根藩の当主である井伊直孝公をお寺の門前で手招き雷雨から救ったと
伝えられる招き猫と井伊軍団のシンボルとも言える赤備え（戦国時代
の井伊軍団編成の一種、あらゆる武具を朱りにした部隊編成のこと）
と兜（かぶと）を合体させて生まれたキャラクタ－。
【季語と短歌：３月25日】
ごみだしの乙女椿や春ならひ 
高山 宇（赤鬼）
OAMード多重伝送装置
✳️140Gbps 時代
日本電信電話株式会社（NTT）、株式会社NTTドコモ、日本電気株式
会社（NEC）は3月24日、71GHzから86GHzのミリ波帯において140
Gbpsのリアルタイム無線伝送に成功したと発表した。3社によれば、
これは従来技術の2倍以上の速度であり、100GHz未満の周波数におい
て世界最速となる。3社は6G時代の無線需要に備えた大容量無線伝送
の実現を目指した取り組みを進めており、今回の成果は、軌道角運動
量（OAM）を用いた新しい空間多重方式を用いた取り組みにより得ら
れた。
図1：実環境でのリアルタイム無線伝送技術（100GHz未満）に対する
本成果の位置づけOAMモード多重伝送装置
OAMとは電波の性質を表す物理量の1つで、送信電波の同一位相の軌
跡が進行方向に対して螺旋状を描くように、送信アンテナから送信さ
れる信号の位相差を設定することで生成される。受信側では、受信ア
ンテナで受信した信号の位相を送信とは逆回転して合成することで受
信でき、異なる螺旋構造を持つ複数のOAMモードに対応する無線信号
を重ねても、互いに干渉することなく分離できることが特徴。これに
より、複数の異なるデータを空間上に多重し、限られた帯域で多くの
データを送れるようにする技術を「OAMモード多重伝送技術」といい、
これにより、帯域が広く確保できない100GHz未満のような周波数帯
においても、大容量の無線伝送が可能となる。
図5：無線バックホール/フロントホールへの適用例
【展望】
今回の成果により、OAMモード多重伝送を用いて双方向で合計毎秒
100ギガビットを超える大容量のリアルタイム無線伝送を実証した。
このような大容量無線伝送技術は、バックホールの回線を光ファイバ
だけでなく無線接続とすることを可能にし、柔軟なバックホールの構
築、イベント時の移動基地局との無線接続への適用や災害発生時の臨
時のバックホール回線への適用など、6Gやそれ以降における無線通信
需要を満たす無線通信システムに貢献できると期待できる。
今後、リアルタイムの大容量無線通信を利用した中継伝送など、OAM
モード多重伝送技術を用いた無線バックホール/フロントホールへの
適用などのユースケースの検討を進め、6G時代のVR／AR（仮想現実
／拡張現実）や高精細映像伝送、コネクティッドカー、遠隔医療など、
将来の多様なサービスを支える基盤技術となるよう、ミリ波以上の周
波数帯における無線伝送の大容量化、長距離化の検討により、無線需
要を支える柔軟なネットワークの構築に取り組むという。
⛑️ イマイチ理解できていないので、再考察する（笑）。
図2：OAMモード多重伝送のイメージ
✳️ 特開2024-043265 バリア層構造の製造方法およびバリア層構造
国立大学法人山形大学： 硯里 善幸・佐々木 樹（審査前）
【要約】Ｓｉ－Ｎを主骨格とするポリシラザン化合物を含む溶液を対
象物に塗布または印刷する工程１と、窒素雰囲気下に、波長２３０ｎｍ
以下の紫外光を対象物上のポリシラザン化合物に照射し、窒化ケイ素
系層を形成する工程２とを有することを特徴とするバリア層構造の製
造方法。ポリシラザン化合物に波長２３０ｎｍ以下の紫外光を照射す
ることにより、バリア性の高い窒化ケイ素系バリア層構造を製造する
方法およびバリア層構造を提供する。【００１３】
図１０、実施例４で作製した有機ＥＬ素子の層構造
【発明の効果】
本発明によれば、対象物にポリシラザン化合物を含む溶液を塗布また
は印刷し、窒素雰囲気下で、波長１００～１９０ｎｍの真空紫外光を
照射し、６０００～２４０００Ｊ/ｃｍ2の積算光量でポリシラザン化
合物被膜に照射することで、水蒸気透過度１０-4～１０-6ｇ/ｍ2/ｄａｙ
の高いバリア性能を有する窒化ケイ素系バリア層構造を得ることがで
きる。波長１００～１９０ｎｍの真空紫外光は、その多くが層表面で
吸収されるため、層内部に比べて表面が高密度化するが、波長２００～
２３０ｎｍの紫外光でさらに照射することで、層内部が高密度化し、
層構造全体が均一に密度化したバリア層構造を得ることができる。本
発明によれば、ポリシラザン化合物を用いた塗布型の高純度シリコン
コーティング材を提供することができる。
図１、ＰＨＰＳ膜厚とＶＵＶ積算光量とバリア性能との関係を表す棒
グラフ
【特許請求の範囲】
【請求項１】 Ｓｉ－Ｎを主骨格とするポリシラザン化合物を含む溶液
を対象物に塗布または印刷する工程１と、
窒素雰囲気下に、波長２３０ｎｍ以下の紫外光を対象物上のポリシラ
ザン化合物に照射し、窒化ケイ素系層を形成する工程２と
を有することを特徴とするバリア層構造の製造方法。
【請求項２】 前記ポリシラザン化合物が、パーヒドロポリシラザン（
ＰＨＰＳ）であることを特徴とする請求項１に記載のバリア層構造の
製造方法。
【請求項３】 前記波長２３０ｎｍ以下の紫外光が、波長１００～１９
０ｎｍの真空紫外光であり、
照射する紫外光の積算光量が６０００～２４０００Ｊ/ｃｍ2であるこ
とを特徴とする請求項１に記載のバリア層構造の製造方法。
【請求項４】
波長１００～１９０ｎｍの真空紫外光に加えて、波長２００～２３０
ｎｍの紫外光をさらに照射することを特徴とする請求項３に記載のバ
リア層構造の製造方法。
【請求項５】前記工程１および工程２に加えて、さらに、紫外線硬化
性ポリシロキサン、アクリル樹脂およびエポキシ樹脂から選ばれる
一種を含む溶液を、対象物上の窒化ケイ素系膜に塗布または印刷し、
光または熱により硬化させて樹脂層を形成する工程３を有することを
特徴とする請求項１に記載のバリア層構造の製造方法。
【請求項６】 前記工程１～工程３をこの順に複数回行い、窒化ケイ
素系層と前記樹脂層とを交互に積層させることを特徴とする請求項５
記載のバリア層構造の製造方法。
【請求項７】 前記工程２において、波長２３０ｎｍ以下の紫外光を
１５～４０℃の温度下に照射することを特徴とする請求項５に記載の
バリア層構造の製造方法。
【請求項８】 前記工程１に先立ち、対象物を真空紫外光またはＵＶ
オゾン洗浄により表面改質することを特徴とする請求項１に記載の
バリア層構造の製造方法。
【請求項９】前記バリア層構造の膜厚が１５０～２５０ｎｍであるこ
とを特徴とする請求項１に記載のバリア層構造の製造方法。
【請求項１０】対象物上に形成された窒化ケイ素系層構造において、
対象物に近い部分の屈折率が１．５０～１．６であり、
対象物から遠い部分であり、窒化ケイ素系層の表面付近の屈折率が
１．６～１．９であることを特徴とするバリア層構造。
【非特許文献１】ACS Appl. Mater. Interfaces 11 (46), 43425-43432
(2019)
［実施例１］
＜屈折率の測定＞
洗浄したシリコンウエハー上に、パーヒドロポリシラザン（ＰＨＰＳ
）の２０ｗｔ％ジブチルエーテル（ＤＢＥ）溶液（信越化学工業（株）
製）をスピンコート法により成膜した。表１に示すように、膜厚は、
溶液濃度およびスピンコート回転数を調整して制御した（実験例１～
２４）。溶液の調製およびスピンコートは、窒素を充填したグローブ
ボックス（水および酸素の濃度は＜１０ｐｐｍとする）内で行った。
さらにグローブボックス中に設置したエキシマランプにて窒素下１７２
ｎｍの真空紫外光（ＶＵＶ光）を照射して、光緻密化したＰＨＰＳ層
をシリコンウエハー上に形成した。エキシマランプには、浜松ホトニ
クス（株）製 ＦＬＡＴ ＥＸＣＩＭＥＲ（照射強度２０ｍＷ/ｃｍ2）ま
たは（株）エム・ディ・コム製 ＭＥＩＲＨＡ－ＭＳ－１－１５２－Ｈ
（照射強度８５ｍＷ/ｃｍ2）を使用した。ＶＵＶ照射量は、紫外線積
算光量計（浜松ホトニクス（株）製 Ｃ９５３６－センサヘッドＨ９５
３５－１７２）を用いて算出した。
分光エリプソメトリー（ジェー・エー・ウーラム・ジャパン（株）製
ＶＡＳＥ３２）により、シリコンウエハー上の光緻密化されたＰＨＰＳ
層の膜厚方向における屈折率分布を測定した。エリプソメトリー測定
では、入射光の角度を４５°から７５°まで５°刻みで変化させた。実験
的エリプソメトリックパラメータ（ΨとΔ）で表される光の偏光状態を、
ＳｉＯ2を含む４層光学モデルとガウス振動子を含む３つの単層モデル
を用いて解析した。なお、屈折率測定では、バリア層（ＳｉＮ層）と
なる光緻密化したポリシラザン層の屈折率を厳密に測定するため、シ
リコンウエハー上にポリシラザン層を１層だけコートし測定した。
【００３８】
＜バリア膜の作製とバリア性能の測定＞
ポリイミドフィルム（ＰＩフィルム：Ｘｅｎｏｍａｘ、Ｒａ：～０．
５ｎｍ、厚み：３８μｍ、サンプルサイズ：５０ｍｍ×５０ｍｍ、ゼノ
マックスジャパン（株）製）上に、応力緩和層となる、ＵＶ硬化型ポ
リジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）のオリゴマーと架橋剤（信越化学
工業（株）製 Ｘ－３４－４１８４ Ａ ａｎｄ Ｂ）と低分子環状デカメ
チルシクロペンタシロキサン（Ｄ５）（信越化学工業（株）製）とを、
オリゴマー：架橋剤：Ｄ５＝１：１：１６（重量比）の割合で自転公
転ミキサー（２０００ｒｐｍ、４分）にて混合し、ＰＤＭＳ－Ｄ５溶
液を調製した。グローブボックス中で窒素雰囲気下、ＰＤＭＳ－Ｄ５
溶液を６０００ｒｐｍ、３０秒でポリイミドフィルム上にスピンコー
トし、高圧水銀灯を用いてＵＶを１分間照射し、ＵＶ硬化型ＰＤＭＳ
層を硬化させた。その後、ＶＵＶを窒素下３分間照射し、ＰＤＭＳの
表面をＳｉＯ2化させ、膜厚約１５０ｎｍのＰＤＭＳ硬化体層を形成
した。
ＰＤＭＳ硬化体層の上に、２０ｗｔ％ＰＨＰＳのＤＢＥ溶液を窒素下
でスピンコートし、ＶＵＶ光照射して、バリア層となるＰＨＰＳ硬化
体層を得た。ＰＨＰＳ硬化体層の形成方法は＜屈折率の測定＞におけ
るＰＨＰＳコートと同様である。
ポリイミドフィルムおよびＰＤＭＳ硬化体層の上に形成されたバリア
層をガス透過率測定装置（（株）ＭＯＲＥＳＣＯ製Ｓｕｐｅｒ－Ｄｅ
ｔｅｃｔ）にて性能評価した。測定条件は４０℃/９０％ＲＨとした。
バリア層の性能評価としては、サンプルをセットし、水蒸気透過率が
定常状態になった値をそのバリア層構造の水蒸気透過率（ＷＶＴＲ）
とした。【００３９】
＜バリア膜表面の観察＞
バリア層構造の表面観察を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）（日本電子
（株）製ＪＳＭ－ＩＴ１００）にて行った。帯電防止のため、イオン
コーターにてＰｔをバリア層の表面に薄く（＜２ｎｍ）コートした。
結果を表１に示す。【００４０】
＜バリア膜表面の観察＞
バリア層構造の表面観察を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）（日本電子
（株）製ＪＳＭ－ＩＴ１００）にて行った。帯電防止のため、イオン
コーターにてＰｔをバリア層の表面に薄く（＜２ｎｍ）コートした。
結果を表１に示す。
【００４０】【表１】
表１中、ＰＨＰＳ膜厚（ｎｍ）は分光エリプソメトリーにより求めた
総厚である。 ＶＵＶ積算光量（ｍＪ/ｃｍ2）は、ＶＵＶ光量×時間に
よって求めた。 バリア性能（ＷＶＴＲ）は４０℃/９０％ＲＨにおける
水蒸気透過率である。 バリア性能が～１０-4ｇ/ｍ2/ｄａｙを〇とし
、～１０-3ｇ/ｍ2/ｄａｙを△とし、＞１０-2ｇ/ｍ2/ｄａｙを×とした。
屈折率（ＭＡＸ）には分光エリプソメトリーにより得られた４層モデ
ルにおいて最も高い屈折率を表記した。組成が同じ場合、屈折率は密
度と相関することから、屈折率が高いことは密度が高いことを示す。
クラックの有無は走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察した結果を示し
ている。クラックは無い方が、水蒸気を透過し難いといえる。【００
４１】 実験例１～２４の結果を三次元の棒グラフにまとめたものを図
１に示す。Ｘ－Ｙ軸はＰＨＰＳの膜厚（ｎｍ）とＶＵＶ光の積算光量
（ｍＪｃｍ-2）であり、Ｚ軸は水蒸気透過率ＷＶＴＲ（ｇ/ｍ2/ｄａｙ
）である。【００４２】
水蒸気透過率ＷＶＴＲ（ｇ/ｍ2/ｄａｙ）が小さいほど、バリア性能
は高い。 図１より、最も高いバリア性能を示すのはＰＨＰＳ膜厚が
２００～２５０ｎｍかつＶＵＶ積算光量が１２,０００ｍＪ/ｃｍ2の時
であることがわかる。このときバリア性能は２×１０-4ｇ/ｍ2/ｄａｙ
である。【００４３】 この理由を各種分析から明らかとした。
膜厚約３５０ｎｍのＰＨＰＳ膜にＶＵＶ光を照射したときの屈折率分
布（膜厚方向）を図２（ａ）に示す。本来はＶＵＶ光の吸収によりＰ
ＨＰＳの光緻密化は連続的に起こるが、屈折率および膜厚を高精度に
得るため、バリア層を４層に分け、４層でのフィッティングを行った。
【図２】
図２（ａ）は、各層の平均的な屈折率とその膜厚を示している。また
ＳＩＭＳ分析から、最表層はＳｉＯ2層が形成されていることが明らか
であるため、最表層に関してはＳｉＯ2層としてフィッティングした。
ＶＵＶ光を照射することで、特に表面（Ｔｏｐ）の屈折率が向上した。
照射なしの屈折率１．５４から７２,０００ｍＪ/ｃｍ2のＶＵＶ光照射
で１．７６まで向上している。この屈折率向上は密度上昇を示している。
またＴｏｐ層ほどではないが、バリア層の中間部にあるＭｉｄ層にお
いても、屈折率が向上した。７２,０００ｍＪ/ｃｍ2照射時に１．６５
まで向上している。一方で、シリコン基板の表面にあるＢｏｔ層では
ほとんど屈折率の向上が見られなかった。これは表面層でＶＵＶ光
（λ＝１７２ｎｍ）が吸収されるため、Ｂｏｔ層までＶＵＶ光が届いて
いないことを示している。【００４５】
ここで、屈折率が向上するＴｏｐ層とＭｉｄ層の膜厚に着目する。
Ｔｏｐ層＋Ｍｉｄ層の総膜厚は１６０～１７０ｎｍである。図２（ｃ）
にＶＵＶ積算光量１２，０００ｍＪ/ｃｍ2におけるＰＨＰＳ膜厚とＷ
ＶＴＲとの関係を示す。このグラフから明らかなように、膜厚が１５０
ｎｍ以下では高いバリア性能は得られない。これは高密度化するＰＨ
ＰＳ膜厚は１６０～１７０ｎｍであるため、膜厚が足りないためと考え
られる。図２（ｃ）のグラフより、２００ｎｍ前後が最も特性が得ら
れる膜厚であることがわかる。
【００４６】 一方で、ＶＵＶ積算光量が増えるほど屈折率（密度）が
上昇することから、バリア性能は単調増加すると予想される。図２
（ｂ）にＰＨＰＳ膜厚２００ｎｍにおけるＶＵＶ積算光量とＷＶＴＲ
の関係を示す。ＶＵＶ積算光量は１２，０００ｍＪ/ｃｍ2を境として
さらに照射することで、バリア性能が低下することがわかった。
図３.代表的な条件におけるクラックや剥離のＳＥＭ画像と水蒸気透過率
【００４７】 その理由を明らかとするために、走査型電子顕微鏡（ＳＥ
Ｍ）による表面観察を行った。代表的な結果を図３に示す。図３中の
Region（iii～ｖ）は図１のｉ～ｖを表している。ＳＥＭ画像からわか
るように、表面にクラック（ひび割れ）もしくは剥離が起こっていた。
条件によって異なるが、クラック幅や剥離サイズは、水蒸気透過率（
ＷＶＴＲ）に相関があることが見て取れる。すなわち、クラック幅や
剥離サイズが大きい場合には、そこからの水蒸気の浸入があるため、
バリア性能は低い。表１にクラックの有無のみを記載している。クラ
ック幅が小さい場合にはバリア性能の低下は少ないので、高いバリア
性能を得るためには、クラックが無いバリア層構造を作製する必要が
ある。【００４８】
これらクラックや剥離が起こる理由であるが、ＰＨＰＳの光焼成反応に
起因する。以下にＰＨＰＳのＶＵＶ光反応を示す。ＶＵＶ光によりＰ
ＨＰＳのＳｉ－ＨやＮ－Ｈが光開裂を受け、水素が脱離する。すなわ
ち、ＰＨＰＳのＶＵＶ光反応は体積収縮の系である。
ＶＵＶ光を照射することで、ＰＨＰＳの高密度化が進行するが同時に
内部応力が発生し増大する。そのため、強照射条件では、クラックが
発生したと考えられる。またクラックは膜厚や下層との密着性にも依
存する。特に厚膜の条件である膜厚５００ｎｍの条件では、下層との
界面までＶＵＶ光が届かないために低密着性であることに加え、ＰＨ
ＰＳ層の内部でも応力の大小があることから、クラックが起きやすい
条件になったと思われる。【００４９】
これらのことから、ＰＨＰＳ層の膜厚は２００～２５０ｎｍ、ＶＵＶ
積算光量は１２,０００ｍＪ/ｃｍ2近辺がバリア性能として最適である
ことがわかった。【００５０】
［実施例２］
ＶＵＶ照射源として、１７２ｎｍのエキシマランプに加え、２２２ｎ
ｍのエキシマランプも併用し、屈折率測定と表面観察を行った。用い
た装置は（株）エム・ディ・コム製ＭＥＩＲＨＡ－ＭＳ－１－１５２
－Ｈであり、１７２ｎｍと２２２ｎｍのランプが併設された装置であ
る。それ以外は、実施例１と同様である。分光エリプソメトリーによ
る屈折率分布の結果を、２２２ｎｍ照射を図４に、１７２ｎｍ照射を
図５に示す。【００５１】
図５ 波長１７２ｎｍのエキシマランプで照射した時の分光エリプソ
メトリーによる屈折率分布の結果
図４ 波長２２２ｎｍのエキシマランプで照射した時の分光エリプソ
メトリーによる屈折率分布の結果
図４および図５から、２２２ｎｍ照射では、１７２ｎｍ照射と比較す
ると、ＰＨＰＳの中央（Ｍｉｄ層）の屈折率が向上することがわかる。
これは各波長における吸光度に大きく影響することを示している。す
なわち、２２２ｎｍの吸光度は１７２ｎｍの吸光度に比較して低いた
め、表面で光が吸収されず、内部まで光が進入し高密度化する。１７２
ｎｍと２２２ｎｍの光源を組み合わせることで、膜内部まで高密度化
することが可能となる。
そこで、１７２ｎｍ光照射後、２２２ｎｍ光照射した。その結果を
図６に示す。図６から、Ｔｏｐ層とＭｉｄ層に同程度に高い屈折率を
有した構造を作製できることがわかる。さらにこのサンプルのＳＥＭ
観察では、クラックを見つけることができず、高いバリア性能が達成さ
れると考えられる。
［実施例３］
実施例１および２では、グローブボックス内で窒素下に、応力緩和層
であるＰＤＭＳ層とバリア層であるＰＨＰＳ層とをスピンコート成膜
し、ＶＵＶ光照射を行ったが、実施例３では、ＰＤＭＳ層の形成は、
全てのプロセスを大気下（酸素、水蒸気存在下）で行い、ＰＨＰＳ層
の形成は、ウェットコートプロセスを大気下、ＶＵＶ光照射プロセス
を窒素下で行った。
応力緩和層であるＵＶ硬化型ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）の
オリゴマーと、架橋剤（信越化学工業（株）製 Ｘ－３４－４１８４ Ａ
ａｎｄ Ｂ）と、低分子環状デカメチルシクロペンタシロキサン（Ｄ５）
（信越化学工業（株）製）とを、オリゴマー：架橋剤：Ｄ５＝１：１：
１６（重量比）の割合で自転公転ミキサー（２０００ｒｐｍ、４分）
にて混合し、ＰＤＭＳ－Ｄ５溶液を調製した。大気中または窒素中で
ＰＤＭＳ－Ｄ５溶液を６０００ｒｐｍ、３０秒で基板上にスピンコー
トした膜に高圧水銀灯にてＵＶを１分間照射し、ＵＶ硬化型ＰＤＭＳ
層を硬化させた。その後、ＶＵＶ光を大気下または窒素下で３分間照
射した。【００５４】
分光エリプソメトリーにより測定した各プロセス条件での屈折率およ
び膜厚を表２に示す。ＰＤＭＳ層には、ＰＨＰＳのような屈折率分布
は見られなかった。表２から、ウェットプロセス条件（ウェットコー
ト・ＵＶ硬化）とＶＵＶ条件を酸素・水蒸気が存在する大気下で行っ
ても、屈折率および膜厚に大きな違いは見られなかった。なお、大気
下は温度２５℃、湿度５０％のクリーンルーム中で行った。
表２
【００５５】
さらに、大気下および窒素下のプロセスで得られたＰＤＭＳ表面の水
の濡れ性を接触角計にて測定した（図７）。大気下プロセスでは水の
接触角が大幅に小さくなり、表面自由エネルギーが大きくなっている
ことがわかる。これは上層にあたるＰＨＰＳ層のウェットコートが行
いやすいことを示している。上層のＰＨＰＳ層をウェットコートしや
すいことは、ＰＨＰＳ層がコートできなかったピンホールの抑制につ
ながることから、高いバリア性能を達成できる。【００５６】
ここで、ＰＨＰＳはＳｉ－Ｎ結合を主鎖に有するポリマーであるため
、大気中の酸素および水蒸気と反応しＳｉＯ2化する。またＶＵＶ光照
射を大気下で行うと、かなり早い反応でＳｉＯ2化することも知られて
いる。そこで、ＰＨＰＳのウェットコートのみ、大気下に行い、ＶＵ
Ｖ光照射を窒素下に行うことが可能か検討を行った。
その結果を図８に示す。大気下および窒素下でコートした際のＰＨＰ
Ｓの屈折率は全く変わらなかった。なお、エリプソメトリー測定は
１５分以内で行った。すなわち、ＰＨＰＳは大気中の酸素、水蒸気と
反応する反応性ポリマーであるが、短時間では酸化反応は起こらず安
定である。さらに大気下、窒素下でコートしたＰＨＰＳ薄膜を、両方
とも窒素下でＶＵＶ照射を行った。その結果、４層モデルにおける屈
折率分布にはほとんど違いが見られなかった。このことから上述の通
り、ＰＨＰＳは短い時間であれば安定であり、仮に表面に水蒸気や酸
素が吸着されていたとしても、ほとんど膜質には影響がないことが示
れた。これらのことを総合すると、本発明では、全てのプロセスを窒
素下で行ってもよいし、ＶＵＶ光照射プロセス以外は、低コストな大
気下で行ってもよいことがわかる。
［実施例４］
実施例１～３では、ＰＤＭＳ層のウェットコート条件は、ＵＶ硬化
型ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）のオリゴマーと、架橋剤（信
越化学工業（株）製 Ｘ－３４－４１８４ Ａ ａｎｄ Ｂ）と、低分子環
状デカメチルシクロペンタシロキサン（Ｄ５）（信越化学工業（株）
製）との溶液を用いるが、実施例４では低分子環状シロキサンに対す
る検討を行った。デカメチルシクロペンタシロキサン（Ｄ５）は、室
温で蒸発する溶剤としての機能を有するが、その沸点は２１０℃と高
いため、若干ＰＤＭＳに残り、シリコーンゲルを形成することがある。
そこで、以下の環状シリコーン（Ｄ４～６）および直鎖シリコーン
（Ｌ４～６）を用いて、各種低分子シリコーンの検討を行った。
【００５９】【化２】
【００６０】大気中にて、ＵＶ硬化型ＰＤＭＳのオリゴマーと、架橋
剤と、６種類の低分子シリコーンとを表３に記載の割合で自転公転ミ
キサー（２０００ｒｐｍ、４分）にて混合させ、グローブボックス中
にて６０００ｒｐｍ、３０秒でシリコンシリコンウエハー上にその混
合物をスピンコートし、ＵＶを１分間照射してその膜を硬化させた。
その後、ＶＵＶを３分間照射した。得られた膜の膜厚を分光エリプソ
メトリーにて測定した（表３）。それぞれの低分子シリコーンの沸点
や粘度が異なることから、膜厚は異なったが、屈折率は１．４２～１
．４５でほぼ同じであった。各種低分子シリコーンを用いた時のＰＤ
ＭＳ層の膜厚を表３に示す。
表3
これらのＰＤＭＳ層とＰＨＰＳ層との交互積層構造のバリア性能を
確認するため、有機ＥＬ素子の上部にバリア層構造を作製し、有機Ｅ
Ｌ素子の発光像から、バリア性能を確認した。有機ＥＬ素子は、特に
有機層/電極界面において水蒸気からの酸化を受けやすい。界面酸化が
起こった場合、電荷注入・輸送が起こらないため、非発光エリアが増
大する。この非発光エリア（シュリンケージ）の増大を観察すること
で、バリア性能を確認することが可能である。
有機ＥＬ素子として、３ｃｍ×３ｃｍガラス基板上にパターニングさ
れた透明電極ＩＴＯ上に図１０に示す有機ＥＬ素子を作製した。以下
に示す有機材料を真空蒸着法により成膜し有機ＥＬ素子を作製した。
有機ＥＬ素子の発光エリアは２ｍｍ×２ｍｍである。ＰＤＭＳ/ＰＨＰ
Ｓの交互積層膜によるバリア構造をＴＦＥ（Thin Film Encapsulation：
薄膜封止）と呼ぶ。作製した有機ＥＬの上にスピンコートにてＰＤＭ
Ｓ/ＰＨＰＳの交互積層膜ＴＦＥ構造を作製した。作製は窒素下で行っ
た。ＰＨＰＳ層の膜厚は１５０ｎｍ（ＶＵＶ照射６,０００ｍＪ/ｃｍ2）
であり、ＰＤＭＳ層の膜厚は表３に示す膜厚である。ＰＤＭＳ/ＰＨＰ
Ｓ層のユニットを１ユニットとし、トータル３ユニット（計６層）形
成した。【００６４】
【化３】
【００６５】 得られた有機ＥＬ素子を恒温恒湿槽（６０℃/９０％Ｒ
Ｈ）に保管し、有機ＥＬの発光像を光学顕微鏡により観察した。図９
にその結果を示す。
図９は、６０℃/９０％ＲＨ下に保存した有機ＥＬ素子の発光曲線（
倍率５０倍、視野２ｍｍ×１．５ｍｍ）を表す。
ここで、Ｂａｒｅ ＯＬＥＤはＴＦＥ構造が無いものである。作製直後
（０時間）では、全ての素子で均一な発光を示しているが、ＴＦＥ構
造が無いＢａｒｅ ＯＬＥＤ素子では、６７時間後も発光が得られなか
った。これは水蒸気による界面酸化が素子全面で起こった結果と思わ
れる。各種シリコーンで保存性能は異なるが、Ｄ５だけでなく、Ｌ５、
Ｌ６、Ｄ６で高い性能が得られた。Ｄ５においては５０４時間で発光
が得られなくなった。その中でも特にＤ６、Ｌ５において高い保存性
能を示した。すなわち、ＰＨＰＳバリア層は同一であっても、応力緩
和層として機能するＰＤＭＳ層によってバリア性能が異なることが示
された。この理由としては被覆特性に関連していると考察している。
ＰＤＭＳ層の膜厚だけであれば、表３に示す通り、Ｄ６、Ｌ６が優位
であるが、結果的にはそれだけでは説明できない。有機ＥＬ素子の上
には凹凸や異物が存在するが、この凹凸や異物に対して、Ｄ６やＬ５
を用いたＰＤＭＳ層ではきれいに被覆された結果であると考えている。
本発明においては、ウェットプロセスによるバリア層構造が、水蒸気
に弱いとされている有機ＥＬ素子に有効に働くことが示され、加えて
応力緩和層であるＰＤＭＳ層の希釈溶液である低分子シリコーンの種
類においても被覆特性の面から影響があることが示された。特にＤ６
やＬ５において高い保存性（１,３００時間以上、６０℃/９０％ＲＨ）
を達成した。
以上
✳️ 水素ロータリーエンジン解体新書 ⓷
1️⃣ 特開2023-78692 ロータリーエンジン マツダ株式会社
（第１凹部の詳細）【００７０】
例えば図６に示すように、リセス７の断面積は、第１底面７１ａに対
応する第１範囲Ｒ１では略一定となり、第１連接面７１ｂおよび第２
連接面７１ｃに対応する範囲（第１範囲Ｒ１の紙面左右に隣接する範
囲）では相対的に急峻に減少するようになっている。【００７１】
また、第１底面７１ａは、前述のように、ロータ外周面２ａの長手
方向に沿って、所定の長さ範囲（第１長さＬ１）にわたって延びてい
る。長手方向に沿って見たとき、この第１長さＬ１は、図３に示すよ
うに、第２底面７２ａの長さ範囲（第２長さＬ２）よりも短く、かつ
第１連接面７１ｂおよび第２連接面７１ｃの長さよりも長い。
【００７２】 具体的に、第１長さＬ１は、第２長さＬ２の４／１０
以上８／１０以下であることが好ましく、さらに好ましくは略２／３
である。また、第１長さＬ１は、外周面中央Ｃからロータ外周面２ａ
のＬ側の端までの長さＬａの２／１０以上４／１０以下であることが
好ましく、さらに好ましくは略１／３である。【００７３】
（第２凹部の詳細）
一方、第２凹部７２は、上記第２底面７２ａに加えて、該第２底面
７２ａを上記Ｌ側リセス端部７ｌに接続する第３連接面７２ｂを有し
ている。図３に示すように、第２底面７２ａは、ロータ回転方向にお
いて第３連接面７２ｂよりも長く延びている。第２底面７２ａおよび
第３連接面７２ｂは、Ｔ側からＬ側に向かってこの順番で連続してい
る。【００７４】
第３連接面７２ｂは、第２底面７２ａから上記Ｌ側リセス端部７ｌ
に向かって徐々に浅くなるように傾斜した傾斜面として構成されてい
る。一方、第２底面７２ａは、第３連接面７２ｂと比べて平坦な平面
をなす。このことは、第２底面７２ａにおける断面積が、第３連接面
７２ｂにおける断面積よりも緩やかに変化していることに等しい。
【００７５】 例えば図６に示すように、リセス７の断面積は、第２
底面７２ａに対応する第２範囲Ｒ２では略一定となり、第３連接面
７２ｂに対応する範囲（第２範囲Ｒ２の紙面右側に隣接する範囲）で
は急峻に減少するようになっている。【００７６
】
また、第２底面７２ａは、前述のように、ロータ外周面２ａの長手方
向に沿って、所定の長さ範囲（第２長さＬ２）にわたって延びている。
この第２長さＬ２は、図３に示すように、第１長さＬ１、第３長さＬ
３および第３連接面７２ｂの長さよりも長い。【００７７】
第２長さＬ２は、外周面中央ＣからＬ側リセス端部７ｌまでの長さ
Ｌｌを２分したときの中央値（＝Ｌｌ／２）よりも長い（Ｌ２＞Ｌｌ
／２）。第１凹部７１と第２凹部７２との境界を示す第１連接面７１ｂ
の位置は、上記中央値よりも外周面中央Ｃよりに設定される。【００７８】
（第３凹部の詳細）
また、第３凹部７３は、上記第３底面７３ａに加えて、該第３底面
７３ａと、上記Ｔ側リセス端部７ｔ、を接続する第４連接面７３ｂを
有している。図３に示すように、第３底面７３ａは、ロータ回転方向
において第４連接面７３ｂよりも長く延びている。第３底面７３ａお
よび第４連接面７３ｂは、Ｌ側からＴ側に向かってこの順番で連続し
ている。【００７９】
第４連接面７３ｂは、第３底面７３ａからＴ側リセス端部７ｔに向
かって徐々に浅くなるように傾斜した傾斜面として構成されている。
一方、第３底面７３ａは、第４連接面７３ｂと比べて平坦な平面をな
す。このことは、第３底面７３ａにおける断面積が、第４連接面７３
ｂにおける断面積よりも緩やかに変化していることに等しい。
【００８０】
例えば図６に示すように、リセス７の断面積は、第３底面７３ａに
対応する第３範囲Ｒ３では略一定となり、第４連接面７３ｂに対応す
る範囲（第３範囲Ｒ３の紙面左側に隣接する範囲）では急峻に減少す
るようになっている。
【００８１】また、第３底面７３ａは、前述のように、ロータ外周面
２ａの長手方向に沿って、所定の長さ範囲（第３長さＬ３）にわたっ
て延びている。この第３長さＬ３は、図３に示すように、第１底面７１ａ
および第２底面７２ａの長さの和（＝Ｌ１＋Ｌ２）よりも短く、かつ
第２連接面７１ｃおよび第４連接面７３ｂよりも長い。
【００８２】 具体的に、第３長さＬ３は、外周面中央ＣからＬ側リ
セス端部７ｌまでの長さＬｌの１８／１００以上３６／１００以下で
あり、好ましくは略１／４である。【００８３】
（断面積のさらなる詳細）
このように、本実施形態に係る第１底面７１ａ、第２底面７２ａお
よび第３底面７３ａは、底面同士を接続する第１連接面７１ｂ、第２
連接面７１ｃ、第３連接面７２ｂおよび第４連接面７３ｂ等と比べて
平坦に構成されているため、それぞれ、第１連接面７１ｂ等と比べて
略一定の断面積を有する。【００８４】
そのため、上述した（Ａ）の関係は、長手方向における第１底面７１
ａ、第２底面７２ａおよび第３底面７３ａの略全域で満足されること
になる。より詳細には、リセス断面積は、第１底面７１ａに対応する
第１範囲Ｒ１（原点０からＬ側に＋１０～＋３０ｍｍの範囲）が最も
大きい。この範囲からＬ側に向かって第１凹部７１の全長の１／４程
度の長さまでに、リセス断面積は、第１範囲Ｒ１におけるリセス断面
積の１／３以上１／２以下の大きさになるように漸次減少している。
そこから、リセス断面積は、Ｌ側に向かって第２範囲Ｒ２を通過する
までは、第１範囲Ｒ１におけるリセス断面積の１／３以上１／２以下
の大きさのまま略一定であり、その後、第２範囲Ｒ２の全長の１／５
程度の距離でＬ側リセス端部７ｌに到達し、リセス断面積がゼロにな
っている。【００８５】
また、Ｔ側では、第１凹部７１のＴ側に第３凹部７３が位置してい
ることから、リセス断面積は、第３範囲Ｒ３を通過するまでは、第１
範囲Ｒ１におけるリセス断面積の１／９以上１／４以下のまま略一定
であり、その第３範囲Ｒ３を通過した後は、Ｔ側リセス端部７ｔに至
るまで漸次連続的に小さくなっている。
図7
【００８６】 ＜作用効果＞
図７は、ＴＤＣ前の点火時期におけるロータ２とロータハウジング
３との関係を示す断面図である。また、図８は、ＴＤＣ前の燃焼前半
におけるロータ２とロータハウジング３との関係を示す断面図であり、
図９は、ＴＤＣ後の燃焼後半におけるロータ２とロータハウジング３
図８ 図９
との関係を示す断面図である。【００８７】
エンジン１の運転に際し、点火プラグ９は、ＴＤＣよりも早いタイミ
ングで、第２凹部７２周辺の混合気に対して点火するようになってい
る（図７参照）。この点火によって生じた火炎は、点火プラグ９からＬ
側に向かって吹き出すことになる。【００８８】
その後、ロータ２の回転に伴って、第２凹部７２に対してＴ側に位置
する第１凹部７１から上記火炎に混合気が供給されて、その混合気を
燃やすことで火炎が成長していく（図８参照）。
【００８９】 その後、第１凹部７１よりもさらにＴ側に位置する第
３凹部７３を通じて混合気が供給されて、その混合気を燃やし尽くす
ことで、一作動室８における１サイクル分の燃焼が完了する（図９参
照）。【００９０】
ここで、図５等を用いて説明したように、相対的に断面積が大きい
第１凹部７１は、単に第３凹部７３よりもＬ側に位置しているばかり
でなく、外周面中央ＣよりもさらにＬ側に位置している。そのため、
この第１凹部７１は、ＴＤＣ以前のタイミング、つまり点火直後の燃
焼前半のタイミングで上記火炎に混合気を供給することができる。
【００９１】 図５の（ａ）および（ｂ）の比較、ならびに、同図の
（ｂ）および（ｃ）の比較から見て取れるように、一般に、ＴＤＣに
近づくに従ってロータ外周面２ａとロータハウジング３との隙間が狭
くなってくる。しかしながら、上記実施形態のように第１凹部７１の
断面積を相対的に大きく形成したことで、これを小さく形成した場合
と比較して、未燃混合気の流動性を確保しつつ、より多量の混合気を
火炎に供給することができる。点火直後のタイミングに際し、より多
量の混合気を燃焼させることができる。【００９２】
加えて、第１凹部７１の断面積を相対的に大きくしたことで、混合
気のスキッシュ流の流動を弱め、その流速を抑制することができる。
すなわち、燃焼前半のうちに多量の混合気を燃焼させながらも、その
燃焼を緩慢に進行させることが可能になる。その結果、急峻な熱発生
を抑制し、燃焼音、ガス漏れ、および、冷却損失の増加に伴う燃費性
能の悪化等を抑制することができる。【００９３】
また、第２凹部７２の断面積を第１凹部７１よりも小さくしたこと
で、第２凹部７２付近の混合気は、第１凹部７１付近の混合気よりも
高圧になる。これにより、未燃混合気への点火に際し、その着火性を
高めることができる。
【００９４】 また、第３凹部７３の断面積を相対的に小さくしたこと
で、該第３凹部７３からＬ側へと押し出されるスキッシュ流の流動を
強め、その流速を高めることができる。これにより、ＴＤＣ以後の燃
焼後半に際し、残りの混合気を火炎へとスムースに供給し、これを効
率的に燃やし尽くすことが可能になる。未燃混合気の供給をスムース
に進めることで、いわゆる二段燃焼の発生または規模を抑制し、ひい
ては冷却損失を抑制することができる。【００９５】
また、第１凹部７１の断面積を大きくすることは、第２凹部７２およ
び第３凹部７３の断面積を相対的に小さくすることに等しい。そのこ
とで、燃焼を緩慢にしながらも、エンジン１の幾何学的圧縮比を維持
して熱効率を確保することができる。【００９６】
このように、上記実施形態によれば、第１凹部７１から多量の混合気
を供給しながらも、その燃焼を緩慢に進行させることで、燃焼音、ガ
ス漏れ等を抑制しつつ、冷却損失を抑制して燃費性能を向上させるこ
とができる。また、第２凹部７２および第３凹部７３の断面積を上述
の如く設定することで、燃費性能の向上にさらに有利になる。【００９７】
また、図３等に示すように、点火に際して点火プラグ９を向かい合
わせるべく構成された第２底面７２ａが、そのＴ側に連続する第１底
面７１ａと比べて長く延ばされることになる。これによれば、ＥＧＲ
の導入等、エンジン１の運転状態に応じて点火時期が変化したとして
も、第２底面７２ａから外れた位置に点火プラグ９を臨ませることな
く、点火時に点火プラグ９と第２底面７２ａとを向かい合わせること
ができるようになる。これにより、点火時期の変化を許容し、プラグ
位置まで至る混合気の通り道を確保することが可能になる。【００９８】
さらに詳細には、第１底面７１ａの長さＬ１は、Ｌ側リセス端部７
ｌの長さＬｌの２／１０以上に設定される。これにより、第１凹部７１
の容積を拡大し、混合気のスキッシュ流の流速を弱める上で有利にな
る。また、第１底面７１ａの長さをＬ側リセス端部７ｌの長さＬｌの
４／１０以下に設定することで、第２底面７２ａの長さを最低限確保
し、点火プラグ９を第２凹部７２に臨ませた状態で点火することがで
きるロータ２の回転角度の範囲が広くなって点火時期の進角に有利に
なる。【００９９】
また、図３等に示すように、第３長さＬ３を、第１長さＬ１および
第２長さＬ２の和よりも短くしたことで、外周面中央Ｃに対してＴ側
からＬ側へと未燃混合気をより迅速に供給することができるようにな
る。【０１００】
さらに詳細には、第３長さＬ３は、外周面中央ＣからＬ側リセス端部
７ｌまでの長さの２／１０以上５／１０以下に設定される。これによ
り、二段燃焼及び燃焼音を抑えつつ点火時期を大きく進角させること
が可能になる。【０１０１】
また、外周面中央ＣからＬ側リセス端部７ｌまでの長さＬｌは、外周
面中央Ｃから該外周面のＬ側の端までの長さＬａの７／１０以上９／
１０以下に設定される。これにより、点火プラグ９を第２凹部７２に
臨ませた状態で点火することができるロータ２の回転角度の範囲が広
くなり、点火時期の進角に有利になる。
この項了
