JP2003118028A - フィルム、包装材料、容器、レンズ、窓、眼鏡、記録媒体および成膜装置 - Google Patents

フィルム、包装材料、容器、レンズ、窓、眼鏡、記録媒体および成膜装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 水分や酸素や炭酸ガスなどによる劣化、また
はアルカリ金属やアルカリ土類金属などの不純物の拡散
による劣化を抑えることが可能なバリア性の高い薄膜で
あり、且つ、安全衛生上問題なく、透光性の高い薄膜の
成膜装置およびその成膜装置で薄膜がコーティングされ
た製品の提供を課題とする。加えて、環境に優しい生分
解性材料を使用可能な製品範囲を広げるとともに品質保
持期間も延長させることも課題とする。 【解決手段】 包装フィルム１０５の内面にＡｌＮXＯY
膜１０６、またはＡｌXＮY膜の単層またはこれらの積層
を形成（コーティング）することを特徴とする。これら
の単層または積層は、透光性が高く、水分や酸素や炭酸
ガスのバリア性向上、耐熱性、及び機械的強度を向上さ
せることができる。また、生分解性材料を包装フィルム
として用いた場合、使用可能な製品範囲を広げるととも
に品質保持期間も延長させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は基材にコーティング
する成膜装置およびコーティングされた基材（包装材、
建築資材、機械、装置、記録媒体、玩具、スポーツ用
品、医用材料、農業資材、生活雑貨）に関する。特にコ
ーティングする薄膜に関する。
【０００２】
【従来の技術】スナック菓子袋を典型的な例とした一般
包装材用途をはじめ、建築資材、機械、装置、記録媒
体、玩具、スポーツ用品、医用材料、農業資材、生活雑
貨（衣料、アクセサリ）など幅広い用途でバリア性に優
れた透明な保護膜が要求されている。
【０００３】また、近年、環境問題への関心が高まり、
加工品全般、特にプラスチック製品に対して、自然環境
中に棄却された場合、経時的に分解、焼失する環境に悪
影響を及ぼさない製品が求められている。
【０００４】通常、スナック菓子袋は、合成樹脂フィル
ムにアルミニウム箔をラミネートして遮光性を付与した
ものが用いられている。従来のスナック菓子袋は、自然
環境に強い合成樹脂フィルムを使用しており、自然環境
中に棄却された場合、半永久的に残るため、問題となっ
ていた。
【０００５】そこで注目を集めているのは、生分解性プ
ラスチック材料である。生分解性プラスチックは、土壌
や水中で、加水分解や生分解により、徐々に崩壊・分解
が進行し、最終的に微生物の作用により無害な分解物と
なることが知られている。現在、実用化が検討されてい
る生分解性プラスチックは、脂肪族ポリエステル、変性
ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）、セルロースエステル
化合物、デンプン変性体、およびこれらのブレンド体に
大別される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】プラスチックからなる
フィルムは、一般的に水分や酸素や炭酸ガスを透過しや
すく、例えば油脂を含む食品はこれらのものによって劣
化が促進されるので、油脂を含む食品を包装物とする場
合、特に品質保証期間が短くなりやすい。
【０００７】加えて、プラスチックは一般的に熱に弱
く、材料自体が変形しやすい。
【０００８】また、他の不純物、例えば人の汗（水分及
びアルカリ金属含む）からの不純物がフィルムを通過し
て拡散し、変質や劣化が促進される恐れがある。
【０００９】特に、環境に優しい生分解性プラスチック
材料は、加水分解や生分解により、徐々に崩壊・分解が
進行するため、水分や酸素を透過しやすい。また、水分
を含むものを包装する場合、内側からも崩壊・分解が進
行することになる。従って、生分解性プラスチック材料
を使用する製品範囲が限られる。
【００１０】また、ガラス材料やプラスチック材料は、
熱伝導性が非常に低く、水蒸気を含む雰囲気で急激な温
度変化があると、大気中の水蒸気が吸着して水滴が付き
やすい。従って、ガラスレンズやプラスチックレンズを
使用した窓、眼鏡（サングラスを含む）またはゴーグル
は、急激な温度変化によって曇りやすくなっていた。
【００１１】また、ＤＬＣ膜の薄膜形成技術が知られて
おり、ＤＬＣ膜の形成技術をビーカやフラスコ等の実験
器具のコーティングに使用した特開平２−７００５９号
公報があり、プラスチック容器の内壁面のコーティング
に使用した特開平８−５３１１６号公報がある。しか
し、ＤＬＣ膜は非常に硬く、柔らかいフィルムに適用す
ることには不向きであり、また、ＤＬＣ膜は、褐色であ
り透過性も低いものであったため、中身の色が透明であ
っても褐色に見え印象の悪いものとなっていた。
【００１２】本発明は上記問題に鑑み、水分や酸素や炭
酸ガスなどによる劣化、またはアルカリ金属やアルカリ
土類金属などの不純物の拡散による劣化を抑えることが
可能なバリア性の高い薄膜であり、且つ、安全衛生上問
題なく、透光性の高い薄膜の成膜装置およびその成膜装
置で薄膜がコーティングされた製品の提供を課題とす
る。
【００１３】加えて、環境に優しい生分解性材料を使用
可能な製品範囲を広げるとともに、品質保持期間も延長
させることも課題とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明は、基材表面にＡ
ｌＮXＯYで示される層、またはＡｌXＮYで示される層の
単層またはこれらの積層を形成（コーティング）するこ
とを特徴とする。ＡｌＮXＯYで示される層、またはＡｌ
XＮYで示される層の単層またはこれらの積層の膜厚は、
２５ｎｍ〜５００ｎｍの範囲とする。
【００１５】上記ＡｌＮXＯYで示される層、またはＡｌ
XＮYで示される層の単層またはこれらの積層を形成する
ことによって、基材の耐熱性、及び機械的強度を向上さ
せることができる。また、傷がつかないように基材を保
護することもできる。また、上記ＡｌＮXＯYで示される
層、またはＡｌXＮYで示される層の単層またはこれらの
積層を形成することによって、人の汗（水分及びアルカ
リ金属含む）からの不純物がフィルムを通過して拡散す
るのを防ぎ、変質や劣化を抑えることができる。
【００１６】なお、本明細書中において、基材とは、特
に限定されず、プラスチック、ガラス、金属、セラミッ
クス、紙、ゴム、木材等、いかなる組成の基材でもよ
い。また、基材の形状および基材の形状も特に限定され
ず、平面を有するもの、曲面を有するもの、可曲性を有
するもの、フィルム状のものであってもよい。また、包
装材料や包装容器として用いるのであれば、フィルム状
のプラスチック、例えば、ポリエチレンテレフタレート
（ＰＥＴ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリエ
チレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリカーボネート（Ｐ
Ｃ）、ナイロン、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥ
Ｋ）、ポリスルホン（ＰＳＦ）、ポリエーテルイミド
（ＰＥＩ）、ポリアリレート（ＰＡＲ）、ポリブチレン
テレフタレート（ＰＢＴ）などのプラスチックフィルム
が好ましい。
【００１７】本明細書で開示する発明の構成は、フィル
ムの片面または両面にＡｌＮXＯYで示される層、または
ＡｌXＮYで示される層の単層またはこれらの積層が形成
されていることを特徴とするフィルムである。
【００１８】上記フィルムにおいて、ＡｌＮXＯYで示さ
れる層は透光性が高く、フレキシブルでありＤＬＣに比
べクラックが発生にくく、柔らかいフィルムに形成でき
る。例えば、ポリエチレンからなる食品包装用のごく薄
い透明なフィルムにＡｌＮXＯYで示される層を形成して
用いることができる。酸素や水分により劣化しやすい油
脂を含む食品を包装物とする場合、酸素や水分のバリア
性が向上するため、品質保証期間をのばすことができ
る。
【００１９】上記フィルムにおいて、ＡｌＮXＯYで示さ
れる層に含まれる窒素は、２．５atm％〜４７．５atm％
含み、酸素は、２．５atm％〜４７．５atm％含むことを
特徴としている。
【００２０】また、上記フィルムにおいて、クラックが
生じてＡｌＮXＯYで示される層の一部が剥がれてしまう
ことを防ぐために、さらに有機物からなる薄膜を形成し
てもよい。また、ＡｌＮXＯYで示される層からなる単層
を２層以上設けて、さらに該２層の間に有機物からなる
薄膜（以下、応力緩和膜と呼ぶ）を設けてもよい。Ａｌ
ＮXＯYで示される層と応力緩和膜の積層によって、より
フレキシブルになり、曲げられたときのクラックを防ぐ
ことができる。
【００２１】また、上記フィルムを用いて、様々なもの
を包装するための一般的構造を備えた密封性の袋（パウ
チとも呼ぶ）や、再封可能なチャック付き密封性の袋を
形成することもでき、その場合、水分や酸素や炭酸ガス
のバリア性向上、耐熱性、及び機械的強度を向上させる
ことができる。特に、酸素や水分により劣化しやすい油
脂を含む食品を包装物とする場合、酸素や水分のバリア
性が向上するため、品質保証期間をのばすことができ
る。
【００２２】また、他の発明の構成は、プラスチック材
からなる袋の外面または内面にＡｌＮXＯYで示される
層、またはＡｌXＮYで示される層の単層またはこれらの
積層が形成されていることを特徴とする包装材料であ
る。
【００２３】また、上記包装材料において、クラックが
生じてＡｌＮXＯYで示される層の一部が剥がれてしまう
ことを防ぐために、さらに有機物からなる薄膜を形成し
てもよい。また、ＡｌＮXＯYで示される層からなる単層
を２層以上設けて、さらに該２層の間に有機物からなる
薄膜（以下、応力緩和膜と呼ぶ）を設けてもよい。Ａｌ
ＮXＯYで示される層と応力緩和膜の積層によって、より
フレキシブルになり、曲げられたときのクラックを防ぐ
ことができる。
【００２４】また、包装材料として生分解性材料を用い
てもよく、内面にＡｌＮXＯYで示される層、またはＡｌ
XＮYで示される層の単層または積層をコーティングする
ことによって、生分解性特性を損なうことなく、酸素や
水分のバリア性を向上させ、品質保持期間をのばすこと
ができる。本明細書で開示する発明の構成は、生分解性
プラスチック材からなる袋の内面にＡｌＮXＯYで示され
る層、またはＡｌXＮYで示される層の単層または積層が
形成されていることを特徴とする包装材料である。
【００２５】なお、ここでは、生分解性材料として生分
解性プラスチック材としたが、代表的な例であり、特に
限定されないことは言うまでもない。
【００２６】また、内面にＡｌＮXＯYで示される層、ま
たはＡｌXＮYで示される層の単層または積層をコーティ
ングすることによって、水分を含む被包装物、或いは水
分を含む液体状の被包装物を生分解性材料で包装するこ
とが可能となり、生分解性材料の使用範囲を広げること
ができる。
【００２７】上記各包装材料において、ＡｌＮXＯYで示
される層に含まれる窒素は、２．５atm％〜４７．５atm
％含み、酸素は、２．５atm％〜４７．５atm％含むこと
を特徴としている。
【００２８】また、本発明は、プラスチックからなる飲
料用ボトルなどの容器にコーティングすると有効であ
る。また、透光性が高いため、外観を損なうことがな
く、中身を鮮明に見ることができる。本明細書で開示す
る発明の構成は、ガラス材またはプラスチック材からな
る容器の外壁面または内壁面にＡｌＮXＯYで示される
層、またはＡｌXＮYで示される層の単層またはこれらの
積層が形成されていることを特徴とする容器である。
【００２９】また、上記容器において、クラックが生じ
てＡｌＮXＯYで示される層の一部が剥がれてしまうこと
を防ぐために、さらに有機物からなる薄膜を形成しても
よい。また、ＡｌＮXＯYで示される層からなる単層を２
層以上設けて、さらに該２層の間に有機物からなる薄膜
（以下、応力緩和膜と呼ぶ）を設けてもよい。ＡｌＮ X
ＯYで示される層と応力緩和膜の積層によって、よりフ
レキシブルになり、曲げられたときのクラックを防ぐこ
とができる。
【００３０】また、容器を構成する材料として生分解性
材料を用いてもよく、内面にコーティングすることによ
って、生分解性特性を損なうことなく、酸素や水分のバ
リア性を向上させ、品質保持期間をのばすことができ
る。本明細書で開示する発明の構成は、生分解性プラス
チック材からなる容器の内壁面にＡｌＮXＯYで示される
層、またはＡｌXＮYで示される層の単層またはこれらの
積層が形成されていることを特徴とする容器である。
【００３１】また、容器の内面にＡｌＮXＯYで示される
層、またはＡｌXＮYで示される層の単層または積層をコ
ーティングすることによって、水分を含む被包装物、或
いは水分を含む液体状の被包装物を生分解性材料で包装
することが可能となり、生分解性材料の使用範囲を広げ
ることができる。
【００３２】上記各容器において、ＡｌＮXＯYで示され
る層に含まれる窒素は、２．５atm％〜４７．５atm％含
み、酸素は、２．５atm％〜４７．５atm％含むことを特
徴としている。
【００３３】上記各容器において、ＡｌＮXＯYで示され
る層はフレキシブルでありＤＬＣに比べクラックが発生
にくく、使用する際などで曲げられる可能性のある容器
に形成できる。また、上記各容器において、水分や酸素
や炭酸ガスのバリア性向上、耐熱性、及び機械的強度を
向上させることができる。
【００３４】また、ＡｌＮXＯYで示される層は透光性が
高いため、眼鏡、拡大鏡などのレンズの保護膜や窓の保
護膜として用いてもよく、本明細書で開示する発明の構
成は、表面にＡｌＮXＯYで示される層、またはＡｌXＮY
で示される層の単層またはこれらの積層が形成されてい
ることを特徴とするレンズまたは窓である。
【００３５】上記各レンズまたは上記各窓において、Ａ
ｌＮXＯYで示される層に含まれる窒素は、２．５atm％
〜４７．５atm％含み、酸素は、２．５atm％〜４７．５
atm％含むことを特徴としている。
【００３６】また、上記ＡｌＮXＯYで示される層、また
はＡｌXＮYで示される層の単層またはこれらの積層は、
熱伝導性が高いため、眼鏡や窓が曇ることを防ぐことが
できる。また、眼鏡や窓において、水分や酸素や炭酸ガ
スのバリア性向上、耐熱性、及び機械的強度を向上させ
ることができる。
【００３７】また、上記各ＡｌＮXＯYで示される層にお
いて、用途に応じ透光性を重視するのであれば、Ｘ＜Ｙ
とし、バリア性を重視するのであれば、Ｘ＞Ｙとすれば
よい。なお、透光性を必要とせず、バリア性を重視する
のであれば、酸素を０〜１０atm％未満とすることが望
ましく、本明細書では、膜中の酸素がごく微量でゼロ、
若しくは酸素を不純物と見なせる場合、ＡｌXＮYで示さ
れる層（ＡｌXＮY膜）と呼ぶ。
【００３８】また、ＡｌＮXＯYで示される層は透光性が
高いため、記録媒体、代表的には光ディスクの保護膜と
して用いてもよく、本明細書で開示する発明の構成は、
表面にＡｌＮXＯYで示される層、またはＡｌXＮYで示さ
れる層の単層またはこれらの積層が形成されていること
を特徴とする記録媒体である。
【００３９】このように、上記各ＡｌＮXＯYで示される
層、またはＡｌXＮYで示される層の単層またはこれらの
積層は、さまざまな基材（包装材、建築資材、機械、装
置、記録媒体、玩具、スポーツ用品、医用材料、農業資
材、生活雑貨）のコーティング膜とすることができる。
【００４０】また、上記構造を実現するための発明の成
膜装置の構成は、図１や図４に示すように、チャンバー
と、ガス導入系と、排気系と、棒状のターゲットと、該
ターゲットと接続されたＲＦ電源と、被処理体を固定す
るホルダーとを有し、前記チャンバー内に配置される前
記被処理体は、開口部を有する袋状または容器状のもの
であり、前記開口部に前記棒状のターゲットを差し込ん
で位置決めされた後、前記被処理体の内面にスパッタ法
で成膜することを特徴とする成膜装置である。
【００４１】上記成膜装置において、前記棒状のターゲ
ットと前記被処理体の内面との間隔は一定に配置される
ことを特徴としている。また、チャンバーはアースまた
は固定電位に接続されている。
【００４２】上記成膜装置を用いてＡｌＮXＯY膜（Ｘ＜
Ｙ）を形成する場合、前記棒状のターゲットは、ＡｌＮ
またはＡｌからなるターゲットであり、前記ガス導入系
から酸素または窒素または希ガスを導入して成膜するこ
とを特徴としている。
【００４３】上記成膜装置を用いてＡｌＮXＯY膜（Ｘ≫
Ｙ）、もしくはＡｌXＮY膜を形成する場合、前記棒状の
ターゲットは、ＡｌＮまたはＡｌからなるターゲットで
あり、前記ガス導入系から窒素または希ガスを導入して
成膜することを特徴としている。
【００４４】
【発明の実施の形態】本発明の実施形態について、以下
に説明する。
【００４５】（実施の形態１）基材（被処理体）にＡｌ
ＮXＯYで示される層、またはＡｌXＮYで示される層の単
層またはこれらの積層は、スパッタ法により図１に示し
た成膜装置を用いて成膜する。ここでは、袋状または空
箱状の包装フィルムの内側に成膜する例を示す。
【００４６】アースに接続されたチャンバー１０１内を
真空状態とし、酸素ガス及び不活性ガス（Ａｒガスまた
は窒素ガス）を流して、ＲＦ電源１０４と接続されたＡ
ｌＮからなるターゲット電極１０３と、該ターゲット電
極１０３とチャンバー１０１との間に包装フィルム１０
５をホルダー１０７で固定し、包装フィルム１０５の内
側面へＡｌＮXＯYで示される層（ＡｌＮXＯY膜）１０６
を成膜する。ただし、包装フィルム１０５のうち、外側
面には形成されない。
【００４７】ここでは包装フィルム１０５として袋状ま
たは空箱状のものを図示したが、２枚のシート状のもの
を重ねて四辺を全て圧着したものを用いてもよい。包装
フィルム１０５の材料としては、樹脂材料（ポリエステ
ル、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、
ポリアクリロニトリル、ポリエチレンテレフタレート、
ナイロン等）、代表的には熱可塑性のプラスチック、Ｐ
ＶＦ（ポリビニルフルオライド）フィルム、マイラーフ
ィルム、またはアクリル樹脂フィルムを用いればよい。
【００４８】また、包装フィルム１０５の材料として、
生分解性プラスチック（代表的には、脂肪族ポリエステ
ル、変性ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）、セルロース
エステル化合物、デンプン変性体、およびこれらのブレ
ンド体）を用い、内側のみにＡｌＮXＯY膜を形成した場
合、包装物を保護するとともに、外側からのみ分解す
る、即ち、土壌や水中で、加水分解や生分解により、徐
々に崩壊・分解が進行し、最終的に微生物の作用により
無害な分解物となる。また、包装フィルム１０５の材料
として、生分解性プラスチックを用い、内側のみにＡｌ
ＮXＯY膜を形成した場合、使用可能な製品範囲を広げる
ことができ、水分または水を含む包装物としても、内側
から崩壊・分解が進行しないものとすることができ、品
質保持期間を延長させることができる。
【００４９】また、図４は容器、代表的には飲料用のボ
トルの内側にＡｌＮXＯY膜を成膜する例である。図４
中、４０１はアースに接続されたチャンバー、４０４は
ＲＦ電源、４０３はＡｌＮからなるターゲット電極、４
０５は、ターゲット電極４０３とチャンバー４０１との
間にホルダー４０７で固定された容器、４０６は、容器
４０５の内側面へＡｌＮXＯYで示される層（ＡｌＮXＯY
膜）である。ＡｌＮXＯY膜をプラスチックからなる飲料
用ボトルなどの容器にコーティングすると、透光性が高
いため、外観を損なうことがなく、中身を鮮明に見るこ
とができる。また、炭酸水を用いた場合においても、水
分や酸素や炭酸ガスのバリア性が高い容器とすることが
できる。
【００５０】なお、図１および図４では、ＡｌＮXＯY膜
の単層で説明を行ったが、組成の異なるＡｌＮXＯY膜と
の積層、ＡｌXＮYで示される層、またはこれらの積層と
してもよい。
【００５１】また、図１および図４では、ターゲット電
極は棒状（円柱状または角柱状）のものを図示したが、
特に限定されないことは言うまでもない。ターゲットと
被処理体の内面との間隔は一定に配置されることが好ま
しいので、被処理物の形状に合わせたターゲット形状と
すればよい。
【００５２】（実施の形態２）図２（Ａ）および図２
（Ｂ）は、本発明の有機材料からなるフィルムの一例を
簡略に示した図である。
【００５３】また、一方の面にＡｌＮXＯYで示される
層、またはＡｌXＮYで示される層の単層またはこれらの
積層を有する有機フィルムも本発明の一つであり、図２
（Ａ）では、ＡｌＮXＯY膜２０２の単層が一方の面に設
けられた有機フィルム２０１を示す図である。
【００５４】また、双方の面にＡｌＮXＯYで示される
層、またはＡｌXＮYで示される層の単層またはこれらの
積層を有する有機フィルムも本発明の一つであり、図２
（Ｂ）では、単層のＡｌＮXＯY膜２０４ａ、２０４ｂが
双方の面に設けられた有機フィルム２０３を示す図であ
る。
【００５５】ここでの有機フィルムとは、具体的にはポ
リマーフィルムの単層または積層を指している。本発明
に用いられる有機フィルムとしては、ポリビニルアルコ
ール系フィルム、エチレンビニルアルコール系フィル
ム、セルロース系フィルム、ポリカーボネート系フィル
ムなどが挙げられる。
【００５６】有機フィルムの一方の面または双方の面に
ＡｌＮXＯYで示される層、またはＡｌ XＮYで示される層
の単層またはこれらの積層を設けることによって、アル
カリ金属やアルカリ土類金属などの不純物の混入を効果
的に防ぐ機能を備えたフィルムとすることができる。加
えて、ＡｌＮXＯYで示される層、またはＡｌXＮYで示さ
れる層の単層またはこれらの積層は、発熱を拡散させる
効果とともに、有機フィルムの変形や変質を保護する効
果を有する。
【００５７】ここで、膜厚１００ｎｍにおけるＡｌＮX
ＯY膜（Ｘ＜Ｙ）の透過率を図５に示す。ＡｌＮXＯY膜
は、図５に示したように、可視光領域で透過率８０％〜
９０％と透光性が非常に高い。
【００５８】本発明において、ＡｌＮXＯY膜は、スパッ
タ法を用い、例えば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）ター
ゲットを用い、アルゴンガスと窒素ガスと酸素ガスを混
合した雰囲気下にて成膜する。アルゴンガスで代表され
る希ガスを用いた場合、膜中に希ガスを含む。ＡｌＮX
ＯY膜（Ｘ＜Ｙ）は、膜中に窒素を数atm％以上、好まし
くは２．５atm％〜４７．５atm％含む範囲であればよ
く、酸素を好ましくは２．５atm％〜４７．５atm％含む
範囲であればよく、スパッタ条件（基板温度、導入ガス
およびその流量、成膜圧力など）を適宜調節することに
よって窒素濃度や酸素濃度を調節することができる。な
お、シリコン基板上に形成して得られたＡｌＮXＯY膜の
ＥＳＣＡ（Electron Spectroscopy for Analysis）での
分析データに基づく組成を図６に示す。また、アルミニ
ウム（Ａｌ）ターゲットを用い、窒素ガス及び酸素ガス
を含む雰囲気下にて成膜してもよい。
【００５９】また、導入するガス流量などのスパッタ条
件を変化させて、ＡｌＮXＯY膜（Ｘ≧Ｙ）を形成しても
よいし、膜の膜厚方向に窒素または酸素の濃度勾配を有
するＡｌＮXＯY膜（Ｘ＜Ｙ）またはＡｌＮXＯY膜（Ｘ≧
Ｙ）を形成してもよい。
【００６０】また、ここで、膜厚１００ｎｍにおけるＡ
ｌXＮY膜の透過率を図７に示す。図５に示したＡｌＮX
ＯY膜（Ｘ＜Ｙ）に比べて透光率の平均が低いものの、
可視光領域で透過率８０％〜９１．３％と高い。
【００６１】本発明において、ＡｌXＮY膜は、スパッタ
法を用い、例えば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）ターゲ
ットを用い、アルゴンガスと窒素ガスを混合した雰囲気
下にて成膜する。アルゴンガスで代表される希ガスを用
いた場合、膜中に希ガスを含む。ＡｌXＮY膜に含まれる
不純物、特に酸素は０〜１０atm％未満であればよく、
スパッタ条件（基板温度、導入ガスおよびその流量、成
膜圧力など）を適宜調節することによって酸素濃度を調
節することができる。ＡｌXＮY膜は、膜中に窒素を数at
m％以上、好ましくは２．５atm％〜４７．５atm％含む
範囲であればよく、酸素を４７．５atm％以下、好まし
くは、０〜１０atm％未満であればよい。なお、シリコ
ン基板上に形成して得られたＡｌXＮY膜のＥＳＣＡでの
分析データに基づく組成を図８に示す。また、アルミニ
ウム（Ａｌ）ターゲットを用い、窒素ガスを含む雰囲気
下にて成膜してもよい。
【００６２】また、導入するガス流量などのスパッタ条
件を変化させて、膜の膜厚方向に窒素または酸素の濃度
勾配を有するＡｌXＮY膜を形成してもよい。
【００６３】また、上記ＡｌＮXＯY膜、または上記Ａｌ
XＮY膜の上にＡｌ2Ｏ3で示される層を形成してもよい。
Ａｌ2Ｏ3で示される層を形成する場合、スパッタ法を用
い、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）ターゲット
を用い、アルゴン雰囲気下にて成膜する。また、アルミ
ニウム（Ａｌ）ターゲットを用い、酸素ガスを含む雰囲
気下にて成膜してもよい。
【００６４】こうして得られる有機フィルムは、包装材
料に用いることができ、食品包装用のごく薄い透明なフ
ィルムとしてもよい。また、上記有機フィルムを用い
て、様々なものを包装するための一般的構造を備えた密
封性の袋（パウチとも呼ぶ）や、再封可能なチャック付
き密封性の袋を形成することもでき、その場合、水分や
酸素や炭酸ガスのバリア性向上、耐熱性、及び機械的強
度を向上させることができる。
【００６５】また、上記有機フィルムにおいて、クラッ
クが生じてＡｌＮXＯYで示される層の一部が剥がれてし
まうことを防ぐために、さらに有機物からなる薄膜を形
成してもよい。また、ＡｌＮXＯYで示される層からなる
単層を２層以上設けて、さらに該２層の間に有機物から
なる薄膜（以下、応力緩和膜と呼ぶ）を設けてもよい。
ＡｌＮXＯYで示される層と応力緩和膜の積層によって、
よりフレキシブルになり、曲げられたときのクラックを
防ぐことができる。
【００６６】また、上記有機フィルムは、片方の面に接
着材をつければテープとして用いることができる。
【００６７】また、上記有機フィルムは、電子卓上計算
機、電子時計、携帯情報端末、ワープロ、自動車や機械
類の計器類等の表示装置、サングラス、ゴーグル、防目
メガネ、立体メガネ、表示素子（ＣＲＴ、ＬＣＤ等）の
保護フィルムとして用いることができる。なお、上記有
機フィルムの表面には熱伝導性が高いＡｌＮXＯYで示さ
れる層、またはＡｌXＮYで示される層の単層またはこれ
らの積層が形成されるため、水滴が付きにくくなり、く
もりにくいものとすることができる点でこれらの保護フ
ィルムとしては最適である。
【００６８】また、プラスチックからなる自動二輪車の
スクリーンや、自動車のフロントガラスなどの窓、車両
用のサイドバイザー、船舶の窓、航空機の窓、建築物の
窓などにＡｌＮXＯYで示される層の単層または積層をコ
ーティングして保護してもよい。窓の表面に熱伝導性が
高いＡｌＮXＯYで示される層、またはＡｌXＮYで示され
る層の単層またはこれらの積層を形成すれば、水滴が付
きにくくなり、くもりにくい窓とすることができる。
【００６９】図２（Ｃ）は、本発明のカバー材の一例を
簡略に示した図である。ここでは、凹部を有しているカ
バー材２０５を示したが特に形状は限定されない。ま
た、一方の面にＡｌＮXＯY膜を形成した例を示したが、
双方の面にＡｌＮXＯY膜を形成してもよい。
【００７０】図２（Ｃ）に示したように、ガラスやプラ
スチックからなるカバー材２０５にＡｌＮXＯYで示され
る層２０６の単層または積層をコーティングして電子卓
上計算機、電子時計、携帯情報端末、ワープロ、自動車
や機械類の計器類等の表示装置、代表的には液晶表示装
置や有機発光素子（ＯＬＥＤ：Organic Light Emitting
Device）を有する発光装置や電気泳動ディスプレイの
カバー材としてもよい。
【００７１】なお、電気泳動ディスプレイ（電気泳動表
示装置）とは、電子ペーパーとも呼ばれており、紙と同
じ読みやすさ、他の表示装置に比べ低消費電力、薄くて
軽い形状とすることが可能という利点を有している。電
気泳動ディスプレイは、様々な形態が考えられ得るが、
プラスの電荷を有する第１の粒子と、マイナスの電荷を
有する第２の粒子とを含むマイクロカプセルが溶媒また
は溶質に複数分散されたものであり、マイクロカプセル
に電界を印加することによって、マイクロカプセル中の
粒子を互いに反対方向に移動させて一方側に集合した粒
子の色のみを表示するものである。なお、第１の粒子ま
たは第２の粒子は染料を含み、電界がない場合において
移動しないものである。また、第１の粒子の色と第２の
粒子の色は異なるもの（無色を含む）とする。上記マイ
クロカプセルを溶媒中に分散させたものが電子インクと
呼ばれるものであり、この電子インクはガラス、プラス
チック、布、紙などの表面に印刷することができる。ま
た、カラーフィルタや色素を有する粒子を用いることに
よってカラー表示も可能である。なお、マイクロカプセ
ル中の第１の粒子および第２の粒子は、導電体材料、絶
縁体材料、半導体材料、磁性材料、液晶材料、強誘電性
材料、エレクトロルミネセント材料、エレクトロクロミ
ック材料、磁気泳動材料から選ばれた一種の材料、また
はこれらの複合材料を用いればよい。
【００７２】中でも、プラスチックからなるカバー材を
用いたＯＬＥＤを有する発光装置においては、水分や酸
素を透過しやすく、有機発光層はこれらのものによって
劣化が促進されるので、特に発光装置の寿命が短くなり
やすいという欠点があったが、ＡｌＮXＯYで示される層
をカバー材表面に設けることによって、水分や酸素の有
機発光層への混入を十分防止することができる。
【００７３】ここで、ＡｌＮXＯY膜による水分や酸素の
ブロッキング効果を確認するため、膜厚２００ｎｍのＡ
ｌＮXＯY膜が設けられたフィルム基板でＯＬＥＤを封止
したサンプルと、膜厚２００ｎｍのＳｉＮ膜が設けられ
たフィルム基板でＯＬＥＤを封止したサンプルとを用意
して、８５度に加熱した水蒸気雰囲気中での経時変化を
調べる実験を行ったところ、ＳｉＮ膜のサンプルに比
べ、ＡｌＮXＯY膜のサンプルのほうがＯＬＥＤの寿命が
長く、長時間の発光が可能であった。この実験結果か
ら、ＡｌＮXＯY膜は、ＳｉＮ膜よりも装置外から水分や
酸素などの不純物といった有機化合物層の劣化を促す物
質が侵入することを防げる材料膜であることが読み取れ
る。
【００７４】加えて、他の不純物、例えば人の汗や接続
部品からの不純物が拡散し、有機発光層やＴＦＴの活性
層に混入すると、変質や劣化が促進される恐れがある
が、ＡｌＮXＯY膜は、これらの不純物の拡散をブロック
する効果をも有している。
【００７５】ここで、ＡｌＮXＯY膜によるアルカリ金属
のブロッキング効果を確認するため、シリコン基板上に
膜厚５０ｎｍの熱酸化膜を設け、その上に膜厚４０ｎｍ
のＡｌＮXＯY膜を設け、その上にＬｉを含むアルミニウ
ム電極を設け、これらの膜が設けられた面とは反対側の
シリコン基板面にＳｉを含むアルミニウム電極を設けて
３００℃、１時間の熱処理を行った後、ＢＴストレス試
験（±１．７ＭＶ／ｃｍ、１５０℃、１時間）を行いＭ
ＯＳ特性（Ｃ−Ｖ特性）を測定した。得られたＣ―Ｖ特
性は、プラスの電圧を印加した時、即ち＋ＢＴの時、プ
ラス側にシフトしていることから、シフトした原因はＬ
ｉではなく、ＡｌＮXＯY膜によるアルカリ金属のブロッ
キング効果が有ることが確認できた。比較のため、ＭＯ
Ｓの上方に絶縁膜（膜厚１００ｎｍの窒化シリコン膜）
を介してＡｌＬｉ合金を形成し、同様にそのＭＯＳの特
性変動を調べた。プラスの電圧を印加した時、即ち＋Ｂ
Ｔの時、Ｃ−Ｖ特性変動は大きくマイナス側にシフトし
ており、その原因は、主にＬｉが活性層へ混入したこと
であると考えられる。ＡｌＮXＯYで示される層をカバー
材に設けることによって、アルカリ金属などの不純物の
有機発光層への混入を十分防止することができる。
【００７６】また、フィルタの表面にＡｌＮXＯYで示さ
れる層、またはＡｌXＮYで示される層の単層またはこれ
らの積層をコーティングし、例えば、電子卓上計算機、
電子時計、携帯情報端末、ワープロ、自動車や機械類の
計器類等の液晶表示装置に設けるカラーフィルタに実施
してもよい。こうすることでフィルタ自体の変質を防ぐ
ことができ、発熱も発散することができる。
【００７７】また、金属やセラミックスからなる刃物の
表面にＡｌＮXＯYで示される層、またはＡｌXＮYで示さ
れる層の単層またはこれらの積層をコーティングして、
包丁、カッター、電気カミソリの機械的強度を向上させ
てもよい。ＡｌＮXＯYで示される層、またはＡｌXＮYで
示される層の単層またはこれらの積層は、バリア性が高
いため、錆を防止することができる。
【００７８】また、記録媒体、例えば、ＣＤ（コンパク
トディスク）やＤＶＤ（Ｄｉｇｔｉａｌ Ｖｅｒｓａｔ
ｉｌｅ Ｄｉｓｃ）などの光ディスクの表面にＡｌＮX
ＯYで示される層、またはＡｌXＮYで示される層の単層
またはこれらの積層をコーティングして保護し、耐熱
性、及び機械的強度を向上させることができる。また、
ＡｌＮXＯYで示される層、またはＡｌXＮYで示される層
の単層またはこれらの積層は、人の汗などに含まれる不
純物の混入を防ぎ、プラスチックの変質および劣化を防
ぐため光ディスクとしての寿命を延ばすことができる。
【００７９】また、光源の表面にＡｌＮXＯYで示される
層、またはＡｌXＮYで示される層の単層またはこれらの
積層をコーティングして、例えば、電球、蛍光灯、ＬＥ
Ｄ（発光ダイオード）の保護膜としてもよい。ＡｌＮX
ＯYで示される層、またはＡｌ XＮYで示される層の単層
またはこれらの積層は、透光性が高いため光源としての
機能を低下させることがなく、さらに熱伝導性が高いた
め、発熱も発散することができる。また、ＡｌＮXＯYで
示される層、またはＡｌXＮYで示される層の単層または
これらの積層は、不純物の混入を防ぎ、光源としての寿
命を延ばすことができる。
【００８０】以上の構成でなる本発明について、以下に
示す実施例でもってさらに詳細な説明を行うこととす
る。
【００８１】（実施例） ［実施例１］本発明を実施することによって、図３に一
例を示した全ての製品が完成される。図３にＡｌＮXＯY
で示される層、またはＡｌXＮYで示される層の単層また
はこれらの積層をコーティングした製品例を示す。
【００８２】図３（Ａ）は、スナック菓子袋を典型的な
例とした包装袋２００１である。この包装袋の内面に図
１に示す成膜装置を用いて、ＡｌＮXＯYで示される層、
またはＡｌXＮYで示される層の単層またはこれらの積層
をコーティングしたコーティング面２００２を形成す
る。なお、ここでは説明上、封の空いた袋を示したが、
密封した場合、スナック菓子などの包装物はコーティン
グ面で完全に覆われる。
【００８３】図３（Ｂ）は、飲料用のボトルを典型的な
例とした容器２１０２である。この容器の内面に図４に
示す成膜装置を用いて、ＡｌＮXＯYで示される層、また
はＡｌXＮYで示される層の単層またはこれらの積層をコ
ーティングする。また、容器２１０２を密閉するための
キャップ２１０１の内面にＡｌＮXＯYで示される層、ま
たはＡｌXＮYで示される層の単層またはこれらの積層を
コーティングしてもよい。
【００８４】図３（Ｃ）は、ゴルフのピン２２０２を典
型的な例としたスポーツ用品である。このピンの表面の
一部にＡｌＮXＯYで示される層、またはＡｌXＮYで示さ
れる層の単層またはこれらの積層をコーティングする。
ピンは消耗品であり、環境上、生分解性プラスチック材
料を用いることが好ましい。また、ゴルフボール２２０
１の表面にＡｌＮXＯYで示される層、またはＡｌXＮYで
示される層の単層またはこれらの積層をコーティングし
てもよい。
【００８５】図３（Ｄ）は、ガラスレンズやプラスチッ
クレンズを使用した眼鏡（サングラスを含む）またはゴ
ーグルの外観図である。このレンズ２３０２にＡｌＮX
ＯYで示される層、またはＡｌXＮYで示される層の単層
またはこれらの積層をコーティングする。また、アーム
部２３０３や本体２３０１の表面にＡｌＮXＯYで示され
る層、またはＡｌXＮYで示される層の単層またはこれら
の積層をコーティングしてもよい。
【００８６】図３（Ｅ）は、キャンデー（飴）２４０１
の包装フィルム２４０２を典型的な例とした包装フィル
ムである。包装フィルムの一方の面または双方の面にＡ
ｌＮ XＯYで示される層、またはＡｌXＮYで示される層の
単層またはこれらの積層をコーティングする。
【００８７】図３（Ｆ）は、ＣＤ（コンパクトディス
ク）やＤＶＤ（Ｄｉｇｔｉａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ
Ｄｉｓｃ）などの光ディスク２５０１を典型的な例とし
た記録媒体である。光ディスクの一方の面または双方の
面にＡｌＮXＯYで示される層、またはＡｌXＮYで示され
る層の単層またはこれらの積層をコーティングする。こ
うすることによって、耐熱性、及び機械的強度を向上さ
せることができる。ＡｌＮXＯYで示される層、またはＡ
ｌXＮYで示される層の単層またはこれらの積層は、透光
性が非常に高いのでデータの読み取りや書き込みにおい
て妨げとならない。また、ＡｌＮXＯYで示される層、ま
たはＡｌXＮYで示される層の単層またはこれらの積層
は、人の汗などに含まれる不純物の混入を防ぎ、光ディ
スクに用いられている樹脂の変質および劣化を防ぐため
光ディスク２５０１としての寿命を延ばすことができ
る。
【００８８】以上の様に、本発明の適用範囲は極めて広
く、あらゆる分野の製品、およびその作製方法に実施す
ることが可能である。
【００８９】
【発明の効果】本発明により、水分や酸素や炭酸ガスに
よる劣化、またはアルカリ金属やアルカリ土類金属など
の不純物の拡散による劣化を抑えることが可能な薄膜、
即ち、バリア性が非常に高い薄膜を提供することができ
る。加えて、この薄膜は、安全衛生上問題なく、フレキ
シブルであり、透光性が非常に高い。
【００９０】また、そのような薄膜の製造装置およびそ
の製造装置で得られる薄膜がコーティングされた製品の
提供を可能とすることができる。
【００９１】加えて、本発明により、環境に優しい生分
解性材料を包装材料として用いた場合、使用可能な製品
範囲を広げるとともに品質保持期間も延長させることが
できる。
【００９２】また、本発明により、水滴が付きにくくな
り、くもりにくいレンズおよびそのレンズを備えた眼
鏡、サングラス、拡大鏡を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の成膜装置を示す図。
【図２】 本発明の有機フィルムを示す断面図。
【図３】 製品の一例を示す図。
【図４】 本発明の成膜装置を示す図。
【図５】 本発明のＡｌＮXＯY膜（Ｘ＜Ｙ）の透過率
を示すグラフである。
【図６】 本発明のＡｌＮXＯY膜（Ｘ＜Ｙ）のＥＳＣ
Ａ分析データに基づく組成を示す図である。
【図７】 本発明のＡｌXＮY膜の透過率を示すグラフ
である。
【図８】 本発明のＡｌXＮY膜のＥＳＣＡ分析データ
に基づく組成を示す図である。
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０２Ｂ 1/10 Ｇ０２Ｂ 1/10 Ｚ Ｆターム(参考） 2K009 BB02 BB11 CC02 DD04 EE00 4F006 AA02 AA13 AA19 AA36 AB13 BA00 BA05 CA05 4F100 AA12B AA12C AA13B AA13C AA36 AB10 AK01A AK41A BA03 BA06 BA10B BA10C DA02 EH662 EJ581 EK04 GB15 GB16A GB87 JC00 4K029 AA11 AA25 BA41 BA58 BB02 BB04 BD00 CA06 DC03 DC05 DC13

Claims (21)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】フィルムの片面または両面にＡｌＮXＯYで
    示される層、またはＡｌXＮYで示される層の単層または
    これらの積層が形成されていることを特徴とするフィル
    ム。
  2. 【請求項２】請求項１において、前記ＡｌＮXＯYで示さ
    れる層における窒素は、２．５atm％〜４７．５atm％含
    むことを特徴とするフィルム。
  3. 【請求項３】請求項１または請求項２において、前記Ａ
    ｌＮXＯYで示される層における酸素は、２．５atm％〜
    ４７．５atm％含むことを特徴とするフィルム。
  4. 【請求項４】プラスチック材からなる袋の外面または内
    面にＡｌＮXＯYで示される層、またはＡｌXＮYで示され
    る層の単層またはこれらの積層が形成されていることを
    特徴とする包装材料。
  5. 【請求項５】生分解性プラスチック材からなる袋の内面
    にＡｌＮXＯYで示される層、またはＡｌXＮYで示される
    層の単層または積層が形成されていることを特徴とする
    包装材料。
  6. 【請求項６】請求項４または請求項５において、前記Ａ
    ｌＮXＯYで示される層における窒素は、２．５atm％〜
    ４７．５atm％含むことを特徴とする包装材料。
  7. 【請求項７】請求項４乃至６のいずれか一において、前
    記ＡｌＮXＯYで示される層における酸素は、２．５atm
    ％〜４７．５atm％含むことを特徴とする包装材料。
  8. 【請求項８】ガラス材またはプラスチック材からなる容
    器の外壁面または内壁面にＡｌＮXＯYで示される層、ま
    たはＡｌXＮYで示される層の単層またはこれらの積層が
    形成されていることを特徴とする容器。
  9. 【請求項９】生分解性プラスチック材からなる容器の内
    壁面にＡｌＮXＯYで示される層、またはＡｌXＮYで示さ
    れる層の単層またはこれらの積層が形成されていること
    を特徴とする容器。
  10. 【請求項１０】請求項８または請求項９において、前記
    ＡｌＮXＯYで示される層における窒素は、２．５atm％
    〜４７．５atm％含むことを特徴とする容器。
  11. 【請求項１１】請求項８乃至１０のいずれか一におい
    て、前記ＡｌＮXＯYで示される層における酸素は、２．
    ５atm％〜４７．５atm％含むことを特徴とする容器。
  12. 【請求項１２】表面にＡｌＮXＯYで示される層、または
    ＡｌXＮYで示される層の単層またはこれらの積層が形成
    されていることを特徴とするレンズまたは窓。
  13. 【請求項１３】請求項１２において、前記レンズまたは
    前記窓は、プラスチックまたはガラスからなることを特
    徴とするレンズまたは窓。
  14. 【請求項１４】請求項１２または請求項１３において、
    前記ＡｌＮXＯYで示される層における窒素は、２．５at
    m％〜４７．５atm％含むことを特徴とするレンズまたは
    窓。
  15. 【請求項１５】請求項１２乃至１４のいずれか一におい
    て、前記ＡｌＮXＯYで示される層における酸素は、２．
    ５atm％〜４７．５atm％含むことを特徴とするレンズま
    たは窓。
  16. 【請求項１６】請求項１２乃至１５のいずれか一に記載
    の前記レンズを組み込んだことを特徴とする眼鏡。
  17. 【請求項１７】表面にＡｌＮXＯYで示される層、または
    ＡｌXＮYで示される層の単層またはこれらの積層が形成
    されていることを特徴とする記録媒体。
  18. 【請求項１８】チャンバーと、ガス導入系と、排気系
    と、棒状のターゲットと、該ターゲットと接続されたＲ
    Ｆ電源と、被処理体を固定するホルダーとを有し、前記
    チャンバー内に配置される前記被処理体は、開口部を有
    する袋状または容器状のものであり、前記開口部に前記
    棒状のターゲットを差し込んで位置決めされた後、前記
    被処理体の内面にスパッタ法で成膜することを特徴とす
    る成膜装置。
  19. 【請求項１９】請求項１８において、前記棒状のターゲ
    ットは、ＡｌＮまたはＡｌからなるターゲットであり、
    前記ガス導入系から酸素または窒素または希ガスを導入
    して成膜することを特徴とする成膜装置。
  20. 【請求項２０】請求項１８において、前記棒状のターゲ
    ットは、ＡｌＮまたはＡｌからなるターゲットであり、
    前記ガス導入系から窒素または希ガスを導入して成膜す
    ることを特徴とする成膜装置。
  21. 【請求項２１】請求項１８乃至２０のいずれか一におい
    て、前記棒状のターゲットと前記被処理体の内面との間
    隔は一定に配置されることを特徴とする成膜装置。
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