JP2016193526A - Gas barrier film, and electronic device using the gas barrier film - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a gas barrier film having gas barrier properties excellent in adhesiveness and bending resistance.SOLUTION: There is provided a gas barrier film 111 which has a first inorganic barrier layer 120a formed by applying a coating film obtained by applying a coating liquid containing polysilazane onto a resin substrate 110 with vacuum ultraviolet rays and a second inorganic barrier layer 120b which is arranged in contact with the first gas barrier layer 120a and is formed by a CVD method, where the second inorganic barrier layer 120b contains at least one or more metal selected from Al, Ti, Zr, Ta, Nb, Hf, Ru or Y, a content of the metal of the second inorganic barrier layer 120b is 25-50 at% based on the total of elements of the whole layer, and a content of carbon of the second inorganic barrier layer 120b is 0.1-10 at% based on the total of the elements of the whole layer. A content of nitrogen of the first inorganic gas barrier layer 120a is 10-40 at% based on the total of silicone, oxygen and nitrogen.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、ガスバリア性フィルムおよび該ガスバリア性フィルムを用いた電子デバイスに関する。   The present invention relates to a gas barrier film and an electronic device using the gas barrier film.

従来、プラスチック基板やフィルムの表面に、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化ケイ素等の金属酸化物を含む薄膜(ガスバリア層)を形成したガスバリア性フィルムが、食品、医薬品等の分野で物品を包装する用途に用いられている。ガスバリア性フィルムを用いることによって、水蒸気や酸素等のガスによる物品の変質を防止することができる。   Conventionally, a gas barrier film in which a thin film (gas barrier layer) containing a metal oxide such as aluminum oxide, magnesium oxide, or silicon oxide is formed on the surface of a plastic substrate or film is used for packaging articles in the fields of food, medicine, etc. It is used for. By using the gas barrier film, it is possible to prevent alteration of the article due to gas such as water vapor or oxygen.

ところで、近年、上記のような水蒸気や酸素等の透過を防ぐガスバリア性フィルムが、液晶表示素子(LCD)、太陽電池(PV)、有機エレクトロルミネッセンス(EL)などの電子デバイスの分野にも利用されつつある。電子デバイスにガスバリア性フィルムを適用するためには、特に高いガスバリア性が要求される。   By the way, in recent years, gas barrier films that prevent permeation of water vapor, oxygen, and the like as described above are also used in the field of electronic devices such as liquid crystal display elements (LCD), solar cells (PV), and organic electroluminescence (EL). It's getting on. In order to apply a gas barrier film to an electronic device, a particularly high gas barrier property is required.

一般に、ガスバリア性フィルムは、基材フィルム上に蒸着法、スパッタ法、CVD法等の気相成膜法によって無機バリア層を形成することにより製造されている。近年、基材上に溶液を塗布して形成された前駆体層にエネルギーを印加して、ガスバリア層を形成する製造方法も検討されてきている。特に、前駆体としてポリシラザン化合物を用いた検討が広く行われており、塗布による高生産性とバリア性とを両立する技術として検討が進められている。特に波長172nmのエキシマ光を用いたポリシラザン層の改質が注目されている。   In general, a gas barrier film is produced by forming an inorganic barrier layer on a base film by a vapor deposition method such as vapor deposition, sputtering, or CVD. In recent years, a manufacturing method for forming a gas barrier layer by applying energy to a precursor layer formed by applying a solution on a substrate has been studied. In particular, studies using a polysilazane compound as a precursor have been widely conducted, and studies are being conducted as a technique for achieving both high productivity and barrier properties by coating. In particular, the modification of the polysilazane layer using excimer light having a wavelength of 172 nm has attracted attention.

例えば、特許文献1では基材上にSiOx(0≦x≦2)層と、高屈折率層と、が順次形成された光学薄膜デバイスが開示されている。当該光学薄膜デバイスは、通過する水分の距離が長くなることで、通過抵抗が大きくなり、水分量を著しく抑制することができる。特許文献2には、基材上に、ポリシラザンを含むバッファー層およびケイ素−金属複合酸化物を含むガスバリア層が順に積層されたガスバリア性フィルムが開示されている。当該フィルムによれば、高いガスバリア性を有しつつ、柔軟性も確保できるとされている。   For example, Patent Document 1 discloses an optical thin film device in which a SiOx (0 ≦ x ≦ 2) layer and a high refractive index layer are sequentially formed on a substrate. In the optical thin film device, when the distance of moisture passing therethrough is increased, the passage resistance is increased and the amount of moisture can be remarkably suppressed. Patent Document 2 discloses a gas barrier film in which a buffer layer containing polysilazane and a gas barrier layer containing a silicon-metal composite oxide are sequentially laminated on a base material. According to the film, it is said that flexibility can be secured while having high gas barrier properties.

また、特許文献3には、セラミック材料で構成された少なくとも1つのバリア層を有し、該バリア層をパーヒドロポリシラザン(PHPS)の溶液でコーティングし、次いで、改質させて、酸化ケイ素(SiOx)の層を形成したガスバリア性フィルムが開示されている。特許文献4には、基材上に遷移金属化合物を添加したポリシラザンの溶液を塗布し、乾燥させて形成した塗膜に、酸素または水分を実質的に含まない雰囲気下でエネルギー線(例えば、真空紫外線)照射を行うことによって形成されるガスバリア性フィルムが開示されている。当該方法によると、短時間で改質が進行して窒素高濃度膜が形成され、高いガスバリア性が発現する。特許文献5では、例えば、特定の組成で珪素、酸素及び炭素を含み、炭素量が膜厚方向に変化し、さらに膜厚方向に対する炭素原子量の比率を示す炭素分布曲線において、極値を1つ以上有する薄膜層を有するガスバリア性フィルムが開示されている。かような構成のガスバリア性フィルムによれば、フィルムを屈曲させた場合のガスバリア性の低下が抑制されるとされている。   Further, Patent Document 3 has at least one barrier layer made of a ceramic material, and the barrier layer is coated with a solution of perhydropolysilazane (PHPS) and then modified to form silicon oxide (SiOx). A gas barrier film in which a layer of) is formed is disclosed. In Patent Document 4, an energy ray (for example, a vacuum) is applied to a coating film formed by applying a polysilazane solution to which a transition metal compound is added on a substrate and drying the coating film in an atmosphere substantially free of oxygen or moisture. A gas barrier film formed by performing (ultraviolet) irradiation is disclosed. According to this method, the reforming proceeds in a short time to form a high nitrogen concentration film, and high gas barrier properties are exhibited. In Patent Document 5, for example, one extreme value is included in a carbon distribution curve that includes silicon, oxygen, and carbon with a specific composition, the carbon amount changes in the film thickness direction, and indicates the ratio of the carbon atom weight to the film thickness direction. A gas barrier film having the above-described thin film layer is disclosed. According to the gas barrier film having such a configuration, it is said that a decrease in gas barrier characteristics when the film is bent is suppressed.

特開2000−211053号公報JP 2000-211053 A 特開2009−220342号公報JP 2009-220342 A 特表2008−536711号公報Special table 2008-536711 gazette 特開2012−148416号公報JP 2012-148416 A 特開2011−73430号公報JP 2011-73430 A

特許文献1および2のガスバリア性フィルムでは、ポリシラザンには改質処理を施しておらず、このようなガスバリア性フィルムは、ガスバリア性の機能は低く、また密着性および耐屈曲性も十分でなかった。   In the gas barrier films of Patent Documents 1 and 2, polysilazane has not been subjected to modification treatment, and such a gas barrier film has a low gas barrier function, and has insufficient adhesion and flex resistance. .

特許文献3〜5に記載の技術では、表面が改質されていることで高いガスバリア性を示し、一般的な条件下では高いガスバリア性を示すものの、高温高湿下では加水分解等によりバリア層が変質する場合があり、その結果、ガスバリア性が急激に低下するという問題があった。また、密着性が低く、フレキシブル性も低いため耐屈曲性という観点でも十分なものではなかった
以上のとおり、上記特許文献1〜5のように記載されているガスバリア性フィルムは、十分なガスバリア性、密着性および耐屈曲性を有していなかった。
In the techniques described in Patent Documents 3 to 5, the surface is modified to show a high gas barrier property, and under a general condition, a high gas barrier property is exhibited. As a result, there has been a problem that the gas barrier property is rapidly lowered. In addition, since the adhesiveness is low and the flexibility is low, it is not sufficient from the viewpoint of bending resistance. As described above, the gas barrier film described in Patent Documents 1 to 5 has sufficient gas barrier properties. It did not have adhesion and bending resistance.

そこで、本発明は、優れたガスバリア性を有し、かつ、密着性および耐屈曲性に優れるガスバリア性を有するガスバリア性フィルムを提供することを目的とする。   Then, an object of this invention is to provide the gas barrier film which has the gas barrier property which has the outstanding gas barrier property, and is excellent in adhesiveness and bending resistance.

本発明者は、上記の課題を解決すべく、鋭意研究を行った。その結果、樹脂基材と、第1無機バリア層と、第1無機バリア層に接して形成された特定の金属を含む第2無機バリア層と、を含み、第2無機バリア層における金属および炭素の含有量が所定の範囲内である、ガスバリア性フィルムにより、上記課題が解決することを見出し、本発明を完成させるに至った。   The present inventor has intensively studied to solve the above problems. As a result, a resin base material, a first inorganic barrier layer, and a second inorganic barrier layer containing a specific metal formed in contact with the first inorganic barrier layer, the metal and carbon in the second inorganic barrier layer The present invention has been completed by finding that the above-mentioned problems can be solved by a gas barrier film in which the content of is within a predetermined range.

すなわち、本発明は、樹脂基材上に、ポリシラザンを含有する塗布液を塗布および乾燥して得られる塗膜に真空紫外線を印加して形成される第1無機バリア層と、前記第1無機バリア層に接して配置される、プラズマ化学気相蒸着法により形成される第2無機バリア層と、を有し、前記第2無機バリア層は、Al、Ti、Zr、Ta、Nb、Hf、RuおよびYからなる群より選択される1種以上の金属を含み、前記第2無機バリア層の前記金属の含有量は、層全体の元素の合計量100at%に対して、25〜50at%であり、前記第2ガスバリア層の炭素含有量は、層全体の元素の合計量100at%に対して、0.1〜10at%である、ガスバリア性フィルムである。   That is, the present invention provides a first inorganic barrier layer formed by applying vacuum ultraviolet light to a coating obtained by applying and drying a coating liquid containing polysilazane on a resin substrate, and the first inorganic barrier. A second inorganic barrier layer formed by plasma enhanced chemical vapor deposition, which is disposed in contact with the layer, wherein the second inorganic barrier layer is made of Al, Ti, Zr, Ta, Nb, Hf, Ru And at least one metal selected from the group consisting of Y, and the content of the metal in the second inorganic barrier layer is 25 to 50 at% with respect to 100 at% of the total amount of elements in the entire layer. The carbon content of the second gas barrier layer is a gas barrier film that is 0.1 to 10 at% with respect to 100 at% of the total amount of elements in the entire layer.

本発明によれば、優れたガスバリア性を有し、かつ、密着性および耐屈曲性に優れるガスバリア性フィルムが提供される。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it has the gas barrier property which has the outstanding gas barrier property, and is excellent in adhesiveness and bending resistance.

図1は本発明の一実施形態に係るガスバリア性フィルムを示す断面模式図である。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a gas barrier film according to an embodiment of the present invention. 図2はプラズマ化学気相蒸着法によるガスバリア層の形成に用いられる製造装置の一例を示す模式図である。FIG. 2 is a schematic view showing an example of a manufacturing apparatus used for forming a gas barrier layer by plasma enhanced chemical vapor deposition.

本発明は、樹脂基材上に、ポリシラザンを含有する塗布液を塗布および乾燥して得られる塗膜に真空紫外線を印加して形成される第1無機バリア層と、前記第1無機バリア層に接して配置される、プラズマ化学気相蒸着法により形成される第2無機バリア層と、を有し、前記第2無機バリア層は、Al、Ti、Zr、Ta、Nb、Hf、RuおよびYからなる群より選択される1種以上の金属を含み、前記第2無機バリア層の前記金属の含有量は層全体の元素の合計量100at%に対して、25〜50at%であり、前記第2ガスバリア層の炭素含有量は、層全体の元素の合計量100at%に対して、0.1〜10at%である、ガスバリア性フィルムである。このような構成を有する本発明のガスバリア性フィルムは、ガスバリア性、密着性および耐屈曲性に優れる。本発明のガスバリア性フィルムにより上記効果が得られる理由は不明であるが、下記のようなメカニズムが考えられる。なお、下記のメカニズムは推測によるものであり、本発明は下記メカニズムに何ら制限されるものではない。   The present invention provides a first inorganic barrier layer formed by applying vacuum ultraviolet light to a coating obtained by applying and drying a coating liquid containing polysilazane on a resin substrate, and the first inorganic barrier layer. And a second inorganic barrier layer formed by plasma enhanced chemical vapor deposition, wherein the second inorganic barrier layer comprises Al, Ti, Zr, Ta, Nb, Hf, Ru and Y. One or more metals selected from the group consisting of: the metal content of the second inorganic barrier layer is 25 to 50 at% with respect to the total amount of elements of 100 at% of the entire layer; The carbon content of the two gas barrier layer is a gas barrier film that is 0.1 to 10 at% with respect to 100 at% of the total amount of elements in the entire layer. The gas barrier film of the present invention having such a configuration is excellent in gas barrier properties, adhesion and flex resistance. The reason why the above effect can be obtained by the gas barrier film of the present invention is unknown, but the following mechanism is conceivable. Note that the following mechanism is based on speculation, and the present invention is not limited to the following mechanism.

本発明のガスバリア性フィルムは、第1無機バリア層および第2無機バリア層がガスバリア層(以下、第1無機バリア層および第2無機バリア層の2つの層を合わせて「ガスバリア層」と称する場合がある。)として機能する。すなわち、ポリシラザンを含む塗膜に改質処理を施して形成された第1無機バリア層(以下、単に「ポリシラザン改質物を含む第1無機バリア層」と称する場合がある。)、および特定の金属を含む第2無機バリア層は、それぞれガスバリア性を有する。第1無機バリア層としてはポリシラザンが改質されて得られる酸化ケイ素または酸窒化ケイ素を含む層であり、第2無機バリア層としては特定の金属を含み、金属および炭素の含有量が所定の範囲内である層であり、よって当該2つの層は、湿熱耐性を有しており、樹脂基材を良好に保護することができる。   In the gas barrier film of the present invention, the first inorganic barrier layer and the second inorganic barrier layer are referred to as a gas barrier layer (hereinafter, the two layers of the first inorganic barrier layer and the second inorganic barrier layer are collectively referred to as “gas barrier layer”). Function as). That is, a first inorganic barrier layer formed by subjecting a coating film containing polysilazane to a modification treatment (hereinafter sometimes simply referred to as “first inorganic barrier layer containing a polysilazane modified product”) and a specific metal. The second inorganic barrier layer containing each has gas barrier properties. The first inorganic barrier layer is a layer containing silicon oxide or silicon oxynitride obtained by modifying polysilazane, the second inorganic barrier layer contains a specific metal, and the content of metal and carbon is within a predetermined range. Therefore, the two layers have resistance to moist heat and can protect the resin base material satisfactorily.

本発明のガスバリア性フィルムにおいては、第1無機バリア層と第2無機バリア層とが接して形成される。この際、第2無機バリア層に含有される特定の金属原子は、第1無機バリア層に含まれるケイ素原子と比較して、電気陰性度が低い。これにより、第2無機バリア層は、第1無機バリア層よりも先に酸化されやすく、このような第2無機バリア層が存在することで、より高いガスバリア性能が発揮されると考えられる。   In the gas barrier film of the present invention, the first inorganic barrier layer and the second inorganic barrier layer are formed in contact with each other. Under the present circumstances, the specific metal atom contained in a 2nd inorganic barrier layer has a low electronegativity compared with the silicon atom contained in a 1st inorganic barrier layer. Thereby, the second inorganic barrier layer is likely to be oxidized earlier than the first inorganic barrier layer, and it is considered that higher gas barrier performance is exhibited by the presence of such a second inorganic barrier layer.

本発明の第2無機バリア層は、プラズマ化学気相蒸着法により形成される。これにより、第1無機バリア層と第2無機バリア層とを密着して形成させることができ、さらには、フレキシブル性の高い第2無機バリア層が形成される。よって、ガスバリア性フィルムの密着性および耐屈曲性が向上する。   The second inorganic barrier layer of the present invention is formed by plasma enhanced chemical vapor deposition. Thereby, a 1st inorganic barrier layer and a 2nd inorganic barrier layer can be closely_contact | adhered and formed, and also the 2nd inorganic barrier layer with high flexibility is formed. Therefore, the adhesion and bending resistance of the gas barrier film are improved.

以上のように、本発明者らは、鋭意検討の結果、ポリシラザン改質物を含む第1無機バリア層と特定の金属を含む第2無機バリア層とが接して形成されることで優れたガスバリア性が発揮できることを見出し、さらに、それぞれの無機バリア層の形成方法および第2無機バリア層の組成を特定することで、密着性および耐屈曲性が改善され、より優れたガスバリア性が達成されることを見出したのである。   As described above, as a result of intensive studies, the present inventors have achieved excellent gas barrier properties by forming the first inorganic barrier layer containing the modified polysilazane and the second inorganic barrier layer containing the specific metal in contact with each other. In addition, by specifying the formation method of each inorganic barrier layer and the composition of the second inorganic barrier layer, adhesion and flex resistance are improved, and more excellent gas barrier properties are achieved. Was found.

本発明のガスバリア性フィルムにおいて、第1ガスバリア層の窒素含有量は、ケイ素、酸素および窒素の合計量100at%に対して、10〜40at%であることが好ましい。第1無機バリア層の窒素含有量が上記範囲内であれば、第2無機バリア層の金属原子との相互作用で第1無機バリア層を構成する元素が電気的に安定化されて、酸化速度が大幅に抑制されることにより高い水蒸気バリア性を長期にわたって維持することができる。   In the gas barrier film of the present invention, the nitrogen content of the first gas barrier layer is preferably 10 to 40 at% with respect to the total amount of silicon, oxygen and nitrogen of 100 at%. If the nitrogen content of the first inorganic barrier layer is within the above range, the elements constituting the first inorganic barrier layer are electrically stabilized by the interaction with the metal atoms of the second inorganic barrier layer, and the oxidation rate is increased. Is significantly suppressed, it is possible to maintain a high water vapor barrier property over a long period of time.

以下、本発明のガスバリア性フィルムの好ましい形態について述べる。なお、本発明は、以下の実施の形態のみには限定されない。また、図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。   Hereinafter, preferred modes of the gas barrier film of the present invention will be described. In addition, this invention is not limited only to the following embodiment. In addition, the dimensional ratios in the drawings are exaggerated for convenience of explanation, and may be different from the actual ratios.

本明細書において、特記しない限り、操作および物性等の測定は室温(20〜25℃)/相対湿度40〜50%RHの条件で測定する。   In this specification, unless otherwise specified, measurement of operation and physical properties is performed under conditions of room temperature (20 to 25 ° C.) / Relative humidity 40 to 50% RH.

図1は本発明の一実施形態に係るガスバリア性フィルムを示す断面模式図である。図1のガスバリア性フィルム111は、樹脂基材110およびガスバリア層120が配置される。ガスバリア層120は、第1無機バリア層120aおよび第2無機バリア層120bを含む。なお、ガスバリア性フィルム111は、第1無機バリア層120aおよび第2無機バリア層120bだけでなく、他の層を含んでいてもよい。ここで、他の層としては、樹脂基材110と第1無機バリア層120aとの間に形成されてもよく、第2無機バリア層120bの上に形成されていてもよく、樹脂基材110の反対側(ガスバリア層120が形成される側と反対側)に形成されてもよい。また、第1無機バリア層120aおよび第2無機バリア層120bのユニットは1つだけではなく、複数のユニットが存在していてもよい。また、図1では、第1無機バリア層120a上に第2無機バリア層120bが形成されているが、第1無機バリア層120aと第2無機バリア層120bは、樹脂基材上で接して形成されていれば、その順序は特に制限されないが、好ましくは、樹脂基材110、第1無機バリア層120a、第2無機バリア層120bの順に積層される。   FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a gas barrier film according to an embodiment of the present invention. In the gas barrier film 111 of FIG. 1, a resin base material 110 and a gas barrier layer 120 are disposed. The gas barrier layer 120 includes a first inorganic barrier layer 120a and a second inorganic barrier layer 120b. The gas barrier film 111 may include other layers in addition to the first inorganic barrier layer 120a and the second inorganic barrier layer 120b. Here, the other layer may be formed between the resin base 110 and the first inorganic barrier layer 120a, or may be formed on the second inorganic barrier layer 120b. May be formed on the opposite side (the side opposite to the side on which the gas barrier layer 120 is formed). Further, the number of units of the first inorganic barrier layer 120a and the second inorganic barrier layer 120b is not limited to one, and a plurality of units may exist. In FIG. 1, the second inorganic barrier layer 120b is formed on the first inorganic barrier layer 120a. However, the first inorganic barrier layer 120a and the second inorganic barrier layer 120b are formed in contact with each other on the resin base material. However, the order is not particularly limited, but preferably, the resin base 110, the first inorganic barrier layer 120a, and the second inorganic barrier layer 120b are laminated in this order.

以下、ガスバリア性フィルムの各構成について説明する。   Hereinafter, each structure of the gas barrier film will be described.

[第1無機バリア層]
第1無機バリア層は、樹脂基材の少なくとも一方の面側に配置される。当該第1無機バリア層は、ポリシラザンを含有する塗布液を塗布および乾燥して得られる塗膜に真空紫外線を印加して形成される。第1無機バリア層は、その他必要に応じて無機粒子、アミン触媒および金属触媒等の添加剤を含んでいてもよい。
[First inorganic barrier layer]
The first inorganic barrier layer is disposed on at least one surface side of the resin base material. The said 1st inorganic barrier layer is formed by applying a vacuum ultraviolet-ray to the coating film obtained by apply | coating and drying the coating liquid containing polysilazane. The 1st inorganic barrier layer may contain additives, such as inorganic particles, an amine catalyst, and a metal catalyst, as needed.

真空紫外線の照射により、第1無機バリア層はガスバリア性を発現する。また、気相成膜法で形成される場合とは異なり、成膜時にパーティクル等の異物混入がないため、欠陥の非常に少ないガスバリア層となる。   The first inorganic barrier layer exhibits gas barrier properties by irradiation with vacuum ultraviolet rays. Further, unlike the case where the film is formed by the vapor deposition method, foreign substances such as particles are not mixed at the time of film formation, so that the gas barrier layer has very few defects.

また、上述のように、第1ガスバリア層の窒素含有量は、ケイ素、酸素および窒素の合計量100at%に対して、10〜40at%であることが好ましく、より好ましくは20〜50at%であり、さらに好ましくは30〜40at%である。。これらの第1無機バリア層の組成の分析方法については、後述の第2無機バリア層の欄で説明する。   In addition, as described above, the nitrogen content of the first gas barrier layer is preferably 10 to 40 at%, more preferably 20 to 50 at%, with respect to 100 at% of the total amount of silicon, oxygen and nitrogen. More preferably, it is 30 to 40 at%. . A method for analyzing the composition of these first inorganic barrier layers will be described in the column of the second inorganic barrier layer described later.

第1無機バリア層は、単層でもよいし2層以上の積層構造であってもよい。第1無機バリア層が2層以上の積層構造である場合、それぞれの層にポリシラザン改質物が含まれていれば、他の化合物が混合されていてもよい。第1無機バリア層が2層以上の積層構造である場合は、第1無機バリア層の厚さとしてはその総厚を第1無機バリア層の厚さとする。   The first inorganic barrier layer may be a single layer or a laminated structure of two or more layers. When the first inorganic barrier layer has a laminated structure of two or more layers, other compounds may be mixed as long as the polysilazane modified product is contained in each layer. When the first inorganic barrier layer has a laminated structure of two or more layers, the total thickness of the first inorganic barrier layer is the thickness of the first inorganic barrier layer.

第1無機バリア層の厚さ(2層以上の積層構造である場合はその総厚)は、ガスバリア性能の観点から、第2のガスバリア層の厚さ(2層以上の積層構造である場合はその総厚)は、10〜1000nmであることが好ましく、50〜600nmであることがより好ましく、50〜300μmであることがさらに好ましい。この範囲であれば、ガスバリア性と耐久性とのバランスが良好となり好ましい。第1無機バリア層の厚さは、TEM観察により測定することができる。   From the viewpoint of gas barrier performance, the thickness of the first inorganic barrier layer (the total thickness in the case of a laminated structure of two or more layers) is the thickness of the second gas barrier layer (in the case of a laminated structure of two or more layers). The total thickness) is preferably 10 to 1000 nm, more preferably 50 to 600 nm, and still more preferably 50 to 300 μm. If it is this range, the balance of gas barrier property and durability becomes favorable and is preferable. The thickness of the first inorganic barrier layer can be measured by TEM observation.

第1無機バリア層は、ポリシラザンを含有する塗布液を塗布および乾燥して得られる塗膜に真空紫外線を照射して形成される。ポリシラザンとは、ケイ素−窒素結合を有するポリマーであり、Si−N、Si−H、N−H等の結合を有するSiO、Si、および両方の中間固溶体SiO等のセラミック前駆体無機ポリマーである。 The first inorganic barrier layer is formed by irradiating a coating film obtained by applying and drying a coating liquid containing polysilazane with vacuum ultraviolet rays. Polysilazane is a polymer having a silicon-nitrogen bond, and ceramics such as SiO 2 , Si 3 N 4 , and both intermediate solid solutions SiO x N y having bonds such as Si—N, Si—H, and N—H. It is a precursor inorganic polymer.

具体的には、ポリシラザンは、好ましくは下記の構造を有する。   Specifically, the polysilazane preferably has the following structure.

上記一般式(I)において、R、RおよびRは、それぞれ独立して、水素原子、置換または非置換の、アルキル基、アリール基、ビニル基または(トリアルコキシシリル)アルキル基である。この際、R、RおよびRは、それぞれ、同じであってもあるいは異なるものであってもよい。 In the general formula (I), R 1 , R 2 and R 3 are each independently a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted alkyl group, aryl group, vinyl group or (trialkoxysilyl) alkyl group. . At this time, R 1 , R 2 and R 3 may be the same or different.

また、上記一般式(I)において、nは、整数であり、上記一般式(I)で表される構造を有するポリシラザンが150〜150,000g/モルの数平均分子量を有するように定められることが好ましい。   In the general formula (I), n is an integer, and the polysilazane having the structure represented by the general formula (I) is determined to have a number average molecular weight of 150 to 150,000 g / mol. Is preferred.

上記一般式(I)で表される構造を有する化合物において、好ましい態様の一つは、R、RおよびRのすべてが水素原子であるパーヒドロポリシラザンである。 In the compound having the structure represented by the general formula (I), one of preferred embodiments is perhydropolysilazane in which all of R 1 , R 2 and R 3 are hydrogen atoms.

または、ポリシラザンとしては、下記一般式(II)で表される構造を有する。   Alternatively, polysilazane has a structure represented by the following general formula (II).

上記一般式(II)において、R1’、R2’、R3’、R4’、R5’およびR6’は、それぞれ独立して、水素原子、置換または非置換の、アルキル基、アリール基、ビニル基または(トリアルコキシシリル)アルキル基である。この際、R1’、R2’、R3’、R4’、R5’およびR6’は、それぞれ、同じであってもあるいは異なるものであってもよい。また、上記一般式(II)において、n’およびpは、整数であり、一般式(II)で表される構造を有するポリシラザンが150〜150,000g/モルの数平均分子量を有するように定められることが好ましい。なお、n’およびpは、同じであってもあるいは異なるものであってもよい。 In the general formula (II), R 1 ′ , R 2 ′ , R 3 ′ , R 4 ′ , R 5 ′ and R 6 ′ are each independently a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted alkyl group, An aryl group, a vinyl group or a (trialkoxysilyl) alkyl group. In this case, R 1 ′ , R 2 ′ , R 3 ′ , R 4 ′ , R 5 ′ and R 6 ′ may be the same or different. In the general formula (II), n ′ and p are integers, and the polysilazane having the structure represented by the general formula (II) is determined to have a number average molecular weight of 150 to 150,000 g / mol. It is preferred that Note that n ′ and p may be the same or different.

上記一般式(II)のポリシラザンのうち、R1’、R3’およびR6’が各々水素原子を表し、R2’、R4’およびR5’が各々メチル基を表す化合物;R1’、R3’およびR6’が各々水素原子を表し、R2’、R4’が各々メチル基を表し、R5’がビニル基を表す化合物;R1’、R3’、R4’およびR6’が各々水素原子を表し、R2’およびR5’が各々メチル基を表す化合物が好ましい。 Among the polysilazanes of the above general formula (II), R 1 ′ , R 3 ′ and R 6 ′ each represent a hydrogen atom, and R 2 ′ , R 4 ′ and R 5 ′ each represent a methyl group; R 1 ' , R 3' and R 6 ' each represents a hydrogen atom, R 2' , R 4 ' each represents a methyl group, and R 5' represents a vinyl group; R 1 ' , R 3' , R 4 A compound in which ' and R 6' each represent a hydrogen atom and R 2 ' and R 5' each represents a methyl group is preferred.

または、ポリシラザンとしては、下記一般式(III)で表される構造を有する。   Alternatively, polysilazane has a structure represented by the following general formula (III).

上記一般式(III)において、R1”、R2”、R3”、R4”、R5”、R6”、R7”、R8”およびR9”は、それぞれ独立して、水素原子、置換または非置換の、アルキル基、アリール基、ビニル基または(トリアルコキシシリル)アルキル基である。この際、R1”、R2”、R3”、R4”、R5”、R6”、R7”、R8”およびR9”は、それぞれ、同じであってもあるいは異なるものであってもよい。 In the general formula (III), R 1 ″ , R 2 ″ , R 3 ″ , R 4 ″ , R 5 ″ , R 6 ″ , R 7 ″ , R 8 ″ and R 9 ″ are each independently A hydrogen atom, a substituted or unsubstituted alkyl group, aryl group, vinyl group or (trialkoxysilyl) alkyl group, wherein R 1 ″ , R 2 ″ , R 3 ″ , R 4 ″ , R 5 ″ , R 6 ″ , R 7 ″ , R 8 ″ and R 9 ″ may be the same or different.

また、上記一般式(III)において、n”、p”およびqは、整数であり、一般式(III)で表される構造を有するポリシラザンが150〜150,000g/モルの数平均分子量を有するように定められることが好ましい。なお、n”、pおよびqは、同じであってもあるいは異なるものであってもよい。 In the general formula (III), n ″, p ″ and q are integers, and the polysilazane having the structure represented by the general formula (III) has a number average molecular weight of 150 to 150,000 g / mol. It is preferable to be determined as follows. Note that n ″, p and q may be the same or different.

上記一般式(III)のポリシラザンのうち、R1”、R3”およびR6”が各々水素原子を表し、R2”、R4”、R5”およびR8”が各々メチル基を表し、R9”が(トリエトキシシリル)プロピル基を表し、R7”がアルキル基または水素原子を表す化合物が好ましい。 Of the polysilazanes of the above general formula (III), R 1 ″ , R 3 ″ and R 6 ″ each represent a hydrogen atom, and R 2 ″ , R 4 ″ , R 5 ″ and R 8 ″ each represent a methyl group. , R 9 ″ represents a (triethoxysilyl) propyl group, and R 7 ″ represents an alkyl group or a hydrogen atom.

一方、そのSiと結合する水素原子部分の一部がアルキル基等で置換されたオルガノポリシラザンは、メチル基等のアルキル基を有することにより下地である基材との接着性が改善され、かつ硬くてもろいポリシラザンによるセラミック膜に靭性を持たせることができ、より(平均)膜厚を厚くした場合でもクラックの発生が抑えられる利点がある。このため、用途に応じて適宜、これらパーヒドロポリシラザンとオルガノポリシラザンとを選択してよく、混合して使用することもできる。   On the other hand, the organopolysilazane in which a part of the hydrogen atom portion bonded to Si is substituted with an alkyl group or the like has improved adhesion to the base material as a base by having an alkyl group such as a methyl group and is hard. The brittle polysilazane ceramic film can be toughened, and there is an advantage that the occurrence of cracks can be suppressed even when the (average) film thickness is increased. For this reason, these perhydropolysilazane and organopolysilazane may be appropriately selected according to the application, and may be used in combination.

パーヒドロポリシラザンは、直鎖構造と6および8員環を中心とする環構造とが存在する構造と推定されている。その分子量は数平均分子量(Mn)で約600〜2000程度(ポリスチレン換算)で、液体または固体の物質があり、その状態は分子量により異なる。   Perhydropolysilazane is presumed to have a linear structure and a ring structure centered on 6- and 8-membered rings. Its molecular weight is about 600 to 2000 (polystyrene conversion) in terms of number average molecular weight (Mn), and there are liquid or solid substances, and the state varies depending on the molecular weight.

ポリシラザンは有機溶媒に溶解した溶液状態で市販されており、市販品をそのまま第1無機バリア層形成用塗布液として使用することができる。ポリシラザン溶液の市販品としては、AZエレクトロニックマテリアルズ株式会社製のNN120−10、NN120−20、NAX120−20、NN110、NN310、NN320、NL110A、NL120A、NL120−20、NL150A、NP110、NP140、SP140等が挙げられる。これらポリシラザン溶液は、単独でもまたは2種以上組み合わせても用いることができる。   Polysilazane is commercially available in the form of a solution dissolved in an organic solvent, and the commercially available product can be used as it is as the first inorganic barrier layer forming coating solution. As a commercially available product of polysilazane solution, NN120-10, NN120-20, NAX120-20, NN110, NN310, NN320, NL110A, NL120A, NL120-20, NL150A, NP110, NP140, SP140, etc. manufactured by AZ Electronic Materials Co., Ltd. Is mentioned. These polysilazane solutions can be used alone or in combination of two or more.

本発明で使用できるポリシラザンの別の例としては、以下に制限されないが、例えば、上記ポリシラザンにケイ素アルコキシドを反応させて得られるケイ素アルコキシド付加ポリシラザン(特開平5−238827号公報)、グリシドールを反応させて得られるグリシドール付加ポリシラザン(特開平6−122852号公報)、アルコールを反応させて得られるアルコール付加ポリシラザン(特開平6−240208号公報)、金属カルボン酸塩を反応させて得られる金属カルボン酸塩付加ポリシラザン(特開平6−299118号公報)、金属を含むアセチルアセトナート錯体を反応させて得られるアセチルアセトナート錯体付加ポリシラザン(特開平6−306329号公報)、金属微粒子を添加して得られる金属微粒子添加ポリシラザン(特開平7−196986号公報)等の、低温でセラミック化するポリシラザンが挙げられる。   Another example of the polysilazane that can be used in the present invention is not limited to the following. For example, a silicon alkoxide-added polysilazane obtained by reacting the above polysilazane with a silicon alkoxide (Japanese Patent Laid-Open No. 5-238827) or glycidol is reacted. Glycidol-added polysilazane (Japanese Patent Laid-Open No. 6-122852) obtained by reaction, alcohol-added polysilazane obtained by reacting alcohol (Japanese Patent Laid-Open No. 6-240208), metal carboxylate obtained by reacting metal carboxylate Addition polysilazane (JP-A-6-299118), acetylacetonate complex-added polysilazane (JP-A-6-306329) obtained by reacting a metal-containing acetylacetonate complex, metal obtained by adding metal fine particles Fine particle added polysila Emissions, such as (JP-A-7-196986), and a polysilazane ceramic at low temperatures.

ポリシラザンを用いる場合、真空紫外線印加前の第1無機バリア層中におけるポリシラザンの含有率としては、第1無機バリア層の全質量を100質量%としたとき、100質量%でありうる。また、真空紫外線印加前の第1無機バリア層がポリシラザン以外のものを含む場合には、層中におけるポリシラザンの含有率は、10質量%以上99質量%以下であることが好ましく、40質量%以上95質量%以下であることがより好ましく、特に好ましくは70質量%以上95質量%以下である。   When polysilazane is used, the content of polysilazane in the first inorganic barrier layer before application of vacuum ultraviolet light can be 100% by mass when the total mass of the first inorganic barrier layer is 100% by mass. When the first inorganic barrier layer before application of vacuum ultraviolet rays contains a material other than polysilazane, the content of polysilazane in the layer is preferably 10% by mass or more and 99% by mass or less, and 40% by mass or more. More preferably, it is 95 mass% or less, Most preferably, it is 70 mass% or more and 95 mass% or less.

(第1無機バリア層形成用塗布液)
第1無機バリア層形成用塗布液を調製するための溶剤としては、ポリシラザンを溶解できるものであれば特に制限されないが、ポリシラザンと容易に反応してしまう水および反応性基(例えば、ヒドロキシル基、あるいはアミン基等)を含まず、ポリシラザンに対して不活性の有機溶剤が好ましく、非プロトン性の有機溶剤がより好ましい。具体的には、溶剤としては、非プロトン性溶剤;例えば、ペンタン、ヘキサン、シクロヘキサン、トルエン、キシレン、ソルベッソ、ターペン等の、脂肪族炭化水素、脂環式炭化水素、芳香族炭化水素等の炭化水素溶媒;塩化メチレン、トリクロロエタン等のハロゲン炭化水素溶媒;酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル類;アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類;ジブチルエーテル、ジオキサン、テトラヒドロフラン等の脂肪族エーテル、脂環式エーテル等のエーテル類:例えば、テトラヒドロフラン、ジブチルエーテル、モノ−およびポリアルキレングリコールジアルキルエーテル(ジグライム類)などを挙げることができる。上記溶剤は、ポリシラザンの溶解度や溶剤の蒸発速度等の目的にあわせて選択され、単独で使用されてもまたは2種以上の混合物の形態で使用されてもよい。
(Coating liquid for forming the first inorganic barrier layer)
The solvent for preparing the coating solution for forming the first inorganic barrier layer is not particularly limited as long as it can dissolve polysilazane, but water and reactive groups (for example, hydroxyl group, easily reacting with polysilazane). Alternatively, an organic solvent which does not contain an amine group and is inert to polysilazane is preferable, and an aprotic organic solvent is more preferable. Specifically, the solvent is an aprotic solvent; for example, carbon such as aliphatic hydrocarbons, alicyclic hydrocarbons, aromatic hydrocarbons such as pentane, hexane, cyclohexane, toluene, xylene, solvesso, terpenes, etc. Hydrogen solvents; Halogen hydrocarbon solvents such as methylene chloride and trichloroethane; Esters such as ethyl acetate and butyl acetate; Ketones such as acetone and methyl ethyl ketone; Aliphatic ethers such as dibutyl ether, dioxane and tetrahydrofuran; Alicyclic ethers and the like Ethers: Examples include tetrahydrofuran, dibutyl ether, mono- and polyalkylene glycol dialkyl ethers (diglymes), and the like. The solvent is selected according to purposes such as the solubility of polysilazane and the evaporation rate of the solvent, and may be used alone or in the form of a mixture of two or more.

第1無機バリア層形成用塗布液におけるポリシラザンの濃度は、特に制限されず、層の膜厚や塗布液のポットライフによっても異なるが、好ましくは1〜80質量%、より好ましくは5〜50質量%、さらに好ましくは10〜40質量%である。   The concentration of polysilazane in the first inorganic barrier layer-forming coating solution is not particularly limited, and varies depending on the film thickness of the layer and the pot life of the coating solution, but is preferably 1 to 80% by mass, more preferably 5 to 50% by mass. %, More preferably 10 to 40% by mass.

第1無機バリア層形成用塗布液は、改質を促進するために、触媒を含有することが好ましい。本発明に適用可能な触媒としては、塩基性触媒が好ましく、特に、N,N−ジエチルエタノールアミン、N,N−ジメチルエタノールアミン、トリエタノールアミン、トリエチルアミン、3−モルホリノプロピルアミン、N,N,N’,N’−テトラメチル−1,3−ジアミノプロパン、N,N,N’,N’−テトラメチル−1,6−ジアミノヘキサン等のアミン触媒、Ptアセチルアセトナート等のPt化合物、プロピオン酸Pd等のPd化合物、Rhアセチルアセトナート等のRh化合物等の金属触媒、N−複素環式化合物が挙げられる。これらのうち、アミン触媒を用いることが好ましい。この際添加する触媒の濃度としては、ケイ素化合物を基準としたとき、好ましくは0.1〜10質量%、より好ましくは0.5〜7質量%の範囲である。触媒添加量をこの範囲とすることで、反応の急激な進行による過剰なシラノール形成、および膜密度の低下、膜欠陥の増大などを避けることができる。   The first inorganic barrier layer forming coating solution preferably contains a catalyst in order to promote reforming. As the catalyst applicable to the present invention, a basic catalyst is preferable, and in particular, N, N-diethylethanolamine, N, N-dimethylethanolamine, triethanolamine, triethylamine, 3-morpholinopropylamine, N, N, N ', N'-tetramethyl-1,3-diaminopropane, amine catalysts such as N, N, N', N'-tetramethyl-1,6-diaminohexane, Pt compounds such as Pt acetylacetonate, propion Examples thereof include metal catalysts such as Pd compounds such as acid Pd, Rh compounds such as Rh acetylacetonate, and N-heterocyclic compounds. Of these, it is preferable to use an amine catalyst. The concentration of the catalyst added at this time is preferably in the range of 0.1 to 10% by mass, more preferably 0.5 to 7% by mass, based on the silicon compound. By setting the amount of the catalyst to be in this range, it is possible to avoid excessive silanol formation due to rapid progress of the reaction, reduction in film density, increase in film defects, and the like.

第1無機バリア層形成用塗布液には、必要に応じて下記に挙げる添加剤を用いることができる。例えば、セルロースエーテル類、セルロースエステル類;例えば、エチルセルロース、ニトロセルロース、セルロースアセテート、セルロースアセトブチレート等、天然樹脂;例えば、ゴム、ロジン樹脂等、合成樹脂;例えば、重合樹脂等、縮合樹脂;例えば、アミノプラスト、特に尿素樹脂、メラミンホルムアルデヒド樹脂、アルキド樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂もしくは変性ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリイソシアネートもしくはブロック化ポリイソシアネート、ポリシロキサン等である。   The following additives can be used in the first inorganic barrier layer forming coating solution as necessary. For example, cellulose ethers, cellulose esters; for example, ethyl cellulose, nitrocellulose, cellulose acetate, cellulose acetobutyrate, etc., natural resins; for example, rubber, rosin resin, etc., synthetic resins; Aminoplasts, particularly urea resins, melamine formaldehyde resins, alkyd resins, acrylic resins, polyester resins or modified polyester resins, epoxy resins, polyisocyanates or blocked polyisocyanates, polysiloxanes, and the like.

(第1無機バリア層形成用塗布液を塗布する方法)
第1無機バリア層形成用塗布液を塗布する方法としては、従来公知の適切な湿式塗布方法が採用され得る。具体例としては、スピンコート法、ロールコート法、フローコート法、インクジェット法、スプレーコート法、プリント法、ディップコート法、流延成膜法、バーコート法、ダイコート法、グラビア印刷法等が挙げられる。
(Method of applying the first inorganic barrier layer forming coating solution)
As a method of applying the first inorganic barrier layer forming coating solution, a conventionally known appropriate wet coating method may be employed. Specific examples include spin coating method, roll coating method, flow coating method, ink jet method, spray coating method, printing method, dip coating method, casting film forming method, bar coating method, die coating method, gravure printing method and the like. It is done.

塗布厚さは、好ましい厚さや目的に応じて適切に設定されうる。   The coating thickness can be appropriately set according to the preferred thickness and purpose.

塗布液を塗布した後は、塗膜を乾燥させることが好ましい。塗膜を乾燥することによって、塗膜中に含有される有機溶媒を除去することができる。この際、塗膜に含有される有機溶媒は、すべてを乾燥させてもよいが、一部残存させていてもよい。一部の有機溶媒を残存させる場合であっても、好適な第1無機バリア層が得られうる。なお、残存する溶媒は後に除去されうる。   After applying the coating solution, it is preferable to dry the coating film. By drying the coating film, the organic solvent contained in the coating film can be removed. At this time, all of the organic solvent contained in the coating film may be dried or may be partially left. Even when a part of the organic solvent is left, a suitable first inorganic barrier layer can be obtained. The remaining solvent can be removed later.

塗膜の乾燥温度は、適用する基材によっても異なるが、50〜200℃であることが好ましい。例えば、ガラス転移温度(Tg)が70℃のポリエチレンテレフタレート基材を基材として用いる場合には、乾燥温度は、熱による基材の変形等を考慮して150℃以下に設定することが好ましい。上記温度は、ホットプレート、オーブン、ファーネスなどを使用することによって設定されうる。乾燥時間は短時間に設定することが好ましく、例えば、乾燥温度が150℃である場合には30分以内に設定することが好ましい。また、乾燥雰囲気は、大気雰囲気下、窒素雰囲気下、アルゴン雰囲気下、真空雰囲気下、酸素濃度をコントロールした減圧雰囲気下等のいずれの条件であってもよい。   Although the drying temperature of a coating film changes also with the base material to apply, it is preferable that it is 50-200 degreeC. For example, when a polyethylene terephthalate base material having a glass transition temperature (Tg) of 70 ° C. is used as the base material, the drying temperature is preferably set to 150 ° C. or lower in consideration of deformation of the base material due to heat. The temperature can be set by using a hot plate, oven, furnace or the like. The drying time is preferably set to a short time. For example, when the drying temperature is 150 ° C., the drying time is preferably set within 30 minutes. The drying atmosphere may be any condition such as an air atmosphere, a nitrogen atmosphere, an argon atmosphere, a vacuum atmosphere, or a reduced pressure atmosphere with a controlled oxygen concentration.

第1無機バリア層形成用塗布液を塗布して得られた塗膜は、真空紫外線の照射前または真空紫外線の照射中に水分を除去する工程を含んでいてもよい。水分を除去する方法としては、低湿度環境を維持して除湿する形態が好ましい。低湿度環境における湿度は温度により変化するので、温度と湿度の関係は露点温度の規定により好ましい形態が示される。好ましい露点温度は4℃以下(温度25℃/湿度25%)で、より好ましい露点温度は−5℃以下(温度25℃/湿度10%)であり、維持される時間は第1無機バリア層の膜厚によって適宜設定することが好ましい。具体的には、露点温度は−5℃以下で、維持される時間は1分以上であることが好ましい。なお、露点温度の下限は特に制限されないが、通常、−50℃以上であり、−40℃以上であることが好ましい。改質処理前、あるいは改質処理中に水分を除去することによって、シラノールに転化した第1無機バリア層の脱水反応を促進する観点から好ましい形態である。   The coating film obtained by applying the coating liquid for forming the first inorganic barrier layer may include a step of removing moisture before irradiation with vacuum ultraviolet rays or during irradiation with vacuum ultraviolet rays. As a method for removing moisture, a form of dehumidification while maintaining a low humidity environment is preferable. Since humidity in a low-humidity environment varies depending on temperature, a preferable form is shown for the relationship between temperature and humidity by defining the dew point temperature. A preferable dew point temperature is 4 ° C. or lower (temperature 25 ° C./humidity 25%), a more preferable dew point temperature is −5 ° C. or lower (temperature 25 ° C./humidity 10%), and the time to be maintained is that of the first inorganic barrier layer. It is preferable to set appropriately depending on the film thickness. Specifically, it is preferable that the dew point temperature is −5 ° C. or lower and the maintained time is 1 minute or longer. The lower limit of the dew point temperature is not particularly limited, but is usually −50 ° C. or higher and preferably −40 ° C. or higher. This is a preferred form from the viewpoint of promoting the dehydration reaction of the first inorganic barrier layer converted to silanol by removing water before or during the modification treatment.

<真空紫外線照射>
続いて、上記のようにして形成された塗膜に対して、真空紫外線を照射し、ポリシラザンの酸窒化ケイ素等への転化反応を行い、第1無機バリア層がガスバリア性を発現しうる無機薄膜への改質を行う。
<Vacuum UV irradiation>
Subsequently, the coating film formed as described above is irradiated with vacuum ultraviolet rays to perform a conversion reaction of polysilazane to silicon oxynitride or the like, and the inorganic thin film in which the first inorganic barrier layer can exhibit gas barrier properties. To reform.

紫外線照射は、バッチ処理にも連続処理にも適合可能であり、使用する基材の形状によって適宜選定することができる。例えば、バッチ処理の場合には、紫外線発生源を具備した紫外線焼成炉で処理することができる。紫外線焼成炉自体は一般に知られており、例えば、アイグラフィクス株式会社製の紫外線焼成炉を使用することができる。また、対象が長尺フィルム状である場合には、これを搬送させながら上記のような紫外線発生源を具備した乾燥ゾーンで連続的に紫外線を照射することによりセラミックス化することができる。紫外線照射に要する時間は、使用する基材や第1無機バリア層の組成、濃度にもよるが、一般に0.1秒〜10分であり、好ましくは0.5秒〜3分である。   The ultraviolet irradiation can be adapted to both batch processing and continuous processing, and can be appropriately selected depending on the shape of the substrate to be used. For example, in the case of batch processing, it can be processed in an ultraviolet baking furnace equipped with an ultraviolet ray generation source. The ultraviolet baking furnace itself is generally known. For example, an ultraviolet baking furnace manufactured by I-Graphics Co., Ltd. can be used. Further, when the object is a long film, it can be converted to ceramics by continuously irradiating ultraviolet rays in a drying zone equipped with the ultraviolet ray generation source as described above while being conveyed. The time required for ultraviolet irradiation is generally 0.1 seconds to 10 minutes, preferably 0.5 seconds to 3 minutes, although it depends on the composition and concentration of the substrate used and the first inorganic barrier layer.

(真空紫外線照射処理:エキシマ照射処理)
真空紫外線照射による改質は、ポリシラザン化合物内の原子間結合力より大きい100〜200nmの光エネルギーを用い、好ましくは100〜180nmの波長の光エネルギーを用い、原子の結合を光量子プロセスと呼ばれる光子のみの作用により、直接切断しながら活性酸素やオゾンによる酸化反応を進行させることで、比較的低温(約200℃以下)で、酸窒化ケイ素を含む膜の形成を行う方法である。なお、エキシマ照射処理を行う際は、熱処理(例えば、50〜80℃)を併用することが好ましい。
(Vacuum ultraviolet irradiation treatment: excimer irradiation treatment)
Modification by vacuum ultraviolet irradiation uses light energy of 100 to 200 nm, preferably light energy of a wavelength of 100 to 180 nm, which is larger than the interatomic bonding force in the polysilazane compound, and only bonds photons called photon processes to bond atoms. In this method, a film containing silicon oxynitride is formed at a relatively low temperature (about 200 ° C. or lower) by causing an oxidation reaction with active oxygen or ozone to proceed while cutting directly. In addition, when performing an excimer irradiation process, it is preferable to use heat processing (for example, 50-80 degreeC) together.

本発明においての真空紫外線源は、100〜180nmの波長の光を発生させるものであればよいが、好適には約172nmに最大放射を有するエキシマラジエータ(例えば、Xeエキシマランプ)、約185nmに輝線を有する低圧水銀蒸気ランプ、並びに230nm以下の波長成分を有する中圧および高圧水銀蒸気ランプ、および約222nmに最大放射を有するエキシマランプである。   The vacuum ultraviolet ray source in the present invention may be any source that generates light having a wavelength of 100 to 180 nm, but is preferably an excimer radiator (for example, Xe excimer lamp) having a maximum emission at about 172 nm, and an emission line at about 185 nm. Low pressure mercury vapor lamps with medium pressure and medium and high pressure mercury vapor lamps with wavelength components of 230 nm or less, and excimer lamps with maximum emission at about 222 nm.

このうち、Xeエキシマランプは、波長の短い172nmの紫外線を単一波長で放射することから、発光効率に優れている。この光は、酸素の吸収係数が大きいため、微量な酸素でラジカルな酸素原子種やオゾンを高濃度で発生することができる。   Among these, the Xe excimer lamp emits ultraviolet light having a short wavelength of 172 nm at a single wavelength, and thus has excellent luminous efficiency. Since this light has a large oxygen absorption coefficient, it can generate radical oxygen atom species and ozone at a high concentration with a very small amount of oxygen.

また、波長の短い172nmの光のエネルギーは、有機物の結合を解離させる能力が高いことが知られている。この活性酸素やオゾンと紫外線放射が持つ高いエネルギーによって、短時間でポリシラザン塗膜の改質を実現できる。   Moreover, it is known that the energy of light having a short wavelength of 172 nm has a high ability to dissociate organic bonds. Due to the high energy possessed by the active oxygen, ozone and ultraviolet radiation, the polysilazane coating can be modified in a short time.

エキシマランプは光の発生効率が高いため、低い電力の投入で点灯させることが可能である。また、光による温度上昇の要因となる波長の長い光は発せず、紫外線領域で、すなわち短い波長でエネルギーを照射するため、照射対象物の表面温度の上昇が抑えられる特徴を持っている。このため、熱の影響を受けやすいとされるPETなどのフレシキブルフィルム材料に適している。   Since the excimer lamp has high light generation efficiency, it can be turned on with low power. In addition, light having a long wavelength that causes a temperature increase due to light is not emitted, and energy is irradiated in the ultraviolet region, that is, in a short wavelength, so that the increase in the surface temperature of the irradiation object is suppressed. For this reason, it is suitable for flexible film materials such as PET that are easily affected by heat.

真空紫外線照射時の反応には、酸素が必要であるが、真空紫外線は、酸素による吸収があるため紫外線照射工程での効率が低下しやすいことから、真空紫外線の照射は、可能な限り酸素濃度および水蒸気濃度の低い状態で行うことが好ましい。すなわち、真空紫外線照射時の酸素濃度は、10〜20,000体積ppm(0.001〜2体積%)とすることが好ましく、50〜10,000体積ppm(0.005〜1体積%)とすることがより好ましい。また、転化プロセスの間の水蒸気濃度は、好ましくは1000〜4000体積ppmの範囲である。   Oxygen is required for the reaction at the time of vacuum ultraviolet irradiation, but since vacuum ultraviolet rays are absorbed by oxygen, the efficiency in the ultraviolet irradiation process tends to decrease. In addition, it is preferably performed in a state where the water vapor concentration is low. That is, the oxygen concentration at the time of vacuum ultraviolet irradiation is preferably 10 to 20,000 volume ppm (0.001 to 2 volume%), and preferably 50 to 10,000 volume ppm (0.005 to 1 volume%). More preferably. Also, the water vapor concentration during the conversion process is preferably in the range of 1000 to 4000 ppm by volume.

真空紫外線照射時に用いられる、照射雰囲気を満たすガスとしては乾燥不活性ガスとすることが好ましく、特にコストの観点から乾燥窒素ガスにすることが好ましい。酸素濃度の調整は照射庫内へ導入する酸素ガス、不活性ガスの流量を計測し、流量比を変えることで調整可能である。   As a gas that satisfies the irradiation atmosphere used at the time of irradiation with vacuum ultraviolet rays, a dry inert gas is preferable, and a dry nitrogen gas is particularly preferable from the viewpoint of cost. The oxygen concentration can be adjusted by measuring the flow rate of oxygen gas and inert gas introduced into the irradiation chamber and changing the flow rate ratio.

真空紫外線照射工程において、ポリシラザン塗膜が受ける塗膜面での該真空紫外線の照度は1mW/cm〜10W/cmであると好ましく、30mW/cm〜200mW/cmであることがより好ましく、50mW/cm〜160mW/cmであるとさらに好ましい。1mW/cm以上であれば、改質効率が向上し、10W/cm以下であれば、塗膜に生じ得るアブレーションや、基材へのダメージを低減することができる。 In vacuum ultraviolet irradiation step, more that illuminance of the vacuum ultraviolet rays in the coated surface of the polysilazane coating film is subjected is preferable to be 1mW / cm 2 ~10W / cm 2 , a 30mW / cm 2 ~200mW / cm 2 preferably, further preferably at 50mW / cm 2 ~160mW / cm 2 . If it is 1 mW / cm 2 or more, the reforming efficiency is improved, and if it is 10 W / cm 2 or less, ablation that can occur in the coating film and damage to the substrate can be reduced.

本発明においては、塗膜の表面における真空紫外線の照射エネルギー量(照射量)は、1J/cm以上であることが好ましい。照射エネルギー量が1J/cm以上であることで、第1無機バリア層のガスバリア性が向上し、高温高湿条件下での耐性が著しく向上する。該照射エネルギー量は、製造安定性(改質層を形成した後の保管環境下でも、ガスバリア性能の低下がおきない、または少ない特性)の観点からは、1.5J/cm以上が好ましく、2.0J/cm以上がより好ましく、2.5J/cm以上がさらに好ましい。一方、照射エネルギー量の上限値は、特に制限されないが、10J/cm以下であることが好ましい。この範囲であれば、過剰改質によるクラックの発生や、基材の熱変形を抑制することができ、また生産性が向上する。 In the present invention, the amount of irradiation energy (irradiation amount) of vacuum ultraviolet rays on the surface of the coating film is preferably 1 J / cm 2 or more. When the irradiation energy amount is 1 J / cm 2 or more, the gas barrier property of the first inorganic barrier layer is improved, and the resistance under high temperature and high humidity conditions is remarkably improved. The irradiation energy amount is preferably 1.5 J / cm 2 or more from the viewpoint of production stability (a property in which the gas barrier performance does not decrease or is low even in a storage environment after forming the modified layer), 2.0 J / cm 2 or more is more preferable, and 2.5 J / cm 2 or more is more preferable. On the other hand, the upper limit value of the irradiation energy amount is not particularly limited, but is preferably 10 J / cm 2 or less. If it is this range, generation | occurrence | production of the crack by excessive reforming and the thermal deformation of a base material can be suppressed, and productivity will improve.

用いられる真空紫外線は、CO、COおよびCHの少なくとも一種を含むガスで形成されたプラズマにより発生させてもよい。さらに、CO、COおよびCHの少なくとも一種を含むガス(以下、炭素含有ガスとも称する)は、炭素含有ガスを単独で使用してもよいが、希ガスまたはHを主ガスとして、炭素含有ガスを少量添加することが好ましい。プラズマの生成方式としては容量結合プラズマなどが挙げられる。 The vacuum ultraviolet ray used may be generated by plasma formed of a gas containing at least one of CO, CO 2 and CH 4 . Further, as the gas containing at least one of CO, CO 2 and CH 4 (hereinafter also referred to as carbon-containing gas), the carbon-containing gas may be used alone, but carbon containing rare gas or H 2 as the main gas. It is preferable to add a small amount of the contained gas. Examples of plasma generation methods include capacitively coupled plasma.

[第2無機バリア層]
第2無機バリア層は、樹脂基材の一方の面側に配置された第1無機バリア層上に、第1無機バリア層と接して、プラズマ化学気相蒸着法により形成される。第2無機バリア層は、炭素、酸素および金属を含む。第2無機バリア層に含まれる金属は、Al、Ti、Zr、Ta、Nb、Hf、RuおよびYからなる群より選択される1種以上である。以下、第2無機バリア層に含有されるAl、Ti、Zr、Ta、Nb、Hf、RuおよびYを、金属Mと称する場合もある。また、第2無機バリア層において、金属の含有量は、層全体の元素の合計量100at%に対して、25〜50at%であり、炭素の含有量は、層全体の元素の合計量100at%に対して、0.1〜10at%である。なお、金属は1種単独であっても、2種以上が混合されて含有されていてもよい。金属が2種以上含有されている場合、金属の含有量としては合計量とする。また、Al、Ti、Zr、Ta、Nb、Hf、RuおよびYからなる群より選択される1種以上の金属と、Siとを含む形態もガスバリア性フィルムの観点から好ましい。なお、第2無機バリア層にSiを含む場合、金属含有量としては、ケイ素の含有量も合計して計算する。
[Second inorganic barrier layer]
The second inorganic barrier layer is formed on the first inorganic barrier layer disposed on one surface side of the resin base material in contact with the first inorganic barrier layer by a plasma chemical vapor deposition method. The second inorganic barrier layer contains carbon, oxygen, and metal. The metal contained in the second inorganic barrier layer is at least one selected from the group consisting of Al, Ti, Zr, Ta, Nb, Hf, Ru, and Y. Hereinafter, Al, Ti, Zr, Ta, Nb, Hf, Ru, and Y contained in the second inorganic barrier layer may be referred to as a metal M. In the second inorganic barrier layer, the metal content is 25 to 50 at% with respect to the total amount of elements of 100 at% of the entire layer, and the carbon content is 100 at% of total element of the entire layer. Is 0.1 to 10 at%. In addition, even if the metal is 1 type individual, 2 or more types may be mixed and contained. When two or more kinds of metals are contained, the metal content is the total amount. In addition, a form containing at least one metal selected from the group consisting of Al, Ti, Zr, Ta, Nb, Hf, Ru, and Y and Si is also preferable from the viewpoint of a gas barrier film. When the second inorganic barrier layer contains Si, the metal content is also calculated by adding the silicon content.

すなわち、本発明の第2ガスバリア層は、プラズマ化学気相蒸着法により形成され、特定の金属を含み、金属および炭素の含有量が所定の範囲内であることを特徴とする。   That is, the second gas barrier layer of the present invention is formed by plasma enhanced chemical vapor deposition, includes a specific metal, and has a metal and carbon content within a predetermined range.

第1無機バリア層に含まれるポリシラザン改質物は、酸窒化ケイ素を含み、これにより優れたガスバリア性を発現する。しかしながら、ポリシラザン改質物は、酸化に対して完全に安定ではなく、高温高湿環境では徐々に酸化されてガスバリア性が低下することがある。すなわち、ポリシラザン改質物は、SiOxNy組成であり、当該組成は酸化に対して安定ではなく、高温高湿環境下では徐々に酸化されておおよそSiOz組成となり、バリア性が低下する。鋭意検討の結果、ポリシラザン改質物を含む第1無機バリア層上に、これに接して第2無機バリア層として特定の金属を含む層を形成することで、ポリシラザン改質物の高温高湿下での酸化(SiOxNy組成からSiOz組成への変化)が抑制され、高いバリア性を維持できることが判明した。   The modified polysilazane contained in the first inorganic barrier layer contains silicon oxynitride and thereby exhibits excellent gas barrier properties. However, the modified polysilazane is not completely stable against oxidation, and may be gradually oxidized in a high-temperature and high-humidity environment to lower the gas barrier property. That is, the modified polysilazane has a SiOxNy composition, which is not stable against oxidation, and is gradually oxidized in a high-temperature and high-humidity environment to an approximately SiOz composition, resulting in a reduction in barrier properties. As a result of intensive studies, on the first inorganic barrier layer containing the polysilazane modified product, a layer containing a specific metal is formed as a second inorganic barrier layer in contact with the first inorganic barrier layer. It has been found that oxidation (change from the SiOxNy composition to the SiOz composition) is suppressed and high barrier properties can be maintained.

すなわち、ポリシラザン改質物を含む第1無機バリア層に接して特定の金属を含む第2無機バリア層をプラズマ化学気相蒸着法により形成することで、ポリシラザン改質物の酸化が抑制され、より優れたガスバリア性フィルムとすることができる。ポリシラザン改質物の酸化が抑制されるメカニズムは明らかではないが、第2無機バリア層に含まれる特定の金属原子(M)と、炭素原子(C)と、第1無機バリア層に含まれる窒素原子(N)とが、第1無機バリア層と第2無機バリア層との界面で「M−C−N」の結合を形成するためであると推測される。例えば、第2無機バリア層が炭素を含有しない場合、第1無機バリア層と第2無機バリア層との界面では「M−N」の結合が形成される。   That is, by forming the second inorganic barrier layer containing a specific metal in contact with the first inorganic barrier layer containing the polysilazane modified product by the plasma chemical vapor deposition method, the oxidation of the polysilazane modified product is suppressed and more excellent. A gas barrier film can be obtained. Although the mechanism by which oxidation of the polysilazane modified product is suppressed is not clear, specific metal atoms (M), carbon atoms (C), and nitrogen atoms contained in the first inorganic barrier layer contained in the second inorganic barrier layer (N) is presumed to be due to the formation of a “M—C—N” bond at the interface between the first inorganic barrier layer and the second inorganic barrier layer. For example, when the second inorganic barrier layer does not contain carbon, an “MN” bond is formed at the interface between the first inorganic barrier layer and the second inorganic barrier layer.

この2つの結合形態においては、金属原子および窒素原子における分極の度合いが異なると推測される。すなわち、「M−N」結合において、「N」はマイナスに大きく分極し、よって「M」は大きくプラスに分極する傾向にある。一方、「M−C−N」結合は、「M」はプラスに分極し、「N」はマイナスに分極する傾向にあるが、炭素原子を介することで分極が緩和されるため、「M−C」として比較的弱いプラスの分極が形成される。プラスに分極された側が、より酸素による酸化を受けやすくなると考えられ、よって、例えば、「M−N」結合形態と「M−C−N」結合形態とでは、「M−N」結合形態の「M」が酸化されやすい。第2無機バリア層における金属が酸化されやすいという観点では、どちらの結合形態でもよいが、界面での酸化反応は緩やかである方が第1無機バリア層の酸化劣化の観点から好ましい。   In these two bonding forms, it is presumed that the degree of polarization is different between the metal atom and the nitrogen atom. That is, in the “MN” bond, “N” is highly negatively polarized, and therefore “M” tends to be largely positively polarized. On the other hand, in the “M—C—N” bond, “M” tends to be positively polarized and “N” tends to be negatively polarized. A relatively weak positive polarization is formed as “C”. The positively polarized side is believed to be more susceptible to oxidation by oxygen, so, for example, in the “MN” and “MCN” bond forms, the “MN” bond form “M” is easily oxidized. From the viewpoint that the metal in the second inorganic barrier layer is likely to be oxidized, either form of bonding may be used. However, a slow oxidation reaction at the interface is preferable from the viewpoint of oxidative deterioration of the first inorganic barrier layer.

よって、本発明の第2無機バリア層においては、特定の金属と炭素とが所定の範囲で含有されており、これにより、第1無機バリア層の酸化を抑制し、高いバリア性を維持しているものと推測される。なお、上記のメカニズムは推測によるものであり、本発明は上記メカニズムに何ら制限されるものではない。   Therefore, the second inorganic barrier layer of the present invention contains a specific metal and carbon in a predetermined range, thereby suppressing oxidation of the first inorganic barrier layer and maintaining high barrier properties. Presumed to be. In addition, said mechanism is based on estimation and this invention is not restrict | limited to the said mechanism at all.

例えば、基材側からスポット的に漏出する水蒸気があり、この水蒸気によりポリシラザン改質物がスポット的に酸化されて、ガスバリア性が低下した部位が形成される場合がある。太陽電池に適用したガスバリア性フィルムにおいて、ガスバリア性が低下した部位が存在すると、その部位より水蒸気が浸入して、結果としてダークスポットが形成されると考えられる。これに対し、本発明のガスバリア性フィルムは、第2無機バリア層が第1無機バリア層に隣接して存在しているため、第2無機バリア層が第1無機バリア層より先に酸化され、第1無機バリア層の酸化が抑制されて、結果として、優れたガスバリア性が維持される。   For example, there is a water vapor that leaks in a spot manner from the base material side, and the polysilazane modified product is spot-oxidized by this water vapor to form a portion having a reduced gas barrier property. In the gas barrier film applied to the solar cell, if there is a portion where the gas barrier property is lowered, water vapor enters from the portion, and as a result, a dark spot is considered to be formed. On the other hand, in the gas barrier film of the present invention, since the second inorganic barrier layer is present adjacent to the first inorganic barrier layer, the second inorganic barrier layer is oxidized before the first inorganic barrier layer, Oxidation of the first inorganic barrier layer is suppressed, and as a result, excellent gas barrier properties are maintained.

第2無機バリア層は、単層でもよいし2層以上の積層構造であってもよい。第2無機バリア層が2層以上の積層構造である場合、それぞれの第2無機バリア層に含まれる金属は同じものであってもよいし異なるものであってもよい。第2無機バリア層が2層以上の積層構造である場合は、第2無機バリア層の厚さとしてはその総厚を第2無機バリア層の厚さとする。   The second inorganic barrier layer may be a single layer or a laminated structure of two or more layers. When the second inorganic barrier layer has a laminated structure of two or more layers, the metals contained in each second inorganic barrier layer may be the same or different. When the second inorganic barrier layer has a laminated structure of two or more layers, the total thickness of the second inorganic barrier layer is the thickness of the second inorganic barrier layer.

第2無機バリア層の厚さ(2層以上の積層構造である場合はその総厚)は、ガスバリア性能の観点から、第2のガスバリア層の厚さ(2層以上の積層構造である場合はその総厚)は、10〜1000nmであることが好ましく、50〜600nmであることがより好ましく、50〜300μmであることがさらに好ましい。この範囲であれば、ガスバリア性と耐久性とのバランスが良好となり好ましい。第2無機バリア層の厚さは、TEM観察により測定することができる。   From the viewpoint of gas barrier performance, the thickness of the second inorganic barrier layer (the total thickness in the case of a laminated structure of two or more layers) is the thickness of the second gas barrier layer (in the case of a laminated structure of two or more layers). The total thickness) is preferably 10 to 1000 nm, more preferably 50 to 600 nm, and still more preferably 50 to 300 μm. If it is this range, the balance of gas barrier property and durability becomes favorable and is preferable. The thickness of the second inorganic barrier layer can be measured by TEM observation.

プラズマ化学気相蒸着法により形成された第2無機バリア層は、膜表面に粒子を有する形態であるのが好ましく、当該粒子のサイズが2〜100nmであることが好ましく、5〜50nmであることがより好ましい。この範囲であれば、ガスバリア性と耐久性とのバランスが良好となり好ましい。第2無機バリア層の粒子サイズは、TEM観察により測定することができる。   The second inorganic barrier layer formed by plasma enhanced chemical vapor deposition is preferably in a form having particles on the film surface, and the size of the particles is preferably 2 to 100 nm, and preferably 5 to 50 nm. Is more preferable. If it is this range, the balance of gas barrier property and durability becomes favorable and is preferable. The particle size of the second inorganic barrier layer can be measured by TEM observation.

第2無機バリア層に含まれる金属は、上述のように、Al、Ti、Zr、Ta、Nb、Hf、RuおよびYからなる群より選択される1種以上である。第1無機バリア層と第2無機バリア層との界面で形成される「M−C−N」結合の分極の度合いは、金属(M)の電気陰性度に依存すると考えられる。すなわち、第2無機バリア層に含有される金属(M)の電気陰性度により、所望の分極を設定しうる。本発明では、第2無機バリア層の酸化抑制効果の観点から、炭素と金属との電気陰性度の差が0.3〜1.4であるのが好ましく、0.5〜1.3であるのがより好ましい。以上のことから、第2無機バリア層に含有される金属としては、Ti、Ta、Nbが好ましく、Nbがより好ましい。   As described above, the metal contained in the second inorganic barrier layer is at least one selected from the group consisting of Al, Ti, Zr, Ta, Nb, Hf, Ru, and Y. It is considered that the degree of polarization of the “MCN” bond formed at the interface between the first inorganic barrier layer and the second inorganic barrier layer depends on the electronegativity of the metal (M). That is, a desired polarization can be set according to the electronegativity of the metal (M) contained in the second inorganic barrier layer. In the present invention, from the viewpoint of the effect of suppressing oxidation of the second inorganic barrier layer, the difference in electronegativity between carbon and metal is preferably 0.3 to 1.4, and is preferably 0.5 to 1.3. Is more preferable. From the above, as the metal contained in the second inorganic barrier layer, Ti, Ta, and Nb are preferable, and Nb is more preferable.

以下、表1に本発明の第2無機バリア層で用いられる金属の電気陰性度を示す。   Table 1 below shows the electronegativity of metals used in the second inorganic barrier layer of the present invention.

第2無機バリア層中における金属の含有量は、層全体の元素の合計量100at%に対して、好ましくは25〜50at%であり、より好ましくは30〜40at%である。第2無機バリア層中における炭素の含有量は、層全体の元素の合計量100at%に対して、好ましくは0.1〜10at%であり、より好ましくは0.1〜5at%である。第2無機バリア層中における金属および炭素の量が上記範囲内であれば、第1無機バリア層の酸化抑制効果がより発揮される。また、第2無機バリア層中における酸素の含有量は、層全体の元素の合計量100at%に対して、好ましくは40〜75at%であり、より好ましくは55〜65at%である。第2無機膜バリア層の酸素の量が上記範囲であることにより、酸化劣化が起こりにくくなり好ましい。   The metal content in the second inorganic barrier layer is preferably 25 to 50 at%, more preferably 30 to 40 at%, with respect to 100 at% of the total amount of elements in the entire layer. The carbon content in the second inorganic barrier layer is preferably 0.1 to 10 at%, more preferably 0.1 to 5 at%, with respect to 100 at% of the total amount of elements in the entire layer. If the amount of the metal and carbon in the second inorganic barrier layer is within the above range, the oxidation suppressing effect of the first inorganic barrier layer is more exhibited. Further, the oxygen content in the second inorganic barrier layer is preferably 40 to 75 at%, more preferably 55 to 65 at%, with respect to 100 at% of the total amount of elements in the entire layer. When the amount of oxygen in the second inorganic film barrier layer is in the above range, oxidation deterioration is unlikely to occur, which is preferable.

本発明において、第1無機バリア層および第2無機バリア層の組成分析はX線光電子分光法(XPS:Xray Photoelectron Spectroscopy)を用いて、デプス(Depth)プロファイルを行うことで膜の深さ方向の組成を分析できる。すなわち、ガスバリア性フィルムのガスバリア層の表面をエッチングしながら、その表面からの深さ(厚さ)方向の組成を測定する。   In the present invention, composition analysis of the first inorganic barrier layer and the second inorganic barrier layer is performed in the depth direction of the film by performing a depth profile using X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The composition can be analyzed. That is, while etching the surface of the gas barrier layer of the gas barrier film, the composition in the depth (thickness) direction from the surface is measured.

第1無機バリア層および第2無機バリア層の組成分析は、XPSデプスプロファイル測定により得られる、金属分布曲線(金属M:アルミニウム、チタン、ジルコニア、タンタル、ニオブ、ハフニウム、ルテニウム、およびイットリウムからなる群より選択される1種以上の分布曲線)、ケイ素分布曲線、酸素分布曲線、炭素分布曲線、および窒素分布曲線を用いて行う。得られる分布曲線は、縦軸を各元素の原子比(単位:at%)とし、横軸をエッチング時間(スパッタ時間)として作成することができる。なお、このように横軸をエッチング時間とする元素の分布曲線においては、エッチング時間は膜厚方向におけるガスバリア層の膜厚方向におけるガスバリア層の表面からの距離(L)に概ね相関することから、「ガスバリア層の膜厚方向におけるガスバリア層の表面からの距離」として、XPSデプスプロファイル測定の際に採用したエッチング速度とエッチング時間との関係から算出されるガスバリア層の表面からの距離を採用することができる。   The composition analysis of the first inorganic barrier layer and the second inorganic barrier layer is a metal distribution curve (metal M: group consisting of aluminum, titanium, zirconia, tantalum, niobium, hafnium, ruthenium, and yttrium obtained by XPS depth profile measurement. 1 or more selected distribution curves), a silicon distribution curve, an oxygen distribution curve, a carbon distribution curve, and a nitrogen distribution curve. The obtained distribution curve can be created with the vertical axis as the atomic ratio of each element (unit: at%) and the horizontal axis as the etching time (sputtering time). In the element distribution curve with the horizontal axis as the etching time in this way, the etching time is generally correlated with the distance (L) from the surface of the gas barrier layer in the film thickness direction of the gas barrier layer in the film thickness direction. As the “distance from the surface of the gas barrier layer in the thickness direction of the gas barrier layer”, use the distance from the surface of the gas barrier layer calculated from the relationship between the etching rate and the etching time employed in the XPS depth profile measurement. Can do.

なお、本発明では、下記のXPS測定条件にて、金属分布曲線、酸素分布曲線、炭素分布曲線および酸素炭素分布曲線を作成した。   In the present invention, a metal distribution curve, an oxygen distribution curve, a carbon distribution curve, and an oxygen carbon distribution curve were created under the following XPS measurement conditions.

《XPS分析条件》
・装置:QUANTERASXM(アルバック・ファイ株式会社製)
・X線源:単色化Al−Kα
・測定領域:Si2p、Al2p、Nb3d、Ta4d、Hf4d、Ti2p、Zr3d、Ru3d、Y3p、C1s、N1s、O1s
・照射X線:単結晶分光AlKα
・X線のスポットおよびそのサイズ:800×400μmの楕円形
・スパッタイオン:Ar(2keV)
・デプスプロファイル:1分間のスパッタ後に測定を繰り返す。
<< XPS analysis conditions >>
・ Device: QUANTERASXM (manufactured by ULVAC-PHI Co., Ltd.)
・ X-ray source: Monochromatic Al-Kα
Measurement area: Si2p, Al2p, Nb3d, Ta4d, Hf4d, Ti2p, Zr3d, Ru3d, Y3p, C1s, N1s, O1s
・ Irradiated X-ray: Single crystal spectroscopy AlKα
・ X-ray spot and its size: 800 × 400 μm oval shape ・ Sputtering ion: Ar (2 keV)
Depth profile: Repeat measurement after sputtering for 1 minute.

スパッタ条件;
エッチング速度(SiO熱酸化膜換算値):0.05nm/sec;
エッチング間隔(SiO換算値):10nm;
・データ処理:MultiPak(アルバック・ファイ株式会社製)
・定量:バックグラウンドをShirley法で求め、得られたピーク面積から相対感度係数法を用いて定量した。
Sputtering conditions;
Etching rate (converted to SiO 2 thermal oxide film): 0.05 nm / sec;
Etching interval (SiO 2 equivalent value): 10 nm;
・ Data processing: MultiPak (manufactured by ULVAC-PHI)
Quantification: The background was determined by the Shirley method, and quantified using the relative sensitivity coefficient method from the obtained peak area.

上記の測定条件により、XPS測定とアルゴン等の希ガスイオンスパッタとを併用することにより、試料内部を露出させつつ、順次表面組成分析を行い(XPSデプスプロファイル測定)、金属分布曲線(金属M:アルミニウム、チタン、ジルコニア、タンタル、ニオブ、ハフニウム、ルテニウムおよびイットリウムのそれぞれの金属分布曲線)、ケイ素分布曲線、酸素分布曲線、炭素分布曲線、および窒素分布曲線を得る。XPSデプスプロファイル測定により得られる分布曲線としては、縦軸を各元素の原子比(単位:at%)とし、横軸をエッチング時間(スパッタ時間)として作成することができる。このような各分布曲線において、第2無機バリア層に相当する領域で検出された元素の分布曲線(例えば、炭素分布曲線、酸素分布曲線、および金属分布曲線)に示される元素合計量(単位:at%)を100とした際の、第2無機バリア層に相当する領域の金属分布曲線が示す金属量を第2無機バリア層の「金属含有量」とし、第2無機バリア層に相当する領域の炭素分布曲線が示す炭素量を第2無機バリア層の「炭素含有量」とした。同様に、第1無機バリア層に相当する領域の「ケイ素分布曲線、酸素分布曲線、および窒素分布曲線」に示される元素合計量(単位:at%)を100とした際の、第1無機バリア層に相当する領域の窒素分布曲線が示す窒素量を第1無機バリア層の「窒素含有量」とする。   Under the above measurement conditions, XPS measurement and rare gas ion sputtering such as argon are used in combination, and the surface composition analysis is sequentially performed while exposing the inside of the sample (XPS depth profile measurement), and a metal distribution curve (metal M: The metal distribution curves of aluminum, titanium, zirconia, tantalum, niobium, hafnium, ruthenium and yttrium), silicon distribution curve, oxygen distribution curve, carbon distribution curve, and nitrogen distribution curve are obtained. As a distribution curve obtained by XPS depth profile measurement, the vertical axis represents the atomic ratio (unit: at%) of each element, and the horizontal axis represents the etching time (sputtering time). In each such distribution curve, the total amount of elements (unit :) shown in the distribution curve (for example, carbon distribution curve, oxygen distribution curve, and metal distribution curve) of elements detected in the region corresponding to the second inorganic barrier layer. (at%) is 100, the metal amount indicated by the metal distribution curve of the region corresponding to the second inorganic barrier layer is defined as the “metal content” of the second inorganic barrier layer, and the region corresponding to the second inorganic barrier layer The carbon content indicated by the carbon distribution curve was defined as the “carbon content” of the second inorganic barrier layer. Similarly, the first inorganic barrier when the total amount of elements (unit: at%) shown in the “silicon distribution curve, oxygen distribution curve, and nitrogen distribution curve” in the region corresponding to the first inorganic barrier layer is 100 is used. The nitrogen amount indicated by the nitrogen distribution curve in the region corresponding to the layer is defined as the “nitrogen content” of the first inorganic barrier layer.

なお、このようにして作成した分布曲線において、金属Mが0at%となる部分を第1無機バリア層と第2無機バリア層との界面と判断した。   In the distribution curve thus created, the portion where the metal M was 0 at% was determined as the interface between the first inorganic barrier layer and the second inorganic barrier layer.

第2無機バリア層は、プラズマ化学気相蒸着法により形成される。第2無機バリア層がプラズマ化学気相蒸着法により形成されることにより、第2無機バリア層はその形成される表面と密着しながら形成され、密着性かつ耐屈曲性を有するガスバリア性フィルムとなりうる。   The second inorganic barrier layer is formed by plasma enhanced chemical vapor deposition. By forming the second inorganic barrier layer by a plasma chemical vapor deposition method, the second inorganic barrier layer is formed in close contact with the surface on which the second inorganic barrier layer is formed, and can be a gas barrier film having adhesion and bending resistance. .

本発明の第2無機バリア層が第1無機バリア層上に形成される場合、第2無機バリア層成膜中において、第2無機バリア層の形成成分が第1無機バリア層表面(ポリシラザン改質物、特にポリシラザン改質物に含まれる窒素原子)と反応する。これにより、第1無機バリア層および第2無機バリア層間に結合が形成されるため、ガスバリア性フィルムの耐屈曲性および密着性がより向上する。よって、本発明のガスバリア性フィルムとしては、第1無機バリア層を形成後に、第1無機バリア層上に第2無機バリア層を形成するのが好ましい。   When the second inorganic barrier layer of the present invention is formed on the first inorganic barrier layer, the component forming the second inorganic barrier layer is the surface of the first inorganic barrier layer (polysilazane modified product) during the formation of the second inorganic barrier layer. In particular, the nitrogen atom contained in the modified polysilazane). Thereby, since a bond is formed between the first inorganic barrier layer and the second inorganic barrier layer, the bending resistance and adhesion of the gas barrier film are further improved. Therefore, as the gas barrier film of the present invention, it is preferable to form the second inorganic barrier layer on the first inorganic barrier layer after forming the first inorganic barrier layer.

第2無機バリア層の形成方法であるプラズマ化学気相蒸着法(plasma−enhanced chemical vapor deposition)(以下、単に「プラズマCVD法」とも称する。)としては、特に制限されないが、国際公開第2006/033233号に記載の大気圧または大気圧近傍でのプラズマCVD法、対向ロール電極を持つプラズマCVD装置を用いたプラズマCVD法が挙げられる。   A plasma-enhanced chemical vapor deposition (hereinafter, also simply referred to as “plasma CVD method”), which is a method for forming the second inorganic barrier layer, is not particularly limited. Examples thereof include a plasma CVD method at or near atmospheric pressure described in No. 033333, and a plasma CVD method using a plasma CVD apparatus having a counter roll electrode.

中でも、生産性が高いことから、対向ロール電極を有するプラズマCVD装置を用いたプラズマCVD法により第2無機バリア層を形成することが好ましい。すなわち、プラズマ化学気相蒸着法は、対向ロール電極を有するプラズマCVD装置により行われるものであるのが好ましい。なお、プラズマCVD法はペニング放電プラズマ方式のプラズマCVD法であってもよい。   Especially, since productivity is high, it is preferable to form a 2nd inorganic barrier layer by the plasma CVD method using the plasma CVD apparatus which has a counter roll electrode. That is, the plasma chemical vapor deposition method is preferably performed by a plasma CVD apparatus having a counter roll electrode. The plasma CVD method may be a Penning discharge plasma type plasma CVD method.

以下、対向ロール電極を有するプラズマCVD装置を用いたプラズマCVD法により第2バリア層を形成する方法について説明する。   Hereinafter, a method for forming the second barrier layer by a plasma CVD method using a plasma CVD apparatus having a counter roll electrode will be described.

プラズマCVD法においてプラズマを発生させる際には、複数の成膜ローラーの間の空間にプラズマ放電を発生させることが好ましく、一対の成膜ローラーを用い、その一対の成膜ローラーのそれぞれにフィルムを配置して、一対の成膜ローラー間に放電してプラズマを発生させることがより好ましい。このようにして、一対の成膜ローラーを用い、その一対の成膜ローラー上にフィルムを配置して、かかる一対の成膜ローラー間に放電することにより、成膜時に一方の成膜ローラー上に存在するフィルムを成膜しつつ、もう一方の成膜ローラー上に存在する基材の表面部分も同時に成膜することが可能となって効率よく薄膜を製造できるばかりか、通常のローラーを使用しないプラズマCVD法と比較して成膜レートを倍にでき、なおかつ、略同一である構造の膜を成膜できる。   When generating plasma in the plasma CVD method, it is preferable to generate a plasma discharge in a space between a plurality of film forming rollers. A pair of film forming rollers is used, and a film is applied to each of the pair of film forming rollers. More preferably, the plasma is generated by discharging between the pair of film forming rollers. Thus, by using a pair of film forming rollers, placing a film on the pair of film forming rollers, and discharging between the pair of film forming rollers, one film forming roller is placed on the film forming roller. While forming an existing film, it is possible to form a film on the surface of the substrate on the other film forming roller at the same time, so that a thin film can be produced efficiently and a normal roller is not used. Compared with the plasma CVD method, the film formation rate can be doubled, and a film having a substantially identical structure can be formed.

また、このようにして一対の成膜ローラー間に放電する際には、一対の成膜ローラーの極性を交互に反転させることが好ましい。さらに、このようなプラズマCVD法に用いる成膜ガスとしては、Al、Ti、Zr、Ta、Nb、Hf、RuおよびYからなる群を含む有機金属錯体(CVDプレカーサー)と、酸素とを含むものが好ましく、その成膜ガス中の酸素の含有量は、成膜ガス中の有機金属錯体の全量を完全酸化するのに必要な理論酸素量未満であることが好ましい。また、本発明の好ましい実施形態としては、第2無機バリア層は、Al、Ti、Zr、Ta、Nb、Hf、RuおよびYからなる群より選択される1種以上の金属と、Siとを含むため、成膜ガスとして、上記の有機金属錯体(CVDプレカーサー)と、有機ケイ素化合物とを用いて行うのが好ましい。その場合、成膜ガス中の酸素の含有量は、成膜ガス中の有機金属錯体および有機ケイ素化合物の全量を完全酸化するのに必要な理論酸素量未満であることが好ましい。   Further, when discharging between the pair of film forming rollers in this way, it is preferable to reverse the polarities of the pair of film forming rollers alternately. Further, as a film forming gas used in such a plasma CVD method, an organic metal complex (CVD precursor) including a group consisting of Al, Ti, Zr, Ta, Nb, Hf, Ru, and Y, and oxygen is included. The oxygen content in the film forming gas is preferably less than the theoretical oxygen amount necessary to completely oxidize the entire amount of the organometallic complex in the film forming gas. As a preferred embodiment of the present invention, the second inorganic barrier layer comprises one or more metals selected from the group consisting of Al, Ti, Zr, Ta, Nb, Hf, Ru and Y, and Si. Therefore, it is preferable to use the above-described organometallic complex (CVD precursor) and an organosilicon compound as a film forming gas. In that case, the content of oxygen in the film forming gas is preferably less than the theoretical oxygen amount necessary to completely oxidize the entire amount of the organometallic complex and the organosilicon compound in the film forming gas.

以下、図2を参照しながら、基材を使用した場合において、基材を一対の成膜ローラー上に配置し、一対の成膜ローラー間に放電してプラズマを発生させるプラズマCVD法によるガスバリア層の形成方法について、より詳細に説明する。なお、図2は、本方法によりガスバリア層を形成するために好適に利用することが可能な製造装置の一例を示す模式図である。また、以下の説明および図面中、同一または相当する要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。   Hereinafter, with reference to FIG. 2, when a base material is used, a gas barrier layer formed by a plasma CVD method in which the base material is disposed on a pair of film forming rollers and plasma is generated by discharging between the pair of film forming rollers. The forming method will be described in more detail. FIG. 2 is a schematic view showing an example of a manufacturing apparatus that can be suitably used for forming a gas barrier layer by this method. In the following description and drawings, the same or corresponding elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

図2に示す製造装置31は、送り出しローラー32と、搬送ローラー33、34、35、36と、成膜ローラー39、40と、ガス供給管41と、プラズマ発生用電源42と、成膜ローラー39および40の内部に設置された磁場発生装置43、44と、巻取りローラー45とを備えている。また、このような製造装置においては、少なくとも成膜ローラー39、40と、ガス供給管41と、プラズマ発生用電源42と、磁場発生装置43、44とが図示を省略した真空チャンバ内に配置されている。さらに、このような製造装置31において前記真空チャンバは図示を省略した真空ポンプに接続されており、かかる真空ポンプにより真空チャンバ内の圧力を適宜調整することが可能となっている。   The manufacturing apparatus 31 shown in FIG. 2 includes a delivery roller 32, transport rollers 33, 34, 35, and 36, film formation rollers 39 and 40, a gas supply pipe 41, a plasma generation power source 42, and a film formation roller 39. And magnetic field generators 43 and 44 installed inside 40 and a winding roller 45. In such a manufacturing apparatus, at least the film forming rollers 39 and 40, the gas supply pipe 41, the plasma generating power source 42, and the magnetic field generating apparatuses 43 and 44 are arranged in a vacuum chamber (not shown). ing. Further, in such a manufacturing apparatus 31, the vacuum chamber is connected to a vacuum pump (not shown), and the pressure in the vacuum chamber can be appropriately adjusted by the vacuum pump.

このような製造装置においては、一対の成膜ローラー(成膜ローラー39と成膜ローラー40)を一対の対向電極として機能させることが可能となるように、各成膜ローラーがそれぞれプラズマ発生用電源42に接続されている。そのため、このような製造装置31においては、プラズマ発生用電源42により電力を供給することにより、成膜ローラー39と成膜ローラー40との間の空間を放電することが可能であり、これにより成膜ローラー39と成膜ローラー40との間の空間にプラズマを発生させることができる。なお、このように、成膜ローラー39と成膜ローラー40とを電極としても利用する場合には、電極としても利用可能なようにその材質や設計を適宜変更すればよい。また、このような製造装置においては、一対の成膜ローラー(成膜ローラー39および40)は、その中心軸が同一平面上において略平行となるようにして配置することが好ましい。このようにして、一対の成膜ローラー(成膜ローラー39および40)を配置することにより、成膜レートを倍にでき、なおかつ、同じ構造の膜を成膜できる。そして、このような製造装置によれば、CVD法によりガスバリア層を形成することが可能であり、成膜ローラー39上においてガスバリア層成分を堆積させつつ、さらに成膜ローラー40上においてもガスバリア層成分を堆積させることもできるため、効率よくガスバリア層を形成することができる。   In such a manufacturing apparatus, each film-forming roller has a power source for plasma generation so that the pair of film-forming rollers (the film-forming roller 39 and the film-forming roller 40) can function as a pair of counter electrodes. 42. Therefore, in such a manufacturing apparatus 31, it is possible to discharge the space between the film formation roller 39 and the film formation roller 40 by supplying electric power from the plasma generation power source 42. Plasma can be generated in the space between the film roller 39 and the film formation roller 40. In this way, when the film forming roller 39 and the film forming roller 40 are also used as electrodes, the material and design thereof may be appropriately changed so that they can also be used as electrodes. Moreover, in such a manufacturing apparatus, it is preferable to arrange | position a pair of film-forming roller (film-forming rollers 39 and 40) so that the central axis may become substantially parallel on the same plane. Thus, by arranging a pair of film forming rollers (film forming rollers 39 and 40), the film forming rate can be doubled and a film having the same structure can be formed. According to such a manufacturing apparatus, it is possible to form a gas barrier layer by a CVD method. While depositing the gas barrier layer component on the film forming roller 39, the gas barrier layer component is also formed on the film forming roller 40. Therefore, the gas barrier layer can be formed efficiently.

成膜ローラー39および成膜ローラー40の内部には、成膜ローラーが回転しても回転しないようにして固定された磁場発生装置43および44がそれぞれ設けられている。   Inside the film forming roller 39 and the film forming roller 40, magnetic field generators 43 and 44 fixed so as not to rotate even when the film forming roller rotates are provided, respectively.

成膜ローラー39および成膜ローラー40にそれぞれ設けられた磁場発生装置43および44は、一方の成膜ローラー39に設けられた磁場発生装置43と他方の成膜ローラー40に設けられた磁場発生装置44との間で磁力線がまたがらず、それぞれの磁場発生装置43、44がほぼ閉じた磁気回路を形成するように磁極を配置することが好ましい。このような磁場発生装置43、44を設けることにより、各成膜ローラー39、40の対向側表面付近に磁力線が膨らんだ磁場の形成を促進することができ、その膨出部にプラズマが収束され易くなるため、成膜効率を向上させることができる点で優れている。   The magnetic field generators 43 and 44 provided on the film forming roller 39 and the film forming roller 40 are respectively a magnetic field generating device 43 provided on one film forming roller 39 and a magnetic field generating device provided on the other film forming roller 40. It is preferable to arrange the magnetic poles so that the magnetic field lines do not cross between them and the magnetic field generators 43 and 44 form a substantially closed magnetic circuit. By providing such magnetic field generators 43 and 44, it is possible to promote the formation of a magnetic field in which magnetic lines of force swell near the opposing surface of each film forming roller 39 and 40, and the plasma is converged on the bulging portion. Since it becomes easy, it is excellent at the point which can improve the film-forming efficiency.

また、成膜ローラー39および成膜ローラー40にそれぞれ設けられた磁場発生装置43、44は、それぞれローラー軸方向に長いレーストラック状の磁極を備え、一方の磁場発生装置43と他方の磁場発生装置44とは向かい合う磁極が同一極性となるように磁極を配置することが好ましい。このような磁場発生装置43、44を設けることにより、それぞれの磁場発生装置43、44について、磁力線が対向するローラー側の磁場発生装置にまたがることなく、ローラー軸の長さ方向に沿って対向空間(放電領域)に面したローラー表面付近にレーストラック状の磁場を容易に形成することができ、その磁場にプラズマを収束させることができため、ローラー幅方向に沿って巻き掛けられた幅広の基材等に効率的に蒸着膜であるその他のガスバリア層を形成することができる点で優れている。   The magnetic field generators 43 and 44 provided in the film forming roller 39 and the film forming roller 40 respectively have racetrack-shaped magnetic poles that are long in the roller axis direction, and one magnetic field generator 43 and the other magnetic field generator. It is preferable to arrange the magnetic poles so that the magnetic poles facing to 44 have the same polarity. By providing such magnetic field generators 43 and 44, the opposing space along the length direction of the roller shaft without straddling the magnetic field generator on the roller side where the magnetic lines of force of each of the magnetic field generators 43 and 44 are opposed. A racetrack-like magnetic field can be easily formed in the vicinity of the roller surface facing the (discharge region), and the plasma can be focused on the magnetic field, so that a wide base wound around the roller width direction can be obtained. It is excellent in that another gas barrier layer which is a vapor deposition film can be efficiently formed on a material or the like.

成膜ローラー39および成膜ローラー40としては適宜公知のローラーを用いることができる。このような成膜ローラー39および40としては、より効率よく薄膜を形成せしめるという観点から、直径が同一のものを使うことが好ましい。また、このような成膜ローラー39および40の直径としては、放電条件、チャンバのスペース等の観点から、直径が300〜1000mmφの範囲、特に300〜700mmφの範囲であることが好ましい。成膜ローラーの直径が300mmφ以上であれば、プラズマ放電空間が小さくなることがないため生産性の劣化もなく、短時間でプラズマ放電の全熱量が基材等にかかることを回避できることから、基材等へのダメージを軽減することができるため好ましい。一方、成膜ローラーの直径が1000mmφ以下であれば、プラズマ放電空間の均一性等も含めて装置設計上、実用性を保持することができるため好ましい。   As the film forming roller 39 and the film forming roller 40, known rollers can be appropriately used. As such film forming rollers 39 and 40, those having the same diameter are preferably used from the viewpoint of forming a thin film more efficiently. Further, the diameters of the film forming rollers 39 and 40 are preferably in the range of 300 to 1000 mmφ, particularly in the range of 300 to 700 mmφ, from the viewpoint of discharge conditions, chamber space, and the like. If the diameter of the film forming roller is 300 mmφ or more, the plasma discharge space will not be reduced, so that the productivity will not be deteriorated, and it is possible to avoid applying the total amount of heat of the plasma discharge to the substrate in a short time. It is preferable because damage to materials and the like can be reduced. On the other hand, if the diameter of the film forming roller is 1000 mmφ or less, it is preferable because practicality can be maintained in terms of apparatus design including uniformity of plasma discharge space.

このような製造装置31においては、基材等の表面がそれぞれ対向するように、一対の成膜ローラー(成膜ローラー39と成膜ローラー40)上に、基材等が配置されている。このようにして基材等を配置することにより、成膜ローラー39と成膜ローラー40との間の対向空間に放電を行ってプラズマを発生させる際に、一対の成膜ローラー間に存在する基材等のそれぞれの表面を同時に成膜することが可能となる。すなわち、このような製造装置によれば、プラズマCVD法により、成膜ローラー39上にて基材等の表面上にガスバリア層成分を堆積させ、さらに成膜ローラー40上にてガスバリア層成分を堆積させることができるため、基材等の表面上にガスバリア層を効率よく形成することが可能となる。   In such a manufacturing apparatus 31, the base material etc. are arrange | positioned on a pair of film-forming roller (The film-forming roller 39 and the film-forming roller 40) so that the surfaces, such as a base material, may each oppose. By disposing the substrate and the like in this way, when the plasma is generated by performing discharge in the facing space between the film forming roller 39 and the film forming roller 40, the base existing between the pair of film forming rollers is present. It becomes possible to form films on the surfaces of the materials and the like simultaneously. That is, according to such a manufacturing apparatus, the gas barrier layer component is deposited on the surface of the substrate or the like on the film forming roller 39 by the plasma CVD method, and the gas barrier layer component is further deposited on the film forming roller 40. Therefore, the gas barrier layer can be efficiently formed on the surface of the substrate or the like.

このような製造装置に用いる送り出しローラー32および搬送ローラー33、34、35、36としては適宜公知のローラーを用いることができる。また、巻取りローラー45としても、基材等の上にガスバリア層を形成したフィルムを巻き取ることが可能なものであればよく、特に制限されず、適宜公知のローラーを用いることができる。   As the feed roller 32 and the transport rollers 33, 34, 35, and 36 used in such a manufacturing apparatus, known rollers can be appropriately used. Further, the take-up roller 45 is not particularly limited as long as it can take up a film having a gas barrier layer formed on a substrate or the like, and a known roller can be used as appropriate.

また、ガス供給管41および真空ポンプとしては、原料ガス等を所定の速度で供給または排出することが可能なものを適宜用いることができる。   Further, as the gas supply pipe 41 and the vacuum pump, those capable of supplying or discharging the source gas or the like at a predetermined speed can be appropriately used.

また、ガス供給手段であるガス供給管41は、成膜ローラー39と成膜ローラー40との間の対向空間(放電領域;成膜ゾーン)の一方に設けることが好ましく、真空排気手段である真空ポンプ(図示せず)は、前記対向空間の他方に設けることが好ましい。このようにガス供給手段であるガス供給管41と、真空排気手段である真空ポンプを配置することにより、成膜ローラー39と成膜ローラー40との間の対向空間に効率良く成膜ガスを供給することができ、成膜効率を向上させることができる点で優れている。   The gas supply pipe 41 as a gas supply means is preferably provided in one of the facing spaces (discharge region; film formation zone) between the film formation roller 39 and the film formation roller 40, and is a vacuum as a vacuum exhaust means. A pump (not shown) is preferably provided on the other side of the facing space. As described above, by providing the gas supply pipe 41 as the gas supply means and the vacuum pump as the vacuum exhaust means, the film formation gas is efficiently supplied to the facing space between the film formation roller 39 and the film formation roller 40. It is excellent in that the film formation efficiency can be improved.

さらに、プラズマ発生用電源42としては、適宜公知のプラズマ発生装置の電源を用いることができる。このようなプラズマ発生用電源42は、これに接続された成膜ローラー39と成膜ローラー40とに電力を供給して、これらを放電のための対向電極として利用することを可能とする。このようなプラズマ発生用電源42としては、より効率よくプラズマCVDを実施することが可能となることから、前記一対の成膜ローラーの極性を交互に反転させることが可能なもの(交流電源など)を利用することが好ましい。また、このようなプラズマ発生用電源42としては、より効率よくプラズマCVDを実施することが可能となることから、印加電力を100W〜10kWとすることができ、かつ交流の周波数を50Hz〜500kHzとすることが可能なものであることがより好ましい。また、磁場発生装置43、44としては適宜公知の磁場発生装置を用いることができる。   Furthermore, as the plasma generating power source 42, a known power source of a plasma generating apparatus can be used as appropriate. Such a plasma generating power supply 42 supplies power to the film forming roller 39 and the film forming roller 40 connected thereto, and makes it possible to use these as counter electrodes for discharge. Such a plasma generating power source 42 can perform plasma CVD more efficiently, and can alternately reverse the polarity of the pair of film forming rollers (AC power source or the like). Is preferably used. Moreover, as such a plasma generating power source 42, it becomes possible to perform plasma CVD more efficiently, so that the applied power can be set to 100 W to 10 kW, and the AC frequency is set to 50 Hz to 500 kHz. More preferably, it is possible to do this. As the magnetic field generators 43 and 44, known magnetic field generators can be used as appropriate.

このような図2に示す製造装置31を用いて、例えば、原料ガスの種類、プラズマ発生装置の電極ドラムの電力、真空チャンバ内の圧力、成膜ローラーの直径、ならびにフィルム(基材等)の搬送速度を適宜調整することにより、ガスバリア層を形成することができる。すなわち、図2に示す製造装置31を用いて、成膜ガス(原料ガス等)を真空チャンバ内に供給しつつ、一対の成膜ローラー(成膜ローラー39および40)間に放電を発生させることにより、前記成膜ガス(原料ガス等)がプラズマによって分解され、成膜ローラー39上の基材等の表面上および成膜ローラー40上の基材等の表面上に、ガスバリア層がプラズマCVD法により形成される。この際、成膜ローラー39、40のローラー軸の長さ方向に沿って対向空間(放電領域)に面したローラー表面付近にレーストラック状の磁場が形成して、磁場にプラズマを収束させる。このため、基材等が、図2中の成膜ローラー39のA地点および成膜ローラー40のB地点を通過する際に、ガスバリア層で炭素分布曲線の極大値が形成される。これに対して、基材等が、図2中の成膜ローラー39のC1およびC2地点、ならびに成膜ローラー40のC3およびC4地点を通過する際に、ガスバリア層で炭素分布曲線の極小値が形成される。このため、2つの成膜ローラーに対して、通常、5つの極値が生成する。また、ガスバリア層の極値間の距離(炭素分布曲線の有する1つの極値および該極値に隣接する極値におけるガスバリア層の膜厚方向におけるガスバリア層の表面からの距離(L)の差の絶対値)は、成膜ローラー39、40の回転速度(基材等の搬送速度)によって調節できる。なお、このような成膜に際しては、基材等が送り出しローラー32や成膜ローラー39等により、それぞれ搬送されることにより、ロールツーロール方式の連続的な成膜プロセスにより基材等の表面上にガスバリア層3が形成される。   Using such a manufacturing apparatus 31 shown in FIG. 2, for example, the type of source gas, the power of the electrode drum of the plasma generator, the pressure in the vacuum chamber, the diameter of the film forming roller, and the film (base material, etc.) The gas barrier layer can be formed by appropriately adjusting the transport speed. That is, using the manufacturing apparatus 31 shown in FIG. 2, a discharge is generated between the pair of film forming rollers (film forming rollers 39 and 40) while supplying a film forming gas (raw material gas, etc.) into the vacuum chamber. As a result, the film forming gas (raw material gas or the like) is decomposed by plasma, and the gas barrier layer is formed on the surface of the base material on the film forming roller 39 and the surface of the base material on the film forming roller 40 by plasma CVD. It is formed by. At this time, a racetrack-shaped magnetic field is formed in the vicinity of the roller surface facing the facing space (discharge region) along the length direction of the roller axes of the film forming rollers 39 and 40, and the plasma is converged on the magnetic field. For this reason, when a base material etc. pass the A point of the film-forming roller 39 in FIG. 2, and the B point of the film-forming roller 40, the maximum value of a carbon distribution curve is formed in a gas barrier layer. On the other hand, when the substrate or the like passes through the points C1 and C2 of the film forming roller 39 and the points C3 and C4 of the film forming roller 40 in FIG. It is formed. For this reason, five extreme values are usually generated for two film forming rollers. Further, the distance between the extreme values of the gas barrier layer (the difference between the distance (L) from the surface of the gas barrier layer in the thickness direction of the gas barrier layer at one extreme value of the carbon distribution curve and the extreme value adjacent to the extreme value) (Absolute value) can be adjusted by the rotation speed of the film forming rollers 39 and 40 (conveying speed of the substrate or the like). In such film formation, the substrate and the like are conveyed by the delivery roller 32 and the film formation roller 39, respectively, so that they are formed on the surface of the substrate and the like by a roll-to-roll continuous film formation process. Then, the gas barrier layer 3 is formed.

ガス供給管41から対向空間に供給される成膜ガス(原料ガス等)としては、原料ガス、反応ガス、キャリアガス、放電ガスが単独または2種以上を混合して用いることができる。第2無機バリア層の形成に用いる成膜ガス中の原料ガスとしては、形成する第2無機バリア層の材質に応じて適宜選択して使用することができる。このような原料ガスとしては、例えば、炭素を含有する有機化合物ガスを用いることができる。また、第2無機バリア層がSiを含む場合、ケイ素を含有する有機ケイ素化合物を用いることができる。   As the film forming gas (such as source gas) supplied from the gas supply pipe 41 to the facing space, source gas, reaction gas, carrier gas, and discharge gas can be used alone or in combination of two or more. The source gas in the film forming gas used for forming the second inorganic barrier layer can be appropriately selected and used according to the material of the second inorganic barrier layer to be formed. As such a source gas, for example, an organic compound gas containing carbon can be used. When the second inorganic barrier layer contains Si, an organosilicon compound containing silicon can be used.

ケイ素を含有する有機ケイ素化合物としては、例えば、ヘキサメチルジシロキサン(HMDSO)、ヘキサメチルジシラン(HMDS)、1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン、ビニルトリメチルシラン、メチルトリメチルシラン、ヘキサメチルジシラン、メチルシラン、ジメチルシラン、トリメチルシラン、ジエチルシラン、プロピルシラン、フェニルシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、テトラメトキシシラン(TMOS)、テトラエトキシシラン(TEOS)、フェニルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、オクタメチルシクロテトラシロキサンが挙げられる。これらの有機ケイ素化合物の中でも、化合物の取り扱い性および得られるその他のガスバリア層のガスバリア性等の特性の観点から、ヘキサメチルジシロキサン、1,1,3,3−テトラメチルジシロキサンが好ましい。これらの有機ケイ素化合物は、単独でもまたは2種以上を組み合わせても使用することができる。   Examples of silicon-containing organosilicon compounds include hexamethyldisiloxane (HMDSO), hexamethyldisilane (HMDS), 1,1,3,3-tetramethyldisiloxane, vinyltrimethylsilane, methyltrimethylsilane, and hexamethyl. Disilane, methylsilane, dimethylsilane, trimethylsilane, diethylsilane, propylsilane, phenylsilane, vinyltriethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, tetramethoxysilane (TMOS), tetraethoxysilane (TEOS), phenyltrimethoxysilane, methyltri Examples include ethoxysilane and octamethylcyclotetrasiloxane. Among these organosilicon compounds, hexamethyldisiloxane and 1,1,3,3-tetramethyldisiloxane are preferable from the viewpoints of handling properties of the compound and gas barrier properties of the other gas barrier layers obtained. These organosilicon compounds can be used alone or in combination of two or more.

また、炭素を含有する有機化合物ガスとしては、例えば、メタン、エタン、エチレン、アセチレンを例示することができる。これら有機ケイ素化合物ガスや有機化合物ガスは、ガスバリア層の種類に応じて適切な原料ガスが選択される。   Examples of the organic compound gas containing carbon include methane, ethane, ethylene, and acetylene. As these organosilicon compound gas and organic compound gas, an appropriate source gas is selected according to the type of the gas barrier layer.

また、本発明の第2無機バリア層は、好ましくは、CVDプレカーサー(前駆体)として金属を含む化合物(有機金属錯体)より形成される。第2無機バリア層を形成するCVDプレカーサーとしては、金属アルコキシド、金属アミノ化合物、金属塩化物、金属シクロペンタジエニル化合物、金属アルコキシβジケトン錯体、および金属アルコキシイミド錯体からなる群より選択される少なくとも1種を用いることが好ましい。   The second inorganic barrier layer of the present invention is preferably formed from a compound (organometallic complex) containing a metal as a CVD precursor (precursor). The CVD precursor for forming the second inorganic barrier layer is at least selected from the group consisting of metal alkoxides, metal amino compounds, metal chlorides, metal cyclopentadienyl compounds, metal alkoxy β-diketone complexes, and metal alkoxyimide complexes. One type is preferably used.

以下に、具体的な有機金属錯体を示す。なお、以下の例示において、Meはメチル基を表し、Etはエチル基を表し、iPrはイソプロピル基を表し、nBuはn−ブチル基を表し、t−Bu(tBu)はtert−ブチル基を表す。   Specific organometallic complexes are shown below. In the following examples, Me represents a methyl group, Et represents an ethyl group, iPr represents an isopropyl group, nBu represents an n-butyl group, and t-Bu (tBu) represents a tert-butyl group. .

金属アルコキシド化合物としては、M(OR)x(ここで、Mは金属を表し、Rは炭素数1〜6のアルキル基を表し、xは1〜6である)(xは金属の価数により決定される)で表される化合物であり、例えば、ペンタエトキシニオブ(Nb(OEt))、ペンタエトキシタンタル(Ta(OEt))、ペンタブトキシハフニウム(Hf(OBu))、テトライソプロポキシチタン(Ti(O−iPr)4)等が挙げられる。 As the metal alkoxide compound, M (OR) x (wherein M represents a metal, R represents an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and x is 1 to 6) (x depends on the valence of the metal). For example, pentaethoxyniobium (Nb (OEt) 5 ), pentaethoxy tantalum (Ta (OEt) 5 ), pentaboxyhafnium (Hf (OBu) 5 ), tetraisopropoxy Titanium (Ti (O—iPr) 4 ) and the like can be mentioned.

金属アミノ化合物としては、M(NRz)x(ここで、Mは金属を表し、Rは炭素数1〜6のアルキル基を表し、xは1〜6であり、zは2である)(xは金属の価数により決定される)で表される化合物であり、例えば、Nb(N(tBu))(NMe、Ta(N(tBu))(NEt、Hf(NMe、Zr[NMeEt]等が挙げられる。 As the metal amino compound, M (NRz) x (wherein M represents a metal, R represents an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, x is 1 to 6, and z is 2) (x Is determined by the valence of the metal), for example, Nb (N (tBu) 2 ) (NMe 2 ) 3 , Ta (N (tBu) 2 ) (NEt 2 ) 3 , Hf ( NMe 2 ) 4 , Zr [NMeEt] 4 and the like.

金属塩化物としては、M(Cl)x(ここで、Mは金属を表し、xは1〜6である)(xは金属の価数により決定される)で表される化合物であり、例えば、HfCl、TiCl、AlCl、ZrCl等が挙げられる。 The metal chloride is a compound represented by M (Cl) x (where M represents a metal and x is 1 to 6) (x is determined by the valence of the metal), for example, , HfCl 4 , TiCl 4 , Al 2 Cl 3 , ZrCl 4 and the like.

金属シクロペンタジエニル化合物としては、M(RCp)x(ここで、Mは金属を表し、Cpはシクロペンタジエニル基を表し、Rは炭素数1〜6のアルキル基を表し、xは1〜6である)(xは金属の価数により決定される)で表される化合物であり、例えば、Ru(EtCp)、Y(MeCp)、Y(nBuCp)、等が挙げられる。 As the metal cyclopentadienyl compound, M (RCp) x (wherein M represents a metal, Cp represents a cyclopentadienyl group, R represents an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and x represents 1 (X is determined by the valence of the metal), and examples thereof include Ru (EtCp) 2 , Y (MeCp) 3 , Y (nBuCp) 3 , and the like.

金属アルコキシβジケトン錯体としては、M(OR)x(βdiketone)y(ここで、Mは金属、Rは炭素数1〜6のアルキル基、xは1〜6であり、yは1〜6である)(xおよびyは金属の価数により決定される)で表される化合物であり、例えば、Y(OiPr)(DPM:ジピバロイルメタン)、Y(OEt)(TMOD:2,2,6,6−テトラメチル−3,5−オクタジオン)等が挙げられる。 As the metal alkoxy β-diketone complex, M (OR) x (βdiketone) y (where M is a metal, R is an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, x is 1 to 6, and y is 1 to 6) (Wherein x and y are determined by the valence of the metal), for example, Y (OiPr) (DPM: dipivaloylmethane) 2 , Y (OEt) (TMOD: 2, 2,6,6-tetramethyl-3,5-octadione) 2 and the like.

金属アルコキシイミド錯体としては、M(OR)x(=NR)y(ここで、Mは金属を表し、Rは炭素数1〜6のアルキル基を表し、yは1〜6を表し、xは1〜6である)で表される化合物であり、例えば、Nb(トリ(tert−ブトキシ)tert−ブチルイミジウム(Butylimidium))、Ta(トリ(tert−ブトキシ)tert−ブチルイミジウム)等が挙げられる。   As the metal alkoxyimide complex, M (OR) x (= NR) y (where M represents a metal, R represents an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, y represents 1 to 6, x represents 1 to 6), for example, Nb (tri (tert-butoxy) tert-butylimidium), Ta (tri (tert-butoxy) tert-butylimidium), and the like. Can be mentioned.

これらのCVDプレカーサーは、成膜ガスまたは原料ガスとして用いることができる。   These CVD precursors can be used as a film forming gas or a raw material gas.

本発明においては、第2無機バリア層は、所定の量で炭素および金属を含む。このような第2無機バリア層を形成するには、例えば、金属の含有量は、CVD系内に入れるCVDプレカーサーの量を制御し、炭素の含有量はCVD系内に入れる酸素の量を制御することで、所望の組成の第2無機バリア層を形成することができる。具体的には、炭素含有量が、層全体の元素の合計量100at%に対して、0.1〜10at%とするためには、CVDプレカーサーのガス流量と反応ガスである酸素ガス流量との比率を好ましくは1:1〜20、より好ましくは1:1〜10のガス流量比率に設定するのが好ましい。また、金属含有量が、層全体の元素の合計量100at%に対して、25〜50at%とするためには、CVDプレカーサーのガス流量と反応ガスである酸素ガス流量との比率を好ましくは1:1〜20、より好ましくは1:1〜10のガス流量比率に設定するのが好ましい。   In the present invention, the second inorganic barrier layer contains carbon and metal in a predetermined amount. In order to form such a second inorganic barrier layer, for example, the metal content controls the amount of the CVD precursor put into the CVD system, and the carbon content controls the amount of oxygen put into the CVD system. By doing so, a second inorganic barrier layer having a desired composition can be formed. Specifically, in order for the carbon content to be 0.1 to 10 at% with respect to 100 at% of the total amount of elements in the entire layer, the gas flow rate of the CVD precursor and the oxygen gas flow rate as the reaction gas are The ratio is preferably set to a gas flow ratio of 1: 1 to 20, more preferably 1: 1 to 10. Moreover, in order for the metal content to be 25 to 50 at% with respect to 100 at% of the total amount of elements in the entire layer, the ratio of the gas flow rate of the CVD precursor and the oxygen gas flow rate as the reaction gas is preferably 1 : 1 to 20, more preferably 1: 1 to 10 gas flow ratio.

また、成膜ガスとしては、原料ガスの他に反応ガスを用いてもよい。このような反応ガスとしては、原料ガスと反応して酸化物、窒化物等の無機化合物となるガスを適宜選択して使用することができる。酸化物を形成するための反応ガスとしては、例えば、酸素、オゾンを用いることができる。また、窒化物を形成するための反応ガスとしては、例えば、窒素、アンモニアを用いることができる。これらの反応ガスは、単独でもまたは2種以上を組み合わせても使用することができる。例えば酸窒化物を形成する場合には、酸化物を形成するための反応ガスと窒化物を形成するための反応ガスとを組み合わせて使用することができる。   In addition to the source gas, a reactive gas may be used as the film forming gas. As such a reactive gas, a gas that reacts with the raw material gas to become an inorganic compound such as an oxide or a nitride can be appropriately selected and used. As a reaction gas for forming an oxide, for example, oxygen or ozone can be used. Moreover, as a reactive gas for forming nitride, nitrogen and ammonia can be used, for example. These reaction gases can be used alone or in combination of two or more. For example, when forming an oxynitride, a reaction gas for forming an oxide and a reaction gas for forming a nitride can be used in combination.

成膜ガスとしては、原料ガスを真空チャンバ内に供給するために、必要に応じて、キャリアガスを用いてもよい。さらに、成膜ガスとしては、プラズマ放電を発生させるために、必要に応じて、放電用ガスを用いてもよい。このようなキャリアガスおよび放電用ガスとしては、適宜公知のものを使用することができ、例えば、ヘリウム、アルゴン、ネオン、キセノン等の希ガス;水素を用いることができる。   As the film forming gas, a carrier gas may be used as necessary to supply the source gas into the vacuum chamber. Further, as a film forming gas, a discharge gas may be used as necessary in order to generate plasma discharge. As such carrier gas and discharge gas, known ones can be used as appropriate, for example, rare gases such as helium, argon, neon, xenon; hydrogen can be used.

このような成膜ガスが原料ガスと反応ガスとを含有する場合には、原料ガスと反応ガスの比率としては、原料ガスと反応ガスとを完全に反応させるために理論上必要となる反応ガスの量の比率よりも、反応ガスの比率を過剰にし過ぎないことが好ましい。反応ガスの比率を過剰にし過ぎないことで、形成されるその他のガスバリア層によって、優れたバリア性や耐屈曲性を得ることができる点で優れている。また、成膜ガスが有機ケイ素化合物と酸素とを含有するものである場合には、成膜ガス中の有機ケイ素化合物の全量を完全酸化するのに必要な理論酸素量以下であることが好ましい。   When such a film forming gas contains a raw material gas and a reactive gas, the ratio of the raw material gas and the reactive gas is the reaction gas that is theoretically necessary to completely react the raw material gas and the reactive gas. It is preferable that the ratio of the reaction gas is not excessively increased rather than the ratio of the amount. By not making the ratio of the reaction gas excessive, it is excellent in that excellent barrier properties and bending resistance can be obtained by the other gas barrier layers to be formed. Moreover, when the film-forming gas contains an organosilicon compound and oxygen, the amount is preferably less than or equal to the theoretical oxygen amount necessary for complete oxidation of the entire amount of the organosilicon compound in the film-forming gas.

また、真空チャンバ内の圧力(真空度)は、原料ガスの種類等に応じて適宜調整することができるが0.5〜50Paの範囲とすることが好ましい。   In addition, the pressure (degree of vacuum) in the vacuum chamber can be appropriately adjusted according to the type of the raw material gas, but is preferably in the range of 0.5 to 50 Pa.

また、このようなプラズマCVD法において、成膜ローラー39と成膜ローラー40との間に放電するために、プラズマ発生用電源42に接続された電極ドラム(本実施形態においては、成膜ローラー39および40に設置されている)に印加する電力は、原料ガスの種類や真空チャンバ内の圧力等に応じて適宜調整することができるものであり一概に言えるものでないが、0.1〜10kWの範囲とすることが好ましい。このような印加電力が0.1kW以上であれば、パーティクルが発生を十分に抑制することができ、他方、10kW以下であれば、成膜時に発生する熱量を抑えることができ、成膜時のフィルム表面の温度が上昇するのを抑制できる。そのためフィルムが熱負けすることなく、成膜時に皺が発生するのを防止できる点で優れている。   In such a plasma CVD method, in order to discharge between the film forming roller 39 and the film forming roller 40, an electrode drum connected to the plasma generating power source 42 (in this embodiment, the film forming roller 39) is used. The electric power to be applied to the power source can be adjusted as appropriate according to the type of the raw material gas, the pressure in the vacuum chamber, etc. It is preferable to be in the range. If such an applied power is 0.1 kW or more, the generation of particles can be sufficiently suppressed. On the other hand, if the applied power is 10 kW or less, the amount of heat generated during film formation can be suppressed. It can suppress that the temperature of the film surface rises. Therefore, it is excellent in that wrinkles can be prevented during film formation without losing heat to the film.

フィルムの搬送速度(ライン速度)は、原料ガスの種類や真空チャンバ内の圧力等に応じて適宜調整することができるが、0.25〜100m/minの範囲とすることが好ましく、0.5〜20m/minの範囲とすることがより好ましい。ライン速度が0.5m/min以上であれば、フィルムの熱に起因する皺の発生を効果的に抑制することができる。他方、20m/min以下であれば、生産性を損なうことなく、その他のガスバリア層として十分な膜厚を確保することができる点で優れている。   The film conveyance speed (line speed) can be appropriately adjusted according to the type of source gas, the pressure in the vacuum chamber, and the like, but is preferably in the range of 0.25 to 100 m / min. More preferably, it is set to a range of ˜20 m / min. If the line speed is 0.5 m / min or more, generation of wrinkles due to heat of the film can be effectively suppressed. On the other hand, if it is 20 m / min or less, it is excellent at the point which can ensure sufficient film thickness as another gas barrier layer, without impairing productivity.

上記したように、本実施形態のより好ましい態様としては、第2無機バリア層を、図2に示す対向ロール電極を有するプラズマCVD装置(ロール・トゥ・ロール方式)を用いたプラズマCVD法によって成膜するものである。これは、対向ロール電極を有するプラズマCVD装置(ロール・トゥ・ロール方式)を用いて量産する場合に、可撓性(屈曲性)に優れ、機械的強度、特にロール・トゥ・ロールでの搬送時の耐久性と、バリア性能とが両立する第2無機バリア層を効率よく製造することができるためである。このような製造装置は、太陽電池や電子部品などに使用される温度変化に対する耐久性が求められるガスバリア性フィルムを、安価でかつ容易に量産することができる点でも優れている。   As described above, as a more preferable aspect of the present embodiment, the second inorganic barrier layer is formed by a plasma CVD method using the plasma CVD apparatus (roll-to-roll method) having the counter roll electrode shown in FIG. It is a film. This is excellent in flexibility (flexibility) and mechanical strength, especially in roll-to-roll, when mass-produced using a plasma CVD apparatus (roll-to-roll method) having a counter roll electrode. This is because the second inorganic barrier layer having both durability and barrier performance can be efficiently produced. Such a manufacturing apparatus is also excellent in that it can inexpensively and easily mass-produce gas barrier films that are required for durability against temperature changes used in solar cells and electronic components.

[樹脂基材]
本発明に係る樹脂基材としては、具体的には、ポリエステル樹脂、メタクリル樹脂、メタクリル酸−マレイン酸共重合体、ポリスチレン樹脂、透明フッ素樹脂、ポリイミド、フッ素化ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、セルロースアシレート樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリカーボネート樹脂、脂環式ポリオレフィン樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリスルホン樹脂、シクロオレフィンコポリマー、フルオレン環変性ポリカーボネート樹脂、脂環変性ポリカーボネート樹脂、フルオレン環変性ポリエステル樹脂、アクリロイル化合物などの熱可塑性樹脂を含む基材が挙げられる。該樹脂基材は、単独でもまたは2種以上組み合わせても用いることができる。
[Resin substrate]
Specifically, as the resin base material according to the present invention, polyester resin, methacrylic resin, methacrylic acid-maleic acid copolymer, polystyrene resin, transparent fluororesin, polyimide, fluorinated polyimide resin, polyamide resin, polyamideimide resin , Polyetherimide resin, cellulose acylate resin, polyurethane resin, polyether ether ketone resin, polycarbonate resin, alicyclic polyolefin resin, polyarylate resin, polyether sulfone resin, polysulfone resin, cycloolefin copolymer, fluorene ring modified polycarbonate resin , A base material containing a thermoplastic resin such as an alicyclic modified polycarbonate resin, a fluorene ring modified polyester resin, or an acryloyl compound. These resin substrates can be used alone or in combination of two or more.

本発明に係るガスバリア性フィルムは、太陽電池や有機EL等の電子デバイスとして利用されることから、樹脂基材は透明であることが好ましい。すなわち、光線透過率が通常80%以上、好ましくは85%以上、さらに好ましくは90%以上である。光線透過率は、JIS K7105:1981に記載された方法、すなわち積分球式光線透過率測定装置を用いて全光線透過率および散乱光量を測定し、全光線透過率から拡散透過率を引いて算出することができる。   Since the gas barrier film according to the present invention is used as an electronic device such as a solar cell or an organic EL, the resin substrate is preferably transparent. That is, the light transmittance is usually 80% or more, preferably 85% or more, and more preferably 90% or more. The light transmittance is calculated by measuring the total light transmittance and the amount of scattered light using the method described in JIS K7105: 1981, that is, using an integrating sphere light transmittance measuring device, and subtracting the diffuse transmittance from the total light transmittance. can do.

ただし、本発明に係るガスバリア性フィルムをディスプレイ用途に用いる場合であっても、観察側に設置しない場合などは必ずしも透明性が要求されない。したがって、このような場合は、プラスチックフィルムとして不透明な材料を用いることもできる。不透明な材料としては、例えば、ポリイミド、ポリアクリロニトリル、公知の液晶ポリマーなどが挙げられる。   However, even when the gas barrier film according to the present invention is used for display applications, transparency is not necessarily required when it is not installed on the observation side. Therefore, in such a case, an opaque material can be used as the plastic film. Examples of the opaque material include polyimide, polyacrylonitrile, and known liquid crystal polymers.

また、上記に挙げた樹脂基材は、未延伸フィルムでもよく、延伸フィルムでもよい。当該樹脂基材は、従来公知の一般的な方法により製造することが可能である。これらの基材の製造方法については、国際公開第2013/002026号の段落「0051」〜「0055」の記載された事項を適宜採用することができる。   Moreover, the unstretched film may be sufficient as the resin base material quoted above, and a stretched film may be sufficient as it. The resin substrate can be produced by a conventionally known general method. About the manufacturing method of these base materials, the matter described in paragraphs “0051” to “0055” of International Publication No. 2013/002026 can be appropriately employed.

樹脂基材の表面は、密着性向上のための公知の種々の処理、例えばコロナ放電処理、火炎処理、酸化処理、またはプラズマ処理等を行っていてもよく、必要に応じて上記処理を組み合わせて行っていてもよい。   The surface of the resin substrate may be subjected to various known treatments for improving adhesion, such as corona discharge treatment, flame treatment, oxidation treatment, or plasma treatment, and the above treatments may be combined as necessary. May go.

該樹脂基材は、単層でもよいし2層以上の積層構造であってもよい。該樹脂基材が2層以上の積層構造である場合、各樹脂基材は同じ種類であってもよいし異なる種類であってもよい。   The resin substrate may be a single layer or a laminated structure of two or more layers. When the resin base material has a laminated structure of two or more layers, the resin base materials may be the same type or different types.

本発明に係る樹脂基材の厚さ(2層以上の積層構造である場合はその総厚)は、10〜200μmであることが好ましく、20〜150μmであることがより好ましい。   The thickness of the resin substrate according to the present invention (the total thickness in the case of a laminated structure of two or more layers) is preferably 10 to 200 μm, and more preferably 20 to 150 μm.

[種々の機能を有する層]
本発明のガスバリア性フィルムにおいては、種々の機能を有する層を設けることができる。
[Layers with various functions]
In the gas barrier film of the present invention, layers having various functions can be provided.

なお、本発明のガスバリア性フィルムに機能層を設ける場合は、太陽電池や有機EL素子等の電子デバイスとして利用されることから、機能層も透明であることが好ましい。すなわち、光線透過率が通常80%以上、好ましくは85%以上、さらに好ましくは90%以上である。   In addition, when providing a functional layer in the gas barrier film of this invention, since it utilizes as electronic devices, such as a solar cell and an organic EL element, it is preferable that a functional layer is also transparent. That is, the light transmittance is usually 80% or more, preferably 85% or more, and more preferably 90% or more.

(アンカーコート層)
本発明に係る第1無機バリア層を形成する側の樹脂基材の表面には、樹脂基材と第1無機バリア層との密着性の向上を目的として、アンカーコート層を形成してもよい。
(Anchor coat layer)
An anchor coat layer may be formed on the surface of the resin substrate on the side where the first inorganic barrier layer according to the present invention is formed for the purpose of improving the adhesion between the resin substrate and the first inorganic barrier layer. .

アンカーコート層に用いられるアンカーコート剤としては、ポリエステル樹脂、イソシアネート樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、エチレンビニルアルコール樹脂、ビニル変性樹脂、エポキシ樹脂、変性スチレン樹脂、変性シリコン樹脂、およびアルキルチタネート等を単独でまたは2種以上組み合わせて使用することができる。   As anchor coating agents used for the anchor coat layer, polyester resins, isocyanate resins, urethane resins, acrylic resins, ethylene vinyl alcohol resins, vinyl modified resins, epoxy resins, modified styrene resins, modified silicon resins, alkyl titanates, etc. are used alone Or in combination of two or more.

これらのアンカーコート剤には、従来公知の添加剤を加えることもできる。そして、上記のアンカーコート剤は、ロールコート、グラビアコート、ナイフコート、ディップコート、スプレーコート等の公知の方法により支持体上にコーティングし、溶剤、希釈剤等を乾燥除去することによりアンカーコーティングすることができる。上記のアンカーコート剤の塗布量としては、0.1〜5.0g/m(乾燥状態)程度が好ましい。 Conventionally known additives can be added to these anchor coating agents. The above-mentioned anchor coating agent is coated on the support by a known method such as roll coating, gravure coating, knife coating, dip coating, spray coating, etc., and anchor coating is performed by drying and removing the solvent, diluent, etc. be able to. The application amount of the anchor coating agent is preferably about 0.1 to 5.0 g / m 2 (dry state).

また、アンカーコート層は、物理蒸着法または化学蒸着法といった気相法により形成することもできる。例えば、特開2008−142941号公報に記載のように、接着性等を改善する目的で酸化珪素を主体とした無機膜を形成することもできる。あるいは、特開2004−314626号公報に記載されているようなアンカーコート層を形成することで、その上に気相法により無機薄膜を形成する際に、基材側から発生するガスをある程度遮断して、無機薄膜の組成を制御するといった目的でアンカーコート層を形成することもできる。   The anchor coat layer can also be formed by a vapor phase method such as physical vapor deposition or chemical vapor deposition. For example, as described in JP-A-2008-142941, an inorganic film mainly composed of silicon oxide can be formed for the purpose of improving adhesion and the like. Alternatively, by forming an anchor coat layer as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-314626, when an inorganic thin film is formed thereon by a vapor phase method, the gas generated from the substrate side is blocked to some extent. Thus, an anchor coat layer can be formed for the purpose of controlling the composition of the inorganic thin film.

また、アンカーコート層の厚さは、特に制限されないが、0.5〜10μm程度が好ましい。   The thickness of the anchor coat layer is not particularly limited, but is preferably about 0.5 to 10 μm.

(ハードコート層)
樹脂基材の表面(片面または両面)には、ハードコート層を有していてもよい。ハードコート層に含まれる材料の例としては、例えば、熱硬化性樹脂や活性エネルギー線硬化性樹脂が挙げられるが、成形が容易なことから、活性エネルギー線硬化性樹脂が好ましい。このような硬化性樹脂は、単独でもまたは2種以上組み合わせても用いることができる。
(Hard coat layer)
A hard coat layer may be provided on the surface (one side or both sides) of the resin substrate. Examples of the material contained in the hard coat layer include a thermosetting resin and an active energy ray curable resin, but an active energy ray curable resin is preferable because it is easy to mold. Such curable resins can be used singly or in combination of two or more.

活性エネルギー線硬化性樹脂とは、紫外線や電子線のような活性エネルギー線照射により架橋反応等を経て硬化する樹脂をいう。活性エネルギー線硬化性樹脂としては、エチレン性不飽和二重結合を有するモノマーを含む成分が好ましく用いられ、紫外線や電子線のような活性エネルギー線を照射することによって硬化させて、活性エネルギー線硬化性樹脂の硬化物を含む層、すなわちハードコート層が形成される。活性エネルギー線硬化性樹脂としては紫外線硬化性樹脂や電子線硬化性樹脂等が代表的なものとして挙げられるが、紫外線照射によって硬化する紫外線硬化性樹脂が好ましい。予めハードコート層が形成されている市販の樹脂基材を用いてもよい。紫外線硬化性樹脂としては、例えば、Z−731L(アイカ工業株式会社製)、オプスターZ7527(JSR株式会社製)等が好ましく用いられる。   The active energy ray-curable resin refers to a resin that is cured through a crosslinking reaction or the like by irradiation with active energy rays such as ultraviolet rays and electron beams. As the active energy ray curable resin, a component containing a monomer having an ethylenically unsaturated double bond is preferably used, and cured by irradiating an active energy ray such as an ultraviolet ray or an electron beam to cure the active energy ray. A layer containing a cured product of the functional resin, that is, a hard coat layer is formed. Typical examples of the active energy ray curable resin include an ultraviolet curable resin and an electron beam curable resin, and an ultraviolet curable resin that is cured by irradiation with ultraviolet rays is preferable. You may use the commercially available resin base material in which the hard-coat layer is formed previously. As the ultraviolet curable resin, for example, Z-731L (manufactured by Aika Industry Co., Ltd.), Opstar Z7527 (manufactured by JSR Corporation) and the like are preferably used.

ハードコート層の形成方法は、特に制限はないが、スピンコーティング法、スプレー法、ブレードコーティング法、ディップ法等のウエットコーティング法、あるいは、蒸着法等のドライコーティング法により形成することが好ましい。   The method for forming the hard coat layer is not particularly limited, but is preferably formed by a wet coating method such as a spin coating method, a spray method, a blade coating method, or a dip method, or a dry coating method such as an evaporation method.

また、ハードコート層の厚さは、特に制限されないが、0.5〜10μm程度が好ましい。   The thickness of the hard coat layer is not particularly limited, but is preferably about 0.5 to 10 μm.

(平滑層)
本発明のガスバリア性フィルムにおいては、樹脂基材110とガスバリア層120との間に、平滑層を有してもよい。本発明に用いられる平滑層は、突起等が存在する樹脂基材の粗面を平坦化し、あるいは、樹脂基材に存在する突起により透明無機化合物層に生じた凹凸やピンホールを埋めて平坦化するために設けられる。このような平滑層は、基本的には感光性材料、または、熱硬化性材料を硬化させて作製される。
(Smooth layer)
In the gas barrier film of the present invention, a smooth layer may be provided between the resin substrate 110 and the gas barrier layer 120. The smooth layer used in the present invention flattens the rough surface of the resin base material where protrusions and the like exist, or flattens the unevenness and pinholes generated in the transparent inorganic compound layer by the protrusions existing on the resin base material. To be provided. Such a smooth layer is basically produced by curing a photosensitive material or a thermosetting material.

平滑層の感光性材料としては、例えば、ラジカル反応性不飽和化合物を有するアクリレート化合物を含有する樹脂組成物、アクリレート化合物とチオール基を有するメルカプト化合物を含有する樹脂組成物、エポキシアクリレート、ウレタンアクリレート、ポリエステルアクリレート、ポリエーテルアクリレート、ポリエチレングリコールアクリレート、グリセロールメタクリレート等の多官能アクリレートモノマーを溶解させた樹脂組成物等が挙げられる。具体的には、JSR株式会社製のUV硬化型有機/無機ハイブリッドハードコート材 OPSTAR(登録商標)シリーズを用いることができる。また、上記のような樹脂組成物の任意の混合物を使用することも可能であり、光重合性不飽和結合を分子内に1個以上有する反応性のモノマーを含有している感光性樹脂であれば特に制限はない。   As the photosensitive material of the smooth layer, for example, a resin composition containing an acrylate compound having a radical reactive unsaturated compound, a resin composition containing an acrylate compound and a mercapto compound having a thiol group, epoxy acrylate, urethane acrylate, Examples thereof include a resin composition in which a polyfunctional acrylate monomer such as polyester acrylate, polyether acrylate, polyethylene glycol acrylate, or glycerol methacrylate is dissolved. Specifically, a UV curable organic / inorganic hybrid hard coating material OPSTAR (registered trademark) series manufactured by JSR Corporation can be used. It is also possible to use an arbitrary mixture of the above resin compositions, and any photosensitive resin containing a reactive monomer having one or more photopolymerizable unsaturated bonds in the molecule can be used. There are no particular restrictions.

熱硬化性材料として具体的には、クラリアント社製のトゥットプロムシリーズ(有機ポリシラザン)、セラミックコート株式会社製のSP COAT耐熱クリアー塗料、株式会社アデカ製のナノハイブリッドシリコーン、DIC株式会社製のユニディック(登録商標)V−8000シリーズ、EPICLON(登録商標) EXA−4710(超高耐熱性エポキシ樹脂)、信越化学工業株式会社製の各種シリコン樹脂、日東紡株式会社製の無機・有機ナノコンポジット材料SSGコート、アクリルポリオールとイソシアネートプレポリマーとからなる熱硬化性ウレタン樹脂、フェノール樹脂、尿素メラミン樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、シリコン樹脂等が挙げられる。この中でも特に耐熱性を有するエポキシ樹脂ベースの材料であることが好ましい。   Specific examples of thermosetting materials include TutProm Series (Organic Polysilazane) manufactured by Clariant, SP COAT heat-resistant clear paint manufactured by Ceramic Co., Ltd., Nanohybrid Silicone manufactured by Adeka, and Unidic manufactured by DIC. (Registered trademark) V-8000 series, EPICLON (registered trademark) EXA-4710 (ultra-high heat resistant epoxy resin), various silicon resins manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., inorganic / organic nanocomposite material SSG manufactured by Nittobo Co., Ltd. Examples include coats, thermosetting urethane resins composed of acrylic polyols and isocyanate prepolymers, phenol resins, urea melamine resins, epoxy resins, unsaturated polyester resins, and silicon resins. Among these, an epoxy resin-based material having heat resistance is particularly preferable.

平滑層の形成方法は、特に制限はないが、スピンコーティング法、スプレー法、ブレードコーティング法、ディップ法等のウエットコーティング法、あるいは、蒸着法等のドライコーティング法により形成することが好ましい。   The method for forming the smooth layer is not particularly limited, but is preferably formed by a wet coating method such as a spin coating method, a spray method, a blade coating method, or a dip method, or a dry coating method such as an evaporation method.

平滑層の形成では、上述の感光性樹脂に、必要に応じて酸化防止剤、紫外線吸収剤、可塑剤等の添加剤を加えることができる。また、平滑層の積層位置に関係なく、いずれの平滑層においても、成膜性向上および膜のピンホール発生防止等のために適切な樹脂や添加剤を使用してもよい。   In the formation of the smooth layer, additives such as an antioxidant, an ultraviolet absorber, and a plasticizer can be added to the above-described photosensitive resin as necessary. In addition, regardless of the position where the smooth layer is laminated, in any smooth layer, an appropriate resin or additive may be used for improving the film formability and preventing the generation of pinholes in the film.

平滑層の厚さとしては、フィルムの耐熱性を向上させ、フィルムの光学特性のバランス調整を容易にする観点から、1〜10μmの範囲が好ましく、さらに好ましくは、2μm〜7μmの範囲にすることが好ましい。   The thickness of the smooth layer is preferably in the range of 1 to 10 μm, more preferably in the range of 2 to 7 μm from the viewpoint of improving the heat resistance of the film and facilitating the balance adjustment of the optical properties of the film. Is preferred.

平滑層の平滑性は、JIS B 0601:2001で規定される表面粗さで表現される値で、十点平均粗さRzが、10nm以上、30nm以下であることが好ましい。この範囲であれば、バリア層を塗布形式で塗布した場合であっても、ワイヤーバー、ワイヤレスバー等の塗布方式で、平滑層表面に塗工手段が接触する場合であっても塗布性が損なわれることが少なく、また、塗布後の凹凸を平滑化することも容易である。   The smoothness of the smooth layer is a value expressed by the surface roughness specified by JIS B 0601: 2001, and the ten-point average roughness Rz is preferably 10 nm or more and 30 nm or less. If it is this range, even if it is a case where a barrier layer is apply | coated with an application | coating form, even if it is a case where a coating means contacts the smooth layer surface by application methods, such as a wire bar and a wireless bar, applicability | paintability is impaired. In addition, it is easy to smooth the unevenness after coating.

[ガスバリア性フィルムの特性]
本発明のガスバリア性フィルムの水蒸気透過度は、1×10−3g/(m・day)未満であることが好ましく、5×10−4g/(m・day)以下であることがより好ましく、1×10−4g/(m・day)以下であることがさらに好ましい。なお、本明細書において、「水蒸気透過度」の値は、JIS K 7129−1992に準拠した方法で測定された値を採用するものとする。なお、測定条件は、温度:60±0.5℃、相対湿度(RH):90±2%である。
[Characteristics of gas barrier film]
The water vapor permeability of the gas barrier film of the present invention is preferably less than 1 × 10 −3 g / (m 2 · day), and preferably 5 × 10 −4 g / (m 2 · day) or less. More preferably, it is 1 × 10 −4 g / (m 2 · day) or less. In addition, in this specification, the value measured by the method based on JISK7129-1992 shall be employ | adopted for the value of "water vapor permeability". The measurement conditions are temperature: 60 ± 0.5 ° C. and relative humidity (RH): 90 ± 2%.

[電子デバイス]
本発明のガスバリア性フィルムは、空気中の化学成分(酸素、水、窒素酸化物、硫黄酸
化物、オゾン等)によって性能が劣化するデバイスに好ましく適用できる。すなわち、本発明は、本発明のガスバリア性フィルムを用いる電子デバイスを提供する。
[Electronic device]
The gas barrier film of the present invention can be preferably applied to a device whose performance is deteriorated by chemical components (oxygen, water, nitrogen oxide, sulfur oxide, ozone, etc.) in the air. That is, the present invention provides an electronic device using the gas barrier film of the present invention.

本発明の電子デバイスに用いられる電子デバイス本体の例としては、例えば、有機エレクトロルミネッセンス素子(有機EL素子)、液晶表示素子(LCD)、薄膜トランジスタ、タッチパネル、電子ペーパー、太陽電池(PV)等を挙げることができる。本発明の効果がより効率的に発揮されるという観点から、該電子デバイス本体は有機EL素子または太陽電池が好ましく、有機EL素子がより好ましい。   Examples of the electronic device body used in the electronic device of the present invention include, for example, an organic electroluminescence element (organic EL element), a liquid crystal display element (LCD), a thin film transistor, a touch panel, electronic paper, a solar cell (PV), and the like. be able to. From the viewpoint that the effect of the present invention is more efficiently exhibited, the electronic device body is preferably an organic EL element or a solar cell, and more preferably an organic EL element.

本発明の効果を、以下の実施例および比較例を用いて説明する。以下の実施例においては、特記しない限り、「部」および「%」はそれぞれ「質量部」および「質量%」を意味し、各操作は、室温(25℃)で行われる。なお、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。   The effects of the present invention will be described using the following examples and comparative examples. In the following examples, “parts” and “%” mean “parts by mass” and “mass%”, respectively, unless otherwise specified, and each operation is performed at room temperature (25 ° C.). In addition, this invention is not limited to a following example.

実施例1:ガスバリア性フィルム1の作製
(基材)
クリアハードコート付透明PETフィルム樹脂基材(厚さ:125μm、幅:350mm、(株)きもと製、商品名「KBフィルム GSAB」、クリアハードコート層:4μm)を基材として用いた。樹脂基材のクリアハードコート面の算術平均粗さ(Ra)は0.4〜0.5nmであり、クリアハードコート層の膜厚は4μmであった。
Example 1: Production of gas barrier film 1 (base material)
A transparent PET film resin substrate with a clear hard coat (thickness: 125 μm, width: 350 mm, manufactured by Kimoto Co., Ltd., trade name “KB film GSAB”, clear hard coat layer: 4 μm) was used as the substrate. The arithmetic average roughness (Ra) of the clear hard coat surface of the resin substrate was 0.4 to 0.5 nm, and the film thickness of the clear hard coat layer was 4 μm.

(第1無機バリア層の形成)
次いで、下記エキシマ法に従って、樹脂基材のクリアハードコート層上に、厚さ80nmの第1無機バリア層を形成した。
(Formation of the first inorganic barrier layer)
Next, according to the following excimer method, a first inorganic barrier layer having a thickness of 80 nm was formed on the clear hard coat layer of the resin base material.

<第1無機バリア層形成用塗布液の調製>
パーヒドロポリシラザンの10質量%ジブチルエーテル溶液(アクアミカ NN120−10、無触媒タイプ、AZエレクトロニックマテリアルズ(株)製)を、ポリシラザン層形成用塗布液として用いた。
<Preparation of coating solution for forming first inorganic barrier layer>
A 10% by mass dibutyl ether solution of perhydropolysilazane (Aquamica NN120-10, non-catalytic type, manufactured by AZ Electronic Materials Co., Ltd.) was used as a coating solution for forming a polysilazane layer.

<ポリシラザン層の形成>
上記調製したポリシラザン層形成用塗布液を、ワイヤレスバーにて、乾燥後の(平均)層厚が80nmとなるように塗布し、温度85℃、相対湿度55%の雰囲気下で1分間処理して乾燥させ、更に温度25℃、相対湿度10%(露点温度−8℃)の雰囲気下に10分間保持し、除湿処理を行って、ポリシラザン層を形成した。
<Formation of polysilazane layer>
The prepared polysilazane layer-forming coating solution is applied with a wireless bar so that the (average) layer thickness after drying is 80 nm, and treated for 1 minute in an atmosphere at a temperature of 85 ° C. and a relative humidity of 55%. The polysilazane layer was formed by drying and further holding in an atmosphere of a temperature of 25 ° C. and a relative humidity of 10% (dew point temperature −8 ° C.) for 10 minutes to perform dehumidification.

<第1無機バリア層の形成:真空紫外光によるポリシラザン層の改質処理>
次いで、下記紫外線装置を真空チャンバ内に設置した後、真空チャンバ内部を、酸素の体積濃度が下記に記載の値となるように、酸素および窒素で置換した。その後、装置内の圧力を調整した後、稼動ステージ上に固定したポリシラザン層を形成した基材に対し、以下の条件で改質処理を行って、第1無機バリア層を形成した。
<Formation of first inorganic barrier layer: Modification treatment of polysilazane layer by vacuum ultraviolet light>
Next, after the ultraviolet device described below was installed in the vacuum chamber, the inside of the vacuum chamber was replaced with oxygen and nitrogen so that the volume concentration of oxygen became the value described below. Then, after adjusting the pressure in the apparatus, the base material on which the polysilazane layer fixed on the operation stage was formed was modified under the following conditions to form a first inorganic barrier layer.

・紫外線照射装置
装置:株式会社 エム・ディ・コム製エキシマ照射装置MODEL:MECL−M−1−200
照射波長:172nm
ランプ封入ガス:Xe
・改質処理条件
可動ステージ上に固定したポリシラザン層を形成した樹脂基材に対し、以下の条件で収縮処理を行って、無機ポリマー層を形成した。
・ Ultraviolet irradiation device Device: M.D.COM Excimer irradiation device MODEL: MECL-M-1-200
Irradiation wavelength: 172 nm
Lamp filled gas: Xe
-Modification | reformation process conditions The shrinkage process was performed on the following conditions with respect to the resin base material in which the polysilazane layer fixed on the movable stage was formed, and the inorganic polymer layer was formed.

エキシマランプ光強度:130mW/cm(172nm)
試料と光源の距離:1mm
ステージ加熱温度:70℃
照射装置内の酸素濃度:1.0体積%
エキシマランプ照射時間:5秒。
Excimer lamp light intensity: 130 mW / cm 2 (172 nm)
Distance between sample and light source: 1mm
Stage heating temperature: 70 ° C
Oxygen concentration in the irradiation device: 1.0% by volume
Excimer lamp irradiation time: 5 seconds.

(第2の層の形成:ローラーCVD法)
図2に記載の磁場を印加したローラー間放電プラズマCVD装置(ローラーCVD法)を用い、第1無機バリア層が形成された面をCVD成膜面として、樹脂基材を装置に装着し、下記の成膜条件(プラズマCVD条件)により、NbOC膜である第1の層を、厚さが20nmとなる条件で成膜した。カソード電極に電圧を印加する電源としては27.12MHzの高周波電源を用い、電極間距離を20mmとした。原料ガスとしては流量50sccm(Standard Cubic Centimeter per Minute)のペンタエトキシニオブ(Nb(OEt))を用い、流量1200sccmの酸素ガスとともに真空槽内へ導入した。樹脂基材の搬送速度:10m/minとした。
(Formation of second layer: roller CVD method)
Using the inter-roller discharge plasma CVD apparatus (roller CVD method) to which the magnetic field described in FIG. 2 is applied, the surface on which the first inorganic barrier layer is formed is used as the CVD film-forming surface, and the resin substrate is attached to the apparatus. The first layer, which is an NbOC film, was formed under the condition that the thickness was 20 nm. As a power source for applying a voltage to the cathode electrode, a high frequency power source of 27.12 MHz was used, and the distance between the electrodes was 20 mm. As a source gas, pentaethoxyniobium (Nb (OEt) 5 ) having a flow rate of 50 sccm (Standard Cubic Centimeter per Minute) was introduced into the vacuum chamber together with oxygen gas having a flow rate of 1200 sccm. The conveyance speed of the resin base material was 10 m / min.

<CVD法による成膜条件>
成膜時の装置内圧:2Pa
電極ドラムに印加する電力:1kW
ロール温度:30℃
電源周波数:84kHz
形成された第2無機バリア層の膜表面の平均粒子径は38nm、膜厚50nmであった。
<Film formation conditions by CVD>
Internal pressure during film formation: 2 Pa
Power applied to electrode drum: 1kW
Roll temperature: 30 ° C
Power supply frequency: 84 kHz
The average particle diameter of the film surface of the formed second inorganic barrier layer was 38 nm and the film thickness was 50 nm.

実施例2:ガスバリア性フィルム2の作製
実施例1において、第2無機バリア層の金属および炭素が表2に記載の含有量になるようプラズマCVDの条件を下記のように変更した以外は、実施例1と同様にしてガスバリア性フィルム2を作製した。
Example 2: Production of gas barrier film 2 In Example 1, except that the conditions of plasma CVD were changed as follows so that the metal and carbon of the second inorganic barrier layer had the contents shown in Table 2. In the same manner as in Example 1, a gas barrier film 2 was produced.

原料ガス:ペンタエトキシニオブ(Nb(OEt)
原料ガスの流量:150sccm
反応ガス:酸素ガス、流量:600sccm
樹脂基材の搬送速度:10m/min。
Source gas: pentaethoxyniobium (Nb (OEt) 5 )
Source gas flow rate: 150 sccm
Reaction gas: oxygen gas, flow rate: 600 sccm
Transport speed of resin base material: 10 m / min.

実施例3:ガスバリア性フィルム3の作製
実施例1において、第2無機バリア層の形成において、用いる原料ガスを変更し、第2無機バリア層の金属および炭素が表2に記載の含有量になるようプラズマCVDの条件を下記のように変更した以外は、実施例1と同様にしてガスバリア性フィルム3を作製した。
Example 3 Production of Gas Barrier Film 3 In Example 1, in forming the second inorganic barrier layer, the raw material gas used was changed, and the metal and carbon in the second inorganic barrier layer had the contents shown in Table 2. A gas barrier film 3 was produced in the same manner as in Example 1 except that the plasma CVD conditions were changed as follows.

原料ガス:ペンタエトキシタンタル(Ta(OEt)
原料ガスの流量:150sccm
反応ガス:酸素ガス、流量:600sccm
樹脂基材の搬送速度:10m/min。
Source gas: pentaethoxytantalum (Ta (OEt) 5 )
Source gas flow rate: 150 sccm
Reaction gas: oxygen gas, flow rate: 600 sccm
Transport speed of resin base material: 10 m / min.

実施例4:ガスバリア性フィルム4の作製
実施例1の第2無機バリア層の形成において、用いる原料ガスを変更し、第2無機バリア層の金属および炭素が表2に記載の含有量になるようプラズマCVDの条件を下記のように変更した以外は、実施例1と同様にしてガスバリア性フィルム4を作製した。
Example 4: Production of gas barrier film 4 In forming the second inorganic barrier layer of Example 1, the raw material gas used was changed so that the metal and carbon in the second inorganic barrier layer had the contents shown in Table 2. A gas barrier film 4 was produced in the same manner as in Example 1 except that the plasma CVD conditions were changed as follows.

原料ガス:テトライソプロポキシチタン(Ti(OiPr)
原料ガスの流量:150sccm
反応ガス:酸素ガス、流量:600sccm
樹脂基材の搬送速度:10m/min。
Source gas: Tetraisopropoxy titanium (Ti (OiPr) 4 )
Source gas flow rate: 150 sccm
Reaction gas: oxygen gas, flow rate: 600 sccm
Transport speed of resin base material: 10 m / min.

実施例5:ガスバリア性フィルム5の作製
実施例1の第1無機バリア層において、窒素が表2に記載の含有量になるようにステージ加熱温度を80℃、照射装置内の酸素濃度を3.0体積%に変更し、プラズマCVDの条件を下記のようにして、第2無機バリア層の形成において、第2無機バリア層の金属および炭素が表2に記載の含有量になるようプラズマCVDの条件を下記のように変更した以外は、実施例1と同様にしてガスバリア性フィルム5を作製した。
Example 5 Production of Gas Barrier Film 5 In the first inorganic barrier layer of Example 1, the stage heating temperature was set to 80 ° C. and the oxygen concentration in the irradiation apparatus was set to 3. so that the nitrogen content was as shown in Table 2. In the formation of the second inorganic barrier layer, the plasma CVD conditions are changed so that the metal and carbon in the second inorganic barrier layer have the contents shown in Table 2 in the following manner. A gas barrier film 5 was produced in the same manner as in Example 1 except that the conditions were changed as follows.

原料ガス:ペンタエトキシニオブ(Nb(OEt)
原料ガスの流量:150sccm
反応ガス:酸素ガス、流量:600sccm
樹脂基材の搬送速度:10m/min。
Source gas: pentaethoxyniobium (Nb (OEt) 5 )
Source gas flow rate: 150 sccm
Reaction gas: oxygen gas, flow rate: 600 sccm
Transport speed of resin base material: 10 m / min.

実施例6:ガスバリア性フィルム6の作製
実施例1の第1無機バリア層の形成において、窒素が表2に記載の含有量になるようにステージ加熱温度を75℃、照射装置内の酸素濃度を1.5体積%に変更し、第2無機バリア層の形成において、第2無機バリア層の金属および炭素が表2に記載の含有量になるようプラズマCVDの条件を下記のように変更した以外は、実施例1と同様にしてガスバリア性フィルム6を作製した。
Example 6: Production of gas barrier film 6 In the formation of the first inorganic barrier layer of Example 1, the stage heating temperature was set to 75 ° C. and the oxygen concentration in the irradiation apparatus was adjusted so that the nitrogen content was as shown in Table 2. The volume was changed to 1.5% by volume, and in the formation of the second inorganic barrier layer, the plasma CVD conditions were changed as follows so that the metal and carbon in the second inorganic barrier layer had the contents shown in Table 2. Produced a gas barrier film 6 in the same manner as in Example 1.

原料ガス:ペンタエトキシニオブ(Nb(OEt)
原料ガスの流量:150sccm
反応ガス:酸素ガス、流量:600sccm
樹脂基材の搬送速度:10m/min。
Source gas: pentaethoxyniobium (Nb (OEt) 5 )
Source gas flow rate: 150 sccm
Reaction gas: oxygen gas, flow rate: 600 sccm
Transport speed of resin base material: 10 m / min.

実施例7:ガスバリア性フィルム7の作製
実施例1の第1無機バリア層の形成において、窒素が表2に記載の含有量になるようにステージ加熱温度を60℃、照射装置内の酸素濃度を0.5体積%に変更し、第2無機バリア層の形成において、第2無機バリア層の金属および炭素が表2に記載の含有量になるようプラズマCVDの条件を下記のように変更した以外は、実施例1と同様にしてガスバリア性フィルム7を作製した。
Example 7: Production of gas barrier film 7 In the formation of the first inorganic barrier layer of Example 1, the stage heating temperature was set to 60 ° C and the oxygen concentration in the irradiation apparatus was adjusted so that the nitrogen content was as shown in Table 2. Other than changing the conditions of plasma CVD as follows so that the content of the metal and carbon of the second inorganic barrier layer was changed to 0.5% by volume and the contents of the metal and carbon of the second inorganic barrier layer were as shown in Table 2 Produced a gas barrier film 7 in the same manner as in Example 1.

原料ガス:ペンタエトキシニオブ(Nb(OEt)
原料ガスの流量:150sccm
反応ガス:酸素ガス、流量:600sccm
樹脂基材の搬送速度:10m/min。
Source gas: pentaethoxyniobium (Nb (OEt) 5 )
Source gas flow rate: 150 sccm
Reaction gas: oxygen gas, flow rate: 600 sccm
Transport speed of resin base material: 10 m / min.

実施例8:ガスバリア性フィルム8の作製
実施例1の第1無機バリア層の形成において、窒素が表2に記載の含有量になるようにステージ加熱温度を65℃、照射装置内の酸素濃度を0.5体積%に変更し、真空紫外線照射エネルギーを表2に記載のように変更し、第2無機バリア層の形成において、第2無機バリア層の金属および炭素が表2に記載の含有量になるようプラズマCVDの条件を下記のように変更した以外は、実施例1と同様にしてガスバリア性フィルム8を作製した。
Example 8: Production of gas barrier film 8 In the formation of the first inorganic barrier layer of Example 1, the stage heating temperature was 65 ° C. and the oxygen concentration in the irradiation apparatus was adjusted so that the nitrogen content was as shown in Table 2. The amount of vacuum ultraviolet irradiation energy was changed as shown in Table 2, and the contents of the metal and carbon of the second inorganic barrier layer in the formation of the second inorganic barrier layer are shown in Table 2. A gas barrier film 8 was produced in the same manner as in Example 1 except that the plasma CVD conditions were changed as follows.

原料ガス:ペンタエトキシニオブ(Nb(OEt)
原料ガスの流量:150sccm
反応ガス:酸素ガス、流量:600sccm
樹脂基材の搬送速度:10m/min。
Source gas: pentaethoxyniobium (Nb (OEt) 5 )
Source gas flow rate: 150 sccm
Reaction gas: oxygen gas, flow rate: 600 sccm
Transport speed of resin base material: 10 m / min.

実施例9:ガスバリア性フィルム9の作製
基材上に、第2無機バリア層を形成した後に、第2無機バリア層上に第1無機バリア層を形成した。
Example 9 Production of Gas Barrier Film 9 After forming the second inorganic barrier layer on the substrate, the first inorganic barrier layer was formed on the second inorganic barrier layer.

無機バリア層の形成条件は、実施例1の第2無機バリア層の形成において、第2無機バリア層の金属および炭素が表2に記載の含有量になるようプラズマCVDの条件を下記のように変更した以外は、実施例1と同様にしてガスバリア性フィルム9を作製した。   The formation conditions of the inorganic barrier layer are as follows: In the formation of the second inorganic barrier layer of Example 1, the conditions of plasma CVD are as follows so that the metal and carbon of the second inorganic barrier layer have the contents shown in Table 2. A gas barrier film 9 was produced in the same manner as in Example 1 except for the change.

原料ガス:ペンタエトキシニオブ(Nb(OEt)
原料ガスの流量:150sccm
反応ガス:酸素ガス、流量:1200sccm
樹脂基材の搬送速度:10m/min。
Source gas: pentaethoxyniobium (Nb (OEt) 5 )
Source gas flow rate: 150 sccm
Reaction gas: oxygen gas, flow rate: 1200 sccm
Transport speed of resin base material: 10 m / min.

実施例10:ガスバリア性フィルム10の作製
基材上に、第2無機バリア層を形成した後に、第2無機バリア層上に第1無機バリア層を形成した。
Example 10 Production of Gas Barrier Film 10 After forming the second inorganic barrier layer on the substrate, the first inorganic barrier layer was formed on the second inorganic barrier layer.

無機バリア層の形成条件は、実施例1の第2無機バリア層の形成において、第2無機バリア層の金属および炭素が表2に記載の含有量になるようプラズマCVDの条件を下記のように変更した以外は、実施例1と同様にしてガスバリア性フィルム10を作製した。   The formation conditions of the inorganic barrier layer are as follows: In the formation of the second inorganic barrier layer of Example 1, the conditions of plasma CVD are as follows so that the metal and carbon of the second inorganic barrier layer have the contents shown in Table 2. A gas barrier film 10 was produced in the same manner as in Example 1 except for the change.

原料ガス:ペンタエトキシニオブ(Nb(OEt)
原料ガスの流量:150sccm
反応ガス:酸素ガス、流量:600sccm
樹脂基材の搬送速度:10m/min。
Source gas: pentaethoxyniobium (Nb (OEt) 5 )
Source gas flow rate: 150 sccm
Reaction gas: oxygen gas, flow rate: 600 sccm
Transport speed of resin base material: 10 m / min.

実施例11:ガスバリア性フィルム11の作製
実施例1の第2無機バリア層の形成において、用いる原料ガスにNb原料としてペンタエトキシニオブを、Si原料としてテトラメトキシシラン(TMOS)を用いて共蒸着させ、無機バリア層の金属および炭素が表2に記載の含有量になるようプラズマCVDの条件を下記のように変更した以外は、実施例1と同様にしてガスバリア性フィルム11を作製した。
Example 11: Production of gas barrier film 11 In the formation of the second inorganic barrier layer of Example 1, the source gas used was co-evaporated using pentaethoxyniobium as the Nb source and tetramethoxysilane (TMOS) as the Si source. A gas barrier film 11 was produced in the same manner as in Example 1 except that the plasma CVD conditions were changed as follows so that the metal and carbon in the inorganic barrier layer had the contents shown in Table 2.

Nb原料ガスの流量:75sccm
Si原料ガスの流量:75sccm
反応ガス:酸素ガス、流量:600sccm
樹脂基材の搬送速度:10m/min。
Nb source gas flow rate: 75 sccm
Si source gas flow rate: 75 sccm
Reaction gas: oxygen gas, flow rate: 600 sccm
Transport speed of resin base material: 10 m / min.

比較例1:ガスバリア性フィルム12の作製
実施例1の第2無機バリア層の形成において、用いる酸素ガス流量を大流量とし、第2無機バリア層の金属および炭素が表2に記載の含有量になるようプラズマCVDの条件を下記のように変更した以外は、実施例1と同様にしてガスバリア性フィルム12を作製した。
Comparative Example 1: Production of Gas Barrier Film 12 In the formation of the second inorganic barrier layer of Example 1, the oxygen gas flow rate used was set to a large flow rate, and the metal and carbon in the second inorganic barrier layer had the contents shown in Table 2. A gas barrier film 12 was produced in the same manner as in Example 1 except that the plasma CVD conditions were changed as follows.

原料ガス:ペンタエトキシニオブ(Nb(OEt)
原料ガスの流量:150sccm
反応ガス:酸素ガス、流量:1700sccm
樹脂基材の搬送速度:10m/min。
Source gas: pentaethoxyniobium (Nb (OEt) 5 )
Source gas flow rate: 150 sccm
Reaction gas: oxygen gas, flow rate: 1700 sccm
Transport speed of resin base material: 10 m / min.

比較例2:ガスバリア性フィルム13の作製
実施例1の第2無機バリア層の形成において、用いる原料ガスを変更し、第2無機バリア層の金属および炭素が表2に記載の含有量になるようプラズマCVDの条件を下記のように変更した以外は、実施例1と同様にしてガスバリア性フィルム13を作製した。
Comparative Example 2: Production of Gas Barrier Film 13 In the formation of the second inorganic barrier layer of Example 1, the source gas used was changed so that the metal and carbon in the second inorganic barrier layer had the contents shown in Table 2. A gas barrier film 13 was produced in the same manner as in Example 1 except that the plasma CVD conditions were changed as follows.

原料ガス:テトラメトキシシラン
原料ガスの流量:300sccm
反応ガス:酸素ガス、流量:450sccm
樹脂基材の搬送速度:10m/min。
Source gas: Tetramethoxysilane Source gas flow rate: 300 sccm
Reaction gas: oxygen gas, flow rate: 450 sccm
Transport speed of resin base material: 10 m / min.

比較例3:ガスバリア性フィルム14の作製
実施例1の第1無機バリア層の形成において、窒素が表2に記載の含有量になるようにステージ加熱温度を90℃、酸素濃度を照射装置内の酸素濃度を4.5体積%に変更し、真空紫外線照射エネルギーを表2に記載のように変更し、第2無機バリア層の形成において、第2無機バリア層の金属および炭素が表2に記載の含有量になるようプラズマCVDの条件を下記のように変更した以外は、実施例1と同様にしてガスバリア性フィルム14を作製した。
Comparative Example 3: Production of Gas Barrier Film 14 In the formation of the first inorganic barrier layer of Example 1, the stage heating temperature was set to 90 ° C. and the oxygen concentration was adjusted to be within the irradiation apparatus so that the nitrogen content was as shown in Table 2. The oxygen concentration is changed to 4.5% by volume, the vacuum ultraviolet irradiation energy is changed as shown in Table 2, and the metal and carbon of the second inorganic barrier layer are listed in Table 2 in forming the second inorganic barrier layer. A gas barrier film 14 was produced in the same manner as in Example 1 except that the conditions of plasma CVD were changed as follows so as to obtain the content of.

原料ガス:ペンタエトキシニオブ(Nb(OEt)
原料ガスの流量:150sccm
反応ガス:酸素ガス、流量:600sccm
樹脂基材の搬送速度:10m/min。
Source gas: pentaethoxyniobium (Nb (OEt) 5 )
Source gas flow rate: 150 sccm
Reaction gas: oxygen gas, flow rate: 600 sccm
Transport speed of resin base material: 10 m / min.

比較例4:ガスバリア性フィルム15の作製
実施例1の第1無機バリア層の形成において、真空紫外線照射エネルギーを表2に記載のように変更し、ステージ加熱温度を80℃、照射装置内の酸素濃度を2.5体積%に変更し、第2無機バリア層の形成において、第2無機バリア層の金属および炭素が表2に記載の含有量になるようプラズマCVDの条件を下記のように変更した以外は、実施例1と同様にしてガスバリア性フィルム15を作製した。
Comparative Example 4: Production of Gas Barrier Film 15 In forming the first inorganic barrier layer of Example 1, the vacuum ultraviolet irradiation energy was changed as shown in Table 2, the stage heating temperature was 80 ° C., and the oxygen in the irradiation apparatus The concentration was changed to 2.5% by volume, and in the formation of the second inorganic barrier layer, the conditions of plasma CVD were changed as follows so that the metal and carbon of the second inorganic barrier layer had the contents shown in Table 2. A gas barrier film 15 was produced in the same manner as in Example 1 except that.

原料ガス:ペンタエトキシニオブ(Nb(OEt)
原料ガスの流量:150sccm
反応ガス:酸素ガス、流量:600sccm
樹脂基材の搬送速度:10m/min。
Source gas: pentaethoxyniobium (Nb (OEt) 5 )
Source gas flow rate: 150 sccm
Reaction gas: oxygen gas, flow rate: 600 sccm
Transport speed of resin base material: 10 m / min.

比較例5:ガスバリア性フィルム16の作製
実施例1において、第2無機バリア層を形成しなかった以外は、実施例1と同様にしてガスバリア性フィルム16を作製した。
Comparative Example 5 Production of Gas Barrier Film 16 A gas barrier film 16 was produced in the same manner as in Example 1 except that the second inorganic barrier layer was not formed.

得られたガスバリア性フィルム1〜16について、下記測定および性能評価を行った。   The obtained gas barrier films 1 to 16 were subjected to the following measurements and performance evaluations.

[XPS測定]
〈元素分布プロファイルの測定〉
本発明の得られたガスバリア性フィルムの組成は、X線光電子分光法(XPS:Xray Photoelectron Spectroscopy)を用いて、ガスバリア層の表面からの深さ(厚さ)方向の組成を測定した。すなわち、XPSのデプス(Depth)プロファイルを行うことで試料をエッチングしながら深さ方向の膜の組成分析を行った。XPS分析の条件を下記に示す。
[XPS measurement]
<Measurement of element distribution profile>
The composition of the obtained gas barrier film of the present invention was measured in the depth (thickness) direction from the surface of the gas barrier layer using X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). In other words, the composition analysis of the film in the depth direction was performed while etching the sample by performing the XPS depth profile. The XPS analysis conditions are shown below.

・装置:QUANTERASXM(アルバック・ファイ株式会社製)
・X線源:単色化Al−Kα
・測定領域:Si2p、Al2p、Nb3d、Ta4d、Hf4d、Ti2p、Zr3d、Ru3d、Y3p、C1s、N1s、O1s
・照射X線:単結晶分光AlKα
・X線のスポットおよびそのサイズ:800×400μmの楕円形
・スパッタイオン:Ar(2keV)
・デプスプロファイル:1分間のスパッタ後に測定を繰り返す。
・ Device: QUANTERASXM (manufactured by ULVAC-PHI Co., Ltd.)
・ X-ray source: Monochromatic Al-Kα
Measurement area: Si2p, Al2p, Nb3d, Ta4d, Hf4d, Ti2p, Zr3d, Ru3d, Y3p, C1s, N1s, O1s
・ Irradiated X-ray: Single crystal spectroscopy AlKα
・ X-ray spot and its size: 800 × 400 μm oval shape ・ Sputtering ion: Ar (2 keV)
Depth profile: Repeat measurement after sputtering for 1 minute.

スパッタ条件;
エッチング速度(SiO熱酸化膜換算値):0.05nm/sec;
エッチング間隔(SiO換算値):10nm;
・データ処理:MultiPak(アルバック・ファイ株式会社製)
・定量:バックグラウンドをShirley法で求め、得られたピーク面積から相対感度係数法を用いて定量した。
Sputtering conditions;
Etching rate (converted to SiO 2 thermal oxide film): 0.05 nm / sec;
Etching interval (SiO 2 equivalent value): 10 nm;
・ Data processing: MultiPak (manufactured by ULVAC-PHI)
Quantification: The background was determined by the Shirley method, and quantified using the relative sensitivity coefficient method from the obtained peak area.

第1無機バリア層および第2無機バリア層の組成分析は、金属分布曲線(金属M:アルミニウム、チタン、ジルコニア、タンタル、ニオブ、ハフニウム、ルテニウムおよびイットリウムのそれぞれの金属分布曲線)、ケイ素分布曲線、酸素分布曲線、炭素分布曲線、および窒素分布曲線を、XPS測定とアルゴン等の希ガスイオンスパッタとを併用することにより、試料内部を露出させつつ、順次表面組成分析を行った(XPSデプスプロファイル測定)。XPSデプスプロファイル測定により得られる分布曲線として、縦軸を各元素の原子比(単位:at%)とし、横軸をエッチング時間(スパッタ時間)として作成した。   The composition analysis of the first inorganic barrier layer and the second inorganic barrier layer includes metal distribution curves (metal M: respective metal distribution curves of aluminum, titanium, zirconia, tantalum, niobium, hafnium, ruthenium and yttrium), silicon distribution curves, Surface composition analysis was performed on the oxygen distribution curve, carbon distribution curve, and nitrogen distribution curve in combination with XPS measurement and rare gas ion sputtering such as argon, while exposing the inside of the sample (XPS depth profile measurement). ). As a distribution curve obtained by XPS depth profile measurement, the vertical axis represents the atomic ratio (unit: at%) of each element, and the horizontal axis represents the etching time (sputtering time).

このようにして作成した分布曲線において、金属Mが0at%となる部分を第1無機バリア層と第2無機バリア層との界面と判断した。   In the distribution curve thus created, the portion where the metal M was 0 at% was determined as the interface between the first inorganic barrier layer and the second inorganic barrier layer.

上記のように得られた各分布曲線において、第2無機バリア層に相当する領域の検出された元素の分布曲線(例えば、炭素分布曲線、酸素分布曲線、および金属分布曲線)に示される元素合計量(単位:at%)を100とした際の、第2無機バリア層に相当する領域の金属分布曲線が示す金属量を第2無機バリア層の「金属含有量」とし、第2無機バリア層に相当する領域の炭素分布曲線が示す炭素量を第2無機バリア層の「炭素含有量」とした。なお、第2無機バリア層にケイ素が含まれる場合は、金属含有量としてケイ素の量も合計した。同様に、第1無機バリア層に相当する領域の「ケイ素分布曲線、酸素分布曲線、および窒素分布曲線」に示される元素合計量(単位:at%)を100とした際の、第1無機バリア層に相当する領域の窒素分布曲線が示す窒素量を第1無機バリア層の「窒素含有量」とした。   In each of the distribution curves obtained as described above, the total of the elements shown in the distribution curves (for example, the carbon distribution curve, the oxygen distribution curve, and the metal distribution curve) of the detected elements in the region corresponding to the second inorganic barrier layer. When the amount (unit: at%) is 100, the metal amount indicated by the metal distribution curve in the region corresponding to the second inorganic barrier layer is defined as the “metal content” of the second inorganic barrier layer, and the second inorganic barrier layer The carbon content indicated by the carbon distribution curve in the region corresponding to is defined as the “carbon content” of the second inorganic barrier layer. When silicon was contained in the second inorganic barrier layer, the amount of silicon was also added as the metal content. Similarly, the first inorganic barrier when the total amount of elements (unit: at%) shown in the “silicon distribution curve, oxygen distribution curve, and nitrogen distribution curve” in the region corresponding to the first inorganic barrier layer is 100 is used. The nitrogen content indicated by the nitrogen distribution curve in the region corresponding to the layer was defined as the “nitrogen content” of the first inorganic barrier layer.

<密着性評価>
密着性評価は、JIS K5600−5−6(ISO2409)にあるクロスカット(碁盤の目)法により、下記基準で評価した。評価結果を、表2の「密着性」の欄に示す。
<Adhesion evaluation>
Adhesion evaluation was evaluated according to the following criteria by a cross-cut (cross-cut) method in JIS K5600-5-6 (ISO 2409). The evaluation results are shown in the column of “Adhesion” in Table 2.

5:剥離マス数0〜5/100
4:剥離マス数6〜10/100
3:剥離マス数11〜30/100
2:剥離マス数31〜50/100
1:剥離マス数51以上/100。
5: Number of peeled mass 0-5 / 100
4: Peeling mass number 6 to 10/100
3: Peeling mass number 11-30 / 100
2: Number of peeled masses 31-50 / 100
1: Peeling mass number 51 or more / 100.

<保存性(耐屈曲性):屈曲試験後の水蒸気透過度の評価>
各ガスバリア性フィルム試料を、半径が10mmの曲率になるように、180度の角度で100回の屈曲を繰り返した後、上記(1)の[水蒸気バリア性の評価]と同様の方法で透過水分量を測定し、屈曲処理前後での透過水分量の変化より、下式に従って耐劣化度を測定し、下記の基準に従って保存性(屈曲耐性)を評価した。評価結果を、表2の「耐屈曲性」の欄に示す。
<Storage stability (flexibility): Evaluation of water vapor permeability after flex test>
Each gas barrier film sample was bent 100 times at an angle of 180 degrees so that the radius of curvature was 10 mm, and then the permeated moisture was measured in the same manner as in [Evaluation of water vapor barrier property] in (1) above. The amount of deterioration was measured from the change in the amount of permeated water before and after the bending treatment, and the degree of deterioration resistance was measured according to the following formula, and the storage stability (bending resistance) was evaluated according to the following criteria. The evaluation results are shown in the column of “flex resistance” in Table 2.

耐劣化度=(屈曲試験前の透過水分量/屈曲試験後の透過水分量)×100(%)
屈曲耐性の評価基準は、下記の通りである;
5:耐劣化度が、90%以上である
4:耐劣化度が、80%以上、90%未満である
3:耐劣化度が、60%以上、80%未満である
2:耐劣化度が、30%以上、60%未満である
1:耐劣化度が、30%未満である。
Deterioration resistance = (water permeation before bending test / water permeation after bending test) × 100 (%)
The evaluation criteria for flex resistance are as follows:
5: Deterioration resistance is 90% or more
4: Deterioration resistance is 80% or more and less than 90% 3: Deterioration resistance is 60% or more and less than 80% 2: Deterioration resistance is 30% or more and less than 60% 1: Deterioration resistance is less than 30%.

<ガスバリア性;透過水分量の測定>
各ガスバリア性フィルムの透過水分量(g/m・day)を下記に記載のCa法によって評価し、以下のようにランク付けした。
<Gas barrier properties; measurement of permeated water content>
The permeated water amount (g / m 2 · day) of each gas barrier film was evaluated by the Ca method described below, and ranked as follows.

試料のバリア層面に、真空蒸着装置(日本電子株式会社製、真空蒸着装置 JEE−400)を用い、透明導電膜を付ける前のガスバリア性フィルム試料の蒸着させたい部分(12mm×12mmを9箇所)以外をマスクし、金属カルシウム(粒状)を蒸着させた(蒸着膜厚80nm)。その後、真空状態のままマスクを取り去り、シート片側全面に水蒸気不透過性の金属である金属アルミニウム(φ3〜5mm、粒状)をもう一つの金属蒸着源から蒸着させた。アルミニウム封止後、真空状態を解除し、速やかに乾燥窒素ガス雰囲気下で、厚さ0.2mmの石英ガラスに封止用紫外線硬化樹脂(ナガセケムテックス製)を介してアルミニウム封止側と対面させ、紫外線を照射することで、評価用セルを作製した。   Using a vacuum vapor deposition device (manufactured by JEOL Ltd., vacuum vapor deposition device JEE-400) on the surface of the barrier layer of the sample, the portion to be vapor-deposited of the gas barrier film sample before attaching the transparent conductive film (9 locations of 12 mm x 12 mm) The metal calcium (granular form) was vapor-deposited (deposition film thickness 80 nm). Then, the mask was removed in a vacuum state, and metal aluminum (φ3 to 5 mm, granular), which is a water vapor impermeable metal, was deposited on the entire surface of one side of the sheet from another metal deposition source. After aluminum sealing, the vacuum state is released, and immediately facing the aluminum sealing side through a UV-curable resin for sealing (made by Nagase ChemteX) on quartz glass with a thickness of 0.2 mm in a dry nitrogen gas atmosphere The cell for evaluation was produced by irradiating with ultraviolet rays.

得られた試料を、60℃、90%RHの高温高湿下で保存し、特開2005−283561号公報に記載の方法に基づき、金属カルシウムの腐食量からセル内に透過した水分量を計算した。   The obtained sample is stored under high temperature and high humidity of 60 ° C. and 90% RH, and the amount of moisture permeated into the cell is calculated from the corrosion amount of metallic calcium based on the method described in JP-A-2005-283561. did.

なお、ガスバリア性フィルム面以外からの水蒸気の透過がないことを確認するために、比較試料としてガスバリア性フィルム試料の代わりに、厚さ0.2mmの石英ガラス板を用いて金属カルシウムを蒸着した試料を、同様な85℃、85%RHの高温高湿下保存を行い、300時間経過後でも金属カルシウム腐食が発生しないことを確認した。   In addition, in order to confirm that there is no permeation of water vapor from other than the gas barrier film surface, a sample obtained by depositing metallic calcium using a quartz glass plate having a thickness of 0.2 mm instead of the gas barrier film sample as a comparative sample Was stored under the same high temperature and high humidity conditions of 85 ° C. and 85% RH, and it was confirmed that no corrosion of metallic calcium occurred even after 300 hours.

以上により測定された各ガスバリア性フィルムの透過水分量(g/m・day;表中の「WVTR」)をCa法によって評価し、以下のようにランク付けした。なお、ランク3以上であれば実使用上問題なく、合格品である。評価結果を、表2の「ガスバリア性能」の欄に示す。 The permeated water amount (g / m 2 · day; “WVTR” in the table) of each gas barrier film measured as described above was evaluated by the Ca method and ranked as follows. In addition, if it is rank 3 or more, there is no problem in actual use and it is a pass product. The evaluation results are shown in the column of “Gas barrier performance” in Table 2.

(ランク評価)
5:1×10−4g/m/day未満
4:1×10−4g/m/day以上、5×10−4g/m/day未満
3:5×10−4g/m/day以上、1×10−3g/m/day未満
2:1×10−3g/m/day以上、1×10−2g/m/day未満
1:1×10−2g/m/day以上。
(Rank evaluation)
Less than 5: 1 × 10 −4 g / m 2 / day 4: 1 × 10 −4 g / m 2 / day or more and less than 5 × 10 −4 g / m 2 / day 3: 5 × 10 −4 g / day m 2 / day or more, less than 1 × 10 −3 g / m 2 / day 2: 1 × 10 −3 g / m 2 / day or more, less than 1 × 10 −2 g / m 2 / day 1: 1 × 10 -2 g / m 2 / day or more.

<有機発光素子(OLED)の性能評価>
各実施例および比較例で得られたガスバリア性フィルムを用い、下記に示すような方法で、発光領域の面積が5cm×5cmとなるように、ボトムエミッション型の有機エレクトロルミネッセンス素子(有機EL素子)を作製した。なお、各ガスバリア性フィルムについて、4枚の素子を作製した。
<Performance evaluation of organic light emitting device (OLED)>
Using the gas barrier film obtained in each of Examples and Comparative Examples, bottom emission type organic electroluminescence device (organic EL device) so that the area of the light emitting region is 5 cm × 5 cm by the method shown below. Was made. For each gas barrier film, four elements were produced.

(下地層、第1電極の形成)
ガスバリア性フィルムを、市販の真空蒸着装置の基材ホルダーに固定し、化合物118をタングステン製の抵抗加熱ボートに入れ、これら基材ホルダーと加熱ボートとを真空蒸着装置の第1真空槽内に取り付けた。また、タングステン製の抵抗加熱ボートに銀(Ag)を入れ、真空蒸着装置の第2真空槽内に取り付けた。
(Formation of underlayer and first electrode)
The gas barrier film is fixed to a substrate holder of a commercially available vacuum deposition apparatus, compound 118 is placed in a resistance heating boat made of tungsten, and the substrate holder and the heating boat are attached in the first vacuum chamber of the vacuum deposition apparatus. It was. Moreover, silver (Ag) was put into the resistance heating boat made from tungsten, and it attached in the 2nd vacuum chamber of a vacuum evaporation system.

次に、真空蒸着装置の第1真空槽を4×10−4Paまで減圧した後、化合物118の入った加熱ボートに通電して加熱し、蒸着速度0.1nm/秒〜0.2nm/秒で第1電極の下地層を厚さ10nmで設けた。 Next, after depressurizing the first vacuum chamber of the vacuum deposition apparatus to 4 × 10 −4 Pa, the heating boat containing the compound 118 was energized and heated, and the deposition rate was 0.1 nm / second to 0.2 nm / second. The underlayer of the first electrode was provided with a thickness of 10 nm.

次に、下地層まで形成した基材を真空のまま第2真空槽に移し、第2真空槽を4×10−4Paまで減圧した後、銀の入った加熱ボートを通電して加熱した。これにより、蒸着速度0.1nm/秒〜0.2nm/秒で厚さ8nmの銀からなる第1電極を形成した。 Next, the base material formed up to the underlayer was transferred to the second vacuum chamber while being vacuumed, and the second vacuum chamber was depressurized to 4 × 10 −4 Pa, and then the heating boat containing silver was energized and heated. Thus, a first electrode made of silver having a thickness of 8 nm was formed at a deposition rate of 0.1 nm / second to 0.2 nm / second.

(有機機能層〜第2電極)
引き続き、市販の真空蒸着装置を用い、真空度1×10−4Paまで減圧した後、基材を移動させながら化合物HT−1を、蒸着速度0.1nm/秒で蒸着し、20nmの正孔輸送層(HTL)を設けた。
(Organic functional layer-second electrode)
Subsequently, the pressure was reduced to 1 × 10 −4 Pa using a commercially available vacuum deposition apparatus, and then the compound HT-1 was deposited at a deposition rate of 0.1 nm / second while moving the base material. A transport layer (HTL) was provided.

次に、化合物A−3(青色発光ドーパント)、化合物A−1(緑色発光ドーパント)、化合物A−2(赤色発光ドーパント)および化合物H−1(ホスト化合物)を、化合物A−3が膜厚に対し線形に35重量%から5重量%になるように場所により蒸着速度を変化させ、化合物A−1と化合物A−2は膜厚に依存することなく各々0.2重量%の濃度になるように、蒸着速度0.0002nm/秒で、化合物H−1は64.6重量%から94.6重量%になるように場所により蒸着速度を変化させて、厚さ70nmになるよう共蒸着し発光層を形成した。   Next, compound A-3 (blue light-emitting dopant), compound A-1 (green light-emitting dopant), compound A-2 (red light-emitting dopant) and compound H-1 (host compound), compound A-3 is film thickness In contrast, the vapor deposition rate was changed depending on the location so that it was linearly 35 wt% to 5 wt%, and the compound A-1 and the compound A-2 each had a concentration of 0.2 wt% without depending on the film thickness. Thus, at a deposition rate of 0.0002 nm / sec, the compound H-1 was co-deposited to a thickness of 70 nm by changing the deposition rate from 64.6 wt% to 94.6 wt% depending on the location. A light emitting layer was formed.

その後、化合物ET−1を膜厚30nmに蒸着して電子輸送層を形成し、更にフッ化カリウム(KF)を厚さ2nmで形成した。更に、アルミニウム110nmを蒸着して第2電極を形成した。   Thereafter, Compound ET-1 was deposited to a thickness of 30 nm to form an electron transport layer, and potassium fluoride (KF) was further formed to a thickness of 2 nm. Furthermore, aluminum 110nm was vapor-deposited and the 2nd electrode was formed.

なお、上記化合物118、化合物HT−1、化合物A−1〜3、化合物H−1、および化合物ET−1は、以下に示す化合物である。   The compound 118, compound HT-1, compound A-1 to compound 3, compound H-1, and compound ET-1 are the compounds shown below.

(固体封止)
次に、封止部材として厚さ25μmのアルミ箔を使用し、このアルミ箔の片面に封止樹脂層として熱硬化型のシート状接着剤(エポキシ系樹脂)を厚さ20μmで貼合した封止部材を用いて、第2電極までを作製した試料に重ね合わせた。このとき、第1電極及び第2電極の引き出し電極の端部が外に出るように、封止部材の接着剤形成面と、素子の有機機能層面とを連続的に重ね合わせた。
(Solid sealing)
Next, an aluminum foil with a thickness of 25 μm is used as a sealing member, and a thermosetting sheet adhesive (epoxy resin) is bonded as a sealing resin layer on one surface of the aluminum foil with a thickness of 20 μm. The stopper member was used to superimpose the sample up to the second electrode. At this time, the adhesive forming surface of the sealing member and the organic functional layer surface of the element were continuously overlapped so that the end portions of the extraction electrodes of the first electrode and the second electrode were exposed.

次いで、試料を減圧装置内に配置し、90℃で0.1MPaの減圧条件下で、重ね合わせた基材と封止部材とに押圧をかけて5分間保持した。続いて、試料を大気圧環境に戻し、さらに120℃で30分間加熱して接着剤を硬化させた。   Next, the sample was placed in a decompression device, and the laminated base material and the sealing member were pressed and held for 5 minutes under a decompression condition of 0.1 MPa at 90 ° C. Subsequently, the sample was returned to an atmospheric pressure environment and further heated at 120 ° C. for 30 minutes to cure the adhesive.

上記封止工程は、大気圧下、含水率1ppm以下の窒素雰囲気下で、JIS B 9920:2002に準拠し、測定した清浄度がクラス100で、露点温度が−80℃以下、酸素濃度0.8ppm以下の大気圧で行った。なお、陽極、陰極からの引き出し配線等の形成に関する記載は省略してある。   The sealing step is performed under atmospheric pressure and in a nitrogen atmosphere with a water content of 1 ppm or less in accordance with JIS B 9920: 2002. The measured cleanliness is class 100, the dew point temperature is −80 ° C. or less, and the oxygen concentration is 0.00. It was performed at an atmospheric pressure of 8 ppm or less. In addition, the description regarding formation of the lead-out wiring from an anode and a cathode is abbreviate | omitted.

(ダークスポット(DS)の評価)
上記のようにして得られた有機EL素子を85℃85%RHの環境下で、100時間通電を行い、ダークスポットの発生の状況を100時間で発生しているダークスポットについて、円換算直径が300μm以上であるダークスポットの発生個数/デバイス4枚を求めた。測定結果を表2の「100hr時のDS」の欄に示す。
(Dark spot (DS) evaluation)
The organic EL device obtained as described above was energized for 100 hours in an environment of 85 ° C. and 85% RH, and the dark spot having a dark spot generated in 100 hours had a circle-equivalent diameter. The number of dark spots that are 300 μm or more / four devices were determined. The measurement results are shown in the column of “DS at 100 hr” in Table 2.

(ランク評価)
5:20個未満
4:20個以上、40個未満
3:40個以上、60個未満
2:60個以上、80個未満
1:80個以上。
(Rank evaluation)
5: Less than 20 4:20 or more, less than 40 3:40 or more, less than 60 2:60 or more, less than 80 1:80 or more.

上記結果より、本発明のガスバリア性フィルム(ガスバリア性フィルム1〜11)は、密着性および耐屈曲性が高く、優れた水蒸気バリア性(ガスバリア性能)を有していることがわかる。また、本発明のガスバリア性フィルムは優れたガスバリア性能を有しているため、電子デバイスに適用した場合であっても、高温高湿環境での耐久性に優れることがわかる。   From the said result, it turns out that the gas barrier film (gas barrier films 1-11) of this invention has high adhesiveness and bending resistance, and has the outstanding water vapor | steam barrier property (gas barrier performance). Moreover, since the gas barrier film of this invention has the outstanding gas barrier performance, even when it is a case where it applies to an electronic device, it turns out that it is excellent in durability in a high temperature, high humidity environment.

1 ガスバリア性フィルム、
2 基材、
3 バリア層、
31 製造装置、
32 送り出しローラー、
33、34、35、36 搬送ローラー、
39、40…成膜ローラー、
41 ガス供給管、
42 プラズマ発生用電源、
43、44 磁場発生装置、
45 巻取りローラー、
111 ガスバリア性フィルム、
110 樹脂基材、
120 ガスバリア層、
120a 第1無機バリア層、
120b 第2無機バリア層。
1 gas barrier film,
2 base material,
3 barrier layers,
31 manufacturing equipment,
32 Feeding roller,
33, 34, 35, 36 transport rollers,
39, 40 ... film forming roller,
41 gas supply pipe,
42 Power supply for plasma generation,
43, 44 Magnetic field generator,
45 take-up roller,
111 gas barrier film,
110 resin base material,
120 gas barrier layer,
120a first inorganic barrier layer,
120b Second inorganic barrier layer.

Claims (7)

樹脂基材上に、
ポリシラザンを含有する塗布液を塗布および乾燥して得られる塗膜に真空紫外線を印加して形成される第1無機バリア層と、
前記第1ガスバリア層に接して配置される、プラズマ化学気相蒸着法により形成される第2無機バリア層と、を有し、
前記第2無機バリア層は、Al、Ti、Zr、Ta、Nb、Hf、RuおよびYからなる群より選択される1種以上の金属を含み、
前記第2無機バリア層の前記金属の含有量は、層全体の元素の合計量100at%に対して、25〜50at%であり、
前記第2無機バリア層の炭素含有量は、層全体の元素の合計量100at%に対して、0.1〜10at%である、ガスバリア性フィルム。
On the resin substrate,
A first inorganic barrier layer formed by applying vacuum ultraviolet light to a coating film obtained by applying and drying a coating liquid containing polysilazane;
A second inorganic barrier layer formed by plasma enhanced chemical vapor deposition, disposed in contact with the first gas barrier layer,
The second inorganic barrier layer includes one or more metals selected from the group consisting of Al, Ti, Zr, Ta, Nb, Hf, Ru and Y,
The content of the metal of the second inorganic barrier layer is 25 to 50 at% with respect to 100 at% of the total amount of elements in the entire layer,
The carbon content of the second inorganic barrier layer is 0.1 to 10 at% with respect to 100 at% of the total amount of elements in the entire layer.
前記第1無機バリア層の窒素含有量は、ケイ素、酸素および窒素の合計量100at%に対して、10〜40at%である、請求項1に記載のガスバリア性フィルム。   2. The gas barrier film according to claim 1, wherein the nitrogen content of the first inorganic barrier layer is 10 to 40 at% with respect to 100 at% of the total amount of silicon, oxygen and nitrogen. 前記真空紫外線は、1.0J/cm以上の照射エネルギーである、請求項1または2に記載のガスバリア性フィルム。 The gas barrier film according to claim 1 or 2, wherein the vacuum ultraviolet ray has an irradiation energy of 1.0 J / cm 2 or more. 前記第2無機バリア層は、金属アルコキシド、金属アミノ化合物、金属塩化物、金属シクロペンタジエニル化合物、金属アルコキシβジケトン錯体、および金属アルコキシイミド錯体からなる群より選択される少なくとも1種より形成される、請求項1〜3のいずれか1項に記載のガスバリア性フィルム。   The second inorganic barrier layer is formed of at least one selected from the group consisting of metal alkoxides, metal amino compounds, metal chlorides, metal cyclopentadienyl compounds, metal alkoxy β-diketone complexes, and metal alkoxyimide complexes. The gas barrier film according to any one of claims 1 to 3. 前記金属は、Nbである、請求項1〜4のいずれか1項に記載のガスバリア性フィルム。   The gas barrier film according to claim 1, wherein the metal is Nb. 前記プラズマ化学気相蒸着法は、対向ロール電極を有するプラズマCVD装置により行われるものである、請求項1〜5のいずれか1項に記載のガスバリア性フィルム。   The gas barrier film according to claim 1, wherein the plasma chemical vapor deposition method is performed by a plasma CVD apparatus having a counter roll electrode. 請求項1〜6のいずれか1項に記載のガスバリア性フィルムを有する電子デバイス。   The electronic device which has a gas barrier film of any one of Claims 1-6.
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