JP5371680B2 - 機能性フィルムの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は機能性フィルム及びその製造方法であって、特に、成膜されたコーティング膜を巻き取ったフィルムロールを送り出して、そのコーティング膜上に無機膜を成膜することで積層構造を備えた機能性フィルム及びその製造方法に関する。

光学素子、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイなどの表示装置、半導体装置、薄膜太陽電池など、各種の装置に、ガスバリアフィルム、保護フィルム、光学フィルタや反射防止フィルム等の機能性フィルムが利用されている。

また、これらの機能性フィルムの製造に、スパッタリングやプラズマＣＶＤ等の真空成膜法による成膜技術が利用される。真空成膜法によって、効率良く、高い生産性を確保して成膜を行なうために、長尺な基材に連続的に成膜することも行われている。

上述の機能性フィルムを製造する一つの方法を説明する。長尺な支持体を、フィルムロールから連続的に送り出し、支持体上に塗布液を塗布し、乾燥、硬膜してコーティング膜を形成し、コーティング膜が成膜された支持体を巻き取り、フィルムロールを作製する。次いで、コーティング膜が成膜されたフィルムロールを真空成膜装置の送出部にセットし、支持体をフィルムロールから連続的に成膜室に送り出し、成膜室でコーティング膜上に無機膜を成膜し、コーティング膜と無機膜の積層構造が形成されたフィルムを巻き取り、フィルムロールを作製する。このような成膜方法を実施する設備として、いわゆるロール・ツー・ロール（Ｒｏｌｌ ｔｏ Ｒｏｌｌ）の成膜装置が知られている。この成膜装置により、コーティング膜と無機膜の成膜工程を複数回実行することによって、複数の積層構造が形成された機能性フィルムが製造される。

上述の製造方法において、無機膜を成膜する際の巻きずれを防止して機能性フィルムの品質を均一にするため、特許文献１には、真空成膜装置に巻硬度７０〜９５のフィルムロールを送出し部にセットし、支持体上に無機膜を連続的に成膜する方法が記載されている。

また、特許文献２には、長尺のプラスチックフィルムの巻回体を蒸着室内に挿入し、２分以上の時間をかけて２０Ｔｏｒｒまで減圧し、次いで通常の蒸着圧力まで排気して、プラスチックフィルム上に蒸着法で強磁性合金又は合金を被着することが記載されている。

特開平８−９２７２７号公報 特開平６−６０３７４号公報

しかしながら、特許文献１に記載されているようにコーティング膜が形成されたフィルムロールを巻硬度７０〜９５で巻き取ったとしても、フィルムロールは支持体を巻き取る際に同伴エアーを巻き込んでしまう。同伴エアーを巻き込んだフィルムロールを減圧された真空成膜装置の送出し部にセットすると、フィルムロール内の同伴エアーが抜け出す。これにより、フィルムロール内部の巻取り時の応力（張力、摩擦力）のバランスが崩れ、フィルムロールが「巻き締まり（ロール径収縮）」の動きを起こしてしまう。

この「巻き締まり」を起こすと、フィルムロールでは、支持体上のコーティング膜が上部にある支持体の裏面と擦れ、また、支持体の裏面に付着したゴミとの接触を起こし、コーティング膜は微小な膜の破裂を発生させ、平滑性を失う。この後に支持体を搬送し、コーティング膜上に無機膜を成膜すると、成膜不良が発生し、無機膜の割れ／抜けの問題を起こす。

特許文献２では、排気開始時に、少なくとも２分の時間をかけて２０Ｔｏｒｒに減圧してフィルムロール幅方向の巻きズレを抑制しようとするものである。しかしながら、この条件では径方向の巻き締まり（収縮）による巻きズレは完全には抑制されないことが判明した。

また、特許文献２では、蒸着室内にフィルムロールをセットして減圧しているので、蒸着室内全体を蒸着に必要な圧力まで減圧する必要がある。そのため、巻きズレを防止するために減圧に時間を掛けると、成膜するまでのトータルの減圧時間が長くなり、生産性が低下する問題がある。特に、大型のフィルムロールに対応した蒸着装置の場合、蒸着室内の容量が大きくなるので、トータルの減圧時間が非常に長くなり生産性が著しく低下する。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、真空成膜法によりコーティング膜上に無機膜を形成するときに、無機膜の割れ／抜け等の欠陥が発生するのを抑制でき、生産性の高い機能性フィルム及びその製造方法を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明の機能性フィルムの製造方法は、フィルムロールから連続的に支持体を送り出し、該支持体上にコーティング膜を成膜し、該コーティング膜の表面にラミネートフィルムを付与してフィルムロールにして巻き取る工程と、前記工程で巻き取られたフィルムロールを真空成膜装置内に装填し、該フィルムロールから連続的にラミネートフィルムが付与された支持体を送り出し、前記ラミネートフィルムを剥離し、前記支持体のコーティング膜上に無機膜を成膜し、該支持体をフィルムロールに巻き取る工程と、を備え、前記ラミネートフィルムには、前記コーティング膜に対して０．０１Ｎ／２５ｍｍ以上０．０６Ｎ／２５ｍｍ以下の剥離力である粘着層を有する粘着フィルムを用いることを特徴とする。

本願発明者は、先ず、前記目的を達成するために、コーティング膜表面をラミネートフィルムで覆い、支持体裏面との接触から保護する方法を見出した。具体的には、コーティング膜を塗布・乾燥し硬膜した後以降に、コーティング膜表面にラミネートフィルムを挟みながら巻き取る。

このようにラミネートフィルムで覆われたコーティング膜は、巻き取られた形態で真空成膜装置にセットされるが、真空排気された際の巻き締まりによってもコーティング膜がダメージを受けることがない。また、保護されたまま搬送され、コーティング膜上に無機膜を成膜する直前でラミネートフィルムを剥離することで、ハンドリングでのダメージを受けることなく、無機膜を形成することも可能となる。

しかしながら、ここで重要なのは、使用するラミネートフィルムの素材（粘着性等）が、真空化で用いられることに対する最適な機能が要求されることである。

あまりにも高い粘着性を有するラミネートフィルムでは、真空化におけるコーティング膜とラミネートフィルムとの間のエアー除去化による密着力の向上によって、コーティング膜をラミネートフィルムの剥離により破壊することがあるという問題がある。

そして、粘着力の弱すぎるラミネートフィルムでは、コーティング膜に張り付かず、綺麗に貼り付けることができない。これにより、しわや巻き姿の異常を引き起こす原因となる。

また、ラミネートフィルムの粘着性を得るために、ラミネートフィルムに塗布された物質がある場合、剥離の際に密着力向上のため、コーティング膜側に粘着物が残存し、無機膜を成膜する時の異物となることもある。

本願発明者は、搬送しなくともロール形態で真空に減圧されることで膜の破壊が起こることを発見し、その保護には真空化特有のコーティング膜とラミネートフィルムとの密着力が重要であることを見出した。この膜の破壊の現象は、特に、大気中でコーティング膜を形成し真空中で無機膜を形成することを繰り返すことでコーティング膜／無機膜の積層にする際には、その積層ごとに影響が発生するので、非常に重要な問題となる。

そこで、本願発明者は、真空化に用いるコーティング膜保護用のラミネートフィルムには、真空での剥離が良好となる粘着力のラミネートフィルムを用いる必要があり、コーティング膜に対して０．０１Ｎ／２５ｍｍ以上０．０６Ｎ／２５ｍｍ以下の剥離力である粘着層を有する粘着フィルムを用いるのが良いとの知見を得た。

本発明によれば、コーティング膜を塗布・乾燥し硬膜した後に、コーティング膜層表面にラミネートフィルムとしてコーティング膜に対して０．０１Ｎ／２５ｍｍ以上０．０６Ｎ／２５ｍｍ以下の剥離力である粘着層を有する粘着フィルムを挟みながら巻き取りフィルムロールとし、このフィルムロールを真空成膜装置にセットして、無機膜の製膜前にラミネートフィルムを剥離することで、コーティング膜の平滑性を損なわず、それに起因する無機膜の割れ／抜け等の欠陥が発生するのを抑制することができ、生産性の高い機能性フィルムの製造方法を提供することができる。

本発明において、前記粘着フィルムは、共流延によって粘着層が付与されたものであることが好ましい。

共流延によって粘着層を付与するタイプのラミネートフィルム（粘着フィルム）を用いることで、粘着材がコーティング膜面に残存しにくくなるとともに、粘着材からの脱ガスが少ないため真空成膜に対する悪影響を最小限に抑制することができるので、無機膜の割れ／抜け等の欠陥が発生するのを更に抑制することができる。

そして、本発明の機能性フィルムの製造方法によって、前記機能性フィルムの水分透過率を１．０×１０^−３ｇ／ｍ^２・ｄａｙ未満とすることができる。

さらに、本発明の機能性フィルムの製造方法は、前記コーティング膜が放射線硬化性のモノマー又はオリゴマーを含む材料から成膜されることが好ましい。

コーティング膜が放射線硬化性のモノマー又はオリゴマーを含む材料から成膜されている場合に本発明は特に有効である。

前記目的を達成するために、本発明の機能性フィルムは、前記記載の製造方法によって製造されたことを特徴とする機能性フィルムである。

本発明の製造方法によって製造された機能性フィルムは、無機膜の割れ／抜け等の欠陥が抑制されているので、光学素子、表示装置、半導体装置、薄膜太陽電池など、各種の機能性フィルムとして好適に用いることができる。

本発明によれば、真空成膜法によりコーティング膜上に無機膜を形成するときに、無機膜の欠陥が発生するのを抑制でき、生産性の高い機能性フィルム及びその製造方法を提供することができる。

機能性フィルムの製造方法によって製造される機能性フィルムを示す図 機能性フィルムの製造方法を実施する装置の一例を示す図

以下添付図面に従って本発明の好ましい実施の形態について説明する。本発明は以下の好ましい実施の形態により説明されるが、本発明の範囲を逸脱すること無く、多くの手法により変更を行うことができ、本実施の形態以外の他の実施の形態を利用することができる。従って、本発明の範囲内における全ての変更が特許請求の範囲に含まれる。また、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含む範囲を意味する。

以下、本発明の機能性フィルムの製造方法について説明する。

図１に、機能性フィルムの製造方法によって製造される機能性フィルムの概念図を示す。

図１に示すように、機能性フィルムの製造方法は、支持体Ｂ（フィルム原反）の表面に、所定のコーティング膜１２を成膜（形成）し、このコーティング膜１２の上に真空成膜法によって無機膜１４を成膜して、積層体（以下、機能性フィルム、積層フィルム、光学フィルムともいう。）１０を製造するものである。

機能性フィルムの製造方法は、一例として、支持体Ｂの表面にコーティング膜１２を成膜するコーティング膜成膜装置２０と、コーティング膜１２の上（表面）に無機膜１４を成膜する無機成膜装置２２とによって積層フィルム１０を製造するものである。

図２（Ａ）に、機能性フィルムの製造方法を実施するコーティング膜成膜装置２０の一例を概念的に示す。

コーティング膜成膜装置２０は、塗布手段２６、加熱手段２８、および、ＵＶ照射装置３０を有するもので、予め調製した放射線硬化性のモノマー又はオリゴマーが含有された塗布液を支持体Ｂに塗布手段２６で塗布し、加熱手段２８で乾燥して、ＵＶ照射装置３０で重合することにより、コーティング膜１２を成膜する。

このコーティング膜成膜装置２０は、ロール・ツー・ロールによってコーティング膜を成膜するもので、支持体Ｂは、基材ロール４０として回転軸３２に装填され、長手方向に搬送されつつコーティング膜を成膜され、コーティング膜を成膜した支持体Ｂｏはフィルムロール４２として巻取り軸３４に巻き取られる。

基材ロール４０から送り出された支持体Ｂは、最初に塗布手段２６に搬送される。塗布手段２６では、支持体Ｂの表面に、予め調製したコーティング膜１２となる放射線硬化性のモノマー又はオリゴマーが含有された塗布液を塗布する。この塗布液の塗布は、通常の液体塗布方法が全て利用可能である。

支持体Ｂは、次いで、加熱手段２８に搬送される。加熱手段２８では、塗布手段２６が塗布した塗布液中の溶媒を乾燥する。塗布液の加熱方法には、特に限定はなく、ヒータによる加熱、温風による加熱等、支持体Ｂの搬送速度等に応じて、ＵＶ照射装置３０に至る前に、塗布液を加熱可能なものであれば、公知の加熱手段が全て利用可能である。

支持体Ｂは、次いで、ＵＶ照射装置３０に搬送される。ＵＶ照射装置３０では、塗布手段２６が塗布し加熱手段２８で加熱乾燥した塗布液に、ＵＶ（紫外線）を照射することにより、放射線硬化性のモノマー又はオリゴマーを重合させて、コーティング膜１２を成膜する。

そして、本発明においては、ラミネートフィルム巻出機８１からラミネートフィルム８２を巻き出し、支持体（フィルム）Ｂｏにラミネートフィルム８２を巻取り軸３４で巻き付けて巻き取られる。

次いで、コーティング膜１２を成膜した支持体Ｂｏを巻回したフィルムロール４２を、図２（Ｂ）に概念的に示すような、無機成膜装置２２に装填する。

無機成膜装置２２は、支持体Ｂｏの表面（すなわちコーティング膜１２の表面）に、真空成膜法によって無機膜１４を成膜（形成）するもので、供給室５０と、成膜室５２と、巻取り室５４とを有する。

無機成膜装置２２も、コーティング膜成膜装置２０と同様に、ロール・ツー・ロールによる成膜を行なう装置で、フィルムロール４２から支持体Ｂｏを送り出し、長手方向に搬送しつつ無機膜１４を成膜して、コーティング膜１２と無機膜１４とを成膜した機能性フィルム１０を巻取り軸５８によってロール状に巻き取る。

供給室５０は、回転軸５６と、ガイドローラ（パスローラ）６０と、真空排気手段６１とを有する。また、コーティング膜成膜装置２０でフィルムロール４２の支持体Ｂｏに巻き付けられているラミネートフィルム８２を巻き取るラミネートフィルム巻取機８３を有する。

無機成膜装置２２において、支持体Ｂにコーティング膜１２を成膜してなる支持体Ｂｏとラミネートフィルム８２とを巻回したフィルムロール４２は、供給室５０の回転軸５６に装填される。回転軸５６にフィルムロール４２が装填されると、支持体Ｂｏは、供給室５０から、成膜室５２を通り、巻取り室５４の巻取り軸５８に至る所定の搬送経路を通される（送通される）。無機成膜装置２２においても、フィルムロール４２からの支持体Ｂｏの送り出しと、巻取り軸５８における機能性フィルム１０の巻き取りとを同期して行なって、長尺な支持体Ｂｏを所定の搬送経路で長手方向に搬送しつつ、支持体Ｂｏに無機膜１４の成膜を連続的に行なう。

供給室５０においては、図示しない駆動源によって回転軸５６を図中反時計方向に回転させてフィルムロール４２から支持体Ｂｏを送り出し、ガイドローラ（パスローラ）６０によって所定の経路を案内して、支持体Ｂｏを成膜室５２に送る。

また、供給室５０には、真空排気手段６１が配置され、供給室５０内を、成膜室５２における成膜圧力に応じた所定の真空度（圧力）に減圧する。これにより、供給室５０の圧力が、成膜室５２の圧力（成膜）に悪影響を与えることを防止する。なお、真空排気手段６１は、後述する成膜室５２の真空排気手段７２と同様、公知の物を用いればよい。

また、供給室５０には、図示した部材以外にも、搬送ローラ対や、支持体Ｂｏの幅方向の位置を規制するガイド部材など、支持体Ｂｏを所定の経路で搬送するための各種の部材（搬送手段）を有してもよい。

支持体Ｂｏは、ガイドローラ６０によって案内され、成膜室５２に搬送される。

成膜室５２は、支持体Ｂｏの表面（すなわちコーティング膜１２の表面）に、真空成膜法によって無機膜１４を成膜（形成）するものである。図示例において、成膜室５２は、ドラム６２と、成膜手段６４ａ，６４ｂ、６４ｃ、および６４ｄと、ガイドローラ６８および７０と、真空排気手段７２とを有する。なお、成膜室５２が、スパッタリングやプラズマＣＶＤ等による成膜をおこなうものである場合には、成膜室５２には、さらに、高周波電源等も設置される。

支持体Ｂｏは、供給室５０と成膜室５２とを分離する隔壁７４に形成されるスリット７４ａから、成膜室５２に搬送される。

なお、図示例の無機成膜装置２２は、好ましい態様として、供給室５０および巻取り室５４にも真空排気手段を設け、成膜室５２における成膜圧力に応じて、供給室５０および巻取り室５４も真空とするが、本発明を実施する装置は、これに限定はされない。例えば、供給室５０および巻取り室５４には、真空排気手段を設けずに、支持体Ｂｏが通過するスリットを、支持体Ｂｏに接触することなく、かつ、支持体Ｂｏが通過可能な最小限のサイズとすることにより、成膜室５２を略気密に構成してもよい。あるいは、供給室５０および巻取り室５４には、真空排気手段を設けずに、供給室５０および巻取り室５４と、成膜室５２との間に、支持体Ｂｏが通過するサブチャンバを設け、このサブチャンバ内を真空ポンプによって真空にしてもよい。

なお、成膜室５２の上流（支持体Ｂｏの搬送方向上流）にサブチャンバ等を設ける場合には、このサブチャンバ等の内部で基材を搬送する手段も、コーティング膜１２に接触する場合には、支持体Ｂｏの端部のみに接触する構成とする必要がある。

成膜室５２のドラム６２は、中心線を中心に図中反時計方向に回転する円筒状の部材である。

供給室５０から供給され、ガイドローラ（パスローラ）６８によって所定の経路に案内された支持体Ｂｏは、ドラム６２に掛け回されて、ドラム６２に支持／案内されつつ、所定の搬送経路を搬送され、成膜手段６４ａ〜６４ｄ等によって、表面（コーティング膜１２の上）に、無機膜１４を形成される。また、成膜室５２が、スパッタリングやプラズマＣＶＤ等による成膜をおこなうものである場合には、ドラム６２は、対向電極としても作用するように、接地（アース）されてもよく、あるいは高周波電源に接続されてもよい。

成膜手段６４ａ〜６４ｄは、真空成膜法によって、支持体Ｂの表面に無機膜１４を成膜するためのものである。

ここで、本発明の製造方法においては、無機膜１４の形成方法には、特に限定は無く、ＣＶＤ、プラズマＣＶＤ、スパッタリング、真空蒸着、イオンプレーティング等、公知の真空成膜法（気相堆積法）が、全て、利用可能である。

従って、成膜手段６４ａ〜６４ｄは、実施する真空成膜法に応じた、各種の部材で構成される。

例えば、成膜室５２がＩＣＰ−ＣＶＤ法（誘導結合型プラズマＣＶＤ）によって無機膜１４の成膜を行なうものであれば、成膜手段６４ａ〜６４ｄは、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５２が、ＣＣＰ−ＣＶＤ法（容量結合型プラズマＣＶＤ）によって無機膜１４の成膜を行なうものであれば、成膜手段６４ａ〜６４ｄは、中空状でドラム４６に対向する面に多数の小孔を有し反応ガスの供給源に連結される、高周波電極および反応ガス供給手段として作用するシャワー電極等を有して構成される。

成膜室５２が、ＣＶＤ法によって無機膜１４の成膜を行なうものであれば、成膜手段６４ａ〜６４ｄは、反応ガスの導入手段等を有して構成される。

さらに、成膜室５２が、スパッタリングによって無機膜１４の成膜を行なうものであれば、成膜手段６４ａ〜６４ｄは、ターゲットの保持手段や高周波電極、スパッタガスの供給手段等を有して構成される。

真空排気手段７２は、成膜室５２内を真空排気して、真空成膜法による無機膜１４の成膜に応じた真空度とするものである。

真空排気手段７２にも、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、ロータリーポンプなどの真空ポンプ、さらには、クライオコイル等の補助手段、到達真空度や排気量の調整手段等を利用する、真空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。

ドラム６２に支持／搬送されつつ、成膜手段６４ａ〜６４ｄによって無機膜１４を成膜された支持体Ｂｏすなわち機能性フィルム１０は、ガイドローラ７０によって所定経路に案内されて、巻取り室５４に搬送されて、巻取り軸５８によってロール状に巻き取られる。ロール状に巻き取られた積層フィルム（機能性フィルム）ロールは、次の工程に供される。

以上のように、機能性フィルムの製造方法において、本発明では、基材ロール４０から連続的に支持体Ｂを送り出し、支持体Ｂ上にコーティング膜１２を成膜し、コーティング膜１２の表面にラミネートフィルム８２を付与してフィルムロール４２にして巻き取る工程と、この工程で巻き取られたフィルムロール４２を無機成膜装置２２内に装填し、フィルムロール４２から連続的にラミネートフィルム８２が付与された支持体Ｂを送り出し、ラミネートフィルム８２を剥離し、支持体Ｂのコーティング膜１２上に無機膜１４を成膜し、フィルムロールとして巻き取る工程と、を備えている。

このようにラミネートフィルムで覆われたコーティング膜は、巻き取られた形態で真空成膜装置にセットされるが、真空排気された際の巻き締まりによってもコーティング膜がダメージを受けることがない。また、保護されたまま搬送され、コーティング膜上に無機膜を成膜する直前でラミネートフィルムを剥離することで、ハンドリングでのダメージを受けることなく、無機膜を形成することも可能となる。

しかしながら、ここで重要なのは、使用するラミネートフィルムの素材（粘着性等）が、真空化で用いられることに対する最適な機能が要求されることである。

あまりにも高い粘着性を有するラミネートフィルムでは、真空化におけるコーティング膜とラミネートフィルムと間のエアー除去化による密着力の向上によって、コーティング膜をラミネートフィルムの剥離により破壊することがあるという問題がある。

そして、粘着力の弱すぎるラミネートフィルムでは、コーティング膜に張り付かず、綺麗に貼り付けることができない。これにより、しわや巻き姿の異常を引き起こす原因となる。

また、ラミネートフィルムの粘着性を得るために、ラミネートフィルムに塗布された物質がある場合、剥離の際に密着力向上のため、コーティング膜側に粘着物が残存し、無機膜を成膜する時の異物となることもある。

そこで、本発明では、真空化に用いるコーティング膜保護用のラミネートフィルムには、真空での剥離が良好となる粘着力のラミネートフィルムを用いる必要があり、コーティング膜に対して０．０１Ｎ／２５ｍｍ以上０．０６Ｎ／２５ｍｍ以下の剥離力である粘着層を有する粘着フィルムを用いる。すなわち、ラミネートフィルムは、真空成膜でコーティング膜を壊さない粘着力であって、コーティング膜から剥がれた時にコーティング膜に残存物を残しにくいものにする。

本発明によれば、コーティング膜を塗布・乾燥し硬膜した後に、コーティング膜層表面にラミネートフィルムとしてコーティング膜に対して０．０１Ｎ／２５ｍｍ以上０．０６Ｎ／２５ｍｍ以下の剥離力である粘着層を有する粘着フィルムを挟みながら巻き取りフィルムロールとし、このフィルムロールを真空成膜装置にセットして、無機膜の製膜前にラミネートフィルムを剥離することで、コーティング膜の平滑性を損なわず、無機膜の割れ／抜け等の欠陥が発生するのを抑制することができ、生産性の高い機能性フィルムの製造方法を提供することができる。

本発明において、粘着フィルムは、共流延によって粘着層が付与させたものであることが好ましい。粘着性物質が塗布のような後付ではなく、ラミネートフィルム自体が溶融製膜される際に共流延によって粘着層を付与されたラミネートフィルムにすることで、更に最適な粘着力を実現するとともに、粘着材のコーティング膜への残存を少なくすることができるので、高品質な積層機能フィルムを提供することができる。また、共流延によって粘着層を付与するタイプのラミネートフィルム（粘着フィルム）を用いることで、粘着材からの脱ガスが少ないため真空成膜に対する悪影響を最小限に抑制することができるので、無機膜の割れ／抜け等の欠陥が発生するのを更に抑制することができる。

本発明の機能性フィルムの製造方法は、ラミネートフィルム８２を無機膜１４の成膜前であって、コーティング膜面側に触れるパスローラを全て通過した後で剥離することが好ましい。即ち、図２（Ｂ）においては、パスローラ６８を通過した後で剥離することが好ましい。

また、同様に、本発明の機能性フィルムの製造方法は、ラミネートフィルムをコーティング膜１２の硬膜後であって、コーティング膜面側に触れるパスローラよりも手前で付与することが好ましい。

なお、ラミネートフィルム８２は、厚みが１０μｍ以上３００μｍ以下であることが好ましい。

また、無機膜１４は、形成する厚みが１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下であることが好ましい。

本発明の機能性フィルムの製造方法によって、無機膜の割れ／抜け等の欠陥が発生するのを抑制することができ、生産性の高い機能性フィルムの製造方法を提供することができるので、機能性フィルムの水分透過率を１．０×１０^−３ｇ／ｍ^２・ｄａｙ未満とすることができる。

コーティング膜１２は、平滑で、膜硬度が高いことが好ましい。コーティング膜１２の平滑性は１０μｍ角の平均粗さ（Ｒａ値）として１０ｎｍ以下であることが好ましく、２ｎｍ以下であることがより好ましい。

コーティング膜１２の膜硬度はある程度以上の硬さを有することが好ましい。好ましい硬さとしては、ナノインデンテーション法で測定したときの押し込み硬度として１００Ｎ／ｍｍ² 以上が好ましく、２００Ｎ／ｍｍ²以上がより好ましい。また、鉛筆硬度としてはＢ以上の硬さを有することが好ましい。

本発明において、コーティング膜１２および無機膜１４を成膜される支持体Ｂには、特に限定はなく、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、後述するコーティング膜１２および真空成膜による無機膜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基材（ベースフィルム）が、全て利用可能である。

また、支持体Ｂは、表面に、保護膜や接着膜など、各種の膜が形成されているものであってもよい。

コーティング膜１２を形成する塗布膜は、放射線硬化性のモノマー又はオリゴマーを主成分とする膜である。具体的には、使用されるモノマー又はオリゴマーとしては、エチレン性不飽和二重結合を２個以上有し、光の照射によって付加重合するモノマー又はオリゴマーであることが好ましい。そのようなモノマー及びオリゴマーとしては、分子中に少なくとも１個の付加重合可能なエチレン性不飽和基を有し、沸点が常圧で１００℃以上の化合物を挙げることができる。その例としては、ポリエチレングリコールモノ（メタ）アクリレート、ポリプロピレングリコールモノ（メタ）アクリレート及びフェノキシエチル（メタ）アクリレートなどの単官能アクリレートや単官能メタクリレート；ポリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ポリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリメチロールエタントリアクリレート、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパンジアクリレート、ネオペンチルグリコールジ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ（メタ）アクリレート、ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ（アクリロイルオキシプロピル）エーテル、トリ（アクリロイルオキシエチル）イソシアヌレート、トリ（アクリロイルオキシエチル）シアヌレート、グリセリントリ（メタ）アクリレート；トリメチロールプロパンやグリセリン等の多官能アルコールにエチレンオキシド又はプロピレンオキシドを付加した後（メタ）アクリレート化したもの等の多官能アクリレートや多官能メタクリレートを挙げることができる。

更に特公昭４８−４１７０８号公報、特公昭５０−６０３４号公報及び特開昭５１−３７１９３号公報に記載されているウレタンアクリレート類；特開昭４８−６４１８３号公報、特公昭４９−４３１９１号公報及び特公昭５２−３０４９０号公報に記載されているポリエステルアクリレート類；エポキシ樹脂と（メタ）アクリル酸の反応生成物であるエポキシアクリレート類等の多官能アクリレートやメタクリレートを挙げることができる。

これらの中で、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ（メタ）アクリレートが好ましい。

また、この他、特開平１１−１３３６００号公報に記載の「重合性化合物Ｂ」も好適なものとして挙げることができる。

使用される光重合開始剤又は光重合開始剤系としては、米国特許第２３６７６６０号明細書に開示されているビシナルポリケタルドニル化合物、米国特許第２４４８８２８号明細書に記載されているアシロインエーテル化合物、米国特許第２７２２５１２号明細書に記載のα−炭化水素で置換された芳香族アシロイン化合物、米国特許第３０４６１２７号明細書及び同第２９５１７５８号明細書に記載の多核キノン化合物、米国特許第３５４９３６７号明細書に記載のトリアリールイミダゾール２量体とｐ−アミノケトンの組み合わせ、特公昭５１−４８５１６号公報に記載のベンゾチアゾール化合物とトリハロメチル−ｓ−トリアジン化合物、米国特許第４２３９８５０号明細書に記載されているトリハロメチル−トリアジン化合物、米国特許第４２１２９７６号明細書に記載されているトリハロメチルオキサジアゾール化合物等を挙げることができる。特に、トリハロメチル−ｓ−トリアジン、トリハロメチルオキサジアゾール及びトリアリールイミダゾール２量体が好ましい。

また、この他、特開平１１−１３３６００号公報に記載の「重合開始剤Ｃ」も好適なものとしてあげることができる。光重合開始剤の使用量は、塗布液の固形分の０．０１〜２０質量％であることが好ましく、０．５〜１０質量％であることがさらに好ましい。液晶性化合物の重合のための光照射は、紫外線を用いることが好ましい。照射エネルギーは、２０ｍＪ／ｃｍ^２〜５０Ｊ／ｃｍ^２であることが好ましく、１００〜２０００ｍＪ／ｃｍ^２であることがさらに好ましい。光重合反応を促進するため、加熱条件下で光照射を実施してもよい。

コーティング膜１２の成膜方法としては、通常の溶液塗布法、あるいは真空成膜法等を挙げることができる。

溶液塗布法としては、例えばディップコート法、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、或いは、米国特許第２６８１２９４号明細書に記載のホッパ−を使用するエクストル−ジョンコート法により塗布することができる。

なお、アクリレートやメタクリレートは、空気中の酸素によって重合阻害を受ける。

従って、本発明において、コーティング膜１２としてこれらを利用する場合には、重合時の酸素濃度もしくは酸素分圧を低くすることが好ましい。窒素置換法によって重合時の酸素濃度を低下させる場合、酸素濃度は２％以下が好ましく、０．５％以下がより好ましい。減圧法により重合時の酸素分圧を低下させる場合、全圧が１０００Ｐａ以下であることが好ましく、１００Ｐａ以下であることがより好ましい。また、１００Ｐａ以下の減圧条件下で２Ｊ／ｃｍ^２以上のエネルギーを照射して紫外線重合を行うのが特に好ましい。

本発明において、モノマーの重合率は８０％以上であることが好ましく、８５％以上であることがより好ましく、９０％以上であることがさらに好ましい。ここでいう重合率とはモノマー混合物中の全ての重合性基（例えばアクリレートやメタクリレートであれば、アクリロイル基およびメタクリロイル基）のうち、反応した重合性基の比率を意味する。

積層フィルム（機能性フィルム）として、有機ＥＬディスプレイや液晶ディスプレイのような表示装置など、各種のデバイスや装置の保護フィルムを製造する際には、無機膜１４として、酸化ケイ素膜等を成膜すればよい。

さらに、光反射防止フィルム、光反射フィルム、各種のフィルタ等の光学フィルムを製造する際には、無機膜１４として、目的とする光学特性を有する、あるいは発現する材料からなる膜を成膜すればよい。

中でも特に、コーティング膜１２の優れた表面平滑性により、ガスバリア性の優れた無機膜１４を成膜できるので、本発明は、ガスバリアフィルムの製造に最適である。
また、積層時、つまり、無機膜上にコーティング膜をさらに形成する際に、本発明の効果はより顕著になる。

以上、本発明の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。

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。

図２に示されるコーティング膜成膜装置２０と無機成膜装置２２を用いて機能性フィルムを製造した。

支持体には、１０００ｍｍ幅、厚み１００μｍのＰＥＴフィルムを使用し、巻き径に応じて巻き取りテンションが一定になるように制御した。

コーティング膜は、アクリレート系モノマーと光重合開始材を有機溶剤で溶解させ、ダイコーターにて塗布、乾燥し、紫外線硬化により硬膜させた。コーティング膜層の厚みは、完全に硬化した状態で１μｍとなるように送液量にて制御した。

そして、硬膜後にコーティング膜層表面にラミネートフィルムを貼った。具体的には、ＵＶ照射装置後の塗布面にラミネートフィルムを挟み込み、ニップロールを使用して、熱を与えることなく、ラミネートフィルムに塗布されている粘着層の力のみでコーティング膜表面にラミネートした。

巻取り部でも同様のラミネート機構を持たせラミネートできるようにし、状況によって貼る場所を変えられるようにした。ラミネートフィルムを貼る際には、ニップさせるニップローラとの間にスパイラルロールを入れ、ラミネートフィルムが幅方向に伸ばされながら貼るようにした。なお、これは、ラミネートフィルムが均一に貼られていないと、真空化に暴露された場合、ラミネートフィルムとコーティング膜層の間の空気が均一に抜けなくなり、内部残存空気によって支持体が変形し、支持体にシワ等のダメージを与えてしまうことを防ぐためである。

ここで、使用するラミネートフィルムは製法を変えることで（粘着層の素材、成膜方法）、粘着力の異なる種類を用意し、粘着力が水蒸気透過性に及ぼす影響を調べた。使用したラミネートフィルムは下記の表１に示す。なお、表中の粘着力は、引っ張り試験機（オリエンテック社製、テンシロン万能材料試験機）を用い、引っ張り速度３００ｍｍ／ｍｉｎ、剥離角度１８０°でＪＩＳ Ｚ−０２３７に基づき測定した。被着体として、コーティング膜層を塗布したＰＥＴフィルムを使用した。また、粘着フィルムの基材は、ＰＥ（ポリエチレン）系樹脂であり、粘着層の素材は、ＥＶＡ（エチレン−酢酸ビニル共重合体）又はＰＯ（ポロオレフィン）とした。

上記条件で形成されたコーティング膜層が設けられたフィルムロールは、ラミネートフィルムとコーティング膜層との間の空気をなるべく排除するため、１時間以上大気下に放置し、フィルムロールの自重によって空気を抜いてから無機成膜装置２２にセットした。無機成膜装置２２を真空排気した後、基材ロールの「直後」（コーティング膜面側に触れるパスローラ６８を通過する前）、又は、成膜ドラム６２の「直前」（コーティング膜面側に触れるパスローラ６８を通過した後）でラミネートフィルム８２を剥離し、無機膜１４を成膜した。なお、ラミネートフィルムを剥離する際、真空化での密着力の向上を懸念して、トルクの制御を行いながらラミネートフィルムの剥離・巻き取り部のフィルムロールの動きをコントロールした。

無機膜はアルミをターゲットとし、反応性スパッタによりアルミナ膜を形成し、機能性フィルム１０を得た。

このようにして作成された機能性フィルム１０は、水蒸気透過性を用いることで以下の判断基準で性能の評価を行った。

〔性能（水分透過率）評価基準〕
×：１．０×１０^−３ｇ／ｍ^２・ｄａｙ以上
△：２．０×１０^−４ｇ／ｍ^２・ｄａｙ以上、１．０×１０^−３ｇ／ｍ^２・ｄａｙ未満
○：１．０×１０^−４ｇ／ｍ^２・ｄａｙ以上、２．０×１０^−４ｇ／ｍ^２・ｄａｙ未満
◎：１．０×１０^−４ｇ／ｍ^２・ｄａｙ未満

表１の結果に加え、条件１では、ラミネートフィルムの剥離力が真空中で強すぎて、下地のコーティング膜層が破壊されていることが確認された。そして、条件７では、ラミネートフィルムの粘着力が低すぎるために、巻き取ったフィルムロール時にラミネートフィルムが折れシワを発生し、そのシワとの接触によりコーティング膜層にキズがつき、異物の原因となることが確認された。また、条件８では、剥離性は良好であったが、下地のコーティング膜層に粘着素材であるＥＶＡの残存が多く確認され、無機成膜時の異物の原因となることが確認された。

以上の結果により、ラミネートフィルムに用いる粘着層の粘着力は０．０１Ｎ／２５ｍｍ以上０．０６Ｎ／２５ｍｍ以下の剥離力であることが良く（評価が△以上）、条件３と条件８の比較から、粘着素材の残存を抑制するためには、粘着層は塗布したものよりも共流延（共押し出し）のもののほうが好ましいことが分かった。

１０…機能性フィルム（積層フィルム）、１２…コーティング膜、１４…無機膜、２０…コーティング膜成膜装置、２２…無機成膜装置、２６…塗布手段、２８…乾燥手段、３０…ＵＶ照射装置、３６，３８…パスローラ、５２…成膜室、６２…ドラム、６４ａ，６４ｂ，６４ｃ，６４ｄ…成膜手段、６０，６８，７０，７８…パスローラ、８１…ラミネートフィルム巻出機、８２…ラミネートフィルム、８３…ラミネートフィルム巻取機

Claims (1)

1. フィルムロールから連続的に支持体を送り出し、該支持体上に大気中で放射線硬化性のモノマー又はオリゴマーを含む材料からコーティング膜を成膜し、該コーティング膜の表面にラミネートフィルムを付与してフィルムロールにして巻き取る工程と、
   前記工程で巻き取られたフィルムロールを大気下に放置し、該フィルムロールの自重によって空気を抜く工程と、
   前記工程で空気が抜かれたフィルムロールを真空成膜装置内に装填し、該フィルムロールから連続的にラミネートフィルムが付与された支持体を送り出し、前記ラミネートフィルムを剥離し、前記支持体のコーティング膜上に無機膜を成膜し、該支持体をフィルムロールに巻き取る工程と、
   を備え、
   前記ラミネートフィルムは、前記コーティング膜に対して０．０１Ｎ／２５ｍｍ以上０．０６Ｎ／２５ｍｍ以下の剥離力である粘着層を有する粘着フィルムであり、
   前記粘着フィルムは、共流延によって粘着層が付与されたものであり、
   水分透過率が１．０×１０ ^−３ ｇ／ｍ ^２ ・ｄａｙ未満である機能性フィルムの製造方法。

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