(57)【要約】【課題】透明な基材フィルム上に金属酸化物層を設けてなる透明ガスバリア性フィルム、特に液晶ディスプレイ素子（ＬＣＤ）、エレクトロルミネッセンス素子（ＥＬ）、タッチパネル素子（ＴＰ）等に代表されるエレクトロニクス素子のプラスチックフィルム基板として好適に用いられる、ガスバリア性を付与した透明ガスバリア性フィルムとその製造方法の提供を目的とする。【解決手段】透明プラスチックフィルムの両端部の少なくとも片面に凹凸部を設けてなる透明基材フィルムの当該凹凸部付与面に、ガスバリア性を有する金属酸化物層を設ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明プラスチックフィルムの両端部の少なくとも片面に凹凸部を設けてなる透明基材フィルムの当該凹凸部付与面に、ガスバリア性を有する金属酸化物層が成膜されていることを特徴とする透明ガスバリア性フィルム。
【請求項２】
前記金属酸化物層が真空蒸着法によって成膜された金属酸化物層であることを特徴とする請求項２記載の透明ガスバリア性フィルム。
【請求項３】
長尺状透明プラスチックフィルムの両端部の少なくとも片面に凹凸部を設けてなる透明基材フィルムを用い、当該透明基材フィルムの凹凸部付与面に、ガスバリア性を有する金属酸化物層を連続的に成膜することを特徴とする透明ガスバリア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、透明な基材フィルム上に金属酸化物層を設けてなる透明ガスバリア性フィルム、特に液晶ディスプレイ素子（ＬＣＤ）、エレクトロルミネッセンス素子（ＥＬ）、タッチパネル素子（ＴＰ）等に代表されるエレクトロニクス素子の透明プラスチックフィルム基板として好適に用いられる、ガスバリア性を付与した透明ガスバリア性フィルムとその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶ディスプレイ素子（ＬＣＤ）、エレクトロルミネッセンス素子（ＥＬ）、タッチパネル素子（ＴＰ）等のエレクトロニクス素子においては、それを構成する基板としてガラス基板が多く用いられている。しかし、このガラス基板は、割れやすく、屈曲性に乏しく、比重が大きくて軽量化に不向きである等の欠点を有している。したがって最近は、高分子有機材料からなる透明プラスチックフィルム基板を用いる試みが数多くなされている。この透明プラスチックフィルム基板の利点としては、軽量性、屈曲性、耐衝撃性等に優れ、大面積化が容易であること等が挙げられる。しかし、その一方でこの透明プラスチックフィルム基板は、ガラス基板と比較して水蒸気や酸素等に対するガスバリア性が劣り、吸湿により基板の寸法が変化しするので、上記エレクトロニクス素子の表示性能に支障を及ぼすことがわかっている。
【０００３】
この様なガスバリア性の劣性を補う方法として、透明プラスチックフィルム上にガスバリア層を設ける検討が種々なされている。例えば、透明プラスチックフィルム上に酸化珪素、酸化アルミニウム等の金属酸化物からなるガスバリア層をスパッタリング法、イオンプレーティング法、プラズマＣＶＤ法、フォトＣＶＤ法等の各種真空蒸着法により設け、透明プラスチックフィルム基板のガスバリア性を向上させている。
【０００４】
また透明プラスチックフィルム基板を用いる利点の一つとして、ガスバリア層を設けるプラスチックフィルムを長尺状で供給し、そのフィルム面に巻き取り式の真空蒸着装置を用いて連続でガスバリア層を成膜してガスバリア性フィルムを効率よく生産できることが挙げられる。しかし、巻き取り式の真空蒸着装置では透明プラスチックフィルム基材上の金属酸化物層と真空蒸着装置の搬送ロール等との接触があり、さらにはガスバリア層形成後に再び長尺状のフィルムを巻き取る際に成膜されたバリア層とフィルム基材面とが接触すること、等により、成膜されたガスバリア層において傷、マイクロクラック等が発生し易くなり、ガスバリア性フィルムにおけるガスバリア性の低下が懸念される。
【０００５】
通常、ウェブ状に巻き取られる長尺状のプラスチックフィルムには滑剤を含んだ層を表面に設け、滑り性を改善し、巻き取り適性を付与している。また、光学用途の透明性の高いプラスチックフィルムを製造するには、巻き取り適性の付与を目的として滑剤のような微粒子を含ませるとヘイズ等の原因になるため、一般的には易滑層を設けず、ナーリング処理を施して巻き取り適性を付与している。このナーリング処理とは、巻き取り適性に劣るフィルムに巻き取り適性を付与するための処理であって、フィルムの両端部に凹凸部を形成し、その凸部の高さをフィルムの高さより若干高くすることにより、フィルム巻き取り時の擦れ傷の発生をなくし、良好に巻き取りができるようにするための技術である。（例えば、特許文献１参照。）
【特許文献１】特開平８―１７５７０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記事情を鑑みてなされたものであり、その課題とするところは、ガスバリア性を有する金属酸化物層を設けてなる透明ガスバリア性フィルムに対して、巻き取り適性を付与するための滑剤含有層等を設けることなしに巻き取り適性の付与を可能とし、フィルム巻き取り時や製造時に金属酸化物層における傷やマイククラックの発生を低減させてガスバリア性の劣化を極力抑えられるようにし、さらには光学用途にも好適に適用し得る、透明ガスバリア性フィルムとその製造方法の提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を達成するためになされ、請求項１に記載の発明は、透明プラスチックフィルムの両端部の少なくとも片面に凹凸部を設けてなる透明基材フィルムの当該凹凸部付与面に、ガスバリア性を有する金属酸化物層が成膜されていることを特徴とする透明ガスバリア性フィルムである。
【０００８】
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の透明ガスバリア性フィルムにおいて、前記金属酸化物層が真空蒸着法によって成膜された金属酸化物層であることを特徴とする。
【０００９】
さらにまた、請求項３記載の発明は、長尺状透明プラスチックフィルムの両端部の少なくとも片面に凹凸部を設けてなる透明基材フィルムを用い、当該透明基材フィルムの凹凸部付与面に、ガスバリア性を有する金属酸化物層を連続的に成膜することを特徴とする透明ガスバリア性フィルムの製造方法である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の透明ガスバリア性フィルムは、巻き取り適性が凹凸部によって付与され、巻き取りに際しても擦り傷やマイクロクラック等の発生が生じにくく、ガスバリア性を有する金属酸化物層によるガスバリア性の低下が防げるようになる。また、本発明の製造方法によれば、このような透明ガスバリア性フィルムが本来有するガスバリア性を損なうことなく安定的に連続して生産することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明を図面を参照にして詳細に説明する。図１には本発明に係る透明ガスバリア性フィルムの概略の断面構成が示してある。この透明ガスバリア性フィルム１は、透明プラスチックフィルムの両端部の少なくとも片面に凹凸部２を設けてなる透明基材フィルムの凹凸部付与面に、ガスバリア性を有する金属酸化物層３が成膜されている。この凹凸部２は、その凸部の高さが透明基材フィルムの高さより若干高くなっている、所謂ナーリング処理部である。
【００１２】
透明基材フィルムは、その両端部に凹凸部を形成し、凸部の高さをフィルムより高くするナーリング処理を施してあるフィルムであるならば特にその構成材料の種類は問わない。
【００１３】
透明基材フィルムを構成する透明プラスチックフィルムとしては、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリブチレンテレフタレートフィルム、ポリエチレンナフタレートフィルム、ポリカーボネートフィルム、ポリアリレートフィルム、ポリエーテルスルホンフィルム、ポリスルホンフィルム、アモルファスポリオレフィンフィルム等の透明プラスチックフィルムが挙げられる。これらのフィルムの厚みは任意であるが、一般的には数十μｍから数百μｍである。
【００１４】
このような透明プラスチックフィルムの両端部の少なくとも片面に設ける凹凸部２は、前述したように、後でその構成等を詳述するガスバリア性を有する金属酸化物層３の成膜時、或いは成膜後の巻き取り時に成膜装置のロール等や透明基材フィルムとの接触によっ
てガスバリア層としての金属酸化物層３に傷やマイクロクラック等が発生しないように設けるものである。
【００１５】
このような構成になる透明基材フィルムの凹凸部２付与面には、上述したように、ガスバリア性を有する金属酸化物層３が成膜されている。この金属酸化物層３は酸化珪素や酸化アルミニウム等の金属酸化物からなる薄膜層であり、スパッタリング法、イオンプレーティング法、真空蒸着法、プラズマＣＶＤ法、フォトＣＶＤ法等により形成される。
【００１６】
次に、このような構成になる透明ガスバリア性フィルムの製造方法につき説明する。透明ガスバリア性フィルムの製造に当たっては、まず長尺状の透明プラスチックフィルムの両端部の少なくとも片面に凹凸部を設けてなる透明基材フィルムを用意する。この透明基材フィルムは、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリブチレンテレフタレートフィルム、ポリエチレンナフタレートフィルム、ポリカーボネートフィルム、ポリアリレートフィルム、ポリエーテルスルホンフィルム、ポリスルホンフィルム、アモルファスポリオレフィンフィルム等の長尺状透明プラスチックフィルムの両端部の少なくとも片面に凹凸部をナーリング処理にて設けてなるものが適用され得る。
【００１７】
続いて、このような構成になる透明基材フィルムの凹凸部付与面にガスバリア性を有する金属酸化物層を連続的に成膜する。金属酸化物層の成膜は、例えば図２に示すような構成の巻き取り式真空成膜装置を使用して行う。
【００１８】
図２に示す巻き取り式真空成膜装置は、長尺状の透明基材フィルムの巻出し・巻き取り室５と成膜室７とから構成されている。巻出し・巻き取り室５にはトルクモータ等の一定の張力にて巻き取り可能な巻き取り手段を持つ巻き取り軸９、パウダークラッチ等のトルク制御手段により一定のバックテンションをかけつつ長尺状の透明基材フィルムの巻出しを可能にする巻出し軸９、透明基材フィルムの走行を規制する複数のアイドルローラ１３、１４、適宣にフィードバックを行うための張力検出器を具備したテンションロール１５、１６、透明基材フィルム表面の温度を監視するための温度センサー１８、１９等がそれぞれ配置されている。一方、成膜室６には、成膜時の透明基材フィルム表面の温度をコントロールし、表面に薄膜を成膜するための温調入り成膜ドラム２０と、プロセスガスまたは原料ガスを導入するシャワーヘッドを持つ電極２２とで少なくとも構成される成膜部が配置されている。
【００１９】
この成膜部における成膜の方式としては種々の方式が適用される。具体的には、プラズマＣＶＤ法のほか、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等が考えられるが、成膜中の雰囲気温度を考えると、熱に弱い透明基材フィルムを適宜の低い温度でコントロールして成膜が可能なプラズマＣＶＤ法が好ましいと考えられる。プラズマ発生法としては直流（ＤＣ）プラズマ、低周波プラズマ、高周波（ＲＦ）プラズマ、パルス波プラズマ、３極構造プラズマ、マイクロ波プラズマ、ダウンストリームプラズマ、カラムナープラズマ、プラズマアシステッドエピタキシー等の低温プラズマ発生装置が用いられる。
【００２０】
この様な構成の巻き取り式真空成膜装置を使用し、例えばプラズマＣＶＤ法にて酸化珪素からなる金属酸化物層を透明基材フィルム上に形成する場合には、有機珪素化合物と酸素ガスを加えたもの、場合によってはそれに不活性ガスを加えたものを原料として用いる。この場合、有機珪素化合物としては、例えばテトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）、テトラメトキシシラン（ＴＭＯＳ）、テトラメチルシラン（ＴＮＳ）、ヘキサメチルジシラン、ヘキサメチルジシロキサン（ＨＭＤＳＯ）、テトラメチルジシロキサン、メチルトリメトキシシラン、ヘキサメチルジシラザン、テトラメチルジシラザン等の比較的低分子量の有機珪素化合物を適宜選択すればよい。これらの有機珪素化合物は気化させ、酸素ガスと
混合し、上記真空成膜装置の電極２２の部分へと導入し、温調入りドラム２１と電極２２間にプラズマを発生させ、プラズマＣＶＤ法にて酸化珪素膜を透明プラスチック基材上に成膜する。
【００２１】
この際に成膜されるガスバリア層である酸化珪素薄膜の膜厚は特に限定されるものではないが、あまり薄すぎるとガスバリア性の発現が難しいため、５０Å以上は必要であると考えられる。これ以上の膜厚は、透明性が損なわれない範囲において、必要なガスバリア性能に合わせてコントロールして設定すればよい。しかし、ある程度以上の膜厚となると十分なガスバリア性が得られるが、柔軟性、経済性の面で問題を生じるため、一般的には１００〜２０００Åの範囲が好ましい。
【００２２】
この様にして透明ガスバリア性フィルムを製造すれば、成膜時には透明基材フィルム上に設けた金属酸化物層が装置のロール等と擦れる頻度が少なくなり、また、金属酸化物層成膜後のフィルムの巻き取りに際しては透明基材フィルム面と金属酸化物層と接触する割合が極めて低くなり、延いては成膜された金属酸化物層が本来有するガスバリア性の劣化を抑えることが可能となる。図３には以上の様にして得られ、巻き取られたウェブ状の透明ガスバリア性フィルムの概観が示してある。次に実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明する。
【実施例１】
【００２３】
厚みが１８８μｍの長尺状の透明ポリエチレンテレフタレートフィルムの両端部の片面にナーリング処理を施し、さらにフィルムの非ナーリング処理面に易滑、易接処理を施し、長尺状透明基材フィルムを得た。次に、この長尺状透明基材フィルムのナーリング処理面に、上記した構成の巻き取り式ＣＶＤ装置により４０ｎｍ厚の酸化珪素膜を成膜し、実施例１に係る本発明の透明ガスバリア性フィルムを得た。続いて、この透明ガスバリア性フィルムの水蒸気バリア性をモコン法により測定した結果、水蒸気透過度が０．０３（ｇ／ｍ2・ｄａｙ）であった。
＜テスト１＞
実施例１で得られた長尺状透明基材フィルムのナーリング処理が施されていない部分を３０×１５ｃｍに切り取り、先に示した巻き取り式のＣＶＤ装置の成膜ドラム上に密着するように貼り付け、しかる後４０ｎｍ厚の酸化珪素膜を成膜してテスト１に係る比較のためのサンプリングフィルムを得た。成膜されたサンプリングフィルムは一度も装置のロールに接触することなしにサンプリングされた。そして、このサンプリングフィルムの水蒸気バリア性をモコン法にり測定した結果、水蒸気透過度が０．０１（ｇ／ｍ2・ｄａｙ）であった。
＜テスト２＞
実施例１で得られた長尺状透明基材フィルムの易滑、易接処理面に上記に示した巻き取り式のＣＶＤ装置により４０ｎｍ厚の酸化珪素膜を成膜し、テスト２に係る比較のための透明ガスバリア性フィルムを得た。このフィルムの水蒸気バリア性をモコン法により測定した結果、水蒸気透過度が０．２４（ｇ／ｍ2・ｄａｙ）であった。
【００２４】
テスト１に係る透明ガスバリア性フィルムはできるだけ実施例１における製造方法に近い形で成膜されているが、成膜後の成膜面がロールへの接触や、巻き取られることなしにサンプリングされている。従って、サンプリングされたフィルムのガスバリア性は成膜面への傷や、擦れといった影響がないため非常に良いガスバリア性を示していることがわかる。一方、実施例１に係るのナーリング処理を施してある透明ガスバリア性フィルムはテスト１に係る透明ガスバリア性フィルムほどのガスバリア性は得られていないものの優れたガスバリア性を依然として維持している。しかも、その製造効率は大量生産向きである。これに対し、テスト２に係るナーリング処理を施していないフィルムでは、成膜後のロールへの接触、巻き取られた後のフィルム裏面への接触等の影響により、ガスバリア性の
劣化が起こり、成膜当初のバリア性を維持していないことがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の透明ガスバリア性フィルムの概略の断面構成説明図である。
【図２】巻き取り式真空成膜装置の全体の構成を示す概略説明図である。
【図３】巻き取られたウェブ状の透明ガスバリア性フィルムの概観説明図である。
【符号の説明】
【００２６】
１・・・            透明ガスバリア性フィルム
２・・・            凹凸部（ナーリング部）
３・・・            ガスバリア性を有する金属酸化物層
５・・・            巻き取り式真空成膜装置
６・・・            巻出し・巻き取り室
７・・・            成膜室
８・・・            巻き取り軸
９・・・            巻出し軸
１０・・・          透明基材フィルム
１１・・・          ウェブ状の透明基材フィルム原反
１２・・・          ウェブ状の透明ガスバリア性フィルム
１３、１４・・・    アイドルロール
１５、１６・・・    テンションロール
１８、１９・・・    温度センサー
２１・・・          温調入りドラム
２２・・・          シャワーヘッドを持つ電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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