JP2001013895A - Minute object driving device, and driving method thereof - Google Patents

Minute object driving device, and driving method thereof

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JP2001013895A
JP2001013895A JP18074399A JP18074399A JP2001013895A JP 2001013895 A JP2001013895 A JP 2001013895A JP 18074399 A JP18074399 A JP 18074399A JP 18074399 A JP18074399 A JP 18074399A JP 2001013895 A JP2001013895 A JP 2001013895A
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JP
Japan
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electrodes
driving device
minute object
pair
minute
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JP18074399A
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Japanese (ja)
Inventor
Toshihiko Takeda
俊彦 武田
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Original Assignee
Canon Inc
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent a device for moving a minute object as desired from being increased in electric power consumption and physical size. SOLUTION: When an alternating voltage of a specific waveform is applied to a couple of electrodes 3a and 3b, a minute object 5 moves in a plane almost parallel with substrates 1a and 1b in a region C1 between a couple of electrodes 3a, 3b. The device is simplified and miniaturized compared with a conventional device which moves such a minute object by using laser light. Moreover, since the movement of the minute object 5 is carried out in the region C1 as mentioned above, the transducing efficiency of the consumed electric energy into kinetic energy is improved, and the power consumption can be decreased.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、微小物体に所望の
運動をさせる微小物体駆動装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a micro object driving device for causing a micro object to perform a desired motion.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、微小機械技術や生命工学等の発展
に伴い、微小物体に所望の運動をさせる技術に対するニ
ーズが高まってきている。このように微小物体に運動を
させる方法としては、 A.対物レンズを通過させたレーザー光を流体中の微小
物体に照射し、その際にレーザー光が屈折等することに
より生じる運動量変化を利用する方法や、 B.流体に電圧を印加して対流を生ぜしめ、これによっ
て流体中の微小物体を運動させる方法、 がある。
2. Description of the Related Art In recent years, with the development of micromechanical technology, biotechnology, and the like, there has been an increasing need for a technology for causing a minute object to perform a desired motion. A method for causing a minute object to move as described above includes the following. A method of irradiating a laser beam passed through an objective lens to a minute object in a fluid and using a change in momentum caused by refraction or the like of the laser beam at that time; There is a method in which a voltage is applied to a fluid to generate convection, thereby moving a minute object in the fluid.

【0003】上記Aの方法としては、 A−1.微小物体を回転させるようにしたもの(特開平
5−168265号公報)や、 A−2.微小物体を、レーザー光でトラップして所望の
方向に移動させるようにしたものや、 A−3.微小物体を、所望の軌道上で円運動させるよう
にしたもの、 が多数提案されている。
[0003] As the method A described above, A-1. A device in which a minute object is rotated (JP-A-5-168265), A-2. A device in which a minute object is trapped by a laser beam and moved in a desired direction; A-3. There have been proposed many types in which a minute object is made to make a circular motion on a desired orbit.

【0004】また、上記Bの方法としては、 B−1.図8に示すように、電極23a,23bをそれ
ぞれ形成した一対の基板1a,1bの間隙に液晶(流
体)22を挟み込むように配置すると共に、これらの電
極23a,23bに挟まれない領域C2 (以下、この領
域を“電極非対向領域C2 ”とし、電極23a,23b
に挟まれた領域を“電極対向領域C1 ”とする)の液晶
中に回転子(微小物体)25を配置したものであり、こ
れらの電極23a,23bに電圧を印加することによっ
て電極対向領域C1 において一方の電極23bから他方
の電極23aの方向に液晶流動26を発生させ、この液
晶流動26に起因した対流うず27を発生させ、該対流
うず27によって回転子25を回転させて動力を発生さ
せるようにしたもの(特開平6−294374号公報)
や、 B−2.特定の化合物(有機フッ素化合物)を配合した
絶縁性油を流体として用いると共に、複数の針金状の電
極を配置し、これらの電極に直流電圧を印加することに
よって前記流体を対流させることにより、流体内に配置
した可動部材(微小物体)を回転させるようにしたもの
(特開平8−210240号公報)、 が提案されている。
[0004] As the method B, B-1. As shown in FIG. 8, a liquid crystal (fluid) 22 is disposed in a gap between a pair of substrates 1a and 1b on which electrodes 23a and 23b are formed, respectively, and a region C 2 not sandwiched between these electrodes 23a and 23b. (Hereinafter, this area is referred to as an “electrode non-opposed area C 2 ”, and the electrodes 23a and 23b
(A region sandwiched between the electrodes is referred to as an “electrode facing region C 1 ”) in which a rotator (a minute object) 25 is disposed in the liquid crystal. By applying a voltage to these electrodes 23 a and 23 b, to generate a liquid flow 26 from one electrode 23b in the direction of the other electrode 23a in C 1, the liquid crystal flow 26 to generate a convection vortex 27 due to the power to rotate the rotor 25 by convection vortex 27 What is generated (Japanese Patent Laid-Open No. 6-294374)
And B-2. Using an insulating oil containing a specific compound (organic fluorine compound) as a fluid, arranging a plurality of wire-like electrodes, and applying a DC voltage to these electrodes to cause the fluid to convect, thereby obtaining a fluid (Japanese Patent Application Laid-Open No. H8-210240) has been proposed in which a movable member (a minute object) disposed inside is rotated.

【0005】なお、上記B−2における可動部材の回転
方向は、複数の電極の中で電圧を印加する電極を変える
事により制御する。なお、上記流体の流動は、一方の電
極からもう一方他方の電極に移動する事により形成され
る。
The direction of rotation of the movable member in B-2 is controlled by changing the electrode to which a voltage is applied among the plurality of electrodes. The flow of the fluid is formed by moving from one electrode to the other electrode.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来例には種々の問題があった。
However, the above-mentioned prior art has various problems.

【0007】例えば、上記Aの装置の場合、レーザー光
源や対物レンズ等の光学系が必要であり、薄くする事が
困難であるという問題があった。特に、上記A−1の場
合には、レーザー光源を複数個設ける必要があると共
に、レーザー光を円偏光化させるための光学系が必要で
あり、上記A−2の場合には、レーザー光の焦点位置を
所望の移動方向に移動させるための光学系あるいは機械
系が必要であって、装置の薄型化が困難であった。
For example, in the case of the device A, there is a problem that an optical system such as a laser light source and an objective lens is required, and it is difficult to reduce the thickness. In particular, in the case of the above A-1, it is necessary to provide a plurality of laser light sources, and an optical system for circularly polarizing the laser light is required. In the case of the above A-2, the laser light An optical system or a mechanical system for moving the focal position in a desired moving direction is required, and it has been difficult to reduce the thickness of the apparatus.

【0008】一方、上記B−1の装置の場合、回転子2
5は電極対向領域C1 の側の液晶流動26のみによって
回転駆動されるだけで、電極非対向領域C2 の側では回
転駆動されない。したがって、回転子25を介して取り
出される運動エネルギーが、印加した電圧(すなわち、
消費した電気エネルギー)の割に小さく、エネルギーの
変換効率が悪いという問題があった。また、この装置の
場合には、回転子25の回転軸は、基板面に沿った方向
(すなわち、図8の紙面に垂直な方向)に配置しなけれ
ばならず、基板1aと基板1bとの間には回転軸を配置
し回転させるために100μm以上の大きな間隙(図示
符号G参照)を設けなければならず、装置の薄型化に限
界があるという問題もあった。さらに、この装置の場合
には、回転子25を電極対向領域C1 に配置することは
できず、基板面に沿った方向には、電極対向領域C1
と、回転子25を配置できる幅広の電極非対向領域C2
とをそれぞれ設けなければならず、該方向に装置が大型
化するという問題があった。
On the other hand, in the case of the device B-1, the rotor 2
No. 5 is only driven to rotate by the liquid crystal flow 26 on the side of the electrode facing region C 1 , but is not driven to rotate on the side of the electrode non-facing region C 2 . Therefore, the kinetic energy taken out through the rotor 25 is equal to the applied voltage (ie,
However, there is a problem that the energy conversion efficiency is low because of the small amount of consumed electric energy. Further, in the case of this device, the rotation axis of the rotor 25 must be arranged in a direction along the substrate surface (that is, a direction perpendicular to the paper surface of FIG. 8), and the substrate 1a and the substrate 1b In order to arrange and rotate the rotating shaft between them, a large gap of 100 μm or more (see reference symbol G) must be provided, and there is also a problem that there is a limit in reducing the thickness of the device. Furthermore, in the case of this device, it is impossible to arrange the rotor 25 in the electrode facing region C 1, the direction along the substrate surface, the electrode facing region C 1
And a wide electrode non-facing region C 2 where the rotor 25 can be placed.
Has to be provided, and there is a problem that the apparatus is enlarged in the direction.

【0009】また一方、上記B−2の装置の場合には、
複数の針金状の電極を配置するために構造が複雑になる
という問題があった。また、可動部材の回転方向を反転
させるためには、複数の電極の中から特定の電極を選択
し直す必要があり、駆動方法や駆動回路が複雑になる問
題があった。
On the other hand, in the case of the device B-2,
There is a problem that the structure becomes complicated because a plurality of wire-like electrodes are arranged. In addition, in order to reverse the rotation direction of the movable member, it is necessary to reselect a specific electrode from among a plurality of electrodes, and there has been a problem that a driving method and a driving circuit are complicated.

【0010】そこで、本発明は、装置の大型化や複雑化
を防止する微小物体駆動装置を提供することを目的とす
るものである。
Accordingly, an object of the present invention is to provide a micro object driving device that prevents the device from becoming large and complicated.

【0011】また、本発明は、消費電力の無駄を低減す
る微小物体駆動装置を提供することを目的とするもので
ある。
Another object of the present invention is to provide a minute object driving device that reduces waste of power consumption.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明は上記事情を考慮
してなされたものであり、所定間隙を開けた状態に配置
された一対の基板と、これらの基板の間隙に配置された
電場応答性液体と、該電場応答性液体内に移動自在に配
置された少なくとも1つの微小物体と、前記電場応答性
液体を挟み込むように配置された一対の電極と、これら
の電極に電圧を印加する電圧印加手段と、を備えた微小
物体駆動装置において、前記電圧印加手段から前記一対
の電極に対して所定の電圧を印加することに基づき、前
記微小物体が、前記一対の電極に挟まれた領域にて前記
基板にほぼ平行な平面内にて運動をするように構成され
た、ことを特徴とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and has a pair of substrates arranged with a predetermined gap therebetween, and an electric field response arranged in a gap between these substrates. Liquid, at least one minute object movably disposed in the field responsive liquid, a pair of electrodes disposed so as to sandwich the field responsive liquid, and a voltage for applying a voltage to these electrodes Applying a predetermined voltage from the voltage applying means to the pair of electrodes, the micro object is applied to a region sandwiched between the pair of electrodes. And moving in a plane substantially parallel to the substrate.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下、図1乃至図4を参照して、
本発明の実施の形態について説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Referring to FIGS.
An embodiment of the present invention will be described.

【0014】まず、本発明にて駆動される微小物体駆動
装置の構造について、図1及び図2を参照して説明す
る。
First, the structure of a micro object driving device driven by the present invention will be described with reference to FIGS.

【0015】本発明にて駆動される微小物体駆動装置
は、例えば図1に符号D1 で示すように、所定間隙を開
けた状態に配置された一対の基板1a,1bと、これら
の基板1a,1bの間隙に配置された電場応答性液体2
と、該電場応答性液体内に移動自在に配置された少なく
とも1つの微小物体5と、前記電場応答性液体2を挟み
込むように配置された一対の電極3a,3bと、これら
の電極3a,3bに電圧を印加する電圧印加手段4と、
を備えており、前記電圧印加手段4から前記一対の電極
3a,3bに対して所定の電圧を印加することに基づ
き、前記微小物体5が、前記一対の電極3a,3bに挟
まれた領域C1 (以下、“電極対向領域C1”とする)
にて前記基板1a,1bにほぼ平行な平面内にて運動を
するように構成されている。
The minute object drive unit driven by the invention, for example as indicated at D 1 in FIG. 1, a pair of substrates 1a arranged with a predetermined spacing, and 1b, these substrates 1a Field-responsive liquid 2 arranged in the gap between
And at least one micro object 5 movably arranged in the electro-responsive liquid, a pair of electrodes 3a, 3b arranged so as to sandwich the electro-responsive liquid 2, and these electrodes 3a, 3b Voltage applying means 4 for applying a voltage to
The micro object 5 is placed in a region C between the pair of electrodes 3a and 3b based on applying a predetermined voltage from the voltage applying unit 4 to the pair of electrodes 3a and 3b. 1 (hereinafter referred to as “electrode facing region C 1 ”)
Is configured to move in a plane substantially parallel to the substrates 1a and 1b.

【0016】なお、上述した微小物体5は、全体が前記
電場応答性液体中に浸漬されていても、或は一部のみが
前記電場応答性液体中に浸漬されていても良い。また、
図1ではこの微小物体5を1個のみ示すが、その数は1
個のみに限定されるものではなく、2個以上であっても
多数であっても良い。さらに、微小物体5は、誘電体で
あれば良く、電場応答性液体2に溶解しないもの(後述
のように電場応答性液体2に液晶を用いる場合には液晶
の等方性液体転移温度以下において該液晶に溶解しない
もの)であればその材質は特に限定されず、例えばポリ
マービーズや酸化金属微粒子や有機分子集合体等を用い
れば良い。またさらに、その形状自体は特に限定される
ものではなく、球状であっても偏平状であっても針状で
あっても構わない。但し、1つの微小物体5の大きさ
は、電場応答性液体2に浸漬された状態で(例え該液体
の吸収や化学変化が生じたとしても)該液体層厚よりも
小さくて移動可能でなければならない。例えば、1mm
以下の大きさが好ましい。
The above-mentioned minute object 5 may be entirely immersed in the field-responsive liquid, or only a part thereof may be immersed in the field-responsive liquid. Also,
FIG. 1 shows only one micro object 5, but the number is one.
The number is not limited to two, and may be two or more or many. Further, the minute object 5 may be a dielectric material and does not dissolve in the electro-responsive liquid 2 (when a liquid crystal is used for the electro-responsive liquid 2 as described later, the micro object 5 has a temperature below the isotropic liquid transition temperature of the liquid crystal). The material is not particularly limited as long as it does not dissolve in the liquid crystal, and for example, polymer beads, metal oxide fine particles, organic molecular aggregates, or the like may be used. Further, the shape itself is not particularly limited, and may be spherical, flat, or acicular. However, the size of one minute object 5 must be smaller than the thickness of the liquid layer in a state of being immersed in the electro-responsive liquid 2 (even if the liquid is absorbed or chemically changed) and must be movable. Must. For example, 1 mm
The following sizes are preferred.

【0017】なお、個々の微小物体5に動力伝達機構
(不図示)を連結し、微小物体5の運動を駆動力として
装置外部に取り出すようにしてもよい。具体的には、後
述のように微小物体5に自転運動をさせる場合には、動
力伝達機構としての回転軸を微小物体5に連結し、装置
1 をマイクロモーターやマイクロポンプ等として用い
れば良い。
It should be noted that a power transmission mechanism (not shown) may be connected to each minute object 5 so that the movement of the minute object 5 is taken out of the apparatus as a driving force. Specifically, in the case of the rotation motion to the minute object 5 as described later, connected to the rotation shaft of the power transmission mechanism to the minute object 5, may be used apparatuses D 1 as a micro-motor, a micro pump, etc. .

【0018】一方、本発明に用いる電場応答性液体2と
は、電圧を印加することによって、該液体2を構成する
分子の配向や粘度や光学特性が変化するような液体を意
味する。この電場応答性液体2には、電圧印加によって
流動が誘起されて前記微小物体5に所望の運動をさせる
ことのできるものであればどのような材質のものを用い
ても良いが、代表的なものとして液晶や電気粘性流体を
挙げることができる。液晶を用いる場合、その種類や構
造は特に限定されるものではなく、2種類以上の液晶を
混ぜた混合液晶であっても構わないが、液晶流動を容易
に発現させるには、装置を駆動する温度範囲内にて少な
くともネマチック相あるいはコレステリック相を発現で
きる液晶であることが好ましい。
On the other hand, the electric field responsive liquid 2 used in the present invention means a liquid whose orientation, viscosity and optical properties of molecules constituting the liquid 2 are changed by applying a voltage. The electric field responsive liquid 2 may be made of any material as long as it can induce a desired movement of the minute object 5 by inducing a flow by applying a voltage. Examples thereof include liquid crystals and electrorheological fluids. When a liquid crystal is used, its type and structure are not particularly limited, and a mixed liquid crystal in which two or more types of liquid crystals are mixed may be used. However, in order to easily express the liquid crystal flow, the device is driven. It is preferable that the liquid crystal can exhibit at least a nematic phase or a cholesteric phase within a temperature range.

【0019】また一方、前記一対の電極3a,3bのう
ちの少なくとも一方の電極(図1では電極3b)、又は
両方の電極をストライプ状に形成しても良い。なお、ス
トライプ状に形成する方の電極は、例えば図2に符号3
bで示すように、一端部だけが連結された“E”字型に
形成しても良く、両端部がそれぞれ連結された“日”字
型のものであっても良い。また、両方の電極3a,3b
をストライプ状にした場合には、それらが直交するよう
に配置すると良い。さらに、図1及び図2では、電極3
bは3本のストライプ状であるが、もちろんこれに限る
必要はなく、2本であっても4本以上であっても良い。
On the other hand, at least one of the pair of electrodes 3a and 3b (the electrode 3b in FIG. 1) or both electrodes may be formed in a stripe shape. The electrode formed in a stripe shape is denoted by reference numeral 3 in FIG. 2, for example.
As shown by b, it may be formed in an "E" shape in which only one end is connected, or a "day" shape in which both ends are respectively connected. Also, both electrodes 3a, 3b
Are formed in a stripe shape, they are preferably arranged so as to be orthogonal to each other. Further, in FIG. 1 and FIG.
b is in the form of three stripes, but need not be limited to this, and may be two or four or more.

【0020】一方、各電極3a,3bの表面には膜6
a,6bをそれぞれ形成しても良い。かかる膜6a,6
bとしては、絶縁機能を有するものや、電場応答性液体
として液晶を用いる場合には該液晶を配向させる機能を
有するものや、それら両方の機能を有するものを挙げる
ことができる。これらの膜6a,6bの材質等に特に制
限はないが、例えばポリイミド膜を用いると良い。該膜
6a,6bに、液晶を配向させる機能を付与するには、
ラビング処理等の水平配向処理を膜表面に施すと良い。
この場合のラビング処理は、両方の電極3a,3bを被
覆した膜6a,6bの双方に施しても良いが、そのよう
にする場合にはそれらのラビング方向が互いに逆方向に
なるようにすると良い。なお、上述のようにストライプ
状に形成した方の電極3a又は3bの表面に膜6a又は
6bを形成する場合には、ストライプ状の電極の間隙に
起因する凹部Eが該膜(図1では膜6b)の表面に形成
されるようにすると良い。
On the other hand, a film 6 is provided on the surface of each of the electrodes 3a and 3b.
a and 6b may be formed respectively. Such films 6a, 6
Examples of b include those having an insulating function, those having a function of aligning the liquid crystal when a liquid crystal is used as the electric field responsive liquid, and those having both functions. Although there is no particular limitation on the material and the like of these films 6a and 6b, for example, a polyimide film is preferably used. In order to provide the films 6a and 6b with a function of aligning liquid crystal,
A horizontal alignment treatment such as a rubbing treatment is preferably performed on the film surface.
The rubbing treatment in this case may be performed on both the films 6a and 6b covering both the electrodes 3a and 3b, but in such a case, the rubbing directions may be opposite to each other. . In the case where the film 6a or 6b is formed on the surface of the electrode 3a or 3b formed in a stripe shape as described above, the concave portion E due to the gap between the stripe-shaped electrodes is formed by the film (in FIG. 1, the film E). It may be formed on the surface of 6b).

【0021】また一方、基板間隙にスペーサー(不図
示)を配置して、該間隙を規定するようにしてもよい。
On the other hand, a spacer (not shown) may be arranged in the gap between the substrates to define the gap.

【0022】次に、本発明に係る微小物体駆動装置の駆
動方法について、図3及び図4を参照して説明する。
Next, a driving method of the micro object driving device according to the present invention will be described with reference to FIGS.

【0023】いま、前記電圧印加手段4から前記一対の
電極3a,3bに対して電圧を印加すると、前記微小物
体5は、前記一対の電極3a,3bに挟まれた電極対向
領域C1 にて前記基板1a,1bにほぼ平行な平面内に
て運動をする。
[0023] Now, the pair of electrodes 3a from the voltage applying means 4, the application of a voltage to 3b, the minute object 5, the pair of electrodes 3a, in the electrode facing region C 1 sandwiched 3b It moves in a plane substantially parallel to the substrates 1a and 1b.

【0024】ここで、前記一対の電極3a,3bに印加
する電圧には交番電圧を挙げることができ、具体的に
は、図4に示すような矩形波の交番電圧の他、サイン波
の交番電圧や、三角波の交番電圧や、鋸波の交番電圧を
挙げることができる。この場合、正極性パルスの波高値
(V1)と負極性パルスの波高値(V2)とを異ならせ
ると良く、そのような交番電圧を作成するには、正極性
パルスの波高値と負極性パルスの波高値とが等しい交番
電圧と、オフセット電圧とを合成すれば良い。なお、こ
のオフセット電圧の絶対値の大きさは、微小物体5に所
望の運動を発現できるものであれば特に制限はない。
Here, the voltage applied to the pair of electrodes 3a and 3b may be an alternating voltage. Specifically, in addition to the alternating voltage of a rectangular wave as shown in FIG. Examples of the voltage include a voltage, an alternating voltage of a triangular wave, and an alternating voltage of a sawtooth wave. In this case, the peak value (V1) of the positive polarity pulse and the peak value (V2) of the negative polarity pulse may be made different. In order to create such an alternating voltage, the peak value of the positive polarity pulse and the negative pulse And the offset voltage may be combined with the alternating voltage having the same peak value. The magnitude of the absolute value of the offset voltage is not particularly limited as long as the desired motion can be expressed in the minute object 5.

【0025】ところで、前記交番電圧の周波数や波高値
V1,V2が小さければ電場応答性液体2の流動が小さ
くなり、反対にその周波数や波高値が大きければ(前記
流動は大きくなるものの)微小物体5が電極3a又は3
bに吸着されてしまい、結局、いずれの場合も微小物体
5は所望の運動ができなくなる。したがって、前記一対
の電極3a,3bに印加する交番電圧の周波数や波高値
は、微小物体5が運動を行える範囲のものでなければな
らない。その範囲は、電場応答性液体2の種類や、微小
物体5の材質・大きさや、膜6a,6bの材質に応じて
異なるものであるが、交番電圧の周波数は10Hz以上
5kHz以下の範囲が好ましく(より好ましくは、50
Hz以上5kHz以下)、交番電圧の波高値V1,V2
は、電極間に形成される電界強度が1V/μm以上13
V/μm以下(より好ましくは3V/μm以上13V/
μm以下、さらに好ましくは10V/μm以上13V/
μm以下)になる範囲が好ましい。
By the way, if the frequency and peak value V1 and V2 of the alternating voltage are small, the flow of the electric field responsive liquid 2 is small, and if the frequency and peak value are large (the flow is large) 5 is the electrode 3a or 3
In this case, the minute object 5 cannot perform a desired movement in any case. Therefore, the frequency and peak value of the alternating voltage applied to the pair of electrodes 3a and 3b must be in a range where the minute object 5 can move. The range varies depending on the type of the electric field responsive liquid 2, the material and size of the minute object 5, and the material of the films 6a and 6b, but the frequency of the alternating voltage is preferably in a range of 10 Hz to 5 kHz. (More preferably, 50
Hz or more and 5 kHz or less), peak values V1 and V2 of the alternating voltage
Indicates that the electric field strength formed between the electrodes is 1 V / μm or more.
V / μm or less (more preferably 3 V / μm or more and 13 V /
μm or less, more preferably 10 V / μm or more and 13 V /
μm or less) is preferable.

【0026】なお、微小物体5に直線運動をさせたい場
合には、 * 各電極3a,3bの表面に膜6a,6bをそれぞれ
形成し、 * 両方の膜6a,6bにそれぞれラビング処理を施
し、かつ、 * 電極3a,3bは、少なくともラビング方向に沿っ
て延設された形状(例えば、電極を基板1a,1bのほ
ぼ全面に幅広に形成するか、細長に形成する場合にはそ
の長手方向をラビング方向に一致させるようにした形
状)とする、 ことが必要であり、かかる場合の微小物体5の移動方向
はラビング方向に沿った方向となる。
When it is desired to cause the minute object 5 to move linearly, * films 6a and 6b are formed on the surfaces of the electrodes 3a and 3b, respectively. * Both films 6a and 6b are subjected to rubbing treatment, respectively. * The electrodes 3a, 3b have a shape extending at least along the rubbing direction (for example, if the electrodes are formed to be wide over substantially the entire surface of the substrate 1a, 1b, or to be elongated, the electrodes 3a, 3b have a longitudinal direction. In this case, the moving direction of the minute object 5 is a direction along the rubbing direction.

【0027】これに対して、微小物体5に自転運動をさ
せたい場合には、 * 上述のようなラビング処理を施さず、 * 電極3a,3bの幅及び電極間間隙(図1の符号G
参照)を、いずれも微小物体5の外径にほぼ等しくし、 * 両方の電極3a,3bを交差させてその交差部分で
ある電極対向領域C1を狭くし、微小物体5の運動領域
を限定する、 必要がある。
On the other hand, when it is desired to cause the minute object 5 to rotate, * the rubbing treatment as described above is not performed, * the width of the electrodes 3a and 3b and the gap between the electrodes (reference G in FIG. 1).
See), both substantially equal to the outer diameter of the minute object 5, * both electrodes 3a, by intersecting the 3b narrows the electrode facing region C 1 which is the intersection, limits the movement area of the minute object 5 There is a need to.

【0028】また、微小物体5に円運動をさせたい場合
には、 * ラビング処理を施さず、 * 電極間間隙Gを微小物体5の外径よりも広くし、 * 電極3a,3bの幅を微小物体5の外径よりも広く
し(例えば、2倍以上)、 * 両方の電極3a,3bを交差させてその交差部分で
ある電極対向領域C1を狭くし、微小物体5の運動領域
を限定する、 必要がある。
When it is desired to make the minute object 5 make a circular motion, * the rubbing treatment is not performed, * the gap G between the electrodes is made larger than the outer diameter of the minute object 5, and * the width of the electrodes 3a, 3b is increased. wider than the outer diameter of the minute object 5 (e.g., more than twice), * both electrodes 3a, 3b crossed to narrow the electrode facing region C 1 which is a cross portion, the area of movement of the minute object 5 Limited, need.

【0029】一方、前記微小物体5が複数の場合には、
全ての微小物体5が同様の運動(自転運動、円運動又は
直線運動)を行うが、円運動の場合には、図3に示すよ
うに複数の同心円状の軌道に沿って同方向に円運動をす
る。なお、両方の電極3a,3bをストライプ状で直交
するように配置した場合には複数の電極対向領域C1
生ずるが、かかる場合には、各領域C1 に配置された微
小物体5はそれぞれの領域C1 にて円運動又は自転運動
を行うこととなる。
On the other hand, when there are a plurality of minute objects 5,
All the small objects 5 perform the same motion (rotational motion, circular motion or linear motion), but in the case of circular motion, circular motion in the same direction along a plurality of concentric orbits as shown in FIG. do. Note that both electrodes 3a, but occurs more electrodes facing region C 1 in the case of arranging 3b the orthogonally in stripes, in such a case, the minute object 5 each disposed in each of the regions C 1 the performing the circular motion or rotation motion at the region C 1.

【0030】次に、本実施の形態の効果について説明す
る。
Next, effects of the present embodiment will be described.

【0031】本実施の形態によれば、微小物体5に直線
運動、円運動、自転運動など多様な運動を発現させる事
ができ、上述のような動力伝達機構を個々の微小物体5
に連結した場合には電気エネルギーを運動エネルギーに
変換してマイクロモーターやマイクロポンプ等として用
いることができる。
According to the present embodiment, various motions such as a linear motion, a circular motion, and a rotation motion can be expressed in the minute object 5.
When it is connected to a motor, the electric energy can be converted into kinetic energy and used as a micromotor or a micropump.

【0032】また、本実施の形態によれば、上記従来例
Aのようにレーザー光源等の光学系を必要とせず、上記
従来例B−2のような複雑な電極や駆動回路を必要とし
ないため、装置の構造を簡単にでき、その薄型化を図る
ことできる。
Further, according to the present embodiment, an optical system such as a laser light source is not required unlike the conventional example A, and a complicated electrode and a driving circuit are not required unlike the conventional example B-2. Therefore, the structure of the device can be simplified and its thickness can be reduced.

【0033】さらに、本実施の形態によれば、個々の微
小物体5に動力伝達機構として回転軸を連結する場合で
あっても、その回転軸を延設する方向は、上記従来例B
−1のような“基板面に沿った方向”ではなく“基板面
に垂直な方向”となる。したがって、基板1aと基板1
bとの間に回転軸を配置し回転させるための間隙を設け
る必要がなくなり、この点においても装置の薄型化を図
ることができる。
Further, according to the present embodiment, even when a rotary shaft is connected to each minute object 5 as a power transmission mechanism, the direction in which the rotary shaft extends is the same as that of the conventional example B.
The direction is not “direction along the substrate surface” like “−1” but “direction perpendicular to the substrate surface”. Therefore, the substrate 1a and the substrate 1
There is no need to provide a gap for rotating the rotating shaft between the rotating shaft and the rotating shaft b, and in this regard, the thickness of the device can be reduced.

【0034】またさらに、本実施の形態によれば、微小
物体5の自転運動は、その微小物体5の両側において互
いに逆方向に発生した液体流動によってなされ、上記B
−1の装置の場合のように片側の流動26のみによって
なされるのではない。このため、微小物体5に動力伝達
機構として回転軸を連結する場合であっても、電気エネ
ルギーを運動エネルギーに変換する場合の変換効率が向
上され、消費電力の無駄を低減できる。
Further, according to the present embodiment, the rotation of the minute object 5 is performed by the liquid flows generated in opposite directions on both sides of the minute object 5, and
It is not done with only one side flow 26 as in the case of the -1 device. For this reason, even when the rotary shaft is connected to the minute object 5 as a power transmission mechanism, the conversion efficiency in converting electric energy to kinetic energy is improved, and waste of power consumption can be reduced.

【0035】また、本実施の形態によれば、微小物体5
は、上記従来例B−1のように電極非対向領域C2 にて
運動するのではなく、電極対向領域C1 にて運動する。
したがって、電極非対向領域C2 は、微小物体5が運動
するためのスペースを考慮することなく小さくでき、そ
の分、装置を小型化できる。
According to the present embodiment, the minute object 5
Rather than movement at the electrode non-facing region C 2 as the above prior art B-1, moves in the electrode facing region C 1.
Therefore, the electrode non-facing region C 2 can reduce without considering the space for the minute object 5 is moving, correspondingly, the apparatus can be downsized.

【0036】[0036]

【実施例】以下、実施例に沿って本発明を更に詳細に説
明する。
The present invention will be described below in more detail with reference to examples.

【0037】(実施例1)本実施例においては、図5に
示す微小物体駆動装置を作成した。
(Embodiment 1) In this embodiment, a minute object driving device shown in FIG. 5 was manufactured.

【0038】すなわち、基板1a,1bには、8mm×
8mmのサイズの透明のものを用い、一方の透明電極3
bのみをストライプ状とし他方の透明電極3aは基板1
aのほぼ全面に形成した。以下、ストライプ状に形成し
た方の電極3bの全体を必要に応じて“櫛形透明電極3
b”とし、その電極部分の1本を“細長電極部”とす
る。なお、本実施例においては、各細長電極部の幅は1
00μm、隣接される細長電極部相互の間隙は50μm
とした。
That is, the substrates 1a and 1b have a size of 8 mm ×
Use a transparent material having a size of 8 mm, and use one transparent electrode 3
b is a stripe, and the other transparent electrode 3a is
It was formed on almost the entire surface of a. Hereinafter, the entirety of the electrode 3b formed in a stripe shape is referred to as “comb-shaped transparent electrode 3” as necessary.
b ", and one of the electrode portions is referred to as an" elongated electrode portion ". In this embodiment, the width of each elongated electrode portion is 1
00 μm, gap between adjacent elongated electrode portions is 50 μm
And

【0039】また、これらの電極3a,3bの表面には
ポリイミド薄膜6a,6bをそれぞれ形成し、さらに、
基板間隙には多数のスペーサー(不図示)を配置し、該
間隙を15μmに規定した。
Further, polyimide thin films 6a and 6b are formed on the surfaces of these electrodes 3a and 3b, respectively.
A number of spacers (not shown) were arranged in the gap between the substrates, and the gap was defined to be 15 μm.

【0040】一方、本実施例では、微小物体として、3
μmの粒径のポリマービーズ(商品名ミクロパールB
B、積水ファインケミカル(株)製)を多数用い(不図
示)、電場応答性液体としてネマチック液晶(商品名B
L9、メルク社製)を用いた(同じく不図示)。
On the other hand, in this embodiment, 3
Polymer beads with a particle size of μm (trade name Micropearl B
B, using a large number (not shown) of Sekisui Fine Chemical Co., Ltd., and a nematic liquid crystal (trade name B)
L9, manufactured by Merck) (also not shown).

【0041】そして、駆動に際しては、図4に示すよう
な矩形波交番電圧を電極3a,3bに印加した。但し、
この交番電圧のデューティ比は50%とし、正極性パル
スの波高値V1は72V、負極性パルスの波高値−V2
は−48Vとし、正極性パルスは櫛形透明電極3bの方
に印加した。
In driving, a rectangular wave alternating voltage as shown in FIG. 4 was applied to the electrodes 3a and 3b. However,
The duty ratio of this alternating voltage is 50%, the peak value V1 of the positive polarity pulse is 72 V, and the peak value −V2 of the negative polarity pulse.
Was −48 V, and a positive pulse was applied to the comb-shaped transparent electrode 3 b.

【0042】本発明者が顕微鏡で観察したところ、図3
に詳示するように、複数のポリマービーズ5が、交番電
圧の印加に伴って、基板1a,1bにほぼ平行な面内で
あって電極対向領域C1 にて同心円状の複数の円軌道
(最大の円軌道の直径は細長電極部の幅とほぼ同じ10
0μmであった)に沿って右回りに円運動をしているこ
とが分かった。また、かかる同心円軌道は、電極3bに
沿って複数個生じていることも分かった。
When the inventor observed with a microscope, FIG.
To As shown in detail, a plurality of polymer beads 5, with the application of the alternating voltage, the substrate 1a, a plurality of concentric circular orbits a substantially parallel plane with the electrode facing region C 1 to 1b ( The diameter of the largest circular orbit is almost the same as the width of the elongated electrode part.
(Which was 0 μm) in a clockwise direction. It was also found that a plurality of such concentric orbits were generated along the electrode 3b.

【0043】ポリマービーズ5がこのように円運動する
機構については完全には解明できていないが、電圧印加
に伴って電極両端縁には矢印F1 の方向の(すなわち、
互いに逆方向の)液晶流動が生じるためと推察される。
Although the mechanism of the circular motion of the polymer beads 5 has not been completely elucidated, the edges of the electrodes are applied in the direction of the arrow F 1 (that is, in the direction of the arrow F 1 , ie, with the application of the voltage).
It is presumed that liquid crystal flows (in opposite directions) occur.

【0044】次に、本実施例の効果について説明する。Next, the effect of this embodiment will be described.

【0045】本実施例によれば、ポリマービーズに円運
動をさせることができた。
According to the present embodiment, the polymer beads could make a circular motion.

【0046】また、従来装置に比べて装置の構造を簡単
にでき、その薄型化を図ることできた。
Further, the structure of the device can be simplified as compared with the conventional device, and the device can be made thinner.

【0047】(実施例2)本実施例においては両方の電
極3a,3bをストライプ形状として互いに直交するよ
うに配置し、いずれのポリイミド薄膜6a,6bにもラ
ビング処理を施さなかった。その他の構成は実施例1と
同様とした。なお、一方の細長電極部の電極幅は200
μmで、他方の細長電極部の電極幅は100μmとし、
隣接される細長電極部相互の間隙は、上下の基板共に5
0μmとした。
(Embodiment 2) In this embodiment, both electrodes 3a and 3b are arranged in a stripe shape so as to be orthogonal to each other, and neither polyimide thin film 6a nor 6b is rubbed. Other configurations were the same as in the first embodiment. The electrode width of one of the elongated electrode portions is 200
μm, the electrode width of the other elongated electrode portion is 100 μm,
The gap between adjacent elongated electrode portions is 5
It was set to 0 μm.

【0048】なお、駆動に際しては、図4に示すような
矩形波交番電圧を電極3a,3bに印加した。但し、こ
の交番電圧のデューティ比は50%とし、正極性パルス
の波高値V1は108V、負極性パルスの波高値−V2
は−32Vとし、正極性パルスは、電極3bの方に印加
した。
In driving, a rectangular wave alternating voltage as shown in FIG. 4 was applied to the electrodes 3a and 3b. However, the duty ratio of this alternating voltage is 50%, the peak value V1 of the positive polarity pulse is 108 V, and the peak value −V2 of the negative polarity pulse.
Was −32 V, and a positive pulse was applied to the electrode 3 b.

【0049】本発明者が顕微鏡で観察したところ、図6
に詳示するように実施例1と同様の円運動をすることが
分かったが、 同一の電極対向領域C1 においては、一
方のポリマービーズ5は右回りに円運動をし、他方のポ
リマービーズ5は左回りに円運動をすることが分かっ
た。
When the present inventor observed with a microscope, FIG.
Were found to be the same circular movement as in Example 1 as shown in detail, in the same electrode facing region C 1, one of the polymer beads 5 is a circular motion clockwise, the other polymer beads 5 was found to make a circular motion counterclockwise.

【0050】なお、本実施例によれば、実施例1と同様
の効果が得られた。
According to this embodiment, the same effects as those of the first embodiment were obtained.

【0051】(実施例3)本実施例においては、実施例
2と同じ微粒子駆動装置を用いた。
(Embodiment 3) In this embodiment, the same particle driving device as in Embodiment 2 was used.

【0052】そして、駆動に際しては、図4に示すよう
な矩形波交番電圧であって、 デューティ比が90%で、正極性パルスの波高値V
1が58Vで、負極性パルスの波高値−V2が−2Vの
ものと、 デューティ比が90%で、正極性パルスの波高値V
1が60Vで、負極性パルスの波高値が−4Vのもの
と、 を順に電極3a,3bに印加した。但し、いずれの交番
電圧も、正極性パルスは電極3bの方に印加した。
At the time of driving, a rectangular wave alternating voltage as shown in FIG. 4, a duty ratio of 90%, and a peak value V of a positive polarity pulse
1 is 58V, the peak value of the negative polarity pulse -V2 is -2V, the duty ratio is 90%, and the peak value V of the positive polarity pulse is
1 was 60 V, the peak value of the negative pulse was −4 V, and the following were sequentially applied to the electrodes 3 a and 3 b. However, in each of the alternating voltages, the positive polarity pulse was applied to the electrode 3b.

【0053】本発明者が顕微鏡で観察したところ、ポリ
マービーズ5は、上記の交番電圧を印加した場合には
実施例2と同様の円運動を行い、上記の交番電圧を印
加した場合には実施例2とは反対方向の円運動を行うこ
とが分かった。すなわち、印加する交番電圧によって円
運動の方向を反転できることが分かった。
When the inventor observed with a microscope, the polymer beads 5 performed the same circular motion as in Example 2 when the above-mentioned alternating voltage was applied, and did not move when the above-mentioned alternating voltage was applied. It was found that a circular motion in the opposite direction to that of Example 2 was performed. That is, it was found that the direction of the circular motion could be reversed by the applied alternating voltage.

【0054】(実施例4)本実施例においては、図7に
示す微小物体駆動装置D2 を作成した。
[0054] In Example 4 This example was prepared a minute object drive unit D 2 shown in FIG.

【0055】すなわち、いずれの電極13a,13bも
それぞれのガラス基板1a,1bのほぼ全面に形成し、
両方の電極13a,13bはポリイミド薄膜6a,6b
にて被覆した。また、図示上側のポリイミド薄膜6aに
は+x方向にラビング処理を施し、図示下側のポリイミ
ド薄膜6bには−x方向にラビング処理を施した。な
お、ガラス基板1a,1bのサイズは8mm×8mmと
し、基板間隙は8μmとした。
That is, both electrodes 13a and 13b are formed on substantially the entire surfaces of the respective glass substrates 1a and 1b.
Both electrodes 13a, 13b are polyimide thin films 6a, 6b
Covered. The upper polyimide thin film 6a was rubbed in the + x direction, and the lower polyimide thin film 6b was rubbed in the -x direction. The sizes of the glass substrates 1a and 1b were set to 8 mm × 8 mm, and the gap between the substrates was set to 8 μm.

【0056】そして、駆動に際しては、図4に示すよう
な矩形波交番電圧であって、 デューティ比が50%で、正極性パルスの波高値V
1が56Vで、負極性パルスの波高値−V2が−64V
のものと、 デューティ比が50%で、正極性パルスの波高値V
1が64Vで、負極性パルスの波高値−V2が−56V
のものと、 を順に電極13a,13bに印加した。但し、いずれの
交番電圧も、正極性パルスは図示下側の電極13bの方
に印加した。
When driving, a rectangular wave alternating voltage as shown in FIG. 4, a duty ratio of 50%, and a peak value V of a positive polarity pulse
1 is 56V, and the peak value of the negative polarity pulse -V2 is -64V
And a duty cycle of 50%, and a peak value V of a positive polarity pulse.
1 is 64V and the peak value of the negative polarity pulse -V2 is -56V
And were sequentially applied to the electrodes 13a and 13b. However, in each of the alternating voltages, the positive pulse was applied to the lower electrode 13b in the figure.

【0057】本発明者が顕微鏡で観察したところ、全て
のポリマービーズ5は、上記の交番電圧を印加した場
合には−x方向に直線的な運動を行い、上記の交番電
圧を印加した場合には逆方向(すなわち、+x方向)に
直線的な運動を行うことが分かった。すなわち、印加す
る交番電圧によってポリマービーズ5を直線的に運動さ
せることができ、しかもその移動方向を制御できること
が分かった。
When the inventor observed through a microscope, all the polymer beads 5 linearly move in the −x direction when the above-mentioned alternating voltage is applied, and when the above-mentioned alternating voltage is applied, Perform linear motion in the opposite direction (ie, + x direction). That is, it has been found that the polymer beads 5 can be linearly moved by the applied alternating voltage, and the moving direction can be controlled.

【0058】ポリマービーズ5がこのように直線運動す
る機構については完全には解明できていないが、電圧印
加に伴って矢印F2 の方向の液晶流動が生じ、印加する
交番電圧の種類によってポリマービーズ5が一方の電極
13a又は他方の電極13bの近傍に電気泳動力によっ
て引き寄せられ、その後は液晶流動によって直線運動を
するためと推察される。
[0058] Although the polymer beads 5 has not been completely elucidated the mechanism for linear movement in this way, cause liquid flow in the direction of arrow F 2 in accordance with the voltage application, the polymer beads according to the type of the alternating voltage to be applied It is presumed that 5 is attracted to the vicinity of one electrode 13a or the other electrode 13b by electrophoretic force, and thereafter linearly moves by liquid crystal flow.

【0059】(実施例5)本実施例においては、微小物
体として、直径14μmのポリマービーズ(商品名ミク
ロパールBB、積水ファインケミカル(株)製)を用い
た。その他の構成は実施例3と同じにした。
Example 5 In this example, polymer beads (trade name: Micropearl BB, manufactured by Sekisui Fine Chemical Co., Ltd.) having a diameter of 14 μm were used as minute objects. Other configurations were the same as those of the third embodiment.

【0060】そして、駆動に際しては、実施例3と同じ
ように、上記及びの2種類の交番電圧を印加した。
At the time of driving, as in the case of the third embodiment, the above two types of alternating voltages were applied.

【0061】本発明者が顕微鏡で観察したところ、ポリ
マービーズ5は、上記の交番電圧を印加した場合に
は、実施例3にての交番電圧を印加した場合の円運動
方向と同方向に自転運動を行い、上記の交番電圧を印
加した場合には、反対方向に自転運動を行うことが分か
った。すなわち、ポリマービーズ5のサイズを大きくす
れば自転運動を実現でき、しかも、その自転方向は印加
する交番電圧によって反転できることが分かった。
When the inventor observed with a microscope, the polymer beads 5 rotated in the same direction as the circular motion direction when the alternating voltage was applied in the third embodiment when the alternating voltage was applied. It was found that, when the exercise was performed and the above-mentioned alternating voltage was applied, the rotation was performed in the opposite direction. In other words, it was found that the rotation can be realized by increasing the size of the polymer beads 5, and the rotation direction can be reversed by the applied alternating voltage.

【0062】[0062]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
微小物体に直線運動、円運動、自転運動など多様な運動
を発現させる事ができ、上述のような動力伝達機構を個
々の微小物体に連結した場合には電気エネルギーを運動
エネルギーに変換してマイクロモーターやマイクロポン
プ等として用いることができる。
As described above, according to the present invention,
A variety of motions, such as linear motion, circular motion, and rotational motion, can be expressed in a minute object.When the above-mentioned power transmission mechanism is connected to each minute object, electrical energy is converted to kinetic energy and micro- It can be used as a motor or a micropump.

【0063】また、本発明によれば、従来装置のように
レーザー光源や複雑な電極や駆動回路を必要としないた
め、装置の構造を簡単にでき、その薄型化を図ることで
きる。
Further, according to the present invention, since a laser light source, a complicated electrode, and a drive circuit are not required unlike the conventional apparatus, the structure of the apparatus can be simplified and its thickness can be reduced.

【0064】さらに、本発明によれば、個々の微小物体
に動力伝達機構として回転軸を連結する場合、その回転
軸を延設する方向は、基板面に沿った方向ではなく基板
面に垂直な方向となる。したがって、基板と基板との間
に回転軸を配置し回転させるための間隙を設ける必要が
なくなり、この点においても装置の薄型化を図ることが
できる。
Further, according to the present invention, when a rotating shaft is connected as a power transmission mechanism to each minute object, the direction in which the rotating shaft extends is not a direction along the substrate surface but a direction perpendicular to the substrate surface. Direction. Therefore, there is no need to provide a gap between the substrate and the substrate so that the rotation shaft is arranged and rotated. In this respect, the thickness of the device can be reduced.

【0065】またさらに、本発明によれば、微小物体の
自転運動は、その微小物体の両側において互いに逆方向
に発生した液体流動によってなされ、従来装置のように
片側の液体流動のみによってなされるのではない。この
ため、微小物体に動力伝達機構として回転軸を連結する
場合であっても、電気エネルギーを運動エネルギーに変
換する場合の変換効率が向上され、消費電力の無駄を低
減できる。
Further, according to the present invention, the rotation of the minute object is performed by the liquid flows generated in opposite directions on both sides of the minute object, and is performed only by the liquid flow on one side as in the conventional apparatus. is not. Therefore, even when the rotating shaft is connected to the minute object as a power transmission mechanism, the conversion efficiency in converting electric energy to kinetic energy is improved, and waste of power consumption can be reduced.

【0066】また、本発明によれば、微小物体は、従来
装置のように電極非対向領域にて運動するのではなく、
電極対向領域にて運動する。したがって、電極非対向領
域は、微小物体が運動するためのスペースを考慮するこ
となく小さくでき、その分、装置を小型化できる。
According to the present invention, the minute object does not move in the non-electrode opposing region as in the conventional device,
It moves in the electrode facing area. Therefore, the non-electrode non-facing region can be reduced without considering the space for the movement of the minute object, and the device can be downsized accordingly.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る微小物体駆動装置の構造の一例を
示す断面図。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of the structure of a minute object driving device according to the present invention.

【図2】本発明に係る微小物体駆動装置の構造(特に電
極の形状)の一例を示す斜視図。
FIG. 2 is a perspective view showing an example of a structure (particularly, an electrode shape) of the minute object driving device according to the present invention.

【図3】微小物体の移動の様子を説明するための模式
図。
FIG. 3 is a schematic diagram for explaining a state of movement of a minute object.

【図4】本発明に係る微小物体駆動装置に印加する交番
電圧の波形を示す波形図。
FIG. 4 is a waveform diagram showing a waveform of an alternating voltage applied to the minute object driving device according to the present invention.

【図5】本発明に係る微小物体駆動装置の構造の一例を
示す斜視図。
FIG. 5 is a perspective view showing an example of the structure of the minute object driving device according to the present invention.

【図6】微小物体の移動の様子を説明するための模式
図。
FIG. 6 is a schematic diagram for explaining a state of movement of a minute object.

【図7】本発明に係る微小物体駆動装置の構造の一例を
示す断面図。
FIG. 7 is a cross-sectional view showing an example of the structure of the minute object driving device according to the present invention.

【図8】従来装置の構造の一例を説明するための断面
図。
FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating an example of the structure of a conventional device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1a,1b 基板 2 液晶(電場応答性液体) 3a,3b 電極 4 電圧印加手段 5 ポリマービーズ(微小物体) 6a,6b ポリイミド薄膜(膜) D1 微小物体駆動装置1a, 1b Substrate 2 Liquid crystal (electric field responsive liquid) 3a, 3b Electrode 4 Voltage applying means 5 Polymer bead (small object) 6a, 6b Polyimide thin film (film) D 1 Small object driving device

Claims (16)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 所定間隙を開けた状態に配置された一対
の基板と、これらの基板の間隙に配置された電場応答性
液体と、該電場応答性液体内に移動自在に配置された少
なくとも1つの微小物体と、前記電場応答性液体を挟み
込むように配置された一対の電極と、これらの電極に電
圧を印加する電圧印加手段と、を備えた微小物体駆動装
置において、 前記電圧印加手段から前記一対の電極に対して所定の電
圧を印加することに基づき、前記微小物体が、前記一対
の電極に挟まれた領域にて前記基板にほぼ平行な平面内
にて運動をするように構成された、 ことを特徴とする微小物体駆動装置。
1. A pair of substrates arranged with a predetermined gap therebetween, an electric field responsive liquid arranged in a gap between these substrates, and at least one substrate movably arranged in the electric field responsive liquid. A minute object, a pair of electrodes arranged so as to sandwich the electro-responsive liquid, and voltage applying means for applying a voltage to these electrodes, a micro object driving device, comprising: Based on applying a predetermined voltage to the pair of electrodes, the minute object is configured to move in a plane substantially parallel to the substrate in a region sandwiched between the pair of electrodes. A small object driving device characterized by the above-mentioned.
【請求項2】 前記電場応答性液体が液晶である、 ことを特徴とする請求項1に記載の微小物体駆動装置。2. The micro object driving device according to claim 1, wherein the electric field responsive liquid is a liquid crystal. 【請求項3】 前記電場応答性液体が、装置を駆動する
温度範囲内にて少なくともネマチック相あるいはコレス
テリック相を発現できる液晶である、 ことを特徴とする請求項2に記載の微小物体駆動装置。
3. The device according to claim 2, wherein the electric field responsive liquid is a liquid crystal capable of exhibiting at least a nematic phase or a cholesteric phase within a temperature range for driving the device.
【請求項4】 前記電場応答性液体が、2種類以上の液
晶を混ぜた混合液晶である、 ことを特徴とする請求項2又は3に記載の微小物体駆動
装置。
4. The micro object driving device according to claim 2, wherein the electric field responsive liquid is a mixed liquid crystal in which two or more liquid crystals are mixed.
【請求項5】 前記一対の電極の表面に膜をそれぞれ形
成し、 それぞれの膜にラビング処理を施し、 前記電極は、少なくともラビング方向に沿って延設され
た形状とし、かつ、 前記微小物体が、前記ラビング方向に沿った直線運動を
行うように構成された、 ことを特徴とする請求項2乃至4のいずれか1項に記載
の微小物体駆動装置。
5. A film is formed on the surface of each of the pair of electrodes, and rubbing is performed on each of the films. The electrodes have a shape extending at least along a rubbing direction, and The device for driving a minute object according to any one of claims 2 to 4, wherein the device is configured to perform a linear motion along the rubbing direction.
【請求項6】 前記一対の膜のラビング方向が互いに逆
方向である、 ことを特徴とする請求項5に記載の微小物体駆動装置。
6. The small object driving device according to claim 5, wherein the rubbing directions of the pair of films are opposite to each other.
【請求項7】 前記電極の幅及び電極間間隙を、いずれ
も前記微小物体の外径にほぼ等しくし、 前記一対の電極を交差するように配置し、かつ、 前記微小物体がその交差部分にて自転運動を行うように
構成された、 ことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載
の微小物体駆動装置。
7. The width of the electrode and the gap between the electrodes are both substantially equal to the outer diameter of the minute object, the pair of electrodes are arranged to intersect, and the minute object is located at the intersection. The micro object driving device according to any one of claims 1 to 6, wherein the device is configured to perform a self-rotational motion.
【請求項8】 前記電極の幅及び電極間間隙を、いずれ
も前記微小物体の外径よりも広くし、 前記一対の電極を交差するように配置し、かつ、 前記微小物体がその交差部分にて円運動を行うように構
成された、 ことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載
の微小物体駆動装置。
8. The width of the electrode and the gap between the electrodes are both larger than the outer diameter of the minute object, the pair of electrodes are arranged to intersect, and the minute object is located at the intersection. The micro object driving device according to any one of claims 1 to 6, wherein the micro object driving device is configured to perform a circular motion.
【請求項9】 前記一対の電極が、ストライプ状で互い
に直交するように配置された、 ことを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載
の微小物体駆動装置。
9. The micro object driving device according to claim 1, wherein the pair of electrodes are arranged in a stripe shape so as to be orthogonal to each other.
【請求項10】 前記微小物体が誘電体である、 ことを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項に記載
の微小物体駆動装置。
10. The minute object driving device according to claim 1, wherein the minute object is a dielectric.
【請求項11】 前記微小物体が前記電場応答性液体に
溶解しないものである、 ことを特徴とする請求項10に記載の微小物体駆動装
置。
11. The micro object driving device according to claim 10, wherein the micro object does not dissolve in the electro-responsive liquid.
【請求項12】 前記電圧印加手段によって印加される
電圧が交番電圧である、 ことを特徴とする請求項1乃至11のいずれか1項に記
載の微小物体駆動装置。
12. The micro object driving device according to claim 1, wherein the voltage applied by the voltage applying unit is an alternating voltage.
【請求項13】 前記交番電圧が、正極性パルスと負極
性パルスとからなる、 ことを特徴とする請求項12に記載の微小物体駆動装
置。
13. The device according to claim 12, wherein the alternating voltage includes a positive pulse and a negative pulse.
【請求項14】 前記正極性パルスの波高値と前記負極
性パルスの波高値とが異なる値である、 ことを特徴とする請求項13に記載の微小物体駆動装
置。
14. The micro object driving device according to claim 13, wherein the peak value of the positive pulse and the peak value of the negative pulse are different values.
【請求項15】 前記交番電圧の周波数が10Hz以上
5kHz以下である、ことを特徴とする請求項12乃至
14のいずれか1項に記載の微小物体駆動装置。
15. The minute object driving device according to claim 12, wherein a frequency of the alternating voltage is 10 Hz or more and 5 kHz or less.
【請求項16】 前記交番電圧の波高値が、前記電極間
に形成される電界強度が1V/μm以上13V/μm以
下になる範囲である、 ことを特徴とする請求項12乃至15のいずれか1項に
記載の微小物体駆動装置。
16. The peak value of the alternating voltage is in a range where an electric field intensity formed between the electrodes is 1 V / μm or more and 13 V / μm or less. Item 2. The minute object driving device according to Item 1.
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