[发明专利]取向性化学吸附单分子膜的制造方法

说明书

本发明涉及一种膜的组成分子是取向的且化学吸附在基材上的取向性化学吸附单分子膜的制造方法。更具体而言，涉及作为氟系防污性单分子膜、液晶用取向膜、偏光膜、相位差膜、分子元件用导电膜等在分子水平上使用的薄膜材料能够使用的取向性化学吸附单分子膜的制造方法。

迄今，化学吸附单分子膜的一般制法是，把基材浸渍在由化学吸附剂溶于溶剂制成的化学吸附液中，使上述基材表面与上述化学吸附剂反应一定时间后，用有机溶剂洗涤除去剩余的化学吸附剂。

例如，首先，把含有直链烃基和Si的硅烷系表面活性剂(以下也叫做化学吸附剂或化学吸附化合物)按约1％(重量)溶于非水溶剂中制成化学吸附液。然后，把基材浸渍在上述化学吸附液中，在化学吸附液中经一定时间的化学吸附反应后，把基材从化学吸附液中取出，用非水性洗涤用有机溶剂漂清洗净，除去附着于基材表面的化学吸附剂，从而制得化学吸附单分子膜。而且，化学吸附单分子膜的组成分子的取向是依据取向方向，用洗净液按指定方向清洗基材来进行的。

但是，迄今的化学吸附单分子膜的制造方法中，基材浸渍在非水洗涤用有机溶剂中，由于洗涤该表面，使洗涤液急剧劣化，其利用率随之降低。而洗涤液对基板的液流冲刷仅只洗涤后取出基板时的一次，取向处理也只有靠这一次液流冲刷进行，单分子膜构成分子的取向性也就没有那么好。

用作液晶取向膜的取向性化学吸附单分子膜在制造时，迄今的方法是在配有电极的基板上旋转涂布聚乙烯醇、聚酰亚胺等有机溶剂液形成涂膜，然后用毡布等对此涂膜进行摩擦的方法(所谓“摩擦”法)。但是，在表面有台阶状变形的部分与大面积面板(如14英寸显示器)就发生所得液晶取向膜均一性不良的问题。而且由于进行摩擦使薄膜晶体管(TFT)产生缺陷，摩擦发生的碎屑也成为显示缺陷产生的原因。再者，这种摩擦法也不适合于制造在象素内有多个液晶的取向方向不同的部分的所谓多畴型(マルチドメイン)液晶显示装置。

因此，本发明的目的是提供一种洗涤液的利用率高、构成分子的取向性优良的取向性化学吸附单分子膜的制造方法。

为实现上述目的，本发明的取向性化学吸附单分子膜的制造方法包括下列各工序：工序(A)准备一种表面亲水性的基材，使其表面与含有碳链或硅氧烷链的硅烷系表面活性剂接触并发生化学反应，使该硅烷系表面活性剂分子的一端与该基材表面结合而形成化学吸附单分子膜；工序(B)用有机溶剂蒸气对该基材按指定方向进行蒸气洗涤，此时借助凝结在该基材表面上的有机溶剂液流，使组成该单分子膜的已结合固定在该基材表面上的分子进行一次取向。

像这样，本发明的制造方法中，由于洗涤基材用的是蒸气，基材不与洗涤液直接接触，就能防止洗涤液的劣化。而且，本发明的制造方法中，在蒸气洗涤时，由于借助凝结在基材表面上的洗涤液的液流使单分子膜的组成分子反复取向，就能够得到取向性优良的单分子膜。另外，本发明中，单分子膜一词，除所谓的单分子膜外，还包括大部分为单分子膜而部分分子是层叠的。

本发明的制造方法中，除工序(A)和工序(B)外，优选还包括工序(C)用偏振光照射该结合固定分子的一次取向化学吸附单分子膜，使该结合固定的分子朝向该偏振方向进行二次取向。借此就能制出取向性更加优良的取向性化学吸附单分子膜。

本发明的制造方法中，优选把含有感光性基、至少一种直链碳链和硅氧烷结合链的分子链，和至少一个选自氯甲硅烷基、烷氧基甲硅烷基和异氰酸甲硅烷酯基的官能团的硅烷系表面活性剂用作该硅烷系表面活性剂。由于这种表面活性剂的使用，才能够高效率地制造取向性化学吸附单分子膜。而由于借助偏振光的照射使上述感光性基相互聚合或交联使硅烷系表面活性剂分子相互固定，因而取向性化学吸附单分子膜的组成分子的取向得到稳定化。

该硅烷系表面活性剂中，该感光性基优选是至少一个选自肉桂酰基、查耳酮基，异丁烯酰基和联乙炔基的官能团。这种感光性基，感光灵敏度高，因此低能量就可使该硅烷系表面活性剂分子聚合。

本发明的制造方法中，作为上述硅烷系表面活性剂，优选含有至少一个选自三氟甲基、甲基、乙烯基、烯丙基、乙炔基、苯基、芳基、卤原子、烷氧基、氰基、氨基、羟基、羰基、酯基和羧基的官能团的硅烷系表面活性剂。由于使用这种硅烷系表面活性剂，因此就可能高效率地制造表面能不同的取向性化学吸附单分子膜。

本发明的制造方法中，优选把含有直链碳链和硅氧烷结合链的至少一种分子链，和至少一个选自氯甲硅烷基、烷氧基甲硅烷基和异氰酸甲硅烷酯基的官能团的硅烷系表面活性剂用作该硅烷系表面活性剂，把不含水的非水有机溶剂用作蒸气洗涤用有机溶剂。这样，能够高效地制造洗涤效率高的取向性化学吸附单分子膜。