JP2012206380A - 透明ガスバリアフィルム、透明ガスバリアフィルムの製造方法、有機エレクトロルミネッセンス素子、太陽電池および薄膜電池 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 樹脂基板上にガスバリア性を有する透明ガスバリア層が形成された透明ガスバリアフィルムであって、前記透明ガスバリア層が、亜酸化物無機層と無機層とを含む積層体であり、前記樹脂基板上に、前記亜酸化物無機層と前記無機層とがこの順に積層されており、前記亜酸化物無機層が、スパッタリング法により形成される層であり、前記無
機層が、蒸着法により形成され、かつ、金属および半金属の少なくとも一方と、酸素、窒素および炭素から選ばれる少なくとも1種とを含む層であることを特徴とする。
【選択図】 図2
Description
樹脂基板上にガスバリア性を有する透明ガスバリア層が形成された透明ガスバリアフィルムであって、
前記透明ガスバリア層が、亜酸化物無機層と無機層とを含む積層体であり、
前記樹脂基板上に、前記亜酸化物無機層と前記無機層とがこの順に積層されており、
前記亜酸化物無機層が、スパッタリング法により形成される層であり、
前記無機層が、蒸着法により形成され、かつ、金属および半金属の少なくとも一方と、酸素、窒素および炭素から選ばれる少なくとも1種とを含む層であることを特徴とする。
樹脂基板上にガスバリア性を有する透明ガスバリア層を形成する透明ガスバリアフィルムの製造方法であって、
前記樹脂基板上に、スパッタリング法により、亜酸化物無機層を形成する亜酸化物無機層形成工程と、
蒸着法により、金属および半金属の少なくとも一方と、酸素、窒素および炭素から選ばれる少なくとも1種とを含む無機層を、前記亜酸化物無機層の上に形成する無機層形成工程と
を含むことを特徴とする。
基板上に、陽極層、有機発光層および陰極層が、この順序で設けられた積層体を有する有機エレクトロルミネッセンス素子であって、前記基板が、前記本発明の透明ガスバリアフィルムであることを特徴とする。
基板上に、陽極層、有機発光層および陰極層が、この順序で設けられた積層体を有する有機エレクトロルミネッセンス素子であって、
さらに、背面封止部材を有し、
前記積層体の少なくとも一部が前記背面封止部材で被覆されており、
前記基板および前記背面封止部材の少なくとも一方が、前記本発明の透明ガスバリアフィルムであることを特徴とする。
太陽電池セルを含む太陽電池であって、前記太陽電池セルが、前記本発明の透明ガスバリアフィルムで被覆されていることを特徴とする。
集電層、陽極層、固体電解質層、陰極層および集電層が、この順序で設けられた積層体を有する薄膜電池であって、前記積層体が、前記本発明の透明ガスバリアフィルムで被覆されていることを特徴とする。
第1層(亜酸化物無機層)の組成はX線光電子分光分析(XPS)装置(アルバックファイ社製、商品名PHI−5000)を用い、金属(半金属)原子のピーク強度と酸素原子のピーク強度の比から、酸素原子/金属(半金属)原子の組成比(x)を算出した。
水蒸気透過速度(WVTR)は、JIS K7126に規定される水蒸気透過速度測定装置(MOCON社製、商品名PERMATRAN)にて、温度40℃、湿度90%RHの環境下で測定した。なお、前記水蒸気透過率測定装置の測定範囲は0.05g・m−2・day−1以上である。
光線(可視光)透過率は、株式会社日立製作所製のUV−可視光分光光度計(商品名:U4000)を使用して測定し、550nmの透過率で表した。
〔透明樹脂フィルムの準備〕
透明樹脂フィルム(樹脂基板)として、東レ(株)製のポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(厚み100μm、平均表面粗さRa=2nm、商品名「ルミラーT60」)を準備した。
(第1層:亜酸化物無機層)
つぎに、前記PETフィルムを、図2に示す製造装置に装着した。カソード16の上面には、アルミニウムターゲット(純度4N:99.99%)17を装着した。真空ポンプ20により真空槽31内を減圧し、到達真空度1.0×10−4Pa以下を得た。その後、スパッタリング用ガス供給手段18および反応ガス供給手段19により、前記真空槽31内にスパッタリング用ガスとしてアルゴンガスおよび反応ガスとして酸素ガスを導入した。ついで、放電出力を10W/cm2の条件下で、DCスパッタリング法により、前記PETフィルム上に厚み30nmの亜酸化アルミニウム(AlOx)層を形成した。この際、アルゴンガスの供給量(流量)は、20sccm(20×1.69×10−3Pa・m3/秒)、酸素ガスの供給量(流量)は、10sccm(10×1.69×10−3Pa・m3/秒)とした。また、このとき、系内圧力は0.5Paで、基板加熱ヒータ温度は60℃とした。得られた亜酸化アルミニウム(AlOx)層において、x(元素組成比O/Al)は1.2であった。
高周波プラズマアシスト蒸着法により、第2層の無機層として酸化アルミニウム層を形成した。真空槽内に、アルゴンガス30sccm(30×1.69×10−3Pa・m3/秒)を導入し、反応ガスとして、酸素ガス(純度3N:99.9%)を20sccm(20×1.69×10−3Pa・m3/秒)の流量で導入し、この状態で、蒸着材料であるアルミニウム(純度3N:99.9%)を270度偏向させた電子ビーム(加速電圧 6kV、印加電流 60mA)により蒸着速度50nm/minとなるように蒸発させて、基板上に酸化アルミニウム層を厚み300nmとなるように蒸着した。このとき系内圧力が0.05Paで、基板加熱ヒータ温度は60℃とした。
第1層の亜酸化物無機層の形成において、ターゲットとしてシリコン(純度3N)を用いて亜酸化ケイ素(SiOx)層を形成し、第2層の無機層の形成において、蒸着材料としてシリコン(純度3N)を用いて酸化ケイ素層を形成した他は、実施例1と同様にして、本実施例の透明ガスバリアフィルムを得た。得られた亜酸化ケイ素(SiOx)層において、x(元素組成比O/Si)は1.5であった。
第2層の上に、高周波プラズマアシスト蒸着法により、第3層の無機層として酸化窒化アルミニウム層を形成した他は、実施例1と同様にして、本実施例の透明ガスバリアフィルムを得た。真空槽内に、アルゴンガス30sccm(30×1.69×10−3Pa・m3/秒)を導入し、反応ガスとして、酸素ガス(純度3N:99.9%)および窒素ガス(純度4N:99.99%)を、それぞれ、20sccm(20×1.69×10−3Pa・m3/秒)および10sccm(10×1.69×10−3Pa・m3/秒)の流量で導入し、この状態で、蒸着材料であるアルミニウム(純度3N:99.9%)を270度偏向させた電子ビーム(加速電圧 6kV、印加電流 60mA)により蒸着速度50nm/minとなるように蒸発させて、基板上に酸化窒化アルミニウム層を厚み50nmとなるように蒸着した。このとき系内圧力が0.05Paで、基板加熱ヒータ温度は60℃とした。
第2層の上に、高周波プラズマアシスト蒸着法により、第3層の無機層として酸化窒化ケイ素層を形成した他は、実施例1と同様にして、本実施例の透明ガスバリアフィルムを得た。真空槽内に、アルゴンガス20sccm(20×1.69×10−3Pa・m3/秒)を導入し、反応ガスとして、酸素ガスおよび窒素ガスを、それぞれ、20sccm(20×1.69×10−3Pa・m3/秒)および10sccm(10×1.69×10−3Pa・m3/秒)の流量で導入し、この状態で、蒸着材料であるシリコンを270度偏向させた電子ビーム(加速電圧 6kV、印加電流 100mA)により蒸着速度30nm/minとなるように蒸発させて、基板上に酸化窒化ケイ素層を厚み50nmとなるように蒸着した。このとき系内圧力が0.05Paで、基板加熱ヒータ温度は60℃とした。
前記PETフィルム上に、実施例1における第2層(酸化アルミニウム層)のみを形成し、本比較例の透明ガスバリアフィルムを得た。
前記PETフィルム上に、実施例2における第2層(酸化ケイ素層)のみを形成し、本比較例の透明ガスバリアフィルムを得た。
第1層の形成において、酸素ガスを30sccm(30×1.69×10−3Pa・m3/秒)導入した他は、実施例3と同様にして、本比較例の透明ガスバリアフィルムを得た。得られた酸化アルミニウム(AlOx)層において、x(元素組成比O/Al)は1.5であった。
第1層の形成において、酸素ガスを30sccm(30×1.69×10−3Pa・m3/秒)導入した他は、実施例4と同様にして、本比較例の透明ガスバリアフィルムを得た。得られた酸化ケイ素(SiOx)層において、x(元素組成比O/Si)は2.0であった。
11、31 真空槽
12、32 透明樹脂フィルム
13a 巻出ロール
13b 巻取ロール
14a、14b 補助ロール
15 キャンロール
16 カソード
17 ターゲット
18 スパッタリング用ガス供給手段
19 反応ガス供給手段
20 真空ポンプ
21 スパッタリング用ガスボンベ
22 反応ガス用ガスボンベ(酸素含有ガス)
23 反応ガス用ガスボンベ(窒素含有ガス)
33 基板加熱ヒータ
Claims (11)
- 樹脂基板上にガスバリア性を有する透明ガスバリア層が形成された透明ガスバリアフィルムであって、
前記透明ガスバリア層が、亜酸化物無機層と無機層とを含む積層体であり、
前記樹脂基板上に、前記亜酸化物無機層と前記無機層とがこの順に積層されており、
前記亜酸化物無機層が、スパッタリング法により形成される層であり、
前記無機層が、蒸着法により形成され、かつ、金属および半金属の少なくとも一方と、酸素、窒素および炭素から選ばれる少なくとも1種とを含む層であることを特徴とする透明ガスバリアフィルム。 - 前記無機層が、複数の層が積層された積層体であることを特徴とする、請求項1記載の透明ガスバリアフィルム。
- 前記亜酸化物無機層が、亜酸化ケイ素または亜酸化アルミニウムを含むことを特徴とする、請求項1または2記載の透明ガスバリアフィルム。
- 前記無機層が、アルミニウムおよびケイ素の少なくとも一方を含んでいることを特徴とする、請求項1から3のいずれか一項に記載の透明ガスバリアフィルム。
- 樹脂基板上にガスバリア性を有する透明ガスバリア層を形成する透明ガスバリアフィルムの製造方法であって、
前記樹脂基板上に、スパッタリング法により、亜酸化物無機層を形成する亜酸化物無機層形成工程と、
蒸着法により、金属および半金属の少なくとも一方と、酸素、窒素および炭素から選ばれる少なくとも1種とを含む無機層を、前記亜酸化物無機層の上に形成する無機層形成工程と
を含むことを特徴とする透明ガスバリアフィルムの製造方法。 - 前記無機層形成工程が、複数層の無機層を形成する工程であることを特徴とする、請求項5記載の透明ガスバリアフィルムの製造方法。
- 請求項5または6記載の透明ガスバリアフィルムの製造方法によって製造されたことを特徴とする透明ガスバリアフィルム。
- 基板上に、陽極層、有機発光層および陰極層が、この順序で設けられた積層体を有する有機エレクトロルミネッセンス素子であって、前記基板が、請求項1から4のいずれか一項または請求項7記載の透明ガスバリアフィルムであることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 基板上に、陽極層、有機発光層および陰極層が、この順序で設けられた積層体を有する有機エレクトロルミネッセンス素子であって、
さらに、背面封止部材を有し、
前記積層体の少なくとも一部が前記背面封止部材で被覆されており、
前記基板および前記背面封止部材の少なくとも一方が、請求項1から4のいずれか一項または請求項7記載の透明ガスバリアフィルムであることを特徴とする、有機エレクトロルミネッセンス素子。 - 太陽電池セルを含む太陽電池であって、前記太陽電池セルが、請求項1から4のいずれか一項または請求項7記載の透明ガスバリアフィルムで被覆されていることを特徴とする太陽電池。
- 集電層、陽極層、固体電解質層、陰極層および集電層が、この順序で設けられた積層体を有する薄膜電池であって、前記積層体が、請求項1から4のいずれか一項または請求項7記載の透明ガスバリアフィルムで被覆されていることを特徴とする薄膜電池。
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