JPS60125822A - Orientation control method of liquid crystal - Google Patents

Orientation control method of liquid crystal

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JPS60125822A
JPS60125822A JP23460283A JP23460283A JPS60125822A JP S60125822 A JPS60125822 A JP S60125822A JP 23460283 A JP23460283 A JP 23460283A JP 23460283 A JP23460283 A JP 23460283A JP S60125822 A JPS60125822 A JP S60125822A
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JP
Japan
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phase
liquid crystal
wall surface
side wall
temperature
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JP23460283A
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Japanese (ja)
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Junichiro Kanbe
純一郎 神辺
Kazuharu Katagiri
片桐 一春
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Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To form a monodomain of liquid crystal in uniaxial phase and realize bistability effectively by arranging an orientation control member which orients the molecular axis of the liquid crystal vertically between a couple of substrates, and lowering the termperature of the uniaxial anisotropic liquid crystal from a high temperature phase. CONSTITUTION:A liquid crystal cell 100 is formed by holding the couple of substrates 101 and 101' at a specific interval with spacers and adhering them with an adhesive 106, and plural transparent electrodes 102 and 102' which cross each other at right angles are arranged on the substrates 101 and 101'. The cell 100 includes a SmC* or SmH* liquid-crystal layer 103 and is equipped with a heating body 105 and the orientation contol member 104 having a side wall surface 104' for orienting liquid crystal molecules vertically. The luquid-crystal layer 103 is heated by the heating body 105 to cause transition to an isotropic phase, and then the temperature is lowered according to a temperature gradient to form a monodomain in SmA phase. Thus, the bistability of the liquid-crystal layer 103 is realized effectively.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、液晶表示素子や液晶−光シャッタ等で用いる
液晶の配向制御法に関し、更に詳しくは液晶分子の初期
配向状態を改善することにより、表示ならびに駆動特性
を改善した液晶の配向制御法に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for controlling the alignment of liquid crystal used in liquid crystal display elements, liquid crystal-optical shutters, etc., and more specifically, to improve display and drive characteristics by improving the initial alignment state of liquid crystal molecules. This invention relates to a method for controlling the alignment of liquid crystals.

従来より、走査電極群と信号電極群をマ) IJクス状
に構成し、その電極間に液晶化合物を充填し多数の画素
を形成して、画像或いは情報の表示を行う液晶表示素子
は、よく知られている。
Conventionally, liquid crystal display elements that display images or information by configuring a scanning electrode group and a signal electrode group in a matrix shape and filling a liquid crystal compound between the electrodes to form a large number of pixels have often been used. Are known.

この表示素子の駆動法としては、走査電極群に順次周期
的にアドレス信号を選択印加し、信号電極群には所定の
情報信号をアドレス信号と同期させて並列的に選択印加
する時分割駆動が採用されているが、この表示素子及び
その駆動法には以下に述べる如き致命的とも言える大き
な欠点がある。
The driving method for this display element is time-division driving, in which an address signal is selectively and periodically applied to a group of scanning electrodes, and a predetermined information signal is selectively applied in parallel to a group of signal electrodes in synchronization with the address signal. However, this display element and its driving method have major and fatal drawbacks as described below.

即ち、画素密度を高く、或いは画面を大きくするのが難
しいことである。従来の液晶の中で応答速度が比較的高
く、シかも消*電力が小さいことから、表示素子として
実用に供されてるのは殆んどが、例えばM、5chad
tとW、 He 1frich著” Applied 
Physics Letters″VO,’18、No
、 4(1971,2,15)、P、127〜128の
゛”%/’oltage −Dependent 0p
tical Activity of a Twist
edNematic Liquid Crystal”
 に示されたTN(twisted nematic 
)型の液晶を用いたもノテあり、この型の液晶は、無電
界状態で正の誘電異方性をもつネマチック液晶の分子が
液晶層厚方向で捩れた構造(ヘリカル構造)を形成し、
両1を極面でこの液晶の分子が平行に配列した構造を形
成している。一方、電界印加状態では、正の誘電異方性
をもつネマチック液晶が電界方向に配列し、この結果光
学変調を起すことができる。この型の液晶を用いてマト
リクス電極構造によって表示素子を構成した場合、走査
電極と信号磁極が共に選択される領域(選択点)Kは、
液晶分子を電極面に垂直に配列させるに要する閾値以上
の電圧が印加され、走査電極と信号電極が共に選択され
ない領域(非選択点)には・1圧は印加されず、したが
って液晶分子は電極面に対して並行な安定配列を保って
いる0このような液晶セルの上下に互いにクロスニコル
関係にある直線偏光子を配置することにより、選択点で
は光が透過せず、非選択点では光が透過するため、画像
素子とすることが可能となる。
That is, it is difficult to increase the pixel density or enlarge the screen. Among conventional liquid crystals, most of them are practically used as display elements because they have a relatively high response speed and low power consumption.
T and W, written by He 1frich” Applied
Physics Letters”VO,’18, No.
, 4 (1971, 2, 15), P, 127-128 '''%/'oltage-Dependent 0p
tical Activity of a Twist
edNematic Liquid Crystal”
TN (twisted nematic
) type of liquid crystal is also used; this type of liquid crystal forms a structure (helical structure) in which nematic liquid crystal molecules with positive dielectric anisotropy are twisted in the thickness direction of the liquid crystal layer in the absence of an electric field.
A structure is formed in which the molecules of this liquid crystal are arranged in parallel with both 1 being polar planes. On the other hand, when an electric field is applied, nematic liquid crystals with positive dielectric anisotropy are aligned in the direction of the electric field, resulting in optical modulation. When a display element is constructed with a matrix electrode structure using this type of liquid crystal, the area (selection point) K where both the scanning electrode and the signal magnetic pole are selected is
A voltage higher than the threshold required to align the liquid crystal molecules perpendicularly to the electrode surface is applied, and in the area where neither the scanning electrode nor the signal electrode is selected (non-selected point), 1 voltage is not applied, and therefore the liquid crystal molecules do not align with the electrodes. By arranging linear polarizers in a cross Nicol relationship above and below such a liquid crystal cell, which maintains a stable alignment parallel to the plane, no light is transmitted at selected points, and light is not transmitted at non-selected points. is transmitted through it, so it can be used as an image element.

然し乍ら、マトリクス酩極構造を構成した場合には、走
査電極が選択され、信号電極が選択されない領域、或い
は走査電極が選択されず、信号−極が選択される領域(
所謂゛半選択点”)にも有限に電界がかかつてしまう。
However, when a matrix electrode structure is configured, there are areas where scan electrodes are selected and signal electrodes are not selected, or areas where scan electrodes are not selected and signal-poles are selected (
A finite electric field is also present at the so-called ``half-selected point.''

選択点にかかる市川と、半選択点にかかる電圧の差が充
分に大きく、液晶分子を・1界に垂直に配列させるされ
るならば、表示素子は正常に動作するわけであるが、走
査線数(N)を増やして行った場合、画面全体(1フレ
ーム)を走査する間に一つの選択点に有効な電界がかか
つている時間(duty比)がl/Nの割合で減少して
しまう。このために、くり返し走査を行った場合の選択
点と非選択点にかかる実効値としての電圧差は、走査線
数が増えれば増える程小さくなり、結果的には画像コン
トラストの低下やクロストークが避は難い欠点となって
いる。このような現象は、双安定性を有さない液晶(電
極面に対し、液晶分子が水平に配向しているのが安定状
態であわ、電界が有効に印−加されている間のみ垂直に
配向する)を時間的蓄積効果を利用して駆動する(即ち
、繰り返し走査する)ときに生ずる本質的には避は難い
問題点である。この点を改良するために、電圧平均化法
、2周波駆動法や、多重マ) IJクス法等が既に提案
されているが、いずれの方法でも不充分であり、表示素
子の犬画いことによって頭打ちになっているのが現状で
ある。
If the difference between the voltage applied to the selected point and the voltage applied to the half-selected point is large enough to align the liquid crystal molecules perpendicular to the field, the display element will operate normally, but the scanning line If the number (N) is increased, the time during which an effective electric field is applied to one selected point (duty ratio) while scanning the entire screen (one frame) will decrease at the rate of l/N. . For this reason, when repeated scanning is performed, the effective voltage difference between selected points and non-selected points becomes smaller as the number of scanning lines increases, resulting in a decrease in image contrast and crosstalk. This is a drawback that is difficult to avoid. This phenomenon is caused by liquid crystals that do not have bistability (in a stable state, the liquid crystal molecules are oriented horizontally with respect to the electrode surface, and only when an electric field is effectively applied, they are oriented vertically). This is an essentially unavoidable problem that arises when driving (that is, repeatedly scanning) an object (orienting the object) using the temporal accumulation effect. In order to improve this point, voltage averaging method, dual frequency driving method, multiplex IJ method, etc. have already been proposed, but all of these methods are insufficient and cause the display element to deteriorate. The current situation is that it has reached a plateau.

一方、プリンタ分野を眺めて見るに、電気信号を入力と
してハードコピーを得る手段として、画素密度の点から
もスピードの点からも電気画像信号を光の形で電子写真
感光体に与えるレーザービームプリンタ(LBP)が現
在量も優れている。ところがLBPには、 1、 プリンタとしての装置が大型になる;2、 ポリ
ゴンスキャナの様な高速の駆動部分があり騒音が発生し
、また厳しい機械的精度が要求される;など の欠点がある。この様な欠点を解消すべく電気信号を光
信号に変換する素子として、液晶シャッターアレイが提
案されている。ところが、液晶シャッタアレイを用いて
画素信号を与える場合、たとえば210=の長さの中に
画素信号を16 dot 7個の割合で書き込むために
は、 3000個以上の信号発生部を有して旨なければ
ならず、それぞれに独立した信号を与えるためには5元
来それぞれの信号発生部全てに信号を送るIJ −ド線
を配線しなければならず、製作上困難であった。
On the other hand, looking at the field of printers, laser beam printers provide electrical image signals in the form of light to electrophotographic photoreceptors in terms of both pixel density and speed, as a means of obtaining hard copies using electrical signals as input. (LBP) is also excellent in current quantity. However, LBP has drawbacks such as: 1. The device used as a printer is large; 2. It has a high-speed driving part such as a polygon scanner, which generates noise, and requires strict mechanical precision. In order to overcome these drawbacks, a liquid crystal shutter array has been proposed as an element that converts electrical signals into optical signals. However, when providing pixel signals using a liquid crystal shutter array, for example, in order to write pixel signals at a rate of 16 dots (7) within a length of 210=, it is necessary to have more than 3000 signal generating units. Therefore, in order to give independent signals to each of the five elements, it was necessary to wire IJ-do lines for sending signals to all of the signal generating parts of each of the five elements, which was difficult to manufacture.

そのため、ILINE(ライン)分の画素信号を数行に
分割された信号発生部により、時分割して与える試みが
なされている。この様にすれば、信号を与える電極を、
複数の信号発生部に対して共通にすることができ、実質
配線を大幅に軽減することができるからである。ところ
が、この場合通常行われているように双安定性を有さな
い液晶を用いて行数(N)を増して行くと、信号ONの
時間が実質的にl/Nとなり感光体上で得られる光量が
減少してしまったプ、クロストークの問題が生ずるとい
う難点がある。
Therefore, an attempt has been made to provide pixel signals for ILINE (line) in a time-division manner using a signal generating section divided into several lines. In this way, the electrode that gives the signal can be
This is because it can be made common to a plurality of signal generating sections, and the actual wiring can be significantly reduced. However, if the number of lines (N) is increased using a liquid crystal that does not have bistability, as is usually done in this case, the signal ON time becomes essentially 1/N, which reduces the amount of light that can be obtained on the photoreceptor. However, there is a problem in that the amount of light emitted is reduced, resulting in the problem of crosstalk.

このような従来型の液晶素子の欠点を改善するものとし
て、双安定性を有する液晶素子の使用が、C1arkお
よびLagerwal lにより提案されている(特開
昭56−107216号公報、米国特許第436792
4号明細書等)。双安定性を有する液晶としては、一般
に、カイラルスメクテイツクC相(SmC’ )又はH
相(SmH” )を有する強誘からなる双安定状態を有
し、従って前述のTN型の液晶で用いられた光学変調素
子とは異なり。
To improve the drawbacks of conventional liquid crystal devices, C1ark and Lagerwal proposed the use of a bistable liquid crystal device (Japanese Unexamined Patent Publication No. 56-107216, U.S. Patent No. 436792).
4 specification, etc.). Bistable liquid crystals generally include chiral smectate C phase (SmC') or H
It has a bistable state consisting of a ferroelectric phase (SmH"), and is therefore different from the optical modulation element used in the above-mentioned TN type liquid crystal.

例えば一方の電界ベクトルに対して第1の光学的安定状
態に液晶が配向し、他方の電界ベクトルに対しては第2
の光学的安定状態に液晶が配向される。またこの型の液
晶は、加えられる゛磁界に応答して、極めて速やかに上
記2つの安定状態のいずれかを取り、且つ電界の印加の
ないときはその状態を維持する性質を有する。このよう
な性質を利用することにより、上述した従来のTNq素
子の問題点の多くに対して、かなり本質的な改善が得ら
れる。この点は、本発明と関連して、以下に、更に詳細
に説明する。しかしながら、この双安定性を有する液晶
を用いる光学変調素子が所定の駆動特性を発揮するため
には、一対の平行基板間に配置される液晶が、状態の間
での変換が効果的に起るような分子配列状態にあること
が必要である。たとえば8mCまたはSmH相を有する
強誘′戒性液晶については、8mCまたはSmH相を肩
する液晶分子層が基板面に対して垂直で、したがって液
晶分子軸が基板面にほぼ平行に配列した領域(モノドメ
イン)が形成される必要がある。しかしながら、従来の
双安定性を有する液晶を用いる光学変調素子においては
、このようなモノドメイン構造を有する液晶の配向状態
が、必ずしも満足に形成されなかったために、充分な特
性が得られなかったのが実情である。
For example, a liquid crystal is aligned in a first optically stable state for one electric field vector, and a second optically stable state for the other electric field vector.
The liquid crystal is aligned in an optically stable state. Furthermore, this type of liquid crystal has the property of very quickly taking one of the above two stable states in response to an applied magnetic field, and maintaining that state when no electric field is applied. By utilizing such properties, many of the problems of the conventional TNq elements mentioned above can be significantly improved. This point will be explained in more detail below in connection with the present invention. However, in order for an optical modulation element using this bistable liquid crystal to exhibit predetermined drive characteristics, the liquid crystal placed between a pair of parallel substrates must be effectively converted between states. It is necessary for the molecules to be arranged in such a state. For example, in a ferromagnetic liquid crystal having an 8mC or SmH phase, the liquid crystal molecular layer supporting the 8mC or SmH phase is perpendicular to the substrate surface, and therefore the region ( monodomain) needs to be formed. However, in conventional optical modulation elements using liquid crystals with bistability, the alignment state of the liquid crystals having such a monodomain structure was not always formed satisfactorily, and therefore sufficient characteristics could not be obtained. is the reality.

たとえば、このような配向状態を与えるために、磁界を
印加する方法、せん断力を印加する方法、などが提案さ
れている。しかしながら、これらは、いずれも必ずしも
満足すべき結果を与えるものではなかった。たとえば、
磁界を印加する方法は、大規模な装置を要求するととも
に作動特性の良好な薄層セルとは両立しがたいという難
点があり、また、せん断力を印加する方法は、セルを作
成後に液晶を注入する方法と両立しないという難点があ
る。
For example, methods of applying a magnetic field, methods of applying shear force, etc. have been proposed in order to provide such an orientation state. However, none of these methods necessarily gave satisfactory results. for example,
The method of applying a magnetic field requires a large-scale device and is incompatible with thin-layer cells with good operating characteristics.The method of applying a shear force requires a large-scale device and is difficult to use in thin-layer cells with good operating characteristics. The problem is that it is incompatible with the injection method.

ところで、前述の如きTN型の液晶を用いた素子では、
液晶分子のモノドメインを基板面に平行な状態で形成す
る方法として例えば基板面を午の如きもので摺擦する(
ラビング)方法やSiOを斜め蒸着する方法等が用いら
れている。
By the way, in the device using the TN type liquid crystal as mentioned above,
One way to form monodomains of liquid crystal molecules parallel to the substrate surface is to rub the substrate surface with something like a knife (
A rubbing method, a method of diagonally depositing SiO, etc. are used.

例えばラビングを施された基板面に接する液晶に対して
は方向性が付与され、液晶分子はその方向に従って優先
して配列するのが最もエネルギーの低い(即ち安定な)
状態となる。この様なラビング処理面には、液晶分子を
一方向に優先して配列させる効果が付与されている。こ
の配向効果が付与された平面をもつ構造体は、例えば、
W、He1frichとM、8chadtのカナダ特許
1010136号公報等に示されている。このラビング
法により配向効果を形成する方法のほかに、基板の上に
SiOやSin、を斜め蒸着して形成した平面をもつ構
造体を用い、このSiO又は8i0.の−軸的異方性を
有する平面が液晶分子を一方向に優先して配向させる効
果を有している。
For example, the liquid crystal in contact with the rubbed substrate surface is given a directionality, and the liquid crystal molecules preferentially align in that direction, which has the lowest energy (that is, is stable).
state. Such a rubbed surface has the effect of preferentially arranging liquid crystal molecules in one direction. A structure with a plane to which this orientation effect is applied is, for example,
It is shown in Canadian Patent No. 1010136 by W. Helfrich and M. 8chadt. In addition to the method of forming an alignment effect by this rubbing method, a structure with a plane formed by diagonally vapor depositing SiO or Sin on a substrate is used, and SiO or 8i0. The plane having -axial anisotropy has the effect of preferentially aligning liquid crystal molecules in one direction.

このように、液晶素子を作成する上で、ラビング法や斜
め蒸着法による配向制御法は、好ましい方法の1つであ
るが、双安定性を有する液晶に対して、これらの方法に
よジ配向制御を施こすと、液晶を一方向のみに優先して
配向させる壁効果を有する平面が形成され、それが、電
界に対する双安定性、高速応答性やモノドメイン形成性
を阻害する欠点がある。
As described above, orientation control methods such as rubbing and oblique evaporation are one of the preferred methods for producing liquid crystal elements, but these methods do not allow diorientation for liquid crystals that have bistability. When controlled, a plane having a wall effect that preferentially orients the liquid crystal in only one direction is formed, which has the drawback of inhibiting bistability to electric fields, high-speed response, and monodomain formation.

本発明の主要な目的は、上述した事情に鑑み、高速応答
性、高密度画素と大面積を有する表示素子、あるいは高
速度のシャッタスピードを有する光学シャッター等とし
て潜在的な適性を有する双安定性を有する液晶を使用す
る光学変調素子において、従来問題であったモノドメイ
ン形成性ないしは初期配向性を改善することにより、そ
の特性を充分に発揮させ得る液晶の配向制御法を提供す
ることにある。
In view of the above-mentioned circumstances, the main object of the present invention is to provide a bistable device that has potential suitability as a display element with high-speed response, high-density pixels, and a large area, or an optical shutter with a high shutter speed. An object of the present invention is to provide a method for controlling the alignment of a liquid crystal that can fully exhibit its characteristics by improving monodomain formation or initial alignment, which has been a problem in the past, in an optical modulation element using a liquid crystal having the following properties.

本発明者らは、上述の目的で更に研究した結果、基板平
面をラビングする方法や基板平面の上に8i0やS10
.を斜め蒸着する方法などの配向制御法によるのではな
く、高温側の相(例えば等吉相、ネマティック相、コレ
ステリック相)から−軸性異吉相(例えば、スメクテイ
ツク相、ネマティック相)への降温過程で相転移を生じ
させる際に、液晶の分子軸に対して垂直又は略垂直方向
に配向させる効果をもつ側壁面で液晶の配列方向を制御
させることによりモノドメインが形成されることを見い
出した。
As a result of further research for the above-mentioned purpose, the present inventors discovered a method of rubbing the flat surface of the substrate, and a method of rubbing 8i0 and S10 on the flat surface of the substrate.
.. This is not done by an orientation control method such as oblique evaporation, but by the process of cooling from a high-temperature phase (e.g., isobathic phase, nematic phase, cholesteric phase) to an axial hethoptic phase (e.g., smectic phase, nematic phase). It has been found that monodomains can be formed by controlling the alignment direction of liquid crystals with sidewall surfaces that have the effect of aligning the liquid crystals perpendicularly or substantially perpendicularly to the molecular axis of the liquid crystals when a phase transition occurs.

本発明の液晶素子は、かかる知見に基づいてなしたもの
で、より詳しくは一対の基板間に液晶の分子軸方向を優
先して垂直又は略垂直方向に配列させる効果をもつ側壁
面を有する配向制御部材を配置し、前記一対の基板間で
該部材の側壁面との界面付近に該側壁面に対して液晶の
分子軸方向が垂直又は略垂直方向に配列した液晶の一輔
異吉相(スメクテイツク相、ネマティック相)と該相よ
り高温側の別の相(等吉相、ネマティック相、コレステ
リック相)との相界で前記−軸異吉相の液晶配列方向と
平行方向に配列した液晶の一軸異吉相に相転移させ、該
相転移を前記相界面からその垂直方向に向けて連続的に
生じさせることにより、一方向に配列した液晶のモノド
メインを形成する液晶の配向制御法に特徴を有している
The liquid crystal element of the present invention was made based on this knowledge, and more specifically, the liquid crystal element has a side wall surface between a pair of substrates that has the effect of preferentially arranging the molecular axis direction of the liquid crystal in a vertical or substantially vertical direction. A control member is disposed between the pair of substrates near the interface with the side wall surface of the member, and a liquid crystal in which the molecular axis direction of the liquid crystal is aligned perpendicularly or substantially perpendicularly to the side wall surface is arranged. A uniaxial auspicious phase of liquid crystals arranged in a direction parallel to the liquid crystal alignment direction of the -axis auspicious phase at the phase boundary between a phase (e.g. phase, nematic phase) and another phase on a higher temperature side than the other phase (equivalent phase, nematic phase, cholesteric phase). The present invention is characterized by a liquid crystal alignment control method in which a liquid crystal monodomain aligned in one direction is formed by causing a phase transition to occur continuously from the phase interface in a direction perpendicular to the phase interface. There is.

以下、必要に応じて図面を参照しつつ、本発明を更に詳
細に説明する。
Hereinafter, the present invention will be described in further detail with reference to the drawings as necessary.

本発明で用いる液晶材料として、特に適したものは、双
安定性を有する液晶であって強誘電性を有するものであ
って、具体的にはカイラルスメクテイツクC相(SmC
“)又はH相(SrnH“)を有する液晶を用いること
ができる。
Particularly suitable liquid crystal materials for use in the present invention are liquid crystals with bistability and ferroelectricity, specifically chiral smectate C phase (SmC).
) or H phase (SrnH") can be used.

強誘電性液晶の詳細については、たとえば” LE J
O(JRNAL DE Pi−IYSIQUE LET
TER8” 36(L69)1975、 l’−Fer
roelectric Liquid Crystal
s J :″’App目ed Physics Let
ters″36 (L−69)1975゜[Ferro
electric Liquid Crystals 
J ;”Applied Physics Lette
rs″36 (11)1980 。
For more information on ferroelectric liquid crystals, see for example “LE J
O(JRNAL DE Pi-IYSIQUE LET
TER8" 36 (L69) 1975, l'-Fer
roelectric Liquid Crystal
s J:''App ed Physics Let
ters″36 (L-69) 1975° [Ferro
electric liquid crystals
J;”Applied Physics Letter
rs″36 (11) 1980.

r、Q++kryi、r^Qmxm+At);−a−c
+−rマ−−−ム−−−2Switching in 
Liquid Crystals J ; ”固体物理
”16 (141)1981 r液晶」等に記載されて
おシ、本発明ではこれらに開示された強誘電性液晶を用
いることができる。
r, Q++kryi, r^Qmxm+At); -a-c
+-r--mu---2Switching in
Liquid Crystals J; "Solid State Physics" 16 (141) 1981 r Liquid Crystals, etc., and the ferroelectric liquid crystals disclosed therein can be used in the present invention.

強誘電性液晶化合物の具体例としては、デシロキシベン
ジリデン−P′−アミノ−2−メチルブチルシンナメー
) (DOBAMBC)、ヘキシルオキシベンジリデン
−p−アミノ−2−り四ロプロピルシンナメー) (H
OBACPC)、4−0−(2−メチル)−フチルレゾ
ルシリデンー4′−オクチルアニリン(MBR,第8)
が挙げられる。
Specific examples of ferroelectric liquid crystal compounds include decyloxybenzylidene-p-amino-2-methylbutylcinname) (DOBAMBC), hexyloxybenzylidene-p-amino-2-lytetrapropylcinname) (H
OBACPC), 4-0-(2-methyl)-phthyl resol cylidene-4'-octylaniline (MBR, No. 8)
can be mentioned.

これらの材料を用いて素子を構成する場合、液晶化合物
がSmC相又はSmH相となるような温度状態に保持す
る為、必要に応じて素子をヒーターが埋め込まれた銅ブ
ロック等によ力支持することができる。
When constructing an element using these materials, the element is supported by a force such as a copper block in which a heater is embedded, as necessary, in order to maintain the temperature state such that the liquid crystal compound becomes the SmC phase or SmH phase. be able to.

第1図は、強誘電性液晶の動作説明のために、セルの例
を模式的に描いたものである。11と11’は、In、
02. SnO,あるいはITO(Indium−Ti
 n0xide)等の薄膜からなる透明電極で被覆され
た基板(ガラス板)であり、その間に液晶分子層12が
ガラス面に垂直になるよう配向した8mC相又はSmH
相の液晶が封入されている。太線で示した線13が液晶
分子を表わしており、この液晶分子13はその分子に直
交した方向に双極子モーメント(PL)14を有してい
る。基板11とi t’上の電極間に一定の閾値以上の
電圧を印加すると、液晶分子13のらせん構造がほどけ
、双極子モーメン) (PL)14がすべて電界方向に
向くよう、液晶分子13は配向方向を変えることができ
る。液晶分子13は、細長い形状を有しており、その長
軸方向と短軸方向で屈折率異方性を示し、従って例えば
ガラス面の上下に互いにクロスニフルの偏光子を置けば
、1圧印加極性によって光学特性が変わる液晶光学変調
素子となることは、容易に理解される。
FIG. 1 schematically depicts an example of a cell for explaining the operation of a ferroelectric liquid crystal. 11 and 11' are In,
02. SnO or ITO (Indium-Ti
A substrate (glass plate) coated with a transparent electrode made of a thin film such as 8mC phase or SmH with a liquid crystal molecular layer 12 oriented perpendicular to the glass surface.
Phase liquid crystal is enclosed. A thick line 13 represents a liquid crystal molecule, and this liquid crystal molecule 13 has a dipole moment (PL) 14 in a direction perpendicular to the molecule. When a voltage higher than a certain threshold is applied between the substrate 11 and the electrodes on it', the helical structure of the liquid crystal molecules 13 is unraveled, and the liquid crystal molecules 13 are turned so that all the dipole moments (PL) 14 are oriented in the direction of the electric field. The orientation direction can be changed. The liquid crystal molecules 13 have an elongated shape and exhibit refractive index anisotropy in the major axis direction and minor axis direction. Therefore, for example, if cross-niffle polarizers are placed above and below the glass surface, one pressure applied polarity It is easily understood that the liquid crystal optical modulation element has optical characteristics that change depending on the amount of the liquid crystal.

本発明の液晶素子で好ましく用いられる液晶セルは、そ
の厚さを充分に薄く(例えば10μ以下)することがで
きる。このように液晶層が薄くなるにしたがり、第2図
に示すように電界を印加していない状態でも液晶分子の
らせん構造がほどけ、非らせん構造となり、その双極子
モーメントP′!またけP′は上向き(24)又は下向
き(24’)のどちらかの状態をとる。このようなセル
に、第2図に示す如く一定の閾値以上の極性の異る電界
E又はE′を電圧印加手段21と21′により付与する
と、双極子モーメントは、電界E又ハE′の電界ベクト
ルに対応して上向き24又は下向き24′と向きを変え
、それに応じて液晶分子は、第1の安定状態23か、あ
る込は第2の安定状態23′の何れか1方に配向する。
The liquid crystal cell preferably used in the liquid crystal element of the present invention can have a sufficiently thin thickness (for example, 10 μm or less). As the liquid crystal layer becomes thinner in this way, the helical structure of the liquid crystal molecules unwinds and becomes a non-helical structure even when no electric field is applied, as shown in FIG. 2, and its dipole moment P'! The straddle P' is either upward (24) or downward (24'). When an electric field E or E' of different polarity above a certain threshold value is applied to such a cell by the voltage applying means 21 and 21' as shown in FIG. 2, the dipole moment is The liquid crystal molecules are oriented either upward 24 or downward 24' in response to the electric field vector, and accordingly the liquid crystal molecules are oriented either in the first stable state 23 or in some cases in the second stable state 23'. .

このような強誘電性を液晶素子として用いることの利点
は、先に述べたが2つある。その第1は、応答速度が極
めて速いことであり、第2は液晶分子の配向が双安定性
を有することである。第2の点を、例えば第2図によっ
て更に説明すると、・−界Eを印加すると液晶分子は第
1の安定状態23に配向するが、この状態は電界を切っ
ても安定である。又、逆向きの電界E′を印加すると、
液晶分子は第2の安定状1M23’に配向してその分子
の向きを変えるが、やはり電界を切ってもこの状態に留
っている。又、与える電界Eが一定の閾値を越えない限
り、それぞれの配向状態にやはり維持されている。この
ような応答速度の速さと、双安定性が有効に実現される
にはセルとしては出来るだけ薄い方が好ましいに の様な強誘電性を有する液晶で素子を形成するに当って
最も問題となるのは、先にも述べたように、SmC”相
又はSmHを有する層が基板面に対して垂直に配列し且
つ液晶分子が基板面に略平行に配向した、モノドメイン
性の高いセルを形成することが困難なことであり、この
点に解決を与えることが本発明の主要な目的であるO 第3図(A)は、本発明の液晶配向制御法によって得た
液晶素子の一実施例に関する部分的な平面図であり、第
3図(B)は、そのA−A断面図である。いずれもセル
構造をわかり易くするため正確な縮尺度の図とはなって
いない。本例では、プリンタ用シャッタアレーの構成例
が示されて第3図で示す液晶セル100は、ガラス板又
はプラスチック板などからなる一対の基板101と10
1’をスペーサ(図示せず)で所定の間隔に保持され、
この一対の基板を接着剤106で接着したセル構造を有
しており、さらに基板101の上には複数の透明電極1
02からなる電極群(例えば、マ) IJクス電極構造
のうちの走査電圧印加用電極群)が例えば帯状パターン
などの所定パターンで形成されている。基板101′の
上には前述の透明電極102と交差させた複数の透明電
極102′からなる電極群(例えば、マトリクス電極構
造のうちの信号電圧印加用・電極群)が例えば図示する
如(107’でチドリ状に接続されたセグメントパター
ンで形成されている。透明電極102はリード107と
、透明電極102’はリード107にそれぞれ接続され
て、外部回路からの信号がそれぞれのり−ド107と1
07”の端子に人力される。この様な基板lolと10
1’には、例えば−酸化硅素、二酸化硅素、酸化アルミ
ニウム、ジルコニア、フッ化マグネシウム、酸化セリウ
ム、フッ化セリウム、シリコン窒化物、シリコン炭化物
、ホウ素窒化物、ポリビニルアルコール、ポリイミド、
ポリアミドイミド、ポリエステルイミド、ポリパラキシ
レリン、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリビニル
アセタール、ポリ塩化ビニル、ポリアミド、ポリスチレ
ン、セルロース樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂やアク
リル樹脂などを用いて被膜形成した絶縁膜(図示せず)
を設けることができる。この絶縁膜は、液晶層103に
微量に含有される不純物等のために生ずる電流の発生を
防止できる利点をも有しており、従って動作を繰り返し
行なっても液晶化合物を劣化させることがない。
As mentioned above, there are two advantages to using such ferroelectricity as a liquid crystal element. The first is that the response speed is extremely fast, and the second is that the alignment of liquid crystal molecules has bistability. To further explain the second point, for example, with reference to FIG. 2: - When a field E is applied, the liquid crystal molecules are oriented in a first stable state 23, and this state remains stable even when the electric field is turned off. Also, when applying an electric field E' in the opposite direction,
The liquid crystal molecules are aligned in the second stable state 1M23' and change their orientation, but they remain in this state even after the electric field is turned off. Further, as long as the applied electric field E does not exceed a certain threshold value, each orientation state is maintained. In order to effectively achieve such fast response speed and bistability, it is preferable for the cell to be as thin as possible, which is the biggest problem when forming an element using a liquid crystal with ferroelectric properties. This is because, as mentioned earlier, the cell has a highly monodomain property in which the SmC" phase or SmH layer is aligned perpendicularly to the substrate surface, and the liquid crystal molecules are aligned approximately parallel to the substrate surface. It is difficult to form a liquid crystal element, and it is the main purpose of the present invention to provide a solution to this point. This is a partial plan view of the example, and FIG. 3(B) is a cross-sectional view taken along the line A-A.In order to make the cell structure easier to understand, neither figure is drawn to an accurate scale.In this example, A liquid crystal cell 100 shown in FIG. 3, which shows an example of the configuration of a shutter array for a printer, includes a pair of substrates 101 and 10 made of glass plates, plastic plates, or the like.
1' are held at predetermined intervals with spacers (not shown),
It has a cell structure in which the pair of substrates are bonded together with an adhesive 106, and furthermore, a plurality of transparent electrodes 1 are disposed on the substrate 101.
A group of electrodes (for example, a group of electrodes for applying a scanning voltage in an IJ electrode structure) consisting of 02 is formed in a predetermined pattern such as a strip pattern. On the substrate 101', there is an electrode group (for example, a signal voltage application electrode group in a matrix electrode structure) consisting of a plurality of transparent electrodes 102' intersecting with the transparent electrode 102 described above, as shown in the figure (107). The transparent electrode 102 is connected to the lead 107, and the transparent electrode 102' is connected to the lead 107, so that signals from the external circuit are connected to the leads 107 and 1, respectively.
Manually connected to the terminal of 07".This kind of board lol and 10
1' includes, for example, silicon oxide, silicon dioxide, aluminum oxide, zirconia, magnesium fluoride, cerium oxide, cerium fluoride, silicon nitride, silicon carbide, boron nitride, polyvinyl alcohol, polyimide,
Insulating film formed using polyamideimide, polyesterimide, polyparaxylerin, polyester, polycarbonate, polyvinyl acetal, polyvinyl chloride, polyamide, polystyrene, cellulose resin, melamine resin, urea resin, acrylic resin, etc. (not shown) )
can be provided. This insulating film also has the advantage of being able to prevent the generation of current caused by trace amounts of impurities contained in the liquid crystal layer 103, and therefore does not deteriorate the liquid crystal compound even if the operation is repeated.

この具体例におけるセル構造は、前述した様な所定温度
で強S戒性を示す液晶層103と液晶の分子軸方向を垂
直又は略垂直方向に配列させる効果をもつ側壁面104
’を有する配向制御部材(以下、垂直配向制御部材とい
う)104およびヒータなどの発熱体105を備えてい
る。
The cell structure in this specific example includes a liquid crystal layer 103 that exhibits strong S properties at a predetermined temperature as described above, and a side wall surface 104 that has the effect of aligning the molecular axes of the liquid crystal vertically or approximately vertically.
' (hereinafter referred to as a vertical alignment control member) 104 and a heating element 105 such as a heater.

本発明で重要な点は、最初に高温相からSmA(スメク
テイツク人)に相転移させる際、SmAを示す液晶の分
子軸配列が界面で接する液晶の分子軸を側壁面104’
に対して垂直又は略垂直方向に配向させる効果をもつ側
壁面104′とによって制御されて、モノドメインのS
mAが形成される点にある。
An important point in the present invention is that when the phase transition is first carried out from a high-temperature phase to SmA (smectic acid), the molecular axis alignment of the liquid crystal exhibiting SmA changes the molecular axis of the liquid crystal that contacts at the interface to the side wall surface 104'.
The S of the monodomain is controlled by the side wall surface 104' which has the effect of orienting the S
It is at the point where mA is formed.

界面で接する液晶の分子軸を垂直又は略垂直方向に配列
させる効果をもつ側壁面104′は、例えばフッ素系樹
脂を帯状形状に被膜形成することによって得られる。こ
の際に好ましく用いられるフッ素系樹脂としては、有機
溶剤に可溶性を有するものが適している0具体的なフッ
素系樹月旨としては、例えば七ツマ−としてフルオロオ
レフィン、シクロヘキシルビニルエーテル、アルキルビ
ニルエーテルとヒドロキシアルキルビニルエーテルを用
いた共重合体(フルオロオレフィンとして例えばクロロ
トリフルオロエチレン、テトラフルオロエチレンを用い
たもの、マー、と11.1/−創甲一斗n、t1イm 
4% 勅Q −Q trs直鎖状又は分岐状のアルキル
基を有するものを用いたもの、ヒドロキシアルキルビニ
ルエーテルとして例えばヒドロキシブチルビニルエーテ
ルを用いたものが適している)、モノマーとしてフルオ
ロオレフィンとカルボン酸エステル基を有するフルオロ
オレフィンを用いた共重合体(フルオロオレフィンとし
て、クロロトリフルオロエチレン、テトラフルオロエチ
レンを用いたもの、カルボン酸エステル基を有するフル
オロオレフィンとしてCF、=CFO(CF2)、 C
00CH,、CF、= CFO(CJ’、) C00C
H,、CF、=Cl1’OCF、CF’0(CF’、)
The side wall surface 104', which has the effect of arranging the molecular axes of the liquid crystals in contact with each other at the interface in a vertical or substantially vertical direction, can be obtained by, for example, forming a film of a fluororesin in a band-like shape. The fluorine-based resin preferably used in this case is one that is soluble in organic solvents.Specific fluorine-based resins include, for example, fluoroolefin, cyclohexyl vinyl ether, alkyl vinyl ether, and hydroxyl resin. Copolymers using alkyl vinyl ethers (fluoroolefins such as chlorotrifluoroethylene, tetrafluoroethylene, etc.)
4% Q-Q trs (using one having a linear or branched alkyl group, hydroxyalkyl vinyl ether such as hydroxybutyl vinyl ether is suitable), fluoroolefins and carboxylic acid esters as monomers Copolymers using fluoroolefins having groups (fluoroolefins using chlorotrifluoroethylene, tetrafluoroethylene, fluoroolefins having carboxylic acid ester groups such as CF, =CFO(CF2), C
00CH,,CF,=CFO(CJ',) C00C
H,,CF,=Cl1'OCF,CF'0(CF',)
.

CF、1 −CO0CH,などを用いたもの)などを用いることが
できる。なかでも、架橋剤(例えば、ブチル化メラミン
、メチル化メラミン、インシアネート、グリオキザール
などの活性基を2つ以上有する化合物が適している)の
存在下で硬化被膜形成可能なフルオロオレフィン、シク
ロヘキシルビニルエーテル、アルキルビニルエーテルと
ヒドロキシアルキルビニルエーテルをモノマ−成分とし
だ共重合体が好ましいフッ素系樹脂の1つである。
CF, 1-CO0CH, etc.) can be used. Among them, fluoroolefins, cyclohexyl vinyl ethers, which can form a cured film in the presence of a crosslinking agent (for example, compounds having two or more active groups such as butylated melamine, methylated melamine, incyanate, and glyoxal are suitable) A copolymer containing an alkyl vinyl ether and a hydroxyalkyl vinyl ether as monomer components is one of the preferred fluororesins.

又、前述のフッ素系樹脂には他のモノマー例えばグリシ
ジルビニルエーテル、エチレン、プロピレン、インブチ
レン、塩化ビニル、塩化ビニリデン、エチルビニルエー
テル、イソブチルビニルエーテル、n−フ゛チルビニル
エーテルなどを付加することができる。
Further, other monomers such as glycidyl vinyl ether, ethylene, propylene, imbutylene, vinyl chloride, vinylidene chloride, ethyl vinyl ether, isobutyl vinyl ether, n-butyl vinyl ether, etc. can be added to the above-mentioned fluororesin.

本発明で用いるフッ素系樹脂は、フルオロオレフィンを
一般に40〜60モル%の割合で含有でき、他のモノマ
ー成分については40〜60モル%の割合で含有するこ
とができる。
The fluororesin used in the present invention can generally contain fluoroolefin in a proportion of 40 to 60 mol%, and can contain other monomer components in a proportion of 40 to 60 mol%.

この被膜形成可能なフッ壽系共重合体樹脂は、ジコハク
酸パーオキシド、ジグルタール酸パーオキシド、モノコ
ハク酸パーオキシド、アゾビスイソブチルアミジン2塩
基es t−ブチルパーオキシイソブチレート、t−ブ
チルパーオキシアセテートなどの重合開始剤の存在下で
前述のモノマー成分を共重合反応させて得ることができ
る。この重合に際して用いる反応溶剤には、t−ブタノ
ール、エステル類、フッ素系炭化水素類などを挙げるこ
とができる。又、このフッ素系樹脂は、キシレン、トル
エンなどの芳香族炭化水素類、n−ブタノールなどのア
ルコール類、酢酸ブチルなどのエステル類、メチルイソ
ブチルケトンなどのケトン類、エチルセロソルブなどの
グリコールエーテル類などの有機溶剤に溶解させること
ができる。
The fluorine-based copolymer resin capable of forming a film includes disuccinic acid peroxide, diglutaric acid peroxide, monosuccinic acid peroxide, azobisisobutyramidine dibasic es t-butylperoxyisobutyrate, t-butylperoxyacetate, etc. It can be obtained by copolymerizing the monomer components described above in the presence of a polymerization initiator. Examples of the reaction solvent used in this polymerization include t-butanol, esters, and fluorine-based hydrocarbons. In addition, this fluororesin includes aromatic hydrocarbons such as xylene and toluene, alcohols such as n-butanol, esters such as butyl acetate, ketones such as methyl isobutyl ketone, glycol ethers such as ethyl cellosolve, etc. can be dissolved in organic solvents.

この槌の被膜形成可能ヒなフッ素系樹脂の市販品として
1ルミフロン”(旭硝子■製)を用いることができる。
1 Lumiflon" (manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.) can be used as a commercially available fluororesin capable of forming a film on the mallet.

従って、側壁面104′を形成するに当っては、まず前
述の如きフッ素系樹脂を有機溶剤に溶解させて得た塗布
液をスピンナー塗布法などにより基板の上に塗布し、予
備加熱した後、この塗膜の上にフォトレジスト材を塗布
し、これに所定の露光を与えた後に、現像してエツチン
グマスクを形成し、次いで有機溶剤によってフッ素系樹
脂塗膜をエツチングした後にエツチングマスクを除去し
てから、加熱することによって帯状に形成した塗膜を加
熱させて垂直配向制御部材104を形成することができ
る。その他に、フッ素系樹脂溶液をスクリーン印刷法に
よって所定の位置に塗布することによっても側壁面10
4’をもつ垂直配向制御部材104を得ることができる
0 又、発熱体105としては、例えば酸化インジウム、酸
化錫やITO(Indinm Tin 0xide )
などの薄膜抵抗体を剛固ることが適している。
Therefore, in forming the side wall surface 104', first, a coating solution obtained by dissolving the fluororesin in an organic solvent as described above is applied onto the substrate by a spinner coating method, and after preheating, A photoresist material is applied on top of this coating film, exposed to a predetermined amount of light, and then developed to form an etching mask.Then, the fluororesin coating is etched with an organic solvent, and then the etching mask is removed. After that, the vertical alignment control member 104 can be formed by heating the coating film formed in a band shape. In addition, it is also possible to coat the side wall surface 10 by applying a fluororesin solution to a predetermined position using a screen printing method.
A vertical alignment control member 104 having a diameter of 4' can be obtained. Furthermore, as the heating element 105, for example, indium oxide, tin oxide, or ITO (Indium Tin Oxide) can be used.
It is suitable to stiffen thin film resistors such as

この様な液晶セルlOOは、基板101と101’の両
側にはクロスニコル状態又はパラレルニコル状態とした
偏光子108と108′がそれぞれ配置されて、電極1
02と102′の間に電圧を印加した時に光学変調を生
じることになる。
In such a liquid crystal cell lOO, polarizers 108 and 108' in a crossed nicol state or a parallel nicol state are arranged on both sides of substrates 101 and 101', respectively, and electrodes 1
Optical modulation will occur when a voltage is applied between 02 and 102'.

第3図に示す液晶セルlOOについての更に具体的な例
を示すと、例えば透明電極102は幅を62.5μmと
した帯状の走査電極群とし、一方透明電極102′は一
画素を形成し、62.5 μmX 62.5μmの信号
電極群とすることができる。又、発薄膜とし、液晶層1
03は2μm厚で保持されていることが好−ましい。
To give a more specific example of the liquid crystal cell lOO shown in FIG. 3, for example, the transparent electrode 102 is a strip-shaped scanning electrode group with a width of 62.5 μm, while the transparent electrode 102' forms one pixel, The signal electrode group can be 62.5 μm×62.5 μm. In addition, the liquid crystal layer 1 is made of a thin film.
03 is preferably maintained at a thickness of 2 μm.

この様な液晶セル100は、加熱ケース(図示せず)に
収容し、上下に互いに直交する偏光子108と108’
を配置して、これを電子写真プリンタ用液晶シャッター
アレーとして動作させることができる。この場合、第3
図(A)の矢印Bが電子写真感光ドラムの回転方向とな
る。
Such a liquid crystal cell 100 is housed in a heating case (not shown), and polarizers 108 and 108' are vertically orthogonal to each other.
can be arranged and operated as a liquid crystal shutter array for an electrophotographic printer. In this case, the third
Arrow B in Figure (A) is the rotation direction of the electrophotographic photosensitive drum.

以下、所定温度で強誘電特性を示す液晶材料DOBAM
BCの場合を例にとって、液晶層103の配向制御法に
ついて第3図を用いて具体的に説明する。まず、DOB
AMBCが封入されている液晶セル100−は、セル全
体が均一に加熱されるような加熱ケース(図示されてい
ない)にセットされる。次に、セルの平均的温度が例え
ば90℃となるよう加熱ケースの温度をコントロールす
る。このときDOBAMBCは、液晶相としてSmC”
相もしくは8mA相状態となっている。ここで、発熱体
(ヒータ)105に電流を流し1次どく近傍のみがSm
A→等方相の転移温度である約118℃を越え、等吉相
即ち液相状態に相転移を生じる。さらに、電流を増大さ
せて行くと、等吉相領域が発熱体105とほぼ平行状態
を保ち乍ら拡がって行き、やがて全液晶層103が等吉
相となる。
Below, DOBAM is a liquid crystal material that exhibits ferroelectric properties at a certain temperature.
Taking the case of BC as an example, a method for controlling the alignment of the liquid crystal layer 103 will be specifically explained using FIG. 3. First, D.O.B.
The liquid crystal cell 100- in which AMBC is sealed is set in a heating case (not shown) in which the entire cell is heated uniformly. Next, the temperature of the heating case is controlled so that the average temperature of the cell is, for example, 90°C. At this time, DOBAMBC has SmC” as a liquid crystal phase.
phase or 8mA phase state. Here, a current is passed through the heating element (heater) 105, and only the vicinity of the primary dot is Sm.
The A→isotropic phase transition temperature of about 118° C. is exceeded, and a phase transition occurs to an isotropic phase, that is, a liquid phase state. As the current is further increased, the equi-lucky phase region expands while remaining substantially parallel to the heating element 105, and eventually the entire liquid crystal layer 103 becomes an equi-lucky phase.

この状態では、液晶セル100の長手方向(第3図(A
)のC方向)での温度が均一であり、短手方向(第3図
(A)のB方向)で垂直配向制御部材104から発熱体
105の方向へ次第に温度が高くなるような温度勾配が
形成される。例えば、垂直配向制御部材104の側壁面
104’の近傍を例えば約120℃とし、それより約1
.5咽離れた発熱体105の近傍を例えば140℃とす
ることによって温度勾配を形成する。
In this state, the longitudinal direction of the liquid crystal cell 100 (FIG. 3(A)
) is uniform in the direction C), and there is a temperature gradient such that the temperature gradually increases from the vertical alignment control member 104 to the heating element 105 in the transverse direction (direction B in FIG. 3(A)). It is formed. For example, the vicinity of the side wall surface 104' of the vertical alignment control member 104 is set to about 120 degrees Celsius, and about 1
.. A temperature gradient is formed by setting the temperature in the vicinity of the heating element 105, which is 5 degrees away, to, for example, 140°C.

次に、セル100に前述の温度勾配を付与した状態でセ
ルlOOがセットされているケースの温度を90℃より
、例えば10C/hの割合で徐々に温度を下げるようコ
イトロールすると、第孝刀 3図(B)に於て、まず最外に垂直配向制御部材104
の側壁面104′の近傍における温度が等吉相→SmA
相転移温度(約116℃)より低くなり、この領域にお
いて、8rnA相の核が形成される。
Next, when the temperature of the case in which the cell lOO is set is gradually lowered from 90°C with the above-mentioned temperature gradient applied to the cell 100, for example, at a rate of 10C/h, the temperature is lowered gradually. In Figure (B), first, the vertical alignment control member 104 is placed on the outermost side.
The temperature near the side wall surface 104' of
It becomes lower than the phase transition temperature (approximately 116° C.), and in this region, the nucleus of the 8rnA phase is formed.

このとき、垂直配向制御部材104の側壁面104’液
晶分子を垂直方向に配向させる効果を有しているため、
側壁面104′の近傍でSmA相が形成されるとき、液
晶分子軸が基板101の面(109)内で、かつ垂直配
向制御部材104の側壁面104′の長手方向に垂直な
配列を生ずるような強制力を受け、従って形成されたS
mA相の核は側壁面104に対して垂直方向で、且つ基
板101の面109に対して水平方向配向したモノドメ
インになっている。さらに、ケースの温度を下げて行く
と、既に形成されているSmAと等吉相との相界面付近
における等吉相がその相界面付近のSmAの配列方向と
平行方向になる様なSmAに相転移を生じ、この結果温
度勾配下で降温を続けると、8mA相のモノドメイン領
域が連続的に広がって行く。このとき、SmA相のモノ
ドメイン領域と等吉相領域との相界面の成長速度は、液
晶セル100の長手方向(第3図rA)の矢印C方向)
に亘って同一速度になっていることが望ましい。
At this time, since it has the effect of aligning the liquid crystal molecules in the vertical direction on the side wall surface 104' of the vertical alignment control member 104,
When the SmA phase is formed near the side wall surface 104', the liquid crystal molecular axes are aligned within the plane (109) of the substrate 101 and perpendicular to the longitudinal direction of the side wall surface 104' of the vertical alignment control member 104. The S formed under the force of
The nucleus of the mA phase is a monodomain oriented vertically to the side wall surface 104 and horizontally to the surface 109 of the substrate 101. Furthermore, when the temperature of the case is lowered, a phase transition occurs in SmA such that the isokyoshi phase near the phase interface between the already formed SmA and the togoyoshi phase becomes parallel to the alignment direction of SmA near the phase interface. As a result, as the temperature continues to fall under a temperature gradient, the monodomain region of the 8 mA phase expands continuously. At this time, the growth rate of the phase interface between the monodomain region of the SmA phase and the isokyoshi phase region is the growth rate in the longitudinal direction of the liquid crystal cell 100 (in the direction of arrow C in FIG. 3 rA).
It is desirable that the speed be the same throughout.

ケースの温度が例えば70℃程度となると、発熱体10
5の近傍を除いては、液晶は、はぼ全域がSmA相に相
転移する。
For example, when the temperature of the case reaches about 70°C, the heating element 10
Except for the vicinity of 5, almost the entire liquid crystal undergoes a phase transition to the SmA phase.

次いで、発熱体105に流している′電流を徐々に下げ
て、温度勾配を解除すると、液晶セル100の温度は、
全体が均一に70℃となり、液晶けSmC相に相転移す
る。このとき、発熱体105の近傍における液晶の分子
配列が、ランダム状態となることがあるが、″シ極10
2と102が形成されている領域に於ては均一なモノド
メインとなっている。
Next, when the current flowing through the heating element 105 is gradually lowered to eliminate the temperature gradient, the temperature of the liquid crystal cell 100 becomes
The entire temperature uniformly reaches 70° C., and the phase transitions from liquid crystal to SmC phase. At this time, the molecular arrangement of the liquid crystal near the heating element 105 may be in a random state;
The region where 2 and 102 are formed is a uniform monodomain.

以上述べた液晶の配向方法に於て、重要な点は、第3図
(A)におけるB方向にはできるだけ大きな温度勾配を
与えるのが望ましいがC方向に関しては、温度が均一と
なっていることである0 第4図(A/)は、この素子に前述の如き方法でSmA
相を形成する時の徐冷による降温過程でのSmA相領域
の成長過程を模式的に示している0図中、201はSm
A相領域202と等吉相領域203の相界面を表わして
いる。
In the liquid crystal alignment method described above, the important point is that it is desirable to provide as large a temperature gradient as possible in the B direction in Figure 3 (A), but that the temperature is uniform in the C direction. 0 Figure 4 (A/) shows that this element is SmA
In Figure 0, which schematically shows the growth process of the SmA phase region during the temperature decreasing process by slow cooling when forming the phase, 201 is SmA.
It represents the phase interface between the A phase region 202 and the tokiyoshi phase region 203.

第4図(B)は、改良された発熱体105の形状を示す
ものである。図に示すように発熱体105の端部に於て
ヒータパターンの幅を狭くすることにより、その端部に
於ける発熱体の抵抗値を上げ、その端部での発熱量を上
げることによって、液晶セル100における長手方向で
の温度を均一にすることができる。このため、 8mA
相202と等吉相203との相界面201は、側壁面1
04’と平行となり、全体として均一なモノドメインが
得られる。
FIG. 4(B) shows the improved shape of the heating element 105. As shown in the figure, by narrowing the width of the heater pattern at the end of the heating element 105, the resistance value of the heating element at that end is increased, and the amount of heat generated at that end is increased. The temperature in the longitudinal direction of the liquid crystal cell 100 can be made uniform. Therefore, 8mA
The phase interface 201 between the phase 202 and the Tokichi phase 203 is located on the side wall surface 1
04', and a uniform monodomain is obtained as a whole.

さて、以上述べた工程によって配向は完成されるわけで
あるが、モノドメインが一見均一に完成されてbるよう
でも、実際には電極102−102′間に電圧を印加し
て、液晶光学変調素子としてのスイッチング特性を調べ
てみると、光学的コントラストや応答速度の領域による
不均一性が生ずる場合がある。このような現象は、配内
時に設定された温度勾配による構造的なひずみによるも
のと思われる。これに対しては、配向工程終了後、−担
ケースの温度を上昇させ、液晶を8mC相よりSmA相
に一担相転移させ、その後再びSmC状態へとケースの
温度を徐々に下げて行くことにより%構造緩和によって
前述の如きひずみが解消される効果がある。
Now, the alignment is completed through the steps described above, but even though it appears that the monodomains are uniformly completed, in reality, a voltage is applied between the electrodes 102-102' to achieve optical modulation of the liquid crystal. When examining the switching characteristics of an element, non-uniformity in optical contrast and response speed may occur depending on the region. This phenomenon is thought to be due to structural distortion caused by the temperature gradient set during installation. To deal with this, after the alignment process is completed, the temperature of the carrier case is increased, the liquid crystal undergoes a single carrier phase transition from the 8mC phase to the SmA phase, and then the temperature of the case is gradually lowered to the SmC state again. This has the effect of eliminating the above-mentioned distortion due to structural relaxation.

第5図には、配向工程中に於ける温度勾配形成時に液晶
セル100端部の温度が中央部に比較し低くなることを
防止するための別の発熱体の実施例を示す。発熱体10
5は、液晶セルiooの端部を加熱させる発熱体301
,302を用いることにより、前述の如き端部における
温度低下を補正することができる。この様に液晶セル1
00の周囲に亘って発熱体105 、301と302を
設けることにより、 SmA相の均一なモノドメインが
形成される。
FIG. 5 shows another example of a heating element for preventing the temperature at the ends of the liquid crystal cell 100 from becoming lower than that at the center during the formation of a temperature gradient during the alignment process. heating element 10
5 is a heating element 301 that heats the end of the liquid crystal cell ioo
, 302, it is possible to compensate for the temperature drop at the end as described above. Like this, liquid crystal cell 1
By providing heating elements 105, 301, and 302 around 00, a uniform monodomain of SmA phase is formed.

第6図は、本発明に基づく別の実施例を示したものであ
り、基板1010裏側に発熱体105を別途設けている
。発熱体105は、液晶セル100全体を加熱するもの
であって、たとえば、液晶光学変調素子として実際に使
用した場合、何らかのトラブルで液晶の配向に乱れを生
じた場合に、発熱体105と共用することにより、所定
の工程を踏んで再配向させることが可能である。
FIG. 6 shows another embodiment based on the present invention, in which a heating element 105 is separately provided on the back side of a substrate 1010. The heating element 105 heats the entire liquid crystal cell 100, and is used in common with the heating element 105, for example, when the alignment of the liquid crystal is disturbed due to some trouble when actually used as a liquid crystal optical modulation element. By doing so, it is possible to carry out reorientation through predetermined steps.

すなわち、前述の如き方法で形成された8mC相を一担
発熱体105’を加熱して液晶セル100全体をSmA
相に相転移し、その後SmC相まで徐冷させて再び均一
なモノドメインを形成することができる。この発熱体1
05′は、基板101′の裏側にも設けることが勿論可
能である。
That is, the 8mC phase formed by the method described above is heated with the heating element 105', and the entire liquid crystal cell 100 is heated with SmA.
phase, and then slowly cooled to the SmC phase to form a uniform monodomain again. This heating element 1
05' can of course be provided on the back side of the substrate 101'.

第7図に示す液晶セル100は、前述の発熱体105の
かわりに基板101′の外側にITOやNi −Cr合
金薄膜で形成した発熱体110を設けた具体例を表わし
ている。この発熱体110の形状としては、前述の第4
図(D)あるいは第5図に示す形状のものとすることが
好ましい。
A liquid crystal cell 100 shown in FIG. 7 represents a specific example in which a heating element 110 made of ITO or a Ni--Cr alloy thin film is provided on the outside of a substrate 101' instead of the heating element 105 described above. The shape of this heating element 110 is as follows.
It is preferable to use the shape shown in FIG. 5(D) or FIG.

又、第8図に示す液晶セル100ば、前述の発熱体10
5のかわりに厚さに勾配を設けた横型状のITO+Ni
−Cr薄膜で形成した発熱体111を設けた具体例を表
わしてbる。
Furthermore, the liquid crystal cell 100 shown in FIG.
Horizontal ITO+Ni with gradient thickness instead of 5
A specific example in which a heating element 111 formed of a -Cr thin film is provided is shown in FIG.

この液晶セル100の長手方向(紙面に垂直方向)に一
定電圧を印加すると、核発生部材104の側壁面104
′の近傍より、その垂直方向に向けて温度が高くなるよ
うな温度勾配が形成される。
When a constant voltage is applied in the longitudinal direction (perpendicular to the plane of the paper) of this liquid crystal cell 100, the side wall surface 104 of the nucleation member 104
A temperature gradient is formed in which the temperature increases from the vicinity of ' in the vertical direction.

この際、発熱体111と電極102の間にはポリイミド
等の有機絶縁膜あるいはSiO□等の無機絶縁膜112
を設けておくことが望ましい。
At this time, an organic insulating film such as polyimide or an inorganic insulating film 112 such as SiO□ is provided between the heating element 111 and the electrode 102.
It is desirable to have a

本発明の好ましい具体例では、側壁面に対して液晶の分
子軸方向を平行又は略平行方向に配列させる効果をもつ
側壁面を有する配向制御部材(以下、平行配向制御部材
という)とともに用いることができる。ナなおち、第9
図に示す側壁面901は、例えばポリエステルフィルム
やポリイミドフィルム等のフィルムを金属刃やダイヤモ
ンド刃によって帯状に切断した時の摺擦効果が付与され
た平行配向制御部材901の切断面、グラスファ、イバ
ーを平行配向制御部材901とした時の側壁面901を
用いることができる。
In a preferred embodiment of the present invention, it can be used with an alignment control member (hereinafter referred to as a parallel alignment control member) having a side wall surface that has the effect of arranging the molecular axis direction of liquid crystal in a direction parallel or substantially parallel to the side wall surface. can. Naochi, 9th
The side wall surface 901 shown in the figure is a cut surface of the parallel alignment control member 901 that has been given a rubbing effect when a film such as a polyester film or a polyimide film is cut into strips with a metal blade or a diamond blade, glass fiber, or ivory. The side wall surface 901 when used as the parallel alignment control member 901 can be used.

又、帯状に被膜形成したポリイミド、ポリエステルやS
iOあるいはsi o、などの平行配向制御部材901
をラビングすることによって、界面で接する液晶の分子
軸方向を平行又は略平行方向に配列させる効果をもつ側
壁面901′が形成される。この様なラビング処理され
た側壁面901は、例えば下記の方法で得られる。すな
わち、ITO(Indium −Tin−Oxide)
によって、帯状にパターン電極が形成されたガラス基板
上に硬度のより高い被膜、例えばSiC:H膜を形成し
、次にこのSiC:H膜上に例えばポリイミド前駆体溶
液を塗布した後、露光及び現像プロセスを通してエツチ
ングマスクを形成し、次いでポリイミド前駆体塗膜のエ
ツチングを行なってから、加熱により平行配向制御部材
104となる帯状ポリイミド被膜を所定の位置に形成し
てからエツチングマスクを除去する。しかる後に帯状方
向と同一方向に基板上をラビングする。基板面は硬度が
より高くラビングによる配向制御効果を有しておらず、
帯状ポリイミド被膜の側壁面901のみがラビングによ
る平行配向制御効果をもつことになる。
In addition, polyimide, polyester, and S
Parallel orientation control member 901 such as iO or siO
By rubbing, a side wall surface 901' is formed which has the effect of aligning the molecular axes of the liquid crystals in contact at the interface in parallel or substantially parallel directions. Such a rubbed side wall surface 901 can be obtained, for example, by the following method. That is, ITO (Indium-Tin-Oxide)
A harder coating, for example, a SiC:H film, is formed on a glass substrate on which patterned electrodes are formed in a strip shape, and then, after coating, for example, a polyimide precursor solution on this SiC:H film, exposure and An etching mask is formed through a development process, and then the polyimide precursor coating is etched, and a strip-shaped polyimide coating that will become the parallel alignment control member 104 is formed at a predetermined position by heating, and then the etching mask is removed. After that, the substrate is rubbed in the same direction as the strip direction. The substrate surface has higher hardness and does not have the orientation control effect of rubbing.
Only the side wall surface 901 of the strip-shaped polyimide film has a parallel orientation control effect by rubbing.

その他に、高配向性繊維を形成する高分子液晶を平行配
向制御部材901として用b、その側壁面901’が界
面で接する液晶の分子軸方向を平行又は略平行方向に配
列させることができる。
Alternatively, a polymer liquid crystal forming highly oriented fibers can be used as the parallel alignment control member 901, and the molecular axes of the liquid crystal whose side wall surfaces 901' are in contact with each other at the interface can be aligned in parallel or substantially parallel directions.

この様な高配向性繊維を形成するために用いる高分子液
晶としては、例えば、ボIJ (p−フェニレンテレフ
タルアミド)の硫酸溶液またはポリ(p−ベンズアミド
)のジメチルアセトアミド溶液の液晶状態から紡糸した
繊維が代表的な繊維としてあげられる。その他には、ポ
リ(アミド−ヒドラジド)およびポリヒドラジドの硫酸
やフロロ硫酸あるいはこれらの混合溶剤による液晶溶液
、ポリ(p−フェニレンベンゾビスオキサゾール)およ
びポリ(p−フェニレンベンゾビスチアゾール)のポリ
リン酸やメチルスルフォン酸などによる液晶溶液、パラ
−ヒドロオキシ安息香酸、1.2−ビス(パラ−カルボ
キシフェノオキシ)エタン、テレフタル酸および置換ま
たは未置換のヒドロキノンから生成するポリエステルの
液晶性溶融液、バラ−ヒドロオキシ安息香酸、1.2−
ビス(パラ−カルボオキシフェノキシ)エタン、テレフ
タル酸およびビスフェノール人ある因はビスフェノール
Aジアセテートから生成するポリエステルの液晶性溶融
液および下記一般式(1)または(2)で表わされるポ
リエステルの液晶性溶融液などから紡糸することによっ
て得られる繊維があげられる。
Examples of polymeric liquid crystals used to form such highly oriented fibers include liquid crystals spun from a sulfuric acid solution of boIJ (p-phenylene terephthalamide) or a dimethylacetamide solution of poly(p-benzamide). Fiber is a typical fiber. In addition, liquid crystal solutions of poly(amide-hydrazide) and polyhydrazide in sulfuric acid, fluorosulfuric acid, or mixed solvents of these, polyphosphoric acid and poly(p-phenylenebenzobisoxazole) and poly(p-phenylenebenzobisthiazole), etc. Liquid crystalline solution of methylsulfonic acid etc., liquid crystalline melt of polyester formed from para-hydroxybenzoic acid, 1,2-bis(para-carboxyphenooxy)ethane, terephthalic acid and substituted or unsubstituted hydroquinone, rose-hydroxybenzoic acid Benzoic acid, 1.2-
Bis(para-carboxyphenoxy)ethane, terephthalic acid and bisphenol The liquid crystalline melt of polyester produced from bisphenol A diacetate and the liquid crystalline melt of polyester represented by the following general formula (1) or (2) Examples include fibers obtained by spinning from liquid.

一般式(1) 一般式(2) (式中 n = 2〜11の整数である)この様な繊維
を平行配向制御部材901に用Aることにより、繊維の
高配向性側壁面901と接する液晶は、該(lll壁面
901′と平行又は略平行方向に配向することができる
General Formula (1) General Formula (2) (In the formula, n = an integer of 2 to 11) By using such fibers in the parallel orientation control member 901, it is possible to contact the highly oriented side wall surface 901 of the fibers. The liquid crystal can be aligned in a direction parallel or substantially parallel to the wall surface 901'.

又、前述の如き配向制御部材104及び901と同様の
ものを例えば第10図(A)及び(B)に示す様にシー
ル部材として機能させた配向制御部材801 (104
と同一材料)及び802 (901と同一材料)を用い
ることができ、さらにスペーサ部材として機能させた配
向制御部材803 (104と同一材料)及び804 
(901と同一材料)を用いることができる。すなわち
、第10図(A)における配向制御部材801と803
の側壁面は、第3図に示す側壁面104′と同一の配向
制御効果を有しており、又第1O図(B)における配向
制御部材802と804の側壁面については第9図に示
す側壁面901′と同一の配向制御効果を有している0 次に、本発明の液晶素子の作成法について所定温度で強
誘電性を示す液晶材料DOBAMBCを例にとって、液
晶層103の配向制御法について第11図を用いて具体
的に説明する。
Further, as shown in FIGS. 10(A) and 10(B), an orientation controlling member 801 (104) similar to the aforementioned orientation controlling members 104 and 901 is used as a sealing member.
(same material as 104) and 802 (same material as 901) can be used, and orientation control members 803 (same material as 104) and 804 which function as spacer members
(same material as 901) can be used. That is, the orientation control members 801 and 803 in FIG. 10(A)
The side wall surfaces of the orientation control members 802 and 804 in FIG. 1O(B) have the same orientation control effect as the side wall surface 104' shown in FIG. It has the same orientation control effect as the side wall surface 901'.Next, regarding the method for manufacturing the liquid crystal element of the present invention, a method for controlling the orientation of the liquid crystal layer 103 will be described, taking as an example the liquid crystal material DOBAMBC which exhibits ferroelectricity at a predetermined temperature. This will be specifically explained using FIG. 11.

第11図(A)は本発明の液晶素子を作成するに当って
、その方法を模式的に表わす斜視図で。
FIG. 11(A) is a perspective view schematically showing the method for producing the liquid crystal element of the present invention.

第10図(B)はそのc −c’断面図で、第10図(
C)はD −D’断面図である。尚、図中の符号のうち
、前回と同一のものは同一部材を表わしている。
FIG. 10(B) is a c-c' cross-sectional view of the same, and FIG.
C) is a sectional view taken along line D-D'. Note that among the symbols in the drawings, the same ones as in the previous figure represent the same members.

まず、 DOBAMBCが封入されているセル構造体1
00は、セル100全体が均一に加熱される様な加熱ケ
ース(図示せず)にセットされる。次に、セルlOOの
平均的温度が例えば70℃〜90℃となる様に加熱ケー
スの温度をコントロールし。
First, cell structure 1 in which DOBAMBC is enclosed
00 is set in a heating case (not shown) in which the entire cell 100 is heated uniformly. Next, the temperature of the heating case is controlled so that the average temperature of the cell lOO is, for example, 70°C to 90°C.

SmA相又はSmC相の液晶層103を形成する。A liquid crystal layer 103 of SmA phase or SmC phase is formed.

この時の液晶層103は、下達の配向制御方式を施す以
前の状態で、SmA又はSmCのモノドメインが形成さ
れていない。
The liquid crystal layer 103 at this time is in a state before the lower alignment control method is applied, and no SmA or SmC monodomains are formed.

ここで、加熱手段として発熱体902を矢標903の方
向に移動させる0この際、発熱体902によって、 8
m&−+等方相への相転移温度(約118℃)以上まで
に昇温した領域の液晶層103は等吉相状態となるが、
ひき続き発熱体902が矢標903の方向に移動するの
で、この領域は等方相状態から直ちに降温過程を起こし
、従って再び等吉相→SmAへの相転移温度(約116
℃)以下までに降温した時点で、一方向に配向したSm
Aのモノドメインが形成される。
Here, the heating element 902 as a heating means is moved in the direction of the arrow 903. At this time, the heating element 902 causes 8
The liquid crystal layer 103 in the region where the temperature is raised above the phase transition temperature to the m&-+ isotropic phase (approximately 118° C.) enters the isotropic phase state.
As the heating element 902 continues to move in the direction of the arrow 903, this region immediately undergoes a cooling process from the isotropic phase state, and thus again reaches the phase transition temperature from the isokyoshi phase to SmA (approximately 116
℃), the unidirectionally oriented Sm
A monodomain is formed.

この際、本発明においては垂直配向制御部材104が備
えられているので、発熱体902による加熱によって、
まず最初に垂直配向制御部材104の側壁面104′の
近傍における温度がSmA→等方相への相転移温度以上
の温度となった後、発熱体902の矢標方向への移動に
より、降温過程を惹き起し、等吉相→SmAへの相転移
温度以下で、側壁面104に対して垂直又は略垂直方向
に配列の側・壁面901′によっても制御されて、一方
向に配列した液晶分子のSmAが形成される。さらに、
発熱体902の移動により連続的に生起する等吉相→S
mAへの相転移で生じるSmAが前述の垂直配向制御部
材104の側壁面104の近傍で生じた液晶の配列と平
行な配列を生ずる様な強制力と側壁面901′による強
制力(平行配向制御部材901に対して平行な配列を生
ずる強制力)を受け、この結果全体の配列が側壁面10
4′の長手方向に垂直状態となったモノドメインが形成
される。
At this time, since the vertical alignment control member 104 is provided in the present invention, heating by the heating element 902 causes
First, after the temperature in the vicinity of the side wall surface 104' of the vertical alignment control member 104 reaches a temperature higher than the phase transition temperature from SmA to isotropic phase, the heating element 902 moves in the direction of the arrow, causing a temperature decreasing process. , and the liquid crystal molecules aligned in one direction are controlled by the side/wall surface 901' of alignment perpendicularly or approximately perpendicularly to the side wall surface 104 below the phase transition temperature from the Tokichi phase to SmA. SmA is formed. moreover,
The positive phase that occurs continuously due to the movement of the heating element 902→S
The forcing force and the forcing force by the side wall surface 901' (parallel alignment control 901) resulting in an overall alignment parallel to the side wall surface 10.
A monodomain vertical to the longitudinal direction of 4' is formed.

しかる後に、このSmAより降温過程でSmH又はS 
mH”に相転移することによって、例えばセル厚を2菌
種度とすると非らせん構造をもつモノドメインのSmC
又はSmHが得られる。
After that, in the process of cooling down from this SmA, SmH or S
For example, if the cell thickness is 2 species, monodomain SmC with a non-helical structure
Or SmH can be obtained.

加熱手段として用いる発熱体902は、SmA又はSm
C″′あるいはSmHが昇温過程でSmA又はSmC”
より高温側の等吉相、ネマティック相あるいはコレステ
リック相への相転移を生起するに十分な温度でセル構造
体100を加熱し、この発熱体902の矢標903の方
向への移動で降温過程でのSmA又はSmCへの相転移
が十分に生起する移動速度で移動される。
The heating element 902 used as a heating means is SmA or Sm
C"' or SmH becomes SmA or SmC" in the temperature rising process
The cell structure 100 is heated to a temperature sufficient to cause a phase transition to a higher-temperature equi-yoshitic phase, nematic phase, or cholesteric phase, and the heating element 902 is moved in the direction of arrow 903 to reduce the temperature during the cooling process. It is moved at a speed that is sufficient to cause a phase transition to SmA or SmC.

この様な方法に用いる発熱体902としては例えばワイ
ヤー状、ロール状、棒状あるいは板状(帯状)形状のニ
ッケルークロム合金、ITO。
The heating element 902 used in such a method is, for example, a wire-shaped, roll-shaped, rod-shaped, or plate-shaped (band-shaped) nickel-chromium alloy or ITO.

酸化錫や酸化インジウムなどの抵抗発熱体を用いること
ができる。これらの発熱体がワイヤー状、ロール状又は
棒状の形状となっている場合では、その直径は0.1 
mm〜5mm程度、好ましくは0.5 rtan〜2叫
が適しており、又板状あるいは帯状の形状となっている
場合ではその幅は0.1晒〜5m+m程度、好ましくは
0.5叫〜2陶が適している。又、その移動速度はt 
mm/h〜5mm/ hが適している。
A resistive heating element such as tin oxide or indium oxide can be used. When these heating elements are wire-shaped, roll-shaped, or rod-shaped, their diameter is 0.1
Approximately 0.5 mm to 5 mm, preferably 0.5 rtan to 2 mm, and in the case of a plate or strip shape, the width is approximately 0.1 mm to 5 m+m, preferably 0.5 rtan to 2 mm. 2 pottery is suitable. Also, its moving speed is t
mm/h to 5 mm/h is suitable.

第12図は、中間に強誘電性液晶化合物が挾まれたマ)
 IJクス電極構造を有するセル41の模式図である。
Figure 12 shows a matrix with a ferroelectric liquid crystal compound sandwiched in the middle.
FIG. 4 is a schematic diagram of a cell 41 having an IJ square electrode structure.

42は走査電極群であり、43は信号電極群である。第
13図(a)と(b)は、それぞれ選択された走査′1
極42(S)K与えられる電気信号とそれ以外の走査電
極(選択されない走査電極)42(n)に与えられる電
気信号を示し、第12図(C)と(d)はそれぞれ選択
された信号電極43(S)に与えられる電気信号と選択
されない信号電極43(n)に与えられる電気信号を表
わす。第13図(a)〜(d)においては、それぞれ横
軸が時間を。
42 is a scanning electrode group, and 43 is a signal electrode group. FIGS. 13(a) and (b) show the selected scan '1, respectively.
The electrical signals given to the pole 42(S)K and the electrical signals given to the other scanning electrodes (unselected scanning electrodes) 42(n) are shown, and FIGS. 12(C) and 12(d) show the selected signals, respectively. An electric signal applied to the electrode 43(S) and an electric signal applied to the unselected signal electrode 43(n) are shown. In FIGS. 13(a) to 13(d), the horizontal axis represents time.

縦軸が電圧を表わす。例えば、動画を表示するような場
合には、走査電極群42は逐次、周期的に選択される。
The vertical axis represents voltage. For example, when displaying a moving image, the scanning electrode groups 42 are sequentially and periodically selected.

今、双安定性を有する液晶セルの第1の安定状態を与え
るため閾値電圧を■th、とし、第2の安定状態を与え
るだめの閾値電圧を−yth、とすると、選択された走
査電極42(St)に与えられる電気信号は、第13図
(a)に示される如く、位相(時間)tIではVを、位
相(時間)t、では−■となるような交番する電圧であ
る。又、それ以外の走査電極42(n)は、第13図(
b)に示す如くアース状態となっており、電気信号Oで
ある。一方、選択された信号電極43(s)に与えられ
る電気信号は第13図(C)に示される如くvであり、
又選択されない信号電極43(n)に与えられる電気信
号は第13図(d)に示される如<−Vである。
Now, let us assume that the threshold voltage for providing the first stable state of the liquid crystal cell having bistability is th, and the threshold voltage for providing the second stable state is -yth. As shown in FIG. 13(a), the electrical signal applied to (St) is an alternating voltage such that it is V at phase (time) tI and -■ at phase (time) t. The other scanning electrodes 42(n) are shown in FIG.
As shown in b), it is in a grounded state and the electrical signal is O. On the other hand, the electric signal given to the selected signal electrode 43(s) is v as shown in FIG. 13(C),
Further, the electrical signal applied to the unselected signal electrode 43(n) is <-V as shown in FIG. 13(d).

以上に於て、電圧Vは V(Vth、(2Vと−V)−Vth、)−2Vを満足
する所望の値に設定される。このような電気信号が与え
られたときの各画素に印加される電圧波形を第14図に
示す。第14図(a)〜(d)は、それぞれ第12図中
の画素A、B%CおよびDと対応している。すなわち第
14図より明らかな如く、選択された走査線上にある画
素人では、位相t2に於て閾値vth、を越える電圧2
Vが印加される。又同一走査線上に存在する画素Bでは
位相t、で閾値−vth2を越える電圧−2■が印加さ
れる。従って、選択された走査電極線上に於て信号電極
が選択されたか否かに応じて、選択された場合には液晶
分子は第1の安定状態に配向を揃え、選択されない場合
には第2の安定状態に配向を揃える。いずれにしても各
画素の前歴には、関係することはない。
In the above, the voltage V is set to a desired value that satisfies V(Vth, (2V and -V) - Vth, ) -2V. FIG. 14 shows the voltage waveform applied to each pixel when such an electric signal is applied. 14(a) to (d) correspond to pixels A, B%C, and D in FIG. 12, respectively. That is, as is clear from FIG. 14, in the pixel on the selected scanning line, the voltage 2 exceeding the threshold value vth at the phase t2
V is applied. Further, to the pixel B existing on the same scanning line, a voltage -2■ exceeding the threshold value -vth2 is applied at phase t. Therefore, depending on whether a signal electrode is selected on the selected scanning electrode line, if the signal electrode is selected, the liquid crystal molecules are aligned in the first stable state, and if not selected, the liquid crystal molecules are aligned in the second stable state. Align the orientation to a stable state. In any case, it has nothing to do with the previous history of each pixel.

一方、画素CとDにポされる如く、選択されない走査線
上では、すべての画素CとDに印加される電圧は+■又
は−■であって、いずれも閾値電圧を越えない。従って
、各画素CとDにおける液晶分子は、配向状態を変える
ことなく前回走査されたときの信号状態に対応した配向
を、そのまま保持している。即ち、走査電極が選択され
たときにその一ライン分の信号の書き込みが行われ、−
フレームが終了して次回選択されるまでの間は、その信
号状態を保持し得るわけである。従って、走査電極数が
増えても、実質的なデユーティ比はかわらず、コントラ
ストの低下とクロストーク等は全く生じない。この際、
′電圧値■の値及び位相(t、+t、)=、Tの値とし
ては、用いられる液晶材料やセルの厚さにも依存するが
、通常3ボルト〜70ボルトで0.1μ冠〜2m5ec
の範囲が用いられる。従って、この場合では選択された
走査電極に与えられる電気信号が第1の安定状態(光信
号に変換されたとき「明」状態であるとする)から第2
の安定状態(光信号に変換されたとき「暗」状態である
とする)へ、又はその逆のめずれの変化をも起すことが
できる。
On the other hand, on unselected scanning lines, such as those applied to pixels C and D, the voltages applied to all pixels C and D are +■ or -■, neither of which exceeds the threshold voltage. Therefore, the liquid crystal molecules in each pixel C and D maintain the orientation corresponding to the signal state when scanned last time without changing the orientation state. That is, when a scanning electrode is selected, a signal for that one line is written, and -
The signal state can be maintained until the next selection after the end of the frame. Therefore, even if the number of scanning electrodes increases, the actual duty ratio does not change, and contrast reduction and crosstalk do not occur at all. On this occasion,
'The value of voltage value ■ and the value of phase (t, +t,)=, T value depends on the liquid crystal material used and the thickness of the cell, but it is usually 3 volts to 70 volts and 0.1μ crown to 2m5ec.
range is used. Therefore, in this case, the electrical signal applied to the selected scanning electrode changes from the first stable state (assumed to be in the "bright" state when converted into an optical signal) to the second stable state.
It is also possible to cause a change in the deviation to a stable state (assumed to be a "dark" state when converted to an optical signal) or vice versa.

以下、本発明を実施例に従って説明する。Hereinafter, the present invention will be explained according to examples.

〔実施例1〕 第11図に示す如き方法で液晶素子を作成し念。以下、
この点について詳細に説明する。
[Example 1] A liquid crystal element was prepared by the method shown in Fig. 11. below,
This point will be explained in detail.

ピンチlOOμmで幅62.5μmnのストライプ状の
ITO膜を電極として設けた正方形状ガラス基板を用意
した。
A square glass substrate was prepared, on which a striped ITO film with a width of 62.5 μm and a pinch of 100 μm was provided as an electrode.

次いで、この基板の上に100重量部のフッ素系樹脂で
ある「ルミフロン」(旭硝子■ff)、80M量部のキ
シレン、80重量部のn−ブタノール、2ON量部のメ
チル化メラミンと0.5重量部の「キャタリス) 60
0 J (旭硝子■製)からなる塗布液をスピンナー塗
布機で塗布し、乾燥して2μmのフッ素樹脂膜を形成し
た。
Next, on this substrate, 100 parts by weight of a fluororesin "Lumiflon" (Asahi Glass ff), 80M parts of xylene, 80 parts by weight of n-butanol, 2ON parts of methylated melamine and 0.5 parts by weight were added. Weight part "Catalys" 60
A coating solution consisting of 0 J (manufactured by Asahi Glass ■) was applied using a spinner coater and dried to form a 2 μm thick fluororesin film.

次いで、この樹脂膜の上にポジ型レジスト溶液(5hi
pley社製のAZ1350”)をスピナー塗布し、プ
リベークした。このレジスト層上に、露光マスクを配置
した。但し、この露光マスクとしては、ガラス基板の両
端部が帯状にマスクされるものを用いた。
Next, a positive resist solution (5hi
AZ1350'' (manufactured by Pley) was applied with a spinner and prebaked. An exposure mask was placed on this resist layer. However, this exposure mask was one that masked both ends of the glass substrate in a band shape. .

次いで露光した後に、テトラメチルアンモニウムハイド
ロオキサイド含有の現像液”MP312″で現像するこ
とにより、露光部分のレジスト膜を除去してエツチング
マスクを形成した。しかる後に、キシレンとフタノール
(50:50)の混合溶剤でフッ素系樹脂膜をエツチン
グした。
Subsequently, after exposure, development was performed with a developer "MP312" containing tetramethylammonium hydroxide to remove the resist film in the exposed portions and form an etching mask. Thereafter, the fluororesin film was etched with a mixed solvent of xylene and phthanol (50:50).

次いで、所定の硬化条件下で加熱して樹脂膜を硬化して
から、エツチングマスクを除去して。
Next, the resin film is cured by heating under predetermined curing conditions, and then the etching mask is removed.

垂直配向制御部材をガラス基板の両端部に形成した。Vertical alignment control members were formed at both ends of the glass substrate.

次いで、ガラス基板の他の両端部に金属刃で切断した帯
状マイラーフィルム(米国デュボ/社の登録商品1ポリ
エチレンテレフタレートフイルム)を平行配向制御部材
として配置して、(A)電極板を作成した。
Next, a band-shaped Mylar film (registered product 1 polyethylene terephthalate film, manufactured by Dubo/Inc., USA) cut with a metal blade was placed on the other ends of the glass substrate as a parallel alignment control member, thereby producing an electrode plate (A).

次いで、ガラス基板の上にピンチlOOμmで111i
62.5μmのストライプ状電極を設けて(B)電極板
を作成した。CB) !極板の周辺部に注入口となる個
所を除いてエポキシ接着剤をスクリーン印刷法によって
塗布した後、(A)TIE極板と(B)電極板のストラ
イプ状パターン電極が直交する様に重ね合せ、所定の硬
化条件下で接着剤を硬化させてセルを作成シた。
Then, 111i with a pinch lOOμm was placed on the glass substrate.
An electrode plate (B) was prepared by providing striped electrodes of 62.5 μm. CB)! After applying epoxy adhesive to the periphery of the electrode plate using a screen printing method except for the area that will become the injection port, the striped pattern electrodes of (A) the TIE electrode plate and (B) the electrode plate are overlapped so that they are perpendicular to each other. The cells were created by curing the adhesive under predetermined curing conditions.

しかる後、真空注入法によって等吉相のDOBAMBC
を注入口からセル内に注入し、その注入口を封口した。
After that, the Tokichi-phase DOBAMBC was created using the vacuum injection method.
was injected into the cell through the injection port, and the injection port was sealed.

このDOBAMBCが注入されたセルの両側に一対の偏
光子をクロスニコル状態で設けた後、これ1c90℃の
温度にコントロールされた加熱ケースにセットしてから
顕微鏡観察したところ、SmCが形成されていることが
判明したが、モノドメインとなっていないことが確認さ
れた。
After installing a pair of polarizers in a crossed nicol state on both sides of the cell into which DOBAMBC was injected, the cell was placed in a heating case controlled at a temperature of 90°C and observed under a microscope. As a result, SmC was formed. However, it was confirmed that it was not a monodomain.

この液晶セルを90℃に維持した状態で直径0.2霜の
ワイヤーにッケルーク四ム合金)ヒーターを第11図で
示す如くセル内に設けた一方の垂直配向制御部材の近傍
にこれと平行となる様に配置した後、このワイヤーヒー
タに電流を付与して発熱させた。この時、ワイヤーヒー
タで加熱されている液晶セルの温度が120’C〜14
0℃となっていることを確認してからこのワイヤーヒー
タを2 mm / hの速度で第11図に示す矢標90
3の方向に移動させた。
While this liquid crystal cell was maintained at 90°C, a wire with a diameter of 0.2 degrees centigrade was placed near one of the vertical alignment control members, and parallel to it, a heater was placed in the cell as shown in Figure 11. After arranging the wire heaters, a current was applied to the wire heaters to generate heat. At this time, the temperature of the liquid crystal cell heated by the wire heater is 120'C to 140'C.
After confirming that the temperature is 0°C, move this wire heater at a speed of 2 mm/h in the direction of arrow 90 shown in Figure 11.
Moved in direction 3.

こうして作成した液晶の両側に一対の偏光子をクロスニ
コル状態で設けた後、これを90℃の温度に維持した状
態で顕微鏡観察したところ、モノドメインのSmC”を
形成していることが確認された。
A pair of polarizers was placed on both sides of the liquid crystal thus created in a crossed nicol state, and when it was observed under a microscope while maintained at a temperature of 90°C, it was confirmed that monodomain SmC was formed. Ta.

間に電圧を印加して、液晶光学変潤素子としてのスイッ
チング特性を調べてみると、光学的コントラストや応答
速度の領域による不均一性が生ずる場合がある。このよ
うな現象は、配向時に設定されたヒータ移動によって生
じた構造的なひずみが原因しているものと思われる。こ
れに対しては、配向工程終r後、−担ケースの温度を上
昇させ、液晶をSmC相よりSmA相に一担相転移させ
、その後再びSmC状態へとケースの温度を徐々に下げ
ていくことによ如、構造緩和によって前述の如きひずみ
が解消される効果がある。
If a voltage is applied between them and the switching characteristics of the liquid crystal optically variable element are investigated, non-uniformity in optical contrast or response speed may occur depending on the region. This phenomenon is thought to be caused by structural strain caused by movement of the heater set during orientation. To deal with this, after the orientation process is completed, the temperature of the -carrying case is increased to cause a single-carrying phase transition of the liquid crystal from the SmC phase to the SmA phase, and then the temperature of the case is gradually lowered to the SmC state again. In particular, structural relaxation has the effect of eliminating the above-mentioned distortions.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図および第2図は、本発明で用いる液晶セルを表わ
す斜視図である。第3図(A)は、本発明で用いる液晶
素子の平面図で、第3図(B)はそのA−A断面図であ
る。第4図(A)は液晶の成長過程を模式的に表わす平
面図である。第4図(B)は、本発明で用いる液晶セル
の別の態様を表わす平面図である。第5図は、本発明で
用いる液晶セルの他の態様を表わす平面図である。第6
図、第7図および第8図は本発明の液晶セルの好ましい
態様を表わす断面図である。 第9図(A)は本発明の方法で用いる他の液晶素子を表
わす平面図で、第9図(B)はそのA−A断面図で、第
9図(C)はそのB−B’断面図である。第10図(A
)および第10図(B) u、本発明の方法で用いる液
晶素子の別の具体例を表わす断面図である。第11図(
A)は本発明の方法を模式的に表わす斜視図で、第11
図(B)はそのc −c’断面図で、第11図(C)は
そのD −D’断面図である。第12図は、本発明で用
いる液晶素子の′ぼ極構造を模式的に示す平面図である
。 第13図(a)〜(d)は、本発明で用いる液晶素子を
駆動するための信号を示す説明図である。第14す説明
図である。 100・・・液晶セル、101. 101・・・基板、
102 。 102・・・′成極、103・・・液晶層、104・・
・垂直配向制御部材、104・・・垂直配向制御部材の
側壁面、901・・・平行配向制御部材、901・・・
平行配向制御部材の側壁面、105.105.301 
、302.110.111゜902・・・発熱体、10
6・・・接着剤、107 、107’、 107″・・
・リード線、 108. 108・・・偏光子、109
・・・基板101の面、112・・・絶縁膜、201・
・・相界面、202・・・SmA相、202’・・・液
晶分子長軸方向、203・・・等吉相、801・・・垂
直配向部材を用いたシール部材、802・・・平行配向
部材を用いたシール部材、8o3・・・垂直配向制御部
材を用いたスペーサ部材、804・・・平行配向制御部
材を用いたスペーサ部材。 lθ2 102 1θ4 104’ #2 /M’ /174第H1(C
) (b) (cl) (b) (dノ ー乙V
1 and 2 are perspective views showing a liquid crystal cell used in the present invention. FIG. 3(A) is a plan view of a liquid crystal element used in the present invention, and FIG. 3(B) is a sectional view thereof taken along line AA. FIG. 4(A) is a plan view schematically showing the growth process of liquid crystal. FIG. 4(B) is a plan view showing another embodiment of the liquid crystal cell used in the present invention. FIG. 5 is a plan view showing another embodiment of the liquid crystal cell used in the present invention. 6th
7 and 8 are cross-sectional views showing preferred embodiments of the liquid crystal cell of the present invention. FIG. 9(A) is a plan view showing another liquid crystal element used in the method of the present invention, FIG. 9(B) is a sectional view taken along the line AA, and FIG. 9(C) is a sectional view taken along the line BB'. FIG. Figure 10 (A
) and FIG. 10(B) u are cross-sectional views showing another specific example of the liquid crystal element used in the method of the present invention. Figure 11 (
A) is a perspective view schematically showing the method of the present invention;
FIG. 11(B) is a sectional view taken along line c-c', and FIG. 11(C) is a sectional view taken along line DD'. FIG. 12 is a plan view schematically showing the 'bopolar structure of the liquid crystal element used in the present invention. FIGS. 13(a) to 13(d) are explanatory diagrams showing signals for driving the liquid crystal element used in the present invention. FIG. 14 is an explanatory diagram. 100...liquid crystal cell, 101. 101...Substrate,
102. 102...' polarization, 103... liquid crystal layer, 104...
- Vertical alignment control member, 104... Side wall surface of vertical alignment control member, 901... Parallel alignment control member, 901...
Side wall surface of parallel alignment control member, 105.105.301
, 302.110.111°902... heating element, 10
6...Adhesive, 107, 107', 107''...
・Lead wire, 108. 108...Polarizer, 109
. . . Surface of substrate 101, 112 . . . Insulating film, 201.
...Phase interface, 202...SmA phase, 202'...Long axis direction of liquid crystal molecules, 203...Iso-yellow phase, 801...Sealing member using vertical alignment member, 802...Parallel alignment member 8o3...A spacer member using a vertical alignment control member, 804...A spacer member using a parallel alignment control member. lθ2 102 1θ4 104'#2/M' /174th H1 (C
) (b) (cl) (b) (d no Otsu V

Claims (1)

【特許請求の範囲】 (1)一対の基板間に液晶の分子軸方向を優先して垂直
又は略垂直方向に配列させる効果をもつ側壁面を有する
配向制御部材を配置し、前記一対の基板間で該部材の側
壁面との界面付近に該側壁面に対して液晶の分子軸方向
が垂直又は略垂直方向に配列した液晶の一軸異吉相と該
相より高温側の別の相との相界面を形成し、前記相界面
付近の別の相を降温下で前記−軸異吉相の液晶配列方向
と平行方向に配列した液晶の一軸異吉相に相転移させ、
該相転移を前記相界面からその垂直方向に向けて連1読
的に生じさせることにより、一方向に配列した液晶のモ
ノドメインを形成することを特徴とする液晶の配向制御
法。 (2) 前記相界面が直線性を有している特許請求(3
)前記液晶がスメクテイツク人相である特許請求の範囲
第1項記載の液晶の配向制御法。 (4)前記スメクテイツク人相が降温されてスメクテイ
ツクC相又はH相に相転移を生じる特許請求の範囲第3
項記載の液晶の配向制御法。 (5)前記スメクテイツクC相又はH相がカイラルスメ
クテイツクC相又はH相である特許請求の範囲第4項記
載の液晶の配向制御法。 (6)前記カイラルスメクテイツクC相又はH相が非ら
せん構造となって配列している特許請求の範囲第5項記
載の液晶の配向制御法。 (力 前記−軸異吉相より高温側の別の相がネマティッ
ク相、コレステリック相又は等吉相である特許請求の範
囲第1項記載の液晶の配向制御法。 (8)前記側壁面がフッ素系樹脂で形成されている特許
請求の範囲第1項記載の液晶の配向制御法。 (9)前記一対の基板間に2つ以上の側壁面を平石vk
+酩平行の間係で1冒されている蒔許晴求の範囲第1項
記載の液晶の配向制御法〇〇0)前記側壁面がシール部
材の側壁面である特許請求の範囲第1項記載の液晶の配
向制御法。 (I])前記側壁面がスペーサ部材の側壁面である特許
請求の範囲第1項記載の液晶の配向制御法0
[Scope of Claims] (1) An alignment control member having a side wall surface having the effect of preferentially aligning the molecular axis direction of liquid crystal in a vertical or substantially vertical direction is disposed between a pair of substrates, Near the interface with the side wall surface of the member, there is a phase interface between a uniaxial auspicious phase of liquid crystal in which the molecular axis direction of the liquid crystal is aligned perpendicularly or substantially perpendicularly to the side wall surface and another phase on the higher temperature side than the phase. forming another phase near the phase interface to a uniaxial auspicious phase of liquid crystals aligned in a direction parallel to the liquid crystal alignment direction of the -axis auspicious phase under decreasing temperature;
A method for controlling the alignment of liquid crystals, characterized in that a monodomain of liquid crystals aligned in one direction is formed by continuously causing the phase transition from the phase interface in a direction perpendicular to the phase interface. (2) Patent claim (3) in which the phase interface has linearity
2.) A method for controlling the orientation of a liquid crystal according to claim 1, wherein the liquid crystal has a smectic physiognomy. (4) Claim 3 in which the temperature of the smectic human phase is lowered to cause a phase transition to the smectic C phase or H phase.
Liquid crystal orientation control method described in Section 1. (5) The liquid crystal orientation control method according to claim 4, wherein the smectic C phase or H phase is a chiral smectic C phase or H phase. (6) The liquid crystal orientation control method according to claim 5, wherein the chiral smect C phase or H phase is arranged in a non-helical structure. (Force) The liquid crystal orientation control method according to claim 1, wherein the other phase on the higher temperature side than the -axis auspicious phase is a nematic phase, a cholesteric phase, or an iso-yoshitic phase. (8) The side wall surface is made of a fluorine-based resin. A method for controlling the alignment of a liquid crystal according to claim 1, wherein the liquid crystal is formed by forming two or more side walls between the pair of substrates with a flat stone
+ Scope of the claim affected by the parallel relationship 1. Liquid crystal alignment control method according to claim 1〇〇0) Claim 1 wherein the side wall surface is a side wall surface of a sealing member A method for controlling the alignment of liquid crystals. (I)) Liquid crystal alignment control method 0 according to claim 1, wherein the side wall surface is a side wall surface of a spacer member.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04136914A (en) * 1990-09-28 1992-05-11 Matsushita Electric Ind Co Ltd Ferroelectric liquid crystal panel

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