電子デバイス用バリアフィルム
【課題】従来よりもバリア性能を向上させることが可能な、新規かつ改良された電子デバイス用バリアフィルムを提供する。
【解決手段】電子デバイス用バリアフィルムは、帯電した無機板状粒子を含む無機板状粒子層と、前記無機板状粒子と反対の電荷に帯電したバインダ層と、が交互に積層された交互積層部と、前記無機板状粒子層のうち、前記無機板状粒子が欠落した箇所である欠陥部分に形成される充填部と、を有する。
【解決手段】電子デバイス用バリアフィルムは、帯電した無機板状粒子を含む無機板状粒子層と、前記無機板状粒子と反対の電荷に帯電したバインダ層と、が交互に積層された交互積層部と、前記無機板状粒子層のうち、前記無機板状粒子が欠落した箇所である欠陥部分に形成される充填部と、を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子デバイス用バリアフィルムに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子デバイス用のフレキシブル基板として、樹脂フィルム上にバリア層が形成されたバリアフィルムが用いられている。これらバリアフィルムの用途は、従来、食品等の包装であったが、近年、電子デバイスに用いられるようになり、バリア性能の飛躍的な向上が求められていた。
【０００３】
特許文献１にこのようなバリアフィルムが開示されている。特許文献１記載のバリアフィルムは、粘土粒子からなる粘土層とカチオン性樹脂とを交互吸着法によって積層したものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００４／０５３０３７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１記載のバリアフィルムでは、粘土粒子の密度（吸着密度）が粘土層内で不均一（不安定）となり、粘土粒子が樹脂フィルムに吸着しない欠陥部分が多数形成されていた。この欠陥部分は、水分等のガスの通り道となる。このため、特許文献１記載のバリアフィルムには、各粘土層のバリア性能が不十分になり易いという問題があった。この問題を解決する方法として、粘土層の積層数を増加させるという方法も考えられるが、この方法では、工程が複雑になり、かつ、バリアフィルムが厚くなってしまう。
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、従来よりもバリア性能を向上させることが可能な、新規かつ改良された電子デバイス用バリアフィルムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、樹脂フィルムに、帯電した無機板状粒子を含む無機板状粒子層と、無機板状粒子と反対の電荷に帯電したバインダ層と、が交互に積層された交互積層部と、無機板状粒子層のうち、無機板状粒子が欠落した箇所である欠陥部分に形成される充填部と、を有することを特徴とする、電子デバイス用バリアフィルムが提供される。
【０００７】
この観点による電子デバイス用バリアフィルムは、欠陥部分に充填部が形成されるので、この充填部によって欠陥部分でのガスの透過を防止することができる。したがって、この観点による電子デバイス用バリアフィルムは、従来よりもバリア性能を向上させることができる。
【０００８】
ここで、充填部は、金属酸化物を含んでもよい。
【０００９】
これにより、電子デバイス用バリアフィルムは、欠陥部分でのガスの透過をより確実に防止することができる。
【００１０】
また、金属酸化物を構成する金属は、バナジウム、タングステン、及びモリブデンのうち少なくとも１種であってもよい。
【００１１】
これにより、電子デバイス用バリアフィルムは、欠陥部分でのガスの透過をより確実に防止することができる。
【００１２】
また、金属酸化物を構成する元素には、リンが含まれてもよい。
【００１３】
これにより、電子デバイス用バリアフィルムは、欠陥部分でのガスの透過をより確実に防止することができる。
【００１４】
また、無機板状粒子は負に帯電し、バインダ層は正に帯電していてもよい。
【００１５】
これにより、電子デバイス用バリアフィルムを構成する層同士がクーロン力により強固に吸着するので、バリア性能がより向上する。
【００１６】
また、無機板状粒子は、粘土鉱物及びリン酸ジルコニウムのうち少なくとも１種を層分離することで得られるものであってもよい。
【００１７】
これにより、無機板状粒子がガスの透過を防止するので、バリア性能がより向上する。
【００１８】
また、粘土鉱物は、雲母、バーミュライト、モンモリロナイト、鉄モンモリロナイト、バイデライト、サポナイト、ヘクトライト、及びスチーブンサイトの少なくとも１種であってもよい。
【００１９】
これにより、無機板状粒子がガスの透過を防止するので、バリア性能がより向上する。
【００２０】
また、粘土鉱物は、モンモリロナイトであってもよい。
【００２１】
モンモリロナイトは容易に層分離されるので、この観点によれば、無機板状粒子が容易に生成される。
【００２２】
また、無機板状粒子は、リン酸ジルコニウムを層分離することで得られるものであってもよい。
【００２３】
リン酸ジルコニウムは容易に層分離されるので、この観点によれば、無機板状粒子が容易に生成される。
【００２４】
また、樹脂フィルムに形成され、樹脂フィルムを交互積層部に強力に吸着させる吸着層を備えるようにしてもよい。
【００２５】
これにより、交互積層部と樹脂フィルムとが強力に吸着するので、バリア性能がより向上する。更に、吸着層がガスの透過を防止するので、バリア性能がより向上する。
【００２６】
また、吸着層は、シリカ及びアルミナのうち、少なくとも１種を含んでもよい。
【００２７】
これにより、交互積層部と樹脂フィルムとが強力に吸着するので、バリア性能がより向上する。
【００２８】
また、吸着層は、交互積層部の最も外側の層である最外層と反対の電荷に帯電していてもよい。
【００２９】
これにより、交互積層部と樹脂フィルムとが強力に吸着するので、バリア性能がより向上する。
【００３０】
また、吸着層を帯電させる処理は、シランカップリング剤を用いることで行われるようにしてもよい。
【００３１】
これにより、吸着層をより確実に帯電させることができる。
【発明の効果】
【００３２】
以上説明したように本発明によれば、欠陥部分に充填部が形成されるので、この充填部によって欠陥部分でのガスの透過を防止することができる。したがって、本発明による電子デバイス用バリアフィルムは、従来よりもバリア性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施形態に係るバリアフィルムを示す断面図である。
【図２】無機板状粒子が欠落した箇所である欠陥部分に充填部が形成（充填）される様子を示す模式図である。
【図３】タングステンのプールベダイアグラム（Ｐｏｕｒｂａｉｘ Ｄｉａｇｒａｍ）である。
【図４】同実施形態にかかるバリアフィルムの製造方法を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００３５】
［従来のバリアフィルムが有する問題点］
本発明者は、従来のバリアフィルム及びその問題点を精査し、この結果に基づいて、本実施の形態に係るバリアフィルムを完成させるに至った。そこで、まず、従来のバリアフィルム及びその問題点について説明する。
【００３６】
電子デバイス用のフレキシブル基板として、バリア層が形成されたバリアフィルムが用いられている。これらバリアフィルムの用途は、従来、食品等の包装であったが、近年、電子デバイスに用いられるようになり、バリア性能の飛躍的な向上が求められていた。例えば、フレキシブルディスプレイに好適と言われている、全固体型の発光素子である有機エレクトロルミネッセンス素子の場合、必要とされるバリア性能は、透湿率（ＷＶＴＲ）で、１Ｅ−６（ｇ／ｍ２／ｄａｙ）が要求されていた。
【００３７】
このような高い性能を満たすバリアフィルムが各社より提案されている。例えば、米国バイテックス（Ｖｉｔｅｘ）社は、樹脂フィルム及びアルミナ層の交互積層構造からなるバリアフィルムを開示している（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｖｉｔｅｘｓｙｓ．ｃｏｍ／ｂａｒｉｘ＿ｈｏｗ＿ｍａｄｅ．ｈｔｍｌ）。バイテックス社によれば、このバリアフィルムは有機発光素子に適用可能な高い性能を有する。また、２００８年２月２０日の三菱樹脂株式会社の新聞発表（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｍｐｉ．ｃｏ．ｊｐ／ｉｎｆｏ／３６０／ｉｎｄｅｘ．ｈｔｍｌ）によれば、ＷＶＴＲが０．０５（ｇ／ｍ２／ｄａｙ）のバリアフィルムが上市されている。
【００３８】
これら二つの技術を始め、多くの高性能バリアフィルムは、真空プロセスを用いて作製されている。真空プロセスは、概略的には、真空チャンバ内に設置したフィルム基板上に、バリアフィルムを構成する物質を付着させるプロセスである。真空プロセスは、巨大な真空チャンバを必要とするため、設備投資額が大きくなるという問題があった。また、真空プロセスは、真空チャンバの維持に過大なランニングコストが必要になるので、バリアフィルムの製造コストが高くなるという問題もあった。また、真空プロセスは、バリアフィルムのステップカバレージが悪いため、フィルム基板上の異物が原因でピンホールが生じやすいという問題もあった。
【００３９】
一方、バリアフィルムの成膜方法として、湿式プロセスによる成膜方法も知られている。この製膜方法は、これら真空プロセスの問題を回避でき、低コストでピンホールの少ないバリアフィルムを形成できる。湿式プロセスとしては、ゾルゲル法や、ガス透過がほとんどない粘土の粒子を用いる方法が考えられる。これらの手法を用いたバリアフィルムの製造方法は、上述した特許文献１の他、特開２００７−２２０７５号公報（以下、「参考文献１」とも称する）、及び特開２００３−４１１５３号公報（以下、「参考文献２」とも称する）に開示されている。特許文献１に開示された技術及び当該技術に関する問題点については、上述したとおりである。
【００４０】
参考文献１は、粘土粒子（後述する無機層状化合物の粒子）からなる粘土層と、ゾルゲル法により形成される無機層とが交互積層されたバリアフィルムを開示する。参考文献１に開示された技術では、粘土粒子が分散した分散液を静置することで、粘土層を形成する。しかし、このような方法で形成された粘土層は、他の層、即ち無機層との密着性が低いという問題があった。また、粘土層は、単に粘土粒子が堆積した層であるので、粘土層内の粘土粒子同士の結合も非常に弱い。例えば、水分が無機層を通って粘土層中に浸入すると、容易に粘土粒子間に水分子が入り込み、粘土層が膨潤し、バリアフィルムのバリア性能が著しく低下する。この問題を解決するためには、無機層の透湿率を低くすることが考えられるが、そのためには無機層を高温（１００〜５００℃）で焼成する必要があるので、工程が複雑になるという問題があった。
【００４１】
参考文献２には、ゾルゲル材料と粘土粒子との混合物からなるバリアフィルムが開示される。この技術では、粘土粒子をゾルゲル材料中に高濃度に分散させることがバリアフィルムのバリア性能を高めるために重要な事項となる。粘土粒子のような層状化合物をゾルゲル材料中に分散させた場合に、バリアフィルムがどの程度バリア性能を高めることができるかについては、Ｊ． ＭＡＣＲＯＭＯＬ． ＳＣＩ． （ＣＨＥＭ．）， Ａ１（５）， ９２９−９４２ （１９６７）で試算されている。該文献の計算方法によれば、例えば、１μｍの直径で１ｎｍの厚さを持つ粘土粒子を用いた場合、混合するゾルゲル材料のＷＶＴＲ、即ちバリアフィルムのＷＶＴＲを２桁下げるためには、バリアフィルムの総質量に対し約２０質量％の粘土粒子をゾルゲル材料中に分散させる必要がある。粘土粒子のような非常に扁平な形状である粒子がゾルゲル材料中に分散した分散液はチクソトロピー性を示し、静置時の粘度が非常に高くなる。このような粘度の高さのため、２０質量％もの粘土粒子をゾルゲル材料中に分散させるのは事実上困難であるという問題があった。また、仮に分散できたとしても、分散液の粘度が高いため、分散液を膜状に塗布するのは非常に困難であるという問題もあった。
【００４２】
本発明者は、上記の問題点に鑑み、本実施の形態に記載のバリアフィルムを開発するに至った。以下、本実施の形態に係るバリアフィルムについて説明する。
【００４３】
［バリアフィルムの構造］
まず、本実施の形態に係るバリアフィルムの構造を図１に基づいて説明する。本実施の形態に係るバリアフィルム１は、樹脂フィルム２と、無機板状粒子層３及びバインダ層５が交互に積層された交互積層部８と、無機板状粒子層３の欠陥部分７に形成される充填部４とを備える。なお、以下の説明において、バリアフィルム１を製造する途中過程で製造されるフィルム、即ち、樹脂フィルム２の表面に無機板状粒子層３及びバインダ層５のうち少なくとも一方が積層されたフィルムを「中間フィルム」とも称する。
【００４４】
［樹脂フィルムの構成］
まず、樹脂フィルム２の構成について説明する。樹脂フィルム２は、既知の樹脂であればどのような樹脂で構成されていてもよいが、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、及びポリイミド（ＰＩ）等で構成される。樹脂フィルム２は、これらの物質のうち、いずれか１種だけで構成されていても良く、これらの物質のうち、２種以上の物質で構成されていても良い。
【００４５】
樹脂フィルム２の表面は、正または負に帯電している。図１では、樹脂フィルム２は正に帯電している。樹脂フィルム２を帯電させる処理としては特に制限されないが、例えば、物理的処理（例えば、コロナ処理、ＵＶ／Ｏ３処理等）、ＥＢ処理（電子線処理）、及びシランカップリング剤等の薬液による化学的処理等を用いることができる。樹脂フィルム２の表面をコロナ処理することで、樹脂フィルム２の表面が負に帯電する。また、樹脂フィルム２の表面をシランカップリング剤で処理すると、樹脂フィルム２の表面が正に帯電する。更に、これら帯電処理の効果を高めるために、樹脂フィルム２上に吸着層を形成し、吸着層に帯電処理を行っても良い。吸着層は、樹脂フィルム２を無機板状粒子層３またはバインダ層５に強力に吸着するものであり、シリカ及びアルミナ等の金属酸化物で構成される。これら金属酸化物は、大気中でその表面にＯＨ基を有しているので、金属酸化物にコロナ処理やＵＶ／Ｏ３処理を行うと、強力かつ均一に表面が帯電される。同様に、金属酸化物の表面をシランカップリング剤で帯電処理する場合、該シランカップリング剤が金属酸化物表面のＯＨ基と結合する結果、強力かつ均一に表面が帯電される。
【００４６】
樹脂フィルム２、無機板状粒子層３、及びバインダ層５がそれぞれ有する電荷によって、無機板状粒子層３、及びバインダ層５のうち、どちらを樹脂フィルム２に積層するかが決まる。例えば、樹脂フィルム２の表面を正に、無機板状粒子層３が負にそれぞれ帯電している場合は、無機板状粒子層３を樹脂フィルム２に積層し、バインダ層５を無機板状粒子層３に積層する。
【００４７】
［無機板状粒子層の構成］
次に、バリアフィルム１を構成する無機板状粒子層３について説明する。無機板状粒子層３は、無機板状粒子で構成される。
【００４８】
無機板状粒子は、無機層状化合物、例えば雲母、バーミキュライト、モンモリロナイト、鉄モンモリロナイト、バイデライト、サポナイト、ヘクトライト、スチーブンサイト等の粘土鉱物、リン酸ジルコニウム、及び層状複水酸化物（ＬＤＨ）等を層分離（層間剥離、Ｅｘｆｏｌｉａｔｅ）することで得られる。
【００４９】
これらの無機層状化合物は、正または負に帯電した複数の無機板状粒子同士が、無機板状粒子と逆の電荷に帯電した層間イオン（例えばナトリウムイオン）を介して積層されたものである。無機層状化合物を層分離するためには、例えば、無機板状粒子間に層間イオンよりも粒径の大きな粒子、例えば水分子、カルシウムイオン、テトラブチルアンモニウムイオンを挿入すればよい。例えば、無機層状化合物を水に投入し、攪拌すればよい。
【００５０】
無機板状粒子層３は、１種の無機板状粒子で構成されていても良く、同じ電荷を有する２種以上の無機板状粒子で構成されていても良い。
【００５１】
なお、層分離のしやすさは、無機層状化合物の持つ電荷の密度に依存する。層分離のしやすい無機層状化合物として、モンモリロナイトや燐酸ジルコニウムが挙げられる。したがって、これらの無機層状化合物は、層分離がしやすいという点で好ましいといえる。
【００５２】
無機板状粒子は、非常に扁平な形状をしており、金属酸化物等の無機物で構成される。無機板状粒子は、気体をほとんど透過させない。したがって、無機板状粒子を他の層に対して水平に配置することにより、バリアフィルム１のバリア性能が向上する。
【００５３】
無機平板状化合物の寸法は、例えば、平面方向の直径が１０ｎｍ〜１０μｍ、厚さが１〜１００ｎｍとなる。なお、平面方向の直径は、例えば各粒子の相当径（粒子の平面方向の形状を円としたときの直径）を算術平均した値であり、厚さは、各粒子の厚さを算術平均した値である。無機平板状化合物粒子の平面方向の直径及び厚さは、例えばＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）、ＡＦＭ（原子間力顕微鏡）、レーザー散乱式粒度分布計によって測定される。
【００５４】
また、無機板状粒子は、上述したように、正または負に帯電している。具体的には、雲母、バーミキュライト、モンモリロナイト、鉄モンモリロナイト、バイデライト、サポナイト、ヘクトライト、スチーブンサイト等の粘土鉱物、及びリン酸ジルコニウムから取得される無機板状粒子は、負に帯電している。
【００５５】
一方、層状複水酸化物から取得される無機板状粒子は、正に帯電している。即ち、層状複水酸化物は、以下の化学式１で表される。
［Ｍ２＋１−ｘＭ３＋ｘ（ＯＨ）２］ｘ＋［Ｂｎ−ｘ／ｎ・ｙＨ２Ｏ］ｘ−・・・（化学式１）
化学式１中、Ｍ２＋は２価金属、Ｍ３＋は３価金属、Ｂはアニオン、ｎはアニオンの価数、ｘは０＜ｘ＜０．４の実数、ｙは０より大きい実数である。すなわち、層状複水酸化物は、ブルーサイトと同様の構成を有し、正に帯電した無機板状粒子（［Ｍ２＋１−ｘＭ３＋ｘ（ＯＨ）２］ｘ＋）の層間に、アニオン及び層間水からなり、負に帯電した層間イオン（［Ｂｎ−ｘ／ｎ・ｙＨ２Ｏ］ｘ−）が配置された無機層状化合物である。
【００５６】
層状複水酸化物の結晶全体では電気的中性が保たれている。２価金属としてはＭｇ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ等が知られており、３価金属としてはＡｌ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｉｎ等が知られている。また、アニオンとしては、ＯＨ−、Ｆ−、Ｃｌ−、ＮＯ３−、ＳＯ４２−、ＣＯ３２−、Ｆｅ（ＣＮ）６４−、ＣＨ３ＣＯＯ−、Ｖ１０Ｏ２８６−、ドデシルＳＯ４−等が知られている。
【００５７】
無機板状粒子層３は、吸着法によって形成される。吸着法は、表面が帯電した基板を、基板と逆の電荷に帯電した粒子の分散液に浸漬する手法である。この手法では、クーロン力により基板表面に粒子が吸着する。本実施の形態では、樹脂フィルム２または表面がバインダ層５となる中間フィルムを、樹脂フィルム２または中間フィルムの表面電荷と逆の電荷に帯電した無機板状粒子の分散液に浸漬する。これにより、樹脂フィルム２または中間フィルムの表面に無機板状粒子が吸着する。このとき、無機板状粒子は、樹脂フィルム２または中間フィルムの表面と平行になるように吸着する。
【００５８】
無機板状粒子の分散液は、水に無機層状化合物を投入し、撹拌することで生成される。ここで、無機層状化合物の濃度は、０．０１〜１０（ｇ／Ｌ）が好適で、０．１〜１（ｇ／Ｌ）が更に好適である。濃度が低すぎると、樹脂フィルム２または中間フィルムへの無機板状粒子の吸着が不十分となる。一方、濃度が高すぎると、分散液の粘度が高くなってしまう。分散液は、少なくとも水と無機層状化合物（具体的には、無機層状化合物が層分離することで形成される無機板状粒子及び層間イオン）からなるが、無機板状粒子の分散性を高めるための分散剤や、無機層状化合物の層分離を促進するためのインタカレート剤を含んでいても良い。
【００５９】
［充填部の構成］
次に、充填部４の構成について説明する。図２に示すように、吸着法により無機板状粒子層３を形成した場合、無機板状粒子層３には、無機板状粒子が欠落した箇所である欠陥部分７が形成されうる。そこで、本実施の形態では、この欠陥部分７を充填部４で充填する。
【００６０】
充填部４は、気体透過率の低い無機材料で構成される。このような無機材料としては、例えば、金属及び金属酸化物が挙げられる。
【００６１】
ここで、充填部４を欠陥部分７に形成する方法を、欠陥部分７に充填部４として三酸化タングステン（ＷＯ３）を形成する場合を一例として説明する。図３は、タングステンに関するプールベダイアグラムを示す。プールベダイアグラムは、水中における化学種（特に金属）の存在領域を電極電位とｐＨの２次元座標上に図示したものである。なお、図３は、２５℃におけるタングステンの存在領域を示す。本実施の形態では、このプールベダイアグラムのうち、直線ａと直線ｂとに挟まれた領域Ａ１、Ａ２が重要になるので、これらの領域について説明する。領域Ａ１は、タングステンがタングステン酸イオン（ＷＯ４２−）として存在する領域であり、領域Ａ２は、タングステンが三酸化タングステンとして存在する領域である。これらの領域の境界線は、直線Ｌ１〜Ｌ４のいずれかで表される。即ち、水中におけるタングステンの濃度が１Ｅ−０（ｍｏｌ／Ｌ）となる場合には、境界線は直線Ｌ１となり、水中におけるタングステンの濃度が１Ｅ−２（ｍｏｌ／Ｌ）となる場合には、境界線は直線Ｌ２となり、濃度が１Ｅ−４（ｍｏｌ／Ｌ）となる場合には、境界線は直線Ｌ３となり、濃度が１Ｅ−６（ｍｏｌ／Ｌ）となる場合には、境界線は直線Ｌ４となる。なお、境界線は、領域Ａ１に属する。
【００６２】
このプールベダイアグラムによれば、電極電位及びｐＨが一定の下では、タングステンの濃度が高くなるほど、領域Ａ２が広くなる（即ち、タングステンが三酸化タングステンとして析出しやすくなる）。例えば、点Ｃ（電極電位＝０、ｐＨ＝６．０）は、タングステンの濃度が１Ｅ−２以下であれば領域Ａ１に属する。したがって、タングステン水溶液の電極電位が０、ｐＨが６．０、濃度が１Ｅ−２以下となる場合、タングステンはタングステン酸イオンとして存在する。一方、点Ｃは、タングステンの濃度が１Ｅ−２より大きければ領域Ａ２に属する。したがって、タングステン水溶液の電極電位が０、ｐＨが６．０、濃度が１Ｅ−２より大きくなる場合、タングステンは三酸化タングステンとして存在する。
【００６３】
本実施の形態では、この原理を利用して、充填部４を欠陥部分７に形成する。即ち、まず、三酸化タングステン水溶液、例えばタングステン酸アンモニウム（（ＮＨ４）ＷＯ４）水溶液を用意する。この時、電極電位及びｐＨを示す点が領域Ａ１内に属し、かつ領域Ａ１と領域Ａ２との境界線の近傍となるように、三酸化タングステン水溶液の電極電位（基本的にゼロとなる）、ｐＨ、及び濃度を調整する。次いで、図２に示すように、三酸化タングステン水溶液に、表面が無機板状粒子層３となる中間フィルム（即ち、樹脂フィルム２またはバインダ層５の表面に無機板状粒子層３が積層したフィルム）を浸漬する。ここで、樹脂フィルム２またはバインダ層５は、正に帯電し、無機板状粒子層３は負に帯電している。
【００６４】
タングステン水溶液中のタングステン酸イオン１０は、クーロン力により欠陥部分７に引きつけられ、凝集する。これにより、欠陥部分７でタングステンの濃度が高くなるため、欠陥部分７に三酸化タングステン１１、即ち充填部４が析出する。なお、樹脂フィルム２またはバインダ層５の表面のうち、無機板状粒子層３が形成される部分には、タングステン酸イオン１０は凝集しない。無機板状粒子層３が負に帯電しているからである。
【００６５】
充填部４を構成する金属としては、アルミニウム、鉄、マグネシウム、及びカリウム等が挙げられる。充填部４を金属で構成する方法は、概略以下の通りである。即ち、まず、水溶性の金属化合物、例えば硫酸塩、塩化物、水酸化物等を水に溶解させることで金属水溶液を用意する。金属水溶液では、金属は、陽イオン（金属イオン）として存在する。次いで、この金属水溶液に表面が無機板状粒子層３となる中間フィルムを浸漬させる。この時、無機板状粒子層３は正に帯電し、樹脂フィルム２またはバインダ層５は負に帯電している。金属イオンは、クーロン力により欠陥部分７に引きつけられ、欠陥部分７に凝集する。これにより、欠陥部分７で金属イオンの濃度が高くなるので、欠陥部分７に金属、即ち充填部４が析出する。
【００６６】
したがって、充填部４を構成する無機材料は、樹脂フィルム２またはバインダ層５の電荷に応じて選択されることになる。すなわち、樹脂フィルム２またはバインダ層５が正に帯電している場合、充填部４を構成する無機材料として金属酸化物が選択される。金属酸化物は、水溶液中で陰イオン（オキソ酸イオン）として存在するので、金属酸化物イオンがクーロン力により欠陥部分７に引きつけられるからである。一方、樹脂フィルム２またはバインダ層５が負に帯電している場合、充填部４を構成する無機材料として金属が選択される。金属は、水溶液中で陽イオン（金属イオン）として存在するので、金属イオンがクーロン力により欠陥部分７に引きつけられるからである。
【００６７】
充填部４をアルミニウムで構成する場合、上記の金属化合物としては、ＡｌＫ（ＳＯ４）２やＡｌＮＨ４（ＳＯ４）２等が挙げられる。充填部４を鉄で構成する場合、上記の金属化合物としては、ＦｅＫ（ＳＯ４）２等が挙げられる。充填部４をマグネシウムで構成する場合、上記の金属化合物としては、例えば、ＭｇＣｌ２やＭｇ（ＮＯ３）２等が挙げられる。充填部４をカリウムで構成する場合、上記の金属化合物としては、ＫＯＨ、Ｋ２ＳＯ４、ＫＣｌが挙げられる。
【００６８】
一方、充填部４を構成する金属酸化物としては、上述したタングステンの他、バナジウム、及びモリブデンの酸化物が挙げられる。金属酸化物水溶液は、金属のオキソ酸塩を水に溶解させることで用意される。このようなオキソ酸塩としては、ＮａＶＯ３、（ＮＨ４）２ＭｏＯ４、（ＮＨ４）２ＷＯ４等が挙げられる。なお、このような金属酸化物は、リンや珪素が含まれたヘテロポリ酸でもよい。リンを含む金属酸化物としては、例えば、Ｈ３ＰＭｏ１２Ｏ４０・ｎＨ２Ｏが、珪素を含む金属酸化物としては、Ｈ４ＳｉＭｏ１２Ｏ４０・ｎＨ２Ｏが挙げられる。
【００６９】
［バインダ層の構成］
バインダ層５は、無機板状粒子層３と逆の電荷に帯電可能なバインダ粒子で構成される。このようなバインダ粒子としては、例えば、高分子電解質イオン、金属イオン、金属化合物イオン、及び無機板状粒子が挙げられる。バインダ層５は、これらの物質のうち、いずれか１種だけで構成されていても良く、これらの物質のうち、同じ電荷を有する２つ以上の物質で構成されていても良い。
【００７０】
高分子電解質イオンとしては、例えば、ポリアリルアミン及びポリアクリルアミドの窒素原子にプロトンが配位結合した高分子電解質イオンが挙げられる。金属イオンとしては、アルミニウム、マグネシウム、カリウム、及び多価遷移金属等のイオンが挙げられる。多価遷移金属としては、鉄、コバルト、及びマンガン等が挙げられる。金属化合物イオンとしては、金属のオキソ酸イオン、例えば、ＶＯ３−、ＭｏＯ４２−、ＷＯ４２−、ＴｉＯ２＋等が挙げられる。無機板状粒子は、上述した無機層状化合物を層分離することで得られるものである。即ち、無機板状粒子層３が粘土鉱物から得られる無機板状粒子で構成される場合、バインダ層５は、層状複水酸化物から得られる無機板状粒子で構成される。逆に、無機板状粒子層３が層状複水酸化物から得られる無機板状粒子で構成される場合、バインダ層５は、粘土鉱物から得られる無機板状粒子で構成される。
【００７１】
バインダ層５は、無機板状粒子層３と同様に、吸着法によって形成される。本実施の形態では、樹脂フィルム２または表面が無機板状粒子層３となる中間フィルムを、樹脂フィルム２または中間フィルムの表面電荷と逆の電荷に帯電した無機材料の水溶液（または分散液）に浸漬する。これにより、樹脂フィルム２または中間フィルムの表面に無機材料が吸着する。即ち、樹脂フィルム２または中間フィルムの表面にバインダ層５が形成される。このとき、無機材料が無機板状粒子となる場合、無機板状粒子は、樹脂フィルム２または中間フィルムの表面と平行になるように吸着する。
【００７２】
バインダ粒子水溶液（または分散液）は、水に各種の水溶性化合物または上述した無機層状化合物を溶解または分散させることで得られる。ここで、水溶性化合物または無機層状化合物の濃度は、１００（ｎｍｏｌ／Ｌ）〜１（ｍｏｌ／Ｌ）が好適で、１（μｍｏｌ／Ｌ）〜１００（μｍｏｌ／Ｌ）が更に好適である。濃度が低すぎると、樹脂フィルム２または中間フィルムへのバインダ粒子の吸着が不十分となる。一方、濃度が高すぎると、バインダ粒子水溶液（または分散液）の粘度が高くなってしまう。バインダ粒子水溶液（または分散液）は、少なくとも水とバインダ粒子とからなるが、バインダ粒子が無機板状粒子となる場合、無機板状粒子の分散性を高めるための分散剤や、無機層状化合物の層分離を促進するためのインタカレート剤を含んでいても良い。
【００７３】
なお、バインダ層５を高分子電解質イオンで構成する場合、水溶性化合物としては、例えば、ポリアリルアミンヒドロキシドやポリアクリル酸等のイオン性ポリマーが挙げられる。バインダ層５を金属イオンで構成する場合、水溶性化合物としては、金属の硫酸塩、塩化物、水酸化物、例えば、ＡｌＫ（ＳＯ４）２、ＡｌＮＨ４（ＳＯ４）２、ＭｇＣｌ２、Ｍｇ（ＮＯ３）２、ＫＯＨ、Ｋ２ＳＯ４、ＫＣｌ、ＦｅＫ（ＳＯ４）２、ＣｏＣｌ２、Ｃｏ（ＮＯ３）２、ＭｎＣｌ２，Ｍｎ（ＮＯ３）２，ＮｉＣｌ２，Ｎｉ（ＮＯ３）２，ＣｕＣｌ２，Ｃｕ（ＮＯ３）２，ＺｎＣｌ２、Ｚｎ（ＮＯ３）２、等が挙げられる。バインダ層５を金属化合物イオンで構成する場合、水溶性化合物としては、オキソ酸のナトリウム塩やアンモニウム塩等、例えば、ＮａＶＯ３、（ＮＨ４）２ＭｏＯ４、（ＮＨ４）２ＷＯ４、ＴｉＯＳＯ４等が挙げられる。
【００７４】
［バリアフィルムの製造方法］
次に、バリアフィルム１の製造方法を図４に基づいて説明する。なお、ここでは、製造方法の一例として、樹脂フィルム２に無機板状粒子層３を積層し、次いで無機板状粒子層３にバインダ層５を積層する製造方法について説明するが、樹脂フィルム２にバインダ層５を積層しても良いことは勿論である。
【００７５】
［第１段階：樹脂フィルム２への帯電処理］
まず、図４（ａ）に示すように、樹脂フィルム２の表面を正に帯電する。または、樹脂フィルム２の表面に吸着層を形成し、吸着層を正に帯電する。樹脂フィルム２または吸着層を帯電させる方法としては、例えば、コロナ処理、ＵＶ／Ｏ３処理、ＥＢ処理（電子線処理）、及びシランカップリング剤等の薬液による化学的処理等を用いることができる。
【００７６】
［第２段階：無機板状粒子層を形成する処理］
次いで、図４（ｂ）に示すように、樹脂フィルム２の表面に負に帯電した無機板状粒子層３を形成する。具体的には、まず、粘土鉱物及びリン酸ジルコニウムのうち、少なくとも一方を水に投入し、撹拌することで無機板状粒子の分散液を生成する。なお、粘土鉱物及びリン酸ジルコニウムは、負に帯電した無機板状粒子が層間イオンを介して積層されたものである。次いで、無機板状粒子の分散液に、樹脂フィルム２を浸漬する。これにより、樹脂フィルム２の表面に無機板状粒子が吸着する。即ち、樹脂フィルム２の表面に無機板状粒子層３が形成される。ただし、無機板状粒子層３には、無機板状粒子が欠落した箇所である欠陥部分７が形成される。
【００７７】
［第３段階：充填部を形成する処理］
次いで、図４（ｃ）に示すように、欠陥部分７に充填部４を形成（充填）する。具体的には、まず、金属酸化物を水に溶解させることで、金属酸化物水溶液を生成する。この金属酸化物水溶液中には、オキソ酸イオン（陰イオン）が存在する。ここで、金属酸化物に対応するプールベダイアグラムにおいて、電極電位及びｐＨを示す点がイオン領域（図３の領域Ａ１に対応する領域）内に属し、かつイオン領域と固体領域（図３の領域Ａ２に対応する領域）との境界線の近傍となるように、金属酸化物水溶液の電極電位（基本的にゼロとなる）、ｐＨ、及び濃度が調整される。
【００７８】
次いで、金属酸化物水溶液に、表面が無機板状粒子層３となる中間フィルムを浸漬する。これにより、金属酸化物水溶液中のオキソ酸イオンは、クーロン力により欠陥部分７に引きつけられ、凝集する。これにより、欠陥部分７でオキソ酸イオンの濃度が高くなるため、欠陥部分７に金属酸化物、即ち充填部４が析出する。なお、樹脂フィルム２の表面のうち、無機板状粒子層３が形成される部分には、オキソ酸イオンは凝集しない。無機板状粒子層３が負に帯電しているからである。
【００７９】
［第４段階：バインダ層を形成する処理］
次に、図４（ｄ）に示すように、無機板状粒子層３にバインダ層５を形成する。具体的には、まず、正に帯電した高分子電解質イオン、金属イオン、金属化合物イオン、及び正に帯電した無機板状粒子のうち、少なくとも１種が溶解（または分散）したバインダ粒子水溶液（または分散液）を用意する。次いで、バインダ粒子水溶液（または分散液）に、表面が無機板状粒子層３となる中間フィルムを浸漬する。これにより、中間フィルムの表面にバインダ粒子が吸着する。即ち、中間フィルムの表面にバインダ層５が形成される。このとき、バインダ粒子が無機板状粒子となる場合、無機板状粒子は、中間フィルムの表面と平行になるように吸着する。
【００８０】
［第５段階：繰り返し処理］
次いで、図４（ｅ）に示すように、第２段階〜第４段階の処理を繰り返して行うことで、樹脂フィルム２上に無機板状粒子層３及びバインダ層５を交互に積層していく。なお、無機板状粒子層３及びバインダ層５の組が１つのユニット６を形成する。これにより、バリアフィルム１が製造される。
【００８１】
［バリアフィルムの作用］
次に、図１等に基づいて、バリアフィルム１の作用（動作）について説明する。樹脂フィルム２を通って無機板状粒子層３に浸入した水分や酸素等のガスは、無機板状粒子層３を構成する無機板状粒子を通過できないため、図１に示すような透過経路１００を通って拡散する可能性がある。バリアフィルム１のガス透過は、以下の式（１）に示すように、バインダ層５中の透過と充填部４の透過に分けられる。
【００８２】
１／Ｔ＝１／Ｔｂ＋１／Ｔｐ・・・（１）
Ｔ：バリアフィルム１全体のガス透過率
Ｔｂ：バインダ層５全体のガス透過率
Ｔｐ：充填部４全体のガス透過率
【００８３】
バインダ層５全体のガス透過率は、ガスの透過経路の長さ、バインダ層５のガス透過率、バインダ層５の透過断面（透過経路１００に垂直な断面）の面積にそれぞれ比例する。バインダ層５の透過断面の面積は、バインダ層５の膜厚に比例するので、ガスの透過率は式（２）のように表せる。
【００８４】
Ｔｂ∝Ｌ＊Ｔｂ０＊Ｄｂ・・・（２）
Ｔｂ：バインダ層５全体のガス透過率
Ｌ：バインダ層５内の透過経路の長さ
Ｔｂ０：バインダ層５の単位長さ（単位厚さ）当たりのガス透過率
Ｄｂ：バインダ層５の膜厚（例えば、各バインダ層５の膜厚を算術平均した値。膜厚は、例えばエリプソメーター、ＡＦＭ等により測定される。以下同じ）
【００８５】
一方、充填部４全体のガス透過率は、充填部の厚さ、充填部４の単位長さ（単位厚さ）当たりのガス透過率、欠陥部分７の透過断面（透過経路１００に垂直な断面）の面積にそれぞれ比例するので、式（３）のように表せる。
【００８６】
Ｔｐ∝Ｄｐ＊Ｔｐ０＊Ｓｃ・・・（３）
Ｔｐ：充填部４全体のガス透過率
Ｄｐ：充填部４の膜厚（例えば、各充填部４の膜厚を算術平均した値）
Ｔｐ０：単位長さ（単位厚さ）当たりの充填部４のガス透過率
Ｓｃ：欠陥部分７の透過断面の面積
【００８７】
上述した特許文献１に開示された技術では、粘土層の欠陥部分に何も施されていないため、式（３）のＴｐ０が非常に大きな値となる。つまり、Ｔｐが非常に大きい値となり、その結果、Ｔの値も大きくなる。これに対し、バリアフィルム１は、無機板状粒子層３の欠陥部分７が充填部４、即ち無機材料で埋められているため、Ｔｐ０の値を小さくでき、その結果Ｔｐの値も小さくなり、バリアフィルム１全体のガス透過率Ｔを小さくできる。したがって、バリアフィルム１は、特許文献１に開示された技術よりも、ガス透過率を低減（即ちバリア性能を向上）させることができる。さらに、バリアフィルム１は、交互吸着数（ユニット６の数）を従来よりも大幅に減らすことができるので、工程が簡便になる。
【００８８】
また、本実施の形態では、バインダ層５が吸着法によって形成されるため、参考文献２に開示された技術に比べ、Ｄｂが非常に小さくなる。例えば、参考文献２の実施例２では、３μｍのゾルゲル材料中に膨潤性合成雲母からなる無機層状化合物を１０質量％分散させている。この実施例２では、算術平均的な無機層状化合物間の間隔は３００ｎｍ程度と見積もられる。これに対し、本実施の形態によるバインダ層５の膜厚は、１ｎｍ以下と見積もられるため、２桁以上Ｄｂが小さいことになる。一方、バインダ層５に参考文献２と同じ無機層状化合物を用いた場合、Ｔｂは同程度であるから、バリアフィルム１は、参考文献２に開示された技術よりも高いバリア性能を得ることができる。
【００８９】
さらに、バリアフィルム１では、水分に弱い（即ち、水分によって膨潤する）無機層状化合物をそのまま無機板状粒子層３に用いるのではなく、無機層状化合物を層分離することで無機板状粒子を生成し、この無機板状粒子を用いて無機板状粒子層３を形成している。具体的には、本実施の形態では、無機層状化合物を水に投入して撹拌することで無機層状化合物を層分離させる。そして、この結果生成された無機板状粒子をイオン吸着法により樹脂フィルム２またはバインダ層５に吸着させることで、無機板状粒子層３を形成する。これにより、本実施の形態に係るバリアフィルム１は、水分等のガスが無機板状粒子層３の内部に侵入して無機板状粒子層３を膨潤させることを防止することができる。また、バリアフィルム１は、無機板状粒子がクーロン力により他の層に吸着しているので、無機板状粒子層３と他の層との間に水分等のガスが侵入することも防止することができる。したがって、バリアフィルム１は、参考文献１に開示された技術よりもバリア性能を向上させることができる。
【実施例】
【００９０】
次に、本実施の形態の実施例を説明する。
【実施例１】
【００９１】
実施例１は、樹脂フィルム２を正に帯電させ、負に帯電した無機板状粒子層３と正に帯電したバインダ層５とを樹脂フィルム２上に交互に積層したものである。
【００９２】
１）樹脂フィルム２の洗浄
樹脂フィルム２として、０．１ｍｍ厚のＰＥＴフィルムを用意した。樹脂フィルム２を洗剤と純水とで洗浄し、エアブローで乾燥させた。
【００９３】
２）無機板状粒子分散液の作製
モンモリロナイト（ＭＭＴ）として、クニミネ工業製クニフィル−Ｄ３６を０．５ｇ、純水１Ｌ中に入れ、市販のスターラ（アズワン製ＫＮＳ−Ｔ１）を用いて、１日間攪拌した。これにより、無機板状粒子が分散した無機板状粒子分散液を作製した。
【００９４】
３）バインダ粒子水溶液の作製
ポリアリルアミンヒドロキシド（ＰＡＨ）の３０ｍｍｏｌ／Ｌ水溶液を調整した。
【００９５】
充填部水溶液の作製
４）ＮａＶＯ３の１ｍｍｏｌ／Ｌ水溶液を調整しｐＨを測定したところ、５．９であった。この水溶液に、１００ｍｍｏｌ／ＬのＮａＯＨを用いてｐＨを６．５に調整し、充填部水溶液を作製した。
【００９６】
５）樹脂フィルム２の帯電処理
１）で洗浄した樹脂フィルム２を、３−アミノプロピルトリエトキシシラン（ＡＰＴＥＳ）の１０ｍｍｏｌ／Ｌのエタノール溶液に３０分間浸漬した。その後、樹脂フィルム２をエタノールと純水で洗い流した後、エアブローで乾燥した。これにより、樹脂フィルム２を正に帯電させた。
【００９７】
６）無機板状粒子層形成
５）で帯電処理した樹脂フィルム２を、２）で作製した無機板状粒子分散液に１５分間浸漬した後、純水で十分洗い流し、エアブローで乾燥させた。これにより、樹脂フィルム２の表面に無機板状粒子層３を形成した。
【００９８】
７）充填部形成
６）で無機板状粒子層３を形成した樹脂フィルム２を、４）で作製した充填部水溶液に１５分間浸漬した後、純水で十分洗い流し、エアブローで乾燥した。これにより、無機板状粒子層３の欠陥部分７に充填部４を形成した。
【００９９】
８）バインダ層形成
７）で無機板状粒子層３と充填部４とを形成した樹脂フィルム２を、３）で作製したバインダ粒子水溶液に１５分間浸漬した後、純水で十分洗い流し、エアブローで乾燥した。これにより、無機板状粒子層３上にバインダ層５を形成した。
【０１００】
９）交互吸着
６）〜８）の工程を、５、１０、２０回繰り返し、樹脂フィルム２にユニット６（無機板状粒子層３とバインダ層５との組）がそれぞれ５、１０、２０層形成されたバリアフィルム１を得た。
【０１０１】
１０）ＷＶＴＲ測定
９）で作製した３枚のバリアフィルム１を、ＭＯＣＯＮ社製水蒸気透過率測定装置ＡＱＵＡＴＲＡＮを用いて、ＷＶＴＲを測定した。
【実施例２】
【０１０２】
次に、実施例２を説明する。実施例２は、実施例１で充填部４を変更したものである。即ち、実施例２では、実施例１の４）の工程を次のようにしたこと以外は、実施例１と同様の工程で、３つのバリアフィルム１を作製し、ＷＶＴＲを測定した。
【０１０３】
４）充填部水溶液の作製
（ＮＨ４）２ＷＯ４の１ｍｍｏｌ／Ｌ水溶液を調整しｐＨを測定したところ、５．５であった。この液に、１００ｍｍｏｌ／ＬのＮａＯＨを用いてｐＨを６．０に調整し、充填部水溶液を作製した。
【実施例３】
【０１０４】
次に、実施例３を説明する。実施例３は、実施例１で充填部４を変更してものである。即ち、実施例３では、実施例１の４）の工程を次のようにしたこと以外は、実施例１と同様の工程で、３つのバリアフィルム１を作製し、ＷＶＴＲを測定した。
【０１０５】
４）充填部水溶液の作製
（ＮＨ４）２ＭｏＯ４の１ｍｍｏｌ／Ｌ水溶液を調整しｐＨを測定したところ、５．０であった。この液に、１００ｍｍｏｌ／ＬのＨＣｌを用いてｐＨを４．０に調整し、充填部水溶液を作製した。
【実施例４】
【０１０６】
次に、実施例４を説明する。実施例４は、樹脂フィルム２を負に帯電させ、正に帯電した無機板状粒子層３と負に帯電したバインダ層５とを樹脂フィルム２上に交互に積層したものである。
【０１０７】
１）樹脂フィルム２の洗浄
樹脂フィルム２として、０．１ｍｍ厚のＰＥＴフィルムを用意し、樹脂フィルム２を洗剤と純水とで洗浄し、エアブローで乾燥させた。
【０１０８】
２）無機板状粒子分散液の作製
Ｍ２＋ｘＭ３＋ｙ（ＯＨ）ｎＣＯ３・ｎＨ２Ｏ（Ｍ２＋：Ｍｇ、Ｍ３＋：Ａｌ、Ｂ：ＣＯ３２−、ｘ＝４．５、ｙ＝２、ｎ＝１３）からなる層状複水酸化物（ＬＤＨ）を、ＬＤＨ２０ｍｇにつき、塩化ナトリウム１ｍｏｌ／Ｌ、酢酸０．０１ｍｏｌ／Ｌ、酢酸ナトリウム０．０９ｍｏｌ／Ｌの混合水溶液２０ｍＬを添加し、市販のシェーカ（ＳＨ−Ｂ型、テラサワ）を用い２日間攪拌することにより、Ｍ２＋ｘＭ３＋ｙ（ＯＨ）ｎＣｌ２・ｎＨ２Ｏ（Ｍ２＋：Ｍｇ、Ｍ３＋：Ａｌ、Ｂ：ＣＯ３２−、ｘ＝４．５、ｙ＝２、ｎ＝１３）からなるＬＤＨを分散した無機板状粒子分散液を作製した。
【０１０９】
３）バインダ粒子水溶液の作製
ポリアクリル酸（ＰＡＡ）の３０ｍｍｏｌ／Ｌ水溶液を調整することで、バインダ粒子水溶液を作製した。
【０１１０】
４）充填部水溶液の作製
ＡｌＫ（ＳＯ４）２の３０ｍｍｏｌ／Ｌ水溶液を調整しＢｉｎｄｅｒ層液を作製した。
【０１１１】
５）樹脂フィルム２の帯電処理
１）で洗浄した樹脂フィルム２を、日本スタテック製ＨＰＳ−１０１を用いて、１０分間コロナ処理した。
【０１１２】
６）無機板状粒子層形成
５）で帯電処理した樹脂フィルム２を、２）で作製した無機板状粒子分散液に１５分間浸漬した後、純水で十分洗い流し、エアブローで乾燥した。これにより、無機板状粒子層３を形成した。
【０１１３】
７）充填部形成
６）で無機板状粒子層３を形成した樹脂フィルム２を、４）で作製した充填部水溶液に１５分間浸漬した後、純水で十分洗い流し、エアブローで乾燥した。これにより、無機板状粒子層３の欠陥部分７に充填部４を形成した。
【０１１４】
８）バインダ層形成
７）で無機板状粒子層３と充填部４とを形成した樹脂フィルム２を、３）で作製したバインダ粒子水溶液に１５分間浸漬した後、純水で十分洗い流し、エアブローで乾燥した。これにより、バインダ層５を形成した。
【０１１５】
９）交互吸着
６）〜８）の工程を、５、１０、２０回繰り返し、樹脂フィルム２にユニット６（無機板状粒子層３とバインダ層５との組）がそれぞれ５、１０、２０層形成されたバリアフィルム１を得た。
【０１１６】
１０）ＷＶＴＲ測定
９）で作製した３枚のバリアフィルム１を、ＭＯＣＯＮ社製水蒸気透過率測定装置ＡＱＵＡＴＲＡＮを用いて、ＷＶＴＲを測定した。
【実施例５】
【０１１７】
次に、実施例５を説明する。実施例５は、実施例１に、吸着層を追加したものである。具体的には、実施例５では、実施例１の５）の工程を、次のようにしたこと以外は、実施例２と同様の工程で３つのバリアフィルム１を作製し、ＷＶＴＲを測定した。
【０１１８】
５）樹脂フィルム２の帯電処理
１）で洗浄した樹脂フィルム２に、ミカサ製ＭＳ−Ａ１５０を用いて、ＡＺエレクトロニックマテリアルズ製アクアミカＮＬ１００Ａをスピンコーティングした。ついで、樹脂フィルム２を、１２０℃で１時間、続いて９５℃−湿度８０％の雰囲気下で３時間硬化した。これにより、樹脂フィルム２の表面に吸着層としてシリカ層を約０．２μｍの厚さで形成した。この樹脂フィルム２を３−アミノプロピルトリエトキシシラン（ＡＰＴＥＳ）の１０ｍｍｏｌ／Ｌのエタノール溶液に３０分間浸漬した。その後、樹脂フィルム２をエタノールと純水とで洗い流した後、エアブローで乾燥した。これにより、シリカ層を正に帯電した。
【０１１９】
［比較例１］
実施例１の４）と７）の工程を行わないこと以外は、実施例１と同様の工程を行なうことで、充填部４が形成されていない３つの比較用フィルムを作製し、ＷＶＴＲを測定した。
【０１２０】
［ＷＶＴＲの測定結果］
表１に、実施例１〜５、及び、比較例１で作製したバリアフィルム１及び比較用フィルムを４０℃、９０％ＲＨ（湿度）の環境下でＷＶＴＲ測定した結果（単位：ｇ／ｍ２／ｄａｙ）を示す。
【０１２１】
【表１】
【０１２２】
何れの実施例においても、比較例１に比べ、ＷＶＴＲの値が小さくなっており、本実施形態によるバリアフィルム１が高いバリア性能を有することが分かる。例えば、１０の−２乗（ｇ／ｍ２／ｄａｙ）台のＷＶＴＲを得るためには、比較例では２０対の交互吸着（即ち、２０個のユニット）でも不可能だが、実施例では５対（即ち、５個のユニット６）で十分である。つまり、本実施形態による交互吸着を用いたバリアフィルム１は、従来の交互吸着を用いたバリアフィルムに比べ、高い性能を少ない積層数で実現できることが確認された。
【０１２３】
なお、実施例５によるバリアフィルム１のＷＶＴＲが実施例１よりも低いのは、実施例５において形成したシリカ層により帯電処理の効果が向上し、より完全に無機板状粒子層３が樹脂フィルム２に吸着したためと思われる。
【０１２４】
以上により、本実施の形態によれば、バリアフィルム１は、欠陥部分７に充填部４が形成されるので、この充填部４によって欠陥部分７でのガスの透過を防止することができる。したがって、バリアフィルム１は、従来よりもバリア性能を向上させることができる。
【０１２５】
ここで、充填部４は、金属酸化物を含むことができるので、バリアフィルム１は、欠陥部分７でのガスの透過をより確実に防止することができる。
【０１２６】
さらに、金属酸化物を構成する金属は、バナジウム、タングステン、及びモリブデンのうち少なくとも１種でありうるので、バリアフィルム１は、欠陥部分７でのガスの透過をより確実に防止することができる。
【０１２７】
さらに、金属酸化物を構成する元素には、リンが含まれうるので、バリアフィルム１は、欠陥部分７でのガスの透過をより確実に防止することができる。
【０１２８】
さらに、無機板状粒子層３は負に帯電し、バインダ層５は正に帯電しうるので、バリアフィルム１を構成する層同士がクーロン力により強固に吸着する。したがって、バリア性能がより向上する。
【０１２９】
さらに、無機板状粒子は、粘土鉱物及びリン酸ジルコニウムのうち少なくとも１種を層分離することで得られうる。したがって、無機板状粒子がガスの透過を防止するので、バリア性能がより向上する。
【０１３０】
さらに、粘土鉱物は、雲母、バーミュライト、モンモリロナイト、鉄モンモリロナイト、バイデライト、サポナイト、ヘクトライト、及びスチーブンサイトの少なくとも１種でありうるので、無機板状粒子がガスの透過を防止する。したがって、バリア性能がより向上する。
【０１３１】
さらに、粘土鉱物は、モンモリロナイトでありうる。この場合、モンモリロナイトは容易に層分離されるので、無機板状粒子が容易に生成される。
【０１３２】
さらに、無機板状粒子は、リン酸ジルコニウムを層分離することで得られうる。この場合、リン酸ジルコニウムは容易に層分離されるので、無機板状粒子が容易に生成される。
【０１３３】
また、樹脂フィルム２上に形成され、樹脂フィルム２を交互積層部に強力に吸着させる吸着層を備えうる。この場合、交互積層部と樹脂フィルム２とが強固に吸着するので、バリア性能がより向上する。更に、吸着層がガスの透過を防止するので、バリア性能がより向上する。
【０１３４】
また、吸着層は、シリカ及びアルミナのうち、少なくとも１種を含みうる。この場合、交互積層部と樹脂フィルム２とが強固に吸着するので、バリア性能がより向上する。
【０１３５】
また、吸着層は、交互積層部の最外層と反対の電荷に帯電しうる。これにより、交互積層部と樹脂フィルム２とが強固に吸着するので、バリア性能がより向上する。
【０１３６】
また、吸着層を帯電させる処理は、シランカップリング剤を用いることで行われうる。これにより、吸着層をより確実に帯電させることができる。
【０１３７】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【０１３８】
１ バリアフィルム
２ 樹脂フィルム
３ 無機板状粒子層
４ 充填部
５ バインダ層
６ ユニット
７ 欠陥部分
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子デバイス用バリアフィルムに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子デバイス用のフレキシブル基板として、樹脂フィルム上にバリア層が形成されたバリアフィルムが用いられている。これらバリアフィルムの用途は、従来、食品等の包装であったが、近年、電子デバイスに用いられるようになり、バリア性能の飛躍的な向上が求められていた。
【０００３】
特許文献１にこのようなバリアフィルムが開示されている。特許文献１記載のバリアフィルムは、粘土粒子からなる粘土層とカチオン性樹脂とを交互吸着法によって積層したものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００４／０５３０３７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１記載のバリアフィルムでは、粘土粒子の密度（吸着密度）が粘土層内で不均一（不安定）となり、粘土粒子が樹脂フィルムに吸着しない欠陥部分が多数形成されていた。この欠陥部分は、水分等のガスの通り道となる。このため、特許文献１記載のバリアフィルムには、各粘土層のバリア性能が不十分になり易いという問題があった。この問題を解決する方法として、粘土層の積層数を増加させるという方法も考えられるが、この方法では、工程が複雑になり、かつ、バリアフィルムが厚くなってしまう。
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、従来よりもバリア性能を向上させることが可能な、新規かつ改良された電子デバイス用バリアフィルムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、樹脂フィルムに、帯電した無機板状粒子を含む無機板状粒子層と、無機板状粒子と反対の電荷に帯電したバインダ層と、が交互に積層された交互積層部と、無機板状粒子層のうち、無機板状粒子が欠落した箇所である欠陥部分に形成される充填部と、を有することを特徴とする、電子デバイス用バリアフィルムが提供される。
【０００７】
この観点による電子デバイス用バリアフィルムは、欠陥部分に充填部が形成されるので、この充填部によって欠陥部分でのガスの透過を防止することができる。したがって、この観点による電子デバイス用バリアフィルムは、従来よりもバリア性能を向上させることができる。
【０００８】
ここで、充填部は、金属酸化物を含んでもよい。
【０００９】
これにより、電子デバイス用バリアフィルムは、欠陥部分でのガスの透過をより確実に防止することができる。
【００１０】
また、金属酸化物を構成する金属は、バナジウム、タングステン、及びモリブデンのうち少なくとも１種であってもよい。
【００１１】
これにより、電子デバイス用バリアフィルムは、欠陥部分でのガスの透過をより確実に防止することができる。
【００１２】
また、金属酸化物を構成する元素には、リンが含まれてもよい。
【００１３】
これにより、電子デバイス用バリアフィルムは、欠陥部分でのガスの透過をより確実に防止することができる。
【００１４】
また、無機板状粒子は負に帯電し、バインダ層は正に帯電していてもよい。
【００１５】
これにより、電子デバイス用バリアフィルムを構成する層同士がクーロン力により強固に吸着するので、バリア性能がより向上する。
【００１６】
また、無機板状粒子は、粘土鉱物及びリン酸ジルコニウムのうち少なくとも１種を層分離することで得られるものであってもよい。
【００１７】
これにより、無機板状粒子がガスの透過を防止するので、バリア性能がより向上する。
【００１８】
また、粘土鉱物は、雲母、バーミュライト、モンモリロナイト、鉄モンモリロナイト、バイデライト、サポナイト、ヘクトライト、及びスチーブンサイトの少なくとも１種であってもよい。
【００１９】
これにより、無機板状粒子がガスの透過を防止するので、バリア性能がより向上する。
【００２０】
また、粘土鉱物は、モンモリロナイトであってもよい。
【００２１】
モンモリロナイトは容易に層分離されるので、この観点によれば、無機板状粒子が容易に生成される。
【００２２】
また、無機板状粒子は、リン酸ジルコニウムを層分離することで得られるものであってもよい。
【００２３】
リン酸ジルコニウムは容易に層分離されるので、この観点によれば、無機板状粒子が容易に生成される。
【００２４】
また、樹脂フィルムに形成され、樹脂フィルムを交互積層部に強力に吸着させる吸着層を備えるようにしてもよい。
【００２５】
これにより、交互積層部と樹脂フィルムとが強力に吸着するので、バリア性能がより向上する。更に、吸着層がガスの透過を防止するので、バリア性能がより向上する。
【００２６】
また、吸着層は、シリカ及びアルミナのうち、少なくとも１種を含んでもよい。
【００２７】
これにより、交互積層部と樹脂フィルムとが強力に吸着するので、バリア性能がより向上する。
【００２８】
また、吸着層は、交互積層部の最も外側の層である最外層と反対の電荷に帯電していてもよい。
【００２９】
これにより、交互積層部と樹脂フィルムとが強力に吸着するので、バリア性能がより向上する。
【００３０】
また、吸着層を帯電させる処理は、シランカップリング剤を用いることで行われるようにしてもよい。
【００３１】
これにより、吸着層をより確実に帯電させることができる。
【発明の効果】
【００３２】
以上説明したように本発明によれば、欠陥部分に充填部が形成されるので、この充填部によって欠陥部分でのガスの透過を防止することができる。したがって、本発明による電子デバイス用バリアフィルムは、従来よりもバリア性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施形態に係るバリアフィルムを示す断面図である。
【図２】無機板状粒子が欠落した箇所である欠陥部分に充填部が形成（充填）される様子を示す模式図である。
【図３】タングステンのプールベダイアグラム（Ｐｏｕｒｂａｉｘ Ｄｉａｇｒａｍ）である。
【図４】同実施形態にかかるバリアフィルムの製造方法を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００３５】
［従来のバリアフィルムが有する問題点］
本発明者は、従来のバリアフィルム及びその問題点を精査し、この結果に基づいて、本実施の形態に係るバリアフィルムを完成させるに至った。そこで、まず、従来のバリアフィルム及びその問題点について説明する。
【００３６】
電子デバイス用のフレキシブル基板として、バリア層が形成されたバリアフィルムが用いられている。これらバリアフィルムの用途は、従来、食品等の包装であったが、近年、電子デバイスに用いられるようになり、バリア性能の飛躍的な向上が求められていた。例えば、フレキシブルディスプレイに好適と言われている、全固体型の発光素子である有機エレクトロルミネッセンス素子の場合、必要とされるバリア性能は、透湿率（ＷＶＴＲ）で、１Ｅ−６（ｇ／ｍ２／ｄａｙ）が要求されていた。
【００３７】
このような高い性能を満たすバリアフィルムが各社より提案されている。例えば、米国バイテックス（Ｖｉｔｅｘ）社は、樹脂フィルム及びアルミナ層の交互積層構造からなるバリアフィルムを開示している（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｖｉｔｅｘｓｙｓ．ｃｏｍ／ｂａｒｉｘ＿ｈｏｗ＿ｍａｄｅ．ｈｔｍｌ）。バイテックス社によれば、このバリアフィルムは有機発光素子に適用可能な高い性能を有する。また、２００８年２月２０日の三菱樹脂株式会社の新聞発表（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｍｐｉ．ｃｏ．ｊｐ／ｉｎｆｏ／３６０／ｉｎｄｅｘ．ｈｔｍｌ）によれば、ＷＶＴＲが０．０５（ｇ／ｍ２／ｄａｙ）のバリアフィルムが上市されている。
【００３８】
これら二つの技術を始め、多くの高性能バリアフィルムは、真空プロセスを用いて作製されている。真空プロセスは、概略的には、真空チャンバ内に設置したフィルム基板上に、バリアフィルムを構成する物質を付着させるプロセスである。真空プロセスは、巨大な真空チャンバを必要とするため、設備投資額が大きくなるという問題があった。また、真空プロセスは、真空チャンバの維持に過大なランニングコストが必要になるので、バリアフィルムの製造コストが高くなるという問題もあった。また、真空プロセスは、バリアフィルムのステップカバレージが悪いため、フィルム基板上の異物が原因でピンホールが生じやすいという問題もあった。
【００３９】
一方、バリアフィルムの成膜方法として、湿式プロセスによる成膜方法も知られている。この製膜方法は、これら真空プロセスの問題を回避でき、低コストでピンホールの少ないバリアフィルムを形成できる。湿式プロセスとしては、ゾルゲル法や、ガス透過がほとんどない粘土の粒子を用いる方法が考えられる。これらの手法を用いたバリアフィルムの製造方法は、上述した特許文献１の他、特開２００７−２２０７５号公報（以下、「参考文献１」とも称する）、及び特開２００３−４１１５３号公報（以下、「参考文献２」とも称する）に開示されている。特許文献１に開示された技術及び当該技術に関する問題点については、上述したとおりである。
【００４０】
参考文献１は、粘土粒子（後述する無機層状化合物の粒子）からなる粘土層と、ゾルゲル法により形成される無機層とが交互積層されたバリアフィルムを開示する。参考文献１に開示された技術では、粘土粒子が分散した分散液を静置することで、粘土層を形成する。しかし、このような方法で形成された粘土層は、他の層、即ち無機層との密着性が低いという問題があった。また、粘土層は、単に粘土粒子が堆積した層であるので、粘土層内の粘土粒子同士の結合も非常に弱い。例えば、水分が無機層を通って粘土層中に浸入すると、容易に粘土粒子間に水分子が入り込み、粘土層が膨潤し、バリアフィルムのバリア性能が著しく低下する。この問題を解決するためには、無機層の透湿率を低くすることが考えられるが、そのためには無機層を高温（１００〜５００℃）で焼成する必要があるので、工程が複雑になるという問題があった。
【００４１】
参考文献２には、ゾルゲル材料と粘土粒子との混合物からなるバリアフィルムが開示される。この技術では、粘土粒子をゾルゲル材料中に高濃度に分散させることがバリアフィルムのバリア性能を高めるために重要な事項となる。粘土粒子のような層状化合物をゾルゲル材料中に分散させた場合に、バリアフィルムがどの程度バリア性能を高めることができるかについては、Ｊ． ＭＡＣＲＯＭＯＬ． ＳＣＩ． （ＣＨＥＭ．）， Ａ１（５）， ９２９−９４２ （１９６７）で試算されている。該文献の計算方法によれば、例えば、１μｍの直径で１ｎｍの厚さを持つ粘土粒子を用いた場合、混合するゾルゲル材料のＷＶＴＲ、即ちバリアフィルムのＷＶＴＲを２桁下げるためには、バリアフィルムの総質量に対し約２０質量％の粘土粒子をゾルゲル材料中に分散させる必要がある。粘土粒子のような非常に扁平な形状である粒子がゾルゲル材料中に分散した分散液はチクソトロピー性を示し、静置時の粘度が非常に高くなる。このような粘度の高さのため、２０質量％もの粘土粒子をゾルゲル材料中に分散させるのは事実上困難であるという問題があった。また、仮に分散できたとしても、分散液の粘度が高いため、分散液を膜状に塗布するのは非常に困難であるという問題もあった。
【００４２】
本発明者は、上記の問題点に鑑み、本実施の形態に記載のバリアフィルムを開発するに至った。以下、本実施の形態に係るバリアフィルムについて説明する。
【００４３】
［バリアフィルムの構造］
まず、本実施の形態に係るバリアフィルムの構造を図１に基づいて説明する。本実施の形態に係るバリアフィルム１は、樹脂フィルム２と、無機板状粒子層３及びバインダ層５が交互に積層された交互積層部８と、無機板状粒子層３の欠陥部分７に形成される充填部４とを備える。なお、以下の説明において、バリアフィルム１を製造する途中過程で製造されるフィルム、即ち、樹脂フィルム２の表面に無機板状粒子層３及びバインダ層５のうち少なくとも一方が積層されたフィルムを「中間フィルム」とも称する。
【００４４】
［樹脂フィルムの構成］
まず、樹脂フィルム２の構成について説明する。樹脂フィルム２は、既知の樹脂であればどのような樹脂で構成されていてもよいが、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、及びポリイミド（ＰＩ）等で構成される。樹脂フィルム２は、これらの物質のうち、いずれか１種だけで構成されていても良く、これらの物質のうち、２種以上の物質で構成されていても良い。
【００４５】
樹脂フィルム２の表面は、正または負に帯電している。図１では、樹脂フィルム２は正に帯電している。樹脂フィルム２を帯電させる処理としては特に制限されないが、例えば、物理的処理（例えば、コロナ処理、ＵＶ／Ｏ３処理等）、ＥＢ処理（電子線処理）、及びシランカップリング剤等の薬液による化学的処理等を用いることができる。樹脂フィルム２の表面をコロナ処理することで、樹脂フィルム２の表面が負に帯電する。また、樹脂フィルム２の表面をシランカップリング剤で処理すると、樹脂フィルム２の表面が正に帯電する。更に、これら帯電処理の効果を高めるために、樹脂フィルム２上に吸着層を形成し、吸着層に帯電処理を行っても良い。吸着層は、樹脂フィルム２を無機板状粒子層３またはバインダ層５に強力に吸着するものであり、シリカ及びアルミナ等の金属酸化物で構成される。これら金属酸化物は、大気中でその表面にＯＨ基を有しているので、金属酸化物にコロナ処理やＵＶ／Ｏ３処理を行うと、強力かつ均一に表面が帯電される。同様に、金属酸化物の表面をシランカップリング剤で帯電処理する場合、該シランカップリング剤が金属酸化物表面のＯＨ基と結合する結果、強力かつ均一に表面が帯電される。
【００４６】
樹脂フィルム２、無機板状粒子層３、及びバインダ層５がそれぞれ有する電荷によって、無機板状粒子層３、及びバインダ層５のうち、どちらを樹脂フィルム２に積層するかが決まる。例えば、樹脂フィルム２の表面を正に、無機板状粒子層３が負にそれぞれ帯電している場合は、無機板状粒子層３を樹脂フィルム２に積層し、バインダ層５を無機板状粒子層３に積層する。
【００４７】
［無機板状粒子層の構成］
次に、バリアフィルム１を構成する無機板状粒子層３について説明する。無機板状粒子層３は、無機板状粒子で構成される。
【００４８】
無機板状粒子は、無機層状化合物、例えば雲母、バーミキュライト、モンモリロナイト、鉄モンモリロナイト、バイデライト、サポナイト、ヘクトライト、スチーブンサイト等の粘土鉱物、リン酸ジルコニウム、及び層状複水酸化物（ＬＤＨ）等を層分離（層間剥離、Ｅｘｆｏｌｉａｔｅ）することで得られる。
【００４９】
これらの無機層状化合物は、正または負に帯電した複数の無機板状粒子同士が、無機板状粒子と逆の電荷に帯電した層間イオン（例えばナトリウムイオン）を介して積層されたものである。無機層状化合物を層分離するためには、例えば、無機板状粒子間に層間イオンよりも粒径の大きな粒子、例えば水分子、カルシウムイオン、テトラブチルアンモニウムイオンを挿入すればよい。例えば、無機層状化合物を水に投入し、攪拌すればよい。
【００５０】
無機板状粒子層３は、１種の無機板状粒子で構成されていても良く、同じ電荷を有する２種以上の無機板状粒子で構成されていても良い。
【００５１】
なお、層分離のしやすさは、無機層状化合物の持つ電荷の密度に依存する。層分離のしやすい無機層状化合物として、モンモリロナイトや燐酸ジルコニウムが挙げられる。したがって、これらの無機層状化合物は、層分離がしやすいという点で好ましいといえる。
【００５２】
無機板状粒子は、非常に扁平な形状をしており、金属酸化物等の無機物で構成される。無機板状粒子は、気体をほとんど透過させない。したがって、無機板状粒子を他の層に対して水平に配置することにより、バリアフィルム１のバリア性能が向上する。
【００５３】
無機平板状化合物の寸法は、例えば、平面方向の直径が１０ｎｍ〜１０μｍ、厚さが１〜１００ｎｍとなる。なお、平面方向の直径は、例えば各粒子の相当径（粒子の平面方向の形状を円としたときの直径）を算術平均した値であり、厚さは、各粒子の厚さを算術平均した値である。無機平板状化合物粒子の平面方向の直径及び厚さは、例えばＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）、ＡＦＭ（原子間力顕微鏡）、レーザー散乱式粒度分布計によって測定される。
【００５４】
また、無機板状粒子は、上述したように、正または負に帯電している。具体的には、雲母、バーミキュライト、モンモリロナイト、鉄モンモリロナイト、バイデライト、サポナイト、ヘクトライト、スチーブンサイト等の粘土鉱物、及びリン酸ジルコニウムから取得される無機板状粒子は、負に帯電している。
【００５５】
一方、層状複水酸化物から取得される無機板状粒子は、正に帯電している。即ち、層状複水酸化物は、以下の化学式１で表される。
［Ｍ２＋１−ｘＭ３＋ｘ（ＯＨ）２］ｘ＋［Ｂｎ−ｘ／ｎ・ｙＨ２Ｏ］ｘ−・・・（化学式１）
化学式１中、Ｍ２＋は２価金属、Ｍ３＋は３価金属、Ｂはアニオン、ｎはアニオンの価数、ｘは０＜ｘ＜０．４の実数、ｙは０より大きい実数である。すなわち、層状複水酸化物は、ブルーサイトと同様の構成を有し、正に帯電した無機板状粒子（［Ｍ２＋１−ｘＭ３＋ｘ（ＯＨ）２］ｘ＋）の層間に、アニオン及び層間水からなり、負に帯電した層間イオン（［Ｂｎ−ｘ／ｎ・ｙＨ２Ｏ］ｘ−）が配置された無機層状化合物である。
【００５６】
層状複水酸化物の結晶全体では電気的中性が保たれている。２価金属としてはＭｇ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ等が知られており、３価金属としてはＡｌ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｉｎ等が知られている。また、アニオンとしては、ＯＨ−、Ｆ−、Ｃｌ−、ＮＯ３−、ＳＯ４２−、ＣＯ３２−、Ｆｅ（ＣＮ）６４−、ＣＨ３ＣＯＯ−、Ｖ１０Ｏ２８６−、ドデシルＳＯ４−等が知られている。
【００５７】
無機板状粒子層３は、吸着法によって形成される。吸着法は、表面が帯電した基板を、基板と逆の電荷に帯電した粒子の分散液に浸漬する手法である。この手法では、クーロン力により基板表面に粒子が吸着する。本実施の形態では、樹脂フィルム２または表面がバインダ層５となる中間フィルムを、樹脂フィルム２または中間フィルムの表面電荷と逆の電荷に帯電した無機板状粒子の分散液に浸漬する。これにより、樹脂フィルム２または中間フィルムの表面に無機板状粒子が吸着する。このとき、無機板状粒子は、樹脂フィルム２または中間フィルムの表面と平行になるように吸着する。
【００５８】
無機板状粒子の分散液は、水に無機層状化合物を投入し、撹拌することで生成される。ここで、無機層状化合物の濃度は、０．０１〜１０（ｇ／Ｌ）が好適で、０．１〜１（ｇ／Ｌ）が更に好適である。濃度が低すぎると、樹脂フィルム２または中間フィルムへの無機板状粒子の吸着が不十分となる。一方、濃度が高すぎると、分散液の粘度が高くなってしまう。分散液は、少なくとも水と無機層状化合物（具体的には、無機層状化合物が層分離することで形成される無機板状粒子及び層間イオン）からなるが、無機板状粒子の分散性を高めるための分散剤や、無機層状化合物の層分離を促進するためのインタカレート剤を含んでいても良い。
【００５９】
［充填部の構成］
次に、充填部４の構成について説明する。図２に示すように、吸着法により無機板状粒子層３を形成した場合、無機板状粒子層３には、無機板状粒子が欠落した箇所である欠陥部分７が形成されうる。そこで、本実施の形態では、この欠陥部分７を充填部４で充填する。
【００６０】
充填部４は、気体透過率の低い無機材料で構成される。このような無機材料としては、例えば、金属及び金属酸化物が挙げられる。
【００６１】
ここで、充填部４を欠陥部分７に形成する方法を、欠陥部分７に充填部４として三酸化タングステン（ＷＯ３）を形成する場合を一例として説明する。図３は、タングステンに関するプールベダイアグラムを示す。プールベダイアグラムは、水中における化学種（特に金属）の存在領域を電極電位とｐＨの２次元座標上に図示したものである。なお、図３は、２５℃におけるタングステンの存在領域を示す。本実施の形態では、このプールベダイアグラムのうち、直線ａと直線ｂとに挟まれた領域Ａ１、Ａ２が重要になるので、これらの領域について説明する。領域Ａ１は、タングステンがタングステン酸イオン（ＷＯ４２−）として存在する領域であり、領域Ａ２は、タングステンが三酸化タングステンとして存在する領域である。これらの領域の境界線は、直線Ｌ１〜Ｌ４のいずれかで表される。即ち、水中におけるタングステンの濃度が１Ｅ−０（ｍｏｌ／Ｌ）となる場合には、境界線は直線Ｌ１となり、水中におけるタングステンの濃度が１Ｅ−２（ｍｏｌ／Ｌ）となる場合には、境界線は直線Ｌ２となり、濃度が１Ｅ−４（ｍｏｌ／Ｌ）となる場合には、境界線は直線Ｌ３となり、濃度が１Ｅ−６（ｍｏｌ／Ｌ）となる場合には、境界線は直線Ｌ４となる。なお、境界線は、領域Ａ１に属する。
【００６２】
このプールベダイアグラムによれば、電極電位及びｐＨが一定の下では、タングステンの濃度が高くなるほど、領域Ａ２が広くなる（即ち、タングステンが三酸化タングステンとして析出しやすくなる）。例えば、点Ｃ（電極電位＝０、ｐＨ＝６．０）は、タングステンの濃度が１Ｅ−２以下であれば領域Ａ１に属する。したがって、タングステン水溶液の電極電位が０、ｐＨが６．０、濃度が１Ｅ−２以下となる場合、タングステンはタングステン酸イオンとして存在する。一方、点Ｃは、タングステンの濃度が１Ｅ−２より大きければ領域Ａ２に属する。したがって、タングステン水溶液の電極電位が０、ｐＨが６．０、濃度が１Ｅ−２より大きくなる場合、タングステンは三酸化タングステンとして存在する。
【００６３】
本実施の形態では、この原理を利用して、充填部４を欠陥部分７に形成する。即ち、まず、三酸化タングステン水溶液、例えばタングステン酸アンモニウム（（ＮＨ４）ＷＯ４）水溶液を用意する。この時、電極電位及びｐＨを示す点が領域Ａ１内に属し、かつ領域Ａ１と領域Ａ２との境界線の近傍となるように、三酸化タングステン水溶液の電極電位（基本的にゼロとなる）、ｐＨ、及び濃度を調整する。次いで、図２に示すように、三酸化タングステン水溶液に、表面が無機板状粒子層３となる中間フィルム（即ち、樹脂フィルム２またはバインダ層５の表面に無機板状粒子層３が積層したフィルム）を浸漬する。ここで、樹脂フィルム２またはバインダ層５は、正に帯電し、無機板状粒子層３は負に帯電している。
【００６４】
タングステン水溶液中のタングステン酸イオン１０は、クーロン力により欠陥部分７に引きつけられ、凝集する。これにより、欠陥部分７でタングステンの濃度が高くなるため、欠陥部分７に三酸化タングステン１１、即ち充填部４が析出する。なお、樹脂フィルム２またはバインダ層５の表面のうち、無機板状粒子層３が形成される部分には、タングステン酸イオン１０は凝集しない。無機板状粒子層３が負に帯電しているからである。
【００６５】
充填部４を構成する金属としては、アルミニウム、鉄、マグネシウム、及びカリウム等が挙げられる。充填部４を金属で構成する方法は、概略以下の通りである。即ち、まず、水溶性の金属化合物、例えば硫酸塩、塩化物、水酸化物等を水に溶解させることで金属水溶液を用意する。金属水溶液では、金属は、陽イオン（金属イオン）として存在する。次いで、この金属水溶液に表面が無機板状粒子層３となる中間フィルムを浸漬させる。この時、無機板状粒子層３は正に帯電し、樹脂フィルム２またはバインダ層５は負に帯電している。金属イオンは、クーロン力により欠陥部分７に引きつけられ、欠陥部分７に凝集する。これにより、欠陥部分７で金属イオンの濃度が高くなるので、欠陥部分７に金属、即ち充填部４が析出する。
【００６６】
したがって、充填部４を構成する無機材料は、樹脂フィルム２またはバインダ層５の電荷に応じて選択されることになる。すなわち、樹脂フィルム２またはバインダ層５が正に帯電している場合、充填部４を構成する無機材料として金属酸化物が選択される。金属酸化物は、水溶液中で陰イオン（オキソ酸イオン）として存在するので、金属酸化物イオンがクーロン力により欠陥部分７に引きつけられるからである。一方、樹脂フィルム２またはバインダ層５が負に帯電している場合、充填部４を構成する無機材料として金属が選択される。金属は、水溶液中で陽イオン（金属イオン）として存在するので、金属イオンがクーロン力により欠陥部分７に引きつけられるからである。
【００６７】
充填部４をアルミニウムで構成する場合、上記の金属化合物としては、ＡｌＫ（ＳＯ４）２やＡｌＮＨ４（ＳＯ４）２等が挙げられる。充填部４を鉄で構成する場合、上記の金属化合物としては、ＦｅＫ（ＳＯ４）２等が挙げられる。充填部４をマグネシウムで構成する場合、上記の金属化合物としては、例えば、ＭｇＣｌ２やＭｇ（ＮＯ３）２等が挙げられる。充填部４をカリウムで構成する場合、上記の金属化合物としては、ＫＯＨ、Ｋ２ＳＯ４、ＫＣｌが挙げられる。
【００６８】
一方、充填部４を構成する金属酸化物としては、上述したタングステンの他、バナジウム、及びモリブデンの酸化物が挙げられる。金属酸化物水溶液は、金属のオキソ酸塩を水に溶解させることで用意される。このようなオキソ酸塩としては、ＮａＶＯ３、（ＮＨ４）２ＭｏＯ４、（ＮＨ４）２ＷＯ４等が挙げられる。なお、このような金属酸化物は、リンや珪素が含まれたヘテロポリ酸でもよい。リンを含む金属酸化物としては、例えば、Ｈ３ＰＭｏ１２Ｏ４０・ｎＨ２Ｏが、珪素を含む金属酸化物としては、Ｈ４ＳｉＭｏ１２Ｏ４０・ｎＨ２Ｏが挙げられる。
【００６９】
［バインダ層の構成］
バインダ層５は、無機板状粒子層３と逆の電荷に帯電可能なバインダ粒子で構成される。このようなバインダ粒子としては、例えば、高分子電解質イオン、金属イオン、金属化合物イオン、及び無機板状粒子が挙げられる。バインダ層５は、これらの物質のうち、いずれか１種だけで構成されていても良く、これらの物質のうち、同じ電荷を有する２つ以上の物質で構成されていても良い。
【００７０】
高分子電解質イオンとしては、例えば、ポリアリルアミン及びポリアクリルアミドの窒素原子にプロトンが配位結合した高分子電解質イオンが挙げられる。金属イオンとしては、アルミニウム、マグネシウム、カリウム、及び多価遷移金属等のイオンが挙げられる。多価遷移金属としては、鉄、コバルト、及びマンガン等が挙げられる。金属化合物イオンとしては、金属のオキソ酸イオン、例えば、ＶＯ３−、ＭｏＯ４２−、ＷＯ４２−、ＴｉＯ２＋等が挙げられる。無機板状粒子は、上述した無機層状化合物を層分離することで得られるものである。即ち、無機板状粒子層３が粘土鉱物から得られる無機板状粒子で構成される場合、バインダ層５は、層状複水酸化物から得られる無機板状粒子で構成される。逆に、無機板状粒子層３が層状複水酸化物から得られる無機板状粒子で構成される場合、バインダ層５は、粘土鉱物から得られる無機板状粒子で構成される。
【００７１】
バインダ層５は、無機板状粒子層３と同様に、吸着法によって形成される。本実施の形態では、樹脂フィルム２または表面が無機板状粒子層３となる中間フィルムを、樹脂フィルム２または中間フィルムの表面電荷と逆の電荷に帯電した無機材料の水溶液（または分散液）に浸漬する。これにより、樹脂フィルム２または中間フィルムの表面に無機材料が吸着する。即ち、樹脂フィルム２または中間フィルムの表面にバインダ層５が形成される。このとき、無機材料が無機板状粒子となる場合、無機板状粒子は、樹脂フィルム２または中間フィルムの表面と平行になるように吸着する。
【００７２】
バインダ粒子水溶液（または分散液）は、水に各種の水溶性化合物または上述した無機層状化合物を溶解または分散させることで得られる。ここで、水溶性化合物または無機層状化合物の濃度は、１００（ｎｍｏｌ／Ｌ）〜１（ｍｏｌ／Ｌ）が好適で、１（μｍｏｌ／Ｌ）〜１００（μｍｏｌ／Ｌ）が更に好適である。濃度が低すぎると、樹脂フィルム２または中間フィルムへのバインダ粒子の吸着が不十分となる。一方、濃度が高すぎると、バインダ粒子水溶液（または分散液）の粘度が高くなってしまう。バインダ粒子水溶液（または分散液）は、少なくとも水とバインダ粒子とからなるが、バインダ粒子が無機板状粒子となる場合、無機板状粒子の分散性を高めるための分散剤や、無機層状化合物の層分離を促進するためのインタカレート剤を含んでいても良い。
【００７３】
なお、バインダ層５を高分子電解質イオンで構成する場合、水溶性化合物としては、例えば、ポリアリルアミンヒドロキシドやポリアクリル酸等のイオン性ポリマーが挙げられる。バインダ層５を金属イオンで構成する場合、水溶性化合物としては、金属の硫酸塩、塩化物、水酸化物、例えば、ＡｌＫ（ＳＯ４）２、ＡｌＮＨ４（ＳＯ４）２、ＭｇＣｌ２、Ｍｇ（ＮＯ３）２、ＫＯＨ、Ｋ２ＳＯ４、ＫＣｌ、ＦｅＫ（ＳＯ４）２、ＣｏＣｌ２、Ｃｏ（ＮＯ３）２、ＭｎＣｌ２，Ｍｎ（ＮＯ３）２，ＮｉＣｌ２，Ｎｉ（ＮＯ３）２，ＣｕＣｌ２，Ｃｕ（ＮＯ３）２，ＺｎＣｌ２、Ｚｎ（ＮＯ３）２、等が挙げられる。バインダ層５を金属化合物イオンで構成する場合、水溶性化合物としては、オキソ酸のナトリウム塩やアンモニウム塩等、例えば、ＮａＶＯ３、（ＮＨ４）２ＭｏＯ４、（ＮＨ４）２ＷＯ４、ＴｉＯＳＯ４等が挙げられる。
【００７４】
［バリアフィルムの製造方法］
次に、バリアフィルム１の製造方法を図４に基づいて説明する。なお、ここでは、製造方法の一例として、樹脂フィルム２に無機板状粒子層３を積層し、次いで無機板状粒子層３にバインダ層５を積層する製造方法について説明するが、樹脂フィルム２にバインダ層５を積層しても良いことは勿論である。
【００７５】
［第１段階：樹脂フィルム２への帯電処理］
まず、図４（ａ）に示すように、樹脂フィルム２の表面を正に帯電する。または、樹脂フィルム２の表面に吸着層を形成し、吸着層を正に帯電する。樹脂フィルム２または吸着層を帯電させる方法としては、例えば、コロナ処理、ＵＶ／Ｏ３処理、ＥＢ処理（電子線処理）、及びシランカップリング剤等の薬液による化学的処理等を用いることができる。
【００７６】
［第２段階：無機板状粒子層を形成する処理］
次いで、図４（ｂ）に示すように、樹脂フィルム２の表面に負に帯電した無機板状粒子層３を形成する。具体的には、まず、粘土鉱物及びリン酸ジルコニウムのうち、少なくとも一方を水に投入し、撹拌することで無機板状粒子の分散液を生成する。なお、粘土鉱物及びリン酸ジルコニウムは、負に帯電した無機板状粒子が層間イオンを介して積層されたものである。次いで、無機板状粒子の分散液に、樹脂フィルム２を浸漬する。これにより、樹脂フィルム２の表面に無機板状粒子が吸着する。即ち、樹脂フィルム２の表面に無機板状粒子層３が形成される。ただし、無機板状粒子層３には、無機板状粒子が欠落した箇所である欠陥部分７が形成される。
【００７７】
［第３段階：充填部を形成する処理］
次いで、図４（ｃ）に示すように、欠陥部分７に充填部４を形成（充填）する。具体的には、まず、金属酸化物を水に溶解させることで、金属酸化物水溶液を生成する。この金属酸化物水溶液中には、オキソ酸イオン（陰イオン）が存在する。ここで、金属酸化物に対応するプールベダイアグラムにおいて、電極電位及びｐＨを示す点がイオン領域（図３の領域Ａ１に対応する領域）内に属し、かつイオン領域と固体領域（図３の領域Ａ２に対応する領域）との境界線の近傍となるように、金属酸化物水溶液の電極電位（基本的にゼロとなる）、ｐＨ、及び濃度が調整される。
【００７８】
次いで、金属酸化物水溶液に、表面が無機板状粒子層３となる中間フィルムを浸漬する。これにより、金属酸化物水溶液中のオキソ酸イオンは、クーロン力により欠陥部分７に引きつけられ、凝集する。これにより、欠陥部分７でオキソ酸イオンの濃度が高くなるため、欠陥部分７に金属酸化物、即ち充填部４が析出する。なお、樹脂フィルム２の表面のうち、無機板状粒子層３が形成される部分には、オキソ酸イオンは凝集しない。無機板状粒子層３が負に帯電しているからである。
【００７９】
［第４段階：バインダ層を形成する処理］
次に、図４（ｄ）に示すように、無機板状粒子層３にバインダ層５を形成する。具体的には、まず、正に帯電した高分子電解質イオン、金属イオン、金属化合物イオン、及び正に帯電した無機板状粒子のうち、少なくとも１種が溶解（または分散）したバインダ粒子水溶液（または分散液）を用意する。次いで、バインダ粒子水溶液（または分散液）に、表面が無機板状粒子層３となる中間フィルムを浸漬する。これにより、中間フィルムの表面にバインダ粒子が吸着する。即ち、中間フィルムの表面にバインダ層５が形成される。このとき、バインダ粒子が無機板状粒子となる場合、無機板状粒子は、中間フィルムの表面と平行になるように吸着する。
【００８０】
［第５段階：繰り返し処理］
次いで、図４（ｅ）に示すように、第２段階〜第４段階の処理を繰り返して行うことで、樹脂フィルム２上に無機板状粒子層３及びバインダ層５を交互に積層していく。なお、無機板状粒子層３及びバインダ層５の組が１つのユニット６を形成する。これにより、バリアフィルム１が製造される。
【００８１】
［バリアフィルムの作用］
次に、図１等に基づいて、バリアフィルム１の作用（動作）について説明する。樹脂フィルム２を通って無機板状粒子層３に浸入した水分や酸素等のガスは、無機板状粒子層３を構成する無機板状粒子を通過できないため、図１に示すような透過経路１００を通って拡散する可能性がある。バリアフィルム１のガス透過は、以下の式（１）に示すように、バインダ層５中の透過と充填部４の透過に分けられる。
【００８２】
１／Ｔ＝１／Ｔｂ＋１／Ｔｐ・・・（１）
Ｔ：バリアフィルム１全体のガス透過率
Ｔｂ：バインダ層５全体のガス透過率
Ｔｐ：充填部４全体のガス透過率
【００８３】
バインダ層５全体のガス透過率は、ガスの透過経路の長さ、バインダ層５のガス透過率、バインダ層５の透過断面（透過経路１００に垂直な断面）の面積にそれぞれ比例する。バインダ層５の透過断面の面積は、バインダ層５の膜厚に比例するので、ガスの透過率は式（２）のように表せる。
【００８４】
Ｔｂ∝Ｌ＊Ｔｂ０＊Ｄｂ・・・（２）
Ｔｂ：バインダ層５全体のガス透過率
Ｌ：バインダ層５内の透過経路の長さ
Ｔｂ０：バインダ層５の単位長さ（単位厚さ）当たりのガス透過率
Ｄｂ：バインダ層５の膜厚（例えば、各バインダ層５の膜厚を算術平均した値。膜厚は、例えばエリプソメーター、ＡＦＭ等により測定される。以下同じ）
【００８５】
一方、充填部４全体のガス透過率は、充填部の厚さ、充填部４の単位長さ（単位厚さ）当たりのガス透過率、欠陥部分７の透過断面（透過経路１００に垂直な断面）の面積にそれぞれ比例するので、式（３）のように表せる。
【００８６】
Ｔｐ∝Ｄｐ＊Ｔｐ０＊Ｓｃ・・・（３）
Ｔｐ：充填部４全体のガス透過率
Ｄｐ：充填部４の膜厚（例えば、各充填部４の膜厚を算術平均した値）
Ｔｐ０：単位長さ（単位厚さ）当たりの充填部４のガス透過率
Ｓｃ：欠陥部分７の透過断面の面積
【００８７】
上述した特許文献１に開示された技術では、粘土層の欠陥部分に何も施されていないため、式（３）のＴｐ０が非常に大きな値となる。つまり、Ｔｐが非常に大きい値となり、その結果、Ｔの値も大きくなる。これに対し、バリアフィルム１は、無機板状粒子層３の欠陥部分７が充填部４、即ち無機材料で埋められているため、Ｔｐ０の値を小さくでき、その結果Ｔｐの値も小さくなり、バリアフィルム１全体のガス透過率Ｔを小さくできる。したがって、バリアフィルム１は、特許文献１に開示された技術よりも、ガス透過率を低減（即ちバリア性能を向上）させることができる。さらに、バリアフィルム１は、交互吸着数（ユニット６の数）を従来よりも大幅に減らすことができるので、工程が簡便になる。
【００８８】
また、本実施の形態では、バインダ層５が吸着法によって形成されるため、参考文献２に開示された技術に比べ、Ｄｂが非常に小さくなる。例えば、参考文献２の実施例２では、３μｍのゾルゲル材料中に膨潤性合成雲母からなる無機層状化合物を１０質量％分散させている。この実施例２では、算術平均的な無機層状化合物間の間隔は３００ｎｍ程度と見積もられる。これに対し、本実施の形態によるバインダ層５の膜厚は、１ｎｍ以下と見積もられるため、２桁以上Ｄｂが小さいことになる。一方、バインダ層５に参考文献２と同じ無機層状化合物を用いた場合、Ｔｂは同程度であるから、バリアフィルム１は、参考文献２に開示された技術よりも高いバリア性能を得ることができる。
【００８９】
さらに、バリアフィルム１では、水分に弱い（即ち、水分によって膨潤する）無機層状化合物をそのまま無機板状粒子層３に用いるのではなく、無機層状化合物を層分離することで無機板状粒子を生成し、この無機板状粒子を用いて無機板状粒子層３を形成している。具体的には、本実施の形態では、無機層状化合物を水に投入して撹拌することで無機層状化合物を層分離させる。そして、この結果生成された無機板状粒子をイオン吸着法により樹脂フィルム２またはバインダ層５に吸着させることで、無機板状粒子層３を形成する。これにより、本実施の形態に係るバリアフィルム１は、水分等のガスが無機板状粒子層３の内部に侵入して無機板状粒子層３を膨潤させることを防止することができる。また、バリアフィルム１は、無機板状粒子がクーロン力により他の層に吸着しているので、無機板状粒子層３と他の層との間に水分等のガスが侵入することも防止することができる。したがって、バリアフィルム１は、参考文献１に開示された技術よりもバリア性能を向上させることができる。
【実施例】
【００９０】
次に、本実施の形態の実施例を説明する。
【実施例１】
【００９１】
実施例１は、樹脂フィルム２を正に帯電させ、負に帯電した無機板状粒子層３と正に帯電したバインダ層５とを樹脂フィルム２上に交互に積層したものである。
【００９２】
１）樹脂フィルム２の洗浄
樹脂フィルム２として、０．１ｍｍ厚のＰＥＴフィルムを用意した。樹脂フィルム２を洗剤と純水とで洗浄し、エアブローで乾燥させた。
【００９３】
２）無機板状粒子分散液の作製
モンモリロナイト（ＭＭＴ）として、クニミネ工業製クニフィル−Ｄ３６を０．５ｇ、純水１Ｌ中に入れ、市販のスターラ（アズワン製ＫＮＳ−Ｔ１）を用いて、１日間攪拌した。これにより、無機板状粒子が分散した無機板状粒子分散液を作製した。
【００９４】
３）バインダ粒子水溶液の作製
ポリアリルアミンヒドロキシド（ＰＡＨ）の３０ｍｍｏｌ／Ｌ水溶液を調整した。
【００９５】
充填部水溶液の作製
４）ＮａＶＯ３の１ｍｍｏｌ／Ｌ水溶液を調整しｐＨを測定したところ、５．９であった。この水溶液に、１００ｍｍｏｌ／ＬのＮａＯＨを用いてｐＨを６．５に調整し、充填部水溶液を作製した。
【００９６】
５）樹脂フィルム２の帯電処理
１）で洗浄した樹脂フィルム２を、３−アミノプロピルトリエトキシシラン（ＡＰＴＥＳ）の１０ｍｍｏｌ／Ｌのエタノール溶液に３０分間浸漬した。その後、樹脂フィルム２をエタノールと純水で洗い流した後、エアブローで乾燥した。これにより、樹脂フィルム２を正に帯電させた。
【００９７】
６）無機板状粒子層形成
５）で帯電処理した樹脂フィルム２を、２）で作製した無機板状粒子分散液に１５分間浸漬した後、純水で十分洗い流し、エアブローで乾燥させた。これにより、樹脂フィルム２の表面に無機板状粒子層３を形成した。
【００９８】
７）充填部形成
６）で無機板状粒子層３を形成した樹脂フィルム２を、４）で作製した充填部水溶液に１５分間浸漬した後、純水で十分洗い流し、エアブローで乾燥した。これにより、無機板状粒子層３の欠陥部分７に充填部４を形成した。
【００９９】
８）バインダ層形成
７）で無機板状粒子層３と充填部４とを形成した樹脂フィルム２を、３）で作製したバインダ粒子水溶液に１５分間浸漬した後、純水で十分洗い流し、エアブローで乾燥した。これにより、無機板状粒子層３上にバインダ層５を形成した。
【０１００】
９）交互吸着
６）〜８）の工程を、５、１０、２０回繰り返し、樹脂フィルム２にユニット６（無機板状粒子層３とバインダ層５との組）がそれぞれ５、１０、２０層形成されたバリアフィルム１を得た。
【０１０１】
１０）ＷＶＴＲ測定
９）で作製した３枚のバリアフィルム１を、ＭＯＣＯＮ社製水蒸気透過率測定装置ＡＱＵＡＴＲＡＮを用いて、ＷＶＴＲを測定した。
【実施例２】
【０１０２】
次に、実施例２を説明する。実施例２は、実施例１で充填部４を変更したものである。即ち、実施例２では、実施例１の４）の工程を次のようにしたこと以外は、実施例１と同様の工程で、３つのバリアフィルム１を作製し、ＷＶＴＲを測定した。
【０１０３】
４）充填部水溶液の作製
（ＮＨ４）２ＷＯ４の１ｍｍｏｌ／Ｌ水溶液を調整しｐＨを測定したところ、５．５であった。この液に、１００ｍｍｏｌ／ＬのＮａＯＨを用いてｐＨを６．０に調整し、充填部水溶液を作製した。
【実施例３】
【０１０４】
次に、実施例３を説明する。実施例３は、実施例１で充填部４を変更してものである。即ち、実施例３では、実施例１の４）の工程を次のようにしたこと以外は、実施例１と同様の工程で、３つのバリアフィルム１を作製し、ＷＶＴＲを測定した。
【０１０５】
４）充填部水溶液の作製
（ＮＨ４）２ＭｏＯ４の１ｍｍｏｌ／Ｌ水溶液を調整しｐＨを測定したところ、５．０であった。この液に、１００ｍｍｏｌ／ＬのＨＣｌを用いてｐＨを４．０に調整し、充填部水溶液を作製した。
【実施例４】
【０１０６】
次に、実施例４を説明する。実施例４は、樹脂フィルム２を負に帯電させ、正に帯電した無機板状粒子層３と負に帯電したバインダ層５とを樹脂フィルム２上に交互に積層したものである。
【０１０７】
１）樹脂フィルム２の洗浄
樹脂フィルム２として、０．１ｍｍ厚のＰＥＴフィルムを用意し、樹脂フィルム２を洗剤と純水とで洗浄し、エアブローで乾燥させた。
【０１０８】
２）無機板状粒子分散液の作製
Ｍ２＋ｘＭ３＋ｙ（ＯＨ）ｎＣＯ３・ｎＨ２Ｏ（Ｍ２＋：Ｍｇ、Ｍ３＋：Ａｌ、Ｂ：ＣＯ３２−、ｘ＝４．５、ｙ＝２、ｎ＝１３）からなる層状複水酸化物（ＬＤＨ）を、ＬＤＨ２０ｍｇにつき、塩化ナトリウム１ｍｏｌ／Ｌ、酢酸０．０１ｍｏｌ／Ｌ、酢酸ナトリウム０．０９ｍｏｌ／Ｌの混合水溶液２０ｍＬを添加し、市販のシェーカ（ＳＨ−Ｂ型、テラサワ）を用い２日間攪拌することにより、Ｍ２＋ｘＭ３＋ｙ（ＯＨ）ｎＣｌ２・ｎＨ２Ｏ（Ｍ２＋：Ｍｇ、Ｍ３＋：Ａｌ、Ｂ：ＣＯ３２−、ｘ＝４．５、ｙ＝２、ｎ＝１３）からなるＬＤＨを分散した無機板状粒子分散液を作製した。
【０１０９】
３）バインダ粒子水溶液の作製
ポリアクリル酸（ＰＡＡ）の３０ｍｍｏｌ／Ｌ水溶液を調整することで、バインダ粒子水溶液を作製した。
【０１１０】
４）充填部水溶液の作製
ＡｌＫ（ＳＯ４）２の３０ｍｍｏｌ／Ｌ水溶液を調整しＢｉｎｄｅｒ層液を作製した。
【０１１１】
５）樹脂フィルム２の帯電処理
１）で洗浄した樹脂フィルム２を、日本スタテック製ＨＰＳ−１０１を用いて、１０分間コロナ処理した。
【０１１２】
６）無機板状粒子層形成
５）で帯電処理した樹脂フィルム２を、２）で作製した無機板状粒子分散液に１５分間浸漬した後、純水で十分洗い流し、エアブローで乾燥した。これにより、無機板状粒子層３を形成した。
【０１１３】
７）充填部形成
６）で無機板状粒子層３を形成した樹脂フィルム２を、４）で作製した充填部水溶液に１５分間浸漬した後、純水で十分洗い流し、エアブローで乾燥した。これにより、無機板状粒子層３の欠陥部分７に充填部４を形成した。
【０１１４】
８）バインダ層形成
７）で無機板状粒子層３と充填部４とを形成した樹脂フィルム２を、３）で作製したバインダ粒子水溶液に１５分間浸漬した後、純水で十分洗い流し、エアブローで乾燥した。これにより、バインダ層５を形成した。
【０１１５】
９）交互吸着
６）〜８）の工程を、５、１０、２０回繰り返し、樹脂フィルム２にユニット６（無機板状粒子層３とバインダ層５との組）がそれぞれ５、１０、２０層形成されたバリアフィルム１を得た。
【０１１６】
１０）ＷＶＴＲ測定
９）で作製した３枚のバリアフィルム１を、ＭＯＣＯＮ社製水蒸気透過率測定装置ＡＱＵＡＴＲＡＮを用いて、ＷＶＴＲを測定した。
【実施例５】
【０１１７】
次に、実施例５を説明する。実施例５は、実施例１に、吸着層を追加したものである。具体的には、実施例５では、実施例１の５）の工程を、次のようにしたこと以外は、実施例２と同様の工程で３つのバリアフィルム１を作製し、ＷＶＴＲを測定した。
【０１１８】
５）樹脂フィルム２の帯電処理
１）で洗浄した樹脂フィルム２に、ミカサ製ＭＳ−Ａ１５０を用いて、ＡＺエレクトロニックマテリアルズ製アクアミカＮＬ１００Ａをスピンコーティングした。ついで、樹脂フィルム２を、１２０℃で１時間、続いて９５℃−湿度８０％の雰囲気下で３時間硬化した。これにより、樹脂フィルム２の表面に吸着層としてシリカ層を約０．２μｍの厚さで形成した。この樹脂フィルム２を３−アミノプロピルトリエトキシシラン（ＡＰＴＥＳ）の１０ｍｍｏｌ／Ｌのエタノール溶液に３０分間浸漬した。その後、樹脂フィルム２をエタノールと純水とで洗い流した後、エアブローで乾燥した。これにより、シリカ層を正に帯電した。
【０１１９】
［比較例１］
実施例１の４）と７）の工程を行わないこと以外は、実施例１と同様の工程を行なうことで、充填部４が形成されていない３つの比較用フィルムを作製し、ＷＶＴＲを測定した。
【０１２０】
［ＷＶＴＲの測定結果］
表１に、実施例１〜５、及び、比較例１で作製したバリアフィルム１及び比較用フィルムを４０℃、９０％ＲＨ（湿度）の環境下でＷＶＴＲ測定した結果（単位：ｇ／ｍ２／ｄａｙ）を示す。
【０１２１】
【表１】
【０１２２】
何れの実施例においても、比較例１に比べ、ＷＶＴＲの値が小さくなっており、本実施形態によるバリアフィルム１が高いバリア性能を有することが分かる。例えば、１０の−２乗（ｇ／ｍ２／ｄａｙ）台のＷＶＴＲを得るためには、比較例では２０対の交互吸着（即ち、２０個のユニット）でも不可能だが、実施例では５対（即ち、５個のユニット６）で十分である。つまり、本実施形態による交互吸着を用いたバリアフィルム１は、従来の交互吸着を用いたバリアフィルムに比べ、高い性能を少ない積層数で実現できることが確認された。
【０１２３】
なお、実施例５によるバリアフィルム１のＷＶＴＲが実施例１よりも低いのは、実施例５において形成したシリカ層により帯電処理の効果が向上し、より完全に無機板状粒子層３が樹脂フィルム２に吸着したためと思われる。
【０１２４】
以上により、本実施の形態によれば、バリアフィルム１は、欠陥部分７に充填部４が形成されるので、この充填部４によって欠陥部分７でのガスの透過を防止することができる。したがって、バリアフィルム１は、従来よりもバリア性能を向上させることができる。
【０１２５】
ここで、充填部４は、金属酸化物を含むことができるので、バリアフィルム１は、欠陥部分７でのガスの透過をより確実に防止することができる。
【０１２６】
さらに、金属酸化物を構成する金属は、バナジウム、タングステン、及びモリブデンのうち少なくとも１種でありうるので、バリアフィルム１は、欠陥部分７でのガスの透過をより確実に防止することができる。
【０１２７】
さらに、金属酸化物を構成する元素には、リンが含まれうるので、バリアフィルム１は、欠陥部分７でのガスの透過をより確実に防止することができる。
【０１２８】
さらに、無機板状粒子層３は負に帯電し、バインダ層５は正に帯電しうるので、バリアフィルム１を構成する層同士がクーロン力により強固に吸着する。したがって、バリア性能がより向上する。
【０１２９】
さらに、無機板状粒子は、粘土鉱物及びリン酸ジルコニウムのうち少なくとも１種を層分離することで得られうる。したがって、無機板状粒子がガスの透過を防止するので、バリア性能がより向上する。
【０１３０】
さらに、粘土鉱物は、雲母、バーミュライト、モンモリロナイト、鉄モンモリロナイト、バイデライト、サポナイト、ヘクトライト、及びスチーブンサイトの少なくとも１種でありうるので、無機板状粒子がガスの透過を防止する。したがって、バリア性能がより向上する。
【０１３１】
さらに、粘土鉱物は、モンモリロナイトでありうる。この場合、モンモリロナイトは容易に層分離されるので、無機板状粒子が容易に生成される。
【０１３２】
さらに、無機板状粒子は、リン酸ジルコニウムを層分離することで得られうる。この場合、リン酸ジルコニウムは容易に層分離されるので、無機板状粒子が容易に生成される。
【０１３３】
また、樹脂フィルム２上に形成され、樹脂フィルム２を交互積層部に強力に吸着させる吸着層を備えうる。この場合、交互積層部と樹脂フィルム２とが強固に吸着するので、バリア性能がより向上する。更に、吸着層がガスの透過を防止するので、バリア性能がより向上する。
【０１３４】
また、吸着層は、シリカ及びアルミナのうち、少なくとも１種を含みうる。この場合、交互積層部と樹脂フィルム２とが強固に吸着するので、バリア性能がより向上する。
【０１３５】
また、吸着層は、交互積層部の最外層と反対の電荷に帯電しうる。これにより、交互積層部と樹脂フィルム２とが強固に吸着するので、バリア性能がより向上する。
【０１３６】
また、吸着層を帯電させる処理は、シランカップリング剤を用いることで行われうる。これにより、吸着層をより確実に帯電させることができる。
【０１３７】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【０１３８】
１ バリアフィルム
２ 樹脂フィルム
３ 無機板状粒子層
４ 充填部
５ バインダ層
６ ユニット
７ 欠陥部分
【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂フィルムに、帯電した無機板状粒子を含む無機板状粒子層と、前記無機板状粒子と反対の電荷に帯電したバインダ層と、が交互に積層された交互積層部と、
前記無機板状粒子層のうち、前記無機板状粒子が欠落した箇所である欠陥部分に形成される充填部と、を有することを特徴とする、電子デバイス用バリアフィルム。
【請求項２】
前記充填部は、金属酸化物を含むことを特徴とする、請求項１記載の電子デバイス用バリアフィルム。
【請求項３】
前記金属酸化物を構成する金属は、バナジウム、タングステン、及びモリブデンのうち少なくとも１種であることを特徴とする、請求項２記載の電子デバイス用バリアフィルム。
【請求項４】
前記金属酸化物を構成する元素には、リンが含まれることを特徴とする、請求項２または３記載の電子デバイス用バリアフィルム。
【請求項５】
前記無機板状粒子は負に帯電し、前記バインダ層は正に帯電していることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の電子デバイス用バリアフィルム。
【請求項６】
前記無機板状粒子は、粘土鉱物及びリン酸ジルコニウムのうち少なくとも１種を層分離することで得られることを特徴とする、請求項５記載の電子デバイス用バリアフィルム。
【請求項７】
前記粘土鉱物は、雲母、バーミュライト、モンモリロナイト、鉄モンモリロナイト、バイデライト、サポナイト、ヘクトライト、及びスチーブンサイトの少なくとも１種であることを特徴とする、請求項６記載の電子デバイス用バリアフィルム。
【請求項８】
前記粘土鉱物は、モンモリロナイトであることを特徴とする、請求項７記載の電子デバイス用バリアフィルム。
【請求項９】
前記無機板状粒子は、リン酸ジルコニウムを層分離することで得られることを特徴とする、請求項６記載の電子デバイス用バリアフィルム。
【請求項１０】
前記樹脂フィルムに形成され、前記樹脂フィルムを前記交互積層部に吸着させる吸着層を備えることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項に記載の電子デバイス用バリアフィルム。
【請求項１１】
前記吸着層は、シリカ及びアルミナのうち、少なくとも１種を含むことを特徴とする、請求項１０記載の電子デバイス用バリアフィルム。
【請求項１２】
前記吸着層は、前記交互積層部の最も外側の層である最外層と反対の電荷に帯電していることを特徴とする、請求項１０または１１に記載の電子デバイス用バリアフィルム。
【請求項１３】
前記吸着層を帯電させる処理は、シランカップリング剤を用いることで行われることを特徴とする、請求項１２記載の電子デバイス用バリアフィルム。
【請求項１】
樹脂フィルムに、帯電した無機板状粒子を含む無機板状粒子層と、前記無機板状粒子と反対の電荷に帯電したバインダ層と、が交互に積層された交互積層部と、
前記無機板状粒子層のうち、前記無機板状粒子が欠落した箇所である欠陥部分に形成される充填部と、を有することを特徴とする、電子デバイス用バリアフィルム。
【請求項２】
前記充填部は、金属酸化物を含むことを特徴とする、請求項１記載の電子デバイス用バリアフィルム。
【請求項３】
前記金属酸化物を構成する金属は、バナジウム、タングステン、及びモリブデンのうち少なくとも１種であることを特徴とする、請求項２記載の電子デバイス用バリアフィルム。
【請求項４】
前記金属酸化物を構成する元素には、リンが含まれることを特徴とする、請求項２または３記載の電子デバイス用バリアフィルム。
【請求項５】
前記無機板状粒子は負に帯電し、前記バインダ層は正に帯電していることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の電子デバイス用バリアフィルム。
【請求項６】
前記無機板状粒子は、粘土鉱物及びリン酸ジルコニウムのうち少なくとも１種を層分離することで得られることを特徴とする、請求項５記載の電子デバイス用バリアフィルム。
【請求項７】
前記粘土鉱物は、雲母、バーミュライト、モンモリロナイト、鉄モンモリロナイト、バイデライト、サポナイト、ヘクトライト、及びスチーブンサイトの少なくとも１種であることを特徴とする、請求項６記載の電子デバイス用バリアフィルム。
【請求項８】
前記粘土鉱物は、モンモリロナイトであることを特徴とする、請求項７記載の電子デバイス用バリアフィルム。
【請求項９】
前記無機板状粒子は、リン酸ジルコニウムを層分離することで得られることを特徴とする、請求項６記載の電子デバイス用バリアフィルム。
【請求項１０】
前記樹脂フィルムに形成され、前記樹脂フィルムを前記交互積層部に吸着させる吸着層を備えることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項に記載の電子デバイス用バリアフィルム。
【請求項１１】
前記吸着層は、シリカ及びアルミナのうち、少なくとも１種を含むことを特徴とする、請求項１０記載の電子デバイス用バリアフィルム。
【請求項１２】
前記吸着層は、前記交互積層部の最も外側の層である最外層と反対の電荷に帯電していることを特徴とする、請求項１０または１１に記載の電子デバイス用バリアフィルム。
【請求項１３】
前記吸着層を帯電させる処理は、シランカップリング剤を用いることで行われることを特徴とする、請求項１２記載の電子デバイス用バリアフィルム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−２４０３５８（Ｐ２０１２−２４０３５８Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１０日（２０１２．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１１４５２７（Ｐ２０１１−１１４５２７）
【出願日】平成２３年５月２３日（２０１１．５．２３）
【出願人】（５９８０４５０５８）株式会社サムスン横浜研究所 (294)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月１０日（２０１２．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月２３日（２０１１．５．２３）
【出願人】（５９８０４５０５８）株式会社サムスン横浜研究所 (294)
【Ｆターム（参考）】
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