JPH01108525A - 有機分子配向膜の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は基板上に有機化合物の高度に分子配向した膜を
製造する方法に関しており、電気的、電気化学的または
光学的素子、特に液晶表示素子等の配向膜の製造方法に
関するものである。

〔発明の概要〕

本発明は、基板上に有機化合物の高度に分子配向した膜
を製造する方法に関している。この方法は、親水性、疎
水性の両特性を有する両性物質の中で両端に親水性基を
もち、その内側に炭化水素基、中央に官能基をもつ有機
化合物を分子配向させて基板上に形成する。有機分子配
向膜を形成する方法は、有機化合物を適当な有機溶媒た
とえばベンゼン、クロロホルムなどに溶解し、水面上に
展開する。水面上に展開した有機化合物に表面圧を加え
ることにより、分子配向した有機薄膜を水溶液−気体界
面上に形成する。この方法はラングミュア−プロジェッ
ト法として公知の手法である。

本発明は、この分子配向した有機薄膜が両端に親水性基
を有するため、中央部の官能基が基板と平行あるいは任
意の角度をもち非常に高度に配向することができる。本
発明は種々の異なる応用素子の製造に用いられることが
できる。例えば、透明基板上に透明導電膜が形成された
基板に本発明の有機分子配向膜を用いることができる。

このような有機分子配向膜は液晶配向膜としての機能を
果たし、ラビングなしで液晶分子の配向制御が可能であ
る。しかも、分子次元での配向制御が可能であるため、
超微細なパターンやカイラルスメクテインク液晶等の高
度な機能を有する液晶配向膜をも可能となる。

〔従来の技術〕

高度の分子配向を存する有機分子配向膜としては、ラン
グミュア−プロジェット膜が知られている。また液晶配
向膜としては、ポリイミド等の有機高分子を塗布してラ
ビングする方法や酸化ケイ素等を斜方蒸着する方法が用
いられてきた。

Ｃ発明が解決しようとする問題点〕 ラングミュアープロジェット膜においては、−方が親水
性基、もう一方が疎水性基を有する両性物質が用いられ
ている。これを水面上に展開し、表面圧をかけ高度に分
子配向を有する有機分子配向膜とした場合、親水性基が
水面に接触し、疎水性基が気体中になる。この場合水面
と垂直に近い角度をなして分子配向する。疎水性基に官
能基を入れた場合官能基もやはり、水面と垂直に近い角
度をなして配向する。これを基板上に移し取ると水面上
の配向がそのまま基板上に移し取られる。

官能基を基板と平行に、あるいは所望の角度をもたせて
配置させるということが不可能である。

また、液晶配向膜としては斜方蒸着膜は使用する液晶に
よって配向性に差が生じ、視角特性もやや劣り、真空蒸
着機を用いることから製造上の簡略化が困難である。ま
た、ラビングを用いる方法では、液晶配向膜表面の傷、
膜厚の不均一、膜の剥離、駆動電極の破壊等による配向
不良、表示品位の低下といった問題が生じている。

そこで本発明は、従来の問題点を解決するためラングミ
ュア−プロジェット膜に用いる有機化合物に特徴をもた
せ、官能基が基板と平行、あるいは所望の角度をもたせ
分子配向することを目的としたものである。

また、従来の液晶配向膜の問題点を解決するため、均一
無欠陥かつ良好な配向特性を有し、製造工程が簡単であ
る液晶配向膜を得ることを目的としたものである。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点を解決するために、本発明は両端に親水性基
をもち、中央部付近に官能基をもつ両性有機化合物、そ
の中でも特に一般式 Ｙ＋　　Ｒ＋　　Ａｔ　　Ｒ２Ｙ２ Ｙ＋　　Ｒ＋　　Ｘ　　Ｒ２Ｙ２ Ｙ＋　　Ｒ＋　　Ａｔ　　Ｘ　　Ｒ２Ｙ２Ｙ＋　　ＲＩ
Ａ＋　　Ｘ　　Ａ２Ｒ２Ｙ２Ｙ＋　　Ｒ＋一部−Ｒ３１
）４ＲＺ　　Ｙ２Ｙ、−Ｒ，−八＋　　　Ｘ　　　Ｒ３
Ａ２　　　Ｒ２〜Ｙ２（ただし、　Ｙｊ、　　Ｙ２は−
ＯＨ，−Ｎ）１２．−ＣＮ、　−５Ｈ。

−３ｏ：＋Ｈ，−ＣＯＮＨｚＩ−Ｏ５ＯＪ、　−ＣＯＣ
）ｌ：ｌ、−ＣＯＯＣＨ３１−Ｃｏｏｌ。

−０ＣＨｚのいずれか Ｒ＋、　Ｒｚ、　Ｒｓは炭火水素（Ｎ、　Ｓ、　０のへ
テロ原子も含む）。−ＡＩ　　、　　Ａ２−は−４に、
−ＣＩ＞−＜ｋ。

（トＧ、−◎−Ｇ−偽、−ｅ−６−◎。

Ｇ−◎−０１−■−１−０−■−２−〇−６゜−■−◎
−■−＋　−＜Ｅ＞　−Ｏ＞　−＠。

−■−ｅ−ｅ−ｅ−、刊４−１−弓トＧ−１−づ〜、−
ロービｄ−、−ｄ−６，−ロー。

−Ｘ−は、−ＣＨ＝Ｎ−、−Ｎ＝Ｎ−、−Ｎ＝Ｎ（０）
−、−Ｃｏ−０−。

−Ｃｏ−３−、−ＣＨ−Ｎ（０）−、−Ｃ）ｌ＝ｃ（Ｃ
Ｎ）−、−ＣＩ＝Ｃ（Ｃ１−。

−ＣＨ・Ｃ１，−、−ＣＴＣ−、−Ｃｏ−、−０−、−
ＣＨ＝ＣＨ−Ｃｏ−０−、のいずれか） で示される有機化合物の中から選ばれた単体あるいは混
合物をラングミュア−プロジェット法を用いて基板上に
付着する。付着する方法は、垂直浸着法、水平付着法の
いずれかを用いる。−Ｒ＋　　。

Ｉｈ−の長さを等しくすると、Ａ、、　Ｘ；　Ａ２の官
能基は基板と平行になり、長さを違えることにより任意
の角度をもち、高度の有機分子配向膜を形成できる。

また、透明基板上に透明導電膜が被覆された基板にこの
有機分子配向膜を形成することにより、良好な液晶配向
膜となる。

〔作用〕

上記のように形成された有機分子配向膜は、官能基が基
板に平行あるいは平行に近い任意の角度で維持した有機
分子配向膜となる。

また、薄膜成分からなる電気的、電気化学的または光学
的素子、特に液晶表示素子においては、高度に分子配向
した有１！薄膜を液晶配向膜として用いるため、ラビン
グなしで良好に液晶分子を配向させることができた。さ
らに真空装置等も必要なく、製造が簡略化することがで
きた。

〔実施例〕

以下にこの発明の実施例を図面に基づいて説明する。

実施例　１ 第１図に本発明により作製した有機分子配向膜を示す。

有機化合物としてＣ００Ｈ−（Ｃ）１２）　＋　ａ−０
−６−◎−（ＣＨ２）　＋　５−Ｃ０ＯＨを用いた。有
機分子配向膜を基板上に形成する方法を以下のような操
作で行った。上記有機化合物をベンゼンに溶解し、５　
Ｘ　１０−’Ｍｏｌ　／　１の溶液を作製した。第２図
に示した装置の水槽４に水５を満たし、バリア６を水槽
の右端に設置する。

前記ベンゼン溶液を５００μｐ水面上に滴下する。

ベンゼンが展開剤として働き、水面上にＣ００Ｈ−（Ｃ
Ｉ＋□）＋　５−６−０−６−　（ＣＨｚ）　＋　５−
Ｃ０ＯＨが広がる。

ベンゼンが蒸発後、バリア６をおもり７によって引っ張
り一定圧とする。この実施例では１０ｍＮ／ｍになるよ
うにおもりをぶらさげた。こうすることにより水面上の
上記有機化合物は両端のカルボキシル基を水面下にし、
高度の分子配向をした有機分子配向膜となる。この有機
分子配向膜を水面上から基板に移し取るには、基板を水
面を横切って上下させる方法をとった。基板にはへｌ基
板を用い、基板上に水分上の有機分子配向膜を移し取っ
た。。このように形成された基板上の有機薄膜は水面上
の分子配向を維持し有機化合物中心部の−０−０−０〜
を基板と平行に配向することが可能であり、しかも−力
方向に分子配向することが可能であった。

実施例　２ 一般式Ｙ＋　　Ｒ＋　　ＡＩ　　Ｘ　　Ｉｈ　　Ｒｚ　
　Ｙ２で表される有機化合物を用いた。Ｙ、、　Ｙ、と
じてはＯＨ，ＡＩ、Ａ２としては一〇−Ｏ，Ｘとしては
Ｎ＝Ｎを用いた。またＲ、、　Ｒ，としては（ＣＨｔ）
ｘでＸが１２〜２０の９種類の異なる長さのアルキル鎖
のものを用い、両方の組み合わせにより、８１種類の化
合物を用いた。基板としてはフッ化カルシウム板を用い
、実施例１と同様の操作で基板上に移し取った。基板上
に移し取られた有Ｉ！薄膜はＲ３とＲ２のアルキル鎖長
の違いにより、基板と−ＡＩ　−Ｘ−Ａ２一部との角度
及び基板からの距離を任意に変化することが可能な有機
分子配向膜を形成することができた。

実施例　３ Ｙ＋　　Ｒ＋　　Ａ＋　　Ｘ　　Ａ２　　Ｒ２Ｙ２の一
般式で表される化合物とシテ、ＮＨＫ−（ＣＨｔ）　＋
５−０−　（ＣＨ２）　３−ｏ−８−ＣＩ＝Ｎ−（ＣＨ
ｘ）　ｚ−０−（ＣＬ）　＋　ａ−Ｃｏｏｌを用い実施
例１と同様な操作で基板上に有機分子配向膜を形成する
ことが可能であった。

実施例　４ Ｌ　　Ｆｈ　　Ａ１Ｒ５Ａｚ　　Ｒｚ　　’ｌｘの一般
式で表される化合物として、 ＧＯＯＲ−（ＣＨｚ）　＋。−Ｃ＝Ｃ−Ｃ＝Ｃ−（ＣＨ
ｚ）ｂ−Ｄ−ＣＨ＝ＣＨ−６−（ＣＨ２）　６−Ｃ＝Ｃ
−Ｃ＝　Ｃ−（ＣＬ）　＋。−ＣＯＯＩＩを用い実施例
１と同様な操作で基板上に有機分子配向膜を形成するこ
とが可能であった。基板上に形成された有機分子配向膜
は−ＣＣＩ−Ｃ＝Ｃ−を有するため、紫外線重合が可能
である。そこで、紫外線を照射することで重合を行った
。隣に接する分子と重合が進み機械的及び化学的強度の
高い重合した有機分子配向膜が形成することができた。

実施例　５ 有機化合物として ０）１−（ＣＩ（２）Ｉｌｌ−ＣＯ−０−Ｃ＋１−Ｇ−
■−（Ｃ１，）　＋　６−Ｃ０ＯＨを用い有機分子配向
膜の形成を行った。まず、第２図に示した水槽４に水５
を満たし、ガラス基板を水中に沈めた。次に水面上に上
記化合物のクロロホルム溶液を滴下する。クロロホルム
が蒸発後、バリア６をおもり７によって引っ張り一定圧
とする。この実施例では８ｍＮ／ｍになるようにした。

水面上の上記化合物は一〇〇、　−ＣＯＯＨを水面下に
し、高度の分子配向した有機分子配向膜となる。基板を
水中から引き上げることにより、基板上に一層の有機分
子配向膜を形成することができる。さらに、水面上を往
復させることで、任意の層数を累積することが可能であ
った。

実施例　６ 基板としてガラス上に透明導電膜を形成したものを用い
た。実施例１と同様の化合物、操作により、透明導電膜
の形成されたガラス基板上に移し取った。透明導電膜上
にも良好な分子配向を有する分子配向膜を形成すること
が可能であった。

実施例　７ 実施例６で作製した分子配向膜２を有する基板２枚を、
分子配向膜２が向かい合わせで内側に位置するようにシ
ール剤９でパネルを作製し、液晶８を注入して図３に示
す液晶素子とした。このようにして作製した液晶素子は
ラビング無しで液晶分子を基板と水平に配向させ、配向
不良がない表示品位の高く、しかも超微細なパターン表
示においても、分子次元での配向制御となっているため
、良好な液晶表示素子とすることができた。

実施例　８ 基板としてガラス上に透明導電膜を形成したものを用い
、実施例２で示した有機分子配向膜を基板上に形成し、
実施例７と同様にして液晶素子を作製した。この分子配
向膜は、基板と一＾、−Ｘ−Ａ２一部との角度が任意に
変化させることが可能であるため、液晶素子においても
液晶と基板とのブ＝１２− レチルト角を任意に制御することが可能となり、その結
果、ＯＦＦ状態での液晶素子の透過率の制御ができるよ
うになった。

〔発明の効果〕

本発明は以上述べたように、基板上に有機物質の高度に
分子配向した膜を製造する方法として、有機化合物の両
端に親水基を持たせることにより、中央部の官能基が基
板と平行あるいは所望の角度を持たせた配向膜が実現で
きた。このように作製した有機分子配向膜を液晶素子の
液晶配向膜として用いると、液晶分子をラビングなしで
配向制御するため、微細なパターンや、カイラススメク
ティック液晶等の高度な機能を有する液晶配向膜が可能
である。また基板と、有機配向分子の中央部の官能基が
所望の角度を持たせることが可能であるため、液晶素子
においても、液晶分子のプレチルト角が任意に設定でき
るため、液晶素子の透過率制御が可能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図は有機分子配向膜の一実施例の断面図、第２図は
有機分子配向膜製造装置の概略説明図、第３図は液晶素
子の断面図である。 以上 出願人　セイコー電子工業株式会社

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）両端に親水基を有し、中央部付近に疎水基を有す
   る両性有機化合物の薄い層を水溶液表面上に形成し、基
   板をその層を横切って上下させる、あるいは付着させる
   ことにより、有機化合物の極めて薄い層を基板上に移し
   取った有機分子配向膜において、有機化合物が一般式 Ｙ＿１−Ｒ＿１−Ａ＿１−Ｒ＿２−Ｙ＿２ Ｙ＿１−Ｒ＿１−Ｘ−Ｒ＿２−Ｙ＿２ Ｙ＿１−Ｒ＿１−Ａ＿１−Ｘ−Ｒ＿２−Ｙ＿２Ｙ＿１−
   Ｒ＿１−Ａ＿１−Ｘ−Ａ＿２−Ｒ＿２−Ｙ＿２Ｙ＿１−
   Ｒ＿１−Ａ＿１−Ｒ＿３−Ａ＿２−Ｒ＿２−Ｙ＿２Ｙ＿
   １−Ｒ＿１−Ａ＿１−Ｘ−Ｒ＿３−Ａ＿２−Ｒ＿２−Ｙ
   ＿２｛ただし、−Ｙ＿１、−Ｙ＿２は−ＯＨ、−ＮＨ＿
   ２、−ＣＮ、−ＳＨ、−ＳＯ＿３Ｈ、−ＣＯＮＨ＿２、
   −ＯＳＯ＿３Ｈ、−ＣＯＣＨ＿３、−ＣＯＯＣＨ＿３、
   −ＣＯＯＨ、−ＯＣＨ＿３のいずれか Ｒ＿１、Ｒ＿２、Ｒ＿３は炭火水素（Ｎ、Ｓ、Ｏのヘテ
   ロ原子、ハロゲン原子も含む）−Ａ＿１−、−Ａ＿２−
   は▲数式、化学式、表等があります▼、▲数式、化学式
   、表等があります▼、▲数式、化学式、表等があります
   ▼、▲数式、化学式、表等があります▼、 ▲数式、化学式、表等があります▼、▲数式、化学式、
   表等があります▼、▲数式、化学式、表等があります▼
   、 ▲数式、化学式、表等があります▼、▲数式、化学式、
   表等があります▼、▲数式、化学式、表等があります▼
   、 ▲数式、化学式、表等があります▼、▲数式、化学式、
   表等があります▼、 ▲数式、化学式、表等があります▼、▲数式、化学式、
   表等があります▼、▲数式、化学式、表等があります▼
   、▲数式、化学式、表等があります▼、▲数式、化学式
   、表等があります▼、▲数式、化学式、表等があります
   ▼、▲数式、化学式、表等があります▼、▲数式、化学
   式、表等があります▼、▲数式、化学式、表等がありま
   す▼、 （ただし▲数式、化学式、表等があります▼はシクロヘ
   キサン）のいずれか−Ｘ−は、−ＣＨ＝Ｎ−、−Ｎ＝Ｎ
   −、−Ｎ＝Ｎ（Ｏ）−、−ＣＯ−Ｏ−、−ＣＯ−Ｓ−、
   −ＣＨ＝Ｎ（Ｏ）−、−ＣＨ＝Ｃ（ＣＮ）−、−ＣＨ＝
   Ｃ（Ｃｌ）−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＯ−
   、−Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＯ−Ｏ−、のいずれか｝ で示されるものの中から選ばれた単体あるいは混合物で
   あることを特徴とする有機分子配向膜の製造方法。
2. （２）水溶液上に形成する有機化合物の層が単分子層で
   あることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の有機
   分子配向膜の製造方法。
3. （３）基板上に有機化合物の層を付着させる操作を繰り
   返し行うことにより多層膜を基板上に累積することを特
   徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項記載の有機分
   子配向膜の製造方法。
4. （４）基板が透明な絶縁基板上に透明導電膜を形成した
   ものであることを特徴とする特許請求の範囲第１項、第
   ２項、第３項記載の有機分子配向膜の製造方法。