專利名稱：取向性化學(xué)吸附單分子膜的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種膜的組成分子是取向的且化學(xué)吸附在基材上的取向性化學(xué)吸附單分子膜的制造方法。更具體而言，涉及作為氟系防污性單分子膜、液晶用取向膜、偏光膜、相位差膜、分子元件用導(dǎo)電膜等在分子水平上使用的薄膜材料能夠使用的取向性化學(xué)吸附單分子膜的制造方法。
迄今，化學(xué)吸附單分子膜的一般制法是，把基材浸漬在由化學(xué)吸附劑溶于溶劑制成的化學(xué)吸附液中，使上述基材表面與上述化學(xué)吸附劑反應(yīng)一定時間后，用有機溶劑洗滌除去剩余的化學(xué)吸附劑。
例如，首先，把含有直鏈烴基和Si的硅烷系表面活性劑(以下也叫做化學(xué)吸附劑或化學(xué)吸附化合物)按約1％(重量)溶于非水溶劑中制成化學(xué)吸附液。然后，把基材浸漬在上述化學(xué)吸附液中，在化學(xué)吸附液中經(jīng)一定時間的化學(xué)吸附反應(yīng)后，把基材從化學(xué)吸附液中取出，用非水性洗滌用有機溶劑漂清洗凈，除去附著于基材表面的化學(xué)吸附劑，從而制得化學(xué)吸附單分子膜。而且，化學(xué)吸附單分子膜的組成分子的取向是依據(jù)取向方向，用洗凈液按指定方向清洗基材來進行的。
但是，迄今的化學(xué)吸附單分子膜的制造方法中，基材浸漬在非水洗滌用有機溶劑中，由于洗滌該表面，使洗滌液急劇劣化，其利用率隨之降低。而洗滌液對基板的液流沖刷僅只洗滌后取出基板時的一次，取向處理也只有靠這一次液流沖刷進行，單分子膜構(gòu)成分子的取向性也就沒有那么好。
用作液晶取向膜的取向性化學(xué)吸附單分子膜在制造時，迄今的方法是在配有電極的基板上旋轉(zhuǎn)涂布聚乙烯醇、聚酰亞胺等有機溶劑液形成涂膜，然后用氈布等對此涂膜進行摩擦的方法(所謂“摩擦”法)。但是，在表面有臺階狀變形的部分與大面積面板(如14英寸顯示器)就發(fā)生所得液晶取向膜均一性不良的問題。而且由于進行摩擦使薄膜晶體管(TFT)產(chǎn)生缺陷，摩擦發(fā)生的碎屑也成為顯示缺陷產(chǎn)生的原因。再者，這種摩擦法也不適合于制造在象素內(nèi)有多個液晶的取向方向不同的部分的所謂多疇型(マルチドメイン)液晶顯示裝置。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種洗滌液的利用率高、構(gòu)成分子的取向性優(yōu)良的取向性化學(xué)吸附單分子膜的制造方法。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的取向性化學(xué)吸附單分子膜的制造方法包括下列各工序工序(A)準(zhǔn)備一種表面親水性的基材，使其表面與含有碳鏈或硅氧烷鏈的硅烷系表面活性劑接觸并發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使該硅烷系表面活性劑分子的一端與該基材表面結(jié)合而形成化學(xué)吸附單分子膜；工序(B)用有機溶劑蒸氣對該基材按指定方向進行蒸氣洗滌，此時借助凝結(jié)在該基材表面上的有機溶劑液流，使組成該單分子膜的已結(jié)合固定在該基材表面上的分子進行一次取向。
像這樣，本發(fā)明的制造方法中，由于洗滌基材用的是蒸氣，基材不與洗滌液直接接觸，就能防止洗滌液的劣化。而且，本發(fā)明的制造方法中，在蒸氣洗滌時，由于借助凝結(jié)在基材表面上的洗滌液的液流使單分子膜的組成分子反復(fù)取向，就能夠得到取向性優(yōu)良的單分子膜。另外，本發(fā)明中，單分子膜一詞，除所謂的單分子膜外，還包括大部分為單分子膜而部分分子是層疊的。
本發(fā)明的制造方法中，除工序(A)和工序(B)外，優(yōu)選還包括工序(C)用偏振光照射該結(jié)合固定分子的一次取向化學(xué)吸附單分子膜，使該結(jié)合固定的分子朝向該偏振方向進行二次取向。借此就能制出取向性更加優(yōu)良的取向性化學(xué)吸附單分子膜。
本發(fā)明的制造方法中，優(yōu)選把含有感光性基、至少一種直鏈碳鏈和硅氧烷結(jié)合鏈的分子鏈，和至少一個選自氯甲硅烷基、烷氧基甲硅烷基和異氰酸甲硅烷酯基的官能團的硅烷系表面活性劑用作該硅烷系表面活性劑。由于這種表面活性劑的使用，才能夠高效率地制造取向性化學(xué)吸附單分子膜。而由于借助偏振光的照射使上述感光性基相互聚合或交聯(lián)使硅烷系表面活性劑分子相互固定，因而取向性化學(xué)吸附單分子膜的組成分子的取向得到穩(wěn)定化。
該硅烷系表面活性劑中，該感光性基優(yōu)選是至少一個選自肉桂酰基、查耳酮基，異丁烯?；吐?lián)乙炔基的官能團。這種感光性基，感光靈敏度高，因此低能量就可使該硅烷系表面活性劑分子聚合。
本發(fā)明的制造方法中，作為上述硅烷系表面活性劑，優(yōu)選含有至少一個選自三氟甲基、甲基、乙烯基、烯丙基、乙炔基、苯基、芳基、鹵原子、烷氧基、氰基、氨基、羥基、羰基、酯基和羧基的官能團的硅烷系表面活性劑。由于使用這種硅烷系表面活性劑，因此就可能高效率地制造表面能不同的取向性化學(xué)吸附單分子膜。
本發(fā)明的制造方法中，優(yōu)選把含有直鏈碳鏈和硅氧烷結(jié)合鏈的至少一種分子鏈，和至少一個選自氯甲硅烷基、烷氧基甲硅烷基和異氰酸甲硅烷酯基的官能團的硅烷系表面活性劑用作該硅烷系表面活性劑，把不含水的非水有機溶劑用作蒸氣洗滌用有機溶劑。這樣，能夠高效地制造洗滌效率高的取向性化學(xué)吸附單分子膜。
本發(fā)明的制造方法中，優(yōu)選把含有至少一個選自烷基、氟代烴基、氯代烴基和硅氧烷基的官能團的非水有機溶劑用作該非水有機溶劑。由于使用這樣的非水有機溶劑，可以制造取向性良好的化學(xué)吸附單分子膜。
本發(fā)明的制造方法的工序(A)中，優(yōu)選使用在上述基材表面上形成大量SiO基的涂膜，并借助于此涂膜形成單分子膜。這樣可以高效地制造高密度的取向性化學(xué)吸附單分子膜。
其次，本發(fā)明的液晶取向膜的制造方法是使用本發(fā)明的取向性化學(xué)吸附單分子膜的制造方法，其特征在于，工序(A)中該基材是配備有電極的基板，且使該硅烷系表面活性劑至少與此電極的側(cè)面接觸。
像這樣，本發(fā)明的液晶取向膜的制造方法中，不用摩擦而使單分子膜組成分子得以取向。因此由本發(fā)明的制造方法制得的液晶取向膜的均勻性良好，而由于不用摩擦，也不產(chǎn)生TFT缺陷和顯示缺陷。而且本發(fā)明的制造方法也能適合于制造多疇型液晶顯示裝置。
本發(fā)明的液晶取向膜的制造方法中，把含有感光性基的硅烷系表面活性劑用作該硅烷系表面活性劑，除工序(A)和工序(B)外，還優(yōu)選包括工序(D)對該結(jié)合固定分子的一次取向單分子膜進行光照射，使該感光性基相互聚合或交聯(lián)從而把該取向狀態(tài)固定化。
工序(D)中，優(yōu)選借助對單分子膜進行偏振光照射，使已取向的上述分子二次取向，同時，由該感光性基相互聚合或交聯(lián)使該二次取向狀態(tài)固定化。由此，能夠得到取向穩(wěn)定性更優(yōu)良的液晶取向膜。
本發(fā)明的液晶取向膜的制造方法中，借助進行2次以上圖案狀偏振光照射，能夠制造多疇型液晶取向膜。
本發(fā)明的液晶取向膜的制造方法中，優(yōu)選把含有至少一個選自氯甲硅烷基、烷氧基甲硅烷基和異氰酸甲硅烷酯基的官能團的硅烷系表面活性劑用作該硅烷系表面活性劑。這種硅烷系表面活性劑，由于反應(yīng)性高，能夠縮短液晶取向膜的制造時間。
作為該硅烷系表面活性劑所含的感光性基，優(yōu)選使用至少一種選自肉桂?；?、查耳酮基、異丁烯?；吐?lián)乙炔基的感光性基。
本發(fā)明的液晶取向膜的制造方法中，借助把多種硅烷系表面活性劑混合用作該硅烷系表面活性劑，能夠制造可以控制液晶預(yù)傾(プレチルト)角的液晶取向膜。
例如，把長度不同的多種硅烷系表面活性劑混合，用作該硅烷系表面活性劑，借助改變混合物中相對較短硅烷系表面活性劑分子的分子長度，把該混合物中最長硅烷系表面活性劑分子對基板的傾度調(diào)節(jié)成一定角度，就能夠制造液晶預(yù)傾角可以調(diào)節(jié)的液晶取向膜。
另外，所謂該相對較短的硅烷系表面活性劑分子，是就在該混合物中所含硅烷系表面活性劑的分子相互比較時的短分子而言的。
該硅烷系表面活性劑分子混合時，借助改變該多種硅烷系表面活性劑的混合比，把對該混合物中最長硅烷系表面活性劑分子對基板的傾度調(diào)節(jié)成一定角度，能夠制造液晶預(yù)傾角可以調(diào)節(jié)的液晶取向膜。
本發(fā)明的液晶取向膜的制造方法中，優(yōu)選把含有至少一種直鏈碳鏈和硅氧烷結(jié)合鏈的分子鏈，和至少一個選自氯甲硅烷基、烷氧基甲硅烷基和異氰酸甲硅烷酯基的官能團的硅烷系表面活性劑用作該硅烷系表面活性劑，把不含水的非水有機溶劑用作該蒸氣洗滌用的有機溶劑，這樣，可以防止所得液晶取向膜的表面缺陷。
本發(fā)明的液晶取向膜的制造方法中，優(yōu)選在碳鏈或硅氧烷結(jié)合鏈，和該碳鏈或硅氧烷結(jié)合鏈的末端或一部分上含有至少一個選自三氟甲基、甲基、乙烯基、烯丙基、乙炔基、苯基、芳基、鹵原子、烷氧基、氰基、氨基、羥基、羰基、酯基和羧基的官能團的硅烷系表面活性劑用作該硅烷系表面活性劑。借助使用這種硅烷系表面活性劑，所得液晶取向膜的表面能能夠得到調(diào)節(jié)，即液晶預(yù)傾角可以調(diào)節(jié)的液晶取向膜得以制出。
作為該非水有機溶劑，優(yōu)選使用含至少一個選自烷基、氟代烴基、氯代烴基和硅氧烷基的溶劑。借助使用這種非水有機溶劑，所得液晶取向膜的表面缺陷更能得到防止。
本發(fā)明的液晶取向膜的制造方法中，優(yōu)選至少在電極表面上形成含有SiO基的涂膜的基板用作該基板，并通過此涂膜來形成單分子膜。借此，取向限制能力更加優(yōu)良的液晶取向膜的制造成為可能。
其次，本發(fā)明的液晶顯示裝置的制造方法是使用本發(fā)明的取向性化學(xué)吸附單分子膜的制造方法、其特征在于，工序(A)中，該基材是配備有矩陣狀第1電極群的第1基板，使該硅烷系表面活性劑與此電極群側(cè)面接觸，且連同工序(A)和工序(B)在內(nèi)，還包括工序(E)使第1基板和第2基板的該電極群側(cè)面成為內(nèi)側(cè)，且在保持指定間隔狀態(tài)下呈對置定位，把液晶組合物注入此狀態(tài)下的該兩基板之間。
基于與前述同樣的理由，工序(A)中，優(yōu)選使含SiO基的涂膜至少在第1基板的電極群表面上形成，借助此涂膜，在電極群表面上形成最終成為液晶取向膜的單分子膜。
工序(E)中，第2基板配有第2電極或電極群，在此電極或電極群成為內(nèi)側(cè)的狀態(tài)下，使第1基板和第2基板也可呈對置狀定位。
本發(fā)明的液晶顯示裝置的制造方法中，通常使第1基板和第2基板借助于墊片而面對面把該兩基板粘合固定。
本發(fā)明的液晶顯示裝置的制造方法中，工序(A)中，把含有感光性基的硅烷系表面活性劑用作該硅烷系表面活性劑，工序(B)中，組成該單分子膜的已固定分子一次取向之后，優(yōu)選光照射該單分子膜，使感光性基相互聚合或交聯(lián)從而把該取向狀態(tài)固定化。
工序(B)中，優(yōu)選借助用偏振光照射該單分子膜使取向的硅烷系表面活性劑分子二次取向的同時，借助該感光性基相互交聯(lián)，使該硅烷系表面活性劑分子相互聚合，從而使二次取向狀態(tài)固定化。借此能夠制造取向特性更加優(yōu)良的液晶顯示裝置。
該偏振光照射工序中，優(yōu)選借助2次以上進行圖案狀偏振光照射，使組成單分子膜的固定分子聚合成在各象素內(nèi)呈多個圖案狀不同取向方向。借此，能夠制造顯示特性優(yōu)良的多疇型液晶顯示裝置。
本發(fā)明的液晶顯示裝置中，優(yōu)選形成使液晶呈90°扭曲取向那樣的單分子膜。借此，能夠制造顯示特性優(yōu)良的扭轉(zhuǎn)向列(TN)型液晶顯示裝置。
本發(fā)明的液晶顯示裝置的制造方法中，把對置電極單側(cè)基板表面上形成面內(nèi)開關(guān)(IPS)型薄膜晶體管(TFT)陣列基板用作第1基板。借此，能夠制造顯示視野特性優(yōu)良的IPS型液晶顯示裝置。(實施方案A-1)準(zhǔn)備表面上含有大量羥基的玻璃基板，并充分洗滌、脫脂。另一方面，把含有末端已引入一個調(diào)節(jié)涂膜表面能的官能團(例如甲基)的直鏈烴基和Si的硅烷系表面活性劑溶解在非水溶劑(不含水的溶劑)中，調(diào)制成化學(xué)吸附液。作為該硅烷系表面活性劑，例如可以使用通式為CH3(CH2)17SiCl3的十八烷基三氯硅烷。將其按1％(重量)溶解在充分脫水的八甲基硅酮(bp.100℃)中就調(diào)制成化學(xué)吸附液。另外，作為該非水溶液，除八甲基硅酮之外，只要是沸點不超過約250℃的非水有機溶劑，多少能夠延長溶劑的蒸發(fā)時間，在實際上毫無問題是能夠使用的。于是，如

圖1所示，在干燥氣氛(相對濕度＜30％)中，把基板1在化學(xué)吸附液2中浸漬約2小時。另外，也可以把化學(xué)吸附液2直接涂布在基板1上。其后，把基板1從化學(xué)吸附液2中提上來，在同樣的干燥氣氛中用充分脫水的非水溶劑(三氯甲烷)漂洗干凈。接著，如圖2所示，用吊架32把基板1懸掛在蓋子31的中央?yún)^(qū)，一起放進蒸氣洗滌槽3中。于是洗滌用有機溶劑4(乙醇)的蒸氣進行蒸氣洗滌約10分鐘。而蒸氣洗滌時有機溶劑蒸氣洗滌的溫度設(shè)置為約80-85℃。另外，本發(fā)明對蒸氣洗滌用有機溶劑的溫度雖無特殊限制，而基于產(chǎn)生更多蒸氣的考慮，還是以加熱到高于所用溶劑的沸點為宜。在此蒸氣洗滌中，如圖所示，有機洗滌液凝結(jié)在基板1的表面上，然后沿箭頭7的方向流下。在該圖中，41表示凝結(jié)的洗滌用有機溶劑，箭頭6表示懸掛方向。蒸氣洗滌后，把基板1從蒸氣洗滌槽3中取出，放在含有水分的空氣中。
經(jīng)上述處理，就在含羥基的基板1表面上形成了由固定在基板表面的含氯硅烷系表面活性劑分子組成的化學(xué)吸附單分子膜。此化學(xué)吸附單分子膜示于圖3。如圖所示，該硅烷系表面活性劑分子的一端隨脫氯化氫反應(yīng)而通過硅氧烷鍵與基板1的表面結(jié)合，從而形成化學(xué)吸附單分子膜5。組成這種化學(xué)吸附單分子膜5的分子朝著和懸掛方向6相反的方向傾斜而取向。這種化學(xué)吸附單分子膜5的臨界表面能經(jīng)齊斯曼(ジスマン)曲線圖測定結(jié)果為約25mN/m，而此化學(xué)吸附單分子膜的膜厚為約5nm。另外，本發(fā)明的化學(xué)吸附單分子膜的涂膜厚度通常是在1-3nm范圍內(nèi)。
再者，為了確認化學(xué)吸附單分子膜組成分子的取向方向，把兩枚基板1的各化學(xué)吸附單分子膜5面對面地組合構(gòu)成一個20μm間隙的液晶池，把向列型液晶(ZLI4792；Merck公司制)注入該兩枚基板的間隙中。于是借助起偏振片來確認該液晶分子的取向狀態(tài)。結(jié)果是，該液晶分子沿著凝結(jié)在該基板表面上的洗滌用有機溶劑(乙醇)的液流方向十分均勻地進行取向。而且對化學(xué)吸附單分子膜組成分子的碳鏈傾度的傅里葉變換紅外光譜法(FTIR)分析結(jié)果是，與上面相同，朝著洗滌用有機溶劑的液流方向有一定程度的傾斜，這也是該組成分子進行取向的明顯證據(jù)。這指的是，經(jīng)化學(xué)吸附的該硅烷系表面活性劑分子，于有機溶劑蒸氣洗滌時借助凝結(jié)在基板表面上有機溶劑(乙醇)的液流方向進行取向，其取向方向就是該凝結(jié)的有機溶劑液流的方向。
另一方面，用與上面相同的有機溶劑(乙醇)對同樣的化學(xué)吸附液處理過的基板在室溫下進行浸漬洗滌后，從該有機溶劑(洗滌液)中把基板提上來。結(jié)果是，該基板化學(xué)吸附單分子膜的組成分子雖也朝著該上提方向相反的方向，即沿液流流延方向在一定程度上取向，但卻出現(xiàn)大量凹凸不平，與前述蒸氣洗滌基板相比，取向程度也有所降低。其理由可認為是，由于蒸氣洗滌用的是高溫蒸氣，凝結(jié)在基板表面的高溫有機溶劑連續(xù)不斷地朝著一定方向沿基板表面流動，所以取向作用也有了增強。
另外，本實施方案中，蒸氣洗滌時間定為10分鐘，然而已確認洗滌時間是越長越好。不過從實用考慮，蒸氣洗滌時間以5分鐘-6小時為宜，而這還取決于蒸氣洗滌條件的差異，更適宜的洗滌時間是10-30分鐘。
該基板表面與該硅烷系表面活性劑的反應(yīng)，可以認為，先是生成下列式(1)的化學(xué)鍵，接著在有機溶劑蒸氣洗滌后，由于暴露在潮濕空氣中，與空氣中的水分反應(yīng)形成下列式(2)的化學(xué)鍵。另外，式(1)和(2)中，X是基板，下列式(5)、式(6)、式(7)、式(8)和式(9)亦同。
CH3(CH2)13SiCl2-O-X (1)
該硅烷系表面活性劑分子末端或分子中引入至少一個選自三氟甲基、甲基、乙烯基、烯丙基、乙炔基、苯基、芳基、鹵原子、烷氧基、氰基、氨基、羥基、羰基、酯基和羧基的官能團，就可以把所得取向性化學(xué)吸附單分子膜的表面能調(diào)節(jié)在8-53mN/m之間的范圍內(nèi)。
再者，作為該蒸氣洗滌用有機溶劑，雖然可以使用含鹵素的有機溶劑、醚類有機溶劑、酮類有機溶劑、醇類有機溶劑、烴類有機溶劑、硅氧烷類有機溶劑等，但易于處理的是沸點在約50-250℃的有機溶劑，特別是沸點在該范圍內(nèi)且不含水的非水有機溶劑，例如三氯甲烷、已烷、甲苯、二甲苯、六甲基二硅氧烷等低分子有機硅氧烷等、對于氯甲硅烷基、烷氧基甲硅烷基和異氰酸甲硅烷酯基是惰性的，其蒸氣洗滌效果高。
作為用于調(diào)制該化學(xué)吸附液的非水有機溶劑，雖然可以使用含烷基的有機溶劑、含氟代烴基的有機溶劑、含氯代烴基的有機溶劑和含硅氧烷基的有機溶劑等，但易于處理的仍然是沸點在約50-250℃的有機溶劑。
(實施方案A-2)準(zhǔn)備表面含有大量羥基的玻璃基板，并充分洗滌、脫脂。另一方面，把作為含有在末端有一調(diào)節(jié)單分子膜表面能的官能團的直鏈烴基和Si的硅烷系表面活性劑的通式為CH3(CH2)13SiCl3的硅烷系表面活性劑與下列式(3)的硅烷系表面活性劑按摩爾比1∶1混合。將此混合物按1％(重量)溶解在充分脫水的非水溶劑(十六碳烷)中，就調(diào)制成化學(xué)吸附液。
把該基板在該化學(xué)吸附液中，與前相同的干燥氣氛中浸漬約2小時。其后，把該基板從該化學(xué)吸附液中提上來，接著，與實施方案A-1一樣把該基板放入三氯甲烷蒸氣洗滌槽中進行蒸氣洗滌約25分鐘。接著，把該基板從該蒸氣洗滌槽中取出，放在潮濕空氣中。再用365nm紫外線、以200mJ/cm2強度全面照射該基板表面上形成的化學(xué)吸附單分子膜。
經(jīng)以上處理，由該兩種硅烷系表面活性劑按約1∶1混合、反應(yīng)所構(gòu)成的化學(xué)吸附單分子膜在該玻璃板表面含有羥基的區(qū)域形成。此化學(xué)吸附單分子膜的組成分子的一端，借助硅氧烷共價鍵與該基板表面化學(xué)結(jié)合。再進一步，該組成分子中的下列式(4)的感光基(查耳酮基)相互聚合或交聯(lián)，使該組成分子得以相互固定。此化學(xué)吸附單分子膜的涂膜厚度為約1.9nm。齊斯曼圖形顯示器測定結(jié)果是此化學(xué)吸附單分子膜臨界表面能為約28mN/m。
為確認該化學(xué)吸附單分子膜組成分子的取向方向，把2枚該基板的各化學(xué)吸附單分子膜面對面地組合構(gòu)成一個20μm間隙的液晶池，把向列型液晶(ZLI 4972；Merck公司制)注入該兩枚基板的間隙中。借助起偏振片確認該液晶分子的取向狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)該液晶分子沿著凝結(jié)在該基板表面上的洗滌用有機溶劑(三氯甲烷)的液流方向以1.3°預(yù)傾角均勻地取向。用傅里葉變換紅外光譜法分析的結(jié)果表明，與上面相同，吸附單分子膜組成分子的碳鏈朝著洗滌用有機溶劑的液流方向有一定程度的傾斜而取向。這指的是，經(jīng)化學(xué)吸附的該硅烷系表面活性劑分子，于有機溶劑蒸氣洗滌時借助凝結(jié)在基板表面上的有機溶劑(三氯甲烷)的液流而進行取向，其取向方向就是該凝結(jié)的有機溶劑的液流方向。
再者，對其取向耐熱性試行比較時，實施方案A-1所得的化學(xué)吸附單分子膜的取向耐熱性為約180℃，而本實施方案所得的化學(xué)吸附單分子膜的取向耐熱性為約245℃，取向耐熱性的改善得以確認。
另外，本實施方案的硅烷系表面活性劑與基板表面的反應(yīng)，推測是照下列式(5)、式(6)、式(7)和式(8)所示的樣子進行的。也就是說，先是以約1∶1摩爾比形成下列式(5)和(7)所示結(jié)合，接著經(jīng)有機溶劑蒸氣洗滌后放在尋?？諝庵袝r，可以認為是與空氣中的水分反應(yīng)，形成下列式(6)和式(8)所示的結(jié)合。
CH3(CH2)17SiCl2-O-X (5)
本實施方案中，用含有感光性基、至少有直鏈碳鏈和硅氧烷鍵合鏈中一種的分子鏈和至少一個選自氯甲硅烷基、烷氧基甲硅烷基和異氰酸甲硅烷酯基的官能團的硅烷系表面活性劑來作為該硅烷系表面活性劑，也能制成同樣的化學(xué)吸附單分子膜。
含有作為感光性基的肉桂?；?、查耳酮基、異丁烯?；蚵?lián)乙炔基的硅烷系表面活性劑在可見光區(qū)幾乎沒有光吸收，具有透明性，由于在250-400nm區(qū)有光吸收，對超高壓汞燈的i線(365nm紫外線)有靈敏性，實用性高。
(實施方案A-3)實施方案A-2中的式CH3(CH2)13SiCl3硅烷系表面活性劑用式ClSi(CH3)2OSi(CH3)2OSi(CH3)2OSi(CH3)2Cl硅烷系表面活性劑來替換。另外，把此硅烷系表面活性劑與式(3)的硅烷系表面活性劑的混合摩爾比在1∶0-0∶1范圍內(nèi)變化。結(jié)果所得化學(xué)吸附單分子膜的臨界表面能得以按照該混合比可在37mN/m-23mN/m范圍內(nèi)進行調(diào)節(jié)。更進一步按實施方案A-1同樣方法組合構(gòu)成液晶池，注入液晶，確認了該液晶分子的取向性。結(jié)果，其預(yù)傾角雖與前述液晶不同，但取向方向卻得到與實施方案A-2幾乎相同的結(jié)果。
本實施方案中即使把含有直鏈碳鏈和硅氧烷鍵合鏈至少一種的分子鏈，和至少一個選自氯甲硅烷基、烷氧基甲硅烷基和異氰酸甲硅烷酯基的官能團的硅烷系表面活性劑用來作該硅烷系表面活性劑，也能制成同樣的化學(xué)吸附單分子膜。
(實施方案A-4)實施方案A-1中，化學(xué)吸附單分子膜形成之前，在干燥(相對濕度＜30％)空氣中把溶有含氯甲硅烷基的無機化合物的溶液涂布在基板表面上，使之干燥。這樣，溶劑從溶液中蒸出，含氯甲硅烷基的無機化合物被濃縮，含氯甲硅烷基化合物的涂膜在該基板表面上形成。當(dāng)此涂膜形成之際，該基板表面上的羥基與涂膜中的氯甲硅烷基急劇發(fā)生脫氯化氫反應(yīng)。接著，用幾乎不含水的非水有機溶劑洗滌該基板，并暴露于空氣中時，基板表面該涂膜中的氯甲硅烷基與空氣中的水分起反應(yīng)，形成了一層由含大量羥基的無機硅氧烷組成的單分子膜狀涂膜。
例如，把式SiCl4的化合物作為含上述氯甲硅烷基化合物溶于脫水甲苯中調(diào)制成吸附液(濃度1％(重量))。于前述干燥氣氛中把該基板在此化學(xué)吸附液中，浸漬約1分鐘后提上來，在該干燥氣氛中干燥約5分鐘使甲苯揮發(fā)，接著再反應(yīng)5分鐘。其后用充分脫水的三氯甲烷洗滌，使該基板表面的羥基與該化合物的氯發(fā)生脫氯化氫反應(yīng)，借助硅氧烷(-SiO-)鍵在基板表面上形成了單分子膜狀涂膜。接著再次放置在空氣中使之與空氣中的水分反應(yīng)，而如圖4所示，借助硅氧烷(-SiO-)鍵在基板1表面上形成表面上含有大量羥基的單分子膜狀硅氧烷涂膜13。
另外，此時生成的硅氧烷涂膜，由于借助硅氧烷(-SiO-)化學(xué)鍵與基板鍵合，沒有發(fā)生剝離現(xiàn)象。而且，所得的該涂膜，其表面上有大量的Si-OH鍵，特別是生成的羥基數(shù)目為基板表面最初羥基數(shù)目的約2-3倍。因而基材表面的親水性已變得很高。
借助該硅氧烷涂膜，此基板表面與實施方案A-1同樣進行化學(xué)吸附液處理，與上面同樣地在該硅氧烷涂膜上形成了取向性優(yōu)良的化學(xué)吸附單分子膜。此化學(xué)吸附單分子膜是通過硅氧烷共價鍵與該硅氧烷涂膜化學(xué)鍵合的。而且，該化學(xué)吸附單分子膜的涂膜厚度為約1.6nm。此實施方案得到的化學(xué)吸附單分子膜的涂膜厚度之所以略厚于實施方案A-1的涂膜厚度，推測這是由于該硅氧烷涂膜使基板表面的親水性得到改善，因此組成分子的密度比實施方案A-1所得的化學(xué)吸附單分子膜較高。
另外，作為含氯甲硅烷基的化合物，除式SiCl4的化合物之外，也可使用式Cl-(SiCl2O)n-SiCl3表示的化合物，其中n為正整數(shù)，且n為1-3的化合物為宜。
(實施方案B-1)
如下所示來制成液晶取向膜。也就是，首先準(zhǔn)備表面上已形成透明(三氧化二銦，ITO)電極的(表面上含有大量羥基)的玻璃基板并預(yù)先充分洗滌脫脂后，好象覆蓋該三氧化二銦電極似的在2×10-3乇真空下整個噴涂SiO2而形成約100nm厚的SiO2涂膜。
另一方面，把含有感光基、直鏈碳鏈(以烴基等為宜)和Si的硅烷系表面活性劑(以下也叫做“化學(xué)吸附劑”)按約1％(重量)的濃度溶于充分脫水的非水溶劑(十六碳烷等)中，即調(diào)制成化學(xué)吸附溶液。作為該硅烷系表面活性劑，使用式(3)的物質(zhì)。該硅烷系表面活性劑中，式(4)的部分即為感光性(查耳酮)基。
其次，如圖1所示，在干燥氣氛(相對濕度＜30％)中把基板1浸漬在化學(xué)吸附溶液2中1.5小時左右。另外，也可以把化學(xué)吸附液2涂布在基板1上。接著，把基板1從化學(xué)吸附液2中取出，用非水溶劑(三氯甲烷)漂洗凈。
于是如圖2所示，用吊架32把基板1以大致垂直的方向懸掛在蓋子31的中央?yún)^(qū)，一起放進蒸氣洗滌槽3中。作為此時的洗滌液4，用的是非水有機溶劑三氯甲烷。此蒸氣洗滌槽3內(nèi)部的洗滌液蒸發(fā)，其蒸氣凝結(jié)在基板1表面上。圖2中的41表示凝結(jié)的洗滌液(有機溶劑)。于是，該凝結(jié)的洗滌液，沿著箭頭6所示懸掛方向的反方向如箭頭7所示(向下)流動。此蒸氣洗滌約經(jīng)20分鐘。而該蒸氣洗滌用的三氯甲烷則加熱到62-67℃。另外，本發(fā)明蒸氣洗滌用有機溶劑的溫度雖無特殊限制，而從易于產(chǎn)生蒸氣的考慮，還是以加熱到高于所用溶劑的沸點為宜。
該蒸氣洗滌完成后，把基板1暴露在含水分的空氣中。結(jié)果如圖5所示，該表面活性劑與基板1反應(yīng)，形成了約1.8nm厚的單分子膜5。圖5中的符號分別是5b為反應(yīng)固定的硅烷系表面活性劑分子，5a為感光性基，其余的與圖1到圖4的相同部分標(biāo)以同一符號。另外，該單分子膜的涂膜厚度通常為1-3nm。
對前述基板1表面的傅里葉紅外光譜法(FTIR)分析結(jié)果表明，該硅烷系表面活性劑分子的一端借助羥基與氯甲硅烷基的脫氯化氫反應(yīng)而化學(xué)鍵合，固定在基板1表面上(以下稱其一端鍵合固定的該硅烷系表面活性劑分子為“鍵合固定分子”)，并且沿著蒸氣洗滌時基板懸掛方向6的反方向，即依照凝結(jié)在基板1表面上的有機溶劑的流動方向取向。
另外，此實施方案中，化學(xué)式(7)表示在上述一連串工序中的基板表面上由該硅烷系表面活性劑的SiCl3基與基板表面的羥基的脫氯化氫反應(yīng)而形成的化學(xué)鍵。而化學(xué)式(8)示出基板1表面鍵合的硅烷表面活性劑分子與空氣中的水分起反應(yīng)后的狀態(tài)。
其次，把這樣做得到的2枚基板1的各化學(xué)吸附單分子膜(液晶取向膜)5在內(nèi)側(cè)定位使之面對面放置，組合構(gòu)成一個各目的曝光部分成反平行取向且有20μm間隔的液晶池，把向列型液晶(ZLI 4792,Merck公司制)注入該兩枚基板間隙中。于是由該液晶取向狀態(tài)的確認結(jié)果可知，雖然出現(xiàn)某些凹凸不平，注入的液晶分子還是以液晶取向膜5的組成分子對基板1成約1°的預(yù)傾角沿著凝結(jié)在基板1表面上的有機溶劑的液流方向7進行取向。
另外，由對液晶取向膜5的FTIR分析結(jié)果能夠確認烴鏈取向的各向異性，且再次確認了該烴鏈的取向方向與液晶的取向方向幾乎一致。
如上所述，在本實施方案中，用蒸氣洗滌垂直懸掛狀態(tài)下的基板，根據(jù)基板表面上凝結(jié)的有機溶劑的液流能夠調(diào)節(jié)基板表面形成的單分子膜組成分子的取向方向。而由這樣做制得的單分子膜也能確認其作為液晶取向膜的功能。
另外，在本實施方案中，雖使用了式(3)的硅烷系表面活性劑(含有感光性基)，但也可以使用象式CH3(CH2)17SiCl3的硅烷系表面活性劑那樣的不含感光性基的化學(xué)吸附劑。用這樣的硅烷系表面活性劑制成的液晶池，其注入液晶的預(yù)傾角雖與前述預(yù)傾角不同，但已確認其取向方向是相同的。還有在本實施方案中雖然蒸氣洗滌的有機溶劑用的是無水三氯甲烷，但本發(fā)明并非只限用此物質(zhì)。只要用非水溶劑三氯甲烷充分漂洗干凈，蒸氣洗滌時即使使用乙醇之類的親水性有機溶劑，也能得到同樣的結(jié)果。
(實施方案B-2)本實施方案是一個為改善液晶取向膜的取向性和耐熱性進行光照射的例子。這就是，首先，在如實施方案B-1那樣進行單分子膜5的形成和取向處理(蒸氣洗滌處理)后，如圖6所示，疊上起偏振片(Polariod公司制HNP′B)8，其偏振方向9則與基板1的懸掛方向6幾乎平行(本實施方案調(diào)成對懸掛方向偏移4°，調(diào)成完全平行也可)，用超高壓汞燈，按100mJ/cm2照射365nm紫外線10。圖6中的11表示透明電極，其余與圖1到圖5的相同部分標(biāo)以同一符號。
對如上處理的液晶取向膜的FTIR分析結(jié)果如圖7所示，偏振紫外線10照射部分化學(xué)吸附單分子膜(液晶取向膜)5的組成分子朝向偏振方向9進行再取向的同時，可以確認感光基5a發(fā)生了聚合或交聯(lián)，使5b分子相互固定。圖7中，與圖1-圖6的相同部分標(biāo)以同一符號?；瘜W(xué)式(9)示出硅烷系表面活性劑分子的相互聚合或交聯(lián)，式中Y和Z表示鄰接的其它硅烷系表面活性劑分子。
其次，2枚此基板1的各化學(xué)吸附單分子膜(液晶取向膜)5內(nèi)側(cè)定位使之面對面放置組合構(gòu)成一個各自的曝光部分成反平行取向的有20μm間隔的液晶池，把向列型液晶(ZLI4792,Merck公司制)注入該兩枚基板間隔中。該液晶分子的取向狀態(tài)確認結(jié)果表明，注入的液晶分子沿著液晶取向膜組成分子以分別對基板成約1°預(yù)傾角按偏振方向進行取向。此結(jié)果也與FTLR的分析結(jié)果相當(dāng)一致。另外，在此場合其耐熱取向穩(wěn)定性從光照射前的約200℃提高到約250℃。其原因可認為是，組成該單分子膜的分子通過光照射而聚合、交聯(lián)。
如上所述、本實施方案中，通過向組成分子預(yù)取向的單分子膜的偏振光照射，能夠調(diào)節(jié)上述組成分子的取向方向為偏振光方向。再說，通過偏振光照射，也能夠改善液晶取向膜的耐熱性。
另外，用非偏振光代替偏振光來全面照射的情況下，組成單分子膜分子的取向方向仍舊是蒸氣洗滌時基板的懸掛方向的相反方向，該單分子膜的耐熱性為約240℃。用此單分子膜構(gòu)成液晶池的結(jié)果，液晶沿懸掛方向進行取向。但是，取向性能與偏振光照射的相比則稍有不及。
本實施方案中即便使用一種引入至少一個選自烷氧基甲硅烷基和異氰酸甲硅烷酯基的基團代替該硅烷系表面活性劑的氯甲硅烷基的硅烷系表面活性劑，也能得到同樣結(jié)果。
本實施方案中雖然感光波段不同，但引入肉桂?；惗∠；蚵?lián)乙炔基代替該查耳酮基的硅烷系表面活性劑也可用來作化學(xué)吸附劑(硅烷系表面活性劑)。
本實施方案中，借助蒸氣洗滌使單分子膜的組成分子取向后，借助多次進行一種把象素內(nèi)分割成多區(qū)間的圖案狀偏振光照射，能夠制成一種多疇液晶取向膜。
本實施方案中，即使把一種含有式(11)的硅氧烷結(jié)合鏈代替式(10)的直鏈碳鏈的硅烷系表面活性劑，用作該硅烷系表面活性劑，同樣也能制成液晶取向膜。上述式(10)和式(11)中，n為正整數(shù)，Me為甲基。
本實施方案中，通過把含有至少一個選自烷基、氟代烴基、氯代烴基和硅氧烷基的溶劑用作該非水有機溶劑，能夠使該硅烷系表面活性劑在單分子膜的制造過程中不失活。
(實施方案B-3)把式(3)的硅烷系表面活性劑(A)與式CH3(CH2)17SiCl3的硅烷系表面活性劑(B)混合用作化學(xué)吸附劑(該硅烷系表面活性劑)，其混合重量比有，A∶B=1∶0.1和A∶B=1∶0.2兩種。此外，如實施方案B-1那樣構(gòu)成液晶池，進行同樣評價。結(jié)果，混合重量比為1∶0.1者其預(yù)傾角為15°；混合重量比為1∶0.2者為2.1°。
像這樣，混合使用長度不同的多種硅烷系表面活性劑用來形成單分子膜，該硅烷系表面活性劑分子的混合物中，若至少一種分子中含有感光性基，在單分子膜形成后，借助該感光性基的聚合或交聯(lián)，把該分子取向方向固定于所要的方向，該單分子膜具有用作液晶取向膜的功能。也得到了確認。再者，借助改變其組成(混合比)就能任意調(diào)節(jié)注入液晶的預(yù)傾角。而且即便使用引入一種硅氧烷鍵合鏈代替碳鏈的硅烷系表面活性劑，雖然液晶分子的預(yù)傾角不同了，卻仍能得到同樣的液晶取向膜。
即便使用含有至少一個烷氧基甲硅烷基和異氰酸甲硅烷酯基的硅烷系表面活性劑代替氯硅烷系表面活性劑中氯甲硅烷基，也能得到幾乎相同的液晶取向膜。
而且，借助使用一種在該碳鏈或硅氧烷鍵合鏈的末端或一部分上有至少一個選自三氟甲基、甲基、乙烯基、烯丙基、乙炔基、苯基、芳基、鹵原子、烷氧基、氰基、氨基、羥基、羰基、酯基和羧基的官能團的硅烷系表面活性劑，能夠調(diào)節(jié)所得液晶取向膜的臨界表面能，借此能夠調(diào)節(jié)注入液晶的預(yù)傾角。
(實施方案B-4)把式(3)的硅烷系表面活性劑(A)與式CH3(CH2)17SiCl3的硅烷系表面活性劑(C)組成的第1混合物，和式(3)的硅烷系表面活性劑(A)與式CH3(CH2)13SiCl3的硅烷表面活性劑(D)組成的第2混合物用作硅烷系表面活性劑。該兩種混合物各自的混合重量比為A∶C=A∶D=1∶0.1。此外，像實施方案B-3那樣構(gòu)成一個液晶池，進行同樣評價。使用第1混合物時液晶的預(yù)傾角為1.1°；使用第2混合物時液晶的預(yù)傾角為0.8°。像這樣，即使不改變硅烷系表面活性劑混合物的組成(混合比)，而改變硅烷表面活性劑分子的長度。也能夠任意調(diào)節(jié)液晶的預(yù)傾角。
(實施方案B-5)把式(3)的硅烷系表面活性劑(A)與CF3(CF2)7(CH2)2SiCl3的硅烷系表面活性劑(E)按混合重量比A∶E=0.2∶1混合，用作硅烷系表面活性劑，其它像實施方案B-3那樣構(gòu)成液晶池，進行同樣評價。結(jié)果示出液晶的預(yù)傾角為89°。像這樣，借助使用一種引入氟原子的硅烷系表面活性劑，能夠容易地制成垂直取向(ホメオトロピツク)的液晶取向膜。
(實施方案B-6)借助含有大量SiCl基的無機硅烷系化學(xué)吸附劑，代替實施方案B-1中的形成SiO2涂膜，來對帶有ITO(三氧化二銦)電極的玻璃基板表面進行處理。
該無機硅烷系化學(xué)吸附劑的處理，是借助式SiCl4的吸附劑按約3％(重量)溶于充分脫水的非水溶劑(十六碳烷)中調(diào)制成化學(xué)吸附溶液，在干燥氣氛(濕度5％)中把基板在該化學(xué)吸附液中浸漬10分鐘實施的。在此處理中，由于基板的玻璃表面和ITO電極表面多少含有羥基(-OH)，如圖8所示，基板1表面上形成了單分子膜狀涂膜。其后，用充分脫水的環(huán)己烷洗滌基板，除去剩余的該吸附劑(SiCl4)后，使之與水反應(yīng)時，如圖4所示，在基板1的玻璃表面和ITO電極表面上都形成了一層含有大量羥基的單分子膜狀硅氧烷涂膜13。
其后，進行與實施方案B-1同樣的操作，借助于該硅氧烷涂膜13，在基板1上形成了液晶取向膜(單分子膜)。對此液晶取向膜進行FTIR分析的結(jié)果確認，與實施方案B-1同樣的液晶取向膜在遍及基板全部表面上均勻地形成。
另外，當(dāng)省略掉無機硅烷系化學(xué)吸附劑處理工序時，雖然在基板的玻璃表面上能得到上述同樣的單分子膜，液晶也示出整齊的取向，但在ITO電極表面上，單分子膜的分子密度低，液晶取向的缺陷大量出現(xiàn)，得不到耐用的上述液晶取向膜。其原因可認為是ITO電極表面上的羥基比玻璃表面上的少。
該無機硅烷系化學(xué)吸附劑的處理中，使用式Cl(SiCl2O)nSiCl3(n為1-3整數(shù))的物質(zhì)代替式SiCl4的吸附劑時，確認了ITO表面羥基的增加效果更大。此物質(zhì)由于其沸點高于式SiCl4的吸附劑，所以更易于處理。
(實施方案B-7)本實施方案是使用上述液晶取向膜的液晶顯示裝置的制造實例。
首先，如圖9所示，在裝有電極26呈矩陣狀配置的第1電極群和驅(qū)動上述電極26的晶體管25的基板14上面，形成SiO2涂膜，在此涂膜上面，用與實施方案B-1和B-2同樣的方法形成單分子膜(未經(jīng)取向處理的)。
于是，在基板朝向門基線(gate-base line)方向豎直狀態(tài)下，借助非水有機溶劑三氯甲烷的蒸氣洗滌，使該單分子膜的組成分子朝向懸掛方向的相反方向進行預(yù)取向。接著，用起偏振片HNP′B(ポラロイド公司制)，使該取向方向和偏振方向幾乎平行，用500W超高壓汞燈，借助365nm(i線)的光線(通過起偏振片后3.6mJ/cm2)由垂直方向照射45秒，制成液晶取向膜18。
另一方面，用同樣方法，在裝有彩色濾色片群15(G、B、R分別為綠、藍、紅濾色片)和裝有第2電極16的第2基板17表面上形成一層呈反平行取向的控制取向液晶取向膜181。
其次，把第1基板14和第2基板17按各自電極呈對置狀定位，用墊片19和粘合劑20按約5μm的間隔予以固定。向基板14、17之間注入向列型液晶21后并組合起偏振片22、23而制成液晶顯示裝置。此時注入液晶的預(yù)傾角為約1°。
此液晶顯示裝置，用后照光24全面照射的同時，借助用視頻信號驅(qū)動各晶體管25，能夠朝向箭頭A的方向顯示圖象。
本實施方案中，借助偏振光照射，實現(xiàn)使固定在基板表面上的組成單分子膜的分子再取向(二次取向)，和取向方向的固定，而用超高壓汞燈的光不加偏振進行原樣照射時，該取向方向則照舊是蒸氣洗滌時的懸掛方向的相反方向，借助先反應(yīng)而聚合固定。結(jié)果是取向耐熱性有了改善，但與偏振光照射者相比，凹凸不平略有增多。
本實施方案中，超高壓汞燈的i線(365nm)用作曝光用光，與膜材料的光吸收范圍相應(yīng)的436nm、405nm、254nm光，KrF激態(tài)原子(エキシマ)激光器發(fā)生的248nm光也能使用。尤其是248nm、254nm的光，由于易被大部分材料吸收，所以取向效率高。
借助把具有特定表面能的向列型液晶結(jié)構(gòu)、強介電液晶結(jié)構(gòu)的硅烷系表面活性劑用作該硅烷系表面活性劑，所得液晶取向膜的取向限制能力也能提高。
本實施方案中，借助制造液晶90°扭曲取向的液晶取向膜，能夠制出TN型液晶顯示裝置。另外，偏振光照射工序中，用掩膜把各象素內(nèi)分割成多區(qū)間圖案狀，改變偏振方向進行曝光時，能夠制成多疇液晶顯示裝置。
本實施方案中，借助把IPS型TFT陣列基板用作第1基板，能夠制成IPS型液晶顯示裝置。再者，本實施方案中，借助把IPS型TFT陣列基板用作第1基板，把第2基板表面的液晶取向膜與該IPS型TFT陣列基板的液晶取向膜的各自取向方向形成相互反平行(antiparallel)狀，能夠制成廣視角的IPS型液晶裝置。
如上所述，借助本發(fā)明取向性化學(xué)吸附單分子膜的制造方法，由于洗滌基材是用蒸氣，基材不與洗滌液直接接觸，能防止洗滌液劣化。而蒸氣洗滌中，由于能經(jīng)常保持與基板接觸的有機溶劑的高純度，借助本發(fā)明的制造方法，幾乎不用調(diào)換洗滌液，能夠連續(xù)地制造取向性化學(xué)吸附單分子膜。而本發(fā)明的制造方法中，該蒸氣洗滌中，由于借助基材表面上凝結(jié)的洗滌用有機溶劑的液流使單分子膜的組成分子取向，能夠得到取向性優(yōu)良的化學(xué)吸附單分子膜。再者，由于本發(fā)明的制造方法適用于液晶取向膜的制造，即使不進行早先的摩擦工序，也能不費力地制成取向限制能力高的、高性能的液晶取向膜。借助使用如此高性能的液晶取向膜，就不會產(chǎn)生在早先摩擦工序中出現(xiàn)的缺陷，而得到想要的傾角，能夠提供成品率高，成本很低，可靠性高的液晶顯示裝置。[圖1]本發(fā)明的一個實施例中，表示基板在化學(xué)吸附液中浸漬狀態(tài)的截面示意圖。說明該實施例中，蒸氣洗滌工序的截面圖。該實施例中，化學(xué)吸附單分子膜的組成分子的取向狀態(tài)模式示意圖。本發(fā)明的另一實施例中在基板表面上形成硅氧烷涂膜的狀態(tài)模式示意圖。本發(fā)明的再一實施例的基板表面上單分子膜的組成分子取向狀態(tài)模式示意圖。本發(fā)明的再一實施例的光取向工序模式示意圖。上述實施例的基板表面上單分子膜的組成分子取向的狀態(tài)模式示意圖。本發(fā)明的再一實施例用無機硅烷系化學(xué)吸附劑處理基板表面的狀態(tài)模式示意圖。本發(fā)明的再一實施例制成的液晶顯示裝置的結(jié)構(gòu)截面示意圖。1．基板3．蒸氣洗滌槽4．洗滌用有機溶劑6．懸掛方向7．凝結(jié)的洗滌用有機溶劑的液流方向31．蓋子32．吊架41．凝結(jié)的洗滌用有機溶劑
權(quán)利要求
1．一種取向性化學(xué)吸附單分子膜的制造方法，該方法包括工序(A)準(zhǔn)備一種表面親水性的基材，使含有碳鏈或硅氧烷結(jié)合鏈的硅烷系表面活性劑與此表面接觸，借助兩者起化學(xué)反應(yīng)使該硅烷系表面活性劑分子的一端與該基材表面結(jié)合固定而形成化學(xué)吸附單分子膜；工序(B)所述基材在朝向指定方向的狀態(tài)下用有機溶劑蒸氣進行蒸氣洗滌，此時借助凝結(jié)在該基材表面上的有機溶劑的液流，使組成該單分子膜的、結(jié)合固定在該基材表面上的分子進行一次取向。
2．按照權(quán)利要求1的制造方法，其中連同工序(A)和工序(B)在內(nèi)，還包括工序(C)用偏振光照射該結(jié)合固定分子的一次取向化學(xué)吸附單分子膜，使該結(jié)合固定的分子朝向該偏振方向進行二次取向。
3．按照權(quán)利要求2的制造方法，其中作為上述硅烷系表面活性劑，是含有感光性基，和至少一種直鏈碳鏈和硅氧烷結(jié)合鏈的分子鏈，和至少一個選自氯甲硅烷基、烷氧基甲硅烷基和異氰酸甲硅烷酯基的官能團的硅烷系表面活性劑。
4．按照權(quán)利要求3的制造方法，其中該感光性基是至少一個選自肉桂?；?、查耳酮基，異丁烯酰基和聯(lián)乙炔基的官能團。
5．按照權(quán)利要求1的制造方法，其中作為上述硅烷系表面活性劑，是含有至少一個選自三氟甲基、甲基、乙烯基、烯丙基、乙炔基、苯基、芳基、鹵原子、烷氧基、氰基、氨基、羥基、羰基、酯基和羧基的官能團的硅烷系表面活性劑。
6．按照權(quán)利要求1的制造方法，其中作為硅烷系表面活性劑，是含有直鏈碳鏈和硅氧烷結(jié)合鏈的至少一種分子鏈，和至少一個選自氯甲硅烷基、烷氧基甲硅烷基和異氰酸甲硅烷酯基的官能團的硅烷系表面活性劑，把不含水的非水有機溶劑用作該蒸氣洗滌用有機溶劑。
7．按照權(quán)利要求6的制造方法，其中作為上述非水有機溶劑，是含有至少一個選自烷基、氟代烴基、氯代烴基、和硅氧烷基的官能團的非水有機溶劑。
8．按照權(quán)利要求1的制造方法，其中工序(A)中，含有大量SiO基的涂膜在基材表面上形成，借助于此涂膜形成單分子膜。
9．一種使用權(quán)利要求1的取向性化學(xué)吸附單分子膜制造方法來制造液晶取向膜的方法，其特征在于，工序(A)中該基材是配備有電極的基板，使該硅烷系表面活性劑與至少此電極的側(cè)表面接觸。
10．按照權(quán)利要求9的液晶取向膜的制造方法，其中連同工序(A)和工序(B)在內(nèi)，還包括工序(D)對該結(jié)合固定分子的一次取向單分子膜進行光照射，使該感光性基相互聚合或交聯(lián)使該取向狀態(tài)固定化。
11．按照權(quán)利要求10的液晶取向膜的制造方法，其中該工序(D)中，借助對單分子膜進行偏振光照射，使固定而且取向的分子二次取向的同時，導(dǎo)致該感光性基相互聚合或交聯(lián)使該二次取向狀態(tài)固定化。
12．一種多疇液晶取向膜的制造方法，其特征在于在權(quán)利要求11的液晶取向膜制造方法中用圖案狀偏振光照射2次以上。
13．按照權(quán)利要求9的液晶取向膜的制造方法，其中作為上述硅烷系表面活性劑，是含有至少一個選自氯甲硅烷基、烷氧基甲硅烷基和異氰酸甲硅烷酯基的官能團的硅烷系表面活性劑。
14．按照權(quán)利要求10的液晶取向膜的制造方法，其中該感光性基是至少一個選自肉桂?；?、查耳酮基，異丁烯?；吐?lián)乙炔基的感光性基。
15．按照權(quán)利要求9的液晶取向膜的制造方法，其中作為上述硅烷系表面活性劑，是多種硅烷系表面活性劑相混合。
16．按照權(quán)利要求15的液晶取向膜的制造方法，其中把長度不同的多種硅烷系表面活性劑混合用作該硅烷系表面活性劑，借助改變混合物中較短硅烷系表面活性劑分子的長度，把該混合物中最長硅烷系表面活性劑分子對基板的傾度調(diào)節(jié)成一定角度。
17．按照權(quán)利要求15的液晶取向膜的制造方法，其中混合使用長度不同的多種硅烷系表面活性劑用作該硅烷系表面活性劑，借助改變該多種硅烷系表面活性劑的混合比，把該混合物中最長硅烷系表面活性劑分子對基板的傾度調(diào)節(jié)成一定角度。
18．按照權(quán)利要求9的液晶取向膜的制造方法，其中作為該硅烷系表面活性劑，是含有至少一種直鏈碳鏈和硅氧烷結(jié)合鏈的分子鏈，和至少一個選自氯甲硅烷基、烷氧基甲硅烷基和異氰酸甲硅烷酯基的官能團的硅烷系表面活性劑，把不含水的非水有機溶劑用作該蒸氣洗滌用的有機溶劑。
19．按照權(quán)利要求9的液晶取向膜的制造方法，其中作為上述硅烷系表面活性劑，是含有碳鏈或硅氧烷結(jié)合鏈，和在該碳鏈或硅氧烷結(jié)合鏈的末端或一部分上，至少一個選自三氟甲基、甲基、乙烯基、烯丙基、乙炔基、苯基、芳基、鹵原子、烷氧基、氰基、氨基、羥基、羰基、酯基和羧基的官能團的硅烷系表面活性劑。
20．按照權(quán)利要求18的液晶取向膜的制造方法，其中作為上述有機溶劑，是含有至少一個選自烷基、氟代烴基、氯代烴基和硅氧烷基的溶劑。
21．按照權(quán)利要求9的液晶取向膜的制造方法，其中把至少在電極表面形成含有SiO基的涂膜的基板用作該基板，借助于該涂膜來形成單分子膜。
22．一種用權(quán)利要求1的取向性化學(xué)吸附單分子膜制造方法來制造液晶顯示裝置的方法，其特征在于，工序(A)中該基材是配備有第1電極群的第1基板，電極呈矩陣狀配置，使該硅烷系表面活性劑與此電極群側(cè)表面接觸，且連同工序(A)和工序(B)在內(nèi)，還包括工序(E)使第1基板和第2基板，在該電極群側(cè)表面成為內(nèi)側(cè)，且在保持指定間隔狀態(tài)下呈對置狀定位，在此狀態(tài)下把液晶組合物注入該兩基板之間。
23．按照權(quán)利要求22的液晶顯示裝置的制造方法，其中工序(A)中，使含有SiO基的涂膜至少在第1基板的電極群表面上形成，借助于此涂膜在電極群表面上形成最終成為液晶取向膜的單分子膜。
24．按照權(quán)利要求22的液晶顯示裝置的制造方法，其中工序(E)中，第2基板配有第2電極或電極群，在此電極或電極群成為內(nèi)側(cè)的狀態(tài)下，使第1基板和第2基板呈對置狀定位。
25．按照權(quán)利要求22的液晶顯示裝置的制造方法，其中工序(A)中，把含有感光性基的硅烷系表面活性劑用作該硅烷系表面活性劑，工序(B)中，組成單分子膜的固定分子經(jīng)一次取向后，對該單分子膜進行光照射，導(dǎo)致該感光性基相互聚合或交聯(lián)使該一次取向狀態(tài)固定化。
26．按照權(quán)利要求25的液晶顯示裝置的制造方法，其中工序(B)中，借助對該單分子膜進行偏振光照射，使取向的硅烷系表面活性劑分子二次取向的同時，導(dǎo)致該感光性基相互聚合或交聯(lián)使該二次取向狀態(tài)固定化。
27．一種多疇型液晶顯示裝置的制造方法，其中權(quán)利要求26的制造方法中，借助進行2次以上的圖案狀偏振光照射，使組成單分子膜的固定分子在各象素內(nèi)呈多個圖案狀不同取向方向地進行聚合。
28．一種扭轉(zhuǎn)向列(TN)型液晶顯示裝置的制造方法，其中權(quán)利要求22的制造方法中，液晶呈90°扭曲取向狀形成單分子膜。
29．一種面內(nèi)開關(guān)(IPS)型液晶顯示裝置的制造方法，其中權(quán)利要求22的制造方法中，把對置電極單側(cè)基板表面上形成的面內(nèi)開關(guān)(IPS)型薄膜晶體管(TFT)陣列基板用作第1基板。
全文摘要
提供一種洗滌液利用率高,組成分子取向性優(yōu)良的取向性化學(xué)吸附單分子膜的制造方法。準(zhǔn)備表面親水性的基材1,使含有碳鏈或硅氧烷鍵合鏈的硅烷系表面活性劑與此表面接觸,借助兩者起化學(xué)反應(yīng)使該硅烷系表面活性劑分子的一端與該基材1結(jié)合而形成單分子膜,該基材在朝向指定方向的狀態(tài)下用有機溶劑4蒸氣進行蒸氣洗滌,此時借助凝結(jié)在基材1表面上的有機溶劑41的液流使該單分子膜的組成分子取向。
文檔編號G02F1/1337GK1228543SQ9910365
公開日1999年9月15日 申請日期1999年3月11日 優(yōu)先權(quán)日1998年3月11日
發(fā)明者小川一文, 野村幸生, 大竹忠 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社