(57)【要約】      （修正有）【課題】品質の安定した機能性フィルムの連続生産が可能な機能性フィルムの製造方法を提供する。【解決手段】基材１２０を搬送する第１成膜ロール１０５と、第１成膜ロールより下流において基材を搬送するとともに第１成膜ロールと対向空間１２１を介して対向する第２成膜ロール１０６と、に交流電圧を印加し対向空間と対向するガス供給部１３０から成膜ガスを供給することで対向空間にプラズマを発生させる段階（ａ）と、基材搬送により基材に薄膜層を形成し第１成膜ロールより上流で基材上の非製品部材を検出する段階（ｂ）と、段階（ｂ）で非製品部材が検出されたとき交流電圧の印加と成膜ガスの供給とを中断する段階（ｃ）と、ガス供給部をリフレッシュする段階（ｄ）と、非製品部材を第２成膜ロールより下流において検出する段階（ｅ）と、段階（ｅ）で非製品部材が検出されたとき交流電圧の印加と成膜ガスの供給を再開する段階（ｆ）と、を有する。【選択図】図１
2014141721.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空チャンバー内において長尺状の基材を連続的に搬送しながら、薄膜層の形成材料である成膜ガスのプラズマ反応により前記基材の前記表面に連続的に前記薄膜層を形成することにより機能性フィルムを製造する方法であって、
巻き掛けられた前記基材を回転により搬送する第１成膜ロールと、前記第１成膜ロールに対し前記基材の搬送経路の下流において、巻き掛けられた前記基材を回転により搬送するとともに、前記基材が巻き掛けられた部分が、前記第１成膜ロールの前記基材が巻き掛けられた部分と対向空間を介して対向する第２成膜ロールと、に電圧を印加するとともに前記対向空間と対向するガス供給部から前記対向空間に前記成膜ガスを供給することにより前記対向空間にプラズマを発生させる段階（ａ）と、
前記第１成膜ロールおよび前記第２成膜ロールにより前記基材を連続的に搬送することにより、前記段階（ａ）において発生させたプラズマのプラズマ反応によって前記基材の前記表面に連続的に前記薄膜層を形成するとともに、前記第１成膜ロールに対し前記基材の搬送経路の上流において、前記基材に設けられた非製品部材を検出する段階（ｂ）と、
前記段階（ｂ）において前記非製品部材が検出されたとき、前記第１成膜ロールおよび前記第２成膜ロールへの前記電圧の印加と、前記ガス供給部からの前記対向空間への前記成膜ガスの供給とを中断する段階（ｃ）と、
前記段階（ｃ）において前記電圧の印加と前記成膜ガスの供給とが中断されたとき、前記ガス供給部をリフレッシュする段階（ｄ）と、
前記段階（ｂ）において検出された前記非製品部材を前記第２成膜ロールに対し前記基材の搬送経路の下流においてさらに検出する段階（ｅ）と、
前記段階（ｅ）において前記非製品部材が検出されたとき、前記第１成膜ロールおよび前記第２成膜ロールへの前記電圧の印加と、前記ガス供給部からの前記対向空間への前記成膜ガスの供給とを再開する段階（ｆ）と、
を有することを特徴とする機能性フィルムの製造方法。
【請求項２】
前記非製品部材は、一の前記基材と他の前記基材とを連結する連結部材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。
【請求項３】
前記ガス供給部は複数のガス供給管を有し、
前記段階（ｄ）は、前記ガス供給部が有する前記複数のガス供給管のうち前記対向空間に未だ前記成膜ガスを供給していない前記ガス供給管のいずれかを前記段階（ｆ）において前記成膜ガスの供給をする前記ガス供給管として設定することにより前記ガス供給部をリフレッシュすることを特徴とする請求項１または２に記載の機能性フィルムの製造方法。
【請求項４】
前記段階（ｄ）において、前記ガス供給部がリフレッシュされることにより前記段階（ｆ）において前記成膜ガスの供給をする前記ガス供給管として設定される前記ガス供給管は、さらに、前記ガス供給部が有する前記複数のガス供給管のうち前記対向空間に最も近くに配置されることを特徴とする請求項３に記載の機能性フィルムの製造方法。
【請求項５】
前記段階（ｄ）において、前記ガス供給部がリフレッシュされることにより前記段階（ｆ）において前記成膜ガスの供給をする前記ガス供給管として設定された前記ガス供給管以外の前記ガス供給管と前記対向空間との間には壁が設けられることを特徴とする請求項３または４に記載の機能性フィルムの製造方法。
【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に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、軽量で割れにくいフレキシブル樹脂基板上に薄膜層を成膜した種々の機能性フィルムが提案されている。例えば、金属や金属酸化物を成膜したガスバリアフィルムは、水蒸気や酸素等を遮断することにより、食品、工業用品、医薬品等の変質を防止するこれらの製品の包装に広く用いられている。また、ガスバリアフィルムは、液晶表示素子、光電変換素子、有機エレクロトルミネッセンス素子等の有機電子デバイスにも用いられており、これらの素子の被覆材としてのガスバリアフィルムには水蒸気等に対するより高いガスバリア性能が求められている。
【０００３】
ガスバリアフィルムの成膜技術としては下記特許文献１に記載されているものがある。すなわち、巻き掛けられた長尺状の基板を回転により搬送する成膜ロールの表面付近に当該表面から膨らんだ磁場を発生させることにより、成膜ロールに高周波電圧を印加することで発生させた薄膜層の形成材料のプラズマを基板が巻き掛けられた当該表面に収束させる。これにより、基板表面上へプラズマを収束させることで基板上への薄膜層の成膜を効率化するというものがある。
【０００４】
しかし、特許文献１に記載された従来技術によれば、プラズマ発生領域を成膜ロールの表面の一部に限定することはできるが、発生したプラズマは成膜ガス供給部にまで到達し、当該供給部付近で堆積してフレークとなる。そして、当該フレークが落下して成膜中の薄膜層に混入し、薄膜層の品質を劣化させる可能性がある。
【０００５】
成膜ガス供給部におけるフレークの堆積を抑制する技術としては下記特許文献２に記載されているものがある。すなわち、成膜ガス供給部をプラズマ発生領域に対して成膜ロールを挟んだ反対側に設けることにより、当該供給部を発生したプラズマと接触させないようにし、フレークの堆積を抑制しフレークの薄膜層への混入による薄膜層の品質劣化を防止するというものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１９６００１号公報
【特許文献２】特開２０１２−９７２９１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、特許文献２に記載された従来技術は、成膜ガス供給部におけるフレークの堆積を抑制することはできるが、成膜ガス供給部の位置がプラズマ発生領域から離れるために原料収率の低下による生産性の低下を招く可能性がある。さらに、未反応原料がチャンバーへ付着することにより装置が汚染し製品歩留を低下させる可能性がある。
【０００８】
また、フレークの落下および薄膜層への混入を防止するためにチャンバーを大気解放して成膜ガス供給部を交換する方法も考えられるが、大気解放により大気中の水分がチャンバー内に付着し、チャンバー壁面に付着した汚れが剥離することでチャンバー内が汚染し製品歩留が低下する。このようなチャンバー内の汚染はチャンバー内を清掃することで除去できるが、待機時間が長くなり生産性が低下する。
【０００９】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものである。すなわち、対向する第１成膜ロールおよび第２成膜ロールに巻き掛けることで基板を搬送しつつ対向空間で発生させたプラズマの反応により基板上に薄膜層を成膜するとともに、基板に設けた非製品部材を第１成膜ロールより上流と第２成膜ロールより下流とにおいて検出する。そして、第１成膜ロールより上流で非製品部材を検出したとき、対向空間に対向するガス供給部からの対向空間への成膜ガスの供給および各成膜ロールへの電圧印加を中断してガス供給部をリフレッシュする。また、第２成膜ロールより下流で非製品部材をさらに検出したとき、成膜ガスの供給および各成膜ロールへの電圧印加を再開する。これにより、適当なタイミングでガス供給部をリフレッシュすることでガス供給部に堆積するフレークの剥離を防止しフレークの薄膜層への混入を防止することにより、品質の安定した機能性フィルムの連続生産を実現することができる。また、チャンバーの清掃のための生産停止を不要とすることにより、機能性フィルムの生産性を向上させることができる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題は、以下の手段によって解決される。
【００１１】
（１）真空チャンバー内において長尺状の基材を連続的に搬送しながら、薄膜層の形成材料である成膜ガスのプラズマ反応により前記基材の前記表面に連続的に前記薄膜層を形成することにより機能性フィルムを製造する方法であって、巻き掛けられた前記基材を回転により搬送する第１成膜ロールと、前記第１成膜ロールに対し前記基材の搬送経路の下流において、巻き掛けられた前記基材を回転により搬送するとともに、前記基材が巻き掛けられた部分が、前記第１成膜ロールの前記基材が巻き掛けられた部分と対向空間を介して対向する第２成膜ロールと、に電圧を印加するとともに前記対向空間と対向するガス供給部から前記対向空間に前記成膜ガスを供給することにより前記対向空間にプラズマを発生させる段階（ａ）と、前記第１成膜ロールおよび前記第２成膜ロールにより前記基材を連続的に搬送することにより、前記段階（ａ）において発生させたプラズマのプラズマ反応によって前記基材の前記表面に連続的に前記薄膜層を形成するとともに、前記第１成膜ロールに対し前記基材の搬送経路の上流において、前記基材に設けられた非製品部材を検出する段階（ｂ）と、前記段階（ｂ）において前記非製品部材が検出されたとき、前記第１成膜ロールおよび前記第２成膜ロールへの前記電圧の印加と、前記ガス供給部からの前記対向空間への前記成膜ガスの供給とを中断する段階（ｃ）と、前記段階（ｃ）において前記電圧の印加と前記成膜ガスの供給とが中断されたとき、前記ガス供給部をリフレッシュする段階（ｄ）と、前記段階（ｂ）において検出された前記非製品部材を前記第２成膜ロールに対し前記基材の搬送経路の下流においてさらに検出する段階（ｅ）と、前記段階（ｅ）において前記非製品部材が検出されたとき、前記第１成膜ロールおよび前記第２成膜ロールへの前記電圧の印加と、前記ガス供給部からの前記対向空間への前記成膜ガスの供給とを再開する段階（ｆ）と、を有する機能性フィルムの製造方法。
【００１２】
（２）前記非製品部材は、一の前記基材と他の前記基材とを連結する連結部材である上記（１）に記載の機能性フィルムの製造方法。
【００１３】
（３）前記ガス供給部は複数のガス供給管を有し、前記段階（ｄ）は、前記ガス供給部が有する前記複数のガス供給管のうち前記対向空間に未だ前記成膜ガスを供給していない前記ガス供給管のいずれかを前記段階（ｆ）において前記成膜ガスの供給をする前記ガス供給管として設定することにより前記ガス供給部をリフレッシュする上記（１）または（２）に記載の機能性フィルムの製造方法。
【００１４】
（４）前記段階（ｄ）において、前記ガス供給部がリフレッシュされることにより前記段階（ｆ）において前記成膜ガスの供給をする前記ガス供給管として設定される前記ガス供給管は、さらに、前記ガス供給部が有する前記複数のガス供給管のうち前記対向空間に最も近くに配置される上記（３）に記載の機能性フィルムの製造方法。
【００１５】
（５）前記段階（ｄ）において、前記ガス供給部がリフレッシュされることにより前記段階（ｆ）において前記成膜ガスの供給をする前記ガス供給管として設定された前記ガス供給管以外の前記ガス供給管と前記対向空間との間には壁が設けられる上記（３）または（４）に記載の機能性フィルムの製造方法。
【発明の効果】
【００１６】
対向する第１成膜ロールおよび第２成膜ロールに巻き掛けることで基板を搬送しつつ対向空間で発生させたプラズマの反応により基板上に薄膜層を成膜するとともに、基板に設けた非製品部材を第１成膜ロールより上流と第２成膜ロールより下流とにおいて検出する。そして、第１成膜ロールより上流で非製品部材を検出したとき、対向空間に対向するガス供給部からの対向空間への成膜ガスの供給および各成膜ロールへの電圧印加を中断してガス供給部をリフレッシュする。また、第２成膜ロールより下流で非製品部材をさらに検出したとき、成膜ガスの供給および各成膜ロールへの電圧印加を再開する。これにより、適当なタイミングでガス供給部をリフレッシュすることでガス供給部に堆積するフレークの剥離を防止しフレークの薄膜層への混入を防止することにより、品質の安定した機能性フィルムの連続生産を実現することができる。また、チャンバーの清掃のための生産停止を不要とすることにより、機能性フィルムの生産性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態に係る機能性フィルムの製造方法を実施するための機能性フィルム製造装置の模式図である。
【図２】特定ガス供給管以外のガス供給管と対向空間との間に壁が設けられたガス供給部を示す説明図である。
【図３】ガス供給部の他の例を示す説明図である。
【図４】ガス供給部のさらに他の例を示す説明図である。
【図５】本発明の実施形態に係る機能性フィルムの製造方法のフローチャートを示す図である。
【図６】図５のフローチャートにおける機能性フィルム製造装置の各状態を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る機能性フィルムの製造方法について詳細に説明する。
【００１９】
図１は、本発明の実施形態に係る機能性フィルムの製造方法を実施するための機能性フィルム製造装置の模式図である。
【００２０】
図１に示すように、機能性フィルム製造装置１は、送り出しロール１００、搬送ロール１０１〜１０４、第１成膜ロール１０５、第２成膜ロール１０６、ガス供給部１３０、第１磁場形成装置１１１、第２磁場形成装置１１２、巻き取りロール１１３、第１センサー１６０、および第２センサー１６１を有する。さらに、機能性フィルム製造装置１は、プラズマ発生用電源１０７、およびコントローラー１４０を有する。
【００２１】
送り出しロール１００、搬送ロール１０１〜１０４、第１成膜ロール１０５、第２成膜ロール１０６、ガス供給部１３０、第１磁場形成装置１１１、第２磁場形成装置１１２、巻き取りロール１１３、第１センサー１６０、および第２センサー１６１、は図示を省略した真空チャンバーの内部に配置される。なお、真空チャンバーは図示を省略した真空ポンプに接続されており、真空ポンプにより真空チャンバー内の圧力が適宜調整される。
【００２２】
機能性フィルムとは、プラスチックフィルムのようなフレキシブルな樹脂基板上に薄膜層が成膜されたフィルムである。以下、簡単のために、機能性フィルムの例として、ガスバリアフィルムを製造する場合について説明する。
【００２３】
ガスバリアフィルムは水蒸気および酸素の透過を防止できるフィルムまたはシートであり、例えば、有機電子デバイスの基盤に用いられることで有機電子デバイスが水蒸気等に接触することによる素子の劣化を防止できる。有機電子デバイスに使用されるガスバリアフィルムには水蒸気等に対するより高い遮断性能が求められており、特に、有機ＥＬ用ガスバリアフィルムには有機ＥＬの劣化を抑制するために、食品や医薬品等に要求される水蒸気透過率の１／１００００以下の水蒸気透過率の性能が求められている。
【００２４】
送り出しロール１００には、成膜前の長尺状の基材１２０が巻き取られた状態で設置される。送り出しロール１００は、回転することにより基材１２０を巻き出しながら送り出す。なお、機能性フィルムの連続生産を実現し、機能性フィルムの生産性を向上させるために、例えば１０００ｍの長さを有する複数の基材１２０をテープ１５０により連結し、連結された複数の基材（以下、「連結基材」と称する）１２０が巻き取られた状態で送り出しロール１００に設置される。テープ１５０は非製品部材および連結部材を構成する。
【００２５】
送り出しロール１００から送り出された連結基材１２０は、送り出しロール１００と巻き取りロール１１３との間で、搬送ロール１０１〜１０４、第１成膜ロール１０５、および第２成膜ロール１０６に巻き掛けられることにより適当な張力を保ちつつ、これらの各ロールの回転により搬送される。なお、連結基材１２０の搬送方向は矢印で示されている。
【００２６】
連結基材１２０の搬送速度（ライン速度）は、成膜ガスの種類や真空チャンバー内の圧力等に応じて適宜調整することができるが、０．２５〜１００ｍ／分の範囲とすることが望ましく、０．５〜２０ｍ／分の範囲とすることがより望ましい。搬送速度が当該範囲の下限未満では、フィルムに熱に起因する皺が発生し易くなる傾向があり、他方、当該範囲の上限を超えると、形成される薄膜層の厚さが薄くなる傾向があるからである。
【００２７】
巻き取りロール１１３は、連結基材１２０の搬送経路の最下流に設置され、成膜された連結基材１２０を自転により巻き取り、ロール状に収容する。
【００２８】
連結基材１２０は、例えば、樹脂または樹脂を含有する複合材料からなるフィルムまたはシートである。
【００２９】
連結基材１２０を構成する樹脂は、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等のポリエステル樹脂、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、環状ポリオレフィン等のポリオレフィン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体のケン化物、ポリアクリロニトリル樹脂、アセタール樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエーテルサルファイド（ＰＥＳ）であり、これらの組合せであってもよい。
【００３０】
連結基材１２０の厚さは、例えば５μｍ〜５００μｍとすることができる。
【００３１】
第１成膜ロール１０５および第２成膜ロール１０６は、それぞれ巻き掛けられた基材１２０を回転により搬送する。第１成膜ロール１０５と第２成膜ロール１０６とは、それぞれ基材１２０が巻き掛けられた部分が対向空間１２１を介して対向するように配置される。
【００３２】
一対の成膜ロールを構成する第１成膜ロール１０５および第２成膜ロール１０６は、一対の対向電極として機能させるためにそれぞれプラズマ発生用電源１０７に接続されている。このため、プラズマ発生用電源１０７により第１成膜ロール１０５および第２成膜ロール１０６に電力を供給することにより、第１成膜ロール１０５と第２成膜ロール１０６との間の対向空間１２１に放電させて、対向空間１２１にプラズマを発生させることができる。なお、このように、第１成膜ロール１０５と第２成膜ロール１０６とを電極としても利用する場合には、電極としても利用可能なようにそれらの材質や設計を適宜変更すればよい。第１成膜ロール１０５と第２成膜ロール１０６とは、それらの中心軸が同一平面上において略並行となるように配置されることが望ましい。このように第１成膜ロール１０５と第２成膜ロール１０６とを配置することにより、成膜レートを倍にできる。そして、このような第１成膜ロール１０５および第２成膜ロール１０６の構成によれば、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により連結基材１２０の表面上に薄膜層を形成することが可能であり、第１成膜ロール１０５上において連結基材１２０の表面上に膜成分を堆積させつつ、さらに第２成膜ロール１０６上においても連結基材１２０の表面上に膜成分を堆積させることもできるため、連結基材１２０の表面上に薄膜層を効率よく形成することができる。
【００３３】
第１成膜ロール１０５および第２成膜ロール１０６としては適宜公知のロールを用いることができる。このような第１成膜ロール１０５および第２成膜ロール１０６としては、より効率よく薄膜を形成するという観点から、直径が同一のものを使用することが望ましい。また、このような第１成膜ロール１０５および第２成膜ロール１０６の直径としては、放電条件、チャンバーのスペース等の観点から、５〜１００ｃｍの範囲とすることが望ましい。
【００３４】
このような第１成膜ロール１０５および第２成膜ロール１０６の構造において、第１成膜ロール１０５および第２成膜ロール１０６上に連結基材１２０が配置されることにより、連結基材１２０の表面は互いに対向する。このように連結基材１２０を配置することにより、第１成膜ロール１０５と第２成膜ロール１０６との間の対向空間１２１に放電を行ってプラズマを発生させる際に、一対の成膜ロール１０５、１０６間に存在する連結基材１２０のそれぞれの表面を同時に成膜することが可能となる。すなわち、ＣＶＤ法により、第１成膜ロール１０５上で連結基材１２０の表面上に膜成分を堆積させ、さらに第２成膜ロール１０６上に膜成分を堆積させることができるため、連結基材１２０の表面上に薄膜層を効率よく形成することが可能となる。
【００３５】
プラズマ発生用電源１０７は、これに接続された第１成膜ロール１０５と第２成膜ロール１０６とに電力を供給して、これらを放電のための対向電極として利用することを可能とする。プラズマ発生用電源１０７としては、より効率よくプラズマＣＶＤを実施することが可能となることから、一対の成膜ロール１０５、１０６の極性を交互に反転させることが可能なもの（交流電源等）を利用することが望ましい。また、このようなプラズマ発生用電源１０７が各成膜ロール１０５、１０６に印加する電力は、原料ガスの種類や真空チャンバー内の圧力等に応じて適宜調整することができるものであり一概に言えるものではないが、０．１〜１０ｋＷの範囲とし、周波数を５０Ｈｚ〜５００ｋＨｚとすることが望ましい。このような印加電圧が当該範囲の下限未満ではパーティクルが発生し易くなる傾向があり、他方、当該範囲の上限を超えると成膜時に発生する熱量が大きくなり、成膜時の連結基材１２０表面の温度が上昇してしまい、連結基材１２０が熱負けして成膜時に皺が発生したり、熱で連結基材１２０が溶けて、裸の成膜ロール１０５、１０６間に大電流の放電が発生して成膜ロール１０５、１０６自体を痛める可能性があるからである。プラズマ発生用電源１０７としては、適宜公知のプラズマ発生装置の電源を用いることができる。
【００３６】
第１磁場発生装置１１１および第２磁場発生装置１１２は、それぞれ第１成膜ロール１０５および第２成膜ロール１０６の内部に、第１成膜ロール１０５および第２成膜ロール１０６が回転しても回転しないように固定される。第１磁場発生装置１１１および第２磁場発生装置１１２は、それぞれ、第１磁場発生装置１１１および第２磁場発生装置１１２の表面から対向空間に膨らんだ無終端のトンネル状の磁場を発生させる。第１成膜ロール１０５および第２成膜ロール１０６にプラズマ発生用電源１０７により電力が供給されることで対向空間１２１において発生されたプラズマは、第１磁場発生装置１１１および第２磁場発生装置１１２が発生させた磁場が存在するところに収束される。これにより、プラズマがガス供給部１３０に到達しにくくなるため、ガス供給部１３０び成膜ガス供給口付近においてプラズマを構成する薄膜層の形成材料が堆積してフレークとなる現象を緩和することができる。各磁場発生装置としては適宜公知の磁場発生装置を用いることができる。
【００３７】
ガス供給部１３０は複数のガス供給管の束により構成され、いずれか一つのガス供給管から対向空間１２１に薄膜層の原料ガス等の成膜ガスが供給される。以下、ガス供給部１３０を構成する複数のガス供給管のうち対向空間１２１に成膜ガスを供給するものを「特定ガス供給管」と称する。
【００３８】
ガス供給部１３０を構成する各ガス供給管は、成膜ガスを所定の速度で供給することが可能なものを適宜用いることができる。
【００３９】
ガス供給部１３０は、特定ガス供給管が対向空間１２１に最も近くに配置されるように回転自在に設けられる。特定ガス供給管の成膜ガス供給口付近に付着していくフレークの量は連結基板１２０上への薄膜層の成膜に伴い増加する。しかし、未だ対向空間１２１に成膜ガスを供給していないガス供給管を特定ガス供給管として切替えることにより、以後フレークの付着のない特定ガス供給管から成膜ガスを供給することができるため、各ガス供給管に付着するフレークの量を抑制することができる。以下、フレークが付着していない（または、フレークの付着量が少ない）成膜ガス供給口から成膜ガスを供給する状態にすることをガス供給部１３０の「リフレッシュ」と称する。リフレッシュには、例えば、ガス供給部１３０を一つのガス供給管により構成し、当該ガス供給管をチャンバー１１８内でフレークの落下を防止しつつフレークを取り除くことも含まれる。
【００４０】
ガス供給部１３０を構成する各ガス供給管は、第１成膜ロール１０５および第２成膜ロール１０６の延在方向と同じ方向に延在する管状の形状を有しており、複数個所に設けられた穴から対向空間１２１に成膜ガスを供給することができる。
【００４１】
図２は、特定ガス供給管以外のガス供給管と対向空間との間に壁が設けられたガス供給部を示す説明図である。図３の白抜き矢印は、特定ガス供給管から対向空間１２１に供給される成膜ガスの供給方向を示している。
【００４２】
図２に示すように、ガス供給部１３０は、特定ガス供給管以外のガス供給管と対向空間との間に曲面の壁３００が設けられることができる。これにより、たとえ特定ガス供給管以外のいずれかのガス供給管の成膜ガス供給口からフレークが剥離したとしても、剥離したフレークが壁３００の内側にとどまるため、フレークが対向空間１２１まで落下して成膜中の薄膜層に混入することを防止できる。
【００４３】
図３は、ガス供給部の他の例を示す説明図である。
【００４４】
図３に示すように、ガス供給部１３０は、複数のガス供給管が一列に設けられたガス供給管列により構成されることもできる。このとき、複数のガス供給管のうち特定ガス供給管が対向空間１２１の真正面に位置されるように、ガス供給管列がシフトされるようにしてもよい。
【００４５】
図４は、ガス供給部のさらに他の例を示す説明図である。
【００４６】
図４に示すように、図３に示すガス供給部１３０に対し、特定ガス供給管以外のガス供給管と対向空間１２１との間に平面の壁３００が設けられることができる。このとき、複数のガス供給管のうち特定ガス供給管が対向空間１２１の真正面に位置されるように、両矢印の方向にガス供給管列がシフトされるようにし、かつ、特定ガス供給管から供給される成膜ガスが遮断されないように壁３００に貫通穴が設けられる。これにより、たとえ特定ガス供給管以外のいずれかのガス供給管の成膜ガス供給口からフレークが剥離したとしても、剥離したフレークが壁３００の内側にとどまるため、フレークが対向空間１２１まで落下して成膜中の薄膜層に混入することを防止できる。
【００４７】
薄膜層の形成に用いる前記成膜ガス中の原料ガスとしては、形成する薄膜層の材質に応じて適宜選択して使用することができる。このような原料ガスとしては、例えばケイ素を含有する有機ケイ素化合物を用いることができる。このような有機ケイ素化合物としては、例えば、ヘキサメチルジシロキサン（以下、「ＨＭＤＳＯ」と称する）、１．１．３．３−テトラメチルジシロキサン、ビニルトリメチルシラン、メチルトリメチルシラン、ヘキサメチルジシラン、メチルシラン、ジメチルシラン、トリメチルシラン、ジエチルシラン、プロピルシラン、フェニルシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、オクタメチルシクロテトラシロキサンが挙げられる。これらの有機ケイ素化合物の中でも、化合物の取り扱い性及び得られる薄膜層のガスバリア性等の特性の観点から、ＨＭＤＳＯ、１．１．３．３−テトラメチルジシロキサンが望ましい。また、これらの有機ケイ素化合物は、１種を単独で又は２種以上を組み合わせて使用することができる。
【００４８】
成膜ガスとしては、原料ガスの他に反応ガスを用いてもよい。このような反応ガスとしては、原料ガスと反応して酸化物、窒化物等の無機化合物となるガスを適宜選択して使用することができる。酸化物を形成するための反応ガスとしては、例えば、酸素、オゾンを用いることができる。また、窒化物を形成するための反応ガスとしては、例えば、窒素、アンモニアを用いることができる。これらの反応ガスは、１種を単独で、または２種以上を組み合わせて使用することができ、例えば酸窒化物を形成する場合には、酸化物を形成するための反応ガスと窒化物を形成するための反応ガスとを組み合わせて使用することができる。
【００４９】
成膜ガスとしては、原料ガスを真空チャンバー内に供給するために、必要に応じて、キャリアガスを用いてもよい。さらに、成膜ガスとしては、プラズマ放電を発生させるために、必要に応じて、放電用ガスを用いてもよい。このようなキャリアガス及び放電用ガスとしては、適宜公知のものを使用することができ、例えば、ヘリウム、アルゴン、ネオン、キセノン等の希ガス；水素を用いることができる。
【００５０】
このような機能性フィルム製造装置１の構成により、例えば、成膜ガスの種類、成膜ロール１０５、１０６に印加される電力、真空チャンバー内の圧力、成膜ロール１０５、１０６の直径、および、連結基材１２０の搬送速度を適宜調整することにより、ガスバリアフィルムを製造することができる。すなわち、図１に示す機能性フィルム製造装置１を用いて、成膜ガスを真空チャンバー内に供給しつつ、一対の成膜ロール１０５、１０６間に放電を発生させることにより、成膜ガス（原料ガス等）がプラズマによって分解され、第１成膜ロール１０５上の連結基材１２０の表面上並びに第２成膜ロール１０６上の連結基材１２０の表面上に、薄膜層がプラズマＣＶＤ法により形成される。なお、このような成膜に際しては、連結基材１２０が送り出しロール１００や各成膜ロール１０５、１０６等により、それぞれ搬送されることにより、ロールツーロール方式の連続的な成膜プロセスにより連結基材１２０の表面上に前記薄膜層が形成される。
【００５１】
第１センサー１６０は、基材１２０同士を連結するテープ１５０を検出する。第１センサー１６０は、第１成膜ロール１０５に対し連結基材１２０の搬送経路の上流においてテープ１５０を検出する。第１センサー１６０は、例えば、基材１２０とテープ１５０の光透過度の差異を検出可能な光電センサーを有して構成される。
【００５２】
第２センサー１６１は、第１センサーにより検出されたテープ１５０をさらに検出する。第２センサー１３０は、第２成膜ロール１０６に対し連結基材１２０の搬送経路の下流においてテープ１５０を検出する。第２センサー１６１は、例えば、第１センサー１６０と同様に、基材１２０とテープ１５０の光透過度の差異を検出可能な光電センサーにより構成される。
【００５３】
コントローラー１４０は、機能性フィルム製造装置１の各構成要素を制御する。
【００５４】
コントローラー１４０は、第１センサーからテープ１５０を検出した旨の通知がされると、プラズマ発生用電源１０７に対し第１成膜ロール１０５および第２成膜ロール１０６へのプラズマ発生電圧の印加を中断させる。また、ガス供給部１３０に対し対向空間１２１への成膜ガスの供給を中断させる。
【００５５】
コントローラー１４０は、各成膜ロール１０５、１０６へのプラズマ発生電圧の印加を中断させ、対向空間１２１への成膜ガスの供給を中断させたときは、ガス供給部１３０をリフレッシュさせる。
【００５６】
コントローラー１４０は、第２センサーからテープ１５０を検出した旨の通知がされると、ガス供給部１３０に対し対向空間１２１への成膜ガスの供給を再開させる。また、プラズマ発生用電源１０７に対し第１成膜ロール１０５および第２成膜ロール１０６へのプラズマ発生電圧の印加を再開させる。
【００５７】
図５は、本実施形態に係る機能性フィルムの製造方法のフローチャートを示す図である。また、図６は、図５のフローチャートにおける機能性フィルム製造装置の各状態を示す説明図である。図５のフローチャートは、機能性フィルム製造装置１により実施されることができる。
【００５８】
ロール状に巻き取られている連結基材１２０を送り出しロール１００に設置し、連結基材１２０を搬送ロール１０１〜１０４、第１成膜ロール１０５、および第２成膜ロール１０６に巻き掛け、連結基材１２０の先端を巻き取りロール１１３に固定することにより基材１２０を機能性フィルム製造装置１に配置する（Ｓ５０１）。
【００５９】
第１成膜ロール１０５および第２成膜ロール１０６にそれぞれプラズマ発生用電源１０７により電圧を印加して対向空間１２１に成膜ガスのプラズマＰを発生させる。そして、送り出しロール１００、搬送ロール１０１〜１０４、第１成膜ロール１０５、第２成膜ロール１０６、および巻き取りロール１１３をそれぞれ回転させることにより連結基材１２０を搬送し、連結基材１２０上に薄膜層を形成することでガスバリアフィルムを連続的に製造する（Ｓ５０２）。
【００６０】
図６のＡは、ステップＳ５０２における機能性フィルム製造装置１の状態を示している。図６のＡに示すように、連結基材１２０に基材同士を連結するために設けられたテープ１５０は第１センサー１６０の下まで到着していないため、第１センサー１６０はテープ１５０を未だ検出していない。対向空間１２１にはプラズマＰが発生しており、プラズマＰの反応により連結基材１２０上に薄膜層が形成される。
【００６１】
第１センサー１６０により、第１成膜ロール１０５に対し連結基材１２０の搬送経路の上流においてテープ１５０が検出されると（Ｓ５０３：ＹＥＳ）、コントローラー１４０は、プラズマ発生用電源１０７に対し第１成膜ロール１０５および第２成膜ロール１０６への電圧の印加を中断させる（Ｓ５０４）。その後、コントローラー１４０は、ガス供給部１３０に対し対向空間１２１への成膜ガスの供給を中断させる（Ｓ５０５）。
【００６２】
図６のＢは、ステップＳ５０３において、第１センサー１６０によりテープ１５０が検出されたときの機能性フィルム製造装置１の状態を示している。図６のＢに示すように、テープ１５０が第１センサー１６０の直下に位置しており、第１センサーは、検出している光透過度が基材１２０の光透過度からテープ１５０の光透過度に変化することによりテープ１５０を検出する。
【００６３】
図６のＣは、ステップＳ５０４において、プラズマ発生用電源１０７による第１成膜ロール１０５および第２成膜ロール１０６への電圧の印加が中断されたときの機能性フィルム製造装置１の状態を示している。図６のＣに示すように、各成膜ロール１０５、１０６への電圧の印加が中断されることにより対向空間１２１において発生していたプラズマＰが消滅している。
【００６４】
図６のＤは、ステップＳ５０５において、ガス供給部１３０から対向空間１２１への成膜ガスの供給が中断されたときの機能性フィルム製造装置１の状態を示している。図６のＤに示すように、ガス供給部１３０から対向空間１２１への成膜ガスの供給が停止されている。
【００６５】
第１センサー１６０によりテープ１５０が検出されるまでは連結基材１２０上への薄膜層の形成が継続される（Ｓ５０３：ＮＯ）。
【００６６】
コントローラー１４０は、各成膜ロール１０５、１０６への電圧の印加を中断させ、対向空間１２１への成膜ガスの供給を中断させた後、ガス供給部１３０をリフレッシュさせる（Ｓ５０６）。
【００６７】
図６のＥは、ステップＳ５０６において、ガス供給部１３０がリフレッシュされたときの機能性フィルム製造装置１の状態を示している。図６のＥに示すように、ガス供給部１３０を矢印の方向へ回転させることにより、未だ対向空間１２１へ成膜ガスを供給していないガス供給管が対向空間１２１の最も近くに配置されることで特定ガス供給管として設定されている。そして、これにより、ガス供給部１３０がリフレッシュされている。
【００６８】
次に、第１センサーにより検出されたテープ１５０が、さらに第２センサーにより検出されると（Ｓ５０７：ＹＥＳ）、コントローラー１４０は、ガス供給部１３０に成膜ガスの供給を再開させる（Ｓ５０８）。また、コントローラー１４０は、プラズマ発生用電源１０７に対し第１成膜ロール１０５および第２成膜ロール１０６への電圧の印加を再開させる（Ｓ５０９）。
【００６９】
図６のＦは、ステップＳ５０７において、第２センサー１６１によりテープ１５０が検出されたときの機能性フィルム製造装置１の状態を示している。図６のＦに示すように、テープ１５０が第２センサー１６１の直下に位置しており、第２センサーは、検出している光透過度が基材１２０の光透過度からテープ１５０の光透過度に変化することによりテープ１５０を検出する。
【００７０】
図６のＧは、ステップＳ５０８において、ガス供給部１３０から対向空間１２１への成膜ガスの供給が再開されたときの機能性フィルム製造装置１の状態を示している。図６のＧに示すように、ガス供給部１３０から対向空間１２１への成膜ガスの供給が再開されている。
【００７１】
図６のＨは、ステップＳ５０９において、プラズマ発生用電源１０７による第１成膜ロール１０５および第２成膜ロール１０６への電圧の印加が再開されたときの機能性フィルム製造装置１の状態を示している。図６のＨに示すように、各成膜ロール１０５、１０６への電圧の印加が再開されることにより対向空間１２１においてプラズマＰが発生し、連結基材１２０上への薄膜層の形成が再開されている。
【００７２】
連結基材１２０上への薄膜層の形成は、機能性フィルム製造装置１に対しユーザーからガスバリアフィルムの生産終了の入力がされるまで継続される（Ｓ５１０）。
【００７３】
本発明の実施例について説明する。
【００７４】
（実施例）
[成膜方法]
１．基材
２軸延伸ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮフィルム、厚み：１００μｍ、帝人デュポンフィルム（株）製、商品名「テオネックスＱ６５ＦＡ」）を使用した。
２．成膜ガス
原料ガスとしてのＨＭＤＳＯと、反応ガスおよび放電ガスとしての酸素ガスとの混合ガスを使用した。
３．成膜方法
プラズマＣＶＤにより、膜厚が３００ｎｍのＳｉＯＣからなる薄膜層の成膜を行うことによりガスバリアフィルムを製造した。
【００７５】
[成膜条件]
ＨＭＤＳＯの供給量：５０ｓｃｃｍ
酸素ガスの供給量：５００ｓｃｃｍ
真空チャンバー内の真空度：３Ｐａ
プラズマ発生用電源による印加電圧：０．８ｋＷ
プラズマ発生用電源の周波数：７０ｋＨｚ
基材の搬送速度：０．５ｍ／分
１．実施例
ガス供給部を１０００ｍごとにリフレッシュして３０００ｍ（１０００ｍ巻き３巻を連続処理）の成膜を行った。
２．比較例１
ガス供給部を交換せずに基材３巻を連続して成膜処理することにより３０００ｍの成膜を行った。
３．比較例２
基材１巻の成膜処理が終了するごとにチャンバーを解放してガス供給部を交換し、３０００ｍの成膜を行った。
【００７６】
[評価方法]
連続成膜処理された３巻の各基材の搬送方向に対し先頭、中央、および後尾におけるガスバリアフィルムの水蒸気透過率（Ｗａｔｅｒ  Ｖａｐｏｒ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｒａｔｅ、以下、「ＷＶＴＲ」と称する）を測定した。
１．１評価装置
ＭＯＣＯＮ社製Ａｑｕａｔｒａｎ
１．２評価条件
温度：４０℃、相対湿度：９０％
[結果]
表１に上述した実施例と比較例１、２のＷＶＴＲの測定結果を相対値として示す。
【００７７】
【表１】
2014141721.tif 000003
【００７８】
表１において、ＷＶＴＲ性能は、１ｍ成膜時のＷＶＴＲを１としたときの倍率として表示されている。
【００７９】
表１に示すように、実施例は、成膜当初から３０００ｍ成膜時までＷＶＴＲ性能が変化していない。
【００８０】
一方、比較例１は、２巻目の基材の中央まで成膜が進むと、以後成膜長の増加に従いＷＶＴＲ性能が劣化した。また、比較例２は、ガス供給部の交換直後に成膜がなされた、２巻目と３巻目の基材の各先頭において一時的にＷＶＴＲ性能が劣化した。比較例２における一時的なＷＶＴＲの劣化は、ガス供給部の交換の度にチャンバーを開放するため、大気中の水分がチャンバー内に付着し、チャンバー壁面に付着した汚れが剥離することでチャンバー内が一時的に汚染されること等が原因と考えられる。
【００８１】
実施例、比較例１、２のＷＶＴＲを評価した結果、本発明の実施形態に係る機能性フィルムの製造方法によれば、品質の安定した機能性フィルムの連続生産が実現できることが実証された。
【００８２】
以上、本発明の実施形態に係る機能性フィルムの製造方法について説明したが、本実施形態は以下の効果を奏する。
【００８３】
対向する第１成膜ロールおよび第２成膜ロールに巻き掛けることで基板を搬送しつつ対向空間で発生させたプラズマの反応により基板上に薄膜層を成膜するとともに、基板に設けた非製品部材を第１成膜ロールより上流と第２成膜ロールより下流とにおいて検出する。そして、第１成膜ロールより上流で非製品部材を検出したとき、対向空間に対向するガス供給部からの対向空間への成膜ガスの供給および各成膜ロールへの交流電圧印加を中断してガス供給部をリフレッシュする。また、第２成膜ロールより下流で非製品部材をさらに検出したとき、成膜ガスの供給および各成膜ロールへの交流電圧印加を再開する。これにより、適当なタイミングでガス供給部をリフレッシュすることでガス供給部に堆積するフレークの剥離を防止しフレークの薄膜層への混入を防止することにより、品質の安定した機能性フィルムの連続生産を実現することができる。また、チャンバーの清掃のための生産停止を不要とすることにより、機能性フィルムの生産性を向上させることができる。
【００８４】
また、一の前記基材と他の前記基材とを連結する連結部材を検出するタイミングでガス供給部をリフレッシュすることにより、基材の無駄を省き、機能性フィルムの製造コストを削減することができるとともに、品質劣化のない機能性フィルムの製造を長時間継続することができる。
【００８５】
また、ガス供給部を複数のガス供給管により構成し、未だ成膜ガスを供給していないガス供給管のいずれかを成膜ガスの供給をするガス供給管として設定することによりガス供給部をリフレッシュすることで、リフレッシュに要する時間を短縮して基材の無駄を省き、機能性フィルムの製造コストを削減することができる。
【００８６】
また、ガス供給部を複数のガス供給管により構成し、未だ成膜ガスを供給していないガス供給管のいずれかを成膜ガスの供給をするガス供給管として設定し、かつ設定されたガス供給管を複数のガス供給管のうち対向空間に最も近くに配置する。これにより、リフレッシュ前後において対向空間に供給される成膜ガスの量を一定とすることで連続的に製造される機能性フィルムの品質を安定させることができる。
【００８７】
また、ガス供給部を複数のガス供給管により構成し、未だ成膜ガスを供給していないガス供給管のいずれかを成膜ガスの供給をするガス供給管として設定し、かつ設定されたガス供給管以外のガス供給管と対向空間との間に壁を設ける。これにより、いずれかのガス供給管の成膜ガス供給口からフレークが剥離したとしても、剥離したフレークを壁の内側にとどまることにより、成膜中の薄膜層に混入することをより確実に防止することができる。
【００８８】
以上、本発明を実施形態により説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。
【００８９】
例えば、上述した実施形態においては、基材同士を連結するテープを非製品部材として光電センサーにより検出している。しかし、基材の搬送速度と搬送時間に基づいて薄膜層の成膜長を計測し、計測された成膜長が基材の長さに達したことをもって間接的にテープを検出してもよい。成膜長は、例えば、タイマーやロータリーエンコーダーにより計測できる。
【００９０】
また、上述した実施形態においては、基材同士のつなぎ目に非製品部材としてのテープを設けている。しかし、基材の長さが非常に長い場合等、一つの基材の長さよりも短いプラズマ処理長間隔でガス供給部のリフレッシュをする必要がある場合は、検出されるテープを適当な間隔で基材上に設けてもよい。
【００９１】
また、上述した実施形態においては、ガス供給部を複数のガス供給管により構成し、いずれか一つのガス供給管から成膜ガスを対向空間に供給するものとして説明した。しかし、複数のガス供給管から成膜ガスを出力させ、当該いずれか一つのガス供給管以外のガス供給管と対向空間との間に壁を設け、対向空間との間に壁が設けられるガス供給管を変更することでガス供給部をリフレッシュしてもよい。
【符号の説明】
【００９２】
１    機能性フィルム製造装置、
１０５    第１成膜ロール、
１０６    第２成膜ロール、
１０７    プラズマ発生用電源、
１１１    第１磁場形成装置、
１１２    第２磁場形成装置、
１２０    連結基材、
１２１    対向空間、
１３０    ガス供給管、
１４０    コントローラー
１５０    テープ、
１６０    第１センサー、
１６１    第２センサー、
Ｐ    プラズマ。
【図１】
2014141721.tif 000004
【図２】
2014141721.tif 000005
【図３】
2014141721.tif 000006
【図４】
2014141721.tif 000007
【図５】
2014141721.tif 000008
【図６】
2014141721.tif 000009