JPWO2018168671A1 - Gas barrier film, gas barrier film, method of manufacturing gas barrier film, and method of manufacturing gas barrier film - Google Patents

Gas barrier film, gas barrier film, method of manufacturing gas barrier film, and method of manufacturing gas barrier film Download PDF

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Abstract

組成をSiOxCyで表した際に、横軸をx、縦軸をyとした直交座標上で、A(x=0.8、y=0.8)、B(x=1.2、y=0.8)、C(x=1.9、y=0.1)、D(x=1.9、y=0.0)、E(x=0.8、y=0.55)の5点で囲まれた領域内に存在する組成を、厚さ方向に20nm以上、1000nm以下の範囲で有し、算術平均粗さ(Ra)が2.0nm以下である、高いガスバリア性及び透明性を有するガスバリア膜を作製する。When the composition is represented by SiOxCy, A (x = 0.8, y = 0.8), B (x = 1.2, y = 0.8), C (x = 1.9, y = 0.1), D (x = 1.9, y = 0.0), E (x = 0.8, y = 0.55) High gas barrier property and transparency having a composition existing in a region surrounded by five points in a thickness direction in a range of 20 nm or more and 1000 nm or less and an arithmetic average roughness (Ra) of 2.0 nm or less. Is produced.

Description

本発明は、ガスバリア膜、及び、ガスバリア膜を備えるガスバリア性フィルム、並びに、ガスバリア膜の製造方法、及び、ガスバリア膜を備えるガスバリア性フィルムの製造方法に係わる。   The present invention relates to a gas barrier film, a gas barrier film provided with a gas barrier film, a method for manufacturing a gas barrier film, and a method for manufacturing a gas barrier film provided with a gas barrier film.

有機EL(Electro Luminescence)素子、液晶表示素子、太陽電池等の電子デバイスの封止には、軽量で可撓性の高いガスバリア性フィルムが使用されている。ガスバリア性フィルムは、一般的に、樹脂製のベースフィルム上にガスバリア膜を備え、このガスバリア膜によって大気中の水、酸素等のガスの浸入を防ぐことができる。   BACKGROUND ART Light and highly flexible gas barrier films are used for sealing electronic devices such as organic EL (Electro Luminescence) elements, liquid crystal display elements, and solar cells. The gas barrier film generally has a gas barrier film on a resin base film, and the gas barrier film can prevent gas such as water and oxygen in the air from entering.

ガスバリア性フィルムとしては、ガスバリア性を高めるために、ヘキサメチルジシロキサン(HMDSO)等を原料としたプラズマ化学気相成長法を用いて、ケイ素(Si)原子、酸素(O)原子及び炭素(C)原子の原子組成比を特定の範囲に調整したガスバリア膜の形成が提案されている(例えば、特許文献1、特許文献2参照)。   As a gas barrier film, in order to enhance gas barrier properties, a silicon (Si) atom, an oxygen (O) atom, and a carbon (C) atom are formed by a plasma chemical vapor deposition method using hexamethyldisiloxane (HMDSO) or the like as a raw material. There has been proposed formation of a gas barrier film in which the atomic composition ratio of atoms is adjusted to a specific range (for example, see Patent Documents 1 and 2).

また、電子デバイスへの利用性を高めるために、ガスバリア性フィルムの透明性を高めることが求められている。例えば、ガスバリア膜として酸化ケイ素(SiOx)膜を形成し、Si原子に対するO原子の比率xを2.0付近に調整することで、ガスバリア性フィルムの透明性を高めることが提案されている(例えば、特許文献3参照)。   In addition, in order to enhance the utility to electronic devices, it is required to enhance the transparency of the gas barrier film. For example, it has been proposed to increase the transparency of a gas barrier film by forming a silicon oxide (SiOx) film as a gas barrier film and adjusting the ratio x of O atoms to Si atoms to around 2.0 (for example, And Patent Document 3).

特許第4464155号公報Japanese Patent No. 4464155 特開2013−67607号公報JP 2013-67607 A 特開2009−101548号公報JP 2009-101548 A

しかしながら、O原子の比率xを調整して透明性を高める構成では、ガスバリア性が低下してしまう。このため、上述のガスバリア性フィルムの構成では、高いガスバリア性と、高い透明性とを両立できていない。   However, in a configuration in which the transparency x is adjusted by adjusting the ratio x of O atoms, the gas barrier property is reduced. For this reason, in the configuration of the gas barrier film described above, both high gas barrier properties and high transparency cannot be achieved.

上述した問題の解決のため、本発明においては、高いガスバリア性と、高い透明性とを実現できるガスバリア膜、ガスバリア性フィルム、ガスバリア膜の製造方法、及び、ガスバリア性フィルムの製造方法を提供する。   In order to solve the above-described problems, the present invention provides a gas barrier film, a gas barrier film, a method for manufacturing a gas barrier film, and a method for manufacturing a gas barrier film, which can realize high gas barrier properties and high transparency.

本発明のガスバリア膜は、ケイ素と酸素と炭素とを含む化学蒸着膜であり、組成をSiOxCyで表した際に、横軸をx、縦軸をyとした直交座標上で、A(x=0.8、y=0.8)、B(x=1.2、y=0.8)、C(x=1.9、y=0.1)、D(x=1.9、y=0.0)、E(x=0.8、y=0.55)の5点で囲まれた領域内に存在する組成を、厚さ方向に20nm以上、1000nm以下の範囲で有し、算術平均粗さ(Ra)が2.0nm以下である。
また、本発明のガスバリア性フィルムは、基材上に形成された上記ガスバリア膜を備える。
することを特徴とする。
The gas barrier film of the present invention is a chemical vapor deposition film containing silicon, oxygen, and carbon. When the composition is expressed by SiOxCy, A (x = 0.8, y = 0.8), B (x = 1.2, y = 0.8), C (x = 1.9, y = 0.1), D (x = 1.9, y = 0.0) and E (x = 0.8, y = 0.55) in a region surrounded by five points in the thickness direction in a range of 20 nm or more and 1000 nm or less, The arithmetic average roughness (Ra) is 2.0 nm or less.
Further, the gas barrier film of the present invention includes the above gas barrier film formed on a substrate.
It is characterized by doing.

また、本発明のガスバリア膜の製造方法は、化学蒸着法を用いてケイ素と酸素と炭素とを含むガスバリア膜を形成し、ガスバリア膜の形成において、ガスバリア膜の組成をSiOxCyで表した際に、横軸をx、縦軸をyとした直交座標上で、A(x=0.8、y=0.8)、B(x=1.2、y=0.8)、C(x=1.9、y=0.1)、D(x=1.9、y=0.0)、E(x=0.8、y=0.55)の5点で囲まれた領域内に存在する組成を、厚さ方向に20nm以上、1000nm以下の範囲で有するように制御し、ガスバリア膜表面の算術平均粗さ(Ra)を2.0nm以下に形成する。
また、本発明のガスバリア性フィルムの製造方法は、基材上に上記方法によってガスバリア膜を形成する。
Further, the method of manufacturing a gas barrier film of the present invention forms a gas barrier film containing silicon, oxygen, and carbon using a chemical vapor deposition method, and in forming the gas barrier film, when the composition of the gas barrier film is represented by SiOxCy, A (x = 0.8, y = 0.8), B (x = 1.2, y = 0.8), C (x = 1.9, y = 0.1), D (x = 1.9, y = 0.0), E (x = 0.8, y = 0.55) The composition present is controlled so as to have a thickness in the range of 20 nm or more and 1000 nm or less, and the arithmetic average roughness (Ra) of the gas barrier film surface is formed to 2.0 nm or less.
In the method for producing a gas barrier film of the present invention, a gas barrier film is formed on a substrate by the above method.

本発明によれば、高いガスバリア性と、高い透明性とを実現できるガスバリア膜、ガスバリア性フィルム、ガスバリア膜の製造方法、及び、ガスバリア性フィルムの製造方法を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a gas barrier film, a gas barrier film, a method for producing a gas barrier film, and a method for producing a gas barrier film, which can realize high gas barrier properties and high transparency.

SiOxCy組成の構造を平面上で表した図である。It is the figure which represented the structure of SiOxCy composition on the plane. SiOの結晶構造を表す図である。It is a diagram representing a crystal structure of SiO 2. SiCの結晶構造を表す図である。It is a figure showing the crystal structure of SiC. SiOxCy組成において、横軸をx、縦軸をyとした直交座標を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing orthogonal coordinates in which the horizontal axis is x and the vertical axis is y in a SiOxCy composition. SiOxCy組成における(x,y)のABCDEの5点の範囲を示す図である。It is a figure which shows the range of five points of ABCDE of (x, y) in a SiOxCy composition. SiOxCy組成における(x,y)のACDEの5点の範囲を示す図である。SiOxCy in the composition (x, y) is a diagram showing the range of 5 points A 1 B 1 CDE 1 of. SiOxCy組成におけるXPSデプスプロファイルの測定のグラフの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the graph of the measurement of the XPS depth profile in a SiOxCy composition. 図7に示すグラフのSiOxCy組成の厚さ毎の(x,y)の座標を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing (x, y) coordinates of each thickness of the SiOxCy composition in the graph shown in FIG. 7. SiOxCy組成におけるXPSデプスプロファイルの測定のグラフの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the graph of the measurement of the XPS depth profile in a SiOxCy composition. 図9に示すグラフのSiOxCy組成の厚さ毎の(x,y)の座標を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing (x, y) coordinates of each thickness of the SiOxCy composition in the graph shown in FIG. 9. SiOxCy組成におけるXPSデプスプロファイルの測定のグラフの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the graph of the measurement of the XPS depth profile in a SiOxCy composition. 図11に示すグラフのSiOxCy組成の厚さ毎の(x,y)の座標を示す図である。FIG. 12 is a diagram showing (x, y) coordinates for each thickness of the SiOxCy composition in the graph shown in FIG. 11. ガスバリア膜の三次元表面粗さ変換データをヒストグラム表示した画像である。5 is an image in which three-dimensional surface roughness conversion data of a gas barrier film is displayed as a histogram. ガスバリア膜の三次元表面粗さ変換データをヒストグラム表示した画像である。5 is an image in which three-dimensional surface roughness conversion data of a gas barrier film is displayed as a histogram. ガスバリア膜の三次元表面粗さ変換データをヒストグラム表示した画像である。5 is an image in which three-dimensional surface roughness conversion data of a gas barrier film is displayed as a histogram. ローラー間放電プラズマCVD装置の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of a discharge plasma CVD apparatus between rollers. ガスバリア性フィルムの概略構成を示す図である。It is a figure showing the schematic structure of a gas barrier film. SiOxCy組成におけるXPSデプスプロファイルの測定のグラフの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the graph of the measurement of the XPS depth profile in a SiOxCy composition. 図18に示すグラフのSiOxCy組成の厚さ毎の(x,y)の座標を示す図である。FIG. 19 is a diagram showing (x, y) coordinates for each thickness of the SiOxCy composition in the graph shown in FIG. 18. SiOxCy組成におけるXPSデプスプロファイルの測定のグラフの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the graph of the measurement of the XPS depth profile in a SiOxCy composition. 図20に示すグラフのSiOxCy組成の厚さ毎の(x,y)の座標を示す図である。FIG. 21 is a diagram showing (x, y) coordinates for each thickness of the SiOxCy composition in the graph shown in FIG. 20. SiOxCy組成におけるXPSデプスプロファイルの測定のグラフの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the graph of the measurement of the XPS depth profile in a SiOxCy composition. 図22に示すグラフのSiOxCy組成の厚さ毎の(x,y)の座標を示す図である。FIG. 23 is a diagram showing (x, y) coordinates of each thickness of the SiOxCy composition in the graph shown in FIG. 22.

以下、本発明を実施するための形態の例を説明するが、本発明は以下の例に限定されるものではない。
なお、説明は以下の順序で行う。
1.ガスバリア膜の概要
2.ガスバリア膜
3.ガスバリア膜の製造方法
4.ガスバリア性フィルム、及び、ガスバリア性フィルムの製造方法
Hereinafter, examples of embodiments for carrying out the present invention will be described, but the present invention is not limited to the following examples.
The description will be made in the following order.
1. 1. Outline of gas barrier film 2. Gas barrier film 3. Manufacturing method of gas barrier film Gas barrier film and method for producing gas barrier film

〈1.ガスバリア膜の概要〉
ガスバリア膜の具体的な実施形態の説明に先立ち、ガスバリア膜の概要について説明する。
<1. Overview of gas barrier film>
Prior to description of a specific embodiment of the gas barrier film, an outline of the gas barrier film will be described.

ガスバリア膜は、少なくともケイ素(Si)原子、酸素(O)原子及び炭素(C)原子を含有し、組成をSiOxCyとして表すことができる。SiOxCy組成のガスバリア膜において、xの値はケイ素に対する酸素の含有量(O/Si:酸素比率)として表され、yの値はケイ素に対する炭素の含有量(C/Si:炭素比率)として表される。   The gas barrier film contains at least a silicon (Si) atom, an oxygen (O) atom and a carbon (C) atom, and can have a composition represented by SiOxCy. In the gas barrier film of the SiOxCy composition, the value of x is expressed as the content of oxygen to silicon (O / Si: oxygen ratio), and the value of y is expressed as the content of carbon to silicon (C / Si: carbon ratio). You.

このようなSiOxCy組成のガスバリア膜は、化学蒸着(CVD)成膜を用いて、Si−C骨格を有する有機ケイ素化合物と酸素とを反応させるか、Si−O骨格を有する有機ケイ素化合物に、酸素、二酸化炭素、一酸化炭素、二酸化窒素等を反応させて、酸化炭化ケイ素(SiOC)膜を形成することにより、作製される。なお、成膜中に窒素、アンモニア等のガスを供給して窒化することにより、さらに窒素(N)原子を含有するガスバリア膜を形成してもよい。   Such a gas barrier film having a SiOxCy composition is prepared by reacting an organic silicon compound having a Si—C skeleton with oxygen using a chemical vapor deposition (CVD) film, or adding an oxygen to an organic silicon compound having a Si—O skeleton. , Carbon dioxide, carbon monoxide, nitrogen dioxide, etc., to form a silicon oxycarbide (SiOC) film. Note that a gas barrier film further containing nitrogen (N) atoms may be formed by supplying a gas such as nitrogen or ammonia during the film formation and nitriding.

CVD成膜によるSiOxCy組成のガスバリア膜のガスバリア性は、MOCON水蒸気透過率測定装置Aquatran(MOCON社製)により、温度38℃、湿度100%RHで測定された水蒸気透過度が、0.1[g/(m・24h)]以下であり、1×10−3(g/m/day)以下であることが好ましい。The gas barrier property of a gas barrier film having a SiOxCy composition formed by CVD film has a water vapor permeability of 0.1 [g measured at a temperature of 38 ° C. and a humidity of 100% RH by a MOCON water vapor permeability measuring device Aquatran (manufactured by MOCON). / (M 2 · 24h)] or less, and preferably 1 × 10 −3 (g / m 2 / day) or less.

ガスバリア膜の膜厚は、特に制限されないが、5〜1000nmの範囲内であることが好ましく、20〜500nmの範囲内であることより好ましく、40〜300nmの範囲内であることが特に好ましい。ガスバリア膜の厚さが範囲内であれば、酸素ガスバリア性、水蒸気バリア性等のガスバリア性に優れ、且つ、光学特性への影響が小さいガスバリア膜とすることができる。また、ガスバリア膜に、屈曲された状態でも良好なガスバリア性が得られる。なお、ガスバリア膜の厚さは、後述するXPS分析における、SiO換算値によって求められる。The thickness of the gas barrier film is not particularly limited, but is preferably in the range of 5 to 1000 nm, more preferably in the range of 20 to 500 nm, and particularly preferably in the range of 40 to 300 nm. When the thickness of the gas barrier film is within the range, a gas barrier film having excellent gas barrier properties such as oxygen gas barrier properties and water vapor barrier properties and having little influence on optical characteristics can be obtained. Also, good gas barrier properties can be obtained even when the gas barrier film is bent. The thickness of the gas barrier film, in XPS analysis to be described later, it is determined by the SiO 2 equivalent.

また、CVD成膜によるガスバリア膜の光の吸収率は、波長450nmの光において、10%以下であることが好ましい。波長450nm光の吸収率が10%以下であれば、可視光域の吸収が小さく、透明性の高いガスバリア膜を実現することができる。ガスバリア膜の光の吸収率は、例えば、コニカミノルタ社製の分光測色計CM−3600dを用いて測定された波長450nmの光の透過率A(%)と反射率B(%)とから、次の式を用いて求めることができる。
[450nmでの吸収率=100−(450nm光の透過率A(%)+450nm光の反射率B(%))]
The light absorption of the gas barrier film formed by CVD is preferably 10% or less for light having a wavelength of 450 nm. When the absorptance of light having a wavelength of 450 nm is 10% or less, a gas barrier film with low absorption in the visible light region and high transparency can be realized. The light absorptance of the gas barrier film is calculated from, for example, the transmittance A (%) and the reflectance B (%) of light having a wavelength of 450 nm measured using a spectrophotometer CM-3600d manufactured by Konica Minolta. It can be obtained using the following equation.
[Absorptance at 450 nm = 100- (transmittance A (%) of 450 nm light + reflectance B (%) of 450 nm light]]

従来の化学蒸着(CVD)膜によるSiOxCy組成のガスバリア膜は、例えば、ヘキサメチルジシロキサン(HMDSO)のような、ケイ素原子1に対して、酸素原子が1未満、炭素原子が2を超える原料によって作製されている。この場合のSiOxCy組成のCVD膜は、構造を平面上で表すと図1のようになり、SiOの構造から一部のOがCHに置き換えた構造を取ると考えられる。さらに、HMDSOを原料としたSiOxCy組成のCVD膜は、Si−CHや、Si−OHの構造も有すると考えられる。A gas barrier film having a SiOxCy composition formed by a conventional chemical vapor deposition (CVD) film is made of a material having less than 1 oxygen atom and more than 2 carbon atoms per 1 silicon atom, such as hexamethyldisiloxane (HMDSO). Have been made. The CVD film SiOxCy composition in is as shown in Figure 1 to represent the structure on a plane, a part of the O from the structure of SiO 2 is considered to have a structure obtained by replacing the CH 2. Furthermore, CVD film SiOxCy composition was HMDSO as a raw material, and Si-CH 3, considered to be a structure of Si-OH.

一方、本来のSiOは図2に示すような結晶構造を取り、SiCは図3に示すような結晶構造を取る。図2及び図3に示すSiOやSiCの構造に比べると、図1に示すHMDSOを原料としたSiOxCy組成のCVD膜は、Si−O間にCHが介在する分だけ、緻密な構造ではないと考えられる。On the other hand, the original SiO 2 has a crystal structure as shown in FIG. 2, and the SiC has a crystal structure as shown in FIG. Compared to the structure of SiO 2 or SiC shown in FIGS. 2 and 3, the CVD film of the SiOxCy composition shown in FIG. 1 using HMDSO as a raw material has a dense structure due to the interposition of CH 2 between Si—O. It is thought that there is no.

また、HMDSOを原料としたSiOxCy組成のCVD膜は、炭素比率yが0.8以上の範囲で水蒸気バリア性が良好となる。炭素比率yが0.8未満の範囲、すなわち、炭素比率yが低く、酸素比率xが高い組成範囲では、Si−OHの存在比率が増加し、(−OH)による親水性基が含まれる間隙が形成されやすくなる。このため、炭素比率yが0.8未満の範囲では、親水性基による水蒸気パスが形成されやすく、SiOxCy組成のCVD膜のバリア性が低下すると考えられる。従って、SiOxCy組成のCVD膜においてバリア性を高めるためには、炭素比率yを0.8以上の範囲、すなわち、炭素比率yが高く、酸素比率xが低い組成範囲とし、親水性基による水蒸気パスを減少させることが必要である。   In addition, a CVD film having a SiOxCy composition using HMDSO as a raw material has a good water vapor barrier property when the carbon ratio y is in the range of 0.8 or more. In the range where the carbon ratio y is less than 0.8, that is, in the composition range where the carbon ratio y is low and the oxygen ratio x is high, the abundance of Si—OH increases, and the gap containing the hydrophilic group due to (—OH) is included. Are easily formed. Therefore, when the carbon ratio y is less than 0.8, a water vapor path is easily formed by the hydrophilic group, and the barrier property of the CVD film having the SiOxCy composition is considered to be reduced. Therefore, in order to enhance the barrier property in the CVD film of the SiOxCy composition, the carbon ratio y is set to a range of 0.8 or more, that is, a composition range in which the carbon ratio y is high and the oxygen ratio x is low, Needs to be reduced.

一方で、HMDSOを原料としたSiOxCy組成のCVD膜は、炭素比率yが多くなると、可視光域での吸収が大きくなり、黄色味を帯びてくるという課題を有している。このように、従来のHMDSOを原料としたSiOxCy組成のCVD膜では、良好なバリア性と、良好な光学特性とを両立させることが困難であった。   On the other hand, a CVD film having a SiOxCy composition using HMDSO as a raw material has a problem that as the carbon ratio y increases, the absorption in the visible light region increases and the film becomes yellowish. As described above, it has been difficult to achieve both good barrier properties and good optical characteristics in a conventional CVD film having a SiOxCy composition using HMDSO as a raw material.

これに対し、本実施形態では、良好な水蒸気バリア性と、良好な光学特性とを両立させるために、HMDSOと異なる組成の原料と、酸素とを用い、さらに、CVD製膜条件(酸素比率、電力等)を適宜調整することにより、CVD成膜によるSiOxCy組成のガスバリア膜を形成する。これにより、CVD膜のSiOxCy組成において、酸素比率x及び炭素比率yを所定の範囲とし、良好なバリア性と良好な光学特性との両立を実現することができる。   On the other hand, in the present embodiment, in order to achieve both good water vapor barrier properties and good optical characteristics, a raw material having a composition different from that of HMDSO and oxygen are used, and further, CVD film forming conditions (oxygen ratio, By appropriately adjusting the power and the like, a gas barrier film having a SiOxCy composition is formed by CVD film formation. Thereby, in the SiOxCy composition of the CVD film, the oxygen ratio x and the carbon ratio y are set in a predetermined range, and both good barrier properties and good optical characteristics can be realized.

具体的には、CVD原料として、Si原子1に対して、O原子が1である有機ケイ素化合物を用いる。さらに、CVD原料として、Si原子1に対して、C原子が2未満である有機ケイ素化合物を用いることが好ましく、C原子が1以下である有機ケイ素化合物を用いることがより好ましい。さらに、CVD原料として、Si−H結合を有する有機ケイ素化合物を用いることが好ましい。   Specifically, an organosilicon compound in which O atoms are 1 with respect to 1 Si atom is used as a CVD raw material. Further, as a CVD raw material, it is preferable to use an organosilicon compound having less than 2 C atoms per 1 Si atom, and more preferably an organosilicon compound having 1 or less C atoms. Further, it is preferable to use an organosilicon compound having a Si—H bond as a CVD raw material.

上記のSi原子1に対して、O原子が1、C原子が2未満を満たす有機ケイ素化合物としては、例えば、環状シロキサンが挙げられる。CVD原料として好ましい環状シロキサンとしては、Si数3以上8以下が好ましく、4以上6以下がさらに好ましい。このような環状シロキサンの具体例としては、下記[化1]に示す、テトラメチルシクロテトラシロキサン(TMCTS)、ヘプタメチルシクロテトラシロキサン(Hepta−MCTS)、ペンタメチルシクロペンタシロキサン(PMCPS)、ヘキサメチルシクロヘキサシロキサン(HMCHS)が挙げられる。   Examples of the organosilicon compound in which the number of O atoms is 1 and the number of C atoms is less than 2 with respect to the above Si atom 1 include, for example, cyclic siloxane. As the cyclic siloxane which is preferable as the CVD raw material, the number of Si is preferably 3 or more and 8 or less, more preferably 4 or more and 6 or less. Specific examples of such a cyclic siloxane include tetramethylcyclotetrasiloxane (TMCTS), heptamethylcyclotetrasiloxane (Hepta-MCTS), pentamethylcyclopentasiloxane (PMCPS), and hexamethyl Cyclohexasiloxane (HMCHS).

上記の環状シロキサンを原料としたSiOxCy組成のCVD膜は、特定の条件で製膜することにより、酸素比率xと炭素比率yとの合計が[x+y≦2]の範囲となる。これは、図1に示すSiOの構造からOがCHに置換された構造、すなわち、CにSiが2個結合した構造だけでなく、CにSiが3個、又は、4個結合した構造を有することを示していると考えられる。なお、CVD成膜の特徴から、反応性の高いSi−Hが残存することはないと仮定することができる。従って、環状シロキサンを原料としたSiOxCy組成のCVD膜は、Si−O間にCHとともにSi−Cが介在するため、Si−O間に介在するCHが減少する。この結果、環状シロキサンを原料としたSiOxCy組成のCVD膜は、上述のHMDSOを原料としたSiOxCy組成のCVD膜よりも、緻密な構造を取ると考えられる。The total of the oxygen ratio x and the carbon ratio y is in the range of [x + y ≦ 2] by forming the CVD film of the SiOxCy composition using the cyclic siloxane as a raw material under a specific condition. This is not only a structure in which O is replaced by CH 2 from the structure of SiO 2 shown in FIG. 1, that is, a structure in which two Sis are bonded to C, but also a structure in which three or four Sis are bonded to C. It is considered to have a structure. Note that, from the characteristics of CVD film formation, it can be assumed that Si-H having high reactivity does not remain. Therefore, CVD film SiOxCy composition has a cyclic siloxane as a raw material, since the Si-C mediated with CH 2 between Si-O, CH 2 interposed between Si-O is reduced. As a result, it is considered that the CVD film having the SiOxCy composition using the cyclic siloxane as a raw material has a more dense structure than the CVD film having the SiOxCy composition using the HMDSO as the raw material.

SiOxCy組成において、酸素比率xを横軸に、炭素比率yを縦軸とする直交座標を図4に示す。図4に示す直交座標において、緻密な構造でありバリア性が高い組成であるSiC組成の点とSiO組成の点とを結ぶ直線は、[x/2+y=1]となる。このため、バリア層のSiOxCy組成が[x/2+y=1]の直線に近付くほど、緻密な構造となりバリア性が高くなると考えられる。FIG. 4 shows orthogonal coordinates in the SiOxCy composition, where the abscissa is the oxygen ratio x and the ordinate is the carbon ratio y. In the orthogonal coordinates shown in FIG. 4, a straight line connecting a point of the SiC composition, which has a dense structure and a composition with a high barrier property, and a point of the SiO 2 composition is [x / 2 + y = 1]. Therefore, it is considered that the closer the SiOxCy composition of the barrier layer is to the straight line of [x / 2 + y = 1], the denser the structure becomes and the higher the barrier property becomes.

一方、従来の一般的なガスバリア膜である、HMDSOを原料としたSiOxCy組成のCVD膜は、成膜条件を変更しても基本的な構造として、酸素比率xと炭素比率yとの合計が[x+y≧2]の範囲となる。すなわち図4に示す直交座標において、SiC組成の点とSiO組成の点を結ぶ直線である[x+y=2]よりも右上の[x+y≧2]の範囲に、SiOxCy組成のxとyとが分布する。このため、SiOxCy組成がSiC組成とSiO組成との直線である[x/2+y=1]から離れ、ガスバリア膜が粗密な構造となりやすく、バリア性が低下しやすい。On the other hand, a conventional general gas barrier film, a CVD film having a SiOxCy composition using HMDSO as a raw material, has a basic structure in which the sum of the oxygen ratio x and the carbon ratio y is [ x + y ≧ 2]. That is, in the rectangular coordinates shown in FIG. 4, the x and y of the SiOxCy composition are set within the range of [x + y ≧ 2] on the upper right of [x + y = 2] which is a straight line connecting the point of the SiC 2 composition and the point of the SiO 2 composition. Are distributed. Therefore, SiOxCy composition is a straight line between SiC composition and SiO 2 composition away from [x / 2 + y = 1 ], the gas barrier film tends to become coarse grain structure, the barrier property tends to decrease.

これに対し、上述の環状シロキサンを原料としたSiOxCy組成のCVD膜は、特定の条件で製膜することにより、酸素比率xと炭素比率yとの分布が[x+y≦2]の範囲となる。すなわち図4に示す直交座標において、SiC組成の点とSiO組成の点を結ぶ直線である[x+y=2]よりも左下の範囲に、SiOxCy組成のxとyとが分布する。このため、上述の環状シロキサンを原料としたSiOxCy組成のCVD膜は、組成がSiC組成とSiO組成との直線である[x/2+y=1]の近くに分布し、緻密な構造となりやすいため、バリア性が高くなりやすい。On the other hand, the CVD film of the SiOxCy composition using the above-mentioned cyclic siloxane as a raw material is formed under specific conditions, so that the distribution of the oxygen ratio x and the carbon ratio y is in the range of [x + y ≦ 2]. That is, in the orthogonal coordinates shown in FIG. 4, a straight line connecting the points of the points and SiO 2 composition of SiC 2 composition in the lower left of the range than [x + y = 2], distributed and the x and y SiOxCy composition. Therefore, CVD film SiOxCy composition a cyclic siloxane described above as a raw material, the composition is distributed in the vicinity of a straight line between SiC composition and SiO 2 composition [x / 2 + y = 1 ], and is easy to become a dense structure , Barrier properties are likely to be high.

さらに、環状シロキサンを原料としたSiOxCy組成のCVD膜は、酸素比率xと炭素比率yが[x/2+y=1]よりも右上の範囲である[x/2+y>1]の範囲において、[x/2+y=1]の直線に近づいて分布するほど、バリア性を低下させる原因となるSi−CHやSi−OHが減少する。このため、[x/2+y=1]の直線に近いSiOxCy組成ほど、緻密な構造を取り、バリア性が高くなりやすいと考えられる。Further, in a CVD film having a SiOxCy composition using a cyclic siloxane as a raw material, in the range of [x / 2 + y> 1] in which the oxygen ratio x and the carbon ratio y are in the upper right range than [x / 2 + y = 1], [x / 2 + y = about distributed approaches the straight line 1], it causes a reduction in the barrier properties Si-CH 3 and Si-OH is reduced. For this reason, it is considered that the SiOxCy composition closer to the straight line of [x / 2 + y = 1] has a denser structure and tends to have higher barrier properties.

従って、従来のHMDSOを原料としたSiOxCy組成のCVD膜では炭素比率yが0.8以上を必要としているのに対し、環状シロキサンを原料としたSiOxCy組成のCVD膜は、炭素比率yが0.8未満の範囲、特に0.4以下の炭素比率yが非常に小さい範囲においても、十分に良好な水蒸気バリア性を得ることができる。さらに、炭素比率yが0.4以下であれば、C含有量が少ないことから十分に良好な光学特性も得ることができる。   Accordingly, while a conventional CVD film having a SiOxCy composition using HMDSO as a raw material requires a carbon ratio y of 0.8 or more, a CVD film having a SiOxCy composition using a cyclic siloxane as a raw material has a carbon ratio y of 0. Even in a range of less than 8, particularly a range in which the carbon ratio y of 0.4 or less is very small, a sufficiently good water vapor barrier property can be obtained. Furthermore, when the carbon ratio y is 0.4 or less, sufficiently good optical characteristics can be obtained because the C content is small.

上述のように、SiOxCy組成のxy直交座標1において得られる組成範囲の知見から、上述の環状シロキサンを原料としたSiOxCy組成のCVD膜における、酸素比率xと炭素比率yとの好適な組成範囲を求めることができる。   As described above, from the knowledge of the composition range obtained at the xy orthogonal coordinates 1 of the SiOxCy composition, the preferred composition range of the oxygen ratio x and the carbon ratio y in the CVD film of the SiOxCy composition using the above-mentioned cyclic siloxane as a raw material is determined. You can ask.

〈2.ガスバリア膜〉
[ガスバリア膜の組成式SiOxCy]
次に、ガスバリア膜の実施形態について説明する。ガスバリア膜は、上述のように、ケイ素、酸素、及び、炭素を含有する化学蒸着膜であり、SiOxCyの組成で表される。そして、SiOxCyにおけるxの値はケイ素に対する酸素の含有量(O/Si)として表され、yの値はケイ素に対する炭素の含有量(C/Si)として表される。
<2. Gas barrier film>
[Composition formula of gas barrier film: SiOxCy]
Next, an embodiment of the gas barrier film will be described. As described above, the gas barrier film is a chemical vapor deposition film containing silicon, oxygen, and carbon, and is represented by a composition of SiOxCy. The value of x in SiOxCy is expressed as the content of oxygen relative to silicon (O / Si), and the value of y is expressed as the content of carbon relative to silicon (C / Si).

ガスバリア膜は、SiOxCy組成における厚さ毎の(x,y)の分布が、図5に示す直交座標の下記ABCDEの5点の範囲内となる組成を、ガスバリア膜の厚さ方向に20nm以上1000nm以下有していることが好ましい。
A(x=0.8、y=0.8)
B(x=1.2、y=0.8)
C(x=1.9、y=0.1)
D(x=1.9、y=0.0)
E(x=0.8、y=0.55)
In the gas barrier film, the composition in which the distribution of (x, y) for each thickness in the SiOxCy composition falls within the range of the following five ABCDEs of the orthogonal coordinates shown in FIG. 5 is changed from 20 nm to 1000 nm in the thickness direction of the gas barrier film. It is preferable to have the following.
A (x = 0.8, y = 0.8)
B (x = 1.2, y = 0.8)
C (x = 1.9, y = 0.1)
D (x = 1.9, y = 0.0)
E (x = 0.8, y = 0.55)

さらに、ガスバリア膜は、SiOxCy組成における厚さ毎の(x,y)の分布が、図6に示す直交座標の下記ACDEの5点の範囲内となる組成を、ガスバリア膜の厚さ方向に20nm以上1000nm以下有していることがより好ましい。
(x=1.3、y=0.4)
(x=1.6、y=0.4)
C(x=1.9、y=0.1)
D(x=1.9、y=0.0)
(x=1.3、y=0.3)
Further, the composition of the gas barrier film is such that the distribution of (x, y) for each thickness in the SiOxCy composition falls within the range of the following five points of A 1 B 1 CDE 1 in the orthogonal coordinates shown in FIG. More preferably, the thickness is 20 nm or more and 1000 nm or less in the thickness direction.
A 1 (x = 1.3, y = 0.4)
B 1 (x = 1.6, y = 0.4)
C (x = 1.9, y = 0.1)
D (x = 1.9, y = 0.0)
E 1 (x = 1.3, y = 0.3)

図5及び図6において、B−C及びB−Cを結ぶ直線は、SiC組成の点とSiO組成の点を結ぶ直線[x+y=2]である。ガスバリア膜のSiOxCy組成が、この[x+y=2]の直線よりも左下の組成範囲となることにより、従来のHMDSOを原料としたSiOxCy組成のCVD膜よりも緻密な組成となる。5 and 6, a straight line connecting BC and B 1 -C is a straight line [x + y = 2] connecting a point of the SiC 2 composition and a point of the SiO 2 composition. When the SiOxCy composition of the gas barrier film is in the composition range below and to the left of the straight line of [x + y = 2], the gas barrier film has a denser composition than the conventional SiOxCy CVD film using HMDSO as a raw material.

また、E−D及びE−Dを結ぶ直線は、SiC組成の点とSiO組成の点を結ぶ直線[x/2+y=1]に沿う直線であり、[x/2+y=0.95]を示す直線である。ガスバリア膜のSiOxCy組成が、直線[x/2+y=1]に近づくことにより、SiCやSiOと同様に、ガスバリア膜のバリア性が高くなりやすい。The straight line connecting E-D and E 1 -D is a straight line along the straight line [x / 2 + y = 1] connecting the point of the SiC composition and the point of the SiO 2 composition, and [x / 2 + y = 0.95]. Is a straight line. SiOxCy composition of the gas barrier film, by approaching the linear [x / 2 + y = 1 ], as well as SiC and SiO 2, tends to increase the barrier properties of the gas barrier layer.

A−Bを結ぶ直線[y=0.8]のように、SiOxCy組成のガスバリア膜は、炭素比率が0.8以下であると、可視光域の吸収が抑制され、光学特性の低下が抑制される。さらに、A−Bを結ぶ直線[x=0.4]のように、SiOxCy組成のガスバリア膜は、炭素比率が0.4以下であると、光学特性がさらに向上する。When the carbon ratio is 0.8 or less, as in the straight line [y = 0.8] connecting AB, when the carbon ratio is 0.8 or less, absorption in the visible light region is suppressed, and deterioration in optical characteristics is suppressed. Is done. Further, as in a straight line [x = 0.4] connecting A 1 -B 1 , the optical characteristics of the gas barrier film having the SiOxCy composition are further improved when the carbon ratio is 0.4 or less.

A−E及びC−Dを結ぶ直線は、現実的にガスバリア膜として機能するSiOxCy組成における酸素比率の上限と下限である。また、A−Eを結ぶ直線は、炭素比率が0.4以下となる領域において、バリア性が良好となる[x/2+y=0.95]の直線と直線A−Bとを結ぶ線である。The straight line connecting AE and CD is the upper and lower limits of the oxygen ratio in the SiOxCy composition that actually functions as a gas barrier film. In addition, a straight line connecting A 1 -E 1 is a line of [x / 2 + y = 0.95] and a straight line A 1 -B 1 having good barrier properties in a region where the carbon ratio is 0.4 or less. It is a connecting line.

[ガスバリア膜の組成、及び、炭素分布曲線]
上述のガスバリア膜のSiOxCy組成における厚さ毎の(x,y)の分布は、後述するXPSデプスプロファイルの測定によって求めることができる。XPSデプスプロファイルの測定により、ガスバリア膜の厚さ方向(深さ方向)の各元素の含有量を求めることができる。そして、XPSデプスプロファイルの測定値から、ガスバリア膜の厚さ方向のケイ素原子に対する酸素原子の組成比(O/Si:酸素比率x)、炭素原子の組成比(C/Si:炭素比率y)、及び、この組成比を示す曲線や極大値を算出することができる。
[Composition of gas barrier film and carbon distribution curve]
The distribution of (x, y) for each thickness in the SiOxCy composition of the gas barrier film can be obtained by measuring an XPS depth profile described later. By measuring the XPS depth profile, the content of each element in the thickness direction (depth direction) of the gas barrier film can be obtained. From the measured values of the XPS depth profile, the composition ratio of oxygen atoms to silicon atoms in the thickness direction of the gas barrier film (O / Si: oxygen ratio x), the composition ratio of carbon atoms (C / Si: carbon ratio y), In addition, a curve indicating the composition ratio and a maximum value can be calculated.

XPSデプスプロファイルの測定によって求められる、SiOxCy組成のケイ素に対する酸素の含有量(O/Si:酸素比率x)、ケイ素に対する炭素の含有量(C/Si:炭素比率y)、及び、酸素比率xと炭素比率yとの合計(x+y)の厚さ方向の分布を示すグラフの一例を、図7に示す。そして、このグラフで表されるSiOxCy組成の厚さ毎の(x,y)の座標を、図8の横軸をx、縦軸をyとした直交座標に示す。   The content of oxygen with respect to silicon (O / Si: oxygen ratio x), the content of carbon with respect to silicon (C / Si: carbon ratio y), and the oxygen ratio x determined by measuring the XPS depth profile FIG. 7 shows an example of a graph showing the distribution in the thickness direction of the sum (x + y) with the carbon ratio y. Then, the (x, y) coordinates of each thickness of the SiOxCy composition represented by this graph are shown by the orthogonal coordinates in FIG. 8 where x is the horizontal axis and y is the vertical axis.

また、上記図7及び図8と異なる例のSiOxCy組成のガスバリア膜について、XPSデプスプロファイルの測定による厚さ方向の各元素の分布を示すグラフを、図9に示す。そして、このグラフで表されるSiOxCy組成の厚さ毎の(x,y)の座標を、図10の横軸をx、縦軸をyとした直交座標に示す。   FIG. 9 is a graph showing the distribution of each element in the thickness direction of the gas barrier film having the SiOxCy composition different from the examples shown in FIGS. 7 and 8 measured by the XPS depth profile. Then, the coordinates of (x, y) for each thickness of the SiOxCy composition represented by this graph are shown as orthogonal coordinates in FIG. 10 where x is the horizontal axis and y is the vertical axis.

図7及び図9に示すように、ガスバリア膜のSiOxCy組成は、酸素比率x(O/Si)、及び、炭素比率y(C/Si)が深さ方向(厚さ方向)に連続的に変化する。すなわち、図7及び図9に示すように、ガスバリア膜のSiOxCy組成は、厚さ方向における層表面からの距離(L)と、酸素比率x(O/Si)、及び、炭素比率y(C/Si)との関係を示す各分布曲線(酸素比率分布曲線、炭素比率分布曲線)が、連続的に変化する。   As shown in FIGS. 7 and 9, in the SiOxCy composition of the gas barrier film, the oxygen ratio x (O / Si) and the carbon ratio y (C / Si) continuously change in the depth direction (thickness direction). I do. That is, as shown in FIGS. 7 and 9, the SiOxCy composition of the gas barrier film includes a distance (L) from the layer surface in the thickness direction, an oxygen ratio x (O / Si), and a carbon ratio y (C / C Each distribution curve (oxygen ratio distribution curve, carbon ratio distribution curve) indicating the relationship with Si) changes continuously.

図8に示すように、図7にグラフを示すガスバリア膜のSiOxCy組成は、上述のABCDEの5点の範囲内となる組成を、ガスバリア膜の厚さ方向に20nm以上1000nm以下有している。具体的には、図7のグラフを示すガスバリア膜のSiOxCy組成は、酸素比率x(O/Si)が0.8〜1.2の範囲であり、炭素比率y(C/Si)が0.8以下の範囲であり、且つ、[x/2+y≧0.95]であり、[x+y≦2]である領域を、厚さ方向に20nm以上1000nm以下有している。   As shown in FIG. 8, the SiOxCy composition of the gas barrier film shown in the graph of FIG. 7 has a composition falling within the above five ranges of ABCDE in the thickness direction of the gas barrier film in the range of 20 nm to 1000 nm. Specifically, in the SiOxCy composition of the gas barrier film shown in the graph of FIG. 7, the oxygen ratio x (O / Si) is in the range of 0.8 to 1.2, and the carbon ratio y (C / Si) is 0.1. 8 and a range of [x / 2 + y ≧ 0.95] and [x + y ≦ 2] in a thickness direction of 20 nm or more and 1000 nm or less.

また、図10に示すように、図9にグラフを示すガスバリア膜のSiOxCy組成は、上述のACDEの5点の範囲内となる組成を、ガスバリア膜の厚さ方向に20nm以上1000nm以下有している。具体的には、図9のグラフを示すガスバリア膜のSiOxCy組成は、酸素比率x(O/Si)が1.3〜1.8の範囲であり、炭素比率y(C/Si)が0.4以下の範囲であり、且つ、[x/2+y≧0.95]であり、[x+y≦2]である領域を、厚さ方向に20nm以上1000nm以下有している。As shown in FIG. 10, the SiOxCy composition of the gas barrier film shown in the graph of FIG. 9 is such that the composition falling within the above five ranges of A 1 B 1 CDE 1 is changed by 20 nm or more in the thickness direction of the gas barrier film. It has a thickness of 1000 nm or less. Specifically, the SiOxCy composition of the gas barrier film shown in the graph of FIG. 9 has an oxygen ratio x (O / Si) in a range of 1.3 to 1.8 and a carbon ratio y (C / Si) of 0.1%. 4 and a range of [x / 2 + y ≧ 0.95] and [x + y ≦ 2] in the thickness direction from 20 nm to 1000 nm.

従って、図7〜図10に示すガスバリア膜は、厚さ方向の20nm以上1000nm以下の領域で、上述のABCDEの5点、又は、上述のACDEの5点の範囲内となるSiOxCy組成を有している。このため、ガスバリア性と光学特性とに優れたガスバリア膜を実現することができる。Therefore, the gas barrier films shown in FIGS. 7 to 10 fall within the range of 5 points of the above-mentioned ABCDE or 5 points of the above-mentioned A 1 B 1 CDE 1 in a region of 20 nm or more and 1000 nm or less in the thickness direction. It has a SiOxCy composition. Therefore, a gas barrier film having excellent gas barrier properties and optical characteristics can be realized.

一方、ガスバリア膜のSiOxCy組成の酸素比率分布曲線、及び、炭素比率分布曲線が、上述のABCDEの5点、及び、上述のACDEの5点の範囲内とならない例のSiOxCy組成のガスバリア膜について、XPSデプスプロファイルの測定のグラフを図11に示す。また、このグラフで表される厚さ毎のSiOxCy組成の(x,y)の座標を、図12の横軸をx、縦軸をyとした直交座標に示す。On the other hand, the oxygen ratio distribution curve of SiOxCy composition of the gas barrier film, and, the carbon ratio distribution curve, five points above ABCDE, and, SiOxCy composition of examples not within the scope of five points A 1 B 1 CDE 1 above FIG. 11 shows a graph of the XPS depth profile measurement for the gas barrier film of FIG. The (x, y) coordinates of the SiOxCy composition for each thickness represented by this graph are shown by the orthogonal coordinates in FIG. 12 where x is the horizontal axis and y is the vertical axis.

図12に示すように、図11にグラフを示すガスバリア膜のSiOxCy組成は、上述のABCDEの5点の範囲内となる組成を、有していない。具体的には、図11にグラフを示すガスバリア膜のSiOxCy組成は、炭素比率y(C/Si)が0.8を超える範囲であるか、又は、[x+y>2]の範囲に分布している。このため、このガスバリア膜は、ガスバリア性が低く光学特性も低いため、ガスバリア性と光学特性とに優れたガスバリア膜を実現することができない。   As shown in FIG. 12, the SiOxCy composition of the gas barrier film shown in the graph of FIG. 11 does not have a composition falling within the above five ranges of ABCDE. Specifically, the SiOxCy composition of the gas barrier film shown in the graph of FIG. 11 is such that the carbon ratio y (C / Si) is in a range exceeding 0.8 or distributed in a range of [x + y> 2]. I have. For this reason, since this gas barrier film has low gas barrier properties and low optical characteristics, a gas barrier film having excellent gas barrier characteristics and optical characteristics cannot be realized.

なお、図7及び図9にグラフを示すガスバリア膜のSiOxCy組成の酸素比率分布曲線、及び、炭素比率分布曲線では、上述のABCDEの5点、及び、上述のACDEの5点の範囲内とならない部分がある。例えば、ガスバリア膜の最表面や、底面側の界面付近においては、上述のABCDEの5点、及び、上述のACDEの5点の範囲内とならない部分がある。しかし、ガスバリア膜は、厚さ方向の全領域が上記5点の範囲内とならなくても、上記5点の範囲内となる領域をガスバリア性が発現される十分な厚さである20nm以上有していれば、十分なガスバリア性を有することができる。Note that, in the oxygen ratio distribution curve and the carbon ratio distribution curve of the SiOxCy composition of the gas barrier film shown in the graphs of FIGS. 7 and 9, the above-described five points of ABCDE and the five points of A 1 B 1 CDE 1 described above. Some parts do not fall within the range. For example, at the outermost surface of the gas barrier film or near the interface on the bottom surface side, there are portions that do not fall within the range of the above-mentioned five points of ABCDE and the above-mentioned five points of A 1 B 1 CDE 1 . However, even if the entire region in the thickness direction does not fall within the range of the five points, the gas barrier film has a region within the range of the five points having a thickness of 20 nm or more that is sufficient to exhibit gas barrier properties. If so, sufficient gas barrier properties can be obtained.

[X線光電子分光法による深さ方向の元素分布測定]
ガスバリア膜内における各元素の含有比率は、以下のXPSデプスプロファイルの測定によって求めることができる。
[Measurement of element distribution in the depth direction by X-ray photoelectron spectroscopy]
The content ratio of each element in the gas barrier film can be determined by the following XPS depth profile measurement.

ガスバリア膜の厚さ方向におけるケイ素分布曲線、酸素分布曲線、及び、ケイ素分布曲線等は、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、試料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、例えば、縦軸を各元素の原子比(単位:at%)とし、横軸をエッチング時間(スパッタ時間)として作成することができる。なお、このように横軸をエッチング時間とする元素の分布曲線においては、エッチング時間が、ガスバリア膜の厚さ方向におけるガスバリア膜の表面からの距離におおむね相関する。このため、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、ガスバリア膜の表面からの距離を「ガスバリア膜の厚さ方向におけるガスバリア膜の表面からの距離」として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、以下の測定条件とすることが好ましい。   The silicon distribution curve, oxygen distribution curve, silicon distribution curve, etc. in the thickness direction of the gas barrier film are obtained by using both X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) measurement and rare gas ion sputtering such as argon. Thus, it can be created by the so-called XPS depth profile measurement in which the surface composition analysis is sequentially performed while exposing the inside of the sample. The distribution curve obtained by such XPS depth profile measurement can be created, for example, by setting the vertical axis to the atomic ratio of each element (unit: at%) and the horizontal axis to the etching time (sputtering time). In the distribution curve of the elements having the etching time on the horizontal axis, the etching time generally correlates with the distance from the surface of the gas barrier film in the thickness direction of the gas barrier film. For this reason, the distance from the surface of the gas barrier film, which is calculated from the relationship between the etching rate and the etching time employed in the XPS depth profile measurement, is defined as “distance from the surface of the gas barrier film in the thickness direction of the gas barrier film”. Can be adopted. In addition, as a sputtering method employed in measuring the XPS depth profile, the following measurement conditions are preferably used.

(測定条件)
エッチングイオン種:アルゴン(Ar
エッチング速度(SiO熱酸化膜換算値):0.05nm/sec
エッチング間隔(SiO換算値):3nm以下
X線光電子分光装置:Thermo Fisher Scientific社製、機種名"VG Theta Probe"
照射X線:単結晶分光AlKα
X線のスポット及びサイズ:800×400μmの楕円形
(Measurement condition)
Etching ion species: argon (Ar + )
Etching rate (SiO 2 thermal oxide film converted value): 0.05 nm / sec
Etching interval (SiO 2 equivalent value): 3 nm or less X-ray photoelectron spectrometer: manufactured by Thermo Fisher Scientific, model name “VG Theta Probe”
Irradiated X-ray: Single crystal spectroscopy AlKα
X-ray spot and size: 800 × 400 μm ellipse

炭素分布曲線は実質的に連続であることが好ましい。ここで、炭素分布曲線が実質的に連続とは、具体的には、エッチング速度とエッチング時間とから算出されるガスバリア膜のうちの少なくとも1層の厚さ方向における該ガスバリア膜の表面からの距離(x、単位:nm)と、炭素の原子比(C、単位:at%)との関係において、[(dC/dx)≦0.5]で表される条件を満たすことをいう。   Preferably, the carbon distribution curve is substantially continuous. Here, the term “constantly continuous carbon distribution curve” specifically means a distance from the surface of the gas barrier film in the thickness direction of at least one of the gas barrier films calculated from the etching rate and the etching time. In the relationship between (x, unit: nm) and the atomic ratio of carbon (C, unit: at%), this means that the condition represented by [(dC / dx) ≦ 0.5] is satisfied.

(ガスバリア膜における各元素プロファイル)
ガスバリア膜は、構成元素として炭素原子、ケイ素原子及び酸素原子を含む。そして、ガスバリア膜は、X線光電子分光法による深さ方向の元素分布測定において、厚さ方向に組成が連続的に変化する。さらに、ガスバリア膜は、酸素比率x(O/Si)及び炭素比率y(C/Si)が上述のABCDEの5点、又は、上述のACDEの5点の範囲内となる組成を、20nm以上1000nm以下の厚さで有する。
(Profile of each element in gas barrier film)
The gas barrier film contains carbon atoms, silicon atoms, and oxygen atoms as constituent elements. The composition of the gas barrier film changes continuously in the thickness direction in the element distribution measurement in the depth direction by X-ray photoelectron spectroscopy. Further, the gas barrier film has a composition in which the oxygen ratio x (O / Si) and the carbon ratio y (C / Si) are within the above five ranges of ABCDE or the above five points of A 1 B 1 CDE 1. With a thickness of 20 nm or more and 1000 nm or less.

上記したガスバリア膜のその他の構成については、国際公開第2012/046767号の段落[0025]〜[0047]、特開2014−000782号公報の段落[0029]〜[0040]等に記載された構成を適宜参照及び採用することができる。   Other configurations of the gas barrier film described above include configurations described in paragraphs [0025] to [0047] of WO2012 / 046767 and paragraphs [0029] to [0040] of JP-A-2014-000782. Can be appropriately referenced and adopted.

[突起]
上述のCVD成膜によるSiOxCy組成のガスバリア膜は、表面の算術平均粗さ(Ra)が2.0nm以下である。さらに、ガスバリア膜の表面における、高さ10nm以上の突起が200個/mm以下であることが好ましい。
[Projection]
The gas barrier film of the SiOxCy composition formed by the above-described CVD film has an arithmetic mean roughness (Ra) of 2.0 nm or less on the surface. Further, the number of protrusions having a height of 10 nm or more on the surface of the gas barrier film is preferably 200 / mm 2 or less.

CVD成膜によるガスバリア膜は、Raが小さい方がバリア性を高めることができる。CVD成膜において、ガスバリア膜に異常成長が発生すると、異常成長が発生した部分に突起や欠損が発生し、水蒸気等のガスが透過する欠陥(パス)となりやすい。このため、ガスバリア膜のCVD成膜においては、異常成長を少なくすることが好ましい。また、ガスバリア膜の異常成長によって突起や欠損が発生すると、この部分の表面の粗さが大きくなり、ガスバリア膜の表面のRaが大きくなる。このため、ガスバリア膜の表面のRaを2nm以下に規定することで、CVD成膜の際に異常成長が少なく、水蒸気等のガスが透過する欠陥(パス)の発生が少ない、ガスバリア性に優れたガスバリア膜を実現しやすい。   As for the gas barrier film formed by CVD, the smaller the Ra, the higher the barrier property. In CVD film formation, when abnormal growth occurs in the gas barrier film, projections or defects are generated in portions where the abnormal growth has occurred, and defects (paths) through which gas such as water vapor passes tend to occur. Therefore, it is preferable to reduce abnormal growth in the CVD film formation of the gas barrier film. Further, when a projection or a defect occurs due to abnormal growth of the gas barrier film, the surface roughness of this portion increases, and Ra of the surface of the gas barrier film increases. For this reason, by defining Ra on the surface of the gas barrier film to be 2 nm or less, there is little abnormal growth during CVD film formation, few defects (paths) through which gas such as water vapor passes, and excellent gas barrier properties. Easy to realize gas barrier film.

ガスバリア膜は、内部に異物、例えば、成膜時に混入するパーティクル等が存在する場合、このパーティクル等の異物が存在する箇所は、水蒸気等のガスが透過する欠陥(パス)となりやすい。また、混入したパーティクル等の異物によって、膜内に水蒸気等のガスが透過する欠陥(パス)が発生する可能性がある。このため、ガスバリア膜は、内部にパーティクル等の異物の混入が少ない方が好ましい。   In the case where a foreign substance, for example, a particle or the like mixed during film formation exists in the gas barrier film, a portion where the foreign substance such as the particle exists tends to become a defect (path) through which a gas such as water vapor passes. In addition, there is a possibility that a defect (path) through which a gas such as water vapor passes through the film due to foreign matter such as mixed particles. For this reason, it is preferable that the gas barrier film has less foreign matter such as particles mixed therein.

しかしながら、ガスバリア膜の内部のパーティクル等の異物を直に観察、測定することは非常に難しい。しかし、ガスバリア膜の形成時にパーティクル等の異物が取り込まれた場合、ガスバリア膜の膜厚よりも小さい異物であっても、その部分の成膜レートが高くなるため、異物の混入部分がガスバリア膜の表面の微小な突起として検出される。すなわち、ガスバリア膜において、パーティクル等の異物が内部に封じ込められている箇所は、この異物に起因した突起が発生する。このため、ガスバリア膜の表面の突起を観察することにより、ガスバリア膜の内部のパーティクル等の異物の混入の様子を観察することができる。従って、ガスバリア膜は、ガスバリア膜の単位面積あたりの異物起因の突起数が少ない方が、高いバリア性を実現しやすい。   However, it is very difficult to directly observe and measure foreign substances such as particles inside the gas barrier film. However, when foreign matter such as particles is taken in during the formation of the gas barrier film, even if the foreign matter is smaller than the film thickness of the gas barrier film, the film formation rate in that part is increased, so that the foreign matter mixed part of the gas barrier film It is detected as a minute projection on the surface. That is, in a portion of the gas barrier film in which a foreign substance such as a particle is sealed, a projection is generated due to the foreign substance. Therefore, by observing the protrusions on the surface of the gas barrier film, it is possible to observe the state of foreign matter such as particles inside the gas barrier film. Therefore, a gas barrier film having a smaller number of protrusions due to foreign matter per unit area of the gas barrier film is more likely to realize high barrier properties.

ガスバリア膜は、表面で観測される、高さ10nm以上の突起数が200個/mm以下であることが好ましい。さらに、高さ10nm以上の突起数が100個/mm未満であることが好ましく、50個/mm以下であることがより好ましく、10個/mm未満であることが特に好ましい。突起数が少なければ、混入したパーティクルに起因するバリア性の低下が発生しにくく、ガスバリア性に優れたガスバリア膜を実現しやすい。In the gas barrier film, the number of protrusions having a height of 10 nm or more and observed on the surface is preferably 200 / mm 2 or less. Further, the number of protrusions having a height of 10 nm or more is preferably less than 100 / mm 2 , more preferably 50 / mm 2 or less, and particularly preferably less than 10 / mm 2 . If the number of protrusions is small, a decrease in the barrier property due to the mixed particles is unlikely to occur, and it is easy to realize a gas barrier film having excellent gas barrier properties.

ガスバリア膜において、10nm程度の微小な突起は表面粗さのうねり成分(波長の長い凹凸)の影響で、分離検出することが困難である。このため、ガスバリア膜における10nm以上の微小な突起数は、下記の方法で検出及び計数される値で規定する。   In the gas barrier film, minute projections of about 10 nm are difficult to separate and detect due to the influence of the undulation component of the surface roughness (unevenness with a long wavelength). For this reason, the number of minute protrusions of 10 nm or more in the gas barrier film is defined by a value detected and counted by the following method.

まず、ガスバリア膜の表面を、光干渉方式の三次元表面粗さ測定装置(Veeco社製 WYKO NT9300)を用いて計測する。そして、この計測により、ガスバリア膜の三次元表面粗さデータを取得する。   First, the surface of the gas barrier film is measured using an optical interference type three-dimensional surface roughness measuring device (WYKO NT9300 manufactured by Veeco). Then, by this measurement, three-dimensional surface roughness data of the gas barrier film is obtained.

次に、取得した三次元表面粗さデータに対して波長10μmのハイパスフィルターをかけて粗さうねり成分を除去する処理を行う。この処理により得られるうねり成分が除去された三次元表面粗さ変換データにおいて、データをヒストグラム表示した際の最大のピーク位置を0としたときに、高さが10nm以上となる突起を計数する。そして、計数した突起数をmm当たりの個数として算出する。より具体的には、測定解像度約250nmの条件で、159.2μm×119.3μmの範囲6視野(面積として0.114mm)を測定及び計数し、1mm当たりの個数を算出する。Next, the obtained three-dimensional surface roughness data is subjected to a process of applying a high-pass filter having a wavelength of 10 μm to remove roughness and undulation components. In the three-dimensional surface roughness converted data from which the waviness component is removed obtained by this processing, when the maximum peak position when the data is displayed as a histogram is set to 0, protrusions having a height of 10 nm or more are counted. Then, the counted number of protrusions is calculated as the number per mm 2 . More specifically, six fields of view (area 0.114 mm 2 ) of 159.2 μm × 119.3 μm are measured and counted under the condition of a measurement resolution of about 250 nm, and the number per 1 mm 2 is calculated.

ガスバリア膜の表面状態について、上記方法で処理して得られた三次元表面粗さ変換データの高さをグレースケールで表示した画像(159.2μm×119.3μm)を、図13〜15に示す。図13〜15では、ガスバリア膜の表面の基準となる位置から高さが大きくなる位置ほど、色が白く表示される。   FIGS. 13 to 15 show images (159.2 μm × 119.3 μm) in which the height of the three-dimensional surface roughness conversion data obtained by processing according to the above method is displayed in gray scale with respect to the surface state of the gas barrier film. . In FIGS. 13 to 15, the color is displayed whiter as the height increases from a reference position on the surface of the gas barrier film.

図13は、突起数が10個/mm未満のガスバリア膜について、上記処理により得られた表面の画像である。図14は、突起数が50個/mm以上100個/mm未満のガスバリア膜について、上記処理により得られた表面の画像である。図15は、突起数が200個/mm以上のガスバリア膜について、上記処理により得られた表面の画像である。FIG. 13 is an image of the surface obtained by the above-described processing for the gas barrier film having the number of protrusions of less than 10 / mm 2 . FIG. 14 is an image of the surface obtained by the above-described process for a gas barrier film having a number of protrusions of 50 / mm 2 or more and less than 100 / mm 2 . FIG. 15 is an image of the surface obtained by the above-described processing for a gas barrier film having 200 or more protrusions / mm 2 .

図13に示すように、突起数が10個/mm未満のガスバリア膜では、画像中に白点で表示される高さ10nmを超える突起が少ない。そして、図14及び図15に示すように、突起数が50個/mm以上100個/mm未満、及び、突起数が200個/mm以上と、高さ10nmを超える突起数が増えるほど、画像中に表示される白点の数が増えている。従って、上記方法で検出及び計数することにより、ガスバリア膜の表面の10nm程度の微小な突起数を規定することができる。As shown in FIG. 13, in the gas barrier film in which the number of protrusions is less than 10 / mm 2 , there are few protrusions exceeding 10 nm in height, which are indicated by white dots in the image. Then, as shown in FIGS. 14 and 15, less than the number of projections 50 / mm 2 or more 100 / mm 2, and a number of protrusions 200 / mm 2 or more, the number of projections is increased more than the height of 10nm As the number of white points displayed in the image increases, the number of white points increases. Therefore, by detecting and counting by the above method, the number of minute projections of about 10 nm on the surface of the gas barrier film can be defined.

[その他の構成のガスバリア膜]
なお、ガスバリア膜は、上述の所定の組成範囲内の化学蒸着(CVD)成膜によるSiOxCy組成のガスバリア膜とともに、他の構成のバリア膜を有していてもよい。例えば、上述の実施形態のガスバリア膜と共に、ケイ素化合物を含む塗布液を用いて湿式塗布法によって形成されたガスバリア膜や、遷移金属を含むガスバリア膜を用いることもできる。また、これらの他の構成のガスバリア膜を、上述のSiOxCy組成のガスバリア膜のオーバーコート層として用いることもできる。湿式塗布法によって形成されたガスバリア膜や、遷移金属を含むガスバリア膜については、従来公知のガスバリア膜を適用することができる。
[Gas barrier films of other configurations]
Note that the gas barrier film may have a barrier film of another configuration together with the gas barrier film of the SiOxCy composition formed by the chemical vapor deposition (CVD) within the above-described predetermined composition range. For example, together with the gas barrier film of the above-described embodiment, a gas barrier film formed by a wet coating method using a coating solution containing a silicon compound, or a gas barrier film containing a transition metal can be used. Further, a gas barrier film having these other configurations can be used as an overcoat layer of the gas barrier film having the above-described SiOxCy composition. As a gas barrier film formed by a wet coating method or a gas barrier film containing a transition metal, a conventionally known gas barrier film can be applied.

〈3.ガスバリア膜の製造方法〉
次に、上述の所定の組成範囲内の化学蒸着(CVD)成膜によるSiOxCy組成のガスバリア膜の製造方法について説明する。ガスバリア膜は、後述する、ロールトゥロール方式の適用が可能な、化学蒸着法による気相成膜で形成されることが好ましい。
<3. Manufacturing method of gas barrier film>
Next, a method for manufacturing a gas barrier film having a SiOxCy composition by chemical vapor deposition (CVD) within the above-described predetermined composition range will be described. The gas barrier film is preferably formed by vapor-phase film formation by a chemical vapor deposition method, to which a roll-to-roll method described later can be applied.

[ガスバリア膜;気相成膜]
化学蒸着法による気相製膜で形成されるSiOxCy組成のガスバリア膜(以下、気相成膜ガスバリア膜ともいう)は、ケイ素、酸素、及び、炭素を含有し、SiOxCy組成で表される。なお、SiOxCy組成で表される気相成膜ガスバリア膜は、副次的な成分として、上記のケイ素、酸素、及び、炭素以外の元素を含有してもよい。
[Gas barrier film; vapor phase deposition]
A gas barrier film having a SiOxCy composition formed by vapor deposition by a chemical vapor deposition method (hereinafter also referred to as a vapor deposition gas barrier film) contains silicon, oxygen, and carbon, and is represented by a SiOxCy composition. Note that the gas-phase film-formed gas barrier film represented by the SiOxCy composition may contain the above-mentioned elements other than silicon, oxygen, and carbon as secondary components.

気相成膜ガスバリア膜を形成するための化学蒸着法としては、特に限定されず、既存の化学蒸着法による薄膜堆積技術を利用することができる。例えば、従来公知の蒸着法、プラズマ化学気相成長法(PECVD:Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)、有機金属(MO:Metal Organic)CVD法等を用いることができる。これらの気相成膜法によるガスバリア膜は、公知の条件を適用して作製することができる。   The chemical vapor deposition method for forming the vapor-phase film-formed gas barrier film is not particularly limited, and a thin film deposition technique using an existing chemical vapor deposition method can be used. For example, a conventionally known vapor deposition method, a plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD), a metal organic (MO) CVD method, or the like can be used. Gas barrier films formed by these vapor deposition methods can be manufactured by applying known conditions.

例えば、化学気相成長法(Chemical Vapor Deposition:CVD)は、基材上に、目的とする薄膜の成分を含む原料ガスを供給し、基材表面又は気相での化学反応により膜を堆積する方法である。また、化学反応を活性化する目的で、プラズマを発生させる方法等があり、熱CVD法、触媒化学気相成長法、光CVD法、プラズマを励起源としたプラズマCVD法(PECVD法)である真空プラズマCVD法、大気圧プラズマCVD法等の公知のCVD法が挙げられる。   For example, in a chemical vapor deposition (CVD) method, a raw material gas containing a component of a target thin film is supplied onto a substrate, and a film is deposited on the surface of the substrate or by a chemical reaction in a gas phase. Is the way. Further, there is a method of generating plasma for the purpose of activating a chemical reaction, such as a thermal CVD method, a catalytic chemical vapor deposition method, an optical CVD method, and a plasma CVD method (PECVD method) using plasma as an excitation source. Known CVD methods, such as a vacuum plasma CVD method and an atmospheric pressure plasma CVD method, are mentioned.

ガスバリア膜の原子組成比率の調整を容易にする観点からは、PECVD法が好ましい。特に、深さ方向の原子組成を連続的に変化させることができるため、対向する2つのローラー間にプラズマを生成し、各ローラーにより搬送される基材上にガスバリア膜を形成する、対向ローラー型のPECVD法が好ましい。以下、化学気相成長法の好ましい手法として、真空プラズマCVD法について詳しく説明する。   From the viewpoint of facilitating the adjustment of the atomic composition ratio of the gas barrier film, the PECVD method is preferable. In particular, since the atomic composition in the depth direction can be continuously changed, a plasma is generated between two opposing rollers, and a gas barrier film is formed on a substrate conveyed by each roller. Is preferred. Hereinafter, a vacuum plasma CVD method will be described in detail as a preferable technique of the chemical vapor deposition method.

[真空プラズマCVD法]
真空プラズマCVD法は、プラズマ源を搭載した真空容器に成膜ガスを流入させ、電源からプラズマ源に電力供給することで真空容器内に放電プラズマを発生させ、プラズマで成膜ガス中の原料ガスを分解反応し、生成された反応種を基材に堆積させる方法である。真空プラズマCVD法により得られる気相成膜ガスバリア膜は、原料である成膜ガス、分解温度、投入電力等の条件を選ぶことで、目的の化合物を製造できる。
[Vacuum plasma CVD method]
In the vacuum plasma CVD method, a deposition gas flows into a vacuum vessel equipped with a plasma source, and a power source supplies power to the plasma source to generate discharge plasma in the vacuum vessel. Is decomposed and the generated reactive species are deposited on the substrate. The desired compound can be produced from the vapor-phase film-formed gas barrier film obtained by the vacuum plasma CVD method by selecting conditions such as a film-forming gas as a raw material, a decomposition temperature, and an input power.

(成膜ガス)
プラズマ化学気相成長法に用いる成膜ガスとしては、有機ケイ素化合物を含む原料ガスと、酸素ガスを含む反応ガスとを用い、その成膜ガス中の酸素ガスの含有量は、成膜ガス中の有機ケイ素化合物の全量を完全酸化するのに必要な理論酸素量以下であることが好ましい。また、成膜ガスは、キャリアガスとして、アルゴンガス、ヘリウムガス等の不活性ガスを用いてもよい。
(Deposition gas)
As a film-forming gas used for the plasma-enhanced chemical vapor deposition, a source gas containing an organosilicon compound and a reaction gas containing an oxygen gas are used. The content of the oxygen gas in the film-forming gas is Is preferably not more than the theoretical amount of oxygen necessary to completely oxidize the entire amount of the organosilicon compound. In addition, as a deposition gas, an inert gas such as an argon gas or a helium gas may be used as a carrier gas.

(原料ガス)
気相成膜ガスバリア膜の作製に用いる成膜ガスを構成する原料ガスとしては、上述のSi原子1に対して、O原子が1である有機ケイ素化合物を用いることが好ましい。さらに、CVD原料として、Si原子1に対して、C原子が2未満である有機ケイ素化合物を用いることが好ましく、C原子が1以下である有機ケイ素化合物を用いることがより好ましい。さらに、CVD原料として、Si−H結合を有する有機ケイ素化合物を用いることが好ましい。
(Source gas)
It is preferable to use an organosilicon compound in which the number of O atoms is 1 with respect to the number of Si atoms described above, as a raw material gas constituting a film formation gas used for manufacturing a gas-phase film formation gas barrier film. Further, as a CVD raw material, it is preferable to use an organosilicon compound having less than 2 C atoms per 1 Si atom, and more preferably an organosilicon compound having 1 or less C atoms. Further, it is preferable to use an organosilicon compound having a Si—H bond as a CVD raw material.

このような有機ケイ素化合物としては、例えば、オクタメチルシクロテトラシロキサン(OMCTS)、ヘプタメチルシクロテトラシロキサン(Hepta−MCTS)、テトラメチルシクロテトラシロキサン(TMCTS)、ヘキサメチルシクロヘキサシロキサン(HMCHS)、ペンタメチルシクロペンタシロキサン(PMCPS)等の環状シロキサンを挙げることができる。これらの中でも、Si原子1に対して、O原子が1、C原子が2未満の環状シロキサンである、上述の[化1]に示す、テトラメチルシクロテトラシロキサン(TMCTS)、ヘプタメチルシクロテトラシロキサン(Hepta−MCTS)、ペンタメチルシクロペンタシロキサン(PMCPS)、ヘキサメチルシクロヘキサシロキサン(HMCHS)の環状シロキサンを含むことが好ましい。これらの有機ケイ素化合物は、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。   Such organosilicon compounds include, for example, octamethylcyclotetrasiloxane (OMCTS), heptamethylcyclotetrasiloxane (Hepta-MCTS), tetramethylcyclotetrasiloxane (TMCTS), hexamethylcyclohexasiloxane (HMCHS), penta A cyclic siloxane such as methylcyclopentasiloxane (PMCPS) can be given. Among these, tetramethylcyclotetrasiloxane (TMCTS), heptamethylcyclotetrasiloxane, which is a cyclic siloxane having 1 O atom and less than 2 C atoms per 1 Si atom, as shown in the above [Chemical Formula 1] It is preferable to include a cyclic siloxane such as (Hepta-MCTS), pentamethylcyclopentasiloxane (PMCPS), and hexamethylcyclohexasiloxane (HMCHS). These organosilicon compounds can be used alone or in combination of two or more.

また、上記Si原子1に対して、O原子が1であり、C原子が2未満である環状シロキサンと共に、他の有機ケイ素化合物を用いることもできる。環状シロキサンと共にガスバリア膜の作製に適用可能な有機ケイ素化合物としては、例えば、ヘキサメチルジシロキサン、1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン、ビニルトリメチルシラン、メチルトリメチルシラン、ヘキサメチルジシラン、メチルシラン、ジメチルシラン、トリメチルシラン、ジエチルシラン、プロピルシラン、フェニルシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、オクタメチルシクロテトラシロキサン等が挙げられる。これらの有機ケイ素化合物の中でも、成膜での取り扱い及び得られる気相成膜ガスバリア膜のガスバリア性等の観点から、ヘキサメチルジシロキサン、1,1,3,3−テトラメチルジシロキサンが好ましい。また、これらの有機ケイ素化合物は、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。   In addition, other organosilicon compounds can be used together with the cyclic siloxane in which the number of O atoms is 1 and the number of C atoms is less than 2 with respect to the above Si atom 1. Examples of the organosilicon compound applicable to the production of the gas barrier film together with the cyclic siloxane include, for example, hexamethyldisiloxane, 1,1,3,3-tetramethyldisiloxane, vinyltrimethylsilane, methyltrimethylsilane, hexamethyldisilane, methylsilane , Dimethylsilane, trimethylsilane, diethylsilane, propylsilane, phenylsilane, vinyltriethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, octamethylcyclotetrasiloxane, etc. Is mentioned. Among these organosilicon compounds, hexamethyldisiloxane and 1,1,3,3-tetramethyldisiloxane are preferable from the viewpoints of handling in film formation and gas barrier properties of the obtained gas-phase gas barrier film. These organosilicon compounds can be used alone or in combination of two or more.

(反応ガス・キャリアガス)
成膜ガスは、原料ガスの他に、反応ガスとして酸素ガスを含有することが好ましい。酸素ガスは、原料ガスと反応して酸化物等の無機化合物となるガスである。成膜ガスとしては、原料ガスを真空チャンバー内に供給するために、必要に応じて、キャリアガスを用いてもよい。さらに、成膜ガスとしては、プラズマ放電を発生させるために、必要に応じて、放電用ガスを用いてもよい。このようなキャリアガス及び放電用ガスとしては、適宜公知のものを使用することができ、例えば、ヘリウム、アルゴン、ネオン、キセノン等の希ガスや水素ガスを用いることができる。
(Reactive gas / carrier gas)
The deposition gas preferably contains oxygen gas as a reaction gas in addition to the source gas. Oxygen gas is a gas that reacts with a source gas to become an inorganic compound such as an oxide. As the film forming gas, a carrier gas may be used as needed to supply the source gas into the vacuum chamber. Further, as a film forming gas, a discharge gas may be used as necessary to generate plasma discharge. As the carrier gas and the discharge gas, known gases can be used as appropriate. For example, a rare gas such as helium, argon, neon, or xenon, or a hydrogen gas can be used.

このような成膜ガスが、ケイ素を含有する有機ケイ素化合物を含む原料ガスと、酸素ガスとを含有する場合、原料ガスと酸素ガスとの比率としては、原料ガスと酸素ガスとを完全に反応させるために理論上必要となる酸素ガスの量の比率よりも、酸素ガスの比率を過剰にし過ぎないことが好ましい。これについては、例えば、国際公開第2012/046767号等の記載を参照することができる。   When such a film forming gas contains a raw material gas containing an organic silicon compound containing silicon and oxygen gas, the ratio of the raw material gas to the oxygen gas is such that the raw material gas and the oxygen gas are completely reacted. It is preferable that the ratio of the oxygen gas is not excessively larger than the ratio of the amount of the oxygen gas theoretically necessary for the formation. Regarding this, for example, the description in WO2012 / 046767 can be referred to.

(真空プラズマCVD装置)
以下、好適な形態である真空プラズマCVD法について具体的に説明する。図16に、真空プラズマCVD法に適用される、ロールトゥロール(Roll to Roll)方式のローラー間放電プラズマCVD装置の模式図の一例を示す。
(Vacuum plasma CVD equipment)
Hereinafter, a preferred embodiment of the vacuum plasma CVD method will be specifically described. FIG. 16 shows an example of a schematic diagram of a roll-to-roll type inter-roller discharge plasma CVD apparatus applied to a vacuum plasma CVD method.

上述のプラズマCVD法を用いて気相成膜ガスバリア膜を製造する成膜装置としては、特に制限されない。成膜装置としては、例えば、図16に示す製造装置が挙げられる。図16に示す製造装置では、プラズマCVD法を利用しながら、ロールトゥロール方式で気相成膜ガスバリア膜を製造することができる。以下、図16を参照しながら、気相成膜ガスバリア膜の製造方法について詳細に説明する。なお、図16は、気相成膜ガスバリア膜の製造において好適に利用することができる磁場を印加したローラー間放電プラズマCVD装置の一例を示す模式図である。   There is no particular limitation on a film forming apparatus that manufactures a gas-phase film-formed gas barrier film using the above-described plasma CVD method. As a film forming apparatus, for example, a manufacturing apparatus shown in FIG. The manufacturing apparatus shown in FIG. 16 can manufacture a gas-phase film-formed gas barrier film by a roll-to-roll method while utilizing a plasma CVD method. Hereinafter, with reference to FIG. 16, a method for manufacturing a gas-phase deposited gas barrier film will be described in detail. FIG. 16 is a schematic diagram showing an example of an inter-roller discharge plasma CVD apparatus to which a magnetic field is applied, which can be suitably used in the production of a gas-phase deposited gas barrier film.

図16に示す磁場を印加したローラー間放電プラズマCVD装置(以下、単にプラズマCVD装置ともいう。)50は、主には、繰り出しローラー51と、搬送ローラー52、搬送ローラー54、搬送ローラー55及び搬送ローラー57と、成膜ローラー53及び成膜ローラー56と、成膜ガス供給管59と、プラズマ発生用電源63と、成膜ローラー53の内部に設置された磁場発生装置61と、成膜ローラー56の内部に設置された磁場発生装置62と、巻取りローラー58とを備えている。また、このようなプラズマCVD製造装置においては、少なくとも成膜ローラー53,56と、成膜ガス供給管59と、プラズマ発生用電源63と、磁場発生装置61,62とが、図示を省略した真空チャンバー内に配置されている。また、図16においては、成膜ローラー53,56にプラズマ発生用電源63に接続された電極ドラムが設置される。更に、このようなプラズマCVD製造装置において、真空チャンバー(不図示)は、真空ポンプ(不図示)に接続されており、この真空ポンプにより真空チャンバー内の圧力を適宜調整することが可能となっている。   The inter-roller discharge plasma CVD apparatus (hereinafter, also simply referred to as a plasma CVD apparatus) 50 to which a magnetic field is applied shown in FIG. 16 mainly includes a feeding roller 51, a transport roller 52, a transport roller 54, a transport roller 55, and a transport. Roller 57, film forming roller 53 and film forming roller 56, film forming gas supply pipe 59, power supply 63 for plasma generation, magnetic field generator 61 installed inside film forming roller 53, film forming roller 56 And a take-up roller 58 provided inside the device. Further, in such a plasma CVD manufacturing apparatus, at least the film forming rollers 53 and 56, the film forming gas supply pipe 59, the power supply 63 for plasma generation, and the magnetic field generators 61 and 62 are formed by a vacuum not shown. It is located inside the chamber. In FIG. 16, an electrode drum connected to a power source 63 for plasma generation is provided on the film forming rollers 53 and 56. Further, in such a plasma CVD apparatus, a vacuum chamber (not shown) is connected to a vacuum pump (not shown), and the pressure in the vacuum chamber can be appropriately adjusted by the vacuum pump. I have.

このようなプラズマCVD製造装置においては、一対の成膜ローラー(成膜ローラー53と成膜ローラー56)を、一対の対向電極として機能させることが可能となるように、各成膜ローラーがそれぞれプラズマ発生用電源63に接続されている。成膜ローラー53と成膜ローラー56とにプラズマ発生用電源63から電力を供給することにより、成膜ローラー53と成膜ローラー56との間の空間に放電してプラズマを発生させることができる。このようなプラズマCVD製造装置においては、一対の成膜ローラー53,56は、その中心軸が同一平面上において略平行となるように配置することが好ましい。このように、一対の成膜ローラー53,56を配置することにより、成膜レートを倍にでき、尚かつ、同様の構成の膜を形成できる。   In such a plasma CVD manufacturing apparatus, each of the film-forming rollers (the film-forming roller 53 and the film-forming roller 56) is formed by a plasma so that the film-forming roller can function as a pair of counter electrodes. It is connected to a power supply 63 for generation. By supplying power from the power supply 63 for plasma generation to the film forming roller 53 and the film forming roller 56, plasma can be generated by discharging to a space between the film forming roller 53 and the film forming roller 56. In such a plasma CVD manufacturing apparatus, it is preferable to arrange the pair of film forming rollers 53 and 56 such that the central axes thereof are substantially parallel on the same plane. Thus, by disposing the pair of film forming rollers 53 and 56, the film forming rate can be doubled and a film having the same configuration can be formed.

また、成膜ローラー53及び成膜ローラー56の内部には、成膜ローラーが回転しても回転しないようにして固定された磁場発生装置61及び磁場発生装置62がそれぞれ設けられている。   Further, inside the film forming roller 53 and the film forming roller 56, there are provided a magnetic field generator 61 and a magnetic field generator 62 fixed so as not to rotate even when the film forming roller rotates.

成膜ローラー53及び成膜ローラー56としては、適宜公知のローラーを用いることができる。成膜ローラー53及び成膜ローラー56としては、効率よく薄膜を形成する観点から、直径が同一のローラーを使うことが好ましい。成膜ローラー53及び成膜ローラー56の直径としては、放電条件の最適化、真空チャンバー内のスペース削減等の観点から、直径φが100〜1000mmの範囲内であることが好ましく、100〜700mmの範囲内であることがより好ましい。直径φが100mm以上であれば、十分な大きさの放電空間を形成することができ、生産性の低下を防ぐことができる。また、短時間の放電で十分な膜厚を得ることができ、放電時に基材60に加えられる熱量を抑えて、残留応力を抑えることができる。また、直径φが1000mm以下であれば、放電空間の均一性を維持することができ、装置設計において実用的である。このようなプラズマCVD製造装置に用いる繰り出しローラー51及び搬送ローラー52,54,55,57としては、公知のローラーを適宜選択して用いることができる。巻取りローラー58も、気相成膜ガスバリア膜を形成した基材60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 film forming roller 53 and the film forming roller 56, known rollers can be appropriately used. It is preferable to use rollers having the same diameter as the film forming roller 53 and the film forming roller 56 from the viewpoint of efficiently forming a thin film. The diameter of the film-forming roller 53 and the film-forming roller 56 is preferably in the range of 100 to 1000 mm, preferably 100 to 700 mm, from the viewpoint of optimizing the discharge conditions and reducing the space in the vacuum chamber. More preferably, it is within the range. When the diameter φ is 100 mm or more, a sufficiently large discharge space can be formed, and a decrease in productivity can be prevented. Further, a sufficient film thickness can be obtained by a short-time discharge, and the amount of heat applied to the base material 60 at the time of the discharge can be suppressed, so that the residual stress can be suppressed. Further, when the diameter φ is 1000 mm or less, uniformity of the discharge space can be maintained, which is practical in designing the apparatus. As the feeding roller 51 and the transport rollers 52, 54, 55, and 57 used in such a plasma CVD manufacturing apparatus, known rollers can be appropriately selected and used. The winding roller 58 may be any roller that can wind the substrate 60 on which the vapor-phase film-formed gas barrier film is formed, and is not particularly limited, and a known roller can be used as appropriate.

成膜ガス供給管59としては、原料ガス及び酸素ガスを所定の速度で供給又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。さらに、プラズマ発生用電源63としては、従来公知のプラズマ発生装置の電源を用いることができる。このようなプラズマ発生用電源63としては、効率よくプラズマCVD法を実施することが可能となることから、一対の成膜ローラーの極性を交互に反転させることが可能なもの(交流電源等)を利用することが好ましい。また、このようなプラズマ発生用電源63が供給する電力量としては、有効成膜幅を200mm〜1000mmとした場合、印加電力を0.1〜10.0kWの範囲とすることができる。また、有効製膜幅を約300mmとした場合には、ガスバリア性を向上させる観点から、供給する電力量を0.6〜3.0kWの範囲内とすることが好ましい。0.1kW以上であれば、パーティクルと呼ばれる異物の発生を抑えることができる。また、10.0kW以下であれば、発生する熱量を抑えることができ、温度上昇による基材60のしわの発生を抑えることができる。また、交流電源を用いる場合、交流の周波数は50Hz〜500kHzの範囲とすることが好ましい。また、磁場発生装置61,62としては、適宜公知の磁場発生装置を用いることができる。   As the film forming gas supply pipe 59, a pipe capable of supplying or discharging a source gas and an oxygen gas at a predetermined rate can be used as appropriate. Further, as the power source 63 for plasma generation, a power source of a conventionally known plasma generator can be used. As such a plasma generation power supply 63, a power supply (such as an AC power supply) capable of alternately reversing the polarities of a pair of film forming rollers can be used because the plasma CVD method can be efficiently performed. It is preferable to use it. In addition, as the amount of power supplied from the plasma generation power supply 63, when the effective film formation width is 200 mm to 1000 mm, the applied power can be in the range of 0.1 to 10.0 kW. When the effective film forming width is set to about 300 mm, it is preferable that the supplied electric energy is in the range of 0.6 to 3.0 kW from the viewpoint of improving gas barrier properties. If it is 0.1 kW or more, generation of foreign substances called particles can be suppressed. If it is 10.0 kW or less, the amount of generated heat can be suppressed, and the occurrence of wrinkles of the base material 60 due to a rise in temperature can be suppressed. When an AC power supply is used, the AC frequency is preferably in the range of 50 Hz to 500 kHz. Further, as the magnetic field generators 61 and 62, known magnetic field generators can be appropriately used.

図16に示すプラズマCVD装置50を用いて、例えば、原料ガスの種類、プラズマ発生装置の電極ドラムの電力、磁場発生装置による強度、真空チャンバー内の圧力(減圧度)、成膜ローラーの直径、基材の搬送速度等を適宜調整することにより、所望のガスバリア膜を製造することができる。   Using the plasma CVD apparatus 50 shown in FIG. 16, for example, the type of source gas, the power of the electrode drum of the plasma generator, the strength of the magnetic field generator, the pressure in the vacuum chamber (the degree of pressure reduction), the diameter of the film forming roller, A desired gas barrier film can be manufactured by appropriately adjusting the transfer speed of the substrate and the like.

図16に示すプラズマCVD装置50において、成膜ガス(原料ガス等)を真空チャンバー内に供給し、一対の成膜ローラー53,56間に、磁場を発生させながらプラズマ放電を行うことにより、成膜ガス(原料ガス等)がプラズマによって分解され、成膜ローラー53が保持する基材60の表面上、及び、成膜ローラー56が保持する基材60の表面上に、気相成膜ガスバリア膜が形成される。このような成膜では、基材60が繰り出しローラー51、搬送ローラー52,54,55,57、巻取りローラー58、及び、成膜ローラー53、56等で搬送されることにより、ロールトゥロール方式の連続的な成膜プロセスで気相成膜ガスバリア膜を形成することができる。   In the plasma CVD apparatus 50 shown in FIG. 16, a film forming gas (a raw material gas or the like) is supplied into a vacuum chamber, and a plasma discharge is performed between a pair of film forming rollers 53 and 56 while generating a magnetic field. The film gas (raw material gas or the like) is decomposed by the plasma, and the vapor-phase film-forming gas barrier film is formed on the surface of the substrate 60 held by the film forming roller 53 and on the surface of the substrate 60 held by the film forming roller 56. Is formed. In such film formation, the base material 60 is conveyed by the feeding roller 51, the conveyance rollers 52, 54, 55, 57, the winding roller 58, the film formation rollers 53, 56, etc. The vapor deposition gas barrier film can be formed by the continuous film formation process described above.

なお、図16に示すプラズマCVD装置50において、成膜ガス供給管59は、成膜ローラー53,56間の中心線上に設けられているが、成膜ガス供給管59をこの中心線から成膜ローラー53,56のいずれかの方へ片寄らせて配置してもよい。これにより、成膜ローラー53と成膜ローラー56とへの原料ガスの供給量を異ならせることができ、成膜ローラー53上と成膜ローラー56上と異なる原子組成の膜を形成することができる。   In the plasma CVD apparatus 50 shown in FIG. 16, the film forming gas supply pipe 59 is provided on the center line between the film forming rollers 53 and 56. The rollers 53 and 56 may be arranged so as to be offset toward one of them. Accordingly, the supply amounts of the source gases to the film forming roller 53 and the film forming roller 56 can be made different, and a film having an atomic composition different from that on the film forming roller 53 and the film forming roller 56 can be formed. .

図16に示すプラズマCVD装置50において、成膜中に原料ガスの供給量等の成膜条件が変化すると、基材60上に異なる原子組成の膜が積層される。具体的には、基材60が成膜ローラー53と成膜ローラー56とが最も近接する地点を通過すると、形成された膜中の深さ方向におけるC原子の比率が減少から増大へ変化し、O原子の比率が増大から減少へ変化する。これに対して、基材60が成膜ローラー53と成膜ローラー56とが最も近接する地点から基材60の搬送方向の前後にずれた地点を通過すると、形成された膜中の深さ方向におけるC原子の比率が増大から減少へ変化し、O原子の比率が減少から増大へ変化する。このため、上記の方法で形成されたガスバリア膜は、深さ方向における原子組成が連続的に変化する。また、ガスバリア膜において、C原子の比率やO原子の比率が減少から増大へ又は増大から減少へ転ずる極値の存在は、形成された膜中のC原子及びO原子の存在比が均一ではないことを示す。これにより、例えば、ガスバリア膜の厚さ方向に緻密性が高い部分と、緻密性が低い部分とを形成することができる。   In the plasma CVD apparatus 50 shown in FIG. 16, when film forming conditions such as a supply amount of a source gas change during film formation, films having different atomic compositions are stacked on the substrate 60. Specifically, when the substrate 60 passes through the point where the film forming roller 53 and the film forming roller 56 are closest, the ratio of C atoms in the depth direction in the formed film changes from decreasing to increasing, The ratio of O atoms changes from increasing to decreasing. On the other hand, when the base material 60 passes through a point shifted in the transport direction of the base material 60 from the point where the film forming roller 53 and the film forming roller 56 are closest to each other, the depth direction in the formed film is changed. The ratio of C atoms changes from increasing to decreasing, and the ratio of O atoms changes from decreasing to increasing. For this reason, in the gas barrier film formed by the above method, the atomic composition in the depth direction changes continuously. Further, in the gas barrier film, the existence of an extreme value in which the ratio of C atoms and the ratio of O atoms are turned from decreasing to increasing or from increasing to decreasing is not uniform in the abundance ratio of C atoms and O atoms in the formed film. Indicates that Thereby, for example, a portion having high density and a portion having low density can be formed in the thickness direction of the gas barrier film.

(真空度)
真空チャンバー内の圧力(真空度)は、原料ガスの種類等に応じて適宜調整することができるが、0.5〜100Paの範囲とすることが好ましい。例えば、有効製膜幅を約300mmとした場合には、真空度を0.5〜3.0Paの範囲内とすることが好ましい。
(Degree of vacuum)
The pressure (degree of vacuum) in the vacuum chamber can be appropriately adjusted according to the type of the source gas and the like, but is preferably in the range of 0.5 to 100 Pa. For example, when the effective film formation width is about 300 mm, it is preferable that the degree of vacuum be in the range of 0.5 to 3.0 Pa.

(ローラー成膜)
図16に示すプラズマCVD装置50を用いたプラズマCVD法において、成膜ローラー53,56間に放電するために、プラズマ発生用電源63に接続された電極ドラムに印加する電力は、原料ガスの種類や真空チャンバー内の圧力等に応じて適宜調整することができる。電極ドラムに印加する電力としては、例えば、0.1〜10kWの範囲内とすることが好ましい。このような範囲の印加電力であれば、パーティクル(不正粒子)の発生を抑制することができ、成膜時に発生する熱量も制御範囲内であるため、成膜時の基材表面温度の上昇による、基材の熱変形、熱による性能劣化や成膜時の皺の発生を抑制することができる。
(Roller film formation)
In the plasma CVD method using the plasma CVD apparatus 50 shown in FIG. 16, the electric power applied to the electrode drum connected to the plasma generating power supply 63 for discharging between the film forming rollers 53 and 56 depends on the type of the source gas. And the pressure in the vacuum chamber can be adjusted as appropriate. The electric power applied to the electrode drum is preferably, for example, in the range of 0.1 to 10 kW. With the applied power in such a range, generation of particles (illegal particles) can be suppressed, and the amount of heat generated during film formation is within the control range. In addition, thermal deformation of the base material, performance degradation due to heat, and generation of wrinkles during film formation can be suppressed.

プラズマCVD装置50において、基材60の搬送速度(ライン速度)は、原料ガスの種類や真空チャンバー内の圧力等に応じて適宜調整することができるが、0.25〜100m/minの範囲内とすることが好ましく、0.5〜40.0m/minの範囲内とすることがより好ましい。ライン速度が範囲内であれば、基材の熱に起因する皺も発生し難く、形成される気相成膜ガスバリア膜の厚さも十分に制御可能となる。   In the plasma CVD apparatus 50, the transfer speed (line speed) of the base material 60 can be appropriately adjusted according to the type of the source gas, the pressure in the vacuum chamber, and the like, but is in the range of 0.25 to 100 m / min. And more preferably in the range of 0.5 to 40.0 m / min. When the line speed is within the range, wrinkles due to the heat of the base material hardly occur, and the thickness of the formed gas-phase gas barrier film can be sufficiently controlled.

(ガスバリア膜の形成方法)
ガスバリア膜を形成する化学蒸着法としては、特に限定されず公知の方法を用いることができるが、緻密に元素分布が制御させたガスバリア膜を形成することができる観点から、上述の図16に示すローラー間放電プラズマCVD装置を用いて、磁場を印加したローラー間に放電空間を有する放電プラズマ化学気相成長法で形成する方法が好ましい。また、ガスバリア膜を形成する化学蒸着法としては、例えば、国際公開第2012/046767号の段落[0049]〜[0069]等に記載の方法を参照することができる。
(Method of forming gas barrier film)
The chemical vapor deposition method for forming the gas barrier film is not particularly limited, and a known method can be used. From the viewpoint of forming a gas barrier film in which the element distribution is controlled densely, the method shown in FIG. It is preferable to use an inter-roller discharge plasma CVD apparatus to form a film by a discharge plasma chemical vapor deposition method having a discharge space between rollers to which a magnetic field is applied. In addition, as a chemical vapor deposition method for forming a gas barrier film, for example, the methods described in paragraphs [0049] to [0069] of WO2012 / 046767 can be referred to.

より詳しくは、図16に示すローラー間放電プラズマCVD装置において、磁場を印加したローラー間放電プラズマ処理装置を用い、基材を一対の成膜ローラーに巻き回し、この一対の成膜ローラー間に成膜ガスを供給しながらプラズマ放電を行う、プラズマ化学気相成長法でガスバリア膜を形成することが好ましい。また、一対の成膜ローラー間に磁場を印加しながら放電する際には、一対の成膜ローラー間の極性を交互に反転させることが好ましい。このように、一対の成膜ローラーを用い、その一対の成膜ローラー上に基材を巻き回し、この一対の成膜ローラー間にプラズマ放電をすることにより、基材と放電空間との距離が変化し、基材表面でのプラズマ強度が連続的に変化することによって、各原子比率が層内で連続的に変化するガスバリア膜を形成することが可能となる。   More specifically, in the inter-roller discharge plasma CVD apparatus shown in FIG. 16, a base material is wound around a pair of film forming rollers by using an inter-roller discharge plasma processing apparatus to which a magnetic field is applied, and formed between the pair of film forming rollers. It is preferable to form a gas barrier film by a plasma chemical vapor deposition method in which plasma discharge is performed while supplying a film gas. Further, when discharging while applying a magnetic field between the pair of film forming rollers, it is preferable that the polarity between the pair of film forming rollers is alternately reversed. As described above, by using a pair of film forming rollers, winding the substrate on the pair of film forming rollers, and performing a plasma discharge between the pair of film forming rollers, the distance between the substrate and the discharge space is reduced. As a result, the plasma intensity on the substrate surface changes continuously, so that a gas barrier film in which each atomic ratio changes continuously in the layer can be formed.

また、成膜時に一方の成膜ローラー上に存在する基材の表面にガスバリア膜を形成しつつ、かつ、もう一方の成膜ローラー上に存在する基材の表面にも同時にガスバリア膜を形成することが可能となる。すなわち、成膜効率を倍にでき、且つ、同様の構成の膜を形成できるため、炭素分布曲線の極値を倍増させることが可能となり、効率よくガスバリア膜を形成することが可能となる。   Further, at the time of film formation, a gas barrier film is formed on the surface of the substrate present on one of the film forming rollers, and the gas barrier film is simultaneously formed on the surface of the substrate present on the other film forming roller. It becomes possible. That is, since the film formation efficiency can be doubled and a film having the same configuration can be formed, the extreme value of the carbon distribution curve can be doubled, and the gas barrier film can be formed efficiently.

[その他のガスバリア膜]
ガスバリア膜としては、上述の所定の組成範囲内の化学蒸着(CVD)成膜によるSiOxCy組成のガスバリア膜と共に、ケイ素化合物を含む塗布液を用いて湿式塗布法によって形成されたガスバリア膜や、遷移金属を含むガスバリア膜を用いることもできる。以下、湿式塗布法によって形成されたガスバリア膜の形成方法の一例について説明する。
[Other gas barrier films]
As the gas barrier film, a gas barrier film formed by a wet coating method using a coating solution containing a silicon compound together with a gas barrier film having a SiOxCy composition formed by chemical vapor deposition (CVD) within the above-described predetermined composition range, or a transition metal May be used. Hereinafter, an example of a method of forming a gas barrier film formed by a wet coating method will be described.

[ガスバリア膜;湿式塗布]
ケイ素化合物を含む塗布液を用いた湿式塗布法によって形成するガスバリア膜としては、ポリシラザン化合物を含む塗布液を公知の湿式塗布法により塗布した後、塗膜に改質処理を行って形成するポリシラザン改質層が挙げられる。
[Gas barrier film; wet coating]
As a gas barrier film formed by a wet coating method using a coating solution containing a silicon compound, a polysilazane coating formed by applying a coating solution containing a polysilazane compound by a known wet coating method, and then performing a modification treatment on the coating film. Quality layer.

(ポリシラザン化合物)
ガスバリア膜の形成に用いるポリシラザン化合物とは、構造内にケイ素−窒素結合を持つ酸窒化ケイ素の前駆体となるポリマーである。ポリシラザン化合物としては、下記一般式(1)の構造を有するものが好ましく用いられる。
(Polysilazane compound)
The polysilazane compound used for forming the gas barrier film is a polymer that is a precursor of silicon oxynitride having a silicon-nitrogen bond in the structure. As the polysilazane compound, a compound having a structure represented by the following general formula (1) is preferably used.

式中、R、R、及びRは、各々水素原子、アルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基、アリール基、アルキルシリル基、アルキルアミノ基、又はアルコキシ基を表す。In the formula, R 1 , R 2 , and R 3 each represent a hydrogen atom, an alkyl group, an alkenyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an alkylsilyl group, an alkylamino group, or an alkoxy group.

ガスバリア膜の膜としての緻密性の観点からは、R、R及びRの全てが水素原子であるパーヒドロポリシラザンを用いることが好ましい。その他、ポリシラザンの詳細については、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]等を参照することができる。From the viewpoint of the denseness of the gas barrier film, it is preferable to use perhydropolysilazane in which all of R 1 , R 2 and R 3 are hydrogen atoms. In addition, for details of polysilazane, see paragraphs [0024] to [0040] of JP2013-255910A, paragraphs [0037] to [0043] of JP2013-188942A, and JP2013-151123A. Paragraphs [0014] to [0021], Paragraphs [0033] to [0045] of JP-A-2013-052569, Paragraphs [0062] to [0075] of JP-A-2013-129557, and JP-A-2013-226758. Paragraphs [0037] to [0064] can be referred to.

ポリシラザンは、有機溶媒に溶解した溶液の状態で市販されており、市販品をそのままポリシラザン含有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社製のNN120−20、NAX120−20、NL120−20等が挙げられる。   Polysilazane is commercially available in the form of a solution dissolved in an organic solvent, and a commercially available product can be used as it is as a polysilazane-containing coating solution. Commercially available polysilazane solutions include NN120-20, NAX120-20, and NL120-20 manufactured by AZ Electronic Materials.

(ポリシラザン化合物を用いたガスバリア膜の形成方法)
ポリシラザン化合物を含有する溶液を用いた塗膜は、ポリシラザン化合物と添加剤等を含有する溶液を、基材上に塗布して形成することができる。溶液の塗布法としては、任意の適切な方法を採用できる。例えば、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、グラビア印刷法等が挙げられる。溶液を塗布した後は、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、塗膜に含まれる有機溶媒を除去することができる。塗膜の形成方法については、特開2014−151571号公報の段落[0058]〜[0064]、特開2011−183773号公報の段落[0052]〜[0056]等を参照することができる。
(Method of forming gas barrier film using polysilazane compound)
A coating film using a solution containing a polysilazane compound can be formed by applying a solution containing a polysilazane compound, an additive, and the like onto a substrate. Any appropriate method can be adopted as a method of applying the solution. For example, a spin coating method, a roll coating method, a flow coating method, an ink jet method, a spray coating method, a printing method, a dip coating method, a casting film forming method, a bar coating method, a gravure printing method and the like can be mentioned. After applying the solution, the coating is preferably dried. By drying the coating film, the organic solvent contained in the coating film can be removed. For the method of forming a coating film, paragraphs [0058] to [0064] of JP-A-2014-151571 and paragraphs [0052] to [0056] of JP-A-2011-183773 can be referred to.

(改質処理)
改質処理とは、ポリシラザン化合物の酸化ケイ素又は酸化窒化珪素への転化反応を行うための処理である。改質処理は、ポリシラザン化合物の転化反応についての公知の方法を用いることができる。改質処理としては、低温で転化反応が可能な、プラズマやオゾンや紫外線を使う転化反応が好ましい。プラズマやオゾンや紫外線を使う転化反応は、従来公知の方法を用いることができる。改質処理は、ポリシラザン化合物含有液の塗膜に、波長200nm以下の真空紫外線(VUV)を照射して行うことが好ましい。
(Reforming treatment)
The reforming treatment is a treatment for performing a conversion reaction of the polysilazane compound into silicon oxide or silicon oxynitride. For the modification treatment, a known method for the conversion reaction of the polysilazane compound can be used. As the reforming treatment, a conversion reaction using plasma, ozone, or ultraviolet light, which can perform a conversion reaction at a low temperature, is preferable. For the conversion reaction using plasma, ozone, or ultraviolet light, a conventionally known method can be used. The modification treatment is preferably performed by irradiating the coating film of the liquid containing the polysilazane compound with vacuum ultraviolet rays (VUV) having a wavelength of 200 nm or less.

湿式塗布法により形成するガスバリア膜の厚さは、1〜500nmの範囲が好ましい、より好ましくは10〜300nmの範囲である。ガスバリア膜は、全体が改質層であってもよく、改質処理された改質層の厚さが1〜50nm、好ましくは1〜10nmであってもよい。   The thickness of the gas barrier film formed by the wet coating method is preferably in the range of 1 to 500 nm, more preferably in the range of 10 to 300 nm. The gas barrier film may be entirely a modified layer, and the thickness of the modified layer subjected to the modification treatment may be 1 to 50 nm, preferably 1 to 10 nm.

(真空紫外線処理)
ポリシラザン化合物を含む塗膜にVUVを照射する工程では、ポリシラザンの少なくとも一部が酸窒化ケイ素に改質されることが好ましい。VUV照射工程において、ポリシラザン化合物を含む塗膜が受ける塗膜面でのVUVの照度は30〜200mW/cmの範囲であることが好ましく、50〜160mW/cmの範囲であることがより好ましい。VUVの照度を30mW/cm以上とすることで、改質効率を十分に得ることができ、200mW/cm以下では、塗膜への損傷発生率を極めて抑え、基材への損傷も低減させることができる。
(Vacuum UV treatment)
In the step of irradiating the coating film containing the polysilazane compound with VUV, it is preferable that at least a part of the polysilazane be modified into silicon oxynitride. In VUV irradiation step, it is preferable that the illuminance of VUV in the coating film surface for receiving the coating film containing a polysilazane compound ranges from 30~200mW / cm 2, and more preferably in the range of 50~160mW / cm 2 . The illuminance of the VUV With 30 mW / cm 2 or more, it is possible to obtain a reforming efficiency sufficiently, the 200 mW / cm 2 or less, extremely reducing the damage occurrence rate of the coating film, even damage to the substrate reduced Can be done.

ポリシラザン化合物を含む塗膜の表面におけるVUVの照射エネルギー量は、200〜10000mJ/cmの範囲であることが好ましく、500〜5000mJ/cmの範囲であることがより好ましい。VUVの照射エネルギー量を200mJ/cm以上とすることで、ポリシラザンの改質が十分に行われる。また、10000mJ/cm以下とすることにより、過剰改質を抑えてガスバリア膜のクラックや、基材の熱変形の発生を極力抑えることができる。Irradiation energy amount of VUV in the surface of the coating film containing a polysilazane compound is preferably in the range of 200~10000mJ / cm 2, and more preferably in the range of 500~5000mJ / cm 2. By setting the irradiation energy amount of VUV to 200 mJ / cm 2 or more, the polysilazane is sufficiently modified. Further, when the content is not more than 10,000 mJ / cm 2 , excessive reforming can be suppressed, and the occurrence of cracks in the gas barrier film and thermal deformation of the substrate can be suppressed as much as possible.

真空紫外線の光源としては、希ガスエキシマランプが好ましく用いられる。
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、VUVの照射は、可能な限り酸素濃度の低い状態で行うことが好ましい。すなわち、VUV照射時の酸素濃度は、10〜10000ppmの範囲とすることが好ましく、より好ましくは50〜5000ppmの範囲、さらに好ましく80〜4500ppmの範囲、最も好ましくは100〜1000ppmの範囲である。
As a vacuum ultraviolet light source, a rare gas excimer lamp is preferably used.
Since the vacuum ultraviolet ray is absorbed by oxygen, the efficiency in the ultraviolet ray irradiation step is likely to decrease. Therefore, it is preferable that the VUV irradiation be performed in a state where the oxygen concentration is as low as possible. That is, the oxygen concentration at the time of VUV irradiation is preferably in the range of 10 to 10000 ppm, more preferably in the range of 50 to 5000 ppm, further preferably in the range of 80 to 4500 ppm, and most preferably in the range of 100 to 1000 ppm.

また、VUV照射時に用いられる照射雰囲気を満たすガスとしては、乾燥不活性ガスが好ましく、特にコストの観点から乾燥窒素ガスが好ましい。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。   Further, as a gas that satisfies the irradiation atmosphere used at the time of VUV irradiation, 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 rates of the oxygen gas and the inert gas introduced into the irradiation chamber, and changing the flow rate ratio.

これらの改質処理は、例えば、特開2012−086394号公報の段落[0055]〜[0091]、特開2012−006154号公報の段落[0049]〜[0085]、特開2011−251460号公報の段落[0046]〜[0074]等に記載の内容を参照することができる。   These modification treatments are described, for example, in paragraphs [0055] to [0091] of JP-A-2012-086394, paragraphs [0049] to [0085] of JP-A-2012-006154, and JP-A-2011-251460. The contents described in paragraphs [0046] to [0074] can be referred to.

(中間層)
ガスバリア膜を積層する場合には、各ガスバリア膜の間に中間層を設けてもよい。中間層としては、ポリシロキサン改質層を適用することが好ましい。ポリシロキサン改質層は、ポリシロキサンを含有する塗布液を、湿式塗布法を用いてガスバリア膜上に塗布して乾燥した後、その乾燥した塗膜に真空紫外線を照射することによって形成することができる。
(Middle layer)
When gas barrier films are stacked, an intermediate layer may be provided between the gas barrier films. It is preferable to apply a polysiloxane modified layer as the intermediate layer. The polysiloxane-modified layer can be formed by applying a coating solution containing polysiloxane on a gas barrier film using a wet coating method, drying the coating film, and irradiating the dried coating film with vacuum ultraviolet rays. it can.

中間層形成用の塗布液の塗布方法としては、スピンコート、ディッピング、ローラーブレード、スプレー法等が挙げられる。真空紫外線としては、上述したポリシラザン化合物の改質処理と同様のVUV照射を用いることが好ましい。   Examples of the method of applying the coating solution for forming the intermediate layer include spin coating, dipping, roller blade, and spraying. As the vacuum ultraviolet ray, it is preferable to use VUV irradiation similar to the above-described modification treatment of the polysilazane compound.

中間層を形成するために用いる塗布液は、主に、ポリシロキサン及び有機溶媒を含有する。中間層の形成に適用可能なポリシロキサンとしては、特に制限はないが、下記一般式(2)で表されるオルガノポリシロキサンが特に好ましい。   The coating liquid used for forming the intermediate layer mainly contains a polysiloxane and an organic solvent. The polysiloxane applicable to the formation of the intermediate layer is not particularly limited, but an organopolysiloxane represented by the following general formula (2) is particularly preferable.

上記一般式(2)において、R〜Rは、各々同一又は異なる炭素数1〜8の有機基を表す。ここで、R〜Rの少なくとも1つの基は、アルコキシ基及び水酸基のいずれかを含む。mは1以上の整数である。In the general formula (2), R 4 to R 9 each represent the same or different organic groups having 1 to 8 carbon atoms. Here, at least one group of R 4 to R 9 includes any of an alkoxy group and a hydroxyl group. m is an integer of 1 or more.

上記一般式(2)で表されるオルガノポリシロキサンにおいて、mが1以上で、かつ、ポリスチレン換算の重量平均分子量が1000〜20000であることが特に好ましい。オルガノポリシロキサンのポリスチレン換算の重量平均分子量が、1000以上であれば、形成する中間層に亀裂が生じ難く、ガスバリア性を維持することができ、20000以下であれば、形成される中間層の硬化が充分となり、中間層として十分な硬度が得られる。   In the organopolysiloxane represented by the general formula (2), it is particularly preferable that m is 1 or more and the weight average molecular weight in terms of polystyrene is 1,000 to 20,000. When the weight average molecular weight in terms of polystyrene of the organopolysiloxane is 1,000 or more, cracks are less likely to be formed in the formed intermediate layer, and gas barrier properties can be maintained. Is sufficient, and sufficient hardness is obtained as the intermediate layer.

中間層の乾燥膜厚としては、100nm〜10μmの範囲が好ましく、50nm〜1μmであることがより好ましい。中間層の膜厚が100nm以上であれば、十分なガスバリア性を確保することができる。また、中間層の膜厚が10μm以下であれば、中間層形成時に安定した塗布性を得ることができる。   The dry thickness of the intermediate layer is preferably in the range of 100 nm to 10 μm, more preferably 50 nm to 1 μm. When the thickness of the intermediate layer is 100 nm or more, sufficient gas barrier properties can be secured. When the thickness of the intermediate layer is 10 μm or less, stable coating properties can be obtained during the formation of the intermediate layer.

その他、ポリシロキサンの詳細については、特開2013−151123号公報の段落[0028]〜[0032]、特開2013−086501号公報の段落[0050]〜[0064]、特開2013−059927号公報の段落[0063]〜[0081]、特開2013−226673号公報の段落[0119]〜[0139]等を参照することができる。   In addition, for details of polysiloxane, see paragraphs [0028] to [0032] of JP-A-2013-151123, paragraphs [0050] to [0064] of JP-A-2013-086501, and JP-A-2013-059927. Paragraphs [0063] to [0081], paragraphs [0119] to [0139] of JP-A-2013-226673, and the like can be referred to.

〈4.ガスバリア性フィルム、及び、ガスバリア性フィルムの製造方法〉
次に、上述のガスバリア膜を有するガスバリア性フィルムについて説明する。図17に、ガスバリア性フィルムの概略構成を示す。
<4. Gas barrier film, and method for producing gas barrier film>
Next, a gas barrier film having the above-described gas barrier film will be described. FIG. 17 shows a schematic configuration of the gas barrier film.

図17に示すガスバリア性フィルム10は、基材11と、基材11上に設けられたガスバリア膜13とを有する。また、ガスバリア性フィルム10は、基材11と、ガスバリア膜13との間に、プラズマ重合層12が設けられている。なお、ガスバリア性フィルム10は、基材11とガスバリア膜13とを有していればよく、その他の構成については特に限定されない。このため、ガスバリア性フィルム10は、図17に示すような、基材11とガスバリア膜13との間に他の層が介在する構成であってもよく、基材11の裏面やガスバリア膜13上にさらに他の層を有していてもよい。   The gas barrier film 10 shown in FIG. 17 has a substrate 11 and a gas barrier film 13 provided on the substrate 11. Further, the gas barrier film 10 has a plasma polymerization layer 12 provided between a base material 11 and a gas barrier film 13. Note that the gas barrier film 10 only needs to have the base material 11 and the gas barrier film 13, and other configurations are not particularly limited. For this reason, the gas barrier film 10 may have a configuration in which another layer is interposed between the substrate 11 and the gas barrier film 13 as shown in FIG. May further have another layer.

また、ガスバリア性フィルム10の製造方法は、基材11を準備する工程と、基材11上にプラズマ重合層12を形成する工程と、プラズマ重合層12上にガスバリア膜13を形成する工程とを有する。このうち、ガスバリア膜13を形成する工程は、上述の方法を適用することができる。なお、ガスバリア性フィルム10の製造方法としては、基材11を準備する工程と、ガスバリア膜13を形成する工程とを有していればよく、その他の構成を形成する工程については、特に限定されない。このため、ガスバリア性フィルム10の製造方法は、基材11とガスバリア膜13との間や、基材11の裏面、ガスバリア膜13上等に他の層を形成する工程を有していてもよい。   Further, the method for producing the gas barrier film 10 includes a step of preparing the substrate 11, a step of forming the plasma polymerized layer 12 on the substrate 11, and a step of forming the gas barrier film 13 on the plasma polymerized layer 12. Have. Among these, the above-mentioned method can be applied to the step of forming the gas barrier film 13. In addition, the method of manufacturing the gas barrier film 10 may include a step of preparing the base material 11 and a step of forming the gas barrier film 13, and the steps of forming other components are not particularly limited. . For this reason, the manufacturing method of the gas barrier film 10 may include a step of forming another layer between the base material 11 and the gas barrier film 13, on the back surface of the base material 11, on the gas barrier film 13, or the like. .

[ガスバリア膜]
ガスバリア性フィルム10において、ガスバリア膜13は、上述の所定の組成範囲内のSiOxCy組成を、厚さ方向に20nm以上1000nm以下の範囲で有する化学蒸着(CVD)膜を、少なくとも1層以上有している。ガスバリア膜13は、基材11上に複数層設けられていてもよく、基材11の片面だけでなく両面に設けられていてもよい。
[Gas barrier film]
In the gas barrier film 10, the gas barrier film 13 has at least one chemical vapor deposition (CVD) film having a SiOxCy composition within the above-described predetermined composition range in a thickness direction of 20 nm or more and 1000 nm or less. I have. The gas barrier film 13 may be provided in a plurality of layers on the substrate 11, and may be provided not only on one side but also on both sides of the substrate 11.

[プラズマ重合層]
プラズマ重合層12は、基材11とガスバリア膜13との間に介在し、ガスバリア膜13の下地層として機能する。
[Plasma polymerization layer]
The plasma polymerization layer 12 is interposed between the base material 11 and the gas barrier film 13 and functions as a base layer of the gas barrier film 13.

プラズマ重合層12は、上述のCVD成膜によるガスバリア膜13と同じ装置で成膜可能な、気相製膜樹脂層である。プラズマ重合層12は、上述の図16に示すローラー間放電プラズマCVD装置を用いて作製することが好ましい。なお、プラズマ重合層12とガスバリア膜13とは、同じ装置によって作製されていてもよく、異なる装置によって作製されていてもよい。   The plasma polymerization layer 12 is a gas-phase formed resin layer that can be formed by the same apparatus as the gas barrier film 13 formed by the above-described CVD film formation. The plasma polymerization layer 12 is preferably manufactured using the above-described roller discharge plasma CVD apparatus shown in FIG. In addition, the plasma polymerization layer 12 and the gas barrier film 13 may be manufactured by the same device, or may be manufactured by different devices.

基材11上にプラズマ重合層12を形成することにより、基材11表面の凹凸や、基材11表面に付着した異物を被覆して、ガスバリア膜13を形成する面を、平滑な表面とすることができる。このため、プラズマ重合層12の形成に続けて、CVD装置の真空を維持したまま、CVD成膜によるガスバリア膜13を形成することにより、ガスバリア膜13の表面の平滑性が向上する。また、ガスバリア膜13の欠陥の発生も低減することができるため、ガスバリア膜13の水蒸気バリア性も向上する。   By forming the plasma polymerized layer 12 on the substrate 11, the surface on which the gas barrier film 13 is formed is covered with irregularities on the surface of the substrate 11 and foreign substances adhering to the surface of the substrate 11, so that the surface is smooth. be able to. For this reason, by forming the gas barrier film 13 by the CVD film formation while maintaining the vacuum of the CVD apparatus following the formation of the plasma polymerization layer 12, the surface smoothness of the gas barrier film 13 is improved. Further, since the occurrence of defects in the gas barrier film 13 can be reduced, the water vapor barrier property of the gas barrier film 13 also improves.

プラズマ重合層12は、水蒸気透過率がガスバリア膜13と異なる。具体的には、樹脂フィルム基材にプラズマCVD法でガスバリア膜13又はプラズマ重合層12を製膜した試料を作製し、MOCON社製AQUATRANを用いて、38℃、100%RHの条件で試料の水蒸気透過率を測定した際に、水蒸気透過率が0.1g/m/d以下である場合にはガスバリア膜13であり、水蒸気透過率が0.1g/m/dを超える場合にはプラズマ重合層12である。The plasma polymerization layer 12 has a different water vapor transmission rate from the gas barrier film 13. Specifically, a sample is prepared by forming a gas barrier film 13 or a plasma polymerized layer 12 on a resin film substrate by a plasma CVD method, and the sample is formed at 38 ° C. and 100% RH using MOCON AQUATRAN. When the water vapor transmission rate is measured, when the water vapor transmission rate is 0.1 g / m 2 / d or less, the gas barrier film 13 is obtained. When the water vapor transmission rate exceeds 0.1 g / m 2 / d, This is the plasma polymerization layer 12.

プラズマ重合層12は、厚さが10nm〜10μmであることが好ましく、100nm〜5μmであることがより好ましく、200nm〜2μmであることがさらに好ましい。プラズマ重合層12の厚さは、断面SEM観察により測定できる。また、プラズマ重合層12の界面が不明確である場合は、SEM装置に付属しているEDX(エネルギー分散型X線分析)装置で断面の組成分析をし、界面を明確にした後に実測値を求めることができる。   The thickness of the plasma polymerization layer 12 is preferably 10 nm to 10 μm, more preferably 100 nm to 5 μm, and further preferably 200 nm to 2 μm. The thickness of the plasma polymerization layer 12 can be measured by cross-sectional SEM observation. If the interface of the plasma polymerization layer 12 is unclear, the cross-sectional composition is analyzed using an EDX (energy dispersive X-ray analysis) device attached to the SEM device. You can ask.

プラズマ重合層12は、基材11上で炭素原子を含む材料をプラズマ重合させることにより、基材11上に密着した状態に形成することができる。炭素原子を含む材料をプラズマ重合させる方法としては、特に限定されない。例えば、上述の図16に示すローラー間放電プラズマCVD装置を用いて、有効製膜幅約300mmのプラズマ重合層12を作製する場合には、基材11の表面の凹凸を被覆して平滑な表面を形成する観点から、電力量を0.1〜0.6kW未満の範囲内とし、真空度を3.0Paを超えて20.0Pa以下の範囲内とすることが好ましい。また、プラズマ重合層12の成膜条件としては、例えば、ガス圧0.1〜100Pa、好ましくは1〜50Pa、基板温度−20〜200℃、好ましくは0〜100℃とし、モノマー成分を基板上に供給しながらグロー放電(通常、高周波電力を使用)を行う方法が挙げられる。   The plasma polymerization layer 12 can be formed in a state of being in close contact with the substrate 11 by subjecting a material containing carbon atoms to plasma polymerization on the substrate 11. The method for plasma-polymerizing a material containing carbon atoms is not particularly limited. For example, when the plasma polymerized layer 12 having an effective film forming width of about 300 mm is produced using the inter-roller discharge plasma CVD apparatus shown in FIG. From the viewpoint of forming the above, it is preferable that the electric energy is in the range of 0.1 to less than 0.6 kW and the degree of vacuum is in the range of more than 3.0 Pa to 20.0 Pa or less. The film formation conditions of the plasma polymerization layer 12 include, for example, gas pressure of 0.1 to 100 Pa, preferably 1 to 50 Pa, substrate temperature of −20 to 200 ° C., preferably 0 to 100 ° C., and monomer component on the substrate. Glow discharge (usually using high-frequency electric power) while supplying the gas.

プラズマ重合層12としては、アモルファス窒化炭素、アモルファス炭素、フランやピロール等のヘテロ五員環有機化合物プラズマ重合体、メタクリル酸メチルプラズマ重合体、アクリロニトリルプラズマ重合体等のアクリル系有機化合物プラズマ重合体、テトラフロロエチレンプラズマ重合体等のフッ素系有機化合物プラズマ重合体、ジクロロエチレンプラズマ重合体等の塩素系有機化合物重合体、テトラエトキシシリコンプラズマ重合体、ヘキサメチルジシロキサンプラズマ重合体、テトラメチルテトラシクロシロキサンプラズマ重合体、ヘキサメチルジシラザンプラズマ重合体等のシリコン系有機化合物プラズマ重合体の何れかの層、又は、これらの少なくともいずれかを含む層を採用することが好ましい。プラズマ重合層12は、耐熱性や硬度に優れるという観点から、シリコン系有機化合物プラズマ重合体の層や、シリコン系有機化合物プラズマ重合体を含む層であることが好ましい。   As the plasma polymerized layer 12, amorphous carbon nitride, amorphous carbon, a five-membered heterocyclic organic compound plasma polymer such as furan and pyrrole, a methyl methacrylate plasma polymer, an acrylic organic compound plasma polymer such as an acrylonitrile plasma polymer, Fluorine organic compound plasma polymer such as tetrafluoroethylene plasma polymer, chlorine organic compound polymer such as dichloroethylene plasma polymer, tetraethoxy silicon plasma polymer, hexamethyldisiloxane plasma polymer, tetramethyltetracyclosiloxane plasma It is preferable to employ any layer of a silicon-based organic compound plasma polymer such as a polymer and a hexamethyldisilazane plasma polymer, or a layer containing at least one of these. The plasma polymerization layer 12 is preferably a layer of a silicon-based organic compound plasma polymer or a layer containing a silicon-based organic compound plasma polymer from the viewpoint of excellent heat resistance and hardness.

また、プラズマ重合層12の作製には、ガスバリア膜13の作製に原料ガスとして用いる有機ケイ素化合物と、同じ材料を用いることが好ましい。プラズマ重合層12の形成材料をガスバリア膜13と共通化することにより、ガスバリア性フィルム10の生産効率の向上が可能となる。このため、プラズマ重合層12の作製に用いる成膜ガスとして、上述の[化1]に示す、テトラメチルシクロテトラシロキサン(TMCTS)、ヘプタメチルシクロテトラシロキサン(Hepta−MCTS)、ペンタメチルシクロペンタシロキサン(PMCPS)、ヘキサメチルシクロヘキサシロキサン(HMCHS)の環状シロキサンを用いることが好ましい。   Further, in the production of the plasma polymerization layer 12, it is preferable to use the same material as the organosilicon compound used as the source gas in the production of the gas barrier film 13. By sharing the material for forming the plasma polymerization layer 12 with the gas barrier film 13, the production efficiency of the gas barrier film 10 can be improved. Therefore, as a film forming gas used for forming the plasma polymerization layer 12, tetramethylcyclotetrasiloxane (TMCTS), heptamethylcyclotetrasiloxane (Hepta-MCTS), and pentamethylcyclopentasiloxane It is preferable to use cyclic siloxane such as (PMCPS) and hexamethylcyclohexasiloxane (HMCHS).

[基材]
ガスバリア性フィルム10に用いられる基材11としては、例えば、樹脂フィルム等が挙げられる。樹脂フィルムは、ガスバリア膜を保持できるフィルムであれば材質、厚み等に特に制限はなく、使用目的等に応じて適宜選択することができる。樹脂フィルムとしては、従来公知の樹脂フィルムを用いることができる。基材11は、複数の材料から形成されていてもよい。樹脂フィルムとしては、特開2013−226758号公報の段落[0124]〜[0136]、国際公開第2013/002026号の段落[0044]〜[0047]等に記載された樹脂フィルムを挙げることができる。
[Base material]
Examples of the substrate 11 used for the gas barrier film 10 include a resin film. The resin film is not particularly limited in material, thickness and the like as long as it can hold the gas barrier film, and can be appropriately selected according to the purpose of use and the like. As the resin film, a conventionally known resin film can be used. The substrate 11 may be formed from a plurality of materials. Examples of the resin film include resin films described in paragraphs [0124] to [0136] of JP-A-2013-226758 and paragraphs [0044] to [0047] of WO2013 / 002026. .

基材11として用いることができる樹脂フィルムのより好ましい具体例としては、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリカーボネート(PC)、ポリシクロオレフィン(COP)が挙げられる。   More preferable specific examples of the resin film that can be used as the substrate 11 include polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polycarbonate (PC), and polycycloolefin (COP).

基材11は、光の吸収が少なく、ヘイズが小さいことが好ましい。このため、基材11は、一般的に光学フィルムに適用される樹脂フィルムから、適宜選択して用いることができる。   The substrate 11 preferably has low light absorption and low haze. For this reason, the base material 11 can be appropriately selected and used from resin films generally applied to optical films.

また、基材11は、樹脂フィルムが単独、又は、複数用いられていてもよく、複数の層から形成されていてもよい。例えば、樹脂フィルムを支持体とし、この支持体の両面にハードコート層やその他の機能性層が設けられた構成であってもよい。その他の機能性層としては、例えば、平滑層(下地層、プライマー層)、ブリードアウト防止層、アンカーコート層、及び、デシカント層等が挙げられる。これらの層は、従来公知の構成を適用することができる。   The base material 11 may be a single resin film or a plurality of resin films, or may be formed of a plurality of layers. For example, a configuration in which a resin film is used as a support, and a hard coat layer and other functional layers are provided on both surfaces of the support may be employed. Examples of other functional layers include a smooth layer (underlayer, primer layer), a bleed-out prevention layer, an anchor coat layer, and a desiccant layer. Conventionally known configurations can be applied to these layers.

基材11は、枚葉形状及びロール形状に限定されないが、生産性の観点からロールトゥロール方式の生産方法に適用できるロール形状が好ましい。また、基材11の厚さは、特に制限されないが、5〜500μm程度が好ましい。   The substrate 11 is not limited to a single-wafer shape or a roll shape, but preferably has a roll shape applicable to a roll-to-roll production method from the viewpoint of productivity. The thickness of the substrate 11 is not particularly limited, but is preferably about 5 to 500 μm.

[ハードコート層]
また、基材11は、上述の樹脂フィルム等を支持体とし、この支持体の両面にハードコート層が設けられた構成であることが好ましい。
基材11が表面にハードコート層を有することにより、ガスバリア性フィルム10の耐久性や平滑性が向上する。ハードコート層は、硬化型樹脂から形成されていることが好ましい。硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、シアネートエステル樹脂、フェノール樹脂、ビスマレイミド−トリアジン樹脂、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、ビニルベンジル樹脂等の熱硬化型樹脂、紫外線硬化型ウレタンアクリレート系樹脂、紫外線硬化型ポリエステルアクリレート系樹脂、紫外線硬化型エポキシアクリレート系樹脂、紫外線硬化型ポリオールアクリレート系樹脂、紫外線硬化型エポキシ樹脂等の活性エネルギー線硬化型樹脂が挙げられる。
[Hard coat layer]
Further, it is preferable that the substrate 11 has a configuration in which the above-mentioned resin film or the like is used as a support, and a hard coat layer is provided on both surfaces of the support.
When the substrate 11 has a hard coat layer on the surface, the durability and smoothness of the gas barrier film 10 are improved. The hard coat layer is preferably formed from a curable resin. As the curable resin, epoxy resin, cyanate ester resin, phenol resin, bismaleimide-triazine resin, polyimide resin, acrylic resin, thermosetting resin such as vinylbenzyl resin, ultraviolet curing urethane acrylate resin, ultraviolet curing polyester Active energy ray-curable resins such as acrylate resins, ultraviolet-curable epoxy acrylate resins, ultraviolet-curable polyol acrylate resins, and ultraviolet-curable epoxy resins.

また、ハードコート層には、耐傷性、滑り性や屈折率を調整するために、酸化珪素、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化マグネシウム等の無機化合物の微粒子、又は、ポリメタアクリル酸メチルアクリレート樹脂粉末、アクリルスチレン系樹脂粉末、ポリメチルメタクリレート樹脂粉末、シリコーン系樹脂粉末、ポリスチレン系樹脂粉末、ポリカーボネート樹脂粉末、ベンゾグアナミン系樹脂粉末、メラミン系樹脂粉末、ポリオレフィン系樹脂粉末、ポリエステル系樹脂粉末、ポリアミド系樹脂粉末、ポリイミド系樹脂粉末、ポリ弗化エチレン系樹脂粉末等の紫外線硬化性樹脂組成物を加えることができる。また、ハードコート層の耐熱性を高めるために、光硬化反応を抑制しないような酸化防止剤を選んで用いることができる。更にハードコート層は、シリコーン系界面活性剤、ポリオキシエーテル化合物、フッ素−シロキサングラフトポリマーを含有してもよい。   In addition, the hard coat layer may include fine particles of an inorganic compound such as silicon oxide, titanium oxide, aluminum oxide, zirconium oxide, and magnesium oxide, or polymethyl methacrylate in order to adjust scratch resistance, slipperiness, and refractive index. Acrylate resin powder, acrylic styrene resin powder, polymethyl methacrylate resin powder, silicone resin powder, polystyrene resin powder, polycarbonate resin powder, benzoguanamine resin powder, melamine resin powder, polyolefin resin powder, polyester resin powder, An ultraviolet curable resin composition such as a polyamide resin powder, a polyimide resin powder, and a polyfluoroethylene resin powder can be added. In order to increase the heat resistance of the hard coat layer, an antioxidant that does not suppress the photocuring reaction can be selected and used. Further, the hard coat layer may contain a silicone-based surfactant, a polyoxyether compound, and a fluorine-siloxane graft polymer.

ハードコート層を形成するための塗布液に含有される有機溶媒としては、例えば、炭化水素類(例えば、トルエン、キシレン等)、アルコール類(例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール、シクロヘキサノール等)、ケトン類(例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等)、エステル類(例えば、酢酸メチル、酢酸エチル、乳酸メチル等)、グリコールエーテル類、その他の有機溶媒の中から適宜選択し、またはこれらを混合して使用できる。また、塗布液に含有される硬化型樹脂含有量は、例えば、5〜80質量%である。   Examples of the organic solvent contained in the coating solution for forming the hard coat layer include hydrocarbons (eg, toluene, xylene, etc.) and alcohols (eg, methanol, ethanol, isopropanol, butanol, cyclohexanol, etc.). , Ketones (e.g., acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, etc.), esters (e.g., methyl acetate, ethyl acetate, methyl lactate, etc.), glycol ethers, and other organic solvents, or a mixture thereof. Can be mixed and used. The content of the curable resin contained in the coating liquid is, for example, 5 to 80% by mass.

ハードコート層は、上記塗布液を用いて、グラビアコーター、ディップコーター、リバースコーター、ワイヤーバーコーター、ダイコーター、インクジェット法等公知の湿式塗布方法で塗設することができる。塗布液の塗布厚としては、例えば0.1〜30μmである。また、基材11に塗布液を塗布する前に、あらかじめ基材11に真空紫外線照射等の表面処理を行うことが好ましい。   The hard coat layer can be applied by a known wet application method such as a gravure coater, a dip coater, a reverse coater, a wire bar coater, a die coater, and an inkjet method using the above-mentioned coating solution. The coating thickness of the coating liquid is, for example, 0.1 to 30 μm. In addition, it is preferable to perform a surface treatment such as vacuum ultraviolet irradiation on the base material 11 before applying the coating liquid to the base material 11.

塗布液を塗布して形成した塗膜に、紫外線等の活性エネルギー線を照射して樹脂を硬化する。これにより、ハードコート層を形成する。硬化に用いる光源としては、例えば、低圧水銀灯、中圧水銀灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、カーボンアーク灯、メタルハライドランプ、キセノンランプ等が挙げられる。照射条件は、例えば50〜2000mJ/cmの範囲内が好ましい。The resin is cured by irradiating the coating film formed by applying the coating liquid with active energy rays such as ultraviolet rays. Thereby, a hard coat layer is formed. Examples of the light source used for curing include a low-pressure mercury lamp, a medium-pressure mercury lamp, a high-pressure mercury lamp, an ultra-high-pressure mercury lamp, a carbon arc lamp, a metal halide lamp, a xenon lamp, and the like. Irradiation conditions are preferably in the range of, for example, 50 to 2000 mJ / cm 2 .

以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described specifically with reference to examples, but the present invention is not limited thereto.

〈基材準備〉
下記の方法により、支持体の両面にクリアハードコート層(CHC)を形成して、幅350mmの基材を5種(基材1〜5)作製した。
<Preparation of base material>
By the following method, clear hard coat layers (CHC) were formed on both sides of the support, and five types of base materials having a width of 350 mm (base materials 1 to 5) were produced.

[基材1の作製]
基材1:厚さ100μmのPET支持体、表面クリアハードコート、裏面帯電防止・アンチブロックハードコート
[Preparation of base material 1]
Substrate 1: PET support with a thickness of 100 μm, front clear hard coat, back antistatic / anti-block hard coat

(支持体)
支持体として、東レ社製、両面に易接着層を有する100μm厚さのPETフィルム、ルミラーU403を準備した。
(Support)
As a support, a 100 μm-thick PET film, Lumirror U403, manufactured by Toray Industries and having an easy-adhesion layer on both surfaces was prepared.

(表面用ハードコート塗布液HC1の作製)
下記の材料を混合し、ハードコート塗布液HC1を調整した。
重合性バインダ:サートマー社製SR368 12.0質量部
重合性バインダ:荒川化学社製ビームセット575 22.0質量部
重合開始剤:BASF社製イルガキュア651 1.0質量部
溶媒:プロピレングリコールモノメチルエーテル 65.0質量部
(Preparation of surface hard coat coating solution HC1)
The following materials were mixed to prepare a hard coat coating solution HC1.
Polymerizable binder: 12.0 parts by mass of SR368 manufactured by Sartomer Co., Ltd. Polymerizable binder: 22.0 parts by mass of beam set 575 manufactured by Arakawa Chemical Co., Ltd. Polymerization initiator: 1.0 part by mass of Irgacure 651 manufactured by BASF Solvent: propylene glycol monomethyl ether 65 0.0 parts by mass

(裏面用ハードコート塗布液HC2の作製)
特開2017−33891号公報に記載の実施例2に従い、導電性高分子有機溶剤分散液を得た。次に、下記の材料を混合し、HC2を調整した。なお、HC2は帯電防止機能とアンチブロック機能とを有している。
導電性高分子有機溶剤分散液(固形分0.5質量%) 53.5質量部
重合性バインダ:サートマー社製SR368 12.0質量部
重合性バインダ:荒川化学社製ビームセット575 22.0質量部
重合開始剤:BASF社製イルガキュア651 1.0質量部
シリカ分散液:日産化学社製MA−ST−ZL 2.0質量部
溶媒:ジアセトンアルコール 9.5質量部
(Preparation of backside hard coat coating solution HC2)
According to Example 2 described in JP-A-2017-33891, a conductive polymer organic solvent dispersion was obtained. Next, the following materials were mixed to adjust HC2. Note that HC2 has an antistatic function and an antiblock function.
53.5 parts by mass of conductive polymer organic solvent dispersion (solid content: 0.5% by mass) Polymerizable binder: 1368 parts by mass of SR368 manufactured by Sartomer Polymerizable binder: Beam set 575 22.0 masses by Arakawa Chemical Co. Parts Polymerization initiator: 1.0 part by mass of Irgacure 651 manufactured by BASF Silica dispersion: 2.0 parts by mass of MA-ST-ZL manufactured by Nissan Chemical Co., Ltd. Solvent: 9.5 parts by mass of diacetone alcohol

(基材の作製)
ロールトゥロール方式の塗布装置を用い、HC1を支持体(PETフィルム)の片面に乾燥膜厚が4μmとなるように塗布し、乾燥させた後、紫外線を500mJ/cmの条件で照射して硬化させて、巻き取った。次に、支持体(PETフィルム)の反対面に、HC2を用いた以外は、上記HC1と同様の方法で厚さ2μmのハードコート層を形成し、巻き取った。次に、350mm幅にスリットして巻き取り、350mm幅の基材ロール(基材1)を得た。
(Preparation of base material)
Using a roll-to-roll coating device, HC1 was applied to one surface of the support (PET film) so that the dry film thickness was 4 μm, dried, and then irradiated with ultraviolet rays at 500 mJ / cm 2. Cured and rolled up. Next, a hard coat layer having a thickness of 2 μm was formed on the opposite surface of the support (PET film) in the same manner as in the case of HC1, except that HC2 was used, and wound up. Next, it was slit into a width of 350 mm and wound up to obtain a substrate roll (base material 1) having a width of 350 mm.

[基材2の作製]
基材2:厚さ23μmのPET支持体、UV吸収ハードコート、裏面PET保護フィルム
[Preparation of base material 2]
Substrate 2: 23 μm thick PET support, UV absorbing hard coat, back PET protective film

(支持体)
支持体として、帝人デュポンフィルム社製、両面に易接着層を有する23μm厚さのPETフィルム、KFL12W#23を準備した。
(Support)
As a support, a 23 μm-thick PET film, KFL12W # 23, manufactured by Teijin Dupont Film Co., Ltd. having an easy-adhesion layer on both sides was prepared.

(ハードコート塗布液HC3の作製)
下記の材料を混合し、ハードコート塗布液HC3を調整した。
重合性バインダ:新中村化学社製U−6LPA 20.0質量部
重合性バインダ:新中村化学社製A−9550 10.0質量部
反応型紫外線吸収剤:大塚化学社製RUVA−93 3.0質量部
重合開始剤:BASF社製イルガキュア184 2.0質量部
溶媒:メチルエチルケトン 20.0質量部
溶媒:プロピレングリコールモノメチルエーテル 45.0質量部
(Preparation of hard coat coating solution HC3)
The following materials were mixed to prepare a hard coat coating solution HC3.
Polymerizable binder: 20.0 parts by mass U-6LPA manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd. Polymerizable binder: 10.0 parts by mass A-9550 manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co. Reactive UV absorber: RUVA-93 3.0 manufactured by Otsuka Chemical Co., Ltd. Parts by mass Polymerization initiator: 2.0 parts by mass of Irgacure 184 manufactured by BASF Solvent: 20.0 parts by mass of methyl ethyl ketone Solvent: 45.0 parts by mass of propylene glycol monomethyl ether

(基材の作製)
ロールトゥロール方式の塗布装置を用い、HC3を支持体(PETフィルム)の片面に乾燥膜厚が4μmとなるように塗布し、乾燥させた後、紫外線を500mJ/cmの条件で照射して硬化させて、巻き取った。次に、支持体(PETフィルム)の反対面に、上記HC3を用いて、同様の方法で厚さ4μmのハードコート層を形成した。さらに、50μm厚のPETフィルムに微粘着層を設けた保護フィルムを、反対面側のハードコート層上にインラインで貼合した後、巻き取った。次に、350mm幅にスリットして巻き取り、350mm幅の基材ロール(基材2)を得た。
(Preparation of base material)
Using a roll-to-roll coating apparatus, HC3 is applied to one side of the support (PET film) so that the dry film thickness becomes 4 μm, and dried, and then irradiated with ultraviolet rays at 500 mJ / cm 2. Cured and rolled up. Next, a hard coat layer having a thickness of 4 μm was formed on the opposite surface of the support (PET film) using the above-mentioned HC3 in the same manner. Further, a protective film in which a slightly adhesive layer was provided on a 50-μm-thick PET film was laminated in-line on the hard coat layer on the opposite side, and then wound up. Next, it was slit into a width of 350 mm and wound up to obtain a substrate roll (substrate 2) having a width of 350 mm.

[基材3の作製]
基材3:厚さ100μmのPEN支持体、クリアハードコート、裏面帯電防止・アンチブロックハードコート
[Preparation of base material 3]
Substrate 3: 100 μm thick PEN support, clear hard coat, backside antistatic / anti-block hard coat

(支持体)
支持体として、帝人デュポンフィルム社製、両面に易接着層を有する100μm厚さのポリエチレンナフタレートフィルムQ65FWAを準備した。
支持体を上記に変えた以外は、上述の基材1と同様の方法で、350mm幅の基材ロール(基材3)を得た。
(Support)
As a support, a 100 μm-thick polyethylene naphthalate film Q65FWA having an easy-adhesion layer on both sides manufactured by Teijin Dupont Film Co., Ltd. was prepared.
A substrate roll (substrate 3) having a width of 350 mm was obtained in the same manner as in the above-described substrate 1, except that the support was changed to the above.

[基材4の作製]
基材4:厚さ50μmのCOP(ZF14)支持体、クリアハードコート、裏面PET保護フィルム
[Preparation of base material 4]
Substrate 4: 50 μm thick COP (ZF14) support, clear hard coat, back PET protective film

(支持体)
支持体として、日本ゼオン社製の50μm厚さのシクロオレフィンポリマーゼオノア(登録商標)ZF14を準備した。
(Support)
As a support, a cycloolefin polymer ZEONOR (registered trademark) ZF14 having a thickness of 50 μm manufactured by Zeon Corporation was prepared.

(基材の作製)
支持体の両面にロールトゥロール方式でコロナ放電処理を行った。次に、ロールトゥロール方式の塗布装置を用い、上述のHC1を支持体の片面に乾燥膜厚が4μmとなるように塗布し、乾燥させた後、紫外線を500mJ/cmの条件で照射して硬化させて、巻き取った。次に、支持体の反対面に、上記と同様の方法で厚さ4μmのハードコート層を形成し、さらに、50μm厚のPETフィルムに微粘着層を設けた保護フィルムを、反対面側のハードコート層上にインラインで貼合した後、巻き取った。次に、350mm幅にスリットして巻き取り、350mm幅の基材ロール(基材4)を得た。
(Preparation of base material)
Corona discharge treatment was performed on both sides of the support by a roll-to-roll method. Next, using a roll-to-roll coating device, the above-mentioned HC1 was applied to one surface of the support so as to have a dry film thickness of 4 μm, dried, and then irradiated with ultraviolet rays at 500 mJ / cm 2. Cured and rolled up. Next, a 4 μm-thick hard coat layer was formed on the opposite surface of the support in the same manner as described above, and a 50 μm-thick PET film provided with a slight adhesive layer was further covered with a hard film on the opposite surface. After laminating on the coat layer in-line, it was wound up. Next, it was slit into a width of 350 mm and wound up to obtain a substrate roll (substrate 4) having a width of 350 mm.

[基材5の作製]
基材5:厚さ100μmのPET支持体、表面クリアハードコート・薄層、裏面帯電防止・アンチブロックハードコート
[Preparation of base material 5]
Substrate 5: PET support having a thickness of 100 μm, front clear hard coat / thin layer, back antistatic / anti-block hard coat

(基材の作製)
HC1の乾燥膜厚が0.5μmとなるように塗布した以外は、基材1と同様にして、350mm幅の基材ロール(基材5)を得た。
(Preparation of base material)
A substrate roll (substrate 5) having a width of 350 mm was obtained in the same manner as in the substrate 1, except that the dried film thickness of HC1 was applied to be 0.5 μm.

〈ガスバリア膜、プラズマ重合層の作製〉
上述の方法で作製した各基材上に形成する、ガスバリア膜とプラズマ重合層の成膜条件を、下記の成膜条件1〜11に設定した。そして、この成膜条件1〜11から成膜条件を選択することにより、下記の方法で基材ロール上にガスバリア膜、プラズマ重合層を作製した。
<Preparation of gas barrier film and plasma polymerization layer>
The film forming conditions of the gas barrier film and the plasma polymerized layer formed on each substrate prepared by the above-described method were set to the following film forming conditions 1 to 11. Then, by selecting film forming conditions from the film forming conditions 1 to 11, a gas barrier film and a plasma polymerized layer were formed on the substrate roll by the following method.

[ガスバリア膜、プラズマ重合層の成膜条件]
ガスバリア膜、及び、プラズマ重合層は、上述の図16に示すロールトゥロール(Roll to Roll)方式を用いたローラー間放電プラズマCVD装置において、2つの成膜部(第1成膜部、第2成膜部)が連続で配置された装置(特開2015−131473号公報の図2参照)を用いて作製した。
[Deposition conditions of gas barrier film and plasma polymerization layer]
The gas barrier film and the plasma polymerized layer are formed by two film forming units (a first film forming unit, a second film forming unit, and a second film forming unit) in the roller-to-roll (roll-to-roll) inter-roller discharge plasma CVD apparatus shown in FIG. It was manufactured using an apparatus (see FIG. 2 of JP-A-2015-131473) in which film-forming units were continuously arranged.

第1成膜部、及び、第2成膜部における成膜条件を、下記表1に示す成膜条件1〜11の条件となるように、原料ガス種、ガス供給量、真空度、印加電圧、電源周波数、成膜ロール温度、及び、基材ロールの搬送速度を設定した。そして、各成膜部において、成膜条件1〜11の条件のいずれかの条件を適用することにより、ガスバリア膜、又は、プラズマ重合層を作製した。また、成膜条件1〜11に共通の条件として、成膜有効幅を約300mmとし、電源周波数を80kHz、成膜ロールの温度を10℃とした。   Source gas type, gas supply amount, degree of vacuum, applied voltage, so that the film forming conditions in the first film forming unit and the second film forming unit are the film forming conditions 1 to 11 shown in Table 1 below. The power supply frequency, the film forming roll temperature, and the transport speed of the substrate roll were set. Then, in each film forming unit, a gas barrier film or a plasma polymerized layer was produced by applying any one of the film forming conditions 1 to 11. In addition, as conditions common to the film forming conditions 1 to 11, the effective film forming width was about 300 mm, the power supply frequency was 80 kHz, and the temperature of the film forming roll was 10 ° C.

〈ガスバリア性フィルムの作製〉
上記基材1〜5と、上記成膜条件1〜11、及び、積層成膜する組合せを選択し、試料101〜117のガスバリア性フィルムを作製した。
<Preparation of gas barrier film>
The above substrates 1 to 5, the above film forming conditions 1 to 11, and the combination for forming a laminated film were selected, and gas barrier films of samples 101 to 117 were produced.

[試料101のガスバリア性フィルムの作製]
成膜条件1を用いて、基材1上に、厚さ81nmのガスバリア膜を作製し、試料101のガスバリア性フィルムを作製した。
[Production of gas barrier film of sample 101]
A gas barrier film having a thickness of 81 nm was formed on the substrate 1 using the deposition condition 1, and a gas barrier film of the sample 101 was formed.

[試料102のガスバリア性フィルムの作製]
成膜条件2を用いて、基材1上に、厚さ325nmのガスバリア膜を作製し、試料102のガスバリア性フィルムを作製した。
[Preparation of Gas Barrier Film of Sample 102]
A gas barrier film having a thickness of 325 nm was formed on the substrate 1 using the deposition condition 2, and a gas barrier film of the sample 102 was formed.

[試料103のガスバリア性フィルムの作製]
成膜条件3を用いて、基材1上に、厚さ73nmのガスバリア膜を作製し、試料103のガスバリア性フィルムを作製した。
[Preparation of gas barrier film of sample 103]
A gas barrier film having a thickness of 73 nm was formed on the base material 1 using the deposition condition 3, and a gas barrier film of the sample 103 was formed.

[試料104のガスバリア性フィルムの作製]
成膜条件4を用いて、基材1上に、厚さ582nmのガスバリア膜を作製し、試料104のガスバリア性フィルムを作製した。
[Production of gas barrier film of sample 104]
Using the deposition condition 4, a gas barrier film having a thickness of 582 nm was formed on the substrate 1, and a gas barrier film of the sample 104 was formed.

[試料105のガスバリア性フィルムの作製]
成膜条件5を用いて、基材1上に、厚さ53nmのガスバリア膜を作製し、試料105のガスバリア性フィルムを作製した。
[Preparation of gas barrier film of sample 105]
A gas barrier film having a thickness of 53 nm was formed on the base material 1 under the deposition condition 5, and a gas barrier film of the sample 105 was formed.

[試料106のガスバリア性フィルムの作製]
成膜条件6を用いて、基材1上に、厚さ504nmのガスバリア膜を作製し、試料106のガスバリア性フィルムを作製した。
[Production of gas barrier film of sample 106]
Using film forming condition 6, a gas barrier film having a thickness of 504 nm was formed on substrate 1, and a gas barrier film of sample 106 was formed.

[試料107のガスバリア性フィルムの作製]
成膜条件7を用いて、基材1上に、厚さ350nmのガスバリア膜を作製し、試料107のガスバリア性フィルムを作製した。
[Preparation of Gas Barrier Film of Sample 107]
A gas barrier film having a thickness of 350 nm was formed on the substrate 1 using the film forming condition 7, and a gas barrier film of the sample 107 was formed.

[試料108のガスバリア性フィルムの作製]
成膜条件8を用いて、基材1上に、厚さ50nmのガスバリア膜を作製し、試料108のガスバリア性フィルムを作製した。
[Production of gas barrier film of sample 108]
Using film forming condition 8, a gas barrier film having a thickness of 50 nm was formed on substrate 1, and a gas barrier film of sample 108 was formed.

[試料109のガスバリア性フィルムの作製]
成膜条件9を用いて、基材1上に、厚さ500nmのプラズマ重合層を作製した後、一旦成膜装置を大気圧に戻してプラズマ重合層成膜済ロールを取出した。そして、成膜条件5の原料に替えて、原料供給配管のコンタミがないことを確認した後、再度、プラズマ重合層成膜済ロールをセットして、成膜条件5を用いて、プラズマ重合層上に、厚さ53nmのガスバリア膜を作製し、試料109のガスバリア性フィルムを作製した。
[Production of gas barrier film of sample 109]
After forming a plasma-polymerized layer having a thickness of 500 nm on the substrate 1 using the film-forming condition 9, the film-forming apparatus was once returned to the atmospheric pressure, and the roll on which the plasma-polymerized layer had been formed was taken out. Then, after confirming that there is no contamination of the raw material supply pipe in place of the raw material under the film forming condition 5, the roll on which the plasma polymerization layer is formed is set again, and the plasma polymerization layer is formed under the film forming condition 5. A gas barrier film having a thickness of 53 nm was formed thereon, and a gas barrier film of Sample 109 was formed.

[試料110のガスバリア性フィルムの作製]
成膜条件10を用いて、基材1上に、厚さ800nmのプラズマ重合層を作製した後、成膜装置を大気圧に戻すことなく、成膜条件10と同一の材料を用いる成膜条件5で、プラズマ重合層上に、厚さ53nmのガスバリア膜を作製し、試料110のガスバリア性フィルムを作製した。
[Preparation of Gas Barrier Film of Sample 110]
After forming a plasma-polymerized layer having a thickness of 800 nm on the substrate 1 using the film forming condition 10, the same material as the film forming condition 10 is used without returning the film forming apparatus to the atmospheric pressure. In 5, a gas barrier film having a thickness of 53 nm was formed on the plasma polymerization layer, and a gas barrier film of Sample 110 was formed.

[試料111のガスバリア性フィルムの作製]
上述の試料109の方法で作製したガスバリア性フィルムから、シートを切り出し、ガスバリア膜上に厚さ250nmのオーバーコート層を作製し、試料111のガスバリア性フィルムを作製した。オーバーコート層は、下記の方法によって作製した。
[Production of gas barrier film of sample 111]
A sheet was cut out from the gas barrier film manufactured by the above-described method of Sample 109, an overcoat layer having a thickness of 250 nm was formed on the gas barrier film, and a gas barrier film of Sample 111 was manufactured. The overcoat layer was produced by the following method.

(オーバーコート層:ポリシラザン改質層)
まず、ポリシラザン含有塗布液として、パーヒドロポリシラザン(PHPS:アクアミカ NN120−10、無触媒タイプ、AZエレクトロニックマテリアルズ社製)の10質量%ジブチルエーテル溶液を調製した。そして、調製したポリシラザン含有塗布液をスピンコート法によって、乾燥後の平均層厚が250nmとなるように、ガスバリア膜上に塗布し、温度85℃、湿度55%RHの雰囲気下で1分間乾燥させた。更に、温度25℃、湿度10%RH(露点温度−8℃)の雰囲気下に10分間保持し、除湿処理を行ってポリシラザンを含有する塗布膜を形成した。その後下記の条件でエキシマ光照射処理を行い、オーバーコート層を作製した。
(Overcoat layer: polysilazane modified layer)
First, as a polysilazane-containing coating solution, a 10% by mass dibutyl ether solution of perhydropolysilazane (PHPS: Aquamica NN120-10, non-catalyst type, manufactured by AZ Electronic Materials) was prepared. Then, the prepared polysilazane-containing coating solution is applied on a gas barrier film by spin coating so that the average layer thickness after drying is 250 nm, and dried for 1 minute in an atmosphere at a temperature of 85 ° C. and a humidity of 55% RH. Was. Further, the film was kept in an atmosphere at a temperature of 25 ° C. and a humidity of 10% RH (dew point temperature −8 ° C.) for 10 minutes, and subjected to a dehumidification treatment to form a coating film containing polysilazane. Thereafter, an excimer light irradiation treatment was performed under the following conditions to produce an overcoat layer.

(エキシマ光照射処理条件)
照射波長:172nm
ランプ封入ガス:Xe
エキシマランプ光強度:130mW/cm(172nm)
試料と光源の距離:1mm
フィルム加熱温度:70℃
照射装置内の酸素濃度:1.0%
エキシマランプ照射時間:5秒
(Excimer light irradiation treatment conditions)
Irradiation wavelength: 172 nm
Lamp filling gas: Xe
Excimer lamp light intensity: 130 mW / cm 2 (172 nm)
Distance between sample and light source: 1 mm
Film heating temperature: 70 ° C
Oxygen concentration in irradiation device: 1.0%
Excimer lamp irradiation time: 5 seconds

[試料112のガスバリア性フィルムの作製]
上述の試料110の方法で作製したガスバリア性フィルムから、シートを切り出し、ガスバリア膜上に厚さ120nmのオーバーコート層を作製し、試料112のガスバリア性フィルムを作製した。オーバーコート層は、上述の試料111のオーバーコート層の作製と、塗布厚さを除き同じ方法によって作製した。
[Production of gas barrier film of sample 112]
A sheet was cut out from the gas barrier film produced by the method of Sample 110 described above, and an overcoat layer having a thickness of 120 nm was produced on the gas barrier film, whereby a gas barrier film of Sample 112 was produced. The overcoat layer was manufactured by the same method as the above-described method of manufacturing the overcoat layer of Sample 111 except for the thickness of the coating.

[試料113のガスバリア性フィルムの作製]
基材1に替えて、基材2を用いた以外は、上述の試料112と同様の方法で、試料113のガスバリア性フィルムを作製した。
[Production of gas barrier film of sample 113]
A gas barrier film of Sample 113 was produced in the same manner as in Sample 112 described above, except that Substrate 2 was used instead of Substrate 1.

[試料114のガスバリア性フィルムの作製]
基材1に替えて、基材3を用いた以外は、上述の試料112と同様の方法で、試料114のガスバリア性フィルムを作製した。
[Production of gas barrier film of sample 114]
A gas barrier film of Sample 114 was produced in the same manner as in Sample 112 except that Substrate 3 was used instead of Substrate 1.

[試料115のガスバリア性フィルムの作製]
基材1に替えて、基材4を用いた以外は、上述の試料112と同様の方法で、試料115のガスバリア性フィルムを作製した。
[Preparation of Gas Barrier Film of Sample 115]
A gas barrier film of Sample 115 was produced in the same manner as in Sample 112 except that Substrate 4 was used instead of Substrate 1.

[試料116のガスバリア性フィルムの作製]
基材1に替えて、基材5を用いた以外は、上述の試料105と同様の方法で、試料116のガスバリア性フィルムを作製した。
[Production of Gas Barrier Film of Sample 116]
A gas barrier film of Sample 116 was produced in the same manner as in Sample 105 described above, except that Substrate 5 was used instead of Substrate 1.

[試料117のガスバリア性フィルムの作製]
成膜条件11を用いて、基材1上に、厚さ20nmのガスバリア膜を作製し、試料117のガスバリア性フィルムを作製した。
[Production of gas barrier film of sample 117]
A gas barrier film having a thickness of 20 nm was formed on the substrate 1 using the film forming condition 11, and a gas barrier film of the sample 117 was formed.

〈評価〉
作製した試料101〜117のガスバリア性フィルムに対し、下記の評価を行った。
<Evaluation>
The following evaluation was performed with respect to the produced gas barrier films of Samples 101 to 117.

[プラズマ重合層、及び、オーバーコート層の膜厚]
ガスバリア性フィルムにおいて、以下の集束イオンビーム(FIB)加工装置を用いて切片を作製した後、切片の断面を透過型電子顕微鏡(Transmission Electron Microscope;TEM)で観察し、プラズマ重合層、及び、オーバーコート層の厚さを計測した。
(FIB加工)
・装置:SII製SMI2050
・加工イオン:(Ga 30kV)
・試料厚み:100nm〜200nm
(TEM観察)
・装置:日本電子製JEM2000FX(加速電圧:200kV)
[Thickness of plasma polymerized layer and overcoat layer]
In the gas barrier film, after preparing a section using the following focused ion beam (FIB) processing apparatus, a cross section of the section is observed with a transmission electron microscope (TEM), and the plasma polymerized layer and the overcoat are observed. The thickness of the coat layer was measured.
(FIB processing)
-Apparatus: SMI2050 manufactured by SII
・ Processing ion: (Ga 30kV)
-Sample thickness: 100 nm to 200 nm
(TEM observation)
-Apparatus: JEM2000FX manufactured by JEOL (acceleration voltage: 200 kV)

[XPS分析]
ガスバリア性フィルムのガスバリア膜の厚さ、及び、ガスバリア膜の厚さ方向の組成分布を、下記の光電子分光法(XPS)分析を用いて測定した。
[XPS analysis]
The thickness of the gas barrier film of the gas barrier film and the composition distribution in the thickness direction of the gas barrier film were measured using the following photoelectron spectroscopy (XPS) analysis.

(XPS分析条件)
・装置:アルバックファイ製QUANTERASXM
・X線源:単色化Al−Kα
・測定領域:Si2p、C1s、O1s
・スパッタイオン:Ar(2keV)
・デプスプロファイル:一定時間スパッタ後、測定を繰り返した。1回の測定は、SiO換算で、約2.8nmの厚さ分となるようにスパッタ時間を調整した。
・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を用いた。
(XPS analysis conditions)
・ Apparatus: QUANTERASXM manufactured by ULVAC-PHI
・ X-ray source: monochromatic Al-Kα
Measurement area: Si2p, C1s, O1s
・ Sputter ion: Ar (2 keV)
-Depth profile: Measurement was repeated after sputtering for a certain period of time. In one measurement, the sputtering time was adjusted so that the thickness became about 2.8 nm in terms of SiO 2 .
-Quantification: The background was determined by the Shirley method, and quantified using the relative sensitivity coefficient method from the obtained peak areas. For data processing, MultiPak manufactured by ULVAC-PHI was used.

XPS分析は厚さ方向に2.8nm間隔で測定した。また、ガスバリア膜を構成するSiOxCy組成の判定において、ガスバリア膜の表層の測定点は、表面吸着物の影響があることから除外した。また、ガスバリア膜において、上述のABCDE、又は、上述のACDEの範囲内の組成となる厚さについては、連続製膜していることから表層直下の組成と表層から2点目の測定点の組成とが近いと判断し、表層から2点目の測定点の組成が表面位置まで連続して形成されているものとして厚さを計測した。XPS analysis was performed at 2.8 nm intervals in the thickness direction. In the determination of the SiOxCy composition constituting the gas barrier film, the measurement points on the surface layer of the gas barrier film were excluded because of the influence of surface adsorbed substances. In the gas barrier film, the thickness within the range of the above-mentioned ABCDE or the above-mentioned A 1 B 1 CDE 1 is the second point from the composition just below the surface layer and the second point from the surface layer because the film is continuously formed. Was determined to be close to the composition at the measurement point, and the thickness was measured assuming that the composition at the second measurement point from the surface layer was continuously formed up to the surface position.

XPS分析の一例として、試料101、試料103、試料105、試料106、試料107、及び、試料108における、酸素比率xと炭素比率yとの合計(x+y)を示すグラフを、図11、図18、図20、図22、図9、及び、図7に示す。また、これらの試料のグラフのうち、上述のABCDE、又は、上述のACDEの範囲内の組成となるSiOxCy組成の(x,y)の座標を、図12、図19、図21、図23、図10、及び、図8に示す。As an example of the XPS analysis, graphs showing the sum (x + y) of the oxygen ratio x and the carbon ratio y in Sample 101, Sample 103, Sample 105, Sample 106, Sample 107, and Sample 108 are shown in FIGS. , FIG. 20, FIG. 22, FIG. 9, and FIG. In addition, in the graphs of these samples, the coordinates of (x, y) of the above-described ABCDE or the SiOxCy composition having a composition within the above-described A 1 B 1 CDE 1 are shown in FIGS. 21, FIG. 23, FIG. 10, and FIG.

[ガスバリア膜の算術平均粗さ(Ra)、表面突起数]
ガスバリア性フィルムのガスバリア膜について、下記の方法でガスバリア膜の算術平均粗さ(Ra)、及び、表面の突起を検出、計数した。
[Arithmetic average roughness (Ra) of gas barrier film, number of surface protrusions]
Regarding the gas barrier film of the gas barrier film, the arithmetic average roughness (Ra) of the gas barrier film and the projection on the surface were detected and counted by the following method.

(算術平均粗さ(Ra))
まず、光干渉方式の三次元表面粗さ測定装置(Veeco社製 WYKO NT9300)を用いてガスバリア膜の表面を計測し、三次元表面粗さデータを取得した。そして、取得した三次元表面粗さデータから、ガスバリア膜表面の算術平均粗さ(Ra)を算出した。
(Arithmetic average roughness (Ra))
First, the surface of the gas barrier film was measured using an optical interference type three-dimensional surface roughness measuring device (WYKO NT9300 manufactured by Veeco) to obtain three-dimensional surface roughness data. Then, the arithmetic average roughness (Ra) of the gas barrier film surface was calculated from the obtained three-dimensional surface roughness data.

(表面突起数)
まず、光干渉方式の三次元表面粗さ測定装置(Veeco社製 WYKO NT9300)を用いてガスバリア膜の表面を計測し、三次元表面粗さデータを取得した。次に、取得した三次元表面粗さデータに波長10μmのハイパスフィルターをかけて得られた、三次元表面粗さ変換データ(粗さうねり成分を除去)において、データをヒストグラム表示した際の最大のピークの高さ位置を0としたときの、高さが10nm以上となる突起を計数し、1mm当たりの個数として算出した。具体的には、測定解像度を約250nmとし、159.2μm×119.3μmの範囲6視野(面積として0.114mm)を測定・計数し、1mm当たりの個数として算出した。
(Number of surface protrusions)
First, the surface of the gas barrier film was measured using an optical interference type three-dimensional surface roughness measuring device (WYKO NT9300 manufactured by Veeco) to obtain three-dimensional surface roughness data. Next, in the three-dimensional surface roughness conversion data (removing the roughness waviness component) obtained by applying a high-pass filter having a wavelength of 10 μm to the obtained three-dimensional surface roughness data, the maximum value when the data is displayed in a histogram is shown. Assuming that the height position of the peak was 0, the number of protrusions having a height of 10 nm or more was counted and calculated as the number per 1 mm 2 . Specifically, the measurement resolution was about 250 nm, and six visual fields (area 0.114 mm 2 ) in a range of 159.2 μm × 119.3 μm were measured and counted, and calculated as the number per 1 mm 2 .

得られたガスバリア膜の突起数を、下記の基準(ランク)で評価した。
5:10個/mm未満
4:10個/mm以上、50個/mm未満
3:50個/mm以上、100個/mm未満
2:100個/mm以上、200個/mm未満
1:200個/mm以上
The number of protrusions of the obtained gas barrier film was evaluated according to the following criteria (rank).
Less than 5:10 pieces / mm 2 4:10 pieces / mm 2 or more, 50 / mm 2 less than 3:50 pieces / mm 2 or more, 100 / mm 2 less than 2: 100 pieces / mm 2 or more, 200 / less than mm 2 1: 200 pieces / mm 2 or more

[光学特性評価]
分光測色計(CM−3600d、コニカミノルタ社製)を用い、ガスバリア性フィルムの450nmでの吸収率を求めた。450nmにおける吸収率は、分光測色計(CM−3600d、コニカミノルタ社製)を用いて測定した450nmでの透過率A(%)と反射率B(%)とを用い、次の式を用いて求めた。[450nmでの吸収率=100−(450nm光の透過率A(%)+450nm光の反射率B(%))]
[Optical property evaluation]
The absorption at 450 nm of the gas barrier film was determined using a spectrophotometer (CM-3600d, manufactured by Konica Minolta). The absorptance at 450 nm is determined by using the following formula using the transmittance A (%) and the reflectance B (%) at 450 nm measured using a spectrophotometer (CM-3600d, manufactured by Konica Minolta). I asked. [Absorptance at 450 nm = 100- (transmittance A (%) of 450 nm light + reflectance B (%) of 450 nm light]]

[水蒸気透過度(WVTR)評価]
ガスバリア性フィルムに対し、MOCON社製、AQUATRAN評価を行い、ガスバリア性フィルムの水蒸気透過度(WVTR)を求めた。さらに、AQUATRAN評価において測定限界以下の試料に対して、下記のCa法評価を行い、水蒸気透過度(WVTR)を求めた。
[Water vapor transmission rate (WVTR) evaluation]
The gas barrier film was subjected to AQUATRAN evaluation by MOCON, and the water vapor permeability (WVTR) of the gas barrier film was determined. Further, in the AQUATRAN evaluation, a sample below the measurement limit was evaluated by the Ca method described below to determine the water vapor transmission rate (WVTR).

(AQUATRAN評価)
ガスバリア性フィルムを、ガスバリア膜を形成した面が装置の検出側となるように、水蒸気透過度測定装置(商品名:アクアトランMODEL1 モコン社製)の測定チャンバーにセットした。そして、38℃、100%RHの雰囲気下で、ガスバリア性フィルムの水蒸気透過度(WVTR)を測定した。
(AQUATRAN evaluation)
The gas barrier film was set in a measurement chamber of a water vapor permeability measuring device (trade name: Aquatran MODEL1 manufactured by Mocon) such that the surface on which the gas barrier film was formed was on the detection side of the device. Then, the water vapor permeability (WVTR) of the gas barrier film was measured in an atmosphere of 38 ° C. and 100% RH.

(Ca法評価)
まず、ガラス基板上の20mm×20mmの面積に、日本電子(株)製真空蒸着装置JEE−400を用いてカルシウム(Ca:腐食性金属)を蒸着し、厚さ80nmのCa層を作製した。次に、接着剤(スリーボンド製1655)を用いて、Ca層を形成したガラス基板上にガスバリア性フィルムを貼合して封止し、Ca法評価試料を作製した。なお、接着剤を貼合したガスバリア性フィルムは接着剤の水分及びガスバリア性フィルム表面の吸着水を除去するため1昼夜グローブボックス(GB)内に放置した。
(Ca method evaluation)
First, calcium (Ca: corrosive metal) was vapor-deposited on an area of 20 mm × 20 mm on a glass substrate using a vacuum vapor deposition apparatus JEE-400 manufactured by JEOL Ltd. to form a Ca layer having a thickness of 80 nm. Next, a gas barrier film was bonded and sealed on a glass substrate on which a Ca layer was formed using an adhesive (1655 manufactured by Three Bond) to prepare a Ca method evaluation sample. In addition, the gas barrier film to which the adhesive was bonded was left in a glove box (GB) for 24 hours to remove moisture of the adhesive and adsorbed water on the surface of the gas barrier film.

次に、作製したCa法評価試料を、85℃、85%RH環境で保管した。そして、20時間保管後のCa法評価試料にガラス面側の法線方向から光を入射し、反対面側からエリア型のCCDカメラを用いて撮影して、Ca層の評価画像を得た。   Next, the prepared Ca method evaluation sample was stored in an environment of 85 ° C. and 85% RH. Then, light was incident on the Ca method evaluation sample after storage for 20 hours from the normal direction on the glass surface side, and photographed from the opposite surface side using an area-type CCD camera to obtain an evaluation image of the Ca layer.

次に、得られた評価画像のCa蒸着部の平均濃度を数値化した。この評価を40、60、80、100時間保管後にも行い、20〜100時間におけるCa蒸着部の平均濃度の時間に対する傾きの平均値から、水蒸気透過度(WVTR)の平均値(g/m/day)を算出した。そして、この値を40℃、90%RH環境における水蒸気透過度(WVTR)に換算した。この際に用いた換算計数は1/25である。Next, the average density of the Ca-evaporated portion of the obtained evaluation image was quantified. This evaluation was also performed after storage for 40, 60, 80, and 100 hours, and the average value of the water vapor transmission rate (WVTR) (g / m 2 ) was determined from the average value of the slope of the average concentration of the Ca vapor deposition portion over time from 20 to 100 hours. / Day) was calculated. This value was converted to a water vapor permeability (WVTR) in a 40 ° C., 90% RH environment. The conversion factor used at this time is 1/25.

上記試料101〜117のガスバリア性フィルムの各評価結果を下記表2に示す。   Table 2 below shows the evaluation results of the gas barrier films of Samples 101 to 117 described above.

表2に示すように、上述のABCDE、又は、上述のACDEの範囲内の組成となる厚さが20nm以上であり、ガスバリア膜の表面の算術平均粗さ(Ra)が2.0nm以下である試料105〜115は、450nmの光の吸収率が10%未満であり、且つ、水蒸気透過率が1.0×10−3以下である。従って、上記規定を満たすことにより、高いガスバリア性と、高い透明性とを両立したガスバリア膜、及び、ガスバリア性フィルムを実現することができている。As shown in Table 2, the above-mentioned ABCDE or the above-mentioned composition in the range of A 1 B 1 CDE 1 is 20 nm or more, and the arithmetic average roughness (Ra) of the surface of the gas barrier film is 2 Samples 105 to 115 having a wavelength of 0.0 nm or less have an absorptivity of light of 450 nm of less than 10% and a water vapor transmission rate of 1.0 × 10 −3 or less. Therefore, by satisfying the above requirements, a gas barrier film and a gas barrier film having both high gas barrier properties and high transparency can be realized.

試料109〜115は、ガスバリア膜の下地層としてプラズマ重合層を有している。そして、試料109、及び、試料110は、同じ成膜条件5で基材1上に直接ガスバリア膜を形成した試料105よりも、水蒸気透過率が低下している。この結果から、ガスバリア膜の下地層としてプラズマ重合層を作製することで、より高いガスバリア性を実現することができる。さらに、試料111〜115のように、ガスバリア膜上にオーバーコート層を作製することで、より高いガスバリア性を実現することができる。   Samples 109 to 115 have a plasma polymerized layer as a base layer of the gas barrier film. The sample 109 and the sample 110 have a lower water vapor transmission rate than the sample 105 in which the gas barrier film is formed directly on the substrate 1 under the same film forming condition 5. From these results, it is possible to realize a higher gas barrier property by forming a plasma polymerization layer as a base layer of the gas barrier film. Further, by forming an overcoat layer on the gas barrier film as in samples 111 to 115, higher gas barrier properties can be realized.

試料101、及び、試料102は、ガスバリア膜の形成において反応ガスの酸素の供給量が少ない。また、試料103、及び、試料104は、ガスバリア膜の形成において反応ガスの酸素の供給量が過剰である。このため、試料101〜104は、上述のABCDE、又は、上述のACDEの範囲内の組成となる領域を有していない。そして、酸素の供給量が少ない試料101、及び、試料102は、ガスバリア膜中の炭素比率y(C/Si)が大きくなり、450nmの光の吸収率が大きい。このため、ガスバリア膜の光学特性が十分ではない。また、酸素の供給量が過剰である試料103、及び、試料104は、ガスバリア膜中の酸素比率x(O/Si)が大きくなるため、水蒸気透過率が悪化している。これは、ガスバリア膜中の酸素比率x(O/Si)の増加により、ガスバリア膜中にSi−OHの存在比率が増加し、親水性基による水蒸気パスが形成されたためと考えられる。In the samples 101 and 102, the supply amount of oxygen of the reaction gas is small in forming the gas barrier film. Further, in the samples 103 and 104, the supply amount of oxygen of the reaction gas is excessive in forming the gas barrier film. For this reason, the samples 101 to 104 do not have the above-described ABCDE or the region having the composition within the above-described A 1 B 1 CDE 1 . Then, in the samples 101 and 102 in which the supply amount of oxygen is small, the carbon ratio y (C / Si) in the gas barrier film is large, and the absorptance of light at 450 nm is large. Therefore, the optical characteristics of the gas barrier film are not sufficient. Further, in the samples 103 and 104 to which the supply amount of oxygen is excessive, since the oxygen ratio x (O / Si) in the gas barrier film is increased, the water vapor transmission rate is deteriorated. It is considered that this is because the increase in the oxygen ratio x (O / Si) in the gas barrier film increased the existence ratio of Si—OH in the gas barrier film, and formed a water vapor path by the hydrophilic group.

試料116は、上述のACDEの範囲内の組成となる厚さが20nm以上であるものの、ガスバリア膜の表面の算術平均粗さ(Ra)が2.0nmを超えている。この結果、試料116は、水蒸気透過率が1.0×10−3を超えているため、ガスバリア性が十分ではない。これは、ガスバリア膜の作製の際に異常成長が発生し、ガスバリア膜中に水蒸気パスとなる欠陥等が発生したためと考えられる。Although the sample 116 has a thickness of 20 nm or more that has a composition within the above-described range of A 1 B 1 CDE 1 , the arithmetic average roughness (Ra) of the surface of the gas barrier film exceeds 2.0 nm. As a result, since the sample 116 has a water vapor transmission rate exceeding 1.0 × 10 −3 , the gas barrier property is not sufficient. This is presumably because abnormal growth occurred during the production of the gas barrier film, and a defect or the like serving as a water vapor path occurred in the gas barrier film.

また、成膜条件5を基材5に適用した試料116と、同じ成膜条件5を基材1に適用した試料105とを比較すると、試料105では異常成長による欠陥の発生やガスバリア性の低下がない。さらに、試料116と同じ成膜条件5をプラズマ重合層上に適用した試料109〜115も、異常成長による欠陥の発生やガスバリア性の低下がない。この結果から、ガスバリア膜の異常成長は、基材や下地層とガスバリア膜との親和性による影響が大きいと考えられる。従って、ガスバリア膜の形成には、基材や下地層とガスバリア膜との親和性を考慮し、上述のABCDE、又は、上述のACDEの範囲内となり、且つ、算術平均粗さ(Ra)が2.0nm以下となる条件を適用することが好ましい。In addition, when the sample 116 in which the film-forming condition 5 is applied to the substrate 5 is compared with the sample 105 in which the same film-forming condition 5 is applied to the substrate 1, the sample 105 has a defect due to abnormal growth and has a reduced gas barrier property. There is no. Further, Samples 109 to 115 in which the same film formation condition 5 as that of Sample 116 was applied on the plasma polymerized layer also did not generate defects due to abnormal growth or decrease in gas barrier properties. From this result, it is considered that the abnormal growth of the gas barrier film is largely affected by the affinity between the base material or the underlying layer and the gas barrier film. Therefore, in forming the gas barrier film, the affinity between the substrate and the underlayer and the gas barrier film is taken into consideration, and the above-mentioned ABCDE or the above-mentioned A 1 B 1 CDE 1 is within the range, and the arithmetic average roughness It is preferable to apply the condition that (Ra) is 2.0 nm or less.

また、試料117は、上述のABCDE、又は、上述のACDEの範囲内となる組成の厚さが14nmであり、上記5点の範囲内となる組成を20nm以上有していない。これは、試料117のガスバリア膜の総厚が20nmしかないため、上記5点の範囲内となる組成を十分な厚さで形成することができていないためである。この結果、試料117は、水蒸気透過率が1.0×10−3を超え、ガスバリア性が十分ではない。In addition, the sample 117 has a thickness of 14 nm in the above-described ABCDE or the composition in the above-described A 1 B 1 CDE 1 , and does not have a composition in the range of the above five points of 20 nm or more. . This is because the total thickness of the gas barrier film of the sample 117 is only 20 nm, so that the composition within the range of the above five points cannot be formed with a sufficient thickness. As a result, the sample 117 has a water vapor transmission rate exceeding 1.0 × 10 −3 and does not have sufficient gas barrier properties.

なお、本発明は上述の実施形態例において説明した構成に限定されるものではなく、その他本発明構成を逸脱しない範囲において種々の変形、変更が可能である。   It should be noted that the present invention is not limited to the configuration described in the above embodiment, and various modifications and changes can be made without departing from the configuration of the present invention.

10・・・ガスバリア性フィルム、11,60・・・基材、12・・・プラズマ重合層、13・・・ガスバリア膜、50・・・プラズマCVD装置、51・・・繰り出しローラー、52,54,55,57・・・搬送ローラー、53,56・・・成膜ローラー、58・・・巻取りローラー、59・・・成膜ガス供給管、61,62・・・磁場発生装置、63・・・プラズマ発生用電源   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Gas barrier film, 11, 60 ... Base material, 12 ... Plasma polymerization layer, 13 ... Gas barrier film, 50 ... Plasma CVD apparatus, 51 ... Feeding roller, 52, 54 , 55, 57: transport roller, 53, 56: film forming roller, 58: winding roller, 59: film forming gas supply pipe, 61, 62: magnetic field generator, 63 ..Power supply for plasma generation

Claims (24)

ケイ素と酸素と炭素とを含む化学蒸着膜であり、
組成をSiOxCyで表した際に、横軸をx、縦軸をyとした直交座標上で、A(x=0.8、y=0.8)、B(x=1.2、y=0.8)、C(x=1.9、y=0.1)、D(x=1.9、y=0.0)、E(x=0.8、y=0.55)の5点で囲まれた領域内に存在する組成を、厚さ方向に20nm以上、1000nm以下の範囲で有し、
算術平均粗さ(Ra)が2.0nm以下である
ガスバリア膜。
A chemical vapor deposition film containing silicon, oxygen, and carbon,
When the composition is represented by SiOxCy, A (x = 0.8, y = 0.8), B (x = 1.2, y = 0.8), C (x = 1.9, y = 0.1), D (x = 1.9, y = 0.0), E (x = 0.8, y = 0.55) A composition present in a region surrounded by five points in a thickness direction in a range from 20 nm to 1000 nm,
A gas barrier film having an arithmetic average roughness (Ra) of 2.0 nm or less.
組成をSiOxCyで表した際に、横軸をx、縦軸をyとした直交座標上で、A(x=1.3、y=0.4)、B(x=1.6、y=0.4)、C(x=1.9、y=0.1)、D(x=1.9、y=0.0)、E(x=1.3、y=0.3)の5点で囲まれた領域内に存在する組成を、厚さ方向に20nm以上、1000nm以下の範囲で有する請求項1に記載のガスバリア膜。When the composition is represented by SiOxCy, A 1 (x = 1.3, y = 0.4), B 1 (x = 1.6, y = 0.4), C (x = 1.9, y = 0.1), D (x = 1.9, y = 0.0), E 1 (x = 1.3, y = 0. 3. The gas barrier film according to claim 1, wherein the composition present in the region surrounded by the five points in 3) has a thickness in the range of 20 nm or more and 1000 nm or less in the thickness direction. 表面の高さ10nm以上の突起数が、200個/mm以下である請求項1に記載のガスバリア膜。 2. The gas barrier film according to claim 1, wherein the number of protrusions having a surface height of 10 nm or more is 200 / mm 2 or less. 基材と、前記基材上に形成されたガスバリア膜とを備えるガスバリア性フィルムであって、
前記ガスバリア膜が、ケイ素と酸素と炭素とを含む化学蒸着膜であり、
組成をSiOxCyで表した際に、横軸をx、縦軸をyとした直交座標上で、A(x=0.8、y=0.8)、B(x=1.2、y=0.8)、C(x=1.9、y=0.1)、D(x=1.9、y=0.0)、E(x=0.8、y=0.55)の5点で囲まれた領域内に存在する組成を、厚さ方向に20nm以上、1000nm以下の範囲で有し、
前記ガスバリア膜の算術平均粗さ(Ra)が2.0nm以下である
ガスバリア性フィルム。
A substrate, a gas barrier film comprising a gas barrier film formed on the substrate,
The gas barrier film is a chemical vapor deposition film containing silicon, oxygen, and carbon,
When the composition is represented by SiOxCy, A (x = 0.8, y = 0.8), B (x = 1.2, y = 0.8), C (x = 1.9, y = 0.1), D (x = 1.9, y = 0.0), E (x = 0.8, y = 0.55) A composition present in a region surrounded by five points in a thickness direction in a range from 20 nm to 1000 nm,
A gas barrier film in which the arithmetic average roughness (Ra) of the gas barrier film is 2.0 nm or less.
前記ガスバリア膜が、組成をSiOxCyで表した際に、横軸をx、縦軸をyとした直交座標上で、A(x=1.3、y=0.4)、B(x=1.6、y=0.4)、C(x=1.9、y=0.1)、D(x=1.9、y=0.0)、E(x=1.3、y=0.3)の5点で囲まれた領域内に存在する組成を、厚さ方向に20nm以上、1000nm以下の範囲で有する請求項4に記載のガスバリア性フィルム。When the composition of the gas barrier film is represented by SiOxCy, A 1 (x = 1.3, y = 0.4), B 1 (x = 1.6, y = 0.4), C (x = 1.9, y = 0.1), D (x = 1.9, y = 0.0), E 1 (x = 1.3) 5. The gas barrier film according to claim 4, wherein the composition present in the region surrounded by the five points (y, 0.3) ranges from 20 nm to 1000 nm in the thickness direction. 前記基材と前記ガスバリア膜との間にプラズマ重合層を備える請求項4に記載のガスバリア性フィルム。   The gas barrier film according to claim 4, further comprising a plasma polymerization layer between the substrate and the gas barrier film. 前記プラズマ重合層が、ケイ素と酸素と炭素とを含む請求項6に記載のガスバリア性フィルム。   The gas barrier film according to claim 6, wherein the plasma polymerization layer contains silicon, oxygen, and carbon. 前記ガスバリア膜上に、オーバーコート層を備える請求項4に記載のガスバリア性フィルム。   The gas barrier film according to claim 4, further comprising an overcoat layer on the gas barrier film. 前記オーバーコート層が、ケイ素と酸素と窒素とを含む請求項8に記載のガスバリア性フィルム。   The gas barrier film according to claim 8, wherein the overcoat layer contains silicon, oxygen, and nitrogen. 前記オーバーコート層が、ポリシラザン改質層である請求項9に記載のガスバリア性フィルム。   The gas barrier film according to claim 9, wherein the overcoat layer is a polysilazane-modified layer. ガスバリア膜の製造方法であって、
化学蒸着法を用いてケイ素と酸素と炭素とを含むガスバリア膜を形成し、
前記ガスバリア膜の形成において、前記ガスバリア膜の組成をSiOxCyで表した際に、横軸をx、縦軸をyとした直交座標上で、A(x=0.8、y=0.8)、B(x=1.2、y=0.8)、C(x=1.9、y=0.1)、D(x=1.9、y=0.0)、E(x=0.8、y=0.55)の5点で囲まれた領域内に存在する組成を、厚さ方向に20nm以上、1000nm以下の範囲で有するように制御し、
前記ガスバリア膜表面の算術平均粗さ(Ra)を2.0nm以下に形成する
ガスバリア膜の製造方法。
A method for producing a gas barrier film, comprising:
Form a gas barrier film containing silicon, oxygen and carbon using a chemical vapor deposition method,
In the formation of the gas barrier film, when the composition of the gas barrier film is represented by SiOxCy, A (x = 0.8, y = 0.8) on orthogonal coordinates where the horizontal axis is x and the vertical axis is y , B (x = 1.2, y = 0.8), C (x = 1.9, y = 0.1), D (x = 1.9, y = 0.0), E (x = 0.8, y = 0.55) is controlled so that the composition present in the region surrounded by the five points is in the range of 20 nm or more and 1000 nm or less in the thickness direction.
A method for manufacturing a gas barrier film, wherein the arithmetic average roughness (Ra) of the surface of the gas barrier film is 2.0 nm or less.
前記ガスバリア膜の組成をSiOxCyで表した際に、横軸をx、縦軸をyとした直交座標上で、A(x=1.3、y=0.4)、B(x=1.6、y=0.4)、C(x=1.9、y=0.1)、D(x=1.9、y=0.0)、E(x=1.3、y=0.3)の5点で囲まれた領域内に存在する組成を、厚さ方向に20nm以上、1000nm以下の範囲で有するように制御する請求項11に記載のガスバリア膜の製造方法。When the composition of the gas barrier film is represented by SiOxCy, A 1 (x = 1.3, y = 0.4), B 1 (x = 1.6, y = 0.4), C (x = 1.9, y = 0.1), D (x = 1.9, y = 0.0), E 1 (x = 1.3, The method of manufacturing a gas barrier film according to claim 11, wherein the composition present in a region surrounded by five points (y = 0.3) is controlled to have a thickness in a range of 20 nm or more and 1000 nm or less in a thickness direction. 化学蒸着法による前記ガスバリア膜の形成を、対向する二つの電極ローラー間で行う請求項11に記載のガスバリア膜の製造方法。   The method for producing a gas barrier film according to claim 11, wherein the formation of the gas barrier film by a chemical vapor deposition method is performed between two opposing electrode rollers. 前記ガスバリア膜の形成に用いる成膜ガスが、Si原子1に対してO原子が1であり、Si原子1に対してC原子が2未満である有機ケイ素化合物を含む請求項11に記載のガスバリア膜の製造方法。   The gas barrier according to claim 11, wherein the film-forming gas used for forming the gas barrier film includes an organosilicon compound in which 1 O atom is 1 for Si atom and C atom is less than 2 for 1 Si atom. Manufacturing method of membrane. 前記成膜ガスが、前記有機ケイ素化合物として環状シロキサンを含む請求項14に記載のガスバリア膜の製造方法。   The method for producing a gas barrier film according to claim 14, wherein the film forming gas contains a cyclic siloxane as the organosilicon compound. 基材上にガスバリア膜を形成するガスバリア性フィルムの製造方法であって、
化学蒸着法を用いてケイ素と酸素と炭素とを含む前記ガスバリア膜を形成し、
前記ガスバリア膜を形成する工程において、前記ガスバリア膜の組成をSiOxCyで表した際に、横軸をx、縦軸をyとした直交座標上で、A(x=0.8、y=0.8)、B(x=1.2、y=0.8)、C(x=1.9、y=0.1)、D(x=1.9、y=0.0)、E(x=0.8、y=0.55)の5点で囲まれた領域内に存在する組成を、厚さ方向に20nm以上、1000nm以下の範囲で有するように制御し、
前記ガスバリア膜表面の算術平均粗さ(Ra)を2.0nm以下に形成する
ガスバリア性フィルムの製造方法。
A method for producing a gas barrier film for forming a gas barrier film on a substrate,
Forming the gas barrier film containing silicon, oxygen, and carbon using a chemical vapor deposition method,
In the step of forming the gas barrier film, when the composition of the gas barrier film is represented by SiOxCy, A (x = 0.8, y = 0. 8), B (x = 1.2, y = 0.8), C (x = 1.9, y = 0.1), D (x = 1.9, y = 0.0), E ( x = 0.8, y = 0.55) is controlled so that the composition present in the region surrounded by the five points is in the range of 20 nm or more and 1000 nm or less in the thickness direction,
A method for producing a gas barrier film, wherein the arithmetic average roughness (Ra) of the gas barrier film surface is 2.0 nm or less.
前記ガスバリア膜の組成をSiOxCyで表した際に、横軸をx、縦軸をyとした直交座標上で、A(x=1.3、y=0.4)、B(x=1.6、y=0.4)、C(x=1.9、y=0.1)、D(x=1.9、y=0.0)、E(x=1.3、y=0.3)の5点で囲まれた領域内に存在する組成を、厚さ方向に20nm以上、1000nm以下の範囲で有するように制御する請求項16に記載のガスバリア性フィルムの製造方法。When the composition of the gas barrier film is represented by SiOxCy, A 1 (x = 1.3, y = 0.4), B 1 (x = 1.6, y = 0.4), C (x = 1.9, y = 0.1), D (x = 1.9, y = 0.0), E 1 (x = 1.3, 17. The method for producing a gas barrier film according to claim 16, wherein the composition present in a region surrounded by five points (y = 0.3) is controlled so as to have a thickness in the range of 20 nm or more and 1000 nm or less in the thickness direction. . 前記基材上にプラズマ重合層を形成した後、前記プラズマ重合層上に前記ガスバリア膜を形成する請求項16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 16, wherein the gas barrier film is formed on the plasma polymerized layer after forming the plasma polymerized layer on the substrate. 前記プラズマ重合層の形成を、対向する二つの電極ローラー間で行う請求項18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 18, wherein the plasma polymerized layer is formed between two opposing electrode rollers. 前記ガスバリア膜の形成に用いる成膜ガスが、Si原子1に対してO原子が1であり、Si原子1に対してC原子が2未満である有機ケイ素化合物を含む請求項16に記載のガスバリア性フィルムの製造方法。   17. The gas barrier according to claim 16, wherein a film forming gas used for forming the gas barrier film includes an organosilicon compound in which 1 O atom is 1 for 1 Si atom and C atom is less than 2 for 1 Si atom. Production method of conductive film. 前記成膜ガスが、前記有機ケイ素化合物として環状シロキサンを含む請求項20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 20, wherein the film forming gas contains a cyclic siloxane as the organosilicon compound. 前記プラズマ重合層の形成と、前記ガスバリア膜の形成とに、同じ有機ケイ素化合物を含む成膜ガスを用いる請求項18に記載のガスバリア性フィルムの製造方法。   19. The method for producing a gas barrier film according to claim 18, wherein a film forming gas containing the same organosilicon compound is used for forming the plasma polymerized layer and forming the gas barrier film. 前記プラズマ重合層の形成と、前記ガスバリア膜の形成とを、同じの成膜装置を用いて行う請求項22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 22, wherein the formation of the plasma polymerized layer and the formation of the gas barrier film are performed using the same film forming apparatus. 前記プラズマ重合層の形成と、前記ガスバリア膜の形成との間に、成膜装置内の圧力を大気圧に戻す工程を有しない請求項23に記載のガスバリア性フィルムの製造方法。   24. The method for producing a gas barrier film according to claim 23, wherein a step of returning the pressure in the film forming apparatus to the atmospheric pressure is not provided between the formation of the plasma polymerization layer and the formation of the gas barrier film.
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