JP2009095989A - Gas barrier film and environmental susceptible device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はガスバリアフィルムに関し、特に、バリア層の密着性に優れ、且つ、水蒸気透過率の低いガスバリアフィルムに関し、さらに、このガスバリアフィルムを用いた環境感受性デバイス、特に有機ＥＬ素子（有機電界発光素子）などの画像表示素子に関するものである。 The present invention relates to a gas barrier film, and more particularly to a gas barrier film having excellent barrier layer adhesion and low water vapor transmission rate, and further to an environmentally sensitive device using this gas barrier film, particularly an organic EL element (organic electroluminescent element). And the like.
従来、プラスチックフィルムの表面に、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化珪素等の金属酸化物薄膜を形成したガスバリア性のフィルムは、水蒸気や酸素など各種ガスの遮断を必要とする物品の包装や、食品、工業用品および医薬品等の変質を防止するための包装用途に広く用いられている。 Conventionally, a gas barrier film in which a metal oxide thin film such as aluminum oxide, magnesium oxide, silicon oxide or the like is formed on the surface of a plastic film is used for wrapping articles, food, Widely used in packaging applications to prevent alteration of industrial products and pharmaceuticals.
近年、液晶表示素子や有機ＥＬ素子等の分野においては、重くて割れやすいガラス基板に代わって、プラスチックフィルム基板が採用され始めている。プラスチックフィルム基板はロールトゥロール（Roll to Roll）方式に適用可能であることから、コストの点でも有利である。しかし、プラスチックフィルム基板はガラス基板と比較して水蒸気バリア性に劣るという問題がある。このため、プラスチックフィルム基板を液晶表示素子に用いると、水蒸気が液晶セル内に侵入し、表示欠陥が発生する。 In recent years, in the fields of liquid crystal display elements, organic EL elements, and the like, plastic film substrates have begun to be used in place of heavy and fragile glass substrates. Since the plastic film substrate can be applied to a roll-to-roll method, it is advantageous in terms of cost. However, there is a problem that the plastic film substrate is inferior in water vapor barrier property as compared with the glass substrate. For this reason, when a plastic film substrate is used for a liquid crystal display element, water vapor enters the liquid crystal cell and a display defect occurs.
この問題を解決するために、プラスチックフィルム上に水蒸気バリア層を形成したガスバリアフィルムを用いることが知られている。ガスバリアフィルムとしては、プラスチックフィルム上に酸化珪素を蒸着したもの（例えば、特許文献１参照）や、酸化アルミニウムを蒸着したもの（例えば、特許文献２参照）が知られており、これらはいずれも水蒸気透過能が１ｇ／ｍ2／ｄａｙ程度となるバリア性を有する。 In order to solve this problem, it is known to use a gas barrier film in which a water vapor barrier layer is formed on a plastic film. As gas barrier films, there are known those obtained by vapor-depositing silicon oxide on a plastic film (for example, see Patent Document 1) and those obtained by vapor-depositing aluminum oxide (for example, see Patent Document 2). having a barrier property that permeability is 1g / m 2 / day or so.
しかし、有機ＥＬ素子に用いるための基板にはさらに高い水蒸気バリア性が要求される。かかる要求に応えるための手段として、有機層と無機層の積層体をバリア層とすることにより、水蒸気透過率として０．１ｇ／ｍ2／ｄａｙ未満を実現する技術（例えば、特許文献３〜５参照）や、さらに優れたガスバリア性を実現する技術（特許文献６）が報告されている。しかしながら、ここで開示された有機無機積層型のガスバリアフィルムは、有機ＥＬ素子に用いるためにはバリア性が必ずしも十分ではないことや、有機層と無機層が力学的な応力によって剥離しやすいという問題点を有していた。 However, a substrate for use in an organic EL element is required to have a higher water vapor barrier property. As a means for meeting this requirement, a technique for realizing a water vapor transmission rate of less than 0.1 g / m 2 / day by using a laminate of an organic layer and an inorganic layer as a barrier layer (for example, Patent Documents 3 to 5) And a technology (Patent Document 6) that realizes further excellent gas barrier properties has been reported. However, the organic / inorganic laminate type gas barrier film disclosed here has a problem that the barrier property is not necessarily sufficient for use in an organic EL device, and the organic layer and the inorganic layer are easily peeled off by mechanical stress. Had a point.
有機層と無機層が剥離しやすいという問題点に対処するために、プラスチックフィルム（基材）と無機層の間に有機下地層とポリシラザンの硬化物層を導入することにより、プラスチックフィルムとの密着性を向上させることが提案されている（特許文献７）。
しかしながら、特許文献７に記載される技術には、バリア層積層時の密着性に問題がある。また、有機ＥＬ素子に適用できるほどの高いバリア性は得られていないという問題もある。
このように、従来は有機ＥＬ素子に適用できるほどの高いバリア性とバリア層の十分な密着性を両立させる技術が提供されるに至っておらず、これらを両立させたガスガスバリアフィルムを提供することが必要とされていた。
However, the technique described in Patent Document 7 has a problem in adhesion when the barrier layer is laminated. In addition, there is a problem that a high barrier property that can be applied to an organic EL element is not obtained.
As described above, there has not been provided a technique for achieving both high barrier properties that can be applied to organic EL elements and sufficient adhesion of the barrier layer, and a gas gas barrier film that achieves both of them has been provided. Was needed.
そこで本発明者らは、このような従来技術の課題を解決するために、水蒸気透過率が十分に低くて、有機層と無機層との間の密着性が良好な有機無機積層型のガスバリアフィルムを提供することを本発明の第１の目的として検討を進めた。また、前記ガスバリアフィルムを用いた耐久性の高い有機ＥＬ素子を提供することを第２の目的として検討を進めた。 Therefore, in order to solve the problems of the prior art, the present inventors have an organic / inorganic laminate type gas barrier film having a sufficiently low water vapor permeability and good adhesion between the organic layer and the inorganic layer. Has been studied as a first object of the present invention. Further, investigations have been made for the second purpose to provide a highly durable organic EL device using the gas barrier film.
本発明者らは鋭意検討を重ねた結果、有機層と無機層を含むバリア層を有するガスバリアフィルムにおいて、有機層と無機層との間に前記無機層とは物性が異なる他の無機下地層を導入することにより、その上層に形成される無機層のバリア性が高まることを見出し、以下に記載される本発明を提供するに至った。 As a result of intensive studies, the present inventors have found that in a gas barrier film having a barrier layer including an organic layer and an inorganic layer, another inorganic underlayer having physical properties different from those of the inorganic layer is provided between the organic layer and the inorganic layer. As a result of the introduction, it was found that the barrier property of the inorganic layer formed on the upper layer was increased, and the present invention described below was provided.
［１］ プラスチックフィルムの少なくとも一方の面に有機層と無機層を含むバリア層を有するガスバリアフィルムであって、前記バリア層が有機層、膜密度が１．７以上である第一無機層、および第一無機層よりも膜密度が０．５〜１．５高い第二無機層から構成されていることを特徴とするガスバリアフィルム。
［２］ 前記第一無機層が酸化ケイ素で構成され、前記第二無機層がケイ素またはアルミニウムの酸化物、ケイ素またはアルミニウム窒化物、あるいはケイ素またはアルミニウムの酸窒化物で構成されていることを特徴とする［１］に記載のガスバリアフィルム。
［３］ 前記バリア層を構成している第一無機層がポリシラザンを塗布し硬化させてなる酸化ケイ素からなることを特徴とする［１］または［２］に記載のガスバリアフィルム。
［４］ 前記第一無機層の酸化ケイ素を構成するＳｉ−Ｏ結合とＳｉ−Ｎ結合の結合数比が２．０以上であることを特徴とする［３］に記載のガスバリアフィルム。
［５］ 前記第二無機層の膜密度が４．０以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のガスバリアフィルム。
［６］ 前記有機層がアクリレート、メタクリレートまたはその混合物を硬化させて得られたものであることを特徴とする［１］〜［５］のいずれか一項に記載のガスバリアフィルム。
［７］ 前記アクリレートまたは前記メタクリレートが、リン酸基、リン酸エステル基またはシランカップリング性官能基を少なくとも１種有することを特徴とする［６］に記載のガスバリアフィルム。
［８］ 前記バリア層が、前記プラスチックフィルムに対して前記有機層、前記第一無機層、前記第二無機層の順に積層された構造を有することを特徴とする［１］〜［７］のいずれか一項に記載のガスバリアフィルム。
［９］ 前記バリア層が複数層形成されていることを特徴とする［１］〜［８］のいずれか一項に記載のガスバリアフィルム。
［１０］ 前記プラスチックフィルムの両面に前記バリア層を有することを特徴とする［１］〜［９］のいずれか一項に記載のガスバリアフィルム。
［１１］ ［１］〜［１０］のいずれか一項に記載のガスバリアフィルムを用いた環境感受性デバイス。
［１２］ ［１］〜［１０］のいずれか一項に記載のガスバリアフィルムを用いた画像表示素子。
［１３］ ［１］〜［１０］のいずれか一項に記載のガスバリアフィルムを用いた有機ＥＬ素子。
[1] A gas barrier film having a barrier layer including an organic layer and an inorganic layer on at least one surface of the plastic film, wherein the barrier layer is an organic layer, a first inorganic layer having a film density of 1.7 or more, and A gas barrier film comprising a second inorganic layer having a film density 0.5 to 1.5 higher than that of the first inorganic layer.
[2] The first inorganic layer is made of silicon oxide, and the second inorganic layer is made of silicon or aluminum oxide, silicon or aluminum nitride, or silicon or aluminum oxynitride. The gas barrier film according to [1].
[3] The gas barrier film of [1] or [2], wherein the first inorganic layer constituting the barrier layer is made of silicon oxide formed by applying and curing polysilazane.
[4] The gas barrier film according to [3], wherein the ratio of the number of Si—O bonds and Si—N bonds constituting the silicon oxide of the first inorganic layer is 2.0 or more.
[5] The gas barrier film according to any one of claims 1 to 4, wherein the film density of the second inorganic layer is 4.0 or less.
[6] The gas barrier film according to any one of [1] to [5], wherein the organic layer is obtained by curing acrylate, methacrylate or a mixture thereof.
[7] The gas barrier film according to [6], wherein the acrylate or methacrylate has at least one phosphoric acid group, phosphoric ester group, or silane coupling functional group.
[8] The structure according to [1] to [7], wherein the barrier layer has a structure in which the organic layer, the first inorganic layer, and the second inorganic layer are laminated in this order on the plastic film. The gas barrier film according to any one of claims.
[9] The gas barrier film according to any one of [1] to [8], wherein a plurality of the barrier layers are formed.
[10] The gas barrier film according to any one of [1] to [9], wherein the barrier layer is provided on both surfaces of the plastic film.
[11] An environment-sensitive device using the gas barrier film according to any one of [1] to [10].
[12] An image display device using the gas barrier film according to any one of [1] to [10].
[13] An organic EL device using the gas barrier film according to any one of [1] to [10].
本発明のガスバリアフィルムは、有機ＥＬ素子に応用できるほど水蒸気透過率が十分に低くて、有機層と無機層との間の密着性が良好であるという特徴を有する。また、本発明の有機ＥＬ素子は、耐久性が高いという特徴を有する。 The gas barrier film of the present invention has a feature that the water vapor transmission rate is sufficiently low to be applicable to an organic EL device, and the adhesion between the organic layer and the inorganic layer is good. Moreover, the organic EL element of the present invention is characterized by high durability.
以下において、本発明のガスバリアフィルムについて詳細に説明する。以下に記載する構成要件の説明は、本発明の代表的な実施態様に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施態様に限定されるものではない。なお、本明細書において「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。 Hereinafter, the gas barrier film of the present invention will be described in detail. The description of the constituent elements described below may be made based on typical embodiments of the present invention, but the present invention is not limited to such embodiments. In the present specification, a numerical range represented by using “to” means a range including numerical values described before and after “to” as a lower limit value and an upper limit value.
［ガスバリアフィルムの層構成］
本発明のガスバリアフィルムは、プラスチックフィルムの少なくとも一方の面に有機層と無機層を含むバリア層を有する。バリア層は、少なくとも１層の有機層と少なくとも２層の無機層で構成される。２層以上の無機層のうちの１層は膜密度が１．７以上である第一無機層であり、２層以上の無機層のうちの別の１層は、第一無機層よりも膜密度が０．５〜１．５高い第二無機層である。
本発明のガスバリアフィルムを構成する有機層、第一無機層および第二無機層の積層順序はいかなる順に構成されても良いが、プラスチックフィルムに対して、有機層、第一無機層、第二無機層の順で設けられるのが好ましい。このような特徴を有するバリア層をプラスチックフィルムの片面にだけ設けてもよいし、両面に設けてもよい。両面に設ける場合は、２つのバリア層が同一の構成を有するものであっても、異なる構成を有するものであってもよい。また、バリア層を更に積層しても良い。
以下において、ガスバリアフィルムを構成するプラスチックフィルムと各層について詳しく説明する。
[Layer structure of gas barrier film]
The gas barrier film of the present invention has a barrier layer including an organic layer and an inorganic layer on at least one surface of a plastic film. The barrier layer is composed of at least one organic layer and at least two inorganic layers. One of the two or more inorganic layers is a first inorganic layer having a film density of 1.7 or more, and another one of the two or more inorganic layers is a film more than the first inorganic layer. It is a 2nd inorganic layer whose density is 0.5-1.5 high.
The organic layer, the first inorganic layer, and the second inorganic layer constituting the gas barrier film of the present invention may be laminated in any order, but the organic layer, the first inorganic layer, and the second inorganic layer with respect to the plastic film. The layers are preferably provided in the order of layers. The barrier layer having such characteristics may be provided only on one side of the plastic film or on both sides. When provided on both sides, the two barrier layers may have the same configuration or different configurations. Further, a barrier layer may be further laminated.
Below, the plastic film and each layer which comprise a gas barrier film are demonstrated in detail.
［プラスチックフィルム］
本発明のガスバリアフィルムで用いられるプラスチックフィルムは、有機層と無機層からなるバリア層をその上に形成するための基材として機能するものである。本発明のガスバリアフィルムを後述する画像表示素子として使用可能にするため、プラスチックフィルムは耐熱性を有する素材からなることが好ましい。好ましくは、ガラス転移温度（Ｔｇ）が１００℃以上および／または線熱膨張係数が４０ｐｐｍ／℃以下で耐熱性の高い透明なプラスチックフィルムを用いる態様である。Ｔｇや線膨張係数は、使用する添加剤の種類や量などを適宜調整することによって所望の範囲に制御することができる。
[Plastic film]
The plastic film used in the gas barrier film of the present invention functions as a base material for forming a barrier layer composed of an organic layer and an inorganic layer thereon. In order to make the gas barrier film of the present invention usable as an image display element to be described later, the plastic film is preferably made of a heat resistant material. Preferably, a transparent plastic film having a glass transition temperature (Tg) of 100 ° C. or higher and / or a linear thermal expansion coefficient of 40 ppm / ° C. or lower and high heat resistance is used. Tg and the linear expansion coefficient can be controlled within a desired range by appropriately adjusting the type and amount of the additive used.
本発明のガスバリアフィルムを構成するプラスチックフィルムに用いられるポリマーは、熱可塑性ポリマーおよび熱硬化性ポリマーのいずれであってもよい。熱可塑性ポリマーは、ポリマー単体のＴｇが７０〜３００℃であるものが好ましく、１２０〜２５０℃であるものがさらに好ましい。また、光学的均一性を達成するためには、非晶性ポリマーであることが好ましい。このような熱可塑性樹脂として、以下のようなものが挙げられる（括弧内はＴｇを示す）。 The polymer used for the plastic film constituting the gas barrier film of the present invention may be either a thermoplastic polymer or a thermosetting polymer. The thermoplastic polymer preferably has a polymer Tg of 70 to 300 ° C, more preferably 120 to 250 ° C. Further, in order to achieve optical uniformity, an amorphous polymer is preferable. Examples of such thermoplastic resins include the following (in parentheses indicate Tg).
ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ：８０℃）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ：１２０℃）、ポリカーボネート（ＰＣ：１４０℃）、脂環式ポリオレフィン（例えば日本ゼオン(株)製 ゼオノア１６００：１６０℃）、ポリアリレート（ＰＡｒ：２１０℃）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ：２２０℃）、ポリスルホン（ＰＳＦ：１９０℃）、シクロオレフィンコポリマー（ＣＯＣ：特開２００１−１５０５８４号公報の化合物：１６２℃）、フルオレン環変性ポリカーボネート（ＢＣＦ−ＰＣ：特開２０００−２２７６０３号公報の化合物：２２５℃）、脂環変性ポリカーボネート（ＩＰ−ＰＣ：特開２０００−２２７６０３号公報の化合物：２０５℃）、アクリロイル化合物（特開２００２−８０６１６号公報の化合物：３００℃以上）。特に、透明性を求める場合には脂環式ポレオレフィン等を使用するのが好ましい。 Polyethylene terephthalate (PET: 80 ° C.), polyethylene naphthalate (PEN: 120 ° C.), polycarbonate (PC: 140 ° C.), alicyclic polyolefin (for example, ZEONOR 1600: 160 ° C. manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd.), polyarylate (PAr) : 210 ° C.), polyethersulfone (PES: 220 ° C.), polysulfone (PSF: 190 ° C.), cycloolefin copolymer (COC: compound of JP 2001-150584 A: 162 ° C.), fluorene ring-modified polycarbonate (BCF-) PC: compound of JP 2000-227603 A: 225 ° C., alicyclic modified polycarbonate (IP-PC: compound of JP 2000-227603 A: 205 ° C.), acryloyl compound (JP 2002-80616 A) Compound: 300 ° C Above). In particular, when transparency is required, it is preferable to use an alicyclic polyolefin or the like.
熱硬化性ポリマーとしては、エポキシ系樹脂および放射線硬化性樹脂が挙げられる。エポキシ系樹脂は、ポリフェノ−ル型、ビスフェノール型、ハロゲン化ビスフェノール型、ノボラック型のものが挙げられる。エポキシ系樹脂を硬化させるための硬化剤は、公知の硬化剤を用いることができる。例えば、アミン系、ポリアミノアミド系、酸および酸無水物、イミダゾール、メルカプタン、フェノール樹脂等の硬化剤が挙げられる。中でも、耐溶剤性、光学特性、熱特性等の観点から、酸無水物および酸無水物構造を含むポリマーまたは脂肪族アミン類が好ましく用いられ、特に好ましいのは、酸無水物および酸無水物構造を含むポリマーである。さらに、公知の第三アミン類やイミダゾール類等の硬化触媒を適量加えることが好ましい。 Examples of the thermosetting polymer include epoxy resins and radiation curable resins. Examples of the epoxy resin include polyphenol type, bisphenol type, halogenated bisphenol type, and novolac type. A known curing agent can be used as the curing agent for curing the epoxy resin. Examples thereof include curing agents such as amines, polyaminoamides, acids and acid anhydrides, imidazoles, mercaptans, and phenol resins. Among them, from the viewpoints of solvent resistance, optical properties, thermal properties, etc., acid anhydrides and polymers containing acid anhydride structures or aliphatic amines are preferably used, and acid anhydrides and acid anhydride structures are particularly preferred. It is a polymer containing. Furthermore, it is preferable to add an appropriate amount of a known curing catalyst such as tertiary amines and imidazoles.
これらのプラスチックフィルムの厚みは用途によって適宜選択されるので特に制限がないが、典型的には１〜８００μｍであり、好ましくは１０〜２００μｍである。
これらのプラスチックフィルムは、片面もしくは両面に下塗り層を有していてもよい。下塗り層の例としては、透明導電層、プライマー層、マット剤層、保護層、帯電防止層、平滑化層、密着改良層、遮光層、反射防止層、ハードコート層、応力緩和層、防曇層、防汚層、被印刷層等が挙げられる。本発明のプラスチックフィルムはこれらの下塗り層のうち、片面にマット剤層を有するのが好ましい。
The thickness of these plastic films is appropriately selected depending on the application and is not particularly limited, but is typically 1 to 800 μm, preferably 10 to 200 μm.
These plastic films may have an undercoat layer on one side or both sides. Examples of undercoat layers include transparent conductive layers, primer layers, matting agent layers, protective layers, antistatic layers, smoothing layers, adhesion improving layers, light shielding layers, antireflection layers, hard coating layers, stress relaxation layers, antifogging layers. A layer, an antifouling layer, a printing layer, and the like. The plastic film of the present invention preferably has a matting agent layer on one side of these undercoat layers.
本発明のガスバリアフィルムをディスプレイ等の画像表示素子に利用する場合は、透明なプラスチックフィルムを用いることが好ましい。具体的には、光線透過率が８０％以上、好ましくは８５％以上、さらに好ましくは９０％以上であるプラスチックフィルムを用いることが好ましい。 When the gas barrier film of the present invention is used for an image display element such as a display, it is preferable to use a transparent plastic film. Specifically, it is preferable to use a plastic film having a light transmittance of 80% or more, preferably 85% or more, and more preferably 90% or more.
ただし、ディスプレイ用途に用いる場合であっても本発明のガスバリアフィルムを観察側に設置しない場合や不透明包装材料に用いる場合などは、プラスチックフィルムには必ずしも透明性が要求されない。したがって、本発明のプラスチックフィルムとして不透明な材料を用いることもできる。不透明な材料としては、例えばポリイミド、ポリアクリロニトリル、公知の液晶ポリマーなどが挙げられる。 However, even when used for display applications, the plastic film does not necessarily require transparency when the gas barrier film of the present invention is not installed on the observation side or when it is used for an opaque packaging material. Therefore, an opaque material can be used as the plastic film of the present invention. Examples of the opaque material include polyimide, polyacrylonitrile, and known liquid crystal polymers.
なお、本明細書において透明の尺度として用いられる光線透過率は、ＪＩＳ−Ｋ７１０５に記載された方法、すなわち積分球式光線透過率測定装置を用いて全光線透過率および散乱光量を測定し、全光線透過率から拡散透過率を引くことにより算出することができる。 The light transmittance used as a scale of transparency in this specification is determined by measuring the total light transmittance and the amount of scattered light using the method described in JIS-K7105, that is, using an integrating sphere light transmittance measuring device. It can be calculated by subtracting the diffuse transmittance from the light transmittance.
［有機層］
本発明のガスバリアフィルムの有機層は、硬化性樹脂で構成されていることが好ましい。
硬化性樹脂は、紫外線や電子線等の放射線を照射することにより硬化が進行する樹脂であり、具体的には分子または単体構造内にアクリロイル基、メタクリロイル基、ビニル基等の不飽和二重結合、あるいはエポキシ基等の重合性官能基を含む。これらの中でも特に、アクリロイル基を含むアクリル系樹脂が好ましい。放射線硬化性樹脂は、一種類の樹脂を用いても、数種の樹脂を混合して用いてもよいが、分子または単位構造内に２個以上のアクリロイル基を有するアクリル系樹脂を用いることが好ましい。こうした多官能アクリレート樹脂としては、例えば、ウレタンアクリレート、エステルアクリレート、エポキシアクリレート等が挙げられるが、これらに限定されるのではない。
[Organic layer]
The organic layer of the gas barrier film of the present invention is preferably composed of a curable resin.
A curable resin is a resin that cures when irradiated with radiation such as ultraviolet rays or electron beams. Specifically, it is an unsaturated double bond such as an acryloyl group, a methacryloyl group, or a vinyl group in a molecule or a single structure. Or a polymerizable functional group such as an epoxy group. Among these, an acrylic resin containing an acryloyl group is particularly preferable. The radiation curable resin may be one kind of resin or a mixture of several kinds of resins, but an acrylic resin having two or more acryloyl groups in a molecule or unit structure may be used. preferable. Examples of such polyfunctional acrylate resins include, but are not limited to, urethane acrylates, ester acrylates, epoxy acrylates, and the like.
紫外線硬化法を用いる場合には、前述の放射線硬化性樹脂に公知の光反応開始剤を適量添加する。 When using the ultraviolet curing method, an appropriate amount of a known photoreaction initiator is added to the aforementioned radiation curable resin.
上記のエポキシ系樹脂および放射線硬化性樹脂には、さらにポリマー分子との相互作用を強めるために、アルコキシシランの加水分解物やシランカップリング剤を混合してもよい。シランカップリング剤としては、一方にメトキシ基、エトキシ基、アセトキシ基等の加水分解可能な反応基を持ち、もう一方にはエポキシ基、ビニル基、アミノ基、ハロゲン基、メルカプト基を有するものが好ましく、この場合、特に好ましくは主成分樹脂に固定するため、同じ反応基を持つビニル基を有するものが好ましく、例えば、信越化学工業（株）のＫＢＭ−５０３、ＫＢＭ−８０３、日本ユニカー（株）製のＡ−１８７などが用いられる。これらの添加量は、０．２〜３質量％であることが好ましい。
さらに、後述するポリシラザンの硬化物層および無機層との密着を向上させる目的で、リン酸基またはリン酸エステル基を有するアクリレートまたはメタクリレートを前記硬化性樹脂構成モノマーに混合することが望ましい。混合する量としては、１〜５０質量％であることが好ましく、５〜４０質量％であることがより好ましく、１０〜３０質量％であることがさらに好ましい。リン酸基またはリン酸エステル基を有するアクリレートまたはメタクリレートの例としては、日本化薬（株）製のＫＡＹＡＭＥＲシリーズ、ユニケミカル（株）製のＰｈｏｓｍｅｒシリーズ、共栄社化学（株）製のライトエステルＰ−１Ｍ、Ｐ−２Ｍなどが挙げられる。
In order to further strengthen the interaction with the polymer molecule, an alkoxysilane hydrolyzate or a silane coupling agent may be mixed with the epoxy resin and the radiation curable resin. As the silane coupling agent, one having a hydrolyzable reactive group such as a methoxy group, an ethoxy group, or an acetoxy group and the other having an epoxy group, a vinyl group, an amino group, a halogen group, or a mercapto group. Preferably, in this case, those having a vinyl group having the same reactive group are particularly preferably used for fixing to the main component resin. For example, KBM-503, KBM-803 of Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., Nippon Unicar Co., Ltd. A-187 made by) or the like is used. These addition amounts are preferably 0.2 to 3% by mass.
Further, for the purpose of improving the adhesion between the cured product layer and the inorganic layer of polysilazane described later, it is desirable to mix acrylate or methacrylate having a phosphate group or a phosphate ester group with the curable resin constituting monomer. The amount to be mixed is preferably 1 to 50% by mass, more preferably 5 to 40% by mass, and still more preferably 10 to 30% by mass. Examples of acrylates or methacrylates having phosphoric acid groups or phosphoric acid ester groups include KAYAMER series manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd., Phosmer series manufactured by Unichemical Co., Ltd., and light ester P- manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd. 1M, P-2M and the like.
有機層の形成方法としては、通常の溶液塗布法や真空成膜法等を挙げることができる。溶液塗布法としては、例えばディップコ−ト法、エア−ナイフコ−ト法、カ−テンコ−ト法、ロ−ラ−コ−ト法、ワイヤ−バ−コ−ト法、グラビアコ−ト法、スライドコート法、或いは、米国特許第２，６８１，２９４号明細書に記載のホッパ−を使用するエクストル−ジョンコ−ト法により塗布することができる。真空成膜法としては、特に制限はないが、米国特許第４,８４２,８９３号、同第４,９５４,３７１号、同第５,０３２,４６１号等の各明細書に記載のフラッシュ蒸着法が好ましい。 Examples of the method for forming the organic layer include a normal solution coating method and a vacuum film forming method. Examples of the solution coating method include a dip coating method, an air knife coating method, a curtain coating method, a roller coating method, a wire bar coating method, a gravure coating method, The coating can be performed by a slide coating method or an extrusion coating method using a hopper described in US Pat. No. 2,681,294. Although there is no restriction | limiting in particular as a vacuum film-forming method, Flash vapor deposition as described in each specification, such as US Patent 4,842,893, 4,954,371, 5,032,461, etc. The method is preferred.
モノマー重合法としては特に限定は無いが、加熱重合、光（紫外線、可視光線）重合、電子ビーム重合、プラズマ重合、あるいはこれらの組み合わせが好ましく用いられる。これらのうち、光重合が特に好ましい。光重合を行う場合は、光重合開始剤を併用する。光重合開始剤の例としてはチバ・スペシャルティー・ケミカルズ社から市販されているイルガキュアー（Irgacure）シリーズ（例えばイルガキュアー６５１、イルガキュアー７５４、イルガキュアー１８４、イルガキュアー２９５９イルガキュアー９０７、イルガキュアー３６９、イルガキュアー３７９、イルガキュアー８１９など）、ダロキュア（Darocure)シリーズ（例えばダロキュアＴＰＯ、ダロキュア１１７３など）、クオンタキュア（Quantacure）ＰＤＯ、サートマー(Sartomer）社から市販されているエザキュア（Ezacure）シリーズ（例えばエザキュアＴＺＭ、エザキュアＴＺＴなど）等が挙げられる。 The monomer polymerization method is not particularly limited, but heat polymerization, light (ultraviolet ray, visible light) polymerization, electron beam polymerization, plasma polymerization, or a combination thereof is preferably used. Of these, photopolymerization is particularly preferred. When carrying out photopolymerization, a photopolymerization initiator is used in combination. Examples of the photopolymerization initiator include Irgacure series (for example, Irgacure 651, Irgacure 754, Irgacure 184, Irgacure 2959 Irgacure 907, Irgacure 369, commercially available from Ciba Specialty Chemicals. , Irgacure 379, Irgacure 819, etc.), Darocure series (eg, Darocur TPO, Darocur 1173, etc.), Quantacure PDO, Ezacure series (eg, Sartomer) Ezacure TZM, ezacure TZT, etc.).
照射する光は、通常、高圧水銀灯もしくは低圧水銀灯による紫外線である。照射エネルギーは０．５Ｊ／ｃｍ2以上が好ましく、２Ｊ／ｃｍ2以上がより好ましい。アクリレート、メタクリレートは、空気中の酸素によって重合阻害を受けるため、重合時の酸素濃度もしくは酸素分圧を低くすることが好ましい。窒素置換法によって重合時の酸素濃度を低下させる場合、酸素濃度は２％以下が好ましく、０．５％以下がより好ましい。減圧法により重合時の酸素分圧を低下させる場合、全圧が１０００Ｐａ以下であることが好ましく、１００Ｐａ以下であることがより好ましい。また、１００Ｐａ以下の減圧条件下で２Ｊ／ｃｍ2以上のエネルギーを照射して紫外線重合を行うのが特に好ましい。
有機層の膜厚については特に限定はないが、薄すぎると膜厚の均一性を得ることが困難になるし、厚すぎると外力によりクラックを発生してバリア性が低下しやすくなる。かかる観点から、有機層の厚みは１０ｎｍ〜２０００ｎｍが好ましく、２０ｎｍ〜１０００ｎｍがより好ましい。
The light to irradiate is usually ultraviolet light from a high pressure mercury lamp or a low pressure mercury lamp. The irradiation energy is preferably 0.5 J / cm 2 or more, and more preferably 2 J / cm 2 or more. Since acrylate and methacrylate are subject to polymerization inhibition by oxygen in the air, it is preferable to lower the oxygen concentration or oxygen partial pressure during polymerization. When the oxygen concentration during polymerization is lowered by the nitrogen substitution method, the oxygen concentration is preferably 2% or less, and more preferably 0.5% or less. When the oxygen partial pressure during polymerization is reduced by the decompression method, the total pressure is preferably 1000 Pa or less, and more preferably 100 Pa or less. Further, it is particularly preferable to perform ultraviolet polymerization by irradiating energy of 2 J / cm 2 or more under a reduced pressure condition of 100 Pa or less.
The film thickness of the organic layer is not particularly limited, but if it is too thin, it is difficult to obtain film thickness uniformity, and if it is too thick, cracks are generated by external force and the barrier properties are likely to be lowered. From this viewpoint, the thickness of the organic layer is preferably 10 nm to 2000 nm, and more preferably 20 nm to 1000 nm.
［第一無機層］
本発明において、第一無機層は膜密度が１．７以上である無機物であれば特に限定されない。第一無機層は膜密度は１．７〜３．０であることが好ましく、１．８〜２．５であることがより好ましく、２．０〜２．２であることがさらに好ましい。第一無機層を構成する素材は、このような膜密度の条件を満たすものであればとくに制限されない。例えば、酸化ケイ素、酸窒化ケイ素、窒化ケイ素など挙げることができ、中でも酸化ケイ素が好ましい。
第一無機層の成膜法は、蒸着法、スパッタリング法若しくはイオンプレーティング法等の物理的気相成長法（ＰＶＤ）、種々の化学的気相成長法（ＣＶＤ）若しくはめっきやゾルゲル法等の液相成長法等を用いることができるが、製造工程の簡素化できる点で以下に示すポリシラザン硬化によるものが好ましい。
[First inorganic layer]
In the present invention, the first inorganic layer is not particularly limited as long as it is an inorganic substance having a film density of 1.7 or more. The first inorganic layer preferably has a film density of 1.7 to 3.0, more preferably 1.8 to 2.5, and still more preferably 2.0 to 2.2. The material constituting the first inorganic layer is not particularly limited as long as it satisfies the film density condition. For example, silicon oxide, silicon oxynitride, silicon nitride and the like can be mentioned, and among these, silicon oxide is preferable.
The first inorganic layer can be formed by physical vapor deposition (PVD) such as vapor deposition, sputtering or ion plating, various chemical vapor deposition (CVD), plating, sol-gel, etc. Although a liquid phase growth method etc. can be used, the thing by polysilazane hardening shown below is preferable at the point which can simplify a manufacturing process.
本発明における第一無機層として好ましく用いられるポリシラザン硬化膜層は、ポリシラザンを溶剤に溶解させてコーティング用組成物を調製し、これを塗布後、硬化させることにより得られる。ポリシラザンは、クラリアントジャパン（株）製ＡＬＣＥＤＡＲ ＣＯＡＴなどの調製された市販品を使用してもよく、適宜、溶剤で希釈して用いてもよい。 The polysilazane cured film layer preferably used as the first inorganic layer in the present invention is obtained by dissolving polysilazane in a solvent to prepare a coating composition, and applying and curing the composition. As the polysilazane, a commercially available product such as ALCEDAR COAT manufactured by Clariant Japan Co., Ltd. may be used, or it may be appropriately diluted with a solvent.
溶剤としては、脂肪族炭化水素、脂環式炭化水素、芳香族炭化水素の炭化水素溶媒、ハロゲン化メタン、ハロゲン化エタン、ハロゲン化ベンゼン等のハロゲン化炭化水素、脂肪族エーテル、脂環式エーテル等のエーテル類を使用することができ、溶液の濃度は固形分濃度で１〜５０重量％であることが好ましい。 Solvents include aliphatic hydrocarbons, alicyclic hydrocarbons, aromatic hydrocarbon hydrocarbon solvents, halogenated hydrocarbons such as halogenated methane, halogenated ethane, and halogenated benzene, aliphatic ethers, and alicyclic ethers. The concentration of the solution is preferably 1 to 50% by weight in terms of solid content.
塗布方法は、ディップコ−ト法、エア−ナイフコ−ト法、カ−テンコ−ト法、ロ−ラ−コ−ト法、ワイヤ−バ−コ−ト法、グラビアコ−ト法、スライドコート法などの一般的な溶液塗布法を用いることができる。 Coating method is dip coating method, air knife coating method, curtain coating method, roller coating method, wire bar coating method, gravure coating method, slide coating method A general solution coating method such as can be used.
ポリシラザンの塗布後、加熱処理をすることにより硬化したシリカ膜が得られるが、加熱処理の温度は１２０℃以下であることが好ましい。加熱処理を１２０℃よりも高い温度で加熱処理を行うと、プラスチックフィルムが変形したり、その強度が劣化したりするなどのおそれがある。しかしながら、この加熱処理温度は、使用するプラスチックフィルムの耐熱性によって適宜設定することができる。加熱雰囲気は酸素中、空気中のいずれであってもよい。 A cured silica film is obtained by applying heat treatment after the polysilazane is applied, and the temperature of the heat treatment is preferably 120 ° C. or lower. When the heat treatment is performed at a temperature higher than 120 ° C., the plastic film may be deformed or its strength may be deteriorated. However, the heat treatment temperature can be appropriately set depending on the heat resistance of the plastic film to be used. The heating atmosphere may be either oxygen or air.
また、上記ポリシラザンの硬化は湿熱雰囲気で行なうことが好ましい。湿度は特に限定されるものではないが、相対湿度で１０〜１００％が好ましく、５０〜９０％がさらに好ましく、６０〜８０％が特に好ましい。温度は室温以上で効果的であるが、室温〜１２０℃が好ましく、５０〜１００℃が特に好ましい。熱処理時間は特に限定されるものではないが、１０分〜６時間が好ましく、３０分〜４時間が特に好ましい。硬化が不十分であると、ポリシラザン中のＳｉ−Ｎ結合からＳｉ−Ｏ結合への転換が十分に進行せず、バリア性としての機能が低下する。この硬化膜中のＳｉ−Ｏ結合とＳｉ−Ｎ結合の結合数比（Ｓｉ−Ｏ／Ｓｉ−Ｎ）は２．０以上であることが好ましく、５．０以上であることがさらに好ましい。なお、硬化膜を構成する化学結合であるＳｉ−Ｏ結合およびＳｉ−Ｎ結合は赤外吸収スペクトルにより確認することができ、それぞれ１０８０ｃｍ-1および８６０ｃｍ-1付近に固有の吸収ピークがみられるので、それぞれのピーク強度比により計算することができる。 The polysilazane is preferably cured in a moist heat atmosphere. The humidity is not particularly limited, but is preferably 10 to 100%, more preferably 50 to 90%, and particularly preferably 60 to 80% in terms of relative humidity. The temperature is effective at room temperature or higher, but room temperature to 120 ° C is preferable, and 50 to 100 ° C is particularly preferable. Although heat processing time is not specifically limited, 10 minutes-6 hours are preferable, and 30 minutes-4 hours are especially preferable. If the curing is insufficient, the conversion from the Si—N bond in the polysilazane to the Si—O bond does not proceed sufficiently, and the function as a barrier property decreases. The bond number ratio (Si—O / Si—N) of Si—O bonds and Si—N bonds in the cured film is preferably 2.0 or more, and more preferably 5.0 or more. Incidentally, Si-O bonds and Si-N bonds is a chemical bond constituting a cured film can be confirmed by infrared absorption spectrum, the specific absorption peaks around 1080 cm -1 and 860 cm -1, respectively can be seen , Each peak intensity ratio can be calculated.
ポリシラザン硬化膜の厚さとしては、０．１〜２μｍが好ましく、０．２〜１μｍがさらに好ましい。硬化膜が厚すぎると、クラックが発生しやすくなるため好ましくない。 The thickness of the cured polysilazane film is preferably 0.1 to 2 μm, and more preferably 0.2 to 1 μm. If the cured film is too thick, cracks are likely to occur, which is not preferable.
［第二無機層］
本発明における第二無機層は、膜密度が第一無機層の膜密度よりも高い無機物で構成されている。膜密度が低いと十分なバリア性が得られない。膜密度を高くすることで膜が緻密になりバリア性が向上する。第二無機層の無機素材は前記膜密度の条件を満たす膜であれば特に限定されない。例えば、ケイ素またはアルミニウムの酸化物、ケイ素またはアルミニウム窒化物、ケイ素またはアルミニウムの酸窒化物などを挙げることができる。この中では、成膜性や透明性の点で酸化アルミニウムを用いるのが好ましい。第一無機層と第二無機層の膜密度差は０．５〜１．５であり、１．０〜１．５であることが好ましい。膜密度差が小さすぎると無機層自身のバリア性が十分に得られない可能性があり、逆に膜密度差が大きすぎると、無機層間での剥離やクラックが生じやすくなる。第二無機層の膜密度は４．０以下であることが好ましく、３．８以下であることがより好ましく、３．６以下であることがさらに好ましい。なお、ここで言う膜密度は、Ｘ線反射率測定法により測定することができる。無機層の形成法としては、蒸着法、スパッタリング法若しくはイオンプレーティング法等の物理的気相成長法（ＰＶＤ）、種々の化学的気相成長法（ＣＶＤ）若しくはめっきやゾルゲル法等の液相成長法がある。このうち、無機層形成時のプラスチックフィルムへの熱の影響を回避し、生産速度が速く、均一な薄膜層を得やすい点で、化学的気相成長法（ＣＶＤ）や物理的気相成長法（ＰＶＤ）が好ましい。また、厚めの膜が得やすいという観点からゾルゲル法により無機層を形成することも好ましい。厚めの膜とは、ここでは１００ｎｍ〜１μｍの範囲の膜を示す。
[Second inorganic layer]
The 2nd inorganic layer in this invention is comprised with the inorganic substance whose film density is higher than the film density of a 1st inorganic layer. If the film density is low, sufficient barrier properties cannot be obtained. By increasing the film density, the film becomes dense and the barrier property is improved. The inorganic material of the second inorganic layer is not particularly limited as long as it satisfies the film density condition. Examples thereof include silicon or aluminum oxide, silicon or aluminum nitride, silicon or aluminum oxynitride, and the like. Among these, it is preferable to use aluminum oxide in terms of film formability and transparency. The film density difference between the first inorganic layer and the second inorganic layer is 0.5 to 1.5, and preferably 1.0 to 1.5. If the film density difference is too small, the barrier property of the inorganic layer itself may not be sufficiently obtained. Conversely, if the film density difference is too large, peeling or cracking between the inorganic layers tends to occur. The film density of the second inorganic layer is preferably 4.0 or less, more preferably 3.8 or less, and still more preferably 3.6 or less. The film density mentioned here can be measured by an X-ray reflectivity measurement method. The inorganic layer can be formed by vapor deposition, physical vapor deposition (PVD) such as sputtering or ion plating, various chemical vapor deposition (CVD), or liquid phase such as plating or sol-gel. There is a growth method. Of these, chemical vapor deposition (CVD) and physical vapor deposition are used because they avoid the effects of heat on the plastic film during the formation of the inorganic layer, have a high production rate, and are easy to obtain a uniform thin film layer. (PVD) is preferred. Moreover, it is also preferable to form an inorganic layer by a sol-gel method from the viewpoint that a thick film can be easily obtained. Here, the thick film refers to a film in the range of 100 nm to 1 μm.
第二無機層の厚みは、１０ｎｍ〜１μｍであることが好ましく、２０〜２００ｎｍであることがさらに好ましい。無機層の厚みが５０ｎｍ〜２００ｎｍの範囲であれば、欠陥部分や結晶間の密度の低い部分による影響を受けにくく、高ガスバリア性が得られる。また変形した場合においても無機層の破壊を少なくすることができ、実用上好ましい。 The thickness of the second inorganic layer is preferably 10 nm to 1 μm, and more preferably 20 to 200 nm. When the thickness of the inorganic layer is in the range of 50 nm to 200 nm, it is difficult to be affected by a defective portion or a portion having a low density between crystals, and a high gas barrier property is obtained. Further, even when it is deformed, the destruction of the inorganic layer can be reduced, which is preferable in practice.
［機能層］
さらに本発明のガスバリアフィルムは、無機層および有機層以外に、種々の機能層を設置してもよい。該機能層の例としては、反射防止層、偏光層、カラーフィルター、および光取出効率向上層等の光学機能層；ハードコート層や応力緩和層等の力学的機能層；帯電防止層や導電層などの電気的機能層；防曇層；防汚層；被印刷層などが挙げられる。これらの機能層は、プラスチックフィルム、無機層、有機層のいずれの間、または無機層が設置されたプラスチックフィルムの反対側の面に設置してもよく、有機層と同様に成膜硬化前の加熱処理工程を含んでもよい。
さらに、本発明の条件を満たすバリア層を形成した面とは反対側のプラスチックフィルム面には、少なくとも無機層と有機層と無機層とがこの順に積層されたガスバリア性ラミネート層を設けることもできる。ガスバリア性ラミネート層は、フィルム反対面からの水分子の侵入を防ぐことでガスバリアフィルムの寸法変化を抑制することによりバリア層への応力集中や破壊を防止し、結果として耐久性を高めることができるという特徴を有する。
[Functional layer]
Furthermore, the gas barrier film of the present invention may be provided with various functional layers in addition to the inorganic layer and the organic layer. Examples of the functional layer include an optical functional layer such as an antireflection layer, a polarizing layer, a color filter, and a light extraction efficiency improving layer; a mechanical functional layer such as a hard coat layer and a stress relaxation layer; an antistatic layer and a conductive layer. An electric functional layer such as: an antifogging layer; an antifouling layer; a layer to be printed, and the like. These functional layers may be placed between the plastic film, the inorganic layer, the organic layer, or on the opposite side of the plastic film on which the inorganic layer is placed. A heat treatment step may be included.
Furthermore, a gas barrier laminate layer in which at least an inorganic layer, an organic layer, and an inorganic layer are laminated in this order can be provided on the surface of the plastic film opposite to the surface on which the barrier layer satisfying the conditions of the present invention is formed. . The gas barrier laminate layer prevents stress concentration and breakage to the barrier layer by suppressing the dimensional change of the gas barrier film by preventing the intrusion of water molecules from the opposite surface of the film, resulting in increased durability. It has the characteristics.
上述した有機層、第一無機層、第二無機層、機能層やその他の厚みは、いずれも塗布液濃度や塗布速度を調節することにより任意に調節することができる。 The organic layer, the first inorganic layer, the second inorganic layer, the functional layer, and other thicknesses described above can be arbitrarily adjusted by adjusting the coating solution concentration and the coating speed.
［ガスバリアフィルムの性能］
本発明のガスバリアフィルムは、優れたガスバリア性を示す。本発明のガスバリアフィルムの水蒸気透過率は、０．０１ｇ／ｍ２・ｄａｙ以下を達成することができ、好ましくは０．００５ｇ／ｍ２・ｄａｙ以下、より好ましくは０．００３ｇ／ｍ２・ｄａｙ以下、さらに好ましくは０．００１ｇ／ｍ２・ｄａｙ以下である。また、本発明のガスバリアフィルムは、バリア層が優れた密着性を示す。すなわち、バリア層を構成する有機層と無機層との間の密着性が優れている。このような優れた水蒸気透過率や密着性は、ガスバリアフィルムを複数回屈曲した後であっても維持される。したがって、本発明のガスバリアフィルムは、フレキシブルな画像表示素子などに好適に利用される。
[Performance of gas barrier film]
The gas barrier film of the present invention exhibits excellent gas barrier properties. Water vapor permeability of the gas barrier film of the present invention can achieve the following 0.01g / m 2 · day, preferably 0.005g / m 2 · day or less, more preferably 0.003g / m 2 · day Hereinafter, it is more preferably 0.001 g / m 2 · day or less. In the gas barrier film of the present invention, the barrier layer exhibits excellent adhesion. That is, the adhesion between the organic layer and the inorganic layer constituting the barrier layer is excellent. Such excellent water vapor transmission rate and adhesion are maintained even after the gas barrier film is bent a plurality of times. Therefore, the gas barrier film of the present invention is suitably used for a flexible image display element and the like.
［環境感受性デバイス］
（ガスバリアフィルムの用途）
本発明のガスバリアフィルムはさまざまな用途に供することができる。なかでも、環境感受性デバイスに好ましく用いることができる。
本発明における環境感受性デバイスとは、環境中に存在する物質、たとえば酸素、水分による影響をうけて性能が変化するデバイスをいい、例えば、画像表示素子、有機メモリー、有機電池、有機太陽電池等が挙げられる。本発明における画像表示素子とは、円偏光板・液晶表示素子、タッチパネル、有機ＥＬ素子などを意味する。以下において、各環境感受性デバイスの詳細について説明する。
[Environmentally sensitive devices]
(Use of gas barrier film)
The gas barrier film of the present invention can be used for various applications. Especially, it can use preferably for an environmentally sensitive device.
The environment-sensitive device in the present invention refers to a device whose performance changes under the influence of substances present in the environment, such as oxygen and moisture, such as an image display element, an organic memory, an organic battery, and an organic solar battery. Can be mentioned. The image display element in the present invention means a circularly polarizing plate / liquid crystal display element, a touch panel, an organic EL element and the like. Details of each environmentally sensitive device will be described below.
（円偏光板）
本発明のガスバリアフィルムを基板としλ／４板と偏光板とを積層し、円偏光板を作製することができる。この場合、λ／４板の遅相軸と偏光板の吸収軸とが４５°になるように積層する。このような偏光板は、長手方向（ＭＤ）に対し４５°の方向に延伸されているものを用いることが好ましく、例えば、特開２００２−８６５５５４号公報に記載のものを好適に用いることができる。
(Circularly polarizing plate)
A circularly polarizing plate can be produced by laminating a λ / 4 plate and a polarizing plate using the gas barrier film of the present invention as a substrate. In this case, the lamination is performed so that the slow axis of the λ / 4 plate and the absorption axis of the polarizing plate are 45 °. As such a polarizing plate, one that is stretched in a direction of 45 ° with respect to the longitudinal direction (MD) is preferably used. For example, those described in JP-A-2002-865554 can be suitably used. .
（液晶表示素子）
反射型液晶表示装置は、下から順に、下基板、反射電極、下配向膜、液晶層、上配向膜、透明電極、上基板、λ／４板、そして偏光膜からなる構成を有する。本発明のガスバリアフィルムは、前記透明電極基板および上基板として使用することができる。カラー表示の場合には、さらにカラーフィルター層を反射電極と下配向膜との間、または上配向膜と透明電極との間に設けることが好ましい。
透過型液晶表示装置は、下から順に、バックライト、偏光板、λ／４板、下透明電極、下配向膜、液晶層、上配向膜、上透明電極、上基板、λ／４板および偏光膜からなる構成を有する。このうち本発明の基板は、前記上透明電極および上基板として使用することができる。カラー表示の場合には、さらにカラーフィルター層を下透明電極と下配向膜との間、または上配向膜と透明電極との間に設けることが好ましい。
液晶セルの種類は特に限定されないが、より好ましくはＴＮ（Twisted Nematic）型、ＳＴＮ（Super Twisted Nematic）型またはＨＡＮ（Hybrid Aligned Nematic）型、ＶＡ(Vertically Alignment)型、ＥＣＢ型（Electrically Controlled Birefringence）、ＯＣＢ型（Optically Compensated Bend）、ＣＰＡ型(Continuous Pinwheel Alignment)であることが好ましい。
(Liquid crystal display element)
The reflective liquid crystal display device has a configuration including a lower substrate, a reflective electrode, a lower alignment film, a liquid crystal layer, an upper alignment film, a transparent electrode, an upper substrate, a λ / 4 plate, and a polarizing film in order from the bottom. The gas barrier film of the present invention can be used as the transparent electrode substrate and the upper substrate. In the case of color display, it is preferable to further provide a color filter layer between the reflective electrode and the lower alignment film, or between the upper alignment film and the transparent electrode.
The transmissive liquid crystal display device includes, in order from the bottom, a backlight, a polarizing plate, a λ / 4 plate, a lower transparent electrode, a lower alignment film, a liquid crystal layer, an upper alignment film, an upper transparent electrode, an upper substrate, a λ / 4 plate, and a polarization It has the structure which consists of a film | membrane. Of these, the substrate of the present invention can be used as the upper transparent electrode and the upper substrate. In the case of color display, it is preferable to further provide a color filter layer between the lower transparent electrode and the lower alignment film, or between the upper alignment film and the transparent electrode.
The type of the liquid crystal cell is not particularly limited, but more preferably TN (Twisted Nematic) type, STN (Super Twisted Nematic) type, HAN (Hybrid Aligned Nematic) type, VA (Vertically Alignment) type, ECB type (Electrically Controlled Birefringence) OCB type (Optically Compensated Bend) and CPA type (Continuous Pinwheel Alignment) are preferable.
（タッチパネル）
タッチパネルは、特開平５−１２７８２２号公報、特開２００２−４８９１３号公報等に記載されたものに応用することができる。
(Touch panel)
The touch panel can be applied to those described in JP-A-5-127822, JP-A-2002-48913, and the like.
（有機ＥＬ素子）
有機ＥＬ素子とは、有機エレクトロルミネッセンス素子のことをいう。本発明のガスバリアフィルムは、有機ＥＬ素子の封止フィルムとして有用である。有機ＥＬ素子は、基板上に陰極と陽極を有し、両電極の間に発光層を含む有機化合物層を有する。発光素子の性質上、陽極および陰極のうち少なくとも一方の電極は、透明である。
(Organic EL device)
An organic EL element means an organic electroluminescence element. The gas barrier film of the present invention is useful as a sealing film for organic EL devices. The organic EL element has a cathode and an anode on a substrate, and an organic compound layer including a light emitting layer between both electrodes. Due to the nature of the light emitting element, at least one of the anode and the cathode is transparent.
本発明における有機化合物層の積層の態様としては、陽極側から、正孔輸送層、発光層、電子輸送層の順に積層されている態様が好ましい。さらに、正孔輸送層と発光層との間、または、発光層と電子輸送層との間には、電荷ブロック層等を有していてもよい。陽極と正孔輸送層との間に、正孔注入層を有してもよく、陰極と電子輸送層との間には、電子注入層を有してもよい。また、発光層としては一層だけでもよく、また、第一発光層、第二発光層、第三発光層等に発光層を分割してもよい。さらに、各層は複数の二次層に分かれていてもよい。 As an aspect of lamination of the organic compound layer in the present invention, an aspect in which a hole transport layer, a light emitting layer, and an electron transport layer are laminated in this order from the anode side is preferable. Furthermore, a charge blocking layer or the like may be provided between the hole transport layer and the light-emitting layer, or between the light-emitting layer and the electron transport layer. A hole injection layer may be provided between the anode and the hole transport layer, and an electron injection layer may be provided between the cathode and the electron transport layer. Further, the light emitting layer may be a single layer, or the light emitting layer may be divided into a first light emitting layer, a second light emitting layer, a third light emitting layer, and the like. Furthermore, each layer may be divided into a plurality of secondary layers.
次に、有機ＥＬ素子を構成する各要素について、詳細に説明する。
（１）基板
本発明における有機ＥＬ素子に用いられる基板は、公知の有機ＥＬ素子に用いられる基板が広く採用できる。有機ＥＬ基板は、樹脂フィルムであってもよいし、ガスバリアフィルムであってもよい。ガスバリアフィルムの場合、上述した封止フィルムにおけるガスバリアフィルムのほか、特開２００４−１３６４６６号公報、特開２００４−１４８５６６号公報、特開２００５−２４６７１６号公報、特開２００５−２６２５２９号公報等に記載のガスバリアフィルムも好ましく用いることができる。
Next, each element which comprises an organic EL element is demonstrated in detail.
(1) Substrate As a substrate used for the organic EL element in the present invention, a substrate used for a known organic EL element can be widely adopted. The organic EL substrate may be a resin film or a gas barrier film. In the case of a gas barrier film, in addition to the gas barrier film in the above-described sealing film, described in JP-A No. 2004-136466, JP-A No. 2004-148766, JP-A No. 2005-246716, JP-A No. 2005-262529, and the like. The gas barrier film can also be preferably used.
本発明で用いる基板の厚みは、特に規定されないが３０μｍ〜７００μｍが好ましく、より好ましくは４０μｍ〜２００μｍ、さらに好ましくは５０μｍ〜１５０μｍである。さらにいずれの場合もヘイズは３％以下が好ましく、より好ましくは２％以下、さらに好ましくは１％以下、全光透過率は７０％以上が好ましく、より好ましくは８０％以上、さらに好ましくは９０％以上である。 Although the thickness of the board | substrate used by this invention is not prescribed | regulated in particular, 30 micrometers-700 micrometers are preferable, More preferably, they are 40 micrometers-200 micrometers, More preferably, they are 50 micrometers-150 micrometers. Further, in any case, the haze is preferably 3% or less, more preferably 2% or less, further preferably 1% or less, and the total light transmittance is preferably 70% or more, more preferably 80% or more, and further preferably 90%. That's it.
（２）陽極
陽極は、通常、有機化合物層に正孔を供給する電極としての機能を有していればよく、その形状、構造、大きさ等については特に制限はなく、発光素子の用途、目的に応じて、公知の電極材料の中から適宜選択することができる。上述のごとく、陽極は、通常透明陽極として設けられる。透明陽極については、沢田豊監修「透明電極膜の新展開」シーエムシー刊（１９９９）に詳述がある。基板として耐熱性の低いプラスチック基材を用いる場合は、ＩＴＯまたはＩＺＯを使用し、１５０℃以下の低温で成膜した透明陽極が好ましい。
(2) Anode The anode usually has a function as an electrode for supplying holes to the organic compound layer, and there is no particular limitation on the shape, structure, size, etc. Depending on the purpose, it can be appropriately selected from known electrode materials. As described above, the anode is usually provided as a transparent anode. The transparent anode is described in detail in Yutaka Sawada's “New Development of Transparent Electrode Film” published by CMC (1999). When using a plastic substrate with low heat resistance as the substrate, ITO or IZO is used, and a transparent anode formed at a low temperature of 150 ° C. or lower is preferable.
（３）陰極
陰極は、通常、有機化合物層に電子を注入する電極としての機能を有していればよく、その形状、構造、大きさ等については特に制限はなく、発光素子の用途、目的に応じて、公知の電極材料の中から適宜選択することができる。
(3) Cathode Usually, the cathode should just have a function as an electrode which injects an electron into an organic compound layer, and there is no restriction | limiting in particular about the shape, a structure, a magnitude | size, The use of a light emitting element, the objective Depending on the case, it can be appropriately selected from known electrode materials.
陰極を構成する材料としては、例えば、金属、合金、金属酸化物、電気伝導性化合物、これらの混合物などが挙げられる。具体例としては２属金属（たとえばＭｇ、Ｃａ等）、金、銀、鉛、アルミニウム、リチウム−アルミニウム合金、マグネシウム−銀合金、インジウム、イッテルビウム等の希土類金属などが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいが、安定性と電子注入性とを両立させる観点からは、２種以上を好適に併用することができる。 Examples of the material constituting the cathode include metals, alloys, metal oxides, electrically conductive compounds, and mixtures thereof. Specific examples include Group 2 metals (eg, Mg, Ca, etc.), gold, silver, lead, aluminum, lithium-aluminum alloys, magnesium-silver alloys, rare earth metals such as indium, ytterbium, and the like. These may be used alone, but two or more can be suitably used in combination from the viewpoint of achieving both stability and electron injection.
これらの中でも、陰極を構成する材料としては、アルミニウムを主体とする材料が好ましい。
アルミニウムを主体とする材料とは、アルミニウム単独、アルミニウムと０．０１〜１０質量％のアルカリ金属または２属金属との合金（例えば、リチウム−アルミニウム合金、マグネシウム−アルミニウム合金など）をいう。なお、陰極の材料については、特開平２−１５５９５号公報、特開平５−１２１１７２号公報に詳述されている。また、陰極と前記有機化合物層との間に、アルカリ金属または２属金属のフッ化物、酸化物等による誘電体層を０．１〜５ｎｍの厚みで挿入してもよい。この誘電体層は、一種の電子注入層と見ることもできる。
Among these, as a material constituting the cathode, a material mainly composed of aluminum is preferable.
The material mainly composed of aluminum refers to aluminum alone or an alloy of aluminum and 0.01 to 10% by mass of an alkali metal or a Group 2 metal (for example, lithium-aluminum alloy, magnesium-aluminum alloy, etc.). The cathode material is described in detail in JP-A-2-15595 and JP-A-5-121172. Further, a dielectric layer made of a fluoride or oxide of an alkali metal or a Group 2 metal may be inserted between the cathode and the organic compound layer with a thickness of 0.1 to 5 nm. This dielectric layer can also be regarded as a kind of electron injection layer.
陰極の厚みは、陰極を構成する材料により適宜選択することができ、一概に規定することはできないが、通常１０ｎｍ〜５μｍ程度であり、５０ｎｍ〜１μｍが好ましい。
また、陰極は、透明であってもよいし、不透明であってもよい。なお、透明な陰極は、陰極の材料を１〜１０ｎｍの厚みに薄く成膜し、さらにＩＴＯやＩＺＯ等の透明な導電性材料を積層することにより形成することができる。
The thickness of the cathode can be appropriately selected depending on the material constituting the cathode and cannot be generally defined, but is usually about 10 nm to 5 μm, and preferably 50 nm to 1 μm.
Further, the cathode may be transparent or opaque. The transparent cathode can be formed by depositing a thin cathode material to a thickness of 1 to 10 nm and further laminating a transparent conductive material such as ITO or IZO.
（４）発光層
有機ＥＬ素子は、発光層を含む少なくとも一層の有機化合物層を有しており、有機発光層以外の他の有機化合物層としては、前述したごとく、正孔輸送層、電子輸送層、電荷ブロック層、正孔注入層、電子注入層等の各層が挙げられる。
(4) Light-Emitting Layer The organic EL element has at least one organic compound layer including a light-emitting layer, and as other organic compound layers other than the organic light-emitting layer, as described above, a hole transport layer, an electron transport Examples include layers such as a layer, a charge blocking layer, a hole injection layer, and an electron injection layer.
−有機発光層−
有機発光層は、電界印加時に、陽極、正孔注入層、または正孔輸送層から正孔を受け取り、陰極、電子注入層、または電子輸送層から電子を受け取り、正孔と電子との再結合の場を提供して発光させる機能を有する層である。発光層は、発光材料のみで構成されていてもよく、ホスト材料と発光材料の混合層とした構成でもよい。発光材料は蛍光発光材料でも燐光発光材料であってもよく、ドーパントは１種であっても２種以上であってもよい。ホスト材料は電荷輸送材料であることが好ましい。ホスト材料は１種であっても２種以上であってもよく、例えば、電子輸送性のホスト材料とホール輸送性のホスト材料とを混合した構成が挙げられる。さらに、発光層中に電荷輸送性を有さず、発光しない材料を含んでいてもよい。また、発光層は１層であっても２層以上であってもよく、それぞれの層が異なる発光色で発光してもよい。
-Organic light emitting layer-
The organic light-emitting layer receives holes from the anode, the hole injection layer, or the hole transport layer when an electric field is applied, and receives electrons from the cathode, the electron injection layer, or the electron transport layer, and recombines the holes and electrons. It is a layer having a function of providing light and emitting light. The light emitting layer may be composed of only the light emitting material, or may be a mixed layer of the host material and the light emitting material. The light emitting material may be a fluorescent light emitting material or a phosphorescent light emitting material, and the dopant may be one type or two or more types. The host material is preferably a charge transport material. The host material may be one kind or two or more kinds, and examples thereof include a configuration in which an electron transporting host material and a hole transporting host material are mixed. Furthermore, the light emitting layer may include a material that does not have charge transporting properties and does not emit light. Further, the light emitting layer may be a single layer or two or more layers, and each layer may emit light in different emission colors.
前記蛍光発光材料の例としては、例えば、ベンゾオキサゾール誘導体、ベンゾイミダゾール誘導体、ベンゾチアゾール誘導体、スチリルベンゼン誘導体、ポリフェニル誘導体、ジフェニルブタジエン誘導体、テトラフェニルブタジエン誘導体、ナフタルイミド誘導体、クマリン誘導体、縮合芳香族化合物、ペリノン誘導体、オキサジアゾール誘導体、オキサジン誘導体、アルダジン誘導体、ピラリジン誘導体、シクロペンタジエン誘導体、ビススチリルアントラセン誘導体、キナクリドン誘導体、ピロロピリジン誘導体、チアジアゾロピリジン誘導体、シクロペンタジエン誘導体、スチリルアミン誘導体、ジケトピロロピロール誘導体、芳香族ジメチリディン化合物、８−キノリノール誘導体の金属錯体やピロメテン誘導体の金属錯体に代表される各種金属錯体等、ポリチオフェン、ポリフェニレン、ポリフェニレンビニレン等のポリマー化合物、有機シラン誘導体などの化合物等が挙げられる。 Examples of the fluorescent light-emitting material include, for example, benzoxazole derivatives, benzimidazole derivatives, benzothiazole derivatives, styrylbenzene derivatives, polyphenyl derivatives, diphenylbutadiene derivatives, tetraphenylbutadiene derivatives, naphthalimide derivatives, coumarin derivatives, condensed aromatics. Compound, perinone derivative, oxadiazole derivative, oxazine derivative, aldazine derivative, pyralidine derivative, cyclopentadiene derivative, bisstyrylanthracene derivative, quinacridone derivative, pyrrolopyridine derivative, thiadiazolopyridine derivative, cyclopentadiene derivative, styrylamine derivative, di Typical examples include ketopyrrolopyrrole derivatives, aromatic dimethylidin compounds, metal complexes of 8-quinolinol derivatives and metal complexes of pyromethene derivatives. Various metal complexes are, polythiophene, polyphenylene, polyphenylene vinylene polymer compounds include compounds such as organic silane derivatives.
前記燐光発光材料は、例えば、遷移金属原子またはランタノイド原子を含む錯体が挙げられる。
前記遷移金属原子としては、特に限定されないが、好ましくは、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、タングステン、レニウム、オスミウム、イリジウム、および白金が挙げられ、より好ましくは、レニウム、イリジウム、および白金である。
前記ランタノイド原子としては、ランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、サマリウム、ユーロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム、ルテシウムが挙げられる。これらのランタノイド原子の中でも、ネオジム、ユーロピウム、およびガドリニウムが好ましい。
Examples of the phosphorescent material include a complex containing a transition metal atom or a lanthanoid atom.
Although it does not specifically limit as said transition metal atom, Preferably, ruthenium, rhodium, palladium, tungsten, rhenium, osmium, iridium, and platinum are mentioned, More preferably, they are rhenium, iridium, and platinum.
Examples of the lanthanoid atom include lanthanum, cerium, praseodymium, neodymium, samarium, europium, gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium, and lutetium. Among these lanthanoid atoms, neodymium, europium, and gadolinium are preferable.
錯体の配位子としては、例えば、G.Wilkinson等著，Comprehensive Coordination Chemistry, Pergamon Press社１９８７年発行、H.Yersin著，「Photochemistry and Photophysics of Coordination Compounds」 Springer−Verlag社１９８７年発行、山本明夫著「有機金属化学−基礎と応用−」裳華房社１９８２年発行等に記載の配位子などが挙げられる。 Examples of the ligand of the complex include G. Wilkinson et al., Comprehensive Coordination Chemistry, Pergamon Press, 1987, H. Yersin, “Photochemistry and Photophysics of Coordination Compounds,” Springer-Verlag, 1987, Akio Yamamoto. Examples of the ligands described in the book “Organic Metal Chemistry-Fundamentals and Applications-” published in 1982 by Hankabosha.
また、発光層に含有されるホスト材料としては、例えば、カルバゾール骨格を有するもの、ジアリールアミン骨格を有するもの、ピリジン骨格を有するもの、ピラジン骨格を有するもの、トリアジン骨格を有するものおよびアリールシラン骨格を有するものや、後述の正孔注入層、正孔輸送層、電子注入層、電子輸送層の項で例示されている材料が挙げられる。 Examples of the host material contained in the light emitting layer include those having a carbazole skeleton, those having a diarylamine skeleton, those having a pyridine skeleton, those having a pyrazine skeleton, those having a triazine skeleton, and those having an arylsilane skeleton. And materials exemplified in the sections of a hole injection layer, a hole transport layer, an electron injection layer, and an electron transport layer described later.
−正孔注入層、正孔輸送層−
正孔注入層、正孔輸送層は、陽極または陽極側から正孔を受け取り陰極側に輸送する機能を有する層である。正孔注入層、正孔輸送層は、具体的には、カルバゾール誘導体、トリアゾール誘導体、オキサゾール誘導体、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、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、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、芳香族第三級アミン化合物、スチリルアミン化合物、芳香族ジメチリディン系化合物、ポルフィリン系化合物、有機シラン誘導体、カーボン、等を含有する層であることが好ましい。
-Hole injection layer, hole transport layer-
The hole injection layer and the hole transport layer are layers having a function of receiving holes from the anode or the anode side and transporting them to the cathode side. Specifically, the hole injection layer and the hole transport layer are carbazole derivatives, triazole derivatives, oxazole derivatives, oxadiazole derivatives, imidazole derivatives, polyarylalkane derivatives, pyrazoline derivatives, pyrazolone derivatives, phenylenediamine derivatives, arylamines. Derivatives, amino-substituted chalcone derivatives, styrylanthracene derivatives, fluorenone derivatives, hydrazone derivatives, stilbene derivatives, silazane derivatives, aromatic tertiary amine compounds, styrylamine compounds, aromatic dimethylidin compounds, porphyrin compounds, organosilane derivatives, carbon , Etc. are preferable.
−電子注入層、電子輸送層−
電子注入層、電子輸送層は、陰極または陰極側から電子を受け取り陽極側に輸送する機能を有する層である。電子注入層、電子輸送層は、具体的には、トリアゾール誘導体、オキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、フルオレノン誘導体、アントラキノジメタン誘導体、アントロン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、チオピランジオキシド誘導体、カルボジイミド誘導体、フルオレニリデンメタン誘導体、ジスチリルピラジン誘導体、ナフタレン、ペリレン等の芳香環テトラカルボン酸無水物、フタロシアニン誘導体、８−キノリノール誘導体の金属錯体やメタルフタロシアニン、ベンゾオキサゾールやベンゾチアゾールを配位子とする金属錯体に代表される各種金属錯体、有機シラン誘導体、等を含有する層であることが好ましい。
-Electron injection layer, electron transport layer-
The electron injection layer and the electron transport layer are layers having a function of receiving electrons from the cathode or the cathode side and transporting them to the anode side. Specifically, the electron injection layer and the electron transport layer are triazole derivatives, oxazole derivatives, oxadiazole derivatives, imidazole derivatives, fluorenone derivatives, anthraquinodimethane derivatives, anthrone derivatives, diphenylquinone derivatives, thiopyran dioxide derivatives, Carbodiimide derivatives, fluorenylidenemethane derivatives, distyrylpyrazine derivatives, aromatic tetracarboxylic anhydrides such as naphthalene and perylene, phthalocyanine derivatives, metal complexes of 8-quinolinol derivatives, metal phthalocyanines, benzoxazoles and benzothiazoles as ligands It is preferably a layer containing various metal complexes typified by metal complexes, organosilane derivatives, and the like.
−正孔ブロック層−
正孔ブロック層は、陽極側から発光層に輸送された正孔が、陰極側に通りぬけることを防止する機能を有する層である。本発明において、発光層と陰極側で隣接する有機化合物層として、正孔ブロック層を設けることができる。また、電子輸送層・電子注入層が正孔ブロック層の機能を兼ねていてもよい。
正孔ブロック層を構成する有機化合物の例としては、ＢＡｌｑ等のアルミニウム錯体、トリアゾール誘導体、ＢＣＰ等のフェナントロリン誘導体、等が挙げられる。
また、陰極側から発光層に輸送された電子が陽極側に通りぬけることを防止する機能を有する層を、発光層と陽極側で隣接する位置に設けることもできる。正孔輸送層・正孔注入層がこの機能を兼ねていてもよい。
-Hole blocking layer-
The hole blocking layer is a layer having a function of preventing holes transported from the anode side to the light emitting layer from passing through to the cathode side. In the present invention, a hole blocking layer can be provided as an organic compound layer adjacent to the light emitting layer on the cathode side. In addition, the electron transport layer / electron injection layer may also function as a hole blocking layer.
Examples of the organic compound constituting the hole blocking layer include aluminum complexes such as BAlq, triazole derivatives, phenanthroline derivatives such as BCP, and the like.
In addition, a layer having a function of preventing electrons transported from the cathode side to the light emitting layer from passing through to the anode side can be provided at a position adjacent to the light emitting layer on the anode side. The hole transport layer / hole injection layer may also serve this function.
（ＴＦＴ表示素子）
本発明のガスバリアフィルムは、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）画像表示素子用基板として用いることができる。ＴＦＴアレイの作製方法としては、特表平１０−５１２１０４号公報に記載されている方法等が挙げられる。さらにこの基板はカラー表示のためのカラーフィルターを有していてもよい。カラーフィルターはいかなる方法を用いて作製されてもよいが、好ましくはフォトリソグラフィー手法を用いることが好ましい。
(TFT display element)
The gas barrier film of the present invention can be used as a substrate for a thin film transistor (TFT) image display element. Examples of the method for producing the TFT array include the method described in JP-T-10-512104. Further, this substrate may have a color filter for color display. The color filter may be produced using any method, but it is preferable to use a photolithography technique.
以下に実施例を挙げて本発明の特徴をさらに具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。したがって、本発明の範囲は以下に示す具体例により限定的に解釈されるべきものではない。 The features of the present invention will be described more specifically with reference to the following examples. The materials, amounts used, ratios, processing details, processing procedures, and the like shown in the following examples can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be construed as being limited by the specific examples shown below.
（実施例１）ガスバリアフィルムの作製
下記（１）にしたがって基材を調製し、下記（２−１）〜（４−３）にしたがって有機層と無機層を表１に記載される層構成で形成することにより、１５種類のガスバリアフィルムを作製した（試料１〜１４）。作製した各試料について、下記（５−１）〜（５−４）にしたがって試験を行った。
(Example 1) Production of gas barrier film A substrate is prepared according to the following (1), and the organic layer and the inorganic layer are formed according to the following (2-1) to (4-3) in the layer configuration described in Table 1. By forming, 15 types of gas barrier films were produced (Samples 1 to 14). About each produced sample, the test was done according to following (5-1)-(5-4).
（１）基材の調製
ポリエチレンナフタレートフィルム（帝人デュポン社製、商品名：テオネックスＱ６５ＦＡ）を２０ｃｍ角に裁断した。以下において基材の片面にだけバリア層を形成する場合は、ポリエチレンナフタレートフィルムの平滑面側にバリア層を形成した。
(1) Preparation of substrate A polyethylene naphthalate film (manufactured by Teijin DuPont, trade name: Teonex Q65FA) was cut into a 20 cm square. In the following, when the barrier layer was formed only on one side of the substrate, the barrier layer was formed on the smooth surface side of the polyethylene naphthalate film.
（２）有機層の形成
２−ブチル−２−エチル−プロパンジオールジアクリレート（共栄社化学（株）製、ライトアクリレートＢＥＰＧ−Ａ）１５ｇ、カプロラクトン２−ヒドロキシエチルメタクリレートのフォスフェート（日本化薬（株）製、ＫＡＹＡＭＥＲ ＰＭ−２１）４．５ｇ、シランカップリング剤（信越化学工業（株）製、ＫＢＭ−５０３）０．５ｇ、紫外線重合開始剤（チバ・スペシャルティー・ケミカルズ社製、商品名：Ｃｉｂａイルガキュアー９０７）０．６ｇ、２−ブタノン１９０ｇの混合溶液を液厚が５μｍとなるようにワイヤーバーを用いて塗布した。室温にて２時間乾燥した後、窒素置換法により酸素濃度が０．４５％となったチャンバー内にて高圧水銀ランプの紫外線を照射（積算照射量約２Ｊ／ｃｍ2）して有機層を硬化させ、ガスバリアフィルムを作製した。このとき膜厚はいずれも５００ｎｍ±５０ｎｍであった。
(2) Formation of organic layer 15 g of 2-butyl-2-ethyl-propanediol diacrylate (manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd., light acrylate BEPG-A), phosphate of caprolactone 2-hydroxyethyl methacrylate (Nippon Kayaku Co., Ltd.) ), KAYAMER PM-21) 4.5 g, silane coupling agent (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., KBM-503) 0.5 g, UV polymerization initiator (manufactured by Ciba Specialty Chemicals, Inc., trade name: Ciba Irgacure 907) A mixed solution of 0.6 g and 2-butanone 190 g was applied using a wire bar so that the liquid thickness was 5 μm. After drying at room temperature for 2 hours, the organic layer is cured by irradiating UV light from a high-pressure mercury lamp (accumulated dose of about 2 J / cm 2 ) in a chamber in which the oxygen concentration is 0.45% by nitrogen substitution. Gas barrier film was prepared. At this time, the film thickness was 500 nm ± 50 nm.
（３−１）第一無機層１ａの形成
ポリシラザン塗布液（クラリアントジャパン（株）製、Ｌ１１０）をワイヤーバーにて塗布し、１２０℃で１時間、９５℃・相対湿度８０％で３時間硬化処理を行うことにより、膜厚２００ｎｍのシリカ膜を形成した。赤外吸収スペクトルの強度比から求めたＳｉ−Ｏ結合数／Ｓｉ−Ｎ結合数の比は８．５であった。
(3-1) Formation of the first inorganic layer 1a A polysilazane coating solution (manufactured by Clariant Japan Co., Ltd., L110) is applied with a wire bar and cured at 120 ° C for 1 hour and at 95 ° C and a relative humidity of 80% for 3 hours. By performing the treatment, a silica film having a thickness of 200 nm was formed. The ratio of the number of Si—O bonds / the number of Si—N bonds determined from the intensity ratio of the infrared absorption spectrum was 8.5.
（３−２）第一無機層１ｂの形成
（３−１）の第一無機層１ａの形成において、ポリシラザン塗布膜の硬化処理条件を５０℃で１時間とした点だけを変更して第一無機層１ｂを形成した。赤外吸収スペクトルの強度比から求めたＳｉ−Ｏ結合数／Ｓｉ−Ｎ結合数の比は１．６であった。
(3-2) Formation of the first inorganic layer 1b In the formation of the first inorganic layer 1a in (3-1), the first change was made only to the point that the polysilazane coating film was cured at 50 ° C. for 1 hour. Inorganic layer 1b was formed. The ratio of the number of Si—O bonds / the number of Si—N bonds determined from the intensity ratio of the infrared absorption spectrum was 1.6.
（３−３）第一無機層１ｃの形成
ターゲットとしてケイ素（Ｓｉ）を、放電ガスとしてアルゴンを、反応ガスとして酸素を用いて、スパッタリング装置により膜厚２００ｎｍの第１無機層（酸化ケイ素）を形成した。成膜圧力は０．１Ｐａとした。
(3-3) Formation of first inorganic layer 1c Using silicon (Si) as a target, argon as a discharge gas, and oxygen as a reaction gas, a first inorganic layer (silicon oxide) having a thickness of 200 nm is formed by a sputtering apparatus. Formed. The film forming pressure was 0.1 Pa.
（４−１）第二無機層２ａの形成
ターゲットとしてアルミニウム（Ａｌ）を、放電ガスとしてアルゴンを、反応ガスとして酸素を用いて、スパッタリング装置により膜厚５０ｎｍの酸化アルミニウム層を形成した。成膜圧力は０．１Ｐａとした。
(4-1) Formation of Second Inorganic Layer 2a An aluminum oxide layer having a thickness of 50 nm was formed by a sputtering apparatus using aluminum (Al) as a target, argon as a discharge gas, and oxygen as a reaction gas. The film forming pressure was 0.1 Pa.
（４−２）第二無機層２ｂの形成
ターゲットとしてケイ素（Ｓｉ）を、放電ガスとしてアルゴンを、反応ガスとして酸素を用いて、スパッタリング装置により膜厚５０ｎｍの酸化ケイ素層を形成した。成膜圧力は０．１Ｐａとした。
(4-2) Formation of Second Inorganic Layer 2b A silicon oxide layer having a thickness of 50 nm was formed by a sputtering apparatus using silicon (Si) as a target, argon as a discharge gas, and oxygen as a reaction gas. The film forming pressure was 0.1 Pa.
（４−３）第二無機層２ｃの形成
ターゲットとしてアルミニウム（Ａｌ）を、放電ガスとしてアルゴンを、反応ガスとして窒素を用いて、スパッタリング装置により膜厚５０ｎｍの窒化アルミニウム層を形成した。成膜圧力は０．１Ｐａとした。
(4-3) Formation of Second Inorganic Layer 2c An aluminum nitride layer having a thickness of 50 nm was formed by a sputtering apparatus using aluminum (Al) as a target, argon as a discharge gas, and nitrogen as a reaction gas. The film forming pressure was 0.1 Pa.
（５−１）無機層の膜密度の測定
各試料の第一無機層および第二無機層の膜密度をＸ線反射率測定法により測定した結果を表１に示した。
(5-1) Measurement of film density of inorganic layer Table 1 shows the results of measuring the film density of the first inorganic layer and the second inorganic layer of each sample by the X-ray reflectometry.
（５−２）屈曲試験
各試料のバリア層を形成した側を外側にして両端を貼り合せることにより円柱状にした後、直径１２ｍｍの搬送ローラー２本を両ローラー間に約１Ｎの張力をかけて積層フィルムとローラー部が完全に接触し、かつ積層フィルムが滑らぬよう注意しながら３０ｃｍ/分で積層フィルムを回転搬送させた。
(5-2) Bending test After each sample was formed into a cylindrical shape by bonding both ends with the side on which the barrier layer was formed on the outside, a tension of about 1 N was applied between the two transport rollers having a diameter of 12 mm between the two rollers. Then, the laminated film was rotated and conveyed at 30 cm / min while paying attention so that the laminated film and the roller portion were in complete contact and the laminated film did not slip.
（５−３）密着性の測定
ＪＩＳ（日本工業規格）Ｋ５６００-５-６（ＩＳＯ２４０９）に準拠したクロスカット剥離法で、（５−２）で示した屈曲試験後のバリア層の密着性を調べた。評価値は膜破壊の起きなかった面積の比率（百分率）で表し、表１に示した。評価値が大きいほど密着性が高いことを表す。
(5-3) Measurement of adhesion The adhesion of the barrier layer after the bending test shown in (5-2) is a cross-cut peeling method based on JIS (Japanese Industrial Standards) K5600-5-6 (ISO 2409). Examined. The evaluation value is expressed as a ratio (percentage) of the area where no film breakage occurred, and is shown in Table 1. The larger the evaluation value, the higher the adhesion.
（５−４）水蒸気透過率の測定
水蒸気透過率測定器（ＭＯＣＯＮ社製、ＰＥＲＭＡＴＲＡＮ−Ｗ３／３１）を用いて、（５−２）で示した屈曲試験後のバリアフィルム基板の４０℃・相対湿度９０％における水蒸気透過率を各試料について測定した。この測定器の検出限界値は０．０１ｇ／ｍ2／ｄａｙである。また、前記ＭＯＣＯＮ装置の測定限界である０．０１ｇ／ｍ2／ｄａｙ未満の値は、次の方法を用いて補完した。まず、ガスバリアフィルム上に直に金属Ｃａを蒸着し、蒸着Ｃａが内側になるよう該フィルムとガラス基板を市販の有機ＥＬ用封止材で封止して測定試料を作成した。次に該測定試料を前記の温湿度条件に保持し、ガスバリアフィルム上の金属Ｃａの光学濃度変化（水酸化あるいは酸化により金属光沢が減少）から水蒸気透過率を求めた。結果を表１に示した。
(5-4) Measurement of water vapor transmission rate Using a water vapor transmission rate meter (manufactured by MOCON, PERMATRAN-W3 / 31), 40 ° C / relative of the barrier film substrate after the bending test shown in (5-2) The water vapor transmission rate at a humidity of 90% was measured for each sample. The detection limit value of this measuring instrument is 0.01 g / m 2 / day. In addition, the value below 0.01 g / m 2 / day, which is the measurement limit of the MOCON device, was complemented using the following method. First, metal Ca was vapor-deposited directly on the gas barrier film, and the measurement sample was prepared by sealing the film and the glass substrate with a commercially available organic EL sealing material so that the vapor-deposited Ca was inside. Next, the measurement sample was kept under the above temperature and humidity conditions, and the water vapor transmission rate was determined from the change in optical density of the metal Ca on the gas barrier film (the metal gloss decreased due to hydroxylation or oxidation). The results are shown in Table 1.
（評価結果）
表１より、本発明により作製したガスバリアフィルムと比較例について、それぞれの密着性とバリア性について評価した結果、バリア層に有機層、ポリシラザン硬化膜層、無機層を含むバリアフィルムの水蒸気透過率が、比較例にくらべて向上していることがわかった。さらに試料１のように基材／有機層／ポリシラザン硬化膜層／無機層とすることでポリシラザン硬化膜層上の無機層が緻密になりバリア性がさらに向上することがわかった。また、有機層にリン酸メタクリレートおよびシランカップリング性メタクリレートを混合することにより、積層バリアの構成時においても密着性が保持されることがわかった。また、第二無機層が酸化ケイ素にくらべて膜密度の高い酸化アルミニウムの方が水蒸気透過率が低減しており、バリア性が向上していることがわかった。
ポリシラザンの硬化膜において、膜中に存在するＳｉ−Ｎ結合の割合が多い場合はバリア性が低く、また第一無機層と第二無機層の膜密度差が大きい場合や、逆に小さい場合は、バリア性の低下や密着性の低下がみられた。
(Evaluation results)
From Table 1, as a result of evaluating the adhesion and barrier properties of the gas barrier film and the comparative example prepared according to the present invention, the water vapor permeability of the barrier film including the organic layer, the polysilazane cured film layer, and the inorganic layer in the barrier layer is It was found that it was improved compared to the comparative example. Furthermore, it turned out that the inorganic layer on a polysilazane cured film layer becomes dense by setting it as a base material / organic layer / polysilazane cured film layer / inorganic layer like sample 1, and barrier property improves further. It was also found that adhesion was maintained even when the laminated barrier was configured by mixing phosphate methacrylate and silane coupling methacrylate in the organic layer. Moreover, it turned out that the water vapor permeability has decreased and the barrier property is improved in the case of the aluminum oxide having a higher film density than the silicon oxide in the second inorganic layer.
In a cured polysilazane film, if the ratio of Si-N bonds present in the film is large, the barrier property is low, and if the difference in film density between the first inorganic layer and the second inorganic layer is large or conversely small In addition, a decrease in barrier properties and a decrease in adhesion were observed.
（実施例２）有機ＥＬ素子の作製と評価
（１）有機ＥＬ素子の作製
ＩＴＯ膜を有する導電性のガラス基板（表面抵抗値１０Ω／□）を２−プロパノールで洗浄した後、１０分間ＵＶ−オゾン処理を行った。この基板（陽極）上に真空蒸着法にて以下の有機化合物層を順次蒸着した。
（第１正孔輸送層）
銅フタロシアニン：膜厚１０ｎｍ
（第２正孔輸送層）
Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ジナフチルベンジジン：膜厚４０ｎｍ
（発光層兼電子輸送層）
トリス（８−ヒドロキシキノリナト）アルミニウム：膜厚６０ｎｍ
最後にフッ化リチウムを１ｎｍ、金属アルミニウムを１００ｎｍ順次蒸着して陰極とし、その上に厚さ５μｍの窒化珪素膜を平行平板ＣＶＤ法によって付け、有機ＥＬ素子（ＯＥＬ−１、２）を作製した。
(Example 2) Preparation and evaluation of organic EL element (1) Preparation of organic EL element A conductive glass substrate (surface resistance value 10Ω / □) having an ITO film was washed with 2-propanol, and then UV- for 10 minutes. Ozone treatment was performed. The following organic compound layers were sequentially deposited on this substrate (anode) by vacuum deposition.
(First hole transport layer)
Copper phthalocyanine: film thickness 10nm
(Second hole transport layer)
N, N′-diphenyl-N, N′-dinaphthylbenzidine: film thickness 40 nm
(Light emitting layer and electron transport layer)
Tris (8-hydroxyquinolinato) aluminum: film thickness 60nm
Finally, 1 nm of lithium fluoride and 100 nm of metal aluminum were sequentially deposited as a cathode, and a silicon nitride film having a thickness of 5 μm was formed thereon by a parallel plate CVD method to produce organic EL elements (OEL-1 and 2). .
（２）有機ＥＬ素子上へのガスバリアフィルムの貼り合わせ
熱硬化型の接着剤（エポテック３１０、ダイゾーニチモリ（株））を用いて試料８のガスバリアフィルムと貼り合せ、６５℃で３時間加熱して接着剤を硬化させた。このようにして封止された有機ＥＬ素子を得た。
(2) Bonding of gas barrier film on organic EL element It was bonded to the gas barrier film of sample 8 using a thermosetting adhesive (Epotec 310, Daizonichimori Co., Ltd.) and heated at 65 ° C. for 3 hours. The adhesive was cured. Thus, the sealed organic EL element was obtained.
（３）有機ＥＬ素子発光面状の評価
作製直後の有機ＥＬ素子を電流電圧発生器（Ｋｅｉｔｈｌｅｙ社製、ＳＭＵ２４００型ソースメジャーユニット）を用いて７Ｖの電圧を印加して発光させた。顕微鏡を用いて発光面状を観察したところ、いずれの素子もダークスポットの無い均一な発光を与えることが確認された。
次に各素子を４０℃／相対湿度９０％の暗い室内に６０日間静置した後、発光面状を観察した。保存前の発光面積に対する保存後の発光面積の割合９６％であり、ダークスポットの発生は見られなかった。
(3) Evaluation of light emitting surface condition of organic EL element The organic EL element immediately after production was made to emit light by applying a voltage of 7 V using a current-voltage generator (manufactured by Keithley, SMU2400 type source measure unit). When the surface of the light emitting surface was observed using a microscope, it was confirmed that all the elements gave uniform light emission without dark spots.
Next, each element was allowed to stand in a dark room at 40 ° C./90% relative humidity for 60 days, and then the light emitting surface was observed. The ratio of the luminescent area after storage to the luminescent area before storage was 96%, and no dark spots were observed.
本発明のガスバリアフィルムを用いて封止した有機ＥＬ素子は湿熱耐久性に優れていることが確認された。 It was confirmed that the organic EL device sealed with the gas barrier film of the present invention was excellent in wet heat durability.
本発明のガスバリアフィルムは、バリア層の密着性が高くて、水蒸気透過率が低い。また、屈曲しても良好な密着性と低い水蒸気透過率を維持しうる。このため、本発明のガスバリアフィルムは、従来のガラス基板の代替品として有用であり、有機ＥＬ素子を始めとする幅広い工業製品に応用しうる。 The gas barrier film of the present invention has high barrier layer adhesion and low water vapor permeability. Further, even when bent, good adhesion and low water vapor transmission rate can be maintained. Therefore, the gas barrier film of the present invention is useful as a substitute for a conventional glass substrate, and can be applied to a wide range of industrial products including organic EL elements.
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