機能性フィルムの製造方法、及び製造装置
【課題】 真空成膜装置によりコーティング膜上に無機膜を成膜する際に、無機膜の割れ／抜け等の欠陥を引き起こすコーティング膜の平滑性悪化を防止する機能性フィルムの製造方法、及び製造装置を提供する。
【解決手段】
コーティング膜成膜装置２０内で、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上にコーティング膜を成膜し、支持体Ｂを大気圧より減圧下でフィルムロール４２に巻き取る。次いで、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、コーティング膜上に無機膜を成膜し、支持体Ｂをフィルムロール４８に巻き取る。
【解決手段】
コーティング膜成膜装置２０内で、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上にコーティング膜を成膜し、支持体Ｂを大気圧より減圧下でフィルムロール４２に巻き取る。次いで、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、コーティング膜上に無機膜を成膜し、支持体Ｂをフィルムロール４８に巻き取る。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は機能性フィルムの製造方法及び製造装置において、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光学フィルムが利用されている。
【０００３】
また、これらの光学フィルムの製造に、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。
【０００４】
上述の光学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、硬膜して塗布膜を形成し、塗布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、塗布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、成膜室で塗布膜上に無機膜を成膜し、塗布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、塗布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光学フィルムが製造される。
【０００５】
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光学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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平８−９２７２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、塗布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）」の動きを起こすことが判明した。
【０００８】
この「巻き締まり」を起こすと、フィルムロールでは、支持体上の塗布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、塗布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、塗布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ことが判明した。
【０００９】
同伴エアーを少なくする方法として、巻き取りにおけるテンションを限りなく上げることも考えられる。しかし、設備への負荷が大きくなる。また、製造ライン全体のテンションも上がることとなり、搬送時のしわ等他の弊害も発生させてしまう。
【００１０】
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防止できる機能性フィルムの製造方法、及び製造装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
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、該支持体上にコーティング膜を成膜し、該支持体を大気圧より減圧下でフィルムロールに巻き取る工程と、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、前記支持体上のコーティング膜上に無機膜を成膜し、該支持体をフィルムロールに巻き取る工程と、を少なくとも備えることを特徴とする。
【００１２】
コーティング膜の巻取り時の同伴エアーを抑制することで、真空成膜装置内でのフィルムロールの急激な同伴エアー抜けによる巻き締まりの発生を防止することができる。これにより、コーティング膜と無機膜の積層構造を有する機能性フィルムにおいて、コーティング膜の平滑性を損なうことに起因する無機膜の欠陥を防止でき、機能性フィルムの高品質化を図ることができる。
【００１３】
本発明の機能性フィルムの製造方法は、前記発明において、前記支持体上にコーティング膜を成膜した後、該支持体を１×１０４Ｐａ以下の圧力下で、フィルムロールに巻き取ることが好ましい。
【００１４】
本発明の機能性フィルムの製造方法は、前記無機膜が２０ｎｍ以上の５００μｍ以下の厚さを有することが好ましい。無機膜が２０ｎｍよりも薄い場合には、コーティング膜の表面状態の粗さで欠陥が発生してしまう場合があるからである。一方、無機膜が５００μｍより厚いと、硬い無機膜が割れやすくなるからである。
【００１５】
本発明の機能性フィルムの製造方法は、前記発明において、前記コーティング膜が４Ｂ〜３Ｈの膜硬度を有することが好ましい。コーティング膜が３Ｈ以上の硬度を有すると割れるリスクが高まり、４Ｂ以下では強度不足となるからである。
【００１６】
本発明の機能性フィルムの製造方法は、前記発明において、前記コーティング膜が放射線硬化性のモノマー又はオリゴマーを含む材料から成膜されることが好ましい。
【００１７】
本発明の機能性フィルムの製造方法は、前記発明において、前記無機膜が金属、金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物、金属フッ化物もしくはその複合物を、少なくとも一つを含む無機膜であることが好ましい。
【００１８】
本発明の機能性フィルムの製造装置は、フィルムロールから支持体を連続的に送出す機構と、前記支持体上にコーティング膜を成膜する機構と、前記支持体を大気圧より減圧下でフィルムロールに巻き取る機構を備えたコーティング膜成膜装置と、前記コーティング膜成膜装置で巻き取られた前記フィルムロールから連続的に支持体を送り出す機構と、前記支持体上のコーティング膜上に無機膜を成膜する機構と、前記支持体をフィルムロールに巻き取る機構を備えた真空成膜装置と、を少なくとも有する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、コーティング膜と無機膜の積層構造を用いた機能性フィルムにおいて、コーティング膜の平滑性を損なうことに起因する無機膜の欠陥を防止でき、高品質化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る製造方法によって製造される機能性フィルムを示す図。
【図２】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。
【図３】実施例の結果を示す表図。
【図４】実施例の結果を示す表図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
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。
【００２２】
図１に、本発明に係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の概念図を示す。図１に示すように、機能性フィルム１０は、支持体Ｂの表面に成膜されたコーティング膜１２と、コーティング膜１２の上に成膜された無機膜１４を有する。図１に示す機能性フィルム１０は、コーティング膜１２と無機膜１４の２層の組み合わせを、繰り返しの単位として、これを３回繰り返したものである。
【００２３】
コーティング膜には、例えば、密着性を向上させるためのアンカーコート層、大気圧プラズマで成膜される酸化膜、熱硬化性や紫外線硬化性の有機膜等の無機膜が成膜される前に成膜される全ての膜が含まれる。
【００２４】
以下、本発明の機能性フィルムの製造方法、及び製造装置について説明する。機能性フィルムを製造するための製造装置は、例えば、支持体Ｂの表面にコーティング膜を成膜するコーティング膜成膜装置２０と、コーティング膜上に無機膜を成膜する真空成膜装置２２とで構成される。
【００２５】
図２（Ａ）に、コーティング膜成膜装置２０の一例を概念的に示す。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。コーティング膜成膜装置２０において、例えば、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、コーティング膜を硬膜化して成膜する。
【００２６】
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ある。フィルムロール４０が回転軸３２に装填される。引取ローラ３６によりフィルムロール４０から支持体Ｂが長手方向に搬送される。塗布手段２６、加熱手段２８、及びＵＶ照射装置３０を経て、支持体Ｂの表面にコーティング膜が成膜される。コーティング膜が成膜された支持体Ｂが引取ローラ３６により引き取られ、フィルムロール４２として巻取り軸３４に巻き取られる。支持体Ｂの巻き取りテンションは、巻き径に応じて巻き一定、例えば（１５０ｎ／ｍ）、となるように制御される。
【００２７】
本発明において、巻取り軸３４が巻取り室４４内に設置される。巻取り室４４はＳＵＳ製のケーシングであり、巻取り軸３４の周囲を覆うよう構成される。コーティング膜が成膜された支持体Ｂは、巻取り室４４に形成されたスリット４４ａを通して、巻取り軸３４で巻き取られる。巻取り室４４には真空排気手段４６が設けられており、真空排気手段４６は巻取り室４４内を大気圧以下に減圧する。巻取り室４４内を減圧することによって、巻取り軸３４に支持体Ｂを巻き取る際に取り込まれる同伴エアーの量を減らすことができる。巻き取り室内４４の圧力は、１×１０４Ｐａ以下であり、好ましくは１×１０―１Ｐａ以下であり、さらに好ましくは１×１０―３Ｐａ以下である。巻取り室４４の圧力は、真空成膜装置２２の供給室５０の圧力に応じて適宜設定される。なお、真空排気手段４６として、後述する成膜室５２の真空排気手段７２と同様、公知の物を使用することができる。
【００２８】
支持体Ｂ上のコーティング膜は、膜硬度が４Ｂ〜３Ｈの範囲であることが好ましく、より好ましくは３Ｂ〜３Ｈであり、さらに好ましくはＢ〜３Ｈである。コーティング膜が上述の範囲の膜硬度を有することによって、より壊れにくく、性能の高い膜を形成することができる。ＵＶ照射装置３０の紫外線の照射量を、照度、もしくは搬送速度を変えることによって、コーティング膜の硬度を調整することができる。これにより、所望の膜硬度を有するコーティング膜を得ることができる。なお、膜硬度は鉛筆硬度試験機を用いて測定することができる（塗膜用鉛筆硬度試験機ＰＳ‐３２０ （株）丸菱科学機械製作所）。
【００２９】
図２（Ｂ）に示すように、真空成膜装置２２は、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ある。フィルムロール４２から支持体Ｂが送り出される。支持体Ｂを長手方向に搬送しながら、無機膜が支持体Ｂのコーティング膜上に成膜される。コーティング膜と無機膜の積層膜が成膜された支持体Ｂが巻取り軸５８によってフィルムロール４８に巻き取られる。
【００３０】
真空成膜装置２２は、支持体Ｂの表面、すなわちコーティング膜の表面に、無機膜を成膜する装置である。真空成膜装置２２は、供給室５０と、成膜室５２と、巻取り室５４とを備える。
【００３１】
コーティング膜が成膜された支持体Ｂを巻回したフィルムロール４２が、真空成膜装置２２の供給室５０に装填される。供給室５０は、回転軸５６と、ガイドローラ６０と、真空排気手段６１とを有する。コーティング膜が成膜された支持体Ｂを巻き回したフィルムロール４２が、供給室５０の回転軸５６に装填される。フィルムロール４２から支持体Ｂが送り出され、隔壁７４のスリット７４ａを通して、供給室５０から成膜室５２に搬送される。供給室５０内では、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する。フィルムロール４２から支持体Ｂが、ガイドローラ６０によって所定の経路を経て成膜室５２に搬送される。
【００３２】
供給室５０には、真空排気手段６１が配置される。真空排気手段６１により、供給室５０内が成膜室５２における成膜圧力に応じた所定の圧力に減圧される。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として、後述する成膜室５２の真空排気手段７２と同様、公知の物を使用することができる。
【００３３】
本発明において、フィルムロール４２は減圧された巻取り室４４内で巻き取られているので、フィルムロール４２が５６に装填された後、供給室５０が減圧された場合でも、同伴エアーの抜けによるフィルムロール４２の巻ずれは、ほとんど発生しない。したがって、支持体Ｂ上のコーティング膜の平滑性を維持することができる。
【００３４】
なお、減圧下でコーティング膜に接触するガイドローラ６０は、支持体Ｂの端部（搬送方向と直交する方向（幅方向）の端部）のみに接触する段差付きローラが好ましい。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Ｂの幅方向の位置を規制するガイド部材など、支持体Ｂを所定の経路で搬送するための搬送手段を有してもよい。
【００３５】
支持体Ｂ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では、支持体Ｂの表面、すなわちコーティング膜の表面に、無機膜が成膜される。図２（Ｂ）に示すように、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とを備える。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、成膜室５２には、さらに、高周波電源等も設置される。
【００３６】
成膜室５２のドラム６２は、中心線を中心に図示しない駆動源によって、図中反時計方向に回転する。ガイドローラ６８によって所定の経路に案内された支持体Ｂは、ドラム６２の周面の所定領域に掛け回されて、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によって、コーティング膜上に無機膜が成膜される。
【００３７】
成膜手段６４ａ〜６４ｄは、真空成膜法によって、支持体Ｂの表面に無機膜を成膜する装置である。成膜手段として限定はなく、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、利用することができる。
【００３８】
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。
【００３９】
また、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６２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。
【００４０】
また、成膜室５２が、ＣＶＤ法によって気相成膜により無機膜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。
【００４１】
さらに、成膜室５２が、スパッタリングによって無機膜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。
【００４２】
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は、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。
【００４３】
成膜手段６４ａ〜６４ｄによって無機膜が成膜された支持体Ｂは、ガイドローラ７０及び７８によって、隔壁７５のスリット７５ａに案内され、巻取り室５４に搬送される。巻取り室５４には真空排気手段８０が設けられる。真空排気手段８０によって、巻取り室５４内が所定圧力となるよう減圧される。巻取り室５４内に設けられた巻取り軸５８によって、支持体Ｂがフィルムロール４８に巻き取られる。
【００４４】
次いで、フィルムロール４８はコーティング膜成膜装置２０の回転軸３２にフィルムロール４０としてセットされ、無機膜上にコーティング膜が成膜される。コーティング膜／無機膜／コーティング膜が成膜された支持体Ｂは、減圧された巻取り室４４内で、フィルムロール４２として巻取り軸３４に巻き取られる。
【００４５】
次いで、フィルムロール４２は真空成膜装置２２の供給室５０に装填される。支持体Ｂ上に無機膜が成膜される。複数回のコーティング膜の成膜工程、無機膜の成膜工程を経て、所望の機能性フィルムが製造される。無機膜上にコーティング膜を成膜する場合においても、支持体Ｂは減圧下の巻取り室４４内でフィルムロール４２に巻き取られる。つまり、コーティング膜を成膜した後、支持体Ｂは減圧下でフィルムロール４２として巻き取られるので、フィルムロール４２は、できるだけ同伴エアーを含まないよう製造される。
【００４６】
したがって、複数のコーティング膜を成膜したフィルムロール４２が真空成膜装置２２に装填されても、真空成膜装置２２でフィルムロール４２に巻ズレが発生するのを防止することができる。
【００４７】
コーティング膜の成膜工程と無機膜の成膜工程が、３回繰り返し実行され、図１に示す機能性フィルムが製造される。
【００４８】
コーティング膜の材料として、例えば、密着性を向上させるためのアンカーコート層、大気圧プラズマで成膜される酸化膜、熱硬化性や紫外線硬化性の有機膜を、無機膜の成膜前に使用できるものであれば良い。
【００４９】
例えば、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。
【００５０】
例えば、コーティング膜として紫外線硬化性樹脂を適用することによって、強度や表面平滑性を向上させることができる。紫外線硬化樹脂の例として、共栄社化学製の重合性モノマー、ＢＥＰＧＡ １５ｇ、大阪有機化学工業株式会社製の重合性モノマーＶ−３ＰＡ ５ｇの混合物、紫外線重合開始剤（Ｌａｍｂｅｒｔｉ社製、商品名：ＥｓａｃｕｒｅＫＴＯ−４６）１．５ｇ、２−ブタノン１９０ｇの混合溶液を支持体に塗布し、コーティング膜とするができる。
【００５１】
また、ＢＥＰＧＡやＶ−３ＰＡに代えて、アクリル単量体：カヤラッドＤＰＨＡ（日本化薬（株）製）やＫＡＹＡＲＡＤ ＴＭＰＴＡ（日本火薬株式会社製）を使用することもできる。
【００５２】
例えば、コーティング膜として熱硬化性樹脂を適用することによって、密着性を向上させることができる。熱硬化性樹脂の例として、熱硬化性樹脂（エポキシ樹脂 ＤＩＣ社製 ＥＰＩＣＬＯＮ８４０‐Ｓ（ビスフェノールＡ型液状））をメチルエチルケトンで希釈し、固形分濃度が５％になるよう調整した後、支持体に塗布し、コーティング膜とするができる。また、他にはポリエステル樹脂〔東洋紡（株）製、バイロン２００〕を使用することができる。
【００５３】
コーティング膜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。
【００５４】
例えば、機能性フィルムとして、ガスバリアフィルム（水蒸気バリアフィルム）を製造する際には、無機膜として、窒化ケイ素膜、酸化アルミニウム膜、酸化ケイ素膜等を成膜することが好ましい。
【００５５】
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、無機膜として、酸化ケイ素膜等を成膜することが好ましい。
【００５６】
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機能性フィルムを製造する際には、無機膜として、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ることが好ましい。
【００５７】
特に、本発明に係る機能性フィルムにおいては、真空成膜装置内で巻ズレを生じないので、コーティング膜は優れた表面平滑性を有する。このコーティング膜上に無機膜を成膜するので、高品質な機能性フィルムを製造することができる。
【００５８】
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。
【実施例】
【００５９】
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。
【００６０】
［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。コーティング膜の材料として、アクリレート系モノマーと光重合開始材で溶解させた塗布液を調製した。支持体として、幅１０００ｍｍ厚さ１００μｍのＰＥＴフィルムを使用した。ダイコータにより、ＰＥＴフィルム上に調製した塗布液を塗布し、紫外線硬化により硬膜させた。これにより、ＰＥＴフィルム上に、硬化した状態で１μｍの厚さを有するコーティング膜を成膜した。紫外線の照射量を、照度、もしくは搬送速度を変えることによって、コーティング膜の硬度を調整した。各コーティング膜の硬度を、鉛筆硬度試験機を用いて測定した。
【００６１】
巻取り室４４内で、巻き径に応じて巻き取りテンションが一定（１５０ｎ／ｍ）となるように、ＰＥＴフィルムを巻取り軸３４でフィルムロール４２に巻き取った。このとき巻取り室４４内の圧力を大気圧より減圧し、その圧力を変化させて巻き取った。
【００６２】
各種条件で成膜されたコーティング膜上に無機膜を成膜した。無機膜として、アルミニウムをターゲットとして、反応性スパッタによりアルミナ膜を成膜した。無機膜の膜厚を変化させて各種の機能性フィルムを得た。
【００６３】
［比較例−１］
比較例−１は、大気圧下で、コーティング膜が成膜されたＰＥＴフィルムを巻き取った。そのときのコーティング膜の膜硬度をＢとし、無機膜の膜厚を５０ｎｍとした。それ以外は実施例−１と同じ条件で機能性フィルムを得た。
【００６４】
［評価方法−１］
機能性フィルムの性能は水蒸気透過性を用いることで性能の評価を行った。透過率が１．０×１０−３ｇ／ｍ２・ｄａｙ以上を×とし、２．０×１０−４ ｇ／ｍ２・ｄａｙ以上１．０×１０−３ ｇ／ｍ２・ｄａｙ未満を△とし、１．０×１０−４ ｇ/ｍ２・ｄａｙ以上２．０×１０−４ｇ/ｍ２・ｄａｙ未満を○とした。
【００６５】
［評価結果−１］
図３は、本発明の実施例１−１〜１−８と比較例１に関して、成膜の条件と性能評価の結果を一覧表にまとめたものである。実施例１−１〜１−８において、コーティング膜が形成されたＰＥＴフィルムは、大気圧下、１×１０４Ｐａ以下で巻き取ったものである。したがって、実施例１−８は全て△以上の評価を得た。
【００６６】
一方、比較例１は、ほぼ大気圧である１×１０５Ｐａで、コーティング膜が形成されたＰＥＴフィルムを巻き取ったものである。この場合、ＰＥＴフィルムのフィルムロールを真空成膜装置内に装填したときに巻ズレが発生するため、コーティング膜の平滑性が失われる。そのため、機能性フィルムの水蒸気透過率の評価が×であった。
【００６７】
実施例１−４〜１−６に見られるように、巻取り部の圧力と無機膜の厚さが一定の場合、コーティング膜の膜硬度が高い方が、水蒸気透過率の評価が高かった。その理由はコーティング膜そのものが壊れにくいからであると考えられる。
【００６８】
また、実施例１−７〜１−８に見られるように、巻取り部の圧力とコーティング膜の膜硬度が一定の場合、無機膜の厚さが厚い方が水蒸気透過率の評価が高かった。その理由は同じ表面粗さの支持体に成膜される場合、膜厚の厚いほうが、カバレッジ性が高く、より欠陥になりにくいからであると考えられる。
【００６９】
［実施例−２］
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。コーティング膜の材料として、バイロン２４５（商品名）２部をＭＥＫ４０部、シクロヘキサノン６０部に溶解させた塗布液を調製した。支持体として、幅１０００ｍｍ厚さ１００μｍのＰＥＴフィルムを使用した。バーコータにより、ＰＥＴフィルム上に調製した塗布液を塗布し、乾燥させた。これにより、ＰＥＴフィルム上にコーティング膜を成膜した。巻取り室４４内で、巻き径に応じて巻き取りテンションが一定（１５０ｎ／ｍ）となるように、ＰＥＴフィルムを巻取り軸３４でフィルムロール４２に巻き取った。このとき巻取り室４４内の圧力を大気圧より減圧し、その圧力を変化させて巻き取った。成膜されたコーティング膜上に無機膜を成膜した。無機膜として、ＳｉＯＣ膜を成膜した。無機膜の膜厚は５０ｎｍとして機能性フィルムを得た。
【００７０】
［比較例−２］
比較例として、大気圧下で、コーティング膜が成膜されたＰＥＴフィルムを巻き取った。それ以外は実施例と同じ条件で機能性フィルムを得た。
【００７１】
［評価方法−２］
機能性フィルムの性能は水蒸気透過性を用いることで性能の評価を行った。透過率が１．０×１０−２ｇ／ｍ２・ｄａｙ以上を×とし、１．０×１０−２ｇ／ｍ２・ｄａｙ未満を○とした。
【００７２】
［評価結果−２］
図４は、本発明の実施例２−１〜２−３と比較例２に関して、成膜の条件と性能評価の結果を一覧表にまとめたものである。実施例２−１〜２−３において、コーティング膜としてポリエステル樹脂が形成されたＰＥＴフィルムは、大気圧下、１×１０４Ｐａ以下で巻き取ったものである。したがって、実施例２−１〜２−３は全て○以上の評価を得た。
【００７３】
一方、比較例２において、大気圧下で巻き取ったものである。この場合、ＰＥＴフィルムのフィルムロールを真空成膜装置内に装填したときに巻ズレが発生するため、コーティング膜（ポリエステル樹脂）の平滑性が失われる。そのため、機能性フィルムの水蒸気透過率の評価が×であった。
【符号の説明】
【００７４】
１０…機能性フィルム、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、３４…巻取り軸、３６…引取ローラ、４４，５４…巻取り室、４６，６１，７２，８０…真空排気手段、５０…供給室、５２…成膜室、６４ａ，６４ｂ，６４ｃ，６４ｄ…成膜手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は機能性フィルムの製造方法及び製造装置において、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光学フィルムが利用されている。
【０００３】
また、これらの光学フィルムの製造に、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。
【０００４】
上述の光学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、硬膜して塗布膜を形成し、塗布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、塗布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、成膜室で塗布膜上に無機膜を成膜し、塗布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、塗布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光学フィルムが製造される。
【０００５】
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光学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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平８−９２７２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、塗布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）」の動きを起こすことが判明した。
【０００８】
この「巻き締まり」を起こすと、フィルムロールでは、支持体上の塗布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、塗布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、塗布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ことが判明した。
【０００９】
同伴エアーを少なくする方法として、巻き取りにおけるテンションを限りなく上げることも考えられる。しかし、設備への負荷が大きくなる。また、製造ライン全体のテンションも上がることとなり、搬送時のしわ等他の弊害も発生させてしまう。
【００１０】
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防止できる機能性フィルムの製造方法、及び製造装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
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、該支持体上にコーティング膜を成膜し、該支持体を大気圧より減圧下でフィルムロールに巻き取る工程と、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、前記支持体上のコーティング膜上に無機膜を成膜し、該支持体をフィルムロールに巻き取る工程と、を少なくとも備えることを特徴とする。
【００１２】
コーティング膜の巻取り時の同伴エアーを抑制することで、真空成膜装置内でのフィルムロールの急激な同伴エアー抜けによる巻き締まりの発生を防止することができる。これにより、コーティング膜と無機膜の積層構造を有する機能性フィルムにおいて、コーティング膜の平滑性を損なうことに起因する無機膜の欠陥を防止でき、機能性フィルムの高品質化を図ることができる。
【００１３】
本発明の機能性フィルムの製造方法は、前記発明において、前記支持体上にコーティング膜を成膜した後、該支持体を１×１０４Ｐａ以下の圧力下で、フィルムロールに巻き取ることが好ましい。
【００１４】
本発明の機能性フィルムの製造方法は、前記無機膜が２０ｎｍ以上の５００μｍ以下の厚さを有することが好ましい。無機膜が２０ｎｍよりも薄い場合には、コーティング膜の表面状態の粗さで欠陥が発生してしまう場合があるからである。一方、無機膜が５００μｍより厚いと、硬い無機膜が割れやすくなるからである。
【００１５】
本発明の機能性フィルムの製造方法は、前記発明において、前記コーティング膜が４Ｂ〜３Ｈの膜硬度を有することが好ましい。コーティング膜が３Ｈ以上の硬度を有すると割れるリスクが高まり、４Ｂ以下では強度不足となるからである。
【００１６】
本発明の機能性フィルムの製造方法は、前記発明において、前記コーティング膜が放射線硬化性のモノマー又はオリゴマーを含む材料から成膜されることが好ましい。
【００１７】
本発明の機能性フィルムの製造方法は、前記発明において、前記無機膜が金属、金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物、金属フッ化物もしくはその複合物を、少なくとも一つを含む無機膜であることが好ましい。
【００１８】
本発明の機能性フィルムの製造装置は、フィルムロールから支持体を連続的に送出す機構と、前記支持体上にコーティング膜を成膜する機構と、前記支持体を大気圧より減圧下でフィルムロールに巻き取る機構を備えたコーティング膜成膜装置と、前記コーティング膜成膜装置で巻き取られた前記フィルムロールから連続的に支持体を送り出す機構と、前記支持体上のコーティング膜上に無機膜を成膜する機構と、前記支持体をフィルムロールに巻き取る機構を備えた真空成膜装置と、を少なくとも有する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、コーティング膜と無機膜の積層構造を用いた機能性フィルムにおいて、コーティング膜の平滑性を損なうことに起因する無機膜の欠陥を防止でき、高品質化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る製造方法によって製造される機能性フィルムを示す図。
【図２】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。
【図３】実施例の結果を示す表図。
【図４】実施例の結果を示す表図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
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。
【００２２】
図１に、本発明に係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の概念図を示す。図１に示すように、機能性フィルム１０は、支持体Ｂの表面に成膜されたコーティング膜１２と、コーティング膜１２の上に成膜された無機膜１４を有する。図１に示す機能性フィルム１０は、コーティング膜１２と無機膜１４の２層の組み合わせを、繰り返しの単位として、これを３回繰り返したものである。
【００２３】
コーティング膜には、例えば、密着性を向上させるためのアンカーコート層、大気圧プラズマで成膜される酸化膜、熱硬化性や紫外線硬化性の有機膜等の無機膜が成膜される前に成膜される全ての膜が含まれる。
【００２４】
以下、本発明の機能性フィルムの製造方法、及び製造装置について説明する。機能性フィルムを製造するための製造装置は、例えば、支持体Ｂの表面にコーティング膜を成膜するコーティング膜成膜装置２０と、コーティング膜上に無機膜を成膜する真空成膜装置２２とで構成される。
【００２５】
図２（Ａ）に、コーティング膜成膜装置２０の一例を概念的に示す。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。コーティング膜成膜装置２０において、例えば、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、コーティング膜を硬膜化して成膜する。
【００２６】
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ある。フィルムロール４０が回転軸３２に装填される。引取ローラ３６によりフィルムロール４０から支持体Ｂが長手方向に搬送される。塗布手段２６、加熱手段２８、及びＵＶ照射装置３０を経て、支持体Ｂの表面にコーティング膜が成膜される。コーティング膜が成膜された支持体Ｂが引取ローラ３６により引き取られ、フィルムロール４２として巻取り軸３４に巻き取られる。支持体Ｂの巻き取りテンションは、巻き径に応じて巻き一定、例えば（１５０ｎ／ｍ）、となるように制御される。
【００２７】
本発明において、巻取り軸３４が巻取り室４４内に設置される。巻取り室４４はＳＵＳ製のケーシングであり、巻取り軸３４の周囲を覆うよう構成される。コーティング膜が成膜された支持体Ｂは、巻取り室４４に形成されたスリット４４ａを通して、巻取り軸３４で巻き取られる。巻取り室４４には真空排気手段４６が設けられており、真空排気手段４６は巻取り室４４内を大気圧以下に減圧する。巻取り室４４内を減圧することによって、巻取り軸３４に支持体Ｂを巻き取る際に取り込まれる同伴エアーの量を減らすことができる。巻き取り室内４４の圧力は、１×１０４Ｐａ以下であり、好ましくは１×１０―１Ｐａ以下であり、さらに好ましくは１×１０―３Ｐａ以下である。巻取り室４４の圧力は、真空成膜装置２２の供給室５０の圧力に応じて適宜設定される。なお、真空排気手段４６として、後述する成膜室５２の真空排気手段７２と同様、公知の物を使用することができる。
【００２８】
支持体Ｂ上のコーティング膜は、膜硬度が４Ｂ〜３Ｈの範囲であることが好ましく、より好ましくは３Ｂ〜３Ｈであり、さらに好ましくはＢ〜３Ｈである。コーティング膜が上述の範囲の膜硬度を有することによって、より壊れにくく、性能の高い膜を形成することができる。ＵＶ照射装置３０の紫外線の照射量を、照度、もしくは搬送速度を変えることによって、コーティング膜の硬度を調整することができる。これにより、所望の膜硬度を有するコーティング膜を得ることができる。なお、膜硬度は鉛筆硬度試験機を用いて測定することができる（塗膜用鉛筆硬度試験機ＰＳ‐３２０ （株）丸菱科学機械製作所）。
【００２９】
図２（Ｂ）に示すように、真空成膜装置２２は、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ある。フィルムロール４２から支持体Ｂが送り出される。支持体Ｂを長手方向に搬送しながら、無機膜が支持体Ｂのコーティング膜上に成膜される。コーティング膜と無機膜の積層膜が成膜された支持体Ｂが巻取り軸５８によってフィルムロール４８に巻き取られる。
【００３０】
真空成膜装置２２は、支持体Ｂの表面、すなわちコーティング膜の表面に、無機膜を成膜する装置である。真空成膜装置２２は、供給室５０と、成膜室５２と、巻取り室５４とを備える。
【００３１】
コーティング膜が成膜された支持体Ｂを巻回したフィルムロール４２が、真空成膜装置２２の供給室５０に装填される。供給室５０は、回転軸５６と、ガイドローラ６０と、真空排気手段６１とを有する。コーティング膜が成膜された支持体Ｂを巻き回したフィルムロール４２が、供給室５０の回転軸５６に装填される。フィルムロール４２から支持体Ｂが送り出され、隔壁７４のスリット７４ａを通して、供給室５０から成膜室５２に搬送される。供給室５０内では、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する。フィルムロール４２から支持体Ｂが、ガイドローラ６０によって所定の経路を経て成膜室５２に搬送される。
【００３２】
供給室５０には、真空排気手段６１が配置される。真空排気手段６１により、供給室５０内が成膜室５２における成膜圧力に応じた所定の圧力に減圧される。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として、後述する成膜室５２の真空排気手段７２と同様、公知の物を使用することができる。
【００３３】
本発明において、フィルムロール４２は減圧された巻取り室４４内で巻き取られているので、フィルムロール４２が５６に装填された後、供給室５０が減圧された場合でも、同伴エアーの抜けによるフィルムロール４２の巻ずれは、ほとんど発生しない。したがって、支持体Ｂ上のコーティング膜の平滑性を維持することができる。
【００３４】
なお、減圧下でコーティング膜に接触するガイドローラ６０は、支持体Ｂの端部（搬送方向と直交する方向（幅方向）の端部）のみに接触する段差付きローラが好ましい。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Ｂの幅方向の位置を規制するガイド部材など、支持体Ｂを所定の経路で搬送するための搬送手段を有してもよい。
【００３５】
支持体Ｂ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では、支持体Ｂの表面、すなわちコーティング膜の表面に、無機膜が成膜される。図２（Ｂ）に示すように、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とを備える。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、成膜室５２には、さらに、高周波電源等も設置される。
【００３６】
成膜室５２のドラム６２は、中心線を中心に図示しない駆動源によって、図中反時計方向に回転する。ガイドローラ６８によって所定の経路に案内された支持体Ｂは、ドラム６２の周面の所定領域に掛け回されて、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によって、コーティング膜上に無機膜が成膜される。
【００３７】
成膜手段６４ａ〜６４ｄは、真空成膜法によって、支持体Ｂの表面に無機膜を成膜する装置である。成膜手段として限定はなく、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、利用することができる。
【００３８】
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。
【００３９】
また、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６２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。
【００４０】
また、成膜室５２が、ＣＶＤ法によって気相成膜により無機膜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。
【００４１】
さらに、成膜室５２が、スパッタリングによって無機膜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。
【００４２】
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は、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。
【００４３】
成膜手段６４ａ〜６４ｄによって無機膜が成膜された支持体Ｂは、ガイドローラ７０及び７８によって、隔壁７５のスリット７５ａに案内され、巻取り室５４に搬送される。巻取り室５４には真空排気手段８０が設けられる。真空排気手段８０によって、巻取り室５４内が所定圧力となるよう減圧される。巻取り室５４内に設けられた巻取り軸５８によって、支持体Ｂがフィルムロール４８に巻き取られる。
【００４４】
次いで、フィルムロール４８はコーティング膜成膜装置２０の回転軸３２にフィルムロール４０としてセットされ、無機膜上にコーティング膜が成膜される。コーティング膜／無機膜／コーティング膜が成膜された支持体Ｂは、減圧された巻取り室４４内で、フィルムロール４２として巻取り軸３４に巻き取られる。
【００４５】
次いで、フィルムロール４２は真空成膜装置２２の供給室５０に装填される。支持体Ｂ上に無機膜が成膜される。複数回のコーティング膜の成膜工程、無機膜の成膜工程を経て、所望の機能性フィルムが製造される。無機膜上にコーティング膜を成膜する場合においても、支持体Ｂは減圧下の巻取り室４４内でフィルムロール４２に巻き取られる。つまり、コーティング膜を成膜した後、支持体Ｂは減圧下でフィルムロール４２として巻き取られるので、フィルムロール４２は、できるだけ同伴エアーを含まないよう製造される。
【００４６】
したがって、複数のコーティング膜を成膜したフィルムロール４２が真空成膜装置２２に装填されても、真空成膜装置２２でフィルムロール４２に巻ズレが発生するのを防止することができる。
【００４７】
コーティング膜の成膜工程と無機膜の成膜工程が、３回繰り返し実行され、図１に示す機能性フィルムが製造される。
【００４８】
コーティング膜の材料として、例えば、密着性を向上させるためのアンカーコート層、大気圧プラズマで成膜される酸化膜、熱硬化性や紫外線硬化性の有機膜を、無機膜の成膜前に使用できるものであれば良い。
【００４９】
例えば、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。
【００５０】
例えば、コーティング膜として紫外線硬化性樹脂を適用することによって、強度や表面平滑性を向上させることができる。紫外線硬化樹脂の例として、共栄社化学製の重合性モノマー、ＢＥＰＧＡ １５ｇ、大阪有機化学工業株式会社製の重合性モノマーＶ−３ＰＡ ５ｇの混合物、紫外線重合開始剤（Ｌａｍｂｅｒｔｉ社製、商品名：ＥｓａｃｕｒｅＫＴＯ−４６）１．５ｇ、２−ブタノン１９０ｇの混合溶液を支持体に塗布し、コーティング膜とするができる。
【００５１】
また、ＢＥＰＧＡやＶ−３ＰＡに代えて、アクリル単量体：カヤラッドＤＰＨＡ（日本化薬（株）製）やＫＡＹＡＲＡＤ ＴＭＰＴＡ（日本火薬株式会社製）を使用することもできる。
【００５２】
例えば、コーティング膜として熱硬化性樹脂を適用することによって、密着性を向上させることができる。熱硬化性樹脂の例として、熱硬化性樹脂（エポキシ樹脂 ＤＩＣ社製 ＥＰＩＣＬＯＮ８４０‐Ｓ（ビスフェノールＡ型液状））をメチルエチルケトンで希釈し、固形分濃度が５％になるよう調整した後、支持体に塗布し、コーティング膜とするができる。また、他にはポリエステル樹脂〔東洋紡（株）製、バイロン２００〕を使用することができる。
【００５３】
コーティング膜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。
【００５４】
例えば、機能性フィルムとして、ガスバリアフィルム（水蒸気バリアフィルム）を製造する際には、無機膜として、窒化ケイ素膜、酸化アルミニウム膜、酸化ケイ素膜等を成膜することが好ましい。
【００５５】
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、無機膜として、酸化ケイ素膜等を成膜することが好ましい。
【００５６】
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機能性フィルムを製造する際には、無機膜として、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ることが好ましい。
【００５７】
特に、本発明に係る機能性フィルムにおいては、真空成膜装置内で巻ズレを生じないので、コーティング膜は優れた表面平滑性を有する。このコーティング膜上に無機膜を成膜するので、高品質な機能性フィルムを製造することができる。
【００５８】
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。
【実施例】
【００５９】
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。
【００６０】
［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。コーティング膜の材料として、アクリレート系モノマーと光重合開始材で溶解させた塗布液を調製した。支持体として、幅１０００ｍｍ厚さ１００μｍのＰＥＴフィルムを使用した。ダイコータにより、ＰＥＴフィルム上に調製した塗布液を塗布し、紫外線硬化により硬膜させた。これにより、ＰＥＴフィルム上に、硬化した状態で１μｍの厚さを有するコーティング膜を成膜した。紫外線の照射量を、照度、もしくは搬送速度を変えることによって、コーティング膜の硬度を調整した。各コーティング膜の硬度を、鉛筆硬度試験機を用いて測定した。
【００６１】
巻取り室４４内で、巻き径に応じて巻き取りテンションが一定（１５０ｎ／ｍ）となるように、ＰＥＴフィルムを巻取り軸３４でフィルムロール４２に巻き取った。このとき巻取り室４４内の圧力を大気圧より減圧し、その圧力を変化させて巻き取った。
【００６２】
各種条件で成膜されたコーティング膜上に無機膜を成膜した。無機膜として、アルミニウムをターゲットとして、反応性スパッタによりアルミナ膜を成膜した。無機膜の膜厚を変化させて各種の機能性フィルムを得た。
【００６３】
［比較例−１］
比較例−１は、大気圧下で、コーティング膜が成膜されたＰＥＴフィルムを巻き取った。そのときのコーティング膜の膜硬度をＢとし、無機膜の膜厚を５０ｎｍとした。それ以外は実施例−１と同じ条件で機能性フィルムを得た。
【００６４】
［評価方法−１］
機能性フィルムの性能は水蒸気透過性を用いることで性能の評価を行った。透過率が１．０×１０−３ｇ／ｍ２・ｄａｙ以上を×とし、２．０×１０−４ ｇ／ｍ２・ｄａｙ以上１．０×１０−３ ｇ／ｍ２・ｄａｙ未満を△とし、１．０×１０−４ ｇ/ｍ２・ｄａｙ以上２．０×１０−４ｇ/ｍ２・ｄａｙ未満を○とした。
【００６５】
［評価結果−１］
図３は、本発明の実施例１−１〜１−８と比較例１に関して、成膜の条件と性能評価の結果を一覧表にまとめたものである。実施例１−１〜１−８において、コーティング膜が形成されたＰＥＴフィルムは、大気圧下、１×１０４Ｐａ以下で巻き取ったものである。したがって、実施例１−８は全て△以上の評価を得た。
【００６６】
一方、比較例１は、ほぼ大気圧である１×１０５Ｐａで、コーティング膜が形成されたＰＥＴフィルムを巻き取ったものである。この場合、ＰＥＴフィルムのフィルムロールを真空成膜装置内に装填したときに巻ズレが発生するため、コーティング膜の平滑性が失われる。そのため、機能性フィルムの水蒸気透過率の評価が×であった。
【００６７】
実施例１−４〜１−６に見られるように、巻取り部の圧力と無機膜の厚さが一定の場合、コーティング膜の膜硬度が高い方が、水蒸気透過率の評価が高かった。その理由はコーティング膜そのものが壊れにくいからであると考えられる。
【００６８】
また、実施例１−７〜１−８に見られるように、巻取り部の圧力とコーティング膜の膜硬度が一定の場合、無機膜の厚さが厚い方が水蒸気透過率の評価が高かった。その理由は同じ表面粗さの支持体に成膜される場合、膜厚の厚いほうが、カバレッジ性が高く、より欠陥になりにくいからであると考えられる。
【００６９】
［実施例−２］
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。コーティング膜の材料として、バイロン２４５（商品名）２部をＭＥＫ４０部、シクロヘキサノン６０部に溶解させた塗布液を調製した。支持体として、幅１０００ｍｍ厚さ１００μｍのＰＥＴフィルムを使用した。バーコータにより、ＰＥＴフィルム上に調製した塗布液を塗布し、乾燥させた。これにより、ＰＥＴフィルム上にコーティング膜を成膜した。巻取り室４４内で、巻き径に応じて巻き取りテンションが一定（１５０ｎ／ｍ）となるように、ＰＥＴフィルムを巻取り軸３４でフィルムロール４２に巻き取った。このとき巻取り室４４内の圧力を大気圧より減圧し、その圧力を変化させて巻き取った。成膜されたコーティング膜上に無機膜を成膜した。無機膜として、ＳｉＯＣ膜を成膜した。無機膜の膜厚は５０ｎｍとして機能性フィルムを得た。
【００７０】
［比較例−２］
比較例として、大気圧下で、コーティング膜が成膜されたＰＥＴフィルムを巻き取った。それ以外は実施例と同じ条件で機能性フィルムを得た。
【００７１】
［評価方法−２］
機能性フィルムの性能は水蒸気透過性を用いることで性能の評価を行った。透過率が１．０×１０−２ｇ／ｍ２・ｄａｙ以上を×とし、１．０×１０−２ｇ／ｍ２・ｄａｙ未満を○とした。
【００７２】
［評価結果−２］
図４は、本発明の実施例２−１〜２−３と比較例２に関して、成膜の条件と性能評価の結果を一覧表にまとめたものである。実施例２−１〜２−３において、コーティング膜としてポリエステル樹脂が形成されたＰＥＴフィルムは、大気圧下、１×１０４Ｐａ以下で巻き取ったものである。したがって、実施例２−１〜２−３は全て○以上の評価を得た。
【００７３】
一方、比較例２において、大気圧下で巻き取ったものである。この場合、ＰＥＴフィルムのフィルムロールを真空成膜装置内に装填したときに巻ズレが発生するため、コーティング膜（ポリエステル樹脂）の平滑性が失われる。そのため、機能性フィルムの水蒸気透過率の評価が×であった。
【符号の説明】
【００７４】
１０…機能性フィルム、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、３４…巻取り軸、３６…引取ローラ、４４，５４…巻取り室、４６，６１，７２，８０…真空排気手段、５０…供給室、５２…成膜室、６４ａ，６４ｂ，６４ｃ，６４ｄ…成膜手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィルムロールから連続的に支持体を送り出し、該支持体上にコーティング膜を成膜し、該支持体を大気圧より減圧下でフィルムロールに巻き取る工程と、
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、該支持体をフィルムロールに巻き取る工程と、
を少なくとも備える機能性フィルムの製造方法。
【請求項２】
前記支持体上にコーティング膜を成膜した後、該支持体を１×１０４Ｐａ以下の圧力下で、フィルムロールに巻き取る請求項１記載の機能性フィルムの製造方法。
【請求項３】
前記無機膜が２０ｎｍより厚い厚さを有する請求項１又は２記載の機能性フィルムの製造方法。
【請求項４】
前記コーティング膜が４Ｂ〜３Ｈの膜硬度を有する請求項１〜３の何れか記載の機能性フィルムの製造方法。
【請求項５】
前記コーティング膜が放射線硬化性のモノマー又はオリゴマーを含む材料から成膜される請求項１〜４の何れか記載の機能性フィルムの製造方法。
【請求項６】
前記無機膜が金属、金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物、金属フッ化物もしくはその複合物を、少なくとも一つを含む請求項１〜５の何れか記載の機能性フィルムの製造方法。
【請求項７】
フィルムロールから支持体を連続的に送出す機構と、前記支持体上にコーティング膜を成膜する機構と、前記支持体を大気圧より減圧下でフィルムロールに巻き取る機構を備えたコーティング膜成膜装置と、
前記コーティング膜成膜装置で巻き取られた前記フィルムロールから連続的に支持体を送り出す機構と、前記支持体上のコーティング膜上に無機膜を成膜する機構と、前記支持体をフィルムロールに巻き取る機構を備えた真空成膜装置と、
を少なくとも有する機能性フィルムの製造装置。
【請求項１】
フィルムロールから連続的に支持体を送り出し、該支持体上にコーティング膜を成膜し、該支持体を大気圧より減圧下でフィルムロールに巻き取る工程と、
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、該支持体をフィルムロールに巻き取る工程と、
を少なくとも備える機能性フィルムの製造方法。
【請求項２】
前記支持体上にコーティング膜を成膜した後、該支持体を１×１０４Ｐａ以下の圧力下で、フィルムロールに巻き取る請求項１記載の機能性フィルムの製造方法。
【請求項３】
前記無機膜が２０ｎｍより厚い厚さを有する請求項１又は２記載の機能性フィルムの製造方法。
【請求項４】
前記コーティング膜が４Ｂ〜３Ｈの膜硬度を有する請求項１〜３の何れか記載の機能性フィルムの製造方法。
【請求項５】
前記コーティング膜が放射線硬化性のモノマー又はオリゴマーを含む材料から成膜される請求項１〜４の何れか記載の機能性フィルムの製造方法。
【請求項６】
前記無機膜が金属、金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物、金属フッ化物もしくはその複合物を、少なくとも一つを含む請求項１〜５の何れか記載の機能性フィルムの製造方法。
【請求項７】
フィルムロールから支持体を連続的に送出す機構と、前記支持体上にコーティング膜を成膜する機構と、前記支持体を大気圧より減圧下でフィルムロールに巻き取る機構を備えたコーティング膜成膜装置と、
前記コーティング膜成膜装置で巻き取られた前記フィルムロールから連続的に支持体を送り出す機構と、前記支持体上のコーティング膜上に無機膜を成膜する機構と、前記支持体をフィルムロールに巻き取る機構を備えた真空成膜装置と、
を少なくとも有する機能性フィルムの製造装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１０−１９４８１４（Ｐ２０１０−１９４８１４Ａ）
【公開日】平成２２年９月９日（２０１０．９．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−４１１２０（Ｐ２００９−４１１２０）
【出願日】平成２１年２月２４日（２００９．２．２４）
【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２２年９月９日（２０１０．９．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年２月２４日（２００９．２．２４）
【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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