KR20150116766A

KR20150116766A - 투명 가스 배리어 필름의 제조 방법 및 투명 가스 배리어 필름의 제조 장치

Info

Publication number: KR20150116766A
Application number: KR1020147030725A
Authority: KR
Inventors: 야스미 야마다
Original assignee: 닛토덴코 가부시키가이샤
Priority date: 2013-02-08
Filing date: 2014-01-22
Publication date: 2015-10-16
Also published as: WO2014122988A1; JP2014152362A; TW201446988A; CN104428440A; EP2955246A1; US20150147471A1

Abstract

본 발명의 투명 가스 배리어 필름의 제조 방법은, 롤 투 롤 방식을 이용해서 실시된다. 그 제조 방법은, 긴 띠 형상의 수지 기판(8)을 보내는 도중에, 상기 수지 기판(8)에 성분이 다른 복수 종의 박막을 각각 복수 적층하는 공정을 갖고, 상기 박막의 종류 수에 대응한 수의 증발원(91, 92)이 박막 형성 에리어에 설치되어 있고, 상기 긴 띠 형상의 수지 기판(8)을 상기 박막 형성 에리어와 비형성 에리어에 교대로 통과시키고, 상기 박막 형성 에리어에 있어서 상기 수지 기판(8)에 상기 복수의 증발원(91, 92)에 포함되는 재료를 각각 부착시킴으로써, 상기 복수 종의 박막이 복수 적층된 투명 가스 배리어층을 상기 수지 기판(8)에 형성한다.

Description

투명 가스 배리어 필름의 제조 방법 및 투명 가스 배리어 필름의 제조 장치{METHOD FOR PRODUCING TRANSPARENT GAS BARRIER FILM, AND DEVICE FOR PRODUCING TRANSPARENT GAS BARRIER FILM}

본 발명은 롤 투 롤 방식을 이용한 투명 가스 배리어 필름의 제조 방법 및 그 제조 장치에 관한 것이다.

액정 표시 소자, 유기 EL(EL은, 일렉트로루미네센스의 약칭임) 소자, 전자 페이퍼, 태양 전지, 박막 리튬 이온 전지 등의 각종 일렉트로닉스 디바이스는, 최근 들어, 경량화·박형화가 진행되고 있다. 이들 디바이스의 대부분은 대기 중의 수증기에 의해 변질되어 열화된다고 알려져 있다.

종래, 이들 디바이스에는 그 지지 기판으로서 유리 기판이 사용되어 왔다. 그러나, 경량성, 내충격성, 굴곡성 등의 각종 특성이 우수하다는 이유에 의해, 유리 기판 대신에, 수지 기판의 사용이 검토되고 있다. 상기 수지 기판은, 일반적으로는, 유리 등의 무기 재료로 형성된 기판과 비교하여, 수증기 등의 가스 투과성이 현저하게 크다고 하는 성질을 갖는다. 따라서, 상기 디바이스에 사용되는 수지 기판에 있어서는, 그 광 투과성을 유지하면서, 가스 배리어성을 향상시키는 것이 요구된다.

그런데, 일렉트로닉스 디바이스의 가스 배리어성은, 식품 포장 용도에서의 그것에 비해, 월등히 차이가 나게 높은 레벨이 요구되고 있다. 가스 배리어성은, 예를 들어 수증기 투과 속도(Water Vapor Transmission Rate. 이하, WVTR)로 표현된다. 종래의 식품 포장 용도로의 WVTR의 값은, 1 내지 10g·m^-2·day^-1 정도인 데 반해, 예를 들어 박막 실리콘 태양 전지나 화합물 박막계 태양 전지 용도의 기판에 필요한 WVTR은 1×10^-3g·m^-2·day^-1 이하, 나아가서는 유기 EL 소자 용도의 기판에 필요한 WVTR은 1×10^-5g·m^-2·day^-1 이하라고 생각된다. 이러한 매우 높은 가스 배리어성의 요구에 대응하기 위해서, 수지 기판 위에 가스 배리어층을 형성시키는 방법이 다양하게 제안되고 있다(예를 들어, 특허문헌 1 및 2 참조). 그러나, 이들 방법으로 대표되는 진공 프로세스에 의해 형성되는 무기막의 가스 배리어성은, 상기 요구를 만족시킬 수 있는 것은 아니었다.

따라서, 마찬가지의 진공 프로세스를 사용해서 성분이 다른 복수 종류의 박막을 적층시켜서 하이브리드화한 가스 배리어성 필름이 제안되고 있다(예를 들어, 특허문헌 3 내지 5 참조).

이러한 복수 종의 박막을 갖는 가스 배리어성 필름을, 롤 투 롤 방식으로 형성하기 위해서는, 그 층수에 따른 증발원(예를 들어, 증착 도가니, 타깃 등)을 배치할 필요가 있다. 예를 들어, 성분 A를 포함하는 박막이 성분 B를 포함하는 박막(A와 B는 성분이 다름)이 기판 위에 교대로 3층씩 적층된 가스 배리어성 필름을 형성하는 경우, 긴 띠 형상의 기판을 보내는 도중에, 성분 A를 포함하는 증발원, 성분 B를 포함하는 증발원, 성분 A를 포함하는 증발원, 성분 B를 포함하는 증발원, 성분 A를 포함하는 증발원, 성분 B를 포함하는 증발원 같은 식으로, 6개의 증발원을 배치할 필요가 있다. 이와 같이 층수에 대응한 수의 증발원을 설치하면, 설비 및 관리 비용이 불어난다는 문제점이 있다.

한편, 박막의 종류 수에 대응한 수의 증발원을 회전 롤에 대향해서 설치하고, 상기 회전 롤에 낱장 형상으로 기판을 부착하고, 이 회전 롤을 회전시키면서 상기 복수의 증발원으로부터의 재료를 순서대로 부착시키는 방법도 알려져 있다. 이 방법은, 소위 배치 생산 방식이라고 불리는 방법이다. 이 방법에 따르면, 설치하는 증발원이, 박막의 종류 수에 대응한 수로 충분하다. 예를 들어, 상기 예의 경우, 성분 A를 포함하는 증발원과 성분 B를 포함하는 증발원인 2개의 증발원에 의해, 성분 A를 포함하는 박막과 성분 B를 포함하는 박막을 기판 위에 교대로 복수 적층할 수 있다. 그러나, 배치 생산 방식의 경우에는, 증발원의 전환(예를 들어, 셔터의 개폐, 증발의 온/오프 등)을 행할 필요가 있고 게다가 낱장 형상의 기판을 사용하므로, 제조 효율이 나쁘다는 문제점이 있다.

일본 특허 공개 평8-164595호 공보 일본 특허 공개 제2004-151528호 공보 일본 특허 공개 제2006-68992호 공보 일본 특허 공개 제2007-230115호 공보 일본 특허 공개 제2009-23284호 공보

본 발명의 목적은, 가스 배리어성이 우수한 투명 가스 배리어 필름을 효율적으로 제조하는 방법 및 그 제조 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 투명 가스 배리어 필름의 제조 방법은, 롤 투 롤 방식을 이용해서 실시된다. 그 제조 방법은, 긴 띠 형상의 수지 기판을 보내는 도중에, 상기 수지 기판에 성분이 다른 복수 종의 박막을 각각 복수 적층하는 공정을 갖고, 상기 박막의 종류 수에 대응한 수의 증발원이 박막 형성 에리어에 설치되어 있고, 상기 긴 띠 형상의 수지 기판을 상기 박막 형성 에리어와 비형성 에리어에 교대로 통과시키고, 상기 박막 형성 에리어에 있어서 상기 수지 기판에 상기 복수의 증발원에 포함되는 재료를 각각 부착시킴으로써, 상기 복수 종의 박막이 복수 적층된 투명 가스 배리어층을 상기 수지 기판에 형성한다.

본 발명의 바람직한 제조 방법은, 상기 박막 형성 에리어에 상기 복수의 증발원이 배열되어 있고, 상기 박막 형성 에리어에 있어서, 상기 증발원이 배열된 방향으로 상기 수지 기판을 보낸다.

본 발명의 더욱 바람직한 제조 방법은, 상기 복수의 증발원에 포함되는 재료가 각각 다르고, 상기 재료가, 금속 및 반금속 중 적어도 1종을 포함한다.

본 발명의 더욱 바람직한 제조 방법은, 상기 재료를, 증착법, 스퍼터링법 및 이온 플레이팅법으로부터 선택되는 진공 프로세스법에 의해 상기 수지 기판에 부착시킨다.

본 발명의 다른 국면에 따르면, 성분이 다른 복수의 박막이 두께 방향으로 적층된 투명 가스 배리어층을 갖는 투명 가스 배리어 필름을 제조하기 위한 제조 장치를 제공한다.

그 제조 장치는, 성분이 다른 복수의 박막이 두께 방향으로 적층된 투명 가스 배리어층을 갖는 투명 가스 배리어 필름의 제조 장치이며, 박막 형성 에리어 및 비형성 에리어를 갖는 챔버와, 금속 및 반금속 중 적어도 1종의 재료를 포함하는 증발원과, 긴 띠 형상의 수지 기판을 보내는 반송 장치를 갖고, 상기 박막 형성 에리어에, 상기 박막의 종류 수에 대응한 수의 증발원이 설치되어 있고, 상기 복수의 증발원은, 각각 독립적으로, 다른 재료를 포함하고, 상기 복수의 증발원이, 상기 긴 띠 형상의 수지 기판의 이송 방향 또는 이송 방향과 직교하는 방향을 따라 나란히 배치되어 있고, 상기 반송 장치가, 상기 수지 기판을 상기 박막 형성 에리어와 비형성 에리어에 교대로 통과시키도록 상기 수지 기판을 보내도록 구성되어 있다.

본 발명의 바람직한 제조 장치는, 상기 반송 장치가, 나선 형상의 반송 궤적을 그리도록 상기 긴 띠 형상의 수지 기판을 보내도록 구성되어 있다.

본 발명의 더욱 바람직한 제조 장치는, 상기 복수의 증발원이, 상기 긴 띠 형상의 수지 기판의 이송 방향을 따라 나란히 배치되어 있다.

본 발명의 더욱 바람직한 제조 장치는, 상기 챔버 내에, 플라즈마를 발생시키는 플라즈마원과, 반응 가스를 공급하는 반응 가스 공급 장치를 더 갖는다.

본 발명의 제조 방법 및 제조 장치를 사용하면, 가스 배리어성이 우수한 투명 가스 배리어 필름을 효율적으로 제조할 수 있다.

또한, 본 발명의 바람직한 제조 방법 및 제조 장치를 사용하면, 가스 배리어성이 우수하고 또한 투명 가스 배리어층의 내부 응력이 매우 낮은 투명 가스 배리어 필름을 효율적으로 제조할 수 있다.

도 1은 본 발명의 하나의 실시 형태에 따른 투명 가스 배리어 필름을 도시하는 평면도.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선으로 절단한 확대 단면도.
도 3은 다른 실시 형태에 따른 투명 가스 배리어 필름의 확대 단면도.
도 4는 한층 더한 다른 실시 형태에 따른 투명 가스 배리어 필름의 확대 단면도.
도 5는 제1 실시 형태에 따른 제조 장치의 개략을 도시하는 정면도.
도 6은 그 제조 장치의 좌측면도.
도 7은 복수 종의 박막의 형성 과정을 참고로 도시하는 모식도.
도 8은 제1 실시 형태의 변형예에 따른 제조 장치의 개략을 도시하는 정면도.
도 9는 제2 실시 형태에 따른 제조 장치의 개략을 도시하는 정면도.
도 10은 그 제조 장치의 좌측면도.
도 11은 제2 실시 형태의 변형예에 따른 제조 장치의 개략을 도시하는 정면도.
도 12는 그 제조 장치의 좌측면도.

이하, 본 발명에 대해서, 도면을 참조하면서 설명한다. 단, 각 도면에 있어서의 층 두께 및 길이 등의 치수는, 실제의 것과는 다르게 되어 있음에 유의하기 바란다.

또한, 본 명세서에 있어서, 용어 앞에, 「제1」, 「제2」를 붙이는 경우가 있는데, 이 제1 등은, 용어를 구별하기 위해서만 부가된 것이며, 그 순서나 우열 등의 특별한 의미를 갖지 않는다. 「긴 띠 형상」이란, 한 방향에 있어서의 길이가 다른 방향에 있어서의 길이보다도 충분히 긴 대략 직사각 형상을 의미한다. 상기 긴 띠 형상은, 예를 들어 상기 한 방향에 있어서의 길이가 다른 방향에 있어서의 길이의 10배 이상의 대략 직사각 형상으로, 바람직하게는 30배 이상이고, 보다 바람직하게는 100배 이상이다. 「길이 방향」은 상기 긴 띠 형상의 한 방향(긴 띠 형상의 긴 변과 평행한 방향)이고, 「짧은 방향」은 상기 긴 띠 형상의 다른 방향(띠 형상의 짧은 변과 평행한 방향)이다. 「PPP 내지 QQQ]라고 하는 표기는, 「PPP 이상 QQQ 이하」를 의미한다.

[투명 가스 배리어 필름]

본 발명의 제조 방법 및 제조 장치에 의해 얻어지는 투명 가스 배리어 필름은, 수지 기판과, 상기 수지 기판 위에 적층된 투명 가스 배리어층을 갖는다.

상기 투명 가스 배리어층은, 성분이 다른 복수 종의 박막을 복수 갖는다. 상기 복수의 박막 중 적어도 2개의 박막은, 그 형성 재료의 성분이 다르다.

이하, 성분이 다른 복수 종의 박막을 구별할 필요가 있을 때, 그 용어 앞에 제1, 제2 등을 붙이는 경우가 있다. 예를 들어, 어느 성분의 하나의 종류의 박막을 「제1 박막」이라 하고, 이것(제1 박막)과 다른 성분의 하나의 종류의 박막을 「제2 박막」이라 하고, 제1 박막 및 제2 박막과 다른 성분의 하나의 종류의 박막을 「제3 박막」이라 한다.

상기 각 박막은, 금속 및 반금속 중 적어도 1종을 포함하고 있다. 상기 금속 또는 반금속의 적어도 1종은, 산화물, 질화물, 탄화물, 산화질화물, 산화탄화물, 질화탄화물 및 산화질화탄화물을 포함하는 군으로부터 선택되는 적어도 1종인 것이 바람직하다. 상기 금속으로서는, 예를 들어 알루미늄, 티타늄, 인듐, 마그네슘 등을 들 수 있다. 상기 반금속으로서는, 예를 들어 규소, 비스무트, 게르마늄 등을 들 수 있다. 가스 배리어성의 향상을 위해서는, 투명 가스 배리어층 내에 있어서의 네트워크 구조(그물눈 형상의 구조)를 치밀하게 하는 탄소, 질소를 함유하는 것이 바람직하다. 또한 투명성을 향상시키기 위해서는, 산소를 함유하고 있는 것이 바람직하다. 상기 각 박막의 성분은, 금속 및 반금속 중 적어도 1종, 탄소, 산소 및 질소 중 어느 하나도 포함하고 있는 것이 특히 바람직하다. 이러한 성분은, 대표적으로는, 금속 또는 반금속의 산화질화탄화물이다.

본 발명의 투명 가스 배리어 필름의 투명 가스 배리어층을 구성하는 복수의 박막 중 적어도 2개의 박막, 바람직하게는 2개 또는 3개의 박막은, 금속 및 반금속 중 적어도 1종을 포함하고 있지만, 서로 그 성분이 다르다.

성분이 다른 박막의 예로서는, (A) 하나의 종류의 박막이 금속의 산화물을 포함하고, 다른 하나의 종류의 박막이 반금속의 산화물을 포함하는 경우, (B) 하나의 종류의 박막이 금속의 산화질화탄화물을 포함하고, 다른 하나의 종류의 박막이 반금속의 산화질화탄화물을 포함하는 경우, (C) 하나의 종류의 박막이 금속의 산화물을 포함하고, 다른 하나의 종류의 박막이 금속의 질화물을 포함하는 경우, (D) 하나의 종류의 박막이 금속의 산화물을 포함하고, 다른 하나의 종류의 박막이 반금속의 산화물을 포함하고, 또 다른 하나의 종류의 박막이 금속의 산화질화탄화물을 포함하는 경우, 등을 들 수 있다.

도 1은 하나의 실시 형태에 따른 투명 가스 배리어 필름의 평면도이고, 도 2는 그 필름을 두께 방향으로 절단한 확대 단면도이다.

이 투명 가스 배리어 필름(1)은 수지 기판(2) 위에 투명 가스 배리어층(3)을 갖는다. 투명 가스 배리어층(3)은 제1 및 제2 박막(31a, 32b, 33a, 34b, 35a, 36b)을 순서대로 갖는다. 이 도시예의 투명 가스 배리어 필름(1)은 성분이 다른 복수 종(예를 들어, 2종류)의 박막이 교대로 적층되어 있다. 예를 들어, 2종류의 박막이 교대로 적층되어 있다는 것은, 하나의 종류의 박막과, 이것과 다른 성분의 하나의 종류의 박막을 포함하는 적층 유닛이, 복수 반복해서 적층되어 있는 것을 말한다.

구체적으로는, 모든 제1 박막(31a, 33a, 35a)은, 모두 동일한 성분이고, 모든 제2 박막(32b, 34b, 36b)은 모두 동일한 성분이다. 상기 제1 박막(31a, 33a, 35a)의 성분과 제2 박막(32b, 34b, 36b)의 성분은 서로 다르다. 따라서, 상기 투명 가스 배리어층(3)은 성분이 다른 2종류의 박막의 복수(이 경우, 6층)가 교대로 적층된 적층 구조로 되어 있다.

도 3은 다른 실시 형태에 따른 투명 가스 배리어 필름의 확대 단면도이다(다른 실시 형태에 따른 투명 가스 배리어 필름을, 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선과 마찬가지 부분에서 절단한 확대 단면도).

도 3에 있어서, 수지 기판(2) 위에 설치된 투명 가스 배리어층(3)은 제1, 제2 및 제3 박막(31c, 32d, 33e, 34c, 35d, 36e, 37c, 38d, 39e)을 순서대로 갖는다. 이 도시예의 투명 가스 배리어 필름(1)은 성분이 다른 복수 종(예를 들어, 3종류)의 박막이 교대로 적층되어 있다. 예를 들어, 3종류의 박막이 교대로 적층되어 있다는 것은, 하나의 종류의 박막과, 이것과 다른 성분의 하나의 종류의 박막과, 상기 2개의 박막과 다른 성분의 하나의 종류의 박막을 포함하는 적층 유닛이, 복수 반복해서 적층되어 있는 것을 말한다.

구체적으로는, 모든 제1 박막(31c, 34c, 37c)은 모두 동일한 성분이고, 모든 제2 박막(32d, 35d, 38d)은 모두 동일한 성분이고, 모든 제3 박막(33e, 36e, 39e)은 모두 동일한 성분이다. 상기 제1 박막(31c, 34c, 37c)의 성분과 제2 박막(32d, 35d, 38d)의 성분과 제3 박막(33e, 36e, 39e)의 성분은 서로 다르다. 따라서, 상기 투명 가스 배리어층(3)은 성분이 다른 3종류의 박막의 복수(이 경우, 9층)가 교대로 적층된 적층 구조로 되어 있다.

도 4는 또한, 다른 실시 형태에 따른 투명 가스 배리어 필름의 확대 단면도이다(다른 실시 형태에 따른 투명 가스 배리어 필름을, 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선과 마찬가지 부분에서 절단한 확대 단면도).

도 4에 있어서, 수지 기판(2) 위에 설치된 투명 가스 배리어층(3)은 제1 및 제2 박막(31f, 32f, 33g, 34g)을 순서대로 갖는다. 이 도시예의 투명 가스 배리어 필름(1)은 성분이 다른 복수 종(예를 들어, 2종류)의 박막을 갖고, 동일한 성분의 박막이 연속적으로 적층되어 있다. 예를 들어, 2종류의 박막을 갖고 또한 동일한 성분의 박막이 연속적으로 적층되어 있다는 것은, 하나의 종류의 박막이 복수 적층되어 있는 것을 제1 적층 유닛이라 하고, 이것과 다른 성분의 하나의 종류의 박막이 복수 적층되어 있는 것을 제2 적층 유닛이라 할 때, 상기 제1 적층 유닛과 제2 적층 유닛이 적층되어 있는 것을 말한다.

구체적으로는, 제1 박막(31f, 32f)은 모두 동일한 성분이고, 제2 박막(33g, 34g)은 모두 동일한 성분이다. 상기 제1 박막(31f, 32f)의 성분과 제2 박막(33g, 34g)의 성분은 서로 다르다. 따라서, 상기 투명 가스 배리어층(3)은 성분이 다른 2종류의 박막의 복수(이 경우, 2층)가 동일한 종류의 층을 연속해서 적층된 적층 구조로 되어 있다.

또한, 도시예에서는, 박막의 종류로서, 성분이 다른 2종류 또는 3종류를 들고 있지만, 박막의 종류는, 복수 종류인 것을 조건으로 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 본 발명의 제조 방법 및 제조 장치에 따르면, 4종류 이상의 박막을 복수 형성할 수도 있다.

또한, 도 2 및 도 3에 도시하는 예에서는, 동일한 성분의 박막이 3층 적층되는 경우를 들고, 도 4에 도시하는 예에서는, 동일한 성분의 박막이 2층 적층되는 경우를 들고 있지만, 동일한 성분의 박막의 수는 복수층인 것을 조건으로 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 본 발명의 제조 방법 및 제조 장치에 따르면, 동일한 성분의 박막을 4층 이상 형성할 수도 있다.

상기 투명 가스 배리어층의 두께는, 가스 배리어성, 투명성, 성막 시간, 막의 내부 응력의 관점을 고려하여, 1㎛ 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는, 100㎚ 내지 800㎚의 범위이고, 더욱 바람직하게는, 200㎚ 내지 500㎚의 범위이다. 상기 각 박막의 두께는, 각각 독립하여 50㎚ 내지 200㎚의 범위인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는, 10㎚ 내지 100㎚의 범위이다. 상기 각 박막의 두께는, 동일해도 되고, 또는 각각 독립하여 달라도 되지만, 바람직하게는 동일한 성분의 박막은, 동일한 두께로 형성되고, 보다 바람직하게는, 모든 박막의 두께는 동일하게 형성된다.

또한, 상기 박막의 총 수는, 바람직하게는 4층 내지 20층의 범위, 보다 바람직하게는 6층 내지 16층의 범위이다.

상기 수지 기판은, 가요성을 갖는다. 플렉시블한 수지 기판은, 롤에 감을 수 있는, 유연한 시트 형상물이다. 또한, 수지 기판은, 투명한 것이 사용된다.

상기 수지 기판으로서는, 플라즈마나 증발원으로부터의 복사열에 의한 가열의 영향을 고려하면, 내열성이 높은 기판, 특히 Tg(유리 전이 온도)가 높고 또한 열 수축하기 어려운 기판을 사용하는 것이 바람직하다. Tg가 낮거나 또는 열 수축하기 쉬운 기판을 사용하면, 투명 가스 배리어층의 형성 시에 기판에 왜곡이 발생하여, 투명 가스 배리어층에 크랙 등이 발생해서 가스 배리어성이 열화될 우려가 있다. 이러한 점에서, 수지 기판으로서는, 내열성이 높은 투명 필름을 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 상기 수지 필름으로서, 짧은 방향(TD) 및 길이 방향(MD)의 각 수축률이 모두 0.5％ 이하인 수지 필름 것이 바람직하다.

구체적으로는, 상기 수지 필름으로서는, 시클로올레핀 중합체, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리에틸렌술피드, 폴리페닐술피드, 폴리카르보네이트, 폴리이미드, 폴리아미드 등을 포함하는 투명성을 갖는 필름을 들 수 있다.

상기 수지 기판의 두께는, 20㎛ 내지 200㎛가 바람직하고, 핸들링의 면에서 50㎛ 내지 150㎛의 두께가 특히 바람직하다.

또한, 상기 수지 기판의 폭은, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 50㎜ 이하가 바람직하다.

상기 수지 기판은, 그 표면(투명 가스 배리어층을 형성하는 면)에, 코로나 방전 처리, 플라즈마 방전 처리 또는 이온 에칭(RIE) 처리 등의 표면 개질 처리가 실시되어 있어도 된다. 또는 상기 수지 기판의 표면에, 평활층 및 접착층으로 되는, 무기물의 층 또는 중합체의 층이 형성되어 있어도 된다.

[투명 가스 배리어 필름의 용도]

본 발명의 제조 방법 및 제조 장치에 의해 얻어진 투명 가스 배리어 필름은, 여러가지 용도로 사용할 수 있다. 특히, 본 발명의 투명 가스 배리어 필름은, 가스 배리어성이 우수하고, 가요성도 양호한 점에서, 각종 일렉트로닉스 디바이스의 구성 부재로서 적절하게 사용할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 투명 가스 배리어 필름은, 유기 EL 소자의 지지 기판 또는 밀봉 부재; 태양 전지의 피복 필름; 박막 전지의 피복 필름 등에 사용할 수 있다.

예를 들어, 상기 유기 EL 소자는, 지지 기판과, 이 지지 기판 위에 설치된 양극층과, 이 양극층 위에 설치된 유기 EL(일렉트로 루미네센스층)과, 이 유기 EL층 위에 설치된 음극층을 갖는 적층체를 포함한다. 이 적층체 위(음극층 위)에 밀봉 부재가 설치된다. 이 지지 기판 및 밀봉 부재 중 적어도 어느 한 쪽에, 본 발명의 투명 가스 배리어 필름을 사용할 수 있다.

상기 양극층으로서는, 예를 들어 투명한 전극층인, ITO(Indium Tin Oxide) 또는 IZO(등록 상표, Indium Zinc Oxide) 등을 들 수 있다. 상기 유기 EL층은, 예를 들어 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층 및 전자 주입층을 포함한다. 음극층으로서는, 알루미늄층, 마그네슘/알루미늄층, 마그네슘/은층 등을 들 수 있다.

상기 밀봉 부재는, 1층 구조여도 되고, 또는 다층 구조여도 된다. 밀봉 부재가 다층 구조인 경우에는, 그 중 적어도 1층에 본 발명의 투명 가스 배리어 필름이 사용된다.

본 발명의 투명 가스 배리어 필름을 밀봉 부재로 사용한 경우에는, 그것을 상기 적층체에 접착제 또는 히트 시일 등의 고정 수단을 사용해서 고정함으로써, 가스 배리어성이 우수한 유기 EL 소자를 구성할 수 있다.

또한, 상기 유기 EL 소자의 지지 기판으로서, 본 발명의 투명 가스 배리어 필름을 사용하면, 유기 EL 소자를, 경량화, 박형화 및 유연화할 수 있다.

지지 기판으로서 본 발명의 투명 가스 배리어 필름을 사용한 상기 유기 EL 소자는, 플렉시블한 디스플레이로 되어, 이것을 둥글게 하는 등, 전자 페이퍼와 같이 사용하는 것도 가능하게 된다. 또한, 밀봉 부재로서 본 발명의 투명 가스 배리어 필름을 사용한 경우에는, 유기 EL층의 밀봉이 용이해서 박형의 유기 EL 소자를 더 얻을 수 있다.

예를 들어, 상기 태양 전지는, 태양 전지 셀을 포함하고, 그 태양 전지 셀이, 본 발명의 투명 가스 배리어 필름으로 피복되어 있다. 특히, 상기 투명 가스 배리어 필름은, 태양 전지의 수광측 프론트 시트 및 보호용 백 시트로서도 적절하게 사용할 수 있다. 태양 전지의 구조의 일례로서는, 박막 실리콘이나 CIGS(Copper Indium Gallium DiSelenide) 박막에 의해 형성한 태양 전지 셀을, 에틸렌-아세트산 비닐 공중합체 등의 수지에 의해 밀봉하고, 또한 본 발명의 투명 가스 배리어 필름에 의해 그것을 끼워 넣은 구조를 들 수 있다. 또한, 상기 수지에 의한 밀봉을 생략하고, 상기 태양 전지 셀을 본 발명의 투명 가스 배리어 필름에 의해 직접 끼워 넣어도 된다.

또한, 예를 들어 상기 박막 전지는, 집전층과, 양극층과, 고체 전해질층과, 음극층과, 집전층을 이 순서로 갖는 적층체를 포함하고, 이 적층체가, 본 발명의 투명 가스 배리어 필름으로 피복되어 있다. 상기 박막 전지로서는, 박막 리튬 이온 전지 등을 들 수 있다. 상기 박막 전지는, 구체적으로는, 기판 위에 설치된 금속을 포함하는 집전층과, 금속 무기막을 포함하는 양극층과, 고체 전해질층과, 음극층과, 금속을 포함하는 집전층이 이 순서로 적층되어 있다. 본 발명의 투명 가스 배리어 필름을, 상기 박막 전지의 기판으로서도 사용할 수도 있다.

[투명 가스 배리어 필름의 제조 방법 및 그 제조 장치에 대해서]

본 발명의 투명 가스 배리어 필름을 제조하는 방법은, 롤 투 롤 방식을 이용한다. 그 제조 방법은, 긴 띠 형상의 수지 기판을 보내는 도중에, 상기 수지 기판에 성분이 다른 복수 종의 박막을 각각 복수 적층하는 공정을 갖고, 상기 박막의 종류 수에 대응한 수의 증발원이 박막 형성 에리어에 설치되어 있으며(즉, 증발원의 수는, 형성하는 박막의 종류 수와 동수임), 상기 긴 띠 형상의 수지 기판을 상기 박막 형성 에리어와 비형성 에리어에 교대로 통과시키고, 상기 박막 형성 에리어에 있어서 상기 수지 기판에 상기 복수의 증발원에 포함되는 재료를 각각 부착시킴으로써, 상기 복수 종의 박막이 복수 적층된 투명 가스 배리어층을 상기 수지 기판에 형성한다.

상기 재료를 수지 기판에 부착시키는 방법은, 진공 프로세스법이 사용된다. 진공 프로세스법으로서는, 예를 들어 증착법, 스퍼터링법 및 이온 플레이팅법 등을 들 수 있다. 본 발명에서는, 증착법, 스퍼터링법 또는 이온 플레이팅법 중 어느 것을 사용해도 되지만, 바람직하게는 증착법이 사용된다.

바람직하게는, 상기 박막 형성 에리어에는, 상기 복수의 증발원이 배열되어 있고, 상기 증발원이 배열된 방향으로 상기 수지 기판을 보내도록 한다.

상기 복수의 증발원에 포함되는 재료는, 각각 박막의 형성 재료이다. 그들 재료는, 증발원의 종류마다 다르다. 그들 재료는, 바람직하게는 금속 및 반금속 중 적어도 1종을 포함하고, 보다 바람직하게는, 금속 또는 반금속의 산화물, 질화물, 탄화물, 산화질화물, 산화탄화물, 질화탄화물 및 산화질화탄화물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 포함한다.

본 발명의 제조 방법에 의해 얻어지는 투명 가스 배리어 필름의 WVTR은, 0.01g·m^-2·day^-1 이하이며, 바람직하게는 0.001g·m^-2·day^-1 이하이다.

본 발명의 제조 장치는, 상기 제조 방법을 실시하기 위해서 사용된다.

즉, 본 발명의 제조 장치는, 성분이 다른 복수의 박막이 두께 방향으로 적층된 투명 가스 배리어층을 갖는 투명 가스 배리어 필름을 제조하기 위해서 적용되는 장치이다.

이 제조 장치는, 박막 형성 에리어 및 비형성 에리어를 갖는 챔버와, 금속 및 반금속 중 적어도 1종의 재료를 포함하는 증발원과, 긴 띠 형상의 수지 기판을 보내는 반송 장치를 갖고, 상기 박막 형성 에리어에, 상기 박막의 종류 수에 대응한 수의 증발원이 설치되어 있고, 상기 복수의 증발원은, 각각 독립해서, 다른 재료를 포함하고, 상기 복수의 증발원이, 상기 긴 띠 형상의 수지 기판의 이송 방향 또는 이송 방향과 직교하는 방향을 따라 나란히 배치되어 있고, 상기 반송 장치가, 상기 수지 기판을 상기 박막 형성 에리어와 비형성 에리어에 교대로 통과시키도록 상기 수지 기판을 보내도록 구성되어 있다.

이하, 구체적으로 설명하지만, 박막의 형성법으로서, 증착법을 사용한 경우를 중심으로 해서 설명한다.

[본 발명의 제조 방법 및 제조 장치의 제1 실시 형태]

제1 실시 형태의 제조 방법 및 제조 장치는, 긴 띠 형상의 수지 기판에, 성분이 다른 복수 종의 박막이 교대로 적층된, 투명 가스 배리어 필름을 제조하는 것이다.

도 5 및 도 6은 제1 실시 형태의 제조 장치의 구성예를 나타낸다.

이하, 각 제조 장치를 나타내는 각 도면에 있어서, 편의 상, 수평면에 직교하는 방향을 「Z 방향」, 상기 Z 방향에 직교하는 방향을 「X 방향」, 상기 Z 방향 및 X 방향에 직교하는 방향을 「Y 방향」이라 한다. 또한, X 방향 한쪽측을 「X1측」, X 방향 반대측(상기 한쪽측과 반대측)을 「X2측」이라 하고, Y 방향 한쪽측을 「Y1측」, Y 방향 반대측(상기 한쪽측과 반대측)을 「Y2측」이라 하고, Z 방향 한쪽측을 「Z1측」, Z 방향 반대측(상기 한쪽측과 반대측)을 「Z2측」이라 한다.

도 5는 X2측에서 X 방향으로 제조 장치를 본 정면도이고, 도 6은 Y1측에서 Y 방향으로 제조 장치를 본 좌측면도이다.

이 제조 장치(4A)는 내부를 진공으로 유지할 수 있는 챔버(51)와, 긴 띠 형상의 수지 기판(8)을 연속적으로 보내는 반송 장치(6)와, 플라즈마를 발생하는 플라즈마원(52)과, 제막할 재료를 넣은 복수의 증발원(91, 92)와, 상기 챔버(51) 내에 반응 가스를 공급하는 반응 가스 공급 장치(54)와, 상기 챔버(51) 내에 방전 가스를 공급하는 방전 가스 공급 장치(55)와, 상기 챔버(51) 내를 진공 상태로 하는 진공 펌프(56)를 갖는다. 증착법에 의해 제막하므로, 상기 증발원은 증착원이다.

상기 반송 장치(6)의 주요부는, 상기 챔버(51) 내에 구비되고, 상기 플라즈마원(52) 및 증발원은, 상기 챔버(51) 내에 구비되어 있다.

상기 챔버(51) 내에는, 박막 형성 에리어와 비형성 에리어를 구획하는, 격벽(511)이 설치되어 있다. 상기 박막 형성 에리어에 있어서, 피착체(즉, 긴 띠 형상의 수지 기판(8))에 재료를 부착시킬 수 있는, 챔버(51) 내의 하나의 영역이다. 상기 비형성 에리어는, 피착체에 재료를 부착시키지 않는, 챔버(51) 내의 다른 영역이다. 도시예에서는, 상기 격벽(511)을 기준으로 해서, 격벽(511)보다도 Z2측(하측)의 영역이 박막 형성 에리어이며, 격벽(511)보다도 Z1측(상측)의 영역이 비형성 에리어이다.

무엇보다, 상기 격벽(511)은 반드시 설치되어 있어야만 하는 것은 아니고, 격벽(511)을 생략하는 것도 가능하다.

상기 플라즈마는, 특별히 한정되지 않고 예를 들어, 아크 방전 플라즈마, 글로우 방전 플라즈마 등을 사용할 수 있다. 글로우 방전 플라즈마 등과는 달리, 매우 높은 전자 밀도로 되기 때문에, 아크 방전 플라즈마를 사용하는 것이 바람직하다. 아크 방전 플라즈마를 사용함으로써, 재료의 반응성을 높일 수 있어, 매우 치밀한 투명 가스 배리어층을 수지 기판 위에 형성할 수 있다.

아크 방전 플라즈마의 발생원(플라즈마원(52))으로서는, 예를 들어 압력 구배형 플라즈마 건, 직류 방전 플라즈마 발생 장치, 고주파 방전 플라즈마 발생 장치 등을 이용할 수 있다. 이들 중에서는, 증착 중에 있어서 고밀도나 플라즈마를 안정적으로 발생시키는 것이 가능한 점에서, 플라즈마원(52)으로서 압력 구배형 플라즈마 건을 사용하는 것이 바람직하다.

도시예에서는, 플라즈마원(52)으로서 압력 구배형 플라즈마 건이 사용되고 있다. 그 플라즈마원(52)은 도 5에 도시한 바와 같이, 예를 들어 챔버(51)의 제1 측벽(Y1측의 측벽)에 설치되어 있다. 상기 압력 구배형 플라즈마 건과 대향하도록, 챔버(51)의 제2 측벽(상기 제1 측벽과는 반대측인 Y2측의 측벽)에는, 반사 전극(57)이 설치되어 있다. 또한, 플라즈마원(52)의 주위 및 반사 전극(57)의 주위에는, 수렴 전극(581, 582, 583, 584)이 설치되어 있다. 플라즈마원(52)은 반사 전극(57)을 향해서 플라즈마 빔 P를 조사하고, 그 플라즈마 빔 P는, 수렴 전극(581, 582, 583, 584)에 의해 필요한 형상이 되도록 제어된다.

증발원(91, 92)은, 반송 장치(6)와 대향하도록(정확하게는, 증발원(91, 92)의 각 상면이 박막 형성 에리어를 통과할 때의 수지 기판(8)과 대향하도록), 챔버(51)의 저부에 설치되어 있다. 증발원(91, 92)의 상면에는, 제막하기 위한 재료가 들어 있다.

도시예에서는, 증발원(91, 92)은, 2개 설치되어 있다. 증발원(91, 92)의 수는, 형성하는 박막의 종류 수와 동수이다. 따라서, 본 실시 형태의 제조 장치는, 성분이 다른 2종류의 박막을 교대로 형성할 수 있는 것이다.

상기 2개의 증발원(91, 92)(제1 증발원(91), 제2 증발원(92)이라고 함)은 수지 기판(8)의 이송 방향을 따라 나란히 배치되어 있다. 본 실시 형태에서는, 수지 기판(8)은 박막 형성 에리어에 있어서, Y 방향(Y1측에서 Y2측)으로 보내지므로, 제1 및 제2 증발원(91, 92)은, Y 방향으로 배열되어 있다. 예를 들어, 제1 증발원(91)은 내측 가이드 롤러(611)의 회전축(63)을 기준으로 해서, 그것보다도 Y1측에 배치되고, 제2 증발원(92)은 상기 회전축(63)보다도 Y2측에 배치되어 있다. 또한, 제1 증발원(91) 및 제2 증발원(92)의 X 방향에 있어서의 위치는, 동일해도 되고, 어긋나 있어도 된다. 바람직하게는, 제1 증발원(91) 및 제2 증발원(92)의 X 방향에 있어서의 위치는, 동일하다. 예를 들어, 제1 증발원(91) 및 제2 증발원(92)은 모두 도 6에 도시한 바와 같이, 복수의 내측 가이드 롤(611)의 X 방향의 대략 중앙부에 대응해서 배치되어 있다.

제1 증발원(91)에는, 금속, 반금속, 이들 산화물, 질화물, 탄화물, 산화질화물, 산화탄화물, 질화탄화물 및 산화질화탄화물로부터 선택되는 적어도 1종의 재료가 포함되어 있다.

제2 증발원(92)에는, 상기 제1 증발원(91)의 재료와는 다른 재료이며, 금속, 반금속, 이들 산화물, 질화물, 탄화물, 산화질화물, 산화탄화물, 질화탄화물 및 산화질화탄화물로부터 선택되는 적어도 1종의 재료가 포함되어 있다.

본 실시 형태와 같이, 반응 가스의 존재 하에서 증착하는 경우에는, 그 반응 가스의 성분을, 상기 각 증발원의 재료에 도입하면서 박막을 형성할 수 있다.

예를 들어, 상기 재료로서 금속 및 반금속으로부터 선택되는 적어도 1종을 사용한 경우에도, 반응 가스의 존재 하에서 플라즈마를 발생시켜서 증착을 행함으로써, 상기 산화물, 질화물, 탄화물, 산화질화물, 산화탄화물, 질화탄화물 또는 산화질화탄화물을 포함하는 박막을 형성할 수 있다. 무엇보다, 상기 각 증발원(91, 92)에 넣는 재료로서, 상기 산화물, 질화물, 탄화물, 산화질화물, 산화탄화물, 질화탄화물 또는 산화질화탄화물을 사용해도 된다.

상기 박막 형성 에리어에는, 제1 증발원(91)과 제2 증발원(92)을 구획하는 구획벽(53)이 세워 설치되어 있다. 단, 도 6에 있어서는, 구획벽(53)의 상측 단부 테두리(531)를 일점쇄선으로 나타내고 있다. 상기 구획벽(53)은 제1 증발원(91)으로부터 증발한 재료와 제2 증발원(92)으로부터 증발한 재료가 서로 섞이지 않도록, 양자 사이에 개재되어 있다. 구획벽(53)을 설치함으로써, 챔버(51)의 박막 형성 에리어는, 제1 증발원(91)을 수용하는 제1 실과, 제2 증발원(92)을 수용하는 제2 실로 구획되어 있다. 상기 구획벽(53)은 판상 벽이며, 그 벽면이 Z 방향 및 X 방향을 포함하도록 배치되어 있다. 상기 구획벽(53)의 양측 테두리는, 챔버(51)가 대향하는 측벽에 고정되어 있다. 상기 구획벽(53)의 하측 단부 테두리는, 챔버(51)의 저부에 고정되어 있거나, 또는 챔버(51)의 저부 근방에 배치되어 있다. 상기 구획벽(53)의 상측 단부 테두리(531)는 내측 가이드 롤러(611)의 하부 근방에까지 연장되어 있다.

구획벽(53)은 도시한 바와 같이, 그 상측 단부 테두리(531)가 내측 가이드 롤러(611)의 회전축(63)의 바로 아래에 위치하도록 설치되어 있다. 상세하게는, 구획벽(53)의 상측 단부 테두리(531)는 내측 가이드 롤러(611)의 하부 근방이며 회전축(63)을 지나는 Z 방향 위에 배치되어 있다. 상기 회전축(63)의 바로 아래에 구획벽(53)을 배치함으로써, 제1 증발원(91)의 재료와 제2 증발원(92)의 재료를, 대략 균일하게 수지 기판에 부착시킬 수 있다. 즉, 상기 회전축(63)의 바로 아래에 구획벽(53)을 배치함으로써, 제1 증발원(91)의 재료를 부착시켜서 얻어지는 박막과, 제2 증발원(92)의 재료를 부착시켜서 얻어지는 박막의 두께를 대략 동일하게 형성할 수 있다.

무엇보다, 구획벽(53)은 회전축(63)의 바로 아래에 설치되는 경우에 한정되지 않고, 회전축(63)과 어긋난 위치, 예를 들어 회전축(63)을 기준으로 해서, 그것보다도 Y1측으로 치우친 위치 또는 Y2측으로 치우친 위치에 설치되어 있어도 된다.

상기 각 증발원(91, 92)의 재료를 증발시키는 수단으로서는, 상기 플라즈마를 사용할 수 있지만, 저항 가열이나 전자 빔 등을 사용해도 된다.

상기 반응 가스 공급 장치(54)는, 예를 들어 챔버(51)의 제2 측벽에 설치되어 있다. 상기 반응 가스 공급 장치(54)에는, 반응 가스의 수에 대응한 반응 가스 수납 봄베(541, 542, 543)가 접속되어 있고, 반응 가스 공급 장치(54)는 적당한 압력의 반응 가스를, 상기 챔버(51) 내에 공급한다.

상기 반응 가스로서는, 산소 함유 가스, 질소 함유 가스, 탄화수소 함유 가스, 또는 이들 혼합 가스 등을 들 수 있다. 상기 산소 함유 가스로서는, 산소(O₂), 일산화이질소(N₂O), 일산화질소(NO) 등을 들 수 있고, 상기 질소 함유 가스로서는, 질소(N₂), 암모니아(NH₃), 일산화질소(NO) 등을 들 수 있고, 상기 탄화수소 함유 가스로서는, 메탄(CH₄), 에탄(C₂H₆), 프로판(C₃H₈), 부탄(C₄H₁₀), 에틸렌(C₂H₄), 아세틸렌(C₂H₂) 등을 들 수 있다.

상기 방전 가스 공급 장치(55)는 예를 들어 챔버(51)의 제2 측벽에 설치되어 있다. 상기 방전 가스 공급 장치(55)에는, 방전 가스 수납 봄베(551)가 접속되어 있고, 방전 가스 공급 장치(55)는 적당한 압력의 방전 가스를, 상기 챔버(51) 내에 공급한다. 상기 방전 가스로서는, 대표적으로는, 아르곤 가스 등의 불활성 가스를 사용할 수 있다.

상기 진공 펌프(56)는 예를 들어 챔버(51)의 제2 측벽에 설치되어 있다. 상기 진공 펌프(56)를 작동시킴으로써, 상기 챔버(51) 내를 진공 상태로 감압할 수 있다.

상기 반송 장치(6)는 소위 롤 투 롤 방식으로 긴 띠 형상의 수지 기판(8)을 그 길이 방향으로 반송한다.

반송 장치(6)는 긴 띠 형상의 수지 기판(8)을 길이 방향으로 보내는 복수의 가이드 롤러(611, 621)를 갖는다. 박막 형성 에리어에 수지 기판(8)을 유도하기 위해서, 상기 복수의 가이드 롤러 중 몇개는, 박막 형성 에리어에 설치되어 있다.

본 실시 형태에서는, 반송 장치(6)는 나선 형상의 반송 궤적을 그리도록 상기 긴 띠 형상의 수지 기판(8)을 보내고, 그 수지 기판(8)을 박막 형성 에리어와 비형성 에리어에 교대로 유도해 간다.

이러한 나선 형상으로 반송하는 반송 장치(6)로서는, 예를 들어 일본 특허 제4472962호에 개시된 장치 등을 이용할 수 있다.

그 반송 장치(6)의 기본 구성은, 도 5 및 도 6에 도시한 바와 같이, 긴 띠 형상의 수지 기판(8)을 그 길이 방향으로 보내도록 회전 가능한, 한 쌍의 가이드 롤러(611, 621)를 복수 조 갖는다.

한 쌍의 가이드 롤러의 한쪽은, 박막 형성 에리어에 배치되고, 그 다른쪽은, 비형성 에리어에 배치되어 있다. 이하, 박막 형성 에리어에 배치된 가이드 롤러를, 편의 상, 「내측 가이드 롤러」라 하고, 비형성 에리어에 배치된 가이드 롤러를, 「외측 가이드 롤러」라 하며, 복수의 가이드 롤러를 구별하기 위해서, 제1, 제2 등의 접두어를 붙인다.

도시예의 제조 장치(4A)는 수지 기판(8)에 제1 내지 제10 박막을 적층할 수 있는 장치이다. 반송 장치(6)는 수지 기판(8)을 박막 형성 에리어에 5회 통과시킬 수 있도록, 그 횟수와 동일 수의 내측 가이드 롤러(제1 내지 제5 내측 가이드 롤러(611, 612, 613, 614, 615)가 박막 형성 에리어에 설치되어 있다.

또한, 박막 형성 에리어에 설치된 내측 가이드 롤러(611, …)(제1 내지 제5 내측 가이드 롤러(611 내지 615))는 그 전체가 박막 형성 에리어 내에 수용되어 있어도 되고, 도시한 바와 같이, 그 일부분이 박막 형성 에리어에 포함되도록 배치되어 있어도 된다.

한편, 외측 가이드 롤러(621, …)는, 내측 가이드 롤러(611)보다도 Z1측에 배치되어 있고, 그 수는, 내측 가이드 롤러(611)보다도 하나 적다.

제1 내지 제5 내측 가이드 롤러(611 내지 615)는 예를 들어 각각 동일한 직경 동일한 폭의 롤러를 사용할 수 있다. 제1 내지 제4 외측 가이드 롤러(621, 622, 623, 624)도, 예를 들어 각각 동일한 직경 동일한 폭의 롤러를 사용할 수 있다.

제1 내지 제5 내측 가이드 롤러(611 내지 615)는 회전축(63)에 회전 가능하게 설치되어 있고, 제1 내지 제4 외측 가이드 롤러(621 내지 624)도 회전축(64)에 회전 가능하게 설치되어 있다. 이들 회전축(63, 64)이 연장되는 방향(축방향)은 모두 X 방향과 평행하다.

제1 내지 제5 내측 가이드 롤러(611 내지 615)는 필요한 간격을 두고 회전축(63)에 병렬되어 있고, 제1 내지 제4 외측 가이드 롤러(621 내지 624)도 마찬가지로, 필요한 간격을 두고 회전축(64)에 병렬되어 있다. 장치를 소형화할 수 있는 점에서, 인접하는 내측 가이드 롤러(611)의 간격은, 가능한 한 작은 것이 바람직하다.

각 가이드 롤러에 수지 기판(8)을 나선 형상으로 보내기 위해서, 제1 내지 제4 외측 가이드 롤러(621 내지 624)는 회전축(64)에 대하여 약간 경사진 상태에서 그것에 회전 가능하게 설치되어 있다.

또한, 제1 내지 제5 내측 가이드 롤러(611 내지 615)의 근방에는, 2개의 수정 모니터(59, 59)가 설치되어 있다. 상기 수정 모니터(59, 59)는, 제1 및 제2 증발원(91, 92)의 재료의 증착 속도를 계측 및 제어하기 위한 것이다. 한쪽의 수정 모니터(59)는 제1 증발원(91)측이며 제1 내지 제5 내측 가이드 롤러(611 내지 615)의 하부 부근에 각각 배치되고, 다른 쪽의 수정 모니터(59)는 제2 증발원(92)측이며 제1 내지 제5 내측 가이드 롤러(611 내지 615)의 하부 부근에 각각 배치되어 있다.

또한, 필요에 따라, 제1 내지 제5 내측 가이드 롤러(611 내지 615)에, 온도 제어 수단(도시하지 않음)을 부속시켜도 된다. 상기 온도 제어 수단은, 내측 가이드 롤러(611)의 표면 온도를 조정하기 위해서 설치된다. 상기 온도 제어 수단으로서는, 예를 들어 실리콘 오일 등을 순환시키는 열매체 순환 장치 등을 들 수 있다.

상류측의 롤(81)로부터 인출된 긴 띠 형상의 수지 기판(8)은 Z1측에서 Z2측으로 보내져서, 제1 내측 가이드 롤러(611)의 하부 둘레면에 감긴 후, Z2측에서 Z1측으로 보내져서, 제1 외측 가이드 롤러(621)의 상부 둘레면에 감긴다. 수지 기판(8)이 상기 제1 내측 가이드 롤러(611)의 하부 둘레면을 지나고 있을 때는, 그 수지 기판(8)은 Y1측에서 Y2측(Y 방향)으로 보내지고 있다. 또한, 수지 기판(8)이 상기 제1 외측 가이드 롤러(621)의 상부 둘레면을 지나고 있을 때는, 그 수지 기판(8)은 Y2측에서 Y1측(Y 방향)으로 보내지고 있다.

그리고, 상기 긴 띠 형상의 수지 기판(8)은 상기 제1 외측 가이드 롤러(621)의 상부 둘레면에 감긴 후, 마찬가지로 제2 내측 가이드 롤러(612), 제2 외측 가이드 롤러(622), 제3 내측 가이드 롤러(613), 제3 외측 가이드 롤러(623), 제4 내측 가이드 롤러(614), 제4 외측 가이드 롤러(624), 제5 내측 가이드 롤러(615)에 순서대로 감긴 후, Z2측에서 Z1측으로 보내져서, 하류측의 롤(82)에 권취된다.

따라서, 상기 수지 기판(8)은 X1측에서 볼 때, 전체적으로 시계 방향으로 나선 궤적을 그리면서 보내져 간다. 즉, 상기와 같이 박막 형성 에리어 및 비형성 에리어에 설치된 복수의 내측 가이드 롤러(611, …) 및 외측 가이드 롤러(621, …)를 통해서, 수지 기판(8)은 나선 형상으로 보내진다. 따라서, 반송 장치(6)는 수지 기판(8)을 박막 형성 에리어와 비형성 에리어에 교대로 통과시키면서 보내도록 구성되어 있다.

단, 상기 수지 기판(8)이 박막 형성 에리어를 통과할 때는, 도 5에 도시한 바와 같이, 수지 기판(8)은 Y 방향(Y1측에서 Y2측)으로 보내진다. Y1측에 플라즈마원(52)이 배치되어 있는 본 실시 형태의 제조 장치(4A)에 있어서는, 박막 형성 에리어를 통과시킬 때, 플라즈마원(52)으로부터 이격되도록 수지 기판(8)을 보내도록 되어 있다.

이어서, 투명 가스 배리어 필름을 제조하는 방법에 대해서 설명한다. 이하의 설명에 있어서는, 도 5 및 도 6에 나타내는 제조 장치(4A)를 사용해서 투명 가스 배리어 필름을 제조하는 방법을 설명하지만, 본 발명의 제조 방법은, 이 제조 장치(4A)를 사용해서 실시하는 경우에 한정되는 것은 아니다.

상기 진공 펌프(56)를 작동시킴으로써, 챔버(51)의 내부를 진공 상태로 유지한다. 수지 기판(8)에 박막을 형성할 때의 챔버(51) 내의 압력은 0.01㎩ 내지 0.1㎩의 범위 내이며, 바람직하게는 0.02㎩ 내지 0.05㎩이다.

상기 챔버(51) 내의 박막 형성 에리어에 있어서는, 아크 방전 플라즈마 발생원(52)인 압력 구배형 플라즈마 건에, 방전 가스 공급 장치(55)로부터 방전 가스를 도입하고, 일정 전압을 인가하여, 플라즈마를 반사 전극(57)을 향해서 조사한다. 플라즈마 빔 P의 형상은, 수렴 전극(581, 582, 583, 584)에 의해 필요한 형상이 되도록 제어된다. 아크 방전 플라즈마의 출력은, 예를 들어 1 내지 10㎾이다. 또한, 챔버(51) 내에, 반응 가스 공급 장치(54)로부터 반응 가스를 도입한다. 또한, 각 증발원(91, 92)에 넣은 재료에, 예를 들어 전자 빔(911, 921)을 조사하여, 상기 재료를 수지 기판(8)을 향해서 증발시킨다.

상기 반응 가스의 도입과 상기 플라즈마의 발생은, 동시에 행해도 되고, 또는 상기 반응 가스의 도입 후에 상기 플라즈마를 발생시켜도 되고, 또는 상기 플라즈마의 발생 후에 반응 가스를 도입해도 된다. 반응 가스는, 투명 가스 배리어층의 형성 시에 박막 형성 에리어 내에 존재하면 된다.

또한, 미리 증발원과 수지 기판(8) 사이에 개폐 셔터(도시하지 않음)를 설치해 두고, 재료의 증발 개시로부터 증착 속도가 안정화될 때까지 상기 셔터를 폐쇄하고, 증착 속도가 안정된 후, 상기 셔터를 열고, 수지 기판(8)에 재료를 증착시키는 것이 바람직하다.

상기 각 증발원(91, 92)의 재료의 증착 속도는, 적절히 설정할 수 있으며, 예를 들어 10 내지 300㎚/분이다.

한편, 상류측의 롤(81)로부터 긴 띠 형상의 수지 기판(8)을 인출하고, 그것을 상기 챔버(51) 내로 유도한다. 또한, 도시예에서는, 롤(81, 82)은, 챔버(51)의 외부에 배치되어 있지만, 챔버(51) 내의 비형성 에리어에 배치해도 된다.

긴 띠 형상의 수지 기판(8)의 짧은 방향의 길이는, 특별히 한정되지 않고 적절히 설정할 수 있으며, 예를 들어 수㎜ 내지 1000㎜이다.

예를 들어, 유기 EL 소자의 지지 기판으로 사용할 수 있는 투명 가스 배리어 필름을 제조하는 경우에는, 수지 기판(8)의 짧은 방향의 길이는, 예를 들어 수㎜ 내지 100㎜ 정도로 설정되어, 바람직하게는 10㎜ 내지 40㎜이다.

상기 수지 기판(8)을 반송 장치(6)의 각 가이드 롤러(611, 621)에 권회하고, 수지 기판(8)이 나선 궤적을 그리도록 보내서 박막 형성 에리어와 비형성 에리어를 교대로 통과시킨다.

수지 기판(8)의 반송 속도는, 증착 속도 및 형성되는 박막의 두께 등을 고려해서 적절히 설정할 수 있으며, 예를 들어 0.1 내지 20m/분이다.

상기 수지 기판(8)이 순차 박막 형성 에리어를 통과할 때(즉, 수지 기판(8)이 제1 내지 제5 내측 가이드 롤러(611 내지 615)의 하부를 지날 때), 수지 기판(8)에, 각 증발원(91, 92)의 재료가 순서대로 증착되어 가서, 2종류의 박막이 순차 복수 형성된다.

박막 형성 에리어에 있어서 증착을 재촉하기 위해서, 수지 기판(8)의 표면 온도는, 예를 들어 20℃ 내지 200℃로 되어 있고, 바람직하게는 80℃ 내지 150℃로 된다.

구체적으로는, 먼저 도 7에 도시한 바와 같이, 수지 기판(8)의 표면에 제1 박막(31h)이 형성되고, 계속해서, 제2 박막(32i)이 형성된다.

상기 제1 박막(31h) 및 제2 박막(32i)이 형성된 수지 기판(8)은 제1 외측 가이드 롤러(621)의 둘레면을 지나서 비형성 에리어를 통과한 후, 제2 내측 가이드 롤러(612)의 하부 둘레면을 지나서, 다시 박막 형성 에리어로 유도된다. 그 때, 도 7에 도시한 바와 같이, 제2 박막(32i)의 표면에, 제1 증발원(91)의 재료가 부착되고, 제1 박막(33h)가 형성되고, 계속해서, 그 제1 박막(33h)의 표면에, 제2 증발원(92)의 재료가 부착되어 제2 박막(34i)이 형성된다.

이후 마찬가지로, 비형성 에리어로부터 박막 형성 에리어에 통과했을 때, 도 7에 도시한 바와 같이, 상기 제2 박막(34i)의 표면에 제1 박막(35h) 및 제2 박막(36i)이 형성되고, 상기 제2 박막(36i)의 표면에 제1 박막(37h) 및 제2 박막(38i)이 형성되고, 상기 제2 박막(38i)의 표면에 제1 박막(39h) 및 제2 박막(310i)이 형성된다.

따라서, 성분이 다른 복수 종의 박막(제1 박막 및 제2 박막)을 교대로 복수 반복해서 적층된(도시예에서는, 5회 반복) 투명 가스 배리어층을, 수지 기판(8)에 형성할 수 있다.

상기 복수 종의 박막의 반복 횟수는, 박막 형성 에리어를 통과하는 횟수와 동일하다. 본 실시 형태에서 예시의 제조 장치를 사용한 경우에는, 상기 반복 횟수는, 내측 가이드 롤러의 수와 동일하다.

본 발명의 제조 장치 및 제조 방법에 따르면, 긴 띠 형상의 수지 기판을 길이 방향으로 보내는 도중에, 그 수지 기판의 표면에, 복수 종의 박막이 복수 적층된 투명 가스 배리어층을 형성할 수 있으므로, 효율적으로 투명 가스 배리어 필름을 제조할 수 있다. 또한, 본 발명의 제조 장치 및 제조 방법에 있어서는, 사용하는 증발원의 수는, 형성하는 박막의 종류의 수와 동수면 충분하다. 이로 인해, 증발원의 설치 비용 및 그 제어가 상대적으로 적어져서, 비교적 저렴하게 투명 가스 배리어 필름을 제조할 수 있다.

이러한 투명 가스 배리어 필름은, 복수 종의 박막이 적층되어 있으므로, 가스 배리어성이 우수하다.

[제1 실시 형태의 변형예]

또한, 상기 제1 실시 형태에 있어서는, 2종류의 박막이 교대로 형성된 투명 가스 배리어 필름의 제조 방법 및 제조 장치를 예시하고 있지만, 본 발명에 있어서는, 3종류 이상의 박막이 교대로 형성된 투명 가스 배리어 필름을 제조할 수도 있다.

도 8은 3종류의 박막을 교대로 형성할 수 있는 제조 장치를 X2측에서 X 방향으로 본 정면도이다.

이 제조 장치(4B)에 있어서는, 증발원이 3개 설치되어 있는 것을 제외하고, 상기 제1 실시 형태와 마찬가지이다. 도 8에 있어서, 상기 제1 실시 형태와 동일한 구성에 동일 부호를 기재하고 있다.

이 제조 장치(4B)의 3개의 증발원(91, 92, 93)(제1 증발원(91), 제2 증발원(92), 제3 증발원(93)이라 함)은 수지 기판(8)의 이송 방향을 따라 나란히 배치되어 있다. 예를 들어, 제1 증발원(91)은 내측 가이드 롤러(611)의 회전축(63)을 기준으로 해서, 그것보다도 Y1측에 배치되고, 제2 증발원(92)은 상기 회전축(63)의 바로 아래에 배치되고, 제3 증발원(93)은 상기 회전축(63)보다도 Y2측에 배치되어 있다. 또한, 제1 내지 제3 증발원(91 내지 93)의 X 방향에 있어서의 배치 위치는, 모두 동일한 것이 바람직하다. 예를 들어, 제1 내지 제3 증발원(93)은 모두 복수의 내측 가이드 롤(611)의 X 방향의 대략 중앙부에 대응해서 배치되어 있다.

상기 제1 증발원(91)에는, 금속, 반금속, 이들 산화물 등의 재료가 포함되어 있고, 상기 제2 증발원(92)에는, 상기 제1 증발원(91)의 재료와는 다른 재료가 포함되어 있고, 상기 제3 증발원(92)에는, 상기 제1 증발원(91) 및 제2 증발원(92)의 재료와는 다른 재료가 포함되어 있다.

또한, 제1 증발원(91)과 제2 증발원(92) 사이 및 제2 증발원(92)과 제3 증발원(93) 사이를 구획하기 위해서, 상기 제1 실시 형태와 마찬가지로, 각각 구획벽(53, 53)이 설치되어 있다.

상기 변형예에 따른 제조 장치(4B)는, 상기 제1 실시 형태와 마찬가지로 하여 작동시킬 수 있다. 변형예에 따른 제조 방법 및 제조 장치에 따르면, 박막 형성 에리어에 수지 기판이 통과할 때 제1 증발원(91)의 재료가 부착되어 제1 박막이 형성되고, 계속해서, 그 제1 박막의 표면에, 제2 증발원(92)의 재료가 부착되어 제2 박막이 형성되고, 계속해서, 그 제2 박막의 표면에, 제3 증발원(9)의 재료가 부착되어 제3 박막이 형성된다. 이 제1 내지 제3 박막이 형성된 수지 기판이, 비형성 에리어로부터 박막 형성 에리어를 다시 통과할 때 제1 내지 제3 박막이 형성된다. 이와 같이 하여, 도 3에 도시한 바와 같은, 성분이 다른 복수 종의 박막(제1 박막, 제2 박막 및 제3 박막)이 교대로 복수 반복해서 적층된 투명 가스 배리어 필름을 형성할 수 있다.

또한, 성분이 다른 4종류의 박막이 교대로 형성된 투명 가스 배리어 필름을 제조하는 경우에는, 마찬가지로 4개의 증발원을 설치하면 되고, 5개 이상에 대해서도 마찬가지이다.

또한, 상기 제1 실시 형태의 제조 방법 및 제조 장치에 있어서, 수지 기판을 박막 형성 에리어에 5회 통과하도록 설정하고 있지만, 이 횟수는 특별히 한정되지 않고 2회 이상이면 된다. 예를 들어, 수지 기판이 박막 형성 에리어를 3회 통과하도록 설정하면, 복수 종의 박막을 포함하는 적층 유닛이 3회 반복해서 적층된, 투명 가스 배리어 필름을 형성할 수 있다. 수지 기판이 박막 형성 에리어를 3회 통과하도록 하기 위해서는, 예를 들어 상기 내측 가이드 롤러를 3개 사용하면 된다.

또한, 상기 제1 실시 형태에 있어서, 동일한 직경의 복수의 내측 가이드 롤러(611)를 사용하고 있지만, 일부의 내측 가이드 롤러로서 직경이 다른 롤러(도시하지 않음)를 사용할 수도 있다. 일례를 들면, 제1 내지 제3 내측 가이드 롤러(611, 612, 613)로서 소직경의 가이드 롤러를 각각 사용하고, 제4 및 제5 내측 가이드 롤러(614, 615)로서 대직경의 가이드 롤러를 각각 사용한다. 이 경우, 수지 기판이 대직경의 내측 가이드 롤러의 하부 둘레면을 지날 때와, 수지 기판이 소직경의 내측 가이드 롤러의 하부 둘레면을 지날 때를 비교하면, 대직경의 내측 가이드 롤러의 하부 둘레면을 지날 때, 수지 기판(8)이 박막 형성 에리어를 길게 통과하므로, 두께가 큰 박막을 형성할 수 있다.

또한, 상기 제1 실시 형태에 있어서, 반송 장치로서 상하 한 쌍의 가이드 롤러(내측 가이드 롤러 및 외측 가이드 롤러)를 갖는 반송 장치를 사용하고 있지만, 하나의 롤러로 수지 기판을 나선 형상으로 반송할 수 있는 반송 장치를 사용할 수도 있다.

[본 발명의 제조 방법 및 제조 장치의 제2 실시 형태]

제2 실시 형태의 제조 방법 및 제조 장치는, 긴 띠 형상의 수지 기판에, 성분이 다른 복수 종의 박막을 갖고 또한 동일한 성분의 박막이 연속적으로 적층된, 투명 가스 배리어 필름을 제조하는 것이다.

이하, 제2 실시 형태를 설명하지만, 제1 실시 형태와 마찬가지의 구성 및 효과는, 그것을 설명한 것으로 간주하여 그 설명을 생략하고, 용어 및 부호를 그대로 원용한다.

도 9는 X2측에서 X 방향으로 제2 실시 형태의 제조 장치를 본 정면도이고, 도 10은 Y1측에서 Y 방향으로 이 제조 장치를 본 좌측면도이다.

이 제조 장치(4C)는, 상기 제1 실시 형태와 마찬가지로, 챔버(51)와, 나선 형상의 반송 궤적을 그리도록 긴 띠 형상의 수지 기판(8)을 보내는 반송 장치(6)와, 플라즈마원(52)과, 반사 전극(57)과, 수렴 전극(581, 582, 583, 584)과, 증발원과, 반응 가스 공급 장치(54)와, 방전 가스 공급 장치(55)와, 진공 펌프(56)를 갖는다.

본 실시 형태의 반송 장치(6)는 수지 기판(8)을 박막 형성 에리어에 6회 통과시킬 수 있도록, 제1 내지 제6 내측 가이드 롤러(611, 612, 613, 614, 615, 616)와, 제1 내지 제5 외측 가이드 롤러(621, 622, 623, 624, 625)를 갖는다.

증발원은, 예를 들어 2개 설치되어 있다.

제1 및 제2 증발원(91, 92)은, 반송 장치(6)와 대향하도록(정확하게는, 증발원(91, 92)의 각 상면이 박막 형성 에리어를 통과할 때의 수지 기판(8)과 대향하도록), 챔버(51)의 저부에 설치되어 있다.

상기 제1 증발원(91)과 제2 증발원(92)은 수지 기판(8)의 이송 방향과 직교하는 방향을 따라서 나란히 배치되어 있다. 본 실시 형태에서는, 수지 기판(8)은 박막 형성 에리어에 있어서, Y 방향(Y1측에서 Y2측)으로 보내지므로, 제1 및 제2 증발원(91, 92)은, X 방향으로 배열되어 있다. 예를 들어, 제1 증발원(91)은 복수의 내측 가이드 롤(611)의 X 방향의 대략 중앙부를 기준으로 해서, 그것보다도 X1측에 배치되고, 제2 증발원(92)은 X2측에 배치되어 있다. 또한, 제1 증발원(91) 및 제2 증발원(92)의 Y 방향에 있어서의 위치는, 동일해도 되고, 어긋나 있어도 되지만, 바람직하게는 동일하다.

제1 증발원(91)과 제2 증발원(92)은 각각 다른 재료가 포함되어 있다.

구획벽(53)은 제1 증발원(91)과 제2 증발원(92) 사이에 개재되어 있다. 실시 형태의 경우에는, 구획벽(53)은 그 벽면이 Z 방향 및 Y 방향을 포함하도록 배치되어 있다.

이어서, 투명 가스 배리어 필름을 제조하는 방법에 대해서 설명한다.

본 실시 형태의 제조 장치(4C)를 작동시켜, 수지 기판(8)이 제1 내측 가이드 롤러(611)의 둘레면을 지나서 박막 형성 에리어를 통과했을 때는, 수지 기판(8)의 표면에, 제1 증발원(91)의 재료가 부착되어 제1 박막이 형성된다.

상기 제1 박막이 형성된 수지 기판(8)은 제1 외측 가이드 롤러(621)의 둘레면을 지나서 비형성 에리어를 통과한 후, 제2 내측 가이드 롤러(612)의 하부 둘레면을 지나서, 다시 박막 형성 에리어로 유도된다. 그 때, 상기 제1 박막의 표면에, 다시 제1 증발원의 재료가 부착되고, 2층째의 제1 박막이 형성된다. 마찬가지로, 수지 기판(8)이 제3 내측 가이드 롤러(613)의 하부 둘레면을 지났을 때, 2층째의 제1 박막의 표면에, 3층째의 제1 박막이 형성된다.

계속해서, 수지 기판(8)이 제4 내측 가이드 롤러(614)의 하부 둘레면을 지났을 때, 3층째의 제1 박막의 표면에, 1층째의 제2 박막이 형성되고, 이후 마찬가지로, 1층째의 제2 박막의 표면에, 2층째의 제2 박막이 형성되고, 2층째의 제2 박막의 표면에, 3층째의 제2 박막이 형성된다.

본 실시 형태에 따르면, 성분이 다른 복수 종의 박막(제1 박막 및 제2 박막)을 갖는 투명 가스 배리어층을, 수지 기판(8)에 형성할 수 있다.

[제2 실시 형태의 변형예]

상기 제2 실시 형태에 있어서는, 나선 형상의 반송 궤적을 그리도록 긴 띠 형상의 수지 기판을 반송하는 경우를 예시했지만, 예를 들어 사행 형상의 반송 궤적을 그리도록 긴 띠 형상의 수지 기판을 보내면서, 상기 투명 가스 배리어 필름을 제조할 수도 있다.

도 11은 X2측에서 X 방향으로 제2 실시 형태의 변형예의 제조 장치를 본 정면도이고, 도 12는 Y1측에서 Y 방향으로 이 제조 장치를 본 좌측면도이다.

이 변형예의 반송 장치(7)는 롤 투 롤 방식으로 긴 띠 형상의 수지 기판(8)을 그 길이 방향으로 반송하는 점에서 상기 제1 실시 형태의 반송 장치(6)와 마찬가지이지만, 반송 기구가 상기 제1 실시 형태와는 다르다.

구체적으로는, 이 반송 장치(7)는 긴 띠 형상의 수지 기판(8)을 길이 방향으로 보내는 복수의 가이드 롤러(711, 721)를 갖는다. 박막 형성 에리어에 수지 기판(8)을 유도하기 위해서, 상기 복수의 가이드 롤러 중 몇개는, 박막 형성 에리어에 설치되어 있다.

상기 반송 장치(7)는 상기 수지 기판(8)을 사행 형상으로 반송하고, 그 수지 기판(8)을 박막 형성 에리어와 비형성 에리어에 교대로 유도해 간다. 그 반송 장치(7)의 기본 구성은, 도 11 및 도 12에 도시한 바와 같이, 긴 띠 형상의 수지 기판(8)을 그 길이 방향으로 보내도록 회전 가능한, 한 쌍의 가이드 롤러(내측 가이드 롤러(711)와 외측 가이드 롤러(721))를 복수 조 갖는다.

도시예의 제조 장치(4D)는, 수지 기판(8)에 2층의 제1 박막 및 2층의 제2 박막을 적층할 수 있는 장치이며, 그 박막의 수와 동일한 내측 가이드 롤러(711, …)(제1 내지 제4 내측 가이드 롤러(711, 712, 713, 714))가 박막 형성 에리어에 설치되어 있다. 또한, 박막 형성 에리어에 설치된 내측 가이드 롤러(711)는 그 전체가 박막 형성 에리어 내에 수용되어 있어도 되고, 도시한 바와 같이, 그 일부분이 박막 형성 에리어에 포함되도록 배치되어 있어도 된다.

한편, 외측 가이드 롤러(721)는 내측 가이드 롤러(711)보다도 Z1측에 배치되어 있고, 그 수는 내측 가이드 롤러(711)보다도 하나 적다.

제1 내지 제4 내측 가이드 롤러(711 내지 714)는 예를 들어 각각 동일한 직경 동일한 폭의 롤러를 사용할 수 있다. 제1 내지 제3 외측 가이드 롤러(721, 722, 723)도, 예를 들어 각각 동일한 직경 동일한 폭의 롤러를 사용할 수 있다.

제1 내지 제4 내측 가이드 롤러(711 내지 714)는 독립된 회전축(731, 732, 733, 734)을 갖고, 그 회전축(731, 732, 733, 734)에 회전 가능하게 각각 설치되어 있고, 제1 내지 제3 외측 가이드 롤러(721, 722, 723)도 독립된 회전축(741, 742, 743)을 갖고, 그 회전축(741, 742, 743)에 회전 가능하게 각각 설치되어 있다. 이들 모든 회전축(731, 741)이 연장되는 방향(축방향)은 모두 X 방향과 평행하다.

제1 내지 제4 내측 가이드 롤러(711 내지 714)는 각각 필요한 간격을 두고 Y 방향으로 병렬되어 있고, 제1 내지 제3 외측 가이드 롤러(721, 722, 723)도 마찬가지로, 필요한 간격을 두고 Y 방향으로 병렬되어 있다. 장치를 소형화할 수 있는 점에서, 인접하는 내측 가이드 롤러(711)의 간격은, 가능한 한 작은 것이 바람직하다.

또한, 제1 내지 제4 내측 가이드 롤러(711 내지 714)에, 각각 수정 모니터(59)가 설치되어 있는 것 및 필요에 따라서 온도 제어 수단을 부속시키는 것은, 상기 제1 실시 형태와 마찬가지이다.

상류측의 롤(81)로부터 인출된 긴 띠 형상의 수지 기판(8)은 Z1측에서 Z2측으로 보내져서, 제1 내측 가이드 롤러(711)의 하부 둘레면에 감긴 후, Z2측에서 Z1측으로 보내져서, 제1 외측 가이드 롤러(721)의 상부 둘레면에 감긴다. 수지 기판(8)이 상기 제1 내측 가이드 롤러(711)의 하부 둘레면을 지나고 있을 때는, 그 수지 기판(8)은 Y1측에서 Y2측(Y 방향)으로 보내지고 있다. 또한, 수지 기판(8)이 상기 제1 외측 가이드 롤러의 상부 둘레면을 지나고 있을 때는, 그 수지 기판(8)은 Y1측에서 Y2측(Y 방향)으로 보내지고 있다.

상기 긴 띠 형상의 수지 기판(8)은 상기 제1 외측 가이드 롤러(721)의 상부 둘레면에 감긴 후, 마찬가지로 제2 내측 가이드 롤러(712), 제2 외측 가이드 롤러(722), 제3 내측 가이드 롤러(713), 제3 외측 가이드 롤러(723), 제4 내측 가이드 롤러(714)에 순서대로 감긴 후, Z2측에서 Z1측으로 보내져서, 하류측의 롤(82)에 권취된다.

따라서, 상기 수지 기판(8)은 X1측에서 볼 때(도 11 참조), 전체적으로 상하로 사행된 궤적을 그리면서 보내져 간다. 즉, 반송 장치(7)는 수지 기판(8)을 사행된 반송 궤적을 그리고, 수지 기판(8)을 박막 형성 에리어와 비형성 에리어에 교대로 통과시키면서 보내도록 구성되어 있다.

증발원은, 예를 들어 2개 설치되어 있다.

상기 제1 증발원(91)과 제2 증발원(92)은 수지 기판(8)의 이송 방향을 따라 나란히 배치되어 있다. 본 변형예에서는, 수지 기판(8)은 박막 형성 에리어에 있어서, Y 방향(Y1측에서 Y2측)으로 보내지므로, 제1 및 제2 증발원(91, 92)은, Y 방향으로 배열되어 있다. 예를 들어, 제1 증발원(91)은 복수의 내측 가이드 롤(611)의 Y 방향의 대략 중앙부를 기준으로 해서, 그것보다도 Y1측에 배치되고, 제2 증발원(92)은 Y2측에 배치되어 있다. 또한, 제1 증발원(91) 및 제2 증발원(92)의 X 방향에 있어서의 위치는, 동일해도 되고, 어긋나 있어도 되지만, 바람직하게는 동일하다.

구획벽(53)은 제1 증발원(91)과 제2 증발원(92) 사이에 개재되어 있다. 실시 형태의 경우에는, 구획벽(53)은 그 벽면이 Z 방향 및 X 방향을 포함하도록 배치되어 있다.

본 실시 형태의 제조 장치(4D)를 작동시켜, 수지 기판(8)이 순차 박막 형성 에리어를 통과할 때(즉, 수지 기판(8)이 제1 내지 제4 내측 가이드 롤러(711 내지 714)를 지날 때), 수지 기판(8)은 Y1측에서 Y2측으로 이동한다.

그리고, 상류측의 롤(81)로부터 긴 띠 형상의 수지 기판(8)을 인출하고, 수지 기판(8)이 제1 내측 가이드 롤러(711)의 하부 둘레면을 지나서 박막 형성 에리어를 통과했을 때는, 수지 기판(8)의 표면에, 제1 증발원(91)의 재료가 부착되어 제1 박막이 형성된다. 상기 제1 박막이 형성된 수지 기판(8)은 제1 외측 가이드 롤러(721)의 둘레면을 지나서 비형성 에리어를 통과한 후, 제2 내측 가이드 롤러(712)의 하부 둘레면을 지나서, 다시 박막 형성 에리어로 유도된다. 그 때, 상기 제1 박막의 표면에, 다시 제1 증발원의 재료가 부착되고, 2층째의 제1 박막이 형성된다. 이후, 2층째의 제1 박막의 표면에, 1층째의 제2 박막이 형성되고, 1층째의 제2 박막의 표면에, 2층째의 제2 박막이 형성된다(이것은, 도 4에 도시한 바와 같은 층 구성임).

본 변형예에서도, 성분이 다른 복수 종의 박막(제1 박막 및 제2 박막)을 갖는 투명 가스 배리어층을, 수지 기판(8)에 형성할 수 있다.

또한, 상기 제2 실시 형태의 제조 방법 및 제조 장치에 있어서, 수지 기판을 박막 형성 에리어에 통과시키는 횟수는, 적절히 변경할 수 있다.

또한, 상기 제2 실시 형태에 있어서, 동일한 직경의 복수의 내측 가이드 롤러(711)가 사용되고 있지만, 서로 직경이 다른 내측 가이드 롤러(711)를 사용할 수도 있다.

또한, 상기 제2 실시 형태의 도시예에서는, 하나의 수지 기판(8)을 챔버(51) 내로 유도해서 제막하고 있지만, 예를 들어 챔버(51) 내의 X 방향으로 상기 반송 장치(7)를 복수 병렬 배치하여, 복수개의 수지 기판(8)에 대하여 한번에 투명 가스 배리어층을 형성해도 된다.

[본 발명의 제조 방법 및 제조 장치의 제3 실시 형태]

상기 제1 실시 형태 및 제2 실시 형태의 방법 및 장치는, 본 발명이 의도하는 범위에서 적절히 설계 변경할 수 있다.

예를 들어, 제1 실시 형태에서 나타낸 복수의 증발원의 배치와, 제2 실시 형태에서 나타낸 복수의 증발원의 배치를 조합함으로써, 예를 들어 하나의 종류의 박막과 이것과 다른 성분의 하나의 종류의 박막을 포함하는 적층 유닛이 복수 반복해서 적층된 제1 적층 유닛과, 또 다른 성분의 하나의 종류의 박막과 이것과 다른 성분의 하나의 종류의 박막을 포함하는 적층 유닛이 복수 반복해서 적층된 제2 적층 유닛을 포함하는 투명 가스 배리어층을 갖는 투명 가스 배리어 필름을 제조할 수도 있다.

또한, 상기 증착법에 있어서, 플라즈마원에 의해 플라즈마를 조사하면서 증착하는 경우에 한정되지 않고, 플라즈마를 사용하지 않아도 된다.

실시예

이하, 실시예를 나타내고, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 단, 본 발명은 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 또한, 실시예 각종 특성 및 물성의 측정 및 평가는, 다음의 방법에 의해 행하였다.

[수증기 투과 속도]

수증기 투과 속도(WVTR)는 JIS K7126에 규정되는 수증기 투과 속도 측정 장치(MOCON사 제조, 상품명 「PERMATRAN」)를 사용하여, 온도 40℃, 습도 90％ RH의 환경 하에서 측정하였다. 또한, 상기 수증기 투과율 측정 장치의 측정 범위는, 0.005g·m^-2·day^-1 이상이다.

[투명 가스 배리어층을 구성하는 각 박막의 두께]

투명 가스 배리어 필름을 구성하는 각 박막의 두께는, 투명 가스 배리어 필름의 단면을, 가부시끼가이샤 니혼덴시 제조의 주사형 전자 현미경(상품명 「JSM-6610」)을 사용해서 관찰하고, 기판(필름)의 표면으로부터 각 박막의 표면까지의 길이를 각각 측장하여, 산출하였다.

[실시예]

투명 수지 필름(수지 기판)으로서, 데이진듀퐁필름사 제조의 폴리에틸렌나프탈레이트필름(두께 100㎛, 상품명 「테오넥스」)을 준비하였다.

이어서, 상기 폴리에틸렌나프탈레이트필름을, 도 5 및 도 6에 도시한 바와 같은 제조 장치의 반송 장치에 장착하였다.

그 제조 장치의 제1 증발원의 재료로서, 실리콘 입자(순도 3N:99.9％)를 사용하고, 제2 증발원의 재료로서, 티타늄 입자(순도 4N:99.9％)를 사용하였다.

플라즈마 건 내에, 방전 가스로서 아르곤(순도 5N)을 30sccm으로 도입하고, 챔버 내에, 반응 가스로서 산소(순도 5N:99.999％)를 10sccm(10×1.69×10^-3㎩·㎥/초)의 유량으로 도입하고, 이 상태에서, 상기 실리콘 입자에 전자 빔(가속 전압: 6㎸, 인가 전류: 50㎃)을 조사하여, 상기 실리콘을 증착 속도 100㎚/min으로 되도록 증발시켰다. 동시에, 상기 티타늄 입자에 전자 빔(가속 전압: 6㎸, 인가 전류: 50㎃)을 조사하여, 상기 티타늄을 증착 속도 100㎚/min으로 되도록 증발시켰다. 그 때의 챔버 내의 압력은, 2.0×10^-2㎩였다.

반송 장치에 의해, 챔버 내에 있어서 상기 폴리에틸렌나프탈레이트필름을 나선 형상으로 보냄으로써, 도 7에 도시한 바와 같이, 5층의 제1 박막(31h, 33h, 35h, 37h, 39h)과 5층의 제2 박막(32i, 34i, 36i, 38k, 310i)이 교대로 적층된 투명 가스 배리어층을 갖는 투명 가스 배리어 필름을 제작하였다.

이 실시예에 있어서 형성된 제1 박막은, 모두 SiO막이며, 제2 박막은, 모두 TiO막이었다.

얻어진 투명 가스 배리어 필름의 각 제1 박막(SiO막) 및 각 제2 박막(TiO막)의 두께는 모두 각각 50㎚였다.

또한, 투명 가스 배리어 필름의 WVTR은 0.005g·m^-2·day^-1 이하였다(사용한 수증기 투과율 측정 장치의 측정 한계).

1 : 투명 가스 배리어 필름
2 : 수지 기판
3 : 투명 가스 배리어층
4A, 4B, 4C, 4D : 투명 가스 배리어 필름의 제조 장치
51 : 챔버
52 : 플라즈마원
91, 92 : 증발원
54 : 반응 가스 공급 장치
6, 7 : 반송 장치
611, 621, 711, 721 : 가이드 롤러
8 : 긴 띠 형상의 수지 기판

Claims

긴 띠 형상의 수지 기판을 보내는 도중에, 상기 수지 기판에 성분이 다른 복수 종의 박막을 각각 복수 적층하는 공정을 갖고,
상기 박막의 종류 수에 대응한 수의 증발원이 박막 형성 에리어에 설치되어 있고,
상기 긴 띠 형상의 수지 기판을 상기 박막 형성 에리어와 비형성 에리어에 교대로 통과시키고, 상기 박막 형성 에리어에 있어서 상기 수지 기판에 상기 복수의 증발원에 포함되는 재료를 각각 부착시킴으로써, 상기 복수 종의 박막이 복수 적층된 투명 가스 배리어층을 상기 수지 기판에 형성하는
롤 투 롤 방식을 이용한 투명 가스 배리어 필름의 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 박막 형성 에리어에 상기 복수의 증발원이 배열되어 있고,
상기 박막 형성 에리어에 있어서, 상기 증발원이 배열된 방향으로 상기 수지 기판을 보내는 투명 가스 배리어 필름의 제조 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 복수의 증발원에 포함되는 재료가 각각 다르고, 상기 재료가 금속 및 반금속 중 적어도 1종을 포함하는 투명 가스 배리어 필름의 제조 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 재료를 증착법, 스퍼터링법 및 이온 플레이팅법으로부터 선택되는 진공 프로세스법에 의해 상기 수지 기판에 부착시키는 투명 가스 배리어 필름의 제조 방법.
성분이 다른 복수의 박막이 두께 방향으로 적층된 투명 가스 배리어층을 갖는 투명 가스 배리어 필름의 제조 장치이며,
박막 형성 에리어 및 비형성 에리어를 갖는 챔버와, 금속 및 반금속 중 적어도 1종의 재료를 포함하는 증발원과, 긴 띠 형상의 수지 기판을 보내는 반송 장치를 갖고,
상기 박막 형성 에리어에, 상기 박막의 종류 수에 대응한 수의 증발원이 설치되어 있고,
상기 복수의 증발원은 각각 독립적으로 다른 재료를 포함하고,
상기 복수의 증발원이 상기 긴 띠 형상의 수지 기판의 이송 방향 또는 이송 방향과 직교하는 방향을 따라 나란히 배치되어 있고,
상기 반송 장치가, 상기 수지 기판을 상기 박막 형성 에리어와 비형성 에리어에 교대로 통과시키도록 상기 수지 기판을 보내도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 투명 가스 배리어 필름의 제조 장치.
제5항에 있어서,
상기 반송 장치가, 나선 형상의 반송 궤적을 그리도록 상기 긴 띠 형상의 수지 기판을 보내도록 구성되어 있는 투명 가스 배리어 필름의 제조 장치.
제5항 또는 제6항에 있어서,
상기 복수의 증발원이 상기 긴 띠 형상의 수지 기판의 이송 방향을 따라 나란히 배치되어 있는 투명 가스 배리어 필름의 제조 장치.
제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 챔버 내에, 플라즈마를 발생시키는 플라즈마원과, 반응 가스를 공급하는 반응 가스 공급 장치를 더 갖는 투명 가스 배리어 필름의 제조 장치.