JPH02214731A - 高分子配向膜基板 - 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】 〈産業上の和用分野〉 本発明は、高分子配向膜基板に関し、さらに詳しくはフ
マル酸ジエステル重合体の単分子固体膜（ＬＢ膜）を基
板上に累積してなる高分子配向膜基板に関する。

本発明の高分子配向膜基板上には高度に分子が配向され
たＬＢ膜が累積されているので、ＬＢ膜上にたとえば液
晶分子を規則正しく配列させれば。

液晶表示素子が得られる。

〈従来の技術〉 デイスプレィの方法として、液晶による方法は、少ない
電気エネルギーで、比較的応答の速い表示が可能で、し
かも小さいものから大面積の表示ま。

で可能であるため、近年大いに発展してきた。

液晶デイスプレィ装置を製造するにあたっては、液晶分
子をいかに規則正しく配列させるかがポイントであり、
このためには液晶基板への配向性の付与が重要であり、
各種の配向処理法が知られている。

基板の配向処理の方法としては、たとえば溶液の塗布、
プラズマ処理、ラビング、蒸着、引上げ塗布＠（「液晶
の最新技術−物性・マテリアル・応用」松本圧−２角田
市良共著）等が知られている。上述の方法中ではラビン
グ法が最も一般的であり、この方法では、基板自体を一
定方向に擦るか、または基板の表面の無機物や有機物の
皮膜を設けた後擦り、液晶分子を擦った方向に平行配列
させる。現在、液晶セルの製造現場でよく行なわれてい
る方法は、液晶の基板にポリイミド樹脂を塗布した後、
この皮膜をラビングする方法で液晶分子の平行配列処理
法としてかなり優れた方法である。

〈発明が解決しようとする課題〉 今後、液晶表示はよりコントラストの大きいもの、応答
の速いものが望まれているが、このためには配向膜自体
を超薄膜化してオンゲストロングオーダーで制御するこ
とが必要である。また、配向をより精密にコントロール
することも大切である。これらの目的には、現在のポリ
イミド樹脂を塗布した後ラビングして配向膜を作るとい
う方法では、樹脂の膜厚を小さくすることが困難であり
、ラビング法では望みどうりのミクロオーダーの配向性
をコントロールすることはできない。

一方親水性基と疎水性基を有する低分子化合物の単分子
膜を水面上で形成させ、これに圧力を加えて固体膜（Ｌ
Ｂ膜）とし、これを液晶基板に累積して得られる超薄膜
を利用する方法や１重合性の低分子化合物を同様に累積
し、ＬＢ膜を重合させる方法（特開昭６３−２７４４５
１号）等が提案されている。しかし、低分子のＬＢＨで
は化学的、熱的及び機械的耐性が不充分なことから実用
性に乏しく、また重合性のＬＢ膜では重合時の収縮によ
り欠陥が生じるため好ましくない。

液晶の配向性に優れ、機械的、化学的及び熱的耐久性に
も優れしかも超薄膜化が可能な分子配向膜基板の開発が
望まれているが、これらの目的に適する素材ならびに技
術の開発はまだ十分ではない。

〈課題を解決するための手段〉 本発明によれば、基板と、該基板上に累積されたフマル
酸ジエ。入チル重合体の単分子固体膜（ランギュミュア
ーブロージエット膜、ＬＢ膜）とを備えた高分子配向膜
基板であって、前記フマル酸ジエステル重合体が下記一
般式 起源構造の置換基を有する炭素数３〜１ｏの置換シクロ
アルキル基又はシロキサン系炭化水素基を表わし、前記
枝分れアルキル基、前記シクロアルキル基、前記置換ア
ルキル基、前記置換シクロアルキル基及び前記シロキサ
ン系炭化水素基にはへテロ原子が含まれていてもよく、
またハロゲン原子で置換されていてもよい、）にて示さ
れるフマル酸ジエステルの反復単位を少なくとも６０モ
ル％以上含有することを特徴とする高分子配向膜基板が
提供される。

以下１本発明につき更に詳細に説明する。

本発明では下記一般式 （式中、Ｒ１及びＲ８は同−若しくは異なる基を表わし
、Ｒ１及びＲ８の少なくとも一方の基は炭素数３〜１２
の枝分れアルキル基、炭素数３〜１２のシクロアルキル
基、炭素数３〜１４の環構造の置換基を有する炭素数２
〜６の置換アルキル基、前にて示されるフマル酸ジエス
テルの反復単位を含有するフマル酸ジエステル重合体を
用いる０式中、Ｒ１及びＲ２は同−若しくは異なる基を
表わし、Ｒ１及びＲ２の少なくとも一方の基は炭素数３
〜１２の枝分れアルキル基、炭素数３〜１２のシクロア
ルキル基、炭素数３〜１４の環構造の置換基を有する炭
素数２〜６の置換アルキル基、前記環構造の置換基を有
する炭素数３〜１０の置換シクロアルキル基又はシロキ
サン系炭化水素を表す：前記枝分れアルキル基、前記シ
クロアルキル基、前記置換アルキル基、前記置換シクロ
アルキル基及びシロキサン系炭化水素基には窒素原子、
酸素原子、リン原子、イオウ原子等のへテロ原子が含ま
れていてもよく、またハロゲン原子で置換されていても
よい、Ｒ□及びＲ２の一方の基のみが上記炭化水素基の
場合、他方の基は炭素数１〜１２のアルキル基、炭素数
３〜１２のシクロアルキル基であるのが望ましい。

前述の炭化水素基を有するフマル酸ジエステルの例とし
てはフマル酸ジイソプロピル、フマル酸ジーｔａｒｔ−
ブチル、フマル酸ジシクロヘキシル、フマル酸ジー５ｅ
ｃ−ブチル、フマル酸ジー４−メチル−２−ペンチル、
フマル酸イソプロピル−ｔｅｒｔ−ブチル、フマル酸イ
ソプロピル−イソアミル、フマル酸イソプロピル−４−
メチル−２−ペンチル、フマル酸イソプロピル−２−エ
チルヘキシル、フマル酸イソプロピル−ノニル。

フマル酸ｔｅｒｔ−ブチル−５ｅａ−ブチル、フマル酸
ｔ　ｅ　ｒ　ｔ−ブチル−イソアミル、フマル酸ｔａｒ
ｔ−ブチルー４−メチル−２−ペンチル、フマル酸ｔｅ
ｒｔ−ブチルー２−エチルヘキシル等を好ましくあげる
ことができる。また、シロキサン系炭化水素基を有する
フマル酸ジエステルとしては、メチル−（トリメチルシ
リル）−フマレート、エチル−（トリメチルシリル）−
フマレート、イソプロピル−（トリメチルシリル）−フ
マレート、シクロヘキシル（トリメチルシリル）−フマ
レート、ｔａｒｔ−ブチル−（トリメチルシリル）−フ
マレート、イソプロピル−〔３−トリス（トリメチルシ
ロキシ）シリル〕プロピルーフマレート、イソプロピル
−３−（（ペンタメチル）ジシロキサニル〕プロピルー
フマレート等を挙げることができる。ヘテロ原子を含有
するフマル酸ジエステルの例としては、Ｎ、Ｎ−ジメチ
ルアミノエチル−イソプロピルフマレート、 ｔａｒｔ−ブチル−１−ブトキシ−２−プロピルフマレ
ート、２−シアノエチル−イソプロピルフマレート、グ
リシジル−イソプロピルフマレート。

ジエチルホスホノメチル−イソプロピルフマレート、２
−メチルチオエチル−イソプロピルフマレート等を挙げ
ることができる。また一方、ハロゲン原子で置換された
フマル酸ジエステルの例としては、パーフルオロオクチ
ルエチル−イソプロピルフマレート、トリプルオロメチ
ルーイソプロビルフマレート、ペンタフルオロエチル−
イソプロピルフマレート、ヘキサフルオロ−イソプロピ
ルフマレート、ビス−１−クロロ−イソプロピルフマレ
ート等を挙げることができる。

本発明ではフマル酸ジエステルを重合して得られるフマ
ル酸ジエステル重合体を用いる。フマル酸ジエステル重
合体を得るには、通常のラジカル重合法を好ましく用い
ることができる０重合に際し用いられる重合開始剤とし
ては、１０時間半減期温度が１２０℃以下の有機過酸化
物及びアゾ化合物の１種又は２種以上が使用される。

重合開始剤としては、過酸化ベンゾイル、ジイソプロピ
ルペルオキシカーボネート、ｔｅｒｔ−ブチルペルオキ
シ−２−エチルヘキサノエート、ｔａｒｔ−ブチルペル
オキシビバレート、ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシジイソ
ブチレート、過酸化ラウロイル、アゾビスイソブチロニ
トリル等が挙げられる０重合開始剤の使用量としては原
料モノマー１００重量部に対して１０重量部以下が好ま
しく、さらに好ましくは５重量部以下である。

本発明に用いるフマル酸ジエステル重合体中には少なく
ともフマル酸ジエステル反復単位を６０モル％以上含有
する必要がある。これは本発明で用いられるフマル酸ジ
エステル重合体中のフマル酸ジエステル単位の含量６０
モル％以上では、フマル酸ジエステル重合体が側鎖のた
めに剛直となり、分子形態が棒状となるため、糸まり状
の会合体とはならないからである。

本発明において、フマル酸ジエステル重合体の単分子固
体膜（通常ランギュミュアーブロージエット膜若しくは
ＬＢ膜と称される）を形成するに当たっては、フマル酸
ジエステル重合体を水と混和しない蒸散性有機溶媒に溶
解してフマル酸ジエステル溶液を得、次いで清浄な水面
上にフマル酸ジエステル溶液を展開して気体膜を形成す
る。蒸散性有機溶媒としては、汎用の有機溶媒、例えば
クロロホルム、二塩化エチレン、ベンゼン、トルエン等
を挙げることができ、フマル酸ジエステル重合体をこれ
らの有機溶媒の希薄溶液とし、水平面上に静かに展開す
る。水平面上への展開に際しては、フマル酸ジエステル
重合体の溶液の濃度および溶剤の種類に注意を払う必要
があり、濃厚溶液ないし水と混和する溶剤を用いると単
なる水面展開膜になりやすく、その場合、膜の分子配向
、表面平滑度、均質性等を制御できないばかりか超薄膜
を調製することは出来ない、展開する溶液の濃度は１０
■／■Ω以下であるのが望ましく、好ましくは０．１〜
３■／　ｍ　ＩＩの範囲である。溶剤の種類と濃度の選
択は作業温度によって、も若干変化する必要があり、高
温になる程高沸点溶剤１例えばベンゼンや二塩化エチレ
ン等が望ましく、また希薄な溶液が好ましい、但し通常
の作業温度、１０〜３５℃の範囲では濃度１０■／■Ω
以下の条件で十分である。水面上へ展開して溶剤を蒸発
させると、各々の分子が互いに相互作用していない通常
１表面圧ｌ　ｄｙ１６　／　ｆｆｉ以下の気体膜が得ら
れる。

以上の様にして得られた気体膜に対して、水平方向から
表面圧を加え３〜３Ｑｄｙｎｅ／ｃｓ程度に保つと固体
膜状態になる。どの程度の表面圧に設定するかは用いる
フマル酸ジエステル重合体の種類に依存し、あらかじめ
表面圧−面積（ＦＡ）等温曲線を求めておき、その固体
膜相に相当するＦＡ曲線の鋭い立ち上がり部分の表面圧
に設定する。

次に、この固体膜を垂直浸漬法または水平付着法により
基板上に累積することにより高分子配向膜基板が得られ
る。

上述のＬＢ膜を累積する基板は、一般に使用されている
各種の基板が用いられるが、液晶のデイスプレィ用のセ
ルをつくるためには、導電性の透明基板であることが必
要であり、通常の硝子に導電性を付与したもの１例えば
ＩＴＯ（酸化インジウム）ガラス基板、ＮＥＳＡ　（酸
化スズ）ガラス基板等が用いられる。そのほか各種の透
明樹脂に導電性を付与したものも使用できるが、高分子
ＬＢ膜を累積するために、表面の平滑さ、耐傷性等の点
から導電性ガラス基板を用いることが望まし％Ｎ。

〈発明の効果〉 本発明の高分子配向膜基板は、フマル酸ジエステル重合
体のＬＢ膜を用いるので、ピンホール等の膜欠陥のない
平滑な膜面を有し、しかも高度の配向性を有しているの
で、液晶表示素子等電気素子の材料として優れている。

〈実施例〉 以下、実施例を挙げて、さらに具体的に本発明を説明す
るが１本発明はこれらによって限定されるものではない
。

去ｍ 内面積２０Ｘ２０ｃｍ、深さ１０３１のテフロン製トラ
フに純水を８３の深さになる様に入れ、部屋全体の温度
を２０℃に設定した。濃度１■／■Ωのポリ（フマル酸
ジイソプロピル）（ＰＤｉＰＦと略称する）のクロロホ
ルム溶液１５０μｇを水面上に静かにたらし、溶媒を蒸
発させた１表面圧を検知しながら、水面上に設置された
長さ２０Ｃ！１のテフロン製浮子を２■／社ｎの速度で
平行移動させて表面積を狭くして表面圧を５ｄｙｎａ／
ａｍとし、ＬＢ膜を作成しＩＴＯガラス基板上に垂直浸
漬法により５層累積して高分子配向膜基板を作成した。

得られた高分子配向膜基板を用いて添付図面に示すよう
な液晶セル１０を作成した。すなわち、ＩＴＯ膜１１で
被覆されたガラス基板１２からなるＩＴＯガラス基板に
ＬＢ膜１３を累積して得た本発明の高分子配向膜基板１
４を配向方向が直行するように２枚重ね、その間に液晶
１５（ｐ−メトキシベンジリデン−ｐ′−ブチルアニリ
ン（ＭＢＢＡ））を封入してＴＮ（ツイストネマチック
）配向タイプの液晶セル１０を作り電極１６を取付けた
後、偏光板を用いた目視による観察及び電圧をか−けて
電気応答性を調べた。その結果、電気に対する応答性が
良好であることが判明した。また一方、高分子配向膜基
板１４を４００倍の微分干渉光学顕微鏡を用いて写真撮
影し、１０００倍に引き伸ばし観察した結果では、配向
性に影響を与える様な膜の欠陥は認められず、膜が均一
に作成されていることが判明した。

同様にして表面圧を５〜２５　ｄｙｎｅ／　Ｑｌの範囲
で変化させてＬＢ膜を作成し、５〜２０層累積して高分
子配向膜基板を各種作成し、得られた高分子配向膜基板
を用いて液晶セル１０を作成した。同様にして電気応答
性を調べたところ、表面圧としては５〜１５　ｄｙｎｅ
／　ａｍ程度と比較的低いところで完全な固体膜となる
前で累積し、又累積数としては５層程度で充分液晶が配
向し、良好な電気応答性が得られることが判明した。

失凰五裟 実施例１のＰＤｉＰＦの代わりにポリ（フマル酸ジ−ｔ
−ブチル）（ＰＤｔＢＦと略す）の１■／■ａクロロホ
ルム溶液を用いた他は実施例１と同様にしてＰＤｔＢＦ
のＬＢ膜（表面圧８ｄｙｎｅ／ｃｍ）を４層累積した高
分子配向膜基板１４を用いて液晶セル１０を作成し、液
晶１５の配向性ならびに電気応答性を調べた。その結果
、液晶１５の配向性が良く、電気に対する応答性も良い
ことが判明した。

３３１１表 実施例１のＰＤｉＰＦの代わりにポリ（フマル酸ジシク
ロヘキシル）（ＰＤｃＨＦ）のｌｉ＠／ｍＱクロロホル
ム溶液を用いた他は実施例１と同様にしてＰ　Ｄ　ｃ　
ＨＦのＬＢ膜を６層累積した高分子配向膜基板１４を用
いて液晶セル１０を作成し、液晶１５の配向性ならびに
電気応答性を調べた。その結果、液晶１５の配向性が良
く、電気に対する応答性も良いことが判明した。

去１■１Ｌ＝１」一 実施例１のＰＤｉＰＦの代わりにポリ（フマル酸ジー８
（３Ｑ−ブチル）（ＰＤｓＢＦ、実施例４）。

ポリ（フマル酸ジー４−メチル−２−ペンチル）（ＰＤ
ＭＰＦ、実施例５）、ポリ（フマル酸ｔｅｒｔ−ブチル
−５ｅａ−ブチル）（ＰｔＢ／ｓＢＦ。

実施例６）、ポリ（フマル酸ｔｅｒｔ−ブチルーイソア
ミル）（ＰｔＢ／ｉＡｍＦ、実施例７）。

ポリ（フマル酸ｔｅｒｔ−ブチルー４−メチル−２−ペ
ンチル）（ＰｔＢ／ＭＰＦ、実施例８）、ポリ（フマル
酸ｔｅｒｔ−ブチルー２−エチルヘキシル）（ＰｔＢ／
ＥＨＦ、実施例９）、ポリ（フマル酸イソプロピル−パ
ーフルオロオクチルエチル）（Ｐｉｐ／ＦｘｖＦｔ実施
例１０）、ポリ（フマル酸イソプロピル−ヘキサフルオ
ロイソプロピル）（ＰｉＰ／１Ｐ−Ｆ、Ｆ、実施例１１
）、ポリ（フマル酸２−クロロイソプロピル）　　（Ｐ
ＤＣｌｉＰＦ、実施例１２）、ポリ（Ｎ、Ｎ−ジメチル
アミノエチル−イソプロビルフマレート）（ＰＡＥＳＰ
Ｆ、実施例１３）、ポリ（１−ブトキシ−２−プロピル
−ｔａｒｔ−ブチルフマレート）（ＰＢＰｔＢＦ、実施
例１４）、ポリ〔イソプロピル−（３−トリス（トリメ
チルシロキシ）シリル）プロピルフマレート）（ＰＳｉ
ｉＰＦ。

実施例１５）をそれぞれ用いた他は実施例１と同様に行
ない第１表に示す表面圧と暦数にて高分子配向膜基板１
４を作成し、液晶セル１０を試作して液晶の配向性なら
びに電気応答性を調べた。それらの結果、いずれの高分
子配向膜基板１４も液晶１５の配向性が良く、電気に対
する応答性も良いことが判明した。なお、併せて表１に
実施例１表

【図面の簡単な説明】

添付図面は本発明による高分子配向膜基板を用いて作成
した液晶セルの概略を模式的に示す略示斜視図である。 図中、１０・・液晶セル、１１・・ＩＴＯ膜、１２・・
ガラス基板、１３・・ＬＢ膜、１４・・高分子配向膜基
板、１５・・液晶。 １゜ ２゜ ３゜ 事件の表示 平成　１年特許願第３２８６５号 発明の名称 高分子配向膜基板 補正をする者 事件との関係　　特許出頴人 （４３４）日本油〃旨株式会社 ４、代 理人 〒１０５東京都港区虎ノ門１丁目１番２０号５゜ ６゜ 補正の対象 図　　面 補正の内容 別紙のとおり

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 基板と、該基板上に累積されたフマル酸ジエステル重合
   体の単分子固体膜（ランギュミュアーブロージエット膜
   、ＬＢ膜）とを備えた高分子配向膜基板であって、前記
   フマル酸ジエステル重合体が下記一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼ （式中、Ｒ＿１及びＲ＿２は同一若しくは異なる基を表
   わし、Ｒ＿１及びＲ＿２の少なくとも一方の基は炭素数
   ３〜１２の枝分れアルキル基、炭素数３〜１２のシクロ
   アルキル基、炭素数３〜１４の環構造の置換基を有する
   炭素数２〜６の置換アルキル基、前記環構造の置換基を
   有する炭素数３〜１０の置換シクロアルキル基又はシロ
   キサン系炭化水素基を表わし、前記枝分れアルキル基、
   前記シクロアルキル基、前記置換アルキル基、前記置換
   シクロアルキル基及び前記シロキサン系炭化水声基には
   ヘテロ原子が含まれていてもよく、またハロゲン原子で
   置換されていてもよい。）にて示されるフマル酸ジエス
   テルの反復単位を少なくとも６０モル％以上含有するこ
   とを特徴とする高分子配向膜基板。