WO2005035824A1 - Amorphous boron nitride thin film and method for producing same, multilayer film, transparent plastic film, and organic el device - Google Patents

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Abstract

A method for producing an amorphous boron nitride thin film is characterized in that a thin film having a composition represented by the general formula (1) below is formed by supplying a reactive gas between opposing electrodes, applying a high-frequency voltage thereto for exciting the reactive gas, and exposing a base to the excited reactive gas at or near atmospheric pressure. General formula (1) BNxCy:H (In the formula, x and y satisfy: 0.7 ≤ x ≤ 1.3, 0 ≤ y ≤ 1.5.)

Description

明細書 アモルファス窒化硼素薄膜及びその製造方法、 並びに積層膜、 透明プラスチックフィルム、 及び有機 E L素子 技術分野  Description Amorphous boron nitride thin film and its manufacturing method, and laminated film, transparent plastic film, and organic EL device
本発明はアモルファス窒化硼素薄膜及びその製造方法に関し、より詳しくは透明 性が高く、水蒸気パリア性に優れ、表面硬度が高く、平面性の高いアモルファス窒 化硼素膜及ぴその製造方法に関する。 また、プラスチック基材との密着性の高いァ モルファス窒化硼素膜またはその積層膜並びにそれを用いた透明プラスチックフ イルム、 有機 E L素子に関する。 背景技術  The present invention relates to an amorphous boron nitride thin film and a method for producing the same, and more particularly, to an amorphous boron nitride film having high transparency, excellent steam barrier properties, high surface hardness and high flatness, and a method for producing the same. In addition, the present invention relates to an amorphous boron nitride film having high adhesion to a plastic substrate or a laminated film thereof, a transparent plastic film and an organic EL device using the same. Background art
従来液晶表示素子、有機 E L表示素子、 プラズマディスプレイ、電子ペーパー等 の電子ディスプレイ素子用基板、或いは C C D、 CMO Sセンサー等の電子光学素 子用基板、 或いは太陽電池用基板としては、 熱安定性、透明性の高さ、 水蒸気透過 性の低さからガラスが用いられてきた。 し力 し、最近携帯電話或いは携帯用の情報 端末の普及に伴い、それらの基板用として割れ易く比較的重いガラスに対し、屈曲 性に富み割れにくく軽量な基板が求められるようになった。  Conventionally, substrates for electronic display devices such as liquid crystal display devices, organic EL display devices, plasma displays, and electronic paper, or substrates for electro-optical devices such as CCD and CMOS sensors, or substrates for solar cells, have thermal stability, Glass has been used because of its high transparency and low water vapor permeability. However, with the recent spread of mobile phones and portable information terminals, there has been a demand for a flexible, hard-to-break, lightweight substrate for glass that is easily broken and relatively heavy.
このような基板としてプラスチック基板が有利である力 プラスチック基板はガ ス透過性を有しているため、特に有機エレクトロルミネッセンス表示装置のように 水分や酸素の存在で破壌され性能が低下してしまう用途には適用が難しく、如何に 封止するかが問題になってレヽた。 こうした水蒸気や酸素の透過を抑制するために、各種ガスがプラスチック基板を 透過することを抑制する層 (ガスパリア膜) を設けることが知られており、 そのよ うな層としては、 酸化珪素膜、 窒化珪素膜、 酸窒化珪素膜、 炭化珪素膜、 酸化アル ミユウム膜、 酸窒化アルミニウム膜、 酸ィ匕チタン膜、 酸ィヒジルコニウム膜、 窒化硼 素膜、 窒化炭素膜、 ダイヤモンドライクカーボン膜などが知られている。 また、 こ れらのガスバリア性の高い無機薄膜と柔軟な有機薄膜を積層するガスパリア膜な ども知られている (例えば、 特許文献 1参照。)。 A plastic substrate is advantageous as such a substrate. Since a plastic substrate has gas permeability, it breaks down due to the presence of moisture and oxygen, as in an organic electroluminescence display device, and its performance is reduced. It was difficult to apply to the application, and how to seal it became a problem. In order to suppress the permeation of water vapor and oxygen, it is known to provide a layer (gas barrier film) for suppressing the permeation of various gases through the plastic substrate. Such a layer includes a silicon oxide film and a nitride film. Known are a silicon film, a silicon oxynitride film, a silicon carbide film, an aluminum oxide film, an aluminum oxynitride film, an titanium oxynitride film, an oxyzirconium oxide film, a boron nitride film, a carbon nitride film, and a diamond-like carbon film. Have been. Also, a gas barrier film in which an inorganic thin film having high gas barrier properties and a flexible organic thin film are laminated is known (for example, see Patent Document 1).
これらのセラミックス膜の中でも、 立方晶窒化硼素 (c—BN) 膜は高硬度 (5 400 k gZmm2)、 高透明性 (バンドギヤップ約 8 e V)、 高い化学的安定性を もつことから、 プラスチックフィルム等の表面保護膜として期待が持たれている。 このような c一 BN薄膜を成膜する方法としては、スパッタリング法、プラズマ CVD法などが知られている。 Among these ceramic films, cubic boron nitride (c-BN) films high hardness (5 400 k gZmm 2), high transparency (Bandogiyappu about 8 e V), because of its high chemical stability, It is expected as a surface protective film such as a plastic film. As a method of forming such a c-BN thin film, a sputtering method, a plasma CVD method, and the like are known.
例えば特開平 1 1— 1 2 7 1 7では、スパッタリング法によって 1 X 1 0— 7T o r r (約 1. 3 X 1 0 - 1。気圧) 下、 基板温度 6 0 0 °Cで c一 B N (立方晶窒化硼 素) 膜を形成している。 また特開 200 3- 25476では、 プラズマ CVD法に よって 5T o r r (約 6. 6 X 1 0— 3気圧) 下、 基板温度 500 °Cで c _ B N膜を 形成している。 For example, in JP-A-1 1- 1 2 7 1 7, 1 X 1 0- 7 T orr by sputtering (about 1. 3 X 1 0 -. 1 atmosphere), c one BN at a substrate temperature of 6 0 0 ° C (Cubic boron nitride) A film is formed. Further, in JP-200 3-25476, a plasma CVD method therefore 5T orr (about 6. 6 X 1 0- 3 atmosphere) to form a c _ BN film at a substrate temperature of 500 ° C.
このように、 c一 BNを生成するためには高い温度が必要であり、実質上プラス チック基板への製膜は不可能であった。  As described above, a high temperature was required to generate c-BN, and it was practically impossible to form a film on a plastic substrate.
し力 しながら、 窒化硼素の結晶構造は立方晶以外にも菱面体晶 (r一 BN)、 六 方晶 (h— BN)、 ウルッ鉱型(w— BN) が知られており、更にアモルファス (非 晶質) の窒化硼素 (a— BN) も知られている。 これらの窒化硼素は、 c一 BNほ どの高性能の薄膜を得ることは出来ないが、用途によっては十分な性能の薄膜を得 ることが出来る。 - 最も簡単に得ることが出来るのは a_BNであり、中でも基材温度が低温でも製 膜できる方法としてプラズマ CVD法が知られている。 However, besides cubic, the crystal structure of boron nitride is known to be rhombohedral (r-BN), hexagonal (h-BN) and wurtzite (w-BN). (Amorphous) boron nitride (a-BN) is also known. These boron nitrides cannot provide a high-performance thin film such as c-BN, but depending on the application, a thin film with sufficient performance can be obtained. Rukoto can. - most easily obtained it is able is a _BN, plasma CVD method has been known as a method capable of film formation at Among these substrate temperatures low.
例えば、 特許文献 2では、 0. 036 P a (3. 6 X 10 7気圧) 下、 150°C で製膜している。特許文献 3では、 5 X 1 0—6To r r (6. 6 X 1 0—s気圧)下、 200°C以下で、特許文献 4では、 2To r r (2. 6 X 10 3気圧)下、 150°C で製膜している。 For example, in Patent Document 2, a film is formed at 150 ° C. under 0.036 Pa (3.6 × 10 7 atm). In Patent Document 3, 5 X 1 0- 6 To rr (6. 6 X 1 0- s pressure) under the following 200 ° C, Patent Document 4, 2To rr (2. 6 X 10 3 atmosphere), The film is formed at 150 ° C.
このように、これらの方法では窒化硼素膜形成の低温化は達成されているものの、 やはり高い真空度が必要とされており、装置が複雑かつ大掛かりであり、生産性が 低く、 窒化硼素薄膜の付与は高価なものとなっていた。  As described above, although these methods achieve a low temperature for the formation of the boron nitride film, they still require a high degree of vacuum, are complicated and large-scale, have low productivity, and have a low productivity. The grant was expensive.
尚上記特許文献における窒化硼素膜形成の目的としては、耐熱性半導体、透明良 熱伝導体、 耐摩耗性膜、 耐酸化保護膜、 耐熱性低誘電率膜であり、 ガスバリア性及 びその耐久性については何の記载もされていない。 また、組成の異なるァモルファ ス窒化硼素膜を積層することについては何ら記載がない。  The purpose of forming the boron nitride film in the above-mentioned patent documents is to form a heat-resistant semiconductor, a transparent good heat conductor, a wear-resistant film, an oxidation-resistant protective film, and a heat-resistant low dielectric constant film. Has no notes. There is no description about laminating amorphous boron nitride films having different compositions.
【特許文献 1】 国際公開特許 WO00ノ 36665号パンフレット  [Patent Document 1] International Publication Patent WO00 ノ 36665 pamphlet
【特許文献 2】 特開平 5— 239648号公報  [Patent Document 2] Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-239648
【特許文献 3】 特開平 8— 41633号公報  [Patent Document 3] JP-A-8-41633
【特許文献 4】 特開 2001— 1 5496号公報 発明の開示  [Patent Document 4] Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-15496 Disclosure of the Invention
本発明の目的は、真空プロセスを用いず、生産性の高い方法によって透明で高い ガスバリア性を有するアモルファス窒化硼素薄膜及びその製造方法を提供するこ と、および、プラスチック基材との密着性の高いアモルファス窒化硼素膜またはそ の積層膜並びにそれを用いた透明プラスチックフィルム及び有機 E L素子を提供 することにある。 An object of the present invention is to provide an amorphous boron nitride thin film having a transparent and high gas barrier property by a method with high productivity without using a vacuum process and a method for producing the same, and to provide a high adhesion to a plastic substrate. Amorphous boron nitride film or And a transparent plastic film and an organic EL device using the same.
本発明の上記目的は、大気圧または大気圧近傍の圧力下、対向する電極間に反応 性ガスを供給し、 高周波電圧をかけることにより、 該反応性ガスを励起状態とし、 該励起状態の反応性ガスに基材を晒すことを特徴とするァモルファス窒化硼素薄 膜の製造方法により達成される。 図面の簡単な説明  The object of the present invention is to supply a reactive gas between opposing electrodes under atmospheric pressure or a pressure close to atmospheric pressure and apply a high-frequency voltage to bring the reactive gas into an excited state, This is achieved by a method for producing a thin film of amorphous boron nitride, which comprises exposing a substrate to a reactive gas. Brief Description of Drawings
第 1図はプラズマ放電処理室の一例を示す図である。  FIG. 1 is a diagram showing an example of a plasma discharge processing chamber.
第 2 ( a ) 図おょぴ第 2 ( b ) 図はロール電極の一例を示す図である。 第 3 ( a ) 図および第 3 ( b ) 図は固定電極の概略斜視図である。  FIG. 2 (a) FIG. 2 (b) is a diagram showing an example of a roll electrode. FIG. 3 (a) and FIG. 3 (b) are schematic perspective views of the fixed electrode.
第 4図は角型の固定電極をロール電極 2 5の周りに配設したプラズマ放電 処理室を示す図である。  FIG. 4 is a diagram showing a plasma discharge processing chamber in which a rectangular fixed electrode is disposed around a roll electrode 25.
第 5図はプラズマ放電処理室が設けられたプラズマ製膜装置を示す図であ る。  FIG. 5 is a diagram showing a plasma film forming apparatus provided with a plasma discharge processing chamber.
第 6図はブラズマ製膜装置の別の一例を示す図である。  FIG. 6 is a view showing another example of a plasma film forming apparatus.
第 7図は作製した有機 E L表示装置の構成を示す断面図である。 本発明を実施するための最良の形態  FIG. 7 is a cross-sectional view showing the structure of the organic EL display device thus manufactured. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
本発明の上記目的は、 以下の構成によって達成される。  The above object of the present invention is achieved by the following configurations.
( 1 ) 大気圧または大気圧近傍の圧力下、対向する電極間に反応性ガスを供給し、 高周波電圧をかけることにより、該反応性ガスを励起状態とし、該励起状態の反応 性ガスに基材を晒すことによって、下記一般式(1 ) で表される組成の薄膜を形成 することを特徴とするァモルファス窒化硼素薄膜の製造方法。 (1) A reactive gas is supplied between opposing electrodes under an atmospheric pressure or a pressure close to the atmospheric pressure, and a high-frequency voltage is applied to bring the reactive gas into an excited state, based on the reactive gas in the excited state. By exposing the material, a thin film having the composition represented by the following general formula (1) is formed. A method for producing an amorphous boron nitride thin film.
一般式 (1) BNxCy: H General formula (1) BN x C y : H
(式中、 x、 yは 0. 7≤x≤ l. 3、 0≤y≤ 1. 5を表す)  (Where x and y represent 0.7≤x≤l.3 and 0≤y≤1.5)
(2) 前記高周波電圧が、 1 kHz〜2500MHzの範囲であって、 かつ、供 給電力が lW/cm2〜5 OW/ cm2の範囲であることを特徴とする前記 1に記 載のアモルファス窒化硼素薄膜の製造方法。 (2) the high frequency voltage is 1 in a range of KHz~2500MHz, and serial mounting of amorphous to above, wherein the test feed force is in the range of lW / cm 2 ~5 OW / cm 2 A method for producing a boron nitride thin film.
(3) 前記高周波電圧が、 1 k'Hz〜lMHzの範囲の周波数の交流電圧と、 1 MH z〜2500MHzの周波数の交流電圧とを重畳させたことを特徴とする前 記 1または 2に記載のァモルファス窒化硼素薄膜の製造方法。  (3) The high-frequency voltage according to the above-described item 1 or 2, wherein an AC voltage having a frequency in a range of 1 kHz to 1 MHz and an AC voltage having a frequency of 1 MHz to 2500 MHz are superimposed. A method for producing an amorphous boron nitride thin film.
(4) 前記反応性ガスが下記一般式(2) で表される置換または無置換のボラゾ 一ル類を含むことを特徴とする前記 1〜 3のいずれか 1項に記載のアモルファス 窒化硼素薄膜の製造方法。  (4) The amorphous boron nitride thin film as described in any one of (1) to (3) above, wherein the reactive gas contains a substituted or unsubstituted borazole represented by the following general formula (2). Manufacturing method.
一般式 (2)
Figure imgf000006_0001
General formula (2)
Figure imgf000006_0001
(Ι^〜Ι 3は水素原子、 ハロゲン原子、 アルキル基、 またはァリール基を表す)(Ι ^ ~Ι 3 represents a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group or Ariru group)
(5) 前記 1〜 4のいずれか 1項に記載のァモルファス窒化硼素薄膜の製造方法 によって製造された薄膜であって、 該薄膜の透湿度が 1. 0 g/m2Zd以下であ ることを特徴とする薄膜。 (5) A thin film produced by the method for producing an amorphous boron nitride thin film according to any one of the above items 1 to 4, wherein the moisture permeability of the thin film is 1.0 g / m 2 Zd or less. Characterized by a thin film.
( 6 ) 薄膜表面の鉛筆硬度が 4 H以上であることを特徴とする前記 5に記載の薄 膜。  (6) The thin film according to the above (5), wherein the surface of the thin film has a pencil hardness of 4 H or more.
(7) 薄膜表面の平均表面粗さが 1. 0 nm以下であることを特徴とする前記 5 または6に記載の薄膜。 (8) 前記 1〜 4のいずれか 1項に記載のァモルファス窒化硼素薄膜の製造方法 によって製造された薄膜または前記 5〜 7のいずれか 1項に記載の薄膜が、透明プ ラスチックフィルム上に形成されたことを特徴とする透明プラスチックフィルム。(7) thin film according to the 5 or 6, wherein the average surface roughness of the film surface 1. is 0 nm or less. (8) The thin film produced by the method for producing an amorphous boron nitride thin film according to any one of the above 1 to 4 or the thin film according to any one of the above 5 to 7 is formed on a transparent plastic film. A transparent plastic film characterized by being made.
( 9 ) 大気圧または大気圧近傍の圧力下、対向する電極間に反応性ガスを供給し、 高周波電圧をかけることにより、該反応性ガスを励起状態とし、該励起状態の反応 性ガスに基材を晒すことにより形成された積層膜において、少なくとも第 1のァモ ルファス窒化硼素薄膜上に、第 2のアモルファス窒化硼素薄膜が積層され、前記第 1のアモルファス窒化硼素薄膜は BNxCy : H (y >0. 3)、 前記第 2のァモル ファス窒化硼素薄膜は BNxCy : H (y≤0. 3) であることを特徴とする積層 膜。 (9) A reactive gas is supplied between opposing electrodes under an atmospheric pressure or a pressure close to the atmospheric pressure, and a high-frequency voltage is applied to bring the reactive gas into an excited state, based on the reactive gas in the excited state. in the laminated film formed by exposing the timber, at least a first § mode Rufasu boron nitride thin film, a second amorphous boron nitride thin films are stacked, the first amorphous boron nitride films BN x C y: H (. y> 0 3) , the second Amoru Fast boron nitride films BN x C y: H (. y≤0 3) laminated film, which is a.
(10) 前記 9に記載の積層膜が透明プラスチックフィルム上に形成されたこと を特徴とする透明プラスチックフィルム。  (10) A transparent plastic film, wherein the laminated film according to (9) is formed on a transparent plastic film.
(1 1) 前記 8または 10に記載の透明プラスチックフィルムのガラス転移温度 ヽ 1 80°C以上であることを特徴とする透明プラスチックフィ^/ム。  (11) A transparent plastic film, wherein the glass transition temperature of the transparent plastic film according to the above item 8 or 10 is at least 180 ° C.
(12) 前記 8、 10、 1 1のいずれか 1項に記載の透明プラスチックフィルム 力 主としてセルロースエステルから構成されていることを特徴とする透明プラス チックフイノレム。  (12) A transparent plastic finolem characterized in that the transparent plastic film according to any one of (8), (10) and (11) is mainly composed of cellulose ester.
(13) 前記 9に記載の積層膜が有機 EL素子上に形成されたことを特徴とする 有機 EL素子。  (13) An organic EL device, wherein the laminated film according to (9) is formed on the organic EL device.
以下本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する力 S、本発明はこ れらに限定されるものではない。  Hereinafter, the present invention is not limited to the power S for describing the best mode for carrying out the present invention in detail, and the present invention is not limited thereto.
本発明者は、上記課題に対し鋭意検討を行った結果、或る特定条件下では大気圧 下でプラズマ C VD法によるァモルファス窒化珪素膜の製膜が可能であることを 見出し、かつ前記大気圧下でのプラズマ C V D法で成膜されたアモルファス窒化硼 素膜のガスバリア性が高く、更に表面硬度や平面性も良好であって、その製膜速度 が真空下でのプラズマ C V D法よりも製膜速度が高速であることを見出し、本発明 を完成させるに至った。 The present inventor has conducted intensive studies on the above-mentioned problems and found that under certain conditions, it is possible to form an amorphous silicon nitride film by a plasma CVD method under atmospheric pressure. The amorphous boron nitride film formed by the plasma CVD method under the atmospheric pressure described above has a high gas barrier property, and also has a good surface hardness and flatness, and the film forming speed is reduced by the plasma under vacuum. The inventors have found that the film formation speed is higher than that of the CVD method, and have completed the present invention.
近年、液晶或いは有機エレクトロルミネッセンス (E L ) 表示装置、 電子光学デ バイス等においては、割れ易く重いガラスよりも、 フレキシブルで可撓性が高く割 れにくく軽いためプラスチックフィルムのようなプラスチック基材の採用が検討 されている。  In recent years, liquid crystal or organic electroluminescence (EL) display devices, electro-optical devices, and the like have adopted plastic substrates such as plastic films because they are more flexible, have higher flexibility, are less likely to break, and are lighter than glass that is easily broken and heavy. Are being considered.
し力るに、通常生産されているプラスチック基材は、水分や酸素の透過性が比較 的高く、 また、 その内部に水分を含んでおり、例えばこれを有機エレクトロノレミネ ッセンス表示装置に用いた場合、その水分が徐々に表示装置内に拡散し、拡散した 水分の影響により表示装置等の耐久性が低下するというような問題が発生する。 これを避けるため、プラスチック基材に或る加工を施して水分の透過性を低下さ せ、 また、含水率を下げることで、上記種々の電子デバイスに対応出来る基板を得 ようという試みがされている。例えば、 プラスチックフィルム上に、水蒸気透過性 の低い例えばガラス、 酸化珪素膜、 窒化珪素膜、 酸窒化珪素膜、 炭化珪素膜、 酸化 アルミニウム膜、 酸窒化アルミニウム膜、 酸化チタン膜、 酸ィ匕ジルコニウム膜、 窒 化硼素膜、窒化炭素膜、ダイヤモンドライクカーボン膜等の薄膜を形成させた複合 材料を得る試み等がなされており、 中でも酸化珪素膜が多く用いられている。 一方、 表示装置用プラスチックフィルムにはガスバリア性以外にも、 耐溶剤性、 表面硬度なども求められている。 ·  In general, plastic substrates that are usually produced have relatively high permeability to moisture and oxygen, and contain moisture inside.For example, this was used in organic electroluminescence display devices. In such a case, there is a problem that the moisture gradually diffuses into the display device, and the durability of the display device or the like decreases due to the influence of the diffused moisture. In order to avoid this, attempts have been made to obtain a substrate that can cope with the above-mentioned various electronic devices by performing a certain processing on the plastic base material to lower the moisture permeability and lowering the water content. I have. For example, on a plastic film, for example, glass, silicon oxide film, silicon nitride film, silicon oxynitride film, silicon carbide film, aluminum oxide film, aluminum oxynitride film, titanium oxide film, titanium oxide film, silicon oxide film having low water vapor permeability Attempts have been made to obtain a composite material in which a thin film such as a boron nitride film, a carbon nitride film, or a diamond-like carbon film has been formed, and among them, a silicon oxide film is often used. On the other hand, plastic films for display devices are required to have not only gas barrier properties but also solvent resistance and surface hardness. ·
酸化珪素膜を付与することでブラスチックフィルムは表面硬度、液晶配向膜前駆 体の溶剤である N—メチルピロリ ドン等に対する耐薬品性が大きく向上する力 酸 化珪素膜は耐アル力リ性ゃフッ化水素に対しての耐薬品性が不十分である。特に透 明導電膜(インジウム一錫酸化物、 I TO) パターユング後のレジスト剥離工程で アル力リ水溶液に晒されるため、 耐ァルカリ性の低レ、ことが課題となっている。 一方窒化硼素 B莫は、 高い耐薬品性と高い表面高度を有することが知られている。 しかしながら窒化硼素は難焼結性のセラミックスであり、蒸着ゃスパッタのター ゲットとなる窒化硼素の作製は高温高圧での焼結を必要とし、また蒸着ゃスパッタ で得られる窒化硼素膜も脆く剥がれやす!/、膜であった。 By providing a silicon oxide film, the plastic film has a surface hardness and a chemical resistance to N-methylpyrrolidone, which is a solvent for the liquid crystal alignment film precursor, and the like. The silicon oxide film has insufficient chemical resistance to hydrogen fluoride and hydrogen fluoride. In particular, low resistance to alkalinity is an issue because the film is exposed to an aqueous solution of resist in the resist stripping step after patterning of a transparent conductive film (indium monotin oxide, ITO). On the other hand, boron nitride Bmo is known to have high chemical resistance and high surface height. However, boron nitride is a hard-to-sinter ceramic, and the production of boron nitride, which is a target for vapor deposition and sputtering, requires sintering at high temperature and high pressure, and the boron nitride film obtained by vapor deposition and sputtering is brittle and easily peels off. ! / It was a membrane.
窒化硼素膜はプラズマ C V D法によっても製膜が試みられているが、プラスチッ ク基材上へも製膜可能な温度での報告は数が少ない。特開平 5 _ 239648号公 報では、 0. 036 P a (3. 6 X 10— 7気圧) 下、 150 °Cで製膜している。 特 開平 8— 41633号公報では 5 X 10"6T o r r (6. 6 X 10— 9気圧) 下、 2 00°C以下で製膜している。特開 2001— 1 5496号公報では 2 To r r (2. 6 X 10— 3気圧) 下、 1 50°Cで窒化硼素膜を製膜している。 しかしこれらの製膜 法で得られる窒化硼素はみなアモルファスの窒化硼素 (a— BN) であり、 セラミ ッタスの中でも有数の表面硬度を有する立方晶窒化硼素 (c_BN) ではない。 しかし特開平 8— 41633号公報によれば、アモルファスの窒化硼素でも 9〜 1 1 GP aもの表面硬度が得られており (立方晶窒化硼素だと約 53 GP a )、 こ れは実用上十分な表面硬度である。しかしながらこれら公報においてガスバリア性 に関しては何ら記載がなレ、。 Attempts have been made to form boron nitride films by plasma CVD, but few reports have been made at temperatures at which they can be formed on plastic substrates. In JP-A-5 _ 239648 Gazette, 0. 036 P a (3. 6 X 10- 7 atm) under which a film was formed by a 0.99 ° C. JP 8- 41633 No. 5 X 10 in publication "6 T orr (6. 6 X 10- 9 atm) under, 2 00 ° and a film was formed by a C or less. JP 2001- 1 In 5496 JP 2 the To rr (2. 6 X 10- 3 atm) under, 1 50 ° is to form a film of boron nitride film C. However, boron nitride obtained by these film method all amorphous boron nitride (a- BN) It is not a cubic boron nitride (c_BN) having one of the leading surface hardnesses among the ceramics.However, according to JP-A-8-41633, even amorphous boron nitride has a surface hardness of 9 to 11 GPa. (About 53 GPa for cubic boron nitride), which has a practically sufficient surface hardness, however, there is no mention of gas barrier properties in these publications.
本発明者が鋭意検討した結果、特定の条件下で作製したアモルファスの窒化硼素 膜は高いガスバリァ性を発揮することを見出し、前記課題を解決するに至った次第 である。  As a result of intensive studies by the present inventors, they have found that an amorphous boron nitride film produced under specific conditions exhibits a high gas barrier property, and have just solved the problem.
本発明では、 前記一般式 (1) で表される、 アモルファス窒化硼素膜をガスバリ ァ膜として用いる。 In the present invention, the amorphous boron nitride film represented by the general formula (1) is gas-buffered. Used as a film.
前記一般式 (1 ) で表されるような、 硼素 ·窒素 ·水素 ·炭素から構成され、 あ る程度の構造欠陥を有し結晶化していない薄膜のことをアモルファス窒化硼素(a — B N、 或いは a— B N : C : H) 薄膜と称することとする。 : C、 : Hは、 窒化硼 素膜中に微量混入元素として Cまたは Hが存在していることを示している。  A thin film composed of boron, nitrogen, hydrogen, and carbon and represented by the general formula (1) and having some structural defects and not being crystallized is defined as amorphous boron nitride (a-BN or a— BN: C: H) Thin film. : C and: H indicate that C or H is present as a trace contaminant in the boron nitride film.
アモルファス窒化硼素膜の硼素原子に対する、 窒素原子、炭素原子の割合は、 X 線光電子分光法 (E S C Aまたは X P Sとも呼ばれる)、 X線マイク口分光法、 ォ ージヱ電子分光法、 ラザホード後方散乱法などにより分析、決定される。 これらの 手法では水素原子の割合を測定することは出来ないが、 x = l . 0、 y = 0である 窒化硼素膜以外ではある程度の割合で水素原子は膜中に存在していると推測され る。  The ratio of nitrogen atoms and carbon atoms to the boron atoms in the amorphous boron nitride film can be determined by X-ray photoelectron spectroscopy (also called ESCA or XPS), X-ray microphone-mouth spectroscopy, large- ヱ electron spectroscopy, Razahod backscattering, etc. Analyze and decide. Although these methods cannot measure the proportion of hydrogen atoms, it is assumed that hydrogen atoms are present in the film in a certain proportion except for the boron nitride film where x = 1.0 and y = 0. You.
一般式(1 ) において Xが 1に近く、 yが小さいほど構造欠陥の少ない窒化硼素 であることを表し、 x == l . 0、 y = 0で完全な (水素原子の存在しない) 窒化硼 素となるが、完全な窒化硼素では線膨張率が低く、支持体であるプラスチックフィ ルム (1 0〜1 0 0 p p m/°C) との差が大きすぎ、冷熱サイクルを繰り返すうち に線膨張率の差からクラックが発生することがあるので好ましくない。  In the general formula (1), X is close to 1 and the smaller the value of y, the smaller the number of structural defects in boron nitride. If x == l.0 and y = 0, complete (no hydrogen atoms) boron nitride However, in the case of complete boron nitride, the coefficient of linear expansion is low, and the difference from the plastic film (10 to 100 ppm / ° C) as the support is too large. It is not preferable because cracks may occur due to the difference in the rates.
従って、 ある程度の不純物を含んだ窒化硼素膜の方が線膨張率が大きく、プラス チックフィルムとの線膨張率の差が少ないため、ガスバリァ性が十分であれば、む しろ不純物を含んだ窒化硼素膜の方が好ましい。  Therefore, the boron nitride film containing a certain amount of impurities has a larger coefficient of linear expansion and the difference in the coefficient of linear expansion from the plastic film is smaller. Membrane is preferred.
しかし窒化硼素膜中の不純物が多くなり、 0 . 7≤ x≤ l . 3、 0≤y≤ 1 . 5 の範囲から外れると、窒化硼素膜の網目構造が疎となりガスパリァ性が低くなるた め好ましくない。  However, if the amount of impurities in the boron nitride film increases and deviates from the range of 0.7 ≤ x ≤ l.3 and 0 ≤ y ≤ 1.5, the network structure of the boron nitride film becomes coarse and the gas-parrier property decreases. Not preferred.
尚、窒化珪素膜の表面硬度もアモルファス窒化硼素膜の不純物混入率により性能 が左右される。 前記一般式 (1 ) において、 Xが 1に近いほど、 また yが小さいほ ど表面硬度は高くなる。 逆に、 X— 1の絶封値が大きいほど、 また yが大きくなる ほど表面硬度は低くなる。 また表面硬度が高く硬い (yが小さい) 膜は折り曲げ等 に対して脆く割れ易い膜であり、 逆に表面硬度が低く柔らかい (yが大きい)膜は 折り曲げに対して強い膜である。 The surface hardness of the silicon nitride film depends on the impurity mixing ratio of the amorphous boron nitride film. Is affected. In the general formula (1), the surface hardness increases as X is closer to 1 and as y is smaller. Conversely, the surface hardness decreases as the shutoff value of X-1 increases and y increases. A film with high surface hardness and high hardness (small y) is a film that is brittle and fragile against bending and the like, and a film with low surface hardness and soft (large y) is strong against bending.
従って、 アモルファス窒化硼素膜に必要とされる物性によって、 x、 yは前述し た範囲の中から選ぶことが出来る。  Therefore, x and y can be selected from the above-mentioned ranges depending on the physical properties required for the amorphous boron nitride film.
このようにして表面硬度を制御できるが、本発明に係るァモルファス窒化硼素膜 表面の鉛筆硬度は 4 H以上であることが好ましい。  Although the surface hardness can be controlled in this manner, the pencil hardness of the surface of the amorphous boron nitride film according to the present invention is preferably 4 H or more.
また、ァモルファス窒化硼素膜単層で各物性を達成する必要はなく、性質の異な るァモルファス窒化硼素薄膜を複数層積層することで、目的とする性能のァモルフ ァス窒化硼素薄膜を得ても良い。  Further, it is not necessary to achieve each physical property with a single layer of the amorphous boron nitride film, and an amorphous boron nitride thin film having the desired performance may be obtained by laminating a plurality of the amorphous boron nitride thin films having different properties. .
特に柔らカ^、層は応力緩和層としても働くため、固い層と柔らかい層の積層構造 とすることで、支持体であるプラスチックフィルムが折り曲げられたりしてしても 全層に渡ってクラックが発生することを防ぎ、ガスパリァ性の低下を防ぐ効果があ るため、 好ましいガスバリア性積層薄膜である。  In particular, since the soft layer also acts as a stress relieving layer, a layered structure of a hard layer and a soft layer allows cracks to occur in all layers even if the plastic film as a support is bent. This is a preferable gas barrier laminated thin film because it has an effect of preventing the occurrence of gas generation and preventing a decrease in gas barrier properties.
このようなガスパリア性アモルファス窒化硼素膜を積層する好ましい例として は、例えば、基材に接する層は密着性を持たせるために柔らかい構造とし、次に基 材にガスバリア性を持たせるために固い構造とし、更に応力緩和層として柔らかい 層を有し、更にもう一層ガスバリァ層兼ハードコート層として固い構造を有するよ うな積層膜である。  As a preferable example of laminating such a gas-parallel amorphous boron nitride film, for example, a layer in contact with the base material has a soft structure in order to have adhesion, and then has a hard structure in order to have a gas barrier property in the base material. Further, the laminated film has a soft layer as a stress relaxation layer and a hard structure as a gas barrier layer and a hard coat layer.
即ち、積層膜において、 第 1のアモルファス窒化硼素薄膜上に、第 2のァモルフ ァス窒化硼素薄膜が積層される場合、基材表面側より該第 1のアモルファス窒化硼 素薄膜は BNxCy : H (y >0. 3)、 次いで該第 2のアモルファス窒化硼素薄膜 は BNxCy : H (y≤0. 3) であるアモルファス窒化硼素薄膜を積層すること が好ましい。 That is, in the case where the second amorphous boron nitride thin film is laminated on the first amorphous boron nitride thin film in the laminated film, the first amorphous boron nitride thin film is formed from the substrate surface side. The elemental thin film is BN x C y : H (y> 0.3), and then the second amorphous boron nitride thin film is a laminate of an amorphous boron nitride thin film of BN x C y : H ( y ≤ 0.3). Is preferred.
アモルファス窒化硼素膜は単層、または 2層以上積層されてよいが、膜全体の厚 みの合計は、しなやかさを保ち折り曲げに対する耐性を保つ点で 10 m以下が好 ましい。  The amorphous boron nitride film may be a single layer or a laminate of two or more layers, but the total thickness of the entire film is preferably 10 m or less from the viewpoint of maintaining flexibility and resistance to bending.
また 1層の厚みは、膜厚が厚いと曲げ応力などがかかった際に応力を緩和出来ず クラックが発生してしまうため、各層の厚みは 500 nm以下であることが好まし く、 より好ましくは 200 nm以下である。 また、 5 nmより薄くなると均一に膜 を形成することが困難となるため好ましくない。  The thickness of each layer is preferably 500 nm or less, and more preferably 500 nm or less, because when the thickness is large, stress cannot be relieved when bending stress is applied and cracks occur. Is less than 200 nm. On the other hand, if the thickness is less than 5 nm, it is difficult to form a uniform film, which is not preferable.
次に上記アモルファス窒化硼素膜を成膜する方法について説明する。  Next, a method of forming the amorphous boron nitride film will be described.
窒化硼素膜を得る方法としては、蒸着法、 スパッタリング法、 イオンプレーティ ング法のような物理的気相成長法(PVD法) と、 プラズマ CVD法などの化学的 気相成長法 (CVD法) が知られている。  Methods for obtaining boron nitride films include physical vapor deposition (PVD) such as evaporation, sputtering, and ion plating, and chemical vapor deposition (CVD) such as plasma CVD. It has been known.
しかし前述のように、アモルファス窒化硼素膜の物性を、成膜する原料を変化さ せずに層構成を自由に変化させることが出来る製膜方法は化学的気相成長法(CV D) に限られ、蒸着法ゃスパッタリング法、イオンプレーティング法などのような 物理的気相成長法(PVD法)では同じチャンバ一内で性質の違う膜を積層するた めには原料であるターゲットを変更しなければならず、層構成を変化させることは 困難である。 またこれらは真空プロセスであるため生産性が低く好ましくない。 従って、積層膜を作製する製膜法としてはプラズマ CVD法が好ましい。プラズ マ CVD法では、成膜する基材温度、 プラズマに供給する電力、周波数により生成 する窒化硼素膜の性質を変化させることが出来る。高温で製膜するほど、或いは高 電力 ·高周波数の電界をかけるほど固くガスバリァ性の高い膜となり、低温で製膜 するほど、或いは低電力'低周波数の電界をかけるほど柔らかく線膨張率の大きい 膜を作ることが出来る。 However, as mentioned above, the film formation method that can freely change the physical properties of the amorphous boron nitride film without changing the material for film formation is limited to chemical vapor deposition (CV D). In the physical vapor deposition (PVD) method such as evaporation method, sputtering method, and ion plating method, in order to stack films with different properties in the same chamber, the target which is the raw material must be changed. It is difficult to change the layer structure. Further, these are not preferable because the productivity is low because they are vacuum processes. Therefore, a plasma CVD method is preferable as a film forming method for producing a laminated film. In the plasma CVD method, the properties of the boron nitride film to be formed can be changed depending on the temperature of the substrate to be formed, the power supplied to the plasma, and the frequency. The higher the temperature, the higher the film The higher the electric field of electric power and high frequency, the harder the film becomes and the higher the gas barrier property. The more the film is formed at low temperature, or the lower the electric field of electric power and the lower frequency, the softer the film and the larger the coefficient of linear expansion.
し力 ¾し、通常のプラズマ CVD法は真空プロセスであり好ましくない。前記した ように、 特開平 5— 2 3 9 6 48号公報では、 0. 0 3 6 P a (3. 6 X 1 0 -7 気圧) 下、 特開平 8 -4 1 6 3 3号公報では 5 X 1 0— 6T o r r (6. 6 X 1 0一 9気圧) 下、 特開 20 0 1— 1 54 9 6号公報では 2T o r r (2. 6 X 1 0— 3気 圧) 下で製膜している。 However , ordinary plasma CVD is a vacuum process and is not preferred. As described above, in Japanese Laid-5-2 3 9 6 48 JP, 0. 0 3 6 P a ( 3. 6 X 1 0 - 7 atm) under the Patent 8-4 1 6 3 3 No. 5 X 1 0- 6 T orr ( 6. 6 X 1 0 one 9 atm) under Patent 20 0 1 1 54 9 6 discloses a 2T orr (2. 6 X 1 0- 3 atmospheric pressure) under The film is being formed.
しかし本発明者の検討の結果、特定の条件下においては大気圧または大気圧近傍 のガス圧でもプラズマ CVD法で窒化硼素膜の製膜が可能であることを発見した。 大気圧近傍でのプラズマ CVD法では、真空下のプラズマ CVD法に比べ、減圧に する必要がなく生産性が高いだけでなく、プラズマ密度が高密度であるために製膜 速度が速いという効果も見出され、真空下のプラズマ C V D法よりも優れた製膜方 法であることが明らかとなった。  However, as a result of the study by the present inventors, it has been found that under specific conditions, it is possible to form a boron nitride film by plasma CVD even at atmospheric pressure or a gas pressure near atmospheric pressure. Compared to the plasma CVD method under vacuum, the plasma CVD method near atmospheric pressure not only does not require pressure reduction and has high productivity, but also has the effect of high film density and high film formation speed due to the high plasma density. It was found that this method was superior to the plasma CVD method under vacuum.
また、大気圧下のプラズマ CVD法によって得られた窒化硼素膜は、真空下のプ ラズマ CVD法によって得られた窒化硼素膜よりも中心線平均表面粗さ (R a) が 小さい膜が得られるという驁くべき効果が明らかになった。 詳細は不明である力 プラズマ密度が高密度で高いエネルギーが印加され、気相成長した粒子同士の衝突 頻度が高いため (平均自由行程が短いため) であると推測している。  In addition, a boron nitride film obtained by plasma CVD under atmospheric pressure has a smaller center line average surface roughness (Ra) than a boron nitride film obtained by plasma CVD under vacuum. The effect that should be said became clear. The details are unknown. It is speculated that this is because the plasma density is high, high energy is applied, and the collision frequency between the particles grown in the vapor phase is high (the mean free path is short).
本発明に係るアモルファス窒化硼素膜表面の中心線平均表面粗さ (R a) は 1. 0 mm以下であることが好ましい。  The center line average surface roughness (R a) of the surface of the amorphous boron nitride film according to the present invention is preferably 1.0 mm or less.
ァモルファス窒化硼素膜の中心線平均粗さが小さレ、と、例えばこの層の上に透明 導電膜などを付与する際に、膜厚の均一な透明導電膜を形成出来、面抵抗の低い透 明導電膜を形成出来るようになる。 また、フィルムのガスバリア性の均一性が高く なる。 The center line average roughness of the amorphous boron nitride film is small. For example, when a transparent conductive film is applied on this layer, a transparent conductive film having a uniform film thickness can be formed, and the transparent film having a low sheet resistance can be formed. A bright conductive film can be formed. Further, the uniformity of gas barrier properties of the film is improved.
以下更に、大気圧或レヽは大気圧近傍でのプラズマ C V D法を用いたアモルファス 窒化硼素からなる膜を形成する装置につ て詳述する。  Hereinafter, an apparatus for forming a film made of amorphous boron nitride using a plasma CVD method at atmospheric pressure or near atmospheric pressure will be described in detail.
本発明のアモルファス窒化硼素膜の形成方法で使用されるプラズマ製膜装置に ついて、第 1〜6図に基づいて説明する。 図中、符号 Fは基材の一例としての長尺 本発明において好ましく用いられる放電プラズマ処理は大気圧または大気圧近 傍で行われる。 大気圧近傍とは、 2 0 k P a〜1 1 0 k P aの圧力を表し、更に好 ましくは 9 3 k P a〜l 0 4 k P aである。  A plasma film forming apparatus used in the method for forming an amorphous boron nitride film of the present invention will be described with reference to FIGS. In the figure, the symbol F is a long length as an example of the substrate. The discharge plasma treatment preferably used in the present invention is performed at or near atmospheric pressure. The vicinity of the atmospheric pressure indicates a pressure of 20 kPa to 110 kPa, and more preferably 93 kPa to 104 kPa.
第 1図は、プラズマ製膜装置に備えられたプラズマ放電処理室の 1例を示す。第 1図のプラズマ放電処理室 1 0において、 フィルム状の基材 Fは搬送方向 (図中、 時計回り) に回転するロール電極 2 5に巻き回されながら搬送される。 ロール電極 2 5の周囲に固定されている複数の固定電極 2 6はそれぞれ円筒から構成され、口 ール電極 2 5に対向させて設置される。  FIG. 1 shows an example of a plasma discharge processing chamber provided in a plasma film forming apparatus. In the plasma discharge processing chamber 10 shown in FIG. 1, the film-shaped substrate F is transported while being wound around the roll electrode 25 rotating in the transport direction (clockwise in the figure). The plurality of fixed electrodes 26 fixed around the roll electrode 25 are each formed of a cylinder, and are installed so as to face the hole electrode 25.
プラズマ放電処理室 1 0を構成する放電容器 1 1はパイレックス ( R )ガラス製 の処理容器が好ましく用いられる力 電極との絶縁がとれれば金属製のものを用い ることも可能である。例えば、アルミニウムまたはステンレスのフレームの内面に ポリイミド樹脂等を貼り付けてもよく、該金属フレームにセラミックス溶射を行い 絶縁性をとつてもよい。  As the discharge vessel 11 constituting the plasma discharge processing chamber 10, a metal vessel can be used as long as insulation from a force electrode, which is preferably a Pyrex (R) glass processing vessel, can be obtained. For example, a polyimide resin or the like may be attached to the inner surface of an aluminum or stainless steel frame, and the metal frame may be sprayed with ceramics to obtain insulation.
ロール電極 2 5に卷き回された基材 Fは、 ニップローラ 1 5、 1 5、 1 6で押圧 され、ガイドローラ 2 4で規制されて放電容器 1 1内部に確保された放電処理空間 に搬送され、 放電プラズマ処理され、 次いで、 ニップローラ 1 6、 ガイドローラ 2 7を介して次工程に搬送される。本発明では、真空系ではなくほぼ大気圧に近い圧 力下で放電処理により製膜できることから、 このような連続工程が可能となり、高 い生産性を上げることが出来る。 The substrate F wound around the roll electrode 25 is pressed by the nip rollers 15, 15, and 16, transported to the discharge processing space secured inside the discharge vessel 11 by being regulated by the guide rollers 24. And discharge plasma treatment, then nip roller 16 and guide roller 2 It is conveyed to the next process via 7. In the present invention, since a film can be formed by a discharge treatment under a pressure close to the atmospheric pressure instead of a vacuum system, such a continuous process can be performed, and high productivity can be increased.
尚、 仕切板 1 4、 1 4は前記-ップローラ 1 5、 1 5、 1 6に近接して配置され 基材 Fに同伴する空気が放電容器 1 1内に進入するのを抑制する。この同伴される 空気は、放電容器 1 1内の気体の全体積に対し、 1体積%以下に抑えることが好ま しく、 0 . 1体積%以下に抑えることがより好ましい。 前記-ップローラ 1 5及び 1 6により、 それを達成することが可能である。  The partition plates 14 and 14 are arranged close to the top rollers 15, 15 and 16, and suppress the air accompanying the substrate F from entering the discharge vessel 11. This entrained air is preferably suppressed to 1% by volume or less, more preferably 0.1% by volume or less, based on the total volume of the gas in the discharge vessel 11. It is possible to achieve this with the help of rollers 15 and 16.
尚、放電プラズマ処理に用いられる混合ガスは、給気口 1 2から放電容器 1 1に 導入され、 処理後のガスは排気口 1 3から排気される。  The mixed gas used for the discharge plasma treatment is introduced into the discharge vessel 11 from the air supply port 12, and the gas after the treatment is exhausted from the exhaust port 13.
ロール電極 2 5はアース電極であり、印加電極である複数の固定電極 2 6との間 で放電させ、当該電極間に前述したような反応性ガスを導入してプラズマ状態とし、 前記ロール電極 2 5に卷き回しされた長尺フィルム状の基材を前記プラズマ状態 の反応性ガスに晒すことによって、 反応性ガス由来の膜を形成する。  The roll electrode 25 is a ground electrode, is discharged between a plurality of fixed electrodes 26 serving as application electrodes, and the above-described reactive gas is introduced between the electrodes to form a plasma state. The film derived from the reactive gas is formed by exposing the long film-shaped substrate wound in 5 to the reactive gas in the plasma state.
前記電極間には、高いプラズマ密度を得て製膜速度を大きくし、更に炭素含有率 を所定割合内に制御するため、高周波電圧で、 ある程度大きな電力を供給すること が好ましい。 具体的には、 1 k H z以上、 2 5 0 O MH z以下の高周波の電圧を印 加することが好ましく、更に 1 k H z〜 1 MH zの間のいずれかの周波数の電圧と、 1 ΜΗ ζ〜2 5 0 O MH zの間のいずれかの周波数の電圧を重畳して印加するこ とがより好ましい。  To obtain a high plasma density between the electrodes and increase the film forming speed and to control the carbon content within a predetermined ratio, it is preferable to supply a certain amount of high power with a high frequency voltage. Specifically, it is preferable to apply a high-frequency voltage of 1 kHz to 250 MHz, and a voltage of any frequency between 1 kHz and 1 MHz, It is more preferable to superimpose and apply a voltage of any frequency between 150 and 250 MHz.
また、 電極間に供給する電力の下限値は、 1 WZ c m2以上であることが好まし く、 高いガスバリァ性の窒化硼素膜を得るためには 5 W/ c m2以上であればより 一層好ましいが、 5 O W/ c m2以上では放電が不安定なアーク放電となることが あり、 得られる窒化硼素膜の均一性が低下することがあるため、 50WZcm2以 下が好ましい。 また、 ΙΚΗζ〜: 1MHzの周波数の電圧と 1ΜΗζ〜2500M H zの周波数の電圧を重畳する際には、 1MH z〜250 OMH zの電圧は 1 kH z〜 1MH zの周波数の電圧よりも小さいことが好ましく、 1 kH z〜 1MH zの 電圧の 2割〜 8割の電圧であることが好ましレ、。 尚、電極における電圧の印加面積 (cm2) は放電が起こる範囲の面積のことである。 The lower limit of the power supplied between the electrodes is preferably 1 WZ cm 2 or more, and more preferably 5 W / cm 2 or more in order to obtain a boron nitride film having high gas barrier properties. but to be a discharge is unstable arc discharge at 5 OW / cm 2 or more Yes, the uniformity of the resulting boron nitride film may be reduced, so that it is preferably 50 WZcm 2 or less. Also, when superimposing a voltage with a frequency of 1 MHz and a voltage with a frequency of 1ΜΗζ to 2500 MHz, the voltage of 1 MHz to 250 OMHz should be smaller than the voltage of 1 kHz to 1 MHz. Preferably, the voltage is 20% to 80% of the voltage of 1 kHz to 1 MHz. Note that the voltage application area (cm 2 ) of the electrode is the area in which discharge occurs.
また、電極間に印加する高周波電圧は、 断続的なパルス波であっても、連続した サイン波であってもよいが、製膜速度が大きくなることから、サイン波であること が好ましい。  The high-frequency voltage applied between the electrodes may be an intermittent pulse wave or a continuous sine wave, but is preferably a sine wave because the film forming speed is increased.
このような電極としては、金属母材上に誘電体を被覆したものであることが好ま しレ、。少なくとも固定電極 26とロール電極 25のいずれか一方に誘電体を被覆す ること、好ましくは、 両方に誘電体を被覆することである。誘電体としては、 非誘 電率が 6〜45の無機物であることが好ましい。  Such an electrode is preferably a metal base material coated with a dielectric. At least one of the fixed electrode 26 and the roll electrode 25 is coated with a dielectric, and preferably both are coated with a dielectric. The dielectric is preferably an inorganic substance having a non-electrical conductivity of 6 to 45.
電極 25、 .26の一方に固体誘電体を設置した場合の固体誘電体と電極の最短距 離、上記電極の双方に固体誘電体を設置した場合の固体誘電体同士の距離としては、 いずれの場合も均一な放電を行う観点から、 0. 3 mm〜 20 mmが好ましく、 特 に好ましくは lmm±0. 5 mmである。 この電極間の距離は、電極周囲の誘電体 の厚さ、 印加電圧の大きさを考慮して決定される。  The minimum distance between the solid dielectric and the electrode when a solid dielectric is placed on one of the electrodes 25 and .26, and the distance between the solid dielectrics when the solid dielectric is placed on both of the electrodes, In this case, from the viewpoint of uniform discharge, the thickness is preferably 0.3 mm to 20 mm, and particularly preferably lmm ± 0.5 mm. The distance between the electrodes is determined in consideration of the thickness of the dielectric around the electrodes and the magnitude of the applied voltage.
また、基材を電極間に載置或いは電極間を搬送してプラズマに晒す場合には、基 材を片方の電極に接して搬送出来るロール電極仕様にするだけでなく、更に歸電体 表面を研磨仕上げし、 電極の表面粗さ Rm a x ( J I S B 0601) を 10 μ m以下にすることで誘電体の厚み及び電極間のギヤップを一定に保つことが出来 放電状態を安定化出来る。更に、誘電体の熱収縮差や残留応力による歪みやひび割 れをなくし、かつ、 ノンポーラスな高精度の無機誘電体を被覆することで大きく耐 久性を向上させることが出来る。 When the substrate is placed between the electrodes or transported between the electrodes and exposed to plasma, not only is the roll electrode specification capable of transporting the substrate in contact with one of the electrodes, but also the surface of the return material is further improved. By polishing and reducing the electrode surface roughness Rmax (JISB0601) to 10 μm or less, the thickness of the dielectric and the gap between the electrodes can be kept constant, and the discharge state can be stabilized. Furthermore, distortion and cracking due to the difference in thermal contraction of the dielectric and residual stress In addition, the durability can be greatly improved by coating with a non-porous high-precision inorganic dielectric.
また、金属母材に対する誘電体被覆による電極製作において、前記のように、誘 電体を研磨仕上げすることや、電極の金属母材と誘電体間の熱膨張の差をなるベく 小さくすることが必要であるので、母材表面に、応力を吸収出来る層として泡混入 量をコントロールして無機質の材料をライニングすることが好まし 、。特に材質と しては琺瑯等で知られる溶融法により得られるガラスであることがよく、更に導電 性金属母材に接する最下層の泡混入量を 2 0〜 3 0体積%とし、 次層以降を 5体 積%以下とすることで、 緻密かつひび割れ等の発生しない良好な電極が出来る。  In addition, in manufacturing an electrode by coating a metal base material with a dielectric, as described above, the dielectric is polished and finished, and the difference in thermal expansion between the metal base material and the dielectric of the electrode is made as small as possible. Therefore, it is preferable that the surface of the base material is lined with an inorganic material as a layer capable of absorbing stress by controlling the amount of foam mixed therein. In particular, the material is preferably glass obtained by a melting method known as an enamel, and the amount of bubbles mixed in the lowermost layer in contact with the conductive metal base material is set to 20 to 30% by volume. By setting the content to 5% by volume or less, a good electrode that is dense and free from cracks can be obtained.
'また、電極の母材に誘電体を被覆する別の方法として、セラミッタスの溶射を空 隙率 1 0 V o 1 %以下まで緻密に行レ、、更にゾルゲル反応により硬化する無機質の 材料にて封孔処理を行うことが挙げられる。 ここでゾルゲル反応の促進には、熱硬 化や U V硬化がよく、更に封孔液を希釈し、 コーティングと硬化を逐次で数回繰り 返すと、 より一層無機質化が向上し、 劣化のない緻密な電極が出来る。  'Also, as another method of coating the dielectric material on the base material of the electrode, the ceramics is sprayed densely to a porosity of 10 Vo 1% or less, and then an inorganic material that is cured by a sol-gel reaction. Performing a sealing treatment may be mentioned. In order to promote the sol-gel reaction, thermal hardening and UV curing are good.If the sealing liquid is further diluted and coating and curing are repeated several times in succession, the mineralization is further improved and the density without deterioration is improved. Electrode.
第 2 ( a )図及び第 2 ( b )図はロール電極 2 5の一例としてロール電極 2 5 c、 2 5 Cを示したものである。  2 (a) and 2 (b) show roll electrodes 25c and 25C as an example of roll electrode 25. FIG.
アース電極であるロール電極 2 5 cは、 第 2 ( a ) 図に示すように、金属等の導 電性母材 2 5 aに対しセラミックスを溶射後、無機材料を用いて封孔処理したセラ ミック被覆処理誘電体 2 5 bを被覆した組み合わせで構成されているものである。 セラミック被覆処理誘電体を 1 mm被覆し、口一ル径を被覆後 2 0 0 ψとなるよう に製作し、 アースに接地する。 溶射に用いるセラミックス材としては、 アルミチ ' 窒化珪素等が好ましく用いられるが、 この中でもアルミナが加工し易いので、更に 好ましく用いられる。 ' 或いは、 第 2 ( b ) 図に示すロール電極 2 5 Cの様に、 金属等の導電性母材 2 5 Aヘライニングにより無機材料を設けたライユング処理誘電体 2 5 Bを被覆した 組み合わせから構成してもよい。 ライニング材としては、珪酸塩系ガラス、硼酸塩 系ガラス、 リ酸塩系ガラス、 ゲルマン酸塩系ガラス、 亜テルル酸塩ガラス、 アルミ ン酸塩系ガラス、バナジン酸塩ガラスが好ましく用いられる力 S、 この中でも硼酸塩 系ガラスが加工し易いので、 更に好ましく用いられる。 As shown in Fig. 2 (a), the roll electrode 25c, which is a ground electrode, is formed by spraying ceramic onto a conductive base material 25a such as a metal, and then sealing it with an inorganic material. It is composed of a combination in which a dielectric coating 25b is coated. Cover the dielectric with 1 mm of ceramic coating, make it to a diameter of 200 mm after coating, and connect to earth. As a ceramic material used for thermal spraying, aluminum nitride silicon nitride or the like is preferably used. Among them, alumina is more preferably used because it is easy to process. ' Alternatively, as in the case of a roll electrode 25C shown in FIG. 2 (b), a conductive base material 25A of metal or the like is coated with a lined dielectric 25B provided with an inorganic material by lining. May be. As the lining material, silicate glass, borate glass, silicate glass, germanate glass, tellurite glass, aluminate glass, and vanadate glass are preferably used. Of these, borate glass is more preferably used because it is easy to process.
金属等の導電性母材 2 5 a、 2 5 Aとしては、 銀、 白金、 ステンレス、 アルミ二 ゥム、 鉄等の金属等が挙げられるが、 加工の観点からステンレスが好ましい。 また、 尚、本実施の形態においては、 ロール電極の母材は冷却水による冷却手段 を有するステンレス製ジャケットロール母材を使用している (不図示)。  Examples of the conductive base materials 25a and 25A such as metals include metals such as silver, platinum, stainless steel, aluminum, and iron, and stainless steel is preferable from the viewpoint of processing. In addition, in the present embodiment, the base material of the roll electrode is a stainless steel jacket roll base material having cooling means with cooling water (not shown).
更に、 ロール電極 2 5 c、 2 5 C (ロール電極 2 5も同様) は、 図示しないドラ イブ機構により軸部 2 5 d、 2 5 Dを中心として回転駆動される様に構成されてい る。  Further, the roll electrodes 25c and 25C (same for the roll electrodes 25) are configured to be driven to rotate about the shaft portions 25d and 25D by a drive mechanism (not shown).
第 3 ( a ) 図には固定電極 2 6の概略斜視図を示した。 また、 固定電極は、 円筒 形状に限らず、 第 3 ( b ) 図の固定電極 3 6の様に角柱型でもよい。 円柱型の電極 2 6に比べて、角柱型の電極は放電範囲を広げる効果があるので、形成する膜の性 質などに応じて好ましく用いられる。  FIG. 3 (a) is a schematic perspective view of the fixed electrode 26. Further, the fixed electrode is not limited to a cylindrical shape, and may be a prismatic type like the fixed electrode 36 in FIG. 3 (b). Compared with the columnar electrode 26, the prismatic electrode has the effect of expanding the discharge range, and is therefore preferably used depending on the properties of the film to be formed.
固定電極 2 6、 3 6 V、ずれであっても上記記載の口ール電極 2 5 c、 口ール電極 2 5 Cと同様な構造を有する。 即ち、 中空のステンレスパイプ 2 6 a、 3 6 aの周 囲を、 ロール電極 2 5 ( 2 5 c , 2 5 C)同様に、誘電体 2 6 b、 3 6 bで被覆し、 放電中は冷却水 ίこよる冷却が行えるようになつている。 誘電体 2 6 b、 3 6 bは、 セラミック被覆処理誘電体及ぴライニング処理誘電体のいずれでもよい。  The fixed electrodes 26 and 36 V have the same structure as the above-described portal electrodes 25 c and 25 C even if they are shifted. That is, the surroundings of the hollow stainless steel pipes 26a and 36a are covered with dielectrics 26b and 36b in the same manner as the roll electrodes 25 (25c and 25C). Cooling water Cooling can be performed. The dielectrics 26 b and 36 b may be either a ceramic-coated dielectric or a lining-treated dielectric.
尚、固定電極は誘電体の被覆後 1 2 φまたは 1 5 ψとなるように製作され、当該 電極の数は、 例えば上記ロール電極の円周上に沿って 1 4本設置している。 The fixed electrode is manufactured so as to have a diameter of 12 φ or 15 mm after coating with a dielectric. For example, 14 electrodes are provided along the circumference of the roll electrode.
第 4図には、第 3 ( b ) 図の角型の固定電極 3 '6をロール電極 2 5の周りに配設 したプラズマ放電処理室 3 0を示した。第 4図において、第 1図と同じ部材につい ては同符号を伏して説明を省略する。  FIG. 4 shows a plasma discharge processing chamber 30 in which the rectangular fixed electrode 3′6 of FIG. 3 (b) is arranged around the roll electrode 25. In FIG. 4, the same members as those in FIG.
第 5図には、第 4図のプラズマ放電処理室 3 0が設けられたプラズマ製膜装置 5 0を示した。第 5図において、プラズマ放電処理室 3 0の他に、ガス発生装置 5 1、 電源 4 1、電極冷却ュ-ット 5 5等が装置構成として配置されている。電極冷却ュ ニット 5 5は、冷却剤の入ったタンク 5 7とポンプ 5 6とからなる。冷却剤として は、 蒸留水、 油等の絶縁性材料が用いられる。  FIG. 5 shows a plasma film forming apparatus 50 provided with the plasma discharge processing chamber 30 of FIG. In FIG. 5, in addition to the plasma discharge processing chamber 30, a gas generator 51, a power supply 41, an electrode cooling cut 55, and the like are arranged as a device configuration. The electrode cooling unit 55 includes a tank 57 containing a coolant and a pump 56. As a cooling agent, an insulating material such as distilled water or oil is used.
第 5図、第 4図のプラズマ放電処理室 3 0内の電極間のギャップは、例えば l m m程度に設定される。  The gap between the electrodes in the plasma discharge processing chamber 30 shown in FIGS. 5 and 4 is set to, for example, about 1 mm.
プラズマ放電処理室 3 0内に口ール電極 2 5、固定電極 3 6を所定位置に配置し、 ガス発生装置 5 1で発生させた混合ガスを流量制御して、 給気口 1 2より供給し、 放電容器 1 1内をプラズマ処理に用いる混合ガスで充填し不要分については排気 口より排気する。  A nozzle electrode 25 and a fixed electrode 36 are arranged at predetermined positions in the plasma discharge processing chamber 30, and the mixed gas generated by the gas generator 51 is controlled in flow rate and supplied from the air supply port 12. Then, the inside of the discharge vessel 11 is filled with the mixed gas used for the plasma processing, and unnecessary portions are exhausted from the exhaust port.
次に電源 4 1により固定電極 3 6に電圧を印加し、ロール電極 2 5はアースに接 地し、放電プラズマを発生させる。 ここでロール状の元巻き基材 F Fからロール 5 4、 5 4、 5 4を介して基材が供給され、 ガイドロール 2 4を介して、 プラズマ放 電処理室 3 0内の電極間を口ール電極 2 5に片面接触した状態で搬送される。この とき放電プラズマにより基材 Fの表面が放電処理され、その後にガイドローノレ 2 7 を介して次工程に搬送される。 ここで、基材 Fはロール電極 2 5に接触していない 面のみ放電処理がなされる。  Next, a voltage is applied to the fixed electrode 36 by the power supply 41, and the roll electrode 25 is grounded to generate discharge plasma. Here, the base material is supplied from the roll-shaped base material FF through the rolls 54, 54, 54, and the gap between the electrodes in the plasma discharge processing chamber 30 is fed through the guide roll 24. It is transported in a state of contacting the single-sided electrode 25 on one side. At this time, the surface of the base material F is subjected to a discharge treatment by the discharge plasma, and then is conveyed to the next step via the guide roller 27. Here, the discharge treatment is performed only on the surface of the substrate F that is not in contact with the roll electrode 25.
また、放電時の高温による悪影響を抑制するため、基材の温度を常温(1 5 °C〜 25 °C) 〜 2 50 °C未満、更に好ましくは常温〜 200 °C内で抑えられるように必 要に応じて電極冷却ュニット 5 5で冷却する。 In addition, in order to suppress the adverse effects of high temperature during discharge, the temperature of the base (25 ° C) to less than 250 ° C, more preferably at room temperature to 200 ° C, if necessary, by cooling with an electrode cooling unit 55.
また、第 6図は、本発明の膜の形成方法で用いることが出来るプラズマ製膜装置 60であり、電極間に载置できない様な性状、例えば厚みのある基材 6 1上に膜を 形成する場合に、予めプラズマ状態にした反応性ガスを基材上に噴射して薄膜を形 成するためのものである。 レンチキュラーレンズやフレネルレンズ、 円筒等、非平 面形状の基材上に形成する場合にも、このようなプラズマジヱット方式による製膜 方法が好ましい。  FIG. 6 shows a plasma film forming apparatus 60 that can be used in the film forming method of the present invention. The film forming apparatus 60 has a property that cannot be placed between electrodes, for example, forming a film on a thick base material 61. In this case, a reactive gas in a plasma state is sprayed onto the base material to form a thin film. Such a film formation method using a plasma jet method is also preferable when the film is formed on a non-planar base material such as a lenticular lens, a Fresnel lens, and a cylinder.
第 6図のプラズマ製膜装置において、 3 5 aは誘電体、 3 5 bは金属母材、 6 5 は電源である。金属母材 3 5 bに誘電体 35 aを被覆したスリット状の放電空間に、 上部から不活性ガス及び反応性ガスからなる混合ガスを導入し、電源 6 5により高 周波電圧を印加することにより反応性ガスをプラズマ状態とし、該プラズマ状態の 反応性ガスを基材 6 1上に噴射することにより基材 6 1表面に膜を形成する。  In the plasma film forming apparatus shown in FIG. 6, 35a is a dielectric, 35b is a metal base material, and 65 is a power supply. A mixed gas consisting of an inert gas and a reactive gas is introduced from above into a slit-shaped discharge space in which a dielectric material 35a is coated on a metal base material 35b, and a high-frequency voltage is applied by a power supply 65. The reactive gas is turned into a plasma state, and the reactive gas in the plasma state is sprayed onto the substrate 61 to form a film on the surface of the substrate 61.
第 5図の電源 4 1、第 6図の電源 6 5などの本発明の膜の形成に用いるプラズマ 製膜装置の電源としては、特に限定はないが、神鋼電機製高周波電源 (3 kHz), 神鋼電機製高周波電源 ( 5 k H z )、神鋼電機製高周波電源 (1 5 kH z),神鋼電 機製高周波電源 (50 kHz), ハイデン研究所製高周波電源 (連続モード使用、 1 00 kH z),パール工業製高周波電源 (200 kHz),パール工業製高周波電 源 (800 kHz)、 パール工業製高周波電源 (2MHz), 日本電子製高周波電源 (1 3. 5 6 MHz), パール工業製高周波電源 ( 2 7 MH z )、 パール工業製高周 波電源 (1 50MHz) 等を使用出来る。 また、 40MH z、 54MH z、 6 OM Hz、 80MH z、 43 3MH z、 8 00MHz、 1. 3 GHz、 1. 5GH z、 1. 9 GH z、 2. 45GHz、 5. 2GHz、 1 0 GH zを発振する電源を用い てもよい。 また 2種以上の周波数を重畳して用いても良い。 その際の好ましい組み 合わせとしては、 1 kH z〜: 1MH zの電源、と、 1MH z〜250 OMH zの間の 電源を重畳することが好ましい。 The power source of the plasma film forming apparatus used for forming the film of the present invention such as the power source 41 in FIG. 5 and the power source 65 in FIG. 6 is not particularly limited, but a high frequency power source (3 kHz) manufactured by Shinko Electric Co., Ltd. Shinko Electric high frequency power supply (5 kHz), Shinko Electric high frequency power supply (15 kHz), Shinko Electric high frequency power supply (50 kHz), Heiden Laboratory high frequency power supply (continuous mode, 100 kHz) , Pearl Industrial high frequency power supply (200 kHz), Pearl Industrial high frequency power supply (800 kHz), Pearl Industrial high frequency power supply (2 MHz), JEOL high frequency power supply (1 3.56 MHz), Pearl Industrial high frequency power supply (27 MHz), a high frequency power supply (150 MHz) manufactured by Pearl Industries, etc. can be used. Also 40 MHz, 54 MHz, 6 OM Hz, 80 MHz, 433 MHz, 800 MHz, 1.3 GHz, 1.5 GHz, 1.9 GHz, 2.45 GHz, 5.2 GHz, 10 GHz Using a power supply that oscillates May be. Also, two or more frequencies may be superimposed and used. As a preferable combination at that time, it is preferable to superimpose a power supply of 1 kHz to: 1 MHz and a power supply of 1 MHz to 250 OMHz.
次に、 アモルファス窒化硼素膜を得るために好ましい原料について説明する。 ァ モルファス窒化硼素膜の原料としては、硼素を含む化合物と窒素を含む化合物を混 合して用いる方法と、 窒素と硼素の双方を含む化合物を用いる場合がある。  Next, preferable raw materials for obtaining an amorphous boron nitride film will be described. As a raw material of the amorphous boron nitride film, there are a method using a mixture of a compound containing boron and a compound containing nitrogen, and a method using a compound containing both nitrogen and boron.
硼素源としては、 ジボラン (B2H6)、 テトラボラン (B4H1())、 フッ化硼素 (B F3)、塩化硼素(BC 13)、臭化硼素(BB r 3)、ボランージェチルエーテル錯体、 ボラン一 THF錯体、 ボラン一ジメチルスルブイ ド錯体、三フッ化硼素ジェチルェ 一テル錯体、 トリェチルボラン、 トリメ トキシボラン、 トリエトキシボラン、 トリ (イソプロボキシ) ボラン、 等がある。 The boron source, diborane (B 2 H 6), tetraborane (B 4 H 1 ()) , boron fluoride (BF 3), boron chloride (BC 1 3), boron bromide (BB r 3), Boran Examples include getyl ether complex, borane-THF complex, borane-dimethylsulfide complex, boron trifluoride getyl ether complex, triethylborane, trimethoxyborane, triethoxyborane, and tri (isopropoxy) borane.
窒素源としては、 窒素ガス (N2)、 アンモニア (NH3)、 メチルァミン、 ジメチ ルァミン、 トリメチノレアミン、 ェチルメチノレアミン、 ァセトニトリルなどがある。 しかしジポランや塩化硼素は危険で扱いにくく、また窒素と等量を合わせるのが 困難であるため、硼素と窒素が 1 : 1で含まれる化合物から窒化硼素膜を作製する ことが好ましい。 Nitrogen sources include nitrogen gas (N 2 ), ammonia (NH 3 ), methylamine, dimethylamine, trimethinoleamine, ethylmethinoleamine, and acetonitrile. However, diporane and boron chloride are dangerous and difficult to handle, and it is difficult to match them with nitrogen. Therefore, it is preferable to form a boron nitride film from a compound containing boron and nitrogen in a ratio of 1: 1.
このような、硼素と窒素を等量含む化合物としては、 ボランージメチルアミン錯 体、 ボラン一トリェチルァミン錯体、 ボラン一ジメチルァ二リン錯体、 ボランーピ リジン錯体、 ボラゾール、 トリメチルポラゾール、 トリェチルボラゾール、 トリイ ソプロピルボラゾール、 ボラゾナフタレン (B5N5H8)、 ボラゾビフエニル (Be Ν6Ηαο) などがある。 Examples of such a compound containing an equivalent amount of boron and nitrogen include a borane-dimethylamine complex, a borane-triethylamine complex, a borane-dimethylaline complex, a borane-pyridine complex, borazole, trimethylporazole, triethylborazole, and triethylamine. isopropyl Bora tetrazole, Bora zone naphthalene (B 5 N 5 H 8) , and the like Borazobifueniru (Be Ν 6 Η αο).
中でも、 既に窒素と硼素が 3量化している、 前記一般式 (2) で表される置換ま たは無置換のボラゾール類が好ましく用いられる。 これらボラゾール類は、大気圧下で常温〜 1 0 0。Cの範囲で十分な蒸気圧を有し ているため、 大気圧プラズマ C V D法に適した原料化合物である。 Of these, substituted or unsubstituted borazoles represented by the above general formula (2), in which nitrogen and boron are already trimerized, are preferably used. These borazoles are at normal temperature to 100 under atmospheric pressure. Since it has a sufficient vapor pressure in the range of C, it is a raw material compound suitable for atmospheric pressure plasma CVD.
このようなポラゾール類としては、例えば、ボラゾール、 トリメチルボラゾール、 トリェチルポラゾール、 トリー n—プロピルポラゾール、 トリイソプロピルボラゾ ール、 トリ一 n—ブチルポラゾール、 トリイソプチルポラゾール、 トリー tーブチ ルポラゾール、 トリフエ二ルポラゾールなどが挙げられる。 また 1^〜1 3が異なる ボラゾール誘導体でも良く、 例えば、 メチルボラゾール、 ジメチルポラゾール、 メ チノレエチノレポラゾーノレ、 ジメチノレエチノレポラゾーノレ、 メチノレジェチノレボラゾーノレ、 ェチルボラゾール、 ジェチルボラゾール、 ジメチルイソプロピルポラゾール、 メチ ルェチルフエニルボラゾール、 等が挙げられる。 Examples of such porazoles include borazole, trimethyl borazole, triethyl porazole, tree n -propyl porazole, triisopropyl borazole, tri 1 n-butyl porazole, triisobutyl porazole, and tree t-butylporazole, triphenylporazole, and the like. The 1 ^ to 1 3 may be a different vorazole derivatives, for example, methyl mullet tetrazole, dimethyl polariton tetrazole, main Chino milled by wet Chino repos la zone Honoré, dimethylcarbamoyl Honoré ethyl Honoré polariton zone Honoré, methylcarbamoyl Bruno Leger Chino les Bora Eaux Honoré, Echiruborazoru , Getylborazole, dimethylisopropylporazole, methylethylphenylborazole, and the like.
これらのボラゾール類の中でも好ましくは、 ポラゾール、 トリメチルボラゾール である。  Of these borazoles, preferred are porazole and trimethylborazole.
これらの化合物は常温常圧で、 気体、 液体、 固体いずれの状態であっても構わな いが、 気体の場合にはそのまま放電空間に導入出来るが、 液体、 固体の場合は、 加 熱、 バブリング、 減圧、'超音波照射等の手段により気化させて使用する。 また、 溶 媒によって希釈して使用してもよく、 溶媒は、 メタノール、 エタノール、 n—へキ サンなどの有機溶媒及びこれらの混合溶媒が使用出来る。尚、これらの希釈溶媒は、 プラズマ放電処理中において、 分子状、 原子状に分解されるため、影響は殆ど無視 することが出来る。  These compounds may be in a gas, liquid, or solid state at normal temperature and normal pressure.In the case of gas, they can be directly introduced into the discharge space, but in the case of liquid or solid, heating and bubbling It is used after being vaporized by means such as decompression and ultrasonic irradiation. Further, the solvent may be used after being diluted with a solvent. As the solvent, an organic solvent such as methanol, ethanol, n-hexane or a mixed solvent thereof can be used. In addition, these diluting solvents are decomposed into molecules and atoms during the plasma discharge treatment, so that the influence can be almost ignored.
更に、膜中の炭素、水素の含有率を調整するために前記の如く混合ガス中に水素 ガス等を混合してもよく、 これらの反応性ガスに対して、 窒素ガス及び/または周 期表の第 1 8属原子、 具体的には、 ヘリウム、 ネオン、 アルゴン、 クリプトン、 キ セノン、 ラドン等、 特に、 ヘリウム、 アルゴンが好ましく用いられるが、 不活性ガ スを混合し、混合ガスとしてプラズマ放電発生装置(プラズマ発生装置) に供給す ることで膜形成を行う。不活性ガスと反応性ガスの割合は、得ようとする膜の性質 によつて異なる 、混合ガス全体に対し、不活性ガスの割合を 9 0 . 0 - 9 9 . 9 % として反応性ガスを供給する。 Further, a hydrogen gas or the like may be mixed in the mixed gas as described above in order to adjust the content of carbon and hydrogen in the film, and a nitrogen gas and / or a periodic table may be mixed with these reactive gases. Group 18 atoms of, specifically, helium, neon, argon, krypton, xenon, radon, etc., especially helium and argon are preferably used, Are mixed and supplied to a plasma discharge generator (plasma generator) as a mixed gas to form a film. The ratio of the inert gas to the reactive gas differs depending on the properties of the film to be obtained. The ratio of the inert gas is set to 90.0 to 99.9% with respect to the entire mixed gas. Supply.
本発明に係わるアモルファス窒化硼素膜の膜厚は、プラズマ処理の時間を増やし たり、処理回数を重ねること、或いは、混合ガス中の原料化合物の分圧を高めるこ とによって調整することが出来る。  The thickness of the amorphous boron nitride film according to the present invention can be adjusted by increasing the plasma treatment time, increasing the number of treatments, or increasing the partial pressure of the raw material compound in the mixed gas.
大気圧プラズマ C V D法により、炭素'水素含有率の異なるアモルファス窒化硼 素膜を積層する方法としては、例えば第 1図のプラズマ放電処理室の中を基材を搬 送させ或る組成のアモルファス窒化硼素膜を設け、巻き取った後、更に上記プラズ マ放電処理装置の条件を替えて製膜することを必要な回数だけ繰り返す方法、第 1 図のプラズマ放電処理室を複数台用意し、基材を搬送させそれぞれを通過するごと に 1層ずつ複数層を設ける方法、基材を複数台のプラズマ放電処理装置に通し、基 材の先頭と後尾をつなげ、搬送することにより各プラズマ放電処理装置で層を設け ることを複数回行う方法等が挙げられる。  As a method of laminating amorphous boron nitride films having different carbon and hydrogen contents by the atmospheric pressure plasma CVD method, for example, a substrate is transported through a plasma discharge treatment chamber shown in FIG. A method in which a boron film is provided and wound up, and then the film formation is repeated as many times as necessary by changing the conditions of the plasma discharge treatment apparatus. A plurality of plasma discharge treatment chambers shown in FIG. 1 are prepared. A method in which a plurality of layers are provided, one layer each time a substrate is transported and passes through each substrate, the base material is passed through a plurality of plasma discharge processing devices, the head and tail of the substrate are connected, and the substrate is transported. A method in which the layer is provided a plurality of times is exemplified.
本発明のアモルファス窒化硼素薄膜を形成する透明プラスチック基材としては、 実質的に透明であれば特に限定はなく、具体的には、ポリエチレンテレフタレート、 ポリエチレンナフタレート等のポリエステノレ、 ポリエチレン、 ポリプロピレン、 セ 口ファン、 セノレロースジァセテート、 セルローストリァセテ一ト、 セルロースァセ テートプチレート、 セノレロースァセテ一トプロピオネート、 セノレロースァセテ一ト フタレート、セルロースナイトレート等のセルロースエステル類またはそれらの誘 導体、 ポリ塩ィ匕ビニリデン、 ポリビニルアルコール、 ポリエチレンビュルアルコー ル、 シンジオタクティックポリスチレン、 ポリカーボネート、 ノルボルネン榭脂、 ポリメチルペンテン、 ポリエーテルケトン、 ポリイミ ド、 ポリエーテルスルホン、 ポリスルホン類、ポリエーテルケトンイミ ド、ポリアミ ド、フッ素樹脂、ナイ口ン、 ポリメチルメタクリレート、 ァクリル或いはポリアリレート類、或いはこれらの樹 脂とシリカ等との有機無機ハイブリッド樹脂等をあげることが出来る。 The transparent plastic substrate on which the amorphous boron nitride thin film of the present invention is formed is not particularly limited as long as it is substantially transparent. Specifically, polyester such as polyethylene terephthalate and polyethylene naphthalate, polyethylene, polypropylene, and polyethylene Mouth fans, cellulose esters such as cenorellose diacetate, cellulose triacetate, cellulose acetate butylate, cenorellose acetate propionate, cenorellose acetate phthalate, cellulose nitrate and derivatives thereof, Poly Shiridani vinylidene, polyvinyl alcohol, polyethylene vinyl alcohol, syndiotactic polystyrene, polycarbonate, norbornene resin, Polymethylpentene, Polyetherketone, Polyimide, Polyethersulfone, Polysulfones, Polyetherketoneimide, Polyamide, Fluororesin, Nippon, Polymethylmethacrylate, Acryl or Polyarylate, or these resins Organic-inorganic hybrid resins with silica or the like can be mentioned.
しかし大気圧プラズマ C V D法により成膜されるアモルファス窒化硼素膜は、製 膜温度が高いほどガスパリァ性が高くなること、またディスプレイ用透明支持体と して透明導電膜の形成等各種加熱プロセスをうけることがあるため、アモルファス 窒化硼素膜を形成する樹脂は、 高い耐熱性を有していることが好ましい。  However, the amorphous boron nitride film formed by the atmospheric pressure plasma CVD method has a higher gas barrier property as the film formation temperature is higher, and undergoes various heating processes such as formation of a transparent conductive film as a transparent support for a display. Therefore, it is preferable that the resin forming the amorphous boron nitride film has high heat resistance.
耐熱性としては、ガラス転移温度が 1 8 0 °C以上であることが好ましい。 このよ うな条件を満たすプラスチック基材としては、一部のポリカーボネィト、一部のシ クロォレフィンポリマー、 ポリエーテノレスノレホン、 ポリエーテノレエーテノレケトン、 ポリイミド、 フッ素樹脂、 ジァセチルセルロース、 トリァセチルセルロース、 また これらの樹脂とシリカの有機無機ハイプリッド樹脂等が挙げられる。  As for heat resistance, the glass transition temperature is preferably 180 ° C. or higher. Plastic substrates satisfying such conditions include some polycarbonates, some cycloolefin polymers, polythenoresolephone, polytheneolethene ketones, polyimides, fluororesins, diacetyl cellulose, Examples include triacetyl cellulose, and organic-inorganic hybrid resins of these resins and silica.
尚樹脂基材のガラス転移温度を測定する方法としては D S C (示差走査熱量測 定)、 TMA (熱応力歪み測定)、 DMA (動的粘弾性測定) などで測ることが出来 る。  As a method of measuring the glass transition temperature of the resin substrate, it can be measured by DSC (differential scanning calorimetry), TMA (thermal stress strain measurement), DMA (dynamic viscoelasticity measurement), or the like.
これらの内、 高い透明性と低複屈折性、複屈折の正の波長分散特性を有する、 ジ ァセチルセルロース、 トリァセチルセルロース、またこれらとシリカの有機無機ハ イブリツド樹脂が好ましい。  Of these, diacetyl cellulose and triacetyl cellulose, which have high transparency, low birefringence, and positive birefringence wavelength dispersion characteristics, and organic and inorganic hybrid resins of these and silica are preferred.
尚有機無機ハイプリッド樹脂ほたは有機一無機ポリマーコンポジットなどと呼 ばれる) とは、有機ポリマーと無機化合物が組み合わされ、双方の特性が付与され た材料のことである。有機ポリマーと混合させる無機物を、金属アルコキシドのよ うな液体状態から合成する手法 (ゾルゲル法と呼ばれる) を用いることで、生成す る無機物の微粒子を可視光の波長以下(〜約 7 5 0 n m以下) のナノスケールで有 機物中に分散することが可能となり、光学的にも透明で耐熱性も高い材料が得られ るようになつ Tいる。 An organic-inorganic hybrid resin or an organic-inorganic polymer composite) is a material obtained by combining an organic polymer and an inorganic compound and imparting both properties. It is formed by using a method (called sol-gel method) to synthesize an inorganic substance to be mixed with an organic polymer from a liquid state such as a metal alkoxide. Inorganic particles can be dispersed in organic materials on a nanoscale below the wavelength of visible light (up to about 750 nm), and materials that are optically transparent and have high heat resistance can be obtained. Like that.
前記透明プラスチック基材は元々は透湿性を有する基材である力 本発明に係る ァモルファス窒化硼素膜をプラスチック基材上に形成することにより、基材表面の 透湿性は大幅に低下する。本発明では、 アモルファス窒化硼素膜の透湿度は、後述 する有機 E L素子への適用を考慮すると、 1 . 0 g /m2Z d以下であることが好 ましい。 The transparent plastic substrate is originally a substrate having moisture permeability. By forming the amorphous boron nitride film according to the present invention on a plastic substrate, the moisture permeability of the substrate surface is greatly reduced. In the present invention, the moisture permeability of the amorphous boron nitride film is preferably not more than 1.0 g / m 2 Zd in consideration of application to an organic EL device described later.
本発明において、プラスチック基材は直接プラズマ雰囲気に晒されるため、対プ ラズマエッチング層或いはハードコート層として、片面または両面に下引き層を有 していてもよく、下引き層の具体例としては、ポリマーの塗布等により形成された 有機層等があげられる。有機層としては例えば重合性基を有する有機材料膜に紫外 線照射や加熱等の手段で後処理を施した膜を含む。  In the present invention, since the plastic substrate is directly exposed to a plasma atmosphere, it may have an undercoat layer on one or both sides as a plasma etching layer or a hard coat layer. And an organic layer formed by application of a polymer or the like. The organic layer includes, for example, a film obtained by subjecting an organic material film having a polymerizable group to post-treatment by means such as ultraviolet irradiation or heating.
また、本発明に係わるアモルファス窒化硼素膜は、 高いガスバリア性、高い表面 硬度、高い平面性があるため、ディスプレイ用の透明プラスチックフィルム以外に も、 これらの特徴を必要とされる物品に対して製膜を行うことで、そのような性能 を付与することが出来る。  In addition, the amorphous boron nitride film according to the present invention has high gas barrier properties, high surface hardness, and high flatness. Therefore, the amorphous boron nitride film is manufactured for articles requiring these characteristics in addition to transparent plastic films for displays. By providing a film, such performance can be provided.
高いガスバリア性を必要とするものとして、有機エレクトロルミネッセンス (E L ) 素子がある。 有機 E L素子は、湿気に対し敏感なために封止が必要である。 こ れらの素子を封止する膜としても本発明におけるアモルファス窒化硼素膜を用い ることが出来る。  An organic electroluminescence (EL) device is required to have a high gas barrier property. Organic EL devices need to be sealed because they are sensitive to moisture. The amorphous boron nitride film of the present invention can be used as a film for sealing these elements.
尚、 有機エレクトロルミネッセンス素子 (有機 E L素子とも表記する) とは、 陽 極と陰極の一対の電極の間に発光層を挾持する構造をとる。具体的には、陰極と陽 極からなる電極に電流を流した際に発光する有機化合物を含有する層のことを指 す。 陰極、発光層が水分に弱いため、 有機 E L素子を形成した後、 陰極側の封止膜 として、 陰極状に直 、或いはエポキシ樹脂等で封止を行った更にその上に、本発 明のアモルファス窒化硼素膜を形成することで、水分の浸透が抑えられ、有機 E L 表示装置の耐湿性がより一層向上し、 ダークスポットの発生、成長を抑制すること ■ が出来、 長寿命の有機 E L素子を得ることが出来る。 Note that an organic electroluminescent element (also referred to as an organic EL element) has a structure in which a light emitting layer is sandwiched between a pair of electrodes of a cathode and a cathode. Specifically, the cathode and the positive A layer containing an organic compound that emits light when a current is applied to an electrode consisting of electrodes. Since the cathode and the light-emitting layer are sensitive to moisture, after forming the organic EL device, the cathode side is sealed as a sealing film on the cathode side or sealed with an epoxy resin, etc. By forming an amorphous boron nitride film, the permeation of moisture is suppressed, the moisture resistance of the organic EL display device is further improved, and the generation and growth of dark spots can be suppressed. Can be obtained.
【実施例】  【Example】
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが本発明はこれにより限定される ものではない。  Hereinafter, the present invention will be described specifically with reference to Examples, but the present invention is not limited thereto.
合成例 1 〈ボラゾールの合成〉  Synthesis Example 1 <Synthesis of borazole>
マグネチックスターラー、ガス入口、滴下ロート及ぴ一 1 9 6 °Cに冷却されたト ラップと接続されている還流冷却器を有する 1 L 3つ首フラスコ系内を窒素ガス で置換した後、 ホウ水素化ナトリウム 4 1 . 1質量部及び塩ィ匕アンモニゥム 5 3 . 5質量部を入れた。滴下ロートにより、 1 0分以内にトリエチレングリコールジメ チルエーテル約 5 0 0質量部を滴カ卩した。反応は激しい熱と水素を発生しながら始 つた。次いで 3 0分の後反応混合物を加熱装置で加熱し 6時間還流で煮沸した。強 い泡立を観測した。 粗生物から 5 0〜6 0 °Cで沸騰する成分を分留した。  After replacing the inside of a 1 L three-necked flask system with a magnetic stirrer, gas inlet, dropping funnel and a reflux condenser connected to a trap cooled to 196 ° C with nitrogen gas, 41.1 parts by mass of sodium hydride and 53.5 parts by mass of sodium chloride ammonium were added. About 500 parts by weight of triethylene glycol dimethyl ether was dropped by a dropping funnel within 10 minutes. The reaction began with intense heat and hydrogen evolution. Then after 30 minutes the reaction mixture was heated with a heating device and boiled at reflux for 6 hours. Strong bubbling was observed. Components boiling at 50-60 ° C. were fractionated from the crude product.
収量: 9 . 5質量部 (理論値の 3 5 . 3 %)  Yield: 9.5 parts by mass (35.3% of theory)
n D 2 0測定値: 1 . 3 8 2 2 ■  nD20 measured value: 1.3 8 2 2 ■
n D 2 0文献値: 1 . 3 8 2 1  n D 2 0 Literature value: 1.3 8 2 1
合成例 2 〈トリメチルポラゾールの合成〉  Synthesis Example 2 <Synthesis of trimethylporazole>
マグネチックスターラー、ガス入口、滴下ロート及び一 1 9 6 °Cに冷却されたト ラップと接続されている還流冷却器を有する 1 L 3つ首フラスコ系内を窒素ガス で置換した後、ホウ水素化ナトリウム 41. 1質量部及ぴ塩ィ匕メチルアンモニゥム 67. 5質量部を入れた。滴下ロートにより、 10分以内にトリエチレングリコー ルジメチルエーテル約 500質量部を滴加した。反応は激しい熱と水素を発生しな がら始った。次いで 30分の後反応混合物を加熱装置で加熱し 6時間還流で煮沸し た。強い泡立を観測した。粗成物から 125〜135 °Cで沸騰する成分を分留した。 収量: 19. 9質量部 (理論値の 48. 7 %) Nitrogen gas in a 1 L three-necked flask system with a magnetic stirrer, gas inlet, dropping funnel and reflux condenser connected to a trap cooled to 196 ° C. After that, 41.1 parts by weight of sodium borohydride and 67.5 parts by weight of sodium salt methylammonium were added. About 500 parts by mass of triethylene glycol dimethyl ether was added dropwise within 10 minutes by a dropping funnel. The reaction began with intense heat and hydrogen evolution. Then, after 30 minutes, the reaction mixture was heated with a heating device and boiled at reflux for 6 hours. Strong foaming was observed. Components boiling at 125-135 ° C were fractionated from the crude product. Yield: 19.9 parts by mass (48.7% of theory)
nD 20測定値: 1. 4375  nD 20 found: 1.4375
n D 20文献値: 1. 4375  n D 20 Literature value: 1. 4375
( 20 °Cでの屈折率は、 J . Am. Ch em. S o c. v o l . 77 (195 5), p 864より抜粋した)  (Refractive index at 20 ° C is excerpted from J. Am. Chem. Soc. Vol. 77 (1955), p. 864)
実施例 1  Example 1
厚さ 80 mのジァセチルセルロースフィルムを製膜し、その上にハードコート 層を形成し、 更にその上にアモルファス窒化硼素膜を表 1に記載の条件で形成し、 下記の評価を行った。  An 80 m-thick diacetyl cellulose film was formed, a hard coat layer was formed thereon, and an amorphous boron nitride film was further formed thereon under the conditions shown in Table 1, and the following evaluation was performed. .
〈ジァセチルセルロースフィルムの製膜〉  <Diacetyl cellulose film formation>
ミキシングタンクに、 エタノール 60質量部、 塩ィ匕メチレン 685質量部、 ジァ セチルセルロース 100質量部と、 を投入し、 80°Cで加熱しながら攪拌して溶解 した。  60 parts by mass of ethanol, 685 parts by mass of methylene chloride, and 100 parts by mass of diacetyl cellulose were charged into a mixing tank, and dissolved by stirring at 80 ° C. while heating.
得られたドープ(溶解液)を、バンド流延機を用いて流延し、残留溶媒量が 50 % となったところでバンド上から剥ぎ取り、ただちにテンターに搬送し、 TD方向に 30%、ついで MD方向に 30%延伸を行ったのち、 120°Cで乾燥してジァセチ ルセルロースフィルムを得た。尚、膜厚は最終的に 80 μπιとなるように調整した。 尚、得られたジァセチルセルロースフィルムのガラス転移温度を ΤΜΑ (熱応力 歪み測定装置) で測定したところ、 20 3°Cであった。 また 30°Cから 1 80°Cま での平均線膨張率は 27 p pm/°Cであった。 The obtained dope (solution) was cast using a band casting machine. When the residual solvent amount became 50%, the dope was stripped off from the band, immediately transferred to a tenter, and then 30% in the TD direction, and then After stretching in the MD by 30%, the film was dried at 120 ° C. to obtain a acetylcellulose film. Note that the film thickness was adjusted so as to be finally 80 μπι. In addition, the glass transition temperature of the obtained diacetyl cellulose film was ΤΜΑ (thermal stress). Was 203 ° C. The average coefficient of linear expansion from 30 ° C to 180 ° C was 27 ppm / ° C.
〈クリァハードコート層の作製〉  <Preparation of clear hard coat layer>
得られたジァセチルセルロースフィルム上に、下記ハードコート層塗布組成物が 3 μπιの膜厚となるように押出しコーターでコーティングし、次いで 80 °Cに設定 された乾燥部で 1分間乾燥した後、 照度 1 20 mW/ cm 照射量 1 00 m J Z c m2の紫外線照射することにより形成した。 The resulting diacetyl cellulose film was coated with the following hard coat layer coating composition by an extrusion coater so as to have a thickness of 3 μπι, and then dried for 1 minute in a drying section set at 80 ° C. It was formed by ultraviolet irradiation intensity 1 20 mW / cm dose 1 00 m JZ cm 2.
尚、このクリァハードコート層を付与したジァセチルセルロースフィルムの透湿 度は 840 gZm2Zdであった。 The diacetyl cellulose film provided with the clear hard coat layer had a moisture permeability of 840 gZm 2 Zd.
〈タリ了ハードコート層塗布組成物〉  <Tari-go hard coat layer coating composition>
ジペンタエリスリ トールへキサァクリレート単量体 6 0質量部 ジペンタエリスリ トールへキサアタリレート 2量体 20質量部 ジペンタエリスリ トールへキサアタリレート 3量体以上の成分 20質量部 ジメ トキシベンゾフエノン 4質量部 酢酸ェチル 50質量部 メチルェチルケトン 50質量部 イソプロピルアルコール 50質量部 Dipentaerythritol hexaacrylate monomer 60 mass parts Dipentaerythritol hexaatalylate dimer 20 mass parts Dipentaerythritol hexaatalylate trimer or higher component 20 mass parts Dimethoxybenzophenone 4 mass parts Ethyl acetate 50 mass parts Parts Methyl ethyl ketone 50 parts by mass Isopropyl alcohol 50 parts by mass
〈ァモルファス窒化硼素膜の製膜〉 <Formation of amorphous boron nitride film>
大気圧プラズマ C VDによるァモルファス窒化硼素膜の形成は、それぞれ第 4図 に示すプラズマ放電処理室 3 0を用い、 プラズマ発生には、 日本電子 (株) 製高周 波電源 J RF— 1 0 00 0またはハイデン研究所製高周波電源 D H F— 2 Kを電 源に用いて行い、アモルファス窒化硼素膜の原料としては、合成例 1で合成したボ ラゾールを用い、下記の構成のガスを 20 s l m、 1 0°Cで放電空間に送り込むこ とで製膜を行った。 放電ガス種及びそれ以外の放電条件は、 表 1に記載した。 尚、各条件とも最初に製膜時間と膜厚の検量線を作成して製膜速度を算出し、再 度膜厚が l O Onmとなるように製膜を行った。 尚膜厚は、大塚電子製 F E 300 0を用いて測定した。 ' Each of the amorphous boron nitride films was formed by the atmospheric pressure plasma CVD in the plasma discharge processing chamber 30 shown in FIG. 4, and the plasma was generated by a high frequency power source J RF-1 00 manufactured by JEOL Ltd. 0 or a high-frequency power source DHF-2K manufactured by Heiden Laboratory, and the borazole synthesized in Synthesis Example 1 was used as a raw material for the amorphous boron nitride film. At 0 ° C. And the film formation was performed. Table 1 shows the types of discharge gas and other discharge conditions. In each condition, first, a calibration curve of the film formation time and the film thickness was prepared, the film formation speed was calculated, and the film was formed again so that the film thickness became l O Onm. The film thickness was measured using FE3000 manufactured by Otsuka Electronics. '
放電ガス :ヘリウム、 アルゴン、 または窒素 99. 3体積0 /0 分解ガス :水素 0. 5体積0 /0 原料ガス : ボラゾール 0. 2体積% 尚、 比較例の製膜条件 Hは、 特開平 5— 239648の実施例 4を参考として、 真空ポンプを用いてプラズマ放電処理室を減圧したのち、 下記の構成のガスを 2 5°Cで 36mP aのガス圧となるように放電空間に送り込み、 245 OMH zのマ イク口波を電極間に印加し、 真空 E C Rプラズマ C V D製膜を行つた。 Discharge gas: helium, argon or nitrogen 99.3 volume 0/0 cracked gas: hydrogen 0.5 volume 0/0 material gas: vorazole 0.2 vol% addition, deposition conditions H of the comparative example, JP-A-5 — Referring to Example 4 of 239648, the pressure in the plasma discharge treatment chamber was reduced using a vacuum pump, and then a gas having the following composition was sent into the discharge space at 25 ° C to a gas pressure of 36 mPa. OMHz microwaves were applied between the electrodes to perform vacuum ECR plasma CVD film formation.
放電ガス : アルゴン 75. 0体積0 /0 分解ガス :水素 18. 0体積0 /0 原料ガス :ボラゾール 7. 0体積% 〈組成分析〉 Discharge gas: Argon 75.0 volume 0/0 decomposed gases: hydrogen 18.0 vol 0/0 material gas: vorazole 7.0 vol% <Composition Analysis>
VGサイェンティフィック社製 X線光電子分光分析測定機(E S CA)を用いて、 硼素、 窒素、 炭素の比率を測定した。  The ratio of boron, nitrogen, and carbon was measured using an X-ray photoelectron spectrometer (ESCA) manufactured by VG Scientific.
〈水蒸気透過率試験〉  <Water vapor permeability test>
J I S K 7129に基づき、イリノイ ·インスツルメンツネ土製 M o d e 1 70 00で測定した。 (単位は g /m2/ d ) Based on JISK 7129, it was measured with a Mode 17000 made by Illinois Instrumentsne clay. (Unit g / m 2 / d)
尚この装置の測定限界は 0. 005 g/m2/dである。 The measurement limit of this device is 0.005 g / m 2 / d.
〈表面硬度の測定〉  <Measurement of surface hardness>
表面硬度は J I S K 5400に記載の、鉛筆硬度法試験に従って行った。評価 は鉛筆の芯の硬度、 9 H〜 2 Bで表した。 The surface hardness was measured according to the pencil hardness test described in JISK5400. Evaluation Is the hardness of the pencil lead, expressed as 9H to 2B.
〈中心線平均表面粗さの測定〉 '  <Measurement of center line average surface roughness> ''
窒化硼素膜表面を日本電子製 J S M 6 1 0 0を用いて走查型電子顕微鏡写真を 撮影し、 中心線平均表面粗さ: R aを算出した。 Scanning electron micrographs were taken of the surface of the boron nitride film using JSM 6100 manufactured by JEOL Ltd., and the center line average surface roughness: Ra was calculated.
表 1 table 1
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表 1から明らかなように、窒化硼素膜の製膜速度は印加電圧、印加周波数よりも 放電ガスの条件によって大きく変わることがわかる。減圧下の製膜条件 Hの製膜速 度よりも大気圧下希ガスを放電ガスに用いた製膜条件 A〜Dは 3〜 4倍速かつた。 これは大気圧下のプラズマ条件の方がプラズマ密度が高いためであると推測され る。更に放電ガス種に窒素ガスを用いた製膜条件 E〜Gは更に速い(減圧下 H eの 放電より約 5〜7倍速い) ことがわかる。 特に 1 0 0 KH z、 1 3 . 5 6 MH zの 2つの周波数の電圧を重畳した F、 Gの条件が最も早かった。 これは各放電ガスに よってプラズマ中でのイオン、 ラジカルのエネルギー、発生密度が異なること、 ま た窒素ガスの場合は窒素ガスが窒化硼素膜の窒素源ともなつているためではない 力 と推測される。 As is clear from Table 1, it can be seen that the deposition rate of the boron nitride film varies more depending on the conditions of the discharge gas than the applied voltage and applied frequency. The deposition conditions A to D using a rare gas at atmospheric pressure as the discharge gas were 3 to 4 times faster than the deposition speed H under reduced pressure. This is presumed to be due to the higher plasma density under atmospheric pressure plasma conditions. Furthermore, it can be seen that the film formation conditions E to G using nitrogen gas as the discharge gas species are even faster (about 5 to 7 times faster than He discharge under reduced pressure). In particular, the conditions of F and G in which voltages of two frequencies of 100 kHz and 13.56 MHz were superimposed were the earliest. This is presumed to be due to the fact that the energy and generation density of ions and radicals in the plasma differ depending on the discharge gas, and that in the case of nitrogen gas, the force is not because nitrogen gas also serves as the nitrogen source for the boron nitride film. You.
一方で製膜される膜の透湿度は印加電圧、製膜温度に依存し、 高電圧 ·高周波 · 高温の製膜条件の方が透湿度を低く抑えられることが本発明 A〜Gの放電条件の 比較から認められる。 E S C Aでは水素の元素比まで測定出来ないため確認は出来 ないが、 高電圧 ·高周波 ·高温の製膜条件の方が水素が膜中に残りにくいためでは ないかと推測される。  On the other hand, the moisture permeability of the film to be formed depends on the applied voltage and the film forming temperature. It is recognized from the comparison of In ESC A, it is not possible to confirm the element ratio of hydrogen because it cannot be measured, but it is speculated that high-voltage, high-frequency, and high-temperature film formation conditions may cause hydrogen to hardly remain in the film.
また表面硬度についてはいずれも高い表面硬度の膜が得られた力 表面粗さにつ いては、本発明の製膜条件 A〜Gと比較例の減圧下の製膜条件 Hの比較から、本発 明の大気圧下の製膜条件の方が明らかに平滑性が高い膜が出来ていることがわか る。  Regarding the surface hardness, the force of obtaining a film with a high surface hardness was obtained.The surface roughness was determined by comparing the film forming conditions A to G of the present invention and the film forming condition H under reduced pressure of the comparative example. It can be seen that the film formation conditions under the atmospheric pressure of the invention clearly produce a film with higher smoothness.
以上のように、 本発明の放電条件によれば、 高い製膜速度で高いガスバリア性、 高い表面硬度、 表面平滑性が高い膜が得られるという効果を得ることが出来る。 実施例 2  As described above, according to the discharge conditions of the present invention, it is possible to obtain an effect that a film having high gas barrier properties, high surface hardness, and high surface smoothness can be obtained at a high film forming rate. Example 2
く a— B N : C : H膜の製膜〉 実施例 1と同様に、アモルファス窒化硼素膜の原料としては、合成例 2で合成し たトリメチルボラゾールを用い、下記の構成のガスを 20 s 1 m、 40°Cで放電空 間に送り込むことで製膜を行った。放電ガス種及びそれ以外の放電条件は、表 2に 記載した。 A— BN: C: H film formation> As in Example 1, trimethylborazole synthesized in Synthesis Example 2 was used as a raw material for the amorphous boron nitride film, and a gas having the following composition was pumped into the discharge space at 20 s 1 m at 40 ° C. Was formed. Table 2 shows the discharge gas types and other discharge conditions.
尚、各条件とも最初に製膜時間と膜厚の検量線を作成して製膜速度を算出し、再 度膜厚が 100 nmとなるように製膜を行った。 尚膜厚は、大塚電子製 FE 300 0を用いて測定した。  In each condition, first, a calibration curve of the film forming time and the film thickness was prepared, the film forming speed was calculated, and the film was formed again so that the film thickness became 100 nm. The film thickness was measured using FE3000 manufactured by Otsuka Electronics.
放電ガス :ヘリウム、 アルゴン、 または窒素 99. 3体積0 /0 分解ガス:水素 0. 5体積% 原料ガス: トリメチルポラゾール 0. 2体積0 /0 尚、 比較例の製膜条件 Nは、 特開平 5— 239648の実施例 4を参考として、 真空ポンプを用いてプラズマ放電処理室を減圧したのち、 下記の構成のガスを 2Discharge gas: helium, argon or nitrogen 99.3 volume 0/0 cracked gas: hydrogen 0.5% by volume of the raw material gas: trimethyl polariton tetrazole 0.2 volume 0/0 Note that film forming conditions N in the comparative example, JP Referring to Example 4 of Kaihei 5-239648, the pressure in the plasma discharge treatment chamber was reduced by using a vacuum pump,
5°Cで 36mP aのガス圧となるように放電空間に送り込み、 245 OMH zのマ イク口波を電極間に印加し、 真空 EC Rプラズマ CVD製膜を行った。 The gas was sent into the discharge space at a gas pressure of 36 mPa at 5 ° C, and a microwave of 245 OMHz was applied between the electrodes to perform vacuum ECR plasma CVD film formation.
分解ガス :アルゴン 75. 0体積0 /0 原料ガス: トリメチルボラゾール 25. 0体積0 /0 Cracked gas: argon 75.0 volume 0/0 source gas: trimethyl Bora tetrazole 25.0 volume 0/0
表 2 Table 2
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窒化硼素膜の原料としてポラゾールを用いた実施例 1と異なり、 トリメチルボラ ゾールを用いた場合は炭素も膜中に混入してくることがわかる。その結果、表面硬 度の低い柔らかい膜となっており、透湿度も若干低下している。表面粗さに関して は、実施例 1と同様に、大気圧下のプラズマ C V D法で製膜した膜の方が優れてい た。 Unlike Example 1 in which porazole was used as a raw material for the boron nitride film, it was found that carbon was also mixed into the film when trimethylborazole was used. As a result, a soft film with low surface hardness is obtained, and the moisture permeability is slightly reduced. As for the surface roughness, as in Example 1, the film formed by the plasma CVD method under the atmospheric pressure was superior.
また製膜速度も実施例 1と同様の傾向を示しており、即ち、真空下のプラズマ C V Dより大気圧下のブラズマ C V Dの方が製膜速度が 2〜 6倍速く、生産性が高か つた。  The film formation rate also showed the same tendency as in Example 1, that is, plasma CVD under atmospheric pressure was 2 to 6 times faster than plasma CVD under vacuum, and productivity was higher. .
実施例 3  Example 3
実施例 1で固い膜が得られる条件 Gと、実施例 2で柔らかい膜が得られる条件 J とを、表 3に示すような膜厚で基材フィルム上に交互に連続製膜することで、合計 膜厚が 2 0 0 n m程度であるアモルファス窒化硼素積層フィルム 3 0 1〜 3 0 6 を作製した。  The condition G for obtaining a hard film in Example 1 and the condition J for obtaining a soft film in Example 2 were alternately and continuously formed on a base film with a film thickness as shown in Table 3, Amorphous boron nitride laminated films 301 to 303 having a total thickness of about 200 nm were produced.
また、 WO 0 0 / 3 6 6 6 5号のパンフレツトに従って比較例の透明積層フィル ム 3 0 7を作製した。  In addition, a transparent laminated film 307 of a comparative example was produced in accordance with the broth of WO 00/36665.
〈比較例の透明積層フィルム 3 0 7 )  <Transparent laminated film of Comparative Example 3 07)
厚さ 8 0 μ πιのジァセチルセルロースフィルム上に、 3 μの厚さのクリァハード コート層を前述の方法に従って製膜し、そのクリァハードコート層上に、 WO 0 0 / 3 6 6 6 5号に記載された方法に従ってガスパリア層の製膜を行った。  A clear hard coat layer having a thickness of 3 μm was formed on a diacetyl cellulose film having a thickness of 80 μππ according to the above-described method, and WO 00/366 665 was formed on the clear hard coat layer. The gas barrier layer was formed according to the method described in (1).
真空蒸着装置内に導入ノズルからポリメチルメタクリレートオリゴマーを導入 して、 これを蒸着したのち、真空蒸着装置から取り出し、 乾燥窒素気流下で紫外線 を照射して重合させ、 Ρ ΜΜΑ膜を形成した。 Ρ ΜΜΑ膜の厚みは 5 0 n mに調整 した。 この膜上に、酸化珪素をスパッタリングターゲットとする R Fスパッタリン グ法 (周波数 1 3. 56 MHz)を用いて酸ィ匕珪素膜を膜厚 50 nmまで成膜した。 更に、上記 PMMA膜、酸化珪素膜をそれぞれ 50 nmの厚みで形成して全 4層(2 00 nm厚) の積層膜を形成し、 比較例の透明積層フィルム 307とした。 The polymethyl methacrylate oligomer was introduced into the vacuum evaporation apparatus from the introduction nozzle, and was vapor-deposited. After that, the polymethyl methacrylate oligomer was removed from the vacuum evaporation apparatus, and irradiated with ultraviolet light under a dry nitrogen stream to polymerize, thereby forming a film. Ρ The thickness of the film was adjusted to 50 nm. RF sputtering using silicon oxide as a sputtering target A silicon oxide film was formed to a thickness of 50 nm by using a sputtering method (frequency: 13.56 MHz). Further, the PMMA film and the silicon oxide film were each formed with a thickness of 50 nm to form a laminated film of four layers (200 nm thick), which was a transparent laminated film 307 of Comparative Example.
得られた透明積層フィルム 301〜 307の透湿度測定、 碁盤目試験を行つた。 〈水蒸気透過率試験:透湿度〉  The obtained transparent laminated films 301 to 307 were subjected to moisture permeability measurement and a grid test. <Water vapor permeability test: moisture permeability>
J I S K 7129に基づき、イリノイ 'インスツルメンッ社製 M o d e 1 70 00で測定した。 また、 1時間 180 °Cで加熱後、 1時間室温で放冷するという一 連の冷熱サイクルを 10回行った後での測定も行った。  Based on JIS K 7129, the measurement was carried out with a Model 170000 manufactured by Illinois' Instrument. In addition, measurements were performed after 10 consecutive cooling / heating cycles of heating at 180 ° C for 1 hour and then cooling at room temperature for 1 hour.
〈碁盤目試験〉  <Go-go test>
J I S K5400に準拠した碁盤目試験を行った。形成された薄膜の表面に片 刃の力ミソリの刃を面に対して 90度の切り込みを lmm間隔で縦横に 1 1本ず つ入れ、 lmm角の碁盤目を 100個作成した。 この上に巿販のセロファンテープ を貝占り付け、その一端を手でもって垂直に剥がし、切り込み線からの貼られたテー プ面積に対する薄膜の剥がされた面積の割合を以下のランクで評価した。  A grid test in accordance with JIS K5400 was performed. A single-blade force razor blade was cut into the surface of the formed thin film at a 90-degree angle to the surface at intervals of 1 mm, one by one, to make 100 lmm squares. On top of this, a cellophane tape sold in the market was fortune-telled, and one end was peeled off vertically by hand, and the ratio of the area where the thin film was peeled to the area of the tape pasted from the score line was evaluated according to the following ranks. .
A:全く剥がされなかった  A: Not at all
B :剥離された面積割合が 10%未満であった  B: Peeled area ratio was less than 10%
C:剥離された面積割合が 10%以上であった C: Peeled area ratio was 10% or more
【表 3】 [Table 3]
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先ず条件 J、条件 Gの膜を実施例 1 ( l O O n m厚) と実施例 2 ( 2 0 0 n m厚) で比べると、膜厚が厚くなってもガスバリア性の向上は殆ど見られない。単純に膜 厚を大きくすれば透湿度が下がるというわけではなく、ある程度以上の膜厚では透 湿度を下げる効果は頭打ちになることがわかる。  First, when the films under the conditions J and G are compared between Example 1 (100 nm thick) and Example 2 (200 nm thick), almost no improvement in gas barrier properties is observed even when the film thickness is increased. It can be seen that simply increasing the film thickness does not lower the moisture permeability, but that the effect of lowering the moisture permeability reaches a plateau when the film thickness exceeds a certain level.
一方、 トータル膜厚を一定 (約 2 0 0 n m) として層数を 1、 2、 4、 6、 8層 と多くしていったところ、層数が多いほど透湿度が低減され、効果的なガスパリア 層であった。 より効果的であつたのは冷熱サイクル後の結果で、層数が多いものほ ど冷熱サイクルの影響が小さかつた。これはガスパリア層と支持体の線膨張率の差 を、柔らかいアモルファス窒化硼素膜が応力緩和層として働いているためと考えら れる。  On the other hand, when the total number of layers was increased to 1, 2, 4, 6, and 8 with the total film thickness kept constant (about 200 nm), the more layers, the lower the moisture permeability, and the more effective the layer. It was a gasparia layer. The results were more effective after the thermal cycling, and the effect of the thermal cycling was smaller as the number of layers increased. This is presumably because the difference in the coefficient of linear expansion between the gas barrier layer and the support is due to the soft amorphous boron nitride film acting as a stress relaxation layer.
一方、比較例の透明積層フィルム 3 0 7は、冷熱サイクル後の透湿度の劣化が大 きい。 これは支持体だけでなく、 応力緩和層である P MMAの耐熱性が低いこと、 線膨張率が大きいこと、 が原因ではないかと推測される。  On the other hand, in the transparent laminated film 307 of the comparative example, the moisture permeability after the cooling / heating cycle is significantly deteriorated. This is presumed to be due not only to the support but also to the low heat resistance of the stress relaxation layer PMMA and the high linear expansion coefficient.
また膜の密着性は、比較例の透明積層フィルム 3 0 7と硬度の高い条件 Aの単膜 (本発明の透明積層フィルム 301) は密着性に劣る膜であつたが、本発明のフィ ルム 302〜 306は良好な密着性を有していた。 The adhesiveness of the film was the same as that of the transparent laminated film 307 of the comparative example. (Transparent laminated film 301 of the present invention) was a film having poor adhesion, but films 302 to 306 of the present invention had good adhesion.
実施例 4  Example 4
実施例 3で作製した本発明の透明積層フィルム 301〜306、比較例の透明積 層フィルム 307上に有機 EL素子を作製した。  Organic EL elements were produced on the transparent laminated films 301 to 306 of the present invention produced in Example 3 and the transparent laminated film 307 of Comparative Example.
〈透明導電膜の製膜〉  <Formation of transparent conductive film>
第 7図に作製した有機 EL表示装置の構成を断面図で示す。先ず、透明な基板 1 として実施例 3で作製した透明積層フィルム 301〜307を用いて、ァモルファ ス窒化硼素膜を有する面側にスパッタリングターゲットとして酸化ィンジゥムと 酸化亜鉛との混合物 (I nの原子比 I n/ (Ί η + Ζη) =0. 80) 力 らなる焼 結体を用い、 DCマグネトロンスパッタリング法にて透明導電膜である I ZO ( I n d i um Z i n c O x i d e )膜を形成した。 即ち、 スパッタリング装置の 真空装置内を 1 X 10— 3 P a以下にまで減圧し、アルゴンガスと酸素ガスとの体積 比で 1000: 2. 8の混合ガスを真空装置内が 1 X 10— 'Ρ aになるまで真空装 置内に導入した後、 ターゲット印加電圧 420 V、基板温度 60°Cで DCマグネト ロン法にて透明導電膜である I ZO膜を厚さ 250 nm形成した。この I ZO膜に、 パター-ングを行いアノード (陽極) 2とした後、 この透明導電膜を設けた透明支 持基板をイソプロピルアルコールで超音波洗浄し、乾燥窒素ガスで乾燥し、 UVォ ゾン洗浄を 5分間行った。 FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating the structure of the organic EL display device manufactured. First, using the transparent laminated films 301 to 307 prepared in Example 3 as the transparent substrate 1, a mixture of indium oxide and zinc oxide (atomic ratio of In) was formed as a sputtering target on the side having the amorphous boron nitride film. Using a sintered body made of In / (Ίη + Ζη) = 0.80), an IZO (Indium Zinc Oxide) film as a transparent conductive film was formed by DC magnetron sputtering. That is, pressure in the vacuum evaporation apparatus was reduced to a sputtering apparatus to less than 1 X 10- 3 P a, at a volume ratio of argon gas and oxygen gas 1000: 2. the vacuum apparatus a mixed gas of 8 1 X 10- ' After introducing the film into the vacuum chamber until Ρa was reached, an IZO film, which was a transparent conductive film, was formed to a thickness of 250 nm by a DC magnetron method at a target applied voltage of 420 V and a substrate temperature of 60 ° C. The IZO film was patterned to form an anode (anode) 2, and then the transparent support substrate provided with the transparent conductive film was ultrasonically cleaned with isopropyl alcohol, dried with dry nitrogen gas, and dried with UV nitrogen. Washing was performed for 5 minutes.
〈有機 EL素子の製膜〉  <Organic EL element film formation>
得られた透明導電膜上に、方形穴あきマスクを介して真空蒸着法により、第 7図 における有機 EL層 3として、 α—NPD層 (膜厚 25 nm)、 CBPと I r (p p y) の蒸着速度の比が 100 : 6の共蒸着層 (膜厚 35 nm)、 BC層 (膜厚 1 Onm)、 A l q3層 (膜厚 40 nm)、 フッ化リチウム層 (膜厚 0. 5 n m) を順 次積層した (第 7図には詳細に示していない)、 更に別のパターンが形成されたマ スクを介して、 膜厚 100 nmのアルミニウムからなる力ソード (陰極) 4を形成 した。 The α-NPD layer (25 nm thick), CBP and Ir (ppy) were formed on the resulting transparent conductive film as the organic EL layer 3 in FIG. 7 by vacuum evaporation through a square hole mask. Co-deposited layers (thickness 35 nm) and BC layers (thickness 1 Onm), three layers of Alq (thickness of 40 nm), and a layer of lithium fluoride (thickness of 0.5 nm) were sequentially stacked (not shown in detail in FIG. 7). A 100-nm-thick aluminum force sword (cathode) 4 was formed through the mask.
CBP BC CBP BC
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ir( py)3
Figure imgf000039_0001
ir (py) 3
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〈封止〉
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<Sealing>
このように得られた積層体に、乾燥窒素気流下、第 7図の基板 5として前記と同 じ透明積層フィルム 301〜307をアモルファス窒化硼素膜側が合わさるよう に密着させ、周囲を光硬化型接着剤(東亞合成社製ラックストラック LC0629 B) によって封止し、 有機 EL表示装置 OLED401〜407を得た。 尚、 第 7 図では示していないが透明電極及びアルミニゥム陰極はそれぞれ端子として取り 出せるようにした。  The transparent laminate films 301 to 307 as described above as the substrate 5 in FIG. 7 are brought into close contact with the thus obtained laminate so that the amorphous boron nitride film side is in contact with the substrate 5 in FIG. The resultant was sealed with an agent (Lux Track LC0629 B manufactured by Toagosei Co., Ltd.) to obtain organic EL display devices OLED 401 to 407. Although not shown in FIG. 7, the transparent electrode and the aluminum cathode were each taken out as a terminal.
これらの有機 E L素子の発光部について、 以下の評価を行った。  The following evaluations were performed on the light emitting portions of these organic EL devices.
〈評価項目 1〉  <Evaluation item 1>
封入直後に 50倍の拡大写真を撮影した。 80°C、 300時間保存後 50倍の拡 大写真を撮影し観察されたダークスポットの面積増加率を評価した。  Immediately after encapsulation, a 50x magnified photograph was taken. After storage at 80 ° C for 300 hours, a 50-fold enlarged photograph was taken and the area increase rate of the observed dark spot was evaluated.
〈評価項目 2〉  <Evaluation item 2>
封入直後に 50倍の拡大写真を撮影した。素子を 45° に折り曲げて元に戻す折 り曲げ試験を 1000回繰り返した後に、評価項目 1と同様の保存試験を行いダー クスポット面積の増加率を評価した。  Immediately after encapsulation, a 50x magnified photograph was taken. After repeating the bending test of bending the element to 45 ° and returning it to the original state 1000 times, the same storage test as in evaluation item 1 was performed to evaluate the increase rate of the dark spot area.
面積増加率は評価項目 1及び 2とも以下の基準で評価した。  The area increase rate was evaluated according to the following criteria for both evaluation items 1 and 2.
ダークスポットの増加率が O LED 407を越える場合 XX ダークスポットの増加率が O L ED407の 80 %以上 100 %以下 X ダークスポッ トの増加率が OLED407の 50 %以上 80 %未満 △ ダークスポットの増加率が O LED407の 30 %以上 50 %未満 △〇 ダークスポットの増加率が O LED 407の 15%以上 30 %未満 〇 ダークスポットの増加率が O LED407の 1 5 %未満 ◎ 【表 4】 When the increase rate of the dark spot exceeds the O LED 407 XX The increase rate of the dark spot is 80% or more and 100% or less of the OL ED407 X The increase rate of the dark spot is 50% or more and less than 80% of the OLED 407 △ The increase rate of the dark spot is O 30% or more of LED407 and less than 50% △ 〇 Dark spot increase rate is 15% or more and less than 30% of O LED407 〇 Dark spot increase rate is less than 15% of O LED407 ◎ [Table 4]
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これらの結果から、柔らかいアモルファス窒化硼素膜と、固いアモルファス窒化 硼素膜を交互に積層する層数を多くした有機 E L表示装置ほど、ダークスポットの 面積増加率を低く抑えることが出来ることがわかる。  From these results, it can be seen that the organic EL display device in which the number of layers in which the soft amorphous boron nitride film and the hard amorphous boron nitride film are alternately laminated can be increased, the dark spot area increase rate can be suppressed lower.
また、実施例 3の膜の密着性評価の結果と考え合わせると、単層の膜或いは積層 する膜ともに、各層の間の密着性が良いものほどダークスポットの面積増加率を低 く抑えることが出来ることがわかる。  Also, in consideration of the results of the evaluation of the adhesion of the film of Example 3, the better the adhesion between the layers of a single-layer film or a laminated film is, the lower the rate of increase in the area of dark spots is reduced. You can do it.
尚本実施例には、素子内に水分を吸着或いは水分と反応する材料(例えば酸ィ匕バ リウム) を封入しなかったが、 これらの材料を素子内に封入することを妨げるもの ではない。  In this example, materials that adsorb moisture or react with moisture (for example, barium oxide) were not sealed in the device, but this does not prevent sealing of these materials in the device.
以上から、 透明性が高く、 水蒸気パリア性に優れ、表面硬度が高く、 表面の中心 線平均粗さが小さく、プラスチック基材などとの密着性に優れ、製膜速度の速いァ モルファス窒化硼素膜の製造方法を提供することが出来た。  From the above, amorphous boron nitride film with high transparency, excellent steam barrier property, high surface hardness, small surface center line average roughness, excellent adhesion to plastic substrates, etc., and high film formation speed Could be provided.
また、本発明のアモルファス窒化硼素膜をガスパリア層として用いた透明積層フ イノレムは、ガスパリア性の耐久性が高く、電子ディスプレイ用の基板として有用な 基板であり、 それを用いて長寿命な有機 E L素子を得ることが出来た。 . 産業上の利用可能性 本発明により、真空プロセスを用いず、生産性の高い方法によって透明で高いガ スパリア性を有するアモルファス窒化硼素薄膜及ぴその製造方法を提供すること が出来る。 Further, the transparent laminated finolem using the amorphous boron nitride film of the present invention as a gas barrier layer is a substrate having high gas barrier durability and useful as a substrate for an electronic display. An element was obtained. . Industrial Applicability According to the present invention, it is possible to provide an amorphous boron nitride thin film having high transparency and a high gas-dispersing property by a method with high productivity without using a vacuum process, and a method for producing the same.
また、プラスチック基材との密着性の高いアモルファス窒化硼素膜またはその積 層膜並びにそれを用いた透明プラスチックフィルム及ぴ有機 E L素子を提供する ことが出来る。  Further, it is possible to provide an amorphous boron nitride film having high adhesion to a plastic substrate or a laminated film thereof, a transparent plastic film and an organic EL device using the same.

Claims

請求の範囲 The scope of the claims
1. 大気圧または大気圧近傍の圧力下、 対向する電極間に反応性ガスを供給し、 高周波電圧をかけることにより、該反応性ガスを励起状態とし、該励起状態の反応 性ガスに基材を晒すことによって、 下記一般式(1) で表される組成の薄膜を形成 することを特徴とするアモルファス窒化硼素薄膜の製造方法。 1. A reactive gas is supplied between opposing electrodes under atmospheric pressure or a pressure close to atmospheric pressure, and a high-frequency voltage is applied to make the reactive gas into an excited state. Forming a thin film having a composition represented by the following general formula (1) by exposing the thin film to an amorphous boron nitride thin film.
一般式 (1) BNxCy: H . General formula (1) BN x C y : H.
(式中、 x、 yは 0. 7≤x≤ l . 3、 0≤y≤ 1. 5を表す) (Where x and y represent 0.7≤x≤l.3 and 0≤y≤1.5)
2. 前記高周波電圧が、 1 kHz〜2500MHzの範囲であって、 かつ、供給 電力が 1 W/cm2〜5 OWZc m2の範囲であることを特徴とする請求の範囲第 1項に記载のァモルファス窒化硼素薄膜の製造方法。 2. The method according to claim 1, wherein the high-frequency voltage is in a range of 1 kHz to 2500 MHz, and a supply power is in a range of 1 W / cm 2 to 5 OWZcm 2. A method for producing an amorphous boron nitride thin film.
3. 前記高周波電圧が、 1 kHz〜: 1MHzの範囲の周波数の交流電圧と、 1 M Hz〜2500 MHzの周波数の交流電圧とを重畳させたことを特徴とする請求 の範囲第 1項に記載のァモルファス窒化硼素薄膜の製造方法。 3. The high frequency voltage according to claim 1, wherein an AC voltage having a frequency in a range of 1 kHz to 1 MHz and an AC voltage having a frequency in a range of 1 MHz to 2500 MHz are superposed. A method for producing an amorphous boron nitride thin film.
4. 前記反応性ガスが下記一般式 (2) で表される置換または無置換のボラゾー ル類を含むことを特徴とする請求の範囲第 1項に記載のァモルファス窒化硼素薄 膜の製造方法。 4. The method for producing an amorphous boron nitride thin film according to claim 1, wherein the reactive gas contains a substituted or unsubstituted borazole represented by the following general formula (2).
一般式 (2)  General formula (2)
H  H
Ft|N NR3 Ft | N NR 3
HB、 .BH  HB, .BH
R2 (!^〜!^は水素原子、 ハロゲン原子、 アルキル基、 またはァリール基を表す) R 2 (! ^ ~! ^ Represents a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group, or an aryl group)
5 - 請求の範囲第 1項に記載のァモルファス窒化硼素薄膜の製造方法によって製 造された薄膜であって、 該薄膜の透湿度が 1. 0 gZm2Zd以下であることを特 徴とする薄膜。 5-A thin film manufactured by the method for producing an amorphous boron nitride thin film according to claim 1, wherein the thin film has a moisture permeability of 1.0 gZm 2 Zd or less. .
6. 薄膜表面の鉛筆硬度が 4 H以上であることを特徴とする請求の範囲第 5項に 記載の薄膜。 6. The thin film according to claim 5, wherein the thin film surface has a pencil hardness of 4 H or more.
7. 薄膜表面の平均表面粗さが 1. 0 nm以下であることを特徴とする請求の範 囲第 5項に記載の薄膜。 7. The thin film according to claim 5, wherein the average surface roughness of the thin film surface is 1.0 nm or less.
8. 請求の範囲第 1項に記載のアモルファス窒化硼素薄膜の製造方法によって製 造された薄膜が、透明プラスチックフィルム上に形成されたことを特徴とする透明 プラスチックフィ/レム。 8. A transparent plastic film / rem, wherein the thin film produced by the method for producing an amorphous boron nitride thin film according to claim 1 is formed on a transparent plastic film.
9. 大気圧または大気圧近傍の圧力下、 対向する電極間に反応性ガスを供給し、 高周波電圧をかけることにより、該反応性ガスを励起状態とし、該励起状態の反応 性ガスに基材を晒すことにより形成された積層膜において、少なくとも第 1のァモ ルファス窒化硼素薄膜上に、第 2のアモルファス窒化硼素薄膜が積層され、前記第9. A reactive gas is supplied between opposing electrodes under atmospheric pressure or a pressure close to atmospheric pressure, and a high-frequency voltage is applied to make the reactive gas into an excited state. A second amorphous boron nitride thin film is laminated on at least the first amorphous boron nitride thin film, and
1のアモルファス窒化硼素薄膜は BNxCy: H (y >0. 3)、 前記第 2のァモル ファス窒化硼素薄膜は BNxCy: H (y≤0. 3) であることを特徵とする積層 膜。 1 of amorphous boron nitride thin BN x C y: H (. Y> 0 3), the second Amoru Fast boron nitride films BN x C y: and Toku徵that the H (y≤0 3.) Laminated film.
1 0. 請求の範囲第 9項に記載の積層膜が透 :形成さ れたことを特徴とする透 f 10. The laminated film according to claim 9, wherein the laminated film is formed by:
1 1. 請求の範囲第 8項に記載の透明プラスチッ 転移温度が、 1 80°C以上であることを特徴とする透 1 1 1. The transparent plastic transition temperature described in claim 8 is 180 ° C or higher.
1 2. 請求の範囲第 8項に記載の透明プラスチックフィルムが、主としてセル口 ースエステルから構成されていることを特徴とする透明プラスチックフィルム。 1 2. The transparent plastic film according to claim 8, wherein the transparent plastic film is mainly composed of a cellulose ester.
1 3. 請求の範囲第 9項に記載の積層膜が有機 EL素子上に形成されたことを特 徴とする有機 EL素子。 1 3. An organic EL device, wherein the laminated film according to claim 9 is formed on an organic EL device.
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006213642A (en) * 2005-02-03 2006-08-17 Nippon Shokubai Co Ltd N-alkylborazine and method for producing the same
WO2007058365A1 (en) * 2005-11-17 2007-05-24 Mitsubishi Electric Corporation Composition for chemical vapor deposition film-formation and method for production of low dielectric constant film
WO2012011480A1 (en) * 2010-07-21 2012-01-26 東京エレクトロン株式会社 Interlayer insulating layer formation method and semiconductor device
JP2012196918A (en) * 2011-03-23 2012-10-18 Toppan Printing Co Ltd Packaging material for pressurizing/heating sterilization
JP2014532297A (en) * 2011-09-09 2014-12-04 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーションInternational Business Machines Corporation Carbon-rich carbon boron nitride dielectric film, electronic device including the same, and method of forming the same
US9812657B2 (en) 2014-01-07 2017-11-07 Samsung Electronics Co., Ltd. Organometallic compound and organic light-emitting device including the same
US10964904B2 (en) 2017-01-20 2021-03-30 Universal Display Corporation Organic electroluminescent materials and devices
US11910699B2 (en) 2017-08-10 2024-02-20 Universal Display Corporation Organic electroluminescent materials and devices

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05239648A (en) * 1991-04-26 1993-09-17 Solvay Deutsche Gmbh Method for depositing film containing boron and nitrogen
JPH062938B2 (en) * 1987-01-12 1994-01-12 株式会社神戸製鋼所 Composite material with boron nitride coating
JPH0841633A (en) * 1994-06-16 1996-02-13 Ford Motor Co Transparent amorphous hydrogenated hard boron nitride film and its production
JP3059002B2 (en) * 1992-09-14 2000-07-04 株式会社東芝 Route switching device
JP2002117973A (en) * 2000-05-16 2002-04-19 Toyota Central Res & Dev Lab Inc Organic electroluminescent element and its manufacturing device
WO2002048428A1 (en) * 2000-12-12 2002-06-20 Konica Corporation Method for forming thin film, article having thin film, optical film, dielectric coated electrode, and plasma discharge processor
JP2003282237A (en) * 2002-03-22 2003-10-03 Toyota Central Res & Dev Lab Inc Organic electroluminescent element, its manufacturing device, and electron device

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH062938B2 (en) * 1987-01-12 1994-01-12 株式会社神戸製鋼所 Composite material with boron nitride coating
JPH05239648A (en) * 1991-04-26 1993-09-17 Solvay Deutsche Gmbh Method for depositing film containing boron and nitrogen
JP3059002B2 (en) * 1992-09-14 2000-07-04 株式会社東芝 Route switching device
JPH0841633A (en) * 1994-06-16 1996-02-13 Ford Motor Co Transparent amorphous hydrogenated hard boron nitride film and its production
JP2002117973A (en) * 2000-05-16 2002-04-19 Toyota Central Res & Dev Lab Inc Organic electroluminescent element and its manufacturing device
WO2002048428A1 (en) * 2000-12-12 2002-06-20 Konica Corporation Method for forming thin film, article having thin film, optical film, dielectric coated electrode, and plasma discharge processor
JP2003282237A (en) * 2002-03-22 2003-10-03 Toyota Central Res & Dev Lab Inc Organic electroluminescent element, its manufacturing device, and electron device

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006213642A (en) * 2005-02-03 2006-08-17 Nippon Shokubai Co Ltd N-alkylborazine and method for producing the same
JP4722504B2 (en) * 2005-02-03 2011-07-13 株式会社日本触媒 N-alkylborazine and process for producing the same
WO2007058365A1 (en) * 2005-11-17 2007-05-24 Mitsubishi Electric Corporation Composition for chemical vapor deposition film-formation and method for production of low dielectric constant film
JP2009516069A (en) * 2005-11-17 2009-04-16 三菱電機株式会社 Chemical vapor deposition film forming composition and method for producing low dielectric constant film
US8846148B2 (en) 2005-11-17 2014-09-30 Nippon Shokubai Co., Ltd. Composition for chemical vapor deposition film-formation and method for production of low dielectric constant film
CN103026473A (en) * 2010-07-21 2013-04-03 东京毅力科创株式会社 Interlayer insulating layer formation method and semiconductor device
JPWO2012011480A1 (en) * 2010-07-21 2013-09-09 東京エレクトロン株式会社 Interlayer insulation layer formation method
WO2012011480A1 (en) * 2010-07-21 2012-01-26 東京エレクトロン株式会社 Interlayer insulating layer formation method and semiconductor device
JP2012196918A (en) * 2011-03-23 2012-10-18 Toppan Printing Co Ltd Packaging material for pressurizing/heating sterilization
JP2014532297A (en) * 2011-09-09 2014-12-04 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーションInternational Business Machines Corporation Carbon-rich carbon boron nitride dielectric film, electronic device including the same, and method of forming the same
US9812657B2 (en) 2014-01-07 2017-11-07 Samsung Electronics Co., Ltd. Organometallic compound and organic light-emitting device including the same
US10964904B2 (en) 2017-01-20 2021-03-30 Universal Display Corporation Organic electroluminescent materials and devices
US11910699B2 (en) 2017-08-10 2024-02-20 Universal Display Corporation Organic electroluminescent materials and devices

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