(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持体と、
無機層と、
前記無機層の下地となる有機層と、
前記有機層と前記支持体との間に形成された複数の易接着層と、を有し、
前記有機層の表面硬度が鉛筆硬度でＨ以上で、
前記支持体に接触する最下層の易接着層の厚さが０．３μｍ以上で、前記有機層に接触する最上層の易接着層の厚さが０．１μｍ以下であり、
前記最下層の易接着層と、前記最上層の易接着層との屈折率の差が０．０１〜０．１であり、
前記最下層の易接着層の屈折率が、前記最上層の易接着層の屈折率よりも前記支持体の屈折率に近く、前記最上層の易接着層の屈折率が、前記最下層の易接着層の屈折率よりも前記有機層の屈折率に近いことを特徴とする機能性フィルム。
【請求項２】
前記無機層が、窒化ケイ素からなる請求項１に記載の機能性フィルム。
【請求項３】
前記無機層の残留圧縮応力が、２００〜４０００ＭＰａである請求項１または２に記載の機能性フィルム。
【請求項４】
さらに、前記無機層の上に形成される、有機層と無機層とを積層した構成を１以上有する請求項１〜３のいずれか１項に記載の機能性フィルム。
【請求項５】
支持体の上に複数の易接着層を形成する易接着層形成工程と、
前記易接着層の上に、有機層を形成する有機層形成工程と、
前記有機層の上に、無機層を形成する無機層形成工程とを有し、
前記易接着層形成工程では、少なくとも、前記支持体に接触する厚さ０．３μｍ以上の最下層の易接着層、および、前記有機層に接触する厚さ０．１μｍ以下の最上層の易接着層を形成し、
前記有機層形成工程では、前記有機層となる有機化合物、および、固形分濃度で５質量％以上の重合開始剤を含む塗料を用いて前記有機層を形成し、
前記無機層形成工程では、気相堆積法で前記無機層を形成し、
前記易接着層形成工程で形成する前記最下層の易接着層と、前記最上層の易接着層との屈折率の差が０．０１〜０．１であり、前記最下層の易接着層の屈折率が、前記最上層の易接着層の屈折率よりも前記支持体の屈折率に近く、前記最上層の易接着層の屈折率が、前記最下層の易接着層の屈折率よりも前記有機層の屈折率に近いことを特徴とする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、無機層および無機層の下地層となる有機層を有する機能性フィルム、および、機能性フィルムの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光学素子、液晶ディスプレイや有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイなどの表示装置、各種の半導体装置、太陽電池等の各種装置において防湿性が必要な部位や部品、食品や電子部品、医療用部品等を包装する包装材料などガスバリアフィルムが利用されている。
ガスバリアフィルムは、一般的に、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム等のプラスチックフィルムを支持体として、その上に、ガスバリア性を発現するガスバリア層を形成してなる構成を有する。また、ガスバリアフィルムに用いられるガスバリア層としては、例えば、窒化ケイ素、酸化珪素、酸化アルミニウム等の各種の無機化合物からなる層が知られている。
これらの無機化合物からなる無機層の形成には、スパッタリングやプラズマＣＶＤ（chemical vapor deposition）等の真空成膜法による薄膜形成が成膜に利用されている。
【０００３】
また、ガスバリアフィルムには、優れたガスバリア性のみならず、高い透過性（高い可視光透過率）や高い耐酸化性など、用途に応じて、各種の特性が要求される。
特に、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイあるいは太陽電池等のように光を透過させる必要がある装置に用いられる場合には、高い透明性を有することが求められる。
【０００４】
このようなガスバリアフィルムにおいて、より高いガスバリア性能が得られる構成として、支持体の上に、有機化合物からなる有機層と、無機化合物からなる無機層とを交互に積層した積層構造を有する、有機無機積層型のガスバリアフィルム（以下、積層型のガスバリアフィルムとも言う）が知られている。
積層型のガスバリアフィルムでは、下地となる有機層の上に無機層を形成することにより、有機層によって無機層の形成面を平滑化して、良好な平滑性を有する有機層の上に無機層を形成する。これにより、ヒビや割れ等のない均一な無機層を形成して、優れたガスバリア性能を得ている。また、この有機層と無機層との積層構造を、複数、繰り返し有することにより、より優れたガスバリア性能を得ることができる。
【０００５】
例えば、特許文献１には、支持体と、この支持体の上に形成された有機層と、有機層の上に形成される無機層とを有する機能性フィルムが記載されている。
また、特許文献２には、支持体上に有機膜と無機膜の積層膜が成膜される機能性フィルムが記載されている。
【０００６】
また、このような機能性フィルムにおいて、支持体と、この支持体の上に形成される有機層との密着性を向上するために、支持体と有機層との間に、易接着層を形成することが行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１３−３１７９４号公報
【特許文献２】特開２０１１−１８４７７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ここで、下地となる有機層の上にプラズマＣＶＤ等の気相堆積法により無機層を形成する場合には、プラズマによる有機層へのダメージを軽減するために、光重合開始剤（架橋剤）の添加量を増加して有機層の表面硬度を高くする必要があった。特に、コストダウンを目的として、ＣＶＤ法による無機層の成膜速度を向上させるために、高パワー化すると、さらに強いプラズマ耐性が必要となるため、さらに高い耐熱性および／または高い硬度を持つ有機層が求められる。
【０００９】
しかしながら、架橋剤の添加量を増加して硬化時に強く架橋し、有機層の硬度を高くすると、有機層と支持体との熱膨張率の差に起因して、あるいは、折り曲げ時や加工時に、支持体あるいは易接着層と有機層の間の界面への応力集中が生じ、有機層と支持体あるいは易接着層との界面を基点として有機層にクラックが発生し、このクラックに起因して、無機層が損傷するという、新しい知見を得た。
【００１０】
本発明の目的は、このような従来技術の問題点を解決することにあり、無機層成膜時のプラズマによる有機膜へのダメージを抑制し、かつ、有機層にクラックが発生することを防止して、無機層の損傷を抑制することで、高いガスバリア性を発現でき、また、高い透明性を有する機能性フィルムおよび機能性フィルムの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者は、上記課題を達成すべく鋭意研究した結果、支持体と、無機層と、無機層の下地となる有機層と、有機層と支持体との間に形成された複数の易接着層とを有し、有機層の表面硬度が鉛筆硬度でＨ以上で、支持体に接触する最下層の易接着層の厚さが０．３μｍ以上で、有機層に接触する最上層の易接着層の厚さが０．１μｍ以下であることにより、無機層成膜時のプラズマによる有機膜へのダメージを抑制して、かつ、有機層にクラックが発生することを防止して、無機層の損傷を抑制して、高いガスバリア性を発現でき、また、高い透明性を発現できることを見出し、本発明を完成させた。
すなわち、本発明は以下の構成の機能性フィルムおよび機能性フィルムの製造方法を提供する。
【００１２】
（１）  支持体と、
無機層と、
無機層の下地となる有機層と、
有機層と支持体との間に形成された複数の易接着層と、を有し、
有機層の表面硬度が鉛筆硬度でＨ以上で、
支持体に接触する最下層の易接着層の厚さが０．３μｍ以上で、有機層に接触する最上層の易接着層の厚さが０．１μｍ以下である機能性フィルム。
（２）  最下層の易接着層と、最上層の易接着層との屈折率の差が０．０１〜０．１である（１）に記載の機能性フィルム。
（３）  最下層の易接着層の屈折率が、最上層の易接着層の屈折率よりも支持体の屈折率に近く、最上層の易接着層の屈折率が、最下層の易接着層の屈折率よりも有機層の屈折率に近い（１）または（２）に記載の機能性フィルム。
（４）  無機層が、窒化ケイ素からなる（１）〜（３）のいずれかに記載の機能性フィルム。
（５）  無機層の残留圧縮応力が、２００〜４０００ＭＰａである（１）〜（４）のいずれかに記載の機能性フィルム。
（６）  さらに、無機層の上に形成される、有機層と無機層とを積層した構成を１以上有する（１）〜（５）のいずれかに記載の機能性フィルム。
（７）  支持体の上に複数の易接着層を形成する易接着層形成工程と、
易接着層の上に、有機層を形成する有機層形成工程と、
有機層の上に、無機層を形成する無機層形成工程とを有し、
易接着層形成工程では、少なくとも、支持体に接触する厚さ０．３μｍ以上の最下層の易接着層、および、有機層に接触する厚さ０．１μｍ以下の最上層の易接着層を形成し、
有機層形成工程では、有機層となる有機化合物、および、固形分濃度で５質量％以上の重合開始剤を含む塗料を用いて有機層を形成し、
無機層形成工程では、気相堆積法で無機層を形成する機能性フィルムの製造方法。
【発明の効果】
【００１３】
このような本発明によれば、無機層成膜時のプラズマによる有機膜へのダメージを抑制し、かつ、有機層にクラックが発生することを防止して、無機層の損傷を抑制することで、高いガスバリア性を発現でき、また、高い透明性を有する機能性フィルムおよび機能性フィルムの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本発明の機能性フィルムの一例を概念的に示す図である。
【図２】図２（Ａ）〜図２（Ｂ）は、本発明の機能性フィルムの他の一例を概念的に示す図である。
【図３】本発明の機能性フィルムの他の一例を概念的に示す図である。
【図４】本発明の機能性フィルムの製造方法を実施する製造装置の一例を概念的に示す図であって、易接着層の形成装置を示す図である。
【図５】本発明の機能性フィルムの製造方法を実施する製造装置の一例を概念的に示す図であって、有機層の形成装置を示す図である。
【図６】本発明の機能性フィルムの製造方法を実施する製造装置の一例を概念的に示す図であって、無機層の成膜装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の機能性フィルムおよび機能性フィルムの製造方法について、添付の図面に示される好適実施形態を基に、詳細に説明する。
以下に記載する構成要件の説明は、本発明の代表的な実施態様に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施態様に限定されるものではない。
なお、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下限値および上限値として含む範囲を意味する。
【００１６】
図１に、本発明の機能性フィルムの一例を、概念的に示す。
【００１７】
なお、本発明の機能性フィルムの製造方法は、ガスバリアフィルムの製造方法に限定はされない。すなわち、本発明は、特定の波長の光を透過するフィルタや光反射防止フィルムなどの各種の光学フィルム等、公知の機能性フィルムの製造方法に、各種、利用可能である。
本発明の機能性フィルムのように、無機層を有する機能性フィルムにおいて、主に目的とする機能を発現するのは、無機層である。従って、特定波長の光透過性など、目的とする機能を発現する無機層を有する機能性フィルムの製造方法として、本発明の製造方法を用いることができる。
【００１８】
なお、機能性フィルムのなかでも、ガスバリアフィルムは、無機層が割れるとバリア性能に大きく影響する。上述のとおり、無機層の下地となる有機層が、プラズマによりダメージを受けた場合や、支持体または易接着層との界面を基点としてクラックが発生した場合には、無機層が損傷しやすくなる。
従って、本発明は、高密度に形成され高いガスバリア性を有するガスバリアフィルムに、より好適に利用される。
【００１９】
図１に示す、本発明の機能性フィルムであるガスバリアフィルム１０ａは、支持体１２と、第１の易接着層２０と、第２の易接着層２２と、有機層１６と、無機層１４とがこの順に積層された構成を有する。なお、図１においては、支持体１２のハッチングを省略している。
すなわち、ガスバリアフィルム１０ａは、無機層１４と支持体１２との間に、無機層１４の下地となる有機層１６を有し、この有機層１６と支持体１２との間に、複数の易接着層、すなわち、第１の易接着層２０および第２の易接着層２２を有する構成である。
なお、第１の易接着層２０は、支持体１２に接触する最下層の易接着層であり、第２の易接着層２２は、有機層１６に接触する最上層の易接着層である。
【００２０】
ここで、本発明において、有機層の表面硬度は鉛筆硬度でＨ以上であり、最下層の易接着層である第１の易接着層２０の厚さは０．３μｍ以上であり、最上層の易接着層である第２の易接着層２２の厚さは０．１μｍ以下である。
【００２１】
前述のとおり、プラズマＣＶＤ等の気相堆積法により無機層を形成する際に、プラズマによる有機層へのダメージを軽減するために、有機層として、高温に耐える高Ｔｇ（ガラス転移温度）の材料を用い、かつ、プラズマに触れる表面の硬度を高くする必要があった。しかしながら、有機層の表面硬度を高くすると、有機層と支持体との熱膨張率の差に起因して、あるいは、折り曲げ時や加工時に、支持体あるいは易接着層と有機層の間の界面への応力集中が生じ、有機層と支持体あるいは易接着層との界面を基点として有機層にクラックが発生し、このクラックに起因して、無機層が損傷するという問題があることを見出した。
【００２２】
これに対して、本発明においては、有機層の表面硬度を鉛筆硬度でＨ以上とすることで、プラズマによる有機層１６へのダメージを軽減し、かつ、最下層の易接着層である第１の易接着層２０の厚さを０．３μｍ以上とすることで、有機層１６と支持体１２との熱膨張率の差を吸収し、また、折り曲げ時や加工時には、有機層１６のクッションとして働き、有機層１６と第２の易接着層２２との間の界面への応力集中が生じることを防止して、有機層１６にクラックが発生するのを防止できる。従って、有機層１６の損傷に起因する無機層１４の損傷を防止でき、高いガスバリア性を発現することができる。
【００２３】
ここで、支持体１２と有機層１６との間に、０．３μｍ以上の厚い易接着層を形成すると、層と層の界面が増加するため、支持体と易接着層、あるいは、易接着層と有機層との屈折率の差が大きい場合には、これらの境界面での反射率が増大し、可視光の透過性（透明性）が低下したり、光干渉による干渉縞等の外観不良が発生するおそれがある。
これに対して、本発明においては、易接着層を２層以上とし、最上層の易接着層である第２の易接着層２２の厚さを０．１μｍ以下とすることで、易接着層と有機層との境界面での光の反射率が増大するのを防止して、易接着層に起因する光学特性の劣化を防止することができる。
【００２４】
なお、図１に示すガスバリアフィルム１０ａにおいては、無機層１４が最表層に形成される構成としたが、これに限定はされず、例えば、図２（Ａ）に示すガスバリアフィルム１０ｂのように、無機層１４の上にさらに、無機層１４を保護するための有機層１６ｂが形成されていてもよい。
【００２５】
また、無機層１４の上にさらに、有機層と無機層との組み合わせを１以上有していてもよい。例えば、図２（Ｂ）に示すガスバリアフィルム１０ｃのように、支持体１２の上に複数の易接着層を有し、この易接着層の上に有機層１６を有し、この有機層１６の上に無機層１４を有し、さらに、この無機層１４の上に有機層１６ｃを有し、この有機層１６ｃの上に無機層１４ｃを有していてもよい。この１組の有機層１６ｃと無機層１４ｃとが、有機層と無機層とを積層した構成である。すなわち、無機層と有機層とを交互に形成し、無機層と有機層との組み合わせを合計２組有する構成でもよい。
あるいは、さらに、無機層と有機層とを交互に積層した、合計３組以上の有機層および無機層を有する構成であってもよい。
無機層と有機層との組み合わせを複数有することでガスバリア性をより向上することができる。
【００２６】
また、図１に示すガスバリアフィルム１０ａは、複数の易接着層として、第１の易接着層２０と第２の易接着層２２との２層の易接着層を有する構成としたが、本発明はこれに限定はされず、３層以上の易接着層を有していてもよい。
例えば、図３に示すガスバリアフィルム１０ｄは、支持体１２と有機層１６との間に、支持体１２と接触する第１の易接着層２０と、有機層１６と接触する第２の易接着層２２と、第１の易接着層２０と第２の易接着層２２との間に形成される第３の易接着層２１とを有する。すなわち、ガスバリアフィルム１０ｄは、３層の易接着層を有する構成である。
このように、３層以上の易接着層を有する構成としてもよい。易接着層を３層以上積層する構成とすることで、層間の屈折率の変化を緩やかにでき、反射率の増大を抑制して光の透過率をより向上できる。
【００２７】
次に、本発明の機能性フィルムの構成要素について、材料、寸法等について説明する。
【００２８】
支持体１２としては特に限定はなく、従来公知の機能性フィルムで用いられる支持体が各種利用可能である。
例えば、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、後述する有機層１６および無機層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支持体（ベースフィルム）が、全て利用可能である。
また、支持体は、表面に、保護膜や接着膜、光反射層、反射防止層、遮光層、平坦化層、緩衝層、応力緩和層など、各種の膜が形成されているものであってもよい。
【００２９】
支持体１２として用いられる樹脂フィルムとしては、具体的には、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）、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリアミド、ポリ塩化ビニル、ポリカーボネート、ポリアクリロニトリル、ポリイミド、ポリアクリレート、ポリメタクリレートなどの、高分子材料からなるプラスチックフィルムが例示される。
また、本発明において、支持体１２は、長尺なフィルムやカットシート状のフィルムなどのフィルム状物である。
【００３０】
本発明において、支持体１２の厚さは、好ましくは１０〜２００μｍである。
支持体１２の厚さを１０μｍ以上とすることにより、ガスバリアフィルムに十分な機械的強度を付与できる、高密度な無機層を形成した際のカール等の発生を防止できる、Ｒｏｌｌ ｔｏ Ｒｏｌｌ（ロール・ツー・ロール）の工程適正を付与できる、すなわち、搬送時の折れ曲がりや、巻取り故障を抑制できる等の点で好ましい。
また、支持体１２の厚さを２００μｍ以下とすることにより、光学特性が良好なガスバリアフィルムが得られる、薄手化したガスバリアフィルムが得られる、可撓性の良好なガスバリアフィルムが得られる、軽量なガスバリアフィルムが得られる、ガスバリアフィルムを利用する製品でも軽量化や薄手化を図れる等の点で好ましい。
以上の点を考慮すると、支持体１２の厚さは、２０〜１００μｍがより好ましい。
【００３１】
有機層１６は、重合性化合物と重合開始剤を用いて形成される層で、基本的に、有機層１６を皮膜として形成するために、重合性化合物と重合開始剤の混合物を、熱や光等の外部エネルギーによって重合し硬化させたものである。
有機層１６は、ガスバリア性を主に発現する無機層１４を適正に形成するための、下地層として機能する。このような有機層１６を下地として有することにより、無機層１４の形成面の平坦化や均一化を図って、無機層１４の形成に適した状態にできる。
下地の有機層１６および無機層１４を積層した積層型のガスバリアフィルムでは、これにより、フィルムの全面に、欠陥（微細な孔）の無い、緻密な無機層１４を形成することが可能になり、優れたガスバリア性を有するガスバリアフィルムを得ることができる。また、ガスバリア性のみならず、透明性や耐久性、さらには、柔軟性がより良好なガスバリアフィルムを得ることができる。また、下地の有機層１６と無機層１４との組み合わせの積層数が多いほど、優れたガスバリア性を有するガスバリアフィルムを得られる。
【００３２】
ここで、本発明においては、有機層１６の表面硬度は、鉛筆硬度でＨ以上である。これにより、有機層１６上に無機層１４を形成する際に、プラズマによる有機層１６へのダメージを軽減することができ、有機層１６が損傷することを防止できる。すなわち、有機層１６の表面がプラズマにより粗らされることを抑制できる。従って、平坦な面に無機層１４を形成することができ、高いガスバリア性を発現することができる。
なお、有機層１６の表面硬度が高すぎると、有機層１６にクラックが発生しやすくなる、可撓性が低下する等のおそれがある。
上記観点から、有機層１６の表面硬度は、鉛筆硬度でＨ〜６Ｈが好ましく、Ｈ〜２Ｈがより好ましい。
【００３３】
なお、有機層１６の表面の鉛筆硬度は、JIS K5600-5-4引っかき硬度（鉛筆法）により測定することができる。
【００３４】
本発明のガスバリアフィルムにおいて、表面硬度を鉛筆硬度でＨ以上とすることができれば有機層１６の形成材料には、限定はなく、公知の有機化合物が、各種、利用可能である。
具体的には、ポリエステル、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、メタクリル酸−マレイン酸共重合体、ポリスチレン、透明フッ素樹脂、ポリイミド、フッ素化ポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、セルロースアシレート、ポリウレタン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリカーボネート、脂環式ポリオレフィン、ポリアリレート、ポリエーテルスルホン、ポリスルホン、フルオレン環変性ポリカーボネート、脂環変性ポリカーボネート、フルオレン環変性ポリエステル、アクリロイル化合物、などの熱可塑性樹脂、あるいはポリシロキサン、その他の有機珪素化合物の膜が好適に例示される。これらは、複数を併用してもよい。
【００３５】
有機層１６の厚さは、０．１〜５０μｍが好ましい。
有機層１６の厚さを０．１μｍ以上とすることにより、有機層１６の表面すなわち無機層１４の形成面を平坦化できる。
また、有機層１６の厚さを５０μｍ以下とすることにより、有機層１６が厚すぎることに起因する、有機層１６のクラックや、ガスバリアフィルム１０ａのカール等の問題の発生を、好適に抑制することができる。
以上の点を考慮すると、有機層１６の厚さは、０．１５〜５μｍとするのが、より好ましい。
【００３６】
なお、複数の有機層１６を有する場合には、各有機層１６の厚さは、同じでも、互いに異なってもよい。
同様に、複数の有機層１６を有する場合には、各有機層１６の形成材料も、同じでも異なってもよい。しかしながら、生産適正を考慮すれば、全ての有機層１６を同じ材料で形成するのが好ましい。
【００３７】
本発明において、有機層１６は、基本的に、塗布法で形成される。
すなわち、有機層１６を形成する際には、まず、有機層１６となる有機化合物としてモノマー、ダイマー、トリマー、オリゴマー等、さらには、重合開始剤、シランカップリング剤、界面活性剤、増加粘剤等を有機溶剤に溶解してなる塗料を調製する。次いで、この塗料を被成膜材料の表面に塗布し、乾燥する。乾燥後、紫外線照射や電子線照射、加熱等によって、有機化合物を重合して、有機層１６を形成する。
ここで、本発明においては、固形分濃度で５質量％以上の重合開始剤を含む塗料を用いて有機層１６を形成することで、硬化時の架橋性能を上げて、有機層１６の表面硬度を、鉛筆硬度でＨ以上とすることができる。
この点に関しては後に詳述する。
【００３８】
無機層１４は、無機化合物からなる層である。ガスバリアフィルム１０ａにおいて、無機層１４は、目的とするガスバリア性を、主に発現するものである。
【００３９】
無機層１４の形成材料には、限定はなく、ガスバリア性を発現する無機化合物からなる層が、各種、利用可能である。
具体的には、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化タンタル、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）などの金属酸化物；  窒化アルミニウムなどの金属窒化物；  炭化アルミニウムなどの金属炭化物；  酸化珪素、酸化窒化珪素、酸炭化珪素、酸化窒化炭化珪素などの珪素酸化物；  窒化珪素、窒化炭化珪素などの珪素窒化物；  炭化珪素等の珪素炭化物；  これらの水素化物；  これら２種以上の混合物；  および、これらの水素含有物等の、無機化合物が、好適に例示される。
特に、窒化珪素、酸化珪素、酸窒化珪素、酸化アルミニウムは、透明性が高く、かつ、優れたガスバリア性を発現できる点で、ガスバリアフィルムには、好適に利用される。中でも特に、窒化珪素は、優れたガスバリア性に加え、透明性も高く、好適に利用される。
【００４０】
本発明において、無機層１４の厚さは、好ましくは１０〜２００ｎｍである。
無機層１４の厚さを１０ｎｍ以上とすることにより、十分なガスバリア性能を安定して発現する無機層１４が形成できる。また、無機層１４は、一般的に脆く、厚過ぎると、割れやヒビ、剥がれ等を生じる可能性が有るが、無機層１４の厚さを２００ｎｍ以下とすることにより、割れが発生することを防止できる。
また、このような点を考慮すると、無機層１４の厚さは、１５〜１００ｎｍにするのが好ましく、特に、２０〜７５ｎｍとするのが好ましい。
【００４１】
なお、図２（Ｂ）に示すガスバリアフィルム１０ｃのように、複数の無機層１４を有する場合には、各無機層１４の厚さは、同じでも、互いに異なってもよい。
同様に、ガスバリアフィルム１０ｃのように、複数の無機層１４を有する場合には、各無機層１４の形成材料も、同じでも異なってもよい。しかしながら、生産性や生産コスト等を考慮すれば、全ての無機層１４を同じ材料で形成するのが好ましい。
【００４２】
また、本発明は、高いガスバリア性を発現するために残留圧縮応力が所定の範囲の無機層１４を形成する場合に好適に用いることができる。
具体的には、無機層１４の残留圧縮応力は、２００〜４０００ＭＰａとするのが好ましく、５００〜３０００ＭＰａがより好ましい。
無機層１４の残留圧縮応力を上記範囲とすることにより、無機層１４の形成面の凹凸に起因する無機層１４の微細な割れやヒビの発生を防止でき、また、微細な割れやヒビが生じても、これらが広がるのを防止でき、これにより、高いガスバリア性を発現することができる。
【００４３】
本発明のガスバリアフィルム１０において、無機層１４は、形成材料に応じた公知の無機層の形成方法で形成（成膜）すればよい。
具体的には、ＣＣＰ（Capacitively Coupled Plasma  容量結合プラズマ）−ＣＶＤやＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma  誘導結合プラズマ）−ＣＶＤ等のプラズマＣＶＤ、マグネトロンスパッタリングや反応性スパッタリング等のスパッタリング、真空蒸着、原子層堆積法（ＡＬＤ（Atomic Layer Deposition））などの気相成膜法（気相堆積法）が、好適に例示される。
なお、原子層堆積法は、薄膜材料Ａを含む原料ガスと、薄膜材料Ｂを含む原料ガスとを交互に供給し、基板表面にて反応させることにより、基板上に均一な薄膜ＡＢを形成する方法である。
なかでも、プラズマＣＶＤは、高いガスバリア性を発現する無機層を形成できるが、プラズマによる有機層へのダメージが発生しやすいため、本発明がより好適に適用可能である。
【００４４】
複数の易接着層は、支持体１２と有機層１６との密着性を向上させるための層である。すなわち、複数の層で、支持体１２と有機層１６との密着性を向上させる機能を発現できればよい。
例えば、図１に示すガスバリアフィルム１０ａでは、第１の易接着層２０が、支持体１２との密着性が高い材料からなり、第２の易接着層２２が有機層１６との密着性が高い材料からなり、かつ、第１の易接着層２０と第２の易接着層２２との密着性が高いことで、支持体１２と有機層１６との密着性を向上させることができる。
また、図３に示すガスバリアフィルム１０ｄのように３層以上の易接着層を有する場合には、各易接着層は、上下に接する層との密着性が高い材料で形成されていればよい。
なお、以下の説明では、第１の易接着層２０、第２の易接着層２２および第３の易接着層２１を区別する必要がない場合には、これらをまとめて易接着層ともいう。
【００４５】
易接着層の形成材料としては特に限定はなく、従来公知の機能性フィルムで用いられる易接着層の材料が各種利用可能である。
例えば、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、オレフィン系樹脂、フッ素系樹脂、ビニル系樹脂、塩素系樹脂、スチレン系樹脂、各種グラフト系樹脂、エポキシ系樹脂、シリコーン系樹脂等の有機化合物が好適に例示される。
【００４６】
また、本発明において、易接着層を塗布する方法には特に制限はなく、例えば、バーコーター塗布、スライドコーター塗布などの公知の方法が用いられる。塗布溶媒も水、トルエン、メチルアルコール、イソプロピルアルコール、メチルエチルケトンなど、及びこれらの混合系などの水系、有機溶剤系の塗布溶剤を用いることができる。これらのうちで水を塗布溶媒として用いる方法は、コスト及び製造の簡便さを考えると好ましい。
なお、易接着層は、支持体１２の延伸後に塗布法で形成してもよく、あるいは、支持体を延伸する前に易接着層の塗料を塗布して、その後、易接着層とともに延伸を行ってもよい。易接着層の厚さをより好適に制御できる点で、支持体１２の延伸後に形成するのが好ましい。
【００４７】
ここで、前述のとおり、本発明においては、第１の易接着層２０の厚さは、０．３μｍ以上である。これにより、有機層１６の表面硬度を鉛筆硬度でＨ以上としても、有機層１６と支持体１２との熱膨張率の差を吸収し、また、折り曲げ時や加工時には、有機層１６のクッションとして働き、有機層１６と第２の易接着層２２との間の界面への応力集中が生じることを防止して、有機層１６にクラックが発生するのを防止できる。従って、有機層１６の損傷に起因する無機層１４の損傷を防止でき、高いガスバリア性を発現することができる。
【００４８】
なお、第１の易接着層２０の厚さが厚すぎると、第１の易接着層２０のクラックや、ガスバリアフィルムの内部応力増加によるカール、乾燥時間の増加によるコストアップ等が発生するおそれがある。
上記観点から、第１の易接着層２０の厚さは、０．３〜０．５μｍが好ましい。
【００４９】
また、前述のとおり、本発明においては、第２の易接着層２２の厚さは、０．１μｍ以下である。これにより、０．３μｍ以上の厚い第１の易接着層２０を形成した場合であっても、易接着層と有機層との境界面での光の反射率が増大するのを防止して、易接着層に起因する光学特性の劣化を防止することができる。
【００５０】
なお、第２の易接着層２２を適正に形成する観点から、第２の易接着層２２は、０．０１μｍ以上が好ましい。
上記観点から、第２の易接着層２２の厚さは、０．０１〜０．１μｍが好ましく、０．０３〜０．１μｍがより好ましい。
【００５１】
また、３層以上の易接着層を有する場合、第１の易接着層および第２の易接着層の厚さが上記範囲を満たしていれば、第１の易接着層および第２の易接着層以外の各易接着層の厚さとしては、特に限定はないが、光学特性、可撓性、生産性、塗布適正、外観適正等の観点から、０．０１〜０．３μｍが好ましく、０．０５〜０．３μｍがより好ましい。
【００５２】
また、第２の易接着層２２の屈折率よりも第１の易接着層２０の屈折率が、支持体１２の屈折率に近いことが好ましく、また、第１の易接着層２０の屈折率よりも第２の易接着層の屈折率が、有機層１６の屈折率に近いことが好ましい。これにより、第１の易接着層２０と支持体１２との境界面、および第２の易接着層２２と有機層１６との境界面での反射率の増大を抑制して、透過率の低下を防止できる。
また、支持体１２と有機層１６との間の各層の屈折率が漸次、変化するように構成することも好ましい。これにより、各層の境界面での反射率が増大するのを抑制して、透過率の低下を防止できる。
【００５３】
なお、第１の易接着層２０と第２の易接着層２２との屈折率差が０．０１〜０．１であるのが好ましい。
これにより、支持体１２と有機層１６との屈折率の差を吸収して、透過率の低下をより好適に防止できる。
【００５４】
次に、本発明の機能性フィルムの製造方法について説明する。
本発明の機能性フィルムの製造方法は、
支持体を準備する準備工程と、
支持体の上に複数の易接着層を形成する易接着層形成工程と、
易接着層の上に、有機層を形成する有機層形成工程と、
有機層の上に、無機層を形成する無機層形成工程とを有し、
易接着層形成工程では、少なくとも、支持体に接触する厚さ０．３μｍ以上の最下層の易接着層、および、有機層に接触する厚さ０．１μｍ以下の最上層の易接着層を形成し、
有機層形成工程では、有機層となる有機化合物、および、固形分濃度で５質量％以上の重合開始剤を含む塗料を用いて有機層を形成し、
無機層形成工程では、気相堆積法で無機層を形成する、機能性フィルムの製造方法である。
【００５５】
本発明の機能性フィルムの製造方法（以下、本発明の製造方法ともいう）は、無機層形成工程において、プラズマＣＶＤ等の気相堆積法で無機層を形成する際の、プラズマによる有機層へのダメージを軽減するために、有機層形成工程において、固形分濃度で５質量％以上の重合開始剤を含む塗料を用いて有機層を形成することで、有機層の表面硬度を高くする。
しかしながら、有機層の表面硬度を高くすると、有機層と支持体との熱膨張率の差に起因して、あるいは、折り曲げ時や加工時に、支持体あるいは易接着層と有機層の間の界面への応力集中が生じ、有機層と支持体あるいは易接着層との界面を基点として有機層にクラックが発生し、このクラックに起因して、無機層が損傷するという問題がある。
そこで、本発明においては、易接着層形成工程で、少なくとも、支持体に接触する厚さ０．３μｍ以上の最下層の易接着層、および、有機層に接触する厚さ０．１μｍ以下の最上層の易接着層を形成する。０．３μｍ以上の最下層の易接着層を形成することで、有機層１６にクラックが発生するのを防止する。
ここで、０．３μｍ以上の厚い易接着層を形成すると、光の透過性が低下するおそれがある。そこで、厚さ０．１μｍ以下の最上層の易接着層を形成することで易接着層と有機層との境界面での光の反射率が増大するのを防止して、易接着層に起因する光学特性の劣化を防止する。
以下、図４〜図６を用いて本発明の製造方法を説明する。
【００５６】
図４〜図６に、本発明の機能性フィルムの各層を作製する製造装置の一例を、概念的に示す。
図４に示す製造装置は、易接着層を形成する易接着層形成装置３０であり、図５に示す製造装置は、有機層１６を形成する有機形成装置３１であり、図６に示す製造装置は、無機層１４を形成する無機成膜装置３２である。
【００５７】
図４に示す易接着層形成装置３０、図５に示す有機層形成装置３１および図６に示す無機成膜装置３２は、共に、長尺な被形成材料を巻回してなるロールから、被形成材料を送り出し、被形成材料を長手方向に搬送しつつ各層の形成（成膜）を行い、各層を形成した被形成材料を、再度、ロール状に巻回する、前述のＲｏｌｌ ｔｏ Ｒｏｌｌ（以下、「ＲｔｏＲ」という）を利用する装置である。
このようなＲｔｏＲは、高い生産性で、効率の良いガスバリアフィルムの製造が可能である。
【００５８】
ここで、図４では、第１の易接着層２０を形成する易接着層形成装置について説明するが、第２の易接着層２２等の易接着層も同様の易接着層形成装置で形成することができる。
また、図４〜図６に示す製造装置は、図２（Ａ）に示すような、長尺な支持体１２の表面に、第１の易接着層２０、第２の易接着層２２、有機層１６および無機層１４を順次形成して、ガスバリアフィルム１０ａ等を製造するものである。
従って、図４に示す易接着層形成装置３０において、第１の易接着層２０を形成する際に被成膜材料Ｚａとなるのは、支持体１２であり、第２の易接着層２２を形成する際に被成膜材料Ｚａとなるのは、支持体１２の表面に第１の易接着層２０（あるいは、さらに第３の易接着層）が形成された材料であり、図５に示す有機層形成装置３１において、有機層１６を形成する際に被成膜材料Ｚｂとなるのは、支持体１２の表面に第１の易接着層２０および第２の易接着層２２が形成された材料である。
他方、図６に示す無機成膜装置３２において被成膜材料Ｚｃとなるのは、長尺な支持体１２の表面に複数の易接着層および有機層１６が形成された材料である。
【００５９】
なお、本発明の製造方法は、長尺な基板を用いてＲｔｏＲによってガスバリアフィルム等の機能性フィルムを製造するのに限定はされず、カットシート状の基板を用いて、いわゆる枚葉式の成膜方法を用いて、機能性フィルムを製造するものであってもよい。
また、本発明の製造方法において、有機層１６および／または無機層１４を、複数、形成する場合には、形成方法は、各層で同じでも異なってもよい。
【００６０】
図４に示す易接着層形成装置３０は、長尺な被成膜材料Ｚａを長手方向に搬送しつつ、第１の易接着層２０となる塗料を塗布し、乾燥することによって、第１の易接着層２０を形成する装置である。
図示例において、易接着層形成装置３０は、一例として、塗布手段３６と、乾燥手段３８と、回転軸４２と、巻取り軸４６と、搬送ローラ対４８および５０とを有する。
なお、易接着層形成装置３０は、図示した部材以外にも、搬送ローラ対、被成膜材料Ｚａのガイド部材、各種のセンサなど、長尺な被形成材料を搬送しつつ塗布による成膜を行なう公知の装置に設けられる各種の部材を有してもよい。
【００６１】
易接着層形成装置３０において、支持体１２である長尺な被成膜材料Ｚａを巻回してなる材料ロール６１は、回転軸４２に装填される。
回転軸４２に材料ロール６１が装填されると、被成膜材料Ｚａは、材料ロール６１から引き出され、搬送ローラ対４８を経て、塗布手段３６および乾燥手段３８を通過して、搬送ローラ対５０を経て、巻取り軸４６に至る、所定の搬送経路を通される。
【００６２】
ＲｔｏＲを利用する易接着層形成装置３０では、材料ロール６１からの被成膜材料Ｚａの送り出しと、巻取り軸４６における第１の易接着層２０を形成した被成膜材料Ｚａの巻き取りとを同期して行なう。これにより、長尺な被成膜材料Ｚａを所定の搬送経路で長手方向に搬送しつつ、塗布手段３６によって第１の易接着層２０となる塗料を塗布し、乾燥手段３８によって塗料を乾燥することによって第１の易接着層２０を形成する。
【００６３】
塗布手段３６は、被成膜材料Ｚａの表面に、予め調製した、第１の易接着層２０を形成する塗料を塗布するものである。
この塗料は、塗布溶剤に、第１の易接着層２０となる、モノマーなどの有機化合物を、溶解してなるものである。また、この塗料には、シランカップリング剤、界面活性剤、重合開始剤、増加粘剤等の必要な成分を、適宜、添加してもよい。
ここで、第１の易接着層２０の塗料は、硬化後の厚さが０．３μｍ以上となるように、被成膜材料Ｚａ上に塗布される。
【００６４】
塗布手段３６において、被成膜材料Ｚａへの塗料の塗布方法には、特に限定は無い。
従って、塗料の塗布は、ダイコート法、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、スライドコート法等の公知の塗料の塗布方法が、全て利用可能である。
【００６５】
前述のように、被成膜材料Ｚａは、次いで、乾燥手段３８に搬送され、塗布手段３６が塗布した塗料を乾燥される。
乾燥手段３８により塗料の乾燥方法には、限定はなく、塗料を乾燥して塗布溶剤の除去、硬化を行うことができれば、公知の乾燥手段が全て利用可能である。公知の方法が、各種利用可能である。一例として、ヒータによる加熱乾燥、温風による加熱乾燥等が例示される。
【００６６】
このようにして第１の易接着層２０を形成された被成膜材料Ｚａは、搬送ローラ対５０に挟持搬送されて巻取り軸４６に至り、巻取り軸４６によって、再度、ロール状に巻き取られ、第１の易接着層２０を形成された被成膜材料Ｚａを巻回してなる材料ロール６２とされる。
この材料ロール６２は、支持体１２上に第１の易接着層２０を形成した被成膜材料Ｚａを巻回してなる材料ロール６１として、第２の易接着層２２を形成する易接着層形成装置３０に供給される。
【００６７】
第２の易接着層２２は、形成材料に応じて、上記と同様の方法で易接着層形成装置３０により形成される。ここで、上述のとおり、第２の易接着層２２は、厚さ０．１μｍ以下となるように形成される。
第２の易接着層２２を形成した被成膜材料Ｚａを巻回してなる材料ロール６２は、支持体１２上に複数の易接着層を形成してなる被成膜材料Ｚｂを巻回してなる材料ロール６１として、有機層１６を形成する有機層形成装置３１に供給される。
【００６８】
図５に示す有機層形成装置３１は、長尺な被成膜材料Ｚｂを長手方向に搬送しつつ、有機層１６となる塗料を塗布し、乾燥することによって、あるいは、乾燥した後、光照射によって塗膜に含まれる有機化合物を架橋して硬化し、有機層１６を形成する装置である。
図５に示す有機層形成装置３１は、乾燥手段３８の下流側に光照射手段４０を有する以外は、図４の易接着層形成装置３０と同様の構成を有する。従って、以下の説明では、易接着層形成装置３０と異なる点を主に行う。
なお、有機層形成装置３１は、図示した部材以外にも、搬送ローラ対、被成膜材料Ｚｂのガイド部材、各種のセンサなど、長尺な被形成材料を搬送しつつ塗布による成膜を行なう公知の装置に設けられる各種の部材を有してもよい。
【００６９】
有機層形成装置３１において、支持体１２である長尺な被成膜材料Ｚｂを巻回してなる材料ロール６１は、回転軸４２に装填されると、被成膜材料Ｚｂは、材料ロール６１から引き出され、搬送ローラ対４８を経て、塗布手段３６、乾燥手段３８および光照射手段４０の下部を通過して、搬送ローラ対５０を経て、巻取り軸４６に至る、所定の搬送経路を通される。
【００７０】
有機層形成装置３１は、長尺な被成膜材料Ｚｂを所定の搬送経路で長手方向に搬送しつつ、塗布手段３６によって有機層１６となる塗料を塗布し、乾燥手段３８によって塗料を乾燥することによって、あるいはさらに、光照射手段４０によって硬化することによって、有機層１６を形成する。
【００７１】
なお、有機層形成装置３１により形成する層が熱架橋性の材料である場合には、有機層形成装置３１は、乾燥手段３８によって加熱および乾燥することで、層を形成すればよく、光照射手段４０を有していなくてもよい。
【００７２】
塗布手段３６は、被成膜材料Ｚｂの表面に、予め調製した、有機層１６を形成する塗料を塗布するものである。
この塗料は、有機溶剤に、架橋して重合することによって有機層１６となる、モノマーなどの有機化合物と重合開始剤とを、有機溶剤に溶解してなるものである。また、この塗料には、シランカップリング剤、界面活性剤、増加粘剤等の必要な成分を、適宜、添加してもよい。
ここで、本発明においては、有機層１６を形成する塗料として、固形分濃度で５質量％以上の重合開始剤を含む塗料を用いて有機層１６を形成する。これにより、表面硬度が鉛筆硬度でＨ以上の有機層１６を形成する。
【００７３】
塗布手段３６において、被成膜材料Ｚｂへの塗料の塗布方法には、特に限定は無い。
従って、塗料の塗布は、ダイコート法、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、スライドコート法等の公知の塗料の塗布方法が、全て利用可能である。
中でも、非接触で塗料を塗布できるので被成膜材料Ｚｂの表面を損傷しない、ビードの形成により被成膜材料Ｚｂの表面の凹凸等の包埋性に優れる、等の理由で、ダイコート法は、好適に利用される。
【００７４】
被成膜材料Ｚｂは、次いで、乾燥手段３８に搬送され、塗布手段３６が塗布した塗料を乾燥される。
乾燥手段３８により塗料の乾燥方法には、限定はなく、被成膜材料Ｚｂが光照射手段４０に至る前に、塗料を乾燥して有機溶剤の除去等を行って、架橋が可能な状態にできるものであれば、あるいは、加熱により架橋する材料であれば、架橋するのに十分な加熱を行うことができるものであれば、公知の乾燥手段が全て利用可能である。公知の方法が、各種利用可能である。一例として、ヒータによる加熱乾燥、温風による加熱乾燥等が例示される。
【００７５】
被成膜材料Ｚｂは、次いで、光照射手段４０に搬送される。光照射手段４０は、塗布手段３６が塗布し乾燥手段３８が乾燥した塗料に、紫外線や可視光などを照射して、塗料に含まれるモノマーなどの有機化合物を架橋して硬化し、有機層１６とするものである。
【００７６】
なお、光照射手段４０による塗膜の硬化時には、必要に応じて、被成膜材料Ｚｂにおける光照射手段４０による光照射領域を、窒素置換等による不活性雰囲気とするようにしてもよい。また、必要に応じて、裏面に当接するバックアップローラ等を用いて、硬化時に被成膜材料Ｚｂすなわち塗膜の温度を調節するようにしてもよい。
【００７７】
光照射手段４０による塗膜の硬化時における被成膜材料Ｚｂの温度は、３０℃以上が好ましく、５０℃以上がより好ましく、６０℃以上がより好ましい。
硬化工程における被成膜材料Ｚｂの温度を上記範囲とすることにより、架橋密度を上げることができ、硬度および耐擦傷性を向上できる等の点で好ましい。
【００７８】
なお、本発明において、有機層となる有機化合物の架橋は、光重合に限定はされない。すなわち、有機化合物の架橋は、加熱重合、電子ビーム重合、プラズマ重合等、易接着層あるいは有機層となる有機化合物に応じた、各種の方法が利用可能である。
【００７９】
有機層１６を形成した被成膜材料Ｚｂを巻回してなる材料ロール６２は、無機成膜装置３２に供給される。有機層１６を形成した被成膜材料Ｚｂは、無機成膜装置３２において無機層１４を形成するための被成膜材料Ｚｃである。
【００８０】
なお、図４に示す易接着層形成装置３０および図５に示す有機層形成装置３１はそれぞれ、易接着層あるいは有機層を１層形成する構成としたが、これに限定はされず、各層を連続して形成する構成としてもよい。すなわち、例えば、易接着層形成装置は、回転軸４２から巻取り軸４６に至る搬送経路中に、第１の易接着層２０を形成するための塗布手段および乾燥手段と、第２の易接着層２２を形成するための塗布手段および乾燥手段とを有し、第１の易接着層２０および第２の易接着層を順に形成する構成としてもよい。あるいは、製造装置は、第１の易接着層２０を形成するための塗布手段および乾燥手段と、第２の易接着層２２を形成するための塗布手段および乾燥手段と、有機層１６を形成するための塗布手段、乾燥手段および光照射手段とを有し、第１の易接着層２０、第２の易接着層２２および有機層１６を順に形成する構成としてもよい。
【００８１】
図６に示す無機成膜装置３２は、本発明の製造方法を実施する製造装置の一例として、プラズマＣＶＤにより無機層１４を成膜する装置である。
無機成膜装置３２は、被成膜材料Ｚｃの表面に、気相堆積法によって無機層１４を形成する装置で、真空チャンバ５２と、この真空チャンバ５２内に形成される、巻出し室５４と、成膜室５６と、ドラム８０とを有して構成される。
なお、無機成膜装置３２は、図示した部材以外にも、搬送ローラ対や、被成膜材料Ｚｃの幅方向の位置を規制するガイド部材、各種のセンサなど、長尺な被形成材料を搬送しつつ気相堆積法による成膜を行なう公知の装置に設けられる各種の部材を有してもよい。
【００８２】
ＲｔｏＲを利用する無機成膜装置３２は、材料ロール６２からの被成膜材料Ｚｃの送り出しと、巻取り軸９２での無機層形成済の被成膜材料Ｚｃの巻き取りとを同期して行なって、長尺な被成膜材料Ｚｃを、ドラム８０に巻き掛けられた状態で長手方向に搬送しつつ、成膜室５６において、無機層１４を成膜して、巻出し室５４において、巻取り軸９２に巻き取って、ロール状に巻回すものである。
【００８３】
ドラム８０は、ドラム８０の中心を通り紙面に垂直な方向に平行な回転軸を中心に図中時計方向に回転する円筒状の部材である。
ドラム８０は、後述する巻出し室５４のガイドローラ８４ａよって所定の経路で案内された被成膜材料Ｚｃを、周面の所定領域に掛け回して、所定位置に保持しつつ長手方向に搬送して、成膜室５６内に搬送して、巻出し室５４のガイドローラ８４ｂに送る。
【００８４】
ここで、ドラム８０は、後述する成膜室５６の成膜電極８２の対向電極としても作用するものであり、アース（接地）されている。すなわち、ドラム８０と成膜電極８２とで電極対を構成する。
【００８５】
なお、必要に応じて、ドラム８０には、ドラム８０にバイアス電圧を印加するためのバイアス電源を接続してもよい。あるいは、アースとバイアス電源とを切り替え可能に接続してもよい。
バイアス電源は、各種の成膜装置で利用されている、バイアス電圧を印加するための高周波電源やパルス電源等の公知の電源が、全て利用可能である。
また、ドラム８０に温度調節手段を内包して、無機層１４の成膜中に被成膜材料Ｚｃを例えば冷却してもよい。
【００８６】
巻出し室５４は、真空チャンバ５２内の、後述する成膜室５６以外の領域である。すなわち、巻出し室５４は、真空チャンバ５２の内壁面と、ドラム８０の周面と、真空チャンバ５２の内壁面からドラム８０の周面の近傍まで延在する隔壁６０ａおよび６０ｂと、によって形成される空間である。
ここで、隔壁６０ａおよび６０ｂのドラム８０側の先端は、搬送される被成膜材料Ｚｃに接触しない可能な位置まで、ドラム８０の周面に近接し、巻出し室５４と、成膜室５６とを、略気密に分離する。
【００８７】
このような巻出し室５４は、前述の巻取り軸９２と、ガイドローラ６８、８４ａ、８４ｂおよび９０と、回転軸６４と、真空排気手段７０とを有する。
【００８８】
回転軸６４は、長尺な被成膜材料Ｚｃを巻回した材料ロール６２を装填するものである。また、ガイドローラ６８および８４ａは、被成膜材料Ｚｃの搬送経路において、ドラム８０の上流側で、被成膜材料Ｚｃを案内する通常のガイドローラである。また、ガイドローラ８４ｂおよび９０は、ドラム８０の下流側で、被成膜材料Ｚｃを案内する通常のガイドローラである。また、巻取り軸９２は、無機層形成済の被成膜材料Ｚｃを巻き取る、公知の長尺物の巻取り軸である。
【００８９】
図示例において、長尺な被成膜材料Ｚｃをロール状に巻回してなるものである材料ロール６２は、回転軸６４に装着される。また、材料ロール６２が、回転軸６４に装着されると、被成膜材料Ｚｃは、ガイドローラ６８および８４ａ、ドラム８０、および、ガイドローラ８４ｂおよび９０を経て、巻取り軸９２に至る、所定の経路を通される。
無機成膜装置３２においては、材料ロール６２からの被成膜材料Ｚｃの送り出しと、巻取り軸９２における無機層成膜済み被成膜材料Ｚｃの巻き取りとを同期して行なって、長尺な被成膜材料Ｚｃを所定の搬送経路で長手方向に搬送しつつ、成膜室５６における成膜を連続的に行なう。
【００９０】
真空排気手段７０は、巻出し室５４内を所定の真空度に減圧するための真空ポンプである。真空排気手段７０は、巻出し室５４内を、成膜室５６の圧力に影響を与えない圧力にする。
真空排気手段７０には、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、ドライポンプ、ロータリーポンプなどの真空ポンプ等、真空での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。この点に関しては、後述する他の真空排気手段７４も同様である。
【００９１】
被成膜材料Ｚｃの搬送方向において、巻出し室５４の下流には、成膜室５６が配置される。
成膜室５６は、被成膜材料Ｚｃである積層体の有機層１６の表面に、気相堆積法によって、無機層を形成するものである。
成膜室５６は、真空チャンバ５２の内壁面と、ドラム８０の周面と、真空チャンバ５２の内壁面からドラム８０の周面の近傍まで延在する隔壁６０ａおよび６０ｂと、によって形成される空間である。
【００９２】
無機成膜装置３２において、成膜室５６は、一例として、ＣＣＰ−ＣＶＤによって、被成膜材料Ｚｃの表面に成膜を行なうものであり、成膜電極８２と、高周波電源８３と、真空排気手段７４とを有する。
ドラム８０の所定位置に巻き掛けられ、成膜室５６に搬送された被成膜材料Ｚｃは、ドラム８０によって所定位置に位置されつつ長手方向に搬送されて、連続的に無機層１４を形成される。
【００９３】
成膜電極８２は、無機成膜装置３２において、ＣＣＰ−ＣＶＤによる成膜の際に、ドラム８０と共に電極対を構成するものである。成膜電極８２は、プラズマＣＶＤ等の真空成膜装置に用いられる公知の成膜電極である。例えば、成膜電極８２として、いわゆる、シャワー電極が用いられる。シャワー電極は、中空の略直方体状であり、１つの最大面である放電面をドラム８０の周面に対面して配置され、ドラム８０との対向面である放電面には、多数の貫通穴が全面的に形成されるものである。
成膜電極８２は、その放電面と、電極対を形成するドラム８０の周面との間で、成膜のためのプラズマを生成し、成膜領域を形成する。
【００９４】
成膜電極８２とドラム８０との間の成膜領域には、図示しない原料ガス供給手段により、原料ガスが供給される。
例えば、成膜電極８２がシャワー電極の場合には、原料ガス供給手段がシャワー電極の内部に原料ガスを供給する。シャワー電極のドラム８０との対向面には、多数の貫通穴が形成されている。従って、シャワー電極に供給された原料ガスは、この貫通穴から、成膜電極８２とドラム８０との間に導入される。
【００９５】
原料ガスは、形成する無機層１４に応じた公知の反応ガスを用いればよい。例えば、無機層１４としてガスバリア膜等として利用される窒化珪素膜を成膜する場合であれば、シランガスと、アンモニアガスおよび／または窒素ガスとを用いればよく、同じく酸化珪素膜を形成する場合であれば、原料ガスとして、シランガスと酸素ガスとを用いればよい。
なお、必要に応じて、原料ガスに加え、ヘリウムガス、ネオンガス、アルゴンガス、クリプトンガス、キセノンガス、ラドンガスなどの不活性ガス等の各種のガス、水素ガス等を併用してもよい。
【００９６】
真空排気手段７４は、成膜室５６内を真空排気して、無機層１４の形成に応じた真空度とするものである。
【００９７】
なお、図示例においては、成膜室５６は、ＣＣＰ−ＣＶＤにより無機層を成膜する構成としたが、これに限定はされず、ＩＣＰ−ＣＶＤ等のプラズマＣＶＤ、ＣＶＤ、マグネトロンスパッタリングや反応性スパッタリング等のスパッタリング、真空蒸着、イオンプレーティング、原子層堆積法（ＡＬＤ）等、種々の公知の気層堆積法が利用可能である。
【００９８】
従って、成膜室５６内は、実施する気相堆積法に応じた、各種の部材で構成される。
例えば、成膜室５６がＩＣＰ−ＣＶＤ法によって無機層１４の成膜を行なうものであれば、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５６が真空蒸着によって無機層１４の成膜を行なうものであれば、成膜材料を充填するルツボ、ルツボを遮蔽するシャッタ、ルツボ内の成膜材料を加熱する加熱手段等を有して構成される。
さらに、成膜室５６が、スパッタリングによって無機層１４の成膜を行なうものであれば、ターゲットの保持手段や高周波電極、ガスの供給手段等を有して構成される。
【００９９】
なお、無機層１４の形成条件、例えば、温度、圧力等は、成膜方法、目的とする膜厚や成膜レート等に応じて、適宜、設定すればよい。
例えば、ＣＣＰ−ＣＶＤ法によって無機層１４を成膜する場合には、成膜室５６内の圧力は２０Ｐａ〜２００Ｐａ、温度は０℃〜８０℃とするのが好ましい。ＩＣＰ−ＣＶＤ法によって、無機層１４を成膜する場合には、成膜室５６内の圧力は０．１Ｐａ〜１０Ｐａ、温度は０℃〜８０℃とするのが好ましい。
【０１００】
なお、無機層１４が他の部材に接触して割れるとバリア性能が大きく低下してしまうおそれがある。そのため、成膜直後に保護フィルムを貼着して、成膜した無機層１４を保護する構成としてもよい。
【０１０１】
無機層１４後、巻出し室５４にて、ロール状に巻回された材料ロール６３は、本発明の機能性フィルムであるガスバリアフィルム１０ａ等を巻回してなる材料ロール６３として次工程に供給される。
【０１０２】
なお、図２（Ａ）に示すガスバリアフィルム１０ｂや、図２（Ｂ）に示すガスバリアフィルム１０ｃなど、その他の層構成を有するガスバリアフィルムを作製する際にも、形成する無機層１４の数および有機層１６の数や、層構成に応じて、同様の無機層１４および有機層１６の形成を繰り返し行えばよい。
【０１０３】
以上、本発明の機能性フィルムおよび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。
【実施例】
【０１０４】
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］
（複数の易接着層）
支持体１２として、厚さ１００μｍの長尺なＰＥＴフィルム（富士フイルム株式会社製）を用意した。
なお、支持体１２となるＰＥＴの屈折率は、１．６５である。
被成膜材料Ｚａとなる支持体１２を巻回してなる材料ロールを、易接着層形成装置の回転軸に装填して、被成膜材料Ｚａを所定の搬送経路に挿通し、搬送しつつ、塗布手段および乾燥手段により、支持体１２の上に、厚さ０．４μｍの第１の易接着層２０を形成し、さらに連続して、第２の塗布手段および第２の乾燥手段により、第１の易接着層２０の上に、厚さ０．０５μｍの第２の易接着層２２を形成し、巻取った。
【０１０５】
第１の易接着層２０を形成する塗料、および、第２の易接着層２２を形成する塗料は、以下の配合で調製した。
【０１０６】
＜第１の易接着層塗料組成Ａ＞
ポリエステル樹脂バインダ                  ４５．１質量部
（互応化学株式会社製、プラスコート Z-687、固形分25％）
カルボジイミド構造を複数個有する化合物    １５．８質量部
（日清紡株式会社製、カルボジライトV-02-L2、固形分40%）
オキサゾリン化合物                        ７．０質量部
（日本触媒株式会社製、エポクロスK2020E、固形分40%）
界面活性剤Ａ                              １８．２質量部
（日本油脂株式会社製、ラピゾールB-90の１%水溶液、アニオン性）
蒸留水                                    全体が１０００質量部になるよう添加
【０１０７】
＜第２の易接着層塗料組成Ａ＞
蒸留水                                    ９５％
アクリル樹脂バインダ                      ２５．４質量部
（ダイセル化学工業株式会社製、ＥＭ４８Ｄ、固形分 ２７．５％）
カルボジイミド構造を複数個有する化合物    ４．７質量部
（日清紡株式会社製、カルボジライトV-02-L2、固形分４０％）
界面活性剤Ａ                              １２．７質量部
（日本油脂株式会社製、ラピゾールB-90の１%水溶液、アニオン性）
界面活性剤Ｂ                              １５．５質量部
（三洋化成工業株式会社製、ナロアクティーCL-95の１%水溶液、ノニオン性）
シリカ微粒子分散液                        １．６質量部
（日本アエロジル株式会社製、アエロジルOX-50の水分散物、固形分１０％）
コロイダルシリカ                          ３．５質量部
【０１０８】
また、第１の易接着層２０の乾燥条件は１８０℃とした。
なお、第１の易接着層２０となるポリエステル樹脂の屈折率は、１．５８である。
【０１０９】
また、第２の易接着層２２の乾燥条件は１８０℃とした。
なお、第２の易接着層２２となるアクリル樹脂の屈折率は、１．４９である。
【０１１０】
（有機層）
支持体上に複数の易接着層が形成された被成膜材料Ｚｂを巻回してなる材料ロールを図５に示すような有機層形成装置の回転軸に装填して、被成膜材料Ｚｂを所定の搬送経路に挿通し、搬送しつつ、塗布手段、乾燥手段および光照射手段により、第２の易接着層２２の上に、厚さ５μｍの有機層１６を形成した。
【０１１１】
有機層１６を形成する塗料は、下記の各成分を混合して調製した。
ＤＰＨＡ２０（日本化薬株式会社）                        ４７．５質量部
メチルエチルケトン                                      ５０．０質量部
光重合開始剤(ＢＡＳＦ社製  イルガキュア１８４)        ２．５質量部
【０１１２】
なお、上記塗料の重合開始剤の固形分濃度は５質量％である。
塗布手段はダイコータを用いた。乾燥手段は、ノズルからの乾燥風を吹き出す装置を用い、乾燥は８０℃で行った。さらに、光照射手段からは紫外線を照射して、重合を行った。なお、紫外線による硬化は、紫外線の照射量が積算照射量で約２０００ｍＪ／ｃｍ2となるようにして行った。
なお、有機層１６となるＤＰＨＡ２０の屈折率は、１．４８である。
また、形成した有機層１６の表面硬度を鉛筆硬度測定法により測定した。その結果、表面硬度は、鉛筆硬度でＨであった。
【０１１３】
（無機層）
支持体１２上に第１の易接着層２０、第２の易接着層２２および有機層１６をこの順に形成した、被成膜材料Ｚｃとなる積層体を巻回してなる材料ロール６２を図６に示すような無機成膜装置３２の回転軸に装填して、被成膜材料Ｚｃを所定の搬送経路に挿通し、搬送しつつ、無機層１４の成膜を行った。
なお、巻出し室の圧力は５Ｐａとした。また、被成膜材料Ｚｃの搬送速度は７．５ｍ／ｍｉｎとした。
【０１１４】
原料ガスは、シランガス(ＳｉＨ4）、アンモニアガス(ＮＨ3）、および、水素ガス(Ｈ2）を用いた。供給量は、シランガスが５０sccm、アンモニアガスが１００sccm、水素ガスが１５０sccmとした。また、成膜圧力は１００Ｐａとした。
【０１１５】
シャワー成膜電極には、高周波電源から、周波数１３．５ＭＨｚで５０００Ｗのプラズマ励起電力を供給した。さらに、ドラムには、バイアス電源から、５００Ｗのバイアス電力を供給した。
このような条件で、２００ｍの被成膜材料Ｚｃの表面に、厚さ４０ｎｍの無機層１４の成膜を行い、機能性フィルムを作製した。
【０１１６】
［実施例２］
光重合開始剤の量を３．５質量部とした以外は、すなわち、重合開始剤の固形分濃度を７質量％とした以外は、実施例１と同様にして、機能性フィルムを作製した。
なお、有機層の表面硬度は、鉛筆硬度で２Ｈであった。
【０１１７】
［実施例３］
光重合開始剤の量を５．０質量部とした以外は、すなわち、重合開始剤の固形分濃度を１０質量％とした以外は、実施例１と同様にして、機能性フィルムを作製した。
なお、有機層の表面硬度は、鉛筆硬度で３Ｈであった。
【０１１８】
［実施例４］
第１の易接着層の厚さを１．０μｍとした以外は、実施例１と同様にして、機能性フィルムを作製した。
【０１１９】
［実施例５］
第２の易接着層の厚さを０．０９μｍとした以外は、実施例１と同様にして、機能性フィルムを作製した。
【０１２０】
［実施例６］
第２の易接着層を形成する塗料を以下の材料に変更した以外は、実施例１と同様にして、機能性フィルムを作製した。
【０１２１】
＜第２の易接着層塗料組成Ｂ＞
ポリウレタン樹脂バインダ                  ２５．４質量部
（三井化学株式会社製、オレスター UD-350、固形分３８％）
カルボジイミド構造を複数個有する化合物    ４．７質量部
（日清紡株式会社製、カルボジライトV-02-L2、固形分４０％）
界面活性剤Ａ                              １２．７質量部
（日本油脂株式会社製、ラピゾールB-90の１%水溶液、アニオン性）
界面活性剤Ｂ                              １５．５質量部
（三洋化成工業株式会社製、ナロアクティーCL-95の１%水溶液、ノニオン性）
シリカ微粒子分散液                        １．６質量部
（日本アエロジル株式会社製、アエロジルOX-50の水分散物、固形分１０％）
コロイダルシリカ                          ３．５質量部
（日産化学工業株式会社製、スノーテックスＸＬ、固形分４０．５％）
すべり剤                                  １．６質量部
（中京油脂株式会社製、カルナバワックス分散物セロゾール５２４  固形分３０％)
蒸留水                                    全体が１０００質量部になるよう添加
【０１２２】
なお、第２の易接着層となるポリウレタン樹脂の屈折率は、１．５１である。
【０１２３】
［比較例１］
光重合開始剤の量を２．０質量部とした以外は、すなわち、重合開始剤の固形分濃度を４質量％とした以外は、実施例１と同様にして、機能性フィルムを作製した。
なお、有機層の表面硬度は、鉛筆硬度で２Ｂであった。
【０１２４】
［比較例２］
第２の易接着層を形成せず、第１の易接着層の厚さを０．４５μｍとした以外は、実施例１と同様にして、機能性フィルムを作製した。
【０１２５】
［比較例３］
第１の易接着層の厚さを０．１５μｍとした以外は、実施例１と同様にして、機能性フィルムを作製した。
【０１２６】
［比較例４］
第２の易接着層の厚さを０．１５μｍとした以外は、実施例１と同様にして、機能性フィルムを作製した。
［評価］
作製した実施例１〜６および比較例１〜４の機能性フィルムについて、光の透過率、ガスバリア性能、および、伸び耐性を評価した。
【０１２７】
＜透過率＞
作製した機能性フィルムについて、（株式会社日立ハイテクノロジーズ社製  Ｕ−４１００）を用いて、波長４００〜７００ｎｍでの平均透過率（支持体のＰＥＴを含む）を測定した。また、支持体のＰＥＴフィルムの透過率も測定した。
支持体のＰＥＴフィルムの透過率を１００％として、各機能性フィルムの可視光透過率［％］を評価した。
【０１２８】
＜ガスバリア性能＞
作製した機能性フィルムの水蒸気透過率[g/(m2・day)]を、カルシウム腐食法（特開２００５−２８３５６１号公報に記載される方法）によって測定した。なお、恒温恒湿処理の条件は、温度４０℃、湿度９０％ＲＨとした。
【０１２９】
＜伸び耐性＞
作製した機能性フィルムからサンプルを切り出し、引っ張り試験機（株式会社島津製作所製  AG-10NX）を用いて引っ張り試験を行い、無機層にクラックが入り始めるひずみ量を測定した。
【０１３０】
＜総合評価＞
総合評価は、透過率、ガスバリア性能および伸び耐性に基づいて、以下のように評価した。
水蒸気透過率が１×１０-4［ｇ/(ｍ2/ｄａｙ)］以下で、透過率が８５％以上、かつ、伸び耐性が３％以上のものを「Ａ」
水蒸気透過率が１×１０-4［ｇ/(ｍ2/ｄａｙ)］以下で、透過率が８５％以上、かつ、伸び耐性が３％未満のものを「Ｂ」
水蒸気透過率が１×１０-4［ｇ/(ｍ2/ｄａｙ)］以下で、透過率が８５％未満のものを「Ｃ」
水蒸気透過率が１×１０-4［ｇ/(ｍ2/ｄａｙ)］超のものを「Ｄ」
各実施例、比較例の評価結果を下記の表１に示す。
【０１３１】
【表１】
0006317681.tif 000002
【０１３２】
上記表１に示されるように、本発明の機能性フィルムである実施例１〜６のガスバリアフィルムは、高い透過率を有し、かつ、高いガスバリア性能を有する。
【０１３３】
これに対して、表面硬度が低い比較例１は、無機層の形成の際にダメージを受けるため、均一な無機層を形成できないため、ガスバリア性能が低下することがわかる。
また、易接着層が１層の比較例２は、透過率が低下することがわかる。また、干渉縞が発生した。
また、第１の易接着層の厚さが薄い比較例３は、表面硬度の高い有機層の応力緩和が十分にできず、伸び耐性が低くなることがわかる。
また、第２の易接着層の厚さが厚い比較例４は、透過率が低下することがわかる。また、干渉縞が発生した。
以上の結果より、本発明の効果は明らかである。
【産業上の利用可能性】
【０１３４】
有機ＥＬデバイス等の保護フィルムとして、好適に利用可能である。
【符号の説明】
【０１３５】
１０ａ〜１０ｄ  ガスバリアフィルム
１２  支持体
１４  無機層
１６  有機層
２０  第１の易接着層（最下層の易接着層）
２１  第３の易接着層
２２  第２の易接着層（最上層の易接着層）
３０  易接着層形成装置
３１  有機層形成装置
３２  無機成膜装置
３６  塗布手段
３８  乾燥手段
４０  光照射手段
４２、６４  回転軸
４６、９２  巻取り軸
４８、５０  搬送ローラ対
５２  真空チャンバ
５４  巻出し室
５６  成膜室
６０ａ、６０ｂ  隔壁
６１、６２、６３  材料ロール
６８、８４ａ、８４ｂ、９０  ガイドローラ
７０、７４  真空排気手段
８０  ドラム
８２  成膜電極
８３  高周波電源
【図１】
0006317681.tif 000003
【図２】
0006317681.tif 000004
【図３】
0006317681.tif 000005
【図４】
0006317681.tif 000006
【図５】
0006317681.tif 000007
【図６】
0006317681.tif 000008