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JP2008056967A - Gas barrier property resin base material, and organic electroluminescence device - Google Patents

Gas barrier property resin base material, and organic electroluminescence device Download PDF

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JP2008056967A
JP2008056967A JP2006233338A JP2006233338A JP2008056967A JP 2008056967 A JP2008056967 A JP 2008056967A JP 2006233338 A JP2006233338 A JP 2006233338A JP 2006233338 A JP2006233338 A JP 2006233338A JP 2008056967 A JP2008056967 A JP 2008056967A
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JP
Japan
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gas barrier
layer
film
ceramic layer
base material
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Application number
JP2006233338A
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Kazuo Suzuki
一生 鈴木
Hiroaki Arita
浩了 有田
Kazuhiro Fukuda
和浩 福田
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Konica Minolta Inc
Original Assignee
Konica Minolta Inc
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a gas barrier property resin base material having high gas barrier performance and excellent adhesiveness and bending resistance, and an organic electroluminescence device having excellent gas barrier resistance using the same. <P>SOLUTION: In the gas barrier property resin base material having a gas barrier layer with at least two ceramic layers containing silicon oxide being laminated on at least one surface of a transparent resin base material, at least one of the ceramic layers is a first ceramic layer containing silicon oxide having the modulus of elasticity of ≥5GPa and ≤20GPa, and the compressive stress in the gas barrier layer is ≥0MPa and ≤20MPa. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、積層された酸化珪素を含有するセラミック層を有するガスバリア性樹脂基材及び該ガスバリア性樹脂基材を用い形成した有機エレクトロルミネッセンスデバイスに関する。   The present invention relates to a gas barrier resin substrate having a ceramic layer containing laminated silicon oxide and an organic electroluminescence device formed using the gas barrier resin substrate.

従来より、プラスチック基板やフィルムの表面に、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化珪素等の金属酸化物の薄膜を形成したガスバリア性フィルムは、水蒸気や酸素等、各種ガスの遮断を必要とする物品の包装、食品や工業用品及び医薬品等の変質を防止するための包装用途等に広く用いられている。また、包装用途以外にも液晶表示素子、太陽電池、有機エレクトロルミネッセンス(EL)デバイス等で使用されている。特に、液晶表示素子、有機ELデバイスなどへの応用が進んでいる透明基材には、近年、軽量化、大型化という要求に加え、長期信頼性や形状の自由度が高いこと、曲面表示が可能であること等の高度な要求因子が加わり、重く割れやすく大面積化が困難なガラス基板に代わって、透明プラスチック等のフィルム基材が採用され始めている。   Conventionally, a gas barrier film in which a thin film of a metal oxide such as aluminum oxide, magnesium oxide, or silicon oxide is formed on the surface of a plastic substrate or film is used for packaging articles that require blocking of various gases such as water vapor and oxygen. It is widely used for packaging, etc. to prevent the deterioration of food, industrial products and pharmaceuticals. In addition to packaging applications, it is used in liquid crystal display elements, solar cells, organic electroluminescence (EL) devices, and the like. In particular, transparent substrates, which are being applied to liquid crystal display elements, organic EL devices, etc., have recently been required to be lighter and larger, have long-term reliability and a high degree of freedom in shape, and have curved display. In addition to high demand factors such as being possible, film base materials such as transparent plastics have begun to be used instead of glass substrates that are heavy and easily broken.

また、プラスチックフィルムは上記要求に応えるだけでなく、ロールトゥロール方式が可能であることから、ガラス基板よりも生産性に優れ、経済性の面からも有利である。   In addition, the plastic film not only meets the above requirements, but also enables a roll-to-roll method, so that it is superior in productivity to a glass substrate and is advantageous from the viewpoint of economy.

しかしながら、透明プラスチック等のフィルム基材は、ガラス等の基材に対しガスバリア性が劣るという問題を抱えている。ガスバリア性が劣る基材を用いると、水蒸気や空気が浸透し、例えば、液晶セル内の液晶を劣化させ、表示欠陥となって表示品位の劣化を招く結果となる。   However, film substrates such as transparent plastics have a problem that gas barrier properties are inferior to substrates such as glass. When a base material with inferior gas barrier properties is used, water vapor or air permeates, for example, the liquid crystal in the liquid crystal cell is deteriorated, resulting in display defects and deterioration of display quality.

この様な問題を解決するための方法の一つとして、フィルム基板上に金属酸化物薄膜を形成して、ガスバリア性を付与したフィルム基材とする方法が知られている。   As one method for solving such a problem, there is known a method in which a metal oxide thin film is formed on a film substrate to form a film base material having a gas barrier property.

包装材料や液晶表示素子に使用されるガスバリア性フィルムとしては、例えば、プラスチックフィルム上に酸化珪素を蒸着したもの(例えば、特許文献1参照。)や酸化アルミニウムを蒸着したもの(例えば、特許文献2参照。)が知られており、いずれも水蒸気透過率で1g/m2/day程度の水蒸気バリア性を備えている。 Examples of gas barrier films used for packaging materials and liquid crystal display elements include, for example, a film obtained by vapor-depositing silicon oxide on a plastic film (for example, see Patent Document 1) or a film obtained by vapor-depositing aluminum oxide (for example, Patent Document 2). All of which have a water vapor barrier property of about 1 g / m 2 / day in terms of water vapor transmission rate.

さらに近年では、さらなるガスバリア性が要求される有機ELディスプレイや、液晶ディスプレイの大型化、高精細ディスプレイ等の開発により、フィルム基板へのガスバリア性能についての要求は、水蒸気バリアで10-2g/m2/day程度まで上がってきている。これら高い水蒸気遮断性の要望に応える方法の1つとして、緻密なセラミック層と、柔軟性を有し、外部からの衝撃を緩和するポリマー層とを交互に繰り返し積層した構成のガスバリア性フィルムが提案されている(例えば、特許文献3参照。)。しかしながら、セラミック層とポリマー層とでは、一般に組成が大きく異なるため、それぞれの接触界面部での密着性が劣化し、を引き起こすことがある。特に、この密着性の劣化は、高温高湿等の過酷な環境下や紫外線の照射を長期間にわたり受けた際に顕著に現れ、早急な改良が求められている。 In recent years, due to the development of organic EL displays that require further gas barrier properties, larger liquid crystal displays, and high-definition displays, the demand for gas barrier performance for film substrates is 10 −2 g / m for water vapor barriers. It has risen to about 2 / day. As a method to meet these demands for high water vapor barrier properties, a gas barrier film with a structure in which a dense ceramic layer and a flexible polymer layer that relieves impact from the outside are alternately laminated is proposed. (For example, see Patent Document 3). However, since the composition of the ceramic layer and the polymer layer is generally greatly different, the adhesion at each contact interface portion may be deteriorated, which may cause. In particular, the deterioration of the adhesion appears remarkably under severe environments such as high temperature and high humidity or when irradiated with ultraviolet rays for a long period of time, and immediate improvement is required.

一方、膜剥離等の品質劣化が少なく、密着性が優れたガスバリア性樹脂基材として、炭素含有量のことなる酸化珪素を積層する方法が開示されている(特許文献4、5参照)。   On the other hand, a method of laminating silicon oxide having a different carbon content is disclosed as a gas barrier resin base material with little quality deterioration such as film peeling and excellent adhesion (see Patent Documents 4 and 5).

しかしながら、これらのガスバリア性樹脂基材を用いても、フラットパネルディスプレイ、たとえば有機ELディスプレイの基板として用いる場合等、基板と封止部材とを接着剤を用い接着させる際に、基材間の接着が充分ではないことが判明した。   However, even when these gas barrier resin base materials are used, when the substrate and the sealing member are bonded using an adhesive, such as when used as a substrate of a flat panel display, for example, an organic EL display, adhesion between the base materials Turned out to be insufficient.

また、有機エレクトロルミネッセンスデバイスの封止材料に、無機化合物からなるセラミック層の積層構成を有するガスバリア性積層フィルムが開示されている(例えば、特許文献6参照)。この様な無機化合物からなるセラミック層の積層構成は、無機化合物−有機化合物の積層構造に比較し、少ないユニット数(層数)で高いバリア性能を得ることができるが、無機化合物−無機化合物で積層構造を構成した場合、必然的に形成したガスバリア膜の硬度が高くなるため、ガスバリア膜の構成層間での密着性及び耐屈曲性が不十分となり、それに起因するバリア性能の劣化が課題であった。
特公昭53−12953号公報 特開昭58−217344号公報 米国特許第6,268,695号明細書 特開2003−257619号公報 特開平8−48369号公報 特開2003−243155号公報
Moreover, the gas barrier laminated film which has the laminated structure of the ceramic layer which consists of an inorganic compound is disclosed by the sealing material of an organic electroluminescent device (for example, refer patent document 6). The laminated structure of the ceramic layer made of such an inorganic compound can obtain high barrier performance with a small number of units (number of layers) compared to the laminated structure of the inorganic compound-organic compound. When a laminated structure is configured, the hardness of the gas barrier film formed is inevitably high, so that adhesion and bending resistance between the constituent layers of the gas barrier film are insufficient, and deterioration of the barrier performance due to this is a problem. It was.
Japanese Patent Publication No.53-12953 JP 58-217344 A US Pat. No. 6,268,695 JP 2003-257619 A JP-A-8-48369 JP 2003-243155 A

従って、本発明は、高いガスバリア性能を有し、密着性及び耐屈曲性に優れたガスバリア性樹脂基材と、これを用いたガスバリア耐性に優れた有機エレクトロルミネッセンスデバイス(以下、有機ELあるいはOLEDと称す)を提供することにある。   Accordingly, the present invention provides a gas barrier resin base material having high gas barrier performance and excellent adhesion and bending resistance, and an organic electroluminescence device (hereinafter referred to as organic EL or OLED) having excellent gas barrier resistance using the same. Is to provide).

本発明の上記目的は以下の手段によって達成される。   The above object of the present invention is achieved by the following means.

1.透明樹脂基材の少なくとも1面に、少なくとも2層の酸化珪素を含有するセラミック層を積層したガスバリア層を有するガスバリア性樹脂基材において、該セラミック層の少なくとも1層が、弾性率が5GPa以上、20GPa以下の酸化珪素を含有する第一のセラミック層であり、かつ該ガスバリア層の圧縮応力が0MPa以上、20MPa以下であることを特徴とするガスバリア性樹脂基材。   1. In a gas barrier resin substrate having a gas barrier layer in which a ceramic layer containing at least two layers of silicon oxide is laminated on at least one surface of a transparent resin substrate, at least one of the ceramic layers has an elastic modulus of 5 GPa or more, A gas barrier resin base material, wherein the gas barrier resin base material is a first ceramic layer containing silicon oxide of 20 GPa or less, and the compression stress of the gas barrier layer is 0 MPa or more and 20 MPa or less.

2.前記第一のセラミック層と、該第一のセラミック層上に酸化珪素を含有する第二のセラミック層が形成された積層構造を有し、該第一のセラミック層の弾性率E1に対する該第二のセラミック層の弾性率E2の比(E2/E1)が、1.0以上、10.0以下であることを特徴とする前記1に記載のガスバリア性樹脂基材。   2. The first ceramic layer has a laminated structure in which a second ceramic layer containing silicon oxide is formed on the first ceramic layer, and the second ceramic layer has an elastic modulus E1 with respect to the elastic modulus E1. 2. The gas barrier resin substrate according to 1 above, wherein the ceramic layer has an elastic modulus E2 ratio (E2 / E1) of 1.0 or more and 10.0 or less.

3.前記第一のセラミック層の炭素含有率が、原子数濃度で0.2%以上、4.9%以下であることを特徴とする前記1または2に記載のガスバリア性樹脂基材。   3. 3. The gas barrier resin substrate according to 1 or 2 above, wherein the carbon content of the first ceramic layer is 0.2% or more and 4.9% or less in terms of atomic number concentration.

4.前記第一のセラミック層の膜密度が、1.80以上、2.15以下であることを特徴とする前記1〜3のいずれか1項に記載のガスバリア性樹脂基材。   4). 4. The gas barrier resin substrate according to any one of 1 to 3, wherein the film density of the first ceramic layer is 1.80 or more and 2.15 or less.

5.前記第一のセラミック層が、異なる周波数の電界を2つ以上印加する大気圧プラズマ法によって形成されることを特徴とする前記1〜4のいずれか1項に記載のガスバリア性樹脂基材。   5. 5. The gas barrier resin substrate according to any one of 1 to 4, wherein the first ceramic layer is formed by an atmospheric pressure plasma method in which two or more electric fields having different frequencies are applied.

6.前記第二のセラミック層の炭素含有率が、原子数濃度で0.1%以下であることを特徴とする前記1〜5のいずれか1項に記載のガスバリア性樹脂基材。   6). 6. The gas barrier resin substrate according to any one of 1 to 5, wherein the carbon content of the second ceramic layer is 0.1% or less in terms of atomic number concentration.

7.前記第二のセラミック層の膜密度が、2.15以上、2.50以下であることを特徴とする前記1〜6のいずれか1項に記載のガスバリア性樹脂基材。   7). 7. The gas barrier resin substrate according to any one of 1 to 6, wherein the film density of the second ceramic layer is 2.15 or more and 2.50 or less.

8.前記第二のセラミック層が、異なる周波数の電界を2つ以上印加する大気圧プラズマ法によって形成されることを特徴とする前記1〜7のいずれか1項に記載のガスバリア性樹脂基材。   8). 8. The gas barrier resin substrate according to any one of 1 to 7, wherein the second ceramic layer is formed by an atmospheric pressure plasma method in which two or more electric fields having different frequencies are applied.

9.水蒸気透過率が、1×10-7g/m2/day以上、0.01g/m2/day未満であることを特徴とする前記1〜8のいずれか1項に記載のガスバリア性樹脂基材。 9. 9. The gas barrier resin group as described in any one of 1 to 8 above, wherein the water vapor permeability is 1 × 10 −7 g / m 2 / day or more and less than 0.01 g / m 2 / day. Wood.

10.前記1〜9のいずれか1項に記載のガスバリア性樹脂基材上に、少なくとも電極及び有機化合物層を形成し、かつ、該電極と該有機化合物層を覆う様に封止部材を配置し、該封止部材と前記ガスバリア性樹脂基材とを貼合わせて、封止したことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンスデバイス。   10. On the gas barrier resin substrate according to any one of 1 to 9, at least an electrode and an organic compound layer are formed, and a sealing member is disposed so as to cover the electrode and the organic compound layer, An organic electroluminescence device, wherein the sealing member and the gas barrier resin base material are bonded and sealed.

11.前記封止部材が、前記1〜9のいずれか1項に記載のガスバリア性樹脂基材であることを特徴とする前記10に記載の有機エレクトロルミネッセンスデバイス。   11. 10. The organic electroluminescent device according to 10, wherein the sealing member is the gas barrier resin base material according to any one of 1 to 9.

本発明により、高いガスバリア性能を有し、密着性及び耐屈曲性に優れたガスバリア性樹脂基材と、これを用いたガスバリア耐性に優れた有機エレクトロルミネッセンスデバイスを提供することができた。   According to the present invention, a gas barrier resin base material having high gas barrier performance and excellent adhesion and flex resistance, and an organic electroluminescence device excellent in gas barrier resistance using the same can be provided.

以下本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明するが、本発明はこれにより限定されるものではない。   The best mode for carrying out the present invention will be described in detail below, but the present invention is not limited thereto.

前述の特許文献6に記載の様な無機化合物からなるセラミック層の積層構成は、無機化合物−有機化合物の積層構造に比較し、形成したガスバリア膜の硬度が高くなるため、ガスバリア膜の構成層間での密着性及び耐屈曲性が不十分となり、それに起因するバリア性能の劣化が課題であった。本発明者は、上記課題に鑑み鋭意検討を行った結果、透明樹脂基材の少なくとも1面に、少なくとも2層の酸化珪素を含有するセラミック層を積層したガスバリア層を有するガスバリア性樹脂基材において、該セラミック層の少なくとも1層が、弾性率が5GPa以上、20GPa以下の酸化珪素を含有する第一のセラミック層であり、かつ該ガスバリア層の圧縮応力が0MPa以上、20MPa以下であることを特徴とするガスバリア性樹脂基材により、高いガスバリア性能を有し、密着性及び耐屈曲性に優れたガスバリア性樹脂基材を実現できることを見出し、本発明に至った次第である。   The laminated structure of the ceramic layer made of an inorganic compound as described in Patent Document 6 described above has a higher hardness of the formed gas barrier film than the laminated structure of the inorganic compound-organic compound. As a result, the adhesion and bending resistance of the film became insufficient, and the deterioration of the barrier performance due to it was a problem. As a result of intensive studies in view of the above problems, the present inventor, in a gas barrier resin substrate having a gas barrier layer in which a ceramic layer containing at least two layers of silicon oxide is laminated on at least one surface of a transparent resin substrate. And at least one of the ceramic layers is a first ceramic layer containing silicon oxide having an elastic modulus of 5 GPa or more and 20 GPa or less, and the compressive stress of the gas barrier layer is 0 MPa or more and 20 MPa or less. It has been found that a gas barrier resin substrate having high gas barrier performance and excellent adhesion and bending resistance can be realized by the gas barrier resin substrate.

以下、本発明の詳細について説明する。   Details of the present invention will be described below.

本発明のガスバリア性樹脂基材は、透明樹脂基材上に、複数の酸化珪素を含有するセラミック層を有し、セラミック層の少なくとも1層が、弾性率が5GPa以上、20GPa以下の酸化珪素を含有する第一のセラミック層であり、かつ該ガスバリア層の圧縮応力が0MPa以上、20MPa以下であることを特徴とする。   The gas barrier resin substrate of the present invention has a ceramic layer containing a plurality of silicon oxides on a transparent resin substrate, and at least one of the ceramic layers is made of silicon oxide having an elastic modulus of 5 GPa or more and 20 GPa or less. It is the 1st ceramic layer to contain, The compressive stress of this gas barrier layer is 0 Mpa or more and 20 Mpa or less, It is characterized by the above-mentioned.

更には、第一のセラミック層上に酸化珪素を含有する第二のセラミック層を形成した積層構造を有し、該第一のセラミック層の弾性率E1に対する該第二のセラミック層の弾性率E2の比(E2/E1)を、1.0以上、10.0以下とすることが好ましい。   Furthermore, it has a laminated structure in which a second ceramic layer containing silicon oxide is formed on the first ceramic layer, and the elastic modulus E2 of the second ceramic layer with respect to the elastic modulus E1 of the first ceramic layer. The ratio (E2 / E1) is preferably 1.0 or more and 10.0 or less.

本発明でいうセラミック層の弾性率は、従来公知の弾性率測定方法により求めることができ、例えば、オリエンテック社製バイブロンDDV−2を用いて一定の歪みを一定の周波数(Hz)で掛ける条件下で測定する方法、測定装置としてRSA−II(レオメトリックス社製)を用い、透明基材上にセラミック層を形成した後、一定周波数で印加歪を変化させたとき得られる測定値により求める方法、あるいは、ナノインデンション法を適用したナノインデンター、例えば、MTSシステム社製のナノインデンター(Nano Indenter TMXP/DCM)により測定することができるが、本発明に係る極めて薄層のセラミック層の弾性率を高い精度で測定できる観点から、ナノインデンターにより測定して求める方法が好ましい。   The elastic modulus of the ceramic layer in the present invention can be determined by a conventionally known elastic modulus measuring method. For example, a condition for applying a constant strain at a constant frequency (Hz) using Vibron DDV-2 manufactured by Orientec Corporation. Method of measuring under the above, using RSA-II (manufactured by Rheometrics) as a measuring device, forming a ceramic layer on a transparent substrate, and then obtaining from the measured value obtained when the applied strain is changed at a constant frequency Alternatively, it can be measured by a nano indenter to which the nano indentation method is applied, for example, a nano indenter (Nano Indenter TMXP / DCM) manufactured by MTS System, but the extremely thin ceramic layer according to the present invention can be measured. From the viewpoint that the elastic modulus can be measured with high accuracy, a method of measuring and obtaining with a nanoindenter is preferable.

ナノインデンション法とは、測定対象物である透明基材上に設けたセラミック層に対し、超微小な荷重で先端半径が0.1〜1μm程度の三角錐の圧子を押し込んで負荷を付与した後、圧子を戻して除荷し、得られた荷重−変位曲線を作成し、荷重−変位曲線から得られた負荷荷重と押し込み深さより、弾性率(Reduced modulus)を測定する方法である。このナノインデンション法では、超低荷重、例えば、最大荷重20mN、荷重分解能1nNのヘッドアセンブリを用いて、変位分解能として0.01nmの高精度で測定することができる。   The nano-indentation method applies an indentation of a triangular pyramid with a tip radius of about 0.1 to 1 μm to the ceramic layer provided on the transparent substrate that is the object to be measured. After that, the indenter is returned and unloaded, the obtained load-displacement curve is created, and the elastic modulus (Reduced modulus) is measured from the load and the indentation depth obtained from the load-displacement curve. In this nanoindentation method, it is possible to measure with a high accuracy of 0.01 nm as a displacement resolution using a head assembly having an ultra-low load, for example, a maximum load of 20 mN and a load resolution of 1 nN.

また、積層したセラミック層に関しても、断面部より超微小な三角錐の圧子を押し込んで、各層の弾性率を測定することができ、この様な場合には、より精度を高める観点から走査型電子顕微鏡内で作動するナノインデンターも開発されており、それらを適用して求めることもできる。   Also, for laminated ceramic layers, it is possible to measure the elastic modulus of each layer by pushing an indenter with a very small triangular pyramid from the cross section. Nanoindenters that operate in electron microscopes have also been developed and can be determined by applying them.

本発明において、本発明で規定する弾性率を有する第一のセラミック層を形成する方法としては、特に制限はないが、後述する本発明に係る異なる周波数の電界を2つ以上印加する大気圧プラズマ法によって形成する場合には、印加する電源の出力を制御すること、あるいは大気圧プラズマ処理時の原料を供給する濃度を制御することで、セラミック膜の炭素含有濃度あるいは膜密度を適宜調整することにより所望の弾性率を達成することができ、具体的には、大気圧プラズマ処理時の電源出力を高めることにより、あるいは大気圧プラズマ処理時の原料の供給濃度を低くすることにより、弾性率を高くすることができる。   In the present invention, the method for forming the first ceramic layer having the elastic modulus defined in the present invention is not particularly limited, but atmospheric pressure plasma that applies two or more electric fields having different frequencies according to the present invention described later. In the case of forming by the method, the carbon content concentration or the film density of the ceramic film is appropriately adjusted by controlling the output of the power source to be applied or by controlling the concentration of supplying the raw material during the atmospheric pressure plasma treatment. Thus, a desired elastic modulus can be achieved. Specifically, the elastic modulus can be reduced by increasing the power output during the atmospheric pressure plasma treatment or by lowering the supply concentration of the raw material during the atmospheric pressure plasma treatment. Can be high.

また、本発明でいう圧縮応力とは、形成されたガスバリア膜の内部に発生する応力であり、圧縮応力の場合には透明樹脂基材上に形成されたガスバリア膜は、基材に対し縮むためにプラスの内部応力と表現され、また逆に引っ張り応力によりマイナスカールを生じる場合、マイナスの内部応力(引っ張り応力)と表現される。   The compressive stress referred to in the present invention is a stress generated inside the formed gas barrier film, and in the case of compressive stress, the gas barrier film formed on the transparent resin substrate shrinks relative to the substrate. Is expressed as a positive internal stress, and conversely, when a negative curl is generated by a tensile stress, it is expressed as a negative internal stress (tensile stress).

セラミック層から構成されるガスバリア膜中の内部応力の測定は、以下の方法により測定することができる。   The internal stress in the gas barrier film composed of the ceramic layer can be measured by the following method.

測定するガスバリア膜と同じ組成、構成、厚みのガスバリア膜を、幅10mm、長さ50mm、厚み0.1mmの石英基板上に、同じ形成方法に従って厚み1μmとなるよう製膜し、作製したサンプルに生じるカールをサンプルの凹部を上に向けて、NEC三栄社製、薄膜物性評価装置MH4000にて測定して求めることができる。   A gas barrier film having the same composition, configuration, and thickness as the gas barrier film to be measured was formed on a quartz substrate having a width of 10 mm, a length of 50 mm, and a thickness of 0.1 mm so as to have a thickness of 1 μm according to the same formation method. The resulting curl can be determined by measuring with a thin film property evaluation apparatus MH4000 manufactured by NEC Sanei Co., Ltd. with the concave portion of the sample facing upward.

一般に、内部応力の低い膜の場合には、内部歪みが小さいため、平滑で、折り曲げ等による変形に対して平均的強いことを意味するため、本発明に係る積薄膜であるガスバリア層の圧縮応力は、0MPa以上、20MPa以下であることを特徴としている。   In general, in the case of a film having a low internal stress, since the internal strain is small, it means that it is smooth and average strong against deformation due to bending or the like, so that the compressive stress of the gas barrier layer which is a thin film according to the present invention. Is characterized by being 0 MPa or more and 20 MPa or less.

本発明に係るガスバリア膜は、通常、1.0×10-3(g/m2/day)以下の水蒸気透過係数を有するように形成され、緻密な構造を有する密度の大きな膜であり、従って、折れ、割れに敏感な膜であるため、0MPa以上、20MPa以下と低い圧縮応力をもつ内部応力の小さい膜である。内部応力が大きすぎる場合には折れ、割れに特に敏感であり、製造上、また、これを用いたセラミック膜を更に加工する際に充分な注意が必要であり、工程の収率等も低い。逆に小さすぎるときには部分的に引っ張り応力になっている場合もあり、同様に膜にひびや、亀裂が入りやすく、耐久性のない膜となる。 The gas barrier film according to the present invention is usually a film having a dense structure and a dense structure formed so as to have a water vapor transmission coefficient of 1.0 × 10 −3 (g / m 2 / day) or less. Since it is a film sensitive to bending and cracking, it is a film with a low internal stress having a low compressive stress of 0 MPa or more and 20 MPa or less. When the internal stress is too large, it is particularly sensitive to breakage and cracking, and sufficient attention is required in manufacturing and further processing of a ceramic film using the same, and the yield of the process is low. On the other hand, if it is too small, there may be a partial tensile stress. Similarly, the film is easily cracked or cracked, resulting in a non-durable film.

本発明において、本発明で規定するガスバリア膜の圧縮応力を達成する方法としては、特に制限はないが、例えば、本発明で規定する弾性率を有するセラミック層、あるいは本発明で規定する弾性率比からなるセラミック層群とすることにより、目的とする圧縮応力を得ることができる。   In the present invention, the method for achieving the compressive stress of the gas barrier film defined in the present invention is not particularly limited. For example, the ceramic layer having the elastic modulus defined in the present invention, or the elastic modulus ratio defined in the present invention. By using the ceramic layer group consisting of the above, the target compressive stress can be obtained.

本発明のガスバリア性樹脂基材においては、透明樹脂基材上に形成する本発明に係る第一のセラミック層が、炭素含有率が原子数濃度で0.2%以上、4.9%以下であること、あるいは膜密度が、1.80以上、2.15以下であることが好ましい。また、該第一のセラミック層上に形成する第二のセラミック層は、炭素含有率が、原子数濃度で0.1%以下であること、あるいは膜密度が、2.15以上、2.50以下であることが好ましい。また、本発明に係る第一のセラミック層または第二のセラミック層は、異なる周波数の電界を2つ以上印加する大気圧プラズマ法によって形成することが、本発明の目的効果をより発揮できる観点から好ましい。   In the gas barrier resin substrate of the present invention, the first ceramic layer according to the present invention formed on the transparent resin substrate has a carbon content of 0.2% or more and 4.9% or less in terms of atomic number concentration. It is preferable that the film density is 1.80 or more and 2.15 or less. The second ceramic layer formed on the first ceramic layer has a carbon content of 0.1% or less in terms of atomic number, or a film density of 2.15 or more and 2.50. The following is preferable. In addition, the first ceramic layer or the second ceramic layer according to the present invention may be formed by an atmospheric pressure plasma method in which two or more electric fields having different frequencies are applied, from the viewpoint of further achieving the object effect of the present invention. preferable.

本発明に係る第一のセラミック層または第二のセラミック層において、本発明で規定する炭素含有率または膜密度を達成する手段としては、例えば、大気圧プラズマ法によってセラミック層を形成する場合には、対向電極に印加する電源の出力、あるいは放電空間に供給する薄膜形成ガス中の原料ガス濃度を制御することにより得ることができる。   In the first ceramic layer or the second ceramic layer according to the present invention, as a means for achieving the carbon content or the film density defined in the present invention, for example, when the ceramic layer is formed by an atmospheric pressure plasma method It can be obtained by controlling the output of the power source applied to the counter electrode or the raw material gas concentration in the thin film forming gas supplied to the discharge space.

本発明においては、より透明樹脂基材側に、相対的に炭素含有率が高く、低膜密度である第一のセラミック層を設けることにより、良好な膜柔軟性を付与することができ、曲げや引っ張り等に対する応力緩和層としての性質を備え、同時に、透明樹脂基材間での優れた接着性(密着性ともいう)を得ることができる。但し、この第一のセラミック層のみでは、ガスバリア性能としてはやや不足するため、第一のセラミック層上に、相対的に炭素含有率が低く、高膜密度で水蒸気、酸素等に対する優れたガスバリア性を備えた第二のセラミック層を設けることにより、柔軟で、かつガスバリア性が高く、かつ表面に傷がつきにくいと同時に、本発明のガスバリア性樹脂基材間、また他のガスバリアフィルムと接着したときに、接着性が良好であると共に、接着後においても剥がれにくい、樹脂基材間の接着が大きく向上したガスバリア性樹脂基材が得られる。   In the present invention, by providing the first ceramic layer having a relatively high carbon content and a low film density on the transparent resin substrate side, it is possible to impart good film flexibility and bending. It has properties as a stress relaxation layer against tension and tension, and at the same time, excellent adhesiveness (also referred to as adhesion) between transparent resin substrates can be obtained. However, since this first ceramic layer alone is somewhat insufficient as a gas barrier performance, it has a relatively low carbon content on the first ceramic layer, and has a high film density and excellent gas barrier properties against water vapor, oxygen, etc. By providing the second ceramic layer provided with the above, it is flexible and has a high gas barrier property, and the surface is not easily damaged, and at the same time, it adheres between the gas barrier resin base materials of the present invention and other gas barrier films. In some cases, a gas barrier resin base material that has good adhesion and is difficult to peel off even after adhesion and has greatly improved adhesion between resin base materials can be obtained.

本発明のガスバリア性樹脂基材においては、第二のセラミック層は、厚み方向で膜密度、あるいは炭素含有率が分布を持っても良い。本発明に係る第一のセラミック層または第二のセラミック層はそれぞれ単層であっても、複数層からなるユニットであっても良い。また、第一のセラミック層及び第二のセラミック層から構成されるユニットは、単一であっても、複数のユニットを積層した構成であっても良い。   In the gas barrier resin substrate of the present invention, the second ceramic layer may have a distribution of film density or carbon content in the thickness direction. Each of the first ceramic layer and the second ceramic layer according to the present invention may be a single layer or a unit composed of a plurality of layers. Moreover, the unit comprised from a 1st ceramic layer and a 2nd ceramic layer may be the structure which laminated | stacked the single unit or several units.

本発明でいうセラミック層中の炭素含有量は、炭素原子の原子数濃度%(atomic concentration)で表す。   The carbon content in the ceramic layer referred to in the present invention is expressed in atomic concentration% (atomic concentration) of carbon atoms.

セラミック層中の原子数濃度%は、公知の分析手段を用いて求めることができるが、本発明においては下記のXPS法によって算出されるもので、以下に定義されるものである。   The atomic number concentration% in the ceramic layer can be determined using a known analysis means, but in the present invention, it is calculated by the following XPS method and is defined below.

原子数濃度(atomic concentration)=炭素原子の個数/全原子の個数×100
XPS表面分析装置としては、本発明では、VGサイエンティフィックス社製ESCALAB−200Rを用いる。具体的には、X線アノードにはMgを用い、出力600W(加速電圧15kV、エミッション電流40mA)で測定する。エネルギー分解能は、清浄なAg3d5/2ピークの半値幅で規定したとき、1.5eV〜1.7eVとなるように設定する。
Atomic concentration = number of carbon atoms / number of total atoms × 100
As the XPS surface analyzer, ESCALAB-200R manufactured by VG Scientific, Inc. is used in the present invention. Specifically, Mg is used for the X-ray anode, and measurement is performed at an output of 600 W (acceleration voltage: 15 kV, emission current: 40 mA). The energy resolution is set to be 1.5 eV to 1.7 eV when defined by the half width of a clean Ag3d5 / 2 peak.

測定としては、先ず、結合エネルギ0eV〜1100eVの範囲を、データ取り込み間隔1.0eVで測定し、いかなる元素が検出されるかを求める。   As the measurement, first, the range of the binding energy of 0 eV to 1100 eV is measured at a data acquisition interval of 1.0 eV to determine what elements are detected.

次に、検出された、エッチングイオン種を除く全ての元素について、データの取り込み間隔を0.2eVとして、その最大強度を与える光電子ピークについてナロースキャンをおこない、各元素のスペクトルを測定する。   Next, with respect to all the detected elements except for the etching ion species, the data acquisition interval is set to 0.2 eV, and the photoelectron peak giving the maximum intensity is narrow-scanned, and the spectrum of each element is measured.

得られたスペクトルは、測定装置、あるいは、コンピュータの違いによる含有率算出結果の違いを生じせしめなくするために、VAMAS−SCA−JAPAN製のCOMMON DATA PROCESSING SYSTEM (Ver.2.3以降が好ましい)上に転送した後、同ソフトで処理をおこない、分析ターゲットの元素(炭素、酸素、ケイ素等)の含有率の値を原子数濃度(atomic concentration:at%)として求める。   The obtained spectrum is COMMON DATA PROCESSING SYSTEM manufactured by VAMAS-SCA-JAPAN (preferably Ver. 2.3 or later) so as not to cause a difference in the content calculation result due to a difference in measuring apparatus or computer. After being transferred to the top, processing is performed with the same software, and the value of the content of the analysis target element (carbon, oxygen, silicon, etc.) is obtained as the atomic concentration (at%).

定量処理をおこなう前に、各元素についてCount Scaleのキャリブレーションをおこない、5ポイントのスムージング処理をおこなう。定量処理では、バックグラウンドを除去したピークエリア強度(cps×eV)を用いる。バックグラウンド処理には、Shirleyによる方法を用いる。また、Shirley法については、D.A.Shirley,Phys.Rev.,B5,4709(1972)を参考にすることができる。   Before performing the quantitative process, the calibration of the count scale is performed for each element, and the 5-point smoothing process is performed. In the quantitative processing, the peak area intensity (cps × eV) from which the background is removed is used. For background processing, a method by Shirley is used. For the Shirley method, see D.C. A. Shirley, Phys. Rev. , B5, 4709 (1972).

本発明に係る第一、第二のセラミック層は、好ましくは、同一の組成物を含有すると共に密度が異なる膜である。これは、同一組成物といっても、気相成長法を用いて薄膜を形成する場合、例えば、大気圧プラズマ法の場合において、製造条件、又用いる薄膜形成ガス(原料ガス、添加ガス等の種類、比率等)によって、酸化珪素粒子の充填の程度、また混入する微量の不純物粒子等に差が生じることでそれに伴う物性、例えば、密度等は異なってくることによる。   The first and second ceramic layers according to the present invention are preferably films containing the same composition and having different densities. This is because even if the same composition is used, when a thin film is formed using a vapor phase growth method, for example, in the case of the atmospheric pressure plasma method, the manufacturing conditions and the thin film forming gas used (source gas, additive gas, etc.) Depending on the type, ratio, etc., the degree of filling of silicon oxide particles and the difference in the amount of mixed impurity particles, etc., the physical properties associated therewith, such as density, differ.

本発明の第一のセラミック層は、前記の如く、膜密度が1.80以上、2.05以下の膜であることが好ましく、また第二のセラミック層は、2.15以上、2.50以下の膜密度を有することが好ましい。   As described above, the first ceramic layer of the present invention is preferably a film having a film density of 1.80 or more and 2.05 or less, and the second ceramic layer is 2.15 or more and 2.50. It is preferable to have the following film density.

本発明において、これらの膜密度は、下記に示すX線反射率法により求めた値を用いる。   In the present invention, for these film densities, values obtained by the X-ray reflectivity method shown below are used.

X線反射率法の概要は、X線回折ハンドブック 151ページ(理学電機株式会社編 2000年 国際文献印刷社)や化学工業1999年1月No.22を参照して行うことができる。   The outline of the X-ray reflectivity method is described in page 151 of the X-ray diffraction handbook (Science Electric Co., Ltd., 2000, International Literature Printing Co., Ltd.) 22 can be performed.

本発明に有用な測定方法の具体例を以下に示す。   Specific examples of measurement methods useful in the present invention are shown below.

これは、表面が平坦な物質に非常に浅い角度でX線を入射させ測定を行う方法で、測定装置としては、マックサイエンス社製MXP21を用いて行う。X線源のターゲットには銅を用い、42kV、500mAで作動させる。インシデントモノクロメータには多層膜パラボラミラーを用いる。入射スリットは0.05mm×5mm、受光スリットは0.03mm×20mmを用いる。2θ/θスキャン方式で0から5°をステップ幅0.005°、1ステップ10秒のFT法にて測定を行う。得られた反射率曲線に対し、マックサイエンス社製Reflectivity Analysis Program Ver.1を用いてカーブフィティングを行い、実測値とフッティングカーブの残差平方和が最小になるように各パラメータを求める。各パラメータから積層膜の厚さ及び密度を求めることができる。本発明における積層膜の膜厚評価も上記X線反射率測定より求めることができる。   This is a method in which X-rays are incident on a material having a flat surface at a very shallow angle, and measurement is performed using MXP21 manufactured by Mac Science. Copper is used as the target of the X-ray source and it is operated at 42 kV and 500 mA. A multilayer parabolic mirror is used for the incident monochromator. The incident slit is 0.05 mm × 5 mm, and the light receiving slit is 0.03 mm × 20 mm. Measurement is performed by the FT method with a step width of 0.005 ° and a step of 10 seconds from 0 to 5 ° in the 2θ / θ scan method. With respect to the obtained reflectance curve, Reflectivity Analysis Program Ver. Curve fitting is performed using 1 and each parameter is obtained so that the residual sum of squares of the actually measured value and the footing curve is minimized. From each parameter, the thickness and density of the laminated film can be obtained. The film thickness evaluation of the laminated film in the present invention can also be obtained from the X-ray reflectivity measurement.

セラミック層の密度は、前記の炭素含有量と密接に相関があり、例えば、ガスバリア性の高い第二のセラミック層は、炭素原子濃度が低い膜であるが、密度が高く、また、第一のセラミック層は、炭素原子濃度がこれよりも高い膜であり、より柔らかい組成物であり、膜密度もより低い膜である。   The density of the ceramic layer is closely correlated with the carbon content. For example, the second ceramic layer having a high gas barrier property is a film having a low carbon atom concentration, but the density is high. The ceramic layer is a film having a higher carbon atom concentration, a softer composition, and a lower film density.

これら本発明に係るガスバリア層については、物理気相成長法または化学気相成長法を用いることでこれを成膜することができる。   These gas barrier layers according to the present invention can be formed by using physical vapor deposition or chemical vapor deposition.

また、物理気相成長法または化学気相成長法を用いると、膜原料、また、その条件等を変更するのみで、前記第一、第二のセラミック層を、順次、樹脂基材上に成膜可能であり、同じ製造方法を用いて、連続的にこれを形成することもできる。   In addition, when physical vapor deposition or chemical vapor deposition is used, the first and second ceramic layers are sequentially formed on the resin substrate only by changing the film raw material and its conditions. The film can be formed and can be formed continuously using the same manufacturing method.

物理的気相成長法は、気相中で物質の表面に物理的手法により目的とする物質(この場合酸化珪素)の薄膜を堆積する方法であり、これらの方法としては、蒸着(抵抗加熱法、電子ビーム蒸着、分子線エピタキシー)法、また、イオンプレーティング法、スパッタ法等があり、いずれの方法でもよいが、これらの方法のうちでは、高融点の材料にも適用が容易なスパッタ法等が、酸化珪素を含有するセラミック層の形成には好ましい。   The physical vapor deposition method is a method in which a thin film of a target substance (in this case, silicon oxide) is deposited on the surface of the substance in a gas phase by a physical method, and these methods include vapor deposition (resistance heating method). , Electron beam evaporation, molecular beam epitaxy) method, ion plating method, sputtering method, etc., and any method can be used. Among these methods, sputtering method that can be easily applied to high melting point materials. Are preferable for forming a ceramic layer containing silicon oxide.

また、化学気相成長法は、基板物質上に、目的とする薄膜の成分を含む原料ガスを供給し、基板表面或いは気相での化学反応により膜を堆積する方法であり、また、化学反応を活性化する目的で、プラズマなどを発生させる方法などがある。   The chemical vapor deposition method is a method in which a source gas containing a target thin film component is supplied onto a substrate material, and a film is deposited by a chemical reaction on the surface of the substrate or in the gas phase. There is a method of generating plasma or the like for the purpose of activating.

これらの化学気相成長法としては、原料ガスの変更調整により容易に異なったセラミック層の成膜が可能な熱CVD法、プラズマCVD(真空、大気圧)法等があるが、これらのうちでは、成膜速度が速い大気圧プラズマ法が、特に好ましい方法である。   As these chemical vapor deposition methods, there are a thermal CVD method and a plasma CVD (vacuum, atmospheric pressure) method that can easily form different ceramic layers by changing and adjusting the source gas. The atmospheric pressure plasma method having a high film formation rate is a particularly preferable method.

また、大気圧プラズマ法のなかでも、異なる周波数の電界を二つ以上印加する、所謂2周波大気圧プラズマ法が特に好ましく、これについては後に詳述する。   Among the atmospheric pressure plasma methods, a so-called two-frequency atmospheric pressure plasma method in which two or more electric fields having different frequencies are applied is particularly preferable, which will be described in detail later.

従って、前記第一のセラミック層、第二のセラミック層は、それぞれ、大気圧プラズマ法、中でも2周波の大気圧プラズマ法を用いて成膜されることが特に好ましい。   Therefore, it is particularly preferable that the first ceramic layer and the second ceramic layer are formed by using an atmospheric pressure plasma method, particularly a two-frequency atmospheric pressure plasma method.

この様に気相成長法、特に大気圧プラズマ法を用いて、透明樹脂基材上に、順次、炭素含有率が原子数濃度で0.2〜4.9%である酸化珪素を含有する第一のセラミック層、炭素含有率が原子数濃度で0.1%以下である酸化珪素を含有する第二のセラミック層を順次形成して、これらから構成される一組のガスバリア性薄膜積層体を、少なくとも1組以上形成したガスバリア性樹脂基材によって、少なくとも、0.01g/m2/day未満、1×10-7g/m2/day以上の水蒸気透過率を有し、前記封止の際に接着性の優れたガスバリア性樹脂基材を得ることができる。 In this way, the vapor phase growth method, particularly the atmospheric pressure plasma method is used to sequentially contain silicon oxide having a carbon content of 0.2 to 4.9% in terms of atomic number concentration on the transparent resin substrate. One ceramic layer and a second ceramic layer containing silicon oxide having a carbon content of 0.1% or less in terms of atomic concentration are sequentially formed, and a set of gas barrier thin film laminates composed of these layers is formed. The gas barrier resin base material formed by at least one set has a water vapor transmission rate of at least less than 0.01 g / m 2 / day and 1 × 10 −7 g / m 2 / day or more. In this case, a gas barrier resin substrate having excellent adhesiveness can be obtained.

本発明において、水蒸気透過率は、JIS K 7129Bに記載された方法により測定する。なお、測定にはMOCON社製 水蒸気透過率測定装置 PERMATRAN−W 3/33 MGモジュールを使用することが出来る[g/m2/day]。 In the present invention, the water vapor transmission rate is measured by the method described in JIS K 7129B. For measurement, a water vapor transmission rate measuring device PERMATRAN-W 3/33 MG module manufactured by MOCON can be used [g / m 2 / day].

また、酸素透過率についても同じく、JIS K 7126Bに従って、MOCON社製 酸素透過率測定装置 OX−TRAN 2/21 MLモジュールを使用して測定することが出来る[cm3/m2/day/atm]。 Similarly, oxygen permeability can be measured using an oxygen permeability measuring device OX-TRAN 2/21 ML module manufactured by MOCON according to JIS K 7126B [cm 3 / m 2 / day / atm]. .

本発明の炭素含有率の異なるセラミック層からなるガスバリア層積層体の厚さは、用いられる材料の種類、構成により最適条件が異なり、適宜選択されるが、1〜5000nmの範囲内であることが好ましく、更に好ましいのは5〜500nmの範囲内である。ガスバリア性薄膜積層体の厚さが、上記の範囲より薄い場合には、均一な膜が得られず、ガスに対するバリア性を得ることが困難であるからである。また、特に第二のセラミック層の厚さは、1〜5000nmの範囲内、更には5〜500nmの範囲が好ましい。第二のセラミック層が上記の範囲より厚い場合には、樹脂基材(フィルム)にフレキシビリティを保持させることが困難であり、成膜後に折り曲げ、引っ張り等の外的要因により、ガスバリア性樹脂基材に亀裂が生じる等のおそれがあるからである。   The thickness of the gas barrier layer laminate composed of ceramic layers having different carbon contents according to the present invention is appropriately selected depending on the type and configuration of the material used, and may be within a range of 1 to 5000 nm. More preferably, it is in the range of 5 to 500 nm. This is because if the thickness of the gas barrier thin film laminate is thinner than the above range, a uniform film cannot be obtained, and it is difficult to obtain a gas barrier property. In particular, the thickness of the second ceramic layer is preferably in the range of 1 to 5000 nm, more preferably in the range of 5 to 500 nm. When the second ceramic layer is thicker than the above range, it is difficult to maintain the flexibility of the resin base material (film). Due to external factors such as bending and pulling after film formation, the gas barrier resin base This is because cracks may occur in the material.

第一のセラミック層は、本発明の構成において、応力緩和の役割をもつ層であるが、基材と第二のセラミック層間の密着性を改善する密着膜としても用いられる場合、1〜500nmが好ましく、さらに好ましいのは20〜200nmである。   In the configuration of the present invention, the first ceramic layer is a layer having a role of stress relaxation. However, when the first ceramic layer is also used as an adhesion film for improving adhesion between the base material and the second ceramic layer, the first ceramic layer has a thickness of 1 to 500 nm. More preferably, it is 20-200 nm.

本発明において、酸化珪素を含有する前記第一、第二のセラミック層からなる前記ガスバリア層は、珪素化合物を原料として、物理、又化学気相成長法によって形成することができるが、特に、大気圧プラズマ法を用いて透明樹脂基材上に形成することが好ましい。   In the present invention, the gas barrier layer comprising the first and second ceramic layers containing silicon oxide can be formed by a physical or chemical vapor deposition method using a silicon compound as a raw material. It is preferable to form on a transparent resin base material using an atmospheric pressure plasma method.

はじめに、本発明に係る第一、第二のセラミック層を製造する方法において、大気圧プラズマ法による製造方法で用いられる原料化合物について説明する。   First, in the method for producing the first and second ceramic layers according to the present invention, the raw material compounds used in the production method by the atmospheric pressure plasma method will be described.

本発明に係るセラミック層は、大気圧プラズマ法において、原料(原材料ともいう)である有機金属化合物、分解ガス、分解温度、投入電力などの条件を選ぶことで、酸化珪素、また酸化珪素を主体とした金属酸化物、また、金属炭化物、金属窒化物、金属硫化物、金属ハロゲン化物等との混合物(金属酸窒化物、金属酸化ハロゲン化物など)等の組成を作り分けることができる。   The ceramic layer according to the present invention is mainly composed of silicon oxide or silicon oxide by selecting conditions such as an organometallic compound, decomposition gas, decomposition temperature, input power and the like as raw materials (also referred to as raw materials) in the atmospheric pressure plasma method. In addition, the composition of the metal oxide, metal carbide, metal nitride, metal sulfide, metal halide and the like (metal oxynitride, metal oxide halide, etc.) can be made separately.

例えば、珪素化合物を原料化合物として用い、分解ガスに酸素を用いれば、珪素酸化物が生成する。また、シラザン等を原料化合物として用いれば、酸化窒化珪素が生成する。これはプラズマ空間内では非常に活性な荷電粒子・活性ラジカルが高密度で存在するため、プラズマ空間内では多段階の化学反応が非常に高速に促進され、プラズマ空間内に存在する元素は熱力学的に安定な化合物へと非常な短時間で変換されるためである。   For example, when a silicon compound is used as a raw material compound and oxygen is used as a decomposition gas, silicon oxide is generated. Further, if silazane or the like is used as a raw material compound, silicon oxynitride is generated. This is because highly active charged particles and active radicals exist in the plasma space at a high density, so that multistage chemical reactions are accelerated at high speed in the plasma space, and the elements present in the plasma space are thermodynamic. This is because it is converted into an extremely stable compound in a very short time.

このようなセラミック層の形成原料としては、珪素化合物であれば、常温常圧下で気体、液体、固体いずれの状態であっても構わない。気体の場合にはそのまま放電空間に導入できるが、液体、固体の場合は、加熱、バブリング、減圧、超音波照射等の手段により気化させて使用する。又、溶媒によって希釈して使用してもよく、溶媒は、メタノール、エタノール、n−ヘキサンなどの有機溶媒及びこれらの混合溶媒が使用できる。尚、これらの希釈溶媒は、プラズマ放電処理中において、分子状、原子状に分解されるため、影響は殆ど無視することができる。   As a raw material for forming such a ceramic layer, as long as it is a silicon compound, it may be in a gas, liquid, or solid state at normal temperature and pressure. In the case of gas, it can be introduced into the discharge space as it is, but in the case of liquid or solid, it is used after being vaporized by means such as heating, bubbling, decompression or ultrasonic irradiation. Moreover, you may dilute and use with a solvent and organic solvents, such as methanol, ethanol, n-hexane, and these mixed solvents can be used for a solvent. Since these diluted solvents are decomposed into molecular and atomic forms during the plasma discharge treatment, the influence can be almost ignored.

このような珪素化合物としては、シラン、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラn−プロポキシシラン、テトライソプロポキシシラン、テトラn−ブトキシシラン、テトラt−ブトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジエチルジメトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、(3,3,3−トリフルオロプロピル)トリメトキシシラン、ヘキサメチルジシロキサン、ビス(ジメチルアミノ)ジメチルシラン、ビス(ジメチルアミノ)メチルビニルシラン、ビス(エチルアミノ)ジメチルシラン、N,O−ビス(トリメチルシリル)アセトアミド、ビス(トリメチルシリル)カルボジイミド、ジエチルアミノトリメチルシラン、ジメチルアミノジメチルシラン、ヘキサメチルジシラザン、ヘキサメチルシクロトリシラザン、ヘプタメチルジシラザン、ノナメチルトリシラザン、オクタメチルシクロテトラシラザン、テトラキスジメチルアミノシラン、テトライソシアナートシラン、テトラメチルジシラザン、トリス(ジメチルアミノ)シラン、トリエトキシフルオロシラン、アリルジメチルシラン、アリルトリメチルシラン、ベンジルトリメチルシラン、ビス(トリメチルシリル)アセチレン、1,4−ビストリメチルシリル−1,3−ブタジイン、ジ−t−ブチルシラン、1,3−ジシラブタン、ビス(トリメチルシリル)メタン、シクロペンタジエニルトリメチルシラン、フェニルジメチルシラン、フェニルトリメチルシラン、プロパルギルトリメチルシラン、テトラメチルシラン、トリメチルシリルアセチレン、1−(トリメチルシリル)−1−プロピン、トリス(トリメチルシリル)メタン、トリス(トリメチルシリル)シラン、ビニルトリメチルシラン、ヘキサメチルジシラン、オクタメチルシクロテトラシロキサン、テトラメチルシクロテトラシロキサン、ヘキサメチルシクロテトラシロキサン、Mシリケート51等が挙げられる。   Examples of such silicon compounds include silane, tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetra n-propoxysilane, tetraisopropoxysilane, tetra n-butoxysilane, tetrat-butoxysilane, dimethyldimethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, Diethyldimethoxysilane, diphenyldimethoxysilane, methyltriethoxysilane, ethyltrimethoxysilane, phenyltriethoxysilane, (3,3,3-trifluoropropyl) trimethoxysilane, hexamethyldisiloxane, bis (dimethylamino) dimethylsilane Bis (dimethylamino) methylvinylsilane, bis (ethylamino) dimethylsilane, N, O-bis (trimethylsilyl) acetamide, bis (trimethylsilyl) carbodiimide, diethyl Aminotrimethylsilane, dimethylaminodimethylsilane, hexamethyldisilazane, hexamethylcyclotrisilazane, heptamethyldisilazane, nonamethyltrisilazane, octamethylcyclotetrasilazane, tetrakisdimethylaminosilane, tetraisocyanatosilane, tetramethyldisilazane, Tris (dimethylamino) silane, triethoxyfluorosilane, allyldimethylsilane, allyltrimethylsilane, benzyltrimethylsilane, bis (trimethylsilyl) acetylene, 1,4-bistrimethylsilyl-1,3-butadiyne, di-t-butylsilane, 1 , 3-disilabutane, bis (trimethylsilyl) methane, cyclopentadienyltrimethylsilane, phenyldimethylsilane, phenyltrimethylsilane, propa Gil trimethylsilane, tetramethylsilane, trimethylsilylacetylene, 1- (trimethylsilyl) -1-propyne, tris (trimethylsilyl) methane, tris (trimethylsilyl) silane, vinyltrimethylsilane, hexamethyldisilane, octamethylcyclotetrasiloxane, tetramethylcyclo Examples thereof include tetrasiloxane, hexamethylcyclotetrasiloxane, M silicate 51, and the like.

また、これら珪素を含む原料ガスを分解してセラミック層を得るための分解ガスとしては、水素ガス、メタンガス、アセチレンガス、一酸化炭素ガス、二酸化炭素ガス、窒素ガス、アンモニアガス、亜酸化窒素ガス、酸化窒素ガス、二酸化窒素ガス、酸素ガス、水蒸気、フッ素ガス、フッ化水素、トリフルオロアルコール、トリフルオロトルエン、硫化水素、二酸化硫黄、二硫化炭素、塩素ガスなどが挙げられる。   The decomposition gas for decomposing the raw material gas containing silicon to obtain the ceramic layer includes hydrogen gas, methane gas, acetylene gas, carbon monoxide gas, carbon dioxide gas, nitrogen gas, ammonia gas, and nitrous oxide gas. , Nitrogen oxide gas, nitrogen dioxide gas, oxygen gas, water vapor, fluorine gas, hydrogen fluoride, trifluoroalcohol, trifluorotoluene, hydrogen sulfide, sulfur dioxide, carbon disulfide, chlorine gas and the like.

珪素を含む原料ガスと、分解ガスを適宜選択することで、酸化珪素、また、窒化物、炭化物等を含有するセラミック層を得ることができる。   By appropriately selecting a source gas containing silicon and a decomposition gas, a ceramic layer containing silicon oxide, nitride, carbide, or the like can be obtained.

大気圧プラズマ法においては、これらの反応性ガスに対して、主にプラズマ状態になりやすい放電ガスを混合し、プラズマ放電発生装置にガスを送りこむ。このような放電ガスとしては、窒素ガスおよび/または周期表の第18属原子、具体的には、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、ラドン等が用いられる。これらの中でも特に、窒素、ヘリウム、アルゴンが好ましく用いられる。   In the atmospheric pressure plasma method, a discharge gas that tends to be in a plasma state is mainly mixed with these reactive gases, and the gas is sent to a plasma discharge generator. As such a discharge gas, nitrogen gas and / or 18th group atom of the periodic table, specifically, helium, neon, argon, krypton, xenon, radon, etc. are used. Among these, nitrogen, helium, and argon are preferably used.

上記放電ガスと反応性ガスを混合し、薄膜形成(混合)ガスとして大気圧プラズマ放電発生装置(プラズマ発生装置)に供給することで膜形成を行う。放電ガスと反応性ガスの割合は、得ようとする膜の性質によって異なるが、混合ガス全体に対し、放電ガスの割合を50%以上として反応性ガスを供給する。   The discharge gas and the reactive gas are mixed and supplied to an atmospheric pressure plasma discharge generator (plasma generator) as a thin film forming (mixed) gas to form a film. Although the ratio of the discharge gas and the reactive gas varies depending on the properties of the film to be obtained, the reactive gas is supplied with the ratio of the discharge gas being 50% or more with respect to the entire mixed gas.

本発明のガスバリア性樹脂基材を構成する積層されたセラミック層においては、例えば、上記有機珪素化合物に、更に酸素ガスや窒素ガスを所定割合で組み合わせて、O原子とN原子の少なくともいずれかと、Si原子とを含む本発明に係る酸化珪素を主体としたセラミック層を得ることができる。   In the laminated ceramic layer constituting the gas barrier resin base material of the present invention, for example, the above-mentioned organosilicon compound is further combined with oxygen gas or nitrogen gas at a predetermined ratio, and at least one of O atom and N atom, A ceramic layer mainly containing silicon oxide according to the present invention containing Si atoms can be obtained.

図1の(1)及び(2)は、本発明に係るガスバリア性樹脂基材の層構成例を示す断面図である。樹脂基材としては、例えば、PET(ポリエチレンテレフタレート)フィルムを用い、また図1では、後述するポリマー層を、平滑性、また本発明に係る第一、第二のセラミック層からなるユニットと樹脂基材(フィルム)との接着性の向上の為に、また平滑性の確保の為に、形成している。また、保護膜として、更に第三のセラミック層を形成してもよい。   (1) and (2) in FIG. 1 are cross-sectional views showing a layer configuration example of a gas barrier resin substrate according to the present invention. As the resin substrate, for example, a PET (polyethylene terephthalate) film is used, and in FIG. 1, the polymer layer described later has a smoothness, a unit composed of the first and second ceramic layers according to the present invention, and a resin group. It is formed to improve adhesion to the material (film) and to ensure smoothness. Further, a third ceramic layer may be further formed as a protective film.

(1)樹脂基材1(125μm)/ポリマー層2(6μm)/第一のセラミック層3(100nm)/第二のセラミック層4(50nm)/第三のセラミック層5(500nm)
(2)樹脂基材1/ポリマー層2/第一のセラミック層3(100nm)/第二のセラミック層4(50nm)/第一のセラミック層5(100nm)/第二のセラミック層4(50nm)/第三のセラミック層5(100nm)
以上において( )は各膜の厚みを示す。また、それぞれにおいて最表面層となる第三のセラミック層(膜)は保護膜を兼ねる。またポリマー層は、第一のセラミック層(膜)と基材との密着性を更に向上させる役割をもっている。
(1) Resin substrate 1 (125 μm) / polymer layer 2 (6 μm) / first ceramic layer 3 (100 nm) / second ceramic layer 4 (50 nm) / third ceramic layer 5 (500 nm)
(2) Resin substrate 1 / polymer layer 2 / first ceramic layer 3 (100 nm) / second ceramic layer 4 (50 nm) / first ceramic layer 5 (100 nm) / second ceramic layer 4 (50 nm ) / Third ceramic layer 5 (100 nm)
In the above, () indicates the thickness of each film. In addition, the third ceramic layer (film) which is the outermost surface layer in each of them also serves as a protective film. The polymer layer has a role of further improving the adhesion between the first ceramic layer (film) and the substrate.

本発明においては、第一のセラミック層3と樹脂基材(後述する樹脂フィルム基材)の間に設けるポリマー層としては、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂等の樹脂コート層が好ましく、ロールコート、グラビアコート、ディップコート等公知の方法により樹脂基材上に相当する樹脂溶液をコーティングして容易に形成できる。   In the present invention, the polymer layer provided between the first ceramic layer 3 and the resin base material (resin film base material to be described later) is preferably a resin coat layer such as an acrylic resin, a polyester resin, or a urethane resin. It can be easily formed by coating a corresponding resin solution on a resin substrate by a known method such as gravure coating or dip coating.

又、本発明においては、これらポリマー層は、熱硬化樹脂または活性線硬化樹脂から形成することが好ましく、特に紫外線硬化樹脂を用いて樹脂硬化層を形成することが好ましい。なお、これらの層を形成する前に樹脂基材(フィルム)の表面をコロナ放電処理またはグロー放電処理することは好ましい。   In the present invention, these polymer layers are preferably formed from a thermosetting resin or an actinic radiation curable resin, and it is particularly preferable to form a cured resin layer using an ultraviolet curable resin. In addition, before forming these layers, it is preferable that the surface of the resin base material (film) is subjected to corona discharge treatment or glow discharge treatment.

樹脂硬化層は、エチレン性不飽和結合を有するモノマーを1種以上含む成分を重合させて形成した層であることが好ましく、エチレン性不飽和結合を有するモノマーを含む成分を重合させて形成した樹脂層としては、活性線硬化樹脂または熱硬化樹脂を硬化させて形成された層が好ましく用いられるが、特に好ましく用いられるのは活性線硬化樹脂層である。ここで、活性線硬化樹脂層とは紫外線や電子線のような活性線照射により架橋反応等を経て硬化する樹脂を主たる成分とする層をいう。   The cured resin layer is preferably a layer formed by polymerizing a component containing at least one monomer having an ethylenically unsaturated bond, and a resin formed by polymerizing a component containing a monomer having an ethylenically unsaturated bond As the layer, a layer formed by curing an actinic ray curable resin or a thermosetting resin is preferably used, and an actinic ray curable resin layer is particularly preferably used. Here, the actinic radiation curable resin layer refers to a layer mainly composed of a resin that cures through a crosslinking reaction or the like by irradiation with actinic rays such as ultraviolet rays or electron beams.

活性線硬化樹脂としては紫外線硬化性樹脂や電子線硬化性樹脂等が代表的なものとして挙げられるが、紫外線や電子線以外の活性線照射によって硬化する樹脂でもよい。   Typical examples of the actinic radiation curable resin include an ultraviolet curable resin, an electron beam curable resin, and the like, but a resin that is cured by irradiation with active rays other than ultraviolet rays and electron beams may also be used.

紫外線硬化性樹脂としては、例えば、紫外線硬化型アクリルウレタン系樹脂、紫外線硬化型ポリエステルアクリレート系樹脂、紫外線硬化型エポキシアクリレート系樹脂、紫外線硬化型ポリオールアクリレート系樹脂または紫外線硬化型エポキシ樹脂等あげられるが、アクリルを主成分とした、例えば、紫外線硬化型アクリルウレタン系樹脂、紫外線硬化型ポリエステルアクリレート系樹脂、紫外線硬化型エポキシアクリレート系樹脂、紫外線硬化型ポリオールアクリレート系樹脂等が好ましい。   Examples of the ultraviolet curable resin include an ultraviolet curable acrylic urethane resin, an ultraviolet curable polyester acrylate resin, an ultraviolet curable epoxy acrylate resin, an ultraviolet curable polyol acrylate resin, and an ultraviolet curable epoxy resin. For example, an ultraviolet curable acrylic urethane resin, an ultraviolet curable polyester acrylate resin, an ultraviolet curable epoxy acrylate resin, and an ultraviolet curable polyol acrylate resin, which are mainly composed of acrylic, are preferable.

具体例としては、例えば、トリメチロールプロパントリアクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、アルキル変性ジペンタエリスリトールペンタアクリレート等を挙げることができる。   Specific examples include trimethylolpropane triacrylate, ditrimethylolpropane tetraacrylate, pentaerythritol triacrylate, pentaerythritol tetraacrylate, dipentaerythritol hexaacrylate, alkyl-modified dipentaerythritol pentaacrylate, and the like.

紫外線硬化型アクリルウレタン系樹脂としては、一般にポリエステルポリオールにイソシアネートモノマー、またはプレポリマーを反応させて得られた生成物に更に2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート(以下アクリレートにはメタクリレートを包含するものとしてアクリレートのみを表示する)、2−ヒドロキシプロピルアクリレート等の水酸基を有するアクリレート系のモノマーを反応させる容易に形成されるものを挙げることができ、特開昭59−151110号に記載のものを用いることができる。   In general, UV-curable acrylic urethane resins include 2-hydroxyethyl acrylate and 2-hydroxyethyl methacrylate (hereinafter referred to as acrylate) in addition to products obtained by reacting polyester polyols with isocyanate monomers or prepolymers. And acrylate-based monomers such as 2-hydroxypropyl acrylate, which are easily formed by reaction with acrylate monomers having hydroxyl groups, such as those described in JP-A-59-151110. Can be used.

紫外線硬化型ポリエステルアクリレート系樹脂としては、一般にポリエステルポリオールに2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシアクリレート系のモノマーを反応させる容易に形成されるものを挙げることができ、特開昭59−151112号に記載のものを用いることができる。   Examples of UV curable polyester acrylate resins include those that are easily formed by reacting polyester polyols with 2-hydroxyethyl acrylate and 2-hydroxy acrylate monomers, as disclosed in JP-A-59-151112. Those described can be used.

紫外線硬化型エポキシアクリレート系樹脂の具体例としては、エポキシアクリレートをオリゴマーとし、これに反応性希釈剤、光反応開始剤を添加し、反応させて生成するものを挙げることができ、特開平1−105738号に記載のものを用いることができる。   Specific examples of the ultraviolet curable epoxy acrylate resin include an epoxy acrylate as an oligomer, a reactive diluent and a photoreaction initiator added to the oligomer, and a reaction. Those described in US Pat. No. 105738 can be used.

これらの光反応開始剤としては、具体的には、ベンゾイン及び誘導体、アセトフェノン、ベンゾフェノン、ヒドロキシベンゾフェノン、ミヒラーズケトン、α−アミロキシムエステル、チオキサントン等及びこれらの誘導体を挙げることができる。光増感剤と共に使用してもよい。   Specific examples of these photoinitiators include benzoin and derivatives, acetophenone, benzophenone, hydroxybenzophenone, Michler's ketone, α-amyloxime ester, thioxanthone, and derivatives thereof. You may use with a photosensitizer.

上記光反応開始剤は光増感剤としても使用できる。また、エポキシアクリレート系の光反応剤の使用の際、n−ブチルアミン、トリエチルアミン、トリ−n−ブチルホスフィン等の増感剤を用いることができる。   The photoinitiator can also be used as a photosensitizer. In addition, when using an epoxy acrylate photoreactive agent, a sensitizer such as n-butylamine, triethylamine, tri-n-butylphosphine can be used.

樹脂モノマーとしては、例えば、不飽和二重結合が一つのモノマーとして、メチルアクリレート、エチルアクリレート、ブチルアクリレート、ベンジルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、酢酸ビニル、スチレン等の一般的なモノマーを挙げることができる。また不飽和二重結合を二つ以上持つモノマーとして、エチレングリコールジアクリレート、プロピレングリコールジアクリレート、ジビニルベンゼン、1,4−シクロヘキサンジアクリレート、1,4−シクロヘキシルジメチルアジアクリレート、前出のトリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリルエステル等を挙げることができる。   Examples of the resin monomer may include general monomers such as methyl acrylate, ethyl acrylate, butyl acrylate, benzyl acrylate, cyclohexyl acrylate, vinyl acetate, and styrene as monomers having one unsaturated double bond. In addition, monomers having two or more unsaturated double bonds include ethylene glycol diacrylate, propylene glycol diacrylate, divinylbenzene, 1,4-cyclohexane diacrylate, 1,4-cyclohexyldimethyl adiacrylate, and the above trimethylolpropane. Examples thereof include triacrylate and pentaerythritol tetraacryl ester.

本発明において使用し得る市販品の紫外線硬化樹脂としては、アデカオプトマーKR・BYシリーズ:KR−400、KR−410、KR−550、KR−566、KR−567、BY−320B(以上、旭電化(株)製);コーエイハードA−101−KK、A−101−WS、C−302、C−401−N、C−501、M−101、M−102、T−102、D−102、NS−101、FT−102Q8、MAG−1−P20、AG−106、M−101−C(以上、広栄化学(株)製);セイカビームPHC2210(S)、PHC X−9(K−3)、PHC2213、DP−10、DP−20、DP−30、P1000、P1100、P1200、P1300、P1400、P1500、P1600、SCR900(以上、大日精化工業(株)製);KRM7033、KRM7039、KRM7130、KRM7131、UVECRYL29201、UVECRYL29202(以上、ダイセル・ユーシービー(株)製);RC−5015、RC−5016、RC−5020、RC−5031、RC−5100、RC−5102、RC−5120、RC−5122、RC−5152、RC−5171、RC−5180、RC−5181(以上、大日本インキ化学工業(株)製);オーレックスNo.340クリヤ(中国塗料(株)製);サンラッドH−601(三洋化成工業(株)製);SP−1509、SP−1507(以上、昭和高分子(株)製);RCC−15C(グレース・ジャパン(株)製)、アロニックスM−6100、M−8030、M−8060(以上、東亞合成(株)製)等を適宜選択して利用できる。   Examples of commercially available UV curable resins that can be used in the present invention include Adekaoptomer KR / BY series: KR-400, KR-410, KR-550, KR-566, KR-567, BY-320B (above, Asahi) Manufactured by Denka Co., Ltd.); Koei Hard A-101-KK, A-101-WS, C-302, C-401-N, C-501, M-101, M-102, T-102, D-102 NS-101, FT-102Q8, MAG-1-P20, AG-106, M-101-C (above, manufactured by Guangei Chemical Co., Ltd.); Seika Beam PHC2210 (S), PHC X-9 (K-3) , PHC2213, DP-10, DP-20, DP-30, P1000, P1100, P1200, P1300, P1400, P1500, P1600, SCR900 (above, large Manufactured by Seika Kogyo Co., Ltd.); KRM7033, KRM7039, KRM7130, KRM7131, UVECRYL29201, UVECRYL29202 (above, manufactured by Daicel UCB); RC-5015, RC-5016, RC-5020, RC-5031, RC -5100, RC-5102, RC-5120, RC-5122, RC-5152, RC-5171, RC-5180, RC-5181 (manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc.); 340 clear (manufactured by China Paint Co., Ltd.); Sunrad H-601 (manufactured by Sanyo Chemical Industries); SP-1509, SP-1507 (above, manufactured by Showa Polymer Co., Ltd.); RCC-15C (Grace Japan Co., Ltd.), Aronix M-6100, M-8030, M-8060 (above, manufactured by Toagosei Co., Ltd.) and the like can be appropriately selected and used.

これらの活性線硬化樹脂層は公知の方法で塗設することができる。   These actinic radiation curable resin layers can be applied by a known method.

紫外線硬化性樹脂を光硬化反応により硬化させるための光源としては、紫外線を発生する光源であれば制限なく使用できる。例えば、低圧水銀灯、中圧水銀灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、カーボンアーク灯、メタルハライドランプ、キセノンランプ等を用いることができる。照射条件はそれぞれのランプによって異なるが、照射光量は20〜10000mJ/cm2程度あればよく、好ましくは、50〜2000mJ/cm2である。近紫外線領域〜可視光線領域にかけてはその領域に吸収極大のある増感剤を用いることによって効率よく形成することができる。 As a light source for curing the ultraviolet curable resin by a photocuring reaction, any light source that generates ultraviolet light can be used without limitation. For example, a low pressure mercury lamp, a medium pressure mercury lamp, a high pressure mercury lamp, an ultrahigh pressure mercury lamp, a carbon arc lamp, a metal halide lamp, a xenon lamp, or the like can be used. The irradiation conditions vary depending on individual lamps, but the amount of light irradiated may be any degree 20~10000mJ / cm 2, preferably from 50~2000mJ / cm 2. By using a sensitizer having an absorption maximum in the near-ultraviolet region to the visible light region, it can be efficiently formed.

紫外線硬化樹脂層組成物塗布液の有機溶媒としては、例えば、炭化水素類、アルコール類、ケトン類、エステル類、グリコールエーテル類、その他の有機溶媒の中から適宜選択し、またはこれらを混合し利用できる。例えば、プロピレングリコールモノアルキルエーテル(アルキル基の炭素原子数として1〜4)またはプロピレングリコールモノアルキルエーテル酢酸エステル(アルキル基の炭素原子数として1〜4)等を5質量%以上、より好ましくは5〜80質量%以上含有する上記有機溶媒を用いるのが好ましい。   The organic solvent for the UV curable resin layer composition coating solution is appropriately selected from, for example, hydrocarbons, alcohols, ketones, esters, glycol ethers, and other organic solvents, or mixed and used. it can. For example, propylene glycol monoalkyl ether (1 to 4 carbon atoms of the alkyl group) or propylene glycol monoalkyl ether acetate (1 to 4 carbon atoms of the alkyl group) is 5% by mass or more, more preferably 5%. It is preferable to use the organic solvent containing -80% by mass or more.

紫外線硬化性樹脂組成物塗布液の塗布量は、ウェット膜厚として0.1〜30μmが適当で、好ましくは0.5〜15μmである。紫外線硬化性樹脂組成物は塗布乾燥中または後に、紫外線を照射するのがよく、照射時間としては0.5秒〜5分が好ましく、紫外線硬化性樹脂の硬化効率または作業効率の観点から3秒〜2分がより好ましい。   The coating amount of the ultraviolet curable resin composition coating solution is suitably from 0.1 to 30 μm, preferably from 0.5 to 15 μm, as the wet film thickness. The ultraviolet curable resin composition is preferably irradiated with ultraviolet rays during or after coating and drying, and the irradiation time is preferably 0.5 seconds to 5 minutes, and 3 seconds from the viewpoint of curing efficiency or work efficiency of the ultraviolet curable resin. More preferred is ~ 2 minutes.

また、本発明に係るポリマー膜として、化学気相成長法である大気圧プラズマ法を用いて形成されたプラズマ重合膜も好ましい。即ち、大気圧プラズマ法を用いて、薄膜形成ガス中に少なくとも1種類以上の有機化合物を含有させ、有機化合物をプラズマ重合することによりポリマー膜を形成してもよい。   Further, as the polymer film according to the present invention, a plasma polymerization film formed by using an atmospheric pressure plasma method which is a chemical vapor deposition method is also preferable. That is, it is possible to form a polymer film by plasma-polymerizing an organic compound by containing at least one organic compound in a thin film forming gas using an atmospheric pressure plasma method.

大気圧プラズマ法を用いたプラズマ重合の原料成分となる有機化合物としては、公知の有機化合物を用いることができるが、その中でも、分子内に少なくとも1つ以上の不飽和結合または環状構造を有する有機化合物が好ましく用いることができ、特に(メタ)アクリル化合物、エポキシ化合物、またはオキセタン化合物のモノマーまたはオリゴマー等が好ましく用いることができるが、特に好ましいのは、アクリル、メタアクリル化合物等アクリルを主成分とするものである。   As an organic compound which is a raw material component of plasma polymerization using the atmospheric pressure plasma method, a known organic compound can be used, and among them, an organic compound having at least one unsaturated bond or cyclic structure in the molecule. A compound can be preferably used, and in particular, a monomer or oligomer of a (meth) acryl compound, an epoxy compound, or an oxetane compound can be preferably used. To do.

有用な(メタ)アクリル化合物としては特に限定はないが、代表例として以下のような化合物があげられる。2−エチルヘキシルアクリレート、2−ヒドロキシプロピルアクリレート、グリセロールアクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート、フェノキシエチルアクリレート、ノニルフェノキシエチルアクリレート、テトラヒドロフルフリルオキシエチルアクリレート、テトラヒドロフルフリルオキシヘキサノリドアクリレート、1,3−ジオキサンアルコールのε−カプロラクトン付加物のアクリレート、1,3−ジオキソランアクリレート等の単官能アクリル酸エステル類、或いはこれらのアクリレートをメタクリレートに代えたメタクリル酸エステル、例えば、エチレングリコールジアクリレート、トリエチレングルコールジアクリレート、ペンタエリスリトールジアクリレート、ハイドロキノンジアクリレート、レゾルシンジアクリレート、ヘキサンジオールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールのジアクリレート、ネオペンチルグリコールアジペートのジアクリレート、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールのε−カプロラクトン付加物のジアクリレート、2−(2−ヒドロキシ−1,1−ジメチルエチル)−5−ヒドロキシメチル−5−エチル−1,3−ジオキサンジアクリレート、トリシクロデカンジメチロールアクリレート、トリシクロデカンジメチロールアクリレートのε−カプロラクトン付加物、1,6−ヘキサンジオールのジグリシジルエーテルのジアクリレート等の2官能アクリル酸エステル類、或いはこれらのアクリレートをメタクリレートに代えたメタクリル酸エステル、例えばトリメチロールプロパントリアクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート、トリメチロールエタントリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートのε−カプロラクトン付加物、ピロガロールトリアクリレート、プロピオン酸・ジペンタエリスリトールトリアクリレート、プロピオン酸・ジペンタエリスリトールテトラアクリレート、ヒドロキシピバリルアルデヒド変性ジメチロールプロパントリアクリレート等の多官能アクリル酸エステル酸、或いはこれらのアクリレートをメタクリレートに代えたメタクリル酸等。前記活性線硬化樹脂としてもあげられた化合物も含まれる。   Although there is no limitation in particular as a useful (meth) acryl compound, The following compounds are mention | raise | lifted as a typical example. 2-ethylhexyl acrylate, 2-hydroxypropyl acrylate, glycerol acrylate, tetrahydrofurfuryl acrylate, phenoxyethyl acrylate, nonylphenoxyethyl acrylate, tetrahydrofurfuryloxyethyl acrylate, tetrahydrofurfuryloxyhexanolide acrylate, 1,3-dioxane alcohol Of ε-caprolactone adduct, monofunctional acrylic acid esters such as 1,3-dioxolane acrylate, or methacrylic acid esters obtained by replacing these acrylates with methacrylates, such as ethylene glycol diacrylate, triethylene glycol diacrylate , Pentaerythritol diacrylate, hydroquinone diacrylate, resorcindiak Rate, hexanediol diacrylate, neopentyl glycol diacrylate, tripropylene glycol diacrylate, diacrylate of neopentyl glycol hydroxypivalate, diacrylate of neopentyl glycol adipate, ε-caprolactone adduct of neopentyl glycol hydroxypivalate Ε of diacrylate, 2- (2-hydroxy-1,1-dimethylethyl) -5-hydroxymethyl-5-ethyl-1,3-dioxane diacrylate, tricyclodecane dimethylol acrylate, tricyclodecane dimethylol acrylate -Bifunctional acrylic acid esters such as caprolactone adduct, diglycidyl ether diacrylate of 1,6-hexanediol, or these acrylates Methacrylic acid esters instead of relate, such as trimethylolpropane triacrylate, ditrimethylolpropane tetraacrylate, trimethylolethane triacrylate, pentaerythritol triacrylate, pentaerythritol tetraacrylate, dipentaerythritol tetraacrylate, dipentaerythritol pentaacrylate, di Pentaerythritol hexaacrylate, ε-caprolactone adduct of dipentaerythritol hexaacrylate, pyrogallol triacrylate, propionic acid / dipentaerythritol triacrylate, propionic acid / dipentaerythritol tetraacrylate, hydroxypivalylaldehyde-modified dimethylolpropane triacrylate, etc. The polyfunctional acrylic acid Ester acid or methacrylic acid or the like instead of these acrylate with methacrylate. The compounds mentioned as the actinic radiation curable resin are also included.

放電ガスとしては、セラミック層を形成する場合と同様であり、窒素、希ガス、空気などがあり、希ガスとしては、周期表の第18属元素、具体的には、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、ラドン等から選ばれ、本発明において、放電ガスとしては窒素、アルゴン、ヘリウムが好ましく、更に好ましくは窒素であることも同様である。   The discharge gas is the same as in the case of forming the ceramic layer, and includes nitrogen, rare gas, air, etc. As the rare gas, the 18th group element of the periodic table, specifically, helium, neon, argon, It is selected from krypton, xenon, radon and the like, and in the present invention, the discharge gas is preferably nitrogen, argon or helium, more preferably nitrogen.

放電ガス量は、プラズマ重合においては、放電空間内に供給する薄膜形成ガス量に対して70〜99.99体積%含有することが好ましい。   In the plasma polymerization, the discharge gas amount is preferably 70 to 99.99% by volume with respect to the thin film forming gas amount supplied into the discharge space.

プラズマ重合法においても、前記原料ガス、放電ガスに加えて、添加ガスを、反応や膜質を制御するために導入してもよく、水素、酸素、窒素酸化物、アンモニア、メタン等の炭化水素類、アルコール類、有機酸類または水分を該ガスに対して0.001体積%〜30体積%混合させて使用してもよい。   Also in the plasma polymerization method, in addition to the raw material gas and discharge gas, an additive gas may be introduced to control the reaction and film quality, and hydrocarbons such as hydrogen, oxygen, nitrogen oxides, ammonia, methane, etc. Alcohols, organic acids, or moisture may be mixed in 0.001% to 30% by volume with respect to the gas.

次いで、本発明に係る透明樹脂基材である樹脂フィルムについて説明する。   Subsequently, the resin film which is a transparent resin base material concerning this invention is demonstrated.

本発明のガスバリア性樹脂基材で用いられる透明樹脂基材(以下、樹脂フィルムともいう)は、上述したガスバリア層を保持することができる樹脂フィルムであれば特に限定されるものではない。   The transparent resin base material (hereinafter also referred to as a resin film) used in the gas barrier resin base material of the present invention is not particularly limited as long as it is a resin film that can hold the above-described gas barrier layer.

具体的には、エチレン、ポリプロピレン、ブテン等の単独重合体または共重合体または共重合体等のポリオレフィン(PO)樹脂、環状ポリオレフィン等の非晶質ポリオレフィン樹脂(APO)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレン2,6−ナフタレート(PEN)等のポリエステル系樹脂、ナイロン6、ナイロン12、共重合ナイロン等のポリアミド系(PA)樹脂、ポリビニルアルコール(PVA)樹脂、エチレン−ビニルアルコール共重合体(EVOH)等のポリビニルアルコール系樹脂、ポリイミド(PI)樹脂、ポリエーテルイミド(PEI)樹脂、ポリサルホン(PS)樹脂、ポリエーテルサルホン(PES)樹脂、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)樹脂、ポリカーボネート(PC)樹脂、ポリビニルブチラート(PVB)樹脂、ポリアリレート(PAR)樹脂、エチレン−四フッ化エチレン共重合体(ETFE)、三フッ化塩化エチレン(PFA)、四フッ化エチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(FEP)、フッ化ビニリデン(PVDF)、フッ化ビニル(PVF)、パーフルオロエチレン−パーフロロプロピレン−パーフロロビニルエーテル−共重合体(EPA)等のフッ素系樹脂等を用いることができる。   Specifically, a homopolymer such as ethylene, polypropylene, butene or a polyolefin (PO) resin such as a copolymer or a copolymer, an amorphous polyolefin resin (APO) such as a cyclic polyolefin, polyethylene terephthalate (PET), Polyester resins such as polyethylene 2,6-naphthalate (PEN), polyamide (PA) resins such as nylon 6, nylon 12, copolymer nylon, polyvinyl alcohol (PVA) resin, ethylene-vinyl alcohol copolymer (EVOH) Polyvinyl alcohol resins such as polyimide (PI) resin, polyetherimide (PEI) resin, polysulfone (PS) resin, polyethersulfone (PES) resin, polyetheretherketone (PEEK) resin, polycarbonate (PC) resin , Polyvini Butyrate (PVB) resin, polyarylate (PAR) resin, ethylene-tetrafluoroethylene copolymer (ETFE), ethylene trifluoride chloride (PFA), ethylene tetrafluoride-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (FEP) Fluorine resins such as vinylidene fluoride (PVDF), vinyl fluoride (PVF), perfluoroethylene-perfluoropropylene-perfluorovinyl ether-copolymer (EPA), and the like can be used.

また、上記に挙げた樹脂以外にも、ラジカル反応性不飽和化合物を有するアクリレート化合物によりなる樹脂組成物や、上記アクリルレート化合物とチオール基を有するメルカプト化合物よりなる樹脂組成物、エポキシアクリレート、ウレタンアクリレート、ポリエステルアクリレート、ポリエーテルアクリレート等のオリゴマーを多官能アクリレートモノマーに溶解せしめた樹脂組成物等の光硬化性樹脂およびこれらの混合物等を用いることも可能である。さらに、これらの樹脂の1または2種以上をラミネート、コーティング等の手段によって積層させたものを樹脂フィルムとして用いることも可能である。   In addition to the resins listed above, a resin composition comprising an acrylate compound having a radical-reactive unsaturated compound, a resin composition comprising an acrylate compound and a mercapto compound having a thiol group, epoxy acrylate, urethane acrylate It is also possible to use a photocurable resin such as a resin composition in which an oligomer such as polyester acrylate or polyether acrylate is dissolved in a polyfunctional acrylate monomer, and a mixture thereof. Furthermore, it is also possible to use what laminated | stacked 1 or 2 or more types of these resin by means, such as a lamination and a coating, as a resin film.

これらの素材は単独であるいは適宜混合されて使用することもできる。中でもゼオネックスやゼオノア(日本ゼオン(株)製)、非晶質シクロポリオレフィン樹脂フィルムのARTON(ジェイエスアール(株)製)、ポリカーボネートフィルムのピュアエース(帝人(株)製)、セルローストリアセテートフィルムのコニカミノルタタックKC4UX、KC8UX(コニカミノルタオプト(株)製)などの市販品を好ましく使用することができる。   These materials can be used alone or in combination as appropriate. Among them, ZEONEX and ZEONOR (manufactured by ZEON CORPORATION), amorphous cyclopolyolefin resin film ARTON (manufactured by JSR Corporation), polycarbonate film Pure Ace (manufactured by Teijin Limited), cellulose triacetate film Konica Minolta Commercial products such as Tuck KC4UX and KC8UX (manufactured by Konica Minolta Opto Co., Ltd.) can be preferably used.

また、樹脂フィルムは透明であることが好ましい。樹脂フィルムが透明であり、樹脂フィルム上に形成するガスバリア層も透明であることにより、透明なガスバリア性フィルムとすることが可能となるため、有機エレクトロルミネッセンス素子(以下、有機EL素子と略記する)等の透明基板とすることも可能となるからである。   The resin film is preferably transparent. Since the resin film is transparent and the gas barrier layer formed on the resin film is also transparent, a transparent gas barrier film can be obtained. Therefore, an organic electroluminescence element (hereinafter abbreviated as an organic EL element) This is because a transparent substrate such as can be used.

また、上記に挙げた樹脂フィルムは、未延伸フィルムでもよく、延伸フィルムでもよい。   The resin film listed above may be an unstretched film or a stretched film.

本発明に係る樹脂フィルムは、従来公知の一般的な方法により製造することが可能である。例えば、材料となる樹脂を押し出し機により溶融し、環状ダイやTダイにより押し出して急冷することにより、実質的に無定形で配向していない未延伸の基材を製造することができる。また、未延伸の基材を一軸延伸、テンター式逐次二軸延伸、テンター式同時二軸延伸、チューブラー式同時二軸延伸などの公知の方法により、基材の流れ(縦軸)方向、または基材の流れ方向と直角(横軸)方向に延伸することにより延伸基材を製造することができる。この場合の延伸倍率は、基材の原料となる樹脂に合わせて適宜選択することできるが、縦軸方向および横軸方向にそれぞれ2〜10倍が好ましい。   The resin film according to the present invention can be produced by a conventionally known general method. For example, an unstretched substrate that is substantially amorphous and not oriented can be produced by melting a resin as a material with an extruder, extruding it with an annular die or a T-die, and quenching. In addition, the unstretched base material is subjected to a known method such as uniaxial stretching, tenter-type sequential biaxial stretching, tenter-type simultaneous biaxial stretching, tubular-type simultaneous biaxial stretching, or the flow direction of the base material (vertical axis), or A stretched substrate can be produced by stretching in the direction perpendicular to the flow direction of the substrate (horizontal axis). The draw ratio in this case can be appropriately selected according to the resin as the raw material of the substrate, but is preferably 2 to 10 times in the vertical axis direction and the horizontal axis direction.

また、本発明に係る樹脂フィルム基材においては、前記ガスバリア膜、またポリマー膜等を形成する前にコロナ処理、火炎処理、プラズマ処理、グロー放電処理、粗面化処理、薬品処理などの表面処理を行ってもよい。   Further, in the resin film substrate according to the present invention, surface treatment such as corona treatment, flame treatment, plasma treatment, glow discharge treatment, roughening treatment, chemical treatment, etc. before forming the gas barrier film or polymer film, etc. May be performed.

樹脂フィルムは、ロール状に巻き上げられた長尺品が便利である。樹脂フィルムの厚さは、得られるガスバリア性フィルムの用途によって異なるので一概には規定できないが、ガスバリア性フィルムを包装用途とする場合には、特に制限を受けるものではなく、包装材料としての適性から、3〜400μm、中でも6〜30μmの範囲内とすることが好ましい。   As the resin film, a long product wound up in a roll shape is convenient. The thickness of the resin film varies depending on the use of the resulting gas barrier film, so it cannot be specified unconditionally. However, when the gas barrier film is used as a packaging application, there is no particular limitation, and due to its suitability as a packaging material. 3 to 400 [mu] m, preferably 6 to 30 [mu] m.

また、本発明に用いられる樹脂フィルムは、フィルム形状のものの膜厚としては10〜200μmが好ましく、より好ましくは50〜200100μmである。   Moreover, as for the film thickness of the resin film used for this invention, 10-200 micrometers is preferable, More preferably, it is 50-200100 micrometers.

本発明のガスバリア性樹脂基材の水蒸気透過度としては、有機ELディスプレイや高精彩カラー液晶ディスプレイ等の高度の水蒸気バリア性を必要とする用途に用いる場合、JIS K7129 B法に従って測定した水蒸気透過率が、0.01g/m2/day以下であり、より好ましくは1×10-3g/m2/day以下であり、さらに有機ELディスプレイ用途の場合、極わずかであっても、成長するダークスポットが発生し、ディスプレイの表示寿命が極端に短くなる場合があるため、水蒸気透過度が、1×10-5g/m2/day未満であることが好ましい。 As the water vapor permeability of the gas barrier resin substrate of the present invention, the water vapor permeability measured according to the JIS K7129 B method when used for applications requiring high water vapor barrier properties such as organic EL displays and high-definition color liquid crystal displays. Is not more than 0.01 g / m 2 / day, more preferably not more than 1 × 10 −3 g / m 2 / day, and in the case of organic EL display applications, even if it is extremely small, it grows dark Since spots may occur and the display life of the display may become extremely short, the water vapor transmission rate is preferably less than 1 × 10 −5 g / m 2 / day.

次いで、本発明に係る大気圧プラズマ法について説明する。   Next, the atmospheric pressure plasma method according to the present invention will be described.

本発明に係るセラミック層からなる緩衝膜やバリア膜、またこれらの積層体の形成には、物理、或いは化学気相成長法が用いられる。中でも、これらのうち最も好ましい方法である、大気圧プラズマ法について、以下説明する。   A physical or chemical vapor deposition method is used to form a buffer film or a barrier film made of a ceramic layer according to the present invention, or a laminate thereof. Among these, the atmospheric pressure plasma method, which is the most preferable method among these, will be described below.

大気圧プラズマ法は、例えば、特開平10−154598号公報や特開2003−49272号公報、国際公開第02/048428号パンフレットなどに記載されているが、特に、特開2004−68143号公報に記載されている薄膜形成方法が、緻密でガスバリア性が高いセラミック層を形成するには好ましい。また、ロール状の元巻きからウエブ状の基材を繰り出して、組成の異なるセラミック層を連続的に形成することが出来る。   The atmospheric pressure plasma method is described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-154598, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-49272, International Publication No. 02/048428, and the like. The described thin film forming method is preferable for forming a dense ceramic layer having a high gas barrier property. Moreover, a web-like base material is drawn out from a roll-shaped original winding, and ceramic layers having different compositions can be continuously formed.

本発明に係る上記の大気圧プラズマ法は、大気圧もしくはその近傍の圧力下で行われるプラズマCVD法であり、大気圧もしくはその近傍の圧力とは20kPa〜110kPa程度であり、本発明に記載の良好な効果を得るためには、93kPa〜104kPaが好ましい。   The above atmospheric pressure plasma method according to the present invention is a plasma CVD method performed under atmospheric pressure or a pressure in the vicinity thereof, and the atmospheric pressure or the pressure in the vicinity thereof is about 20 kPa to 110 kPa, and is described in the present invention. In order to obtain a good effect, 93 kPa to 104 kPa is preferable.

本発明における放電条件は、放電空間に異なる周波数の電界を2つ以上印加するものが好ましく、第1の高周波電界と第2の高周波電界とを重畳し、電界を印加する。   The discharge condition in the present invention is preferably such that two or more electric fields having different frequencies are applied to the discharge space, and the electric field is applied by superimposing the first high-frequency electric field and the second high-frequency electric field.

前記第1の高周波電界の周波数ω1より前記第2の高周波電界の周波数ω2が高く、且つ、前記第1の高周波電界の強さV1と、前記第2の高周波電界の強さV2と、放電開始電界の強さIVとの関係が、
V1≧IV>V2
または V1>IV≧V2 を満たし、
前記第2の高周波電界の出力密度が、1W/cm2以上である。
The frequency ω2 of the second high-frequency electric field is higher than the frequency ω1 of the first high-frequency electric field, the strength V1 of the first high-frequency electric field, the strength V2 of the second high-frequency electric field, and the discharge start The relationship with the electric field strength IV is
V1 ≧ IV> V2
Or V1> IV ≧ V2 is satisfied,
The power density of the second high frequency electric field is 1 W / cm 2 or more.

高周波とは、少なくとも0.5kHzの周波数を有するものを言う。   High frequency refers to one having a frequency of at least 0.5 kHz.

重畳する高周波電界が、ともにサイン波である場合、第1の高周波電界の周波数ω1と該周波数ω1より高い第2の高周波電界の周波数ω2とを重ね合わせた成分となり、その波形は周波数ω1のサイン波上に、それより高い周波数ω2のサイン波が重なった鋸歯状の波形となる。   When the superposed high-frequency electric field is both a sine wave, the frequency ω1 of the first high-frequency electric field and the frequency ω2 of the second high-frequency electric field higher than the frequency ω1 are superimposed, and the waveform is a sine of the frequency ω1. A sawtooth waveform in which a sine wave having a higher frequency ω2 is superimposed on the wave is obtained.

本発明において、放電開始電界の強さとは、実際の薄膜形成方法に使用される放電空間(電極の構成など)および反応条件(ガス条件など)において放電を起こすことの出来る最低電界強度のことを指す。放電開始電界強度は、放電空間に供給されるガス種や電極の誘電体種または電極間距離などによって多少変動するが、同じ放電空間においては、放電ガスの放電開始電界強度に支配される。   In the present invention, the strength of the electric field at which discharge starts is the lowest electric field intensity that can cause discharge in the discharge space (such as electrode configuration) and reaction conditions (such as gas conditions) used in the actual thin film formation method. Point to. The discharge start electric field strength varies somewhat depending on the type of gas supplied to the discharge space, the dielectric type of the electrode, or the distance between the electrodes, but is controlled by the discharge start electric field strength of the discharge gas in the same discharge space.

上記で述べたような高周波電界を放電空間に印加することによって、薄膜形成可能な放電を起こし、高品位な薄膜形成に必要な高密度プラズマを発生することが出来ると推定される。   By applying a high-frequency electric field as described above to the discharge space, it is presumed that a discharge capable of forming a thin film is generated and high-density plasma necessary for forming a high-quality thin film can be generated.

ここで重要なのは、このような高周波電界が対向する電極間に印加され、すなわち、同じ放電空間に印加されることである。特開平11−16696号公報のように、印加電極を2つ併置し、離間した異なる放電空間それぞれに、異なる高周波電界を印加する方法は好ましくない。   What is important here is that such a high-frequency electric field is applied between the opposing electrodes, that is, applied to the same discharge space. As disclosed in JP-A-11-16696, a method in which two application electrodes are juxtaposed and different high-frequency electric fields are applied to different discharge spaces is not preferable.

上記でサイン波等の連続波の重畳について説明したが、これに限られるものではなく、両方パルス波であっても、一方が連続波でもう一方がパルス波であってもかまわない。また、更に周波数の異なる第3の電界を有していてもよい。   Although the superposition of continuous waves such as sine waves has been described above, the present invention is not limited to this, and both pulse waves may be used, one of them may be a continuous wave and the other may be a pulse wave. Further, a third electric field having a different frequency may be included.

上記本発明の高周波電界を、同一放電空間に印加する具体的な方法としては、例えば、対向電極を構成する第1電極に周波数ω1であって電界強度V1である第1の高周波電界を印加する第1電源を接続し、第2電極に周波数ω2であって電界強度V2である第2の高周波電界を印加する第2電源を接続した大気圧プラズマ放電処理装置を用いる。   As a specific method for applying the high-frequency electric field of the present invention to the same discharge space, for example, the first high-frequency electric field having the frequency ω1 and the electric field strength V1 is applied to the first electrode constituting the counter electrode. An atmospheric pressure plasma discharge processing apparatus in which a first power source is connected and a second power source for applying a second high-frequency electric field having a frequency ω2 and an electric field strength V2 is connected to the second electrode is used.

上記の大気圧プラズマ放電処理装置には、対向電極間に、放電ガスと薄膜形成ガスとを供給するガス供給手段を備える。更に、電極の温度を制御する電極温度制御手段を有することが好ましい。   The atmospheric pressure plasma discharge treatment apparatus includes a gas supply unit that supplies a discharge gas and a thin film forming gas between the counter electrodes. Furthermore, it is preferable to have an electrode temperature control means for controlling the temperature of the electrode.

また、第1電極、第1電源またはそれらの間の何れかには第1フィルタを、また第2電極、第2電源またはそれらの間の何れかには第2フィルタを接続することが好ましく、第1フィルタは第1電源から第1電極への第1の高周波電界の電流を通過しやすくし、第2の高周波電界の電流をアースして、第2電源から第1電源への第2の高周波電界の電流を通過しにくくする。また、第2フィルタはその逆で、第2電源から第2電極への第2の高周波電界の電流を通過しやすくし、第1の高周波電界の電流をアースして、第1電源から第2電源への第1の高周波電界の電流を通過しにくくする機能が備わっているものを使用する。ここで、通過しにくいとは、好ましくは、電流の20%以下、より好ましくは10%以下しか通さないことをいう。逆に通過しやすいとは、好ましくは電流の80%以上、より好ましくは90%以上を通すことをいう。   Further, it is preferable to connect the first filter to the first electrode, the first power source or any of them, and connect the second filter to the second electrode, the second power source or any of them, The first filter facilitates the passage of the first high-frequency electric field current from the first power source to the first electrode, grounds the second high-frequency electric field current, and the second filter from the second power source to the first power source. It makes it difficult to pass the current of the high frequency electric field. On the other hand, the second filter makes it easy to pass the current of the second high-frequency electric field from the second power source to the second electrode, grounds the current of the first high-frequency electric field, and the second power from the first power source. A power supply having a function of making it difficult to pass the current of the first high-frequency electric field to the power supply is used. Here, being difficult to pass means that it preferably passes only 20% or less, more preferably 10% or less of the current. On the contrary, being easy to pass means preferably passing 80% or more of the current, more preferably 90% or more.

例えば、第1フィルタとしては、第2電源の周波数に応じて数10pF〜数万pFのコンデンサ、もしくは数μH程度のコイルを用いることが出来る。第2フィルタとしては、第1電源の周波数に応じて10μH以上のコイルを用い、これらのコイルまたはコンデンサを介してアース接地することでフィルタとして使用出来る。   For example, as the first filter, a capacitor of several tens of pF to several tens of thousands of pF or a coil of about several μH can be used depending on the frequency of the second power source. As the second filter, a coil of 10 μH or more is used according to the frequency of the first power supply, and it can be used as a filter by grounding through these coils or capacitors.

更に、本発明の大気圧プラズマ放電処理装置の第1電源は、第2電源より高い電界強度を印加出来る能力を有していることが好ましい。   Furthermore, it is preferable that the first power source of the atmospheric pressure plasma discharge processing apparatus of the present invention has a capability of applying a higher electric field strength than the second power source.

ここで、本発明でいう印加電界強度と放電開始電界強度は、下記の方法で測定されたものをいう。   Here, the applied electric field strength and the discharge starting electric field strength referred to in the present invention are those measured by the following method.

印加電界強度V1及びV2(単位:kV/mm)の測定方法:
各電極部に高周波電圧プローブ(P6015A)を設置し、該高周波電圧プローブの出力信号をオシロスコープ(Tektronix社製、TDS3012B)に接続し、所定の時点の電界強度を測定する。
Measuring method of applied electric field strengths V1 and V2 (unit: kV / mm):
A high-frequency voltage probe (P6015A) is installed in each electrode portion, and an output signal of the high-frequency voltage probe is connected to an oscilloscope (Tektronix, TDS3012B), and the electric field strength at a predetermined time is measured.

放電開始電界強度IV(単位:kV/mm)の測定方法:
電極間に放電ガスを供給し、この電極間の電界強度を増大させていき、放電が始まる電界強度を放電開始電界強度IVと定義する。測定器は上記印加電界強度測定と同じである。
Measuring method of electric discharge starting electric field intensity IV (unit: kV / mm):
A discharge gas is supplied between the electrodes, the electric field strength between the electrodes is increased, and the electric field strength at which discharge starts is defined as a discharge starting electric field strength IV. The measuring instrument is the same as the applied electric field strength measurement.

なお、上記測定に使用する高周波電圧プローブとオシロスコープによる電界強度の測定位置については、後述の図2に示してある。   In addition, the measurement position of the electric field strength by the high frequency voltage probe and oscilloscope used for the measurement is shown in FIG.

本発明で規定する放電条件をとることにより、例え窒素ガスのように放電開始電界強度が高い放電ガスでも、放電を開始し、高密度で安定なプラズマ状態を維持出来、高性能な薄膜形成を行うことが出来る。   By adopting the discharge conditions specified in the present invention, even a discharge gas having a high discharge starting electric field strength, such as nitrogen gas, can start discharge, maintain a high density and stable plasma state, and form a high-performance thin film. Can be done.

上記の測定により放電ガスを窒素ガスとした場合、その放電開始電界強度IV(1/2Vp−p)は3.7kV/mm程度であり、従って、上記の関係において、第1の印加電界強度を、V1≧3.7kV/mmとして印加することによって窒素ガスを励起し、プラズマ状態にすることが出来る。   When the discharge gas is nitrogen gas by the above measurement, the discharge start electric field strength IV (1/2 Vp-p) is about 3.7 kV / mm. Therefore, in the above relationship, the first applied electric field strength is By applying V1 ≧ 3.7 kV / mm, the nitrogen gas can be excited to be in a plasma state.

ここで、第1電源の周波数としては、200kHz以下が好ましく用いることが出来る。またこの電界波形としては、連続波でもパルス波でもよい。下限は1kHz程度が望ましい。   Here, the frequency of the first power source is preferably 200 kHz or less. The electric field waveform may be a continuous wave or a pulse wave. The lower limit is preferably about 1 kHz.

一方、第2電源の周波数としては、800kHz以上が好ましく用いられる。この第2電源の周波数が高い程、プラズマ密度が高くなり、緻密で良質な薄膜が得られる。上限は200MHz程度が望ましい。   On the other hand, the frequency of the second power source is preferably 800 kHz or more. The higher the frequency of the second power source, the higher the plasma density, and a dense and high-quality thin film can be obtained. The upper limit is preferably about 200 MHz.

このような2つの電源から高周波電界を印加することは、第1の高周波電界によって高い放電開始電界強度を有する放電ガスの放電を開始するのに必要であり、また第2の高周波電界の高い周波数および高い出力密度によりプラズマ密度を高くして緻密で良質な薄膜を形成することが本発明の重要な点である。   The application of a high frequency electric field from such two power sources is necessary to start the discharge of a discharge gas having a high discharge start electric field strength by the first high frequency electric field, and the high frequency of the second high frequency electric field. In addition, it is an important point of the present invention to form a dense and high-quality thin film by increasing the plasma density with a high power density.

また、第1の高周波電界の出力密度を高くすることで、放電の均一性を維持したまま、第2の高周波電界の出力密度を向上させることができる。これにより、更なる均一高密度プラズマが生成でき、更なる製膜速度の向上と、膜質の向上が両立出来る。   Also, by increasing the output density of the first high-frequency electric field, the output density of the second high-frequency electric field can be improved while maintaining the uniformity of discharge. Thereby, a further uniform high-density plasma can be generated, and a further improvement in film formation speed and an improvement in film quality can be achieved.

本発明に用いられる大気圧プラズマ放電処理装置は、上述のように、対向電極の間で放電させ、前記対向電極間に導入したガスをプラズマ状態とし、前記対向電極間に静置あるいは電極間を移送される基材を該プラズマ状態のガスに晒すことによって、該基材の上に薄膜を形成させるものである。また他の方式として、大気圧プラズマ放電処理装置は、上記同様の対向電極間で放電させ、該対向電極間に導入したガスを励起しまたはプラズマ状態とし、該対向電極外にジェット状に励起またはプラズマ状態のガスを吹き出し、該対向電極の近傍にある基材(静置していても移送されていてもよい)を晒すことによって該基材の上に薄膜を形成させるジェット方式の装置がある。   As described above, the atmospheric pressure plasma discharge treatment apparatus used in the present invention discharges between the counter electrodes, puts the gas introduced between the counter electrodes into a plasma state, and places the gas between the counter electrodes or between the electrodes. By exposing the substrate to be transferred to the plasma state gas, a thin film is formed on the substrate. As another method, the atmospheric pressure plasma discharge treatment apparatus discharges between the counter electrodes similar to the above, excites the gas introduced between the counter electrodes or puts it in a plasma state, and excites or jets the gas outside the counter electrode. There is a jet type apparatus that blows out a plasma gas and exposes a substrate (which may be stationary or transferred) in the vicinity of the counter electrode to form a thin film on the substrate. .

図2は、本発明に有用なジェット方式の大気圧プラズマ放電処理装置の一例を示した概略図である。   FIG. 2 is a schematic view showing an example of a jet-type atmospheric pressure plasma discharge treatment apparatus useful for the present invention.

ジェット方式の大気圧プラズマ放電処理装置は、プラズマ放電処理装置、二つの電源を有する電界印加手段の他に、図2では図示してない(後述の図3に図示してある)が、ガス供給手段、電極温度調節手段を有している装置である。   In addition to the plasma discharge processing apparatus and the electric field application means having two power sources, the jet type atmospheric pressure plasma discharge processing apparatus is not shown in FIG. And an electrode temperature adjusting means.

プラズマ放電処理装置10は、第1電極11と第2電極12から構成されている対向電極を有しており、該対向電極間に、第1電極11からは第1電源21からの周波数ω1、電界強度V1、電流I1の第1の高周波電界が印加され、また第2電極12からは第2電源22からの周波数ω2、電界強度V2、電流I2の第2の高周波電界が印加されるようになっている。第1電源21は第2電源22より高い高周波電界強度(V1>V2)を印加し、また第1電源21の第1の周波数ω1は第2電源22の第2の周波数ω2より低い周波数を印加する。   The plasma discharge processing apparatus 10 has a counter electrode composed of a first electrode 11 and a second electrode 12, and the frequency ω <b> 1 from the first power supply 21 is output from the first electrode 11 between the counter electrodes. A first high-frequency electric field of electric field strength V1 and current I1 is applied, and a second high-frequency electric field of frequency ω2, electric field strength V2, and current I2 from the second power source 22 is applied from the second electrode 12. It has become. The first power source 21 applies a higher frequency electric field strength (V1> V2) than the second power source 22, and the first frequency ω1 of the first power source 21 applies a frequency lower than the second frequency ω2 of the second power source 22. To do.

第1電極11と第1電源21との間には、第1フィルタ23が設置されており、第1電源21から第1電極11への電流を通過しやすくし、第2電源22からの電流をアースして、第2電源22から第1電源21への電流が通過しにくくなるように設計されている。   A first filter 23 is installed between the first electrode 11 and the first power source 21 to facilitate passage of current from the first power source 21 to the first electrode 11, and current from the second power source 22. Is designed so that the current from the second power source 22 to the first power source 21 is less likely to pass through.

また、第2電極12と第2電源22との間には、第2フィルター24が設置されており、第2電源22から第2電極への電流を通過しやすくし、第1電源21からの電流をアースして、第1電源21から第2電源への電流を通過しにくくするように設計されている。   In addition, a second filter 24 is installed between the second electrode 12 and the second power source 22 to facilitate passage of current from the second power source 22 to the second electrode, and from the first power source 21. It is designed to ground the current and make it difficult to pass the current from the first power source 21 to the second power source.

第1電極11と第2電極12との対向電極間(放電空間)13に、後述の図3に図示してあるようなガス供給手段から前述した薄膜形成ガスGを導入し、第1電源21と第2電源22により第1電極11と第2電極12間に、前述した高周波電界を印加して放電を発生させ、前述した薄膜形成ガスGをプラズマ状態にしながら対向電極の下側(紙面下側)にジェット状に吹き出させて、対向電極下面と基材Fとで作る処理空間をプラズマ状態のガスG°で満たし、図示してない基材の元巻き(アンワインダー)から巻きほぐされて搬送して来るか、あるいは前工程から搬送して来る基材Fの上に、処理位置14付近で薄膜を形成させる。薄膜形成中、後述の図3に図示してあるような電極温度調節手段から媒体が配管を通って電極を加熱または冷却する。プラズマ放電処理の際の基材の温度によっては、得られる薄膜の物性や組成等は変化することがあり、これに対して適宜制御することが望ましい。温度調節の媒体としては、蒸留水、油等の絶縁性材料が好ましく用いられる。プラズマ放電処理の際、基材の幅手方向あるいは長手方向での温度ムラが出来るだけ生じないように電極の内部の温度を均等に調節することが望まれる。   The above-described thin film forming gas G is introduced from the gas supply means as shown in FIG. The second power source 22 applies the above-described high-frequency electric field between the first electrode 11 and the second electrode 12 to generate a discharge, and the thin film forming gas G described above is brought into a plasma state while the lower side of the counter electrode (below the paper surface). The processing space formed by the lower surface of the counter electrode and the base material F is filled with a gas G ° in a plasma state, and is unwound from a base winding (unwinder) (not shown). A thin film is formed in the vicinity of the processing position 14 on the base material F that is transported or transported from the previous process. During the thin film formation, the medium heats or cools the electrode through the pipe from the electrode temperature adjusting means as shown in FIG. Depending on the temperature of the base material during the plasma discharge treatment, the properties, composition, etc. of the thin film obtained may change, and it is desirable to appropriately control this. As the temperature control medium, an insulating material such as distilled water or oil is preferably used. During the plasma discharge treatment, it is desirable to uniformly adjust the temperature inside the electrode so that temperature unevenness in the width direction or longitudinal direction of the substrate does not occur as much as possible.

また、図2に前述の印加電界強度と放電開始電界強度の測定に使用する測定器と測定位置を示した。25及び26は高周波電圧プローブであり、27及び28はオシロスコープである。   FIG. 2 shows a measuring instrument and a measurement position used for measuring the applied electric field strength and the discharge starting electric field strength. Reference numerals 25 and 26 are high-frequency voltage probes, and reference numerals 27 and 28 are oscilloscopes.

ジェット方式の大気圧プラズマ放電処理装置を、基材Fの搬送方向と平行に複数台並べ、同時に同じプラズマ状態のガスを放電させることにより、同一位置に複数層の薄膜を形成可能となり、短時間で所望の膜厚を形成可能となる。また基材Fの搬送方向と平行に複数台並べ、各装置に異なる薄膜形成ガスを供給して異なったプラズマ状態のガスをジェット噴射すれば、異なった層の積層薄膜を形成することも出来る。   By arranging a plurality of jet-type atmospheric pressure plasma discharge treatment apparatuses in parallel with the transport direction of the base material F and simultaneously discharging gas in the same plasma state, it becomes possible to form a plurality of thin films at the same position, and for a short time. Thus, a desired film thickness can be formed. If a plurality of units are arranged in parallel with the conveying direction of the base material F, different thin film forming gases are supplied to each apparatus and different plasma state gases are jetted, it is also possible to form laminated thin films having different layers.

図3は本発明に有用な対向電極間で基材を処理する方式の大気圧プラズマ放電処理装置の一例を示す概略図である。   FIG. 3 is a schematic view showing an example of an atmospheric pressure plasma discharge treatment apparatus that treats a substrate between counter electrodes useful for the present invention.

本発明の大気圧プラズマ放電処理装置は、少なくとも、プラズマ放電処理装置30、二つの電源を有する電界印加手段40、ガス供給手段50、電極温度調節手段60を有している装置である。   The atmospheric pressure plasma discharge treatment apparatus of the present invention is an apparatus having at least a plasma discharge treatment apparatus 30, an electric field application means 40 having two power supplies, a gas supply means 50, and an electrode temperature adjustment means 60.

ロール回転電極(第1電極)35と角筒型固定電極群(第2電極)(以下角筒型固定電極群を固定電極群と記す)36との対向電極間32(以下対向電極間を放電空間32とも記す)で、基材Fをプラズマ放電処理して薄膜を形成するものである。   Between the counter electrodes 32 (hereinafter referred to as discharge between the counter electrodes) between the roll rotating electrode (first electrode) 35 and the square tube type fixed electrode group (second electrode) 36 (hereinafter, the square tube type fixed electrode group is referred to as a fixed electrode group). In this case, the base material F is plasma-discharged to form a thin film.

ロール回転電極35と固定電極群36との間に形成された放電空間32に、ロール回転電極35には第1電源41から周波数ω1、電界強度V1、電流I1の第1の高周波電界を、また固定電極群36には第2電源42から周波数ω2、電界強度V2、電流I2の第2の高周波電界をかけるようになっている。   In the discharge space 32 formed between the roll rotating electrode 35 and the fixed electrode group 36, the roll rotating electrode 35 receives a first high-frequency electric field of frequency ω1, electric field strength V1, current I1 from the first power source 41, and A second high-frequency electric field having a frequency ω2, an electric field strength V2, and a current I2 is applied to the fixed electrode group 36 from the second power source 42.

ロール回転電極35と第1電源41との間には、第1フィルタ43が設置されており、第1フィルタ43は第1電源41から第1電極への電流を通過しやすくし、第2電源42からの電流をアースして、第2電源42から第1電源への電流を通過しにくくするように設計されている。また、固定電極群36と第2電源42との間には、第2フィルタ44が設置されており、第2フィルター44は、第2電源42から第2電極への電流を通過しやすくし、第1電源41からの電流をアースして、第1電源41から第2電源への電流を通過しにくくするように設計されている。   A first filter 43 is installed between the roll rotation electrode 35 and the first power supply 41. The first filter 43 facilitates the passage of current from the first power supply 41 to the first electrode, and the second power supply. It is designed to ground the current from 42 and make it difficult to pass the current from the second power source 42 to the first power source. In addition, a second filter 44 is installed between the fixed electrode group 36 and the second power source 42, and the second filter 44 facilitates passage of current from the second power source 42 to the second electrode, It is designed to ground the current from the first power supply 41 and make it difficult to pass the current from the first power supply 41 to the second power supply.

なお、本発明においては、ロール回転電極35を第2電極、また角筒型固定電極群36を第1電極としてもよい。何れにしろ第1電極には第1電源が、また第2電極には第2電源が接続される。第1電源は第2電源より高い高周波電界強度(V1>V2)を印加することが好ましい。また、周波数はω1<ω2となる能力を有している。   In the present invention, the roll rotation electrode 35 may be the second electrode, and the rectangular tube-shaped fixed electrode group 36 may be the first electrode. In any case, the first power source is connected to the first electrode, and the second power source is connected to the second electrode. The first power source preferably applies a higher high-frequency electric field strength (V1> V2) than the second power source. Further, the frequency has the ability to satisfy ω1 <ω2.

また、電流はI1<I2となることが好ましい。第1の高周波電界の電流I1は、好ましくは0.3mA/cm2〜20mA/cm2、さらに好ましくは1.0mA/cm2〜20mA/cm2である。また、第2の高周波電界の電流I2は、好ましくは10mA/cm2〜100mA/cm2、さらに好ましくは20mA/cm2〜100mA/cm2である。 The current is preferably I1 <I2. Current I1 of the first high-frequency electric field is preferably 0.3mA / cm 2 ~20mA / cm 2 , more preferably at 1.0mA / cm 2 ~20mA / cm 2 . Furthermore, current I2 of the second high-frequency electric field is preferably 10mA / cm 2 ~100mA / cm 2 , more preferably 20mA / cm 2 ~100mA / cm 2 .

ガス供給手段50のガス発生装置51で発生させた薄膜形成ガスGは、不図示のガス流量調整手段により流量を制御して給気口52よりプラズマ放電処理容器31内に導入する。   The thin film forming gas G generated by the gas generator 51 of the gas supply means 50 is introduced into the plasma discharge processing vessel 31 from the air supply port 52 while the flow rate is controlled by a gas flow rate adjusting means (not shown).

基材Fを、図示されていない元巻きから巻きほぐして搬送されて来るか、または前工程から矢印方向に搬送されて来て、ガイドロール64を経てニップロール65で基材に同伴されて来る空気等を遮断し、ロール回転電極35に接触したまま巻き回しながら角筒型固定電極群36との間に移送する。   The substrate F is unwound from the original winding (not shown) and conveyed, or is conveyed in the direction of the arrow from the previous process and is accompanied by the nip roll 65 through the guide roll 64 and the substrate. And the like, and while being wound while being in contact with the roll rotating electrode 35, it is transferred to and from the rectangular tube fixed electrode group 36.

移送中にロール回転電極35と固定電極群36との両方から電界をかけ、対向電極間(放電空間)32で放電プラズマを発生させる。基材Fはロール回転電極35に接触したまま巻き回されながらプラズマ状態のガスにより薄膜を形成する。   An electric field is applied from both the roll rotating electrode 35 and the fixed electrode group 36 during the transfer, and discharge plasma is generated between the counter electrodes (discharge space) 32. The base material F forms a thin film with a gas in a plasma state while being wound while being in contact with the roll rotating electrode 35.

なお、角筒型固定電極の数は、上記ロール電極の円周より大きな円周上に沿って複数本設置されており、該電極の放電面積はロール回転電極35に対向している全ての角筒型固定電極のロール回転電極35と対向する面の面積の和で表される。   A plurality of rectangular tube-shaped fixed electrodes are provided along a circumference larger than the circumference of the roll electrode, and the discharge areas of the electrodes are all the corners facing the roll rotating electrode 35. It is represented by the sum of the areas of the surface of the cylindrical fixed electrode facing the roll rotation electrode 35.

基材Fは、ニップロール66、ガイドロール67を経て、図示してない巻き取り機で巻き取るか、次工程に移送する。   The base material F passes through the nip roll 66 and the guide roll 67 and is wound up by a winder (not shown) or transferred to the next process.

放電処理済みの処理排ガスG′は排気口53より排出する。   Discharged treated exhaust gas G ′ is discharged from the exhaust port 53.

薄膜形成中、ロール回転電極35及び固定電極群36を加熱または冷却するために、電極温度調節手段60で温度を調節した媒体を、送液ポンプPで配管61を経て両電極に送り、電極内側から温度を調節する。なお、68及び69はプラズマ放電処理容器31と外界とを仕切る仕切板である。   During the thin film formation, in order to heat or cool the roll rotating electrode 35 and the fixed electrode group 36, the medium whose temperature is adjusted by the electrode temperature adjusting means 60 is sent to both electrodes via the pipe 61 by the liquid feed pump P, and inside the electrodes Adjust the temperature from Reference numerals 68 and 69 denote partition plates that partition the plasma discharge processing vessel 31 from the outside.

図4は、図3に示したロール回転電極の導電性の金属質母材とその上に被覆されている誘電体の構造の一例を示す斜視図である。   FIG. 4 is a perspective view showing an example of the structure of the conductive metallic base material of the roll rotating electrode shown in FIG. 3 and the dielectric material coated thereon.

図4において、ロール電極35aは導電性の金属質母材35Aとその上に誘電体35Bが被覆されたものである。プラズマ放電処理中の電極表面温度を制御し、また、基材Fの表面温度を所定値に保つため、温度調節用の媒体(水もしくはシリコンオイル等)が循環できる構造となっている。   In FIG. 4, a roll electrode 35a is formed by covering a conductive metallic base material 35A and a dielectric 35B thereon. In order to control the electrode surface temperature during the plasma discharge treatment and to keep the surface temperature of the substrate F at a predetermined value, a temperature adjusting medium (such as water or silicon oil) can be circulated.

図5は、角筒型電極の導電性の金属質母材とその上に被覆されている誘電体の構造の一例を示す斜視図である。   FIG. 5 is a perspective view showing an example of the structure of a conductive metallic base material of a rectangular tube electrode and a dielectric material coated thereon.

図5において、角筒型電極36aは、導電性の金属質母材36Aに対し、図4同様の誘電体36Bの被覆を有しており、該電極の構造は金属質のパイプになっていて、それがジャケットとなり、放電中の温度調節が行えるようになっている。   In FIG. 5, a rectangular tube type electrode 36a has a coating of a dielectric 36B similar to FIG. 4 on a conductive metallic base material 36A, and the structure of the electrode is a metallic pipe. , It becomes a jacket so that the temperature can be adjusted during discharge.

図5に示した角筒型電極36aは、円筒型電極でもよいが、角筒型電極は円筒型電極に比べて、放電範囲(放電面積)を広げる効果があるので、本発明に好ましく用いられる。   The rectangular tube electrode 36a shown in FIG. 5 may be a cylindrical electrode, but the rectangular tube electrode has an effect of widening the discharge range (discharge area) as compared with the cylindrical electrode, and thus is preferably used in the present invention. .

図4及び図5において、ロール電極35a及び角筒型電極36aは、それぞれ導電性の金属質母材35A及び36Aの上に誘電体35B及び36Bとしてのセラミックスを溶射後、無機化合物の封孔材料を用いて封孔処理したものである。セラミックス誘電体は片肉で1mm程度被覆あればよい。溶射に用いるセラミックス材としては、アルミナ・窒化珪素等が好ましく用いられるが、この中でもアルミナが加工し易いので、特に好ましく用いられる。また、誘電体層が、ライニングにより無機材料を設けたライニング処理誘電体であってもよい。   4 and 5, a roll electrode 35a and a rectangular tube electrode 36a are formed by spraying ceramics as dielectrics 35B and 36B on conductive metallic base materials 35A and 36A, respectively, and then sealing the inorganic compound. Is subjected to a sealing treatment. The ceramic dielectric may be covered by about 1 mm with a single wall. As the ceramic material used for thermal spraying, alumina, silicon nitride, or the like is preferably used. Among these, alumina is particularly preferable because it is easily processed. The dielectric layer may be a lining-processed dielectric provided with an inorganic material by lining.

導電性の金属質母材35A及び36Aとしては、チタン金属またはチタン合金、銀、白金、ステンレススティール、アルミニウム、鉄等の金属等や、鉄とセラミックスとの複合材料またはアルミニウムとセラミックスとの複合材料を挙げることが出来るが、後述の理由からはチタン金属またはチタン合金が特に好ましい。   Examples of the conductive metal base materials 35A and 36A include titanium metal or titanium alloy, metal such as silver, platinum, stainless steel, aluminum, and iron, a composite material of iron and ceramics, or a composite material of aluminum and ceramics. Although titanium metal or a titanium alloy is particularly preferable for the reasons described later.

対向する第1電極および第2の電極の電極間距離は、電極の一方に誘電体を設けた場合、該誘電体表面ともう一方の電極の導電性の金属質母材表面との最短距離のことを言う。双方の電極に誘電体を設けた場合、誘電体表面同士の距離の最短距離のことを言う。電極間距離は、導電性の金属質母材に設けた誘電体の厚さ、印加電界強度の大きさ、プラズマを利用する目的等を考慮して決定されるが、いずれの場合も均一な放電を行う観点から0.1〜20mmが好ましく、特に好ましくは0.5〜2mmである。   When the dielectric is provided on one of the electrodes, the distance between the opposing first electrode and second electrode is the shortest distance between the surface of the dielectric and the surface of the conductive metal base material of the other electrode. Say that. When a dielectric is provided on both electrodes, it means the shortest distance between the dielectric surfaces. The distance between the electrodes is determined in consideration of the thickness of the dielectric provided on the conductive metallic base material, the magnitude of the applied electric field strength, the purpose of using the plasma, etc. From the viewpoint of performing 0.15 mm, 0.1 to 20 mm is preferable, and 0.5 to 2 mm is particularly preferable.

本発明に有用な導電性の金属質母材及び誘電体についての詳細については後述する。   Details of the conductive metallic base material and dielectric useful in the present invention will be described later.

プラズマ放電処理容器31はパイレックス(登録商標)ガラス製の処理容器等が好ましく用いられるが、電極との絶縁がとれれば金属製を用いることも可能である。例えば、アルミニウムまたは、ステンレススティールのフレームの内面にポリイミド樹脂等を張り付けても良く、該金属フレームにセラミックス溶射を行い絶縁性をとってもよい。図1において、平行した両電極の両側面(基材面近くまで)を上記のような材質の物で覆うことが好ましい。   The plasma discharge treatment vessel 31 is preferably a treatment vessel made of Pyrex (registered trademark) glass or the like, but can be made of metal as long as it can be insulated from the electrodes. For example, polyimide resin or the like may be attached to the inner surface of an aluminum or stainless steel frame, and the metal frame may be thermally sprayed to obtain insulation. In FIG. 1, it is preferable to cover both side surfaces (up to the vicinity of the base material surface) of both parallel electrodes with an object made of the above material.

本発明の大気圧プラズマ放電処理装置に設置する第1電源(高周波電源)としては、
印加電源記号 メーカー 周波数 製品名
A1 神鋼電機 3kHz SPG3−4500
A2 神鋼電機 5kHz SPG5−4500
A3 春日電機 15kHz AGI−023
A4 神鋼電機 50kHz SPG50−4500
A5 ハイデン研究所 100kHz* PHF−6k
A6 パール工業 200kHz CF−2000−200k
A7 パール工業 400kHz CF−2000−400k
等の市販のものを挙げることが出来、何れも使用することが出来る。
As the first power source (high frequency power source) installed in the atmospheric pressure plasma discharge processing apparatus of the present invention,
Applied power symbol Manufacturer Frequency Product name A1 Shinko Electric 3kHz SPG3-4500
A2 Shinko Electric 5kHz SPG5-4500
A3 Kasuga Electric 15kHz AGI-023
A4 Shinko Electric 50kHz SPG50-4500
A5 HEIDEN Research Laboratories 100kHz * PHF-6k
A6 Pearl Industry 200kHz CF-2000-200k
A7 Pearl Industry 400kHz CF-2000-400k
And the like, and any of them can be used.

また、第2電源(高周波電源)としては、
印加電源記号 メーカー 周波数 製品名
B1 パール工業 800kHz CF−2000−800k
B2 パール工業 2MHz CF−2000−2M
B3 パール工業 13.56MHz CF−5000−13M
B4 パール工業 27MHz CF−2000−27M
B5 パール工業 150MHz CF−2000−150M
等の市販のものを挙げることが出来、何れも好ましく使用出来る。
As the second power source (high frequency power source),
Applied power supply symbol Manufacturer Frequency Product name B1 Pearl Industry 800kHz CF-2000-800k
B2 Pearl Industry 2MHz CF-2000-2M
B3 Pearl Industry 13.56MHz CF-5000-13M
B4 Pearl Industry 27MHz CF-2000-27M
B5 Pearl Industry 150MHz CF-2000-150M
And the like, and any of them can be preferably used.

なお、上記電源のうち、*印はハイデン研究所インパルス高周波電源(連続モードで100kHz)である。それ以外は連続サイン波のみ印加可能な高周波電源である。   Of the above power supplies, * indicates a HEIDEN Laboratory impulse high-frequency power supply (100 kHz in continuous mode). Other than that, it is a high frequency power source that can apply only a continuous sine wave.

本発明においては、このような電界を印加して、均一で安定な放電状態を保つことが出来る電極を大気圧プラズマ放電処理装置に採用することが好ましい。   In the present invention, it is preferable to employ an electrode capable of maintaining a uniform and stable discharge state by applying such an electric field in an atmospheric pressure plasma discharge treatment apparatus.

本発明において、対向する電極間に印加する電力は、第2電極(第2の高周波電界)に1W/cm2以上の電力(出力密度)を供給し、放電ガスを励起してプラズマを発生させ、エネルギーを薄膜形成ガスに与え、薄膜を形成する。第2電極に供給する電力の上限値としては、好ましくは50W/cm2、より好ましくは20W/cm2である。下限値は、好ましくは1.2W/cm2である。なお、放電面積(cm2)は、電極間において放電が起こる範囲の面積のことを指す。 In the present invention, the electric power applied between the electrodes facing each other supplies power (power density) of 1 W / cm 2 or more to the second electrode (second high-frequency electric field) to excite the discharge gas to generate plasma. The energy is applied to the thin film forming gas to form a thin film. The upper limit value of the power supplied to the second electrode is preferably 50 W / cm 2 , more preferably 20 W / cm 2 . The lower limit is preferably 1.2 W / cm 2 . The discharge area (cm 2 ) refers to the area in which discharge occurs between the electrodes.

また、第1電極(第1の高周波電界)にも、1W/cm2以上の電力(出力密度)を供給することにより、第2の高周波電界の均一性を維持したまま、出力密度を向上させることが出来る。これにより、更なる均一高密度プラズマを生成出来、更なる製膜速度の向上と膜質の向上が両立出来る。好ましくは5W/cm2以上である。第1電極に供給する電力の上限値は、好ましくは50W/cm2である。 Further, by supplying power (output density) of 1 W / cm 2 or more to the first electrode (first high frequency electric field), the output density is improved while maintaining the uniformity of the second high frequency electric field. I can do it. Thereby, a further uniform high-density plasma can be generated, and a further improvement in film forming speed and an improvement in film quality can be achieved. Preferably it is 5 W / cm 2 or more. The upper limit value of the power supplied to the first electrode is preferably 50 W / cm 2 .

ここで高周波電界の波形としては、特に限定されない。連続モードと呼ばれる連続サイン波状の連続発振モードと、パルスモードと呼ばれるON/OFFを断続的に行う断続発振モード等があり、そのどちらを採用してもよいが、少なくとも第2電極側(第2の高周波電界)は連続サイン波の方がより緻密で良質な膜が得られるので好ましい。   Here, the waveform of the high-frequency electric field is not particularly limited. There are a continuous sine wave continuous oscillation mode called a continuous mode, an intermittent oscillation mode called ON / OFF intermittently called a pulse mode, and either of them may be adopted, but at least the second electrode side (second The high-frequency electric field is preferably a continuous sine wave because a denser and better quality film can be obtained.

このような大気圧プラズマによる薄膜形成法に使用する電極は、構造的にも、性能的にも過酷な条件に耐えられるものでなければならない。このような電極としては、金属質母材上に誘電体を被覆したものであることが好ましい。   An electrode used in such a method for forming a thin film by atmospheric pressure plasma must be able to withstand severe conditions in terms of structure and performance. Such an electrode is preferably a metal base material coated with a dielectric.

本発明に使用する誘電体被覆電極においては、様々な金属質母材と誘電体との間に特性が合うものが好ましく、その一つの特性として、金属質母材と誘電体との線熱膨張係数の差が10×10-6/℃以下となる組み合わせのものである。好ましくは8×10-6/℃以下、更に好ましくは5×10-6/℃以下、更に好ましくは2×10-6/℃以下である。なお、線熱膨張係数とは、周知の材料特有の物性値である。 In the dielectric-coated electrode used in the present invention, it is preferable that the characteristics match between various metallic base materials and dielectrics. One of the characteristics is linear thermal expansion between the metallic base material and the dielectric. The combination is such that the difference in coefficient is 10 × 10 −6 / ° C. or less. It is preferably 8 × 10 −6 / ° C. or less, more preferably 5 × 10 −6 / ° C. or less, and further preferably 2 × 10 −6 / ° C. or less. The linear thermal expansion coefficient is a well-known physical property value of a material.

線熱膨張係数の差が、この範囲にある導電性の金属質母材と誘電体との組み合わせとしては、
1:金属質母材が純チタンまたはチタン合金で、誘電体がセラミックス溶射被膜
2:金属質母材が純チタンまたはチタン合金で、誘電体がガラスライニング
3:金属質母材がステンレススティールで、誘電体がセラミックス溶射被膜
4:金属質母材がステンレススティールで、誘電体がガラスライニング
5:金属質母材がセラミックスおよび鉄の複合材料で、誘電体がセラミックス溶射被膜
6:金属質母材がセラミックスおよび鉄の複合材料で、誘電体がガラスライニング
7:金属質母材がセラミックスおよびアルミの複合材料で、誘電体がセラミックス溶射皮膜
8:金属質母材がセラミックスおよびアルミの複合材料で、誘電体がガラスライニング等がある。線熱膨張係数の差という観点では、上記1項または2項および5〜8項が好ましく、特に1項が好ましい。
As a combination of a conductive metallic base material and a dielectric whose difference in linear thermal expansion coefficient is within this range,
1: Metal base material is pure titanium or titanium alloy, dielectric is ceramic spray coating 2: Metal base material is pure titanium or titanium alloy, dielectric is glass lining 3: Metal base material is stainless steel, Dielectric is ceramic spray coating 4: Metal base material is stainless steel, Dielectric is glass lining 5: Metal base material is a composite material of ceramics and iron, Dielectric is ceramic spray coating 6: Metal base material Ceramic and iron composite material, dielectric is glass lining 7: Metal base material is ceramic and aluminum composite material, dielectric is ceramic sprayed coating 8: Metal base material is ceramic and aluminum composite material, dielectric The body has glass lining. From the viewpoint of the difference in linear thermal expansion coefficient, the above 1 or 2 and 5 to 8 are preferable, and 1 is particularly preferable.

本発明において、金属質母材は、上記の特性からはチタンまたはチタン合金が特に有用である。金属質母材をチタンまたはチタン合金とすることにより、誘電体を上記とすることにより、使用中の電極の劣化、特にひび割れ、剥がれ、脱落等がなく、過酷な条件での長時間の使用に耐えることが出来る。   In the present invention, titanium or a titanium alloy is particularly useful as the metallic base material from the above characteristics. By using titanium or a titanium alloy as the metal base material, the dielectric is used as described above, so that there is no deterioration of the electrode in use, especially cracking, peeling, dropping off, etc., and it can be used for a long time under harsh conditions. Can withstand.

本発明に有用な電極の金属質母材は、チタンを70質量%以上含有するチタン合金またはチタン金属である。本発明において、チタン合金またはチタン金属中のチタンの含有量は、70質量%以上であれば、問題なく使用出来るが、好ましくは80質量%以上のチタンを含有しているものが好ましい。本発明に有用なチタン合金またはチタン金属は、工業用純チタン、耐食性チタン、高力チタン等として一般に使用されているものを用いることが出来る。工業用純チタンとしては、TIA、TIB、TIC、TID等を挙げることが出来、何れも鉄原子、炭素原子、窒素原子、酸素原子、水素原子等を極僅か含有しているもので、チタンの含有量としては、99質量%以上を有している。耐食性チタン合金としては、T15PBを好ましく用いることが出来、上記含有原子の他に鉛を含有しており、チタン含有量としては、98質量%以上である。また、チタン合金としては、鉛を除く上記の原子の他に、アルミニウムを含有し、その他バナジウムや錫を含有しているT64、T325、T525、TA3等を好ましく用いることが出来、これらのチタン含有量としては、85質量%以上を含有しているものである。これらのチタン合金またはチタン金属はステンレススティール、例えばAISI316に比べて、熱膨張係数が1/2程度小さく、金属質母材としてチタン合金またはチタン金属の上に施された後述の誘電体との組み合わせがよく、高温、長時間での使用に耐えることが出来る。   The metallic base material of the electrode useful in the present invention is a titanium alloy or titanium metal containing 70% by mass or more of titanium. In the present invention, if the titanium content in the titanium alloy or titanium metal is 70% by mass or more, it can be used without any problem, but preferably contains 80% by mass or more of titanium. As the titanium alloy or titanium metal useful in the present invention, those generally used as industrial pure titanium, corrosion resistant titanium, high strength titanium and the like can be used. Examples of pure titanium for industrial use include TIA, TIB, TIC, TID, etc., all of which contain very little iron atom, carbon atom, nitrogen atom, oxygen atom, hydrogen atom, etc. As content, it has 99 mass% or more. As the corrosion-resistant titanium alloy, T15PB can be preferably used, and it contains lead in addition to the above-mentioned atoms, and the titanium content is 98% by mass or more. Further, as the titanium alloy, T64, T325, T525, TA3, etc. containing aluminum and vanadium or tin in addition to the above atoms except lead can be preferably used. As a quantity, it contains 85 mass% or more. These titanium alloys or titanium metals have a thermal expansion coefficient that is about 1/2 smaller than that of stainless steel, such as AISI 316, and are combined with a dielectric described later applied on the titanium alloy or titanium metal as a metallic base material. It can withstand the use at high temperature for a long time.

一方、誘電体の求められる特性としては、具体的には、比誘電率が6〜45の無機化合物であることが好ましく、また、このような誘電体としては、アルミナ、窒化珪素等のセラミックス、あるいは、ケイ酸塩系ガラス、ホウ酸塩系ガラス等のガラスライニング材等がある。この中では、後述のセラミックスを溶射したものやガラスライニングにより設けたものが好ましい。特にアルミナを溶射して設けた誘電体が好ましい。   On the other hand, as a required characteristic of the dielectric, specifically, an inorganic compound having a relative dielectric constant of 6 to 45 is preferable, and examples of such a dielectric include ceramics such as alumina and silicon nitride, Alternatively, there are glass lining materials such as silicate glass and borate glass. In this, what sprayed the ceramics mentioned later and the thing provided by glass lining are preferable. In particular, a dielectric provided by spraying alumina is preferable.

または、上述のような大電力に耐える仕様の一つとして、誘電体の空隙率が10体積%以下、好ましくは8体積%以下であることで、好ましくは0体積%を越えて5体積%以下である。なお、誘電体の空隙率は、BET吸着法や水銀ポロシメーターにより測定することが出来る。後述の実施例においては、島津製作所製の水銀ポロシメーターにより金属質母材に被覆された誘電体の破片を用い、空隙率を測定する。誘電体が、低い空隙率を有することにより、高耐久性が達成される。このような空隙を有しつつも空隙率が低い誘電体としては、後述の大気プラズマ溶射法等による高密度、高密着のセラミックス溶射被膜等を挙げることが出来る。更に空隙率を下げるためには、封孔処理を行うことが好ましい。   Alternatively, as one of the specifications that can withstand high power as described above, the porosity of the dielectric is 10% by volume or less, preferably 8% by volume or less, preferably more than 0% by volume and 5% by volume or less. It is. The porosity of the dielectric can be measured by a BET adsorption method or a mercury porosimeter. In the examples described later, the porosity is measured using a dielectric fragment covered with a metallic base material by a mercury porosimeter manufactured by Shimadzu Corporation. High durability is achieved because the dielectric has a low porosity. Examples of the dielectric having such a void and a low void ratio include a high-density, high-adhesion ceramic spray coating by an atmospheric plasma spraying method described later. In order to further reduce the porosity, it is preferable to perform sealing treatment.

上記、大気プラズマ溶射法は、セラミックス等の微粉末、ワイヤ等をプラズマ熱源中に投入し、溶融または半溶融状態の微粒子として被覆対象の金属質母材に吹き付け、皮膜を形成させる技術である。プラズマ熱源とは、分子ガスを高温にし、原子に解離させ、更にエネルギーを与えて電子を放出させた高温のプラズマガスである。このプラズマガスの噴射速度は大きく、従来のアーク溶射やフレーム溶射に比べて、溶射材料が高速で金属質母材に衝突するため、密着強度が高く、高密度な被膜を得ることが出来る。詳しくは、特開2000−301655号に記載の高温被曝部材に熱遮蔽皮膜を形成する溶射方法を参照することが出来る。この方法により、上記のような被覆する誘電体(セラミック溶射膜)の空隙率にすることが出来る。   The above-mentioned atmospheric plasma spraying method is a technique in which fine powder such as ceramics, wire, or the like is put into a plasma heat source and sprayed onto a metallic base material to be coated as fine particles in a molten or semi-molten state to form a film. A plasma heat source is a high-temperature plasma gas in which a molecular gas is heated to a high temperature, dissociated into atoms, and further given energy to release electrons. The plasma gas injection speed is high, and since the sprayed material collides with the metallic base material at a higher speed than conventional arc spraying or flame spraying, high adhesion strength and high density coating can be obtained. For details, a thermal spraying method for forming a heat shielding film on a high-temperature exposed member described in JP-A No. 2000-301655 can be referred to. By this method, the porosity of the dielectric (ceramic sprayed film) to be coated can be obtained.

また、大電力に耐える別の好ましい仕様としては、誘電体の厚みが0.5〜2mmであることである。この膜厚変動は、5%以下であることが望ましく、好ましくは3%以下、更に好ましくは1%以下である。   Another preferable specification that can withstand high power is that the dielectric thickness is 0.5 to 2 mm. The film thickness variation is desirably 5% or less, preferably 3% or less, and more preferably 1% or less.

誘電体の空隙率をより低減させるためには、上記のようにセラミックス等の溶射膜に、更に、無機化合物で封孔処理を行うことが好ましい。前記無機化合物としては、金属酸化物が好ましく、この中では特に酸化ケイ素(SiOx)を主成分として含有するものが好ましい。   In order to further reduce the porosity of the dielectric, it is preferable to further perform a sealing treatment with an inorganic compound on the sprayed film such as ceramics as described above. As the inorganic compound, a metal oxide is preferable, and among these, a compound containing silicon oxide (SiOx) as a main component is particularly preferable.

封孔処理の無機化合物は、ゾルゲル反応により硬化して形成したものであることが好ましい。封孔処理の無機化合物が金属酸化物を主成分とするものである場合には、金属アルコキシド等を封孔液として前記セラミック溶射膜上に塗布し、ゾルゲル反応により硬化する。無機化合物がシリカを主成分とするものの場合には、アルコキシシランを封孔液として用いることが好ましい。   The inorganic compound for sealing treatment is preferably formed by curing by a sol-gel reaction. In the case where the inorganic compound for sealing treatment contains a metal oxide as a main component, a metal alkoxide or the like is applied as a sealing liquid on the ceramic sprayed film and cured by a sol-gel reaction. When the inorganic compound is mainly composed of silica, it is preferable to use alkoxysilane as the sealing liquid.

ここでゾルゲル反応の促進には、エネルギー処理を用いることが好ましい。エネルギー処理としては、熱硬化(好ましくは200℃以下)や、紫外線照射などがある。更に封孔処理の仕方として、封孔液を希釈し、コーティングと硬化を逐次で数回繰り返すと、よりいっそう無機質化が向上し、劣化の無い緻密な電極が出来る。   Here, it is preferable to use energy treatment for promoting the sol-gel reaction. Examples of the energy treatment include thermal curing (preferably 200 ° C. or less) and ultraviolet irradiation. Furthermore, as a method of sealing treatment, when the sealing liquid is diluted and coating and curing are sequentially repeated several times, mineralization is further improved and a dense electrode without deterioration can be obtained.

本発明に係る誘電体被覆電極の金属アルコキシド等を封孔液として、セラミックス溶射膜にコーティングした後、ゾルゲル反応で硬化する封孔処理を行う場合、硬化した後の金属酸化物の含有量は60モル%以上であることが好ましい。封孔液の金属アルコキシドとしてアルコキシシランを用いた場合には、硬化後のSiOx(xは2以下)含有量が60モル%以上であることが好ましい。硬化後のSiOx含有量は、XPS(X線光電子分光法)により誘電体層の断層を分析することにより測定する。   In the case of performing a sealing treatment that cures by a sol-gel reaction after coating a ceramic sprayed film using the metal alkoxide or the like of the dielectric-coated electrode according to the present invention as a sealing liquid, the content of the metal oxide after curing is 60 It is preferably at least mol%. When alkoxysilane is used as the metal alkoxide of the sealing liquid, the cured SiOx content (x is 2 or less) is preferably 60 mol% or more. The SiOx content after curing is measured by analyzing the tomographic layer of the dielectric layer by XPS (X-ray photoelectron spectroscopy).

本発明において、薄膜形成方法に係る電極においては、電極の少なくとも基材と接する側のJIS B 0601で規定される表面粗さの最大高さ(Rmax)が10μm以下になるように調整することが、本発明に記載の効果を得る観点から好ましいが、更に好ましくは、表面粗さの最大値が8μm以下であり、特に好ましくは、7μm以下に調整することである。このように誘電体被覆電極の誘電体表面を研磨仕上げする等の方法により、誘電体の厚み及び電極間のギャップを一定に保つことが出来、放電状態を安定化出来ること、更に熱収縮差や残留応力による歪やひび割れを無くし、且つ、高精度で、耐久性を大きく向上させることが出来る。誘電体表面の研磨仕上げは、少なくとも基材と接する側の誘電体において行われることが好ましい。更にJIS B 0601で規定される中心線平均表面粗さ(Ra)は0.5μm以下が好ましく、更に好ましくは0.1μm以下である。   In the present invention, in the electrode according to the thin film forming method, the maximum height (Rmax) of the surface roughness defined by JIS B 0601 on the side in contact with at least the base material of the electrode may be adjusted to be 10 μm or less. From the viewpoint of obtaining the effects described in the present invention, the maximum value of the surface roughness is more preferably 8 μm or less, and particularly preferably adjusted to 7 μm or less. In this way, the dielectric surface of the dielectric-coated electrode can be polished and the dielectric thickness and the gap between the electrodes can be kept constant, the discharge state can be stabilized, the heat shrinkage difference and Distortion and cracking due to residual stress can be eliminated, and durability can be greatly improved with high accuracy. The polishing finish of the dielectric surface is preferably performed at least on the dielectric in contact with the substrate. Furthermore, the centerline average surface roughness (Ra) defined by JIS B 0601 is preferably 0.5 μm or less, more preferably 0.1 μm or less.

本発明に使用する誘電体被覆電極において、大電力に耐える他の好ましい仕様としては、耐熱温度が100℃以上であることである。更に好ましくは120℃以上、特に好ましくは150℃以上である。また上限は500℃である。なお、耐熱温度とは、大気圧プラズマ処理で用いられる電圧において絶縁破壊が発生せず、正常に放電出来る状態において耐えられる最も高い温度のことを指す。このような耐熱温度は、上記のセラミックス溶射や、泡混入量の異なる層状のガラスライニングで設けた誘電体を適用したり、上記金属質母材と誘電体の線熱膨張係数の差の範囲内の材料を適宜選択する手段を適宜組み合わせることによって達成可能である。   In the dielectric-coated electrode used in the present invention, another preferred specification that can withstand high power is that the heat-resistant temperature is 100 ° C. or higher. More preferably, it is 120 degreeC or more, Most preferably, it is 150 degreeC or more. The upper limit is 500 ° C. The heat-resistant temperature refers to the highest temperature that can withstand normal discharge without causing dielectric breakdown at the voltage used in the atmospheric pressure plasma treatment. Such heat-resistant temperature can be applied within the range of the difference between the linear thermal expansion coefficient of the metallic base material and the dielectric material by applying the dielectric material provided by the above-mentioned ceramic spraying or layered glass lining with different bubble mixing amounts. This can be achieved by appropriately combining means for appropriately selecting the materials.

基板上に形成された電子デバイスの封止においては、何らかの形で接着剤等を用い、基板となるガスバリア性樹脂基材と、他の封止材料とを接着或いは密着することになる。例えば、有機EL素子の封止に用いる場合には、本発明のガスバリア性樹脂基材を有機EL素子の基板として用い、別の封止材料(本発明のガスバリア性樹脂基材でもよいが)と接着して、素子を外気から遮断する封止構造とする。本発明のガスバリア性樹脂基材は、接着剤との接着がよく、また、接着された基材同士の剥離が少ないことが特徴である。   In sealing an electronic device formed on a substrate, an adhesive or the like is used in some form, and the gas barrier resin base material serving as the substrate and another sealing material are bonded or adhered. For example, when used for sealing an organic EL element, the gas barrier resin substrate of the present invention is used as a substrate of the organic EL element, and another sealing material (although the gas barrier resin substrate of the present invention may be used) and A sealing structure is formed by adhering to block the element from the outside air. The gas barrier resin substrate of the present invention is characterized by good adhesion to an adhesive and less peeling between the bonded substrates.

本発明のガスバリア性樹脂基材は、本発明の趣旨に反しない限り、ガラス、また、プラスチック基板等に対して一般に使用されている接着剤を制限なく用いることができる。   As long as the gas barrier resin base material of the present invention is not contrary to the gist of the present invention, an adhesive generally used for glass, plastic substrates and the like can be used without limitation.

接着剤として、例えば、ポリ酢酸ビニル系接着剤、アクリル酸系オリゴマー、メタクリル酸系オリゴマー等反応性ビニル基を有する光硬化及び熱硬化型のアクリル系接着剤、エポキシ樹脂接着剤、2−シアノアクリル酸エステルなどの湿気硬化型等の接着剤、エチレン共重合体系接着剤、ポリエステル系接着剤、ポリイミド系接着剤、尿素樹脂またはメラミン樹脂等からなるアミノ樹脂系接着剤、フェノール樹脂系接着剤、ポリウレタン系接着剤、反応型(メタ)アクリル系接着剤、ゴム系接着剤等を挙げることが出来、これらによりその効果を発揮できるが、特に好ましい接着剤としては、アクリル系接着剤、エポキシ系接着剤等を挙げることが出来る。中でも硬化時の収縮の小さいエポキシ系接着剤は好ましい。   Examples of adhesives include photo-curing and thermosetting acrylic adhesives having reactive vinyl groups, such as polyvinyl acetate adhesives, acrylic acid oligomers, and methacrylic acid oligomers, epoxy resin adhesives, and 2-cyanoacrylic. Moisture curable adhesives such as acid esters, ethylene copolymer adhesives, polyester adhesives, polyimide adhesives, amino resin adhesives made of urea resin or melamine resin, phenol resin adhesives, polyurethane -Based adhesives, reactive (meth) acrylic adhesives, rubber-based adhesives, etc., and the effects thereof can be exhibited. Particularly preferred adhesives include acrylic adhesives and epoxy adhesives. Etc. can be mentioned. Among them, an epoxy adhesive having a small shrinkage upon curing is preferable.

エポキシ系接着剤として、具体的には、例えば、低温時の硬化性を得るために特開昭63−63716に開示されるような、エポキシ樹脂とメルカプタン系硬化剤との組み合わせからなるエポキシ樹脂組成物、複素環状ジアミン硬化剤との組み合わせからなるエポキシ樹脂組成物、また、高強度を得るためには芳香族ポリアミン硬化剤との組み合わせからなるエポキシ樹脂等があり、また、作業環境特性、基材との接着性、接着安定性を得るために特開平10−120764に開示されているような、ビスフェノール型エポキシ樹脂とアミン系硬化剤として(C)ポリアミドアミン、(D)芳香族変性アミン、及び(E)脂肪族変性ポリアミンとの組み合わせによるエポキシ樹脂組成物、また、特開2000−229927に記載のエポキシ樹脂とアミンイミド化合物系硬化剤との組み合わせからなる硬化速度が早いエポキシ樹脂組成物等がある。その他、特開平6−87190、特開平5−295272には特殊変性シリコーンプレポリマーを硬化剤を用いたエポキシ樹脂組成物がある。   As an epoxy adhesive, specifically, for example, an epoxy resin composition comprising a combination of an epoxy resin and a mercaptan hardener as disclosed in JP-A-63-63716 to obtain curability at low temperatures Products, epoxy resin compositions composed of a combination with a heterocyclic diamine curing agent, and epoxy resins composed of a combination with an aromatic polyamine curing agent in order to obtain high strength. (C) polyamidoamine, (D) aromatic modified amine, and bisphenol-type epoxy resin and amine-based curing agent as disclosed in JP-A-10-120564 in order to obtain adhesion and adhesion stability with (E) Epoxy resin composition in combination with aliphatic modified polyamine, and epoxy described in JP-A-2000-229927 Curing speed which consist of a combination of fat and amine imide curing agent is fast epoxy resin composition and the like. In addition, JP-A-6-87190 and JP-A-5-295272 disclose an epoxy resin composition using a specially modified silicone prepolymer as a curing agent.

いずれも主剤としてのエポキシ樹脂と、硬化剤からなるエポキシ樹脂組成物であり、エポキシ基を含有する化合物(主剤)と、アミン類や酸無水物を含有する硬化剤とを混ぜ合わせ、硬化反応によって接着する接着剤をいう。   Both are epoxy resin compositions consisting of an epoxy resin as the main agent and a curing agent. A compound containing the epoxy group (main agent) and a curing agent containing amines or acid anhydrides are mixed together and cured. An adhesive that adheres.

エポキシ基を含有する化合物には、上記のように、ビスフェノールA型、水添ビスフェノールA型、ノボラック型、ビスフェノールF型、ブロム化エポキシ樹脂、環式脂肪族エポキシ樹脂、グリシジルアミン系樹脂、グリシジルエステル系樹脂などがあり、また、硬化剤としては、やはり上記の如く、脂肪族第1・第2アミン(トリエチレンテトラミン、ジプロピルトリアミン等)、脂肪族第3アミン(トリエタノールアミン、脂肪族第1・第2アミンとエポキシの反応生成物等)、脂肪族ポリアミン(ジエチレントリアミン、テトラエチレンペンタミン、ビス(ヘキサメチレン)トリアミン等)、芳香族アミン(メタフェニレンジアミン、ジアミノジフェニルメタン、ジアミノフェニルスルフォン等)、アミンアダクト(ポリアミンとエポキシ基との反応生成物等)、芳香族酸無水物(無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸等)、ジシアンジアミド及びその誘導体、イミダゾール類等が用いられる。   As described above, the epoxy group-containing compound includes bisphenol A type, hydrogenated bisphenol A type, novolak type, bisphenol F type, brominated epoxy resin, cycloaliphatic epoxy resin, glycidylamine resin, glycidyl ester. In addition, as described above, as the curing agent, aliphatic primary and secondary amines (triethylenetetramine, dipropyltriamine, etc.), aliphatic tertiary amines (triethanolamine, aliphatic primary amines) Reaction products of 1 and secondary amines and epoxy), aliphatic polyamines (diethylenetriamine, tetraethylenepentamine, bis (hexamethylene) triamine, etc.), aromatic amines (metaphenylenediamine, diaminodiphenylmethane, diaminophenylsulfone, etc.) , Amine adduct (polyamine and epoxide Reaction products of shea group), an aromatic acid anhydride (trimellitic anhydride, pyromellitic anhydride), dicyandiamide and derivatives thereof, imidazoles or the like is used.

これらのエポキシ系接着剤としては1液タイプ、また、2液タイプのものがあり、2液性のエポキシ系接着剤は、一般的に、エポキシ基を含有する化合物(主剤)と、アミン類や酸無水物を含有する硬化剤とを混ぜ合わせ、硬化反応によって接着する接着剤をいう。   As these epoxy adhesives, there are one-pack type and two-pack type adhesives, and two-pack type epoxy adhesives generally include an epoxy group-containing compound (main agent), amines, An adhesive that is mixed with a curing agent containing an acid anhydride and bonded by a curing reaction.

本発明で用いることができるエポキシ系接着剤としては、具体的には、例えば、セメダイン株式会社製のセメダインEP−001、株式会社スリーボンド社製の3950シリーズ、3950,3951,3952、2080シリーズ、2083,2086、2087、また、2230シリーズ、2230、2230B、3124C、コニシ株式会社製のボンドMOSシリーズ、MOS07、MOS10、東邦化成工業株式会社のウルタイト1500シリーズ、ウルタイト1540等、また、ナガセケムテックス(株)製のXNR5576/5576LV、XNR5516/5516HV、XNR5570、T470/UR7116、T470/UR7134、T470/UR7132、T470/UR7124E−LV等がある。   Specific examples of the epoxy adhesive that can be used in the present invention include Cemedine EP-001 manufactured by Cemedine Co., Ltd., 3950 Series, 3950, 3951, 3952, 2080 Series manufactured by Three Bond Co., Ltd., 2083. , 2086, 2087, 2230 series, 2230, 2230B, 3124C, Bond MOS series manufactured by Konishi Co., Ltd., MOS07, MOS10, ULTITE 1500 series from TOHO KASEI KOGYO Co., Ltd., ULTITE 1540, etc., Nagase ChemteX Corporation XNR5576 / 5576LV, XNR5516 / 5516HV, XNR5570, T470 / UR7116, T470 / UR7134, T470 / UR7132, T470 / UR7124E-LV, and the like.

これらの接着剤は、ポッティング、塗布、噴射、印刷等、特に制限なく補強構造物上、例えば有機EL基板上に設けることができる。ポッティングで設ける場合、ポッティングノズル数を多くすることが好ましい。塗布で設ける場合、平滑に設けることが好ましい。   These adhesives can be provided on the reinforcing structure such as potting, coating, spraying, printing, etc. without limitation, for example, on the organic EL substrate. When providing by potting, it is preferable to increase the number of potting nozzles. When providing by application | coating, providing smoothly is preferable.

これらのエポキシ系接着剤は、紫外線、電子線等のエネルギー線、また熱の照射により重合硬化させる。   These epoxy adhesives are polymerized and cured by irradiation with energy rays such as ultraviolet rays and electron beams, and heat.

また、アクリル系接着剤の具体例としては、例えば、アクリル系粘着剤成分と、エネルギー線硬化性成分と、熱硬化型接着成分とからなる接着剤をあげることができる。   Specific examples of the acrylic adhesive include an adhesive composed of an acrylic pressure-sensitive adhesive component, an energy ray curable component, and a thermosetting adhesive component.

アクリル系粘着剤としては、例えば、(メタ)アクリル酸エステルモノマーおよび(メタ)アクリル酸誘導体から導かれる構成単位とからなる(メタ)アクリル酸エステル共重合体が挙げられる。ここで(メタ)アクリル酸エステルモノマーとして、特に好ましくはアルキル基の炭素数が1〜18である(メタ)アクリル酸アルキルエステル、例えば、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸プロピル、(メタ)アクリル酸ブチル等が用いられる。また、(メタ)アクリル酸誘導体としては、たとえば(メタ)アクリル酸グリシジル等を挙げることができる。   Examples of the acrylic pressure-sensitive adhesive include (meth) acrylic acid ester copolymers composed of structural units derived from (meth) acrylic acid ester monomers and (meth) acrylic acid derivatives. Here, the (meth) acrylic acid ester monomer is particularly preferably a (meth) acrylic acid alkyl ester having an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, such as methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, ( For example, propyl (meth) acrylate and butyl (meth) acrylate are used. Examples of (meth) acrylic acid derivatives include glycidyl (meth) acrylate.

上記のようなアクリル系粘着剤としては、特に、(メタ)アクリル酸または(メタ)アクリル酸グリシジルと、少なくとも1種類の(メタ)アクリル酸アルキルエステルとの共重合体が好ましい。この場合、共重合体中における(メタ)アクリル酸グリシジルから誘導される成分単位の含有率は通常は0〜80モル%、好ましくは5〜50モル%である。共重合体中における(メタ)アクリル酸から誘導される成分単位の含有率は通常は0〜40モル%である。また(メタ)アクリル酸アルキルエステルとしては、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸ブチル等、また、アクリル酸ヒドロキシエチルを用いることが好ましい。   As the acrylic pressure-sensitive adhesive as described above, a copolymer of (meth) acrylic acid or glycidyl (meth) acrylate and at least one alkyl (meth) acrylate is particularly preferable. In this case, the content of component units derived from glycidyl (meth) acrylate in the copolymer is usually 0 to 80 mol%, preferably 5 to 50 mol%. The content of component units derived from (meth) acrylic acid in the copolymer is usually 0 to 40 mol%. As the (meth) acrylic acid alkyl ester, it is preferable to use methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate, or the like, or hydroxyethyl acrylate.

アクリル系粘着剤の分子量は、重量平均分子量で好ましくは150000〜1000000である。   The molecular weight of the acrylic pressure-sensitive adhesive is preferably 150,000 to 1,000,000 in terms of weight average molecular weight.

エネルギー線硬化性成分は、紫外線、電子線等のエネルギー線の照射を受けると重合硬化する化合物である。このエネルギー線重合性化合物の例としては、具体的には、トリメチロールプロパントリアクリレート、テトラメチロールメタンテトラアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ジペンタエリスリトールモノヒドロキシペンタアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートなどの環状脂肪族骨格含有アクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、オリゴエステルアクリレート、ウレタンアクリレート系オリゴマー、エポキシ変性アクリレート、ポリエーテルアクリレート、イタコン酸オリゴマーなどのアクリレート系化合物が用いられる。このような化合物は、分子内に少なくとも1つの重合性二重結合を有し、通常は、分子量が300〜10000程度である。   The energy ray curable component is a compound that is polymerized and cured when irradiated with energy rays such as ultraviolet rays and electron beams. Specific examples of this energy beam polymerizable compound include cyclic fatty acids such as trimethylolpropane triacrylate, tetramethylolmethane tetraacrylate, pentaerythritol triacrylate, dipentaerythritol monohydroxypentaacrylate, and dipentaerythritol hexaacrylate. Acrylate compounds such as group skeleton-containing acrylate, polyethylene glycol diacrylate, oligoester acrylate, urethane acrylate oligomer, epoxy-modified acrylate, polyether acrylate, and itaconic acid oligomer are used. Such a compound has at least one polymerizable double bond in the molecule, and usually has a molecular weight of about 300 to 10,000.

一般的にはアクリル系接着剤成分100質量部に対して、エネルギー線硬化性成分は好ましくは50〜150質量部程度の割合で用いられる。   Generally, the energy ray curable component is preferably used at a ratio of about 50 to 150 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the acrylic adhesive component.

上記のような接着剤組成物は、エネルギー線照射により硬化する。エネルギー線としては、具体的には、紫外線、電子線等が用いられる。   The adhesive composition as described above is cured by energy beam irradiation. Specifically, ultraviolet rays, electron beams, etc. are used as the energy rays.

また、エネルギー線として紫外線を用いる場合には、光重合開始剤(例えばベンゾフェノン)を混入することにより、重合硬化時間ならびに光線照射量を少なくすることができる。光重合開始剤は、前記成分の合計100質量部に対して0.5〜3.0質量部程度の割合で用いることが好ましい。   When ultraviolet rays are used as energy rays, the polymerization curing time and the amount of light irradiation can be reduced by mixing a photopolymerization initiator (for example, benzophenone). The photopolymerization initiator is preferably used at a ratio of about 0.5 to 3.0 parts by mass with respect to 100 parts by mass in total of the above components.

上記成分のほか、エネルギー線によっては硬化しないが、加熱を受けると三次元網状化する、ビスフェノール系グリシジル型エポキシ樹脂、o−クレゾールノボラック型エポキシ樹脂およびフェノールノボラック型エポキシ樹脂、またユリア樹脂等の熱硬化型接着成分、および、熱硬化型接着成分に対し1〜10質量部、熱活性型潜在性エポキシ樹脂硬化剤を含有することが好ましい。   In addition to the above components, it does not harden depending on energy rays, but heats such as bisphenol glycidyl type epoxy resin, o-cresol novolac type epoxy resin and phenol novolac type epoxy resin, urea resin, etc. It is preferable that 1-10 mass parts and a thermally activated latent epoxy resin hardening | curing agent are contained with respect to a curable adhesive component and a thermosetting adhesive component.

熱活性型潜在性エポキシ樹脂硬化剤とは、室温ではエポキシ樹脂と反応せず、ある温度以上の加熱により活性化し、エポキシ樹脂と反応するタイプの硬化剤である。   The thermally activated latent epoxy resin curing agent is a type of curing agent that does not react with the epoxy resin at room temperature but is activated by heating at a certain temperature or more and reacts with the epoxy resin.

上記接着剤組成物は、熱硬化型接着成分100質量部に対し、通常18〜70質量部の量で用いられる。   The said adhesive composition is normally used in the quantity of 18-70 mass parts with respect to 100 mass parts of thermosetting adhesive components.

これらアクリル系接着剤にも1液タイプ、2液タイプがあるが、これらの具体例としては、株式会社スリーボンド社製、3003、3027B、3033B、3042B等、また、セメダイン株式会社製、セメダインY600、Y600H等が挙げられる。   These acrylic adhesives also have a one-pack type and a two-pack type. Specific examples thereof include three bond, 3003, 3027B, 3033B, 3042B, etc., and cemedine Y600, cemedine Y600, Y600H etc. are mentioned.

その他、ゴム系接着剤としては、例えば、シス−1,4−ポリイソプレンを主成分とする天然ゴム、スチレン・ブタジエンゴム(SBR)、ポリイソブチレン、ブチルゴム等を主成分とする合成ゴム、又は、スチレン・ブタジエン・スチレン共重合ゴム(SBS)、スチレン・イソプレン・スチレン共重合ゴム(SIS)等を主成分とするブロックゴム等から少なくとも一種選択される接着性エラストマーに、常温で液体又は固体で分子量が数百から約1万までの無定形オリゴマー(2量体以上の中分子量重合体)の熱可塑性樹脂であるロジン系樹脂、テルペン系樹脂、石油樹脂、クロマン・インデン樹脂等の接着付与剤、及び、鉱油、液状ポリブテン、液状ポリイソブチレン、液状ポリアクリル酸エステル等の軟化剤等を配合したものが挙げられる。   Other examples of the rubber-based adhesive include, for example, natural rubber mainly composed of cis-1,4-polyisoprene, synthetic rubber mainly composed of styrene / butadiene rubber (SBR), polyisobutylene, butyl rubber, or the like, or Adhesive elastomer selected from styrene / butadiene / styrene copolymer rubber (SBS), block rubber mainly composed of styrene / isoprene / styrene copolymer rubber (SIS), etc., with liquid or solid molecular weight at room temperature Is an adhesive imparting agent such as rosin resin, terpene resin, petroleum resin, chroman indene resin, which is a thermoplastic resin of amorphous oligomer (a dimer or higher medium molecular weight polymer) of several hundred to about 10,000, And blended with softeners such as mineral oil, liquid polybutene, liquid polyisobutylene, and liquid polyacrylate. It is.

ビニルエーテル系接着剤としては、例えば、ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルイソブチルエーテル等のホモポリマー又はアクリレートとのコポリマー(接着性エラストマー)で、場合によっては上記接着付与剤、軟化剤等を配合したものが挙げられる。   Examples of vinyl ether adhesives include homopolymers such as vinyl methyl ether, vinyl ethyl ether, vinyl isobutyl ether, and copolymers with acrylates (adhesive elastomers), and in some cases, the above-described adhesion-imparting agent and softener are blended. Things.

また、シリコン系接着剤としては、例えば、高分子量のポリジメチルシロキサン又はポリジメチルジフェニルシロキサンで代表されるポリマー連鎖の末端に残存シラノール基(SiOH)を持つポリマー(又は接着性エラストマー)と上記接着付与剤、軟化剤等を配合したものがある。   In addition, as the silicon-based adhesive, for example, a polymer (or adhesive elastomer) having a residual silanol group (SiOH) at the end of a polymer chain represented by high molecular weight polydimethylsiloxane or polydimethyldiphenylsiloxane and the above-mentioned adhesion There are those that contain an agent, a softener and the like.

また、2液性の接着剤として、ポリイソシアネート化合物、例えば、芳香族多価イソシアナート化合物、脂肪族多価イソシアナート化合物、脂環族多価イソシアナート化合物およびこれらの多価イソシアナート化合物の三量体、ならびにこれら多価イソシアナート化合物とポリオール化合物とを反応させて得られる末端イソシアナートウレタンプレポリマー等、さらに具体的な例としては、たとえば2,4−トリレンジイソシアナート、2,6−トリレンジイソシアナート、1,3−キシリレンジイソシアナート、1,4−キシレンジイソシアナート、ジフェニルメタン−4,4′−ジイソシアナート等の主剤と、ポリオール類、アミン類や酸無水物を含有する硬化剤とを混ぜ合わせる、2液タイプの、例えばウレタン系接着剤も挙げられる。   As the two-component adhesive, polyisocyanate compounds such as aromatic polyvalent isocyanate compounds, aliphatic polyvalent isocyanate compounds, alicyclic polyvalent isocyanate compounds, and these polyvalent isocyanate compounds are used. More specific examples of the monomer and terminal isocyanate urethane prepolymer obtained by reacting these polyvalent isocyanate compounds and polyol compounds include 2,4-tolylene diisocyanate, 2,6- Contains main components such as tolylene diisocyanate, 1,3-xylylene diisocyanate, 1,4-xylene diisocyanate, diphenylmethane-4,4'-diisocyanate, polyols, amines and acid anhydrides A two-component type, such as a urethane adhesive, that mixes with a curing agent.

また、2−シアノアクリル酸エステル等の湿気硬化型等の接着剤も挙げることが出来る。   Moreover, moisture hardening type adhesives, such as 2-cyanoacrylic acid ester, can also be mentioned.

前記セラミック層の積層体を有する本発明のガスバリア性樹脂基材上に有機EL素子を形成したのち、更に封止材料を、不活性ガスによりパージされた環境下で、有機EL素子全体を覆うように配置し、前記接着剤を用い、前記封止材料と、基板であるガスバリア性樹脂基材とを接着して、素子を封止することが出来る。   After forming the organic EL element on the gas barrier resin base material of the present invention having the laminate of the ceramic layers, the sealing material is further covered with an inert gas so as to cover the entire organic EL element. The device can be sealed by adhering the sealing material and a gas barrier resin substrate as a substrate using the adhesive.

封止材料としては、包装材等に使用される公知のガスバリア性フィルム、例えば、プラスチックフィルム上に酸化珪素や、酸化アルミニウムを蒸着したもの、セラミック層と衝撃緩和ポリマー層を交互に積層した構成を有するもの等、更にはポリマーフィルムをラミネートした金属箔等を封止フィルムとして用いて、有機EL素子を形成したガスバリア性樹脂基材とこれを重ね、接着剤により接着することで有機EL素子を封止することができる。   As a sealing material, a known gas barrier film used for a packaging material, for example, a plastic film in which silicon oxide or aluminum oxide is vapor-deposited, a structure in which a ceramic layer and an impact relaxation polymer layer are alternately laminated. Using a metal foil laminated with a polymer film or the like as a sealing film, the organic EL element is sealed by overlapping the gas barrier resin base material on which the organic EL element is formed and adhering with an adhesive. Can be stopped.

封止材料としては、ガスバリア性の高い材料であればよく、例えば、ガラス製の封止缶等を、有機EL素子を形成したガスバリア性樹脂基材と重ね、有機EL素子各層が形成された領域の周囲において接着し封止してもよい。   The sealing material only needs to be a material having a high gas barrier property. For example, a glass sealing can or the like is overlapped with a gas barrier resin base material on which an organic EL element is formed, and a region in which each layer of the organic EL element is formed. It may be adhered and sealed around

有機EL素子を封止する場合、封止材料としては、前記包装材等に使用される公知のガスバリア性フィルムを用いることができるが、本発明に係る酸化珪素の積層膜からなるガスバリア性フィルムは、接着性が改良され封止材料としても、特に好ましいものである。   When sealing an organic EL element, a known gas barrier film used for the packaging material or the like can be used as a sealing material, but a gas barrier film made of a laminated film of silicon oxide according to the present invention is Further, the adhesiveness is improved and the sealing material is particularly preferable.

公知のガスバリア性フィルムの中でも、樹脂ラミネート(ポリマー膜)された金属箔は、光取りだし側のガスバリアフィルムとして用いることはできないが、低コストで更に透湿性の低い封止材料であり光取り出しを意図しない(透明性を要求されない)場合には封止フィルムとして好ましいものである。   Among known gas barrier films, resin-laminated (polymer film) metal foil cannot be used as a gas barrier film on the light extraction side, but is a low-cost, low moisture-permeable sealing material that is intended for light extraction. When not (transparency is not required), it is preferable as a sealing film.

本発明において金属箔とはスパッタや蒸着等で形成された金属薄膜や、導電性ペースト等の流動性電極材料から形成された導電膜と異なり、圧延等で形成された金属の箔またはフィルムを指す。   In the present invention, the metal foil refers to a metal foil or film formed by rolling or the like, unlike a metal thin film formed by sputtering or vapor deposition, or a conductive film formed from a fluid electrode material such as a conductive paste. .

金属箔としては、金属の種類に特に限定はなく、例えば銅(Cu)箔、アルミニウム(Al)箔、金(Au)箔、黄銅箔、ニッケル(Ni)箔、チタン(Ti)箔、銅合金箔、ステンレス箔、スズ(Sn)箔、高ニッケル合金箔等が挙げられる。これらの各種の金属箔の中で特に好ましい金属箔としてはAl箔が挙げられる。   As metal foil, there is no limitation in particular in the kind of metal, for example, copper (Cu) foil, aluminum (Al) foil, gold (Au) foil, brass foil, nickel (Ni) foil, titanium (Ti) foil, copper alloy Examples thereof include foil, stainless steel foil, tin (Sn) foil, and high nickel alloy foil. Among these various metal foils, a particularly preferred metal foil is an Al foil.

金属箔の厚さは6〜50μmが好ましい。6μm未満の場合は、金属箔に用いる材料によっては使用時にピンホールが空き、必要とするバリアー性(透湿度、酸素透過率)が得られなくなる場合がある。50μmを越えた場合は、金属箔に用いる材料によってはコストが高くなったり、有機EL素子が厚くなりフィルムのメリットが少なくなる場合がある。   The thickness of the metal foil is preferably 6 to 50 μm. If it is less than 6 μm, depending on the material used for the metal foil, pinholes may be vacant during use, and required barrier properties (moisture permeability, oxygen permeability) may not be obtained. If it exceeds 50 μm, the cost may increase depending on the material used for the metal foil, and the merit of the film may be reduced because the organic EL element becomes thick.

樹脂フィルム(ポリマー膜)がラミネートされた金属箔において樹脂フィルムとしては、機能性包装材料の新展開(株式会社 東レリサーチセンター)に記載の各種材料を使用することが可能であり、例えばポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリエチレンテレフタレート系樹脂、ポリアミド系樹脂、エチレン−ビニルアルコール共重合体系樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体系樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体系樹脂、セロハン系樹脂、ビニロン系樹脂、塩化ビニリデン系樹脂等が挙げられる。ポリプロピレン系樹脂、ナイロン系樹脂等の樹脂は、延伸されていてもよく、さらに塩化ビニリデン系樹脂をコートされていてもよい。また、ポリエチレン系樹脂は、低密度あるいは高密度のものも用いることができる。   As a resin film in a metal foil laminated with a resin film (polymer film), various materials described in the new development of functional packaging materials (Toray Research Center, Inc.) can be used. For example, polyethylene resin , Polypropylene resin, polyethylene terephthalate resin, polyamide resin, ethylene-vinyl alcohol copolymer resin, ethylene-vinyl acetate copolymer resin, acrylonitrile-butadiene copolymer resin, cellophane resin, vinylon resin, vinylidene chloride Based resins and the like. Resins such as polypropylene resins and nylon resins may be stretched and further coated with a vinylidene chloride resin. In addition, a polyethylene resin having a low density or a high density can be used.

上記の高分子材料の中で、ナイロン(Ny)、塩化ビニリデン(PVDC)をコートしたナイロン(KNy)、無延伸ポリプロピレン(CPP)、延伸ポリプロピレン(OPP)、PVDCをコートしたポリプロピレン(KOP)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、PVDCをコートしたセロハン(KPT)、ポリエチレン−ビニルアルコール共重合体(エバール)、低密度ポリエチレン(LDPE)、高密度ポリエチレン(HDPE)、線状低密度ポリエチレン(LLDPE)を用いることが好ましい。また、これら熱可塑性フィルムは、必要に応じて異種フィルムと共押し出しで作った多層フィルム、延伸角度を変えて張り合わせ積層した多層フィルム等も当然使用できる。さらに必要とする包装材料の物性を得るために使用するフィルムの密度、分子量分布を組み合わせて作ることも当然可能である。   Among the above polymer materials, nylon (Ny), nylon (KNy) coated with vinylidene chloride (PVDC), unstretched polypropylene (CPP), stretched polypropylene (OPP), polypropylene coated with PVDC (KOP), polyethylene Use terephthalate (PET), cellophane coated with PVDC (KPT), polyethylene-vinyl alcohol copolymer (Eval), low density polyethylene (LDPE), high density polyethylene (HDPE), linear low density polyethylene (LLDPE) Is preferred. As these thermoplastic films, a multilayer film formed by coextrusion with a different film, a multilayer film laminated by changing the stretching angle, and the like can be used as needed. Furthermore, it is naturally possible to combine the density and molecular weight distribution of the film used to obtain the required physical properties of the packaging material.

ポリマー膜の厚さは一概には規定できないが3〜400μmが好ましく、10〜200μmがより好ましく、10〜50μmがさらに好ましい。   The thickness of the polymer film cannot be generally defined, but is preferably 3 to 400 μm, more preferably 10 to 200 μm, and further preferably 10 to 50 μm.

金属箔の片面にポリマー膜をコーティング(ラミネート)する方法としては、一般に使用されているラミネート機を使用することができる。接着剤としてはポリウレタン系、ポリエステル系、エポキシ系、アクリル系等の接着剤を用いることができる。必要に応じて硬化剤を併用してもよい。ドライラミネート方式、ホットメルトラミネーション法やエクストルージョンラミネート法も使用できるがドライラミネート方式が好ましい。   As a method of coating (laminating) a polymer film on one side of a metal foil, a generally used laminating machine can be used. As the adhesive, polyurethane-based, polyester-based, epoxy-based, acrylic-based adhesives and the like can be used. You may use a hardening | curing agent together as needed. A dry lamination method, a hot melt lamination method and an extrusion lamination method can also be used, but the dry lamination method is preferred.

金属箔の片面がポリマー膜でコーティングされたフィルムは、包装材用に市販されている。例えば、接着剤層/アルミフィルム9μm/ポリエチレンテレフタレート(PET)38μmの構成のドライラミネートフィルム(接着剤層としては2液反応型のウレタン系接着剤、厚みは1.5μm)が入手でき、これを用いて有機EL素子の陰極側の封止を行うことができる。   Films in which one side of a metal foil is coated with a polymer film are commercially available for packaging materials. For example, a dry laminate film having a configuration of adhesive layer / aluminum film 9 μm / polyethylene terephthalate (PET) 38 μm (a two-component reaction type urethane adhesive with an adhesive layer thickness of 1.5 μm) is available. It is possible to seal the cathode side of the organic EL element.

本発明のガスバリア性薄膜積層体を有する樹脂フィルム基材(ガスバリア性樹脂基材)上に、有機EL素子各層を形成した後、上記封止材料を用いて封止するには、不活性ガスによりパージされた環境下で、上記封止フィルムで陰極面を覆うようにして、接着剤を用い、硬化・接着することができる。   After forming each layer of the organic EL element on the resin film substrate (gas barrier resin substrate) having the gas barrier thin film laminate of the present invention, an inert gas is used for sealing with the sealing material. Under the purged environment, the cathode surface can be covered with the sealing film, and the adhesive can be used for curing and adhesion.

硬化には、当該封止材料と前記ガスバリア性樹脂基材との間に臨ましめた接着剤を高圧水銀灯やハロゲンランプにより得られる、紫外領域から可視領域の光により基材側から照射し、光硬化型接着剤を硬化させる。また、熱接着する場合には50〜150℃の範囲で加熱することができる。これによって、基材と封止材料との一体化を図ることができる。   For curing, the adhesive exposed between the sealing material and the gas barrier resin substrate is obtained from a high-pressure mercury lamp or a halogen lamp, irradiated from the substrate side with light from the ultraviolet region to the visible region, The photocurable adhesive is cured. Moreover, when heat-bonding, it can heat in the range of 50-150 degreeC. As a result, the base material and the sealing material can be integrated.

本発明のガスバリア性樹脂基材の場合、セラミック層から構成されるため、紫外〜青色領域での吸収が少ないため、基板越しに光照射し、封止する場合、照射量が低い場合でも充分に硬化するため生産性がよい。   In the case of the gas barrier resin base material of the present invention, since it is composed of a ceramic layer, there is little absorption in the ultraviolet to blue region, so when irradiating light through a substrate and sealing, even when the irradiation amount is low enough Productivity is good because it cures.

なお、本願明細書における「紫外領域(の光)」とは、250nm〜400nmの範囲の波長の光をいい、また、「可視領域(の光)」とは、400nm〜700nmの範囲の波長の光をいう。   In the present specification, “ultraviolet region (light)” means light having a wavelength in the range of 250 nm to 400 nm, and “visible region (light)” means light having a wavelength in the range of 400 nm to 700 nm. Say light.

不活性ガスとしては、N2の他、He、Ar等の希ガスが好ましく用いられるが、HeとArを混合した希ガスも好ましく、気体中に占める不活性ガスの割合は、90〜100体積%であることが好ましい。不活性ガスによりパージされた環境下で封止することにより、保存性が改良される。 As the inert gas, a rare gas such as He and Ar is preferably used in addition to N 2 , but a rare gas in which He and Ar are mixed is also preferable, and the ratio of the inert gas in the gas is 90 to 100 volumes. % Is preferred. Preservability is improved by sealing in an environment purged with an inert gas.

また、例えば、封止用のフィルムとして、前記の樹脂フィルム(ポリマー膜)がラミネートされた金属箔を用いて、有機EL素子を封止するにあたっては、ラミネートされた樹脂フィルム面を有機EL素子の陰極面と対向させ封止することができる。   Further, for example, when sealing an organic EL element using a metal foil laminated with the resin film (polymer film) as a sealing film, the laminated resin film surface of the organic EL element is used. It can be sealed against the cathode surface.

また、樹脂フィルム(ポリマー膜)がラミネートされた金属箔を用いる場合、ポリマー膜と反対側の金属箔上に、酸化珪素等のセラミック膜を形成し、このセラミック膜面を有機EL素子の陰極に対向させ、接着、貼り合わせることが好ましい。封止フィルムのポリマー膜面を有機EL素子の陰極に貼り合わせると、部分的に導通が発生したり、それに伴う電飾が発生し、これによってダークスポットが発生することがある。金属箔上に形成するセラミック膜としては酸化珪素、酸化窒化珪素等が好ましく、また本発明に係るバリア膜、また緩衝膜であってもよい。これらのセラミック膜は、前記のように蒸着や、プラズマCVD等によって形成してもよくその製造法は問わない。膜厚としては、1〜2000nm、好ましくは20〜1000nmの範囲である。   Further, when using a metal foil laminated with a resin film (polymer film), a ceramic film such as silicon oxide is formed on the metal foil opposite to the polymer film, and this ceramic film surface is used as a cathode of the organic EL element. It is preferable to oppose, adhere and bond. When the polymer film surface of the sealing film is bonded to the cathode of the organic EL element, conduction may be partially generated, or electrical decoration associated therewith may be generated, thereby generating a dark spot. The ceramic film formed on the metal foil is preferably silicon oxide, silicon oxynitride or the like, and may be a barrier film or a buffer film according to the present invention. These ceramic films may be formed by vapor deposition, plasma CVD, or the like as described above, and the manufacturing method is not limited. The film thickness is in the range of 1 to 2000 nm, preferably 20 to 1000 nm.

以下、本発明の封止された有機ELデバイスの具体的な例を示す。   Hereinafter, specific examples of the sealed organic EL device of the present invention will be shown.

図6は、本発明のガスバリア性樹脂基材を用いて封止した有機ELデバイスの一例を示す。本発明のガスバリア性樹脂基材上に陽極、発光層等、有機層、陰極からなる有機EL素子各層を形成したのち、更に、封止材料として、本発明に係る前記第一のセラミック層、第二のセラミック層及び第三のセラミック層を有するガスバリア性樹脂基材を陰極上に重ね、密着し、接着剤を用いて素子周囲において接着し、封止した有機ELデバイス例を断面構成図にて示している。図において、本発明に係る第一、第二、第三のセラミック層を順次形成したガスバリア性樹脂基材B上にITOからなる陽極6、有機層(正孔輸送層、発光層、電子輸送層等からなる)7、陰極8が順次、積層され、有機EL素子が構成され、更にこの上に、同じく本発明のガスバリア性樹脂基材Bが、素子の周囲においてガスバリア層同士接着剤Cにより接着され、封止されている。なお矢印は光取り出しの方向を示す。   FIG. 6 shows an example of an organic EL device sealed with the gas barrier resin substrate of the present invention. After forming each layer of an organic EL element composed of an anode, a light emitting layer, an organic layer, and a cathode on the gas barrier resin substrate of the present invention, the first ceramic layer according to the present invention, A gas barrier resin base material having a second ceramic layer and a third ceramic layer is stacked on the cathode, adhered, adhered around the element using an adhesive, and sealed, and an organic EL device example is shown in a cross-sectional configuration diagram Show. In the figure, an anode 6 made of ITO, an organic layer (a hole transport layer, a light emitting layer, an electron transport layer) on a gas barrier resin substrate B in which the first, second and third ceramic layers according to the present invention are sequentially formed. 7) and cathode 8 are sequentially laminated to form an organic EL element. Further, the gas barrier resin base material B of the present invention is bonded to the gas barrier layer by an adhesive C around the element. And sealed. The arrow indicates the direction of light extraction.

また、図7には、本発明のガスバリア性樹脂基材を用いて封止した別の有機ELデバイスの一例を示す。即ち、同じく本発明のガスバリア性樹脂基材上に陽極、発光層等、有機層、陰極からなる有機EL素子各層を同じく形成したのち、これを更に別の封止フィルムS、この場合、樹脂ラミネート(ポリマー膜)された金属箔(アルミ箔)で覆って接着封止した、有機EL素子の例を示す断面構成図である。   FIG. 7 shows an example of another organic EL device sealed with the gas barrier resin substrate of the present invention. That is, after each of the organic EL element layers composed of an anode, a light emitting layer, an organic layer, and a cathode is similarly formed on the gas barrier resin substrate of the present invention, it is further formed into another sealing film S, in this case, a resin laminate. It is a cross-sectional block diagram which shows the example of the organic EL element which covered and sealed the metal foil (aluminum foil) by which (polymer film) was carried out.

封止フィルムSとして、金属(アルミ)箔S2の上に、セラミック層S1が形成されており、セラミック層S1側が陰極に接するように接着されている。尚、矢印は光の取り出し方向を示す。   As the sealing film S, a ceramic layer S1 is formed on a metal (aluminum) foil S2, and the ceramic layer S1 side is bonded so as to be in contact with the cathode. The arrow indicates the light extraction direction.

本発明に係る有機EL素子の封止はまた、前記封止フィルム等の基材のほか、水蒸気透過率、ガス透過率の低いガラス等の無機材料を用いることができる。   For sealing the organic EL element according to the present invention, an inorganic material such as glass having a low water vapor transmission rate and low gas transmission rate can be used in addition to the base material such as the sealing film.

図8にガラス製の封止缶を使用し有機EL素子の封止を行った有機ELデバイスの例を示した。   The example of the organic EL device which sealed the organic EL element using the glass-made sealing can in FIG. 8 was shown.

図において、101は透明電極を設けた、本発明のガスバリア性樹脂基材であり、この上に正孔注入/輸送層、発光層、正孔阻止層、電子輸送層等からなる有機EL層102を、そして陰極103を形成し有機EL素子を作製し、更にこれをガラス製封止缶104と紫外線硬化型接着剤107を用い紫外線ランプを照射、接着し作製した封止素子を示す。なお、105は捕水剤の酸化バリウムである。ガラス製封止缶の厚みは0.1〜1.0mm程度である。   In the figure, 101 is a gas barrier resin substrate of the present invention provided with a transparent electrode, on which an organic EL layer 102 comprising a hole injection / transport layer, a light emitting layer, a hole blocking layer, an electron transport layer, and the like. Then, a cathode 103 is formed to produce an organic EL element, and a sealing element produced by irradiating and bonding an ultraviolet lamp using a glass sealing can 104 and an ultraviolet curable adhesive 107 is shown. In addition, 105 is barium oxide of a water catching agent. The thickness of the glass sealing can is about 0.1 to 1.0 mm.

なお、捕水剤である酸化バリウムとしては、例えば、アルドリッチ社製の高純度酸化バリウム粉末を、粘着剤付きのフッ素樹脂系半透過膜(ミクロテックス S−NTF8031Q 日東電工製)等を用いて貼り付けることで作製できる。その他、ジャパンコアテックス(株)、双葉電子(株)などで市販されている補水剤も好ましく使用できる。   In addition, as barium oxide which is a water trapping agent, for example, high-purity barium oxide powder manufactured by Aldrich is pasted using a fluororesin semi-permeable membrane (Microtex S-NTF8031Q manufactured by Nitto Denko) with an adhesive. It can be made by attaching. In addition, water replenishers commercially available from Japan Coretex Co., Ltd., Futaba Electronics Co., Ltd., and the like can also be preferably used.

これら、ガラス製封止缶による封止、また他の封止材料を用いた場合でも、ガスバリア性樹脂基材上にこれらの有機EL層、陰極を形成した後、これらを大気に接触させることなく、例えば、窒素雰囲気下(例えば、純度99.999%以上の高純度窒素ガスで置換したグローブボックスを用いる)において、内部を窒素置換した後、封止構造とすることが好ましい。   Even when these glass sealing cans and other sealing materials are used, these organic EL layers and cathodes are formed on the gas barrier resin base material without contacting them with the atmosphere. For example, in a nitrogen atmosphere (for example, a glove box substituted with high-purity nitrogen gas having a purity of 99.999% or more is used), it is preferable to have a sealed structure after the inside is replaced with nitrogen.

また、封止構造を形成するにあたっては、前記ガラス製の封止缶をもちいた封止構造に限らず、封止空間に吸水性の物質を配置したり、また、構造中に吸水層等の水蒸気を吸収する層を設けてもよい。   Moreover, in forming the sealing structure, not only the sealing structure using the glass sealing can, but a water-absorbing substance is disposed in the sealing space, or a water-absorbing layer or the like is included in the structure. A layer that absorbs water vapor may be provided.

〔有機EL素子〕
次いで、本発明に係る有機EL素子の構成層について詳細に説明する。本発明において、有機EL素子の層構成の好ましい具体例を以下に示すが、本発明はこれらに限定されない。
[Organic EL device]
Next, the constituent layers of the organic EL element according to the present invention will be described in detail. In this invention, although the preferable specific example of the layer structure of an organic EL element is shown below, this invention is not limited to these.

(1)陽極/発光層/電子輸送層/陰極
(2)陽極/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/陰極
(3)陽極/正孔輸送層/発光層/正孔阻止層/電子輸送層/陰極
(4)陽極/正孔輸送層/発光層/正孔阻止層/電子輸送層/陰極バッファー層/陰極
(5)陽極/陽極バッファー層/正孔輸送層/発光層/正孔阻止層/電子輸送層/陰極バッファー層/陰極
(陽極)
有機EL素子における陽極としては、仕事関数の大きい(4eV以上)金属、合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物を電極物質とするものが好ましく用いられる。このような電極物質の具体例としてはAu等の金属、CuI、インジウムチンオキシド(ITO)、SnO2、ZnO等の導電性透明材料が挙げられる。また、IDIXO(In23−ZnO)等非晶質で透明導電膜を作製可能な材料を用いてもよい。陽極はこれらの電極物質を蒸着やスパッタリング、又前述の(大気圧)プラズマCVD法等の方法により、薄膜を形成させる。フォトリソグラフィー法で所望の形状のパターンを形成してもよく、あるいは形成時にマスクを介してパターンを形成してもよい。陽極より発光を取り出す場合、透過率は10%より大きくする。また陽極のシート抵抗は数百Ω/□以下が好ましい。さらに膜厚は、通常10〜1000nm、好ましくは10〜200nmの範囲で選ばれる。
(1) Anode / light emitting layer / electron transport layer / cathode (2) Anode / hole transport layer / light emitting layer / electron transport layer / cathode (3) Anode / hole transport layer / light emitting layer / hole blocking layer / electron Transport layer / cathode (4) Anode / hole transport layer / light emitting layer / hole blocking layer / electron transport layer / cathode buffer layer / cathode (5) Anode / anode buffer layer / hole transport layer / light emitting layer / hole Blocking layer / electron transport layer / cathode buffer layer / cathode (anode)
As the anode in the organic EL element, an electrode material made of a metal, an alloy, an electrically conductive compound, or a mixture thereof having a high work function (4 eV or more) is preferably used. Specific examples of such electrode materials include metals such as Au, and conductive transparent materials such as CuI, indium tin oxide (ITO), SnO 2 and ZnO. Alternatively, an amorphous material such as IDIXO (In 2 O 3 —ZnO) capable of forming a transparent conductive film may be used. As the anode, a thin film is formed by vapor deposition or sputtering of these electrode materials, or the aforementioned (atmospheric pressure) plasma CVD method. A pattern having a desired shape may be formed by photolithography, or a pattern may be formed through a mask at the time of formation. When light emission is extracted from the anode, the transmittance is set to be greater than 10%. The sheet resistance of the anode is preferably several hundred Ω / □ or less. Further, the film thickness is usually selected in the range of 10 to 1000 nm, preferably 10 to 200 nm.

(陰極)
一方、陰極としては、仕事関数の小さい(4eV以下)金属(電子注入性金属と称する)、合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物を電極物質とするものが用いられる。このような電極物質の具体例としては、ナトリウム、ナトリウム−カリウム合金、マグネシウム、リチウム、マグネシウム/銅混合物、マグネシウム/銀混合物、マグネシウム/アルミニウム混合物、マグネシウム/インジウム混合物、アルミニウム/酸化アルミニウム(Al23)混合物、インジウム、リチウム/アルミニウム混合物、希土類金属等が挙げられる。これらの中で、電子注入性及び酸化等に対する耐久性の点から、電子注入性金属とこれより仕事関数の値が大きく安定な金属である第二金属との混合物、例えば、マグネシウム/銀混合物、マグネシウム/アルミニウム混合物、マグネシウム/インジウム混合物、アルミニウム/酸化アルミニウム(Al23)混合物、リチウム/アルミニウム混合物、アルミニウム等が好適である。陰極はこれらの電極物質を蒸着やスパッタリング等の方法により薄膜を形成させることにより、作製することができる。また、陰極としてのシート抵抗は数百Ω/□以下が好ましく、膜厚は通常10nm〜5μm、好ましくは50〜200nmの範囲で選ばれる。なお、発光した光を透過させるため、有機EL素子の陽極または陰極のいずれか一方が、透明または半透明であれば発光輝度が向上し好都合である。
(cathode)
On the other hand, as the cathode, a material having a low work function (4 eV or less) metal (referred to as an electron injecting metal), an alloy, an electrically conductive compound, and a mixture thereof as an electrode material is used. Specific examples of such electrode materials include sodium, sodium-potassium alloy, magnesium, lithium, magnesium / copper mixture, magnesium / silver mixture, magnesium / aluminum mixture, magnesium / indium mixture, aluminum / aluminum oxide (Al 2 O 3 ) Mixtures, indium, lithium / aluminum mixtures, rare earth metals and the like. Among these, from the point of durability against electron injection and oxidation, etc., a mixture of an electron injecting metal and a second metal which is a stable metal having a larger work function than this, for example, a magnesium / silver mixture, Suitable are a magnesium / aluminum mixture, a magnesium / indium mixture, an aluminum / aluminum oxide (Al 2 O 3 ) mixture, a lithium / aluminum mixture, aluminum and the like. The cathode can be produced by forming a thin film of these electrode materials by a method such as vapor deposition or sputtering. The sheet resistance as the cathode is preferably several hundred Ω / □ or less, and the film thickness is usually selected in the range of 10 nm to 5 μm, preferably 50 to 200 nm. In order to transmit the emitted light, if either one of the anode or the cathode of the organic EL element is transparent or translucent, the emission luminance is advantageously improved.

また、陰極に上記金属を1〜20nmの膜厚で作製した後に、陽極の説明で挙げた導電性透明材料をその上に作製することで、透明または半透明の陰極を作製することができ、これを応用することで陽極と陰極の両方が透過性を有する素子を作製することができる。   Moreover, after producing the said metal with a film thickness of 1-20 nm on a cathode, a transparent or semi-transparent cathode can be produced by producing the electroconductive transparent material quoted by description of the anode on it, By applying this, an element in which both the anode and the cathode are transmissive can be manufactured.

本発明に係るガスバリア性薄膜積層体を樹脂基材上に有する前記ガスバリア性樹脂基材にこれら陽極となる透明導電膜或いは陰極となる金属薄膜等を形成し、透明導電膜付きガスバリア性樹脂基材を予め作製してもよい、これを用いれば、以下の有機薄膜層およびもう一方の電極を形成することで同様に有機EL素子を形成することが出来る。樹脂基材上に形成する電極物質としては、どちらでもよいが、作製上、或いは、構成上は、陽極となる透明導電膜を作製することが好ましい。   A gas barrier resin substrate with a transparent conductive film is formed by forming a transparent conductive film serving as an anode or a metal thin film serving as a cathode on the gas barrier resin substrate having the gas barrier thin film laminate according to the present invention on a resin substrate. If this is used, an organic EL element can be similarly formed by forming the following organic thin film layer and the other electrode. Any electrode material may be formed on the resin substrate, but it is preferable to produce a transparent conductive film to be an anode in terms of production or configuration.

次に、本発明の有機EL素子の構成層として用いられる、注入層、阻止層、電子輸送層等について説明する。   Next, an injection layer, a blocking layer, an electron transport layer and the like used as the constituent layers of the organic EL element of the present invention will be described.

(注入層:電子注入層、正孔注入層)
注入層は必要に応じて設け、電子注入層と正孔注入層があり、上記の如く陽極と発光層または正孔輸送層の間、及び陰極と発光層または電子輸送層との間に存在させてもよい。
(Injection layer: electron injection layer, hole injection layer)
The injection layer is provided as necessary, and there are an electron injection layer and a hole injection layer, and as described above, it exists between the anode and the light emitting layer or the hole transport layer and between the cathode and the light emitting layer or the electron transport layer. May be.

注入層とは、駆動電圧低下や発光輝度向上のために電極と有機層間に設けられる層のことで、「有機EL素子とその工業化最前線(1998年11月30日エヌ・ティー・エス社発行)」の第2編第2章「電極材料」(123〜166頁)に詳細に記載されており、正孔注入層(陽極バッファー層)と電子注入層(陰極バッファー層)とがある。   An injection layer is a layer provided between an electrode and an organic layer in order to reduce drive voltage and improve light emission luminance. “Organic EL element and its forefront of industrialization (issued by NTT Corporation on November 30, 1998) 2), Chapter 2, “Electrode Materials” (pages 123 to 166) in detail, and includes a hole injection layer (anode buffer layer) and an electron injection layer (cathode buffer layer).

陽極バッファー層(正孔注入層)は、特開平9−45479号公報、同9−260062号公報、同8−288069号公報等にもその詳細が記載されており、具体例として、銅フタロシアニンに代表されるフタロシアニンバッファー層、酸化バナジウムに代表される酸化物バッファー層、アモルファスカーボンバッファー層、ポリアニリン(エメラルディン)やポリチオフェン等の導電性高分子を用いた高分子バッファー層等が挙げられる。   The details of the anode buffer layer (hole injection layer) are described in JP-A-9-45479, JP-A-9-260062, JP-A-8-288069 and the like. As a specific example, copper phthalocyanine is used. Examples thereof include a phthalocyanine buffer layer represented by an oxide, an oxide buffer layer represented by vanadium oxide, an amorphous carbon buffer layer, and a polymer buffer layer using a conductive polymer such as polyaniline (emeraldine) or polythiophene.

陰極バッファー層(電子注入層)は、特開平6−325871号公報、同9−17574号公報、同10−74586号公報等にもその詳細が記載されており、具体的にはストロンチウムやアルミニウム等に代表される金属バッファー層、フッ化リチウムに代表されるアルカリ金属化合物バッファー層、フッ化マグネシウムに代表されるアルカリ土類金属化合物バッファー層、酸化アルミニウムに代表される酸化物バッファー層等が挙げられる。上記バッファー層(注入層)はごく薄い膜であることが望ましく、素材にもよるがその膜厚は0.1nm〜5μmの範囲が好ましい。   The details of the cathode buffer layer (electron injection layer) are described in JP-A-6-325871, JP-A-9-17574, JP-A-10-74586, and the like. Specifically, strontium, aluminum, etc. Metal buffer layer typified by lithium, alkali metal compound buffer layer typified by lithium fluoride, alkaline earth metal compound buffer layer typified by magnesium fluoride, oxide buffer layer typified by aluminum oxide, etc. . The buffer layer (injection layer) is preferably a very thin film, and the film thickness is preferably in the range of 0.1 nm to 5 μm although it depends on the material.

(阻止層:正孔阻止層、電子阻止層)
阻止層は、上記の如く、有機化合物薄膜の基本構成層の他に必要に応じて設けられるものである。例えば、特開平11−204258号公報、同11−204359号公報、及び「有機EL素子とその工業化最前線(1998年11月30日エヌ・ティー・エス社発行)」の237頁等に記載されている正孔阻止(ホールブロック)層がある。
(Blocking layer: hole blocking layer, electron blocking layer)
As described above, the blocking layer is provided as necessary in addition to the basic constituent layer of the organic compound thin film. For example, it is described in JP-A Nos. 11-204258, 11-204359, and “Organic EL elements and their forefront of industrialization” (issued by NTT, Inc. on November 30, 1998). There is a hole blocking (hole blocking) layer.

正孔阻止層とは広い意味では電子輸送層の機能を有し、電子を輸送する機能を有しつつ正孔を輸送する能力が著しく小さい正孔阻止材料からなり、電子を輸送しつつ正孔を阻止することで電子と正孔の再結合確率を向上させることができる。また、後述する電子輸送層の構成を必要に応じて、本発明に係る正孔阻止層として用いることができる。   The hole blocking layer has a function of an electron transport layer in a broad sense, and is made of a hole blocking material that has a function of transporting electrons and has a remarkably small ability to transport holes. The probability of recombination of electrons and holes can be improved by blocking. Moreover, the structure of the electron carrying layer mentioned later can be used as a hole-blocking layer concerning this invention as needed.

一方、電子阻止層とは広い意味では正孔輸送層の機能を有し、正孔を輸送する機能を有しつつ電子を輸送する能力が著しく小さい材料からなり、正孔を輸送しつつ電子を阻止することで電子と正孔の再結合確率を向上させることができる。また、後述する正孔輸送層の構成を必要に応じて電子阻止層として用いることができる。   On the other hand, the electron blocking layer has a function of a hole transport layer in a broad sense, and is made of a material that has a function of transporting holes and has an extremely small ability to transport electrons, and transports electrons while transporting holes. By blocking, the recombination probability of electrons and holes can be improved. Moreover, the structure of the positive hole transport layer mentioned later can be used as an electron blocking layer as needed.

(発光層)
本発明に係る発光層は、電極または電子輸送層、正孔輸送層から注入されてくる電子及び正孔が再結合して発光する層であり、発光する部分は発光層の層内であっても発光層と隣接層との界面であってもよい。
(Light emitting layer)
The light emitting layer according to the present invention is a layer that emits light by recombination of electrons and holes injected from the electrode, the electron transport layer, or the hole transport layer, and the light emitting portion is in the layer of the light emitting layer. May be the interface between the light emitting layer and the adjacent layer.

本発明の有機EL素子の発光層には、以下に示すホスト化合物とドーパント化合物が含有されることが好ましい。これにより、より一層発光効率を高くすることができる。   The light emitting layer of the organic EL device of the present invention preferably contains the following host compound and dopant compound. Thereby, the luminous efficiency can be further increased.

発光ドーパントは、大きく分けて、蛍光を発光する蛍光性ドーパントとリン光を発光するリン光性ドーパントの2種類がある。   The light-emitting dopant is roughly classified into two types: a fluorescent dopant that emits fluorescence and a phosphorescent dopant that emits phosphorescence.

前者(蛍光性ドーパント)の代表例としては、クマリン系色素、ピラン系色素、シアニン系色素、クロコニウム系色素、スクアリウム系色素、オキソベンツアントラセン系色素、フルオレセイン系色素、ローダミン系色素、ピリリウム系色素、ペリレン系色素、スチルベン系色素、ポリチオフェン系色素、または希土類錯体系蛍光体等が挙げられる。   Representative examples of the former (fluorescent dopant) include coumarin dyes, pyran dyes, cyanine dyes, croconium dyes, squalium dyes, oxobenzanthracene dyes, fluorescein dyes, rhodamine dyes, pyrylium dyes, Examples include perylene dyes, stilbene dyes, polythiophene dyes, and rare earth complex phosphors.

後者(リン光性ドーパント)の代表例としては、好ましくは元素の周期表で8属、9属、10属の金属を含有する錯体系化合物であり、さらに好ましくは、イリジウム化合物、オスミウム化合物であり、中でも最も好ましいのはイリジウム化合物である。具体的には以下の特許公報に記載されている化合物である。   Typical examples of the latter (phosphorescent dopant) are preferably complex compounds containing metals of Group 8, Group 9, and Group 10 in the periodic table of elements, and more preferably iridium compounds and osmium compounds. Of these, iridium compounds are most preferred. Specifically, it is a compound described in the following patent publications.

国際公開第00/70655号パンフレット、特開2002−280178号公報、同2001−181616号公報、同2002−280179号公報、同2001−181617号公報、同2002−280180号公報、同2001−247859号公報、同2002−299060号公報、同2001−313178号公報、同2002−302671号公報、同2001−345183号公報、同2002−324679号公報、国際公開第02/15645号パンフレット、特開2002−332291号公報、同2002−50484号公報、同2002−332292号公報、同2002−83684号公報、特表2002−540572号公報、特開2002−117978号公報、同2002−338588号公報、同2002−170684号公報、同2002−352960号公報、国際公開第01/93642号パンフレット、特開2002−50483号公報、同2002−100476号公報、同2002−173674号公報、同2002−359082号公報、同2002−175884号公報、同2002−363552号公報、同2002−184582号公報、同2003−7469号公報、特表2002−525808号公報、特開2003−7471号公報、特表2002−525833号公報、特開2003−31366号公報、同2002−226495号公報、同2002−234894号公報、同2002−235076号公報、同2002−241751号公報、同2001−319779号公報、同2001−319780号公報、同2002−62824号公報、同2002−100474号公報、同2002−203679号公報、同2002−343572号公報、同2002−203678号公報等。   International Publication No. 00/70655 pamphlet, Japanese Patent Laid-Open No. 2002-280178, 2001-181616, 2002-280179, 2001-181617, 2002-280180, 2001-247859. Gazette, 2002-299060, 2001-313178, 2002-302671, 2001-345183, 2002-324679, WO 02/15645, JP-A-2002 No. 332291, No. 2002-50484, No. 2002-332292, No. 2002-83684, No. 2002-540572, No. 2002-117978, No. 2002-338588, 002-170684, 2002-352960, WO 01/93642, JP-A 2002-50483, 2002-100476, 2002-173684, 2002-35982 No. 2002-175844, No. 2002-363552, No. 2002-184582, No. 2003-7469, No. 2002-525808, No. 2003-7471, No. 2002-525833. Publication No. 2003-31366 Publication No. 2002-226495 Publication No. 2002-234894 Publication No. 2002-2335076 Publication No. 2002-241751 Publication No. 2001-319779 Publication No. 2001-3197 0, JP same 2002-62824, JP same 2002-100474, JP same 2002-203679, JP same 2002-343572, JP same 2002-203678 Patent Publication.

その具体例の一部を下記に示す。   Some examples are shown below.

Figure 2008056967
Figure 2008056967

Figure 2008056967
Figure 2008056967

Figure 2008056967
Figure 2008056967

Figure 2008056967
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発光ドーパントは複数種の化合物を混合して用いてもよい。   The light emitting dopant may be used by mixing a plurality of kinds of compounds.

〈発光ホスト〉
本発明に用いられる発光ホストとは、発光層に含有される化合物のうちで、その質量比が20%以上であり、また、室温(25℃)においてリン光発光のリン光量子収率が、0.01未満の化合物である。
<Light emitting host>
The light-emitting host used in the present invention has a mass ratio of 20% or more among compounds contained in the light-emitting layer, and a phosphorescence quantum yield of phosphorescence emission is 0 at room temperature (25 ° C.). Less than .01.

本発明に用いられる発光層においては、ホスト化合物として、公知のホスト化合物を複数種併用して用いてもよい。ホスト化合物を複数種もちいることで、電荷の移動を調整することが可能であり、有機EL素子を高効率化することができる。これらの公知のホスト化合物としては、正孔輸送能、電子輸送能を有しつつ、かつ、発光の長波長化を防ぎ、なおかつ高Tg(ガラス転移温度)である化合物が好ましい。   In the light emitting layer used in the present invention, a plurality of known host compounds may be used in combination as a host compound. By using a plurality of types of host compounds, it is possible to adjust the movement of charges, and the organic EL element can be made highly efficient. As these known host compounds, compounds having a hole transporting ability and an electron transporting ability, preventing the emission of longer wavelengths, and having a high Tg (glass transition temperature) are preferable.

本発明に用いられる発光ホストとしては、構造的には特に制限はないが、代表的にはカルバゾール誘導体、トリアリールアミン誘導体、芳香族ボラン誘導体、含窒素複素環化合物、チオフェン誘導体、フラン誘導体、オリゴアリーレン化合物等の基本骨格を有するもの、または、カルボリン誘導体やジアザカルバゾール誘導体(ここで、ジアザカルバゾール誘導体とは、カルボリン誘導体のカルボリン環を構成する炭化水素環の少なくとも一つの炭素原子が窒素原子で置換されているものを表す。)等が挙げられる。   The light-emitting host used in the present invention is not particularly limited in terms of structure, but is typically a carbazole derivative, a triarylamine derivative, an aromatic borane derivative, a nitrogen-containing heterocyclic compound, a thiophene derivative, a furan derivative, an oligo Those having a basic skeleton such as an arylene compound, or a carboline derivative or diazacarbazole derivative (herein, a diazacarbazole derivative is a nitrogen atom in which at least one carbon atom of the hydrocarbon ring constituting the carboline ring of the carboline derivative is a nitrogen atom) And the like.) And the like.

中でもカルボリン誘導体、ジアザカルバゾール誘導体等が好ましく用いられる。   Of these, carboline derivatives, diazacarbazole derivatives and the like are preferably used.

以下に、カルボリン誘導体、ジアザカルバゾール誘導体等の具体例を挙げるが、本発明はこれらに限定されない。   Specific examples of carboline derivatives, diazacarbazole derivatives and the like are given below, but the present invention is not limited thereto.

Figure 2008056967
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Figure 2008056967
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また、本発明に用いられる発光ホストは低分子化合物でも、繰り返し単位をもつ高分子化合物でもよく、ビニル基やエポキシ基のような重合性基を有する低分子化合物(蒸着重合性発光ホスト)でもいい。   The light emitting host used in the present invention may be a low molecular compound, a high molecular compound having a repeating unit, or a low molecular compound having a polymerizable group such as a vinyl group or an epoxy group (evaporation polymerizable light emitting host). .

発光ホストとしては、正孔輸送能、電子輸送能を有しつつ、かつ、発光の長波長化を防ぎ、高Tg(ガラス転移温度)である化合物が好ましい。   As the light-emitting host, a compound having a hole transporting ability and an electron transporting ability and preventing a long wavelength of light emission and having a high Tg (glass transition temperature) is preferable.

発光ホストの具体例としては、前記の他、以下の文献に記載されている化合物が好適である。例えば、特開2001−257076号公報、同2002−308855号公報、同2001−313179号公報、同2002−319491号公報、同2001−357977号公報、同2002−334786号公報、同2002−8860号公報、同2002−334787号公報、同2002−15871号公報、同2002−334788号公報、同2002−43056号公報、同2002−334789号公報、同2002−75645号公報、同2002−338579号公報、同2002−105445号公報、同2002−343568号公報、同2002−141173号公報、同2002−352957号公報、同2002−203683号公報、同2002−363227号公報、同2002−231453号公報、同2003−3165号公報、同2002−234888号公報、同2003−27048号公報、同2002−255934号公報、同2002−260861号公報、同2002−280183号公報、同2002−299060号公報、同2002−302516号公報、同2002−305083号公報、同2002−305084号公報、同2002−308837号公報等。   As specific examples of the light-emitting host, compounds described in the following documents in addition to the above are suitable. For example, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 2001-257076, 2002-308855, 2001-313179, 2002-319491, 2001-357777, 2002-334786, 2002-8860 Gazette, 2002-334787 gazette, 2002-15871 gazette, 2002-334788 gazette, 2002-43056 gazette, 2002-334789 gazette, 2002-75645 gazette, 2002-338579 gazette. No. 2002-105445, No. 2002-343568, No. 2002-141173, No. 2002-352957, No. 2002-203683, No. 2002-363227, No. 2002-231453. No. 2003-3165, No. 2002-234888, No. 2003-27048, No. 2002-255934, No. 2002-286061, No. 2002-280183, No. 2002-299060. 2002-302516, 2002-305083, 2002-305084, 2002-308837, and the like.

さらに公知のホスト化合物を複数種併用して用いてもよい。また、ドーパント化合物を複数種用いることで、異なる発光を混ぜることが可能となり、これにより任意の発光色を得ることができる。リン光性化合物の種類、ドープ量を調整することで白色発光が可能であり、照明、バックライトへの応用もできる。   Further, a plurality of known host compounds may be used in combination. Moreover, it becomes possible to mix different light emission by using multiple types of dopant compounds, and can thereby obtain arbitrary luminescent colors. White light emission is possible by adjusting the kind of phosphorescent compound and the amount of doping, and can also be applied to illumination and backlight.

本発明の有機EL素子の発光する色は、「新編色彩科学ハンドブック」(日本色彩学会編、東京大学出版会、1985)の108頁の図4.16において、分光放射輝度計CS−1000(コニカミノルタセンシング社製)で測定した結果をCIE色度座標に当てはめたときの色で決定される。   The color emitted by the organic EL element of the present invention is shown in FIG. 4.16 on page 108 of “New Color Science Handbook” (edited by the Japan Color Society, University of Tokyo Press, 1985). It is determined by the color when the result measured by Minolta Sensing Co., Ltd. is applied to the CIE chromaticity coordinates.

発光層は上記化合物を、例えば、真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、LB法、インクジェット法等の公知の薄膜化法により成膜して形成することができる。発光層としての膜厚は特に制限はないが、通常は5nm〜5μm、好ましくは5〜200nmの範囲で選ばれる。この発光層はこれらのリン光性化合物やホスト化合物が1種または2種以上からなる一層構造であってもよいし、あるいは同一組成または異種組成の複数層からなる積層構造であってもよい。   The light emitting layer can be formed by forming the above compound by a known thinning method such as a vacuum deposition method, a spin coating method, a casting method, an LB method, or an ink jet method. Although the film thickness as a light emitting layer does not have a restriction | limiting in particular, Usually, 5 nm-5 micrometers, Preferably it is chosen in the range of 5-200 nm. This light emitting layer may have a single layer structure in which these phosphorescent compounds and host compounds are composed of one or more kinds, or may have a laminated structure composed of a plurality of layers having the same composition or different compositions.

(正孔輸送層)
正孔輸送層とは正孔を輸送する機能を有する正孔輸送材料からなり、広い意味で正孔注入層、電子阻止層も正孔輸送層に含まれる。正孔輸送層は単層または複数層設けることができる。
(Hole transport layer)
The hole transport layer is made of a hole transport material having a function of transporting holes, and in a broad sense, a hole injection layer and an electron blocking layer are also included in the hole transport layer. The hole transport layer can be provided as a single layer or a plurality of layers.

正孔輸送材料としては、正孔の注入または輸送、電子の障壁性のいずれかを有するものであり、有機物、無機物のいずれであってもよい。例えば、トリアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、ピラゾリン誘導体及びピラゾロン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、アリールアミン誘導体、アミノ置換カルコン誘導体、オキサゾール誘導体、スチリルアントラセン誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、シラザン誘導体、アニリン系共重合体、また導電性高分子オリゴマー、特にチオフェンオリゴマー等が挙げられる。   The hole transport material has any one of hole injection or transport and electron barrier properties, and may be either organic or inorganic. For example, triazole derivatives, oxadiazole derivatives, imidazole derivatives, polyarylalkane derivatives, pyrazoline derivatives and pyrazolone derivatives, phenylenediamine derivatives, arylamine derivatives, amino-substituted chalcone derivatives, oxazole derivatives, styrylanthracene derivatives, fluorenone derivatives, hydrazone derivatives, Examples thereof include stilbene derivatives, silazane derivatives, aniline copolymers, and conductive polymer oligomers, particularly thiophene oligomers.

正孔輸送材料としては上記のものを使用することができるが、ポルフィリン化合物、芳香族第3級アミン化合物及びスチリルアミン化合物、特に芳香族第3級アミン化合物を用いることが好ましい。   The above-mentioned materials can be used as the hole transport material, but it is preferable to use a porphyrin compound, an aromatic tertiary amine compound and a styrylamine compound, particularly an aromatic tertiary amine compound.

芳香族第3級アミン化合物及びスチリルアミン化合物の代表例としては、N,N,N′,N′−テトラフェニル−4,4′−ジアミノフェニル;N,N′−ジフェニル−N,N′−ビス(3−メチルフェニル)−〔1,1′−ビフェニル〕−4,4′−ジアミン(TPD);2,2−ビス(4−ジ−p−トリルアミノフェニル)プロパン;1,1−ビス(4−ジ−p−トリルアミノフェニル)シクロヘキサン;N,N,N′,N′−テトラ−p−トリル−4,4′−ジアミノビフェニル;1,1−ビス(4−ジ−p−トリルアミノフェニル)−4−フェニルシクロヘキサン;ビス(4−ジメチルアミノ−2−メチルフェニル)フェニルメタン;ビス(4−ジ−p−トリルアミノフェニル)フェニルメタン;N,N′−ジフェニル−N,N′−ジ(4−メトキシフェニル)−4,4′−ジアミノビフェニル;N,N,N′,N′−テトラフェニル−4,4′−ジアミノジフェニルエーテル;4,4′−ビス(ジフェニルアミノ)クオードリフェニル;N,N,N−トリ(p−トリル)アミン;4−(ジ−p−トリルアミノ)−4′−〔4−(ジ−p−トリルアミノ)スチリル〕スチルベン;4−N,N−ジフェニルアミノ−(2−ジフェニルビニル)ベンゼン;3−メトキシ−4′−N,N−ジフェニルアミノスチルベンゼン;N−フェニルカルバゾール、さらには米国特許第5,061,569号明細書に記載されている2個の縮合芳香族環を分子内に有するもの、例えば、4,4′−ビス〔N−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ〕ビフェニル(NPD)、特開平4−308688号公報に記載されているトリフェニルアミンユニットが3つスターバースト型に連結された4,4′,4″−トリス〔N−(3−メチルフェニル)−N−フェニルアミノ〕トリフェニルアミン(MTDATA)等が挙げられる。   Representative examples of aromatic tertiary amine compounds and styrylamine compounds include N, N, N ', N'-tetraphenyl-4,4'-diaminophenyl; N, N'-diphenyl-N, N'- Bis (3-methylphenyl)-[1,1′-biphenyl] -4,4′-diamine (TPD); 2,2-bis (4-di-p-tolylaminophenyl) propane; 1,1-bis (4-di-p-tolylaminophenyl) cyclohexane; N, N, N ′, N′-tetra-p-tolyl-4,4′-diaminobiphenyl; 1,1-bis (4-di-p-tolyl) Aminophenyl) -4-phenylcyclohexane; bis (4-dimethylamino-2-methylphenyl) phenylmethane; bis (4-di-p-tolylaminophenyl) phenylmethane; N, N'-diphenyl-N, N ' − (4-methoxyphenyl) -4,4'-diaminobiphenyl; N, N, N ', N'-tetraphenyl-4,4'-diaminodiphenyl ether; 4,4'-bis (diphenylamino) quadriphenyl; N, N, N-tri (p-tolyl) amine; 4- (di-p-tolylamino) -4 '-[4- (di-p-tolylamino) styryl] stilbene; 4-N, N-diphenylamino- (2-diphenylvinyl) benzene; 3-methoxy-4'-N, N-diphenylaminostilbenzene; N-phenylcarbazole, as well as two of those described in US Pat. No. 5,061,569 Having a condensed aromatic ring in the molecule, for example, 4,4'-bis [N- (1-naphthyl) -N-phenylamino] biphenyl (NPD), JP-A-4-308 4,4 ', 4 "-tris [N- (3-methylphenyl) -N-phenylamino] triphenylamine in which three triphenylamine units described in Japanese Patent No. 88 are linked in a starburst type ( MTDATA) and the like.

さらにこれらの材料を高分子鎖に導入した、またはこれらの材料を高分子の主鎖とした高分子材料を用いることもできる。また、p型−Si、p型−SiC等の無機化合物も正孔注入材料、正孔輸送材料として使用することができる。   Furthermore, a polymer material in which these materials are introduced into a polymer chain or these materials are used as a polymer main chain can also be used. In addition, inorganic compounds such as p-type-Si and p-type-SiC can also be used as the hole injection material and the hole transport material.

正孔輸送層は上記正孔輸送材料を、例えば、真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、インクジェット法を含む印刷法、LB法等の公知の方法により、薄膜化することにより形成することができる。正孔輸送層の膜厚については特に制限はないが、通常は5nm〜5μm程度、好ましくは5〜200nmである。この正孔輸送層は上記材料の1種または2種以上からなる一層構造であってもよい。   The hole transport layer can be formed by thinning the hole transport material by a known method such as a vacuum deposition method, a spin coating method, a casting method, a printing method including an ink jet method, or an LB method. it can. Although there is no restriction | limiting in particular about the film thickness of a positive hole transport layer, Usually, 5 nm-about 5 micrometers, Preferably it is 5-200 nm. The hole transport layer may have a single layer structure composed of one or more of the above materials.

また、不純物をドープしたp性の高い正孔輸送層を用いることもできる。その例としては、特開平4−297076号、特開2000−196140号、特開2001−102175号、J.Appl.Phys.,95,5773(2004)等に記載されたものが挙げられる。   Alternatively, a hole transport layer having a high p property doped with impurities can be used. Examples thereof include JP-A-4-297076, JP-A-2000-196140, JP-A-2001-102175, J.A. Appl. Phys. 95, 5773 (2004), and the like.

(電子輸送層)
電子輸送層とは電子を輸送する機能を有する材料からなり、広い意味で電子注入層、正孔阻止層も電子輸送層に含まれる。電子輸送層は単層または複数層設けることができる。
(Electron transport layer)
The electron transport layer is made of a material having a function of transporting electrons, and in a broad sense, an electron injection layer and a hole blocking layer are also included in the electron transport layer. The electron transport layer can be provided as a single layer or a plurality of layers.

従来、単層の電子輸送層、及び複数層とする場合は発光層に対して陰極側に隣接する電子輸送層に用いられる電子輸送材料(正孔阻止材料を兼ねる)としては、陰極より注入された電子を発光層に伝達する機能を有していればよく、その材料としては従来公知の化合物の中から任意のものを選択して用いることができ、例えば、ニトロ置換フルオレン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、チオピランジオキシド誘導体、カルボジイミド、フレオレニリデンメタン誘導体、アントラキノジメタン及びアントロン誘導体、オキサジアゾール誘導体等が挙げられる。さらに、上記オキサジアゾール誘導体において、オキサジアゾール環の酸素原子を硫黄原子に置換したチアジアゾール誘導体、電子吸引基として知られているキノキサリン環を有するキノキサリン誘導体も、電子輸送材料として用いることができる。さらにこれらの材料を高分子鎖に導入した、またはこれらの材料を高分子の主鎖とした高分子材料を用いることもできる。   Conventionally, in the case of a single electron transport layer and a plurality of layers, an electron transport material (also serving as a hole blocking material) used for an electron transport layer adjacent to the light emitting layer on the cathode side is injected from the cathode. As long as it has a function of transferring electrons to the light-emitting layer, any material can be selected and used from among conventionally known compounds. For example, nitro-substituted fluorene derivatives, diphenylquinone derivatives Thiopyrandioxide derivatives, carbodiimides, fluorenylidenemethane derivatives, anthraquinodimethane and anthrone derivatives, oxadiazole derivatives and the like. Furthermore, in the above oxadiazole derivative, a thiadiazole derivative in which the oxygen atom of the oxadiazole ring is substituted with a sulfur atom, and a quinoxaline derivative having a quinoxaline ring known as an electron withdrawing group can also be used as an electron transport material. Furthermore, a polymer material in which these materials are introduced into a polymer chain or these materials are used as a polymer main chain can also be used.

また、8−キノリノール誘導体の金属錯体、例えば、トリス(8−キノリノール)アルミニウム(Alq)、トリス(5,7−ジクロロ−8−キノリノール)アルミニウム、トリス(5,7−ジブロモ−8−キノリノール)アルミニウム、トリス(2−メチル−8−キノリノール)アルミニウム、トリス(5−メチル−8−キノリノール)アルミニウム、ビス(8−キノリノール)亜鉛(Znq)等、及びこれらの金属錯体の中心金属がIn、Mg、Cu、Ca、Sn、GaまたはPbに置き替わった金属錯体も、電子輸送材料として用いることができる。その他、メタルフリーもしくはメタルフタロシアニン、またはそれらの末端がアルキル基やスルホン酸基等で置換されているものも、電子輸送材料として好ましく用いることができる。また、発光層の材料として例示したジスチリルピラジン誘導体も、電子輸送材料として用いることができるし、正孔注入層、正孔輸送層と同様に、n型−Si、n型−SiC等の無機半導体も電子輸送材料として用いることができる。   In addition, metal complexes of 8-quinolinol derivatives such as tris (8-quinolinol) aluminum (Alq), tris (5,7-dichloro-8-quinolinol) aluminum, tris (5,7-dibromo-8-quinolinol) aluminum. Tris (2-methyl-8-quinolinol) aluminum, tris (5-methyl-8-quinolinol) aluminum, bis (8-quinolinol) zinc (Znq), and the like, and the central metals of these metal complexes are In, Mg, Metal complexes replaced with Cu, Ca, Sn, Ga or Pb can also be used as the electron transport material. In addition, metal-free or metal phthalocyanine, or those having terminal ends substituted with an alkyl group or a sulfonic acid group can be preferably used as the electron transporting material. In addition, the distyrylpyrazine derivative exemplified as the material of the light emitting layer can also be used as an electron transport material, and similarly to the hole injection layer and the hole transport layer, inorganic such as n-type-Si and n-type-SiC can be used. A semiconductor can also be used as an electron transport material.

電子輸送層は上記電子輸送材料を、例えば、真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、インクジェット法を含む印刷法、LB法等の公知の方法により、薄膜化することにより形成することができる。電子輸送層の膜厚については特に制限はないが、通常は5nm〜5μm程度、好ましくは5〜200nmである。電子輸送層は上記材料の1種または2種以上からなる一層構造であってもよい。   The electron transport layer can be formed by thinning the electron transport material by a known method such as a vacuum deposition method, a spin coating method, a casting method, a printing method including an ink jet method, or an LB method. Although there is no restriction | limiting in particular about the film thickness of an electron carrying layer, Usually, 5 nm-about 5 micrometers, Preferably it is 5-200 nm. The electron transport layer may have a single layer structure composed of one or more of the above materials.

また、不純物をドープしたn性の高い電子輸送層を用いることもできる。その例としては、特開平4−297076号、特開2000−196140号、特開2001−102175号、J.Appl.Phys.,95,5773(2004)等に記載されたものが挙げられる。   Further, an electron transport layer having a high n property doped with impurities can also be used. Examples thereof include JP-A-4-297076, JP-A-2000-196140, JP-A-2001-102175, J.A. Appl. Phys. 95, 5773 (2004), and the like.

本発明に係る有機EL素子に用いることのできるガスバリアフィルムを構成する樹脂フィルムとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)等のポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、セロファン、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ブチレート、セルロースアセテートプロピオネート(CAP)、セルロースアセテートフタレート(TAC)、セルロースナイトレート等のセルロースエステル類またはそれらの誘導体、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアルコール、ポリエチレンビニルアルコール、シンジオタクティックポリスチレン、ポリカーボネート、ノルボルネン樹脂、ポリメチルペンテン、ポリエーテルケトン、ポリイミド、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリスルホン類、ポリエーテルケトンイミド、ポリアミド、フッ素樹脂、ナイロン、ポリメチルメタクリレート、アクリル或いはポリアリレート類、アートン(商品名JSR社製)或いはアペル(商品名三井化学社製)といったシクロオレフィン系樹脂等を挙げられる。   Examples of the resin film constituting the gas barrier film that can be used in the organic EL device according to the present invention include polyesters such as polyethylene terephthalate (PET) and polyethylene naphthalate (PEN), polyethylene, polypropylene, cellophane, cellulose diacetate, Cellulose triacetate, cellulose acetate butyrate, cellulose acetate propionate (CAP), cellulose acetate phthalate (TAC), cellulose esters such as cellulose nitrate or derivatives thereof, polyvinylidene chloride, polyvinyl alcohol, polyethylene vinyl alcohol, syndiotact Tick polystyrene, polycarbonate, norbornene resin, polymethylpentene, polyetherketone, polyimide, Reether sulfone (PES), polysulfones, polyether ketone imide, polyamide, fluororesin, nylon, polymethyl methacrylate, acrylic or polyarylate, arton (trade name, manufactured by JSR) or appel (trade name, manufactured by Mitsui Chemicals) And the like.

本発明の有機EL素子の発光の室温における外部取り出し効率は1%以上であることが好ましく、より好ましくは5%以上である。ここに、外部取り出し量子効率(%)=有機EL素子外部に発光した光子数/有機EL素子に流した電子数×100である。   The external extraction efficiency at room temperature of light emission of the organic EL device of the present invention is preferably 1% or more, more preferably 5% or more. Here, the external extraction quantum efficiency (%) = the number of photons emitted to the outside of the organic EL element / the number of electrons sent to the organic EL element × 100.

また、カラーフィルター等の色相改良フィルター等を併用しても、有機EL素子からの発光色を蛍光体を用いて多色へ変換する色変換フィルターを併用してもよい。色変換フィルターを用いる場合においては、有機EL素子の発光のλmaxは480nm以下が好ましい。   In addition, a hue improvement filter such as a color filter may be used in combination, or a color conversion filter that converts the emission color from the organic EL element into multiple colors using a phosphor. In the case of using a color conversion filter, the λmax of light emission of the organic EL element is preferably 480 nm or less.

(有機EL素子の作製方法)
有機EL素子の作製方法について以下に詳しく説明する。
有機EL素子の一例として、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/陰極からなる有機EL素子の作製法について説明する。
(Method for producing organic EL element)
A method for manufacturing the organic EL element will be described in detail below.
As an example of the organic EL element, a method for producing an organic EL element composed of an anode / hole injection layer / hole transport layer / light emitting layer / electron transport layer / electron injection layer / cathode will be described.

まず基体(本発明のガスバリア性樹脂基材(フィルム))上に所望の電極物質、例えば、陽極用物質からなる薄膜を1μm以下、好ましくは10〜200nmの膜厚になるように、蒸着やスパッタリング、又前記大気圧プラズマ法等の方法により形成させ、陽極を作製する。次に、この上に有機EL素子材料である正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層、正孔阻止層の有機化合物薄膜を形成させる。   First, a thin film made of a desired electrode material, for example, an anode material, is deposited or sputtered on a substrate (gas barrier resin substrate (film) of the present invention) so as to have a film thickness of 1 μm or less, preferably 10 to 200 nm. Further, the anode is formed by a method such as the atmospheric pressure plasma method. Next, an organic compound thin film of a hole injection layer, a hole transport layer, a light emitting layer, an electron transport layer, an electron injection layer, and a hole blocking layer, which are organic EL element materials, is formed thereon.

この有機化合物薄膜の薄膜化の方法としては、前記の如く蒸着法、ウェットプロセス(スピンコート法、キャスト法、インクジェット法、印刷法)等があるが、均質な膜が得られやすく、かつピンホールが生成しにくい等の点から、真空蒸着法、スピンコート法、インクジェット法、印刷法が特に好ましい。さらに層毎に異なる成膜法を適用してもよい。成膜に蒸着法を採用する場合、その蒸着条件は使用する化合物の種類等により異なるが、一般にボート加熱温度50〜450℃、真空度10-6〜10-2Pa、蒸着速度0.01〜50nm/秒、基板温度−50〜300℃、膜厚0.1nm〜5μm、好ましくは5〜200nmの範囲で適宜選ぶことが望ましい。 As a method for thinning the organic compound thin film, there are a vapor deposition method and a wet process (spin coating method, casting method, ink jet method, printing method) as described above, but it is easy to obtain a uniform film and a pinhole. From the point of being difficult to form, a vacuum deposition method, a spin coating method, an ink jet method, and a printing method are particularly preferable. Further, different film forming methods may be applied for each layer. When a vapor deposition method is employed for film formation, the vapor deposition conditions vary depending on the type of compound used, but generally a boat heating temperature of 50 to 450 ° C., a degree of vacuum of 10 −6 to 10 −2 Pa, a vapor deposition rate of 0.01 to It is desirable to select appropriately within the range of 50 nm / second, substrate temperature −50 to 300 ° C., film thickness 0.1 nm to 5 μm, preferably 5 to 200 nm.

これらの層を形成後、その上に陰極用物質からなる薄膜を、1μm以下好ましくは50〜200nmの範囲の膜厚になるように、例えば、蒸着やスパッタリング等の方法により形成させ、陰極を設けることにより所望の有機EL素子が得られる。この有機EL素子の作製は、一回の真空引きで一貫して正孔注入層から陰極まで作製するのが好ましいが、途中で取り出して異なる成膜法を施しても構わない。その際、作業を乾燥不活性ガス雰囲気下で行う等の配慮が必要となる。   After forming these layers, a thin film made of a cathode material is formed thereon by a method such as vapor deposition or sputtering so as to have a film thickness of 1 μm or less, preferably in the range of 50 to 200 nm, and a cathode is provided. Thus, a desired organic EL element can be obtained. The organic EL element is preferably produced from the hole injection layer to the cathode consistently by a single evacuation, but may be taken out halfway and subjected to different film forming methods. At that time, it is necessary to consider that the work is performed in a dry inert gas atmosphere.

また作製順序を逆にして、陰極、電子注入層、電子輸送層、発光層、正孔輸送層、正孔注入層、陽極の順に作製することも可能である。このようにして得られた多色の表示装置に、直流電圧を印加する場合には、陽極を+、陰極を−の極性として電圧2〜40V程度を印加すると、発光が観測できる。また交流電圧を印加してもよい。なお、印加する交流の波形は任意でよい。   In addition, it is also possible to reverse the production order and produce the cathode, the electron injection layer, the electron transport layer, the light emitting layer, the hole transport layer, the hole injection layer, and the anode in this order. When a DC voltage is applied to the multicolor display device thus obtained, light emission can be observed by applying a voltage of about 2 to 40 V with the positive polarity of the anode and the negative polarity of the cathode. An alternating voltage may be applied. The alternating current waveform to be applied may be arbitrary.

〔表示装置〕
本発明の有機ELデバイスは、照明用や露光光源のような1種のランプとして使用してもよいし、画像を投影するタイプのプロジェクション装置や、静止画像や動画像を直接視認するタイプの表示装置(ディスプレイ)として使用してもよい。動画再生用の表示装置として使用する場合の駆動方式は単純マトリックス(パッシブマトリックス)方式でもアクティブマトリックス方式でもどちらでもよい。または、異なる発光色を有する本発明の有機EL素子を3種以上使用することにより、フルカラー表示装置を作製することが可能である。または、一色の発光色、例えば、白色発光をカラーフィルターを用いてBGRにし、フルカラー化することも可能である。さらに有機ELの発光色を色変換フィルターを用いて他色に変換しフルカラー化することも可能であるが、その場合、有機EL発光のλmaxは480nm以下であることが好ましい。
[Display device]
The organic EL device of the present invention may be used as a kind of lamp for illumination or an exposure light source, a projection apparatus for projecting an image, or a display for directly viewing a still image or a moving image. It may be used as a device (display). When used as a display device for reproducing moving images, the driving method may be either a simple matrix (passive matrix) method or an active matrix method. Alternatively, a full-color display device can be manufactured by using three or more organic EL elements of the present invention having different emission colors. Alternatively, it is possible to make a single color emission color, for example, white emission, into BGR using a color filter to achieve full color. Further, it is possible to convert the emission color of the organic EL to another color by using a color conversion filter, and in this case, λmax of the organic EL emission is preferably 480 nm or less.

本発明の有機ELデバイスから構成される表示装置の一例を図面に基づいて説明する。   An example of a display device including the organic EL device of the present invention will be described with reference to the drawings.

図9は、有機ELデバイスから構成される表示装置の一例を示した模式図である。有機EL素子の発光により画像情報の表示を行う、例えば、携帯電話等のディスプレイの模式図である。   FIG. 9 is a schematic diagram illustrating an example of a display device including an organic EL device. It is a schematic diagram of a display such as a mobile phone that displays image information by light emission of an organic EL element.

ディスプレイ111は、複数の画素を有する表示部A、画像情報に基づいて表示部Aの画像走査を行う制御部B等からなる。   The display 111 includes a display unit A having a plurality of pixels, a control unit B that performs image scanning of the display unit A based on image information, and the like.

制御部Bは、表示部Aと電気的に接続され、複数の画素それぞれに外部からの画像情報に基づいて走査信号と画像データ信号を送り、走査信号により走査線毎の画素が画像データ信号に応じて順次発光して画像走査を行って画像情報を表示部Aに表示する。   The control unit B is electrically connected to the display unit A, and sends a scanning signal and an image data signal to each of the plurality of pixels based on image information from the outside. The pixels for each scanning line are converted into image data signals by the scanning signal. In response to this, light is sequentially emitted and image scanning is performed to display image information on the display unit A.

図10は、表示部Aの模式図である。   FIG. 10 is a schematic diagram of the display unit A.

表示部Aは基板上に、複数の走査線115及びデータ線116を含む配線部と、複数の画素113等とを有する。表示部Aの主要な部材の説明を以下に行う。図9においては、画素113の発光した光が、白矢印方向(下方向)へ取り出される場合を示している。   The display portion A includes a wiring portion including a plurality of scanning lines 115 and data lines 116, a plurality of pixels 113, and the like on a substrate. The main members of the display unit A will be described below. FIG. 9 shows a case where the light emitted from the pixel 113 is extracted in the direction of the white arrow (downward).

配線部の走査線115及び複数のデータ線116は、各々導電材料からなり、走査線115とデータ線116は格子状に直交して、直交する位置で画素113に接続している(詳細は図示せず)。   The scanning lines 115 and the plurality of data lines 116 in the wiring portion are each made of a conductive material, and the scanning lines 115 and the data lines 116 are orthogonal to each other in a grid pattern and are connected to the pixels 113 at the orthogonal positions (see FIG. Not shown).

画素113は、走査線115から走査信号が印加されると、データ線116から画像データ信号を受け取り、受け取った画像データに応じて発光する。発光の色が赤領域の画素、緑領域の画素、青領域の画素を、適宜、同一基板上に並置することによって、フルカラー表示が可能となる。   When a scanning signal is applied from the scanning line 115, the pixel 113 receives an image data signal from the data line 116, and emits light according to the received image data. Full color display is possible by appropriately arranging pixels in the red region, the green region, and the blue region that emit light on the same substrate.

次に、画素の発光プロセスを説明する。   Next, the light emission process of the pixel will be described.

図11は、画素の模式図である。   FIG. 11 is a schematic diagram of a pixel.

画素は、有機EL素子120、スイッチングトランジスタ121、駆動トランジスタ122、コンデンサ123等を備えている。複数の画素に有機EL素子120として、赤色、緑色、青色発光の有機EL素子を用い、これらを同一基板上に並置することでフルカラー表示を行うことができる。   The pixel includes an organic EL element 120, a switching transistor 121, a driving transistor 122, a capacitor 123, and the like. A full color display can be performed by using red, green, and blue light emitting organic EL elements as the organic EL elements 120 for a plurality of pixels, and juxtaposing them on the same substrate.

図11において、制御部Bからデータ線116を介してスイッチングトランジスタ121のドレインに画像データ信号が印加される。そして、制御部Bから走査線115を介してスイッチングトランジスタ121のゲートに走査信号が印加されると、スイッチングトランジスタ121の駆動がオンし、ドレインに印加された画像データ信号がコンデンサ123と駆動トランジスタ122のゲートに伝達される。   In FIG. 11, an image data signal is applied from the control unit B to the drain of the switching transistor 121 via the data line 116. When a scanning signal is applied from the control unit B to the gate of the switching transistor 121 via the scanning line 115, the switching transistor 121 is turned on, and the image data signal applied to the drain is supplied to the capacitor 123 and the driving transistor 122. Is transmitted to the gate.

画像データ信号の伝達により、コンデンサ123が画像データ信号の電位に応じて充電されるとともに、駆動トランジスタ122の駆動がオンする。駆動トランジスタ122は、ドレインが電源ライン117に接続され、ソースが有機EL素子120の電極に接続されており、ゲートに印加された画像データ信号の電位に応じて電源ライン117から有機EL素子120に電流が供給される。   By transmitting the image data signal, the capacitor 123 is charged according to the potential of the image data signal, and the drive of the drive transistor 122 is turned on. The drive transistor 122 has a drain connected to the power line 117 and a source connected to the electrode of the organic EL element 120, and the power transistor 117 is connected to the organic EL element 120 according to the potential of the image data signal applied to the gate. Current is supplied.

制御部Bの順次走査により走査信号が次の走査線115に移ると、スイッチングトランジスタ121の駆動がオフする。しかし、スイッチングトランジスタ121の駆動がオフしてもコンデンサ123は充電された画像データ信号の電位を保持するので、駆動トランジスタ122の駆動はオン状態が保たれて、次の走査信号の印加が行われるまで有機EL素子120の発光が継続する。順次走査により次に走査信号が印加されたとき、走査信号に同期した次の画像データ信号の電位に応じて駆動トランジスタ122が駆動して有機EL素子120が発光する。   When the scanning signal is moved to the next scanning line 115 by the sequential scanning of the control unit B, the driving of the switching transistor 121 is turned off. However, even if the driving of the switching transistor 121 is turned off, the capacitor 123 maintains the potential of the charged image data signal, so that the driving of the driving transistor 122 is kept on and the next scanning signal is applied. Until then, the organic EL element 120 continues to emit light. When the scanning signal is next applied by sequential scanning, the driving transistor 122 is driven according to the potential of the next image data signal synchronized with the scanning signal, and the organic EL element 120 emits light.

すなわち、有機EL素子120の発光は、複数の画素それぞれの有機EL素子120に対して、アクティブ素子であるスイッチングトランジスタ121と駆動トランジスタ122を設けて、複数の画素113それぞれの有機EL素子120の発光を行っている。このような発光方法をアクティブマトリックス方式と呼んでいる。   That is, the light emission of the organic EL element 120 is performed by providing the switching transistor 121 and the drive transistor 122 which are active elements for the organic EL element 120 of each of the plurality of pixels, and the light emission of the organic EL element 120 of each of the plurality of pixels 113. It is carried out. Such a light emitting method is called an active matrix method.

ここで、有機EL素子120の発光は、複数の階調電位を持つ多値の画像データ信号による複数の階調の発光でもよいし、2値の画像データ信号による所定の発光量のオン、オフでもよい。   Here, the light emission of the organic EL element 120 may be light emission of a plurality of gradations by a multi-value image data signal having a plurality of gradation potentials, or on / off of a predetermined light emission amount by a binary image data signal. But you can.

また、コンデンサ123の電位の保持は、次の走査信号の印加まで継続して保持してもよいし、次の走査信号が印加される直前に放電させてもよい。   The potential of the capacitor 123 may be held continuously until the next scanning signal is applied, or may be discharged immediately before the next scanning signal is applied.

本発明においては、上述したアクティブマトリックス方式に限らず、走査信号が走査されたときのみデータ信号に応じて有機EL素子を発光させるパッシブマトリックス方式の発光駆動でもよい。   In the present invention, not only the active matrix method described above, but also a passive matrix light emission drive in which the organic EL element emits light according to the data signal only when the scanning signal is scanned.

図12は、パッシブマトリックス方式による表示装置の模式図である。図12において、複数の走査線115と複数の画像データ線116が画素113を挟んで対向して格子状に設けられている。   FIG. 12 is a schematic diagram of a passive matrix display device. In FIG. 12, a plurality of scanning lines 115 and a plurality of image data lines 116 are provided in a lattice shape so as to face each other with the pixel 113 interposed therebetween.

順次走査により走査線115の走査信号が印加されたとき、印加された走査線115に接続している画素113が画像データ信号に応じて発光する。パッシブマトリックス方式では画素113にアクティブ素子がなく、製造コストの低減が計れる。   When the scanning signal of the scanning line 115 is applied by sequential scanning, the pixel 113 connected to the applied scanning line 115 emits light according to the image data signal. In the passive matrix method, there is no active element in the pixel 113, and the manufacturing cost can be reduced.

〔照明装置〕
本発明の有機ELデバイスは、また、照明装置として、実質白色の発光を生じる有機EL素子に適用できる。複数の発光材料により複数の発光色を同時に発光させて混色により白色発光を得る。複数の発光色の組み合わせとしては、青色、緑色、青色の3原色の3つの発光極大波長を含有させたものでもよいし、青色と黄色、青緑と橙色等の補色の関係を利用した2つの発光極大波長を含有したものでもよい。
[Lighting device]
The organic EL device of the present invention can also be applied as an illumination device to an organic EL element that emits substantially white light. A plurality of light emitting colors are simultaneously emitted by a plurality of light emitting materials to obtain white light emission by color mixing. The combination of a plurality of emission colors may include three emission maximum wavelengths of the three primary colors of blue, green, and blue, or two using the relationship of complementary colors such as blue and yellow, blue green and orange, etc. The thing containing the light emission maximum wavelength may be used.

また、複数の発光色を得るための発光材料の組み合わせは、複数のリン光または蛍光を発光する材料(発光ドーパント)を、複数組み合わせたもの、蛍光またはリン光を発光する発光材料と、該発光材料からの光を励起光として発光する色素材料とを組み合わせたもののいずれでもよいが、本発明に係る白色有機EL素子においては、発光ドーパントを複数組み合わせる方式が好ましい。   In addition, a combination of light emitting materials for obtaining a plurality of emission colors includes a combination of a plurality of phosphorescent or fluorescent materials (light emitting dopants), a light emitting material that emits fluorescent or phosphorescent light, and the light emission. Any combination of a dye material that emits light from the material as excitation light may be used, but in the white organic EL device according to the present invention, a method of combining a plurality of light-emitting dopants is preferable.

複数の発光色を得るための有機EL素子の層構成としては、複数の発光ドーパントを、一つの発光層中に複数存在させる方法、複数の発光層を有し、各発光層中に発光波長の異なるドーパントをそれぞれ存在させ、非発光性の中間層を各発光層間に適宜配する方法、異なる波長に発光する微小画素をマトリックス状に形成する方法等が挙げられる。   As a layer structure of the organic EL element for obtaining a plurality of emission colors, a method of having a plurality of emission dopants in one emission layer, a plurality of emission layers, and an emission wavelength of each emission layer. Examples thereof include a method in which different dopants are present and a non-light emitting intermediate layer is appropriately disposed between the respective light emitting layers, and a method in which minute pixels emitting light having different wavelengths are formed in a matrix.

本発明に係る白色有機EL素子においては、必要に応じ成膜時にメタルマスクやインクジェットプリンティング法等でパターニングを施してもよい。パターニングする場合は、電極のみをパターニングしてもいいし、電極と発光層をパターニングしてもいいし、素子全層をパターニングしてもいい。   In the white organic EL device according to the present invention, patterning may be performed by a metal mask, an ink jet printing method, or the like as needed during film formation. When patterning, only the electrode may be patterned, the electrode and the light emitting layer may be patterned, or the entire element layer may be patterned.

発光層に用いる発光材料としては特に制限はなく、例えば液晶表示素子におけるバックライトであれば、CF(カラーフィルター)特性に対応した波長範囲に適合するように、本発明に係る白金錯体、また公知の発光材料の中から任意のものを選択して組み合わせて白色化すればよい。   There is no restriction | limiting in particular as a luminescent material used for a light emitting layer, For example, if it is a backlight in a liquid crystal display element, the platinum complex which concerns on this invention so that it may correspond to the wavelength range corresponding to CF (color filter) characteristic, and well-known Any one of the light emitting materials may be selected and combined to be whitened.

このように、白色発光有機EL素子は、前記表示デバイス、ディスプレイに加えて、各種発光光源、照明装置として、家庭用照明、車内照明、また、露光光源のような1種のランプとして、液晶表示装置のバックライト等、表示装置にも有用に用いられる。   Thus, in addition to the display device and the display, the white light-emitting organic EL element is used as a liquid crystal display as a kind of lamp such as various light-emitting light sources and lighting devices, home lighting, interior lighting, and exposure light source. It is also useful for display devices such as device backlights.

その他、看板広告、信号機、光記憶媒体等の光源、電子写真複写機の光源、光通信処理機の光源、光センサーの光源等、更には表示装置を必要とする一般の家庭用電気器具等広い範囲の用途が挙げられる。   In addition, light sources such as billboard advertisements, traffic lights, optical storage media, light sources for electrophotographic copying machines, light sources for optical communication processors, light sources for optical sensors, etc., and general household appliances that require display devices A range of uses is mentioned.

以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれにより限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples, but the present invention is not limited thereto.

実施例1
〔試料1の作製〕
図3に記載の装置を用いて大気圧プラズマ法により、透明樹脂基材(きもと社製クリアハードコート層(CHC)付ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(PETの厚さ125μm、CHCの厚さ6μm))上に、以下の薄膜形成条件で第一のセラミック層(100nm)、第二のセラミック層(50nm)と順次薄膜形成を行い、試料1を得た。
Example 1
[Preparation of Sample 1]
A transparent resin substrate (polyethylene terephthalate (PET) film with a clear hard coat layer (CHC) manufactured by Kimoto Co., Ltd., PET thickness 125 μm, CHC thickness 6 μm) by the atmospheric pressure plasma method using the apparatus shown in FIG. ), A first ceramic layer (100 nm) and a second ceramic layer (50 nm) were sequentially formed under the following thin film formation conditions to obtain Sample 1.

(第一のセラミック層の形成)
〈第一のセラミック層混合ガス組成物〉
放電ガス:窒素ガス 94.9体積%
薄膜形成ガス:テトラエトキシシラン 0.5体積%
添加ガス:酸素ガス 5.0体積%
〈第一セラミック層の成膜条件〉
第1電極側 電源種類 応用電機製 80kHz
周波数 80kHz
出力密度 8W/cm2
電極温度 120℃
第2電極側 電源種類 パール工業製 13.56MHz CF−5000−13M
周波数 13.56MHz
出力密度 10W/cm2
電極温度 90℃
(第二のセラミック層の形成)
〈第二のセラミック層混合ガス組成物〉
放電ガス:窒素ガス 94.9体積%
薄膜形成ガス:テトラエトキシシラン 0.1体積%
添加ガス:酸素ガス 5.0体積%
〈第二セラミック層成膜条件〉
第1電極側 電源種類 ハイデン研究所 100kHz(連続モード) PHF−6k
周波数 100kHz
出力密度 10W/cm2
電極温度 120℃
第2電極側 電源種類 パール工業 13.56MHz CF−5000−13M
周波数 13.56MHz
出力密度 10W/cm2
電極温度 90℃
〔試料2〜5の作製〕
上記試料1の作製において、製膜時の薄膜形成ガス中の原料(テトラエトキシシラン)濃度、第1電極側電源(低周波電源、80kHz)及び第2電極側電源(高周波電源、13.56MHz)の各出力電源を、表一に記載の様に変更した以外は同様にして、試料2〜5を作製した。
(Formation of the first ceramic layer)
<First ceramic layer mixed gas composition>
Discharge gas: Nitrogen gas 94.9% by volume
Thin film forming gas: Tetraethoxysilane 0.5% by volume
Additive gas: Oxygen gas 5.0% by volume
<Filming conditions for the first ceramic layer>
1st electrode side Power supply type
Frequency 80kHz
Output density 8W / cm 2
Electrode temperature 120 ° C
Second electrode side Power supply type Pearl Industry 13.56MHz CF-5000-13M
Frequency 13.56MHz
Output density 10W / cm 2
Electrode temperature 90 ° C
(Formation of second ceramic layer)
<Second ceramic layer mixed gas composition>
Discharge gas: Nitrogen gas 94.9% by volume
Thin film forming gas: Tetraethoxysilane 0.1% by volume
Additive gas: Oxygen gas 5.0% by volume
<Second ceramic layer deposition conditions>
1st electrode side Power supply type HEIDEN Laboratory 100kHz (continuous mode) PHF-6k
Frequency 100kHz
Output density 10W / cm 2
Electrode temperature 120 ° C
2nd electrode side power supply type Pearl Industry 13.56MHz CF-5000-13M
Frequency 13.56MHz
Output density 10W / cm 2
Electrode temperature 90 ° C
[Preparation of Samples 2 to 5]
In the preparation of Sample 1, the concentration of the raw material (tetraethoxysilane) in the thin film forming gas during film formation, the first electrode side power source (low frequency power source, 80 kHz), and the second electrode side power source (high frequency power source, 13.56 MHz) Samples 2 to 5 were prepared in the same manner except that each output power source was changed as shown in Table 1.

〔試料6の作製〕
サムコ社製プラズマCVD装置Model PD−270STPを用いて、透明樹脂基材(きもと社製クリアハードコート層(CHC)付ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(PETの厚さ125μm、CHCの厚さ6μm))上に、以下の薄膜形成条件で第一のセラミック層(100nm)、第二のセラミック層(50nm)と順次薄膜形成を行い、試料6を得た。
[Preparation of Sample 6]
Transparent resin base material (polyethylene terephthalate (PET) film with clear hard coat layer (CHC) manufactured by Kimoto Co., Ltd., PET thickness 125 μm, CHC thickness 6 μm)) using a plasma CVD apparatus Model PD-270STP manufactured by Samco On top, a first ceramic layer (100 nm) and a second ceramic layer (50 nm) were sequentially formed under the following thin film formation conditions to obtain Sample 6.

(第一のセラミック層の形成)
酸素圧力:53.2Pa
反応ガス:テトラエトキシシラン(TEOS)5sccm(standard cubic centimeter per minute)濃度0.5%
電力:13.56MHzで100W
基材保持温度:120℃
この第一のセラミック層の組成は、SiO2で、密度は2.13であった。
(Formation of the first ceramic layer)
Oxygen pressure: 53.2Pa
Reaction gas: Tetraethoxysilane (TEOS) 5 sccm (standard cubic centimeter per minute) concentration 0.5%
Power: 100W at 13.56MHz
Substrate holding temperature: 120 ° C
The composition of the first ceramic layer was SiO 2 and the density was 2.13.

(第二のセラミック層の形成)
上記第一のセラミック層の製膜条件において、電力の印加を逆にし、基材保持側をアースとし、対向電極側に高周波電力を印加し、製膜を行った。第二のセラミック層の組成は、SiO1.480.96であり、密度は2.02であった。
(Formation of second ceramic layer)
In the film formation conditions of the first ceramic layer, the application of electric power was reversed, the substrate holding side was grounded, and high frequency power was applied to the counter electrode side to perform film formation. The composition of the second ceramic layer was SiO 1.48 C 0.96 and the density was 2.02.

上記各試料の形成条件を、表1に示す。なお、表1のガス圧の項に記載の「−」は、大気圧を表す。   Table 1 shows the formation conditions of each sample. In addition, “-” described in the section of gas pressure in Table 1 represents atmospheric pressure.

Figure 2008056967
Figure 2008056967

《各試料の特性値の測定》
〔膜密度の測定〕
X線反射率測定法により測定した。
<Measurement of characteristic values of each sample>
(Measurement of film density)
It measured by the X-ray reflectivity measuring method.

測定装置としては、マックサイエンス社製MXP21を用いて行い、X線源のターゲットには銅を用い、42kV、500mAで作動させた。インシデントモノクロメータには多層膜パラボラミラーを用いた。入射スリットは0.05mm×5mm、受光スリットは0.03mm×20mmを用い、2θ/θスキャン方式で0から5°をステップ幅0.005°、1ステップ10秒のFT法にて測定を行った。得られた反射率曲線に対し、マックサイエンス社製Reflectivity Analysis Program Ver.1を用いてカーブフィティングを行い、実測値とフッティングカーブの残差平方和が最小になるように各パラメータを求め、各パラメータから積層膜の厚さ及び密度を求めた。   As the measuring apparatus, MXP21 manufactured by Mac Science Co., Ltd. was used, copper was used as the target of the X-ray source, and it was operated at 42 kV and 500 mA. A multilayer parabolic mirror was used for the incident monochromator. The entrance slit is 0.05 mm x 5 mm, the light receiving slit is 0.03 mm x 20 mm, and the 2θ / θ scan method is used to measure from 0 to 5 ° by the FT method with a step width of 0.005 ° and a step of 10 seconds. It was. With respect to the obtained reflectance curve, Reflectivity Analysis Program Ver. Curve fitting was performed using No. 1, each parameter was determined so that the residual sum of squares of the actual measurement value and the footing curve was minimized, and the thickness and density of the laminated film were determined from each parameter.

〔炭素含有率の測定〕
作製した第一、第二、また第三のセラミック層の炭素含有量はXPSにて測定した(原子数濃度%)。炭素含有率は下記のXPS法によって算出される原子数濃度%であり、以下に定義される。
[Measurement of carbon content]
The carbon content of the produced first, second, and third ceramic layers was measured by XPS (atomic concentration%). The carbon content is an atomic number concentration% calculated by the following XPS method and is defined below.

原子数濃度%(atomic concentration(at%))=炭素原子の個数/全原子の個数×100
XPS表面分析装置は、本発明では、VGサイエンティフィックス社製ESCALAB−200Rを用いた。具体的には、X線アノードにはMgを用い、出力600W(加速電圧15kV、エミッション電流40mA)で測定した。エネルギー分解能は、清浄なAg3d5/2ピークの半値幅で規定したとき、1.5eV〜1.7eVとなるように設定した。
Atomic concentration (at%) = number of carbon atoms / number of all atoms × 100
In the present invention, the XPS surface analyzer used ESCALAB-200R manufactured by VG Scientific. Specifically, Mg was used for the X-ray anode, and measurement was performed at an output of 600 W (acceleration voltage: 15 kV, emission current: 40 mA). The energy resolution was set to be 1.5 eV to 1.7 eV when defined by the half width of a clean Ag3d5 / 2 peak.

測定としては、先ず、結合エネルギー0eV〜1100eVの範囲を、データ取り込み間隔1.0eVで測定し、いかなる元素が検出されるかを求めた。   As a measurement, first, the range of the binding energy of 0 eV to 1100 eV was measured at a data acquisition interval of 1.0 eV to determine what elements were detected.

次に、検出された、エッチングイオン種を除く全ての元素について、データの取り込み間隔を0.2eVとして、その最大強度を与える光電子ピークについてナロースキャンをおこない、各元素のスペクトルを測定した。   Next, with respect to all the detected elements except the etching ion species, the data acquisition interval was set to 0.2 eV, and the photoelectron peak giving the maximum intensity was subjected to narrow scan, and the spectrum of each element was measured.

得られたスペクトルは、測定装置、あるいは、コンピュータの違いによる含有率算出結果の違いを生じせしめなくするために、VAMAS−SCA−JAPAN製のCOMMON DATA PROCESSING SYSTEM (Ver.2.3以降が好ましい)上に転送した後、同ソフトで処理をおこない、各分析ターゲットの元素(炭素、酸素、ケイ素、チタン等)の含有率の値を原子数濃度(atomic concentration:at%)として求めた。   The obtained spectrum is COMMON DATA PROCESSING SYSTEM manufactured by VAMAS-SCA-JAPAN (preferably Ver. 2.3 or later) so as not to cause a difference in the content calculation result due to a difference in measuring apparatus or computer. After being transferred to the top, the processing was performed with the same software, and the content value of each analysis target element (carbon, oxygen, silicon, titanium, etc.) was determined as the atomic concentration (at%).

定量処理をおこなう前に、各元素についてCount Scaleのキャリブレーションをおこない、5ポイントのスムージング処理をおこなった。定量処理では、バックグラウンドを除去したピークエリア強度(cps*eV)を用いた。バックグラウンド処理には、Shirleyによる方法を用いた。   Before performing the quantitative process, a calibration of the Scale Scale was performed for each element, and a 5-point smoothing process was performed. In the quantitative process, the peak area intensity (cps * eV) from which the background was removed was used. For the background treatment, the method by Shirley was used.

〔弾性率の測定〕
MTSシステム社製のナノインデンター(Nano Indenter TMXP/DCM)を用い、ダイアモンドチップから構成される三角錐(バーコビッチ型)により測定した。
(Measurement of elastic modulus)
Using a nano indenter (Nano Indenter TMXP / DCM) manufactured by MTS System, measurement was performed with a triangular pyramid (Berkovic type) composed of a diamond chip.

〔圧縮応力の測定〕
厚さ100μm、巾10mm、長さ50mmの石英硝子上に、各セラミック層を、1μm厚みで製膜し、NEC三栄社製薄膜物性評価装置MH4000にて圧縮応力(残留応力、MPa)を測定した。
(Measurement of compressive stress)
Each ceramic layer was formed to a thickness of 1 μm on a quartz glass having a thickness of 100 μm, a width of 10 mm, and a length of 50 mm, and the compressive stress (residual stress, MPa) was measured with a thin film property evaluation apparatus MH4000 manufactured by NEC Saneisha. .

以上により得られた各特性値を、表2に示す。   Table 2 shows the characteristic values obtained as described above.

Figure 2008056967
Figure 2008056967

《ガスバリア性樹脂基材の評価》
〔評価1:ガスバリア性の評価〕
上記作製した各ガスバリア性樹脂基材について、下記の方法に従って、水蒸気透過率を測定し、これをガスバリア性の尺度とした。
<< Evaluation of gas barrier resin base material >>
[Evaluation 1: Evaluation of gas barrier properties]
About each produced said gas-barrier resin base material, according to the following method, the water-vapor-permeation rate was measured and this was made into the scale of gas-barrier property.

(水蒸気透過率の測定)
水蒸気透過率は、JIS K 7129Bで規定の方法(40℃、90%RH)に準拠して、MOCON社製 水蒸気透過率測定装置 PERMATRAN−W 3/33 MGモジュールにより測定を行った。
(Measurement of water vapor transmission rate)
The water vapor transmission rate was measured with a water vapor transmission rate measuring device PERMATRAN-W 3/33 MG module manufactured by MOCON in accordance with a method (40 ° C., 90% RH) defined in JIS K 7129B.

〔評価2:密着性の評価(強制剥離試験)〕
上記作製した各ガスバリア樹脂基材を、20mm幅の短冊状に切り出し、図13のように2枚を、エポキシ系接着剤(スリーボンド3124C)を用いUV及び熱で硬化して、接着させた(接着面積20×20mm)。これを接着直後、また、60℃90%RH500hr保管後において、それぞれフィルムを一定負荷で両方向に引っ張った。これによりセラミック膜の剥離面積が5%未満であった場合を○、セラミック膜が5%以上の面積で剥離した場合を×と判定した。
[Evaluation 2: Evaluation of adhesion (forced peel test)]
Each gas barrier resin base material produced above was cut into a 20 mm wide strip, and two pieces were cured by UV and heat using an epoxy adhesive (Three Bond 3124C) as shown in FIG. Area 20 × 20 mm). Immediately after bonding, and after storage at 60 ° C. and 90% RH for 500 hours, the film was pulled in both directions with a constant load. As a result, the case where the peeled area of the ceramic film was less than 5% was judged as ◯, and the case where the ceramic film was peeled off at an area of 5% or more was judged as x.

〔評価3:折り曲げ耐性の評価〕
25℃、55%RHの環境下で、各ガスバリア樹脂基材を、100mmφのステンレス製の円柱に、セラミック層形成面を内側になるようにして巻き付け、次いで、広げた。この操作を20回繰り返した後、各ガスバリア樹脂基材のガスバリア層面の顕微鏡観察と、下式に従って水蒸気透過率の劣化率を測定し、下記の基準に従って折り曲げ耐性を評価した。
[Evaluation 3: Evaluation of bending resistance]
Under an environment of 25 ° C. and 55% RH, each gas barrier resin base material was wound around a 100 mmφ stainless steel cylinder with the ceramic layer forming surface facing inside, and then spread. After repeating this operation 20 times, the gas barrier layer surface of each gas barrier resin substrate was observed with a microscope and the water vapor transmission rate was measured according to the following formula, and the bending resistance was evaluated according to the following criteria.

水蒸気透過率の劣化率(%)=100−巻き付け操作後の水蒸気透過率/巻き付け前の水蒸気透過率×100
○:セラミック層でのクラックの発生がなく、また巻き付け操作前後での水蒸気透過率の劣化率が5%未満である
△:セラミック層で極微小のクラックの発生が認められ、また巻き付け操作前後での水蒸気透過率の劣化率が5%以上、10%未満である
×:セラミック層で明らかなクラックの発生が認められ、また巻き付け操作前後での水蒸気透過率の劣化率が10%以上である
以上により得られた各評価結果を、表3に示す。
Deterioration rate of water vapor transmission rate (%) = 100−water vapor transmission rate after winding operation / water vapor transmission rate before winding × 100
○: No cracks are generated in the ceramic layer, and the deterioration rate of the water vapor transmission rate is less than 5% before and after the winding operation. Δ: The generation of extremely small cracks is observed in the ceramic layer, and before and after the winding operation. Deterioration rate of water vapor transmission rate of 5% or more and less than 10% x: Clear cracks are observed in the ceramic layer, and the deterioration rate of water vapor transmission rate before and after the winding operation is 10% or more Table 3 shows the evaluation results obtained by the above.

Figure 2008056967
Figure 2008056967

表3に記載の結果より明らかなように、本発明で規定する膜特性からなるセラミック層を有する本発明のガスバリア性樹脂基材は、比較例に対し、優れたガスバリア性(水蒸気遮断性)を備えると共に、膜形成直後及び高温高湿条件で保管を行ったの後においても良好な密着性を有し、かつ形成したガスバリア層の折り曲げ耐性に優れていることが分かる。   As is apparent from the results shown in Table 3, the gas barrier resin base material of the present invention having a ceramic layer having the film characteristics defined in the present invention has an excellent gas barrier property (water vapor barrier property) relative to the comparative example. In addition, it can be seen that the film has good adhesion even immediately after film formation and after storage under high temperature and high humidity conditions, and the formed gas barrier layer is excellent in bending resistance.

実施例2
〔試料7の作製〕
樹脂基材(帝人デュポンフィルム社製ポリエステルナフタレート、厚さ125μm)の両面に、下記条件で平滑化層を形成した後、上記試料1の作製条件で、樹脂基材両面に第一セラミック層(100nm)、第二セラミック層(50nm)を、それぞれ順次薄膜形成を行い、試料7を得た。
Example 2
[Preparation of Sample 7]
After forming a smoothing layer on both surfaces of a resin base material (polyester naphthalate manufactured by Teijin DuPont Films, Inc., thickness 125 μm) under the following conditions, the first ceramic layer ( 100 nm) and the second ceramic layer (50 nm) were sequentially formed into thin films to obtain Sample 7.

(平滑化層の形成)
上記樹脂基材の片面上に、下記平滑化層組成物を、乾燥膜厚が6.5μmとなるように塗布し、80℃にて5分間乾燥した。次に80W/cm高圧水銀灯を12cmの距離から4秒間照射して硬化させた。さらにもう片面上に同様な手順で平滑化層を設け、両面に平滑化層を有する樹脂基材を作製した。
(Formation of smoothing layer)
The following smoothing layer composition was applied on one side of the resin base material so that the dry film thickness was 6.5 μm, and dried at 80 ° C. for 5 minutes. Next, an 80 W / cm high pressure mercury lamp was irradiated for 4 seconds from a distance of 12 cm to be cured. Furthermore, the smoothing layer was provided in the same procedure on the other side, and the resin base material which has a smoothing layer on both surfaces was produced.

〈平滑化層組成物〉
ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート単量体 60質量部
ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート2量体 20質量部
ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート3量体以上の成分 20質量部
ジエトキシベンゾフェノン(UV光開始剤) 2質量部
メチルエチルケトン 50質量部
酢酸エチル 50質量部
イソプロピルアルコール 50質量部
上記組成物を撹拌しながら溶解した。
<Smoothing layer composition>
Dipentaerythritol hexaacrylate monomer 60 parts by mass Dipentaerythritol hexaacrylate dimer 20 parts by mass Dipentaerythritol hexaacrylate trimer or higher component 20 parts by mass Diethoxybenzophenone (UV photoinitiator) 2 parts by mass Methyl ethyl ketone 50 Part by mass Ethyl acetate 50 parts by mass Isopropyl alcohol 50 parts by mass The above composition was dissolved with stirring.

〔試料8〜12の作製〕
上記試料7の作製において、それぞれセラミック層の作製条件を試料2〜6と同様に変更した以外は同様にして、試料8〜12を作製した。
[Production of Samples 8 to 12]
Samples 8 to 12 were produced in the same manner as in the production of Sample 7 except that the production conditions of the ceramic layers were changed in the same manner as in Samples 2 to 6, respectively.

《各試料の特性の評価》
試料7〜12のガスバリア性樹脂基材をそれぞれ有機EL用ディスプレイ基板として用い、その上に陽極電極を構成する透明電極、正孔輸送性を有する正孔輸送層、発光層、正孔阻止層、電子輸送層、電子注入層、および陰極となる背面電極を積層した。
<< Evaluation of characteristics of each sample >>
The gas barrier resin base materials of Samples 7 to 12 were each used as an organic EL display substrate, on which a transparent electrode constituting an anode electrode, a hole transport layer having a hole transport property, a light emitting layer, a hole blocking layer, An electron transport layer, an electron injection layer, and a back electrode serving as a cathode were laminated.

透明電極:ITO 150nm
正孔輸送層:m−MTDATXA 40nm
発光層:
発光層A:CDBP、Ir−15(3%) 25nm
中間層1:L−98 3nm
発光層B:CDBP、Ir−16(8%) 10nm
正孔阻止層:L−98 10nm
電子輸送層:Alq3 35nm
陰極バッファー層:フッ化リチウム 0.5nm
陰極:アルミニウム 110nm
Transparent electrode: ITO 150nm
Hole transport layer: m-MTDATXA 40 nm
Light emitting layer:
Light emitting layer A: CDBP, Ir-15 (3%) 25 nm
Intermediate layer 1: L-98 3 nm
Light emitting layer B: CDBP, Ir-16 (8%) 10 nm
Hole blocking layer: L-98 10 nm
Electron transport layer: Alq 3 35 nm
Cathode buffer layer: lithium fluoride 0.5 nm
Cathode: Aluminum 110nm

Figure 2008056967
Figure 2008056967

さらにこれら各層上に、UV(熱)硬化型エポキシ系封止接着材料(スリーボンド3124C)を介して、それぞれ基板として用いたものと同じガスバリア性樹脂基材を重ね、密着、接着・封止した有機EL素子(OLED)7〜12を作製し、それぞれ60℃、90%RH、500時間保存した後の50倍の拡大写真を撮影した。その結果、本発明のガスバリア性樹脂基材を用いて作製した有機EL素子は、エッジ部分の非発光領域の発生は認められなかったが、比較例のガスバリア性樹脂基材を用いて作製した有機EL素子は、エッジの一部分に非発光領域の存在が観察された。これは、比較例は接着性が悪いため、ガスバリア性樹脂基材同士が貼り合わせられている部分の膜剥離による部分的なバリア性劣化により劣化が起こっているものと推察される。以上のように、本発明のガスバリア性樹脂基材は、比較例に対し、水蒸気遮断効果、酸素遮断効果に優れた性能が維持されていることを確認することができた。   Furthermore, the same gas barrier resin base material as that used as the substrate is stacked on each of these layers via a UV (thermal) curable epoxy-based sealing adhesive material (ThreeBond 3124C), and the organic layers are adhered, adhered, and sealed. EL elements (OLED) 7 to 12 were prepared, and 50 times magnified photographs were taken after storage at 60 ° C., 90% RH, and 500 hours, respectively. As a result, in the organic EL device produced using the gas barrier resin substrate of the present invention, the generation of the non-light emitting region at the edge portion was not recognized, but the organic EL device produced using the gas barrier resin substrate of the comparative example. In the EL element, the presence of a non-light emitting region was observed at a part of the edge. This is presumably because the comparative example has poor adhesiveness, so that deterioration is caused by partial barrier property deterioration due to film peeling at the part where the gas barrier resin base materials are bonded together. As described above, it was confirmed that the gas barrier resin substrate of the present invention maintained the performance excellent in the water vapor blocking effect and the oxygen blocking effect with respect to the comparative example.

本発明のガスバリア性樹脂基材の層構成例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the layer structural example of the gas barrier resin base material of this invention. ジェット方式の大気圧プラズマ放電処理装置の一例を示した概略図である。It is the schematic which showed an example of the jet-type atmospheric pressure plasma discharge processing apparatus. 対向電極間で基材を処理する方式の大気圧プラズマ放電処理装置の一例を示す概略図である。It is the schematic which shows an example of the atmospheric pressure plasma discharge processing apparatus of the system which processes a base material between counter electrodes. ロール回転電極の導電性の金属質母材とその上に被覆されている誘電体の構造の一例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows an example of the structure of the electroconductive metal base material of a roll rotating electrode, and the dielectric material coat | covered on it. 角筒型電極の導電性の金属質母材とその上に被覆されている誘電体の構造の一例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows an example of the structure of the electroconductive metal preform | base_material of a rectangular tube type electrode, and the dielectric material coat | covered on it. 本発明のガスバリア性樹脂基材を用いて封止した有機ELデバイスの一例を示す断面構成図である。It is a section lineblock diagram showing an example of an organic EL device sealed using a gas barrier resin substrate of the present invention. 本発明のガスバリア性樹脂基材を用いて封止した別の有機ELデバイスの一例を示す。An example of another organic EL device sealed with the gas barrier resin substrate of the present invention is shown. ガラス製の封止缶を使用し有機EL素子の封止を行った有機ELデバイスの例を示す図である。It is a figure which shows the example of the organic EL device which sealed the organic EL element using the glass sealing can. 有機EL素子から構成される表示装置の一例を示した模式図である。It is the schematic diagram which showed an example of the display apparatus comprised from an organic EL element. 表示部Aの模式図を示す。The schematic diagram of the display part A is shown. 画素の模式図を示す。A schematic diagram of a pixel is shown. パッシブマトリックス方式による表示装置の模式図を示す。The schematic diagram of the display apparatus by a passive matrix system is shown. 強制剥離試験の実施の態様を示す図である。It is a figure which shows the embodiment of a forced peeling test.

符号の説明Explanation of symbols

1 樹脂基材
2 ポリマー膜
3 第一のセラミック層
4 第二のセラミック層
5 第三のセラミック層
B ガスバリア性樹脂基材
C 接着剤
10 プラズマ放電処理装置
11 第1電極
12 第2電極
21 第1電源
30 プラズマ放電処理装置
32 放電空間
35 ロール回転電極
35a ロール電極
35A 金属質母材
35B 誘電体
36 角筒型固定電極群
40 電界印加手段
41 第1電源
42 第2電源
50 ガス供給手段
51 ガス発生装置
52 給気口
53 排気口
60 電極温度調節手段
G 薄膜形成ガス
G° プラズマ状態のガス
G′ 処理排ガス
101 陽極付きガスバリア性樹脂基材
102 有機EL層
103 陰極
104 ガラス製封止缶
105 酸化バリウム
107 接着剤
111 ディスプレイ
113 画素
115 走査線
116 データ線
117 電源ライン
120 有機EL素子
121 スイッチングトランジスタ
122 駆動トランジスタ
123 コンデンサ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Resin base material 2 Polymer film 3 1st ceramic layer 4 2nd ceramic layer 5 3rd ceramic layer B Gas barrier resin base material C Adhesive 10 Plasma discharge processing apparatus 11 1st electrode 12 2nd electrode 21 1st Power source 30 Plasma discharge treatment device 32 Discharge space 35 Roll rotating electrode 35a Roll electrode 35A Metal base material 35B Dielectric 36 Square tube type fixed electrode group 40 Electric field applying means 41 First power supply 42 Second power supply 50 Gas supplying means 51 Gas generation Device 52 Air supply port 53 Air exhaust port 60 Electrode temperature adjusting means G Thin film forming gas G ° Gas in plasma G ′ Treatment exhaust gas 101 Gas barrier resin substrate with anode 102 Organic EL layer 103 Cathode 104 Glass sealing can 105 Barium oxide 107 Adhesive 111 Display 113 Pixel 115 Scan Line 116 Data Line 117 Power line 120 Organic EL element 121 Switching transistor 122 Drive transistor 123 Capacitor

Claims (11)

透明樹脂基材の少なくとも1面に、少なくとも2層の酸化珪素を含有するセラミック層を積層したガスバリア層を有するガスバリア性樹脂基材において、該セラミック層の少なくとも1層が、弾性率が5GPa以上、20GPa以下の酸化珪素を含有する第一のセラミック層であり、かつ該ガスバリア層の圧縮応力が0MPa以上、20MPa以下であることを特徴とするガスバリア性樹脂基材。 In a gas barrier resin substrate having a gas barrier layer in which a ceramic layer containing at least two layers of silicon oxide is laminated on at least one surface of a transparent resin substrate, at least one of the ceramic layers has an elastic modulus of 5 GPa or more, A gas barrier resin base material, wherein the gas barrier resin base material is a first ceramic layer containing silicon oxide of 20 GPa or less, and the compression stress of the gas barrier layer is 0 MPa or more and 20 MPa or less. 前記第一のセラミック層と、該第一のセラミック層上に酸化珪素を含有する第二のセラミック層が形成された積層構造を有し、該第一のセラミック層の弾性率E1に対する該第二のセラミック層の弾性率E2の比(E2/E1)が、1.0以上、10.0以下であることを特徴とする請求項1に記載のガスバリア性樹脂基材。 The first ceramic layer has a laminated structure in which a second ceramic layer containing silicon oxide is formed on the first ceramic layer, and the second ceramic layer has an elastic modulus E1 with respect to the elastic modulus E1. 2. The gas barrier resin substrate according to claim 1, wherein a ratio (E2 / E1) of an elastic modulus E2 of the ceramic layer is 1.0 or more and 10.0 or less. 前記第一のセラミック層の炭素含有率が、原子数濃度で0.2%以上、4.9%以下であることを特徴とする請求項1または2に記載のガスバリア性樹脂基材。 The gas barrier resin substrate according to claim 1 or 2, wherein the carbon content of the first ceramic layer is 0.2% or more and 4.9% or less in terms of atomic number concentration. 前記第一のセラミック層の膜密度が、1.80以上、2.15以下であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のガスバリア性樹脂基材。 4. The gas barrier resin substrate according to claim 1, wherein the film density of the first ceramic layer is 1.80 or more and 2.15 or less. 前記第一のセラミック層が、異なる周波数の電界を2つ以上印加する大気圧プラズマ法によって形成されることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のガスバリア性樹脂基材。 The gas barrier resin base material according to any one of claims 1 to 4, wherein the first ceramic layer is formed by an atmospheric pressure plasma method in which two or more electric fields having different frequencies are applied. 前記第二のセラミック層の炭素含有率が、原子数濃度で0.1%以下であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載のガスバリア性樹脂基材。 6. The gas barrier resin substrate according to claim 1, wherein the carbon content of the second ceramic layer is 0.1% or less in terms of atomic number concentration. 前記第二のセラミック層の膜密度が、2.15以上、2.50以下であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載のガスバリア性樹脂基材。 7. The gas barrier resin substrate according to claim 1, wherein a film density of the second ceramic layer is 2.15 or more and 2.50 or less. 前記第二のセラミック層が、異なる周波数の電界を2つ以上印加する大気圧プラズマ法によって形成されることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載のガスバリア性樹脂基材。 The gas barrier resin substrate according to any one of claims 1 to 7, wherein the second ceramic layer is formed by an atmospheric pressure plasma method in which two or more electric fields having different frequencies are applied. 水蒸気透過率が、1×10-7g/m2/day以上、0.01g/m2/day未満であることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載のガスバリア性樹脂基材。 The gas barrier resin according to any one of claims 1 to 8, wherein the water vapor permeability is 1 x 10 -7 g / m 2 / day or more and less than 0.01 g / m 2 / day. Base material. 請求項1〜9のいずれか1項に記載のガスバリア性樹脂基材上に、少なくとも電極及び有機化合物層を形成し、かつ、該電極と該有機化合物層を覆う様に封止部材を配置し、該封止部材と前記ガスバリア性樹脂基材とを貼合わせて、封止したことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンスデバイス。 An electrode and an organic compound layer are formed at least on the gas barrier resin substrate according to any one of claims 1 to 9, and a sealing member is disposed so as to cover the electrode and the organic compound layer. The organic electroluminescence device, wherein the sealing member and the gas barrier resin base material are bonded and sealed. 前記封止部材が、請求項1〜9のいずれか1項に記載のガスバリア性樹脂基材であることを特徴とする請求項10に記載の有機エレクトロルミネッセンスデバイス。 The organic electroluminescent device according to claim 10, wherein the sealing member is the gas barrier resin base material according to claim 1.
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