(57)【要約】【課題】ロールトゥーロール方式により、特性の高い機能性フィルムを提供する。【解決手段】ロールトゥーロール成膜装置内で、フィルム基板の巻回体（２０１）からフィルム基板（１０）を連続的に巻き出し、フィルム基板の第一主面（１１）上に金属薄膜を成膜し、ロール状に巻き取って、ロール状長尺積層フィルム（２０８）を得る。フィルム基板の第二主面（１２）は、最大高さＲｚが１０００ｎｍ以下であり、かつ凸曲面を有する高さが５０ｎｍ以上の突起を１００個／ｍｍ２以上有することが好ましい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィルム基板上に金属薄膜を備える積層フィルムの製造方法であって、
ロールトゥーロール成膜装置内で、第一主面および第二主面を有するフィルム基板の巻回体からフィルム基板を連続的に巻き出し、前記フィルム基板の第一主面上に金属薄膜を成膜し、前記金属薄膜が長手方向の異なる位置のフィルム基板の第二主面に接するようにロール状に巻き取って、ロール状長尺積層フィルムを得る工程を含み、
前記フィルム基板の第二主面は、最大高さＲｚが１０００ｎｍ以下であり、かつ凸曲面を有する高さが５０ｎｍ以上の突起を１００個／ｍｍ２以上有する、積層フィルムの製造方法。
【請求項２】
前記フィルム基板の第一主面の最大高さＲｚが５０ｎｍ以下である、請求項１に記載の積層フィルムの製造方法。
【請求項３】
前記フィルム基板が透明である、請求項１または２に記載の積層フィルムの製造方法。
【請求項４】
前記積層フィルムは、前記フィルム基板上に、水素化による透明状態と脱水素化による反射状態との間で状態が可逆的に変化する調光層；ならびに前記調光層における水素化および脱水素化を促進する金属触媒層、をこの順に備える調光フィルムであり、
前記ロール状長尺積層フィルムにおいて、前記フィルム基板の第二主面に接する前記金属薄膜が金属触媒層である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の積層フィルムの製造方法。
【請求項５】
前記金属触媒層が、パラジウムおよび白金からなる群から選択される１種以上の金属を含む、請求項４に記載の積層フィルムの製造方法。
【請求項６】
前記ロール状長尺積層フィルムにおいて、前記フィルム基板の第二主面に接する前記金属薄膜の膜厚が２０ｎｍ以下である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の積層フィルムの製造方法。
【請求項７】
前記金属薄膜をスパッタ法により成膜する、請求項１〜６のいずれか１項に記載の積層フィルムの製造方法。
【請求項８】
さらに、前記金属薄膜上にウェット法により表面層を形成する工程を含む、請求項１〜７のいずれか１項に記載の積層フィルムの製造方法。
【請求項９】
第一主面および第二主面を有するフィルム基板、および前記フィルム基板の第一主面上に設けられた金属薄膜を備えるロール状の長尺積層フィルムであって、
前記金属薄膜は、長手方向の異なる位置の前記フィルム基板の第二主面に接しており、
前記フィルム基板の第二主面は、最大高さＲｚが７０〜１０００ｎｍであり、かつ凸曲面を有する高さが５０ｎｍ以上の突起を１００個／ｍｍ２以上有する、ロール状長尺積層フィルム。
【請求項１０】
前記金属薄膜表面の最大高さＲｚが３０ｎｍ以下である、請求項９に記載のロール状長尺積層フィルム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィルム基板上に金属薄膜を備える積層フィルムおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガラスやフィルム等の基板上に金属や金属酸化物等の薄膜を設け、様々な機能を付与した機能性基板が知られている。例えば、透明基板上に、水素化および脱水素化により光透過率が変化する水素活性型調光層を備え、その上に金属触媒層を備える水素活性型調光素子が知られている。水素活性型の調光素子は、外光を反射して熱の流入を防止できるため、遮熱性に優れ、高い省エネルギー効果を発揮する。また、水素化と脱水素化をガスクロミック方式によりスイッチングできるため、大面積化が容易である。
【０００３】
特許文献１には、ガラス基板上に調光層および触媒層を備え、触媒層上に水素透過性の反射防止層を設けた調光素子が開示されている。特許文献２には、ロールトゥーロールスパッタにより、フィルム基板上に調光層および触媒層を設けた調光フィルムが開示されている。
【０００４】
図１は、ロールトゥーロールスパッタ成膜装置の構成例である。スパッタ装置２００は、準備室２５０、成膜室２６０および巻取室２８０を有し、成膜室２６０内に成膜ロール２６１が設けられている。準備室２５０内の巻出しロール２５１に、長尺フィルム基板の巻回体２０１がセットされ、巻出しロール２５１から巻出されたフィルム基板は、成膜室２６０内の成膜ロール２６１上に搬送される。成膜室２６０では、ターゲット２１３，２２３から飛び出したスパッタ粒子が成膜ロール２６１上のフィルム基板に着膜することにより薄膜が形成される。薄膜が形成されたフィルム基板は、巻取室２８０へ導かれ、巻取りロール２８１でロール状に巻取られて、機能性フィルムの巻回体２０８が得られる。
【０００５】
例えば、Ｍｇ−Ｙ等の水素活性型調光性材料のターゲット２１３と、Ｐｄ等の水素活性触媒材料のターゲット２１４を用いてロールトゥーロールスパッタ成膜を実施すれば、透明フィルム基板上に調光層および触媒層を順に備える積層体（調光フィルム）の巻回体が得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１４−２６２６２号公報
【特許文献２】特開２０１６−２１８４４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ロールトゥーロール方式は、フィルム基板上に連続して薄膜を形成できるため、調光フィルム等の機能性フィルムの生産性を大幅に向上できるとの利点を有している。一方、ロールトゥーロール方式により調光フィルムを作製すると、特許文献１に記載されているようなバッチ方式により作製した調光フィルムに比べて、初期調光性能やスイッチング耐久性が低くなる傾向がある。当該課題に鑑み、本発明は、ロールトゥーロール方式により、特性の高い機能性フィルム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】
【０００８】
本発明者らが鋭意検討の結果、所定の表面形状を有するフィルム基板を用いることにより、機能性フィルムの特性や耐久性を向上できることを見出し、本発明に至った。
【０００９】
本発明は、フィルム基板の主面上に金属薄膜を備える積層フィルムおよびその製造方法に関する。ロールトゥーロール成膜装置内で、フィルム基板の巻回体からフィルム基板を連続的に巻き出し、フィルム基板の一方の面に金属薄膜を成膜し、ロール状に巻き取ることにより、ロール状長尺積層フィルムが得られる。積層フィルムをロール状に巻き取ると、フィルム基板上に形成された金属薄膜は、長手方向の異なる位置のフィルム基板の背面に接する。
【００１０】
フィルム基板は透明フィルムであってもよい。フィルム基板の背面は、最大高さＲｚが１０００ｎｍ以下であり、かつ凸曲面を有する高さが５０ｎｍ以上の突起を１００個／ｍｍ２以上有することが好ましい。フィルム基板の金属薄膜成膜面の最大高さＲｚは５０ｎｍ以下が好ましい。金属薄膜表面の最大高さＲｚは３０ｎｍ以下が好ましい。
【００１１】
積層フィルムは、フィルム基板上に調光層および金属触媒層をこの順に備える調光フィルムであってもよい。調光フィルムの調光層は、水素化による透明状態と脱水素化による反射状態との間で状態が可逆的に変化する金属層である。触媒層は、調光層における水素化および脱水素化を促進し、例えば、パラジウムおよび／または白金を含む金属層である。
【００１２】
積層フィルムのロール状巻回体において、フィルム基板の背面に接する金属薄膜の膜厚は２０ｎｍ以下であってもよい。例えば、上記の調光フィルムでは、触媒層の膜厚が２０ｎｍ以下であってもよい。
【００１３】
積層フィルムは、金属薄膜上に、さらにウェット法により形成した表面層を有していてもよい。
【発明の効果】
【００１４】
フィルム基板の背面が所定の表面形状を有することにより、フィルム基板の背面と金属薄膜との接触に起因する金属薄膜の変形が抑制され、特性や耐久性が向上した機能性フィルムが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】スパッタ成膜装置の構成例を示す概念図である。
【図２】一実施形態の調光フィルムの模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明においては、ロールトゥーロール成膜により、フィルム基板上に金属薄膜が設けられる。ロールトゥーロール成膜では、第一主面と第二主面を有するフィルム基板の巻回体からフィルム基板を連続的に巻き出し、フィルム基板の第一主面上に金属薄膜を成膜する。第一主面上に薄膜が形成された基板を巻き取ることにより、フィルム基板の第一主面に薄膜を備える機能性フィルムの巻回体が得られる。フィルム基板を巻き取る際、フィルム基板の第一主面（成膜面）に設けられた薄膜は、長手方向の異なる位置のフィルム基板の第二主面（背面）と接する。
【００１７】
［調光フィルムの作製例］
以下では、透明フィルム基板上に調光層および触媒層を順に備える調光フィルムを、ロールトゥーロールスパッタにより形成する例に基づいて、本発明の内容をより詳細に説明する。
【００１８】
図２は、調光フィルムの構成例を表す模式的断面図である。調光フィルム１は、フィルム基板１０の第一主面上に、調光層３０および触媒層４０を備える。
【００１９】
＜フィルム基板＞
フィルム基板１０は、透明でも不透明でもよい。調光層が水素化された状態において、調光フィルムを光透過性とするために、フィルム基板の材料としては透明プラスチック材料が好ましく用いられる。透明プラスチック材料としては、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル、ポリオレフィン、ノルボルネン系等の環状ポリオレフィン、ポリカーボネート、ポリエーテルスルフォン、ポリアリレート等が挙げられる。フィルム基板１０の厚みは特に限定されないが、一般には、２〜５００μｍ程度であり、２０〜３００μｍ程度が好ましい。
【００２０】
フィルム基板１０は、第一主面および第二主面の表面に、表面形状の調整、滑り性付与、接着性向上、離型性付与、帯電防止等を目的としたコーティング層を有していてもよい。また、フィルム基板１０の表面には、調光層３０等の薄膜との密着性向上等を目的として、コロナ放電処理、紫外線照射処理、プラズマ処理、スパッタエッチング処理等が行われてもよい。
【００２１】
フィルム基板１０の第二主面（背面）は、凸曲面を有する複数の突起を有する。フィルム基板の表面に突起が設けられていることにより、フィルムの滑り性が向上するため、フィルムの搬送性を高め、巻回時に巻きずれを防止できる。また、滑り性を高めることにより、搬送時やハンドリング時の擦れに起因するフィルムや薄膜への傷の発生が抑制される傾向がある。
【００２２】
適切な滑り性を付与する観点から、フィルム基板１０の背面の高さ５０ｎｍ以上の突起数は、１ｍｍ２あたり、１００個以上が好ましく、１５０個以上がより好ましく、２００個以上がさらに好ましい。フィルム基板１０の背面の突起数は、２５０個／ｍｍ２以上、３００個／ｍｍ２以上、または４００個／ｍｍ２以上であってもよい。突起数の上限は特に限定されないが、突起が独立して存在しやすいことから、１００００個／ｍｍ２以下が好ましく、５０００個／ｍｍ２以下がより好ましく、３０００個／ｍｍ２以下がさらに好ましい。フィルム基板１０の背面の突起数は、２０００個／ｍｍ２以下または１０００個／ｍｍ２以下であってもよい。フィルム基板１０の背面の最大高さＲｚは、１０００ｎｍ以下が好ましく、１００〜９００ｎｍがより好ましく、１５０〜８００ｎｍがさらに好ましい。フィルム基板背面の最大高さＲｚは、７００ｎｍ以下、５００ｎｍ以下、または３００ｎｍ以下であってもよい。
【００２３】
フィルム基板１０の背面の突起は、隆起角度θが１０°以下であることが好ましい。突起の隆起角は、５°以下がより好ましく、４°以下がさらに好ましく、３°以下が特に好ましい。隆起角度θは、０．３°以上、０．５°以上または１．０°以上であってもよい。
【００２４】
突起の隆起角度θおよび突起数ならびに最大高さＲｚは、垂直走査型低コヒーレンス干渉法により、測定倍率２００倍（対物レンズ：１０倍、ズームレンズ２０倍）、測定範囲１４０μｍ×１００μｍの条件にて測定した三次元表面形状から求められる。突起の数（密度）は、１４０μｍ×１００μｍの領域の三次元表面形状において、基準面からの高さが５０ｎｍ以上である突起の数をカウントすることにより求められる。隆起角度θは、三次元表面形状から２５個の凸曲面（高さ５０ｎｍ以上の突起により形成される曲面）を任意に選択し、それぞれの凸曲面の三次元形状を任意の方向から見て、粗さ測定の基準面と凸曲面とのなす角度を算出し、その算術平均から求められる。最大高さは、上記の三次元表面形状から抽出した長さ１４０μｍの粗さ曲線から、ＪＩＳ  Ｂ０６０１：２００１に準拠して求められる。
【００２５】
フィルム基板１０上に金属薄膜が設けられた積層体をロール状に巻き取ると、最表面の金属薄膜がフィルム基板の背面に接する。フィルムの搬送およびロール状への巻き取りは、フィルムの搬送方向に所定の張力を付与した状態で行われるため、フィルム基板上に薄膜を設けた積層体をロール状に巻取ると、最表面の金属薄膜が、フィルム基板の背面に圧接される。フィルム基板の背面に突起が設けられていると、この突起が金属薄膜に押し込まれるように圧接され、金属薄膜に変形が生じる場合がある。
【００２６】
隆起角度θが小さい突起は、曲率が小さく（曲率半径が大きく）緩やかな凸曲面を有する。フィルム基板背面の突起の曲面が緩やかであれば、巻取りの際にフィルム基板の背面が金属薄膜に圧接されても、突起に起因する金属薄膜の変形を抑制または緩和できる。そのため、薄膜の変形に起因するピンホール等の欠陥が生じ難く、機能性フィルムの初期特性や耐久性が向上する傾向がある。
【００２７】
フィルム基板１０の表面に突起を設ける方法としては、フィルムの内部に微粒子（フィラー）を含有させる方法、およびフィルム表面に微粒子含有コーティング層を設ける方法、フィルム表面にインクジェット法等により突起を印刷する方法、ポリマーの相分離により凹凸を形成する方法等が挙げられる。一方の面に選択的に突起を設けるためには、フィルム表面に微粒子含有コーティング層を設ける方法および印刷法が適している。特に、微粒子含有コーティング層を設ける方法は、曲率の小さい曲面形状の突起の形成が容易である。
【００２８】
フィルム表面への突起の形成に用いられるコーティング層は、微粒子およびバインダー成分を含有する。バインダー成分としては、ポリエステル、ポリウレタン、アクリル系樹脂、シリコーン系樹脂、メラミン系樹脂、アルキド系樹脂等が挙げられる。微粒子としては、ポリマー粒子、無機粒子、有機無機ハイブリッド粒子等を使用できる。フィルム基板が透明である場合は、コーティング層の微粒子およびバインダーも透明であることが好ましい。フィルム基板の透明性を高めるために、微粒子とバインダーの屈折率差は０．１以下が好ましい。
【００２９】
フィルム表面にコーティング層を設ける方法としては、微粒子、バインダーおよび溶媒を含むコーティング溶液をフィルム表面に塗布して、乾燥する方法が挙げられる。加熱や光照射により、バインダーに含まれる樹脂を硬化してもよい。
【００３０】
コーティング層の厚さは、例えば０．５〜５μｍであり、好ましくは１〜４μｍ、より好ましくは１〜３μｍである。コーティング層の厚さが０．５以上であれば、粒子が脱落し難くなる。また、コーティング層の厚さが５μｍ以下であれば、突起高さの均一性が向上する傾向がある。
【００３１】
コーティング層の表面の突起は、コーティング層のバインダー中に埋まっている微粒子がコーティング層の表面から突出している部分であってもよい。突起は、バインダー中に全体が埋まっている微粒子の形状を反映して、周辺のバインダーが隆起している部分でもよい。コーティング層の表面の突起は、コーティング層の下層に設けられている突起がコーティング層の表面に突出したものや、コーティング層の下層に設けられている突起の形状を反映して周辺のバインダーが隆起している部分でもよい。
【００３２】
微粒子の形状は、一部に凸曲面を有していれば特に限定されず、例えば球状または扁平状（楕円体）でもよい。例えば、長軸が１μｍ〜１０μｍであり、長径と短径とのアスペクト比が１．５程度の扁平な楕円体若しくは紡錘形、又はこれらに類似する形状の微粒子を用いることができる。微粒子として、長軸が３μｍ〜６μｍであり、長径と短径とのアスペクト比が２以上の楕円体を用いてもよい。微粒子のアスペクト比は、好ましくは１０以下である。
【００３３】
突起は、型の転写によりコーティング層の表面に付与されたものであってもよい。突起は、コーティング層を形成後に、印刷等の後加工により表面に付与されたものでもよい。
【００３４】
フィルム基板１０の第一主面（調光層３０および触媒層４０の成膜面）の最大高さＲｚは、５０ｎｍ以下が好ましく、４０ｎｍ以下がより好ましく、３０ｎｍ以下がさらに好ましい。フィルム基板の表面粗さを小さくすることにより、その上に形成される薄膜のカバレッジが良好となり、膜質が均一となりやすい。また、フィルム基板１０の成膜面のＲｚが小さい場合は、その上に形成される金属薄膜の表面が平滑化されやすいため、ピンホールや表面凹凸に起因する薄膜間の短絡が生じ難く、機能性フィルムの特性や耐久性が向上する傾向がある。フィルム基板１０上に形成される金属薄膜表面の最大高さＲｚは、３０ｎｍ以下が好ましく、２０ｎｍ以下がより好ましい。
【００３５】
フィルム基板の成膜面と背面の両方が平滑であり、突起数が少ないか、または突起を有していない場合は、フィルムの滑り性が低下する傾向がある。フィルムの滑り性が低いと、フィルムの搬送が困難となったり、フィルムの巻回時に巻きずれが生じやすくなる。また、滑り性が小さいと、搬送時やハンドリング時に擦れによる傷が生じやすくなる。上述のように、均一な膜質の薄膜を得るために、成膜面は突起を設けずに平滑性を高め、背面に複数の突起を設けることにより、フィルム基板１０に滑り性を付与することが好ましい。
【００３６】
＜調光層＞
フィルム基板１０に、調光層３０および触媒層４０を順に成膜することにより、調光フィルムが得られる。調光層３０は、水素化による透明状態と脱水素化による反射状態との間で状態が可逆的に変化するクロミック材料を含んでいれば、その材料は特に限定されない。水素活性型の調光層を構成する材料の具体例としては、Ｙ，Ｌａ，Ｇｄ，Ｓｍ等の希土類金属、希土類金属とマグネシウムの合金、Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ等のアルカリ土類金属とマグネシウムの合金、Ｎｉ，Ｍｎ，Ｃｏ，Ｆｅ等の遷移金属とマグネシウムの合金等が挙げられる。水素化時の透明性に優れることから、調光層３０はマグネシウムを含むことが好ましく、透明性と耐久性とを両立する観点から、希土類金属元素とマグネシウムの合金がより好ましい。調光層３０は、上記合金以外の元素を微量成分として含んでいてもよい。
【００３７】
調光層３０を構成する上記の金属あるいは合金は、水素化により透明状態になり、水素を放出することにより反射状態になる金属元素を含む。例えば、マグネシウムは水素化されると透明なＭｇＨ２になり、脱水素化により金属反射を有するＭｇになる。
【００３８】
調光層３０の膜厚は特に限定されないが、反射状態（脱水素化状態）における光遮蔽率（反射率）を高める観点からは、１０ｎｍ以上が好ましく、１５ｎｍ以上がより好ましく、２０ｎｍ以上がさらに好ましい。調光層の膜厚が過度に小さいと、反射状態における光反射率が低くなる傾向がある。調光層３０の膜厚が過度に大きいと、透過状態（水素化状態）における光透過率が小さくなる傾向があるため、調光層の膜厚は、２００ｎｍ以下が好ましく、１００ｎｍ以下がより好ましく、８０ｎｍ以下がさらに好ましい。
【００３９】
フィルム基板１０上に調光層３０をスパッタ成膜すると、フィルム基板からのアウトガス等に起因して、調光層３０のフィルム基板１０との界面（調光層３０の成膜初期）に、相対的に酸素濃度が高い領域（例えば、酸素濃度５０％以上）が形成される場合がある。フィルム基板１０上に接して調光層３０を成膜する場合は、調光層３０は、フィルム基板１０側に酸素含有量が５０原子％以上の酸化領域を有し、その上に酸素含有量が５０原子％未満の低酸素領域を有することが好ましい。調光層３０がフィルム基板１０側に酸素含有量が５０原子％以上の酸化領域を有する場合、酸化領域の厚みは２〜８０ｎｍが好ましく、４〜６０ｎｍがより好ましい。
【００４０】
＜下地層＞
フィルム基板からのアウトガス等に起因する調光層の酸化の抑制等を目的として、フィルム基板１０上に、調光層３０とは組成の異なる下地層が設けられてもよい。特に、フィルム基板１０と調光層３０との間に、下地層として無機酸化物層が形成されることにより、フィルム基板１０からのアウトガスが遮断され、調光層３０の酸化を抑制できる傾向がある。下地層の無機酸化物としては、例えば、Ｓｉ，Ｇｅ，Ｓｎ，Ｐｂ，Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｔｌ，Ａｓ，Ｓｂ，Ｂｉ，Ｓｅ，Ｔｅ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｓｃ，Ｙ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗ，Ｍｎ，Ｔｃ，Ｒｅ，Ｆｅ，Ｒｕ，Ｏｓ，Ｃｏ，Ｒｈ，Ｉｒ，Ｎｉ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ｃｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｚｎ，Ｃｄ等の金属元素あるいは半金属元素の酸化物が好ましく用いられる。無機酸化物層は、複数種の（半）金属の混合酸化物を含んでいてもよい。これらの中でも、光吸収が少なく、かつ酸素や水蒸気等のガス遮断性に優れることから、Ｓｉ，Ｎｂ，Ｔｉ等の酸化物が好ましく用いられる。
【００４１】
フィルム基板からのアウトガスに対する遮断性を持たせるためには、下地層の膜厚は１ｎｍ以上が好ましい。一方、下地層の膜厚が過度に大きいと、下地層を構成する無機酸化物等の光吸収に起因する光透過率の低下を生じる傾向があるため、下地層の膜厚は２００ｎｍ以下が好ましい。
【００４２】
フィルム基板１０と調光層３０との間に下地層を設ける場合、事前に下地層が形成されたフィルム基板を用いてもよく、調光層の成膜直前に、スパッタ法により下地層を設けてもよい。
【００４３】
＜触媒層＞
調光層３０上の触媒層４０は、調光層３０の水素化および脱水素化を促進する機能を有する。触媒層４０が設けられることにより、反射状態から透明状態へのスイッチング（調光層の水素化）および透明状態から反射状態へのスイッチング（調光層の脱水素化）におけるスイッチング速度が高められる。
【００４４】
触媒層４０は、調光層３０の水素化、脱水素化を促進する機能を有するものであれば、その材料は特に限定されないが、例えば、パラジウム、白金、パラジウム合金、および白金合金の中から選択される少なくとも１種の金属を有することが好ましい。特に、水素透過性が高いことから、パラジウムが好適に用いられる。
【００４５】
触媒層４０の膜厚は、調光層の反応性、触媒層の触媒能力等により適宜設定可能であり、特に限定されないが、１ｎｍ以上が好ましく、２ｎｍ以上がより好ましく、３ｎｍ以上がさらに好ましい。触媒層の膜厚を大きくすることにより、触媒能力が高められスイッチング性能が向上する傾向がある。触媒層４０の膜厚が過度に大きいと、触媒層４０が光遮蔽（光反射）層として作用し、調光層３０の水素化状態においても調光フィルムの光透過率が小さくなる傾向がある。そのため、触媒層４０の膜厚は、２０ｎｍ以下が好ましく、１５ｎｍ以下がより好ましく、１０ｎｍ以下がさらに好ましく、８ｎｍ以下が特に好ましい。
【００４６】
＜バッファー層＞
調光層３０と触媒層４０との間には、水素を透過可能なバッファー層（不図示）が設けられていてもよい。バッファー層は１層のみからなるものでもよく、複数の層を含んでいてもよい。例えば、バッファー層は、調光層３０からの金属のマイグレーション抑制機能を有する層と、触媒層４０側から調光層３０への酸素の透過を抑制する層との積層構成でもよい。
【００４７】
バッファー層として、調光層３０と触媒層４０との間に、Ｔｉ，Ｎｂ，Ｖあるいはこれらの金属の合金等からなる金属薄膜を設けることにより、調光層から触媒層へのマグネシウム等のマイグレーションが抑制されるとともに、脱水素化による透明状態から反射状態へのスイッチング速度が大きくなる傾向がある。バッファー層としてＷ，Ｔａ，Ｈｆあるいはこれらの金属の合金等からなる金属薄膜を設けることにより、触媒層４０側からの調光層３０への酸素の透過を抑制して、調光層の酸化による劣化を抑制できる。また、バッファー層として、調光層３０と同様の金属を含む金属薄膜を挿入することにより、触媒層４０を透過する酸素と反応する犠牲層として機能させ、調光層３０の酸化を抑制できる。
【００４８】
このような犠牲層として作用するバッファー層は、酸素と可逆的に結合し、調光層３０の水素化時（透明状態）には水素化されて光透過率が上昇することが好ましい。そのため、バッファー層としてマグネシウム合金を用いる場合は、金属元素全量に対するマグネシウムの含有量が５０原子％未満であることが好ましい。バッファー層の膜厚は、その目的等に応じて適宜設定可能であり、特に限定されないが、例えば、１〜２００ｎｍであり、好ましくは１〜３０ｎｍである。
【００４９】
［フィルム基板上への薄膜の形成］
本発明では、ロールトゥーロール方式により、長尺のフィルム基板１０上に調光層３０および触媒層４０が成膜される。均一性の高い薄膜を形成可能であることから、スパッタ法による成膜が好ましい。特に、ロールトゥーロールスパッタ装置を用い、長尺のフィルム基板を長手方向に連続的に移動させながら成膜を行うことにより、生産性が高められる。ロールトゥーロールスパッタでは、図１に示すように、１つの成膜ロール２６１の周方向に沿って複数のカソード２１４，２２４上にターゲット２１３，２２３を配置することにより、１回のフィルム搬送で、種類の異なる複数の薄膜を連続成膜できる。複数の成膜ロールを備えるスパッタ装置を採用することにより、複数の薄膜を連続成膜してもよい。調光層３０と触媒層４０とを連続成膜することにより、生産性を向上できるとともに、調光層３０の成膜表面が酸化雰囲気に暴露される前に触媒層４０が成膜されるため、酸化による調光層の劣化を抑制できる。
【００５０】
スパッタ装置内にロール状のフィルム基板を装填後、スパッタ成膜の開始前に、スパッタ装置内を排気して、水分やフィルム基板から発生する有機ガス等の不純物を取り除いた雰囲気とすることが好ましい。事前に装置内およびフィルム基板中のガスを除去すれば、調光層３０に酸素や水分が取り込まれることによる酸化を抑制できる。スパッタ成膜開始前のスパッタ装置内の真空度（到達真空度）は、例えば、１×１０−２Ｐａ以下であり、５×１０−３Ｐａ以下が好ましく、１×１０−３Ｐａ以下がより好ましく、５×１０−４Ｐａ以下がさらに好ましく、５×１０−５Ｐａ以下が特に好ましい。
【００５１】
フィルム基板１０上への調光層３０の成膜および触媒層４０の成膜には、金属ターゲットが用いられ、成膜室内にアルゴン等の不活性ガスを導入しながら成膜が行われる。調光層として合金層を成膜する場合、合金ターゲットを用いてもよく、複数の金属ターゲットを用いてもよい。また、エロージョン部分が所定の面積比となるように複数の金属板がバッキングプレート上に配置・ボンディングされたターゲット（分割ターゲット）を用いて合金層を形成することもできる。複数の金属ターゲットを用いる場合、各ターゲットへの印加電力を調整することにより、所望の組成の合金層を形成できる。
【００５２】
調光層３０と触媒層４０の間にバッファー層を成膜する場合も、金属ターゲットが用いられる。スパッタ法により無機酸化物の下地層を成膜する場合は、金属ターゲットまたは酸化物ターゲットが用いられる。酸化物の成膜に金属ターゲットを用いる場合は、アルゴン等の不活性ガスに加えて、反応性ガス（例えば、酸素）を導入しながらスパッタ成膜が行われる。酸化物ターゲットを用いる場合は、アルゴン等の不活性ガスを導入しながら成膜が行われる。酸化物ターゲットを用いる場合も、不活性ガスに加えて反応性ガスを導入してもよい。
【００５３】
スパッタ装置２００の準備室２５０の巻出しロール２５１から巻出されたフィルム基板は、成膜室２６０内の成膜ロール２６１上に搬送され、フィルム基板の成膜面１１上に薄膜がスパッタ成膜される。フィルム基板上に薄膜が形成された積層体は、巻取室２８０へ導かれ、巻取りロール２８１でロール状に巻取られる。この際、薄膜が形成された成膜面１１ａは、長手方向の異なる位置のフィルム基板の背面１２に接する。
【００５４】
最表面に触媒層４０等の金属薄膜が設けられた積層体を、巻取りロール２８１でロール状に巻き取ると、成膜面１１ａの最表面の金属薄膜がフィルム基板の背面１２に接する。金属薄膜は酸化物薄膜に比して硬度が小さいため、フィルム基板の背面の突起が圧接されると凹形状の変形を生じやすい。特に、触媒層４０のように厚みの小さい金属薄膜は、隆起角度の大きい（曲率の大きい凸曲面を有する）突起に圧接されると、突起による圧接部分の厚みが極端に小さくなり、ピンホールが生じる場合がある。前述のように、本発明においては、フィルム基板１０の背面の突起が所定の形状を有するため、金属薄膜の膜厚が小さい場合でも、突起の圧接に起因する金属薄膜へのピンホールの発生を抑制できる。
【００５５】
［金属薄膜上への他の層の形成］
ロールトゥーロールにより触媒層４０等の金属薄膜を形成後に、他の層を設けてもよい。例えば、調光フィルムでは、触媒層４０上に、水素を透過可能な表面層を設けることが好ましい。表面層７０を設けることにより、水や酸素の透過を遮断し、調光層３０の酸化を防止して、調光フィルムのサイクル耐久性を向上できる。また、触媒層４０上に設けられる表面層の屈折率や光学膜厚を調整することにより、調光フィルム表面での光反射を低減し、透明状態における光透過率を高めることができる。
【００５６】
触媒層４０上に設けられる表面層の膜厚は、その目的等に応じて適宜設定可能であり、特に限定されないが、例えば１０ｎｍ〜３００ｎｍ程度である。表面層の膜厚が過度に大きいと、水素の透過が遮断され、調光性能やスイッチング速度が低下する場合があるため、表面層の膜厚は２００ｎｍ以下がより好ましく、１５０ｎｍ以下がさらに好ましく、１００ｎｍ以下が特に好ましい。表面層は１層のみからなるものでもよく、複数の層を含んでいてもよい。例えば、屈折率の異なる複数の薄膜を積層し、各層の光学膜厚を調整することにより、反射防止性能を高め、透明状態における光透過率を高めることができる。また、有機層と無機層とを組み合わせることにより、耐久性向上を図ることもできる。
【００５７】
表面層の材料としては、無機材料、ポリマー等の有機材料、有機‐無機ハイブリッド材料等が挙げられる。表面層の形成方法は特に限定されない。表面層の材料が、ポリマー等の有機材料、有機‐無機ハイブリッド材料、ゾルゲル材料等である場合は、スピンコート、ディップコート、グラビアコート、ダイコート等のウェット法により表面層を成膜することが好ましい。
【００５８】
スパッタ法等のドライプロセスで触媒層等の金属薄膜を形成し、その上にウェット法により表面層を形成する場合は、フィルム基板上にドライプロセスにより金属薄膜を成膜した後に、表面に金属薄膜を備える積層体を一旦ロール状に巻取って、巻回体を形成する必要がある。この際に、最表面の金属薄膜にフィルム基板背面の突起が圧接される。上述のように、フィルム基板背面の突起形状を調整することにより、突起の圧接に起因するピンホールの発生を抑制できる。
【００５９】
表面凹凸の大きい触媒層４０上に、ウェット法により表面層を成膜すると、局所的に膜厚の薄い部分やピンホールが生じ、酸素や水分等に対するバリア性が低下する場合がある。上述の様に、成膜面の表面粗さの小さいフィルム基板を用いれば、触媒層の表面凹凸が小さくなるため、ウェット法により、触媒層上に表面層を均一に形成できる。
【００６０】
このように、フィルム基板の背面に所定形状の突起を設けてフィルムの滑り性を確保するとともに、フィルム基板の成膜面を平滑とすることにより、その上に形成される薄膜等の膜質を均一化できる。フィルム基板の背面の突起が所定形状であれば、突起の圧接に起因するピンホールの発生を抑制できる。そのため、フィルム基板上に、膜質が均一であり、背面の圧接に起因するピンホール等の欠陥が抑制された薄膜が設けられ、初期特性や耐久性の高い機能性フィルムが得られる。
【００６１】
［調光フィルム以外の実施形態］
フィルム基板上に水素活性型調光層および金属触媒層を備える水素活性型調光フィルムを例として説明したが、本発明は調光フィルム以外の金属薄膜を備える機能性フィルムの製造にも適用できる。金属薄膜を備えるフィルムとしては、電極フィルム、光遮蔽フィルム、熱線遮蔽フィルム、銅張積層フィルム等のフレキシブルプリント配線板用フィルム、ガスバリアフィルム等が挙げられる。
【実施例】
【００６２】
以下に、実施例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００６３】
［実施例および比較例：調光フィルムの作製］
ロールトゥーロールスパッタ装置内に、厚み５０μｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムのロールをセットし、スパッタ装置内を到達真空度が５×１０−３Ｐａとなるまで排気した。スパッタガスを導入しない状態で、スパッタ装置内でＰＥＴフィルムを搬送して、ＰＥＴフィルム基板の脱ガスを行った。
【００６４】
その後、スパッタ装置内に、プロセス圧力が０．４Ｐａとなるようにアルゴンガスを導入し、ＰＥＴフィルムを走行させながら、ＤＣスパッタにより、成膜ロール上で、Ｍｇ−Ｙ合金からなる調光層およびＰｄからなる触媒層をＰＥＴフィルム上に順次成膜し、これらの薄膜が形成された積層体をロール状に巻き取った。Ｍｇ−Ｙ合金層は、Ｍｇ金属板とＹ金属板とを、エロ―ジョン部の面積比２：５で有するＭｇ−Ｙ分割ターゲット（レアメタリック社製）を用い、パワー密度２０００ｍＷ／ｃｍ２で成膜を行った。Ｐｄ層は、Ｐｄ金属ターゲット（田中貴金属社製）を用い、パワー密度３００ｍＷ／ｃｍ２で成膜を行った。Ｍｇ−Ｙ合金層の膜厚は４０ｎｍ，Ｐｄ層の膜厚は７ｎｍであった。
【００６５】
ロール状の積層フィルムをスパッタ装置から取り出し、Ｐｄ層上に、チタンアルコキシド溶液をスピンコートにより塗布し、ゾルゲル法により、膜厚５０ｎｍの酸化チタン薄膜（反射防止層）を形成した。
【００６６】
各実施例および比較例では、フィルム基板として、表１に示す表面形状を有するＰＥＴフィルムを用いた。
【００６７】
［評価］
（表面形状）
実施例および比較例で用いたフィルム基板の表面形状を、コヒーレンス走査型干渉計（Ｚｙｇｏ  Ｎｅｘｖｉｅｗ  ７３００）を用い、対物レンズ：１０倍、ズームレンズ２０倍、測定範囲：１４０μｍ×１００μｍの条件にて測定した。得られた三次元表面形状から、長さ１４０μｍの粗さ曲線を抽出し、装置付属の解析プログラムにより下記の条件で粗さ曲線の補正を行い、ＪＩＳ  Ｂ０６０１：２００１に準拠して、最大高さＲｚを算出した。
＜補正条件＞
Removed: None
Filter: High Pass 
Filter Type: Gauss Spline
Low wavelength: 300μm 
Remove spikes: on
Spike Height (xRMS): 2.5
【００６８】
フィルム基板の背面については、三次元表面形状から、５０ｎｍ以上の突起数、およびランダムに抽出した２５個の突起のそれぞれの隆起角度の平均値θを求めた。
【００６９】
（初期調光性能）
調光フィルムを、アルゴンで４体積％に希釈した１気圧の水素ガス雰囲気下に曝し、水素ガス雰囲気下で透過率を測定した後、空気雰囲気下に戻して脱水素化を行い、再度光透過率を測定した。光透過率の測定には、光源として発光ダイオード（コーデンシ社製、ＥＬ−１ＫＬ３（ピーク波長：約９４０ｎｍ））を用い、受光素子としてフォトダイオード（コーデンシ社製、ＳＰ−１ＭＬ）を用いた。なお、波長９４０ｎｍと可視光域である波長７５０ｎｍにおける調光フィルムの透過率はほぼ同じである。水素化状態（透明状態）と脱水素化状態（反射状態）の光透過率差ΔＴを初期調光性能とした。
【００７０】
（サイクル試験）
ガラス板上に、アクリル系透明粘着剤を介して、実施例および比較例の調光フィルムのフィルム基板側の面を貼り合わせ、その上にスペーサを介して別のガラス板を配置して、評価用調光素子を作製した。評価用調光素子に、マスフローコントローラーから所定量の水素含有ガスを３０秒間流し、次いで水素含有ガスのフローを２分間停止し、２枚のガラス板の隙間から空気を流入させた。これを１サイクルとする水素含有ガスのフロー制御を２０００サイクル繰り返した後、上記の初期調光性能の測定と同様の方法で、調光性能（水素化時と脱水素化時の光透過率差ΔＴ）を測定した。
【００７１】
実施例および比較例の調光フィルムの作製に用いたフィルム基板の表面形状、触媒層の表面形状、ならびに調光性能（初期調光性能およびサイクル試験後）を表１に示す。
【００７２】
【表１】
2020142441.tif 000003
【００７３】
反射防止層形成前の実施例１の調光フィルムのＰｄ層の表面形状を測定したところ、Ｒｚは１０ｎｍであり、金属薄膜を成膜する前のフィルム基板の成膜面に比べてＲｚが小さく、表面が平滑されていることが確認された。
【００７４】
実施例１〜３および比較例１では、フィルム基板の成膜面の表面形状に明確な差はみられなかったが、実施例１〜３の調光フィルムは、初期の調光性能が３０％であったのに対して、比較例１では初期の調光特性が１５％であり、初期特性が劣っていた。比較例１では、フィルム基板の背面の凹凸が大きく、Ｐｄ層（触媒層）をスパッタ成膜後ロール状に巻回した際に、フィルム基板の背面の凹凸がＰｄ層に圧接されたことにより、特性の低下が生じたものと考えられる。
【００７５】
実施例２および実施例３では、サイクル試験後の調光性能が２５％に低下していたのに対して、実施例１ではサイクル試験後も調光性能３０％を保持しており、高い耐久性を示した。これらの結果から、フィルム基板の背面の形状は、調光フィルムの初期性能だけでなく、耐久性にも影響を及ぼすことが分かる。
【符号の説明】
【００７６】
１            調光フィルム
１０          フィルム基板
１１        成膜面
１２        背面
３０          調光層
４０          触媒層
【図１】
2020142441.tif 000004
【図２】
2020142441.tif 000005