バリアフィルムの製造方法及び製造装置
【課題】バリアフィルムの製造中であってもバリアフィルムのバリア性能の異常をリアルタイムに把握することができるので、異常に対する対応を迅速に取ることができるバリアフィルムの製造方法及び製造装置を提供する。
【解決手段】真空な成膜装置内で長尺な可撓性フィルムＷを搬送しながらバリア膜を形成すると共に、可撓性フィルムＷの搬送に段付きローラＲを用いるバリアフィルムの製造装置において、成膜装置内であって、バリア膜を形成した後に少なくとも配置された段付きローラに設けられ、可撓性フィルムが段差ローラの中央部５２側へ変形する変形距離を非接触で検出する変形距離検出手段７２と、検出した検出値と変形距離Ｌの設定基準値とを比較する比較手段７４と、比較した結果、検出値が設定基準値よりも大きいときに、変形を生じたバリアフィルム部分のバリア性能が不合格であると判定する判定手段７６と、を備える。
【解決手段】真空な成膜装置内で長尺な可撓性フィルムＷを搬送しながらバリア膜を形成すると共に、可撓性フィルムＷの搬送に段付きローラＲを用いるバリアフィルムの製造装置において、成膜装置内であって、バリア膜を形成した後に少なくとも配置された段付きローラに設けられ、可撓性フィルムが段差ローラの中央部５２側へ変形する変形距離を非接触で検出する変形距離検出手段７２と、検出した検出値と変形距離Ｌの設定基準値とを比較する比較手段７４と、比較した結果、検出値が設定基準値よりも大きいときに、変形を生じたバリアフィルム部分のバリア性能が不合格であると判定する判定手段７６と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バリアフィルムの製造方法及び製造装置に係り、特に減圧下にある成膜装置内で可撓性フィルムを段付きローラで搬送するバリアフィルムの製造方法及び製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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、薄膜太陽電池等の各種の装置には、防湿性や酸素等のガスバリア性が要求される部位や部品にはバリアフィルムが利用されている。さらに、生活に身近な例としては、食品、衣料品、電子部品等の包装においても、包装材料に防湿性や酸素等のガスバリア性が要求される場合があり、ガスバリアフィルムが利用されている。
【０００３】
例えば、防湿性のガスバリアフィルムは、真空成膜法によって、プラスチックフィルムや金属フィルム等の可撓性フィルムの表面に、例えば酸化珪素や窒化珪素等のガスバリア性を発現する無機系のバリア膜を成膜することで製造されることが通常である。
【０００４】
そして、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は、長尺な可撓性フィルムに連続的にバリア膜の成膜を行なうのが好ましい。
【０００５】
このような真空成膜方法を実施する装置として、送り出しロールから送り出されたロール状の長尺な可撓性フィルムにバリア膜を成膜した後、可撓性フィルムを巻取りロールで再びロール状に巻回する、いわゆるロール・ツー・ロール(Roll to Roll)方式の成膜装置が知られている。
【０００６】
このロール・ツー・ロールの成膜装置は、プラズマＣＶＤなどの気相成膜法によって可撓性フィルムに成膜を行なう成膜室（成膜部）を通過する所定の経路が減圧状態に維持されており、可撓性フィルムは減圧下にある成膜室内に配置された搬送ローラによって搬送される。
【０００７】
しかし、可撓性フィルムの成膜されたバリア膜面、例えば無機膜面がローラ面に接触するとバリア膜面にピンホール等の傷が生じ易い。これにより、製造されるバリアフィルムが不良品になってしまう。
【０００８】
したがって、可撓性フィルムのバリア膜面に傷をつけたくない場合には、両端部が中央部よりも大円径な保持部を備えた段付きローラを用いて、可撓性フィルムの幅方向両端部のみを保持部に巻き掛け支持して搬送することが行われている。この場合、可撓性フィルムの両端部は最終製品前で裁断されるので、バリアフィルムの品質には影響しない。
【０００９】
ところで、バリア膜の性能を評価する一般的な方法としては、Ｃａ反応法がある。また、特許文献１には、フィルム面に形成されるピンホールの位置を検出する方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平１１―２１８５２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、Ｃａ反応法は、破壊検査方法であるので、バリアフィルムの製造中には使用できない。また、特許文献１は、電極を搬送するフィルムに接触して検出する方法であり、バリアフィルムの場合には電極等の固体物に接触すること自体が傷等の不良品を生むことになる。これにより、特許文献１についてもバリアフィルムの製造中には使用できないという問題がある。
【００１２】
したがって、現在は、バリアフィルムの製造において、バリアフィルムのバリア性能の異常を製造中に把握することができないのが実情である。このような背景から、バリアフィルムの製造中であってもバリアフィルムのバリア性能の異常をリアルタイムに把握することが要望されている。
【００１３】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、バリアフィルムの製造中であってもバリアフィルムのバリア性能の異常をリアルタイムに把握することができるので、異常に対する対応を迅速に取ることができるバリアフィルムの製造方法及び製造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の請求項１のバリアフィルムの製造方法は前記目的を達成するために、減圧下にある成膜装置内で長尺な可撓性フィルムを搬送しながら、該可撓性フィルムの表面に水蒸気又はガスの通気を抑制するバリア膜を形成すると共に、前記可撓性フィルムの搬送に、両端部に中央部よりも大円径な保持部を有し、該保持部に前記可撓性フィルムを巻き掛け保持して搬送する段付きローラを用いるバリアフィルムの製造方法において、前記バリア膜を形成した後に少なくとも配置された段付きローラについて、前記可撓性フィルムが前記段付きローラの中央部側へ変形する変形距離を非接触で検出する変形距離検出工程と、前記検出した検出値と変形距離の設定基準値とを比較する比較工程と、前記比較した結果、前記検出値が前記設定基準値よりも大きいときに、前記変形を生じたバリアフィルム部分のバリア性能が不合格であると判定する判定工程と、を備え、前記バリアフィルムのバリア性能の異常を製造中に把握することを特徴とする。
【００１５】
本発明者は、可撓性フィルムに成膜されたバリア膜面をローラ面に接触させないためには中央部が窪んだ段付きローラを用いることが必要である反面、段付きローラを通過する際に可撓性フィルムが弛み等により変形して中央部の窪みに落ち込む程度が大きいと、バリアフィルムのバリア性能が悪くなるという知見を得た。段付きローラを通過する際に可撓性フィルムが変形する原因としては、可撓性フィルムＷの搬送張力の変動、段付きローラＲと可撓性フィルムＷとの間に発生する静電気等がある。
【００１６】
本発明はかかる知見に基づいて、バリアフィルムの製造中でもバリア性能の異常をリアルタイムに把握できるように構成したものである。
【００１７】
本発明によれば、変形距離検出工程において、段付きローラの中央部に対する可撓性フィルムの変形距離（変形の最も大きな部分の距離）を非接触で検出する。そして、比較工程において、検出した検出値と変形距離の設定基準値とを比較し、判定工程において、検出値が設定基準値よりも大きいときに、変形が発生したバリアフィルム部分のバリア性能が悪いと判定する。これにより、バリアフィルムのバリア性能の異常を製造中に把握することができる。
【００１８】
したがって、バリアフィルムの製造中であってもバリアフィルムのバリア性能の異常をリアルタイムに把握することができるので、異常に対する対応を迅速に取ることができる。異常に対する対応としては、例えば設定基準値よりも大きな変形距離が発生したバリアフィルム部分を製造後に排除する等がある。
【００１９】
なお、設定基準値は、可撓性フィルムの可撓性、バリア膜の硬さに影響する材質や厚み、段付きローラの保持部同士の距離等により多少変動するので、実験室や実装置での予備試験を行なうことで求めることができる。しかし、一般的には基準値を３ｍｍとすることでバリア性の異常を把握することが可能である。
【００２０】
本発明においては、前記変形距離検出工程では、前記段付きローラの軸芯方向に走査する非接触式のセンサを用いることが好ましい。
【００２１】
非接触式のセンサ、例えば超音波式センサ、透過型ＬＥＤセンサの何れかであれば、バリア膜に接触することがないので、バリア膜を傷つけることなく変形距離を検出できる。
【００２２】
本発明においては、前記変形距離検出工程では、前記段付きローラの中央部に着色料を塗工して、前記バリアフィルムに着色料が転写されるか否かを画像センサによって検出することを特徴とする。
【００２３】
これは、センサを使用せずに変形距離を検出するための方法であり、例えば段付きローラの保持部と中央部の段差を３ｍｍに設定しておけばよい。これにより、可撓性フィルムに着色料が転写されていれば、基準値を超えて変形したことが分かる。
【００２４】
本発明においては、前記可撓性フィルムを１０ｍ／分以下で搬送することが好ましい。
【００２５】
これは、可撓性フィルムの搬送フィルムの搬送速度が１０ｍ／分を超えて速い場合には、たとえ減圧下であっても可撓性フィルムの搬送により発生する静電気の影響で、変形距離の検出値にバラツキが生じ易いからである。これにより変形距離の検出安定性が悪くなり、検出精度が低下する。
【００２６】
本発明の請求項６のバリアフィルムの製造装置は前記目的を達成するために、減圧下にある成膜装置内で長尺な可撓性フィルムを搬送しながら、該可撓性フィルムの表面に水蒸気又はガスの通気を抑制するバリア膜を形成すると共に、前記可撓性フィルムの搬送に、両端部に中央部よりも大円径な保持部を有し、該保持部に前記可撓性フィルムを巻き掛け保持して搬送する段付きローラを用いるバリアフィルムの製造装置において、前記成膜装置内であって、前記バリア膜を形成した後に少なくとも配置された段付きローラに設けられ、前記可撓性フィルムが前記段付きローラの中央部側へ変形する変形距離を非接触で検出する変形距離検出手段と、前記検出した検出値と変形距離の設定基準値とを比較する比較手段と、前記比較した結果、前記検出値が前記設定基準値よりも大きいときに、前記変形を生じたバリアフィルム部分のバリア性能が不合格であると判定する判定手段と、を備えたバリア性能検出機構を設け、前記バリアフィルムのバリア性能の異常を製造中に把握することを特徴とする。
【００２７】
請求項６は、本発明を装置として構成したものである。
【発明の効果】
【００２８】
本発明のバリアフィルムの製造方法及び製造装置によれば、バリアフィルムの製造中であってもバリアフィルムのバリア性能の異常をリアルタイムに把握することができるので、異常に対する対応を迅速に取ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明のバリアフィルムの製造装置の一例を示す全体構成図
【図２】段付きローラを説明する斜視図
【図３】バリア性能検出機構の一例を示す模式図
【図４】変形距離検出手段として超音波式センサを用いた場合の説明図
【図５】変形距離検出手段として透過型ＬＥＤセンサを用いた場合の説明図
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明のバリアフィルムの製造方法及び製造装置の好ましい実施の形態について詳細に説明する。
【００３１】
図１は、本発明に係るバリアフィルムの製造装置の一例を示す全体構成図である。
【００３２】
本実施形態においては、送り出しロール２０から送り出された長尺な可撓性フィルムＷに成膜室１４でバリア膜を成膜した後、巻取りロール３０で再びロール状に巻回する、いわゆるロール・ツー・ロール(Roll to Roll)方式の例で説明する。
【００３３】
本実施の形態における可撓性フィルムＷとしては、例えば、ＰＥＴフィルム等の各種の樹脂フィルム、又はアルミニウムシートなどの各種の金属シート等を用いることができる。
【００３４】
成膜装置１０は、長尺の可撓性フィルムＷに連続でバリア膜の成膜を行なう装置であって、基本的に、可撓性フィルムＷを送り出す送り出しロール２０を有する送り出し室１２と、可撓性フィルムＷにバリア膜を形成する成膜室（チャンバ）１４と、バリア膜が形成された可撓性フィルムＷを巻き取る巻取りロール３０を有する巻取り室１６と、真空排気部３２と、制御部３６とで構成される。そして、制御部３６により、成膜装置１０における各要素の動作が制御される。
【００３５】
また、送り出し室１２と成膜室１４との間には区画壁１５ａが設けられると共に、成膜室１４と巻取り室１６との間には区画壁１５ｂが設けられる。そして、各区画壁１５ａ，１５ｂに、可撓性フィルムＷが通過するスリット状の開口１５ｃが形成される。
【００３６】
送り出し室１２、成膜室１４及び巻取り室１６は、配管３４を介して真空排気部３２に接続される。真空排気部３２には、ドライポンプ及びターボ分子ポンプなどの真空ポンプが設けられる。そして、制御部３６が真空排気部３２を制御することにより、送り出し室１２、成膜室１４及び巻取り室１６の内部が所定の減圧度に制御される。
【００３７】
また、送り出し室１２、成膜室１４及び巻取り室１６には、それぞれ内部の圧力を測定する圧力センサ（図示せず）が設けられ、圧力センサの測定値は制御部３６に送られ、真空排気部３２がフィードバック制御される。
【００３８】
成膜室１４では、可撓性フィルムを搬送しつつ可撓性フィルムの表面に連続的にバリア膜を形成する。成膜室１４には、主として、２つの段付きローラ２４、２８と、ドラム２６と、成膜部４０とが設けられる。段付きローラ２４と段付きローラ２８とは、ドラム２６を挟んで所定の間隔に対向配置され、可撓性フィルムＷが段付きローラ２４、ドラム２６、段付きローラ２８の順に掛け渡される。
【００３９】
ドラム２６は、段付きローラ２４と、段付きローラ２８との間の空間Ｈの下方に設けられると共に、電気的に接地（アース）される。このドラム２６は、円筒状に形成され、回転軸を介して回転可能に支持される。ドラム２６は、その表面（周面）に可撓性フィルムＷが巻き掛けられて回転することにより、可撓性フィルムＷにバリア膜を成膜する成膜部４０に対して所定の成膜位置に保持する。ドラム２６には、温度を調節する温度調節部（図示せず）を設けてもよい。
【００４０】
成膜部４０は、気相成膜法のうち、例えば、プラズマＣＶＤを用いて膜を形成するものを好適に採用できる。成膜部４０は、主として、成膜電極４２、高周波電源４４、原料ガス供給部４６及び仕切部４８によって構成され、上述した制御部３６により成膜部４０の高周波電源４４及び原料ガス供給部４６が制御される。
【００４１】
成膜電極４２は、可撓性フィルムＷが巻き掛けられるドラム２６に対して所定の隙間Ｓを有して配置され、高周波電源４４に接続される。この高周波電源４４により成膜電極４２に高周波電圧が印加される。高周波電源４４は、プラズマＣＶＤによる成膜に利用される公知の高周波電源を用いることができる。また、高周波電源４４は、最大出力等にも、特に限定はなく、形成するバリア膜に応じて適宜、選択／設定することができる。
【００４２】
成膜電極４２は、例えば、平面視長方形の平板状に形成されており、広い面に複数の穴（図示せず）が等間隔で形成され、前記の広い面をドラム２６に向けて配置される。この成膜電極４２は、一般的にシャワー電極と呼ばれるものである。なお、成膜電極４２は、平板状に限定されるものではなく、例えば、ドラム２６の軸方向に分割した複数の電極を配列した構成等、プラズマＣＶＤによる成膜が可能なものであれば、各種の電極の構成が利用可能である。しかし、成膜電極４２は、可撓性フィルムＷに対する電界及びプラズマなどの均一性等の点で見た場合、平面視長方形の平板状のシャワー電極であることが好ましい。また、成膜電極４２と高周波電源４４とは、必要に応じて、インピーダンス整合を取るためのマッチングボックスを介して接続してもよい。
【００４３】
原料ガス供給部４６は、ドラム２６と成膜電極４２とのプラズマの発生空間即ち隙間Ｓに、バリア膜を形成するための原料ガスを供給するものであり、配管４７を介して送気した原料ガスを成膜電極４２の複数の穴から隙間Ｓに吹き出す。
【００４４】
本実施形態においては、原料ガスは、例えば、ＳｉＯ２膜を形成する場合、ＴＥＯＳガス、及び活性種ガスとして酸素ガスを好適に用いることができる。
【００４５】
また、原料ガス供給部４６においては、原料ガスのみならず、アルゴンガス又は窒素ガスなどの不活性ガス、及び酸素ガス等の活性種ガス等、プラズマＣＶＤで用いられている各種のガスを、原料ガスと共に、隙間Ｓに供給してもよい。このように、複数種のガスを導入する場合には、各ガスを同じ配管で混合して供給してもよく、あるいは各ガスを異なる配管で供給してもよい。さらに、原料ガス又はその他、不活性ガス及び活性種ガスの種類又は導入量も、形成する膜の種類、又は目的とする成膜レート等に応じて、適宜、選択／設定することができる。
【００４６】
仕切部４８（区画部）は、成膜電極４２を成膜室１４内において区画するものである。
この仕切部４８は、例えば、一対の仕切板４８ａにより構成されており、一対の仕切板４８ａで、成膜電極４２を挟むようにして配置される。
【００４７】
各仕切板４８ａは、それぞれドラム２６の長さ方向に伸びた板状部材であり、ドラム２６側の端部が、成膜電極４２とは反対側に折曲している。この仕切部４８により、隙間Ｓ即ちプラズマ発生空間が成膜室１４内において区画される。
【００４８】
次に、上記の如く減圧下にある送り出し室１２、成膜室１４、巻取り室１６において、可撓性フィルムＷを搬送する搬送装置５０について説明する。
【００４９】
搬送装置５０は、主として、送り出しロール２０、巻取りロール３０、及び送り出しロール２０と巻取りロール３０との間に成膜室１４を通過する可撓性フィルムＷの搬送経路を形成する複数の段付きローラ６０、２４、２８、３１とで構成される。
【００５０】
なお、複数の段付きローラ６０、２４、２８、３１のうち、少なくとも可撓性フィルムＷにバリア膜を形成した形成後にバリア膜面が接触するローラ２８、３１については、段付きローラＲにする必要がある。しかし、符号６０及び２４についてはローラ面がフラットな通常の搬送ローラを使用することも可能である。
【００５１】
また、巻取りロール３０は可撓性フィルムＷを搬送する駆動ローラとして形成される。送り出しロール２０及び段付きローラ６０、２４、２８、３１は可撓性フィルムＷの搬送により従動回転してもよく、あるいは駆動力をもたせて巻取りロール３０の回転に同期させるようにしてもよい。なお、搬送装置５０は、搬送経路の途中に、可撓性フィルムＷの搬送時における張力を調整するテンション調整手段（例えばダンサローラ）を設けてもよい。
【００５２】
図２は段付きローラを説明する斜視図である。
【００５３】
図２に示すように、段付きローラＲは、両端部に中央部５２よりも大円径な保持部５４を有し、該保持部５４に可撓性フィルムＷを巻き掛け保持して搬送することができる。これにより、可撓性フィルムＷのバリア膜面が段付きローラＲ側に面して搬送される場合であっても、バリア膜面が段付きローラＲに接触することを回避できる。厳密には、バリア膜の両端部は段付きローラＲの保持部５４に接触するが、この部分は最終製品前で裁断されるので、バリアフィルムの品質には影響しない。
【００５４】
かかる段付きローラＲによる可撓性フィルムＷの搬送において、発明者は、可撓性フィルムＷのバリア膜面が段付きローラＲに接触しないにも係わらず、製造されたバリアフィルムの長手方向においてバリア性が部分的に悪くなっている場所があることを発見した。
【００５５】
そして、発明者は、可撓性フィルムＷに成膜されたバリア膜面をローラ面に接触させないためには中央部５２が窪んだ段付きローラＲを用いることが必要である反面、段付きローラＲを通過する際に可撓性フィルムＷが変形して中央部５２の窪みに落ち込む程度が大きいと、製造されるバリアフィルムのバリア性能が悪くなるという知見を得た。段付きローラＲを通過する際に可撓性フィルムＷが変形する原因としては、可撓性フィルムの搬送張力の変動がある。即ち、搬送張力が弱過ぎると可撓性フィルムが弛んで中央部５２側に変形し、搬送張力が強過ぎても可撓性フィルムが皺になって中央部５２側に変形する。また、段付きローラＲと可撓性フィルムＷとの間に発生する静電気によって、変形することもある。
【００５６】
そこで、本発明では、バリアフィルムの製造中でもバリア性能の異常をリアルタイムに把握することのできるバリア性能検出機構７０を成膜装置１０内に組み込むようにした。
【００５７】
バリア性能検出機構７０は、成膜装置１０内であって、可撓性フィルムＷにバリア膜を形成した後に少なくとも配置された段付きローラＲに設けられ、可撓性フィルムＷが段付きローラＲの中央部５２側へ変形する変形距離を非接触で検出する変形距離検出手段７２と、検出した検出値と変形距離の設定基準値とを比較する比較手段７４と、比較した結果、検出値が設定基準値よりも大きいときに、変形を生じたバリアフィルム部分のバリア性能が不合格であると判定する判定手段７６と、で構成される。
【００５８】
したがって、図１の成膜装置１０の場合には、バリア膜が形成された後の２つの段付きローラ２８、３１にバリア性能検出機構７０を組み込むことが好ましい。
【００５９】
図３及び図４のバリア性能検出機構７０は、変形距離検出手段７２として、超音波式センサを用いた場合の模式図である。
【００６０】
図３に示すように、段付きローラＲの軸芯Ｏ方向に平行にレール７８が設けられ、このレール７８に自走式のモノレール８０に支持されて超音波式センサ７２が吊設される。これにより、可撓性フィルムＷの幅方向に走査しながら、段付きローラＲに搬送される可撓性フィルムＷの変形距離Ｌを検出する。変形距離Ｌは、可撓性フィルムＷが全く変形していない図３の水平状態Ｓ（二点鎖線）を０ｍｍとした。
【００６１】
超音波式センサ７２は、変形距離Ｌを連続的にモニタリングし、その結果は信号ケーブル又は無線を介してコンピュータ８２に入力される。コンピュータ８２には、比較手段７４において検出した検出値と変形距離の設定基準値とを比較し、比較した結果に基づいて判定手段７６において検出値が基準値よりも大きいときに、変形を生じたバリアフィルム部分のバリア性能が不合格であると判定する。
【００６２】
この場合、送り出しロール２０から送り出される可撓性フィルムＷの送り出し時間と送り出し距離との関係、及び送り出し時間と変形距離検出手段７２でのモニタリング時間との関係を相互に関連づけておくことが好ましい。これにより、製造されたバリアフィルムの不合格部分が分かるので、製造後に不合格部分を排除することができる。
【００６３】
なお、設定基準値は、可撓性フィルムＷの可撓性、バリア膜の硬さに影響する材質や厚み、段付きローラＲの保持部５４同士の距離、可撓性フィルムＷの搬送速度等により多少変動するので、実験装置や実装置での予備試験を行なうことで正確な設定基準値を求めることが好ましい。しかし、一般的には基準値を３ｍｍとすることでバリア性の異常を把握することが可能である。
【００６４】
上記した変形距離検出手段７２の検出条件としては、減圧下にある成膜装置１０内において、可撓性フィルムＷの搬送速度は１０ｍ／分以下であることが好ましい。これは、可撓性フィルムＷの搬送速度が１０ｍ／分を超えると、可撓性フィルムＷの搬送により発生する静電気の影響で、変形距離が変動し易くなるためである。
【００６５】
図５は、変形距離検出手段７２として、透過型ＬＥＤセンサを用いた場合の模式図である。
【００６６】
図５に示すように、透過型ＬＥＤセンサ７２は、平行なＬＥＤ光を発光する発光部８４と、発光されたＬＥＤ光を受光する受光部８６とで構成される。発光部８４と受光部８６とは、段付きローラＲの軸芯方向に対して直交する方向に対向配置される。そして、平行なＬＥＤ光が段付きローラＲの保持部５４と中央部５２との段差空間を通過するように配置される。これにより、段付きローラＲの中央部５２に対する可撓性フィルムＷの変形距離を非接触で検出することができる。
【００６７】
図５では、図３で説明したレール７８、モノレール８０、及びコンピュータ８２については図示していない。しかし、透過型ＬＥＤセンサ７２で検出した検出値と設定基準値とを比較し、検出値が基準値よりも大きいときに、変形距離を生じたバリアフィルム部分のバリア性能が不合格であると判定することについては同様である。
【００６８】
また、特に図示しないが、段付きローラＲの中央部５２に着色料を塗工する塗工手段と、可撓性フィルムＷに着色料が転写されたか否かを判定する画像センサを、成膜装置１０内に組み込んで、可撓性フィルムＷへの着色料の付着の有り無しで変形距離を検出することも可能である。この場合には、段付きローラＲの保持部５４と中央部５２との段差距離を設定基準値（例えば３ｍｍ）に一致させ、着色料の付着があれば設定基準値を超えて変形距離が生じたと判断する。
【実施例１】
【００６９】
以下に本発明の具体的な実施例を説明する。
【００７０】
図１に示した成膜装置１０の段付きローラ３１の位置に、超音波式と透過型ＬＥＤ式の変形距離検出手段７２を設けて試験した。
【００７１】
超音波式センサの変形距離検出手段７２としては、KEYENCE社製のセンサヘッド（UD-20型）とアンプユニット（UD-500）を使用した。また、透過型ＬＥＤセンサの変形距離検出手段７２としては、KEYENCE社製のファイバユニット(FU-5F)とデジタルファイバアンプ（FS-V30）を使用した。
【００７２】
段付きローラＲは、保持部５４と中央部５２との段差が４ｍｍで、保持部５４同士の距離は可撓性フィルムＷの幅よりも少し小さくして４５０ｍｍとした。成膜装置１０の成膜室１４において可撓性フィルムＷに酸化ケイ素のバリア膜を膜厚が５０ｎｍになるように形成した。
【００７３】
試験は、送り出しロール２０から送り出される可撓性フィルムＷの送り出し時間と送り出し距離との関係、及び送り出し時間と変形距離検出手段７２でのモニタリング時間との関係を相互に関連づけておき、バリアフィルムの製造後に変形したバリアフィルムの部分を切り取って下記に示すサンプル１〜８を作成した。そして、各サンプル１〜８についてＣａ反応法によってバリア性能を調べた。Ｃａ反応法によるバリア性能の評価レベルは次の通りであり、○異常を合格とした。
【００７４】
◎…バリア性能が良好。
【００７５】
○…◎よりもバリア性能が劣るが合格レベル。
【００７６】
△…バリア性能にやや問題あり。
【００７７】
×…バリア性能に問題あり。
（実施例１）実施例１は、変形距離検出手段７２として上記の超音波式センサを用いたものである。
【００７８】
【表１】
【００７９】
表１の結果から分かるように、段付きローラＲを通過する際に可撓性フィルムＷが段付きローラＲの中央部５２側に変形する変形距離Ｌが大きくなるほど、バリア性能が悪くなる。これは変形距離Ｌが大きくなると、変形した際の変形応力によって膜質の硬いバリア膜の正常な構造が壊れるためであると考察される。そして、変形距離Ｌが３ｍｍになるとバリア性能が×となり不合格になった。
（実施例２）実施例２は、変形距離検出手段７２として上記の透過型ＬＥＤセンサを用いたものである。
【００８０】
【表２】
【００８１】
表１のサンプル２と表２のサンプル６と対比、及び表１のサンプル３と表２のサンプル７との対比から、変形距離とバリア性能において異なる部分があるが、検出方法の違いによるものと推察される。しかし、表１及び表２の何れの結果も変形距離Ｌが３ｍｍになるとバリア性能が×となり不合格になった。
【００８２】
（実施例３）実施例３は、変形距離検出手段７２の検出条件として、成膜装置１０の真空度及び可撓性フィルムＷの搬送速度変えた場合に、検出の安定性がどうなるかを調べた。検出の安定性は、変形距離検出手段７２として上記の超音波式センサを用いた。
【００８３】
繰り返し試験は、実施例１の×と評価されたサンプル４になるように搬送張力を調整し、５回の繰り返し試験により行った。５回とも同じ変形距離Ｌが３ｍｍであった場合を○とし、１回以上３ｍｍ以外の結果になった場合を△とした。
【００８４】
【表３】
【００８５】
表３の結果から分かるように、成膜装置１０が大気圧で空気が存在すると、搬送速度に関係なく可撓性フィルムＷの搬送による同伴風が発生し、変形距離Ｌが変動し易くなる。
この結果、検出の繰り返し精度（検出の安定性）が悪くなる。
【００８６】
一方、バリアフィルムを製造する際の成膜装置内の通常の減圧度である５０Ｐａ以下の場合には、搬送速度に影響されることが分かる。特に、可撓性フィルムＷの搬送速度が１０ｍ／分を超えると、検出の安定性が低下するが、この理由は大気圧下での同伴風とは異なり、静電気の影響が大きくなるためと考察される。
【００８７】
なお、上記試験は、本発明の成膜装置の減圧度を５０Ｐａ以下に限定するものではなく５０Ｐａ以上の場合にも適用できることは勿論である。
【符号の説明】
【００８８】
１０…成膜装置、１２…送り出し室、１４…成膜室、１６…巻取り室、２０…送り出しロール、２４、２８、３１、６０…ガイドローラ、２６…ドラム、３０…巻取りローラ、３２…真空排気部、３４…配管、３６…制御部、４０…成膜部、４２…成膜電極、４４…高周波電源、４６…原料ガス供給部、４７…配管、４８…仕切部、４８ａ…仕切板、５０…搬送装置、５２…段付きローラの中央部、５４…段付きローラの保持部、７０…バリア性能検出機構７０、７２…変形距離検出手段（超音波式、レーザ式）、７４…比較手段、７６…判定手段、７８…レール、８０…モノレール、８２…コンピュータ、８４…発光部、８６…受光部、Ｗ…可撓性フィルム、Ｒ…段付きローラ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バリアフィルムの製造方法及び製造装置に係り、特に減圧下にある成膜装置内で可撓性フィルムを段付きローラで搬送するバリアフィルムの製造方法及び製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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、薄膜太陽電池等の各種の装置には、防湿性や酸素等のガスバリア性が要求される部位や部品にはバリアフィルムが利用されている。さらに、生活に身近な例としては、食品、衣料品、電子部品等の包装においても、包装材料に防湿性や酸素等のガスバリア性が要求される場合があり、ガスバリアフィルムが利用されている。
【０００３】
例えば、防湿性のガスバリアフィルムは、真空成膜法によって、プラスチックフィルムや金属フィルム等の可撓性フィルムの表面に、例えば酸化珪素や窒化珪素等のガスバリア性を発現する無機系のバリア膜を成膜することで製造されることが通常である。
【０００４】
そして、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は、長尺な可撓性フィルムに連続的にバリア膜の成膜を行なうのが好ましい。
【０００５】
このような真空成膜方法を実施する装置として、送り出しロールから送り出されたロール状の長尺な可撓性フィルムにバリア膜を成膜した後、可撓性フィルムを巻取りロールで再びロール状に巻回する、いわゆるロール・ツー・ロール(Roll to Roll)方式の成膜装置が知られている。
【０００６】
このロール・ツー・ロールの成膜装置は、プラズマＣＶＤなどの気相成膜法によって可撓性フィルムに成膜を行なう成膜室（成膜部）を通過する所定の経路が減圧状態に維持されており、可撓性フィルムは減圧下にある成膜室内に配置された搬送ローラによって搬送される。
【０００７】
しかし、可撓性フィルムの成膜されたバリア膜面、例えば無機膜面がローラ面に接触するとバリア膜面にピンホール等の傷が生じ易い。これにより、製造されるバリアフィルムが不良品になってしまう。
【０００８】
したがって、可撓性フィルムのバリア膜面に傷をつけたくない場合には、両端部が中央部よりも大円径な保持部を備えた段付きローラを用いて、可撓性フィルムの幅方向両端部のみを保持部に巻き掛け支持して搬送することが行われている。この場合、可撓性フィルムの両端部は最終製品前で裁断されるので、バリアフィルムの品質には影響しない。
【０００９】
ところで、バリア膜の性能を評価する一般的な方法としては、Ｃａ反応法がある。また、特許文献１には、フィルム面に形成されるピンホールの位置を検出する方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平１１―２１８５２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、Ｃａ反応法は、破壊検査方法であるので、バリアフィルムの製造中には使用できない。また、特許文献１は、電極を搬送するフィルムに接触して検出する方法であり、バリアフィルムの場合には電極等の固体物に接触すること自体が傷等の不良品を生むことになる。これにより、特許文献１についてもバリアフィルムの製造中には使用できないという問題がある。
【００１２】
したがって、現在は、バリアフィルムの製造において、バリアフィルムのバリア性能の異常を製造中に把握することができないのが実情である。このような背景から、バリアフィルムの製造中であってもバリアフィルムのバリア性能の異常をリアルタイムに把握することが要望されている。
【００１３】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、バリアフィルムの製造中であってもバリアフィルムのバリア性能の異常をリアルタイムに把握することができるので、異常に対する対応を迅速に取ることができるバリアフィルムの製造方法及び製造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の請求項１のバリアフィルムの製造方法は前記目的を達成するために、減圧下にある成膜装置内で長尺な可撓性フィルムを搬送しながら、該可撓性フィルムの表面に水蒸気又はガスの通気を抑制するバリア膜を形成すると共に、前記可撓性フィルムの搬送に、両端部に中央部よりも大円径な保持部を有し、該保持部に前記可撓性フィルムを巻き掛け保持して搬送する段付きローラを用いるバリアフィルムの製造方法において、前記バリア膜を形成した後に少なくとも配置された段付きローラについて、前記可撓性フィルムが前記段付きローラの中央部側へ変形する変形距離を非接触で検出する変形距離検出工程と、前記検出した検出値と変形距離の設定基準値とを比較する比較工程と、前記比較した結果、前記検出値が前記設定基準値よりも大きいときに、前記変形を生じたバリアフィルム部分のバリア性能が不合格であると判定する判定工程と、を備え、前記バリアフィルムのバリア性能の異常を製造中に把握することを特徴とする。
【００１５】
本発明者は、可撓性フィルムに成膜されたバリア膜面をローラ面に接触させないためには中央部が窪んだ段付きローラを用いることが必要である反面、段付きローラを通過する際に可撓性フィルムが弛み等により変形して中央部の窪みに落ち込む程度が大きいと、バリアフィルムのバリア性能が悪くなるという知見を得た。段付きローラを通過する際に可撓性フィルムが変形する原因としては、可撓性フィルムＷの搬送張力の変動、段付きローラＲと可撓性フィルムＷとの間に発生する静電気等がある。
【００１６】
本発明はかかる知見に基づいて、バリアフィルムの製造中でもバリア性能の異常をリアルタイムに把握できるように構成したものである。
【００１７】
本発明によれば、変形距離検出工程において、段付きローラの中央部に対する可撓性フィルムの変形距離（変形の最も大きな部分の距離）を非接触で検出する。そして、比較工程において、検出した検出値と変形距離の設定基準値とを比較し、判定工程において、検出値が設定基準値よりも大きいときに、変形が発生したバリアフィルム部分のバリア性能が悪いと判定する。これにより、バリアフィルムのバリア性能の異常を製造中に把握することができる。
【００１８】
したがって、バリアフィルムの製造中であってもバリアフィルムのバリア性能の異常をリアルタイムに把握することができるので、異常に対する対応を迅速に取ることができる。異常に対する対応としては、例えば設定基準値よりも大きな変形距離が発生したバリアフィルム部分を製造後に排除する等がある。
【００１９】
なお、設定基準値は、可撓性フィルムの可撓性、バリア膜の硬さに影響する材質や厚み、段付きローラの保持部同士の距離等により多少変動するので、実験室や実装置での予備試験を行なうことで求めることができる。しかし、一般的には基準値を３ｍｍとすることでバリア性の異常を把握することが可能である。
【００２０】
本発明においては、前記変形距離検出工程では、前記段付きローラの軸芯方向に走査する非接触式のセンサを用いることが好ましい。
【００２１】
非接触式のセンサ、例えば超音波式センサ、透過型ＬＥＤセンサの何れかであれば、バリア膜に接触することがないので、バリア膜を傷つけることなく変形距離を検出できる。
【００２２】
本発明においては、前記変形距離検出工程では、前記段付きローラの中央部に着色料を塗工して、前記バリアフィルムに着色料が転写されるか否かを画像センサによって検出することを特徴とする。
【００２３】
これは、センサを使用せずに変形距離を検出するための方法であり、例えば段付きローラの保持部と中央部の段差を３ｍｍに設定しておけばよい。これにより、可撓性フィルムに着色料が転写されていれば、基準値を超えて変形したことが分かる。
【００２４】
本発明においては、前記可撓性フィルムを１０ｍ／分以下で搬送することが好ましい。
【００２５】
これは、可撓性フィルムの搬送フィルムの搬送速度が１０ｍ／分を超えて速い場合には、たとえ減圧下であっても可撓性フィルムの搬送により発生する静電気の影響で、変形距離の検出値にバラツキが生じ易いからである。これにより変形距離の検出安定性が悪くなり、検出精度が低下する。
【００２６】
本発明の請求項６のバリアフィルムの製造装置は前記目的を達成するために、減圧下にある成膜装置内で長尺な可撓性フィルムを搬送しながら、該可撓性フィルムの表面に水蒸気又はガスの通気を抑制するバリア膜を形成すると共に、前記可撓性フィルムの搬送に、両端部に中央部よりも大円径な保持部を有し、該保持部に前記可撓性フィルムを巻き掛け保持して搬送する段付きローラを用いるバリアフィルムの製造装置において、前記成膜装置内であって、前記バリア膜を形成した後に少なくとも配置された段付きローラに設けられ、前記可撓性フィルムが前記段付きローラの中央部側へ変形する変形距離を非接触で検出する変形距離検出手段と、前記検出した検出値と変形距離の設定基準値とを比較する比較手段と、前記比較した結果、前記検出値が前記設定基準値よりも大きいときに、前記変形を生じたバリアフィルム部分のバリア性能が不合格であると判定する判定手段と、を備えたバリア性能検出機構を設け、前記バリアフィルムのバリア性能の異常を製造中に把握することを特徴とする。
【００２７】
請求項６は、本発明を装置として構成したものである。
【発明の効果】
【００２８】
本発明のバリアフィルムの製造方法及び製造装置によれば、バリアフィルムの製造中であってもバリアフィルムのバリア性能の異常をリアルタイムに把握することができるので、異常に対する対応を迅速に取ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明のバリアフィルムの製造装置の一例を示す全体構成図
【図２】段付きローラを説明する斜視図
【図３】バリア性能検出機構の一例を示す模式図
【図４】変形距離検出手段として超音波式センサを用いた場合の説明図
【図５】変形距離検出手段として透過型ＬＥＤセンサを用いた場合の説明図
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明のバリアフィルムの製造方法及び製造装置の好ましい実施の形態について詳細に説明する。
【００３１】
図１は、本発明に係るバリアフィルムの製造装置の一例を示す全体構成図である。
【００３２】
本実施形態においては、送り出しロール２０から送り出された長尺な可撓性フィルムＷに成膜室１４でバリア膜を成膜した後、巻取りロール３０で再びロール状に巻回する、いわゆるロール・ツー・ロール(Roll to Roll)方式の例で説明する。
【００３３】
本実施の形態における可撓性フィルムＷとしては、例えば、ＰＥＴフィルム等の各種の樹脂フィルム、又はアルミニウムシートなどの各種の金属シート等を用いることができる。
【００３４】
成膜装置１０は、長尺の可撓性フィルムＷに連続でバリア膜の成膜を行なう装置であって、基本的に、可撓性フィルムＷを送り出す送り出しロール２０を有する送り出し室１２と、可撓性フィルムＷにバリア膜を形成する成膜室（チャンバ）１４と、バリア膜が形成された可撓性フィルムＷを巻き取る巻取りロール３０を有する巻取り室１６と、真空排気部３２と、制御部３６とで構成される。そして、制御部３６により、成膜装置１０における各要素の動作が制御される。
【００３５】
また、送り出し室１２と成膜室１４との間には区画壁１５ａが設けられると共に、成膜室１４と巻取り室１６との間には区画壁１５ｂが設けられる。そして、各区画壁１５ａ，１５ｂに、可撓性フィルムＷが通過するスリット状の開口１５ｃが形成される。
【００３６】
送り出し室１２、成膜室１４及び巻取り室１６は、配管３４を介して真空排気部３２に接続される。真空排気部３２には、ドライポンプ及びターボ分子ポンプなどの真空ポンプが設けられる。そして、制御部３６が真空排気部３２を制御することにより、送り出し室１２、成膜室１４及び巻取り室１６の内部が所定の減圧度に制御される。
【００３７】
また、送り出し室１２、成膜室１４及び巻取り室１６には、それぞれ内部の圧力を測定する圧力センサ（図示せず）が設けられ、圧力センサの測定値は制御部３６に送られ、真空排気部３２がフィードバック制御される。
【００３８】
成膜室１４では、可撓性フィルムを搬送しつつ可撓性フィルムの表面に連続的にバリア膜を形成する。成膜室１４には、主として、２つの段付きローラ２４、２８と、ドラム２６と、成膜部４０とが設けられる。段付きローラ２４と段付きローラ２８とは、ドラム２６を挟んで所定の間隔に対向配置され、可撓性フィルムＷが段付きローラ２４、ドラム２６、段付きローラ２８の順に掛け渡される。
【００３９】
ドラム２６は、段付きローラ２４と、段付きローラ２８との間の空間Ｈの下方に設けられると共に、電気的に接地（アース）される。このドラム２６は、円筒状に形成され、回転軸を介して回転可能に支持される。ドラム２６は、その表面（周面）に可撓性フィルムＷが巻き掛けられて回転することにより、可撓性フィルムＷにバリア膜を成膜する成膜部４０に対して所定の成膜位置に保持する。ドラム２６には、温度を調節する温度調節部（図示せず）を設けてもよい。
【００４０】
成膜部４０は、気相成膜法のうち、例えば、プラズマＣＶＤを用いて膜を形成するものを好適に採用できる。成膜部４０は、主として、成膜電極４２、高周波電源４４、原料ガス供給部４６及び仕切部４８によって構成され、上述した制御部３６により成膜部４０の高周波電源４４及び原料ガス供給部４６が制御される。
【００４１】
成膜電極４２は、可撓性フィルムＷが巻き掛けられるドラム２６に対して所定の隙間Ｓを有して配置され、高周波電源４４に接続される。この高周波電源４４により成膜電極４２に高周波電圧が印加される。高周波電源４４は、プラズマＣＶＤによる成膜に利用される公知の高周波電源を用いることができる。また、高周波電源４４は、最大出力等にも、特に限定はなく、形成するバリア膜に応じて適宜、選択／設定することができる。
【００４２】
成膜電極４２は、例えば、平面視長方形の平板状に形成されており、広い面に複数の穴（図示せず）が等間隔で形成され、前記の広い面をドラム２６に向けて配置される。この成膜電極４２は、一般的にシャワー電極と呼ばれるものである。なお、成膜電極４２は、平板状に限定されるものではなく、例えば、ドラム２６の軸方向に分割した複数の電極を配列した構成等、プラズマＣＶＤによる成膜が可能なものであれば、各種の電極の構成が利用可能である。しかし、成膜電極４２は、可撓性フィルムＷに対する電界及びプラズマなどの均一性等の点で見た場合、平面視長方形の平板状のシャワー電極であることが好ましい。また、成膜電極４２と高周波電源４４とは、必要に応じて、インピーダンス整合を取るためのマッチングボックスを介して接続してもよい。
【００４３】
原料ガス供給部４６は、ドラム２６と成膜電極４２とのプラズマの発生空間即ち隙間Ｓに、バリア膜を形成するための原料ガスを供給するものであり、配管４７を介して送気した原料ガスを成膜電極４２の複数の穴から隙間Ｓに吹き出す。
【００４４】
本実施形態においては、原料ガスは、例えば、ＳｉＯ２膜を形成する場合、ＴＥＯＳガス、及び活性種ガスとして酸素ガスを好適に用いることができる。
【００４５】
また、原料ガス供給部４６においては、原料ガスのみならず、アルゴンガス又は窒素ガスなどの不活性ガス、及び酸素ガス等の活性種ガス等、プラズマＣＶＤで用いられている各種のガスを、原料ガスと共に、隙間Ｓに供給してもよい。このように、複数種のガスを導入する場合には、各ガスを同じ配管で混合して供給してもよく、あるいは各ガスを異なる配管で供給してもよい。さらに、原料ガス又はその他、不活性ガス及び活性種ガスの種類又は導入量も、形成する膜の種類、又は目的とする成膜レート等に応じて、適宜、選択／設定することができる。
【００４６】
仕切部４８（区画部）は、成膜電極４２を成膜室１４内において区画するものである。
この仕切部４８は、例えば、一対の仕切板４８ａにより構成されており、一対の仕切板４８ａで、成膜電極４２を挟むようにして配置される。
【００４７】
各仕切板４８ａは、それぞれドラム２６の長さ方向に伸びた板状部材であり、ドラム２６側の端部が、成膜電極４２とは反対側に折曲している。この仕切部４８により、隙間Ｓ即ちプラズマ発生空間が成膜室１４内において区画される。
【００４８】
次に、上記の如く減圧下にある送り出し室１２、成膜室１４、巻取り室１６において、可撓性フィルムＷを搬送する搬送装置５０について説明する。
【００４９】
搬送装置５０は、主として、送り出しロール２０、巻取りロール３０、及び送り出しロール２０と巻取りロール３０との間に成膜室１４を通過する可撓性フィルムＷの搬送経路を形成する複数の段付きローラ６０、２４、２８、３１とで構成される。
【００５０】
なお、複数の段付きローラ６０、２４、２８、３１のうち、少なくとも可撓性フィルムＷにバリア膜を形成した形成後にバリア膜面が接触するローラ２８、３１については、段付きローラＲにする必要がある。しかし、符号６０及び２４についてはローラ面がフラットな通常の搬送ローラを使用することも可能である。
【００５１】
また、巻取りロール３０は可撓性フィルムＷを搬送する駆動ローラとして形成される。送り出しロール２０及び段付きローラ６０、２４、２８、３１は可撓性フィルムＷの搬送により従動回転してもよく、あるいは駆動力をもたせて巻取りロール３０の回転に同期させるようにしてもよい。なお、搬送装置５０は、搬送経路の途中に、可撓性フィルムＷの搬送時における張力を調整するテンション調整手段（例えばダンサローラ）を設けてもよい。
【００５２】
図２は段付きローラを説明する斜視図である。
【００５３】
図２に示すように、段付きローラＲは、両端部に中央部５２よりも大円径な保持部５４を有し、該保持部５４に可撓性フィルムＷを巻き掛け保持して搬送することができる。これにより、可撓性フィルムＷのバリア膜面が段付きローラＲ側に面して搬送される場合であっても、バリア膜面が段付きローラＲに接触することを回避できる。厳密には、バリア膜の両端部は段付きローラＲの保持部５４に接触するが、この部分は最終製品前で裁断されるので、バリアフィルムの品質には影響しない。
【００５４】
かかる段付きローラＲによる可撓性フィルムＷの搬送において、発明者は、可撓性フィルムＷのバリア膜面が段付きローラＲに接触しないにも係わらず、製造されたバリアフィルムの長手方向においてバリア性が部分的に悪くなっている場所があることを発見した。
【００５５】
そして、発明者は、可撓性フィルムＷに成膜されたバリア膜面をローラ面に接触させないためには中央部５２が窪んだ段付きローラＲを用いることが必要である反面、段付きローラＲを通過する際に可撓性フィルムＷが変形して中央部５２の窪みに落ち込む程度が大きいと、製造されるバリアフィルムのバリア性能が悪くなるという知見を得た。段付きローラＲを通過する際に可撓性フィルムＷが変形する原因としては、可撓性フィルムの搬送張力の変動がある。即ち、搬送張力が弱過ぎると可撓性フィルムが弛んで中央部５２側に変形し、搬送張力が強過ぎても可撓性フィルムが皺になって中央部５２側に変形する。また、段付きローラＲと可撓性フィルムＷとの間に発生する静電気によって、変形することもある。
【００５６】
そこで、本発明では、バリアフィルムの製造中でもバリア性能の異常をリアルタイムに把握することのできるバリア性能検出機構７０を成膜装置１０内に組み込むようにした。
【００５７】
バリア性能検出機構７０は、成膜装置１０内であって、可撓性フィルムＷにバリア膜を形成した後に少なくとも配置された段付きローラＲに設けられ、可撓性フィルムＷが段付きローラＲの中央部５２側へ変形する変形距離を非接触で検出する変形距離検出手段７２と、検出した検出値と変形距離の設定基準値とを比較する比較手段７４と、比較した結果、検出値が設定基準値よりも大きいときに、変形を生じたバリアフィルム部分のバリア性能が不合格であると判定する判定手段７６と、で構成される。
【００５８】
したがって、図１の成膜装置１０の場合には、バリア膜が形成された後の２つの段付きローラ２８、３１にバリア性能検出機構７０を組み込むことが好ましい。
【００５９】
図３及び図４のバリア性能検出機構７０は、変形距離検出手段７２として、超音波式センサを用いた場合の模式図である。
【００６０】
図３に示すように、段付きローラＲの軸芯Ｏ方向に平行にレール７８が設けられ、このレール７８に自走式のモノレール８０に支持されて超音波式センサ７２が吊設される。これにより、可撓性フィルムＷの幅方向に走査しながら、段付きローラＲに搬送される可撓性フィルムＷの変形距離Ｌを検出する。変形距離Ｌは、可撓性フィルムＷが全く変形していない図３の水平状態Ｓ（二点鎖線）を０ｍｍとした。
【００６１】
超音波式センサ７２は、変形距離Ｌを連続的にモニタリングし、その結果は信号ケーブル又は無線を介してコンピュータ８２に入力される。コンピュータ８２には、比較手段７４において検出した検出値と変形距離の設定基準値とを比較し、比較した結果に基づいて判定手段７６において検出値が基準値よりも大きいときに、変形を生じたバリアフィルム部分のバリア性能が不合格であると判定する。
【００６２】
この場合、送り出しロール２０から送り出される可撓性フィルムＷの送り出し時間と送り出し距離との関係、及び送り出し時間と変形距離検出手段７２でのモニタリング時間との関係を相互に関連づけておくことが好ましい。これにより、製造されたバリアフィルムの不合格部分が分かるので、製造後に不合格部分を排除することができる。
【００６３】
なお、設定基準値は、可撓性フィルムＷの可撓性、バリア膜の硬さに影響する材質や厚み、段付きローラＲの保持部５４同士の距離、可撓性フィルムＷの搬送速度等により多少変動するので、実験装置や実装置での予備試験を行なうことで正確な設定基準値を求めることが好ましい。しかし、一般的には基準値を３ｍｍとすることでバリア性の異常を把握することが可能である。
【００６４】
上記した変形距離検出手段７２の検出条件としては、減圧下にある成膜装置１０内において、可撓性フィルムＷの搬送速度は１０ｍ／分以下であることが好ましい。これは、可撓性フィルムＷの搬送速度が１０ｍ／分を超えると、可撓性フィルムＷの搬送により発生する静電気の影響で、変形距離が変動し易くなるためである。
【００６５】
図５は、変形距離検出手段７２として、透過型ＬＥＤセンサを用いた場合の模式図である。
【００６６】
図５に示すように、透過型ＬＥＤセンサ７２は、平行なＬＥＤ光を発光する発光部８４と、発光されたＬＥＤ光を受光する受光部８６とで構成される。発光部８４と受光部８６とは、段付きローラＲの軸芯方向に対して直交する方向に対向配置される。そして、平行なＬＥＤ光が段付きローラＲの保持部５４と中央部５２との段差空間を通過するように配置される。これにより、段付きローラＲの中央部５２に対する可撓性フィルムＷの変形距離を非接触で検出することができる。
【００６７】
図５では、図３で説明したレール７８、モノレール８０、及びコンピュータ８２については図示していない。しかし、透過型ＬＥＤセンサ７２で検出した検出値と設定基準値とを比較し、検出値が基準値よりも大きいときに、変形距離を生じたバリアフィルム部分のバリア性能が不合格であると判定することについては同様である。
【００６８】
また、特に図示しないが、段付きローラＲの中央部５２に着色料を塗工する塗工手段と、可撓性フィルムＷに着色料が転写されたか否かを判定する画像センサを、成膜装置１０内に組み込んで、可撓性フィルムＷへの着色料の付着の有り無しで変形距離を検出することも可能である。この場合には、段付きローラＲの保持部５４と中央部５２との段差距離を設定基準値（例えば３ｍｍ）に一致させ、着色料の付着があれば設定基準値を超えて変形距離が生じたと判断する。
【実施例１】
【００６９】
以下に本発明の具体的な実施例を説明する。
【００７０】
図１に示した成膜装置１０の段付きローラ３１の位置に、超音波式と透過型ＬＥＤ式の変形距離検出手段７２を設けて試験した。
【００７１】
超音波式センサの変形距離検出手段７２としては、KEYENCE社製のセンサヘッド（UD-20型）とアンプユニット（UD-500）を使用した。また、透過型ＬＥＤセンサの変形距離検出手段７２としては、KEYENCE社製のファイバユニット(FU-5F)とデジタルファイバアンプ（FS-V30）を使用した。
【００７２】
段付きローラＲは、保持部５４と中央部５２との段差が４ｍｍで、保持部５４同士の距離は可撓性フィルムＷの幅よりも少し小さくして４５０ｍｍとした。成膜装置１０の成膜室１４において可撓性フィルムＷに酸化ケイ素のバリア膜を膜厚が５０ｎｍになるように形成した。
【００７３】
試験は、送り出しロール２０から送り出される可撓性フィルムＷの送り出し時間と送り出し距離との関係、及び送り出し時間と変形距離検出手段７２でのモニタリング時間との関係を相互に関連づけておき、バリアフィルムの製造後に変形したバリアフィルムの部分を切り取って下記に示すサンプル１〜８を作成した。そして、各サンプル１〜８についてＣａ反応法によってバリア性能を調べた。Ｃａ反応法によるバリア性能の評価レベルは次の通りであり、○異常を合格とした。
【００７４】
◎…バリア性能が良好。
【００７５】
○…◎よりもバリア性能が劣るが合格レベル。
【００７６】
△…バリア性能にやや問題あり。
【００７７】
×…バリア性能に問題あり。
（実施例１）実施例１は、変形距離検出手段７２として上記の超音波式センサを用いたものである。
【００７８】
【表１】
【００７９】
表１の結果から分かるように、段付きローラＲを通過する際に可撓性フィルムＷが段付きローラＲの中央部５２側に変形する変形距離Ｌが大きくなるほど、バリア性能が悪くなる。これは変形距離Ｌが大きくなると、変形した際の変形応力によって膜質の硬いバリア膜の正常な構造が壊れるためであると考察される。そして、変形距離Ｌが３ｍｍになるとバリア性能が×となり不合格になった。
（実施例２）実施例２は、変形距離検出手段７２として上記の透過型ＬＥＤセンサを用いたものである。
【００８０】
【表２】
【００８１】
表１のサンプル２と表２のサンプル６と対比、及び表１のサンプル３と表２のサンプル７との対比から、変形距離とバリア性能において異なる部分があるが、検出方法の違いによるものと推察される。しかし、表１及び表２の何れの結果も変形距離Ｌが３ｍｍになるとバリア性能が×となり不合格になった。
【００８２】
（実施例３）実施例３は、変形距離検出手段７２の検出条件として、成膜装置１０の真空度及び可撓性フィルムＷの搬送速度変えた場合に、検出の安定性がどうなるかを調べた。検出の安定性は、変形距離検出手段７２として上記の超音波式センサを用いた。
【００８３】
繰り返し試験は、実施例１の×と評価されたサンプル４になるように搬送張力を調整し、５回の繰り返し試験により行った。５回とも同じ変形距離Ｌが３ｍｍであった場合を○とし、１回以上３ｍｍ以外の結果になった場合を△とした。
【００８４】
【表３】
【００８５】
表３の結果から分かるように、成膜装置１０が大気圧で空気が存在すると、搬送速度に関係なく可撓性フィルムＷの搬送による同伴風が発生し、変形距離Ｌが変動し易くなる。
この結果、検出の繰り返し精度（検出の安定性）が悪くなる。
【００８６】
一方、バリアフィルムを製造する際の成膜装置内の通常の減圧度である５０Ｐａ以下の場合には、搬送速度に影響されることが分かる。特に、可撓性フィルムＷの搬送速度が１０ｍ／分を超えると、検出の安定性が低下するが、この理由は大気圧下での同伴風とは異なり、静電気の影響が大きくなるためと考察される。
【００８７】
なお、上記試験は、本発明の成膜装置の減圧度を５０Ｐａ以下に限定するものではなく５０Ｐａ以上の場合にも適用できることは勿論である。
【符号の説明】
【００８８】
１０…成膜装置、１２…送り出し室、１４…成膜室、１６…巻取り室、２０…送り出しロール、２４、２８、３１、６０…ガイドローラ、２６…ドラム、３０…巻取りローラ、３２…真空排気部、３４…配管、３６…制御部、４０…成膜部、４２…成膜電極、４４…高周波電源、４６…原料ガス供給部、４７…配管、４８…仕切部、４８ａ…仕切板、５０…搬送装置、５２…段付きローラの中央部、５４…段付きローラの保持部、７０…バリア性能検出機構７０、７２…変形距離検出手段（超音波式、レーザ式）、７４…比較手段、７６…判定手段、７８…レール、８０…モノレール、８２…コンピュータ、８４…発光部、８６…受光部、Ｗ…可撓性フィルム、Ｒ…段付きローラ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
減圧下にある成膜装置内で長尺な可撓性フィルムを搬送しながら、該可撓性フィルムの表面に水蒸気又はガスの通気を抑制するバリア膜を形成すると共に、前記可撓性フィルムの搬送に、両端部に中央部よりも大円径な保持部を有し、該保持部に前記可撓性フィルムを巻き掛け保持して搬送する段付きローラを用いるバリアフィルムの製造方法において、
前記バリア膜を形成した後に少なくとも配置された段付きローラについて、前記可撓性フィルムが前記段付きローラの中央部側へ変形する変形距離を非接触で検出する変形距離検出工程と、
前記検出した検出値と変形距離の設定基準値とを比較する比較工程と、
前記比較した結果、前記検出値が前記設定基準値よりも大きいときに、前記変形を生じたバリアフィルム部分のバリア性能が不合格であると判定する判定工程と、を備え、前記バリアフィルムのバリア性能の異常を製造中に把握することを特徴とするバリアフィルムの製造方法。
【請求項２】
前記変形距離検出工程では、前記段付きローラの軸芯方向に走査する非接触式のセンサを用いることを特徴とする請求項１のバリアフィルムの製造方法。
【請求項３】
前記センサは、超音波式センサ、透過型ＬＥＤセンサの何れかであることを特徴とする請求項２のバリアフィルムの製造方法。
【請求項４】
前記変形距離検出工程では、前記段付きローラの中央部に着色料を塗工して、前記バリアフィルムに着色料が転写されるか否かを画像センサによって検出することを特徴とする請求項１のバリアフィルムの製造方法。
【請求項５】
前記可撓性フィルムを１０ｍ／分以下で搬送することを特徴とする請求項１〜４の何れか１のバリアフィルムの製造方法。
【請求項６】
減圧下にある成膜装置内で長尺な可撓性フィルムを搬送しながら、該可撓性フィルムの表面に水蒸気又はガスの通気を抑制するバリア膜を形成すると共に、前記可撓性フィルムの搬送に、両端部に中央部よりも大円径な保持部を有し、該保持部に前記可撓性フィルムを巻き掛け保持して搬送する段付きローラを用いるバリアフィルムの製造装置において、
前記成膜装置内であって、前記バリア膜を形成した後に少なくとも配置された段付きローラに設けられ、前記可撓性フィルムが前記段付きローラの中央部側へ変形する変形距離を非接触で検出する変形距離検出手段と、
前記検出した検出値と変形距離の設定基準値とを比較する比較手段と、
前記比較した結果、前記検出値が前記設定基準値よりも大きいときに、前記変形を生じたバリアフィルム部分のバリア性能が不合格であると判定する判定手段と、を備えたバリア性能検出機構を設け、前記バリアフィルムのバリア性能の異常を製造中に把握することを特徴とするバリアフィルムの製造装置。
【請求項１】
減圧下にある成膜装置内で長尺な可撓性フィルムを搬送しながら、該可撓性フィルムの表面に水蒸気又はガスの通気を抑制するバリア膜を形成すると共に、前記可撓性フィルムの搬送に、両端部に中央部よりも大円径な保持部を有し、該保持部に前記可撓性フィルムを巻き掛け保持して搬送する段付きローラを用いるバリアフィルムの製造方法において、
前記バリア膜を形成した後に少なくとも配置された段付きローラについて、前記可撓性フィルムが前記段付きローラの中央部側へ変形する変形距離を非接触で検出する変形距離検出工程と、
前記検出した検出値と変形距離の設定基準値とを比較する比較工程と、
前記比較した結果、前記検出値が前記設定基準値よりも大きいときに、前記変形を生じたバリアフィルム部分のバリア性能が不合格であると判定する判定工程と、を備え、前記バリアフィルムのバリア性能の異常を製造中に把握することを特徴とするバリアフィルムの製造方法。
【請求項２】
前記変形距離検出工程では、前記段付きローラの軸芯方向に走査する非接触式のセンサを用いることを特徴とする請求項１のバリアフィルムの製造方法。
【請求項３】
前記センサは、超音波式センサ、透過型ＬＥＤセンサの何れかであることを特徴とする請求項２のバリアフィルムの製造方法。
【請求項４】
前記変形距離検出工程では、前記段付きローラの中央部に着色料を塗工して、前記バリアフィルムに着色料が転写されるか否かを画像センサによって検出することを特徴とする請求項１のバリアフィルムの製造方法。
【請求項５】
前記可撓性フィルムを１０ｍ／分以下で搬送することを特徴とする請求項１〜４の何れか１のバリアフィルムの製造方法。
【請求項６】
減圧下にある成膜装置内で長尺な可撓性フィルムを搬送しながら、該可撓性フィルムの表面に水蒸気又はガスの通気を抑制するバリア膜を形成すると共に、前記可撓性フィルムの搬送に、両端部に中央部よりも大円径な保持部を有し、該保持部に前記可撓性フィルムを巻き掛け保持して搬送する段付きローラを用いるバリアフィルムの製造装置において、
前記成膜装置内であって、前記バリア膜を形成した後に少なくとも配置された段付きローラに設けられ、前記可撓性フィルムが前記段付きローラの中央部側へ変形する変形距離を非接触で検出する変形距離検出手段と、
前記検出した検出値と変形距離の設定基準値とを比較する比較手段と、
前記比較した結果、前記検出値が前記設定基準値よりも大きいときに、前記変形を生じたバリアフィルム部分のバリア性能が不合格であると判定する判定手段と、を備えたバリア性能検出機構を設け、前記バリアフィルムのバリア性能の異常を製造中に把握することを特徴とするバリアフィルムの製造装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−１８４７９０（Ｐ２０１１−１８４７９０Ａ）
【公開日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５４６８２（Ｐ２０１０−５４６８２）
【出願日】平成２２年３月１１日（２０１０．３．１１）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月１１日（２０１０．３．１１）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
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