KR20140144693A - 적층 필름, 유기 전계 발광 장치, 광전 변환 장치 및 액정 디스플레이 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기재와, 기재의 적어도 한쪽의 면에 형성된 적어도 1층의 박막층을 구비하고,
박막층 중 적어도 1층이 규소 원자, 산소 원자 및 탄소 원자를 함유하며,
박막층의 막두께 방향에 있어서의 박막층의 표면으로부터의 거리와, 거리의 위치의 박막층에 포함되는 규소의 원자수비, 산소의 원자수비, 탄소의 원자수비와의 관계를 각각 나타내는 규소분포곡선, 산소분포곡선 및 탄소분포곡선에 있어서, 규정 조건을 모두 충족하며,
탄소분포곡선으로부터 구해지는 탄소의 원자수비의 평균치가 11at％ 이상 21at％ 이하이고,
박막층의 평균 밀도가 2.0g/cm³ 이상인, 굴곡시킨 경우에 가스 배리어성을 높게 유지할 수 있는 적층 필름을 제공한다.

Description

적층 필름, 유기 전계 발광 장치, 광전 변환 장치 및 액정 디스플레이{LAMINATED FILM, ORGANIC ELECTROLUMINESCENCE DEVICE, PHOTOELECTRIC CONVERTER, AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY}

본 발명은, 가스 배리어성을 가지는 적층 필름에 관한 것이다. 또, 이러한 적층 필름을 가지는 유기 전계 발광 장치, 광전 변환 장치, 액정 디스플레이에 관한 것이다.

가스 배리어성 필름은, 음식품, 화장품, 세제 등의 물품의 충전 포장에 적합한 포장용 용기로서 적합하게 이용할 수 있다. 최근, 플라스틱 필름 등을 기재로 하고, 기재의 한쪽 표면에 산화규소, 질화규소, 산질화규소, 산화알루미늄 등의 물질을 형성 재료로 하는 박막을 적층하여 이루어지는, 가스 배리어성을 가지는 적층 필름(이하, "적층 필름"이라고 칭하는 경우가 있음)이 제안되고 있다.

이러한 무기물의 박막을 플라스틱 기재의 표면 상에 성막하는 방법으로서는, 진공 증착법, 스퍼터법, 이온 플레이팅법 등의 물리기상성장법(PVD), 감압 화학기상성장법, 플라즈마 화학기상성장법 등의 화학기상성장법(CVD)이 알려져 있다. 예를 들면, 특허문헌 1에는, 규소, 산소 및 탄소를 함유하고 있으며, 탄소의 원자수비의 평균치가 10.8at％ 이하인 박막층을 가지는 적층 필름이 개시되어 있다.

일본 특허공개공보 2011-73430호

일반적으로, 가스 배리어성을 가지는 적층 필름에 있어서는, 굴곡시킨 경우에 가스 배리어성을 담보하고 있는 박막층이 파손되어, 가스 배리어성이 저하된다는 과제가 있어, 굴곡시킨 경우에 가스 배리어성을 높게 유지할 수 있는 적층 필름이 요구되고 있었다.

본 발명은 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 굴곡시켜도 높은 가스 배리어성을 유지 가능한 적층 필름을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또, 이러한 적층 필름을 가지는 유기 전계 발광 장치, 광전 변환 장치, 액정 디스플레이를 제공하는 것을 아울러 목적으로 한다.

상기의 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 양태는, 기재와 상기 기재 중 적어도 한쪽의 면에 형성된 적어도 1층의 박막층을 구비하고, 상기 박막층 중 적어도 1층이 규소 원자, 산소 원자 및 탄소 원자를 함유하며, 상기 박막층의 막두께 방향에 있어서의 상기 박막층의 표면으로부터의 거리와, 상기 거리의 위치의 상기 박막층에 포함되는 규소 원자, 산소 원자 및 탄소 원자의 합계수에 대한 규소 원자수의 비율(규소의 원자수비), 산소 원자수의 비율(산소의 원자수비), 탄소 원자수의 비율(탄소의 원자수비)과의 관계를 각각 나타내는 규소분포곡선, 산소분포곡선 및 탄소분포곡선에 있어서, 하기 조건 (i)~(iii):

(i) 규소의 원자수비, 산소의 원자수비 및 탄소의 원자수비가, 상기 박막층의 막두께 방향에 있어서의 90％ 이상의 영역에 있어서 하기 식 (1)로 나타나는 조건을 충족할 것,

(산소의 원자수비)>(규소의 원자수비)>(탄소의 원자수비) …(1)

(ii) 상기 탄소분포곡선이 적어도 1개의 극값을 가질 것,

(iii) 상기 탄소분포곡선에 있어서의 탄소의 원자수비의 최대치 및 최소치의 차의 절대치가 5at％ 이상일 것

을 모두 충족하고, 상기 탄소분포곡선으로부터 구해지는 상기 탄소의 원자수비의 평균치가 11at％ 이상 21at％ 이하이며, 상기 박막층의 평균 밀도가 2.0g/cm³ 이상인 적층 필름을 제공한다.

본 발명의 일 양태에 있어서는, 상기 박막층이, 수소 원자를 더욱 함유하고, 상기 박막층의 ²⁹Si 고체 NMR 측정에 있어서 구해지는, 산소 원자와의 결합 상태가 상이한 규소 원자의 존재비에 근거하여, Q⁴의 피크 면적에 대한, Q¹, Q², Q³의 피크 면적을 합계한 값의 비가, 하기 조건식 (I)을 충족하는 것이 바람직하다.

(Q¹, Q², Q³의 피크 면적을 합계한 값)/(Q⁴의 피크 면적)<1.0 …(I)

(Q¹은 1개의 중성 산소 원자 및 3개의 수산기와 결합한 규소 원자를 나타내고, Q²는 2개의 중성 산소 원자 및 2개의 수산기와 결합한 규소 원자를 나타내며, Q³은 3개의 중성 산소 원자 및 1개의 수산기와 결합한 규소 원자를 나타내고, Q⁴는 4개의 중성 산소 원자와 결합한 규소 원자를 나타낸다.)

본 발명의 일 양태에 있어서는, 상기 거리와, 상기 합계수에 대한 탄소 원자 및 산소 원자의 합계수의 비율(탄소 및 산소의 원자수비)과의 관계를 나타내는 탄소산소분포곡선으로부터 구해지는, 상기 탄소 및 산소의 원자수비의 평균치가 63.7at％ 이상 70.0at％ 이하인 것이 바람직하다.

본 발명의 일 양태에 있어서는, 상기 규소분포곡선에 있어서, 상기 규소의 원자수비가 29at％ 이상 38at％ 이하의 값을 나타내는 위치가, 상기 박막층의 막두께 방향에 있어서의 90％ 이상의 영역을 차지하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 양태에 있어서는, 상기 탄소분포곡선이 복수의 극값을 가지고, 상기 극값의 최대치와 상기 극값의 최소치와의 차의 절대치가, 15at％ 이상인 것이 바람직하다.

본 발명의 일 양태에 있어서는, 상기 탄소분포곡선이 3개 이상의 극값을 가지고, 상기 탄소분포곡선에 있어서의 연속하는 3개의 상기 극값에 있어서, 인접하는 극값의 사이의 거리가, 모두 200nm 이하인 것이 바람직하다.

본 발명의 일 양태에 있어서는, 상기 산소분포곡선이 3개 이상의 극값을 가지고, 상기 산소분포곡선에 있어서의 연속하는 3개의 상기 극값에 있어서, 인접하는 극값의 사이의 거리가, 모두 200nm 이하인 것이 바람직하다.

본 발명의 일 양태에 있어서는, 상기 박막층이, 수소 원자를 더욱 함유하고 있는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 양태에 있어서는, 상기 박막층의 막두께가, 5nm 이상 3000nm 이하인 것이 바람직하다.

본 발명의 일 양태에 있어서는, 상기 기재가, 폴리에스테르계 수지 및 폴리올레핀계 수지로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 수지로 이루어지는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 양태에 있어서는, 상기 폴리에스테르계 수지가, 폴리에틸렌테레프탈레이트 및 폴리에틸렌나프탈레이트로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 수지인 것이 바람직하다.

본 발명의 일 양태는, 상술의 적층 필름을 구비하는 유기 전계 발광 장치를 제공한다.

본 발명의 일 양태는, 상술의 적층 필름을 구비하는 광전 변환 장치를 제공한다.

본 발명의 일 양태는, 상술의 적층 필름을 구비하는 액정 디스플레이를 제공한다.

본 발명에 의하면, 굴곡시켜도 높은 가스 배리어성을 유지 가능한 적층 필름을 제공할 수 있다. 또, 이러한 적층 필름을 가지는 유기 전계 발광 장치, 광전 변환 장치, 액정 디스플레이를 제공할 수 있다.

도 1은 본 실시형태의 적층 필름의 예를 나타내는 모식도이다.
도 2는 적층 필름의 제조에 이용되는 제조장치의 일례를 나타내는 모식도이다.
도 3은 본 실시형태의 적층 필름의 제조 시의 성막조건을 산출하는 방법의 설명도이다.
도 4는 본 실시형태의 적층 필름의 제조 시의 성막조건을 산출하는 방법의 설명도이다.
도 5는 본 실시형태의 유기 전계 발광 장치의 측단면도이다.
도 6은 본 실시형태의 광전 변환 장치의 측단면도이다.
도 7은 본 실시형태의 액정 디스플레이의 측단면도이다.
도 8은 실시예 1에서 얻어진 적층 필름(1)의 박막층의 규소분포곡선, 산소분포곡선, 탄소분포곡선 및 산소탄소분포곡선을 나타내는 그래프이다.
도 9는 비교예 1에서 얻어진 적층 필름(2)의 박막층의 규소분포곡선, 산소분포곡선, 탄소분포곡선 및 산소탄소분포곡선을 나타내는 그래프이다.
도 10은 비교예 2에서 얻어진 적층 필름(3)의 박막층의 규소분포곡선, 산소분포곡선, 탄소분포곡선 및 산소탄소분포곡선을 나타내는 그래프이다.
도 11은 비교예 3에서 얻어진 적층 필름(4)의 박막층의 규소분포곡선, 산소분포곡선, 탄소분포곡선 및 산소탄소분포곡선을 나타내는 그래프이다.
도 12는 비교예 4에서 얻어진 적층 필름(5)의 박막층의 규소분포곡선, 산소분포곡선, 탄소분포곡선 및 산소탄소분포곡선을 나타내는 그래프이다.
도 13은 실시예 2에서 얻어진 적층 필름(6)의 박막층의 규소분포곡선, 산소분포곡선, 탄소분포곡선 및 산소탄소분포곡선을 나타내는 그래프이다.
도 14는 실시예 3에서 얻어진 적층 필름(7)의 박막층의 규소분포곡선, 산소분포곡선, 탄소분포곡선 및 산소탄소분포곡선을 나타내는 그래프이다.
도 15는 실시예 4에서 얻어진 적층 필름(8)의 박막층의 규소분포곡선, 산소분포곡선, 탄소분포곡선 및 산소탄소분포곡선을 나타내는 그래프이다.

[적층 필름]

본 실시형태의 적층 필름은, 기재와 상기 기재의 적어도 한쪽의 면에 형성된 적어도 1층의 박막층을 구비하고, 상기 박막층 중 적어도 1층이 규소 원자, 산소 원자 및 탄소 원자를 함유하며, 상기 박막층의 막두께 방향에 있어서의 상기 박막층의 표면으로부터의 거리와, 상기 거리의 위치의 상기 박막층에 포함되는 규소 원자, 산소 원자 및 탄소 원자의 합계수에 대한 규소 원자수의 비율(규소의 원자수비), 산소 원자수의 비율(산소의 원자수비), 탄소 원자수의 비율(탄소의 원자수비)과의 관계를 각각 나타내는 규소분포곡선, 산소분포곡선 및 탄소분포곡선에 있어서, 하기 조건 (i)~(iii):

(i) 규소의 원자수비, 산소의 원자수비 및 탄소의 원자수비가, 상기 박막층의 막두께 방향에 있어서의 90％ 이상의 영역에 있어서 하기 식 (1)로 나타나는 조건을 충족할 것,

(산소의 원자수비)>(규소의 원자수비)>(탄소의 원자수비) …(1)

(ii) 상기 탄소분포곡선이 적어도 1개의 극값을 가질 것,

(iii) 상기 탄소분포곡선에 있어서의 탄소의 원자수비의 최대치 및 최소치의 차의 절대치가 5at％ 이상일 것

을 모두 충족하고, 상기 탄소분포곡선으로부터 구해지는 상기 탄소의 원자수비의 평균치가 11at％ 이상 21at％ 이하이며, 상기 박막층의 평균 밀도가 2.0g/cm³ 이상이다.

또, 본 실시형태의 적층 필름에 있어서는, 박막층(H)이 수소 원자를 함유하고 있어도 상관없다.

이하, 도면을 참조하면서, 본 실시형태에 관한 적층 필름에 대하여 설명한다. 또한, 이하의 모든 도면에 있어서는, 도면을 보기 쉽게 하기 위하여, 각 구성요소의 치수나 비율 등은 적절히 상이하게 되어 있다.

도 1은, 본 실시형태의 적층 필름의 일례에 대한 모식도이다. 본 실시형태의 적층 필름은, 기재(F)의 표면에, 가스 배리어성을 담보하는 박막층(H)이 적층되어 이루어지는 것이다. 박막층(H)은, 박막층(H) 중 적어도 1층이 규소, 산소 및 수소를 포함하고 있고, 후술하는 성막 가스의 완전 산화 반응에 의하여 발생하는 SiO₂를 많이 포함하는 제1 층(Ha), 불완전 산화 반응에 의하여 발생하는 SiO_xC_y를 많이 포함하는 제2 층(Hb)을 포함하고, 제1 층(Ha)과 제2 층(Hb)이 교대로 적층된 3층구조로 되어 있다.

단, 도면은 막 조성에 분포가 있는 것을 모식적으로 나타낸 것이며, 실제로는 제1 층(Ha)과 제2 층(Hb)과의 사이는 명확하게 계면이 발생하고 있는 것이 아니라, 조성이 연속적으로 변화하고 있다. 박막층(H)은, 상기 3층 구조를 1단위로 하여, 복수 단위 적층되어 있는 것으로 해도 된다. 도 1에 나타내는 적층 필름의 제조방법에 대해서는 후에 상술한다.

(기재)

본 실시형태의 적층 필름이 구비하는 기재(F)는, 가요성을 가지고 고분자 재료를 형성 재료로 하는 필름이다.

기재(F)의 형성 재료는, 본 실시형태의 적층 필름이 광투과성을 가지는 경우, 예를 들면, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN) 등의 폴리에스테르 수지; 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 환형상 폴리올레핀 등의 폴리올레핀 수지; 폴리아미드 수지; 폴리카보네이트 수지; 폴리스티렌 수지; 폴리비닐알코올 수지; 에틸렌-아세트산 비닐 공중합체의 비누화물; 폴리아크릴로니트릴 수지; 아세탈 수지; 폴리이미드 수지를 들 수 있다. 이들 수지 중에서도, 내열성이 높고, 선팽창률이 작다는 관점에서, 폴리에스테르계 수지 또는 폴리올레핀계 수지가 바람직하고, 폴리에스테르계 수지인 PET 또는 PEN이 보다 바람직하다. 또, 이들 수지는, 1종을 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.

또, 적층 필름의 광투과성이 중요시되지 않는 경우에는, 기재(F)로서, 예를 들면 상기 수지에 필러나 첨가제를 첨가한 복합재료로 이용하는 것도 가능하다.

기재(F)의 두께는, 적층 필름을 제조할 때의 안정성 등을 고려하여 적절히 설정되지만, 진공 중에 있어서도 기재의 반송이 용이하므로, 5μm~500μm인 것이 바람직하다. 또한, 플라즈마 화학기상성장법(플라즈마 CVD법)을 이용하여 본 실시형태에서 채용하는 박막층(H)을 형성하는 경우에는, 기재(F)를 통하여 방전을 행하므로, 기재(F)의 두께는 50μm~200μm인 것이 보다 바람직하고, 50μm~100μm인 것이 특히 바람직하다.

또한, 기재(F)는, 형성하는 박막층과의 밀착력을 높이기 위하여, 표면을 청정시키기 위한 표면 활성 처리를 실시해도 된다. 이러한 표면 활성 처리로서는, 예를 들면, 코로나 처리, 플라즈마 처리, 프레임 처리를 들 수 있다.

(박막층)

본 실시형태의 적층 필름이 구비하는 박막층(H)은, 기재(F)의 적어도 편면에 형성되는 층이며, 적어도 1층이 규소, 산소 및 탄소를 함유하고 있다. 또, 박막층(H)은, 질소, 알루미늄을 더욱 함유하고 있어도 된다. 또한, 박막층(H)은, 기재(F)의 양면에 형성되는 것으로 해도 된다.

(박막층의 밀도)

본 실시형태의 적층 필름이 구비하는 박막층(H)은, 평균 밀도가 2.0g/cm³ 이상의 높은 밀도로 되어 있다. 또한, 본 명세서에 있어서 박막층(H)의 "평균 밀도"는, 후술하는 "(5) 박막층의 평균 밀도, 수소 원자수의 비율의 측정"에 기재된 방법에 의하여 구해지는 밀도를 가리킨다.

박막층(H)이 2.0g/cm³ 이상의 밀도를 가지고 있음으로써, 본 실시형태의 적층 필름은, 높은 가스 배리어성을 나타낸다. 박막층(H)이 규소, 산소, 탄소 및 수소로 이루어지는 경우에는, 박막층의 평균 밀도는 2.22g/cm³ 미만이다.

(박막층 내의 규소, 탄소, 산소의 분포)

또, 본 실시형태의 적층 필름이 구비하는 박막층(H)은, 박막층(H)의 막두께 방향에 있어서의 박막층(H)의 표면으로부터의 거리와, 그 거리의 위치의 규소 원자, 산소 원자 및 탄소 원자의 합계수에 대한 규소 원자수의 비율(규소의 원자수비), 산소 원자수의 비율(산소의 원자수비) 및 탄소 원자수의 비율(탄소의 원자수비)과의 관계를 각각 나타내는 규소분포곡선, 산소분포곡선 및 탄소분포곡선에 있어서, 상술한 조건 (i)~(iii) 모두를 충족한다.

이하, 먼저 각 원소의 분포곡선에 대하여 설명하고, 이어서 조건 (i)~(iii)에 대하여 설명한다.

규소분포곡선, 산소분포곡선, 탄소분포곡선, 및 후술하는 산소탄소분포곡선은, X선 광전자 분광법(XPS: X-ray Photoelectron Spectroscopy)의 측정과 아르곤 등의 희가스 이온 스퍼터를 병용함으로써, 시료 내부를 노출시키면서 순차 표면조성분석을 행하는, 이른바 XPS 뎁스 프로파일 측정을 행함으로써 작성할 수 있다.

XPS 뎁스 프로파일 측정에 따라 얻어지는 분포곡선은, 세로축이 원소의 원자수비(단위: at％), 가로축이 에칭 시간으로서 구해진다. 이러한 XPS 뎁스 프로파일 측정 시에는, 에칭 이온종으로서 아르곤(Ar⁺)을 이용한 희가스 이온 스퍼터법을 채용하여, 에칭 속도(에칭 레이트)를 0.05nm/sec(SiO₂ 열산화막 환산치)로 하는 것이 바람직하다.

단, 제2 층에 많이 포함되는 SiO_xC_y는, SiO₂ 열산화막보다 빠르게 에칭되기 때문에, SiO₂ 열산화막의 에칭 속도인 0.05nm/sec는 에칭 조건의 기준으로서 이용한다. 즉, 에칭 속도인 0.05nm/sec와, 기재(F)까지의 에칭 시간과의 곱은, 엄밀하게는 박막층(H)의 표면으로부터 기재(F)까지의 거리를 나타내지 않는다.

따라서, 박막층(H)의 막두께를 별도 측정하여 구하고, 구한 막두께와, 박막층(H)의 표면으로부터 기재(F)까지의 에칭 시간으로부터, 에칭 시간에 "박막층(H)의 막두께 방향에 있어서의 박막층(H)의 표면으로부터의 거리"를 대응시킨다.

이로써, 세로축을 각 원소의 원자수비(단위: at％)로 하고, 가로축을 박막층(H)의 막두께 방향에 있어서의 박막층(H)의 표면으로부터의 거리(단위: nm)로 하는 각 원소의 분포곡선을 작성할 수 있다.

먼저, 박막층(H)의 막두께는, FIB(Focused Ion Beam) 가공하여 제작한 박막층의 절편의 단면을 TEM 관찰함으로써 구한다.

이어서, 구한 막두께와, 박막층(H)의 표면으로부터 기재(F)까지의 에칭 시간으로부터, 에칭 시간에 "박막층(H)의 막두께 방향에 있어서의 박막층(H)의 표면으로부터의 거리"를 대응시킨다.

XPS 뎁스 프로파일 측정에 있어서는, SiO₂나 SiO_xC_y를 형성 재료로 하는 박막층(H)으로부터, 고분자 재료를 형성 재료로 하는 기재(F)로 에칭 영역이 이동될 때에, 측정되는 탄소 원자수비가 급격하게 증가한다. 따라서, 본 발명에 있어서는, XPS 뎁스 프로파일의 상기 "탄소 원자수비가 급격하게 증가하는" 영역에 있어서, 경사가 최대가 되는 시간을, XPS 뎁스 프로파일 측정에 있어서의 박막층(H)과 기재(F)와의 경계에 대응하는 에칭 시간으로 한다.

XPS 뎁스 프로파일 측정이, 에칭 시간에 대해서 이산적으로 행해지는 경우에는, 인접하는 2점의 측정 시간에 있어서의 탄소 원자수비의 측정치의 차가 최대가 되는 시간을 추출하고, 당해 2점의 중간점을, 박막층(H)과 기재(F)와의 경계에 대응하는 에칭 시간으로 한다.

또, XPS 뎁스 프로파일 측정이, 막두께 방향에 대해서 연속적으로 행해지는 경우에는, 상기 "탄소 원자수비가 급격하게 증가하는" 영역에 있어서, 에칭 시간에 대한 탄소 원자수비의 그래프의 시간 미분치가 최대가 되는 점을, 박막층(H)과 기재(F)와의 경계에 대응하는 에칭 시간으로 한다.

즉, 박막층의 절편의 단면을 TEM 관찰로부터 구한 박막층의 막두께를, 상기 XPS 뎁스 프로파일에 있어서의 "박막층(H)과 기재(F)와의 경계에 대응하는 에칭 시간"에 대응시킴으로써, 세로축을 각 원소의 원자수비, 가로축을 박막층(H)의 막두께 방향에 있어서의 박막층(H)의 표면으로부터의 거리로 하는, 각 원소의 분포곡선을 작성할 수 있다.

박막층(H)이 구비하는 조건 (i)은, 박막층(H)이, 규소의 원자수비, 산소의 원자수비 및 탄소의 원자수비가, 그 층의 막두께의 90％ 이상의 영역에 있어서 하기 식 (1)을 충족하고 있는 것이다.

(산소의 원자수비)>(규소의 원자수비)>(탄소의 원자수비) …(1)

박막층(H)은, 상기 식 (1)을, 박막층(H)의 막두께의 95％ 이상의 영역에 있어서 충족하는 것이 바람직하고, 박막층(H)의 막두께의 100％의 영역에 있어서 충족하는 것이 특히 바람직하다.

박막층(H)에 있어서의 규소의 원자수비, 산소의 원자수비 및 탄소의 원자수비가 (i)의 조건을 충족하는 경우에는, 얻어지는 적층 필름의 가스 배리어성이 충분한 것이 된다.

박막층(H)이 구비하는 조건 (ii)는, 박막층(H)은, 탄소분포곡선이 적어도 1개의 극값을 가지는 것이다.

박막층(H)에 있어서는, 탄소분포곡선이 적어도 2개의 극값을 가지는 것이 보다 바람직하고, 적어도 3개의 극값을 가지는 것이 특히 바람직하다. 탄소분포곡선이 극값을 가지지 않는 경우에는, 얻어지는 적층 필름을 굴곡시킨 경우에 가스 배리어성이 저하되어 불충분해진다.

또, 이와 같이 적어도 3개의 극값을 가지는 경우에 있어서는, 탄소분포곡선이 가지는 하나의 극값 및 그 극값에 인접하는 극값에 있어서의 박막층(H)의 막두께 방향에 있어서의 박막층(H)의 표면으로부터의 거리의 차의 절대치가 모두 200nm 이하인 것이 바람직하고, 100nm 이하인 것이 보다 바람직하다.

또한, 본 명세서에 있어서 "극값"이란, 각 원소의 분포곡선에 있어서, 박막층(H)의 막두께 방향에 있어서의 박막층(H)의 표면으로부터의 거리에 대한 원소의 원자수비의 극대치 또는 극소치를 말한다.

또, 본 명세서에 있어서 "극대치"란, 박막층(H)의 표면으로부터의 거리를 변화시킨 경우에 원소의 원자수비의 값이 증가로부터 감소로 바뀌는 점이며, 또한 그 점의 원소의 원자수비의 값보다, 그 점으로부터 박막층(H)의 막두께 방향에 있어서의 박막층(H)의 표면으로부터의 거리를 20nm 더 변화시킨 위치의 원소의 원자수비의 값이 3at％ 이상 감소하는 점을 말한다.

또한, 본 실시형태에 있어서 "극소치"란, 박막층(H)의 표면으로부터의 거리를 변화시킨 경우에 원소의 원자수비의 값이 감소로부터 증가로 바뀌는 점이며, 또한 그 점의 원소의 원자수비의 값보다, 그 점으로부터 박막층(H)의 막두께 방향에 있어서의 박막층(H)의 표면으로부터의 거리를 20nm 더 변화시킨 위치의 원소의 원자수비의 값이 3at％ 이상 증가하는 점을 말한다.

박막층(H)이 구비하는 조건 (iii)은, 박막층(H)은, 탄소분포곡선에 있어서의 탄소의 원자수비의 최대치 및 최소치의 차의 절대치가 5at％ 이상인 것이다.

박막층(H)에 있어서는, 탄소의 원자수비의 최대치 및 최소치의 차의 절대치가 6at％ 이상인 것이 보다 바람직하고, 7at％ 이상인 것이 특히 바람직하다. 절대치가 5at％ 미만에서는, 얻어지는 적층 필름을 굴곡시킨 경우에 있어서의 가스 배리어성이 불충분해진다.

(박막층의 탄소의 원자수비)

또, 본 실시형태의 적층 필름이 구비하는 박막층(H)은, 탄소분포곡선으로부터 구해지는 탄소의 원자수비의 평균치가 11at％ 이상 21at％ 이하이다.

여기에서 본 명세서에 있어서의 "탄소분포곡선으로부터 구해지는 탄소의 원자수비의 평균치"는, 하기의 2점간의 영역에 포함되는, 탄소의 원자수비를 평균한 값을 채용했다.

먼저, 본 실시형태의 적층 필름에 있어서는, 박막층(H)이, 막두께 방향으로 SiO₂를 많이 포함하는 제1 층(Ha), SiO_xC_y를 많이 포함하는 제2 층(Hb), 제1 층(Ha)이라는 층구조를 형성하고 있다. 이로 인하여, 탄소분포곡선에서는 막표면 근방 및 기재(F) 근방에, 제1 층(Ha)에 대응하는 탄소 원자수비의 극소치를 가지는 것이 예상된다.

이로 인하여, 탄소분포곡선이 이러한 극소치를 가지는 경우에는, 상기의 평균치는, 탄소분포곡선에 있어서 가장 박막층의 표면측(원점측)에 있는 극소치로부터, 탄소분포곡선에 있어서 "탄소 원자수비가 급격하게 증가하는" 영역으로 이동하기 전의 극소치까지의 영역에 포함되는, 탄소의 원자수비를 평균한 값을 채용했다.

또, 본 실시형태의 적층 필름의 비교 대상이 되는 다른 구성의 적층 필름에서는, 표면측 및 기재측 중 어느 한쪽 또는 양쪽에, 상술과 같은 극소치를 가지지 않는 경우도 있다. 이로 인하여, 탄소분포곡선이 이러한 극소치를 가지지 않는 경우에는, 박막층(H)의 표면측 및 기재측에서, 이하와 같이 하여 평균치를 산출하는 기준점을 구한다.

표면측에서는, 박막층(H)의 표면으로부터의 거리를 변화시킨 경우에 탄소 원자수비의 값이 감소하고 있는 영역에 있어서, 소정의 점(제1 점)과, 당해 점으로부터 박막층(H)의 막두께 방향에 있어서의 박막층(H)의 표면으로부터의 거리를 20nm 더 변화시킨 점(제2 점)과의 탄소 원자수비의 값의 차의 절대치가 5at％ 이하가 될 때의, 제2 점을 기준점으로 했다.

또, 기재측에서는, 박막층과 기재와의 경계를 포함하는 영역인 "탄소 원자수비가 급격하게 증가하는" 영역의 근방으로서, 박막층(H)의 표면으로부터의 거리를 변화시킨 경우에 탄소 원자수비의 값이 증가하고 있는 영역에 있어서, 소정의 점(제1 점)과, 당해 점으로부터 박막층(H)의 막두께 방향에 있어서의 박막층(H)의 표면으로부터의 거리를 20nm 더 변화시킨 점(제2 점)과의 탄소 원자수비의 값의 차의 절대치가 5at％ 이하가 될 때의, 제1 점을 기준점으로 했다.

탄소의 원자수비의 "평균"은, 탄소분포곡선의 작성에 있어서의 XPS 뎁스 프로파일 측정이, 막두께 방향에 대해서 이산적으로 행해지는 경우에는, 각 측정치를 산술평균함으로써 구한다. 또, XPS 뎁스 프로파일 측정이, 막두께 방향에 대해서 연속적으로 행해지는 경우에는, 평균을 구하는 영역에 있어서의 탄소분포곡선의 적분치를 구하고, 당해 영역의 길이를 한 변으로 하여 적분치에 상당하는 면적을 가지는 직사각형의 다른 한 변을 산출함으로써 구한다.

박막층(H)에 있어서의 탄소의 원자수비의 평균치가 11at％ 이상 21at％ 이하이면, 적층 필름을 굴곡시킨 후에도, 높은 가스 배리어성을 유지하는 것이 가능해진다. 이 평균치는, 11at％ 이상 20at％ 이하가 바람직하고, 11at％ 이상 19.5at％ 이하가 보다 바람직하다.

또한, 적층 필름이 투명성을 가지고 있는 경우, 적층 필름의 기재의 굴절률과, 박막층의 굴절률과의 차가 크면, 기재와 박막층과의 계면에서 반사, 산란이 발생하여, 투명성이 저하될 우려가 있다. 이 경우, 박막층의 탄소의 원자수비를 상기 수치 범위 내에서 조제하고, 기재와 박막층과의 굴절률차를 작게 함으로써, 적층 필름의 투명성을 개선하는 것이 가능하다.

예를 들면, 기재로서 PEN을 이용하고 있는 경우, 탄소의 원자수비의 평균치가 11at％ 이상 21at％ 이하이면, 탄소의 원자수비의 평균치가 21at％보다 큰 경우와 비교하여 적층 필름의 광선 투과율이 높고, 양호한 투명성을 가지는 것이 된다.

또한, 본 실시형태의 적층 필름에 있어서는, 탄소산소분포곡선으로부터 구해지는 탄소 및 산소의 원자수비의 평균치가 63.7at％ 이상 70.0at％ 이하인 것이 바람직하다.

본 명세서에 있어서, "탄소 및 산소의 원자수비의 평균치"는, 상술한 "탄소의 원자수비의 평균치"와 마찬가지로, 탄소분포곡선에 있어서 가장 박막층의 표면측(원점측)에 있는 극소치로부터, 탄소분포곡선에 있어서 기재의 영역으로 이동하기 전의 극소치까지의 영역에 포함되는, 탄소 및 산소의 원자수비를 산술평균한 값을 채용했다.

또, 본 실시형태의 적층 필름에 있어서는, 규소분포곡선에 있어서, 규소의 원자수비가 29at％ 이상 38at％ 이하의 값을 나타내는 위치가, 박막층의 막두께 방향에 있어서의 90％ 이상의 영역을 차지하는 것이 바람직하다. 규소의 원자수비가 이 범위에 포함되어 있으면, 얻어지는 적층 필름의 가스 배리어성이 향상되는 경향이 있다. 또, 규소분포곡선에 있어서, 규소의 원자수비가 30at％ 이상 36at％ 이하의 값을 나타내는 위치가, 박막층의 막두께 방향에 있어서의 90％ 이상의 영역을 차지하는 것이 보다 바람직하다.

이 때, 박막층의 막두께 방향에 있어서의 박막층의 표면으로부터의 거리와, 그 거리의 위치의 규소 원자, 산소 원자 및 탄소 원자의 합계수에 대한 산소 원자 및 탄소 원자의 합계수의 비율(산소 및 탄소의 원자수비)과의 관계를 각각 나타내는 산소탄소분포곡선에 있어서, 산소 및 탄소의 원자수비가 62at％ 이상 71at％ 이하의 값을 나타내는 위치가, 박막층의 막두께 방향에 있어서의 90％ 이상의 영역을 차지하는 것이 바람직하다.

또, 본 실시형태의 적층 필름에 있어서는, 탄소분포곡선이 복수의 극값을 가지고, 극값의 최대치와 극값의 최소치와의 차의 절대치가 15at％ 이상인 것이 바람직하다.

또, 본 실시형태의 적층 필름에 있어서는, 얻어지는 적층 필름을 굴곡시킨 경우에 있어서의 가스 배리어성이 향상되므로, 산소분포곡선이 적어도 1개의 극값을 가지는 것이 바람직하고, 적어도 2개의 극값을 가지는 것이 보다 바람직하며, 적어도 3개의 극값을 가지는 것이 특히 바람직하다.

또, 이와 같이 적어도 3개의 극값을 가지는 경우에 있어서는, 산소분포곡선이 가지는 1개의 극값 및 그 극값에 인접하는 극값에 있어서의 박막층(H)의 막두께 방향에 있어서의 박막층(H)의 표면으로부터의 거리의 차의 절대치가 모두 200nm 이하인 것이 바람직하고, 100nm 이하인 것이 보다 바람직하다.

또, 본 실시형태의 적층 필름에 있어서는, 얻어지는 적층 필름을 굴곡시킨 경우에 있어서의 가스 배리어성이 향상되므로, 박막층(H)의 산소분포곡선에 있어서의 산소의 원자수비의 최대치 및 최소치의 차의 절대치가 5at％ 이상인 것이 바람직하고, 6at％ 이상인 것이 보다 바람직하며, 7at％ 이상인 것이 특히 바람직하다.

본 실시형태의 적층 필름에 있어서는, 얻어지는 적층 필름을 굴곡시킨 경우에 있어서의 가스 배리어성이 향상되므로, 박막층(H)의 규소분포곡선에 있어서의 규소의 원자수비에 대하여, 최대치 및 최소치의 차의 절대치가 5at％ 미만인 것이 바람직하고, 4at％ 미만인 것이 보다 바람직하며, 3at％ 미만인 것이 특히 바람직하다.

또, 본 실시형태의 적층 필름에 있어서는, 얻어지는 적층 필름을 굴곡시킨 경우에 있어서의 가스 배리어성이 향상되므로, 산소탄소분포곡선에 있어서의 산소 및 탄소의 원자수비에 대하여, 최대치 및 최소치의 차의 절대치가 5at％ 미만인 것이 바람직하고, 4at％ 미만인 것이 보다 바람직하며, 3at％ 미만인 것이 특히 바람직하다.

또, 본 실시형태의 적층 필름에 있어서는, 막면 전체에 있어서 균일하고 또한 뛰어난 가스 배리어성을 가지는 박막층(H)을 형성한다는 관점에서, 박막층(H)이 막면 방향(박막층(H)의 표면에 평행한 방향)에 있어서 실질적으로 동일한 것이 바람직하다. 본 명세서에 있어서, 박막층(H)이 막면 방향에 있어서 실질적으로 동일하다는 것은, XPS 뎁스 프로파일 측정에 의하여 박막층(H)의 막면의 임의의 2개소의 측정 개소에 대하여 산소분포곡선, 탄소분포곡선 및 산소탄소분포곡선을 작성한 경우에, 그 임의의 2개소의 측정 개소에 있어서 얻어지는 탄소분포곡선이 가지는 극값의 수가 동일하고, 각각의 탄소분포곡선에 있어서의 탄소의 원자수비의 최대치 및 최소치의 차의 절대치가 서로 동일하거나 혹은 5at％ 이내의 차인 것을 말한다.

또한, 본 실시형태의 적층 필름에 있어서는, 탄소분포곡선은 실질적으로 연속인 것이 바람직하다. 본 명세서에 있어서, 탄소분포곡선이 실질적으로 연속이라는 것은, 탄소분포곡선에 있어서의 탄소의 원자수비가 불연속으로 변화하는 부분을 포함하지 않는 것을 의미하고, 구체적으로는, 박막층(H)의 막두께 방향에 있어서의 그 층의 표면으로부터의 거리(x, 단위: nm)와, 탄소의 원자수비(C, 단위: at％)와의 관계에 있어서, 하기 수식 (F1):

|dC/dx|≤0.5 …(F1)

로 나타나는 조건을 충족하는 것을 말한다.

(²⁹Si-고체 NMR 피크 면적)

또, 본 실시형태의 적층 필름이 구비하는 박막층(H)은, 적어도 1층이 규소, 산소 및 수소를 포함하고 있으며, 박막층(H)의 ²⁹Si-고체 NMR 측정에 있어서 구해지는, Q⁴의 피크 면적에 대한, Q¹, Q², Q³의 피크 면적을 합계한 값의 비가, 하기 조건식 (I)을 충족하는 것이 바람직하다.

(Q¹, Q², Q³의 피크 면적을 합계한 값)/(Q⁴의 피크 면적)<1.0 …(I)

여기에서, Q¹, Q², Q³, Q⁴는, 박막층(H)을 구성하는 규소 원자를, 그 규소 원자에 결합하는 산소의 성질에 의하여 구별하여 나타내는 것이다. 즉, Q¹, Q², Q³, Q⁴의 각 기호는, Si-O-Si 결합을 형성하는 산소 원자를, 수산기에 대해서 "중성" 산소 원자로 했을 때, 규소 원자에 결합하는 산소 원자가 이하와 같은 것인 것을 나타낸다.

Q¹: 1개의 중성 산소 원자, 및 3개의 수산기와 결합한 규소 원자

Q²: 2개의 중성 산소 원자, 및 2개의 수산기와 결합한 규소 원자

Q³: 3개의 중성 산소 원자, 및 1개의 수산기와 결합한 규소 원자

Q⁴: 4개의 중성 산소 원자와 결합한 규소 원자

여기에서, "박막층(H)의 ²⁹Si-고체 NMR"을 측정하는 경우에는, 측정에 이용하는 시험편에, 기재(F)가 포함되어 있어도 된다.

고체 NMR의 피크 면적은, 예를 들면, 이하와 같이 산출할 수 있다.

먼저, ²⁹Si-고체 NMR 측정에 의하여 얻어진 스펙트럼을 스무딩처리한다. 구체적으로는, ²⁹Si-고체 NMR 측정에 의하여 얻어진 스펙트럼을 푸리에 변환하여, 100Hz 이상의 고주파를 제거한 후, 역푸리에 변환함으로써 스무딩 처리를 행한다(로우패스 필터 처리). ²⁹Si-고체 NMR 측정에 의하여 얻어진 스펙트럼에는, 피크의 신호보다 높은 주파수의 노이즈가 포함되어 있지만, 상기 로우패스 필터 처리에 의한 스무딩으로, 이들 노이즈를 제거한다.

이하의 설명에 있어서는, 스무딩 후의 스펙트럼을 "측정 스펙트럼"이라고 칭한다.

다음으로, 측정 스펙트럼을, Q¹, Q², Q³, Q⁴의 각 피크로 분리한다. 즉, Q¹, Q², Q³, Q⁴의 피크가, 각각 고유의 화학 시프트를 중심으로 하는 가우스분포(정규분포)곡선을 나타내는 것으로서 가정하고, Q¹, Q², Q³, Q⁴를 합계한 모델 스펙트럼이, 측정 스펙트럼의 스무딩 후의 것과 일치하도록, 각 피크의 높이 및 반값 폭 등의 파라미터를 최적화한다.

파라미터의 최적화는, 반복법을 이용함으로써 행한다. 즉, 반복법을 이용하여, 모델 스펙트럼과 측정 스펙트럼과의 편차의 2승의 합계가 극소치에 수렴하는 파라미터를 산출한다.

다음으로, 이와 같이 하여 구하는 Q¹, Q², Q³, Q⁴의 피크를 각각 적분함으로써, 각 피크 면적을 산출한다. 이와 같이 하여 구한 피크 면적을 이용하여, 상기 식 (I) 좌변(Q¹, Q², Q³의 피크 면적을 합계한 값)/(Q⁴의 피크 면적)을 구하고, 가스 배리어성의 평가 지표로서 이용한다.

본 실시형태의 적층 필름은, 고체 NMR 측정에 의하여 정량한 박막층(H)을 구성하는 규소 원자 중, 반수 이상이 Q⁴의 규소 원자이면 바람직하다.

Q⁴의 규소 원자는, 규소 원자의 주위가 4개의 중성 산소 원자로 둘러싸이고, 또한 4개의 중성 산소 원자는 규소 원자와 결합하여 망목구조를 형성하고 있다. 이에 대하여, Q¹, Q², Q³의 규소 원자는, 1 이상의 수산기와 결합하고 있기 때문에, 인접하는 규소 원자와의 사이에는 공유결합이 형성되지 않는 미세한 공극이 존재하게 된다. 따라서, Q⁴의 규소 원자가 많을수록, 박막층(H)이 치밀한 층이 되어, 높은 가스 배리어성을 실현하는 적층 필름으로 할 수 있다.

본 실시형태의 적층 필름에 있어서는, 상기 식 (I)에 나타내는 바와 같이 (Q¹, Q², Q³의 피크 면적을 합계한 값)/(Q⁴의 피크 면적)이 1.0 미만이면, 높은 가스 배리어성을 나타내기 때문에 바람직하다.

(Q¹, Q², Q³의 피크 면적을 합계한 값)/(Q⁴의 피크 면적)의 값은, 보다 바람직하게는 0.8 이하이며, 더욱 바람직하게는 0.6 이하이다.

또한, 기재(F)로서 실리콘 수지나 유리를 포함하는 재료를 이용한 경우에는, 고체 NMR 측정에 있어서의 기재 중의 규소의 영향을 피하기 위하여, 기재(F)로부터 박막층(H)을 분리하여, 박막층(H) 중에 포함되는 규소만의 고체 NMR을 측정하면 된다.

박막층(H)과 기재(F)를 분리하는 방법으로서는, 예를 들면, 박막층(H)을 금속제의 스패출러 등으로 긁어내, 고체 NMR 측정에 있어서의 시료관에 채취하는 방법을 들 수 있다. 또, 기재만을 용해하는 용매를 이용하여 기재(F)를 제거하고, 잔사로서 남는 박막층(H)을 채취해도 상관없다.

본 실시형태의 적층 필름에 있어서, 박막층(H)의 막두께는 5nm 이상 3000nm 이하의 범위인 것이 바람직하고, 10nm 이상 2000nm 이하의 범위인 것이 보다 바람직하며, 100nm 이상 1000nm 이하의 범위인 것이 특히 바람직하다. 박막층(H)의 막두께가 5nm 이상임으로써, 산소 가스 배리어성, 수증기 배리어성 등의 가스 배리어성이 더욱 향상된다. 또, 3000nm 이하임으로써, 굴곡시킨 경우의 가스 배리어성의 저하를 억제하는 더욱 높은 효과가 얻어진다.

또, 본 실시형태의 적층 필름은, (a) 규소 원자, 산소 원자 및 탄소 원자를 함유하고, (b) 평균 밀도가 2.0g/cm³ 이상이며, (c) 상기 조건 (i)~(iii)을 모두 충족하고, (d) 탄소분포곡선으로부터 구해지는 탄소의 원자수비의 평균치가 11at％ 이상 21at％ 이하인 박막층(H)을 적어도 1층 구비하지만, 조건 (a)~(d)를 모두 충족하는 박막층을 2층 이상 구비하고 있어도 된다. 또한, 이러한 박막층(H)을 2층 이상 구비하는 경우에는, 복수의 박막층(H)의 재질은, 동일해도 되고, 상이해도 된다. 또, 이러한 박막층(H)을 2층 이상 구비하는 경우에는, 이러한 박막층(H)은 기재(F)의 한쪽 표면 상에 형성되어 있어도 되고, 기재(F)의 양쪽 표면 상에 형성되어 있어도 된다. 또, 이러한 복수의 박막층(H)으로서는, 가스 배리어성을 반드시 가지지 않는 박막층(H)을 포함하고 있어도 된다.

또, 본 실시형태의 적층 필름이, 박막층(H)을 2층 이상 적층시킨 층을 가지는 경우에는, 박막층(H)의 막두께의 합계치(박막층(H)을 적층한 배리어막의 막두께)는 100nm보다 크고, 3000nm 이하인 것이 바람직하다. 박막층(H)의 막두께의 합계치가 100nm 이상임으로써, 산소 가스 배리어성, 수증기 배리어성 등의 가스 배리어성이 더욱 향상된다. 또, 박막층(H)의 막두께의 합계치가 3000nm 이하임으로써, 굴곡시킨 경우의 가스 배리어성의 저하를 억제하는 더욱 높은 효과가 얻어진다. 그리고, 박막층(H)의 1층당 막두께는 50nm보다 큰 것이 바람직하다.

(그 외의 구성)

본 실시형태의 적층 필름은, 기재(F) 및 박막층(H)을 구비하는 것이지만, 필요에 따라서, 프라이머 코팅층, 히트씰성 수지층, 접착제층 등을 더욱 구비하고 있어도 된다. 이러한 프라이머 코팅층은, 적층 필름과의 접착성을 향상시키는 것이 가능한 공지의 프라이머 코팅제를 이용하여 형성할 수 있다. 또, 이러한 히트씰성 수지층은, 적절히 공지의 히트씰성 수지를 이용하여 형성할 수 있다. 또한, 이러한 접착제층은, 적절히 공지의 접착제를 이용하여 형성할 수 있고, 이러한 접착제층에 의하여 복수의 적층 필름끼리를 접착시켜도 된다.

본 실시형태의 적층 필름은, 이상과 같은 구성으로 되어 있다.

(적층 필름의 제조방법)

이어서, 상술의 조건 (a)~(d)를 모두 충족하는 박막층을 가지는 적층 필름의 제조방법에 대하여 설명한다.

도 2는, 본 실시형태에 관한 적층 필름의 제조장치의 일례를 나타내는 도이며, 플라즈마 화학기상성장법에 의하여 박막층을 형성하는 장치의 모식도이다. 또한, 도 2에 있어서는, 도면을 보기 쉽게 하기 위하여, 각 구성요소의 치수나 비율 등은 적절히 상이하게 하고 있다.

도면에 나타내는 제조장치(10)는, 송출롤(11), 권취롤(12), 반송롤(13~16), 제1 성막롤(17), 제2 성막롤(18), 가스 공급관(19), 플라즈마 발생용 전원(20), 전극(21), 전극(22), 제1 성막롤(17)의 내부에 설치된 자장형성장치(23), 및 제2 성막롤(18)의 내부에 설치된 자장형성장치(24)를 구비하고 있다.

제조장치(10)의 구성요소 중, 제1 성막롤(17), 제2 성막롤(18), 가스 공급관(19), 자장형성장치(23), 및 자장형성장치(24)는, 적층 필름을 제조할 때에, 도시하지 않은 진공챔버 내에 배치된다. 이 진공챔버는, 도시하지 않은 진공펌프에 접속된다. 진공챔버의 내부의 압력은, 진공펌프의 동작에 의하여 조정된다.

이 장치를 이용하면, 플라즈마 발생용 전원(20)을 제어함으로써, 제1 성막롤(17)과 제2 성막롤(18)과의 사이의 공간에, 가스 공급관(19)으로부터 공급되는 성막 가스의 방전 플라즈마를 발생시킬 수 있어, 발생하는 방전 플라즈마를 이용하여 연속적인 성막 프로세스로 플라즈마 CVD 성막을 행할 수 있다.

송출롤(11)에는, 성막 전의 기재(F)가 권취된 상태로 설치되어, 기재(F)를 장척 방향으로 권출하면서 송출한다. 또, 기재(F)의 단부측에는 권취롤(12)이 마련되고, 성막이 행해진 후의 기재(F)를 견인하면서 권취하여, 롤형상으로 수용한다.

제1 성막롤(17) 및 제2 성막롤(18)은, 평행하게 뻗어 대향 배치되어 있다. 양 롤은 도전성 재료로 형성되고, 각각 회전하면서 기재(F)를 반송한다. 제1 성막롤(17) 및 제2 성막롤(18)은, 직경이 동일한 것을 이용하는 것이 바람직하고, 예를 들면, 5cm 이상 100cm 이하의 것을 이용하는 것이 바람직하다.

또, 제1 성막롤(17)과 제2 성막롤(18)은, 서로 절연되어 있음과 함께, 공통되는 플라즈마 발생용 전원(20)에 접속되어 있다. 플라즈마 발생용 전원(20)으로부터 교류전압을 인가하면, 제1 성막롤(17)과 제2 성막롤(18)과의 사이의 공간(SP)에 전장이 형성된다. 플라즈마 발생용 전원(20)은, 인가 전력을 100W~10kW로 할 수 있고, 또한 교류의 주파수를 50Hz~500kHz로 하는 것이 가능한 것이면 바람직하다.

자장형성장치(23) 및 자장형성장치(24)는, 공간(SP)에 자장을 형성하는 부재이며, 제1 성막롤(17) 및 제2 성막롤(18)의 내부에 격납되어 있다. 자장형성장치(23) 및 자장형성장치(24)는, 제1 성막롤(17) 및 제2 성막롤(18)과 함께 회전하지 않도록(즉, 진공챔버에 대한 상대적인 자세가 변화하지 않도록) 고정되어 있다.

자장형성장치(23) 및 자장형성장치(24)는, 제1 성막롤(17) 및 제2 성막롤(18)의 연재 방향과 동방향으로 뻗어 있는 중심자석(23a, 24a)과, 중심자석(23a, 24a)의 주위를 둘러싸면서, 제1 성막롤(17) 및 제2 성막롤(18)의 연재 방향과 동방향으로 뻗어 배치되는 원환형상의 외부자석(23b, 24b)을 가지고 있다. 자장형성장치(23)에서는, 중심자석(23a)과 외부자석(23b)을 잇는 자력선(자계)이, 무종단의 터널을 형성하고 있다. 자장형성장치(24)에 있어서도 마찬가지로, 중심자석(24a)과 외부자석(24b)을 잇는 자력선이, 무종단의 터널을 형성하고 있다.

이 자력선과, 제1 성막롤(17)과 제2 성막롤(18)과의 사이에 형성되는 전계가 교차하는 마그네트론 방전에 의하여, 성막 가스의 방전 플라즈마가 생성된다. 성막 가스의 방전 플라즈마를 발생시킨다. 즉, 자세하게는 후술하는 바와 같이, 공간(SP)은, 플라즈마 CVD 성막을 행하는 성막 공간으로서 이용되고, 기재(F)에 있어서 제1 성막롤(17), 제2 성막롤(18)에 접하지 않는 면(성막면)에는, 성막 가스가 플라즈마 상태를 경유하여 퇴적된 박막층이 형성된다.

공간(SP)의 근방에는, 공간(SP)에 플라즈마 CVD의 원료 가스 등의 성막 가스(G)를 공급하는 가스 공급관(19)이 마련되어 있다. 가스 공급관(19)은, 제1 성막롤(17) 및 제2 성막롤(18)의 연재 방향과 동일 방향으로 뻗어 있는 관형상의 형상을 가지고 있고, 복수 개소에 마련된 개구부로부터 공간(SP)에 성막 가스(G)를 공급한다. 도면에서는, 가스 공급관(19)으로부터 공간(SP)을 향하여 성막 가스(G)를 공급하는 모습을 화살표로 나타내고 있다.

원료 가스는, 형성하는 배리어막의 재질에 따라 적절히 선택하여 사용할 수 있다. 원료 가스로서는, 예를 들면 규소를 함유하는 유기 규소 화합물을 이용할 수 있다. 이러한 유기 규소 화합물로서는, 예를 들면, 헥사메틸디실록산, 1,1,3,3-테트라메틸디실록산, 비닐트리메틸실란, 메틸트리메틸실란, 헥사메틸디실란, 메틸실란, 디메틸실란, 트리메틸실란, 디에틸실란, 프로필실란, 페닐실란, 비닐트리에톡시실란, 비닐트리메톡시실란, 테트라메톡시실란, 테트라에톡시실란, 페닐트리메톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 옥타메틸시클로테트라실록산, 디메틸디실라잔, 트리메틸디실라잔, 테트라메틸디실라잔, 펜타메틸디실라잔, 헥사메틸디실라잔을 들 수 있다. 이들 유기 규소 화합물 중에서도, 화합물의 취급성이나 얻어지는 배리어막의 가스 배리어성 등의 관점에서, 헥사메틸디실록산, 1,1,3,3-테트라메틸디실록산이 바람직하다. 또, 이들 유기 규소 화합물은, 1종을 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다. 또한, 원료 가스로서, 상술의 유기 규소 화합물 외에 모노실란을 함유시켜, 형성하는 배리어막의 규소원으로서 사용하는 것으로 해도 된다.

성막 가스로서는, 원료 가스 외에 반응 가스를 이용하여도 된다. 이러한 반응 가스로서는, 원료 가스와 반응하여 산화물, 질화물 등의 무기 화합물이 되는 가스를 적절히 선택하여 사용할 수 있다. 산화물을 형성하기 위한 반응 가스로서는, 예를 들면, 산소, 오존을 이용할 수 있다. 또, 질화물을 형성하기 위한 반응 가스로서는, 예를 들면, 질소, 암모니아를 이용할 수 있다. 이들 반응 가스는, 1종을 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있고, 예를 들면 산질화물을 형성하는 경우에는, 산화물을 형성하기 위한 반응 가스와 질화물을 형성하기 위한 반응 가스를 조합하여 사용할 수 있다.

성막 가스에는, 원료 가스를 진공챔버 내에 공급하기 위하여, 필요에 따라서, 캐리어 가스를 포함하는 것으로 해도 된다. 또한, 성막 가스로서는, 방전 플라즈마를 발생시키기 위하여, 필요에 따라서, 방전용 가스를 이용하여도 된다. 이러한 캐리어 가스 및 방전용 가스로서는, 적절히 공지의 것을 사용할 수 있고, 예를 들면, 헬륨, 아르곤, 네온, 크세논 등의 희가스; 수소를 이용할 수 있다.

진공챔버 내의 압력(진공도)은, 원료 가스의 종류 등에 따라 적절히 조정할 수 있지만, 공간(SP)의 압력이 0.1Pa~50Pa인 것이 바람직하다. 기상 반응을 억제하는 목적에 의하여, 플라즈마 CVD를 저압 플라즈마 CVD법으로 하는 경우, 통상 0.1Pa~10Pa이다. 또, 플라즈마 발생 장치의 전극 드럼의 전력은, 원료 가스의 종류나 진공챔버 내의 압력 등에 따라 적절히 조정할 수 있지만, 0.1kW~10kW인 것이 바람직하다.

기재(F)의 반송 속도(라인 속도)는, 원료 가스의 종류나 진공챔버 내의 압력 등에 따라 적절히 조정할 수 있지만, 0.1m/min~100m/min인 것이 바람직하고, 0.5m/min~20m/min인 것이 보다 바람직하다. 라인 속도가 하한 미만에서는, 기재(F)에 열에 기인하는 주름이 발생하기 쉬워지는 경향이 있고, 한편, 라인 속도가 상한을 넘으면, 형성되는 배리어막의 막두께가 얇아지는 경향이 있다.

이상과 같은 제조장치(10)에 있어서는, 이하와 같이 하여 기재(F)에 대하여 성막이 행해진다.

먼저, 성막 전에, 기재(F)로부터 발생하는 아웃 가스가 충분히 적어지게 되도록 사전 처리를 행하면 된다. 기재(F)로부터의 아웃 가스의 발생량은, 기재(F)를 제조장치에 장착하고, 장치 내(챔버 내)를 감압했을 때의 압력을 이용하여 판단할 수 있다. 예를 들면, 제조장치의 챔버 내의 압력이 1×10^-3Pa 이하이면, 기재(F)로부터의 아웃 가스의 발생량이 충분히 적게 되어 있는 것이라고 판단할 수 있다.

기재(F)로부터의 아웃 가스의 발생량을 적게 하는 방법으로서는, 진공 건조, 가열 건조, 및 이들의 조합에 의한 건조, 및 자연 건조에 의한 건조 방법을 들 수 있다. 어느 건조 방법이더라도, 롤형상으로 권취한 기재(F)의 내부의 건조를 촉진시키기 위하여, 건조 중에 롤의 바꿔감기(권출 및 권취)를 반복하여 행하여, 기재(F) 전체를 건조 환경하에 노출하는 것이 바람직하다.

진공 건조는, 내압성의 진공 용기에 기재(F)를 넣고, 진공펌프와 같은 감압기를 이용하여 진공 용기 내를 배기하여 진공으로 함으로써 행한다. 진공 건조 시의 진공 용기 내의 압력은, 1000Pa 이하가 바람직하고, 100Pa 이하가 보다 바람직하며, 10Pa 이하가 더욱 바람직하다. 진공 용기 내의 배기는, 감압기를 연속적으로 운전함으로써 연속적으로 행하는 것으로 해도 되고, 내압이 일정 이상이 되지 않도록 관리하면서, 감압기를 단속적으로 운전함으로써 단속적으로 행하는 것으로 해도 된다. 건조 시간은, 8시간 이상인 것이 바람직하고, 1주간 이상인 것이 보다 바람직하며, 1개월 이상인 것이 더욱 바람직하다.

가열 건조는, 기재(F)를 50℃ 이상의 환경하에 노출함으로써 행한다. 가열 온도는, 50℃ 이상 200℃ 이하가 바람직하고, 70℃ 이상 150℃ 이하가 더욱 바람직하다. 200℃를 넘는 온도에서는, 기재(F)가 변형될 우려가 있다. 또, 기재(F)로부터 올리고머 성분이 용출하여 표면에 석출함으로써, 결함이 발생할 우려가 있다. 건조 시간은, 가열 온도나 이용하는 가열 수단에 따라 적절히 선택할 수 있다.

가열 수단으로서는, 상압하에서 기재(F)를 50℃ 이상 200℃ 이하로 가열할 수 있는 것이면, 특별히 한정되지 않는다. 통상 알려진 장치 중에서는, 적외선 가열장치, 마이크로파 가열장치나, 가열 드럼이 바람직하게 이용된다.

여기에서, 적외선 가열장치란, 적외선 발생 수단으로부터 적외선을 방사함으로써 대상물을 가열하는 장치이다.

마이크로파 가열장치란, 마이크로파 발생 수단으로부터 마이크로파를 조사함으로써 대상물을 가열하는 장치이다.

가열 드럼이란, 드럼 표면을 가열하여, 대상물을 드럼 표면에 접촉시킴으로써, 접촉 부분으로부터 열전도에 의하여 가열하는 장치이다.

자연 건조는, 기재(F)를 저습도의 분위기 중에 배치하여, 건조 가스(건조 공기, 건조 질소)를 통풍시킴으로써 저습도의 분위기를 유지함으로써 행한다. 자연 건조를 행할 때에는, 기재(F)를 배치하는 저습도 환경에 실리카겔 등의 건조제를 함께 배치하는 것이 바람직하다. 건조 시간은, 8시간 이상인 것이 바람직하고, 1주간 이상인 것이 보다 바람직하며, 1개월 이상인 것이 더욱 바람직하다.

이들 건조는, 기재(F)를 제조장치에 장착하기 전에 별도로 행해도 되고, 기재(F)를 제조장치에 장착한 후에, 제조장치 내에서 행해도 된다.

기재(F)를 제조장치에 장착한 후에 건조시키는 방법으로서는, 송출롤로부터 기재(F)를 송출하고 반송하면서, 챔버 내를 감압하는 것을 들 수 있다. 또, 통과시키는 롤이 히터를 구비하는 것으로 하여, 롤을 가열함으로써 그 롤을 상술의 가열 드럼으로서 이용하여 가열하는 것으로 해도 된다.

기재(F)로부터의 아웃 가스를 적게 하는 다른 방법으로서, 미리 기재(F)의 표면에 무기막을 성막하여 두는 것을 들 수 있다. 무기막의 성막방법으로서는, 진공 증착(가열 증착), 전자빔(Electron Beam, EB) 증착, 스퍼터, 이온플레이팅 등의 물리적 성막방법을 들 수 있다. 또, 열 CVD, 플라즈마 CVD, 대기압 CVD 등의 화학적 퇴적법에 의하여 무기막을 성막하는 것으로 해도 된다. 또한, 표면에 무기막을 성막한 기재(F)를, 상술의 건조 방법에 의한 건조 처리를 실시함으로써, 더욱 아웃 가스의 영향을 적게 해도 된다.

이어서, 도시하지 않은 진공챔버 내를 감압 환경으로 하고, 제1 성막롤(17), 제2 성막롤(18)에 인가하여 공간(SP)에 전계를 발생시킨다.

이 때, 자장형성장치(23) 및 자장형성장치(24)에서는 상술한 무종단의 터널형상의 자장을 형성하고 있기 때문에, 성막 가스를 도입함으로써, 그 자장과 공간(SP)에 방출되는 전자에 의하여, 그 터널을 따른 도너츠형상의 성막 가스의 방전 플라즈마가 형성된다. 이 방전 플라즈마는, 수 Pa 근방의 저압력으로 발생 가능하기 때문에, 진공챔버 내의 온도를 실온 근방으로 하는 것이 가능하게 된다.

한편, 자장형성장치(23) 및 자장형성장치(24)가 형성하는 자장에 고밀도로 포착되고 있는 전자의 온도는 높으므로, 당해 전자와 성막 가스와의 충돌에 의하여 발생하는 방전 플라즈마가 발생한다. 즉, 공간(SP)에 형성되는 자장과 전장에 의하여 전자가 공간(SP)에 갇힘으로써, 공간(SP)에 고밀도의 방전 플라즈마가 형성된다. 보다 자세하게는, 무종단의 터널형상의 자장과 중첩되는 공간에 있어서는, 고밀도의 (고강도의) 방전 플라즈마가 형성되고, 무종단의 터널형상의 자장과는 중첩되지 않는 공간에 있어서는 저밀도의 (저강도의) 방전 플라즈마가 형성된다. 이들 방전 플라즈마의 강도는, 연속적으로 변화하는 것이다.

방전 플라즈마가 발생하면, 래디컬이나 이온을 많이 생성하여 플라즈마 반응이 진행되고, 성막 가스에 포함되는 원료 가스와 반응 가스와의 반응이 발생한다. 예를 들면, 원료 가스인 유기 규소 화합물과, 반응 가스인 산소가 반응하여, 유기 규소 화합물의 산화 반응이 발생한다. 여기에서, 고강도의 방전 플라즈마가 형성되어 있는 공간에서는, 산화 반응에 부여되는 에너지가 많기 때문에 반응이 진행되기 쉽고, 주로 유기 규소 화합물의 완전 산화 반응을 발생시킬 수 있다. 한편, 저강도의 방전 플라즈마가 형성되어 있는 공간에서는, 산화 반응에 부여되는 에너지가 적기 때문에 반응이 진행되기 어렵고, 주로 유기 규소 화합물의 불완전 산화 반응을 발생시킬 수 있다.

또한, 본 명세서에 있어서 "유기 규소 화합물의 완전 산화 반응"이란, 유기 규소 화합물과 산소와의 반응이 진행되어, 유기 규소 화합물이 이산화규소(SiO₂)와 물과 이산화탄소로까지 산화 분해되는 것을 가리킨다.

예를 들면, 성막 가스가, 원료 가스인 헥사메틸디실록산(HMDSO: (CH₃)₆Si₂O)과, 반응 가스인 산소(O₂)를 함유하는 경우, "완전 산화 반응"이면 하기 반응식 (1)에 기재된 바와 같은 반응이 일어나, 이산화규소가 제조된다.

[화 1]

(CH₃)₆Si₂O+12O₂ → 6CO₂+9H₂O+2SiO₂ …(1)

또, 본 명세서에 있어서 "유기 규소 화합물의 불완전 산화 반응"이란, 유기 규소 화합물이 완전 산화 반응을 하지 않아, SiO₂가 아니라 구조 중에 탄소를 포함하는 SiO_xC_y(0<x<2, 0<y<2)가 발생하는 반응이 되는 것을 가리킨다.

상술과 같이 제조장치(10)에서는, 방전 플라즈마가 제1 성막롤(17), 제2 성막롤(18)의 표면에 도너츠형상으로 형성되기 때문에, 제1 성막롤(17), 제2 성막롤(18)의 표면을 반송되는 기재(F)는, 고강도의 방전 플라즈마가 형성되어 있는 공간과, 저강도의 방전 플라즈마가 형성되어 있는 공간을 교대로 통과하게 된다. 이로 인하여, 제1 성막롤(17), 제2 성막롤(18)의 표면을 통과하는 기재(F)의 표면에는, 완전 산화 반응에 의하여 발생하는 SiO₂를 많이 포함하는 층(도 1의 제1 층(Ha))에, 불완전 산화 반응에 의하여 발생하는 SiO_xC_y를 많이 포함하는 층(도 1의 제2 층(Hb))이 협지되어 형성된다.

이에 더해, 고온의 2차 전자가 자장의 작용으로 기재(F)에 흘러드는 것이 방지되고, 따라서, 기재(F)의 온도를 낮게 억제한 채로 높은 전력의 투입이 가능해져, 고속 성막이 달성된다. 막의 퇴적은, 주로 기재(F)의 성막면에만 일어나고, 성막롤은 기재(F)에 덮여 오염되기 어렵기 때문에, 장시간의 안정 성막이 가능하다.

다음으로, 박막층 중의 탄소의 원자수비의 평균치를 제어하는 방법을 설명한다.

상술의 장치를 이용하여 형성되는 박막층에 대하여, 박막층에 포함되는 탄소의 원자수비의 평균치를 11at％ 이상 21at％ 이하로 하기 위해서는, 예를 들면, 이하와 같이 하여 정한 범위로 원료 가스와 반응 가스를 혼합한 성막 가스를 이용하여 성막한다.

도 3은, 원료 가스의 양에 대한, 박막층에 포함되는 탄소의 원자수비의 평균치를 나타낸 그래프이다. 도면의 그래프에서는, 가로축에 원료 가스의 양(sccm: Standard Cubic Centimeter per Minute), 세로축에 탄소의 원자수비의 평균치(단위 at％)를 나타내고 있으며, 원료 가스로서 HMDSO를 이용하고, 반응 가스로서 산소를 이용한 경우의 관계를 나타내고 있다.

도 3에는, 산소의 양을 250sccm으로 고정한 경우의, HMDSO의 양에 대한 탄소의 원자수비의 평균치의 관계를 나타내는 그래프(부호 O1로 나타냄)와, 산소의 양을 500sccm으로 고정한 경우의, HMDSO의 양에 대한 탄소의 원자수비의 평균치의 관계를 나타내는 그래프(부호 O2로 나타냄)를 나타내고 있다. 도 3의 그래프는, 각 산소량에 있어서, HMDSO의 양을 바꾼 3점에 대하여 탄소의 원자수비의 평균치를 측정하여 플롯한 후, 각 점을 스플라인 곡선으로 곡선 회귀시킨 것이다.

또한, 산소 및 HMDSO의 양 이외의 성막조건은, 이하와 같다.

(성막조건)

진공챔버 내의 진공도: 3Pa

플라즈마 발생용 전원으로부터의 인가 전력: 0.8kW

플라즈마 발생용 전원의 주파수: 70kHz

필름의 반송 속도: 0.5m/min

도 3(1)의 그래프로부터는, 정성적으로 이하의 것을 말할 수 있다.

먼저, 산소의 유량이 일정한 경우, HMDSO의 유량을 늘리면, 박막층 중의 탄소의 원자수비의 평균치는 증가한다. 이것은, 산소량에 대해서 상대적으로 HMDSO의 양이 증가하기 때문에, HMDSO가 불완전 산화를 하는 반응 조건이 되는 결과, 박막층 중에 함유되는 탄소량이 증가하는 것으로서 설명할 수 있다.

또, HMDSO의 유량이 일정한 경우, 산소의 유량을 늘리면, 박막층 중의 탄소의 원자수비의 평균치는 감소한다. 이것은, 산소량에 대해서 상대적으로 HMDSO의 양이 감소하기 때문에, HMDSO가 완전 산화를 하는 반응 조건에 가까워지는 결과, 박막층 중에 함유되는 탄소량이 감소하는 것으로서 설명할 수 있다.

또, HMDSO와 산소와의 비가 동일하여도, 성막 가스의 전체량이 많으면, 박막층 중의 탄소의 원자수비의 평균치는 증가한다. 이것은, 성막 가스 전체의 유량이 많으면, HMDSO가 방전 플라즈마로부터 얻는 에너지가 상대적으로 저감되기 때문에, HMDSO가 불완전 산화를 하는 반응 조건이 되는 결과, 박막층 중에 함유되는 탄소량이 증가하는 것으로서 설명할 수 있다.

도 3(2)는, 도 3(1)로 나타낸 그래프의 일부 확대도이며, 세로축을 11at％ 이상 21at％ 이하로 한 그래프이다. 도 3(2)에 있어서의 그래프(O1)와 아래의 가로축과의 접점(X1)의 좌표로부터, 산소의 유량 250sccm의 조건하에 있어서, 탄소의 원자수비의 평균치가 11at％인 경우의 HMDSO의 유량이, 약 33sccm인 것을 알 수 있다. 또, 그래프(O1)와 위의 가로축과의 접점(X2)으로부터, 산소의 유량 250sccm의 조건하에 있어서, 탄소의 원자수비의 평균치가 21at％인 경우의 HMDSO의 유량이, 약 55sccm인 것을 알 수 있다. 즉, 산소의 유량 250sccm의 조건하에 있어서는, HMDSO의 유량이 약 33sccm~약 55sccm이면, 탄소의 원자수비의 평균치가 11at％ 이상 21at％ 이하로 할 수 있는 것을 알 수 있다.

마찬가지로, 그래프(O2)와 상하의 가로축과의 접점(X3, X4)의 좌표로부터, 산소의 유량 500sccm의 조건하에 있어서, 탄소의 원자수비의 평균치가 11at％ 이상 21at％ 이하로 하기 위한 HMDSO의 유량의 상한치와 하한치를 독취할 수 있어, 각각 약 51sccm, 약 95sccm인 것을 알 수 있다.

도 4는, 도 3의 부호(X1~X4)의 점으로부터 구해진 HMDSO의 유량과 산소의 유량과의 관계에 대하여, 가로축에 HMDSO의 유량, 세로축에 산소의 유량을 나타낸 그래프로 변환한 도이다. 도 4에 있어서, 부호 X1, X2, X4, X3, X1의 순으로 선분으로 접속했을 때의 선분에 둘러싸인 영역(AR)은, 탄소의 원자수비의 평균치가 11at％ 이상 21at％ 이하가 되는 HMDSO의 유량과 산소의 유량을 나타내고 있다. 즉, 도 4에 플롯했을 때, 영역(AR) 내에 포함되는 양에 HMDSO 및 산소의 유량을 제어하여 성막함으로써, 얻어지는 박막층의 탄소의 원자수비의 평균치를 11at％ 이상 21at％ 이하로 할 수 있다.

또한, 상술한 설명에서는, 산소 유량 250sccm 및 500sccm을 조건으로서 예시했지만, 물론 산소 유량이 250sccm보다 적은 경우나, 500sccm보다 많은 경우의 HMDSO의 유량과 산소의 유량과의 관계도, 동일한 조작을 행함으로써 구할 수 있다.

이와 같이 하여 HMDSO 및 산소의 양을 제어하여 반응 조건을 정하여, 탄소의 원자수비의 평균치가 11at％ 이상 21at％ 이하인 박막층을 형성하는 것이 가능해진다.

또한, 상술의 설명에서는, 각 산소 유량에 대해서 HMDSO의 양을 바꾼 3점에 대하여 플롯하여 그래프화했지만, 산소 유량에 대해서 HMDSO의 양을 바꾼 수준이 2점이더라도, 당해 2점의 탄소의 원자수비의 평균치가 각각 11at％ 미만이며, 또 21at％보다 큰 경우에는, 당해 2점의 결과로부터 도 3에 상당하는 그래프를 작성해도 된다. 물론, 4점 이상의 결과로부터 도 3에 상당하는 그래프를 작성해도 된다.

그 외, 예를 들면 성막 가스의 양을 고정한 후, 제1 성막롤(17), 제2 성막롤(18)에 인가하는 인가 전압을 변화시켰을 때의, 당해 전압의 변화에 대한 탄소의 원자수비의 평균치의 관계를 구하고, 상술의 설명과 마찬가지로, 원하는 탄소의 원자수비의 평균치가 되는 인가 전압을 구하는 것으로 해도 된다.

이와 같이 하여 성막조건을 규정하고, 방전 플라즈마를 이용한 플라즈마 CVD법에 의하여, 기재의 표면에 박막층의 형성을 행하여, 본 실시형태의 적층 필름을 제조할 수 있다.

또, 본 실시형태의 적층 필름에 있어서는, 형성되는 박막층의 평균 밀도가 2.0g/cm³ 이상이다.

박막층에 있어서는, 불완전 산화 반응에 의하여 발생하는 SiO_xC_y를 많이 포함하는 층이, SiO₂(밀도: 2.22g/cm³)의 망목구조로부터, 산소 원자를 탄소 원자로 치환한 구조를 가지고 있다고 생각할 수 있다. SiO_xC_y를 많이 포함하는 층에 있어서는, 많은 탄소 원자로 SiO₂의 산소 원자를 치환한 구조이면(즉, 박막층의 탄소의 원자수비의 평균치가 커지면), Si-O의 sp3 결합의 결합 길이(약 1.63Å)와 Si-C의 sp3 결합의 결합 길이(약 1.86Å)의 차이로부터 분자 용적이 커지기 때문에 박막층의 평균 밀도가 감소한다. 그러나, 박막층의 탄소의 원자수비의 평균치가 11at％ 이상 21at％ 이하인 경우에는, 박막층의 평균 밀도가 2.0g/cm³ 이상이 된다.

이상과 같은, 조건 (a)~(d)를 충족하는 본 실시형태의 적층 필름에 의하면, 굴곡시켜도 높은 가스 배리어성을 유지 가능한 적층 필름으로 할 수 있다.

[유기 EL 장치]

도 5는, 본 실시형태의 유기 전계 발광(유기 EL) 장치의 구성예를 나타내는 측단면도이다.

본 실시형태에 관한 유기 EL 장치는, 빛을 이용하는 각종 전자기기에 적용 가능하다. 본 실시형태의 유기 EL 장치는, 예를 들면 휴대기기 등의 표시부의 일부여도 되고, 예를 들면 프린터 등의 화상 형성 장치의 일부여도 된다. 본 실시형태의 유기 EL 장치는, 예를 들면 액정 표시 패널 등의 광원(백라이트)이어도 되고, 예를 들면 조명기기의 광원이어도 된다.

도 5에 나타내는 유기 EL 장치(50)는, 제1 전극(52), 제2 전극(53), 발광층(54), 적층 필름(55), 적층 필름(56) 및 밀봉재(65)를 구비하고 있다. 적층 필름(55, 56)에는, 상술한 본 실시형태의 적층 필름이 이용되고, 적층 필름(55)은, 기재(57) 및 배리어막(58)을 구비하며, 적층 필름(56)은, 기재(59) 및 배리어막(60)을 구비하고 있다.

발광층(54)은, 제1 전극(52)과 제2 전극(53)과의 사이에 배치되어 있고, 제1 전극(52), 제2 전극(53), 발광층(54)은 유기 EL 소자를 형성하고 있다. 적층 필름(55)은, 제1 전극(52)에 대해서 발광층(54)의 반대측에 배치되어 있다. 적층 필름(56)은, 제2 전극(53)에 대해서 발광층(54)의 반대측에 배치되어 있다. 또한, 적층 필름(55)과 적층 필름(56)은, 유기 EL 소자의 주위를 둘러싸도록 배치되어 있는 밀봉재(65)에 의하여 접합되어, 유기 EL 소자를 내부에 밀봉하는 밀봉 구조를 형성하고 있다.

유기 EL 장치(50)에 있어서, 제1 전극(52)과 제2 전극(53)과의 사이에 전력이 공급되면, 발광층(54)에 캐리어(전자 및 정공)가 공급되어, 발광층(54)에 빛이 발생한다. 유기 EL 장치(50)에 대한 전력의 공급원은, 유기 EL 장치(50)와 동일한 장치에 탑재되어 있어도 되고, 이 장치의 외부에 마련되어 있어도 된다. 발광층(54)으로부터 발생된 빛은, 유기 EL 장치(50)를 포함한 장치의 용도 등에 따라, 화상의 표시나 형성, 조명 등에 이용된다.

본 실시형태의 유기 EL 장치(50)에 있어서는, 제1 전극(52), 제2 전극(53), 발광층(54)의 형성 재료(유기 EL 소자의 형성 재료)로서, 통상 알려진 재료가 이용된다. 일반적으로, 유기 EL 장치의 형성 재료는, 수분이나 산소에 의하여 용이하게 열화되는 것이 알려져 있지만, 본 실시형태의 유기 EL 장치(50)에서는, 굴곡시켜도 높은 가스 배리어성을 유지 가능한 본 실시형태의 적층 필름(55, 56)과 밀봉재(65)로 둘러싸인 밀봉 구조로 유기 EL 소자가 밀봉되어 있다. 이로 인하여, 굴곡시켜도 성능의 열화가 적어 신뢰성이 높은 유기 EL 장치(50)로 할 수 있다.

또한, 본 실시형태의 유기 EL 장치(50)에서는, 본 실시형태의 적층 필름(55, 56)을 이용하는 것으로서 설명했지만, 적층 필름(55, 56) 중 어느 한쪽이, 다른 구성을 가지는 가스 배리어성의 기판이어도 된다.

[액정 디스플레이]

도 6은, 본 실시형태에 관한 액정 디스플레이의 측단면도이다.

도면에 나타내는 액정 디스플레이(100)는, 제1 기판(102), 제2 기판(103), 및 액정층(104)을 구비하고 있다. 제1 기판(102)은, 제2 기판(103)에 대향하여 배치되어 있다. 액정층(104)은, 제1 기판(102)과 제2 기판(103)과의 사이에 배치되어 있다. 액정 디스플레이(100)는, 예를 들면, 제1 기판(102)과 제2 기판(103)을 밀봉재(130)를 이용하여 접합함과 함께, 제1 기판(102)과 제2 기판(103)과 밀봉재(130)로 둘러싸인 공간에 액정층(104)을 봉입함으로써 제조된다.

액정 디스플레이(100)는, 복수의 화소를 가지고 있다. 복수의 화소는, 매트릭스형상으로 배열되어 있다. 본 실시형태의 액정 디스플레이(100)는, 풀컬러의 화상을 표시 가능하다. 액정 디스플레이(100)의 각 화소는, 서브 화소(Pr), 서브 화소(Pg), 및 서브 화소(Pb)를 포함하고 있다. 서브 화소의 사이는, 차광 영역(BM)으로 되어 있다. 3종의 서브 화소는, 화상 신호에 따른 계조가 서로 상이한 색광을, 화상의 표시측에 사출한다. 본 실시형태에서는, 서브 화소(Pr)로부터 적색광이 사출되고, 서브 화소(Pg)로부터 녹색광이 사출되며, 서브 화소(Pb)로부터 청색광이 사출된다. 3종의 서브 화소로부터 사출된 3색의 색광이 섞여 시인됨으로써, 풀컬러의 1화소가 표시된다.

제1 기판(102)은, 적층 필름(105), 소자층(106), 복수의 화소 전극(107), 배향막(108), 및 편광판(109)을 구비하고 있다. 화소 전극(107)은, 후술하는 공통 전극(114)과 한 쌍의 전극을 이루고 있다. 적층 필름(105)은, 기재(110) 및 배리어막(111)을 구비하고 있다. 기재(110)는, 박판형상 또는 필름형상이다. 배리어막(111)은, 기재(110)의 편면에 형성되어 있다. 소자층(106)은, 배리어막(111)이 형성된 기재(110)의 위에 적층되어 형성되어 있다. 복수의 화소 전극(107)은, 소자층(106)의 위에, 액정 디스플레이(100)의 서브 화소마다 독립하여 마련되어 있다. 배향막(108)은, 복수의 서브 화소에 걸쳐서, 화소 전극(107)의 위에 그리고 화소 전극(107) 사이에 마련되어 있다.

제2 기판(103)은, 적층 필름(112), 컬러 필터(113), 공통 전극(114), 배향막(115), 및 편광판(116)을 제공하고 있다. 적층 필름(112)은, 기재(117) 및 배리어막(118)을 구비하고 있다. 기재(117)는, 박판형상 또는 필름형상이다. 배리어막(118)은, 기재(117)의 편면에 형성되어 있다. 컬러 필터(113)는, 배리어막(111)이 형성된 기재(110)의 위에 적층되어 형성되어 있다. 공통 전극(114)은, 컬러 필터(113)의 위에 마련되어 있다. 배향막(115)은, 공통 전극(114)의 위에 마련되어 있다.

제1 기판(102)과 제2 기판(103)은, 화소 전극(107)과 공통 전극(114)이 마주보도록 대향하여 배치되어 액정층(104)을 사이에 끼운 상태로, 서로 접합되어 있다. 화소 전극(107), 공통 전극(114), 액정층(104)은 액정 표시 소자를 형성하고 있다. 또한, 적층 필름(105)과 적층 필름(112)은, 액정 표시 소자의 주위를 둘러싸도록 배치되어 있는 밀봉재(130)와 협동하여, 액정 표시 소자를 내부에 밀봉하는 밀봉 구조를 형성하고 있다.

이러한 액정 디스플레이(100)에 있어서는, 가스 배리어성이 높은 본 실시형태의 적층 필름(105)과 적층 필름(112)이, 액정 표시 소자를 내부에 밀봉하는 밀봉 구조의 일부를 형성하고 있기 때문에, 굴곡시켜도 액정 표시 소자가 공기 중의 산소나 수분으로 열화하여 성능이 저하될 우려가 적어, 신뢰성이 높은 액정 디스플레이(100)로 할 수 있다.

또한, 본 실시형태의 액정 디스플레이(100)에서는, 본 실시형태의 적층 필름(105, 112)을 이용하는 것으로서 설명했지만, 적층 필름(105, 112) 중 어느 한쪽이, 다른 구성을 가지는 가스 배리어성의 기판이어도 된다.

[광전 변환 장치]

도 7은, 본 실시형태의 광전 변환 장치의 측단면도이다. 본 실시형태의 광전 변환 장치는, 광검출 센서나 태양전지 등과 같이, 광에너지를 전기에너지로 변환하는 각종 디바이스 등에 이용 가능하다.

도면에 나타내는 광전 변환 장치(400)는, 제1 전극(402), 제2 전극(403), 광전 변환층(404), 적층 필름(405), 및 적층 필름(406)을 구비하고 있다. 적층 필름(405)은, 기재(407) 및 배리어막(408)을 구비하고 있다. 적층 필름(406)은, 기재(409) 및 배리어막(410)을 구비하고 있다. 광전 변환층(404)은, 제1 전극(402)과 제2 전극(403)과의 사이에 배치되어 있고, 제1 전극(402), 제2 전극(403), 광전 변환층(404)은 광전 변환 소자를 형성하고 있다.

적층 필름(405)은, 제1 전극(402)에 대해서 광전 변환층(404)의 반대측에 배치되어 있다. 적층 필름(406)은, 제2 전극(403)에 대해서 광전 변환층(404)의 반대측에 배치되어 있다. 또한, 적층 필름(405)과 적층 필름(406)은, 광전 변환 소자의 주위를 둘러싸도록 배치되어 있는 밀봉재(420)에 의하여 접합되고, 광전 변환 소자를 내부에 밀봉하는 밀봉 구조를 형성하고 있다.

광전 변환 장치(400)는, 제1 전극(402)이 투명 전극이며, 제2 전극(403)이 반사 전극이다. 본 예의 광전 변환 장치(400)에 있어서, 제1 전극(402)을 지나 광전 변환층(404)으로 입사된 빛의 광에너지는, 광전 변환층(404)에서 전기에너지로 변환된다. 이 전기에너지는, 제1 전극(402) 및 제2 전극(403)을 통하여, 광전 변환 장치(400)의 외부에 취출된다. 광전 변환 장치(400)의 외부로부터 광전 변환층(404)으로 입사되는 빛의 광로에 배치되는 각 구성요소는, 광로에 상당하는 부분이 투광성을 가지도록, 재질 등이 적절히 선택된다. 광전 변환층(404)으로부터의 빛의 광로 이외에 배치되는 구성요소에 대해서는, 투광성의 재질이어도 되고, 이 빛의 일부 또는 전부를 차단하는 재질이어도 된다.

본 실시형태의 광전 변환 장치(400)에 있어서는, 제1 전극(402), 제2 전극(403), 광전 변환층(404)으로서, 통상 알려진 재료가 이용된다. 본 실시형태의 광전 변환 장치(400)에서는, 가스 배리어성이 높은 본 실시형태의 적층 필름(405, 406)과 밀봉재(420)로 둘러싸인 밀봉 구조로 광전 변환 소자가 밀봉되어 있다. 이로 인하여, 굴곡시켜도 광전 변환층이나 전극이 공기 중의 산소나 수분으로 열화하여 성능이 저하될 우려가 적어, 신뢰성이 높은 광전 변환 장치(400)로 할 수 있다.

또한, 본 실시형태의 광전 변환 장치(400)에서는, 본 실시형태의 적층 필름(405, 406)으로 광전 변환 소자를 협지하는 것으로서 설명했지만, 적층 필름(405, 406) 중 어느 한쪽이, 다른 구성을 가지는 가스 배리어성의 기판이어도 된다.

이상, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명에 관한 적합한 실시형태예에 대하여 설명했지만, 본 발명이 이러한 예에 한정되지 않는 것은 말할 필요도 없다. 상술한 예에 있어서 나타낸 각 구성 부재의 제형상이나 조합 등은 일례이며, 본 발명의 주지로부터 일탈하지 않는 범위에 있어서 설계 요구 등에 근거하여 다양하게 변경 가능하다.

실시예

이하, 실시예 및 비교예에 근거하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이하의 실시예에 한정되는 것은 아니다. 또한, 적층 필름에 대한 각 측정치는, 이하의 방법에 의하여 측정한 값을 채용했다.

[측정 방법]

(1) 수증기 투과도의 측정

적층 필름의 수증기 투과도는, 온도 40℃, 저습도측의 습도 0％RH, 고습도측의 습도 90％RH의 조건으로, 수증기 투과도 측정기(GTR테크사 제조, GTR테크-30 XASC)를 이용하여 측정했다.

또한, "(1) 수증기 투과도의 측정"에서 사용한 측정기의 검출 한계는, 1×10^-4g/(m²·day)이다.

(2) 굴곡 시험 후의 수증기 투과도의 측정

먼저, 적층 필름의 굴곡 시험은, 측정 대상인 적층 필름을, 금속제의 원기둥형상의 봉에 감고, 1분 방치한 후에 평평하게 되돌림으로써 행했다. 굴곡 시험에 있어서의 곡률 반경(R)은, 적층 필름을 감는 봉의 반경에 상당하지만, 적층 필름의 감김수가 많아지는 경우에는, 필름을 감았을 때의 필름 외주까지의 직경의 1/2을 곡률 반경(R)으로 했다.

굴곡 시험 후의 적층 필름의 수증기 투과도는, 굴곡 시험 후의 적층 필름에 대하여, 온도 40℃, 저습도측의 습도 10％RH, 고습도측의 습도 100％RH의 조건으로, 수증기 투과도 측정기(Lyssy사 제조, Lyssy-L80-5000)를 이용하여 측정했다.

또한, "(2) 굴곡 시험 후의 수증기 투과도의 측정"에서 사용한 측정기의 검출 한계는, 2×10^-2g/(m²·day)이다.

굴곡 시험을 행하는 적층 필름에 대해서는, 굴곡 시험 전에는, 동일한 측정기에 의한 측정에 있어서 검출 한계 이하의 수증기 투과도를 가지고 있는 것을 확인했다. 이러한 적층 필름이, 굴곡 시험 후에 수증기 투과도를 검출 가능한지 아닌지로, 굴곡 시험에 의한 가스 배리어성의 저하의 유무를 확인했다.

"(1) 수증기 투과도의 측정" "(2) 굴곡 시험 후의 수증기 투과도의 측정"에 있어서는, 모두, JIS K 7129:2008 "플라스틱­필름 및 시트­수증기 투과도의 산출 방법(기기 측정법)" 부속서 C "가스 크로마토그래피법에 따른 수증기 투과도의 산출 방법"(이하, JIS의 가스 크로마토그래피법이라고 하는 경우가 있음.)에 따라 측정했다.

(3) 박막층의 막두께의 측정

박막층의 막두께는, FIB(Focused Ion Beam) 가공으로 제작한 박막층의 절편의 단면을, 투과형 전자현미경(히타치(Hitachi, Ltd.) 제조, HF-2000)을 이용하여 관찰함으로써 구했다.

(FIB 조건)

·장치: SMI-3050(SII사 제조)

·가속 전압: 30kV

(4) 박막층의 각 원소의 분포곡선

적층 필름의 박막층에 대하여, 규소 원자, 산소 원자, 탄소 원자의 분포곡선은, 하기 조건에서 XPS 뎁스 프로파일 측정을 행하고, 가로축을 박막층의 표면으로부터의 거리(nm), 세로축을 각 원소의 원자 백분율로 하여 그래프화하여 작성했다.

(측정 조건)

에칭 이온종: 아르곤(Ar⁺)

에칭 레이트(SiO₂ 열산화막 환산치): 0.05nm/sec

에칭 간격(SiO₂ 열산화막 환산치): 10nm

X선 광전자 분광 장치: Thermo Fisher Scientific사 제조, VG Theta Probe

조사 X선: 단결정 분광 AlKα

X선의 스포트형상 및 스포트 직경: 800×400μm의 타원형.

(5) 광선 투과율의 측정

적층 필름의 광투과율 스펙트럼의 측정을, 자외가시 근적외분광 광도계(니혼분코 주식회사(JASCO Corporation), 상품명 Jasco V-670)를 이용하여, JIS R1635에 준하여 행하고, 파장 550nm에 있어서의 가시광 투과율을 적층 필름의 광투과율로 했다.

(측정 조건)

·적분구: 없음

·측정 파장 범위: 190~2700nm

·스펙트럼폭: 1nm

·파장 주사 속도: 2000nm/분

·리스폰스: Fast

(6) 박막층의 평균 밀도, 수소 원자수의 비율의 측정

박막층의 평균 밀도의 측정과, 수소 원자수의 비율의 측정(수소 원자의 존재 확인)은, 러더퍼드 후방 산란법(Rutherford Backscattering Spectrometry: RBS) 및 수소 전방 산란법(Hydrogen Forward scattering Spectrometry: HFS)에 의하여 행했다.

RBS법 및 HFS법의 측정은, 하기의 공통되는 측정 장치를 이용하여 행했다.

(측정 장치)

가속기: National Electrostatics Corp(NEC)사 가속기

계측기: Evans사 제조 엔드 스테이션

(i. RBS법 측정)

적층 필름의 박막층에 대해서, 박막층 표면의 법선 방향으로부터 He 이온빔을 입사하고, 입사 방향에 대해서 후방으로 산란하는 He 이온의 에너지를 검출함으로써, RBS 스펙트럼을 얻었다.

(분석 조건)

He⁺⁺ 이온빔 에너지: 2.275MeV

RBS 검출 각도: 160°

이온빔 입사 방향에 대한 Grazing Angle: 약 115°

Analysis Mode: RR(Rotation Random)

(ii. HFS법 측정)

적층 필름의 박막층에 대해서, 박막층 표면의 법선에 대하여 75°의 방향(박막층 표면의 앙각 15°의 방향)으로부터 He 이온빔을 입사하고, 이온빔 입사 방향에 대해서 30°의 전방으로 산란하는 수소의 에너지 및 수량을 검출함으로써, HFS 스펙트럼을 얻었다.

(분석 조건)

He⁺⁺ 이온빔 에너지: 2.275MeV

검출 각도: 160°

이온빔 입사 방향에 대한 Grazing Angle: 약 30°

박막층의 평균 밀도는, RBS법으로 구한 규소의 원자수, 탄소의 원자수, 산소의 원자수와, HFS법으로 구한 수소의 원자수로부터 측정 범위의 박막층의 무게를 계산하여, 측정 범위의 박막층의 체적(이온빔의 조사 면적과 막두께와의 곱)으로 나눔으로써 구했다.

수소 원자수의 비율은, RBS법으로 구한 규소의 원자수, 탄소의 원자수, 산소의 원자수와, HFS법으로 구한 수소의 원자수와의 합계 원자수에 대한 수소의 원자수의 비(원자 백분율)로서 구했다.

(7) ²⁹Si-고체 NMR 스펙트럼의 측정

²⁹Si-고체 NMR 스펙트럼은, 하기 조건에 따라 핵자기 공명 장치(BRUKER사 제조, AVANCE300)를 이용하여 측정했다.

<측정 조건>

적산 횟수: 49152회

완화 시간: 5초

공명 주파수: 59.5815676MHz

MAS 회전: 3kHz

CP법

또, 고체 NMR의 피크 면적은, 이하와 같이 산출했다. 본 실시예에 있어서 측정 대상이 되는 박막층에는, Q³ 또는 Q⁴의 규소 원자 중 어느 것이 포함되고, Q¹ 또는 Q²의 규소 원자는 포함되지 않는 것을 미리 알고 있다.

먼저, ²⁹Si-고체 NMR 측정에 의하여 얻어진 스펙트럼을 스무딩처리했다.

즉, ²⁹Si-고체 NMR 측정에 의하여 얻어진 스펙트럼을 푸리에 변환하고, 100Hz 이상의 고주파를 제거한 후, 역푸리에 변환함으로써 스무딩 처리를 행한다(로우패스 필터 처리). 이하의 설명에 있어서는, 스무딩 후의 스펙트럼을 "측정 스펙트럼"이라고 칭한다.

다음으로, 측정 스펙트럼을, Q³ 및 Q⁴의 피크로 분리했다. 즉, Q³의 피크 및 Q⁴의 피크가, 각각 고유의 화학 시프트(Q³: -102ppm, Q⁴: -112ppm)를 중심으로 하는 가우스분포(정규분포)곡선을 나타내는 것으로 하여 가정하고, Q³과 Q⁴를 합계한 모델 스펙트럼이, 측정 스펙트럼의 스무딩 후의 것과 일치하도록, 각 피크의 높이 및 반값 폭 등의 파라미터를 최적화했다.

파라미터의 최적화에는 반복법을 이용하여, 모델 스펙트럼과 측정 스펙트럼과의 편차의 2승의 합계가 극소치에 수렴하도록 계산을 행했다.

다음으로, 이와 같이 하여 구한 Q³, Q⁴의 피크와, 베이스라인에 둘러싸인 부분의 면적을 적분하여 구하고, Q³, Q⁴의 피크 면적으로서 산출했다. 또한, 산출된 피크 면적을 이용하여, (Q³의 피크 면적)/(Q⁴의 피크 면적)을 구하고, (Q³의 피크 면적)/(Q⁴의 피크 면적)의 값과, 가스 배리어성과의 관계를 확인했다.

(실시예 1)

상술의 도 2에 나타내는 제조장치를 이용하여 적층 필름을 제조했다.

즉, 2축 연신 폴리에틸렌나프탈레이트 필름(PEN 필름, 두께: 100μm, 폭: 350mm, 테이진듀폰필름(주)(Teijin DuPont Films Japan Limited) 제조, 상품명 "테오넥스(Teonex) Q65FA")을 기재(기재(F))로서 이용하고, 이것을 송출롤(11)에 장착했다.

그리고, 제1 성막롤(17)과 제2 성막롤(18)과의 사이의 공간에 무종단의 터널형상의 자장이 형성되어 있는 곳에, 성막 가스(원료 가스(HMDSO) 및 반응 가스(산소 가스)의 혼합 가스)를 공급하고, 제1 성막롤(17)과 제2 성막롤(18)에 각각 전력을 공급하여 제1 성막롤(17)과 제2 성막롤(18)과의 사이에 방전시켜, 하기 조건에서 플라즈마 CVD법에 따른 박막 형성을 행했다. 이 공정에 의하여 적층 필름(1)을 얻었다.

(성막조건)

원료 가스의 공급량: 50sccm

산소 가스의 공급량: 250sccm

진공챔버 내의 진공도: 3Pa

플라즈마 발생용 전원으로부터의 인가 전력: 0.8kW

플라즈마 발생용 전원의 주파수: 70kHz

필름의 반송 속도: 0.5m/min

얻어진 적층 필름(1)에 대하여 FIB 가공한 절편의 단면 TEM 사진을 확인하면, 색이 상이한 4층(위의 2층은 FIB 가공 시에 박막층의 위에 마련한 보호층이며, 보호층의 아래의 2층이 순서대로 박막층 및 기재임)을 관찰할 수 있다.

또, 얻어진 적층 필름(1)에 대한 탄소분포곡선, 규소분포곡선, 산소분포곡선 및 탄소산소분포곡선을 도 8에 나타낸다.

(비교예 1)

산소 가스의 공급량을 500sccm으로 한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여, 적층 필름(2)을 얻었다. 얻어진 적층 필름(2)에 대한 탄소분포곡선, 규소분포곡선, 산소분포곡선 및 탄소산소분포곡선을 도 9에 나타낸다.

(비교예 2)

원료 가스의 공급량을 100sccm으로 한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여, 적층 필름(3)을 얻었다. 얻어진 적층 필름(3)에 대한 탄소분포곡선, 규소분포곡선, 산소분포곡선 및 탄소산소분포곡선을 도 10에 나타낸다.

(비교예 3)

원료 가스의 공급량을 25sccm으로 한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여, 적층 필름(4)을 얻었다. 얻어진 적층 필름(4)에 대한 탄소분포곡선, 규소분포곡선, 산소분포곡선 및 탄소산소분포곡선을 도 11에 나타낸다.

(비교예 4)

기재로서, 2축 연신 폴리에틸렌나프탈레이트 필름(PEN 필름, 두께: 100μm, 사이즈: 165mm×170mm, 테이진듀폰필름(주) 제조, 상품명 "테오넥스 Q65FA")을 이용하고, 배치식의 플라즈마 CVD 장치를 이용하여, 플라즈마 CVD법에 따른 박막 형성을 행했다.

성막 가스에는, 원료 가스로서 HMDSO를 이용하고, 반응 가스로서 산소 가스를 이용했다. 성막 가스의 공급량을, HMDSO가 12sccm, 산소 가스가 68sccm이 되도록 제어하여 성막하여, 적층 필름(5)을 얻었다. 얻어진 적층 필름(5)에 대한 탄소분포곡선, 규소분포곡선, 산소분포곡선 및 탄소산소분포곡선을 도 12에 나타낸다.

(실시예 2)

산소 가스의 공급량을 400sccm로 한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여, 적층 필름(6)을 얻었다. 얻어진 적층 필름(6)에 대한 탄소분포곡선, 규소분포곡선, 산소분포곡선 및 탄소산소분포곡선을 도 13에 나타낸다.

(실시예 3)

산소 가스의 공급량을 450sccm로 한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여, 적층 필름(7)을 얻었다. 얻어진 적층 필름(7)에 대한 탄소분포곡선, 규소분포곡선, 산소분포곡선 및 탄소산소분포곡선을 도 14에 나타낸다.

(실시예 4)

산소 가스의 공급량을 480sccm으로 한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여, 적층 필름(8)을 얻었다. 얻어진 적층 필름(8)에 대한 탄소분포곡선, 규소분포곡선, 산소분포곡선 및 탄소산소분포곡선을 도 15에 나타낸다.

실시예 1 및 비교예 1~4의 적층 필름(1~5)에 대하여, 각 측정 결과를 표 1에 나타낸다. 또, 실시예 2~4의 적층 필름(6~8)에 대하여, 각 측정 결과를 표 2에 나타낸다.

평가의 결과, 실시예 1~4의 적층 필름(1, 6~8)은, 굴곡 시험 후에도 양호한 가스 배리어성을 유지하고 있었다.

한편, 비교예 1~3의 적층 필름(2~4)은, 굴곡 시험에 의하여 가스 배리어성이 저하되었다.

또, 비교예 4의 적층 필름(5)은, 수증기 투과도가 1.3g/(m²·day)이며, 기재의 PEN 필름과 동등한 수증기 투과도인 것을 알 수 있어, 형성된 박막층에 의한 가스 배리어성의 부여가 인정되지 않았다.

이들 결과로부터, 본 발명의 적층 필름은 굴곡시켜도 높은 가스 배리어성을 유지 가능한 것이 확인되었다. 본 발명의 적층 필름은, 유기 EL 장치, 광전 변환 장치, 액정 디스플레이에 적합하게 이용할 수 있다.

본 발명은, 굴곡시켜도 높은 가스 배리어성을 유지 가능한 적층 필름이며, 이러한 적층 필름은, 예를 들면, 유기 전계 발광 장치, 광전 변환 장치, 액정 디스플레이에 적용할 수 있다.

10 제조장치
11 송출롤
12 권취롤
13~16 반송롤
17 제1 성막롤
18 제2 성막롤
20 플라즈마 발생용 전원
23, 24 자장형성장치
50 유기 전계 발광 장치
100 액정 디스플레이
400 광전 변환 장치
55, 56, 105, 106, 405, 406 적층 필름
F 필름(기재)
SP 공간(성막 공간)

Claims (14)

1. 기재와 상기 기재 중 적어도 한쪽의 면에 형성된 적어도 1층의 박막층을 구비하고,
   상기 박막층 중 적어도 1층이 규소 원자, 산소 원자 및 탄소 원자를 함유하며,
   상기 박막층의 막두께 방향에 있어서의 상기 박막층의 표면으로부터의 거리와, 상기 거리의 위치의 상기 박막층에 포함되는 규소 원자, 산소 원자 및 탄소 원자의 합계수에 대한 규소 원자수의 비율(규소의 원자수비), 산소 원자수의 비율(산소의 원자수비), 탄소 원자수의 비율(탄소의 원자수비)과의 관계를 각각 나타내는 규소분포곡선, 산소분포곡선 및 탄소분포곡선에 있어서, 하기 조건 (i)~(iii):
   (i) 규소의 원자수비, 산소의 원자수비 및 탄소의 원자수비가, 상기 박막층의 막두께 방향에 있어서의 90％ 이상의 영역에 있어서 하기 식 (1)로 나타나는 조건을 충족할 것,
   (산소의 원자수비)>(규소의 원자수비)>(탄소의 원자수비) …(1)
   (ii) 상기 탄소분포곡선이 적어도 1개의 극값을 가질 것,
   (iii) 상기 탄소분포곡선에 있어서의 탄소의 원자수비의 최대치 및 최소치의 차의 절대치가 5at％ 이상일 것
   을 모두 충족하고,
   상기 탄소분포곡선으로부터 구해지는 상기 탄소의 원자수비의 평균치가 11at％ 이상 21at％ 이하이고,
   상기 박막층의 평균 밀도가 2.0g/cm³ 이상인 적층 필름.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 박막층이, 수소 원자를 더욱 함유하고,
   상기 박막층의 ²⁹Si 고체 NMR 측정에 있어서 구해지는, 산소 원자와의 결합 상태가 상이한 규소 원자의 존재비에 근거하여, Q⁴의 피크 면적에 대한, Q¹, Q², Q³의 피크 면적을 합계한 값의 비가, 하기 조건식 (I)을 충족하는 적층 필름.
   (Q¹, Q², Q³의 피크 면적을 합계한 값)/(Q⁴의 피크 면적)<1.0 …(I)
   (Q¹은 1개의 중성 산소 원자 및 3개의 수산기와 결합한 규소 원자를 나타내고, Q²는 2개의 중성 산소 원자 및 2개의 수산기와 결합한 규소 원자를 나타내며, Q³은 3개의 중성 산소 원자 및 1개의 수산기와 결합한 규소 원자를 나타내고, Q⁴는 4개의 중성 산소 원자와 결합한 규소 원자를 나타낸다.)
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   상기 거리와, 상기 합계수에 대한 탄소 원자 및 산소 원자의 합계수의 비율(탄소 및 산소의 원자수비)과의 관계를 나타내는 탄소산소분포곡선으로부터 구해지는, 상기 탄소 및 산소의 원자수비의 평균치가, 63.7at％ 이상 70.0at％ 이하인 적층 필름.
4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 규소분포곡선에 있어서, 상기 규소의 원자수비가 29at％ 이상 38at％ 이하의 값을 나타내는 위치가, 상기 박막층의 막두께 방향에 있어서의 90％ 이상의 영역을 차지하는 적층 필름.
5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 탄소분포곡선이 복수의 극값을 가지고,
   상기 극값의 최대치와 상기 극값의 최소치와의 차의 절대치가, 15at％ 이상인 적층 필름.
6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 탄소분포곡선이 3개 이상의 극값을 가지고,
   상기 탄소분포곡선에 있어서의 연속하는 3개의 상기 극값에 있어서, 인접하는 극값의 사이의 거리가, 모두 200nm 이하인 적층 필름.
7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 산소분포곡선이 3개 이상의 극값을 가지고,
   상기 산소분포곡선에 있어서의 연속하는 3개의 상기 극값에 있어서, 인접하는 극값의 사이의 거리가, 모두 200nm 이하인 적층 필름.
8. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 박막층이, 수소 원자를 더욱 함유하고 있는 적층 필름.
9. 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 박막층의 막두께가, 5nm 이상 3000nm 이하인 적층 필름.
10. 청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기재가, 폴리에스테르계 수지 및 폴리올레핀계 수지로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 수지로 이루어지는 적층 필름.
11. 청구항 10에 있어서,
    상기 폴리에스테르계 수지가, 폴리에틸렌테레프탈레이트 및 폴리에틸렌나프탈레이트로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 수지인 적층 필름.
12. 청구항 1 내지 청구항 11 중 어느 한 항에 기재된 적층 필름을 구비하는 유기 전계 발광 장치.
13. 청구항 1 내지 청구항 11 중 어느 한 항에 기재된 적층 필름을 구비하는 광전 변환 장치.
14. 청구항 1 내지 청구항 11 중 어느 한 항에 기재된 적층 필름을 구비하는 액정 디스플레이.

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