WO2014188981A1 - ガスバリア性フィルム - Google Patents

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WO2014188981A1
WO2014188981A1 PCT/JP2014/063119 JP2014063119W WO2014188981A1 WO 2014188981 A1 WO2014188981 A1 WO 2014188981A1 JP 2014063119 W JP2014063119 W JP 2014063119W WO 2014188981 A1 WO2014188981 A1 WO 2014188981A1
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WO
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gas barrier
layer
film
barrier film
silicon
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Application number
PCT/JP2014/063119
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English (en)
French (fr)
Inventor
近藤 麻衣子
Original Assignee
コニカミノルタ株式会社
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05DPROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D7/00Processes, other than flocking, specially adapted for applying liquids or other fluent materials to particular surfaces or for applying particular liquids or other fluent materials
    • B05D7/50Multilayers
    • B05D7/52Two layers
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00Organic light-emitting devices
    • H10K50/80Constructional details
    • H10K50/84Passivation; Containers; Encapsulations
    • H10K50/844Encapsulations

Definitions

  • the present invention relates to a gas barrier film. More specifically, the present invention relates to a gas barrier film having a high gas barrier property and particularly excellent in storage stability under high temperature and high humidity.
  • a gas barrier layer is formed on a substrate such as a film by a plasma CVD method (Chemical Vapor Deposition). And a method of forming a gas barrier layer by applying a surface treatment (modification treatment) after applying a coating liquid containing polysilazane as a main component on a substrate (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2012-2012). -16854).
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 2012-16854 discloses a gas barrier layer formed by controlling silanolation and modifying polysilazane by finely controlling the dew point.
  • JP-A-6-240208 discloses a film formed by adding an alcohol to a polysilazane coating solution, reacting in advance, applying a coating composition containing a modified polysilazane, and baking the coating composition. is doing.
  • the gas barrier layer formed by the technique described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-255040 may generate ammonia by hydrolysis, or an unreacted (unreformed) region remains, and the gas barrier layer remains with time. There are concerns about storage stability.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a gas barrier film having high gas barrier properties and excellent storage stability, particularly storage stability under high temperature and high humidity conditions. .
  • the present inventor conducted intensive research to solve the above problems. As a result, the present inventors have found that the above problems can be solved by a gas barrier film having a specific layer structure, and have completed the present invention.
  • R 1 , R 2 and R 3 are each independently a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted alkyl group, a substituted or unsubstituted aryl group, a substituted or unsubstituted vinyl group, or a substituted or unsubstituted group.
  • n is an integer representing the number of structural units of the formula: — [Si (R 1 ) (R 2 ) —N (R 3 )] —).
  • a base material and a gas barrier film having a gas barrier layer on the base material wherein the gas barrier layer comprises a silicon compound represented by the following general formula (1) and an alcohol:
  • Layer A formed by applying a coating solution containing a metal, and a silicon compound represented by the following general formula (1) and a metal element of Group 2 to Group 14 (excluding carbon and silicon)
  • a gas barrier film having a layer B formed by applying a coating liquid containing at least one selected from the above, wherein the layer A and the layer B are adjacent to each other.
  • R 1 , R 2 and R 3 are each independently a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted alkyl group, a substituted or unsubstituted aryl group, a substituted or unsubstituted vinyl group, or a substituted or unsubstituted group.
  • n is an integer representing the number of structural units of the formula: — [Si (R 1 ) (R 2 ) —N (R 3 )] —).
  • the effect of the present invention can be effectively expressed by making the layer A and the layer B adjacent to each other. That is, it is possible to provide a gas barrier film having high gas barrier properties and excellent storage stability, particularly storage stability under high temperature and high humidity.
  • a gas barrier layer can be formed by modifying a modified polysilazane as described in JP-A-6-240208 under low temperature conditions without firing.
  • the present inventor applied a technique to obtain a modified polysilazane by reacting polysilazane with alcohols in advance as disclosed in JP-A-6-240208, so that alcohols are previously bonded to Si—H or Si—N bonds.
  • a group to form a Si—O—R bond R represents an alkyl group
  • an unreacted region at the time of modification can be reduced, and storage stability over time can be improved.
  • a laminated gas barrier film was produced by using the obtained modified polysilazane having a Si—O—R bond and the polysilazane described in JP-A-2009-255040 together.
  • the present inventor conducted intensive studies and found that a layer (layer A) formed of a polysilazane coating solution containing alcohols and a layer (layer B) formed of a polysilazane coating solution containing a metal element. It has been found that the gas barrier film formed can be improved in gas barrier properties and is excellent in storage stability particularly under high temperature and high humidity conditions.
  • the mechanism for exerting the above-described effects by the configuration of the present invention is presumed as follows, but is not limited to the following.
  • modified polysilazane coating solution is a coating solution containing general polysilazane containing no alcohols (hereinafter also simply referred to as “general polysilazane coating solution”).
  • general polysilazane coating solution there are few Si—N or Si—H bonds, and the energy of the modification treatment used in manufacturing (for example, excimer energy or thermal energy as an active energy ray) is easily transmitted. For this reason, it can modify
  • a film formed using a general polysilazane coating solution is formed using a polysilazane coating solution modified with the alcohol because a modified layer having high density and high hardness is formed on the surface layer portion.
  • internal stress is applied to the film formed with the modified polysilazane coating solution in the upper layer, and it is assumed that defects such as cracks are likely to occur and the gas barrier property is lowered.
  • the film formed with the modified polysilazane coating liquid is located on the lower surface of the film formed with the general polysilazane coating liquid, the inside of the film formed with the general polysilazane coating liquid, Unreacted regions tend to remain during the reforming, resulting in a decrease in storage stability.
  • the film formed of the polysilazane coating solution containing the metal element contains the metal element, the flexibility of the film increases, so that the reforming energy is transmitted to the interface on the lower surface of the film. For this reason, when the film formed with the modified polysilazane coating liquid and the film formed with the polysilazane coating liquid containing a metal element are placed adjacent to each other, the above-described modified polysilazane and general polysilazane are laminated together. It was found by the present inventors that the gas barrier film thus formed can improve the gas barrier property and is excellent in storage stability under high temperature and high humidity conditions. From this result, the following reasons can be inferred.
  • the film formed with the modified polysilazane coating solution when the film formed with the modified polysilazane coating solution is located on the upper surface of the film formed with the polysilazane coating solution containing a metal element, the film formed with the modified polysilazane coating solution during the modification treatment
  • the film formed with the polysilazane coating solution containing the underlying metal element is excellent in flexibility even if internal stress is applied to the polysilazane coating solution containing the metal element with the stress being flexible from the interface between the two films It is assumed that the film formed with the upper modified polysilazane coating solution is free from defects such as cracks, and the gas barrier property can be remarkably improved.
  • the film formed with the modified polysilazane coating solution is located on the lower surface of the film formed with the polysilazane coating solution containing a metal element, the film formed with the modified polysilazane coating solution is similarly applied. Even if an internal stress is applied, the stress can escape from the interface between the two films to the film formed with the polysilazane coating solution containing a flexible metal element, so defects such as cracks occur in any film. It is speculated that the gas barrier property can be remarkably improved.
  • the film formed with a polysilazane coating solution containing a metal element is particularly flexible.
  • the energy of the modification process can be easily transmitted, and a dense gas barrier layer can be formed over the entire film, so that it can be stored under high temperature and high humidity conditions. It is presumed that the stability is also excellent.
  • X to Y indicating a range means “X or more and Y or less”, “weight” and “mass”, “weight%” and “mass%”, “part by weight” and “weight part”. “Part by mass” is treated as a synonym. Unless otherwise specified, operations and physical properties are measured under conditions of room temperature (20 to 25 ° C.) / Relative humidity 40 to 50%.
  • the gas barrier film of the present invention is a film for preventing permeation of oxygen and water vapor.
  • the gas barrier film referred to in the present invention has a water vapor permeability (60 ⁇ 0.5 ° C., relative humidity (90 ⁇ 2)% RH) measured by a method according to JIS K 7129-1992, 1 ⁇ 10 ⁇ 3.
  • g / (m 2 ⁇ 24h) is preferably not more than.
  • a gas barrier film 10a of the present invention has a base material 4 and a gas barrier layer 5a formed by forming layers A 1 and B 2 on the base material 4 in this order.
  • the stacking order of the layer A and the layer B is not particularly limited. It is also possible to have a gas barrier layer 5c formed by layer B 2 and layer A 1 in this order (FIG. 3). In addition, it is preferable to have the gas barrier layer 5c in which the layer B 2 and the layer A 1 are formed in this order on the base material 4 and the base material 4 from the viewpoint of a configuration that improves the gas barrier property more effectively. .
  • the gas barrier layer according to the present invention preferably further includes a vapor deposition film formed by a vapor deposition method in addition to the layer A and the layer B from the viewpoint of gas barrier properties.
  • the gas barrier film 10b of the present invention can have the gas barrier layer 5b formed by forming the vapor deposition film 3, the layer A1, and the layer B2 on the base material 4 and the base material 4 in this order. (FIG. 1).
  • the stacking order of the layer A, the layer B, and the vapor deposition film is not particularly limited.
  • a gas barrier layer 5 d formed by depositing the vapor deposition film 3, the layer B 2, and the layer A 1 in this order can also be provided (FIG. 4).
  • layer B 2, layer A 1, and vapor deposition film 3 can also have a gas barrier layer formed in this order (not shown).
  • the vapor deposition film 3, the layer B 2, and the layer A 1 are arranged on the base material 4 and the base material 4 in this order.
  • gas barrier layer 5d or (c) layer B 2, layer A 1, and vapor deposition film 3 formed in this order it is preferable to have a gas barrier layer 5d or (c) layer B 2, layer A 1, and vapor deposition film 3 formed in this order, and a) vapor deposition film 3, layer B 2 And the gas barrier layer 5d formed by forming the layer A1 in this order is particularly preferable.
  • the gas barrier layer according to the present invention may be formed on one surface of the base material, or may be formed on both surfaces of the base material.
  • the gas barrier film of the present invention may have other members as necessary.
  • the other members are not particularly limited, and members used for conventional gas barrier films are used in the same manner or appropriately modified. Specific examples thereof include functional layers such as an intermediate layer, a protective layer, a smooth layer, an anchor coat layer, a bleed-out prevention layer, a desiccant layer having moisture adsorption, and an antistatic layer.
  • the gas barrier layer according to the present invention may be a layer that does not necessarily have a gas barrier property other than the layer formed by the other application described above or a vapor deposition layer, as long as the layer A and the layer B are adjacent to each other. May be included.
  • the gas barrier layer may have two or more layers A or two or more layers B as long as the layer A and the layer B are adjacent to each other, and includes a vapor deposition film. In this case, it may have two or more vapor-deposited films.
  • a plastic film or a sheet is usually used as a substrate, and a film or sheet made of a colorless and transparent resin is preferably used.
  • the plastic film used is not particularly limited in material and thickness as long as it can hold a gas barrier layer or the like, and can be appropriately selected according to the purpose of use.
  • Specific examples of the plastic film include polyester resin, methacrylic resin, methacrylic acid-maleic acid copolymer, polystyrene resin, transparent fluororesin, polyimide, fluorinated polyimide resin, polyamide resin, polyamideimide resin, and polyetherimide.
  • Resin cellulose acylate resin, polyurethane resin, polyether ether ketone resin, polycarbonate resin, alicyclic polyolefin resin, polyarylate resin, polyether sulfone resin, polysulfone resin, cycloolefin copolymer, fluorene ring modified polycarbonate resin, alicyclic modification
  • thermoplastic resins such as polycarbonate resin, fluorene ring-modified polyester resin, and acryloyl compound.
  • the base material is preferably made of a heat-resistant material. Specifically, a resin base material having a linear expansion coefficient of 15 ppm / K or more and 100 ppm / K or less and a glass transition temperature (Tg) of 100 ° C. or more and 300 ° C. or less is used.
  • the substrate is preferably transparent. That is, the light transmittance is usually 80% or more, preferably 85% or more, and more preferably 90% or more.
  • the light transmittance is calculated by measuring the total light transmittance and the amount of scattered light using the method described in JIS K7105: 1981, that is, using an integrating sphere light transmittance measuring device, and subtracting the diffuse transmittance from the total light transmittance. can do.
  • the thickness of the base material used in the gas barrier film according to the present invention is not particularly limited because it is appropriately selected depending on the application, but is typically 1 to 800 ⁇ m, preferably 10 to 200 ⁇ m.
  • These plastic films may have functional layers such as a transparent conductive layer and a primer layer.
  • As the functional layer in addition to those described above, those described in paragraph numbers “0036” to “0038” of JP-A-2006-289627 can be preferably used.
  • the substrate preferably has a high surface smoothness.
  • the surface smoothness those having an average surface roughness (Ra) of 2 nm or less are preferable. Although there is no particular lower limit, it is practically 0.01 nm or more. If necessary, both surfaces of the substrate, at least the side on which the gas barrier layer is provided, may be polished to improve smoothness.
  • the base material using the above-described resins or the like may be an unstretched film or a stretched film.
  • the base material used in the present invention may be one that is easily bonded on one or both sides, and examples thereof include ultra-low heat yield PET Q83 manufactured by Teijin DuPont Films, Ltd.
  • various known treatments for improving adhesion such as corona discharge treatment, flame treatment, oxidation treatment, or plasma treatment, and lamination of a primer layer described later Etc. may be performed, and it is preferable to perform a combination of the above treatments as necessary.
  • the gas barrier layer is a layer having a function of preventing permeation of oxygen and water vapor.
  • the thickness of the gas barrier layer according to the present invention varies depending on the optimum conditions depending on the type of material used and the configuration included, but is preferably in the range of 5 to 2000 nm.
  • the gas barrier layer according to the present invention has a layer A and a layer B which will be described later. Moreover, you may have gas barrier layers other than the layer A and the layer B. FIG. Below, each gas barrier layer is demonstrated in detail.
  • the layer A according to the present invention is formed by applying a coating liquid (layer A forming coating liquid) containing a silicon compound and alcohols. Specifically, it is formed on the coating film formed by applying the coating liquid for forming layer A by a modification treatment described later. From the raw materials such as silicon compounds and alcohols used to form the layer A according to the present invention, the formed layer A contains silicon, oxygen, nitrogen, carbon, hydrogen or the like as a constituent element. Can do.
  • the configuration of the layer A formed may differ depending on the composition of the coating solution, the coating conditions, or the active energy ray irradiation conditions, and it is difficult to uniquely define the configuration of the layer A.
  • the composition of layer A according to the present invention can be determined by measuring the abundance ratio (element ratio) of constituent elements using an XPS surface analyzer. Further, the layer A can be cut and the cut surface can be determined by measuring the abundance ratio (element ratio) of constituent elements using an XPS surface analyzer.
  • the layer A preferably contains at least silicon and oxygen as constituent elements. At this time, the ratio of oxygen to silicon (O / Si) in the layer A, particularly 90% from the base material side in the depth direction of the gas barrier layer, is 0.4 to 2.2. Is more preferable, 0.5 to 2.2 is more preferable, and 1.4 to 2.2 is particularly preferable.
  • the abundance ratio of oxygen to silicon (or the abundance ratio of nitrogen or carbon to silicon described later) at 90% from the base material side in the depth direction of the gas barrier layer of layer A is the gas barrier layer.
  • the ratio of nitrogen to silicon is preferably 0 to 0.7 in the layer A, particularly 90% from the base material side in the gas barrier layer depth direction of the layer A, It is more preferably 0 to 0.6, and further preferably 0 to 0.4. If the abundance ratio of nitrogen to silicon is in the range of 0 to 0.6, reaction with moisture under high temperature and high humidity can be suppressed, so that gas barrier properties under high temperature and high humidity are maintained.
  • the carbon to silicon abundance ratio (C / Si) is preferably 0 to 0.3 in the portion of the layer A 90% from the base material side in the gas barrier layer depth direction, More preferably, it is more preferably 0 to 0.1.
  • the abundance ratio of carbon to silicon (C / Si) is in the range of 0 to 0.2, the content of impurities is small and gas barrier properties are excellent.
  • the abundance ratio of elements is measured by the method described in the examples.
  • the film density of the layer A according to the present invention is preferably 1.8 to 2.2 g / cm 3 , more preferably 1.9 to 2.2 g / cm 3 , and 2.1 to 2.2 g / cm 3. Particularly preferred is 2.2 g / cm 3 .
  • the film density is 1.8 g / cm 3 or more, the gas barrier property is high without the modification to the layer A as the gas barrier layer incomplete or the low molecular weight catalyst does not remain in the layer. Further, if the film density 2.2 g / cm 3 or less, less crack generation, thus hardly occurs decreases with time in gas barrier property.
  • the film density of the layer A according to the present invention is in the range of 2.1 to 2.2 g / cm 3 , the gas barrier property is higher, and the storage property under high temperature and high humidity conditions is very excellent.
  • the film density can be appropriately set according to conditions such as a modification treatment described later (for example, adjusting the integrated light quantity of vacuum ultraviolet rays used for modification), and the X-ray reflectivity. It is measured by the measuring method.
  • the X-ray generation source targets copper and operates at 50 kV-300 mA. X-rays monochromatized with a multilayer mirror and a Ge (111) channel cut monochromator are used. The measurement was performed using the software ATX-Crystal Guide Ver.
  • the method for forming layer A according to the present invention is not particularly limited.
  • a coating solution for forming layer A containing a silicon compound, an alcohol, and, if necessary, a catalyst in an organic solvent is obtained by a known wet coating method.
  • a method of applying and removing the solvent to be used by evaporation and then performing a modification treatment is preferable.
  • the silicon compound used for forming the layer A according to the present invention is a polymer represented by the following general formula (1) and having a silicon-nitrogen (Si—N) bond in the structure. More specifically, ceramics such as SiO 2 , Si 3 N 4 , and both intermediate solid solutions such as SiO x N y that have bonds such as Si—N, Si—H, or N—H in their structure. It is a precursor inorganic polymer.
  • the silicon compound represented by the following general formula (1) is also referred to as “polysilazane”.
  • R 1 , R 2 and R 3 are each independently a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted alkyl group, a substituted or unsubstituted aryl group, a substituted or unsubstituted vinyl group, or a substituted or unsubstituted group.
  • n is an integer representing the number of structural units of the formula: — [Si (R 1 ) (R 2 ) —N (R 3 )] —).
  • R 1 , R 2 and R 3 are each independently a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted alkyl group, aryl group, vinyl group or (trialkoxysilyl) alkyl group. .
  • R 1 , R 2 and R 3 may be the same or different.
  • examples of the alkyl group include linear, branched or cyclic alkyl groups having 1 to 8 carbon atoms. More specifically, methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, n-pentyl group, isopentyl group, neopentyl group, n -Hexyl group, n-heptyl group, n-octyl group, 2-ethylhexyl group, cyclopropyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group and the like.
  • aryl group examples include aryl groups having 6 to 30 carbon atoms. More specifically, non-condensed hydrocarbon group such as phenyl group, biphenyl group, terphenyl group; pentarenyl group, indenyl group, naphthyl group, azulenyl group, heptaenyl group, biphenylenyl group, fluorenyl group, acenaphthylenyl group, preadenenyl group , Condensed polycyclic hydrocarbon groups such as acenaphthenyl group, phenalenyl group, phenanthryl group, anthryl group, fluoranthenyl group, acephenanthrenyl group, aceantrirenyl group, triphenylenyl group, pyrenyl group, chrysenyl group, naphthacenyl group, etc.
  • non-condensed hydrocarbon group such as phenyl group, biphenyl group
  • the (trialkoxysilyl) alkyl group includes an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms having a silyl group substituted with an alkoxy group having 1 to 8 carbon atoms. More specific examples include 3- (triethoxysilyl) propyl group and 3- (trimethoxysilyl) propyl group.
  • the substituent optionally present in R 1 to R 3 is not particularly limited, and examples thereof include an alkyl group, a halogen atom, a hydroxyl group (—OH), a mercapto group (—SH), a cyano group (—CN), There are a sulfo group (—SO 3 H), a carboxyl group (—COOH), a nitro group (—NO 2 ) and the like. Note that the optionally present substituent is not the same as R 1 to R 3 to be substituted. For example, when R 1 to R 3 are alkyl groups, they are not further substituted with an alkyl group.
  • R 1 , R 2 and R 3 are preferably a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, a butyl group, an isobutyl group, a tert-butyl group, a phenyl group, a vinyl group, 3 -(Triethoxysilyl) propyl group or 3- (trimethoxysilylpropyl) group.
  • n is an integer
  • the polysilazane having the structure represented by the general formula (I) is determined to have a number average molecular weight of 150 to 150,000 g / mol. preferable.
  • one of preferred embodiments is perhydropolysilazane in which all of R 1 , R 2 and R 3 are hydrogen atoms.
  • polysilazane has a structure represented by the following general formula (II).
  • R 1 ′ , R 2 ′ , R 3 ′ , R 4 ′ , R 5 ′ and R 6 ′ are each independently a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted alkyl group, An aryl group, a vinyl group or a (trialkoxysilyl) alkyl group.
  • R 1 ′ , R 2 ′ , R 3 ′ , R 4 ′ , R 5 ′ and R 6 ′ may be the same or different.
  • the substituted or unsubstituted alkyl group, aryl group, vinyl group or (trialkoxysilyl) alkyl group in the above is the same as the definition of the general formula (I), and thus the description is omitted.
  • n ′ and p are integers, and the polysilazane having the structure represented by the general formula (II) is determined to have a number average molecular weight of 150 to 150,000 g / mol. It is preferred that Note that n ′ and p may be the same or different.
  • R 1 ′ , R 3 ′ and R 6 ′ each represent a hydrogen atom, and R 2 ′ , R 4 ′ and R 5 ′ each represent a methyl group;
  • R 1 ' , R 3' and R 6 ' each represents a hydrogen atom, R 2' , R 4 ' each represents a methyl group, and R 5' represents a vinyl group;
  • R 1 ' , R 3' , R 4 A compound in which ' and R 6' each represent a hydrogen atom and R 2 ' and R 5' each represents a methyl group is preferred.
  • polysilazane has a structure represented by the following general formula (III).
  • R 1 ′′ , R 2 ′′ , R 3 ′′ , R 4 ′′ , R 5 ′′ , R 6 ′′ , R 7 ′′ , R 8 ′′ and R 9 ′′ are each independently A hydrogen atom, a substituted or unsubstituted alkyl group, aryl group, vinyl group or (trialkoxysilyl) alkyl group, wherein R 1 ′′ , R 2 ′′ , R 3 ′′ , R 4 ′′ , R 5 ′′ , R 6 ′′ , R 7 ′′ , R 8 ′′ and R 9 ′′ may be the same or different.
  • the substituted or unsubstituted alkyl group, aryl group, vinyl group or (trialkoxysilyl) alkyl group in the above is the same as the definition of the general formula (I), and thus the description is omitted.
  • n ′′, p ′′ and q are integers, and the polysilazane having the structure represented by the general formula (III) has a number average molecular weight of 150 to 150,000 g / mol. It is preferable to be determined as follows. Note that n ′′, p ′′, and q may be the same or different.
  • R 1 ′′ , R 3 ′′ and R 6 ′′ each represent a hydrogen atom
  • R 2 ′′ , R 4 ′′ , R 5 ′′ and R 8 ′′ each represent a methyl group.
  • R 9 ′′ represents a (triethoxysilyl) propyl group
  • R 7 ′′ represents an alkyl group or a hydrogen atom.
  • the organopolysilazane in which a part of the hydrogen atom part bonded to Si is substituted with an alkyl group or the like has an improved adhesion to the base material as a base by having an alkyl group such as a methyl group and is hard.
  • the ceramic film made of brittle polysilazane can be toughened, and there is an advantage that the occurrence of cracks can be suppressed even when the (average) film thickness is increased. For this reason, these perhydropolysilazane and organopolysilazane may be appropriately selected according to the application, and may be used in combination.
  • Perhydropolysilazane is presumed to have a linear structure and a ring structure centered on 6- and 8-membered rings.
  • the number average molecular weight (Mn) is about 600 to 2000 (polystyrene conversion), and there are liquid or solid substances, and the state varies depending on the molecular weight.
  • Polysilazane is commercially available in the form of a solution dissolved in an organic solvent, and the commercially available product can be used as it is as a coating solution for forming a polysilazane layer.
  • Examples of commercially available polysilazane solutions include AQUAMICA (registered trademark) NN120-10, NN120-20, NAX120-20, NN110, NN310, NN320, NL110A, NL120A, NL120-20, NL150A, and NP110 manufactured by AZ Electronic Materials Co., Ltd. NP140, SP140 and the like.
  • Alcohols used in the coating solution for forming the layer A according to the present invention include alcohols having 1 to 10 carbon atoms, aromatic phenols having 6 to 10 carbon atoms and alcohols having 5 to 10 carbon atoms.
  • examples of the alcohol include alcohols, which may be saturated, unsaturated, branched alcohols, linear alcohols, and hydroxyl groups ( Polyhydric alcohols having 2 to 4 OH groups) may be used.
  • Examples of the alcohol having 1 to 10 carbon atoms include methanol, ethanol, n-propyl alcohol (1-propanol), isopropyl alcohol (2-propanol), n-butyl alcohol (1-butanol), isobutyl alcohol (2- Methyl-1-propanol), sec-butyl alcohol (2-butanol), t-butyl alcohol (2-methyl-2-propanol), n-pentyl alcohol, n-amyl alcohol, t-amyl alcohol, n-hexyl alcohol (1-hexanol), 2-hexanol, 3-hexanol, 2-methyl-1-pentanol, 3-methyl-1-pentanol, 4-methyl-1-pentanol, 2-methyl-2-pentanol, n-heptyl alcohol, n-octyl alcohol 2-ethylhexyl alcohol, and monohydric alcohols such as amyl alcohol, or 1,2-ethaned
  • aromatic phenol having 6 to 10 carbon atoms examples include, but are not limited to, phenol, quinol, hydroxyquinol, cresol, xylenol, phenol substituted with an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and the like.
  • aromatic alcohol having 5 to 10 carbon atoms examples include benzyl alcohol, methylbenzyl alcohol, dimethylbenzyl alcohol, xylylenediol, 1,4-bis (hydroxyethyl) benzene, 2-furylmethanol, and the like. It is not limited to these.
  • alcohols having 1 to 4 carbon atoms are preferably used.
  • Species are more preferably used.
  • the coating solution for forming layer A according to the present invention can be prepared by mixing the polysilazane and alcohols described above.
  • a solvent-free may be used, but it is preferable to use a solvent appropriately from the viewpoint of controlling the reaction between the above-mentioned polysilazane and alcohol or from the viewpoint of coating operation.
  • the solvent used include hydrocarbon solvents such as aliphatic hydrocarbons, alicyclic hydrocarbons, aromatic hydrocarbons and halogenated hydrocarbons, and ether solvents such as aliphatic ethers and alicyclic ethers.
  • examples of the hydrocarbon solvent include pentane, hexane, cyclohexane, toluene, xylene, solvesso, terpene, methylene chloride, trichloroethane, and the like.
  • examples of the ether solvent include dibutyl ether, dioxane, tetrahydrofuran and the like. These solvents are appropriately selected according to purposes such as the solubility of the polysilazane used and the evaporation rate of the solvent, and may be used alone or in combination of two or more.
  • the solid content concentration of the silicon compound in the coating liquid for forming the layer A according to the present invention is not particularly limited, and it varies depending on the film thickness of the layer and the pot life of the coating liquid. It is 0.1 to 30% by mass, more preferably 0.5 to 20% by mass, and further preferably 1 to 15% by mass.
  • the present invention by adding the above-described alcohol to the coating liquid containing polysilazane, a condensation reaction occurs between the Si—H bond or Si—N bond present in the polysilazane skeleton and the hydroxyl group of the alcohol, Some polysilazanes are modified to form Si—O—R bonds. Since the alcohol-modified polysilazane (having Si—O—R bond) is appropriately present in the coating liquid for forming the layer A according to the present invention, unreacted regions can be reduced during the modification. The storage stability under high humidity can be improved.
  • the amount of alcohols added in the coating solution for forming layer A according to the present invention is preferably 10 to 600 mol%, more preferably 50 to 500 mol%, based on 100 mol% of polysilazane-derived silicon used. Preferably, it is 100 to 500 mol%, more preferably 210 to 500 mol%.
  • the content of alcohol is less than 10 mol%, the reaction between the alcohol and polysilazane hardly proceeds, and there is almost no alcohol-modified polysilazane in the coating solution, so that the effects of the present invention cannot be sufficiently obtained. There is.
  • the content of alcohols is more than 600 mol%, the alcohols may remain as impurities in the layer A even after the modification, which may reduce the gas barrier properties.
  • the coating liquid for forming layer A according to the present invention preferably contains a catalyst in order to promote reforming.
  • a basic catalyst is preferable, and in particular, N, N-dimethylethanolamine, N, N-diethylethanolamine, triethanolamine, triethylamine, 3-morpholinopropylamine, N, N, Amine catalysts such as N ′, N′-tetramethyl-1,3-diaminopropane, N, N, N ′, N′-tetramethyl-1,6-diaminohexane, Pt compounds such as Pt acetylacetonate, propion Examples thereof include Pd compounds such as acid Pd, metal catalysts such as Rh compounds such as Rh acetylacetonate, and N-heterocyclic compounds.
  • the concentration of the catalyst added at this time is preferably in the range of 0.1 to 10% by weight, more preferably 0.5 to 7% by weight, based on the silicon compound. By setting the addition amount of the catalyst within this range, it is possible to avoid excessive silanol formation due to rapid progress of the reaction, decrease in film density, increase in film defects, and the like.
  • the following additives can be used as necessary.
  • cellulose ethers cellulose esters
  • natural resins such as ethyl cellulose, nitrocellulose, cellulose acetate, and cellulose acetobutyrate
  • synthetic resins such as rubber and rosin resin
  • condensation resins such as polymer resins
  • Aminoplasts especially urea resins, melamine formaldehyde resins, alkyd resins, acrylic resins, polyesters or modified polyesters, epoxides, polyisocyanates or blocked polyisocyanates, polysiloxanes, and the like.
  • Method of applying the coating solution for forming layer A according to the present invention As a method for applying the layer A forming coating solution according to the present invention, a conventionally known appropriate wet coating method may be employed. Specific examples include a spin coating method, a roll coating method, a flow coating method, an ink jet method, a spray coating method, a printing method, a dip coating method, a casting film forming method, a bar coating method, and a gravure printing method.
  • the coating thickness can be appropriately set according to the purpose.
  • the coating thickness is preferably 0.01 to 1 ⁇ m after drying, more preferably 0.02 to 0.6 ⁇ m, and further preferably 0.04 to 0.4 ⁇ m. preferable. If the film thickness is 0.01 ⁇ m or more, sufficient barrier properties can be obtained, and if it is 1 ⁇ m or less, stable coating properties can be obtained during layer formation, and high light transmittance can be realized.
  • the coating film After applying the coating solution, it is preferable to dry the coating film.
  • the organic solvent contained in the coating film can be removed. At this time, all of the organic solvent contained in the coating film may be dried or may be partially left. Even when a part of the organic solvent is left, a suitable layer A can be obtained. The remaining solvent can be removed later.
  • the drying temperature of the coating film varies depending on the substrate to be applied, but is preferably 50 to 200 ° C.
  • the drying temperature is preferably set to 150 ° C. or less in consideration of deformation of the substrate due to heat.
  • the temperature can be set by using a hot plate, oven, furnace or the like.
  • the drying time is preferably set to a short time. For example, when the drying temperature is 150 ° C., the drying time is preferably set within 30 minutes.
  • the drying atmosphere may be any condition such as an air atmosphere, a nitrogen atmosphere, an argon atmosphere, a vacuum atmosphere, or a reduced pressure atmosphere in which the oxygen concentration is controlled.
  • the modification treatment refers to a conversion reaction of a silicon compound into silicon oxide or silicon oxynitride.
  • the gas barrier film of the present invention as a whole has a gas barrier property (water vapor permeability is 1 ⁇ 10 ⁇ 3 g / (m 2 ⁇ 24 h) or less) is a treatment for forming an inorganic thin film at a level that can contribute to the development.
  • Such reforming treatment is performed by a known method, and specifically includes heat treatment, plasma treatment, active energy ray irradiation treatment, and the like.
  • the modification treatment is preferably performed by irradiating active energy rays.
  • Heat treatment As a heat treatment method, for example, a method of heating a coating film by heat conduction by contacting a substrate with a heating element such as a heat block, a method of heating an environment in which the coating film is placed by an external heater such as a resistance wire, A method using light in an infrared region such as an IR heater can be mentioned, but the method is not limited to these. What is necessary is just to select suitably the method which can maintain the smoothness of a coating film, when performing heat processing.
  • the temperature for heating the coating film is preferably in the range of 40 to 250 ° C, more preferably in the range of 60 to 150 ° C.
  • the heating time is preferably in the range of 10 seconds to 100 hours, and more preferably in the range of 30 seconds to 5 minutes.
  • a known method can be used as the plasma treatment that can be used as the modification treatment, and an atmospheric pressure plasma treatment or the like can be preferably used.
  • the atmospheric pressure plasma CVD method which performs plasma CVD processing near atmospheric pressure, does not need to be reduced in pressure and is more productive than the plasma CVD method under vacuum.
  • the film speed is high, and further, under a high pressure condition of atmospheric pressure as compared with the conditions of a normal CVD method, the gas mean free path is very short, so that a very homogeneous film can be obtained.
  • nitrogen gas or a group 18 atom of the long-period periodic table specifically helium, neon, argon, krypton, xenon, radon, or the like is used.
  • nitrogen, helium, and argon are preferably used, and nitrogen is particularly preferable because of low cost.
  • active energy ray irradiation treatment for example, infrared rays, visible rays, ultraviolet rays, X rays, electron rays, ⁇ rays, ⁇ rays, ⁇ rays and the like can be used, but electron rays or ultraviolet rays are preferable, and ultraviolet rays are more preferable.
  • Ozone and active oxygen atoms generated by ultraviolet rays have high oxidation ability, and can form a silicon-containing film with high density and insulation at low temperatures.
  • any commonly used ultraviolet ray generator can be used.
  • the ultraviolet ray referred to in the present invention generally refers to an electromagnetic wave having a wavelength of 10 to 400 nm, but in the case of an ultraviolet irradiation treatment other than the vacuum ultraviolet ray (10 to 200 nm) treatment described later, it is preferably 210 to 375 nm. Use ultraviolet light.
  • the irradiation intensity and the irradiation time are set within a range in which the base material carrying the coating film which is the precursor of the irradiated gas barrier layer is not damaged.
  • ultraviolet ray generating means examples include metal halide lamps, high pressure mercury lamps, low pressure mercury lamps, xenon arc lamps, carbon arc lamps, and excimer lamps (single wavelengths of 172 nm, 222 nm, and 308 nm, for example, USHIO INC. Manufactured by M.D.Com Co., Ltd.), UV light laser, and the like, but are not particularly limited.
  • metal halide lamps high pressure mercury lamps, low pressure mercury lamps, xenon arc lamps, carbon arc lamps, and excimer lamps (single wavelengths of 172 nm, 222 nm, and 308 nm, for example, USHIO INC. Manufactured by M.D.Com Co., Ltd.), UV light laser, and the like, but are not particularly limited.
  • the time required for ultraviolet irradiation is generally 0.1 seconds to 10 minutes, preferably 0.5 seconds to 3 minutes, although depending on the base material used and the composition and concentration of the gas barrier layer.
  • the most preferable modification treatment method performed by irradiating with active energy rays is a treatment by vacuum ultraviolet irradiation (excimer irradiation treatment).
  • the treatment by the vacuum ultraviolet irradiation uses light energy of 100 to 200 nm, preferably light energy of a wavelength of 100 to 180 nm, which is larger than the interatomic bonding force in the polysilazane compound, and bonds atoms with only photons called photon processes.
  • This is a method of forming a silicon oxide film at a relatively low temperature (about 200 ° C. or lower) by causing an oxidation reaction with active oxygen or ozone to proceed while cutting directly by action.
  • the radiation source in the present invention may be any radiation source that emits light having a wavelength of 100 to 180 nm, but is preferably an excimer radiator having a maximum emission at about 172 nm (eg, Xe excimer lamp), and has an emission line at about 185 nm.
  • Excimer radiator having a maximum emission at about 172 nm (eg, Xe excimer lamp)
  • the Xe excimer lamp emits ultraviolet light having a short wavelength of 172 nm at a single wavelength, and thus has excellent luminous efficiency. Since this light has a large oxygen absorption coefficient, it can generate radical oxygen atom species and ozone at a high concentration with a very small amount of oxygen.
  • the energy of light having a short wavelength of 172 nm has a high ability to dissociate organic bonds. Due to the high energy of the active oxygen, ozone and ultraviolet radiation, the polysilazane layer can be modified in a short time.
  • ⁇ Excimer lamps have high light generation efficiency and can be lit with low power.
  • light having a long wavelength that causes a temperature increase due to light is not emitted, and energy is irradiated in the ultraviolet region, that is, in a short wavelength, so that the increase in the surface temperature of the target object is suppressed.
  • it is suitable for flexible film materials such as PET that are easily affected by heat.
  • Oxygen is required for the reaction at the time of ultraviolet irradiation, but since vacuum ultraviolet rays are absorbed by oxygen, the efficiency in the ultraviolet irradiation process tends to decrease. It is preferable to carry out in a state where the water vapor concentration is low. That is, the oxygen concentration at the time of irradiation with vacuum ultraviolet rays is preferably 10 to 210,000 volume ppm, more preferably 50 to 10,000 volume ppm, and most preferably 100 to 5000 ppm. Also, the water vapor concentration during the conversion process is preferably in the range of 1000 to 4000 ppm by volume.
  • the gas satisfying the irradiation atmosphere used at the time of irradiation with vacuum ultraviolet rays is preferably a dry inert gas, and particularly preferably dry nitrogen gas from the viewpoint of cost.
  • the oxygen concentration can be adjusted by measuring the flow rate of oxygen gas and inert gas introduced into the irradiation chamber and changing the flow rate ratio.
  • Irradiation energy amount of the VUV in the coated surface is preferably 200 ⁇ 10000mJ / cm 2, and more preferably 500 ⁇ 5000mJ / cm 2. Is less than 200 mJ / cm 2, there is a fear that the reforming becomes insufficient, 10000 mJ / cm 2 than the cracking or due to excessive modification concerns the thermal deformation of the substrate emerges.
  • the vacuum ultraviolet ray used for the modification may be generated by plasma formed of a gas containing at least one of CO, CO 2 and CH 4 .
  • the gas containing at least one of CO, CO 2 and CH 4 hereinafter also referred to as carbon-containing gas
  • the carbon-containing gas may be used alone, but carbon containing rare gas or H 2 as the main gas. It is preferable to add a small amount of the contained gas. Examples of plasma generation methods include capacitively coupled plasma.
  • the layer A according to the present invention can be formed by the above-described modification treatment.
  • the layer B adjacent to the layer A according to the present invention is selected from the silicon compound represented by the general formula (1) and the metal elements of Groups 2 to 14 (excluding carbon and silicon). It is formed by applying a coating liquid containing at least one kind (layer B forming coating liquid).
  • the silicon compound used for the layer A according to the present invention and the silicon compound used for the layer B may be the same or different. Specifically, it is formed on the coating film formed by applying the coating solution for forming layer B, for example, by a modification treatment.
  • the reforming process for forming the layer B may be the same as or different from the reforming process for forming the layer A described above, but is performed by irradiating active energy rays. More preferably. From the raw materials such as silicon compounds and metals used to form the layer B according to the present invention, the formed layer B has silicon as a constituent element, added metal element, oxygen, nitrogen, carbon, or hydrogen. Etc. can be contained.
  • the composition of the formed layer B according to the present invention can be measured using the same method as the method for measuring the composition of the layer A described above.
  • the layer B according to the present invention preferably contains at least silicon and oxygen as constituent elements in addition to the contained metal element. Moreover, unless the effect of this invention is impaired, layer B may contain nitrogen and carbon. At this time, the ratio of oxygen to silicon (O / Si) in the layer B, particularly 90% from the base material side in the gas barrier layer depth direction of the layer B, is 0.8 to 2.2. Is preferred, and 1.3 to 2.1 is particularly preferred.
  • the ratio of oxygen to silicon (or the ratio of nitrogen or carbon to silicon to be described later) in 90% of the layer B from the base material side in the depth direction of the gas barrier layer is the gas barrier layer.
  • the abundance ratio of nitrogen to silicon (N / Si) is preferably 0 to 0.6. More preferably, it is -0.3. If the abundance ratio of nitrogen to silicon is in the range of 0 to 0.5, the reaction with moisture under high temperature and high humidity can be suppressed, so that the gas barrier property under high temperature and high humidity is maintained.
  • the carbon abundance ratio (C / Si) in the layer B, particularly 90% from the base material side in the gas barrier layer depth direction of the layer B is preferably 0 to 0.3. Is more preferably from 0.2 to 0.2 and even more preferably from 0 to 0.1. When the abundance ratio of carbon to silicon (C / Si) is in the range of 0 to 0.2, the content of impurities is small and gas barrier properties are excellent.
  • metal elements contained in layer B include beryllium (Be), boron (B), magnesium (Mg), aluminum (Al), calcium (Ca), scandium (Sc), titanium (Ti ), Vanadium (V), chromium (Cr), manganese (Mn), iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni), copper (Cu), zinc (Zn), gallium (Ga), germanium (Ge) ), Strontium (Sr), yttrium (Y), zirconium (Zr), niobium (Nb), molybdenum (Mo), technetium (Tc), ruthenium (Ru), rhodium (Rh), palladium (Pd), silver (Ag) ), Cadmium (Cd), indium (In), tin (Sn), barium (Ba), lanthanum (La), cerium (Ce), praseody (Pr), neodymium (Nd), promethium (Pm
  • boron (B), magnesium (Mg), aluminum (Al), calcium (Ca), titanium (Ti), iron (Fe), zinc (Zn), gallium (Ga), germanium (Ge), Zirconium (Zr), indium (In), and rhodium (Rh) are preferred, and boron (B), magnesium (Mg), aluminum (Al), calcium (Ca), zinc (Zn), gallium (Ga), germanium ( Ge) and indium (In) are more preferable.
  • Group 13 elements such as boron (B) and aluminum (Al) have a trivalent valence, which is deficient in valence compared to tetravalence, which is the valence of silicon.
  • the layer B becomes a dense film, thereby improving the gas barrier property.
  • oxygen is supplied to the inside of the layer B and the gas barrier layer is oxidized to the inside of the film, and the layer B (gas barrier layer) having high oxidation resistance is obtained after the film formation is completed.
  • the internal stress of the layer A can be firmly repaired by making the layer B and the layer A adjacent to each other, and the gas barrier layer is particularly strong under high temperature and high humidity.
  • metal elements may be present alone or in the form of a mixture of two or more.
  • the film density of the layer B according to the present invention is preferably 1.8 to 2.2 g / cm 3 , more preferably 1.9 to 2.2 g / cm 3 , and 2.1 to 2.2 g / cm 3. Particularly preferred is 2.2 g / cm 3 . If the film density is 1.8 g / cm 3 or more, the gas barrier property of the formed layer B is high, and if the film density is 2.2 g / cm 3 or less, the occurrence of cracks is small. Decrease in barrier properties over time is unlikely to occur. In particular, when the film density of the layer B according to the present invention is in the range of 1.9 to 2.2 g / cm 3 , the gas barrier property is higher, and the storage stability under high temperature and high humidity conditions is also excellent.
  • the formation method of the layer B according to the present invention is not particularly limited, and a known method can be applied.
  • a method of applying the coating solution by a known wet coating method, removing the solvent to be used by evaporation, and then performing a modification treatment is preferable.
  • the metal element compound is added to the coating solution for forming the layer B according to the present invention.
  • the type of the metal element compound is not particularly limited, and preferred examples include metal alkoxide, metal amide, metal imide, metal hydroxide, metal acetyl acetate and the like. Among these, metal alkoxide is more preferably used from the viewpoint that the layer B according to the present invention can be formed more efficiently.
  • metal alkoxide refers to a compound having at least one alkoxy group bonded to a metal element.
  • these metal element compounds commercially available products or synthetic products may be used.
  • metal alkoxides added in the formation of layer B according to the present invention include beryllium acetylacetonate, trimethyl borate, triethyl borate, tri-n-propyl borate, triisopropyl borate, tri-n-butyl borate Tritert-butyl borate, magnesium ethoxide, magnesium ethoxyethoxide, magnesium methoxyethoxide, magnesium acetylacetonate, aluminum trimethoxide, aluminum triethoxide, aluminum tri-n-propoxide, aluminum triisopropoxide, Aluminum tri-n-butoxide, aluminum tri-sec-butoxide, aluminum tri-tert-butoxide, aluminum acetylacetonate, acetoalkoxyaluminum diisopropylate Aluminum ethyl acetoacetate diisopropylate, aluminum ethyl acetoacetate di n-butyrate, aluminum diethyl acetoacetate mono
  • the solvent for preparing the coating solution for forming layer B according to the present invention is not particularly limited as long as it can dissolve the silicon compound according to the present invention and the metal element compound to be added, but it reacts easily with the silicon compound.
  • the organic solvent which does not contain water and reactive groups (for example, hydroxyl group or amine group) and is inert to the silicon compound is preferable, and an aprotic organic solvent is more preferable.
  • the examples of the solvent used in the coating liquid for forming the layer A described above can be appropriately referred to.
  • the solid content concentration of the silicon compound in the coating liquid for forming layer B according to the present invention is not particularly limited, and it varies depending on the film thickness of the layer and the pot life of the coating liquid. It is 0.1 to 30% by mass, more preferably 0.5 to 20% by mass, and further preferably 1 to 15% by mass.
  • the solid content concentration of the metal element compound in the coating liquid for forming layer B according to the present invention is not particularly limited, and varies depending on the film thickness of the layer and the pot life of the coating liquid.
  • the content is preferably 0.01 to 20% by mass, more preferably 0.1 to 10% by mass, and still more preferably 0.2 to 5% by mass.
  • the content of the metal compound added in the coating solution for forming layer B according to the present invention is preferably 1 to 30 mol% with respect to 100 mol% of polysilazane-derived silicon used. More preferably, it is 20 mol%, and particularly preferably 5 to 15 mol%.
  • the content of the metal compound is less than 1 mol%, the effect of the metal element may not be exhibited.
  • there is more content of a metal compound than 30 mol% there exists a possibility that the presence of a metal element may increase and gas barrier property may fall conversely.
  • a catalyst for promoting reforming, other additives, etc., and a catalyst or other additive that can be used in the coating solution for forming the layer A described above. Can be used in the same manner. Descriptions of these examples and preferred usage amounts will be omitted here.
  • the method for applying the coating solution for forming the layer B, the drying temperature of the coating, the modification treatment, and the like can all be performed in the same manner as in the case of forming the layer A described above.
  • the explanation part for forming the layer A can be referred to as appropriate.
  • the gas barrier layer according to the present invention is a general barrier film that does not contain alcohols and Group 2 to Group 14 metal elements in addition to the above-described Layer A and Layer B, that is, a silicon compound as a raw material. You may have.
  • a gas barrier layer may be formed by modifying a coating film formed by applying a coating solution containing a silicon compound, and may be formed by physical vapor deposition (PVD) or chemical vapor deposition. It may be formed as a deposited film using a vacuum film forming method such as (CVD method).
  • the method of forming the other gas barrier layer by applying and modifying the coating film, the alcohol or the The same operation can be performed except that the metal compound is not added.
  • the corresponding explanation part of the above-mentioned layer A or layer B can be referred to as appropriate.
  • the gas barrier layer according to the present invention preferably further includes a vapor deposition film from the viewpoint of gas barrier properties.
  • the vapor deposition film which concerns on this invention contains carbon, silicon, and oxygen as the structural element,
  • the more suitable form is a vapor deposition film which satisfy
  • a silicon distribution curve showing the relationship between the L and the ratio of the amount of oxygen atoms to the total amount of silicon atoms, oxygen atoms, and carbon atoms (oxygen atomic ratio), and the L and silicon atoms, 90% or more (upper limit: 100%) of the film thickness of the deposited film in a carbon distribution curve showing the relationship between the ratio of the amount of carbon atoms to the total amount of oxygen atoms and carbon atoms (carbon atomic ratio) And (atomic ratio of oxygen), (atomic ratio of silicon), and (atomic ratio of carbon) in this order (atomic ratio is O> Si> C).
  • the deposited film according to the present invention satisfies the following requirements (ii) and (iii).
  • the carbon distribution curve has at least two extreme values;
  • the absolute value of the difference between the maximum value and the minimum value of the carbon atomic ratio in the carbon distribution curve (hereinafter also simply referred to as “C max ⁇ C min difference”) is 3 at% or more.
  • the vapor deposition film comprises (i) a distance (L) from the surface of the vapor deposition film in the film thickness direction of the vapor deposition film, and a ratio of the amount of silicon atoms to the total amount of silicon atoms, oxygen atoms, and carbon atoms
  • Silicon distribution curve showing the relationship between the atomic ratio of silicon and the oxygen distribution curve showing the relationship between the L and the ratio of the amount of oxygen atoms to the total amount of silicon atoms, oxygen atoms and carbon atoms (atomic ratio of oxygen)
  • a carbon distribution curve showing the relationship between the L and the ratio of the amount of carbon atoms to the total amount of silicon atoms, oxygen atoms, and carbon atoms (the atomic ratio of carbon), 90% or more of the film thickness of the deposited film
  • (atomic ratio of oxygen), (atomic ratio of silicon), and (atomic ratio of carbon) increase in this order (atomic ratio is O> Si> C).
  • the relationship between the above (atomic ratio of oxygen), (atomic ratio of silicon) and (atomic ratio of carbon) is at least 90% or more (upper limit: 100%) of the thickness of the deposited film. ) And more preferably at least 93% or more (upper limit: 100%).
  • “at least 90% or more of the film thickness of the vapor deposition film” may not be continuous in the vapor deposition film, and only needs to satisfy the above-described relationship at a portion of 90% or more.
  • the carbon distribution curve has at least two extreme values.
  • the vapor deposition film preferably has at least three extreme values in the carbon distribution curve, more preferably at least four extreme values, but may have five or more.
  • the extreme value of the carbon distribution curve is 1 or less, the gas barrier property when the obtained gas barrier film is bent is insufficient.
  • the upper limit of the extreme value of the carbon distribution curve is not particularly limited, but is preferably 30 or less, more preferably 25 or less, for example. Since the number of extreme values is also caused by the film thickness of the deposited film, it cannot be specified unconditionally.
  • the distance from the surface of the vapor deposition film in the film thickness direction of the vapor deposition film at one extreme value of the carbon distribution curve and the extreme value adjacent to the extreme value is preferably 200 nm or less, more preferably 100 nm or less, and particularly preferably 75 nm or less. preferable.
  • the “extreme value” refers to the maximum value or the minimum value of the atomic ratio of the element to the distance (L) from the surface of the vapor deposition film in the film thickness direction of the vapor deposition film.
  • the “maximum value” is a point where the value of the atomic ratio of an element (oxygen, silicon or carbon) changes from increasing to decreasing when the distance from the surface of the deposited film is changed, Further, the value of the atomic ratio of the element at the position where the distance from the point in the film thickness direction of the vapor deposition film from the point in the film thickness direction to the point of the vapor deposition film is further changed within the range of 4 to 20 nm. It means a point that decreases by 3 at% or more. That is, it is sufficient that the atomic ratio value of the element is reduced by 3 at% or more in any range when changing in the range of 4 to 20 nm.
  • the “minimum value” in this specification is a point where the value of the atomic ratio of an element (oxygen, silicon or carbon) changes from decrease to increase when the distance from the surface of the deposited film is changed.
  • the atomic ratio value of the element at a position where the distance from the surface of the deposited film in the film thickness direction of the deposited film from that point is further changed by 4 to 20 nm is 3 at%. This is the point that increases. In other words, it is only necessary that the atomic ratio of the element increases by 3 at% in any range when changing in the range of 4 to 20 nm.
  • the lower limit of the distance between the extreme values in the case of having at least three extreme values is particularly high because the smaller the distance between the extreme values, the higher the effect of suppressing / preventing crack generation when the gas barrier film is bent.
  • it is preferably 10 nm or more, more preferably 30 nm or more in consideration of the flexibility of the deposited film, the effect of suppressing / preventing cracks, thermal expansion, and the like.
  • the deposited film has (iii) an absolute value of a difference between the maximum value and the minimum value of the atomic ratio of carbon in the carbon distribution curve (hereinafter, also simply referred to as “C max ⁇ C min difference”) of 3 at% or more.
  • C max ⁇ C min difference an absolute value of a difference between the maximum value and the minimum value of the atomic ratio of carbon in the carbon distribution curve.
  • the C max -C min difference is preferably 5 at% or more, more preferably 7 at% or more, and particularly preferably 10 at% or more.
  • the “maximum value” is the atomic ratio of each element that is maximum in the distribution curve of each element, and is the highest value among the maximum values.
  • the “minimum value” is the atomic ratio of each element that is the minimum in the distribution curve of each element, and is the lowest value among the minimum values.
  • the upper limit of the C max -C min difference is not particularly limited, but it is preferably 50 at% or less in consideration of the effect of suppressing / preventing crack generation during bending of the gas barrier film, and is preferably 40 at% or less. It is more preferable that
  • the oxygen distribution curve of the deposited film preferably has at least one extreme value, more preferably has at least two extreme values, and more preferably has at least three extreme values.
  • the gas barrier property when the obtained gas barrier film is bent is further improved.
  • the upper limit of the extreme value of the oxygen distribution curve is not particularly limited, but is preferably 20 or less, more preferably 10 or less, for example.
  • the number of extreme values in the oxygen distribution curve may also be caused by the film thickness of the deposited film and cannot be specified unconditionally.
  • the difference in distance from the surface of the vapor deposition film in the film thickness direction of the vapor deposition film at one extreme value of the oxygen distribution curve and the extreme value adjacent to the extreme value are preferably 200 nm or less, more preferably 100 nm or less. With such a distance between extreme values, the occurrence of cracks during bending of the gas barrier film can be more effectively suppressed / prevented.
  • the lower limit of the distance between the extreme values in the case of having at least three extreme values is not particularly limited, but considering the improvement effect of crack generation suppression / prevention when the gas barrier film is bent, the thermal expansion property, etc.
  • the thickness is preferably 10 nm or more, and more preferably 30 nm or more.
  • the absolute value of the difference between the maximum value and the minimum value of the atomic ratio of oxygen in the oxygen distribution curve of the deposited film (hereinafter also simply referred to as “O max ⁇ O min difference”) is 3 at% or more. It is preferably 5 at% or more, more preferably 6 at% or more, and particularly preferably 7 at% or more.
  • the absolute value is 3 at% or more, the gas barrier property when the obtained gas barrier film is bent is further improved.
  • the upper limit of the O max -O min difference is not particularly limited, but is preferably 50 at% or less, and is preferably 40 at% or less in consideration of the effect of suppressing / preventing crack generation when the gas barrier film is bent. It is more preferable that
  • the absolute value of the difference between the maximum value and the minimum value of the atomic ratio of silicon in the silicon distribution curve of the deposited film (hereinafter also simply referred to as “Si max -Si min difference”) is 10 at% or less. Is preferable, 7 at% or less is more preferable, and 3 at% or less is further preferable. When the absolute value is 10 at% or less, the gas barrier property of the obtained gas barrier film is further improved.
  • the lower limit of Si max -Si min difference because the effect of improving the crack generation suppression / prevention during bending of Si max -Si min as gas barrier property difference is small film is high, is not particularly limited, and gas barrier property In consideration, it is preferably 1 at% or more, and more preferably 2 at% or more.
  • the total amount of carbon and oxygen atoms with respect to the film thickness direction of the deposited film is preferably substantially constant.
  • the distance (L) from the surface of the vapor deposition film in the film thickness direction of the vapor deposition film and the ratio of the total amount of oxygen atoms and carbon atoms to the total amount of silicon atoms, oxygen atoms, and carbon atoms (inafter simply referred to as “OC max ”).
  • OC max the absolute value of the difference between the maximum value and the minimum value of the total atomic ratio of oxygen and carbon in the oxygen-carbon distribution curve (hereinafter simply referred to as “OC max ”).
  • -OC min difference ”) is preferably less than 5 at%, more preferably less than 4 at%, and even more preferably less than 3 at%.
  • the gas barrier property of the obtained gas barrier film is further improved.
  • the lower limit of the OC max -OC min difference since preferably as OC max -OC min difference is small, but is 0 atomic%, it is sufficient if more than 0.1 at%.
  • the silicon distribution curve, the oxygen distribution curve, the carbon distribution curve, and the oxygen carbon distribution curve are obtained by using X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) measurement and rare gas ion sputtering such as argon in combination.
  • XPS X-ray photoelectron spectroscopy
  • rare gas ion sputtering such as argon in combination.
  • XPS depth profile measurement in which surface composition analysis is sequentially performed while exposing the inside of the sample.
  • a distribution curve obtained by such XPS depth profile measurement can be created, for example, with the vertical axis as the atomic ratio (unit: at%) of each element and the horizontal axis as the etching time (sputtering time).
  • the etching time generally correlates with the distance (L) from the surface of the deposited film in the thickness direction of the deposited film in the thickness direction. Therefore, “distance from the surface of the deposited film in the film thickness direction of the deposited film” is the distance from the surface of the deposited film calculated from the relationship between the etching rate and the etching time used in the XPS depth profile measurement. can do.
  • the silicon distribution curve, oxygen distribution curve, carbon distribution curve, and oxygen carbon distribution curve can be prepared under the following measurement conditions.
  • Etching ion species Argon (Ar + ); Etching rate (converted to SiO 2 thermal oxide film): 0.05 nm / sec; Etching interval (SiO 2 equivalent value): 10 nm;
  • X-ray photoelectron spectrometer manufactured by Thermo Fisher Scientific, model name “VG Theta Probe”; Irradiation X-ray: Single crystal spectroscopy AlK ⁇ X-ray spot and its size: 800 ⁇ 400 ⁇ m oval.
  • the thickness of the deposited film is not particularly limited, but is preferably 20 to 3000 nm, more preferably 50 to 2500 nm, and particularly preferably 100 to 1000 nm. With such a thickness, the gas barrier film can exhibit excellent gas barrier properties and the effect of suppressing / preventing cracking during bending.
  • each vapor deposition film has thickness as mentioned above.
  • the thickness of the entire deposited film when the deposited film is composed of two or more layers is not particularly limited, but the thickness of the entire deposited film (dry film thickness) is preferably about 1000 to 2000 nm. With such a thickness, the gas barrier film can exhibit excellent gas barrier properties and the effect of suppressing / preventing cracking during bending.
  • the vapor deposition film is substantially uniform in the film surface direction (direction parallel to the surface of the vapor deposition film) from the viewpoint of forming a vapor deposition film having a uniform and excellent gas barrier property over the entire film surface.
  • the vapor deposition film is substantially uniform in the film surface direction means that the oxygen distribution curve, the carbon distribution curve, and the oxygen carbon are measured at any two measurement points on the film surface of the vapor deposition film by XPS depth profile measurement.
  • the carbon distribution curve is substantially continuous.
  • the carbon distribution curve is substantially continuous means that the carbon distribution curve does not include a portion where the atomic ratio of carbon changes discontinuously.
  • the carbon distribution curve is calculated from the etching rate and the etching time. In the relationship between the distance (x, unit: nm) from the surface of the deposited film in the film thickness direction of at least one layer of the deposited film and the atomic ratio of carbon (C, unit: at%), It means satisfying the condition represented by the following formula 1.
  • the vapor deposition film in addition to the layer A and the layer B described above, the vapor deposition film may include only one layer or two or more layers. Furthermore, when two or more such vapor deposition films are provided, the materials of the plurality of vapor deposition films may be the same or different.
  • the silicon atomic ratio, the oxygen atomic ratio, and the carbon atomic ratio are in the region where 90% or more of the thickness of the deposited film is (i ).
  • the atomic ratio of the silicon atom content to the total amount of silicon atoms, oxygen atoms, and carbon atoms in the deposited film is preferably 20 to 45 at%. More preferably, it is 25 to 40 at%.
  • the atomic ratio of the oxygen atom content to the total amount of silicon atoms, oxygen atoms, and carbon atoms in the deposited film is preferably 45 to 75 at%, and more preferably 50 to 70 at%.
  • the atomic ratio of the carbon atom content to the total amount of silicon atoms, oxygen atoms, and carbon atoms in the deposited film is preferably 0.5 to 25 at%, and preferably 1 to 20 at%. More preferred.
  • the vapor deposition method for forming the vapor deposition film according to the present invention is not particularly limited, and examples thereof include physical vapor deposition and chemical vapor deposition.
  • the physical vapor deposition method is a method of depositing a thin film of a target substance (for example, a carbon film) on the surface of the substance in a gas phase by a physical method.
  • a vacuum evaporation method Resistance heating method, electron beam evaporation method, molecular beam epitaxy method), ion plating method, sputtering method and the like.
  • the chemical vapor deposition method (chemical vapor deposition method)
  • a raw material gas containing a target thin film component is supplied onto a substrate, and a film is deposited by a chemical reaction on the substrate surface or in the gas phase. It is a method to do.
  • the method include known CVD methods such as thermal CVD, catalytic chemical vapor deposition, photo CVD, vacuum plasma CVD, and atmospheric pressure plasma CVD, and are not particularly limited.
  • the vapor deposition film according to the present invention is preferably a chemical vapor deposition (CVD) method, particularly a plasma chemical vapor deposition method (plasma CVD, PECVD (plasma-enhanced chemical vapor deposition), hereinafter simply “ More preferably, the substrate is formed by a plasma CVD method in which a substrate is placed on a pair of film forming rollers and plasma is generated by discharging between the pair of film forming rollers. .
  • CVD chemical vapor deposition
  • PECVD plasma chemical vapor deposition
  • the arrangement of the vapor deposition film according to the present invention is not particularly limited, and may be arranged on the base material or may be arranged on the layer A or the layer B formed on the base material.
  • the plasma CVD method may be a Penning discharge plasma type plasma CVD method.
  • plasma discharge in a space between a plurality of film forming rollers it is preferable to generate plasma discharge in a space between a plurality of film forming rollers.
  • a pair of film forming rollers is used, and each of the pair of film forming rollers is used.
  • the substrate is disposed and discharged between a pair of film forming rollers to generate plasma.
  • one film forming roller By using a pair of film forming rollers, placing a base material on the pair of film forming rollers, and discharging between the pair of film forming rollers, one film forming roller It is possible not only to produce a thin film efficiently because it is possible to form a film on the surface part of the base material existing in the film while simultaneously forming a film on the surface part of the base material present on the other film forming roller.
  • the film formation rate can be doubled as compared with the plasma CVD method using no roller, and a film having substantially the same structure can be formed. Therefore, the film can be formed efficiently.
  • the film forming gas used in such a plasma CVD method preferably includes an organic silicon compound and oxygen, and the content of oxygen in the film forming gas is determined by the organosilicon compound in the film forming gas. It is preferable that the amount of oxygen be less than the theoretical oxygen amount necessary for complete oxidation.
  • the vapor deposition film is preferably a layer formed by a continuous film formation process.
  • the gas barrier film according to the present invention is preferably formed on the surface of the substrate by a roll-to-roll method from the viewpoint of productivity.
  • an apparatus that can be used when producing a deposited film by such a plasma CVD method is not particularly limited, and includes at least a pair of film forming rollers and a plasma power source, and the pair of film forming films. It is preferable that the apparatus has a configuration capable of discharging between rollers. For example, when the manufacturing apparatus shown in FIG. 6 is used, the apparatus is manufactured by a roll-to-roll method using a plasma CVD method. It is also possible.
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing an example of a manufacturing apparatus that can be suitably used for manufacturing the vapor deposition film according to the present invention.
  • the same or corresponding elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
  • the 6 includes a delivery roller 32, transport rollers 33, 34, 35, and 36, film formation rollers 39 and 40, a gas supply pipe 41, a plasma generation power source 42, and a film formation roller 39. And magnetic field generators 43 and 44 installed inside 40 and a winding roller 45.
  • a manufacturing apparatus at least the film forming rollers 39 and 40, the gas supply pipe 41, the plasma generating power source 42, and the magnetic field generating apparatuses 43 and 44 are arranged in a vacuum chamber (not shown). ing. Further, in such a manufacturing apparatus 31, the vacuum chamber is connected to a vacuum pump (not shown), and the pressure in the vacuum chamber can be appropriately adjusted by the vacuum pump.
  • each film-forming roller has a power source for plasma generation so that the pair of film-forming rollers (the film-forming roller 39 and the film-forming roller 40) can function as a pair of counter electrodes. 42. Therefore, in such a manufacturing apparatus 31, it is possible to discharge into the space between the film forming roller 39 and the film forming roller 40 by supplying electric power from the plasma generating power source 42. Plasma can be generated in the space between the film roller 39 and the film formation roller 40. In this way, when the film forming roller 39 and the film forming roller 40 are also used as electrodes, the material and design thereof may be appropriately changed so that they can also be used as electrodes.
  • a pair of film-forming roller film-forming rollers 39 and 40
  • position a pair of film-forming roller film-forming rollers 39 and 40
  • the film forming rate can be doubled and a film having the same structure can be formed. Can be at least doubled.
  • magnetic field generators 43 and 44 fixed so as not to rotate even when the film forming roller rotates are provided, respectively.
  • the magnetic field generators 43 and 44 provided on the film forming roller 39 and the film forming roller 40 are respectively a magnetic field generating device 43 provided on one film forming roller 39 and a magnetic field generating device provided on the other film forming roller 40. It is preferable to arrange the magnetic poles so that the magnetic field lines do not cross between them and the magnetic field generators 43 and 44 form a substantially closed magnetic circuit. By providing such magnetic field generators 43 and 44, it is possible to promote the formation of a magnetic field in which magnetic lines of force swell near the opposing surface of each film forming roller 39 and 40, and the plasma is converged on the bulging portion. Since it becomes easy, it is excellent at the point which can improve the film-forming efficiency.
  • the magnetic field generators 43 and 44 provided on the film forming roller 39 and the film forming roller 40 respectively have racetrack-shaped magnetic poles that are long in the roller axis direction, and one magnetic field generator 43 and the other magnetic field generator. It is preferable to arrange the magnetic poles so that the magnetic poles facing to 44 have the same polarity.
  • By providing such magnetic field generators 43 and 44 the opposing space along the length direction of the roller shaft without straddling the magnetic field generator on the roller side where the magnetic lines of force of each of the magnetic field generators 43 and 44 are opposed.
  • a racetrack-like magnetic field can be easily formed in the vicinity of the roller surface facing the (discharge region), and the plasma can be converged on the magnetic field, so that a wide base wound around the roller width direction can be obtained. It is excellent in that the vapor deposition film 3 can be efficiently formed using the material 4.
  • the film formation roller 39 and the film formation roller 40 known rollers can be used as appropriate. As such film forming rollers 39 and 40, those having the same diameter are preferably used from the viewpoint of forming a thin film more efficiently. Further, the diameter of the film forming rollers 39 and 40 is preferably in the range of 300 to 1000 mm ⁇ , particularly in the range of 300 to 700 mm ⁇ , from the viewpoint of discharge conditions, chamber space, and the like. If the diameter of the film forming roller is 300 mm ⁇ or more, the plasma discharge space will not be reduced, so that the productivity will not be deteriorated, and it is possible to avoid applying the total amount of heat of the plasma discharge to the substrate 4 in a short time. It is preferable because damage to the material 4 can be reduced. On the other hand, if the diameter of the film forming roller is 1000 mm ⁇ or less, it is preferable because practicality can be maintained in terms of device design including uniformity of plasma discharge space.
  • the base material 4 is disposed on a pair of film forming rollers (the film forming roller 39 and the film forming roller 40) so that the surfaces of the base material 4 face each other.
  • the base material 4 By disposing the base material 4 in this way, when the plasma is generated by performing discharge in the facing space between the film formation roller 39 and the film formation roller 40, the base existing between the pair of film formation rollers is present.
  • Each surface of the material 4 can be formed simultaneously. That is, according to such a manufacturing apparatus, the vapor deposition film component is deposited on the surface of the substrate 4 on the film forming roller 39 by the plasma CVD method, and the vapor deposition film component is further deposited on the film forming roller 40. Therefore, it is possible to efficiently form a vapor deposition film on the surface of the substrate 4.
  • the take-up roller 45 is not particularly limited as long as it can take up the gas barrier film 10b ′ in which the vapor deposition film 3 is formed on the substrate 4, and a known roller is appropriately used. Can do.
  • gas supply pipe 41 and the vacuum pump those capable of supplying or discharging the raw material gas at a predetermined speed can be appropriately used.
  • the gas supply pipe 41 as a gas supply means is preferably provided in one of the facing spaces (discharge region; film formation zone) between the film formation roller 39 and the film formation roller 40, and is a vacuum as a vacuum exhaust means.
  • a pump (not shown) is preferably provided on the other side of the facing space.
  • the plasma generating power source 42 a known power source of a plasma generating apparatus can be used as appropriate.
  • a plasma generating power supply 42 supplies power to the film forming roller 39 and the film forming roller 40 connected thereto, and makes it possible to use these as counter electrodes for discharge.
  • Such a plasma generating power source 42 can perform plasma CVD more efficiently, and can alternately reverse the polarity of the pair of film forming rollers (AC power source or the like). Is preferably used.
  • the plasma generating power source 42 can perform plasma CVD more efficiently, the applied power can be set to 100 W to 10 kW, and the AC frequency can be set to 50 Hz to 500 kHz. More preferably, it is possible to do this.
  • the magnetic field generators 43 and 44 known magnetic field generators can be used as appropriate.
  • the base material 4 in addition to the base material used in the present invention, a material in which the vapor deposition film 3 is formed in advance can be used. As described above, by using the substrate 4 on which the vapor deposition film 3 is formed in advance, it is possible to increase the thickness of the vapor deposition film 3.
  • the type of source gas, the power of the electrode drum of the plasma generator, the pressure in the vacuum chamber, the diameter of the film forming roller, and the transport of the film (base material) By appropriately adjusting the speed, the vapor deposition film according to the present invention can be produced. That is, using the manufacturing apparatus 31 shown in FIG. 6, a discharge is generated between the pair of film forming rollers (film forming rollers 39 and 40) while supplying a film forming gas (such as a raw material gas) into the vacuum chamber.
  • a film forming gas such as a raw material gas
  • the film formation gas (raw material gas or the like) is decomposed by plasma, and the vapor deposition film 3 is formed on the surface of the base material 4 on the film formation roller 39 and the surface of the base material 4 on the film formation roller 40 by plasma CVD.
  • a racetrack-shaped magnetic field is formed in the vicinity of the roller surface facing the facing space (discharge region) along the length direction of the roller axes of the film forming rollers 39 and 40, and the plasma is converged on the magnetic field.
  • the base material 4 passes A point of the film-forming roller 39 and B point of the film-forming roller 40 in FIG. 4, the maximum value of the carbon distribution curve is formed by the vapor deposition film.
  • the base material 4 has C1 and C2 points of the film forming roller 39 in FIG. 6 and C3 and C4 point of the film forming roller 40 and the center C point of the transport rollers 34 and 35 (A of the film forming roller 39). And corresponding to the midpoint of a straight line connecting the point B of the film forming roller 40), a minimum value of the carbon distribution curve is formed in the vapor deposition film. For this reason, 35 extreme values are usually generated for the two film forming rollers.
  • the distance between the extreme values of the vapor deposition film (the difference between the distance (L) from the surface of the vapor deposition film in the film thickness direction of the vapor deposition film at one extreme value of the carbon distribution curve and the extreme value adjacent to the extreme value) (Absolute value) can be adjusted by the rotation speed of the film forming rollers 39 and 40 (base material transport speed).
  • the substrate 4 is conveyed by the delivery roller 32, the film formation roller 39, and the like, respectively, so that the surface of the substrate 4 is formed by a roll-to-roll continuous film formation process.
  • the vapor deposition film 3 is formed.
  • source gas such as source gas supplied from the gas supply pipe 41 to the facing space
  • source gas, reaction gas, carrier gas, and discharge gas can be used alone or in combination of two or more.
  • the source gas in the film forming gas used for forming the vapor deposition film 3 can be appropriately selected and used according to the material of the vapor deposition film 3 to be formed.
  • a source gas for example, an organic silicon compound containing silicon or an organic compound gas containing carbon can be used.
  • organosilicon compounds examples include hexamethyldisiloxane (HMDSO), hexamethyldisilane (HMDS), 1,1,3,3-tetramethyldisiloxane, vinyltrimethylsilane, methyltrimethylsilane, hexamethyldisilane.
  • HMDSO hexamethyldisiloxane
  • HMDS hexamethyldisilane
  • 1,1,3,3-tetramethyldisiloxane vinyltrimethylsilane
  • methyltrimethylsilane hexamethyldisilane.
  • Methylsilane dimethylsilane, trimethylsilane, diethylsilane, propylsilane, phenylsilane, vinyltriethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, tetramethoxysilane (TMOS), tetraethoxysilane (TEOS), phenyltrimethoxysilane, methyltriethoxy
  • TMOS tetramethoxysilane
  • TEOS tetraethoxysilane
  • Examples include silane and octamethylcyclotetrasiloxane.
  • organosilicon compounds hexamethyldisiloxane and 1,1,3,3-tetramethyldisiloxane are preferable from the viewpoints of the properties such as the handleability of the compound and the gas barrier properties of the obtained deposited film.
  • organosilicon compounds can be used alone or in combination of two or more.
  • the organic compound gas containing carbon include methane, ethane, ethylene, and acetylene.
  • an appropriate source gas is selected according to the type of the deposited film 3.
  • a reactive gas may be used in addition to the raw material gas.
  • a gas that reacts with the raw material gas to become an inorganic compound such as an oxide or a nitride can be appropriately selected and used.
  • a reaction gas for forming an oxide for example, oxygen or ozone can be used.
  • a reactive gas for forming nitride nitrogen and ammonia can be used, for example. These reaction gases can be used singly or in combination of two or more. For example, when forming an oxynitride, a reaction gas for forming an oxide and a nitride are formed. It can be used in combination with a reaction gas.
  • a carrier gas may be used as necessary in order to supply the source gas into the vacuum chamber.
  • a discharge gas may be used as necessary in order to generate plasma discharge.
  • carrier gas and discharge gas known ones can be used as appropriate, for example, rare gases such as helium, argon, neon, xenon, or hydrogen can be used.
  • the ratio of the source gas and the reactive gas is the reaction gas that is theoretically necessary for completely reacting the source gas and the reactive gas. It is preferable not to make the ratio of the reaction gas excessive rather than the ratio of the amount. By not excessively increasing the ratio of the reaction gas, the deposited film 3 formed is excellent in that excellent barrier properties and bending resistance can be obtained. Further, when the film forming gas contains the organosilicon compound and oxygen, the amount is less than the theoretical oxygen amount necessary for complete oxidation of the entire amount of the organosilicon compound in the film forming gas. It is preferable.
  • hexamethyldisiloxane organosilicon compound, HMDSO, (CH 3 ) 6 Si 2 O
  • oxygen (O 2 ) oxygen
  • a suitable ratio of the raw material gas to the reactive gas in the film forming gas will be described in more detail.
  • a film-forming gas containing hexamethyldisiloxane (HMDSO, (CH 3 ) 6 Si 2 O) as a source gas and oxygen (O 2 ) as a reactive gas is reacted by plasma CVD to form a silicon-oxygen-based system
  • HMDSO, (CH 3 ) 6 Si 2 O hexamethyldisiloxane
  • O 2 oxygen
  • the amount of oxygen required to completely oxidize 1 mol of hexamethyldisiloxane is 12 mol. Therefore, a uniform silicon dioxide film is formed when oxygen is contained in the film forming gas in an amount of 12 moles or more per mole of hexamethyldisiloxane and a uniform silicon dioxide film is formed (a carbon distribution curve exists). Therefore, it becomes impossible to form a deposited film that satisfies all of the above conditions (i) to (iii).
  • the amount of oxygen is set to a stoichiometric ratio of 12 with respect to 1 mole of hexamethyldisiloxane so that the reaction of the above reaction formula 1 does not proceed completely. It is preferable to make it less than a mole.
  • the raw material hexamethyldisiloxane and the reaction gas oxygen are supplied from the gas supply unit to the film formation region to form a film, so the molar amount of oxygen in the reaction gas Even if the (flow rate) is 12 times the molar amount (flow rate) of the raw material hexamethyldisiloxane (flow rate), the reaction cannot actually proceed completely, and the oxygen content is reduced. It is considered that the reaction is completed only when a large excess is supplied compared to the stoichiometric ratio (for example, in order to obtain silicon oxide by complete oxidation by CVD, the molar amount (flow rate) of oxygen is changed to the hexamethyldioxide raw material.
  • the molar amount (flow rate) of oxygen with respect to the molar amount (flow rate) of the raw material hexamethyldisiloxane is preferably an amount of 12 times or less (more preferably 10 times or less) which is the stoichiometric ratio. .
  • the molar amount of oxygen relative to the molar amount (flow rate) of hexamethyldisiloxane in the deposition gas is preferably greater than 0.1 times the molar amount (flow rate) of hexamethyldisiloxane, more preferably greater than 0.5 times.
  • the pressure (degree of vacuum) in the vacuum chamber can be appropriately adjusted according to the type of the raw material gas, but is preferably in the range of 0.5 Pa to 50 Pa.
  • an electrode drum connected to the plasma generating power source 42 (in this embodiment, the film forming roller 39) is used.
  • the power to be applied to the power source can be adjusted as appropriate according to the type of the raw material gas and the pressure in the vacuum chamber. It is preferable to be in the range. If such an applied power is 100 W or more, the generation of particles can be sufficiently suppressed, and if it is 10 kW or less, the amount of heat generated during film formation can be suppressed, and the substrate during film formation can be suppressed. An increase in surface temperature can be suppressed. Therefore, it is excellent in that wrinkles can be prevented during film formation without causing the substrate to lose heat.
  • the conveyance speed (line speed) of the base material 4 can be appropriately adjusted according to the type of raw material gas, the pressure in the vacuum chamber, etc., but is preferably in the range of 0.25 to 100 m / min. More preferably, it is in the range of 5 to 20 m / min. If the line speed is 0.25 m / min or more, generation of wrinkles due to heat in the substrate can be effectively suppressed. On the other hand, if it is 100 m / min or less, it is excellent at the point which can ensure sufficient thickness as a vapor deposition film, without impairing productivity.
  • the deposited film according to the present invention is formed by the plasma CVD method using the plasma CVD apparatus (roll-to-roll method) having the counter roll electrode shown in FIG. It is characterized by doing.
  • This is excellent in flexibility (flexibility) and mechanical strength, especially when transported by roll-to-roll, when mass-produced using a plasma CVD apparatus (roll-to-roll method) having a counter roll electrode.
  • Such a manufacturing apparatus is also excellent in that it can inexpensively and easily mass-produce gas barrier films that are required for durability against temperature changes used in solar cells and electronic components.
  • the gas barrier film of the present invention may have a smooth layer (underlying layer, primer layer) between the surface of the substrate having the gas barrier layer, preferably between the substrate and the gas barrier layer.
  • the smooth layer is provided in order to flatten the rough surface of the substrate on which the protrusions and the like exist, or to fill the unevenness and pinholes generated in the gas barrier layer with the protrusions on the substrate and to flatten the surface.
  • Such a smooth layer may be formed of any material, but preferably includes a carbon-containing polymer, and more preferably includes a carbon-containing polymer. That is, the gas barrier film of the present invention preferably further has a smooth layer containing a carbon-containing polymer between the substrate and the gas barrier layer.
  • the smooth layer also contains a carbon-containing polymer, preferably a curable resin.
  • the curable resin is not particularly limited, and an active energy ray curable resin obtained by irradiating an active energy ray curable material or the like with an active energy ray such as ultraviolet rays and curing it, or a thermosetting material is heated. And thermosetting resins obtained by curing. These curable resins may be used alone or in combination of two or more.
  • Examples of the active energy ray-curable material used for forming the smooth layer include a composition containing an acrylate compound, a composition containing an acrylate compound and a mercapto compound containing a thiol group, epoxy acrylate, urethane acrylate, and polyester.
  • Examples thereof include compositions containing polyfunctional acrylate monomers such as acrylates, polyether acrylates, polyethylene glycol acrylates, and glycerol methacrylates.
  • OPSTAR registered trademark
  • the smoothness of the smooth layer is a value expressed by the surface roughness specified in JIS B 0601: 2001, and the 10-point average surface roughness (Rz) is preferably 10 nm or more and 30 nm or less.
  • the surface roughness is calculated from an uneven cross-sectional curve continuously measured by an AFM (atomic force microscope) with a detector having a stylus having a minimum tip radius, and the measurement direction is several tens of times with a stylus having a minimum tip radius. It is the roughness related to the amplitude of fine irregularities measured in a section of ⁇ m many times.
  • AFM atomic force microscope
  • the thickness of the smooth layer is not particularly limited, but is preferably in the range of 0.1 to 10 ⁇ m.
  • an anchor coat layer may be formed as an easy-adhesion layer for the purpose of improving adhesion (adhesion).
  • the constituent material and formation method of the anchor coat layer the materials and methods disclosed in paragraphs “0229” to “0232” of JP2013-52561A are appropriately employed.
  • the gas barrier film of the present invention can further have a bleed-out preventing layer on the substrate surface opposite to the surface on which the gas barrier layer is provided.
  • the bleed-out prevention layer has a smooth layer for the purpose of suppressing a phenomenon in which unreacted oligomers and the like migrate from the base material to the surface when the film having the smooth layer is heated to contaminate the contact surface.
  • the bleed-out prevention layer may basically have the same configuration as the smooth layer as long as it has this function.
  • the constituent material, forming method, film thickness and the like of the bleed-out prevention layer the materials, methods and the like disclosed in paragraphs “0249” to “0262” of JP2013-52561A are appropriately employed.
  • the thickness of the bleed-out preventing layer is 1 to 10 ⁇ m, preferably 2 to 7 ⁇ m. By making it 1 ⁇ m or more, it becomes easy to make the heat resistance as a film sufficient, and by making it 10 ⁇ m or less, it becomes easy to adjust the balance of the optical properties of the smooth film, and the smooth layer is one of the transparent polymer films. When it is provided on this surface, curling of the barrier film can be easily suppressed.
  • the manufacturing method of a gas-barrier film is provided. That is, it is a method for producing a gas barrier film having a base material and a gas barrier layer including layers A and B adjacent to each other on the base material, and the formation of the layer A is represented by the following general formula (1).
  • the formation of the layer B includes a silicon compound represented by the following general formula (1) and at least one selected from Group 2 to Group 14 metal elements (excluding carbon and silicon).
  • a method for producing a gas barrier film comprising: a step of applying a coating liquid (B) comprising a step to produce a coating film (B); and a step of irradiating the coating film (B) with active energy rays.
  • R 1 , R 2 and R 3 are each independently a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted alkyl group, a substituted or unsubstituted aryl group, a substituted or unsubstituted vinyl group, or a substituted or unsubstituted group.
  • n is an integer representing the number of structural units of the formula: — [Si (R 1 ) (R 2 ) —N (R 3 )] —).
  • the description of the method for forming the layer A according to the present invention described above can be referred to as appropriate.
  • the description of the formation method of the layer B which concerns on this invention mentioned above can be referred suitably.
  • the method for producing a gas barrier film may further include a step of forming a deposited film.
  • description of the formation method of the vapor deposition film which concerns on this invention mentioned above can be referred suitably.
  • an electronic device having the gas barrier film of the present invention.
  • the gas barrier film of the present invention can be preferably used for a device whose performance is deteriorated by chemical components (oxygen, water, nitrogen oxide, sulfur oxide, ozone, etc.) in the air.
  • the device include electronic devices such as an organic EL element, a liquid crystal display element (LCD), a thin film transistor, a touch panel, electronic paper, and a solar cell (PV). From the viewpoint that the effect of the present invention can be obtained more efficiently, it is preferably used for an organic EL device or a solar cell, and particularly preferably used for an organic EL device.
  • the gas barrier film of the present invention can also be used for device film sealing. That is, it is a method of providing the gas barrier film of the present invention on the surface of the device itself as a support.
  • the device may be covered with a protective layer before providing the gas barrier film.
  • the gas barrier film of the present invention can also be used as a device substrate or a film for sealing by a solid sealing method.
  • the solid sealing method is a method in which after a protective layer is formed on a device, an adhesive layer and a gas barrier film are stacked and cured.
  • the adhesive is not particularly limited, and examples thereof include a thermosetting epoxy resin and a photocurable acrylate resin.
  • Organic EL device Examples of organic EL elements using a gas barrier film are described in detail in JP-A-2007-30387.
  • the reflective liquid crystal display device has a configuration including a lower substrate, a reflective electrode, a lower alignment film, a liquid crystal layer, an upper alignment film, a transparent electrode, an upper substrate, a ⁇ / 4 plate, and a polarizing film in order from the bottom.
  • the gas barrier film in the present invention can be used as the transparent electrode substrate and the upper substrate. In the case of color display, it is preferable to further provide a color filter layer between the reflective electrode and the lower alignment film, or between the upper alignment film and the transparent electrode.
  • the transmissive liquid crystal display device includes, in order from the bottom, a backlight, a polarizing plate, a ⁇ / 4 plate, a lower transparent electrode, a lower alignment film, a liquid crystal layer, an upper alignment film, an upper transparent electrode, an upper substrate, a ⁇ / 4 plate, and a polarization It has a structure consisting of a film. In the case of color display, it is preferable to further provide a color filter layer between the lower transparent electrode and the lower alignment film, or between the upper alignment film and the transparent electrode.
  • the type of the liquid crystal cell is not particularly limited, but more preferably, a TN type (Twisted Nematic), an STN type (Super Twisted Nematic), a HAN type (Hybrid Aligned Nematic), a VA type (Vertical Alignment Electric), an EC type, a Bt type OCB type (Optically Compensated Bend), IPS type (In-Plane Switching), and CPA type (Continuous Pinwheel Alignment) are preferable.
  • a TN type Transmission Nematic
  • STN type Super Twisted Nematic
  • HAN type Hybrid Aligned Nematic
  • VA type Very Alignment Electric
  • an EC type a Bt type OCB type (Optically Compensated Bend)
  • IPS type In-Plane Switching
  • CPA type Continuous Pinwheel Alignment
  • the gas barrier film of the present invention can also be used as a sealing film for solar cell elements.
  • the gas barrier film of the present invention is preferably sealed so that the barrier layer is closer to the solar cell element.
  • the solar cell element in which the gas barrier film of the present invention is preferably used is not particularly limited. For example, it is a single crystal silicon solar cell element, a polycrystalline silicon solar cell element, a single junction type, or a tandem structure type.
  • Amorphous silicon-based solar cell elements III-V group compound semiconductor solar cell elements such as gallium arsenide (GaAs) and indium phosphorus (InP), II-VI group compound semiconductor solar cell elements such as cadmium tellurium (CdTe), I / III- such as copper / indium / selenium system (so-called CIS system), copper / indium / gallium / selenium system (so-called CIGS system), copper / indium / gallium / selenium / sulfur system (so-called CIGS system) Group VI compound semiconductor solar cell element, dye-sensitized solar cell element, organic solar cell Element and the like.
  • III-V group compound semiconductor solar cell elements such as gallium arsenide (GaAs) and indium phosphorus (InP)
  • II-VI group compound semiconductor solar cell elements such as cadmium tellurium (CdTe)
  • I / III- such as copper / indium / selenium
  • the solar cell element is a copper / indium / selenium system (so-called CIS system), a copper / indium / gallium / selenium system (so-called CIGS system), copper / indium / gallium / selenium / sulfur.
  • CIS system copper / indium / selenium system
  • CIGS system copper / indium / gallium / selenium system
  • sulfur copper / indium / gallium / selenium / sulfur.
  • a group I-III-VI compound semiconductor solar cell element such as a system (so-called CIGSS system) is preferable.
  • optical member The gas barrier film of the present invention can also be used as an optical member.
  • optical member include a circularly polarizing plate.
  • a circularly polarizing plate can be produced by laminating a ⁇ / 4 plate and a polarizing plate using the gas barrier film in the present invention as a substrate. In this case, the lamination is performed so that the angle formed by the slow axis of the ⁇ / 4 plate and the absorption axis of the polarizing plate is 45 °.
  • a polarizing plate one that is stretched in a direction of 45 ° with respect to the longitudinal direction (MD) is preferably used.
  • MD longitudinal direction
  • those described in JP-A-2002-865554 can be suitably used. .
  • each alcohol used for the following operations refers to normal alcohol.
  • “propanol” refers to “1-propanol”
  • “butanol” refers to “1-butanol”
  • “hexanol” refers to “1-hexanol”.
  • a UV curable organic / inorganic hybrid hard coat material OPSTAR (registered trademark) Z7535 manufactured by JSR Corporation
  • OPSTAR registered trademark
  • Z7535 manufactured by JSR Corporation
  • Irradiation was performed at 80 ° C. for 3 minutes in an air atmosphere at an irradiation energy amount of 1.0 J / cm 2 .
  • the 10-point average surface roughness (Rz) and the centerline average roughness (Ra) were measured for the smooth layer of the substrate 1 having the intermediate layer (bleedout prevention layer and smooth layer) obtained in this manner.
  • the Rz and Ra were measured according to the method defined in JIS B 0601: 2001. Specifically, using an AFM (Atomic Force Microscope) SPI3800N DFM (manufactured by SII Nano Technology Co., Ltd.) as a device, the measurement range for one measurement is set to 80 ⁇ m ⁇ 80 ⁇ m, and the measurement location is changed three times. Measurements were made. As a result, Rz was 20 nm and Ra was 1 nm.
  • the gas barrier layer forming coating solution of the first layer was applied using a spin coater so that the film thickness after drying was 200 nm. And dried at 100 ° C. for 2 minutes to obtain a coating film.
  • Vacuum UV excimer irradiation apparatus MODEL: MECL-M-1-200, wavelength 172 nm, stage temperature 100 ° C., integrated light quantity 3 J / cm 2 , oxygen concentration 0.1
  • the first gas barrier layer was formed by irradiation.
  • the first gas barrier layer formed as described above is also abbreviated as “PHPS layer” from the raw materials used.
  • Second gas barrier layer On the PHPS layer, which is the first gas barrier layer formed as described above, a coating solution for forming the second gas barrier layer is applied using a spin coater so that the film thickness after drying is 150 nm, The coating film was obtained by drying at 100 ° C. for 2 minutes.
  • Vacuum UV excimer irradiation apparatus MODEL: MECL-M-1-200, wavelength 172 nm, stage temperature 100 ° C., integrated light quantity 3 J / cm 2 , oxygen concentration 0.1
  • the second gas barrier layer was formed by irradiation.
  • the gas barrier film 1 is used as a comparative example of the present invention.
  • the “first layer”, the “second layer” or the “third layer” gas barrier layer described later does not have a special meaning, and the first layer, the second layer from the substrate side.
  • 3 shows the order of construction of the gas barrier layers in which the layers and the third layer are formed in this order.
  • the gas barrier film 1 is a gas barrier film in which a PHPS layer and a layer A are formed in this order from the substrate side, and are also referred to as “layer A / PHPS layer (substrate side)”.
  • the gas barrier film 7 is used as a comparative example of the present invention.
  • gas barrier film 8 ⁇ Preparation of gas barrier film 8>
  • ALCH produced by Kawaken Fine Chemical Co., Ltd., aluminum ethyl acetoacetate / diisopropylate
  • a gas barrier film 8 was produced in the same manner as described above except that it was added so as to be 20 mol%.
  • gas barrier film 10 In the production of the gas barrier film 1, in the gas barrier layer forming coating solution of the first layer, indium isopropoxide (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) is 2 mol% with respect to 100 mol% of silicon in the polysilazane mixed solution. A gas barrier film 10 was produced by performing the same operation except that it was added.
  • the gas barrier film 13 is used as a comparative example of the present invention.
  • Preparation of gas barrier film 15> (Preparation of coating solution for forming the first gas barrier layer) Dibutyl ether solution containing 20% by mass of perhydropolysilazane (Aquamica (registered trademark) NN120-20: manufactured by AZ Electronic Materials Co., Ltd.) and 1% by mass of amine catalyst (N, N, N ′, N′-tetra) (Methyl-1,6-diaminohexane) and a dibutyl ether solution containing 19% by weight perhydropolysilazane (AQUAMICA (registered trademark) NAX120-20: manufactured by AZ Electronic Materials Co., Ltd.) in a ratio of 4: 1 (weight ratio) And diluted with dibutyl ether so that the solid content concentration is 5% by mass to prepare a coating solution for forming the first gas barrier layer.
  • Dibutyl ether solution containing 20% by mass of perhydropolysilazane (Aquamica (register
  • the coating liquid for forming the first gas barrier layer is dried using a spin coater so that the film thickness after drying becomes 150 nm. It was applied and dried at 100 ° C. for 2 minutes to obtain a coating film.
  • Vacuum UV excimer irradiation apparatus MODEL: MECL-M-1-200, wavelength 172 nm, stage temperature 100 ° C., integrated light quantity 3 J / cm 2 , oxygen concentration 0.1
  • the first gas barrier layer was formed by irradiation.
  • Second gas barrier layer On the PHPS layer, which is the first gas barrier layer formed as described above, a coating solution for forming the second gas barrier layer is applied using a spin coater so that the film thickness after drying is 120 nm. The coating film was obtained by drying at 100 ° C. for 2 minutes. Vacuum UV (excimer irradiation apparatus MODEL: MECL-M-1-200, wavelength 172 nm, stage temperature 100 ° C., integrated light quantity 3 J / cm 2 , oxygen concentration 0.1 The second gas barrier layer was formed by irradiation.
  • the second gas barrier layer formed here can also be abbreviated as “PHPS layer”.
  • the third layer gas barrier layer forming coating solution is applied using a spin coater so that the film thickness after drying is 120 nm, The coating film was obtained by drying at 100 ° C. for 2 minutes.
  • Vacuum UV excimer irradiation apparatus MODEL: MECL-M-1-200, wavelength 172 nm, stage temperature 100 ° C., integrated light quantity 3 J / cm 2 , oxygen concentration 0.1
  • the third gas barrier layer was formed by irradiation.
  • the gas barrier film 15 is used as a comparative example of the present invention.
  • the gas barrier film 16 is used as a comparative example of the present invention.
  • Ethanol was added to the coating liquid for forming the gas barrier layer of the second layer so as to be 150 mol% with respect to 100 mol% of silicon in the polysilazane mixed solution.
  • a gas barrier film 19 was produced in the same manner as in the production of the gas barrier film 15 except for the following (1) and (2).
  • Methanol was added to the gas barrier layer forming coating solution of the second layer so that the concentration was 250 mol% with respect to 100 mol% of silicon in the polysilazane mixed solution.
  • Ethanol was added in the coating solution for forming the gas barrier layer of the first layer so that the amount was 50 mol% with respect to 100 mol% of silicon in the polysilazane mixed solution.
  • the gas barrier film 21 is used as a comparative example of the present invention.
  • Methanol was added to the gas barrier layer forming coating solution of the second layer so that the concentration was 250 mol% with respect to 100 mol% of silicon in the polysilazane mixed solution.
  • the gas barrier film 22 is used as a comparative example of the present invention.
  • the gas barrier film 23 is used as a comparative example of the present invention.
  • a gas barrier film 24 was produced in the same manner as in the production of the gas barrier film 15 except for the following (1) and (2).
  • Aluminum alkyl acetoacetate diisopropylate (manufactured by Kawaken Fine Chemical Co., Ltd.) is 5 mol% with respect to 100 mol% of silicon in the polysilazane mixed solution in the second layer gas barrier layer forming coating solution. Added.
  • the gas barrier film 24 is used as a comparative example of the present invention.
  • a gas barrier film 25 was produced in the same manner as in the production of the gas barrier film 18 except for the following (1) and (2).
  • Zirconium triisopropyl (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), instead of ethanol, is 1 mol% with respect to 100 mol% of silicon in the polysilazane mixed solution in the coating liquid for forming the gas barrier layer of the first layer. Added to.
  • roller CVD method Using the inter-roller discharge plasma CVD apparatus to which the magnetic field shown in FIG. 6 is applied (hereinafter, this method is referred to as “roller CVD method”), the surface opposite to the surface on which the anchor coat layer of the resin substrate is formed is formed.
  • the resin base material was mounted on the apparatus so as to be in contact with the film roller, and a deposited film was formed on the anchor coat layer under the conditions of a thickness of 300 nm under the following film formation conditions (plasma CVD conditions). .
  • ⁇ Plasma CVD conditions Feed rate of source gas (hexamethyldisiloxane, HMDSO): 50 sccm (Standard Cubic Centimeter per Minute) Supply amount of oxygen gas (O 2 ): 500 sccm Degree of vacuum in the vacuum chamber: 3Pa Applied power from the power source for plasma generation: 0.8 kW Frequency of power source for plasma generation: 70 kHz Transport speed of resin substrate: 2 m / min.
  • HMDSO hexamethyldisiloxane
  • O 2 oxygen gas
  • ⁇ Measurement of element distribution profile> XPS depth profile measurement was performed on the formed deposited film under the following conditions to obtain silicon element distribution, oxygen element distribution, carbon element distribution, and oxygen carbon distribution at a distance from the surface of the thin film layer in the layer thickness direction.
  • Etching ion species Argon (Ar + ) Etching rate (SiO 2 thermal oxide equivalent value): 0.05 nm / sec Etching interval (SiO 2 equivalent value): 10 nm
  • X-ray photoelectron spectrometer Model “VG Theta Probe”, manufactured by Thermo Fisher Scientific Irradiation X-ray: Single crystal spectroscopy AlK ⁇ X-ray spot and its size: 800 ⁇ 400 ⁇ m oval.
  • Second gas barrier layer (Preparation of coating solution for forming the second gas barrier layer) Dibutyl ether solution containing 20% by mass of perhydropolysilazane (Aquamica (registered trademark) NN120-20: manufactured by AZ Electronic Materials Co., Ltd.) and 1% by mass of amine catalyst (N, N, N ′, N′-tetra) (Methyl-1,6-diaminohexane) and a dibutyl ether solution containing 19% by weight perhydropolysilazane (AQUAMICA (registered trademark) NAX120-20: manufactured by AZ Electronic Materials Co., Ltd.) in a ratio of 4: 1 (weight ratio)
  • methanol was added so as to be 200 mol% with respect to 100 mol% of silicon in the polysilazane mixed solution. Then, it diluted so that solid content concentration might be 5 mass% using dibutyl
  • the coating liquid for forming the gas barrier layer of the second layer is applied using a spin coater so that the film thickness after drying becomes 150 nm.
  • the coating film was obtained by drying at 0 ° C. for 2 minutes.
  • the second gas barrier layer was formed by irradiation.
  • the gas barrier film 26 is used as a comparative example of the present invention.
  • the third layer gas barrier layer forming coating solution is applied using a spin coater so that the film thickness after drying is 150 nm.
  • the coating film was obtained by drying for a minute.
  • Vacuum UV excimer irradiation apparatus MODEL: MECL-M-1-200, wavelength 172 nm, stage temperature 100 ° C., integrated light quantity 3 J / cm 2 , oxygen concentration 0.1
  • the third gas barrier layer was formed by irradiation.
  • gas barrier film 30 In the production of the gas barrier film 27, indium isopropoxide (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) is mixed with the polysilazane in the third gas barrier layer forming coating solution instead of tris (dibutyl sulfide) rhodium trichloride.
  • a gas barrier film 30 was produced in the same manner as described above except that the amount was 25 mol% with respect to 100 mol% of silicon in the liquid.
  • gallium isopropoxide manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.
  • the polysilazane in place of tris (dibutyl sulfide) rhodium trichloride in the third layer gas barrier layer forming coating solution.
  • a gas barrier film 31 was produced in the same manner as described above except that it was added in an amount of 25 mol% with respect to 100 mol% of silicon in the liquid.
  • Butanol was added in the coating solution for forming the gas barrier layer of the second layer so that it was 600 mol% with respect to 100 mol% of silicon in the polysilazane mixed solution instead of methanol.
  • Titanium isopropoxide (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) is used instead of tris (dibutyl sulfide) rhodium trichloride in the coating liquid for forming the third gas barrier layer, and 100 mol% of silicon in the polysilazane mixed solution. It added so that it might become 25 mol% with respect to.
  • kerop ACS-2 aluminum mono-n-butoxy diethyl acetoacetate, manufactured by Hope Pharmaceutical Co., Ltd.
  • a gas barrier film 38 was produced in the same manner as described above except that 25 mol% was added to 100 mol% of silicon in the polysilazane mixed solution.
  • gas barrier film 39 In the production of the gas barrier film 35, methanol was added to the second layer gas barrier layer forming coating solution so as to be 300 mol% with respect to 100 mol% silicon of the polysilazane mixed solution, and the second layer gas barrier. A gas barrier film 39 was produced in the same manner except that the layer was formed so that the film thickness after drying was 50 nm.
  • Kelope ACS-2 (manufactured by Hope Pharmaceutical Co., Ltd.) instead of methanol is added to the second layer gas barrier layer forming coating solution so as to be 10 mol% with respect to 100 mol% of silicon in the polysilazane mixed solution. did.
  • the gas barrier film 41 is used as a comparative example of the present invention.
  • Hexanol was added in the coating liquid for forming the gas barrier layer of the first layer so as to be 25 mol% with respect to 100 mol% of silicon in the polysilazane mixed solution.
  • a gas barrier film 44 was produced in the same manner as in the production of the gas barrier film 42 except for the following (1) and (2).
  • Kelope ACS-2 (manufactured by Hope Pharmaceutical Co., Ltd.) instead of hexanol is added to the coating solution for forming the gas barrier layer of the first layer so as to be 10 mol% with respect to 100 mol% of silicon in the polysilazane mixed solution. did.
  • a gas barrier film 45 was produced in the same manner as in the production of the gas barrier film 21 except for the following (1) and (2).
  • Titanium isopropoxide (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) instead of ethanol is 10 mol% with respect to 100 mol% of silicon in the polysilazane mixed solution in the first layer gas barrier layer forming coating solution.
  • ethanol 10 mol% with respect to 100 mol% of silicon in the polysilazane mixed solution in the first layer gas barrier layer forming coating solution.
  • Butanol was added to the gas barrier layer forming coating solution of the second layer so as to be 5 mol% with respect to 100 mol% of silicon in the polysilazane mixed solution.
  • a gas barrier film 46 was produced in the same manner as in the production of the gas barrier film 15 except for the following (1), (2) and (3).
  • Tris (2,4-pentanedionato) iron (III) (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) is added to 100 mol% of silicon in the polysilazane mixed solution in the coating solution for forming the second gas barrier layer. It added so that it might become 10 mol% with respect to it.
  • a gas barrier film 47 was produced in the same manner as in the production of the gas barrier film 27 except for the following (1) and (2).
  • Butanol was added in the coating solution for forming the gas barrier layer of the second layer so as to be 400 mol% with respect to 100 mol% of silicon in the polysilazane mixed solution instead of methanol.
  • Titanium isopropoxide (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) is used instead of tris (dibutyl sulfide) rhodium trichloride in the coating liquid for forming the third gas barrier layer, and 100 mol% of silicon in the polysilazane mixed solution. It added so that it might become 25 mol% with respect to.
  • the composition of each gas barrier layer can be measured by the following method.
  • the profile distribution in the depth direction can be calculated by film processing by a FIB (focused ion beam) processing apparatus and by obtaining the actual film thickness by TEM (transmission electron microscope) and making it correspond to the XPS result.
  • FIG. 1 (FIB processing) Device: SII SMI2050 Processed ions: (Ga 30 kV) (TEM observation) Apparatus: JEOL JEM2000FX (acceleration voltage: 200 kV) Electron beam irradiation time: 5 to 60 seconds (element ratio in the depth direction of the film thickness from the surface of the barrier layer)
  • the XPS measurement (attention to Si, O, N) at each depth obtained by sputtering from the surface of the second barrier layer described above and the result of tomographic plane observation by TEM are collated, and O / Si and N / The average value of Si was calculated.
  • Table 1 shows the values and values obtained by calculating the average value of the abundance ratio of carbon atoms to silicon atoms.
  • the barrier property test was performed by depositing metallic calcium having a thickness of 80 nm on a gas barrier film and evaluating the time required for 50% of the area as the degradation time.
  • Vapor deposition equipment JEE-400 vacuum vapor deposition equipment manufactured by JEOL Ltd. Constant temperature and humidity oven: Yamato Humidic Chamber IG47M (raw materials) Metal that reacts with water and corrodes: Calcium (granular) Water vapor impermeable metal: Aluminum ( ⁇ 3-5mm, granular) (Preparation of water vapor barrier property evaluation sample)
  • a vacuum vapor deposition apparatus vacuum vapor deposition apparatus JEE-400 manufactured by JEOL Ltd.
  • metallic calcium was deposited on the barrier layer surface of the produced gas barrier film in a size of 12 mm ⁇ 12 mm through a mask. At this time, the deposited film thickness was set to 80 nm.
  • the mask was removed in a vacuum state, and aluminum was vapor-deposited on the entire surface of one side of the sheet and temporarily sealed.
  • the vacuum state is released, quickly transferred to a dry nitrogen gas atmosphere, and a quartz glass with a thickness of 0.2 mm is bonded to the aluminum deposition surface via an ultraviolet curing resin for sealing (manufactured by Nagase ChemteX).
  • a water vapor barrier property evaluation sample was produced by irradiating ultraviolet rays to cure and adhere the resin to perform main sealing.
  • the obtained sample was stored under high temperature and high humidity of 40 ° C. and 90% RH, and the state of metallic calcium corroding with respect to the storage time was observed.
  • the observation was obtained by linearly interpolating the time when the area where the metal calcium was corroded with respect to the metal calcium vapor deposition area of 12 mm ⁇ 12 mm was 1% from the observation result. From this result, the water vapor transmission rate was calculated by a known method.
  • the results are shown in Table 2 for the samples before and after exposure to high temperature and high humidity of 85 ° C. and 85% RH for 500 hours.
  • the water vapor permeability of the gas barrier film before exposure to high temperature and high humidity of 85 ° C. and 85% RH for 500 hours is X
  • the water vapor transmission rate of gas barrier film after exposure to high temperature and high humidity of 85 ° C. and 85% RH for 500 hours is X
  • Storage stability was evaluated based on the rate of change Y / X when Y was used. In addition, it represents that it is excellent in storage stability, so that the value of rate of change Y / X is small, specifically, it is 2.0 or less, more preferably 1.5 or less, and 1.3 The following is particularly preferable.
  • an organic EL element as an organic thin film electronic device as shown in FIG. 5 was produced by the following method.
  • the cleaning surface modification treatment of the gas barrier film 21 was performed using a low pressure mercury lamp with a wavelength of 184.9 nm at an irradiation intensity of 15 mW / cm 2 and a distance of 10 mm. .
  • the charge removal treatment was performed using a static eliminator using weak X-rays.
  • ⁇ Drying and heat treatment conditions> After applying the coating liquid for forming a hole transport layer obtained above, after removing the solvent at a height of 100 mm toward the film formation surface, a discharge wind speed of 1 m / s, a wide wind speed distribution of 5%, and a temperature of 100 ° C. Subsequently, a back surface heat transfer type heat treatment was performed at a temperature of 150 ° C. using a heat treatment apparatus, and the hole transport layer 23 was formed.
  • the following white light emitting layer forming coating solution is applied by an extrusion coater under the following conditions, and then dried and heated under the following conditions to obtain the light emitting layer 24. Formed.
  • the white light emitting layer forming coating solution was applied so that the thickness after drying was 40 nm.
  • ⁇ White luminescent layer forming coating solution 1.0 g of a compound represented by the following chemical formula HA as a host material, 100 mg of a compound represented by the following chemical formula DA as a dopant material, and a compound represented by the following chemical formula DB as a dopant material 0.2 mg of a compound represented by the following chemical formula DC as a dopant material, 0.2 mg, was dissolved in 100 g of toluene to prepare a coating solution for forming a white light emitting layer.
  • the coating process was performed in an atmosphere having a nitrogen gas concentration of 99% or more, a coating temperature of 25 ° C., and a coating speed of 1 m / min.
  • the solvent was removed at a height of 100 mm toward the film formation surface, a discharge wind speed of 1 m / s, a wide wind speed distribution of 5%, and a temperature of 60 ° C., and then a temperature of 130 ° C. Then, the light emitting layer 24 was formed.
  • the following electron transport layer forming coating solution is applied by an extrusion coater under the following conditions, and then dried and heat-treated under the following conditions to form the electron transport layer 25: did.
  • the coating solution for forming an electron transport layer was applied so that the thickness after drying was 30 nm.
  • the coating process was performed in an atmosphere having a nitrogen gas concentration of 99% or more, the coating temperature of the electron transport layer forming coating solution was 25 ° C., and the coating speed was 1 m / min.
  • the electron transport layer is formed by dissolving a compound represented by the following chemical formula EA in 2,2,3,3-tetrafluoro-1-propanol so as to form a 0.5 mass% solution.
  • a coating solution was prepared.
  • An electron injection layer 26 was formed on the electron transport layer 25 formed as described above. First, the substrate was put into a vacuum chamber and the pressure was reduced to 5 ⁇ 10 ⁇ 4 Pa. In advance, cesium fluoride prepared in a tantalum vapor deposition boat was heated in a vacuum chamber to form an electron injection layer having a thickness of 3 nm.
  • Formation of the second electrode 27 Aluminum is used as the second electrode forming material on the electron injection layer 26 formed as described above, except for the portion to be the take-out electrode of the first electrode 22 under a vacuum of 5 ⁇ 10 ⁇ 4 Pa. Then, a mask pattern was formed by vapor deposition so as to have an extraction electrode so that the light emission area was 50 mm square, and a second electrode 27 having a thickness of 100 nm was laminated.
  • each laminate having the second electrode 27 formed thereon was moved again to a nitrogen atmosphere, and cut to a prescribed size using an ultraviolet laser to produce an organic EL element.
  • Crimping conditions Crimping was performed at a temperature of 170 ° C. (ACF temperature 140 ° C. measured using a separate thermocouple), a pressure of 2 MPa, and 10 seconds.
  • sealing As the sealing member 29, a 30 ⁇ m thick aluminum foil (manufactured by Toyo Aluminum Co., Ltd.) and a polyethylene terephthalate (PET) film (12 ⁇ m thick) using a dry lamination adhesive (two-component reaction type urethane adhesive) are used. Laminated (adhesive layer thickness 1.5 ⁇ m) was prepared.
  • thermosetting adhesive was uniformly applied to the aluminum surface of the prepared sealing member 29 with a thickness of 20 ⁇ m along the adhesive surface (glossy surface) of the aluminum foil using a dispenser to form an adhesive layer 28.
  • thermosetting adhesive containing the following components was used as the thermosetting adhesive.
  • DGEBA Bisphenol A diglycidyl ether
  • DIY dicyandiamide
  • epoxy adduct curing accelerator Bisphenol A diglycidyl ether
  • DGEBA Bisphenol A diglycidyl ether
  • DIY dicyandiamide
  • epoxy adduct curing accelerator Bisphenol A diglycidyl ether
  • the sealing member 29 is closely attached and arranged so as to cover the joint between the take-out electrode and the electrode lead, and pressure bonding conditions using a pressure roll, pressure roll temperature 120 ° C., pressure 0.5 MPa, apparatus speed 0.3 m / Sealed tightly with min.
  • Rank 1 Dark spot occurrence rate is less than 0.3%
  • Rank 2 Dark spot occurrence rate is 0.3% or more and less than 1.0%
  • Rank 3 Dark spot occurrence rate is 1.0% Is less than 3.0%.
  • Rank 4 Dark spot occurrence rate is 3.0% or more and less than 5.0%.
  • Rank 5 Dark spot occurrence rate is 5.0% or more. It shows in Table 2.
  • the evaluation of the black spot may be rank “3” or less, more preferably rank “2” or less, and rank “1”. It is particularly preferred.
  • the storage stability of the organic EL device using the gas barrier film of the present invention under high-temperature and high-humidity conditions (500 ° C. under high temperature and high humidity of 85 ° C. and 85% RH) is evaluated before and after the storage represented by the following formula. Evaluation was performed using the rank difference (rank change) as an index. The evaluation results are shown in Table 2.
  • Evaluation rank difference (rank change) Evaluation rank after storage-Evaluation rank before storage The closer the value of the rank change is to 0, the better the storage stability is. Particularly preferred.
  • the gas barrier film of the present invention has higher gas barrier properties than the comparative example bus barrier film, and storage stability, particularly storage stability under high temperature and high humidity conditions. I found it excellent. Furthermore, it turned out that the organic EL element using the gas-barrier film of this invention has the outstanding heat-and-moisture resistance.
  • the gas barrier films 5 and 6 are obtained from the gas barrier films 2 to 4, 8 to 12, and 14. It was also found that they exhibited excellent effects (high gas barrier properties and high storage stability).
  • the gas barrier films 18, 19 and 20 have an effect superior to that of the gas barrier films 20, 25 and 45. I found out that This is considered to be the result of the gas barrier films 18, 19 and 20 satisfying the above (2) to (6), and among them, the gas barrier properties exhibiting the best effect. This is considered to be a result obtained from the fact that the film 18 satisfies all of the above (1) to (6).
  • the effect excellent in the gas barrier film which has the structure by which the layer A or the layer B is formed on a vapor deposition film is acquired. I found out. This is considered to be the effect that the gas barrier property can be improved more effectively by providing the vapor deposition film and that the layer A or the layer B effectively repairs the defects generated in the vapor deposition film.

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Abstract

本発明は、ガスバリア性が高く、保存安定性、特に高温高湿条件下での保存安定性に優れるガスバリア性フィルムを提供することを目的とする。本発明は、基材、および前記基材上にガスバリア層を有するガスバリア性フィルムであって、前記ガスバリア層は、下記一般式(1)で表されるケイ素化合物とアルコール類とを含有する塗布液を塗布し、改質処理して形成される層A、および下記一般式(1)で表されるケイ素化合物と第2族~第14族の金属元素(ただし、炭素およびケイ素を除く)より選択される少なくとも1種とを含有する塗布液を塗布し、改質処理して形成される層Bを有し、前記層Aと前記層Bとが隣接する、ガスバリア性フィルムである。一般式(1): -[Si(R)(R)-N(R)]n-(R、R及びRは、水素原子等を表し、nは整数である。)

Description

ガスバリア性フィルム
 本発明は、ガスバリア性フィルムに関する。より詳細には、本発明は、ガスバリア性が高く、特に高温高湿下での保存安定性に優れるガスバリア性フィルムに関する。
 従来、食品、包装材料、医薬品などの分野で、水蒸気や酸素などのガスの透過を防ぐため、樹脂基材の表面に金属や金属酸化物の蒸着膜などの無機膜を設けた比較的簡易な構造を有するガスバリア性フィルムが用いられてきた。
 近年、このような水蒸気や酸素などの透過を防ぐガスバリア性フィルムが、液晶表示素子(LCD)、太陽電池(PV)、有機エレクトロルミネッセンス(EL)などの電子デバイスの分野にも利用されつつある。このような電子デバイスに、フレキシブル性と軽くて割れにくいという性質を付与するためには、硬くて割れ易いガラス基板ではなく、高いガスバリア性を有するガスバリア性フィルムが必要となってくる。
 電子デバイスに適用可能なガスバリア性フィルムを得るための方策としては、樹脂基材上にプラズマCVD法(Chemical Vapor Deposition:化学気相成長法、化学蒸着法)によってフィルムなどの基材上にガスバリア層を形成する方法や、ポリシラザンを主成分とする塗布液を基材上に塗布した後、表面処理(改質処理)を施してガスバリア層を形成する方法が知られている(例えば、特開2012-16854号公報)。特開2012-16854号公報では、露点を細かく制御することで、シラノール化を抑制し、ポリシラザンを改質することによって形成されたガスバリア層を開示している。
 また、特開平6-240208号公報では、ポリシラザン塗布液中にアルコール類を加え、事前に反応させて、変性ポリシラザンを含むコーティング用組成物を塗布して、焼成することによって形成された被膜を開示している。
 一方、特開2009-255040号公報では、ポリシラザンを含む液体を、湿式塗布法を用いてポリシラザン膜を形成する工程と、そのポリシラザン膜に真空紫外線を照射する工程を、それぞれ2回以上繰り返して行って、基材上に薄膜を積層する技術を開示している。
 しかしながら、特開2012-16854号公報に記載の技術では、緻密なガスバリア層を得るために、酸窒化ケイ素層を形成する必要があるが、当該酸窒化ケイ素層は、加水分解によりアンモニアが発生する恐れがあり、それによりガスバリア層が劣化する懸念がある。そのため、特に高温高湿下での経時的な保存安定性において懸念がある。
 また、特開平6-240208号公報に記載の技術は、高温下での焼成が必要であるため、ガスバリア性フィルムに用いられるフレキシブルな樹脂支持基材には、適用不可能である。また、このような技術によって作製されるガスバリア性フィルムのガスバリア性について、検討した結果、ガスバリア性が十分ではなかったことが分かった。
 また、特開2009-255040号公報に記載の技術によって形成されたガスバリア層は、加水分解によってアンモニアが発生する恐れがあり、または未反応(未改質)領域が残留しており、経時的な保存安定性において懸念がある。
 したがって、本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、ガスバリア性が高く、保存安定性、特に高温高湿条件下での保存安定性に優れるガスバリア性フィルムを提供することを目的とする。
 本発明者は、上記の問題を解決すべく、鋭意研究を行った。その結果、特定の層構成を有するガスバリア性フィルムによって、上記課題が解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
 すなわち、本発明の上記課題は、以下の手段により達成される。
 基材、および前記基材上にガスバリア層を有するガスバリア性フィルムであって、前記ガスバリア層は、下記一般式(1)で表されるケイ素化合物とアルコール類とを含有する塗布液を塗布し、改質処理して形成される層A、および下記一般式(1)で表されるケイ素化合物と第2族~第14族の金属元素(ただし、炭素およびケイ素を除く)より選択される少なくとも1種とを含有する塗布液を塗布し、改質処理して形成される層Bを有し、前記層Aと前記層Bとが隣接する、ガスバリア性フィルム。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
(この際、R、R及びRは、それぞれ独立して、水素原子、置換若しくは非置換のアルキル基、置換若しくは非置換のアリール基、置換若しくは非置換のビニル基または置換若しくは非置換の(トリアルコキシシリル)アルキル基を表し、およびnは式:-[Si(R)(R)-N(R)]-の構成単位の数を表わす整数である。)
本発明のガスバリア性フィルムの層構成の一実施形態を示す概略断面図である。 本発明の蒸着膜を有するガスバリア性フィルムの層構成の一実施形態を示す概略断面図である。 本発明のガスバリア性フィルムの層構成の一実施形態を示す概略断面図である。 本発明の蒸着膜を有するガスバリア性フィルムの層構成の一実施形態を示す概略断面図である。 本発明のガスバリア性フィルムを備える有機EL素子の断面図である。 本発明に係る蒸着膜を製造するために好適に利用することが可能な製造装置の一例を示す模式図である。
 [図面中の符号の説明]
 1  層A、
 2  層B、
 3  蒸着膜、
 4  基材、
 5a、5b、5c、5d  ガスバリア層、
 10a、10b、10c、10d、10b´  ガスバリア性フィルム、
 20  有機EL素子、
 21  ガスバリア性フィルム、
 22  第1電極層、
 23  正孔輸送層、
 24  発光層、
 25  電子輸送層、
 26  電子注入層、
 27  第2電極層、
 28  接着材層、
 29  アルミニウム箔/PETフィルム複合封止部材、
 31  製造装置、
 32  送り出しローラー、
 33、34、35、36  搬送ローラー、
 39、40  成膜ローラー、
 41  ガス供給管、
 42 プラズマ発生用電源、
 43、44  磁場発生装置、
 45  巻取りローラー。
 以下、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。
 本発明の第一の形態によれば、基材、および前記基材上にガスバリア層を有するガスバリア性フィルムであって、前記ガスバリア層は、下記一般式(1)で表されるケイ素化合物とアルコール類とを含有する塗布液を塗布して形成される層A、および下記一般式(1)で表されるケイ素化合物と第2族~第14族の金属元素(ただし、炭素およびケイ素を除く)より選択される少なくとも1種とを含有する塗布液を塗布して形成される層Bを有し、前記層Aと前記層Bとが隣接する、ガスバリア性フィルムが提供される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
(この際、R、R及びRは、それぞれ独立して、水素原子、置換若しくは非置換のアルキル基、置換若しくは非置換のアリール基、置換若しくは非置換のビニル基または置換若しくは非置換の(トリアルコキシシリル)アルキル基を表し、およびnは式:-[Si(R)(R)-N(R)]-の構成単位の数を表わす整数である。)
 本発明は、前記層Aと前記層Bとを隣接させることにより、本発明の効果を有効に発現することができる。すなわち、ガスバリア性が高く、保存安定性、特に高温高湿下での保存安定性に優れるガスバリア性フィルムを提供することができる。
 本発明者の鋭意研究により、特開平6-240208号公報に記載のような変性ポリシラザンに対して、焼成を行わずに、低温条件での改質処理によってガスバリア層を形成できることを見出した。また、本発明者は、特開平6-240208号公報のように予めポリシラザンとアルコール類とを反応させ、変性ポリシラザンを得る技術を応用して、事前にSi-HやSi-N結合に、アルコール類を反応させ、Si-O-R結合(Rは、アルキル基を表す。)を形成させることによって、改質時の未反応領域を減らすことができ、経時的な保存安定性を向上できると考えた。そこで、得られたSi-O-R結合を有する変性ポリシラザンと、特開2009-255040号公報に記載のポリシラザンと、を併用して、積層型のガスバリア性フィルムを作製した。
 しかしながら、上記で作製した積層型のガスバリア性フィルムを評価したところ、ガスバリア性において十分ではない上に、高温高湿下での長期保存後にも、ガスバリア性が著しく低下したことがわかった。
 そこで、本発明者は、鋭意検討を行ったところ、アルコール類を含有するポリシラザン塗布液によって形成された層(層A)と、金属元素を含有するポリシラザン塗布液によって形成された層(層B)と、を隣接させることにより、形成されたガスバリア性フィルムは、ガスバリア性が向上でき、特に高温高湿条件下での保存安定性においても優れることを見出した。ここで、本発明の構成による上記作用効果の発揮のメカニズムは、以下のように推測されるが、下記に限定されるものではない。
 アルコールを含有するポリシラザン塗布液(以下、単に「変性ポリシラザン塗布液」とも称する)は、アルコール類を含有しない一般的なポリシラザンを含む塗布液(以下、単に「一般的なポリシラザン塗布液」とも称する)に比べて、Si-NまたはSi-H結合が少なく、製造する際に用いられる改質処理のエネルギー(例えば、活性エネルギー線としてのエキシマエネルギーまたは熱エネルギー等)が透過しやすい。このため、当該アルコールで変性したポリシラザン塗布液からなる塗膜下面の界面付近までしっかりと改質され、緻密な膜を形成することができる。しかしながら、一般的なポリシラザン塗布液を用いて形成された膜は、表層部に密度が高く高硬度の改質層が形成されるため、前記アルコールで変性したポリシラザン塗布液を用いて形成された膜と積層すると、上層の変性ポリシラザン塗布液で形成された膜に内部ストレスがかかってしまい、クラック等の欠陥が発生しやすくなり、ガスバリア性が低下してしまうのではないかと推測した。また逆に、変性ポリシラザン塗布液で形成された膜が、一般的なポリシラザン塗布液で形成された膜の下面に位置する場合では、一般的なポリシラザン塗布液で形成された膜の内部には、改質時に未反応領域が残留し易く、結果として保存安定性が低下してしまう。さらに、一般的なポリシラザン塗布液で形成された膜の内部を完全に改質するためには、多くのエネルギーが必要で生産性が悪い上、形成される膜が硬いため、上層の一般的なポリシラザン塗布液で形成された膜にもクラック等の欠陥が発生しやすくなり、結果としてガスバリア性が低下する。
 これに対して、金属元素を含有するポリシラザン塗布液によって形成された膜は、金属元素を含有することによって、当該膜の柔軟性が増大するので、その膜下面の界面まで改質エネルギーが伝わる。このため、変性ポリシラザン塗布液で形成された膜と、金属元素を含有するポリシラザン塗布液で形成された膜とを、隣接させると、上述した変性ポリシラザンと一般的なポリシラザンとを併用して積層した場合の欠陥が発生しなくなり、形成されたガスバリア性フィルムは、ガスバリア性が向上でき、特に高温高湿条件下での保存安定性においても優れることが本発明者によって見出された。この結果から、以下の理由が推察される。すなわち、変性ポリシラザン塗布液で形成された膜が、金属元素を含有するポリシラザン塗布液で形成された膜の上面に位置する場合には、たとえ改質処理中に変性ポリシラザン塗布液で形成された膜に内部ストレスをかかってしまっても、下層の金属元素を含有するポリシラザン塗布液で形成された膜が柔軟性に優れるため、両膜の界面から前記ストレスが柔軟な金属元素を含有するポリシラザン塗布液で形成された膜に逃げることができるため、上層の変性ポリシラザン塗布液で形成された膜には、クラック等の欠陥が発生しなくなり、ガスバリア性が著しく向上できると推察される。また逆に、変性ポリシラザン塗布液で形成された膜が、金属元素を含有するポリシラザン塗布液で形成された膜の下面に位置する場合においても、同様にたとえ変性ポリシラザン塗布液で形成された膜に内部ストレスをかかってしまっても、両膜の界面から前記ストレスが柔軟な金属元素を含有するポリシラザン塗布液で形成された膜に逃げることができるため、いずれの膜においてもクラック等の欠陥が発生しなくなり、ガスバリア性が著しく向上できると推察される。さらに、変性ポリシラザンを含む塗布液で形成された膜および金属元素を含む含有するポリシラザン塗布液で形成された膜において、特に、金属元素を含有するポリシラザン塗布液で形成された膜が柔軟性に優れ、いずれの膜においても、Si-NまたはSi-H結合が少ないため改質処理のエネルギーが伝わりやすく、膜全体にわたって緻密なガスバリア層を形成することができるため、高温高湿条件下での保存安定性においても優れると推察される。
 以下、本発明の好ましい実施形態を説明する。なお、本発明は、以下の実施形態のみには限定されない。また、図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。
 また、本明細書において、範囲を示す「X~Y」は「X以上Y以下」を意味し、「重量」と「質量」、「重量%」と「質量%」及び「重量部」と「質量部」は同義語として扱う。また、特記しない限り、操作および物性などの測定は室温(20~25℃)/相対湿度40~50%の条件で測定する。
 {ガスバリア性フィルム}
 本発明のガスバリア性フィルムとは、酸素および水蒸気の透過を阻止するためのフィルムである。本発明でいうガスバリア性フィルムは、JIS K 7129-1992に準拠した方法で測定された水蒸気透過度(60±0.5℃、相対湿度(90±2)%RH)が、1×10-3g/(m・24h)以下であることが好ましい。
 本発明のガスバリア性フィルムの層構成について、図1~図4を用いて説明する。
 図1において、本発明のガスバリア性フィルム10aは、基材4、ならびに基材4上に層A 1および層B 2をこの順で形成されてなるガスバリア層5aを有する。また、本発明のガスバリア性フィルムは、層Aと層Bとが隣接していれば、層Aおよび層Bの積層順は特に限定されず、例えば、基材4、ならびに基材4の上に層B 2および層A 1をこの順で形成されてなるガスバリア層5cを有することもできる(図3)。なお、より効果的にガスバリア性を向上させる構成の観点から、基材4、ならびに基材4の上に層B 2および層A 1をこの順で形成されてなるガスバリア層5cを有することが好ましい。
 また、図2および図4に示すように、本発明に係るガスバリア層は、ガスバリア性の観点から、前記層Aおよび層Bの他に、蒸着法により形成された蒸着膜をさらに有することが好ましい。すなわち、本発明のガスバリア性フィルム10bは、基材4、ならびに基材4上に、蒸着膜3、層A 1、および層B 2をこの順で形成されてなるガスバリア層5bを有することができる(図1)。また、本発明のガスバリア性フィルムは、蒸着膜を有する場合においても、層Aと層Bとが隣接していれば、層A、層B、および蒸着膜の積層順が特に限定されず、例えば、基材4、ならびに前記基材4の上に、(ア)蒸着膜3、層B 2、および層A 1をこの順で形成されてなるガスバリア層5dを有することもでき(図4)、(イ)層A 1、層B 2、および蒸着膜3をこの順で形成されてなるガスバリア層を有することもでき(図示せず)、(ウ)層B 2、層A 1、および蒸着膜3をこの順で形成されてなるガスバリア層を有することもできる(図示せず)。なお、蒸着膜付与によって、より効果的にガスバリア性向上できる構成の観点から、基材4、ならびに基材4の上に、(ア)蒸着膜3、層B 2、および層A 1をこの順で形成されてなるガスバリア層5d、または(ウ)層B 2、層A 1、および蒸着膜3をこの順で形成されてなるガスバリア層を有することが好ましく、ア)蒸着膜3、層B 2、および層A 1をこの順で形成されてなるガスバリア層5dが特に好ましい。
 また、本発明において、本発明に係るガスバリア層は、基材の一方の表面上に形成されていてもよく、基材の両方の表面上に形成されていてもよい。
 さらに、本発明のガスバリア性フィルムは、層Aおよび層Bを隣接して有していれば、必要に応じて、他の部材を有していてもよい。ここで、他の部材としても、特に限定されず、従来のガスバリア性フィルムに使用される部材が同様にしてあるいは適宜に修飾して用いられる。具体的には、中間層、保護層、平滑層、アンカーコート層、ブリードアウト防止層、水分吸着性を有するデシカント性層、帯電防止層などの機能化層が挙げられる。また、本発明に係るガスバリア層は、層Aと層Bを隣接して有していれば、上述したその他の塗布で形成された層または蒸着層など以外に、ガスバリア性を必ずしも有しない層を含んでいてもよい。さらに、本発明において、ガスバリア層には、層Aと層Bとが隣接していれば、2層以上の層Aまたは2層以上の層Bを有していてもよく、蒸着膜を含む場合においても、2層以上の蒸着膜を有していてもよい。
 <基材>
 本発明に係るガスバリア性フィルムは、通常、基材として、プラスチックフィルムまたはシートが用いられ、無色透明な樹脂からなるフィルムまたはシートが好ましく用いられる。用いられるプラスチックフィルムは、ガスバリア層などを保持できるフィルムであれば材質、厚さなどに特に限定はなく、使用目的などに応じて適宜選択することができる。前記プラスチックフィルムとしては、具体的には、ポリエステル樹脂、メタクリル樹脂、メタクリル酸-マレイン酸共重合体、ポリスチレン樹脂、透明フッ素樹脂、ポリイミド、フッ素化ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、セルロースアシレート樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリカーボネート樹脂、脂環式ポリオレフィン樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリスルホン樹脂、シクロオレフィンコポリマー、フルオレン環変性ポリカーボネート樹脂、脂環変性ポリカーボネート樹脂、フルオレン環変性ポリエステル樹脂、アクリロイル化合物などの熱可塑性樹脂が挙げられる。
 本発明に係るガスバリア性フィルムを有機EL素子などの電子デバイスの基板として使用する場合は、前記基材は耐熱性を有する素材からなることが好ましい。具体的には、線膨張係数が15ppm/K以上100ppm/K以下で、かつガラス転移温度(Tg)が100℃以上300℃以下の樹脂基材が使用される。
 本発明に係るガスバリア性フィルムは、有機EL素子などの電子デバイスとして利用されることから、基材は透明であることが好ましい。すなわち、光線透過率が通常80%以上、好ましくは85%以上、さらに好ましくは90%以上である。光線透過率は、JIS K7105:1981に記載された方法、すなわち積分球式光線透過率測定装置を用いて全光線透過率および散乱光量を測定し、全光線透過率から拡散透過率を引いて算出することができる。
 本発明に係るガスバリア性フィルムに用いられる基材の厚さは、用途によって適宜選択されるため特に限定がないが、典型的には1~800μmであり、好ましくは10~200μmである。これらのプラスチックフィルムは、透明導電層、プライマー層などの機能層を有していても良い。機能層については、上述したもののほか、特開2006-289627号公報の段落番号「0036」~「0038」に記載されているものを好ましく採用できる。
 基材は、表面の平滑性が高いものが好ましい。表面の平滑性としては、平均表面粗さ(Ra)が2nm以下であるものが好ましい。下限は特にないが、実用上、0.01nm以上である。必要に応じて、基材の両面、少なくともガスバリア層を設ける側を研摩し、平滑性を向上させておいてもよい。
 また、上記に挙げた樹脂などを用いた基材は、未延伸フィルムでもよく、延伸フィルムでもよい。
 また、本発明で用いられる基材は、片面または両面に易接着加工されたものであってもよく、例えば帝人デュポンフィルム株式会社製の極低熱収PET Q83などが挙げられる。
 基材の少なくとも本発明に係るガスバリア層を設ける側には、密着性向上のための公知の種々の処理、例えばコロナ放電処理、火炎処理、酸化処理、またはプラズマ処理や、後述するプライマー層の積層などを行ってもよく、必要に応じて上記処理を組み合わせて行うことが好ましい。
 <ガスバリア層>
 以下、本発明に係るガスバリア層について説明する。
 本発明において、ガスバリア層とは、酸素および水蒸気の透過を阻止する機能を有する層である。
 本発明に係るガスバリア層の厚さは、用いられる材料の種類、含まれる構成により最適条件によって異なるが、5~2000nmの範囲内であることが好ましい。
 本発明に係るガスバリア層は、後述する層Aおよび層Bを隣接して有する。また、層Aおよび層B以外のガスバリア層を有していてもよい。以下では、それぞれのガスバリア層について、詳細に説明する。
 [層A]
 (層Aの構成)
 本発明に係る層Aは、ケイ素化合物とアルコール類とを含有する塗布液(層A形成用塗布液)を塗布して形成される。具体的に、層A形成用塗布液を塗布して形成された塗膜に、後述する改質処理によって形成される。本発明に係る層Aを形成するために使用されるケイ素化合物およびアルコール類などの原料から、形成された層Aには、構成元素としてケイ素、酸素、窒素、炭素、または水素などを含有することができる。しかしながら、前記塗布液の組成、塗布の条件、または活性エネルギー線照射の条件などによって形成される層Aの構成は異なる場合もあり、層Aの構成を一義的に規定することは難しい。
 本発明に係る層Aの組成は、XPS表面分析装置を用いて、構成元素の存在比(元素比)を測定することによって決定することができる。また、層Aを切断して切断面をXPS表面分析装置を用いて構成元素の存在比(元素比)を測定することによって決定することができる。本発明において、層Aは、少なくともケイ素および酸素を構成元素として含有することが好ましい。この際、層Aの内部、特に層Aのガスバリア層深さ方向の基材側から90%の部分において、ケイ素に対する酸素の存在比(O/Si)が0.4~2.2であることが好ましく、0.5~2.2であることがより好ましく、1.4~2.2であることが特に好ましい。なお、本発明において、層Aのガスバリア層深さ方向の基材側から90%の部分において、ケイ素に対する酸素の存在比(または後述のケイ素に対する窒素もしくは炭素の存在比)とは、ガスバリア層としての層Aの全膜厚100%に対して、基材側から層Aの表面に向かって90%の部分までの領域内の任意箇所における各元素の存在比平均値を意味する。ケイ素に対する酸素の存在比(O/Si)が、0.4~2.2の範囲であれば、高温高湿下における水分との反応を抑制できるため、高温高湿下におけるガスバリア性が維持される。
 また、層Aの内部、特に層Aのガスバリア層深さ方向の基材側から90%の部分において、ケイ素に対する窒素の存在比(N/Si)が0~0.7であることが好ましく、0~0.6であることがより好ましく、0~0.4であることがさらに好ましい。ケイ素に対する窒素の存在比が0~0.6の範囲であれば、高温高湿下における水分との反応を抑制できるため、高温高湿下におけるガスバリア性が維持される。
 さらに、層Aのガスバリア層深さ方向の基材側から90%の部分において、ケイ素に対する炭素の存在比(C/Si)が0~0.3であることが好ましく、0~0.2であることがより好ましく、0~0.1であることがさらに好ましい。ケイ素に対する炭素の存在比(C/Si)が0~0.2の範囲であれば、不純物の含有が少なくガスバリア性が優れたものとなる。なお、本発明において、元素の存在比は、実施例に記載の方法によって測定されるものとする。
 また、本発明に係る層Aの膜密度は、1.8~2.2g/cmであることが好ましく、1.9~2.2g/cmであることがより好ましく、2.1~2.2g/cmであることが特に好ましい。前記膜密度が1.8g/cm以上であれば、ガスバリア層としての層Aへの改質未了または低分子量触媒が層内に残存することなく、ガスバリア性が高い。また、前記膜密度が2.2g/cm以下であれば、クラックの発生が少なく、故に経時的なガスバリア性の低下も発生しにくい。特に、本発明に係る層Aの膜密度が2.1~2.2g/cmの範囲であると、ガスバリア性がより高く、高温高湿条件下での保存性も非常に優れている。なお、本発明において、膜密度は、後述する改質処理などの条件(例えば、改質に用いられる真空紫外線の積算光量を調整すること)によって適切に設定することができ、またX線反射率測定法によって、測定される。具体的には、X線発生源は銅をターゲットとし、50kV-300mAで作動させる。多層膜ミラーとGe(111)チャンネルカットモノクロメーターにて単色化したX線を使用する。測定は、ソフトウェアーATX-Crystal Guide Ver.6.5.3.4を用い、半割、アライメント調整後、2θ/ω=0度から1度を0.002度/stepで0.05度/min.で走査する。上記の測定条件で反射率曲線を測定した後、株式会社リガク製GXRR Ver.2.1.0.0解析ソフトウェアーを用いて求めることができる。
 [層Aの形成方法]
 次に、本発明に係る層Aを形成する好ましい方法について説明する。本発明に係る層Aの形成方法は、特に限定されず、例えば、有機溶剤中にケイ素化合物、アルコール類、および必要に応じて触媒を含む層A形成用塗布液を、公知の湿式塗布方法により、塗布し、使用する溶剤を蒸発することによって除去し、その後改質処理を行う方法が好ましい。
 (ケイ素化合物)
 本発明に係る層Aの形成に用いられるケイ素化合物は、下記一般式(1)で表され、構造内にケイ素-窒素(Si-N)結合を有するポリマーである。より具体的に、その構造内にSi-N、Si-H、またはN-Hなどの結合を有し、SiO、Si、および両方の中間固溶体であるSiOなどのセラミック前駆体無機ポリマーである。本明細書において、下記一般式(1)で表されるケイ素化合物を「ポリシラザン」とも称する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
(この際、R、R及びRは、それぞれ独立して、水素原子、置換若しくは非置換のアルキル基、置換若しくは非置換のアリール基、置換若しくは非置換のビニル基または置換若しくは非置換の(トリアルコキシシリル)アルキル基を表し、およびnは式:-[Si(R)(R)-N(R)]-の構成単位の数を表わす整数である。)
 上記一般式(I)において、R、RおよびRは、それぞれ独立して、水素原子、置換または非置換の、アルキル基、アリール基、ビニル基または(トリアルコキシシリル)アルキル基である。この際、R、RおよびRは、それぞれ、同じであっても異なるものであってもよい。ここで、アルキル基としては、炭素原子数1~8の直鎖、分岐鎖または環状のアルキル基が挙げられる。より具体的には、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、n-ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、n-ヘキシル基、n-ヘプチル基、n-オクチル基、2-エチルヘキシル基、シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などがある。また、アリール基としては、炭素原子数6~30のアリール基が挙げられる。より具体的には、フェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基などの非縮合炭化水素基;ペンタレニル基、インデニル基、ナフチル基、アズレニル基、ヘプタレニル基、ビフェニレニル基、フルオレニル基、アセナフチレニル基、プレイアデニル基、アセナフテニル基、フェナレニル基、フェナントリル基、アントリル基、フルオランテニル基、アセフェナントリレニル基、アセアントリレニル基、トリフェニレニル基、ピレニル基、クリセニル基、ナフタセニル基などの縮合多環炭化水素基が挙げられる。(トリアルコキシシリル)アルキル基としては、炭素原子数1~8のアルコキシ基で置換されたシリル基を有する炭素原子数1~8のアルキル基が挙げられる。より具体的には、3-(トリエトキシシリル)プロピル基、3-(トリメトキシシリル)プロピル基などが挙げられる。上記R~Rに場合によって存在する置換基は、特に制限はないが、例えば、アルキル基、ハロゲン原子、ヒドロキシル基(-OH)、メルカプト基(-SH)、シアノ基(-CN)、スルホ基(-SOH)、カルボキシル基(-COOH)、ニトロ基(-NO)などがある。なお、場合によって存在する置換基は、置換するR~Rと同じとなることはない。例えば、R~Rがアルキル基の場合には、さらにアルキル基で置換されることはない。これらのうち、好ましくは、R、RおよびRは、水素原子、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、tert-ブチル基、フェニル基、ビニル基、3-(トリエトキシシリル)プロピル基または3-(トリメトキシシリルプロピル)基である。
 また、上記一般式(I)において、nは、整数であり、一般式(I)で表される構造を有するポリシラザンが150~150,000g/モルの数平均分子量を有するように定められることが好ましい。
 上記一般式(I)で表される構造を有する化合物において、好ましい態様の一つは、R、RおよびRのすべてが水素原子であるパーヒドロポリシラザンである。
 または、ポリシラザンとしては、下記一般式(II)で表される構造を有する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
 上記一般式(II)において、R1’、R2’、R3’、R4’、R5’およびR6’は、それぞれ独立して、水素原子、置換または非置換の、アルキル基、アリール基、ビニル基または(トリアルコキシシリル)アルキル基である。この際、R1’、R2’、R3’、R4’、R5’およびR6’は、それぞれ、同じであってもあるいは異なるものであってもよい。上記における、置換または非置換の、アルキル基、アリール基、ビニル基または(トリアルコキシシリル)アルキル基は、上記一般式(I)の定義と同様であるため、説明を省略する。
 また、上記一般式(II)において、n’およびpは、整数であり、一般式(II)で表される構造を有するポリシラザンが150~150,000g/モルの数平均分子量を有するように定められることが好ましい。なお、n’およびpは、同じであってもあるいは異なるものであってもよい。
 上記一般式(II)のポリシラザンのうち、R1’、R3’およびR6’が各々水素原子を表し、R2’、R4’およびR5’が各々メチル基を表す化合物;R1’、R3’およびR6’が各々水素原子を表し、R2’、R4’が各々メチル基を表し、R5’がビニル基を表す化合物;R1’、R3’、R4’およびR6’が各々水素原子を表し、R2’およびR5’が各々メチル基を表す化合物が好ましい。
 または、ポリシラザンとしては、下記一般式(III)で表される構造を有する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
 上記一般式(III)において、R1”、R2”、R3”、R4”、R5”、R6”、R7”、R8”およびR9”は、それぞれ独立して、水素原子、置換または非置換の、アルキル基、アリール基、ビニル基または(トリアルコキシシリル)アルキル基である。この際、R1”、R2”、R3”、R4”、R5”、R6”、R7”、R8”およびR9”は、それぞれ、同じであってもあるいは異なるものであってもよい。上記における、置換または非置換の、アルキル基、アリール基、ビニル基または(トリアルコキシシリル)アルキル基は、上記一般式(I)の定義と同様であるため、説明を省略する。
 また、上記一般式(III)において、n”、p”およびqは、整数であり、一般式(III)で表される構造を有するポリシラザンが150~150,000g/モルの数平均分子量を有するように定められることが好ましい。なお、n”、p”およびqは、同じであってもあるいは異なるものであってもよい。
 上記一般式(III)のポリシラザンのうち、R1”、R3”およびR6”が各々水素原子を表し、R2”、R4”、R5”およびR8”が各々メチル基を表し、R9”が(トリエトキシシリル)プロピル基を表し、R7”がアルキル基または水素原子を表す化合物が好ましい。
 一方、そのSiと結合する水素原子部分の一部がアルキル基等で置換されたオルガノポリシラザンは、メチル基等のアルキル基を有することにより下地である基材との接着性が改善され、かつ硬くてもろいポリシラザンによるセラミック膜に靭性を持たせることができ、より(平均)膜厚を厚くした場合でもクラックの発生が抑えられる利点がある。このため、用途に応じて適宜、これらパーヒドロポリシラザンとオルガノポリシラザンとを選択してよく、混合して使用することもできる。
 パーヒドロポリシラザンは、直鎖構造と6および8員環を中心とする環構造が存在した構造と推定されている。その分子量は数平均分子量(Mn)で約600~2000程度(ポリスチレン換算)で、液体または固体の物質があり、その状態は分子量により異なる。
 ポリシラザンは有機溶媒に溶解した溶液状態で市販されており、市販品をそのままポリシラザン層形成用塗布液として使用することができる。ポリシラザン溶液の市販品としては、AZエレクトロニックマテリアルズ株式会社製のアクアミカ(登録商標)NN120-10、NN120-20、NAX120-20、NN110、NN310、NN320、NL110A、NL120A、NL120-20、NL150A、NP110、NP140、SP140等が挙げられる。
 (アルコール類)
 本発明に係る層A形成用塗布液に用いられるアルコール類としては、炭素数1~10のアルコール、またはアルコール性を有する炭素数6~10の芳香族フェノール類、炭素数5~10の芳香族アルコール類などが挙げられるが、前記アルコール類は、飽和であってもよく、不飽和であってもよく、または分岐アルコールであってもよく、直鎖アルコールであってもよく、さらに、水酸基(OH基)の数が2~4の多価アルコールであってもよい。
 前記炭素数1~10のアルコールとしては、例えば、メタノール、エタノール、n-プロピルアルコール(1-プロパノール)、イソプロピルアルコール(2-プロパノール)、n-ブチルアルコール(1-ブタノール)、イソブチルアルコール(2-メチル-1-プロパノール)、sec-ブチルアルコール(2-ブタノール)、t-ブチルアルコール(2-メチル-2-プロパノール)、n-ペンチルアルコール、n-アミルアルコール、t-アミルアルコール、n-ヘキシルアルコール(1-ヘキサノール)、2-ヘキサノール、3-ヘキサノール、2-メチル-1-ペンタノール、3-メチル-1-ペンタノール、4-メチル-1-ペンタノール、2-メチル-2-ペンタノール、n-ヘプチルアルコール、n-オクチルアルコールなど2-エチルヘキシルアルコール、およびアミルアルコールなどの一価アルコール、または1,2-エタンジオールなどの多価アルコールなどが挙げられるが、これらに限定されない。
 前記炭素数6~10の芳香族フェノール類としては、フェノール、キノール、ヒドロキシキノール、クレゾール、キシレノール、炭素数1~4のアルキル基で置換されたフェノールなどが挙げられるが、これらに限定されない。
 前記炭素数5~10の芳香族アルコール類としては、ベンジルアルコール、メチルベンジルアルコール、ジメチルベンジルアルコール、キシリレンジオール、1,4-ビス(ヒドロキシエチル)ベンゼン、2-フリルメタノールなどが挙げられるが、これらに限定されない。
 これらの中で、炭素数1~4のアルコールが好ましく用いられる。特に、揮発しやすさ(バリア膜に炭素原子が残存しにくいということ)の観点から、沸点が100℃以下のメタノール、エタノール、1-プロパノール、および2-プロパノールからなる群より選択される少なくとも1種がより好ましく用いられる。
 (層A形成用塗布液)
 本発明に係る層A形成用塗布液には、上述したポリシラザンとアルコール類とを混合させることによって調製されうる。上述したポリシラザンとアルコール類とを混合する際に、無溶剤であってもよいが、上述したポリシラザンとアルコール類との反応を制御する観点、または塗布操作の観点から適宜に溶剤を使用したほうが好ましい。用いられる溶剤として、脂肪族炭化水素、脂環式炭化水素、芳香族炭化水素、ハロゲン化炭化水素などの炭化水素系溶剤、脂肪族エーテル、脂環式エーテルなどのエーテル系溶剤が挙げられる。より詳細には、炭化水素溶剤としては、ペンタン、ヘキサン、シクロヘキサン、トルエン、キシレン、ソルベッソ、ターペン、塩化メチレン、トリクロロエタンなどが挙げられる。また、エーテル系溶剤としては、ジブチルエーテル、ジオキサン、テトラヒドロフランなどが挙げられる。これらの溶剤は、用いられるポリシラザンの溶解度や溶剤の蒸発速度などの目的に応じて適宜に選択され、単独でまたは2種以上混合して使用されてもよい。
 本発明に係る層A形成用塗布液におけるケイ素化合物の固形分濃度は、特に限定されず、層の膜厚や塗布液のポットライフによっても異なるが、塗布液100質量%に対して、好ましくは0.1~30質量%、より好ましくは0.5~20質量%、さらに好ましくは1~15質量%である。
 本発明において、上述したアルコール類をポリシラザンを含む塗布液中に添加することによって、ポリシラザン骨格中に存在するSi-H結合またはSi-N結合とアルコール類の水酸基との間に縮合反応が起き、一部のポリシラザンが変性され、Si-O-R結合が形成される。本発明に係る層A形成用塗布液中に、適宜にアルコール変性ポリシラザン(Si-O-R結合を有する)が存在することによって、改質の際に未反応領域を減らすことができるため、高温高湿下での保存性が改良できる。
 本発明に係る層A形成用塗布液におけるアルコール類の添加量は、使用されるポリシラザン由来のケイ素100mol%に対して、10~600mol%であることが好ましく、50~500mol%であることがより好ましく、100~500mol%であることがさらに好ましく、210~500mol%であることが特に好ましい。アルコール類の含有量が10mol%より少ない場合は、アルコール類とポリシラザンとの反応がほとんど進まず、塗布液中にアルコール変性ポリシラザンがほとんど存在しないため、本発明の効果を十分に得ることができない恐れがある。一方、アルコール類の含有量が600mol%より多い場合は、改質後にもアルコール類が不純物として層Aに残留する恐れがあり、それによりガスバリア性が低下してしまう可能性がある。
 また、本発明に係る層A形成用塗布液は、改質を促進するために、触媒を含有することが好ましい。本発明に適用可能な触媒としては、塩基性触媒が好ましく、特に、N,N-ジメチルエタノールアミン、N,N-ジエチルエタノールアミン、トリエタノールアミン、トリエチルアミン、3-モルホリノプロピルアミン、N,N,N’,N’-テトラメチル-1,3-ジアミノプロパン、N,N,N’,N’-テトラメチル-1,6-ジアミノヘキサンなどのアミン触媒、PtアセチルアセトナートなどのPt化合物、プロピオン酸PdなどのPd化合物、RhアセチルアセトナートなどのRh化合物などの金属触媒、N-複素環式化合物が挙げられる。これらのうち、アミン触媒を用いることが好ましい。この際添加する触媒の濃度としては、ケイ素化合物を基準としたとき、好ましくは0.1~10重量%、より好ましくは0.5~7重量%の範囲である。触媒添加量をこの範囲とすることで、反応の急激な進行よる過剰なシラノール形成、および膜密度の低下、膜欠陥の増大などを避けることができる。
 本発明に係る層A形成用塗布液には、必要に応じて下記に挙げる添加剤を用いることができる。例えば、セルロースエーテル類、セルロースエステル類;例えば、エチルセルロース、ニトロセルロース、セルロースアセテート、セルロースアセトブチレートなど、天然樹脂;例えば、ゴム、ロジン樹脂など、合成樹脂;例えば、重合樹脂など、縮合樹脂;例えば、アミノプラスト、特に尿素樹脂、メラミンホルムアルデヒド樹脂、アルキド樹脂、アクリル樹脂、ポリエステルもしくは変性ポリエステル、エポキシド、ポリイソシアネートもしくはブロック化ポリイソシアネート、ポリシロキサンなどである。
 (本発明に係る層A形成用塗布液を塗布する方法)
 本発明に係る層A形成用塗布液を塗布する方法としては、従来公知の適切な湿式塗布方法が採用され得る。具体例としては、スピンコート法、ロールコート法、フローコート法、インクジェット法、スプレーコート法、プリント法、ディップコート法、流延成膜法、バーコート法、グラビア印刷法などが挙げられる。
 塗布厚さは、目的に応じて適切に設定され得る。例えば、塗布厚さは、乾燥後の厚さが0.01~1μmであることが好ましく、0.02~0.6μmであることがより好ましく、0.04~0.4μmであることがさらに好ましい。膜厚が0.01μm以上であれば十分なバリア性を得ることができ、1μm以下であれば、層形成時に安定した塗布性を得ることができ、かつ高い光線透過性を実現できる。
 塗布液を塗布した後は、塗膜を乾燥させることが好ましい。塗膜を乾燥することによって、塗膜中に含有される有機溶媒を除去することができる。この際、塗膜に含有される有機溶媒は、すべてを乾燥させてもよいが、一部残存させていてもよい。一部の有機溶媒を残存させる場合であっても、好適な層Aが得られうる。なお、残存する溶媒は後に除去されうる。
 塗膜の乾燥温度は、適用する基材によっても異なるが、50~200℃であることが好ましい。例えば、ガラス転移温度(Tg)が70℃のポリエチレンテレフタレート基材を基材として用いる場合には、乾燥温度は、熱による基材の変形などを考慮して150℃以下に設定することが好ましい。上記温度は、ホットプレート、オーブン、ファーネスなどを使用することによって設定されうる。乾燥時間は短時間に設定することが好ましく、例えば、乾燥温度が150℃である場合には30分以内に設定することが好ましい。また、乾燥雰囲気は、大気雰囲気下、窒素雰囲気下、アルゴン雰囲気下、真空雰囲気下、酸素濃度をコントロールした減圧雰囲気下などのいずれの条件であってもよい。
 (改質処理)
 本発明おいて、改質処理とは、ケイ素化合物の酸化ケイ素または酸化窒化ケイ素への転化反応を指し、具体的には本発明のガスバリア性フィルムが全体としてガスバリア性(水蒸気透過率が、1×10-3g/(m・24h)以下)を発現するに貢献できるレベルの無機薄膜を形成する処理をいう。
 このような改質処理は、公知の方法で行われ、具体的には、加熱処理、プラズマ処理、活性エネルギー線照射処理などが挙げられる。中でも、低温で改質可能であり基材種の選択の自由度が高いという観点から、改質処理は、活性エネルギー線を照射することによって行われることが好ましい。
 (加熱処理)
 加熱処理の方法としては、例えば、ヒートブロックなどの発熱体に基板を接触させ熱伝導により塗膜を加熱する方法、抵抗線などによる外部ヒーターにより塗膜が載置される環境を加熱する方法、IRヒーターといった赤外領域の光を用いた方法などが挙げられるが、これらに限定されない。加熱処理を行う場合、塗膜の平滑性を維持できる方法を適宜選択すればよい。
 塗膜を加熱する温度としては、40~250℃の範囲が好ましく、60~150℃の範囲がより好ましい。加熱時間としては、10秒~100時間の範囲が好ましく、30秒~5分の範囲が好ましい。
 (プラズマ処理)
 本発明において、改質処理として用いることのできるプラズマ処理は、公知の方法を用いることができるが、好ましくは大気圧プラズマ処理などを挙げることが出来る。大気圧近傍でのプラズマCVD処理を行う大気圧プラズマCVD法は、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成膜速度が速く、更には通常のCVD法の条件に比較して、大気圧下という高圧力条件では、ガスの平均自由工程が非常に短いため、極めて均質の膜が得られる。
 大気圧プラズマ処理の場合は、放電ガスとしては窒素ガスまたは長周期型周期表の第18族原子、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、ラドンなどが用いられる。これらの中でも窒素、ヘリウム、アルゴンが好ましく用いられ、特に窒素がコストも安く好ましい。
 (活性エネルギー線照射処理)
 活性エネルギー線としては、例えば、赤外線、可視光線、紫外線、X線、電子線、α線、β線、γ線などが使用可能であるが、電子線または紫外線が好ましく、紫外線がより好ましい。紫外線(紫外光と同義)によって生成されるオゾンや活性酸素原子は高い酸化能力を有しており、低温で高い緻密性と絶縁性とをシリコン含有膜を形成することが可能である。
 紫外線照射処理においては、通常使用されているいずれの紫外線発生装置を使用することも可能である。
 なお、本発明でいう紫外線とは、一般には、10~400nmの波長を有する電磁波をいうが、後述する真空紫外線(10~200nm)処理以外の紫外線照射処理の場合は、好ましくは210~375nmの紫外線を用いる。
 紫外線の照射は、照射されるガスバリア層の前駆体である塗膜を担持している基材がダメージを受けない範囲で、照射強度や照射時間を設定することが好ましい。
 このような紫外線の発生手段としては、例えば、メタルハライドランプ、高圧水銀ランプ、低圧水銀ランプ、キセノンアークランプ、カーボンアークランプ、エキシマランプ(172nm、222nm、308nmの単一波長、例えば、ウシオ電機株式会社製や株式会社エム・ディ・コム製)、UV光レーザーなどが挙げられるが、特に限定されない。また、発生させた紫外線をシリコン含有膜に照射する際には、効率向上と均一な照射を達成する観点から、発生源からの紫外線を反射板で反射させてからシリコン含有膜に当てることが望ましい。
 紫外線照射に要する時間は、使用する基材やガスバリア層の組成、濃度にもよるが、一般に0.1秒~10分であり、好ましくは0.5秒~3分である。
 (真空紫外線照射処理:エキシマ照射処理)
 本発明において、最も好ましい活性エネルギー線を照射することによって行われる改質処理方法としては、真空紫外線照射による処理(エキシマ照射処理)である。真空紫外線照射による処理は、ポリシラザン化合物内の原子間結合力より大きい100~200nmの光エネルギーを用い、好ましくは100~180nmの波長の光エネルギーを用い、原子の結合を光量子プロセスと呼ばれる光子のみの作用により、直接切断しながら活性酸素やオゾンによる酸化反応を進行させることで、比較的低温(約200℃以下)で、酸化ケイ素膜の形成を行う方法である。
 本発明においての放射線源は、100~180nmの波長の光を発生させるものであれば良いが、好適には約172nmに最大放射を有するエキシマラジエータ(例えば、Xeエキシマランプ)、約185nmに輝線を有する低圧水銀蒸気ランプ、ならびに230nm以下の波長成分を有する中圧および高圧水銀蒸気ランプ、および約222nmに最大放射を有するエキシマランプである。
 このうち、Xeエキシマランプは、波長の短い172nmの紫外線を単一波長で放射することから、発光効率に優れている。この光は、酸素の吸収係数が大きいため、微量な酸素でラジカルな酸素原子種やオゾンを高濃度で発生することができる。
 また、波長の短い172nmの光のエネルギーは、有機物の結合を解離させる能力が高いことが知られている。この活性酸素やオゾンと紫外線放射が持つ高いエネルギーによって、短時間でポリシラザン層の改質を実現できる。
 エキシマランプは光の発生効率が高いため、低い電力の投入で点灯させることが可能である。また、光による温度上昇の要因となる波長の長い光は発せず、紫外線領域で、すなわち短い波長でエネルギーを照射するため、解射対象物の表面温度の上昇が抑えられる特徴を持っている。このため、熱の影響を受けやすいとされるPETなどのフレシキブルフィルム材料に適している。
 紫外線照射時の反応には、酸素が必要であるが、真空紫外線は、酸素による吸収があるため紫外線照射工程での効率が低下しやすいことから、真空紫外線の照射は、可能な限り酸素濃度および水蒸気濃度の低い状態で行うことが好ましい。すなわち、真空紫外線照射時の酸素濃度は、10~210,000体積ppmとすることが好ましく、より好ましくは50~10,000体積ppmであり、最も好ましくは100~5000ppmである。また、転化プロセスの間の水蒸気濃度は、好ましくは1000~4000体積ppmの範囲である。
 真空紫外線照射時に用いられる、照射雰囲気を満たすガスとしては乾燥不活性ガスとすることが好ましく、特にコストの観点から乾燥窒素ガスにすることが好ましい。酸素濃度の調整は照射庫内へ導入する酸素ガス、不活性ガスの流量を計測し、流量比を変えることで調整可能である。
 塗膜面における真空紫外線の照射エネルギー量は、200~10000mJ/cmであることが好ましく、500~5000mJ/cmであることがより好ましい。200mJ/cm未満では、改質が不十分となる懸念があり、10000mJ/cm超えると過剰改質によるクラック発生や、基材の熱変形の懸念が出てくる。
 また、改質に用いられる真空紫外線は、CO、COおよびCHの少なくとも一種を含むガスで形成されたプラズマにより発生させてもよい。さらに、CO、COおよびCHの少なくとも一種を含むガス(以下、炭素含有ガスとも称する)は、炭素含有ガスを単独で使用してもよいが、希ガスまたはHを主ガスとして、炭素含有ガスを少量添加することが好ましい。プラズマの生成方式としては容量結合プラズマなどが挙げられる。
 上述した改質処理によって、本発明に係る層Aを形成することができる。
 [層B]
 (層Bの構成)
 本発明に係る層Aに隣接する層Bは、上述した一般式(1)で表されるケイ素化合物と第2族~第14族の金属元素(ただし、炭素およびケイ素を除く)より選択される少なくとも1種とを含有する塗布液(層B形成用塗布液)を塗布して形成される。なお、ここで、本発明に係る層Aに用いられるケイ素化合物と層Bに用いられるケイ素化合物とは、同一であってもよく異なっていてもよい。具体的には、層B形成用塗布液を塗布して形成された塗膜に、例えば改質処理によって形成される。なお、層Bを形成する際の改質処理としては、前述した層Aを形成する際の改質処理と同じであってもよく、異なってもよいが、活性エネルギー線を照射することによって行われることがより好ましい。本発明に係る層Bを形成するために使用されるケイ素化合物および金属などの原料から、形成された層Bには、構成元素としてケイ素、添加された金属元素、酸素、窒素、炭素、または水素などを含有することができる。
 形成された本発明に係る層Bの組成は、前述した層Aの組成を測定する方法と同様の方法を用いて測定することができる。また、本発明に係る層Bには、含有される金属元素の他に、少なくともケイ素および酸素を構成元素として含有することが好ましい。また、本発明の効果を損なわない限り、層Bには窒素および炭素を含有してもよい。この際、層Bの内部、特に層Bのガスバリア層深さ方向の基材側から90%の部分において、ケイ素に対する酸素の存在比(O/Si)が0.8~2.2であることが好ましく、1.3~2.1であることが特に好ましい。なお、本発明において、層Bのガスバリア層深さ方向の基材側から90%の部分において、ケイ素に対する酸素の存在比(または後述のケイ素に対する窒素もしくは炭素の存在比)とは、ガスバリア層としての層Bの全膜厚100%に対して、基材側から層Bの表面に向かって90%の部分までの領域内の任意箇所における各元素の存在比平均値を意味する。ケイ素に対する酸素の存在比(O/Si)が、0.8~2.2の範囲であれば、高温高湿下における水分との反応を抑制できるため、高温高湿下におけるガスバリア性が維持される。また層Bの内部、特に層Bのガスバリア層深さ方向の基材側から90%の部分において、ケイ素に対する窒素の存在比(N/Si)が0~0.6であることが好ましく、0~0.3であることがより好ましい。ケイ素に対する窒素の存在比が0~0.5の範囲であれば、高温高湿下における水分との反応を抑制できるため、高温高湿下におけるガスバリア性が維持される。さらに層Bの内部、特に層Bのガスバリア層深さ方向の基材側から90%の部分において、ケイ素に対する炭素の存在比(C/Si)が0~0.3であることが好ましく、0~0.2であることがより好ましく、0~0.1であることがさらに好ましい。ケイ素に対する炭素の存在比(C/Si)が0~0.2の範囲であれば、不純物の含有が少なくガスバリア性が優れたものとなる。
 本発明に係る層Bに含有される金属元素の例としては、ベリリウム(Be)、ホウ素(B)、マグネシウム(Mg)、アルミニウム(Al)、カルシウム(Ca)、スカンジウム(Sc)、チタン(Ti)、バナジウム(V)、クロム(Cr)、マンガン(Mn)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、銅(Cu)、亜鉛(Zn)、ガリウム(Ga)、ゲルマニウム(Ge)、ストロンチウム(Sr)、イットリウム(Y)、ジルコニウム(Zr)、ニオブ(Nb)、モリブデン(Mo)、テクネチウム(Tc)、ルテニウム(Ru)、ロジウム(Rh)、パラジウム(Pd)、銀(Ag)、カドミウム(Cd)、インジウム(In)、スズ(Sn)、バリウム(Ba)、ランタン(La)、セリウム(Ce)、プラセオジム(Pr)、ネオジム(Nd)、プロメチウム(Pm)、サマリウム(Sm)、ユーロピウム(Eu)、ガドリニウム(Gd)、テルビウム(Tb)、ジスプロジウム(Dy)、ホルミウム(Ho)、エルビウム(Er)、ツリウム(Tm)、イッテルビウム(Yb)、ルテチウム(Lu)、ハフニウム(Hf)、タンタル(Ta)、タングステン(W)、レニウム(Re)、オスミウム(Os)、イリジウム(Ir)、白金(Pt)、金(Au)、水銀(Hg)、タリウム(Tl)、鉛(Pb)、ラジウム(Ra)などが挙げられる。
 これら元素の中でも、ホウ素(B)、マグネシウム(Mg)、アルミニウム(Al)、カルシウム(Ca)、チタン(Ti)、鉄(Fe)、亜鉛(Zn)、ガリウム(Ga)、ゲルマニウム(Ge)、ジルコニウム(Zr)、インジウム(In)、およびロジウム(Rh)が好ましく、ホウ素(B)、マグネシウム(Mg)、アルミニウム(Al)、カルシウム(Ca)、亜鉛(Zn)、ガリウム(Ga)、ゲルマニウム(Ge)、およびインジウム(In)がさらに好ましい。ホウ素(B)およびアルミニウム(Al)などの第13族元素は、3価の原子価となり、ケイ素の原子価である4価と比べて、価数が不足しているため、膜の柔軟性が高くなるため、さらにより好ましく、アルミニウム(Al)は特に好ましい。この柔軟性の向上により、欠陥が修復され、層Bは緻密な膜となり、ガスバリア性が向上する。また、柔軟性が高くなることで、層Bの内部まで酸素が供給され、膜内部まで酸化が進んだガスバリア層となり、製膜が済んだ状態では酸化耐性が高い層B(ガスバリア層)となる。さらに、前記層Bと前記層Aを隣接させることによって、層Aの内部ストレスもしっかり補修できて、特に高温高湿下に強いガスバリア層になっているものと考えられる。
 なお、これらの金属元素は、1種単独でも、または2種以上の混合物の形態で存在してもよい。
 また、本発明に係る層Bの膜密度は、1.8~2.2g/cmであることが好ましく、1.9~2.2g/cmであることがより好ましく、2.1~2.2g/cmであることが特に好ましい。前記膜密度が1.8g/cm以上であれば、形成された層Bのガスバリア性が高く、また、前記膜密度が2.2g/cm以下であれば、クラックの発生が少なく、故に経時的なバリア性の低下も発生しにくい。特に、本発明に係る層Bの膜密度が1.9~2.2g/cmの範囲であると、ガスバリア性がより高く、高温高湿条件下での保存性も非常に優れている。
 [層Bの形成方法]
 次に、本発明に係る層Bを形成する好ましい方法について説明する。本発明に係る層Bの形成方法は、特に限定されず、公知の方法が適用できるが、有機溶剤中にケイ素化合物、金属元素を含む金属化合物、および必要に応じて触媒を含む層B形成用塗布液を、公知の湿式塗布方法により、塗布し、使用する溶剤を蒸発することによって除去し、その後改質処理を行う方法が好ましい。
 なお、本発明に係る層Bを形成する際に用いられる前記一般式(1)で表されるケイ素化合物については、上述した層Aを形成する際と同様な態様で好ましく用いられるため、ここで説明を省略する。
 (金属元素化合物)
 本発明に係る層Bに、炭素およびケイ素を除いた第2族~第14族の金属元素を含有させるために、係る金属元素化合物を本発明に係る層B形成用塗布液中に添加することによって達成できる。前記金属元素化合物の種類は、特に限定されないが、金属アルコキシド、金属アミド、金属イミド、金属ヒドロキサイド、金属アセチルアセタートなどが好ましく挙げられる。これらの中に、本発明に係る層Bをより効率的に形成することができるという観点から、金属アルコキシドがより好ましく用いられる。ここで「金属アルコキシド」とは、金属元素に対して結合する少なくとも1つのアルコキシ基を有する化合物を指す。なお、添加する金属元素化合物は、単独でもまたは2種以上混合して用いてもよい。さらに、これらの金属元素化合物として、市販品を用いてもよく合成品を用いてもよい。
 本発明に係る層Bの形成において、添加する金属アルコキシドの例としては、ベリリウムアセチルアセトネート、ホウ酸トリメチル、ホウ酸トリエチル、ホウ酸トリn-プロピル、ホウ酸トリイソプロピル、ホウ酸トリn-ブチル、ホウ酸トリtert-ブチル、マグネシウムエトキシド、マグネシウムエトキシエトキシド、マグネシウムメトキシエトキシド、マグネシウムアセチルアセトネート、アルミニウムトリメトキシド、アルミニウムトリエトキシド、アルミニウムトリn-プロポキシド、アルミニウムトリイソプロポキシド、アルミニウムトリn-ブトキシド、アルミニウムトリsec-ブトキシド、アルミニウムトリtert-ブトキシド、アルミニウムアセチルアセトナート、アセトアルコキシアルミニウムジイソプロピレート、アルミニウムエチルアセトアセテート・ジイソプロピレート、アルミニウムエチルアセトアセテートジn-ブチレート、アルミニウムジエチルアセトアセテートモノn-ブチレート、アルミニウムジイソプロピレートモノsec-ブチレート、アルミニウムトリスアセチルアセトネート、アルミニウムトリスエチルアセトアセテート、ビス(エチルアセトアセテート)(2,4-ペンタンジオナト)アルミニウム、アルミニウムアルキルアセトアセテートジイソプロピレート、アルミニウムオキサイドイソプロポキサイドトリマー、アルミニウムオキサイドオクチレートトリマー、カルシウムメトキシド、カルシウムエトキシド、カルシウムイソプロポキシド、カルシウムアセチルアセトネート、スカンジウムアセチルアセトネート、チタンテトラメトキシド、チタンテトラエトキシド、チタンテトラノルマルプロポキシド、チタンテトライソプロポキシド、チタンテトラノルマルブトキシド、チタンテトライソブトキシド、チタンジイソプロポキシジノルマルブトキシド、チタンジターシャリーブトキシジイソプロポキシド、チタンテトラtert-ブトキシド、チタンテトライソオクチロキシド、チタンテトラステアリルアルコキシド、バナジウムトリイソブトキシドオキシド、トリス(2,4-ペンタンジオナト)クロム、クロムn-プロポキシド、クロムイソプロポキシド、マンガンメトキシド、トリス(2,4-ペンタンジオナト)マンガン、鉄メトキシド、鉄エトキシド、鉄n-プロポキシド、鉄イソプロポキシド、トリス(2,4-ペンタンジオナト)鉄、コバルトイソプロポキシド、トリス(2,4-ペンタンジオナト)コバルト、ニッケルアセチルアセトネート、銅メトキシド、銅エトキシド、銅イソプロポキシド、銅アセチルアセトネート、亜鉛エトキシド、亜鉛エトキシエトキシド、亜鉛メトキシエトキシド、ガリウムメトキシド、ガリウムエトキシド、ガリウムイソプロポキシド、ガリウムアセチルアセトナート、ゲルマニウムメトキシド、ゲルマニウムエトキシド、ゲルマニウムイソプロポキシド、ゲルマニウムn-ブトキシド、ゲルマニウムtert-ブトキシド、エチルトリエトキシゲルマニウム、ストロンチウムイソプロポキシド、イットリウムn-プロポキシド、イットリウムイソプロポキシド、イットリウムアセチルアセトネート、ジルコニウムエトキシド、ジルコニウムn-プロポキシド、ジルコニウムイソプロポキシド、ジルコニウムブトキシド、ジルコニウムtert-ブトキシド、テトラキス(2,4-ペンタンジオナト)ジルコニウム、ニオブエトキシド、ニオブn-ブトキシド、ニオブtert-ブトキシド、モリブデンエトキシド、モリブデンアセチルアセトネート、パラジウムアセチルアセトネート、銀アセチルアセトネート、カドミウムアセチルアセトネート、トリス(2,4-ペンタンジオナト)インジウム、インジウムイソプロポキシド、インジウムイソプロポキシド、インジウムn-ブトキシド、インジウムメトキシエトキシド、スズn-ブトキシド、スズtert-ブトキシド、スズアセチルアセトネート、バリウムジイソプロポキシド、バリウムtert-ブトキシド、バリウムアセチルアセトネート、ランタンイソプロポキシド、ランタンメトキシエトキシド、ランタンアセチルアセトネート、セリウムn-ブトキシド、セリウムtert-ブトキシド、セリウムアセチルアセトネート、プラセオジムメトキシエトキシド、プラセオジムアセチルアセトネート、ネオジムメトキシエトキシド、ネオジムアセチルアセトネート、ネオジムメトキシエトキシド、サマリウムイソプロポキシド、サマリウムアセチルアセトネート、ユーロピウムアセチルアセトネート、ガドリニウムアセチルアセトネート、テルビウムアセチルアセトネート、ホルミウムアセチルアセトネート、イッテルビウムアセチルアセトネート、ルテチウムアセチルアセトネート、ハフニウムエトキシド、ハフニウムn-ブトキシド、ハフニウムtert-ブトキシド、ハフニウムアセチルアセトネート、タンタルメトキシド、タンタルエトキシド、タンタルn-ブトキシド、タンタルブトキシド、タンタルテトラメトキシドアセチルアセトネート、タングステンエトキシド、イリジウムアセチルアセトネート、イリジウムジカルボニルアセチルアセトネート、タリウムエトキシド、タリウムアセチルアセトネート、鉛アセチルアセトネートなどが挙げられる。これら金属アルコキシドの中でも、ホウ酸トリイソプロピル、マグネシウムエトキシド、アルミニウムトリsec-ブトキシド、アルミニウムエチルアセトアセテート・ジイソプロピレート、カルシウムイソプロポキシド、チタンテトライソプロポキシド、ガリウムイソプロポキシド、アルミニウムジイソプロピレートモノsec-ブチレート、アルミニウムエチルアセトアセテートジn-ブチレート、アルミニウムジエチルアセトアセテートモノn-ブチレートが好ましい。
 (層B形成用塗布液)
 本発明に係る層B形成用塗布液を調製するための溶剤としては、本発明に係るケイ素化合物および添加する金属元素化合物を溶解できるものであれば特に限定されないが、ケイ素化合物と容易に反応してしまう水および反応性基(例えば、ヒドロキシル基またはアミン基など)を含まず、ケイ素化合物に対して不活性の有機溶剤が好ましく、非プロトン性の有機溶剤がより好ましい。具体的な溶剤の例としては、前述した層A形成用塗布液に用いられる溶剤の例が適宜に参照されうる。
 本発明に係る層B形成用塗布液におけるケイ素化合物の固形分濃度は、特に制限されず、層の膜厚や塗布液のポットライフによっても異なるが、塗布液100質量%に対して、好ましくは0.1~30質量%、より好ましくは0.5~20質量%、さらに好ましくは1~15質量%である。
 また、本発明に係る層B形成用塗布液における金属元素化合物の固形分濃度は、特に制限されず、層の膜厚や塗布液のポットライフによっても異なるが、塗布液100質量%に対して、好ましくは0.01~20質量%、より好ましくは0.1~10質量%、さらに好ましくは0.2~5質量%である。
 さらに、本発明に係る層B形成用塗布液中に、添加される金属化合物の含有量は、使用されるポリシラザン由来のケイ素100mol%に対して、1~30mol%であることが好ましく、3~20mol%であることがより好ましく、5~15mol%であることが特に好ましい。金属化合物の含有量が1mol%より少ない場合は、金属元素の効果を発揮することができない可能性がある。一方、金属化合物の含有量が30mol%より多い場合は、金属元素の存在が多くなり逆にガスバリア性が低下してしまう恐れがある。
 また、本発明に係る層B形成用塗布液中に、改質を促進するための触媒、他の添加剤などを、上述した層A形成用塗布液中に使用できる触媒または他の添加剤などと同じ態様で使用することができる。それらの例挙、好ましい使用量などについては、ここで説明を省略する。
 本発明において、層B形成用塗布液を塗布する方法、塗布の乾燥温度、改質処理などについては、すべて上述した層Aを形成する際の態様と同様に行うことができる。その詳細については、層Aを形成する説明部分が適宜に参照されうる。
 [層Aおよび層B以外のガスバリア層(他のガスバリア層)]
 本発明に係るガスバリア層は、上述した層Aおよび層Bの他に、アルコール類および第2族~第14族の金属元素を配合していない、すなわちケイ素化合物を原料とする一般的なバリア膜を有してもよい。このようなガスバリア層は、ケイ素化合物を含む塗布液を塗布して形成される塗膜を改質処理することによって形成されてもよく、物理気相成長法(PVD法)または化学気相成長法(CVD法)などの真空製膜法を用いて蒸着膜として形成されてもよい。
 本発明において、他のガスバリア層を有する場合に、塗布して塗膜を改質処理することによって他ガスバリア層を形成する方法は、前述した層Aまたは層Bを形成する際に、アルコール類または金属化合物を添加しないこと以外は同様な操作で行うことができる。その際の好適態様などについても上述した層Aまたは層Bの相当する説明部分が適宜に参照されうる。
 以下では、他のガスバリア層として、蒸着によって形成される本発明に係る蒸着膜について説明する。
 [蒸着膜]
 (蒸着膜の構成)
 本発明に係るガスバリア層は、ガスバリア性の観点から蒸着膜をさらに有することが好ましい。なお、本発明に係る蒸着膜は、その構成元素として炭素、ケイ素、および酸素を含むことが好ましい、より好適な形態は、以下の(i)の要件を満たす蒸着膜である。
 (i)蒸着膜の膜厚方向における前記蒸着膜表面からの距離(L)と、ケイ素原子、酸素原子、および炭素原子の合計量に対するケイ素原子の量の比率(ケイ素の原子比)との関係を示すケイ素分布曲線、前記Lとケイ素原子、酸素原子、および炭素原子の合計量に対する酸素原子の量の比率(酸素の原子比)との関係を示す酸素分布曲線、ならびに前記Lとケイ素原子、酸素原子、および炭素原子の合計量に対する炭素原子の量の比率(炭素の原子比)との関係を示す炭素分布曲線において、前記蒸着膜の膜厚の90%以上(上限:100%)の領域で、(酸素の原子比)、(ケイ素の原子比)、(炭素の原子比)の順で多い(原子比がO>Si>C)。
 さらに、より好適な形態としては、本発明に係る蒸着膜が以下の(ii)および(iii)の要件も満たす。
 (ii)前記炭素分布曲線が少なくとも2つの極値を有する;
 (iii)前記炭素分布曲線における炭素の原子比の最大値および最小値の差の絶対値(以下、単に「Cmax-Cmin差」とも称する)が3at%以上である。
 まず、該蒸着膜は、(i)前記蒸着膜の膜厚方向における前記蒸着膜表面からの距離(L)と、ケイ素原子、酸素原子、および炭素原子の合計量に対するケイ素原子の量の比率(ケイ素の原子比)との関係を示すケイ素分布曲線、前記Lとケイ素原子、酸素原子、および炭素原子の合計量に対する酸素原子の量の比率(酸素の原子比)との関係を示す酸素分布曲線、ならびに前記Lとケイ素原子、酸素原子、および炭素原子の合計量に対する炭素原子の量の比率(炭素の原子比)との関係を示す炭素分布曲線において、前記蒸着膜の膜厚の90%以上(上限:100%)の領域で、(酸素の原子比)、(ケイ素の原子比)、(炭素の原子比)の順で多い(原子比がO>Si>C)。前記の条件(i)を満たさない場合、得られるガスバリア性フィルムのガスバリア性や屈曲性が不十分となる。ここで、上記炭素分布曲線において、上記(酸素の原子比)、(ケイ素の原子比)および(炭素の原子比)の関係は、蒸着膜の膜厚の、少なくとも90%以上(上限:100%)の領域で満たされることがより好ましく、少なくとも93%以上(上限:100%)の領域で満たされることがより好ましい。ここで、蒸着膜の膜厚の少なくとも90%以上とは、蒸着膜中で連続していなくてもよく、単に90%以上の部分で上記した関係を満たしていればよい。
 また、蒸着膜は、(ii)前記炭素分布曲線が少なくとも2つの極値を有する。該蒸着膜は、前記炭素分布曲線が少なくとも3つの極値を有することが好ましく、少なくとも4つの極値を有することがより好ましいが、5つ以上有していてもよい。前記炭素分布曲線の極値が1つ以下である場合、得られるガスバリア性フィルムを屈曲させた場合におけるガスバリア性が不十分となる。なお、炭素分布曲線の極値の上限は、特に制限されないが、例えば、好ましくは30以下、より好ましくは25以下である。極値の数は、蒸着膜の膜厚にも起因するため、一概に規定することはできない。
 ここで、少なくとも3つの極値を有する場合においては、前記炭素分布曲線の有する1つの極値および該極値に隣接する極値における前記蒸着膜の膜厚方向における前記蒸着膜の表面からの距離(L)の差の絶対値(以下、単に「極値間の距離」とも称する)が、いずれも200nm以下であることが好ましく、100nm以下であることがより好ましく、75nm以下であることが特に好ましい。このような極値間の距離であれば、蒸着膜中に炭素原子比が多い部位(極大値)が適度な周期で存在するため、蒸着膜に適度な屈曲性を付与し、ガスバリア性フィルムの屈曲時のクラックの発生をより有効に抑制・防止できる。なお、本明細書において「極値」とは、前記蒸着膜の膜厚方向における前記蒸着膜の表面からの距離(L)に対する元素の原子比の極大値または極小値のことをいう。また、本明細書において「極大値」とは、蒸着膜の表面からの距離を変化させた場合に元素(酸素、ケイ素または炭素)の原子比の値が増加から減少に変わる点であって、かつその点の元素の原子比の値よりも、該点から蒸着膜の膜厚方向における蒸着膜の表面からの距離をさらに4~20nmの範囲で変化させた位置の元素の原子比の値が3at%以上減少する点のことをいう。すなわち、4~20nmの範囲で変化させた際に、いずれかの範囲で元素の原子比の値が3at%以上減少していればよい。同様にして、本明細書において「極小値」とは、蒸着膜の表面からの距離を変化させた場合に元素(酸素、ケイ素または炭素)の原子比の値が減少から増加に変わる点であり、かつその点の元素の原子比の値よりも、該点から蒸着膜の膜厚方向における蒸着膜の表面からの距離をさらに4~20nm変化させた位置の元素の原子比の値が3at%以上増加する点のことをいう。すなわち、4~20nmの範囲で変化させた際に、いずれかの範囲で元素の原子比が3at%増加していればよい。ここで、少なくとも3つの極値を有する場合の、極値間の距離の下限は、極値間の距離が小さいほどガスバリア性フィルムの屈曲時のクラック発生抑制/防止の向上効果が高いため、特に制限されないが、蒸着膜の屈曲性、クラックの抑制/防止効果、熱膨張性などを考慮すると、10nm以上であることが好ましく、30nm以上であることがより好ましい。
 さらに、蒸着膜は、(iii)前記炭素分布曲線における炭素の原子比の最大値および最小値の差の絶対値(以下、単に「Cmax-Cmin差」とも称する)が3at%以上である。前記絶対値が3at%未満では、得られるガスバリア性フィルムを屈曲させた場合に、ガスバリア性が不十分となる。Cmax-Cmin差は5at%以上であることが好ましく、7at%以上であることがより好ましく、10at%以上であることが特に好ましい。上記Cmax-Cmin差とすることによって、ガスバリア性をより向上することができる。なお、本明細書において、「最大値」とは、各元素の分布曲線において最大となる各元素の原子比であり、極大値の中で最も高い値である。同様にして、本明細書において、「最小値」とは、各元素の分布曲線において最小となる各元素の原子比であり、極小値の中で最も低い値である。ここで、Cmax-Cmin差の上限は、特に制限されないが、ガスバリア性フィルムの屈曲時のクラック発生抑制/防止の向上効果などを考慮すると、50at%以下であることが好ましく、40at%以下であることがより好ましい。
 本発明において、前記蒸着膜の前記酸素分布曲線が少なくとも1つの極値を有することが好ましく、少なくとも2つの極値を有することがより好ましく、少なくとも3つの極値を有することがさらに好ましい。前記酸素分布曲線が極値を少なくとも1つを有する場合、得られるガスバリア性フィルムを屈曲させた場合におけるガスバリア性がより向上する。なお、酸素分布曲線の極値の上限は、特に制限されないが、例えば、好ましくは20以下、より好ましくは10以下である。酸素分布曲線の極値の数においても、蒸着膜の膜厚に起因する場合があり一概に規定できない。また、少なくとも3つの極値を有する場合においては、前記酸素分布曲線の有する1つの極値および該極値に隣接する極値における前記蒸着膜の膜厚方向における蒸着膜の表面からの距離の差の絶対値がいずれも200nm以下であることが好ましく、100nm以下であることがより好ましい。このような極値間の距離であれば、ガスバリア性フィルムの屈曲時のクラックの発生をより有効に抑制・防止できる。ここで、少なくとも3つの極値を有する場合の、極値間の距離の下限は、特に制限されないが、ガスバリア性フィルムの屈曲時のクラック発生抑制/防止の向上効果、熱膨張性などを考慮すると、10nm以上であることが好ましく、30nm以上であることがより好ましい。
 加えて、本発明において、前記蒸着膜の前記酸素分布曲線における酸素の原子比の最大値および最小値の差の絶対値(以下、単に「Omax-Omin差」とも称する)が3at%以上であることが好ましく、5at%以上であることがより好ましく、6at%以上であることがさらにより好ましく、7at%以上であることが特に好ましい。前記絶対値が3at%以上であれば、得られるガスバリア性フィルムのフィルムを屈曲させた場合におけるガスバリア性がより向上する。ここで、Omax-Omin差の上限は、特に制限されないが、ガスバリア性フィルムの屈曲時のクラック発生抑制/防止の向上効果などを考慮すると、50at%以下であることが好ましく、40at%以下であることがより好ましい。
 本発明において、前記蒸着膜の前記ケイ素分布曲線におけるケイ素の原子比の最大値および最小値の差の絶対値(以下、単に「Simax-Simin差」とも称する)が10at%以下であることが好ましく、7at%以下であることがより好ましく、3at%以下であることがさらに好ましい。前記絶対値が10at%以下である場合、得られるガスバリア性フィルムのガスバリア性がより向上する。ここで、Simax-Simin差の下限は、Simax-Simin差が小さいほどガスバリア性フィルムの屈曲時のクラック発生抑制/防止の向上効果が高いため、特に制限されないが、ガスバリア性などを考慮すると、1at%以上であることが好ましく、2at%以上であることがより好ましい。
 また、本発明において、蒸着膜の膜厚方向に対する炭素および酸素原子の合計量はほぼ一定であることが好ましい。これにより、蒸着膜は適度な屈曲性を発揮し、ガスバリア性フィルムの屈曲時のクラック発生をより有効に抑制・防止されうる。より具体的には、蒸着膜の膜厚方向における該蒸着膜の表面からの距離(L)とケイ素原子、酸素原子、および炭素原子の合計量に対する、酸素原子および炭素原子の合計量の比率(酸素および炭素の原子比)との関係を示す酸素炭素分布曲線において、前記酸素炭素分布曲線における酸素および炭素の原子比の合計の最大値および最小値の差の絶対値(以下、単に「OCmax-OCmin差」とも称する)が5at%未満であることが好ましく、4at%未満であることがより好ましく、3at%未満であることがさらに好ましい。前記絶対値が5at%未満であれば、得られるガスバリア性フィルムのガスバリア性がより向上する。なお、OCmax-OCmin差の下限は、OCmax-OCmin差が小さいほど好ましいため、0at%であるが、0.1at%以上であれば十分である。
 前記ケイ素分布曲線、前記酸素分布曲線、前記炭素分布曲線、および前記酸素炭素分布曲線は、X線光電子分光法(XPS:Xray Photoelectron Spectroscopy)の測定とアルゴン等の希ガスイオンスパッタとを併用することにより、試料内部を露出させつつ順次表面組成分析を行う、いわゆるXPSデプスプロファイル測定により作成することができる。このようなXPSデプスプロファイル測定により得られる分布曲線は、例えば、縦軸を各元素の原子比(単位:at%)とし、横軸をエッチング時間(スパッタ時間)として作成することができる。なお、このように横軸をエッチング時間とする元素の分布曲線においては、エッチング時間は膜厚方向における前記蒸着膜の膜厚方向における前記蒸着膜の表面からの距離(L)に概ね相関することから、「蒸着膜の膜厚方向における蒸着膜の表面からの距離」として、XPSデプスプロファイル測定の際に採用したエッチング速度とエッチング時間との関係から算出される蒸着膜の表面からの距離を採用することができる。なお、ケイ素分布曲線、酸素分布曲線、炭素分布曲線および酸素炭素分布曲線は、下記測定条件にて作成することができる。
 (測定条件)
 エッチングイオン種:アルゴン(Ar);
 エッチング速度(SiO熱酸化膜換算値):0.05nm/sec;
 エッチング間隔(SiO換算値):10nm;
 X線光電子分光装置:Thermo Fisher Scientific社製、機種名“VG Theta Probe”;
 照射X線:単結晶分光AlKα
 X線のスポットおよびそのサイズ:800×400μmの楕円形。
 本発明において、蒸着膜の厚み(乾燥膜厚)は、特に制限されないが、20~3000nmであることが好ましく、50~2500nmであることがより好ましく、100~1000nmであることが特に好ましい。このような厚みであれば、ガスバリア性フィルムは、優れたガスバリア性および屈曲時のクラック発生抑制/防止効果を発揮できる。なお、蒸着膜が2層以上から構成される場合には、各蒸着膜が上記したような厚みを有することが好ましい。また、蒸着膜が2層以上から構成される場合の蒸着膜全体の厚みは特に制限されないが、蒸着膜全体の厚み(乾燥膜厚)が1000~2000nm程度であることが好ましい。このような厚みであれば、ガスバリア性フィルムは、優れたガスバリア性および屈曲時のクラック発生抑制/防止効果を発揮できる。
 本発明において、膜面全体において均一でかつ優れたガスバリア性を有する蒸着膜を形成するという観点から、前記蒸着膜が膜面方向(蒸着膜の表面に平行な方向)において実質的に一様であることが好ましい。ここで、蒸着膜が膜面方向において実質的に一様とは、XPSデプスプロファイル測定により蒸着膜の膜面の任意の2箇所の測定箇所について前記酸素分布曲線、前記炭素分布曲線および前記酸素炭素分布曲線を作成した場合に、その任意の2箇所の測定箇所において得られる炭素分布曲線が持つ極値の数が同じであり、それぞれの炭素分布曲線における炭素の原子比の最大値および最小値の差の絶対値が、互いに同じであるかもしくは5at%以内の差であることをいう。
 さらに、本発明においては、前記炭素分布曲線は実質的に連続であることが好ましい。ここで、炭素分布曲線が実質的に連続とは、炭素分布曲線における炭素の原子比が不連続に変化する部分を含まないことを意味し、具体的には、エッチング速度とエッチング時間とから算出される前記蒸着膜のうちの少なくとも1層の膜厚方向における該蒸着膜の表面からの距離(x、単位:nm)と、炭素の原子比(C、単位:at%)との関係において、下記数式1で表される条件を満たすことをいう。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
 本発明に係るガスバリア性フィルムにおいて、上述した層Aおよび層Bに加えて、蒸着膜は、1層のみを備えていてもよいし2層以上を備えていてもよい。さらに、このような蒸着膜を2層以上備える場合には、複数の蒸着膜の材質は、同一であってもよいし異なっていてもよい。
 前記ケイ素分布曲線、前記酸素分布曲線、および前記炭素分布曲線において、ケイ素の原子比、酸素の原子比、および炭素の原子比が、該蒸着膜の膜厚の90%以上の領域において前記(i)で表される条件を満たす場合には、前記蒸着膜中におけるケイ素原子、酸素原子、および炭素原子の合計量に対するケイ素原子の含有量の原子比率は、20~45at%であることが好ましく、25~40at%であることがより好ましい。また、前記蒸着膜中におけるケイ素原子、酸素原子、および炭素原子の合計量に対する酸素原子の含有量の原子比率は、45~75at%であることが好ましく、50~70at%であることがより好ましい。さらに、前記蒸着膜中におけるケイ素原子、酸素原子、および炭素原子の合計量に対する炭素原子の含有量の原子比率は、0.5~25at%であることが好ましく、1~20at%であることがより好ましい。
 (蒸着膜の形成)
 本発明に係る蒸着膜を形成するための蒸着法は、特に限定されず、例えば、物理気相成長法および化学気相成長法が挙げられる。物理気相成長法は、気相中で物質の表面に物理的手法により目的とする物質(例えば、炭素膜など)の薄膜を堆積する方法であり、この方法としては、例えば、真空蒸着法(抵抗加熱法、電子ビーム蒸着法、分子線エピタキシー法)、イオンプレーティング法、スパッタ法などが挙げられる。
 一方、化学気相成長法(化学蒸着法、Chemical Vapor Deposition)は、基材上に、目的とする薄膜の成分を含む原料ガスを供給し、基板表面または気相での化学反応により膜を堆積する方法である。この方法としては、例えば、熱CVD法、触媒化学気相成長法、光CVD法、真空プラズマCVD法、大気圧プラズマCVD法など公知のCVD方式が挙げられ、特に限定されるものではない。
 これらの中で、本発明に係る蒸着膜は、好ましくは化学気相成長(CVD)法、特に、プラズマ化学気相成長法(プラズマCVD、PECVD(plasma-enhanced chemical vapor deposition)、以下、単に「プラズマCVD法」とも称する)により形成され、基材を一対の成膜ローラー上に配置し、前記一対の成膜ローラー間に放電してプラズマを発生させるプラズマCVD法により形成されることがより好ましい。
 また、本発明に係る蒸着膜の配置は、特に限定されず、基材上に配置されていてもよく、基材上に形成された層Aもしくは層Bの上に配置されていてもよい。
 以下では、本発明で好ましく使用されるプラズマCVD法を利用して、基材上に蒸着膜を形成する方法を説明する。なお、前記プラズマCVD法は、ペニング放電プラズマ方式のプラズマCVD法であってもよい。
 また、プラズマCVD法においてプラズマを発生させる際には、複数の成膜ローラーの間の空間にプラズマ放電を発生させることが好ましく、一対の成膜ローラーを用い、その一対の成膜ローラーのそれぞれに前記基材を配置して、一対の成膜ローラー間に放電してプラズマを発生させることがより好ましい。このようにして、一対の成膜ローラーを用い、その一対の成膜ローラー上に基材を配置して、かかる一対の成膜ローラー間に放電することにより、成膜時に一方の成膜ローラー上に存在する基材の表面部分を成膜しつつ、もう一方の成膜ローラー上に存在する基材の表面部分も同時に成膜することが可能となって効率よく薄膜を製造できるばかりか、通常のローラーを使用しないプラズマCVD法と比較して成膜レートを倍にでき、なおかつ、略同一の同じ構造の膜を成膜できるので、効率よく形成することが可能となる。
 また、このようにして一対の成膜ローラー間に放電する際には、前記一対の成膜ローラーの極性を交互に反転させることが好ましい。さらに、このようなプラズマCVD法に用いる成膜ガスとしては、有機ケイ素化合物と酸素とを含むものが好ましく、その成膜ガス中の酸素の含有量は、前記成膜ガス中の前記有機ケイ素化合物の全量を完全酸化するのに必要な理論酸素量未満であることが好ましい。また、本発明のガスバリア性フィルムにおいては、前記蒸着膜が連続的な成膜プロセスにより形成された層であることが好ましい。
 また、本発明に係るガスバリア性フィルムは、生産性の観点から、ロールツーロール方式で前記基材の表面上に前記蒸着膜を形成させることが好ましい。また、このようなプラズマCVD法により蒸着膜を製造する際に用いることが可能な装置としては、特に限定されないが、少なくとも一対の成膜ローラーと、プラズマ電源とを備え、かつ前記一対の成膜ローラー間において放電することが可能な構成となっている装置であることが好ましく、例えば、図6に示す製造装置を用いた場合には、プラズマCVD法を利用しながらロールツーロール方式で製造することも可能となる。
 以下、図6を参照しながら、本発明に係る蒸着膜の形成方法について、より詳細に説明する。なお、図6は、本発明に係る蒸着膜を製造するために好適に利用することが可能な製造装置の一例を示す模式図である。また、以下の説明および図面中、同一または相当する要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
 図6に示す製造装置31は、送り出しローラー32と、搬送ローラー33、34、35、36と、成膜ローラー39、40と、ガス供給管41と、プラズマ発生用電源42と、成膜ローラー39および40の内部に設置された磁場発生装置43、44と、巻取りローラー45とを備えている。また、このような製造装置においては、少なくとも成膜ローラー39、40と、ガス供給管41と、プラズマ発生用電源42と、磁場発生装置43、44とが図示を省略した真空チャンバ内に配置されている。さらに、このような製造装置31において前記真空チャンバは図示を省略した真空ポンプに接続されており、かかる真空ポンプにより真空チャンバ内の圧力を適宜調整することが可能となっている。
 このような製造装置においては、一対の成膜ローラー(成膜ローラー39と成膜ローラー40)を一対の対向電極として機能させることが可能となるように、各成膜ローラーがそれぞれプラズマ発生用電源42に接続されている。そのため、このような製造装置31においては、プラズマ発生用電源42により電力を供給することにより、成膜ローラー39と成膜ローラー40との間の空間に放電することが可能であり、これにより成膜ローラー39と成膜ローラー40との間の空間にプラズマを発生させることができる。なお、このように、成膜ローラー39と成膜ローラー40とを電極としても利用する場合には、電極としても利用可能なようにその材質や設計を適宜変更すればよい。また、このような製造装置においては、一対の成膜ローラー(成膜ローラー39および40)は、その中心軸が同一平面上において略平行となるようにして配置することが好ましい。このようにして、一対の成膜ローラー(成膜ローラー39および40)を配置することにより、成膜レートを倍にでき、なおかつ、同じ構造の膜を成膜できるので前記炭素分布曲線における極値を少なくとも倍増させることが可能となる。そして、このような製造装置によれば、CVD法により基材4の表面上に蒸着膜3を形成することが可能であり、成膜ローラー39上において基材4の表面上に蒸着膜成分を堆積させつつ、さらに成膜ローラー40上においても基材4の表面上に蒸着膜成分を堆積させることもできるため、基材4の表面上に蒸着膜を効率よく形成することができる。
 成膜ローラー39および成膜ローラー40の内部には、成膜ローラーが回転しても回転しないようにして固定された磁場発生装置43および44がそれぞれ設けられている。
 成膜ローラー39および成膜ローラー40にそれぞれ設けられた磁場発生装置43および44は、一方の成膜ローラー39に設けられた磁場発生装置43と他方の成膜ローラー40に設けられた磁場発生装置44との間で磁力線がまたがらず、それぞれの磁場発生装置43、44がほぼ閉じた磁気回路を形成するように磁極を配置することが好ましい。このような磁場発生装置43、44を設けることにより、各成膜ローラー39、40の対向側表面付近に磁力線が膨らんだ磁場の形成を促進することができ、その膨出部にプラズマが収束され易くなるため、成膜効率を向上させることができる点で優れている。
 また、成膜ローラー39および成膜ローラー40にそれぞれ設けられた磁場発生装置43および44は、それぞれローラー軸方向に長いレーストラック状の磁極を備え、一方の磁場発生装置43と他方の磁場発生装置44とは向かい合う磁極が同一極性となるように磁極を配置することが好ましい。このような磁場発生装置43、44を設けることにより、それぞれの磁場発生装置43、44について、磁力線が対向するローラー側の磁場発生装置にまたがることなく、ローラー軸の長さ方向に沿って対向空間(放電領域)に面したローラー表面付近にレーストラック状の磁場を容易に形成することができ、その磁場にプラズマを収束させることができため、ローラー幅方向に沿って巻き掛けられた幅広の基材4を用いて効率的に蒸着膜3を形成することができる点で優れている。
 成膜ローラー39および成膜ローラー40としては適宜公知のローラーを用いることができる。このような成膜ローラー39および40としては、より効率よく薄膜を形成せしめるという観点から、直径が同一のものを使うことが好ましい。また、このような成膜ローラー39および40の直径としては、放電条件、チャンバのスペースなどの観点から、直径が300~1000mmφの範囲、特に300~700mmφの範囲が好ましい。成膜ローラーの直径が300mmφ以上であれば、プラズマ放電空間が小さくなることがないため生産性の劣化もなく、短時間でプラズマ放電の全熱量が基材4にかかることを回避できることから、基材4へのダメージを軽減でき好ましい。一方、成膜ローラーの直径が1000mmφ以下であれば、プラズマ放電空間の均一性なども含めて装置設計上、実用性を保持することができるため好ましい。
 このような製造装置31においては、基材4の表面がそれぞれ対向するように、一対の成膜ローラー(成膜ローラー39と成膜ローラー40)上に、基材4が配置されている。このようにして基材4を配置することにより、成膜ローラー39と成膜ローラー40との間の対向空間に放電を行ってプラズマを発生させる際に、一対の成膜ローラー間に存在する基材4のそれぞれの表面を同時に成膜することが可能となる。すなわち、このような製造装置によれば、プラズマCVD法により、成膜ローラー39上にて基材4の表面上に蒸着膜成分を堆積させ、さらに成膜ローラー40上にて蒸着膜成分を堆積させることができるため、基材4の表面上に蒸着膜を効率よく形成することが可能となる。
 このような製造装置に用いる送り出しローラー32および搬送ローラー33、34、35、36としては適宜公知のローラーを用いることができる。また、巻取りローラー45としても、基材4上に蒸着膜3を形成したガスバリア性フィルム10b´を巻き取ることが可能なものであればよく、特に限定されず、適宜公知のローラーを用いることができる。
 また、ガス供給管41および真空ポンプとしては、原料ガスなどを所定の速度で供給または排出することが可能なものを適宜用いることができる。
 また、ガス供給手段であるガス供給管41は、成膜ローラー39と成膜ローラー40との間の対向空間(放電領域;成膜ゾーン)の一方に設けることが好ましく、真空排気手段である真空ポンプ(図示せず)は、前記対向空間の他方に設けることが好ましい。このようにガス供給手段であるガス供給管41と、真空排気手段である真空ポンプを配置することにより、成膜ローラー39と成膜ローラー40との間の対向空間に効率良く成膜ガスを供給することができ、成膜効率を向上させることができる点で優れている。
 さらに、プラズマ発生用電源42としては、適宜公知のプラズマ発生装置の電源を用いることができる。このようなプラズマ発生用電源42は、これに接続された成膜ローラー39と成膜ローラー40とに電力を供給して、これらを放電のための対向電極として利用することを可能とする。このようなプラズマ発生用電源42としては、より効率よくプラズマCVDを実施することが可能となることから、前記一対の成膜ローラーの極性を交互に反転させることが可能なもの(交流電源など)を利用することが好ましい。また、このようなプラズマ発生用電源42としては、より効率よくプラズマCVDを実施することが可能となることから、印加電力を100W~10kWとすることができ、かつ交流の周波数を50Hz~500kHzとすることが可能なものであることがより好ましい。また、磁場発生装置43、44としては適宜公知の磁場発生装置を用いることができる。さらに、基材4としては、本発明で用いられる基材の他に、蒸着膜3を予め形成させたものを用いることができる。このように、基材4として蒸着膜3を予め形成させたものを用いることにより、蒸着膜3の厚さを厚くすることも可能である。
 このような図6に示す製造装置31を用いて、例えば、原料ガスの種類、プラズマ発生装置の電極ドラムの電力、真空チャンバ内の圧力、成膜ローラーの直径、ならびにフィルム(基材)の搬送速度を適宜調整することにより、本発明に係る蒸着膜を製造することができる。すなわち、図6に示す製造装置31を用いて、成膜ガス(原料ガスなど)を真空チャンバ内に供給しつつ、一対の成膜ローラー(成膜ローラー39および40)間に放電を発生させることにより、前記成膜ガス(原料ガスなど)がプラズマによって分解され、成膜ローラー39上の基材4の表面上および成膜ローラー40上の基材4の表面上に、蒸着膜3がプラズマCVD法により形成される。この際、成膜ローラー39、40のローラー軸の長さ方向に沿って対向空間(放電領域)に面したローラー表面付近にレーストラック状の磁場が形成して、磁場にプラズマを収束させる。このため、基材4が、図4中の成膜ローラー39のAおよび成膜ローラー40のB地点を通過する際に、蒸着膜で炭素分布曲線の極大値が形成される。これに対して、基材4が、図6中の成膜ローラー39のC1およびC2地点、ならびに成膜ローラー40のC3およびC4地点搬送ローラー34,35の中央C地点(成膜ローラー39のAと成膜ローラー40のB地点とを結ぶ直線の中点に対応)を通過する際に、蒸着膜で炭素分布曲線の極小値が形成される。このため、2つの成膜ローラーに対して、通常、35つの極値が生成する。また、蒸着膜の極値間の距離(炭素分布曲線の有する1つの極値および該極値に隣接する極値における蒸着膜の膜厚方向における蒸着膜の表面からの距離(L)の差の絶対値)は、成膜ローラー39、40の回転速度(基材の搬送速度)によって調節できる。なお、このような成膜に際しては、基材4が送り出しローラー32や成膜ローラー39などにより、それぞれ搬送されることにより、ロールツーロール方式の連続的な成膜プロセスにより基材4の表面上に蒸着膜3が形成される。
 前記ガス供給管41から対向空間に供給される成膜ガス(原料ガスなど)としては、原料ガス、反応ガス、キャリアガス、放電ガスが単独または2種以上を混合して用いることができる。蒸着膜3の形成に用いる前記成膜ガス中の原料ガスとしては、形成する蒸着膜3の材質に応じて適宜選択して使用することができる。このような原料ガスとしては、例えば、ケイ素を含有する有機ケイ素化合物や炭素を含有する有機化合物ガスを用いることができる。このような有機ケイ素化合物としては、例えば、ヘキサメチルジシロキサン(HMDSO)、ヘキサメチルジシラン(HMDS)、1,1,3,3-テトラメチルジシロキサン、ビニルトリメチルシラン、メチルトリメチルシラン、ヘキサメチルジシラン、メチルシラン、ジメチルシラン、トリメチルシラン、ジエチルシラン、プロピルシラン、フェニルシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、テトラメトキシシラン(TMOS)、テトラエトキシシラン(TEOS)、フェニルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、オクタメチルシクロテトラシロキサンが挙げられる。これらの有機ケイ素化合物の中でも、化合物の取り扱い性および得られる蒸着膜のガスバリア性などの特性の観点から、ヘキサメチルジシロキサン、1,1,3,3-テトラメチルジシロキサンが好ましい。これらの有機ケイ素化合物は、単独でもまたは2種以上を組み合わせても使用することができる。また、炭素を含有する有機化合物ガスとしては、例えば、メタン、エタン、エチレン、アセチレンを例示することができる。これら有機ケイ素化合物ガスや有機化合物ガスは、蒸着膜3の種類に応じて適切な原料ガスが選択される。
 また、前記成膜ガスとしては、前記原料ガスの他に反応ガスを用いてもよい。このような反応ガスとしては、前記原料ガスと反応して酸化物、窒化物などの無機化合物となるガスを適宜選択して使用することができる。酸化物を形成するための反応ガスとしては、例えば、酸素、オゾンを用いることができる。また、窒化物を形成するための反応ガスとしては、例えば、窒素、アンモニアを用いることができる。これらの反応ガスは、単独でもまたは2種以上を組み合わせても使用することができ、例えば酸窒化物を形成する場合には、酸化物を形成するための反応ガスと窒化物を形成するための反応ガスとを組み合わせて使用することができる。
 前記成膜ガスとしては、前記原料ガスを真空チャンバ内に供給するために、必要に応じて、キャリアガスを用いてもよい。さらに、前記成膜ガスとしては、プラズマ放電を発生させるために、必要に応じて、放電用ガスを用いてもよい。このようなキャリアガスおよび放電用ガスとしては、適宜公知のものを使用することができ、例えば、ヘリウム、アルゴン、ネオン、キセノンなどの希ガス、または水素を用いることができる。
 このような成膜ガスが原料ガスと反応ガスを含有する場合には、原料ガスと反応ガスの比率としては、原料ガスと反応ガスとを完全に反応させるために理論上必要となる反応ガスの量の比率よりも、反応ガスの比率を過剰にし過ぎないことが好ましい。反応ガスの比率を過剰にし過ぎないことで、形成される蒸着膜3によって、優れたバリア性や耐屈曲性を得ることができる点で優れている。また、前記成膜ガスが前記有機ケイ素化合物と酸素とを含有するものである場合には、前記成膜ガス中の前記有機ケイ素化合物の全量を完全酸化するのに必要な理論酸素量以下であることが好ましい。
 以下、前記成膜ガスとして、原料ガスとしてのヘキサメチルジシロキサン(有機ケイ素化合物、HMDSO、(CHSiO)と、反応ガスとしての酸素(O)を含有するものとを用い、ケイ素-酸素系の薄膜を製造する場合を例に挙げて、成膜ガス中の原料ガスと反応ガスとの好適な比率などについて、より詳細に説明する。
 原料ガスとしてのヘキサメチルジシロキサン(HMDSO、(CHSiO)と、反応ガスとしての酸素(O)と、を含有する成膜ガスをプラズマCVDにより反応させてケイ素-酸素系の薄膜を作製する場合、その成膜ガスにより下記反応式1で表されるような反応が起こり、二酸化ケイ素が生成する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
 このような反応においては、ヘキサメチルジシロキサン1モルを完全酸化するのに必要な酸素量は12モルである。そのため、成膜ガス中に、ヘキサメチルジシロキサン1モルに対して酸素を12モル以上含有させて完全に反応させた場合には、均一な二酸化ケイ素膜が形成されてしまう(炭素分布曲線が存在しない)ため、上記条件(i)~(iii)を全て満たす蒸着膜を形成することができなくなってしまう。そのため、本発明において、蒸着膜を形成する際には、上記反応式1の反応が完全に進行してしまわないように、ヘキサメチルジシロキサン1モルに対して酸素量を化学量論比の12モルより少なくすることが好ましい。なお、実際のプラズマCVDチャンバ内の反応では、原料のヘキサメチルジシロキサンと反応ガスの酸素とは、ガス供給部から成膜領域へ供給されて成膜されるので、反応ガスの酸素のモル量(流量)が原料のヘキサメチルジシロキサンのモル量(流量)の12倍のモル量(流量)であったとしても、現実には完全に反応を進行させることはできず、酸素の含有量を化学量論比に比して大過剰に供給して初めて反応が完結すると考えられる(例えば、CVDにより完全酸化させて酸化ケイ素を得るために、酸素のモル量(流量)を原料のヘキサメチルジシロキサンのモル量(流量)の20倍以上程度とする場合もある)。そのため、原料のヘキサメチルジシロキサンのモル量(流量)に対する酸素のモル量(流量)は、化学量論比である12倍量以下(より好ましくは、10倍以下)の量であることが好ましい。このような比でヘキサメチルジシロキサンおよび酸素を含有させることにより、完全に酸化されなかったヘキサメチルジシロキサン中の炭素原子や水素原子が蒸着膜中に取り込まれ、上記条件(i)~(iii)を全て満たす蒸着膜を形成することが可能となって、得られるガスバリア性フィルムにおいて優れたガスバリア性および耐屈曲性を発揮させることが可能となる。なお、有機EL素子や太陽電池などのような透明性を必要とするデバイス用のフレキシブル基板への利用の観点から、成膜ガス中のヘキサメチルジシロキサンのモル量(流量)に対する酸素のモル量(流量)の下限は、ヘキサメチルジシロキサンのモル量(流量)の0.1倍より多い量とすることが好ましく、0.5倍より多い量とすることがより好ましい。
 また、真空チャンバ内の圧力(真空度)は、原料ガスの種類などに応じて適宜調整することができるが、0.5Pa~50Paの範囲とすることが好ましい。
 また、このようなプラズマCVD法において、成膜ローラー39と成膜ローラー40との間に放電するために、プラズマ発生用電源42に接続された電極ドラム(本実施形態においては、成膜ローラー39および40に設置されている)に印加する電力は、原料ガスの種類や真空チャンバ内の圧力などに応じて適宜調整することができるものであり一概に言えるものでないが、0.1~10kWの範囲とすることが好ましい。このような印加電力が100W以上であれば、パーティクルが発生を十分に抑制することができ、他方、10kW以下であれば、成膜時に発生する熱量を抑えることができ、成膜時の基材表面の温度が上昇するのを抑制できる。そのため基材が熱負けすることなく、成膜時に皺が発生するのを防止できる点で優れている。
 基材4の搬送速度(ライン速度)は、原料ガスの種類や真空チャンバ内の圧力などに応じて適宜調整することができるが、0.25~100m/minの範囲とすることが好ましく、0.5~20m/minの範囲とすることがより好ましい。ライン速度が0.25m/min以上であれば、基材に熱に起因する皺の発生を効果的に抑制することができる。他方、100m/min以下であれば、生産性を損なうことなく、蒸着膜として十分な厚さを確保することができる点で優れている。
 上記したように、本実施形態のより好ましい態様としては、本発明に係る蒸着膜を、図6に示す対向ロール電極を有するプラズマCVD装置(ロールツーロール方式)を用いたプラズマCVD法によって成膜することを特徴とするものである。これは、対向ロール電極を有するプラズマCVD装置(ロールツーロール方式)を用いて量産する場合に、可撓性(屈曲性)に優れ、機械的強度、特にロールツーロールでの搬送時の耐久性と、バリア性能とが両立する蒸着膜を効率よく製造することができるためである。このような製造装置は、太陽電池や電子部品などに使用される温度変化に対する耐久性が求められるガスバリア性フィルムを、安価でかつ容易に量産することができる点でも優れている。
 <平滑層(下地層、プライマー層)>
 本発明のガスバリア性フィルムは、基材のガスバリア層を有する面、好ましくは基材とガスバリア層の間に平滑層(下地層、プライマー層)を有していてもよい。平滑層は突起などが存在する基材の粗面を平坦化するために、あるいは、基材に存在する突起により、ガスバリア層に生じた凹凸やピンホールを埋めて平坦化するために設けられる。このような平滑層は、いずれの材料で形成されてもよいが、炭素含有ポリマーを含むことが好ましく、炭素含有ポリマーから構成されることがより好ましい。すなわち、本発明のガスバリア性フィルムは、基材とガスバリア層との間に、炭素含有ポリマーを含む平滑層をさらに有することが好ましい。
 また、平滑層は、炭素含有ポリマー、好ましくは硬化性樹脂を含む。前記硬化性樹脂としては特に限定されず、活性エネルギー線硬化性材料などに対して紫外線などの活性エネルギー線を照射し硬化させて得られる活性エネルギー線硬化性樹脂や、熱硬化性材料を加熱することにより硬化して得られる熱硬化性樹脂などが挙げられる。該硬化性樹脂は、単独でもまたは2種以上組み合わせて用いてもよい。
 平滑層の形成に用いられる活性エネルギー線硬化性材料としては、例えば、アクリレート化合物を含有する組成物、アクリレート化合物とチオール基を含有するメルカプト化合物とを含有する組成物、エポキシアクリレート、ウレタンアクリレート、ポリエステルアクリレート、ポリエーテルアクリレート、ポリエチレングリコールアクリレート、グリセロールメタクリレートなどの多官能アクリレートモノマーを含有する組成物などが挙げられる。具体的には、JSR株式会社製のUV硬化型有機/無機ハイブリッドハードコート材OPSTAR(登録商標)シリーズ(シリカ微粒子に重合性不飽和基を有する有機化合物を結合させてなる化合物)を用いることができる。また、上記のような組成物の任意の混合物を使用することも可能であり、光重合性不飽和結合を分子内に1個以上有する反応性のモノマーを含有している活性エネルギー線硬化性材料であれば特に限定はない。
 より具体的な平滑層の構成材料、形成方法、表面粗さ、膜厚等は、特開2013-52561号公報の段落「0233」~「0248」に開示される材料、方法等が適宜採用される。
 平滑層の平滑性は、JIS B 0601:2001年で規定される表面粗さで表現される値で、10点平均表面粗さ(Rz)が、10nm以上、30nm以下であることが好ましい。
 表面粗さは、AFM(原子間力顕微鏡)で、極小の先端半径の触針を持つ検出器で連続測定した凹凸の断面曲線から算出され、極小の先端半径の触針により測定方向が数十μmの区間内を多数回測定し、微細な凹凸の振幅に関する粗さである。
 平滑層の厚さとしては、特に限定されないが、0.1~10μmの範囲が好ましい。
 <アンカーコート層>
本発明に係る基材の表面には、接着性(密着性)の向上を目的として、アンカーコート層を易接着層として形成してもよい。アンカーコート層の構成材料、形成方法等は、特開2013-52561号公報の段落「0229」~「0232」に開示される材料、方法等が適宜採用される。
 <ブリードアウト層>
 本発明のガスバリア性フィルムは、ガスバリア層が設ける面と反対側の基材面にブリードアウト防止層をさらに有することができる。ブリードアウト防止層は、平滑層を有するフィルムを加熱した際に、基材中から未反応のオリゴマー等が表面へ移行して、接触する面を汚染する現象を抑制する目的で、平滑層を有する基材の反対面に設けられる。ブリードアウト防止層は、この機能を有していれば、基本的に平滑層と同じ構成をとっても構わない。ブリードアウト防止層の構成材料、形成方法、膜厚等は、特開2013-52561号公報の段落「0249」~「0262」に開示される材料、方法等が適宜採用される。
 ブリードアウト防止層の厚さとしては、1~10μm、好ましくは2~7μmであることが望ましい。1μm以上にすることにより、フィルムとしての耐熱性を十分なものにし易くなり、10μm以下にすることにより、平滑フィルムの光学特性のバランスを調整し易くなると共に、平滑層を透明高分子フィルムの一方の面に設けた場合におけるバリアフィルムのカールを抑え易くすることができるようになる。
 本発明のガスバリア性フィルムは上述したもののほか、特開2006-289627号公報の段落番号「0036」~「0038」に記載されているものを好ましく採用できる。
 {ガスバリア性フィルムの製造方法}
 本発明の第二の形態によれば、ガスバリア性フィルムの製造方法が提供される。すなわち、基材、および前記基材上に隣接された層Aと層Bとを含むガスバリア層を有するガスバリア性フィルムの製造方法であって、前記層Aの形成は、下記一般式(1)で表されるケイ素化合物とアルコール類とを含む塗布液(A)を塗布して、塗膜(A)を作製する工程と、前記塗膜(A)に活性エネルギー線を照射する工程と、を有し、前記層Bの形成は、下記一般式(1)で表されるケイ素化合物と第2族~第14族の金属元素(ただし、炭素およびケイ素を除く)より選択される少なくとも1種とを含む塗布液(B)を塗布して、塗膜(B)を作製する工程と、前記塗膜(B)に活性エネルギー線を照射する工程と、を有する、ガスバリア性フィルムの製造方法が提供される。
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(この際、R、R及びRは、それぞれ独立して、水素原子、置換若しくは非置換のアルキル基、置換若しくは非置換のアリール基、置換若しくは非置換のビニル基または置換若しくは非置換の(トリアルコキシシリル)アルキル基を表し、およびnは式:-[Si(R)(R)-N(R)]-の構成単位の数を表わす整数である。)
 本発明において、塗膜(A)を作製する工程および塗膜(A)に活性エネルギー線を照射する工程については、前述した本発明に係る層Aの形成方法の記載が適宜に参照されうる。また、塗膜(B)を作製する工程および塗膜(B)に活性エネルギー線を照射する工程については、前述した本発明に係る層Bの形成方法の記載が適宜に参照されうる。
 さらに、本発明の他の形態において、前記ガスバリア性フィルムの製造方法は、蒸着膜を形成する工程をさらに含んでもよい。なお、当該蒸着膜を形成する工程については、前述した本発明に係る蒸着膜の形成方法記載が適宜に参照されうる。
 {電子デバイス}
 本発明のさらなる形態において、本発明のガスバリア性フィルムを有する電子デバイスが提供される。
 本発明のガスバリア性フィルムは、空気中の化学成分(酸素、水、窒素酸化物、硫黄酸化物、オゾンなど)によって性能が劣化するデバイスに好ましく用いることができる。前記デバイスの例としては、例えば、有機EL素子、液晶表示素子(LCD)、薄膜トランジスタ、タッチパネル、電子ペーパー、太陽電池(PV)などの電子デバイスを挙げることができる。本発明の効果がより効率的に得られるという観点から、有機EL素子または太陽電池に好ましく用いられ、有機EL素子に特に好ましく用いられる。
 本発明のガスバリア性フィルムは、また、デバイスの膜封止に用いることができる。すなわち、デバイス自体を支持体として、その表面に本発明のガスバリア性フィルムを設ける方法である。ガスバリア性フィルムを設ける前にデバイスを保護層で覆ってもよい。
 本発明のガスバリア性フィルムは、デバイスの基板や固体封止法による封止のためのフィルムとしても用いることができる。固体封止法とはデバイスの上に保護層を形成した後、接着剤層、ガスバリア性フィルムを重ねて硬化する方法である。接着剤は特に限定はないが、熱硬化性エポキシ樹脂、光硬化性アクリレート樹脂などが例示される。
 <有機EL素子>
 ガスバリア性フィルムを用いた有機EL素子の例は、特開2007-30387号公報に詳しく記載されている。
 <液晶表示素子>
 反射型液晶表示装置は、下から順に、下基板、反射電極、下配向膜、液晶層、上配向膜、透明電極、上基板、λ/4板、そして偏光膜からなる構成を有する。本発明におけるガスバリア性フィルムは、前記透明電極基板および上基板として使用することができる。カラー表示の場合には、さらにカラーフィルター層を反射電極と下配向膜との間、または上配向膜と透明電極との間に設けることが好ましい。透過型液晶表示装置は、下から順に、バックライト、偏光板、λ/4板、下透明電極、下配向膜、液晶層、上配向膜、上透明電極、上基板、λ/4板および偏光膜からなる構成を有する。カラー表示の場合には、さらにカラーフィルター層を下透明電極と下配向膜との間、または上配向膜と透明電極との間に設けることが好ましい。液晶セルの種類は特に限定されないが、より好ましくはTN型(Twisted Nematic)、STN型(Super Twisted Nematic)またはHAN型(Hybrid Aligned Nematic)、VA型(Vertically Alignment)、ECB型(Electrically Controlled Birefringence)、OCB型(Optically Compensated Bend)、IPS型(In-Plane Switching)、CPA型(Continuous Pinwheel Alignment)であることが好ましい。
 <太陽電池>
 本発明のガスバリア性フィルムは、太陽電池素子の封止フィルムとしても用いることができる。ここで、本発明のガスバリア性フィルムは、バリア層が太陽電池素子に近い側となるように封止することが好ましい。本発明のガスバリア性フィルムが好ましく用いられる太陽電池素子としては、特に限定はないが、例えば、単結晶シリコン系太陽電池素子、多結晶シリコン系太陽電池素子、シングル接合型、またはタンデム構造型などで構成されるアモルファスシリコン系太陽電池素子、ガリウムヒ素(GaAs)やインジウム燐(InP)などのIII-V族化合物半導体太陽電池素子、カドミウムテルル(CdTe)などのII-VI族化合物半導体太陽電池素子、銅/インジウム/セレン系(いわゆる、CIS系)、銅/インジウム/ガリウム/セレン系(いわゆる、CIGS系)、銅/インジウム/ガリウム/セレン/硫黄系(いわゆる、CIGSS系)などのI-III-VI族化合物半導体太陽電池素子、色素増感型太陽電池素子、有機太陽電池素子などが挙げられる。中でも、本発明においては、上記太陽電池素子が、銅/インジウム/セレン系(いわゆる、CIS系)、銅/インジウム/ガリウム/セレン系(いわゆる、CIGS系)、銅/インジウム/ガリウム/セレン/硫黄系(いわゆる、CIGSS系)などのI-III-VI族化合物半導体太陽電池素子であることが好ましい。
 <その他>
 その他の適用例としては、特表平10-512104号公報に記載の薄膜トランジスタ、特開平5-127822号公報、特開2002-48913号公報などに記載のタッチパネル、特開2000-98326号公報に記載の電子ペーパーなどが挙げられる。
 {光学部材}
 また、本発明のガスバリア性フィルムは、光学部材として用いられることもできる。光学部材の例としては円偏光板などが挙げられる。
 <円偏光板>
 本発明におけるガスバリア性フィルムを基板としλ/4板と偏光板とを積層し、円偏光板を作製することができる。この場合、λ/4板の遅相軸と偏光板の吸収軸とのなす角が45°になるように積層する。このような偏光板は、長手方向(MD)に対し45°の方向に延伸されているものを用いることが好ましく、例えば、特開2002-865554号公報に記載のものを好適に用いることができる。
 本発明の効果を、以下の実施例および比較例を用いて説明する。ただし、本発明の技術的範囲が以下の実施例のみに制限されるわけではない。また、実施例において「部」あるいは「%」の表示を用いるが、特に断りがない限り「重量部」あるいは「重量%」を表す。また、下記操作において、特記しない限り、操作および物性等の測定は室温(20~25℃)/相対湿度40~50%の条件で行う。
 さらに、下記操作に使用される各アルコールとして、特記しない限り、ノルマルアルコールを指す。例えば、「プロパノール」と記載する際に「1-プロパノール」を指し、「ブタノール」と記載する際に「1-ブタノール」を指し、「ヘキサノール」と記載する際に、「1-ヘキサノール」を指す。
 {ガスバリア性フィルムの作製}
 <ガスバリア性フィルム1の作製>
 [基材1の作製]
 基材として、両面に易接着加工された厚さ125μmのポリエステルフィルムである極低熱収PET Q83(帝人デュポンフィルム株式会社製)を用いた。
 [ブリードアウト防止層の形成]
 上記基材1の一方の面に、感光性樹脂であるUV硬化型有機/無機ハイブリッドハードコート材 OPSTAR(登録商標) Z7535(JSR株式会社製)を、乾燥後の膜厚が4.0μmとなるように塗布した。得られた塗膜を高圧水銀ランプで照射し、硬化させることでブリードアウト防止層を形成した。なお、照射は、空気雰囲気下、照射エネルギー量1.0J/cmで80℃、3分間行った。
 [平滑層の形成]
 次いで、上記基材1の前記ブリードアウト防止層とは反対側の面に、感光性樹脂であるUV硬化型有機/無機ハイブリッドハードコート材 OPSTAR(登録商標) Z7501(JSR株式会社製)を、乾燥後の膜厚が4.0μmとなるように塗布した。得られた塗膜を高圧水銀ランプで照射し、硬化させることで平滑層を形成した。なお、照射は、空気雰囲気下、照射エネルギー量1.0J/cmで80℃、3分間行った。
 このようにして得られた中間層(ブリードアウト防止層および平滑層)を有する基材1の平滑層について、10点平均表面粗さ(Rz)および中心線平均粗さ(Ra)を測定した。前記RzおよびRaは、JIS B 0601:2001で規定される方法に準拠して測定した。具体的には、装置としてAFM(原子間力顕微鏡)SPI3800N DFM(エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社製)を用いて、1回の測定範囲を80μm×80μmと設定し、測定箇所を変えて3回測定を行った。その結果、Rzは20nmであり、Raは1nmであった。
 [第1層のガスバリア層の形成]
 (第1層のガスバリア層形成用塗布液の調製)
 20質量%のパーヒドロポリシラザンを含むジブチルエーテル溶液(アクアミカ(登録商標) NN120-20:AZエレクトロニックマテリアルズ株式会社製)と、1質量%のアミン触媒(N,N,N’,N’-テトラメチル-1,6-ジアミノヘキサン)および19質量%パーヒドロポリシラザンを含むジブチルエーテル溶液(アクアミカ(登録商標) NAX120-20:AZエレクトロニックマテリアルズ株式会社製)とを4:1の比率(重量比)で混合し(この混合液を「ポリシラザン混合液」とも略記する。)、ジブチルエーテルを用いて固形分濃度が7質量%であるように希釈し、第1層のガスバリア層形成用塗布液を調製した。
 (第1層のガスバリア層の形成)
 上記で得られた中間層を有する基材1の平滑層上に、前記第1層のガスバリア層形成用塗布液を、スピンコーターを用いて、乾燥後の膜厚が200nmとなるように塗布し、100℃で2分間乾燥させて、塗膜を得た。得られた塗膜に真空紫外線(株式会社エム・ディ・コム製エキシマ照射装置MODEL:MECL-M-1-200、波長172nm、ステージ温度100℃、積算光量3J/cm、酸素濃度0.1体積%)を照射して、第1層のガスバリア層を形成した。
 なお、本明細書において、上記のように形成された第1層のガスバリア層は、用いられた原料から「PHPS層」とも略記する。
 [第2層のガスバリア層の形成]
 (第2層のガスバリア層形成用塗布液の調製)
 前記第1層のガスバリア層形成用塗布液と同様なポリシラザン混合液中に、プロパノールを、前記ポリシラザン混合液のケイ素100mol%に対して20mol%となるように添加した。その後、ジブチルエーテルを用いて、固形分濃度が5質量%となるように希釈し、第2層のガスバリア層形成用塗布液を調製した。
 (第2層のガスバリア層の形成)
 上記形成された第1層のガスバリア層であるPHPS層上に、前記第2層のガスバリア層形成用塗布液を、スピンコーターを用いて、乾燥後の膜厚が150nmとなるように塗布し、100℃で2分間乾燥させて、塗膜を得た。得られた塗膜に真空紫外線(株式会社エム・ディ・コム製エキシマ照射装置MODEL:MECL-M-1-200、波長172nm、ステージ温度100℃、積算光量3J/cm、酸素濃度0.1体積%)を照射して、第2層のガスバリア層を形成した。
 このように、ガスバリア性フィルム1を作製した。なお、当該ガスバリア性フィルム1は、本発明の比較例として用いられる。
 また、本明細書において、「第1層」、「第2層」または後述する「第3層」のガスバリア層とは、特別な意味を持たず、基材側から、第1層、第2層、および第3層をこの順で形成するガスバリア層の構成順を示すものである。例えば、前記ガスバリア性フィルム1は、基材側から、PHPS層、層Aをこの順で形成されたガスバリア性フィルムであり、「層A/PHPS層(基材側)」とも記載する。
 <ガスバリア性フィルム2の作製>
 前記ガスバリア性フィルム1の作製において、第1層のガスバリア層形成用塗布液中に、ALCH(川研ファインケミカル株式会社製、アルミニウムエチルアセトアセテート・ジイソプロピレート)を前記ポリシラザン混合液のケイ素100mol%に対して2mol%となるように添加したこと以外は、同様な操作を行い、ガスバリア性フィルム2を作製した。
 <ガスバリア性フィルム3の作製>
 前記ガスバリア性フィルム1の作製において、第1層のガスバリア層形成用塗布液中に、ALCH(川研ファインケミカル株式会社製、アルミニウムエチルアセトアセテート・ジイソプロピレート)を前記ポリシラザン混合液のケイ素100mol%に対して10mol%となるように添加したこと以外は、同様な操作を行い、ガスバリア性フィルム3を作製した。
 <ガスバリア性フィルム4の作製>
 前記ガスバリア性フィルム3の作製において、第2層のガスバリア層形成用塗布液中に、プロパノールを、前記ポリシラザン混合液のケイ素100mol%に対して150mol%となるように添加したこと以外は、同様な操作を行い、ガスバリア性フィルム4を作製した。
 <ガスバリア性フィルム5の作製>
 前記ガスバリア性フィルム3の作製において、第2層のガスバリア層形成用塗布液中に、プロパノールを、前記ポリシラザン混合液のケイ素100mol%に対して300mol%となるように添加したこと以外は、同様な操作を行い、ガスバリア性フィルム5を作製した。
 <ガスバリア性フィルム6の作製>
 前記ガスバリア性フィルム3の作製において、第2層のガスバリア層形成用塗布液中に、メタノールを、前記ポリシラザン混合液のケイ素100mol%に対して300mol%となるように添加したこと以外は、同様な操作を行い、ガスバリア性フィルム6を作製した。
 <ガスバリア性フィルム7の作製>
 前記ガスバリア性フィルム1の作製において、第1層のガスバリア層形成用塗布液中に、ALCH(川研ファインケミカル株式会社製、アルミニウムエチルアセトアセテート・ジイソプロピレート)を前記ポリシラザン混合液のケイ素100mol%に対して2mol%となるように添加し、および第2層のガスバリア層形成用塗布液中にプロパノールを使用せず溶剤としてジブチルエーテルのみを使用したこと以外は、同様な操作を行い、ガスバリア性フィルム7を作製した。
 なお、当該ガスバリア性フィルム7は、本発明の比較例として用いられる。
 <ガスバリア性フィルム8の作製>
 前記ガスバリア性フィルム1の作製において、第1層のガスバリア層形成用塗布液中に、ALCH(川研ファインケミカル株式会社製、アルミニウムエチルアセトアセテート・ジイソプロピレート)を前記ポリシラザン混合液のケイ素100mol%に対して20mol%となるように添加したこと以外は、同様な操作を行い、ガスバリア性フィルム8を作製した。
 <ガスバリア性フィルム9の作製>
 前記ガスバリア性フィルム1の作製において、第1層のガスバリア層形成用塗布液中に、ホウ酸トリイソプロピル(和光純薬工業株式会社製)を前記ポリシラザン混合液のケイ素100mol%に対して2mol%となるように添加したこと以外は、同様な操作を行い、ガスバリア性フィルム9を作製した。
 <ガスバリア性フィルム10の作製>
 前記ガスバリア性フィルム1の作製において、第1層のガスバリア層形成用塗布液中に、インジウムイソプロポキシド(和光純薬工業株式会社製)を前記ポリシラザン混合液のケイ素100mol%に対して2mol%となるように添加したこと以外は、同様な操作を行い、ガスバリア性フィルム10を作製した。
 <ガスバリア性フィルム11の作製>
 前記ガスバリア性フィルム1の作製において、第1層のガスバリア層形成用塗布液中に、マグネシウムエトキシド(和光純薬工業株式会社製)を前記ポリシラザン混合液のケイ素100mol%に対して2mol%となるように添加したこと以外は、同様な操作を行い、ガスバリア性フィルム11を作製した。
 <ガスバリア性フィルム12の作製>
 前記ガスバリア性フィルム1の作製において、第1層のガスバリア層形成用塗布液中に、トリス(ジブチルスルフィド)ロジウムトリクロライド(Gelest,Inc.製)を前記ポリシラザン混合液のケイ素100mol%に対して2mol%となるように添加したこと以外は、同様な操作を行い、ガスバリア性フィルム12を作製した。
 <ガスバリア性フィルム13の作製>
 前記ガスバリア性フィルム7の作製において、第1層のガスバリア層形成用塗布液中に、ALCHの代わりにエタノールを前記ポリシラザン混合液のケイ素100mol%に対して50mol%となるように添加したこと以外は、同様な操作を行い、ガスバリア性フィルム13を作製した。
 なお、当該ガスバリア性フィルム13は、本発明の比較例として用いられる。
 <ガスバリア性フィルム14の作製>
 前記ガスバリア性フィルム13の作製において、第2層のガスバリア層形成用塗布液中にALCH(川研ファインケミカル株式会社製、アルミニウムエチルアセトアセテート・ジイソプロピレート)を前記ポリシラザン混合液のケイ素100mol%に対して10mol%となるように添加したこと以外は、同様な操作を行い、ガスバリア性フィルム14を作製した。
 <ガスバリア性フィルム15の作製>
 [第1層のガスバリア層の形成]
 (第1層のガスバリア層形成用塗布液の調製)
 20質量%のパーヒドロポリシラザンを含むジブチルエーテル溶液(アクアミカ(登録商標) NN120-20:AZエレクトロニックマテリアルズ株式会社製)と、1質量%のアミン触媒(N,N,N’,N’-テトラメチル-1,6-ジアミノヘキサン)および19質量%パーヒドロポリシラザンを含むジブチルエーテル溶液(アクアミカ(登録商標) NAX120-20:AZエレクトロニックマテリアルズ株式会社製)とを4:1の比率(重量比)で混合し、ジブチルエーテルを用いて固形分濃度が5質量%であるように希釈し、第1層のガスバリア層形成用塗布液を調製した。
 (第1層のガスバリア層の形成)
 前記ガスバリア性フィルム1の作製によって得られた基材1の平滑層上に、前記第1層のガスバリア層形成用塗布液を、スピンコーターを用いて、乾燥後の膜厚が150nmとなるように塗布し、100℃で2分間乾燥させて、塗膜を得た。得られた塗膜に真空紫外線(株式会社エム・ディ・コム製エキシマ照射装置MODEL:MECL-M-1-200、波長172nm、ステージ温度100℃、積算光量3J/cm、酸素濃度0.1体積%)を照射して、第1層のガスバリア層を形成した。
 [第2層のガスバリア層の形成]
 (第2層のガスバリア層形成用塗布液の調製)
 前記第1層のガスバリア層形成用塗布液と同様なポリシラザン混合液中に、ジブチルエーテルを用いて固形分濃度が4質量%であるように希釈し、第2層のガスバリア層形成用塗布液を調製した。
 (第2層のガスバリア層の形成)
 上記形成された第1層のガスバリア層であるPHPS層上に、前記第2層のガスバリア層形成用塗布液を、スピンコーターを用いて、乾燥後の膜厚が120nmとなるように塗布し、100℃で2分間乾燥させて、塗膜を得た。得られた塗膜に真空紫外線(株式会社エム・ディ・コム製エキシマ照射装置MODEL:MECL-M-1-200、波長172nm、ステージ温度100℃、積算光量3J/cm、酸素濃度0.1体積%)を照射して、第2層のガスバリア層を形成した。ここで形成された第2層のガスバリア層も「PHPS層」と略記できる。
 [第3層のガスバリア層の形成]
 (第3層のガスバリア層形成用塗布液の調製)
 前記第2層のガスバリア層形成用塗布液と同様なポリシラザン混合液中に、エタノールを、前記ポリシラザン混合液のケイ素100mol%に対して50mol%となるように添加したこと以外は、同様な操作を行い、第3層のガスバリア層形成用塗布液を調製した。
 (第3層のガスバリア層の形成)
 上記形成された第2層のガスバリア層であるPHPS層上に、前記第3層のガスバリア層形成用塗布液を、スピンコーターを用いて、乾燥後の膜厚が120nmとなるように塗布し、100℃で2分間乾燥させて、塗膜を得た。得られた塗膜に真空紫外線(株式会社エム・ディ・コム製エキシマ照射装置MODEL:MECL-M-1-200、波長172nm、ステージ温度100℃、積算光量3J/cm、酸素濃度0.1体積%)を照射して、第3層のガスバリア層を形成した。
 このように、ガスバリア性フィルム15を作製した。なお、当該ガスバリア性フィルム15は、本発明の比較例として用いられる。
 <ガスバリア性フィルム16の作製>
 前記ガスバリア性フィルム15の作製において、第1層のガスバリア層形成用塗布液中に、ホウ酸トリイソプロピル(和光純薬工業株式会社製)を前記ポリシラザン混合液のケイ素100mol%に対して5mol%となるように添加したこと以外は、同様な操作を行い、ガスバリア性フィルム16を作製した。
 なお、当該ガスバリア性フィルム16は、本発明の比較例として用いられる。
 <ガスバリア性フィルム17の作製>
 前記ガスバリア性フィルム15の作製において、第2層のガスバリア層形成用塗布液中に、ホウ酸トリイソプロピル(和光純薬工業株式会社製)を前記ポリシラザン混合液のケイ素100mol%に対して5mol%となるように添加したこと以外は、同様な操作を行い、ガスバリア性フィルム17を作製した。
 <ガスバリア性フィルム18の作製>
 前記ガスバリア性フィルム16の作製において、下記(1)および(2)に示したこと以外は、同様な操作を行い、ガスバリア性フィルム18を作製した。
 (1):第2層のガスバリア層形成用塗布液中に、エタノールを前記ポリシラザン混合液のケイ素100mol%に対して150mol%となるように添加した。
 (2):第3層のガスバリア層形成用塗布液中に、エタノールを使用せず溶剤としてジブチルエーテルのみを使用した。
 <ガスバリア性フィルム19の作製>
 前記ガスバリア性フィルム15の作製において、下記(1)および(2)に示したこと以外は、同様な操作を行い、ガスバリア性フィルム19を作製した。
 (1):第2層のガスバリア層形成用塗布液中に、メタノールを前記ポリシラザン混合液のケイ素100mol%に対して250mol%となるように添加した。
 (2):第3層のガスバリア層形成用塗布液中に、エタノールの代わりにホウ酸トリイソプロピル(和光純薬工業株式会社製)を前記ポリシラザン混合液のケイ素100mol%に対して5mol%となるように添加した。
 <ガスバリア性フィルム20の作製>
 前記ガスバリア性フィルム19の作製において、第3層のガスバリア層形成用塗布液中に、ホウ酸トリイソプロピルの代わりにALCH(川研ファインケミカル株式会社製、アルミニウムエチルアセトアセテート・ジイソプロピレート)を前記ポリシラザン混合液のケイ素100mol%に対して5mol%となるように添加したこと以外は、同様な操作を行い、ガスバリア性フィルム20を作製した。
 <ガスバリア性フィルム21の作製>
 前記ガスバリア性フィルム15の作製において、下記(1)および(2)に示したこと以外は、同様な操作を行い、ガスバリア性フィルム21を作製した。
 (1):第1層のガスバリア層形成用塗布液中に、エタノールを前記ポリシラザン混合液のケイ素100mol%に対して50mol%となるように添加した。
 (2):第3層のガスバリア層形成用塗布液中に、エタノールを使用せず溶剤としてジブチルエーテルのみを使用した。
 なお、当該ガスバリア性フィルム21は、本発明の比較例として用いられる。
 <ガスバリア性フィルム22の作製>
 前記ガスバリア性フィルム15の作製において、下記(1)および(2)に示したこと以外は、同様な操作を行い、ガスバリア性フィルム22を作製した。
 (1):第2層のガスバリア層形成用塗布液中に、メタノールを前記ポリシラザン混合液のケイ素100mol%に対して250mol%となるように添加した。
 (2):第3層のガスバリア層形成用塗布液中に、エタノールを使用せず溶剤としてジブチルエーテルのみを使用した。
 なお、当該ガスバリア性フィルム22は、本発明の比較例として用いられる。
 <ガスバリア性フィルム23の作製>
 前記ガスバリア性フィルム15の作製において、第3層のガスバリア層形成用塗布液中に、エタノールの代わりにホウ酸トリイソプロピル(和光純薬工業株式会社製)を前記ポリシラザン混合液のケイ素100mol%に対して5mol%となるように添加したこと以外は、同様な操作を行い、ガスバリア性フィルム23を作製した。
 なお、当該ガスバリア性フィルム23は、本発明の比較例として用いられる。
 <ガスバリア性フィルム24の作製>
 前記ガスバリア性フィルム15の作製において、下記(1)および(2)に示したこと以外は、同様な操作を行い、ガスバリア性フィルム24を作製した。
 (1):第2層のガスバリア層形成用塗布液中に、アルミニウムアルキルアセトアセテートジイソプロピレート(川研ファインケミカル株式会社製)を前記ポリシラザン混合液のケイ素100mol%に対して5mol%となるように添加した。
 (2):第3層のガスバリア層形成用塗布液中に、エタノールを使用せず溶剤としてジブチルエーテルのみを使用した。
 なお、当該ガスバリア性フィルム24は、本発明の比較例として用いられる。
 <ガスバリア性フィルム25の作製>
 前記ガスバリア性フィルム18の作製において、下記(1)および(2)に示したこと以外は、同様な操作を行い、ガスバリア性フィルム25を作製した。
 (1):第1層のガスバリア層形成用塗布液中に、ホウ酸トリイソプロピルの代わりに、ヘキサノールを前記ポリシラザン混合液のケイ素100mol%に対して50mol%となるように添加した。
 (2):第1層のガスバリア層形成用塗布液中に、エタノールの代わりにジルコニウムトリイソプロピル(和光純薬工業株式会社製)を前記ポリシラザン混合液のケイ素100mol%に対して1mol%となるように添加した。
 <ガスバリア性フィルム26の作製>
 [基材2の作製]
 2軸延伸のポリエチレンナフタレートフィルム(PENフィルム、厚み:100μm、幅:350mm、帝人デュポンフィルム株式会社製、商品名「テオネックス(登録商標)Q65FA」)を、樹脂基材として用いた。
 [アンカーコート層の形成]
 上記樹脂基材2の易接着面に、JSR株式会社製 UV硬化型有機/無機ハイブリッドハードコート材 OPSTAR(登録商標)Z7501を乾燥後の層厚が4μmになるようにワイヤーバーで塗布した後、乾燥条件として、80℃で3分間の乾燥を行った後、空気雰囲気下、高圧水銀ランプ使用、硬化条件;1.0J/cmで硬化を行い、アンカーコート層を形成した。
 [第1層のガスバリア層の形成]
 (蒸着膜の形成:ローラーCVD法)
 図6に記載の磁場を印加したローラー間放電プラズマCVD装置(以下、この方法をローラーCVD法と称す。)を用い、樹脂基材のアンカーコート層を形成した面とは反対側の面が成膜ローラーと接触するようにして、樹脂基材を装置に装着し、下記の成膜条件(プラズマCVD条件)により、アンカーコート層上に蒸着膜を、厚さが300nmとなる条件で成膜した。
 〈プラズマCVD条件〉
 原料ガス(ヘキサメチルジシロキサン、HMDSO)の供給量:50sccm(Standard Cubic Centimeter per Minute)
 酸素ガス(O)の供給量:500sccm
 真空チャンバ内の真空度:3Pa
 プラズマ発生用電源からの印加電力:0.8kW
 プラズマ発生用電源の周波数:70kHz
 樹脂基材の搬送速度:2m/min。
 〈元素分布プロファイルの測定〉
 上記形成した蒸着膜について、下記条件にてXPSデプスプロファイル測定を行い、層厚方向の薄膜層の表面からの距離における、ケイ素元素分布、酸素元素分布、炭素元素分布および酸素炭素分布を得た。
 エッチングイオン種:アルゴン(Ar
 エッチングレート(SiO熱酸化膜換算値):0.05nm/sec
 エッチング間隔(SiO換算値):10nm
 X線光電子分光装置:Thermo Fisher Scientific社製、機種
名「VG Theta Probe」
 照射X線:単結晶分光AlKα
 X線のスポットおよびそのサイズ:800×400μmの楕円形。
 以上のようにして測定した蒸着膜全層領域におけるケイ素元素分布、酸素元素分布、炭素元素分布および酸素炭素分布より、膜組成における連続変化領域の有無、極値の有無、炭素の原子比率の最大値と最小値の差、全層厚の90%以上の領域において、ケイ素原子、酸素原子、および炭素原子の平均原子比率を求めた。
 その結果、膜組成における連続変化領域、および極値が存在し、ケイ素原子、酸素原子、および炭素原子の平均原子比率が、全層厚の90%以上の領域で、(炭素平均原子比率)<(ケイ素平均原子比率)<(酸素平均原子比率)の関係を満たしていることを確認した。
 [第2層のガスバリア層の形成]
 (第2層のガスバリア層形成用塗布液の調製)
 20質量%のパーヒドロポリシラザンを含むジブチルエーテル溶液(アクアミカ(登録商標) NN120-20:AZエレクトロニックマテリアルズ株式会社製)と、1質量%のアミン触媒(N,N,N’,N’-テトラメチル-1,6-ジアミノヘキサン)および19質量%パーヒドロポリシラザンを含むジブチルエーテル溶液(アクアミカ(登録商標) NAX120-20:AZエレクトロニックマテリアルズ株式会社製)とを4:1の比率(重量比)で混合し、得られたポリシラザン混合液中にメタノールを、前記ポリシラザン混合液のケイ素100mol%に対して200mol%となるように添加した。その後、ジブチルエーテルを用いて、固形分濃度が5質量%となるように希釈し、第2層のガスバリア層形成用塗布液を調製した。
 (第2層のガスバリア層の形成)
 前記第1層のガスバリア層として得られた蒸着膜上に、前記第2層のガスバリア層形成用塗布液を、スピンコーターを用いて、乾燥後の膜厚が150nmとなるように塗布し、100℃で2分間乾燥させて、塗膜を得た。得られた塗膜に真空紫外線(株式会社エム・ディ・コム製エキシマ照射装置MODEL:MECL-M-1-200、波長172nm、ステージ温度100℃、積算光量3J/cm、酸素濃度0.1体積%)を照射して、第2層のガスバリア層を形成した。
 このように、ガスバリア性フィルム26を作製した。なお、当該ガスバリア性フィルム26は、本発明の比較例として用いられる。
 <ガスバリア性フィルム27の作製>
 前記ガスバリア性フィルム26の作製と同様な操作を行い、第2層のガスバリア層までを形成した。
 [第3層のガスバリア層の形成]
 (第3層のガスバリア層形成用塗布液の調製)
 20質量%のパーヒドロポリシラザンを含むジブチルエーテル溶液(アクアミカ(登録商標) NN120-20:AZエレクトロニックマテリアルズ株式会社製)と、1質量%のアミン触媒(N,N,N’,N’-テトラメチル-1,6-ジアミノヘキサン)および19質量%パーヒドロポリシラザンを含むジブチルエーテル溶液(アクアミカ(登録商標) NAX120-20:AZエレクトロニックマテリアルズ株式会社製)とを4:1の比率(重量比)で混合し、得られたポリシラザン混合液中にトリス(ジブチルスルフィド)ロジウムトリクロライド(Gelest,Inc.製)を、前記ポリシラザン混合液のケイ素100mol%に対して25mol%となるように添加した。その後、ジブチルエーテルを用いて、固形分濃度が5質量%となるように希釈し、第3層のガスバリア層形成用塗布液を調製した。
 (第3層のガスバリア層の形成)
 前記得られた第2層のガスバリア層上に、前記第3層のガスバリア層形成用塗布液を、スピンコーターを用いて、乾燥後の膜厚が150nmとなるように塗布し、100℃で2分間乾燥させて、塗膜を得た。得られた塗膜に真空紫外線(株式会社エム・ディ・コム製エキシマ照射装置MODEL:MECL-M-1-200、波長172nm、ステージ温度100℃、積算光量3J/cm、酸素濃度0.1体積%)を照射して、第3層のガスバリア層を形成した。
 このように、ガスバリア性フィルム27を作製した。
 <ガスバリア性フィルム28の作製>
 前記ガスバリア性フィルム27の作製において、第3層のガスバリア層形成用塗布液中に、トリス(ジブチルスルフィド)ロジウムトリクロライドの代わりにカルシウムイソプロポキシド(シグマアルドリッチ社製)を前記ポリシラザン混合液のケイ素100mol%に対して25mol%となるように添加したこと以外は、同様な操作を行い、ガスバリア性フィルム28を作製した。
 <ガスバリア性フィルム29の作製>
 前記ガスバリア性フィルム27の作製において、第3層のガスバリア層形成用塗布液中に、トリス(ジブチルスルフィド)ロジウムトリクロライドの代わりにマグネシウムイソプロポキシド(シグマアルドリッチ社製)を前記ポリシラザン混合液のケイ素100mol%に対して25mol%となるように添加したこと以外は、同様な操作を行い、ガスバリア性フィルム29を作製した。
 <ガスバリア性フィルム30の作製>
 前記ガスバリア性フィルム27の作製において、第3層のガスバリア層形成用塗布液中に、トリス(ジブチルスルフィド)ロジウムトリクロライドの代わりにインジウムイソプロポキシド(和光純薬工業株式会社製)を前記ポリシラザン混合液のケイ素100mol%に対して25mol%となるように添加したこと以外は、同様な操作を行い、ガスバリア性フィルム30を作製した。
 <ガスバリア性フィルム31の作製>
 前記ガスバリア性フィルム27の作製において、第3層のガスバリア層形成用塗布液中に、トリス(ジブチルスルフィド)ロジウムトリクロライドの代わりにガリウムイソプロポキシド(和光純薬工業株式会社製)を前記ポリシラザン混合液のケイ素100mol%に対して25mol%となるように添加したこと以外は、同様な操作を行い、ガスバリア性フィルム31を作製した。
 <ガスバリア性フィルム32の作製>
 前記ガスバリア性フィルム27の作製において、第3層のガスバリア層形成用塗布液中に、トリス(ジブチルスルフィド)ロジウムトリクロライドの代わりにホウ酸トリメチル(東京化成社製)を前記ポリシラザン混合液のケイ素100mol%に対して25mol%となるように添加したこと以外は、同様な操作を行い、ガスバリア性フィルム32を作製した。
 <ガスバリア性フィルム33の作製>
 前記ガスバリア性フィルム27の作製において、第3層のガスバリア層形成用塗布液中に、トリス(ジブチルスルフィド)ロジウムトリクロライドの代わりにAMD(川研ファインケミカル株式会社製、アルミニウムジイソプロピレートモノセカンダリーブチレート)を前記ポリシラザン混合液のケイ素100mol%に対して25mol%となるように添加したこと以外は、同様な操作を行い、ガスバリア性フィルム33を作製した。
 <ガスバリア性フィルム34の作製>
 前記ガスバリア性フィルム27の作製において、第3層のガスバリア層形成用塗布液中に、トリス(ジブチルスルフィド)ロジウムトリクロライドの代わりにAMD(川研ファインケミカル株式会社製、アルミニウムジイソプロピレートモノセカンダリーブチレート)を前記ポリシラザン混合液のケイ素100mol%に対して3mol%となるように添加したこと以外は、同様な操作を行い、ガスバリア性フィルム34を作製した。
 <ガスバリア性フィルム35の作製>
 前記ガスバリア性フィルム27の作製において、第3層のガスバリア層形成用塗布液中に、トリス(ジブチルスルフィド)ロジウムトリクロライドの代わりにAMD(川研ファインケミカル株式会社製、アルミニウムジイソプロピレートモノセカンダリーブチレート)を前記ポリシラザン混合液のケイ素100mol%に対して10mol%となるように添加したこと以外は、同様な操作を行い、ガスバリア性フィルム35を作製した。
 <ガスバリア性フィルム36の作製>
 前記ガスバリア性フィルム27の作製において、下記(1)および(2)に示したこと以外は、同様な操作を行い、ガスバリア性フィルム36を作製した。
 (1):第2層のガスバリア層形成用塗布液中に、メタノールの代わりにブタノールを前記ポリシラザン混合液のケイ素100mol%に対して600mol%となるように添加した。
 (2):第3層のガスバリア層形成用塗布液中に、トリス(ジブチルスルフィド)ロジウムトリクロライドの代わりにチタンイソプロポキシド(和光純薬工業株式会社製)を前記ポリシラザン混合液のケイ素100mol%に対して25mol%となるように添加した。
 <ガスバリア性フィルム37の作製>
 前記ガスバリア性フィルム36の作製において、第2層のガスバリア層形成用塗布液中に、メタノールの代わりにブタノールを前記ポリシラザン混合液のケイ素100mol%に対して200mol%となるように添加したこと以外は、同様な操作を行い、ガスバリア性フィルム37を作製した。
 <ガスバリア性フィルム38の作製>
 前記ガスバリア性フィルム37の作製において、第3層のガスバリア層形成用塗布液中に、チタンイソプロポキシドの代わりにケロープACS-2(アルミニウムモノnブトキシジエチルアセト酢酸エステル、ホープ製薬社製)を前記ポリシラザン混合液のケイ素100mol%に対して25mol%となるように添加したこと以外は、同様な操作を行い、ガスバリア性フィルム38を作製した。
 <ガスバリア性フィルム39の作製>
 前記ガスバリア性フィルム35の作製において、第2層のガスバリア層形成用塗布液中に、メタノールを前記ポリシラザン混合液のケイ素100mol%に対して300mol%となるように添加した、および第2層のガスバリア層を形成する際に乾燥後の膜厚が50nmとなるように塗布したこと以外は、同様な操作を行い、ガスバリア性フィルム39を作製した。
 <ガスバリア性フィルム40の作製>
 前記ガスバリア性フィルム27の作製において、下記(1)および(2)に示したこと以外は、同様な操作を行い、ガスバリア性フィルム40を作製した。
 (1):第2層のガスバリア層形成用塗布液中に、メタノールの代わりにケロープACS-2(ホープ製薬社製)を前記ポリシラザン混合液のケイ素100mol%に対して10mol%となるように添加した。
 (2):第3層のガスバリア層形成用塗布液中に、トリス(ジブチルスルフィド)ロジウムトリクロライドの代わりにヘキサノールを前記ポリシラザン混合液のケイ素100mol%に対して20mol%となるように添加した。
 <ガスバリア性フィルム41の作製>
 前記ガスバリア性フィルム1の作製において、第2層のガスバリア層形成用塗布液中に、プロパノールの代わりにメタノールを前記ポリシラザン混合液のケイ素100mol%に対して150mol%となるように添加したこと以外は、同様な操作を行い、第2層のガスバリア層まで形成した。
 次いで、前記得られた第2層のガスバリア層上に、前記ガスバリア性フィルム26の作製における第1層のガスバリア層の形成と同様な操作を行い、第3層のガスバリア層として蒸着膜を形成した。
 このように、ガスバリア性フィルム41を作製した。なお、当該ガスバリア性フィルム41は本発明の比較例として用いられる。
 <ガスバリア性フィルム42の作製>
 前記ガスバリア性フィルム41の作製において、下記(1)および(2)に示したこと以外は、同様な操作を行い、ガスバリア性フィルム42を作製した。
 (1):第1層のガスバリア層形成用塗布液中に、ヘキサノールを前記ポリシラザン混合液のケイ素100mol%に対して25mol%となるように添加した。
 (2):第2層のガスバリア層形成用塗布液中に、メタノールの代わりにマグネシウムエトキシド(和光純薬工業株式会社製)を前記ポリシラザン混合液のケイ素100mol%に対して3mol%となるように添加した。
 <ガスバリア性フィルム43の作製>
 前記ガスバリア性フィルム42の作製において、マグネシウムエトキシドの代わりにアルミニウムセカンダリーブチレート(川研ファインケミカル株式会社製)を前記ポリシラザン混合液のケイ素100mol%に対して3mol%となるように添加したこと以外は、同様な操作を行い、ガスバリア性フィルム43を作製した。
 <ガスバリア性フィルム44の作製>
 前記ガスバリア性フィルム42の作製において、下記(1)および(2)に示したこと以外は、同様な操作を行い、ガスバリア性フィルム44を作製した。
 (1):第1層のガスバリア層形成用塗布液中に、ヘキサノールの代わりにケロープACS-2(ホープ製薬社製)を前記ポリシラザン混合液のケイ素100mol%に対して10mol%となるように添加した。
 (2):第2層のガスバリア層形成用塗布液中に、マグネシウムエトキシドの代わりにプロパノールを前記ポリシラザン混合液のケイ素100mol%に対して20mol%となるように添加した。
 <ガスバリア性フィルム45の作製>
 前記ガスバリア性フィルム21の作製において、下記(1)および(2)に示したこと以外は、同様な操作を行い、ガスバリア性フィルム45を作製した。
 (1):第1層のガスバリア層形成用塗布液中に、エタノールの代わりにチタンイソプロポキシド(和光純薬工業株式会社製)を前記ポリシラザン混合液のケイ素100mol%に対して10mol%となるように添加した。
 (2):第2層のガスバリア層形成用塗布液中に、ブタノールを前記ポリシラザン混合液のケイ素100mol%に対して5mol%となるように添加した。
 <ガスバリア性フィルム46の作製>
 前記ガスバリア性フィルム15の作製において、下記(1)、(2)および(3)に示したこと以外は、同様な操作を行い、ガスバリア性フィルム46を作製した。
 (1):第2層のガスバリア層形成用塗布液中に、トリス(2,4-ペンタンジオナト)鉄(III)(和光純薬工業株式会社製)を前記ポリシラザン混合液のケイ素100mol%に対して10mol%となるように添加した。
 (2):第3層のガスバリア層形成用塗布液中に、エタノールの代わりに2-プロパノールを前記ポリシラザン混合液のケイ素100mol%に対して500mol%となるように添加した。
 (3):第3のガスバリア層を形成する際に、真空紫外線の積算光量を1Jとした。
 <ガスバリア性フィルム47の作製>
 前記ガスバリア性フィルム27の作製において、下記(1)および(2)に示したこと以外は、同様な操作を行い、ガスバリア性フィルム47を作製した。
 (1):第2層のガスバリア層形成用塗布液中に、メタノールの代わりにブタノールを前記ポリシラザン混合液のケイ素100mol%に対して400mol%となるように添加した。
 (2):第3層のガスバリア層形成用塗布液中に、トリス(ジブチルスルフィド)ロジウムトリクロライドの代わりにチタンイソプロポキシド(和光純薬工業株式会社製)を前記ポリシラザン混合液のケイ素100mol%に対して25mol%となるように添加した。
 ≪ガスバリア層の膜密度の測定≫
 前記作製したガスバリア性フィルム1~47において、各ガスバリア層を形成した際に、蒸着層以外のガスバリア層に対して、X線反射率測定法を用いて、X線発生源は銅をターゲットとし、50kV-300mAで作動させた。多層膜ミラーとGe(111)チャンネルカットモノクロメーターにて単色化したX線を使用した。測定は、ソフトウェアーATX-Crystal Guide Ver.6.5.3.4を用い、半割、アライメント調整後、2θ/ω=0度から1度を0.002度/stepで0.05度/min.で走査した。上記の測定条件で反射率曲線を測定した後、株式会社リガク製GXRR Ver.2.1.0.0解析ソフトウェアーを用いて、それぞれの膜密度を測定し、その結果を表1に示す。
 ≪ガスバリア層における酸素、窒素、および炭素のケイ素に対する存在比の測定≫
 前記作製したガスバリア性フィルム1~47において、各ガスバリア層を形成した際に、各ガスバリア層の組成は、下記の方法で測定することができる。また、深さ方向のプロファイル分布は、FIB(収束イオンビーム)加工装置による膜加工、およびTEM(透過型電子顕微鏡)により実膜厚を求めXPSの結果と対応させることで算出できる。
 本発明においては、以下に示す装置および手法を用いた。
 (スパッタ条件)
 イオン種:Arイオン
 加速電圧:1kV
 (X線光電子分光測定条件)
 装置:VGサイエンティフィックス社製ESCALAB-200R
 X線アノード材:Mg
 出力:600W(加速電圧15kV、エミッション電流40mA)
 尚、測定の分解能は0.5nmでありこれに応じた各サンプリング点において、各元素比をプロットすることで得られる。
 (FIB加工)
 装置:SII製SMI2050
 加工イオン:(Ga 30kV)
 (TEM観察)
 装置:日本電子製JEM2000FX(加速電圧:200kV)
 電子線照射時間:5秒から60秒
 (バリア層の表面からの膜厚の深さ方向の元素比)
 上述の第2のバリア層表面からのスパッタにより得られた各深さでのXPS測定(Si、O、Nに注目)とTEMによる断層面観察の結果を照合させて、O/SiおよびN/Siの平均値を算出した。
 上記と同様にして、層Aの内部(層Aのバリア層深さ方向の基材側から90%の部分)の、ケイ素原子に対する酸素原子の存在比の平均値、ケイ素原子に対する窒素原子の平均値、ケイ素原子に対する炭素原子の存在比の平均値を算出した値を表1に示す。
 ≪ガスバリア性テストの評価≫
 前記作製したガスバリア性フィルム1~47について、85℃85%RHの高温高湿下に500hrさらしたサンプル(DH500時間後)を準備した。
 バリア性テストは、80nm厚の金属カルシウムをガスバリア性フィルム上に蒸着製膜し、その50%の面積になる時間を劣化時間として評価することで行った。
 (金属カルシウム製膜装置)
 蒸着装置:日本電子(株)製真空蒸着装置JEE-400
 恒温恒湿度オーブン:Yamato Humidic ChamberIG47M
 (原材料)
 水分と反応して腐食する金属:カルシウム(粒状)
 水蒸気不透過性の金属:アルミニウム(φ3~5mm、粒状)
 (水蒸気バリア性評価試料の作製)
 真空蒸着装置(日本電子製真空蒸着装置 JEE-400)を用い、作製したガスバリア性フィルムのバリア層表面に、マスクを通して12mm×12mmのサイズで金属カルシウムを蒸着させた。この際、蒸着膜厚は80nmとなるようにした。
 その後、真空状態のままマスクを取り去り、シート片側全面にアルミニウムを蒸着させて仮封止をした。次いで、真空状態を解除し、速やかに乾燥窒素ガス雰囲気下に移して、アルミニウム蒸着面に封止用紫外線硬化樹脂(ナガセケムテックス社製)を介して厚さ0.2mmの石英ガラスを張り合わせ、紫外線を照射して樹脂を硬化接着させて本封止することで、水蒸気バリア性評価試料を作製した。
 得られた試料を40℃、90%RHの高温高湿下で保存し、保存時間に対して金属カルシウムが腐食して行く様子を観察した。観察は12mm×12mmの金属カルシウム蒸着面積に対する金属カルシウムが腐食した面積が1%になる時間を観察結果から直線で内挿して求めた。この結果から、公知の方法により水蒸気透過率を算出した。85℃85%RHの高温高湿下に500hrさらす前後のサンプルについて結果を表2に示した。
 また、本発明のガスバリア性フィルムの高温高湿条件(85℃85%RHの高温高湿下に500hr)下での保存安定性について、以下の基準に従い、評価を行った。評価結果を表2に示す。
 85℃85%RHの高温高湿下に500hrさらす前のガスバリア性フィルムの水蒸気透過率をXとし、85℃85%RHの高温高湿下に500hrさらした後のガスバリア性フィルムの水蒸気透過率をYとする際の変化率Y/Xを基準として、保存安定性を評価した。なお、変化率Y/Xの値が小さければ小さいほど保存安定性に優れることを表し、具体的には、2.0以下であればよく、1.5以下であればより好ましく、1.3以下であれば特に好ましい。
 {有機薄膜電子デバイスの作製}
 前記作製したガスバリア性フィルム1~47を封止フィルムとして用いて、図5に示すような有機薄膜電子デバイスである有機EL素子を以下の方法を用いて作製した。
 <有機EL素子の作製>
 (第1電極層22の形成)
 各ガスバリア性フィルム上に、厚さ150nmのITO(インジウムチンオキシド)をスパッタ法により成膜し、フォトリソグラフィー法によりパターニングを行い、第1電極層22を形成した。なお、パターンは発光面積が50mm平方になるようなパターンとした。
 (正孔輸送層23の形成)
 上記で形成された第1電極層22の上に、以下に示す正孔輸送層形成用塗布液を、25℃相対湿度50%の環境下で、押出し塗布機で塗布した後、下記の条件で乾燥および加熱処理を行い、正孔輸送層23を形成した。正孔輸送層形成用塗布液は乾燥後の厚みが50nmになるように塗布した。
 正孔輸送層形成用塗布液を塗布する前に、ガスバリア性フィルム21の洗浄表面改質処理を、波長184.9nmの低圧水銀ランプを使用し、照射強度15mW/cm、距離10mmで実施した。なお、帯電除去処理には、微弱X線による除電器を使用し行った。
 〈正孔輸送層形成用塗布液の準備〉
 ポリエチレンジオキシチオフェン・ポリスチレンスルホネート(PEDOT/PSS、Bayer社製 Bytron(登録商標) P AI 4083)を純水で65%、メタノール5%で希釈した溶液を正孔輸送層形成用塗布液として準備した。
 〈乾燥および加熱処理条件〉
 上記で得られた正孔輸送層形成用塗布液を塗布した後、成膜面に向け高さ100mm、吐出風速1m/s、幅手の風速分布5%、温度100℃で溶媒を除去した後、引き続き、加熱処理装置を用い温度150℃で裏面伝熱方式の熱処理を行い、正孔輸送層23を形成した。
 (発光層24の形成)
 上記で形成した正孔輸送層23上に、以下に示す白色発光層形成用塗布液を、下記の条件により押出し塗布機で塗布した後、下記の条件で乾燥および加熱処理を行い、発光層24を形成した。白色発光層形成用塗布液は乾燥後の厚みが40nmになるように塗布した。
 〈白色発光層形成用塗布液〉
 ホスト材として下記化学式H-Aで表される化合物1.0gと、ドーパント材としての下記化学式D-Aで表される化合物を100mg、ドーパント材としての下記化学式D-Bで表される化合物を0.2mg、およびドーパント材としての下記化学式D-Cで表される化合物を0.2mgを、100gのトルエンに溶解し、白色発光層形成用塗布液として準備した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011
 〈塗布条件〉
 塗布工程を窒素ガス濃度99%以上の雰囲気で、塗布温度を25℃とし、塗布速度1m/minで行った。
 〈乾燥および加熱処理条件〉
 白色発光層形成用塗布液を塗布した後、成膜面に向け高さ100mm、吐出風速1m/s、幅手の風速分布5%、温度60℃で溶媒を除去した後、引き続き、温度130℃で加熱処理を行い、発光層24を形成した。
 (電子輸送層25の形成)
 上記で形成した発光層24の上に、以下に示す電子輸送層形成用塗布液を下記の条件により押出し塗布機で塗布した後、下記の条件で乾燥および加熱処理し、電子輸送層25を形成した。電子輸送層形成用塗布液は乾燥後の厚みが30nmになるように塗布した。
 〈塗布条件〉
 塗布工程は窒素ガス濃度99%以上の雰囲気で、電子輸送層形成用塗布液の塗布温度を25℃とし、塗布速度1m/minで行った。
 〈電子輸送層形成用塗布液〉
 電子輸送層は下記化学式E-Aで表される化合物を、0.5質量%溶液となるように、2,2,3,3-テトラフルオロ-1-プロパノール中に溶解し、電子輸送層形成用塗布液を準備した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012
 〈乾燥および加熱処理条件〉
 電子輸送層形成用塗布液を塗布した後、成膜面に向け高さ100mm、吐出風速1m/s、幅手の風速分布5%、温度60℃で溶媒を除去した後、引き続き、加熱処理部で、温度200℃で加熱処理を行い、電子輸送層25を形成した。
 (電子注入層26の形成)
 上記で形成した電子輸送層25上に、電子注入層26を形成した。まず、基板を減圧チャンバーに投入し、5×10-4Paまで減圧した。あらかじめ、真空チャンバーにタンタル製蒸着ボートに用意しておいたフッ化セシウムを加熱し、厚さ3nmの電子注入層を形成した。
 (第2電極27の形成)
 上記で形成した電子注入層26の上であって、第1電極22の取り出し電極になる部分を除く部分に、5×10-4Paの真空下で、第2電極形成材料としてアルミニウムを使用し、取り出し電極を有するように蒸着法にて、発光面積が50mm平方になるようにマスクパターン成膜し、厚さ100nmの第2電極27を積層した。
 (裁断)
 以上のように、第2電極27までが形成された各積層体を、再び窒素雰囲気に移動し、規定の大きさに、紫外線レーザーを用いて裁断し、有機EL素子を作製した。
 (電極リード接続)
 作製した有機EL素子に、ソニーケミカル&インフォメーションデバイス株式会社製の異方性導電フィルムDP3232S9を用いて、フレキシブルプリント基板(ベースフィルム:ポリイミド12.5μm、圧延銅箔18μm、カバーレイ:ポリイミド12.5μm、表面処理NiAuメッキ)を接続した。
 圧着条件:温度170℃(別途熱伝対を用いて測定したACF温度140℃)、圧力2MPa、10秒で圧着を行った。
 (封止)
 封止部材29として、30μm厚のアルミニウム箔(東洋アルミニウム株式会社製)に、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(12μm厚)をドライラミネーション用の接着剤(2液反応型のウレタン系接着剤)を用いラミネートした(接着剤層の厚み1.5μm)ものを用意した。
 用意した封止部材29のアルミニウム面に熱硬化性接着剤を、ディスペンサを使用してアルミ箔の接着面(つや面)に沿って厚み20μmで均一に塗布し、接着剤層28を形成した。
 このとき、熱硬化性接着剤としては以下の成分を含むエポキシ系接着剤を用いた。
 ビスフェノールAジグリシジルエーテル(DGEBA)、ジシアンジアミド(DICY)、エポキシアダクト系硬化促進剤。
 封止部材29を、取り出し電極および電極リードの接合部を覆うようにして密着・配置して、圧着ロールを用いて圧着条件、圧着ロール温度120℃、圧力0.5MPa、装置速度0.3m/minで密着封止した。
 《有機EL素子の評価》
 上記作製した各有機EL素子について、下記の方法に従って、耐久性の評価を行った。
 〔耐久性の評価〕
 (加速劣化処理)
 上記作製した各有機EL素子を、85℃、85%RHの環境下で500時間の加速劣化処理を施した後、下記のダークスポット(黒点)に関する評価を行った。
 (黒点の評価)
 加速劣化処理を施した各有機EL素子に対し、1mA/cmの電流を印加し、24時間連続発光させた後、100倍のマイクロスコープ(株式会社モリテックス製MS-804、レンズMP-ZE25-200)でパネルの一部分を拡大し、撮影を行った。撮影画像を2mm四方スケール相当に切り抜き、ダークスポットの発生面積比率を求め、下記の基準に従って耐久性を評価した。
 ランク1:ダークスポット発生率が、0.3%未満である
 ランク2:ダークスポット発生率が、0.3%以上1.0%未満である
 ランク3:ダークスポット発生率が、1.0%以上3.0%未満である
 ランク4:ダークスポット発生率が、3.0%以上5.0%未満である
 ランク5:ダークスポット発生率が、5.0%以上である
 評価結果を、下記表2に示す。なお、本発明のガスバリア性フィルムを用いて作製した有機EL素子において、上記黒点の評価がランク「3」以下であればよく、ランク「2」以下であることがより好ましく、ランク「1」であることが特に好ましい。
 また、本発明のガスバリア性フィルムを用いた有機EL素子の高温高湿条件(85℃85%RHの高温高湿下に500hr)下での保存安定性について、以下の式で示す保存前後の評価ランク差(ランク変化)を指標として、評価を行った。評価結果を表2に示す。
 評価ランク差(ランク変化)=保存後の評価ランク-保存前の評価ランク
 ランク変化の値が0に近づけば近づくほど、保存安定性に優れることを表し、1であればよく、0であれば特に好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000013
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000014
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000015
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000016
 上記表2の結果から明らかなように、本発明のガスバリア性フィルムは、比較例のバスバリア性フィルムよりも、ガスバリア性が高く、且つ保存安定性、特に高温高湿条件下での保存安定性に優れることが分かった。さらに、本発明のガスバリア性フィルムを用いた有機EL素子は、優れた耐湿熱性を有することが分かった。
 また、本発明のガスバリア性フィルムにおいて、層Aおよび層Bの二層から構成されるガスバリア層の場合では、ガスバリア性フィルム5および6は、ガスバリア性フィルム2~4、8~12、および14よりも優れた効果(高いガスバリア性且つ高い保存安定性)を示していることが分かった。これは、(1)「層A/層B(基材側)」の積層順であること、(2)層Aの膜密度が2.1~2.2g/cmであること、(3)層Aのケイ素に対する酸素の存在比(O/Si)が0.5~2.2であり、ケイ素に対する窒素の存在比(N/Si)が0~0.6であり、ケイ素に対する炭素の存在比(C/Si)が0~0.2であること、(4)層Bは、膜密度が1.9~2.2g/cmであること、(5)層Bに含有される金属元素がホウ素(B)、マグネシウム(Mg)、アルミニウム(Al)、カルシウム(Ca)、チタン(Ti)、鉄(Fe)、亜鉛(Zn)、ガリウム(Ga)、ゲルマニウム(Ge)、ジルコニウム(Zr)、インジウム(In)、およびロジウム(Rh)からなる群より選択されること、および(6)層Aに含有されるアルコール類が炭素数1~4のアルコールであることから得られた結果であると考えられる。
 また、層A、層Bおよび他のガスバリア層としてのPHPS層から構成されるガスバリア層の場合では、ガスバリア性フィルム18、19および20は、ガスバリア性フィルム20、25、45よりも優れた効果を示していることが分かった。これは、ガスバリア性フィルム18、19および20が上述した(2)~(6)を満たしているからこその結果であると考えられ、更にこれらの中で、最もよい効果を示しているガスバリア性フィルム18が上述した(1)~(6)を全て満たしていることから得られた結果であると考えられる。
 また、層A、層Bおよび蒸着膜から構成されるガスバリア層の場合では、蒸着膜の上に層A、または、層Bが形成される構成を有するガスバリア性フィルムにおいて優れた効果が得られていることが分かった。これは、蒸着膜付与によって、より効果的にガスバリア性が向上できること、および蒸着膜に生じる欠陥を層A、または、層Bが効果的に補修することにより得られる効果であると考えられる。
 なお、本出願は、2013年5月21日に出願された日本特許出願番号2013-107168号に基づいており、その開示内容は、参照により全体として引用されている。

Claims (10)

  1.  基材、および前記基材上にガスバリア層を有するガスバリア性フィルムであって、
     前記ガスバリア層は、下記一般式(1)で表されるケイ素化合物とアルコール類とを含有する塗布液を塗布し、改質処理して形成される層A、および下記一般式(1)で表されるケイ素化合物と第2族~第14族の金属元素(ただし、炭素およびケイ素を除く)より選択される少なくとも1種とを含有する塗布液を塗布し、改質処理して形成される層Bを有し、前記層Aと前記層Bとが隣接する、ガスバリア性フィルム。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
    (この際、R、R及びRは、それぞれ独立して、水素原子、置換若しくは非置換のアルキル基、置換若しくは非置換のアリール基、置換若しくは非置換のビニル基または置換若しくは非置換の(トリアルコキシシリル)アルキル基を表し、およびnは式:-[Si(R)(R)-N(R)]-の構成単位の数を表わす整数である。)
  2.  前記改質処理が、活性エネルギー線を照射することによって行われる、請求項1に記載のガスバリア性フィルム。
  3.  前記基材上に、前記層Bと、前記層Aと、をこの順で形成されてなるガスバリア層を有する、請求項1または2に記載のガスバリア性フィルム。
  4.  前記層Aは、膜密度が1.9~2.2g/cmであり、少なくともケイ素および酸素を含有し、かつケイ素に対する酸素の存在比(O/Si)が0.5~2.2であり、ケイ素に対する窒素の存在比(N/Si)が0~0.6であり、ケイ素に対する炭素の存在比(C/Si)が0~0.2であり、
     前記層Bは、膜密度が1.9~2.2g/cmである、請求項1~3のいずれか1項に記載のガスバリア性フィルム。
  5.  前記層Aは、膜密度が2.1~2.2g/cmである、請求項1~4のいずれか1項に記載のガスバリア性フィルム。
  6.  前記金属元素は、ホウ素(B)、マグネシウム(Mg)、アルミニウム(Al)、カルシウム(Ca)、チタン(Ti)、鉄(Fe)、亜鉛(Zn)、ガリウム(Ga)、ゲルマニウム(Ge)、ジルコニウム(Zr)、インジウム(In)、およびロジウム(Rh)からなる群より選択される少なくとも1種である、請求項1~5のいずれか1項に記載のガスバリア性フィルム。
  7.  前記アルコール類は、炭素数1~4のアルコールからなる群より選択される少なくとも1種である、請求項1~6のいずれか1項に記載のガスバリア性フィルム。
  8.  前記ガスバリア層は、蒸着法により形成された蒸着膜をさらに有する、請求項1~7のいずれか1項に記載のガスバリア性フィルム。
  9.  基材、および前記基材上に隣接された層Aと層Bとを含むガスバリア層を有するガスバリア性フィルムの製造方法であって、
     前記層Aの形成は、下記一般式(1)で表されるケイ素化合物とアルコール類とを含む塗布液(A)を塗布して、塗膜(A)を作製する工程と、前記塗膜(A)に活性エネルギー線を照射する工程と、を有し、
     前記層Bの形成は、下記一般式(1)で表されるケイ素化合物と第2族~第14族の金属元素(ただし、炭素およびケイ素を除く)より選択される少なくとも1種とを含む塗布液(B)を塗布して、塗膜(B)を作製する工程と、前記塗膜(B)に活性エネルギー線を照射する工程と、を有する、ガスバリア性フィルムの製造方法。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
    (この際、R、R及びRは、それぞれ独立して、水素原子、置換若しくは非置換のアルキル基、置換若しくは非置換のアリール基、置換若しくは非置換のビニル基または置換若しくは非置換の(トリアルコキシシリル)アルキル基を表し、およびnは式:-[Si(R)(R)-N(R)]-の構成単位の数を表わす整数である。)
  10.  請求項1~8のいずれか1項に記載のガスバリア性フィルム、または請求項9に記載の方法によって製造されるガスバリア性フィルムを有する、電子デバイス。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019036517A (ja) * 2017-08-18 2019-03-07 コニカミノルタ株式会社 塗布液、当該塗布液を用いたインクジェット用インク、封止膜及び封止膜の形成方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0538480A (ja) * 1990-12-05 1993-02-19 Shin Etsu Chem Co Ltd 耐熱絶縁塗膜の形成方法
WO2011074363A1 (ja) * 2009-12-14 2011-06-23 コニカミノルタホールディングス株式会社 バリアフィルム、その製造方法および有機光電変換素子
WO2012067186A1 (ja) * 2010-11-19 2012-05-24 コニカミノルタホールディングス株式会社 ガスバリア性フィルムの製造方法、及びガスバリア性フィルム
JP2012250181A (ja) * 2011-06-03 2012-12-20 Konica Minolta Holdings Inc バリアーフィルムの製造方法及び電子機器

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0538480A (ja) * 1990-12-05 1993-02-19 Shin Etsu Chem Co Ltd 耐熱絶縁塗膜の形成方法
WO2011074363A1 (ja) * 2009-12-14 2011-06-23 コニカミノルタホールディングス株式会社 バリアフィルム、その製造方法および有機光電変換素子
WO2012067186A1 (ja) * 2010-11-19 2012-05-24 コニカミノルタホールディングス株式会社 ガスバリア性フィルムの製造方法、及びガスバリア性フィルム
JP2012250181A (ja) * 2011-06-03 2012-12-20 Konica Minolta Holdings Inc バリアーフィルムの製造方法及び電子機器

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019036517A (ja) * 2017-08-18 2019-03-07 コニカミノルタ株式会社 塗布液、当該塗布液を用いたインクジェット用インク、封止膜及び封止膜の形成方法
JP7013832B2 (ja) 2017-08-18 2022-02-01 コニカミノルタ株式会社 塗布液、当該塗布液を用いたインクジェット用インク、封止膜及び封止膜の形成方法

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