WO2017090606A1 - ガスバリアーフィルム、その製造方法及びそれを用いた電子デバイス - Google Patents

ガスバリアーフィルム、その製造方法及びそれを用いた電子デバイス Download PDF

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WO2017090606A1
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gas barrier
layer
barrier layer
barrier film
silicon
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晋之介 八代
森　孝博
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コニカミノルタ株式会社
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    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B9/00—Layered products comprising a layer of a particular substance not covered by groups B32B11/00 - B32B29/00
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
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    • H05B33/10—Apparatus or processes specially adapted to the manufacture of electroluminescent light sources
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/11—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers
    • H10K50/115—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers comprising active inorganic nanostructures, e.g. luminescent quantum dots

Definitions

  • the present invention relates to a gas barrier film, a production method thereof, and an electronic device using the same. More specifically, the present invention relates to a gas barrier film with significantly improved gas barrier properties, a method for producing the same, and an electronic device using the same.
  • gas barrier film having a structure (hereinafter referred to as a gas barrier film in the present application) has been used.
  • a gas barrier layer is formed on a resin base material by a plasma CVD method (also referred to as a chemical vapor deposition method or a chemical vapor deposition method).
  • a plasma CVD method also referred to as a chemical vapor deposition method or a chemical vapor deposition method.
  • a method of forming a gas barrier layer by applying a surface treatment (modification treatment) after applying a coating solution containing polysilazane as a main component onto a substrate is known.
  • Patent Document 1 and Patent Document 2 disclose a technique and an apparatus for injecting ions into a layer containing polysilazane as the surface treatment (modification treatment) and modifying the gas barrier property and flexibility.
  • modification treatment modification treatment
  • a gas barrier film having excellent transparency can be obtained.
  • the present invention has been made in view of the above problems and situations, and its solution is to provide a gas barrier film with significantly improved gas barrier properties, a method for producing the same, and an electronic device using the same. is there.
  • the present inventor in the process of examining the cause of the above problems, at least a first gas barrier layer and a second gas barrier layer are laminated on a substrate, and the first The gas barrier layer contains at least silicon (Si), and the presence of oxygen atoms, nitrogen atoms, and silicon atoms relative to the total amount of oxygen atoms, nitrogen atoms, and silicon atoms in the surface layer portion of the gas barrier layer.
  • the ratio and the film density in the surface layer portion of the gas barrier layer are within a specific range
  • the second gas barrier layer is a layer containing a Group 3-11 transition metal, so that the gas It has been found that a gas barrier film with significantly improved barrier properties can be obtained.
  • At least a first gas barrier layer and a second gas barrier layer are laminated on the substrate;
  • the first gas barrier layer contains at least silicon (Si), and the presence of the oxygen atoms relative to the total amount of oxygen atoms, nitrogen atoms, and silicon atoms in the surface layer portion of the first gas barrier layer
  • a film in the surface layer portion of the first gas barrier layer having a ratio of 60 to 75%, a nitrogen atom existing ratio of 0 to 10%, and a silicon atom existing ratio of 25 to 35%.
  • the density is in the range of 2.4 to 4.0 g / cm 3 ;
  • the gas barrier film, wherein the second gas barrier layer is a layer containing a transition metal belonging to Group 3 to Group 11 of the long-period periodic table.
  • the transition metal is at least one selected from niobium (Nb), tantalum (Ta), and vanadium (V), according to any one of items 1 to 3, Gas barrier film.
  • the gas barrier film according to any one of Items 1 to 4, wherein the gas barrier film has a gas barrier film.
  • the mixed region contains at least one of the silicon (Si) or a compound derived from the silicon (Si) and the transition metal or a mixture of the compounds derived from the transition metal or a complex oxide. 6.
  • composition of the mixed region is expressed by the following chemical composition formula (1), and at least a part of the mixed region satisfies the following relational formula (2):
  • the first gas barrier layer is formed by a process of injecting ions into a layer containing polysilazane and modifying it,
  • the method for producing a gas barrier film, wherein the second gas barrier layer is formed by a vapor deposition method.
  • the polysilazane-containing layer includes a step of modifying by injecting plasma ions using a gas selected from hydrogen, nitrogen, oxygen, argon, helium, neon, xenon, and krypton.
  • a gas selected from hydrogen, nitrogen, oxygen, argon, helium, neon, xenon, and krypton.
  • the substrate is transported in a certain direction along the periphery of the high voltage application rotary can, and at the same time, ions in the plasma generated by applying only a negative high voltage to the high voltage application rotary can
  • Item 15 The method for producing a gas barrier film according to Item 13 or 14, wherein the plasma is generated within a pulse width of 1 to 10 ⁇ sec.
  • Item 16 The method for producing a gas barrier film according to any one of Items 13 to 15, wherein the plasma is generated within an applied voltage range of ⁇ 50 to ⁇ 1 kV.
  • An electronic device comprising the gas barrier film according to any one of items 1 to 8.
  • Item 18 The electronic device according to Item 17, which has a quantum dot-containing resin layer.
  • the technique of injecting ions into a layer containing polysilazane disclosed in Patent Document 3 has a gas barrier property of water vapor in an atmosphere of 40 ° C. and 90% RH.
  • the transmittance is less than 0.50 (g / m 2 ⁇ 24 h)
  • a method based on JIS K 7126-1987, which is required for an organic electroluminescence element (also referred to as an organic EL element) is used.
  • the measured oxygen permeability was 1 ⁇ 10 ⁇ 3 (cm 3 / m 2 ⁇ 24 h ⁇ atm) or less, and the water vapor permeability (temperature 25 ⁇ 0.00%) measured by a method according to JIS K 7129-1992. (5 ° C., humidity 90 ⁇ 2% RH) could not reach a high gas barrier property of 1 ⁇ 10 ⁇ 3 (g / m 2 ⁇ 24 h) or less.
  • the present inventor implanted ions into the first gas barrier layer containing silicon (Si) to perform a modification treatment so as to have a specific elemental composition and film density.
  • a layer containing a transition metal (M2) such as Nb as a second gas barrier layer
  • a “mixed region” of the silicon (Si) and the transition metal (M2) is formed, thereby forming a gas barrier film. It has been found that the overall gas barrier properties are remarkably improved.
  • Sectional drawing which shows the structure of the gas barrier film of this invention Schematic diagram showing an example of plasma ion implantation equipment Perspective view of high voltage applied rotating can Schematic diagram showing another example of plasma ion implantation apparatus Graph for explaining element profile and mixed region when composition distribution of silicon and transition metal in thickness direction of gas barrier layer is analyzed by XPS method
  • the first gas barrier layer and a second gas barrier layer are laminated on a substrate, and the first gas barrier layer contains at least silicon (Si),
  • the abundance ratio of the oxygen atoms is 60 to 75% and the abundance ratio of the nitrogen atoms is 0 to 10% with respect to the total abundance of oxygen atoms, nitrogen atoms, and silicon atoms.
  • the silicon atom content is in the range of 25 to 35%, and the film density in the surface layer of the first gas barrier layer is in the range of 2.4 to 4.0 g / cm 3 .
  • the second gas barrier layer is a layer containing a transition metal belonging to Group 3 to Group 11 of the long-period periodic table. This feature is a technical feature common to the claimed invention.
  • ⁇ is used to mean that the numerical values described before and after it are included as a lower limit value and an upper limit value.
  • the first gas barrier layer and a second gas barrier layer are laminated on a substrate, and the first gas barrier layer contains at least silicon (Si), and In the surface layer of the first gas barrier layer, the oxygen atom is present in an amount of 60 to 75%, the nitrogen atom is present in an amount of 0 to 10% with respect to the total amount of oxygen atoms, nitrogen atoms and silicon atoms, The silicon atom content is in the range of 25 to 35%, and the film density in the surface layer of the first gas barrier layer is in the range of 2.4 to 4.0 g / cm 3 ;
  • the second gas barrier layer is a layer containing a transition metal belonging to Group 3 to Group 11 of the long-period periodic table.
  • the “surface layer portion” in the first gas barrier layer refers to the second gas barrier layer in the case where the first gas barrier layer and the second gas barrier layer are sequentially laminated on the substrate.
  • the surface on the side in contact with the gas barrier layer and the region from the surface to the depth of 5 nm.
  • a mixed region refers to an interface between the first gas barrier layer and the mixed region, and a region from the interface to a depth of 5 nm.
  • the surface of the first gas barrier layer opposite to the side in contact with the second gas barrier layer refers to a region from the surface to 5 nm in the depth direction.
  • the “surface” of the first gas barrier layer is meant to include a boundary surface with another layer when in contact with another layer.
  • the abundance ratio of the oxygen atom, the nitrogen atom and the silicon atom to the total abundance of oxygen atom, nitrogen atom and silicon atom in the surface layer portion of the first gas barrier layer is determined by the following X-ray photoelectron spectroscopy. taking measurement.
  • PHI Quantera SXM manufactured by ULVAC-PHI X-ray source: AlK ⁇ X-ray beam diameter: 100 ⁇ m Electric power value: 25W Voltage: 15kV Extraction angle: 45 ° Degree of vacuum: 5.0 ⁇ 10 ⁇ 8 Pa
  • the film density in the surface layer portion of the first gas barrier layer can be measured by the following method.
  • the film density can be calculated using an X-ray reflectivity method (XRR).
  • X-rays are totally reflected when they are incident on the thin film on the substrate at a very shallow angle.
  • the angle of incident X-rays exceeds the total reflection critical angle, X-rays enter the thin film and are divided into transmitted waves and reflected waves at the thin film surface and interface, and the reflected waves interfere.
  • the density of the film can be obtained. Note that the thickness of the thin film can also be obtained from measurement while changing the incident angle and analyzing the interference signal of the reflected wave accompanying the change in the optical path difference.
  • the film density can be measured by the following method.
  • the refractive index n of a substance with respect to X-rays and ⁇ of the real part of the refractive index n are expressed by the following equations 1 and 2.
  • the r e is the electron classical radius (2.818 ⁇ 10 -15 m)
  • N 0 is the Avogadro's number
  • a wavelength of ⁇ is X-ray
  • [rho is the density (g / cm 3)
  • Z i , M i , and x i represent the atomic number, atomic weight, and atomic ratio (molar ratio) of the i-th atom, respectively
  • f i ′ represents the atomic scattering factor (anomalous dispersion term) of the i-th atom.
  • Equation 3 the total reflection critical angle ⁇ c is given by Equation 3 when ⁇ related to absorption is ignored. Therefore, the density ⁇ can be obtained from Equation 4 from the relationship between Equation 2 and Equation 3.
  • ⁇ c is a value that can be obtained from the X-ray reflectivity
  • r e , N 0 , and ⁇ are constants
  • Z i , M i , and f i ′ are values specific to the constituent atoms.
  • x i atomic number ratio (molar ratio)
  • the film density in the surface layer portion of the first gas barrier layer is measured by the method described in Examples and is obtained using the above formula 4.
  • a mixed region of the silicon (Si) (M1) and the transition metal (M2) is provided between the first gas barrier layer and the second gas barrier layer according to the present invention.
  • Si silicon
  • M2 transition metal
  • the reason why the high gas barrier property can be obtained by laminating the first gas barrier layer and the second gas barrier layer using the specific metal species is considered as follows. .
  • the inventor has a specific composition having a composite composition of the silicon (Si) and the transition metal by forming a gas barrier layer containing the silicon (Si) and the transition metal in different layers. Region (hereinafter referred to as “mixed region” in this application), and when the mixed region has an oxygen deficient composition (a non-stoichiometric composition in which oxygen is deficient), the gas barrier properties of the entire gas barrier film Has been found to be significantly improved.
  • the bond between the silicon (Si) and the transition metal is more likely to occur than the bond between the silicon (Si) and the transition metal, and the mixed region is further defined as an oxygen deficient composition. This is presumably because the high density structure of the metal compound is formed in the mixed region, which contributed to the development of high gas barrier properties.
  • the gas barrier film of the present invention is formed by laminating the first gas barrier layer containing silicon (Si) and the second gas barrier layer containing a transition metal, thereby forming the silicon (Si) and the above-described gas barrier film.
  • a region having a composite composition of transition metals, that is, a “mixed region” in the present application is formed, and further, when the mixed region is an oxygen-deficient composition, the gas barrier property of the entire gas barrier film is remarkably improved. is there.
  • the mixed area can be confirmed by the following method.
  • the “mixed region” in the present invention is a region containing silicon (Si) (M1) and a transition metal (M2) in at least the thickness direction of the gas barrier layer, which will be described in detail later.
  • silicon, transition metal, and oxygen are preferably contained.
  • the mixed region preferably contains at least one of a mixture of an oxide of silicon and an oxide of a transition metal, or a composite oxide of silicon and a transition metal. It is a more preferable form that a complex oxide with a metal is contained.
  • Composite oxide refers to a compound (oxide) formed by chemically bonding the constituent components of the first gas barrier layer and the second gas barrier layer to each other.
  • it refers to a compound having a chemical structure in which a non-transition metal and a transition metal form a chemical bond directly or through an oxygen atom.
  • composite_body complex formed by the said structural component of the said layer A and the layer B mutually physical-bonding by intermolecular interaction etc. is also contained in the "composite oxide” concerning this invention.
  • the composition content and the layer thickness can be obtained by composition analysis by XPS analysis method described later.
  • the thickness of the mixed region when the thickness of the mixed region is 5 nm or more, it is determined as “mixed region”. From the viewpoint of gas barrier properties, there is no upper limit of the thickness of the mixed region, but from the viewpoint of optical properties, it is preferably in the range of 5 to 100 nm, more preferably in the range of 8 to 50 nm, and still more preferably Is in the range of 10 to 30 nm.
  • the gas barrier property of the gas barrier film of the present invention was measured by a method according to JIS K 7129-1992 when calculated with a laminate in which the gas barrier layer was formed on a base material. It is preferably a gas barrier film having a water vapor permeability of 1 ⁇ 10 ⁇ 2 (g / m 2 ⁇ 24 h) or less in an environment of 5 ° C. and 90 ⁇ 2% RH, and further, JIS K 7126-2006.
  • FIG. 1 is a sectional view showing the structure of the gas barrier film of the present invention.
  • a first gas barrier layer 102 and a second gas barrier layer 103 are laminated on a substrate 101, and a mixed region 104 is formed therebetween.
  • the stacking order of the first gas barrier layer and the second gas barrier layer is not particularly limited, and the second gas barrier layer may be disposed on the side in contact with the substrate.
  • a functional layer such as an undercoat layer (also referred to as a primer layer in the present invention) or a hard coat layer may be formed between the base material 101 and the first gas barrier layer 102, and the second layer On the gas barrier layer 103, an adhesion layer that improves adhesion with a quantum dot film described later may be formed.
  • a backcoat layer or the like may be formed on the surface of the substrate opposite to the side where the gas barrier layer is disposed.
  • Substrate is not particularly limited as long as it is a material other than the polysilazane compound and meets the purpose of constituting the gas barrier film.
  • polyimide polyamide, polyamideimide, polyphenylene ether, polyether ketone, polyether ether ketone, polyolefin, polyester, polycarbonate, polysulfone, polyethersulfone, polyphenylene sulfide, polyarylate, acrylic resin, cycloolefin polymer, aromatic System polymers and the like.
  • polyester, polyamide or cycloolefin polymer is preferable, and polyester or cycloolefin polymer is more preferable because of excellent transparency and versatility.
  • polyester examples include polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyethylene naphthalate, and polyarylate.
  • polyamide examples include wholly aromatic polyamide, nylon 6, nylon 66, nylon copolymer, and the like.
  • cycloolefin polymers include norbornene polymers, monocyclic olefin polymers, cyclic conjugated diene polymers, vinyl alicyclic hydrocarbon polymers, and hydrides thereof. Specific examples thereof include Apel (an ethylene-cycloolefin copolymer manufactured by Mitsui Chemicals), Arton (a norbornene polymer manufactured by JSR), Zeonoa (a norbornene polymer manufactured by Nippon Zeon), and the like. .
  • the thickness of the resin substrate is preferably about 5 to 500 ⁇ m, more preferably in the range of 10 to 250 ⁇ m.
  • the thickness of the substrate Is more preferably in the range of 10 to 125 ⁇ m.
  • the gas barrier film of the present invention is particularly useful as a substrate for a flexible electronic device.
  • the thickness of the substrate is particularly preferably 10 to 100 ⁇ m.
  • the substrate is preferably transparent. Since the substrate is transparent and the layer formed on the substrate is also transparent, a transparent gas barrier film can be obtained. If it is a transparent gas barrier film, a transparent substrate on the light extraction side of an organic EL element or the like can be obtained.
  • the first gas barrier layer contains at least silicon (Si), and the abundance of oxygen atoms, nitrogen atoms, and silicon atoms in the surface layer portion of the first gas barrier layer
  • the oxygen atom is present in an amount of 60 to 75%
  • the nitrogen atom is present in an amount of 0 to 10%
  • the silicon atom is present in an amount of 25 to 35%
  • the first The film density in the surface layer portion of the gas barrier layer is in the range of 2.4 to 4.0 g / cm 3 .
  • the abundance ratio of the oxygen atoms to the total abundance of oxygen atoms, nitrogen atoms and silicon atoms is preferably 63 to 70%, and the abundance ratio of the nitrogen atoms is preferably 0.1 to 6 %
  • the silicon atom content is preferably 29 to 32%, and the film density in the surface layer portion is in the range of 2.4 to 4.0 g / cm 3.
  • a gas barrier layer having excellent transparency can be obtained.
  • the first gas barrier layer according to the present invention contains at least silicon (Si), and ions are implanted into the layer containing the silicon (Si) to obtain a specific element composition and film density according to the present invention.
  • the first gas barrier layer is preferably a layer derived from a modified polysilazane.
  • polysilazane examples include perhydropolysilazane, organopolysilazane, and the like, but perhydropolysilazane is preferable because there are few residual organic substances.
  • the polysilazane used in the present invention is a polymer having a repeating unit containing a —Si—N— bond in the molecule. Specifically, the compound which has a repeating unit represented by Formula (1) is mentioned.
  • n represents an arbitrary natural number.
  • Rx, Ry, and Rz each independently represent a hydrogen atom, an unsubstituted or substituted alkyl group, an unsubstituted or substituted cycloalkyl group, an unsubstituted or substituted alkenyl group, unsubstituted or substituted Represents a non-hydrolyzable group such as an aryl group having a group or an alkylsilyl group;
  • alkyl group of the unsubstituted or substituted alkyl group examples include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, a sec-butyl group, a t-butyl group, Examples thereof include alkyl groups having 1 to 10 carbon atoms such as n-pentyl group, isopentyl group, neopentyl group, n-hexyl group, n-heptyl group and n-octyl group.
  • Examples of the unsubstituted or substituted cycloalkyl group include cycloalkyl groups having 3 to 10 carbon atoms such as a cyclobutyl group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, and a cycloheptyl group.
  • alkenyl group of an unsubstituted or substituted alkenyl group examples include, for example, a vinyl group, 1-propenyl group, 2-propenyl group, 1-butenyl group, 2-butenyl group, 3-butenyl group and the like having 2 to 2 carbon atoms. 10 alkenyl groups are mentioned.
  • substituents for the alkyl group, cycloalkyl group and alkenyl group include halogen atoms such as fluorine atom, chlorine atom, bromine atom and iodine atom; hydroxyl group; thiol group; epoxy group; glycidoxy group; (meth) acryloyloxy group
  • halogen atoms such as fluorine atom, chlorine atom, bromine atom and iodine atom
  • hydroxyl group such as hydroxyl group; thiol group; epoxy group; glycidoxy group; (meth) acryloyloxy group
  • An unsubstituted or substituted aryl group such as a phenyl group, a 4-methylphenyl group, and a 4-chlorophenyl group;
  • aryl group of the unsubstituted or substituted aryl group examples include aryl groups having 6 to 10 carbon atoms such as a phenyl group, a 1-naphthyl group, and a 2-naphthyl group.
  • substituent of the aryl group examples include halogen atoms such as fluorine atom, chlorine atom, bromine atom and iodine atom; alkyl groups having 1 to 6 carbon atoms such as methyl group and ethyl group; carbon numbers such as methoxy group and ethoxy group 1-6 alkoxy groups; nitro groups; cyano groups; hydroxyl groups; thiol groups; epoxy groups; glycidoxy groups; (meth) acryloyloxy groups; unsubstituted phenyl groups, 4-methylphenyl groups, 4-chlorophenyl groups, etc.
  • alkylsilyl group examples include trimethylsilyl group, triethylsilyl group, triisopropylsilyl group, tri-t-butylsilyl group, methyldiethylsilyl group, dimethylsilyl group, diethylsilyl group, methylsilyl group, and ethylsilyl group.
  • Rx, Ry, and Rz a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, or a phenyl group is preferable, and a hydrogen atom is particularly preferable.
  • Examples of the polysilazane compound having a repeating unit represented by the formula (1) include inorganic polysilazanes in which Rx, Ry, and Rz are all hydrogen atoms, and organic polysilazanes in which at least one of Rx, Ry, and Rz is not a hydrogen atom. There may be.
  • inorganic polysilazane As inorganic polysilazane, the following (Wherein, a represents an arbitrary natural number) has a linear structure having a repeating unit represented by the formula, has a molecular weight of 690 to 2000, and 3 to 10 SiH 3 groups in one molecule.
  • Perhydropolysilazane Japanese Examined Patent Publication No. 63-16325 having the formula (A) [Wherein, b and c represent an arbitrary natural number, and Y 1 represents a hydrogen atom or a formula (B) (Wherein d represents an arbitrary natural number, * represents a bonding position, and Y 2 represents a hydrogen atom or a group represented by the formula (B)).
  • the organic polysilazane can be produced by a conventionally known method. For example, it can be obtained by reacting ammonia or a primary amine with a reaction product of an unsubstituted or substituted halogenosilane compound represented by the following formula (2) and a secondary amine.
  • m represents 2 or 3
  • X represents a halogen atom
  • R 1 represents any one of the substituents of Rx, Ry, Rz, Rx ′, Ry ′, and Rz ′ described above. .
  • the secondary amine, ammonia, and primary amine to be used may be appropriately selected according to the structure of the target polysilazane compound.
  • a modified polysilazane compound can also be used as the polysilazane compound.
  • modified polysilazane examples include, for example, a polymetallosilazane containing a metal atom (the metal atom may be cross-linked), and repeating units of [(SiH 2 ) g (NH) h)] and [(SiH 2 IO] (wherein g, h and i are each independently 1, 2 or 3), polysiloxazan represented by JP-A-62-195024, and boron compound in polysilazane.
  • a polyborosilazane produced by reaction Japanese Patent Laid-Open No.
  • a polymetallosilazane produced by reacting polysilazane and a metal alkoxide Japanese Patent Laid-Open No. 63-81122
  • an inorganic silazane high polymer Modified polysilazanes (JP-A-1-138108, etc.), copolymerized silazanes in which organic components are introduced into polysilazane (JP-A-2-175726, etc.)
  • Low temperature ceramicized polysilazane Japanese Patent Laid-Open No.
  • JP-A-6-299118 metal carboxylate-added polysilazane
  • a polysilazane composition obtained by adding amines and / or acids to the above polysilazane or a modified product thereof Japanese Patent Laid-Open No. 9-31333
  • perhydropolysilazane with alcohol such as methanol or hexamethyldisilazane at the terminal N atom
  • modified polysilazanes obtained by addition JP-A-5-345826, JP-A-4-63833
  • the polysilazane compound used in the present invention is preferably an inorganic polysilazane in which Rx, Ry, and Rz are all hydrogen atoms, and an organic polysilazane in which at least one of Rx, Ry, and Rz is not a hydrogen atom, and is readily available and excellent. From the viewpoint of forming an injection layer having gas barrier properties, inorganic polysilazane is more preferable.
  • the number average molecular weight of the polysilazane compound to be used is not particularly limited, but is preferably 100 to 50,000. Furthermore, in the present invention, as the polysilazane compound, a commercially available product as a glass coating material or the like can be used as it is.
  • the layer containing the polysilazane compound may contain other components in addition to the polysilazane compound as long as the object of the present invention is not impaired. Examples of other components include curing agents, other polymers, anti-aging agents, light stabilizers, and flame retardants.
  • the content of the polysilazane compound in the layer containing the polysilazane compound is preferably 50% by mass or more and more preferably 70% by mass or more from the viewpoint of forming an ion-implanted layer having excellent gas barrier properties. preferable.
  • the method for forming a layer containing a polysilazane compound is not particularly limited.
  • a layer forming solution containing at least one polysilazane compound, and optionally other components, a solvent, and the like is placed on a suitable substrate layer.
  • coating to and forming the coating film obtained by drying moderately is mentioned.
  • the solvent for preparing the first gas barrier layer forming coating solution is not particularly limited as long as it can dissolve polysilazane, but water and reactive groups (for example, hydroxy groups) that easily react with polysilazane. Or an amine group) and an inert organic solvent with respect to polysilazane is preferred, and an aprotic organic solvent is more preferred.
  • the solvent is an aprotic solvent; for example, carbon such as aliphatic hydrocarbon, alicyclic hydrocarbon, aromatic hydrocarbon such as pentane, hexane, cyclohexane, toluene, xylene, solvesso, terpene, etc.
  • Hydrogen solvents Halogen hydrocarbon solvents such as methylene chloride and trichloroethane; Esters such as ethyl acetate and butyl acetate; Ketones such as acetone and methyl ethyl ketone; Aliphatic ethers such as dibutyl ether, dioxane and tetrahydrofuran; Alicyclic ethers and the like Ethers: Examples include tetrahydrofuran, dibutyl ether, mono- and polyalkylene glycol dialkyl ethers (diglymes), and the like.
  • the solvent is selected according to purposes such as the solubility of the silicon compound and the evaporation rate of the solvent, and may be used alone or in the form of a mixture of two or more.
  • the concentration of polysilazane in the first gas barrier layer forming coating solution is not particularly limited, and varies depending on the film thickness of the first gas barrier layer and the pot life of the coating solution, but is preferably 1 to 80% by mass or more.
  • the amount is preferably 5 to 50% by mass, more preferably 10 to 40% by mass.
  • the first gas barrier layer forming coating solution preferably contains a catalyst in order to promote reforming.
  • a basic catalyst is preferable, and in particular, N, N-diethylethanolamine, N, N-dimethylethanolamine, triethanolamine, triethylamine, 3-morpholinopropylamine, N, N, Amine catalysts such as N ', N'-tetramethyl-1,3-diaminopropane, N, N, N', N'-tetramethyl-1,6-diaminohexane, Pt compounds such as Pt acetylacetonate, propion Examples thereof include metal catalysts such as Pd compounds such as acid Pd, Rh compounds such as Rh acetylacetonate, and N-heterocyclic compounds.
  • the concentration of the catalyst added at this time is preferably in the range of 0.1 to 10% by mass, more preferably 0.5 to 7% by mass, based on the silicon compound. By setting the amount of the catalyst to be in this range, it is possible to avoid excessive silanol formation due to rapid progress of the reaction, decrease in film density, increase in film defects, and the like.
  • the following additives can be used in the first gas barrier layer forming coating solution as necessary.
  • cellulose ethers, cellulose esters for example, ethyl cellulose, nitrocellulose, cellulose acetate, cellulose acetobutyrate, etc.
  • natural resins for example, rubber, rosin resin, etc., synthetic resins
  • Aminoplasts especially urea resins, melamine formaldehyde resins, alkyd resins, acrylic resins, polyesters or modified polyesters, epoxides, polyisocyanates or blocked polyisocyanates, polysiloxanes, and the like.
  • the coating apparatus known apparatuses such as a spin coater, a knife coater, and a gravure coater can be used. It is preferable to heat the coating film in order to dry the obtained coating film and improve the gas barrier property of the molded body. Heating is performed at 80 to 150 ° C. for several tens of seconds to several tens of minutes.
  • the layer containing a polysilazane compound is formed by bringing a plasma polymerizable silazane compound gas such as dimethyldisilazane, tetramethyldisilazane, hexamethyldisilazane, etc. into contact with a plastic molded body and subjecting it to a plasma polymerization treatment. (Japanese Patent Laid-Open No. 9-143289).
  • the thickness of the layer containing the polysilazane compound to be formed is not particularly limited, but is usually 20 nm to 100 ⁇ m, preferably 30 to 500 nm, more preferably 40 to 200 nm. In the present invention, a gas barrier film having sufficient gas barrier performance can be obtained even if the layer containing the polysilazane compound is nano-order.
  • the first gas barrier layer according to the present invention further contains a metal M other than silicon (Si), and is preferably 0.05 to 10 mol% with respect to 100 mol% of silicon (Si). Preferably, it is in the range of 0.5 to 5 mol%.
  • N contained in the polysilazane is replaced with O during coating and drying, and the energy of the modification treatment after coating is increased. Even under low conditions, the reforming can be carried out efficiently and changed to a stable composition.
  • metal elements include aluminum (Al), titanium (Ti), zirconium (Zr), zinc (Zn), gallium (Ga), indium (In), chromium (Cr), iron (Fe), magnesium (Mg ), Tin (Sn), nickel (Ni), palladium (Pd), lead (Pb), manganese (Mn), lithium (Li), germanium (Ge), copper (Cu), sodium (Na), potassium (K ), Calcium (Ca), cobalt (Co), boron (B), beryllium (Be), strontium (Sr), barium (Ba), radium (Ra), thallium (Tl) and the like.
  • Al, B, Ti and Zr are preferable, and among them, an organometallic compound containing Al is preferable.
  • Examples of the aluminum compound applicable to the present invention include aluminum isopoloxide, aluminum-sec-butyrate, titanium isopropoxide, aluminum triethylate, aluminum triisopropylate, aluminum tritert-butylate, aluminum tri-n- Examples include butyrate, aluminum tri-sec-butylate, aluminum ethyl acetoacetate / diisopropylate, acetoalkoxyaluminum diisopropylate, aluminum diisopropylate monoaluminum-t-butylate, aluminum trisethylacetoacetate, aluminum oxide isopropoxide trimer, etc. be able to.
  • Specific commercial products include, for example, AMD (aluminum diisopropylate monosec-butyrate), ASBD (aluminum secondary butyrate), ALCH (aluminum ethyl acetoacetate / diisopropylate), ALCH-TR (aluminum trisethyl acetoate).
  • the temperature is preferably raised to 30 to 100 ° C. and maintained for 1 minute to 24 hours with stirring.
  • the modification treatment refers to a reaction (ceramic conversion) in which part or all of polysilazane is converted into silicon oxide or silicon oxynitride, and the gas barrier film of the present invention exhibits gas barrier properties as a whole.
  • this modification treatment is preferably performed by ion implantation (ion implantation method). As long as ion implantation is performed, other conventionally known modification treatments may be used in combination.
  • Examples of such conventionally known reforming treatment include, for example, irradiation with active energy rays (for example, vacuum ultraviolet rays), for example, paragraphs “0055” to “0091” of JP2012-086394A, and JP2012-2012.
  • active energy rays for example, vacuum ultraviolet rays
  • JP2012-2012 Examples of such conventionally known reforming treatment include, for example, irradiation with active energy rays (for example, vacuum ultraviolet rays), for example, paragraphs “0055” to “0091” of JP2012-086394A, and JP2012-2012.
  • active energy rays for example, vacuum ultraviolet rays
  • rare gases such as argon, helium, neon, krypton, xenon, fluorocarbon, hydrogen, nitrogen, oxygen, carbon dioxide, chlorine, fluorine, sulfur Gas
  • Alkane gases such as methane, ethane, propane, butane, pentane and hexane
  • Alkene gases such as ethylene, propylene, butene and pentene
  • Alkadiene gases such as pentadiene and butadiene
  • Alkynes such as acetylene and methylacetylene Gases
  • aromatic hydrocarbon gases such as benzene, toluene, xylene, indene, naphthalene, phenanthrene
  • cycloalkane gases such as cyclopropane and cyclohexane
  • cycloalkene gases such as cyclopentene and cyclohexene
  • hydrogen, nitrogen, oxygen, argon, helium, neon, xenon, krypton, methane, ethylene, and acetylene can be obtained because a first gas barrier layer that can be more easily injected and is superior in gas barrier properties can be obtained. It is preferable to implant at least one ion selected from the group consisting of, and more preferable to implant nitrogen or oxygen ions.
  • gas barrier properties and device suitability can be improved through a mechanism in which covalent bonds are recombined by implanting nitrogen or oxygen ions.
  • the ion implantation amount may be appropriately determined in accordance with the performance required for the first gas barrier layer obtained by modifying the polysilazane-containing coating solution (necessary gas barrier properties, etc.).
  • the method for implanting ions is not particularly limited, and a known method can be employed.
  • a method of irradiating ions accelerated by an electric field (ion beam), a method of injecting ions in plasma, and the like can be given.
  • the latter method of implanting ions in plasma hereinafter referred to as “plasma ion implantation method” is preferable because gas barrier performance can be easily obtained.
  • the plasma ion implantation method is a method of injecting ions in plasma into the coating layer by applying a negative high voltage pulse to the coating layer of the polysilazane-containing coating solution exposed to the plasma.
  • the plasma ion implantation method (A) a method of injecting ions present in plasma generated by using an external electric field into a coating layer of a polysilazane-containing coating liquid by applying a negative high voltage pulse. Or (B) a coating film of the polysilazane-containing coating liquid that is generated by only the electric field generated by the negative high-voltage pulse applied to the coating film layer of the polysilazane-containing coating liquid without using an external electric field.
  • the method of injecting into the layer is preferred.
  • the pressure during ion implantation is preferably 1 Pa or less, and more preferably 0.01 to 1 Pa.
  • the pressure during plasma ion implantation is in such a range, ion implantation can be performed easily and efficiently uniformly, and the first gas barrier layer having excellent gas barrier properties can be efficiently formed.
  • the method (B) does not require a high degree of vacuum, the processing operation is simple, and the processing time can be greatly shortened. Moreover, it can process uniformly over the whole coating-film layer, and the ion in plasma can be continuously inject
  • RF radio frequency
  • the pulse width when applying a negative high voltage pulse that is, when implanting ions is preferably 1 to 10 ⁇ sec.
  • the pulse width is in such a range, a transparent and uniform ion implantation layer can be formed more easily and efficiently.
  • the applied voltage when generating plasma is preferably -50 to -1 kV, more preferably -30 to -1 kV, and particularly preferably -20 to -5 kV.
  • the ion implantation amount dose amount
  • a plasma ion implanter is used to inject ions in the plasma into the coating layer.
  • a plasma ion implantation apparatus (a) high-frequency power is applied to a feedthrough that applies a negative high-voltage pulse to a polysilazane-containing coating layer (hereinafter also referred to as “ion-implanted layer”).
  • ion-implanted layer a polysilazane-containing coating layer
  • An apparatus for surrounding the layer to be ion-implanted in a uniform manner with plasma uniformly, attracting, injecting, colliding and depositing ions in the plasma Japanese Patent Laid-Open No.
  • the plasma ion implantation apparatus (c) or (d) because the processing operation is simple, the processing time can be greatly shortened, and it is suitable for continuous use. It is preferable to use a plasma ion implantation apparatus described in International Publication No. 2010/107018.
  • the ion concentration to be implanted is usually 1 ⁇ 10 15 ions / cm 2 or more, preferably 1 ⁇ 10 16 ions / cm 2 or more, more preferably 1 ⁇ 10 16 to 1 ⁇ 10 18 ions / cm 2 .
  • the implanted ion concentration is too high, the surface of the polymer film is only carbonized black, and when it is too low, the formation of the ion implanted layer does not proceed, and the gas barrier property and the like may be lowered.
  • the progress of the ion implantation layer formation can be confirmed by visual observation because the surface of the polymer film has a metallic gloss peculiar to amorphous.
  • the thickness of the ion-implanted portion in the coating layer can be controlled by the injection conditions such as the applied voltage and the ion implantation time, and may be determined as appropriate according to the performance required of the gas barrier film. Usually, it is 0.1 to 1000 nm.
  • the ion implantation can be confirmed by performing an elemental analysis measurement at a certain depth from the surface using X-ray photoelectron spectroscopy (XPS).
  • FIG. 2 is a diagram showing an outline of a continuous plasma ion implantation apparatus including the plasma ion implantation apparatus of (c).
  • 1a is a long film-like molded product (hereinafter referred to as "film") having a layer containing polysilazane on its surface
  • 11a is a chamber
  • 20a is a turbo molecular pump
  • 3a is before ion implantation.
  • FIG. 5a is a winding roll for winding the ion-implanted film 1b into a roll shape
  • 2a is a high-voltage applied rotation can
  • 6a is a film feeding roll
  • 10a is a gas inlet
  • 7a is
  • a high voltage pulse power source 4 is an electrode for plasma discharge (external electric field).
  • FIG. 3 is a perspective view of the high-voltage applying rotation can 2a
  • 15 is a high-voltage introduction terminal (feedthrough).
  • the long film 1a having a layer containing polysilazane to be used on the surface portion is a film in which a layer containing polysilazane is formed on a base material layer.
  • the film 1a is transported in the chamber 11a from the unwinding roll 3a in the direction indicated by the arrow X in FIG. It is wound up on the take-up roll 5a.
  • the film 1a is transported by rotating the high voltage application rotating can 2a at a constant speed. ing.
  • the rotation of the high voltage application rotation can 2a is performed by rotating the central shaft 13 of the high voltage introduction terminal 15 by a motor.
  • the high voltage introduction terminal 15 and the plurality of delivery rolls 6a with which the film 1a comes into contact are made of an insulator, for example, formed by coating the surface of alumina with a resin such as polytetrafluoroethylene.
  • the high voltage application rotation can 2a is made of a conductor, and can be formed of stainless steel, for example.
  • the conveyance speed of the film 1a can be set as appropriate.
  • the film 1a is conveyed from the unwinding roll 3a and is ion-implanted into the surface portion (layer containing polysilazane) until the film 1a is wound on the winding roll 5a, so that a desired ion-implanted layer is formed.
  • the film winding speed (conveyance speed) is usually 0.1 to 3 m / min, preferably 0.2 to 2.5 m / min, although it depends on the applied voltage and the scale of the apparatus.
  • the chamber 11a is evacuated by a turbo molecular pump 20a connected to a rotary pump to reduce the pressure.
  • the degree of reduced pressure is usually in the range of 1 ⁇ 10 ⁇ 4 to 1 Pa, preferably 1 ⁇ 10 ⁇ 3 to 1 ⁇ 10 ⁇ 2 Pa.
  • a gas for ion implantation such as nitrogen (hereinafter sometimes referred to as “ion implantation gas”) is introduced into the chamber 11a from the gas inlet 10a, and the reduced pressure ion implantation gas is introduced into the chamber 11a. Atmosphere.
  • the ion implantation gas is also a plasma generation gas.
  • plasma is generated by the plasma discharge electrode 4 (external electric field).
  • a method for generating plasma a known method using a high-frequency power source such as a microwave or RF may be used.
  • the negative high voltage pulse 9a is applied by the high voltage pulse power source 7a connected to the high voltage application rotation can 2a via the high voltage introduction terminal 15.
  • a negative high voltage pulse is applied to the high voltage application rotation can 2a, ions in the plasma are induced and injected into the surface of the film around the high voltage application rotation can 2a (arrow Y in FIG. 2).
  • a film-like molded body 1b is obtained.
  • the pressure at the time of ion implantation (the pressure of the plasma gas in the chamber 11a) is preferably 0.01 to 5 Pa, and the pulse width at the time of ion implantation is 1 to 10 ⁇ sec.
  • the applied voltage when a negative high voltage is applied to the high voltage applying rotation can 2a is preferably ⁇ 50 to ⁇ 1 kV.
  • the apparatus shown in FIG. 4 includes a plasma ion implantation apparatus.
  • This plasma ion implantation apparatus generates plasma only by an electric field by a high voltage pulse applied without using an external electric field (that is, plasma discharge electrode 4 in FIG. 2).
  • the film (film-like molded product) 1c is transferred from the unwinding roll 3b by rotating the high voltage application rotating can 2b in the same manner as the apparatus of FIG. It is conveyed in the direction of the middle arrow X and is taken up by the take-up roll 5b.
  • ion implantation into the surface portion of the polysilazane-containing layer of the film is performed as follows. First, similarly to the plasma ion implantation apparatus shown in FIG. 2, the film 1c is placed in the chamber 11b, and the inside of the chamber 11b is evacuated by the turbo molecular pump 20b connected to the rotary pump to reduce the pressure. Thereto, an ion implantation gas such as nitrogen is introduced into the chamber 11b from the gas introduction port 10b, and the inside of the chamber 11b is made a reduced pressure ion implantation gas atmosphere.
  • the pressure at the time of ion implantation (the pressure of the plasma gas in the chamber 11b) is 10 Pa or less, preferably 0.01 to 5 Pa, more preferably 0.01 to 1 Pa.
  • the high voltage pulse power supply 7b connected to the high voltage application rotation can 2b through the high voltage introduction terminal (not shown) is conveyed while the film 1c is conveyed in the direction X in FIG. Apply 9b.
  • the applied voltage when applying a negative high voltage to the high-voltage applying rotation can 2b, the pulse width, and the pressure during ion implantation are the same as those in the continuous plasma ion implantation apparatus shown in FIG.
  • the plasma generating means for generating plasma is also used by the high voltage pulse power source, no special other means such as a high frequency power source such as RF or microwave is required.
  • a negative high voltage pulse plasma is generated, ions in the plasma are implanted into the surface portion of the film containing the polysilazane compound, and an ion implantation layer is continuously formed to form the surface portion of the film.
  • a gas barrier film having a gas barrier layer on which an ion implantation layer is formed can be mass-produced.
  • the first gas barrier layer formed by the modification treatment is preferably subjected to a post-treatment after applying the coating liquid which is the previous stage or after the modification treatment, particularly after the modification treatment.
  • the post-treatment described here includes temperature treatment (heat treatment) at a temperature of 10 ° C. or more and less than 800 ° C., humidity treatment of 0% RH to 100% RH, or humidity treatment immersed in a water bath, and the treatment time is from 5 seconds. It is defined as a range selected from the 48-day range. Both temperature and humidity treatments may be performed, or only one of them may be performed. From the viewpoint of improving gas barrier properties and adhesion, temperature treatment is preferred.
  • any method such as a contact method such as placing on a hot plate or a non-contact method where the sample is left standing in an oven may be used in combination or a single method.
  • a contact method such as placing on a hot plate or a non-contact method where the sample is left standing in an oven
  • preferable conditions are a temperature of 30 to 300 ° C., a relative humidity of 30 to 85% RH, and a treatment time of 30 seconds to 100 hours.
  • the second gas barrier layer is a layer containing a transition metal belonging to Group 3 to Group 11 of the long-period periodic table.
  • the transition metal is a compound
  • the “transition metal compound” refers to a compound containing a transition metal, for example, a transition metal oxide.
  • the transition metal M2 of Group 3 to Group 11 of the long-period periodic table according to the present invention is not particularly limited, and any transition metal can be used alone or in combination.
  • the transition metal refers to a Group 3 element to a Group 11 element in the long-period periodic table, and the transition metal includes Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Pd, Ag, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Hf, Ta , W, Re, Os, Ir, Pt, and Au.
  • Nb, Ta, and V which are Group 5 elements, are considered to be easily bonded to silicon (M1) contained in the first gas barrier layer, based on various examination results. Can be used.
  • the transition metal (M2) contained in the second gas barrier layer is a Group 5 element (particularly Nb) and silicon (M1) is contained in the first gas barrier layer described above, Significant improvement in gas barrier properties is obtained. This is presumably because the bond between Si and the Group 5 element (particularly Nb) is particularly likely to occur. Furthermore, from the viewpoint of optical properties, the transition metal (M2) is particularly preferably Nb and Ta, which are compounds with good transparency.
  • the formation of the layer containing the transition metal (M2) oxide, which is the second gas barrier layer is not particularly limited.
  • a conventionally known vapor deposition method using an existing thin film deposition technique is used. Is preferable from the viewpoint of efficiently forming the mixed region.
  • the second gas barrier layer is not particularly limited, but is preferably formed by a vapor deposition method.
  • an inorganic material is sputtered (for example, magnetron cathode sputtering, flat magnetron sputtering, bipolar AC flat magnetron sputtering).
  • a layer may be formed by a chemical vapor deposition method such as a method (Cat-CVD), a capacitively coupled plasma CVD method (CCP-CVD), a photo CVD method, a plasma CVD method (PE-CVD), an epitaxial growth method or an atomic layer growth method. preferable.
  • a chemical vapor deposition method such as a method (Cat-CVD), a capacitively coupled plasma CVD method (CCP-CVD), a photo CVD method, a plasma CVD method (PE-CVD), an epitaxial growth method or an atomic layer growth method. preferable.
  • bipolar sputtering, magnetron sputtering, dual magnetron sputtering (DMS) using an intermediate frequency region, ion beam sputtering, ECR sputtering, or the like can be used alone or in combination of two or more.
  • the target application method is appropriately selected according to the target type, and either DC (direct current) sputtering or RF (high frequency) sputtering may be used.
  • a reactive sputtering method using a transition mode that is intermediate between the metal mode and the oxide mode can also be used.
  • a metal oxide film can be formed at a high film formation speed, which is preferable.
  • the inert gas used for the process gas He, Ne, Ar, Kr, Xe, or the like can be used, and Ar is preferably used.
  • Ar is preferably used.
  • oxygen, nitrogen, carbon dioxide, and carbon monoxide into the process gas it is possible to form a thin film such as a composite oxide of silicon (M1) and transition metal (M2), a nitride oxide, or an oxycarbide. it can.
  • film formation conditions in the sputtering method include applied power, discharge current, discharge voltage, time, and the like, which can be appropriately selected according to the sputtering apparatus, the material of the film, the layer thickness, and the like.
  • the thickness of the second gas barrier layer is preferably in the range of 2 to 50 nm, more preferably in the range of 4 to 25 nm, from the viewpoint of achieving both gas barrier properties and optical characteristics. More preferably, it is the range.
  • the second gas barrier layer may be composed of a composite oxide of silicon (M1) and the transition metal (M2) according to the present invention.
  • the gas barrier layer containing a composite oxide of silicon (M1) and the transition metal (M2) employs a co-evaporation method using silicon (M1) or a compound thereof and the transition metal (M2) or a compound thereof as a sputtering target. It can also be formed.
  • the film forming conditions for carrying out the co-evaporation method include the ratio of silicon (M1) and transition metal (M2) to oxygen in the film forming raw material, the ratio of inert gas to reactive gas during film formation, Examples include one or more conditions selected from the group consisting of the gas supply amount during film formation, the degree of vacuum during film formation, and the power during film formation.
  • These film formation conditions preferably By adjusting (oxygen partial pressure), a thin film having a composition having an oxygen deficient composition can be formed. That is, by forming the gas barrier layer using the co-evaporation method as described above, almost all regions in the thickness direction of the formed gas barrier layer can be mixed regions.
  • a desired gas barrier property can be realized by an extremely simple operation of controlling the thickness of the mixed region.
  • what is necessary is just to adjust the film-forming time at the time of implementing a co-evaporation method, for example, in order to control the thickness of a mixing area
  • a method for producing a sputtering target and a method for producing a thin film made of a composite oxide using these sputtering targets are disclosed in, for example, JP 2000-160331 A and JP 2004-2004 A. Descriptions such as 068109 and JP2013-043761A can be referred to as appropriate.
  • a mixed region of the silicon (Si) and the transition metal is provided between the first gas barrier layer and the second gas barrier layer according to the present invention. From the viewpoint of remarkably improving the gas barrier property, it is preferable. Further, when the region has an oxygen deficient composition, the gas barrier property is remarkably improved.
  • the mixed region according to the present invention is a region containing a transition metal (M2) selected from silicon (M1) and a Group 3 to Group 11 metal, wherein the transition metal (Si) (M1)
  • M2 transition metal
  • Si transition metal
  • the mixed region may be formed as a plurality of regions having different chemical compositions of the constituent components, or may be formed as a region in which the chemical compositions of the constituent components are continuously changed. .
  • the region other than the mixed region of the gas barrier layer may be a region of silicon (M1) oxide, nitride, oxynitride, oxycarbide, or the like, or a transition metal (M2) oxide, nitridation. It may be a region such as a product, an oxynitride, an oxycarbide.
  • the composition of at least a part of the mixed region is preferably a non-stoichiometric composition in which oxygen is deficient.
  • the oxygen deficient composition is defined by the following relational expression (2) when at least a part of the composition of the mixed region is expressed by the following chemical composition formula (1). It is defined as satisfying the condition.
  • the oxygen deficiency index indicating the degree of oxygen deficiency in the mixed region
  • the minimum value obtained by calculating (2y + 3z) / (a + bx) in the mixed region is used.
  • the mixed region according to the present invention is a region containing silicon (M1) and a transition metal M2 at least in the thickness direction, and the value of the atomic ratio of the transition metal (M2) to the silicon (M1) (M2 / M1) has a region in the range of 0.02 to 49 continuously in the thickness direction of 5 nm or more, and the composition of the mixed region is represented by the following chemical composition formula (1) At least a part of the mixed region satisfies the following relational expression (2).
  • the mixed region is further defined as an oxygen deficient composition.
  • a high-density structure of the metal compound is formed in the mixed region and contributes to high gas barrier properties.
  • composition represented by the chemical composition formula (1) is simply referred to as the composition of the composite region.
  • the composition in the composite region of silicon (M1) and transition metal (M2) according to the present invention is represented by (M1) (M2) x O y N z .
  • the composition of the composite region may partially include a nitride structure, and it is more preferable to include a nitride structure from the viewpoint of gas barrier properties.
  • the maximum valence of silicon (M1) is a
  • the maximum valence of transition metal (M2) is b
  • the valence of O is 2
  • the valence of N is 3.
  • the composition of the composite region including a part of the nitride
  • (2y + 3z) / (a + bx) 1.0.
  • This formula means that the total number of bonds of silicon (M1) and transition metal (M2) is equal to the total number of bonds of O and N.
  • silicon (M1) and transition metal ( Both M2) are bonded to either O or N.
  • the maximum valence of each element depends on the abundance ratio of each element.
  • the composite valence calculated by weighted averaging is adopted as the values of a and b of the “maximum valence”.
  • the mixed region is a region where the value of x satisfies 0.02 ⁇ x ⁇ 49 (0 ⁇ y, 0 ⁇ z). This is because the mixed region is defined as a region where the value of the atomic ratio of transition metal (M2) / silicon (M1) is in the range of 0.02 to 49 and the thickness is 5 nm or more. This is the same definition as In this region, since both silicon (M1) and transition metal (M2) are involved in direct bonding between metals, a mixed region satisfying this condition exists in a thickness of a predetermined value or more (5 nm), It is thought to contribute to the improvement of gas barrier properties.
  • the mixed region has a region satisfying 0.1 ⁇ x ⁇ 10 by 5 nm or more.
  • the region satisfying 0.2 ⁇ x ⁇ 5 is more preferably included with a thickness of 5 nm or more, and the region satisfying 0.3 ⁇ x ⁇ 4 is included with a thickness of 5 nm or more. More preferably.
  • the thickness of the mixed region that provides good gas barrier properties is 5 nm or more as the sputtering thickness in terms of SiO 2 , and this thickness is preferably 8 nm or more, preferably 10 nm or more. More preferably, it is more preferably 20 nm or more.
  • the thickness of the mixed region is not particularly limited from the viewpoint of gas barrier properties, but is preferably 100 nm or less, more preferably 50 nm or less, and further preferably 30 nm or less from the viewpoint of optical characteristics. preferable.
  • a gas barrier layer having a mixed region having a specific structure as described above exhibits a very high gas barrier property that can be used as a gas barrier layer for an electronic device such as an organic EL element.
  • composition analysis by XPS and measurement of the thickness of the mixed region Regarding the mixed region of the gas barrier layer according to the present invention, the composition distribution in the first gas barrier layer and the second gas barrier layer, the thickness of each region, etc., X-ray photoelectric spectroscopy (X- ray Photoelectron Spectroscopy (abbreviation: XPS).
  • the element concentration distribution curve (hereinafter referred to as “depth profile”) in the thickness direction of the gas barrier layer according to the present invention specifically includes the element concentration of silicon (M1) and the transition metal (M2) (for example, niobium).
  • the surface of the gas barrier layer can be obtained by using X-ray photoelectron spectroscopy measurement and rare gas ion sputtering such as argon in combination with the element concentration of oxygen, oxygen (O), nitrogen (N), carbon (C), etc. Further, the surface composition analysis can be performed sequentially while exposing the interior.
  • a distribution curve obtained by such XPS depth profile measurement can be created, for example, with the vertical axis as the atomic ratio of each element (unit: atom%) and the horizontal axis as the etching time (sputtering time).
  • the etching time is generally correlated with the distance from the surface of the gas barrier layer in the thickness direction of the gas barrier layer in the layer thickness direction, As the “distance from the surface of the gas barrier layer in the 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.
  • etching rate is 0.05 nm / It is preferable to set to sec (SiO 2 thermal oxide film conversion value).
  • ⁇ Analyzer QUANTERA SXM manufactured by ULVAC-PHI
  • X-ray source Monochromatic Al-K ⁇ ⁇ Sputtering ion: Ar (2 keV)
  • Depth profile Measurement is repeated at a predetermined thickness interval with a SiO 2 equivalent sputtering thickness to obtain a depth profile in the depth direction. The thickness interval was 1 nm (data every 1 nm is obtained in the depth direction).
  • Quantification The background was determined by the Shirley method, and quantified using the relative sensitivity coefficient method from the obtained peak area.
  • Data processing uses MultiPak manufactured by ULVAC-PHI.
  • the analyzed elements are silicon (Si) (M1), transition metal M2, oxygen (O), nitrogen (N), and carbon (C).
  • composition ratio is calculated from the obtained data, and silicon (M1) and transition metal (M2) coexist, and the value of the atomic ratio of transition metal (M2) / silicon (M1) is 0.02
  • a range of ⁇ 49 is obtained, this is defined as a mixed region, and its thickness is obtained.
  • the thickness of the mixed region represents the sputter depth in XPS analysis in terms of SiO 2 .
  • the thickness of the mixed region is 5 nm or more, it is determined as “mixed region”.
  • FIG. 5 is a graph for explaining element profiles and mixed regions when the composition distribution of silicon and transition metals in the thickness direction of the gas barrier layer is analyzed by the XPS method.
  • transition metal (M2) transition metal
  • silicon (M1) silicon
  • O, N, and C the elemental analysis of transition metal (M2), silicon (M1), O, N, and C is performed in the depth direction from the surface of the gas barrier layer (the left end of the graph), and the horizontal axis represents the sputter depth. It is the graph which showed the content rate (atom%) of silicon (M1) and the transition metal (M2) on the vertical axis
  • a first gas barrier layer having an elemental composition mainly containing silicon (M1) as a metal is shown, and a transition metal (M2, for example, niobium) is mainly used as a metal on the left side in contact therewith.
  • a second gas barrier layer having an elemental composition is shown.
  • the mixed region is a region where the value of the atomic ratio of transition metal (M2) / silicon (M1) is indicated by an elemental composition within the range of 0.02 to 49, and a part of the first gas barrier layer It is a region that overlaps with a part of the second gas barrier layer and has a thickness of 5 nm or more.
  • the “main component” refers to a component having the maximum content as an atomic composition ratio.
  • metal main component refers to a metal component having the maximum content as an atomic composition ratio among the metal components in the constituent components.
  • the film forming raw material species polysilazane species and the like
  • the mixed region can be formed by adjusting one or more conditions selected from the group consisting of drying temperature / time, reforming method, and reforming conditions.
  • the ratio of the transition metal (M2) and oxygen in the deposition raw material, the inert gas and the reactive gas during the deposition Adjusting one or more conditions selected from the group consisting of the above ratio, the gas supply amount during film formation, the degree of vacuum during film formation, the magnetic force during film formation, and the power during film formation.
  • a mixed region can be formed.
  • the formation conditions of the method for forming the first gas barrier layer and the second gas barrier layer can be appropriately adjusted and controlled.
  • a desired thickness can be obtained by controlling the deposition time.
  • the co-sputtering method employed in the present invention includes, for example, a composite target composed of an alloy containing both silicon (M1) and transition metal (M2), and a composition of a composite region of silicon (M1) and transition metal (M2). It can be a single sputtering using a composite target as a sputtering target.
  • the co-sputtering method in the present invention is multi-source simultaneous sputtering using a plurality of sputtering targets including silicon (M1) alone or its oxide and transition metal (M2) alone or its oxide. Good.
  • a method for producing these sputtering targets and a method for producing a thin film having a composition of a composite region using these sputtering targets for example, JP 2000-160331 A, JP 2004-068109 A, and the like. Reference can be made to the descriptions in Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-047361.
  • the film forming conditions for carrying out the co-evaporation method include the ratio of the transition metal (M2) and oxygen in the film forming raw material, the ratio of the inert gas to the reactive gas during the film forming, and the film forming process.
  • One or two or more conditions selected from the group consisting of the gas supply amount, the degree of vacuum during film formation, and the power during film formation are exemplified, and these film formation conditions (preferably oxygen content)
  • these film formation conditions preferably oxygen content
  • a desired gas barrier property can be realized by an extremely simple operation of controlling the thickness of the mixed region.
  • what is necessary is just to adjust the film-forming time at the time of implementing a co-evaporation method, for example, in order to control the thickness of a mixing area
  • Primer layer plays a role of enhancing interlayer adhesion between the substrate and the ion-implanted layer or a layer containing a polysilazane compound. By providing the primer layer, it is possible to obtain a gas barrier film that is extremely excellent in interlayer adhesion and surface smoothness.
  • the material constituting the primer layer is not particularly limited, and known materials can be used.
  • a photopolymerizable composition comprising a silicon-containing compound; a photopolymerizable compound comprising a photopolymerizable monomer and / or a photopolymerizable prepolymer, and a polymerization initiator that generates radicals at least in the visible light region; Resin, polyurethane resin (especially two-part curable resin of polyacryl polyol, polyester polyol, polyether polyol, etc.
  • acrylic resin polycarbonate resin
  • vinyl chloride / vinyl acetate copolymer vinyl chloride / vinyl acetate copolymer
  • polyvinyl butyral Resins such as resins and nitrocellulose resins
  • alkyl titanates alkyl titanates
  • ethyleneimines ethyleneimines
  • a primer layer forming solution obtained by dissolving or dispersing the material constituting the primer layer in an appropriate solvent is applied to one or both sides of the base material layer, and the obtained coating film is dried to obtain a desired layer. It can form by heating by.
  • a normal wet coating method can be used as a method for applying the primer layer forming solution to the base material layer. Examples include dipping method, roll coating, gravure coating, knife coating, air knife coating, roll knife coating, die coating, screen printing method, spray coating, gravure offset method and the like.
  • a conventionally known drying method such as hot air drying, hot roll drying, infrared irradiation or the like can be employed.
  • the thickness of the primer layer is usually 10 to 1000 nm.
  • ion implantation may be performed on the obtained primer layer by a method similar to the method of ion implantation in the ion implantation layer, and then the ion implantation layer may be formed.
  • ion implantation also on the primer layer, a more excellent gas barrier film can be obtained.
  • the material for forming the shock absorbing layer is not particularly limited.
  • an acrylic resin, a urethane resin, a silicone resin, an olefin resin, a rubber material, or the like can be used. .
  • acrylic resins, silicone resins, and rubber materials are preferable.
  • (meth) acrylic acid ester homopolymers, copolymers containing two or more (meth) acrylic acid ester units, and (meth) acrylic acid esters and other functional monomers are used as main components. What contains at least 1 sort (s) chosen from the copolymer with a monomer is mentioned.
  • “(Meth) acrylic acid” means acrylic acid or methacrylic acid (the same shall apply hereinafter).
  • As the (meth) acrylic acid ester (meth) acrylic acid having 1 to 20 carbon atoms in the ester portion is preferable, and it is easy to make the storage elastic modulus of the shock absorbing layer described later within a specific range.
  • a (meth) acrylic acid ester having an ester moiety having 4 to 10 carbon atoms is used.
  • Such (meth) acrylic acid esters include butyl (meth) acrylate, pentyl (meth) acrylate, hexyl (meth) acrylate, heptyl (meth) acrylate, octyl (meth) acrylate, (meth) Examples include 2-ethylhexyl acrylate, nonyl (meth) acrylate, decyl (meth) acrylate, and the like.
  • Functional monomers include hydroxyl group-containing monomers such as hydroxyethyl (meth) acrylate, amide group-containing monomers such as (meth) acrylamide, and carboxylic acid group-containing single monomers such as (meth) acrylic acid Examples include the body.
  • the (meth) acrylic acid ester (co) polymer can be obtained by a known polymerization method such as a solution polymerization method, an emulsion polymerization method, or a suspension polymerization method.
  • the (co) polymer means a homopolymer or a copolymer (hereinafter the same).
  • the (meth) acrylic acid ester (co) polymer may be mixed with a crosslinking agent to form a crosslinked body at least partially.
  • a crosslinking agent tolylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, etc. Or an isocyanate-based crosslinking agent such as adducts thereof; an epoxy-based crosslinking agent such as ethylene glycol glycidyl ether; an aziridine-based crosslinking agent such as hexa [1- (2-methyl) -aziridinyl] triphosphatriazine; an aluminum chelate; Chelating type crosslinking agents; and the like.
  • the amount of the crosslinking agent used is usually 0.01 to 10 parts by mass, preferably 0.05 to 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the solid content of the (meth) acrylic acid ester (co) polymer.
  • a crosslinking agent can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
  • silicone resin examples include those containing dimethylsiloxane as a main component.
  • rubber-based material examples include those mainly composed of isoprene rubber, styrene-butadiene rubber, polyisobutylene rubber, styrene-butadiene-styrene rubber and the like.
  • the impact absorbing layer may contain various additives such as an antioxidant, a tackifier, a plasticizer, an ultraviolet absorber, a colorant, and an antistatic agent.
  • various additives such as an antioxidant, a tackifier, a plasticizer, an ultraviolet absorber, a colorant, and an antistatic agent.
  • an adhesive such as an adhesive, a coating agent, a sealant and the like can be used, and in particular, an acrylic adhesive, a silicone adhesive, and a rubber adhesive. And the like are preferred.
  • a formation method of a shock absorption layer For example, the material which forms the said shock absorption layer similarly to the formation method of the layer containing the said polysilazane compound, and other components, such as a solvent, are included if desired. Examples include a method in which a shock absorbing layer forming solution is applied onto a layer to be laminated, and the resulting coating film is dried and heated, for example, as necessary.
  • a shock absorbing layer may be separately formed on the release substrate, and the obtained film may be transferred and stacked on the layer to be stacked.
  • the thickness of the shock absorbing layer is usually 1 to 100 ⁇ m, preferably 5 to 50 ⁇ m.
  • the storage elastic modulus at 25 ° C. of the shock absorbing layer is preferably 1 ⁇ 10 2 Pa or more and 1 ⁇ 10 9 Pa or less, more preferably 1 ⁇ 10 3 Pa or more and 1 ⁇ 10 7 Pa or less. More preferably, it is 1 ⁇ 10 4 Pa or more and 1 ⁇ 10 6 Pa or less.
  • the storage elastic modulus is measured at a frequency of 1 Hz by a torsional shear method using a dynamic viscoelasticity measuring apparatus.
  • the molded article of the present invention having an impact absorbing layer is excellent in impact absorbing performance and does not cause cracks or cracks in the inorganic compound layer even under impact. Therefore, there is no fear that the gas barrier property is lowered due to cracks or cracks in each layer.
  • Conductor layer examples of the material constituting the conductor layer include metals, alloys, metal oxides, electrically conductive compounds, and mixtures thereof. Specifically, tin oxide, antimony-doped tin oxide (ATO); fluorine-doped tin oxide (FTO), zinc oxide, indium oxide, indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO), etc. Metal such as gold, silver, chromium and nickel; mixtures of these metals and conductive metal oxides; inorganic conductive materials such as copper iodide and copper sulfide; organic conductive materials such as polyaniline, polythiophene and polypyrrole Material, etc.
  • the conductor layer may be a laminate in which a plurality of layers made of these materials are laminated.
  • the conductor layer may be transparent or non-transparent, but when the conductor layer is transparent, a laminate having excellent transparency can be obtained. From the viewpoint of transparency, a conductive metal oxide is preferable as a material for forming the conductor layer, and ITO is particularly preferable.
  • Examples of the method for forming the conductor layer include a vapor deposition method, a sputtering method, an ion plating method, a thermal CVD method, a plasma CVD method, and the like.
  • the sputtering method is preferable because the conductor layer can be easily formed.
  • the sputtering method introduces a discharge gas (such as argon) into a vacuum chamber, applies a high-frequency voltage or a direct current voltage between the target and the substrate to turn the discharge gas into plasma, and collides the plasma with the target material.
  • a discharge gas such as argon
  • This is a method of obtaining a thin film by skipping and attaching to a substrate.
  • a target made of a material for forming the conductor layer is used as the target.
  • the thickness of the conductor layer may be appropriately selected according to its use. Usually, it is 10 nm to 50 ⁇ m, preferably 20 nm to 20 ⁇ m.
  • the surface resistivity of the obtained conductor layer is usually 1000 ⁇ / ⁇ or less.
  • the formed conductor layer may be patterned as necessary. Examples of the patterning method include chemical etching by photolithography and the like, physical etching using a laser and the like, vacuum deposition method using a mask, sputtering method, lift-off method, printing method, and the like.
  • Adhesion layer On the gas barrier layer of the gas barrier film of the present invention, it is preferable to provide an adhesion layer for enhancing the adhesion with the QD-containing resin layer constituting the QD film described later.
  • adhesion layer it is preferable to form an adhesion layer containing an organosilicon compound having a polymerizable group, and the thickness of the adhesion layer is preferably 5 nm or less.
  • the organosilicon compound having a polymerizable group is not particularly limited, but is preferably a silane coupling agent such as a halogen-containing silane coupling agent (2-chloroethyltrimethoxysilane, 2-chloroethyl).
  • a silane coupling agent such as a halogen-containing silane coupling agent (2-chloroethyltrimethoxysilane, 2-chloroethyl).
  • silane coupling agents containing (meth) acryloyl groups are preferred.
  • Examples of the (meth) acryloyl group-containing silane coupling agent include 1,3-bis (acryloyloxymethyl) -1,1,3,3-tetramethyldisilazane, 1,3-bis (methacryloyloxymethyl) -1, 1,3,3-tetramethyldisilazane, 1,3-bis ( ⁇ -acryloyloxypropyl) -1,1,3,3-tetramethyldisilazane, 1,3-bis ( ⁇ -methacryloyloxypropyl)- 1,1,3,3-tetramethyldisilazane, acryloyloxymethylmethyltrisilazane, methacryloyloxymethylmethyltrisilazane, acryloyloxymethylmethyltetrasilazane, methacryloyloxymethylmethyltetrasilazane, acryloyloxymethylmethylpolysilazane, methacryloyloxymethyl Methyl policy Razan, 3-acryloy
  • Examples of commercially available (meth) acryloyl group-containing silane coupling agents include KBM-5103, KBM-502, KBM-503, KBE-502, KBE-503, and KR-513 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.). Can be mentioned.
  • One of these (meth) acryloyl group-containing silane coupling agents may be used alone, or two or more thereof may be used in combination.
  • the adhesion layer can be formed by applying a polymerizable composition.
  • a solution obtained by dissolving the (meth) acryloyl group-containing compound in an appropriate solvent is applied to the surface of the gas barrier layer and dried.
  • a method is illustrated.
  • a suitable photopolymerization initiator is added to the solution, and the coating obtained by applying the solution and drying is subjected to a light irradiation treatment, and a part of the (meth) acryloyl group-containing compound. May be polymerized to form a polymerizable polymer.
  • Arbitrary appropriate methods may be employ
  • the film can be formed by a vapor deposition method, and the vapor deposition method can be used by a known method.
  • the vapor deposition method is not particularly limited.
  • physical vapor deposition (PVD) methods such as sputtering, vapor deposition, ion plating, ion assisted vapor deposition, plasma CVD, ALD (Atomic Layer Deposition). ) Method and the like.
  • PVD physical vapor deposition
  • sputtering vapor deposition, ion plating, ion assisted vapor deposition, plasma CVD, ALD (Atomic Layer Deposition).
  • ALD Atomic Layer Deposition
  • the thickness of the adhesion layer is sufficient to exhibit an adhesion effect, and is preferably 5 nm or less from the viewpoint of thinning.
  • the thickness of the adhesion layer can be measured by a transmission electron microscope (TEM).
  • a surface treatment step between the gas barrier layer and the adhesion layer is added, and the surface treatment step is performed with the apparatus used for forming the gas barrier layer after forming the gas barrier layer. From the viewpoint of productivity.
  • a known method can be applied to the surface treatment step, and corona treatment, plasma treatment, sputtering treatment, flame treatment, and the like can be employed.
  • oxygen plasma treatment includes a resin base material and a gas barrier layer. Can be reduced, and can be carried out continuously with the apparatus used for forming the gas barrier layer, which is preferable in production.
  • the electronic device includes a liquid crystal display element (LCD), a solar cell (PV), a quantum dot-containing resin layer (also referred to as a quantum dot film or a quantum dot sheet), an organic electroluminescence element ( OLED), but is not limited to these.
  • the gas barrier film of this invention has the outstanding gas barrier property, it can be used suitably for a quantum dot containing resin film and an organic electroluminescent element (OLED).
  • QD Quantum Dot-Containing Resin Layer
  • resin which are main components of the quantum dot-containing resin layer, will be described.
  • Quantum dots semiconductor nanoparticles exhibiting a quantum confinement effect with a nanometer-sized semiconductor material are also referred to as “quantum dots”.
  • quantum dots Such a quantum dot is a small lump within about 10 and several nanometers in which several hundred to several thousand semiconductor atoms are gathered, but when absorbing energy from an excitation source and reaching an energy excited state, the energy of the quantum dot Releases energy corresponding to the band gap.
  • quantum dots have unique optical characteristics due to the quantum size effect. Specifically, (1) By controlling the size of the particles, various wavelengths and colors can be emitted. (2) The absorption band is wide and fine particles of various sizes can be obtained with a single wavelength of excitation light. It has the characteristics that it can emit light, (3) it has a symmetrical fluorescence spectrum, and (4) it has excellent durability and fading resistance compared to organic dyes.
  • the quantum dots contained in the quantum dot-containing resin layer may be known, and can be generated using any method known to those skilled in the art.
  • suitable QDs and methods for forming suitable QDs include US Pat. No. 6,225,198, US 2002/0066401, US Pat. No. 6,207,229, US Pat. No. 6,322,901. Description, US Pat. No. 6,949,206, US Pat. No. 7,572,393, US Pat. No. 7,267,865, US Pat. No. 7,374,807, US Patent Application No. 11/299299, and US Pat. No. 6,861,155 Can be mentioned.
  • Quantum dots are generated from any suitable material, preferably an inorganic material, and more preferably an inorganic conductor or semiconductor material.
  • suitable semiconductor materials include any type of semiconductor, including II-VI, III-V, IV-VI and IV semiconductors.
  • Suitable semiconductor materials include Si, Ge, Sn, Se, Te, B, C (including diamond), P, BN, BP, BAs, AlN, AlP, AlAs, AlSb, GaN, GaP, GaAs, GaSb. , InN, InP, InAs, InSb, AlN, AlP, AlAs, AlSb, GaN, GaP, GaAs, GaSb, ZnO, ZnS, ZnSe, ZnTe, CdS, CdSeZn, CdTe, HgS, HgSe, HgTe, BeS, BeSe , BeTe, MgS, MgSe, GeS, GeSe, GeTe, SnS, SnSe, SnTe, PbO, PbS, PbSe, PbTe, CuF, CuCl, CuBr, CuI, Si 3 N 4 , Ge 3 N 4 , Al 2 O 3 , (Al,
  • the following core / shell type quantum dots for example, CdSe / ZnS, InP / ZnS, PbSe / PbS, CdSe / CdS, CdTe / CdS, CdTe / ZnS, and the like can be preferably used.
  • Resin can be used for a quantum dot content resin layer as a binder holding a quantum dot.
  • resin can be used for a quantum dot content resin layer as a binder holding a quantum dot.
  • acrylic resins such as ketone imide, polyamide resin, fluororesin, nylon, and polymethyl methacrylate.
  • the quantum dot-containing resin layer preferably has a thickness in the range of 50 to 200 ⁇ m.
  • the optimum amount of quantum dots in the quantum dot-containing resin layer varies depending on the compound used, but is generally preferably in the range of 15 to 60% by volume.
  • Organic EL device includes, for example, an anode, a first organic functional layer group, a light emitting layer, a second organic functional layer group, and a cathode on the gas barrier layer according to the present invention. It is preferable that they are stacked.
  • the first organic functional layer group includes, for example, a hole injection layer, a hole transport layer, an electron blocking layer, and the like
  • the second organic functional layer group includes, for example, a hole blocking layer, an electric transport layer, and an electron injection layer. Etc.
  • Each of the first organic functional layer group and the second organic functional layer group may be composed of only one layer, or the first organic functional layer group and the second organic functional layer group may not be provided.
  • the organic EL element may have a non-ode / hole injection transport layer / light emitting layer / electron injection transport layer / cathode (ii) Anode / hole injection transport layer / light emitting layer / hole blocking layer / electron injection transport layer / cathode (iii) Anode / Hole injection / transport layer / electron blocking layer / light emitting layer / hole blocking layer / electron injection transport layer / cathode (iv) Anode / hole injection layer / hole transport layer / light emitting layer / electron transport layer / electron injection layer / Cathode (v) Anode / hole injection layer / hole transport layer / light emitting layer / hole blocking layer / electron transport layer / electron injection layer / cathode (vi) Anode / hole injection layer / hole transport layer / electron blocking Layer / light emitting layer / hole blocking layer / electron transporting layer / electron injecting layer / cathode Furthermore, the organic
  • the intermediate layer may be a charge generation layer or a multi-photon unit configuration.
  • organic EL elements applicable to the present invention, see, for example, JP2013-157A. No. 634, JP 2013-168552 A, JP 2013-177361 A, JP 2013-187411 A, JP 2013-191644 A, JP 2013-191804 A, JP 2013-225678 A.
  • the X-ray photoelectron spectrometer used, the film density measurement method by the X-ray reflectivity method, the plasma ion implantation apparatus, the measurement conditions, and the method are as follows.
  • the plasma ion implantation apparatus used is an apparatus for ion implantation using an external electric field.
  • Measuring device “PHI Quantera SXM” manufactured by ULVAC-PHI Co., Ltd.
  • X-ray source AlK ⁇ X-ray beam diameter: 100 ⁇ m
  • Electric power value 25W Voltage: 15kV
  • Extraction angle 45 °
  • Degree of vacuum 5.0 ⁇ 10 ⁇ 8 Pa
  • the film density in the surface layer portion of the gas barrier layer was calculated from the total reflection critical angle ⁇ c obtained by measuring the X-ray reflectivity under the following measurement conditions.
  • Measurement equipment and measurement conditions are as follows.
  • Measuring apparatus Sample horizontal X-ray diffractometer for thin film evaluation “SmartLab” manufactured by Rigaku Corporation Measuring conditions: X-ray source: Cu-K ⁇ 1 (wavelength: 1.54059 mm) Optical system: Parallel beam optical system Incident side slit system: Ge (220) 2 crystal, height limiting slit 5 mm, incident slit 0.05 mm Receiving side slit system; receiving slit 0.10mm, solar slit 5 ° Detector; Scintillation counter Tube voltage and tube current; 45kV-200mA Scanning axis; 2 ⁇ / ⁇ Scan mode; continuous scan scan range; 0.1 to 3.0 deg Scanning speed: 1 deg / min Sampling interval; 0.002 ° / step As the atomic ratio (xi), the ratio of oxygen atoms, nitrogen atoms and silicon atoms in the surface layer portion of the gas barrier layer obtained by X-ray photoelectron spectroscopy was used.
  • RF power source JEOL Ltd., model number “RF” 56000
  • High voltage pulse power supply “PV-3-HSHV-0835” manufactured by Kurita Manufacturing Co., Ltd.
  • a dibutyl ether solution containing 20% by mass of perhydropolysilazane manufactured by AZ Electronic Materials Co., Ltd., NN120-20
  • an amine catalyst N, N, N ′, N′-tetramethyl-1) , 6-diaminohexane (TMDAH)
  • TMDAH 6-diaminohexane
  • a coating solution was prepared by appropriately diluting with dibutyl ether to adjust the dry film thickness.
  • the coating solution was applied onto the substrate and heated at 120 ° C. for 1 minute to form a layer having a layer thickness of 60 nm containing perhydropolysilazane on the PET film to obtain a molded product.
  • argon (Ar) was plasma ion implanted into the surface of the layer containing perhydropolysilazane to form a first gas barrier layer.
  • Plasma generated gas Ar ⁇ Gas flow rate: 100sccm ⁇ Duty ratio: 0.5% ⁇ Repetition frequency: 1000Hz ⁇ Applied voltage: -10kV -RF power supply: frequency 13.56 MHz, applied power 1000 W -Chamber internal pressure: 0.2 Pa ⁇ Pulse width: 5 ⁇ sec ⁇ Processing time (ion implantation time): 5 minutes ⁇ Conveying speed: 0.2 m / min When the first gas barrier layer was formed, the abundance ratios of oxygen atoms, nitrogen atoms, and silicon atoms in the first gas barrier layer and the film density were measured.
  • a second gas barrier layer is laminated on the first gas barrier layer.
  • the second gas barrier layer was formed by sputtering, which is a vapor deposition method.
  • sputtering apparatus a magnetron sputtering apparatus (manufactured by Canon Anelva: model EB1100) was used.
  • the target the following target was used, and Ar and O 2 were used as process gases, and the film was formed by the DC method using a magnetron sputtering apparatus.
  • the sputtering power source power was 5.0 W / cm 2 unless otherwise specified, and the film forming pressure was 0.4 Pa. Further, the oxygen partial pressure was adjusted under each film forming condition. It should be noted that, after film formation using a glass substrate in advance, data on the layer thickness change with respect to the film formation time was obtained under each film formation condition, and after calculating the layer thickness formed per unit time, the set layer thickness The film formation time was set so that
  • T1 A commercially available oxygen-deficient niobium oxide target was used. The composition was Nb 12 O 29 .
  • T1-1 A film was formed by a DC method using T1 as a target.
  • the oxygen partial pressure was 12%.
  • the film formation time was set so that the layer thickness was 10 nm.
  • the gas barrier film No. 1 in which the first gas barrier layer and the second gas barrier layer are laminated. 1 was produced.
  • T2-1 T2 (commercially available metal Ta target) was used as a target, and a film was formed by a DC method.
  • the oxygen partial pressure was 20%.
  • the film formation time was set so that the layer thickness was 10 nm.
  • the gas barrier film No. 1 in which the first gas barrier layer and the second gas barrier layer described in Table 1 are laminated. 2 to No. 5 was produced.
  • composition distribution profile in the thickness direction of the gas barrier layer was measured by XPS analysis.
  • the XPS analysis conditions are as follows.
  • Quantification The background was determined by the Shirley method, and quantified using the relative sensitivity coefficient method from the obtained peak area.
  • MultiPak manufactured by ULVAC-PHI was used. The analyzed elements are Si, Nb, Ta, Al, O, N, and C.
  • the composition of the gas barrier layer can be represented by (Si) (Nb) xOyNz from the data obtained from the XPS composition analysis.
  • silicon and Nb which is a transition metal coexist in the interface region between the first layer and the second layer, and the atomic ratio of the transition metal Nb / Si
  • a region where the value x was in the range of 0.02 ⁇ x ⁇ 49 and was 5 nm or more continuously in the thickness direction was defined as a “mixed region”, and the presence or absence of the region was measured and listed in the table.
  • the Ca method evaluation sample (type evaluated by permeation concentration) prepared as described below was stored in an 85 ° C. and 85% RH environment, and the corrosion rate of Ca was observed at regular intervals. 1 hour, 5 hours, 10 hours, 20 hours, and thereafter, observation and transmission density measurement (average of 4 points) every 20 hours, and when the measured transmission density is less than 50% of the initial transmission density value Was used as an indicator of gas barrier properties.
  • the transmission density measured by storage for 500 hours was 50% or more of the initial value of transmission density, it was set to 500 hours or more.
  • thermosetting sheet adhesive epoxy resin
  • a thermosetting sheet adhesive epoxy resin
  • One side of a 50 mm ⁇ 50 mm non-alkali glass plate was UV cleaned.
  • Ca was vapor-deposited by the size of 20 mm x 20 mm through the mask in the center of the glass plate using the vacuum vapor deposition apparatus made from an EILS technology.
  • the thickness of Ca was 80 nm.
  • the Ca-deposited glass plate was taken out into the glove box, placed so that the sealing resin layer surface of the gas barrier film to which the sealing resin layer was bonded and the Ca deposition surface of the glass plate were in contact, and adhered by vacuum lamination. At this time, heating at 110 ° C. was performed. Further, the adhered sample was placed on a hot plate set at 110 ° C. with the glass plate facing down, and cured for 30 minutes to produce an evaluation cell.
  • the gas barrier film having the constitution of the present invention is a gas barrier film in which the gas barrier property is remarkably improved as compared with the comparative example.
  • the gas barrier film of the present invention has remarkably improved gas barrier properties, organic electroluminescence elements (OLEDs), quantum dot films (QD films), and liquid crystal display elements (LCDs) that require high gas barrier properties. It is suitable for electronic devices such as solar cells (PV).
  • OLEDs organic electroluminescence elements
  • QD films quantum dot films
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Abstract

本発明の課題は、ガスバリアー性が顕著に改善されたガスバリアーフィルム、その製造方法及びそれを用いた電子デバイスを提供することである。　本発明のガスバリアーフィルムは、基材上に少なくとも第１のガスバリアー層及び第２のガスバリアー層が積層されており、前記第１のガスバリアー層は、少なくともケイ素（Ｓｉ）を含有し、かつ当該第１のガスバリアー層の表層部における、酸素原子、窒素原子及びケイ素原子の存在量全体に対する、前記酸素原子の存在割合が６０～７５％、前記窒素原子の存在割合が０～１０％、前記ケイ素原子の存在割合が２５～３５％の範囲内であり、かつ、前記第１のガスバリアー層の表層部における膜密度が、２．４～４．０ｇ／ｃｍ３の範囲内であり、前記第２のガスバリアー層は、長周期型周期表の第３族～第１１族の遷移金属を含有する層であることを特徴とする。

Description

ガスバリアーフィルム、その製造方法及びそれを用いた電子デバイス
　本発明は、ガスバリアーフィルム、その製造方法及びそれを用いた電子デバイスに関する。より詳しくは、本発明は、ガスバリアー性が顕著に改善されたガスバリアーフィルム、その製造方法及びそれを用いた電子デバイスに関する。
　従来、食品、包装材料、医薬品などの分野で、水蒸気や酸素等のガスの透過を防ぐため、樹脂基材の表面に金属や金属酸化物の蒸着膜等の無機膜を設けた比較的簡易な構造を有するガスバリアー性フィルム（以下、本願ではガスバリアーフィルムという。）が用いられてきた。
　近年、このような水蒸気や酸素等の透過を防ぐガスバリアーフィルムが、液晶表示素子（ＬＣＤ）、太陽電池（ＰＶ）、有機エレクトロルミネッセンス素子（ＯＬＥＤ）などの電子デバイスの分野にも利用されつつある。このような電子デバイスに、フレキシブル性と軽くて割れにくいという性質を付与するためには、硬くて割れ易いガラス基板ではなく、高いガスバリアー性を有するガスバリアーフィルムが必要となってくる。
　電子デバイスに適用可能なガスバリアーフィルムを得るための方策としては、樹脂基材上にプラズマＣＶＤ法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：化学気相成長法又は化学蒸着法ともいう。）によってガスバリアー層を形成する方法や、ポリシラザンを主成分とする塗布液を基材上に塗布した後、表面処理（改質処理）を施してガスバリアー層を形成する方法が知られている。
　さらに、特許文献１及び特許文献２には、前記表面処理（改質処理）として、ポリシラザンを含む層にイオンを注入して改質する技術及び装置が開示されており、ガスバリアー性、フレキシブル性及び透明性に優れるガスバリアーフィルムが得られるとの記載がある。
　しかしながら、前記有機エレクトロルミネッセンス素子などの電子デバイス用途としては、さらに高いガスバリアー性を有するガスバリアーフィルムが求められている。
国際公開第２０１０／１０７０１８号 特開２０１１－３２４９４号公報
　本発明は、上記問題・状況に鑑みてなされたものであり、その解決課題は、ガスバリアー性が顕著に改善されたガスバリアーフィルム、その製造方法及びそれを用いた電子デバイスを提供することである。
　本発明者は、上記課題を解決すべく、上記問題の原因等について検討する過程において、基材上に少なくとも第１のガスバリアー層及び第２のガスバリアー層が積層されており、前記第１のガスバリアー層は、少なくともケイ素（Ｓｉ）を含有し、かつ当該ガスバリアー層の表層部における、酸素原子、窒素原子及びケイ素原子の存在量全体に対する、酸素原子、窒素原子、及びケイ素原子の存在割合と、前記ガスバリアー層の表層部における膜密度とが特定の範囲内であり、かつ前記第２のガスバリアー層は、第３～１１族の遷移金属を含有する層であることによって、ガスバリアー性が顕著に改善されたガスバリアーフィルムが得られることを見出した。
　すなわち、本発明に係る上記課題は、以下の手段により解決される。
　１．基材上に少なくとも第１のガスバリアー層及び第２のガスバリアー層が積層されており、
　前記第１のガスバリアー層は、少なくともケイ素（Ｓｉ）を含有し、かつ当該第１のガスバリアー層の表層部における、酸素原子、窒素原子及びケイ素原子の存在量全体に対する、前記酸素原子の存在割合が６０～７５％、前記窒素原子の存在割合が０～１０％、前記ケイ素原子の存在割合が２５～３５％の範囲内であり、かつ、前記第１のガスバリアー層の表層部における膜密度が、２．４～４．０ｇ／ｃｍ３の範囲内であり、
　前記第２のガスバリアー層は、長周期型周期表の第３族～第１１族の遷移金属を含有する層であることを特徴とするガスバリアーフィルム。
　２．前記第１のガスバリアー層が、ポリシラザン化合物の改質層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。
　３．前記ポリシラザン化合物が、ペルヒドロポリシラザンであることを特徴とする第２項に記載のガスバリアーフィルム。
　４．前記遷移金属が、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、及びバナジウム（Ｖ）から選択される少なくとも１種であ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。
　５．前記第１のガスバリアー層と前記第２のガスバリアー層との間に、少なくとも厚さ方向において、前記ケイ素（Ｓｉ）（Ｍ１）及び前記遷移金属（Ｍ２）を含有する領域であって、前記ケイ素（Ｓｉ）（Ｍ１）に対する前記遷移金属（Ｍ２）の原子数比の値（Ｍ２／Ｍ１）が、０．０２～４９の範囲内にある混合領域を、厚さ方向に連続して５ｎｍ以上有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。
　６．前記混合領域に、前記ケイ素（Ｓｉ）又は当該ケイ素（Ｓｉ）に由来する化合物と前記遷移金属又は当該遷移金属に由来する化合物の混合物又は複合酸化物の少なくとも一方が含有されていることを特徴とする第５項に記載のガスバリアーフィルム。
　７．前記混合領域の組成に、さらに酸素が含有されていることを特徴とすることを特徴とする第５項又は第６項に記載のガスバリアーフィルム。
　８．前記混合領域の組成を、下記化学組成式（１）で表したとき、前記混合領域の少なくとも一部が下記関係式（２）を満たすことを特徴とする第５項から第７項までのいずれか一項に記載のガスバリアーフィルム。
化学組成式（１）：　（Ｍ１）（Ｍ２）ｘＯｙＮｚ
関係式（２）　　：　（２ｙ＋３ｚ）/（ａ＋ｂｘ）＜１．０
（ただし式中、Ｍ１：ケイ素、Ｍ２：遷移金属、Ｏ：酸素、Ｎ：窒素、ｘ，ｙ，ｚ：化学量論係数、０．０２≦ｘ≦４９、０＜ｙ、０≦ｚ、ａ：Ｍ１の最大価数、ｂ：Ｍ２の最大価数を表す。）
　９．第１項から第８項までのいずれか一項に記載の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であって、
　前記第１のガスバリアー層を、ポリシラザンを含有する層にイオンを注入して改質処理する工程によって形成し、
　前記第２のガスバリアー層を、気相成膜法によって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。
　１０．前記ポリシラザンを含有する層に、水素、窒素、酸素、アルゴン、ヘリウム、ネオン、キセノン及びクリプトンから選択されるガスを用いてイオンを注入して改質処理する工程を有することを特徴とする第９項に記載のガスバリアーフィルムの製造方法。
　１１．前記ポリシラザンを含有する層に、水素、窒素、酸素、アルゴン、ヘリウム、ネオン、キセノン及びクリプトンから選択されるガスを用いて、プラズマイオンを注入して改質処理する工程を有することを特徴とする第９項に記載のガスバリアーフィルムの製造方法。
　１２．前記ポリシラザンを含有する層を有する長尺状の基材を一定方向に搬送しながら、前記ポリシラザンを含有する層に前記イオンを注入して改質処理することを特徴とする第９項から第１１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。
　１３．前記基材を、高電圧印加回転キャンの周囲に沿って一定方向に搬送させると同時に、前記高電圧印加回転キャンに負の高電圧のみを印加して生成させたプラズマ中のイオンを、前記基材表面部に注入することを特徴とする第９項から第１２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。
　１４．前記イオン注入する際の圧力が、０．０１～５Ｐａの範囲内であることを特徴とする第１３項に記載のガスバリアーフィルムの製造方法。
　１５．パルス幅が、１～１０μｓｅｃの範囲内で前記プラズマを生成させることを特徴とする第１３項又は第１４項に記載のガスバリアーフィルムの製造方法。
　１６．印加電圧が、－５０～－１ｋＶの範囲内で前記プラズマを生成させることを特徴とする第１３項から第１５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。
　１７．第１項から第８項までのいずれか一項に記載のガスバリアーフィルムを具備していることを特徴とする電子デバイス。
　１８．量子ドット含有樹脂層を有することを特徴とする第１７項に記載の電子デバイス。
　１９．有機エレクトロルミネッセンス素子を具備していることを特徴とする第１７項に記載の電子デバイス。
　本発明の上記手段により、ガスバリアー性が顕著に改善されたガスバリアーフィルム、その製造方法及びそれを用いた電子デバイスを提供することができる。
　本発明者の検討によれば、特許文献３に開示されている、ポリシラザンを含む層にイオンを注入して改質する技術は、たしかにガスバリアー性は４０℃・９０％ＲＨ雰囲気下での水蒸気透過率が０．５０（ｇ／ｍ２・２４ｈ）未満になるものの、例えば、有機エレクトロルミネッセンス素子（有機ＥＬ素子ともいう。）用として要望されている、ＪＩＳ　Ｋ　７１２６－１９８７に準拠した方法で測定された酸素透過度が、１×１０－３（ｃｍ３／ｍ２・２４ｈ・ａｔｍ）以下、及びＪＩＳ　Ｋ　７１２９－１９９２に準拠した方法で測定された、水蒸気透過度（温度２５±０．５℃、湿度９０±２％ＲＨ）が、１×１０－３（ｇ／ｍ２・２４ｈ）以下といった高ガスバリアー性には到達できなかった。
　本発明者はさらに検討を進めた結果、ケイ素（Ｓｉ）を含有する第１のガスバリアー層にイオンを注入して、特定の元素組成及び膜密度になるように改質処理を行い、さらに例えばＮｂ等の遷移金属（Ｍ２）を含む層を第２のガスバリアー層として積層することによって、前記ケイ素（Ｓｉ）と前記遷移金属（Ｍ２）の「混合領域」を形成することで、ガスバリアーフィルム全体のガスバリアー性が著しく向上することを見出したものである。
本発明のガスバリアーフィルムの構成を示す断面図 プラズマイオン注入装置の一例を示す模式図 高電圧印加回転キャンの斜視図 プラズマイオン注入装置の別の一例を示す模式図 ガスバリアー層の厚さ方向におけるケイ素及び遷移金属の組成分布をＸＰＳ法により分析したときの元素プロファイルと混合領域を説明するためのグラフ
　本発明のガスバリアーフィルムは、基材上に少なくとも第１のガスバリアー層及び第２のガスバリアー層が積層されており、前記第１のガスバリアー層は、少なくともケイ素（Ｓｉ）を含有し、かつ当該第１のガスバリアー層の表層部における、酸素原子、窒素原子及びケイ素原子の存在量全体に対する、前記酸素原子の存在割合が６０～７５％、前記窒素原子の存在割合が０～１０％、前記ケイ素原子の存在割合が２５～３５％の範囲内であり、かつ、前記第１のガスバリアー層の表層部における膜密度が、２．４～４．０ｇ／ｃｍ３の範囲内であり、前記第２のガスバリアー層は、長周期型周期表の第３族～第１１族の遷移金属を含有する層であ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。
　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、本願において、「～」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。
　≪本発明のガスバリアーフィルムの概要≫
　本発明ガスバリアーフィルムは、基材上に少なくとも第１のガスバリアー層及び第２のガスバリアー層が積層されており、前記第１のガスバリアー層は、少なくともケイ素（Ｓｉ）を含有し、かつ当該第１のガスバリアー層の表層部における、酸素原子、窒素原子及びケイ素原子の存在量全体に対する、前記酸素原子の存在割合が６０～７５％、前記窒素原子の存在割合が０～１０％、前記ケイ素原子の存在割合が２５～３５％の範囲内であり、かつ、前記第１のガスバリアー層の表層部における膜密度が、２．４～４．０ｇ／ｃｍ３の範囲内であり、前記第２のガスバリアー層は、長周期型周期表の第３族～第１１族の遷移金属を含有する層であることを特徴とする。
　前記第１のガスバリアー層における「表層部」とは、基材上に順に第１のガスバリアー層及び第２のガスバリアー層が積層されている場合は、第１のガスバリアー層の第２のガスバリアー層に接する側の表面、及び当該表面から深さ方向に５ｎｍまでの領域をいう。また、本発明に係る混合領域がある場合は、第１のガスバリアー層と混合領域の界面、及び当該界面から深さ方向に５ｎｍまでの領域をいう。
　基材上に順に第２のガスバリアー層及び第１のガスバリアー層が積層されている場合は、第１のガスバリアー層の第２のガスバリアー層と接する側とは反対側の表面、及び当該表面から深さ方向に５ｎｍまでの領域をいう。
　また、第１のガスバリアー層の「表面」とは、他の層と接している場合は、他の層との境界面を含む意である。
　前記第１のガスバリアー層の表層部における、酸素原子、窒素原子及びケイ素原子の存在量全体に対する、前記酸素原子、前記窒素原子及び前記ケイ素原子の存在割合は、以下のＸ線光電子分光法によって測定する。
　（Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ：Ｘｒａｙ　Ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ））
　下記に示す測定条件にて、第１のガスバリアー層の前記表層部における酸素原子、窒素原子及びケイ素原子の存在割合の測定を行う。
　測定装置：「ＰＨＩ　Ｑｕａｎｔｅｒａ　ＳＸＭ」アルバック・ファイ社製
　Ｘ線源：ＡｌＫα
　Ｘ線ビーム径：１００μｍ
　電力値：２５Ｗ
　電圧：１５ｋＶ
　取り出し角度：４５°
　真空度：５．０×１０－８Ｐａ
　前記第１のガスバリアー層の表層部における膜密度は以下の方法によって測定することができる。
　（Ｘ線反射法（ＸＲＲ））
　膜密度は、Ｘ線反射率法（ＸＲＲ）を用いて算出することができる。
　Ｘ線は、基板上の薄膜に対して非常に浅い角度で入射させると全反射される。入射Ｘ線の角度が全反射臨界角以上になると、薄膜内部にＸ線が侵入し薄膜表面や界面で透過波と反射波に分かれ、反射波は干渉する。全反射臨界角を解析することで、膜の密度を求めることができる。なお、入射角度を変えながら測定を行い、光路差の変化に伴う反射波の干渉信号の解析から、薄膜の膜厚も求めることができる。
　膜密度は、以下の方法で測定することができる。
　一般に、Ｘ線に対する物質の屈折率ｎ、及び屈折率ｎの実数部分のδは以下の式１及び式２となることが知られている。 
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
 　ここで、ｒｅは電子の古典半径（２．８１８×１０－１５ｍ）を、Ｎ０はアボガドロ数を、λはＸ線の波長を、ρは密度（ｇ／ｃｍ３）を、Ｚｉ、Ｍｉ、ｘｉは、それぞれｉ番目の原子の原子番号、原子量及び原子数比（モル比）を、ｆｉ′はｉ番目の原子の原子散乱因子（異常分散項）を表す。また、全反射臨界角度θｃは、吸収に関係するβを無視すると、式３で与えられる。 
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
 　したがって、式２及び式３の関係から、密度ρは式４で求めることができる。 
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
 　ここで、θｃはＸ線反射率より求めることのできる値であり、ｒｅ、Ｎ０、λは定数であり、Ｚｉ、Ｍｉ、ｆｉ′はそれぞれ構成原子に固有の値となる。なお、ｘｉ：原子数比（モル比）に関しては、ＸＰＳ測定から得られた結果を用いる。
　第１のガスバリアー層の表層部における膜密度は、実施例において説明する方法で測定し、上記式４を用いて得られる。
　前述のとおり、本発明に係る前記第１のガスバリアー層と前記第２のガスバリアー層との間に、前記ケイ素（Ｓｉ）（Ｍ１）と前記遷移金属（Ｍ２）との混合領域を有することが、ガスバリアー性を顕著に向上する観点から、好ましい。
　かかる特定の金属種を用いて前記第１のガスバリアー層と前記第２のガスバリアー層とを積層形成することで、高ガスバリアー性を得ることができる理由としては以下のように考えている。
　本発明者は、前記ケイ素（Ｓｉ）及び前記遷移金属をそれぞれ異なる複数の層に含有するガスバリアー層を積層形成することにより、前記ケイ素（Ｓｉ）と前記遷移金属の複合された組成を有する特定の領域（以下、本願では「混合領域」という。）が形成され、さらに、当該混合領域を酸素欠損組成（酸素が欠損した非化学量論的組成）とすると、ガスバリアーフィルム全体のガスバリアー性が顕著に向上することを見出した。
　これは、前記ケイ素（Ｓｉ）の結合や前記遷移金属同士の結合よりも、前記ケイ素（Ｓｉ）と前記遷移金属との結合が生じやすいことに起因して、さらに前記混合領域を酸素欠損組成とすることで、金属化合物の高密度な構造が混合領域において形成されるため、高ガスバリアー性の発現に寄与したためと推察される。
　すなわち、本発明のガスバリアーフィルムは、ケイ素（Ｓｉ）を含有する第１のガスバリアー層及び遷移金属を含有する第２のガスバリアー層を、積層形成することにより、前記ケイ素（Ｓｉ）と前記遷移金属の複合された組成を有する領域、すなわち本願でいう「混合領域」が形成され、さらに、当該混合領域を酸素欠損組成とすると、ガスバリアーフィルム全体のガスバリアー性が顕著に向上するものである。
　当該混合領域は以下の方法によって確認することができる。
　（混合領域）
　本発明でいう「混合領域」とは、詳細は後述するが、ガスバリアー層の少なくとも厚さ方向において、ケイ素（Ｓｉ）（Ｍ１）及び遷移金属（Ｍ２）を含有する領域であって、前記ケイ素（Ｓｉ）（Ｍ１）に対する前記遷移金属（Ｍ２）の原子数比の値（Ｍ２／Ｍ１）が、０．０２～４９の範囲内にある領域を、厚さ方向に連続して５ｎｍ以上有する領域をいう。
　この混合領域では、ケイ素と遷移金属、及び酸素が含有されていることが好ましい。又、この混合領域は、ケイ素の酸化物と遷移金属の酸化物との混合物、又は、ケイ素と遷移金属との複合酸化物の少なくとも一方が含有されていることが好ましい形態であり、ケイ素と遷移金属との複合酸化物が含有されていることがより好ましい形態である。
　「複合酸化物」とは、前記第１のガスバリアー層及び前記第２のガスバリアー層の前記構成成分が相互に化学結合をして形成された化合物（酸化物）をいう。例えば、非遷移金属と遷移金属が直接的に又は酸素原子を介して化学結合を形成している化学構造を有する化合物をいう。
　なお、本願においては、前記層Ａ及び層Ｂの前記構成成分が相互に分子間相互作用などにより物理的結合をして形成された複合体も本発明に係る「複合酸化物」に含まれるものとする。
　当該混合領域は、後述するＸＰＳ分析法による組成分析によって、組成内容と層厚を求めることができる。
　本発明において、混合領域の厚さは５ｎｍ以上であるときに「混合領域」と判定する。ガスバリアー性の観点からは、混合領域の厚さの上限はないが、光学特性の観点から、好ましくは５～１００ｎｍの範囲内であり、より好ましくは８～５０ｎｍの範囲内であり、さらに好ましくは、１０～３０ｎｍの範囲内である。
　また、本発明のガスバリアーフィルムのガスバリアー性は、基材上に前記ガスバリアー層を形成させた積層体で算出した際、ＪＩＳ　Ｋ　７１２９－１９９２に準拠した方法で測定された、２５±０．５℃、９０±２％ＲＨの環境下の水蒸気透過度が１×１０－２（ｇ／ｍ２・２４ｈ）以下のガスバリアー性フィルムであることが好ましく、更には、ＪＩＳ　Ｋ　７１２６－２００６に準拠した方法で測定された、８５℃・８５％ＲＨ環境下での酸素透過度が、１×１０－３（ｃｍ３／ｍ２・２４ｈ・ａｔｍ）以下、水蒸気透過度が、１×１０－３（ｇ／ｍ２・２４ｈ）以下の高ガスバリアー性であることが好ましい。
　＜本発明のガスバリアーフィルムの構成＞
　図１は本発明のガスバリアーフィルムの構成を示す断面図である。
　本発明のガスバリアーフィルム１００は、基材１０１上に第１のガスバリアー層１０２及び第２のガスバリアー層１０３が積層されており、その間に混合領域１０４が形成される。
　第１のガスバリアー層及び第２のガスバリアー層の積層順序は、特に限定はなく、第２のガスバリアー層が基材に接する側に配置されていてもよい。また、基材１０１と第１のガスバリアー層１０２の間にはアンダーコート層（本発明ではプライマー層ともいう。）、ハードコート層等の機能性層が形成されていてもよく、第２のガスバリアー層１０３上には、後述する量子ドットフィルムとの密着性を向上する密着層が形成されていてもよい。さらに、基材のガスバリアー層が配置されている側と反対側の面にバックコート層等が形成されていてもよい。
　以下、図１の構成に沿って各要素を詳細に説明する。
　〔１〕基材
　本発明に係る基材は、ポリシラザン化合物以外の材料であって、ガスバリアーフィルムを構成する目的に合致するものであれば特に制限されない。例えば、ポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリフェニレンエーテル、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンスルフィド、ポリアリレート、アクリル系樹脂、シクロオレフィン系ポリマー、芳香族系重合体等が挙げられる。
　これらの中でも、透明性に優れ、汎用性があることから、ポリエステル、ポリアミド又はシクロオレフィン系ポリマーが好ましく、ポリエステル又はシクロオレフィン系ポリマーがより好ましい。
　ポリエステルとしては、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリアリレート等が挙げられる。
　ポリアミドとしては、全芳香族ポリアミド、ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン共重合体等が挙げられる。
　シクロオレフィン系ポリマーとしては、ノルボルネン系重合体、単環の環状オレフィン系重合体、環状共役ジエン系重合体、ビニル脂環式炭化水素重合体、及びこれらの水素化物が挙げられる。その具体例としては、アペル（三井化学社製のエチレン－シクロオレフィン共重合体）、アートン（ＪＳＲ社製のノルボルネン系重合体）、ゼオノア（日本ゼオン社製のノルボルネン系重合体）等が挙げられる。
　樹脂基材の厚さは５～５００μｍ程度が好ましく、更に好ましくは１０～２５０μｍの範囲であり、ガスバリアーフィルムやこれが適用される電子デバイス等の薄膜化の要請に応えるには、基材の厚さが１０～１２５μｍの範囲であることがより好ましい。基材の厚さが１２５μｍ以下であると、本発明のガスバリアーフィルムはフレキシブルな電子デバイスの基板等として特に有用である。基材の厚さは、特に好ましくは１０～１００μｍである。
　本発明において、基材は、透明であることが好ましい。基材が透明であり、基材上に形成する層も透明であることにより、透明なガスバリアーフィルムとすることが可能となる。透明なガスバリアーフィルムであると、有機ＥＬ素子等の光取り出し側の透明基板とすることも可能となる。
　その他、基材の種類、基材の製造方法等については、特開２０１３－２２６７５８号公報の段落「０１２５」～「０１３６」に開示されている技術を適宜採用することができる。
　〔２〕第１のガスバリアー層
　第１のガスバリアー層は、少なくともケイ素（Ｓｉ）を含有し、かつ当該第１のガスバリアー層の表層部における、酸素原子、窒素原子及びケイ素原子の存在量全体に対する、前記酸素原子の存在割合が６０～７５％、前記窒素原子の存在割合が０～１０％、前記ケイ素原子の存在割合が２５～３５％の範囲内であり、かつ、前記第１のガスバリアー層の表層部における膜密度が、２．４～４．０ｇ／ｃｍ３の範囲内であることを特徴とする。
　表層部における、酸素原子、窒素原子及びケイ素原子の存在量全体に対する、前記酸素原子の存在割合は、好ましくは、６３～７０％、前記窒素原子の存在割合は、好ましくは、０．１～６％、前記ケイ素原子の存在割合は、好ましくは２９～３２％であり、表層部における膜密度が、２．４～４．０ｇ／ｃｍ３の範囲であると、ガスバリアー性、耐折り曲げ性及び透明性に優れるガスバリアー層が得られる。
　＜ポリシラザンの改質体＞
　本発明に係る第１のガスバリアー層は、少なくともケイ素（Ｓｉ）を含有し、当該ケイ素（Ｓｉ）を含有する層にイオンを注入して、本発明に係る特定の元素組成及び膜密度になるように改質処理を行う観点から、当該第１のガスバリアー層はポリシラザンの改質体由来の層であることが好ましい。
　ポリシラザンとしては、ペルヒドロポリシラザン、オルガノポリシラザン等が挙げられるが、残留有機物の少ないことからペルヒドロポリシラザンであることが好ましい。
　本発明に用いるポリシラザンは、分子内に、－Ｓｉ－Ｎ－結合を含む繰り返し単位を有する高分子である。具体的には、式（１）で表される繰り返し単位を有する化合物が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
　式（１）中、ｎは任意の自然数を表す。
　Ｒｘ、Ｒｙ、Ｒｚは、それぞれ独立して、水素原子、無置換若しくは置換基を有するアルキル基、無置換若しくは置換基を有するシクロアルキル基、無置換若しくは置換基を有するアルケニル基、無置換若しくは置換基を有するアリール基又はアルキルシリル基等の非加水分解性基を表す。
　前記無置換若しくは置換基を有するアルキル基のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、ｎ－プロピル基、イソプロピル基、ｎ－ブチル基、イソブチル基、ｓｅｃ－ブチル基、ｔ－ブチル基、ｎ－ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、ｎ－へキシル基、ｎ－ヘプチル基、ｎ－オクチル基等の炭素数１～１０のアルキル基が挙げられる。
　無置換若しくは置換基を有するシクロアルキル基のシクロアルキル基としては、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロへキシル基、シクロへプチル基等の炭素数３～１０のシクロアルキル基が挙げられる。
　無置換若しくは置換基を有するアルケニル基のアルケニル基としては、例えば、ビニル基、１－プロペニル基、２－プロペニル基、１－ブテニル基、２－ブテニル基、３－ブテニル基等の炭素数２～１０のアルケニル基が挙げられる。
　前記アルキル基、シクロアルキル基及びアルケニル基の置換基としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等のハロゲン原子；ヒドロキシル基；チオール基；エポキシ基；グリシドキシ基；（メタ）アクリロイルオキシ基；フェニル基、４－メチルフェニル基、４－クロロフェニル基等の無置換若しくは置換基を有するアリール基；等が挙げられる。
　無置換又は置換基を有するアリール基のアリール基としては、例えば、フェニル基、１－ナフチル基、２－ナフチル基等の炭素数６～１０のアリール基が挙げられる。 
　前記アリール基の置換基としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等のハロゲン原子；メチル基、エチル基等の炭素数１～６のアルキル基；メトキシ基、エトキシ基等の炭素数１～６のアルコキシ基；ニトロ基；シアノ基；ヒドロキシル基；チオール基；エポキシ基；グリシドキシ基；（メタ）アクリロイルオキシ基；フェニル基、４－メチルフェニル基、４－クロロフェニル基等の無置換若しくは置換基を有するアリール基；等が挙げられる。
　アルキルシリル基としては、トリメチルシリル基、トリエチルシリル基、トリイソプロピルシリル基、トリｔ-ブチルシリル基、メチルジエチルシリル基、ジメチルシリル基、ジエチルシリル基、メチルシリル基、エチルシリル基等が挙げられる。
　これらの中でも、Ｒｘ、Ｒｙ、Ｒｚとしては、水素原子、炭素数１～６のアルキル基、又はフェニル基が好ましく、水素原子が特に好ましい。
　前記式（１）で表される繰り返し単位を有するポリシラザン化合物としては、Ｒｘ、Ｒｙ、Ｒｚが全て水素原子である無機ポリシラザン、Ｒｘ、Ｒｙ、Ｒｚの少なくとも１つが水素原子ではない有機ポリシラザンのいずれであってもよい。
　無機ポリシラザンとしては、下記
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
 （式中、ａは任意の自然数を表す。）で表される繰り返し単位を有する直鎖状構造を有し、６９０～２０００の分子量を持ち、一分子中に３～１０個のＳｉＨ３基を有するペルヒドロポリシラザン（特公昭６３－１６３２５号公報）、式（Ａ）
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
 〔式中、ｂ、ｃは任意の自然数を表し、Ｙ１は、水素原子又は式（Ｂ）
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
 （式中、ｄは任意の自然数を表し、＊は結合位置を表し、Ｙ２は水素原子、又は前記式（Ｂ）で表される基を表す。）で表される基を表す。〕で表される繰り返し単位を有する、直鎖状構造と分岐構造を有するペルヒドロポリシラザン、式（Ｃ）
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
 で表されるペルヒドロポリシラザン構造を有する、分子内に、直鎖状構造、分岐構造及び環状構造を有するペルヒドロポリシラザン等が挙げられる。 
　有機ポリシラザンとしては、
（ｉ）－（Ｒｘ′ＳｉＨＮＨ）－（Ｒｘ′は、無置換若しくは置換基を有するアルキル基、無置換若しくは置換基を有するシクロアルキル基、無置換若しくは置換基を有するアルケニル基、無置換若しくは置換基を有するアリール基、又はアルキルシリル基を表す。以下のＲｘ′も同様である。）を繰り返し単位として、主として重合度が３～５の環状構造を有するもの、
（ii）－（Ｒｘ′ＳｉＨＮＲｚ′）－（Ｒｚ′は、無置換若しくは置換基を有するアルキル基、無置換若しくは置換基を有するシクロアルキル基、無置換若しくは置換基を有するアルケニル基、無置換若しくは置換基を有するアリール基、又はアルキルシリル基を表す。）を繰り返し単位として、主として重合度が３～５の環状構造を有するもの、
（iii）－（Ｒｘ′Ｒｙ′ＳｉＮＨ）－（Ｒｙ′は、無置換若しくは置換基を有するアルキル基、無置換若しくは置換基を有するシクロアルキル基、無置換若しくは置換基を有するアルケニル基、無置換若しくは置換基を有するアリール基、又はアルキルシリル基を表す。）を繰り返し単位として、主として重合度が３～５の環状構造を有するもの、
（iv）下記式で表される構造を分子内に有するポリオルガノ（ヒドロ）シラザン、
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
 （ｖ）下記式
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011
 〔Ｒｘ′、Ｒｙ′は前記と同じ意味を表し、ｅ、ｆは任意の自然数を表し、Ｙ３は、水素原子又は式（Ｅ）
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012
 （式中、ｇは任意の自然数を表し、＊は結合位置を表し、Ｙ４は水素原子、又は前記式（Ｅ）で表される基を表す。）で表される基を表す。〕
で表される繰り返し構造を有するポリシラザン等が挙げられる。
　上記有機ポリシラザンは、従来公知の方法により製造することができる。例えば、下記式（２）で表される無置換若しくは置換基を有するハロゲノシラン化合物と２級アミンとの反応生成物に、アンモニア又は１級アミンを反応させることにより得ることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000013
　式（２）中、ｍは２又は３を表し、Ｘはハロゲン原子を表し、Ｒ１は、前述した、Ｒｘ、Ｒｙ、Ｒｚ、Ｒｘ′、Ｒｙ′、Ｒｚ′のいずれかの置換基を表す。）
　用いる２級アミン、アンモニア及び１級アミンは、目的とするポリシラザン化合物の
構造に応じて、適宜選択すればよい。
　また、本発明においては、ポリシラザン化合物として、ポリシラザン変性物を用いることもできる。ポリシラザン変性物としては、例えば、金属原子（該金属原子は架橋をなしていてもよい。）を含むポリメタロシラザン、繰り返し単位が〔（ＳｉＨ２）ｇ（ＮＨ）ｈ）〕及び〔（ＳｉＨ２）ｉＯ〕（式中、ｇ、ｈ、ｉはそれぞれ独立して、１、２又は３である。）で表されるポリシロキサザン（特開昭６２－１９５０２４号公報）、ポリシラザンにボロン化合物を反応させて製造するポリボロシラザン（特開平２－８４４３７号公報）、ポリシラザンとメタルアルコキシドとを反応させて製造するポリメタロシラザン（特開昭６３－８１１２２号公報等）、無機シラザン高重合体や改質ポリシラザン（特開平１－１３８１０８号公報等）、ポリシラザンに有機成分を導入した共重合シラザン（特開平２－１７５７２６号公報等）、ポリシラザンにセラミックス化を促進するための触媒的化合物を付加又は添加した低温セラミックス化ポリシラザン（特開平５－２３８８２７号公報等）、
　ケイ素アルコキシド付加ポリシラザン（特開平５－２３８８２７号公報）、グリシドール付加ポリシラザン（特開平６－１２２８５２号公報）、アセチルアセトナト錯体付加ポリシラザン（特開平６－３０６３２９号公報）、金属カルボン酸塩付加ポリシラザン（特開平６－２９９１１８号公報等）、
　上記ポリシラザン又はその変性物に、アミン類及び／又は酸類を添加してなるポリシラザン組成物（特開平９－３１３３３号公報）、ペルヒドロポリシラザンにメタノール等のアルコール或いはヘキサメチルジシラザンを末端Ｎ原子に付加して得られる変性ポリシラザン（特開平５－３４５８２６号公報、特開平４－６３８３３号公報）等が挙げられる。
　これらの中でも、本発明において用いるポリシラザン化合物としては、Ｒｘ、Ｒｙ、Ｒｚが全て水素原子である無機ポリシラザン、Ｒｘ、Ｒｙ、Ｒｚの少なくとも１つが水素原子ではない有機ポリシラザンが好ましく、入手容易性及び優れたガスバリアー性を有する注入層を形成できる観点から、無機ポリシラザンがより好ましい。
　用いるポリシラザン化合物の数平均分子量は、特に限定されないが、１００～５０，０００であるのが好ましい。 
　さらに、本発明においては、ポリシラザン化合物は、ガラスコーティング材等として市販されている市販品をそのまま使用することができる。
　ポリシラザン化合物を含む層は、ポリシラザン化合物の他に、本発明の目的を阻害しない範囲で他の成分を含んでいてもよい。他の成分としては、硬化剤、他の高分子、老化防止剤、光安定剤、難燃剤等が挙げられる。
　ポリシラザン化合物を含む層中の、ポリシラザン化合物の含有量は、優れたガスバリアー性を有するイオン注入層を形成できる観点から、５０質量％以上であるのが好ましく、７０質量％以上であるのがより好ましい。
　ポリシラザン化合物を含む層を形成する方法としては、特に制約はなく、例えば、ポリシラザン化合物の少なくとも一種、所望により他の成分、及び溶媒等を含有する層形成用溶液を、適当な基材層の上に塗布し、得られた塗膜を適度に乾燥して形成する方法が挙げられる。
　第１のガスバリアー層形成用塗布液を調製するための溶媒としては、ポリシラザンを溶解できるものであれば特に制限されないが、ポリシラザンと容易に反応してしまう水及び反応性基（例えば、ヒドロキシ基、又はアミン基等）を含まず、ポリシラザンに対して不活性の有機溶媒が好ましく、非プロトン性の有機溶媒がより好ましい。具体的には、溶媒としては、非プロトン性溶媒；例えば、ペンタン、ヘキサン、シクロヘキサン、トルエン、キシレン、ソルベッソ、ターペン等の、脂肪族炭化水素、脂環式炭化水素、芳香族炭化水素等の炭化水素溶媒；塩化メチレン、トリクロロエタン等のハロゲン炭化水素溶媒；酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル類；アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類；ジブチルエーテル、ジオキサン、テトラヒドロフラン等の脂肪族エーテル、脂環式エーテル等のエーテル類：例えば、テトラヒドロフラン、ジブチルエーテル、モノ－及びポリアルキレングリコールジアルキルエーテル（ジグライム類）などを挙げることができる。上記溶媒は、ケイ素化合物の溶解度や溶媒の蒸発速度等の目的に合わせて選択され、単独で使用されても又は２種以上の混合物の形態で使用されてもよい。
　第１のガスバリアー層形成用塗布液におけるポリシラザンの濃度は、特に制限されず、第１のガスバリアー層の膜厚や塗布液のポットライフによっても異なるが、好ましくは１～８０質量％、より好ましくは５～５０質量％、さらに好ましくは１０～４０質量％である。
　第１のガスバリアー層形成用塗布液は、改質を促進するために、触媒を含有することが好ましい。本発明に適用可能な触媒としては、塩基性触媒が好ましく、特に、Ｎ，Ｎ－ジエチルエタノールアミン、Ｎ，Ｎ－ジメチルエタノールアミン、トリエタノールアミン、トリエチルアミン、３－モルホリノプロピルアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ′，Ｎ′－テトラメチル－１，３－ジアミノプロパン、Ｎ，Ｎ，Ｎ′，Ｎ′－テトラメチル－１，６－ジアミノヘキサン等のアミン触媒、Ｐｔアセチルアセトナート等のＰｔ化合物、プロピオン酸Ｐｄ等のＰｄ化合物、Ｒｈアセチルアセトナート等のＲｈ化合物等の金属触媒、Ｎ－複素環式化合物が挙げられる。これらのうち、アミン触媒を用いることが好ましい。この際添加する触媒の濃度としては、ケイ素化合物を基準としたとき、好ましくは０．１～１０質量％、より好ましくは０．５～７質量％の範囲である。触媒添加量をこの範囲とすることで、反応の急激な進行よる過剰なシラノール形成、及び膜密度の低下、膜欠陥の増大などを避けることができる。
　第１のガスバリアー層形成用塗布液には、必要に応じて下記に挙げる添加剤を用いることができる。例えば、セルロースエーテル類、セルロースエステル類；例えば、エチルセルロース、ニトロセルロース、セルロースアセテート、セルロースアセトブチレート等、天然樹脂；例えば、ゴム、ロジン樹脂等、合成樹脂；例えば、重合樹脂等、縮合樹脂；例えば、アミノプラスト、特に尿素樹脂、メラミンホルムアルデヒド樹脂、アルキド樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル若しくは変性ポリエステル、エポキシド、ポリイソシアネート若しくはブロック化ポリイソシアネート、ポリシロキサン等である。
　塗工装置としては、スピンコーター、ナイフコーター、グラビアコーター等の公知の装置を使用することができる。
　得られた塗膜の乾燥、成形体のガスバリアー性向上のため、塗膜を加熱することが好ましい。加熱は８０～１５０℃で、数十秒から数十分行う。
　また、ポリシラザン化合物を含む層は、ジメチルジシラザン、テトラメチルジシラザン、ヘキサメチルジシラザンなどの、プラズマ重合性シラザン化合物のガスを、プラスチック成形体と接触させて、プラズマ重合処理を施すことによって形成することもできる（特開平９－１４３２８９号公報）。
　形成されるポリシラザン化合物を含む層の厚さは、特に制限されないが、通常２０ｎｍ～１００μｍ、好ましくは３０～５００ｎｍ、より好ましくは４０～２００ｎｍである。
　本発明においては、ポリシラザン化合物を含む層がナノオーダーであっても、充分な
ガスバリアー性能を有するガスバリアーフィルムを得ることができる。
　〈他の金属〉
　本発明に係る第１のガスバリアー層は、さらにケイ素（Ｓｉ）以外の金属Ｍを含有し、ケイ素（Ｓｉ）の含有量１００ｍｏｌ％に対して０．０５～１０ｍｏｌ％であることが好ましく、より好ましくは０．５～５ｍｏｌ％の範囲である。
　塗布液に、Ｓｉ以外の金属Ｍとして、例えば、Ａｌ、Ｂ、Ｔｉ、Ｚｒの有機金属化合物を添加すると、塗布乾燥時にポリシラザンが含有するＮがＯに置き換わり、塗布後の改質処理のエネルギーが低い条件においても、効率的に改質が行われ、安定した組成へと変化させることができる。
　金属元素の例としては、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、亜鉛（Ｚｎ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）、クロム（Ｃｒ）、鉄（Ｆｅ）、マグネシウム（Ｍｇ）、スズ（Ｓｎ）、ニッケル（Ｎｉ）、パラジウム（Ｐｄ）、鉛（Ｐｂ）、マンガン（Ｍｎ）、リチウム（Ｌｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、銅（Ｃｕ）、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）、カルシウム（Ｃａ）、コバルト（Ｃｏ）、ホウ素（Ｂ）、ベリリウム（Ｂｅ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、バリウム（Ｂａ）、ラジウム（Ｒａ）、タリウム（Ｔｌ）等が挙げられる。
　特に、Ａｌ、Ｂ、Ｔｉ及びＺｒが好ましく、中でもＡｌを含む有機金属化合物が好ましい。
　本発明に適用可能なアルミニウム化合物としては、例えば、アルミニウムイソポロポキシド、アルミニウム－ｓｅｃ－ブチレート、チタンイソプロポキシド、アルミニウムトリエチレート、アルミニウムトリイソプロピレート、アルミニウムトリｔｅｒｔ－ブチレート、アルミニウムトリｎ－ブチレート、アルミニウムトリｓｅｃ－ブチレート、アルミニウムエチルアセトアセテート・ジイソプロピレート、アセトアルコキシアルミニウムジイソプロピレート、アルミニウムジイソプロピレートモノアルミニウム－ｔ－ブチレート、アルミニウムトリスエチルアセトアセテート、アルミニウムオキシドイソプロポキシドトリマー等を挙げることができる。
　具体的な市販品としては、例えば、ＡＭＤ（アルミニウムジイソプロピレートモノｓｅｃ－ブチレート）、ＡＳＢＤ（アルミニウムセカンダリーブチレート）、ＡＬＣＨ（アルミニウムエチルアセトアセテート・ジイソプロピレート）、ＡＬＣＨ－ＴＲ（アルミニウムトリスエチルアセトアセテート）、アルミキレートＭ（アルミニウムアルキルアセトアセテート・ジイソプロピレート）、アルミキレートＤ（アルミニウムビスエチルアセトアセテート・モノアセチルアセトネート）、アルミキレートＡ（Ｗ）（アルミニウムトリスアセチルアセトネート）（以上、川研ファインケミカル株式会社製）、プレンアクト（登録商標）ＡＬ－Ｍ（アセトアルコキシアルミニウムジイソプロピレート、味の素ファインケミカル株式会社製）等を挙げることができる。
　なお、これらの化合物を用いる場合は、ポリシラザンを含む塗布液と不活性ガス雰囲気下で混合することが好ましい。これらの化合物が大気中の水分や酸素と反応し、激しく酸化が進むことを抑制するためである。また、これらの化合物とポリシラザンとを混合する場合は、３０～１００℃に昇温し、撹拌しながら１分～２４時間保持することが好ましい。
　〈エネルギーの印加〉
　続いて、上記のようにして形成されたポリシラザンを含有する層に対して、エネルギーを印加し、ポリシラザンの改質処理を行い、第１のガスバリアー層への改質を行う。
　（改質処理；イオン注入）
　本発明において、改質処理とは、ポリシラザンの一部又は全部が、酸化ケイ素又は酸化窒化ケイ素へ転化する反応（セラミックス化）を指し、また本発明のガスバリアーフィルムが全体としてガスバリアー性を発現するに貢献できるレベルの無機薄膜（すなわち、第１のガスバリアー層）を形成する処理をいう。そして、本発明では、この改質処理を、イオンの注入（イオン注入法）により行うことが好ましい。なお、イオン注入を行う限り、その他の従来公知の改質処理を併用してもよい。かような従来公知の改質処理としては、例えば、活性エネルギー線（例えば、真空紫外線）の照射など、例えば、特開２０１２－０８６３９４号公報の段落「００５５」～「００９１」、特開２０１２－００６１５４号公報の段落「００４９」～「００８５」、特開２０１１－２５１４６０号公報の段落「００４６」～「００７４」等に記載の内容を参照することができる。
　以下、イオン注入について説明すると、まず、注入するイオンを生成する原料としては、アルゴン、ヘリウム、ネオン、クリプトン、キセノン等の希ガス、フルオロカーボン、水素、窒素、酸素、二酸化炭素、塩素、フッ素、硫黄等のガス；
　メタン、エタン、プロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサン等のアルカン系ガス類；エチレン、プロピレン、ブテン、ペンテン等のアルケン系ガス類；ペンタジエン、ブタジエン等のアルカジエン系ガス類；アセチレン、メチルアセチレン等のアルキン系ガス類；ベンゼン、トルエン、キシレン、インデン、ナフタレン、 フェナントレン等の芳香族炭化水素系ガス類；シクロプロパン、シクロヘキサン等のシクロアルカン系ガス類；シクロペンテン、シクロヘキセン等のシクロアル ケン系ガス類；等の炭素原子と水素原子からなる
炭化水素化合物のガス；
　メタノール、エタノール等のアルコール系ガス類；アセトン、メチルエチルケトン等のケトン系ガス類；アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド等のアルデヒド系ガス類；ジエチルエーテル、ジプロピルエーテル等のエーテル系ガス類；等の、炭素原子、水素原子及び酸素原子からなる酸素含有炭化水素化合物のガス；
　銀、銅、白金、ニッケル、パラジウム、クロム、チタン、モリブデン、タンタル、タングステン、アルミニウム等の金属；等が挙げられる。
　これらは１種のみが単独で用いられてもよいし、２種以上が併用されてもよい。中でも、より簡便に注入することができ、ガスバリアー性により優れる第１のガスバリアー層が得られることから、水素、窒素、酸素、アルゴン、ヘリウム、ネオン、キセノン、クリプトン、メタン、エチレン、及びアセチレンからなる群から選ばれる少なくとも１種のイオンを注入することが好ましく、窒素又は酸素のイオンを注入することがより好ましい。
　特に窒素又は酸素のイオンを注入することで、共有結合の再結合が生じるというメカニズムを介して、ガスバリアー性及びデバイス適性の向上が図られるものと考えられる。
　イオンの注入量は、ポリシラザン含有塗布液の改質により得られる第１のガスバリアー層に要求される性能（必要なガスバリアー性など）に合わせて適宜決定すればよい。
　イオンを注入する方法は特に限定されず、公知の方法を採用することができる。例えば、電界により加速されたイオン（イオンビーム）を照射する方法、プラズマ中のイオンを注入する方法等が挙げられる。中でも、本発明においては、簡便にガスバリアー性能が得られることから、後者の、プラズマ中のイオンを注入する方法（以下、「プラズマイオン注入法」という。）が好ましい。
　プラズマイオン注入法は、プラズマ中に曝したポリシラザン含有塗布液の塗膜層に、負の高電圧パルスを印加することにより、プラズマ中のイオンを上記塗膜層に注入する方法である。
　中でも、プラズマイオン注入法としては、（Ａ）外部電界を用いて発生させたプラズマ中に存在するイオンを、負の高電圧パルスを印加することによってポリシラザン含有塗布液の塗膜層に注入する方法、又は（Ｂ）外部電界を用いることなく、ポリシラザン含有塗布液の塗膜層に印加する負の高電圧パルスによる電界のみで発生させたプラズマ中に存在するイオンを、ポリシラザン含有塗布液の塗膜層に注入する方法が好ましい。
　（Ａ）の方法においては、イオン注入する際の圧力（プラズマイオン注入時の圧力）を１Ｐａ以下とすることが好ましく、０．０１～１Ｐａとすることがより好ましい。プラズマイオン注入時の圧力がこのような範囲にあるときに、簡便にかつ効率よく均一にイオン注入することができ、ガスバリアー性に優れた第１のガスバリアー層を効率よく形成することができる。
　（Ｂ）の方法は、減圧度を高くする必要がなく、処理操作が簡便であり、処理時間も大幅に短縮することができる。また、塗膜層全体にわたって均一に処理することができ、負の高電圧パルス印加時にプラズマ中のイオンを高エネルギーで層の表面部に連続的に注入することができる。さらに、ｒａｄｉｏ　ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ（高周波、以下、「ＲＦ」と略す。）や、マイクロ波等の高周波電力源等の特別の他の手段を要することなく、層に負の高電圧パルスを印加するだけで、層の表面部にイオン注入層を均一に形成することができる。
　（Ａ）及び（Ｂ）のいずれの方法においても、負の高電圧パルスを印加するとき、すなわちイオン注入するときのパルス幅は、１～１０μｓｅｃであるのが好ましい。パルス幅がこのような範囲にあるときに、透明で均一なイオン注入層をより簡便にかつ効率よく形成することができる。
　また、プラズマを発生させるときの印加電圧は、好ましくは－５０～－１ｋＶ、より好ましくは－３０～－１ｋＶ、特に好ましくは－２０～－５ｋＶである。印加電圧が－１ｋＶより小さい値でイオン注入を行うと、イオン注入量（ドーズ量）が十分となり、所望の性能が得られやすい。 一方、－５０ｋＶより大きい値でイオン注入を行うと、イオン注入時にフィルムが帯電しにくく、またフィルムへの着色等の不具合が生じず、好ましい。
　塗膜層にプラズマ中のイオンを注入する際には、プラズマイオン注入装置を用いる。プラズマイオン注入装置としては、具体的には、（ａ）ポリシラザン含有塗膜層（以下、「イオン注入する層」ということがある。）に負の高電圧パルスを印加するフィードスルーに高周波電力を重畳してイオン注入する層の周囲を均等にプラズマで囲み、プラズマ中のイオンを誘引、注入、衝突、堆積させる装置（特開２００１－２６８８７号公報）、（ｂ）チャンバー内にアンテナを設け、高周波電力を与えてプラズマを発生させてイオン注入する層周囲にプラズマが到達後、イオン注入する層に正と負のパルスを交互に印加することで、正のパルスでプラズマ中の電子を誘引衝突させてイオン注入する層を加熱し、パルス定数を制御して温度制御を行いつつ、負のパルスを印加してプラズマ中のイオンを誘引、注入させる装置（特開２００１－１５６０１３号公報）、（ｃ）マイクロ波等の高周波電力源等の外部電界を用いてプラズマを発生させ、負の高電圧パルスを印加してプラズマ中のイオンを誘引、注入させるプラズマイオン注入装置、（ｄ）外部電界を用いることなく負の高電圧パルスの印加により発生する電界のみで発生するプラズマ中のイオンを注入するプラズマイオン注入装置等が挙げられる。
　これらの中でも、処理操作が簡便であり、処理時間も大幅に短縮でき、連続使用に適していることから、（ｃ）又は（ｄ）のプラズマイオン注入装置を用いるのが好ましく。国際公開第２０１０／１０７０１８号記載のプラズマイオン注入装置を用いることが好ましい。
　注入するイオン濃度は、通常１×１０１５ｉｏｎｓ／ｃｍ２以上、好ましくは１×１０１６ｉｏｎｓ／ｃｍ２以上、より好ましくは１×１０１６～１×１０１８ｉｏｎｓ／ｃｍ２である。注入イオン濃度が高すぎると、高分子膜の表面が黒く炭化するだけであり、低すぎるとイオン注入層の形成が進行せず、ガスバリアー性等が低下することがある。イオン注入層形成の進行は、高分子フィルムの表面にアモルファスに特有の金属光沢が生じるため、目視によっても確認することができる。
　塗膜層におけるイオン注入される部分の厚さは、印加電圧やイオンを注入する時間等の注入条件により制御することができ、ガスバリアーフィルムに求められる性能などに応じて適宜決定すればよいが、通常、０．１～１０００ｎｍである。なお、イオンが注入されたことは、Ｘ線光電子分光分析（ＸＰＳ）を用いて表面からある程度の深さの元素分析測定を行うことによって確認することができる。
　以下、前記（ｃ）及び（ｄ）のプラズマイオン注入装置を用いる方法について、図面を参照しながら詳細に説明する。 
　図２は、前記（ｃ）のプラズマイオン注入装置を備える連続的プラズマイオン注入装置の概要を示す図である。
　図２において、１ａはポリシラザンを含む層を表面部に有する長尺のフィルム状の成
形物（以下、「フィルム」という。）、１１ａはチャンバー、２０ａはターボ分子ポンプ、３ａはイオン注入される前のフィルム１ａを送り出す巻き出しロール、５ａはイオン注入されたフィルム１ｂをロール状に巻き取る巻取りロール、２ａは高電圧印加回転キャン、６ａはフィルムの送り出しロール、１０ａはガス導入口、７ａは高電圧パルス電源、４はプラズマ放電用電極（外部電界）である。図３は、前記高電圧印加回転キャン２ａの斜視図であり、１５は高電圧導入端子（フィードスルー）である。
　用いるポリシラザンを含有する層を表面部に有する長尺のフィルム１ａは、基材層上に、ポリシラザンを含有する含む層を形成したフィルムである。 
　図２に示す連続的プラズマイオン注入装置においては、フィルム１ａは、チャンバー１１ａ内において、巻き出しロール３ａから、図２中矢印Ｘ方向に搬送され、高電圧印加回転キャン２ａを通過して、巻き取りロール５ａに巻き取られる。フィルム１ａの巻取りの方法や、フィルム１ａを搬送する方法等は特に制約はないが、本実施形態においては、高電圧印加回転キャン２ａを一定速度で回転させることにより、フィルム１ａの搬送を行っている。また、高電圧印加回転キャン２ａの回転は、高電圧導入端子１５の中心軸１３をモーターにより回転させることにより行われる。
　高電圧導入端子１５、及びフィルム１ａが接触する複数の送り出し用ロール６ａ等は絶縁体からなり、例えば、アルミナの表面をポリテトラフルオロエチレン等の樹脂で被覆して形成されている。また、高電圧印加回転キャン２ａは導体からなり、例えば、ステンレスで形成することができる。
　フィルム１ａの搬送速度は適宜設定できる。フィルム１ａが巻き出しロール３ａから搬送され、巻き取りロール５ａに巻き取られるまでの間にフィルム１ａの表面部（ポリシラザンを含有する層）にイオン注入され、所望のイオン注入層が形成されるだけの時間が確保される速度であれば、特に制約されない。フィルムの巻取り速度（搬送速度）は、印加電圧、装置規模等にもよるが、通常０．１～３ｍ／ｍｉｎ、好ましくは０．２～２．５ｍ／ｍｉｎである。
　まず、チャンバー１１ａ内をロータリーポンプに接続されたターボ分子ポンプ２０ａにより排気して減圧とする。減圧度は、通常１×１０－４～１Ｐａ、好ましくは１×１０－３～１×１０－２Ｐａの範囲である。
　次に、ガス導入口１０ａよりチャンバー１１ａ内に、窒素等のイオン注入用のガス（以下、「イオン注入用ガス」ということがある。）を導入して、チャンバー１１ａ内を減圧イオン注入用ガス雰囲気とする。なお、イオン注入用ガスはプラズマ生成ガスでもある。
　次いで、プラズマ放電用電極４（外部電界）によりプラズマを発生させる。プラズマを発生させる方法としては、マイクロ波やＲＦ等の高周波電力源等による公知の方法が挙げられる。
　一方、高電圧導入端子１５を介して高電圧印加回転キャン２ａに接続されている高電圧パルス電源７ａにより、負の高電圧パルス９ａが印加される。高電圧印加回転キャン２ａに負の高電圧パルスが印加されると、プラズマ中のイオンが誘因され、高電圧印加回転キャン２ａの周囲のフィルムの表面に注入され（図２中、矢印Ｙ）、フィルム状の成形体１ｂが得られる。
　前述のように、イオン注入する際の圧力（チャンバー１１ａ内のプラズマガスの圧力）は、０．０１～５Ｐａであるのが好ましく、イオン注入するときのパルス幅は、１～１０μｓｅｃであるのが好ましく、高電圧印加回転キャン２ａに負の高電圧を印加する際の印加電圧は、－５０～－１ｋＶであるのが好ましい。
　次に、図４に示す連続的プラズマイオン注入装置を使用して、ポリシラザンを含有する層を表面部に有するフィルムの、前記ポリシラザンを含有する層にイオン注入する方法を説明する。
　図４に示す装置は、プラズマイオン注入装置を備える。このプラズマイオン注入装置は、外部電界（すなわち、図２におけるプラズマ放電用電極４）を用いることなく印加する高電圧パルスによる電界のみでプラズマを発生させるものである。
　図４に示す連続的プラズマイオン注入装置においては、フィルム（フィルム状の成形物）１ｃは、前記図２の装置と同様に高電圧印加回転キャン２ｂを回転させることによって巻き出しロール３ｂから図４中矢印Ｘ方向に搬送され、巻き取りロール５ｂに巻き取られる。
　図４に示す連続的プラズマイオン注入装置では、前記フィルムのポリシラザンを含有する層の表面部へのイオン注入は次のように行われる。 
　まず、図２に示すプラズマイオン注入装置と同様にしてチャンバー１１ｂ内にフィルム１ｃを設置し、チャンバー１１ｂ内をロータリーポンプに接続されているターボ分子ポンプ２０ｂにより排気して減圧とする。そこへ、ガス導入口１０ｂよりチャンバー１１ｂ内に、窒素等のイオン注入用ガスを導入して、チャンバー１１ｂ内を減圧イオン注入用ガス雰囲気とする。
　イオン注入する際の圧力（チャンバー１１ｂ内のプラズマガスの圧力）は、１０Ｐａ以下、好ましくは０．０１～５Ｐａ、より好ましくは０．０１～１Ｐａである。 
　次に、フィルム１ｃを、図４中Ｘの方向に搬送させながら、高電圧導入端子（図示せず）を介して高電圧印加回転キャン２ｂに接続されている高電圧パルス電源７ｂから高電圧パルス９ｂを印加する。
　高電圧印加回転キャン２ｂに負の高電圧が印加されると、高電圧印加回転キャン２ｂの周囲のフィルム１ｃに沿ってプラズマが発生し、そのプラズマ中のイオンが誘因され、高電圧印加回転キャン２ｂの周囲の成形体フィルム１ｃの表面に注入される（図４中、矢印Ｙ）。フィルム１ｃのポリシラザン化合物を含有する層の表面部にイオンが注入されると、フィルム表面部にイオン注入層が形成され、フィルム状の成形体１ｄが得られる。
　高電圧印加回転キャン２ｂに負の高電圧を印加する際の印加電圧、パルス幅及びイオン注入する際の圧力は、図２に示す連続的プラズマイオン注入装置の場合と同様である。
　図４に示すプラズマイオン注入装置では、プラズマを発生させるプラズマ発生手段を高電圧パルス電源によって兼用しているため、ＲＦやマイクロ波等の高周波電力源等の特別の他の手段を要することなく、負の高電圧パルスを印加するだけで、プラズマを発生させ、フィルムのポリシラザン化合物を含有する層の表面部にプラズマ中のイオンを注入し、イオン注入層を連続的に形成し、フィルムの表面部にイオン注入層が形成されたガスバリアー層を有するガスバリアーフィルムを量産することができる。
　（後処理）
　改質処理して形成された第１のガスバリアー層は、その前段階である塗布液を塗布した後又は改質処理した後、特には改質処理した後、後処理を施すことが好ましい。ここで述べる後処理とは、温度１０℃以上８００℃未満の温度処理（熱処理）、又は湿度０％ＲＨ以上１００％ＲＨ以下、又は水浴に浸漬した湿度処理も含み、処理時間は、５秒から４８日の範囲より選択される範囲と定義する。温度と湿度との両方の処理を施してもよく、どちらか一方だけでもよい。ガスバリアー性向上、密着性向上等の観点から、好ましくは温度処理である。温度処理を施す際は、ホットプレート上に置く等の接触方式、オーブンにつるして放置する非接触方式等特に方式は問わず、併用でも、単式でもよい。生産性と装置上の負荷や基材の耐性も考えると、好ましい条件は、温度３０～３００℃、相対湿度３０～８５％ＲＨ、処理時間は３０秒～１００時間である。
　〔３〕第２のガスバリアー層
　第２のガスバリアー層は、長周期型周期表の第３族～第１１族の遷移金属を含有する層であることを特徴とする。当該遷移金属が化合物である場合は、「遷移金属の化合物」とは、遷移金属を含む化合物をいい、例えば、遷移金属酸化物をいう。
　本発明に係る長周期型周期表の第３族～第１１族の遷移金属Ｍ２としては特に制限されず、任意の遷移金属が単独で又は組み合わせて用いられうる。ここで、遷移金属とは、長周期型周期表の第３族元素から第１１族元素を指し、遷移金属としては、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔｃ、Ｒｕ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、及びＡｕなどが挙げられる。
　中でも、良好なガスバリアー性が得られる遷移金属（Ｍ２）としては、Ｎｂ、Ｔａ、Ｖ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ等が挙げられる。これらの中でも、種々の検討結果から、特に第５族元素であるＮｂ、Ｔａ、及びＶが、第１のガスバリアー層に含有されるケイ素（Ｍ１）に対する結合が生じやすいと考えられるため、好ましく用いることができる。
　特に第２のガスバリアー層に含有される遷移金属（Ｍ２）が第５族元素（特に、Ｎｂ）であって、上述した第１のガスバリアー層にケイ素（Ｍ１）が含有されていると、著しいガスバリアー性の向上効果が得られる。これは、Ｓｉと第５族元素（特に、Ｎｂ）との結合が特に生じやすいためであると考えられる。さらに、光学特性の観点から、遷移金属（Ｍ２）は、透明性が良好な化合物であるＮｂ及びＴａが特に好ましい。
　〈第２のガスバリアー層の形成方法〉
　第２のガスバリアー層である前記遷移金属（Ｍ２）酸化物を含有する層の形成は、特に限定されず、例えば、既存の薄膜堆積技術を利用した従来公知の気相成膜法を用いることが、混合領域を効率的に形成する観点から好ましい。
　当該第２のガスバリアー層は、特に限定されないが気相成膜法で形成されることが好ましく、例えば、無機材料をスパッタ法（例えば、マグネトロンカソードスパッタリング、平板マグネトロンスパッタリング、２極ＡＣ平板マグネトロンスパッタリング、２極ＡＣ回転マグネトロンスパッタリングなど、反応性スパッタ法を含む。）、蒸着法（例えば、抵抗加熱蒸着、電子ビーム蒸着、イオンビーム蒸着、プラズマ支援蒸着など）、熱ＣＶＤ法、触媒化学気相成長法（Ｃａｔ－ＣＶＤ）、容量結合プラズマＣＶＤ法（ＣＣＰ－ＣＶＤ）、光ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法（ＰＥ－ＣＶＤ）、エピタキシャル成長法、原子層成長法等の化学蒸着法等によって層形成することが好ましい。
　中でも、高い生産性を有することから、スパッタ法により形成することがより好ましい。
　スパッタ法による成膜は、２極スパッタリング、マグネトロンスパッタリング、中間的な周波数領域を用いたデュアルマグネトロンスパッタリング（ＤＭＳ）、イオンビームスパッタリング、ＥＣＲスパッタリングなどを単独で又は２種以上組み合わせて用いることができる。また、ターゲットの印加方式はターゲット種に応じて適宜選択され、ＤＣ（直流）スパッタリング、及びＲＦ（高周波）スパッタリングのいずれを用いてもよい。
　また、金属モードと、酸化物モードとの中間である遷移モードを利用した反応性スパッタ法も用いることができる。遷移領域となるようにスパッタ現象を制御することにより、高い成膜スピードで金属酸化物を成膜することが可能となるため好ましい。プロセスガスに用いられる不活性ガスとしては、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ等を用いることができ、Ａｒを用いることが好ましい。さらに、プロセスガス中に酸素、窒素、二酸化炭素、一酸化炭素を導入することで、ケイ素（Ｍ１）及び遷移金属（Ｍ２）の複合酸化物、窒酸化物、酸炭化物等の薄膜を作ることができる。スパッタ法における成膜条件としては、印加電力、放電電流、放電電圧、時間等が挙げられるが、これらは、スパッタ装置や、膜の材料、層厚等に応じて適宜選択することができる。
　第２のガスバリアー層の層厚は、ガスバリアー性と光学特性との両立の観点から、２～５０ｎｍの範囲であることが好ましく、４～２５ｎｍの範囲であることがより好ましく、５～１５ｎｍの範囲であることがさらに好ましい。
　また、第２のガスバリアー層は、本発明に係るケイ素（Ｍ１）及び前記遷移金属（Ｍ２）の複合酸化物で構成されていてもよい。
　ケイ素（Ｍ１）及び前記遷移金属（Ｍ２）の複合酸化物を含有するガスバリアー層は、ケイ素（Ｍ１）又はその化合物及び前記遷移金属（Ｍ２）又はその化合物をスパッタターゲットとして、共蒸着法を採用することによって形成することもできる。
　共蒸着法を実施する際の成膜条件としては、成膜原料における前記ケイ素（Ｍ１）及び遷移金属（Ｍ２）と酸素との比率、成膜時の不活性ガスと反応性ガスとの比率、成膜時のガスの供給量、成膜時の真空度、及び、成膜時の電力からなる群から選択される１種又は２種以上の条件が例示され、これらの成膜条件（好ましくは、酸素分圧）を調節することによって、酸素欠損組成を有する組成からなる薄膜を形成することができる。すなわち、上述したような共蒸着法を用いてガスバリアー層を形成することで、形成されるガスバリアー層の厚さ方向のほとんどの領域を混合領域とすることができる。このため、かような手法によれば、混合領域の厚さを制御するという極めて簡便な操作により、所望のガスバリアー性を実現することができる。なお、混合領域の厚さを制御するには、例えば、共蒸着法を実施する際の成膜時間を調節すればよい。
　共蒸着法の詳細については、スパッタリングターゲットを作製する方法や、これらのスパッタリングターゲットを用いて複合酸化物からなる薄膜を作製する方法については、例えば、特開２０００－１６０３３１号公報、特開２００４－０６８１０９号公報、特開２０１３－０４７３６１号公報などの記載が適宜参照されうる。
　〔４〕混合領域
　前述のとおり、本発明に係る第１のガスバリアー層と前記第２のガスバリアー層との間に、前記ケイ素（Ｓｉ）と前記遷移金属との混合領域を有することが、ガスバリアー性を顕著に向上する観点から、好ましい。さらに、当該領域が、酸素欠損組成である場合に、ガスバリアー性が顕著に向上する。
　本発明に係る混合領域は、ケイ素（Ｍ１）及び第３族～第１１族の金属から選択される遷移金属（Ｍ２）が含有されている領域であって、前記Ｓｉ（Ｍ１）に対する遷移金属（Ｍ２）の原子数比の値（Ｍ２／Ｍ１）が、０．０２～４９の範囲内にある混合領域を、厚さ方向に連続して５ｎｍ以上有する領域である。
　ここで、混合領域は、構成成分の化学組成が相互に異なる複数の領域として形成されていてもよく、また、構成成分の化学組成が連続して変化している領域として形成されていてもよい。
　なお、ガスバリアー層の混合領域以外の領域は、ケイ素（Ｍ１）の酸化物、窒化物、酸窒化物、酸炭化物等の領域であってもよいし、遷移金属（Ｍ２）の酸化物、窒化物、酸窒化物、酸炭化物等の領域であってもよい。
　〈酸素欠損組成〉
　本発明においては、混合領域の少なくとも一部の組成が、酸素が欠損した非化学量論的組成であることが好ましい。
　本発明においては、酸素欠損組成とは、当該混合領域の組成を、下記化学組成式（１）で表したとき、当該混合領域の少なくとも一部の組成が、下記関係式（２）で規定する条件を満たすことと定義する。また、当該混合領域における酸素欠損程度を表す酸素欠損度指標としては、当該混合領域における（２ｙ＋３ｚ）/（ａ＋ｂｘ）を算出して得られる値の最小値を用いるものとする。
　本発明に係る混合領域は、少なくとも厚さ方向において、ケイ素（Ｍ１）及び遷移金属Ｍ２を含有する領域であって、前記ケイ素（Ｍ１）に対する遷移金属（Ｍ２）の原子数比の値（Ｍ２／Ｍ１）が、０．０２～４９の範囲内にある領域を、厚さ方向に連続して５ｎｍ以上有することを特徴とし、前記混合領域の組成を、下記化学組成式（１）で表したとき、前記混合領域の少なくとも一部が下記関係式（２）を満たす。
化学組成式（１）：　（Ｍ１）（Ｍ２）ｘＯｙＮｚ
関係式（２）　　：　（２ｙ＋３ｚ）/（ａ＋ｂｘ）＜１．０
（ただし式中、Ｍ１：ケイ素、Ｍ２：遷移金属、Ｏ：酸素、Ｎ：窒素、ｘ，ｙ，ｚ：化学量論係数、０．０２≦ｘ≦４９、０＜ｙ、０≦ｚ、ａ：Ｍ１の最大価数、ｂ：Ｍ２の最大価数を表す。）
　上記関係式（２）は、ガスバリアー層の混合領域が、ケイ素（Ｍ１）と遷移金属（Ｍ２）との酸素欠損組成を含んでいることを表している。
　ケイ素（Ｍ１）同士の結合や遷移金属（Ｍ２）同士の結合よりも、ケイ素（Ｍ１）と遷移金属（Ｍ２）との結合が生じやすいことに起因して、さらに前記混合領域を酸素欠損組成とすることで、金属化合物の高密度な構造が当該混合領域において形成されて高ガスバリアー性に寄与するものと推察される。
　以下、特別の区別が必要ない場合、上記化学組成式（１）で表す組成を、単に複合領域の組成という。
　上述したように、本発明に係るケイ素（Ｍ１）と遷移金属（Ｍ２）との複合領域での組成は、（Ｍ１）（Ｍ２）ｘＯｙＮｚで示される。この組成からも明らかなように、上記複合領域の組成は、一部窒化物の構造を含んでいてもよく、窒化物の構造を含んでいる方がガスバリアー性の観点から好ましい。
　ここでは、ケイ素（Ｍ１）の最大価数をａ、遷移金属（Ｍ２）の最大価数をｂ、Ｏの価数を２、Ｎの価数を３とする。そして、上記複合領域の組成（一部窒化物となっているものを含む。）が化学量論的組成になっている場合は、（２ｙ＋３ｚ）／（ａ＋ｂｘ）＝１．０となる。この式は、ケイ素（Ｍ１）及び遷移金属（Ｍ２）の結合手の合計と、Ｏ、Ｎの結合手の合計とが同数であることを意味し、この場合、ケイ素（Ｍ１）及び遷移金属（Ｍ２）ともに、Ｏ、Ｎのいずれかと結合していることになる。なお、本発明において、（Ｍ１）として２種以上が併用される場合や、遷移金属（Ｍ２）として２種以上が併用される場合には、各元素の最大価数を各元素の存在比率によって加重平均することにより算出される複合価数を「最大価数」のａ及びｂの値として採用するものとする。
　一方、本発明に係る混合領域のように、（２ｙ＋３ｚ）／（ａ＋ｂｘ）＜１．０となる場合には、ケイ素（Ｍ１）及び遷移金属（Ｍ２）の結合手の合計に対して、Ｏ、Ｎの結合手の合計が不足していることを意味し、この状態が上記複合領域の組成の「酸素欠損状態」である。当該酸素欠損状態においては、ケイ素（Ｍ１）及び遷移金属（Ｍ２）の余った結合手は互いに結合する可能性を有しており、ケイ素（Ｍ１）や遷移金属（Ｍ２）の金属同士が直接結合すると、金属の間にＯやＮを介して結合した場合よりも緻密で高密度な構造が形成され、その結果として、ガスバリアー性が向上すると考えられる。
　また、本発明において、混合領域は、前記ｘの値が、０．０２≦ｘ≦４９（０＜ｙ、０≦ｚ）を満たす領域である。これは、先に、混合領域を遷移金属（Ｍ２）／ケイ素（Ｍ１）の原子数比率の値が、０．０２～４９の範囲内にあり、厚さが５ｎｍ以上である領域と定義する、としたことと同一の定義である。この領域では、ケイ素（Ｍ１）及び遷移金属（Ｍ２）の双方が金属同士の直接結合に関与することから、この条件を満たす混合領域が所定値以上（５ｎｍ）の厚さで存在することで、ガスバリアー性の向上に寄与すると考えられる。なお、ケイ素（Ｍ１）及び遷移金属（Ｍ２）の存在比率が近いほどガスバリアー性の向上に寄与しうると考えられることから、混合領域は、０．１≦ｘ≦１０を満たす領域を５ｎｍ以上の厚さで含むことが好ましく、０．２≦ｘ≦５を満たす領域を５ｎｍ以上の厚さで含むことがより好ましく、０．３≦ｘ≦４を満たす領域を５ｎｍ以上の厚さで含むことが更に好ましい。
　ここで、上述したように、（２ｙ＋３ｚ）／（ａ＋ｂｘ）＜１．０を満たす混合領域が存在すれば、ガスバリアー性の向上効果が発揮されることが確認されたが、混合領域は、（２ｙ＋３ｚ）／（ａ＋ｂｘ）≦０．９を満たすことが好ましく、（２ｙ＋３ｚ）／（ａ＋ｂｘ）≦０．８５を満たすことがより好ましく、（２ｙ＋３ｚ）／（ａ＋ｂｘ）≦０．８を満たすことが更に好ましい。ここで、混合領域における（２ｙ＋３ｚ）／（ａ＋ｂｘ）の値が小さくなるほど、ガスバリアー性の向上効果は高くなるものの可視光での吸収も大きくなる。したがって、透明性が望まれる用途に使用するガスバリアー層の場合には、０．２≦（２ｙ＋３ｚ）／（ａ＋ｂｘ）であることが好ましく、０．３≦（２ｙ＋３ｚ）／（ａ＋ｂｘ）であることがより好ましく、０．４≦（２ｙ＋３ｚ）／（ａ＋ｂｘ）であることが更に好ましい。
　なお、本発明において良好なガスバリアー性が得られる混合領域の厚さは、ＳｉＯ２換算のスパッタ厚さとして、５ｎｍ以上であり、この厚さは、８ｎｍ以上であることが好ましく、１０ｎｍ以上であることがより好ましく、２０ｎｍ以上であることが更に好ましい。混合領域の厚さは、ガスバリアー性の観点からは特に上限はないが、光学特性の観点から、１００ｎｍ以下であることが好ましく、５０ｎｍ以下であることがより好ましく、３０ｎｍ以下であることがさらに好ましい。
　上述したような特定構成の混合領域を有するガスバリアー層は、例えば、有機ＥＬ素子等の電子デバイス用のガスバリアー層として使用可能なレベルの非常に高いガスバリアー性を示す。
　（ＸＰＳによる組成分析と混合領域の厚さの測定）
　本発明に係るガスバリアー層の混合領域や第１のガスバリアー層及び第２のガスバリアー層における組成分布や各領域の厚さ等については、以下に詳述するＸ線光電分光法（Ｘ－ｒａｙ　Ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ、略称：ＸＰＳ）により測定することにより求めることができる。
　以下、ＸＰＳ分析法による混合領域及第１のガスバリアー層及び第２のガスバリアー層の測定方法について説明する。
　本発明に係るガスバリアー層の厚さ方向における元素濃度分布曲線（以下、「デプスプロファイル」という。）は、具体的にはケイ素（Ｍ１）の元素濃度、遷移金属（Ｍ２）（例えば、ニオブ）の元素濃度、酸素（Ｏ）、窒素（Ｎ）、炭素（Ｃ）元素濃度等を、Ｘ線光電子分光法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、ガスバリアー層の表面より内部を露出させつつ順次表面組成分析を行うことにより作成することができる。
　このようなＸＰＳデプスプロファイル測定により得られる分布曲線は、例えば、縦軸を各元素の原子比（単位：ａｔｏｍ％）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厚さ方向における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、「ガスバリアー層の厚さ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。
　以下に、本発明に係るガスバリアー層の組成分析に適用可能なＸＰＳ分析の具体的な条件の一例を示す。
・分析装置：アルバック・ファイ社製ＱＵＡＮＴＥＲＡ　ＳＸＭ
・Ｘ線源：単色化Ａｌ－Ｋα
・スパッタイオン：Ａｒ（２ｋｅＶ）
・デプスプロファイル：ＳｉＯ２換算スパッタ厚さで、所定の厚さ間隔で測定を繰り返し、深さ方向のデプスプロファイルを求める。この厚さ間隔は、１ｎｍとした（深さ方向に１ｎｍごとのデータが得られる）。
・定量：バックグラウンドをＳｈｉｒｌｅｙ法で求め、得られたピーク面積から相対感度係数法を用いて定量した。データ処理は、アルバック・ファイ社製のＭｕｌｔｉＰａｋを用いる。なお、分析した元素は、ケイ素（Ｓｉ）（Ｍ１）、遷移金属Ｍ２、酸素（Ｏ）、窒素（Ｎ）、炭素（Ｃ）である。
　得られたデータから、組成比を計算し、ケイ素（Ｍ１）と遷移金属（Ｍ２）とが共存し、かつ、遷移金属（Ｍ２）／ケイ素（Ｍ１）の原子数比率の値が、０．０２～４９になる範囲を求め、これを混合領域と定義し、その厚さを求める。混合領域の厚さは、ＸＰＳ分析におけるスパッタ深さをＳｉＯ２換算で表したものである。
　本発明において、混合領域の厚さは５ｎｍ以上であるときに「混合領域」と判定する。
　以下に、本発明に係るガスバリアー層における混合領域の具体例について、図を用いて説明する。
　図５は、ガスバリアー層の厚さ方向におけるケイ素及び遷移金属の組成分布をＸＰＳ法により分析したときの元素プロファイルと混合領域を説明するためのグラフである。
　図５において、ガスバリアー層の表面（グラフの左端部）より深さ方向に、遷移金属（Ｍ２）、ケイ素（Ｍ１）、Ｏ、Ｎ、Ｃの元素分析を行い、横軸にスパッタの深さ（層厚：ｎｍ）を、縦軸にケイ素（Ｍ１）と遷移金属（Ｍ２）の含有率（ａｔｏｍ％）を示したグラフである。
　右側より、金属としてケイ素（Ｍ１）を主成分とする元素組成である第１のガスバリアー層が示され、これに接して左側に金属として遷移金属（Ｍ２、例えば、ニオブ）を主成分とする元素組成である第２のガスバリアー層が示されている。混合領域は、遷移金属（Ｍ２）／ケイ素（Ｍ１）の原子数比率の値が、０．０２～４９の範囲内の元素組成で示される領域であり、第１のガスバリアー層の一部と第２のガスバリアー層の一部とに重なって示される領域であって、かつ、厚さ５ｎｍ以上の領域である。
　ここで「主成分」とは、原子組成比として含有量が最大である構成成分をいう。例えば、「金属の主成分」といえば、構成成分の中の金属成分の中で、原子組成比として含有量が最大である金属成分をいう。
　（混合領域の形成方法）
　第１のガスバリアー層を上述した塗布成膜法により形成する場合は、例えば、前記ケイ素（Ｍ１）を含有する成膜原料種(ポリシラザン種等)、触媒種、触媒含有量、塗布膜厚、乾燥温度・時間、改質方法、改質条件からなる群から選択される１種または２種以上の条件を調節することで混合領域を形成することができる。
　第２のガスバリアー層を上述した気相成膜法により形成する場合は、例えば、成膜原料における前記遷移金属（Ｍ２）と酸素との比率、成膜時の不活性ガスと反応性ガスとの比率、成膜時のガスの供給量、成膜時の真空度、成膜時の磁力、及び成膜時の電力からなる群から選択される１種または２種以上の条件を調節することで混合領域を形成することができる。
　なお、上記した方法によって、混合領域の厚さを制御するには、第１のガスバリアー層及び第２のガスバリアー層を形成する方法の形成条件を適宜調整して、制御することができる。例えば、第２のガスバリアー層を気相成膜法で形成する際には、成膜時間を制御することにより所望の厚さにすることができる。
　また、これに加えて、ケイ素と遷移金属の混合領域を直接形成する方法も好ましい。
　混合領域を直接形成する方法としては、公知の共蒸着法を用いることが好ましい。このような共蒸着法として、好ましくは、共スパッタ法が挙げられる。本発明において採用される共スパッタ法は、例えば、ケイ素（Ｍ１）及び遷移金属（Ｍ２）の双方を含む合金からなる複合ターゲットや、ケイ素（Ｍ１）及び遷移金属（Ｍ２）の複合領域の組成からなる複合ターゲットをスパッタリングターゲットとして用いた１元スパッタでありうる。
　また、本発明における共スパッタ法は、ケイ素（Ｍ１）の単体又はその酸化物と、遷移金属（Ｍ２）の単体又はその酸化物とを含む複数のスパッタリングターゲットを用いた多元同時スパッタであってもよい。これらのスパッタリングターゲットを作製する方法や、これらのスパッタリングターゲットを用いて複合領域の組成からなる薄膜を作製する方法については、例えば、特開２０００－１６０３３１号公報、特開２００４－０６８１０９号公報、特開２０１３－０４７３６１号公報などの記載が適宜参照されうる。
　そして、共蒸着法を実施する際の成膜条件としては、成膜原料における前記遷移金属（Ｍ２）と酸素との比率、成膜時の不活性ガスと反応性ガスとの比率、成膜時のガスの供給量、成膜時の真空度、及び、成膜時の電力からなる群から選択される１種又は２種以上の条件が例示され、これらの成膜条件（好ましくは、酸素分圧）を調節することによって、酸素欠損組成を有する複合領域の組成からなる薄膜を形成することができる。すなわち、上述したような共蒸着法を用いてガスバリアー層を形成することで、形成されるガスバリアー層の厚さ方向のほとんどの領域を混合領域とすることができる。このため、かような手法によれば、混合領域の厚さを制御するという極めて簡便な操作により、所望のガスバリアー性を実現することができる。なお、混合領域の厚さを制御するには、例えば、共蒸着法を実施する際の成膜時間を調節すればよい。
　〔５〕その他の機能性層
　本発明に好ましいその他の機能性層として、下記プライマー層、衝撃吸収層、導電体層及び密着層を説明する。これらの層は要求性能に応じて適宜形成されることが好ましい。
　〔５．１〕プライマー層
　プライマー層は、基材とイオン注入層又はポリシラザン化合物を含む層との層間密着性を高める役割を果たす。プライマー層を設けることにより、層間密着性及び表面平滑性に極めて優れるガスバリアーフィルムを得ることができる。
　プライマー層を構成する材料としては、特に限定されず、公知のものが使用できる。例えば、ケイ素含有化合物；光重合性モノマー及び／又は光重合性プレポリマーからなる光重合性化合物、及び少なくとも可視光域の光でラジカルを発生する重合開始剤を含む光重合性組成物；ポリエステル系樹脂、ポリウレタン系樹脂（特にポリアクリルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール等とイソシアネート化合物との２液硬化型樹脂）、アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、塩化ビニル／酢酸ビニル共重合体、ポリビニルブチラール系樹脂、ニトロセルロース系樹脂等の樹脂類；アルキルチタネート；エチレンイミン；等が挙げられる。これらの材料は一種単独で、あるいは二種以上を組み合わせて用いることができる。
　プライマー層は、プライマー層を構成する材料を適当な溶剤に溶解又は分散してなるプライマー層形成用溶液を、基材層の片面又は両面に塗付し、得られた塗膜を乾燥させ、所望により加熱することより形成することができる。
　プライマー層形成用溶液を基材層に塗付する方法としては、通常の湿式コーティング方法を用いることができる。例えばディッピング法、ロールコート、グラビアコート、ナイフコート、エアナイフコート、ロールナイフコート、ダイコート、スクリーン印刷法、スプレーコート、グラビアオフセット法等が挙げられる。
　プライマー層形成用溶液の塗膜を乾燥する方法としては、熱風乾燥、熱ロール乾燥、赤外線照射等、従来公知の乾燥方法が採用できる。プライマー層の厚さは、通常、１０～１０００ｎｍである。
　また、得られたプライマー層に、イオン注入層にイオン注入する方法と同様な方法によりイオン注入を行い、その後、イオン注入層を形成するようにしてもよい。プライマー層にもイオン注入を行うことにより、より優れたガスバリアーフィルムを得ることができる。
　〔５．２〕衝撃吸収層
　衝撃吸収層を形成する素材としては、特に限定されないが、例えば、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、シリコーン系樹脂、オレフィン系樹脂、ゴム系材料等を用いることができる。これらの中でも、アクリル系樹脂、シリコーン系樹脂、ゴム系材料が好ましい。
　アクリル系樹脂としては、主成分として、（メタ）アクリル酸エステル単独重合体、２種以上の（メタ）アクリル酸エステル単位を含む共重合体、及び（メタ）アクリル酸エステルと他の官能性単量体との共重合体の中から選ばれた少なくとも１種を含有するものが挙げられる。なお、「（メタ）アクリル酸」は、アクリル酸又はメタクリル酸の意である（以下同様。）。
　（メタ）アクリル酸エステルとしては、エステル部分の炭素数が１～２０の（メタ）アクリル酸が好ましく、後述する衝撃吸収層の貯蔵弾性率を特定の範囲内とすることが容易であることから、エステル部分の炭素数が４～１０の（メタ）アクリル酸エステルを用いることがより好ましい。このような（メタ）アクリル酸エステルとしては、（メタ）アクリル酸ブチル、（メタ）アクリル酸ペンチル、（メタ）アクリル酸ヘキシル、（メタ）アクリル酸ヘプチル、（メタ）アクリル酸オクチル、（メタ）アクリル酸２－エチルヘキシル、（メタ）アクリル酸ノニル、（メタ）アクリル酸デシル等が挙げられる。
　官能性単量体としては、（メタ）アクリル酸ヒドロキシエチル等のヒドロキシル基含有単量体、（メタ）アクリルアミド等のアミド基含有単量体、（メタ）アクリル酸等のカルボン酸基含有単量体等が挙げられる。
　（メタ）アクリル酸エステル（共）重合体は、例えば、溶液重合法、乳化重合法、懸濁重合法等の公知の重合方法により得ることができる。なお、（共）重合体は、単独重合体又は共重合体の意である（以下、同様）。
　（メタ）アクリル酸エステル（共）重合体は、架橋剤と混合して、少なくとも一部に架橋体を形成して用いることもできる。
　架橋剤としては、トリレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアナート等、
あるいはそれらのアダクト体等のイソシアネート系架橋剤；エチレングリコールグリシジルエーテル等のエポキシ系架橋剤；ヘキサ〔１－（２－メチル）－アジリジニル〕トリフオスファトリアジン等のアジリジン系架橋剤；アルミニウムキレート等のキレート系架橋剤；等が挙げられる。
　架橋剤の使用量は、（メタ）アクリル酸エステル（共）重合体の固形分１００質量部に対して通常０．０１～１０質量部、好ましくは０．０５～５質量部である。架橋剤は１種単独で、あるいは２種以上を組み合わせて用いることができる。
　シリコーン系樹脂としては、ジメチルシロキサンを主成分とするものが挙げられる。また、ゴム系材料としては、イソプレンゴム、スチレン－ブタジエンゴム、ポリイソブチレンゴム、スチレン－ブタジエン－スチレンゴム等を主成分とするものが挙げられる。
　衝撃吸収層には、酸化防止剤、粘着付与剤、可塑剤、紫外線吸収剤、着色剤、帯電防止剤等の各種添加剤を含んでいてもよい。 
　また、衝撃吸収層を形成する素材は、粘着剤、コート剤、封止剤等として市販されているものを使用することもでき、特に、アクリル系粘着剤、シリコーン系粘着剤、ゴム系粘着剤等の粘着剤が好ましい。
　衝撃吸収層の形成方法としては特に制限はなく、例えば、前記ポリシラザン化合物を含む層の形成方法と同様に、前記衝撃吸収層を形成する素材、及び、所望により、溶剤等の他の成分を含む衝撃吸収層形成溶液を、積層すべき層上に塗布し、得られた塗膜を乾燥し、必要に応じて加熱等して形成する方法が挙げられる。
　また、別途、剥離基材上に衝撃吸収層を成膜し、得られた膜を、積層すべき層上に転写して積層してもよい。
　衝撃吸収層の厚みは、通常１～１００μｍ、好ましくは５～５０μｍである。
　衝撃吸収層の２５℃における貯蔵弾性率は、１×１０２Ｐａ以上、１×１０９Ｐａ以下であるのが好ましく、１×１０３Ｐａ以上、１×１０７Ｐａ以下であるのがより好ましく、１×１０４Ｐａ以上、１×１０６Ｐａ以下であるのがさらに好ましい。貯蔵弾性率は、動的粘弾性測定装置を用いて、ねじりせん断法により周波数１Ｈｚで測定を行う。
　衝撃吸収層を有する本発明の成形体は、衝撃吸収性能に優れ、衝撃を受けても、無機化合物層にクラックや割れが生じることがない。よって、各層のクラックや割れによるガスバリアー性の低下のおそれがない。
　〔５．３〕導電体層
　導電体層を構成する材料としては、金属、合金、金属酸化物、電気伝導性化合物、これらの混合物等が挙げられる。具体的には、酸化スズ、アンチモンをドープした酸化スズ（ＡＴＯ）；フッ素をドープした酸化スズ（ＦＴＯ）、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化亜鉛インジウム（ＩＺＯ）等の導電性金属酸化物；金、銀、クロム、ニッケル等の金属；これら金属と導電性金属酸化物との混合物；ヨウ化銅、硫化銅等の無機導電性物質；ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリピロール等の有機導電性材料；等が挙げられる。導電体層は、これらの材料からなる層が複数積層されてなる積層体であってもよい。
　また、導電体層は透明であっても透明でなくてもよいが、導電体層が透明である場合には、透明性に優れた積層体を得ることができる。透明性の点からは、導電体層を形成する材料として導電性金属酸化物が好ましく、ＩＴＯが特に好ましい。
　導電体層の形成方法としては、例えば、蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、熱ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法等が挙げられる。これらの中でも、本発明においては、簡便に導電体層が形成できることから、スパッタリング法が好ましい。
　スパッタリング法は、真空槽内に放電ガス（アルゴン等）を導入し、ターゲットと基板との間に高周波電圧あるいは直流電圧を加えて放電ガスをプラズマ化し、該プラズマをターゲットに衝突させることでターゲット材料を飛ばし、基板に付着させて薄膜を得る方法である。ターゲットとしては、前記導電体層を形成する材料からなるものが使用される。
　導電体層の厚さはその用途等に応じて適宜選択すればよい。通常１０ｎｍ～５０μｍ、好ましくは２０ｎｍ～２０μｍである。
　得られる導電体層の表面抵抗率は、通常１０００Ω／□以下である。 
　形成された導電体層には、必要に応じてパターニングを行ってもよい。パターニングする方法としては、フォトリソグラフィー等による化学的エッチング、レーザ等を用いた物理的エッチング等、マスクを用いた真空蒸着法やスパッタリング法、リフトオフ法、印刷法等が挙げられる。
　〔５．４〕密着層
　本発明のガスバリアー性フィルムのガスバリアー層上には、後述するＱＤフィルムを構成するＱＤ含有樹脂層との密着性を高めるための密着層を設けることが好ましい。
　密着層としては、重合性基を有する有機ケイ素化合物を含有する密着層を形成することが好ましく、前記密着層の厚さが、５ｎｍ以下であることが好ましい。
　重合性基を有する有機ケイ素化合物は、特に限定されるものではないが、シランカップリング剤であることが好ましく、例えば、ハロゲン含有シランカップリング剤（２－クロロエチルトリメトキシシラン、２－クロロエチルトリエトキシシラン、３－クロロプロピルトリメトキシシラン、３－クロロプロピルトリエトキシシランなど）、エポキシ基含有シランカップリング剤［２－（３，４－エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、２－（３，４－エポキシシクロヘキシル）エチルトリエトキシシラン、３－（３，４－エポキシシクロヘキシル）プロピルトリメトキシシラン、２－グリシジルオキシエチルトリメトキシシラン、２－グリシジルオキシエチルトリエトキシシラン、３－グリシジルオキシプロピルトリメトキシシラン、３－グリシジルオキシプロピルトリエトキシシランなど］、アミノ基含有シランカップリング剤（２－アミノエチルトリメトキシシラン、３－アミノプロピルトリメトキシシラン、３－アミノプロピルトリエトキシシラン、２－［Ｎ－（２－アミノエチル）アミノ］エチルトリメトキシシラン、３－［Ｎ－（２－アミノエチル）アミノ］プロピルトリメトキシシラン、３－（２－アミノエチル）アミノ］プロピルトリエトキシシラン、３－［Ｎ－（２－アミノエチル）アミノ］プロピル メチル
ジメトキシシランなど）、メルカプト基含有シランカップリング剤（２－メルカプトエチルトリメトキシシラン、３－メルカプトプロピルトリメトキシシラン、３－メルカプトプロピルトリエトキシシランなど）、ビニル基含有シランカップリング剤（ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシランなど）、（メタ）アクリロイル基含有シランカップリング剤（２－メタクリロイルオキシエチルトリメトキシシラン、２－メタクリロイルオキシエチルトリエトキシシラン、２－アクリロイルオキシエチルトリメトキシシラン、３－メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、３－メタクリロイルオキシプロピルトリエトキシシラン、３－アクリロイルオキシプロピルトリメトキシシランなど）などを挙げることができる。
　これらの中では、（メタ）アクリロイル基を含有するシランカップリング剤（（メタ）アクリロイル基含有シランカップリング剤）が好ましい。
　（メタ）アクリロイル基含有シランカップリング剤としては、１，３－ビス（アクリロイルオキシメチル）－１，１，３，３－テトラメチルジシラザン、１，３－ビス（メタクリロイルオキシメチル）－１，１，３，３－テトラメチルジシラザン、１，３－ビス（γ－アクリロイルオキシプロピル）－１，１，３，３－テトラメチルジシラザン、１，３－ビス（γ－メタクリロイルオキシプロピル）－１，１，３，３－テトラメチルジシラザン、アクリロイルオキシメチルメチルトリシラザン、メタクリロイルオキシメチルメチルトリシラザン、アクリロイルオキシメチルメチルテトラシラザン、メタクリロイルオキシメチルメチルテトラシラザン、アクリロイルオキシメチルメチルポリシラザン、メタクリロイルオキシメチルメチルポリシラザン、３－アクリロイルオキシプロピルメチルトリシラザン、３－メタクリロイルオキシプロピルメチルトリシラザン、３－アクリロイルオキシプロピルメチルテトラシラザン、３－メタクリロイルオキシプロピルメチルテトラシラザン、３－アクリロイルオキシプロピルメチルポリシラザン、３－メタクリロイルオキシプロピルメチルポリシラザン、アクリロイルオキシメチルポリシラザン、メタクリロイルオキシメチルポリシラザン、３－アクリロイルオキシプロピルポリシラザン、３－メタクリロイルオキシプロピルポリシラザンが好ましく、更に、化合物の合成・同定が容易であるといった観点から、１，３－ビス（アクリロイルオキシメチル）－１，１，３，３－テトラメチルジシラザン、１，３－ビス（メタクリロイルオキシメチル）－１，１，３，３－テトラメチルジシラザン、１，３－ビス（γ－アクリロイルオキシプロピル）－１，１，３，３－テトラメチルジシラザン、１，３－ビス（γ－メタクリロイルオキシプロピル）－１，１，３，３－テトラメチルジシラザンが特に好ましい。
　なお、（メタ）アクリロイル基含有シランカップリング剤の市販品としては、ＫＢＭ－５１０３、ＫＢＭ－５０２、ＫＢＭ－５０３、ＫＢＥ－５０２、ＫＢＥ－５０３、ＫＲ－５１３（信越化学工業社製）などが挙げられる。これらの（メタ）アクリロイル基含有シランカップリング剤は、１種のみが単独で用いられてもよいし、２種以上が併用されてもよい。
　密着層の形成は、重合性組成物を塗布して形成することができ、例えば上記（メタ）アクリロイル基含有化合物を適当な溶媒に溶解させた溶液をガスバリアー層の表面に塗布し、乾燥させる方法が例示される。この際、上記溶液に適当な光重合開始剤を添加しておき、上記溶液を塗布し、乾燥させて得られた塗膜に、光照射処理を施して（メタ）アクリロイル基含有化合物の一部を重合させて重合性ポリマーとしてもよい。
　塗布組成物を塗布する方法としては、任意の適切な方法が採用され得る。具体的には例えば、スピンコート法、ロールコート法、フローコート法、インクジェット法、スプレーコート法、プリント法、ディップコート法、流延成膜法、バーコート法、グラビア印刷法等が挙げられる。
　また、気相成膜法によって成膜することもでき、気相成膜法は公知の方法で用いることができる。気相成膜法としては、特に制限されず、例えば、スパッタ法、蒸着法、イオンプレーティング法、イオンアシスト蒸着法等の物理気相成長（ＰＶＤ）法、プラズマＣＶＤ法、ＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ　Ｌａｙｅｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法などの化学気相成長（ＣＶＤ）法が挙げられる。中でも、プラズマＣＶＤ法が好ましい。
　前記密着層の厚さは、密着効果を発現すればよく、薄膜化の観点からは５ｎｍ以下であることが好ましい。密着層の厚さは透過型電子顕微鏡（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ；ＴＥＭ）によって測定することができる。
　また、前記ガスバリアー層と前記密着層の間に、表面処理工程を加えることが好ましく、さらに前記表面処理工程が、前記ガスバリアー層を形成後、当該ガスバリアー層の形成に用いた装置で行われることが生産性の観点から、好ましい。
　表面処理工程は、公知の方法を適用することができ、コロナ処理、プラズマ処理、スパッタ処理及びフレーム処理等を採用することができるが、中でも酸素プラズマ処理であると、樹脂基材やガスバリアー層へのダメージを小さくでき、かつ当該ガスバリアー層の形成に用いた装置で連続して行うことができるため、生産上も好ましい。
　〔６〕電子デバイス
　本発明に係る電子デバイスとは、液晶表示素子（ＬＣＤ）、太陽電池（ＰＶ）、量子ドット含有樹脂層（量子ドットフィルム、量子ドットシートともいう。）、有機エレクトロルミネッセンス素子（ＯＬＥＤ）などをいうが、これらに限定されるものではない。中でも本発明のガスバリアーフィルムは優れたガスバリアー性を有するため、量子ドット含有樹脂フィルム及び有機エレクトロルミネッセンス素子（ＯＬＥＤ）に好適に用いることができ。
　〔６．１〕量子ドット含有樹脂層
　以下、量子ドット含有樹脂層の主要な構成要素である量子ドット（一般に、ＱＤと略される。）及び樹脂等について説明する。
　〈量子ドット〉
　一般に、ナノメートルサイズの半導体物質で量子閉じ込め（ｑｕａｎｔｕｍ　ｃｏｎｆｉｎｅｍｅｎｔ）効果を示す半導体ナノ粒子は、「量子ドット」とも称されている。このような量子ドットは、半導体原子が数百個から数千個集まった１０数ｎｍ程度以内の小さな塊であるが、励起源から光を吸収してエネルギー励起状態に達すると、量子ドットのエネルギーバンドギャップに相当するエネルギーを放出する。
　したがって、量子ドットは、量子サイズ効果によりユニークな光学特性を有することが知られている。具体的には、（１）粒子のサイズを制御することにより、様々な波長、色を発光させることができる、（２）吸収帯が広く、単一波長の励起光で様々なサイズの微粒子を発光させることができる、（３）蛍光スペクトルが良好な対称形である、（４）有機色素に比べて耐久性、耐退色性に優れる、といった特徴を有する。
　量子ドット含有樹脂層が含有する量子ドットは公知のものであってもよく、当業者に既知の任意の方法を使用して生成することができる。例えば、好適なＱＤ及び好適なＱＤを形成するための方法には、米国特許第６２２５１９８号明細書、米国特許出願公開第２００２／００６６４０１号明細書、米国特許第６２０７２２９号明細書、同第６３２２９０１号明細書、同第６９４９２０６号明細書、同第７５７２３９３号明細書、同第７２６７８６５号明細書、同第７３７４８０７号明細書、米国特許出願第１１／２９９２９９号、及び米国特許第６８６１１５５号明細書に記載のものが挙げられる。
　量子ドットは、任意の好適な材料、好適には無機材料及びより好適には無機導体又は半導体材料から生成される。好適な半導体材料には、II－VI族、III－Ｖ族、IV－VI族及びIV族の半導体を含む、任意の種類の半導体が含まれる。
　好適な半導体材料には、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｂ、Ｃ（ダイアモンドを含む。）、Ｐ、ＢＮ、ＢＰ、ＢＡｓ、ＡｌＮ、ＡｌＰ、ＡｌＡｓ、ＡｌＳｂ、ＧａＮ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＳｂ、ＩｎＮ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂ、ＡｌＮ、ＡｌＰ、ＡｌＡｓ、ＡｌＳｂ、ＧａＮ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＳｂ、ＺｎＯ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＳｅＺｎ、ＣｄＴｅ、ＨｇＳ、ＨｇＳｅ、ＨｇＴｅ、ＢｅＳ、ＢｅＳｅ、ＢｅＴｅ、ＭｇＳ、ＭｇＳｅ、ＧｅＳ、ＧｅＳｅ、ＧｅＴｅ、ＳｎＳ、ＳｎＳｅ、ＳｎＴｅ、ＰｂＯ、ＰｂＳ、ＰｂＳｅ、ＰｂＴｅ、ＣｕＦ、ＣｕＣｌ、ＣｕＢｒ、ＣｕＩ、Ｓｉ３Ｎ４、Ｇｅ３Ｎ４、Ａｌ２Ｏ３、（Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ）２（Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ）３、Ａｌ２ＣＯ、及び二つ以上のこのような半導体の適切な組合せが含まれるが、これらに限定されない。
　本発明においては、次のようなコア／シェル型の量子ドット、例えば、ＣｄＳｅ／ＺｎＳ、ＩｎＰ／ＺｎＳ、ＰｂＳｅ／ＰｂＳ、ＣｄＳｅ／ＣｄＳ、ＣｄＴｅ／ＣｄＳ、ＣｄＴｅ／ＺｎＳ等も好ましく使用できる。
　〈樹脂〉
　量子ドット含有樹脂層には、量子ドットを保持するバインダーとして樹脂を用いることができる。例えば、ポリカーボネート系、ポリアリレート系、ポリスルホン（ポリエーテルスルホンも含む。）系、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル系、ポリエチレン系、ポリプロピレン系、セロ－ファン系、セルロースジアセテート、セルローストリアセテート、セルロースアセテートプロピオネート、セルロースアセテートブチレート等のセルロースエステル系、ポリ塩化ビニリデン系、ポリビニルアルコール系、エチレンビニルアルコール系、シンジオタクティックポリスチレン系、ノルボルネン系、ポリメチルペンテン系、ポリエーテルケトン系、ポリエーテルケトンイミド系、ポリアミド樹脂、フッ素樹脂、ナイロン系、ポリメチルメタクリレート等のアクリル系樹脂等を挙げることができる。
　量子ドット含有樹脂層は、厚さが５０～２００μｍの範囲内であることが好ましい。
　なお、量子ドット含有樹脂層における量子ドットの含有量は、使用する化合物によって最適量は異なるが、一般的には１５～６０体積％の範囲内であることが好ましい。
　〔６．２〕有機ＥＬ素子
　本発明に係る有機ＥＬ素子は、例えば、本発明に係るガスバリアー層上に、陽極、第１有機機能層群、発光層、第２有機機能層群、陰極が積層されて構成されていることが好ましい。第１有機機能層群は、例えば、正孔注入層、正孔輸送層、電子阻止層等から構成され、第２有機機能層群は、例えば、正孔阻止層、電気輸送層、電子注入層等から構成されている。第１有機機能層群及び第２有機機能層群はそれぞれ１層のみで構成されていても良いし、第１有機機能層群及び第２有機機能層群はそれぞれ設けられていなくても良い。
　以下に、有機ＥＬ素子の構成の代表例を示す。
　（ｉ）陽極／正孔注入輸送層／発光層／電子注入輸送層／陰極
　（ii）陽極／正孔注入輸送層／発光層／正孔阻止層／電子注入輸送層／陰極
　（iii）陽極／正孔注入輸送層／電子阻止層／発光層／正孔阻止層／電子注入輸送層／陰極
　（iv）陽極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極
　（ｖ）陽極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／正孔阻止層／電子輸送層／電子注入層／陰極
　（vi）陽極／正孔注入層／正孔輸送層／電子阻止層／発光層／正孔阻止層／電子輸送層／電子注入層／陰極
　更に、有機ＥＬ素子は、非発光性の中間層を有していても良い。中間層は電荷発生層であっても良く、マルチフォトンユニット構成であっても良い。
　本発明に適用可能な有機ＥＬ素子の概要については、例えば、特開２０１３－１５７
６３４号公報、特開２０１３－１６８５５２号公報、特開２０１３－１７７３６１号公報、特開２０１３－１８７２１１号公報、特開２０１３－１９１６４４号公報、特開２０１３－１９１８０４号公報、特開２０１３－２２５６７８号公報、特開２０１３－２３５９９４号公報、特開２０１３－２４３２３４号公報、特開２０１３－２４３２３６号公報、特開２０１３－２４２３６６号公報、特開２０１３－２４３３７１号公報、特開２０１３－２４５１７９号公報、特開２０１４－００３２４９号公報、特開２０１４－００３２９９号公報、特開２０１４－０１３９１０号公報、特開２０１４－０１７４９３号公報、特開２０１４－０１７４９４号公報等に記載されている構成を挙げることができる。
　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「部」又は「％」の表示を用いるが、特に断りがない限り「質量部」又は「質量％」を表す。
　＜実施例で用いた装置＞
　用いたＸ線光電子分光測定装置、Ｘ線反射率法による膜密度測定方法、プラズマイオン注入装置、測定条件、方法は以下のとおりである。なお、用いたプラズマイオン注入装置は外部電界を用いてイオン注入する装置である。
　（Ｘ線光電子分光測定装置）
　下記に示す測定条件にて、第１のガスバリアー層（イオン注入されて得られた層）の表層部における酸素原子、窒素原子及びケイ素原子の存在割合の測定を行った。
　測定装置：「ＰＨＩ　Ｑｕａｎｔｅｒａ　ＳＸＭ」アルバック・ファイ株式会社製
　Ｘ線源：ＡｌＫα
　Ｘ線ビーム径：１００μｍ
　電力値：２５Ｗ
　電圧：１５ｋＶ
　取り出し角度：４５°
　真空度：５．０×１０－８Ｐａ
　（Ｘ線反射率法による膜密度の測定方法）
　ガスバリアー層の表層部における膜密度は、下記に示す測定条件にてＸ線の反射率を測定して全反射臨界角度θｃを求め、その値から算出した。
　測定装置と測定条件は以下のとおりである。
　測定装置：薄膜評価用試料水平型Ｘ線回折装置「ＳｍａｒｔＬａｂ」株式会社リガク製
　測定条件：
　　Ｘ線源；Ｃｕ－Ｋα１（波長：１．５４０５９Å）
　　光学系；並行ビーム光学系
　　入射側スリット系；Ｇｅ（２２０）２結晶、高さ制限スリット５ｍｍ、入射スリッ
ト０．０５ｍｍ
　　受光側スリット系；受光スリット　０．１０ｍｍ、ソーラースリット　５°
　　検出器；シンチレーションカウンター
　　管電圧・管電流；４５ｋＶ－２００ｍＡ
　　走査軸；２θ／θ
　　走査モード；連続スキャン
　　走査範囲；０．１～３．０ｄｅｇ
　　走査速度；１ｄｅｇ／ｍｉｎ
　　サンプリング間隔；０．００２°／ｓｔｅｐ
　なお、原子数比（ｘｉ）は、Ｘ線光電子分光測定により得られたガスバリアー層の表層部における酸素原子、窒素原子及びケイ素原子の存在割合を用いた。
　（プラズマイオン注入装置）
　ＲＦ電源：日本電子社製、型番号「ＲＦ」５６０００
　高電圧パルス電源：栗田製作所社製、「ＰＶ－３－ＨＳＨＶ－０８３５」
　＜ガスバリアーフィルムＮｏ．１の作製＞
　〈第１のガスバリアー層の形成＞
　基材としてポリエチレンテレフタレートフィルム（三菱樹脂社製、「ＰＥＴ３８　Ｔ－１００」、厚さ３８μｍ、以下「ＰＥＴフィルム」という。）を用意した。
　ポリシラザン化合物含有塗布液として、パーヒドロポリシラザンを２０質量％含むジブチルエーテル溶液（ＡＺエレクトロニックマテリアルズ株式会社製、ＮＮ１２０－２０）と、アミン触媒（Ｎ，Ｎ，Ｎ′，Ｎ′－テトラメチル－１，６－ジアミノヘキサン（ＴＭＤＡＨ））を含むパーヒドロポリシラザン２０質量％のジブチルエーテル溶液（ＡＺエレクトロニックマテリアルズ株式会社製、ＮＡＸ１２０－２０）とを、４：１（質量比）の割合で混合し、さらに乾燥膜厚調整のためジブチルエーテルで適宜希釈し塗布液を調製した。
　当該塗布液を前記基材上に塗布して、１２０℃で１分間加熱してＰＥＴフィルム上にパーヒドロポリシラザンを含む層厚６０ｎｍの層を形成して成形物を得た。次に、図２に示すプラズマイオン注入装置を用いてパーヒドロポリシラザンを含む層の表面に、アルゴン（Ａｒ）をプラズマイオン注入して第１のガスバリアー層を形成した。
　プラズマイオン注入の条件を以下に示す。
　・プラズマ生成ガス：Ａｒ
　・ガス流量：１００ｓｃｃｍ
　・Ｄｕｔｙ比：０．５％
　・繰り返し周波数：１０００Ｈｚ
　・印加電圧：－１０ｋＶ
　・ＲＦ電源：周波数　１３．５６ＭＨｚ、印加電力　１０００Ｗ
　・チャンバー内圧：０．２Ｐａ
　・パルス幅：５μｓｅｃ
　・処理時間（イオン注入時間）：５分間
　・搬送速度：０．２ｍ／ｍｉｎ
　第１のガスバリアー層を形成した時点で、第１のガスバリアー層の酸素原子、窒素原子、及びケイ素原子の存在割合、及び膜密度を測定した。
　次いで第１のガスバリアー層上に、第２のガスバリアー層を積層形成する。
　〈第２のガスバリアー層の形成〉
　第２のガスバリアー層を、気相成膜法であるスパッタ法により形成した。スパッタ装置としては、マグネトロンスパッタ装置（キヤノンアネルバ社製：型式ＥＢ１１００）を用いた。
　ターゲットとしては、下記のターゲットを用い、プロセスガスにはＡｒとＯ２とを用いて、マグネトロンスパッタ装置により、ＤＣ方式による成膜を行った。スパッタ電源パワーは以下に記載がないものは５．０Ｗ／ｃｍ２とし、成膜圧力は０．４Ｐａとした。また、各成膜条件において、それぞれ酸素分圧を調整した。なお、事前にガラス基材を用いた成膜により、各成膜条件において、成膜時間に対する層厚変化のデータを取り、単位時間当たりに成膜される層厚を算出した後、設定層厚となるように成膜時間を設定した。
　Ｔ１：市販の酸素欠損型酸化ニオブターゲットを用いた。組成はＮｂ１２Ｏ２９であった。
　Ｔ１－１：ターゲットとしてＴ１を用い、ＤＣ方式により成膜した。酸素分圧を１２％とした。また、層厚が１０ｎｍとなるように成膜時間を設定した。
　以上のようにして、第１のガスバリアー層及び第２のガスバリアー層が積層形成されたガスバリアーフィルムＮｏ．１を作製した。
　＜ガスバリアーフィルムＮｏ．２～５の作製＞
　〈第１のガスバリアー層の形成〉
　上述したバリアフィルムＮｏ．１と同様の方法で第１のガスバリアー層を形成した。
　〈第２のガスバリアー層の形成〉
　上述したガスバリアーフィルムＮｏ．１の方法から酸素分圧を変化させることで、酸素欠損指標を表１に記載のように変化させた。
　また、Ｔ２－１：ターゲットとしてＴ２（市販の金属Ｔａターゲット）を用い、ＤＣ方式により成膜した。酸素分圧を２０％とした。また、層厚が１０ｎｍとなるように成膜時間を設定した。
　以上のようにして、表１に記載の第１のガスバリアー層及び第２のガスバリアー層が積層形成されたガスバリアーフィルムＮｏ．２～Ｎｏ．５を作製した。
　＜ガスバリアーフィルムＮｏ．６の作製（比較例）＞
　上述したガスバリアーフィルムＮｏ．１の第１のガスバリアー層のみとして、ガスバリアーフィルムＮｏ．６を作製した。
　≪評価≫
　〈ガスバリアー層の厚さ方向の組成分布の測定〉
　ＸＰＳ分析により、ガスバリアー層の厚さ方向の組成分布プロファイルを測定した。なお、ＸＰＳ分析条件は以下のとおりである。
　〈ＸＰＳ分析条件〉
　・装置：「ＰＨＩ　Ｑｕａｎｔｅｒａ　ＳＸＭ」アルバック・ファイ株式会社製
　・Ｘ線源：単色化Ａｌ－Ｋα
　・スパッタイオン：Ａｒ（２ｋｅＶ）
　・デプスプロファイル：ＳｉＯ２換算スパッタ厚さで、所定の厚さ間隔で測定を繰り返し、深さ方向のデプスプロファイルを得た。この厚さ間隔は、１ｎｍとした（深さ方向に１ｎｍごとのデータが得られる。）。
　・定量：バックグラウンドをＳｈｉｒｌｅｙ法で求め、得られたピーク面積から相対感度係数法を用いて定量した。データ処理は、アルバック・ファイ社製のＭｕｌｔｉＰａｋを用いた。なお、分析した元素は、Ｓｉ、Ｎｂ、Ｔａ、Ａｌ、Ｏ、Ｎ、Ｃである。
　〈混合領域の厚さの測定〉
　遷移金属がＮｂである場合を例に取ると、上記ＸＰＳ組成分析から得られたデータから、ガスバリアー層の組成は、（Ｓｉ）（Ｎｂ）ｘＯｙＮｚで表すことができる。第１層及び第２層を積層した態様においては、第１層と第２層との界面領域で、ケイ素と遷移金属であるＮｂとが共存し、かつ遷移金属Ｎｂ／Ｓｉの原子数比率の値ｘが、０．０２≦ｘ≦４９の範囲内にあり、厚さ方向に連続して５ｎｍ以上ある領域を「混合領域」とし、当該領域の有無を測定し、表に記載した。
　〈混合領域の酸素欠損指標の計算〉
　上記ＸＰＳ分析データを用いて、各測定点における（２ｙ＋３ｚ）／（ａ＋ｂｘ）の値を計算した。ここで、Ｓｉであるため、ａ＝４、また、遷移金属はＮｂ若しくはＴａであるため、ａ＝５である。（２ｙ＋３ｚ）／（ａ＋ｂｘ）の値の最小値を求め、これを酸素欠損度指標として、表に記載した。（２ｙ＋３ｚ）／（ａ＋ｂｘ）＜１．０となる場合、酸素欠損の状態であることを示す。
　＜ガスバリアーフィルムのガスバリアー性（Ｃａ法）評価＞
　以下の測定方法に従って、各ガスバリアーフィルムの水蒸気透過性（ガスバリアー性）を評価した。
　下記のようにして作製したＣａ法評価試料（透過濃度により評価するタイプ）を８５℃８５％ＲＨ環境に保存して一定時間ごとに、Ｃａの腐食率を観察した。１時間、５時間、１０時間、２０時間、それ以降は２０時間ごとに観察・透過濃度測定（任意４点の平均）し、測定した透過濃度が透過濃度初期値の５０％未満となった時点の観察時間をガスバリアー性の指標とした。５００時間の保存で測定した透過濃度が透過濃度初期値の５０％以上であった場合は５００時間以上とした。
　〈Ｃａ法評価試料の作製〉
　ガスバリアーフィルムのガスバリアー層表面をＵＶ洗浄した後、ガスバリアー層面に封止樹脂層として熱硬化型のシート状接着剤（エポキシ系樹脂）を厚さ２０μｍで貼合した。これを５０ｍｍ×５０ｍｍのサイズに打ち抜いた後、グローブボックス内に入れて、２４時間乾燥処理を行った。
　５０ｍｍ×５０ｍｍサイズの無アルカリガラス板（厚さ０．７ｍｍ）の片面をＵＶ洗浄した。株式会社エイエルエステクノロジー製の真空蒸着装置を用い、ガラス板の中央に、マスクを介して２０ｍｍ×２０ｍｍのサイズでＣａを蒸着した。Ｃａの厚さは８０ｎｍとした。Ｃａ蒸着済のガラス板をグローブボックス内に取り出し、封止樹脂層を貼合したガスバリアーフィルムの封止樹脂層面とガラス板のＣａ蒸着面とを接するように配置し、真空ラミネートにより接着した。この際、１１０℃の加熱を行った。さらに、接着した試料を１１０℃に設定したホットプレート上にガラス板を下にして置き、３０分間硬化させて、評価用セルを作製した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000014
　表１の結果から、本発明の構成のガスバリアーフィルムは、比較例に対してガスバリアー性が顕著に改善されたガスバリアーフィルムであることが分かる。
　本発明のガスバリアーフィルムは、ガスバリアー性が顕著に改善されているため、高いガスバリアー性が要求される有機エレクトロルミネッセンス素子（ＯＬＥＤ）、量子ドットフィルム（ＱＤフィルム）、液晶表示素子（ＬＣＤ）、太陽電池（ＰＶ）等の電子デバイスに好適である。
　１ａ、１ｃ　フィルム状の成形物
　１ｂ、１ｄ　フィルム状の成形体
　２ａ、２ｂ　回転キャン
　３ａ、３ｂ　巻き出しロール
　４　プラズマ放電用電極
　５ａ、５ｂ　巻き取りロール
　６ａ、６ｂ　送り出し用ロール
　７ａ、７ｂ　パルス電源
　９ａ、９ｂ　高電圧パルス
　１０ａ、１０ｂ　ガス導入口
　１１ａ、１１ｂ　チャンバー
　１３　中心軸
　１５　高電圧導入端子
　２０ａ、２０ｂ　ターボ分子ポンプ
　１００　ガスバリアーフィルム
　１０１　基材
　１０２　第１のガスバリアー層
　１０３　第２のガスバリアー層
　１０４　混合領域

Claims (19)

  1. 　基材上に少なくとも第１のガスバリアー層及び第２のガスバリアー層が積層されており、
    　前記第１のガスバリアー層は、少なくともケイ素（Ｓｉ）を含有し、かつ当該第１のガスバリアー層の表層部における、酸素原子、窒素原子及びケイ素原子の存在量全体に対する、前記酸素原子の存在割合が６０～７５％、前記窒素原子の存在割合が０～１０％、前記ケイ素原子の存在割合が２５～３５％の範囲内であり、かつ、前記第１のガスバリアー層の表層部における膜密度が、２．４～４．０ｇ／ｃｍ３の範囲内であり、
    　前記第２のガスバリアー層は、長周期型周期表の第３族～第１１族の遷移金属を含有する層であることを特徴とするガスバリアーフィルム。
  2. 　前記第１のガスバリアー層が、ポリシラザン化合物の改質層であることを特徴とする請求項１に記載のガスバリアーフィルム。
  3. 　前記ポリシラザン化合物が、ペルヒドロポリシラザンであることを特徴とする請求項２に記載のガスバリアーフィルム。
  4. 　前記遷移金属が、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、及びバナジウム（Ｖ）から選択される少なくとも１種であることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載のガスバリアーフィルム。
  5. 　前記第１のガスバリアー層と前記第２のガスバリアー層との間に、少なくとも厚さ方向において、前記ケイ素（Ｓｉ）（Ｍ１）及び前記遷移金属（Ｍ２）を含有する領域であって、前記ケイ素（Ｓｉ）（Ｍ１）に対する前記遷移金属（Ｍ２）の原子数比の値（Ｍ２／Ｍ１）が、０．０２～４９の範囲内にある混合領域を、厚さ方向に連続して５ｎｍ以上有することを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載のガスバリアーフィルム。
  6. 　前記混合領域に、前記ケイ素（Ｓｉ）又は当該ケイ素（Ｓｉ）に由来する化合物と前記遷移金属又は当該遷移金属に由来する化合物の混合物又は複合酸化物の少なくとも一方が含有されていることを特徴とする請求項５に記載のガスバリアーフィルム。
  7. 　前記混合領域の組成に、さらに酸素が含有されていることを特徴とすることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載のガスバリアーフィルム。
  8. 　前記混合領域の組成を、下記化学組成式（１）で表したとき、前記混合領域の少なくとも一部が下記関係式（２）を満たすことを特徴とする請求項５から請求項７までのいずれか一項に記載のガスバリアーフィルム。
    化学組成式（１）：　（Ｍ１）（Ｍ２）ｘＯｙＮｚ
    関係式（２）　　：　（２ｙ＋３ｚ）/（ａ＋ｂｘ）＜１．０
    （ただし式中、Ｍ１：ケイ素、Ｍ２：遷移金属、Ｏ：酸素、Ｎ：窒素、ｘ，ｙ，ｚ：化学量論係数、０．０２≦ｘ≦４９、０＜ｙ、０≦ｚ、ａ：Ｍ１の最大価数、ｂ：Ｍ２の最大価数を表す。）
  9. 　請求項１から請求項８までのいずれか一項に記載の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であって、
    　前記第１のガスバリアー層を、ポリシラザンを含有する層にイオンを注入して改質処理する工程によって形成し、
    　前記第２のガスバリアー層を、気相成膜法によって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。
  10. 　前記ポリシラザンを含有する層に、水素、窒素、酸素、アルゴン、ヘリウム、ネオン、キセノン及びクリプトンから選択されるガスを用いてイオンを注入して改質処理する工程を有することを特徴とする請求項９に記載のガスバリアーフィルムの製造方法。
  11. 　前記ポリシラザンを含有する層に、水素、窒素、酸素、アルゴン、ヘリウム、ネオン、キセノン及びクリプトンから選択されるガスを用いて、プラズマイオンを注入して改質処理する工程を有することを特徴とする請求項９に記載のガスバリアーフィルムの製造方法。
  12. 　前記ポリシラザンを含有する層を有する長尺状の基材を一定方向に搬送しながら、前記ポリシラザンを含有する層に前記イオンを注入して改質処理することを特徴とする請求項９から請求項１１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。
  13. 　前記基材を、高電圧印加回転キャンの周囲に沿って一定方向に搬送させると同時に、前記高電圧印加回転キャンに負の高電圧のみを印加して生成させたプラズマ中のイオンを、前記基材表面部に注入することを特徴とする請求項９から請求項１２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。
  14. 　前記イオン注入する際の圧力が、０．０１～５Ｐａの範囲内であることを特徴とする請求項１３に記載のガスバリアーフィルムの製造方法。
  15. 　パルス幅が、１～１０μｓｅｃの範囲内で前記プラズマを生成させることを特徴とする請求項１３又は請求項１４に記載のガスバリアーフィルムの製造方法。
  16. 　印加電圧が、－５０～－１ｋＶの範囲内で前記プラズマを生成させることを特徴とする請求項１３から請求項１５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。
  17. 　請求項１から請求項８までのいずれか一項に記載のガスバリアーフィルムを具備していることを特徴とする電子デバイス。
  18. 　量子ドット含有樹脂層を有することを特徴とする請求項１７に記載の電子デバイス。
  19. 　有機エレクトロルミネッセンス素子を具備していることを特徴とする請求項１７に記載の電子デバイス。
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