JP6507493B2 - Method of manufacturing gas barrier film - Google Patents
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Description
本発明は、二酸化ケイ素粒子含有量の傾斜構造を有するハードコート層を備えたガスバリアーフィルムの製造方法に関する。 The present invention relates to the production how the gas barrier film having a hard coat layer having a gradient structure of the silicon dioxide particles content.
有機材料のエレクトロルミネッセンス(Electroluminescence:以下、ELと略記する。)を利用した有機エレクトロルミネッセンス素子(以下、有機EL素子ともいう。)は、数V〜数十V程度の低電圧で発光が可能な薄膜型の完全固体素子であり、高輝度、高発光効率、薄型、軽量等の多くの優れた特徴を有する。このため、各種ディスプレイのバックライト、看板や非常灯等の表示板、照明光源等の面発光体として近年注目をあびている。 An organic electroluminescent element (hereinafter, also referred to as an organic EL element) using electroluminescence (hereinafter referred to as EL) of an organic material can emit light at a low voltage of several volts to several tens of volts. It is a thin film type completely solid element, and has many excellent features such as high luminance, high luminous efficiency, thinness and light weight. For this reason, in recent years, attention has been focused on surface light sources such as backlights of various displays, display boards such as billboards and emergency lights, and illumination light sources.
薄型及び軽量でフレキシブル性を備えた素子とすることを目的に、基材として樹脂基材を用いた有機EL素子の検討がなされているが、この樹脂基材には、有機EL素子内部への水蒸気や酸素等の各種ガスの侵入を遮断するガスバリアーフィルムが設けられる場合がある。有機EL素子に当該ガスバリアーフィルムを具備することにより、外部環境からの有害ガス等による影響を遮断し、有機EL素子の機能の劣化を抑制している。 Although an organic EL element using a resin base material as a base material has been studied for the purpose of making the element thin and light and flexible, the resin base material is used for the inside of the organic EL element. A gas barrier film may be provided to block the entry of various gases such as water vapor and oxygen. By providing the gas barrier film in the organic EL element, the influence of harmful gases and the like from the external environment is blocked, and the deterioration of the function of the organic EL element is suppressed.
フレキシブル性を備えた有機EL素子は、その特徴から形状として曲面状態を維持することができるが、このような曲面状態で長時間維持すると、具備されているガスバリアーフィルムにおいて、密着性の劣化やガスバリアー性の低下が生じるという問題がある。その原因の一つとして、樹脂基材と、その上に設けられるガスバリアーフィルムとの密着性の劣化が挙げられる。これは、ガスバリアーフィルムが有機物層や無機物層等を複数積層した積層構造を有しており、曲面状態が長時間持続することにより、特定の構成層にクラックが生じたり、曲げ応力を受けた際に、樹脂基材と構成層間での伸縮率の違いにより剥離が生じたりするためであると推測している。 The organic EL element with flexibility can maintain the curved state as a shape because of its features, but if it is maintained for such a curved state for a long time, the adhesion deterioration of the gas barrier film provided or There is a problem that the gas barrier property is lowered. One of the causes is the deterioration of the adhesion between the resin substrate and the gas barrier film provided thereon. This is because the gas barrier film has a laminated structure in which a plurality of organic layers, inorganic layers, and the like are laminated, and when the curved surface state lasts for a long time, cracks occur in a specific constituent layer or is subjected to bending stress. At the same time, it is presumed that peeling is caused due to the difference in the expansion ratio between the resin base material and the constituent layer.
このような問題に対し、特許文献1では、ポリエチレンテレフタレート(以下、PETと略記する。)基材上に、物理的蒸着法(PVD法)又は低温プラズマ気相成長法、化学的堆積法(CVD法)により形成される金属酸化物層と、ケイ素系金属アルコキシド又はその誘導体、アルミニウム化合物及び必要であれば他の金属元素を含む化合物を塗布することにより形成される無機・有機ハイブリッドポリマー層(ORMOCER層)とを積層することで、屈曲耐性を向上させたガスバリアーフィルムを提供できることが記載されている。また、特許文献1では、無機・有機ハイブリッドポリマー層の層厚を0.05〜0.95μmの範囲内として、屈曲耐性を向上させたガスバリアーフィルムも提案されている。 To solve such problems, Patent Document 1 discloses physical vapor deposition (PVD), low temperature plasma vapor deposition, chemical deposition (CVD) on a polyethylene terephthalate (hereinafter abbreviated as PET) substrate. Method), inorganic-organic hybrid polymer layer (ORMOCER) formed by applying a silicon oxide metal alkoxide or its derivative, an aluminum compound, and a compound containing another metal element if necessary. It is described that the gas barrier film which improved bending resistance can be provided by laminating (layer). Patent Document 1 also proposes a gas barrier film in which the bending resistance is improved by setting the thickness of the inorganic-organic hybrid polymer layer in the range of 0.05 to 0.95 μm.
しかしながら、上記特許文献1に記載されているガスバリアーフィルムは、屈曲耐性については優れた特性を発現するものの、高温高湿環境下で長時間晒された場合には、金属酸化層と無機・有機ハイブリッドポリマー層との層間の密着性が低下し、ガスバリアー性の劣化を生じるといった問題があった。加えて、樹脂基材としてポリエチレンテレフタレートを適用しているため、透明性がやや低く、複屈折率(リタ−デーション値)が高く、色の角度依存性が大きいという問題を抱えている。 However, although the gas barrier film described in the above-mentioned Patent Document 1 exhibits excellent characteristics with respect to bending resistance, when exposed to a long time in a high temperature and high humidity environment, the metal oxide layer and the inorganic / organic layer There is a problem that the adhesion between the layers with the hybrid polymer layer is lowered and the gas barrier property is deteriorated. In addition, since polyethylene terephthalate is applied as the resin substrate, there is a problem that the transparency is a little low, the birefringence (retardation value) is high, and the angle dependency of color is large.
このため、ポリエチレンテレフタレートを樹脂基材として用いたガスバリアーフィルムを有機EL素子に適用すると、上記のような透明性、複屈折率、視認性等の問題に加え、ガスバリアーフィルムの耐久性の低下に起因して、有機EL素子の発光性能も劣化するという問題があった。 Therefore, when a gas barrier film using polyethylene terephthalate as a resin substrate is applied to an organic EL element, the durability of the gas barrier film is lowered in addition to the problems such as transparency, birefringence and visibility as described above. There is a problem that the light emission performance of the organic EL element is also deteriorated due to the
また、特許文献2においては、樹脂基材、例えば、PETフィルムの少なくとも一方の面側に、ポリシラザン含有液を塗布して形成したポリシラザン膜に、プラズマ照射による改質処理を施して形成したガスバリアー層を有するガスバリアーフィルムが開示されている。 Further, in Patent Document 2, a gas barrier formed by subjecting a polysilazane film formed by applying a polysilazane-containing liquid to a resin base material, for example, at least one surface of a PET film, to a modification treatment by plasma irradiation. A gas barrier film having a layer is disclosed.
特許文献2に開示されている方法によれば、優れたガスバリアー性を発現するとともに、製造時間が短く、樹脂基材の選択性に優れたガスバリアーフィルムを提供することができるとされているが、上記と同様に、高温高湿環境下に長時間晒された際、樹脂基材とガスバリアー層との間の密着性が十分でないという問題があった。 According to the method disclosed in Patent Document 2, it is believed that a gas barrier film can be provided which exhibits excellent gas barrier properties, has a short production time, and is excellent in the selectivity of the resin substrate. However, as described above, when exposed to a high temperature and high humidity environment for a long time, there is a problem that the adhesion between the resin base and the gas barrier layer is not sufficient.
更に、上記特許文献1及び特許文献2においては、樹脂基材としては、主には、PETフィルム等が使用されているが、PETフィルムは、上記のような透明性、複屈折率、視認性等の問題に加え、水分等に対するバリアー性が低いため、ガスバリアーフィルムを形成する際には、付与するガスバリアー層に対し、高度なガスバリアー性能を発揮させるための設計が必要となり、ガスバリアー層の構成に対する制約や要求品質が大きくなっている。 Furthermore, in the Patent Document 1 and the Patent Document 2, although a PET film or the like is mainly used as a resin substrate, the PET film has the above-mentioned transparency, birefringence, and visibility. In addition to problems such as the above, the barrier property against moisture etc. is low, so when forming a gas barrier film, it is necessary to design the gas barrier layer to be applied to exhibit a high degree of gas barrier performance. Constraint on layer configuration and quality requirements are growing.
一方、特許文献3には、プラズマCVD装置を用い、ロール・to・ロール方式で1×10−4g/m2・dayレベルの水蒸気透過率を有するガスバリアー性積層フィルムを製造する製造方法が開示されている。特許文献3に記載された方法で製造されたガスバリアーフィルムの製造に用いる方法は、炭素原子を基材周辺に多く配置することができる放電プラズマ化学気相成長法であるが、ガスバリアー層の成膜時に、プラズマ放電空間内で異物粒子が発生することがあり、その発生した異物粒子が、成膜で用いる樹脂基材表面、樹脂基材とガスバリアー層界面、あるいは成膜したガスバリアー層表面に付着あるいは沈着しやすいという問題を有している。ガスバリアーフィルム中にこのような異物粒子が存在すると、高温高湿環境下に長時間晒された場合、あるいは褶曲されて、伸縮ストレスを受けた際に、その異物粒子が起点となって、ガスバリアー層の破壊、ひび割れや膜はがれを起こしやすくなり、ガスバリアー性の劣化を招きやすくなることが判明した。 On the other hand, Patent Document 3 discloses a method of manufacturing a gas barrier laminate film having a water vapor transmission rate of 1 × 10 −4 g / m 2 · day level by a roll-to-roll method using a plasma CVD apparatus. It is disclosed. The method used for the production of the gas barrier film produced by the method described in Patent Document 3 is a discharge plasma chemical vapor deposition method in which a large number of carbon atoms can be arranged around the substrate, but At the time of film formation, foreign particles may be generated in the plasma discharge space, and the generated foreign particles form the surface of the resin substrate used in film formation, the interface between the resin substrate and the gas barrier layer, or the gas barrier layer formed It has the problem of being easy to adhere or deposit on the surface. When such foreign particles are present in the gas barrier film, the foreign particles act as a starting point when exposed to a high temperature and high humidity environment for a long time or when they are bent and subjected to a stretching stress. It was found that the barrier layer was likely to be broken, cracked or peeled off, and the gas barrier properties were likely to be deteriorated.
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その解決課題は、高温高湿環境下に長期間保存された後でも、樹脂基材と構成層(例えば、ガスバリアー層)間の密着性に優れたガスバリアーフィルムを製造するガスバリアーフィルムの製造方法を提供することである。 The present invention has been made in view of the above problems, and the problem to be solved is the adhesion between the resin base and the constituent layer (for example, gas barrier layer) even after being stored for a long time in a high temperature and high humidity environment. it is to provide a manufacturing how the gas barrier film to produce a good gas-barrier film sex.
本発明者は、上記課題に鑑み鋭意検討を進めた結果、樹脂基材上に、少なくともハードコート層及ガスバリアー層を有するガスバリアーフィルムの製造方法であって、前記ハードコート層が少なくとも二酸化ケイ素粒子を含有し、当該ハードコート層内における二酸化ケイ素粒子含有率(質量%)が濃度傾斜構造を有し、かつ前記ガスバリアー層が、有機ケイ素化合物を含む原料ガスと酸素ガスとを用いて、磁場を印加したローラー間に放電空間を有する放電プラズマ化学気相成長法により形成することを特徴とするガスバリアーフィルムの製造方法により、高温高湿環境下に長期間保存された後でも、樹脂基材と構成層間の密着性に優れたガスバリアーフィルムを製造するガスバリアーフィルムの製造方法を提供することができることを見いだし、本発明に至った。 As a result of intensive investigations in view of the above problems, the present inventor is a method for producing a gas barrier film having at least a hard coat layer and a gas barrier layer on a resin substrate, wherein the hard coat layer is at least silicon dioxide. A particle is contained, the silicon dioxide particle content rate (mass%) in the hard coat layer has a concentration gradient structure, and the gas barrier layer uses an oxygen gas and a source gas containing an organosilicon compound, According to the method for producing a gas barrier film formed by a discharge plasma chemical vapor deposition method having a discharge space between rollers to which a magnetic field is applied, even after being stored for a long time in a high temperature and high humidity environment, See that it is possible to provide a method for producing a gas barrier film that produces a gas barrier film with excellent adhesion between the material and the constituent layers. However, the present invention has been accomplished.
すなわち、本発明の上記課題は、下記の手段により解決される。 That is, the above-mentioned subject of the present invention is solved by the following means.
1.樹脂基材上に、少なくともハードコート層及ガスバリアー層を有するガスバリアーフィルムの製造方法であって、
前記ハードコート層が少なくとも二酸化ケイ素粒子を含有し、当該ハードコート層のガスバリアー層面側の表面領域Tにおける二酸化ケイ素粒子含有率2(質量%)と、前記樹脂基材面側の表面領域Bにおける二酸化ケイ素粒子含有率1(質量%)との含有率差ΔC(二酸化ケイ素粒子含有率2−二酸化ケイ素粒子含有率1)が、10質量%以上、30.6質量%以下である濃度傾斜構造を有し、
前記ハードコート層が、下記条件1又は条件2を満たし、
かつ前記ガスバリアー層が、有機ケイ素化合物を含む原料ガスと酸素ガスとを用いて、磁場を印加したローラー間に放電空間を有する放電プラズマ化学気相成長法により形成すること
を特徴とするガスバリアーフィルムの製造方法。
1. A method for producing a gas barrier film having at least a hard coat layer and a gas barrier layer on a resin substrate,
The hard coat layer contains at least silicon dioxide particles, and the silicon dioxide particle content 2 (mass%) in the surface area T on the gas barrier layer side of the hard coat layer and the surface area B on the resin substrate side The concentration gradient structure is such that the content difference ΔC (silicon dioxide particle content 2-silicon dioxide particle content 1) with the silicon dioxide particle content 1 (mass%) is 10 mass% or more and 30.6 mass% or less Have
The hard coat layer satisfies the following condition 1 or 2:
And the gas barrier layer is formed by a discharge plasma chemical vapor deposition method having a discharge space between rollers to which a magnetic field is applied, using a raw material gas containing an organosilicon compound and an oxygen gas. How to make a film.
2.前記樹脂基材が、トリアセチルセルロースを含有する樹脂フィルムであることを特徴とする第1項に記載のガスバリアーフィルムの製造方法。 2. The method for producing a gas barrier film according to claim 1, wherein the resin substrate is a resin film containing triacetyl cellulose.
3.前記ハードコート層のガスバリアー層面側の表面領域Tにおける前記二酸化ケイ素粒子含有率2(質量%)と、前記樹脂基材面側の表面領域Bにおける前記二酸化ケイ素粒子含有率1(質量%)との含有率差ΔC(二酸化ケイ素粒子含有率2−二酸化ケイ素粒子含有率1)を、20質量%以上、30.6質量%以下とすることを特徴とする第1項又は第2項に記載のガスバリアーフィルムの製造方法。 3. The silicon dioxide particle content 2 (mass%) in the surface area T on the gas barrier layer side of the hard coat layer, and the silicon dioxide particle content 1 (mass%) in the surface area B on the resin substrate surface side The content difference ΔC (silicon dioxide particle content 2-silicon dioxide particle content 1) is 20% by mass or more and 30.6% by mass or less , according to the first or second aspect. Method for producing a gas barrier film.
4.前記ハードコート層が活性エネルギー線硬化型樹脂を含有し、湿式塗布法により形成することを特徴とする第1項から第3項までのいずれか一項に記載のガスバリアーフィルムの製造方法。 4. The method for producing a gas barrier film according to any one of claims 1 to 3, wherein the hard coat layer contains an active energy ray-curable resin and is formed by a wet coating method.
5.前記ガスバリアー層が、構成元素として炭素原子、ケイ素原子及び酸素原子を含有し、下記(1)〜(4)の全てを満たすように形成することを特徴とする第1項から第4項までのいずれか一項に記載のガスバリアーフィルムの製造方法。 5. The gas barrier layer contains carbon atoms, silicon atoms and oxygen atoms as constituent elements, and is formed to satisfy all of the following (1) to (4): The manufacturing method of the gas barrier film as described in any one of these.
(1)ガスバリアー層の炭素原子比率が、層厚方向において、前記ガスバリアー層の表面から層厚の89%までの距離範囲内では、前記表面からの距離に対応して連続的に変化する。 (1) The carbon atom ratio of the gas barrier layer changes continuously in the layer thickness direction within the distance from the surface of the gas barrier layer to 89% of the layer thickness in accordance with the distance from the surface .
(2)ガスバリアー層の炭素原子比率の最大値が、層厚方向において、前記ガスバリアー層の表面から層厚の89%までの距離範囲内では、20at%未満である。 (2) The maximum value of the carbon atom ratio of the gas barrier layer is less than 20 at% within the distance from the surface of the gas barrier layer to 89% of the layer thickness in the layer thickness direction.
(3)ガスバリアー層の炭素原子比率が、層厚方向において、前記ガスバリアー層の表面から層厚の90〜95%までの距離範囲内では、連続的に増加する。 (3) The carbon atom ratio of the gas barrier layer continuously increases in the layer thickness direction from the surface of the gas barrier layer to 90 to 95% of the layer thickness.
(4)ガスバリアー層の炭素原子比率の最大値が、層厚方向において、前記ガスバリアー層の表面から層厚の90〜95%までの距離範囲内では、20at%以上である。 (4) The maximum value of the carbon atom ratio of the gas barrier layer is at least 20 at% within the range of 90 to 95% of the layer thickness from the surface of the gas barrier layer in the layer thickness direction.
6.前記ハードコート層を、前記二酸化ケイ素粒子含有率(質量%)の異なる2層以上の層で構成することを特徴とする第1項から第5項までのいずれか一項に記載のガスバリアーフィルムの製造方法。 6 . The hard coat layer, a gas barrier film according to any one of the first term, characterized in that configured in the silicon dioxide particles content (mass%) of different two or more layers to the fifth term Manufacturing method.
7.前記ガスバリアー層の上に、ポリシラザン含有液を塗布及び乾燥し、形成した塗膜に波長200nm以下の真空紫外光を照射して改質処理して第2のガスバリアー層を形成することを特徴とする第1項から第6項までのいずれか一項に記載のガスバリアーフィルムの製造方法。 7 . A polysilazane-containing liquid is applied and dried on the gas barrier layer, and the formed coating film is reformed by irradiating vacuum ultraviolet light having a wavelength of 200 nm or less to form a second gas barrier layer. method for producing gas barrier film according to any one of the first term to the sixth term to.
本発明の上記手段により、平面性に優れ、高温高湿環境下で長期間にわたり保存された後でも密着性に優れ、高いガスバリアー性を維持することができるガスバリアーフィルムの製造方法を提供することができる。 By the means of the present invention is excellent in flatness, a manufacturing how the gas barrier film that can be excellent in adhesion even after stored for a long period of time in the environment of high temperature and high humidity, it maintains a high gas barrier property can do.
本発明の効果の発現機構ないし作用機構については、明確になっていないが、以下のように推察している。 The mechanism for expressing the effects of the present invention or the mechanism of action is not clear but is presumed as follows.
本発明では、樹脂基材上に、少なくともハードコート層及ガスバリアー層を形成し、前記ハードコート層の形成方法としては、少なくとも二酸化ケイ素粒子(以下、シリカ粒子ともいう。)を含有し、ハードコート層内における二酸化ケイ素粒子含有率(質量%)を、樹脂基材面側の表面領域Bにおける二酸化ケイ素粒子含有率1(質量%)に対し、ガスバリアー層面側の表面領域Tにおける二酸化ケイ素粒子含有率2(質量%)を10質量%以上、30.6質量%以下の範囲内の濃度傾斜パターンで構成し、前記ハードコート層が、二酸化ケイ素粒子として表面修飾した二酸化ケイ素粒子、又は常圧における沸点が150℃以上の多価アルコール系の高沸点溶媒を含有し、かつガスバリアー層の形成方法としては、有機ケイ素化合物を含む原料ガスと酸素ガスとを用いて、磁場を印加したローラー間に放電空間を有する放電プラズマ化学気相成長法により形成することが特徴である。 In the present invention, at least a hard coat layer and a gas barrier layer are formed on a resin substrate, and the method for forming the hard coat layer contains at least silicon dioxide particles (hereinafter also referred to as silica particles) and is hard. The silicon dioxide particles content (mass%) in the coating layer is the silicon dioxide particles in the surface area T on the gas barrier layer surface relative to the silicon dioxide particles content 1 (mass%) in the surface region B on the resin substrate surface side Silicon dioxide particles having a content gradient of 2 (mass%) in a concentration gradient pattern in a range of 10 mass% or more and 30.6 mass% or less, and the hard coat layer surface-modified as silicon dioxide particles, or normal pressure boiling point containing a high boiling point solvent of a polyhydric alcohol of more than 0.99 ° C. in, and as a method for forming the gas barrier layer comprises an organic silicon compound By using the material gas and oxygen gas, it is a feature formed by a discharge plasma chemical vapor deposition with a discharge space between the rollers applying a magnetic field.
従来のガスバリアーフィルムでは、フレキシブル樹脂基材上にガスバリアー層を形成している構成であるため、樹脂基材を過酷な環境下で褶曲した状態、例えば、高温高湿環境下で長期間にわたり褶曲した状態で保存した際、樹脂基材とガスバリアー層との間での伸縮率の違い等により、両者の界面で膜はがれや過度の応力を受けたガスバリアー層の破壊やクラック等が発生し、ガスバリアー性の劣化要因となっていた。また、有機ケイ素化合物を含む原料ガスと酸素ガスとを用いて、磁場を印加したローラー間に放電空間を有する放電プラズマ化学気相成長法によりガスバリアー層を形成する場合、プラズマ放電空間内で異物粒子(放電空間において粒子成長)が発生する場合があり、この発生した異物粒子が樹脂基材表面や形成したガスバリアー層表面に沈着することにより、その異物粒子が異物故障の核となり、それがガスバリアー性の劣化要因となっていた。 A conventional gas barrier film has a structure in which a gas barrier layer is formed on a flexible resin substrate, so that the resin substrate is bent in a severe environment, for example, in a high temperature and high humidity environment for a long time When stored in a bent state, the film peels off at the interface between the resin base material and the gas barrier layer, etc., and breakage, cracks, etc. of the gas barrier layer subjected to excessive stress occur. And the deterioration of the gas barrier properties. When a gas barrier layer is formed by discharge plasma chemical vapor deposition having a discharge space between rollers to which a magnetic field is applied, using a raw material gas containing an organosilicon compound and oxygen gas, foreign matter in the plasma discharge space Particles (particle growth in the discharge space) may be generated, and the generated foreign particles are deposited on the surface of the resin substrate or the formed gas barrier layer, so that the foreign particles become a nucleus of foreign particle failure, It has been a factor of deterioration of the gas barrier properties.
本発明では、上記課題を踏まえ、褶曲あるいは湾曲した状態で、高温高湿環境下で長期間にわたり保存した際にも、密着性に優れ、高いガスバリアー性を維持することができるガスバリアーフィルムの開発に向けて鋭意検討を進めた結果、樹脂基材とガスバリアー層の間に、少なくとも二酸化ケイ素粒子(シリカ粒子)を含有するハードコート層を設け、ハードコート層内での二酸化ケイ素粒子含有率(質量%)に傾斜構造を設けることにより、特に、高温高湿環境下で樹脂基材とガスバリアー層とが、褶曲や折り曲げ等による応力を受けた際、樹脂基材と、ガスバリアー層間で応力を補償し、応力緩和作用を発現させることにより、層間の剥離や、ガスバリアー層の膜破壊を飛躍的に低減することができ、その結果、様々な環境下で保存した際にも常に高いガスバリアー性を維持することができるガスバリアーフィルムの製造方法を実現できた。 In the present invention, in consideration of the above problems, a gas barrier film which is excellent in adhesion and can maintain high gas barrier properties even when stored for a long time in a high temperature and high humidity environment in a bent or curved state As a result of intensive studies toward development, a hard coat layer containing at least silicon dioxide particles (silica particles) was provided between the resin substrate and the gas barrier layer, and the silicon dioxide particle content in the hard coat layer By providing the inclined structure at (mass%), when the resin base and the gas barrier layer are subjected to stress due to bending or bending under a high temperature and high humidity environment, in particular, between the resin base and the gas barrier layer By compensating the stress and developing the stress relaxation action, it is possible to dramatically reduce the delamination of the layers and the film breakage of the gas barrier layer, and as a result, it is possible to save under various environments. It was always higher realized a method of manufacturing a gas barrier film capable of maintaining the gas barrier properties even when.
また、上記のように有機ケイ素化合物を含む原料ガスと酸素ガスとを用いて、磁場を印加したローラー間に放電空間を有する放電プラズマ化学気相成長法によりガスバリアー層を形成する場合、プラズマ放電空間内で異物粒子(放電空間において粒子成長)が発生する場合があり、この発生した異物粒子が樹脂基材表面や形成したガスバリアー層表面に沈着することにより、その異物粒子が異物故障の核となり、それがガスバリアー性の劣化要因となっていたが、樹脂基材と上記方法により形成されるガスバリアー層間に、応力緩和効果の大きな本発明に係る二酸化ケイ素粒子含有率に傾斜構造を有するハードコート層を設けることにより、発生した異物を起点とした過度の応力集中を緩和することができ、その結果、膜破壊や膜はがれを効率的に防止することができる。 In the case of forming the gas barrier layer by the discharge plasma chemical vapor deposition method having the discharge space between the rollers to which the magnetic field is applied, using the source gas containing the organosilicon compound and the oxygen gas as described above, the plasma discharge In the space, foreign particles (particle growth in the discharge space) may be generated, and the generated foreign particles are deposited on the surface of the resin substrate or the formed gas barrier layer, so that the foreign particles act as nuclei of foreign matter failure. It becomes a factor of deterioration of the gas barrier property, but it has a graded structure in the silicon dioxide particle content rate according to the present invention with a large stress relaxation effect between the resin base material and the gas barrier layer formed by the above method. By providing the hard coat layer, it is possible to alleviate excessive stress concentration originating from the generated foreign matter, and as a result, it is possible to reduce film breakage and film peeling. It is possible to prevent manner.
本発明のガスバリアーフィルムの製造方法は、樹脂基材上に、少なくともハードコート層及ガスバリアー層を有するガスバリアーフィルムの製造方法であって、前記ハードコート層が少なくとも二酸化ケイ素粒子を含有し、当該ハードコート層のガスバリアー層面側の表面領域Tにおける二酸化ケイ素粒子含有率2(質量%)と、前記樹脂基材面側の表面領域Bにおける二酸化ケイ素粒子含有率1(質量%)との含有率差ΔC(二酸化ケイ素粒子含有率2−二酸化ケイ素粒子含有率1)が10質量%以上、30.6質量%以下である濃度傾斜構造を有し、前記ハードコート層が、二酸化ケイ素粒子として表面修飾した二酸化ケイ素粒子、又は常圧における沸点が150℃以上の多価アルコール系の高沸点溶媒を含有し、かつ前記ガスバリアー層が、有機ケイ素化合物を含む原料ガスと酸素ガスとを用いて、磁場を印加したローラー間に放電空間を有する放電プラズマ化学気相成長法により形成することを特徴とする。この特徴は、各請求項に係る発明に共通する技術的特徴である。 The method for producing a gas barrier film of the present invention is a method for producing a gas barrier film having at least a hard coat layer and a gas barrier layer on a resin substrate, wherein the hard coat layer contains at least silicon dioxide particles, Silicon dioxide particle content 2 (mass%) in the surface area T on the gas barrier layer side of the hard coat layer and silicon dioxide particle content 1 (mass%) in the surface area B on the resin substrate surface side The hard coat layer has a concentration gradient structure in which the ratio difference ΔC (silicon dioxide particle content 2-silicon dioxide particle content 1) is 10% by mass or more and 30.6% by mass or less , and the hard coat layer has a surface as silicon dioxide particles. modified silicon dioxide particles, or boiling point at normal pressure is containing a high boiling point solvent of a polyhydric alcohol of more than 0.99 ° C., and the gas barrier But by using the raw material gas and the oxygen gas containing an organic silicon compound, and forming a discharge plasma chemical vapor deposition with a discharge space between the rollers applying a magnetic field. This feature is a technical feature common to the inventions of the respective claims .
本発明の実施態様としては、本発明の目的とする効果をより発現できる観点から、前記樹脂基材としてトリアセチルセルロースを含有する樹脂フィルムを適用することにより、ハードコート層との密着性及び折り曲げ耐性を高く設定することができ、かつ低リタ−デーション特性を備えたガスバリアーフィルムを得ることができる点から、好ましい。 As an embodiment of the present invention, adhesion with a hard coat layer and bending can be achieved by applying a resin film containing triacetyl cellulose as the resin base material from the viewpoint that the effects aimed by the present invention can be further expressed. It is preferable from the point which can set resistance highly and can obtain the gas barrier film provided with the low retardation characteristic.
また、本発明に係るハードコート層のガスバリアー層面側の表面領域Tにおける前記二酸化ケイ素粒子含有率2(質量%)と、前記樹脂基材面側の表面領域Bにおける前記二酸化ケイ素粒子含有率1(質量%)との含有率差ΔC(二酸化ケイ素粒子含有率2−二酸化ケイ素粒子含有率1)を、20質量%以上とすることにより、より優れた密着性及び故障耐性を得ることができる点で好ましい。 Moreover, the silicon dioxide particle content 2 (mass%) in the surface area T on the gas barrier layer side of the hard coat layer according to the present invention and the silicon dioxide particle content 1 in the surface area B on the resin substrate side By setting the content difference ΔC with (mass%) (silicon dioxide particle content 2-silicon dioxide particle content 1) to 20 mass% or more, it is possible to obtain more excellent adhesion and failure resistance. Preferred.
また、本発明に係るハードコート層としては、活性エネルギー線硬化型樹脂を含有し、湿式塗布法により形成することが、簡単な製造設備により、高品位のハードコート層を安定して形成することができる点で好ましい。 In addition, the hard coat layer according to the present invention contains an active energy ray-curable resin, and it is possible to stably form a high quality hard coat layer by a simple manufacturing facility to be formed by a wet coating method. Is preferable in that
また、ガスバリアー層が、炭素元素のプロファイルとして、前記(1)〜(4)の全てを満たすように形成することが、精緻な構造を有するガスバリアー層を形成することができる観点から好ましい。 In addition, it is preferable that the gas barrier layer be formed so as to satisfy all of the above (1) to (4) as a profile of carbon element from the viewpoint of forming a gas barrier layer having a minute structure.
また、本発明に係るハードコート層においては、含有する二酸化ケイ素粒子として、表面修飾した二酸化ケイ素粒子を用いることを一つの特徴とし、本発明で規定する二酸化ケイ素粒子のハードコート層内における二酸化ケイ素粒子の含有率の傾斜構造を、安定して得ることができる。 The hard coat layer according to the present invention is characterized in that surface-modified silicon dioxide particles are used as the contained silicon dioxide particles, and the silicon dioxide in the hard coat layer of the silicon dioxide particles specified in the present invention. the gradient structure of the content of the particles, Ru can be stably obtained.
また、本発明に係るハードコート層においては、常圧における沸点が150℃以上の多価アルコール系の高沸点溶媒を含有させることを一つの特徴とし、本発明で規定する二酸化ケイ素粒子のハードコート層内における濃度勾配を達成することができる。 In addition, the hard coat layer according to the present invention is characterized by containing a polyhydric alcohol high-boiling point solvent having a boiling point of 150 ° C. or higher at normal pressure , and the hard coat of silicon dioxide particles specified in the present invention Ru can achieve concentration gradient in the layer.
また、本発明に係るハードコート層においては、二酸化ケイ素粒子含有率(質量%)の異なる2層以上の層で構成することが、本発明で規定する二酸化ケイ素粒子の層内における粒子含有率の濃度勾配を得ることができる観点から好ましい。 Further, in the hard coat layer according to the present invention, it is preferable that the silicon dioxide particles in the layer defined in the present invention be constituted of two or more layers having different silicon dioxide particle contents (% by mass). It is preferable from the viewpoint that a concentration gradient can be obtained.
また、前記ガスバリアー層の上に、更に、ポリシラザン含有液を塗布及び乾燥し、形成した塗膜に波長200nm以下の真空紫外光を照射して改質処理して第2のガスバリアー層を形成する構成とすることが、より優れたガスバリアー性を実現することができる観点から好ましい。 Further, a polysilazane-containing liquid is further applied and dried on the gas barrier layer, and the formed coating film is reformed by irradiating vacuum ultraviolet light having a wavelength of 200 nm or less to form a second gas barrier layer. It is preferable from the viewpoint of achieving more excellent gas barrier properties.
以下、本発明とその構成要素、及び本発明を実施するための形態・態様について詳細な説明をする。なお、以下の説明において示す「〜」は、その前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む意味で使用する。なお、以下の説明で、各構成要素の後の括弧内に示した数字は、各図における符号を表す。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention, its components, and modes and modes for carrying out the present invention will be described in detail. In addition, "-" shown in the following description uses the numerical value described before and after that in the meaning included as a lower limit and an upper limit. In the following description, numerals shown in parentheses after each component represent symbols in each figure.
《ガスバリアーフィルムの基本構成》
図1は、本発明のガスバリアーフィルムの代表的な構成の一例を示す概略断面図である。なお、各構成要素の後の括弧内に示した数字は、各図における符号を表す。
<< Basic composition of gas barrier film >>
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of a typical configuration of the gas barrier film of the present invention. In addition, the number shown in the parenthesis after each component represents the code | symbol in each figure.
図1に示すように、本発明のガスバリアーフィルム(1)は、樹脂基材(2)の一方の面側に、少なくとも二酸化ケイ素粒子を含有し、層内における二酸化ケイ素粒子含有率(質量%)として濃度勾配を有し、樹脂基材(2)面側の表面領域(3B)に対し、ガスバリアー層(4)面側の表面領域(3T)における二酸化ケイ素粒子含有率(質量%)が高くなる構成を有するハードコート層(3)と、その上に、有機ケイ素化合物を含む原料ガスと酸素ガスとを用いて、磁場を印加したローラー間に放電空間を有する放電プラズマ化学気相成長法により形成したガスバリアー層(4)を有している。なお、本発明でいう樹脂基材(2)面側の表面領域(3B)及びガスバリアー層(4)面側の表面領域(3T)に関する定義及びその詳細については、図2を交えて後述する。 As shown in FIG. 1, the gas barrier film (1) of the present invention contains at least silicon dioxide particles on one side of the resin substrate (2), and the silicon dioxide particle content (mass%) in the layer The silicon dioxide particle content (mass%) in the surface area (3T) on the gas barrier layer (4) side is lower than the surface area (3B) on the resin base (2) side with a concentration gradient as A discharge plasma chemical vapor deposition method having a discharge space between rollers to which a magnetic field is applied, using a hard coat layer (3) having a high structure, and a source gas containing an organic silicon compound and an oxygen gas thereon Gas barrier layer (4) formed by The definition of the surface area (3B) on the resin base (2) side and the surface area (3T) on the gas barrier layer (4) side according to the present invention will be described later with reference to FIG. .
また、本発明においては、必要に応じて、ガスバリアー層(4)上に、ポリシラザン含有液を塗布及び乾燥し、形成した塗膜に波長200nm以下の真空紫外光を照射して改質処理して形成した第2のガスバリアー層(5)を有する構成とすることができる。 In the present invention, if necessary, a polysilazane-containing liquid is applied and dried on the gas barrier layer (4), and the formed coating film is reformed by irradiating vacuum ultraviolet light having a wavelength of 200 nm or less. It can be set as the structure which has the 2nd gas barrier layer (5) formed.
本発明に係るガスバリアー層(4)及び第2のガスバリアー層(5)は、ガスバリアー性を有する。具体的には、ガスバリアー層(4)及び第2のガスバリアー層(5)は、JIS−K−7129−1992に準拠した方法で測定された、水蒸気透過度(25±0.5℃、相対湿度90±2%)が0.01g/(m2・24時間)以下のガスバリアー性を示すことが好ましい。また、JIS−K−7126−1987に準拠した方法で測定された酸素透過度が1×10−3ml/(m2・24時間・atm)以下であり、水蒸気透過度が1×10−5g/(m2・24時間)以下であるガスバリアー性を示すことが好ましい。 The gas barrier layer (4) and the second gas barrier layer (5) according to the present invention have gas barrier properties. Specifically, the gas barrier layer (4) and the second gas barrier layer (5) have a water vapor permeability (25. +-. 0.5.degree. C.) measured by a method according to JIS-K-7129-1992. It is preferable to exhibit a gas barrier property having a relative humidity of 90 ± 2%) of 0.01 g / (m 2 · 24 hours) or less. Moreover, the oxygen permeability measured by the method according to JIS-K-7126-1987 is 1 × 10 −3 ml / (m 2 · 24 hours · atm) or less, and the water vapor permeability is 1 × 10 −5 It is preferable to exhibit a gas barrier property of not more than g / (m 2 · 24 hours).
《ハードコート層における二酸化ケイ素濃度分布》
本発明のガスバリアーフィルムにおいては、樹脂基材とガスバリアー層の間に、少なくとも二酸化ケイ素粒子を含有し、当該ハードコート層のガスバリアー層面側の表面領域Tにおける二酸化ケイ素粒子含有率2(質量%)と、前記樹脂基材面側の表面領域Bにおける二酸化ケイ素粒子含有率1(質量%)との含有率差ΔC(二酸化ケイ素粒子含有率2−二酸化ケイ素粒子含有率1)が10質量%以上、30.6質量%以下である濃度傾斜構造を有していることを特徴とする。
<Silicon dioxide concentration distribution in hard coat layer>
In the gas barrier film of the present invention, at least silicon dioxide particles are contained between the resin substrate and the gas barrier layer, and the silicon dioxide particle content 2 in the surface region T on the gas barrier layer side of the hard coat layer is 2 (mass %) And the content difference ΔC (silicon dioxide particle content 2-silicon dioxide particle content 1) of silicon dioxide particle content 1 (mass%) in the surface region B on the side of the resin base material is 10 mass% As described above , it is characterized by having a concentration gradient structure of 30.6 mass% or less .
さらに好ましくは、本発明に係るハードコート層のガスバリアー層面側の表面領域Tにおける二酸化ケイ素粒子含有率2(質量%)と、前記樹脂基材面側の表面領域Bにおける二酸化ケイ素粒子含有率1(質量%)との含有率差(二酸化ケイ素粒子含有率2−二酸化ケイ素粒子含有率1)を、20質量%以上、30.6質量%以下とすることである。 More preferably, the silicon dioxide particle content 2 (mass%) in the surface area T on the gas barrier layer surface side of the hard coat layer according to the present invention and the silicon dioxide particle content 1 in the surface area B on the resin substrate surface side The content difference with (mass%) (silicon dioxide particle content 2-silicon dioxide particle content 1) is 20 mass% or more and 30.6 mass% or less .
本発明に係るハードコート層の形成方法については、特に制限はないが、本発明においては、二酸化ケイ素粒子とともに活性エネルギー線硬化型樹脂を含有し、湿式塗布法により形成することが好ましく、更にはその他の構成として、二酸化ケイ素粒子、活性エネルギー線硬化型樹脂の他に、光重合開始剤、界面活性剤、溶媒等により構成されるハードコート層形成用塗布液を用いて、湿式塗布法により形成する方法が好ましい。 The method of forming the hard coat layer according to the present invention is not particularly limited, but in the present invention, it is preferable to contain an active energy ray-curable resin together with silicon dioxide particles and to form by a wet coating method. As another constitution, it is formed by a wet coating method using a coating solution for forming a hard coat layer composed of a photopolymerization initiator, a surfactant, a solvent and the like in addition to silicon dioxide particles and an active energy ray curable resin. Method is preferred.
以下、本発明に係るハードコート層の二酸化ケイ素粒子含有率(質量%)について、図を交えて説明する。 Hereinafter, the silicon dioxide particle content (% by mass) of the hard coat layer according to the present invention will be described with reference to the drawings.
図2は、本発明に係るハードコート層における二酸化ケイ素粒子含有率の傾斜構造の一例を示す模式図である。 FIG. 2 is a schematic view showing an example of the silicon dioxide particle content gradient structure in the hard coat layer according to the present invention.
図2の(a)には、樹脂基材(2)上に、ハードコート層(3)とガスバリアー層(4)を積層した部分断面図を示してある。 FIG. 2A shows a partial cross-sectional view in which the hard coat layer (3) and the gas barrier layer (4) are laminated on the resin base material (2).
本発明においては、樹脂基材(2)に接している面側を表面領域B(3B)とし、当該表面領域B(3B)における二酸化ケイ素粒子(以下、シリカ粒子ともいう。)の含有率を、二酸化ケイ素粒子含有率1(質量%)とする。同様に、ガスバリアー層(4)と接している面側を表面領域T(3T)とし、表面領域T(3T)における二酸化ケイ素粒子の含有率を、二酸化ケイ素粒子含有率2(質量%)とする。 In the present invention, the surface side in contact with the resin base material (2) is referred to as a surface area B (3B), and the content of silicon dioxide particles (hereinafter also referred to as silica particles) in the surface area B (3B) is referred to. The silicon dioxide particle content is 1 (mass%). Similarly, the surface side in contact with the gas barrier layer (4) is a surface area T (3T), and the content of silicon dioxide particles in the surface area T (3T) is the silicon dioxide particle content 2 (mass%) Do.
ハードコート層(3)の全層厚をhdとしたとき、図2の左図で示すように、樹脂基材(2)に接しているハードコート層(3)の面側から、深さが0.1hdの層厚領域(全層厚の10%の領域)を本発明でいう表面領域B(3B)とし、当該表面領域B(3B)における平均二酸化ケイ素粒子含有率(質量%)を、二酸化ケイ素粒子含有率1(質量%)とする。この時、表面領域B(3B)の厚さ方向について、下記に記載のX線光電子分光法(略称:XPS)により、厚さ0.1hdの表面領域B(3B)におけるケイ素含有量を測定し、ケイ素含有量を二酸化ケイ素(SiO2)含有量に換算して、厚さ0.1hdの表面領域B(3B)において、二酸化ケイ素粒子含有率1(質量%)の平均値を求める。 When the total layer thickness of the hard coat layer (3) is hd, as shown in the left drawing of FIG. 2, the depth is from the surface side of the hard coat layer (3) in contact with the resin substrate (2) A layer thickness region of 0.1 hd (region of 10% of the total layer thickness) is defined as the surface region B (3B) in the present invention, and the average silicon dioxide particle content (mass%) in the surface region B (3B) is The silicon dioxide particle content is 1 (mass%). At this time, in the thickness direction of the surface area B (3B), the silicon content in the surface area B (3B) with a thickness of 0.1 hd is measured by X-ray photoelectron spectroscopy (abbreviation: XPS) described below. The silicon content is converted to a silicon dioxide (SiO 2 ) content to obtain an average value of silicon dioxide particle content 1 (mass%) in a surface area B (3B) with a thickness of 0.1 hd.
同様に、ガスバリアー層(4)に接しているハードコート層(3)の表面から、深さ方向で0.1hdまでの領域(全層厚の10%の領域)を本発明でいう表面領域T(3T)とし、当該表面領域T(3T)における二酸化ケイ素粒子含有率(質量%)を、二酸化ケイ素粒子含有率2(質量%)とし、上記と同様にX線光電子分光法(略称:XPS)を用いて、二酸化ケイ素粒子含有率2(質量%)の平均値を求める。 Similarly, the area from the surface of the hard coat layer (3) in contact with the gas barrier layer (4) to 0.1 hd in the depth direction (10% of the total layer thickness) is referred to as the surface area in the present invention T (3T), silicon dioxide particle content (mass%) in the surface region T (3T) is silicon dioxide particle content 2 (mass%), X-ray photoelectron spectroscopy (abbreviation: XPS) in the same manner as described above ) Is used to determine the average value of silicon dioxide particle content 2 (mass%).
すなわち、本発明においては、図2の右図のグラフで示したように、樹脂基材(2)面側の表面領域B(3B)における二酸化ケイ素粒子含有率1(質量%)に対し、前記ガスバリアー層(4)面側の表面領域T(3T)における二酸化ケイ素粒子含有率2(質量%)が高くなる濃度傾斜構造を有し、具体的には二酸化ケイ素粒子含有率2(質量%)と二酸化ケイ素粒子含有率1(質量%)との含有率差ΔC(二酸化ケイ素粒子含有率2−二酸化ケイ素粒子含有率1)が、10質量%以上、30.6質量%以下であることを特徴とする。より好ましくは、二酸化ケイ素粒子含有率2(質量%)と二酸化ケイ素粒子含有率1(質量%)との含有率差ΔCが20質量%以上、30.6質量%以下であり、さらに好ましくは20〜30質量%の範囲内である。 That is, in the present invention, as shown by the graph on the right side of FIG. 2, the content of silicon dioxide particles is 1 (mass%) with respect to the silicon dioxide particle content 1 (mass%) in the surface region B (3B) on the resin substrate (2) It has a concentration gradient structure in which the silicon dioxide particle content 2 (mass%) in the surface region T (3T) on the gas barrier layer (4) side is high, specifically, the silicon dioxide particle content 2 (mass%) It is characterized in that the content difference ΔC (silicon dioxide particle content 2-silicon dioxide particle content 1) between and the silicon dioxide particle content 1 (mass%) is 10 mass% or more and 30.6 mass% or less I assume. More preferably, the content difference ΔC between the silicon dioxide particle content 2 (mass%) and the silicon dioxide particle content 1 (mass%) is 20 mass% or more and 30.6 mass% or less , and more preferably 20. It is in the range of -30 mass%.
表面領域T(3T)における二酸化ケイ素粒子含有率2(質量%)としては、おおむね30〜80質量%の範囲内であることが好ましく、さらに好ましくは40〜70質量%の範囲内である。また、表面領域B(3B)における二酸化ケイ素粒子含有率1(質量%)としては、おおむね10〜50質量%の範囲内であることが好ましく、さらに好ましくは15〜40質量%の範囲内である。 The silicon dioxide particle content 2 (% by mass) in the surface region T (3T) is preferably in the range of approximately 30 to 80% by mass, and more preferably in the range of 40 to 70% by mass. The silicon dioxide particle content 1 (mass%) in the surface region B (3B) is preferably in the range of approximately 10 to 50 mass%, more preferably in the range of 15 to 40 mass%. .
〈ハードコート層における二酸化ケイ素粒子含有率の測定:XPS測定法〉
ハードコート層の層厚方向における二酸化ケイ素粒子含有率の測定は、X線光電子分光法(XPS:Xray Photoelectron Spectroscopy)と、アルゴン等による希ガスイオンスパッタとを併用し、ハードコート層面を順次露出させつつ、表面元素組成分析を行う、いわゆるXPSデプスプロファイル測定により行うことができる。このようなXPSデプスプロファイル測定により得られるケイ素元素の分布曲線は、例えば、縦軸をケイ素原子数(単位:at%)とし、横軸をエッチング時間(スパッタ時間)として作成することができる。なお、このように横軸をエッチング時間とするケイ素の分布曲線においては、エッチング時間は層厚方向におけるハードコート層の層厚方向におけるハードコート層の表面からの距離、すなわちハードコート層の層厚におおむね相関する。
<Measurement of silicon dioxide particle content in hard coat layer: XPS measurement method>
The silicon dioxide particle content in the layer thickness direction of the hard coat layer is measured by using X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and rare gas ion sputtering by argon etc. in combination to sequentially expose the hard coat layer surface. Meanwhile, the surface elemental composition analysis can be performed by so-called XPS depth profile measurement. The distribution curve of the silicon element obtained by such XPS depth profile measurement can be created, for example, with the vertical axis representing the number of silicon atoms (unit: at%) and the horizontal axis representing the etching time (sputtering time). In the distribution curve of silicon in which the horizontal axis represents the etching time, the etching time is the distance from the surface of the hard coat layer in the layer thickness direction of the hard coat layer in the layer thickness direction, ie, the layer thickness of the hard coat layer Generally correlate with
本発明においては、ハードコート層の層厚方向の表面領域T(3T)及び表面領域B(3B)におけるケイ素元素含有率を求め、これを二酸化ケイ素粒子(SiO2)としての含有量に換算し、当該領域におけるハードコート層の質量を別途測定することにより、表面領域T(3T)における二酸化ケイ素粒子含有率2及び表面領域B(3B)における二酸化ケイ素粒子含有率1を求めることができる。また、このようなXPSデプスプロファイル測定に際して採用するスパッタ法としては、エッチングイオン種としてアルゴン(Ar+)を用いた希ガスイオンスパッタ法を採用し、そのエッチング速度(エッチングレート)を0.05nm/sec(SiO2熱酸化膜換算値)とすることが好ましい。 In the present invention, the silicon element content in the surface area T (3T) and the surface area B (3B) in the layer thickness direction of the hard coat layer is determined, and converted to the content as silicon dioxide particles (SiO 2 ) By separately measuring the mass of the hard coat layer in the region, the silicon dioxide particle content 2 in the surface region T (3T) and the silicon dioxide particle content 1 in the surface region B (3B) can be determined. Further, as a sputtering method employed for such XPS depth profile measurement, a rare gas ion sputtering method using argon (Ar + ) as an etching ion species is employed, and the etching rate (etching rate) is 0.05 nm / It is preferable to set sec (SiO 2 thermal oxide film equivalent value).
また、表面領域T(3T)及び表面領域B(3B)におけるハードコート層の質量は、ハードコート層を水平方向で、超薄切片法によりトリミングしながら、表面領域T(3T)及び表面領域B(3B)に該当する0.1hdの範囲の薄膜切片の全質量を測定することにより求めることにより、容易に求めることができる。 In addition, the mass of the hard coat layer in the surface area T (3T) and the surface area B (3B) is the surface area T (3T) and the surface area B while trimming the hard coat layer in the horizontal direction by the ultrathin section method. It can be easily determined by measuring the total mass of the thin film section in the range of 0.1 hd corresponding to (3B).
以下に、XPS測定法の具体的な条件の一例を示す。 Below, an example of the concrete conditions of a XPS measurement method is shown.
エッチングイオン種:アルゴン(Ar+)
エッチングレート(SiO2熱酸化膜換算値):0.05nm/sec
エッチング間隔(SiO2換算値):10nm
X線光電子分光装置:Thermo Fisher Scientific社製、機種名「VG Theta Probe」
照射X線:単結晶分光AlKα
X線のスポット及びそのサイズ:800×400μmの楕円形
〈その他の二酸化ケイ素粒子含有率の測定方法〉
また、上記説明した方法の他には、形成したハードコート層を水平方向で、超薄切片法によりトリミングしながら、表面領域T(3T)及び表面領域B(3B)に該当する0.1hdの範囲の薄膜を作製し、その全質量を測定した後、酸、アルカリ、又は有機溶媒等によりバインダー樹脂を溶解し、二酸化ケイ素粒子を分離、乾燥して、その質量を測定することにより、二酸化ケイ素粒子含有率(質量%)を求めることもできる。
Etching ion species: Argon (Ar + )
Etching rate (SiO 2 thermal oxide film conversion value): 0.05 nm / sec
Etching interval (SiO 2 conversion value): 10 nm
X-ray photoelectron spectrometer: manufactured by Thermo Fisher Scientific, model name "VG Theta Probe"
Irradiated X-ray: Single crystal spectroscopy AlKα
X-ray spot and its size: oval of 800 × 400 μm <other silicon dioxide particle content measurement method>
In addition to the method described above, while trimming the formed hard coat layer in the horizontal direction by the ultra-thin section method, 0.1 hd corresponding to the surface area T (3T) and the surface area B (3 B) A thin film of a range is prepared and the total mass is measured, then the binder resin is dissolved with an acid, an alkali, an organic solvent or the like, the silicon dioxide particles are separated and dried, and the mass is measured to measure silicon dioxide. Particle content (mass%) can also be determined.
《ガスバリアーフィルムの構成要件》
次いで、本発明のガスバリアーフィルムの具体的な構成要素の詳細について、順次説明する。
<< Composition requirements of gas barrier film >>
Then, the detail of the specific component of the gas barrier film of this invention is demonstrated one by one.
[樹脂基材]
本発明に適用可能な樹脂基材としては、特に制限はないが、フレキシブル性を備えた透明樹脂フィルムであることが好ましく、例えば、樹脂成分としては、ポリエチレンテレフタレート(略称:PET)、ポリエチレンナフタレート(略称:PEN)等のポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、セロファン、ジアセチルセルロース、トリアセチルセルロース(略称:TAC)、セルロースアセテートブチレート、セルロースアセテートプロピオネート(略称:CAP)、セルロースアセテートフタレート、セルロースナイトレート等のセルロースエステル類又はそれらの誘導体、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアルコール、ポリエチレンビニルアルコール、シンジオタクティックポリスチレン、ポリカーボネート、ノルボルネン樹脂、ポリメチルペンテン、ポリエーテルケトン、ポリイミド、ポリエーテルスルホン(略称:PES)、ポリフェニレンスルフィド、ポリスルホン類、ポリエーテルイミド、ポリエーテルケトンイミド、ポリアミド、フッ素樹脂、ナイロン、ポリメチルメタクリレート、アクリル又はポリアリレート類、アートン(商品名JSR社製)又はアペル(商品名三井化学社製)といったシクロオレフィン系樹脂等、が挙げられる。
[Resin base material]
The resin substrate applicable to the present invention is not particularly limited, but is preferably a transparent resin film having flexibility. For example, as a resin component, polyethylene terephthalate (abbreviation: PET), polyethylene naphthalate (Abbreviation: PEN) polyester, polyethylene, polypropylene, cellophane, diacetylcellulose, triacetylcellulose (abbreviation: TAC), cellulose acetate butyrate, cellulose acetate propionate (abbreviation: CAP), cellulose acetate phthalate, cellulose nitrate Cellulose esters or derivatives thereof, polyvinylidene chloride, polyvinyl alcohol, polyethylene vinyl alcohol, syndiotactic polystyrene, polycarbonate, norbornene tree , Polymethylpentene, polyether ketone, polyimide, polyether sulfone (abbreviation: PES), polyphenylene sulfide, polysulfones, polyether imide, polyether ketone imide, polyamide, fluorocarbon resin, nylon, polymethyl methacrylate, acrylic or polyarylate And cycloolefin resins such as ARTON (trade name, manufactured by JSR Corporation) or APEL (trade name, manufactured by Mitsui Chemicals, Inc.).
本発明においては、上記樹脂基材の中でも、ハードコート層との密着性及び折り曲げ耐性を高く設定することができ、かつ低リタ−デーション特性を備えたガスバリアーフィルムを得ることができる点から、トリアセチルセルロースを含有する樹脂フィルムを適用することが特に好ましい。 In the present invention, among the above resin substrates, the adhesion to the hard coat layer and the bending resistance can be set high, and a gas barrier film having low retardation characteristics can be obtained. It is particularly preferred to apply a resin film containing triacetyl cellulose.
本発明に適用可能なトリアセチルセルロース(TAC)は、アセチル基置換度としては、2.6〜3.0の範囲内であることが好ましく、より好ましくは2.7〜2.95の範囲内である。アセチル基置換度は、ASTMのD−817−91に準じて求めることができる。 The triacetyl cellulose (TAC) applicable to the present invention preferably has an acetyl group substitution degree in the range of 2.6 to 3.0, more preferably in the range of 2.7 to 2.95. It is. The degree of acetyl group substitution can be determined according to ASTM D-817-91.
また、本発明に係るトリアセチルセルロースフィルムの膜厚は、15〜150μmの範囲内であることが好ましく、より好ましくは、30〜120μmの範囲内であり、更に好ましくは40〜100μmの範囲内である。トリアセチルセルロースフィルムの膜厚が15μm以上であれば、十分な剛度を備え、取扱い性に優れて特性を得ることができ、150μm以下であれば、薄膜のガスバリアーフィルムを作製しやすくなる。 Further, the film thickness of the triacetyl cellulose film according to the present invention is preferably in the range of 15 to 150 μm, more preferably in the range of 30 to 120 μm, and still more preferably in the range of 40 to 100 μm. is there. If the film thickness of the triacetyl cellulose film is 15 μm or more, it has sufficient rigidity, can be excellent in handleability and can obtain characteristics, and if it is 150 μm or less, it becomes easy to prepare a thin gas barrier film.
また、上記トリアセチルセルロースの数平均分子量(Mn)は、125000〜155000の範囲内であることが好ましく、更には129000〜152000の範囲内であることが好ましい。また、重量平均分子量(Mw)は、200000〜300000の範囲内であることが好ましい。 The number average molecular weight (Mn) of the triacetyl cellulose is preferably in the range of 125000 to 155000, and more preferably in the range of 129000 to 152000. The weight average molecular weight (Mw) is preferably in the range of 200,000 to 300,000.
前記平均分子量(Mn、Mw)は、それぞれゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより測定することができる。測定条件は以下のとおりである。 The average molecular weight (Mn, Mw) can be measured by gel permeation chromatography, respectively. The measurement conditions are as follows.
溶媒: メチレンクロライド
カラム: Shodex K806、K805、K803G(昭和電工(株)製のカラムを3本接続して使用した)
カラム温度:25℃
試料濃度: 0.1質量%
検出器: RI Model 504(GLサイエンス社製)
ポンプ: L6000(日立製作所(株)製)
流量: 1.0ml/min
校正曲線: 標準ポリスチレンSTK standard ポリスチレン(東ソー(株)製)Mw=500〜2800000迄の13サンプルによる校正曲線を使用した。13サンプルは、ほぼ等間隔に用いることが好ましい。
Solvent: Methylene Chloride Column: Shodex K 806, K 805, K 803 G (three columns of Showa Denko KK were connected and used)
Column temperature: 25 ° C
Sample concentration: 0.1% by mass
Detector: RI Model 504 (manufactured by GL Science)
Pump: L6000 (manufactured by Hitachi, Ltd.)
Flow rate: 1.0 ml / min
Calibration curve: Standard polystyrene STK standard A calibration curve with 13 samples of polystyrene (manufactured by Tosoh Corp.) Mw = 500 to 280,000 was used. The 13 samples are preferably used at approximately equal intervals.
トリアセチルセルロースの製造に用いる原材料は、特に限定はないが、綿花リンター、木材パルプ(針葉樹由来、広葉樹由来)、ケナフ等を挙げることができる。またそれらから得られたトリアセチルセルロースはそれぞれ任意の割合で混合使用することができる。また、本発明に係るトリアセチルセルロースは、例えば、特開平10−45804号公報、特開2005−281645号公報等に記載の方法を参考にしても合成することができる。 Raw materials used for producing triacetyl cellulose are not particularly limited, and cotton linter, wood pulp (derived from softwood and hardwood), kenaf and the like can be mentioned. Moreover, the triacetyl cellulose obtained from them can be mixed and used in arbitrary ratios, respectively. Moreover, the triacetyl cellulose which concerns on this invention can be synthesize | combined also with reference to the method as described in Unexamined-Japanese-Patent No. 10-45804, Unexamined-Japanese-Patent No. 2005-281645 etc., for example.
本発明に係るトリアセチルセルロースは、従来公知の一般的なフィルム成膜方法により製造することが可能である。例えば、材料となるトリアセチルセルロース樹脂を押出機により溶融し、環状ダイやTダイにより押し出して急冷することにより、実質的に無定形で配向していない未延伸のトリアセチルセルロースフィルムを製造することができる。また、材料となるトリアセチルセルロース樹脂を有機溶媒等に溶解し、無端の金属樹脂支持体上に流延(キャスト)して乾燥、剥離することにより、実質的に無定形で配向していない未延伸のトリアセチルセルロースフィルムを製造することもができる。 The triacetyl cellulose which concerns on this invention can be manufactured by the conventionally well-known general film-forming method. For example, a substantially amorphous non-oriented unstretched triacetyl cellulose film is produced by melting a material triacetyl cellulose resin with an extruder, extruding with an annular die or T die and quenching it. Can. In addition, the triacetylcellulose resin as a material is dissolved in an organic solvent or the like, cast (casted) on an endless metal resin support, dried and peeled off, so that it is substantially amorphous and not oriented. Stretched triacetyl cellulose films can also be produced.
未延伸のトリアセチルセルロースフィルムを一軸延伸、テンター式逐次二軸延伸、テンター式同時二軸延伸、チューブラー式同時二軸延伸などの公知の方法により、トリアセチルセルロースフィルムの搬送(縦軸、MD)方向、又はトリアセチルセルロースフィルムの搬送方向と直角(横軸、TD)方向に延伸することにより、延伸トリアセチルセルロースフィルムを製造することができる。この場合の延伸倍率は、適宜選択することできるが、縦軸方向(MD方向)及び横軸方向(TD方向)にそれぞれ2〜10倍の範囲内が好ましい。 Transport of triacetyl cellulose film by known methods such as uniaxial stretching, tenter type sequential biaxial stretching, tenter type simultaneous biaxial stretching, tubular type simultaneous biaxial stretching, etc. of unstretched triacetyl cellulose film (longitudinal axis, MD) A stretched triacetyl cellulose film can be produced by stretching in the direction perpendicular to the transport direction of the triacetyl cellulose film or the transport direction of the triacetyl cellulose film (horizontal axis, TD). The stretch ratio in this case can be selected appropriately, but is preferably in the range of 2 to 10 times in each of the vertical axis direction (MD direction) and the horizontal axis direction (TD direction).
また、本発明に係るトリアセチルセルロースは、市販品として入手することもでき、例えば、コニカミノルタタックKC8UX、KC5UX、KC4UX、KC8UY、KC6UY、KC4UY、KC4UE、KC8UE、KC2UA、KC4UA等(以上、コニカミノルタ(株)製)、フジタックT40UZ、フジタックT60UZ、フジタックT80UZ、フジタックTD80UL、フジタックTD60UL、フジタックTD40UL等(以上、富士フイルム(株)製)が好ましく用いられる。 In addition, the triacetyl cellulose according to the present invention can be obtained as a commercial product, for example, Konica Minolta Tac KC8UX, KC5UX, KC4UX, KC8UY, KC6UY, KC4UY, KC4UE, KC8UE, KC2UA, KC4UA, etc. (above, Konica Minolta) Fujitac T40UZ, Fujitac T60UZ, Fujitac T80UZ, Fujitac TD80UL, Fujitac TD60UL, Fujitac TD40UL, etc. (all manufactured by Fujifilm Corp.) are preferably used.
[ハードコート層]
本発明のガスバリアーフィルム(1)においては、樹脂基材(2)とガスバリアー層(4)とを間に、図2で例示したような二酸化ケイ素粒子含有率として濃度傾斜を有するハードコート層(3)を有し、ハードコート層(3)のガスバリアー層面側の表面領域T(3T)における二酸化ケイ素粒子含有率2(質量%)と、樹脂基材面側の表面領域B(3B)における二酸化ケイ素粒子含有率1(質量%)との含有率差ΔC(二酸化ケイ素粒子含有率2−二酸化ケイ素粒子含有率1)が、10質量%以上であることを特徴とし、さらに好ましくは、20質量%以上である。
[Hard coat layer]
In the gas barrier film (1) of the present invention, a hard coat layer having a concentration gradient as a silicon dioxide particle content ratio as illustrated in FIG. 2 between the resin substrate (2) and the gas barrier layer (4). It has (3), silicon dioxide particle content rate 2 (mass%) in surface field T (3T) of the gas barrier layer side of hard court layer 3 (3), and surface field B (3 B) of resin substrate side Characterized in that the content difference ΔC (silicon dioxide particle content 2-silicon dioxide particle content 1) with the silicon dioxide particle content 1 (mass%) in 10 is 10 mass% or more, more preferably 20 It is mass% or more.
本発明に係るハードコート層の構成としては、二酸化ケイ素粒子を含有していれば特に制限はないが、二酸化ケイ素粒子の他に、ハードコート層を構成するバインダー樹脂として活性エネルギー線硬化型樹脂を含有し、湿式塗布法により形成することが好ましく、更には、二酸化ケイ素粒子及び活性エネルギー線硬化型樹脂の他に、光重合開始剤、界面活性剤、溶媒等により構成されるハードコート層形成用塗布液を用いて、湿式塗布法により形成することが好ましい。 The hard coat layer according to the present invention is not particularly limited as long as it contains silicon dioxide particles, but in addition to the silicon dioxide particles, an active energy ray-curable resin is used as a binder resin constituting the hard coat layer. Containing, preferably formed by a wet coating method, and further, for forming a hard coat layer composed of a photopolymerization initiator, a surfactant, a solvent, etc. in addition to the silicon dioxide particles and the active energy ray curable resin It is preferable to form by a wet coating method using a coating solution.
〔二酸化ケイ素粒子含有率の傾斜構造の付与方法〕
次いで、本発明に係るハードコート層に、二酸化ケイ素粒子の傾斜濃度構造を付与する方法について説明する。
[Method for applying graded structure of silicon dioxide particle content]
Next, a method of giving a graded concentration structure of silicon dioxide particles to the hard coat layer according to the present invention will be described.
本発明において、樹脂基材(2)面側の表面領域B(3B)における二酸化ケイ素粒子含有率1(質量%)と、ガスバリアー層(4)面側の表面領域T(3T)における二酸化ケイ素粒子含有率2(質量%)との含有率差ΔC(二酸化ケイ素粒子含有率2−二酸化ケイ素粒子含有率1)を10質量%以上とすることが特徴であり、この条件を満足することができる方法であれば特に、制限はないが、安定して本発明で規定する二酸化ケイ素粒子の傾斜濃度構造を達成する観点からは、下記の示す各方法を適宜選択、あるいは組み合わせることが好ましい。 In the present invention, silicon dioxide particle content 1 (mass%) in the surface area B (3B) on the resin substrate (2) side and silicon dioxide in the surface area T (3T) on the gas barrier layer (4) side It is characterized in that the content difference ΔC (silicon dioxide particle content 2-silicon dioxide particle content 1) with the particle content 2 (mass%) is 10 mass% or more, and this condition can be satisfied. There is no particular limitation as long as it is a method, but it is preferable to appropriately select or combine each method shown below from the viewpoint of stably achieving the graded concentration structure of silicon dioxide particles specified in the present invention.
第1の方法は、二酸化ケイ素粒子として、表面修飾二酸化ケイ素粒子(表面修飾シリカ粒子)を用いてハードコート層を形成することにより、層内に所望の二酸化ケイ素粒子濃度勾配を付与することができる。 The first method can impart a desired silicon dioxide particle concentration gradient in the layer by forming a hard coat layer using surface modified silicon dioxide particles (surface modified silica particles) as silicon dioxide particles. .
本発明において、上記第1の方法に従ってハードコート層を形成することにより、層内に二酸化ケイ素粒子の濃度勾配を付与することができる理由としては、以下のように推測している。 In the present invention, the reason why the concentration gradient of silicon dioxide particles can be provided in the layer by forming the hard coat layer according to the first method is presumed as follows.
本発明に係るハードコート層のように二酸化ケイ素粒子を含むような塗膜では、塗布成膜時において、塗膜中に含まれる溶媒の蒸発に伴い、塗膜液内の対流(ベナードセルともいう。)や塗膜表面に部分的な表面張力差ムラが生じる。このような塗布−乾燥−成膜中の表面張力の不均一性、さらには、塗膜中の各構成成分(例えば、二酸化ケイ素粒子など)の易動度の差などにより、乾燥後に厚み方向で成分割合の偏りが発現していると推測している。 In the case of a coating film containing silicon dioxide particles as in the hard coat layer according to the present invention, convection (also called a Benard cell) in a coating solution is accompanied by evaporation of the solvent contained in the coating film during coating film formation. And a partial difference in surface tension difference on the surface of the coating film. In the thickness direction after drying, due to the nonuniformity of surface tension during such coating-drying-film-forming, and the difference in the mobility of each component (for example, silicon dioxide particles etc.) in the coating film, etc. It is estimated that the bias of the component ratio is expressed.
第2の方法は、所定量の常圧における沸点が150℃以上の多価アルコール系の高沸点溶媒を含有するハードコート層形成用塗布液を用いて、ハードコート層を形成することにより、所望の二酸化ケイ素粒子濃度勾配を付与することができる。 The second method is desired by forming a hard coat layer using a coating liquid for forming a hard coat layer containing a polyhydric alcohol high boiling point solvent having a boiling point of 150 ° C. or higher at a predetermined amount under normal pressure. Silicon dioxide particle concentration gradient can be applied.
本発明において、上記第2の方法に従ってハードコート層を形成することにより、層内に二酸化ケイ素粒子の濃度勾配を付与することができる理由としては、第1の方法と同様のメカニズムにより発現していると推測しているが、特に、溶媒中に高沸点溶媒が混ざることで、塗布成膜時における溶媒の蒸発速度の変化および対流、塗膜乾燥に影響し、塗膜各構成成分(例えば、二酸化ケイ素粒子等)の易動度の差により、厚み方向での構成成分割合の偏りが生じていると推測される。 In the present invention, by forming the hard coat layer according to the second method, the concentration gradient of the silicon dioxide particles can be provided in the layer as a reason similar to that of the first method. In particular, mixing of a high boiling point solvent in the solvent affects changes in the evaporation rate of the solvent at the time of coating film formation, convection, and drying of the coating film, and each component of the coating film (for example, It is presumed that the difference in the mobility of the silicon dioxide particles etc. causes a bias of the component ratio in the thickness direction.
第3の方法は、ハードコート層として、図2で例示したような単層構成ではなく、図3及び図4で示すような二酸化ケイ素粒子濃度の異なる2層以上の複数層を積層してハードコート層ユニット(3U)を構成することにより、表面側から任意の二酸化ケイ素粒子の濃度勾配構造を安定して形成することができる。 The third method is not a single layer configuration as illustrated in FIG. 2 as a hard coat layer but a plurality of layers of two or more layers having different silicon dioxide particle concentrations as shown in FIG. 3 and FIG. By constructing the coating layer unit (3U), it is possible to stably form a concentration gradient structure of any silicon dioxide particles from the surface side.
また、その他の方法としては、ハードコート層形成用塗布液を樹脂基材上に塗設した後、乾燥条件として、より緩慢な乾燥条件、すなわち、乾燥終了まで長時間を要してゆっくりと乾燥させることにより、ハードコート層内での二酸化ケイ素粒子が、よりハードコート層の上部側に配向されることになり、二酸化ケイ素粒子の濃度傾斜構造を形成することができる。 In addition, as another method, after a coating solution for forming a hard coat layer is applied on a resin substrate, drying conditions are slower drying conditions, that is, it takes a long time to finish drying, and drying slowly. By doing this, the silicon dioxide particles in the hard coat layer are more oriented to the upper side of the hard coat layer, and a concentration gradient structure of silicon dioxide particles can be formed.
上記の乾燥条件により、二酸化ケイ素粒子の濃度傾斜構造が発現する理由としても、塗膜中の対流および、乾燥−成膜中の表面張力の不均一性、さらに塗膜各構成成分(例えば、二酸化ケイ素粒子等)の易動度の影響による効果と推測している。 As a reason for the concentration gradient structure of the silicon dioxide particles to be developed by the above-mentioned drying conditions, convection in the coating, non-uniformity of surface tension during drying-film formation, and each component of the coating (for example, dioxide) It is presumed that the effect is due to the influence of the mobility of silicon particles etc.).
図3は、上記第3の方法に該当する複数のハードコート層から構成される二酸化ケイ素粒子含有率(質量%)の傾斜構造の一例を示す模式図である。 FIG. 3 is a schematic view showing an example of a silicon dioxide particle content (mass%) inclined structure composed of a plurality of hard coat layers corresponding to the third method.
図3においては、樹脂基材(2)上にそれぞれ二酸化ケイ素粒子含有量の異なるハードコート層3−1A〜3−5Aの5層を積層することにより、右側に記載のグラフで示したような二酸化ケイ素粒子含有率プロファイルを有するハードコート層ユニット(3U)を形成している。 In FIG. 3, by laminating five layers of hard coat layers 3-1A to 3-5A having different silicon dioxide particle contents on the resin base material (2), as shown in the graph on the right side. A hardcoat layer unit (3U) having a silicon dioxide particle content profile is formed.
図3に示す構成では、各ハードコート層内では、二酸化ケイ素粒子濃度は均一の構成となっており、ガスバリアー層(4)面側の表面領域T(3T)に相当するハードコート層3−5Aと、樹脂基材(2)面側の表面領域B(3B)に相当するハードコート層3−1Aとの二酸化ケイ素粒子含有率差ΔCが、10質量%以上となる構成である。 In the configuration shown in FIG. 3, the silicon dioxide particle concentration is uniform in each hard coat layer, and a hard coat layer 3- corresponding to the surface region T (3T) on the gas barrier layer (4) side is provided. The silicon dioxide particle content difference ΔC between 5A and the hard coat layer 3-1A corresponding to the surface region B (3B) on the resin base (2) side is 10% by mass or more.
一方、図4は、本発明に係る複数のハードコート層から構成される二酸化ケイ素粒子含有率(質量%)の傾斜構造の他の一例を示す模式図であり、図3と同様にそれぞれ二酸化ケイ素粒子の含有量の異なるハードコート層3−1B〜3−5Bの5層を、樹脂基材(2)上に積層しているが、各ハードコート層内でも、例えば、上記第1〜第2の方法を適用し、二酸化ケイ素粒子の含有量として傾斜構造を有している構成を示している。したがって、右側に記載のグラフでも、図3に示したような階段状の二酸化ケイ素粒子含有率プロファイルではなく、ガスバリアー層(4)面側の表面領域T(3T)から樹脂基材(2)面側の表面領域B(3B)に至るまで、連続した二酸化ケイ素粒子含有濃度プロファイルを有しているハードコート層ユニット(3U)を形成している。 On the other hand, FIG. 4 is a schematic view showing another example of the graded structure of silicon dioxide particle content (mass%) composed of a plurality of hard coat layers according to the present invention, similarly to FIG. Although five layers of hard coat layers 3-1B to 3-5B different in content of particles are laminated on the resin base material (2), even in each hard coat layer, for example, the first to second The method of (1) is applied, and the composition having a graded structure as the content of silicon dioxide particles is shown. Therefore, the graph described on the right side is not the stepped silicon dioxide particle content profile as shown in FIG. 3 but the surface region T (3T) on the gas barrier layer (4) side to the resin base material (2) The hard coat layer unit (3U) having a continuous silicon dioxide particle-containing concentration profile is formed up to the surface area B (3B) on the surface side.
〔ハードコート層の構成材料〕
本発明においては、ハードコート層を構成する材料としては、二酸化ケイ素粒子の他に、硬化型樹脂、光重合開始剤、界面活性剤、溶媒等を挙げることができる。
[Material of hard coat layer]
In the present invention, as the material constituting the hard coat layer, in addition to silicon dioxide particles, a curable resin, a photopolymerization initiator, a surfactant, a solvent and the like can be mentioned.
(二酸化ケイ素粒子:シリカ粒子)
本発明に適用可能なシリカ粒子としては、平均粒子径が0.01〜1μmの範囲内である粒子を挙げることができ、例えば、日本アエロジル社製のアエロジル200、200V、300、デグサ製、アエロジルOX50、TT600等、日本触媒社製のKEP−10、KEP−50、KEP−100等の商品名が挙げられる。また、コロイダルシリカを用いても良い。コロイダルシリカとは、二酸化ケイ素をコロイド状に水又は有機溶媒に分散させたものであり、特に限定はされないが球状、針状又は数珠状である。このようなコロイダルシリカは市販されており、例えば、日産化学工業社製のスノーテックスシリーズ、触媒化成工業社製のカタロイド−Sシリーズ、バイエル社製のレバシルシリーズ等が挙げられる。また、アルミナゾルや水酸化アルミニウムでカチオン変性したコロイダルシリカやシリカの一次粒子を2価以上の金属イオンで粒子間を結合し数珠状に連結した数珠状コロイダルシリカも好ましく用いられる。数珠状コロイダルシリカは、日産化学工業社製のスノーテックス−AKシリーズ、スノーテックス−PSシリーズ、スノーテックス−UPシリーズ等が挙げられ、具体的には、IPS−ST−L(イソプロパノールシリカゾル、粒子径40〜50nm、シリカ濃度30%)、MEK−ST−MS(メチルエチルケトンシリカゾル、粒子径17〜23nm、シリカ濃度35%)等、MEK−ST(メチルエチルケトンシリカゾル、粒子径10〜15nm、シリカ濃度30%)、MEK−ST−L(メチルエチルケトンシリカゾル、粒子径40〜50nm、シリカ濃度30%)、MEK−ST−UP(メチルエチルケトンシリカゾル、粒子径9〜15nm(鎖状構造)、シリカ濃度20%)等が挙げられる。
(Silicon dioxide particles: silica particles)
Examples of the silica particles applicable to the present invention include particles having an average particle diameter in the range of 0.01 to 1 μm. For example, Aerosil 200, 200 V, 300 manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd., manufactured by Degussa, Aerosil Trade names such as OX50, TT600, etc., KEP-10, KEP-50, KEP-100, etc. manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd. can be mentioned. In addition, colloidal silica may be used. Colloidal silica is obtained by dispersing silicon dioxide in the form of colloid in water or an organic solvent, and is not particularly limited, and is spherical, needle-like or bead-like. Such colloidal silica is commercially available, and examples thereof include Snowtex series manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd., Cataloid-S series manufactured by Catalyst Chemical Industries, and Revasil series manufactured by Bayer. In addition, colloidal silica in which primary particles of alumina sol, cationic silica modified with aluminum hydroxide, or primary particles of silica are bound with particles by metal ions of divalent or higher and connected in a bead shape is also preferably used. Examples of beaded colloidal silica include Snowtex-AK series, Snowtex-PS series, Snowtex-UP series manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd. Specifically, IPS-ST-L (isopropanol silica sol, particle diameter MEK-ST (methyl ethyl ketone silica sol, particle diameter 10-15 nm, silica concentration 30%), MEK-ST-MS (methyl ethyl ketone silica sol, particle diameter 17-23 nm, silica concentration 35%), etc. , MEK-ST-L (methyl ethyl ketone silica sol, particle diameter 40 to 50 nm, silica concentration 30%), MEK-ST-UP (methyl ethyl ketone silica sol, particle diameter 9 to 15 nm (chain structure), silica concentration 20%) and the like Be
〈表面修飾した二酸化ケイ素粒子:表面修飾シリカ粒子〉
本発明においては、ハードコート層内で効果的に二酸化ケイ素粒子含有率の傾斜構造を形成する手段として、二酸化ケイ素粒子として表面修飾した二酸化ケイ素粒子(表面修飾シリカ粒子)を適用することが一つの特徴である。
Surface-Modified Silicon Dioxide Particles: Surface-Modified Silica Particles
In the present invention, as a means for effectively forming a graded structure of silicon dioxide particle content in the hard coat layer, it is one of applying silicon dioxide particles surface-modified as silicon dioxide particles (surface modified silica particles) . It is a feature .
以下、本発明に好適な表面修飾した二酸化ケイ素粒子(表面修飾シリカ粒子)について説明する。 Hereinafter, the surface-modified silicon dioxide particles (surface-modified silica particles) suitable for the present invention will be described.
シリカ粒子は無機化合物であるため、ハードコート層を構成するバインダー樹脂やハードコート層形成用塗布液の調製に用いる有機溶媒との親和性に乏しいという問題がった。この問題を解決する方法として、シリカ粒子表面を、例えば、シリコーン化合物の表面修飾剤により表面処理した表面修飾シリカ粒子とすることにより、バインダー樹脂や有機溶媒との親和性を高めることができる。 Since the silica particles are inorganic compounds, there was a problem that the affinity with the binder resin constituting the hard coat layer and the organic solvent used for preparation of the coating liquid for forming the hard coat layer is poor. As a method of solving this problem, the affinity with the binder resin or the organic solvent can be enhanced by setting the surface of the silica particle to, for example, a surface modified silica particle surface-treated with a surface modifying agent of a silicone compound.
シリカ粒子の表面処理に用いられる表面修飾剤としては、シラン系カップリング剤を始め、シリコーンオイル系、チタネート系、アルミネート系及びジルコネート系カップリング剤等が挙げられる。これらは特に限定されるものではないが、シリカ粒子及びバインダー樹脂の種類により適宜選択することが可能である。また、異なる種類の2以上の表面処理を同時に又は異なる時に行ってもよい。 Examples of surface modifiers used for surface treatment of silica particles include silane coupling agents, silicone oil based, titanate based, aluminate based and zirconate based coupling agents. Although these are not specifically limited, it is possible to select suitably according to the kind of silica particle and binder resin. Also, two or more different types of surface treatments may be performed simultaneously or at different times.
上記シラン系カップリング剤としては、ビニルシラザントリメチルクロロシラン、ジメチルジクロロシラン、メチルトリクロロシラン、トリメチルアルコキシシラン、ジメチルジアルコキシシラン、メチルトリアルコキシシラン、ヘキサメチルジシラザン等が挙げられ、無機微粒子の表面を広く覆うためにヘキサメチルジシラザン等が好適に用いられる。 Examples of the silane coupling agent include vinyl silazane trimethylchlorosilane, dimethyldichlorosilane, methyltrichlorosilane, trimethylalkoxysilane, dimethyldialkoxysilane, methyltrialkoxysilane, hexamethyldisilazane and the like, and the surface of the inorganic fine particles is selected. Hexamethyldisilazane or the like is preferably used for wide coverage.
上記シリコーンオイル系カップリング剤としては、ジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、メチルハイドロジェンシリコーンオイル等のストレートシリコーンオイルや、アミノ変性シリコーンオイル、エポキシ変性シリコーンオイル、カルボキシル変性シリコーンオイル、カルビノール変性シリコーンオイル、メタクリル変性シリコーンオイル、メルカプト変性シリコーンオイル、フェノール変性シリコーンオイル、片末端反応性変性シリコーンオイル、異種官能基変性シリコーンオイル、ポリエーテル変性シリコーンオイル、メチルスチリル変性シリコーンオイル、アルキル変性シリコーンオイル、高級脂肪酸エステル変性シリコーンオイル、親水性特殊変性シリコーンオイル、高級アルコキシ変性シリコーンオイル、高級脂肪酸含有変性シリコーンオイル及びフッ素変性シリコーンオイル等の変性シリコーンオイルを用いることが可能である。 As the silicone oil-based coupling agent, straight silicone oils such as dimethyl silicone oil, methyl phenyl silicone oil, methyl hydrogen silicone oil, amino-modified silicone oil, epoxy-modified silicone oil, carboxyl-modified silicone oil, carbinol-modified silicone Oil, methacryl modified silicone oil, mercapto modified silicone oil, phenol modified silicone oil, one-end reactive modified silicone oil, heterofunctional modified silicone oil, polyether modified silicone oil, methylstyryl modified silicone oil, alkyl modified silicone oil, high grade Fatty acid ester modified silicone oil, hydrophilic special modified silicone oil, higher alkoxy modified silicone oil , It is possible to use a higher fatty acid containing modified silicone oil and modified silicone oil and fluorine-modified silicone oil.
これらの表面処理剤はヘキサン、トルエン、メタノール、エタノール、アセトン、水等で適宜希釈して用いられてもよい。 These surface treating agents may be suitably diluted with hexane, toluene, methanol, ethanol, acetone, water or the like.
上記表面修飾剤による表面処理の方法としては、湿式加熱法、湿式濾過法、乾式撹拌法、インテグルブレンド法、造粒法等が挙げられる。100nm以下の表面改質を行う場合、乾式撹拌法が粒子凝集抑制の観点から好適に用いられるが、これに限定されるものではない。 Examples of the method of surface treatment with the above surface modifier include a wet heating method, a wet filtration method, a dry stirring method, an integral blending method, a granulation method and the like. In the case of performing surface modification of 100 nm or less, the dry stirring method is suitably used from the viewpoint of particle aggregation suppression, but is not limited thereto.
これらの表面修飾剤は、1種類のみが用いられてもよいし、複数種類が併用されてもよい。 These surface modifiers may be used alone or in combination of two or more.
また、表面修飾シリカ粒子としては、市販品として入手することができ、例えば、日本アエロジル株式会社製のアエロジルR7200(一次平均粒子径が12nm、粒子表面に(メタ)アクリロイル基を有するシリカ微粒子)、日本アエロジル株式会社製のアエロジルR711(一次平均粒子径が12nm、粒子表面に(メタ)アクリロイル基を有するシリカ微粒子)、日揮触媒化製株式会社製のELCOM V−8804(粒子表面に(メタ)アクリロイル基を有するシリカ微粒子)等を挙げることができる。 The surface-modified silica particles can be obtained as commercial products, for example, Aerosil R7200 (a primary average particle diameter of 12 nm, silica fine particles having (meth) acryloyl group on the particle surface) manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd., Aerosil R711 manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd. (silica fine particles having a primary average particle diameter of 12 nm and having (meth) acryloyl groups on the particle surface), ELCOM V-8804 (manufactured by JGC Co., Ltd.) Silica fine particles having a group, etc. can be mentioned.
本発明に係るハードコート層におけるシリカ粒子あるいは表面修飾シリカ粒子の含有率としては、本発明で規定する二酸化ケイ素粒子含有率を満たす範囲で適宜選択することができ、例えば、ハードコート層全固形分量に対し、10〜80質量%の範囲内とすることができ、好ましくは20〜75質量%の範囲内である。 The content of the silica particles or surface modified silica particles in the hard coat layer according to the present invention can be appropriately selected in the range satisfying the silicon dioxide particle content specified in the present invention, for example, the total solid content of the hard coat layer On the other hand, it can be in the range of 10 to 80% by mass, preferably in the range of 20 to 75% by mass.
(樹脂バインダー:硬化型樹脂)
本発明に係るハードコート層の形成に使用される硬化型樹脂としては、熱硬化型樹脂や活性エネルギー線硬化型樹脂が挙げられるが、成形が容易なことから、活性エネルギー線硬化型樹脂が好ましく用いることができる。
(Resin binder: Cured resin)
Although a thermosetting resin and an active energy ray curable resin are mentioned as a curable resin used for formation of the hard-coat layer which concerns on this invention, Since shaping | molding is easy, active energy ray curable resin is preferable. It can be used.
〈熱硬化型樹脂〉
熱硬化型樹脂は、特に制限はなく、具体的には、エポキシ樹脂、シアネートエステル樹脂、フェノール樹脂、ビスマレイミド−トリアジン樹脂、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、ビニルベンジル樹脂等の種々の熱硬化性樹脂が挙げられる。
<Thermosetting resin>
The thermosetting resin is not particularly limited, and specifically, various thermosetting resins such as epoxy resin, cyanate ester resin, phenol resin, bismaleimide-triazine resin, polyimide resin, acrylic resin, vinyl benzyl resin, etc. It can be mentioned.
エポキシ樹脂としては、平均して1分子当り2個以上のエポキシ基を有するものであればよく、具体的には、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂、ナフトール型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、リン含有エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、芳香族グリシジルアミン型エポキシ樹脂(具体的には、テトラグリシジルジアミノジフェニルメタン、トリグリシジル−p−アミノフェノール、ジグリシジルトルイジン、ジグリシジルアニリン等)、脂環式エポキシ樹脂、脂肪族鎖状エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールAノボラック型エポキシ樹脂、ブタジエン構造を有するエポキシ樹脂、フェノールアラルキル型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン構造を有するエポキシ樹脂、ビスフェノールのジグリシジルエーテル化物、ナフタレンジオールのジグリシジルエーテル化物、フェノール類のグリシジルエーテル化物、及びアルコール類のジグリシジルエーテル化物、並びにこれらのエポキシ樹脂のアルキル置換体、ハロゲン化物及び水素添加物等が挙げられる。これらは1種又は2種以上を組み合わせて使用してもよい。 The epoxy resin may be one having an average of 2 or more epoxy groups per molecule, and specifically, bisphenol A epoxy resin, biphenyl epoxy resin, biphenyl aralkyl epoxy resin, naphthol epoxy Resin, naphthalene type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, phosphorus containing epoxy resin, bisphenol S type epoxy resin, aromatic glycidyl amine type epoxy resin (specifically, tetraglycidyl diaminodiphenylmethane, triglycidyl p-aminophenol, Diglycidyl toluidine, diglycidyl aniline, etc.), alicyclic epoxy resin, aliphatic chain epoxy resin, phenol novolac epoxy resin, cresol novolac epoxy resin, bisphenol A novolac epoxy resin Epoxy resin having butadiene structure, phenol aralkyl type epoxy resin, epoxy resin having dicyclopentadiene structure, diglycidyl etherate of bisphenol, diglycidyl etherate of naphthalenediol, glycidyl etherate of phenols, diglycidyl of alcohols Ethers and alkyl-substituted products, halides and hydrogenates of these epoxy resins are listed. These may be used alone or in combination of two or more.
〈活性エネルギー線硬化型樹脂〉
本発明において好適に用いることができる活性エネルギー線硬化型樹脂とは、紫外線や電子線のような活性線照射により架橋反応等を経て硬化する樹脂をいう。活性エネルギー線硬化型樹脂としては、エチレン性不飽和二重結合を有するモノマーを含む成分が好ましく用いられ、紫外線や電子線のような活性線を照射することによって硬化させて、活性エネルギー線硬化型樹脂層が形成される。活性エネルギー線硬化型樹脂としては、紫外線硬化型樹脂や電子線硬化旗樹脂等が代表的なものとして挙げられるが、紫外線照射によって硬化する紫外線硬化型樹脂が好ましい。
<Active energy ray curable resin>
The active energy ray-curable resin that can be suitably used in the present invention refers to a resin that is cured through a crosslinking reaction or the like by irradiation with actinic radiation such as ultraviolet light or electron beam. As the active energy ray-curable resin, a component containing a monomer having an ethylenically unsaturated double bond is preferably used, and the active energy ray-curable resin is cured by irradiation with an actinic ray such as an ultraviolet ray or an electron beam. A resin layer is formed. As the active energy ray curable resin, an ultraviolet curable resin, an electron beam curable flag resin and the like can be mentioned as a typical one, but an ultraviolet curable resin which is cured by ultraviolet irradiation is preferable.
〈紫外線硬化型樹脂〉
以下、本発明に係るハードコート層に好適な紫外線硬化型樹脂について説明する。
<UV curable resin>
The UV curable resin suitable for the hard coat layer according to the present invention will be described below.
紫外線硬化型樹脂としては、例えば、紫外線硬化型ウレタンアクリレート系樹脂、紫外線硬化型ポリエステルアクリレート系樹脂、紫外線硬化型エポキシアクリレート系樹脂、紫外線硬化型ポリオールアクリレート系樹脂、又は紫外線硬化型エポキシ樹脂等を挙げることができる。 Examples of UV curable resins include UV curable urethane acrylate resins, UV curable polyester acrylate resins, UV curable epoxy acrylate resins, UV curable polyol acrylate resins, and UV curable epoxy resins. be able to.
紫外線硬化型アクリルウレタン系樹脂は、一般にポリエステルポリオールにイソシアネートモノマー、又はプレポリマーを反応させて得られた生成物に更に2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、2−ヒドロキシプロピルアクリレート等のヒドロキシ基を有するアクリレート系のモノマーを反応させることによって容易に得ることができる。例えば、特開昭59−151110号公報に記載の樹脂を用いることができる。 UV-curable acrylic urethane resins generally contain hydroxy groups such as 2-hydroxyethyl acrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate, 2-hydroxypropyl acrylate, etc. and products obtained by reacting polyester polyols with isocyanate monomers or prepolymers. It can be easily obtained by reacting an acrylate monomer having a group. For example, the resin described in JP-A-59-151110 can be used.
紫外線硬化型ポリエステルアクリレート系樹脂としては、一般にポリエステルポリオールに2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシアクリレート系のモノマーを反応させると容易に形成されるものを挙げることができ、特開昭59−151112号公報に記載の樹脂を用いることができる。 Examples of UV-curable polyester acrylate resins include those which can be easily formed by reacting polyester polyol with 2-hydroxyethyl acrylate and 2-hydroxy acrylate monomers, as disclosed in JP-A-59-151112. The resin described in the publication can be used.
紫外線硬化型エポキシアクリレート系樹脂の具体例としては、エポキシアクリレートをオリゴマーとし、これに反応性希釈剤、光反応開始剤を添加し、反応させて生成するものを挙げることができ、特開平1−105738号公報に記載のものを用いることができる。 Specific examples of the UV curable epoxy acrylate resin include epoxy acrylate as an oligomer, to which a reactive diluent and a photoreaction initiator are added and reacted to form an epoxy resin. The thing as described in 105738 gazette can be used.
また、本発明では、紫外線硬化型ポリオールアクリレート系樹脂を用いることが好ましく、この様な化合物としては、例えば、多官能アクリレート樹脂等が挙げられる。ここで、多官能アクリレート樹脂とは、分子中に2個以上のアクリロイルオキシ基又はメタクロイルオキシ基を有する化合物である。 Further, in the present invention, it is preferable to use an ultraviolet-curable polyol acrylate resin, and as such a compound, for example, a polyfunctional acrylate resin and the like can be mentioned. Here, the polyfunctional acrylate resin is a compound having two or more acryloyloxy groups or methacroyloxy groups in the molecule.
多官能アクリレート樹脂のモノマーとしては、例えば、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、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、トリメチロールエタントリアクリレート、テトラメチロールメタントリアクリレート、テトラメチロールメタンテトラアクリレート、ペンタグリセロールトリアクリレート、ペンタエリスリトールジアクリレート、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、グリセリントリアクリレート、ジペンタエリスリトールトリアクリレート、ジペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、トリス(アクリロイルオキシエチル)イソシアヌレート、エチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、1,6−ヘキサンジオールジメタクリレート、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、トリメチロールエタントリメタクリレート、テトラメチロールメタントリメタクリレート、テトラメチロールメタンテトラメタクリレート、ペンタグリセロールトリメタクリレート、ペンタエリスリトールジメタクリレート、ペンタエリスリトールトリメタクリレート、ペンタエリスリトールテトラメタクリレート、グリセリントリメタクリレート、ジペンタエリスリトールトリメタクリレート、ジペンタエリスリトールテトラメタクリレート、ジペンタエリスリトールペンタメタクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサメタクリレートが挙げられる。これらの化合物は、それぞれ単独又は2種以上を混合して用いられる。また、上記モノマーの2量体、3量体等のオリゴマーであってもよい。 As a monomer of polyfunctional acrylate resin, for example, ethylene glycol diacrylate, diethylene glycol diacrylate, 1,6-hexanediol diacrylate, neopentyl glycol diacrylate, trimethylolpropane triacrylate, trimethylolethane triacrylate, tetramethylol methane Triacrylate, tetramethylolmethane tetraacrylate, pentaglycerol triacrylate, pentaerythritol diacrylate, pentaerythritol triacrylate, pentaerythritol tetraacrylate, glycerin triacrylate, dipentaerythritol triacrylate, dipentaerythritol tetraacrylate, dipentaerythritol pentaacrylate , Dippen Erythritol hexaacrylate, tris (acryloyloxyethyl) isocyanurate, ethylene glycol dimethacrylate, diethylene glycol dimethacrylate, 1,6-hexanediol dimethacrylate, neopentyl glycol dimethacrylate, trimethylolpropane trimethacrylate, trimethylolethane trimethacrylate, tetra Methylolmethane trimethacrylate, tetramethylolmethane tetramethacrylate, pentaglycerol trimethacrylate, pentaerythritol dimethacrylate, pentaerythritol trimethacrylate, pentaerythritol tetramethacrylate, glycerin trimethacrylate, dipentaerythritol trimethacrylate, dipentaerythritol te La methacrylate, dipentaerythritol penta methacrylate, dipentaerythritol hexa methacrylate. These compounds may be used alone or in combination of two or more. In addition, oligomers such as dimers and trimers of the above monomers may be used.
本発明において適用可能な紫外線硬化型樹脂の市販品としては、例えば、アデカオプトマーKR・BYシリーズ:KR−400、KR−410、KR−550、KR−566、KR−567、BY−320B(以上、(株)ADEKA製);コーエイハードA−101−KK、A−101−WS、C−302、C−401−N、C−501、M−101、M−102、T−102、D−102、NS−101、FT−102Q8、MAG−1−P20、AG−106、M−101−C(以上、広栄化学(株)製);セイカビームPHC2210(S)、PHC X−9(K−3)、PHC2213、DP−10、DP−20、
DP−30、P1000、P1100、P1200、P1300、P1400、P1500、P1600、SCR900(以上、大日精化工業(株)製);KRM7033、KRM7039、KRM7130、KRM7131、UVECRYL29201、UVECRYL29202(以上、ダイセル・ユーシービー(株)製);RC−5015、RC−5016、RC−5020、RC−5031、RC−5100、RC−5102、RC−5120、RC−5122、RC−5152、RC−5171、RC−5180、RC−5181(以上、DIC(株)製);オーレックスNo.340クリヤ(以上、中国塗料(株)製);サンラッドH−601、RC−750、RC−700、RC−600、RC−500、RC−611、RC−612(以上、三洋化成工業(株)製);SP−1509、SP−1507(以上、昭和高分子(株)製);RCC−15C(グレース・ジャパン(株)製)、アロニックスM−6100、M−8030、M−8060(以上、東亞合成(株)製)等を適宜選択して利用できる。
Commercially available ultraviolet curable resins applicable in the present invention include, for example, Adeka Optomer KR · BY series: KR-400, KR-410, KR-550, KR-566, KR-567, BY-320B ( As described above, manufactured by ADEKA Corporation); Koei Hard A-101-KK, A-101-WS, C-302, C-401-N, C-501, M-101, M-102, T-102, D -102, NS-101, FT-102Q8, MAG-1-P20, AG-106, M-101-C (all available from Hiroei Chemical Co., Ltd.); SEEKA beam PHC2210 (S), PHC X-9 (K- 3), PHC2213, DP-10, DP-20,
DP-30, P1000, P1100, P1200, P1300, P1400, P1500, P1600, SCR 900 (all available from Dainichi Seika Kogyo Co., Ltd.); RC-5015, RC-5016, RC-5020, RC-501, RC-5100, RC-5102, RC-5120, RC-5122, RC-5152, RC-5171, RC-5180, RC-5181 (above, DIC Corporation); 340 KRYA (above, made by China Paint Co., Ltd.); San Rad H-601, RC-750, RC-700, RC-600, RC-500, RC-611, RC-612 (above, Sanyo Chemical Industries, Ltd.) SP-1509, SP-1507 (above, Showa Highpolymer Co., Ltd.); RCC-15C (from Grace Japan Co., Ltd.), Aronix M-6100, M-8030, M-8060 (above, Toagosei Co., Ltd. product) can be appropriately selected and used.
〈光重合開始剤〉
本発明においては、上記説明した紫外線硬化型樹脂の硬化促進のために、光重合開始剤を紫外線硬化型樹脂に対して2〜30質量%の範囲内で含有することが好ましい。光重合開始剤としては、光照射によりカチオン重合を開始させるルイス酸を放出するオニウム塩の複塩の一群が好ましい。
<Photoinitiator>
In the present invention, in order to accelerate the curing of the ultraviolet curable resin described above, it is preferable to contain a photopolymerization initiator in the range of 2 to 30% by mass with respect to the ultraviolet curable resin. As the photopolymerization initiator, a group of double salts of onium salts that release a Lewis acid that initiates cationic polymerization by light irradiation is preferable.
この様なオニウム塩としては、特に、芳香族オニウム塩をカチオン重合開始剤として使用するのが特に有効であり、中でも特開昭50−151996号公報、同50−158680号公報等に記載の芳香族ハロニウム塩、特開昭50−151997号公報、同52−30899号公報、同59−55420号公報、同55−125105号公報等に記載のVIA族芳香族オニウム塩、特開昭56−8428号公報、同56−149402号公報、同57−192429号公報等に記載のオキソスルホニウム塩、特公昭49−17040号公報等に記載の芳香族ジアゾニウム塩、米国特許第4139655号明細書等に記載のチオピリリウム塩等が好ましい。また、アルミニウム錯体や光分解性ケイ素化合物系重合開始剤等を挙げることができる。上記カチオン重合開始剤と、ベンゾフェノン、ベンゾインイソプロピルエーテル、チオキサントンなどの光増感剤を併用することができる。 As such an onium salt, it is particularly effective to use an aromatic onium salt as a cationic polymerization initiator, in particular, as described in JP-A 50-151996, JP-A 50-158680, etc. Group VIA aromatic onium salts described in JP-A-50-151997, JP-A-52-30899, JP-A-59-50420, JP-A-55-125105, etc., JP-A-56-8428 Nos. 56-149402 and 57-192429, etc., an aromatic diazonium salt described in JP-B-49-17040, etc., and U.S. Pat. No. 4,139,655 etc. The thiopyrylium salt of is preferable. Moreover, an aluminum complex, a photodegradable silicon compound type polymerization initiator, etc. can be mentioned. The above-mentioned cationic polymerization initiator and photosensitizers such as benzophenone, benzoin isopropyl ether and thioxanthone can be used in combination.
〈高沸点溶媒〉
本発明に係るハードコート層においては、本発明で規定する二酸化ケイ素粒子含有率の傾斜構造を得る方法として、常圧における沸点が150℃以上の多価アルコール系の高沸点溶媒を用いることが一つの特徴である。
<High-boiling point solvent>
In the hard coat layer according to the present invention, as a method of obtaining a gradient structure of the silicon dioxide particles content defined in the present invention, a boiling point at atmospheric pressure it is preferable to use a high-boiling point solvent of a polyhydric alcohol of more than 0.99 ° C. one One feature .
本発明に適用可能な高沸点溶媒としては、沸点が150℃以上の多価アルコール系の有機溶媒が好ましく、例えば、エチレンカルボナート(238℃)、エチレングリコール(197℃)、エチレングリコールジアセタート(191℃)、エチレングリコールジブチルエーテル(195℃)、エチレングリコールモノアセタート(182℃)、エチレングリコールモノエチルエーテルアセタート(156℃)、エチレングリコールモノフェニルエーテル(245℃)、エチレングリコールモノブチルエーテル(171℃)、エチレングリコールモノブチルエーテルアセタート(192℃)、エチレングリコールモノヘキシルエーテル(208℃)、1,3−オクチレングリコール(244℃)、グリセリントリアセタート(259℃)、ジエチレングリコール(244℃)、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル(179℃)、ジエチレングリコールクロロヒドリン(199℃)、ジエチレングリコールジアセタート(250℃)、ジエチレングリコールジエチルエーテル(187℃)、ジエチレングリコールジブチルエーテル(254℃)、ジエチレングリコールジメチルエーテル(162℃)、ジエチレングリコールモノエチルエーテル(202℃)、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセタート(217℃)、ジエチレングリコールモノブチルエーテル(231℃)、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセタート(247℃)、ジエチレングリコールモノメチルエーテル(194℃)、ジプロピレングリコール(232℃)、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル(198℃)、ジプロピレングリコールモノブチルエーテル(231℃)、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル(189℃)、トリエチレングリコール(287℃)、トリエチレングリコールジメチルエーテル(216℃)、トリエチレングリコールモノメチルエーテル(245℃)、1,2−ブタンジオール(195℃)、1,3−ブタンジオール(208℃)、プロピレングリコール(187℃)、プロピレングリコールモノブチルエーテル(170℃)等を挙げることができる。なお、上記例示した各高沸点溶媒名の後の括弧内に記載の数値は、沸点である。 As a high boiling point solvent applicable to the present invention, a polyhydric alcohol organic solvent having a boiling point of 150 ° C. or higher is preferable, and, for example, ethylene carbonate (238 ° C.), ethylene glycol (197 ° C.), ethylene glycol diacetate (191 ° C.), ethylene glycol dibutyl ether (195 ° C.), ethylene glycol monoacetate (182 ° C.), ethylene glycol monoethyl ether acetate (156 ° C.), ethylene glycol monophenyl ether (245 ° C.), ethylene glycol monobutyl ether (171 ° C), ethylene glycol monobutyl ether acetate (192 ° C), ethylene glycol monohexyl ether (208 ° C), 1,3-octylene glycol (244 ° C), glycerin triacetate (259 ° C), Glycol (244 ° C.), diethylene glycol ethyl methyl ether (179 ° C.), diethylene glycol chlorohydrin (199 ° C.), diethylene glycol diacetate (250 ° C.), diethylene glycol diethyl ether (187 ° C.), diethylene glycol dibutyl ether (254 ° C.), Diethylene glycol dimethyl ether (162 ° C.), diethylene glycol monoethyl ether (202 ° C.), diethylene glycol monoethyl ether acetate (217 ° C.), diethylene glycol monobutyl ether (231 ° C.), diethylene glycol monobutyl ether acetate (247 ° C.), diethylene glycol monomethyl ether (194 ° C), dipropylene glycol (232 ° C), dipropylene glycol Diethyl ether (198 ° C), dipropylene glycol monobutyl ether (231 ° C), dipropylene glycol monomethyl ether (189 ° C), triethylene glycol (287 ° C), triethylene glycol dimethyl ether (216 ° C), triethylene glycol monomethyl ether (245 ° C.), 1,2-butanediol (195 ° C.), 1,3-butane diol (208 ° C.), propylene glycol (187 ° C.), propylene glycol monobutyl ether (170 ° C.), and the like. In addition, the numerical value described in the parenthesis after each high boiling point solvent name illustrated above is a boiling point.
本発明に係る高沸点溶媒は、ハードコート層の総固形分量に対し、5〜30質量%の範囲内であり、好ましくは10〜20質量%の範囲内である。なお、本発明においては、乾燥後のハードコート層の総質量を算出する際には、当該高沸点溶媒の質量を含むものとする。 The high boiling point solvent according to the present invention is in the range of 5 to 30% by mass, preferably in the range of 10 to 20% by mass, with respect to the total solid content of the hard coat layer. In the present invention, when calculating the total mass of the hard coat layer after drying, the mass of the high boiling point solvent is included.
〈各種添加剤〉
ハードコート層の耐熱性を高めるために、光硬化反応を抑制しないような酸化防止剤を選んで用いることができる。
<Various additives>
In order to enhance the heat resistance of the hard coat layer, an antioxidant which does not suppress the photocuring reaction can be selected and used.
ハードコート層の形成に用いるハードコート層形成用塗布液には、上記説明した高沸点溶媒の他に、低沸点溶媒、例えば、常圧における沸点が150℃未満の有機溶媒が含まれていてもよい。ハードコート層形成用塗布液に含有される有機溶媒としては、例えば、炭化水素類(例えば、トルエン、キシレン等)、アルコール類(例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール、シクロヘキサノール等)、ケトン類(例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等)、エステル類(例えば、酢酸メチル、酢酸エチル、乳酸メチル等)、その他の有機溶媒の中から適宜選択し、又はこれらを混合し利用できる。プロピレングリコールモノアルキルエーテル(アルキル基の炭素原子数として1〜4)又はプロピレングリコールモノアルキルエーテル酢酸エステル(アルキル基の炭素原子数として1〜4)等を5質量%以上、好ましくは5〜50質量%の範囲内で含有することである。 In addition to the high boiling point solvent described above, the hard coat layer forming coating solution used for forming the hard coat layer may contain a low boiling point solvent, for example, an organic solvent having a boiling point of less than 150 ° C. at normal pressure. Good. As an organic solvent contained in the coating liquid for hard-coat layer formation, for example, hydrocarbons (for example, toluene, xylene etc.), alcohols (for example, methanol, ethanol, isopropanol, butanol, cyclohexanol etc.), ketones (For example, acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone and the like), esters (for example, methyl acetate, ethyl acetate, methyl lactate and the like), and other organic solvents can be appropriately selected or mixed and used. 5% by mass or more, preferably 5 to 50% by mass of propylene glycol monoalkyl ether (1 to 4 as carbon number of alkyl group) or propylene glycol monoalkyl ether acetate (1 to 4 as carbon atom of alkyl group) It is to contain in the range of%.
更にハードコート層には、シリコーン系界面活性剤、フッ素系界面活性剤又はポリオキシエーテル化合物を含有させることができる。又はドコート層にはフッ素−シロキサングラフトポリマーを含有してもよい。 The hard coat layer may further contain a silicone surfactant, a fluorine surfactant or a polyoxyether compound. Alternatively, the overcoat layer may contain a fluorine-siloxane graft polymer.
界面活性剤の好ましい例として、花王株式会社製:エマルゲン102KG、エマルゲン103、エマルゲン104P、エマルゲン105、エマルゲン106、エマルゲン108等のエマルゲンシリーズ、ラテムルPD−420、ラテムルPD−430、ラテムルPD−430S等のラテムルシリーズ、レオドールSP−L10、レオドールSP−P10等のレオドールシリーズ、エマゾールL−10V、エマゾールP−10V、エマゾールS−10V等のエマゾールシリーズ、エキセルT−95、エキセルVS−95、エキセルO−95R等のエキセルシリーズ、エマノーン1112、エマノーン4110、エマノーンCH−25等のエマノーンシリーズ、アミート102、アミート105、アミート105A等のアミートシリーズ、日信化学工業株式会社製:サーフィノール104E、サーフィノール104H、サーフィノール104A等のサーフィノールシリーズ、オルフィンSTG、オルフィンE1004、オルフィンE1010等のオルフィンシリーズ、信越化学工業株式会社製:X−22−4272、X−22−6266、KF−351A、KF−352、KF−353、KF−354L、KF−355A、KF−615A、KF−945、KF−618、KF−6011、KF−6015、KF−6004等が挙げられる。 Preferred examples of surfactants include Kaoh Co., Ltd .: Emulgen 102 Kg, Emulgen 103, Emulgen 104 P, Emulgen 105, Emulgen 106, Emulgen 108, etc. Emulgen series, Latemul PD-420, Latemul PD-430, Latemul PD-430S, etc. Latemule series, Leodol SP-L10, Leodol SP-P10 etc., Emazole L-10 V, Emazole P-10 V, Emazole S-10 V etc. Emazole series, Exel T-95, Exel VS-95, Exel series such as Exel O-95R, Emmanon 1112, Emmanon 4110, Emmanon CH-25 etc., Emanoon series, Ameat 102, Ameat 105, Ameat 105A etc., Ameto series, Nisshinka Industrial Co., Ltd .: Surfynol 104 E, Surfynol 104 H, Surfynol 104 A, etc. Surfynol series, Olfin STG, Olfin E 1004, Orphine E1010 etc., Olfin series, Shin-Etsu Chemical Co., Ltd .: X-22-4272, X -22-6266, KF-351A, KF-352, KF-353L, KF- 355A, KF-615A, KF-945, KF-618, KF-6011, KF-6015, KF-6004, etc. It can be mentioned.
これらのハードコート層は、ハードコート層形成用塗布液を用いて、グラビアコーター、ディップコーター、リバースコーター、ワイヤーバーコーター、ダイコーター、インクジェット法等公知の湿式塗布方法により、単層、あるいは2層以上の複数層を同時積層塗布して形成することができる。 These hard coat layers may be a single layer or two layers by a known wet coating method such as a gravure coater, dip coater, reverse coater, wire bar coater, die coater, or ink jet method using a hard coat layer forming coating solution. The plurality of layers described above can be formed by simultaneous lamination coating.
(ハードコート層の層厚)
ハードコート層塗布液の塗布量はウェット膜厚として、総厚として0.1〜40μmの範囲内が適当で、好ましくは、0.5〜30μmの範囲内である。また、乾燥後の層厚としては、0.1〜30μmの範囲内であることが好ましく、より好ましくは1〜10μmの範囲内である。
(Layer thickness of hard coat layer)
The coating amount of the hard coat layer coating solution as a wet film thickness is suitably in the range of 0.1 to 40 μm as a total thickness, and preferably in the range of 0.5 to 30 μm. The layer thickness after drying is preferably in the range of 0.1 to 30 μm, more preferably in the range of 1 to 10 μm.
(ハードコート層の硬化処理方法)
樹脂基材上に、ハードコート層を形成した後、当該ハードコート層に活性エネルギー線、好ましくは紫外線を照射して、最終的にハードコート層を硬化する。
(Hardening method of hard coat layer)
After the hard coat layer is formed on the resin substrate, the hard coat layer is irradiated with active energy rays, preferably ultraviolet rays to finally cure the hard coat layer.
紫外線硬化型樹脂を光硬化反応により硬化させ、硬化したハードコート層を形成するために用いる光源としては、紫外線を発生する光源であれば制限なく使用できる。例えば、低圧水銀灯、中圧水銀灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、カーボンアーク灯、メタルハライドランプ、キセノンランプ等を用いることができる。照射条件はそれぞれのランプによって異なるが、活性エネルギー線の照射量は、好ましくは5〜100mJ/cm2の範囲内であり、特に好ましくは20〜80mJ/cm2の範囲内である。 As a light source used to cure an ultraviolet-curable resin by a photo-curing reaction and to form a cured hard coat layer, any light source that generates ultraviolet can be used without limitation. For example, low pressure mercury lamps, medium pressure mercury lamps, high pressure mercury lamps, ultra high pressure mercury lamps, carbon arc lamps, metal halide lamps, xenon lamps and the like can be used. Although the irradiation conditions differ depending on each lamp, the irradiation dose of the active energy ray is preferably in the range of 5 to 100 mJ / cm 2 , and particularly preferably in the range of 20 to 80 mJ / cm 2 .
[ガスバリアー層]
本発明のガスバリアーフィルムにおいては、図1に示すように、上記説明したハードコート層(3)上にガスバリアー層(4)を設けた構成であることを特徴とする。
[Gas barrier layer]
The gas barrier film of the present invention is characterized in that as shown in FIG. 1, the gas barrier layer (4) is provided on the hard coat layer (3) described above.
ガスバリアー層(4)を形成する材料としては、樹脂基材(2)やこのガスバリアーフィルム1を具備する有機EL素子の性能劣化をもたらす水分や酸素等素子の浸入を抑制する機能を有する材料、例えば、酸化ケイ素、酸窒化ケイ素、二酸化ケイ素、窒化ケイ素等を用いることができる。 As a material for forming the gas barrier layer (4), a material having a function to suppress the entry of an element such as water or oxygen which causes the performance deterioration of the resin substrate (2) or the organic EL element provided with the gas barrier film 1 For example, silicon oxide, silicon oxynitride, silicon dioxide, silicon nitride and the like can be used.
本発明に係るガスバリアー層(4)の形成方法としては、有機ケイ素化合物を含む原料ガスと酸素ガスとを用いて、磁場を印加したローラー間に放電空間を有する放電プラズマ化学気相成長法により形成することを特徴とする。さらには、ガスバリアー層(4)の構成元素としては、炭素原子、ケイ素原子及び酸素原子を含有することが好ましい態様である。 As a method for forming the gas barrier layer (4) according to the present invention, a discharge plasma chemical vapor deposition method having a discharge space between rollers to which a magnetic field is applied using a raw material gas containing an organosilicon compound and an oxygen gas It is characterized by forming. Furthermore, as a constituent element of the gas barrier layer (4), a carbon atom, a silicon atom and an oxygen atom are preferably contained.
具体的には、樹脂基材(2)のハードコート層(3)上に、一対の成膜ローラー(ローラー電極)間を巻き回し、当該一対の磁場を印加した成膜ローラー間に成膜ガスを供給しながらプラズマ放電を行うプラズマ化学気相成長法によって、樹脂基材上にガスバリアー層を形成する方法である。 Specifically, a film forming gas is formed by winding a pair of film forming rollers (roller electrodes) on the hard coat layer (3) of the resin base material (2) and applying the magnetic field to the pair of film forming rollers. Is a method of forming a gas barrier layer on a resin substrate by plasma chemical vapor deposition in which plasma discharge is performed while supplying
本発明に係るガスバリアー層は、成膜ガスとして有機ケイ素化合物を含有する原料ガスと酸素ガスを用い、ガスバリアー層の構成元素として炭素、ケイ素及び酸素を含むとともに、下記に示す(1)〜(4)で規定する炭素原子分布プロファイルの全ての条件を満たすことが、より好ましい態様である。 The gas barrier layer according to the present invention uses a raw material gas containing an organosilicon compound as a film forming gas and an oxygen gas, contains carbon, silicon and oxygen as constituent elements of the gas barrier layer, and shows the following (1) to It is a more preferable aspect that all the conditions of the carbon atom distribution profile defined in (4) are satisfied.
(1)前記ガスバリアー層の炭素原子比率が、層厚方向において、前記ガスバリアー層の表面から層厚の89%までの距離範囲内では、前記表面からの距離に対応して連続的に変化する。 (1) The carbon atom ratio of the gas barrier layer changes continuously corresponding to the distance from the surface within the distance range from the surface of the gas barrier layer to 89% of the layer thickness in the layer thickness direction Do.
(2)ガスバリアー層の炭素原子比率の最大値が、層厚方向において、前記ガスバリアー層の表面から層厚の89%までの距離範囲内では、20at%未満である。 (2) The maximum value of the carbon atom ratio of the gas barrier layer is less than 20 at% within the distance from the surface of the gas barrier layer to 89% of the layer thickness in the layer thickness direction.
(3)ガスバリアー層の炭素原子比率が、層厚方向において、前記ガスバリアー層の表面から層厚の90〜95%までの距離範囲内では、連続的に増加する。 (3) The carbon atom ratio of the gas barrier layer continuously increases in the layer thickness direction from the surface of the gas barrier layer to 90 to 95% of the layer thickness.
(4)ガスバリアー層の炭素原子比率の最大値が、層厚方向において、前記ガスバリアー層の表面から層厚の90〜95%までの距離範囲内では、20at%以上である。 (4) The maximum value of the carbon atom ratio of the gas barrier layer is at least 20 at% within the range of 90 to 95% of the layer thickness from the surface of the gas barrier layer in the layer thickness direction.
本発明において、本発明に係るガスバリアー層(4)内における炭素原子の含有比率の平均値は、ハードコート層内のケイ素元素の定量方法として説明したXPSデプスプロファイルの測定によって求めることができる。 In the present invention, the average value of the content ratio of carbon atoms in the gas barrier layer (4) according to the present invention can be determined by the measurement of the XPS depth profile described as the method for quantifying the silicon element in the hard coat layer.
以下、本発明に係るガスバリアー層(4)の詳細について更に説明する。 Hereinafter, the details of the gas barrier layer (4) according to the present invention will be further described.
(ガスバリアー層における炭素元素プロファイル)
本発明に係るガスバリアー層(4)は、ガスバリアー層の構成元素として炭素原子、ケイ素原子及び酸素原子を含み、かつガスバリアー層の層厚方向における表面からの距離と、ケイ素原子、酸素原子及び炭素原子の合計量に対する炭素原子の量の比率(炭素原子比率)との関係を示す炭素分布曲線において、炭素原子含有量プロファイルが、上記(1)項〜(4)項の全ての条件を満たすことにより、より一層フレキシブル性(屈曲性)及び密着性に優れたガスバリアーフィルムを得ることができる観点から好ましい。
(Elemental carbon profile in gas barrier layer)
The gas barrier layer (4) according to the present invention contains carbon atoms, silicon atoms and oxygen atoms as constituent elements of the gas barrier layer, and the distance from the surface in the layer thickness direction of the gas barrier layer, silicon atoms, oxygen atoms And in the carbon distribution curve showing the relationship with the ratio of the amount of carbon atoms to the total amount of carbon atoms (carbon atom ratio), the carbon atom content profile corresponds to all the conditions of the above items (1) to (4) It is preferable from the viewpoint of being able to obtain a gas barrier film further excellent in flexibility (flexibility) and adhesion by satisfying the conditions.
また、炭素原子比率がガスバリアー層の特定の領域において、濃度勾配を有して連続的に変化する構成を有することが、ガスバリアー性と屈曲性を両立する観点から好ましい態様である。 Moreover, it is a preferable aspect from a viewpoint which makes gas barrier property and flexibility compatible, having a structure which has a concentration gradient and changes continuously in the specific area | region of a gas barrier layer in a carbon atom ratio.
このような炭素原子分布プロファイルを有する本発明に係るガスバリアー層(4)においては、層内における炭素分布曲線が少なくとも一つの極値を有することが好ましい。更に、少なくとも二つの極値を有することがより好ましく、少なくとも三つの極値を有することが特に好ましい。前記炭素分布曲線が極値を有さない場合には、得られるガスバリアーフィルムのフィルムを屈曲させた場合におけるガスバリアー性が不十分となる。また、このように少なくとも二つ又は三つの極値を有する場合においては、前記炭素分布曲線が有する一つの極値及び該極値に隣接する極値における前記ガスバリアー層(4)の層厚方向における前記ガスバリアー層の表面からの距離の差の絶対値がいずれも200nm以下であることが好ましく、100nm以下であることがより好ましい。 In the gas barrier layer (4) according to the present invention having such a carbon atom distribution profile, the carbon distribution curve in the layer preferably has at least one extreme value. Furthermore, it is more preferred to have at least two extrema, and particularly preferred to have at least three extrema. When the carbon distribution curve does not have an extreme value, the gas barrier properties in the case of bending the obtained gas barrier film become insufficient. In addition, in the case of having at least two or three extreme values in this manner, the thickness direction of the gas barrier layer (4) at one extreme value of the carbon distribution curve and at the extreme value adjacent to the extreme value. The absolute value of the difference in distance from the surface of the gas barrier layer in the above is preferably 200 nm or less, and more preferably 100 nm or less.
なお、本発明において極値とは、各元素の原子比率の極大値又は極小値のことをいう。 In the present invention, the extreme value means the maximum value or the minimum value of the atomic ratio of each element.
〈極大値及び極小値〉
本発明において極大値とは、ガスバリアー層(4)の表面からの距離を変化させた場合に元素の原子比率の値が増加から減少に変わる点であって、かつその点の元素の原子比率の値よりも、該点からガスバリアー層の層厚方向におけるガスバリアー層の表面からの距離を更に20nm変化させた位置の元素の原子比率の値が3at%以上減少する点のことをいう。
<Maximum value and minimum value>
In the present invention, the maximum value is a point at which the atomic ratio of elements changes from an increase to a decrease when the distance from the surface of the gas barrier layer (4) is changed, and the atomic ratio of the elements at that point The point at which the value of the atomic ratio of the element at a position where the distance from the surface of the gas barrier layer in the layer thickness direction of the gas barrier layer is further changed by 20 nm from that point is decreased by 3 at% or more.
さらに、本発明において極小値とは、ガスバリアー層(4)の表面からの距離を変化させた場合に元素の原子比の値が減少から増加に変わる点であり、かつその点の元素の原子比率の値よりも、該点からガスバリアー層(4)の層厚方向におけるガスバリアー層の表面からの距離を更に20nm変化させた位置の元素の原子比の値が3at%以上増加する点のことをいう。 Furthermore, in the present invention, the minimum value is a point at which the value of the atomic ratio of elements changes from a decrease to an increase when the distance from the surface of the gas barrier layer (4) is changed, and the atoms of the elements of that point The point at which the atomic ratio of the element at a position where the distance from the surface of the gas barrier layer in the layer thickness direction of the gas barrier layer (4) is further changed by 20 nm from the value of the ratio increases by 3 at% or more It means that.
本発明に係るガスバリアー層(4)においては、(1)表面(樹脂基材に接する面とは反対側の面)から垂直方向に89%までの範囲における炭素元素比率の最大値が20at%未満であること、及び(3)表面に対し、垂直方向の90〜95%範囲(における炭素元素比率の最大値が、20at%以上であること、が好ましい態様である。 In the gas barrier layer (4) according to the present invention, the maximum value of the carbon element ratio in the range up to 89% in the vertical direction from (1) surface (surface opposite to the surface in contact with the resin substrate) is 20 at% It is a preferred embodiment that it is less and (3) the range of 90 to 95% in the vertical direction (the maximum value of the carbon element ratio in the vertical direction is 20 at% or more).
〈濃度勾配の連続的変化〉
本発明においては、ガスバリアー層(4)が、(2)表面から垂直方向に89%までの範囲において、炭素元素比率が濃度勾配を有し、かつ濃度が連続的に変化する領域を有すること、及び(4)表面から垂直方向で90〜95%の範囲内における炭素元素比率が連続的に増加することが、好ましい態様である。
<Continuous change of concentration gradient>
In the present invention, the gas barrier layer (4) has a region in which the carbon element ratio has a concentration gradient and the concentration changes continuously in the range from 89% in the vertical direction from the surface (2). And (4) It is a preferable aspect that the carbon elemental ratio in the range of 90 to 95% in the vertical direction from the surface is continuously increased.
本発明でいう「炭素元素比率の濃度勾配が連続的に変化するとは、炭素分布曲線における炭素原子比率が不連続に変化する部分を含まないことを意味し、具体的には、エッチング速度とエッチング時間とから算出される本発明に係るガスバリアー層の層厚方向における表面からの距離(x、単位:nm)と、炭素原子比率(C、単位:at%)との関係において、下記式(F1)で表される条件を満たすことをいう。 In the present invention, "Continuously changing the concentration gradient of the carbon element ratio" means that the carbon distribution ratio in the carbon distribution curve does not include a portion that changes discontinuously, specifically, the etching rate and etching In relation to the distance (x, unit: nm) from the surface in the layer thickness direction of the gas barrier layer according to the present invention calculated from time and the carbon atom ratio (C, unit: at%), It means that the condition represented by F1) is satisfied.
式(F1)
(dC/dx)≦ 0.5
(ガスバリアー層における各元素プロファイル)
本発明に係るガスバリアー層(4)においては、構成元素として炭素原子、ケイ素原子及び酸素原子を含有することが好ましいが、それぞれの原子の比率と、最大値及び最小値についての好ましい態様を、以下に説明する。
Formula (F1)
(DC / dx) ≦ 0.5
(Each element profile in the gas barrier layer)
In the gas barrier layer (4) according to the present invention, it is preferable to contain carbon atoms, silicon atoms and oxygen atoms as constituent elements, but preferred embodiments for the ratio of the respective atoms and the maximum value and the minimum value are It will be described below.
〈炭素原子比率の最大値と最小値の関係〉
本発明に係るガスバリアー層(4)では、更には、炭素分布曲線における炭素原子比率の最大値及び最小値の差の絶対値が5at%以上であることが好ましい。また、このようなガスバリアー層においては、炭素原子比率の最大値及び最小値の差の絶対値が6at%以上であることがより好ましく、7at%以上であることが特に好ましい。炭素原子比率の最大値及び最小値の差の絶対値が5at%以上とすることにより、作製したガスバリアーフィルムを屈曲させた際のガスバリアー性が十分となる。
<Relationship between maximum value and minimum value of carbon atom ratio>
In the gas barrier layer (4) according to the present invention, it is further preferable that the absolute value of the difference between the maximum value and the minimum value of the carbon atom ratio in the carbon distribution curve is 5 at% or more. In such a gas barrier layer, the absolute value of the difference between the maximum value and the minimum value of the carbon atom ratio is more preferably 6 at% or more, particularly preferably 7 at% or more. When the absolute value of the difference between the maximum value and the minimum value of the carbon atom ratio is 5 at% or more, the gas barrier properties at the time of bending the produced gas barrier film become sufficient.
〈酸素原子比率の最大値と最小値の関係〉
本発明に係るガスバリアー層(4)においては、酸素分布曲線における最大値及び最小値の差の絶対値がat%以上であることが好ましく、6at%以上であることがより好ましく、7at%以上であることが特に好ましい。前記絶対値が5at%以上では、得られるガスバリアーフィルムを屈曲させた場合におけるガスバリアー性が十分となる。
<Relationship between maximum value and minimum value of oxygen atom ratio>
In the gas barrier layer (4) according to the present invention, the absolute value of the difference between the maximum value and the minimum value in the oxygen distribution curve is preferably at% or more, more preferably 6 at% or more, and 7 at% or more Is particularly preferred. When the absolute value is 5 at% or more, the gas barrier property in the case where the obtained gas barrier film is bent is sufficient.
〈ケイ素原子比率の最大値と最小値の関係〉
本発明に係るガスバリアー層(4)においては、ケイ素分布曲線における最大値及び最小値の差の絶対値が5at%未満であることが好ましく、4at%未満であることがより好ましく、3at%未満であることが特に好ましい。前記絶対値が5at%未満であれば、得られるガスバリアーフィルムのガスバリアー性及び機械的強度が十分となる。
<Relationship between maximum value and minimum value of silicon atomic ratio>
In the gas barrier layer (4) according to the present invention, the absolute value of the difference between the maximum value and the minimum value in the silicon distribution curve is preferably less than 5 at%, more preferably less than 4 at%, less than 3 at% Is particularly preferred. If the said absolute value is less than 5 at%, the gas barrier property and mechanical strength of the gas barrier film obtained will become enough.
〈酸素原子+炭素原子の合計量の比率〉
本発明に係るガスバリアー層(4)においては、層厚方向における該層の表面からの距離と、ケイ素原子、酸素原子及び炭素原子の合計量に対する酸素原子及び炭素原子の合計量の比率(酸素−炭素合計の原子比率という。)である酸素−炭素合計の分布曲線(酸素炭素分布曲線ともいう。)において、前記酸素−炭素合計の原子比率の最大値及び最小値の差の絶対値が5at%未満であることが好ましく、4at%未満であることがより好ましく、3at%未満であることが特に好ましい。前記絶対値が5at%未満であれば、得られるガスバリアーフィルムのガスバリアー性が十分となる。
<Ratio of total amount of oxygen atom + carbon atom>
In the gas barrier layer (4) according to the present invention, the ratio from the distance from the surface of the layer in the layer thickness direction to the total amount of oxygen atoms and carbon atoms to the total amount of silicon atoms, oxygen atoms and carbon atoms (oxygen In an oxygen-carbon total distribution curve (also referred to as an oxygen-carbon total distribution curve) which is an atomic ratio of carbon total, the absolute value of the difference between the maximum value and the minimum value of the atomic ratio of the oxygen-carbon total is 5 at It is preferably less than%, more preferably less than 4 at%, particularly preferably less than 3 at%. If the said absolute value is less than 5 at%, the gas barrier property of the gas barrier film obtained will become enough.
なお、後述の図6にその詳細を示す炭素原子分布プロファイル(ケイ素分布曲線、酸素分布曲線及び炭素分布曲線)において、「ケイ素原子、酸素原子及び炭素原子の合計量」とは、ケイ素原子、酸素原子及び炭素原子の合計atを意味し、「炭素原子の量」とは、炭素原子数を意味する。本発明でいうat%とは、ケイ素原子、酸素原子及び炭素原子の総原子数を100%としたときの各原子の原子数比率を意味する。また、後述の図6に示すようなケイ素分布曲線、酸素分布曲線及び酸素炭素分布曲線についての「ケイ素原子の量」及び「酸素原子の量」についても同様である。 In the carbon atom distribution profile (silicon distribution curve, oxygen distribution curve and carbon distribution curve) whose details are shown in FIG. 6 described later, “total amount of silicon atoms, oxygen atoms and carbon atoms” means silicon atoms, oxygen The sum of atoms and carbon atoms means at, and the "amount of carbon atoms" means the number of carbon atoms. The term "at%" as used in the present invention means the atomic ratio of each atom when the total number of silicon atoms, oxygen atoms and carbon atoms is 100%. The same applies to “amount of silicon atoms” and “amount of oxygen atoms” for the silicon distribution curve, the oxygen distribution curve and the oxygen carbon distribution curve as shown in FIG. 6 described later.
(XPSデプスプロファイルについて)
本発明に係るガスバリアー層において、層厚方向におけるケイ素分布曲線、酸素分布曲線、及び炭素分布曲線、及び酸素−炭素合計の分布曲線等は、X線光電子分光法(XPS)の測定とアルゴン等の希ガスイオンスパッタとを併用することにより、試料内部を露出させつつ順次表面組成分析を行う、いわゆるXPSデプスプロファイル測定により作成することができる。このようなXPSデプスプロファイル測定により得られる分布曲線は、例えば、図6で例示するように、縦軸を各元素の原子比(単位:at%)とし、横軸をエッチング時間(スパッタ時間)として作成することができる。なお、このように横軸をエッチング時間とする元素の分布曲線においては、エッチング時間は層厚方向における前記ガスバリアー層の層厚方向における前記ガスバリアー層の表面からの距離におおむね相関することから、「ガスバリアー層の層厚方向におけるガスバリアー層の表面からの距離」として、XPSデプスプロファイル測定の際に採用したエッチング速度とエッチング時間との関係から算出されるガスバリアー層の表面からの距離を採用することができる。また、このようなXPSデプスプロファイル測定に際して採用するスパッタ法としては、エッチングイオン種としてアルゴン(Ar+)を用いた希ガスイオンスパッタ法を採用し、そのエッチング速度(エッチングレート)を0.05nm/sec(SiO2熱酸化膜換算値)とすることが好ましい。
(About XPS depth profile)
In the gas barrier layer according to the present invention, a silicon distribution curve, an oxygen distribution curve, a carbon distribution curve, a distribution curve of oxygen-carbon total, etc. in the layer thickness direction are measured by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), argon, etc. By using together with the rare gas ion sputtering, it is possible to create by so-called XPS depth profile measurement in which surface composition analysis is sequentially performed while exposing the inside of the sample. In the distribution curve obtained by such XPS depth profile measurement, for example, as illustrated in FIG. 6, the ordinate represents the atomic ratio (unit: at%) of each element, and the abscissa represents the etching time (sputtering time) Can be created. In addition, in the distribution curve of the element in which the horizontal axis represents the etching time, the etching time generally correlates with the distance from the surface of the gas barrier layer in the layer thickness direction of the gas barrier layer in the layer thickness direction. "The distance from the surface of the gas barrier layer in the layer thickness direction of the gas barrier layer", the distance from the surface of the gas barrier layer calculated from the relationship between the etching rate and the etching time employed in the XPS depth profile measurement Can be adopted. Further, as a sputtering method employed for such XPS depth profile measurement, a rare gas ion sputtering method using argon (Ar + ) as an etching ion species is employed, and the etching rate (etching rate) is 0.05 nm / It is preferable to set sec (SiO 2 thermal oxide film equivalent value).
また、本発明においては、膜面全体において均一で、かつ優れたガスバリアー性を有するガスバリアー層を形成するという観点から、ガスバリアー層が膜面方向(ガスバリアー層の表面に平行な方向)において実質的に一様であることが好ましい。本発明において、ガスバリアー層が膜面方向において実質的に一様とは、XPSデプスプロファイル測定によりガスバリアー層の膜面の任意の二か所の測定箇所について前記酸素分布曲線、前記炭素分布曲線及び前記酸素−炭素合計の分布曲線を作成した場合に、その任意の二か所の測定箇所において得られる炭素分布曲線が持つ極値の数が同じであり、それぞれの炭素分布曲線における炭素の原子比率の最大値及び最小値の差の絶対値が、互いに同じであるか若しくは5at%以内の差であることをいう。 In the present invention, from the viewpoint of forming a gas barrier layer having uniform and excellent gas barrier properties over the entire film surface, the gas barrier layer is in the film surface direction (direction parallel to the surface of the gas barrier layer) Preferably substantially uniform. In the present invention, if the gas barrier layer is substantially uniform in the film surface direction, the oxygen distribution curve and the carbon distribution curve are measured for any two measurement points on the film surface of the gas barrier layer by XPS depth profile measurement. And when the oxygen-carbon total distribution curve is created, the number of extremums possessed by the carbon distribution curve obtained at any two measurement points is the same, and the carbon atoms in each carbon distribution curve The absolute value of the difference between the maximum value and the minimum value of the ratio is the same as or within 5 at% of each other.
本発明のガスバリアーフィルムは、本発明で規定する前記(1)〜(4)を全て満たすガスバリアー層を少なくとも1層備えることが好ましいが、そのような条件を満たす層を、2層以上を備えていてもよい。さらに、このようなガスバリアー層を2層以上備える場合には、複数のガスバリアー層の材質は、同一であってもよく、異なっていてもよい。また、このようなガスバリアー層を2層以上備える場合には、このようなガスバリアー層は前記基材の一方の表面上に形成されていてもよく、前記基材の両方の表面上に形成されていてもよい。また、このような複数のガスバリアー層としては、ガスバリアー性を必ずしも有しないガスバリアー層を含んでいてもよい。 The gas barrier film of the present invention preferably comprises at least one gas barrier layer satisfying all the above (1) to (4) defined in the present invention, but two or more layers satisfying such conditions are preferably used. You may have. Furthermore, when two or more such gas barrier layers are provided, the materials of the plurality of gas barrier layers may be the same or different. When two or more such gas barrier layers are provided, such a gas barrier layer may be formed on one surface of the substrate, and is formed on both surfaces of the substrate. It may be done. In addition, such a plurality of gas barrier layers may include a gas barrier layer that does not necessarily have gas barrier properties.
(ガスバリアー層の厚さ)
本発明に係るガスバリアー層の厚さは、5〜3000nmの範囲内であることが好ましく、10〜2000nmの範囲内であることより好ましく、100〜1000nmの範囲内であることが特に好ましい。ガスバリアー層の厚さが前記範囲内であれば、酸素ガスバリアー性、水蒸気バリアー性等のガスバリアー性に優れ、屈曲によるガスバリアー性の低下がみられない。
(Thickness of gas barrier layer)
The thickness of the gas barrier layer according to the present invention is preferably in the range of 5 to 3000 nm, more preferably in the range of 10 to 2000 nm, and particularly preferably in the range of 100 to 1000 nm. If the thickness of the gas barrier layer is within the above range, the gas barrier properties such as oxygen gas barrier properties and water vapor barrier properties are excellent, and no decrease in the gas barrier properties due to bending is observed.
また、本発明のガスバリアーフィルムが複数のガスバリアー層を備える場合には、それらのガスバリアー層の厚さのトータルの値は、通常10〜10000nmの範囲であり、10〜5000nmの範囲であることが好ましく、100〜3000nmの範囲であることより好ましく、200〜2000nmの範囲であることが特に好ましい。ガスバリアー層の厚さの合計値が前記範囲内であると、酸素ガスバリアー性、水蒸気バリアー性等のガスバリアー性が十分であり、屈曲によりガスバリアー性も低下しにくい傾向にある。 Moreover, when the gas barrier film of the present invention comprises a plurality of gas barrier layers, the total value of the thickness of the gas barrier layer is usually in the range of 10 to 10000 nm, and in the range of 10 to 5000 nm. Is preferable, and the range of 100 to 3000 nm is more preferable, and the range of 200 to 2000 nm is particularly preferable. When the total value of the thickness of the gas barrier layer is within the above range, gas barrier properties such as oxygen gas barrier properties and water vapor barrier properties are sufficient, and the gas barrier properties also tend to be less likely to be deteriorated by bending.
(ガスバリアー層の形成方法)
本発明に係るガスバリアー層は、磁場を印加したローラー間に放電空間を有する放電プラズマ化学気相成長法により、樹脂基材上に形成することを特徴とする。
(Method of forming gas barrier layer)
The gas barrier layer according to the present invention is characterized in that it is formed on a resin substrate by a discharge plasma chemical vapor deposition method having a discharge space between rollers to which a magnetic field is applied.
より詳しくは、本発明に係るガスバリアー層は、磁場を印加したローラー間放電プラズマ処理装置を用い、樹脂基材を一対の成膜ローラーに巻き回し、一対の成膜ローラー間に成膜ガスを供給しながらプラズマ放電してプラズマ化学気相成長法により形成される層である。また、このように一対の成膜ローラー間に磁場を印加しながら放電する際には、一対の成膜ローラー間の極性を交互に反転させることが好ましい。更に、このようなプラズマ化学気相成長法に用いる成膜ガスとしては、有機ケイ素化合物を含む原料ガスと酸素ガスとを用い、その成膜ガス中の酸素ガスの含有量は、成膜ガス中の有機ケイ素化合物の全量を完全酸化するのに必要な理論酸素量以下であることが好ましい。また、本発明のガスバリアーフィルムにおいては、ガスバリアー層が連続的な成膜プロセスにより形成することが好ましい態様である。 More specifically, in the gas barrier layer according to the present invention, a resin base material is wound around a pair of film forming rollers using a roller-to-roller discharge plasma treatment apparatus to which a magnetic field is applied, and a film forming gas is interposed between the pair of film forming rollers. It is a layer formed by plasma chemical vapor deposition with plasma discharge while being supplied. Further, when discharging while applying a magnetic field between the pair of film forming rollers as described above, it is preferable to alternately reverse the polarity between the pair of film forming rollers. Furthermore, as a film forming gas used in such a plasma chemical vapor deposition method, a source gas containing an organic silicon compound and an oxygen gas are used, and the content of the oxygen gas in the film forming gas is equal to that in the film forming gas. It is preferable that the theoretical amount of oxygen necessary for complete oxidation of the total amount of the organosilicon compound of In the gas barrier film of the present invention, it is a preferred embodiment that the gas barrier layer is formed by a continuous film forming process.
次に、本発明のガスバリアーフィルムの製造方法について説明する。 Next, the manufacturing method of the gas barrier film of this invention is demonstrated.
本発明のガスバリアーフィルムは、磁場を印加したローラー間に放電空間を有する放電プラズマ処理装置を用い、樹脂基材表面に形成したケイ素濃度傾斜構造を有するハードコート層上に、ガスバリアー層を形成させることにより製造する。 The gas barrier film of the present invention forms a gas barrier layer on a hard coat layer having a silicon concentration gradient structure formed on the surface of a resin substrate using a discharge plasma processing apparatus having a discharge space between rollers to which a magnetic field is applied. Manufactured by
本発明に係るガスバリアー層においては、炭素原子比率が濃度勾配を有し、かつ層内で連続的に変化する層を形成するため、磁場を印加したローラー間に放電空間を有する放電プラズマ化学気相成長法を用いることを特徴としている。 In the gas barrier layer according to the present invention, in order to form a layer in which the carbon atom ratio has a concentration gradient and continuously changes in the layer, a discharge plasma chemical gas having a discharge space between rollers to which a magnetic field is applied. It is characterized by using the phase growth method.
本発明に係る磁場を印加したローラー間に放電空間を有する放電プラズマ化学気相成長法(以下、プラズマCVD法ともいう。)においては、プラズマを発生させる際に、複数の成膜ローラー間に磁場を印加しながら、形成した放電空間にプラズマ放電を発生させる方法であり、本発明では一対の成膜ローラーを用い、その一対の成膜ローラーのそれぞれにハードコート層を有する樹脂基材を巻き回して、当該一対の成膜ローラー間に、磁場を印加した状態で放電してプラズマを発生させることが好ましい。このようにして、一対の成膜ローラーを用い、その一対の成膜ローラー上に樹脂基材を巻き回して、かかる一対の成膜ローラー間にプラズマ放電することにより、樹脂基材と成膜ローラーとの間の距離が変化することによって、前記炭素原子比率が濃度勾配を有し、かつ層内で連続的に変化するようなガスバリアー層を形成することが可能となる。 In the discharge plasma chemical vapor deposition method (hereinafter, also referred to as plasma CVD method) having a discharge space between rollers to which a magnetic field according to the present invention is applied, a magnetic field is generated between a plurality of film forming rollers when generating plasma. Is a method of generating plasma discharge in the formed discharge space while applying a voltage, and in the present invention, a pair of film forming rollers are used, and a resin base material having a hard coat layer is wound around each of the pair of film forming rollers. Preferably, plasma is generated by discharging in a state where a magnetic field is applied between the pair of film forming rollers. In this manner, the resin base material is wound on the pair of film forming rollers using the pair of film forming rollers, and plasma discharge is performed between the pair of film forming rollers to form the resin base material and the film forming roller. By changing the distance between them, it is possible to form a gas barrier layer in which the carbon atom ratio has a concentration gradient and continuously changes in the layer.
また、成膜時に一方の成膜ローラー上に存在する樹脂基材のハードコート層表面部分上に成膜しつつ、もう一方の成膜ローラー上に存在する樹脂基材のハードコート層表面部分上にも同時に成膜することが可能となって、効率よく薄膜を製造できるばかりか、成膜レートを倍にでき、なおかつ、同じ構造の膜を成膜できるので前記炭素分布曲線における極値を少なくとも倍増させることが可能となり、効率よく上記条件(1)〜(4)を全て満たす層を形成することが可能となる。 In addition, while forming a film on the hard coat layer surface portion of the resin base existing on one film forming roller at the time of film formation, on the hard coat layer surface portion of the resin base existing on the other film forming roller As well as being able to form a film simultaneously, not only can thin films be produced efficiently, it is also possible to double the film forming rate, and films of the same structure can also be formed, so at least the extremum in the carbon distribution curve. It becomes possible to double, and it becomes possible to form a layer which satisfy | fills the said conditions (1)-(4) efficiently efficiently.
また、本発明のガスバリアーフィルムは、生産性の観点から、ロール・to・ロール方式で前記樹脂基材のハードコート層の表面上に前記ガスバリアー層を形成させることが好ましい。 In the gas barrier film of the present invention, it is preferable to form the gas barrier layer on the surface of the hard coat layer of the resin substrate by a roll-to-roll method from the viewpoint of productivity.
また、このようなプラズマ化学気相成長法によりガスバリアーフィルムを製造する際に適用可能な装置としては、特に制限されないが、少なくとも一対の磁場を印加する装置を具備した成膜ローラーと、プラズマ電源とを備え、かつ一対の成膜ローラー間において放電することが可能な構成となっている装置であることが好ましく、例えば、図5に示す製造装置を用いた場合には、プラズマ化学気相成長法を利用しながらロール・to・ロール方式で、例えば、後述する図7に示すような連続工程を用いて、樹脂基材上に、ハードコート層、ガスバリアー層及び第2のガスバリアー層を順次積層してガスバリアーフィルムを製造することができる。 Also, an apparatus applicable when manufacturing a gas barrier film by such a plasma chemical vapor deposition method is not particularly limited, but a film forming roller equipped with an apparatus for applying at least a pair of magnetic fields, a plasma power source And is configured to be capable of discharging between a pair of film forming rollers. For example, when using the manufacturing apparatus shown in FIG. 5, plasma chemical vapor deposition is preferable. The hard coat layer, the gas barrier layer and the second gas barrier layer are formed on the resin base material by using a continuous process as shown in FIG. A gas barrier film can be manufactured by sequentially laminating.
以下、図5を参照しながら、本発明のガスバリアーフィルムの製造方法について、詳細に説明する。なお、図5は、本発明のガスバリアーフィルムを製造する際に好適に利用することが可能な磁場を印加したローラー間放電プラズマCVD装置の一例を示す模式図である。以下の説明における樹脂基材(F2)とは、本発明に係るハードコート層(3)を有する樹脂基材(2)をいう。 Hereinafter, the method for producing the gas barrier film of the present invention will be described in detail with reference to FIG. In addition, FIG. 5 is a schematic diagram which shows an example of the discharge plasma CVD apparatus between rollers which applied the magnetic field which can be utilized suitably when manufacturing the gas barrier film of this invention. The resin base material (F2) in the following description refers to a resin base material (2) having a hard coat layer (3) according to the present invention.
図5に示す磁場を印加したローラー間に放電空間を有する放電プラズマCVD装置(30、以下、プラズマCVD装置ともいう。)は、主には、送り出しローラー(11)と、搬送ローラー(21)、(22)、(23)及び(24)と、成膜ローラー(31)及び(32)と、成膜ガス供給管(41)と、プラズマ発生用電源(51)と、成膜ローラー(31)及び(32)の内部に設置された磁場発生装置(61)及び(62)と、巻取りローラー(71)とを備えている。また、このようなプラズマCVD製造装置(30)においては、少なくとも成膜ローラー(31)及び(32)と、成膜ガス供給管(41)と、プラズマ発生用電源(51)と、磁場発生装置(61)及び(62)とが、後述の図7に示すような真空チャンバー(72)内に配置されている。更に、このようなプラズマCVD製造装置(30)において、図7に示すように、真空チャンバー(72)は、真空ポンプ(72)に接続されており、この真空ポンプ(73)により真空チャンバー(72)内の圧力を適宜調整することが可能となっている。 A discharge plasma CVD apparatus (30, hereinafter also referred to as a plasma CVD apparatus) having a discharge space between rollers to which a magnetic field is applied as shown in FIG. 5 mainly includes a delivery roller (11), a transport roller (21), (22), (23) and (24), film forming rollers (31) and (32), film forming gas supply pipe (41), power source for plasma generation (51), film forming roller (31) And (32), and includes a magnetic field generator (61) and (62) installed inside, and a take-up roller (71). Further, in such a plasma CVD manufacturing apparatus (30), at least the film forming rollers (31) and (32), the film forming gas supply pipe (41), the plasma generating power supply (51), and the magnetic field generating apparatus (61) and (62) are disposed in a vacuum chamber (72) as shown in FIG. 7 described later. Furthermore, in such a plasma CVD manufacturing apparatus (30), as shown in FIG. 7, the vacuum chamber (72) is connected to a vacuum pump (72), and the vacuum chamber (72) is connected by the vacuum pump (73). It is possible to adjust the pressure in) properly.
このようなプラズマCVD製造装置(30)においては、一対の成膜ローラー(成膜ローラー(31)と成膜ローラー(32))を一対の対向電極として機能させることが可能となるように、各成膜ローラーがそれぞれプラズマ発生用電源51に接続されている。一対の成膜ローラー(成膜ローラー(31)と成膜ローラー(32))に、プラズマ発生用電源(51)より電力を供給することにより、成膜ローラー(31)と成膜ローラー(32)との間の空間に放電することが可能となり、これにより成膜ローラー(31)と成膜ローラー(32)との間の空間(以下、この空間を放電空間ともいう。)にプラズマを発生させることができる。なお、このように、一対の成膜ローラー(31)及び成膜ローラー(32)を電極として利用することになるため、電極として利用可能な材質や設計を適宜変更すればよい。また、このようなプラズマCVD製造装置(30)においては、一対の成膜ローラー(成膜ローラー(31)及び(32))は、その中心軸が同一平面上においてほぼ平行となるようにして配置されていることが好ましい。このようにして、一対の成膜ローラー(成膜ローラー(31)及び(32))を配置することにより、成膜レートを倍にでき、なおかつ、同じ構造の膜を成膜できるので前記炭素分布曲線における極値を少なくとも倍増させることが可能となる。 In such a plasma CVD manufacturing apparatus (30), each film forming roller (film forming roller (31) and film forming roller (32)) can be functioned as a pair of opposed electrodes. The film forming rollers are connected to the plasma generation power source 51, respectively. The film forming roller (31) and the film forming roller (32) are supplied with power from the plasma generation power supply (51) to the pair of film forming rollers (film forming roller (31) and film forming roller (32)). It is possible to discharge into the space between them, thereby generating plasma in the space between the film forming roller (31) and the film forming roller (32) (hereinafter, this space is also referred to as a discharge space). be able to. In addition, since a pair of film-forming roller (31) and film-forming roller (32) will be used as an electrode in this way, the material and design that can be used as an electrode may be changed appropriately. Further, in such a plasma CVD manufacturing apparatus (30), the pair of film forming rollers (film forming rollers (31) and (32)) are arranged such that their central axes are substantially parallel on the same plane Is preferred. By thus arranging the pair of film forming rollers (film forming rollers (31) and (32)), the film forming rate can be doubled, and a film having the same structure can be formed, so the carbon distribution It is possible to at least double the extrema in the curve.
また、成膜ローラー(31)及び成膜ローラー(32)の内部には、成膜ローラーが回転しても、それ自体は回転しないようにして固定された磁場発生装置(61)及び(62)がそれぞれ設けられている。 In addition, even when the film forming roller rotates, the film forming roller (31) and the film forming roller (32) are fixed so that they do not rotate themselves. Are provided respectively.
さらに、成膜ローラー(31)及び成膜ローラー(32)は、適宜公知のローラーを用いることができる。成膜ローラー(31)及び(32)は、より効率よく薄膜を形成することができる観点から、直径が同一のローラーを使うことが好ましい。また、成膜ローラー(31)及び(32)の直径は、放電条件、チャンバーのスペース等の観点から、直径として300〜1000mmφの範囲内が好ましく、特に300〜700mmφの範囲内が好ましい。ローラーの直径が300mmφ以上であれば、プラズマ放電空間が小さくなることがないため生産性の劣化もなく、短時間でプラズマ放電の全熱量がフィルムにかかることを回避でき、残留応力が大きくなりにくく好ましい。一方、ローラーの直径が1000mmφ以下であれば、装置が大型化せず、プラズマ放電空間の均一性等も含めて装置設計上、実用性を保持することができるため好ましい。 Furthermore, the film-forming roller (31) and the film-forming roller (32) can use a well-known roller suitably. The film forming rollers (31) and (32) are preferably rollers having the same diameter from the viewpoint of being able to form a thin film more efficiently. Further, the diameters of the film forming rollers (31) and (32) are preferably in the range of 300 to 1000 mm in diameter, particularly preferably in the range of 300 to 700 mm in diameter, from the viewpoint of discharge conditions, chamber space and the like. If the diameter of the roller is 300 mmφ or more, the plasma discharge space does not become small, there is no deterioration in productivity, and it is possible to avoid that the total heat of plasma discharge is applied to the film in a short time, residual stress does not easily increase preferable. On the other hand, if the diameter of the roller is 1000 mmφ or less, the size of the apparatus is not increased, and practicability can be maintained including the uniformity of the plasma discharge space and the like, which is preferable.
また、このようなプラズマCVD製造装置(30)に用いる送り出しローラー(11)及び搬送ローラー(21)、(22)、(23)及び(24)としては、公知のローラーを適宜選択して用いることができる。また、巻取りローラー(71)としても、ガスバリアー層を形成した樹脂基材(F3)を巻き取ることが可能なものであればよく、特に制限されず、適宜公知のローラーを用いることができる。 Also, as the delivery roller (11) and the transport rollers (21), (22), (23) and (24) used for such a plasma CVD production apparatus (30), known rollers should be appropriately selected and used. Can. In addition, the winding roller (71) may be any roller capable of winding up the resin base material (F3) on which the gas barrier layer is formed, and is not particularly limited, and a known roller can be appropriately used. .
成膜ガス供給管(41)としては、原料ガス及び酸素ガスを所定の速度で供給又は排出することが可能なものを用いることができる。さらに、プラズマ発生用電源(51)としては、従来公知のプラズマ発生装置の電源を用いることができる。このようなプラズマ発生用電源(51)は、これに接続された成膜ローラー(31)と成膜ローラー(32)に電力を供給して、これらを放電のための対向電極として利用することを可能とする。プラズマ発生用電源(51)としては、より効率よくプラズマCVD法を実施することが可能となることから、一対の成膜ローラーの極性を交互に反転させることが可能なもの(交流電源など)を利用することが好ましい。また、プラズマ発生用電源(51)は、より効率よくプラズマCVD法を実施することが可能となることから、印加電力を100W〜10kWの範囲内とすることができ、かつ交流の周波数を50Hz〜500kHzの範囲内とすることが可能なものであることがより好ましい。また、磁場発生装置(61)及び(62)としては、適宜公知の磁場発生装置を用いることができる。 As the film forming gas supply pipe (41), one capable of supplying or discharging a source gas and an oxygen gas at a predetermined speed can be used. Furthermore, as a power supply (51) for plasma generation, the power supply of a conventionally well-known plasma generation apparatus can be used. Such a plasma generation power source (51) supplies electric power to the film forming roller (31) and the film forming roller (32) connected thereto, and uses them as an opposing electrode for discharge. To be possible. As the power source for plasma generation (51), it is possible to carry out the plasma CVD method more efficiently, and therefore, it is possible to alternately reverse the polarity of the pair of film forming rollers (AC power source etc.) It is preferred to use. Further, since the plasma generation power source (51) can perform the plasma CVD method more efficiently, the applied power can be in the range of 100 W to 10 kW, and the frequency of the alternating current is 50 Hz to More preferably, it can be in the range of 500 kHz. Further, as the magnetic field generators (61) and (62), known magnetic field generators can be used as appropriate.
図5に示すようなプラズマCVD装置(30)を用いて、例えば、原料ガスの種類、プラズマ発生装置の電極ドラムの電力、磁場発生装置の強度、真空チャンバー内の圧力、成膜ローラーの直径、並びに、樹脂基材の搬送速度を適宜調整することにより、本発明のガスバリアーフィルムを製造することができる。すなわち、図5に示すプラズマCVD装置(30)を用いて、成膜ガス(原料ガス等)を成膜ガス供給管(41)より真空チャンバー内に供給しつつ、一対の成膜ローラー(成膜ローラー(31)及び(32))間に、磁場を印加しながらプラズマ放電を発生させることにより、成膜ガス(原料ガス等)がプラズマによって分解され、成膜ローラー(31)上の樹脂基材(F2)の表面上並びに成膜ローラー(32)上の樹脂基材(F2)の表面上に、本発明に係るガスバリアー層がプラズマCVD法により形成される。なお、このような成膜に際しては、樹脂基材(F2)が送り出しローラー(11)や成膜ローラー(31)等で搬送することにより、ロール・ツー・ロール方式の連続的な成膜プロセスにより樹脂基材(F2)の表面上に前記ガスバリアー層の形成が可能となる。 Using a plasma CVD apparatus (30) as shown in FIG. 5, for example, type of source gas, power of electrode drum of plasma generator, strength of magnetic field generator, pressure in vacuum chamber, diameter of film forming roller, And the gas barrier film of this invention can be manufactured by adjusting the conveyance speed of a resin base material suitably. That is, using the plasma CVD apparatus (30) shown in FIG. 5, a film forming gas (raw material gas etc.) is supplied from the film forming gas supply pipe (41) into the vacuum chamber, and a pair of film forming rollers (film forming By applying a magnetic field between the rollers (31) and (32) and generating plasma discharge, the film forming gas (raw material gas etc.) is decomposed by plasma, and the resin base on the film forming roller (31) The gas barrier layer according to the present invention is formed on the surface of (F2) and the surface of the resin base (F2) on the film forming roller (32) by plasma CVD. In addition, in the case of such film formation, the resin base material (F2) is conveyed by the delivery roller (11), the film formation roller (31), etc., so that a continuous film formation process of roll-to-roll method is performed. The gas barrier layer can be formed on the surface of the resin base (F2).
〈原料ガス〉
本発明に係るガスバリアー層の形成に用いる成膜ガスを構成する原料ガスは、少なくともケイ素を含有する有機ケイ素化合物を用いることを特徴とする。
Raw material gas
The raw material gas which comprises the film-forming gas used for formation of the gas barrier layer which concerns on this invention is characterized by using the organosilicon compound containing at least silicon.
本発明に適用可能な有機ケイ素化合物としては、例えば、ヘキサメチルジシロキサン、1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン、ビニルトリメチルシラン、メチルトリメチルシラン、ヘキサメチルジシラン、メチルシラン、ジメチルシラン、トリメチルシラン、ジエチルシラン、プロピルシラン、フェニルシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、オクタメチルシクロテトラシロキサン等が挙げられる。これらの有機ケイ素化合物の中でも、成膜での取り扱い及び得られるガスバリアー層のガスバリアー性等の観点から、ヘキサメチルジシロキサン、1,1,3,3−テトラメチルジシロキサンが好ましい。また、これらの有機ケイ素化合物は、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。 Examples of the organosilicon compound applicable to the present invention include hexamethyldisiloxane, 1,1,3,3-tetramethyldisiloxane, vinyltrimethylsilane, methyltrimethylsilane, hexamethyldisilane, methylsilane, dimethylsilane, and trimethyl. Silane, diethylsilane, propylsilane, phenylsilane, vinyltriethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, octamethylcyclotetrasiloxane and the like can be mentioned. Among these organosilicon compounds, hexamethyldisiloxane and 1,1,3,3-tetramethyldisiloxane are preferable from the viewpoint of handling during film formation and gas barrier properties of the gas barrier layer to be obtained. Moreover, these organosilicon compounds can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
また、成膜ガスは、原料ガスの他に反応ガスとして、酸素ガスを含有することを特徴とする。酸素ガスは、前記原料ガスと反応して酸化物等の無機化合物となるガスである。 In addition to the source gas, the film formation gas is characterized in that it contains an oxygen gas as a reaction gas. The oxygen gas is a gas that reacts with the source gas and becomes an inorganic compound such as an oxide.
成膜ガスとしては、前記原料ガスを真空チャンバー内に供給するために、必要に応じて、キャリアガスを用いてもよい。さらに、成膜ガスとしては、プラズマ放電を発生させるために、必要に応じて、放電用ガスを用いてもよい。このようなキャリアガス及び放電用ガスとしては、適宜公知のものを使用することができ、例えば、ヘリウム、アルゴン、ネオン、キセノン等の希ガスや水素ガスを用いることができる。 As a film forming gas, a carrier gas may be used as needed to supply the source gas into the vacuum chamber. Furthermore, as a film-forming gas, a discharge gas may be used as necessary to generate plasma discharge. As such carrier gas and discharge gas, known ones can be appropriately used. For example, a rare gas such as helium, argon, neon, xenon, or hydrogen gas can be used.
このような成膜ガスが、ケイ素を含有する有機ケイ素化合物を含む原料ガスと酸素ガスより構成される場合、原料ガスと酸素ガスの比率としては、原料ガスと酸素ガスとを完全に反応させるために理論上必要となる酸素ガスの量の比率よりも、酸素ガスの比率を過剰にし過ぎないことが好ましい。酸素ガスの比率を過剰にし過ぎてしまうと、本発明で目的とするガスバリアー層が得られにくい。よって、所望の元素プロファイルを有するバリアー性フィルムを得る上では、酸素ガス比率としては、成膜ガス中の有機ケイ素化合物の全量を完全酸化するのに必要な理論酸素量以下とすることが好ましい。 When such a film forming gas is composed of a source gas containing an organosilicon compound containing silicon and an oxygen gas, the source gas and the oxygen gas are completely reacted with each other as the ratio of the source gas and the oxygen gas. It is preferable not to make the ratio of the oxygen gas too much excess over the ratio of the amount of oxygen gas that is theoretically required. If the ratio of oxygen gas is excessive, it is difficult to obtain the gas barrier layer aimed in the present invention. Therefore, in order to obtain a barrier film having a desired elemental profile, it is preferable that the oxygen gas ratio be equal to or less than the theoretical oxygen amount necessary to completely oxidize the total amount of the organosilicon compound in the film forming gas.
以下、代表例として、原料ガスとしてのヘキサメチルジシロキサン(有機ケイ素化合物、略称:HMDSO、化学式:(CH3)6Si2O)と、反応ガスである酸素(O2)の系について説明する。 Hereinafter, as a representative example, a system of hexamethyldisiloxane (organic silicon compound, abbreviated: HMDSO, chemical formula: (CH 3 ) 6 Si 2 O) as a source gas and oxygen (O 2 ) as a reaction gas will be described. .
原料ガスとしてのヘキサメチルジシロキサン(HMDSO、(CH3)6Si2O)と、反応ガスである酸素(O2)とを含有する成膜ガスを、プラズマCVD法により反応させてケイ素−酸素系の薄膜を形成する場合、その成膜ガスにより下記反応式(1)で示される反応が起こり、二酸化ケイ素SiO2からなる薄膜が形成される。 A film forming gas containing hexamethyldisiloxane (HMDSO, (CH 3 ) 6 Si 2 O) as a raw material gas and oxygen (O 2 ) as a reaction gas is reacted by plasma CVD to obtain silicon-oxygen When forming a thin film of a system, a reaction represented by the following reaction formula (1) occurs by the film forming gas, and a thin film made of silicon dioxide SiO 2 is formed.
反応式(1)
(CH3)6Si2O+12O2→6CO2+9H2O+2SiO2
このような反応においては、ヘキサメチルジシロキサン1モルを完全酸化するのに必要な酸素量は12モルである。そのため、成膜ガス中に、ヘキサメチルジシロキサン1モルに対し、酸素を12モル以上含有させて完全に反応させた場合には、均一な二酸化ケイ素膜が形成されてしまうため、原料のガス流量比を理論比である完全反応の原料比以下の流量に制御して、非完全反応を遂行させる。すなわち、ヘキサメチルジシロキサン1モルに対して酸素量を化学量論比の12モルより少なく設定する必要がある。
Reaction formula (1)
(CH 3 ) 6 Si 2 O + 12 O 2 → 6 CO 2 + 9 H 2 O + 2 SiO 2
In such a reaction, the amount of oxygen required to completely oxidize one mole of hexamethyldisiloxane is 12 moles. Therefore, if 12 moles or more of oxygen is contained in the film forming gas with respect to 1 mole of hexamethyldisiloxane and a complete reaction is caused, a uniform silicon dioxide film is formed, so the gas flow rate of the raw material The ratio is controlled to a flow rate equal to or less than the theoretical reaction ratio of the complete reaction to carry out the incomplete reaction. That is, it is necessary to set the amount of oxygen to less than 12 moles of the stoichiometric ratio with respect to 1 mole of hexamethyldisiloxane.
なお、実際のプラズマCVD装置(30)のチャンバー内の反応では、原料のヘキサメチルジシロキサンと反応ガスである酸素は、ガス供給部から成膜領域へ供給されて成膜されるので、反応ガスの酸素のモル量(流量)が原料のヘキサメチルジシロキサンのモル量(流量)の12倍のモル量(流量)であったとしても、現実には完全に反応を進行させることはできず、酸素の含有量を化学量論比に比して大過剰に供給して初めて反応が完結すると考えられる。例えば、プラズマCVD法により完全酸化させて酸化ケイ素膜を形成するためには、酸素のモル量(流量)を原料のヘキサメチルジシロキサンのモル量(流量)の20倍以上程度とする場合もある。そのため、原料のヘキサメチルジシロキサンのモル量(流量)に対する酸素のモル量(流量)は、化学量論比である12倍量以下(より好ましくは、10倍以下)の量であることが好ましい。このような比でヘキサメチルジシロキサン及び酸素を含有させることにより、完全に酸化されなかったヘキサメチルジシロキサン中の炭素原子や水素原子がガスバリアー層中に取り込まれ、所望の元素プロファイルを有するガスバリアー層を形成することが可能となり、バリアー性及び耐屈曲に優れたガスバリアーフィルムを得ることが可能となる。 In the actual reaction in the chamber of the plasma CVD apparatus (30), since the raw material hexamethyldisiloxane and the oxygen as the reaction gas are supplied from the gas supply unit to the film formation region, the reaction gas is formed. Even if the molar amount (flow rate) of oxygen is 12 times the molar amount (flow rate) of the molar amount (flow rate) of the raw material hexamethyldisiloxane, the reaction can not actually be completely advanced. It is considered that the reaction is completed only when the oxygen content is supplied in a large excess relative to the stoichiometric ratio. For example, in order to form a silicon oxide film by complete oxidation by plasma CVD, the molar amount (flow rate) of oxygen may be about 20 times or more the molar amount (flow rate) of hexamethyldisiloxane as a raw material. . Therefore, it is preferable that the molar amount (flow rate) of oxygen to the molar amount (flow rate) of hexamethyldisiloxane as the raw material is 12 times or less (more preferably, 10 times or less) as the stoichiometric ratio. . By containing hexamethyldisiloxane and oxygen at such a ratio, carbon atoms and hydrogen atoms in hexamethyldisiloxane not completely oxidized are taken into the gas barrier layer, and a gas having a desired elemental profile It becomes possible to form a barrier layer, and it becomes possible to obtain a gas barrier film excellent in barrier property and bending resistance.
なお、成膜ガス中のヘキサメチルジシロキサンのモル量(流量)に対する酸素のモル量(流量)が少なすぎると、酸化されなかった炭素原子や水素原子がガスバリアー層中に過剰に取り込まれることになる。この場合、ガスバリアー膜の透明性が低下して、ガスバリアーフィルムは、電子デバイス、例えば、有機ELデバイスや有機薄膜太陽電池などのような透明性を必要とするデバイス用のフレキシブル基板には利用できなくなってしまう。 If the molar amount (flow rate) of oxygen with respect to the molar amount (flow rate) of hexamethyldisiloxane in the film forming gas is too small, carbon atoms and hydrogen atoms which are not oxidized are excessively taken into the gas barrier layer. become. In this case, the transparency of the gas barrier film is reduced, and the gas barrier film is used for a flexible substrate for an electronic device, for example, a device requiring transparency such as an organic EL device or an organic thin film solar cell. It will not be possible.
このような観点から、成膜ガス中のヘキサメチルジシロキサンのモル量(流量)に対する酸素のモル量(流量)の下限は、ヘキサメチルジシロキサンのモル量(流量)の0.1倍より多い量とすることが好ましく、0.5倍より多い量とすることがより好ましい。 From such a viewpoint, the lower limit of the molar amount (flow rate) of oxygen to the molar amount (flow rate) of hexamethyldisiloxane in the film forming gas is greater than 0.1 times the molar amount (flow rate) of hexamethyldisiloxane Preferably, the amount is more than 0.5 times.
〈真空度〉
真空チャンバー内の圧力(真空度)は、原料ガスの種類等に応じて適宜調整することができるが、0.5〜100Paの範囲内とすることが好ましい。
<Degree of vacuum>
The pressure (degree of vacuum) in the vacuum chamber can be appropriately adjusted according to the type of the source gas and the like, but is preferably in the range of 0.5 to 100 Pa.
〈ローラー成膜〉
図5に示すようなプラズマCVD装置等を用いた放電プラズマ化学気相成長法においては、成膜ローラー(31)及び(32)間にプラズマ放電して放電空間を形成するため、プラズマ発生用電源(51)に接続された電極ドラム(図5においては、成膜ローラー(31)及び(32)に設置されている。)に印加する電力は、原料ガスの種類や真空チャンバー内の圧力等に応じて適宜調整することができるものであり、一概にいえるものでないが、0.1〜10kWの範囲内とすることが好ましい。
<Roller deposition>
In the discharge plasma chemical vapor deposition method using a plasma CVD apparatus or the like as shown in FIG. 5, a plasma discharge is generated between the film forming rollers (31) and (32) to form a discharge space. The power applied to the electrode drum (which is installed on the film forming rollers (31) and (32) in FIG. 5) connected to (51) depends on the type of source gas, the pressure in the vacuum chamber, etc. Although it can adjust suitably according to, and it can not generally say, it is preferable to carry out within the range of 0.1-10 kW.
このような範囲の印加電力であれば、パーティクル(不正粒子)の発生をある程度抑制することはできるが、特定の印加電力条件あるいは樹脂基材温度範囲になると、パーティクルが発生するケースがあり、そのような場合、本発明に係る二酸化ケイ素粒子濃度の傾斜構造を備えたハードコート層を有する樹脂基材を適用することにより、例えば、パーティクルが発生した場合であっても、高温高湿環境下で保存した後の密着性の低下や、有機EL素子に適用した際のダークスポットの発生を防止することができる。また、熱で樹脂基材が溶けて、裸の成膜ローラー間に大電流の放電が発生することによる成膜ローラーに対する損傷等を防止することができる。 If the applied power in such a range, it is possible to suppress the generation of particles (illegal particles) to some extent, but when there is a specific applied power condition or resin resin temperature range, there are cases where particles are generated, In such a case, by applying a resin base having a hard coat layer having a graded structure of silicon dioxide particle concentration according to the present invention, for example, even when particles are generated, under a high temperature and high humidity environment It is possible to prevent the decrease in adhesion after storage and the occurrence of dark spots when applied to an organic EL element. Further, it is possible to prevent damage to the film forming roller due to the fact that the resin base material is melted by heat and a large current discharge occurs between the naked film forming rollers.
樹脂基材(F2)の搬送速度(ライン速度)は、原料ガスの種類や真空チャンバー内の圧力等に応じて適宜調整することができるが、0.25〜100m/minの範囲内とすることが好ましく、0.5〜20m/minの範囲内とすることがより好ましい。搬送速度が上記で規定する範囲内であれば、樹脂基材の熱等に起因する皺も発生し難く、形成されるガスバリアー層の厚さも十分に制御可能となる。 The conveyance speed (line speed) of the resin base material (F2) can be appropriately adjusted according to the type of raw material gas, the pressure in the vacuum chamber, etc., but should be in the range of 0.25 to 100 m / min. Is preferable, and it is more preferable to set it in the range of 0.5 to 20 m / min. If the transport speed is within the range specified above, wrinkles due to the heat of the resin base and the like are not easily generated, and the thickness of the formed gas barrier layer can be sufficiently controlled.
以上のようにして形成される本発明に係るガスバリアー層の一例として、XPSデプスプロファイルによる層の厚さ方向の各元素プロファイルを図6に示す。 As an example of the gas barrier layer according to the present invention formed as described above, each element profile in the thickness direction of the layer according to the XPS depth profile is shown in FIG.
図6は、本発明に係るガスバリアー層のケイ素分布曲線、酸素分布曲線及び炭素分布曲線の一例を示すグラフである。 FIG. 6 is a graph showing an example of a silicon distribution curve, an oxygen distribution curve and a carbon distribution curve of the gas barrier layer according to the present invention.
図6において、符号A〜Dは、Aが炭素分布曲線、Bがケイ素分布曲線、Cが酸素分布曲線、Dが酸素炭素分布曲線を表す。 In FIG. 6, symbols A to D represent a carbon distribution curve, B a silicon distribution curve, C an oxygen distribution curve, and D an oxygen carbon distribution curve.
図6に示すグラフであるように、本発明に係るガスバリアー層が、当該ガスバリアー層の炭素原子比率として、表面から垂直方向に89%までの範囲における炭素元素比率の最大値が20at%未満であり、かつ表面から垂直方向に89%までの範囲における炭素元素比率が濃度勾配を有し、かつ濃度が連続的に変化する構造を有していることが好ましい態様である(本発明の請求項5で規定する(1)項及び(2)項に該当する。)。 As the carbon gas ratio of the gas barrier layer according to the present invention, the maximum value of the carbon element ratio in the range up to 89% in the vertical direction from the surface is less than 20 at. It is a preferred embodiment that the carbon element ratio in the range of up to 89% in the vertical direction from the surface has a concentration gradient and has a structure in which the concentration changes continuously (claim of the present invention) It corresponds to (1) and (2) as defined in paragraph 5.)
また、当該ガスバリアー層の炭素原子比率として、表面に対し、垂直方向の90〜95%範囲において、炭素元素比率の最大値が、20at%以上であり、かつ炭素元素比率が連続的に増加する特性を有していることが好ましい(本発明の請求項5で規定する(3)項及び(4)項に該当する。)。 In addition, as the carbon atom ratio of the gas barrier layer, the maximum value of the carbon element ratio is 20 at% or more in the range of 90 to 95% in the direction perpendicular to the surface, and the carbon element ratio increases continuously. It is preferable to have the characteristics (applies to the items (3) and (4) defined in claim 5 of the present invention).
[第2のガスバリアー層]
本発明のガスバリアーフィルムにおいては、本発明に係る上記説明したガスバリアー層の上に、ポリシラザン含有液を湿式塗布方式により塗布及び乾燥し、形成された塗膜に波長200nm以下の真空紫外光(VUV光)を照射し、形成した塗膜に改質処理を施して、第2のガスバリアー層を形成することが好ましい。
[Second gas barrier layer]
In the gas barrier film of the present invention, a polysilazane-containing liquid is applied and dried by the wet coating method on the above-described gas barrier layer according to the present invention, and vacuum ultraviolet light of a wavelength of 200 nm or less It is preferable to form the second gas barrier layer by irradiating VUV light and modifying the formed coating film.
本発明において、第2のガスバリアー層を、本発明に係る磁場を印加したローラー間放電プラズマCVD法で設けたガスバリアー層(以下、第1のガスバリアー層ともいう。)上に形成することにより、既に形成されている第1のガスバリアー層の形成の際に生じた微小な欠陥部分を、上部から付与するポリシラザンより構成される第2のガスバリアー層成分で、レベリングして埋めることができ、ガスパージ等を効率的に防止し、更なるガスバリアー性と屈曲性を向上できる観点で好ましい。 In the present invention, the second gas barrier layer is formed on the gas barrier layer (hereinafter also referred to as the first gas barrier layer) provided by the inter-roller discharge plasma CVD method to which the magnetic field according to the present invention is applied. By the second gas barrier layer component composed of polysilazane to be applied from the upper side by leveling and filling the minute defect portion generated in the formation of the first gas barrier layer already formed It is preferable from the viewpoint of being able to efficiently prevent gas purge and the like and to further improve the gas barrier properties and flexibility.
第2のガスバリアー層の厚さは、1〜500nmの範囲内であることが好ましく、より好ましくは10〜300nmの範囲内である。第2のガスバリアー層の厚さが1nm以上であれば、所望のガスバリアー性能を発揮することができ、500nm以下であれば、緻密な酸窒化ケイ素膜でのクラックの発生等の膜質劣化を防止することができる。 The thickness of the second gas barrier layer is preferably in the range of 1 to 500 nm, more preferably in the range of 10 to 300 nm. If the thickness of the second gas barrier layer is 1 nm or more, desired gas barrier performance can be exhibited, and if it is 500 nm or less, film quality deterioration such as generation of cracks in a dense silicon oxynitride film It can be prevented.
〈ポリシラザン〉
本発明に係る第2のガスバリアー層の形成に用いるポリシラザンとは、分子構造内にケイ素−窒素結合を有するポリマーで、酸窒化ケイ素の前駆体となるポリマーであり、適用するポリシラザンとしては、特に制限はないが、下記一般式(1)で表される構造を有する化合物であることが好ましい。
<Polysilazane>
The polysilazane used to form the second gas barrier layer according to the present invention is a polymer having a silicon-nitrogen bond in the molecular structure and is a polymer to be a precursor of silicon oxynitride, and as polysilazane to be applied, in particular, Although there is no limitation, it is preferable to be a compound having a structure represented by the following general formula (1).
本発明では、得られる第2のガスバリアー層としての緻密性の観点からは、R1、R2及びR3の全てが水素原子で構成されているパーヒドロポリシラザン(略称:PHPS)が特に好ましい。 In the present invention, perhydropolysilazane (abbreviation: PHPS) in which all of R 1 , R 2 and R 3 are composed of hydrogen atoms is particularly preferable from the viewpoint of the denseness as the second gas barrier layer to be obtained. .
パーヒドロポリシラザンは、直鎖構造と6員環及び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おり、その分子量は、数平均分子量(Mn)で約600〜2000程度(ゲルパーミエーションクロマトグラフィーによるポリスチレン換算)であり、液体又は固体の物質である。 Perhydropolysilazane is presumed to have a linear structure and a ring structure centered on a 6-membered ring and an 8-membered ring, and its molecular weight is about 600 to 2000 (number of molecular weight (Mn)) (gel It is a liquid or solid substance in terms of polystyrene by permeation chromatography).
ポリシラザンは、有機溶媒に溶解した溶液の状態で市販されており、市販品をそのままポリシラザン含有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、例えば、AZエレクトロニックマテリアルズ株式会社製のNN120−20、NAX120−20、NL120−20等が挙げられる。 Polysilazane is commercially available in the form of a solution dissolved in an organic solvent, and a commercially available product can be used as it is as a polysilazane-containing coating solution. As a commercial item of polysilazane solution, NN120-20 made from AZ Electronic Materials Co., Ltd., NAX120-20, NL120-20 etc. are mentioned, for example.
第2のガスバリアー層は、第1のガスバリアー層上に、ポリシラザンを含む塗布液を塗布及び乾燥した後、波長200nm以下の真空紫外線(エキシマ光)を照射することにより形成することができる。 The second gas barrier layer can be formed by applying and drying a coating solution containing polysilazane on the first gas barrier layer and then irradiating vacuum ultraviolet light (excimer light) having a wavelength of 200 nm or less.
ポリシラザンを含有する塗布液を調製する有機溶媒としては、ポリシラザンと容易に反応してしまうようなアルコール系や水分を含有するものを用いることは避けることが好ましい。適用可能な有機溶媒としては、例えば、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、ハロゲン化炭化水素溶媒、脂肪族エーテル、脂環式エーテル等のエーテル類が使用でき、具体的には、ペンタン、ヘキサン、シクロヘキサン、トルエン、キシレン、ソルベッソ、ターベン等の炭化水素、塩化メチレン、トリクロロエタン等のハロゲン炭化水素、ジブチルエーテル、ジオキサン、テトラヒドロフラン等のエーテル類等がある。これらの有機溶媒は、ポリシラザンの溶解度や有機溶媒の蒸発速度等の目的に合わせて選択し、複数の有機溶媒を混合しても良い。 As an organic solvent for preparing a coating solution containing polysilazane, it is preferable to avoid using an alcohol type or one containing water so as to easily react with polysilazane. Examples of applicable organic solvents include hydrocarbon solvents such as aliphatic hydrocarbons, alicyclic hydrocarbons and aromatic hydrocarbons, ethers such as halogenated hydrocarbon solvents, aliphatic ethers and alicyclic ethers. Specific examples thereof include hydrocarbons such as pentane, hexane, cyclohexane, toluene, xylene, Solvesso, and turben, halogen hydrocarbons such as methylene chloride and trichloroethane, and ethers such as dibutyl ether, dioxane, and tetrahydrofuran. These organic solvents may be selected in accordance with the purpose such as the solubility of polysilazane and the evaporation rate of the organic solvent, and a plurality of organic solvents may be mixed.
ポリシラザンを含有する第2のガスバリアー層形成用塗布液中のポリシラザンの濃度は、第2のガスバリアー層の層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0.2〜35質量%の範囲内である。 The concentration of polysilazane in the second gas barrier layer-forming coating solution containing polysilazane varies depending on the layer thickness of the second gas barrier layer and the pot life of the coating solution, but is preferably 0.2 to 35% by mass Within the scope of
酸窒化ケイ素への変性を促進するために、第2のガスバリアー層形成用塗布液にアミン触媒や、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を添加することもできる。本発明においては、アミン触媒を用いることが特に好ましい。具体的なアミン触媒としては、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が挙げられる。 In order to promote modification to silicon oxynitride, an amine catalyst, a Pt compound such as Pt acetylacetonate, a Pd compound such as Pd propionate, a Rh acetylacetonate or the like in the second gas barrier layer forming coating solution Metal catalysts such as Rh compounds can also be added. In the present invention, it is particularly preferable to use an amine catalyst. Specific amine catalysts include N, N-diethylethanolamine, N, N-dimethylethanolamine, triethanolamine, triethylamine, 3-morpholinopropylamine, N, N, N ', N'-tetramethyl-1 And 3-diaminopropane, N, N, N ', N'-tetramethyl-1,6-diaminohexane and the like.
ポリシラザンに対するこれら触媒の添加量は、第2のガスバリアー層形成用塗布液全質量に対して0.1〜10質量%の範囲内であることが好ましく、0.2〜5質量%の範囲内であることがより好ましく、0.5〜2質量%の範囲内であることが更に好ましい。触媒添加量を上記で規定する範囲内とすることにより、反応の急激な進行よる過剰なシラノール形成、及び膜密度の低下、膜欠陥の増大のなどを避けることができる。 The amount of these catalysts added to polysilazane is preferably in the range of 0.1 to 10% by mass, and in the range of 0.2 to 5% by mass, based on the total mass of the second gas barrier layer-forming coating solution. It is more preferable that it is, and it is still more preferable that it is in the range of 0.5-2 mass%. By setting the amount of catalyst added within the range defined above, excessive silanol formation due to rapid progress of the reaction, decrease in film density, increase in film defects and the like can be avoided.
ポリシラザンを含有する第2のガスバリアー層形成用塗布液を塗布する方法としては、任意の適切な湿式塗布方法が採用され得る。具体例としては、ローラーコート法、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。 Any appropriate wet coating method may be employed as a method of applying the second gas barrier layer forming coating solution containing polysilazane. Specific examples thereof include a roller coating method, a flow coating method, an inkjet method, a spray coating method, a printing method, a dip coating method, a cast film forming method, a bar coating method, and a gravure printing method.
第2のガスバリアー層の厚さは、目的に応じて適切に設定することができる。例えば、第2のガスバリアー層の厚さは、乾燥後の厚さとして50nm〜2μmの範囲内にあることが好ましく、より好ましくは70nm〜1.5μmの範囲内にあり、100nm〜1μmの範囲内にあることが更に好ましい。 The thickness of the second gas barrier layer can be appropriately set according to the purpose. For example, the thickness of the second gas barrier layer is preferably in the range of 50 nm to 2 μm, more preferably in the range of 70 nm to 1.5 μm, and in the range of 100 nm to 1 μm. It is further preferred that it be inside.
〈エキシマ処理〉
本発明に係る第2のガスバリアー層は、ポリシラザンを含む層に真空紫外線(VUV)を照射する工程で、ポリシラザンの少なくとも一部が酸窒化ケイ素へと改質される。
<Excimer processing>
In the second gas barrier layer according to the present invention, at least a part of polysilazane is modified to silicon oxynitride in the step of irradiating the layer containing polysilazane with vacuum ultraviolet (VUV) light.
ここで、真空紫外線照射工程でポリシラザンを含む塗膜が改質され、SiOxNyの特定組成となる推定メカニズムについて、パーヒドロポリシラザンを一例として説明する。 Here, the coating film containing a polysilazane modified with vacuum ultraviolet irradiation step, for estimating the mechanism comprising a specific composition of the SiO x N y, illustrating the perhydropolysilazane as an example.
パーヒドロポリシラザンは「−(SiH2−NH)n−」の組成で示すことができる。第2のガスバリアー層がSiOxNyで示す構成である場合、x=0、y=1である。x>0となるためには外部の酸素源が必要であるが、これは、
(i)ポリシラザン塗布液に含まれる酸素や水分、
(ii)塗布乾燥過程の雰囲気中から塗膜に取り込まれる酸素や水分、
(iii)真空紫外線照射工程での雰囲気中から塗膜に取り込まれる酸素や水分、オゾン、一重項酸素、
(iv)真空紫外線照射工程で印加される熱等により基材側からアウトガスとして塗膜中に移動してくる酸素や水分、
(v)真空紫外線照射工程が非酸化性雰囲気で行われる場合には、その非酸化性雰囲気から酸化性雰囲気へと移動した際に、その雰囲気から塗膜に取り込まれる酸素や水分、
などが酸素源となる。
Perhydropolysilazane can be represented by the composition of "- - (SiH 2 -NH) n". When the second gas barrier layer has a structure represented by SiO x N y , x = 0 and y = 1. An external oxygen source is required to achieve x> 0.
(I) Oxygen and moisture contained in the polysilazane coating solution
(Ii) oxygen and moisture taken into the coating from the atmosphere during the coating and drying process,
(Iii) Oxygen, moisture, ozone, singlet oxygen, etc. taken into the coating from the atmosphere in the vacuum ultraviolet irradiation step
(Iv) Oxygen or moisture moving from the substrate side into the coating film as outgassing due to heat applied in the vacuum ultraviolet irradiation step, etc.
(V) When the vacuum ultraviolet irradiation step is carried out in a non-oxidative atmosphere, oxygen or moisture taken from the atmosphere into the coating when the non-oxidative atmosphere is transferred to the oxidative atmosphere
Etc are oxygen sources.
一方、yについては、Siの酸化よりも窒化が進行する条件は非常に特殊であると考えられるため、基本的には1が上限である。 On the other hand, with regard to y, basically, 1 is the upper limit because it is considered that the conditions under which nitriding proceeds more than oxidation of Si is very special.
また、Si、O、Nの結合手の関係から、基本的には、x、yは2x+3y≦4の範囲にある。酸化が完全に進んだy=0の状態においては、塗膜中にシラノール基を含有するようになり、2<x<2.5の範囲となる場合もある。 Moreover, basically, x and y are in the range of 2x + 3y ≦ 4 because of the relationship between Si, O and N bonds. In the state of y = 0 where oxidation has completely proceeded, the coating film may contain silanol groups, and may be in the range of 2 <x <2.5.
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。 The reaction mechanism which is presumed to generate silicon oxynitride and further silicon oxide from perhydropolysilazane in the vacuum ultraviolet irradiation step is described below.
(1)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SiNy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H2として膜外に放出される。
(1) Dehydrogenation and the formation of Si-N bond accompanying it Dehydrogenation of Si-H bond and N-H bond in perhydropolysilazane is relatively easily broken by excitation by vacuum ultraviolet radiation etc. It is considered that they recombine as N (Si dangling bonds may be formed in some cases). That is, it cures as a SiN y composition without oxidation. In this case no cleavage of the polymer backbone occurs. Cleavage of Si-H bond and N-H bond is promoted by the presence of a catalyst and heating. The cleaved H is released out of the membrane as H 2 .
(2)加水分解及び脱水縮合による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、照射の熱によって樹脂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。水分が過剰になると、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ー性の低い硬化膜となる。
(2) Formation of Si-O-Si Bond by Hydrolysis and Dehydration Condensation Si-N bond in perhydropolysilazane is hydrolyzed by water and the polymer main chain is cleaved to form Si-OH. The two Si-OHs are dehydrated and condensed to form Si-O-Si bonds and cure. Although this is a reaction that occurs in the atmosphere, it is considered that, during vacuum ultraviolet irradiation under an inert atmosphere, water vapor generated as an outgas from the resin substrate by the heat of irradiation becomes the main water source. When water is excessive, Si-OH, which can not be condensed by dehydration remains and the gas barrier properties of low cured film represented by a composition of SiO 2.1 ~SiO 2.3.
(3)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が生じる場合もあると考えられる。
(3) Direct oxidation by singlet oxygen, formation of Si-O-Si bond During vacuum ultraviolet irradiation, when an appropriate amount of oxygen is present in the atmosphere, singlet oxygen having a very strong oxidizing power is formed. H and N in perhydropolysilazane replace O to form a Si-O-Si bond and cure. It is believed that cleavage of the polymer backbone may result in recombination of bonds.
(4)真空紫外線照射及び励起による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、結合の組み換えが生じる場合もあると考えられる。
(4) Oxidation accompanied by cleavage of Si-N bond by vacuum ultraviolet irradiation and excitation The energy of vacuum ultraviolet ray is higher than the bond energy of Si-N in perhydropolysilazane, so the Si-N bond is broken and oxygen around it In the presence of an oxygen source such as ozone and water, it is considered that oxidation occurs to form Si-O-Si bond and Si-O-N bond. It is believed that cleavage of the polymer backbone may result in recombination of bonds.
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(1)〜(4)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。 The composition of silicon oxynitride in the layer obtained by vacuum ultraviolet irradiation of the layer containing polysilazane can be adjusted by controlling the oxidation state by appropriately combining the above-mentioned oxidation mechanisms (1) to (4). .
本発明に係る真空紫外線照射工程において、ポリシラザン層塗膜が受ける塗膜面での真空紫外線の照度は30〜200mW/cm2の範囲内であることが好ましく、50〜160mW/cm2の範囲内であることがより好ましい。照度が30mW/cm2以上であれば、改質効率の低下の懸念がなく、200mW/cm2以下であれば、塗膜にアブレーションを生じることがなく、樹脂基材にダメージを与えないため好ましい。 In vacuum ultraviolet ray irradiation process of the present invention, it is preferable that the illuminance of the vacuum ultraviolet rays in the coated film surface for receiving the polysilazane coating film is in the range of 30~200mW / cm 2, in the range of 50~160mW / cm 2 It is more preferable that If the illuminance is 30 mW / cm 2 or more, there is no concern about a decrease in the modification efficiency, and if 200 mW / cm 2 or less, no abrasion occurs in the coating film and the resin substrate is not damaged, which is preferable. .
ポリシラザン層塗膜面における真空紫外線の照射エネルギー量は、200〜10000mJ/cm2の範囲内であることが好ましく、500〜5000mJ/cm2の範囲内であることがより好ましい。照射エネルギー量が200mJ/cm2以上であれば、改質を十分に行うことができ、10000mJ/cm2以下であれば、過剰改質にならずクラック発生や、樹脂基材の熱変形を防止することができる。 Irradiation energy amount of the VUV in the polysilazane coating film surface is preferably in the range of 200~10000mJ / cm 2, and more preferably in a range of 500~5000mJ / cm 2. If the irradiation energy amount is 200 mJ / cm 2 or more, reforming can be sufficiently performed, and if it is 10000 mJ / cm 2 or less, excessive reforming does not result and generation of cracks and thermal deformation of the resin substrate are prevented. can do.
真空紫外光源としては、希ガスエキシマランプが好ましく用いられる。Xe、Kr、Ar、Neなどの希ガスの原子は、化学的に結合して分子を作らないため、不活性ガスと呼ばれる。 As a vacuum ultraviolet light source, a rare gas excimer lamp is preferably used. The atoms of noble gases such as Xe, Kr, Ar, Ne, etc. are called inert gases because they do not chemically combine to form molecules.
しかし、放電などによりエネルギーを得た希ガスの励起原子は他の原子と結合して分子を作ることができる。希ガスがキセノンの場合には、
e+Xe→Xe*
Xe*+2Xe→Xe2 *+Xe
Xe2 *→Xe+Xe+hν(172nm)
となり、励起されたエキシマ分子であるXe2 *が基底状態に遷移するときに、172nmのエキシマを発光する。
However, the excited atoms of the rare gas that have obtained energy by discharge can be combined with other atoms to form molecules. If the noble gas is xenon,
e + Xe → Xe *
Xe * + 2 Xe → Xe 2 * + Xe
Xe 2 * → Xe + Xe + hν (172 nm)
Thus, when the excited excimer molecule Xe 2 * transits to the ground state, it emits an excimer of 172 nm.
エキシマランプの特徴としては、放射が一つの波長に集中し、必要な光以外がほとんど放射されないため、効率が高いことが挙げられる。また、余分な光が放射されないので、対象物の温度を低く保つことができる。さらには始動及び再始動に時間を要さないので、瞬時の点灯と点滅が可能である。 The characteristic of the excimer lamp is that the efficiency is high because the radiation is concentrated at one wavelength and almost no light is emitted. In addition, since the extra light is not emitted, the temperature of the object can be kept low. Furthermore, since it does not take time for starting and restarting, instantaneous lighting and blinking are possible.
エキシマ発光を得るには、誘電体バリアー放電を用いる方法が知られている。誘電体バリアー放電とは、両電極間に透明石英などの誘電体を介してガス空間を配し、電極に数10kHzの高周波高電圧を印加することによりガス空間に生じ、雷に似た非常に細いマイクロディスチャージ(micro discharge)と呼ばれる放電であり、マイクロディスチャージのストリーマが管壁(誘導体)に達すると誘電体表面に電荷が溜まるため、マイクロディスチャージは消滅する。 In order to obtain excimer light emission, a method using dielectric barrier discharge is known. A dielectric barrier discharge is generated by arranging a gas space between both electrodes via a dielectric such as transparent quartz, and applying a high frequency high voltage of several tens of kHz to the electrodes, which is very similar to lightning. The discharge is called fine micro discharge, and when the stream of micro discharge reaches the tube wall (derivative), the electric charge is accumulated on the surface of the dielectric, and the micro discharge disappears.
このマイクロディスチャージが管壁全体に広がり、生成・消滅を繰り返している放電である。このため、肉眼でも確認できる光のチラツキを生じる。また、非常に温度の高いストリーマが局所的に直接管壁に達するため、管壁の劣化を早める可能性もある。 This microdischarge spreads over the entire wall of the tube and is a discharge which is repeatedly generated and annihilated. For this reason, the flicker of the light which can be confirmed with the naked eye is produced. In addition, since a very high temperature streamer locally and directly reaches the pipe wall, there is a possibility that the deterioration of the pipe wall may be accelerated.
効率よくエキシマ発光を得る方法としては、誘電体バリアー放電以外に、無電極電界放電でも可能である。容量性結合による無電極電界放電で、別名RF放電とも呼ばれる。ランプと電極及びその配置は基本的には誘電体バリアー放電と同じで良いが、両極間に印加される高周波は数MHzで点灯される。無電極電界放電はこのように空間的にまた時間的に一様な放電が得られるため、チラツキが無い長寿命のランプが得られる。 As a method of obtaining excimer emission efficiently, electrode-less electric field discharge is also possible besides dielectric barrier discharge. Electrodeless field discharge with capacitive coupling, also known as RF discharge. The lamp and the electrodes and the arrangement thereof may be basically the same as the dielectric barrier discharge, but the high frequency applied between both electrodes is lit at several MHz. Since the electrodeless electric field discharge can thus obtain a spatially and temporally uniform discharge, a lamp with a long life without flicker can be obtained.
誘電体バリアー放電の場合は、マイクロディスチャージが電極間のみで生じるため、放電空間全体で放電を行わせるには外側の電極は外表面全体を覆い、かつ外部に光を取り出すために光を透過するものでなければならない。 In the case of dielectric barrier discharge, since microdischarge occurs only between the electrodes, the outer electrode covers the entire outer surface to transmit discharge throughout the discharge space and transmits light to extract light to the outside It must be a thing.
このため、細い金属線を網状にした電極が用いられる。この電極は、光を遮らないようにできるだけ細い線が用いられるため、酸素雰囲気中では真空紫外光により発生するオゾンなどにより損傷しやすい。これを防ぐためには、ランプの周囲、すなわち照射装置内を窒素などの不活性ガスの雰囲気にし、合成石英の窓を設けて照射光を取り出す必要が生じる。合成石英の窓は高価な消耗品であるばかりでなく、光の損失も生じる。 For this reason, the electrode which made the thin metal wire reticulate is used. This electrode is likely to be damaged by ozone or the like generated by vacuum ultraviolet light in an oxygen atmosphere because a thin wire is used as thin as possible so as not to block light. In order to prevent this, it is necessary to make the surroundings of the lamp, that is, the inside of the irradiation apparatus, an atmosphere of an inert gas such as nitrogen, and provide a window of synthetic quartz to take out the irradiation light. Not only is a synthetic quartz window an expensive consumable, it also results in light loss.
二重円筒型ランプは外径が25mm程度であるため、ランプ軸の直下とランプ側面では照射面までの距離の差が無視できず、照度に大きな差を生じる。したがって、仮にランプを密着して並べても、一様な照度分布が得られない。合成石英の窓を設けた照射装置にすれば、酸素雰囲気中の距離を一様にでき、一様な照度分布が得られる。 Since the outer diameter of the double cylindrical lamp is about 25 mm, the difference in the distance to the irradiation surface can not be ignored immediately below the lamp axis and the lamp side surface, and a large difference occurs in the illuminance. Therefore, even if the lamps are closely arranged, uniform illuminance distribution can not be obtained. By using an irradiation apparatus provided with a synthetic quartz window, the distance in the oxygen atmosphere can be made uniform, and a uniform illuminance distribution can be obtained.
無電極電界放電を用いた場合には、外部電極を網状にする必要は無い。ランプ外面の一部に外部電極を設けるだけでグロー放電は放電空間全体に広がる。外部電極には通常アルミのブロックで作られた光の反射板を兼ねた電極がランプ背面に使用される。しかし、ランプの外径は誘電体バリアー放電の場合と同様に大きいため一様な照度分布にするためには合成石英が必要となる。 When electrodeless field discharge is used, it is not necessary to make the outer electrode mesh. The glow discharge spreads over the entire discharge space simply by providing an external electrode on a part of the outer surface of the lamp. For the external electrode, an electrode serving as a light reflector made of an aluminum block is generally used on the back of the lamp. However, since the outer diameter of the lamp is large as in the case of the dielectric barrier discharge, synthetic quartz is required to obtain a uniform illuminance distribution.
細管エキシマランプの最大の特徴は、構造がシンプルなことにある。石英管の両端を閉じ、内部にエキシマ発光を行うためのガスを封入しているだけである。 The greatest feature of the capillary excimer lamp is its simple structure. Both ends of the quartz tube are closed, and a gas for performing excimer light emission is enclosed inside.
細管ランプの管の外径は6〜12mm程度で、あまり太いと始動に高い電圧が必要になる。 The outer diameter of the tube of the capillary lamp is about 6 to 12 mm, and if it is too thick, a high voltage is required for starting.
放電の形態は、誘電体バリアー放電及び無電極電界放電のいずれも使用できる。電極の形状はランプに接する面が平面であっても良いが、ランプの曲面に合わせた形状にすればランプをしっかり固定できるとともに、電極がランプに密着することにより放電がより安定する。また、アルミで曲面を鏡面にすれば光の反射板にもなる。 As a form of discharge, either dielectric barrier discharge or electrodeless electric field discharge can be used. The shape of the electrode may be a flat surface in contact with the lamp, but if the shape conforms to the curved surface of the lamp, the lamp can be firmly fixed and the discharge will be more stable because the electrode adheres to the lamp. Also, if the curved surface is made of aluminum, it will be a light reflector.
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。 The Xe excimer lamp emits a short wavelength of 172 nm ultraviolet light at a single wavelength, and thus is excellent in luminous efficiency. Since this light has a large absorption coefficient of oxygen, it can generate radical oxygen atom species and ozone at high concentration with a small amount of oxygen.
また、波長の短い172nmの光のエネルギーは、有機物の結合を解離させる能力が高いことが知られている。この活性酸素やオゾンと紫外線放射が持つ高いエネルギーによって、短時間でポリシラザン層の改質を実現できる。 In addition, it is known that the energy of 172 nm light having a short wavelength has a high ability to dissociate the binding of an organic substance. The high energy possessed by the active oxygen and ozone and the ultraviolet radiation can realize the modification of the polysilazane layer in a short time.
したがって、波長185nm、254nmの発する低圧水銀ランプやプラズマ洗浄と比べて高スループットに伴うプロセス時間の短縮や設備面積の縮小、熱によるダメージを受けやすい有機材料やプラスチック基板などへの照射を可能としている。 Therefore, it is possible to shorten the process time and reduce the installation area with high throughput compared to the low pressure mercury lamp emitting 185 nm wavelength and 254 nm, and plasma cleaning, and to irradiate organic materials and plastic substrates that are easily damaged by heat. .
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フレシキブルフィルム材料に適している。 Since the excimer lamp has high light generation efficiency, it can be turned on with low power input. In addition, since light having a long wavelength causing temperature rise due to light is not emitted, energy is irradiated in the ultraviolet region, that is, at a short wavelength, so that the rise of the surface temperature of the object to be deciphered is suppressed. Therefore, it is suitable for heat-sensitive flexible film materials.
紫外線照射時の反応には、酸素が必要であるが、真空紫外線は、酸素による吸収があるため紫外線照射工程での効率が低下しやすいことから、真空紫外線の照射は、可能な限り酸素濃度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、10〜10000ppmの範囲内とすることが好ましく、より好ましくは50〜5000ppmの範囲内であり、更に好ましく100〜4500ppmの範囲内である。 The reaction at the time of ultraviolet irradiation requires oxygen, but vacuum ultraviolet radiation is absorbed by oxygen and the efficiency in the ultraviolet irradiation process is likely to be reduced. It is preferable to carry out in the low state. That is, the oxygen concentration at the time of vacuum ultraviolet irradiation is preferably in the range of 10 to 10000 ppm, more preferably in the range of 50 to 5000 ppm, and still more preferably in the range of 100 to 4500 ppm.
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。 It is preferable to set it as dry inert gas as gas which satisfy | fills irradiation atmosphere used at the time of vacuum ultraviolet irradiation, and it is preferable to set it as dry nitrogen gas especially from a viewpoint of cost. The adjustment of the oxygen concentration can be performed by measuring the flow rate of oxygen gas and inert gas introduced into the irradiation storage and changing the flow ratio.
《ガスバリアーフィルムのオンライン製造方法》
本発明のガスバリアーフィルムは、上記で説明したように、樹脂基材(2)上に、ハードコート層(3)、ガスバリアー層(4)及び必要に応じて第2のガスバリアー層(5)を、それぞれ独立した製造工程で、個別に形成することもできるが、図7で示すように、ハードコート層(3)の形成工程、ガスバリアー層(4)の形成工程及び必要に応じて第2のガスバリアー層(5)の形成工程を、オンラインで配置し、ロール・ツー・ロール方式で、ガスバリアーフィルムを製造する方法が、高い生産性を得ることができる観点から好ましい態様である。
<< On-line manufacturing method of gas barrier film >>
In the gas barrier film of the present invention, as described above, the hard coat layer (3), the gas barrier layer (4) and, if necessary, the second gas barrier layer (5) are formed on the resin substrate (2). Can be formed individually in independent manufacturing steps, but as shown in FIG. 7, the step of forming the hard coat layer (3), the step of forming the gas barrier layer (4) and if necessary The process of forming the second gas barrier layer (5) is arranged on-line, and a method of manufacturing a gas barrier film by roll-to-roll method is a preferred embodiment from the viewpoint of obtaining high productivity. .
図7は、本発明のガスバリーフィルムの製造に適用可能なオンライン製造工程の一例を示す模式図である。 FIG. 7 is a schematic view showing an example of an on-line production process applicable to the production of the gas-rolled film of the present invention.
図7に示すガスバリアーフィルムの製造工程は、主に、樹脂基材(F1)上に本発明に係るケイ素濃度として傾斜構造を有するハードコート層(3)を形成するステーション1(S1)と、有機ケイ素化合物を含む原料ガスと酸素ガスとを用い、磁場を印加したローラー間に放電空間を有するローラー間放電プラズマCVD装置を用いて第1のガスバリアー層を形成するステーション2(S2)と、ポリシラザン含有液を塗布及び乾燥し、形成した塗膜に波長200nm以下の真空紫外光を照射して改質処理して第2のガスバリアー層を形成するステーション3(S3)が、オンライン方式で、連続的に配置されている。 The manufacturing process of the gas barrier film shown in FIG. 7 mainly includes station 1 (S1) which forms a hard coat layer (3) having a graded structure as a silicon concentration according to the present invention on a resin substrate (F1); A station 2 (S2) for forming a first gas barrier layer using an inter-roller discharge plasma CVD apparatus having a discharge space between rollers to which a magnetic field is applied, using a raw material gas containing an organosilicon compound and an oxygen gas; The coated film formed by applying and drying a polysilazane-containing liquid is irradiated with vacuum ultraviolet light having a wavelength of 200 nm or less for modification to form a second gas barrier layer, which is an on-line method. It is arranged continuously.
ステーション1(S1)では、樹脂基材(F1)上に、ケイ素濃度として傾斜構造を有するハードコート層(3)を形成する。 In station 1 (S1), a hard coat layer (3) having a graded structure as a silicon concentration is formed on a resin base (F1).
送り出しローラー(11)より積層したロール状の樹脂基材(F1)を繰り出し、例えば、図2で例示した層構成のハードコート層を形成する場合には、調製釜(12A)〜(12E)のうちの一つの調製釜に、ケイ素濃度として傾斜構造を有するハードコート層を形成するためのハードコート層形成用塗布液を貯留する。ハードコート層形成用塗布液として、例えば、二酸化ケイ素粒子として表面修飾したシリカ粒子と、紫外線硬化型のウレタンアクリレート樹脂を含む塗布液を調製し、この塗布液を、コーター(13)より所定の湿潤膜厚となるように樹脂基材(F1)上に供給して、単層構成のハードコート層を形成する。また、他の方法としては、調製釜(12A)〜(12E)に、それぞれ二酸化ケイ素粒子の異なるハードコート層形成用塗布液を貯留し、多層同時塗布が可能なコーター(13)を用いて、複数のハードコート層形成用塗布液を同時重層塗布して、例えば、図3あるいは図4で例示したような構成のハードコート層ユニット(3U)を形成する。次いで、乾燥工程(14)で、湿潤状態のハードコート層を乾燥した後、紫外線照射装置(15)を用いて、紫外線照射ランプ(17)より、ハードコート層上に紫外線(18)を照射して硬化させ、ハードコート層を形成する。 In the case of forming the hard coat layer having the layer configuration exemplified in FIG. 2 by feeding out the roll-shaped resin base material (F1) from the delivery roller (11), for example, the preparation pots (12A) to (12E) In one of the preparation pots, a coating solution for forming a hard coat layer for forming a hard coat layer having a graded structure as a silicon concentration is stored. As a coating solution for forming a hard coat layer, for example, a coating solution containing silica particles surface-modified as silicon dioxide particles and an ultraviolet-curable urethane acrylate resin is prepared, and this coating solution is wetted by a coater (13). It supplies on a resin base material (F1) so that it may become a film thickness, and forms the hard-coat layer of a single layer structure. Further, as another method, coating solutions for forming a hard coat layer having different silicon dioxide particles are stored in preparation pots (12A) to (12E), respectively, using a coater (13) capable of performing multilayer simultaneous coating, A plurality of hard coat layer forming coating solutions are simultaneously applied in multiple layers to form, for example, a hard coat layer unit (3U) configured as illustrated in FIG. 3 or FIG. 4. Next, in the drying step (14), the hard coat layer in the wet state is dried, and then the ultraviolet ray (18) is irradiated on the hard coat layer from the ultraviolet irradiation lamp (17) using the ultraviolet irradiation device (15). And cure to form a hard coat layer.
次いで、ステーション1でハードコート層を形成した樹脂基材(F2)を連続搬送しながら、ステーション2(S2)で図5を用いてその詳細を説明したプラズマCVD製造装置(30)を用いて、樹脂基材(F2)のハードコート層上に、有機ケイ素化合物を含む原料ガスと酸素ガスとを用いて、磁場を印加したローラー間に放電空間を有する放電プラズマ化学気相成長法によりガスバリアー層を形成する。 Next, while continuously transporting the resin base material (F2) on which the hard coat layer is formed in station 1, using station 2 (S2), using plasma CVD manufacturing apparatus (30) described in detail using FIG. A gas barrier layer having a discharge space between rollers to which a magnetic field is applied using a raw material gas containing an organosilicon compound and an oxygen gas on a hard coat layer of a resin substrate (F2) by a discharge plasma chemical vapor deposition method Form
次いで、ガスバリアー層を形成した樹脂基材(F3)を連続搬送しながら、調製釜(81)に貯留したポリシラザン含有塗布液を、コーター(82)を用いて樹脂基材(F3)のガスバリアー層上に塗布した後、乾燥工程(83)で塗膜を乾燥した後、改質工程(90)で、波長200nm以下の真空紫外光(92)を、エキシマランプ(91)より照射して、ポリシラザン含有層を、ガスバリアー層に改質して、ガスバリアーフィルム(F4)を作製した後、巻取りローラー(93)により、ロール状に巻き取る。 Next, while continuously transporting the resin base material (F3) on which the gas barrier layer is formed, the polysilazane-containing coating solution stored in the preparation pot (81) is used as a gas barrier of the resin base material (F3) using a coater (82). After coating on the layer, the coated film is dried in the drying step (83) and then irradiated with vacuum ultraviolet light (92) having a wavelength of 200 nm or less from the excimer lamp (91) in the modification step (90) The polysilazane-containing layer is reformed into a gas barrier layer to produce a gas barrier film (F4), and the film is wound into a roll by a winding roller (93).
《有機エレクトロルミネッセンス素子》
〔有機EL素子の概略構成〕
次いで、本発明のガスバリアーフィルムを具備する有機エレクトロルミネッセンス素子の具体的な構成について説明する。
<< Organic electroluminescent device >>
[Schematic Configuration of Organic EL Element]
Then, the specific structure of the organic electroluminescent element which comprises the gas barrier film of this invention is demonstrated.
図8は、本発明のガスバリアーフィルムを具備した有機EL素子の構成の一例を示す概略構成図である。 FIG. 8 is a schematic configuration view showing an example of the configuration of the organic EL element provided with the gas barrier film of the present invention.
図8に示すように、有機EL素子(101)は、主には、本発明のガスバリアーフィルム(1)、第1電極(116)、有機機能層ユニット(117)、第2電極(118)、封止樹脂層(119)、及び封止部材(120)から構成されている。本発明のガスバリアーフィルム(1)は、フィルム基材(2)上に、ケイ素濃度の傾斜構造を有するハードコート層(3)、第1のガスバリアー層(4)及び必要に応じて第2のガスバリアー層(5)がこの順に積層して構成されている。 As shown in FIG. 8, the organic EL element (101) mainly includes the gas barrier film (1), the first electrode (116), the organic functional layer unit (117), and the second electrode (118) of the present invention. And a sealing resin layer (119) and a sealing member (120). The gas barrier film (1) of the present invention comprises a hard coat layer (3) having a silicon concentration gradient structure on a film substrate (2), a first gas barrier layer (4) and, if necessary, a second The gas barrier layer (5) is laminated in this order .
図8に示す有機EL素子(101)は、アノードとなる第1電極(116)上に、発光層を有する有機機能層ユニット(117)、及びカソードとなる第2電極(118)が積層され、更に、ガスバリアーフィルム(1)と封止樹脂層(119)及び封止部材(120)とにより固体封止された構成である。このうち、アノードとして用いられている第1電極(116)が、透光性の電極として構成されている。このような構成において、第1電極(116)と第2電極(118)とで有機機能層ユニット(117)が挟持されている部分のみが、有機EL素子(101)における発光領域となる。そして、図8に示す例では、有機EL素子(101)は、発生させた光(以下、発光光(h)と記す)を、少なくともガスバリアーフィルム(1)側から取り出すボトムエミッション型として構成されている。 In the organic EL element (101) shown in FIG. 8, an organic functional layer unit (117) having a light emitting layer and a second electrode (118) as a cathode are stacked on a first electrode (116) as an anode, Furthermore, it is the structure solid-sealed by the gas barrier film (1), the sealing resin layer (119), and the sealing member (120). Among these, the first electrode (116) used as an anode is configured as a translucent electrode. In such a configuration, only the portion in which the organic functional layer unit (117) is sandwiched between the first electrode (116) and the second electrode (118) is the light emitting region in the organic EL element (101). And, in the example shown in FIG. 8, the organic EL element (101) is configured as a bottom emission type in which the generated light (hereinafter referred to as emitted light (h)) is taken out at least from the gas barrier film (1) side. ing.
有機EL素子(101)は、ガスバリアーフィルム(1)の一方の面上に、第1電極(116)、有機機能層ユニット(117)及び第2電極(118)を覆う封止樹脂層(119)を介して、封止部材(120)が貼り合わされることにより、固体封止されている。固体封止型の有機EL素子(101)は、封止部材(120)の貼合面、又は、ガスバリアーフィルム(1)のガスバリアー層(4)及び第2電極(118)の複数箇所に未硬化の樹脂材料が塗布され、当該樹脂材料を挟んでガスバリアーフィルム(1)と封止部材(120)とが互いに加熱圧着されて一体化されている。 The organic EL element (101) is a sealing resin layer (119) covering the first electrode (116), the organic functional layer unit (117) and the second electrode (118) on one surface of the gas barrier film (1). The sealing member (120) is solid-sealed by pasting together the sealing member (120). The solid sealing type organic EL element (101) is formed on the bonding surface of the sealing member (120) or at a plurality of locations of the gas barrier layer (4) of the gas barrier film (1) and the second electrode (118). An uncured resin material is applied, and the gas barrier film (1) and the sealing member (120) are integrated by thermocompression bonding with each other with the resin material interposed therebetween.
なお、本発明の有機EL素子(101)は、ボトムエミッション型には限定されず、第2電極(118)側から光を取り出すトップエミッション型の構成や、両面から光を取り出す両面発光型の構成としてもよい。有機EL素子(101)がトップエミッション型であれば、第2電極(118)に透明な材料を用いて、発光光hを第2電極(118)側から取り出す構成とする。また、有機EL素子(101)が両面発光型であれば、第2電極(118)に透明な材料を用い、発光光hを両面から取り出す構成とする。 The organic EL element (101) of the present invention is not limited to the bottom emission type, but has a top emission type configuration in which light is extracted from the second electrode (118) side or a double emission type configuration in which light is extracted from both sides It may be If the organic EL element (101) is a top emission type, the light emitting light h is extracted from the second electrode (118) side by using a transparent material for the second electrode (118). Further, if the organic EL element (101) is a double-sided light emitting type, a transparent material is used for the second electrode (118), and the emitted light h is extracted from both sides.
〔有機EL素子の構成要素〕
次いで、既に説明したガスバリアーフィルム1を除く、第1電極(116)、第2電極(118)、有機機能層ユニット(117)、封止樹脂層(119)及び封止部材(120)について、その詳細な構成を説明する。なお、本発明の有機EL素子(101)において、透光性とは波長550nmでの光透過率が50%以上であることをいう。
[Component of organic EL element]
Next, for the first electrode (116), the second electrode (118), the organic functional layer unit (117), the sealing resin layer (119), and the sealing member (120) excluding the gas barrier film 1 described above, The detailed configuration will be described. In addition, in the organic EL element (101) of this invention, light transmittance means that the light transmittance in wavelength 550nm is 50% or more.
(第1電極)
図8に示す有機EL素子(101)では、第1電極(116)が実質的なアノードとなる。有機EL素子(101)は、第1電極(116)を透過してフィルム基材2側から光を取り出す、ボトミエミッション型の素子である。このため、第1電極(116)は、透光性を備えた導電層により形成する必要がある。
(First electrode)
In the organic EL element (101) shown in FIG. 8, the first electrode (116) is a substantial anode. The organic EL element (101) is a bottom emission type element which transmits the first electrode (116) and takes out light from the film base 2 side. Therefore, the first electrode (116) needs to be formed of a light-transmitting conductive layer.
第1電極(116)は、例えば、銀又は銀を主成分とした合金を用いて構成された層であることが好ましい。第1電極(116)を構成する銀(Ag)を主成分とした合金としては、例えば、銀−マグネシウム(Ag−Mg)、銀−銅(Ag−Cu)、銀−パラジウム(Ag−Pd)、銀−パラジウム−銅(Ag−Pd−Cu)、銀−インジウム(Ag−In)等が挙げられる。なお、第1電極(116)における主成分とは、第1電極中の含有量が98質量%以上であることをいう。 The first electrode (116) is preferably a layer configured using, for example, silver or an alloy containing silver as a main component. Examples of an alloy containing silver (Ag) as a main component of the first electrode (116) include, for example, silver-magnesium (Ag-Mg), silver-copper (Ag-Cu), silver-palladium (Ag-Pd) And silver-palladium-copper (Ag-Pd-Cu), silver-indium (Ag-In) and the like. The main component in the first electrode (116) means that the content in the first electrode is 98% by mass or more.
第1電極(116)は、銀又は銀を主成分とした合金の層が、複数積層されて構成されていてもよい。 The first electrode (116) may be configured by laminating a plurality of layers of silver or an alloy containing silver as a main component.
このような第1電極(116)の形成方法としては、塗布法、インクジェット法、コーティング法、ディップ法等のウェットプロセスを用いる方法や、蒸着法(抵抗加熱、EB法等)、スパッタ法、CVD法等のドライプロセスを用いる方法等が挙げられる。中でも蒸着法が好ましく適用される。 As a method of forming such a first electrode (116), a method using a wet process such as a coating method, an ink jet method, a coating method, a dip method, an evaporation method (resistance heating, EB method etc.), a sputtering method, CVD The method etc. which use dry processes, such as a method, are mentioned. Above all, the vapor deposition method is preferably applied.
更に、この第1電極(116)は、厚さが4〜12nmの範囲にあることが好ましい。厚さが12nm以下であれば、光の吸収成分及び反射成分が低く抑えられ、光透過率を確保できるため好ましい。また、厚さが4nm以上であることにより、電極として十分な導電性を確保できるため好ましい。 Furthermore, the first electrode (116) preferably has a thickness in the range of 4 to 12 nm. If the thickness is 12 nm or less, it is preferable because the light absorption component and the reflection component can be suppressed low and the light transmittance can be secured. In addition, when the thickness is 4 nm or more, it is preferable because sufficient conductivity as an electrode can be secured.
なお、第1電極(116)は、上部が保護膜で覆われていても良く、別の導電性層が積層されていてもよい。この場合、有機EL素子(101)の光透過性を損なうことのないように、保護膜及び導電性層が光透過性を有することが好ましい。 The upper part of the first electrode (116) may be covered with a protective film, and another conductive layer may be stacked. In this case, it is preferable that the protective film and the conductive layer have light transmittance so as not to impair the light transmittance of the organic EL element (101).
また、第1電極(116)の下部、すなわち、ガスバリアー層(4)と第1電極(116)の間にも、必要に応じた層を設けた構成としてもよい。例えば、第1電極(116)の特性向上や、形成を容易にするための下地層等を有してもよい。 A layer according to need may be provided also under the first electrode (116), that is, between the gas barrier layer (4) and the first electrode (116). For example, it may have a base layer or the like for improving the characteristics of the first electrode (116) or facilitating the formation.
また、第1電極(116)は、上記銀を主成分とする以外の構成としてもよい。例えば、他の金属や合金、ITO、酸化亜鉛、酸化スズ等の各種の透明導電性物質薄膜を用いてもよい。 In addition, the first electrode (116) may have a configuration other than the above-described silver as a main component. For example, various transparent conductive substance thin films such as other metals or alloys, ITO, zinc oxide, tin oxide and the like may be used.
また、有機EL素子(101)が、第2電極(118)側から発光光hを取り出すトップエミッション型である場合には、第1電極(116)は透光性を有していなくてもよい。 In addition, in the case where the organic EL element (101) is a top emission type in which emitted light h is extracted from the second electrode (118) side, the first electrode (116) may not have translucency. .
(第2電極)
第2電極(118)は、有機機能層ユニット(117)に電子を供給するためのカソードとして機能する電極層であり、金属、合金、有機又は無機の導電性化合物、及びこれらの混合物が、構成材料として用いられる。具体的には、金、アルミニウム、銀、マグネシウム、リチウム、マグネシウム/銅混合物、マグネシウム/銀混合物、マグネシウム/アルミニウム混合物、マグネシウム/インジウム混合物、インジウム、リチウム/アルミニウム混合物、希土類金属、ITO、ZnO、TiO2、SnO2等の酸化物半導体等が挙げられる。
(Second electrode)
The second electrode (118) is an electrode layer functioning as a cathode for supplying electrons to the organic functional layer unit (117), and a metal, an alloy, a conductive compound of organic or inorganic, and a mixture thereof are constituted. It is used as a material. Specifically, gold, aluminum, silver, magnesium, lithium, magnesium / copper mixture, magnesium / silver mixture, magnesium / aluminum mixture, magnesium / indium mixture, indium, lithium / aluminum mixture, rare earth metal, ITO, ZnO, TiO And oxide semiconductors such as SnO 2 .
第2電極(118)は、これらの導電性材料を蒸着やスパッタリング等の方法により形成することができる。また、第2電極(118)としてのシート抵抗は、数百Ω/sq.以下が好ましく、厚さは通常5〜5000nm、好ましくは5〜200nmの範囲で選ばれる。 The second electrode (118) can be formed by depositing or sputtering these conductive materials. In addition, the sheet resistance as the second electrode (118) is several hundreds Ω / sq. The following is preferable, and the thickness is usually selected in the range of 5 to 5000 nm, preferably 5 to 200 nm.
なお、有機EL素子(101)が、第2電極(118)側から発光光hを取り出すトップエミッション型又は両面発光型である場合には、上述した導電性材料のうち光透過性の良好な導電性材料を選択して第2電極(118)を構成する。 In the case where the organic EL element (101) is of the top emission type or double-sided emission type in which the emitted light h is extracted from the second electrode (118) side, the conductive material having good light transmittance among the above-mentioned conductive materials Material is selected to constitute the second electrode (118).
(有機機能層ユニット)
有機機能層ユニット(117)は、アノードである第1電極(116)の上部に、例えば、正孔注入層(117)a/正孔輸送層(117b)/発光層(117c)/電子輸送層(117d)/電子注入層(117e)をこの順に積層した構成を例示できるが、このうち少なくとも有機材料を用いて構成された発光層(117c)を有することが必要の条件である。正孔注入層(117a)及び正孔輸送層(117b)は、正孔輸送性と正孔注入性とを有する単一層の正孔輸送/注入層として設けられてもよい。電子輸送層(117d)及び電子注入層(117e)は、電子輸送性と電子注入性とを有する単一層の電子輸送/注入層として設けられてもよい。また、これらの有機機能層ユニット(117)のうち、例えば、電子注入層(117e)は、無機材料で構成されている場合もある。
(Organic functional layer unit)
The organic functional layer unit (117) is, for example, a hole injection layer (117) a / a hole transport layer (117b) / a light emitting layer (117c) / an electron transport layer on the first electrode (116) which is an anode. Although the structure which laminated | stacked (117d) / electron injection layer (117e) in this order can be illustrated, it is a necessary condition to have the light emitting layer (117c) comprised using an organic material at least among these. The hole injection layer (117a) and the hole transport layer (117b) may be provided as a single hole transport / injection layer having hole transportability and hole injectability. The electron transport layer (117d) and the electron injection layer (117e) may be provided as a single layer electron transport / injection layer having electron transportability and electron injectability. Further, among these organic functional layer units (117), for example, the electron injection layer (117e) may be made of an inorganic material.
また、有機機能層ユニット(117)は、これらの層の他にも、例えば、正孔阻止層や電子阻止層等が必要に応じて必要箇所に積層されていてよい。更に、発光層(117c)は、各波長領域の発光光を発生させる複数の各色発光層を有し、これらの各色発光層を、非発光性の中間層を介して複数層を積層させて発光層ユニットとして形成されていてもよい。中間層は、正孔阻止層、電子阻止層として機能してもよい。 Further, in addition to these layers, the organic functional layer unit (117) may be, for example, a hole blocking layer, an electron blocking layer, etc., may be laminated at necessary places as necessary. Furthermore, the light emitting layer (117c) has a plurality of light emitting layers for emitting light of each wavelength range, and the light emitting layers of these colors are stacked by laminating a plurality of layers via the non-light emitting intermediate layer to emit light. It may be formed as a layer unit. The intermediate layer may function as a hole blocking layer or an electron blocking layer.
〈発光層〉
発光層(117c)は、発光材料として、例えば、リン光発光化合物が含有されている。この発光層(117c)は、電極又は電子輸送層(117d)から注入された電子と、正孔輸送層(117b)から注入された正孔とが再結合して発光する層であり、発光する部分は発光層(117c)の層内であっても、発光層(117c)と隣接する層との界面であってもよい。
<Light emitting layer>
The light emitting layer (117c) contains, for example, a phosphorescent compound as a light emitting material. This light emitting layer (117c) is a layer in which electrons emitted from the electrode or the electron transport layer (117d) recombine with holes injected from the hole transport layer (117b) to emit light. The portion may be in the layer of the light emitting layer (117c) or an interface between the light emitting layer (117c) and the adjacent layer.
このような発光層(117c)としては、含まれる発光材料が発光要件を満たしていれば、その構成には特に制限はない。また、同一の発光スペクトルや発光極大波長を有する層が複数層あってもよい。この場合、各発光層(117c)間には非発光性の中間層(図示略)を有していることが好ましい。 There is no particular limitation on the configuration of such a light emitting layer (117c) as long as the contained light emitting material satisfies the light emitting requirements. In addition, a plurality of layers having the same emission spectrum or emission maximum wavelength may be provided. In this case, it is preferable to have a non-luminescent intermediate layer (not shown) between the light emitting layers (117c).
発光層(117c)の層厚の総和は1〜100nmの範囲内にあることが好ましく、更に好ましくは、より低い電圧で駆動することができることから1〜30nmの範囲内である。なお、発光層(117c)の層厚の総和とは、発光層(117c)間に非発光性の中間層が存在する場合には、当該中間層も含む層厚で表示する。 The total thickness of the light emitting layer (117c) is preferably in the range of 1 to 100 nm, and more preferably in the range of 1 to 30 nm because it can be driven at a lower voltage. In addition, with the sum total of the layer thickness of a light emitting layer (117c), when the nonluminous intermediate layer exists between light emitting layers (117c), it is displayed by the layer thickness also including the said intermediate layer.
発光層(117c)が複数の層から構成される場合、個々の発光層の層厚としては、1〜50nmの範囲内に調整することが好ましく、1〜20nmの範囲内に調整することがより好ましい。積層された複数の発光層が、青、緑、赤のそれぞれの発光色に対応する場合、青、緑、赤の各発光層の層厚の関係については、特に制限はない。 When the light emitting layer (117c) is composed of a plurality of layers, the thickness of each light emitting layer is preferably adjusted in the range of 1 to 50 nm, and more preferably adjusted in the range of 1 to 20 nm preferable. When the plurality of stacked light emitting layers correspond to the respective blue, green and red light emitting colors, there is no particular limitation on the relationship of the layer thicknesses of the blue, green and red light emitting layers.
以上のような発光層(117c)は、後述する発光材料やホスト化合物を用い、例えば、真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、LB法、インクジェット法等の公知の薄膜形成方法により形成することができる。 The light emitting layer (117c) as described above is formed by using a light emitting material or a host compound described later, for example, by a known thin film forming method such as a vacuum evaporation method, a spin coating method, a casting method, an LB method, or an inkjet method. Can.
また、発光層(117c)は、複数の発光材料を含有しても良く、またリン光発光材料と蛍光発光材料(蛍光ドーパント、蛍光性化合物ともいう。)を同一発光層(117c)中に混合して用いてもよい。 The light emitting layer (117c) may contain a plurality of light emitting materials, and a phosphorescent light emitting material and a fluorescent light emitting material (also referred to as a fluorescent dopant or a fluorescent compound) are mixed in the same light emitting layer (117c). You may use it.
発光層(117c)の構成として、ホスト化合物(発光ホストともいう。)、発光材料(発光ドーパント化合物、ゲスト材料ともいう。)を含有し、発光材料より発光させることが好ましい。 As a configuration of the light emitting layer (117c), a host compound (also referred to as a light emitting host) and a light emitting material (also referred to as a light emitting dopant compound or a guest material) are contained, and light is preferably emitted from the light emitting material.
(1)ホスト化合物
発光層(117c)に含有されるホスト化合物としては、室温(25℃)におけるリン光発光のリン光量子収率が0.1未満の化合物が好ましい。更に、リン光量子収率が0.01未満である化合物が好ましい。また、ホスト化合物は、発光層(117c)に含有される化合物の中で、層中での体積比が50%以上であることが好ましい。
(1) Host Compound The host compound contained in the light emitting layer (117c) is preferably a compound having a phosphorescence quantum yield of phosphorescence at room temperature (25 ° C.) of less than 0.1. Furthermore, compounds having a phosphorescent quantum yield of less than 0.01 are preferred. Further, among the compounds contained in the light emitting layer (117c), the host compound preferably has a volume ratio of 50% or more in the layer.
ホスト化合物としては、公知のホスト化合物を単独で用いても良く、又は複数種用いてもよい。ホスト化合物を複数種用いることで、電荷の移動を調整することが可能であり、有機EL素子(101)を高効率化することができる。また、後述する発光材料を複数種用いることで、異なる発光を混ぜることが可能となり、これにより白色発光を含めた任意の発光色を得ることができる。 As the host compound, known host compounds may be used alone or in combination of two or more. By using a plurality of host compounds, charge transfer can be adjusted, and the efficiency of the organic EL element (101) can be increased. In addition, by using a plurality of light emitting materials described later, it is possible to mix different light emissions, and thereby it is possible to obtain any light emission color including white light emission.
用いられるホスト化合物としては、従来公知の低分子化合物でも、繰り返し単位をもつ高分子化合物でも良く、ビニル基やエポキシ基のような重合性基を有する低分子化合物(蒸着重合性発光ホスト)でもよい。 The host compound to be used may be a conventionally known low molecular weight compound or a high molecular weight compound having a repeating unit, or may be a low molecular weight compound having a polymerizable group such as a vinyl group or an epoxy group (vapor deposition polymerizable light emitting host) .
公知のホスト化合物としては、正孔輸送能、電子輸送能を有しつつ、発光の長波長化を防ぎ、かつ高Tg(ガラス転移温度)を有する化合物が好ましい。ここでいうガラス転移点(Tg)とは、DSC(Differential Scanning Colorimetry:示差走査熱量法)を用いて、JIS−K−7121に準拠した方法により求められる値である。 As a known host compound, a compound having a hole transporting ability and an electron transporting ability, preventing a long wavelength of light emission and having a high Tg (glass transition temperature) is preferable. The glass transition point (Tg) as used herein is a value determined by a method in accordance with JIS-K-7121 using differential scanning colorimetry (DSC).
(2)発光材料
有機EL素子(101)に用いることのできる発光材料としては、リン光発光性化合物(リン光性化合物、リン光発光材料ともいう。)及び蛍光発光性化合物が挙げられる。
(2) Light Emitting Material As a light emitting material which can be used for the organic EL element (101), a phosphorescent compound (also referred to as a phosphorescent compound or a phosphorescent material) and a fluorescent compound can be mentioned.
リン光発光性化合物とは、励起三重項からの発光が観測される化合物であり、具体的には室温(25℃)にてリン光発光する化合物であり、リン光量子収率が25℃において0.01以上の化合物であると定義されるが、好ましいリン光量子収率は0.1以上である。 The phosphorescent compound is a compound in which light emission from the excitation triplet is observed, and specifically, a compound which emits phosphorescence at room temperature (25 ° C.), and the phosphorescence quantum yield is 0 at 25 ° C. Although it is defined as a compound of .01 or more, a preferable phosphorescence quantum yield is 0.1 or more.
上記リン光量子収率は、第4版実験化学講座7の分光IIの398頁(1992年版、丸善)に記載の方法により測定できる。溶液中でのリン光量子収率は種々の溶媒を用いて測定できるが、本例においてリン光発光性化合物を用いる場合、任意の溶媒のいずれかにおいて上記リン光量子収率(0.01以上)が達成されればよい。 The above-mentioned phosphorescence quantum yield can be measured by the method described on page 398 (1992 edition, Maruzen) of Spectrum II of Fourth Experimental Chemistry Course 7. The phosphorescence quantum yield in solution can be measured using various solvents, but in the case of using a phosphorescent compound in this example, the phosphorescence quantum yield (0.01 or more) in any of the optional solvents is It should be achieved.
リン光発光性化合物の発光の原理としては2種挙げられる。一つは、キャリアが輸送されるホスト化合物上でキャリアの再結合が起こってホスト化合物の励起状態が生成し、このエネルギーをリン光発光性化合物に移動させることでリン光発光性化合物からの発光を得るというエネルギー移動型である。もう一つは、リン光発光性化合物がキャリアトラップとなり、リン光発光性化合物上でキャリアの再結合が起こりリン光発光性化合物からの発光が得られるというキャリアトラップ型である。いずれの場合においても、リン光発光性化合物の励起状態のエネルギーはホスト化合物の励起状態のエネルギーよりも低いことが条件となる。 There are two kinds of principles of light emission of the phosphorescent compound. First, carrier recombination occurs on the host compound to which the carrier is transported to generate an excited state of the host compound, and this energy is transferred to the phosphorescent compound to emit light from the phosphorescent compound Energy transfer type to obtain The other is a carrier trap type in which a phosphorescent compound acts as a carrier trap, and carrier recombination occurs on the phosphorescent compound to cause light emission from the phosphorescent compound. In any case, it is a condition that the energy of the excited state of the phosphorescent compound is lower than the energy of the excited state of the host compound.
リン光発光性化合物は、一般的な有機EL素子の発光層に使用される公知のものの中から適宜選択して用いることができるが、好ましくは元素の周期表で8〜10族の金属を含有する錯体系化合物である。更に好ましくはイリジウム化合物、オスミウム化合物、又は白金化合物(白金錯体系化合物)、希土類錯体であり、中でも最も好ましいのはイリジウム化合物である。 The phosphorescent compound can be appropriately selected from known ones used in the light emitting layer of a general organic EL device, but preferably contains a metal of group 8 to 10 in the periodic table of the element Complex compounds. More preferable are iridium compounds, osmium compounds, platinum compounds (platinum complex compounds), and rare earth complexes, and among these, iridium compounds are most preferable.
有機EL素子(101)においては、少なくとも一つの発光層(117c)に2種以上のリン光発光性化合物を含有していても良く、発光層(117c)におけるリン光発光性化合物の濃度比が発光層(117c)の層厚方向で変化していてもよい。 In the organic EL element (101), at least one light emitting layer (117c) may contain two or more phosphorescent compounds, and the concentration ratio of the phosphorescent compound in the light emitting layer (117c) is It may be changed in the layer thickness direction of the light emitting layer (117c).
リン光発光性化合物は好ましくは発光層(117c)の総量に対し0.1体積%以上、30体積%未満の範囲内である。 The phosphorescent compound is preferably in the range of 0.1% by volume or more and less than 30% by volume with respect to the total amount of the light emitting layer (117c).
また、発光層(117c)に用いられる蛍光発光材料としては、例えば、クマリン系色素、ピラン系色素、シアニン系色素、クロコニウム系色素、スクアリウム系色素、オキソベンツアントラセン系色素、フルオレセイン系色素、ローダミン系色素、ピリリウム系色素、ペリレン系色素、スチルベン系色素、ポリチオフェン系色素、又は希土類錯体系蛍光体等が挙げられる。 Moreover, as a fluorescent light emitting material used for the light emitting layer (117c), for example, coumarin dyes, pyran dyes, cyanine dyes, croconium dyes, squalium dyes, oxobenzthracene dyes, fluorescein dyes, rhodamine dyes Dyes, pyrylium dyes, perylene dyes, stilbene dyes, polythiophene dyes, rare earth complex phosphors, etc. may be mentioned.
〈注入層〉
注入層とは、駆動電圧低下や発光輝度向上のために電極と発光層(117c)の間に設けられる層のことで、「有機EL素子とその工業化最前線(1998年11月30日エヌ・ティー・エス社発行)」の第2編第2章「電極材料」(123〜166頁)に詳細に記載されており、正孔注入層(117a)と電子注入層(117e)とがある。
Injection layer
The injection layer is a layer provided between the electrode and the light emitting layer (117c) to lower the driving voltage and to improve the light emission luminance, and the “injection layer of the organic EL element and its industrialization (November 30, 1998 2), “Electrode materials” (pages 123 to 166), and there are a hole injection layer (117a) and an electron injection layer (117e).
注入層は、必要に応じて設けることができる。正孔注入層(117a)であれば、アノードと発光層(117c)又は正孔輸送層(117b)の間、電子注入層(117e)であればカソードと発光層(117c)又は電子輸送層(117d)との間に配置される。 The injection layer can be provided as needed. In the case of the hole injection layer (117a), between the anode and the light emitting layer (117c) or the hole transport layer (117b), in the case of the electron injection layer (117e) the cathode and the light emitting layer (117c) or the electron transport layer ( 117d).
正孔注入層(117a)は、特開平9−45479号公報、同9−260062号公報、同8−288069号公報等にもその詳細が記載されており、具体例として、銅フタロシアニンに代表されるフタロシアニン層、酸化バナジウムに代表される酸化物層、アモルファスカーボン層、ポリアニリン(エメラルディン)やポリチオフェン等の導電性高分子を用いた高分子層等が挙げられる。 The details of the hole injection layer (117a) are also described in JP-A-9-45479, JP-A-9-260062, JP-A-8-288069, etc. As a specific example, copper phthalocyanine is exemplified. Phthalocyanine layers, oxide layers represented by vanadium oxide, amorphous carbon layers, polymer layers using conductive polymers such as polyaniline (emeraldine) and polythiophene, and the like.
電子注入層(117e)は、特開平6−325871号公報、同9−17574号公報、同10−74586号公報等にもその詳細が記載されており、具体的にはストロンチウムやアルミニウム等に代表される金属層、フッ化カリウムに代表されるアルカリ金属ハライド層、フッ化マグネシウムに代表されるアルカリ土類金属化合物層、酸化モリブデンに代表される酸化物層等が挙げられる。電子注入層17eはごく薄い層であることが望ましく、素材にもよるがその厚さは0.001〜10μmの範囲内が好ましい。 The details of the electron injection layer (117e) are also described in JP-A-6-325871, JP-A-9-17574, JP-A-10-74586, etc. Specifically, representative examples are strontium, aluminum, etc. Metal layers, alkali metal halide layers represented by potassium fluoride, alkaline earth metal compound layers represented by magnesium fluoride, oxide layers represented by molybdenum oxide, and the like. The electron injection layer 17 e is preferably a very thin layer, and the thickness is preferably in the range of 0.001 to 10 μm, depending on the material.
〈正孔輸送層〉
正孔輸送層(117b)は、正孔を輸送する機能を有する正孔輸送材料からなり、広い意味で正孔注入層(117a)や電子阻止層も、正孔輸送層(117b)に含まれる。正孔輸送層(117b)は、単層又は複数層設けることができる。
<Hole transport layer>
The hole transport layer (117b) is made of a hole transport material having a function of transporting holes, and in a broad sense, the hole injection layer (117a) and the electron blocking layer are also included in the hole transport layer (117b). . The hole transport layer (117b) can be provided as a single layer or a plurality of layers.
正孔輸送材料としては、正孔の注入又は輸送、電子の障壁性のいずれかの機能を有するものであり、有機物、無機物のいずれであってもよい。例えば、トリアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、ピラゾリン誘導体及びピラゾロン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、アリールアミン誘導体、アミノ置換カルコン誘導体、オキサゾール誘導体、スチリルアントラセン誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、シラザン誘導体、アニリン系共重合体、また、導電性高分子オリゴマー、特にチオフェンオリゴマー等が挙げられる。 The hole transport material has any function of hole injection or transport and electron barrier property, and may be either organic or inorganic. For example, triazole derivatives, oxadiazole derivatives, imidazole derivatives, polyarylalkane derivatives, pyrazoline derivatives and pyrazolone derivatives, phenylenediamine derivatives, arylamine derivatives, amino-substituted chalcone derivatives, oxazole derivatives, styrylanthracene derivatives, fluorenone derivatives, hydrazone derivatives, Examples thereof include stilbene derivatives, silazane derivatives, aniline-based copolymers, and conductive polymer oligomers, particularly thiophene oligomers.
正孔輸送材料としては、上記のものを使用することができるが、その他に、ポルフィリン化合物、芳香族第3級アミン化合物、スチリルアミン化合物、特に芳香族第3級アミン化合物を用いることが好ましい。 As the hole transport material, those described above can be used, but in addition, it is preferable to use a porphyrin compound, an aromatic tertiary amine compound, a styrylamine compound, and particularly an aromatic tertiary amine compound.
芳香族第3級アミン化合物及びスチリルアミン化合物の代表例としては、
N,N,N′,N′−テトラフェニル−4,4′−ジアミノフェニル、
N,N′−ジフェニル−N,N′−ビス(3−メチルフェニル)−〔1,1′−ビフェニル〕−4,4′−ジアミン(略称:TPD)、
2,2−ビス(4−ジ−p−トリルアミノフェニル)プロパン、
1,1−ビス(4−ジ−p−トリルアミノフェニル)シクロヘキサン、
N,N,N′,N′−テトラ−p−トリル−4,4′−ジアミノビフェニル、
1,1−ビス(4−ジ−p−トリルアミノフェニル)−4−フェニルシクロヘキサン、 ビス(4−ジメチルアミノ−2−メチルフェニル)フェニルメタン、
ビス(4−ジ−p−トリルアミノフェニル)フェニルメタン、
N,N′−ジフェニル−N,N′−ジ(4−メトキシフェニル)−4,4′−ジアミノビフェニル、
N,N,N′,N′−テトラフェニル−4,4′−ジアミノジフェニルエーテル、
4,4′−ビス(ジフェニルアミノ)クオードリフェニル、
N,N,N−トリ(p−トリル)アミン、
4−(ジ−p−トリルアミノ)−4′−〔4−(ジ−p−トリルアミノ)スチリル〕スチルベン、
4−N,N−ジフェニルアミノ−(2−ジフェニルビニル)ベンゼン、
3−メトキシ−4′−N,N−ジフェニルアミノスチルベンゼン、
N−フェニルカルバゾール、
更には米国特許第5061569号明細書に記載されている2個の縮合芳香族環を分子内に有するもの、例えば、4,4′−ビス〔N−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ〕ビフェニル(略称:NPD)、特開平4−308688号公報に記載されているトリフェニルアミンユニットが三つスターバースト型に連結された4,4′,4″−トリス〔N−(3−メチルフェニル)−N−フェニルアミノ〕トリフェニルアミン(略称:MTDATA)等が挙げられる。
Representative examples of aromatic tertiary amine compounds and styrylamine compounds are
N, N, N ', N'-tetraphenyl-4,4'-diaminophenyl,
N, N'-diphenyl-N, N'-bis (3-methylphenyl)-[1,1'-biphenyl] -4,4'-diamine (abbreviation: TPD),
2,2-bis (4-di-p-tolylaminophenyl) propane,
1,1-bis (4-di-p-tolylaminophenyl) cyclohexane,
N, N, N ', N'-tetra-p-tolyl-4,4'-diaminobiphenyl,
1,1-bis (4-di-p-tolylaminophenyl) -4-phenylcyclohexane, bis (4-dimethylamino-2-methylphenyl) phenylmethane,
Bis (4-di-p-tolylaminophenyl) phenylmethane,
N, N'-diphenyl-N, N'-di (4-methoxyphenyl) -4,4'-diaminobiphenyl,
N, N, N ', N'-tetraphenyl-4,4'-diaminodiphenyl ether,
4,4'-bis (diphenylamino) quadriphenyl,
N, N, N-tri (p-tolyl) amine,
4- (di-p-tolylamino) -4 '-[4- (di-p-tolylamino) styryl] stilbene,
4-N, N-diphenylamino- (2-diphenylvinyl) benzene,
3-methoxy-4'-N, N-diphenylaminostilbenzene,
N-phenylcarbazole,
Further, those having two fused aromatic rings in the molecule as described in US Pat. No. 5,061,569, for example, 4,4'-bis [N- (1-naphthyl) -N-phenylamino] Biphenyl (abbreviation: NPD), 4,4 ′, 4 ′ ′-tris [N- (3-methylphenyl) described in JP-A-4-308688 in which triphenylamine units are linked in a three-star burst form ) -N-phenylamino] triphenylamine (abbreviation: MTDATA) and the like.
更にこれらの材料を高分子鎖に導入した、又はこれらの材料を高分子の主鎖とした高分子材料を用いることもできる。また、p型−Si、p型−SiC等の無機化合物も正孔注入材料、正孔輸送材料として使用することができる。 Furthermore, it is also possible to use a polymer material in which these materials are introduced into a polymer chain, or in which these materials are used as a polymer main chain. Inorganic compounds such as p-type-Si and p-type-SiC can also be used as the hole injection material and the hole transport material.
また、正孔輸送層(117b)には、特開平11−251067号公報、J.Huang et.al.,Applied Physics Letters,80(2002),p.139に記載されているような、いわゆるp型正孔輸送材料を用いることもできる。高効率の発光素子が得られることから、これらの材料を用いることが好ましい。 In the hole transport layer (117b), JP-A-11-251067, J.-P. Huang et. al. , Applied Physics Letters, 80 (2002), p. It is also possible to use so-called p-type hole transport materials as described in 139. It is preferable to use these materials because a light emitting element with high efficiency can be obtained.
正孔輸送層(117b)は、上記正孔輸送材料を、例えば、真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、インクジェット法を含む印刷法、LB法等の公知の方法により、薄膜化することにより形成することができる。 The hole transport layer (117b) is formed by thinning the above hole transport material by a known method such as vacuum evaporation, spin coating, casting, printing including inkjet, LB, etc. It can be formed.
正孔輸送層(117b)の層厚については、特に制限はないが、通常は5〜5000nm程度、好ましくは5〜200nmの範囲内である。この正孔輸送層(117b)は、上記材料の1種又は2種以上からなる1層構造であってもよい。 Although there is no restriction | limiting in particular about the layer thickness of a positive hole transport layer (117b), Usually, about 5-5000 nm, Preferably it exists in the range of 5-200 nm. The hole transport layer (117b) may have a single-layer structure composed of one or more of the above materials.
また、正孔輸送層(117b)の材料に不純物をドープしてp性を高くすることもできる。その例としては、特開平4−297076号公報、特開2000−196140号公報、同2001−102175号公報、J.Appl.Phys.,95,5773(2004)等に記載されたものが挙げられる。 In addition, the material of the hole transport layer (117b) can be doped with an impurity to enhance p-type. Examples thereof are disclosed in JP-A-4-297076, JP-A-2000-196140, JP-A-2001-102175, and J.-A. Appl. Phys. , 95, 5773 (2004) and the like.
このように、正孔輸送層(117b)のp性を高くすると、より低消費電力の素子を作製することができるため好ましい。 Thus, it is preferable to increase the p property of the hole transport layer (117b) because a device with lower power consumption can be manufactured.
〈電子輸送層〉
電子輸送層(117d)は、電子を輸送する機能を有する材料からなり、広い意味で電子注入層(117e)、正孔阻止層(図示略)も電子輸送層(117d)に含まれる。電子輸送層(117d)は単層構造又は複数層の積層構造として設けることができる。
Electron Transport Layer
The electron transport layer (117d) is made of a material having a function of transporting electrons, and in a broad sense, the electron injection layer (117e) and the hole blocking layer (not shown) are also included in the electron transport layer (117d). The electron transporting layer (117d) can be provided as a single layer structure or a stacked structure of a plurality of layers.
単層構造の電子輸送層(117d)、及び積層構造の電子輸送層(117d)において発光層(117c)に隣接する層部分を構成する電子輸送材料(正孔阻止材料を兼ねる)としては、カソードより注入された電子を発光層(117c)に伝達する機能を有していればよい。このような材料としては、従来公知の化合物の中から任意に選択して用いることができる。例えば、ニトロ置換フルオレン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、チオピランジオキシド誘導体、カルボジイミド、フレオレニリデンメタン誘導体、アントラキノジメタン、アントロン誘導体及びオキサジアゾール誘導体等が挙げられる。更に、上記オキサジアゾール誘導体において、オキサジアゾール環の酸素原子を硫黄原子に置換したチアジアゾール誘導体、電子吸引基として知られているキノキサリン環を有するキノキサリン誘導体も、電子輸送層(117d)の材料として用いることができる。更にこれらの材料を高分子鎖に導入した高分子材料、又はこれらの材料を高分子の主鎖とした高分子材料を用いることもできる。 An electron transport material (also serving as a hole blocking material) constituting a layer portion adjacent to the light emitting layer (117c) in the electron transport layer (117d) of a single layer structure and the electron transport layer (117d) of a laminated structure It suffices to have a function of transmitting the more injected electrons to the light emitting layer (117c). As such a material, it can be arbitrarily selected and used from conventionally known compounds. For example, nitro-substituted fluorene derivatives, diphenylquinone derivatives, thiopyrandioxide derivatives, carbodiimides, fluorenylidenemethane derivatives, anthraquinodimethanes, anthrone derivatives, oxadiazole derivatives and the like can be mentioned. Furthermore, in the above-mentioned oxadiazole derivatives, thiadiazole derivatives in which the oxygen atom of the oxadiazole ring is substituted by sulfur atoms, and quinoxaline derivatives having a quinoxaline ring known as an electron withdrawing group are also used as materials for the electron transport layer (117d). It can be used. Furthermore, it is also possible to use a polymer material in which these materials are introduced into a polymer chain, or a polymer material in which these materials have a polymer main chain.
また、8−キノリノール誘導体の金属錯体、例えば、トリス(8−キノリノール)アルミニウム(略称:Alq3)、トリス(5,7−ジクロロ−8−キノリノール)アルミニウム、トリス(5,7−ジブロモ−8−キノリノール)アルミニウム、トリス(2−メチル−8−キノリノール)アルミニウム、トリス(5−メチル−8−キノリノール)アルミニウム、ビス(8−キノリノール)亜鉛(略称:Znq)等、及びこれらの金属錯体の中心金属がIn、Mg、Cu、Ca、Sn、Ga又はPbに置き替わった金属錯体も、電子輸送層(117d)の材料として用いることができる。 In addition, metal complexes of 8-quinolinol derivatives, for example, tris (8-quinolinol) aluminum (abbreviation: Alq 3 ), tris (5,7-dichloro-8-quinolinol) aluminum, tris (5,7-dibromo-8-) Quinolinol) aluminum, tris (2-methyl-8-quinolinol) aluminum, tris (5-methyl-8-quinolinol) aluminum, bis (8-quinolinol) zinc (abbreviation: Znq), etc., and central metals of these metal complexes A metal complex in which In is replaced by In, Mg, Cu, Ca, Sn, Ga or Pb can also be used as a material of the electron transport layer (117d).
その他、メタルフリー若しくはメタルフタロシアニン、又はそれらの末端がアルキル基やスルホン酸基等で置換されていても、電子輸送層(117d)の材料として好ましく用いることができる。また、発光層(117c)の材料としても例示されるジスチリルピラジン誘導体も電子輸送層(117d)の材料として用いることができ、正孔注入層(117a)、正孔輸送層(117b)と同様に、n型−Si、n型−SiC等の無機半導体も電子輸送層(117d)の材料として用いることができる。 In addition, even if metal free or metal phthalocyanine, or the terminal thereof is substituted by an alkyl group, a sulfonic acid group or the like, it can be preferably used as a material of the electron transport layer (117d). In addition, distyrylpyrazine derivatives exemplified as the material of the light emitting layer (117c) can also be used as the material of the electron transporting layer (117d), similarly to the hole injecting layer (117a) and the hole transporting layer (117b). Inorganic semiconductors such as n-type-Si and n-type-SiC can also be used as the material of the electron transport layer (117d).
電子輸送層(117d)は、上記材料を、例えば、真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、インクジェット法を含む印刷法、LB法等の公知の方法により、薄膜化することにより形成することができる。電子輸送層(117d)の層厚については特に制限はないが、通常は5〜5000nm程度、好ましくは5〜200nmの範囲内である。電子輸送層(117d)は上記材料の1種又は2種以上からなる1層構造であってもよい。 The electron transport layer (117d) may be formed by thinning the above-mentioned material by a known method such as vacuum evaporation, spin coating, casting, printing including inkjet, LB, etc. it can. The thickness of the electron transport layer (117d) is not particularly limited, but is usually in the range of about 5 to 5000 nm, preferably 5 to 200 nm. The electron transport layer (117d) may have a single-layer structure composed of one or more of the above materials.
また、電子輸送層(117d)に不純物をドープし、n性を高くすることもできる。その例としては、特開平4−297076号公報、同10−270172号公報、特開2000−196140号公報、同2001−102175号公報、J.Appl.Phys.,95,5773(2004)等に記載されたものが挙げられる。更に電子輸送層(117d)には、カリウムやカリウム化合物などを含有させることが好ましい。カリウム化合物としては、例えば、フッ化カリウム等を用いることができる。このように電子輸送層(117d)のn性を高くすると、より低消費電力の素子を作製することができる。 In addition, the electron transporting layer (117d) can be doped with an impurity to increase n-type. Examples thereof are disclosed in JP-A-4-297076, JP-A-10-270172, JP-A-2000-196140, JP-A-2001-102175, and J.-A. Appl. Phys. , 95, 5773 (2004) and the like. Furthermore, it is preferable to make a potassium, a potassium compound, etc. contain in an electron carrying layer (117d). As a potassium compound, potassium fluoride etc. can be used, for example. When the n property of the electron transport layer (117d) is increased as described above, a device with lower power consumption can be manufactured.
〈阻止層〉
阻止層は、上述のように有機化合物薄膜の基本構成層の他に、必要に応じて設けられる。例えば、特開平11−204258号公報、同11−204359号公報、及び「有機EL素子とその工業化最前線(1998年11月30日エヌ・ティー・エス社発行)」の237頁等に記載されている正孔阻止(ホールブロック)層がある。
<Blocking layer>
The blocking layer is optionally provided in addition to the basic constituent layer of the organic compound thin film as described above. For example, they are described in JP-A-11-204258, JP-A-11-204359, and page 237 of "Organic EL element and its forefront of industrialization (issued on November 30, 1998)". There is a hole blocking (hole blocking) layer.
正孔阻止層とは、広い意味では、電子輸送層(117d)の機能を有する。正孔阻止層は、電子を輸送する機能を有しつつ正孔を輸送する能力が著しく小さい正孔阻止材料からなり、電子を輸送しつつ正孔を阻止することで電子と正孔の再結合確率を向上させることができる。また、後述する電子輸送層(117d)の構成を必要に応じて、正孔阻止層として用いることができる。正孔阻止層は、発光層(117c)に隣接して設けられていることが好ましい。 The hole blocking layer has a function of the electron transport layer (117d) in a broad sense. The hole blocking layer is made of a hole blocking material having an extremely small ability to transport holes while having the function of transporting electrons, and the electron-hole recombination by stopping the holes while transporting the electrons. The probability can be improved. In addition, the configuration of the electron transport layer (117d) described later can be used as a hole blocking layer, if necessary. The hole blocking layer is preferably provided adjacent to the light emitting layer (117c).
一方、電子阻止層とは、広い意味では、正孔輸送層(117b)の機能を有する。電子阻止層は、正孔を輸送する機能を有しつつ電子を輸送する能力が著しく小さい材料からなり、正孔を輸送しつつ電子を阻止することで電子と正孔の再結合確率を向上させることができる。また、上記した正孔輸送層(117b)の構成を必要に応じて電子阻止層として用いることができる。 On the other hand, the electron blocking layer has a function of the hole transport layer (117b) in a broad sense. The electron blocking layer is made of a material having an ability to transport electrons while having a function of transporting holes, and improves the probability of recombination of electrons and holes by transporting electrons while blocking holes. be able to. In addition, the above-described configuration of the hole transport layer (117b) can be used as an electron blocking layer as needed.
阻止層の層厚としては、好ましくは3〜100nmであり、更に好ましくは5〜30nmの範囲内である。 The layer thickness of the blocking layer is preferably 3 to 100 nm, more preferably 5 to 30 nm.
(封止部材)
封止部材(120)は、有機EL素子(101)を覆うものであって、板状(フィルム状)の封止部材(120)が封止樹脂層(119)によって、ガスバリアーフィルムのフィルム基材(2)側に固定される。この封止部材(120)は、少なくとも有機機能層ユニット(117)を覆う状態で設けられ、有機EL素子(101)及び第2電極(118)の端子部分(図示略)を露出させる状態で設けられている。また、封止部材(120)に電極を設け、この電極と第2電極(118)の端子部分とを導通させるように構成されていてもよい。
(Sealing member)
The sealing member (120) covers the organic EL element (101), and the plate-like (film-like) sealing member (120) is a film base of the gas barrier film by the sealing resin layer (119). It is fixed to the material (2) side. The sealing member (120) is provided so as to cover at least the organic functional layer unit (117), and provided so as to expose the terminal portions (not shown) of the organic EL element (101) and the second electrode (118). It is done. In addition, an electrode may be provided on the sealing member (120), and the electrode and the terminal portion of the second electrode (118) may be electrically connected.
板状(フィルム状)の封止部材(120)としては、具体的には、ガラス基板、ポリマー基板が挙げられ、これらの基板材料を更に薄型のフィルム状にして用いてもよい。ガラス基板としては、特にソーダ石灰ガラス、バリウム・ストロンチウム含有ガラス、鉛ガラス、アルミノケイ酸ガラス、ホウケイ酸ガラス、バリウムホウケイ酸ガラス、石英等を挙げることができる。また、ポリマー基板としては、ポリカーボネート、アクリル、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルサルファイド、ポリサルフォン等を挙げることができる。 Specific examples of the plate-like (film-like) sealing member (120) include a glass substrate and a polymer substrate, and these substrate materials may be used in the form of a thinner film. Examples of the glass substrate include soda lime glass, glass containing barium and strontium, lead glass, aluminosilicate glass, borosilicate glass, barium borosilicate glass, quartz and the like. In addition, as the polymer substrate, polycarbonate, acrylic, polyethylene terephthalate, polyether sulfide, polysulfone and the like can be mentioned.
中でも、有機EL素子を薄型化できるということから、封止部材(120)として薄型のフィルム状にしたポリマー基板を好ましく使用することができる。 Among them, since the organic EL element can be thinned, a thin film-like polymer substrate can be preferably used as the sealing member (120).
更には、フィルム状としたポリマー基板は、JIS−K−7126−1987に準拠した方法で測定された酸素透過度が1×10−3ml/(m2・24h・atm)以下、JIS−K−7129−1992に準拠した方法で測定された、水蒸気透過度(25±0.5℃、相対湿度(90±2)%)が、1×10−3g/(m2・24h)以下であることが好ましい。 Furthermore, the polymer substrate in the form of a film has an oxygen permeability of 1 × 10 -3 ml / (m 2 · 24 h · atm) or less, which is measured by a method according to JIS-K-7126-1987, JIS-K Water vapor transmission rate (25 ± 0.5 ° C, relative humidity (90 ± 2)%) measured by the method according to –7129-1992 is less than 1 × 10 −3 g / m 2 · 24 h Is preferred.
また、以上のような基板材料は、凹板状に加工して封止部材(120)として用いてもよい。この場合、上述した基板部材に対してサンドブラスト加工、化学エッチング加工等の加工が施され、凹状が形成される。 Also, the substrate material as described above may be processed into a concave plate shape and used as a sealing member (120). In this case, the substrate member described above is subjected to processing such as sand blast processing and chemical etching processing to form a concave shape.
また、これに限らず、金属材料を用いてもよい。金属材料としては、ステンレス、鉄、銅、アルミニウム、マグネシウム、ニッケル、亜鉛、クロム、チタン、モリブデン、シリコーン、ゲルマニウム及びタンタルからなる群から選ばれる1種以上の金属又は合金が挙げられる。このような金属材料は、薄型のフィルム状にして封止部材(120)として用いることにより、有機EL素子(101)が設けられた発光パネル全体を薄型化できる。 Moreover, you may use not only this but a metal material. Examples of the metal material include one or more metals or alloys selected from the group consisting of stainless steel, iron, copper, aluminum, magnesium, nickel, zinc, chromium, titanium, molybdenum, silicone, germanium and tantalum. By making such a metal material into a thin film shape and using it as a sealing member (120), the whole light emitting panel provided with the organic EL element (101) can be thinned.
《封止樹脂層》
封止部材(120)をガスバリアーフィルム(1)側に固定するための封止樹脂層(119)は、封止部材(120)とガスバリアーフィルム(1)とで挟持された有機EL素子(101)の封止に用いられる。封止樹脂層(119)は、例えば、アクリル酸系オリゴマー又はメタクリル酸系オリゴマーの反応性ビニル基を有する光硬化性又は熱硬化性の接着剤、エポキシ系等の熱硬化性又は化学硬化性(二液混合)の接着剤、ホットメルト型のポリアミド、ポリエステル、ポリオレフィン、カチオン硬化タイプの紫外線硬化性エポキシ樹脂による接着剤が挙げられる。
封 止 Sealing resin layer》
The sealing resin layer (119) for fixing the sealing member (120) on the gas barrier film (1) side is an organic EL element (in which the sealing member (120) and the gas barrier film (1) 101) used for sealing. The encapsulating resin layer (119) is, for example, a photocurable or thermosetting adhesive having a reactive vinyl group of an acrylic acid oligomer or a methacrylic acid oligomer, a thermosetting or chemical curing agent such as an epoxy resin ( Adhesives of two-component mixtures), polyamides of hot melt type, polyesters, polyolefins, and adhesives of UV curable epoxy resin of cationic curing type can be mentioned.
製造プロセスの簡易性の観点から、封止樹脂層(119)を、熱硬化性接着剤で形成することが好ましい。また、封止樹脂層(119)の形態としては、シート状に加工された熱硬化性接着剤を用いることが好ましい。シート状の熱硬化性接着剤を用いる場合には、常温(25℃程度)では非流動性を示し、かつ、加熱すると50〜130℃の範囲内の温度で流動性を発現するような接着剤(シール材)を用いる。 From the viewpoint of simplicity of the manufacturing process, it is preferable to form the sealing resin layer (119) with a thermosetting adhesive. Moreover, as a form of the sealing resin layer (119), it is preferable to use a thermosetting adhesive processed into a sheet shape. In the case of using a sheet-like thermosetting adhesive, it is non-flowable at normal temperature (about 25 ° C.), and is an adhesive that develops fluidity at a temperature within the range of 50 to 130 ° C. when heated. (Sealing material) is used.
熱硬化性接着剤としては、任意の接着剤を使用することができる。封止樹脂層(119)と隣接する封止部材(120)や、ガスバリアーフィルム1等との密着性向上の観点から、好適な熱硬化性接着剤を適宜選択する。例えば、熱硬化性接着剤としては、分子の末端又は側鎖にエチレン性二重結合を有する化合物と熱重合開始剤とを主成分とする樹脂等を用いることができる。より具体的には、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂等からなる熱硬化性接着剤を使用することができる。また、有機EL素子(101)の製造工程で用いる貼合装置及び硬化処理装置に応じて、溶融タイプの熱硬化性接着剤を使用してもよい。 Any adhesive can be used as the thermosetting adhesive. From the viewpoint of improving the adhesion with the sealing member (120) adjacent to the sealing resin layer (119), the gas barrier film 1 and the like, a suitable thermosetting adhesive is appropriately selected. For example, as the thermosetting adhesive, a resin having a compound having an ethylenic double bond at an end or a side chain of a molecule and a thermal polymerization initiator as main components can be used. More specifically, a thermosetting adhesive composed of an epoxy resin, an acrylic resin or the like can be used. Moreover, you may use a thermosetting type thermosetting adhesive according to the bonding apparatus and hardening treatment apparatus which are used at the manufacturing process of organic EL element (101).
また、接着剤として、上記した接着剤を2種以上混合したものを用いてもよいし、熱硬化性及び紫外線硬化性をともに備えた接着剤を用いてもよい。 Further, as the adhesive, a mixture of two or more of the above-described adhesives may be used, or an adhesive having both thermosetting and ultraviolet curing properties may be used.
《有機エレクトロルミネッセンス素子の用途》
有機EL素子(101)は、上述したように面発光体であるため各種の発光光源として用いることができる。例えば、家庭用照明や車内照明などの照明装置、時計や液晶用のバックライト、看板広告用照明、信号機の光源、光記憶媒体の光源、電子写真複写機の光源、光通信処理機の光源、光センサーの光源等が挙げられる。また、これらの発光光源に限定されず、その他の光源としても用いることができる。
<< Application of Organic Electroluminescent Device >>
Since the organic EL element (101) is a surface light emitter as described above, it can be used as various light emission sources. For example, lighting devices such as home lighting and car lighting, backlights for watches and liquid crystals, lights for advertising billboards, light sources for traffic lights, light sources for optical storage media, light sources for electrophotographic copiers, light sources for optical communication processors, The light source of an optical sensor etc. are mentioned. Moreover, it is not limited to these light emission light sources, It can use also as another light source.
特に、カラーフィルターと組み合わせた液晶表示装置のバックライト、照明用光源としての用途に有効に用いることができる。 In particular, it can be effectively used as a backlight of a liquid crystal display combined with a color filter, and an application as a light source for illumination.
また、有機EL素子(101)は、照明用や露光光源のような一種のランプとして使用してもよいし、画像を投影するタイプのプロジェクション装置や、静止画像や動画像を直接視認するタイプの表示装置(ディスプレイ)として使用してもよい。この場合、近年の照明装置及びディスプレイの大型化に伴い、有機EL素子(101)を設けた発光パネル同士を平面的に接合する、いわゆるタイリングによって発光面を大面積化してもよい。 In addition, the organic EL element (101) may be used as a kind of lamp such as illumination or exposure light source, a projection device of a type which projects an image, or a type of which a still image or a moving image is directly viewed. You may use as a display apparatus (display). In this case, the light emitting surface may be enlarged by so-called tiling in which the light emitting panels provided with the organic EL element (101) are planarly joined with increase in size of the lighting device and display in recent years.
動画再生用の表示装置として使用する場合の駆動方式は、単純マトリクス(パッシブマトリクス)方式でもアクティブマトリクス方式でもよい。また、異なる発光色を有する有機EL素子10を2種以上使用することにより、カラー又はフルカラー表示装置を作製することが可能である。 When used as a display device for moving image reproduction, a driving method may be a simple matrix (passive matrix) method or an active matrix method. Moreover, it is possible to produce a color or a full color display by using 2 or more types of organic EL elements 10 which have different luminescent colors.
《有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法》
本発明の有機EL素子の製造方法の一例として、図8に示す有機EL素子(101)の製造方法を説明する。
<< Method of manufacturing organic electroluminescent device >>
A method of manufacturing the organic EL device (101) shown in FIG. 8 will be described as one example of the method of manufacturing the organic EL device of the present invention.
まず、前述の方法で作製した本発明のガスバリアーフィルム(1)の第2のガスバリアー層(5)上に、第1電極(116)を形成する。第1電極(116)は、透明な導電性材料から形成する。例えば、銀を主成分とする3〜15nm程度の厚さの電極や、100nm程度のITO等の透明導電性物質を形成する。第1電極(116)の形成方法としては、例えば、スピンコート法、キャスト法、インクジェット法、蒸着法、スパッタ法、印刷法等を用いることができるが、均質な層が得られやすく、かつピンホールが生成しにくい等の点から、真空蒸着法が特に好ましい。また、第1電極(116)の形成前後には、必要に応じて補助電極のパターン形成を行う。 First, the first electrode (116) is formed on the second gas barrier layer (5) of the gas barrier film (1) of the present invention produced by the method described above. The first electrode (116) is formed of a transparent conductive material. For example, an electrode having a thickness of about 3 to 15 nm containing silver as a main component, or a transparent conductive material such as ITO having a thickness of about 100 nm is formed. As a method of forming the first electrode (116), for example, spin coating method, casting method, ink jet method, vapor deposition method, sputtering method, printing method etc. can be used, but it is easy to obtain a homogeneous layer and pin The vacuum evaporation method is particularly preferable from the viewpoint that holes are hardly generated. Before and after the formation of the first electrode (116), the pattern formation of the auxiliary electrode is performed as needed.
次に、この上に、正孔注入層(117a)、正孔輸送層(117b)、発光層(117c)、電子輸送層(117d)、電子注入層(117e)の順に形成し、有機機能層ユニット(117)を形成する。これらの各層の形成方法としては、例えば、スピンコート法、キャスト法、インクジェット法、蒸着法、スパッタ法、印刷法等を用いることができるが、均質な層が得られやすく、かつピンホールが生成しにくい等の点から、真空蒸着法又はスピンコート法が特に好ましい。更に、層毎に異なる形成方法を用いてもよい。これらの各層の形成に蒸着法を採用する場合、その蒸着条件は使用する化合物の種類等により異なるが、一般に化合物を収蔵したボート加熱温度として50〜450℃の範囲内、真空度として1×10−6〜1×10−2Paの範囲内、蒸着速度として0.01〜50nm/秒の範囲内、樹脂基板温度として−50〜300℃の範囲内、形成層厚として0.01〜5μmの範囲で、各条件を適宜選択することが望ましい。 Next, a hole injection layer (117a), a hole transport layer (117b), a light emitting layer (117c), an electron transport layer (117d), and an electron injection layer (117e) are formed in this order, and an organic functional layer is formed. Form a unit (117). As a method of forming these layers, for example, spin coating method, casting method, ink jet method, vapor deposition method, sputtering method, printing method and the like can be used, but it is easy to obtain a homogeneous layer and pin holes are generated. Vacuum evaporation or spin coating is particularly preferred in view of the difficulty of adhesion. Furthermore, different formation methods may be used for each layer. When a vapor deposition method is employed to form these layers, the vapor deposition conditions vary depending on the type of compound used, etc., but generally within the range of 50 to 450 ° C. as a boat heating temperature at which the compounds are stored, 1 × 10 as a vacuum degree. Within the range of −6 to 1 × 10 −2 Pa, within the range of 0.01 to 50 nm / sec as the deposition rate, within the range of −50 to 300 ° C. as the resin substrate temperature It is desirable to select each condition appropriately in the range.
次に、カソードとなる第2電極(118)を、蒸着法やスパッタ法等の成膜方法によって形成する。この際、有機機能層ユニット(117)によって第1電極(116)に対して絶縁状態を保ちつつ、有機機能層ユニット(117)の上方からガスバリアーフィルム(1)の周縁に端子部分を引き出した形状にパターン形成する。 Next, a second electrode (118) to be a cathode is formed by a film formation method such as evaporation or sputtering. At this time, while maintaining the insulating state with respect to the first electrode (116) by the organic functional layer unit (117), the terminal portion was drawn out to the peripheral edge of the gas barrier film (1) from the upper side of the organic functional layer unit (117). Pattern in shape.
次に、ガスバリアーフィルム(1)上に設けられた第1電極(116)、有機機能層ユニット(117)及び第2電極(118)の固体封止を行う。封止部材(120)の片面に封止樹脂層(119)を形成する。そして、第1電極(116)と第2電極(118)の引き出し配線の端部が、封止樹脂層(119)の外に出るように、封止部材(120)の封止樹脂層(119)形成面を、第1電極(116)、有機機能層ユニット(117)及び第2電極(118)を介して、ガスバリアーフィルム(1)上に重ね合わせる。ガスバリアーフィルム(1)と封止部材(120)とを重ね合わせた後、ガスバリアーフィルム(1)と封止部材(120)とに圧力をかける。更に、封止樹脂層(119)を硬化させるために、封止樹脂層(119)を加熱する。このとき、ガスバリアー層(4)と封止樹脂層(119)との接着性に問題がないように、封止樹脂層(119)を十分に硬化する。 Next, solid sealing of the first electrode (116), the organic functional layer unit (117) and the second electrode (118) provided on the gas barrier film (1) is performed. A sealing resin layer (119) is formed on one side of the sealing member (120). Then, the sealing resin layer (119) of the sealing member (120) is set so that the end portions of the lead wires of the first electrode (116) and the second electrode (118) come out of the sealing resin layer (119). The formation surface is superimposed on the gas barrier film (1) via the first electrode (116), the organic functional layer unit (117) and the second electrode (118). After laminating the gas barrier film (1) and the sealing member (120), pressure is applied to the gas barrier film (1) and the sealing member (120). Furthermore, in order to cure the sealing resin layer (119), the sealing resin layer (119) is heated. At this time, the sealing resin layer (119) is sufficiently cured so that there is no problem in the adhesion between the gas barrier layer (4) and the sealing resin layer (119).
以上により、フィルム基材(2)上にハードコート層(3)、第1のガスバリアー層(4)及び第2のガスバリアー層(5)を備えたガスバリアーフィルム(1)により固体封止された有機EL素子(101)が得られる。このような有機EL素子(101)の作製においては、一回の真空引きで一貫して第1電極(116)から第2電極(118)まで作製する製造プロセスが好ましいが、途中で真空雰囲気から取り出して異なる形成法を用いてもよい。その際、作業を乾燥不活性ガス雰囲気下で行う等の配慮が必要となる。 Thus, the solid sealing is performed by the gas barrier film (1) provided with the hard coat layer (3), the first gas barrier layer (4) and the second gas barrier layer (5) on the film substrate (2). The obtained organic EL element (101) is obtained. In the production of such an organic EL element (101), a production process is preferable in which the first electrode (116) to the second electrode (118) are consistently produced by one evacuation, but in the middle of the vacuum atmosphere It is possible to take out and use different formation methods. At this time, it is necessary to take into consideration that the operation is performed in a dry inert gas atmosphere.
以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、実施例において「%」及び「部」の表示を用いるが、特に断りがない限り「質量%」及び「質量部」を表す。 EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be specifically described by way of examples, but the present invention is not limited thereto. In addition, although the display of "%" and "part" is used in an Example, unless otherwise indicated, "mass%" and "mass part" are represented.
《ガスバリアーフィルムの作製》
〔ガスバリアーフィルム1の作製〕
(樹脂基材の準備)
樹脂基材として、コニカミノルタ社製のトリアセチルセルロースフィルム KC6UY(厚さ:60μm、表1には、TACと略記)を準備した。
<< Preparation of gas barrier film >>
[Preparation of gas barrier film 1]
(Preparation of resin base material)
A triacetyl cellulose film KC6UY (thickness: 60 μm, abbreviated as TAC in Table 1) manufactured by Konica Minolta Co., Ltd. was prepared as a resin substrate.
(樹脂基材の表面処理)
上記準備したTACフィルム表面に、コロナ処理を施した。コロナ放電装置として春日電機社製のAGI−080を用い、コロナ放電処理装置の放電様電極とTAC表面との間隙を1mmに設定し、処理出力が600mW/cm2の条件で10秒間の表面コロナ処理を行った。
(Surface treatment of resin base material)
The surface of the TAC film prepared above was subjected to corona treatment. AGI-080 manufactured by Kasuga Denki Co., Ltd. was used as a corona discharge device, the gap between the discharge-like electrode of the corona discharge treatment device and the TAC surface was set to 1 mm, and surface corona for 10 seconds under the condition of 600 mW / cm 2 processing power. I did the processing.
(ハードコート層の形成)
次いで、コロナ処理を施したTACフィルム上に、下記の各添加剤より構成されるハードコート層1形成用塗布液を用いて、ハードコート層1を形成した。
(Formation of hard coat layer)
Next, a hard coat layer 1 was formed on the corona-treated TAC film using a coating solution for forming a hard coat layer 1 composed of the following additives.
〈ハードコート層1形成用塗布液の調製〉
下記の各構成材料を、順次添加、混合及び溶解して、ハードコート層1形成用塗布液を調製した。
Preparation of Coating Solution for Forming Hard Coat Layer 1
The following constituent materials were sequentially added, mixed and dissolved to prepare a coating solution for forming a hard coat layer 1.
二酸化ケイ素粒子:非表面修飾シリカ(平均粒子径6nm 日産化学株式会社製 コロイダルシリカ スノーテックスAK) 47.3部
バインダー樹脂1:ウレタンアクリレート(UA−1100H−LC 新中村化学工業社製) 28.4部
バインダー樹脂2:ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(NKエステルA−DPH、新中村化学工業社製) 18.9部
アルキルフェノン系光重合開始剤1:イルガキュア907(2−メチル−1−(4−メチルチオフェニル)−2−モルフォリノプロパン−1−オン BASFジャパン社製)
1.70部
アルキルフェノン系光重合開始剤2:イルガキュア184(1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン BASFジャパン社製) 2.55部
変性シリコーンオイル:KF−351A(ポリエーテル変性 信越化学工業社製)
0.95部
界面活性剤:エマルゲン404(ポリオキシエチレンオレイユエーテル 花王社製)
0.26部
有機溶媒:メチルエチルケトン 100部
上記ハードコート層1形成用塗布液の固形分濃度は50質量%であり、全固形分量に対する二酸化ケイ素粒子の固形分比率は、47.3質量%である。
Silicon dioxide particles: non-surface modified silica (average particle diameter 6 nm, 47.3 parts of colloidal silica Snowtex AK manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.) binder resin 1: urethane acrylate (UA-1100H-LC manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.) 28.4 Part Binder resin 2: Dipentaerythritol hexaacrylate (NK ester A-DPH, manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.) 18.9 parts Alkylphenone photopolymerization initiator 1: Irgacure 907 (2-methyl-1- (4-methylthio) Phenyl) -2-morpholinopropan-1-one BASF Japan Ltd.)
1.70 parts alkylphenone photopolymerization initiator 2: Irgacure 184 (1-hydroxy-cyclohexyl-phenyl-ketone, manufactured by BASF Japan Ltd.) 2.55 parts Modified silicone oil: KF-351A (polyether modified by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) )
0.95 parts surfactant: EMULGEN 404 (polyoxyethylene oleyl ether Kao Corporation)
0.26 parts Organic solvent: methyl ethyl ketone 100 parts The solid content concentration of the coating solution for forming the above hard coat layer 1 is 50% by mass, and the solid content ratio of silicon dioxide particles to the total solid content is 47.3% by mass .
〈塗布及び硬化処理〉
上記調製したハードコート層1形成用塗布液を孔径0.4μmのポリプロピレン製フィルターで濾過した後、湿式コーターを用いて、乾燥後の層厚が4μmとなる条件で、TACフィルム上に塗布した後、恒率乾燥区間温度80℃、減率乾燥区間温度80℃で乾燥した後、大気下で高圧水銀ランプを使用して、1.0J/cm2の条件で硬化して、ハードコート層1を形成した。
Coating and curing treatment
The above-prepared hard coat layer 1 forming coating solution is filtered through a polypropylene filter with a pore diameter of 0.4 μm, and then coated on a TAC film using a wet coater under the condition that the layer thickness after drying becomes 4 μm. After drying at a constant rate drying zone temperature of 80 ° C. and a reduction rate drying zone temperature of 80 ° C., the hard coat layer 1 is cured under a condition of 1.0 J / cm 2 using a high pressure mercury lamp under the atmosphere. It formed.
ここで形成したハードコート層1は、後述のXPS法でケイ素含有率及び二酸化ケイ素粒子含有率(質量%)を測定した結果、ガスバリアー層に接する面側の表面領域T(厚さ1/10)では、二酸化ケイ素粒子含有率2(質量%)が48.2質量%であり、樹脂基材であるTACフィルムに接している表面領域Bにおける二酸化ケイ素粒子含有率1(質量%)は46.4質量%で、二酸化ケイ素粒子含有率2(質量%)と二酸化ケイ素粒子含有率1(質量%)との含有率差ΔC(二酸化ケイ素粒子含有率2−二酸化ケイ素粒子含有率1)は1.8質量%であった。 As a result of measuring the silicon content rate and the silicon dioxide particle content rate (mass%) by the below-mentioned XPS method, the surface area T (thickness 1/10) of the surface side in contact with the gas barrier layer is formed here In the above, the silicon dioxide particle content 2 (mass%) is 48.2 mass%, and the silicon dioxide particle content 1 (mass%) in the surface area B in contact with the TAC film as the resin substrate is 46. At 4% by mass, the content difference ΔC between the silicon dioxide particle content 2 (mass%) and the silicon dioxide particle content 1 (mass%) (silicon dioxide particle content 2-silicon dioxide particle content 1) is 1. It was 8% by mass.
なお、二酸化ケイ素粒子含有率は、下記の方法に従って測定した。 The silicon dioxide particle content was measured according to the following method.
〈二酸化ケイ素粒子含有率の測定〉
上記ハードコート層1形成用塗布液を用いて、TACフィルム上に、ハードコート層を形成した試料について、表面領域Tにおける二酸化ケイ素粒子含有率2(質量%)と、樹脂基材面側の表面領域Bにおける二酸化ケイ素粒子含有率1(質量%)は、X線光電子分光法(XPS:Xray Photoelectron Spectroscopy)の測定とアルゴン等の希ガスイオンスパッタとを併用し、ハードコート層内部を露出させつつ順次表面組成分析を行う方法により測定した。
<Measurement of silicon dioxide particle content>
The silicon dioxide particle content 2 (mass%) in the surface area T and the surface on the resin substrate surface side of a sample in which the hard coat layer is formed on the TAC film using the coating solution for forming the hard coat layer 1 The silicon dioxide particle content rate 1 (mass%) in the region B is a combination of X ray photoelectron spectroscopy (XPS) measurement and rare gas ion sputtering such as argon to expose the inside of the hard coat layer. It measured by the method of performing surface composition analysis one by one.
ハードコート層の層厚方向の表面領域T(3T)及び表面領域B(3B)におけるケイ素元素含有率より換算した二酸化ケイ素粒子(SiO2)の含有量と、当該領域におけるハードコート層の質量を測定して、二酸化ケイ素粒子含有率1及び二酸化ケイ素粒子含有率2を求めた。当該領域におけるケイ素元素含有量及びそれにより求められる酸化ケイ素粒子(SiO2)の含有量は、XPSデプスプロファイル測定の際に採用したエッチング速度とエッチング時間との関係から算出されるハードコート層の表面からの距離を採用することにより求めた。 The content of silicon dioxide particles (SiO 2 ) calculated from the silicon element content in the surface area T (3T) and the surface area B (3B) in the layer thickness direction of the hard coat layer, and the mass of the hard coat layer in the area The silicon dioxide particle content 1 and the silicon dioxide particle content 2 were measured. The content of silicon element and the content of silicon oxide particles (SiO 2 ) determined thereby in the region concerned are the surface of the hard coat layer calculated from the relationship between the etching rate and the etching time adopted in the measurement of the XPS depth profile It calculated by adopting the distance from.
また、表面領域T(3T)及び表面領域B(3B)の質量は、ハードコート層を水平方向で、超薄切片法によりトリミングしながら、表面領域T(3T)及び表面領域B(3B)に該当する0.1Tの範囲の薄膜の全質量を測定することにより求めた。 In addition, the mass of the surface area T (3T) and the surface area B (3B) is in the surface area T (3T) and the surface area B (3B) while trimming the hard coat layer in the horizontal direction by the ultrathin section method. It was determined by measuring the total mass of the corresponding thin film in the range of 0.1T.
上記の方法で測定した結果、ハードコート層1の上面側の表面領域T(層厚:0.4μm)では、二酸化ケイ素粒子の平均含有率2(質量%)が48.2質量%で、TACフィルムに接している表面領域B(層厚:0.4μm)における二酸化ケイ素粒子の平均含有率1(質量%)が46.4質量%で、含有率差ΔC(二酸化ケイ素粒子含有率2−二酸化ケイ素粒子含有率1)が1.8質量%であった。 As a result of measurement according to the above method, in the surface area T (layer thickness: 0.4 μm) on the upper surface side of the hard coat layer 1, the average content 2 (mass%) of silicon dioxide particles is 48.2 mass%, TAC The average content 1 of silicon dioxide particles in the surface area B (layer thickness: 0.4 μm) in contact with the film is 46.4% by mass, and the content difference ΔC (silicon dioxide particles content 2-dioxide The silicon particle content 1) was 1.8% by mass.
XPS測定法の具体的な条件は、以下のとおりである。 Specific conditions of the XPS measurement method are as follows.
エッチングイオン種:アルゴン(Ar+)
エッチングレート(SiO2熱酸化膜換算値):0.05nm/sec
エッチング間隔(SiO2換算値):10nm
X線光電子分光装置:Thermo Fisher Scientific社製、機種名「VG Theta Probe」
照射X線:単結晶分光AlKα
X線のスポット及びそのサイズ:800×400μmの楕円形
(第1のガスバリアー層の形成:放電プラズマ処理法)
次いで、下記の方法に従って、ハードコート層1上に第1のガスバリアー層1を形成した。
Etching ion species: Argon (Ar + )
Etching rate (SiO 2 thermal oxide film conversion value): 0.05 nm / sec
Etching interval (SiO 2 conversion value): 10 nm
X-ray photoelectron spectrometer: manufactured by Thermo Fisher Scientific, model name "VG Theta Probe"
Irradiated X-ray: Single crystal spectroscopy AlKα
X-ray spots and their sizes: 800 × 400 μm oval (formation of first gas barrier layer: discharge plasma treatment method)
Then, the first gas barrier layer 1 was formed on the hard coat layer 1 according to the following method.
上記ハードコート層1を形成したTACフィルムを、前記説明した図5に記載の構成からなる磁場を印加したローラー間に放電空間を形成することができる放電プラズマ処理装置を用い、フィルム基材(F)として、上記ハードコート層を形成したTACフィルムを装着し、下記製膜条件(プラズマCVD条件)にて、TACフィルムのハードコート層上に第1のガスバリアー層1を、厚さ300nmで形成した。この第1のガスバリアー層1の形成方法を、CVD法1と称する。 Using the discharge plasma processing apparatus capable of forming a discharge space between the rollers to which the magnetic field having the configuration described in FIG. 5 described above is applied, using the TAC film on which the hard coat layer 1 is formed, a film substrate (F The TAC film on which the above hard coat layer is formed is mounted, and the first gas barrier layer 1 is formed with a thickness of 300 nm on the hard coat layer of the TAC film under the following film forming conditions (plasma CVD conditions) did. The method of forming the first gas barrier layer 1 is referred to as a CVD method 1.
〈成膜条件〉
原料ガス(ヘキサメチルジシロキサン、HMDSO)の供給量:50sccm(Standard Cubic Centimeter per Minute)
酸素ガス(O2)の供給量:500sccm
真空チャンバー内の真空度:3Pa
プラズマ発生用電源からの印加電力:0.8kW
プラズマ発生用電源の周波数:70kHz
フィルムの搬送速度:0.8m/min
上記作製した第1のガスバリアー層1の炭素原子、ケイ素原子及び酸素原子プロファイルを、前記XPS法により測定した結果、図6に示す元素プロファイルであり、本発明の請求項5で規定する前記(1)〜(4)の全ての条件を満たしていることを確認した。
<Deposition conditions>
Feed gas (hexamethyldisiloxane, HMDSO) supply rate: 50 sccm (Standard Cubic Centimeter per Minute)
Supply amount of oxygen gas (O 2 ): 500 sccm
Degree of vacuum in the vacuum chamber: 3 Pa
Applied power from plasma power supply: 0.8 kW
Power supply frequency for plasma generation: 70 kHz
Film transport speed: 0.8 m / min
The carbon atom, silicon atom and oxygen atom profiles of the first gas barrier layer 1 prepared above are measured by the XPS method, and as a result, they are element profiles shown in FIG. It confirmed that all the conditions of 1)-(4) were satisfy | filled.
(第2のガスバリアー層の形成:エキシマ法)
上記作製したTACフィルムの第1のガスバリアー層1に、PHPS−エキシマ方法に従って、厚さ300nmの第2のガスバリアー層1を形成して、ガスバリアーフィルム1を作製した。この成膜方法を、PHPS−エキシマ方法(表1には、単にエキシマ方法と記載。)と称す。
(Formation of second gas barrier layer: excimer method)
The second gas barrier layer 1 having a thickness of 300 nm was formed on the first gas barrier layer 1 of the produced TAC film according to the PHPS-excimer method, to produce the gas barrier film 1. This film formation method is referred to as the PHPS-excimer method (in Table 1, simply described as the excimer method).
〈ポリシラザン層形成用塗布液の調製〉
パーヒドロポリシラザン(PHPS、アクアミカ NN120−10、無触媒タイプ、AZエレクトロニックマテリアルズ(株)製)の10質量%ジブチルエーテル溶液を、ポリシラザン層形成用塗布液として用いた。
Preparation of Coating Solution for Forming Polysilazane Layer
A 10% by mass dibutyl ether solution of perhydropolysilazane (PHPS, AQUAMICA NN 120-10, non-catalytic type, manufactured by AZ Electronic Materials, Inc.) was used as a coating liquid for forming a polysilazane layer.
〈ポリシラザン層の形成〉
上記調製したポリシラザン層形成用塗布液を、ワイヤレスバーにて、乾燥後の(平均)層厚が300nmとなるように塗布し、温度85℃、相対湿度55%の雰囲気下で1分間処理して乾燥させ、更に温度25℃、相対湿度10%(露点温度−8℃)の雰囲気下に10分間保持し、除湿処理を行って、ポリシラザン層を形成した。
<Formation of polysilazane layer>
The coating solution for forming the polysilazane layer prepared above is applied with a wireless bar so that the (average) layer thickness after drying is 300 nm, and treated for 1 minute in an atmosphere at a temperature of 85 ° C. and a relative humidity of 55%. It was dried and further held for 10 minutes in an atmosphere of temperature 25 ° C. and relative humidity 10% (dew point temperature −8 ° C.) for dehumidifying treatment to form a polysilazane layer.
〈ガスバリアー層の形成:紫外光によるポリシラザン層のシリカ転化処理〉
次いで、上記形成したポリシラザン層に対し、下記紫外線装置を真空チャンバー内に設置して、装置内の圧力を調整して、シリカ転化処理を実施した。
<Formation of gas barrier layer: silica conversion treatment of polysilazane layer by ultraviolet light>
Subsequently, with respect to the formed polysilazane layer, the following ultraviolet device was installed in a vacuum chamber, the pressure in the device was adjusted, and silica conversion treatment was performed.
〈紫外線照射装置〉
装置:株式会社 エム・ディ・コム製エキシマ照射装置MODEL:MECL−M−1−200
照射波長:172nm
ランプ封入ガス:Xe
〈改質処理条件〉
稼動ステージ上に固定したポリシラザン層を形成した導電層付樹脂基材2に対し、以下の条件で改質処理を行って、ガスバリアー層を形成し、ガスバリアーフィルム5を作製した。
<UV irradiation device>
Device: Excimer irradiation device manufactured by M.D.COM MODEL: MECL-M-1-200
Irradiation wavelength: 172 nm
Lamp filling gas: Xe
<Reforming conditions>
The resin base material 2 with a conductive layer on which a polysilazane layer fixed on an operation stage was formed was subjected to a modification treatment under the following conditions to form a gas barrier layer, and a gas barrier film 5 was produced.
エキシマランプ光強度:130mW/cm2(172nm)
試料と光源の距離:1mm
ステージ加熱温度:70℃
照射装置内の酸素濃度:1.0%
エキシマランプ照射時間:5秒
〔ガスバリアーフィルム2の作製〕
上記ガスバリアーフィルム1の作製において、ハードコート層の形成方法を、下記の方法に変更した以外は同様にして、ガスバリアーフィルム2を作製した。
Excimer lamp light intensity: 130 mW / cm 2 (172 nm)
Distance between sample and light source: 1 mm
Stage heating temperature: 70 ° C
Oxygen concentration in the irradiation device: 1.0%
Excimer lamp irradiation time: 5 seconds [Preparation of gas barrier film 2]
A gas barrier film 2 was produced in the same manner as in the production of the gas barrier film 1 except that the method for forming the hard coat layer was changed to the following method.
(ハードコート層2の形成)
下記の方法に従って、樹脂基材上に、ハードコート層2A及びハードコート層2Bをこの順で積層して、2層から構成されるハードコート層2を形成した。
(Formation of hard coat layer 2)
Hard coat layer 2A and hard coat layer 2B were laminated in this order on the resin base according to the following method to form hard coat layer 2 composed of two layers.
〈ハードコート層2A形成用塗布液の調製〉
下記の各構成材料を、順次添加、混合及び溶解して、ハードコート層2A形成用塗布液を調製した。
Preparation of Coating Solution for Forming Hard Coat Layer 2A
The following constituent materials were sequentially added, mixed and dissolved to prepare a coating solution for forming a hard coat layer 2A.
二酸化ケイ素粒子:非表面修飾シリカ(平均粒子径6nm 日産化学株式会社製 コロイダルシリカ スノーテックスAK) 51.3部
バインダー樹脂1:ウレタンアクリレート(UA−1100H−LC 新中村化学工業社製) 26.4部
バインダー樹脂2:ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(NKエステルA−DPH、新中村化学工業社製) 16.9部
アルキルフェノン系光重合開始剤1:イルガキュア907(2−メチル−1−(4−メチルチオフェニル)−2−モルフォリノプロパン−1−オン BASFジャパン社製)
1.70部
アルキルフェノン系光重合開始剤2:イルガキュア184(1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン BASFジャパン社製) 2.55部
変性シリコーンオイル:KF−351A(ポリエーテル変性 信越化学工業社製)
0.95部
界面活性剤:エマルゲン404(ポリオキシエチレンオレイユエーテル 花王社製)
0.26部
有機溶媒:メチルエチルケトン 100部
上記ハードコート層2A形成用塗布液の固形分濃度は50質量%であり、全固形分量に対する二酸化ケイ素粒子の固形分比率は、51.3質量%である。
Silicon dioxide particles: 51.3 parts of non-surface modified silica (average particle diameter: 6 nm, manufactured by Nissan Chemical Co., Ltd., colloidal silica Snowtex AK) Binder resin 1: Urethane acrylate (UA-1100H-LC, manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.) 26.4 Part Binder resin 2: Dipentaerythritol hexaacrylate (NK ester A-DPH, manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.) 16.9 parts Alkylphenone photopolymerization initiator 1: Irgacure 907 (2-methyl-1- (4-methylthio) Phenyl) -2-morpholinopropan-1-one BASF Japan Ltd.)
1.70 parts alkylphenone photopolymerization initiator 2: Irgacure 184 (1-hydroxy-cyclohexyl-phenyl-ketone, manufactured by BASF Japan Ltd.) 2.55 parts Modified silicone oil: KF-351A (polyether modified by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) )
0.95 parts surfactant: EMULGEN 404 (polyoxyethylene oleyl ether Kao Corporation)
0.26 parts Organic solvent: methyl ethyl ketone 100 parts The solid content concentration of the coating solution for forming the hard coat layer 2A is 50% by mass, and the solid content ratio of silicon dioxide particles to the total solid content is 51.3% by mass .
〈ハードコート層2B形成用塗布液の調製〉
下記の各構成材料を、順次添加、混合及び溶解して、ハードコート層2B形成用塗布液を調製した。
Preparation of Coating Solution for Forming Hard Coat Layer 2B
The following constituent materials were sequentially added, mixed and dissolved to prepare a coating solution for forming a hard coat layer 2B.
二酸化ケイ素粒子:非表面修飾シリカ(平均粒子径6nm 日産化学株式会社製 コロイダルシリカ スノーテックスAK) 43.3部
バインダー樹脂1:ウレタンアクリレート(UA−1100H−LC 新中村化学工業社製) 30.4部
バインダー樹脂2:ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(NKエステルA−DPH、新中村化学工業社製) 20.9部
アルキルフェノン系光重合開始剤1:イルガキュア907(2−メチル−1−(4−メチルチオフェニル)−2−モルフォリノプロパン−1−オン BASFジャパン社製)
1.70部
アルキルフェノン系光重合開始剤2:イルガキュア184(1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン BASFジャパン社製) 2.55部
変性シリコーンオイル:KF−351A(ポリエーテル変性 信越化学工業社製)
0.95部
界面活性剤:エマルゲン404(ポリオキシエチレンオレイユエーテル 花王社製)
0.26部
有機溶媒:メチルエチルケトン 100部
上記ハードコート層2B形成用塗布液の固形分濃度は50質量%であり、全固形分量に対する二酸化ケイ素粒子の固形分比率は、43.3質量%である。
Silicon dioxide particles: non-surface modified silica (average particle diameter 6 nm, 43.3 parts of Nissan Chemical Co., Ltd. colloidal silica Snowtex AK) Binder resin 1: Urethane acrylate (UA-1100H-LC, Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.) 30.4 Part Binder resin 2: Dipentaerythritol hexaacrylate (NK ester A-DPH, manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.) 20.9 parts Alkylphenone photopolymerization initiator 1: Irgacure 907 (2-methyl-1- (4-methylthio) Phenyl) -2-morpholinopropan-1-one BASF Japan Ltd.)
1.70 parts alkylphenone photopolymerization initiator 2: Irgacure 184 (1-hydroxy-cyclohexyl-phenyl-ketone, manufactured by BASF Japan Ltd.) 2.55 parts Modified silicone oil: KF-351A (polyether modified by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) )
0.95 parts surfactant: EMULGEN 404 (polyoxyethylene oleyl ether Kao Corporation)
0.26 parts Organic solvent: methyl ethyl ketone 100 parts The solid content concentration of the coating solution for forming the hard coat layer 2B is 50% by mass, and the solid content ratio of silicon dioxide particles to the total solid content is 43.3% by mass .
〈塗布及び硬化処理〉
上記調製したハードコート層2A形成用塗布液及びハードコート層2B形成用塗布液を、それぞれ孔径0.4μmのポリプロピレン製フィルターで濾過した後、2層同時重層塗布が可能なコーターを用いて、下部にハードコート層2B形成用塗布液を、上部にハードコート層2A形成用塗布液を、それぞれ乾燥後の層厚が2μmとなる条件で、TACフィルム上に供給して塗布した後、恒率乾燥区間温度80℃、減率乾燥区間温度80℃の乾燥条件で乾燥し、次いで、大気下で高圧水銀ランプを使用して、1.0J/cm2の条件で硬化して、ハードコート層2A及び2Bを形成した。
Coating and curing treatment
The above-prepared coating solution for forming hard coat layer 2A and the coating solution for forming hard coat layer 2B are filtered with a polypropylene filter having a pore diameter of 0.4 μm, respectively, and then the lower portion using a coater capable of double layer simultaneous multilayer coating The coating solution for hard coat layer 2B formation and the coating solution for hard coat layer 2A formation on the top are supplied and coated on the TAC film under the condition that the layer thickness after drying becomes 2 μm, respectively, and then the constant rate drying is performed. The drying is performed under drying conditions of a section temperature of 80 ° C. and a reduction rate drying section temperature of 80 ° C., followed by curing under a condition of 1.0 J / cm 2 using a high pressure mercury lamp under the atmosphere to obtain a hard coat layer 2A and Formed 2B.
ここで形成したハードコート層2Aのガスバリアー層に接する面側の表面領域T(ハードコート層の全層厚4μmに対し、表面から厚さ0.4μmの領域)では、二酸化ケイ素粒子含有率2(質量%)が51.5質量%であり、樹脂基材であるTACフィルムに接しているハードコート層2Bの表面領域Bにおける二酸化ケイ素粒子含有率1(質量%)は43.1質量%で、二酸化ケイ素粒子含有率2(質量%)と二酸化ケイ素粒子含有率1(質量%)との含有率差ΔC(二酸化ケイ素粒子含有率2−二酸化ケイ素粒子含有率1)は8.4質量%であった。 In the surface area T on the side of the hard coat layer 2A formed in contact with the gas barrier layer (area with a thickness of 0.4 μm from the surface with respect to the total layer thickness of 4 μm of the hard coat layer) The silicon dioxide particle content 1 (mass%) in the surface area B of the hard coat layer 2B which is 51.5 mass% (mass%) and is in contact with the TAC film which is a resin base material is 43.1 mass% The difference in content ΔC between silicon dioxide particle content 2 (mass%) and silicon dioxide particle content 1 (mass%) (silicon dioxide particle content 2-silicon dioxide particle content 1) is 8.4 mass% there were.
〔ガスバリアーフィルム3の作製〕
上記ガスバリアーフィルム1の作製において、ハードコート層1に代えて、下記の方法に従ってハードコート層3を形成した以外は同様にして、ガスバリアーフィルム3を作製した。
[Preparation of gas barrier film 3]
In the preparation of the gas barrier film 1, a gas barrier film 3 was prepared in the same manner as the hard coat layer 1 except that the hard coat layer 3 was formed according to the following method.
(ハードコート層3の形成)
コロナ処理を施したTACフィルム上に、下記の各添加剤より構成されるハードコート層3形成用塗布液を用いて、ハードコート層3を形成した。
(Formation of hard coat layer 3)
The hard coat layer 3 was formed on the corona-treated TAC film using a coating solution for forming a hard coat layer 3 composed of the following additives.
〈ハードコート層3形成用塗布液の調製〉
下記の各構成材料を、順次添加、混合及び溶解して、ハードコート層3形成用塗布液を調製した。
Preparation of Coating Solution for Forming Hard Coat Layer 3
The following constituent materials were sequentially added, mixed and dissolved to prepare a coating solution for forming a hard coat layer 3.
二酸化ケイ素粒子:表面修飾シリカ(平均粒子径12nm ELCOM V−8804 粒子表面に(メタ)アクリロイル基を有するシリカ微粒子 日揮触媒化成社製)
59.6部
バインダー樹脂1:ウレタンアクリレート(UA−1100H−LC 新中村化学工業社製) 22.7部
バインダー樹脂2:ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(NKエステルA−DPH、新中村化学工業社製) 12.3部
アルキルフェノン系光重合開始剤1:イルガキュア907(2−メチル−1−(4−メチルチオフェニル)−2−モルフォリノプロパン−1−オン BASFジャパン社製)
1.70部
アルキルフェノン系光重合開始剤2:イルガキュア184(1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン BASFジャパン社製) 2.55部
変性シリコーンオイル:KF−351A(ポリエーテル変性 信越化学工業社製)
0.95部
界面活性剤:エマルゲン404(ポリオキシエチレンオレイユエーテル 花王社製)
0.26部
有機溶媒1:メチルエチルケトン(沸点:79℃) 20部
有機溶媒2:プロピレングリコールモノメチルエーテル(沸点:120℃) 80部
上記ハードコート層3形成用塗布液の固形分濃度は50質量%であり、全固形分量に対する二酸化ケイ素粒子(表面修飾シリカ粒子)の固形分比率は、59.6質量%である。
Silicon dioxide particles: Surface-modified silica (average particle size 12 nm ELCOM V-8804 Silica fine particles having (meth) acryloyl group on the particle surface manufactured by JGC Corporation)
59.6 parts Binder resin 1: Urethane acrylate (UA-1100H-LC, manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.) 22.7 parts Binder resin 2: Dipentaerythritol hexaacrylate (NK ester A-DPH, manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.) 12.3 parts alkylphenone photopolymerization initiator 1: Irgacure 907 (2-methyl-1- (4-methylthiophenyl) -2-morpholinopropan-1-one manufactured by BASF Japan Ltd.)
1.70 parts alkylphenone photopolymerization initiator 2: Irgacure 184 (1-hydroxy-cyclohexyl-phenyl-ketone, manufactured by BASF Japan Ltd.) 2.55 parts Modified silicone oil: KF-351A (polyether modified by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) )
0.95 parts surfactant: EMULGEN 404 (polyoxyethylene oleyl ether Kao Corporation)
0.26 parts Organic solvent 1: methyl ethyl ketone (boiling point: 79 ° C.) 20 parts Organic solvent 2: propylene glycol monomethyl ether (boiling point: 120 ° C.) 80 parts The solid content concentration of the coating solution for forming the hard coat layer 3 is 50% by mass The solid content ratio of silicon dioxide particles (surface modified silica particles) to the total solid content is 59.6% by mass.
〈塗布及び硬化処理〉
上記調製したハードコート層3形成用塗布液を孔径0.4μmのポリプロピレン製フィルターで濾過した後、湿式コーターを用いて、乾燥後の層厚が4μmとなる条件で、TACフィルム上に塗布した後、恒率乾燥区間温度65℃、減率乾燥区間温度65℃の緩慢乾燥条件で乾燥した後、大気下で高圧水銀ランプを使用して、1.0J/cm2の条件で硬化して、ハードコート層3を形成した。
Coating and curing treatment
The above-prepared hard coat layer 3 forming coating solution is filtered through a polypropylene filter having a pore size of 0.4 μm, and then coated on a TAC film using a wet coater under the condition that the layer thickness after drying becomes 4 μm. After drying under slow drying conditions of constant rate drying zone temperature 65 ° C and decreasing rate drying zone temperature 65 ° C, using a high pressure mercury lamp under the atmosphere, cure under the condition of 1.0 J / cm 2 to obtain hard The coat layer 3 was formed.
ここで形成したハードコート層3は、XPS法でケイ素含有率及び二酸化ケイ素粒子含有率(質量%)を測定した結果、ガスバリアー層に接する面側の表面領域T(厚さ1/10)では、二酸化ケイ素粒子含有率2(質量%)が71.2質量%であり、樹脂基材であるTACフィルムに接している表面領域Bにおける二酸化ケイ素粒子含有率1(質量%)は47.8質量%で、二酸化ケイ素粒子含有率2(質量%)と二酸化ケイ素粒子含有率1(質量%)との含有率差ΔC(二酸化ケイ素粒子含有率2−二酸化ケイ素粒子含有率1)は23.4質量%であった。 As a result of measuring the silicon content rate and the silicon dioxide particle content rate (mass%) by the XPS method, the hard coat layer 3 formed here has a surface area T (thickness 1/10) on the side in contact with the gas barrier layer The silicon dioxide particle content rate 2 (mass%) is 71.2 mass%, and the silicon dioxide particle content rate 1 (mass%) in the surface area B in contact with the TAC film as the resin substrate is 47.8 mass % Difference in content between silicon dioxide particle content 2 (mass%) and silicon dioxide particle content 1 (mass%) ΔC (silicon dioxide particle content 2-silicon dioxide particle content 1): 23.4 mass %Met.
〔ガスバリアーフィルム4の作製〕
上記ガスバリアーフィルム3の作製において、第1のガスバリアー層の形成方法を、磁場を印加したローラー間に放電空間を形成することができる放電プラズマ処理装置を用いたCVD法1に代えて、下記の方法に従って、平行平型電極を用い、均一組成の第1のガスバリアー層2を形成した以外は同様にして、ガスバリアーフィルム4を作製した。
[Preparation of gas barrier film 4]
In the production of the gas barrier film 3 described above, the first method of forming the gas barrier layer is replaced with the CVD method 1 using a discharge plasma processing apparatus capable of forming a discharge space between rollers to which a magnetic field is applied. A gas barrier film 4 was produced in the same manner except that the first gas barrier layer 2 having a uniform composition was formed using a parallel flat type electrode according to the method of 5.
(ガスバリアー層2の形成:CVD法2)
下記の条件に従って、プラズマ放電方式により、厚さ300nmのガスバリアー層2を形成した。この成膜方法を、CVD法2と称す。
(Formation of gas barrier layer 2: CVD method 2)
A gas barrier layer 2 with a thickness of 300 nm was formed by plasma discharge according to the following conditions. This film formation method is referred to as CVD method 2.
〈ガスバリアー層2形成用の混合ガス組成物〉
放電ガス:窒素ガス 94.9体積%
薄膜形成ガス:テトラエトキシシラン 0.5体積%
添加ガス:酸素ガス 5.0体積%
〈ガスバリアー層2の成膜条件)
第1電極側 電源種類 応用電機製 80kHz
周波数 80kHz
出力密度 8W/cm2
電極温度 120℃
第2電極側 電源種類 パール工業製 13.56MHz CF−5000−13M
周波数 13.56MHz
出力密度 10W/cm2
電極温度 90℃
上記形成した第1のガスバリアー層2は、層内でほぼ均一の元素組成(Si、C、O)であり、請求項5で規定する(1)〜(4)の全ての条件を満たすものではなかった。
<Mixed Gas Composition for Forming Gas Barrier Layer 2>
Discharge gas: nitrogen gas 94.9% by volume
Thin film forming gas: Tetraethoxysilane 0.5% by volume
Additive gas: oxygen gas 5.0% by volume
<Deposition condition of gas barrier layer 2)
First electrode side Power supply type 80 kHz
Frequency 80kHz
Power density 8 W / cm 2
Electrode temperature 120 ° C
Second electrode side Power supply type Pearl industry 13.56 MHz CF-5000-13M
Frequency 13.56 MHz
Power density 10 W / cm 2
Electrode temperature 90 ° C
The first gas barrier layer 2 formed above has a substantially uniform elemental composition (Si, C, O) in the layer, and satisfies all the conditions (1) to (4) defined in claim 5 It was not.
〔ガスバリアーフィルム5の作製〕
上記ガスバリアーフィルム3の作製において、ハードコート層3形成時の塗布及び硬化処理条件を下記のように変更してハードコート層4を形成した以外は同様にして、ガスバリアーフィルム5を作製した。
[Preparation of gas barrier film 5]
A gas barrier film 5 was produced in the same manner as in the preparation of the gas barrier film 3 except that the hard coat layer 4 was formed by changing the coating and curing treatment conditions when forming the hard coat layer 3 as follows.
(ハードコート層4の形成:塗布及び硬化条件)
上記ガスバリアーフィルム3の作製に用いたハードコート層3形成用塗布液を孔径0.4μmのポリプロピレン製フィルターで濾過した後、湿式コーターを用いて、乾燥後の層厚が4μmとなる条件で、TACフィルム上に塗布した後、恒率乾燥区間温度85℃、減率乾燥区間温度85℃の急速乾燥条件で乾燥した後、大気下で高圧水銀ランプを使用して、1.0J/cm2の条件で硬化して、ハードコート層4を形成した。
(Formation of Hard Coat Layer 4: Coating and Curing Conditions)
The hard coat layer 3 forming coating solution used for producing the gas barrier film 3 is filtered with a polypropylene filter having a pore size of 0.4 μm, and then the layer thickness after drying becomes 4 μm using a wet coater. After applying on a TAC film, after drying under rapid drying conditions of constant rate drying zone temperature 85 ° C and decreasing rate drying zone temperature 85 ° C, using a high pressure mercury lamp under the atmosphere, 1.0 J / cm 2 It hardened | hardened on conditions and the hard-coat layer 4 was formed.
ここで形成したハードコート層4は、XPS法でケイ素含有率及び二酸化ケイ素粒子含有率(質量%)を測定した結果、ガスバリアー層に接する面側の表面領域T(厚さ1/10)では、二酸化ケイ素粒子含有率2(質量%)が65.3質量%であり、樹脂基材であるTACフィルムに接している表面領域Bにおける二酸化ケイ素粒子含有率1(質量%)は54.1質量%で、二酸化ケイ素粒子含有率2(質量%)と二酸化ケイ素粒子含有率1(質量%)との含有率差ΔC(二酸化ケイ素粒子含有率2−二酸化ケイ素粒子含有率1)は11.2質量%であった。 As a result of measuring the silicon content rate and the silicon dioxide particle content rate (mass%) by the XPS method, the hard coat layer 4 formed here has a surface area T (thickness 1/10) on the side in contact with the gas barrier layer The silicon dioxide particle content rate 2 (mass%) is 65.3 mass%, and the silicon dioxide particle content rate 1 (mass%) in the surface area B in contact with the TAC film as the resin substrate is 54.1 mass % Difference in content between silicon dioxide particle content 2 (mass%) and silicon dioxide particle content 1 (mass%) ΔC (silicon dioxide particle content 2-silicon dioxide particle content 1) %Met.
〔ガスバリアーフィルム6の作製〕
上記ガスバリアーフィルム3の作製において、ハードコート層3形成時の塗布及び硬化処理条件を下記のように変更してハードコート層5を形成した以外は同様にして、ガスバリアーフィルム6を作製した。
[Preparation of gas barrier film 6]
A gas barrier film 6 was produced in the same manner as in the preparation of the gas barrier film 3 except that the hard coat layer 5 was formed by changing the coating and curing conditions when forming the hard coat layer 3 as follows.
(ハードコート層5の形成:塗布及び硬化条件)
上記ガスバリアーフィルム3の作製に用いたハードコート層3形成用塗布液を孔径0.4μmのポリプロピレン製フィルターで濾過した後、湿式コーターを用いて、乾燥後の層厚が4μmとなる条件で、TACフィルム上に塗布した後、恒率乾燥区間温度75℃、減率乾燥区間温度75℃の乾燥条件で乾燥した後、大気下で高圧水銀ランプを使用して、1.0J/cm2の条件で硬化して、ハードコート層5を形成した。
(Formation of hard coat layer 5: application and curing conditions)
The hard coat layer 3 forming coating solution used for producing the gas barrier film 3 is filtered with a polypropylene filter having a pore size of 0.4 μm, and then the layer thickness after drying becomes 4 μm using a wet coater. After being applied on a TAC film, after drying under drying conditions of constant rate drying zone temperature 75 ° C. and decreasing rate drying zone temperature 75 ° C., using a high pressure mercury lamp under the atmosphere, a condition of 1.0 J / cm 2 The hard coat layer 5 was formed.
ここで形成したハードコート層4は、XPS法でケイ素含有率及び二酸化ケイ素粒子含有率(質量%)を測定した結果、ガスバリアー層に接する面側の表面領域T(厚さ1/10)では、二酸化ケイ素粒子含有率2(質量%)が68.8質量%であり、樹脂基材であるTACフィルムに接している表面領域Bにおける二酸化ケイ素粒子含有率1(質量%)は50.3質量%で、二酸化ケイ素粒子含有率2(質量%)と二酸化ケイ素粒子含有率1(質量%)との含有率差ΔC(二酸化ケイ素粒子含有率2−二酸化ケイ素粒子含有率1)は18.5質量%であった。 As a result of measuring the silicon content rate and the silicon dioxide particle content rate (mass%) by the XPS method, the hard coat layer 4 formed here has a surface area T (thickness 1/10) on the side in contact with the gas barrier layer The silicon dioxide particle content 2 (mass%) is 68.8 mass%, and the silicon dioxide particle content 1 (mass%) in the surface region B in contact with the TAC film as the resin substrate is 50.3 mass % Difference in content between silicon dioxide particle content 2 (mass%) and silicon dioxide particle content 1 (mass%) ΔC (silicon dioxide particle content 2-silicon dioxide particle content 1) is 18.5 mass %Met.
〔ガスバリアーフィルム7の作製〕
上記ガスバリアーフィルム3の作製において、ハードコート層3の形成に用いた表面修飾シリカとして、表面修飾シリカ1:ELCOM V−8804に代えて、下記表面修飾シリカ2を用いた以外は同様にして、ガスバリアーフィルム7を作製した。
[Preparation of gas barrier film 7]
In the preparation of the gas barrier film 3, the surface modified silica 1 used in the formation of the hard coat layer 3 is the same as the surface modified silica 1 except that the following surface modified silica 2 is used in place of ELCOM V-8804. A gas barrier film 7 was produced.
表面修飾シリカ2:アエロジルR711(日本アエロジル株式会社製、一次平均粒子径:12nm 粒子表面に(メタ)アクリロイル基を有するシリカ微粒子)
〔ガスバリアーフィルム8の作製〕
上記ガスバリアーフィルム3の作製において、第2のガスバリアー層の形成を行わなかった以外は同様にして、ガスバリアーフィルム8を作製した。
Surface modified silica 2: Aerosil R711 (manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd., primary average particle diameter: 12 nm, fine silica particles having (meth) acryloyl group on the particle surface)
[Preparation of gas barrier film 8]
A gas barrier film 8 was produced in the same manner as in the production of the gas barrier film 3 except that the second gas barrier layer was not formed.
〔ガスバリアーフィルム9の作製〕
上記ガスバリアーフィルム3の作製において、ハードコート層3を、下記のハードコート層7に変更した以外は同様にして、ガスバリアーフィルム9を作製した。
[Preparation of gas barrier film 9]
A gas barrier film 9 was produced in the same manner as in the production of the gas barrier film 3 except that the hard coat layer 3 was changed to the following hard coat layer 7.
(ハードコート層7の形成)
コロナ処理を施したTACフィルム上に、下記の各添加剤より構成されるハードコート層7形成用塗布液を用いて、ハードコート層7を形成した。
(Formation of hard coat layer 7)
A hard coat layer 7 was formed on the corona-treated TAC film using a coating solution for forming a hard coat layer 7 composed of the following additives.
〈ハードコート層7形成用塗布液の調製〉
下記の各構成材料を、順次添加、混合及び溶解して、ハードコート層7形成用塗布液を調製した。
Preparation of Coating Solution for Forming Hard Coat Layer 7
The following constituent materials were sequentially added, mixed and dissolved to prepare a coating solution for forming a hard coat layer 7.
二酸化ケイ素粒子:非表面修飾シリカ(平均粒子径6nm 日産化学株式会社製 コロイダルシリカ スノーテックスAK) 47.3部
バインダー樹脂1:ウレタンアクリレート(UA−1100H−LC 新中村化学工業社製) 28.4部
バインダー樹脂2:ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(NKエステルA−DPH、新中村化学工業社製) 18.9部
アルキルフェノン系光重合開始剤1:イルガキュア907(2−メチル−1−(4−メチルチオフェニル)−2−モルフォリノプロパン−1−オン BASFジャパン社製)
1.70部
アルキルフェノン系光重合開始剤2:イルガキュア184(1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン BASFジャパン社製) 2.55部
変性シリコーンオイル:KF−351A(ポリエーテル変性 信越化学工業社製)
0.95部
界面活性剤:エマルゲン404(ポリオキシエチレンオレイユエーテル 花王社製)
0.26部
有機溶媒:メチルエチルケトン(沸点:79℃) 80部
高沸点溶媒:HBS1 プロピレングリコール(沸点:188℃) 20部
上記ハードコート層7形成用塗布液の固形分濃度は60質量%であり、全固形分量に対する二酸化ケイ素粒子の固形分比率は、39.4質量%である。なお、乾燥後のハードコート層中には、高沸点溶媒であるプロピレングリコール(沸点:188℃)が存在するため、総固形分の計算に加味される。
Silicon dioxide particles: non-surface modified silica (average particle diameter 6 nm, 47.3 parts of colloidal silica Snowtex AK manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.) binder resin 1: urethane acrylate (UA-1100H-LC manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.) 28.4 Part Binder resin 2: Dipentaerythritol hexaacrylate (NK ester A-DPH, manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.) 18.9 parts Alkylphenone photopolymerization initiator 1: Irgacure 907 (2-methyl-1- (4-methylthio) Phenyl) -2-morpholinopropan-1-one BASF Japan Ltd.)
1.70 parts alkylphenone photopolymerization initiator 2: Irgacure 184 (1-hydroxy-cyclohexyl-phenyl-ketone, manufactured by BASF Japan Ltd.) 2.55 parts Modified silicone oil: KF-351A (polyether modified by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) )
0.95 parts surfactant: EMULGEN 404 (polyoxyethylene oleyl ether Kao Corporation)
0.26 parts Organic solvent: methyl ethyl ketone (boiling point: 79 ° C.) 80 parts High boiling point solvent: HBS1 Propylene glycol (boiling point: 188 ° C.) 20 parts The solid content concentration of the coating liquid for forming the hard coat layer 7 is 60 mass% The solid content ratio of silicon dioxide particles to the total solid content is 39.4% by mass. In addition, in the hard-coat layer after drying, since propylene glycol (boiling point: 188 degreeC) which is a high boiling point solvent exists, it is added to calculation of a total solid.
〈塗布及び硬化処理〉
上記調製したハードコート層7形成用塗布液を孔径0.4μmのポリプロピレン製フィルターで濾過した後、湿式コーターを用いて、乾燥後の層厚が4μmとなる条件で、TACフィルム上に塗布した後、恒率乾燥区間温度65℃、減率乾燥区間温度65℃で乾燥した後、大気下で高圧水銀ランプを使用して、1.0J/cm2の条件で硬化して、ハードコート層7を形成した。
Coating and curing treatment
The above-prepared coating solution for forming hard coat layer 7 is filtered with a polypropylene filter having a pore diameter of 0.4 μm, and then coated on a TAC film under the condition that the layer thickness after drying becomes 4 μm using a wet coater. After drying at a constant rate drying zone temperature of 65 ° C. and a reduction rate drying zone temperature of 65 ° C., the hard coat layer 7 is cured under the condition of 1.0 J / cm 2 using a high pressure mercury lamp under the atmosphere. It formed.
ここで形成したハードコート層1は、後述のXPS法でケイ素含有率及び二酸化ケイ素粒子含有率(質量%)を測定した結果、ガスバリアー層に接する面側の表面領域T(厚さ1/10)では、二酸化ケイ素粒子含有率2(質量%)が49.8質量%であり、樹脂基材であるTACフィルムに接している表面領域Bにおける二酸化ケイ素粒子含有率1(質量%)は28.4質量%で、二酸化ケイ素粒子含有率2(質量%)と二酸化ケイ素粒子含有率1(質量%)との含有率差ΔC(二酸化ケイ素粒子含有率2−二酸化ケイ素粒子含有率1)は21.4質量%であった。 As a result of measuring the silicon content rate and the silicon dioxide particle content rate (mass%) by the below-mentioned XPS method, the surface area T (thickness 1/10) of the surface side in contact with the gas barrier layer is formed here In the above, the silicon dioxide particle content 2 (mass%) is 49.8 mass%, and the silicon dioxide particle content 1 (mass%) in the surface region B in contact with the resin base material TAC film is 28. The content difference ΔC between the silicon dioxide particle content 2 (mass%) and the silicon dioxide particle content 1 (mass%) at 4% by mass (silicon dioxide particle content 2-silicon dioxide particle content 1) is 21. It was 4% by mass.
〔ガスバリアーフィルム10の作製〕
上記ガスバリアーフィルム9の作製において、第1のガスバリアー層の形成方法を、磁場を印加したローラー間に放電空間を形成することができる放電プラズマ処理装置を用いたCVD法1に代えて、ガスバリアーフィルム4の作製に用いたCVD法2により均一組成の第1のバスバリアー層を形成した以外は同様にして、ガスバリアーフィルム10を作製した。
[Preparation of gas barrier film 10]
In the production of the gas barrier film 9 described above, the first gas barrier layer is formed by a gas instead of the CVD method 1 using a discharge plasma processing apparatus capable of forming a discharge space between rollers to which a magnetic field is applied. A gas barrier film 10 was produced in the same manner except that the first bus barrier layer having a uniform composition was formed by the CVD method 2 used for producing the barrier film 4.
〔ガスバリアーフィルム11の作製〕
上記ガスバリアーフィルム9の作製において、ハードコート層3の形成に用いた高沸点溶媒(HBS1:プロピレングリコール(沸点:188℃))に代えて、下記HBS2を用いた以外は同様にして、ガスバリアーフィルム11を作製した。
[Preparation of gas barrier film 11]
In the preparation of the gas barrier film 9 described above, the gas barrier film was prepared in the same manner except that the high boiling point solvent (HBS1: propylene glycol (boiling point: 188 ° C.)) used for forming the hard coat layer 3 was used and Film 11 was produced.
HBS2:ジエチレングリコールモノメチルエーテル(沸点:194℃)
〔ガスバリアーフィルム12の作製〕
上記ガスバリアーフィルム9の作製において、第2のガスバリアー層の形成を行わなかった以外は同様にして、ガスバリアーフィルム12を作製した。
HBS2: diethylene glycol monomethyl ether (boiling point: 194 ° C)
[Preparation of gas barrier film 12]
A gas barrier film 12 was produced in the same manner as in the production of the gas barrier film 9 except that the second gas barrier layer was not formed.
〔ガスバリアーフィルム13の作製〕
上記ガスバリアーフィルム3の作製において、ハードコート層3形成用塗布液に代えて、下記ハードコート層9形成用塗布液を用いて、ハードコート層9を形成した以外は同様にして、ガスバリアーフィルム13を作製した。
[Preparation of gas barrier film 13]
In the preparation of the gas barrier film 3, a gas barrier film is similarly prepared except that the hard coat layer 9 is formed by using the following hard coat layer 9 forming coating solution instead of the hard coat layer 3 forming coating solution. 13 was produced.
〈ハードコート層9形成用塗布液の調製〉
下記の各構成材料を、順次添加、混合及び溶解して、ハードコート層9形成用塗布液を調製した。
Preparation of Coating Solution for Forming Hard Coat Layer 9
The following constituent materials were sequentially added, mixed and dissolved to prepare a coating solution for forming a hard coat layer 9.
二酸化ケイ素粒子:表面修飾シリカ(平均粒子径12nm ELCOM V−8804 粒子表面に(メタ)アクリロイル基を有するシリカ微粒子 日揮触媒化成社製)
59.6部
バインダー樹脂1:ウレタンアクリレート(UA−1100H−LC 新中村化学工業社製) 22.7部
バインダー樹脂2:ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(NKエステルA−DPH、新中村化学工業社製) 12.3部
アルキルフェノン系光重合開始剤1:イルガキュア907(2−メチル−1−(4−メチルチオフェニル)−2−モルフォリノプロパン−1−オン BASFジャパン社製)
1.70部
アルキルフェノン系光重合開始剤2:イルガキュア184(1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン BASFジャパン社製) 2.55部
変性シリコーンオイル:KF−351A(ポリエーテル変性 信越化学工業社製)
0.95部
界面活性剤:エマルゲン404(ポリオキシエチレンオレイユエーテル 花王社製)
0.26部
有機溶媒1:メチルエチルケトン(沸点:79℃) 80部
有機溶媒2:HBS1 プロピレングリコール(沸点:188℃) 20部
〔ガスバリアーフィルム14の作製〕
上記ガスバリアーフィルム3の作製において、ハードコート層3に代えて、下記の5種のハードコート層形成用塗布液を用いて、図4で例示した構成で、それぞれ二酸化ケイ素粒子濃度の異なる傾斜濃度を有する5層から構成されるハードコート層(ユニット)10を形成した以外は同様にして、ガスバリアーフィルム14を作製した。
Silicon dioxide particles: Surface-modified silica (average particle size 12 nm ELCOM V-8804 Silica fine particles having (meth) acryloyl group on the particle surface manufactured by JGC Corporation)
59.6 parts Binder resin 1: Urethane acrylate (UA-1100H-LC, manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.) 22.7 parts Binder resin 2: Dipentaerythritol hexaacrylate (NK ester A-DPH, manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.) 12.3 parts alkylphenone photopolymerization initiator 1: Irgacure 907 (2-methyl-1- (4-methylthiophenyl) -2-morpholinopropan-1-one manufactured by BASF Japan Ltd.)
1.70 parts alkylphenone photopolymerization initiator 2: Irgacure 184 (1-hydroxy-cyclohexyl-phenyl-ketone, manufactured by BASF Japan Ltd.) 2.55 parts Modified silicone oil: KF-351A (polyether modified by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) )
0.95 parts surfactant: EMULGEN 404 (polyoxyethylene oleyl ether Kao Corporation)
0.26 parts Organic solvent 1: methyl ethyl ketone (boiling point: 79 ° C.) 80 parts Organic solvent 2: HBS 1 propylene glycol (boiling point: 188 ° C.) 20 parts [Preparation of gas barrier film 14]
In the preparation of the gas barrier film 3 described above, the following five types of coating solutions for forming a hard coat layer are used instead of the hard coat layer 3, and in the configuration illustrated in FIG. A gas barrier film 14 was produced in the same manner except that a hard coat layer (unit) 10 composed of five layers having the above was formed.
なお、各層形成用ハードコート層塗布液は、ガスバリアーフィルム3の作製に用いたハードコート層3形成用塗布液に対し、表面修飾シリカ含有量を下記の添加量に変更し、その増減分は、バインダー樹脂量で調製し、その他の添加材料は同一とした
第1層目(図4における3−1B)形成用ハードコート層塗布液:表面修飾シリカ含有量=53質量%
第2層目(図4における3−2B)形成用ハードコート層塗布液:表面修飾シリカ含有量=56質量%
第3層目(図4における3−3B)形成用ハードコート層塗布液:表面修飾シリカ含有量=59質量%
第4層目(図4における3−4B)形成用ハードコート層塗布液:表面修飾シリカ含有量=62質量%
第5層目(図4における3−5B)形成用ハードコート層塗布液:表面修飾シリカ含有量=68質量%
〈塗布及び硬化処理〉
上記調製した各ハードコート層形成用塗布液を孔径0.4μmのポリプロピレン製フィルターで濾過した後、5層同時重層塗布が可能なコーターを用いて、下部より第1層目形成用ハードコート層塗布液〜第5層形成用ハードコート層塗布液を、乾燥後の各層の層厚が0.8μm、総層厚が4μmとなる条件で、TACフィルム上に塗布した後、恒率乾燥区間温度75℃、減率乾燥区間温度75℃で乾燥した後、大気下で高圧水銀ランプを使用して、1.0J/cm2の条件で硬化して、ハードコート層10を形成した。
The hard coat layer coating solution for forming each layer is changed to the following amount of surface modification silica content with respect to the hard coat layer 3 forming coating solution used for producing the gas barrier film 3, and the increase or decrease thereof is Hard coating layer coating liquid for forming the first layer (3-1B in FIG. 4) was prepared with the same amount of binder resin and the same as the other additive materials: Surface modified silica content = 53% by mass
Hard coat layer coating solution for forming the second layer (3-2B in FIG. 4): Surface modified silica content = 56% by mass
Hard coat layer coating solution for forming the third layer (3-3B in FIG. 4): Surface modified silica content = 59% by mass
Hard coat layer coating solution for forming the fourth layer (3-4B in FIG. 4): Surface modified silica content = 62% by mass
Hard coat layer coating solution for forming the fifth layer (3-5B in FIG. 4): Surface modified silica content = 68% by mass
Coating and curing treatment
The above-prepared hard coat layer forming coating solution is filtered with a polypropylene filter having a pore size of 0.4 μm, and then a hard coat layer forming for the first layer formation is applied from the bottom using a coater capable of applying five layers simultaneously. Solution to a fifth layer formation hard coat layer coating solution on a TAC film under the conditions that the layer thickness of each layer after drying is 0.8 μm and the total layer thickness is 4 μm; After drying at a temperature reduction rate of 75 ° C. and a reduction rate drying zone temperature of 75 ° C., a hard coat layer 10 was formed by curing under the condition of 1.0 J / cm 2 using a high pressure mercury lamp under the atmosphere.
ここで形成したハードコート層10は、XPS法でケイ素含有率及び二酸化ケイ素粒子含有率(質量%)を測定した結果、ガスバリアー層に接する面側である第5層目における表面領域T(表面から400nmの範囲)では、二酸化ケイ素粒子含有率2(質量%)が72.5質量%であり、樹脂基材であるTACフィルムに接している第1層目の表面領域B(TACフィルム面から400nmの範囲)における二酸化ケイ素粒子含有率1(質量%)は51.3質量%で、二酸化ケイ素粒子含有率2(質量%)と二酸化ケイ素粒子含有率1(質量%)との含有率差ΔC(二酸化ケイ素粒子含有率2−二酸化ケイ素粒子含有率1)は21.2質量%であった。 As a result of measuring the silicon content rate and the silicon dioxide particle content rate (mass%) by the XPS method, the hard coat layer 10 formed here shows that the surface region T (surface) in the fifth layer which is the side in contact with the gas barrier layer Surface region B (the TAC film surface) in which the silicon dioxide particle content rate 2 (mass%) is 72.5 mass% and which is in contact with the TAC film as the resin substrate Silicon dioxide particle content 1 (mass%) in the range of 400 nm is 51.3 mass%, and the content difference ΔC between silicon dioxide particle content 2 (mass%) and silicon dioxide particle content 1 (mass%) The (silicon dioxide particle content 2-silicon dioxide particle content 1) was 21.2% by mass.
〔ガスバリアーフィルム15の作製〕
上記ガスバリアーフィルム14の作製において、第2のガスバリアー層の形成を行わなかった以外は同様にして、ガスバリアーフィルム15を作製した。
[Preparation of gas barrier film 15]
A gas barrier film 15 was produced in the same manner as in the production of the gas barrier film 14 except that the second gas barrier layer was not formed.
〔ガスバリアーフィルム16の作製〕
上記ガスバリアーフィルム14の作製において、第1のガスバリアー層の形成方法を、磁場を印加したローラー間に放電空間を形成することができる放電プラズマ処理装置を用いたCVD法1に代えて、ガスバリアーフィルム4の作製に用いたCVD法2により形成した以外は同様にして、ガスバリアーフィルム16を作製した。
[Preparation of gas barrier film 16]
In the production of the gas barrier film 14 described above, the first gas barrier layer is formed by a gas instead of the CVD method 1 using a discharge plasma processing apparatus capable of forming a discharge space between rollers to which a magnetic field is applied. A gas barrier film 16 was produced in the same manner except that the barrier film 4 was formed by the CVD method 2 used for the production of the barrier film 4.
〔ガスバリアーフィルム17の作製〕
上記ガスバリアーフィルム1の作製において、ハードコート層1に代えて、下記の5種のハードコート層形成用塗布液を用いて、図3で例示した階段状の濃度構成で、それぞれ二酸化ケイ素粒子濃度の異なる5層から構成されるハードコート層(ユニット)11を形成した以外は同様にして、ガスバリアーフィルム14を作製した。
[Preparation of gas barrier film 17]
In the preparation of the gas barrier film 1 described above, silicon dioxide particle concentrations are obtained in the step-like concentration configuration illustrated in FIG. 3 using the following five types of hard coat layer forming coating solutions in place of the hard coat layer 1 A gas barrier film 14 was produced in the same manner except that a hard coat layer (unit) 11 composed of five different layers was formed.
なお、各層形成用ハードコート層塗布液は、ガスバリアーフィルム1の作製に用いたハードコート層1形成用塗布液に対し、コロイダルシリカ含有量を下記の添加量に変更し、その増減分は、バインダー樹脂量で調製し、その他の添加材料は同一とした。 The hard coat layer coating solution for forming each layer is changed in the colloidal silica content to the following addition amount with respect to the hard coat layer 1 forming coating solution used for producing the gas barrier film 1, and the increase or decrease thereof is The amount of binder resin was prepared, and the other additive materials were the same.
第1層目(図3における3−1A)形成用ハードコート層塗布液:コロイダルシリカ含有量=35質量%
第2層目(図3における3−2A)形成用ハードコート層塗布液:コロイダルシリカ含有量=39質量%
第3層目(図3における3−3A)形成用ハードコート層塗布液:コロイダルシリカ含有量=44質量%
第4層目(図3における3−4A)形成用ハードコート層塗布液:コロイダルシリカ含有量=49質量%
第5層目(図3における3−5A)形成用ハードコート層塗布液:コロイダルシリカ含有量=54質量%
〈塗布及び硬化処理〉
上記調製した各ハードコート層形成用塗布液を孔径0.4μmのポリプロピレン製フィルターで濾過した後、5層同時重層塗布が可能なコーターを用いて、下部より第1層目形成用ハードコート層塗布液〜第5層形成用ハードコート層塗布液を、乾燥後の各層の層厚が0.8μm、総層厚が4μmとなる条件で、TACフィルム上に塗布した後、恒率乾燥区間温度75℃、減率乾燥区間温度75℃で乾燥した後、大気下で高圧水銀ランプを使用して、1.0J/cm2の条件で硬化して、ハードコート層11を形成した。
Hard coat layer coating solution for forming the first layer (3-1A in FIG. 3): Colloidal silica content = 35% by mass
Hard coat layer coating solution for forming the second layer (3-2A in FIG. 3): Colloidal silica content = 39% by mass
Hard coat layer coating solution for forming the third layer (3-3A in FIG. 3): Colloidal silica content = 44% by mass
Hard coat layer coating solution for forming the fourth layer (3-4A in FIG. 3): Colloidal silica content = 49% by mass
Hard coat layer coating solution for forming the fifth layer (3-5A in FIG. 3): Colloidal silica content = 54% by mass
Coating and curing treatment
The above-prepared hard coat layer forming coating solution is filtered with a polypropylene filter having a pore size of 0.4 μm, and then a hard coat layer forming for the first layer formation is applied from the bottom using a coater capable of applying five layers simultaneously. Solution to a fifth layer formation hard coat layer coating solution on a TAC film under the conditions that the layer thickness of each layer after drying is 0.8 μm and the total layer thickness is 4 μm; After drying at a temperature reduction rate of 75 ° C. and a reduction rate drying zone temperature of 75 ° C., a hard coat layer 11 was formed by curing under the condition of 1.0 J / cm 2 using a high pressure mercury lamp under the atmosphere.
ここで形成したハードコート層11は、XPS法でケイ素含有率及び二酸化ケイ素粒子含有率(質量%)を測定した結果、ガスバリアー層に接する面側のである第5層目における表面領域T(表面から400nmの範囲)では、二酸化ケイ素粒子含有率2(質量%)が54.8質量%であり、樹脂基材であるTACフィルムに接している第1層目における表面領域B(TACフィルム面から400nmの範囲)における二酸化ケイ素粒子含有率1(質量%)は34.1質量%で、二酸化ケイ素粒子含有率2(質量%)と二酸化ケイ素粒子含有率1(質量%)との含有率差ΔC(二酸化ケイ素粒子含有率2−二酸化ケイ素粒子含有率1)は20.7質量%であった。 As a result of measuring the silicon content rate and the silicon dioxide particle content rate (mass%) by the XPS method, the hard coat layer 11 formed here shows that the surface region T in the fifth layer which is the surface side in contact with the gas barrier layer Surface region B (the TAC film surface) in the first layer in which the silicon dioxide particle content 2 (mass%) is 54.8 mass% and the resin base material is in contact with the TAC film) Silicon dioxide particle content 1 (mass%) in the range of 400 nm is 34.1 mass%, and the content difference ΔC between silicon dioxide particle content 2 (mass%) and silicon dioxide particle content 1 (mass%) The (silicon dioxide particle content 2-silicon dioxide particle content 1) was 20.7% by mass.
〔ガスバリアーフィルム18の作製〕
上記ガスバリアーフィルム9の作製において、ハードコート層7に代えて、下記の5種のハードコート層形成用塗布液を用いて、図4で例示した構成で、それぞれ二酸化ケイ素粒子濃度の異なる傾斜濃度を有する5層から構成されるハードコート層(ユニット)12を形成した以外は同様にして、ガスバリアーフィルム18を作製した。
[Preparation of gas barrier film 18]
In the preparation of the gas barrier film 9 described above, the following five types of coating solutions for forming a hard coat layer are used in place of the hard coat layer 7, and in the configuration illustrated in FIG. A gas barrier film 18 was produced in the same manner except that the hard coat layer (unit) 12 composed of five layers having the above was formed.
なお、各層形成用ハードコート層塗布液は、ガスバリアーフィルム9の作製に用いたハードコート層7形成用塗布液に対し、コロイダルシリカ含有量を下記の添加量に変更し、その増減分は、バインダー樹脂量で調製し、その他の添加材料は同一とした。 The hard coat layer coating solution for forming each layer is changed to the following addition amount of colloidal silica content to the hard coat layer 7 forming coating solution used for producing the gas barrier film 9, and the increase or decrease thereof is The amount of binder resin was prepared, and the other additive materials were the same.
第1層目(図4における3−1B)形成用ハードコート層塗布液:コロイダルシリカ含有量=30質量%
第2層目(図4における3−2B)形成用ハードコート層塗布液:コロイダルシリカ含有量=34質量%
第3層目(図4における3−3B)形成用ハードコート層塗布液:コロイダルシリカ含有量=38質量%
第4層目(図4における3−4B)形成用ハードコート層塗布液:コロイダルシリカ含有量=42質量%
第5層目(図4における3−5B)形成用ハードコート層塗布液:コロイダルシリカ含有量=46質量%
〈塗布及び硬化処理〉
上記調製した各ハードコート層形成用塗布液を孔径0.4μmのポリプロピレン製フィルターで濾過した後、5層同時重層塗布が可能なコーターを用いて、下部より第1層目形成用ハードコート層塗布液〜第5層形成用ハードコート層塗布液を、乾燥後の各層の層厚が0.8μm、総層厚が4μmとなる条件で、TACフィルム上に塗布した後、恒率乾燥区間温度75℃、減率乾燥区間温度75℃で乾燥した後、大気下で高圧水銀ランプを使用して、1.0J/cm2の条件で硬化して、ハードコート層12を形成した。
Hard coat layer coating solution for forming the first layer (3-1B in FIG. 4): Colloidal silica content = 30% by mass
Hard coat layer coating solution for forming the second layer (3-2B in FIG. 4): Colloidal silica content = 34% by mass
Hard coat layer coating solution for forming the third layer (3-3B in FIG. 4): Colloidal silica content = 38% by mass
Hard coat layer coating solution for forming the fourth layer (3-4B in FIG. 4): Colloidal silica content = 42% by mass
Hard coat layer coating solution for forming the fifth layer (3-5B in FIG. 4): Colloidal silica content = 46% by mass
Coating and curing treatment
The above-prepared hard coat layer forming coating solution is filtered with a polypropylene filter having a pore size of 0.4 μm, and then a hard coat layer forming for the first layer formation is applied from the bottom using a coater capable of applying five layers simultaneously. Solution to a fifth layer formation hard coat layer coating solution on a TAC film under the conditions that the layer thickness of each layer after drying is 0.8 μm and the total layer thickness is 4 μm; After drying at a reduction rate drying zone temperature of 75 ° C. and a high-pressure mercury lamp under the atmosphere, the hard coat layer 12 was formed by curing under a condition of 1.0 J / cm 2 .
ここで形成したハードコート層12は、XPS法でケイ素含有率及び二酸化ケイ素粒子含有率(質量%)を測定した結果、ガスバリアー層に接する面側のである第5層目における表面領域T(表面から400nmの範囲)では、二酸化ケイ素粒子含有率2(質量%)が49.1質量%であり、樹脂基材であるTACフィルムに接している第1層目における表面領域B(TACフィルム面から400nmの範囲)における二酸化ケイ素粒子含有率1(質量%)は28.4質量%で、二酸化ケイ素粒子含有率2(質量%)と二酸化ケイ素粒子含有率1(質量%)との含有率差ΔC(二酸化ケイ素粒子含有率2−二酸化ケイ素粒子含有率1)は20.7質量%であった。 As a result of measuring the silicon content rate and the silicon dioxide particle content rate (mass%) by the XPS method, the hard coat layer 12 formed here shows that the surface region T in the fifth layer which is the surface side in contact with the gas barrier layer Surface region B (the TAC film surface) in the first layer in which the silicon dioxide particle content 2 (mass%) is 49.1 mass% and the resin base material is in contact with the TAC film) Silicon dioxide particle content 1 (mass%) in the range of 400 nm is 28.4 mass%, and the content difference ΔC between silicon dioxide particle content 2 (mass%) and silicon dioxide particle content 1 (mass%) The (silicon dioxide particle content 2-silicon dioxide particle content 1) was 20.7% by mass.
〔ガスバリアーフィルム19の作製〕
上記ガスバリアーフィルム18の作製において、第1のガスバリアー層の形成方法を、磁場を印加したローラー間に放電空間を形成することができる放電プラズマ処理装置を用いたCVD法1に代えて、ガスバリアーフィルム4の作製に用いたCVD法2により形成した以外は同様にして、ガスバリアーフィルム19を作製した。
[Preparation of gas barrier film 19]
In the production of the gas barrier film 18 described above, the first gas barrier layer is formed by a gas instead of the CVD method 1 using a discharge plasma processing apparatus capable of forming a discharge space between rollers to which a magnetic field is applied. A gas barrier film 19 was produced in the same manner except that the barrier film 4 was formed by the CVD method 2 used for the production of the barrier film 4.
〔ガスバリアーフィルム20及び21の作製〕
前記ガスバリアーフィルム3の作製において、樹脂基材を、TACフィルムに代えて、それぞれ下記PETフィルム及びCOPフィルムを用いた以外は同様にして、ガスバリアーフィルム20及び21を作製した。
[Preparation of gas barrier films 20 and 21]
In the preparation of the gas barrier film 3, the gas barrier films 20 and 21 were prepared in the same manner except that the resin substrate was replaced with a TAC film, and the following PET film and COP film were used respectively.
PETフィルム:二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム、帝人デュポンフィルム社製 KEL86W 膜厚:125μm
COPフィルム:シクロオレフィンポリマーフィルム、日本ゼオン社製、ゼオネア ZF14フィルム 膜厚:100μm
〔ガスバリアーフィルム22の作製〕
前記ガスバリアーフィルム3の作製において、ハードコート層3の形成を行わなかった以外は同様にして、ガスバリアーフィルム22を作製した。
PET film: biaxially stretched polyethylene terephthalate film, manufactured by Teijin DuPont Films KEL 86 W film thickness: 125 μm
COP film: cycloolefin polymer film, manufactured by Nippon Zeon, Zeonea ZF 14 film thickness: 100 μm
[Preparation of gas barrier film 22]
A gas barrier film 22 was produced in the same manner as in the production of the gas barrier film 3 except that the hard coat layer 3 was not formed.
〔ガスバリアーフィルム23の作製〕
前記ガスバリアーフィルム3の作製において、ハードコート層3の形成に用いたハードコート層3形成用塗布液の調製において、表面修飾シリカを除いた以外は同様にして、ガスバリアーフィルム23を作製した。
[Preparation of gas barrier film 23]
A gas barrier film 23 was produced in the same manner as in the preparation of the hard coat layer 3 used for forming the hard coat layer 3 except that the surface modified silica was removed in the preparation of the gas barrier film 3.
次いで、上記作製したガスバリアーフィルム1〜23を用い、下記の方法に従って、有機EL素子101〜123を作製した。
Subsequently, using the gas barrier films 1 to 23 produced above, organic EL elements 101 to 123 were produced according to the following method.
各ガスバリアーフィルムを、市販の真空蒸着装置の基材ホルダーに固定し、下記化合物No.10をタングステン製の抵抗加熱ボートに入れ、これらガスバリアーフィルムホルダーと加熱ボートとを真空蒸着装置の第1真空槽内に取り付けた。また、タングステン製の抵抗加熱ボートに銀(Ag)を入れ、真空蒸着装置の第2真空槽内に取り付けた。 Each gas barrier film was fixed to a substrate holder of a commercially available vacuum vapor deposition apparatus, and the following compound No. 1 was obtained. 10 was placed in a resistance heating boat made of tungsten, and the gas barrier film holder and the heating boat were mounted in a first vacuum tank of a vacuum deposition apparatus. In addition, silver (Ag) was put in a tungsten resistance heating boat and mounted in a second vacuum tank of a vacuum evaporation system.
真空蒸着装置の第1真空槽を4×10−4Paまで減圧した後、化合物No.10の入った加熱ボートに通電して加熱し、蒸着速度0.1〜0.2nm/秒で第1電極の下地層を、層厚10nmで設けた。下地層を形成したガスバリアーフィルムを真空のまま第2真空槽に移し、第2真空槽を4×10−4Paまで減圧した後、銀の入った加熱ボートを通電して加熱した。これにより、蒸着速度0.1〜0.2nm/秒で厚さ8nmの銀からなる第1電極を形成した。 After reducing the pressure of the first vacuum tank of the vacuum deposition apparatus to 4 × 10 −4 Pa, the compound No. 1 was obtained. The heating boat containing 10 was energized to be heated, and the underlayer of the first electrode was provided with a layer thickness of 10 nm at a deposition rate of 0.1 to 0.2 nm / sec. The gas barrier film on which the underlayer was formed was transferred to a second vacuum tank under vacuum, and the second vacuum tank was depressurized to 4 × 10 −4 Pa, and then a heating boat containing silver was energized to heat. Thereby, the 1st electrode which consists of silver with a thickness of 8 nm was formed at vapor deposition rate of 0.1-0.2 nm / sec.
次に、市販の真空蒸着装置を用い、真空度1×10−4Paまで減圧した後、ガスバリアーフィルムを移動させながら、形成した第1電極上に、下記化合物HT−1を、蒸着速度0.1nm/秒で蒸着し、20nmの正孔輸送層(HTL)を設けた。 Next, after reducing the pressure to a vacuum degree of 1 × 10 −4 Pa using a commercially available vacuum deposition apparatus, the following compound HT-1 was deposited at a deposition rate of 0 on the first electrode formed while moving the gas barrier film. Evaporated at 1 nm / sec and provided a hole transport layer (HTL) of 20 nm.
次に、下記化合物A−3(青色発光ドーパント)、下記化合物A−1(緑色発光ドーパント)、下記化合物A−2(赤色発光ドーパント)及び下記化合物H−1(ホスト化合物)を用い、化合物A−3は、層厚方向に対して線形で含有率が35%から5%の傾斜濃度となるように蒸着速度を変化させ、化合物A−1と化合物A−2は層厚に依存することなく各々0.2質量%の一定濃度になるように、蒸着速度0.0002nm/秒で、化合物H−1は、層厚方向で、含有率が64.6%から94.6%の傾斜濃度となるように蒸着速度を変化させて、層厚70nmの共蒸着した発光層を形成した。 Next, using the following compound A-3 (blue light emitting dopant), the following compound A-1 (green light emitting dopant), the following compound A-2 (red light emitting dopant) and the following compound H-1 (host compound), Compound A -3 changes the deposition rate so that the content is linear from 35% to 5% in the layer thickness direction, and the compound A-1 and the compound A-2 do not depend on the layer thickness At a deposition rate of 0.0002 nm / sec, the compound H-1 has a gradient concentration of 64.6% to 94.6% in the layer thickness direction so that each has a constant concentration of 0.2% by mass. The deposition rate was changed as described above to form a co-deposited light emitting layer with a layer thickness of 70 nm.
その後、下記化合物ET−1を、発光層上に蒸着して、層厚30nmの電子輸送層を形成し、更にフッ化カリウム(KF)を蒸着して層厚2nmの電子注入層を形成した。更に、アルミニウムを蒸着して層厚110nmの第2電極を形成した。 Then, the following compound ET-1 was vapor-deposited on the light emitting layer to form an electron transporting layer having a layer thickness of 30 nm, and potassium fluoride (KF) was further vapor deposited to form an electron injecting layer having a layer thickness of 2 nm. Furthermore, aluminum was vapor deposited to form a second electrode having a thickness of 110 nm.
なお、上記各有機機能層の形成に用いた化合物No.10、化合物HT−1、化合物A−1〜3、化合物H−1、及び、化合物ET−1は、以下に示す化合物である。 Compound No. 1 used in the formation of each organic functional layer described above. 10, compound HT-1, compounds A-1 to 3, compound H-1, and compound ET-1 are compounds shown below.
次に、ガスバリアーフィルムを含む試料を減圧装置内に配置し、90℃、0.1MPaの減圧条件下で、重ね合わせた試料と封止部材とに圧力をかけた状態で5分間保持した。続いて、ガスバリアーフィルムを含む試料を大気圧環境に戻し、更に120℃で30分間加熱して接着剤を硬化させた。 Next, the sample containing the gas barrier film was placed in a decompression apparatus, and held under pressure at 90 ° C. and 0.1 MPa under pressure for 5 minutes in a state where pressure was applied to the superposed sample and the sealing member. Subsequently, the sample containing the gas barrier film was returned to the atmospheric pressure environment, and heated at 120 ° C. for 30 minutes to cure the adhesive.
上記封止工程は、大気圧下、含水率1ppm以下の窒素雰囲気下で、JIS B 9920に準拠し、測定した清浄度がクラス100で、露点温度が−80℃以下、酸素濃度0.8ppm以下の大気圧で行った。 The sealing step is performed under atmospheric pressure, under a nitrogen atmosphere having a water content of 1 ppm or less, in accordance with JIS B 9920, with a cleanliness of class 100, a dew point temperature of -80 ° C. or less, an oxygen concentration of 0.8 ppm or less At atmospheric pressure.
以上の工程により、有機EL素子101〜123を作製した。なお、発光領域の面積は5cm×5cmとなるようにした。 The organic EL elements 101 to 123 were manufactured by the above steps. The area of the light emitting region was 5 cm × 5 cm.
《ガスバリアーフィルム及び有機EL素子の評価》
〔ガスバリアーフィルムの評価〕
(密着性の評価)
上記作製した各ガスバリアーフィルムについて、金属ロール巻き付けた状態で、50℃、80%RHの環境下で1週間保存した後、下記の碁盤目密着性の評価方法に従って、密着性の評価を行った。
<< Evaluation of gas barrier film and organic EL element >>
[Evaluation of gas barrier film]
(Evaluation of adhesion)
The above-prepared gas barrier films were stored in an environment of 50 ° C. and 80% RH for 1 week in a metal roll-wound state, and then adhesion was evaluated according to the following evaluation method for cross-cut adhesion. .
碁盤目密着性の評価は、JIS K 5600の5.6(2004年度版)の記載に準じ、各ガスバリアーフィルムのガスバリアー層形成面側に、カッターナイフで、ガスバリアー層及びハードコート層を貫通し、樹脂基板に達する1mm角の100個の碁盤目状の切り傷を1mm間隔のカッターガイドを用いて付け、セロハン粘着テープ(ニチバン社製「CT405AP−18」;18mm幅)を切り傷面に貼り付け、消しゴムで上からこすって完全にテープを付着させた後、垂直方向に引き剥がして、ガスバリアー層及びハードコート層が基板表面にどのくらい残存しているかを目視で確認し、100個中の剥離数を調べ、下記の基準で、密着性を評価した。 For evaluation of cross-cut adhesion, according to the description of JIS K 5600, 5.6 (2004 edition), the gas barrier layer and the hard coat layer are formed on the gas barrier layer side of each gas barrier film with a cutter knife. 100 pieces of 1 mm square cross-cuts that penetrate and reach the resin substrate are attached using a cutter guide with 1 mm intervals, and a cellophane adhesive tape (“Nichiban Co., Ltd.“ CT405AP-18 ”; 18 mm width) is attached to the cut surface After the tape is completely rubbed with an eraser and rubbed from above, the tape is peeled off in the vertical direction to visually confirm how much the gas barrier layer and the hard coat layer remain on the substrate surface, out of 100 The number of peelings was examined, and the adhesion was evaluated according to the following criteria.
5:碁盤目試験にて、剥離数が5個以下であった
4:碁盤目試験にて、剥離数が6個以上、10個以下であった
3:碁盤目試験にて、剥離数が11個以上、15個以下であった
2:碁盤目試験にて、剥離数が16個以上、20個以下であった
1:碁盤目試験にて、剥離数が21個以上であった
〔有機EL素子の評価〕
上記有機EL素子101〜123について、1mA/cm2の電流を印加して発光させた。次いで、印加直後と、50℃、80%RHの環境下で発光時間として、300時間及び500時間で連続発光させた後の発光状態について、100倍の光学顕微鏡(株式会社モリテックス製 MS−804、レンズMP−ZE25−200)で、有機EL素子の一部分を拡大して撮影した。次いで、撮影画像を2mm四方に切り抜き、それぞれの画像について、ダークスポット発生の有無を観察した。観察結果より、発光面積に対するダークスポットの発生面積比率を求め、下記の基準に従って、ダークスポット耐性を評価した。
5: The number of peelings was 5 or less in the grid test 4: The number of peelings was 6 or more and 10 or less in the grid test 3: The number of peelings was 11 in the grid test The number of peels was 16 or more and 20 or less in the cross-cut test 1: The number of peels was 21 or more in the cross-cut test [Organic EL Evaluation of element]
A current of 1 mA / cm 2 was applied to the organic EL elements 101 to 123 to emit light. Then, immediately after the application and as light emission time in an environment of 50 ° C. and 80% RH, the light emission state after continuous light emission for 300 hours and 500 hours is 100 × optical microscope (Molitex Co., Ltd. MS-804, A part of the organic EL element was enlarged and photographed with a lens MP-ZE 25-200). Next, the photographed image was cut into 2 mm squares, and the presence or absence of dark spots was observed for each image. From the observation results, the generation area ratio of dark spots to the light emission area was determined, and the dark spot resistance was evaluated according to the following criteria.
5:500時間発光後の試料でも、ダークスポットの発生は全く認められない
4:300時間発光後の試料でも、ダークスポットの発生は全く認められないが、500時間発光後の試料で、僅かにダークスポットの発生が認められる(発生面積0.1%以上、3.0%未満)
3:300時間発光後の試料で、僅かにダークスポットの発生が認められる(発生面積0.1%以上、3.0%未満)
2:300時間発光後の試料で、明らかなダークスポットの発生が認められる(発生面積3.0%以上、6.0%未満)
1:300時間発光後の試料で、多数のダークスポットの発生が認められる(発生面積6.0%以上)
以上により得られた結果を、表2に示す。
No generation of dark spots is observed at all for the samples after 5: 500 hours of light emission 4: The occurrence of dark spots is not observed at all for the samples after 4 hours of light emission; Occurrence of dark spots is observed (the occurrence area is 0.1% or more and less than 3.0%)
3: A slight dark spot is observed in the sample after 300 hours of light emission (the generation area is 0.1% or more and less than 3.0%)
2: In the sample after luminescence for 300 hours, the occurrence of a distinct dark spot is observed (the occurrence area is 3.0% or more and less than 6.0%)
1: Occurrence of many dark spots is observed in the sample after luminescence for 300 hours (the occurrence area is 6.0% or more)
The results obtained by the above are shown in Table 2.
1 ガスバリアーフィルム
2、F、F1〜F4 樹脂基材
3 ハードコート層
3−1A〜3−5A、3−1B〜3−5B 積層型のハードコート層
3T 表面領域T
3B 表面領域B
3U ハードコート層ユニット
4 ガスバリアー層、第1のガスバリアー層
5 第2のガスバリアー層
11 送り出しローラー
12A〜12E、81 調製釜
13、82 コーター
14、83 乾燥工程
15 紫外線照射装置
17 紫外線照射ランプ
18 紫外線
21、22、23、24 搬送ローラー
30 プラズマCVD製造装置
31、32 成膜ローラー
41 ガス供給管
51 プラズマ発生用電源
61、62 磁場発生装置
71、93 巻取りローラー
72 真空チャンバー
73 真空ポンプ
90 改質工程
91 エキシマランプ
92 真空紫外光
101 有機EL素子
116 第1電極
117 有機機能層ユニット
117a 正孔注入層
117b 正孔輸送層
117c 発光層
117d 電子輸送層
117e 電子注入層
118 第2電極
119 封止樹脂層
120 封止部材
201 装置チャンバー
204 試料ステージ
206 遮光板
ΔC 二酸化ケイ素粒子の含有率差
h 発光光
S1 ステーション1
S2 ステーション2
S3 ステーション3
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 gas barrier film 2, F, F1-F4 resin base material 3 hard-coat layer 3-1A-3-5A, 3-1B- 3-5B lamination type hard-coat layer 3T surface area T
3B Surface area B
3U hard coat layer unit 4 gas barrier layer, first gas barrier layer 5 second gas barrier layer 11 delivery roller 12A to 12E, 81 preparation kettle 13, 82 coater 14, 83 drying process 15 ultraviolet irradiation device 17 ultraviolet irradiation lamp DESCRIPTION OF SYMBOLS 18 Ultraviolet rays 21, 22, 23, 24 Conveying roller 30 Plasma CVD manufacturing apparatus 31, 32 Film-forming roller 41 Gas supply pipe 51 Power supply for plasma generation 61, 62 Magnetic field generator 71, 93 Take-up roller 72 Vacuum chamber 73 Vacuum pump 90 Modification step 91 excimer lamp 92 vacuum ultraviolet light 101 organic EL element 116 first electrode 117 organic functional layer unit 117 a hole injection layer 117 b hole transport layer 117 c light emitting layer 117 d electron transport layer 117 e electron injection layer 118 second electrode 119 sealing Deoki Layer 120 sealing member 201 device chamber 204 content difference of the sample stage 206 shielding plate ΔC dioxide particles h emitting light S1 station 1
S2 station 2
S3 station 3
Claims (7)
前記ハードコート層が少なくとも二酸化ケイ素粒子を含有し、当該ハードコート層のガスバリアー層面側の表面領域Tにおける二酸化ケイ素粒子含有率2(質量%)と、前記樹脂基材面側の表面領域Bにおける二酸化ケイ素粒子含有率1(質量%)との含有率差ΔC(二酸化ケイ素粒子含有率2−二酸化ケイ素粒子含有率1)が、10質量%以上、30.6質量%以下である濃度傾斜構造を有し、
前記ハードコート層が、下記条件1又は条件2を満たし、
かつ前記ガスバリアー層が、有機ケイ素化合物を含む原料ガスと酸素ガスとを用いて、磁場を印加したローラー間に放電空間を有する放電プラズマ化学気相成長法により形成すること
を特徴とするガスバリアーフィルムの製造方法。
条件1:前記ハードコート層が含有する二酸化ケイ素粒子が、表面修飾した二酸化ケイ素粒子であること
条件2:前記ハードコート層が、常圧における沸点が150℃以上の多価アルコール系の高沸点溶媒を含有すること A method for producing a gas barrier film having at least a hard coat layer and a gas barrier layer on a resin substrate,
The hard coat layer contains at least silicon dioxide particles, and the silicon dioxide particle content 2 (mass%) in the surface area T on the gas barrier layer side of the hard coat layer and the surface area B on the resin substrate side Concentration gradient structure in which the content difference ΔC with silicon dioxide particle content 1 (mass%) (silicon dioxide particle content 2-silicon dioxide particle content 1) is 10 mass% or more and 30.6 mass% or less Have
The hard coat layer satisfies the following condition 1 or 2:
And the gas barrier layer is formed by a discharge plasma chemical vapor deposition method having a discharge space between rollers to which a magnetic field is applied, using a raw material gas containing an organosilicon compound and an oxygen gas. How to make a film.
Condition 1: Silicon dioxide particles contained in the hard coat layer are surface-modified silicon dioxide particles Condition 2: The hard coat layer is a polyhydric alcohol high boiling point solvent having a boiling point of 150 ° C. or higher at normal pressure Containing
(1)ガスバリアー層の炭素原子比率が、層厚方向において、前記ガスバリアー層の表面から層厚の89%までの距離範囲内では、前記表面からの距離に対応して連続的に変化する。
(2)ガスバリアー層の炭素原子比率の最大値が、層厚方向において、前記ガスバリアー層の表面から層厚の89%までの距離範囲内では、20at%未満である。
(3)ガスバリアー層の炭素原子比率が、層厚方向において、前記ガスバリアー層の表面から層厚の90〜95%までの距離範囲内では、連続的に増加する。
(4)ガスバリアー層の炭素原子比率の最大値が、層厚方向において、前記ガスバリアー層の表面から層厚の90〜95%までの距離範囲内では、20at%以上である。 The said gas barrier layer contains a carbon atom, a silicon atom, and an oxygen atom as a constitutent element, It forms so that all of following (1)-(4) may be satisfy | filled. The manufacturing method of the gas barrier film as described in any one of these.
(1) The carbon atom ratio of the gas barrier layer changes continuously in the layer thickness direction within the distance from the surface of the gas barrier layer to 89% of the layer thickness in accordance with the distance from the surface .
(2) The maximum value of the carbon atom ratio of the gas barrier layer is less than 20 at% within the distance from the surface of the gas barrier layer to 89% of the layer thickness in the layer thickness direction.
(3) The carbon atom ratio of the gas barrier layer continuously increases in the layer thickness direction from the surface of the gas barrier layer to 90 to 95% of the layer thickness.
(4) The maximum value of the carbon atom ratio of the gas barrier layer is at least 20 at% within the range of 90 to 95% of the layer thickness from the surface of the gas barrier layer in the layer thickness direction.
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