JPH0691219A - 単分子膜形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 単分子膜の各分子をその向き所定方向に沿っ
て一様に秩序よく揃えて配向させることができる単分子
膜形成方法を提供する。 【構成】 水槽１０内に基板１を浸漬し、この水槽１０
内の水面上に液状の膜材料物質を膜状に流し拡げて単分
子層Ａを形成させ、この単分子層Ａを移動バリア１１に
より基板１の配置側に押し動かしながら基板１を引き上
げることにより基板１の板面１ａに単分子層Ａを被着さ
せて基板１に単分子膜Ａ′を形成する方法において、前
記基板１はその板面が前記移動バリア１１の移動方向ｄ
と平行となる状態に支持して水槽１０内の水中に浸漬
し、この基板１を移動バリア１１の移動に応じて垂直方
向ｖに引き上げる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、基板面に単分子膜を形
成する単分子膜形成方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば液晶表示素子等の各種光学素子の
基板面に、配向膜等の分子配列方向が一方向に揃った樹
脂膜を形成する方法としてＬＢ（Langumuir-Blodgett）
法と呼ばれる方法が知られている。

【０００３】このＬＢ法は、静水面上に配向膜や光学膜
等となる液状物質を滴下して単分子層を形成させ、この
単分子層を基板面に被着させて基板面に単分子膜を形成
する方法である。

【０００４】図６および図７は、このＬＢ法による従来
の単分子膜形成方法を示し、２０は純水が満たされた水
槽、２１はこの水槽２０内の水面部を水平移動する棒状
の移動バリアである。そして基板２２の板面２２ａに親
水性処理を施し、この基板２２を可動アーム（図示せ
ず）で垂直に支持して移動バリア２１と離間して対向す
るように水槽２０内の水中に浸漬し、また水槽２０内の
水面上に、液状物質を滴下してその単分子層Ａを展開さ
せる。

【０００５】この状態で移動バリア２１を基板２２の板
面方向に移動させながら基板２２を一定速度で垂直に引
き上げて水面上の単分子層Ａを基板２２の板面２２ａに
被着させる。このような方法により基板２２面に単分子
膜が形成され、この単分子膜の分子が基板２２の引き上
げ方向に一様に揃って並ぶ。

【０００６】なお、この方法で基板２２面に形成される
単分子膜は、単分子が一層に並んだ極めて薄い膜である
が、前記工程を繰り返して基板１面に単分子膜を複数層
に積層すれば、任意の膜厚とすることができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の方法
においては、基板の引き上げに伴なって移動バリア２１
を基板２２の板面２２ａと直角の方向に移動させて板面
２２ａに単分子層Ａが被着されるが、この場合、水槽２
０の水面上に展開された単分子層Ａが移動バリア２１に
より圧縮されると、図７に示すように、単分子層Ａの分
子ａが移動バリア２１の長手方向に沿って並ぶ。そし
て、単分子層Ａの分子ａが基板２２に付着して引き上げ
られる際に、その分子ａがその配列方向を変えるため、
分子ａの配列に図８に示すような不揃いの乱れが生じて
しまう。

【０００８】つまり、単分子層Ａの分子ａは基板２２の
引上げに伴いその引き上げ方向に沿って全体的にはほぼ
直列状に揃うが、しかしその各列における一部の分子ａ
の向きに乱れが生じ、分子ａが一定方向に並び揃う秩序
の度合が低くなる。

【０００９】さらに従来の方法においては、水平に展開
された単分子層Ａの移動方向に対して基板２２を板面２
２ａが直角になるように配置するため、単分子層Ａが移
動して基板２２の側縁部と接触する部分においてその単
分子層Ａの流れは乱れが生じ、この流れの乱れで特に基
板２２の側縁部において単分子層Ａの分子ａ1 の配列の
乱れがより一層生じ易くなる。そしてこのように単分子
層Ａの分子ａの向きに乱れが生じると、この単分子層Ａ
を例えば配向膜としたときのその配向性が不均一となっ
てしまう。

【００１０】本発明はこのような点に着目してなされた
もので、その目的とするところは、基板の板面に形成す
る単分子膜の各分子をその向きを所定方向に一様に秩序
よく揃えて配向させることができる単分子膜形成方法を
提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明はこのような目的
を達成するために、水槽内の水面上に材料物質の単分子
層を展開させ、この単分子層を移動バリアにより基板の
方向に押し動かしながら基板を水槽内に浸漬し、また引
き上げることにより基板の板面に単分子層を被着させて
前記板面に分子の配向方向が一様に揃った単分子膜を形
成する方法において、前記基板は前記板面が前記移動バ
リアの移動方向とほぼ平行に支持した状態で水槽内の水
中に浸漬し、引き上げるようにしたものである。

【００１２】

【作用】移動バリアが基板の配置側に移動して水面上の
単分子層が押し動かされると、その分子が移動バリアの
長手方向に沿って並ぶ。そして基板の引き上げにより、
単分子層が基板面に付着するのに伴って分子が基板の方
向に流動するが、ここで基板はその板面が移動バリアの
移動方向に対して平行となる姿勢で配置しており、基板
の板面に接する分子は、その分子軸の方向が基板の板面
に対してほぼ直角に配列されている。そしてこの状態
で、基板の引き上げに伴い、分子が基板面に付着するた
め、この引き上げにより分子がその引き上げ方向に沿っ
て並ぶ。

【００１３】この引き上げの際に、分子の長軸が基板の
板面に直角に向いているから、基板の板面に円滑に付着
し、したがって各分子の並びの方向が所定方向（引き上
げ方向）に沿って一様に揃った状態となる。

【００１４】さらに単分子層の流動の方向に対して基板
が平行となる状態にあるから、単分子層と基板の側縁部
との接触部分でのその単分子層の流れの乱れもほとんど
生じることがなく、したがって基板の側縁部においても
分子が所定方向に沿って一様に並び、基板の板面全体に
亘り分子が所定方向に沿って均一に揃って並んだ状態と
なる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の一実施例について図１ないし
図４を参照して説明する。この実施例は液晶表示素子の
基板面に単分子膜からなる配向膜を形成する例である。

【００１６】まず、図４に液晶表示素子の構造を示す。
この液晶表示素子はガラス等からなる一対の透明な基板
１，２を枠状のシール材３を介して接合し、この両基板
１，２間のシール材３で囲まれた領域内に液晶４を封入
したもので、両基板１，２の互いに対向する面にはそれ
ぞれＩＴＯ等の透明導電膜からなる透明な電極５，６が
形成され、この両基板１，２の電極形成面の上に単分子
膜からなるポリイミド配向膜７，８が形成されている。

【００１７】これら配向膜７，８は次のような方法によ
り形成する。なお、ここでは、一方の基板１に設ける配
向膜７の形成について説明するが、他方の基板２に設け
る配向膜８も同様に形成する。図１および図２に示すよ
うに、水槽１０内に純水が満たされ、この純水の水面部
には矢印方向ｄへ水平移動させる各棒状の移動バリア１
１を設けてある。

【００１８】この水槽１０内に、まず基板１を浸漬す
る。この場合、基板１の電極を形成した板面１ａに親水
性処理を施し、この基板１をその板面１ａが移動バリア
１１の移動方向に対して平行となる姿勢に可動アーム
（図示せず）で支持し、この姿勢のまま水槽１０内の水
中に浸漬する。

【００１９】そして、水槽１０内の水面上に、ポリアミ
ック酸誘導体化合物の稀薄溶液を滴下してその単分子層
Ａを展開させる。このポリアミック酸誘導体化合物の稀
薄溶液は、テトラカルボン酸二無水物とジアミンとから
合成されるポリアミック酸を、ＮＭＰとベンゼンとを
１：１の割合で混合した混合溶媒に溶解したポリアミッ
ク酸溶液と、同一溶媒を用いかつ同一濃度或いはそれよ
り濃い濃度の長鎖アルキルアミン溶液とを１：１の割合
で混合して得た溶液である。

【００２０】次に、移動バリア１１を基板１の配置側方
向に移動させて水面上の単分子を密集させ、単分子層Ａ
の表面圧を一定圧（２５dyn/cm）に調整したのち、前記
基板１をその板面１ａが移動バリア１１の移動方向と平
行な状態を保ったまま、一定速度で引き上げるととも
に、移動バリア１１を基板１の配置側方向に移動させて
単分子層Ａをその表面圧が一定となるように押し動かし
ながら、水面上の単分子層Ａを板面１ａに被着させる。

【００２１】このような単分子層Ａの被着工程を必要に
応じて複数回繰り返し、基板１の板面１ａに所要の厚さ
の単分子沿膜Ａ′を形成する。こののち基板１の板面１
ａに形成されたポリアミック酸誘導体化合物の単分子膜
Ａ′を熱処理によりイミド化し、ポリイミド主鎖が基板
引き上げ方向に沿って均一に配向するポリイミド配向膜
７を得る。

【００２２】上述した単分子膜Ａ′の形成方法によれ
ば、水槽１０の水面上に展開された単分子層Ａが移動バ
リア１１により圧縮されて、図２に示すように、単分子
層Ａの分子ａの長軸が移動バリア１１の長手方向に沿っ
て並び、そしてこの分子ａは、その配列状態を保ったま
ま、基板１の引き上げに伴なって基板１の方向に流動
し、基板１はその板面１ａが移動バリア１１の移動方向
に対して平行となる姿勢に配置されており、このため基
板１の板面１ａに接する位置にまで流動してきた分子ａ
は、その長軸方向が基板１の板面１ａに対して直角に向
いた状態で配列している。そしてこの状態で、基板１を
垂直方向ｖに引き上げると、分子ａが板面１ａに付着す
るため、この引き上げにより分子ａがその向きを引き上
げ方向ｖに沿わせて一様に並ぶ。

【００２３】この引き上げの際に、分子ａがその向きを
板面１ａに直角に向けているから、分子ａはその配列方
向を大きく変えることなく、板面１ａに円滑に付着し、
したがって図３に示すように各分子ａがその向きを引き
上げ方向ｖに沿わせて板面１ａ全体に亘り一様に揃えて
並んだ状態となる。

【００２４】さらに単分子層Ａの移動の方向ｄに対して
基板１が平行となる状態にあるから、単分子層Ａが基板
１の側縁部１ｂとぶつかる部分でのその単分子層Ａの流
れが乱れることも大略なく、したがって基板１の側縁部
近傍においても分子ａは他の部分と同様に向きを引き上
げ方向ｖに沿わせて一様に並んだ状態となる。

【００２５】本発明の効果を確認するために、従来の方
法で基板にポリアミック酸誘導体化合物の単分子膜を形
成し、これをイミド化処理してポリイミド配向膜とした
場合と、本発明の方法で基板面にポリアミック酸誘導体
化合物の単分子膜を形成し、これをイミド化処理してポ
リイミド配向膜とした場合とにおけるその各基板の各部
のリタデーションを測定して各配向膜の配向性について
評価した。

【００２６】この結果、従来の方法による場合において
は、基板のリタデーションが各部でばらついて配向膜の
配向性が不均一となり、これに対し本発明の方法による
場合においては、基板の各部のリタデーションが一定で
配向膜の配向性が基板の全体に亘って均一であることが
確認された。

【００２７】図５は本発明の他の実施例を示すもので、
この実施例においては、水槽１０内の水面部の両端側に
移動バリア１１を設け、これら移動バリア１１の移動方
向ｄに対して平行に基板１を水槽１０内の水中に浸漬
し、かつその水面上に単分子層Ａを展開させ、この状態
で基板１を垂直に引き上げながら双方の移動バリア１
１，１１を基板１の方向へ同一速度で移動させることに
よって基板１面に単分子層Ａを被着させるもので、この
ような方法においても、前記実施例と同様に、基板１面
に形成された単分子膜Ａ′の各分子ａをその向きを基板
引き上げ方向に一様に秩序よく揃えて並ばせることがで
きる。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、基
板をその板面が移動バリアの移動方向と平行となる状態
に支持して水槽内の水中に浸漬し、この基板を移動バリ
アの移動に応じて引き上げ、水槽内の水面上の単分子層
を基板面に円滑に被着させるようにしたから、単分子膜
の各分子をその向きが基板引き上げ方向に一様に秩序よ
く揃った状態に配向させることができる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による単分子膜形成方法を説
明するための斜視図。

【図２】本発明の一実施例による単分子膜形成方法を説
明するための平面図。

【図３】上述の単分子膜形成方法により単分子膜を形成
した基板を模式的に示す正面図。

【図４】上記単分子膜形成方法により配向膜を形成した
液晶表示素子の構造を示す断面図。

【図５】本発明の他の実施例による単分子膜形成方法を
説明するための平面図。

【図６】従来の単分子膜形成方法を説明するための断面
図。

【図７】従来の単分子膜形成方法を説明するための平面
図。

【図８】従来の単分子膜形成方法により単分子膜を形成
した基板を模式的に示す正面図。

【符号の説明】

Ａ…単分子層 Ａ′…単分子膜 １，２２…基板 １ａ，２２ａ…板面 ５，６…電極 ７，８…配向膜 １０，２０…水槽 １１，２１…移動バリア

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】水槽内の水面上に材料物質の単分子層を展
   開させ、この単分子層を移動バリアにより基板の方向に
   押し動かしながら基板を水槽内に浸漬し、また引き上げ
   ることにより基板の板面に単分子層を被着させて前記板
   面に分子の配向方向が一様に揃った単分子膜を形成する
   方法において、前記基板は前記板面が前記移動バリアの
   移動方向とほぼ平行に支持した状態で水槽内の水中に浸
   漬し、引き上げることを特徴とする単分子膜形成方法。