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JP5857797B2 - Gas barrier film - Google Patents

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JP5857797B2 JP2012042967A JP2012042967A JP5857797B2 JP 5857797 B2 JP5857797 B2 JP 5857797B2 JP 2012042967 A JP2012042967 A JP 2012042967A JP 2012042967 A JP2012042967 A JP 2012042967A JP 5857797 B2 JP5857797 B2 JP 5857797B2
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Description

本発明は、高いガスバリア性および透明性に優れ、さらに基材の曲げや変形に対してもガスバリア性が悪化しない耐屈曲性に優れた透明ガスバリア性フィルムに関する。   The present invention relates to a transparent gas barrier film that is excellent in high gas barrier properties and transparency, and has excellent flex resistance that does not deteriorate the gas barrier properties even when the substrate is bent or deformed.

高分子フィルム基材の表面に、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化マグネシウム等の無機物(無機酸化物を含む)を使用し、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等の物理気相成長法(PVD法)、あるいは、プラズマ化学気相成長法、熱化学気相成長法、光化学気相成長法等の化学気相成長法(CVD法)等を利用して、その無機物の蒸着膜を形成してなる透明ガスバリア性フィルムは、水蒸気や酸素などの各種ガスの遮断を必要とする食品や医薬品などの包装材および薄型テレビ、太陽電池などの電子デバイス部材として用いられている。   Physical vapor deposition methods such as vacuum deposition, sputtering, and ion plating using inorganic materials (including inorganic oxides) such as aluminum oxide, silicon oxide, and magnesium oxide on the surface of the polymer film substrate ( PVD method) or chemical vapor deposition method (CVD method) such as plasma chemical vapor deposition method, thermal chemical vapor deposition method, photochemical vapor deposition method, etc. The transparent gas barrier film thus formed is used as a packaging material for foods, pharmaceuticals, and the like that require blocking of various gases such as water vapor and oxygen, and as an electronic device member such as a flat-screen TV and a solar battery.

ガスバリア性向上技術としては、例えば、有機珪素化合物の蒸気と酸素を含有するガスを用いてプラズマCVD法により基材上に、珪素酸化物を主体とし、炭素、水素、珪素及び酸素を少なくとも1種類含有した化合物とすることによって、透明性を維持しつつガスバリア性を向上させる方法が用いられている(特許文献1)。また、プラズマCVD法以外のガスバリア性向上技術としては、シランガス、アンモニアガス、水素ガスを高温加熱したタングステンワイヤに接触分解させ、フィルム表面に窒化シリコン膜を形成する触媒CVD法が用いられている(特許文献2)。   As a gas barrier property improving technique, for example, at least one kind of carbon, hydrogen, silicon, and oxygen is mainly formed on a base material by a plasma CVD method using a gas containing an organic silicon compound vapor and oxygen. A method of improving gas barrier properties while maintaining transparency by using a compound that has been contained is used (Patent Document 1). Further, as a gas barrier property improving technique other than the plasma CVD method, a catalytic CVD method is used in which a silicon nitride film is formed on the surface of a film by catalytically decomposing silane gas, ammonia gas, and hydrogen gas to a tungsten wire heated at a high temperature ( Patent Document 2).

特開平8-142252号公報(特許請求の範囲)JP-A-8-142252 (Claims) 特開2006-57121号公報(特許請求の範囲)JP 2006-57121 A (Claims)

しかしながら、プラズマCVD法によりケイ素酸化物を主成分としたガスバリア性の層を形成する方法では、形成されたガスバリア性の層が非常に緻密かつ高硬度な層であるため、温度60℃以上の高温環境や屈曲に対する基材の変形に追従できず、ケイ素酸化物層にクラックが発生し、ガスバリア性が低下するという課題があった。さらに、プラズマCVD法により形成されるケイ素酸化物層は、波長400nm付近における光吸収が起因して色調が黄色いため、フィルムが黄色に着色するという問題があった。   However, in the method of forming a gas barrier layer mainly composed of silicon oxide by the plasma CVD method, the formed gas barrier layer is a very dense and high hardness layer. There was a problem that it was impossible to follow the deformation of the substrate with respect to the environment and bending, cracks were generated in the silicon oxide layer, and gas barrier properties were lowered. Furthermore, the silicon oxide layer formed by the plasma CVD method has a problem that the film is colored yellow because the color tone is yellow due to light absorption in the vicinity of a wavelength of 400 nm.

一方、触媒CVD法により窒化シリコン膜を形成する方法は、タングステン、白金線など触媒体を1000℃以上に加熱するプロセスであるため、触媒体の輻射熱による基材へのダメージが大きく、高分子フィルム基材が熱負けによる反りを発生し、後工程の加工で作業性が悪くなるなどの問題があった。さらに、光学特性においても窒化シリコン膜の屈折率は波長550nmにおいて1.9以上と高いため光学反射率の増加に伴う平均光線透過率の低下や干渉縞などの問題があった。   On the other hand, the method of forming a silicon nitride film by the catalytic CVD method is a process in which the catalyst body such as tungsten or platinum wire is heated to 1000 ° C. or higher, so that the substrate is greatly damaged by the radiant heat of the catalyst body, and the polymer film There was a problem that the base material was warped due to heat loss, and workability was deteriorated in the post-processing. Further, in terms of optical characteristics, since the refractive index of the silicon nitride film is as high as 1.9 or more at a wavelength of 550 nm, there are problems such as a decrease in average light transmittance and interference fringes accompanying an increase in optical reflectance.

本発明は、かかる従来技術の背景に鑑み、高温環境や屈曲に対してもガスバリア性が悪化しない、高透明かつ高度なガスバリア性を有するガスバリア性フィルムを提供せんとするものである。   In view of the background of such prior art, the present invention is to provide a gas barrier film having a high transparency and a high gas barrier property that does not deteriorate the gas barrier property even in a high temperature environment and bending.

本発明は、かかる課題を解決するために、次のような手段を採用する。すなわち、
(1)透明基材の少なくとも片面に、以下の[A]層と[B]層を含む複合層が配された、ガスバリア性フィルムである。
[A]層:酸化亜鉛−二酸化ケイ素−酸化アルミニウムの共存相からなる層
[B]層:硫化亜鉛と二酸化ケイ素の共存相からなる層
(2)前記[A]層は、ICP発光分光分析法により測定される亜鉛(Zn)原子濃度が20.0〜40.0atom%、ケイ素(Si)原子濃度が5.0〜20.0atom%、アルミニウム(Al)原子濃度が0.5〜5.0atom%、酸素(O)原子濃度が35.0〜70.0atom%であること
(3)前記[B]層は、硫化亜鉛と二酸化ケイ素の合計に対する硫化亜鉛のモル分率が0.7〜0.9であること
(4)前記[A]層の屈折率が波長550nmにおいて、1.5〜1.8の範囲であり、かつ、前記[B]層の屈折率が波長550nmにおいて、2.0〜2.4の範囲であること
(5)前記複合層が、前記[A]層および/または前記[B]層に接するように以下の[C]層を有する層であること
[C]層:酸化ケイ素層
(6)前記[C]層の厚みが、前記[A]層、前記[B]層および前記[C]層の厚みの合計の5〜40%であること
(7)前記[C]層の厚みが、5〜300nmであること
(8)前記[C]層の屈折率が、波長550nmにおいて、1.43〜1.50の範囲であること
(9)前記透明基材が少なくとも前記複合層を有する側に樹脂層を有するものであること
(10)前記複合層が、透明基材と接しない側の表面に、インジウム錫酸化物(ITO)、酸化亜鉛(ZnO)、アルミニウム含有酸化亜鉛(Al/ZnO)のいずれかを含む透明導電層を形成したものであることを好ましい態様とする。
The present invention employs the following means in order to solve such problems. That is,
(1) A gas barrier film in which a composite layer including the following [A] layer and [B] layer is disposed on at least one surface of a transparent substrate.
[A] layer: a layer comprising a coexisting phase of zinc oxide-silicon dioxide-aluminum oxide [B] layer: a layer comprising a coexisting phase of zinc sulfide and silicon dioxide (2) The [A] layer is an ICP emission spectroscopic analysis method. The zinc (Zn) atom concentration measured by the above is 20.0 to 40.0 atom%, the silicon (Si) atom concentration is 5.0 to 20.0 atom%, and the aluminum (Al) atom concentration is 0.5 to 5.0 atom. %, And the oxygen (O) atom concentration is 35.0 to 70.0 atom%. (3) The [B] layer has a mole fraction of zinc sulfide of 0.7 to 0 with respect to the total of zinc sulfide and silicon dioxide. (4) The refractive index of the [A] layer is in the range of 1.5 to 1.8 at a wavelength of 550 nm, and the refractive index of the [B] layer is at a wavelength of 550 nm. It is in the range of 0 to 2.4 (5) The composite layer is the [A] layer and / or Or a layer having the following [C] layer in contact with the [B] layer [C] layer: silicon oxide layer (6) The thickness of the [C] layer is the [A] layer, 5 to 40% of the total thickness of the [B] layer and the [C] layer (7) The thickness of the [C] layer is 5 to 300 nm (8) Refraction of the [C] layer The rate is in the range of 1.43 to 1.50 at a wavelength of 550 nm. (9) The transparent substrate has a resin layer on at least the side having the composite layer. (10) The composite layer A transparent conductive layer containing any one of indium tin oxide (ITO), zinc oxide (ZnO), and aluminum-containing zinc oxide (Al / ZnO) is formed on the surface not in contact with the transparent substrate. Is a preferred embodiment.

本発明によれば、高温環境や屈曲に対しても、酸素ガス、水蒸気等に対する高いガスバリア性が悪化しない、透明性を有するガスバリア性フィルムを提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a transparent gas barrier film that does not deteriorate high gas barrier properties against oxygen gas, water vapor, and the like even in a high temperature environment and bending.

本発明のガスバリア性フィルムの一例を示した断面図である。It is sectional drawing which showed an example of the gas barrier film of this invention. 本発明のガスバリア性フィルムの構造を示した断面図の一例である。It is an example of sectional drawing which showed the structure of the gas barrier film of this invention. 本発明のガスバリア性フィルムの構造を示した断面図の一例である。It is an example of sectional drawing which showed the structure of the gas barrier film of this invention. 本発明のガスバリア性フィルムの構造を示した断面図の一例である。It is an example of sectional drawing which showed the structure of the gas barrier film of this invention. 本発明のガスバリア性フィルムの構造を示した断面図の一例である。It is an example of sectional drawing which showed the structure of the gas barrier film of this invention. 耐屈曲性試験の概略図である。It is the schematic of a bending resistance test. 本発明のガスバリア性フィルムを製造するための巻き取り式スパッタリング装置を模式的に示す概略図である。It is the schematic which shows typically the winding-type sputtering apparatus for manufacturing the gas barrier film of this invention.

本発明者らは、透明性および水蒸気遮断性が高く、かつ耐屈曲性の良好なガスバリア性フィルムを得ることを目的として鋭意検討を重ね、酸化亜鉛(以下ZnOと略記する場合もある)と二酸化ケイ素(以下SiOと略記する場合もある)と酸化アルミニウム(以下Alと略記する場合もある)が含まれる酸化亜鉛−二酸化ケイ素−酸化アルミニウム共存相からなる[A]層と、硫化亜鉛(以下ZnSと略記する場合もある)と二酸化ケイ素(以下SiOと略記する場合もある)とが含まれる硫化亜鉛−二酸化ケイ素共存相からなる[B]層とを積層した複合層をガスバリア層として用いたところ、前記課題を一挙に解決することを究明したものである。なお、本発明において耐屈曲性とは、単に屈曲時に破壊しにくいというだけではなく、屈曲後においても水蒸気遮断性が低下しないことをいうものとする。 The inventors of the present invention have made extensive studies for the purpose of obtaining a gas barrier film having high transparency and water vapor barrier properties and good bending resistance, and zinc oxide (hereinafter sometimes abbreviated as ZnO) and dioxide dioxide. [A] layer comprising a zinc oxide-silicon dioxide-aluminum oxide coexisting phase containing silicon (hereinafter sometimes abbreviated as SiO 2 ) and aluminum oxide (hereinafter also abbreviated as Al 2 O 3 ), and sulfide A gas barrier comprising a composite layer in which a zinc sulfide (hereinafter sometimes abbreviated as ZnS) and silicon dioxide (hereinafter also abbreviated as SiO 2 ) and a [B] layer composed of a zinc sulfide-silicon dioxide coexisting phase is laminated. When used as a layer, it has been found that the above problems can be solved at once. In the present invention, the bending resistance means not only that it is not easily broken at the time of bending, but also that the water barrier property does not decrease even after bending.

図1は、本発明のガスバリア性フィルムの一例を示す断面図である。本発明のガスバリア性フィルムは、図1に示すように、透明基材1の表面に、[A]層2として酸化亜鉛−二酸化ケイ素−酸化アルミニウムの共存相からなる層と[B]層3として硫化亜鉛と二酸化ケイ素の共存相からなる層を含む複合層を配置したものである。なお、図1では透明基材1の側に[A]層2を形成しているが、[B]層3を透明基材1の側に設けても構わない(図2)。
[ガスバリア性フィルム]
本発明のガスバリア性フィルムは、透明基材の少なくとも片面上に[A]層と[B]層を含む複合層がガスバリア層として配置されたガスバリア性フィルムである。また、本発明のガスバリア性フィルムは前記ガスバリア層が、前記[A]層および/または前記[B]層に接するように酸化ケイ素層([C]層)を有する複合層であることが好ましい。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of the gas barrier film of the present invention. As shown in FIG. 1, the gas barrier film of the present invention has a layer composed of a zinc oxide-silicon dioxide-aluminum oxide coexisting phase as [A] layer 2 and [B] layer 3 on the surface of transparent substrate 1. A composite layer including a layer composed of a coexisting phase of zinc sulfide and silicon dioxide is disposed. In FIG. 1, the [A] layer 2 is formed on the transparent substrate 1 side, but the [B] layer 3 may be provided on the transparent substrate 1 side (FIG. 2).
[Gas barrier film]
The gas barrier film of the present invention is a gas barrier film in which a composite layer including an [A] layer and a [B] layer is disposed as a gas barrier layer on at least one surface of a transparent substrate. The gas barrier film of the present invention is preferably a composite layer having a silicon oxide layer ([C] layer) so that the gas barrier layer is in contact with the [A] layer and / or the [B] layer.

各層の詳細は後述するが、[A]層および[B]層は、単独でも、比較的高い水蒸気遮断性と、比較的高い柔軟性とを有するガスバリア性の層であり、これらの層を併せ持つことで、これまでにない高い柔軟性を有するガスバリア性を達成したものである。さらに、両者を接するように配置したところ、[A]層または[B]層の単層構成では達成できない高い水蒸気遮断性と柔軟性を兼ね備えたガスバリアフィルムを得ることができた。かかる顕著な効果が得られる理由は、以下のように推定している。両者はいずれも共通の組成として、ケイ素酸化物を含有するため親和性が良く、これらを接して配置した積層構成とすることにより、強く結合して、高い柔軟性を保ちつつ酸素および水蒸気の遮断性を向上したものと考えている。このように、[A]層と[B]層は互いに接して配置された積層構成が好ましく、柔軟性が確保できる範囲であれば[A]層と[B]層とを繰り返し積層する多層積層構成としても構わない。また、さらにガスバリア性を向上させる観点から、[A]層および/または前記[B]層に接するように[C]層を積層することが好ましい。この理由については次のように推定している。すなわち、[C]層が先に述べた[A]層および[B]層と共通の組成としてケイ素酸化物を含有することに加えて、[C]層を構成するケイ素酸化物の粒子が微細であることから、[A]層および/または前記[B]層に接するように積層することにより、[A]層及び[B]層の表層に存在する欠陥部分を[C]層を構成するケイ素酸化物の粒子が穴埋めする効果が働くことによると考えられる。かかる理由から、[C]層を積層することにより、柔軟性を悪化させることなく、さらにガスバリア性を向上させることができたものと考えている。[C]層を[A]層および/または前記[B]層に接するように積層する態様としては、例えば、図3に示すように、透明基材1の表面に[A]層2と[B]層3とを積層した上に[C]層4を配置(この場合[C]層は[B]層と接している)することもできるし、図4に示すように、透明基材1の表面に[B]層3を積層した上に[C]層4を積層し、さらに[A]層2を配置(この場合[C]層は[A]層および[B]層と接している)することもできる。また、図5に示すように、[C]層は[B]層3および[A]層2のそれぞれの上に積層しても、これらをさらに繰り返しても構わない。   Although the details of each layer will be described later, the [A] layer and the [B] layer are gas barrier layers having a relatively high water vapor barrier property and a relatively high flexibility, and these layers are combined. As a result, a gas barrier property having an unprecedented high flexibility has been achieved. Furthermore, when they were arranged so as to contact each other, a gas barrier film having high water vapor barrier properties and flexibility that could not be achieved by a single layer configuration of the [A] layer or the [B] layer could be obtained. The reason why such a remarkable effect can be obtained is estimated as follows. Both have a common composition and good affinity due to the inclusion of silicon oxide. By adopting a laminated structure in which they are placed in contact with each other, they are strongly bonded and block oxygen and water vapor while maintaining high flexibility. I think that it improved the nature. As described above, the laminated structure in which the [A] layer and the [B] layer are arranged in contact with each other is preferable, and a multilayer laminate in which the [A] layer and the [B] layer are repeatedly laminated as long as flexibility is ensured. It does not matter as a configuration. Further, from the viewpoint of further improving gas barrier properties, it is preferable to laminate the [C] layer so as to be in contact with the [A] layer and / or the [B] layer. The reason for this is estimated as follows. That is, the [C] layer contains silicon oxide as a common composition with the [A] layer and [B] layer described above, and the silicon oxide particles constituting the [C] layer are fine. Therefore, by laminating the [A] layer and / or the [B] layer so as to be in contact with each other, a defect portion existing in the surface layer of the [A] layer and the [B] layer constitutes the [C] layer. This is thought to be due to the effect of the silicon oxide particles filling the holes. For this reason, it is considered that by laminating the [C] layer, the gas barrier property can be further improved without deteriorating the flexibility. As an aspect of laminating the [C] layer so as to be in contact with the [A] layer and / or the [B] layer, for example, as shown in FIG. [B] layer 3 and [C] layer 4 may be arranged on top of each other (in this case, [C] layer is in contact with [B] layer). As shown in FIG. [B] layer 3 is laminated on the surface of 1 and [C] layer 4 is laminated, and further [A] layer 2 is arranged (in this case, [C] layer is in contact with [A] layer and [B] layer). Can also). Further, as shown in FIG. 5, the [C] layer may be laminated on each of the [B] layer 3 and the [A] layer 2 or these may be further repeated.

なお、ガスバリア層は透明基材1の片側に配置しても良いし、片側のみではガスバリア層側と反対側の応力バランスが崩れガスバリア性フィルムに反りや変形が生じる場合などには、応力調整を目的として透明基材の両面に、ガスバリア層を設けても構わない。   The gas barrier layer may be disposed on one side of the transparent substrate 1, or the stress balance is adjusted when the stress balance on the opposite side of the gas barrier layer is lost on one side and the gas barrier film is warped or deformed. For the purpose, gas barrier layers may be provided on both sides of the transparent substrate.

また、本発明に用いる[A]層は、[B]層より波長550nmの屈折率(以降、単に屈折率と記した場合は、波長550nmの屈折率を示すものとする)が低い層であるため、[A]層と[B]層の膜厚を調整して積層することによって、光反射を低減して光透過率を向上させることが可能であり、透明性および水蒸気遮断性の高いガスバリア性フィルムを得ることができる。例えば、[A]層と[B]層から形成される複合層の構成の場合、複合層の最表層には、外気の屈折率に近い[A]層を用いる方が外光からの光反射が低減されるため、光透過性を向上することができるため好ましい。[A]層および[B]層、[C]層で複合層を構成する場合は、最表層には、[A]層より外気の屈折率に近い[C]層を外層に用いる方が光透過性の観点から好ましい。最表層より基材側に積層される層の積層順位は、特に限定されず、各層の膜厚を調整することで光透過性を向上することができる。   In addition, the [A] layer used in the present invention is a layer having a lower refractive index at a wavelength of 550 nm than the [B] layer (hereinafter simply referred to as a refractive index, it indicates a refractive index at a wavelength of 550 nm). Therefore, by adjusting and laminating the film thickness of the [A] layer and the [B] layer, it is possible to reduce the light reflection and improve the light transmittance, and the gas barrier having high transparency and water vapor blocking property. Can be obtained. For example, in the case of a composite layer configuration formed of an [A] layer and a [B] layer, the outermost layer of the composite layer uses the [A] layer close to the refractive index of the outside air to reflect light from outside light. Is preferable because the light transmission can be improved. When the composite layer is composed of the [A] layer, the [B] layer, and the [C] layer, it is more light for the outermost layer to use the [C] layer closer to the refractive index of the outside air than the [A] layer as the outer layer. It is preferable from the viewpoint of permeability. The stacking order of the layers stacked on the substrate side from the outermost layer is not particularly limited, and the light transmittance can be improved by adjusting the film thickness of each layer.

また、ガスバリア層を透明基材1の片側に配置してガスバリア性フィルムに反りや変形が生じる場合において、ガスバリア層が透明基材の反りや変形に追従できず、クラックが発生し、ガスバリア性が悪くなるような場合には、[A]層と[B]層を含む複合層の各層の間に樹脂層を積層してもよい。樹脂層を積層することにより、ガスバリア層の応力を緩和することができ、透明基材の反りや変形に対する柔軟性を向上することができる。   Further, when the gas barrier layer is disposed on one side of the transparent substrate 1 and the gas barrier film is warped or deformed, the gas barrier layer cannot follow the warping or deformation of the transparent substrate, cracks are generated, and the gas barrier property is increased. In such a case, a resin layer may be laminated between each layer of the composite layer including the [A] layer and the [B] layer. By laminating the resin layer, the stress of the gas barrier layer can be relaxed, and the flexibility of the transparent substrate against warping and deformation can be improved.

また、本発明品はガスバリア層の表面保護の観点から、最外層に樹脂層を形成してもよい。   In the product of the present invention, a resin layer may be formed on the outermost layer from the viewpoint of protecting the surface of the gas barrier layer.

また、本発明品は透明性および柔軟性が低下しない範囲でガスバリア層の最表層側に配置される[A]層または[B]層の上に、インジウム錫酸化物(ITO)、酸化亜鉛(ZnO)、アルミニウム含有酸化亜鉛(Al/ZnO)のいずれかを含む透明導電層を形成しても良い。
[透明基材]
本発明に使用する透明基材としては、有機高分子化合物からなるフィルムであれば特に限定されず、例えば、ポリエチレンあるいはポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレートあるいはポリエチレンナフタレート等のポリエステル、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリビニルアルコール、エチレン酢酸ビニル共重合体のケン化物、ポリアクリロニトリル、ポリアセタール等の各種ポリマーからなるフィルムなどを使用することができる。これらの中でも、ポリエチレンテレフタレートからなるフィルムであることが好ましい。透明基材を構成するポリマーは、ホモポリマー、コポリマーのいずれでもよいし、また、単独のポリマーであっても良いし複数のポリマーをブレンドして用いても良い。
In addition, the product of the present invention has indium tin oxide (ITO), zinc oxide (on the [A] layer or [B] layer disposed on the outermost layer side of the gas barrier layer as long as transparency and flexibility do not deteriorate. A transparent conductive layer containing either ZnO) or aluminum-containing zinc oxide (Al / ZnO) may be formed.
[Transparent substrate]
The transparent substrate used in the present invention is not particularly limited as long as it is a film made of an organic polymer compound. For example, polyolefin such as polyethylene or polypropylene, polyester such as polyethylene terephthalate or polyethylene naphthalate, polyamide, polycarbonate, polystyrene Films made of various polymers such as polyvinyl alcohol, saponified ethylene vinyl acetate copolymer, polyacrylonitrile, polyacetal, and the like can be used. Among these, a film made of polyethylene terephthalate is preferable. The polymer constituting the transparent substrate may be either a homopolymer or a copolymer, or may be a single polymer or a blend of a plurality of polymers.

また、透明基材として、単層フィルム、あるいは、2層以上の、例えば、共押し出し法で製膜したフィルムや、一軸方向あるいは二軸方向に延伸されたフィルム等を使用しても良い。ガスバリア層を形成する側の基材表面には、密着性を良くするために、コロナ処理、イオンボンバード処理、溶剤処理、粗面化処理、および、有機物または無機物あるいはそれらの混合物で構成されるアンカーコート層の形成処理、といった前処理が施されていても構わない。また、ガスバリア層を形成する側の反対面には、フィルムの巻き取り時の滑り性の向上および、ガスバリア層を形成した後にフィルムを巻き取る際にガスバリア層との摩擦を軽減することを目的として、有機物や無機物あるいはこれらの混合物のコーティング層が施されていても構わない。   Further, as the transparent substrate, a single layer film, a film having two or more layers, for example, a film formed by a coextrusion method, a film stretched in a uniaxial direction or a biaxial direction, or the like may be used. In order to improve adhesion, the base material surface on the side on which the gas barrier layer is formed has an anchor composed of corona treatment, ion bombardment treatment, solvent treatment, roughening treatment, and organic or inorganic matter or a mixture thereof. A pretreatment such as a coating layer forming treatment may be performed. Also, on the surface opposite to the side on which the gas barrier layer is formed, the purpose is to improve the slipping property when winding the film and to reduce the friction with the gas barrier layer when winding the film after forming the gas barrier layer. Further, a coating layer of an organic material, an inorganic material, or a mixture thereof may be provided.

本発明に使用する透明基材の厚さは特に限定されないが、柔軟性を確保する観点から500μm以下が好ましく、引張りや衝撃に対する強度を確保する観点から5μm以上が好ましい。さらに、フィルムの加工やハンドリングの容易性から下限は10μm以上が、上限は200μm以下がより好ましい。
[酸化亜鉛−二酸化ケイ素−酸化アルミニウムの共存相からなる層]
次に、酸化亜鉛−二酸化ケイ素−酸化アルミニウムの共存相からなる層(以降[A]層と略記する)について詳細を説明する。なお、「酸化亜鉛−二酸化ケイ素−酸化アルミニウムの共存相」を「ZnO−SiO−Al」と略記することもある。また、二酸化ケイ素(SiO)は、生成時の条件によって、左記組成式のケイ素と酸素の組成比率から若干ずれたもの(SiO〜SiO)が生成することがあるが、本明細書においては二酸化ケイ素あるいはSiOと表記することとする。かかる組成比の化学式からのずれに関しては、酸化亜鉛、酸化アルミニウムについても同様の扱いとし、それぞれ、本明細書においては、生成時の条件に依存する組成比のずれに関わらず、酸化亜鉛またはZnO、酸化アルミニウムまたはAlと表記することとする。
The thickness of the transparent substrate used in the present invention is not particularly limited, but is preferably 500 μm or less from the viewpoint of ensuring flexibility, and preferably 5 μm or more from the viewpoint of ensuring strength against tension or impact. Furthermore, the lower limit is more preferably 10 μm or more, and the upper limit is more preferably 200 μm or less because of the ease of film processing and handling.
[Layer consisting of a coexisting phase of zinc oxide-silicon dioxide-aluminum oxide]
Next, details of a layer composed of a zinc oxide-silicon dioxide-aluminum oxide coexisting phase (hereinafter abbreviated as [A] layer) will be described. The “coexisting phase of zinc oxide-silicon dioxide-aluminum oxide” may be abbreviated as “ZnO—SiO 2 —Al 2 O 3 ”. Also, silicon (SiO 2) dioxide, the generation time of the condition, those slightly deviated from the composition ratio of silicon and oxygen on the left formula (SiO~SiO 2) although it is possible to produce, in this specification It will be expressed as silicon dioxide or SiO 2 . Regarding the deviation of the composition ratio from the chemical formula, the same applies to zinc oxide and aluminum oxide. In this specification, zinc oxide or ZnO is used regardless of the deviation of the composition ratio depending on the conditions at the time of production. In this case, it is expressed as aluminum oxide or Al 2 O 3 .

発明者らの検討の結果、[A]層を使用すると、ガスバリア性が良好かつ外部応力によって生じる機械的な曲げに対する柔軟性に優れたガスバリア性フィルムを得ることが可能であることを見出した。   As a result of investigations by the inventors, it has been found that when the [A] layer is used, a gas barrier film having good gas barrier properties and excellent flexibility against mechanical bending caused by external stress can be obtained.

本発明に使用する[A]層の厚みは、[A]層のガスバリア性が発現する層の厚みとして10nm以上、500nm以下が好ましい。層の厚みが10nmより薄くなると、十分にガスバリア性が確保できない箇所が発生し、基材面内でガスバリア性がばらつくなどの問題が生じる場合がある。層の厚みが500nmより厚くなると、[A]層の層内に残留する応力が大きくなるため、高温高湿環境下で[A]層にクラックが発生し、ガスバリア性が低下する問題が生じる場合がある。柔軟性を確保する観点から下限は20nm以上、上限は300nm以下がより好ましい。[A]層の厚みは、通常は透過型電子顕微鏡(TEM)による断面観察により測定することが可能である。(なお、[A]層と[B]層または[C]層との層の境界領域において、組成が傾斜的に変化して明確な界面が、視認できない場合についての層の境界および層の厚みについての定義および、確認方法は後述する。)
本発明のガスバリア性フィルムにおいて[A]層を適用することによりガスバリア性が良好となる理由は、酸化亜鉛−二酸化ケイ素−酸化アルミニウム共存相においては酸化亜鉛に含まれる結晶質成分と二酸化ケイ素のガラス質成分とを共存させることによって、微結晶を生成しやすい酸化亜鉛の結晶成長が抑制され粒子径が小さくなるため層が緻密化し、酸素および水蒸気の透過が抑制されるためと推測している。
The thickness of the [A] layer used in the present invention is preferably 10 nm or more and 500 nm or less as the thickness of the layer that exhibits the gas barrier property of the [A] layer. When the thickness of the layer is less than 10 nm, there may be a portion where the gas barrier property cannot be sufficiently secured, and there may be a problem that the gas barrier property varies within the substrate surface. When the thickness of the layer is greater than 500 nm, the stress remaining in the layer of the [A] layer increases, so that a crack occurs in the [A] layer in a high-temperature and high-humidity environment, resulting in a problem that the gas barrier property decreases. There is. From the viewpoint of ensuring flexibility, the lower limit is more preferably 20 nm or more, and the upper limit is more preferably 300 nm or less. The thickness of the [A] layer can be usually measured by cross-sectional observation with a transmission electron microscope (TEM). (Note that in the boundary region between the [A] layer and the [B] layer or the [C] layer, the boundary of the layer and the thickness of the layer when the composition changes in a gradient and a clear interface cannot be visually recognized) The definition and confirmation method will be described later.)
The reason why the gas barrier property is improved by applying the [A] layer in the gas barrier film of the present invention is that, in the zinc oxide-silicon dioxide-aluminum oxide coexisting phase, the crystalline component contained in the zinc oxide and the glass of silicon dioxide It is presumed that the coexistence of the fine component suppresses the crystal growth of zinc oxide, which is likely to generate microcrystals, and the particle size is reduced, so that the layer is densified and the permeation of oxygen and water vapor is suppressed.

また、耐屈曲性が良好となる理由は、酸化アルミニウムを共存させることによって、酸化亜鉛と二酸化ケイ素を共存させる場合に比べて、より結晶成長を抑制することができるため、クラックの生成に起因するガスバリア性低下が抑制できたものと考えられる。   In addition, the reason why the bending resistance is good is that, by making aluminum oxide coexist, crystal growth can be suppressed more than in the case of coexisting zinc oxide and silicon dioxide, and therefore it is caused by generation of cracks. It is considered that the gas barrier property decrease was suppressed.

[A]層の組成は、後述するようにICP発光分光分析法により測定することができる。ICP発光分光分析法により測定されるZn原子濃度は20.0〜40.0atom%、Si原子濃度は5.0〜20.0atom%、Al原子濃度は0.5〜5.0atom%、O原子濃度は35.0〜70.0atom%であることが、好ましい。Zn原子濃度が40.0atom%より大きくなる、またはSi原子濃度が5.0atom%より小さくなると、酸化亜鉛の結晶成長を抑制する酸化物が不足するため、空隙部分や欠陥部分が増加し、十分なガスバリア性が得られない場合がある。Zn原子濃度が20.0atom%より小さくなる、またはSi原子濃度が20.0atom%より大きくなると、層内部の二酸化ケイ素のガラス質成分が増加して層の柔軟性が低下する場合がある。また、Al原子濃度が5.0atom%より大きくなると、酸化亜鉛と二酸化ケイ素の親和性が過剰に高くなるため膜硬度が上昇し、熱や外部からの応力に対してクラックが生じやすくなる場合がある。Al原子濃度が0.5atom%より小さくなると、酸化亜鉛と二酸化ケイ素の親和性が不十分となり、層を形成する粒子間の結合力が向上できないため、柔軟性が低下する場合がある。また、O原子濃度が70.0atom%より大きくなると、[A]層内の欠陥量が増加するため、所定のガスバリア性が得られない場合がある。O原子濃度が35.0atom%より小さくなると、亜鉛、ケイ素、アルミニウムの酸化状態が不十分となり、波長380〜780nmの可視光域における光吸収を生じるため、着色や光線透過率の低下が発生する場合がある。かかる観点から、Zn原子濃度が25.0〜35.0atom%、Si原子濃度が10.0〜15.0atom%、Al原子濃度が1.0〜3.0atom%、O原子濃度が50.0〜65.0atom%であることがより好ましい。   The composition of the [A] layer can be measured by ICP emission spectroscopy as described later. Zn atom concentration measured by ICP emission spectroscopy is 20.0-40.0 atom%, Si atom concentration is 5.0-20.0 atom%, Al atom concentration is 0.5-5.0 atom%, O atom The concentration is preferably 35.0 to 70.0 atom%. If the Zn atom concentration is higher than 40.0 atom% or the Si atom concentration is lower than 5.0 atom%, there will be insufficient oxide to suppress the crystal growth of zinc oxide. Gas barrier properties may not be obtained. When the Zn atom concentration is less than 20.0 atom%, or the Si atom concentration is more than 20.0 atom%, the glassy component of silicon dioxide inside the layer may increase and the flexibility of the layer may decrease. Further, when the Al atom concentration is higher than 5.0 atom%, the affinity between zinc oxide and silicon dioxide becomes excessively high, so that the film hardness increases, and cracks are likely to occur due to heat and external stress. is there. When the Al atom concentration is less than 0.5 atom%, the affinity between zinc oxide and silicon dioxide becomes insufficient, and the bonding force between the particles forming the layer cannot be improved, so that the flexibility may be lowered. Further, when the O atom concentration is higher than 70.0 atom%, the amount of defects in the [A] layer increases, so that a predetermined gas barrier property may not be obtained. When the O atom concentration is less than 35.0 atom%, the oxidation state of zinc, silicon, and aluminum becomes insufficient, and light absorption occurs in the visible light region with a wavelength of 380 to 780 nm, resulting in reduction in coloring and light transmittance. There is a case. From this point of view, the Zn atom concentration is 25.0-35.0 atom%, the Si atom concentration is 10.0-15.0 atom%, the Al atom concentration is 1.0-3.0 atom%, and the O atom concentration is 50.0. More preferably, it is ˜65.0 atom%.

[A]層に含まれる成分は酸化亜鉛および二酸化ケイ素および酸化アルミニウムが上記組成の範囲でかつ主成分であれば特に限定されず、例えば、Al、Ti、Zr、Sn、In、Nb、Mo、Ta、Pd等から形成された金属酸化物を含んでも構わない。ここで主成分とは、通常[A]層の組成の60質量%以上であることを意味し、80質量%以上であれば好ましい。   The component contained in the [A] layer is not particularly limited as long as zinc oxide, silicon dioxide, and aluminum oxide are in the above composition and are main components. For example, Al, Ti, Zr, Sn, In, Nb, Mo, A metal oxide formed of Ta, Pd, or the like may be included. Here, the main component usually means 60% by mass or more of the composition of the [A] layer, and preferably 80% by mass or more.

また、[A]層の屈折率を波長550nmにおいて、1.5〜1.8の範囲とすることにより、さらに優れたガスバリア性及び耐屈曲性を維持しつつガスバリア性フィルムの光線透過性を向上させることができるため好ましい。波長550nmにおける屈折率が1.5より小さくなると、[A]層を構成する成分の粒子間の空隙が大きい膜質となるため、ガス及び水蒸気が透過しやすい構造となり、ガスバリア性が低下するなどの問題が発生する場合がある。また、屈折率が1.8より大きくなると、[A]層の光反射が大きくなり、ガスバリアフィルムの光線透過性が低下する場合がある。さらに好ましくは1.6〜1.7の範囲である。   In addition, by setting the refractive index of the [A] layer in the range of 1.5 to 1.8 at a wavelength of 550 nm, the light transmittance of the gas barrier film is improved while maintaining further excellent gas barrier properties and bending resistance. It is preferable because it can be used. When the refractive index at a wavelength of 550 nm is smaller than 1.5, the gap between the particles of the component constituting the [A] layer becomes large, so that the gas and water vapor are easily transmitted, and the gas barrier property is lowered. Problems may occur. On the other hand, when the refractive index is higher than 1.8, the light reflection of the [A] layer increases, and the light transmittance of the gas barrier film may be lowered. More preferably, it is the range of 1.6-1.7.

[A]層の組成は、層の形成時に使用した混合焼結材料と同等の組成で形成されるため、目的に合わせた組成の混合焼結材料を使用することで[A]層の組成を調整することが可能である。   Since the composition of the [A] layer is formed with the same composition as the mixed sintered material used when forming the layer, the composition of the [A] layer can be changed by using a mixed sintered material having a composition suitable for the purpose. It is possible to adjust.

[A]層の組成分析は、ICP発光分光分析法を使用して、亜鉛、ケイ素、アルミニウムの各元素を定量分析し、酸化亜鉛と二酸化ケイ素、酸化アルミニウムおよび含有する無機酸化物の組成比を知ることができる。なお、酸素原子は亜鉛原子、ケイ素原子、アルミニウム原子が、それぞれ酸化亜鉛(ZnO)、ニ酸化ケイ素(SiO)、酸化アルミニウム(Al)として存在すると仮定して算出する。ICP発光分光分析は、試料をアルゴンガスとともにプラズマ光源部に導入した際に発生する発光スペクトルから、多元素の同時計測が可能な分析手法であり、組成分析に適用することができる。[A]層上に無機層や樹脂層が積層されている場合、必要に応じてイオンエッチングや薬液処理により層を除去した後、ICP発光分光分析することができる。 [A] The composition analysis of the layer uses ICP emission spectroscopic analysis to quantitatively analyze each element of zinc, silicon, and aluminum, and determine the composition ratio of zinc oxide, silicon dioxide, aluminum oxide, and the contained inorganic oxide. I can know. The oxygen atoms are calculated on the assumption that zinc atoms, silicon atoms, and aluminum atoms exist as zinc oxide (ZnO), silicon dioxide (SiO 2 ), and aluminum oxide (Al 2 O 3 ), respectively. The ICP emission spectroscopic analysis is an analysis method capable of simultaneously measuring multiple elements from an emission spectrum generated when a sample is introduced into a plasma light source unit together with argon gas, and can be applied to composition analysis. When an inorganic layer or a resin layer is laminated on the [A] layer, ICP emission spectroscopic analysis can be performed after removing the layer by ion etching or chemical treatment as necessary.

透明基材上に[A]層を形成する方法は特に限定されず、酸化亜鉛と二酸化ケイ素と酸化アルミニウムの混合焼結材料を使用して、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等によって形成することができる。酸化亜鉛と二酸化ケイ素と酸化アルミニウムの単体材料を使用する場合は、酸化亜鉛と二酸化ケイ素と酸化アルミニウムをそれぞれ別の蒸着源またはスパッタ電極から同時に成膜し、所望の組成となるように混合させて形成することができる。これらの方法の中でも、本発明に使用する[A]層の形成方法は、ガスバリア性と形成した層の組成再現性の観点から、混合焼結材料を使用したスパッタリング法がより好ましい。
[硫化亜鉛と二酸化ケイ素の共存相からなる層]
次に、硫化亜鉛と二酸化ケイ素の共存相からなる層(以降[B]層と略記する)について詳細を説明する。[B]層において、硫化亜鉛と二酸化ケイ素の合計に対する硫化亜鉛のモル分率は、0.7〜0.9であることが好ましい。なお、「硫化亜鉛−二酸化ケイ素共存相」を、「ZnS−SiO」と略記することもある。また、二酸化ケイ素(SiO)は、その生成時の条件によって、左記組成式のケイ素と酸素の組成比率から若干ずれたもの(SiO〜SiO)が生成することがあるが、本明細書においては二酸化ケイ素あるいはSiOと表記する。
The method for forming the [A] layer on the transparent substrate is not particularly limited. By using a mixed sintered material of zinc oxide, silicon dioxide and aluminum oxide, a vacuum deposition method, a sputtering method, an ion plating method, etc. Can be formed. When using a single material of zinc oxide, silicon dioxide, and aluminum oxide, form a film of zinc oxide, silicon dioxide, and aluminum oxide simultaneously from separate vapor deposition sources or sputter electrodes, and mix them to the desired composition. Can be formed. Among these methods, the [A] layer forming method used in the present invention is more preferably a sputtering method using a mixed sintered material from the viewpoint of gas barrier properties and composition reproducibility of the formed layer.
[Layer consisting of a coexisting phase of zinc sulfide and silicon dioxide]
Next, details of a layer composed of a coexisting phase of zinc sulfide and silicon dioxide (hereinafter abbreviated as [B] layer) will be described. In the [B] layer, the molar fraction of zinc sulfide relative to the total of zinc sulfide and silicon dioxide is preferably 0.7 to 0.9. The “zinc sulfide-silicon dioxide coexisting phase” is sometimes abbreviated as “ZnS—SiO 2 ”. Further, silicon dioxide (SiO 2), depending on the conditions at the time of generation, those slightly deviated from the composition ratio of silicon and oxygen on the left formula (SiO~SiO 2) although it is possible to produce, in the present specification Is expressed as silicon dioxide or SiO 2 .

本発明に使用する[B]層の厚みは、[B]層のガスバリア性が発現する層の厚みとして10nm以上、500nm以下が好ましい。層の厚みが10nmより薄くなると、十分にガスバリア性が確保できない箇所が発生し、基材面内でガスバリア性がばらつく場合がある。層の厚みが500nmより厚くなると、[B]層の層内に残留する応力が大きくなるため、高温高湿環境下で[B]層にクラックが発生し、ガスバリア性が低下する場合がある。柔軟性を確保する観点から下限は20nm以上、上限は300nm以下がより好ましい。[B]層の厚みは、通常は透過型電子顕微鏡(TEM)による断面観察により測定することが可能である。(なお、[B]層と[A]層または[C]層との層の境界領域において、組成が傾斜的に変化して明確な界面が、視認できない場合の層の境界および層の厚みについての定義および、確認方法は後述する。)
本発明の透明導電積層体において[B]層を適用することによりガスバリア性が良好となる理由は、硫化亜鉛−二酸化ケイ素共存相においては硫化亜鉛に含まれる結晶質成分と二酸化ケイ素のガラス質成分とを共存させることによって、微結晶を生成しやすい硫化亜鉛の結晶成長が抑制され粒子径が小さくなるため層が緻密化し、酸素および水蒸気の透過が抑制されるためと推測している。また、結晶成長が抑制された硫化亜鉛を含む硫化亜鉛−二酸化ケイ素共存相は、無機酸化物または金属酸化物だけで形成された層よりも柔軟性が優れるため、熱や外部からの応力に対してクラックが生じにくいため、かかる[B]層を適用することによりクラックの生成に起因するガスバリア性低下が抑制できたものと考えられる。
The thickness of the [B] layer used in the present invention is preferably 10 nm or more and 500 nm or less as the thickness of the layer that exhibits the gas barrier property of the [B] layer. When the thickness of the layer is less than 10 nm, there may be a portion where the gas barrier property cannot be sufficiently secured, and the gas barrier property may vary within the substrate surface. If the thickness of the layer is greater than 500 nm, the stress remaining in the layer of the [B] layer increases, so that a crack may occur in the [B] layer in a high-temperature and high-humidity environment, and gas barrier properties may be reduced. From the viewpoint of ensuring flexibility, the lower limit is more preferably 20 nm or more, and the upper limit is more preferably 300 nm or less. [B] The thickness of the layer can usually be measured by cross-sectional observation with a transmission electron microscope (TEM). (Note that, in the boundary region between the [B] layer and the [A] layer or the [C] layer, the composition changes in a gradient and a clear interface cannot be visually recognized. The definition and confirmation method will be described later.)
The reason why the gas barrier property is improved by applying the [B] layer in the transparent conductive laminate of the present invention is that the crystalline component contained in zinc sulfide and the glassy component of silicon dioxide in the zinc sulfide-silicon dioxide coexisting phase It is presumed that the crystal growth of zinc sulfide, which tends to generate microcrystals, is suppressed and the particle size is reduced, so that the layer is densified and the permeation of oxygen and water vapor is suppressed. In addition, the zinc sulfide-silicon dioxide coexisting phase containing zinc sulfide with suppressed crystal growth is more flexible than a layer formed only of inorganic oxides or metal oxides. Therefore, it is considered that the deterioration of the gas barrier property due to the generation of cracks could be suppressed by applying such a [B] layer.

[B]層の組成は、硫化亜鉛と二酸化ケイ素の合計に対する硫化亜鉛のモル分率が0.7〜0.9であることが好ましい。硫化亜鉛と二酸化ケイ素の合計に対する硫化亜鉛のモル分率が0.9より大きくなると、硫化亜鉛の結晶成長を抑制する酸化物が不足するため、空隙部分や欠陥部分が増加し、所定のガスバリア性が得られない場合がある。また、硫化亜鉛と二酸化ケイ素の合計に対する硫化亜鉛のモル分率が0.7より小さくなると、[B]層内部の二酸化ケイ素のガラス質成分が増加して層の柔軟性が低下するため、機械的な曲げに対するガスバリア性フィルムの柔軟性が低下する場合がある。さらに好ましくは0.75〜0.85の範囲である。   The composition of the [B] layer is preferably such that the molar fraction of zinc sulfide relative to the total of zinc sulfide and silicon dioxide is 0.7 to 0.9. If the molar fraction of zinc sulfide with respect to the total of zinc sulfide and silicon dioxide is greater than 0.9, there will be insufficient oxide that suppresses crystal growth of zinc sulfide, resulting in an increase in voids and defects, resulting in a predetermined gas barrier property. May not be obtained. In addition, when the mole fraction of zinc sulfide with respect to the total of zinc sulfide and silicon dioxide is less than 0.7, the glassy component of silicon dioxide in the [B] layer increases and the flexibility of the layer decreases. The flexibility of the gas barrier film against general bending may be reduced. More preferably, it is the range of 0.75-0.85.

[B]層に含まれる成分は硫化亜鉛および二酸化ケイ素が上記組成の範囲でかつ主成分であれば特に限定されず、例えば、Al、Ti、Zr、Sn、In、Nb、Mo、Ta、Pd等から形成された金属酸化物を含んでも構わない。ここで主成分とは、通常[B]層の組成の60質量%以上であることを意味し、80質量%以上であれば好ましい。   The component contained in the [B] layer is not particularly limited as long as zinc sulfide and silicon dioxide are in the above composition and are the main components. For example, Al, Ti, Zr, Sn, In, Nb, Mo, Ta, Pd A metal oxide formed from the above may be included. Here, the main component usually means 60% by mass or more of the composition of the [B] layer, and preferably 80% by mass or more.

また、[B]層の屈折率を波長550nmにおいて、2.0〜2.4の範囲とすることにより、さらに優れたガスバリア性及び耐屈曲性を得ることができるため好ましい。波長550nmにおける屈折率が2.0より小さくなると、[B]層を構成する成分の粒子間の空隙が大きい膜質となるため、ガス及び水蒸気が透過しやすい構造となり、ガスバリア性が低下する場合がある。また、屈折率が2.4より大きくなると、[B]層の光反射が大きくなり、ガスバリアフィルムの光線透過性が低下する場合がある。さらに好ましくは2.2〜2.3の範囲である。   In addition, it is preferable to set the refractive index of the [B] layer in the range of 2.0 to 2.4 at a wavelength of 550 nm because further excellent gas barrier properties and bending resistance can be obtained. When the refractive index at a wavelength of 550 nm is smaller than 2.0, the film quality is large in the gaps between the particles of the component constituting the [B] layer, so that gas and water vapor are easily transmitted, and the gas barrier property may be lowered. is there. Moreover, when a refractive index becomes larger than 2.4, the light reflection of a [B] layer will become large and the light transmittance of a gas barrier film may fall. More preferably, it is the range of 2.2-2.3.

[B]層の組成は、層の形成時に使用した混合焼結材料と同等の組成で形成されるため、目的に合わせた組成の混合焼結材料を使用することで[B]層の組成を調整することが可能である。   Since the composition of the [B] layer is formed with the same composition as the mixed sintered material used at the time of forming the layer, the composition of the [B] layer can be changed by using a mixed sintered material having a composition suitable for the purpose. It is possible to adjust.

[B]層の組成分析は、ICP発光分光分析によりまず亜鉛及びケイ素の組成比を求め、この値を基にラザフォード後方散乱法を使用して、各元素を定量分析し硫化亜鉛と二酸化ケイ素および含有する他の無機酸化物の組成比を知ることができる。ICP発光分光分析は、試料をアルゴンガスとともにプラズマ光源部に導入した際に発生する発光スペクトルから、多元素の同時計測が可能な分析手法であり、組成分析に適用することができる。また、ラザフォード後方散乱法は高電圧で加速させた荷電粒子を試料に照射し、そこから跳ね返る荷電粒子の数、エネルギーから元素の特定、定量を行い、各元素の組成比を知ることができる。なお、[B]層は硫化物と酸化物の複合層であるため、硫黄と酸素の組成比分析が可能なラザフォード後方散乱法による分析を実施する。[B]層上に無機層や樹脂層が積層されている場合、必要に応じてイオンエッチングや薬液処理により層を除去した後、ICP発光分光分析及び、ラザフォード後方散乱法にて分析することができる。   In the composition analysis of the layer [B], first, the composition ratio of zinc and silicon is obtained by ICP emission spectroscopic analysis. Based on this value, each element is quantitatively analyzed by using Rutherford backscattering method, and zinc sulfide and silicon dioxide and The composition ratio of other inorganic oxides contained can be known. The ICP emission spectroscopic analysis is an analysis method capable of simultaneously measuring multiple elements from an emission spectrum generated when a sample is introduced into a plasma light source unit together with argon gas, and can be applied to composition analysis. In Rutherford backscattering method, a charged particle accelerated by a high voltage is irradiated on a sample, and the number of charged particles bounced from the sample and the element are identified and quantified from the energy, and the composition ratio of each element can be known. In addition, since the [B] layer is a composite layer of sulfide and oxide, analysis by Rutherford back scattering method capable of analyzing the composition ratio of sulfur and oxygen is performed. [B] When an inorganic layer or a resin layer is laminated on the layer, the layer may be removed by ion etching or chemical treatment as necessary, and then analyzed by ICP emission spectroscopic analysis or Rutherford backscattering method. it can.

透明基材上に[B]層を形成する方法は特に限定されず、硫化亜鉛と二酸化ケイ素の混合焼結材料を使用して、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等によって形成することができる。硫化亜鉛と二酸化ケイ素の単体材料を使用する場合は、硫化亜鉛と二酸化ケイ素をそれぞれ別の蒸着源またはスパッタ電極から同時に成膜し、所望の組成となるように混合させて形成することができる。これらの方法の中でも、本発明に使用する[B]層の形成方法は、ガスバリア性と形成した層の組成再現性の観点から、混合焼結材料を使用したスパッタリング法がより好ましい。
[酸化ケイ素層]
次に、酸化ケイ素層(以降[C]層と略記する)について詳細を説明する。[A]層および/または[B]層に接するように[C]層を積層することによって、複合層の柔軟性を確保しつつ飛躍的にガスバリア性を向上させることができる。ガスバリア性が向上する理由は明確ではないが、おそらく、[C]層を形成する際に、[C]層の下にある[A]層または[B]層に存在する欠陥部分にケイ素化合物が充填されるため、[C]層の下にある[A]層または[B]層の表層部分が緻密化し、結果としてガスバリア性が向上するものと考えられる。
The method for forming the [B] layer on the transparent substrate is not particularly limited, and it is formed by a vacuum deposition method, a sputtering method, an ion plating method or the like using a mixed sintered material of zinc sulfide and silicon dioxide. Can do. When a single material of zinc sulfide and silicon dioxide is used, it can be formed by simultaneously forming films of zinc sulfide and silicon dioxide from different vapor deposition sources or sputtering electrodes, and mixing them to obtain a desired composition. Among these methods, the [B] layer forming method used in the present invention is more preferably a sputtering method using a mixed sintered material from the viewpoint of gas barrier properties and composition reproducibility of the formed layer.
[Silicon oxide layer]
Next, the details of the silicon oxide layer (hereinafter abbreviated as [C] layer) will be described. By laminating the [C] layer so as to be in contact with the [A] layer and / or the [B] layer, the gas barrier property can be dramatically improved while ensuring the flexibility of the composite layer. The reason why the gas barrier property is improved is not clear. However, when the [C] layer is formed, a silicon compound is probably present in a defect portion existing in the [A] layer or the [B] layer under the [C] layer. Since it is filled, the surface layer portion of the [A] layer or the [B] layer under the [C] layer is densified, and as a result, the gas barrier property is considered to be improved.

[C]層の組成は、ケイ素原子に対する酸素原子の原子数比が1.5〜2.0であることが好ましい。ケイ素原子に対する酸素原子の原子数比が2.0より大きくなると、含まれる酸素原子量が多くなるため、空隙部分や欠陥部分が増加し、所定のガスバリア性が得られない場合がある。また、ケイ素原子に対する酸素原子の原子数比が1.5より小さくなると、酸素原子が減少し緻密な膜質になるが、柔軟性が低下する場合がある。さらに好ましくは1.4〜1.8の範囲である。   In the composition of the [C] layer, the atomic ratio of oxygen atoms to silicon atoms is preferably 1.5 to 2.0. When the ratio of the number of oxygen atoms to silicon atoms is larger than 2.0, the amount of oxygen atoms contained increases, so that void portions and defect portions increase, and a predetermined gas barrier property may not be obtained. On the other hand, when the atomic ratio of oxygen atoms to silicon atoms is smaller than 1.5, oxygen atoms are reduced to obtain a dense film quality, but flexibility may be lowered. More preferably, it is the range of 1.4-1.8.

[C]層の組成分析は、X線光電子分光法(XPS法)を使用して、各元素の原子量を定量分析し、ケイ素原子に対する酸素原子の原子数比の組成比を知ることができる。   The composition analysis of the [C] layer can be performed by quantitatively analyzing the atomic weight of each element using X-ray photoelectron spectroscopy (XPS method) and knowing the composition ratio of the atomic ratio of oxygen atoms to silicon atoms.

[C]層は、[A]層、[B]層および[C]層の厚みの合計の40%より大きくなると、ガスバリア層全体の柔軟性が低下するため、機械的な曲げに対するガスバリア性フィルムの柔軟性が低下する場合がある。また、[C]層は、[A]層、[B]層および[C]層の厚みの合計の5%より小さくなると、十分なガスバリア性向上効果が得られない場合がある。従って、[C]層は、[A]層、[B]層および[C]層の厚みの合計の5〜40%の範囲であることが好ましく、さらに好ましくは15〜30%の範囲である。また、[C]層は、ケイ素酸化物の特徴である波長400nm付近における光吸収に起因して色調が黄色いため、フィルムが黄色に着色する場合があるので、膜厚は300nm以下が好ましい。また、膜厚が5nmより小さくなるとガスバリア性を向上する効果が不十分となる場合があるため、5nm以上が好ましい。従って、[C]層の膜厚は、5〜300nmの範囲が好ましく、さらに好ましくは50〜200nmの範囲である。[C]層の厚みは、通常は透過型電子顕微鏡(TEM)による断面観察により測定することが可能である。(なお、[C]層と[A]層または[B]層との層の境界領域において、組成が傾斜的に変化して明確な界面が、視認できない場合の層の境界および層の厚みについての定義および、確認方法は後述する。)
本発明に使用される[C]層の屈折率は形成方法、条件によって変化するが、光反射を低減し、ガスバリアフィルム全体の光線透過性を向上させる観点から、[A]層および[B]層より低い屈折率が好ましい。波長550nmにおける屈折率は1.43〜1.50が好ましく、より好ましくは1.45〜1.47である。屈折率が1.43より小さくなると、[C]層の成分の粒子の粒界が大きい膜質となるため、ガス及び水蒸気が透過しやすい構造となり、ガスバリア性が低下する場合がある。また、屈折率が1.50より大きくなると、波長400nm付近における光吸収が大きくなり、ガスバリアフィルムの色調が悪化する場合がある。
When the [C] layer is larger than 40% of the total thickness of the [A] layer, the [B] layer, and the [C] layer, the flexibility of the entire gas barrier layer is lowered. Flexibility may be reduced. Further, when the [C] layer is smaller than 5% of the total thickness of the [A] layer, the [B] layer, and the [C] layer, a sufficient gas barrier property improvement effect may not be obtained. Accordingly, the [C] layer is preferably in the range of 5 to 40% of the total thickness of the [A] layer, [B] layer, and [C] layer, and more preferably in the range of 15 to 30%. . In addition, the [C] layer has a yellow color due to light absorption in the vicinity of a wavelength of 400 nm, which is a characteristic of silicon oxide, and the film may be colored yellow, so the film thickness is preferably 300 nm or less. Moreover, since the effect which improves gas-barrier property may become inadequate when a film thickness becomes smaller than 5 nm, 5 nm or more is preferable. Therefore, the film thickness of the [C] layer is preferably in the range of 5 to 300 nm, more preferably in the range of 50 to 200 nm. The thickness of the [C] layer can usually be measured by cross-sectional observation with a transmission electron microscope (TEM). (Note that, in the boundary region between the [C] layer and the [A] layer or the [B] layer, the composition changes in a gradient and a clear interface cannot be visually recognized. The definition and confirmation method will be described later.)
The refractive index of the [C] layer used in the present invention varies depending on the formation method and conditions. From the viewpoint of reducing light reflection and improving the light transmittance of the entire gas barrier film, the [A] layer and [B] A lower refractive index than the layer is preferred. The refractive index at a wavelength of 550 nm is preferably 1.43 to 1.50, more preferably 1.45 to 1.47. When the refractive index is smaller than 1.43, the grain boundary of the particles of the component [C] layer becomes a film quality, so that gas and water vapor are easily transmitted, and the gas barrier property may be lowered. On the other hand, if the refractive index is greater than 1.50, light absorption near a wavelength of 400 nm increases, and the color tone of the gas barrier film may deteriorate.

[C]層を形成する方法は特に限定されず、例えば、CVD法、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等によって形成することができる。これらの方法の中でも、本発明に使用するケイ素化合物層の形成方法として、シラン化合物のモノマー気体をプラズマにより活性化し、重合反応によって[C]層を形成するCVD法を適用すると、[A]層または[B]層の表面の欠陥を効率よく充填させて飛躍的にガスバリア性を向上させることができるので好ましい。かかるCVD法に適用することができるシラン化合物としては、例えば、シラン、メチルシラン、ジメチルシラン、トリメチルシラン、テトラメチルシラン、エチルシラン、ジエチルシラン、トリエチルシラン、テトラエチルシラン、プロポキシシラン、ジプロポキシシラン、トリプロポキシシラン、テトラプロポキシシラン、ジメチルジシロキサン、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラプロポキシシラン、テトラメチルジシロキサン、ヘキサメチルジシロキサン、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラプロポキシシラン、ヘキサメチルシクロトリシロキサン、オクタメチルシクロテトラシロキサン、デカメチルシクロペンタシロキサン、ウンデカメチルシクロヘキサシロキサン、ジメチルジシラザン、トリメチルジシラザン、テトラメチルジシラザン、ヘキサメチルジシラザン、ヘキサメチルシクロトリシラザン、オクタメチルシクロテトラシラザン、デカメチルシクロペンタシラザン、ウンデカメチルシクロヘキサシラザンなどがあげられる。中でも取り扱い上の安全性からヘキサメチルジシロキサン、テトラエトキシシランが好ましい。
[A〜Cの各層の境界がTEMのみで視認できない場合の層構成の確認方法]
本発明のガスバリア性フィルムの複合層において、[A]層、[B]層、[C]層の各層の境界領域の組成が傾斜的に変化している等の理由によりTEMで明確な界面が視認できない場合には、まず、厚み方向の組成分析を行い厚み方向の元素の濃度分布を求めた上で、濃度分布の情報を基に層の境界および、層の厚さを求めるものとする。厚み方向の組成分析の手順および各層の層の境界ならびに層の厚さの定義を以下に記す。
The method for forming the [C] layer is not particularly limited, and can be formed by, for example, a CVD method, a vacuum deposition method, a sputtering method, an ion plating method, or the like. Among these methods, as a method for forming a silicon compound layer used in the present invention, a CVD method in which a monomer gas of a silane compound is activated by plasma and a [C] layer is formed by a polymerization reaction is applied. Alternatively, it is preferable because defects on the surface of the [B] layer can be efficiently filled to dramatically improve the gas barrier property. Examples of silane compounds that can be applied to such a CVD method include silane, methylsilane, dimethylsilane, trimethylsilane, tetramethylsilane, ethylsilane, diethylsilane, triethylsilane, tetraethylsilane, propoxysilane, dipropoxysilane, and tripropoxy. Silane, tetrapropoxysilane, dimethyldisiloxane, tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetrapropoxysilane, tetramethyldisiloxane, hexamethyldisiloxane, tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetrapropoxysilane, hexamethylcyclotrisiloxane, Octamethylcyclotetrasiloxane, decamethylcyclopentasiloxane, undecamethylcyclohexasiloxane, dimethyldisilazane, Trimethyl disilazane, tetramethyl disilazane, hexamethyl disilazane, hexamethylcyclotrisilazane, octamethylcyclotetrasilazane, decamethylcyclopentasiloxane silazane, such undecapeptide methyl cyclohexasilane La disilazane and the like. Of these, hexamethyldisiloxane and tetraethoxysilane are preferable in terms of safety in handling.
[Confirmation method of layer structure when boundaries of layers A to C cannot be visually recognized only by TEM]
In the composite layer of the gas barrier film of the present invention, there is a clear interface on the TEM because the composition of the boundary region of each layer of the [A] layer, [B] layer, and [C] layer changes in a slanting manner. In the case where it cannot be visually recognized, first, the composition analysis in the thickness direction is performed to obtain the concentration distribution of the element in the thickness direction, and then the layer boundary and the layer thickness are obtained based on the concentration distribution information. The procedure of composition analysis in the thickness direction and the definition of the layer boundary and layer thickness of each layer are described below.

(1)厚み方向の組成分析
まず、透過型電子顕微鏡によりガスバリア性フィルムの断面を観察し、複合層の総厚みを測定する。次いで、深さ方向に元素の組成分析が可能な以下の測定を適用して、複合層の厚み位置に対応する元素の濃度の分布(厚み方向の濃度プロファイル)をえる。このときに適用する組成分析方法としては、電子エネルギー損失分光法(以降EELS分析と記す)、エネルギー分散型X線分光法(以降EDX分析と記す)、二次イオン質量分析法(以降SIMS分析と記す)、X線光電子分光法(XPS分析と記す)、オージェ電子分光法(以降AES分析分析と記す)、が挙げられるが、感度および精度の観点から、EELS分析がもっとも好ましい。従って、まず、EELS分析を行い、以降先にあげた順(EELS分析→SIMS分析→AES分析→XPS分析→EDX分析)で分析を行って、より上位の分析で特定できない成分について、下位の分析のデータを適用するようにする。
(1) Composition analysis in the thickness direction First, the cross section of the gas barrier film is observed with a transmission electron microscope, and the total thickness of the composite layer is measured. Next, the following measurement capable of elemental composition analysis in the depth direction is applied to obtain an element concentration distribution (concentration profile in the thickness direction) corresponding to the thickness position of the composite layer. Composition analysis methods applied at this time include electron energy loss spectroscopy (hereinafter referred to as EELS analysis), energy dispersive X-ray spectroscopy (hereinafter referred to as EDX analysis), and secondary ion mass spectrometry (hereinafter referred to as SIMS analysis). ), X-ray photoelectron spectroscopy (referred to as XPS analysis), and Auger electron spectroscopy (hereinafter referred to as AES analysis analysis), but EELS analysis is most preferable from the viewpoint of sensitivity and accuracy. Therefore, the EELS analysis is performed first, and the subsequent analysis (EELS analysis → SIMS analysis → AES analysis → XPS analysis → EDX analysis) is performed. To apply the data.

(2)各層の境界
(2−1)[A]層と[B]層の境界
[A]層の成分として含まれるAl原子の濃度と、[B]層の成分として含まれるS原子の濃度とのそれぞれの濃度の厚み方向の濃度プロファイルから、Al原子の濃度とS原子の濃度とが等しくなる位置を層の境界と定義する。
(2−2)[A]層または[B]層と[C]層の境界
[A]層または[B]層の成分として含まれるZn原子の厚み方向の濃度プロファイルにおいて、[A]層中または[B]層中のZn原子の濃度の最大の濃度に対して10%以下となる位置を層の境界と定義する。
(2) Boundary between layers (2-1) Boundary between [A] layer and [B] layer Concentration of Al atom contained as a component of [A] layer and concentration of S atom contained as a component of [B] layer From the concentration profiles of the respective concentrations in the thickness direction, the position at which the Al atom concentration and the S atom concentration are equal is defined as the layer boundary.
(2-2) Boundary between [A] layer or [B] layer and [C] layer In the concentration profile in the thickness direction of Zn atoms contained as a component of the [A] layer or [B] layer, in the [A] layer Alternatively, a position where the concentration is 10% or less with respect to the maximum concentration of Zn atoms in the [B] layer is defined as a layer boundary.

なお、[A]層に、[B]層または[C]層以外であって、Znを含まない層が隣接する場合(2−2’)、[B]層に、[A]層または[C]層以外であって、Znを含まない層が隣接する場合(2−2”)についても、同様にして層の境界を定義するものとする。   In addition, when a layer other than the [B] layer or the [C] layer and not containing Zn is adjacent to the [A] layer (2-2 ′), the [A] layer or the [[ In the case where a layer other than the C] layer and not containing Zn is adjacent (2-2 ″), the boundary of the layer is defined in the same manner.

(3)各層の厚さの定義
(2)各層の境界で求めた各層の境界の間の距離を厚さとする。
(3) Definition of thickness of each layer (2) The distance between the boundaries of each layer determined at the boundary of each layer is defined as the thickness.

以下、本発明を実施例に基づき、具体的に説明する。ただし、本発明は下記実施例に限定されるものではない。
[評価方法]
まず、各実施例および比較例における評価方法を説明する。評価n数は、特に断らない限り、n=5とし平均値を求めた。
Hereinafter, the present invention will be specifically described based on examples. However, the present invention is not limited to the following examples.
[Evaluation method]
First, an evaluation method in each example and comparative example will be described. The number of evaluation n was n = 5 and the average value was obtained unless otherwise specified.

(1)層の厚み
断面観察用サンプルをマイクロサンプリングシステム(日立製FB−2000A)を使用してFIB法により(具体的には「高分子表面加工学」(岩森暁著)p.118〜119に記載の方法に基づいて)作製した。透過型電子顕微鏡(日立製H−9000UHRII)により、加速電圧300kVとして、観察用サンプルの断面を観察し、カスバリア層の[A]層及び[B]層、[C]層の厚みを測定した。
(1) Layer thickness Samples for cross-sectional observation were obtained by the FIB method using a microsampling system (Hitachi FB-2000A) (specifically, “Polymer Surface Processing” (by Satoshi Iwamori) p. 118-119). (Based on the method described in 1). Using a transmission electron microscope (H-9000UHRII, manufactured by Hitachi), the cross section of the observation sample was observed at an acceleration voltage of 300 kV, and the thicknesses of the [A] layer, [B] layer, and [C] layer of the casbarrier layer were measured.

(2)平均光線透過率
分光光度計UV―3150((株)島津製作所製)を用いて、光線透過率を波長380〜780nmの範囲で5nm毎に測定し、得られた値の平均値を平均光線透過率とした。
(2) Average light transmittance Using a spectrophotometer UV-3150 (manufactured by Shimadzu Corporation), the light transmittance is measured every 5 nm in the wavelength range of 380 to 780 nm, and the average value of the obtained values is calculated. The average light transmittance was taken.

(3)色調
CIE規格(1976年)に基づき、分光測色計CM−2600d(コニカミノルタセンシング(株)製)を用いて反射色のb*値を測定した。光源はD65を使用し、角度2°の条件で測定した。
(3) Color tone Based on the CIE standard (1976), the b * value of the reflected color was measured using a spectrocolorimeter CM-2600d (manufactured by Konica Minolta Sensing Co., Ltd.). The light source was D65, and the measurement was performed at an angle of 2 °.

(4)波長550nmの屈折率
シリコンウエハーまたは石英ガラス上にコーターにて形成された塗層について、高速分光メーターM−2000(J.A.Woollam 社製)を用い、塗層の反射光の偏光状態の変化を入射角度60度、65度、70度で測定、解析ソフトWVASE32にて、波長550nmの屈折率を算出した。
(4) Refractive index at a wavelength of 550 nm For a coating layer formed on a silicon wafer or quartz glass with a coater, using a high-speed spectrophotometer M-2000 (manufactured by JA Woollam), polarization of the reflected light of the coating layer The change in state was measured at an incident angle of 60 degrees, 65 degrees, and 70 degrees, and the refractive index at a wavelength of 550 nm was calculated by the analysis software WVASE32.

(5)水蒸気透過率
温度40℃、湿度90%RH、測定面積50cmの条件で、英国、テクノロックス(Technolox)社製の水蒸気透過率透過率測定装置(機種名:DELTAPERM(登録商標) )を使用して測定した。サンプル数は水準当たり2検体とし、測定回数は同一サンプルについて各10回とし、その平均値を水蒸気透過率とした。
(5) Water vapor transmission rate Water vapor transmission rate measurement device (model name: DELTAPERRM (registered trademark)) manufactured by Technolox, UK, under conditions of a temperature of 40 ° C., a humidity of 90% RH, and a measurement area of 50 cm 2 Was measured using. The number of samples was 2 samples per level, the number of measurements was 10 times for the same sample, and the average value was the water vapor transmission rate.

(6)[A]層の組成
[A]層の組成分析はICP発光分光分析(エスアイアイ・ナノテクノロジー社製、SPS4000)により行った。試料中の亜鉛原子、ケイ素原子、アルミニウム原子の含有量を測定し、原子数比に換算した。なお、酸素原子は亜鉛原子、ケイ素原子、アルミニウム原子が、それぞれ酸化亜鉛(ZnO)、ニ酸化ケイ素(SiO)、酸化アルミニウム(Al)として存在する仮定で求めた計算値とした。
(6) Composition of [A] layer The composition analysis of the [A] layer was performed by ICP emission spectroscopic analysis (manufactured by SII Nanotechnology Inc., SPS4000). The contents of zinc atom, silicon atom, and aluminum atom in the sample were measured and converted to the atomic ratio. The oxygen atoms were calculated values based on the assumption that zinc atoms, silicon atoms, and aluminum atoms exist as zinc oxide (ZnO), silicon dioxide (SiO 2 ), and aluminum oxide (Al 2 O 3 ), respectively.

(7)[B]層の組成
[B]層の組成分析はICP発光分光分析(セイコー電子工業(株)製、SPS4000)により行い、この値をもとにさらにラザフォード後方散乱法(日新ハイボルテージ(株)製AN−2500)を使用して、各元素を定量分析し硫化亜鉛と二酸化ケイ素の組成比を求めた
(8)[C]層および酸化アルミニウム層の組成
X線光電子分光法(XPS法)を用いることにより、[C]層はケイ素原子に対する酸素原子の原子数比(O/Si比率)、酸化アルミニウム層(比較例)はアルミニウム原子に対する酸素原子の原子数比(O/Al比率)を測定した。
(7) Composition of [B] layer The composition analysis of the [B] layer was performed by ICP emission spectroscopic analysis (manufactured by Seiko Denshi Kogyo Co., Ltd., SPS4000), and further based on this value, Rutherford backscattering method (Nisshin High Each element was quantitatively analyzed by using AN-2500 (Voltage Co., Ltd.) to determine the composition ratio of zinc sulfide and silicon dioxide. (8) Composition of [C] layer and aluminum oxide layer X-ray photoelectron spectroscopy ( By using the XPS method, the [C] layer has an atomic ratio of oxygen atoms to silicon atoms (O / Si ratio), and the aluminum oxide layer (comparative example) has an atomic ratio of oxygen atoms to aluminum atoms (O / Al). Ratio).

測定条件は下記の通りとした。   The measurement conditions were as follows.

・装置:Quantera SXM (PHI社製)
・励起X線:monochromatic AlKα1,2
・X線径100μm ・光電子脱出角度:10°
(9)耐屈曲性
図6参照。ガスバリア性フィルムを100mm×140mmにサンプリングし、ガスバリア性フィルム6のガスバリア層を形成した面上の中央部に直径30mmの金属円柱5を固定し、この円柱に沿って、円柱の抱き角0°(サンプルが平面の状態)から、円柱への抱き角が180°(円柱で折り返した状態)となる範囲で、100回折り曲げ動作を行った。耐屈曲性は、曲げ動作前後の水蒸気透過率を指標とした。水蒸気透過率は、曲げ動作前後について(5)に示す方法で評価を行った。
[[A]〜[C]層の形成]
([A]層)
図7に示す構造の巻き取り式のスパッタリング装置を使用し、ポリエチレンレテフタレートフィルム7の面(ポリエチレンテレフタレートが露出している面、または、[B]層もしくは[C]層の形成された面)上に、酸化亜鉛と二酸化ケイ素と酸化アルミニウムで形成された混合焼結材であるスパッタターゲットを用いて、アルゴンガスおよび酸素ガスによるスパッタリングを実施し表1に示す[A]層を設けた。
・ Device: Quantera SXM (manufactured by PHI)
Excitation X-ray: monochromic AlKα1,2
・ X-ray diameter 100 μm ・ Photoemission angle: 10 °
(9) Bending resistance See FIG. The gas barrier film was sampled to 100 mm × 140 mm, and a metal cylinder 5 having a diameter of 30 mm was fixed to the central portion on the surface of the gas barrier film 6 on which the gas barrier layer was formed, and the holding angle of the cylinder was 0 ° ( The sample was bent 100 times in a range in which the holding angle to the cylinder was 180 ° (in a state where the sample was folded back by the cylinder) from the state where the sample was flat. Bending resistance was determined using the water vapor transmission rate before and after the bending operation as an index. The water vapor transmission rate was evaluated by the method shown in (5) before and after the bending operation.
[Formation of [A] to [C] Layer]
([A] layer)
The surface of the polyethylene terephthalate film 7 (the surface on which the polyethylene terephthalate is exposed or the surface on which the [B] layer or the [C] layer is formed) is obtained using a winding type sputtering apparatus having the structure shown in FIG. On top, sputtering with argon gas and oxygen gas was performed using a sputtering target which is a mixed sintered material formed of zinc oxide, silicon dioxide and aluminum oxide, and the [A] layer shown in Table 1 was provided.

具体的な操作は以下のとおりである。まず、プラズマ電極15に酸化亜鉛/二酸化ケイ素/酸化アルミニウムの組成質量比が77.0/20.0/3.0(表1のA(a))または62.0/35.0/3.0(表1のA(b))で焼結されたスパッタターゲットを設置した巻き取り式スパッタ装置8の巻き取り室9の中で、巻き出しロール10に前記ポリエチレンテレフタレートフィルム7をセットし、巻き出し、ガイドロール11,12,13を介して、クーリングドラム14に通した。真空度2×10−1Paとなるように酸素ガス分圧10%としてアルゴンガスおよび酸素ガスを導入し、直流電源により投入電力4000Wを印加することにより、アルゴン・酸素ガスプラズマを発生させ、スパッタリングにより前記ポリエチレンテレフタレートフィルム7の表面上に[A]層を形成した。厚みは、フィルム搬送速度により調整した。その後、ガイドロール16,17,18を介して巻き取りロール19に巻き取った。 The specific operation is as follows. First, the composition mass ratio of zinc oxide / silicon dioxide / aluminum oxide is 77.0 / 20.0 / 3.0 (A (a) in Table 1) or 62.0 / 35.0 / 3. The polyethylene terephthalate film 7 is set on the unwinding roll 10 in the winding chamber 9 of the winding-type sputtering apparatus 8 in which the sputtering target sintered at 0 (Table 1 A (b)) is installed. And passed through the cooling drum 14 through the guide rolls 11, 12, and 13. Argon gas and oxygen gas are introduced with a partial pressure of oxygen gas of 10% so that the degree of vacuum is 2 × 10 −1 Pa, and an argon / oxygen gas plasma is generated by applying an input power of 4000 W from a DC power source, and sputtering is performed. Thus, an [A] layer was formed on the surface of the polyethylene terephthalate film 7. The thickness was adjusted by the film transport speed. Then, it wound up on the winding roll 19 through the guide rolls 16, 17, and 18.

([B]層)
図7に示す構造の巻き取り式のスパッタリング装置を使用し、ポリエチレンレテフタレートフィルム7の面(ポリエチレンテレフタレートが露出している面、または、[A]層もしくは[C]層の形成された面)上に、硫化亜鉛および二酸化ケイ素で形成された混合焼結材であるスパッタターゲットを用いて、アルゴンガスプラズマによるスパッタリングを実施し表2に示す[B]層を設けた。
([B] layer)
The surface of the polyethylene terephthalate film 7 (the surface on which the polyethylene terephthalate is exposed, or the surface on which the [A] layer or the [C] layer is formed) is obtained using a winding type sputtering apparatus having the structure shown in FIG. On top, sputtering by argon gas plasma was performed using a sputtering target which is a mixed sintered material formed of zinc sulfide and silicon dioxide, and a [B] layer shown in Table 2 was provided.

具体的な操作は以下のとおりである。まず、プラズマ電極15に硫化亜鉛/二酸化ケイ素のモル組成比が85/15(表2のB(a))または75/25(表2のB(b))で焼結されたスパッタターゲットを設置した巻き取り式スパッタ装置8の巻き取り室9の中で、巻き出しロール10に前記ポリエチレンテレフタレートフィルム7をセットし、巻き出し、ガイドロール11,12,13を介して、クーリングドラム14に通した。真空度2×10−1Paとなるようにアルゴンガスを導入し、高周波電源により投入電力500Wを印加することにより、アルゴンガスプラズマを発生させ、スパッタリングにより前記ポリエチレンテレフタレートフィルム7の表面上に[B]層を形成した。厚みは、フィルム搬送速度により調整した。その後、ガイドロール16,17,18を介して巻き取りロール19に巻き取った。 The specific operation is as follows. First, a sputtering target sintered with a zinc sulfide / silicon dioxide molar composition ratio of 85/15 (B (a) in Table 2) or 75/25 (B (b) in Table 2) is installed on the plasma electrode 15. In the take-up chamber 9 of the take-up type sputtering device 8, the polyethylene terephthalate film 7 was set on the take-up roll 10, unwound, and passed through the cooling drum 14 through the guide rolls 11, 12, 13. . Argon gas was introduced so that the degree of vacuum was 2 × 10 −1 Pa, and an argon gas plasma was generated by applying an input power of 500 W from a high-frequency power source. On the surface of the polyethylene terephthalate film 7 by sputtering, [B ] Layer was formed. The thickness was adjusted by the film transport speed. Then, it wound up on the winding roll 19 through the guide rolls 16, 17, and 18.

([C]層)
図7に示すのと同様の構造の巻き取り式の化学気相蒸着(以降CVDと略す)装置を使用し、ポリエチレンレテフタレートフィルム7の面([A]層または[B]層の形成された面)上に、ヘキサメチルジシロキサンを原料とした化学気相蒸着を実施し表3に示す[C]層を設けた。(以下図7の装置をCVD装置と読み替えて説明する。ただしスパッタターゲットは設置しない。)
具体的な操作は以下のとおりである。巻き取り式CVD装置8の巻き取り室9の中で、巻き出しロール10に前記ポリエチレンテレフタレートフィルム7をセットし、巻き出し、ガイドロール11,12,13を介して、クーリングドラム14に通した。真空度2×10−1Paとなるようにアルゴンガス0.5L/minとヘキサメチルジシロキサン70cc/minを導入し、高周波電源により投入電力500Wを印加することにより、プラズマを発生させ、CVDにより前記ポリエチレンテレフタレートフィルム7の表面上に[C]層を形成した。厚みは、フィルム搬送速度により調整した。その後、ガイドロール16,17,18を介して巻き取りロール19に巻き取った。
([C] layer)
Using a roll-up type chemical vapor deposition (hereinafter abbreviated as CVD) apparatus having the same structure as shown in FIG. 7, the surface of the polyethylene terephthalate film 7 (the [A] layer or the [B] layer was formed. On the surface), chemical vapor deposition using hexamethyldisiloxane as a raw material was performed to provide a [C] layer shown in Table 3. (Hereinafter, the apparatus in FIG. 7 will be described as a CVD apparatus. However, no sputter target is installed.)
The specific operation is as follows. In the take-up chamber 9 of the take-up type CVD apparatus 8, the polyethylene terephthalate film 7 was set on the take-up roll 10, unwound, and passed through the cooling drum 14 through the guide rolls 11, 12, and 13. Argon gas 0.5 L / min and hexamethyldisiloxane 70 cc / min were introduced so that the degree of vacuum was 2 × 10 −1 Pa, and plasma was generated by applying an input power of 500 W with a high frequency power source, and by CVD A [C] layer was formed on the surface of the polyethylene terephthalate film 7. The thickness was adjusted by the film transport speed. Then, it wound up on the winding roll 19 through the guide rolls 16, 17, and 18.

(実施例1)
透明基材として、厚み188μmのポリエチレンレテフタレートフィルム7(東レ株式会社製“ルミラー(登録商標)”U35:一方の面に易接着層が形成され、もう一方の面はポリエチレンテレフタレートが露出している)を用い、該透明基材のポリエチレンテレフタレートが露出している面に、硫化亜鉛のモル分率が0.85であるB(a)層を設けた(B(a)層の厚み:200nmとした)。
Example 1
As a transparent substrate, a polyethylene terephthalate film 7 having a thickness of 188 μm (“Lumirror (registered trademark)” U35 manufactured by Toray Industries, Inc .: an easy-adhesion layer is formed on one surface, and polyethylene terephthalate is exposed on the other surface. ), A B (a) layer having a zinc sulfide molar fraction of 0.85 was provided on the surface of the transparent substrate on which polyethylene terephthalate was exposed (B (a) layer thickness: 200 nm) did).

次いで、A(a)層を前記B(a)層上に1層積層し(A(a)層の厚み:270nmとした)、ガスバリア性フィルムを得た。A(a)層の組成は、Zn原子濃度が27.5atom%、Si原子濃度が13.1atom%、Al原子濃度が2.3atom%、O原子濃度が57.1atom%であった。   Next, one A (a) layer was laminated on the B (a) layer (the thickness of the A (a) layer was 270 nm) to obtain a gas barrier film. The composition of the A (a) layer was such that the Zn atom concentration was 27.5 atom%, the Si atom concentration was 13.1 atom%, the Al atom concentration was 2.3 atom%, and the O atom concentration was 57.1 atom%.

次いで、得られたガスバリア性フィルムを縦100mm、横140mmの試験片を切り出し、平均光線透過率、色調、耐屈曲性の評価を実施した。結果を表4に示す。   Next, a test piece having a length of 100 mm and a width of 140 mm was cut out from the obtained gas barrier film, and the average light transmittance, color tone, and bending resistance were evaluated. The results are shown in Table 4.

(実施例2)
B(a)層に代えてB(b)層を形成した以外は、実施例1と同様にしてガスバリア性フィルムを得た。
(Example 2)
A gas barrier film was obtained in the same manner as in Example 1 except that the B (b) layer was formed instead of the B (a) layer.

B(b)層の組成は、硫化亜鉛のモル分率が0.75であった。   As for the composition of the B (b) layer, the molar fraction of zinc sulfide was 0.75.

(実施例3)
B(a)層に代えてA(b)層を形成(A(b)層の厚み:240nmとした)し、A(a)層に代えてB(a)を形成(B(a)層の厚み:120nmとした)した以外は、実施例1と同様にしてガスバリア性フィルムを得た。
(Example 3)
An A (b) layer is formed instead of the B (a) layer (A (b) layer thickness: 240 nm), and B (a) is formed instead of the A (a) layer (B (a) layer The gas barrier film was obtained in the same manner as in Example 1 except that the thickness was 120 nm.

A(b)層の組成は、Zn原子濃度が21.8atom%、Si原子濃度が17.1atom%、Al原子濃度が2.1atom%、O原子濃度が59.0atom%であった。   The composition of the A (b) layer was such that the Zn atom concentration was 21.8 atom%, the Si atom concentration was 17.1 atom%, the Al atom concentration was 2.1 atom%, and the O atom concentration was 59.0 atom%.

(実施例4)
A(a)層に代えてA(b)層を形成(A(b)層の厚み:270nmとした)した以外は、実施例1と同様にしてガスバリア性フィルムを得た。
Example 4
A gas barrier film was obtained in the same manner as in Example 1 except that the A (b) layer was formed instead of the A (a) layer (the thickness of the A (b) layer was 270 nm).

(実施例5)
A(a)層に代えてA(b)層を形成(A(b)層の厚み:280nmとした)した以外は、実施例2と同様にしてガスバリア性フィルムを得た。
(Example 5)
A gas barrier film was obtained in the same manner as in Example 2 except that the A (b) layer was formed instead of the A (a) layer (the thickness of the A (b) layer was 280 nm).

(実施例6)
A(a)層の厚みを270nmから120nmに変更し、次いで、C層をA(a)層上に1層積層(C層の厚み:40nmとした)した以外は、実施例1と同様にしてガスバリア性フィルムを得た。SiO層の組成(O/Si比率)は、1.6であった。
(Example 6)
Except for changing the thickness of the A (a) layer from 270 nm to 120 nm, and then laminating one C layer on the A (a) layer (C layer thickness: 40 nm), the same as in Example 1. Thus, a gas barrier film was obtained. The composition (O / Si ratio) of the SiO 2 layer was 1.6.

(実施例7)
B(a)層の厚みを200nmから135nmに変更し、次いで、C層をA(a)層上に1層積層(C層の厚み:45nmとした)し、さらに、A(b)層を第2層のC層上に1層積層(A(b)層:120nmとした)し、次いで、第4層としてC層をA(b)層上に1層積層(C層の厚み:30nmとした)した以外は、実施例1と同様にしてガスバリア性フィルムを得た。
(比較例1)
B(a)層の厚みを200nmから680nmに変更し、A(a)層を形成しない以外は実施例1と同様にしてガスバリア性フィルムを得た。
(比較例2)
B(a)層に代えてA(a)層を形成(A(a)層の厚み:690nmとした)し、A(a)層を形成しない以外は実施例1と同様にしてガスバリア性フィルムを得た。
(比較例3)
B(a)層に代えてC層を形成(C層の厚み:750nmとした)し、A(a)層形成しない以外は実施例1と同様にしてガスバリア性フィルムを得た。
(比較例4)
酸化亜鉛/二酸化ケイ素/酸化アルミニウムの組成質量比が77.0/20.0/3.0(表1のA(a))で焼結されたスパッタターゲットに代えて、酸化亜鉛/酸化アルミニウムの組成質量比が97.0/3.0(表1のA(a))で焼結されたスパッタターゲットを用い形成する層の厚みを640nmとした以外は実施例1と同様にしてガスバリア性フィルムを得た。スパッタにより得られた膜の組成(原子濃度)は、Zn原子濃度が46.5atom%、Al原子濃度が2.8atom%、O原子濃度が50.7atom%であった。
(比較例5)
A(a)層に代えてC層を形成(C層の厚み:350nmとした)した以外は、実施例1と同様にしてガスバリア性フィルムを得た。
(比較例6)
B(a)層に代えてA(a)層を形成(A(a)層の厚み:200nmとした)し、A(a)層に代えてC層を形成(C層の厚み:150nmとした)した以外は、実施例1と同様にしてガスバリア性フィルムを得た。
(比較例7)
硫化亜鉛/二酸化ケイ素のモル組成比が85/15(表2のB(a))で焼結されたスパッタターゲットに代えて、純度99.99質量%の酸化アルミニウム(Al)スパッタターゲットを用い形成する層の厚みを200nmとした以外は実施例1と同様にしてガスバリア性フィルムを得た。酸化アルミニウム層の組成(O/Al比率)は、1.45であった。
(比較例8)
硫化亜鉛/二酸化ケイ素のモル組成比が85/15(表2のB(a))で焼結されたスパッタターゲットに代えて、純度99.99質量%の酸化アルミニウム(Al)スパッタターゲットを用い形成する層の厚みを200nmとした以外は実施例3と同様にしてガスバリア性フィルムを得た。酸化アルミニウム層の組成(O/Al比率)は、1.45であった。
(Example 7)
The thickness of the B (a) layer was changed from 200 nm to 135 nm, and then the C layer was laminated on the A (a) layer (the thickness of the C layer was 45 nm), and further the A (b) layer was One layer is stacked on the second C layer (A (b) layer: 120 nm), and then the fourth layer is a C layer stacked on the A (b) layer (C layer thickness: 30 nm). The gas barrier film was obtained in the same manner as in Example 1.
(Comparative Example 1)
A gas barrier film was obtained in the same manner as in Example 1 except that the thickness of the B (a) layer was changed from 200 nm to 680 nm and the A (a) layer was not formed.
(Comparative Example 2)
A gas barrier film was formed in the same manner as in Example 1 except that the A (a) layer was formed instead of the B (a) layer (the thickness of the A (a) layer was 690 nm), and the A (a) layer was not formed. Got.
(Comparative Example 3)
A gas barrier film was obtained in the same manner as in Example 1 except that the C layer was formed in place of the B (a) layer (the thickness of the C layer was 750 nm) and the A (a) layer was not formed.
(Comparative Example 4)
Instead of a sputter target sintered with a zinc oxide / silicon dioxide / aluminum oxide composition mass ratio of 77.0 / 20.0 / 3.0 (A in Table 1), zinc oxide / aluminum oxide Gas barrier film in the same manner as in Example 1 except that the thickness of the layer formed using a sputter target sintered at a composition mass ratio of 97.0 / 3.0 (A (a) in Table 1) was 640 nm. Got. The composition (atomic concentration) of the film obtained by sputtering was such that the Zn atom concentration was 46.5 atom%, the Al atom concentration was 2.8 atom%, and the O atom concentration was 50.7 atom%.
(Comparative Example 5)
A gas barrier film was obtained in the same manner as in Example 1 except that the C layer was formed instead of the A (a) layer (the thickness of the C layer was 350 nm).
(Comparative Example 6)
An A (a) layer is formed instead of the B (a) layer (A (a) layer thickness: 200 nm), and a C layer is formed instead of the A (a) layer (C layer thickness: 150 nm). Except for the above, a gas barrier film was obtained in the same manner as in Example 1.
(Comparative Example 7)
Instead of a sputter target sintered at a zinc sulfide / silicon dioxide molar composition ratio of 85/15 (B (a) in Table 2), an aluminum oxide (Al 2 O 3 ) sputter target having a purity of 99.99% by mass A gas barrier film was obtained in the same manner as in Example 1 except that the thickness of the layer formed using was changed to 200 nm. The composition (O / Al ratio) of the aluminum oxide layer was 1.45.
(Comparative Example 8)
Instead of a sputter target sintered at a zinc sulfide / silicon dioxide molar composition ratio of 85/15 (B (a) in Table 2), an aluminum oxide (Al 2 O 3 ) sputter target having a purity of 99.99% by mass A gas barrier film was obtained in the same manner as in Example 3 except that the thickness of the layer formed using was changed to 200 nm. The composition (O / Al ratio) of the aluminum oxide layer was 1.45.

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本発明のガスバリア性フィルムは、酸素ガス、水蒸気等に対する高いガスバリア性、透明性、耐熱性に優れているので、例えば、食品、医薬品などの包装材および薄型テレビ、太陽電池などの電子デバイス部材として有用なに用いることができるが、用途がこれらに限定されるものではない。   Since the gas barrier film of the present invention has high gas barrier properties against oxygen gas, water vapor, etc., transparency, and heat resistance, for example, as a packaging material for foods, pharmaceuticals, etc., and as an electronic device member for thin TVs, solar cells, etc. Although it can be usefully used, the application is not limited to these.

1 透明基材
2 [A]層
3 [B]層
4 [C]層
5 金属円柱
6 ガスバリア性フィルム
8 巻き取り式スパッタリング装置
9 巻き取り室
10 巻き出しロール
11 12、13 巻き出し側ガイドロール
14 クーリングドラム
15 スパッタ電極
16、17、18 巻き取り側ガイドロール
19 巻き取りロール
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Transparent base material 2 [A] layer 3 [B] layer 4 [C] layer 5 Metal cylinder 6 Gas barrier film 8 Winding-type sputtering apparatus 9 Winding chamber 10 Unwinding roll 11 12, 13 Unwinding side guide roll 14 Cooling drum 15 Sputtering electrodes 16, 17, 18 Winding side guide roll 19 Winding roll

Claims (10)

透明基材の少なくとも片面に、以下の[A]層と[B]層を含む複合層が配された、ガスバリア性フィルム。
[A]層:酸化亜鉛−二酸化ケイ素−酸化アルミニウムの共存相からなる層
[B]層:硫化亜鉛と二酸化ケイ素の共存相からなる層
A gas barrier film in which a composite layer including the following [A] layer and [B] layer is disposed on at least one surface of a transparent substrate.
[A] layer: a layer composed of a coexisting phase of zinc oxide-silicon dioxide-aluminum oxide [B] layer: a layer composed of a coexisting phase of zinc sulfide and silicon dioxide
前記[A]層は、ICP発光分光分析法により測定される亜鉛(Zn)原子濃度が20.0〜40.0atom%、ケイ素(Si)原子濃度が5.0〜20.0atom%、アルミニウム(Al)原子濃度が0.5〜5.0atom%、酸素(O)原子濃度が35.0〜70.0atom%である請求項1に記載のガスバリア性フィルム。 The [A] layer has a zinc (Zn) atom concentration of 20.0 to 40.0 atom%, a silicon (Si) atom concentration of 5.0 to 20.0 atom%, and aluminum (as measured by ICP emission spectroscopy). 2. The gas barrier film according to claim 1, wherein the Al) atomic concentration is 0.5 to 5.0 atom% and the oxygen (O) atomic concentration is 35.0 to 70.0 atom%. 前記[B]層は、硫化亜鉛と二酸化ケイ素の合計に対する硫化亜鉛のモル分率が0.7〜0.9である請求項1または2に記載のガスバリア性フィルム。 3. The gas barrier film according to claim 1, wherein the [B] layer has a zinc sulfide mole fraction of 0.7 to 0.9 with respect to the total of zinc sulfide and silicon dioxide. 前記[A]層の屈折率が波長550nmにおいて、1.5〜1.8の範囲であり、かつ、前記[B]層の屈折率が波長550nmにおいて、2.0〜2.4の範囲である請求項1〜3のいずれかに記載のガスバリア性フィルム。 The refractive index of the [A] layer is in the range of 1.5 to 1.8 at a wavelength of 550 nm, and the refractive index of the [B] layer is in the range of 2.0 to 2.4 at a wavelength of 550 nm. The gas barrier film according to any one of claims 1 to 3. 前記複合層が、前記[A]層および/または前記[B]層に接するように以下の[C]層を有する層である請求項1〜4のいずれかに記載のガスバリア性フィルム。
[C]層:酸化ケイ素層
The gas barrier film according to any one of claims 1 to 4, wherein the composite layer is a layer having the following [C] layer so as to be in contact with the [A] layer and / or the [B] layer.
[C] layer: silicon oxide layer
前記[C]層の厚みが、前記[A]層、前記[B]層および前記[C]層の厚みの合計の5〜40%である請求項5に記載のガスバリア性フィルム。 The gas barrier film according to claim 5, wherein the thickness of the [C] layer is 5 to 40% of the total thickness of the [A] layer, the [B] layer, and the [C] layer. 前記[C]層の厚みが、5〜300nmである請求項5または6に記載のガスバリア性フィルム。 The gas barrier film according to claim 5 or 6, wherein the [C] layer has a thickness of 5 to 300 nm. 前記[C]層の屈折率が、波長550nmにおいて、1.43〜1.50の範囲である請求項5〜7のいずれかに記載のガスバリア性フィルム。 The gas barrier film according to any one of claims 5 to 7, wherein a refractive index of the [C] layer is in a range of 1.43 to 1.50 at a wavelength of 550 nm. 前記透明基材が少なくとも前記複合層を有する側に樹脂層を有するものである請求項1〜8のいずれかに記載のガスバリア性フィルム。 The gas barrier film according to claim 1, wherein the transparent substrate has a resin layer on at least the side having the composite layer. 前記複合層が、透明基材と接しない側の表面に、インジウム錫酸化物(ITO)、酸化亜鉛(ZnO)、アルミニウム含有酸化亜鉛(Al/ZnO)のいずれかを含む透明導電層を有するものである請求項1〜9のいずれかに記載のガスバリア性フィルム。 The composite layer has a transparent conductive layer containing any one of indium tin oxide (ITO), zinc oxide (ZnO), and aluminum-containing zinc oxide (Al / ZnO) on the surface not in contact with the transparent substrate. The gas barrier film according to any one of claims 1 to 9.
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