JP2017095759A - Method for producing gas barrier film - Google Patents

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廣瀬 達也
Tatsuya Hirose
達也 廣瀬
健治 属
Kenji Sakka
健治 属
河村 朋紀
Tomonori Kawamura
朋紀 河村
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing a gas barrier film having excellent durability under a high temperature and high humidity environment and excellent adhesiveness when sealing a device.SOLUTION: There is provided a method for producing a gas barrier film which comprises: a step 1 of forming a first layer 32 containing a non-transition metal (M1) on a substrate 1; a step 2 of forming a second layer 33 containing a transition metal (M2) so as to be in contact with the first layer by a physical vapor deposition method; and a step 3 of forming a third layer 34 containing a transition metal (M2') by a physical vapor deposition method on the second layer 33, wherein the third layer is an outermost layer and in the step 2 and step 3, when the vapor deposition rate of forming the second layer 33 is defined as DR2(nm/sec) and the vapor deposition rate of forming the third layer 34 is defined as DR3 (nm/sec), R, which is a ratio of the DR2 (nm/sec) to the DR3 (nm/sec), satisfies the following expression. 1.1≤R≤5.0 (Expression 1)SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明はガスバリア性フィルムの製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing a gas barrier film.

フレキシブル電子デバイス、特にフレキシブル有機ELデバイスには、基板フィルムや封止フィルムとしてガスバリア性フィルムが用いられている。これらに用いられるガスバリア性フィルムには高いバリア性が求められている。   Gas barrier films are used as substrate films and sealing films in flexible electronic devices, particularly flexible organic EL devices. High barrier properties are required for gas barrier films used in these.

一般に、ガスバリア性フィルムは、基材フィルム上に、真空蒸着法またはスパッタ法等の物理蒸着法ならびに化学蒸着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。   In general, a gas barrier film is produced by forming an inorganic barrier layer on a base film by a physical vapor deposition method such as a vacuum vapor deposition method or a sputtering method and a vapor phase film formation method such as a chemical vapor deposition method.

水蒸気透過率(WVTR)が1.0×10−2g/m・day以下である高いガスバリア性を有するガスバリア層としては、非遷移金属を含む層が検討されている。かかるガスバリア層の一例としては、スパッタ成膜による酸化ケイ素ガスバリア層の適用検討が多くなされてきている。これらの検討において、成膜条件安定化のために、多種の金属を複合したターゲットを用いる検討もなされている。たとえば、ケイ素にアルミニウムやホウ素を添加して、アーク発生を防止したり、ターゲット割れを防止したりする技術が見出されてきている。しかし、成膜条件は安定するものの、ガスバリア性自体の向上は乏しく、十分なガスバリア性が得られるにいたっていない。 As a gas barrier layer having a high gas barrier property having a water vapor transmission rate (WVTR) of 1.0 × 10 −2 g / m 2 · day or less, a layer containing a non-transition metal has been studied. As an example of such a gas barrier layer, many studies have been made on application of a silicon oxide gas barrier layer by sputtering film formation. In these studies, studies have been made to use a target in which various metals are combined in order to stabilize the film formation conditions. For example, a technique has been found in which aluminum or boron is added to silicon to prevent arc generation or target cracking. However, although the film forming conditions are stable, the improvement of the gas barrier property itself is poor, and a sufficient gas barrier property has not been obtained.

また、近年、基材上に溶液を塗布することによって形成し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ガス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 recent years, a manufacturing method in which a gas barrier layer is formed by applying energy to a precursor layer formed by applying a solution on a substrate has been studied. In particular, studies using polysilazane as a precursor have been widely conducted, and studies are being conducted as a technique for achieving both high productivity by coating and gas barrier properties. In particular, the modification of the polysilazane layer using excimer light having a wavelength of 172 nm has attracted attention.

たとえば、特許文献1には、ポリシラザンおよび触媒を含む溶液を基材上に塗布し、次いで溶剤を除去しポリシラザン層を形成した後、水蒸気を含む雰囲気中において、上記のポリシラザン層を、230nm未満の波長成分を含むVUV放射線および230〜300nmの波長成分を含むUV放射線で照射することによって、基材上にガスバリア層を形成する方法が開示されている。   For example, in Patent Document 1, after applying a solution containing polysilazane and a catalyst onto a substrate, then removing the solvent to form a polysilazane layer, the polysilazane layer is less than 230 nm in an atmosphere containing water vapor. Disclosed is a method for forming a gas barrier layer on a substrate by irradiation with VUV radiation containing a wavelength component and UV radiation containing a wavelength component of 230-300 nm.

特表2009−503157号公報Special table 2009-503157

しかしながら、上記特許文献1のように記載されているようにポリシラザンをエキシマ光で改質して形成したガスバリア層は、85℃85%RHといった高温高湿の非常に過酷な環境下では、経時でガスバリア性が低下することがわかった。また、電子デバイス等を接着剤を介してガスバリア性フィルムを用いて封止するプロセスにおいて、ガスバリア性フィルムの接着性が弱い場合があった。   However, as described in Patent Document 1 above, the gas barrier layer formed by modifying polysilazane with excimer light has a high temperature and humidity of 85 ° C. and 85% RH. It was found that the gas barrier property was lowered. In addition, in the process of sealing an electronic device or the like with a gas barrier film through an adhesive, the gas barrier film may have poor adhesion.

そこで本発明は、高温高湿環境下での耐久性に優れ、デバイス封止時の接着性に優れたガスバリア性フィルムを製造する手段を提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a means for producing a gas barrier film which is excellent in durability under a high temperature and high humidity environment and excellent in adhesion at the time of device sealing.

本発明の上記課題は、以下の手段により解決される。   The above-described problems of the present invention are solved by the following means.

基材上に非遷移金属(M1)または非遷移金属(M1)を含む化合物を用いて前記非遷移金属(M1)を含む第1の層を形成する工程1と、前記第1の層上に、前記第1の層と接するように、物理蒸着法により、遷移金属(M2)または遷移金属(M2)を含む化合物を用いて前記遷移金属(M2)を含む第2の層を形成する工程2と、前記第2の層上に、物理蒸着法により、遷移金属(M2’)または遷移金属(M2’)を含む化合物を用いて前記遷移金属(M2’)を含む第3の層を形成する工程3と、を含み、前記第3の層は最外層であり、前記工程2および前記工程3において、前記第2の層を形成する蒸着速度をDR2(nm/秒)、前記第3の層を形成する蒸着速度をDR3(nm/秒)としたとき、前記DR3(nm/秒)に対する前記DR2(nm/秒)の比であるRが、下記式1を満たす、ガスバリア性フィルムの製造方法;   Forming a first layer containing the non-transition metal (M1) using a non-transition metal (M1) or a compound containing the non-transition metal (M1) on a substrate; and on the first layer Step 2 of forming the second layer containing the transition metal (M2) by using a compound containing the transition metal (M2) or the transition metal (M2) by physical vapor deposition so as to be in contact with the first layer Then, a third layer containing the transition metal (M2 ′) is formed on the second layer by a physical vapor deposition method using a compound containing the transition metal (M2 ′) or the transition metal (M2 ′). And the third layer is an outermost layer. In the step 2 and the step 3, the deposition rate for forming the second layer is DR2 (nm / second), and the third layer is formed. DR3 (nm / second) when the deposition rate for forming is DR3 (nm / second) The DR2, which is the ratio of (nm / sec) R satisfies the following formula 1, method for producing a gas barrier film that;

本発明によれば、高温高湿環境下での耐久性に優れたガスバリア性フィルムを製造する手段が提供される。また、本発明によれば、デバイス封止時の接着性に優れたガスバリア性フィルムを製造する手段が提供される。   According to the present invention, a means for producing a gas barrier film excellent in durability under a high temperature and high humidity environment is provided. Moreover, according to this invention, the means to manufacture the gas barrier film excellent in the adhesiveness at the time of device sealing is provided.

本発明の一形態に係る製造方法において、第2の層および第3の層の形成に用いられる製造装置の好ましい一例を示す模式図である。In the manufacturing method which concerns on one form of this invention, it is a schematic diagram which shows a preferable example of the manufacturing apparatus used for formation of a 2nd layer and a 3rd layer. 本発明の一形態に係る製造方法で製造されるガスバリア性フィルムの好ましい一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows a preferable example of the gas barrier film manufactured with the manufacturing method which concerns on one form of this invention.

本発明の一形態は、基材上に非遷移金属(M1)または非遷移金属(M1)を含む化合物を用いて非遷移金属(M1)を含む第1の層を形成する工程1と、第1の層上に、第1の層と接するように、物理蒸着法により、遷移金属(M2)または遷移金属(M2)を含む化合物を用いて遷移金属(M2)を含む第2の層を形成する工程2と、第2の層上に、物理蒸着法により、遷移金属(M2’)または遷移金属(M2’)を含む化合物を用いて遷移金属(M2’)を含む第3の層を形成する工程3と、を含み、第3の層は最外層であり、工程2および工程3において、第2の層を形成する蒸着速度をDR2(nm/秒)、第3の層を形成する蒸着速度をDR3(nm/秒)としたとき、DR3(nm/秒)に対するDR2(nm/秒)の比であるRが、下記式1を満たす、ガスバリア性フィルムの製造方法に関する;   One embodiment of the present invention includes a step 1 of forming a first layer containing a non-transition metal (M1) on a base material using a non-transition metal (M1) or a compound containing a non-transition metal (M1); On the first layer, a second layer containing a transition metal (M2) is formed using a transition metal (M2) or a compound containing a transition metal (M2) by physical vapor deposition so as to be in contact with the first layer. And forming a third layer containing a transition metal (M2 ′) on the second layer by a physical vapor deposition method using a compound containing a transition metal (M2 ′) or a transition metal (M2 ′). And the third layer is the outermost layer. In steps 2 and 3, the deposition rate for forming the second layer is DR2 (nm / second), and the deposition for forming the third layer is performed. When the speed is DR3 (nm / sec), the ratio of DR2 (nm / sec) to DR3 (nm / sec) That R satisfies the following equation 1, relates to a method for producing a gas barrier film;

本発明者らは、基材上に非遷移金属を含む層、この非遷移金属を含む層と接する遷移金属を含む第2の層、最外層として遷移金属を含む第3の層という少なくとも3層を有する構造を採用した上で、第2の層および第3の層の蒸着速度が、高温高湿環境下でのガスバリア性/ガスバリア性フィルム封止時の接着剤層との接着性(以下、単に封止接着性とも称する)に寄与することを見出した。そして、第3の層を形成する蒸着速度に対する第2の層を形成する蒸着速度の比を特定の範囲とすることで、高温高湿環境下でのガスバリア性/封止接着性が顕著に向上することを見出し、本願発明を完成させた。   The inventors have at least three layers: a layer containing a non-transition metal on a substrate, a second layer containing a transition metal in contact with the layer containing the non-transition metal, and a third layer containing a transition metal as the outermost layer. In addition, the deposition rate of the second layer and the third layer is such that the adhesion with the adhesive layer at the time of gas barrier property / gas barrier property film sealing in a high temperature and high humidity environment (hereinafter, It has been found that it contributes to the sealing adhesion. Further, by setting the ratio of the deposition rate for forming the second layer to the deposition rate for forming the third layer within a specific range, the gas barrier property / sealing adhesive property in a high temperature and high humidity environment is remarkably improved. As a result, the present invention has been completed.

本発明者らは、かかる構成により課題が解決されるメカニズムを以下のように推定している。   The present inventors presume the mechanism by which the problem is solved by this configuration as follows.

非遷移金属(M1)を含む層を有し、さらにこの非遷移金属(M1)を含む層と接する遷移金属(M2)を含む層を有する構造においては、非遷移金属(M1)を含む層中における、非遷移金属(M1)を含む層と遷移金属(M2)を含む層との界面近傍で、非遷移金属(M1)および遷移金属(M2)を含む複合組成領域が形成される。かような複合組成領域が形成されることで、ガスバリア性が向上する。これは、非遷移金属同士の結合や遷移金属(M2)同士の結合よりも、非遷移金属(M1)と遷移金属(M2)との結合が生じやすいことに起因して、金属化合物の高密度な構造が形成されるためであると考えられる。   In a structure having a layer containing a non-transition metal (M1) and a layer containing a transition metal (M2) in contact with the layer containing the non-transition metal (M1), in the layer containing the non-transition metal (M1) A composite composition region containing the non-transition metal (M1) and the transition metal (M2) is formed in the vicinity of the interface between the layer containing the non-transition metal (M1) and the layer containing the transition metal (M2). Formation of such a composite composition region improves gas barrier properties. This is because the bond between the non-transition metal (M1) and the transition metal (M2) is more likely to occur than the bond between the non-transition metals or the transition metal (M2). It is thought that this is because a simple structure is formed.

ここで、かかる複合組成領域を有するガスバリア性フィルムを製造する方法の1つとして、遷移金属(M2)を含む層を物理蒸着法によって形成する方法が挙げられる。非遷移金属(M1)を含む層と接するように、遷移金属(M2)を含む層を物理蒸着法によって形成することで、遷移金属(M2)または遷移金属(M2)を含む化合物からなる蒸着粒子は、一定以上の運動エネルギーを有する状態で非遷移金属(M1)を含む層へと打ち込まれることとなる。このとき、蒸着粒子が非遷移金属(M1)を含む層内へと入り込み、非遷移金属(M1)を含む層中における、非遷移金属(M1)を含む層と遷移金属(M2)を含む層との界面近傍で、非遷移金属(M1)および遷移金属(M2)を含む複合組成領域が形成される。   Here, as one method for producing a gas barrier film having such a composite composition region, a method of forming a layer containing a transition metal (M2) by a physical vapor deposition method may be mentioned. Vapor-deposited particles comprising a transition metal (M2) or a compound containing a transition metal (M2) by forming a layer containing a transition metal (M2) by physical vapor deposition so as to be in contact with a layer containing a non-transition metal (M1) Is implanted into a layer containing a non-transition metal (M1) in a state having a kinetic energy of a certain level or more. At this time, the vapor deposition particles enter the layer containing the non-transition metal (M1), and the layer containing the non-transition metal (M1) and the layer containing the transition metal (M2) in the layer containing the non-transition metal (M1). A composite composition region containing a non-transition metal (M1) and a transition metal (M2) is formed in the vicinity of the interface.

このとき、蒸着速度が速い方が、蒸着粒子が有する運動エネルギーが高くなることから、蒸着粒子が非遷移金属を含む層内へと入り込む距離が大きくなる。このため、非遷移金属(M1)を含む層上に、遷移金属(M2)を含む層を形成する際の蒸着速度を速くすることで、十分な膜厚の複合組成領域を形成することが容易となり、より高いガスバリア性が得られるようになると考えられる。   At this time, the higher the vapor deposition rate, the higher the kinetic energy of the vapor deposition particles. Therefore, the distance that the vapor deposition particles enter the layer containing the non-transition metal increases. For this reason, it is easy to form a composite composition region having a sufficient thickness by increasing the deposition rate when forming the layer containing the transition metal (M2) on the layer containing the non-transition metal (M1). Thus, it is considered that higher gas barrier properties can be obtained.

一方で、複合組成領域を形成させるために、遷移金属の蒸着速度を速くすると、膜面の緻密性が低下し、また、膜表面の平滑性も低下する。かような膜面上に電子デバイスを封止するために接着剤層を形成すると、接着性の低いものとなる。これは、粗な膜面の凝集力不足による凝集破壊や、平滑性の低下による接着層界面の接着性不足に起因する界面破壊によるものと考えられる。   On the other hand, when the deposition rate of the transition metal is increased in order to form the composite composition region, the film surface density decreases and the film surface smoothness also decreases. When an adhesive layer is formed on such a film surface to seal an electronic device, the adhesiveness is low. This is thought to be due to cohesive failure due to insufficient cohesive force on the rough film surface or interface failure due to insufficient adhesiveness at the adhesive layer interface due to a decrease in smoothness.

本実施形態では、高い蒸着速度で形成された遷移金属(M2)を含む層(第2の層)上で、かつ、最外層となる層を形成する際に、第2の層よりも相対的に低い蒸着速度で遷移金属(M2’)の蒸着を行う。第2の層上に形成する第3の層の蒸着速度を第2の層よりも相対的に低く行うことで、平滑性が高く、緻密性の高い膜を最表面に形成することができる。蒸着層の緻密性を高めることで、凝集力不足による凝集破壊を抑制することができ、また、膜表面の平滑性を高めることで、ガスバリア性フィルム表面と、接着層との界面の接着性不足による界面破壊を抑制することができるものと考えられる。   In this embodiment, when forming the outermost layer on the layer (second layer) containing the transition metal (M2) formed at a high deposition rate, it is more relative than the second layer. The transition metal (M2 ′) is deposited at a low deposition rate. By performing the deposition rate of the third layer formed on the second layer relatively lower than that of the second layer, a film having high smoothness and high density can be formed on the outermost surface. By increasing the denseness of the deposited layer, cohesive failure due to insufficient cohesive force can be suppressed, and by increasing the smoothness of the film surface, insufficient adhesion at the interface between the gas barrier film surface and the adhesive layer It is considered that the interfacial breakage due to the can be suppressed.

また、遷移金属(M2’)を含む層(第3の層)を最表面に形成することで、高温高湿環境での耐久性を一層向上させることができる。これは、保管時には第3の層が最初に酸素と接触し、第3の層が他の層よりも先に酸化されるために、第1の層および第2の層、さらには、上記複合組成領域が酸素侵入によって膜劣化してガスバリア性能が低下することが抑制されるためであると考えられる。さらには、電子デバイス等への封止後には、遷移金属(M2’)を含む層(第3の層)を最表面に形成することで、外部からの水や酸素が基材から第1の層、第2の層の複合組成領域を通ることによって順にこれらの領域が酸化劣化されるのを遅延させることができ、高温高湿条件下でのガスバリア性能が一層向上するものと考えられる。なお、上記メカニズムは推測に基づくものであり、その正誤が本発明の技術的範囲に影響を及ぼすものではない。   Further, by forming a layer (third layer) containing a transition metal (M2 ′) on the outermost surface, durability in a high temperature and high humidity environment can be further improved. This is because during storage, the third layer comes into contact with oxygen first, and the third layer is oxidized prior to the other layers, so that the first layer and the second layer, and further the above composite It is considered that this is because the composition region is suppressed from being deteriorated by oxygen penetration and the gas barrier performance is lowered. Furthermore, after sealing to an electronic device or the like, a layer (third layer) containing a transition metal (M2 ′) is formed on the outermost surface, so that water and oxygen from the outside can be removed from the substrate from the first. By passing through the composite composition region of the layer and the second layer, it is possible to delay the oxidation deterioration of these regions in order, and it is considered that the gas barrier performance under high temperature and high humidity conditions is further improved. Note that the above mechanism is based on speculation, and its correctness does not affect the technical scope of the present invention.

以下、本発明の好ましい実施形態を説明する。本明細書において、範囲を示す「X〜Y」は「X以上Y以下」を意味する。また、特記しない限り、操作および物性等は、室温(20〜25℃)/相対湿度40〜50%RHの条件で測定する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described. In this specification, “X to Y” indicating a range means “X or more and Y or less”. Unless otherwise specified, the operation and physical properties are measured under conditions of room temperature (20 to 25 ° C.) / Relative humidity 40 to 50% RH.

〔基材〕
本発明の一形態に用いられる基材としては、特に制限されないが、樹脂基材を用いることが好ましい。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。
〔Base material〕
Although it does not restrict | limit especially as a base material used for 1 form of this invention, It is preferable to use a resin base material. Specific examples of the resin base material include polyester resin, methacrylic resin, methacrylic acid-maleic acid copolymer, polystyrene resin, transparent fluororesin, polyimide, fluorinated polyimide resin, polyamide resin, polyamideimide resin, and 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, alicyclic modification Examples include a base material containing a thermoplastic resin such as a 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.

基材として用いることができる熱可塑性樹脂のより好ましい具体例としては、たとえば、ポリエチレンテレフタレート(PET:70℃)、ポリエチレンナフタレート(PEN:120℃)、ポリカーボネート(PC:140℃)、脂環式ポリオレフィン(たとえば日本ゼオン株式会社製、ゼオノア(登録商標)1600:160℃)、ポリアリレート(PAr:210℃)、ポリエーテルスルホン(PES:220℃)、ポリスルホン(PSF:190℃)、シクロオレフィンコポリマー(COC:特開2001−150584号公報に記載の化合物:162℃)、ポリイミド(たとえば三菱ガス化学株式会社製、ネオプリム(登録商標):260℃)、フルオレン環変性ポリカーボネート(BCF−PC:特開2000−227603号公報に記載の化合物:225℃)、脂環変性ポリカーボネート(IP−PC:特開2000−227603号公報に記載の化合物:205℃)、アクリロイル化合物(特開2002−80616号公報に記載の化合物:300℃以上)等が挙げられる(括弧内はTgを示す)。   More preferable specific examples of the thermoplastic resin that can be used as the substrate include, for example, polyethylene terephthalate (PET: 70 ° C.), polyethylene naphthalate (PEN: 120 ° C.), polycarbonate (PC: 140 ° C.), and alicyclic. Polyolefin (for example, ZEONOR (registered trademark) 1600: 160 ° C, manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd.), polyarylate (PAr: 210 ° C), polyethersulfone (PES: 220 ° C), polysulfone (PSF: 190 ° C), cycloolefin copolymer (COC: Compound described in JP 2001-15058 A: 162 ° C.), polyimide (for example, Neoprim (registered trademark): 260 ° C., manufactured by Mitsubishi Gas Chemical Co., Ltd.), fluorene ring-modified polycarbonate (BCF-PC: JP 2000-227603 Compound described in the report: 225 ° C.), alicyclic modified polycarbonate (IP-PC: compound described in JP 2000-227603 A: 205 ° C.), acryloyl compound (compound described in JP 2002-80616 A: 300 ° C. or higher), etc. (in parentheses indicate Tg).

本発明の一形態に係る製造方法で製造されるガスバリア性フィルムは、有機EL素子等の電子デバイスとして利用されうることから、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80%以上であることが好ましく、85%以上であることがより好ましく、90%以上であることがさらに好ましい。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 produced by the production method according to one embodiment of the present invention can be used as an electronic device such as an organic EL element, the resin substrate is preferably transparent. That is, the light transmittance is preferably 80% or more, more preferably 85% or more, and further 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.

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。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 base material can be manufactured 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.

樹脂基材としては、市販品を用いていてもよく、たとえば、市販のポリエチレンテレフタレートフィルムである、東レ株式会社製 ルミラー(登録商標)U48等を用いることができる。   As the resin base material, a commercially available product may be used. For example, Lumirror (registered trademark) U48 manufactured by Toray Industries, Inc., which is a commercially available polyethylene terephthalate film, may be used.

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、たと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。また、樹脂基材には易接着処理を行ってもよい。   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. The resin base material may be subjected to an easy adhesion treatment.

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.

本発明の一形態に係る基材の厚さ(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 substrate according to an embodiment of 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.

〔非遷移金属(M1)を含む第1の層の形成〕
本発明に係るガスバリア性フィルムの製造方法は、基材上に非遷移金属(M1)または非遷移金属(M1)を含む化合物を用いて非遷移金属(M1)を含む第1の層を形成する工程1を必須に含む。第1の層は、ガスバリア性フィルムに一定のガスバリア性を付与する機能を有する層である。
[Formation of first layer containing non-transition metal (M1)]
In the method for producing a gas barrier film according to the present invention, a first layer containing a non-transition metal (M1) is formed on a substrate using a non-transition metal (M1) or a compound containing a non-transition metal (M1). Step 1 is essential. The first layer is a layer having a function of imparting a certain gas barrier property to the gas barrier film.

本発明において、第1の層を形成するための原料としては、非遷移金属(M1)単体を用いてもよいし、非遷移金属(M1)含む化合物を用いてもよい。   In the present invention, as a raw material for forming the first layer, a non-transition metal (M1) simple substance or a compound containing a non-transition metal (M1) may be used.

また、第1の層を形成するための原料としては、その他の金属または化合物がさらに含まれていてもよい。かような原料を用いる形成方法としては、たとえば、共蒸着や組成物溶液の塗布による層形成を行う場合が挙げられる。このとき、第1の層を形成するための原料の中に、後述の第2および第3の層を形成しうる原料、すなわち遷移金属(M2)または遷移金属(M2)を含む化合物がさらに含まれていてもよい。この場合は、層の分類を以下のようにして決定する。まず、第1の層のみをガスバリア性フィルムの製造と同条件で別途製膜する。次いで、その層中に存在する非遷移金属(M1)および遷移金属(M2)の元素としてのmol量をそれぞれ確認する。そして、非遷移金属(M1)のmol量が遷移金属(M2)のmol量よりも多い場合は、かかる層の形成を第1の層の形成として取り扱うものとする。   Moreover, as a raw material for forming a 1st layer, the other metal or compound may further be contained. Examples of the forming method using such a raw material include a case of performing layer formation by co-evaporation or application of a composition solution. At this time, the raw material for forming the first layer further includes a raw material capable of forming the second and third layers described later, that is, a compound containing a transition metal (M2) or a transition metal (M2). It may be. In this case, the layer classification is determined as follows. First, only the first layer is separately formed under the same conditions as the production of the gas barrier film. Next, the molar amounts of the non-transition metal (M1) and the transition metal (M2) present in the layer as elements are confirmed. When the amount of the non-transition metal (M1) is larger than the amount of the transition metal (M2), the formation of the layer is treated as the formation of the first layer.

ここで、非遷移金属(M1)を含む化合物としては、特に制限されないが、たとえば、有機金属化合物、酸化物、窒化物、酸窒化物、酸炭化物等が挙げられる。これらのなかでも、非遷移金属(M1)を含む化合物としては、酸化物または酸窒化物であることが好ましい。なお、非遷移金属(M1)がSiである場合の非遷移金属(M1)を含む化合物の好適な例は後述する。   Here, the compound containing the non-transition metal (M1) is not particularly limited, and examples thereof include organic metal compounds, oxides, nitrides, oxynitrides, oxycarbides and the like. Among these, the compound containing the non-transition metal (M1) is preferably an oxide or an oxynitride. In addition, the suitable example of the compound containing a non-transition metal (M1) in case a non-transition metal (M1) is Si is mentioned later.

非遷移金属(M1)としては、特に制限されないが、ガスバリア性の観点から、長周期型周期表の第12族〜第14族の金属から選択される非遷移金属(M1)から選択される金属であることが好ましい。これらのなかでも、Si、Al、Zn、InまたはSnを含むことがより好ましく、Si、SnまたはZnを含むことがさらに好ましく、Siを含むことが特に好ましい。なお、非遷移金属(M1)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が、単独で用いることが好ましい。これより、非遷移金属(M1)はSiのみであることが最も好ましい。   Although it does not restrict | limit especially as a non-transition metal (M1), From a gas-barrier viewpoint, the metal selected from the non-transition metal (M1) selected from the metal of the 12th group of the long period type periodic table 14th group It is preferable that Among these, it is more preferable that Si, Al, Zn, In, or Sn is included, it is more preferable that Si, Sn, or Zn is included, and it is particularly preferable that Si is included. In addition, although a non-transition metal (M1) can be used individually or in combination of 2 or more types, it is preferable to use it independently. Thus, it is most preferable that the non-transition metal (M1) is only Si.

工程1によって形成された第1の層は、非遷移金属(M1)を含む。第1の層に含まれる非遷移金属(M1)としては、単体の状態であってもよいし、非遷移金属(M1)含む化合物の状態であってもよい。また、第1の層は、非遷移金属(M1)ならびに酸素(O)および窒素(N)の少なくとも一方を含むことが好ましく、非遷移金属(M1)、酸素(O)および窒素(N)を含むことがさらに好ましい。好ましい非遷移金属(M1)の種類は、前述の第1の層を形成するための原料における非遷移金属(M1)と同様である。   The first layer formed by step 1 includes a non-transition metal (M1). The non-transition metal (M1) contained in the first layer may be a simple substance or a compound containing the non-transition metal (M1). The first layer preferably contains a non-transition metal (M1) and at least one of oxygen (O) and nitrogen (N), and contains the non-transition metal (M1), oxygen (O) and nitrogen (N). It is more preferable to include. The kind of preferable non-transition metal (M1) is the same as that of the non-transition metal (M1) in the raw material for forming the above-mentioned 1st layer.

第1の層の厚さは、特に制限されないが、ガスバリア性の観点から、10〜500nmであることが好ましく、30〜300nmであることがより好ましい。   The thickness of the first layer is not particularly limited, but is preferably 10 to 500 nm and more preferably 30 to 300 nm from the viewpoint of gas barrier properties.

第1の層を形成する方法としては、特に制限されないが、気相成膜法または塗布法を用いることが好ましい。なかでも、生産性の観点から、塗布法であることがより好ましい。   The method for forming the first layer is not particularly limited, but it is preferable to use a vapor deposition method or a coating method. Among these, the coating method is more preferable from the viewpoint of productivity.

(気相成膜法)
気相成膜法としては、特に制限されず、たとえば、スパッタ法、蒸着法、イオンプレーティング法等の物理蒸着法、プラズマCVD(chemical vapor deposition)法、ALD(Atomic Layer Deposition)などの化学蒸着法が挙げられる。なかでも、下層へのダメージを与えることなく成膜が可能となり、高い生産性を有することから、物理蒸着法が好ましく、スパッタ法がより好ましい。
(Vapor deposition method)
The vapor deposition method is not particularly limited. For example, physical vapor deposition such as sputtering, vapor deposition, or ion plating, chemical vapor deposition (plasma CVD), or chemical vapor deposition such as ALD (Atomic Layer Deposition). Law. Among these, the physical vapor deposition method is preferable and the sputtering method is more preferable because the film formation is possible without damaging the lower layer and the productivity is high.

スパッタ法による成膜は、2極スパッタリング、マグネトロンスパッタリング、中間的な周波数領域を用いたデュアルマグネトロン(DMS)スパッタリング、イオンビームスパッタリング、ECRスパッタリングなどを単独でまたは2種以上組み合わせて用いることができる。また、ターゲットの印加方式はターゲット種に応じて適宜選択され、DC(直流)スパッタリング、およびRF(高周波)スパッタリングのいずれを用いてもよい。また、金属モードと、酸化物モードの中間である遷移モードを利用した反応性スパッタ法も用いることができる。遷移領域となるようにスパッタ現象を制御することにより、高い成膜スピードで金属酸化物を成膜することが可能となるため好ましい。プロセスガスに用いられる不活性ガスとしては、He、Ne、Ar、Kr、Xe等を用いることができ、Arを用いることが好ましい。プロセスガス中に酸素、窒素、二酸化炭素、一酸化炭素を導入することで、非遷移金属(M1)または非遷移金属(M1)の酸化物、窒化物、窒酸化物、炭酸化物等の薄膜を作ることができる。スパッタ法における成膜条件としては、印加電力、放電電流、放電電圧、時間等が挙げられるが、これらは、スパッタ装置や、膜の材料、膜厚等に応じて適宜選択することができる。   For the film formation by sputtering, bipolar sputtering, magnetron sputtering, dual magnetron (DMS) sputtering using an intermediate frequency region, ion beam sputtering, ECR sputtering, or the like can be used alone or in combination of two or more. The target application method is appropriately selected according to the target type, and either DC (direct current) sputtering or RF (high frequency) sputtering may be used. In addition, a reactive sputtering method using a transition mode that is intermediate between the metal mode and the oxide mode can also be used. By controlling the sputtering phenomenon so as to be in the transition region, a metal oxide film can be formed at a high film formation speed, which is preferable. As the inert gas used for the process gas, He, Ne, Ar, Kr, Xe, or the like can be used, and Ar is preferably used. By introducing oxygen, nitrogen, carbon dioxide, carbon monoxide into the process gas, thin films of non-transition metal (M1) or non-transition metal (M1) oxides, nitrides, nitride oxides, carbonates, etc. Can be made. Examples of film formation conditions in the sputtering method include applied power, discharge current, discharge voltage, time, and the like, which can be appropriately selected according to the sputtering apparatus, film material, film thickness, and the like.

(塗布法)
工程1において、非遷移金属(M1)を含む化合物を含む塗布液を塗布することにより第1の層を形成することが好ましい。気相成膜法で形成される場合とは異なり、塗布法による成膜によれば、成膜時にパーティクル等の異物混入がないため、欠陥の少ないガスバリア層とすることができ、ガスバリア性能が向上する。
(Coating method)
In step 1, it is preferable to form the first layer by applying a coating solution containing a compound containing a non-transition metal (M1). Unlike the case where it is formed by the vapor phase film formation method, the film formation by the coating method does not include foreign matters such as particles at the time of film formation, so that a gas barrier layer with few defects can be obtained and the gas barrier performance is improved. To do.

ここで、非遷移金属(M1)を含む化合物としては、ケイ素含有化合物が好適に用いられ、例えば、ポリシロキサン、ポリシルセスキオキサン、ポリシラザン、ポリシロキサザン、ポリシラン、ポリカルボシラン、アルコキシシランなどの非遷移金属(M1)を含む無機前駆体であることが好ましい。中でも、非遷移金属(M1)を含む化合物がポリシラザンであることがさらに好ましい。非遷移金属(M1)を含む化合物がポリシラザンであると、第2の層を形成するまでの経時保存によって最終的に得られるガスバリア層の組成が変化してしまうことが抑えられ、生産性および生産安定性は向上するためである。   Here, as a compound containing a non-transition metal (M1), a silicon-containing compound is preferably used. For example, polysiloxane, polysilsesquioxane, polysilazane, polysiloxazan, polysilane, polycarbosilane, alkoxysilane, etc. It is preferable that it is an inorganic precursor containing the non-transition metal (M1). Among these, the compound containing the non-transition metal (M1) is more preferably polysilazane. When the compound containing the non-transition metal (M1) is polysilazane, the composition of the gas barrier layer finally obtained by storage over time until the second layer is formed can be suppressed, and productivity and production can be suppressed. This is because the stability is improved.

なお、非遷移金属(M1)を含む化合物がアルコキシシランの場合、特開2005−231039号公報に記載のように第1の層の形成に塗布法としてゾルゲル法を用いてもよい。ゾルゲル法により改質層を形成する際に用いられる塗布液は、アルコキシシラン、ならびにポリビニルアルコール系樹脂およびエチレン・ビニルアルコール共重合体の少なくとも1種を含むことが好ましい。さらに、塗布液は、ゾルゲル法触媒、酸、水、および、有機溶剤を含むことが好ましい。ゾルゲル法では、かような塗布液を用いて重縮合することにより改質層が得られる。上記のアルコキシシランの具体例としては、例えば、テトラメトキシシラン(Si(OCH)、テトラエトキシシラン(Si(OC)、テトラプロポキシシラン(Si(OC)、テトラブトキシシラン(Si(OC)等を使用することができる。 When the compound containing the non-transition metal (M1) is alkoxysilane, a sol-gel method may be used as the coating method for forming the first layer as described in JP-A-2005-231039. The coating liquid used when forming the modified layer by the sol-gel method preferably contains alkoxysilane and at least one of a polyvinyl alcohol resin and an ethylene / vinyl alcohol copolymer. Further, the coating liquid preferably contains a sol-gel method catalyst, an acid, water, and an organic solvent. In the sol-gel method, a modified layer is obtained by polycondensation using such a coating solution. Specific examples of the alkoxysilane include, for example, tetramethoxysilane (Si (OCH 3 ) 4 ), tetraethoxysilane (Si (OC 2 H 5 ) 4 ), and tetrapropoxysilane (Si (OC 3 H 7 ) 4. ), Tetrabutoxysilane (Si (OC 4 H 9 ) 4 ) and the like can be used.

<ポリシラザン>
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。
<Polysilazane>
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.

ポリシラザンとしては、特に制限されないが、下記の構造を有するポリシラザンを用いることが好ましい。   The polysilazane is not particularly limited, but polysilazane having the following structure is preferably used.

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.

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 ceramic film made of brittle polysilazane 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の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 a solution state dissolved in an organic solvent, and the commercially available product can be used as it is as the first 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.

本発明の一形態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、たとえば、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。その他、ポリシラザンの詳細については、従来公知である特開2013−255910号公報の段落「0024」〜「0040」、特開2013−188942号公報の段落「0037」〜「0043」、特開2013−151123号公報の段落「0014」〜「0021」、特開2013−052569号公報の段落「0033」〜「0045」、特開2013−129557号公報の段落「0062」〜「0075」、特開2013−226758号公報の段落「0037」〜「0064」等を参照して採用することができる。   Another example of the polysilazane that can be used in one embodiment of the present invention is not limited to the following. Glycidol-added polysilazane (JP-A-6-122852) obtained by reacting with alcohol, alcohol-added polysilazane (JP-A-6-240208) obtained by reacting alcohol, and metal obtained by reacting metal carboxylate Carboxylate-added polysilazane (JP-A-6-299118), acetylacetonate complex-added polysilazane (JP-A-6-306329) obtained by reacting a metal-containing acetylacetonate complex, metal fine particles are added. Obtained metal fine particle Polysilazane (JP 7-196986) etc., include polysilazane ceramic at low temperatures. In addition, for details of polysilazane, paragraphs “0024” to “0040” of JP2013-255910A, paragraphs “0037” to “0043” of JP2013-188942A, and JP2013-103A are known. No. 151123, paragraphs “0014” to “0021”, JP 2013-052569 A paragraphs “0033” to “0045”, JP 2013-129557 A paragraphs “0062” to “0075”, JP 2013 It can be adopted with reference to paragraphs “0037” to “0064” of JP-A-226758.

<塗布液の調製>
第1の層を形成するための塗布液を調製するための溶剤としては、非遷移金属(M1)を含む化合物を溶解できるものであれば特に制限されない。ただし、非遷移金属(M1)を含む化合物としてポリシラザンを用いる場合は、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(たとえば、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;たとえば、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、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)等の脂肪族エーテル、脂環式エーテル等のエーテル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。
<Preparation of coating solution>
The solvent for preparing the coating liquid for forming the first layer is not particularly limited as long as it can dissolve the compound containing the non-transition metal (M1). However, when polysilazane is used as the compound containing a non-transition metal (M1), it does not contain water and reactive groups (for example, hydroxyl group or amine group) that easily react with polysilazane, and does not contain polysilazane. Inert organic solvents are preferred, and aprotic organic solvents are more preferred. Specifically, the solvent is an aprotic solvent; for example, carbon such as aliphatic hydrocarbon, alicyclic hydrocarbon, aromatic hydrocarbon such as pentane, hexane, cyclohexane, toluene, xylene, solvesso, terpene 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; Dibutyl ether, dioxane, tetrahydrofuran, mono- and polyalkylene glycol dialkyl ethers (diglymes) ), And ethers such as alicyclic ethers. 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.

塗布液における非遷移金属(M1)を含む化合物の濃度は、特に制限されず、第1の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4〜50質量%である。   The concentration of the compound containing the non-transition metal (M1) in the coating solution is not particularly limited and varies depending on the film thickness of the first layer and the pot life of the coating solution, but is preferably 1 to 80% by mass, more preferably It is 4-50 mass%.

塗布液は、真空紫外線による改質を行う場合に改質を促進させるという観点から、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、アミン触媒、Pt化合物、Pd化合物、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。アミン触媒としては、特に制限されないが、たとえば、N,N,N’,N’−テトラメチル−1,6−ジアミノヘキサン等を用いることができる。この際添加する触媒の濃度としては、塗布液中の非遷移金属(M1)を含む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0.1〜7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 coating solution preferably contains a catalyst from the viewpoint of accelerating the modification when the modification is performed by vacuum ultraviolet rays. The catalyst applicable to the present invention is preferably a basic catalyst, and in particular, an amine catalyst, a metal catalyst such as a Pt compound, a Pd compound, and an Rh compound, and an N-heterocyclic compound are exemplified. Of these, it is preferable to use an amine catalyst. The amine catalyst is not particularly limited, and for example, N, N, N ′, N′-tetramethyl-1,6-diaminohexane or the like can be used. The concentration of the catalyst added at this time is preferably 0.1 to 10% by mass, more preferably 0.1 to 7% by mass, based on the compound containing the non-transition metal (M1) in the coating solution. It is a range. 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.

塗布液には、本発明の効果を損なわない限り、必要に応じて他の添加剤を用いることができる。   As long as the effect of this invention is not impaired, another additive can be used for a coating liquid as needed.

<塗布方法>
第1の層を形成するための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。
<Application method>
As a method of applying the coating liquid for forming the first layer, a conventionally known appropriate wet coating method can 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得る。   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の層が得られうる。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 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。たとえば、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、たとえば、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 substrate having a glass transition temperature (Tg) of 70 ° C. is used, the drying temperature is preferably set to 150 ° C. or less in consideration of deformation of the substrate 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.

上記製造方法においては、塗布液を塗布して得られた塗膜に対して、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、温度と湿度と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の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、あるいは改質処理を行う場合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の層の脱水反応を促進する観点から好ましい形態である。   In the said manufacturing method, the process of removing a water | moisture content may be included with respect to the coating film obtained by apply | coating a coating liquid. As a method for removing moisture, a form of dehumidification while maintaining a low humidity environment is preferable. Since the humidity in the low humidity environment varies depending on the temperature, the relationship between the temperature and the humidity shows a preferable form by the definition of 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 for maintaining is the film of the first layer. It is preferable to set appropriately depending on the 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 layer converted to silanol by removing moisture before the reforming process or when the reforming process is performed.

<改質処理>
工程1において、塗布液を塗布して得られた塗膜に、さらに改質処理をして第1の層を形成することが好ましい。ここで、改質処理とは、非遷移金属(M1)を含む化合物がケイ素含有化合物である場合、ケイ素含有化合物の酸化ケイ素または酸窒化ケイ素等への転化反応を指し、具体的にはガスバリア性フィルムが全体としてガスバリア性を発現するのに貢献できるレベルの無機薄膜を形成する処理をいう。
<Reforming treatment>
In step 1, it is preferable to further modify the coating film obtained by applying the coating solution to form the first layer. Here, when the compound containing the non-transition metal (M1) is a silicon-containing compound, the modification treatment refers to a conversion reaction of the silicon-containing compound to silicon oxide, silicon oxynitride, or the like, and specifically, gas barrier properties. The process which forms the inorganic thin film of the level which can contribute for a film to express gas barrier property as a whole.

ケイ素含有化合物の酸化ケイ素または酸窒化ケイ素等への転化反応は、公知の方法を適宜選択して適用することができる。改質処理としては、特に制限されず、種々の公知の方法をもちいることができ、具体的には、プラズマ処理、紫外線照射処理、加熱処理が挙げられる。比較的低温(約200℃以下)で改質処理を行うことができ、樹脂基材への影響が少なく、また、改質処理が効率的に行われることから、改質処理が真空紫外線照射処理であることが好ましい。   The conversion reaction of the silicon-containing compound into silicon oxide or silicon oxynitride can be applied by appropriately selecting a known method. The reforming treatment is not particularly limited, and various known methods can be used. Specific examples include plasma treatment, ultraviolet irradiation treatment, and heat treatment. The modification process can be performed at a relatively low temperature (about 200 ° C. or less), has little influence on the resin base material, and the modification process is performed efficiently. It is preferable that

さらに、第1の層を形成後、真空紫外線照射を行うことにより、たとえ第1の層を形成した後第2の層を形成するまでの間、高温高湿環境下で保存する工程を有していたとしても、最終的に得られるガスバリア層の組成が、保存する工程を有していない製造方法と比べてもほとんど変化せず、生産安定性がより向上する。したがって、実生産において、塗布工程や改質工程等の制限がより少なくなり、また、塗布工程や改質工程等における基材の搬送速度の制限もより少なくなり、生産性がより向上する。   Furthermore, after forming the first layer, it has a step of storing in a high-temperature and high-humidity environment by performing vacuum ultraviolet irradiation until the second layer is formed after forming the first layer. Even if it has, the composition of the gas barrier layer finally obtained hardly changes compared with the manufacturing method which does not have the process to preserve | save, and production stability improves more. Therefore, in actual production, there are fewer restrictions on the coating process, the modification process, and the like, and there are fewer restrictions on the substrate conveyance speed in the coating process, the modification process, etc., and the productivity is further improved.

本発明は、非遷移金属(M1)を含む化合物としてポリシラザンを使用し、かかる改質工程を経て形成される場合において、特に顕著な効果を得ることができる。かかる理由は、ポリシラザンの改質層に蒸着粒子が打ち込まれる際に、改質層に残存する未改質部分で発生する改質反応を抑制する効果が高いからであると推測される。   The present invention can obtain a particularly remarkable effect when polysilazane is used as a compound containing a non-transition metal (M1) and is formed through such a modification step. This reason is presumed to be because the effect of suppressing the reforming reaction occurring in the unmodified portion remaining in the modified layer when the deposited particles are injected into the modified layer of polysilazane is high.

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。たとえば、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、たとえば、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、使用する樹脂基材や第1の層の組成、濃度にもよるが、好ましくは0.1秒〜10分であり、より好ましくは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 preferably 0.1 seconds to 10 minutes, more preferably 0.5 seconds to 3 minutes, although it depends on the resin substrate used and the composition and concentration of the first layer. .

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、熱処理を併用することが好ましい。ここで、熱処理における温度としては、40〜150℃であることが好ましい。熱処理温度が40℃以上であると改質をより促進することができる。また、熱処理温度が150℃以下であると、樹脂基材等の変形の発生をより抑制することができる。   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 together. Here, as temperature in heat processing, it is preferable that it is 40-150 degreeC. If the heat treatment temperature is 40 ° C. or higher, the reforming can be further promoted. Moreover, generation | occurrence | production of a deformation | transformation of a resin base material etc. can be suppressed more as heat processing temperature is 150 degrees C or less.

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(たとえば、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 source may be any source that generates light having a wavelength of 100 to 180 nm, but is preferably an excimer radiator having a maximum emission at about 172 nm (eg, Xe excimer lamp), and low-pressure mercury having an emission line at about 185 nm. Vapor lamps, as well as medium and high pressure mercury vapor lamps having a wavelength component of 230 nm or less, and excimer lamps having a 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、解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 target object is suppressed. For this reason, it is suitable for flexible film materials such as PET that are easily affected by heat.

真空紫外線照射処理装置としては、たとえば、株式会社エム・ディ・コム製エキシマ照射装置MODEL:MEUT−1−500等を用いることができる。   As the vacuum ultraviolet irradiation processing apparatus, for example, an excimer irradiation apparatus MODEL: MEUT-1-500 manufactured by M.D.Com Co., Ltd. can be used.

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1,000〜4,000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 1,000 to 4,000 volume ppm.

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 radiation, preferably the intensity of the vacuum ultraviolet rays in the coated surface of the polysilazane coating film is subjected is a 1mW / cm 2 ~10W / cm 2 , more preferably 30mW / cm 2 ~200mW / cm 2 and further preferably 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.

真空紫外線照射を行う場合、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、0.1J/cm以上10J/cm未満であることが好ましく、0.2〜5J/cmであることがより好ましい。照射エネルギー量がこの範囲であれば、たとえ第1の層を形成した後第2の層を形成するまでの間、高温高湿環境下で保存する工程を有していたとしても、最終的に得られるガスバリア層の組成がほとんど変化せず、生産安定性がより向上する。また、実生産において、塗布工程や改質工程の制限がより少なくなり、塗布工程や改質工程における基材の搬送速度の制限もより少なくなり、生産性がより向上する。 When subjected to vacuum ultraviolet irradiation, irradiation energy of the vacuum ultraviolet in the surface of the coating film (dose) is preferably less than 0.1 J / cm 2 or more 10J / cm 2, 0.2~5J / cm 2 It is more preferable that If the irradiation energy amount is within this range, even if it has a step of storing in a high-temperature and high-humidity environment until the second layer is formed after the first layer is formed, finally, The composition of the obtained gas barrier layer hardly changes, and the production stability is further improved. Further, in actual production, there are fewer restrictions on the coating process and the modification process, and there are fewer restrictions on the substrate conveyance speed in the coating process and the modification process, and the productivity is further improved.

また、照射表面と光源との距離は、0.5〜10mmであることが好ましい。照射表面と光源との距離が0.5mm以上であると、基材を搬送しながら連続処理する場合に、基材表面と光源が接触することに起因する傷をより低減させることができる。また、照射表面と光源との距離が10mm以下であると、基材表面と光源との間に存在する真空紫外線吸収性を有するガスによる光量低下をより抑制することができる。   Moreover, it is preferable that the distance of an irradiation surface and a light source is 0.5-10 mm. When the distance between the irradiation surface and the light source is 0.5 mm or more, scratches caused by contact between the substrate surface and the light source can be further reduced when the substrate is continuously processed while being conveyed. In addition, when the distance between the irradiation surface and the light source is 10 mm or less, it is possible to further suppress a decrease in the amount of light due to the vacuum ultraviolet absorbing gas existing between the substrate surface and the light source.

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.

〔遷移金属(M2)を含む第2の層および遷移金属(M2’)を含む第3の層の形成〕
本発明に係るガスバリア性フィルムの製造方法は、第1の層上に、前記第1の層と接するように、物理蒸着法により、遷移金属(M2)または遷移金属(M2)を含む化合物を用いて遷移金属(M2)を含む第2の層を形成する工程2と、第2の層上に、物理蒸着法により、遷移金属(M2’)または遷移金属(M2’)を含む化合物を用いて遷移金属(M2’)を含む第3の層を形成する工程3と、を必須に含む。ここで、第3の層は最外層に配置される。第3の層の形成順序は、第2の層上でかつ、最外層である限り特に限定されないが、第2の層に接するように形成することが好ましい。
[Formation of Second Layer Containing Transition Metal (M2) and Third Layer Containing Transition Metal (M2 ′)]
The method for producing a gas barrier film according to the present invention uses a compound containing a transition metal (M2) or a transition metal (M2) on the first layer by physical vapor deposition so as to be in contact with the first layer. Step 2 of forming a second layer containing a transition metal (M2) and a compound containing a transition metal (M2 ′) or a transition metal (M2 ′) on the second layer by physical vapor deposition And step 3 of forming a third layer containing a transition metal (M2 ′). Here, the third layer is disposed in the outermost layer. The order in which the third layer is formed is not particularly limited as long as it is on the second layer and the outermost layer, but it is preferably formed so as to be in contact with the second layer.

遷移金属(M2)を含む第2の層を、第1の層と接するように形成することで、ガスバリア性が向上する。かかる機能が実現される理由は、前述のように、第2の層が形成される際に、第2の層と第1の層との界面近傍において、金属化合物の高密度な構造である複合組成領域が形成されるからであると推測している。また、最外層に遷移金属(M2’)を含む第3の層を形成することで、外部から酸素が侵入した場合に第3の層が先に酸化されるために、第1の層および第2の層、さらには、上記複合組成領域が酸化されることが抑制されるため、高温高湿環境での耐久性を一層向上させるものと考えられる。   By forming the second layer containing the transition metal (M2) so as to be in contact with the first layer, the gas barrier property is improved. The reason why this function is realized is that, as described above, when the second layer is formed, a composite having a high-density structure of the metal compound in the vicinity of the interface between the second layer and the first layer. It is presumed that the composition region is formed. In addition, by forming the third layer including the transition metal (M2 ′) in the outermost layer, the third layer is oxidized first when oxygen enters from the outside. It is considered that the durability in a high-temperature and high-humidity environment is further improved because oxidation of the layer 2 and the composite composition region is suppressed.

本発明において、第2の層は、遷移金属(M2)または遷移金属(M2)を含む化合物を用いて形成される。すなわち、第2の層を形成するための原料としては、遷移金属(M2)そのものを用いてもよいし、金属元素を含む化合物(遷移金属(M2)含む化合物)を用いてもよい。また、第3の層は、遷移金属(M2’)または遷移金属(M2’)を含む化合物を用いて形成される。すなわち、第3の層を形成するための原料としては、遷移金属(M2’)そのものを用いてもよいし、金属元素を含む化合物(遷移金属(M2’)含む化合物)を用いてもよい。   In the present invention, the second layer is formed using a transition metal (M2) or a compound containing a transition metal (M2). That is, as a raw material for forming the second layer, the transition metal (M2) itself may be used, or a compound containing a metal element (a compound containing a transition metal (M2)) may be used. The third layer is formed using a transition metal (M2 ′) or a compound containing a transition metal (M2 ′). That is, as a raw material for forming the third layer, a transition metal (M2 ′) itself or a compound containing a metal element (compound containing a transition metal (M2 ′)) may be used.

以下、遷移金属(M2)および遷移金属(M2’)を単に遷移金属と、遷移金属(M2)を含む化合物および遷移金属(M2’)を含む化合物を単に遷移金属を含む化合物とも称する。   Hereinafter, the transition metal (M2) and the transition metal (M2 ′) are also simply referred to as a transition metal, a compound containing the transition metal (M2), and a compound containing the transition metal (M2 ′) simply as a compound containing a transition metal.

遷移金属とは、本願明細書においては、長周期型周期表の第3族元素から第11族元素を表す。遷移金属としては、特に制限されず、任意の遷移金属を用いることができるが、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、Pd、Ag、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Auを含むことが好ましい。これらのなかでも、さらなるガスバリア性の向上効果を得るとの観点から、遷移金属としては、Nb、Ta、V、Zr、Ti、Hf、Y、La、Ceであることがより好ましい。また、同様の観点から、長周期型周期表の第5族の金属から選択される金属であること、すなわちNb、Ta、Vから選択される金属であることがさらに好ましく、Nbであることが特に好ましい。また、遷移金属は単独でもまたは2種以上組み合わせても用いることができるが、単独で用いることが好ましい。これより、遷移金属はNbのみであることが最も好ましい。   In the present specification, the transition metal represents a Group 3 element to a Group 11 element in the long-period periodic table. The transition metal is not particularly limited, and any transition metal can be used, but Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru , Pd, Ag, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Hf, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, Au It is preferable to contain. Among these, Nb, Ta, V, Zr, Ti, Hf, Y, La, and Ce are more preferable as the transition metal from the viewpoint of obtaining a further improvement effect of gas barrier properties. From the same viewpoint, it is more preferable that the metal is selected from Group 5 metals of the long-period periodic table, that is, a metal selected from Nb, Ta, and V, more preferably Nb. Particularly preferred. Moreover, although a transition metal can be used individually or in combination of 2 or more types, it is preferable to use it independently. Therefore, it is most preferable that the transition metal is only Nb.

ここで、第2の層を形成するための原料に含まれる遷移金属(M2)と、第3の層を形成するための原料に含まれる遷移金属(M2’)とは、同じであっても異なっていてもよい。ただし、第2の層に含まれる遷移金属(M2)と、第3の層に含まれる遷移金属(M2’)とは、さらなる高温高湿環境下でのガスバリア性の向上効果を得るとの観点から、同じであることが好ましく、共に長周期型周期表の第5族から選択される金属であること、すなわちNb、Ta、Vであることがより好ましく、共にNbであることがさらに好ましい。さらなるガスバリア性の向上効果は、非遷移金属(M1)と遷移金属(M2)との結合がより生じやすい組み合わせであることや下層の酸化抑制効果が高いことに起因して得られると考えられる。   Here, the transition metal (M2) contained in the raw material for forming the second layer and the transition metal (M2 ′) contained in the raw material for forming the third layer may be the same. May be different. However, the viewpoint that the transition metal (M2) contained in the second layer and the transition metal (M2 ′) contained in the third layer have an effect of improving the gas barrier property in a further high-temperature and high-humidity environment. Therefore, they are preferably the same, and are both metals selected from Group 5 of the long-period periodic table, that is, more preferably Nb, Ta, and V, and even more preferably Nb. It is considered that a further effect of improving the gas barrier property is obtained due to the combination that the bond between the non-transition metal (M1) and the transition metal (M2) is more likely to occur and the lower layer oxidation suppression effect is high.

ここで、第2の層または第3の層を形成するための原料としての遷移金属を含む化合物としては、特に制限されないが、たとえば、有機金属化合物、酸化物、窒化物、酸窒化物、酸炭化物等が挙げられる。これらのなかでも、遷移金属を含む化合物としては、酸化物であることが好ましい。また、遷移金属の酸化物としては、酸素欠損型遷移金属酸化物であることが好ましく、酸素欠損型酸化ニオブであることが特に好ましい。ここで、酸素欠損型酸化ニオブとしては、特に制限されないが、たとえば、Nb1229の組成のもの等を用いることができる。 Here, the compound containing a transition metal as a raw material for forming the second layer or the third layer is not particularly limited, and examples thereof include organometallic compounds, oxides, nitrides, oxynitrides, and acids. Carbide etc. are mentioned. Among these, the compound containing a transition metal is preferably an oxide. The transition metal oxide is preferably an oxygen-deficient transition metal oxide, and particularly preferably an oxygen-deficient niobium oxide. Here, the oxygen-deficient niobium oxide is not particularly limited, but, for example, one having a composition of Nb 12 O 29 can be used.

ここで、酸素欠損型遷移金属酸化物とは、化学量論的に得られる遷移金属酸化物をMOx2とした場合(Mが遷移金属)に、x1<x2である金属酸化物MOx1である遷移金属酸化物を指す。例えば、Nb(ニオブ)の酸化物を例に挙げると、Nbの化学量論的に得られる酸化物は五酸化二ニオブであり、これはNbO2.5であるため、x2=2.5である。Nbは三酸化二ニオブの組成も取り得るが、本発明においてのx2は、酸化度の最も大きい化学量論的な化合物のx2を意味する。遷移金属M2を酸素欠損となる条件で積層すると、第1の層に含まれる非遷移金属M1および第2の層に含まれる金属M2は、酸素のみとの間で結合することが困難となるため、第1の層に含まれる非遷移金属M1と第2の層に含まれる金属M2との間に結合を生じやすい。 Here, the oxygen-deficient transition metal oxide is a metal oxide MO x1 where x1 <x2 when the stoichiometrically obtained transition metal oxide is MO x2 (M is a transition metal). Refers to transition metal oxide. For example, taking the oxide of Nb (niobium) as an example, the Nb stoichiometric oxide is niobium pentoxide, which is NbO 2.5 , so x2 = 2.5. is there. Nb can take the composition of niobium trioxide, but x2 in the present invention means x2 of a stoichiometric compound having the highest degree of oxidation. If the transition metal M2 is stacked under the condition of oxygen deficiency, it is difficult for the non-transition metal M1 included in the first layer and the metal M2 included in the second layer to bond with oxygen alone. A bond is likely to occur between the non-transition metal M1 included in the first layer and the metal M2 included in the second layer.

また、遷移金属(M’2)の酸化物としても、酸素欠損型遷移金属酸化物を用いることが好ましく、酸素欠損型酸化ニオブを用いることが特に好ましい。かような原料を用いて蒸着膜を形成することで、化学量論的な酸化度よりも低い酸化度である領域が最外層に存在することとなる。このため、外部からの侵入した酸素による酸化を受けやすく、他の層が酸化劣化することを抑制し、高温高湿条件下でより高いガスバリア性能が発揮されると考えられる。   As the transition metal (M′2) oxide, an oxygen-deficient transition metal oxide is preferably used, and an oxygen-deficient niobium oxide is particularly preferable. By forming a deposited film using such a raw material, a region having an oxidation degree lower than the stoichiometric oxidation degree exists in the outermost layer. For this reason, it is thought that it is easy to receive the oxidation by the oxygen which penetrate | invaded from the outside, oxidative degradation of another layer is suppressed, and a higher gas barrier performance is exhibited under high temperature and high humidity conditions.

また、第2の層および第3の層を形成するための原料としては、その他の金属または化合物がさらに含まれていてもよい。かような原料を用いる形成方法としては、たとえば、共蒸着を行う場合が挙げられる。このとき、第2の層および第3の層を形成するための原料の中に、前述の第1の層を形成しうる原料、すなわち非遷移金属(M1)または非遷移金属(M1)を含む化合物がさらに含まれていてもよい。この場合は、層の分類を以下のようにして決定する。まず、第2の層または第3の層のみをガスバリア性フィルムの製造と同条件で別途成膜する。次いで、その層中に存在する非遷移金属(M1)および遷移金属(M2)の元素としてのモル量をそれぞれ確認する。そして、遷移金属(M2)のモル量が非遷移金属(M1)のモル量よりも多い場合は、かかる層の形成を第2の層または第3の層の形成として取り扱うものとする。ただし、本発明においては、第2の層または第3の層を形成するための原料の中に、非遷移金属(M1)または非遷移金属(M1)を含む化合物が含まれていないことが好ましい。   Further, the raw material for forming the second layer and the third layer may further contain other metals or compounds. As a forming method using such a raw material, for example, co-deposition is performed. At this time, the raw material for forming the second layer and the third layer includes the raw material capable of forming the first layer, that is, the non-transition metal (M1) or the non-transition metal (M1). Further compounds may be included. In this case, the layer classification is determined as follows. First, only the second layer or the third layer is separately formed under the same conditions as in the production of the gas barrier film. Next, the molar amounts of the non-transition metal (M1) and the transition metal (M2) present in the layer as elements are confirmed. When the molar amount of the transition metal (M2) is larger than the molar amount of the non-transition metal (M1), the formation of such a layer is handled as the formation of the second layer or the third layer. However, in the present invention, it is preferable that the raw material for forming the second layer or the third layer does not contain a non-transition metal (M1) or a compound containing a non-transition metal (M1). .

また、工程2および工程3によって形成された第2の層および第3の層は、遷移金属を含む。第2の層および第3の層に含まれる遷移金属としては、金属元素単体の状態であってもよいし、遷移金属を含む化合物(例えば、遷移金属の酸化物、窒化物、酸窒化物または酸炭化物)の状態であってもよい。また、第2の層および第3の層は、遷移金属および酸素(O)を含むことが好ましい。好ましい遷移金属の種類は、前述の第2の層および第3の層を形成するための原料における遷移金属と同様である。   Further, the second layer and the third layer formed by the step 2 and the step 3 include a transition metal. The transition metal contained in the second layer and the third layer may be in the state of a single metal element or a compound containing a transition metal (for example, an oxide, nitride, oxynitride of transition metal, or Acid carbide). The second layer and the third layer preferably contain a transition metal and oxygen (O). Preferred transition metal types are the same as those of the transition metal in the raw material for forming the second layer and the third layer.

本発明において、第2の層および第3の層は、物理蒸着法(PVD法)で形成される。物理蒸着法(Physical Vapor Deposition)は、気相中で物質の表面に物理的手法により目的とする物質の薄膜を堆積する方法である。物理蒸着法は、蒸発系およびスパッタ系に大別することができる。遷移金属単体または遷移金属の酸化膜、窒化膜、酸窒化膜または酸炭化膜のスパッタ法による成膜は、2極スパッタリング、マグネトロンスパッタリング、中間的な周波数領域を用いたデュアルマグネトロン(DMS)スパッタリング、イオンビームスパッタリング、ECRスパッタリングなどを用いることができる。また、ターゲットの印加方式はターゲット種に応じて適宜選択され、DC(直流)スパッタリング、およびRF(高周波)スパッタリングのいずれを用いてもよい。遷移金属単体または遷移金属の酸化膜、窒化膜、窒酸化膜または炭酸化膜のスパッタリングを行なう際には、そのターゲットに前述の各遷移金属単体または遷移金属を含む化合物を用いることができる。不活性ガスとしては、He、Ne、Ar、Kr、Xe等を用いることができ、Arを用いることが好ましい。さらに、プロセスガス中に酸素、窒素、二酸化炭素、一酸化炭素を導入することで、遷移金属単体または遷移金属の酸化物、窒化物、窒酸化物、炭酸化物の薄膜を作ることができる。RF(高周波)スパッタ法で成膜する場合は、遷移金属の酸化物、窒化物、たとえばNb、Ta、V、Zr、Ti、Hf、Y、La、Ce等を含むセラミックターゲットを用いることが好ましい。スパッタ法における成膜条件としては、印加電力、放電電流、放電電圧、時間等が挙げられるが、これらは、スパッタ装置や、膜の材料、膜厚等に応じて適宜選択できる。その他、蒸発系の物理蒸着法である、真空蒸着法(加熱方法:抵抗加熱、電子ビーム、高周波誘導、レーザー等)、分子線蒸着法(MBE)、イオンプレーティング法、イオンビーム蒸着法などを用いてもよい。   In the present invention, the second layer and the third layer are formed by a physical vapor deposition method (PVD method). The physical vapor deposition is a method of depositing a thin film of a target substance on the surface of the substance in a gas phase by a physical method. The physical vapor deposition method can be roughly divided into an evaporation system and a sputtering system. Film formation by sputtering of a transition metal simple substance or transition metal oxide film, nitride film, oxynitride film or oxycarbide film is bipolar sputtering, magnetron sputtering, dual magnetron (DMS) sputtering using an intermediate frequency region, Ion beam sputtering, ECR sputtering, or the like can be used. The target application method is appropriately selected according to the target type, and either DC (direct current) sputtering or RF (high frequency) sputtering may be used. When sputtering a transition metal element or a transition metal oxide film, nitride film, nitrogen oxide film, or carbonation film, the above-described transition metal element or a compound containing a transition metal can be used as the target. As the inert gas, He, Ne, Ar, Kr, Xe, or the like can be used, and Ar is preferably used. Furthermore, by introducing oxygen, nitrogen, carbon dioxide, and carbon monoxide into the process gas, a transition metal simple substance or a transition metal oxide, nitride, nitride oxide, or carbonate thin film can be formed. When the film is formed by RF (high frequency) sputtering, it is preferable to use a ceramic target containing an oxide or nitride of a transition metal, such as Nb, Ta, V, Zr, Ti, Hf, Y, La, or Ce. . Examples of film forming conditions in the sputtering method include applied power, discharge current, discharge voltage, time, and the like, and these can be appropriately selected according to the sputtering apparatus, the material of the film, the film thickness, and the like. In addition, vacuum evaporation (heating method: resistance heating, electron beam, high frequency induction, laser, etc.), molecular beam evaporation (MBE), ion plating, ion beam evaporation etc. It may be used.

本発明に係るガスバリア性フィルムの製造方法は、工程2および工程3において、第2の層を形成する蒸着速度をDR2(nm/秒)、第3の層を形成する蒸着速度をDR3(nm/秒)としたとき、DR3(nm/秒)に対するDR2(nm/秒)の比であるR(DR2/DR3)が、下記式1を満たす。   In the method for producing a gas barrier film according to the present invention, in step 2 and step 3, the deposition rate for forming the second layer is DR2 (nm / second), and the deposition rate for forming the third layer is DR3 (nm / second). R) (DR2 / DR3), which is a ratio of DR2 (nm / second) to DR3 (nm / second), satisfies the following formula 1.

Rが1.1以下である場合、DR3が相対的にDR2と同程度か、速い蒸着速度となる。上述したように、DR2は複合組成領域を形成させるためにある程度蒸着速度が速い必要があるため、Rが1.1以下であると、DR3も必然的に蒸着速度が速くなる。蒸着速度を速めると成膜された膜の緻密性が低くなり、また、表面の平滑性が低くなるため、封止接着性が悪くなる。これは、ガスバリア性フィルムの表面が凝集不足により凝集破壊を起こしやすく、また平滑性が低いため、接着層を積層した場合に接着層界面の接着性が低下し、界面破壊を起こしやすいためであると考えられる。   When R is 1.1 or less, DR3 is relatively similar to DR2 or has a high deposition rate. As described above, DR2 needs to have a high deposition rate to form a composite composition region. Therefore, if R is 1.1 or less, DR3 also necessarily has a high deposition rate. When the deposition rate is increased, the denseness of the formed film is lowered and the smoothness of the surface is lowered, so that the sealing adhesiveness is deteriorated. This is because the surface of the gas barrier film is prone to cohesive failure due to insufficient cohesion, and since the smoothness is low, when the adhesive layer is laminated, the adhesiveness at the interface of the adhesive layer is lowered, and interface failure is liable to occur. it is conceivable that.

一方、Rが5.0を超えると、第3の層の膜厚が薄くなるため、第2の層表面の凹凸を平滑化することができず、封止接着性が低下するものと考えられる。   On the other hand, if R exceeds 5.0, the film thickness of the third layer becomes thin, so that the irregularities on the surface of the second layer cannot be smoothed, and the sealing adhesiveness is considered to deteriorate. .

また、Rが1.1を超えると、DR3が相対的にDR2よりも低い蒸着速度となるため、膜の緻密性が高くなり、外部から侵入した水や酸素が基材から第1の層、第2の層の複合組成領域を通って順にこれらの領域を酸化劣化させるのを遅延させ、さらに第3の層で水や酸素の侵入を抑制することができ、高温高湿条件下でのガスバリア性能が一層向上するものと考えられる。また、ガスバリア性フィルムを製造後、封止前にフィルム表面から酸素が侵入した場合にも、第3の層が先に酸化劣化されやすくなり、第1の層、第2の層および複合組成領域が酸化劣化をさらに抑制することができ、高温高湿条件下でのガスバリア性能が一層向上するものと考えられる。   Further, when R exceeds 1.1, DR3 has a lower deposition rate than DR2, so that the denseness of the film is increased, and water or oxygen that has entered from the outside flows from the substrate to the first layer, It is possible to delay the oxidative degradation of these regions in order through the composite composition region of the second layer, and further suppress the intrusion of water and oxygen in the third layer. It is considered that the performance is further improved. In addition, even when oxygen enters from the film surface after the gas barrier film is manufactured and before sealing, the third layer tends to be oxidized and deteriorated first, and the first layer, the second layer, and the composite composition region It is considered that the oxidative deterioration can be further suppressed, and the gas barrier performance under high temperature and high humidity conditions is further improved.

一方、Rが5.0以下であることで、形成される第3の層の膜厚が十分に厚いものとなり、下層のガスバリア層の酸化劣化抑制効果が十分に発揮されるため、高温高湿条件下でのガスバリア性能が一層向上するものと考えられる。   On the other hand, when R is 5.0 or less, the thickness of the third layer to be formed is sufficiently thick, and the effect of suppressing the oxidative degradation of the lower gas barrier layer is sufficiently exhibited. It is considered that the gas barrier performance under the conditions is further improved.

同様の観点から、R(DR2/DR3)は、1.5≦R≦4.5であることが好ましく、2.0≦R≦3.5であることがより好ましい。   From the same viewpoint, R (DR2 / DR3) is preferably 1.5 ≦ R ≦ 4.5, and more preferably 2.0 ≦ R ≦ 3.5.

ここで、蒸着速度(nm/秒)は、蒸着膜の膜厚(nm)から、蒸着時間(秒)を除することで算出することができる。すなわち、DR2(nm/秒)は、第2の層の膜厚T2(nm)から、第2の層を形成するための蒸着時間t2(秒)を除することで算出することができる。また、DR3(nm/秒)は、第3の層の膜厚T3(nm)から、第3の層を形成するための蒸着時間t3(秒)を除することで算出することができる。なお、蒸着時間とは、蒸着膜の膜厚T2(nm)またはT3(nm)を形成するのに要した時間を指す。また、膜厚、蒸着時間は小数点第2位を四捨五入して、小数点第1位まで求め、Rについては、小数点第2位まで算出して小数点第2位を四捨五入して、小数点第1位まで求めた値を採用する。   Here, the vapor deposition rate (nm / second) can be calculated by dividing the vapor deposition time (second) from the film thickness (nm) of the deposited film. That is, DR2 (nm / second) can be calculated by dividing the vapor deposition time t2 (second) for forming the second layer from the film thickness T2 (nm) of the second layer. DR3 (nm / second) can be calculated by dividing the deposition time t3 (second) for forming the third layer from the film thickness T3 (nm) of the third layer. The vapor deposition time refers to the time required to form the film thickness T2 (nm) or T3 (nm) of the vapor deposition film. The film thickness and deposition time are rounded off to the first decimal place, and R is calculated to the first decimal place. R is calculated to the second decimal place and rounded to the first decimal place. The obtained value is adopted.

ここで、第2の層および第3の層は、同組成となることもあり、かつ後述のように真空状態を維持したまま連続蒸着により形成される場合もありうる。これより、T2(nm)およびT3(nm)は、製造されたガスバリア性フィルムそのものから測定、算出することは困難な場合がある。これより、T2(nm)およびT3(nm)は、第2の層および第3の層の製膜条件において、事前に蒸着粒子が内部に入り込みにくい基材を用いて成膜を行った上で、測定をすることで求めることができる。なお、本明細書における膜厚測定および蒸着速度算出の際には、測定用基材として、ガラス基板を用いている。ガラス基板としては、市販のものも用いることができ、たとえば、コーニング社製Willow Glass等を用いることができる。   Here, the second layer and the third layer may have the same composition, and may be formed by continuous vapor deposition while maintaining a vacuum state as will be described later. Thus, it may be difficult to measure and calculate T2 (nm) and T3 (nm) from the manufactured gas barrier film itself. As a result, T2 (nm) and T3 (nm) are formed in advance using a base material in which the vapor deposition particles do not easily enter the second layer and the third layer under the film forming conditions. It can be obtained by measuring. In addition, in the case of the film thickness measurement and vapor deposition rate calculation in this specification, the glass substrate is used as a base material for a measurement. A commercially available glass substrate can also be used, for example, Corning's Willow Glass or the like.

なお、DR2(nm/秒)およびDR3(nm/秒)は、公知の蒸着方法により達成しうる蒸着速度の範囲内では特に制限されず、本発明の効果を得ることができる。DR2については、複合組成領域が第1の層および第2の層界面で形成されるような蒸着速度であることが好ましい。かような蒸着速度は、当業者であれば適宜設定することができる。ただし、DR2(nm/秒)は、0.5nm/秒以上、1000nm/秒以下であることが好ましい。かかる範囲内であると、さらなる高温高湿条件下でのガスバリア性の向上効果を得ることができる。かかる理由は、適度な蒸着速度を選択することで、非遷移金属(M1)を含む層の蒸着表面近傍における発熱の発生をより低減させることができ、非遷移金属(M1)を含む層の層形成物質の化学反応、およびかかる化学反応に起因する非遷移金属(M1)を含む層の収縮およびガスの発生をより抑制することができるためであると考えられる。そして、これらに起因して発生する非遷移金属(M1)を含む層の応力をより低減させることができるからであると考えられる。さらに、蒸着速度が適度であるため、複合領域を厚く、均一に形成することができると考えられる。同様の観点から、1nm/秒以上、300nm/秒以下であることがより好ましく、1.5nm/秒以上、300nm/秒以下であることがより好ましく、2.0nm/秒以上、100nm/秒以下であることがさらに好ましい。また、DR3(nm/秒)は、0.1nm/秒以上、500nm/秒以下であることが好ましい。かかる範囲内であると、さらなる高温高湿条件下でのガスバリア性の向上効果およびさらなる接着性向上効果を得ることができる。同様の観点から、0.2nm/秒以上、300nm/秒以下であることがより好ましく、0.3nm/秒以上、100nm/秒以下であることがより好ましい。   DR2 (nm / second) and DR3 (nm / second) are not particularly limited within the range of the deposition rate that can be achieved by a known deposition method, and the effects of the present invention can be obtained. About DR2, it is preferable that it is a vapor deposition rate so that a composite composition area | region may be formed in the 1st layer and 2nd layer interface. Such a deposition rate can be appropriately set by those skilled in the art. However, DR2 (nm / second) is preferably 0.5 nm / second or more and 1000 nm / second or less. Within such a range, it is possible to obtain an effect of improving gas barrier properties under further high temperature and high humidity conditions. The reason for this is that by selecting an appropriate vapor deposition rate, generation of heat in the vicinity of the vapor deposition surface of the layer containing the non-transition metal (M1) can be further reduced, and the layer of the layer containing the non-transition metal (M1) This is considered to be because the chemical reaction of the forming substance and the shrinkage of the layer containing the non-transition metal (M1) resulting from the chemical reaction and the generation of gas can be further suppressed. And it is thought that it is because the stress of the layer containing the non-transition metal (M1) generated due to these can be further reduced. Furthermore, since the deposition rate is moderate, it is considered that the composite region can be formed thick and uniform. From the same viewpoint, it is more preferably 1 nm / second to 300 nm / second, more preferably 1.5 nm / second to 300 nm / second, more preferably 2.0 nm / second to 100 nm / second. More preferably. Further, DR3 (nm / second) is preferably 0.1 nm / second or more and 500 nm / second or less. Within such a range, it is possible to obtain a gas barrier property improving effect and a further adhesion improving effect under further high temperature and high humidity conditions. From the same viewpoint, it is more preferably 0.2 nm / second or more and 300 nm / second or less, and more preferably 0.3 nm / second or more and 100 nm / second or less.

ここで、基材が搬送されている場合、蒸着時間(秒)は、1つの蒸着源から蒸着される蒸着粒子が蒸着面に堆積する搬送方向の長さである蒸着面長(m)を、基材の搬送速度(m/min)を適切に単位換算した値(m/秒)で除することで算出することができ、蒸着速度は、蒸着膜厚(nm)を蒸着時間(秒)で除することで算出することができる。   Here, when the substrate is being transported, the deposition time (seconds) is the deposition surface length (m), which is the length in the transport direction in which deposition particles deposited from one deposition source are deposited on the deposition surface, It can be calculated by dividing the transport speed (m / min) of the substrate by the value (m / second) appropriately converted to a unit, and the deposition speed is the deposition film thickness (nm) by the deposition time (second). It can be calculated by dividing.

T2(nm)は、特に制限されないが、2.0nm以上、20.0nm以下であることが好ましく、3.0nm以上、10.0nm以下であることがより好ましい。2.0nm以上、20.0nm以下であると、さらなる高温高湿条件下でのガスバリア性の向上効果を得ることができる。特に、第2の層を形成する際に、蒸着速度以外を同一の成膜条件で形成させれば、膜厚が厚いほど蒸着速度が速いことと等価となる。このため、T2(nm)が2.0nm以上であると蒸着粒子が非遷移金属(M1)を含む層内へと入り込む距離がより大きくなり、より大きな膜厚で均一な複合組成領域を形成することができ、高温高湿条件下でのガスバリア性の向上効果を得ることができると推測される。また、T2(nm)が20.0nm以下であると、第2の層の蒸着粒子の量が適度に抑えられることから、面内において蒸着粒子が非遷移金属(M1)を含む第1の層内へと入り込む距離や、面内において非遷移金属(M1)を含む第1の層内へと入り込む蒸着粒子の数の均一性がより高くなり、複合組成領域の面内均一性がより高まり、高温高湿条件下でのガスバリア性の向上効果を得ることができると推測される。   T2 (nm) is not particularly limited, but is preferably 2.0 nm or more and 20.0 nm or less, and more preferably 3.0 nm or more and 10.0 nm or less. When the thickness is 2.0 nm or more and 20.0 nm or less, an effect of improving gas barrier properties under further high temperature and high humidity conditions can be obtained. In particular, if the second layer is formed under the same film forming conditions except for the vapor deposition rate, it is equivalent to a higher vapor deposition rate as the film thickness increases. For this reason, when T2 (nm) is 2.0 nm or more, the distance that the vapor deposition particles enter the layer containing the non-transition metal (M1) becomes larger, and a uniform composite composition region with a larger film thickness is formed. It is speculated that the effect of improving gas barrier properties under high temperature and high humidity conditions can be obtained. In addition, when T2 (nm) is 20.0 nm or less, the amount of the vapor deposition particles in the second layer is moderately suppressed. Therefore, the vapor deposition particles include the non-transition metal (M1) in the plane. The distance into the inside, the uniformity of the number of vapor deposition particles entering the first layer containing the non-transition metal (M1) in the plane is higher, the in-plane uniformity of the composite composition region is further increased, It is presumed that an effect of improving gas barrier properties under high temperature and high humidity conditions can be obtained.

また、T3(nm)は、特に制限されないが、上記T2の好適な範囲内において、t2=t3となる場合には、蒸着速度比は膜厚比となるため、上記Rの範囲を満たすように適宜設定すればよいが、0.4nm以上、18.0nm以下であることが好ましく、0.6nm以上、9.0nm以下であることがより好ましく、0.8nm以上、3.5nm以下であることが特に好ましい。0.4nm以上であると、さらなる高温高湿条件下でのガスバリア性の向上効果およびさらなる接着性向上効果を得ることができる。かかる理由は、形成される最外層の第3の層の膜厚が十分に厚いものとなり、酸化劣化抑制効果が十分に発揮されるとともに、第2の層表面の凹凸を平滑化することができるためであると考えられる。また、18nm以下であると、さらなる高温高湿条件下でのガスバリア性の向上効果およびさらなる接着性向上効果を得ることができる。かかる理由は、蒸着速度が適度なものとなり、膜の緻密性が高まり、また、膜表面の平滑性も高くなるためであると考えられる。   Further, T3 (nm) is not particularly limited, but when t2 = t3 within the preferable range of T2, the deposition rate ratio is the film thickness ratio, so that the range of R is satisfied. What is necessary is just to set suitably, It is preferable that it is 0.4 nm or more and 18.0 nm or less, It is more preferable that it is 0.6 nm or more and 9.0 nm or less, 0.8 nm or more and 3.5 nm or less Is particularly preferred. When the thickness is 0.4 nm or more, it is possible to obtain an effect of improving gas barrier properties and a further effect of improving adhesiveness under further high temperature and high humidity conditions. The reason for this is that the thickness of the third outermost layer to be formed is sufficiently thick, so that the effect of suppressing oxidation deterioration can be sufficiently exerted, and the unevenness on the surface of the second layer can be smoothed. This is probably because of this. Further, when it is 18 nm or less, it is possible to obtain an effect of improving gas barrier properties and a further effect of improving adhesiveness under further high temperature and high humidity conditions. The reason for this is considered to be that the vapor deposition rate becomes appropriate, the denseness of the film increases, and the smoothness of the film surface also increases.

第2の層を形成する蒸着時間をt2(秒)、第3の層を形成する蒸着時間をt3(秒)とすると、t2(秒)およびt3(秒)は、特に制限されないが、0.1秒以上20.0秒以下であることが好ましく、0.5秒以上10.0秒以下であることがより好ましく、1.0秒以上5.0秒以下であることがさらに好ましい。   Assuming that the deposition time for forming the second layer is t2 (seconds) and the deposition time for forming the third layer is t3 (seconds), t2 (seconds) and t3 (seconds) are not particularly limited. It is preferably 1 second or more and 20.0 seconds or less, more preferably 0.5 seconds or more and 10.0 seconds or less, and further preferably 1.0 seconds or more and 5.0 seconds or less.

工程2および工程3において、第2の層または第3の層を形成するための真空チャンバ内の圧力(真空度)は、適宜調整することができるが、圧力は、さらなるガスバリア性の向上効果を得るとの観点から、10Pa以下であることが好ましく、1×10−8Pa以上、10Pa以下の範囲であることがより好ましく、0.01〜1.0Paにすることがさらに好ましい。 In Step 2 and Step 3, the pressure (vacuum degree) in the vacuum chamber for forming the second layer or the third layer can be adjusted as appropriate. However, the pressure further improves the gas barrier property. From the viewpoint of obtaining, it is preferably 10 Pa or less, more preferably in the range of 1 × 10 −8 Pa to 10 Pa, and further preferably 0.01 to 1.0 Pa.

また、工程2および工程3において、第2の層および第3の層は、さらなるガスバリア性の向上効果を得るとの観点から、真空状態を維持したまま連続蒸着により形成することが好ましい。本願明細書において、真空状態とは、真空チャンバ内の圧力が10Pa以下であることを表す。真空状態を維持したまま連続蒸着することが好ましい理由は、第2の層および第3の層を圧力が10Pa以下で連続蒸着するとき、第3の層を形成する前に、第2の層の表面または内部が酸素または水分などの外気にさらされることを避けることができるからであると考えられる。そしてその結果、第2の層中の劣化を防止することで、遷移金属(M2)と他の元素とが意図せぬ結合状態を形成することが抑制され、非遷移金属(M1)と遷移金属(M2)との結合がより生じやすくなるからであると考えられる。同様の観点から、第2の層および第3の層を連続して形成するための真空チャンバ内の圧力は、1×10−8Pa以上、10Pa以下の範囲であることがより好ましく、0.01〜1.0Paにすることがさらに好ましい。 In Steps 2 and 3, the second layer and the third layer are preferably formed by continuous vapor deposition while maintaining a vacuum state from the viewpoint of obtaining a further improvement effect of gas barrier properties. In the present specification, the vacuum state means that the pressure in the vacuum chamber is 10 Pa or less. The reason why it is preferable to perform continuous deposition while maintaining a vacuum state is that when the second layer and the third layer are continuously deposited at a pressure of 10 Pa or less, the second layer and the third layer are formed before the third layer is formed. This is considered to be because the surface or the inside can be prevented from being exposed to the outside air such as oxygen or moisture. As a result, by preventing the deterioration in the second layer, the transition metal (M2) and other elements are prevented from forming an unintended bonding state, and the non-transition metal (M1) and the transition metal are suppressed. This is probably because the bond with (M2) is more likely to occur. From the same viewpoint, the pressure in the vacuum chamber for continuously forming the second layer and the third layer is more preferably in the range of 1 × 10 −8 Pa to 10 Pa. More preferably, the pressure is set to 01 to 1.0 Pa.

工程2および工程3において、第2の層および第3の層を形成する方法としては、特に制限されないが、ロールツーロール方式を用いることが、より生産性が向上するとの観点から好ましい。また、工程2および工程3において、第2の層および第3の層を、ロールツーロール方式で基材および第1の層の積層体(以下、蒸着基材とも称する)が一定の搬送速度(ライン速度とも称する)で搬送された状態で形成することがより好ましい。蒸着基材を一定の速度で搬送した状態で第2の層および第3の層を形成することで、第2の層および第3の層のそれぞれの蒸着時間および膜厚の制御、ならびに蒸着速度の設定および確認がより容易となり、生産性をより向上することができる。   In Step 2 and Step 3, the method of forming the second layer and the third layer is not particularly limited, but it is preferable to use a roll-to-roll method from the viewpoint of improving productivity. Further, in the step 2 and the step 3, the second layer and the third layer are transferred in a roll-to-roll manner with a substrate and a laminate of the first layer (hereinafter also referred to as a vapor deposition substrate) having a constant conveyance speed ( It is more preferable that the film is transported at a line speed). By forming the second layer and the third layer while the deposition substrate is conveyed at a constant rate, the deposition time and film thickness of each of the second layer and the third layer are controlled, and the deposition rate This makes it easier to set up and confirm, and to improve productivity.

蒸着基材の搬送速度は、特に制限されず、蒸着方法や圧力等に応じて適宜調整することができるが、搬送速度が0.5m/min以上、100m/min以下であることが好ましい。搬送速度が0.5m/min以上であると、生産性をより向上することができる。また、搬送速度が100m/min以下であると、さらなるガスバリア性の向上効果を得ることができる。さらなるガスバリア性の向上効果は、十分な膜厚の蒸着膜が形成され、蒸着膜の微小欠陥を減少させることで得られると考えられる。また、蒸着基材の搬送速度は、1m/min以上、50m/min以下であることがより好ましい。搬送速度が50m/min以下であると、顕著なガスバリア性の向上効果をより容易に得ることができる。かかる理由は、蒸着粒子が非遷移金属を含む層内へと入り込む量がより多くなり、非遷移金属および遷移金属を含む複合組成領域の形成がより促進されるからであると考えられる。また、搬送速度がかかる範囲内であると、第2の層および第3の層のそれぞれの蒸着時間および膜厚の制御、ならびに蒸着速度の設定および確認がより容易となり、さらに生産性を向上することができる。同様の観点から、蒸着基材の搬送速度は、4m/min以上、20m/min以下とすることがさらに好ましい。   The conveyance speed of the vapor deposition substrate is not particularly limited and can be appropriately adjusted according to the vapor deposition method, pressure, and the like, but the conveyance speed is preferably 0.5 m / min or more and 100 m / min or less. Productivity can be improved more as a conveyance speed is 0.5 m / min or more. Moreover, the further improvement effect of gas barrier property can be acquired as a conveyance speed is 100 m / min or less. It is considered that a further improvement effect of the gas barrier property can be obtained by forming a vapor deposition film having a sufficient thickness and reducing minute defects in the vapor deposition film. Moreover, as for the conveyance speed of a vapor deposition base material, it is more preferable that they are 1 m / min or more and 50 m / min or less. When the conveyance speed is 50 m / min or less, a remarkable gas barrier property improvement effect can be more easily obtained. The reason for this is considered that the amount of the vapor deposition particles entering the layer containing the non-transition metal is increased, and the formation of the composite composition region containing the non-transition metal and the transition metal is further promoted. Moreover, when the conveyance speed is within such a range, it becomes easier to control the deposition time and film thickness of each of the second layer and the third layer, and to set and check the deposition speed, thereby further improving productivity. be able to. From the same viewpoint, the conveyance speed of the vapor deposition substrate is more preferably 4 m / min or more and 20 m / min or less.

なお、工程2および3のみではなく、前述の工程1も含めてロールツーロール方式によってガスバリア性フィルムを製造することも本発明の好ましい一形態である。   In addition, it is one preferable form of the present invention to produce a gas barrier film by a roll-to-roll method including not only steps 2 and 3 but also step 1 described above.

なお、蒸着膜の膜厚制御および蒸着速度制御の容易性、生産性ならびに装置選択の自由度の観点から、本発明の一形態に係るガスバリア性フィルムは、ロールツーロール方式で蒸着基材が一定の搬送速度で搬送された状態で形成することができ、かつ第2の層を形成する蒸着時間t2(秒)と第3の層を形成する蒸着時間t3(秒)とが同一となる方法で製造することが特に好ましい。かかる製造方法の好ましい例としては、ロールツーロール方式で、かつ第2の層を形成するための領域の設備および構造と、第3の層を形成するための領域の設備および構造とが同一である装置を用いる方法が挙げられる。これは、かかる装置において基材が一定の搬送速度で搬送されている場合は、蒸着基材が第2の層を形成するための領域を通過する時間と、蒸着基材が第3の層を形成するための領域を通過する時間が同一となることによる。   Note that the gas barrier film according to an embodiment of the present invention is a roll-to-roll method in which the deposition base is constant from the viewpoints of ease of film thickness control and deposition rate control, productivity, and freedom of equipment selection. The deposition time t2 (second) for forming the second layer is the same as the deposition time t3 (second) for forming the third layer. It is particularly preferred to produce. As a preferred example of such a manufacturing method, the equipment and structure of the region for forming the second layer is the same as the equipment and structure of the region for forming the third layer in the roll-to-roll method. A method using a certain apparatus is mentioned. This is because when the base material is transported at a constant transport speed in such an apparatus, the time required for the deposition base material to pass through the region for forming the second layer, and the deposition base material for the third layer. This is because the time for passing through the region for formation is the same.

かかる製造方法においては、蒸着速度は、単位時間当たりに堆積される蒸着膜の膜厚で表される。これより、t2(秒)とt3(秒)とが同一である場合は、蒸着速度は膜厚のみに比例する。すなわち、第3の層を形成する蒸着速度DR3(nm/秒)に対する第2の層を形成する蒸着速度DR2(nm/秒)の比であるRは、第3の層の膜厚T3(nm)に対する第2の層の膜厚T2(nm)の比より算出することが可能となる。かかる条件の製造方法としては、より具体的には、第2の層を形成する蒸着時間をt2(秒)、第3の層を形成する蒸着時間をt3(秒)とし、第2の層の膜厚をT2(nm)、第3の層の膜厚T3(nm)としたとき、t2(秒)およびt3(秒)が下記式2を満たし、DR2(nm/秒)およびT2(nm)が下記式3を満たし、DR3(nm/秒)およびT3(nm)が下記式4を満たすガスバリア性フィルムの製造方法として表現することができる。かような製造方法は、本発明の特に好ましい一実施形態である。   In such a manufacturing method, the vapor deposition rate is represented by the thickness of the vapor deposition film deposited per unit time. Thus, when t2 (seconds) and t3 (seconds) are the same, the deposition rate is proportional to the film thickness only. That is, R, which is the ratio of the deposition rate DR2 (nm / second) for forming the second layer to the deposition rate DR3 (nm / second) for forming the third layer, is the thickness T3 (nm of the third layer). ) With respect to the ratio of the film thickness T2 (nm) of the second layer. More specifically, as a manufacturing method under such conditions, the deposition time for forming the second layer is t2 (seconds), the deposition time for forming the third layer is t3 (seconds), When the film thickness is T2 (nm) and the film thickness T3 (nm) of the third layer, t2 (seconds) and t3 (seconds) satisfy the following formula 2, and DR2 (nm / second) and T2 (nm) Satisfies the following formula 3, and DR3 (nm / sec) and T3 (nm) can be expressed as a method for producing a gas barrier film satisfying the following formula 4. Such a production method is a particularly preferred embodiment of the present invention.

なお、第2の層および第3の層は、反応ガスの種類、ターゲットの種類、圧力、フィルム(蒸着基材)の搬送速度、装置が備える成膜ローラーの直径および蒸着源と蒸着面との間に設置される防着板で規制される搬送方向の開口長などを適宜調整すること等により、所望の特性を有する層として製造することができる。   The second layer and the third layer are formed of the reaction gas type, the target type, the pressure, the transport speed of the film (deposition substrate), the diameter of the film forming roller provided in the apparatus, and the evaporation source and the evaporation surface. It can be manufactured as a layer having desired characteristics by appropriately adjusting the opening length in the conveying direction regulated by the adhesion-preventing plate installed therebetween.

ここで、第2の層を形成する蒸着速度DR2(nm/秒)、および第3の層を形成する蒸着速度DR3(nm/秒)は、特に限定されないが、制御の簡易性の観点から、スパッタ電源パワーを制御することによって制御することが好ましい。   Here, the deposition rate DR2 (nm / second) for forming the second layer and the deposition rate DR3 (nm / second) for forming the third layer are not particularly limited, but from the viewpoint of simplicity of control, It is preferable to control by controlling the sputtering power supply power.

工程2および工程3において、用いられる物理蒸着法としては、さらなる高温高湿条件下でのガスバリア性の向上および封止接着性の向上を達成するとの観点から、スパッタ法であることが好ましい。   In Step 2 and Step 3, the physical vapor deposition method used is preferably a sputtering method from the viewpoint of achieving further improvement in gas barrier properties and sealing adhesiveness under high temperature and high humidity conditions.

本発明の一形態に用いることができるスパッタリング装置としては、特に制限されず、公知の装置を用いることができる。ロールツーロール方式で真空状態を維持したまま連続蒸着を行うためのスパッタリング装置としては、たとえば、特開2012−237047号公報に記載の装置(マグネトロンスパッタリングカソードを備えたロールツーロール方式のスパッタリング装置)、特開2006−334909号公報 図5に記載の装置、特開2015−074810号公報 図1に記載の装置、Applied Material社製の装置名SmartWeb XL 1400 12 cathode systemおよびSmartWeb XL 1400 6 cathode system等、公知の装置を用いることができる。   A sputtering apparatus that can be used in one embodiment of the present invention is not particularly limited, and a known apparatus can be used. As a sputtering apparatus for performing continuous vapor deposition while maintaining a vacuum state in a roll-to-roll system, for example, an apparatus described in JP 2012-237047 A (a roll-to-roll sputtering apparatus having a magnetron sputtering cathode) 5, the apparatus shown in FIG. 5, the apparatus shown in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2015-074810, apparatus names SmartWeb XL 1400 12 cathode system, SmartWeb XL 1400 6 system, etc., manufactured by Applied Material. A known apparatus can be used.

スパッタ法に用いられる電源としては、特に制限されないが、蒸着速度の観点から、DC電源、DCパルス電源またはMF電源を用いることが好ましい。これらの電源としては、たとえば、株式会社アルバック製のDC電源 DPG−10、DPG−10H、DPG−20およびDPG−20H、アドバンストエナジー社のDCパルス電源 Pinnacle Plus+(商標) 5K、10K、5K Dual、トルンプ社 MF電源 MF Generators TruPlasma MF Series 7000等を用いることができる。   The power source used for the sputtering method is not particularly limited, but a DC power source, a DC pulse power source, or an MF power source is preferably used from the viewpoint of the deposition rate. As these power supplies, for example, DC power supplies DPG-10, DPG-10H, DPG-20 and DPG-20H manufactured by ULVAC, Inc., DC pulse power supplies of Advanced Energy, Inc., Pinplus Plus + (trademark) 5K, 10K, 5K Dual, TF power source MF Generators TruPlasma MF Series 7000 etc. can be used.

第2の層および第3の層を形成する方法としては、スパッタ法のなかでも、反応性スパッタ法を用いることが好ましい。反応性スパッタ法は、スパッタする際に酸素や窒素などの反応ガスを、チャンバ内に流すことでターゲット構成物質に含まれる成分とガスとの生成物質を薄膜として堆積させる技術である。反応性スパッタ法によれば、膜組成が均一となるため、ガスバリア性が高くなるため好ましい。反応性スパッタ法においては、ターゲットとして、前述の各種の遷移金属または各遷移金属を含む化合物を用いることができる。ターゲットとしては、前述のように、遷移金属の酸化物を用いることが好ましく、酸素欠損型遷移金属酸化物を用いることがより好ましく、酸素欠損型酸化ニオブを用いることが特に好ましい。また、不活性ガスとしては、He、Ne、Ar、Kr、Xe等を用いることができ、Arを用いることが好ましい。さらに、反応ガスとしては、酸素、窒素、二酸化炭素、一酸化炭素、アンモニア、HO、アセチレンを用いることができ、酸素を用いることが好ましい。 As a method for forming the second layer and the third layer, it is preferable to use a reactive sputtering method among the sputtering methods. The reactive sputtering method is a technique in which a reactive gas such as oxygen or nitrogen is allowed to flow in a chamber during sputtering to deposit a product of a component and gas contained in a target constituent material as a thin film. The reactive sputtering method is preferable because the film composition becomes uniform and the gas barrier property becomes high. In the reactive sputtering method, the aforementioned various transition metals or compounds containing each transition metal can be used as a target. As described above, as described above, it is preferable to use an oxide of a transition metal, more preferably an oxygen-deficient transition metal oxide, and particularly preferably an oxygen-deficient niobium oxide. As the inert gas, He, Ne, Ar, Kr, Xe or the like can be used, and Ar is preferably used. Further, oxygen, nitrogen, carbon dioxide, carbon monoxide, ammonia, H 2 O, acetylene can be used as the reaction gas, and oxygen is preferably used.

反応性スパッタ法におけるスパッタリングガス中の反応ガスの含有量は特に制限されないが、スパッタリングガスの全圧に対して、反応ガスの分圧が1〜50%であることが好ましく、3〜30%であることがより好ましく、5〜20%であることがさらに好ましい。   Although the content of the reactive gas in the sputtering gas in the reactive sputtering method is not particularly limited, the partial pressure of the reactive gas is preferably 1 to 50%, more preferably 3 to 30% with respect to the total pressure of the sputtering gas. More preferably, it is more preferably 5 to 20%.

反応性スパッタ法において、ターゲットへの投入電力(スパッタ電源パワー)は適宜設定されるが、0.1〜30Wであることが好ましく、1〜10W/cmであることがより好ましく、2〜6W/cmであることがさらに好ましく、2.5〜4.5W/cmであることが特に好ましい。 In the reactive sputtering method, the input power (sputter power supply power) to the target is appropriately set, but is preferably 0.1 to 30 W, more preferably 1 to 10 W / cm 2 , and 2 to 6 W. / Cm 2 is more preferable, and 2.5 to 4.5 W / cm 2 is particularly preferable.

また、反応性スパッタ法において、成膜時のガス圧は、装置の種類などによっても異なるので一概に規定できないが、0.01〜1.0Paにすることが好ましく、0.1〜1.0Paであることがより好ましく、0.2〜0.8Paであることがさらに好ましい。   Further, in the reactive sputtering method, the gas pressure at the time of film formation varies depending on the type of apparatus and the like, and thus cannot be generally specified, but is preferably 0.01 to 1.0 Pa, preferably 0.1 to 1.0 Pa. It is more preferable that it is 0.2-0.8 Pa.

なお、反応性スパッタ法で形成される酸化物膜の膜厚は、成膜時のフィルムの搬送速度、ターゲットへの投入電力や電圧、酸素濃度、開口部形状(成膜エリア)で制御されうる。   Note that the thickness of the oxide film formed by the reactive sputtering method can be controlled by the film conveyance speed at the time of film formation, the power and voltage applied to the target, the oxygen concentration, and the opening shape (film formation area). .

図1は、本発明の一形態に係る製造方法において、第2の層および第3の層の形成に用いられる製造装置の好ましい一例を示す模式図である。具体的には、図1は、ロールツーロール方式で真空状態を維持したまま連続蒸着を行うためのスパッタリング装置を示す模式図である。   FIG. 1 is a schematic diagram showing a preferable example of a manufacturing apparatus used for forming the second layer and the third layer in the manufacturing method according to one embodiment of the present invention. Specifically, FIG. 1 is a schematic diagram showing a sputtering apparatus for performing continuous vapor deposition while maintaining a vacuum state by a roll-to-roll method.

以下、添付した図面を参照しながら、本発明の一形態に用いられる装置を説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。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。なお、本発明は以下で説明する一形態のみに限定されるものではない。   Hereinafter, an apparatus used in one embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the description of the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. In addition, the dimensional ratios in the drawings are exaggerated for convenience of explanation, and may be different from the actual ratios. In addition, this invention is not limited only to one form demonstrated below.

図1のスパッタリング装置1は、真空チャンバ2、供給側搬送系チャンバ3および収納側搬送系チャンバ4を備えている。スパッタリング装置1は、真空チャンバ2内に、搬送ローラー7、8と、成膜ローラー11と、カソード12とを備え、また真空チャンバ2には、反応ガス供給装置19と、不活性ガス供給装置20と、真空ポンプ18とが接続されている。ここで、真空チャンバ2は、かかる真空ポンプ18により真空チャンバ2内の圧力を適宜調整することが可能となっている。さらに、カソード12は図示を省略した放電電源に接続されている。また、スパッタリング装置1は、供給側搬送系チャンバ3内に、搬送ローラー6と、送り出しローラー5と、を備えており、収納側搬送系チャンバ4内に、搬送ローラー9と、巻き取りローラー10と、を備えている。なお、供給側搬送系チャンバ3および収納側搬送系チャンバ4は、それぞれ真空ポンプ18に接続されており、かかる真空ポンプにより供給側搬送系チャンバ3および収納側搬送系チャンバ4内の圧力を、それぞれ独立して適宜調整することが可能となっている。さらに、スパッタリング装置1は、真空チャンバ2と供給側搬送系チャンバ3との間に、ロードロック21を備えており、真空チャンバ2と収納側搬送系チャンバ4との間に、ロードロック22を備えている。かかるロードロック21および22により、ロール交換等によって供給側搬送系チャンバ3および収納側搬送系チャンバ4が大気開放された状態であっても、フィルムを通した状態で真空チャンバ2内の真空状態を保持することができる。   The sputtering apparatus 1 in FIG. 1 includes a vacuum chamber 2, a supply-side transfer system chamber 3, and a storage-side transfer system chamber 4. The sputtering apparatus 1 includes transport rollers 7 and 8, a film forming roller 11, and a cathode 12 in a vacuum chamber 2, and the vacuum chamber 2 includes a reactive gas supply device 19 and an inert gas supply device 20. And the vacuum pump 18 are connected. Here, the vacuum chamber 2 can appropriately adjust the pressure in the vacuum chamber 2 by the vacuum pump 18. Further, the cathode 12 is connected to a discharge power supply (not shown). In addition, the sputtering apparatus 1 includes a transport roller 6 and a delivery roller 5 in the supply-side transport system chamber 3, and a transport roller 9, a take-up roller 10, and the like in the storage-side transport system chamber 4. It is equipped with. The supply-side transfer system chamber 3 and the storage-side transfer system chamber 4 are each connected to a vacuum pump 18, and the pressure in the supply-side transfer system chamber 3 and the storage-side transfer system chamber 4 is changed by the vacuum pump, respectively. It is possible to adjust appropriately independently. Further, the sputtering apparatus 1 includes a load lock 21 between the vacuum chamber 2 and the supply-side transfer system chamber 3, and includes a load lock 22 between the vacuum chamber 2 and the storage-side transfer system chamber 4. ing. With the load locks 21 and 22, even if the supply-side transport system chamber 3 and the storage-side transport system chamber 4 are opened to the atmosphere by roll exchange or the like, the vacuum state in the vacuum chamber 2 can be maintained while the film is passed. Can be held.

送り出しローラー5は、ロール状に巻回された蒸着基材15(ここで、蒸着基材15とは、基材、または第1の層と基材とを含む積層体を表す)を装填されるものであり、回転して蒸着基材15を送り出す。送り出された蒸着基材15は、搬送ローラー6を経て、ロードロック21を通過し、さらに搬送ローラー7を経て、成膜ローラー11に到達する。放電電源(図示せず)に接続されたカソード12上に保持されたターゲット13(たとえば、酸素欠損型酸化ニオブターゲット)に、反応ガス供給装置19より供給された反応ガス(たとえば、酸素や窒素)、および不活性ガス供給装置20より供給された不活性ガス(たとえば、アルゴン)が導入混合されて、第2の層および第3の層を形成するためのスパッタリングが順次行われ、蒸着基材15上に第2の層および第3の層を含む積層構造を含む積層体16が形成されて、積層体フィルム17となる。   The delivery roller 5 is loaded with a vapor deposition base material 15 (here, the vapor deposition base material 15 represents a base material or a laminate including the first layer and the base material) wound in a roll shape. It rotates, and the vapor deposition base material 15 is sent out. The fed deposition base material 15 passes through the load roller 21 through the transport roller 6, and further reaches the film forming roller 11 through the transport roller 7. A reaction gas (for example, oxygen or nitrogen) supplied from a reaction gas supply device 19 to a target 13 (for example, an oxygen-deficient niobium oxide target) held on a cathode 12 connected to a discharge power source (not shown). , And an inert gas (for example, argon) supplied from the inert gas supply device 20 is introduced and mixed, and sputtering for forming the second layer and the third layer is sequentially performed. A laminated body 16 including a laminated structure including the second layer and the third layer is formed on the laminated film 17.

次いで、積層体フィルム17は、搬送ローラー8を経て、ロードロック22を通過し、さらに搬送ローラー9を経て、巻き取りローラー10に到達し、積層体フィルム17はロール状に巻き取られる。ここで、積層体フィルム17がガスバリア性フィルムとなる。   Next, the laminate film 17 passes through the load roller 22 via the transport roller 8, and further reaches the take-up roller 10 via the transport roller 9, and the laminate film 17 is wound up in a roll shape. Here, the laminate film 17 becomes a gas barrier film.

装置1では、スパッタリング粒子の混入や、反応ガスや不活性ガス等の成膜雰囲気ガスの混入を防ぐための隔壁14が配置してある。装置1においては、6つのカソードを配置しているが、このように各隔壁間に他のカソードを配置して、複数個所からスパッタリングを行ってもよい。複数個所からスパッタリングを行うことで、1つの真空チャンバあたりのスループットが向上できるので、少ない追加装置コストで成膜コスト抑制やタクトタイム短縮が可能となる。   In the apparatus 1, a partition wall 14 is disposed to prevent the mixture of sputtering particles and the deposition atmosphere gas such as a reaction gas or an inert gas. In the apparatus 1, six cathodes are arranged. However, other cathodes may be arranged between the partition walls as described above, and sputtering may be performed from a plurality of locations. By performing sputtering from a plurality of locations, the throughput per vacuum chamber can be improved, so that the film formation cost can be suppressed and the tact time can be reduced with a small additional apparatus cost.

なお、装置1を用いて第2の層および第3の層を形成する場合は、6つのカソードのうち、少なくとも2つのカソードを用いて第2の層および第3の層を形成することとなる。第2の層および第3の層を形成するための2つのカソードの位置は、特に制限されないが、隣接して配置されている2つのカソードを選択することが好ましい。また、第2の層および第3の層以外に、層を形成する場合は、残りのカソードを使用することができる。7つ以上の層を形成する場合は、たとえば、真空チャンバ2を2つ直列に結合した構造とすることもできる。   In the case where the second layer and the third layer are formed using the device 1, the second layer and the third layer are formed using at least two of the six cathodes. . The positions of the two cathodes for forming the second layer and the third layer are not particularly limited, but it is preferable to select two cathodes arranged adjacent to each other. In addition to the second layer and the third layer, when forming a layer, the remaining cathode can be used. When seven or more layers are formed, for example, a structure in which two vacuum chambers 2 are coupled in series may be employed.

また、装置1においては、各隔壁間で独立して真空状態、反応ガスや不活性ガス等の成膜雰囲気ガス等の成膜雰囲気を独立して制御しうるよう、それぞれの各壁間に真空ポンプ18、反応ガス供給装置19および不活性ガス供給装置20を備えている。しかしながら、成膜雰囲気は真空チャンバ2全体として制御してもよく、この場合は真空チャンバ2内の任意の位置に、真空ポンプ18、反応ガス供給装置19および不活性ガス供給装置20を、それぞれ少なくとも1つ備えていればよい。   Further, in the apparatus 1, a vacuum state is provided between each partition wall, and a vacuum is formed between each wall so that a film formation atmosphere such as a film formation atmosphere gas such as a reaction gas or an inert gas can be controlled independently. A pump 18, a reactive gas supply device 19, and an inert gas supply device 20 are provided. However, the film formation atmosphere may be controlled as a whole of the vacuum chamber 2, and in this case, at least the vacuum pump 18, the reactive gas supply device 19, and the inert gas supply device 20 are placed at arbitrary positions in the vacuum chamber 2. It is sufficient to have one.

送り出しローラー5、搬送ローラー6、7、8、9および成膜ローラー11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10としても、蒸着基材15上に積層体16を形成した積層体フィルム17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 delivery roller 5, the transport rollers 6, 7, 8, 9 and the film forming roller 11, known rollers can be used as appropriate. Further, the winding roller 10 is not particularly limited as long as it can wind the laminated film 17 in which the laminated body 16 is formed on the vapor deposition substrate 15, and a known roller is appropriately used. Can do.

ロードロック21およびロードロック22としては、真空チャンバ2、供給側搬送系チャンバ3および収納側搬送系チャンバ4内の圧力を、それぞれ独立して適宜調整できるよう、任意に各チャンバを気密保持することができるものであればよい。これより、ロードロック21およびロードロック22としては、特に制限されず、適宜公知のロードロックを用いることができる。公知のロードロックとしては、たとえば、特開2015−074810号公報 図1に記載の装置のような、内部に対向する二本のローラーゲートを備えるロードロックバルブや、ローラーゲート以外の、フィルムを挟んで気密保持できる形状の柔軟な部材を備えるロードロックバルブ等が挙げられる。   As the load lock 21 and the load lock 22, each chamber is arbitrarily airtightly maintained so that the pressures in the vacuum chamber 2, the supply-side transfer system chamber 3, and the storage-side transfer system chamber 4 can be appropriately adjusted independently. Anything that can do. Accordingly, the load lock 21 and the load lock 22 are not particularly limited, and known load locks can be used as appropriate. Known load locks include, for example, a load lock valve having two roller gates facing inside and a film other than the roller gate, such as the apparatus described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2015-074810. And a load lock valve provided with a flexible member having a shape that can be kept airtight.

反応ガス供給装置19、不活性ガス供給装置20および真空ポンプ18としては、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。   As the reactive gas supply device 19, the inert gas supply device 20, and the vacuum pump 18, those capable of supplying or discharging a gas or the like at a predetermined speed can be appropriately used.

ターゲット13としては、遷移金属単体または遷移金属の酸化膜、窒化膜、窒酸化膜もしくは炭酸化膜のスパッタリングを行なう際には、前述の各遷移金属単体または遷移金属を含む化合物を用いることができる。   As the target 13, when a transition metal element or a transition metal oxide film, nitride film, oxynitride film, or carbonation film is sputtered, the above-described transition metal element or a compound containing a transition metal can be used. .

〔種々の機能を有する層(他の層)の形成〕
本発明の一形態に係るガスバリア性フィルムの製造方法においては、種々の機能を有する層を形成する工程をさらに設けていてもよい。
[Formation of layers having various functions (other layers)]
In the method for producing a gas barrier film according to one embodiment of the present invention, a step of forming layers having various functions may be further provided.

<アンカーコート層>
本発明の一形態に係る製造方法は、第1の層を形成する側の基材の表面には、基材と第1の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する工程をさらに有していてもよい。
<Anchor coat layer>
In the manufacturing method according to one aspect of the present invention, an anchor coat layer is formed on the surface of the base material on the side on which the first layer is formed for the purpose of improving the adhesion between the base material and the first layer. You may have the process further.

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。たとえば、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>
本発明の一形態に係る製造方法は、基材の両面、または第1の層を形成する側の基材の表面に、ハードコート層を形成する工程をさらに有していてもよい。ハードコート層に含まれる材料の例としては、たとえば、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>
The manufacturing method which concerns on one form of this invention may have further the process of forming a hard-coat layer in the surface of the base material of the both sides of a base material or the side which forms a 1st layer. 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。紫外線硬化性樹脂としては、市販品を用いてもよく、たとえば、アイカ工業株式会社製 Z731L、JSR株式会社製 Z7527等を用いることができる。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。   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. A commercially available product may be used as the ultraviolet curable resin, for example, Z731L manufactured by Aika Industry Co., Ltd., Z7527 manufactured by JSR Corporation, or the like. You may use the commercially available resin base material in which the hard-coat layer is formed previously.

ハードコート層の種類としては、特に制限されないが、たとえばクリアハードコート層を用いることができる。   Although it does not restrict | limit especially as a kind of hard-coat layer, For example, a clear hard-coat layer can be used.

ハードコート層の厚さは、平滑性および屈曲耐性の観点から、0.1〜15μmが好ましく、0.5〜5μmであることがより好ましい。   The thickness of the hard coat layer is preferably from 0.1 to 15 μm, more preferably from 0.5 to 5 μm, from the viewpoint of smoothness and bending resistance.

ここで、ハードコート層形成用溶液を用いてハードコート層を形成する場合における乾燥温度は、特に制限されないが、40〜120℃であることが好ましい。   Here, although the drying temperature in the case of forming a hard-coat layer using the solution for hard-coat layer formation is not restrict | limited, It is preferable that it is 40-120 degreeC.

ここで、紫外線照射手段としては、特に制限されないが、高圧水銀ランプを用いて照射することが好ましい。また、紫外線照射エネルギー量は、特に制限されないが、0.3〜5J/cmであることが好ましい。 Here, the ultraviolet irradiation means is not particularly limited, but irradiation with a high-pressure mercury lamp is preferable. Further, the amount of ultraviolet irradiation energy is not particularly limited, but is preferably 0.3 to 5 J / cm 2 .

<平滑層>
本発明の一形態に係る製造方法は、基材と第1の層との間に、平滑層を形成する工程をさらに有してもよい。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>
The manufacturing method which concerns on one form of this invention may further have the process of forming a smooth layer between a base material and a 1st layer. 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、たとえば、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と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。   Examples of the photosensitive material for the smooth layer include 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, and urethane acrylate. And 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ADEKA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 Corporation, and Unidic manufactured by DIC Corporation. (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、2〜7μmの範囲がより好ましい。   The thickness of the smooth layer is preferably in the range of 1 to 10 μm and more preferably in the range of 2 to 7 μm from the viewpoint of improving the heat resistance of the film and facilitating balance adjustment of the optical properties of the film.

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、ガス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 defined 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 gas barrier layer is apply | coated by the application type, 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 will be impaired. In addition, it is easy to smooth the unevenness after coating.

〔ガスバリア性フィルム〕
図2は、本発明の一形態に係る製造方法で製造されるガスバリア性フィルムの好ましい一例を示す模式図である。
[Gas barrier film]
FIG. 2 is a schematic view showing a preferred example of a gas barrier film produced by the production method according to one embodiment of the present invention.

以下、添付した図面を参照しながら、本発明の一形態に係る製造方法で製造されるガスバリア性フィルムを説明する。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。なお、本発明の製造方法により製造されるガスバリア性フィルムは以下で説明する一形態のみに限定されるものではない。   Hereinafter, a gas barrier film manufactured by a manufacturing method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In addition, the dimensional ratios in the drawings are exaggerated for convenience of explanation, and may be different from the actual ratios. In addition, the gas barrier film manufactured by the manufacturing method of this invention is not limited only to one form demonstrated below.

本発明の一形態に係る製造方法によって製造されたガスバリア性フィルム30は、基材31上に、非遷移金属(M1)を含む第1の層32と、前記第1の層32と接する遷移金属(M2)を含む第2の層33と、前記第2の層33と接する遷移金属(M2’)を含む第3の層34とを有する構造を有し、前記第1の層32と前記第2の層33との界面近傍で、非遷移金属(M1)および遷移金属(M2)を含む複合組成領域32bを有する。ここで、かかる複合組成領域32bは、第2の層33および第3の層34の形成時に第1の層32の内部に蒸着粒子が層内に打ち込まれることによって形成されると考えられる。すなわち、第1の層32は、複合組成領域32bと複合組成領域以外の領域32aとを有する。   A gas barrier film 30 manufactured by a manufacturing method according to an embodiment of the present invention includes a first layer 32 containing a non-transition metal (M1) on a base material 31, and a transition metal in contact with the first layer 32. A second layer 33 containing (M2), and a third layer 34 containing a transition metal (M2 ′) in contact with the second layer 33, and the first layer 32 and the first layer 2 has a composite composition region 32b containing a non-transition metal (M1) and a transition metal (M2) in the vicinity of the interface with the second layer 33. Here, it is considered that the composite composition region 32 b is formed by depositing vapor deposition particles into the first layer 32 when the second layer 33 and the third layer 34 are formed. That is, the first layer 32 includes a composite composition region 32b and a region 32a other than the composite composition region.

上記では、第2の層および第3の層が接するように記載したが、第3の層が最外層となる限り、かような形態に限定されず、第2の層および第3の層の間には他の層が介在していてもよい。ただし、フィルムの薄膜化の観点からは、第2の層および第3の層が接するように形成することが好ましい。   In the above description, the second layer and the third layer are in contact with each other. However, as long as the third layer is the outermost layer, the shape is not limited to this, and the second layer and the third layer Other layers may be interposed between them. However, it is preferable that the second layer and the third layer are in contact with each other from the viewpoint of thinning the film.

工程1によって形成された第1の層32は、非遷移金属(M1)を含む。第1の層32に含まれる非遷移金属(M1)としては、金属元素単体の状態であってもよいし、金属元素を含む化合物(非遷移金属(M1)含む化合物)の状態であってもよい。また、工程2および工程3によって形成された第2の層33および第3の層34は、遷移金属(M2またはM2’)を含む。第2の層33および第3の層34に含まれる遷移金属(M2またはM2’)としては、金属元素単体の状態であってもよいし、金属元素を含む化合物(遷移金属(M2またはM2’)含む化合物)の状態であってもよい。そして、工程2および工程3によって、非遷移金属(M1)および遷移金属を含む複合組成領域32bが形成される。その結果、非遷移金属(M1)を含む層には、複合組成領域32bと複合組成領域以外の領域32aとが存在することとなる。ここで、各用語の定義および好ましい例は、各層の形成について説明したものと同様である。   The first layer 32 formed by Step 1 includes a non-transition metal (M1). The non-transition metal (M1) contained in the first layer 32 may be a single metal element state or a compound containing a metal element (compound containing a non-transition metal (M1)). Good. Further, the second layer 33 and the third layer 34 formed by the step 2 and the step 3 contain a transition metal (M2 or M2 ′). The transition metal (M2 or M2 ′) contained in the second layer 33 and the third layer 34 may be a single metal element or a compound containing a metal element (transition metal (M2 or M2 ′)). ) Containing compound). And the composite composition area | region 32b containing a non-transition metal (M1) and a transition metal is formed by the process 2 and the process 3. As a result, the composite composition region 32b and the region 32a other than the composite composition region exist in the layer containing the non-transition metal (M1). Here, the definition and preferred examples of each term are the same as those described for the formation of each layer.

ガスバリア性フィルムの高温高湿保存後のガスバリア性は、水蒸気透過率(WVTR)(g/m・day)がMOCON水蒸気透過率測定装置Aquatran(MOCON社製)を用いて、MOCON法により測定した値として、0.005g/m・day未満であることが好ましく、0.001g/m・day未満であることがより好ましい。また、水蒸気透過率は低い方がよいため、下限は特に制限されないが、たとえば、生産性の観点からは0.0001g/m・day以上であることが好ましい。なお、ガスバリア性フィルムの高温高湿保存後のガスバリア性の詳細な測定方法は実施例に記載する。 The gas barrier property of the gas barrier film after high-temperature and high-humidity storage was measured by the MOCON method using a MOCON water vapor transmission rate measuring apparatus Aquatran (manufactured by MOCON) with a water vapor transmission rate (WVTR) (g / m 2 · day). as the value is preferably less than 0.005g / m 2 · day, more preferably less than 0.001g / m 2 · day. Moreover, since it is better that the water vapor transmission rate is lower, the lower limit is not particularly limited. For example, from the viewpoint of productivity, it is preferably 0.0001 g / m 2 · day or more. In addition, the detailed measuring method of the gas-barrier property after high-temperature, high-humidity preservation | save of a gas-barrier film is described in an Example.

本発明の製造方法によって製造されたガスバリア性フィルムは、非遷移金属(M1)を含む第1の層と、前記第1の層と接する遷移金属(M2)を含む第2の層と、最外層として遷移金属(M2’)を含む第3の層とを有する構造を有する。そして、かかる第1の層中における、第1の層と第2の層との界面近傍で、非遷移金属(M1)と遷移金属(M2)とが複合された化合物(たとえば酸化物)の複合組成領域が厚さ方向に連続して所定値以上(具体的には、5nm以上)の厚さで存在するように構成されていることが好ましい。   The gas barrier film produced by the production method of the present invention includes a first layer containing a non-transition metal (M1), a second layer containing a transition metal (M2) in contact with the first layer, and an outermost layer. And a third layer containing a transition metal (M2 ′). In the first layer, a compound (for example, oxide) in which a non-transition metal (M1) and a transition metal (M2) are compounded in the vicinity of the interface between the first layer and the second layer. It is preferable that the composition region is configured to continuously exist in the thickness direction with a thickness of a predetermined value or more (specifically, 5 nm or more).

(複合組成領域)
複合組成領域は、以下のように定義する。すなわち、第1の層、第2の層および第3の層からなる積層構造(以下、ガスバリア層とも称する)の厚さ方向の組成分布をXPS法により分析したとき、非遷移金属(M1)を含有する第1の層と遷移金属(M2)を含有する第2の層との界面に、非遷移金属(M1)と遷移金属(M2)とが共存し、かつ、遷移金属(M2)/非遷移金属(M1)の原子数比率の値が、0.02〜50の範囲内にあり、厚さが5nm以上である領域があれば、それを複合組成領域と定義する。
(Composite composition area)
The composite composition region is defined as follows. That is, when the composition distribution in the thickness direction of the laminated structure (hereinafter also referred to as a gas barrier layer) composed of the first layer, the second layer, and the third layer is analyzed by the XPS method, the non-transition metal (M1) is The non-transition metal (M1) and the transition metal (M2) coexist at the interface between the first layer containing and the second layer containing the transition metal (M2), and the transition metal (M2) / non- If there is a region where the value of the atomic ratio of the transition metal (M1) is in the range of 0.02 to 50 and the thickness is 5 nm or more, it is defined as a composite composition region.

<XPSによる組成分析と複合組成領域の厚さの測定>
「複合組成領域」については、以下のXPSによる組成分析によって、組成内容と層厚を求めることができる。以下、XPS分析法による複合組成領域の測定方法について説明する。
<Composition analysis by XPS and measurement of composite composition thickness>
For the “composite composition region”, the composition content and the layer thickness can be obtained by the following composition analysis by XPS. Hereinafter, a method for measuring a composite composition region by XPS analysis will be described.

ガスバリア層の厚さ方向における元素濃度分布(以下、デプスプロファイルという。)は、具体的には、非遷移金属(M1)分布曲線(たとえば、ケイ素分布曲線)、遷移金属(M2)分布曲線、酸素(O)、窒素(N)、炭素(C)分布曲線等を、X線光電子分光法(XPS:Xray Photoelectron Spectroscopy)の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、層の表面より内部を露出させつつ順次表面組成分析を行う、いわゆるXPSデプスプロファイル測定により作成することができる。このようなXPSデプスプロファイル測定により得られる分布曲線は、たとえば、縦軸を各元素の原子比(単位:atom%)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、エッチング時間は層厚方向におけるガスバリア層の厚さ方向におけるガスバリア層の表面からの距離におおむね相関することから、「ガスバリア層の厚さ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。また、このようなXPSデプスプロファイル測定に際して採用するスパッタ法としては、エッチングイオン種としてアルゴン(Ar)を用いた希ガスイオンスパッタ法を採用し、そのエッチング速度(エッチングレート)を0.05nm/sec(SiO熱酸化膜換算値)とすることが好ましい。 The element concentration distribution in the thickness direction of the gas barrier layer (hereinafter referred to as depth profile) specifically includes a non-transition metal (M1) distribution curve (for example, silicon distribution curve), a transition metal (M2) distribution curve, oxygen (O), nitrogen (N), carbon (C) distribution curves, etc., by using X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) measurement in combination with rare gas ion sputtering such as argon It can be created by so-called XPS depth profile measurement in which surface composition analysis is sequentially performed while exposing the interior. A distribution curve obtained by such XPS depth profile measurement can be created, for example, with the vertical axis as the atomic ratio of each element (unit: atom%) and the horizontal axis as the etching time (sputtering time). In the element distribution curve with the horizontal axis as the etching time, the etching time is generally correlated with the distance from the surface of the gas barrier layer in the thickness direction of the gas barrier layer in the layer thickness direction. As the “distance from the surface of the gas barrier layer in the thickness direction”, 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 be adopted. In addition, as a sputtering method employed for such XPS depth profile measurement, a rare gas ion sputtering method using argon (Ar + ) as an etching ion species is employed, and the etching rate (etching rate) is 0.05 nm / It is preferable to set to sec (SiO 2 thermal oxide film conversion value).

以下に、本発明に適用可能なXPS分析の具体的な条件の一例を示す。   An example of specific conditions for XPS analysis applicable to the present invention is shown below.

・分析装置:アルバックファイ社製QUANTERASXM
・X線源:単色化Al−Kα
・スパッタイオン:Ar(2keV)
・デプスプロファイル:SiO換算スパッタ厚さで、所定の厚さ間隔で測定を繰り返し、深さ方向のデプスプロファイルを求める。この厚さ間隔は、1nmとした(深さ方向に1nmごとのデータが得られる)。
・ Analyzer: QUANTERASXM manufactured by ULVAC-PHI
・ X-ray source: Monochromatic Al-Kα
・ Sputtering ion: Ar (2 keV)
Depth profile: Measurement is repeated at a predetermined thickness interval with a SiO 2 equivalent sputtering thickness to obtain a depth profile in the depth direction. The thickness interval was 1 nm (data every 1 nm is obtained in the depth direction).

・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。データ処理は、アルバックファイ社製のMultiPakを用いる。なお、分析する元素は、非遷移金属(M1)(たとえば、ケイ素(Si))、遷移金属(M2)、酸素(O)、窒素(N)、炭素(C)である。   Quantification: The background was determined by the Shirley method, and quantified using the relative sensitivity coefficient method from the obtained peak area. Data processing uses MultiPak manufactured by ULVAC-PHI. The elements to be analyzed are non-transition metal (M1) (for example, silicon (Si)), transition metal (M2), oxygen (O), nitrogen (N), and carbon (C).

得られたデータから、組成比を計算し、非遷移金属(M1)と遷移金属(M2)とが共存し、かつ、遷移金属(M2)/非遷移金属(M1)の原子数比率の値が、0.02〜50になる範囲の厚さを求める。かかる厚さは、XPS分析におけるスパッタ深さをSiO換算で表したものである。 The composition ratio is calculated from the obtained data, the non-transition metal (M1) and the transition metal (M2) coexist, and the value of the atomic ratio of the transition metal (M2) / non-transition metal (M1) is The thickness in the range of 0.02 to 50 is obtained. This thickness represents the sputter depth in XPS analysis in terms of SiO 2 .

厚さが5nm以上であるときに「複合組成領域」と判定する。ガスバリア性の観点からは、複合組成領域の厚さの上限はないが、さらなるガスバリア性の向上効果を得るとの観点から、好ましくは5〜100nmの範囲内であり、より好ましくは8〜50nmの範囲内であり、さらに好ましくは、10〜30nmの範囲内である。   When the thickness is 5 nm or more, it is determined as a “composite composition region”. From the viewpoint of gas barrier properties, there is no upper limit of the thickness of the composite composition region, but from the viewpoint of obtaining a further effect of improving gas barrier properties, it is preferably in the range of 5 to 100 nm, more preferably 8 to 50 nm. Within the range, more preferably within the range of 10 to 30 nm.

詳細については後述するが、この特徴を満たす限り、ガスバリア層の複合組成領域以外の領域の組成は、特に限定されない。複合組成領域以外の領域としては、たとえば、非遷移金属(M1)の酸化物、窒化物、酸窒化物、酸炭化物等の領域であってもよいし、遷移金属(M2)の酸化物、窒化物、酸窒化物、酸炭化物等の領域であってもよく、また、非遷移金属(M1)および遷移金属(M2)の複合酸化物の層であってもよい。   Although details will be described later, the composition of the region other than the composite composition region of the gas barrier layer is not particularly limited as long as this feature is satisfied. The region other than the composite composition region may be, for example, a region such as a non-transition metal (M1) oxide, nitride, oxynitride, or oxycarbide, or a transition metal (M2) oxide or nitridation. It may be a region of an oxide, an oxynitride, an oxycarbide or the like, or may be a composite oxide layer of a non-transition metal (M1) and a transition metal (M2).

<酸素欠損領域>
酸素欠損領域とは、酸素欠損組成を有する領域のことを表す。本発明の一形態に係る製造方法で製造されるガスバリア性フィルムは、複合組成領域が酸素欠損領域であることが好ましい。複合組成領域が酸素欠損領域であるとき、非遷移金属を(M1)、遷移金属を(M2)、酸素をO、窒素をNとして、複合組成領域の組成を(M1)(M2)としたときに、下記関係式6を満たすことが好ましい。
<Oxygen deficient region>
The oxygen deficient region represents a region having an oxygen deficient composition. In the gas barrier film produced by the production method according to one embodiment of the present invention, the composite composition region is preferably an oxygen deficient region. When the composite composition region is an oxygen deficient region, the non-transition metal is (M1), the transition metal is (M2), oxygen is O, nitrogen is N, and the composition of the composite composition region is (M1) (M2) x O y when a N z, it is preferable to satisfy the following equation 6.

(式中、aは非遷移金属(M1)の価数である。bは、遷移金属(M2)の最大価数である。)
関係式6は、ガスバリア層の複合組成領域が、非遷移金属(M1)と遷移金属(M2)との複合酸化物の酸素欠損組成を含んでいることを表している。
(In the formula, a is the valence of the non-transition metal (M1). B is the maximum valence of the transition metal (M2).)
Relational expression 6 represents that the composite composition region of the gas barrier layer includes an oxygen deficient composition of a composite oxide of a non-transition metal (M1) and a transition metal (M2).

前述のように、非遷移金属(M1)と遷移金属(M2)との複合酸化物の組成は、(M1)(M2)で示されることが好ましい。この組成からも明らかなように、複合酸化物は、一部窒化物の構造を含んでいてもよい。ここでは、非遷移金属(M1)の最大価数をa、遷移金属(M2)の最大価数をb、Oの価数を2、Nの価数を3とする。そして、複合酸化物(一部窒化物となっているものを含む)が化学量論的組成になっている場合は、(2y+3z)/(a+bx)=1.0となる。この式は、非遷移金属(M1)および遷移金属(M2)の結合手の合計と、O、Nの結合手の合計とが同数であることを意味し、この場合、非遷移金属(M1)および遷移金属(M2)ともに、O、Nのいずれかと結合していることになる。なお、非遷移金属(M1)として2種以上が併用される場合や、遷移金属(M2)として2種以上が併用される場合には、各元素の最大価数を各元素の存在比率によって加重平均することにより算出される複合価数を「最大価数」のaおよびbの値として採用するものとする。 As described above, the composition of the composite oxide of the non-transition metal (M1) and the transition metal (M2) is preferably represented by (M1) (M2) x O y N z . As is clear from this composition, the composite oxide may partially include a nitride structure. Here, the maximum valence of the non-transition metal (M1) is a, the maximum valence of the transition metal (M2) is b, the valence of O is 2, and the valence of N is 3. When the composite oxide (including one partially nitrided) has a stoichiometric composition, (2y + 3z) / (a + bx) = 1.0. This formula means that the total number of bonds of non-transition metal (M1) and transition metal (M2) is equal to the total number of bonds of O and N. In this case, non-transition metal (M1) And the transition metal (M2) are bonded to either O or N. In addition, when two or more kinds are used together as the non-transition metal (M1), or when two or more kinds are used together as the transition metal (M2), the maximum valence of each element is weighted by the abundance ratio of each element. The composite valence calculated by averaging is adopted as the values of a and b of the “maximum valence”.

一方、(2y+3z)/(a+bx)<1.0となる場合には、非遷移金属(M1)および遷移金属(M2)の結合手の合計に対して、O、Nの結合手の合計が不足していることを意味し、この状態が上記複合酸化物の「酸素欠損」である。酸素欠損状態においては、非遷移金属(M1)および遷移金属(M2)の余った結合手は互いに結合する可能性を有しており、非遷移金属(M1)や遷移金属(M2)の金属同士が直接結合すると、金属の間にOやNを介して結合した場合よりも緻密で高密度な構造が形成され、その結果として、ガスバリア性がより向上すると考えられる。   On the other hand, when (2y + 3z) / (a + bx) <1.0, the total number of O and N bonds is insufficient with respect to the total number of bonds of the non-transition metal (M1) and the transition metal (M2). This state is “oxygen deficiency” of the composite oxide. In the oxygen deficient state, the remaining bonds of the non-transition metal (M1) and the transition metal (M2) have a possibility of bonding to each other, and the non-transition metal (M1) and transition metal (M2) metals When they are directly bonded, it is considered that a denser and higher-density structure is formed than when bonded between metals via O or N, and as a result, the gas barrier property is further improved.

なお、複合組成領域は、前記xの値が、0.02≦x≦50(0<y、0≦z)を満たす領域である。これは、複合組成領域の説明において、遷移金属(M2)/非遷移金属(M1)の原子数比率の値が、0.02〜50の範囲内にあり、厚さが5nm以上である領域と定義する、としたことと同一の定義である。この領域では、非遷移金属(M1)および遷移金属(M2)の双方が金属同士の直接結合に関与することから、この条件を満たす複合組成領域が所定値以上(5nm)の厚さで存在することで、ガスバリア性の向上に寄与すると考えられる。なお、非遷移金属(M1)および遷移金属(M2)の存在比率が近いほどガスバリア性の向上に寄与しうると考えられることから、複合組成領域は、0.1≦x≦10を満たす領域を5nm以上の厚さで含むことがより好ましく、0.2≦x≦5を満たす領域を5nm以上の厚さで含むことがさらに好ましく、0.3≦x≦4を満たす領域を5nm以上の厚さで含むことが特に好ましい。   The composite composition region is a region where the value of x satisfies 0.02 ≦ x ≦ 50 (0 <y, 0 ≦ z). This is because, in the description of the composite composition region, the value of the atomic ratio of transition metal (M2) / non-transition metal (M1) is in the range of 0.02 to 50, and the thickness is 5 nm or more. This is the same definition as defined. In this region, since both the non-transition metal (M1) and the transition metal (M2) are involved in the direct bonding between the metals, a composite composition region that satisfies this condition exists at a thickness of a predetermined value or more (5 nm). This is considered to contribute to the improvement of gas barrier properties. In addition, it is considered that the closer the abundance ratio of the non-transition metal (M1) and the transition metal (M2), the more the gas composition can contribute to the improvement of the gas barrier properties. Therefore, the composite composition region is a region satisfying 0.1 ≦ x ≦ 10. More preferably, it includes a thickness of 5 nm or more, more preferably includes a region satisfying 0.2 ≦ x ≦ 5 at a thickness of 5 nm or more, and a region satisfying 0.3 ≦ x ≦ 4 of 5 nm or more. It is particularly preferable to include it.

複合組成領域は、(2y+3z)/(a+bx)≦0.9を満たす酸素欠損領域であることが好ましく、(2y+3z)/(a+bx)≦0.85を満たす酸素欠損領域であることがより好ましく、(2y+3z)/(a+bx)≦0.8を満たす酸素欠損領域であることがさらに好ましい。複合組成領域における(2y+3z)/(a+bx)の値が小さくなるほど、ガスバリア性の向上効果は高くなるものの可視光での吸収も大きくなる。したがって、透明性が望まれる用途に使用するガスバリア層の場合には、0.2≦(2y+3z)/(a+bx)であることが好ましく、0.3≦(2y+3z)/(a+bx)であることがより好ましく、0.4≦(2y+3z)/(a+bx)であることがさらに好ましい。   The composite composition region is preferably an oxygen deficient region satisfying (2y + 3z) / (a + bx) ≦ 0.9, more preferably an oxygen deficient region satisfying (2y + 3z) / (a + bx) ≦ 0.85, More preferably, the region is an oxygen deficient region that satisfies (2y + 3z) / (a + bx) ≦ 0.8. As the value of (2y + 3z) / (a + bx) in the composite composition region decreases, the effect of improving the gas barrier property increases, but the absorption with visible light also increases. Therefore, in the case of a gas barrier layer used for an application where transparency is desired, 0.2 ≦ (2y + 3z) / (a + bx) is preferable, and 0.3 ≦ (2y + 3z) / (a + bx). More preferably, 0.4 ≦ (2y + 3z) / (a + bx).

なお、本発明においてより良好なガスバリア性が得られる複合組成領域の厚さは、SiO換算のスパッタ厚さとして、5nm以上であることが好ましく、8nm以上であることがより好ましく、10nm以上であることがさらに好ましく、20nm以上であることが特に好ましい。 In the present invention, the thickness of the composite composition region in which better gas barrier properties are obtained is preferably 5 nm or more, more preferably 8 nm or more, and more preferably 10 nm or more as the sputtering thickness in terms of SiO 2. More preferably, it is more preferably 20 nm or more.

成膜原料における遷移金属(M2)と酸素との比率、成膜時の不活性ガスと反応性ガスとの比率、成膜時のガスの供給量、成膜時の真空度、および、成膜時の電力等の成膜条件(好ましくは、酸素分圧)を調節することによって、酸素欠損組成を有する複合組成領域を形成することができる。   Ratio of transition metal (M2) and oxygen in film forming raw material, ratio of inert gas and reactive gas during film formation, gas supply amount during film formation, degree of vacuum during film formation, and film formation A composite composition region having an oxygen-deficient composition can be formed by adjusting film formation conditions (preferably, oxygen partial pressure) such as power.

〔電子デバイス〕
本発明の一形態に係る製造方法によって製造された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電子デバイスに好ましく適用できる。上記電子デバイスの例としては、たとえば、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得られるという観点から、該電子デバイスは有機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。
[Electronic device]
The gas barrier film manufactured by the manufacturing method according to one embodiment of the present invention can be preferably applied to an electronic device whose performance is deteriorated by chemical components (oxygen, water, nitrogen oxide, sulfur oxide, ozone, etc.) in the air. . Examples of the electronic device 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. From the viewpoint that the effects of the present invention can be obtained more efficiently, the electronic device 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。ただし、本発明の技術的範囲が以下の実施例のみに制限されるわけではない。   The effects of the present invention will be described using the following examples and comparative examples. However, the technical scope of the present invention is not limited only to the following examples.

〔ガスバリア性フィルム1の製造〕
(基材の作製)
基材としては、両面に易接着処理した厚さ100μmのポリエチレンテレフタレートフィルム(東レ株式会社製、ルミラー(登録商標)U48)を用いた。この基材のガスバリア層を形成する面とは反対の面に、厚さ0.5μmのアンチブロック機能を有するクリアハードコート層を形成した。すなわち、UV硬化型樹脂(アイカ工業株式会社製、品番:Z731L)を乾燥膜厚が0.5μmになるように基材上に塗布した後、80℃で乾燥し、その後、空気下、高圧水銀ランプを用いて照射エネルギー量0.5J/cmの条件で硬化を行った。
[Manufacture of gas barrier film 1]
(Preparation of base material)
As a base material, a polyethylene terephthalate film (Lumilar (registered trademark) U48, manufactured by Toray Industries, Inc.) having a thickness of 100 μm and subjected to easy adhesion treatment on both surfaces was used. A clear hard coat layer having a thickness of 0.5 μm and having an antiblock function was formed on the surface of the substrate opposite to the surface on which the gas barrier layer was formed. That is, a UV curable resin (manufactured by Aika Kogyo Co., Ltd., product number: Z731L) was applied on a substrate so that the dry film thickness was 0.5 μm, dried at 80 ° C., and then high-pressure mercury in the air. Curing was performed using a lamp under the condition of an irradiation energy amount of 0.5 J / cm 2 .

次に、基材のガスバリア層を形成する側の面に厚さ2μmのクリアハードコート層を以下のようにして形成した。JSR株式会社製、UV硬化型樹脂オプスター(登録商標)Z7527を、乾燥膜厚が2μmになるように基材に塗布した後、80℃で乾燥し、その後、空気下、高圧水銀ランプを用いて照射エネルギー量0.5J/cmの条件で硬化を行った。このようにして、クリアハードコート層付基材を得た。以降、本実施例および比較例においては、便宜上、このクリアハードコート層付基材を単に基材とする。 Next, a clear hard coat layer having a thickness of 2 μm was formed on the surface of the substrate on which the gas barrier layer was to be formed as follows. A UV curable resin OPSTAR (registered trademark) Z7527 manufactured by JSR Corporation was applied to a substrate so that the dry film thickness was 2 μm, then dried at 80 ° C., and then using a high-pressure mercury lamp in the air. Curing was performed under the condition of an irradiation energy amount of 0.5 J / cm 2 . In this way, a substrate with a clear hard coat layer was obtained. Hereinafter, in this example and the comparative example, this base material with a clear hard coat layer is simply used as a base material for convenience.

(非遷移金属(M1)を含む第1の層の形成;工程1)
<ポリシラザン溶液の塗布>
続いて、前記作製した基材上にポリシラザン塗膜を形成した。無触媒のパーヒドロポリシラザン20質量%ジブチルエーテル溶液(AZエレクトロニックマテリアルズ(株)製アクアミカ(登録商標)NN120−20)と、アミン触媒(N,N,N’,N’−テトラメチル−1,6−ジアミノヘキサン)を固形分5質量%で含有するパーヒドロポリシラザン20質量%ジブチルエーテル溶液(AZエレクトロニックマテリアルズ(株)製アクアミカ(登録商標)NAX120−20)と、をアミン触媒が固形分の1質量%となるように混合して用い、さらにジブチルエーテルで希釈することによりパーヒドロポリシラザン5質量%ジブチルエーテル溶液として調製した。この溶液を、ダイコーターを用いて基材上に塗布したのち、ドライヤーにて温度50℃、露点10℃の気流により1分乾燥、その後、温度80℃、露点5℃の気流にて2分乾燥しポリシラザン塗膜を形成した。
(Formation of first layer containing non-transition metal (M1); Step 1)
<Application of polysilazane solution>
Subsequently, a polysilazane coating film was formed on the prepared substrate. Non-catalytic perhydropolysilazane 20% by weight dibutyl ether solution (Aquamica (registered trademark) NN120-20 manufactured by AZ Electronic Materials Co., Ltd.) and amine catalyst (N, N, N ′, N′-tetramethyl-1, 6-diaminohexane) perhydropolysilazane containing 20% by weight of solid content in dibutyl ether solution (Aquamica (registered trademark) NAX120-20 manufactured by AZ Electronic Materials Co., Ltd.) The mixture was used so as to be 1% by mass, and further diluted with dibutyl ether to prepare a 5% by mass dibutyl ether solution of perhydropolysilazane. This solution is applied onto a substrate using a die coater, and then dried with a dryer at a temperature of 50 ° C. and a dew point of 10 ° C. for 1 minute, and then dried at a temperature of 80 ° C. and a dew point of 5 ° C. for 2 minutes. A polysilazane coating film was formed.

<ポリシラザン塗膜の改質処理>
ポリシラザン塗膜の乾燥後、下記の装置、条件で真空紫外線照射処理を施してポリシラザン改質層を形成した。ドライヤーにて80℃に加熱されたフィルム基材に対して連続しておこなう改質処理工程において加熱したNガスを吹き付けることで、酸素濃度を所定の値まで低下させつつ改質処理時の基材温度を80℃に保った。改質処理時の露点温度は−20℃で実施した。
・改質処理装置
株式会社エム・ディ・コム製エキシマ照射装置MODEL:MEUT−1−500
波長:172nm
ランプ封入ガス:Xe (Xeエキシマランプ使用)
・改質処理条件
エキシマ光強度 :130mW/cm(172nm)
試料(照射表面)と光源の距離 :2mm
フィルム基材温度 :80℃
エキシマランプ管面とフィルム基材との間の酸素濃度:0.1体積%以上0.3体積%以下
フィルム搬送ラインに対して複数の改質処理装置を連続的に配置することで塗膜に対して累積光量(照射エネルギー量)2.5J/cmの真空紫外光を照射し、基材上に第1の層(膜厚150nm)を形成した。
<Polysilazane coating modification process>
After drying the polysilazane coating film, a vacuum silage irradiation treatment was performed with the following apparatus and conditions to form a polysilazane modified layer. By spraying N 2 gas heated in the reforming process step continuously performed on the film substrate heated to 80 ° C. with a dryer, the oxygen concentration is reduced to a predetermined value while the base during the reforming process is performed. The material temperature was kept at 80 ° C. The dew point temperature during the reforming treatment was -20 ° C.
・ Modification processing equipment Eximer irradiation equipment MODEL: MEUT-1-500 manufactured by M.D.
Wavelength: 172nm
Lamp enclosed gas: Xe (uses Xe excimer lamp)
-Modification treatment conditions Excimer light intensity: 130 mW / cm 2 (172 nm)
Distance between sample (irradiated surface) and light source: 2 mm
Film substrate temperature: 80 ° C
Oxygen concentration between the excimer lamp tube surface and the film substrate: 0.1% by volume or more and 0.3% by volume or less On the other hand, vacuum ultraviolet light having a cumulative light amount (irradiation energy amount) of 2.5 J / cm 2 was irradiated to form a first layer (film thickness: 150 nm) on the substrate.

(遷移金属(M2)を含む第2の層および第3の層の形成;工程2および工程3)
<スパッタ法による成膜>
遷移金属(M2)を含む第2の層および第3の層を、物理蒸着法であるスパッタ法で形成した。スパッタリング装置としては、反応性スパッタリング装置である、Applied Material社製の装置名SmartWeb XL 1400 6 cathode systemを使用した。
(Formation of second layer and third layer containing transition metal (M2); Step 2 and Step 3)
<Deposition by sputtering>
The second layer and the third layer containing the transition metal (M2) were formed by sputtering, which is physical vapor deposition. As a sputtering device, a device name SmartWeb XL 1400 6 cathode system manufactured by Applied Material, which is a reactive sputtering device, was used.

第2の層および第3の層の形成は、ロールツーロール方式で、基材および第1の層の積層体である蒸着基材が一定の搬送速度5m/minで搬送された状態で行った。ここで、第2の層および第3の層の形成は、それぞれ搬送経路における1番目のカソードおよび2番目のプロセスゾーン(カソードを有する隔壁間)で行い、3〜6番目のプロセスゾーンは真空状態(0.4Pa以下)として搬送のみを行うことで、第2の層および前記第3の層を、真空状態を維持したまま連続蒸着により形成した。ここで、第2の層を形成するための蒸着時間t2(秒)および第3の層を形成するための蒸着時間t3(秒)は2.0秒で同一であった。   The second layer and the third layer were formed by a roll-to-roll method in a state in which the deposition base material, which is a laminate of the base material and the first layer, was transported at a constant transport speed of 5 m / min. . Here, the second layer and the third layer are formed in the first cathode and the second process zone (between the partition walls having the cathode) in the transfer path, respectively, and the third to sixth process zones are in a vacuum state. By carrying only as (0.4 Pa or less), the second layer and the third layer were formed by continuous vapor deposition while maintaining the vacuum state. Here, the vapor deposition time t2 (second) for forming the second layer and the vapor deposition time t3 (second) for forming the third layer were the same at 2.0 seconds.

ターゲットとしては、市販の酸素欠損型酸化ニオブターゲット(組成はNb1229)を用い、プロセスガスにはArとOとを用いて、アルバック社製DC電源(DPG−20)を用いて成膜を行った。 A commercially available oxygen deficient niobium oxide target (composition is Nb 12 O 29 ) is used as the target, Ar and O 2 are used as process gases, and a DC power source (DPG-20) manufactured by ULVAC is used. Membrane was performed.

第2の層の形成においては、スパッタ電源パワーは7.0W/cmとし、成膜時のガス圧は0.4Paとした。また、酸素分圧を12%に調整して成膜を行った。 In the formation of the second layer, the sputtering power source power was 7.0 W / cm 2 and the gas pressure during film formation was 0.4 Pa. Further, the film was formed by adjusting the oxygen partial pressure to 12%.

第3の層の形成においては、スパッタ電源パワーは7.0W/cmとし、成膜時のガス圧は0.4Paとした。また、酸素分圧を12%に調整して成膜を行った。 In the formation of the third layer, the sputtering power source power was 7.0 W / cm 2 and the gas pressure during film formation was 0.4 Pa. Further, the film was formed by adjusting the oxygen partial pressure to 12%.

第2の層および第3の層の成膜後にフィルムを巻き取り、基材上に第1の層、第2の層および第3の層をこの順に有し、第1の層および第2の層、ならびに第2の層および第3の層が直接接する構成を有する、ガスバリア性フィルム1を形成した。   The film is wound after the second layer and the third layer are formed, and the first layer, the second layer, and the third layer are provided in this order on the substrate. The gas barrier film 1 having a configuration in which the layers and the second layer and the third layer are in direct contact with each other was formed.

<蒸着速度および蒸着速度比の算出>
ここで、各層の蒸着速度(nm/秒)は、事前に厚み100μmのフィルム状のガラス基材(コーニング社製Willow Glass)上に、各層の成膜条件にて成膜を行い、各蒸着膜の膜厚(nm)から、蒸着時間(秒)を除することで算出することで算出した。すなわち、DR2(nm/秒)は、第2の層の膜厚T2(nm)から、第2の層を形成するための蒸着時間t2(秒)を除することで算出した。また、DR3(nm/秒)は、第3の層の膜厚T3(nm)から、第3の層を形成するための蒸着時間t3(秒)を除することで算出した。そして、これらの値より、DR3(nm/秒)に対するDR2(nm/秒)の比であるR(DR2/DR3)を算出した。なお、ここで、本実験においては蒸着時間が同一であることから、Rは、T3(nm)に対するT2(nm)の比と一致することとなる。
<Calculation of deposition rate and deposition rate ratio>
Here, the deposition rate (nm / second) of each layer was previously determined on the film-forming conditions of each layer on a film-like glass substrate (Corning Willow Glass manufactured by Corning). It was calculated by calculating by removing the deposition time (seconds) from the film thickness (nm). That is, DR2 (nm / second) was calculated by dividing the vapor deposition time t2 (second) for forming the second layer from the film thickness T2 (nm) of the second layer. DR3 (nm / second) was calculated by dividing the deposition time t3 (second) for forming the third layer from the film thickness T3 (nm) of the third layer. From these values, R (DR2 / DR3), which is a ratio of DR2 (nm / second) to DR3 (nm / second), was calculated. Here, since the vapor deposition times are the same in this experiment, R corresponds to the ratio of T2 (nm) to T3 (nm).

〔ガスバリア性フィルム2の製造〕
前記ガスバリア性フィルムの製造において、第3の層の形成時のスパッタ電源パワーを6.5W/cmとした以外は同様にして、ガスバリア性フィルム2を製造した。
[Production of gas barrier film 2]
In the production of the gas barrier film, the gas barrier film 2 was produced in the same manner except that the sputtering power source power during the formation of the third layer was 6.5 W / cm 2 .

〔ガスバリア性フィルム3の製造〕
前記ガスバリア性フィルムの製造において、第3の層の形成時のスパッタ電源パワーを6.0W/cmとした以外は同様にして、ガスバリア性フィルム3を製造した。
[Production of gas barrier film 3]
In the production of the gas barrier film, the gas barrier film 3 was produced in the same manner except that the sputtering power source power during the formation of the third layer was 6.0 W / cm 2 .

〔ガスバリア性フィルム4の製造〕
前記ガスバリア性フィルムの製造において、第3の層の形成時のスパッタ電源パワーを4.7W/cmとした以外は同様にして、ガスバリア性フィルム4を製造した。
[Production of gas barrier film 4]
In the production of the gas barrier film, the gas barrier film 4 was produced in the same manner except that the sputtering power source power during the formation of the third layer was 4.7 W / cm 2 .

〔ガスバリア性フィルム5の製造〕
前記ガスバリア性フィルムの製造において、第3の層の形成時のスパッタ電源パワーを3.3W/cmとした以外は同様にして、ガスバリア性フィルム5を製造した。
[Production of gas barrier film 5]
In the production of the gas barrier film, the gas barrier film 5 was produced in the same manner except that the sputtering power source power during the formation of the third layer was 3.3 W / cm 2 .

〔ガスバリア性フィルム6の製造〕
前記ガスバリア性フィルムの製造において、第3の層の形成時のスパッタ電源パワーを2.8W/cmとした以外は同様にして、ガスバリア性フィルム6を製造した。
[Manufacture of gas barrier film 6]
In the production of the gas barrier film, the gas barrier film 6 was produced in the same manner except that the sputtering power source power at the time of forming the third layer was 2.8 W / cm 2 .

〔ガスバリア性フィルム7の製造〕
前記ガスバリア性フィルムの製造において、第3の層の形成時のスパッタ電源パワーを2.1W/cmとした以外は同様にして、ガスバリア性フィルム7を製造した。
[Manufacture of gas barrier film 7]
In the production of the gas barrier film, the gas barrier film 7 was produced in the same manner except that the sputtering power source power during the formation of the third layer was 2.1 W / cm 2 .

〔ガスバリア性フィルム8の製造〕
前記ガスバリア性フィルムの製造において、第3の層の形成において、スパッタ電源パワーを1.9W/cmとした以外は同様にして、ガスバリア性フィルム8を製造した。
[Production of gas barrier film 8]
In the production of the gas barrier film, the gas barrier film 8 was produced in the same manner as in the formation of the third layer, except that the sputtering power source power was 1.9 W / cm 2 .

〔ガスバリア性フィルム9の製造〕
前記ガスバリア性フィルム4の製造において、基材の搬送速度を2.5min/mとした以外は同様にして、ガスバリア性フィルム8を製造した。
[Production of gas barrier film 9]
In the production of the gas barrier film 4, the gas barrier film 8 was produced in the same manner except that the conveyance speed of the substrate was 2.5 min / m.

なお、ガスバリア性フィルム1〜9の製造における、第3の層を形成する蒸着速度DR3(nm/秒)に対する第2の層を形成する蒸着速度DR2(nm/秒)の比であるR(DR2/DR3)は表1に示す。   In the production of the gas barrier films 1 to 9, R (DR2) is a ratio of the deposition rate DR2 (nm / second) for forming the second layer to the deposition rate DR3 (nm / second) for forming the third layer. / DR3) is shown in Table 1.

また、各ガスバリア性フィルム1〜9においては、第1の層および第2の層の界面に複合組成領域が形成されていた。また、複合組成領域は酸素欠損組成であった。   Moreover, in each gas barrier film 1-9, the composite composition area | region was formed in the interface of a 1st layer and a 2nd layer. The composite composition region was an oxygen deficient composition.

〔評価〕
ガスバリア性フィルム1〜9について、以下の評価を行った。
[Evaluation]
The following evaluation was performed about the gas barrier films 1-9.

(高温高湿保存後の水蒸気透過率(WVTR))
各ガスバリア性フィルム1〜9を温度85℃、相対湿度85%RHの高温高湿槽に1日保存した後、温度25℃、相対湿度40%RHの環境下に1日放置した。その後、温度38℃、相対湿度90%RHにおける水蒸気透過率(g/m・day)を、MOCON水蒸気透過率測定装置Aquatran(MOCON社製)を用いて、MOCON法により測定した。測定した水蒸気透過率を、各ガスバリア性フィルム1〜9のガスバリア性として次のようにランク評価した。
(Water vapor transmission rate after storage at high temperature and high humidity (WVTR))
Each of the gas barrier films 1 to 9 was stored in a high-temperature and high-humidity tank having a temperature of 85 ° C. and a relative humidity of 85% RH for one day, and then left in an environment of a temperature of 25 ° C. and a relative humidity of 40% RH for one day. Thereafter, the water vapor transmission rate (g / m 2 · day) at a temperature of 38 ° C. and a relative humidity of 90% RH was measured by the MOCON method using a MOCON water vapor transmission rate measuring device Aquatran (manufactured by MOCON). The measured water vapor transmission rate was ranked as the gas barrier properties of the gas barrier films 1 to 9 as follows.

5:水蒸気透過率が、0.001g/m・day未満
4:水蒸気透過率が、0.001g/m・day以上0.005g/m・day未満
3:水蒸気透過率が、0.005g/m・day以上0.010g/m・day未満
2:水蒸気透過率が、0.010g/m・day以上0.100g/m・day未満
1:水蒸気透過率が、0.100g/m・day以上
なお、水蒸気透過率の値が小さいほどガスバリア性が高く、ランク3以上が実用できるガスバリア性であり、ランク4以上が特に顕著なガスバリア性を有するものとする。これらの結果を表1に示す。
5: water vapor transmission rate, 0.001g / m 2 · day less than 4: Water vapor transmission rate, 0.001g / m 2 · day or more 0.005g / m 2 · day less than 3: water vapor permeability, 0. 005g / m 2 · day or more 0.010 g / m 2 · day less than 2: water vapor permeability, 0.010 g / m 2 · day or more 0.100 g / m 2 · day less than 1: water vapor transmission rate, 0. 100 g / m 2 · day or more Note that the smaller the value of the water vapor transmission rate, the higher the gas barrier property, the gas barrier property that can be practically used in rank 3 or higher, and the gas barrier property that is particularly remarkable in rank 4 or higher. These results are shown in Table 1.

(封止接着性)
各ガスバリア性フィルム1〜9の封止接着性を、測定した。測定は、JIS K 5600の5−6(2004年度版)に準拠して行った。
(Sealing adhesiveness)
The sealing adhesiveness of each gas barrier film 1-9 was measured. The measurement was performed according to JIS K 5600 5-6 (2004 edition).

具体的には、各ガスバリア性フィルム1〜9の最表面である第3の層側に、カッターナイフと1mm間隔のカッターガイドを使用して、10×10マスの格子状の切り込みを入れた。1マスは1mm四方の大きさとし、切り込みの深さは第3の層側から第1の層を貫通して基材に達する深さとした。   Specifically, 10 × 10 square grid cuts were made on the third layer side, which is the outermost surface of each gas barrier film 1-9, using a cutter knife and a cutter guide with a 1 mm interval. One square has a size of 1 mm square, and the depth of the cut is a depth reaching the base material through the first layer from the third layer side.

切り込みを入れた第3の層上に、18mm幅の粘着テープCT405AP−18(ニチバン社製)を貼り付け、粘着テープ上を消しゴムで擦って粘着テープをガスバリア層上に付着させた。その後、粘着テープをガスバリア層に対して垂直方向に剥がし、10×10マスのうち、基材からガスバリア層が剥離したマスの数を計数した。計数したマスの数から基材とガスバリア層の封止接着性を下記のようにランク評価した。   An adhesive tape CT405AP-18 (manufactured by Nichiban Co., Ltd.) having a width of 18 mm was attached on the third layer having the cuts, and the adhesive tape was attached to the gas barrier layer by rubbing the adhesive tape with an eraser. Thereafter, the pressure-sensitive adhesive tape was peeled off in the direction perpendicular to the gas barrier layer, and among 10 × 10 squares, the number of squares where the gas barrier layer was peeled off from the substrate was counted. The sealing adhesion between the base material and the gas barrier layer was evaluated from the number of counted masses as follows.

5:剥離したマスの数が5以下
4:剥離したマスの数が6以上10以下
3:剥離したマスの数が11以上15以下
2:剥離したマスの数が16以上20以下
1:剥離したマスの数が21以上
なお、剥離したマスの数が小さいほど封止接着性が高く、ランク3以上の封止接着性が実用可能な接着性である。これらの結果を表1に示す。
5: Number of peeled cells is 5 or less 4: Number of peeled cells is 6 or more and 10 or less 3: Number of peeled cells is 11 or more and 15 or less 2: Number of peeled cells is 16 or more and 20 or less 1: Peeled The number of cells is 21 or more. Note that the smaller the number of cells peeled, the higher the sealing adhesiveness, and the sealing adhesiveness of rank 3 or higher is practical. These results are shown in Table 1.

上記より、実施例に係る製造方法によって製造されたガスバリア性フィルム3〜7、9は、高い高温高湿耐久性を有し、かつ封止接着性に優れているヘイズが低いことが確認された。   From the above, it was confirmed that the gas barrier films 3 to 7 and 9 manufactured by the manufacturing method according to the examples have high high-temperature and high-humidity durability and low haze that is excellent in sealing adhesiveness. .

また、ガスバリア性フィルム4、5、9の結果より、R(DR2/DR3)が2.0〜3.5であるときは、特に高い高温耐久性と、特に優れた密着性を両立したフィルムを製造できることが確認された。   Moreover, from the results of the gas barrier films 4, 5, and 9, when R (DR2 / DR3) is 2.0 to 3.5, a film that has both particularly high high temperature durability and particularly excellent adhesion. It was confirmed that it could be manufactured.

1 スパッタリング装置
2 真空チャンバ
3 供給側搬送系チャンバ
4 収納側搬送系チャンバ
5 送り出しローラー
6、7、8、9 搬送ローラー
10 巻き取りローラー
11 成膜ローラー
12 カソード
13 ターゲット
14 隔壁
15 蒸着基材
16 積層体(第2の層と第3の層とが直接接する積層構造を含む積層体)
17 積層体フィルム
18 真空ポンプ
19 反応ガス供給装置
20 不活性ガス供給装置
21、22 ロードロック
30 ガスバリア性フィルム
31 基材
32 非遷移金属(M1)を含む第1の層
32a 複合組成領域以外の領域
32b 複合組成領域(酸素欠損領域)
33 遷移金属(M2)を含む第2の層
34 遷移金属(M2)を含む第3の層。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Sputtering apparatus 2 Vacuum chamber 3 Supply side conveyance system chamber 4 Storage side conveyance system chamber 5 Delivery roller 6, 7, 8, 9 Conveyance roller 10 Take-up roller 11 Film formation roller 12 Cathode 13 Target 14 Partition 15 Deposition base material 16 Lamination Body (laminated body including a laminated structure in which the second layer and the third layer are in direct contact)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 17 Laminated body film 18 Vacuum pump 19 Reaction gas supply apparatus 20 Inert gas supply apparatus 21, 22 Load lock 30 Gas barrier film 31 Base material 32 1st layer containing a non-transition metal (M1) 32a Area | regions other than a composite composition area | region 32b Composite composition region (oxygen deficient region)
33 Second layer containing transition metal (M2) 34 Third layer containing transition metal (M2).

Claims (12)

基材上に非遷移金属(M1)または非遷移金属(M1)を含む化合物を用いて前記非遷移金属(M1)を含む第1の層を形成する工程1と、
前記第1の層上に、前記第1の層と接するように、物理蒸着法により、遷移金属(M2)または遷移金属(M2)を含む化合物を用いて前記遷移金属(M2)を含む第2の層を形成する工程2と、
前記第2の層上に、物理蒸着法により、遷移金属(M2’)または遷移金属(M2’)を含む化合物を用いて前記遷移金属(M2’)を含む第3の層を形成する工程3と、を含み、
前記第3の層は最外層であり、
前記工程2および前記工程3において、前記第2の層を形成する蒸着速度をDR2(nm/秒)、前記第3の層を形成する蒸着速度をDR3(nm/秒)としたとき、
前記DR3(nm/秒)に対する前記DR2(nm/秒)の比であるRが、下記式1を満たす、ガスバリア性フィルムの製造方法。
Forming a first layer containing the non-transition metal (M1) using a non-transition metal (M1) or a compound containing the non-transition metal (M1) on a substrate;
A second layer containing the transition metal (M2) is formed on the first layer using a compound containing a transition metal (M2) or a transition metal (M2) by physical vapor deposition so as to be in contact with the first layer. Forming a layer of step 2;
Step 3 of forming a third layer containing the transition metal (M2 ′) on the second layer by a physical vapor deposition method using a transition metal (M2 ′) or a compound containing the transition metal (M2 ′). And including
The third layer is the outermost layer;
In the step 2 and the step 3, when the deposition rate for forming the second layer is DR2 (nm / sec) and the deposition rate for forming the third layer is DR3 (nm / sec),
A method for producing a gas barrier film, wherein R which is a ratio of the DR2 (nm / second) to the DR3 (nm / second) satisfies the following formula 1.
前記工程2および前記工程3において、
前記第2の層を形成するための蒸着時間をt2(min)、前記第3の層を形成するための蒸着時間をt3(min)とし、
前記第2の層の膜厚をT2(nm)、前記第3の層の膜厚T3(nm)としたとき、
前記t2(秒)および前記t3(秒)が下記式2を満たし、前記DR2(nm/秒)および前記T2(nm)が下記式3を満たし、前記DR3(nm/秒)および前記T3(nm)が下記式4を満たす、請求項1に記載のガスバリア性フィルムの製造方法。
In step 2 and step 3,
The deposition time for forming the second layer is t2 (min), the deposition time for forming the third layer is t3 (min),
When the film thickness of the second layer is T2 (nm) and the film thickness T3 (nm) of the third layer,
The t2 (second) and the t3 (second) satisfy the following formula 2, the DR2 (nm / second) and the T2 (nm) satisfy the following formula 3, and the DR3 (nm / second) and the T3 (nm The method for producing a gas barrier film according to claim 1, wherein:
前記工程2および前記工程3において、前記第2の層および前記第3の層を、真空状態を維持したまま連続蒸着により形成する、請求項1または2に記載のガスバリア性フィルムの製造方法。   The method for producing a gas barrier film according to claim 1 or 2, wherein in the step 2 and the step 3, the second layer and the third layer are formed by continuous vapor deposition while maintaining a vacuum state. 前記工程2および前記工程3において、前記第2の層および前記第3の層を、ロールツーロール方式で前記基材および前記第1の層を含む積層体が一定の搬送速度で搬送された状態で形成する、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の製造方法。   In the step 2 and the step 3, the second layer and the third layer are conveyed in a roll-to-roll manner with a laminate including the base material and the first layer being conveyed at a constant conveyance speed. The manufacturing method of the gas-barrier film of any one of Claims 1-3 formed by. 前記搬送速度が1(m/min)以上、50(m/min)以下である、請求項4に記載のガスバリア性フィルムの製造方法。   The method for producing a gas barrier film according to claim 4, wherein the transport speed is 1 (m / min) or more and 50 (m / min) or less. 前記工程2および前記工程3において、前記物理蒸着法がスパッタ法である、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の製造方法。   In the said process 2 and the said process 3, the manufacturing method of the gas-barrier film of any one of Claims 1-5 whose said physical vapor deposition method is a sputtering method. 前記遷移金属(M2)および(M2’)が長周期型周期表の第5族の金属から選択される金属である、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の製造方法。   The method for producing a gas barrier film according to any one of claims 1 to 6, wherein the transition metals (M2) and (M2 ') are metals selected from metals of Group 5 of the long-period periodic table. . 前記非遷移金属が長周期型周期表の第12族〜第14族の金属から選択される金属である、請求項1〜7のいずれか1項に記載のガスバリア性フィルムの製造方法。   The method for producing a gas barrier film according to any one of Claims 1 to 7, wherein the non-transition metal is a metal selected from Group 12 to Group 14 metal of the long-period periodic table. 前記工程1において、前記非遷移金属(M1)を含む化合物を含む塗布液を塗布することにより前記第1の層を形成する、請求項1〜8のいずれか1項に記載のガスバリア性フィルムの製造方法。   The gas barrier film according to any one of claims 1 to 8, wherein in the step 1, the first layer is formed by applying a coating liquid containing a compound containing the non-transition metal (M1). Production method. 前記非遷移金属(M1)を含む化合物がポリシラザンである、請求項9に記載のガスバリア性フィルムの製造方法。   The method for producing a gas barrier film according to claim 9, wherein the compound containing the non-transition metal (M1) is polysilazane. 前記工程1において、前記塗布液を塗布して得られた塗膜に、さらに改質処理をして前記第1の層を形成する、請求項9または10に記載のガスバリア性フィルムの製造方法。   The method for producing a gas barrier film according to claim 9 or 10, wherein, in the step 1, the coating layer obtained by applying the coating solution is further subjected to a modification treatment to form the first layer. 前記改質処理が真空紫外線照射処理である、請求項11に記載のガスバリア性フィルムの製造方法。   The method for producing a gas barrier film according to claim 11, wherein the modification treatment is a vacuum ultraviolet irradiation treatment.
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