JP2010234340A - 機能性フィルム及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】真空成膜法によりコーティング膜上に無機膜を形成するときに、無機膜の割れ／抜け等の欠陥が発生するのを抑制でき、生産性の高い機能性フィルム及びその製造方法を提供する。
【解決手段】フィルムロール４０から連続的に支持体Ｂを送り出し、支持体Ｂの表面にコーティング膜１２を成膜し、フィルムロール４２にして巻き取る第１の工程と、巻き取られたフィルムロール４２を真空成膜装置２２内に装填し、フィルムロール４０から連続的に支持体Ｂｏを送り出し、支持体Ｂｏのコーティング膜１２上に無機膜１４を成膜し、フィルムロール４２にして巻き取る第２の工程と、を備え、第１の工程における支持体Ｂｏがフィルムロール４２にして巻き取られる前に、支持体Ｂｏの裏面に塗布膜又はラミネートフィルム８２を設けて、フィルムロール４２にして巻き取るようにする。
【選択図】 図３

Description

本発明は機能性フィルム及びその製造方法であって、特に、成膜されたコーティング膜を巻き取ったフィルムロールを送り出して、そのコーティング膜上に無機膜を成膜することで積層構造を備えた機能性フィルム及びその製造方法に関する。

光学素子、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイなどの表示装置、半導体装置、薄膜太陽電池など、各種の装置に、ガスバリアフィルム、保護フィルム、光学フィルタや反射防止フィルム等の機能性フィルムが利用されている。

また、これらの機能性フィルムの製造に、スパッタリングやプラズマＣＶＤ等の真空成膜法による成膜技術が利用される。真空成膜法によって、効率良く、高い生産性を確保して成膜を行なうために、長尺な基材に連続的に成膜することも行われている。

上述の機能性フィルムを製造する一つの方法を説明する。長尺な支持体を、フィルムロールから連続的に送り出し、支持体上に塗布液を塗布し、乾燥、硬膜してコーティング膜を形成し、コーティング膜が成膜された支持体を巻き取り、フィルムロールを作製する。次いで、コーティング膜が成膜されたフィルムロールを真空成膜装置の送出部にセットし、支持体をフィルムロールから連続的に成膜室に送り出し、成膜室でコーティング膜上に無機膜を成膜し、コーティング膜と無機膜の積層構造が形成されたフィルムを巻き取り、フィルムロールを作製する。このような成膜方法を実施する設備として、いわゆるロール・ツー・ロール（Ｒｏｌｌ ｔｏ Ｒｏｌｌ）の成膜装置が知られている。この成膜装置により、コーティング膜と無機膜の成膜工程を複数回実行することによって、複数の積層構造が形成された機能性フィルムが製造される。

上述の製造方法において、無機膜を成膜する際の巻きずれを防止して機能性フィルムの品質を均一にするため、特許文献１には、真空成膜装置に巻硬度７０〜９５のフィルムロールを送出し部にセットし、支持体上に無機膜を連続的に成膜する方法が記載されている。

特開平８−９２７２７号公報

しかしながら、特許文献１に記載されているようにコーティング膜が形成されたフィルムロールを巻硬度７０〜９５で巻き取ったとしても、フィルムロールは支持体を巻き取る際に同伴エアーを巻き込んでしまう。同伴エアーを巻き込んだフィルムロールを減圧された真空成膜装置の送出し部にセットすると、フィルムロール内の同伴エアーが抜け出す。これにより、フィルムロール内部の巻取り時の応力（張力、摩擦力）のバランスが崩れ、フィルムロールが「巻き締まり（ロール径収縮）」の動きを起こしてしまう。

この「巻き締まり」を起こすと、フィルムロールでは、支持体上のコーティング膜が上部にある支持体の裏面と擦れ、また、支持体の裏面に付着したゴミとの接触を起こし、コーティング膜は微小な膜の破裂を発生させ、平滑性を失う。この後に支持体を搬送し、コーティング膜上に無機膜を成膜すると、成膜不良が発生し、無機膜の割れ／抜けの問題を起こす。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、真空成膜法によりコーティング膜上に無機膜を形成するときに、無機膜の割れ／抜け等の欠陥が発生するのを抑制でき、生産性の高い機能性フィルム及びその製造方法を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明の機能性フィルムの製造方法は、フィルムロールから連続的に支持体を送り出し、該支持体の表面にコーティング膜を成膜し、フィルムロールにして巻き取る第１の工程と、前記工程で巻き取られたフィルムロールを真空成膜装置内に装填し、該フィルムロールから連続的に支持体を送り出し、前記支持体のコーティング膜上に無機膜を成膜し、フィルムロールにして巻き取る第２の工程と、を備え、前記第１の工程における支持体がフィルムロールにして巻き取られる前に、該支持体の裏面に塗布膜又はラミネートフィルムを設けて、フィルムロールにして巻き取ることを特徴とする。

本発明によれば、コーティング膜が成膜された支持体がフィルムロールにして巻き取られる前に、該支持体の裏面に塗布膜又はラミネートフィルムを設けて、フィルムロールにして巻き取ることで、支持体の裏面によってコーティング膜層がダメージを受けることが抑制されるので、真空成膜装置でコーティング膜上に無機膜を形成しても無機膜の割れ／抜け等の欠陥が発生するのを抑制することができ、生産性の高い機能性フィルムの製造方法を提供することができる。

本発明の機能性フィルムの製造方法は、前記塗布膜又はラミネートフィルムの硬度が、前記コーティング膜の硬度と比べ、同等以下であることが好ましい。または、本発明の機能性フィルムの製造方法は、前記塗布膜又はラミネートフィルムの表面粗さが、前記コーティング膜の表面粗さと比べ、同等以下であることが好ましい。

このように、コーティング膜の硬度と同等以下、または、コーティング膜の表面粗さと同等以下の状態を支持体裏面に作り出すことで、巻き締まりによってコーティング膜の平滑性が乱されるのを抑制することができる。

本発明の機能性フィルムの製造方法は、前記支持体の裏面に塗布膜を設けた場合には、塗布膜の厚みが５０ｎｍ以上２０００ｎｍ以下であることが好ましい。または、前記支持体の裏面にラミネートフィルムを設けた場合には、ラミネートフィルムの厚みが１０μｍ以上２００μｍ以下であることが好ましい。

また、前記支持体の裏面にラミネートフィルムを設けた場合には、前記ラミネートフィルムは、支持体に対して１Ｎ／ｍ以上５Ｎ／ｍ以下の剥離力になる粘着材が使用されていることが好ましい。

そして、本発明の機能性フィルムの製造方法は、前記無機膜を形成する厚みが２０ｎｍ以上であることが好ましい。

本発明の機能性フィルムの製造方法によって、前記機能性フィルムの水分透過率を１．０×１０^−３ｇ／ｍ^２・ｄａｙ未満とすることができる。

前記目的を達成するために、本発明の機能性フィルムは、前記記載の製造方法によって製造されたことを特徴とする機能性フィルムである。

本発明の製造方法によって製造された機能性フィルムは、無機膜の割れ／抜け等の欠陥が抑制されているので、光学素子、表示装置、半導体装置、薄膜太陽電池など、各種の機能性フィルムとして好適に用いることができる。

本発明によれば、真空成膜法によりコーティング膜上に無機膜を形成するときに、無機膜の割れ／抜け等の欠陥が発生するのを抑制でき、生産性の高い機能性フィルム及びその製造方法を提供することができる。

機能性フィルムの製造方法によって製造される機能性フィルムを示す図 機能性フィルムの製造方法を実施する装置の一例を示す図 機能性フィルムの製造方法を実施する装置の他の一例を示す図

以下添付図面に従って本発明の好ましい実施の形態について説明する。本発明は以下の好ましい実施の形態により説明されるが、本発明の範囲を逸脱すること無く、多くの手法により変更を行うことができ、本実施の形態以外の他の実施の形態を利用することができる。従って、本発明の範囲内における全ての変更が特許請求の範囲に含まれる。また、本明細書において「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を含む範囲を意味する。

以下、本発明の機能性フィルムの製造方法について説明する。

図１に、機能性フィルムの製造方法によって製造される機能性フィルムの概念図を示す。

図１に示すように、機能性フィルムの製造方法は、支持体Ｂ（フィルム原反）の表面に、所定のコーティング膜１２を成膜（形成）し、このコーティング膜１２の上に真空成膜法によって無機膜１４を成膜して、積層体（以下、機能性フィルム、積層フィルム、光学フィルムともいう。）１０を製造するものである。

機能性フィルムの製造方法は、一例として、支持体Ｂの表面にコーティング膜１２を成膜するコーティング膜成膜装置２０と、コーティング膜１２の上（表面）に無機膜１４を成膜する真空成膜装置２２とによって積層フィルム１０を製造するものである。

図２（Ａ）と図３（Ａ）に、機能性フィルムの製造方法を実施するコーティング膜成膜装置２０の一例を概念的に示す。

図２（Ａ）と図３（Ａ）のコーティング膜成膜装置２０は、塗布手段２６、加熱手段２８、および、ＵＶ照射装置３０を有するもので、予め調製した放射線硬化性のモノマー又はオリゴマーが含有された塗布液を支持体Ｂに塗布手段２６で塗布し、加熱手段２８で乾燥して、ＵＶ照射装置３０で重合することにより、コーティング膜１２を成膜する。

このコーティング膜成膜装置２０は、ロール・ツー・ロールによってコーティング膜を成膜するもので、支持体Ｂは、フィルムロール４０として回転軸３２に装填され、長手方向に搬送されつつコーティング膜を成膜され、コーティング膜を成膜した支持体Ｂｏをフィルムロール４２として巻取り軸３４に巻き取られる。

フィルムロール４０から送り出された支持体Ｂは、最初に塗布手段２６に搬送される。塗布手段２６では、支持体Ｂの表面に、予め調製したコーティング膜１２となる放射線硬化性のモノマー又はオリゴマーが含有された塗布液を塗布する。この塗布液の塗布は、通常の液体塗布方法が全て利用可能である。

支持体Ｂは、次いで、加熱手段２８に搬送される。加熱手段２８では、塗布手段２６が塗布した塗布液中の溶媒を乾燥する。塗布液の加熱方法には、特に限定はなく、ヒータによる加熱、温風による加熱等、支持体Ｂの搬送速度等に応じて、ＵＶ照射装置３０に至る前に、塗布液を加熱可能なものであれば、公知の加熱手段が全て利用可能である。

支持体Ｂは、次いで、ＵＶ照射装置３０に搬送される。ＵＶ照射装置３０では、塗布手段２６が塗布し加熱手段２８で加熱乾燥した塗布液に、ＵＶ（紫外線）を照射することにより、放射線硬化性のモノマー又はオリゴマーを重合させて、コーティング膜１２を成膜する。

そして、本発明においては、コーティング膜１２が成膜された支持体Ｂがフィルムロール４２にして巻き取られる前に、支持体Ｂの裏面に塗布膜又はラミネートフィルムを設けて、フィルムロール４２にして巻き取るようにする。

図２（Ａ）は、コーティング膜１２が成膜された支持体Ｂがフィルムロール４２にして巻き取られる前に、支持体Ｂの裏面に塗布膜を設けて、フィルムロール４２にして巻き取る場合の図である。

コーティング膜１２が成膜された支持体Ｂは、塗布手段９０に搬送される。塗布手段９０では、支持体Ｂの裏面に、予め調製した塗布膜となる塗布液を塗布する。この塗布液の塗布は、塗布手段２６と同様に通常の液体塗布方法が全て利用可能である。

次いで、加熱手段９２に搬送される。加熱手段９２では、塗布手段９０が塗布した塗布液中の溶媒を乾燥する。塗布液の加熱方法には、特に限定はなく、ヒータによる加熱、温風による加熱等、塗布液を加熱可能なものであれば、公知の加熱手段が全て利用可能である。

次いで、塗布液が放射線硬化性である場合には、ＵＶ照射装置９４に搬送される。ＵＶ照射装置９４では、加熱手段９２で加熱乾燥した塗布液に、ＵＶ（紫外線）を照射することにより、放射線硬化性の塗布液を重合させて、塗布膜を成膜する。

表面にコーティング膜、裏面に塗布膜が設けられた支持体（フィルム）Ｂｏは巻取機３４で巻き取られる。

なお、支持体Ｂの裏面に設けられる塗布膜は、図２（Ａ）のようにコーティング膜１２を設けた後に塗布されても良いし、コーティング膜１２を設ける前に塗布されていても良い。また、コーティング膜成膜装置２０で塗布するのではなく、予め支持体Ｂ裏面に塗布していても良い。

次いで、支持体Ｂｏを巻回したフィルムロール４２を、図２（Ｂ）に概念的に示すような、真空成膜装置２２に装填する。

図３（Ａ）は、コーティング膜１２が成膜された支持体Ｂがフィルムロール４２にして巻き取られる前に、支持体Ｂの裏面にラミネートフィルム８２を設けて、フィルムロール４２にして巻き取る場合の図である。

ラミネートフィルム巻出機８１からラミネートフィルム８２を巻き出し、支持体（フィルム）Ｂｏにラミネートフィルム８２を巻取機３４で巻き付けて巻き取られる。

次いで、コーティング膜１２を成膜した支持体Ｂｏを巻回したフィルムロール４２を、図３（Ｂ）に概念的に示すような、真空成膜装置２２に装填する。

図２（Ｂ）と図３（Ｂ）の真空成膜装置２２は、支持体Ｂｏの表面（すなわちコーティング膜１２の表面）に、真空成膜法によって無機膜１４を成膜（形成）するもので、供給室５０と、成膜室５２と、巻取り室５４とを有する。

真空成膜装置２２も、コーティング膜成膜装置２０と同様に、ロール・ツー・ロールによる成膜を行なう装置で、フィルムロール４２から支持体Ｂｏを送り出し、長手方向に搬送しつつ無機膜１４を成膜して、コーティング膜１２と無機膜１４とを成膜した機能性フィルム１０を巻取り軸５８によってロール状に巻き取る。

供給室５０は、回転軸５６と、ガイドローラ（パスローラ）６０と、真空排気手段６１とを有する。また、図３（Ｂ）においては、フィルムロール４２の支持体Ｂｏに巻き付けられているラミネートフィルム８２を巻き取るラミネートフィルム巻取機８３を有する。

真空成膜装置２２において、支持体Ｂにコーティング膜１２を成膜してなる支持体Ｂｏとラミネートフィルム８２とを巻回したフィルムロール４２は、供給室５０の回転軸５６に装填される。回転軸５６にフィルムロール４２が装填されると、支持体Ｂｏは、供給室５０から、成膜室５２を通り、巻取り室５４の巻取り軸５８に至る所定の搬送経路を通される（送通される）。真空成膜装置２２においても、フィルムロール４２からの支持体Ｂｏの送り出しと、回転軸５６における機能性フィルム１０の巻き取りとを同期して行なって、長尺な支持体Ｂｏを所定の搬送経路で長手方向に搬送しつつ、支持体Ｂｏに無機膜１４の成膜を連続的に行なう。

供給室５０においては、図示しない駆動源によって回転軸５６を図中時計方向に回転してフィルムロール４２から支持体Ｂｏを送り出し、ガイドローラ（パスローラ）６０によって所定の経路を案内して、支持体Ｂｏを成膜室５２に送る。

また、供給室５０には、真空排気手段６１が配置され、供給室５０内を、成膜室５２における成膜圧力に応じた所定の真空度（圧力）に減圧する。これにより、供給室５０の圧力が、成膜室５２の圧力（成膜）に悪影響を与えることを防止する。なお、真空排気手段６１は、後述する成膜室５２の真空排気手段７２と同様、公知の物を用いればよい。

また、供給室５０には、図示した部材以外にも、搬送ローラ対や、支持体Ｂｏの幅方向の位置を規制するガイド部材など、支持体Ｂｏを所定の経路で搬送するための各種の部材（搬送手段）を有してもよい。

支持体Ｂｏは、ガイドローラ６０によって案内され、成膜室５２に搬送される。

成膜室５２は、支持体Ｂｏの表面（すなわちコーティング膜１２の表面）に、真空成膜法によって無機膜１４を成膜（形成）するものである。図示例において、成膜室５２は、ドラム６２と、成膜手段６４ａ，６４ｂ、６４ｃ、および６４ｄと、ガイドローラ６８および７０と、真空排気手段７２とを有する。なお、成膜室５２が、スパッタリングやプラズマＣＶＤ等による成膜をおこなうものである場合には、成膜室５２には、さらに、高周波電源等も設置される。

支持体Ｂｏは、供給室５０と成膜室５２とを分離する隔壁７４に形成されるスリット７４ａから、成膜室５２に搬送される。

なお、図示例の真空成膜装置２２は、好ましい態様として、供給室５０および巻取り室５４にも真空排気手段を設け、成膜室５２における成膜圧力に応じて、供給室５０および巻取り室５４も真空とするが、本発明を実施する装置は、これに限定はされない。例えば、供給室５０および巻取り室５４には、真空排気手段を設けずに、支持体Ｂｏが通過するスリットを、支持体Ｂに接触することなく、かつ、支持体Ｂが通過可能な最小限のサイズとすることにより、成膜室５２を略気密に構成してもよい。あるいは、供給室５０および巻取り室５４には、真空排気手段を設けずに、供給室５０および巻取り室５４と、成膜室５２との間に、支持体Ｂが通過するサブチャンバを設け、このサブチャンバ内を真空ポンプによって真空にしてもよい。

なお、成膜室５２の上流（支持体Ｂの搬送方向上流）にサブチャンバ等を設ける場合には、このサブチャンバ等の内部で基材を搬送する手段も、コーティング膜１２に接触する場合には、支持体Ｂｏの端部のみに接触する構成とする必要がある。

成膜室５２のドラム６２は、中心線を中心に図中反時計方向に回転する円筒状の部材である。

供給室５０から供給され、ガイドローラ（パスローラ）６８によって所定の経路に案内された支持体Ｂｏは、ドラム６２に掛け回されて、ドラム６２に支持／案内されつつ、所定の搬送経路を搬送され、成膜手段６４ａ〜６４ｄ等によって、表面（コーティング膜１２の上）に、無機膜１４を形成される。また、成膜室５２が、スパッタリングやプラズマＣＶＤ等による成膜をおこなうものである場合には、ドラム６２は、対向電極としても作用するように、接地（アース）されてもよく、あるいは高周波電源に接続されてもよい。

成膜手段６４ａ〜６４ｄは、真空成膜法によって、支持体Ｂの表面に無機膜１４を成膜するためのものである。

ここで、本発明の製造方法においては、無機膜１４の形成方法には、特に限定は無く、ＣＶＤ、プラズマＣＶＤ、スパッタリング、真空蒸着、イオンプレーティング等、公知の真空成膜法（気相堆積法）が、全て、利用可能である。

従って、成膜手段６４ａ〜６４ｄは、実施する真空成膜法に応じた、各種の部材で構成される。

例えば、成膜室５２がＩＣＰ−ＣＶＤ法（誘導結合型プラズマＣＶＤ）によって無機膜１４の成膜を行なうものであれば、成膜手段６４ａ〜６４ｄは、誘導磁場を形成するための誘導コイルや、成膜領域に反応ガスを供給するためのガス供給手段等を有して構成される。

成膜室５２が、ＣＣＰ−ＣＶＤ法（容量結合型プラズマＣＶＤ）によって無機膜１４の成膜を行なうものであれば、成膜手段６４ａ〜６４ｄは、中空状でドラム４６に対向する面に多数の小孔を有し反応ガスの供給源に連結される、高周波電極および反応ガス供給手段として作用するシャワー電極等を有して構成される。

成膜室５２が、ＣＶＤ法によって無機膜１４の成膜を行なうものであれば、成膜手段６４ａ〜６４ｄは、反応ガスの導入手段等を有して構成される。

さらに、成膜室５２が、スパッタリングによって無機膜１４の成膜を行なうものであれば、成膜手段６４ａ〜６４ｄは、ターゲットの保持手段や高周波電極、スパッタガスの供給手段等を有して構成される。

真空排気手段７２は、成膜室５２内を真空排気して、真空成膜法による無機膜１４の成膜に応じた真空度とするものである。

真空排気手段７２にも、特に限定はなく、ターボポンプ、メカニカルブースターポンプ、ロータリーポンプなどの真空ポンプ、さらには、クライオコイル等の補助手段、到達真空度や排気量の調整手段等を利用する、真空成膜装置に用いられている公知の（真空）排気手段が、各種、利用可能である。

ドラム６２に支持／搬送されつつ、成膜手段６４ａ〜６４ｄによって無機膜１４を成膜された支持体Ｂｏすなわち機能性フィルム１０は、ガイドローラ７０によって所定経路に案内されて、巻取り室５４に搬送されて、巻取り軸５８によってロール状に巻き取られる。ロール状に巻き取られた積層フィルム（機能性フィルム）ロールは、次の工程に供される。

以上のように、機能性フィルムの製造方法において、本発明では、フィルムロール４０から連続的に支持体Ｂを送り出し、支持体Ｂの表面にコーティング膜１２を成膜し、フィルムロール４２にして巻き取る第１の工程と、第１の工程で巻き取られたフィルムロール４２を真空成膜装置２２内に装填し、フィルムロール４２から連続的に支持体Ｂを送り出し、支持体Ｂのコーティング膜１２上に無機膜１４を成膜し、フィルムロールにして巻き取る第２の工程と、を備え、第１の工程において支持体Ｂｏがフィルムロール４２にして巻き取られる前に、支持体Ｂの裏面に塗布膜又はラミネートフィルム８２を設けて、フィルムロールにして巻き取る。

従来の機能性フィルムの製造では、フィルムロール４２において支持体Ｂ上のコーティング膜１２が上部にある支持体Ｂの裏面と擦れたり、支持体Ｂの裏面に付着したゴミとの接触を起こし、コーティング膜１２は微小な膜の破裂が発生したりし、平滑性を失うという問題があった。そして、このコーティング膜１２上に無機膜１４を成膜すると、成膜不良が発生し、無機膜の割れ／抜けを起こすという問題があった。

本発明は、コーティング膜成膜装置において支持体がフィルムロールにして巻き取られる前に、支持体の裏面に塗布膜又はラミネートフィルムを設けて、フィルムロールにして巻き取ることで、支持体の裏面によってコーティング膜層がダメージを受けることが抑制される。

従って、本発明によれば、無機膜の割れ／抜け等の欠陥が発生するのを抑制することができ、生産性の高い機能性フィルムの製造方法を提供することができる。

本発明の機能性フィルムの製造方法は、塗布膜又はラミネートフィルムの硬度が、コーティング膜の硬度と比べ、同等以下であることが好ましい。または、塗布膜又はラミネートフィルムの表面粗さが、コーティング膜の表面粗さと比べ、同等以下であることが好ましい。

コーティング膜の硬度と同等以下、または、コーティング膜の表面粗さと同等以下の状態を支持体裏面に作り出すことで、巻き締まりによってコーティング膜の平滑性が乱されるのを抑制することができる。

また、本発明の機能性フィルムの製造方法は、支持体の裏面に塗布膜を設けた場合（図２の場合）には、塗布膜の厚みが５０ｎｍ以上２０００ｎｍ以下であることが好ましい。支持体の裏面にラミネートフィルムを設けた場合（図３の場合）には、ラミネートフィルムの厚みが１０μｍ以上２００μｍ以下であることが好ましい。

また、支持体の裏面にラミネートフィルムを設けた場合（図３の場合）には、ラミネートフィルムは、支持体に対して１Ｎ／ｍ以上５Ｎ／ｍ以下の剥離力になる粘着材が使用されていることが好ましい。真空下に置かれた場合、支持体とラミネートフィルムとの間の空気が抜け密着力が自然と向上してしまうので、強粘着のものを使用すると真空下での剥離が困難になるからである。この支持体とラミネートフィルムとの間の空気の問題を無くすためには、ラミネートフィルムの素材としてポリエチレンといった溶融成膜で形成されたフィルム以外に、多孔質な形状をしているシート状部材を用いることも考えられる。

また、無機膜１４は、形成する厚みが２０ｎｍ以上であることが好ましい。

本発明の機能性フィルムの製造方法によって、無機膜の割れ／抜け等の欠陥が発生するのを抑制することができ、生産性の高い機能性フィルムの製造方法を提供することができるので、機能性フィルムの水分透過率を１．０×１０^−３ｇ／ｍ^２・ｄａｙ未満とすることができる。

本発明において、コーティング膜１２および無機膜１４を成膜される支持体Ｂには、特に限定はなく、ＰＥＴフィルム等の各種の樹脂フィルム、アルミニウムシートなどの各種の金属シートなど、後述するコーティング膜１２および真空成膜による無機膜１４の成膜が可能なものであれば、ガスバリアフィルム、光学フィルム、保護フィルムなどの各種の機能性フィルムに利用されている各種の基材（ベースフィルム）が、全て利用可能である。

また、支持体Ｂは、表面に、保護膜や接着膜など、各種の膜が形成されているものであってもよい。

コーティング膜１２を形成する塗布膜は、放射線硬化性のモノマー又はオリゴマーを主成分とする膜である。具体的には、使用されるモノマー又はオリゴマーとしては、エチレン性不飽和二重結合を２個以上有し、光の照射によって付加重合するモノマー又はオリゴマーであることが好ましい。そのようなモノマー及びオリゴマーとしては、分子中に少なくとも１個の付加重合可能なエチレン性不飽和基を有し、沸点が常圧で１００℃以上の化合物を挙げることができる。その例としては、ポリエチレングリコールモノ（メタ）アクリレート、ポリプロピレングリコールモノ（メタ）アクリレート及びフェノキシエチル（メタ）アクリレートなどの単官能アクリレートや単官能メタクリレート；ポリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ポリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリメチロールエタントリアクリレート、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパンジアクリレート、ネオペンチルグリコールジ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ（メタ）アクリレート、ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ（アクリロイルオキシプロピル）エーテル、トリ（アクリロイルオキシエチル）イソシアヌレート、トリ（アクリロイルオキシエチル）シアヌレート、グリセリントリ（メタ）アクリレート；トリメチロールプロパンやグリセリン等の多官能アルコールにエチレンオキシド又はプロピレンオキシドを付加した後（メタ）アクリレート化したもの等の多官能アクリレートや多官能メタクリレートを挙げることができる。

更に特公昭４８−４１７０８号公報、特公昭５０−６０３４号公報及び特開昭５１−３７１９３号公報に記載されているウレタンアクリレート類；特開昭４８−６４１８３号公報、特公昭４９−４３１９１号公報及び特公昭５２−３０４９０号公報に記載されているポリエステルアクリレート類；エポキシ樹脂と（メタ）アクリル酸の反応生成物であるエポキシアクリレート類等の多官能アクリレートやメタクリレートを挙げることができる。

これらの中で、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ（メタ）アクリレートが好ましい。

また、この他、特開平１１−１３３６００号公報に記載の「重合性化合物Ｂ」も好適なものとして挙げることができる。

使用される光重合開始剤又は光重合開始剤系としては、米国特許第２３６７６６０号明細書に開示されているビシナルポリケタルドニル化合物、米国特許第２４４８８２８号明細書に記載されているアシロインエーテル化合物、米国特許第２７２２５１２号明細書に記載のα−炭化水素で置換された芳香族アシロイン化合物、米国特許第３０４６１２７号明細書及び同第２９５１７５８号明細書に記載の多核キノン化合物、米国特許第３５４９３６７号明細書に記載のトリアリールイミダゾール２量体とｐ−アミノケトンの組み合わせ、特公昭５１−４８５１６号公報に記載のベンゾチアゾール化合物とトリハロメチル−ｓ−トリアジン化合物、米国特許第４２３９８５０号明細書に記載されているトリハロメチル−トリアジン化合物、米国特許第４２１２９７６号明細書に記載されているトリハロメチルオキサジアゾール化合物等を挙げることができる。特に、トリハロメチル−ｓ−トリアジン、トリハロメチルオキサジアゾール及びトリアリールイミダゾール２量体が好ましい。

また、この他、特開平１１−１３３６００号公報に記載の「重合開始剤Ｃ」も好適なものとしてあげることができる。光重合開始剤の使用量は、塗布液の固形分の０．０１〜２０質量％であることが好ましく、０．５〜１０質量％であることがさらに好ましい。液晶性化合物の重合のための光照射は、紫外線を用いることが好ましい。照射エネルギーは、２０ｍＪ／ｃｍ^２〜５０Ｊ／ｃｍ^２であることが好ましく、１００〜２０００ｍＪ／ｃｍ^２であることがさらに好ましい。光重合反応を促進するため、加熱条件下で光照射を実施してもよい。

コーティング膜１２の成膜方法としては、通常の溶液塗布法、あるいは真空成膜法等を挙げることができる。

溶液塗布法としては、例えばディップコート法、エアーナイフコート法、カーテンコート法、ローラーコート法、ワイヤーバーコート法、グラビアコート法、スライドコート法、或いは、米国特許第２６８１２９４号明細書に記載のホッパ−を使用するエクストル−ジョンコート法により塗布することができる。

なお、アクリレートやメタクリレートは、空気中の酸素によって重合阻害を受ける。従って、本発明において、コーティング膜１２としてこれらを利用する場合には、重合時の酸素濃度もしくは酸素分圧を低くすることが好ましい。窒素置換法によって重合時の酸素濃度を低下させる場合、酸素濃度は２％以下が好ましく、０．５％以下がより好ましい。減圧法により重合時の酸素分圧を低下させる場合、全圧が１０００Ｐａ以下であることが好ましく、１００Ｐａ以下であることがより好ましい。また、１００Ｐａ以下の減圧条件下で２Ｊ／ｃｍ^２以上のエネルギーを照射して紫外線重合を行うのが特に好ましい。

本発明において、モノマーの重合率は８０％以上であることが好ましく、８５％以上であることがより好ましく、９０％以上であることがさらに好ましい。ここでいう重合率とはモノマー混合物中の全ての重合性基（例えばアクリレートやメタクリレートであれば、アクリロイル基およびメタクリロイル基）のうち、反応した重合性基の比率を意味する。

積層フィルム（機能性フィルム）として、有機ＥＬディスプレイや液晶ディスプレイのような表示装置など、各種のデバイスや装置の保護フィルムを製造する際には、無機膜１４として、酸化ケイ素膜等を成膜すればよい。

さらに、光反射防止フィルム、光反射フィルム、各種のフィルタ等の光学フィルムを製造する際には、無機膜１４として、目的とする光学特性を有する、あるいは発現する材料からなる膜を成膜すればよい。

中でも特に、コーティング膜１２の優れた表面平滑性により、ガスバリア性の優れた無機膜１４を成膜できるので、本発明は、ガスバリアフィルムの製造に最適である。

また、積層時、つまり、無機膜上にコーティング膜をさらに形成する際にも、「巻き締まり」「ハンドリングダメージ」は同様に発生するので、本発明の効果はより顕著になる。

以上、本発明の機能性フィルムの製造方法について詳細に説明したが、本発明は、上記実施形態に限定はされず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変更を行なってもよいのは、もちろんである。

以下、本発明の具体的実施例を挙げ、本発明を、より詳細に説明する。

〔実施例１〕
図２に示されるコーティング膜成膜装置２０と真空成膜装置２２を用いて機能性フィルムを製造した。

コーティング膜及び塗布膜は、アクリレート系モノマーと光重合開始材を有機溶剤で溶解させ、ダイコーターにて塗布、乾燥し、紫外線硬化により硬膜させた。コーティング膜層の厚みは、送液量で制御し、完全に硬化した状態で１μｍとなるようにした。塗布膜層の厚みは、送液量で制御し、表１の厚みとなるようにした。コーティング膜及び塗布膜の硬度は、紫外線の照射量を照度又は搬送速度を変えることで調整し、表１に記載の所望の膜硬度（鉛筆硬度）を得た。なお、硬度は鉛筆硬度計を使用して測定した。

支持体Ｂは、１０００ｍｍ幅の１００μｍ、ＰＥＴベースを使用した。巻取機では、巻き径に応じて巻き取りテンションが一定になるように制御した。

真空成膜装置２２を真空排気した後、無機膜１４を成膜した。

無機膜はアルミをターゲットとし、反応性スパッタによりアルミナ膜を形成し、機能性フィルム１０を得た。

このようにして作成された機能性フィルム１０は、水蒸気透過性を用いることで以下の判断基準で性能の評価を行った。

〔性能（水分透過率）評価基準〕
×：１．０×１０^−３ｇ／ｍ^２・ｄａｙ以上
△：２．０×１０^−４ｇ／ｍ^２・ｄａｙ以上、１．０×１０^−３ｇ／ｍ^２・ｄａｙ未満
○：１．０×１０^−４ｇ／ｍ^２・ｄａｙ以上、２．０×１０^−４ｇ／ｍ^２・ｄａｙ未満
◎：１．０×１０^−４ｇ／ｍ^２・ｄａｙ未満

〔実施例２〕
図３に示されるコーティング膜成膜装置２０と真空成膜装置２２を用いて機能性フィルムを製造した。

コーティング膜は、アクリレート系モノマーと光重合開始材を有機溶剤で溶解させ、ダイコーターにて塗布、乾燥し、紫外線硬化により硬膜させた。コーティング膜層の厚みは、送液量で制御し、完全に硬化した状態で１μｍとなるようにした。コーティング膜の硬度は、紫外線の照射量を照度又は搬送速度を変えることで調整し、表２に記載の所望の膜硬度（鉛筆硬度）を得た。なお、硬度は鉛筆硬度計を使用して測定した。

支持体Ｂは、１０００ｍｍ幅の１００μｍ、ＰＥＴベースを使用した。巻取機では、支持体の裏面にラミネートフィルムを貼った。巻き径に応じて巻き取りテンションが一定になるように制御した。ラミネートフィルムは表２に記載の厚み・硬度のものを用いた。

ラミネートフィルムの張り方としては、ラミネートフィルムを貼る際に、ニップさせるニップローラとの間にスパイラルローラを入れ、ラミネートフィルムを幅方向に伸ばすようにして貼るようにした。なお、これは、ラミネートフィルムが均一に貼られていないと、真空下に暴露された場合、ラミネートフィルムと有機層の間の空気が均一に抜けなくなり、内部残存空気によって支持体が変形し、支持体にシワ等のダメージを与えてしまうことを防ぐためである。

フィルムロールは、ラミネートフィルムと支持体裏面との間の空気をなるべく排除するため、１時間以上大気化に放置し、フィルムロールの自重によって空気を抜いてから真空成膜装置２２にセットした。

真空成膜装置２２を真空排気した後、回転軸５６で巻き出された支持体Ｂｏのラミネートフィルム８２を剥離し、無機膜１４を成膜した。なお、ラミネートフィルムを剥離する際、真空下での密着力の向上を懸念して、トルクの制御を行いながらラミネートフィルムの剥離・巻き取り部のフィルムロールの動きをコントロールした。

無機膜はアルミをターゲットとし、反応性スパッタによりアルミナ膜を形成し、機能性フィルム１０を得た。

このようにして作成された機能性フィルム１０は、実施例１と同様に水蒸気透過性を用いることで性能の評価を行った。

〔実施例３〕
図２に示されるコーティング膜成膜装置２０と真空成膜装置２２を用いて機能性フィルムを製造した。

コーティング膜及び塗布膜は、アクリレート系モノマーと光重合開始材を有機溶剤で溶解させ、ダイコーターにて塗布、乾燥し、紫外線硬化により硬膜させた。コーティング膜層の厚みは、送液量で制御し、完全に硬化した状態で１μｍとなるようにした。塗布膜層の厚みは、送液量で制御し、表３の厚みとなるようにした。コーティング膜及び塗布膜の表面粗さは、塗料の処方や乾燥条件を変えることで調整し、表３に記載の所望の表面粗さを得た。なお、表面粗さは平均粗さＲａ値を基準とし、ＡＦＭにより、１０μｍの範囲で測定したものを指標とした。

支持体Ｂは、１０００ｍｍ幅の１００μｍ、ＰＥＴベースを使用した。巻取機では、巻き径に応じて巻き取りテンションが一定になるように制御した。

真空成膜装置２２を真空排気した後、無機膜１４を成膜した。

無機膜はアルミをターゲットとし、反応性スパッタによりアルミナ膜を形成し、機能性フィルム１０を得た。

このようにして作成された機能性フィルム１０は、実施例１や実施例２と同様に水蒸気透過性を用いることで性能の評価を行った。

〔実施例４〕
図３に示されるコーティング膜成膜装置２０と真空成膜装置２２を用いて機能性フィルムを製造した。

コーティング膜は、アクリレート系モノマーと光重合開始材を有機溶剤で溶解させ、ダイコーターにて塗布、乾燥し、紫外線硬化により硬膜させた。コーティング膜層の厚みは、送液量で制御し、完全に硬化した状態で１μｍとなるようにした。コーティング膜の表面粗さは、塗料の処方や乾燥条件を変えることで調整し、表４に記載の所望の表面粗さを得た。表面粗さは平均粗さＲａ値を基準とし、ＡＦＭにより、１０μｍの範囲で測定したものを指標とした。

支持体Ｂは、１０００ｍｍ幅の１００μｍ、ＰＥＴベースを使用した。巻取機では、支持体の裏面にラミネートフィルムを貼った。巻き径に応じて巻き取りテンションが一定になるように制御した。ラミネートフィルムは表２に記載の厚み・表面粗さのものを用いた。

フィルムロールは、ラミネートフィルムと支持体裏面との間の空気をなるべく排除するため、１時間以上大気化に放置し、フィルムロールの自重によって空気を抜いてから真空成膜装置２２にセットした。

真空成膜装置２２を真空排気した後、回転軸５６で巻き出された支持体Ｂｏのラミネートフィルム８２を剥離し、無機膜１４を成膜した。なお、ラミネートフィルムを剥離する際、真空下での密着力の向上を懸念して、トルクの制御を行いながらラミネートフィルムの剥離・巻き取り部のフィルムロールの動きをコントロールした。

無機膜はアルミをターゲットとし、反応性スパッタによりアルミナ膜を形成し、機能性フィルム１０を得た。

このようにして作成された機能性フィルム１０は、実施例１〜３と同様に水蒸気透過性を用いることで性能の評価を行った。

上記の実施例１〜４から分かるように、コーティング膜成膜装置で支持体がフィルムロールにして巻き取られる前に、支持体の裏面に塗布膜又はラミネートフィルムを設けてフィルムロールにして巻き取ることで、水分透過率の評価が△以上となる。従って、本発明によって、無機膜の割れ／抜け等の欠陥が発生するのを抑制できることが分かる。

そして、実施例１及び２から、塗布膜又はラミネートフィルムの硬度が、コーティング膜の硬度と比べ、同等以下であることが好ましいことが分かる。

また、実施例３及び４から、塗布膜又はラミネートフィルムの表面粗さが、コーティング膜の表面粗さと比べ、同等以下であることが好ましいが分かる。

そして、ラミネートフィルムはコーティング膜の成膜後、コーティング膜にタッチローラが接触する前に入れ、無機膜の成膜前、コーティング膜面側に触れるパスローラを全て通過した無機膜成膜の直前で剥離するのがより効果高いことが分かった。

また、無機膜の厚みは１０〜２００ｎｍの範囲で作成することが好ましく、ラミネートフィルムの厚みは１０〜３００μｍが好ましいことが分かった。

さらに、実施例１の実験１−２及び８〜１０と、実施例３の実験３−２及び８〜１０との結果から、支持体裏面に設ける塗布膜の厚みが５０ｎｍ以上２０００ｎｍ以下であることが好ましいことが分かる。

そして、実施例２の実験２−２及び８〜１０と、実施例４の実験１−２及び８〜１０との結果から、ラミネートフィルムの厚みが１０μｍ以上２００μｍ以下であることが好ましいことが分かる。

さらに、実施例１の実験１−２及び５〜７と、実施例２の実験２−２及び５〜７と、実施例３の実験３−４〜７と、実施例４の実験４−２及び５〜７との結果から、無機膜を形成する厚みが２０ｎｍ以上であることが好ましいことが分かる。

１０…機能性フィルム（積層フィルム）、１２…コーティング膜、１４…無機膜、２０…コーティング膜成膜装置、２２…真空成膜装置、２６…塗布手段、２８…加熱手段、３０…ＵＶ照射装置、５２…成膜室、６２…ドラム、６４ａ，６４ｂ，６４ｃ，６４ｄ…成膜手段、８１…ラミネートフィルム巻出機、８２…ラミネートフィルム、８３…ラミネートフィルム巻取機、９０…塗布手段、９２…加熱手段、９４…ＵＶ照射装置

Claims (9)

1. フィルムロールから連続的に支持体を送り出し、該支持体の表面にコーティング膜を成膜し、フィルムロールにして巻き取る第１の工程と、
   前記工程で巻き取られたフィルムロールを真空成膜装置内に装填し、該フィルムロールから連続的に支持体を送り出し、前記支持体のコーティング膜上に無機膜を成膜し、フィルムロールにして巻き取る第２の工程と、
   を備え、
   前記第１の工程における前記支持体がフィルムロールにして巻き取られる前に、該支持体の裏面に塗布膜又はラミネートフィルムを設けて、フィルムロールにして巻き取ることを特徴とする機能性フィルムの製造方法。
2. 前記塗布膜又はラミネートフィルムの硬度が、前記コーティング膜の硬度と比べ、同等以下であることを特徴とする請求項１に記載の機能性フィルムの製造方法。
3. 前記塗布膜又はラミネートフィルムの表面粗さが、前記コーティング膜の表面粗さと比べ、同等以下であることを特徴とする請求項１に記載の機能性フィルムの製造方法。
4. 前記支持体の裏面に塗布膜を設けた場合には、塗布膜の厚みが５０ｎｍ以上２０００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１に記載の機能性フィルムの製造方法。
5. 前記支持体の裏面にラミネートフィルムを設けた場合には、ラミネートフィルムの厚みが１０μｍ以上２００μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１に記載の機能性フィルムの製造方法。
6. 前記ラミネートフィルムは、支持体に対して１Ｎ／ｍ以上５Ｎ／ｍ以下の剥離力になる粘着材が使用されていることを特徴とする請求項５に記載の機能性フィルムの製造方法。
7. 前記無機膜を形成する厚みが２０ｎｍ以上であることを特徴とする請求項１〜６の何れか１に記載の機能性フィルムの製造方法。
8. 前記機能性フィルムの水分透過率が１．０×１０^−３ｇ／ｍ^２・ｄａｙ未満であることを特徴とする請求項１〜７の何れか１に記載の機能性フィルムの製造方法。
9. 請求項１〜８の何れか１に記載の製造方法によって製造されたことを特徴とする機能性フィルム。

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