(57)【要約】【課題】本発明の課題は、一つのラインで複数の機能性層を形成し、機能性フィルムを製造する製造装置において、複数プロセスの処理ガスが混在することなく、膜質の向上を図ることができ、また、採用できる成膜プロセスの選択肢の幅を広げることができる機能性フィルムの製造装置及び製造方法を提供することである。【解決手段】本発明の機能性フィルムの製造装置は、真空チャンバー内で、ベースフィルム上に複数の機能性層をそれぞれ複数の成膜プロセスによって成膜し、機能性フィルムを製造する機能性フィルムの製造装置であって、前記真空チャンバーが、前記複数の成膜プロセスをそれぞれ連続して行う複数の成膜室を備え、前記複数の成膜室のうち、先行する成膜プロセスを行う成膜室と、後続の成膜プロセスを行う成膜室との間に、吸気口及び排気口を備えた圧力調整可能な調整室を設けたことを特徴とする。【選択図】図１
2016141855.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空チャンバー内で、ベースフィルム上に複数の機能性層をそれぞれ複数の成膜プロセスによって成膜し、機能性フィルムを製造する機能性フィルムの製造装置であって、
前記真空チャンバーが、前記複数の成膜プロセスをそれぞれ連続して行う複数の成膜室を備え、
前記複数の成膜室のうち、先行する成膜プロセスを行う成膜室と、後続の成膜プロセスを行う成膜室との間に、吸気口及び排気口を備えた圧力調整可能な調整室を設けたことを特徴とする機能性フィルムの製造装置。
【請求項２】
前記複数の成膜室のうち、先行する第１の成膜プロセスを行う成膜室の圧力をＰ１、後続の成膜プロセスを行う第２の成膜室の圧力をＰ２、前記二つの成膜室間の前記調整室の圧力をＰ３としたとき、当該Ｐ１、Ｐ２及びＰ３が、下記の大小関係：
Ｐ１＜Ｐ３、かつ、Ｐ２＜Ｐ３
を満たすように圧力を調整す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装置。
【請求項３】
前記複数の成膜室のうち、前記先行する成膜プロセスを行う成膜室が、原子層堆積法によるガスバリアー層を形成する成膜プロセスを行う成膜室であり、
後続の成膜プロセスを行う成膜室が、前記ガスバリアー層上に保護層を形成する成膜プロセスを行う成膜室であることを特徴する請求項１又は請求項２に記載の機能性フィルムの製造装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の機能性フィルムの製造装置を用いて、ベースフィルム上に、複数の機能性層をそれぞれ連続する複数のプロセスによって成膜し、機能性フィルムを製造する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、機能性フィルムの製造装置及び製造方法に関し、複数プロセスの処理ガスが混在することなく、膜質の向上を図ることができ、また、採用できる成膜プロセスの選択肢の幅を広げることができる機能性フィルムの製造装置及び製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ベースフィルム上に機能性層として薄膜が形成された機能性フィルムが広く利用されている。
例えば、食品、医薬品、電子デバイス等の包装材として用いられているガスバリアー性フィルムも、機能性フィルムの一つである。ガスバリアー性フィルムは、ベースフィルム上に形成されたガスバリアー層が、大気中の水、酸素等のガスを遮蔽して内容物の劣化を防ぐ。また、ガスバリアー性を向上させ、後工程の様々な要因から保護するために、ガスバリアー層上に、ガスバリアー層の全面を被覆する保護層を形成することも行われている。また、その他の機能性フィルムとして、平滑層と、平滑層上に形成された透明電極層などが設けられたフィルムがある。
このように、複数の機能性層を有する機能性フィルムを生産するための製造装置として、生産性を落とさないように１ラインで完結させることのできる装置が求められている。
また、機能性層を緻密な薄膜として形成できる方法の一つとして、蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ法、原子層堆積（ＡＬＤ：Ａｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎともいう。）法等が知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１に記載の製造装置は、同一真空チャンバー内で、複数プロセス（ＣＶＤ、蒸着）による成膜を連続して実施している。また、特許文献２に記載の製造装置は、メインロール上で、蒸着、スパッタ、及び蒸着の順に複数プロセスの成膜を行う。そのため、このような特許文献１及び２に記載の製造装置では、各プロセスでの処理ガスが混在し、各機能性層の性能劣化が生じるという問題があった。
さらに、最大５か所で成膜が可能なロール・ｔｏ・ロール方式の成膜装置（製品名：Fraunhofer Novoflex600）が知られているが、複数プロセスでの各処理ガスをそれぞれ完全に分離することができず、各処理ガスの影響を完全になくすことはできないという問題があった。
【０００４】
上述のように、一つのラインで複数の機能性層を形成する機能性フィルムの製造装置では、複数プロセスの処理ガスが混在し、膜質を悪化させる懸念があった。また、採用する各プロセスの真空度が近いものでないと成立しないため、採用できるプロセスの選択肢が狭いという問題があった。特にＡＬＤ法では、反応性の高いガスを用いることが多いため、別プロセスのガスとの混合で即座に反応して所望の薄膜を得られなくなるばかりか、パーティクルを発生させて膜面を汚染するため、より注意が必要であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−３５１８３２号公報
【特許文献２】特表２０１３−５３００７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記問題・状況に鑑みてなされたものであり、その解決課題は、一つのラインで複数の機能性層を形成し、機能性フィルムを製造する製造装置において、複数プロセスの処理ガスが混在することなく、膜質の向上を図ることができ、また、採用できる成膜プロセスの選択肢の幅を広げることができる機能性フィルムの製造装置及び製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は、上記課題を解決すべく、上記問題の原因等について検討する過程において、先行する成膜プロセスを行う成膜室と、後続の成膜プロセスを行う成膜室との間に、吸気口及び排気口を備えた圧力調整可能な調整室を設け、調整室の圧力調整によって、各処理ガスが混在しないようにすることで、得られる機能性層の膜質を向上でき、採用できる成膜プロセスの選択肢の幅を広げることができることを見いだし本発明に至った。
すなわち、本発明に係る上記課題は、以下の手段により解決される。
１．真空チャンバー内で、ベースフィルム上に複数の機能性層をそれぞれ複数の成膜プロセスによって成膜し、機能性フィルムを製造する機能性フィルムの製造装置であって、
前記真空チャンバーが、前記複数の成膜プロセスをそれぞれ連続して行う複数の成膜室を備え、
前記複数の成膜室のうち、先行する成膜プロセスを行う成膜室と、後続の成膜プロセスを行う成膜室との間に、吸気口及び排気口を備えた圧力調整可能な調整室を設けたことを特徴とする機能性フィルムの製造装置。
【０００８】
２．前記複数の成膜室のうち、先行する第１の成膜プロセスを行う成膜室の圧力をＰ１、後続の成膜プロセスを行う第２の成膜室の圧力をＰ２、前記二つの成膜室間の前記調整室の圧力をＰ３としたとき、当該Ｐ１、Ｐ２及びＰ３が、下記の大小関係：
Ｐ１＜Ｐ３、かつ、Ｐ２＜Ｐ３
を満たすように圧力を調整することを特徴とする第１項に記載の機能性フィルムの製造装置。
【０００９】
３．前記複数の成膜室のうち、前記先行する成膜プロセスを行う成膜室が、原子層堆積法によるガスバリアー層を形成する成膜プロセスを行う成膜室であり、
後続の成膜プロセスを行う成膜室が、前記ガスバリアー層上に保護層を形成する成膜プロセスを行う成膜室であることを特徴する第１項又は第２項に記載の機能性フィルムの製造装置。
【００１０】
４．第１項から第３項までのいずれか一項に記載の機能性フィルムの製造装置を用いて、ベースフィルム上に、複数の機能性層をそれぞれ連続する複数のプロセスによって成膜し、機能性フィルムを製造することを特徴とする機能性フィルムの製造方法。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の上記手段により、一つのラインで複数の機能性層を形成する機能性フィルムの製造装置において、複数プロセスの処理ガスが混在することなく、膜質の向上を図ることができ、また、採用できる成膜プロセスの選択肢の幅を広げることができる機能性フィルムの製造装置及び製造方法を提供することができる。
本発明の効果の発現機構又は作用機構については、明確にはなっていないが、以下のように推察している。
圧力調整可能な調整室の圧力を、先行する成膜プロセスを行う成膜室及び後続の成膜プロセスを行う成膜室の圧力より大きく制御したり、又は、小さく制御するなど、適宜制御することによって、各成膜室での処理ガスの混在を防止することができる。その結果、得られる膜質の向上を図ることができる。
また、各処理ガスの混在を防止できることから、真空度の近い成膜プロセスを採用する必要がなくなり、各成膜室で行う成膜プロセスの選択肢を広げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の機能性フィルムの製造装置を示す概略図
【図２】図１の調整室の他の例を示す概略図
【図３】図１の調整室の他の例を示す概略図
【図４】図１の調整室の他の例を示す概略図
【図５】図１の調整室の他の例を示す概略図
【図６】比較例の調整室を示す概略図
【図７】図１の蒸着装置の他の例を示す概略図
【図８】本発明の機能性フィルムの製造装置の他の例を示す概略図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の機能性フィルムの製造装置は、真空チャンバー内で、ベースフィルム上に複数の機能性層をそれぞれ複数の成膜プロセスによって成膜し、機能性フィルムを製造する機能性フィルムの製造装置であって、前記真空チャンバーが、前記複数の成膜プロセスをそれぞれ連続して行う複数の成膜室を備え、前記複数の成膜室のうち、先行する成膜プロセスを行う成膜室と、後続の成膜プロセスを行う成膜室との間に、吸気口及び排気口を備えた圧力調整可能な調整室を設けたことを特徴とする。この特徴は、請求項１から請求項４までの請求項に係る発明に共通する技術的特徴である。
【００１４】
本発明の実施態様としては、本発明の効果発現の観点から、前記複数の成膜室のうち、先行する第１の成膜プロセスを行う成膜室の圧力をＰ１、後続の成膜プロセスを行う第２の成膜室の圧力をＰ２、前記二つの成膜室間の前記調整室の圧力をＰ３としたとき、当該Ｐ１、Ｐ２及びＰ３が、Ｐ１＜Ｐ３、かつ、Ｐ２＜Ｐ３を満たすように圧力を調整することが好ましい。これにより、各処理ガスの混在を確実に防止することができる。
【００１５】
また、前記複数の成膜室のうち、前記先行する成膜プロセスを行う成膜室が、原子層堆積法によるガスバリアー層を形成する成膜プロセスを行う成膜室であり、後続の成膜プロセスを行う成膜室が、前記ガスバリアー層上に保護層を形成する成膜プロセスを行う成膜室であることが好ましい。すなわち、原子層堆積法では、反応性の高い処理ガスを用いることが多く、そのため、別の成膜プロセスでの処理ガスとの混合により即座に反応して所望の機能性層を得られなくなるばかりか、パーティクルを発生させて膜面を汚染する可能性がある。そこで、前記調整室を設けることによって、原子層堆積法での処理ガスと、保護層を形成するための処理ガスとの混在を確実に防止することができるため、所望のガスバリアー層及び保護層を得ることができ、本発明に好適である。
【００１６】
本発明の機能性フィルムの製造方法は、前記機能性フィルムの製造装置を用いて、ベースフィルム上に、複数の機能性層をそれぞれ連続する複数のプロセスによって成膜し、機能性フィルムを製造することを特徴とする。
以下、本発明とその構成要素、及び本発明を実施するための形態・態様について詳細な説明をする。なお、本願において、「〜」は、その前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む意味で使用する。
【００１７】
［製造装置の全体構成］
図１は、本発明の機能性フィルムの製造装置の全体を示す概略図である。
機能性フィルムの製造装置１００は、一つの真空チャンバー１０１内で、ベースフィルムＦ上に複数の機能性層をそれぞれ連続する複数のプロセスによって成膜し、機能性フィルムを製造する装置である。
真空チャンバー１０１は、図示しない真空ポンプ等によって真空圧下に調整されており、先行する第１の成膜プロセスを行う第１の成膜室１０２と、後続の成膜プロセスを行う第２の成膜室１０３と、第１及び第２の成膜室１０２，１０３間に設けられた圧力調整可能な調整室１０４と、を備えている。
第１の成膜室１０２と調整室１０４との間は、ベースフィルムＦが通過できるように、ベースフィルムＦの搬送経路上に開口した搬送口１１５が設けられている。
また、調整室１０４と第２の成膜室１０３との間にも、ベースフィルムＦが通過できるように、ベースフィルムＦの搬送経路上に開口した搬送口１１６が設けられている。
【００１８】
＜調整室＞
調整室１０４には、調整室１０４内にガスを吸気する吸気口１０５と、調整室１０４内のガスを排気する排気口１０６とが設けられている。吸気口１０５と排気口１０６には、例えば、ポンプや開閉弁等が設けられており、これらを制御することによって調整室１０４内の圧力を自由に制御することができるようになっている。
吸気口１０５は、排気口１０６よりもその径が小さく設定されており、例えば、１〜１００ｍｍの範囲内であり、排気口１０６は、１００〜１０００ｍｍの範囲内とすることが好ましい。
図１に示す調整室１０４では、吸気口１０５及び排気口１０６は、調整室１０４の搬送方向における略中央にそれぞれ対向して設けられている。
【００１９】
また、調整室１０４の入口には、第１の成膜室１０２から調整室１０４内へと搬送されるベースフィルムＦの片面を支持するための第１のローラー１０７が設けられている。第１のローラー１０７は、フリーローラーである。そして、下側間隙調整部１１０と第１のローラー１０７との間を、第１のローラー１０７に支持されながらベースフィルムＦが搬送されるようになっている。
一方、調整室１０４の出口には、調整室１０４から第２の成膜室１０３へと搬送するベースフィルムＦの片面を支持するための第２のローラー１０８が設けられている。そして、下側間隙調整部１１２と第２のローラー１０８との間を、第２のローラー１０８に支持されながらベースフィルムＦが搬送されるようになっている。
このように、ベースフィルムＦの片面を、第１のローラー１０７及び第２のローラー１０８の外周面に沿わせて支持しながら搬送させる形態とすることによって、ベースフィルムＦを調整室１０４の壁面に擦らずに、フィルムのバタつきを抑えることができるため、スムーズに搬送させることができる。
【００２０】
第１の成膜室１０２と調整室１０４との間の搬送口１１５の径は、ベースフィルムＦが通過可能な径であればよいが、できる限り小さく形成されていることが好ましく、例えば、５００μｍ以下であることが、第１の成膜室１０２と調整室１０４との圧力差の影響を小さくすることができる点で好ましい。
同様に、第２の成膜室１０３と調整室１０４との間の搬送口１１６の径も、できる限り小さく形成されていることが好ましく、例えば、５００μｍ以下であることが、第１の成膜室１０２と調整室１０４との圧力差の影響を小さくすることができる点で好ましい。
【００２１】
さらに、これら搬送口１１５，１１６の搬送方向における長さを長く設計することが好ましく、例えば５０〜５００ｍｍの範囲内とすることが、各成膜室１０２，１０３と調整室１０４との圧力差の影響をより小さくすることができる点で好ましい。
【００２２】
上記のような調整室１０４を有する製造装置１００において、第１の成膜室１０２の圧力をＰ１、第２の成膜室１０３の圧力をＰ２、これら第１及び第２の成膜室１０２，１０３間の調整室１０４の圧力をＰ３としたとき、当該Ｐ１、Ｐ２及びＰ３が、下記の大小関係を満たすように圧力を調整することが好ましい。
大小関係：Ｐ１＜Ｐ３、かつ、Ｐ２＜Ｐ３
具体的には、窒素ガスで調整室１０４を高圧に維持し、第１及び第２の成膜室１０２，１０３へ窒素ガスを流入させることによって、上記大小関係を満たすように圧力を調整することができる。
【００２３】
また、上記Ｐ１、Ｐ２及びＰ３が、下記の大小関係を満たすように圧力を調整してもよい。
大小関係：Ｐ３＜Ｐ１、かつ、Ｐ３＜Ｐ１
具体的には、調整室１０４を排気することによって、上記大小関係を満たすように圧力を調整することができる。
【００２４】
さらに、上記Ｐ１、Ｐ２及びＰ３が、下記の大小関係を満たすように圧力を調整してもよい。
大小関係：Ｐ３＜Ｐ１、かつ、Ｐ３＜Ｐ２、又は、Ｐ３＜Ｐ２、かつ、Ｐ３＜Ｐ１
具体的には、一方の成膜室（例えば、第１の成膜室１０２）からガスを排気し、他方の成膜室（例えば、第２の成膜室１０３）に窒素ガスを供給することによって、上記大小関係を満たすように圧力を調整することができる。
【００２５】
なお、調整室１０４は、図１に示したものに限らず、例えば、図２〜図５に示す調整室１０４a〜１０４dであってもよい。
図２に示す調整室１０４aでは、吸気口１０５aが、調整室１０４aの搬送方向における略中央より第１の成膜室１０２側に配置され、排気口１０６aが、調整室１０４aの搬送方向における略中央より第２の成膜室１０３側に配置されている。また、吸気口１０５aと排気口１０６aとの間に、調整室１０４aを吸気口１０５a側と排気口１０６a側に仕切り、ベースフィルムＦが通過可能な仕切り板１１７aが設けられている。この仕切り板１１７aによって、第２の成膜室１０３から第１の成膜室１０２へのガスの流入を抑制することができるようになっている。
【００２６】
図３に示す調整室１０４bでは、図２と同様に、吸気口１０５bが、調整室１０４bの搬送方向における略中央より第１の成膜室１０２側に配置され、排気口１０６bが、調整室１０４bの搬送方向における略中央より第２の成膜室１０３側に配置されている。さらに、第１のローラー１０７bと第２のローラー１０８bとの間（吸気口１０５bと排気口１０６bとの間）に、第３のローラー１１８bが設けられている。第３のローラー１１８bは、第１及び第２のローラー１０７b，１０８bと同様に、フリーローラーである。
このように第３のローラー１１８b、上側間隙調整部１１３b及び下側間隙調整部１１４bを設けることによって、調整室１０４bが吸気口１０５b側と排気口１０６b側に仕切られて、第２の成膜室１０３から第１の成膜室１０２へのガスの流入の抑制をさらに強化することができるようになっている。
【００２７】
図４に示す調整室１０４cでは、吸気口１０５cが、調整室１０４cの搬送方向における略中央より第２の成膜室１０３側に配置され、排気口１０６cが、調整室１０４cの搬送方向における略中央より第１の成膜室１０２側に配置されている。また、吸気口１０５cと排気口１０６cとの間に、調整室１０４cを吸気口１０５c側と排気口１０６c側に仕切り、ベースフィルムＦが通過可能な仕切り板１１７cが設けられている。この仕切り板１１７cによって、第１の成膜室１０２から第２の成膜室１０３へのガスの流入を抑制することができるようになっている。
【００２８】
図５に示す調整室１０４dでは、図４と同様に、吸気口１０５dが、調整室１０４dの搬送方向における略中央より第２の成膜室１０３側に配置され、排気口１０６dが、調整室１０４dの搬送方向における略中央より第１の成膜室１０２側に配置されている。さらに、図３と同様に、第１のローラー１０７dと第２のローラー１０８dとの間（吸気口１０５dと排気口１０６dとの間）に、第３のローラー１１８dが設けられている。第３のローラー１１８dは、第１及び第２のローラー１０７d，１０８dと同様に、フリーローラーである。
このように第３のローラー１１８d、上側間隙調整部１１３d及び下側間隙調整部１１４dを設けることによって、調整室１０４dが吸気口１０５d側と排気口１０６d側に仕切られて、第１の成膜室１０２から第２の成膜室１０３へのガスの流入の抑制をさらに強化することができるようになっている。
【００２９】
なお、調整室１０４は、図２〜図５に示す調整室１０４a〜１０４d以外にも、圧力調整可能であれば、例えば、ローラーの数、吸気口及び排気口の数や位置、仕切り板の数や位置、また、調整室の大きさなど適宜変更可能である。
【００３０】
次に、第１及び第２の成膜室１０２，１０３について説明する。
第１の成膜室１０２は、原子層堆積法（ＡＬＤ法）によるガスバリアー層を形成する成膜プロセスを行う成膜室であり、第２の成膜室１０３は、蒸着法によるガスバリアー層上に保護層を形成する成膜プロセスを行う成膜室であることが好ましい。
以下、第１の成膜室１０２がＡＬＤ法を行う成膜室で、第２の成膜室１０３が蒸着法を行う成膜室である場合について説明する。
【００３１】
＜第１の成膜室＞
ＡＬＤ法は、ベースフィルム上に２種以上の原料を交互に供給し、各原料を反応させる成膜処理を複数サイクル繰り返し、１サイクルごとに原子層（実際には化合物の分子層であり得る）を１層ずつ堆積させて薄膜を形成する方法である。
ＡＬＤ法であれば、ＡＬＤ法の１種であるＰＥＡＬＤ（Plasma Enhanced ALD）法、熱ＡＬＤ法等を用いることもできる。
【００３２】
図１に示すように、成膜装置Ａは、複数のローラー１２〜１４により長尺のベースフィルムＦを搬送し、ＰＥＡＬＤ法により当該ベースフィルムＦ上に機能性層として薄膜を形成する。ＡＬＤ法により形成される機能性層としては、例えば、ガスバリアー層であることが好ましい。
ＰＥＡＬＤ法は、ＡＬＤ法の１種であり、プラズマを用いて原料を改質する方法である。
【００３３】
成膜装置Ａは、原料供給部２１と、改質処理部２３とを備えている。原料供給部２１と改質処理部２３は、図示しない真空ポンプ等によって真空圧下に調整されている。
また、成膜装置Ａは、原料供給部２１と改質処理部２３との間に、パージ部２２を有している。
【００３４】
原料供給部２１、改質処理部２３、及びパージ部２２のそれぞれの間には仕切り板が配置され、仕切り板によってそれぞれのチャンバーＣ１〜Ｃ３が形成されている。仕切り板は、各チャンバーＣ１〜Ｃ３内をベースフィルムＦが通過できるように、ベースフィルムＦの搬送経路上に開口が設けられている。ここでは、パージ部２２の設けられたチャンバーＣ２が、本発明における第１の成膜室１０２となっている。
【００３５】
原料供給部２１は、薄膜の原料をガス状にしてチャンバーＣ１内へ供給する。原料は、前駆体とも呼ばれる。
チャンバーＣ１においては、ベースフィルムＦの表面に原料供給部２１により供給された原料が吸着する。
【００３６】
改質処理部２３は、原料供給部２１により供給される原料の改質用ガスをチャンバーＣ３内に供給する。また、改質処理部２３は、ベースフィルムＦのフィルム面と並行に配置された平板状の電極２３１に、図示しない電源により電力を供給して改質用ガスに電圧を印加し、プラズマＰを生成する。改質用ガスとしては、例えば酸素ガス、アンモニアガス等の原料供給部２１により供給される原料との反応性が高い活性ガスが挙げられる。改質処理部２３は、プラズマを用いて、原料供給部２１によりベースフィルムＦ上に吸着した原料の酸化、窒化等の改質処理を行う。
【００３７】
ＡＬＤ法を用いた場合、原料供給部２１により供給される原料ガスにベースフィルムＦを曝して、原料を化学反応させて金属酸化物等の無機膜を形成する。
これに対し、ＰＥＡＬＤ法では、ベースフィルムＦ上に原料を吸着させた後、酸素、窒素等のプラズマを用いて原料を改質処理することにより、金属酸化物等の無機膜を形成する。
なお、図示しないが、原料供給部２１とは別にもう一つ原料供給部を設けて、二つの原料供給部から同じ原料を供給するように構成してもよいし、異なる原料を供給するように構成してもよい。異なる原料を供給するように構成した場合、一方の原料供給部により供給された原料を改質処理して得られた無機膜と、他方の原料供給部により供給された原料を改質処理して得られた無機膜とを交互に積層することができる。
【００３８】
無機膜の原料としては、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、ケイ素（Ｓｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、ランタン（Ｌａ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、マグネシウム（Ｍｇ）、亜鉛（Ｚｎ）等の金属元素を含有する金属化合物を用いることができる。無機膜は、当該原料を改質処理して得られた金属酸化物、金属窒化物等の金属化合物を含有し得る。
【００３９】
原料供給部２１により供給される原料を第１の原料とし、改質処理部２３により用いられる改質用ガスを第２の原料とすると、形成する無機膜に応じて第１の原料及び第２の原料を選択することができる。
【００４０】
例えば、改質処理により酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、窒化アルミニウム等の金属化合物を得る場合、第１の原料としてはアルミニウムを含み、気化できるアルミニウム化合物であれば特に制限はない。そのようなアルミニウム化合物としては、例えば塩化アルミニウム（Ａｌ２Ｃｌ６）、トリメチルアルミニウム（Ａｌ（ＣＨ３）３）、トリエチルアルミニウム（ＴＥＡ）、トリクロロアルミニウム等が挙げられる。
【００４１】
改質処理により酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、窒化ケイ素（ＳｉＮ）等の金属化合物を得る場合、第１の原料としてはトリシラン（Ｓｉ３Ｈ８）、ジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）、モノシラン（ＳｉＨ４）の他、モノクロロシラン（ＳｉＨ３Ｃｌ）、ジクロロシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２）、ヘキサクロロジシラン（Ｓｉ２Ｃｌ６）、テトラクロロシラン（ＳｉＣｌ４）、トリクロロシラン（ＳｉＨＣｌ３）等のクロロシラン系、テトラキスジメチルアミノシラン（Ｓｉ［Ｎ（ＣＨ３）２］４）、トリスジメチルアミノシラン（Ｓｉ［Ｎ（ＣＨ３）２］３Ｈ）、ビスジエチルアミノシラン（Ｓｉ［Ｎ（Ｃ２Ｈ５）２］２Ｈ２）、ビスターシャリーブチルアミノシラン（ＳｉＨ２［ＮＨ（Ｃ４Ｈ９）］２）等のアミノシラン系、Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）４、ＳｉＨ２Ｃｌ２、Ｓｉ（ＮＯ３）４等が挙げられる。
【００４２】
改質処理により酸化チタン（ＴｉＯ２）、窒化チタン、炭窒化チタン等の金属化合物を得る場合、第１原料としてはＴｉＦ４、四塩化チタン（ＴｉＣｌ４）、ＴｉＢｒ４、ＴｉＩ４、テトラキスジメチルアミノチタン（［（ＣＨ３）２Ｎ］４Ｔｉ）、テトラキスジエチルアミノチタンＴｉ［Ｎ（Ｃ２Ｈ５）２］４、Ｔｉ［Ｎ（Ｃ２Ｈ５ＣＨ３）］４、チタン（IV）イソプロポキシド（Ｔｉ［（ＯＣＨ）（ＣＨ３）２］４）が挙げられる。
【００４３】
改質処理により酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）等の金属化合物を得る場合、第１の原料としてはＺｒ（ＮＯ３）４、ＺｒＣｌ４、テトラキスジメチルアミノジルコニウム（IV）（Ｚｒ［（ＣＨ３）２Ｎ］４）、テトラキス（エチルメチルアミノ）ジルコニウム（IV）（Ｚｒ［Ｎ（ＣＨ３）ＣＨ２ＣＨ３］４）等が挙げられる。
また、改質処理により酸化亜鉛（ＺｎＯ）等の金属化合物を得る場合、第１の原料としては二塩化亜鉛（ＺｎＣｌ２）等が挙げられる。
【００４４】
第２の原料としては、第１の原料を酸化する場合は、水（Ｈ２Ｏ）、酸素、オゾン（Ｏ３）、メタノール、エタノール等を用いることができる。第１の原料を窒化する場合は窒素、アンモニア（ＮＨ３）等を用いることができる。これらのガスに、水素（Ｈ２）ガスを併用してもよい。
【００４５】
機能性層がガスバリアー層である場合には、ガスバリアー性を高める観点から、無機膜が、Ａｌ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｚｒ及びＺｎの金属元素のうち少なくとも１種以上の金属元素を含有する金属化合物を第１の原料として形成されることが好ましい。これにより、ベースフィルムＦが樹脂製であっても、５０〜１２０℃の温度範囲で良質な無機膜を形成することができる。
【００４６】
同様の観点から、機能性層がガスバリアー層である場合、無機膜が、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化ケイ素、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）、酸化ランタン（Ｌａ２Ｏ３）等の金属酸化物を含有することが好ましい。
また、各原料ガスの供給時間、成膜温度、成膜時の圧力等の成膜条件を調整することにより、ＡｌＯｘ、ＴｉＯｘ、ＳｉＯｘ、ＺｒＯｘのような中間酸化物、中間窒化物をガスバリアー層の材料として使用することもでき、必要に応じて使用すればよい。
【００４７】
第１の原料の供給時間は、０．０５〜１０．００秒の範囲内であることが好ましく、０．１〜３．０秒の範囲内であることがより好ましく、０．５〜２．０秒の範囲内であることがさらに好ましい。
供給時間が上記範囲内であれば、ベースフィルムＦの表面に第１の原料を必要十分に吸着させることができる。
【００４８】
改質処理の処理時間は、０．０５〜１０．００秒の範囲内であることが好ましく、０．１〜３．０秒の範囲内であることがより好ましく、０．５〜２．０秒の範囲内であることがさらに好ましい。
供給時間が上記範囲内であれば、第２の原料をベースフィルムＦ上の第１の原料と必要十分に改質反応させることができる。
【００４９】
原料供給部２１及び改質処理部２３により無機膜が形成される際のベースフィルムＦの温度は、３５０℃以下であることが好ましく、２５０℃以下であることがより好ましく、１５０℃以下であることがさらに好ましく、１２０℃以下であることが特に好ましい。
ベースフィルムＦの温度が３５０℃以下であれば、ベースフィルムＦに求められる耐熱性も３５０℃以下でよく、ベースフィルムＦの製造コストを減らすことができる。
【００５０】
パージ部２２は、チャンバーＣ２内に不活性ガスを供給し、当該不活性ガスとともにベースフィルムＦ上の余剰の第１の原料又は第２の原料を排気して除去する。
不活性ガスは、第１の原料又は第２の原料との反応性が低いガスをいう。使用できる不活性ガスとしては、例えば希ガス等が挙げられ、第１の原料又は第２の原料との反応性が低いのであれば、窒素ガス等も使用することができる。
【００５１】
余剰の第１の原料及び第２の原料を除去するためのパージ時間は、０．０５〜１０．００秒の範囲内であることが好ましく、０．５〜６．０秒の範囲内であることが好ましく、１〜４秒の範囲内であることが好ましい。
パージ時間が上記範囲内であれば、過剰な第１の原料及び第２の原料を必要十分に除去することができる。
【００５２】
第１の成膜室（チャンバーＣ２）１０２内の圧力（真空度）は、１〜１０００Ｐａの範囲内とすることが好ましい。
【００５３】
成膜装置Ａは、目的の膜厚が得られるまで複数サイクルの成膜処理を繰り返すため、ベースフィルムＦをパージ部２２を介して原料供給部２１及び改質処理部２３へ交互に搬送する。ベースフィルムＦの搬送のため、成膜装置Ａは、アンワインダー１１及び複数のローラー１２〜１４を備えている。
【００５４】
アンワインダー１１は、チャンバーＣ２の入口側に配置され、ベースフィルムＦのロール体を巻き出す。
【００５５】
複数のローラー１３は、チャンバーＣ１及びチャンバーＣ３内に配置されている。具体的には、チャンバーＣ１及びチャンバーＣ３の入口から出口までの間に配置されている。
ローラー１２は、チャンバーＣ２内の入口側に配置され、ローラー１４は、チャンバーＣ２内の出口側に配置されている。
そして、ローラー１３は、アンワインダー１１により巻き出されたベースフィルムＦを、パージ部２２を介して原料供給部２１及び改質処理部２３へ交互に搬送する。
また、ローラー１４は、ベースフィルムＦ上に機能性層として無機膜が形成されて、得られたフィルムを調整室１０４へと搬送する。
【００５６】
＜成膜装置Ａによる成膜方法＞
上記成膜装置Ａにおいては、次のような手順により機能性層として無機膜を成膜することができる。
【００５７】
まず、アンワインダー１１によりベースフィルムＦのロール体を巻き出し、ローラー１２により、ベースフィルムＦを原料供給部２１に搬送する。原料供給部２１により、第１の原料をチャンバーＣ１内に供給すると、当該チャンバーＣ１内において、ベースフィルムＦの表面には第１の原料が吸着する。
次に、第１の原料が吸着したベースフィルムＦをパージ部２２に搬送し、パージ部２２により不活性ガスを供給してベースフィルムＦ上から余剰の第１の原料を除去する。
【００５８】
第１の原料を除去後、ベースフィルムＦを改質処理部２３へ搬送し、改質処理部２３により、チャンバーＣ３内に改質用ガスを供給し、平板状の電極２３１に電圧を印加してプラズマを生成する。ベースフィルムＦの表面に吸着した第１の原料は、プラズマによって改質処理され、無機膜が形成される。
改質処理後のベースフィルムＦをパージ部２２に搬送し、パージ部２２により不活性ガスを供給して改質用ガスを除去する。
以上が１サイクルの成膜処理の手順となる。
【００５９】
上述した手順を繰り返すことにより、複数サイクルの成膜処理を繰り返して目的の膜厚の機能性層を形成する。
【００６０】
＜第２の成膜室＞
蒸着法を行う第２の成膜室１０３に収容された成膜装置Ｄは、図１に示すように、第２の成膜室１０３内に設けられた複数のローラー６１〜６３と、ワインダー６４と、蒸着源である抵抗加熱ボート６５とを備えている。そして、調整室１０４から第２の成膜室１０３内に搬送されたベースフィルムＦは、ローラー６１〜６３によって搬送されながら、抵抗加熱ボート６５から蒸着用原料６６を蒸発させながら蒸着マスク（不図示）で覆ったベースフィルムＦ上に蒸着膜を形成する。上記のようにして、蒸着膜が形成されたベースフィルムＦは、ワインダー６４でロール状に巻き取られる。
【００６１】
蒸着は、抵抗加熱法、ＥＢ法（エレクトロンビーム法）、又はイオンプレーティング法などが好ましく、真空下で行う真空蒸着法とする。
真空蒸着法は、固体である物質を減圧状態に置き、加熱をすることにより蒸気圧を上げ、その結果、液体から気体に又は固体のまま気体にして蒸発をさせ、基板に固体の被膜を形成する方法である。ここでいう「気体」は本発明でいう「原料ガス」である。
【００６２】
真空蒸着装置には、抵抗加熱タイプ真空蒸着装置や電子ビームタイプ真空蒸着装置が挙げられる。
【００６３】
抵抗加熱タイプ真空蒸着装置において、蒸着条件は、使用する化合物の種類等により異なるが、一般にボート加熱温度３０〜４５０℃、真空度１０−６〜１０２Ｐａ、蒸着速度０．０１〜５０ｎｍ／秒の範囲内で行うことが好ましい。
【００６４】
前記蒸着速度は、特に限定されないが、０．０１〜１ｎｍ／ｓｅｃの範囲内で成膜されることがより好ましく、０．０２〜０．５ｎｍ／ｓｅｃの範囲内で成膜されることがさらに好ましい。
【００６５】
なお、２種以上の材料の混合膜を成膜する場合は、二つ以上のボート各々に異なる材料を載せ、同時に蒸着する共蒸着法を用いることが好ましい。
【００６６】
蒸着で好ましく用いられる材料は特に限定されるものではなく、無機化合物であっても、有機化合物であってもよい。
【００６７】
無機化合物としては、例えば、アルミニウム、銀、マグネシウム、リチウム、マグネシウム／同混合物、マグネシウム／銀混合物、マグネシウム／アルミニウム混合物、マグネシウム／インジウム混合物、インジウム、リチウム／アルミニウム混合物、希土類金属、酸化インジウム・スズ（ＳｎＯ２−Ｉｎ２Ｏ３：Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ：ＩＴＯ）、ＺｎＯ、ＴｉＯ２、ＳｎＯ２等の酸化物半導体等が挙げられる。
【００６８】
有機化合物としては、例えば、テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）に代表される有機ケイ素化合物や、アクリレート化合物を含有する組成物、アクリレート化合物とチオール基を含有するメルカプト化合物とを含有する組成物、エポキシアクリレート、ウレタンアクリレート、ポリエステルアクリレート、ポリエーテルアクリレート、ポリエチレングリコールアクリレート、グリセロールメタクリレート等の多官能アクリレートモノマーを含有する組成物等、ラジカル重合性化合物又はカチオン重合性化合物が挙げられる。具体的には、ポリメチルメタクリレートオリゴマーやポリメチルアクリレートオリゴマー等が好ましく用いられる。
【００６９】
また、図７に示すようなスプレーユニットを用いることもできる。具体的には、調整室１０４から第２の成膜室１０３内に搬送されたベースフィルムＦは、超音波スプレーユニット６７から蒸着用原料が噴霧され、電子線照射ユニット６８を用いて電子線を照射して硬化させることによりベースフィルムＦ上に蒸着膜が形成される。
超音波スプレー法は、ピエゾセラミックの振動が超音波スプレーノズルに伝わり、そこで液体膜を振動させ、きめ細かい流水を形成し、噴霧する方法であり、加圧されない状態で液体が供給され、微細な粒子を噴霧させることができる。
【００７０】
本実施形態では、第１の成膜室１０２でベースフィルムＦ上に成膜されたガスバリアー層上に、第２の成膜室１０３で蒸着法による保護層を形成することが好ましい。
保護層を蒸着により形成する場合の蒸着材料としては、後述する硬化性樹脂等が好ましい。
【００７１】
第２の成膜室１０３内の圧力（真空度）は、蒸着材料に応じて適宜調整することができるが、０．００１〜１００Ｐａの範囲内とすることが好ましい。
【００７２】
［その他の製造装置］
なお、上記製造装置１００では、第１の成膜室１０２が、ＡＬＤ法による成膜プロセスを行う成膜室であるとしたが、ＡＬＤ法以外に、ＣＶＤ法による成膜プロセスを行う成膜室を備えた製造装置であってもよい。
図８は、第１の成膜室が、ＣＶＤ法を行う成膜室である場合の製造装置の全体構成を示す概略図である。
なお、図８の製造装置１００ｆにおいて、ＣＶＤ法を行う第１の成膜室１０２に収容された成膜装置Ｂ以外の構成は、図１に示す製造装置１００と同様のため、同様の構成部分には同様の符号を付してその説明を省略する。
【００７３】
成膜装置Ｂは、ベースフィルムＦをロール・ｔｏ・ロール方式で連続搬送しながら、ベースフィルムＦ上に機能性層として薄膜を形成する。ＣＶＤ法により形成する機能性層としては、例えば、ガスバリアー層であることが好ましい。
【００７４】
成膜装置Ｂは、減圧下でプラズマＣＶＤ処理を施す観点から、第１の成膜室１０２が図示しない排気口を介して真空ポンプ等が接続されており、真空ポンプ等によって真空圧下に調整されている。
アンワインダー３１は、ベースフィルムＦのロール体を巻き出す。
次いで、プラズマＣＶＤ処理部Ｐで、ベースフィルムＦの片面に機能性層を連続的に形成する。
プラズマＣＶＤ処理部Ｐは、少なくとも成膜ローラー３２，３３と、成膜ガス供給管４１と、プラズマ発生用電源５１により構成されている。
このようなプラズマＣＶＤ処理部Ｐにおいては、一対の成膜ローラー３２，３３を一対の対向電極として機能させることが可能となるように、各成膜ローラー３２，３３がそれぞれプラズマ発生用電源５１に接続されている。一対の成膜ローラー３２，３３に、プラズマ発生用電源５１より電力を供給することにより、成膜ローラー３２と成膜ローラー３３との間の空間に放電することが可能となり、これにより成膜ローラー３２と成膜ローラー３３との間の空間（放電空間ともいう。）にプラズマを発生させることができる。
【００７５】
なお、このように、成膜ローラー３２と成膜ローラー３３を電極として利用することになるため、電極として利用可能な材質や設計を適宜変更すればよい。また、このようなプラズマＣＶＤ処理部Ｐにおいては、一対の成膜ローラー３２，３３は、その中心軸が同一平面上においてほぼ平行となるようにして配置することが好ましい。このようにして、一対の成膜ローラー３２，３３を配置することにより、成膜レートを倍にでき、かつ、同じ構造の膜を成膜できる。
【００７６】
さらに、成膜ローラー３２，３３としては、適宜公知のローラーを用いることができる。成膜ローラー３２，３３としては、より効率よく薄膜を形成することができる観点から、直径が同一のものを使うことが好ましい。また、成膜ローラー３２，３３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、直径として１００〜１０００ｍｍφの範囲内、特に１００〜７００ｍｍφの範囲内が好ましい。直径が１００ｍｍφ以上であれば、プラズマ放電空間が小さくなりすぎることがないため、生産性の劣化もなく、短時間でプラズマ放電の全熱量がフィルムにかかることを回避でき、残留応力が大きくなりにくく好ましい。一方、直径が１０００ｍｍφ以下であれば、プラズマ放電空間の均一性等も含めて装置設計上、精緻なガスバリアー層の形成条件を保持することができるため好ましい。
【００７７】
なお、成膜ローラー３２，３３の内部に、各成膜ローラーが回転しても、それ自身は回転しないようにして固定された磁場発生装置（図示しない）がそれぞれ設けられていてもよい。
【００７８】
また、プラズマＣＶＤ処理部Ｐを構成する成膜ガス供給管４１は、機能性層形成用の原料ガス等を所定の速度で、放電空間に供給又は、放電空間より排出することが可能なものを適宜用いることができる。
さらに、プラズマ発生用電源５１としては、従来公知のプラズマ発生装置の電源を用いることができる。このようなプラズマ発生用電源５１は、これに接続された成膜ローラー３２と成膜ローラー３３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。このようなプラズマ発生用電源５１としては、より効率よくプラズマＣＶＤ処理方法を実施することが可能となることから、一対の成膜ローラーの極性を交互に反転させることが可能な交流電源などを利用することが好ましい。また、このようなプラズマ発生用電源５１としては、より効率よくプラズマＣＶＤ法を実施することが可能となることから、印加電力を１００Ｗ〜１０ｋＷの範囲内とすることができ、かつ交流の周波数を５０Ｈｚ〜５００ｋＨｚの範囲内とすることが可能な電源がより好ましい。
【００７９】
上記のようにして、プラズマＣＶＤ処理部Ｐで、機能性層が形成されたベースフィルムＦは、送り出しローラー３４，３５を介して調整室１０４へと搬送される。
【００８０】
上記成膜装置Ｂを用いて、成膜ガス（原料ガス等）を第１の成膜室１０２内に供給しつつ、一対の成膜ローラー３２，３３間に、プラズマ放電空間を形成することにより、成膜ガス（原料ガス等）がプラズマによって分解され、成膜ローラー３２，３３上のベースフィルムＦの表面上に、機能性層がプラズマＣＶＤ法により形成される。なお、このような成膜に際しては、ベースフィルムＦが送り出しローラー３４，３５や成膜ローラー３２，３３等により、それぞれ搬送されることにより、ロール・ｔｏ・ロール方式の連続的な成膜プロセスにより、ベースフィルムＦの表面上に機能性層が連続的に形成される。
【００８１】
なお、上記成膜装置Ｂにおいて、第１の成膜室１０２内に供給する原料ガスとしては、機能性層としてガスバリアー層を形成する場合には、少なくともケイ素を含有する有機ケイ素化合物を用いることが好ましい。
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、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等が挙げられる。これらの有機ケイ素化合物の中でも、成膜での取扱い及び得られるガスバリアー層のガスバリアー性等の観点から、ヘキサメチルジシロキサン、１，１，３，３−テトラメチルジシロキサンが好ましい。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。
【００８２】
また、前記原料ガスの他に反応ガスとして、酸素ガスを含有することが好ましい。酸素ガスは、前記原料ガスと反応して酸化物等の無機化合物となるガスである。
また、原料ガスを第１の成膜室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、プラズマ放電を発生させるため、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や水素ガスを用いることができる。
【００８３】
製造装置１００ｆにおける第１の成膜室１０２内の圧力（真空度）は、原料ガスの種類等に応じて適宜調整することができるが、０．１〜１００Ｐａの範囲内とすることが好ましい。
【００８４】
［機能性フィルムの製造方法］
本発明の機能性フィルムの製造方法は、上述した機能性フィルムの製造装置を用いて、ベースフィルム上に、複数の機能性層をそれぞれ連続する複数のプロセスによって成膜し、機能性フィルムを製造することを特徴とする。
すなわち、製造装置１００又は１００ｆを用いて、まず、第１の成膜室１０２において、第１の成膜プロセスが行われることにより、ベースフィルムＦ上に機能性層が形成され、その後、当該ベースフィルムＦが調整室１０４内を搬送されたのち、第２の成膜室１０３において、第２の成膜プロセスが行われることにより、先に成膜された機能性層上に、さらに機能性層が形成されて、機能性フィルムが製造される。
【００８５】
［機能性フィルム］
次に、上記製造装置によってベースフィルム上に機能性層が形成された機能性フィルムについて説明する。
【００８６】
＜ベースフィルム＞
ベースフィルムは、機能性フィルムの基材であり、可撓性を有することが好ましい。
ベースフィルムとしては、フィルム状の樹脂、ガラス、金属等を用いることができる。中でも、樹脂が好ましく、透明性が高い樹脂であることが好ましい。樹脂の透明性が高く、ベースフィルムの透明性が高いと、透明性が高い機能性フィルムを得ることができ、有機ＥＬ（Electro luminescence）素子等の電子デバイスに好ましく用いることができる。
【００８７】
ベースフィルムとして用いることができる樹脂としては、例えばメタクリル酸エステル、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）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリアリレート、ポリスチレン（ＰＳ）、芳香族ポリアミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリイミド（ＰＩ）、ポリエーテルイミド等が挙げられる。中でも、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）、ポリカーボネート（ＰＣ）等が、コスト及び入手の容易性から好ましい。
ベースフィルムは、上記樹脂が２以上積層された積層フィルムであってもよい。
【００８８】
樹脂製のベースフィルムは、従来公知の一般的な製造方法により製造することが可能である。例えば、材料となる樹脂を押出機により溶融し、環状ダイ又はＴダイにより押し出して急冷することにより、実質的に無定形で配向していない未延伸の樹脂基材を製造することができる。また、材料となる樹脂を溶剤に溶解し、無端の金属樹脂支持体上に流延（キャスト）して乾燥、剥離することにより、実質的に無定形で配向していない未延伸フィルムを、ベースフィルムとして得ることができる。
【００８９】
上記未延伸フィルムを、フィルムの搬送（ＭＤ：Machine Direction）方向又は搬送方向と直交する幅（ＴＤ：Transverse Direction）方向に延伸し、得られた延伸フィルムをベースフィルムとすることもできる。延伸方法としては、一軸延伸、テンター式逐次二軸延伸、テンター式同時二軸延伸、チューブラー式同時二軸延伸等の公知の方法が挙げられる。延伸倍率は、原料となる樹脂に合わせて適宜選択することできるが、搬送方向及び幅方向ともに、それぞれ２〜１０倍の範囲内が好ましい。
【００９０】
ベースフィルムは、上述した未延伸フィルムでもよく、延伸フィルムでもよい。強度向上及び熱膨張抑制の点からは延伸フィルムが好ましい。延伸によってベースフィルムの位相差等の光学的な機能を調整できるので、調整が必要な場合は延伸フィルムを用いることが好ましい。
【００９１】
ベースフィルムは、寸法安定性を得るため、弛緩処理、オフライン熱処理等が施されていてもよい。
弛緩処理は、延伸工程において熱固定した後、幅方向へ延伸するテンター内、又はテンターを出た後の巻取りまでの工程で行われることが好ましい。弛緩処理は、処理温度が８０〜２００℃の範囲内で行われることが好ましく、１００〜１８０℃の範囲内で行われることがより好ましい。
【００９２】
オフライン熱処理の方法としては、特に限定されないが、例えば複数のローラー群によるローラー搬送方法、空気をフィルムに吹き付けて浮揚させるエアー搬送方法（具体的には、複数のスリットから加熱空気をフィルム面の片面又は両面に吹き付ける方法）、赤外線ヒーター等による輻射熱を利用する方法、フィルムを自重で垂れ下がらせ、下方で巻き取る等の搬送方法等を挙げることができる。熱処理時の搬送張力は、できるだけ低くして熱収縮を促進することで、良好な寸法安定性が得られる。処理温度としては（Ｔｇ＋５０）〜（Ｔｇ＋１５０）℃の温度範囲が好ましい。ここでいうＴｇとは、ベースフィルムのガラス転移温度をいう。
【００９３】
ベースフィルムの厚さは、特に限定されず、薄い機能性フィルムを得る場合には２００μｍ以下とすることができる。より薄い機能性フィルムを得る観点からは厚さが１００μｍ以下であることが好ましく、２０〜１００μｍの範囲内であることがより好ましい。
【００９４】
ベースフィルム上には、機能性フィルムにおいてベースフィルムと機能性層間に位置する中間層が形成されていてもよい。中間層は、機能性層との密着性を高める、ベースフィルムの平滑性を高める、ベースフィルム中の低分子成分が表面に析出するブリードアウト現象を抑える等の目的に応じて、形成され得る。
例えば、機能性層との密着性を高めるため、ポリシロキサンの塗布液をベースフィルム上に塗布した後、真空紫外光の照射によって改質することにより、中間層を形成してもよい。
【００９５】
中間層の材料としては、上記ポリシロキサンに限らず、熱硬化型樹脂、活性エネルギー線硬化型樹脂硬化型樹脂等の硬化性樹脂を用いることができる。中でも、成形が容易なことから、活性エネルギー線硬化型樹脂が好ましい。
【００９６】
熱硬化性樹脂としては、熱処理によって硬化するものであれば特に制限されないが、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、ポリウレタン、熱硬化性ポリイミド等が挙げられる。
【００９７】
光硬化性樹脂としては、光によって硬化するものであれば特に制限されず、ラジカル反応性不飽和結合を有するアクリレート化合物を含有する樹脂、アクリレート化合物とチオール基を有するメルカプト化合物を含有する樹脂、エポキシアクリレート、ウレタンアクリレート、ポリエステルアクリレート、ポリエーテルアクリレート、ポリエチレングリコールアクリレート、グリセロールメタクリレート等の多官能アクリレートモノマーを含有する樹脂、米国特許第６５０３６３４号明細書に記載の「ＯＲＭＯＣＥＲ」等が挙げられる。また、分子内に光重合性不飽和基を１個以上有するモノマーを用いてもよい。
【００９８】
（機能性層）
機能性層は、ベースフィルム上に形成された薄膜である。機能性層としては、例えばガスバリアー層、保護層、平滑層、透明導電層、絶縁層、電子デバイスの基板に対して屈折率差を有する屈折層等が挙げられる。
中でも、ガスバリアー層は、膜欠陥が多いと当該膜欠陥を通して水、酸素等のガスが浸透し、ガスバリアー性能が著しく低下するため、膜欠陥が少ない上記成膜装置Ａは、ガスバリアー層の形成に好適である。
【００９９】
（ガスバリアー層）
機能性層がガスバリアー層である場合、当該ガスバリアー層は、ＪＩＳ−Ｋ−７１２９−１９９２に準拠した方法で測定された水蒸気透過度（２５±０．５℃、相対湿度９０±２％ＲＨ）が０．０１ｇ／（ｍ２・２４時間）以下のガスバリアー性を示すことが好ましい。また、ＪＩＳ−Ｋ−７１２６−１９８７に準拠した方法で測定された酸素透過度が１×１０−３ｍｌ／（ｍ２・２４時間・ａｔｍ）以下であり、水蒸気透過度が１×１０−５ｇ／（ｍ２・２４時間）以下であるガスバリアー性を示すことが好ましい。なお、水蒸気透過度は、ＭＯＣＯＮ法、特開２００５−２８３５６１号公報等に記載のカルシウム腐食法等によっても測定することができる。
【０１００】
機能性層の厚さは、特に制限されず、任意の厚さを選択することができる。一般的には、機能性層の厚さが２ｎｍ以上であれば必要な機能性が得られ、５０μｍ以下であれば製造装置を巨大化させることなく、十分な機能性を得ることができる。好ましくは、５〜５０００ｎｍの範囲内である。
【０１０１】
（保護層）
保護層は、ベースフィルムの最表面に形成された機能性層の損傷を防ぐために設けられ得る機能性層である。
保護層の材料としては、炭素含有ポリマーが挙げられ、中でも硬化性樹脂が好ましい。硬化性樹脂としては特に制限されず、熱硬化性樹脂、活性エネルギー線硬化性樹脂等が挙げられるが、成形が容易なことから、活性エネルギー線硬化性樹脂が好ましい。
【０１０２】
活性エネルギー線硬化性樹脂とは、紫外線又は電子線のような活性エネルギー線照射により架橋反応等を経て硬化する樹脂をいう。活性エネルギー線硬化樹脂としては、エチレン性不飽和二重結合を有するモノマーを含む成分が好ましく用いられ、紫外線や電子線のような活性エネルギー線を照射することによって硬化させて活性エネルギー線硬化樹脂層が形成される。活性エネルギー線硬化樹脂としては、紫外線硬化性樹脂や電子線硬化性樹脂等が代表的なものとして挙げられるが、中でも、電子線照射によって硬化する電子線硬化性樹脂が好ましい。
【０１０３】
保護層の形成方法は、特に制限されず、スピン塗布法、スプレー法、ダイ塗布法等の湿式塗布法、蒸着法等により硬化性樹脂材料を用いて成膜する方法が挙げられるが、上述したように、上記成膜装置Ｄを用いて、ガスバリアー層などの機能性層の形成と連続して真空下で蒸着法により成膜することが好ましい。
【実施例】
【０１０４】
以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、実施例において「部」又は「％」の表示を用いるが、特に断りがない限り「質量部」又は「質量％」を表す。
【０１０５】
［機能性フィルム〔１〕の製造］
図８に示すように、第１の成膜室１０２にＣＶＤ法による成膜装置Ｂが収容され、第２の成膜室１０３に蒸着法による成膜装置Ｄが収容された製造装置１００ｆにおいて、調整室１０４を図６に示す調整室１０４eに変更した製造装置を使用して、下記の手順にしたがって、下記ベースフィルム上にＣＶＤ法によりガスバリアー層を形成し、さらに、ガスバリアー層上に蒸着法により保護層を形成し、機能性フィルム〔１〕を製造した。
なお、図６に示す製造装置では、調整室１０４eに、第１及び第２のローラー１０７e，１０８eが設けられているが、吸気口及び排気口が設けられておらず、圧力調整ができない構成となっている。
また、成膜装置Ｂは、成膜ローラー３２，３３の内部に磁場発生装置がそれぞれ設けられた、放電空間に磁場を印加する方式の装置を使用した。
＜ベースフィルム＞
機能性フィルムのベースフィルムとして、厚さ５０μｍのテイジン（登録商標）テトロン（登録商標）フィルムＫＤＬ８Ｗ（帝人デュポンフィルム社製）を用意した。
【０１０６】
＜ＣＶＤ法によるガスバリアー層の形成＞
一対の直径が１８０ｍｍの成膜ローラー３２，３３の間に磁場を印加するとともに、それぞれ電力を供給して、成膜ローラー３２，３３間に放電してプラズマを発生させ、このような放電領域に、成膜ガス（原料ガスとしてのヘキサメチルジシロキサン（ＨＭＤＳＯ）と反応ガスとしての酸素ガス）を供給して、下記成膜条件（プラズマＣＶＤ条件）にてプラズマＣＶＤ法による薄膜形成を行った。形成されたがガスバリアー層の厚さは、３２０ｎｍであった。
（成膜条件）
原料ガス１：ヘキサメチルジシロキサン（有機ケイ素化合物：ＨＭＤＳＯ：（ＣＨ３）６Ｓｉ２Ｏ）
原料ガス１の供給量：５０ｓｃｃｍ（Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｃｕｂｉｃ  Ｃｅｎｔｉｍｅｔｅｒ  ｐｅｒ  Ｍｉｎｕｔｅ）
原料ガス２：酸素（Ｏ２）ガス
原料ガス２の供給量：５００ｓｃｃｍ
電源による印加電力：１．５ｋＷ
電源の周波数：８０ｋＨｚ
第１の成膜室１０２内の圧力：１Ｐａ
【０１０７】
＜調整室内の圧力＞
調整室１０４e内の圧力は、調整せず、成り行きの５Ｐａとした。
【０１０８】
＜蒸着法による保護層の形成＞
保護層の形成は、図７に示すように、６０ｋＨｚの超音波スプレーユニット（超音波噴霧器）６７より、硬化性２官能アクリレートをベースフィルムのガスバリアー層上に塗布し、これに電子線照射ユニット６８を用いて硬化させることにより行った。
（成膜条件）
原料：トリシクロデカンジメタノールジアクリレート（新中村化学工業株式会社製、ＮＫ−エステル  Ａ−ＤＣＰ）
原料供給量：１ｇ／ｍ２
硬化条件：１０ｋＶ、３．４ｍＡ
第２の成膜室１０３内の圧力：１０Ｐａ
【０１０９】
［機能性フィルム〔２〕〜〔４〕の製造］
機能性フィルム〔１〕の製造において、図８に示す製造装置１００ｆを使用し、調整室１０４内の圧力を下記表１に示す圧力に調整した以外は同様にして、機能性フィルム〔２〕〜〔４〕を製造した。
【０１１０】
［機能性フィルム〔５〕及び〔６〕の製造］
機能性フィルム〔２〕の製造において、図８に示す製造装置１００ｆの調整室１０４を図２、図３に示す調整室１０４a，１０４bにそれぞれ変更した製造装置を使用して、さらに、各調整室１０４a，１０４b内の圧力を下記表１に示す圧力に調整した以外は同様にして、機能性フィルム〔５〕及び〔６〕を製造した。
【０１１１】
［機能性フィルム〔７〕の製造］
図１に示すように、第１の成膜室１０２にＡＬＤ法による成膜装置Ａが収容され、第２の成膜室１０３に蒸着法による成膜装置Ｄが収容された製造装置１００において、調整室１０４を図６に示す調整室１０４eに変更した製造装置を使用して、下記の手順にしたがって、上記ベースフィルム上にＡＬＤ法によりガスバリアー層を形成し、さらに、ガスバリアー層上に蒸着法により保護層を形成し、機能性フィルム〔７〕を製造した。
なお、ベースフィルムは機能性フィルム〔１〕と同様のものを使用し、蒸着法による保護層の形成も機能性フィルム〔１〕と同様にして保護層を形成した。
【０１１２】
＜ＡＬＤ法によるガスバリアー層の形成＞
ベースフィルム上に、ガスバリアー層として厚さ１０ｎｍの酸化アルミニウム膜を形成した。
（成膜条件）
第１原料：トリメチルアルミニウム
第１原料の吸着時間：２．０秒
改質用ガス：酸素ガス
改質処理の処理時間：０．５秒
パージに使用した不活性ガス：窒素ガス
パージ時間：４．０秒
酸化アルミニウム膜の堆積速度：０．１ｎｍ／サイクル
ベースフィルムの温度：１００℃
第１の成膜室１０２内の圧力：１００Ｐａ
【０１１３】
＜調整室内の圧力＞
調整室１０４e内の圧力は、調整せず、成り行きの５０Ｐａであった。
【０１１４】
［機能性フィルム〔８〕〜〔１０〕の製造］
機能性フィルム〔７〕の製造において、図１に示す製造装置１００を使用し、調整室１０４内の圧力を下記表１に示す圧力に調整した以外は同様にして、機能性フィルム〔８〕〜〔１０〕を製造した。
【０１１５】
［機能性フィルム〔１１〕及び〔１２〕の製造］
機能性フィルム〔８〕の製造において、図１に示す製造装置１００の調整室１０４を図４、図５に示す調整室１０４c，１０４dにそれぞれ変更した製造装置を使用して、さらに、各調整室１０４c，１０４d内の圧力を下記表１に示す圧力に調整した以外は同様にして、機能性フィルム〔１１〕及び〔１２〕を製造した。
【０１１６】
［機能性フィルム〔１３〕の製造］
機能性フィルム〔７〕の製造において、第２の成膜室１０３内の圧力を１００Ｐａに調整し、調整室１０４e内の圧力は調整せずに、成り行きの１００Ｐａとした以外は同様にして機能性フィルム〔１３〕を製造した。
【０１１７】
［機能性フィルム〔１４〕〜〔１６〕の製造］
機能性フィルム〔１３〕の製造において、図１に示す製造装置１００を使用し、調整室１０４内の圧力を下記表１に示す圧力に調整した以外は同様にして、機能性フィルム〔１４〕〜〔１６〕を製造した。
【０１１８】
［評価］
＜ガスバリアー性能＞
上記で製造した各機能性フィルムのガスバリアー性能を特開２００５−２８３５６１号公報等に記載のカルシウム腐食法にしたがって、次のようにして評価した。
まず、各機能性フィルムを切り出して試料を作製した。各試料の保護層上の９か所に、マスクを用いてカルシウム（Ｃａ）を蒸着させ、１２ｍｍ四方のカルシウム膜を形成した。
次に、カルシウム膜を被覆するようにガスバリアー層上の全面にアルミニウムを蒸着させ、アルミニウム膜によりカルシウム膜を封止した。カルシウム膜及びアルミニウム膜は、真空蒸着装置ＪＥＥ−４００（日本電子社製）を用いて、真空状態を保って連続して形成した。
次に、真空状態を解除し、速やかに乾燥窒素ガス雰囲気下へ移し、アルミニウム膜上に紫外線硬化型樹脂Ｔ４７０／ＵＲ７１３４（ナガセケムテックス製）を塗布し、その上に厚さ０．２ｍｍの石英ガラスを配置した。石英ガラス越しに紫外線を照射し、紫外線硬化型樹脂を硬化させて、評価用セルを作製した。
得られた各機能性フィルムの評価用セルを、温度６０℃・相対湿度９０％ＲＨに調整した恒温恒湿オーブンYamato Humidic ChamberＩＧ４７Ｍ内に１２０時間連続で保存した。
保存時間Ｔ（ｈ）がＴ＝０及びＴ＝１２０である場合の評価用セルを撮影して得られた各画像から、カルシウムの腐食領域を画像処理により抽出した。抽出した腐食領域の面積から、腐食に要した水蒸気量を、水蒸気透過量として、下記式により算出した。
【０１１９】
水蒸気透過量（ｇ／ｍ２・２４ｈ）＝Ｘ×１８×２×（１０４／Ａ）×（２４／Ｔ）
上記式において、Ｘはカルシウムが水と反応して生成された水酸化カルシウムのモル量を表し、Ｘ＝（δ×ｄ０×α×ｄ２）／Ｍ２で表される。
δは、カルシウム層の腐食領域の面積（ｃｍ３）を表す。ｄ０は、カルシウム層の厚さ（ｃｍ）を表す。αはカルシウム層の厚さの補正係数であり、１＜α≦（Ｍ２／ｄ２）／（Ｍ１／ｄ１）の範囲内で決定される。ｄ１は、カルシウムの密度（ｇ／ｃｍ３）を表し、ｄ２は、水酸化カルシウムの密度（ｇ／ｃｍ３）を表す。Ｍ１は、カルシウムの分子量を表し、Ｍ２は水酸化カルシウムの分子量を表す。
【０１２０】
Ｔ＝０及びＴ＝１２０である場合に求められた各水蒸気透過量から、高温高湿下に保存する前後における水蒸気透過量の変化率を、水蒸気透過度として下記式により求めた。
水蒸気透過度（ｇ／ｍ２・２４ｈ）
＝（Ｔ＝０の場合の水蒸気透過量）／（Ｔ＝１２０の場合の水蒸気透過量）
【０１２１】
得られた水蒸気透過度（ｇ／ｍ２・２４ｈ）を、高温高湿下でのガスバリアー性として下記のようにランク評価した。
５：０．０００１未満
４：０．０００１以上０．００１０未満
３：０．００１０以上０．０１００未満
２：０．０１００以上０．１０００未満
１：０．１０００以上
【０１２２】
＜膜面パーティクル＞
各機能性フィルムの評価用セルを撮影して得られた画像から、カルシウムの腐食点数を数えることで、膜面パーティクル数を評価した。
５：０〜１個
４：２〜５個
３：６〜１０個
２：１１〜５０個
１：５１個以上
【０１２３】
【表１】
2016141855.tif 000003
【０１２４】
表１に示した結果から明らかなように、吸気口及び排気口を備えた圧力調整可能な調整室を設けた製造装置によって製造した本発明の機能性フィルムは、比較例の機能性フィルムに比べて、ガスバリアー性能が良好で、かつ、パーティクルの発生を抑制することができることがわかる。
【符号の説明】
【０１２５】
１１  アンワインダー
１２〜１４  ローラー
２１  原料供給部
２２  パージ部
２３  改質処理部
３１  アンワインダー
３２，３３  成膜ローラー
３４，３５  送り出しローラー
４１  成膜ガス供給管
５１  プラズマ発生用電源
６１〜６３  ローラー
６４  ワインダー
６５  抵抗加熱ボート
６６  蒸着用原料
６７  超音波スプレーユニット
６８  電子線照射ユニット
１００，１００ｆ  製造装置
１０１  真空チャンバー
１０２  第１の成膜室
１０３  第２の成膜室
１０４，１０４a〜１０４e  調整室
１０５，１０５a〜１０５d  吸気口
１０６，１０６a〜１０６d  排気口
１０７，１０７b，１０７d，１０７e  第１のローラー
１０８，１０８b，１０８d，１０８e  第２のローラー
１１３b，１１３d  上側間隙調整部
１１０，１１２，１１４b，１１４d  下側間隙調整部
１１５，１１６  搬送口
１１７a，１１７c  仕切り板
１１８b，１１８d  第３のローラー
２３１  電極
Ａ，Ｂ，Ｄ  成膜装置
Ｃ１〜Ｃ３  チャンバー
Ｆ  ベースフィルム
Ｐ  プラズマＣＶＤ処理部
【図１】
2016141855.tif 000004
【図２】
2016141855.tif 000005
【図３】
2016141855.tif 000006
【図４】
2016141855.tif 000007
【図５】
2016141855.tif 000008
【図６】
2016141855.tif 000009
【図７】
2016141855.tif 000010
【図８】
2016141855.tif 000011