KR20230161971A - Gas barrier film and gas barrier film manufacturing method - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 가스 배리어 필름은, 유기 기재와, 상기 유기 기재의 한쪽면 쪽에 구비되는 무기 투명 배리어층을 포함하고, 상기 무기 투명 배리어층은 주성분으로서 배리어 재료를 포함하며 또한 Kr과 Xe 중 적어도 한쪽을 포함한다.The gas barrier film according to the present invention includes an organic substrate and an inorganic transparent barrier layer provided on one side of the organic substrate, wherein the inorganic transparent barrier layer contains a barrier material as a main component and at least one of Kr and Xe. Includes.
Description
본 발명은 가스 배리어 필름 및 가스 배리어 필름 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to gas barrier films and methods of making gas barrier films.
가스 배리어(barrier) 필름은 높은 배리어성을 가지므로, 식품, 공업 용품, 의약품 등의 포장, 액정 표시 소자, OLED(Organic Light Emitting Diode), 유기 EL(organic Electro-Luminescence), 태양 전지 등의 기판 등에서 폭넓게 사용되고 있다.Gas barrier films have high barrier properties, so they are used in packaging of food, industrial products, pharmaceuticals, etc., and as substrates for liquid crystal displays, OLED (Organic Light Emitting Diode), organic EL (organic electro-luminescence), solar cells, etc. It is widely used in etc.
최근에는 가스 배리어 필름에 대해 추가로 기능을 부여하는 바, 가스 배리어 필름 상에 투명 도전층 등과 같은 기능층을 적층할 때에 기능층을 높은 정확도로 적층하는 것이 중요하다. 기능층을 적층할 때에 가스 배리어 필름에 변형(컬링)이 발생하면, 가스 배리어 필름 상에 기능층 등을 높은 정확도로 적층하기 어려워지므로, 변형이 억제된 가스 배리어 필름에 대해 여러 모로 검토되고 있다. Recently, additional functions have been added to the gas barrier film, and when laminating a functional layer such as a transparent conductive layer on the gas barrier film, it is important to laminate the functional layer with high accuracy. If deformation (curling) occurs in the gas barrier film when laminating the functional layer, it becomes difficult to laminate the functional layer etc. on the gas barrier film with high accuracy, so gas barrier films with suppressed deformation are being investigated in various ways.
변형이 억제된 가스 배리어 필름으로는, 예를 들어, 기재 상에, 폴리실록산 중합체를 함유하는 앵커층과, 산화규소 및 도전성 재료를 함유하는 가스 배리어층을 구비하는 가스 배리어성 시트가 개시되어 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조).As a gas barrier film with suppressed deformation, for example, a gas barrier sheet including an anchor layer containing a polysiloxane polymer and a gas barrier layer containing silicon oxide and a conductive material on a substrate is disclosed ( For example, see Patent Document 1).
그러나, 특허문헌 1의 가스 배리어성 시트는 잘 휘지 않게 하기 위해 앵커층과 가스 배리어층의 2개의 층으로 구비할 필요가 있는 바, 앵커층과 가스 배리어층의 상호 작용을 높이기 위해 이들 층을 구성하는 재료가 Si를 포함하는 재료에 한정된다는 문제점이 있었다.However, the gas barrier sheet of Patent Document 1 needs to be provided with two layers, an anchor layer and a gas barrier layer, in order to prevent it from bending easily, and these layers are composed to increase the interaction between the anchor layer and the gas barrier layer. There was a problem that the materials used were limited to materials containing Si.
가스 배리어성 필름으로는 일반적으로 Si계, Zn계, Sn계, Al계 등의 화합물을 포함하는 가스 배리어층이 사용되며, 가스 배리어성 필름의 가스 배리어 성능, 용도 등에 따라 가스 배리어층을 구성하는 재료를 적절히 선택할 수 있음이 바람직하다. 그러므로, 가스 배리어성 필름의 이용을 도모함에 있어서는, 예를 들어, 전술한 화합물 등의 가스 배리어층을 구성하는 재료의 제한을 받지 않고서 가스 배리어 필름의 변형을 억제하는 방법이 절실히 요구되고 있다.As a gas barrier film, a gas barrier layer containing compounds such as Si-based, Zn-based, Sn-based, Al-based, etc. is generally used. It is desirable to be able to select materials appropriately. Therefore, in promoting the use of gas barrier films, there is an urgent need for a method of suppressing deformation of the gas barrier film without being restricted by the materials constituting the gas barrier layer, such as the above-mentioned compounds, for example.
본 발명의 일 양태는 가스 배리어층을 구성하는 재료가 한정되지 않으면서 변형을 억제할 수 있는 가스 배리어 필름의 제공을 목적으로 한다.One aspect of the present invention aims to provide a gas barrier film that can suppress deformation without limiting the material constituting the gas barrier layer.
본 발명에 따른 가스 배리어 필름의 일 양태는, 유기 기재와, 상기 유기 기재의 한쪽면 쪽에 구비되는 무기 투명 배리어층을 포함하고, 상기 무기 투명 배리어층은 주성분으로서 배리어 재료를 포함하며 또한 Kr과 Xe 중 적어도 한쪽을 포함한다.One aspect of the gas barrier film according to the present invention includes an organic substrate and an inorganic transparent barrier layer provided on one side of the organic substrate, wherein the inorganic transparent barrier layer contains barrier materials as main components and also includes Kr and Includes at least one of the
본 발명에 따른 가스 배리어 필름 제조 방법이라는 다른 양태는, 상기 가스 배리어 필름의 제조 방법으로서, Kr과 Xe 중 적어도 한쪽을 포함하는 가스 분위기에서, Zn을 포함하는 타겟을 이용하여, 유기 기재 상에, Kr과 Xe 중 적어도 한쪽을 포함시키면서 배리어 재료를 스퍼터링함으로써 상기 무기 투명 배리어층을 성막한다.Another aspect of the method for producing a gas barrier film according to the present invention is a method for producing the gas barrier film, using a target containing Zn in a gas atmosphere containing at least one of Kr and Xe, on an organic substrate, The inorganic transparent barrier layer is formed by sputtering a barrier material containing at least one of Kr and Xe.
본 발명에 따른 가스 배리어 필름의 일 양태에서는, 가스 배리어층을 구성하는 재료가 한정되지 않으면서 변형을 억제할 수 있다.In one aspect of the gas barrier film according to the present invention, deformation can be suppressed without limiting the material constituting the gas barrier layer.
도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 가스 배리어 필름의 구성을 나타내는 개략 단면도이다.
도 2는 가스 배리어 필름의 변형량을 측정하는 설명도이다.1 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of a gas barrier film according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is an explanatory diagram for measuring the amount of deformation of the gas barrier film.
이하에서는, 본 발명의 실시형태에 대해 상세하게 설명한다. 한편, 발명의 이해를 용이하게 하기 위해, 각 도면에 있어 동일한 구성 요소에 대해서는 동일 부호를 붙임으로써 중복되는 설명을 생략한다. 또한, 도면에 있어 각 부재의 축척이 실제와는 다른 경우가 있다. 본 발명의 설명에서 수치 범위를 나타내는 "~"는, 특별한 사정이 없는 한, 그 앞뒤로 기재된 수치를 하한값 및 상한값으로 포함함을 의미한다.Below, embodiments of the present invention will be described in detail. Meanwhile, in order to facilitate understanding of the invention, identical components in each drawing are assigned the same reference numerals, thereby omitting redundant description. Additionally, the scale of each member in the drawing may be different from the actual scale. In the description of the present invention, "~" indicating a numerical range means that, unless there are special circumstances, the numerical values written before and after it are included as the lower limit and upper limit.
<가스 배리어 필름><Gas barrier film>
본 발명의 실시형태에 따른 가스 배리어 필름에 대해 설명한다. 도 1은 본 실시형태에 따른 가스 배리어 필름의 구성을 나타내는 개략 단면도이다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에 따른 가스 배리어 필름(1)은, 유기 기재(10)와, 유기 기재(10)의 상면(10a)쪽에 구비된 무기 투명 배리어층(20)을 포함하며, 무기 투명 배리어층(20)은 주성분으로서 배리어 재료를 포함하면서 혼입 성분으로서 크립톤(Kr)과 크세논(Xe) 중 적어도 한쪽을 포함한다. A gas barrier film according to an embodiment of the present invention will be described. 1 is a schematic cross-sectional view showing the structure of a gas barrier film according to this embodiment. As shown in FIG. 1, the gas barrier film 1 according to the present embodiment includes an organic substrate 10 and an inorganic transparent barrier layer 20 provided on the upper surface 10a of the organic substrate 10. , the inorganic transparent barrier layer 20 contains a barrier material as a main component and at least one of krypton (Kr) and xenon (Xe) as an incorporated component.
가스 배리어 필름(1)은, 무기 투명 배리어층(20)에 혼입 성분으로서 Kr과 Xe 중 적어도 한쪽을 포함시킴으로써, 무기 투명 배리어층(20)을 구성하는 주성분 재료에 관계없이 변형(컬링)의 억제를 도모할 수 있다.The gas barrier film 1 suppresses deformation (curling) regardless of the main component material constituting the inorganic transparent barrier layer 20 by including at least one of Kr and can be promoted.
한편, 본 발명의 설명에서는 가스 배리어 필름(1)의 두께 방향(수직 방향)을 Z축 방향이라 하고 두께 방향에 직교하는 가로 방향(수평 방향)을 X축 방향이라 한다. 또한, Z축 방향에 있어 무기 투명 배리어층(20) 쪽을 +Z축 방향으로 하고 유기 기재(10) 쪽을 -Z축 방향으로 한다. 이하의 설명에서는 설명의 편의상 +Z축 방향을 위 또는 윗쪽이라 하고 -Z축 방향을 아래 또는 아랫쪽이라 하지만, 이것이 보편적인 상하 관계를 나타내는 것은 아니다.Meanwhile, in the description of the present invention, the thickness direction (vertical direction) of the gas barrier film 1 is referred to as the Z-axis direction, and the horizontal direction (horizontal direction) perpendicular to the thickness direction is referred to as the X-axis direction. Additionally, in the Z-axis direction, the inorganic transparent barrier layer 20 side is set as the +Z-axis direction, and the organic substrate 10 side is set as the -Z-axis direction. In the following description, for convenience of explanation, the +Z-axis direction is referred to as up or upward and the -Z-axis direction is referred to as downward or downward, but this does not indicate a universal vertical relationship.
주성분이라 함은, 배리어 재료의 함유량이 95atm% 이상이고, 바람직하게는 97atm% 이상이며, 보다 바람직하게는 99atm% 이상임을 말한다.The main component means that the content of the barrier material is 95 atm% or more, preferably 97 atm% or more, and more preferably 99 atm% or more.
유기 기재(10)는 서로 대향하는 2개의 주면(主面)을 갖는 판상 부재 또는 필름으로서, 무기 투명 배리어층(20)이 구비되는 기재이다. 유기 기재(10)는 그 상면(주면, 10a)에 무기 투명 배리어층(20)의 하면이 접하도록 구비된다.The organic substrate 10 is a plate-shaped member or film having two main surfaces opposing each other, and is provided with an inorganic transparent barrier layer 20. The organic substrate 10 is provided so that the lower surface of the inorganic transparent barrier layer 20 is in contact with its upper surface (main surface 10a).
유기 기재(10)를 형성하는 재료로는, 고분자를 사용할 수 있다.As a material forming the organic substrate 10, polymer can be used.
고분자로는, 예를 들어, 아크릴 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리올레핀 수지, 환형 폴리올레핀, 트리아세틸셀룰로오스(TAC), 폴리에테르설파이드(PES), 폴리에테르케톤, 폴리에테르에테르케톤, 폴리이미드 등을 들 수 있다. 이들은 1종류 단독으로 사용할 수도 있고, 2종류 이상을 병용할 수도 있다.Examples of polymers include acrylic resin, polyester resin, polyolefin resin, cyclic polyolefin, triacetylcellulose (TAC), polyether sulfide (PES), polyether ketone, polyether ether ketone, and polyimide. there is. These may be used individually, or two or more types may be used together.
아크릴 수지로는, 예를 들어, 폴리카보네이트(PC), 폴리메타크릴산메틸(PMMA), 폴리메타크릴산에틸, 폴리아크릴산부틸 등을 들 수 있다.Examples of the acrylic resin include polycarbonate (PC), polymethyl methacrylate (PMMA), polyethyl methacrylate, and butyl polyacrylate.
폴리에스테르 수지로는, 예를 들어, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리부틸렌테레프탈레이트, 이소프탈레이트 공중합체 등을 들 수 있다.Examples of polyester resins include polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polybutylene terephthalate, and isophthalate copolymer.
폴리올레핀 수지로는, 예를 들어, 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리부틸렌(PB), 폴리펜텐, 시클로올레핀 폴리머 등을 들 수 있다.Examples of polyolefin resins include polyethylene (PE), polypropylene (PP), polybutylene (PB), polypentene, and cycloolefin polymer.
이들 중에서도, 투명성의 관점에서 폴리에스테르 수지, 폴리올레핀 수지가 바람직하다. 보다 바람직하게는, PET, 시클로올레핀 폴리머 수지를 들 수 있다.Among these, polyester resin and polyolefin resin are preferable from the viewpoint of transparency. More preferably, PET and cycloolefin polymer resin can be used.
유기 기재(10)의 두께에 특별히 제한은 없으며, 가스 배리어 필름(1)의 용도, 유기 기재(10)의 재료 등에 따라 적절히 임의의 두께로 할 수 있다. 유기 기재(10)의 두께는, 예를 들어, 10㎛~400㎛가 바람직하며, 20㎛~200㎛이면 보다 바람직하다.There is no particular limitation on the thickness of the organic substrate 10, and it can be any thickness as appropriate depending on the purpose of the gas barrier film 1, the material of the organic substrate 10, etc. For example, the thickness of the organic substrate 10 is preferably 10 μm to 400 μm, and more preferably 20 μm to 200 μm.
한편, 본 발명의 설명에서 유기 기재(10)의 두께라 함은, 유기 기재(10)의 주면에 대한 수직 방향의 길이를 말한다. 유기 기재(10)의 두께는, 예를 들어, 유기 기재(10)의 단면에 있어 임의의 개소를 측정했을 때의 두께로 할 수도 있고, 임의의 개소를 몇 곳 측정해서 이들 측정값의 평균값으로 할 수도 있다. 이하에서, 두께의 정의는 다른 부재에서도 마찬가지로 정의된다.Meanwhile, in the description of the present invention, the thickness of the organic substrate 10 refers to the length in the direction perpendicular to the main surface of the organic substrate 10. The thickness of the organic substrate 10 may be, for example, the thickness measured at an arbitrary location on the cross section of the organic substrate 10, or may be determined by measuring several arbitrary locations and taking the average value of these measurements. You may. Hereinafter, the definition of thickness is defined similarly for other members.
유기 기재(10)는, 파장 380nm의 광에 대한 흡수율이 예를 들어 4% 이하이면 바람직하다. 유기 기재(10)의 흡수율은, 예를 들어, 카탈로그 값을 사용할 수 있다. 단파장 쪽에서의 광 흡수는 밴드 갭에 기인한다. 밴드 갭이 가시광의 단파장 성분에 가까우면, 단파장역에서 흡수가 발생할 우려가 있다. 한편, 밴드 갭이 넓으면, 단파장쪽 흡수단이 단파장 쪽으로 시프트되므로 가시광 흡수를 저감할 수 있다. 즉, 유기 기재(10)의 투명성이 향상된다. 그리하여, 본 실시형태에서는, 유기 기재(10)의 흡수율에 관해서는, 가시광 중에서 단파장 영역에 위치하는 파장 380nm의 광에 대한 흡수율에 주목하였다.The organic substrate 10 preferably has an absorption rate of light with a wavelength of 380 nm of, for example, 4% or less. For the water absorption rate of the organic substrate 10, catalog values can be used, for example. Light absorption at short wavelengths is due to the band gap. If the band gap is close to the short-wavelength component of visible light, there is a risk of absorption occurring in the short-wavelength region. On the other hand, if the band gap is wide, the absorption edge at the short wavelength side is shifted toward the short wavelength side, so visible light absorption can be reduced. That is, the transparency of the organic substrate 10 is improved. Therefore, in this embodiment, regarding the absorption rate of the organic substrate 10, attention was paid to the absorption rate for light with a wavelength of 380 nm, which is located in the short wavelength region of visible light.
유기 기재(10)는 아랫쪽 주면에, 예를 들어, 접착 용이층(미도시)을 구비할 수 있다.The organic substrate 10 may have, for example, an adhesion-facilitating layer (not shown) on its lower main surface.
무기 투명 배리어층(20)은, 도 1에 나타내는 바와 같이, 유기 기재(10)의 상면(10a)에 구비된다.The inorganic transparent barrier layer 20 is provided on the upper surface 10a of the organic substrate 10, as shown in FIG. 1 .
무기 투명 배리어층(20)은 투명 산화물막을 포함할 수 있으며, 투명 산화물막으로 이루어지면 바람직하다.The inorganic transparent barrier layer 20 may include a transparent oxide film, and is preferably made of a transparent oxide film.
투명 산화물막은 주성분으로서 배리어 재료를 포함하고, 첨가 성분으로서 Kr과 Xe 중 적어도 한쪽을 포함하며, 가시광에 대해 투과성(광 투과성)을 가짐이 바람직하다.The transparent oxide film preferably contains a barrier material as a main component, at least one of Kr and Xe as an additive component, and has transparency to visible light (light transparency).
한편, 광 투과성을 가진다는 것은, 가시광(파장 380nm~780nm의 광)이 투명 산화물막의 한쪽 주면쪽에서 조사되었을 때에 투명 산화물막의 내부를 투과하는 투과성을 가짐을 말한다. 투명 산화물막의 가시광 투과율은, 바람직하게는 60% 이상이고, 보다 바람직하게는 75% 이상이며, 더 바람직하게는 90% 이상이다. 가시광 투과율은 분광 광도계를 이용하여 파장 380nm~780nm에서 측정했을 때의 각 파장에서의 투과율 평균값으로서 특정할 수 있다.On the other hand, having light transparency means having the transparency to penetrate the inside of the transparent oxide film when visible light (light with a wavelength of 380 nm to 780 nm) is irradiated from one main surface of the transparent oxide film. The visible light transmittance of the transparent oxide film is preferably 60% or more, more preferably 75% or more, and even more preferably 90% or more. Visible light transmittance can be specified as the average transmittance value at each wavelength when measured at a wavelength of 380 nm to 780 nm using a spectrophotometer.
배리어 재료는, 아연(Zn), 규소(Si), 주석(Sn), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al)으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나의 성분과, 산소와 질소 중 적어도 하나의 성분을 포함하는 것이 바람직하다. 즉, 배리어 재료는 Zn, Si, Sn, Mg, Al로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나의 성분을 포함하는 산화물을 포함함이 바람직하다. The barrier material includes at least one component selected from the group consisting of zinc (Zn), silicon (Si), tin (Sn), magnesium (Mg), and aluminum (Al), and at least one component of oxygen and nitrogen. It is desirable to do so. That is, the barrier material preferably contains an oxide containing at least one component selected from the group consisting of Zn, Si, Sn, Mg, and Al.
배리어 재료는 실질적으로 상기 성분을 포함하는 산화물로 이루어지면 보다 바람직하며, 상기 성분을 포함하는 산화물만으로 이루어지면 더 바람직하다. "실질적으로"라 함은, 상기 성분을 포함하는 산화물과 혼입 성분 이외에, 제조 과정에서 불가피하게 포함될 수 있는 불가피한 불순물을 포함할 수도 있음을 의미한다. 불가피한 불순물의 함유량은, 예를 들어 0.02at% 이하, 보다 바람직하게는 0.01at% 이하이다.It is more preferable if the barrier material is made of an oxide substantially containing the above components, and even more preferably it is made of only oxides containing the above components. “Substantially” means that, in addition to oxides and mixed components including the above components, it may also include unavoidable impurities that may inevitably be included during the manufacturing process. The content of unavoidable impurities is, for example, 0.02 at% or less, more preferably 0.01 at% or less.
배리어 재료로서, 구체적으로는, Si를 메인으로 하는 산화물, Zn, Al, Si 및 산소를 함유하는 복합 산화물, Zn, Sn 및 산소를 함유하는 복합 산화물, Zn, Sn, Mg 및 산소를 함유하는 복합 산화물 등을 사용할 수 있다.As a barrier material, specifically, an oxide mainly containing Si, a complex oxide containing Zn, Al, Si and oxygen, a complex oxide containing Zn, Sn and oxygen, and a complex containing Zn, Sn, Mg and oxygen. Oxides, etc. can be used.
배리어 재료는, 산화물 상태에서 투명성이 높고 다른 원소를 혼합시켜 수증기 투과율이 높아지도록 조정하기 쉽다는 점에서, Zn과 Si 중 적어도 한쪽을 필수 원소로 포함하는 Zn계 재료 및 Si계 재료 중 적어도 하나임이 바람직하다.The barrier material is at least one of a Zn-based material and a Si-based material containing at least one of Zn and Si as an essential element because it has high transparency in the oxide state and is easy to adjust to increase water vapor permeability by mixing other elements. desirable.
배리어 재료에 포함되는 Zn의 함유량은 0at%~90at%이면 바람직하고, 10at%~80at%이면 보다 바람직하며, 20at%~70at%이면 더욱 바람직하다.The content of Zn contained in the barrier material is preferably 0 at% to 90 at%, more preferably 10 at% to 80 at%, and even more preferably 20 at% to 70 at%.
Si의 함유량은 0at%~90at%이면 바람직하고, 10at%~80at%이면 보다 바람직하며, 20at%~70at%이면 더욱 바람직하다.The Si content is preferably 0 at% to 90 at%, more preferably 10 at% to 80 at%, and even more preferably 20 at% to 70 at%.
Sn의 함유량은 0at%~90at%이면 바람직하고, 10at%~80at%이면 보다 바람직하며, 20at%~70at%이면 더욱 바람직하다.The Sn content is preferably 0 at% to 90 at%, more preferably 10 at% to 80 at%, and even more preferably 20 at% to 70 at%.
Mg의 함유량은 0at%~40at%이면 바람직하고, 3at%~30at%이면 보다 바람직하며, 5at%~25at%이면 더욱 바람직하다.The Mg content is preferably 0 at% to 40 at%, more preferably 3 at% to 30 at%, and even more preferably 5 at% to 25 at%.
Al의 함유량은 0at%~40at%이면 바람직하고, 3at%~30at%이면 보다 바람직하며, 5at%~25at%이면 더욱 바람직하다.The Al content is preferably 0 at% to 40 at%, more preferably 3 at% to 30 at%, and even more preferably 5 at% to 25 at%.
투명 산화물막에 포함되는 배리어 재료의 함유량은 광(파장 380nm의 광)에 대한 흡수율 및 수증기 투과율을 낮게 할 수 있다면 특별히 제한되지는 않으며, 적절하게 임의로 결정할 수 있다.The content of the barrier material included in the transparent oxide film is not particularly limited as long as the absorption rate for light (light with a wavelength of 380 nm) and water vapor transmission rate can be low, and can be determined arbitrarily as appropriate.
한편, 투명 산화물막에 포함되는 주성분의 판정 및 정량은, 예를 들어, 형광 X선 분석 장치를 이용하여 구할 수 있다.On the other hand, determination and quantification of the main component contained in the transparent oxide film can be obtained, for example, using a fluorescence X-ray analyzer.
투명 산화물막에 포함되는 혼입 성분의 함유량은 0at%보다 크고 0.2at% 이하임이 바람직하며, 0.02at%~0.15at%이면 보다 바람직하고, 0.04at%~0.10at%이면 더 바람직하다. 혼입 성분의 함유량이 상기의 바람직한 범위에 있으면, 무기 투명 배리어층(20)을 구성하는 배리어 재료의 결정 격자 내로 들어오는 양을 억제할 수 있으므로, 무기 투명 배리어층(20)에 생기는 막 응력이 억제되어 무기 투명 배리어층(20)에 변형이 발생하는 것을 막을 수 있다. 또한, 무기 투명 배리어층(20)에 포함되는 배리어 재료의 함유량을 높게 유지할 수 있으므로, 무기 투명 배리어층(20)의 내구성을 높이고 유기 기재(10)에 대한 밀착성을 향상시킬 수 있다.The content of mixed components included in the transparent oxide film is preferably greater than 0 at% and 0.2 at% or less, more preferably 0.02 at% to 0.15 at%, and further preferably 0.04 at% to 0.10 at%. If the content of the mixed component is within the above preferable range, the amount entering into the crystal lattice of the barrier material constituting the inorganic transparent barrier layer 20 can be suppressed, and thus the film stress generated in the inorganic transparent barrier layer 20 is suppressed. It is possible to prevent deformation from occurring in the inorganic transparent barrier layer 20. Additionally, since the content of the barrier material included in the inorganic transparent barrier layer 20 can be maintained high, durability of the inorganic transparent barrier layer 20 can be increased and adhesion to the organic substrate 10 can be improved.
혼입 성분의 함유량은, 예를 들어, 러더포드 후방 산란 분석법(RBS)에 의해, 측정 장치로는 Pelletron 3SDH(NEC사 제조)를 사용하여 측정할 수 있다.The content of mixed components can be measured, for example, by Rutherford backscattering analysis (RBS) using Pelletron 3SDH (manufactured by NEC) as a measuring device.
무기 투명 배리어층(20)의 두께는 10nm~500nm임이 바람직하며, 15nm~450nm이면 보다 바람직하며, 30nm~400nm이면 더 바람직하다. 무기 투명 배리어층(20)의 두께가 상기의 바람직한 범위에 있으면, 무기 투명 배리어층(20)의 기능을 발휘할 수 있다. 또한, 무기 투명 배리어층(20)이 혼입 성분을 포함하더라도 무기 투명 배리어층(20)에 크랙 등이 발생하는 것을 저감하여 배리어 기능의 저하를 억제할 수 있고, 무기 투명 배리어층(20)에 변형이 발생하는 것을 억제할 수 있다. 한편, 무기 투명 배리어층(20)의 두께를 측정하는 방법은 유기 기재(10)의 두께를 측정하는 방법과 마찬가지로 할 수 있다.The thickness of the inorganic transparent barrier layer 20 is preferably 10 nm to 500 nm, more preferably 15 nm to 450 nm, and even more preferably 30 nm to 400 nm. If the thickness of the inorganic transparent barrier layer 20 is within the above preferred range, the function of the inorganic transparent barrier layer 20 can be exerted. In addition, even if the inorganic transparent barrier layer 20 contains mixed components, the occurrence of cracks, etc. in the inorganic transparent barrier layer 20 can be reduced, thereby suppressing deterioration of the barrier function, and deformation of the inorganic transparent barrier layer 20. This occurrence can be prevented. Meanwhile, the method of measuring the thickness of the inorganic transparent barrier layer 20 can be the same as the method of measuring the thickness of the organic substrate 10.
무기 투명 배리어층(20)의 막 밀도는 적절하게 설정할 수 있는 바, 높은 가스 배리어성을 발휘할 수 있는 범위에 있다면 특별히 한정되지 않는다. The film density of the inorganic transparent barrier layer 20 can be set appropriately and is not particularly limited as long as it is within a range that can demonstrate high gas barrier properties.
무기 투명 배리어층(20)의 가스 배리어성은 수증기 투과율을 측정함으로써 평가할 수 있다. 수증기 투과율은 JIS K 7129-1992에 기초하여 25±0.5℃, 90±2% RH에서 측정할 수 있다. 수증기 투과율은, 예를 들어, 5.0×10-2(g/m2/day) 이하임이 바람직하며, 4.0×10-2(g/m2/day) 이하이면 보다 바람직하며, 3.5×10-2(g/m2/day) 이하이면 더 바람직하다. 가스 배리어 필름(1)의 수증기 투과율이 상기 바람직한 상한값 이하이면 가스 배리어 필름(1)의 배리어성, 특히 수증기 배리어성이 우수하다. 한편, 가스 배리어 필름(1)의 수증기 투과율의 하한값은 특별히 한정되지 않는다. The gas barrier property of the inorganic transparent barrier layer 20 can be evaluated by measuring the water vapor transmission rate. Water vapor transmission rate can be measured at 25±0.5°C and 90±2% RH based on JIS K 7129-1992. The water vapor permeability is, for example, preferably 5.0×10 -2 (g/m 2 /day) or less, more preferably 4.0×10 -2 (g/m 2 /day) or less, and 3.5×10 -2 It is more preferable if it is (g/m 2 /day) or less. If the water vapor permeability of the gas barrier film 1 is below the above preferable upper limit, the barrier properties, especially the water vapor barrier properties, of the gas barrier film 1 are excellent. On the other hand, the lower limit of the water vapor transmission rate of the gas barrier film 1 is not particularly limited.
가스 배리어 필름(1)의 투명성은 파장 380nm의 광에 대한 흡수율을 측정함으로써 평가할 수 있다. 가스 배리어 필름(1)의 파장 380nm의 광에 대한 흡수율은 예를 들어 12% 이하이면 바람직하고, 10% 이하이면 보다 바람직하며, 7% 이하이면 더 바람직하다. 가스 배리어 필름(1)의 파장 380nm의 광에 대한 흡수율이 상기 바람직한 상한값 이하이면, 가스 배리어 필름(1)은 우수한 투명성을 가질 수 있다. 가스 배리어 필름(1)의 파장 380nm의 광에 대한 흡수율의 하한값은 특별히 한정되지 않는다 한편, 흡수율의 측정 방법은 특별히 제한되지 않으며, 임의의 측정 방법을 적절히 사용할 수 있다. The transparency of the gas barrier film 1 can be evaluated by measuring the absorption rate for light with a wavelength of 380 nm. The absorption rate of the gas barrier film 1 for light with a wavelength of 380 nm is preferably, for example, 12% or less, more preferably 10% or less, and even more preferably 7% or less. If the absorption rate of the gas barrier film 1 for light with a wavelength of 380 nm is below the above desirable upper limit, the gas barrier film 1 can have excellent transparency. The lower limit of the absorption rate of the gas barrier film 1 for light with a wavelength of 380 nm is not particularly limited. Meanwhile, the method of measuring the absorption rate is not particularly limited, and any measurement method can be used as appropriate.
이어서, 가스 배리어 필름(1) 제조방법의 일 예에 대해 설명한다.Next, an example of a method for manufacturing the gas barrier film 1 will be described.
유기 기재(10)가 배치되는 분위기에 대해서는 Kr과 Xe 중 적어도 한쪽을 포함하는 가스 분위기로 한다. 그리고, Kr과 Xe 중 적어도 한쪽을 포함하는 가스 분위기에서, 유기 기재(10)의 상면(10a)에 대해, 무기 투명 배리어층(20)에 포함되는 주성분을 구성하는 배리어 재료를 스퍼터링함으로써, Kr과 Xe 중 적어도 한쪽을 혼입 성분으로 포함하면서 배리어 재료를 주성분으로 포함하는 무기 투명 배리어층(20)이 형성된다. 유기 기재(10)의 상면(10a)에 무기 투명 배리어층(20)이 적층됨으로써 가스 배리어 필름(1)이 얻어진다.The atmosphere in which the organic substrate 10 is placed is a gas atmosphere containing at least one of Kr and Xe. Then, in a gas atmosphere containing at least one of Kr and An inorganic transparent barrier layer 20 containing a barrier material as a main component and containing at least one of Xe as an incorporated component is formed. The gas barrier film 1 is obtained by laminating the inorganic transparent barrier layer 20 on the upper surface 10a of the organic substrate 10.
무기 투명 배리어층(20)의 형성 방법으로는, 예를 들어 스퍼터링, 증착 등과 같은 건식 프로세스와, 도금 등과 같은 습식 프로세스를 들 수 있다. 무기 투명 배리어층(20)의 형성 방법으로서 건식 프로세스를 이용하면, 얇은 무기 투명 배리어층(20)을 용이하게 형성할 수 있다. 무기 투명 배리어층(20)의 형성 방법으로서 건식 프로세스 중에서도 스퍼터링을 이용함으로써, 배리어 재료를 주성분으로 하면서 당해 주성분 내에 Kr과 Xe 중 적어도 한쪽을 혼입 성분으로 포함하면서 고밀도의 무기 투명 배리어층(20)을 형성할 수 있다.Methods for forming the inorganic transparent barrier layer 20 include, for example, dry processes such as sputtering and vapor deposition, and wet processes such as plating. If a dry process is used as a method of forming the inorganic transparent barrier layer 20, a thin inorganic transparent barrier layer 20 can be easily formed. By using sputtering among dry processes as a method of forming the inorganic transparent barrier layer 20, a high-density inorganic transparent barrier layer 20 is formed with a barrier material as the main component and containing at least one of Kr and Xe as a mixed component in the main component. can be formed.
무기 투명 배리어층(20) 형성에 스퍼터링을 이용하는 경우, 스퍼터링 장치의 성막실 안을 불활성 가스 분위기로 한다. 불활성 가스가 Kr과 Xe 중 적어도 한쪽을 포함하는 경우에는, Kr 원자와 Xe 원자 중 적어도 한쪽이 무기 투명 배리어층(20)에 포함되는 배리어 재료의 결정 격자 안으로 들어오기는 하지만, 다른 불활성 가스인 Ar 원자보다는 무기 투명 배리어층(20)에 포함되는 배리어 재료의 결정 격자 안으로 들어오기 어렵다. 그리하여, 무기 투명 배리어층(20)에 생기는 막 응력이 억제되는 바, 막 응력에 기인하여 발생하는 무기 투명 배리어층(20)의 변형을 막을 수 있다. 따라서, 무기 투명 배리어층(20)을 스퍼터링에 의해 Kr과 Xe 중 적어도 한쪽을 포함하는 가스 분위기 내에서 성막함으로써, 무기 투명 배리어층(20)을 휘지 않게 하면서 성막할 수 있다.When sputtering is used to form the inorganic transparent barrier layer 20, the inside of the film formation chamber of the sputtering device is set to an inert gas atmosphere. When the inert gas contains at least one of Kr and Xe, at least one of the Kr and It is more difficult for atoms to enter the crystal lattice of the barrier material included in the inorganic transparent barrier layer 20 than for atoms. Thus, the film stress occurring in the inorganic transparent barrier layer 20 is suppressed, and deformation of the inorganic transparent barrier layer 20 caused by the film stress can be prevented. Therefore, by forming the inorganic transparent barrier layer 20 into a film by sputtering in a gas atmosphere containing at least one of Kr and Xe, the inorganic transparent barrier layer 20 can be formed without warping.
유기 기재(10)를 스퍼터링 장치의 성막실에 있어 애노드(anode)인 성막 플레이트에 배치한다. 성막 플레이트는, 예를 들어, 회전 가능할 수도 있다. 유기 기재(10)를 성막 플레이트에 배치하면, 유기 기재(10) 상에 무기 투명 배리어층(20)을 배치(batch)식으로 성막할 수 있다. The organic substrate 10 is placed on a film formation plate that is an anode in the film formation chamber of the sputtering apparatus. The deposition plate may be rotatable, for example. When the organic substrate 10 is placed on a film formation plate, the inorganic transparent barrier layer 20 can be deposited on the organic substrate 10 in a batch manner.
또한, 유기 기재(10)는 애노드로서 성막 플레이트 대신에 성막 롤인 드럼 롤에 감아 넣을 수도 있다. 드럼 롤을 성막실에 배치하면, 유기 기재(10)를 롤 투 롤(roll to roll) 방식으로 반송하면서 유기 기재(10) 상에 무기 투명 배리어층(20)을 연속적으로 성막할 수 있게 된다.Additionally, the organic substrate 10 may be wound on a drum roll, which is a film formation roll, instead of a film formation plate as an anode. When the drum roll is placed in the film deposition chamber, the inorganic transparent barrier layer 20 can be continuously formed on the organic substrate 10 while transporting the organic substrate 10 in a roll-to-roll manner.
한편, 유기 기재(10)가, 예를 들어, 접착 용이층을 포함하는 경우에는, 접착 용이층을 애노드에 접촉시킨다.On the other hand, when the organic substrate 10 includes an easy-adhesion layer, for example, the easy-adhesion layer is brought into contact with the anode.
무기 투명 배리어층(20)에 주성분으로 포함되는 배리어 재료를 함유하는 복수 또는 단수 개의 타겟은 캐소드(cathode)로서 사용한다. 복수 또는 단수 개의 타겟은 성막 플레이트와는 간격을 두고서 서로 대향하도록 배치된다.A plurality of or a single target containing a barrier material included as a main component in the inorganic transparent barrier layer 20 is used as a cathode. A plurality of or a single target is arranged to face each other at a distance from the deposition plate.
복수 개의 타겟을 캐소드로서 사용하는 경우, 각각의 타겟별로 무기 투명 배리어층(20)에 포함되는 배리어 재료를 구성하는 서로 다른 종류의 재료를 포함한다. 복수 개의 타겟을 사용하는 경우로서, 예를 들어, Zn을 포함하는 타겟과, Si 또는 Sn을 포함하는 타겟과, Al 또는 Mg를 포함하는 타겟을 사용할 수 있다. 또한, 각각의 타겟으로서 산소를 포함하는 금속 산화물 타겟을 사용할 수 있다. 복수 개의 타겟은 서로 간격을 두어 성막실에 배치하는 것이 좋다. 스퍼터링시에는, 무기 투명 배리어층(20)에 포함되는 배리어 재료의 종류 등에 따라 각각의 타겟 별로 인가할 전력을 조정함으로써, 무기 투명 배리어층(20)을 구성하는 각각의 재료 간 원자 비율을 조정한다.When using a plurality of targets as a cathode, each target includes different types of materials constituting the barrier material included in the inorganic transparent barrier layer 20. In the case of using a plurality of targets, for example, a target containing Zn, a target containing Si or Sn, and a target containing Al or Mg can be used. Additionally, a metal oxide target containing oxygen can be used as each target. It is best to place multiple targets in the tabernacle room at a distance from each other. During sputtering, the power to be applied to each target is adjusted according to the type of barrier material included in the inorganic transparent barrier layer 20, thereby adjusting the atomic ratio between each material constituting the inorganic transparent barrier layer 20. .
단수 개의 타겟을 캐소드로서 사용하는 경우, 단수 개의 타겟이 무기 투명 배리어층(20)에 포함되는 배리어 재료를 함유한다. 단수 개의 타겟을 사용하는 경우로서, 무기 투명 배리어층(20)에 포함되는 배리어 재료 간 원자 비율을 조정한 합금 타겟을 사용할 수 있다. 예를 들어, Zn, Si 또는 Sn, Al 또는 Mg를 함유하는 합금 타겟을 사용할 수 있다. 합금 타겟으로는, 배리어 재료와 산소를 포함하는 금속 산화물 타겟을 사용할 수 있다.When a single target is used as a cathode, the single target contains the barrier material included in the inorganic transparent barrier layer 20. In the case of using a single target, an alloy target in which the atomic ratio between barrier materials included in the inorganic transparent barrier layer 20 is adjusted can be used. For example, alloy targets containing Zn, Si or Sn, Al or Mg can be used. As the alloy target, a metal oxide target containing a barrier material and oxygen can be used.
스퍼터링 장치의 성막실 내로 스퍼터링 가스로서 Kr 가스와 Xe 가스 중 적어도 한쪽을 공급함으로써, 성막실 안을 Kr과 Xe 중 적어도 한쪽을 포함하는 가스 분위기로 한다. 성막실 내로 스퍼터링 가스로서 Kr 가스와 Xe 가스 중 적어도 한쪽 외에도 산소 가스를 또한 공급함으로써, 성막실 안을 Kr과 Xe 중 적어도 한쪽과 산소를 포함하는 가스 분위기로 할 수 있다. 성막실 안으로는 Kr 가스와 Xe 가스 중 적어도 한쪽을 공급할 수도 있고, Kr 가스와 Xe 가스 중 적어도 한쪽과 산소 가스를 포함하는 혼합 가스를 공급할 수도 있다. Kr 가스와 Xe 가스 중 적어도 한쪽과 산소 가스를 각각 따로 공급할 수도 있다. By supplying at least one of Kr gas and By supplying oxygen gas as a sputtering gas into the deposition chamber in addition to at least one of the Kr gas and At least one of Kr gas and Xe gas may be supplied into the deposition chamber, or a mixed gas containing at least one of Kr gas and Xe gas and oxygen gas may be supplied. At least one of Kr gas and Xe gas and oxygen gas may be supplied separately.
성막실 내 진공도는 0.1Pa~2.0Pa로 조정하는 것이 바람직하며, 0.15Pa~0.8Pa이면 보다 바람직하며, 0.2Pa~0.6Pa이면 더 바람직하다. 성막실 내 진공도가 상기의 바람직한 범위 내이면, 무기 투명 배리어층(20)의 가스 배리어성을 높일 수 있다. 또한, Kr 원자 또는 Xe 원자가 무기 투명 배리어층(20)에 포함되는 배리어 재료의 결정 격자 내로 들어오는 양을 억제할 수 있으므로, 막 응력을 억제할 수 있어서, 얻어지는 가스 배리어 필름(1)이 변형되는 것을 막을 수 있다. 이 때, 스퍼터링할 때의 혼합 가스 분위기 내 압력은 0.10Pa~2.00Pa임이 바람직하며 0.15Pa~0.80Pa이면 보다 바람직하며, 0.20Pa~0.60Pa이면 더 바람직하다.It is preferable to adjust the vacuum level in the film formation chamber to 0.1 Pa to 2.0 Pa, more preferably 0.15 Pa to 0.8 Pa, and more preferably 0.2 Pa to 0.6 Pa. If the degree of vacuum in the film deposition chamber is within the above preferable range, the gas barrier properties of the inorganic transparent barrier layer 20 can be improved. In addition, since the amount of Kr atoms or It can be prevented. At this time, the pressure in the mixed gas atmosphere during sputtering is preferably 0.10 Pa to 2.00 Pa, more preferably 0.15 Pa to 0.80 Pa, and more preferably 0.20 Pa to 0.60 Pa.
Kr과 Xe 중 적어도 한쪽과 산소를 포함하는 혼합 가스 분위기는, Kr과 Xe 중 적어도 한쪽과 산소의 총 유량에 대한 산소 유량의 비를 가스의 종류, 배리어 재료에 포함되는 산소의 함유량 등에 따라 적절하게 선택할 수 있는 바, 예를 들어, 0.1%~20%임이 바람직하며, 1%~10%이면 보다 바람직하다. Kr과 Xe 중 적어도 한쪽과 산소의 총 유량에 대한 산소 유량의 비가 상기의 바람직한 범위 내이면, 배리어 재료를 함유하는 복수 개 또는 단수 개의 타겟을 사용하여 유기 기재(10)에 대해 스퍼터링함으로써 무기 투명 배리어층(20)을 성막할 때에, Kr 원자 또는 Xe 원자가 무기 투명 배리어층(20)에 포함되는 배리어 재료의 결정 격자 안으로 들어오더라도 그 들어오는 양을 억제할 수가 있다. 그리하여, 무기 투명 배리어층(20)에 막 응력이 생겨 변형이 발생하는 것을 막을 수 있다. In the mixed gas atmosphere containing at least one of Kr and Xe and oxygen, the ratio of the oxygen flow rate to the total flow rate of at least one of Kr and It can be selected, for example, it is preferably 0.1% to 20%, and more preferably 1% to 10%. If the ratio of the oxygen flow rate to the total flow rate of at least one of Kr and When forming the layer 20, even if Kr atoms or Xe atoms enter the crystal lattice of the barrier material included in the inorganic transparent barrier layer 20, the amount of entry can be suppressed. Thus, it is possible to prevent deformation from occurring due to film stress in the inorganic transparent barrier layer 20.
이와 같이 본 실시형태에 따른 가스 배리어 필름(1)은 유기 기재(10)와 무기 투명 배리어층(20)을 구비하며, 무기 투명 배리어층(20)은 주성분으로서 배리어 재료를 포함하며 또한 혼입 성분으로서 Kr과 Xe 중 적어도 한쪽을 포함한다. 이로써 가스 배리어 필름(1)은 무기 투명 배리어층(20)의 막 응력을 저감할 수 있다. 또한, 무기 투명 배리어층(20)에 생기는 막 응력을 저감시킬 수 있으므로, 무기 투명 배리어층(20)에 발생하는 변형을 억제하기 위한 앵커층을 유기 기재(10)와 무기 투명 배리어층(20) 사이에 별도로 구비되지 않아도 된다. 따라서, 무기 투명 배리어층(20)에 포함되는 배리어 재료에 대해, 앵커층을 형성하는 재료를 고려하여 선택할 필요가 없다. 예를 들어, 앵커층이 실록산계일 때에 앵커층 상에 적층되는 무기 투명 배리어층(20)은, 앵커층에 포함되는 C와 상호 작용을 일으키기 쉬운 Si를 포함하는 재료에 한정된다. 가스 배리어 필름(1)에서는 유기 기재(10)와 무기 투명 배리어층(20) 사이에 앵커층을 구비할 필요가 없으므로, 무기 투명 배리어층(20)에 포함되는 배리어 재료의 종류가 한정되는 것을 저감할 수 있다. 따라서, 가스 배리어 필름(1)은, 유기 기재(10)와 무기 투명 배리어층(20) 사이에 무기 투명 배리어층(20)의 응력 완화를 도모하기 위한 앵커층을 구비하지 않더라도 무기 투명 배리어층(20)의 막 응력을 낮게 억제할 수 있는 바, 무기 투명 배리어층(20)에 포함되는 배리어 재료가 한정되지 않으면서도 변형을 막을 수 있다. In this way, the gas barrier film 1 according to the present embodiment includes an organic substrate 10 and an inorganic transparent barrier layer 20, and the inorganic transparent barrier layer 20 contains a barrier material as a main component and also as a mixed component. Contains at least one of Kr and Xe. As a result, the gas barrier film 1 can reduce the film stress of the inorganic transparent barrier layer 20. In addition, since the film stress occurring in the inorganic transparent barrier layer 20 can be reduced, an anchor layer for suppressing deformation occurring in the inorganic transparent barrier layer 20 is formed between the organic substrate 10 and the inorganic transparent barrier layer 20. There is no need to provide it separately. Accordingly, there is no need to select the barrier material included in the inorganic transparent barrier layer 20 by considering the material forming the anchor layer. For example, when the anchor layer is siloxane-based, the inorganic transparent barrier layer 20 laminated on the anchor layer is limited to a material containing Si, which easily interacts with C contained in the anchor layer. In the gas barrier film 1, there is no need to provide an anchor layer between the organic substrate 10 and the inorganic transparent barrier layer 20, thereby reducing the limitation of the type of barrier material contained in the inorganic transparent barrier layer 20. can do. Therefore, the gas barrier film 1 has an inorganic transparent barrier layer ( Since the film stress of 20) can be suppressed to a low level, deformation can be prevented without limiting the barrier material included in the inorganic transparent barrier layer 20.
가스 배리어 필름(1)에서는 변형을 억제할 수 있으므로, 가스 배리어 필름(1)에 대해 다른 기능층을 높은 정확도로 구비시킬 수 있다. 따라서, 가스 배리어 필름(1)은 장기간에 걸쳐 우수한 배리어성을 가질 수가 있다.Since deformation can be suppressed in the gas barrier film 1, other functional layers can be provided with high accuracy to the gas barrier film 1. Therefore, the gas barrier film 1 can have excellent barrier properties over a long period of time.
한편, 가스 배리어 필름(1)의 변형량은, 가스 배리어 필름(1)의 돌출면 쪽을 아래로 향하게 하고서 가스 배리어 필름(1)을 기판에 설치했을 때에, 기판이 가스 배리어 필름(1)에 접하는 면과 가스 배리어 필름(1)의 각 모서리 간 수직 방향 높이의 평균값을 산출함으로써 구할 수 있다. 예를 들어, 도 2에 나타내는 바와 같이, 가스 배리어 필름(1)을 평면시(平面視)로 보았을 때에 사각형으로 형성되어 있는 경우, 가스 배리어 필름(1)의 기판(2)과의 설치면과 가스 배리어 필름(1)의 네 모서리(1a) 간 수직 방향 높이의 평균값을 가스 배리어 필름(1)의 변형량이라 한다.On the other hand, the amount of deformation of the gas barrier film 1 is determined by the amount of deformation of the gas barrier film 1 when the gas barrier film 1 is installed on the substrate with the protruding surface of the gas barrier film 1 facing downward. It can be obtained by calculating the average value of the vertical height between the surface and each edge of the gas barrier film (1). For example, as shown in FIG. 2, when the gas barrier film 1 is formed in a square shape when viewed in plan view, the installation surface of the gas barrier film 1 with the substrate 2 and The average value of the vertical height between the four corners 1a of the gas barrier film 1 is referred to as the amount of deformation of the gas barrier film 1.
또한, 가스 배리어 필름(1)은. 유기 기재(10)와 무기 투명 배리어층(20) 사이에, 무기 투명 배리어층(20)에 발생하는 변형을 억제하기 위한 앵커층을 별도로 구비할 필요가 없으므로, 간이하게 제조할 수 있고 제조 비용을 저감할 수 있다.Additionally, the gas barrier film (1) is. Since there is no need to provide a separate anchor layer between the organic substrate 10 and the inorganic transparent barrier layer 20 to suppress deformation occurring in the inorganic transparent barrier layer 20, it can be manufactured simply and the manufacturing cost is reduced. It can be reduced.
가스 배리어 필름(1)에서는, 무기 투명 배리어층(20)에 있어 Kr과 Xe의 합계 함유량을 0at% 초과 0.2at% 이하로 할 수 있다. 이로써, 무기 투명 배리어층(20)에 생기는 막 응력을 확실하게 억제할 수 있는 바, 가스 배리어 필름(1)에서는 변형을 보다 확실하게 억제할 수 있다.In the gas barrier film 1, the total content of Kr and As a result, film stress occurring in the inorganic transparent barrier layer 20 can be reliably suppressed, and deformation of the gas barrier film 1 can be more reliably suppressed.
가스 배리어 필름(1)에서는, 무기 투명 배리어층(20)에 있어 Si, Zn, Sn, Al, Mg로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나의 성분을 함유하는 산화물을 포함하는 것으로 할 수 있다. 이로써, 가스 배리어 필름(1)은 높은 가스 배리어성을 발휘하며 변형이 억제될 수 있다.In the gas barrier film 1, the inorganic transparent barrier layer 20 may contain an oxide containing at least one component selected from the group consisting of Si, Zn, Sn, Al, and Mg. As a result, the gas barrier film 1 can exhibit high gas barrier properties and suppress deformation.
가스 배리어 필름(1)에서는, 무기 투명 배리어층(20)의 두께를 10nm~500nm로 할 수 있다. 이로써, 가스 배리어 필름(1)에 의하면, 박막화를 도모하면서 막 응력의 저감을 이루어 변형을 억제할 수 있다.In the gas barrier film 1, the thickness of the inorganic transparent barrier layer 20 can be 10 nm to 500 nm. Thereby, according to the gas barrier film 1, film stress can be reduced and deformation can be suppressed while thinning the film.
가스 배리어 필름(1)에서는, 무기 투명 배리어층(20)의 산술 평균 조도(Ra)를 0.2nm~2.0nm으로 할 수 있다. 이로써, 가스 배리어 필름(1)에 의하면, 보다 안정적이면서 높은 가스 배리어성을 가질 수 있다.In the gas barrier film 1, the arithmetic mean roughness (Ra) of the inorganic transparent barrier layer 20 can be set to 0.2 nm to 2.0 nm. As a result, the gas barrier film 1 can have more stable and high gas barrier properties.
가스 배리어 필름(1)은 상기와 같은 특성을 가지는 바, 예를 들어, 화상 표시 장치, 태양 전지 등에 대해 필요에 따라 적절하게 사용할 수 있다. 화상 표시 장치로는, 예를 들어, 유기 EL 디스플레이, 액정 디스플레이 등을 들 수 있다. 태양 전지로는, 예를 들어, 플렉시블 태양 전지 등을 들 수 있다.The gas barrier film 1 has the above-described characteristics and can be appropriately used for, for example, image display devices, solar cells, etc., as needed. Examples of image display devices include organic EL displays and liquid crystal displays. Examples of solar cells include flexible solar cells.
(실시예)(Example)
이하에서는, 예로서 실시형태에 대해 더 구체적으로 설명하겠지만, 실시형태가 이들 예에 한정되는 것은 아니다. 예 1-1, 예 2-1, 예 3-1, 예 4-1은 실시예이고, 그 밖의 예는 비교예이다.Below, the embodiments will be described in more detail by way of examples, but the embodiments are not limited to these examples. Examples 1-1, 2-1, 3-1, and 4-1 are examples, and other examples are comparative examples.
<예 1-1><Example 1-1>
[가스 배리어 필름(1)의 제조][Manufacture of gas barrier film (1)]
유기 기재로서 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름(두께: 125㎛)을 스퍼터링 장치의 성막실 내에 구비된 성막 플레이트에 설치하였다. 이어서, ZnO와 Al2O3와 SiO2가 질량비 기준 77wt%/3wt%/20wt%로 조정된 AlZnSiOx로 이루어지는 타겟을 스퍼터링 장치의 성막실에 배치하였다. 성막실 안을 진공 배기시킨 후, Kr 가스와 O2 가스(Kr가스: O2 가스＝98:2)를 성막실 안으로 도입하여 성막실 안을 Kr과 O2의 혼합 가스 분위기로 하였다. 그 후, DC 전원으로부터 100W의 전력을 타겟에 인가하여 PET 필름의 한쪽 주면에 무기 투명 배리어층을 두께 100nm로 되도록 성막함으로써 가스 배리어 필름을 제조하였다. 가스 배리어 필름의 전체 두께는 100nm로 하였다.As an organic substrate, a polyethylene terephthalate (PET) film (thickness: 125 μm) was installed on a film formation plate provided in the film formation chamber of the sputtering apparatus. Next, a target made of AlZnSiO After vacuuming the inside of the deposition chamber, Kr gas and O 2 gas (Kr gas: O 2 gas = 98:2) were introduced into the deposition chamber to create a mixed gas atmosphere of Kr and O 2 inside the deposition chamber. After that, 100 W of power was applied from the DC power source to the target to form an inorganic transparent barrier layer to a thickness of 100 nm on one main surface of the PET film, thereby producing a gas barrier film. The total thickness of the gas barrier film was set to 100 nm.
(무기 투명 배리어층 내 Kr 함유량)(Kr content in inorganic transparent barrier layer)
한편, 가스 배리어 필름과 같은 조건으로 제작한 가스 배리어 필름 샘플을 제작하였다. 가스 배리어 필름 샘플에 포함되는 혼입 성분인 Kr의 함유량에 대해, 러더포드 후방 산란 분석법(RBS)을 이용하며, Pelletron 3SDH(NEC사 제조)를 사용하되 하기의 측정 조건 및 평가 기준에 기초하여, 무기 투명 배리어층 내에 혼입 성분으로서 포함되는 Kr의 함유량을 측정하였다. Kr 함유량이 0at%보다 크고 0.2at% 이하인 경우에, Kr의 함유량이 적절하다고 평가하였다. Kr 함유량의 측정 결과를 표 1에 나타낸다.Meanwhile, a gas barrier film sample produced under the same conditions as the gas barrier film was produced. Regarding the content of Kr, a mixed component included in the gas barrier film sample, Rutherford backscattering analysis (RBS) was used, and Pelletron 3SDH (manufactured by NEC) was used, based on the measurement conditions and evaluation criteria below, inorganic The content of Kr included as a mixed component in the transparent barrier layer was measured. When the Kr content was greater than 0 at% and less than 0.2 at%, the Kr content was evaluated as appropriate. The measurement results of Kr content are shown in Table 1.
((측정 조건))((Measuring conditions))
· 입사 이온: 4He++ · Incident ion: 4He ++
· 입사 에너지: 2300keV· Incident energy: 2300keV
· 입사각: 0deg· Angle of incidence: 0deg
· 산란각: 108deg· Scattering angle: 108deg
· 시료 전류: 24nA· Sample current: 24nA
· 빔 직경: 2mmΦ· Beam diameter: 2mmΦ
· 면내 회전: 없음· In-plane rotation: None
· 조사량: 80μC· Irradiance: 80μC
[특성 평가][Characteristics Evaluation]
가스 배리어 필름의 변형량 및 수증기 투과율을 측정하여 평가하였다.The deformation amount and water vapor permeability of the gas barrier film were measured and evaluated.
(변형량)(Deformation amount)
제작한 가스 배리어 필름을 평면시로 보았을 때에 네 면 10cm의 크기로 절단하고, 절단한 가스 배리어 필름에 대해 무기 투명 배리어층이 아래쪽으로 오도록 평면 상에 설치하였다. 이 때, 온도는 실온(23℃)이었다. 1분 경과 후에, 가스 배리어 필름의 네 모서리의 각각이 휘어올라간 양, 즉, 평판 설치면과 네 모서리 각각 간의 수직 방향 높이를 측정하고 이들의 평균값을 산출함으로써, 가스 배리어 필름의 변형량을 구하였다(도 2 참조). 변형량이 2.5mm 이하인 경우, 가스 배리어 필름의 변형이 양호하다고 평가하였다. 변형량 측정 결과를 표 1에 나타내었다.The produced gas barrier film was cut to a size of 10 cm on four sides when viewed in plan view, and placed on a flat surface so that the inorganic transparent barrier layer was facing downward with respect to the cut gas barrier film. At this time, the temperature was room temperature (23°C). After 1 minute, the amount of bending of each of the four corners of the gas barrier film, that is, the vertical height between the flat installation surface and each of the four corners was measured, and the average value was calculated to determine the amount of deformation of the gas barrier film ( see Figure 2). When the amount of deformation was 2.5 mm or less, the deformation of the gas barrier film was evaluated to be good. The deformation measurement results are shown in Table 1.
(수증기 투과율) (Water vapor transmission rate)
온도 40℃, 습도 90% RH, 측정 면적 50cm2의 조건에서 수증기 투과율 측정 장치(DELTAPERM, Technolox社 제조)를 사용하여 가스 배리어 필름의 수증기 투과율을 측정하고 가스 배리어성을 평가하였다. 측정 결과를 표 1에 나타내었다.The water vapor transmission rate of the gas barrier film was measured using a water vapor transmission rate measuring device (DELTAPERM, manufactured by Technolox) under the conditions of a temperature of 40°C, humidity of 90% RH, and measurement area of 50 cm 2 and gas barrier properties were evaluated. The measurement results are shown in Table 1.
[예 1-2][Example 1-2]
예 1-1에 있어 Kr 가스와 O2 가스의 혼합비를 변경함으로써 무기 투명 배리어층의 Kr 함유량을 표 1에서와 같이 변경한 점 이외에는, 예 1-1과 마찬가지로 하여 실시하였다. 한편, Kr 함유량에 대해서는, Pelletron 3SDH(NEC사 제조)에 의해 측정할 수 있는 검출 한계인 0.02at% 미만이어서 0으로 평가하였다.This was carried out in the same manner as in Example 1-1, except that the Kr content of the inorganic transparent barrier layer was changed as shown in Table 1 by changing the mixing ratio of Kr gas and O 2 gas. On the other hand, the Kr content was evaluated as 0 because it was less than 0.02 at%, which is the detection limit that can be measured by Pelletron 3SDH (manufactured by NEC).
[예 2-1 및 예 2-2][Example 2-1 and Example 2-2]
예 1-1에 있어 유기 기재의 종류를 PET 필름에서 COP 필름(두께: 40㎛)으로 변경한 점 이외에는, 예 1-1과 마찬가지로 하여 실시하였다. 한편, 예 2-2의 Kr 함유량은, 예 1-2와 마찬가지로, 검출 한계인 0.02at% 미만이어서 0으로 평가하였다.This was carried out in the same manner as in Example 1-1, except that the type of organic substrate was changed from PET film to COP film (thickness: 40 μm). On the other hand, like Example 1-2, the Kr content in Example 2-2 was less than the detection limit of 0.02 at% and was evaluated as 0.
[예 3-1 및 예 3-2][Example 3-1 and Example 3-2]
예 1-1에 있어, 스퍼터링 타겟에 대해, ZnO와 SnO2가 질량비 기준으로 39.1wt%/60.9wt%로 조정된 ZnSnOx로 이루어지는 스퍼터링 타겟으로 변경하고, 무기 투명 배리어층의 종류를 AlZnSiOx에서 ZnSnOx로 변경한 점 이외에는, 예 1-1과 마찬가지로 하여 실시하였다. 한편, 예 3-2의 Kr 함유량에 대해서는, 예 1-2와 마찬가지로, 검출 한계인 0.02at% 미만이어서 0으로 평가하였다.In Example 1-1, the sputtering target is changed to a sputtering target made of ZnSnOx with ZnO and SnO 2 adjusted to 39.1wt%/60.9wt% based on the mass ratio, and the type of inorganic transparent barrier layer is changed from AlZnSiOx to ZnSnOx. Except for the changes, the same procedure as Example 1-1 was carried out. On the other hand, the Kr content in Example 3-2 was evaluated as 0 because it was less than the detection limit of 0.02 at%, similar to Example 1-2.
[예 4-1 및 예 4-2][Example 4-1 and Example 4-2]
예 1-1에 있어, 스퍼터링 타겟에 대해, ZnO와 SnO2와 MgO가 질량비 기준으로 35.5wt%/53.8wt%/10.7wt%로 조정된 ZnSnMgOx로 이루어지는 스퍼터링 타겟으로 변경하고, 무기 투명 배리어층의 종류를 AlZnSiOx에서 ZnSnMgOx로 변경한 점 이외에는, 예 1-1과 마찬가지로 하여 실시하였다. 한편, 예 4-2의 Kr 함유량에 대해서는, 예 1-2와 마찬가지로, 검출 한계인 0.02at% 미만이어서 0으로 평가하였다.In Example 1-1, the sputtering target was changed to a sputtering target made of ZnSnMgOx in which ZnO, SnO 2 and MgO were adjusted to 35.5wt%/53.8wt%/10.7wt% based on the mass ratio, and the inorganic transparent barrier layer Except that the type was changed from AlZnSiOx to ZnSnMgOx, the same procedure as Example 1-1 was carried out. On the other hand, the Kr content in Example 4-2 was evaluated as 0 because it was less than the detection limit of 0.02 at%, similar to Example 1-2.
각 예에 있어, 유기 기재의 종류와, 무기 투명 배리어층의 주성분의 종류와, 무기 투명 배리어층의 Kr 함유량의 측정 결과와, 가스 배리어 필름의 변형량 및 수증기 투과율 측정 결과를 표 1에 나타내었다.In each example, the type of organic substrate, the type of main component of the inorganic transparent barrier layer, the measurement results of the Kr content of the inorganic transparent barrier layer, and the strain amount and water vapor permeability measurement results of the gas barrier film are shown in Table 1.
표 1로부터, 예 1-1, 예 2-1, 예 3-1, 예 4-1은 각각 예 1-2, 예 2-2, 예 3-2, 예 4-2에 비해 변형량 및 수증기 투과율을 작게 할 수 있음이 확인되었다.From Table 1, Example 1-1, Example 2-1, Example 3-1, and Example 4-1 have strain and water vapor transmission rate compared to Example 1-2, Example 2-2, Example 3-2, and Example 4-2, respectively. It has been confirmed that can be made small.
따라서, 예 1-1, 예 2-1, 예 3-1, 예 4-1의 가스 배리어 필름은, 그 외의 예에서의 가스 배리어 필름과는 달리, Kr 함유량을 0at%보다 크면서 0.2at% 이하인 범위 내로 함으로써, 가스 배리어층의 재료에 관계없이 변형을 억제할 수 있으므로, 가스 배리어 필름은 우수한 가스 배리어성을 안정적으로 발휘할 수 있다고 할 수 있다.Therefore, the gas barrier films of Examples 1-1, 2-1, 3-1, and 4-1, unlike the gas barrier films of the other examples, have a Kr content greater than 0 at% and 0.2 at%. By keeping it within the following range, deformation can be suppressed regardless of the material of the gas barrier layer, so it can be said that the gas barrier film can stably exhibit excellent gas barrier properties.
이상에서와 같이 실시형태에 대해 설명하였으나, 상기 실시형태는 예로서 제시된 것이며, 상기 실시형태에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 상기 실시형태는 그 밖의 여러 형태로 실시되는 것이 가능하며, 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양한 조합, 생략, 치환, 변경 등을 가할 수 있다. 이들 실시형태 및 그 변형은 발명의 범위나 요지에 포함되며, 청구범위에 기재된 발명 및 그에 균등한 범위에 포함된다.Although the embodiment has been described as above, the embodiment is presented as an example, and the present invention is not limited by the embodiment. The above embodiments can be implemented in various other forms, and various combinations, omissions, substitutions, changes, etc. can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the scope equivalent thereto.
본 출원은 2021년 3월 25일자로 일본국 특허청에 출원된 특원2021-051537호에 기초하는 우선권을 주장하는 것이며, 특원2021-051537호의 전체 내용을 본 출원에 원용한다.This application claims priority based on Patent Application No. 2021-051537 filed with the Japan Patent Office on March 25, 2021, and the entire contents of Patent Application No. 2021-051537 are incorporated into this application.
1
가스 배리어 필름
10
유기 기재
20
무기 투명 배리어층1 Gas barrier film
10 Organic Substrate
20 Inorganic transparent barrier layer
Claims (7)
상기 유기 기재의 한쪽면 쪽에 구비되는 무기 투명 배리어층을 포함하고,
상기 무기 투명 배리어층은 주성분으로서 배리어 재료를 포함하며 또한 Kr과 Xe 중 적어도 한쪽을 포함하는 것인 가스 배리어 필름.Organic substrate,
An inorganic transparent barrier layer provided on one side of the organic substrate,
A gas barrier film wherein the inorganic transparent barrier layer contains a barrier material as a main component and also contains at least one of Kr and Xe.
상기 무기 투명 배리어층에 있어 Kr과 Xe의 합계 함유량이 0at%를 초과하고 0.2at% 이하인 가스 배리어 필름.According to paragraph 1,
A gas barrier film wherein the total content of Kr and Xe in the inorganic transparent barrier layer exceeds 0 at% and is 0.2 at% or less.
상기 무기 투명 배리어층은 Zn, Si, Sn, Al, Mg로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나의 성분을 갖는 산화물을 포함하는 것인 가스 배리어 필름.According to claim 1 or 2,
The inorganic transparent barrier layer is a gas barrier film comprising an oxide having at least one component selected from the group consisting of Zn, Si, Sn, Al, and Mg.
상기 무기 투명 배리어층의 두께가 10nm~500nm인 가스 배리어 필름.According to any one of claims 1 to 3,
A gas barrier film wherein the inorganic transparent barrier layer has a thickness of 10 nm to 500 nm.
상기 무기 투명 배리어층의 산술 평균 조도(Ra)가 0.2nm~2.0nm인 가스 배리어 필름.According to any one of claims 1 to 4,
A gas barrier film wherein the inorganic transparent barrier layer has an arithmetic average roughness (Ra) of 0.2 nm to 2.0 nm.
Kr과 Xe 중 적어도 한쪽을 포함하는 가스 분위기에서, Zn을 포함하는 타겟을 이용하여, 유기 기재 상에, Kr과 Xe 중 적어도 한쪽을 포함시키면서 배리어 재료를 스퍼터링함으로써, 상기 무기 투명 배리어층을 성막하는 가스 배리어 필름 제조방법.A method for producing a gas barrier film according to any one of claims 1 to 5, comprising:
In a gas atmosphere containing at least one of Kr and Xe, using a target containing Zn, sputtering a barrier material while containing at least one of Kr and Gas barrier film manufacturing method.
진공도가 0.1Pa~2.0Pa인 가스 배리어 필름 제조방법.According to clause 6,
Method of manufacturing a gas barrier film with a vacuum degree of 0.1Pa to 2.0Pa.
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