WO2014192700A1 - ガスバリア性フィルムおよびその製造方法 - Google Patents

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伊藤 博英
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Definitions

  • the present invention relates to a gas barrier film and a method for producing the same, and more particularly to a gas barrier film used for an electronic device such as an organic electroluminescence (EL) element, a solar cell element, and a liquid crystal display.
  • EL organic electroluminescence
  • Measures for obtaining a gas barrier film applicable to electronic devices can be broadly divided into vacuum coating methods such as vapor deposition, sputtering, and CVD, and a dry coating method that deposits a gas barrier layer on a substrate and coating under normal pressure.
  • vacuum coating methods such as vapor deposition, sputtering, and CVD
  • dry coating method that deposits a gas barrier layer on a substrate and coating under normal pressure.
  • wet coating method in which a liquid is applied on a substrate and a gas barrier layer is formed on the substrate by drying and modification treatment (both dry coating method and wet coating method are IEEE JOURNAL OF SELECTED TOPICS IN QUANTUM ELECTRONICS, Vol10 45-57 (2004)).
  • a method by a sol-gel method using a metal alkoxide or the like as described in US Pat. No. 6,503,634 is known.
  • a metal oxide precursor as described in L. Prager et al., Chem. Eur. J. 2007, 13, 8522. How to quality is known.
  • WVTR 1 ⁇ 10 ⁇ 3 g / m 2 ⁇ day (40 ° C. 90% RH) or less.
  • the thin film formed by such a method has defects originating from the boundary between the island and the island because the influence of impurities existing on the surface and the growth of the thin film are formed through an island-like structure. The defect becomes a passage of moisture and the barrier property is lowered.
  • the wet coating method a production form such as roll-to-roll is possible, and it is expected that a high barrier film can be produced with high productivity. Also, according to the wet coating method, it was expected that there are few defects due to thin film growth.
  • the wet coating method after applying a barrier layer precursor that can be applied, heat, light are applied to the obtained coating film.
  • the barrier layer is formed by performing a modification treatment with oxygen, moisture, or the like. For this reason, there is a problem that defects and distortions are likely to occur due to the diffusion of unnecessary substances and the modification of the coating film during the modification treatment. In particular, the barrier layer is not sufficiently densified, and the film density is low as compared with a barrier layer produced by a dry coating method.
  • the barrier layer produced by the wet coating method is expected to have high productivity, but the barrier property is insufficient, or the barrier property tends to be lowered due to bending or elongation of the base material. There are problems such as these, and the present situation is that the solution is desired.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a means capable of further improving the gas barrier performance and the durability of the gas barrier performance in the gas barrier film.
  • first barrier layer having a predetermined film density (specifically, 1.5 to 2.1 g / cm 3 ) and containing an inorganic compound, a predetermined additive element containing silicon atoms and A barrier layer (second barrier layer) that is contained together with oxygen atoms and in which the abundance ratio of oxygen atoms and nitrogen atoms to silicon atoms is controlled to a value within a predetermined range is disposed on the same side surface of the substrate
  • the first material disposed on at least one surface of the substrate and having a film density of 1.5 to 2.1 g / cm 3 and containing an inorganic compound is provided.
  • At least one additive element (excluding silicon and carbon), silicon atoms and oxygen atoms, and the abundance ratio of oxygen atoms to silicon atoms (O / Si) is 1.4 to 2.2
  • a second barrier layer having an abundance ratio of nitrogen atoms to silicon atoms (N / Si) of 0 to 0.4.
  • the gas-barrier film which concerns on the said form, Comprising: The 1st coating liquid containing the said inorganic compound or its precursor is provided in the at least one surface of a base material.
  • a method for producing a gas barrier film which includes a step of applying to form a first coating film and modifying the first coating film to form a first barrier layer.
  • One embodiment of the present invention is a base material, and a first barrier layer disposed on at least one surface of the base material and having a film density of 1.5 to 2.1 g / cm 3 and containing an inorganic compound, At least one selected from the group consisting of elements of groups 2 to 14 of the long-period periodic table formed on the same side of the substrate as the first barrier layer is formed.
  • a first barrier layer disposed on at least one surface of the base material and having a film density of 1.5 to 2.1 g / cm 3 and containing an inorganic compound, At least one selected from the group consisting of elements of groups 2 to 14 of the long-period periodic table formed on the same side of the substrate as the first barrier layer is formed.
  • silicon atoms and oxygen atoms are contained, and the abundance ratio of oxygen atoms to silicon atoms (O / Si) is 1.4 to 2.2.
  • a second barrier layer having a nitrogen atom abundance ratio (N / Si) of 0 to 0.4.
  • Such a configuration provides a means for further improving the gas barrier performance and the durability of the gas barrier performance in the gas barrier film.
  • gas barrier film according to this embodiment is excellent in the gas barrier performance and the durability of the gas barrier performance is unknown, but is considered to be as follows.
  • a gas barrier layer (barrier layer) using a wet coating method is usually performed by applying a barrier layer precursor that can be applied, followed by evaporation of the solvent, condensation reaction / crosslinking reaction of the barrier layer precursor, This is performed by densifying the coating film by a modification treatment or the like.
  • the barrier layer formed by such a method retains the structure of the initial coating film at the time of releasing the solvent, and since the modification treatment is not complete, the film density is lower than the original value of the substance. Is also low.
  • the coating film when the coating film is densified and converted into a barrier layer, it is accompanied by a large physical and chemical structural change, but the densification of the barrier layer does not progress uniformly, thereby forming a barrier layer. There is also a feature that distortion occurs.
  • the second barrier layer having a predetermined composition coexists even when the film density of the first barrier layer is relatively small. It is considered that the strain in the barrier layer is relaxed, and as a result, the generation of cracks is suppressed, and the gas barrier performance and the durability thereof are improved.
  • the density of the first barrier layer is extremely low, the effect of the present invention is not exhibited, and therefore it is estimated that the density of the first barrier layer needs to be a value within a specific range. .
  • X to Y indicating a range means “X or more and Y or less”. Unless otherwise specified, measurement of operation and physical properties is performed under conditions of room temperature (20 to 25 ° C.) / Relative humidity 40 to 50%.
  • the gas barrier film according to one embodiment of the present invention includes a base material, a first barrier layer, and a second barrier layer.
  • the order thereof is not limited. That is, the base material / first barrier layer / second barrier layer may be disposed, or the base material / second barrier layer / first barrier layer may be disposed. From the viewpoint that the effects of the present invention are more remarkably exhibited, the arrangement of the base material / the first barrier layer / the second barrier layer (the base material, the first barrier layer, and the second barrier layer) Are preferably included in this order).
  • first barrier layer and the second barrier layer may be arranged independently.
  • the barrier layer closest to the substrate is the first barrier layer, and is the most from the substrate.
  • a configuration in which the far barrier layer is the second barrier layer is preferable.
  • the gas barrier film of the present invention may further contain other members.
  • the gas barrier film of the present invention is, for example, between the base material and the first barrier layer, between the first barrier layer and the second barrier layer, on the second barrier layer, or on the first barrier. You may have another member in the other surface of the base material in which the layer and the 2nd barrier layer are not formed.
  • the other members are not particularly limited, and members used for conventional gas barrier films can be used similarly or appropriately modified. Specifically, a barrier layer, an intermediate layer, a protective layer, a smooth layer, an anchor coat layer, a bleed-out prevention layer, and a moisture-desiccant desiccant that do not satisfy the above-described first barrier layer and second barrier layer. And a functional layer of an antistatic layer or an antistatic layer.
  • the gas barrier unit having the first barrier layer and the second barrier layer may be formed on one surface of the base material, or may be formed on both surfaces of the base material. Further, the gas barrier unit may include a layer having no gas barrier property.
  • the “barrier layer” means a layer having a water vapor transmission rate (WVTR) of less than 1 ⁇ 10 ⁇ 2 g / (m 2 ⁇ day) at 40 ° C. and 90%. Layers exceeding are not included in the concept of “barrier layer”.
  • the gas barrier property of the gas barrier film of the present invention is such that the water vapor permeability (WVTR) at 40 ° C. and 90% is preferably 1 ⁇ 10 ⁇ 3 g / (m 2 ⁇ day) or less, preferably 1 ⁇ 10 ⁇ 4 g / preferably (m 2 ⁇ day) or less, particularly preferably 1 ⁇ 10 -5 g / (m 2 ⁇ day) or less.
  • WVTR water vapor permeability
  • a plastic film or a plastic sheet is preferably used as the substrate, and a film or sheet made of a colorless and transparent resin is more preferably used.
  • the plastic film used is not particularly limited in material, thickness and the like as long as it can hold the first barrier layer, the second barrier layer, and 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
  • thermoplastic resins such as modified polycarbonate resins, fluorene ring-modified polyester resins, and acryloyl compounds.
  • the base material is preferably made of a heat resistant material. Specifically, a base material having a linear expansion coefficient of 1 ppm / K or more and 100 ppm / K or less and a glass transition temperature (Tg) of 100 ° C. or more and 500 ° C. or less is used.
  • Tg glass transition temperature
  • PET polyethylene terephthalate
  • PEN polyethylene naphthalate
  • PC polycarbonate
  • alicyclic polyolefin (for example, ZEONOR (registered trademark) 1600: 160 ° C, manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd.), polyarylate (PAr: 210 ° C), polyethersulfone (PES: 220 ° C), polysulfone (PSF: 190 ° C), cycloolefin copolymer (COC: Compound described in JP-A No.
  • the gas barrier film according to the present invention is used in combination with, for example, a polarizing plate
  • the retardation value of the gas barrier film is important.
  • the usage form of the gas barrier film in such an embodiment includes a gas barrier film using a base film having a retardation value of 10 nm or less and a circularly polarizing plate (1 ⁇ 4 wavelength plate + (1 ⁇ 2 wavelength plate) + straight line.
  • a polarizing plate is used in combination with a gas polarizing film using a base film having a retardation value of 100 nm to 180 nm, which can be used as a quarter wavelength plate. preferable.
  • 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 for 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, a primer layer, and a clear hard coat 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 barrier layer is provided, may be polished to improve smoothness.
  • the above-mentioned base material may be an unstretched film or a stretched film.
  • various known treatments for improving adhesion such as corona discharge treatment, flame treatment, oxidation treatment, plasma treatment, and smoothing described later. Layer stacking or the like may be performed, and it is preferable to combine the above treatments as necessary.
  • the first barrier layer has a film density of 1.5 to 2.1 g / cm 3 and includes an inorganic compound.
  • the method for measuring the film density in the present invention is not particularly limited as long as the film density can be measured. Specifically, a method of calculating from a weight difference before and after the formation of the barrier layer and a film thickness obtained by a method such as an electron microscope; a method of obtaining a film thickness etched with a hydrofluoric acid aqueous solution and a weight difference before and after the etching; Using XRR (X-ray reflectivity method), X-rays are incident on the sample surface at a very shallow angle, the X-ray intensity profile reflected in the incident angle versus the specular direction is measured, and the profile obtained by this measurement is simulated A method for optimizing simulation parameters by comparing with results is known.
  • XRR X-ray reflectivity method
  • the film density of the first barrier layer is essential to be 1.5 to 2.1 g / cm 3 as a value that causes various problems due to the relatively low film density. It is preferably 1.7 to 2.1 g / cm 3 , more preferably 1.9 to 2.1 g / cm 3 .
  • the inorganic compound contained in the first barrier layer is not particularly limited, and examples thereof include metal oxides, metal nitrides, metal carbides, metal oxynitrides, and metal oxycarbides.
  • oxides, nitrides, carbides, oxynitrides or oxycarbides containing one or more metals selected from Si, Al, In, Sn, Zn, Ti, Cu, Ce and Ta in terms of gas barrier performance are preferably used, and an oxide, nitride or oxynitride of a metal selected from Si, Al, In, Sn, Zn and Ti is more preferable, and in particular, an oxide of at least one of Si and Al, Nitride or oxynitride is preferred.
  • suitable inorganic compounds include composites such as silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride, silicon carbide, silicon oxycarbide, aluminum oxide, titanium oxide, or aluminum silicate. You may contain another element as a secondary component.
  • the content of the inorganic compound contained in the first barrier layer is not particularly limited, but is preferably 50% by weight or more, more preferably 80% by weight or more, and 95% by weight in the first barrier layer. More preferably, it is more preferably 98% by weight or more, and most preferably 100% by weight (that is, the first barrier layer is made of an inorganic compound).
  • the first barrier layer contains an inorganic compound and thus has a gas barrier property.
  • the gas barrier property of the first barrier layer is calculated using a laminate in which the first barrier layer is formed on the substrate, the water vapor permeability (WVTR) at 40 ° C. and 90% is 5 g / (m 2). ⁇ Day) or less, preferably 0.1 g / (m 2 ⁇ day) or less, more preferably 0.01 g / (m 2 ⁇ day) or less.
  • a typical method for forming the first barrier layer according to the present invention is a wet coating method (coating method).
  • the first barrier layer may be formed by a dry process as long as the above-described barrier layer having a relatively small film density is obtained.
  • a barrier layer formed by a wet coating method is a liquid containing an inorganic compound or a precursor thereof (referred to as “first coating liquid” in this specification) on at least one surface of the substrate.
  • the film is formed by modifying a coating film (also referred to as “first coating film” in this specification) formed by applying a coating process.
  • the method of forming a coating film by applying a liquid may be referred to as “wet coating method” or “coating method”, but these are all synonymous.
  • the film density of the barrier layer (gas barrier layer) formed by modifying the coating film obtained by the wet coating method (coating method) does not exceed 2.1. Is known.
  • a coating method for forming the 1st barrier layer based on this invention when using the compound containing silicon as an inorganic compound contained in a 1st barrier layer (It is preferable embodiment in this invention.
  • a coating method a case where a coating solution containing a silicon compound as a precursor of an inorganic compound is used as an example will be described below.
  • a preferable form for forming the first barrier layer is a sol-gel method using a silicon compound, which will be described later, or a method of forming by modifying polysilazane or polysiloxane (as a precursor of an inorganic compound).
  • a method of forming by modifying polysilazane or polysiloxane is more preferable, and a method of forming by modifying polysilazane is most preferable from the viewpoint of excellent barrier performance.
  • the silicon compound as the precursor of the inorganic compound contained in the first barrier layer is not particularly limited as long as a coating liquid containing the silicon compound can be prepared.
  • perhydropolysilazane organopolysilazane, silsesquioxane, tetramethylsilane, trimethylmethoxysilane, dimethyldimethoxysilane, methyltrimethoxysilane, trimethylethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, methyltriethoxysilane, Tetramethoxysilane, tetramethoxysilane, hexamethyldisiloxane, hexamethyldisilazane, 1,1-dimethyl-1-silacyclobutane, trimethylvinylsilane, methoxydimethylvinylsilane, trimethoxyvinylsilane, ethyltrimethoxysilane, dimethyldivinylsilane, dimethyl Ethoxyethynylsilane, diacetoxydimethylsilane, dimethoxymethyl-3,3,3-
  • a material made of an inorganic-organic hybrid polymer based on a Si—O—Si— network as disclosed in US Pat. No. 6,503,634 is also preferably used.
  • ORMOCER® It was developed for silicate research at the Fraunhofer Institute. These are defined as hydrolytic condensates of organopolysiloxanes or (semi-) metal compounds, especially silicon compounds, which are organic groups bonded to (semi-) metal atoms (organically polymerizable / polymerized) Or those that cannot be polymerized).
  • silicon compound other hydrolyzable / hydrolyzed metal compounds (eg, aluminum, boron, germanium, etc.) can be present.
  • organically modified polysiloxanes or (hetero-) silicate polycondensates are described in many publications.
  • Hybrid Organic-Inorganic Materials MRS Bulletin 26 (5), 364ff (2001) is referred to.
  • such materials are usually produced using the so-called sol-gel process, in which hydrolysis-sensitive monomers, or pre-condensed silanes, are optionally further cocondensable materials, for example Hydrolysis and in the presence of boron, germanium, zirconium, or titanium alkoxides, and optionally additional compounds or other additives such as dyes and fillers that can act as modifiers or network promoters.
  • the semi-metal- or metal-cation (M) of the copolymerizable material is incorporated into the Si—O—Si— skeleton as a heteroatom, so that Si—O—M— and M—O—M— Binding can occur.
  • polysilazane such as perhydropolysilazane and organopolysilazane; polysiloxane such as silsesquioxane, etc. are preferable in terms of film formation, fewer defects such as cracks, and less residual organic matter, and high gas barrier performance.
  • Polysilazane is more preferable, and perhydropolysilazane is particularly preferable because the barrier performance is maintained even when bent and under high temperature and high humidity conditions.
  • Polysilazane is a polymer having a silicon-nitrogen bond, such as SiO 2 , Si 3 N 4 having a bond such as Si—N, Si—H, or N—H, and ceramics such as both intermediate solid solutions SiO x N y. It is a precursor inorganic polymer.
  • the polysilazane preferably has the following structure.
  • 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.
  • the aryl group include aryl groups having 6 to 30 carbon atoms.
  • 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, terphenyl group; pentarenyl group, indenyl group, nap
  • 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, perhydropolysilazane and organopolysilazane may be selected as appropriate 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 a solution state dissolved in an organic solvent, and the commercially available product can be used as it is as the first barrier layer forming coating solution.
  • 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.
  • polysilazane examples include, but are not limited to, for example, a silicon alkoxide-added polysilazane obtained by reacting the polysilazane with a silicon alkoxide (Japanese Patent Laid-Open No. 5-23827), and a glycidol reaction.
  • a silicon alkoxide-added polysilazane obtained by reacting the polysilazane with a silicon alkoxide
  • glycidol-added polysilazane Japanese Patent Laid-Open No. 6-122852
  • alcohol-added polysilazane obtained by reacting alcohol
  • metal carboxylate obtained by reacting metal carboxylate Addition polysilazane (JP-A-6-299118), acetylacetonate complex-added polysilazane obtained by reacting a metal-containing acetylacetonate complex (JP-A-6-306329), metal obtained by adding metal fine particles Fine particle added policy Zhang such (JP-A-7-196986), and a polysilazane ceramic at low temperatures.
  • the content of polysilazane in the first barrier layer before the modification treatment may be 100% by weight when the total weight of the first barrier layer is 100% by weight.
  • the content of polysilazane in the layer is preferably 10% by weight or more and 99% by weight or less, and 40% by weight or more and 95% by weight or less. More preferably, it is 70 wt% or more and 95 wt% or less.
  • the method for forming the first barrier layer by the application method as described above is not particularly limited, and a known method can be applied. However, the first barrier layer formation containing a silicon compound and, if necessary, a catalyst in an organic solvent is possible. It is preferable to apply the coating liquid for coating by a known wet coating method, evaporate and remove the solvent, and then perform a modification treatment.
  • the solvent for preparing the first barrier layer-forming coating solution is not particularly limited as long as it can dissolve the silicon compound, but water and reactive groups that easily react with the silicon compound (for example, An organic solvent that does not contain a hydroxyl group or an amine group and is inert to the silicon compound is preferred, and an aprotic organic solvent is more preferred.
  • the solvent includes an aprotic solvent; for example, carbon such as aliphatic hydrocarbons, alicyclic hydrocarbons, aromatic hydrocarbons such as pentane, hexane, cyclohexane, toluene, xylene, solvesso, and turben.
  • Hydrogen solvents Halogen hydrocarbon solvents such as methylene chloride and trichloroethane; Esters such as ethyl acetate and butyl acetate; Ketones such as acetone and methyl ethyl ketone; Aliphatic ethers such as dibutyl ether, dioxane and tetrahydrofuran; Alicyclic ethers and the like Ethers: Examples include tetrahydrofuran, dibutyl ether, mono- and polyalkylene glycol dialkyl ethers (diglymes), and the like.
  • the solvent is selected according to purposes such as the solubility of the silicon compound and the evaporation rate of the solvent, and may be used alone or in the form of a mixture of two or more.
  • the concentration of the silicon compound in the first barrier layer-forming coating solution is not particularly limited and varies depending on the film thickness of the layer and the pot life of the coating solution, but is preferably 1 to 80% by weight, more preferably 5 to 50. % By weight, particularly preferably 10 to 40% by weight.
  • the first barrier layer forming coating solution preferably contains a catalyst in order to promote reforming.
  • a basic catalyst is preferable, and in particular, N, N-diethylethanolamine, N, N-dimethylethanolamine, 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 metal catalysts such as Pd compounds such as acid Pd, 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 (Example: 1% by weight). .
  • 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 (Example: 1% by weight).
  • the following additives can be used in the first barrier layer forming coating solution as necessary.
  • cellulose ethers, cellulose esters for example, ethyl cellulose, nitrocellulose, cellulose acetate, cellulose acetobutyrate, etc.
  • natural resins for example, rubber, rosin resin, etc., synthetic 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.
  • a sol-gel method can be used for forming the first barrier layer.
  • the coating liquid used when forming the modified layer by the sol-gel method preferably contains a silicon compound and at least one of a polyvinyl alcohol-based resin and an ethylene / vinyl alcohol copolymer. Further, the coating liquid preferably contains a sol-gel method catalyst, an acid, water, and an organic solvent. In the sol-gel method, a modified layer is obtained by polycondensation using such a coating solution.
  • a silicon compound it is preferable to use an alkoxide (alkoxysilane) represented by the general formula R A O Si (OR B ) p .
  • R A and R B each independently represents an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms
  • O represents an integer of 0 or more
  • p represents an integer of 1 or more.
  • Specific examples of the alkoxysilane include, for example, tetramethoxysilane (Si (OCH 3 ) 4 ), tetraethoxysilane (Si (OC 2 H 5 ) 4 ), and tetrapropoxysilane (Si (OC 3 H 7 ) 4. ), Tetrabutoxysilane (Si (OC 4 H 9 ) 4 ) and the like can be used.
  • the blending ratio of each is, as a weight ratio, polyvinyl alcohol resin: ethylene / vinyl alcohol copolymer.
  • the polymer is preferably 10: 0.05 to 10: 6.
  • the content of the polyvinyl alcohol-based resin and / or the ethylene / vinyl alcohol copolymer in the coating solution is in the range of 5 to 500 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the total amount of the above silicon compounds. It is preferable to prepare at a blending ratio of about 20 to 200 parts by weight.
  • the polyvinyl alcohol resin those obtained by saponifying polyvinyl acetate can be generally used.
  • polyvinyl alcohol resin examples include partially saponified polyvinyl alcohol resin in which several tens of percent of acetate groups remain, completely saponified polyvinyl alcohol in which acetate groups do not remain, or modified polyvinyl alcohol in which OH groups have been modified. Any of these resins may be used.
  • Specific examples of the polyvinyl alcohol-based resin include Kuraray Poval (registered trademark) manufactured by Kuraray Co., Ltd., and Gohsenol (registered trademark) manufactured by Nippon Synthetic Chemical Industry Co., Ltd.
  • a saponified product of a copolymer of ethylene and vinyl acetate that is, a product obtained by saponifying an ethylene-vinyl acetate random copolymer should be used.
  • Specific examples include partial saponification products in which several tens mol% of acetic acid groups remain to complete saponification products in which acetic acid groups remain only a few mol% or no acetic acid groups remain.
  • a saponification degree that is preferably 80 mol% or more, more preferably 90 mol% or more, and still more preferably 95 mol% or more from the viewpoint of gas barrier properties.
  • the content of repeating units derived from ethylene in the ethylene / vinyl alcohol copolymer is usually 0 to 50 mol%, preferably 20 to 45 mol%. It is preferable to use one.
  • ethylene-vinyl alcohol copolymer include Kuraray Co., Ltd., EVAL (registered trademark) EP-F101 (ethylene content: 32 mol%), Nippon Synthetic Chemical Industry Co., Ltd., Soarnol (registered trademark). D2908 (ethylene content; 29 mol%) and the like can be used.
  • the sol-gel catalyst mainly a polycondensation catalyst, a tertiary amine that is substantially insoluble in water and soluble in an organic solvent is used.
  • a tertiary amine that is substantially insoluble in water and soluble in an organic solvent is used.
  • N, N-dimethylbenzylamine, tripropylamine, tributylamine, tripentylamine, and the like can be used.
  • the acid is used as a catalyst for the sol-gel method, mainly as a catalyst for hydrolysis of an alkoxide or a silane coupling agent.
  • the acid include mineral acids such as sulfuric acid, hydrochloric acid, and nitric acid, organic acids such as acetic acid and tartaric acid, and the like.
  • the coating solution preferably contains water in a proportion of 0.1 to 100 mol, preferably 0.8 to 2 mol, relative to 1 mol of the total molar amount of the alkoxide.
  • organic solvent used in the coating solution by the sol-gel method for example, methyl alcohol, ethyl alcohol, n-propyl alcohol, isopropyl alcohol, n-butanol, and the like can be used.
  • methyl alcohol, ethyl alcohol, n-propyl alcohol, isopropyl alcohol, n-butanol, and the like can be used.
  • ethylene / vinyl alcohol copolymer solubilized in a solvent for example, a commercially available product as Soarnol (registered trademark) can be used.
  • Soarnol registered trademark
  • a silane coupling agent or the like can be added to the coating solution by the sol-gel method.
  • Method for applying first barrier layer forming coating solution As a method for applying the first barrier layer forming coating solution, 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 per first barrier layer is preferably about 10 nm to 10 ⁇ m after drying, more preferably 15 nm to 1 ⁇ m, and further preferably 20 to 500 nm. Preferred (Example: 150 nm). If the film thickness is 10 nm or more, sufficient barrier properties can be obtained, and if it is 10 ⁇ 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 first barrier layer 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 lower in consideration of deformation of the base material 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 with a controlled oxygen concentration.
  • the coating film obtained by applying the first barrier layer forming coating solution may include a step of removing moisture before or during the modification treatment.
  • a method for removing moisture a form of dehumidification while maintaining a low humidity environment is preferable. Since humidity in a low-humidity environment varies depending on temperature, a preferable form is shown for the relationship between temperature and humidity by defining the dew point temperature.
  • a preferable dew point temperature is 4 ° C. or lower (temperature 25 ° C./humidity 25%), a more preferable dew point temperature is ⁇ 5 ° C.
  • the time for maintaining the dew point temperature of the first barrier layer is It is preferable to set appropriately depending on the film thickness. Under the condition that the film thickness of the first barrier layer is 1.0 ⁇ m or less, it is preferable that the dew point temperature is ⁇ 5 ° C. or less and the maintaining time is 1 minute or more.
  • the lower limit of the dew point temperature is not particularly limited, but is usually ⁇ 50 ° C. or higher, and preferably ⁇ 40 ° C. or higher. This is a preferred form from the viewpoint of promoting the dehydration reaction of the first barrier layer converted to silanol by removing water before or during the modification treatment.
  • the modification treatment of the first barrier layer formed by the coating method in the present invention refers to a conversion reaction of a silicon compound to silicon oxide, silicon oxynitride, or the like. Specifically, the gas barrier film of the present invention is entirely formed. The process which forms the inorganic thin film of the level which can contribute to expressing gas barrier property as.
  • the conversion reaction of the silicon compound to silicon oxide or silicon oxynitride can be applied by appropriately selecting a known method.
  • Specific examples of the modification treatment include plasma treatment, ultraviolet irradiation treatment, and heat treatment.
  • modification by heat treatment formation of a silicon oxide film or a silicon oxynitride layer by a substitution reaction of a silicon compound requires a high temperature of 450 ° C. or higher, so that it is difficult to adapt to a flexible substrate such as plastic. . For this reason, it is preferable to perform the heat treatment in combination with other reforming treatments.
  • a plasma treatment capable of a conversion reaction at a lower temperature or a conversion reaction by ultraviolet irradiation treatment is preferable.
  • a known method can be used for the plasma treatment that can be used as the reforming 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 under atmospheric pressure as compared with the conditions of a normal CVD method, the gas mean free process is very short, so that a very homogeneous film can be obtained.
  • nitrogen gas or a gas containing Group 18 atoms 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.
  • the modification treatment can be efficiently performed by heat-treating the coating film containing the silicon compound in combination with another modification treatment, preferably an excimer irradiation treatment described later.
  • a layer is formed using a sol-gel method
  • the heating conditions are preferably 50 to 300 ° C., more preferably 70 to 200 ° C., preferably 0.005 to 60 minutes, more preferably 0.01 to 10 minutes. Condensation can be performed to form a first barrier layer.
  • the heat treatment for example, a method of heating a coating film by contacting a substrate with a heating element such as a heat block, a method of heating an atmosphere by an external heater such as a resistance wire, an infrared region such as an IR heater
  • a heating element such as a heat block
  • an external heater such as a resistance wire
  • an infrared region such as an IR heater
  • the temperature of the coating film during the heat treatment is preferably adjusted appropriately in the range of 50 to 250 ° C, and more preferably in the range of 50 to 120 ° C.
  • the heating time is preferably in the range of 1 second to 10 hours, more preferably in the range of 10 seconds to 1 hour.
  • UV irradiation treatment As one of the modification treatment methods, treatment by ultraviolet irradiation is preferable. Ozone and active oxygen atoms generated by ultraviolet rays (synonymous with ultraviolet light) have high oxidation ability, and can form silicon oxide films or silicon oxynitride films with high density and insulation at low temperatures It is.
  • the base material is heated, and O 2 and H 2 O contributing to ceramicization (silica conversion), an ultraviolet absorber, and polysilazane itself are excited and activated.
  • the ceramicization is promoted, and the obtained first barrier layer becomes denser. Irradiation with ultraviolet rays is effective at any time after the formation of the coating film.
  • 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 substrate carrying the first barrier layer to be irradiated is not damaged.
  • a 2 kW (80 W / cm ⁇ 25 cm) lamp is used, and the strength of the base material surface is 20 to 300 mW / cm 2 , preferably 50 to 200 mW / cm.
  • the distance between the base material and the ultraviolet irradiation lamp is set so as to be 2, and irradiation can be performed for 0.1 seconds to 10 minutes.
  • the substrate temperature during ultraviolet irradiation treatment is 150 ° C. or more
  • the properties of the substrate are impaired, such as deformation of the substrate or deterioration of its strength.
  • a modification treatment at a higher temperature is possible.
  • the substrate temperature at the time of ultraviolet irradiation there is no general upper limit for the substrate temperature at the time of ultraviolet irradiation, and it can be appropriately set by those skilled in the art depending on the type of substrate.
  • 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.
  • the ultraviolet rays from the generation source are reflected by the reflector and then applied to the first barrier layer. It is preferable to apply.
  • UV irradiation can be applied to both batch processing and continuous processing, and can be appropriately selected depending on the shape of the substrate used.
  • the laminated body having the first barrier layer on the surface can be processed in an ultraviolet baking furnace equipped with the above-described ultraviolet ray generation source.
  • the ultraviolet baking furnace itself is generally known.
  • an ultraviolet baking furnace manufactured by I-Graphics Co., Ltd. can be used.
  • the laminated body which has a 1st barrier layer on the surface is a elongate film form, it irradiates an ultraviolet-ray continuously in the drying zone equipped with the above ultraviolet-ray generation sources, conveying this. Can be made into ceramics.
  • the time required for the ultraviolet irradiation is generally from 0.1 second to 10 minutes, preferably from 0.5 second to 3 minutes, depending on the base material used and the composition and concentration of the first barrier layer.
  • the most preferable modification treatment method is 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 possessed by the active oxygen, ozone and ultraviolet radiation, the polysilazane coating 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 preferably present in the reaction during UV irradiation.
  • vacuum ultraviolet rays are absorbed by oxygen and the efficiency in the ultraviolet irradiation process is likely to be lowered
  • 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.
  • the illuminance of the vacuum ultraviolet light on the coating surface received by the polysilazane coating is preferably 1 mW / cm 2 to 10 W / cm 2 , more preferably 30 mW / cm 2 to 200 mW / cm 2. preferably, further preferably at 50mW / cm 2 ⁇ 160mW / cm 2. If it is less than 1 mW / cm 2, there is a concern that the reforming efficiency is greatly reduced. If it exceeds 10 W / cm 2 , there is a concern that the coating film may be ablated or the substrate may be damaged.
  • It irradiation energy amount of the VUV in the coated surface is preferably 10 ⁇ 10000mJ / cm 2, more preferably 100 ⁇ 8000mJ / cm 2, a 200 ⁇ 6000mJ / cm 2 Is more preferable (Example: 6000 mJ / cm 2 ). Is less than 10 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.
  • Si—H bonds and N—H bonds in perhydropolysilazane are cleaved relatively easily by excitation with vacuum ultraviolet irradiation and the like. It is considered that they are recombined as N (a dangling bond of Si may be formed). That is, the cured as SiN y composition without oxidizing. In this case, the polymer main chain is not broken. The breaking of Si—H bonds and N—H bonds is promoted by the presence of a catalyst and heating. The cut H is released out of the membrane as H 2 .
  • Adjustment of the composition of the silicon oxynitride of the layer obtained by subjecting the polysilazane-containing layer to vacuum ultraviolet irradiation can be performed by controlling the oxidation state by appropriately combining the oxidation mechanisms (I) to (IV) described above. .
  • the SiO absorbance is calculated from the absorption (absorbance) at about 1160 cm ⁇ 1 and the SiN absorbance is about 840 cm ⁇ 1 . It shows that conversion to the ceramic close
  • the SiO / SiN ratio which is an index of the degree of conversion to ceramics, is 0.3 or more, preferably 0.5 or more. If it is less than 0.3, the expected gas barrier property may not be obtained.
  • a measuring method of silica conversion rate ( x in SiOx) it can measure using XPS method, for example.
  • the film composition of the first barrier layer can be measured by measuring the atomic composition ratio using an XPS surface analyzer. It can also be measured by cutting the first barrier layer and measuring the cut surface of the cut surface with an XPS surface analyzer.
  • the first barrier layer described above may be a single layer or a laminated structure of two or more layers. At this time, when the first barrier layer has a laminated structure of two or more layers, the first barrier layers may have the same composition or different compositions. Further, when the first barrier layer has a laminated structure of two or more layers, the first barrier layer may be composed only of a layer formed by a vacuum film forming method, or only from a layer formed by a coating method. It may be a combination of a layer formed by a vacuum film forming method and a layer formed by a coating method.
  • the first barrier layer preferably contains a nitrogen element or a carbon element from the viewpoint of stress relaxation and absorption of ultraviolet rays used for forming the second barrier layer described later.
  • a nitrogen element or a carbon element from the viewpoint of stress relaxation and absorption of ultraviolet rays used for forming the second barrier layer described later.
  • the chemical composition of the first barrier layer can be controlled by the type and amount of the silicon compound and the like when forming the first barrier layer, and the conditions when modifying the layer containing the silicon compound.
  • the second barrier layer is a layer provided on the top of the first barrier layer or between the base material and the first barrier layer, and is composed of elements of Groups 2 to 14 of the long-period periodic table. At least one element selected from the group (excluding silicon and carbon), a silicon atom and an oxygen atom, and an abundance ratio of oxygen atom to silicon atom (O / Si) of 1.4 to 2 2 and the abundance ratio of nitrogen atoms to silicon atoms (N / Si) is 0 to 0.4.
  • the second barrier layer according to the present invention includes at least one element (except silicon and carbon) selected from the group consisting of elements of Groups 2 to 14 of the long-period periodic table (excluding silicon and carbon). It is also characterized in that it is also referred to as “element”.
  • additive elements include, for example, 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), praseodymium (Pr), neodymium Nd), promethium (Pm), samarium (S
  • boron (B), magnesium (Mg), aluminum (Al), calcium (Ca), titanium (Ti), chromium (Cr), manganese (Mn), iron (Fe), cobalt (Co), Copper (Cu), zinc (Zn), gallium (Ga), zirconium (Zr), silver (Ag), and indium (In) are preferable, and boron (B), magnesium (Mg), aluminum (Al), and calcium (Ca ), Titanium (Ti), zinc (Zn), gallium (Ga), germanium (Ge), zirconium (Zr), and indium (In), more preferably boron (B), magnesium (Mg), aluminum (Al), Calcium (Ca), titanium (Ti), zinc (Zn), and zirconium (Zr) are more preferable, and boron (B), magnesium ( g), aluminum (Al), calcium (Ca), iron (Fe), gallium (Ga), and indium (In) are more preferable.
  • Boron (B), aluminum (Al), gallium (Ga), and indium (In) Is more preferable, boron (B) and aluminum (Al) are particularly preferable, and aluminum (Al) is most preferable.
  • Group 13 elements such as boron (B), aluminum (Al), gallium (Ga), and indium (In) have a trivalent valence, and the valence is insufficient compared to the tetravalent valence of silicon. Therefore, the flexibility of the film is increased. Due to this improvement in flexibility, defects are repaired and the second barrier layer becomes a dense film, and the gas barrier properties are improved.
  • the additive element may be present alone or in the form of a mixture of two or more.
  • the second barrier layer essentially contains silicon atoms and oxygen atoms in addition to the above-described additive elements, and the abundance ratio of oxygen atoms to silicon atoms (O / Si) is 1.4 to 2.2. Another characteristic is that the abundance ratio of nitrogen atoms to silicon atoms (N / Si) is 0 to 0.4.
  • the abundance ratio of oxygen atoms to silicon atoms (O / Si) is 1.4 to 2.2” means that O / Si is 1.4 to 2 as an average of the entire second barrier layer. .2 means.
  • the abundance ratio of nitrogen atoms to silicon atoms (N / Si) is 0 to 0.4” means that the average of the entire second barrier layer is N / Si 0 to 0.4. Means.
  • the value of O / Si is preferably 1.6 to 2.1.
  • a method of controlling the value of O / Si it can be controlled by a modification process described later. For example, when the oxygen concentration during reforming is low, the value of O / Si tends to decrease, and when the oxygen concentration during reforming is high, the value of O / Si tends to increase.
  • coating on the resin base material since the water
  • the value of N / Si is preferably 0 to 0.3, more preferably 0 to 0.2.
  • the value of N / Si tends to be small.
  • the value of N / Si tends to increase.
  • the O / Si and the N / Si can be measured by the following method. That is, the composition profile of the second barrier layer can be obtained by combining an Ar sputter etching apparatus and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS).
  • XPS X-ray photoelectron spectroscopy
  • 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.
  • FIB focused ion beam
  • the film density of the second barrier layer is preferably 1.5 to 2.5 g / cm 3 .
  • the method for forming the second barrier layer is not particularly limited, and any of the dry coating method and the wet coating method described in Non-Patent Document 1 can be used. However, from the viewpoint of improving productivity, the wet coating method is preferably used.
  • the second barrier layer is preferably formed by quality treatment.
  • the case where the second barrier layer is formed by such a method will be described as an example.
  • Polysilazane A specific example of polysilazane is the same as the content described in the section of “First Barrier Layer” above, and thus description thereof is omitted here.
  • perhydropolysilazane is particularly preferable from the viewpoints of film forming properties, few defects such as cracks, few residual organic substances, and that barrier performance is maintained even when bent and under high temperature and high humidity conditions. .
  • additive compound The kind of additive compound is not particularly limited, and any compound can be used as the additive compound as long as it is a compound containing the above-described additive element.
  • gibbsite, sanidine sapphire, aluminum oxide, aluminum hydroxide oxide, aluminum bromide, aluminum twelve boride, aluminum nitrate, muscovite, aluminum hydroxide, lithium aluminum hydride, cedar, spinel, diaspore, HI
  • Magnesium compounds include: zinc green coconut, magnesium sulfite, magnesium benzoate, carnalite, magnesium perchlorate, magnesium peroxide, talc, dolomite, olivine, magnesium acetate, magnesium oxide, serpentine, magnesium bromide, nitric acid
  • Examples include magnesium, magnesium hydroxide, spinel, ordinary amphibole, ordinary pyroxene, magnesium fluoride, magnesium sulfide, magnesium sulfate, and rhododendron.
  • Calcium compounds include: Araleite, Calcium Sulfite, Calcium Benzoate, Egyptian Blue, Calcium Chloride, Calcium Chloride Hydroxide, Calcium Chlorate, Ash Chromium Meteorite, Scheelite, Pumiceite, Wollastonite, Calcium Peroxide, Calcium perphosphate, calcium cyanamide, calcium hypochlorite, calcium cyanide, calcium bromide, calcium biperphosphate, calcium oxalate, calcium bromate, calcium nitrate, calcium hydroxide, hornblende, ordinary pyroxene, Calcium fluoride, fluorapatite, calcium iodide, calcium iodate, johansen pyroxene, calcium sulfide, calcium sulfate, chlorite, chlorite, chlorite, apatite, apatite, calcium phosphate and the like.
  • gallium compound examples include gallium oxide (III), gallium hydroxide (III), gallium nitride, gallium arsenide, gallium iodide (III), gallium phosphate, and the like.
  • boron compounds include boron oxide, boron tribromide, boron trifluoride, boron triiodide, sodium cyanoborohydride, diborane, boric acid, trimethyl borate, borax, borazine, borane, and boronic acid. It is done.
  • germanium compounds include various organic germanium compounds, inorganic germanium compounds, germanium oxide, and the like.
  • Examples of the indium compound include indium oxide and indium chloride.
  • titanium compounds examples include titanium oxide and titanium chloride.
  • zirconium compound examples include zirconium oxide and zirconium chloride.
  • Zinc compounds include zinc oxide and zinc chloride.
  • an additive element alkyl compound or alkoxide compound is used as the additive compound. It is preferable. Further, an amide compound as an additive element, an imide compound as an additive element, or a hydroxide compound as an additive element may be used.
  • the “additive element alkyl compound”, “additive element alkoxide compound”, “additive element amide compound”, “additive element imide compound”, and “additive element hydroxide compound” are respectively added to the additive element. It refers to a compound having at least one alkyl group, alkoxy group, amide group, imide group, or hydroxy group bonded to it. In addition, you may use an additive compound individually or in mixture of 2 or more types. In addition, as the additive compound, a commercially available product or a synthetic product may be used.
  • alkyl compounds used as additive compounds alkyl-substituted products of various metals are used.
  • trimethylaluminum, triethylaluminum, diisobutylaluminum hydride, diethylzinc, ethylzinc chloride, ethylmagnesium bromide are commercially available. Etc. are preferably used.
  • alkoxide compound examples include beryllium (Be), boron (B), magnesium (Mg), aluminum (Al), silicon (Si), 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), praseodymium (Pr) , Neodymium (Nd), promethium (Pm), samarium (Sm
  • alkoxide compound examples include, for example, beryllium acetylacetonate, trimethyl borate, triethyl borate, tri-n-propyl borate, triisopropyl borate, tri-n-butyl borate, tri-tert-borate Butyl, 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 n-buty
  • An alkoxide compound having an acetylacetonate group is also preferable.
  • the acetylacetonate group is preferable because it has an interaction with the central element of the alkoxide compound due to the carbonyl structure, so that handling is easy. More preferably, a compound having a plurality of alkoxide groups or acetylacetonate groups is more preferable from the viewpoint of reactivity and film composition.
  • a central element of alkoxide an element that easily forms a coordinate bond with a nitrogen atom in polysilazane is preferable, and aluminum (Al), iron (Fe), or boron (B) having high Lewis acidity is more preferable.
  • More preferred alkoxide compounds are, specifically, triisopropyl borate, aluminum trisec-butoxide, aluminum ethyl acetoacetate diisopropylate, calcium isopropoxide, titanium tetraisopropoxide, gallium isopropoxide, aluminum diisopropoxide. Rate mono sec-butyrate, aluminum ethyl acetoacetate di n-butyrate, or aluminum diethyl acetoacetate mono n-butyrate.
  • alkoxide compound a commercially available product or a synthetic product may be used.
  • commercially available products include, for example, AMD (aluminum diisopropylate monosec-butyrate), ASBD (aluminum secondary butyrate), ALCH (aluminum ethyl acetoacetate diisopropylate), ALCH-TR (aluminum tris).
  • Ethyl acetoacetate Ethyl acetoacetate
  • aluminum chelate M aluminum alkyl acetoacetate / diisopropylate
  • aluminum chelate D aluminum chelate
  • aluminum chelate A W
  • AL-M acetoalkoxy aluminum diisopropylate, Ajinomoto Fine Chemical Co., Ltd.
  • Moth Chicks series manufactured by Matsumoto Fine Chemical Co., Ltd.
  • an alkoxide compound when using an alkoxide compound, it is preferable to mix the said compound with the solution containing polysilazane in inert gas atmosphere. This is to prevent the alkoxide compound from reacting with moisture and oxygen in the air and causing intense oxidation.
  • the solvent for preparing the second barrier layer-forming coating solution is not particularly limited as long as it can dissolve the polysilazane and the additive compound, but water and reactive groups that easily react with polysilazane (for example, , A hydroxyl group, an amine group, etc.) and an inert organic solvent with respect to polysilazane is preferred, and an aprotic organic solvent is more preferred.
  • the solvent includes an aprotic solvent; for example, carbon such as aliphatic hydrocarbons, alicyclic hydrocarbons, aromatic hydrocarbons such as pentane, hexane, cyclohexane, toluene, xylene, solvesso, and turben.
  • an aprotic solvent for example, carbon such as aliphatic hydrocarbons, alicyclic hydrocarbons, aromatic hydrocarbons such as pentane, hexane, cyclohexane, toluene, xylene, solvesso, and turben.
  • Hydrogen solvents Halogen hydrocarbon solvents such as methylene chloride and trichloroethane; Esters such as ethyl acetate and butyl acetate; Ketones such as acetone and methyl ethyl ketone; Aliphatic ethers such as dibutyl ether, dioxane and tetrahydrofuran; Alicyclic ethers and the like Ethers: Examples include tetrahydrofuran, dibutyl ether, mono- and polyalkylene glycol dialkyl ethers (diglymes), and the like.
  • the said solvent may be used independently or may be used with the form of a 2 or more types of mixture.
  • the concentration of polysilazane in the second barrier layer-forming coating solution is not particularly limited and varies depending on the layer thickness and the pot life of the coating solution, but is preferably 1 to 80% by weight, more preferably 5 to 50% by weight. %, Particularly preferably 10 to 40% by weight.
  • the amount of the additive compound used in the second barrier layer forming coating solution is preferably 0.01 to 10 times, more preferably 0.06 to 6 times the solid weight of polysilazane.
  • the additive element is preferably 1 mol% to 30 mol%, more preferably 5 mol% to 20 mol% with respect to 1 mol of the silicon atom. It is preferable to use an additive compound so as to be in the range. If it is this range, the 2nd barrier layer based on this invention can be obtained efficiently.
  • the second barrier layer forming coating solution preferably contains a catalyst in order to promote reforming.
  • a basic catalyst is preferable, and in particular, N, N-diethylethanolamine, N, N-dimethylethanolamine, 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 metal catalysts such as Pd compounds such as acid Pd, 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 amount of the catalyst to be in this range, it is possible to avoid excessive silanol formation due to rapid progress of the reaction, reduction in film density, increase in film defects, and the like.
  • the following additives may be used as necessary.
  • cellulose ethers, cellulose esters for example, ethyl cellulose, nitrocellulose, cellulose acetate, cellulose acetobutyrate, etc.
  • natural resins for example, rubber, rosin resin, etc., synthetic 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 for applying second barrier layer forming coating solution As a method of applying the second barrier layer forming coating solution, 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 per second barrier layer is preferably about 1 nm to 10 ⁇ m after drying, more preferably 10 nm to 1 ⁇ m, and further preferably 20 to 500 nm. preferable. If the film thickness is 1 nm or more, sufficient barrier properties can be obtained, and if it is 10 ⁇ m or less, stable coating properties can be obtained at the time of layer formation, and high light transmittance can be realized.
  • the method for removing moisture from the coating film obtained by applying the second barrier layer forming coating solution is the same as that described in the section of “First Barrier Layer”. Description is omitted.
  • the solvent contained in the coating film is removed by evaporation, and then ultraviolet rays, electron beams, X-rays, ⁇ rays, ⁇
  • a method of carrying out the modification treatment by irradiating active energy rays such as rays, ⁇ rays and neutron rays is preferable.
  • active energy rays such as rays, ⁇ rays and neutron rays
  • irradiation treatment with ultraviolet rays particularly vacuum ultraviolet rays
  • the illuminance of the vacuum ultraviolet light on the surface of the coating film formed from the second barrier layer forming coating solution is preferably 1 mW / cm 2 to 10 W / cm 2 , and preferably 30 mW / cm 2. more preferably from ⁇ 200mW / cm 2, further preferably at 50mW / cm 2 ⁇ 160mW / cm 2. If it is less than 1 mW / cm 2, there is a concern that the reforming efficiency is greatly reduced. If it exceeds 10 W / cm 2 , there is a concern that the coating film may be ablated or the substrate may be damaged.
  • the irradiation energy amount (irradiation amount) of vacuum ultraviolet rays on the coating film surface formed from the second barrier layer forming coating solution is preferably 10 to 10000 mJ / cm 2 , and preferably 100 to 8000 mJ / cm 2 . More preferably, it is 200 to 6000 mJ / cm 2 . If 10 mJ / cm 2 or more sufficient modification is made, possibility of thermal deformation of the cracks and the substrate due to excessive modification is reduced if 10000 mJ / cm 2 or less.
  • the method for modifying the coating film for forming the second barrier layer is not limited to the ultraviolet irradiation treatment described above.
  • a heat treatment at 40 ° C. or higher, an infrared heat treatment, A reforming treatment such as a wet heat treatment of 80% or more, an oxidation treatment with oxygen, or an electron beam treatment can be used as well.
  • the second barrier layer described above may be a single layer or a laminated structure of two or more layers. At this time, when the second barrier layer has a laminated structure of two or more layers, each second barrier layer may have the same composition or a different composition as long as the above conditions are satisfied.
  • the gas barrier film of the present invention may have an intermediate layer between the first barrier layer and the second barrier layer for the purpose of stress relaxation and the like.
  • a method of forming the intermediate layer a method of forming a polysiloxane modified layer can be applied.
  • a coating liquid containing polysiloxane is applied on the first barrier layer by a wet coating method and dried, and then the coating film obtained by drying is irradiated with vacuum ultraviolet rays to obtain an intermediate.
  • a method of forming a layer is a method of forming a layer.
  • the coating solution used for forming the intermediate layer preferably contains polysiloxane and an organic solvent.
  • the polysiloxane applicable to the formation of the intermediate layer is not particularly limited, but an organopolysiloxane represented by the following general formula (6) is particularly preferable.
  • organopolysiloxane represented by the following general formula (IV) will be described as an example of polysiloxane.
  • R 8 to R 13 each independently represents an organic group having 1 to 8 carbon atoms. At this time, at least one of R 8 to R 13 is an alkoxy group or a hydroxyl group. M is an integer of 1 or more.
  • Examples of the organic group having 1 to 8 carbon atoms represented by R 8 to R 13 include halogenated alkyl groups such as ⁇ -chloropropyl group and 3,3,3-trifluoropropyl group, vinyl groups, and phenyl groups.
  • (Meth) acrylic acid ester groups such as ⁇ -methacryloxypropyl group, epoxy-containing alkyl groups such as ⁇ -glycidoxypropyl group, mercapto-containing alkyl groups such as ⁇ -mercaptopropyl group, ⁇ -aminopropyl group, etc.
  • Isocyanate-containing alkyl groups such as aminoalkyl groups and ⁇ -isocyanatopropyl groups, linear or branched alkyl groups such as methyl groups, ethyl groups, n-propyl groups and isopropyl groups, alicyclic groups such as cyclohexyl groups and cyclopentyl groups Linear or branched alkyl such as alkyl group, methoxy group, ethoxy group, n-propoxy group, isopropoxy group Alkoxy group, an acetyl group, a propionyl group, a butyryl group, valeryl group, an acyl group such as caproyl group, and a hydroxyl group.
  • an organopolysiloxane having m of 1 or more and a polystyrene equivalent weight average molecular weight of 1,000 to 20,000 is particularly preferred. If the weight average molecular weight in terms of polystyrene of the organopolysiloxane is 1,000 or more, the protective layer to be formed is hardly cracked, and water vapor barrier properties can be maintained. The intermediate layer is sufficiently cured, so that a sufficient hardness can be obtained as a protective layer.
  • examples of the organic solvent applicable to the formation of the intermediate layer include alcohol solvents, ketone solvents, amide solvents, ester solvents, aprotic solvents, and the like.
  • alcohol solvents are preferable among the above organic solvents.
  • Examples of the coating method for the coating liquid for forming the intermediate layer include spin coating, dipping, roller blade, and spraying.
  • the thickness of the intermediate layer formed by the coating liquid for forming the intermediate layer is preferably in the range of 100 nm to 10 ⁇ m. If the thickness of the intermediate layer is 100 nm or more, gas barrier properties under high temperature and high humidity can be ensured. Moreover, if the thickness of the intermediate layer is 10 ⁇ m or less, stable coating properties can be obtained when forming the intermediate layer, and high light transmittance can be realized.
  • the intermediate layer generally has a film density of 0.35 to 1.2 g / cm 3 , preferably 0.4 to 1.1 g / cm 3 , more preferably 0.5 to 1.0 g / cm 3. It is. If the film density is 0.35 g / cm 3 or more, sufficient mechanical strength of the coating film can be obtained.
  • the intermediate layer in the present invention is obtained by applying a coating solution containing polysiloxane onto the first barrier layer by a wet coating method and drying it, and then irradiating the dried coating film (polysiloxane coating film) with vacuum ultraviolet rays. By forming.
  • the vacuum ultraviolet ray used for forming the intermediate layer As the vacuum ultraviolet ray used for forming the intermediate layer, the vacuum ultraviolet ray by the vacuum ultraviolet ray irradiation treatment similar to that described in the formation of the barrier layer can be applied.
  • a protective layer containing an organic compound may be provided on the uppermost barrier layer.
  • an organic resin such as an organic monomer, oligomer or polymer, or an organic-inorganic composite resin layer using a siloxane or silsesquioxane monomer, oligomer or polymer having an organic group is preferably used.
  • These organic resins or organic-inorganic composite resins preferably have a polymerizable group or a crosslinkable group, contain these organic resins or organic-inorganic composite resins, and contain a polymerization initiator, a crosslinking agent, etc. as necessary.
  • the “crosslinkable group” is a group that can crosslink the binder polymer by a chemical reaction that occurs during light irradiation treatment or heat treatment.
  • the chemical structure is not particularly limited as long as it is a group having such a function.
  • the functional group capable of addition polymerization include cyclic ether groups such as an ethylenically unsaturated group and an epoxy group / oxetanyl group.
  • the functional group which can become a radical by light irradiation may be sufficient, and as such a crosslinkable group, a thiol group, a halogen atom, an onium salt structure etc. are mentioned, for example.
  • ethylenically unsaturated groups are preferable, and include functional groups described in paragraphs “0130” to “0139” of JP-A No. 2007-17948.
  • the protective layer can contain an inorganic material. Inclusion of an inorganic material generally leads to an increase in the elastic modulus of the protective layer.
  • the elastic modulus of the protective layer can be adjusted to a desired value by appropriately adjusting the content ratio of the inorganic material.
  • inorganic fine particles having a number average particle diameter of 1 to 200 nm are preferable, and inorganic fine particles having a number average particle diameter of 3 to 100 nm are more preferable.
  • inorganic fine particles metal oxides are preferable from the viewpoint of transparency.
  • inorganic fine particle dispersions In order to obtain a dispersion of inorganic fine particles, it may be prepared according to known techniques, but commercially available inorganic fine particle dispersions can also be preferably used.
  • the protective layer can be cured by irradiation with the above excimer lamp.
  • the protective layer is preferably cured by irradiation with an excimer lamp.
  • an alkoxy-modified polysiloxane coating film was formed on the coating film obtained from the outermost barrier layer forming coating solution, and vacuum ultraviolet rays were irradiated thereon.
  • the alkoxy-modified polysiloxane coating film serves as a protective layer, and further, the lower coating film can be modified, and a second barrier layer that is superior in gas barrier performance and durability can be obtained.
  • a method for forming the protective layer a method of forming using the polysiloxane of the intermediate layer can be applied.
  • the gas barrier film of the present invention may have a desiccant layer (moisture adsorption layer).
  • the material used for the desiccant layer include calcium oxide and organometallic oxide.
  • calcium oxide what was disperse
  • the organic metal oxide OleDry (registered trademark) series manufactured by Futaba Electronics Co., Ltd. or the like can be used.
  • the gas barrier film of the present invention may have a smooth layer (underlying layer, primer layer) between the surface of the base material having the barrier layer, preferably between the base material and the barrier layer adjacent to the base material.
  • 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 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, it is preferable that the gas barrier film of the present invention further has a smooth layer containing a carbon-containing polymer between the substrate and the first barrier layer.
  • the smooth layer also contains a carbon-containing polymer, preferably a curable resin.
  • the curable resin is not particularly limited, and the active energy ray curable resin or the thermosetting material obtained by irradiating the active energy ray curable material or the like with an active energy ray such as an ultraviolet ray to be cured 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 include compositions containing polyfunctional acrylate monomers such as acrylates, polyether acrylates, polyethylene glycol acrylates, and glycerol methacrylates.
  • an organic / inorganic hybrid hard coat material OPSTAR (registered trademark) series compound formed by bonding an organic compound having a polymerizable unsaturated group to silica fine particles
  • JSR Corporation ultraviolet curable material manufactured by JSR Corporation.
  • Examples of reactive monomers having at least one photopolymerizable unsaturated bond in the molecule include methyl acrylate, ethyl acrylate, n-propyl acrylate, isopropyl acrylate, n-butyl acrylate, isobutyl acrylate, tert-butyl acrylate, and n-pentyl.
  • composition containing the active energy ray-curable material contains a photopolymerization initiator.
  • photopolymerization initiator examples include benzophenone, methyl o-benzoylbenzoate, 4,4-bis (dimethylamine) benzophenone, 4,4-bis (diethylamine) benzophenone, ⁇ -amino acetophenone, 4,4-dichloro Benzophenone, 4-benzoyl-4-methyldiphenyl ketone, dibenzyl ketone, fluorenone, 2,2-diethoxyacetophenone, 2,2-dimethoxy-2-phenylacetophenone, 2-hydroxy-2-methylpropiophenone, p- tert-Butyldichloroacetophenone, thioxanthone, 2-methylthioxanthone, 2-chlorothioxanthone, 2-isopropylthioxanthone, diethylthioxanthone, benzyldimethyl ketal, benzylmethoxyethyl acetal, benzo Methyl ether
  • thermosetting materials include TutProm Series (Organic Polysilazane) manufactured by Clariant, SP COAT heat-resistant clear paint manufactured by Ceramic Coat, Nanohybrid Silicone manufactured by Adeka, Unicom manufactured by DIC, Inc. Dick (registered trademark) V-8000 series, EPICLON (registered trademark) EXA-4710 (ultra-high heat resistant epoxy resin), silicon resin X-12-2400 (trade name) manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., Nittobo Co., Ltd.
  • thermosetting urethane resin consisting of acrylic polyol and isocyanate prepolymer, phenol resin, urea melamine resin, epoxy resin, unsaturated polyester resin, silicone resin, polyamidoamine-epichlorohydrin Butter, and the like can be mentioned.
  • the method for forming the smooth layer is not particularly limited, but a coating solution containing a curable material is applied to a spin coating method, a spray method, a blade coating method, a dipping method, a gravure printing method, or a dry coating method such as a vapor deposition method.
  • a coating solution containing a curable material is applied to a spin coating method, a spray method, a blade coating method, a dipping method, a gravure printing method, or a dry coating method such as a vapor deposition method.
  • active energy rays such as visible light, infrared rays, ultraviolet rays, X-rays, ⁇ rays, ⁇ rays, ⁇ rays, electron beams, and / or heating.
  • a method of forming by curing is preferred.
  • an ultra-high pressure mercury lamp, a high-pressure mercury lamp, a low-pressure mercury lamp, a carbon arc, a metal halide lamp or the like is preferably used to irradiate ultraviolet rays in a wavelength region of 100 to 400 nm, more preferably 200 to 400 nm.
  • a method of irradiating an electron beam having a wavelength region of 100 nm or less emitted from a scanning or curtain type electron beam accelerator can be used.
  • Solvents used when forming a smooth layer using a coating solution in which a curable material is dissolved or dispersed in a solvent include alcohols such as methanol, ethanol, n-propyl alcohol, isopropyl alcohol, ethylene glycol, and propylene glycol Terpenes such as ⁇ - or ⁇ -terpineol, etc., ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, N-methyl-2-pyrrolidone, diethyl ketone, 2-heptanone, 4-heptanone, toluene, xylene, tetramethylbenzene, etc.
  • alcohols such as methanol, ethanol, n-propyl alcohol, isopropyl alcohol, ethylene glycol, and propylene glycol Terpenes such as ⁇ - or ⁇ -terpineol, etc.
  • ketones such as acetone, methyl ethyl ketone
  • the smooth layer can contain additives such as a thermoplastic resin, an antioxidant, an ultraviolet absorber, and a plasticizer, if necessary, in addition to the above-described materials.
  • an appropriate resin or additive may be used for improving the film formability and preventing the occurrence of pinholes in the film.
  • the thermoplastic resin include cellulose derivatives such as acetylcellulose, nitrocellulose, acetylbutylcellulose, ethylcellulose and methylcellulose, vinyl acetate and copolymers thereof, vinyl chloride and copolymers thereof, vinylidene chloride and copolymers thereof and the like.
  • Examples include resins, acetal resins such as polyvinyl formal and polyvinyl butyral, acrylic resins and copolymers thereof, acrylic resins such as methacrylic resins and copolymers thereof, polystyrene resins, polyamide resins, linear polyester resins, and polycarbonate resins.
  • the smoothness of the smooth layer is a value expressed by the surface roughness specified in JIS B 0601: 2001, and the maximum cross-sectional height Rt (p) 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 anchor coat agent used in this anchor coat layer include polyester resin, isocyanate resin, urethane resin, acrylic resin, ethylene / vinyl alcohol resin, vinyl-modified resin, epoxy resin, modified styrene resin, modified silicon resin, and alkyl titanate. Can be used alone or in combination of two or more.
  • a commercially available product may be used as the anchor coating agent. Specifically, a siloxane-based UV curable polymer solution (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., “X-12-2400” in 3% isopropyl alcohol) can be used.
  • the above-mentioned anchor coating agent is coated on a substrate by a known method such as roll coating, gravure coating, knife coating, dip coating, spray coating, and the like, and is coated by drying and removing the solvent, diluent, etc. Can do.
  • the application amount of the anchor coating agent is preferably about 0.1 to 5 g / m 2 (dry state).
  • a commercially available base material with an easy-adhesion layer may be used.
  • the anchor coat layer can be formed by a vapor phase method such as physical vapor deposition or chemical vapor deposition.
  • a vapor phase method such as physical vapor deposition or chemical vapor deposition.
  • an inorganic film mainly composed of silicon oxide can be formed for the purpose of improving adhesion and the like.
  • the thickness of the anchor coat layer is not particularly limited, but is preferably about 0.5 to 10.0 ⁇ m.
  • the gas barrier film of the present invention can further have a bleed-out preventing layer.
  • 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.
  • Compounds that can be included in the bleed-out prevention layer include polyunsaturated organic compounds having two or more polymerizable unsaturated groups in the molecule, or one polymerizable unsaturated group in the molecule.
  • Hard coat agents such as unitary unsaturated organic compounds can be mentioned.
  • the polyunsaturated organic compound for example, ethylene glycol di (meth) acrylate, diethylene glycol di (meth) acrylate, glycerol di (meth) acrylate, glycerol tri (meth) acrylate, 1,4-butanediol di (Meth) acrylate, 1,6-hexanediol di (meth) acrylate, neopentyl glycol di (meth) acrylate, trimethylolpropane tri (meth) acrylate, dicyclopentanyl di (meth) acrylate, pentaerythritol tri (meth) ) Acrylate, pentaerythritol tetra (meth) acrylate, dipentaerythritol hexa (meth) acrylate, dipentaerythritol monohydroxypenta (meth) acrylate, ditrimethylolprop Tetra (meth) acrylate, di
  • Examples of monounsaturated organic compounds include methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, propyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, isodecyl (meth) acrylate, and lauryl.
  • Matting agents may be added as other additives.
  • the matting agent inorganic particles having an average particle diameter of about 0.1 to 5 ⁇ m are preferable.
  • the bleed-out prevention layer as described above is prepared as a coating solution by blending a hard coat agent and other components as necessary, and appropriately using a diluting solvent as necessary.
  • After coating by a conventionally known coating method it can be formed by irradiating with ionizing radiation and curing.
  • ionizing radiation ultraviolet rays having a wavelength range of 100 to 400 nm, preferably 200 to 400 nm, emitted from an ultrahigh pressure mercury lamp, a high pressure mercury lamp, a low pressure mercury lamp, a carbon arc, a metal halide lamp, or the like are irradiated or scanned.
  • the irradiation can be performed by irradiating an electron beam having a wavelength region of 100 nm or less emitted from a type or curtain type electron beam accelerator.
  • the thickness of the bleed-out prevention layer is preferably 1 to 10 ⁇ m, and more 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 gas barrier film of the present invention can be continuously produced and wound into a roll form (so-called roll-to-roll production). In that case, it is preferable to stick and wind up a protective sheet on the surface in which the barrier layer was formed.
  • a protective sheet is applied in a place with a high degree of cleanliness. It is very effective to prevent the adhesion of dust. In addition, it is effective for preventing scratches on the surface of the barrier layer that enters during winding.
  • the protective sheet is not particularly limited, and general “protective sheet” and “release sheet” having a configuration in which a weakly adhesive layer is provided on a resin substrate having a thickness of about 100 ⁇ m can be used.
  • 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 (base material).
  • 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.
  • an adhesive agent A thermosetting epoxy resin, a photocurable acrylate resin, etc. are illustrated.
  • 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 organic photoelectric conversion elements such as solar cells.
  • the gas barrier film of the present invention is preferably sealed so that the barrier layer is closer to the organic photoelectric conversion element such as a solar cell.
  • the solar cell (organic photoelectric conversion element) in which the gas barrier film of the present invention is preferably used is not particularly limited.
  • a single crystal silicon solar cell element a polycrystalline silicon solar cell element, a single junction type, or Amorphous silicon solar cell elements composed of tandem structure type, III-V compound semiconductor solar cell elements such as gallium arsenide (GaAs) and indium phosphorus (InP), II-VI group compounds such as cadmium tellurium (CdTe)
  • III-V compound semiconductor solar cell elements such as gallium arsenide (GaAs) and indium phosphorus (InP), II-VI group compounds such as cadmium tellurium (CdTe)
  • Semiconductor solar cell element 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 CIGSS system), etc.
  • 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
  • CIGSS system group I-III-VI compound semiconductor solar cell element such as a system
  • the gas barrier film of the present invention can also be used as an optical member.
  • the 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. .
  • Example 1 (gas barrier film) ⁇ Production of gas barrier film >> In the following procedure, a barrier layer (1), a barrier layer (2), and, if necessary, a barrier layer (3) are formed on a substrate. 101 to 146 were produced. Details of each sample are shown in Table 1 below.
  • PET film Lumirror registered trademark
  • U34 thickness 100 ⁇ m
  • barrier layer (1) any one of the following formulations 1-1 to 1-8 was employed.
  • Formula 1-1 (Solgel-Si 100 ° C.) A coating solution comprising 50 mol% tetramethoxysilane, 45 mol% 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane and 5 mol% 3-aminopropyltriethoxysilane was modified on one surface of the substrate. as the film thickness after quality processing is 1 [mu] m, was applied at a coating speed of 2m / min using an extrusion coater, and then dried and reforming treatment 30min at 1min, 100 ° C. at 80 °C, SiO 2 C 0 A barrier layer (1) having a composition of .1 was formed. The film density measured using XRR (M03XHF MXP3, manufactured by Mac Science) was 1.43 [g / cm 3 ].
  • Formula 1-2 (Sol-Gel-Si 130 ° C.)
  • the final drying was changed to 130 ° C. for 30 min to form a barrier layer (1) having a composition of SiO 2 C 0.1 .
  • the film density measured using XRR was 1.53 [g / cm 3 ].
  • Formula 1-3 (Solgel-Si 150 ° C.)
  • the final drying was changed to 150 ° C. for 30 min to form a barrier layer (1) having a composition of SiO 2 C 0.1 .
  • the film density measured using XRR was 1.72 [g / cm 3 ].
  • Formula 1-4 (Solgel-Al 130 ° C.) On one surface of the substrate, 40 mol% tetramethoxysilane, 12.5 mol% trisecondary butoxyaluminum, 32.5 mol% 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 10 mol% tetra A coating solution consisting of propoxyzirconium and 5 mol% 3-aminopropyltriethoxysilane was applied at a coating speed of 2 m / min using an extrusion coater so that the film thickness after the modification treatment was 1 ⁇ m, and the coating solution was 80 ° C.
  • the barrier layer (1) having a composition of SiAl 0.1 O 2 C 0.1 was formed by performing drying and reforming treatment for 1 min at 130 ° C. for 30 min at 130 ° C.
  • the film density measured using XRR was 1.55 [g / cm 3 ].
  • NAX120-20 NAX120-20
  • 5 parts by weight of dibutyl ether are mixed using an extrusion coater so that the film thickness after modification is 250 nm. / Min, and after drying at 80 ° C. for 1 min, oxygen
  • the 172nm vacuum ultraviolet rays under a nitrogen atmosphere was adjusted to degrees of 0.1% to 0.01% as irradiated so that the amount of 3J / cm 2, a barrier layer having a composition of SiAl 0.1 O 2.1 (1) was formed.
  • the film density measured using XRR was 1.95 [g / cm 3 ].
  • a dibutyl ether solution (NN120-20 manufactured by AZ Electronic Materials Co., Ltd.) containing 20% by mass of non-catalytic perhydropolysilazane, N, N, N ′, 1 part by weight of a dibutyl ether solution (NAX120-20 manufactured by AZ Electronic Materials Co., Ltd.) containing 1% by mass of N′-tetramethyl-1,6-diaminohexane and 19% by mass of perhydropolysilazane, and 5% by weight of dibutyl ether
  • the polysilazane-containing coating solution in which the parts were mixed was applied at a coating speed of 2 m / min using an extrusion coater so that the film thickness after modification was 250 nm, dried at 80 ° C. for 1 min, and then 120 ° C. for 30 min in the atmosphere. heating to form a barrier layer
  • a polysilazane-containing coating solution was applied, dried at 80 ° C. for 1 min, and then subjected to 172 nm vacuum ultraviolet light at 3 J / cm 2 in a nitrogen atmosphere adjusted to an oxygen concentration of 0.1% to 0.01%
  • the barrier layer (1) having a composition of SiO 1.1 N 0.4 was formed by irradiating with a light amount.
  • the film density measured using XRR was 1.91 [g / cm 3 ].
  • the amount of irradiation with vacuum ultraviolet rays was changed to 6 J, and a barrier layer (1) having a composition of SiO 1.1 N 0.4 was formed.
  • the film density measured using XRR was 2.02 [g / cm 3 ].
  • ⁇ Barrier layer (2)> As the barrier layer (2), any one of the following formulations 2-1 to 2-16 was employed.
  • Formulation 2-1 (Solgel-Si 130 ° C.) Coating comprising 50 mol% tetramethoxysilane, 45 mol% 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane and 5 mol% 3-aminopropyltriethoxysilane on the surface of the barrier layer (1) produced above.
  • the liquid was applied at a coating speed of 2 m / min using an extrusion coater so that the film thickness after the reforming treatment was 1 ⁇ m, and dried and reformed at 80 ° C. for 1 min and 130 ° C. for 30 min.
  • a barrier layer (2) having a composition of SiO 2 C 0.1 was formed.
  • the film density measured using XRR was 1.53 [g / cm 3 ].
  • Formula 2-2 (Sol-Gel-Al 130 ° C) On the surface of the barrier layer (1) prepared above, 40 mol% tetramethoxysilane, 12.5 mol% trisecondary butoxyaluminum, 32.5 mol% 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 10 Application of a coating solution consisting of 5 mol% tetrapropoxyzirconium and 5 mol% 3-aminopropyltriethoxysilane at a coating speed of 2 m / min using an extrusion coater so that the film thickness after modification is 1 ⁇ m. Then, a barrier layer (2) having a composition of SiAl 0.1 O 2 C 0.1 was formed by drying and modifying treatment at 80 ° C. for 1 min and 130 ° C. for 30 min. The film density measured using XRR was 1.55 [g / cm 3 ].
  • Formula 2-3 On the surface of the barrier layer (1) prepared above, 4 parts by weight of a dibutyl ether solution (NN120-20 manufactured by AZ Electronic Materials Co., Ltd.) containing 20% by mass of non-catalytic perhydropolysilazane, N, N as an amine catalyst , N ′, N′-tetramethyl-1,6-diaminohexane 1 part by weight and 1 part by weight of a dibutyl ether solution (NAX120-20 manufactured by AZ Electronic Materials Co., Ltd.) containing 19% by weight of perhydropolysilazane, A polysilazane-containing coating solution mixed with 5 parts by weight of butyl ether was applied at a coating speed of 2 m / min using an extrusion coater so that the film thickness after modification was 250 nm, dried at 80 ° C.
  • a dibutyl ether solution N120-20 manufactured by AZ Electronic Materials Co., Ltd.
  • Formula 2-4 (PHPS-Al)
  • secondary butoxydiisopropoxyaluminum was added to the polysilazane-containing coating solution used in the preparation of Formula 2-3 so as to be 10 mol% with respect to silicon atoms.
  • a second barrier layer having a composition of SiAl 0.1 O 2 was formed in the same manner as in Formula 2-3 except that the coating solution for forming the barrier layer (2) was used.
  • the film density measured using XRR was 1.95 [g / cm 3 ].
  • Formula 2-5 (PHPS-B)
  • the polysilazane-containing coating solution used in the preparation of Formulation 2-3 was added with trimethoxyboron so as to be 10 mol% with respect to silicon atoms.
  • a barrier layer (2) having a composition of SiB 0.1 O 1.5 N 0.3 was formed in the same manner as in Formula 2-3, except that the coating liquid for forming the barrier layer (2) was used.
  • the film density measured using XRR was 1.90 [g / cm 3 ].
  • Formula 2-6 (PHPS-Ti)
  • tetraisopropoxytitanium added to the polysilazane-containing coating solution used in the preparation of formulation 2-3 so as to be 10 mol% with respect to silicon atoms was used as a coating solution for forming the barrier layer (2), and a barrier layer (2) having a composition of SiTi 0.1 O 1.9 N 0.1 was formed in the same manner as in Formula 2-3.
  • the film density measured using XRR was 1.89 [g / cm 3 ].
  • Formula 2-7 (PHPS-Zr)
  • tetraisopropoxyzirconium was added to the polysilazane-containing coating solution used in the preparation of Formulation 2-3 so as to be 10 mol% with respect to silicon atoms.
  • a coating solution for forming the barrier layer (2) was used as a coating solution for forming the barrier layer (2), and a barrier layer (2) having a composition of SiZr 0.1 O 1.8 N 0.2 was formed in the same manner as in Formula 2-3.
  • the film density measured using XRR was 1.93 [g / cm 3 ].
  • Formula 2-8 (PHPS-Zn) A barrier obtained by adding diethylzinc to the polysilazane-containing coating solution used in the preparation of Formula 2-3 on the surface of the barrier layer (1) prepared above so as to be 10 mol% with respect to silicon atoms. except for using as layer (2) forming coating solution, in the same manner as formulation 2-3, the formation of the barrier layer (2) having a composition of SiZn 0.1 O 1.8 N 0.2.
  • the film density measured using XRR was 1.94 [g / cm 3 ].
  • Formula 2-9 (PHPS-Ge)
  • tetraisopropoxygermanium added to the polysilazane-containing coating solution used in the preparation of Formula 2-3 so as to be 10 mol% with respect to silicon atoms was used as a coating liquid for forming the barrier layer (2), and a barrier layer (2) having a composition of SiGe 0.1 O 1.5 N 0.2 was formed in the same manner as in Formula 2-3.
  • the film density measured using XRR was 1.89 [g / cm 3 ].
  • Formula 2-10 (PHPS-Mg)
  • 5% ethylmagnesium bromide tetrahydrofuran was added to the polysilazane-containing coating solution used in the preparation of Formulation 2-3 so as to be 10 mol% with respect to silicon atoms.
  • a barrier layer having a composition of SiMg 0.1 O 1.5 N 0.3 ( 2) was formed.
  • the film density measured using XRR was 1.91 [g / cm 3 ].
  • Formula 2-11 (1 less PHPS-Al)
  • secondary butoxydiisopropoxyaluminum was added to the polysilazane-containing coating solution used in the preparation of Formulation 2-3 so as to be 1 mol% with respect to silicon atoms.
  • the barrier layer (2) having a composition of SiAl 0.01 O 1.5 N 0.5 was prepared in the same manner as in Formula 2-3, except that the coating solution for forming the barrier layer (2) was used. Formed.
  • the film density measured using XRR was 1.91 [g / cm 3 ].
  • Formula 2-12 (2 less PHPS-Al)
  • secondary butoxydiisopropoxyaluminum was added to the polysilazane-containing coating solution used in the preparation of Formula 2-3 so that the amount was 5 mol% with respect to silicon atoms.
  • the barrier layer (2) having a composition of SiAl 0.05 O 1.6 N 0.3 was prepared in the same manner as in Formula 2-3 except that the coating liquid for forming the barrier layer (2) was used. Formed.
  • the film density measured using XRR was 1.93 [g / cm 3 ].
  • Formula 2-13 (1 with a lot of PHPS-Al)
  • secondary butoxydiisopropoxyaluminum was added to the polysilazane-containing coating solution used in the preparation of Formula 2-3 so as to be 20 mol% with respect to silicon atoms.
  • a barrier layer (2) having a composition of SiAl 0.2 O 2.1 was formed in the same manner as in Formula 2-3, except that the coating solution for forming the barrier layer (2) was used.
  • the film density measured using XRR was 1.96 [g / cm 3 ].
  • Formula 2-14 (2 PHPS-Al)
  • secondary butoxydiisopropoxyaluminum was added to the polysilazane-containing coating solution used in the preparation of formulation 2-3 so as to be 30 mol% with respect to silicon atoms.
  • a barrier layer (2) having a composition of SiAl 0.3 O 2.2 was formed in the same manner as in Formula 2-3 except that the coating solution for forming the barrier layer (2) was used.
  • the film density measured using XRR was 1.97 [g / cm 3 ].
  • Formula 2-15 (PHPS-Al / B)
  • disecondary butoxyisopropoxyaluminum was added to the polysilazane-containing coating solution used in the preparation of Formula 2-3 so that the amount was 10 mol% with respect to silicon atoms.
  • SiB 0 in the same manner as in Formula 2-3, except that a coating solution for forming the barrier layer (2) was used in which trimethoxyboron was added so as to be 5 mol% with respect to silicon atoms.
  • a barrier layer (2) having a composition of 0.05 Al 0.1 O 1.8 N 0.1 was formed.
  • the film density measured using XRR was 1.92 [g / cm 3 ].
  • Formula 2-16 (HMePS-Al) SiAl 0.1 O 2 was prepared in the same manner as in Formula 2-3, except that monohydromonomethylpolysilazane was used instead of the perhydropolysilazane in Formula 2-3 on the surface of the barrier layer (1) prepared above.
  • a barrier layer (2) having a composition of C 0.2 was formed.
  • the film density measured using XRR was 1.87 [g / cm 3 ].
  • Formula 3-1 On the surface of the barrier layer (2) produced above, 4 parts by weight of a dibutyl ether solution (NN120-20 manufactured by AZ Electronic Materials Co., Ltd.) containing 20% by mass of non-catalytic perhydropolysilazane and N, N as an amine catalyst , N ′, N′-tetramethyl-1,6-diaminohexane 1 part by weight and 1 part by weight of a dibutyl ether solution (NAX120-20 manufactured by AZ Electronic Materials Co., Ltd.) containing 19% by weight of perhydropolysilazane, A polysilazane-containing coating solution mixed with 5 parts by weight of butyl ether was applied at a coating speed of 2 m / min using an extrusion coater so that the film thickness after modification was 250 nm, dried at 80 ° C.
  • a dibutyl ether solution N120-20 manufactured by AZ Electronic Materials Co., Ltd.
  • Formula 3-2 (PHPS-Al)
  • secondary butoxydiisopropoxyaluminum was added to the polysilazane-containing coating solution used in the preparation of formulation 3-1 so that the amount was 10 mol% with respect to silicon atoms.
  • a barrier layer (3) having a composition of SiAl 0.1 O 2 was formed in the same manner as in Formulation 3-1, except that the coating solution for forming the barrier layer (3) was used.
  • the film density measured using XRR was 1.95 [g / cm 3 ].
  • Invention A Configuration including arrangement of substrate / first barrier layer / second barrier layer
  • Invention B Configuration including arrangement of substrate / second barrier layer / first barrier layer
  • Invention C Containing three or more barrier layers
  • the gas barrier performance in the immediate evaluation is excellent, and the deterioration of the gas barrier performance is prevented even after the durability test (that is, the durability is excellent). I understand).
  • the second barrier layer is made of at least one selected from the group consisting of boron (B), aluminum (Al), gallium (Ga) and indium (In) as an additive element.
  • B boron
  • Al aluminum
  • Ga gallium
  • In indium
  • the configuration of the present invention A (configuration including the arrangement of the base material / first barrier layer / second barrier layer) is more It can be seen that the gas barrier property is more excellent than the configuration (the configuration including the arrangement of the base material / the second barrier layer / the first barrier layer) both after the immediate evaluation and the durability test.
  • the barrier layer closest to the substrate is the first barrier layer, and the barrier layer farthest from the substrate is It can be seen that the second barrier layer exhibits better gas barrier properties both after the immediate evaluation and the durability test.
  • Example 2 (OLED element) ⁇ Production of electronic devices >> Using the gas barrier film described in Table 3 below as a base material, an organic EL (OLED) element, which is an organic thin film electronic device, was prepared by the following procedure.
  • ITO indium tin oxide
  • the hole transport layer forming coating solution shown below was applied by an extrusion coater so that the thickness after drying was 50 nm, and then dried to form a hole transport layer. Formed.
  • the gas barrier film was subjected to cleaning surface modification 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 with weak X-rays.
  • ⁇ Application conditions> The coating process was performed in an atmosphere of 25 ° C. and a relative humidity of 50% RH.
  • ⁇ Drying and heat treatment conditions> After applying the hole transport layer forming coating solution, the solvent was removed by applying hot air at a height of 100 mm toward the film formation surface, a discharge air speed of 1 m / s, a width of 5% of the wide air speed, 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 to form a hole transport layer.
  • ⁇ White luminescent layer forming coating solution 1.0 g of host material HA, 100 mg of dopant material DA, 0.2 mg of dopant material DB, and 0.2 mg of dopant material DC are dissolved in 100 g of toluene as a coating solution for forming a white light emitting layer. Got ready.
  • the chemical structures of the host material HA, the dopant material DA, the dopant material DB, and the dopant material DC are as shown in the following chemical formula.
  • 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 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.
  • an electron injection layer was formed on the electron transport layer formed above.
  • the substrate was put into a decompression chamber and decompressed to 5 ⁇ 10 ⁇ 4 Pa.
  • 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.
  • a mask pattern was formed by vapor deposition using aluminum as the second electrode forming material under a vacuum of 5 ⁇ 10 ⁇ 4 Pa and having a takeout electrode.
  • a second electrode having a thickness of 100 nm was stacked.
  • SiO 2 was laminated with a thickness of 200 nm by a CVD method, and a protective layer was formed on the second electrode layer.
  • a sealing member As a sealing member, a polyethylene terephthalate (PET) film (12 ⁇ m thickness) is used on a 30 ⁇ m-thick aluminum foil (manufactured by Toyo Aluminum Co., Ltd.), and an adhesive for dry lamination (two-component reaction type urethane adhesive) is used. Using a dry laminate (adhesive layer thickness of 1.5 ⁇ m), sealing was performed using a sheet-like sealant TB1655 manufactured by ThreeBond Co., Ltd., and samples 201 to 207 were prepared.
  • PET polyethylene terephthalate
  • the organic EL device using the gas barrier film according to the present invention as a base material not only improved in durability due to excellent gas barrier performance in the immediate evaluation, but also after the durability test. It can be seen that when the gas barrier film is used as a substrate, a more remarkable durability improvement effect is exhibited.
  • Example 3 photoelectric conversion element (solar cell)
  • Production of photoelectric conversion element (solar cell) >>
  • an indium tin oxide (ITO) transparent conductive film deposited at a thickness of 150 nm as the first electrode (anode) (sheet resistance 12 ⁇ / square)
  • the first electrode was formed by patterning to a width of 10 mm using a normal photolithography method and wet etching.
  • the patterned first electrode was cleaned in the order of ultrasonic cleaning with a surfactant and ultrapure water, followed by ultrasonic cleaning with ultrapure water, dried by nitrogen blowing, and finally subjected to ultraviolet ozone cleaning.
  • PEDOT-PSS (CLEVIOS (registered trademark) PVP AI 4083, manufactured by Helios Co., Ltd., conductivity: 1 ⁇ 10 ⁇ 3 S / cm) made of a conductive polymer and a polyanion is used as a hole transport layer.
  • An isopropanol solution containing 0% by mass was prepared, and the substrate was applied and dried using a blade coater adjusted to 65 ° C. so that the dry film thickness was about 30 nm. Then, it heat-processed with the warm air of 120 degreeC for 20 second, and formed the positive hole transport layer on said 1st electrode. From then on, it was brought into the glove box and worked under a nitrogen atmosphere.
  • the element formed up to the hole transport layer was heated at 120 ° C. for 3 minutes in a nitrogen atmosphere.
  • This solution was applied and dried using a blade coater whose temperature was adjusted to 65 ° C. so that the dry film thickness was about 5 nm. Thereafter, heat treatment was performed for 2 minutes with warm air at 100 ° C. to form an electron transport layer on the photoelectric conversion layer.
  • the element on which the electron transport layer was formed was placed in a vacuum deposition apparatus. Then, the element was set so that the shadow mask with a width of 10 mm was orthogonal to the transparent electrode, and the inside of the vacuum deposition apparatus was depressurized to 10 ⁇ 3 Pa or less, and then 100 nm of silver was deposited at a deposition rate of 2 nm / second, A second electrode (cathode) was formed on the electron transport layer.
  • a sealing member As a sealing member, a polyethylene terephthalate (PET) film (12 ⁇ m thickness) is used on a 30 ⁇ m thick aluminum foil (manufactured by Toyo Aluminum Co., Ltd.), and an adhesive for dry lamination (a two-component reaction type urethane adhesive) is used. Samples 301 to 305 were prepared by using a dry laminate (adhesive layer thickness 1.5 ⁇ m) and sealing using a sheet-like sealant TB1655 manufactured by ThreeBond Co., Ltd.
  • the produced organic photoelectric conversion element is irradiated with light having an intensity of 100 mW / cm 2 using a solar simulator (AM1.5G filter), and a mask having an effective area of 1 cm 2 is overlaid on the light receiving portion to evaluate IV characteristics.
  • A1.5G filter a solar simulator
  • the photoelectric conversion element (solar cell) using the gas barrier film according to the present invention as a base material has not only improved durability due to excellent gas barrier performance in immediate evaluation but also durability.
  • the gas barrier film after the property test is used as the base material, it can be seen that the effect of improving the durability is more remarkable.

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Abstract

【課題】ガスバリア性フィルムにおいて、ガスバリア性能およびガスバリア性能の耐久性をよりいっそう向上させうる手段を提供する。 【解決手段】基材と、前記基材の少なくとも一方の面に配置された、膜密度が1.5~2.1g/cmであり無機化合物を含む第1のバリア層と、前記基材の、前記第1のバリア層が形成されているのと同じ側の面に形成された、長周期型周期表の第2~14族の元素からなる群より選択される少なくとも1種(ただし、ケイ素および炭素を除く)の添加元素、ケイ素原子および酸素原子を含有し、かつケイ素原子に対する酸素原子の存在比(O/Si)が1.4~2.2であり、ケイ素原子に対する窒素原子の存在比(N/Si)が0~0.4である第2のバリア層とを有する、ガスバリア性フィルム。

Description

ガスバリア性フィルムおよびその製造方法
 本発明は、ガスバリア性フィルムおよびその製造方法に関し、より詳細には、有機エレクトロルミネッセンス(EL)素子や太陽電池素子、液晶表示等の電子デバイスに用いられるガスバリア性フィルムに関するものである。
 従来、食品、包装材料、医薬品などの分野で、水蒸気や酸素等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等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等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、大別して蒸着・スパッタ・CVDなどの真空成膜の手法で基材上にガスバリア層を堆積させるドライコーティング法と、常圧下で塗布液を基材上に塗布し、乾燥・改質処理によって基材上にガスバリア層を形成するウェットコーティング法とがある(ドライコーティング法およびウェットコーティング法ともに、IEEE JOURNAL OF SELECTED TOPICS IN QUANTUM ELECTRONICS,Vol10、45-57(2004)を参照)。
 一方、ウェットコーティング法の特に好ましい方法としては、米国特許第6503634号明細書に記載されているような、金属アルコキシド類などを用いたゾルゲル法による方法が知られている。また、ウェットコーティング法の別の好ましい方法としては、L. Prager et al., Chem. Eur. J. 2007, 13, 8522.に記載されているような、金属酸化物前駆体を塗布し、改質する方法が知られている。
 ここで、ドライコーティング法には真空プロセスが必要であり、特にWVTR=1×10-3g/m・日(40℃90%RH)以下の電子デバイスに必要なハイバリアフィルムを生産するためには、生産性が低いという課題があった。また、このような方法で形成される薄膜は、表面に存在した不純物の影響、薄膜の成長が島状構造を経て形成されるため、島と島との境界部分に由来する欠陥があり、これらの欠陥が水分の通路となってバリア性が低下するといった特徴があった。
 一方、ウェットコーティング法によれば、ロールツーロールといった生産形態が可能であり、ハイバリアフィルムを高い生産性で生産できるものと期待されている。また、ウェットコーティング法によれば薄膜成長に起因する欠陥が少ないことが期待されていたが、ウェットコーティング法では塗布可能なバリア層前駆体を塗布後、得られた塗膜に対して熱、光、酸素、水分等による改質処理を施すことによりバリア層を形成する。このため、改質処理の際の、不要物質の放散、塗膜の改質により、欠陥や歪が生じやすいという問題がある。特に、バリア層の緻密化が十分ではなく、ドライコーティング法で作製したバリア層に比べて、膜密度が小さいといった特徴があった。
 このように、ウェットコーティング法により作製されるバリア層は、その高い生産性に期待が寄せられているものの、バリア性が不十分であったり、屈曲や基材の伸長によりバリア性が低下しやすいなどの問題があり、その解決が望まれているのが現状である。
 本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、ガスバリア性フィルムにおいて、ガスバリア性能およびガスバリア性能の耐久性をよりいっそう向上させうる手段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、所定の膜密度(具体的には、1.5~2.1g/cm)を有し無機化合物を含むバリア層(第1のバリア層)と、所定の添加元素をケイ素原子および酸素原子とともに含有し、ケイ素原子に対する酸素原子および窒素原子の存在比がそれぞれ所定の範囲内の値に制御されたバリア層(第2のバリア層)とが、基材の同じ側の面に配置されてな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、本発明の一形態によれば、基材と、前記基材の少なくとも一方の面に配置された、膜密度が1.5~2.1g/cmであり無機化合物を含む第1のバリア層と、前記基材の、前記第1のバリア層が形成されているのと同じ側の面に形成された、長周期型周期表の第2~14族の元素からなる群より選択される少なくとも1種(ただし、ケイ素および炭素を除く)の添加元素、ケイ素原子および酸素原子を含有し、かつケイ素原子に対する酸素原子の存在比(O/Si)が1.4~2.2であり、ケイ素原子に対する窒素原子の存在比(N/Si)が0~0.4である第2のバリア層とを有する、ガスバリア性フィルムが提供される。
 また、本発明の他の形態によれば、上記形態に係るガスバリア性フィルムの製造方法であって、基材の少なくとも一方の面に前記無機化合物またはその前駆体を含有する第1の塗布液を塗布して第1の塗膜を形成し、前記第1の塗膜を改質処理して、第1のバリア層を形成する工程を含む、ガスバリア性フィルムの製造方法もまた、提供される。
 本発明の一形態は、基材と、前記基材の少なくとも一方の面に配置された、膜密度が1.5~2.1g/cmであり無機化合物を含む第1のバリア層と、前記基材の、前記第1のバリア層が形成されているのと同じ側の面に形成された、長周期型周期表の第2~14族の元素からなる群より選択される少なくとも1種(ただし、ケイ素および炭素を除く)の添加元素、ケイ素原子および酸素原子を含有し、かつケイ素原子に対する酸素原子の存在比(O/Si)が1.4~2.2であり、ケイ素原子に対する窒素原子の存在比(N/Si)が0~0.4である第2のバリア層とを有する、ガスバリア性フィルムである。
 このような構成とすることにより、ガスバリア性フィルムにおいて、ガスバリア性能およびガスバリア性能の耐久性をよりいっそう向上させうる手段が提供される。
 なぜ、本形態に係るガスバリア性フィルムがガスバリア性能およびガスバリア性能の耐久性に優れるのか、詳細な理由は不明であるが、以下のような理由であると考えられる。
 例えばウェットコーティング法を用いたガスバリア層(バリア層)の形成は、通常、塗布可能なバリア層前駆体を塗布した後、溶剤の蒸発や、バリア層の前駆体の縮合反応・架橋反応、その後の改質処理等により塗膜を緻密化されることにより行われる。しかしながら、このような方法で形成されたバリア層は、溶剤の放出の際や初期の塗膜の構造を保持しており、改質処理が完全ではないために、膜密度が物質本来の値よりも低いという特徴がある。また、塗膜が緻密化してバリア層へと変換される際には、物理的・化学的に大きな構造変化を伴うが、バリア層の緻密化が一様に進行せず、それによってバリア層に歪が生じるという特徴もある。
 このようにウェットコーティング法により形成されるバリア層や、ドライプロセスによって形成されるバリア層であっても膜密度の低いものでは、バリア層中に存在する歪や不均一性に起因して、製造時にクラックを生じたり、基材の屈曲、伸縮により新たなクラックが生じたりすることになり、バリア性能やその耐久性が十分ではないものと推定される。これに対し、本形態に係るガスバリア性フィルムによれば、第1のバリア層の膜密度が比較的小さい場合であっても、所定の組成を有する第2のバリア層が併存することにより、上述したバリア層における歪が緩和され、その結果としてクラックの発生が抑制され、ガスバリア性能およびその耐久性の向上が図られるものと考えられる。ただし、第1のバリア層の緻密性が著しく低いと本発明の効果が発揮されないことから、第1のバリア層の密度が特定の範囲内の値であることが必要であると推定している。
 なお、上記のメカニズムは推定によるものであり、本発明は上記メカニズムに何ら限定されるものではない。
 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、以下の実施の形態のみには限定されない。
 また、本明細書において、範囲を示す「X~Y」は「X以上Y以下」を意味する。また、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%の条件で測定する。
 <ガスバリア性フィルム>
 本発明の一形態に係るガスバリア性フィルムは、基材、第1のバリア層、および第2のバリア層を有する。第1のバリア層および第2のバリア層は、基材に対して同一の側に配置されていれば、これらの順序は問わない。つまり、基材/第1のバリア層/第2のバリア層の配置であってもよいし、基材/第2のバリア層/第1のバリア層の配置であってもよい。本発明の効果がより顕著に奏されるという観点からは、基材/第1のバリア層/第2のバリア層の配置(基材と、第1のバリア層と、第2のバリア層と、をこの順に含む構成を有すること)が好ましい。このため、以下では、基材/第1のバリア層/第2のバリア層の配置を前提に説明を加える。なお、第1のバリア層および第2のバリア層は、それぞれ独立して、1層または2層以上が配置されうる。ここで、第1のバリア層および第2のバリア層が合計で3層以上存在するような場合には、基材に最も近い側のバリア層が第1のバリア層であり、基材から最も遠い側のバリア層が第2のバリア層であるという構成が好ましい。かような構成とすることで、初期のガスバリア性のみならず、耐久性にも特に優れたガスバリア性フィルムが提供されうる。
 本発明のガスバリア性フィルムは、他の部材をさらに含むものであってもよい。本発明のガスバリア性フィルムは、例えば、基材と第1のバリア層との間、第1のバリア層と第2のバリア層との間、第2のバリア層の上、または第1のバリア層および第2のバリア層が形成されていない基材の他方の面に、他の部材を有していてもよい。ここで、他の部材としては、特に制限されず、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修飾して使用できる。具体的には、上述した第1のバリア層および第2のバリア層の規定を満たさないバリア層、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や帯電防止層の機能化層などが挙げられる。
 第1のバリア層および第2のバリア層を有するガスバリア性ユニットは、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。また、該ガスバリア性ユニットは、ガスバリア性を有しない層を含んでいてもよい。なお、本明細書において、「バリア層」とは、40℃90%における水蒸気透過度(WVTR)が1×10-2g/(m・day)未満である層を意味し、WVTRがこれを超える層は「バリア層」の概念には含まれないものとする。
 本発明のガスバリア性フィルムのガスバリア性は、40℃90%における水蒸気透過度(WVTR)が1×10-3g/(m・day)以下であることが好ましく、1×10-4g/(m・day)以下であることが好ましく、1×10-5g/(m・day)以下であることが特に好ましい。
 〔基材〕
 本発明に係るガスバリア性フィルムでは、基材として、プラスチックフィルムまたはプラスチックシートが好ましく用いられ、無色透明な樹脂からなるフィルムまたはシートがより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、第1のバリア層および第2のバリア層等を保持できるフィルムであれば材質、厚み等に特に制限はなく、使用目的等に応じて適宜選択することができる。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、シクロオレフィルンコポリマー、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素子等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1ppm/K以上100ppm/K以下で、かつガラス転移温度(Tg)が100℃以上500℃以下の基材が使用される。 基材のTgや線膨張係数は、添加剤の添加などによって調整することができる。基材として用いることができる熱可塑性樹脂のより好ましい具体例としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET:70℃)、ポリエチレンナフタレート(PEN:120℃)、ポリカーボネート(PC:140℃)、脂環式ポリオレフィン(例えば日本ゼオン株式会社製、ゼオノア(登録商標)1600:160℃)、ポリアリレート(PAr:210℃)、ポリエーテルスルホン(PES:220℃)、ポリスルホン(PSF:190℃)、シクロオレフィンコポリマー(COC:特開2001-150584号公報に記載の化合物:162℃)、ポリイミド(例えば三菱ガス化学株式会社製、ネオプリム(登録商標):260℃)、フルオレン環変性ポリカーボネート(BCF-PC:特開2000-227603号公報に記載の化合物:225℃)、脂環変性ポリカーボネート(IP-PC:特開2000-227603号公報に記載の化合物:205℃)、アクリロイル化合物(特開2002-80616号公報に記載の化合物:300℃以上)等が挙げられる(括弧内はTgを示す)。
 本発明に係るガスバリア性フィルムを例えば偏光板と組み合わせて使用する場合、ガスバリア性フィルムのバリア層がセルの内側に向くように配置することが好ましい。より好ましくは、ガスバリア性フィルムのバリア層がセルの最も内側に(素子に隣接して)配置する。このとき、偏光板よりセルの内側にガスバリア性フィルムが配置されることになるため、ガスバリア性フィルムのレターデーション値が重要になる。このような態様でのガスバリア性フィルムの使用形態は、レターデーション値が10nm以下の基材フィルムを用いたガスバリア性フィルムと円偏光板(1/4波長板+(1/2波長板)+直線偏光板)とを積層して使用するか、あるいは1/4波長板として使用可能な、レターデーション値が100nm~180nmの基材フィルムを用いたガスバリア性フィルムに直線偏光板を組み合わせて用いるのが好ましい。
 本発明に係るガスバリア性フィルムは、有機EL素子等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みは、用途によって適宜選択されるため特に制限がないが、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、クリアハードコート層等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、上記に挙げた基材は、未延伸フィルムでもよく、延伸処理されたフィルムでもよい。
 基材の少なくとも本発明に係る第1の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、後述する平滑層の積層等を行ってもよく、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。
 〔第1のバリア層〕
 第1のバリア層は、膜密度が1.5~2.1g/cmであり、無機化合物を含む層である。
 本発明における膜密度の測定方法は、膜の密度が測定可能な方法であれば特に限定はない。具体的には、バリア層の形成前後の重量差と電子顕微鏡等の方法により求めた膜厚から算出する方法;フッ酸水溶液等によりエッチングした膜厚と、エッチング前後での重量差で求める方法;XRR(X線反射率法)を用い、X線を試料表面に極浅い角度で入射させ、その入射角対鏡面方向に反射したX線強度プロファイルを測定し、この測定で得られたプロファイルをシミュレーション結果と比較し、シミュレーションパラメータを最適化する方法などが知られている。本発明において、第1のバリア層の膜密度は、膜密度が比較的小さいことに起因する種々の課題が生じる値として1.5~2.1g/cmであることが必須であるが、好ましくは1.7~2.1g/cmであり、より好ましくは1.9~2.1g/cmである。
 第1のバリア層に含まれる無機化合物としては、特に限定されないが、例えば、金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物、金属酸窒化物または金属酸炭化物が挙げられる。中でも、ガスバリア性能の点で、Si、Al、In、Sn、Zn、Ti、Cu、CeおよびTaから選ばれる1種以上の金属を含む、酸化物、窒化物、炭化物、酸窒化物または酸炭化物などを好ましく用いることができ、Si、Al、In、Sn、ZnおよびTiから選ばれる金属の酸化物、窒化物または酸窒化物がより好ましく、特にSiおよびAlの少なくとも1種の、酸化物、窒化物または酸窒化物が好ましい。好適な無機化合物として、具体的には、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、炭化ケイ素、酸炭化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化チタン、またはアルミニウムシリケートなどの複合体が挙げられる。副次的な成分として他の元素を含有してもよい。
 第1のバリア層に含まれる無機化合物の含有量は特に限定されないが、第1のバリア層中、50重量%以上であることが好ましく、80重量%以上であることがより好ましく、95重量%以上であることがさらに好ましく、98重量%以上であることが特に好ましく、100重量%である(すなわち、第1のバリア層は無機化合物からなる)ことが最も好ましい。
 第1のバリア層は無機化合物を含むことで、ガスバリア性を有する。ここで、第1のバリア層のガスバリア性は、基材上に第1のバリア層を形成させた積層体で算出した際、40℃90%における水蒸気透過度(WVTR)が5g/(m・day)以下であることが好ましく、0.1g/(m・day)以下であることがより好ましく、0.01g/(m・day)以下であることがさらに好ましい。
 <第1のバリア層の形成;ウェットコーティング法(塗布法)>
 本発明に係る第1のバリア層を形成するための典型的な手法は、ウェットコーティング法(塗布法)である。ただし、上述した比較的小さい膜密度を有するバリア層が得られるような条件であれば、ドライプロセスにより第1のバリア層を形成してもよい。具体的には、例えば、ウェットコーティング法によるバリア層は、上述した基材の少なくとも一方の面に、無機化合物またはその前駆体を含有する液(本明細書では、「第1の塗布液」とも称する)を塗布して形成される塗膜(本明細書では、「第1の塗膜」とも称する)を改質処理することによって形成されてなるものである。本明細書では、液(塗布液)を塗布して塗膜を形成する方法を、「ウェットコーティング法」や「塗布法」と称することがあるが、これらはすべて同義である。なお、本発明者の検討によれば、ウェットコーティング法(塗布法)により得られる塗膜を改質処理することにより形成されるバリア層(ガスバリア層)の膜密度は2.1を超えないことが判明している。
 本発明に係る第1のバリア層を形成するための「塗布法」の詳細について、第1のバリア層に含まれる無機化合物としてケイ素を含有する化合物を用いる場合(本発明における好ましい実施形態である)に、塗布法において無機化合物の前駆体としてのケイ素化合物を含む塗布液を用いる場合を例に挙げて、以下に説明する。なお、第1のバリア層を形成する手法として好ましい形態は、後述するケイ素化合物を用いたゾルゲル法、または、(無機化合物の前駆体としての)ポリシラザンもしくはポリシロキサンの改質により形成する手法であり、ポリシラザンもしくはポリシロキサンの改質により形成する手法がより好ましく、バリア性能に優れるという観点からは、ポリシラザンの改質により形成する手法が最も好ましい。
 (ケイ素化合物)
 第1のバリア層に含まれる無機化合物の前駆体としての前記ケイ素化合物としては、ケイ素化合物を含有する塗布液の調製が可能であれば特に限定はされない。
 具体的には、例えば、パーヒドロポリシラザン、オルガノポリシラザン、シルセスキオキサン、テトラメチルシラン、トリメチルメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、トリメチルエトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、テトラメトキシシラン、テトラメトキシシラン、ヘキサメチルジシロキサン、ヘキサメチルジシラザン、1,1-ジメチル-1-シラシクロブタン、トリメチルビニルシラン、メトキシジメチルビニルシラン、トリメトキシビニルシラン、エチルトリメトキシシラン、ジメチルジビニルシラン、ジメチルエトキシエチニルシラン、ジアセトキシジメチルシラン、ジメトキシメチル-3,3,3-トリフルオロプロピルシラン、3,3,3-トリフルオロプロピルトリメトキシシラン、アリールトリメトキシシラン、エトキシジメチルビニルシラン、アリールアミノトリメトキシシラン、N-メチル-N-トリメチルシリルアセトアミド、3-アミノプロピルトリメトキシシラン、メチルトリビニルシラン、ジアセトキシメチルビニルシラン、メチルトリアセトキシシラン、アリールオキシジメチルビニルシラン、ジエチルビニルシラン、ブチルトリメトキシシラン、3-アミノプロピルジメチルエトキシシラン、テトラビニルシラン、トリアセトキシビニルシラン、テトラアセトキシシラン、3-トリフルオロアセトキシプロピルトリメトキシシラン、ジアリールジメトキシシラン、ブチルジメトキシビニルシラン、トリメチル-3-ビニルチオプロピルシラン、フェニルトリメチルシラン、ジメトキシメチルフェニルシラン、フェニルトリメトキシシラン、3-アクリロキシプロピルジメトキシメチルシラン、3-アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、ジメチルイソペンチロキシビニルシラン、2-アリールオキシエチルチオメトキシトリメチルシラン、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3-アリールアミノプロピルトリメトキシシラン、ヘキシルトリメトキシシラン、ヘプタデカフルオロデシルトリメトキシシラン、ジメチルエチキシフェニルシラン、ベンゾイロキシトリメチルシラン、3-メタクリロキシプロピルジメトキシメチルシラン、3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3-イソシアネートプロピルトリエトキシシラン、ジメチルエトキシ-3-グリシドキシプロピルシラン、ジブトキシジメチルシラン、3-ブチルアミノプロピルトリメチルシラン、3-ジメチルアミノプロピルジエトキシメチルシラン、2-(2-アミノエチルチオエチル)トリエトキシシラン、ビス(ブチルアミノ)ジメチルシラン、ジビニルメチルフェニルシラン、ジアセトキシメチルフェニルシラン、ジメチル-p-トリルビニルシラン、p-スチリルトリメトキシシラン、ジエチルメチルフェニルシラン、ベンジルジメチルエトキシシラン、ジエトキシメチルフェニルシラン、デシルメチルジメトキシシラン、ジエトキシ-3-グリシドキシプロピルメチルシラン、オクチロキシトリメチルシラン、フェニルトリビニルシラン、テトラアリールオキシシラン、ドデシルトリメチルシラン、ジアリールメチルフェニルシラン、ジフェニルメチルビニルシラン、ジフェニルエトキシメチルシラン、ジアセトキシジフェニルシラン、ジベンジルジメチルシラン、ジアリールジフェニルシラン、オクタデシルトリメチルシラン、メチルオクタデシルジメチルシラン、ドコシルメチルジメチルシラン、1,3-ジビニル-1,1,3,3-テトラメチルジシロキサン、1,3-ジビニル-1,1,3,3-テトラメチルジシラザン、1,4-ビス(ジメチルビニルシリル)ベンゼン、1,3-ビス(3-アセトキシプロピル)テトラメチルジシロキサン、1,3,5-トリメチル-1,3,5-トリビニルシクロトリシロキサン、1,3,5-トリス(3,3,3-トリフルオロプロピル)-1,3,5-トリメチルシクロトリシロキサン、オクタメチルシクロテトラシロキサン、1,3,5,7-テトラエトキシ-1,3,5,7-テトラメチルシクロテトラシロキサン、デカメチルシクロペンタシロキサン等を挙げることができる。これらケイ素化合物は、単独でもまたは2種以上組み合わせても用いることができる。
 上記シルセスキオキサンとしては、例えば、Mayaterials製Q8シリーズのOctakis(tetramethylammonium)pentacyclo-octasiloxane-octakis(yloxide)hydrate;Octa(tetramethylammonium)silsesquioxane、Octakis(dimethylsiloxy)octasilsesquioxane、Octa[[3-[(3-ethyl-3-oxetanyl)methoxy]propyl]dimethylsiloxy]octasilsesquioxane;Octaallyloxetane silsesquioxane、Octa[(3-Propylglycidylether)dimethylsiloxy]silsesquioxane;Octakis[[3-(2,3-epoxypropoxy)propyl]dimethylsiloxy]octasilsesquioxane、Octakis[[2-(3,4-epoxycyclohexyl)ethyl]dimethylsiloxy]octasilsesquioxane、Octakis[2-(vinyl)dimethylsiloxy]silsesquioxane;Octakis(dimethylvinylsiloxy)octasilsesquioxane、Octakis[(3-hydroxypropyl)dimethylsiloxy]octasilsesquioxane、Octa[(methacryloylpropyl)dimethylsilyloxy]silsesquioxane、Octakis[(3-methacryloxypropyl)dimethylsiloxy]octasilsesquioxane、および有機基を含まない水素化シルセスキオキサン等が挙げられる。
 この他、米国特許第6503634号明細書に開示されているような、Si-O-Si-ネットワークに基づく無機-有機ハイブリッドポリマーからなる材料も好ましく用いられる。好ましい例の1つとして、ORMOCER(登録商標)がある。これはフラウンホーファー-インスティテュートにおいて、シリケート研究のために開発されたものである。これらは有機ポリシロキサン、又は(半-)金属化合物、特にシリコン化合物の加水分解縮合物として定義され、これは(半-)金属原子に結合した有機基(有機的に重合可能な/重合された、または重合不可能なもの)によって改質(変性)されるものである。シリコン化合物の他に、(例えばアルミニウム、硼素、ゲルマニウム等の)他の加水分解可能な/加水分解された金属化合物が存在可能である。
 有機的に改質されたポリシロキサン、または(ヘテロ-)ケイ酸重縮合物(しばしば「シラン樹脂」とも称される)の製造およびその特性は、多くの刊行物に記載されている。ここでは替わりに、例えばHybrid Organic-Inorgnic Materials,MRS Bulletin26(5),364ff(2001)が参照される。一般的に、このような物質は通常、いわゆるゾルゲル法を使用して製造され、この製造では、加水分解感受性のモノマー、または予備縮合されたシランが、場合により、さらなる共縮合可能な物質、例えばホウ素、ゲルマニウム、ジルコニウム、またはチタンのアルコキシド、および場合により改質剤またはネットワーク促進剤として作用可能な追加的な化合物、または他の添加剤、例えば染料、および充填材料の存在下に、加水分解および縮合に処理される。共重合可能な物質の半金属-、または金属-カチオン(M)が、ヘテロ原子としてSi-O-Si-骨格の中に組み込まれ、これによりSi-O-M-およびM-O-M-結合が発生可能である。
 中でも、成膜性、クラック等の欠陥が少ないこと、残留有機物の少なさの点で、パーヒドロポリシラザン、オルガノポリシラザン等のポリシラザン;シルセスキオキサン等のポリシロキサン等が好ましく、ガスバリア性能が高く、屈曲時および高温高湿条件下であってもバリア性能が維持されることから、ポリシラザンがより好ましく、パーヒドロポリシラザンが特に好ましい。
 ポリシラザンとは、ケイ素-窒素結合を有するポリマーであり、Si-N、Si-H、N-H等の結合を有するSiO、Si、および両方の中間固溶体SiO等のセラミック前駆体無機ポリマーである。
 具体的には、ポリシラザンは、好ましくは下記の構造を有する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
 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、同じであってもあるいは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-C000002
 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-C000003
 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、市販品をそのまま第1のバリア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。
 本発明で使用できるポリシラザンの別の例としては、以下に制限されないが、例えば、上記ポリシラザンにケイ素アルコキシドを反応させて得られるケイ素アルコキシド付加ポリシラザン(特開平5-238827号公報)、グリシドールを反応させて得られるグリシドール付加ポリシラザン(特開平6-122852号公報)、アルコールを反応させて得られるアルコール付加ポリシラザン(特開平6-240208号公報)、金属カルボン酸塩を反応させて得られる金属カルボン酸塩付加ポリシラザン(特開平6-299118号公報)、金属を含むアセチルアセトナート錯体を反応させて得られるアセチルアセトナート錯体付加ポリシラザン(特開平6-306329号公報)、金属微粒子を添加して得られる金属微粒子添加ポリシラザン(特開平7-196986号公報)等の、低温でセラミック化するポリシラザンが挙げられる。
 ポリシラザンを用いる場合、改質処理前の第1のバリア層中におけるポリシラザンの含有率としては、第1のバリア層の全重量を100重量%としたとき、100重量%でありうる。また、第1のバリア層がポリシラザン以外のものを含む場合には、層中におけるポリシラザンの含有率は、10重量%以上99重量%以下であることが好ましく、40重量%以上95重量%以下であることがより好ましく、特に好ましくは70重量%以上95重量%以下である。
 上記のような第1のバリア層の塗布法による形成方法は、特に制限されず、公知の方法が適用できるが、有機溶剤中にケイ素化合物および必要に応じて触媒を含む第1のバリア層形成用塗布液を公知の湿式塗布方法により塗布し、この溶剤を蒸発させて除去し、次いで、改質処理を行う方法が好ましい。
 (第1のバリア層形成用塗布液)
 第1のバリア層形成用塗布液を調製するための溶剤としては、上記ケイ素化合物を溶解できるものであれば特に制限されないが、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、あるいはアミン基等)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。具体的には、溶剤としては、非プロトン性溶剤;例えば、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、ターベン等の、脂肪族炭化水素、脂環式炭化水素、芳香族炭化水素等の炭化水素溶媒;塩化メチレン、トリクロロエタン等のハロゲン炭化水素溶媒;酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル類;アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類;ジブチルエーテル、ジオキサン、テトラヒドロフラン等の脂肪族エーテル、脂環式エーテル等のエーテル類:例えば、テトラヒドロフラン、ジブチルエーテル、モノ-およびポリアルキレングリコールジアルキルエーテル(ジグライム類)などを挙げることができる。上記溶剤は、ケイ素化合物の溶解度や溶剤の蒸発速度等の目的にあわせて選択され、単独で使用されてもまたは2種以上の混合物の形態で使用されてもよい。
 第1のバリア層形成用塗布液におけるケイ素化合物の濃度は、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、好ましくは1~80重量%、より好ましくは5~50重量%、特に好ましくは10~40重量%である。
 第1のバリア層形成用塗布液は、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-ジエチルエタノールアミン、N,N-ジメ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-ジアミノヘキサン等のアミン触媒、Ptアセチルアセトナート等のPt化合物、プロピオン酸Pd等のPd化合物、Rhアセチルアセトナート等のRh化合物等の金属触媒、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(実施例:1重量%)。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。
 第1のバリア層形成用塗布液には、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等、天然樹脂;例えば、ゴム、ロジン樹脂等、合成樹脂;例えば、重合樹脂等、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、ポリシロキサン等である。
 また、特開2005-231039号に記載のように第1のバリア層の形成にゾルゲル法を用いることができる。ゾルゲル法により改質層を形成する際に用いられる塗布液は、ケイ素化合物、ならびにポリビニルアルコ-ル系樹脂およびエチレン・ビニルアルコ-ル共重合体の少なくとも1種を含むことが好ましい。さらに、塗布液は、ゾルゲル法触媒、酸、水、および、有機溶剤を含むことが好ましい。ゾルゲル法では、かような塗布液を用いて重縮合することにより改質層が得られる。ケイ素化合物としては、一般式R Si(ORで表されるアルコキシド(アルコキシシラン)を用いることが好ましい。ここで、RおよびRはそれぞれ独立して、炭素数1~20のアルキル基を表し、Oは、0以上の整数を表し、pは、1以上の整数を表す。上記のアルコキシシランの具体例としては、例えば、テトラメトキシシラン(Si(OCH)、テトラエトキシシラン(Si(OC)、テトラプロポキシシラン(Si(OC)、テトラブトキシシラン(Si(OC)等を使用することができる。塗布液において、ポリビニルアルコ一ル系樹脂およびエチレン・ビニルアルコ-ル共重合体を組み合わせて使用する場合、それぞれの配合割合としては、重量比で、ポリビニルアルコ一ル系樹脂:エチレン・ビニルアルコ-ル共重合体=10:0.05~10:6であることが好ましい。また、ポリビニルアルコ-ル系樹脂および/またはエチレン・ビニルアルコール共重合体の塗布液中の含有量は、上記のケイ素化合物の合計量100重量部に対して5~500重量部の範囲であり、好ましくは、約20~200重量部位の配合割合で調製することが好ましい。ポリビニルアルコ一ル系樹脂としては、一般に、ポリ酢酸ビニルをケン化して得られるものを使用することができる。上記のポリビニルアルコール系樹脂としては、酢酸基が数十%残存している部分ケン化ポリビニルアルコール系樹脂、酢酸基が残存しない完全ケン化ポリビニルアルコールでも、または、OH基が変性された変性ポリビニルアルコール系樹脂のいずれでもよい。ポリビニルアルコール系樹脂の具体例としては、株式会社クラレ製のクラレポバール(登録商標)、日本合成化学工業株式会社製のゴーセノール(登録商標)等を使用することができる。また、本発明において、エチレン・ビニルアルコール共重合体としては、エチレンと酢酸ビニルとの共重合体のケン化物、すなわち、エチレン-酢酸ビニルランダム共重合体をケン化して得られるものを使用することができる。具体的には、酢酸基が数十モル%残存している部分ケン化物から、酢酸基が数モル%しか残存していないかまたは酢酸基が残存しない完全ケン化物まで含み、特に限定されるものではないが、ガスバリア性の観点から好ましいケン化度は、80モル%以上、より好ましくは、90モル%以上、さらに好ましくは、95モル%以上であるものを使用することが好ましい。また、上記のエチレン・ビニルアルコール共重合体中のエチレンに由来する繰り返し単位の含量(以下「エチレン含量」ともいう)は、通常、0~50モル%、好ましくは、20~45モル%であるものを使用することが好ましいものである。上記のエチレン・ビニルアルコール共重合体の具体例としては、株式会社クラレ製、エバール(登録商標)EP-F101(エチレン含量;32モル%)、日本合成化学工業株式会社製、ソアノール(登録商標)D2908(エチレン含量;29モル%)等を使用することができる。ゾルゲル法触媒、主として、重縮合触媒としては、水に実質的に不溶であり、かつ有機溶媒に可溶な第三アミンが用いられる。具体的には、例えば、N、N-ジメチルベンジルアミン、トリプロピルアミン、トリブチルアミン、トリペンチルアミン、その他等を使用することができる。また、酸としては、上記ゾルゲル法の触媒、主として、アルコキシドやシランカップリング剤などの加水分解のための触媒として用いられる。上記の酸としては、例えば、硫酸、塩酸、硝酸などの鉱酸、ならびに、酢酸、酒石酸な等の有機酸、その他等を使用することができる。更に、塗布液には、上記のアルコキシドの合計モル量1モルに対して0.1~100モル、好ましくは、0.8から2モルの割合の水を含有させることが好ましい。
 ゾルゲル法による塗布液に用いられる有機溶媒としては、例えば、メチルアルコール、エチルアルコール、n-プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、n-ブタノール、その他等を用いることができる。また、溶媒中に可溶化されたエチレン・ビニルアルコール共重合体は、例えば、ソアノール(登録商標)として市販されているものを使用することができる。さらに、ゾルゲル法による塗布液には例えば、シランカップリング剤等も添加することができるものである。
 (第1のバリア層形成用塗布液を塗布する方法)
 第1のバリア層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、グラビア印刷法等が挙げられる。
 塗布厚さは、目的に応じて適切に設定され得る。例えば、第1のバリア層1層当たりの塗布厚さは、乾燥後の厚さが10nm~10μm程度であることが好ましく、15nm~1μmであることがより好ましく、20~500nmであることがさらに好ましい(実施例:150nm)。膜厚が10nm以上であれば十分なバリア性を得ることができ、10μm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。塗膜を乾燥させることによって、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、好適な第1のバリア層が得られうる。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等を考慮して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等のいずれの条件であってもよい。
 第1のバリア層形成用塗布液を塗布して得られた塗膜は、改質処理前または改質処理中に水分を除去する工程を含んでいてもよい。水分を除去する方法としては、低湿度環境を維持して除湿する形態が好ましい。低湿度環境における湿度は温度により変化するので、温度と湿度の関係は露点温度の規定により好ましい形態が示される。好ましい露点温度は4℃以下(温度25℃/湿度25%)で、より好ましい露点温度は-5℃(温度25℃/湿度10%)以下であり、維持される時間は第1のバリア層の膜厚によって適宜設定することが好ましい。第1のバリア層の膜厚が1.0μm以下の条件においては、露点温度は-5℃以下で、維持される時間は1分以上であることが好ましい。なお、露点温度の下限は特に制限されないが、通常、-50℃以上であり、-40℃以上であることが好ましい。改質処理前、あるいは改質処理中に水分を除去することによって、シラノールに転化した第1のバリア層の脱水反応を促進する観点から好ましい形態である。
 <塗布法により形成された第1のバリア層の改質処理>
 本発明における塗布法により形成された第1のバリア層の改質処理とは、ケイ素化合物の酸化ケイ素または酸窒化ケイ素等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を発現するのに貢献できるレベルの無機薄膜を形成する処理をいう。
 ケイ素化合物の酸化ケイ素または酸窒化ケイ素等への転化反応は、公知の方法を適宜選択して適用することができる。改質処理としては、具体的には、プラズマ処理、紫外線照射処理、加熱処理が挙げられる。ただし、加熱処理による改質の場合、ケイ素化合物の置換反応による酸化ケイ素膜または酸窒化ケイ素層の形成には450℃以上の高温が必要であるため、プラスチック等のフレキシブル基板においては、適応が難しい。このため、熱処理は他の改質処理と組み合わせて行うことが好ましい。
 したがって、改質処理としては、プラスチック基板への適応という観点から、より低温で、転化反応が可能なプラズマ処理や紫外線照射処理による転化反応が好ましい。
 (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等をあげることが出来る。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、さらには通常の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族原子を含むガス、具体的には、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、ラドン等が用いられる。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。
 (加熱処理)
 ケイ素化合物を含有する塗膜を他の改質処理、好適には後述のエキシマ照射処理等と組み合わせて、加熱処理することで、改質処理を効率よく行うことが出来る。
 また、ゾルゲル法を用いて層形成する場合には、加熱処理を用いることが好ましい。加熱条件としては、好ましくは50~300℃、より好ましくは70~200℃の温度で、好ましくは0.005~60分間、より好ましくは0.01~10分間、加熱・乾操することにより、縮合が行われ、第1のバリア層を形成することができる。
 加熱処理としては、例えば、ヒートブロック等の発熱体に基材を接触させ熱伝導により塗膜を加熱する方法、抵抗線等による外部ヒーターにより雰囲気を加熱する方法、IRヒーターの様な赤外領域の光を用いた方法等が上げられるが特に限定はされない。また、ケイ素化合物を含有する塗膜の平滑性を維持できる方法を適宜選択してよい。
 加熱処理時の塗膜の温度としては、50~250℃の範囲に適宜調整することが好ましく、50~120℃の範囲であることがより好ましい。
 また、加熱時間としては、1秒~10時間の範囲が好ましく、10秒~1時間の範囲がより好ましい。
 (紫外線照射処理)
 改質処理の方法の1つとして、紫外線照射による処理が好ましい。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を有する酸化ケイ素膜または酸窒化ケイ素膜を形成することが可能である。
 この紫外線照射により、基材が加熱され、セラミックス化(シリカ転化)に寄与するOとHOや、紫外線吸収剤、ポリシラザン自身が励起、活性化されるため、ポリシラザンが励起し、ポリシラザンのセラミックス化が促進され、また得られる第1のバリア層が一層緻密になる。紫外線照射は、塗膜形成後であればいずれの時点で実施しても有効である。
 紫外線照射処理においては、常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、照射される第1のバリア層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。
 基材としてプラスチックフィルムを用いた場合を例にとると、例えば、2kW(80W/cm×25cm)のランプを用い、基材表面の強度が20~300mW/cm、好ましくは50~200mW/cmになるように基材-紫外線照射ランプ間の距離を設定し、0.1秒~10分間の照射を行うことができる。
 一般に、紫外線照射処理時の基材温度が150℃以上になると、プラスチックフィルム等の場合には、基材が変形したり、その強度が劣化したりする等、基材の特性が損なわれることになる。しかしながら、ポリイミド等の耐熱性の高いフィルムの場合には、より高温での改質処理が可能である。したがって、この紫外線照射時の基材温度としては、一般的な上限はなく、基材の種類によって当業者が適宜設定することができる。また、紫外線照射雰囲気に特に制限はなく、空気中で実施すればよい。
 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、株式会社エム・ディ・コム製など)、UV光レーザー、等が挙げられるが、特に限定されない。また、発生させた紫外線を第1のバリア層に照射する際には、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第1のバリア層に当てることが好ましい。
 紫外線照射は、バッチ処理にも連続処理にも適合可能であり、使用する基材の形状によって適宜選定することができる。例えば、バッチ処理の場合には、第1のバリア層を表面に有する積層体を上記のような紫外線発生源を具備した紫外線焼成炉で処理することができる。紫外線焼成炉自体は一般に知られており、例えば、アイグラフィクス株式会社製の紫外線焼成炉を使用することができる。また、第1のバリア層を表面に有する積層体が長尺フィルム状である場合には、これを搬送させながら上記のような紫外線発生源を具備した乾燥ゾーンで連続的に紫外線を照射することによりセラミックス化することができる。紫外線照射に要する時間は、使用する基材や第1のバリア層の組成、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、最も好ましい改質処理方法は、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。なお、エキシマ照射処理を行う際は、上述したように熱処理を併用することが好ましく、その際の熱処理条件の詳細は上述したとおりである。
 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、並びに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塗膜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、酸素が存在することが好ましい。ただし、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、10~20,000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。
 真空紫外線照射工程において、ポリシラザン塗膜が受ける塗膜面での該真空紫外線の照度は1mW/cm~10W/cmであると好ましく、30mW/cm~200mW/cmであることがより好ましく、50mW/cm~160mW/cmであるとさらに好ましい。1mW/cm未満では、改質効率が大きく低下する懸念があり、10W/cmを超えると、塗膜にアブレーションを生じたり、基材にダメージを与えたりする懸念が出てくる。
 塗膜面における真空紫外線の照射エネルギー量(照射量)は、10~10000mJ/cmであることが好ましく、100~8000mJ/cmであることがより好ましく、200~6000mJ/cmであることがさらに好ましい(実施例:6000mJ/cm)。10mJ/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。
 次に、好適な形態であるケイ素化合物がパーヒドロポリシラザンである場合に、真空紫外線照射工程でパーヒドロポリシラザンから酸窒化ケイ素、さらには酸化ケイ素が生じると推定される反応機構について、以下に説明する。
 (I)脱水素、それに伴うSi-N結合の形成
 パーヒドロポリシラザン中のSi-H結合やN-H結合は真空紫外線照射による励起等で比較的容易に切断され、不活性雰囲気下ではSi-Nとして再結合すると考えられる(Siの未結合手が形成される場合もある)。すなわち、酸化することなくSiN組成として硬化する。この場合はポリマー主鎖の切断は生じない。Si-H結合やN-H結合の切断は触媒の存在や、加熱によって促進される。切断されたHはHとして膜外に放出される。
 (II)加水分解・脱水縮合によるSi-O-Si結合の形成
 パーヒドロポリシラザン中のSi-N結合は水により加水分解され、ポリマー主鎖が切断されてSi-OHを形成する。二つのSi-OHが脱水縮合してSi-O-Si結合を形成して硬化する。これは大気中でも生じる反応であるが、不活性雰囲気下での真空紫外線照射中では、照射の熱によって基材からアウトガスとして生じる水蒸気が主な水分源となると考えられる。水分が過剰となると脱水縮合しきれないSi-OHが残存し、SiO2.1~SiO2.3の組成で示されるガスバリア性の低い硬化膜となる。
 (III)一重項酸素による直接酸化、Si-O-Si結合の形成
 真空紫外線照射中、雰囲気下に適当量の酸素が存在すると、酸化力の非常に強い一重項酸素が形成される。パーヒドロポリシラザン中のHやNはOと置き換わってSi-O-Si結合を形成して硬化する。ポリマー主鎖の切断により結合の組み換えを生じる場合もあると考えられる。
 (IV)真空紫外線照射・励起によるSi-N結合切断を伴う酸化
 真空紫外線のエネルギーはパーヒドロポリシラザン中のSi-Nの結合エネルギーよりも高いため、Si-N結合は切断され、周囲に酸素、オゾン、水等の酸素源が存在すると酸化されてSi-O-Si結合やSi-O-N結合が生じると考えられる。ポリマー主鎖の切断により結合の組み換えを生じる場合もあると考えられる。
 ポリシラザンを含有する層に真空紫外線照射を施した層の酸窒化ケイ素の組成の調整は、上述の(I)~(IV)の酸化機構を適宜組み合わせて酸化状態を制御することで行うことができる。
 ここで、ケイ素化合物として好適なポリシラザンにおける場合、シリカ転化(改質処理)では、Si-H、N-H結合の切断と、Si-O結合の生成が起こり、シリカ等のセラミックスに転化するが、この転化の度合はIR測定によって、以下に定義する式(1)により、SiO/SiN比で半定量的に評価することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
 ここで、SiO吸光度は約1160cm-1、SiN吸光度は約840cm-1での吸収(吸光度)により算出する。SiO/SiN比が大きいほど、シリカ組成に近いセラミックスへの転化が進んでいることを示す。
 ここで、セラミックスへの転化度合の指標となるSiO/SiN比は0.3以上、好ましくは0.5以上とすることが好ましい。0.3未満では、期待するガスバリア性が得られないことがある。また、シリカ転化率(SiOにおけるx)の測定方法としては、例えば、XPS法を用いて測定することができる。
 第1のバリア層の膜組成は、XPS表面分析装置を用いて、原子組成比を測定することで測定できる。また、第1のバリア層を切断して切断面をXPS表面分析装置で原子組成比を測定することでも測定することができる。
 上述した第1のバリア層は、単層でもよいし2層以上の積層構造であってもよい。この際、当該第1のバリア層が2層以上の積層構造である場合、各第1のバリア層は同じ組成であっても異なる組成であってもよい。また、第1のバリア層が2層以上の積層構造である場合、第1のバリア層は真空成膜法により形成される層のみからなってもよいし、塗布法により形成される層のみからなってもよいし、真空成膜法により形成される層と塗布法により形成される層との組み合わせであってもよい。
 また、前記第1のバリア層は、応力緩和性や、後述の第2のバリア層の形成で使用される紫外線を吸収させるなどの観点から、窒素元素または炭素元素を含むことも好ましい。これらの元素を含むことで、応力緩和や紫外線吸収などの性質を有するようになり、第1のバリア層と第2のバリア層との密着性を向上させることでガスバリア性が向上するなどの効果が得られ好ましい。
 第1のバリア層における化学組成は、第1のバリア層を形成する際にケイ素化合物等の種類および量、ならびにケイ素化合物を含む層を改質する際の条件等により、制御することができる。
 〔第2のバリア層〕
 第2のバリア層は、第1のバリア層の上部、または基材と第1のバリア層との間に設けられる層であって、長周期型周期表の第2~14族の元素からなる群より選択される少なくとも1種(ただし、ケイ素および炭素を除く)の添加元素、ケイ素原子および酸素原子を含有し、かつケイ素原子に対する酸素原子の存在比(O/Si)が1.4~2.2であり、ケイ素原子に対する窒素原子の存在比(N/Si)が0~0.4である点に特徴がある。
 まず、本発明に係る第2のバリア層は、長周期型周期表の第2~14族の元素からなる群より選択される少なくとも1種(ただし、ケイ素および炭素を除く)の元素(「添加元素」とも称する)を含む点に特徴がある。かような構成とすることにより、初期のガスバリア性能に優れるだけでなく、温度変化を伴う環境変化に対する耐久性にも優れたガスバリア性フィルムが得られる。
 添加元素の例としては、例えば、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)等が挙げられる。
 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)、クロム(Cr)、マンガン(Mn)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、銅(Cu)、亜鉛(Zn)、ガリウム(Ga)、ジルコニウム(Zr)、銀(Ag)、インジウム(In)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)、チタン(Ti)、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)がより好ましく、ホウ素(B)、マグネシウム(Mg)、アルミニウム(Al)、カルシウム(Ca)、チタン(Ti)、亜鉛(Zn)、ジルコニウム(Zr)がさらに好ましく、ホウ素(B)、マグネシウム(Mg)、アルミニウム(Al)、カルシウム(Ca)、鉄(Fe)、ガリウム(Ga)、インジウム(In)がいっそう好ましく、ホウ素(B)、アルミニウム(Al)、ガリウム(Ga)、インジウム(In)がよりいっそう好ましく、ホウ素(B)、アルミニウム(Al)が特に好ましく、アルミニウム(Al)が最も好ましい。ホウ素(B)、アルミニウム(Al)、ガリウム(Ga)、インジウム(In)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。この柔軟性の向上により欠陥が修復されて第2のバリア層は緻密な膜となり、ガスバリア性が向上する。また、柔軟性が高くなることで、第2のバリア層の内部まで酸素が供給され、膜内部まで酸化が進んだバリア層となり、製膜が済んだ状態では酸化耐性が高いバリア層となる。なお、添加元素は、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、第2のバリア層は、上述した添加元素に加えてケイ素原子および酸素原子を必須に含有し、かつ、ケイ素原子に対する酸素原子の存在比(O/Si)が1.4~2.2であり、ケイ素原子に対する窒素原子の存在比(N/Si)が0~0.4である点にも特徴がある。
 本発明において、「ケイ素原子に対する酸素原子の存在比(O/Si)が1.4~2.2である」とは、第2のバリア層全体の平均としてO/Siが1.4~2.2であることを意味する。同様に、「ケイ素原子に対する窒素原子の存在比(N/Si)が0~0.4である」とは、第2のバリア層全体の平均としてN/Siが0~0.4であることを意味する。
 第2のバリア層におけるケイ素原子に対する酸素原子の存在比(O/Si)が1.4未満というのは酸化が不十分であることを意味し、耐久性の低下につながる。一方、O/Siの値が2.2を超えるというのは加水分解が進んでいることを意味し、水分が浸透し易くなる。なお、耐久性に優れたガスバリア性フィルムが得られるという観点から、O/Siの値は、好ましくは1.6~2.1である。ここで、O/Siの値を制御する手法として、後述する改質処理により制御することができる。たとえば、改質時の酸素濃度が低いとO/Siの値は小さくなる傾向にあり、改質時の酸素濃度が高いとO/Siの値は大きくなる傾向にある。また、樹脂基材上に塗布した場合は、樹脂基材からの水分が供給されるためO/Siが大きくなる傾向がある。
 また、第2のバリア層におけるケイ素原子に対する窒素原子の存在比(N/Si)が0.4を超えると、欠陥が多くなる傾向がある。なお、耐久性に優れたガスバリア性フィルムが得られるという観点から、N/Siの値は、好ましくは0~0.3であり、より好ましくは0~0.2である。ここで、N/Siの値を制御する手法として、改質時に真空紫外線を照射する場合を例に挙げれば、真空紫外線の照射エネルギーが大きいとN/Siの値は小さくなる傾向にあり、真空紫外線の照射エネルギーが小さいとN/Siの値は大きくなる傾向にある。
 該O/Siおよび該N/Siは、下記の方法で測定することができる。すなわち、第2のバリア層の組成プロファイルは、Arスパッタエッチング装置とX線光電子分光法(XPS)とを組み合わせることで求めることができる。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
 なお、本発明において、第2のバリア層の膜密度は1.5~2.5g/cmであることが好ましい。この膜密度が高いほど1層目と2層目との相乗効果が高くなることから、好ましくは1.7~2.5g/cmであり、より好ましくは1.9~2.5g/cmである。
 <第2のバリア層の形成>
 第2のバリア層の形成方法には、特に限定はなく、非特許文献1に記載されているドライコーティング法、ウェットコーティング法のいずれも用いることができる。ただし、生産性を向上させるという観点からは、ウェットコーテイング法が好ましく用いられる。特に、ポリシラザンと、長周期型周期表の第2~14族の元素からなる群より選択される少なくとも1種(ただし、ケイ素および炭素を除く)の添加元素を含む添加化合物とを含有する塗布液(本明細書中、「第2の塗布液」とも称する)を塗布して塗膜(本明細書中、「第2の塗膜」とも称する)を形成し、前記第2の塗膜を改質処理して、第2のバリア層を形成することが好ましい。以下では、かような手法によって第2のバリア層を形成する場合を例に挙げて、説明する。
 (ポリシラザン)
 ポリシラザンの具体的な例は、上記「第1のバリア層」の項で説明した内容と同様であるので、ここでは説明を省略する。中でも、成膜性、クラック等の欠陥が少ないこと、残留有機物の少なさ、屈曲時および高温高湿条件下であってもバリア性能が維持されることなどの観点から、パーヒドロポリシラザンが特に好ましい。
 (添加化合物)
 添加化合物の種類は、特に制限されず、上述した添加元素を含む化合物であれば任意の化合物が添加化合物として用いられうる。
 一例として、アルミニウム化合物としては、アノーソクレース、アルミナ、アルミノケイ酸塩、アルミン酸、アルミン酸ナトリウム、アレキサンドライト、アンモニウム白榴石、イットリウム・アルミニウム・ガーネット、黄長石、尾去沢石、オンファス輝石、輝石、絹雲母、ギブス石、サニディン、サファイア、酸化アルミニウム、水酸化酸化アルミニウム、臭化アルミニウム、十二ホウ化アルミニウム、硝酸アルミニウム、白雲母、水酸化アルミニウム、水素化アルミニウムリチウム、杉石、スピネル、ダイアスポア、ヒ化アルミニウム、ピーコック、微斜長石、ヒスイ輝石、氷晶石、普通角閃石、フッ化アルミニウム、沸石、ブラジル石、ベスブ石、Βアルミナ固体電解質、ペツォッタイト、方ソーダ石、有機アルミニウム化合物、リシア輝石、リチア雲母、硫酸アルミニウム 、緑柱石、緑泥石、緑簾石、リン化アルミニウム、リン酸アルミニウム等が挙げられる。
 マグネシウム化合物としては、亜鉛緑礬、亜硫酸マグネシウム、安息香酸マグネシウム、カーナライト、過塩素酸マグネシウム、過酸化マグネシウム、滑石、頑火輝石、カンラン石、酢酸マグネシウム、酸化マグネシウム、蛇紋石、臭化マグネシウム、硝酸マグネシウム、水酸化マグネシウム、スピネル、普通角閃石、普通輝石、フッ化マグネシウム、硫化マグネシウム、硫酸マグネシウム、菱苦土鉱等が挙げられる。
 カルシウム化合物としては、アラレ石、亜硫酸カルシウム、安息香酸カルシウム、エジプシャンブルー、塩化カルシウム、塩化水酸化カルシウム、塩素酸カルシウム、灰クロム柘榴石、灰重石、灰鉄輝石、灰簾石、過酸化カルシウム、過リン酸石灰、カルシウムシアナミド、次亜塩素酸カルシウム、シアン化カルシウム、臭化カルシウム、重過リン酸石灰、シュウ酸カルシウム、臭素酸カルシウム、硝酸カルシウム、水酸化カルシウム、普通角閃石、普通輝石、フッ化カルシウム、フッ素燐灰石、ヨウ化カルシウム、ヨウ素酸カルシウム、ヨハンセン輝石、硫化カルシウム、硫酸カルシウム、緑閃石、緑簾石、緑簾石、燐灰ウラン石、燐灰石、リン酸カルシウム等が挙げられる。
 ガリウム化合物としては、酸化ガリウム(III)、水酸化ガリウム(III)、窒化ガリウム、ヒ化ガリウム、ヨウ化ガリウム(III)、リン酸ガリウム等が挙げられる。
 ホウ素化合物としては、酸化ホウ素、三臭化ホウ素、三フッ化ホウ素、三ヨウ化ホウ素、シアノ水素化ホウ素ナトリウム、ジボラン、ホウ酸、ホウ酸トリメチル、ホウ砂、ボラジン、ボラン、ボロン酸等が挙げられる。
 ゲルマニウム化合物としては、種々の有機ゲルマニウム化合物、無機ゲルマニウム化合物、酸化ゲルマニウム等が挙げられる。
 インジウム化合物としては、酸化インジウム、塩化インジウム等が挙げられる。
 チタン化合物としては、酸化チタン、塩化チタン等が挙げられる。
 ジルコニウム化合物としては、酸化ジルコニウム、塩化ジルコニウム等が挙げられる。
 亜鉛化合物としては、酸化亜鉛、塩化亜鉛等が挙げられる。
 上述した各種化合物のほか、ポリシラザンとの相溶性が高く本発明に係る第2のバリア層をより効率的に形成することができるという観点から、添加元素のアルキル化合物、アルコキシド化合物を添加化合物として用いることが好ましい。また、添加元素のアミド化合物、添加元素のイミド化合物または添加元素のヒドロキシド化合物が用いられてもよい。ここで、「添加元素のアルキル化合物」、「添加元素のアルコキシド化合物」、「添加元素のアミド化合物」、「添加元素のイミド化合物」、「添加元素のヒドロキシド化合物」は、それぞれ、添加元素に対して結合する少なくとも1つのアルキル基、アルコキシ基、アミド基、イミド基、ヒドロキシ基を有する化合物を指す。なお、添加化合物は、単独でもまたは2種以上混合して用いてもよい。また、添加化合物は、市販品を用いてもよいし合成品を用いてもよい。
 添加化合物として用いられるアルキル化合物としては、各種金属のアルキル置換体が用いられるが、一般に市販されている点で、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、ジイソブチルアルミニウムハイドライド、ジエチル亜鉛、エチル塩化亜鉛、エチル臭化マグネシウムなどが好ましく用いられる。アルコキシド化合物としては、ベリリウム(Be)、ホウ素(B)、マグネシウム(Mg)、アルミニウム(Al)、ケイ素(Si)、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)等の長周期型周期表の第2~14族元素のアルコキシドが挙げられる。
 アルコキシド化合物のさらに具体的な例としては、例えば、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が挙げられる。
 また、アセチルアセトナート基を有するアルコキシド化合物もまた好ましい。アセチルアセトナート基は、カルボニル構造によりアルコキシド化合物の中心元素と相互作用を有するため、取り扱い性が容易になり好ましい。さらに好ましくは上記のアルコキシド基、またはアセチルアセトナート基を複数種有する化合物が反応性や膜組成の観点からより好ましい。
 また、アルコキシドの中心元素としては、ポリシラザン中の窒素原子と配位結合を形成しやすい元素が好ましく、ルイス酸性が高いアルミニウム(Al)、鉄(Fe)、またはホウ素(B)がより好ましい。
 さらに好ましいアルコキシド化合物は、具体的には、ホウ酸トリイソプロピル、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、またはアルミニウムジエチルアセトアセテートモノn-ブチレートである。
 アルコキシド化合物は、市販品を用いてもよいし合成品を用いてもよい。市販品の具体的な例としては、例えば、AMD(アルミニウムジイソプロピレートモノsec-ブチレート)、ASBD(アルミニウムセカンダリーブチレート)、ALCH(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)、ALCH-TR(アルミニウムトリスエチルアセトアセテート)、アルミキレートM(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)、アルミキレートD(アルミニウムビスエチルアセトアセテート・モノアセチルアセトネート)、アルミキレートA(W)(アルミニウムトリスアセチルアセトネート)(以上、川研ファインケミカル株式会社製)、プレンアクト(登録商標)AL-M(アセトアルコキシアルミニウムジイソプロピレート、味の素ファインケミカル株式会社製)、オルガチックスシリーズ(マツモトファインケミカル株式会社製)等が挙げられる。
 なお、アルコキシド化合物を用いる場合は、当該化合物を、ポリシラザンを含む溶液と不活性ガス雰囲気下で混合することが好ましい。アルコキシド化合物が大気中の水分や酸素と反応し、激しく酸化が進むことを抑制するためである。
 (第2のバリア層形成用塗布液)
 第2のバリア層形成用塗布液を調製するための溶剤としては、上記ポリシラザンおよび添加化合物を溶解できるものであれば特に制限されないが、ポリシラザン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、あるいはアミン基等)を含まず、ポリシラザン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。具体的には、溶剤としては、非プロトン性溶剤;例えば、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、ターベン等の、脂肪族炭化水素、脂環式炭化水素、芳香族炭化水素等の炭化水素溶媒;塩化メチレン、トリクロロエタン等のハロゲン炭化水素溶媒;酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル類;アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類;ジブチルエーテル、ジオキサン、テトラヒドロフラン等の脂肪族エーテル、脂環式エーテル等のエーテル類:例えば、テトラヒドロフラン、ジブチルエーテル、モノ-およびポリアルキレングリコールジアルキルエーテル(ジグライム類)などを挙げることができる。上記溶剤は、単独で使用されてもまたは2種以上の混合物の形態で使用されてもよい。
 第2のバリア層形成用塗布液におけるポリシラザンの濃度は、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、好ましくは1~80重量%、より好ましくは5~50重量%、特に好ましくは10~40重量%である。
 第2のバリア層形成用塗布液における添加化合物の使用量は、ポリシラザンの固形分重量に対して好ましくは0.01~10倍であり、より好ましくは0.06~6倍である。これをポリシラザンを構成するケイ素原子に対する添加元素のモル比で表すと、ケイ素原子1モルに対して、添加元素は好ましくは1モル%~30モル%、より好ましくは5モル%~20モル%の範囲となるように添加化合物を使用するとよい。この範囲であれば、本発明に係る第2のバリア層を効率的に得ることができる。
 第2のバリア層形成用塗布液は、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-ジエチルエタノールアミン、N,N-ジメ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-ジアミノヘキサン等のアミン触媒、Ptアセチルアセトナート等のPt化合物、プロピオン酸Pd等のPd化合物、Rhアセチルアセトナート等のRh化合物等の金属触媒、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、反応の急激な進行に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。
 第2のバリア層形成用塗布液には、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等、天然樹脂;例えば、ゴム、ロジン樹脂等、合成樹脂;例えば、重合樹脂等、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、ポリシロキサン等である。
 (第2のバリア層形成用塗布液を塗布する方法)
 第2のバリア層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、グラビア印刷法等が挙げられる。
 塗布厚さは、目的に応じて適切に設定され得る。例えば、第2のバリア層1層当たりの塗布厚さは、乾燥後の厚さが1nm~10μm程度であることが好ましく、10nm~1μmであることがより好ましく、20~500nmであることがさらに好ましい。膜厚が1nm以上であれば十分なバリア性を得ることができ、10μm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の塗膜の乾燥方法、乾燥温度、乾燥時間、および乾燥雰囲気は、上記「第1のバリア層」の項で説明した内容と同様であるので、ここでは説明を省略する。
 また、第2のバリア層形成用塗布液を塗布して得られた塗膜の水分を除去する方法も、上記「第1のバリア層」の項で説明した内容と同様であるので、ここでは説明を省略する。
 得られた塗膜(第2の塗膜)の改質処理の好ましい方法としては、この塗膜に含まれる溶剤を蒸発させて除去し、次いで、紫外線、電子線、X線、α線、β線、γ線、中性子線等の活性エネルギー線を照射して改質処理を行う方法が好ましい。活性エネルギー線の照射による改質処理の中でも、紫外線(特に、真空紫外線)の照射処理が好ましい。かような好ましい改質処理の具体的な形態については、上記「第1のバリア層」の項の(紫外線照射処理)、および(真空紫外線照射処理:エキシマ照射処理)で説明した内容と同様であるので、ここでは説明を省略する。なお、第2のバリア層を形成するための塗膜の改質処理は、真空紫外線(エキシマ)照射処理であることが好ましい。
 なお、真空紫外線照射工程において、第2のバリア層形成用塗布液から形成された塗膜面での該真空紫外線の照度は1mW/cm~10W/cmであると好ましく、30mW/cm~200mW/cmであることがより好ましく、50mW/cm~160mW/cmであるとさらに好ましい。1mW/cm未満では、改質効率が大きく低下する懸念があり、10W/cmを超えると、塗膜にアブレーションを生じたり、基材にダメージを与えたりする懸念が出てくる。
 また、第2のバリア層形成用塗布液から形成された塗膜面における真空紫外線の照射エネルギー量(照射量)は、10~10000mJ/cmであることが好ましく、100~8000mJ/cmであることがより好ましく、200~6000mJ/cmであることがさらに好ましい。10mJ/cm以上であれば十分な改質がなされ、10000mJ/cm以下であれば過剰改質によるクラック発生や基材の熱変形の虞が低減される。
 なお、第2のバリア層を形成するための塗膜の改質方法としては、上述した紫外線照射処理に限定されるわけではなく、例えば、40℃以上の加熱処理、赤外線による加熱処理、40~80%以上の湿熱処理、酸素による酸化処理、電子線処理などによる改質処理も同様に用いられうる。
 上述した第2のバリア層は、単層でもよいし2層以上の積層構造であってもよい。この際、第2のバリア層が2層以上の積層構造である場合、各第2のバリア層は、上記を満たしていれば、同じ組成であっても異なる組成であってもよい。
 〔中間層〕
 本発明のガスバリア性フィルムは、応力緩和などを目的として、第1のバリア層と第2のバリア層との間に中間層を有していてもよい。該中間層を形成する方法としては、ポリシロキサン改質層を形成する方法を適用することができる。この方法は、ポリシロキサンを含有した塗布液を、湿式塗布法により第1のバリア層上に塗布して乾燥した後、その乾燥して得られた塗膜に真空紫外線を照射することによって、中間層を形成する方法である。
 中間層を形成するために用いる塗布液は、ポリシロキサンおよび有機溶媒を含有することが好ましい。
 中間層の形成に適用可能なポリシロキサンとしては、特に制限はないが、下記一般式(6)で表されるオルガノポリシロキサンが、特に好ましい。
 本実施形態ではポリシロキサンとして、下記一般式(IV)で表されるオルガノポリシロキサンを例に説明する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
 上記一般式(IV)において、R~R13は、それぞれ独立して、炭素数1~8の有機基を表し、この際、R~R13の少なくとも1つは、アルコキシ基または水酸基であり、mは1以上の整数である。
 R~R13で表される炭素数1~8の有機基としては、例えば、γ-クロロプロピル基、3,3,3-トリフロロプロピル基等のハロゲン化アルキル基、ビニル基、フェニル基、γ-メタクリルオキシプロピル基等の(メタ)アクリル酸エステル基、γ-グリシドキシプロピル基等のエポキシ含有アルキル基、γ-メルカプトプロピル基等のメルカプト含有アルキル基、γ-アミノプロピル基等のアミノアルキル基、γ-イソシアネートプロピル基等のイソシアネート含有アルキル基、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基等の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、シクロヘキシル基、シクロペンチル基等の脂環状アルキル基、メトキシ基、エトキシ基、n-プロポキシ基、イソプロポキシ基等の直鎖状若しくは分岐状アルコキシ基、アセチル基、プロピオニル基、ブチリル基、バレリル基、カプロイル基等のアシル基、水酸基等が挙げられる。
 上記一般式(6)において、mが1以上であり、かつ、ポリスチレン換算の重量平均分子量が1,000~20,000であるオルガノポリシロキサンが特に好ましい。該オルガノポリシロキサンのポリスチレン換算の重量平均分子量が、1,000以上であれば、形成する保護層に亀裂が生じ難く、水蒸気バリア性を維持することができ、20,000以下であれば、形成される中間層の硬化が充分となり、そのため得られる保護層として十分な硬度が得られる。
 また、中間層形成に適用可能な有機溶媒としては、アルコール系溶媒、ケトン系溶媒、アミド系溶媒、エステル系溶媒、非プロトン系溶媒等が挙げられる。
 中間層の形成に用いる有機溶媒としては、上記の有機溶媒のなかではアルコール系溶媒が好ましい。
 中間層形成用の塗布液の塗布方法としては、スピンコート法、ディッピング法、ローラーブレード法、スプレー法などが挙げられる。
 中間層形成用の塗布液により形成する中間層の厚さとしては、100nm~10μmの範囲が好ましい。中間層の厚さが100nm以上であれば、高温高湿下でのガスバリア性を確保することができる。また、中間層の厚さが10μm以下であれば、中間層形成時に安定した塗布性を得ることができ、かつ高い光線透過性を実現できる。
 また、中間層は、その膜密度が通常0.35~1.2g/cmであり、好ましくは0.4~1.1g/cm、さらに好ましくは0.5~1.0g/cmである。膜密度が0.35g/cm以上であれば、十分な塗膜の機械的強度を得ることができる。
 本発明における中間層は、ポリシロキサンを含む塗布液を、湿式塗布法により第1のバリア層上に塗布して乾燥した後、その乾燥した塗膜(ポリシロキサン塗膜)に真空紫外線を照射することによって形成する。
 この中間層の形成に用いる真空紫外線としては、前述のバリア層の形成で説明したものと同様の真空紫外線照射処理による真空紫外線を適用することができる。
 〔保護層〕
 本発明に係るガスバリア性フィルムは、最表層のバリア層の上部に、有機化合物を含む保護層を設けてもよい。保護層に用いられる有機化合物としては、有機モノマー、オリゴマー、ポリマー等の有機樹脂、有機基を有するシロキサンやシルセスキオキサンのモノマー、オリゴマー、ポリマー等を用いた有機無機複合樹脂層を好ましく用いることができる。これらの有機樹脂もしくは有機無機複合樹脂は重合性基や架橋性基を有することが好ましく、これらの有機樹脂もしくは有機無機複合樹脂を含有し、必要に応じて重合開始剤や架橋剤等を含有する有機樹脂組成物塗布液から塗布形成した層に、光照射処理や熱処理を加えて硬化させることが好ましい。ここで「架橋性基」とは、光照射処理や熱処理で起こる化学反応によりバインダーポリマーを架橋することができる基のことである。このような機能を有する基であれば特にその化学構造は限定されないが、例えば、付加重合し得る官能基としてエチレン性不飽和基、エポキシ基/オキセタニル基等の環状エーテル基が挙げられる。また光照射によりラジカルになり得る官能基であってもよく、そのような架橋性基としては、例えば、チオール基、ハロゲン原子、オニウム塩構造等が挙げられる。中でも、エチレン性不飽和基が好ましく、特開2007-17948号公報の段落「0130」~「0139」に記載された官能基が含まれる。
 保護層には、無機材料を含有させることができる。無機材料を含有させることは一般的に保護層の弾性率増加につながる。無機材料の含有比率を適宜調整することでも保護層の弾性率を所望の値に調整することができる。
 無機材料としては、数平均粒径が1~200nmの無機微粒子が好ましく、数平均粒径が3~100nmの無機微粒子がより好ましい。無機微粒子としては、透明性の観点より金属酸化物が好ましい。
 無機微粒子の分散物を得るには、公知技術に倣って調製しても良いが、市販の無機微粒子分散物も好ましく用いることができる。
 また、保護層は上述のエキシマランプによる照射で硬化させることもできる。バリア層と保護層とを同一のラインで塗布形成する場合には、保護層の硬化もエキシマランプによる照射で行うことが好ましい。
 加えて、最表層のバリア層の改質処理前に、最表層のバリア層形成用塗布液から得られる塗膜上にアルコキシ変性ポリシロキサン塗膜を成膜し、その上から真空紫外線を照射した場合、アルコキシ変性ポリシロキサン塗膜は保護層となり、さらに下層の塗膜の改質も行うことができ、ガスバリア性能およびその耐久性により優れた第2のバリア層を得ることができる。
 また保護層の形成方法として、前記中間層のポリシロキサンを用いて形成する方法を適用することもできる。
 〔デシカント性層〕
 本発明のガスバリア性フィルムは、デシカント性層(水分吸着層)を有してもよい。デシカント性層として用いられる材料としては、例えば、酸化カルシウムや有機金属酸化物などが挙げられる。酸化カルシウムとしては、バインダー樹脂などに分散されたものが好ましく、市販品としては、例えば、サエスゲッター社のAqvaDryシリーズなどを好ましく用いることができる。また、有機金属酸化物としては、双葉電子工業株式会社製のOleDry(登録商標)シリーズなどを用いることができる。
 〔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、基材のバリア層を有する面、好ましくは基材と基材に隣接したバリア層との間に平滑層(下地層、プライマー層)を有していてもよい。平滑層は突起等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、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、基材と第1のバリア層との間に、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制限されず、活性エネルギー線硬化性材料等に対して紫外線等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等が挙げられる。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等の多官能アクリレートモノマーを含有する組成物等が挙げられる。具体的には、JSR株式会社製の紫外線硬化性材料である有機/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制限はない。
 光重合性不飽和結合を分子内に1個以上有する反応性モノマーとしては、メチルアクリレート、エチルアクリレート、n-プロピルアクリレート、イソプロピルアクリレート、n-ブチルアクリレート、イソブチルアクリレート、tert-ブチルアクリレート、n-ペンチルアクリレート、n-ヘキシルアクリレート、2-エチルヘキシルアクリレート、n-オクチルアクリレート、n-デシルアクリレート、ヒドロキシエチルアクリレート、ヒドロキシプロピルアクリレート、アリルアクリレート、ベンジルアクリレート、ブトキシエチルアクリレート、ブトキシエチレングリコールアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、ジシクロペンタニルアクリレート、2-エチルヘキシルアクリレート、グリセロールアクリレート、グリシジルアクリレート、2-ヒドロキシエチルアクリレート、2-ヒドロキシプロピルアクリレート、イソボニルアクリレート、イソデキシルアクリレート、イソオクチルアクリレート、ラウリルアクリレート、2-メトリキエチルアクリレート、メトキシエチレングリコールアクリレート、フェノキシエチルアクリレート、ステアリルアクリレート、エチレングリコールジアクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、1,4-ブタンジオールジアクリレート、1,5-ペンタンジオールジアクリレート、1,6-ヘキサジオールジアクリレート、1,3-プロパンジオールアクリレート、1,4-シクロヘキサンジオールジアクリレート、2,2-ジメチロールプロパンジアクリレート、グリセロールジアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート、グリセロールトリアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、ポリオキシエチルトリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、エチレンオキサイド変性ペンタエリスリトールトリアクリレート、エチレンオキサイド変性ペンタエリスリトールテトラアクリレート、プロピレンオキサイド変性ペンタエリスリトールトリアクリレート、プロピレンオキサイド変性ペンタエリスリトールテトラアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、ポリオキシプロピルトリメチロールプロパントリアクリレート、ブチレングリコールジアクリレート、1,2,4-ブタンジオールトリアクリレート、2,2,4-トリメチル-1,3-ペンタジオールジアクリレート、ジアリルフマレート、1,10-デカンジオールジメチルアクリレート、ペンタエリスリトールヘキサアクリレート、および、上記のアクリレートをメタクリレートに換えたもの、γ-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、1-ビニル-2-ピロリドン等が挙げられる。上記の反応性モノマーは、1種または2種以上の混合物として、あるいはその他の化合物との混合物として使用することができる。
 活性エネルギー線硬化性材料を含む組成物は、光重合開始剤を含有することが好ましい。
 光重合開始剤としては、例えば、ベンゾフェノン、o-ベンゾイル安息香酸メチル、4,4-ビス(ジメチルアミン)ベンゾフェノン、4,4-ビス(ジエチルアミン)ベンゾフェノン、α-アミノ・アセトフェノン、4,4-ジクロロベンゾフェノン、4-ベンゾイル-4-メチルジフェニルケトン、ジベンジルケトン、フルオレノン、2,2-ジエトキシアセトフェノン、2,2-ジメトキシ-2-フェニルアセトフェノン、2-ヒドロキシ-2-メチルプロピオフェノン、p-tert-ブチルジクロロアセトフェノン、チオキサントン、2-メチルチオキサントン、2-クロロチオキサントン、2-イソプロピルチオキサントン、ジエチルチオキサントン、ベンジルジメチルケタール、ベンジルメトキシエチルアセタール、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインブチルエーテル、アントラキノン、2-tert-ブチルアントラキノン、2-アミルアントラキノン、β-クロルアントラキノン、アントロン、ベンズアントロン、ジベンズスベロン、メチレンアントロン、4-アジドベンジルアセトフェノン、2,6-ビス(p-アジドベンジリデン)シクロヘキサン、2,6-ビス(p-アジドベンジリデン)-4-メチルシクロヘキサノン、2-フェニル-1,2-ブタジオン-2-(o-メトキシカルボニル)オキシム、1-フェニル-プロパンジオン-2-(o-エトキシカルボニル)オキシム、1,3-ジフェニル-プロパントリオン-2-(o-エトキシカルボニル)オキシム、1-フェニル-3-エトキシ-プロパントリオン-2-(o-ベンゾイル)オキシム、ミヒラーケトン、2-メチル[4-(メチルチオ)フェニル]-2-モノフォリノ-1-プロパン、2-ベンジル-2-ジメチルアミノ-1-(4-モノフォリノフェニル)-ブタノン-1、ナフタレンスルホニルクロライド、キノリンスルホニルクロライド、n-フェニルチオアクリドン、4,4-アゾビスイソブチロニトリル、ジフェニルジスルフィド、ベンズチアゾールジスルフィド、トリフェニルホスフィン、カンファーキノン、四臭化炭素、トリブロモフェニルスルホン、過酸化ベンゾイン、エオシン、メチレンブルー等の光還元性の色素とアスコルビン酸、トリエタノールアミン等の還元剤の組み合わせ等が挙げられ、これらの光重合開始剤を1種または2種以上の組み合わせで使用することができる。
 熱硬化性材料としては、具体的には、クラリアント社製のトゥットプロムシリーズ(有機ポリシラザン)、セラミックコート株式会社製のSP COAT耐熱クリアー塗料、アデカ社製のナノハイブリッドシリコーン、DIC株式会社製のユニディック(登録商標)V-8000シリーズ、EPICLON(登録商標) EXA-4710(超高耐熱性エポキシ樹脂)、信越化学工業株式会社製のシリコン樹脂 X-12-2400(商品名)、日東紡績株式会社製の無機・有機ナノコンポジット材料SSGコート、アクリルポリオールとイソシアネートプレポリマーとからなる熱硬化性ウレタン樹脂、フェノール樹脂、尿素メラミン樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、シリコン樹脂、ポリアミドアミン-エピクロルヒドリン樹脂等が挙げられる。
 平滑層の形成方法は、特に制限はないが、硬化性材料を含む塗布液をスピンコーティング法、スプレー法、ブレードコーティング法、ディップ法、グラビア印刷法等のウェットコーティング法、または蒸着法等のドライコーティング法により塗布し塗膜を形成した後、可視光線、赤外線、紫外線、X線、α線、β線、γ線、電子線等の活性エネルギー線の照射および/または加熱により、前記塗膜を硬化させて形成する方法が好ましい。活性エネルギー線を照射する方法としては、例えば超高圧水銀灯、高圧水銀灯、低圧水銀灯、カーボンアーク、メタルハライドランプ等を用い好ましくは100~400nm、より好ましくは200~400nmの波長領域の紫外線を照射する、または、走査型やカーテン型の電子線加速器から発せられる100nm以下の波長領域の電子線を照射する方法が挙げられる。
 硬化性材料を溶媒に溶解または分散させた塗布液を用いて平滑層を形成する際に使用する溶媒としては、メタノール、エタノール、n-プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、エチレングリコール、プロピレングリコール等のアルコール類、α-もしくはβ-テルピネオール等のテルペン類等、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、N-メチル-2-ピロリドン、ジエチルケトン、2-ヘプタノン、4-ヘプタノン等のケトン類、トルエン、キシレン、テトラメチルベンゼン等の芳香族炭化水素類、セロソルブ、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、カルビトール、メチルカルビトール、エチルカルビトール、ブチルカルビトール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル等のグリコールエーテル類、酢酸エチル、酢酸ブチル、セロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート、ブチルセロソルブアセテート、カルビトールアセテート、エチルカルビトールアセテート、ブチルカルビトールアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、2-メトキシエチルアセテート、シクロヘキシルアセテート、2-エトキシエチルアセテート、3-メトキシブチルアセテート等の酢酸エステル類、ジエチレングリコールジアルキルエーテル、ジプロピレングリコールジアルキルエーテル、3-エトキシプロピオン酸エチル、安息香酸メチル、N,N-ジメチルアセトアミド、N,N-ジメチルホルムアミド等を挙げることができる。
 平滑層は、上述の材料に加えて、必要に応じて、熱可塑性樹脂や酸化防止剤、紫外線吸収剤、可塑剤等の添加剤を含有することができる。また、成膜性向上および膜のピンホール発生防止等のために適切な樹脂や添加剤を使用してもよい。熱可塑性樹脂としては、アセチルセルロース、ニトロセルロース、アセチルブチルセルロース、エチルセルロース、メチルセルロース等のセルロース誘導体、酢酸ビニルおよびその共重合体、塩化ビニルおよびその共重合体、塩化ビニリデンおよびその共重合体等のビニル樹脂、ポリビニルホルマール、ポリビニルブチラール等のアセタール樹脂、アクリル樹脂およびその共重合体、メタクリル樹脂およびその共重合体等のアクリル樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアミド樹脂、線状ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂等が挙げられる。
 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、最大断面高さRt(p)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。
 平滑層の膜厚としては、特に制限されないが、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。このアンカーコート層に用いられるアンカーコート剤としては、ポリエステル樹脂、イソシアネート樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、エチレン・ビニルアルコール樹脂、ビニル変性樹脂、エポキシ樹脂、変性スチレン樹脂、変性シリコン樹脂、およびアルキルチタネート等を、1種または2種以上併せて使用することができる。上記アンカーコート剤は、市販品を使用してもよい。具体的には、シロキサン系UV硬化性ポリマー溶液(信越化学工業株式会社製、「X-12-2400」の3%イソプロピルアルコール溶液)を用いることができる。
 これらのアンカーコート剤には、従来公知の添加剤を加えることもできる。そして、上記のアンカーコート剤は、ロールコート、グラビアコート、ナイフコート、ディップコート、スプレーコート等の公知の方法により基材上にコーティングし、溶剤、希釈剤等を乾燥除去することによりコーティングすることができる。上記のアンカーコート剤の塗布量としては、0.1~5g/m(乾燥状態)程度が好ましい。なお、市販の易接着層付き基材を用いてもよい。
 または、アンカーコート層は、物理蒸着法または化学蒸着法といった気相法により形成することもできる。例えば、特開2008-142941号公報に記載のように、接着性等を改善する目的で酸化ケイ素を主体とした無機膜を形成することもできる。
 また、アンカーコート層の厚さは、特に制限されないが、0.5~10.0μm程度が好ましい。
 〔ブリードアウト防止層〕
 本発明のガスバリア性フィルムは、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に含ませることが可能な化合物としては、分子中に2個以上の重合性不飽和基を有する多価不飽和有機化合物、あるいは分子中に1個の重合性不飽和基を有する単価不飽和有機化合物等のハードコート剤を挙げることができる。
 ここで、多価不飽和有機化合物としては、例え、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、グリセロールジ(メタ)アクリレート、グリセロールトリ(メタ)アクリレート、1,4-ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,6-ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニルジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールモノヒドロキシペンタ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート等が挙げられる。
 また、単価不飽和有機化合物としては、例えばメチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、イソデシル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、アリル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、メチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、グリセロール(メタ)アクリレート、グリシジル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、2-エトキシエチル(メタ)アクリレート、2-(2-エトキシエトキシ)エチル(メタ)アクリレート、ブトキシエチル(メタ)アクリレート、2-メトキシエチル(メタ)アクリレート、メトキシジエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシトリエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、2-メトキシプロピル(メタ)アクリレート、メトキシジプロピレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシトリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート等が挙げられる。
 その他の添加剤として、マット剤を含有してもよい。マット剤としては、平均粒子径が0.1~5μm程度の無機粒子が好ましい。
 以上のようなブリードアウト防止層は、ハードコート剤、および必要に応じて他の成分を配合して、適宜必要に応じて用いる希釈溶剤によって塗布液として調製し、塗布液を基材フィルム表面に従来公知の塗布方法によって塗布した後、電離放射線を照射して硬化させることにより形成することができる。なお、電離放射線を照射する方法としては、超高圧水銀灯、高圧水銀灯、低圧水銀灯、カーボンアーク、メタルハライドランプ等から発せられる100~400nm、好ましくは200~400nmの波長領域の紫外線を照射する、または走査型やカーテン型の電子線加速器から発せられる100nm以下の波長領域の電子線を照射することにより行うことができる。
 ブリードアウト防止層の厚さとしては、1~10μmが好ましく、2~7μmであることがより好ましい。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。
 《ガスバリア性フィルムの包装形態》
 本発明のガスバリア性フィルムは、連続生産しロール形態に巻き取ることができる(いわゆるロール・トゥ・ロール生産)。その際、バリア層を形成した面に保護シートを貼合して巻き取ることが好ましい。特に、本発明のガスバリア性フィルムを有機薄膜デバイスの封止材として用いる場合、表面に付着したゴミ(例えば、パーティクル)が原因で欠陥となる場合が多く、クリーン度の高い場所で保護シートを貼合してゴミの付着を防止することは非常に有効である。併せて、巻取り時に入るバリア層表面への傷の防止に有効である。
 保護シートとしては、特に限定するものではないが、膜厚100μm程度の樹脂基板に弱粘着性の接着層を付与した構成の一般的な「保護シート」、「剥離シート」を用いることができる。
 〔電子デバイス〕
 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、オゾン等)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)等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(基材)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。接着剤は特に制限はないが、熱硬化性エポキシ樹脂、光硬化性アクリレート樹脂等が例示される。
 <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、太陽電池等の有機光電変換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等の有機光電変換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(有機光電変換素子)としては、特に制限はないが、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等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)等のIII-V族化合物半導体太陽電池素子、カドミウムテルル(CdTe)等の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)等の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、有機太陽電池素子等が挙げられる。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)等の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号公報等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等が挙げられる。
 <光学部材>
 本発明のガスバリア性フィルムは、光学部材としても用いることができる。光学部材の例としては円偏光板等が挙げられる。
 (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「質量部」あるいは「質量%」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。
 実施例1(ガスバリア性フィルム)
 《ガスバリア性フィルムの作製》
 以下の手順で、基材上にバリア層(1)、バリア層(2)、および必要に応じてバリア層(3)を形成し、ガスバリア性フィルムNo.101~146を作製した。各サンプルについての詳細を下記の表1に示す。
 〈基材〉
 基材としては、東レ株式会社製PETフィルム ルミラー(登録商標)U34(厚さ100μm)を使用した。
 〈バリア層(1)〉
 バリア層(1)としては、以下の処方1-1~処方1-8のいずれかを採用した。
 処方1-1:(ゾルゲル-Si 100℃)
 基材の一方の表面上に、50モル%のテトラメトキシシラン、45モル%の3-グリシドキシプロピルトリメトキシシシラン、5モル%の3-アミノプロピルトリエトキシシランからなる塗布液を、改質処理後の膜厚が1μmになるように、押し出しコーターを用いてコーティングスピード2m/minで塗布し、80℃で1min、100℃で30minの乾燥および改質処理を行って、SiO0.1の組成を有するバリア層(1)を形成した。XRR(マックサイエンス社製 M03XHF MXP3)を用いて測定した膜密度は、1.43[g/cm]であった。
 処方1-2:(ゾルゲル-Si 130℃)
 処方1-1に対して最後の乾燥を130℃30minに変更して、SiO0.1の組成を有するバリア層(1)を形成した。XRRを用いて測定した膜密度は、1.53[g/cm]であった。
 処方1-3:(ゾルゲル-Si 150℃)
 処方1-1に対して最後の乾燥を150℃30minに変更して、SiO0.1の組成を有するバリア層(1)を形成した。XRRを用いて測定した膜密度は、1.72[g/cm]であった。
 処方1-4:(ゾルゲル-Al 130℃)
 基材の一方の表面上に、40モル%のテトラメトキシシラン、12.5モル%のトリセカンダリーブトキシアルミニウム、32.5モル%の3-グリシドキシプロピルトリメトキシシシラン、10モル%のテトラプロポキシジルコニウム、5モル%の3-アミノプロピルトリエトキシシランからなる塗布液を、改質処理後の膜厚が1μmになるように、押し出しコーターを用いてコーティングスピード2m/minで塗布し、80℃で1min、130℃で30minの乾燥および改質処理を行って、SiAl0.10.1の組成を有するバリア層(1)を形成した。XRRを用いて測定した膜密度は、1.55[g/cm]であった。
 処方1-5:(PHPS-Al d=1.95)
 基材の一方の表面上に、無触媒のパーヒドロポリシラザンを20質量%含むジブチルエーテル溶液(AZエレクトロニックマテリアルズ(株)製NN120-20)4重量部、アミン触媒としてN,N,N’,N’-テトラメチル-1,6-ジアミノヘキサン1質量%、パーヒドロポリシラザン19質量%、およびケイ素原子に対して10モル%になる量のセカンダリーブトキシジイソプロポキシアルミニウムを含むジブチルエーテル溶液(AZエレクトロニックマテリアルズ(株)製NAX120-20)1重量部、並びにジブチルエーテル5重量部を混合したポリシラザン含有塗布液を、改質後の膜厚が250nmになるように、押し出しコーターを用いてコーティングスピード2m/minで塗布を行い、80℃で1min乾燥後、酸素濃度0.1%~0.01%に調整した窒素雰囲気下で172nmの真空紫外線を3J/cmの光量になるように照射して、SiAl0.12.1の組成を有するバリア層(1)を形成した。XRRを用いて測定した膜密度は、1.95[g/cm]であった。
 処方1-6:(PHPS:エキシマなし d=1.44)
 基材の一方の表面上に、無触媒のパーヒドロポリシラザンを20質量%含むジブチルエーテル溶液(AZエレクトロニックマテリアルズ(株)製NN120-20)4重量部、アミン触媒としてN,N,N’,N’-テトラメチル-1,6-ジアミノヘキサン1質量%、およびパーヒドロポリシラザン19質量%を含むジブチルエーテル溶液(AZエレクトロニックマテリアルズ(株)製NAX120-20)1重量部、並びにジブチルエーテル5重量部を混合したポリシラザン含有塗布液を、改質後の膜厚が250nmになるように、押し出しコーターを用いてコーティングスピード2m/minで塗布し、80℃で1min乾燥後、大気下で120℃30min加熱して、SiO1.10.4の組成を有するバリア層(1)を形成した。XRRを用いて測定した膜密度は、1.44[g/cm]であった。
 処方1-7:(PHPS:エキシマ 3J d=1.91)
 処方1-6と同様にポリシラザン含有塗布液を塗布し、80℃で1min乾燥後、酸素濃度0.1%~0.01%に調整した窒素雰囲気下で172nmの真空紫外線を3J/cmの光量になるように照射して、SiO1.10.4の組成を有するバリア層(1)を形成した。XRRを用いて測定した膜密度は、1.91[g/cm]であった。
 処方1-8:(PHPS:エキシマ 6J d=2.02)
 処方1-6に対し、真空紫外線の照射光量を6Jに変更して、SiO1.10.4の組成を有するバリア層(1)を形成した。XRRを用いて測定した膜密度は、2.02[g/cm]であった。
 〈バリア層(2)〉
 バリア層(2)としては、以下の処方2-1~処方2-16のいずれかを採用した。
 処方2-1:(ゾルゲル-Si 130℃)
 上記作製したバリア層(1)の表面上に、50モル%のテトラメトキシシラン、45モル%の3-グリシドキシプロピルトリメトキシシシラン、5モル%の3-アミノプロピルトリエトキシシランからなる塗布液を、改質処理後の膜厚が1μmになるように、押し出しコーターを用いてコーティングスピード2m/minで塗布し、80℃で1min、130℃で30minの乾燥および改質処理を行って、SiO0.1の組成を有するバリア層(2)を形成した。XRRを用いて測定したは膜密度は、1.53[g/cm]であった。
 処方2-2(ゾルゲル-Al 130℃)
 上記作製したバリア層(1)の表面上に、40モル%のテトラメトキシシラン、12.5モル%のトリセカンダリーブトキシアルミニウム、32.5モル%の3-グリシドキシプロピルトリメトキシシシラン、10モル%のテトラプロポキシジルコニウム、5モル%の3-アミノプロピルトリエトキシシランからなる塗布液を、改質処理後の膜厚が1μmになるように、押し出しコーターを用いてコーティングスピード2m/minで塗布し、80℃で1min、130℃で30minの乾燥および改質処理を行って、SiAl0.10.1の組成を有するバリア層(2)を形成した。XRRを用いて測定した膜密度は、1.55[g/cm]であった。
 処方2-3(PHPS)
 上記作製したバリア層(1)の表面上に、無触媒のパーヒドロポリシラザンを20質量%含むジブチルエーテル溶液(AZエレクトロニックマテリアルズ(株)製NN120-20)4重量部、アミン触媒としてN,N,N’,N’-テトラメチル-1,6-ジアミノヘキサン1質量%およびパーヒドロポリシラザン19質量%を含むジブチルエーテル溶液(AZエレクトロニックマテリアルズ(株)製NAX120-20)1重量部、並びにジブチルエーテル5重量部を混合したポリシラザン含有塗布液を、改質後の膜厚が250nmになるように、押し出しコーターを用いてコーティングスピード2m/minで塗布し、80℃で1min乾燥後、酸素濃度0.1%~0.01%に調整した窒素雰囲気下で172nmの真空紫外線を3J/cmの光量になるように照射して、SiO0.60.6の組成を有するバリア層(2)を形成した。XRRを用いて測定した膜密度は、1.91[g/cm]であった。
 処方2-4(PHPS-Al)
 上記作製したバリア層(1)の表面上に、処方2-3の作製の際に使用したポリシラザン含有塗布液に、ケイ素原子に対して10モル%になるようにセカンダリーブトキシジイソプロポキシアルミニウムを加えたものをバリア層(2)形成用塗布液として使用したこと以外は、処方2-3と同様にして、SiAl0.1の組成を有する第2のバリア層を形成した。XRRを用いて測定した膜密度は、1.95[g/cm]であった。
 処方2-5(PHPS-B)
 上記作製したバリア層(1)の表面上に、処方2-3の作製の際に使用したポリシラザン含有塗布液に、ケイ素原子に対して10モル%になるようにトリメトキシホウ素を加えたものをバリア層(2)形成用塗布液として使用したこと以外は、処方2-3と同様にして、SiB0.11.50.3の組成を有するバリア層(2)を形成した。XRRを用いて測定した膜密度は、1.90[g/cm]であった。
 処方2-6(PHPS-Ti)
 上記作製したバリア層(1)の表面上に、処方2-3の作製の際に使用したポリシラザン含有塗布液に、ケイ素原子に対して10モル%になるようにテトライソプロポキシチタンを加えたものをバリア層(2)形成用塗布液として使用したこと以外は、処方2-3と同様にして、SiTi0.11.90.1の組成を有するバリア層(2)を形成した。XRRを用いて測定した膜密度は、1.89[g/cm]であった。
 処方2-7(PHPS-Zr)
 上記作製したバリア層(1)の表面上に、処方2-3の作製の際に使用したポリシラザン含有塗布液に、ケイ素原子に対して10モル%になるようにテトライソプロポキシジルコニウムを加えたものをバリア層(2)形成用塗布液として使用したこと以外は、処方2-3と同様にして、SiZr0.11.80.2の組成を有するバリア層(2)を形成した。XRRを用いて測定した膜密度は、1.93[g/cm]であった。
 処方2-8(PHPS-Zn)
 上記作製したバリア層(1)の表面上に、処方2-3の作製の際に使用したポリシラザン含有塗布液に、ケイ素原子に対して10モル%になるようにジエチル亜鉛を加えたものをバリア層(2)形成用塗布液として使用したこと以外は、処方2-3と同様にして、SiZn0.11.80.2の組成を有するバリア層(2)を形成した。XRRを用いて測定した膜密度は、1.94[g/cm]であった。
 処方2-9(PHPS-Ge)
 上記作製したバリア層(1)の表面上に、処方2-3の作製の際に使用したポリシラザン含有塗布液に、ケイ素原子に対して10モル%になるようにテトライソプロポキシゲルマニウムを加えたものをバリア層(2)形成用塗布液として使用したこと以外は、処方2-3と同様にして、SiGe0.11.50.2の組成を有するバリア層(2)を形成した。XRRを用いて測定した膜密度は、1.89[g/cm]であった。
 処方2-10(PHPS-Mg)
 上記作製したバリア層(1)の表面上に、処方2-3の作製の際に使用したポリシラザン含有塗布液に、ケイ素原子に対して10モル%になるように5%のエチル臭化マグネシウム テトラヒドロフラン溶液を加えたものをバリア層(2)形成用塗布液として使用したこと以外は、処方2-3と同様にして、SiMg0.11.50.3の組成を有するバリア層(2)を形成した。XRRを用いて測定した膜密度は、1.91[g/cm]であった。
 処方2-11(PHPS-Al少ない1)
 上記作製したバリア層(1)の表面上に、処方2-3の作製の際に使用したポリシラザン含有塗布液に、ケイ素原子に対して1モル%になるようにセカンダリーブトキシジイソプロポキシアルミニウムを加えたものをバリア層(2)形成用塗布液として使用したこと以外は、処方2-3と同様にして、SiAl0.011.50.5の組成を有するバリア層(2)を形成した。XRRを用いて測定した膜密度は、1.91[g/cm]であった。
 処方2-12(PHPS-Al少ない2)
 上記作製したバリア層(1)の表面上に、処方2-3の作製の際に使用したポリシラザン含有塗布液に、ケイ素原子に対して5モル%になるようにセカンダリーブトキシジイソプロポキシアルミニウムを加えたものをバリア層(2)形成用塗布液として使用したこと以外は、処方2-3と同様にして、SiAl0.051.60.3の組成を有するバリア層(2)を形成した。XRRを用いて測定した膜密度は、1.93[g/cm]であった。
 処方2-13(PHPS-Al多い1)
 上記作製したバリア層(1)の表面上に、処方2-3の作製の際に使用したポリシラザン含有塗布液に、ケイ素原子に対して20モル%になるようにセカンダリーブトキシジイソプロポキシアルミニウムを加えたものをバリア層(2)形成用塗布液として使用したこと以外は、処方2-3と同様にして、SiAl0.22.1の組成を有するバリア層(2)を形成した。XRRを用いて測定した膜密度は、1.96[g/cm]であった。
 処方2-14(PHPS-Al多い2)
 上記作製したバリア層(1)の表面上に、処方2-3の作製の際に使用したポリシラザン含有塗布液に、ケイ素原子に対して30モル%になるようにセカンダリーブトキシジイソプロポキシアルミニウムを加えたものをバリア層(2)形成用塗布液として使用したこと以外は、処方2-3と同様にして、SiAl0.32.2の組成を有するバリア層(2)を形成した。XRRを用いて測定した膜密度は、1.97[g/cm]であった。
 処方2-15(PHPS-Al/B)
 上記作製したバリア層(1)の表面上に、処方2-3の作製の際に使用したポリシラザン含有塗布液に、ケイ素原子に対して10モル%になるようにジセカンダリーブトキシイソプロポキシアルミニウムを加え、かつ、ケイ素原子に対して5モル%になるようにトリメトキシホウ素を加えたものをバリア層(2)形成用塗布液として使用したこと以外は、処方2-3と同様にして、SiB0.05Al0.11.80.1の組成を有するバリア層(2)を形成した。XRRを用いて測定した膜密度は、1.92[g/cm]であった。
 処方2-16(HMePS-Al)
 上記作製したバリア層(1)の表面上に、処方2-3のパーヒドロポリシラザンに代えてモノヒドロモノメチルポリシラザンを使用したこと以外は、処方2-3と同様にして、SiAl0.10.2の組成を有するバリア層(2)を形成した。XRRを用いて測定した膜密度は、1.87[g/cm]であった。
 〈バリア層(3)〉
 バリア層(3)としては、以下の処方3-1~処方3-2のいずれかを採用した。
 処方3-1(PHPS)
 上記作製したバリア層(2)の表面上に、無触媒のパーヒドロポリシラザンを20質量%含むジブチルエーテル溶液(AZエレクトロニックマテリアルズ(株)製NN120-20)4重量部、アミン触媒としてN,N,N’,N’-テトラメチル-1,6-ジアミノヘキサン1質量%およびパーヒドロポリシラザン19質量%を含むジブチルエーテル溶液(AZエレクトロニックマテリアルズ(株)製NAX120-20)1重量部、並びにジブチルエーテル5重量部を混合したポリシラザン含有塗布液を、改質後の膜厚が250nmになるように、押し出しコーターを用いてコーティングスピード2m/minで塗布し、80℃で1min乾燥後、酸素濃度0.1%~0.01%に調整した窒素雰囲気下で172nmの真空紫外線を3J/cmの光量になるように照射して、SiO0.60.6の組成を有するバリア層(3)を形成した。XRRを用いて測定した膜密度は、1.91[g/cm]であった。
 処方3-2(PHPS-Al)
 上記作製したバリア層(2)の表面上に、処方3-1の作製の際に使用したポリシラザン含有塗布液に、ケイ素原子に対して10モル%になるようにセカンダリーブトキシジイソプロポキシアルミニウムを加えたものをバリア層(3)形成用塗布液として使用したこと以外は、処方3-1と同様にして、SiAl0.1の組成を有するバリア層(3)を形成した。XRRを用いて測定した膜密度は、1.95[g/cm]であった。
 《ガスバリア性フィルムの組成の測定》
 上記作製したガスバリア性フィルムNo.101~146について、組成分布を、下記分析条件によるXPS分析を用いた方法により測定した。なお、厚さ方向で濃度が変化している場合は、バリア層(1)、バリア層(2)、バリア層(3)それぞれの厚さ方向の平均値をそれぞれの層の組成とした。結果を下記の表1に示す。
 (XPS分析条件)
・装置:アルバックファイ製QUANTERASXM
・X線源:単色化Al-Kα
・測定領域:Si2p、C1s、N1s、O1s
・スパッタイオン:Ar(2keV)
・デプスプロファイル:1分間スパッタ後、測定を繰り返す
・定量:バックグラウンドをShirley法で求め、得られたピーク面積から相対感度係数法を用いて定量した。データ処理は、アルバックファイ社製のMultiPakを用いた。
 《評価1:WVTRの評価》
 上記作製したガスバリア性フィルムNo.101~146について、株式会社日本エイピーアイ製フィルム透過性評価装置 API-BA90を用いて、40℃90%RHにおけるWVTRを測定した。結果を下記の表2に示す。
 《評価2:耐久性試験後のWVTR》
 上記作製したガスバリア性フィルムNo.101~146のそれぞれを10cm角に切りだし、バリア層の側が内側になるように、50mmΦ円柱に30秒かけて巻き取り、1時間放置後、30秒かけて平面上に広げ、1時間放置するといったサイクルを繰り返しながら、25℃から10℃/hrの降温速度で0℃まで冷却し、0℃到達後、10℃/hrの昇温速度で70℃まで昇温し、10℃/hrで25℃まで冷却するサイクルを100回実施してバリアフィルムの耐久性試験を実施し、その後WVTRの測定を実施した。結果を下記の表2に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
 本発明A:基材/第1のバリア層/第2のバリア層の配置を含む構成
 本発明B:基材/第2のバリア層/第1のバリア層の配置を含む構成
 本発明C:バリア層を3層以上含む構成
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
 表2に示す結果から、本発明に係るガスバリア性フィルムによれば、即評価におけるガスバリア性能に優れ、かつ、耐久性試験後においてもガスバリア性能の低下が防止される(すなわち、耐久性に優れている)ことがわかる。
 また、試料No.112、115~120に示す結果や、試料No.128、131~136に示す結果から、第2のバリア層が、添加元素としてホウ素(B)、アルミニウム(Al)、ガリウム(Ga)およびインジウム(In)からなる群から選択される少なくとも1種を含むことにより(特にはアルミニウム(Al)を含むことにより)、即評価・耐久性試験後ともにより優れたガスバリア性が発揮されることがわかる。
 さらに、試料No.112とNo.114との比較や、試料128と試料130との比較から、本発明Aの構成(基材/第1のバリア層/第2のバリア層の配置を含む構成)の方が、本発明Bの構成(基材/第2のバリア層/第1のバリア層の配置を含む構成)よりも、即評価・耐久性試験後ともにより優れたガスバリア性を示すことがわかる。
 また、本発明Cの構成(バリア層を3層以上含む構成)の場合には、基材に最も近い側のバリア層が第1のバリア層であり、基材から最も遠い側のバリア層が第2のバリア層であると、即評価・耐久性試験後ともにより優れたガスバリア性が発揮されることがわかる。
 実施例2(OLED素子)
 《電子デバイスの作製》
 下記の表3に記載のガスバリア性フィルムを基材として用いて、以下の手順で、有機薄膜電子デバイスである有機EL(OLED)素子を作製した。
 〔有機EL素子の作製〕
 (第1電極層の形成)
 ガスバリア性フィルムのバリア層上に、厚さ150nmのITO(酸化インジウムスズ)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電極層を形成した。
 (正孔輸送層の形成)
 上記で形成した第1電極層の上に、以下に示す正孔輸送層形成用塗布液を、乾燥後の厚みが50nmとなるように押出し塗布機で塗布した後乾燥し、正孔輸送層を形成した。
 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。帯電除去処理は、微弱X線による除電器を使用し行った。
 〈塗布条件〉
 塗布工程は大気中、25℃、相対湿度50%RHの環境で行った。
 〈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 Baytron(登録商標)P AI 4083)を純水で65%、およびメタノール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〉
 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℃で温風を当て溶媒を除去した後、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、正孔輸送層を形成した。
 (発光層の形成)
 引き続き、上記で形成した正孔輸送層の上に、以下に示す白色発光層形成用塗布液を乾燥後の厚みが40nmになるように押出し塗布機で塗布した後乾燥し、発光層を形成した。
 〈白色発光層形成用塗布液〉
 ホスト材H-A 1.0g、ドーパント材D-A 100mg、ドーパント材D-B 0.2mg、およびドーパント材D-C 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。ホスト材H-A、ドーパント材D-A、ドーパント材D-B、およびドーパント材D-Cの化学構造は、下記化学式に示す通りである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
 〈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℃で温風を当て溶媒を除去した後、引き続き、温度130℃で加熱処理を行い、発光層を形成した。
 (電子輸送層の形成)
 引き続き、上記で形成した発光層の上に、以下に示す電子輸送層形成用塗布液を、乾燥後の厚みが30nmになるように押出し塗布機で塗布した後、乾燥し電子輸送層を形成した。
 〈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、E-A(下記化学式参照)を2,2,3,3-テトラフルオロ-1-プロパノール中に溶解し0.5質量%溶液とし、電子輸送層形成用塗布液とした。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
 〈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℃で温風を当て、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、電子輸送層を形成した。
 (電子注入層の形成)
 引き続き、上記で形成した電子輸送層の上に電子注入層を形成した。まず、基板を減圧チャンバに投入し、5×10-4Paまで減圧した。あらかじめ、真空チャンバ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電極の形成)
 引き続き、上記で形成した電子注入層の上に5×10-4Paの真空下にて第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、マスクパターン成膜し、厚さ100nmの第2電極を積層した。
 (保護層の形成)
 続いて、第1電極および第2電極の取り出し部になる部分を除き、CVD法にてSiOを200nmの厚さで積層し、第2電極層上に保護層を形成した。
 このようにして、電子素子本体を作製した。
 〔封止〕
 封止部材として、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)を用いドライラミネートしたもの(接着剤層の厚み1.5μm)を使用し、スリーボンド株式会社製シート状封止剤TB1655を使用して封止を行い、サンプル201~207を作成した。
 《有機EL素子の評価》
 上記作製した有機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。なお、有機EL素子の基材として用いたガスバリア性フィルムとしては、上記の即評価のものおよび耐久性試験後のものの双方を用いた。
 (加速劣化処理)
 上記作製した各有機EL素子を、85℃、85%RHの環境下で加速劣化処理を施し、ダークスポットの面積が全体の1%に到達した時点を寿命と判断した。なお、ダークスポットの面積は、有機EL素子に対し、それぞれ1mA/cmの電流を印加し、発光像を写真撮影した際の面積比率として算出した。評価結果を、下記の表3に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000010
 表3に示す結果から、本発明に係るガスバリア性フィルムを基材として用いた有機EL素子は、即評価において優れたガスバリア性能に起因して耐久性が向上するだけでなく、耐久性試験後のガスバリア性フィルムを基材として用いた場合においてはより顕著な耐久性の向上効果を示すことがわかる。
 実施例3(光電変換素子(太陽電池))
 《光電変換素子(太陽電池)の作製》
 下記の表4に示すガスバリア性フィルムのバリア層上に、第一の電極(陽極)としてインジウムスズ酸化物(ITO)透明導電膜を厚さ150nmで堆積したもの(シート抵抗12Ω/square)を、通常のフォトリソグラフィー法と湿式エッチングとを用いて10mm幅にパターニングし、第一の電極を形成した。パターン形成した第一の電極を、界面活性剤と超純水とによる超音波洗浄、超純水による超音波洗浄の順で洗浄後、窒素ブローで乾燥させ、最後に紫外線オゾン洗浄を行った。次いで、正孔輸送層として、導電性高分子およびポリアニオンからなるPEDOT-PSS(CLEVIOS(登録商標) P VP AI 4083、ヘレオス株式会社製、導電率:1×10-3S/cm)を2.0質量%で含むイソプロパノール溶液を調製し、乾燥膜厚が約30nmになるように、基板を65℃に調温したブレードコーターを用いて塗布乾燥した。その後、120℃の温風で20秒間加熱処理して、正孔輸送層を上記第一の電極上に製膜した。これ以降は、グローブボックス中に持ち込み、窒素雰囲気下で作業した。
 まず、窒素雰囲気下で、上記正孔輸送層まで形成した素子を120℃で3分間加熱処理した。
 次いで、o-ジクロロベンゼンに、p型有機半導体材料として下記化合物Aを0.8質量%、およびn型有機半導体材料であるPC60BM(フロンティアカーボン株式会社製、nanom(登録商標)spectra E100H)を1.6質量%混合した有機光電変換材料組成物溶液を調製した(p型有機半導体材料:n型有機半導体材料=33:67(質量比))。ホットプレートで100℃に加熱しながら攪拌(60分間)して完全に溶解した後、乾燥膜厚が約170nmになるように、基板を40℃に調温したブレードコーターを用いて塗布し、120℃で2分間乾燥して、光電変換層を上記正孔輸送層上に製膜した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012
 続いて、上記化合物Bを、0.02質量%の濃度になるように、1-ブタノール:ヘキサフルオロイソプロパノール=1:1の混合溶媒に溶解して溶液を調製した。この溶液を、乾燥膜厚が約5nmになるように、基板を65℃に調温したブレードコーターを用いて塗布乾燥した。その後、100℃の温風で2分間加熱処理して、電子輸送層を上記光電変換層上に製膜した。
 次に、上記電子輸送層を製膜した素子を、真空蒸着装置内に設置した。そして、10mm幅のシャドウマスクが透明電極と直交するように素子をセットし、10-3Pa以下にまでに真空蒸着装置内を減圧した後、蒸着速度2nm/秒で銀を100nm蒸着して、第二の電極(陰極)を上記電子輸送層上に形成した。
 封止部材として、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)を用いドライラミネートしたもの(接着剤層の厚み1.5μm)を用い、スリーボンド株式会社製シート状封止剤TB1655を使用し封止を行って、サンプル301~305を作成した。
 《光電変換素子(太陽電池)の評価》
 上記作製した光電変換素子(太陽電池)について、下記の方法に従って、耐久性の評価を行った。なお、光電変換素子(太陽電池)の基材として用いたガスバリア性フィルムとしては、上記の即評価のものおよび耐久性試験後のものの双方を用いた。
 〈短絡電流密度、開放電圧、曲線因子、および光電変換効率の測定〉
 作製した有機光電変換素子を、ソーラーシミュレーター(AM1.5Gフィルタ)を用いて100mW/cmの強度の光を照射し、有効面積を1cmにしたマスクを受光部に重ね、IV特性を評価することで、初期光電変換効率を求めた。
 その後、85℃85%の環境下で保存し、発電効率が10%低下した時点を寿命として評価した。評価結果を下記の表4に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000013
 表4に示す結果から、本発明に係るガスバリア性フィルムを基材として用いた光電変換素子(太陽電池)は、即評価において優れたガスバリア性能に起因して耐久性が向上するだけでなく、耐久性試験後のガスバリア性フィルムを基材として用いた場合においてはより顕著な耐久性の向上効果を示すことがわかる。
 本出願は、2013年5月28日に出願された日本特許出願番号2013-112138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組み入れられている。

Claims (12)

  1.  基材と、
     前記基材の少なくとも一方の面に配置された、膜密度が1.5~2.1g/cmであり無機化合物を含む第1のバリア層と、
     前記基材の、前記第1のバリア層が形成されているのと同じ側の面に形成された、長周期型周期表の第2~14族の元素からなる群より選択される少なくとも1種(ただし、ケイ素および炭素を除く)の添加元素、ケイ素原子および酸素原子を含有し、かつケイ素原子に対する酸素原子の存在比(O/Si)が1.4~2.2であり、ケイ素原子に対する窒素原子の存在比(N/Si)が0~0.4である第2のバリア層と、
    を有する、ガスバリア性フィルム。
  2.  前記添加元素が、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)、亜鉛(Zn)、ガリウム(Ga)、ゲルマニウム(Ge)、ジルコニウム(Zr)およびインジウム(In)からなる群から選択される少なくとも1種である、請求項1に記載のガスバリア性フィルム。
  3.  前記添加元素が、ホウ素(B)、アルミニウム(Al)、ガリウム(Ga)およびインジウム(In)からなる群から選択される少なくとも1種である、請求項2に記載のガスバリア性フィルム。
  4.  前記添加元素がアルミニウム(Al)である、請求項3に記載のガスバリア性フィルム。
  5.  前記基材と、前記第1のバリア層と、前記第2のバリア層と、をこの順に含む構成を有する、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.  前記第1のバリア層および前記第2のバリア層を合計で3層以上有し、前記基材に最も近い側のバリア層が前記第1のバリア層であり、前記基材から最も遠い側のバリア層が前記第2のバリア層である、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.  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の製造方法であって、
     前記基材の少なくとも一方の面に前記無機化合物またはその前駆体を含有する第1の塗布液を塗布して第1の塗膜を形成し、前記第1の塗膜を改質処理して、第1のバリア層を形成する工程を含む、ガスバリア性フィルムの製造方法。
  8.  前記第1のバリア層を形成する工程が、ケイ素化合物を用いたゾルゲル法、または、ポリシラザンもしくはポリシロキサンの改質により前記第1のバリア層を形成することを含む、請求項7に記載のガスバリア性フィルムの製造方法。
  9.  前記第1のバリア層を形成する工程が、ポリシラザンの改質により前記第1のバリア層を形成することを含む、請求項8に記載のガスバリア性フィルムの製造方法。
  10.  前記基材の、前記第1のバリア層を形成するのと同じ側の面に、ポリシラザンと、長周期型周期表の第2~14族の元素からなる群より選択される少なくとも1種(ただし、ケイ素および炭素を除く)の添加元素を含む添加化合物とを含有する塗布液を塗布して第2の塗膜を形成し、前記第2の塗膜を改質処理して、第2のバリア層を形成する工程をさらに含む、請求項7~9のいずれか1項に記載のガスバリア性フィルムの製造方法。
  11.  前記第2の塗膜に対する改質処理が、真空紫外線照射処理である、請求項10に記載のガスバリア性フィルムの製造方法。
  12.  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、または請求項7~11のいずれか1項に記載の製造方法により製造された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 (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017090573A1 (ja) * 2015-11-24 2017-06-01 コニカミノルタ株式会社 薄膜封止層の形成装置
CN111065514A (zh) * 2017-09-27 2020-04-24 富士胶片株式会社 阻气膜
KR20210083558A (ko) * 2019-12-27 2021-07-07 한국화학연구원 기체 차단 필름 및 이의 제조방법

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102393372B1 (ko) * 2014-11-11 2022-05-03 삼성디스플레이 주식회사 표시 장치 및 표시 장치의 제조 방법
CN206685388U (zh) 2017-03-14 2017-11-28 京东方科技集团股份有限公司 一种封装结构、显示面板及显示装置
JP6950737B2 (ja) * 2017-04-17 2021-10-13 東京エレクトロン株式会社 絶縁膜の成膜方法、絶縁膜の成膜装置及び基板処理システム
US11315784B2 (en) * 2017-09-11 2022-04-26 Tokyo Electron Limited Method for forming insulating film, apparatus for processing substrate, and system for processing substrate
WO2020080136A1 (ja) * 2018-10-18 2020-04-23 東レ株式会社 積層体
KR102294027B1 (ko) * 2018-10-26 2021-08-27 주식회사 엘지화학 배리어 필름
KR102294031B1 (ko) * 2018-10-26 2021-08-27 주식회사 엘지화학 배리어 필름
KR102294026B1 (ko) * 2018-10-26 2021-08-27 주식회사 엘지화학 배리어 필름
KR102300537B1 (ko) * 2018-10-26 2021-09-10 주식회사 엘지화학 배리어 필름
CN109580589A (zh) * 2018-12-27 2019-04-05 中核四0四有限公司 一种用于二氧化铀中微量钽的icp—aes测定方法
CN111039758A (zh) * 2019-12-31 2020-04-21 大连理工大学 一种液态的混合烷氧基铝及其合成方法
CN113337214B (zh) * 2020-03-03 2022-07-29 中国科学院化学研究所 一种氧阻隔涂层及其制备方法
DE102022110131A1 (de) * 2022-04-27 2023-11-02 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung eingetragener Verein Zusammensetzung für Hybridpolymere mit Barrierefunktion
CN116285658B (zh) * 2022-09-09 2024-04-02 湖北铁神新材料有限公司 耐热型硼钛锆硅氧八边形结构树脂涂层材料的制备及应用
WO2024110573A1 (en) * 2022-11-25 2024-05-30 Merck Patent Gmbh Crosslinked polysilazane and composition comprising the same
CN115895438B (zh) * 2022-12-27 2024-02-13 捷科冉(厦门)新材料有限公司 一种用于聚碳酸酯表面的透明有机硅涂料及其制备方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002105676A (ja) * 2000-07-27 2002-04-10 Contamination Control Service:Kk コーティング膜とそれが施された部材及びコーティング膜の製造方法
JP2009503157A (ja) * 2005-07-26 2009-01-29 クラリアント・インターナシヨナル・リミテッド ガスの透過を減少させるために基材上に薄いガラス様の被膜を形成する方法
JP2009255040A (ja) * 2008-03-25 2009-11-05 Kyodo Printing Co Ltd フレキシブルガスバリアフィルムおよびその製造方法
WO2012173040A1 (ja) * 2011-06-15 2012-12-20 コニカミノルタホールディングス株式会社 水蒸気バリアフィルム、及びその製造方法、並びにこれを用いた電子機器
WO2013161893A1 (ja) * 2012-04-24 2013-10-31 コニカミノルタ株式会社 積層ガスバリア性樹脂基材の製造方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5747623A (en) * 1994-10-14 1998-05-05 Tonen Corporation Method and composition for forming ceramics and article coated with the ceramics
JP4717669B2 (ja) * 2006-03-13 2011-07-06 富士フイルム株式会社 ガスバリアフィルムおよびこれを用いた有機デバイス
JP5544109B2 (ja) * 2009-03-31 2014-07-09 リンテック株式会社 ガスバリア性フィルムおよび電子デバイス
JP5540949B2 (ja) * 2010-07-07 2014-07-02 コニカミノルタ株式会社 ガスバリア性フィルム、及び有機光電変換素子、有機エレクトロルミネッセンス素子

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002105676A (ja) * 2000-07-27 2002-04-10 Contamination Control Service:Kk コーティング膜とそれが施された部材及びコーティング膜の製造方法
JP2009503157A (ja) * 2005-07-26 2009-01-29 クラリアント・インターナシヨナル・リミテッド ガスの透過を減少させるために基材上に薄いガラス様の被膜を形成する方法
JP2009255040A (ja) * 2008-03-25 2009-11-05 Kyodo Printing Co Ltd フレキシブルガスバリアフィルムおよびその製造方法
WO2012173040A1 (ja) * 2011-06-15 2012-12-20 コニカミノルタホールディングス株式会社 水蒸気バリアフィルム、及びその製造方法、並びにこれを用いた電子機器
WO2013161893A1 (ja) * 2012-04-24 2013-10-31 コニカミノルタ株式会社 積層ガスバリア性樹脂基材の製造方法

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017090573A1 (ja) * 2015-11-24 2017-06-01 コニカミノルタ株式会社 薄膜封止層の形成装置
JPWO2017090573A1 (ja) * 2015-11-24 2018-09-13 コニカミノルタ株式会社 薄膜封止層の形成装置
CN111065514A (zh) * 2017-09-27 2020-04-24 富士胶片株式会社 阻气膜
CN111065514B (zh) * 2017-09-27 2022-01-25 富士胶片株式会社 阻气膜
KR20210083558A (ko) * 2019-12-27 2021-07-07 한국화학연구원 기체 차단 필름 및 이의 제조방법
KR102328878B1 (ko) * 2019-12-27 2021-11-19 한국화학연구원 기체 차단 필름 및 이의 제조방법

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