JP2009286576A - 機能性フィルムの製造装置および機能性フィルムの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】ポリマーを主成分とする有機膜とこの上に形成される無機膜とを有する機能性フィルムについて、所定の性能を発揮する高品位な機能性フィルムを安定して製造することができる機能性フィルムの製造装置および機能性フィルムの製造方法を提供する。
【解決手段】本発明の機能性フィルムの製造装置は、真空中を、長尺な基体の表面に有機膜が形成された基板を長手方向に搬送する搬送手段と、この搬送手段により長手方向に搬送される記基板の有機膜の表面に無機膜を真空成膜法によって成膜する成膜手段とを有する。搬送手段は、有機膜の表面に接触するローラを有し、ローラと有機膜の表面とが接触する接触領域の面圧を１０〜２００ｇｆ／ｃｍ２の範囲で、基板を長手方向に搬送する。
【選択図】図１
【解決手段】本発明の機能性フィルムの製造装置は、真空中を、長尺な基体の表面に有機膜が形成された基板を長手方向に搬送する搬送手段と、この搬送手段により長手方向に搬送される記基板の有機膜の表面に無機膜を真空成膜法によって成膜する成膜手段とを有する。搬送手段は、有機膜の表面に接触するローラを有し、ローラと有機膜の表面とが接触する接触領域の面圧を１０〜２００ｇｆ／ｃｍ２の範囲で、基板を長手方向に搬送する。
【選択図】図１
Description
本発明は、ガスバリアフィルム等の機能性フィルムの製造装置およびその機能性フィルムの製造方法に関し、特に、特定のポリマーからなる有機膜上に無機膜が形成された機能性フィルムの製造装置およびその機能性フィルムの製造方法に関する。
光学素子、液晶ディスプレイもしくは有機ＥＬディスプレイなどの表示装置、半導体装置、および薄膜太陽電池など、各種の装置に、ガスバリアフィルム、保護フィルム、光学フィルタまたは反射防止フィルム等の光学フィルムなど、各種の機能性フィルム（機能性シート）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、スパッタリングまたはプラズマＣＶＤ等の真空成膜法による成膜（薄膜形成）が利用されている。
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は、長尺な基板に連続的に成膜を行なうのが好ましい。
このような成膜方法を実施する設備として、長尺な基板（ウェブ状の基板）をロール状に巻回してなる供給ロールと、成膜済の基板をロール状に巻回する巻取りロールとを用いる、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。このロール・ツー・ロールの成膜装置は、プラズマＣＶＤによって基板に成膜を行なう成膜室を通過する所定の経路で、供給ロールから巻取りロールまで長尺な基板を挿通し、供給ロールからの基板の送り出しと、巻取りロールによる成膜済基板の巻取りとを同期して行いつつ、成膜室において、搬送される基板に連続的に成膜を行なう。
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は、長尺な基板に連続的に成膜を行なうのが好ましい。
このような成膜方法を実施する設備として、長尺な基板（ウェブ状の基板）をロール状に巻回してなる供給ロールと、成膜済の基板をロール状に巻回する巻取りロールとを用いる、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。このロール・ツー・ロールの成膜装置は、プラズマＣＶＤによって基板に成膜を行なう成膜室を通過する所定の経路で、供給ロールから巻取りロールまで長尺な基板を挿通し、供給ロールからの基板の送り出しと、巻取りロールによる成膜済基板の巻取りとを同期して行いつつ、成膜室において、搬送される基板に連続的に成膜を行なう。
このような、ロール・ツー・ロールの成膜装置において、適正な品質の製品を製造するためには、成膜する基板の表面に異物が存在するのは、好ましくない。
長尺な基板を搬送する場合、基板の表面が擦れたりするなどして傷がついてしまうことがある。このように搬送時に基板の表面に傷がつくことは、最終的に得られる製品の品質を低下させることになり好ましくない。
そこで、搬送時において、基板にキズが付くことを防止するために、種々の搬送手段が提案されている（特許文献１参照）。
長尺な基板を搬送する場合、基板の表面が擦れたりするなどして傷がついてしまうことがある。このように搬送時に基板の表面に傷がつくことは、最終的に得られる製品の品質を低下させることになり好ましくない。
そこで、搬送時において、基板にキズが付くことを防止するために、種々の搬送手段が提案されている（特許文献１参照）。
特許文献１のフィルム搬送ロールは、搬送ロールとプラスチックフィルムの間にエアー等の流体を流すことにより直接プラスチックフィルムとロールが触れることなく、非接触で搬送する構成である。この構成により、特許文献１においては、プラスチックフィルムに対するロール擦れや異物噛み込み等によるプラスチックフィルムに対するキズを防ぐことができる。
上述のロール・ツー・ロールの成膜装置においては、通常、基板を所定の経路で適正に搬送するために、搬送ローラ対（ニップローラ）の搬送手段が配置される。
ところが、有機膜を成膜した後に、真空成膜法によって無機膜を成膜する機能性フィルムの製造においては、有機膜の種類によっては、真空中での基板の搬送に搬送ローラ対などの通常の搬送手段を利用すると、有機膜の平坦性が低下してしまい、例えば、十分なガスバリア性など、目的とする性能を有する機能性フィルムを製造することができない場合もある。
この現象は、有機膜自身の表面性状が劣化するので、成膜前に異物の除去を行なっても、効果を得ることはできない。
ところが、有機膜を成膜した後に、真空成膜法によって無機膜を成膜する機能性フィルムの製造においては、有機膜の種類によっては、真空中での基板の搬送に搬送ローラ対などの通常の搬送手段を利用すると、有機膜の平坦性が低下してしまい、例えば、十分なガスバリア性など、目的とする性能を有する機能性フィルムを製造することができない場合もある。
この現象は、有機膜自身の表面性状が劣化するので、成膜前に異物の除去を行なっても、効果を得ることはできない。
また、特許文献１のフィルム搬送ロールは、非接触で搬送することができるものの、エアー等の流体を流すものであるため、真空環境下ではチャンバ内の埃などを舞い上げてしまう虞があり、この埃が基板の表面に付着した場合、最終的な製品として不良品になってしまう。このように、埃などの付着による成膜への悪影響が懸念される。
さらには、上述の特許文献１のフィルム搬送ロールは、エアー等の流体を流すものであるため、真空チャンバ内の真空度を保持することも困難である。このようなことから、真空中の基板の搬送に、特許文献１のフィルム搬送ロールを用いることは難しい。
さらには、上述の特許文献１のフィルム搬送ロールは、エアー等の流体を流すものであるため、真空チャンバ内の真空度を保持することも困難である。このようなことから、真空中の基板の搬送に、特許文献１のフィルム搬送ロールを用いることは難しい。
本発明の目的は、前記従来技術に基づく問題点を解消し、ポリマーを主成分とする有機膜とこの上に形成される無機膜とを有する機能性フィルムについて、所定の性能を発揮する高品位な機能性フィルムを安定して製造することができる機能性フィルムの製造装置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。
前記目的を達成するために、本発明の第１の態様は、真空中を、長尺な基体の表面に有機膜が形成された基板を長手方向に搬送する搬送手段と、前記搬送手段により前記長手方向に搬送される前記基板の前記有機膜の表面に無機膜を真空成膜法によって成膜する成膜手段とを有し、前記搬送手段は、前記有機膜の表面に接触するローラを有し、前記ローラと前記有機膜の表面とが接触する接触領域の面圧を１０〜２００ｇｆ／ｃｍ２の範囲で、前記基板を前記長手方向に搬送することを特徴とする機能性フィルムの製造装置を提供するものである。
本発明において、前記搬送手段は、前記搬送手段は、前記基板の搬送方向と直交する方向に前記基板の一部をループ状に弛ませる弛み部を前記ローラよりも前記搬送方向の上流側を備え、前記弛み部における前記基板の弛み量を調整して、前記接触領域の面圧を１０〜２００ｇｆ／ｃｍ２の範囲とすることが好ましい。
また、本発明において、さらに、改質処理、脱ガス処理および除塵処理のうち、少なくとも１の処理を前記搬送手段により搬送される前記基板の前記有機膜の表面に施す処理手段を有し、前記処理手段は、前記成膜手段よりも前記搬送方向の上流側に設けられている
ことが好ましい。
さらに、本発明において、前記成膜手段は、ドラムに前記基板を巻き掛けて前記長手方向に搬送しつつ、前記無機膜を成膜することが好ましい。
なお、前記搬送手段において、有機膜の表面に接触するローラは、１でも複数あってもよい。有機膜の表面に接触するローラが複数ある場合には、個々のローラについて、前記接触領域の面圧を１０〜２００ｇｆ／ｃｍ２の範囲で前記基板を搬送する。
また、本発明において、さらに、改質処理、脱ガス処理および除塵処理のうち、少なくとも１の処理を前記搬送手段により搬送される前記基板の前記有機膜の表面に施す処理手段を有し、前記処理手段は、前記成膜手段よりも前記搬送方向の上流側に設けられている
ことが好ましい。
さらに、本発明において、前記成膜手段は、ドラムに前記基板を巻き掛けて前記長手方向に搬送しつつ、前記無機膜を成膜することが好ましい。
なお、前記搬送手段において、有機膜の表面に接触するローラは、１でも複数あってもよい。有機膜の表面に接触するローラが複数ある場合には、個々のローラについて、前記接触領域の面圧を１０〜２００ｇｆ／ｃｍ２の範囲で前記基板を搬送する。
本発明の第２の態様は、真空中を、長尺な基体の表面に有機膜が形成された基板を長手方向に搬送しつつ、前記基板の前記有機膜の表面に無機膜を真空成膜法によって成膜する工程を有し、前記基板の前記有機膜の表面に前記無機膜を成膜するために前記基板を搬送する際、前記有機膜の表面に接触するローラを用いて搬送するものであり、前記ローラと前記有機膜の表面とが接触する接触領域の面圧は１０〜２００ｇｆ／ｃｍ２の範囲であることを特徴とする機能性フィルムの製造方法を提供するものである。
本発明において、例えば、前記長尺な基体の表面に有機膜が形成された基板を長手方向に搬送する工程においては、前記ローラよりも前記搬送方向の上流側で、前記基板の搬送方向と直交する方向に前記基板の一部をループ状に弛ませて前記基板を搬送しており、前記基板の弛み量を調整することにより、前記接触領域の面圧を１０〜２００ｇｆ／ｃｍ２の範囲とする。
また、本発明において、前記無機膜を真空成膜法によって成膜する工程の前に、改質処理、脱ガス処理および除塵処理のうち、少なくとも１の処理を前記基板の前記有機膜の表面に施す工程を有することが好ましい。
さらに、本発明において、前記前記基板の前記有機膜の表面に無機膜を真空成膜法によって成膜する工程においては、前記基板をドラム巻き掛けて長手方向に搬送しつつ、前記無機膜を成膜することが好ましい。
なお、本発明において、有機膜の表面に接触するローラは、１でも複数あってもよい。有機膜の表面に接触するローラが複数ある場合には、個々のローラについて、前記接触領域の面圧を１０〜２００ｇｆ／ｃｍ２の範囲で前記基板を搬送する。
また、本発明において、前記無機膜を真空成膜法によって成膜する工程の前に、改質処理、脱ガス処理および除塵処理のうち、少なくとも１の処理を前記基板の前記有機膜の表面に施す工程を有することが好ましい。
さらに、本発明において、前記前記基板の前記有機膜の表面に無機膜を真空成膜法によって成膜する工程においては、前記基板をドラム巻き掛けて長手方向に搬送しつつ、前記無機膜を成膜することが好ましい。
なお、本発明において、有機膜の表面に接触するローラは、１でも複数あってもよい。有機膜の表面に接触するローラが複数ある場合には、個々のローラについて、前記接触領域の面圧を１０〜２００ｇｆ／ｃｍ２の範囲で前記基板を搬送する。
本発明によれば、基体の上に、有機膜として、ポリマーを主成分とする有機膜、例えば、エチレン不飽和性結合を有するアクリレートモノマーおよび／またはメタクリレートモノマーを重合してなるポリマーを主成分とする有機膜が成膜された長尺の基板を、真空中で搬送しつつ、有機膜の表面に無機膜を成膜して機能性フィルムを製造するものである。基板の有機膜の表面に無機膜を成膜するための基板を搬送には、有機膜の表面に接触するローラを用い、このローラと有機膜の表面とが接触する接触領域の面圧を１０〜２００ｇｆ／ｃｍ２の範囲で搬送する。
これにより、有機膜を形成した基板の搬送（ハンドリング）の際、有機膜に接触しても、有機膜の表面性状が劣化することなく無機膜を成膜することができるため、目的とする性能および特性を適正に発現する、高機能な機能性フィルムを安定して製造することができる。
これにより、有機膜を形成した基板の搬送（ハンドリング）の際、有機膜に接触しても、有機膜の表面性状が劣化することなく無機膜を成膜することができるため、目的とする性能および特性を適正に発現する、高機能な機能性フィルムを安定して製造することができる。
以下に、添付の図面に示す好適実施形態に基づいて、本発明の機能性フィルムの製造装置および機能性フィルムの製造方法を詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る機能性フィルムの製造装置を示す模式図である。図２は、本発明の実施形態に係る機能性フィルムの製造装置により製造された機能性フィルムを示す模式的断面図である。
図１は、本発明の実施形態に係る機能性フィルムの製造装置を示す模式図である。図２は、本発明の実施形態に係る機能性フィルムの製造装置により製造された機能性フィルムを示す模式的断面図である。
図１に示す本発明の実施形態に係る機能性フィルムの製造装置１０（以下、単に製造装置１０という）は、長尺の基板Ｚ（ウェブ状の基板Ｚ）に連続で成膜を行う装置であって、ロール・ツー・ロール(Roll to Roll)タイプの装置である。
製造装置１０は、長尺の基体Ｂの表面Ｂｆに有機膜ｂが形成された基板Ｚ（図２参照）を用い、この基板Ｚの表面Ｚｆ、すなわち、有機膜ｂの表面ｂｆに所定の機能を有する無機膜ｆ（図２参照）を形成して、例えば、光学フィルムまたはガスバリアフィルム等の機能性フィルムＦ（図２参照）を製造するものである。
有機膜ｂは、後述するように、エチレン性不飽和結合を有するアクリレートモノマーおよび／またはメタクリレートモノマーを重合することにより作製されるものである。
製造装置１０は、長尺の基体Ｂの表面Ｂｆに有機膜ｂが形成された基板Ｚ（図２参照）を用い、この基板Ｚの表面Ｚｆ、すなわち、有機膜ｂの表面ｂｆに所定の機能を有する無機膜ｆ（図２参照）を形成して、例えば、光学フィルムまたはガスバリアフィルム等の機能性フィルムＦ（図２参照）を製造するものである。
有機膜ｂは、後述するように、エチレン性不飽和結合を有するアクリレートモノマーおよび／またはメタクリレートモノマーを重合することにより作製されるものである。
製造装置１０は、基本的に、長尺な基板Ｚを供給する供給室１２と、第１の搬送室１４と、前処理室１６と、第２の搬送室１８と、基板Ｚに無機膜ｆを形成する成膜室２０と、無機膜ｆが形成された基板Ｚが搬送される第３の搬送室２２と、機能性フィルムＦを巻き取る巻取り室（図示せず）と、真空排気部２４と、制御部２６とを有する。この制御部２６により、製造装置１０における各要素の動作が制御される。
また、製造装置１０において、供給室１２と第１の搬送室１４とを区画する壁１５ａ、第１の搬送室１４と前処理室１６とを区画する壁１５ｂ、前処理室１６と第２の搬送室１８とを区画する壁１５ｃ、第２の搬送室１８と成膜室２０とを区画する壁１５ｄ、第２の搬送室１８と第３の搬送室２２とを区画する壁１５ｅには、それぞれ基板Ｚが通過するスリット状の開口１５ｆが形成されている。また、第３の搬送室２２にも巻取り室（図示せず）に基板Ｚ（機能性フィルムＦ）を搬送するためのスリット状の開口１５ｆが形成されている。
また、製造装置１０において、供給室１２と第１の搬送室１４とを区画する壁１５ａ、第１の搬送室１４と前処理室１６とを区画する壁１５ｂ、前処理室１６と第２の搬送室１８とを区画する壁１５ｃ、第２の搬送室１８と成膜室２０とを区画する壁１５ｄ、第２の搬送室１８と第３の搬送室２２とを区画する壁１５ｅには、それぞれ基板Ｚが通過するスリット状の開口１５ｆが形成されている。また、第３の搬送室２２にも巻取り室（図示せず）に基板Ｚ（機能性フィルムＦ）を搬送するためのスリット状の開口１５ｆが形成されている。
製造装置１０においては、供給室１２、第１の搬送室１４、前処理室１６、第２の搬送室１８、成膜室２０、第３の搬送室２２、巻取り室（図示せず）には、真空排気部２４が配管２５を介して接続されている。なお、第３の搬送室２２と、巻取り室（図示せず）については、配管の図示を省略している。
この真空排気部２４により、供給室１２、第１の搬送室１４、前処理室１６、第２の搬送室１８、成膜室２０、第３の搬送室２２、巻取り室（図示せず）の内部が所定の真空度にされる。
真空排気部２４は、供給室１２、成膜室１４および巻取り室１６を排気して所定の真空度に保つものであり、ドライポンプおよびターボ分子ポンプなどの真空ポンプを有するものである。また、供給室１２、成膜室１４および巻取り室１６には、それぞれ内部の圧力を測定する圧力センサ（図示せず）が設けられている。
なお、真空排気部２４による供給室１２、第１の搬送室１４、前処理室１６、第２の搬送室１８、成膜室２０、第３の搬送室２２、巻取り室（図示せず）の到達真空度、すなわち、到達圧力には、特に限定はなく、実施する成膜方法等に応じて、十分な真空度（圧力）を保てればよい。この真空排気部２４は、制御部２６により制御される。
この真空排気部２４により、供給室１２、第１の搬送室１４、前処理室１６、第２の搬送室１８、成膜室２０、第３の搬送室２２、巻取り室（図示せず）の内部が所定の真空度にされる。
真空排気部２４は、供給室１２、成膜室１４および巻取り室１６を排気して所定の真空度に保つものであり、ドライポンプおよびターボ分子ポンプなどの真空ポンプを有するものである。また、供給室１２、成膜室１４および巻取り室１６には、それぞれ内部の圧力を測定する圧力センサ（図示せず）が設けられている。
なお、真空排気部２４による供給室１２、第１の搬送室１４、前処理室１６、第２の搬送室１８、成膜室２０、第３の搬送室２２、巻取り室（図示せず）の到達真空度、すなわち、到達圧力には、特に限定はなく、実施する成膜方法等に応じて、十分な真空度（圧力）を保てればよい。この真空排気部２４は、制御部２６により制御される。
供給室１２は、長尺な基板Ｚを供給する部位であり、回転軸３０ａおよびガイドローラ３１が設けられている。
回転軸３０ａは、長尺な基板Ｚを連続的に送り出すものであり、この回転軸３０ａには、例えば、反時計回りに基板Ｚが巻回された基板ロール３０が取り付けられる。
回転軸３０ａには、例えば、駆動源としてモータ（図示せず）が接続されている。このモータによって回転軸３０ａが基板Ｚを巻き戻す方向ｒに回転されて、本実施形態では、時計回りに回転されて、基板Ｚが基板ロール３０から連続的に送り出される。
回転軸３０ａは、長尺な基板Ｚを連続的に送り出すものであり、この回転軸３０ａには、例えば、反時計回りに基板Ｚが巻回された基板ロール３０が取り付けられる。
回転軸３０ａには、例えば、駆動源としてモータ（図示せず）が接続されている。このモータによって回転軸３０ａが基板Ｚを巻き戻す方向ｒに回転されて、本実施形態では、時計回りに回転されて、基板Ｚが基板ロール３０から連続的に送り出される。
ガイドローラ３１は、基板Ｚを所定の搬送経路で第１の搬送室１４に案内するものである。このガイドローラ３１は、公知のガイドローラにより構成される。
本実施形態の製造装置１０においては、ガイドローラ３１は、駆動ローラまたは従動ローラでもよい。また、ガイドローラ３１は、基板Ｚの搬送時における張力を調整するテンションローラとして作用するローラであってもよい。
本実施形態の製造装置１０においては、ガイドローラ３１は、駆動ローラまたは従動ローラでもよい。また、ガイドローラ３１は、基板Ｚの搬送時における張力を調整するテンションローラとして作用するローラであってもよい。
第１の搬送室１４は、後述するように、基板の有機膜ｂの表面ｂｆとパスローラ４６とが接触する接触領域における面圧Ｐｓを１０〜２００ｇｆ／ｃｍ２（４９０Ｐａ〜１９．６ｋＰａ）の範囲にするための弛み部３６が設けられている。
第１の搬送室１４内には、第１の搬送ローラ３２と第２の搬送ローラ３４とを有する。
第１の搬送ローラ３２および第２の搬送ローラ３４は、所定の間隔を設けて対向して、平行に配置されており、第１の搬送ローラ３２および第２の搬送ローラ３４は、基板Ｚの搬送方向Ｄに対して、その長手方向を直交させて配置されている。
第１の搬送ローラ３２および第２の搬送ローラ３４は、基板Ｚの搬送方向Ｄと直交する方向（以下、軸方向という）に回転軸を有し回転可能であり、かつ第１の搬送ローラ３２および第２の搬送ローラ３４は、軸方向の長さが、基板Ｚの長手方向と直交する幅方向における長さ（以下、基板Ｚの幅という）よりも長い。
第１の搬送室１４内には、第１の搬送ローラ３２と第２の搬送ローラ３４とを有する。
第１の搬送ローラ３２および第２の搬送ローラ３４は、所定の間隔を設けて対向して、平行に配置されており、第１の搬送ローラ３２および第２の搬送ローラ３４は、基板Ｚの搬送方向Ｄに対して、その長手方向を直交させて配置されている。
第１の搬送ローラ３２および第２の搬送ローラ３４は、基板Ｚの搬送方向Ｄと直交する方向（以下、軸方向という）に回転軸を有し回転可能であり、かつ第１の搬送ローラ３２および第２の搬送ローラ３４は、軸方向の長さが、基板Ｚの長手方向と直交する幅方向における長さ（以下、基板Ｚの幅という）よりも長い。
第１の搬送ローラ３２および第２の搬送ローラ３４の間の空間ｈの下方に基板Ｚが弛ませられて、第２の搬送ローラ３４を経て前処理室１６に基板Ｚは搬送される。
第１の搬送ローラ３２および第２の搬送ローラ３４により、基板Ｚの弛み部３６が構成される。
後に詳細に説明するが、弛み部３６における基板Ｚの弛み量αによりパスローラ４６の接触領域における面圧Ｐｓが１０〜２００ｇｆ／ｃｍ２（４９０Ｐａ〜１９．６ｋＰａ）の範囲に調節される。
この弛み量αは、第１の搬送ローラ３２および第２の搬送ローラ３４の回転軸（図示せず）からループの先端までの距離である。
第１の搬送ローラ３２および第２の搬送ローラ３４により、基板Ｚの弛み部３６が構成される。
後に詳細に説明するが、弛み部３６における基板Ｚの弛み量αによりパスローラ４６の接触領域における面圧Ｐｓが１０〜２００ｇｆ／ｃｍ２（４９０Ｐａ〜１９．６ｋＰａ）の範囲に調節される。
この弛み量αは、第１の搬送ローラ３２および第２の搬送ローラ３４の回転軸（図示せず）からループの先端までの距離である。
前処理室１６は、改質処理、脱ガス処理および除塵処理のうち、少なくとも１の処理を基板Ｚの有機膜ｂの表面ｂｆに施すところである。
前処理室１６には、搬送される基板Ｚの有機膜ｂの表面ｂｆに対向して、改質処理手段、脱ガス処理手段および除塵処理手段のうち、少なくとも１つの手段が、前処理部４０として設けられている。
前処理室１６には、搬送される基板Ｚの有機膜ｂの表面ｂｆに対向して、改質処理手段、脱ガス処理手段および除塵処理手段のうち、少なくとも１つの手段が、前処理部４０として設けられている。
改質処理手段は、例えば、酸素ガス供給部とプラズマ発生部とを備え、基板Ｚの有機膜ｂの表面ｂｆの上方に酸素プラズマを発生させて、この酸素プラズマにより、基板Ｚの有機膜ｂの表面ｂｆの表面改質を行うものである。
脱ガス処理手段は、例えば、基板Ｚの有機膜ｂの表面ｂｆを、所定の温度に加熱する加熱部を備え、この加熱部により、脱ガス処理を行うものである。
この脱ガス処理により、基板Ｚの内部もしくは有機膜ｂの内部、または基板Ｚの表面Ｚｆもしくは有機膜ｂの表面Ｂｆに付着したＭＥＫ（メチルエチルケトン）等の溶媒、水分、酸素および窒素等を、基板Ｚおよび有機膜ｂから放出させる。
この脱ガス処理により、基板Ｚの内部もしくは有機膜ｂの内部、または基板Ｚの表面Ｚｆもしくは有機膜ｂの表面Ｂｆに付着したＭＥＫ（メチルエチルケトン）等の溶媒、水分、酸素および窒素等を、基板Ｚおよび有機膜ｂから放出させる。
除塵処理手段は、例えば、基板Ｚの有機膜ｂの表面ｂｆに付着しているゴミ、埃、塵などの汚れを除去する除去ローラを備え、基板Ｚを搬送させつつ、この除去ローラを回転させて、基板Ｚの有機膜ｂの表面ｂｆのゴミ、埃、塵などの汚れを除去する。
除塵処理手段としては、また、イオナイザ（静電気除電器）であってもよい。このイオナイザにより、基板Ｚの有機膜ｂの表面ｂｆの静電気が除去して、基板Ｚの有機膜ｂの表面ｂｆにゴミ、埃などの異物の付着を抑制するようにしてもよい。
イオナイザとしては、例えば、コロナ放電方式、およびイオン生成方式のものを用いることができる。
除塵処理手段としては、また、イオナイザ（静電気除電器）であってもよい。このイオナイザにより、基板Ｚの有機膜ｂの表面ｂｆの静電気が除去して、基板Ｚの有機膜ｂの表面ｂｆにゴミ、埃などの異物の付着を抑制するようにしてもよい。
イオナイザとしては、例えば、コロナ放電方式、およびイオン生成方式のものを用いることができる。
第２の搬送室１８は、第１のガイドローラ４２と、第２のガイドローラ４４と、パスローラ４６とを有する。
第１のガイドローラ４２および第２のガイドローラ４４は、それぞれ、基板Ｚの搬送方向Ｄに対して、その長手方向を直交させ、かつ所定の間隔を設けて対向して、平行に配置されている。
パスローラ４６は、第１のガイドローラ４２と第２のガイドローラ４４との間の空間Ｈの下方に、１つ設けられている。パスローラ４６は、その長手方向を、第１のガイドローラ４２および第２のガイドローラ４４の長手方向に対して平行にして配置されている。
第１のガイドローラ４２および第２のガイドローラ４４は、それぞれ、基板Ｚの搬送方向Ｄに対して、その長手方向を直交させ、かつ所定の間隔を設けて対向して、平行に配置されている。
パスローラ４６は、第１のガイドローラ４２と第２のガイドローラ４４との間の空間Ｈの下方に、１つ設けられている。パスローラ４６は、その長手方向を、第１のガイドローラ４２および第２のガイドローラ４４の長手方向に対して平行にして配置されている。
第１のガイドローラ４２と、パスローラ４６と第２のガイドローラ４４とは、基板Ｚの搬送方向Ｄと直交する方向（軸方向）に回転軸を有し回転可能であり、かつガイドローラ５０は、軸方向の長さが基板Ｚの幅よりも長い。
また、第１のガイドローラ４２、第２のガイドローラ４４およびパスローラ４６は、上記構成以外は、供給室１２に設けられたガイドローラ３１と同様の構成であるため、その詳細な説明は省略する。
また、第１のガイドローラ４２、第２のガイドローラ４４およびパスローラ４６は、上記構成以外は、供給室１２に設けられたガイドローラ３１と同様の構成であるため、その詳細な説明は省略する。
第１のガイドローラ４２、パスローラ４６および第２のガイドローラ４４により、前処理室１６で有機膜ｂの表面ｂｆが前処理された基板Ｚを成膜室２０に搬送する。
第１のガイドローラ４２および第２のガイドローラ４４は、基板Ｚの裏面Ｚｂに接触しつつ、基板Ｚを搬送するものである。
第１のガイドローラ４２および第２のガイドローラ４４は、基板Ｚの裏面Ｚｂに接触しつつ、基板Ｚを搬送するものである。
パスローラ４６は、その表面（周面）４６ａに、有機膜ｂの表面ｂｆを向けて基板Ｚが巻き掛けられた状態で、すなわち、パスローラ４６の表面４６ａと有機膜ｂの表面ｂｆとが接触した状態で、基板Ｚを搬送方向Ｄに搬送するものである。
本実施形態において、基板の有機膜ｂの表面ｂｆとパスローラ４６との接触する接触領域における面圧Ｐｓが１０〜２００ｇｆ／ｃｍ２（４９０Ｐａ〜１９．６ｋＰａ）の範囲で、第１のガイドローラ４２、パスローラ４６および第２のガイドローラ４４により前処理室１６から搬送された基板Ｚを成膜室２０へ搬送する。
なお、本発明において、有機膜ｂの表面ｂｆに接触するパスローラ４６は、１つに限定されるものでなく、有機膜ｂの表面ｂｆに接触するパスローラ４６は複数あってもよい。
このように、有機膜ｂの表面ｂｆに接触するパスローラ４６が複数ある場合、個々のパスローラ４６について、接触領域における面圧Ｐｓを１０〜２００ｇｆ／ｃｍ２の範囲で基板Ｚを搬送する必要がある。
本実施形態において、基板の有機膜ｂの表面ｂｆとパスローラ４６との接触する接触領域における面圧Ｐｓが１０〜２００ｇｆ／ｃｍ２（４９０Ｐａ〜１９．６ｋＰａ）の範囲で、第１のガイドローラ４２、パスローラ４６および第２のガイドローラ４４により前処理室１６から搬送された基板Ｚを成膜室２０へ搬送する。
なお、本発明において、有機膜ｂの表面ｂｆに接触するパスローラ４６は、１つに限定されるものでなく、有機膜ｂの表面ｂｆに接触するパスローラ４６は複数あってもよい。
このように、有機膜ｂの表面ｂｆに接触するパスローラ４６が複数ある場合、個々のパスローラ４６について、接触領域における面圧Ｐｓを１０〜２００ｇｆ／ｃｍ２の範囲で基板Ｚを搬送する必要がある。
本発明において、接触領域における面圧Ｐｓを１０〜２００ｇｆ／ｃｍ２（４９０Ｐａ〜１９．６ｋＰａ）とする理由は、後に詳細に説明する。
なお、本発明で規定する面圧Ｐｓ（１０〜２００ｇｆ／ｃｍ２（４９０Ｐａ〜１９．６ｋＰａ））は、弛み部３６における基板Ｚの弛み量αにより調節される。
本実施形態においては、パスローラ４６の面圧Ｐｓを測定し、弛み部３６における基板Ｚの弛み量αとパスローラ４６の面圧Ｐｓとの関係を予め求めておき、基板Ｚの搬送時には面圧Ｐｓが上記範囲となるように弛み量αについて所定の量を維持しつつ搬送する。
さらには、有機膜ｂの表面ｂｆに接触するパスローラ４６が複数ある場合には、弛み部３６における基板Ｚの弛み量αと個々のパスローラ４６の面圧Ｐｓとの関係を予め求めておき、基板Ｚの搬送時には、個々のパスローラ４６の接触領域における面圧Ｐｓが上記範囲となるように弛み量αについて所定の量を維持しつつ搬送する。
なお、本発明で規定する面圧Ｐｓ（１０〜２００ｇｆ／ｃｍ２（４９０Ｐａ〜１９．６ｋＰａ））は、弛み部３６における基板Ｚの弛み量αにより調節される。
本実施形態においては、パスローラ４６の面圧Ｐｓを測定し、弛み部３６における基板Ｚの弛み量αとパスローラ４６の面圧Ｐｓとの関係を予め求めておき、基板Ｚの搬送時には面圧Ｐｓが上記範囲となるように弛み量αについて所定の量を維持しつつ搬送する。
さらには、有機膜ｂの表面ｂｆに接触するパスローラ４６が複数ある場合には、弛み部３６における基板Ｚの弛み量αと個々のパスローラ４６の面圧Ｐｓとの関係を予め求めておき、基板Ｚの搬送時には、個々のパスローラ４６の接触領域における面圧Ｐｓが上記範囲となるように弛み量αについて所定の量を維持しつつ搬送する。
また、搬送経路において搬送方向Ｄと逆向き作用する張力Ｔと、パスローラ４６の面圧Ｐｓとには相関関係がある。この張力Ｔと、弛み部３６での基板Ｚの弛み量αとも相関関係がある。すなわち、この張力Ｔと基板Ｚの自重Ｗとも相関関係がある。このため、弛み量αを変えることにより張力Ｔを変えることもできる。このことから、弛み部３６で基板Ｚの弛み量αを変えることにより、パスローラ４６の面圧Ｐｓを調整することができる。
そこで、張力Ｔとパスローラ４６の面圧Ｐｓとの関係、および弛み部３６における基板Ｚの弛み量αと張力Ｔとの関係を予め求めておき、基板Ｚの搬送時には面圧Ｐｓが上記範囲となる張力Ｔが発生するように弛み量αについて所定の量を維持しつつ搬送する。
この場合においても、有機膜ｂの表面ｂｆに接触するパスローラ４６が複数ある場合には、張力Ｔと個々のパスローラ４６の面圧Ｐｓとの関係、および弛み部３６における基板Ｚの弛み量αと張力Ｔとの関係を予め求めておき、基板Ｚの搬送時には、個々のパスローラ４６の面圧Ｐｓが上記範囲となる張力Ｔが発生するように弛み量αについて所定の量を維持しつつ搬送する。
そこで、張力Ｔとパスローラ４６の面圧Ｐｓとの関係、および弛み部３６における基板Ｚの弛み量αと張力Ｔとの関係を予め求めておき、基板Ｚの搬送時には面圧Ｐｓが上記範囲となる張力Ｔが発生するように弛み量αについて所定の量を維持しつつ搬送する。
この場合においても、有機膜ｂの表面ｂｆに接触するパスローラ４６が複数ある場合には、張力Ｔと個々のパスローラ４６の面圧Ｐｓとの関係、および弛み部３６における基板Ｚの弛み量αと張力Ｔとの関係を予め求めておき、基板Ｚの搬送時には、個々のパスローラ４６の面圧Ｐｓが上記範囲となる張力Ｔが発生するように弛み量αについて所定の量を維持しつつ搬送する。
成膜室２０は、基板Ｚを搬送しつつ連続的に、基体Ｂの表面Ｂｆに形成された有機膜ｂの表面ｂｆ（基板Ｚの表面Ｚｆ）に、真空成膜法のうち、例えば、プラズマＣＶＤ法によって、無機膜ｆを形成する部位である。成膜室２０には、ドラム４８と、成膜部５０とが設けられている。
ドラム４８は、例えば、円筒状を呈し、回転軸Ａを有し、この回転軸Ａに対して回転方向ωに回転可能なものである。このドラム４８は、その長手方向を、搬送方向Ｄと直交する方向に向け、かつ第２のガイドローラ４４の長手方向に対して平行にして配置されている。ドラム４８は、軸方向における長さが基板Ｚの幅よりも長く、さらには、ドラム４８は接地されている（図示せず）。
本実施形態においては、ドラム４８は、その表面４８ａ（周面）に基板Ｚが巻き掛けられて、回転方向ωに回転することにより、基板Ｚを所定の成膜位置に保持しつつ、搬送方向Ｄに基板Ｚを搬送するものである。
本実施形態においては、ドラム４８は、その表面４８ａ（周面）に基板Ｚが巻き掛けられて、回転方向ωに回転することにより、基板Ｚを所定の成膜位置に保持しつつ、搬送方向Ｄに基板Ｚを搬送するものである。
なお、回転軸３０ａ、ガイドローラ３１、第１の搬送ローラ３２、第２の搬送ローラ３４、弛み部３６、第１のガイドローラ４０、パスローラ４６、第２のガイドローラ４４により、本発明の搬送手段が構成される。
なお、ドラム４８には、温度を調節するために、例えば、ドラム４８の中心にヒータ（図示せず）およびドラム４８の温度を測定する温度センサ（図示せず）が設けられていてもよい。さらには、ドラム４８の内部に、冷媒を循環させるための配管（図示せず）、この冷媒を循環させるためのポンプ（図示せず）も備えていてもよい。この配管、冷媒およびポンプにより冷却手段が構成される。
ヒータ、ポンプおよび温度センサは、温度調節部（図示せず）に接続されている。この温度調節部は、制御部２６に接続されており、制御部２６により、温度調節部を介して、ドラム４８の温度が調節され、ドラム４８の温度は所定の温度に保持される。ヒータ（図示せず）、冷却手段（図示せず）、温度センサ（図示せず）および温度調節部（図示せず）により、温度調節手段が構成される。
温度調節手段により、ドラム４８が、形成する無機膜ｆの組成などに応じて、適切な温度に加熱される。これにより、更に一層品質の良い無機膜ｆを得ることができる。
ヒータ、ポンプおよび温度センサは、温度調節部（図示せず）に接続されている。この温度調節部は、制御部２６に接続されており、制御部２６により、温度調節部を介して、ドラム４８の温度が調節され、ドラム４８の温度は所定の温度に保持される。ヒータ（図示せず）、冷却手段（図示せず）、温度センサ（図示せず）および温度調節部（図示せず）により、温度調節手段が構成される。
温度調節手段により、ドラム４８が、形成する無機膜ｆの組成などに応じて、適切な温度に加熱される。これにより、更に一層品質の良い無機膜ｆを得ることができる。
成膜部５０は、基板Ｚがドラム４８に巻き掛けられた状態で、ドラム４８が回転方向ωに回転して、基板Ｚを搬送方向Ｄに搬送しつつ、基板Ｚの表面Ｚｆに形成された有機膜ｂ上に無機膜ｆを形成するものである。
成膜部５０は、真空成膜法のうち、例えば、プラズマＣＶＤ法により膜を形成するものである。このプラズマＣＶＤ法としては、例えば、容量結合型プラズマＣＶＤ法（ＣＣＰ−ＣＶＤ法）が用いられる。
成膜部５０は、成膜電極５２ａ〜５２ｄ、高周波電源５４および原料ガス供給部５６を有する。制御部２６により、成膜部５０の高周波電源５４および原料ガス供給部５６が制御される。
成膜部５０は、真空成膜法のうち、例えば、プラズマＣＶＤ法により膜を形成するものである。このプラズマＣＶＤ法としては、例えば、容量結合型プラズマＣＶＤ法（ＣＣＰ−ＣＶＤ法）が用いられる。
成膜部５０は、成膜電極５２ａ〜５２ｄ、高周波電源５４および原料ガス供給部５６を有する。制御部２６により、成膜部５０の高周波電源５４および原料ガス供給部５６が制御される。
成膜部５０においては、複数の成膜電極５２ａ〜５２ｄが設けられている。各成膜電極５２ａ〜５２ｄは、例えば、平面視長方形の平板状の電極板により構成されていて、広い面に複数の穴（図示せず）が等間隔で形成されており、一般的にシャワー電極と呼ばれるものである。各成膜電極５２ａ〜５２ｄは、例えば、長手方向の端部で導通されている。各成膜電極５２ａ〜５２ｄは、導通する位置は、導通が保たれていれば、特に限定されるものではない。
各成膜電極５２ａ〜５２ｄは、長手方向をドラム４８の回転軸Ａと平行にして、かつ広い面をドラム４８の表面４８ａに向けて、ドラム４８の表面４８ａと所定の隙間Ｓをあけて、ドラム４８の表面４８ａを囲むように回転方向ωに沿って互いに接触させた状態で配置されている。例えば、各成膜電極５２ａ〜５２ｄは、ドラム４８の表面４８ａの同心円上の接線に一致されている。
各成膜電極５２ａ〜５２ｄは、高周波電源５４と接続されており、この高周波電源５４により、各成膜電極５２ａ〜５２ｄの各成膜電極５２ａ〜５２ｄに高周波電圧が印加される。この高周波電源５４は、印加する高周波電力（ＲＦ電力）を変えることができる。
また、各成膜電極５２ａ〜５２ｄと高周波電源５４とは、必要に応じて、インピーダンス整合をとるためのマッチングボックスを介して接続してもよい。
本実施形態において、各成膜電極５２ａ〜５２ｄとドラム４８との表面４８ａとの隙間Ｓの間隔は同じであり、各隙間Ｓで間隔に、ばらつきがあっても、例えば、２０％以内であることが好ましい。
また、各成膜電極５２ａ〜５２ｄと高周波電源５４とは、必要に応じて、インピーダンス整合をとるためのマッチングボックスを介して接続してもよい。
本実施形態において、各成膜電極５２ａ〜５２ｄとドラム４８との表面４８ａとの隙間Ｓの間隔は同じであり、各隙間Ｓで間隔に、ばらつきがあっても、例えば、２０％以内であることが好ましい。
原料ガス供給部５６は、例えば、配管５８を介して、各成膜電極５２ａ〜５２ｄの複数の穴を通して隙間Ｓに、無機膜ｆを形成する原料ガスを供給するものである。ドラム４８の表面４８ａと各成膜電極５２ａ〜５２ｄとの隙間Ｓがプラズマの発生空間になる。
本実施形態においては、原料ガスは、無機膜ｆとして、例えば、ＳｉＯ２膜を形成する場合、ＴＥＯＳガス、および活性種ガスとして酸素ガスが用いられる。また、無機膜ｆとして、窒化珪素膜を形成する場合、ＳｉＨ４ガス、ＮＨ３ガス、およびＮ２ガスが用いられる。
本実施形態においては、原料ガスは、無機膜ｆとして、例えば、ＳｉＯ２膜を形成する場合、ＴＥＯＳガス、および活性種ガスとして酸素ガスが用いられる。また、無機膜ｆとして、窒化珪素膜を形成する場合、ＳｉＨ４ガス、ＮＨ３ガス、およびＮ２ガスが用いられる。
原料ガス供給部５６は、ＣＣＰ−ＣＶＤ装置などで用いられている各種のガス導入手段が利用可能である。
また、原料ガス供給部５６においては、原料ガスのみならず、アルゴンガスまたは窒素ガスなどの不活性ガス、および酸素ガス等の活性種ガス等、ＣＣＰ−ＣＶＤ法などで用いられている各種のガスを、原料ガスと共に、隙間Ｓに供給してもよい。このように、複数種のガスを導入する場合には、各ガスを同じ配管で混合して、各成膜電極５２ａ〜５２ｄの複数の穴を通して隙間Ｓに供給してもよく、各ガスを異なる配管から各成膜電極５２ａ〜５２ｄの複数の穴を通して隙間Ｓに供給してもよい。
さらに、原料ガスまたはその他、不活性ガスおよび活性種ガスの種類または導入量も、形成する膜の種類、または目的とする成膜レート等に応じて、適宜、選択／設定すればよい。
また、原料ガス供給部５６においては、原料ガスのみならず、アルゴンガスまたは窒素ガスなどの不活性ガス、および酸素ガス等の活性種ガス等、ＣＣＰ−ＣＶＤ法などで用いられている各種のガスを、原料ガスと共に、隙間Ｓに供給してもよい。このように、複数種のガスを導入する場合には、各ガスを同じ配管で混合して、各成膜電極５２ａ〜５２ｄの複数の穴を通して隙間Ｓに供給してもよく、各ガスを異なる配管から各成膜電極５２ａ〜５２ｄの複数の穴を通して隙間Ｓに供給してもよい。
さらに、原料ガスまたはその他、不活性ガスおよび活性種ガスの種類または導入量も、形成する膜の種類、または目的とする成膜レート等に応じて、適宜、選択／設定すればよい。
なお、高周波電源５４は、プラズマＣＶＤによる成膜に利用される公知の高周波電源を用いることができる。また、高周波電源５４は、最大出力等にも、特に限定はなく、形成する膜または成膜レート等に応じて、適宜、選択／設定すればよい。
第３の搬送室２２は、成膜室２０で作製された機能性フィルムＦを、巻取り室（図示せず）に搬送する部位であり、この第３の搬送室２２には、ガイドローラ６０が設けられている。
このガイドローラ６０は、成膜室２０から搬送された基板Ｚ（機能性フィルムＦ）を、所定の搬送経路で巻取り室の巻取りロール（図示せず）に案内するものである。このガイドローラ６０は、先の供給室１２のガイドローラ３１と同様の構成であり、供給室１２のガイドローラ３１と同様に、ガイドローラ６０も、駆動ローラまたは従動ローラでもよい。また、ガイドローラ３１は、テンションローラとして作用するローラであってもよい。
このガイドローラ６０は、成膜室２０から搬送された基板Ｚ（機能性フィルムＦ）を、所定の搬送経路で巻取り室の巻取りロール（図示せず）に案内するものである。このガイドローラ６０は、先の供給室１２のガイドローラ３１と同様の構成であり、供給室１２のガイドローラ３１と同様に、ガイドローラ６０も、駆動ローラまたは従動ローラでもよい。また、ガイドローラ３１は、テンションローラとして作用するローラであってもよい。
本実施形態の製造装置１０は、有機膜ｂを成膜した基体Ｂからなる基板Ｚをロール状に巻回して、このロールを無機膜ｆを成膜する製造装置１０に装填して、有機膜ｂの表面ｂに無機膜ｆを成膜して、機能性フィルムＦを製造する。
なお、有機膜ｂの表面ｂｆに、上記圧力範囲外で接触することがなければ、基体Ｂを搬送しつつ、有機膜ｂおよび無機膜ｆを連続して成膜するものであってもよい。
なお、有機膜ｂの表面ｂｆに、上記圧力範囲外で接触することがなければ、基体Ｂを搬送しつつ、有機膜ｂおよび無機膜ｆを連続して成膜するものであってもよい。
次に、本実施形態の基板Ｚを構成する有機膜ｂの形成方法について説明する。
図３は、本発明の実施形態の機能性フィルムの製造装置に用いられる基板の有機膜の製造装置を示す模式図である。
図３は、本発明の実施形態の機能性フィルムの製造装置に用いられる基板の有機膜の製造装置を示す模式図である。
本実施形態の機能性フィルムＦの製造装置１０に用いられる基板Ｚにおいては、例えば、図３に示すような有機成膜装置７０によって、基体Ｂの表面に有機膜ｂを成膜する。
有機成膜装置７０は、有機膜ｂとなるモノマー（モノマー混合物）を含む塗料を基体Ｂに塗布／乾燥して、モノマーを重合させることにより、基体Ｂの表面に有機膜ｂを成膜する装置である。
この有機成膜装置７０は、塗布手段７２、乾燥手段７４、ＵＶ照射装置７６、回転軸７８、および巻取り軸８０を有する。
この有機成膜装置７０においては、塗布手段７２によって、予め調製したモノマーを含む塗料を基体Ｂに塗布し、乾燥して、重合することにより、有機膜ｂを成膜する。
なお、本発明において、ＵＶ照射または可視光照射などの光重合などの光重合によって有機膜ｂを成膜する場合には、モノマーを含む塗料は光重合開始剤を含有するのが好ましいのは、後に説明する。
有機成膜装置７０は、有機膜ｂとなるモノマー（モノマー混合物）を含む塗料を基体Ｂに塗布／乾燥して、モノマーを重合させることにより、基体Ｂの表面に有機膜ｂを成膜する装置である。
この有機成膜装置７０は、塗布手段７２、乾燥手段７４、ＵＶ照射装置７６、回転軸７８、および巻取り軸８０を有する。
この有機成膜装置７０においては、塗布手段７２によって、予め調製したモノマーを含む塗料を基体Ｂに塗布し、乾燥して、重合することにより、有機膜ｂを成膜する。
なお、本発明において、ＵＶ照射または可視光照射などの光重合などの光重合によって有機膜ｂを成膜する場合には、モノマーを含む塗料は光重合開始剤を含有するのが好ましいのは、後に説明する。
有機成膜装置７０は、ロール・ツー・ロールによって有機膜ｂを成膜するものであり、基体Ｂが巻き回されてなる基板ロール８２として、回転軸７８に装填され、長手方向に搬送されつつ有機膜ｂが成膜され、有機膜ｂを成膜した基板Ｚは、基板ロール３０として巻取り軸８０に巻き取られる。
有機成膜装置７０は、長尺な基体Ｂ（フィルム原反）をロール状に巻回してなる基板ロール８２から基体Ｂを送り出し、長手方向に搬送しつつ有機膜ｂを成膜して、有機膜ｂを成膜した基板Ｚをロール状に巻き取る、いわゆるロール・ツー・ロール(Roll to Roll)による成膜を行なう装置である。
有機成膜装置７０において、長尺な基体Ｂは、前述のように基板ロール８２として、回転軸７８に装填される。
回転軸７８に基板ロール８２が装填されると、基体Ｂは、基板ロール８２から、塗布手段７２、乾燥手段７４およびＵＶ照射装置７６の下部を通過して巻取り軸８０に至る、所定の搬送経路を搬送される。有機成膜装置７０においては、基板ロール８２からの基体Ｂの送り出しと、巻取り軸８０における基板Ｚの巻き取りとを同期して行なって、長尺な基体Ｂを所定の搬送経路で長手方向に搬送しつつ、基体Ｂに有機膜ｂの成膜を連続的に行い、基板Ｚを形成する。
回転軸７８に基板ロール８２が装填されると、基体Ｂは、基板ロール８２から、塗布手段７２、乾燥手段７４およびＵＶ照射装置７６の下部を通過して巻取り軸８０に至る、所定の搬送経路を搬送される。有機成膜装置７０においては、基板ロール８２からの基体Ｂの送り出しと、巻取り軸８０における基板Ｚの巻き取りとを同期して行なって、長尺な基体Ｂを所定の搬送経路で長手方向に搬送しつつ、基体Ｂに有機膜ｂの成膜を連続的に行い、基板Ｚを形成する。
有機成膜装置７０において、基板ロール８２から送り出された基体Ｂは、最初に塗布手段７２に搬送される。塗布手段７２は、基体Ｂの表面に、予め調製した有機膜ｂとなるモノマーを含む塗料を塗布するものである。後述するように、この塗料の塗布は、通常の液体塗布方法が全て利用可能である。
塗布手段７２により、基体Ｂの表面ｂｆに予め調製した有機膜ｂとなるモノマーを含む塗料の塗布方法には、特に限定はなく、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−ジョンコート法等の公知の方法は、全て利用可能である。
次いで、基体Ｂは、乾燥手段７４に搬送される。
乾燥手段７４は、塗布手段７２が塗布した塗料を乾燥するものである。塗料の乾燥方法には、特に限定はなく、ヒータによる加熱乾燥、温風による加熱乾燥等、基体Ｂの搬送速度等に応じて、ＵＶ照射装置７６に至る前に、塗料を乾燥可能なものであれば、公知の乾燥手段が全て利用可能である。
乾燥手段７４は、塗布手段７２が塗布した塗料を乾燥するものである。塗料の乾燥方法には、特に限定はなく、ヒータによる加熱乾燥、温風による加熱乾燥等、基体Ｂの搬送速度等に応じて、ＵＶ照射装置７６に至る前に、塗料を乾燥可能なものであれば、公知の乾燥手段が全て利用可能である。
次いで、基体Ｂは、ＵＶ照射装置７６に搬送される。
ＵＶ照射装置７６は、塗布手段７２が塗布し乾燥手段７４が乾燥した塗料に、先の例と同様にＵＶ光（紫外線）を照射することにより、モノマーを重合させて、有機膜ｂを成膜するものである。
照射する光は、通常、高圧水銀灯もしくは低圧水銀灯による紫外線である。照射エネルギーは０．５Ｊ／ｃｍ２以上が好ましく、２Ｊ／ｃｍ２以上がより好ましい。
ＵＶ照射装置７６は、塗布手段７２が塗布し乾燥手段７４が乾燥した塗料に、先の例と同様にＵＶ光（紫外線）を照射することにより、モノマーを重合させて、有機膜ｂを成膜するものである。
照射する光は、通常、高圧水銀灯もしくは低圧水銀灯による紫外線である。照射エネルギーは０．５Ｊ／ｃｍ２以上が好ましく、２Ｊ／ｃｍ２以上がより好ましい。
有機成膜装置７０においては、ＵＶ光を照射することによって、モノマーを重合させて有機膜ｂを成膜する。
このように、光重合を行う場合は、塗布手段７２によって塗布する塗料が、光重合開始剤を含有するのが好ましい（光重合開始剤を併用するのが好ましい）。
光重合開始剤としてはチバ・スペシャルティー・ケミカルズ社から市販されているイルガキュア（Irgacure）シリーズ（例えば、イルガキュア６５１、イルガキュア７５４、イルガキュア１８４、イルガキュア２９５９、イルガキュア９０７、イルガキュア３６９、イルガキュア３７９、イルガキュア８１９など）、ダロキュア（Darocure)シリーズ（例えば、ダロキュアＴＰＯ、ダロキュア１１７３など）、クオンタキュア（Quantacure）ＰＤＯ、サートマー(Sartomer）社から市販されているエザキュア（Ezacure）シリーズ（例えば、エザキュアＴＺＭ、エザキュアＴＺＴなど）、同じくオリゴマー型のエザキュアＫＩＰシリーズ等が挙げられる。
このように、光重合を行う場合は、塗布手段７２によって塗布する塗料が、光重合開始剤を含有するのが好ましい（光重合開始剤を併用するのが好ましい）。
光重合開始剤としてはチバ・スペシャルティー・ケミカルズ社から市販されているイルガキュア（Irgacure）シリーズ（例えば、イルガキュア６５１、イルガキュア７５４、イルガキュア１８４、イルガキュア２９５９、イルガキュア９０７、イルガキュア３６９、イルガキュア３７９、イルガキュア８１９など）、ダロキュア（Darocure)シリーズ（例えば、ダロキュアＴＰＯ、ダロキュア１１７３など）、クオンタキュア（Quantacure）ＰＤＯ、サートマー(Sartomer）社から市販されているエザキュア（Ezacure）シリーズ（例えば、エザキュアＴＺＭ、エザキュアＴＺＴなど）、同じくオリゴマー型のエザキュアＫＩＰシリーズ等が挙げられる。
モノマーの重合法は、図示例の紫外線照射には限定されず、加熱重合、光（可視光線）重合、電子ビーム重合、プラズマ重合、あるいはこれら（紫外線照射を含む）の組み合わせも、好ましく用いられる。
加熱重合を行う場合、基体Ｂは相応の耐熱性を有する必要がある。この場合、少なくとも、加熱温度よりも基体Ｂのガラス転移温度（Ｔｇ）が高いことが必要である。
加熱重合を行う場合、基体Ｂは相応の耐熱性を有する必要がある。この場合、少なくとも、加熱温度よりも基体Ｂのガラス転移温度（Ｔｇ）が高いことが必要である。
ここで、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、有機膜ｂ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／ｃｍ２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。
従って、本発明において、有機膜ｂ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／ｃｍ２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。
なお、本実施形態において、有機膜ｂの成膜方法は、上述のように塗布法に限定はされず、真空成膜法も好適に利用可能である。
真空成膜法としては、特に制限はないが、蒸着、プラズマＣＶＤ等の成膜方法が好ましい。中でも特に、米国特許４８４２８９３号、同４９５４３７１号、同５０３２４６１号の各明細書に記載のフラッシュ蒸着法が好ましい。フラッシュ蒸着法はモノマー中の溶存酸素を低下させる効果を有し、重合率を高めることができるため特に有用である。
本発明においてはポリマーを溶液塗布しても良いし、特開２０００−３２３２７３号、同２００４−２５７３２号の各公報に開示されているような無機物を含有するハイブリッドコーティング法を用いてもよい。また、ポリマーの前駆体（例えば、モノマー）を成膜後、重合することによりポリマー層を形成させても良い。さらに、有機膜ｂは、市販の重合性接着剤を塗布、硬化させて形成することもできる。
真空成膜法としては、特に制限はないが、蒸着、プラズマＣＶＤ等の成膜方法が好ましい。中でも特に、米国特許４８４２８９３号、同４９５４３７１号、同５０３２４６１号の各明細書に記載のフラッシュ蒸着法が好ましい。フラッシュ蒸着法はモノマー中の溶存酸素を低下させる効果を有し、重合率を高めることができるため特に有用である。
本発明においてはポリマーを溶液塗布しても良いし、特開２０００−３２３２７３号、同２００４−２５７３２号の各公報に開示されているような無機物を含有するハイブリッドコーティング法を用いてもよい。また、ポリマーの前駆体（例えば、モノマー）を成膜後、重合することによりポリマー層を形成させても良い。さらに、有機膜ｂは、市販の重合性接着剤を塗布、硬化させて形成することもできる。
本実施形態において、上述のように成膜される有機膜ｂは、平滑で、膜硬度が高いことが好ましい。有機膜ｂ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。
有機膜ｂ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ＨＢ以上の硬さを有することが好ましく、Ｈ以上の硬さを有することがより好ましい。
有機膜ｂの膜厚については特に限定はないが、薄すぎると膜厚の均一性を得ることが困難となるし、厚すぎると外力によりクラックを発生し、バリア性能が低下する。かかる観点から、有機膜ｂの厚みは、１０ｎｍ〜２μｍが好ましく、１００ｎｍ〜１μｍがさらに好ましい。
有機膜ｂ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ＨＢ以上の硬さを有することが好ましく、Ｈ以上の硬さを有することがより好ましい。
有機膜ｂの膜厚については特に限定はないが、薄すぎると膜厚の均一性を得ることが困難となるし、厚すぎると外力によりクラックを発生し、バリア性能が低下する。かかる観点から、有機膜ｂの厚みは、１０ｎｍ〜２μｍが好ましく、１００ｎｍ〜１μｍがさらに好ましい。
なお、有機膜ｂは、単層に限定はされず、２層以上成膜してもよい。
この場合、各有機膜が、同じ組成であっても異なる組成であってもよい。また、有機膜を２層以上成膜する場合は、各々の有機膜が前述の好ましい範囲内となるようにするのが好ましい。
この場合、各有機膜が、同じ組成であっても異なる組成であってもよい。また、有機膜を２層以上成膜する場合は、各々の有機膜が前述の好ましい範囲内となるようにするのが好ましい。
有機成膜装置７０で作製された、有機膜ｂが形成された基体Ｂからなる基板Ｚを巻回した基板ロール３０は、図１に示すように、製造装置１０の供給室１２の回転軸３０ａに装填される。
本発明において、有機膜ｂを成膜される基体Ｂ（機能性フィルムＦの基板Ｚ）には、特に限定はなく、ＰＥＴフィルム、ＰＥＮ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、後述する有機膜ｂおよび真空成膜による無機膜ｆ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板（ベースフィルム）が、全て利用可能である。また、基体Ｂは、表面に、保護膜または接着膜などの各種の膜が形成されているものであってもよい。
以下、基板Ｚにおいて、基体Ｂの表面ｂｆに形成される有機膜ｂについて説明する。
有機膜ｂは、具体的には、ポリエステル、アクリル樹脂、メタクリル樹脂（以下、アクリル樹脂およびメタクリル樹脂を併せてアクリレート重合物ともいう）、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、その他有機珪素化合物の層である。
有機膜ｂは単独の材料からなっていても混合物からなっていてもよい。２層以上の有機膜を積層してもよい。この場合、各層は同じ組成でも異なる組成であってもよい。また、米国公開特許２００４−４６４９７号明細書に開示してあるように無機膜との界面が明確で無く、組成が膜厚方向で連続的に変化する層であってもよい。
有機膜ｂは、具体的には、ポリエステル、アクリル樹脂、メタクリル樹脂（以下、アクリル樹脂およびメタクリル樹脂を併せてアクリレート重合物ともいう）、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、その他有機珪素化合物の層である。
有機膜ｂは単独の材料からなっていても混合物からなっていてもよい。２層以上の有機膜を積層してもよい。この場合、各層は同じ組成でも異なる組成であってもよい。また、米国公開特許２００４−４６４９７号明細書に開示してあるように無機膜との界面が明確で無く、組成が膜厚方向で連続的に変化する層であってもよい。
本発明において、有機膜ｂの成膜に用いることができる好ましいモノマーとしては、アクリレートおよびメタクリレート、市販の接着剤が挙げられる。すなわち、本発明において、有機膜ｂは、エチレン性不飽和結合を有するアクリレートモノマーおよび／またはメタクリレートモノマーを重合してなるポリマーを主成分とするのが好ましい。特に、後述する真空中での不都合を回避できる等の理由で、有機膜ｂの成膜にアクリレートモノマーおよび／またはメタクリレートモノマーを用いる場合には、分子量が７００以下、中でも特に１５０〜６００の物を用いるのが好ましい。
市販の接着剤としては、ダイゾーニチモリ製エポテックシリーズ、ナガセケムテックス製ＸＮＲ−５０００シリーズ、スリーボンド製３０００シリーズ等が挙げられる。
アクリレートおよびメタクリレートの好ましい例としては、例えば、米国特許６０８３６２８号、同６２１４４２２号の各明細書に記載の化合物が挙げられる。これらの一部を以下に例示する。
市販の接着剤としては、ダイゾーニチモリ製エポテックシリーズ、ナガセケムテックス製ＸＮＲ−５０００シリーズ、スリーボンド製３０００シリーズ等が挙げられる。
アクリレートおよびメタクリレートの好ましい例としては、例えば、米国特許６０８３６２８号、同６２１４４２２号の各明細書に記載の化合物が挙げられる。これらの一部を以下に例示する。
この他の例としては、下記の化合物が挙げられる。
本発明において、中でも特に好ましい有機膜ｂは、下記の一般式（Ｉ）で示される構造単位であって、ｍが２である構成単位と、ｍが３以上である構成単位とを有するポリマー（重合体）を主成分とする膜である。
一般式（Ｉ）
（Ｚ−ＣＯＯ）m−Ｌ
［一般式（Ｉ）において、Ｚは下記の（ａ）または（ｂ）で表され、前記構造中のＲ１およびＲ２は各々独立に水素原子またはメチル基を表し、＊は一般式（Ｉ）のカルボニル基と結合する位置を表し、Ｌはｍ価の連結基を表す。また、ｍ個のＺは、互いに同一であっても異なっていてもよいが、少なくとも１つのＺは下記の（ａ）で表される。］
一般式（Ｉ）
（Ｚ−ＣＯＯ）m−Ｌ
［一般式（Ｉ）において、Ｚは下記の（ａ）または（ｂ）で表され、前記構造中のＲ１およびＲ２は各々独立に水素原子またはメチル基を表し、＊は一般式（Ｉ）のカルボニル基と結合する位置を表し、Ｌはｍ価の連結基を表す。また、ｍ個のＺは、互いに同一であっても異なっていてもよいが、少なくとも１つのＺは下記の（ａ）で表される。］
有機膜ｂは、特に、ｍが２である構成単位と、ｍが３である構成単位とを有するポリマー、ｍが２である構成単位と、ｍが４以上である構成単位とを有するポリマー、ｍが２である構成単位と、ｍが３である構成単位と、ｍが４以上である構成単位とを有するポリマーの、いずれか１種のポリマーを主成分とする膜であることが好ましい。
あるいは、これらのポリマーの複数を有して、総合して有機膜ｂの主成分となってもよい。
あるいは、これらのポリマーの複数を有して、総合して有機膜ｂの主成分となってもよい。
Ｌは、ｍ価の連結基である。本発明において、Ｌの炭素数には、特に限定はないが、好ましくは３〜１８、より好ましくは４〜１７、さらに好ましくは５〜１６、特に好ましくは６〜１５である。
ｍが２の場合、Ｌは２価の連結基である。このような２価の連結基の例として、アルキレン基（例えば、１，３−プロピレン基、２，２−ジメチル−１，３−プロピレン基、２−ブチル−２−エチル−１，３−プロピレン基、１，６−ヘキシレン基、１，９−ノニレン基、１，１２−ドデシレン基、１，１６−ヘキサデシレン基等）、エーテル基、イミノ基、カルボニル基、およびこれらの２価基が複数個直列に結合した２価残基（例えば、ポリエチレンオキシ基、ポリプロピレンオキシ基、プロピオニルオキシエチレン基、ブチロイルオキシプロピレン基、カプロイルオキシエチレン基、カプロイルオキシブチレン基等）等が例示される。これらの中ではアルキレン基が好ましい。
ｍが２の場合、Ｌは２価の連結基である。このような２価の連結基の例として、アルキレン基（例えば、１，３−プロピレン基、２，２−ジメチル−１，３−プロピレン基、２−ブチル−２−エチル−１，３−プロピレン基、１，６−ヘキシレン基、１，９−ノニレン基、１，１２−ドデシレン基、１，１６−ヘキサデシレン基等）、エーテル基、イミノ基、カルボニル基、およびこれらの２価基が複数個直列に結合した２価残基（例えば、ポリエチレンオキシ基、ポリプロピレンオキシ基、プロピオニルオキシエチレン基、ブチロイルオキシプロピレン基、カプロイルオキシエチレン基、カプロイルオキシブチレン基等）等が例示される。これらの中ではアルキレン基が好ましい。
Ｌは置換基を有してもよい。
Ｌを置換することのできる置換基の例としては、アルキル基（例えば、メチル基、エチル基、ブチル基等）、アリール基（例えば、フェニル基等）、アミノ基（例えば、アミノ基、メチルアミノ基、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基等）、アルコキシ基（例えば、メトキシ基、エトキシ基、ブトキシ基、２−エチルヘキシロキシ基等）、アシル基（例えば、アセチル基、ベンゾイル基、ホルミル基、ピバロイル基等）、アルコキシカルボニル基（例えば、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基等）、ヒドロキシ基、ハロゲン原子（例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子）、シアノ基などが挙げられる。置換基として好ましくは、含酸素官能基を持たない基が後述の理由から好ましく、特にアルキル基である。
すなわち、ｍが２の場合、Ｌは含酸素官能基を持たないアルキレン基が最も好ましい。このような基を採用することにより、本発明をガスバリアフィルムの製造に利用した際に、得られるガスバリアフィルムの水蒸気透過率をより低くすることが可能になる。
Ｌを置換することのできる置換基の例としては、アルキル基（例えば、メチル基、エチル基、ブチル基等）、アリール基（例えば、フェニル基等）、アミノ基（例えば、アミノ基、メチルアミノ基、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基等）、アルコキシ基（例えば、メトキシ基、エトキシ基、ブトキシ基、２−エチルヘキシロキシ基等）、アシル基（例えば、アセチル基、ベンゾイル基、ホルミル基、ピバロイル基等）、アルコキシカルボニル基（例えば、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基等）、ヒドロキシ基、ハロゲン原子（例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子）、シアノ基などが挙げられる。置換基として好ましくは、含酸素官能基を持たない基が後述の理由から好ましく、特にアルキル基である。
すなわち、ｍが２の場合、Ｌは含酸素官能基を持たないアルキレン基が最も好ましい。このような基を採用することにより、本発明をガスバリアフィルムの製造に利用した際に、得られるガスバリアフィルムの水蒸気透過率をより低くすることが可能になる。
ｍが３の場合、Ｌは３価の連結基を表す。そのような３価の連結基の例として、前述の２価の連結基から任意の水素原子を１個除いて得られる３価残基、または、前述の２価の連結基から任意の水素原子を１個除き、ここにアルキレン基、エーテル基、カルボニル基、およびこれらを直列に結合した２価基を置換した３価残基を挙げることができる。このうち、アルキレン基から任意の水素原子を１個除いて得られる、含酸素官能基を含まない３価残基が好ましい。本発明を機能性フィルムのうち、ガスバリアフィルムの製造に利用した際に、得られるガスバリアフィルムの水蒸気透過率をより低くすることが可能になる。
ｍが４以上の場合、Ｌは４価以上の連結基を表す。そのような４価以上の連結基の例も、同様に挙げられる。好ましい例も同様に挙げられる。特に、アルキレン基から任意の水素原子を２個除いて得られる、含酸素官能基を含まない４価残基が好ましい。このような基を採用することにより、本発明を機能性フィルムのうち、ガスバリアフィルムの製造に利用した際に、得られるガスバリアフィルムの水蒸気透過率をより低くすることが可能になる。
ｍが４以上の場合、Ｌは４価以上の連結基を表す。そのような４価以上の連結基の例も、同様に挙げられる。好ましい例も同様に挙げられる。特に、アルキレン基から任意の水素原子を２個除いて得られる、含酸素官能基を含まない４価残基が好ましい。このような基を採用することにより、本発明を機能性フィルムのうち、ガスバリアフィルムの製造に利用した際に、得られるガスバリアフィルムの水蒸気透過率をより低くすることが可能になる。
本発明において、有機膜ｂを形成するポリマーが、一般式（Ｉ）においてｍが２の構造単位とｍが３以上の構造単位を含むポリマーである場合、このポリマーは、ｍが２および／または３の構造単位は７５〜９５質量％であることが好ましく、７５〜９０質量％であることがより好ましく、７５〜８５質量％であることがさらに好ましい。
有機膜ｂを形成するポリマーが、一般式（Ｉ）においてｍが２の構造単位とｍが３の構造単位を含むポリマーである場合、このポリマーは、ｍが２の構造単位は６０〜８０質量％であることが好ましく、６５〜７５質量％であることがより好ましい。他方、ｍが３の構造単位は１０〜５０質量％であることが好ましく、２０〜４０質量％であることがより好ましい。
このような範囲とすることにより、膜硬度と重合率の両立がより効果的に発揮され好ましい。
このような範囲とすることにより、膜硬度と重合率の両立がより効果的に発揮され好ましい。
また、有機膜ｂを形成するポリマーが、一般式（Ｉ）において、ｍが２である構成単位と、ｍが４以上である構成単位とを有するポリマーである場合、このポリマーは、ｍが４以上の構造単位は、１０〜５０質量％であることが好ましく、２０〜４０質量％であることがより好ましい。また、ｍは４が好ましい。
さらに、有機膜ｂを形成するポリマーが、一般式（Ｉ）において、ｍが２の構造単位と、ｍが３の構造単位と、ｍが４以上の構造単位とを含むポリマーである場合、このポリマーは、ｍが２の構造単位と、ｍが３の構造単位の合計で７５〜９５質量％含むことが好ましく、７５〜９０質量％であることがより好ましく、７５〜８５質量％であることがさらに好ましい。ｍが４以上の構造単位は５〜２５質量％であることが好ましく、１０〜２５質量％であることがより好ましく、１５〜２５質量％であることがさらに好ましい。
有機膜ｂの主成分となる前記ポリマーは、一般式（Ｉ）で表されない構造単位を有していてもよい。
例えば、アクリレートモノマーやメタクリレートモノマーを共重合したときに形成される構造単位を有していてもよい。前記ポリマーにおいて、一般式（Ｉ）で表されない構造単位は２０質量％以下であることが好ましく、１５質量％以下であることがより好ましく、１０質量％以下であることがさらに好ましい。
例えば、アクリレートモノマーやメタクリレートモノマーを共重合したときに形成される構造単位を有していてもよい。前記ポリマーにおいて、一般式（Ｉ）で表されない構造単位は２０質量％以下であることが好ましく、１５質量％以下であることがより好ましく、１０質量％以下であることがさらに好ましい。
前述のように、有機膜ｂは、一般式（Ｉ）で表される構造単位を有するポリマーを主成分とする膜であるが、ここでいう「主成分」とは、一般式（Ｉ）で表される構造単位を有するポリマーが有機膜全体の重量の８０質量％以上であることを意味する。特に、有機膜ｂ中において、前記ポリマーは９０質量％以上であることが好ましい。
有機膜ｂに含有させることができる一般式（Ｉ）で表される構造単位を有さないポリマーには、特に限定はないが、一例として、ポリエステル、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等が例示される。
有機膜ｂに含有させることができる一般式（Ｉ）で表される構造単位を有さないポリマーには、特に限定はないが、一例として、ポリエステル、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等が例示される。
有機膜ｂの主成分となる、このようなポリマーは、下記一般式（II）のｎが２であるモノマーとｎが３以上であるモノマーとを含有する混合物（モノマー混合物）を重合させることで、重合することができる。
一般式（II）
一般式（II）において、Ｒ３は水素原子またはメチル基を表し、Ｌはｎ価の連結基を表す。ｎが２以上の場合、それぞれのＲ３は同一であってもよいし、異なっていてもよい。
一般式（II）
すなわち、言い換えれば、特に好ましい本発明の機能性フィルムＦの製造方法において、基体Ｂの表面Ｂｆに、上記一般式（II）のｎが２であるモノマーとｎが３以上であるモノマーとを含有する、モノマー混合物を重合させることによって有機膜ｂが成膜されたものを用いて、有機膜ｂの表面ｂｆに真空成膜法によって無機膜ｆを成膜する。基板Ｚを搬送するとき、真空中で有機膜ｂに接触するパスローラ４６の表面４６ａと有機膜ｂの表面ｂｆとの接触領域の面圧Ｐｓを１０〜２００ｇｆ／ｃｍ２（４９０Ｐａ〜１９．６ｋＰａ）で搬送する機能性フィルムＦの製造方法である。
Ｌの具体例と好ましい範囲は、前述の一般式（Ｉ）におけるＬの具体例および好ましい範囲と同じである。
また、モノマー混合物中における、ｎが２であるモノマーと、ｎが３以上であるモノマー（ｎが３であるモノマー、ｎが４以上であるモノマー）との含有量の好ましい範囲も、前述の一般式（Ｉ）において、ｎが２の構造単位とｎが３以上の構造単位（ｎが３の構造単位とｎが４以上の構造単位）の含有量の好ましい範囲と同じである。
また、モノマー混合物中における、ｎが２であるモノマーと、ｎが３以上であるモノマー（ｎが３であるモノマー、ｎが４以上であるモノマー）との含有量の好ましい範囲も、前述の一般式（Ｉ）において、ｎが２の構造単位とｎが３以上の構造単位（ｎが３の構造単位とｎが４以上の構造単位）の含有量の好ましい範囲と同じである。
本発明においては、特に、ｎが２であるモノマーとｎが３であるモノマーとを含有するモノマー混合物を重合させることにより、あるいは、ｎが２であるモノマーとｎが４以上であるモノマーとを含有するモノマー混合物を重合させることにより、あるいは、ｎが２であるモノマーとｎが３であるモノマーとｎが４以上であるモノマーとを含有するモノマー混合物を重合させることにより、有機膜ｂを成膜するのが好ましい。
あるいは、これらのモノマー混合物を、複数用いて重合を行なって、有機膜ｂを成膜してもよい。
あるいは、これらのモノマー混合物を、複数用いて重合を行なって、有機膜ｂを成膜してもよい。
以下に、一般式（II）のｎが２または３であるモノマーの具体例を示すが、本発明で用いることができるｎが２または３のモノマーは，これらに限定されるものではない。
一般式（II）のｎが４以上であるモノマーとしては、ｎが４〜６であるモノマーを用いるのが好ましく、特に、ｎが４であるモノマーが好ましい。具体的にはペンタエリスリトール骨格、ジペンタエリスリトール骨格を有するモノマーを挙げることができる。
以下に、一般式（II）のｎが４以上であるモノマーの具体例を示すが、本発明で用いることができる４以上のモノマーはこれらに限定されるものではない。
以下に、一般式（II）のｎが４以上であるモノマーの具体例を示すが、本発明で用いることができる４以上のモノマーはこれらに限定されるものではない。
一般式（II）のｎが２であるモノマーと、ｎが３以上であるモノマー（ｎが３であるモノマーと、ｎが４以上であるモノマーは）、それぞれモノマー混合物中に一種のみ含まれていても、２種以上含まれていてもよい。
前述のように、本発明においては、有機膜ｂは硬い方が良好な特性を有する機能性フィルムＦを製造することができる。
有機膜ｂの硬度を高めるには、下記の方法が例示される。
（１）モノマーの重合率を高める
（２）多官能モノマーを用いる
（３）モノマーの連結基として柔軟性の高い含酸素官能基を用いない。
重合率と官能基数はトレードオフの関係にあり、官能基数が増えるほど重合度が低くなるという関係にある。本発明者らの検討によれば、モノマーの官能基数を上げ、かつ、重合度を上げるための処方を検討した結果、前述のようなモノマー混合比率が好ましい。
有機膜ｂの硬度を高めるには、下記の方法が例示される。
（１）モノマーの重合率を高める
（２）多官能モノマーを用いる
（３）モノマーの連結基として柔軟性の高い含酸素官能基を用いない。
重合率と官能基数はトレードオフの関係にあり、官能基数が増えるほど重合度が低くなるという関係にある。本発明者らの検討によれば、モノマーの官能基数を上げ、かつ、重合度を上げるための処方を検討した結果、前述のようなモノマー混合比率が好ましい。
良好な硬度を有する有機膜ｂを成膜するには、モノマー成分の混合比を以下に示す範囲とするのが好ましい。
例えば、モノマー混合物中に、一般式（II）で表されるモノマー成分として、ｎが２であるモノマーと、ｎが３であるモノマーのみを用いる場合、ｎが２であるモノマーの混合比は６０〜８０質量％であることが好ましく、６５〜７５質量％であることがより好ましい。ｎが３であるモノマーは２０〜４０質量％であることが好ましく、２５〜３５質量％であることがより好ましい。
例えば、モノマー混合物中に、一般式（II）で表されるモノマー成分として、ｎが２であるモノマーと、ｎが３であるモノマーのみを用いる場合、ｎが２であるモノマーの混合比は６０〜８０質量％であることが好ましく、６５〜７５質量％であることがより好ましい。ｎが３であるモノマーは２０〜４０質量％であることが好ましく、２５〜３５質量％であることがより好ましい。
また、モノマー混合物中に、一般式（II）で表されるモノマー成分として、ｎが２であるモノマーと、ｎが４以上であるモノマーのみを用いる場合は、ｎが２であるモノマーの混合比は７５〜９５質量％であることが好ましく、７５〜９０質量％であることがより好ましく、７５〜８５質量％であることがさらに好ましい。ｎが４以上であるモノマーの混合比は５〜２５質量％であることが好ましく、１０〜２５質量％であることがより好ましく、１５〜２５質量％であることがさらに好ましい。
さらに、モノマー混合物中に、一般式（II）で表されるモノマー成分として、ｎが２であるモノマーと、ｎが３であるモノマーと、ｎが４以上であるモノマーのみを含む混合物を用いる場合は、ｎが２または３であるモノマーの混合比の合計で７５〜９５質量％含むことが好ましく、７５〜９０質量％であることがより好ましく、７５〜８５質量％であることがさらに好ましい。ｎが４以上であるモノマーの混合比は、５〜２５質量％であることが好ましく、１０〜２５質量％であることがより好ましく、１５〜２５質量％であることがさらに好ましい。
さらに、モノマー混合物中に、一般式（II）で表されるモノマー成分として、ｎが２であるモノマーと、ｎが３であるモノマーと、ｎが４以上であるモノマーのみを含む混合物を用いる場合は、ｎが２または３であるモノマーの混合比の合計で７５〜９５質量％含むことが好ましく、７５〜９０質量％であることがより好ましく、７５〜８５質量％であることがさらに好ましい。ｎが４以上であるモノマーの混合比は、５〜２５質量％であることが好ましく、１０〜２５質量％であることがより好ましく、１５〜２５質量％であることがさらに好ましい。
有機膜ｂとなるモノマー混合物中には、一般式（II）で表されないモノマーが含まれていてもよい。ただし、これらのモノマーは、前述の有機膜ｂの硬度を高めることに対して障害となるので、モノマー混合物中に２０質量％以下の量であるのが好ましい。
一般式（II）で表されないモノマーは、例えば、単官能モノマーであり、好ましくは、単官能のアクリレートモノマーや単官能のメタクリレートモノマーである。単官能のアクリレートモノマーや単官能のメタクリレートモノマーの分子量は特に制限されないが、通常は１５０〜６００であるものを用いる。これらのモノマーは、モノマー混合物中に一種のみ含まれていても、２種以上含まれていてもよい。単官能モノマーは重合率を高める作用があるが、含有量が多すぎると成膜される有機膜の硬さを損なうため、前述の通り、含有率を２０質量％以下にすることが好ましい。より好ましい範囲は、上記の一般式（Ｉ）で表されない構造単位の好ましい含有量の範囲と同じである。
一般式（II）で表されないモノマーは、例えば、単官能モノマーであり、好ましくは、単官能のアクリレートモノマーや単官能のメタクリレートモノマーである。単官能のアクリレートモノマーや単官能のメタクリレートモノマーの分子量は特に制限されないが、通常は１５０〜６００であるものを用いる。これらのモノマーは、モノマー混合物中に一種のみ含まれていても、２種以上含まれていてもよい。単官能モノマーは重合率を高める作用があるが、含有量が多すぎると成膜される有機膜の硬さを損なうため、前述の通り、含有率を２０質量％以下にすることが好ましい。より好ましい範囲は、上記の一般式（Ｉ）で表されない構造単位の好ましい含有量の範囲と同じである。
以下に単官能モノマーの好ましい具体例を示すが、本発明で用いることができる単官能モノマーはこれらに限定されるものではない。
有機膜ｂを形成するモノマー混合物は、密着性改良のために、リン酸系の（メタ）アクリレートモノマーやシランカップリング基を含有する（メタ）アクリレートモノマーを含んでいてもよい。これらのモノマーの添加量は、その官能基数により、前述の添加量の範囲に合致するように添加される。
以下にリン酸系モノマーもしくはシランカップリング基含有モノマーの好ましい具体例を示すが、本発明で用いることができるものはこれらに限定されるものではない。
以下にリン酸系モノマーもしくはシランカップリング基含有モノマーの好ましい具体例を示すが、本発明で用いることができるものはこれらに限定されるものではない。
次に、本実施形態の製造装置１０による機能性フィルムの製造方法について説明する。
製造装置１０においては、先ず、真空排気部２４により、供給室１２、第１の搬送室１４、前処理室１６、第２の搬送室１８、成膜室２０、第３の搬送室２２、巻取り室（図示せず）の内部を所定の真空度にする。
そして、長尺な基板Ｚが、例えば、反時計回り巻回された基板ロール３０からガイドローラ３１を経て、供給室１２から第１の搬送室１４に搬送される。
本実施形態の製造装置１０においては、基板Ｚを弛み部３６で所定の弛み量αを維持しつつ、有機膜ｂに接するパスローラ４６の面圧Ｐｓを１０〜２００ｇｆ／ｃｍ２（４９０Ｐａ〜１９．６ｋＰａ）の範囲を維持しながら、第２の搬送ローラ３４を経て前処理室１６および成膜室２９に基板Ｚを搬送する。
製造装置１０においては、先ず、真空排気部２４により、供給室１２、第１の搬送室１４、前処理室１６、第２の搬送室１８、成膜室２０、第３の搬送室２２、巻取り室（図示せず）の内部を所定の真空度にする。
そして、長尺な基板Ｚが、例えば、反時計回り巻回された基板ロール３０からガイドローラ３１を経て、供給室１２から第１の搬送室１４に搬送される。
本実施形態の製造装置１０においては、基板Ｚを弛み部３６で所定の弛み量αを維持しつつ、有機膜ｂに接するパスローラ４６の面圧Ｐｓを１０〜２００ｇｆ／ｃｍ２（４９０Ｐａ〜１９．６ｋＰａ）の範囲を維持しながら、第２の搬送ローラ３４を経て前処理室１６および成膜室２９に基板Ｚを搬送する。
次に、前処理室１６で、基板Ｚの有機膜ｂの表面ｂｆに、改質処理、脱ガス処理および除塵処理のうち、少なくとも１の処理が施される。これにより、後に形成する無機膜ｆの密着性などを向上させることができる。
次に、第２の搬送室１８では、第１のガイドローラ４２、パスローラ４６および第２のガイドローラ４４により、前処理室１６で有機膜ｂの表面ｂｆに前処理された基板Ｚを成膜室２０に搬送する。このとき、パスローラ４６との接触する接触領域における面圧Ｐｓは１０〜２００ｇｆ／ｃｍ２（４９０Ｐａ〜１９．６ｋＰａ）である。
次に、成膜室２０に搬送し、この成膜室２０内では成膜部５０の高周波電源５４に、高周波電源５４から高周波電圧を印加するとともに、原料ガス供給部５６から配管５８を介して、各成膜電極５２ａ〜５２ｄの表面に形成された複数の貫通孔から隙間Ｓに無機膜ｆを形成するための原料ガスを供給する。
次に、成膜室２０に搬送し、この成膜室２０内では成膜部５０の高周波電源５４に、高周波電源５４から高周波電圧を印加するとともに、原料ガス供給部５６から配管５８を介して、各成膜電極５２ａ〜５２ｄの表面に形成された複数の貫通孔から隙間Ｓに無機膜ｆを形成するための原料ガスを供給する。
各成膜電極５２ａ〜５２ｄの周囲に電磁波を放射させると、隙間Ｓで、各成膜電極５２ａ〜５２ｄの近傍に局在化したプラズマが生成され、原料ガスが励起・解離され、無機膜ｆとなる反応生成物が生成される。この反応生成物が堆積し、成膜室２０内で基板Ｚの表面Ｚｆ、すなわち、有機膜ｂの表面ｂｆに所定の無機膜ｆが形成される。
そして、順次、長尺な基板Ｚが反時計回り巻回された基板ロール３０を回転軸３０ａをモータにより時計回りに回転させて、長尺な基板Ｚを連続的に送り出し、弛み部３６で所定の弛み量αを維持して、有機膜ｂに接するパスローラ４６の面圧Ｐｓを１０〜２００ｇｆ／ｃｍ２（４９０Ｐａ〜１９．６ｋＰａ）の範囲を維持しながら、基板Ｚの表面Ｚｆに有機膜ｂに前処理を施し、その後、ドラム４８で基板Ｚをプラズマが生成される位置に保持しつつ、ドラム４８を所定の速度で回転させて、成膜部５０により連続的に無機膜ｆを有機膜ｂの表面ｂｆに形成する。
そして、表面Ｚｆに有機膜ｂおよび無機膜ｆが積層された基板Ｚが、第３の搬送室２２のガイドローラ６０を経て、巻取り室（図示せず）に搬送されて、機能性フィルムＦが巻取り軸に巻き取られて、機能性フィルムロールとされる。
以上のように、本実施形態の製造装置１０による機能性フィルムＦの製造方法においては、基板Ｚの表面Ｚｆに無機膜ｆが形成された機能性フィルムＦが製造される。
以上のように、本実施形態の製造装置１０による機能性フィルムＦの製造方法においては、基板Ｚの表面Ｚｆに無機膜ｆが形成された機能性フィルムＦが製造される。
本実施形態の製造装置１０においては、パスローラ４６の面圧Ｐｓを１０〜２００ｇｆ／ｃｍ２（４９０Ｐａ〜１９．６ｋＰａ）の範囲を維持しながら基板Ｚを搬送し、成膜室２０内で無機膜ｆを形成する。これにより、有機膜ｂ中に残存する未反応モノマーが、所定の真空度に保持された製造装置１０内で有機膜ｂの表面ｂｆに析出しても、パスローラ４６による析出物の有機膜ｂの表面ｂｆへの押込み、または圧着が発生しない。このため、基板Ｚの搬送中、または無機膜ｆの形成時のプラズマにより、有機膜ｂの表面ｂｆから析出物が離脱することから、有機膜ｂの表面ｂｆの平坦性が悪化することがない。これにより、無機膜ｆの膜質の低下を抑制することができる。このことから、最終的に得られる機能性フィルムＦは、有機膜ｂおよび無機膜ｆの膜質が良く、高品位なものとなる。例えば、機能性フィルムＦがガスバリアフィルムであれば、ガスバリア性能が良いものとなる。しかも、このような高品位な機能性フィルムＦを、有機膜ｂの表面ｂｆに接触するパスローラ４６との接触領域における面圧Ｐｓを１０〜２００ｇｆ／ｃｍ２（４９０Ｐａ〜１９．６ｋＰａ）で搬送するという簡易な構成で得ることができる。さらには、簡単な構成で機能性フィルムＦを製造できることから、機能性フィルムＦを安定して製造することができる。
上記効果は、以下の知見に基づくものである。以下、本発明の知見について説明する。
本発明者らは、高性能なガスバリアフィルムなどの機能性フィルムを実現するために、鋭意、検討を重ねた。その結果、目的とする機能を発揮する無機膜の下層に、有機膜を有することにより、機能性フィルムの性能が向上できることを見出した。
本発明者らは、さらに検討を重ねた結果、有機膜ｂとして、アクリレートモノマーおよび／またはメタクリレートモノマーを重合してなるポリマーを主成分とする有機膜、その中でも特に、先に詳述した一般式（１）で示される、ｍが２である構成単位と、ｍが３以上である構成単位とを有するポリマーを主成分とする有機膜ｂを用いることにより、機能性フィルムの性能を、より良好に向上できることを見出した。
本発明者らは、高性能なガスバリアフィルムなどの機能性フィルムを実現するために、鋭意、検討を重ねた。その結果、目的とする機能を発揮する無機膜の下層に、有機膜を有することにより、機能性フィルムの性能が向上できることを見出した。
本発明者らは、さらに検討を重ねた結果、有機膜ｂとして、アクリレートモノマーおよび／またはメタクリレートモノマーを重合してなるポリマーを主成分とする有機膜、その中でも特に、先に詳述した一般式（１）で示される、ｍが２である構成単位と、ｍが３以上である構成単位とを有するポリマーを主成分とする有機膜ｂを用いることにより、機能性フィルムの性能を、より良好に向上できることを見出した。
なお、有機膜ｂを有することにより、機能性フィルムの性能を向上できる理由は、明らかではない。しかしながら、本発明者らは、検討の結果、以下のように推測している。
これらの有機膜ｂは、非常に表面平滑性および表面性状に優れている。そのため、有機膜ｂの上に、真空成膜法で無機膜ｆを成膜することにより、無機膜ｆの結晶性および結晶の成長方向が良好になり、非常に緻密で結晶性に優れ、かつ平滑な無機膜ｆを成膜できる。そのため、無機膜ｆが、目的とする機能を非常に好適に発現する結果となり、目的とする性能を有する高品位な機能性フィルムを得ることができる。
これらの有機膜ｂは、非常に表面平滑性および表面性状に優れている。そのため、有機膜ｂの上に、真空成膜法で無機膜ｆを成膜することにより、無機膜ｆの結晶性および結晶の成長方向が良好になり、非常に緻密で結晶性に優れ、かつ平滑な無機膜ｆを成膜できる。そのため、無機膜ｆが、目的とする機能を非常に好適に発現する結果となり、目的とする性能を有する高品位な機能性フィルムを得ることができる。
ところが、検討を進めるうちに、有機膜ｂを、エチレン性不飽和結合を有するアクリレートモノマーおよび／またはメタクリレートモノマーを重合することにより作製し、この有機膜ｂ上に真空成膜法によって無機膜ｆを形成する際、有機膜ｂが形成された基板Ｚの真空中の搬送（ハンドリング）において、大気中の搬送（ハンドリング）では起こり得ない新たな問題が発生することがわかった。
この問題点とは、有機膜ｂは、大気圧中（常圧下）または減圧度の低い真空（高圧の真空）では、何の変化も生じることはなく、搬送ローラ対による搬送（ハンドリング）、または表面に何らかの部材を接触させつつ表面処理等を行なっても、何の問題もない。
しかし、真空成膜を行なうような真空中（例えば、１０００Ｐａ以下）では、有機膜ｂ中に残存する未反応モノマーが真空中では有機膜ｂの表面ｂｆに析出する。この析出物が搬送するローラなどに接触すると、ローラなどにより析出物が有機膜ｂの表面ｂｆに押込まれるか、または圧着され、これにより、有機膜ｂの表面ｂｆの平坦性が悪化する。このため、有機膜ｂの表面ｂｆに無機膜ｆを成膜すると、無機膜ｆの結晶性や結晶の成長方向が大幅に低下し、有機膜ｂの表面ｂｆに成膜した無機膜ｆについては割れ、抜け等の欠陥が発生する。これにより、目的とする性能を発揮する機能性フィルムが製造できなくなってしまう。
この現象は、有機膜ｂを製造するときに、特に、単官能基または２官能基を有するモノマーを用いた場合、このモノマーは析出が起こりやすく、多くの欠陥が発生する。これにより、最終的に形成する機能フィルムの性能を劣化させ、品質を著しく低下させることとなる。なお、アクリレートモノマーおよび／またはメタクリレートモノマーの分子量が７００以下でもモノマーの析出が起こりやすくなる。
この問題点とは、有機膜ｂは、大気圧中（常圧下）または減圧度の低い真空（高圧の真空）では、何の変化も生じることはなく、搬送ローラ対による搬送（ハンドリング）、または表面に何らかの部材を接触させつつ表面処理等を行なっても、何の問題もない。
しかし、真空成膜を行なうような真空中（例えば、１０００Ｐａ以下）では、有機膜ｂ中に残存する未反応モノマーが真空中では有機膜ｂの表面ｂｆに析出する。この析出物が搬送するローラなどに接触すると、ローラなどにより析出物が有機膜ｂの表面ｂｆに押込まれるか、または圧着され、これにより、有機膜ｂの表面ｂｆの平坦性が悪化する。このため、有機膜ｂの表面ｂｆに無機膜ｆを成膜すると、無機膜ｆの結晶性や結晶の成長方向が大幅に低下し、有機膜ｂの表面ｂｆに成膜した無機膜ｆについては割れ、抜け等の欠陥が発生する。これにより、目的とする性能を発揮する機能性フィルムが製造できなくなってしまう。
この現象は、有機膜ｂを製造するときに、特に、単官能基または２官能基を有するモノマーを用いた場合、このモノマーは析出が起こりやすく、多くの欠陥が発生する。これにより、最終的に形成する機能フィルムの性能を劣化させ、品質を著しく低下させることとなる。なお、アクリレートモノマーおよび／またはメタクリレートモノマーの分子量が７００以下でもモノマーの析出が起こりやすくなる。
しかしながら、本発明者は、基板Ｚの有機膜ｂの表面ｂｆとパスローラ４６との接触する接触領域における面圧Ｐｓが１０〜２００ｇｆ／ｃｍ２（４９０Ｐａ〜１９．６ｋＰａ）では、真空雰囲気中でパスローラ４６が有機膜ｂの表面ｂｆに接触した状態で搬送しても、有機膜ｂの平坦性の悪化が抑制されることを見出した。この面圧Ｐｓの条件（１０〜２００ｇｆ／ｃｍ２（４９０Ｐａ〜１９．６ｋＰａ））で搬送すれば、有機膜ｂの表面ｂｆに形成される無機膜ｆにおける割れ、抜け等の欠陥の発生を抑制することができ、所定の性能を有する機能性フィルムを製造することができる。
一方、接触領域における面圧Ｐｓが２００ｇｆ／ｃｍ２（１９．６ｋＰａ）を超えると、パスローラ４６による有機膜ｂの表面ｂｆへ析出物が押込まれるか、または圧着されて、有機膜ｂの表面ｂｆの平坦性が悪化し、有機膜ｂの表面ｂｆに形成される無機膜ｆにおける割れ、抜け等の欠陥が発生する。このため、所定の性能を有する機能性フィルムを製造することができない。
なお、接触領域における面圧Ｐｓが１０ｇｆ／ｃｍ２（４９０Ｐａ）未満であると、基板Ｚを搬送（ハンドリング）することができない。
なお、接触領域における面圧Ｐｓが１０ｇｆ／ｃｍ２（４９０Ｐａ）未満であると、基板Ｚを搬送（ハンドリング）することができない。
ここで、本発明において、有機膜ｂの表面ｂｆに接触するパスローラ４６が複数ある場合には、個々のパスローラ４６について、各接触領域における面圧Ｐｓを１０〜２００ｇｆ／ｃｍ２（４９０Ｐａ〜１９．６ｋＰａ）で基板Ｚを搬送すれば、有機膜ｂの表面ｂｆに形成される無機膜ｆにおける割れ、抜け等の欠陥の発生を抑制することができ、所定の性能を有する機能性フィルムを製造することができる。
このように、パスローラ４６が複数ある場合、パスローラ４６のうち、１つでも、接触領域における面圧Ｐｓが２００ｇｆ／ｃｍ２（１９．６ｋＰａ）を超えると、パスローラ４６による有機膜ｂの表面ｂｆへ析出物が押込まれるか、または圧着されて、有機膜ｂの表面ｂｆの平坦性が悪化し、有機膜ｂの表面ｂｆに形成される無機膜ｆにおける割れ、抜け等の欠陥が発生する。このため、所定の性能を有する機能性フィルムを製造することができない。
また、パスローラ４６が複数ある場合、パスローラ４６のうち、１つでも、接触領域における面圧Ｐｓが１０ｇｆ／ｃｍ２（４９０Ｐａ）未満であると、基板Ｚを搬送（ハンドリング）することができない。
このように、パスローラ４６が複数ある場合、パスローラ４６のうち、１つでも、接触領域における面圧Ｐｓが２００ｇｆ／ｃｍ２（１９．６ｋＰａ）を超えると、パスローラ４６による有機膜ｂの表面ｂｆへ析出物が押込まれるか、または圧着されて、有機膜ｂの表面ｂｆの平坦性が悪化し、有機膜ｂの表面ｂｆに形成される無機膜ｆにおける割れ、抜け等の欠陥が発生する。このため、所定の性能を有する機能性フィルムを製造することができない。
また、パスローラ４６が複数ある場合、パスローラ４６のうち、１つでも、接触領域における面圧Ｐｓが１０ｇｆ／ｃｍ２（４９０Ｐａ）未満であると、基板Ｚを搬送（ハンドリング）することができない。
本発明において、成膜する無機膜ｆには、特に限定はなく、真空成膜法によって成膜可能なものであれば、製造する機能性フィルムＦに応じた、各種の無機物の膜が利用可能である。
また、無機膜ｆの厚さにも、特に限定はなく、成膜する無機膜ｆおよび機能性フィルムＦに要求される性能に応じて、必要な膜厚を、適宜、決定すればよい。
また、無機膜ｆの厚さにも、特に限定はなく、成膜する無機膜ｆおよび機能性フィルムＦに要求される性能に応じて、必要な膜厚を、適宜、決定すればよい。
例えば、機能性フィルムＦとして、ガスバリアフィルム（水蒸気バリアフィルム）を製造する際には、無機膜ｆとして、窒化ケイ素膜、酸化アルミニウム膜、酸化ケイ素膜等を成膜すればよい。
また、機能性フィルムＦとして、有機ＥＬディスプレイおよび液晶ディスプレイのような表示装置など、各種のデバイスまたは装置の保護フィルムを製造する際には、無機膜ｆとして、酸化ケイ素膜等を成膜すればよい。
さらに、機能性フィルムＦとして、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ｆとして、目的とする光学特性を有する無機膜または目的とする光学特性を発現する材料からなる無機膜を成膜すればよい。
本発明においては、機能性フィルムＦとして形成するガスバリアフィルム（水蒸気バリアフィルム）、保護フィルムおよび光学フィルムのいずれにおいても、有機膜ｂの優れた表面平滑性および表面性状によって、緻密で、かつ、割れおよび抜けが極めて少なく、さらに平滑性に優れた無機膜ｆを成膜できるため、所望の性能を有する機能性フィルムＦを得ることができる。
また、機能性フィルムＦとして、有機ＥＬディスプレイおよび液晶ディスプレイのような表示装置など、各種のデバイスまたは装置の保護フィルムを製造する際には、無機膜ｆとして、酸化ケイ素膜等を成膜すればよい。
さらに、機能性フィルムＦとして、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ｆとして、目的とする光学特性を有する無機膜または目的とする光学特性を発現する材料からなる無機膜を成膜すればよい。
本発明においては、機能性フィルムＦとして形成するガスバリアフィルム（水蒸気バリアフィルム）、保護フィルムおよび光学フィルムのいずれにおいても、有機膜ｂの優れた表面平滑性および表面性状によって、緻密で、かつ、割れおよび抜けが極めて少なく、さらに平滑性に優れた無機膜ｆを成膜できるため、所望の性能を有する機能性フィルムＦを得ることができる。
なお、本発明においては、無機膜ｆの成膜が終了した後であれば、基板Ｚの表面すなわち無機膜ｆ（機能性フィルムＦ）の表面に部材を接触してもよい。このため、第３の搬送室２２のガイドローラ６０は、機能性フィルムＦの無機膜ｆの表面に接触しているものの問題はない。
また、本発明においては、基板Ｚの裏面Ｚｂ（有機膜ｂを形成される表面ｂｆの反対側の面）であれば、大気中および真空中を問わず、部材を接触させてもよい。さらに、大気中であれば、搬送ローラ対など、有機膜ｂの表面に接触する各種の部材を用いてもよい。
また、本発明においては、基板Ｚの裏面Ｚｂ（有機膜ｂを形成される表面ｂｆの反対側の面）であれば、大気中および真空中を問わず、部材を接触させてもよい。さらに、大気中であれば、搬送ローラ対など、有機膜ｂの表面に接触する各種の部材を用いてもよい。
なお、第３の搬送室２２から巻取り室（図示せず）に搬送される。この巻取り室は、ガイドローラと、巻取り軸とが設けられており、真空排気部２４により排気、所定の圧力に保持される部位である。巻取り室に搬送された機能性フィルムＦは、ガイドローラに案内されて巻取り軸に搬送され、巻取り軸によってロール状に巻回され機能性フィルムロールが得られる。この機能性フィルムロールは、このまま最終製品としてもよいし、さらに成膜すること、端部処理などが必要であれば、次の工程に供される。
さらに、形成する無機膜ｆは、単層に限定はされず、複数層であってもよい。無機膜ｆを複数層形成する場合には、各層は、同じものであっても、互いに異なるものであってもよい。
本実施形態の製造装置１０においては、無機膜ｆの成膜を、プラズマＣＶＤを例にして、説明したが、無機膜ｆの成膜方法は、プラズマＣＶＤに限定されるものではない。本発明においては、真空雰囲気で成膜する真空成膜方法であればよく、各種の物理的気相成長法（ＰＶＤ：Physical Vapor Deposition）、スパッタリング法、蒸着法またはイオンプレーティング法などの気相成膜法を用いることもできる。
以上、本発明の機能性フィルムの製造装置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、上記実施例に限定はされず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良および変更を行なってもよいのは、もちろんである。
以下、本発明の機能性フィルムの製造装置の実施例について、具体的に説明する。
本実施例においては、図１に示す製造装置１０において、パスローラ４６の面圧Ｐｓを下記表１に示すように種々変えて、機能性フィルムとして、ガスバリアフィルムを製造し、下記表１に示すハンドリング、バリア性能を評価した。
本実施例においては、ガスバリアフィルムの基板として、ＰＥＴフィルムの表面にアクリル系樹脂の有機膜が形成された基板を用い、無機膜として酸化アルミニウム膜を形成した。
有機膜は、アクリル系樹脂をＰＥＴフィルムの表面にバー塗布した後、ＵＶ硬化させて形成したものである。
本実施例においては、図１に示す製造装置１０において、パスローラ４６の面圧Ｐｓを下記表１に示すように種々変えて、機能性フィルムとして、ガスバリアフィルムを製造し、下記表１に示すハンドリング、バリア性能を評価した。
本実施例においては、ガスバリアフィルムの基板として、ＰＥＴフィルムの表面にアクリル系樹脂の有機膜が形成された基板を用い、無機膜として酸化アルミニウム膜を形成した。
有機膜は、アクリル系樹脂をＰＥＴフィルムの表面にバー塗布した後、ＵＶ硬化させて形成したものである。
なお、本実施例において、面圧Ｐｓについては、上述のように、搬送方向Ｄと逆向き作用する張力Ｔと、パスローラ４６の面圧Ｐｓとには相関関係があることを利用した。
弛み部３６における基板Ｚの弛み量αと張力Ｔとの関係を予め求めておき、所定の面圧Ｐｓとなる張力Ｔが発生する弛み量αを変えて調節した。
本実施例において、張力Ｔが約１．５ｋｇｆ／ｍ（約１４．７Ｎ／ｍ）で、面圧が２００ｇｆ／ｃｍ２（１９．６ｋＰａ）であった。
弛み部３６における基板Ｚの弛み量αと張力Ｔとの関係を予め求めておき、所定の面圧Ｐｓとなる張力Ｔが発生する弛み量αを変えて調節した。
本実施例において、張力Ｔが約１．５ｋｇｆ／ｍ（約１４．７Ｎ／ｍ）で、面圧が２００ｇｆ／ｃｍ２（１９．６ｋＰａ）であった。
ハンドリングは、ＰＥＴフィルムの表面にアクリル系樹脂の有機膜が形成された基板を製造装置で搬送（ハンドリング）したときに、スリップが発生するか否か（スリップの有無）で評価した。
ハンドリングの評価においては、基板がスリップして搬送（ハンドリング）できないものを「×」とし、基板がスリップなく搬送（ハンドリング）できるものを「○」とし、基板がスリップなく搬送（ハンドリング）でき、かつ特に搬送（ハンドリング）が優れたものを「◎」とした。
なお、下記表１に示すハンドリングの欄で「−（不可）」は、基板を搬送することができなかったことを示す。
ハンドリングの評価においては、基板がスリップして搬送（ハンドリング）できないものを「×」とし、基板がスリップなく搬送（ハンドリング）できるものを「○」とし、基板がスリップなく搬送（ハンドリング）でき、かつ特に搬送（ハンドリング）が優れたものを「◎」とした。
なお、下記表１に示すハンドリングの欄で「−（不可）」は、基板を搬送することができなかったことを示す。
本実施例では、バリア性能を評価するために、製造したガスバリアフィルムについて、水蒸気透過率測定器（ＭＯＣＯＮ社製、ＰＥＲＭＡＴＲＡＮ−Ｗ３／３１）を用いて、温度４０℃、相対湿度９０％における水蒸気透過率を測定した。
バリア性能の評価においては、測定されたバリアフィルムの水蒸気透過率について、５×１０−３（ｇ／ｍ２／ｄａｙ）を判定基準値として用いた。バリア性能の評価は、判定基準値よりも水蒸気透過率が小さいものを「○」とし、判定基準値よりも水蒸気透過率が大きいものを「×」とした。
バリア性能の評価においては、測定されたバリアフィルムの水蒸気透過率について、５×１０−３（ｇ／ｍ２／ｄａｙ）を判定基準値として用いた。バリア性能の評価は、判定基準値よりも水蒸気透過率が小さいものを「○」とし、判定基準値よりも水蒸気透過率が大きいものを「×」とした。
総合評価は、ハンドリングおよびバリア性能の評価が両方とも「○」以上であるものを「○」とし、ハンドリングまたはバリア性能の評価が「×」であるものを「×」とした。
上記表１に示すように、面圧が５ｇｆ／ｃｍ２（４９０Ｐａ）では、基板を搬送することができなかった。このため、ガスバリアフィルムを製造できず、バリア性能を評価していない。
面圧が本発明の範囲に入る１０ｇｆ／ｃｍ２（９８０Ｐａ）および２００ｇｆ／ｃｍ２（１９．６ｋＰａ）は、ハンドリングおよびバリア性能の評価がいずれも良く、バリア性が高いガスバリアフィルムを製造することができた。
これに対して、本発明の範囲から外れる面圧が４００ｇｆ／ｃｍ２（３９．２ｋＰａ）、６００ｇｆ／ｃｍ２（５８．８ｋＰａ）および８００ｇｆ／ｃｍ２（７８．４ｋＰａ）では、バリア性能の評価が劣り、バリア性が高いガスバリアフィルムを製造することができなかった。
１０ 機能性フィルムの製造装置（製造装置）
１２ 供給室
１４ 第１の搬送室
１６ 前処理室
１８ 第２の搬送室
２０ 成膜室
２２ 第３の搬送室
２４ 真空排気部
２６ 制御部
３０ 基板ロール
３０ａ、７８ 回転軸
３１、６０ ガイドローラ
３２ 第１の搬送ローラ
３４ 第２の搬送ローラ
３６ 弛み部
４０ 前処理部
４２ 第１のガイドローラ
４４ 第２のガイドローラ
４６ パスローラ
４８ ドラム
５０ 成膜部
５２ａ〜５２ｄ 成膜電極
５４ 高周波電源
５６ 原料ガス供給部
７０ 有機成膜装置
７２ 塗布手段
７４ 乾燥手段
７６ ＵＶ照射装置
８０ 巻取り軸
Ｂ 基体
ｂ 有機膜
ｆ 無機膜
Ｚ 基板
１２ 供給室
１４ 第１の搬送室
１６ 前処理室
１８ 第２の搬送室
２０ 成膜室
２２ 第３の搬送室
２４ 真空排気部
２６ 制御部
３０ 基板ロール
３０ａ、７８ 回転軸
３１、６０ ガイドローラ
３２ 第１の搬送ローラ
３４ 第２の搬送ローラ
３６ 弛み部
４０ 前処理部
４２ 第１のガイドローラ
４４ 第２のガイドローラ
４６ パスローラ
４８ ドラム
５０ 成膜部
５２ａ〜５２ｄ 成膜電極
５４ 高周波電源
５６ 原料ガス供給部
７０ 有機成膜装置
７２ 塗布手段
７４ 乾燥手段
７６ ＵＶ照射装置
８０ 巻取り軸
Ｂ 基体
ｂ 有機膜
ｆ 無機膜
Ｚ 基板
Claims (8)
- 真空中を、長尺な基体の表面に有機膜が形成された基板を長手方向に搬送する搬送手段と、
前記搬送手段により前記長手方向に搬送される前記基板の前記有機膜の表面に無機膜を真空成膜法によって成膜する成膜手段とを有し、
前記搬送手段は、前記有機膜の表面に接触するローラを有し、前記ローラと前記有機膜の表面とが接触する接触領域の面圧を１０〜２００ｇｆ／ｃｍ２の範囲で、前記基板を前記長手方向に搬送することを特徴とする機能性フィルムの製造装置。 - 前記搬送手段は、前記基板の搬送方向と直交する方向に前記基板の一部をループ状に弛ませる弛み部を前記ローラよりも前記搬送方向の上流側を備え、前記弛み部における前記基板の弛み量を調整して、前記接触領域の面圧を１０〜２００ｇｆ／ｃｍ２の範囲とする請求項１に記載の機能性フィルムの製造装置。
- さらに、改質処理、脱ガス処理および除塵処理のうち、少なくとも１の処理を前記搬送手段により搬送される前記基板の前記有機膜の表面に施す処理手段を有し、
前記処理手段は、前記成膜手段よりも前記搬送方向の上流側に設けられている請求項１または２に記載の機能性フィルムの製造装置。 - 前記成膜手段は、ドラムに前記基板を巻き掛けて前記長手方向に搬送しつつ、前記無機膜を成膜する請求項１〜３のいずれか１項に記載の機能性フィルムの製造装置。
- 真空中を、長尺な基体の表面に有機膜が形成された基板を長手方向に搬送しつつ、前記基板の前記有機膜の表面に無機膜を真空成膜法によって成膜する工程を有し、
前記基板の前記有機膜の表面に前記無機膜を成膜するために前記基板を搬送する際、前記有機膜の表面に接触するローラを用いて搬送するものであり、前記ローラと前記有機膜の表面とが接触する接触領域の面圧は１０〜２００ｇｆ／ｃｍ２の範囲であることを特徴とする機能性フィルムの製造方法。 - 前記長尺な基体の表面に有機膜が形成された基板を長手方向に搬送する工程においては、前記ローラよりも前記搬送方向の上流側で、前記基板の搬送方向と直交する方向に前記基板の一部をループ状に弛ませて前記基板を搬送しており、前記基板の弛み量を調整することにより、前記接触領域の面圧を１０〜２００ｇｆ／ｃｍ２の範囲とする請求項５に記載の機能性フィルムの製造方法。
- 前記無機膜を真空成膜法によって成膜する工程の前に、改質処理、脱ガス処理および除塵処理のうち、少なくとも１の処理を前記基板の前記有機膜の表面に施す工程を有する請求項５または６に記載の機能性フィルムの製造方法。
- 前記前記基板の前記有機膜の表面に無機膜を真空成膜法によって成膜する工程においては、前記基板をドラム巻き掛けて前記長手方向に搬送しつつ、前記無機膜を成膜する請求項５〜７のいずれか１項に記載の機能性フィルムの製造方法。
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