JP5142142B2 - Hybrid liquid crystal flow forming mechanism, hybrid liquid crystal flow forming method, and hybrid object moving mechanism using liquid crystal flow - Google Patents

Hybrid liquid crystal flow forming mechanism, hybrid liquid crystal flow forming method, and hybrid object moving mechanism using liquid crystal flow Download PDF

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本発明は、ハイブリッド液晶流動形成機構、ハイブリッド液晶流動形成方法および液晶流動を用いたハイブリッド物体移動機構に関する。液晶とは、流動性はあるが、光学的には異方性で、複屈折を示し、結晶のような性質をもつ状態又はそのような状態を示す物質をいう。この液晶に対して電界や磁界を加えると、全ての液晶分子は、その重心周りに回転し、その軸方向が電界や磁界の方向に対して液晶固有の角度に配向する。
本発明は、かかる液晶の性質を利用した液晶流動を用いたハイブリッド物体移動機構、ハイブリッド液晶流動形成機構およびハイブリッド液晶流動形成方法に関する。
The present invention relates to a hybrid liquid crystal flow forming mechanism, a hybrid liquid crystal flow forming method, and a hybrid object moving mechanism using liquid crystal flow. A liquid crystal refers to a state that has fluidity but is optically anisotropic, exhibits birefringence, has crystal-like properties, or exhibits such a state. When an electric field or magnetic field is applied to the liquid crystal, all liquid crystal molecules rotate around the center of gravity, and the axial direction is oriented at an angle unique to the liquid crystal with respect to the direction of the electric field or magnetic field.
The present invention relates to a hybrid object moving mechanism, a hybrid liquid crystal flow forming mechanism, and a hybrid liquid crystal flow forming method using liquid crystal flow utilizing the properties of the liquid crystal.

従来から液晶は、液晶分子が配向することによってその光学的性質が変化するため、この性質を利用して液晶ディスプレー等の情報表示装置に使用されている。
また、液晶は、電界や磁界を加えて液晶分子の配向方向を変化させるとその粘性が変化する。つまり、液晶は、電気粘性流体としての性質も有しているので、この性質を利用した軸受やダンパー等が開発されている。
Conventionally, liquid crystals have been used in information display devices such as liquid crystal displays because their optical properties change as liquid crystal molecules are aligned.
The viscosity of the liquid crystal changes when the orientation direction of the liquid crystal molecules is changed by applying an electric field or a magnetic field. That is, since the liquid crystal also has a property as an electrorheological fluid, bearings, dampers, and the like using this property have been developed.

一方、液晶分子が配向するときに、液晶流動が発生することが知られており、かかる液晶流動を工業的に利用する技術も開発されている(特許文献1)。
特許文献1には、対向する一対の壁面を有する流路と、この流路の壁面と交わる面内で液晶分子を回転させる液晶分子回転手段と、一対の壁面に設けられた一対の配向膜とを備えた液晶流動機構が開示されている。この液晶流動機構では、一対の壁面に設けられた一対の配向膜に同じ向きにラビング処理が施されており、一対の壁面間で液晶分子がツイストしている。
このため、液晶分子回転手段によって液晶分子を回転させれば、流路内に流量が0とならない液晶流動を発生させることができるから、この液晶流動を、物体を移動させる装置やセンサ、アクチュエータなどに利用することができる。
On the other hand, it is known that liquid crystal flow occurs when liquid crystal molecules are aligned, and a technique for industrially utilizing such liquid crystal flow has also been developed (Patent Document 1).
Patent Document 1 discloses a channel having a pair of opposed wall surfaces, liquid crystal molecule rotating means for rotating liquid crystal molecules in a plane intersecting the wall surface of the channel, and a pair of alignment films provided on the pair of wall surfaces. A liquid crystal flow mechanism comprising: In this liquid crystal flow mechanism, a pair of alignment films provided on a pair of wall surfaces are rubbed in the same direction, and liquid crystal molecules are twisted between the pair of wall surfaces.
For this reason, if the liquid crystal molecules are rotated by the liquid crystal molecule rotating means, a liquid crystal flow in which the flow rate does not become zero can be generated in the flow path. Can be used.

ところで、上記特許文献1の技術は、工業的に利用可能な液晶流動を発生させることができる点で有効な技術であるが、液晶流動の工業的な利用価値を高める上では、液晶流動の流量が大きい方が好ましく、液晶流動の流量を増加させる技術の開発が望まれている。   By the way, although the technique of the said patent document 1 is a technique effective in the point which can generate the liquid crystal flow which can be utilized industrially, in order to raise the industrial utility value of a liquid crystal flow, the flow volume of a liquid crystal flow. Is preferred, and development of a technique for increasing the flow rate of liquid crystal flow is desired.

特許第3586734号Japanese Patent No. 3586734

本発明はかかる事情に鑑み、工業的に利用可能な液晶流動を形成することができ、しかも、その流量や運動量を増加させることができるハイブリッド液晶流動形成機構およびハイブリッド液晶流動形成方法、および液晶流動を利用したハイブリッド物体移動機構を提供することを目的とする。   In view of such circumstances, the present invention can form an industrially usable liquid crystal flow, and can increase the flow rate and momentum of the liquid crystal flow formation mechanism, the hybrid liquid crystal flow formation method, and the liquid crystal flow. An object of the present invention is to provide a hybrid object moving mechanism using the.

第1発明のハイブリッド液晶流動形成機構は、流路と、該流路の壁面に沿って移動可能に設けられた液晶と、該液晶の液晶分子に対して電界または磁界を加えて、該液晶の液晶分子を前記流路における一の壁面と交わる面内で回転させる液晶分子回転手段とからなり、前記液晶分子回転手段が、前記流路の一の壁面と交差する方向から、該液晶の液晶分子に対して電界または磁界を加える回転手段と、前記流路における一の壁面に設けられた拘束手段と、前記回転手段が前記液晶の液晶分子に対して電界または磁界を加える方向と交差する方向から、該液晶の液晶分子に対して電界または磁界を加える復帰手段と、を備えており、該拘束手段は、前記液晶の液晶分子に対して前記回転手段から電界または磁界を加えられたときにおいて、各液晶分子がそれぞれ一方向にのみ回転するように前記一の壁面近傍に位置する液晶分子の運動を拘束するものであることを特徴とする。
第2発明のハイブリッド物体移動機構は、移動が固定された固定部材と、該固定部材と対向するように配置され、該固定部材に対して相対的に移動可能に設けられた移動部材と、該移動部材における前記固定部材と対向する移動側対向面と、前記固定部材における前記移動部材と対向する固定側対向面との間に配置された液晶と、前記液晶の液晶分子に対して電界または磁界を加えて、該液晶の液晶分子を、前記移動部材の移動側対向面または前記固定部材の固定側対向面と交わる面内において回転させる液晶分子回転手段とからなり、前記液晶分子回転手段が、前記移動部材の移動側対向面または前記固定部材の固定側対向面と交差する方向から、該液晶の液晶分子に対して電界または磁界を加える回転手段と、前記移動部材の移動側対向面または前記固定部材の固定側対向面に設けられた拘束手段と、前記回転手段が前記液晶の液晶分子に対して電界または磁界を加える方向と交差する方向から、該液晶の液晶分子に対して電界または磁界を加える復帰手段と、を備えており、該拘束手段は、前記液晶の液晶分子に対して前記回転手段から電界または磁界を加えられたときにおいて、各液晶分子がそれぞれ一方向にのみ回転するように前記移動部材の移動側対向面近傍または前記固定部材の固定側対向面近傍に位置する液晶分子の運動を拘束するものであることを特徴とする。
第3発明のハイブリッド物体移動機構は、第2発明において、前記固定部材が中空な空間を有する外側部材であり、前記移動部材が、前記固定部材の中空な空間内に該中空な空間の軸方向に沿って、該固定部材に対して相対的に移動可能に配設された内側部材であり、前記外側部材の内面と前記内側部材の外面との間に前記液晶が配設されており、該液晶の液晶分子に対して電界または磁界を加えたときにおいて該液晶の液晶分子が回転する面が、前記内側部材の中空な空間の軸を含む面であることを特徴とする。
第4発明のハイブリッド物体移動機構は、第2発明において、前記移動部材が中空な空間を有する外側部材であり、前記固定部材が、前記移動部材の中空な空間内に配設された内側部材であり、前記外側部材が、その中空な空間の軸方向に沿って、前記内側部材に対して相対的に移動可能に配設されており、前記外側部材の内面と前記内側部材の外面との間に前記液晶が配設されており、該液晶の液晶分子に対して電界または磁界を加えたときにおいて該液晶の液晶分子が回転する面が、前記内側部材の中空な空間の軸を含む面であることを特徴とする。
第5発明のハイブリッド物体移動機構は、中空な空間を有する外側部材と、該外側部材の中空な空間の内部に、前記外側部材に対して回転自在に配設された内側軸と、前記外側部材の内面と前記内側軸の外周面との間に入れられた液晶と、該液晶の液晶分子に対して、前記内側軸の中心軸から前記外側部材の内面に向う方向に沿って電界または磁界を加えて、該液晶の液晶分子を前記内側軸の軸方向と交わる面内において回転させる液晶分子回転手段とからなり、前記液晶分子回転手段が、前記内側軸の外周面または前記外側部材の内面と交差する方向から、該液晶の液晶分子に対して電界または磁界を加える回転手段と、前記内側軸の外周面または前記外側部材の内面に設けられた拘束手段と、前記回転手段が前記液晶の液晶分子に対して電界または磁界を加える方向と交差する方向から、該液晶の液晶分子に対して電界または磁界を加える復帰手段と、を備えており、該拘束手段は、前記液晶の液晶分子に対して前記回転手段から電界または磁界を加えられたときにおいて、各液晶分子がそれぞれ一方向にのみ回転するように前記内側軸の外周面近傍または前記外側部材の内面近傍に位置する液晶分子を拘束するものであることを特徴とする。
第6発明のハイブリッド液晶流動形成方法は、液晶を流路内に配置し、該流路内において、電界または磁界を加えられたときにおいて各液晶分子がそれぞれ一方向にのみ回転するように、拘束手段によって前記流路の一の壁面近傍に位置する液晶分子の運動を拘束し、前記液晶の液晶分子に対して前記流路の一の壁面と交わる方向に沿って電界または磁界を加える回転手段と、該回転手段が前記液晶の液晶分子に対して電界または磁界を加える方向と交差する方向から該液晶の液晶分子に対して電界または磁界を加える復帰手段とによって、前記液晶に対して交互に電界または磁界を加えることを特徴とする。
The hybrid liquid crystal flow forming mechanism according to the first aspect of the invention includes a flow path, a liquid crystal provided movably along a wall surface of the flow path, and applying an electric field or a magnetic field to the liquid crystal molecules of the liquid crystal, Liquid crystal molecule rotating means for rotating liquid crystal molecules in a plane intersecting with one wall surface in the flow path, and the liquid crystal molecule rotating means from the direction intersecting with the one wall surface of the flow path A rotating means for applying an electric field or a magnetic field to the liquid crystal , a restraining means provided on one wall surface in the flow path, and a direction in which the rotating means crosses a direction in which an electric field or a magnetic field is applied to the liquid crystal molecules of the liquid crystal. Recovery means for applying an electric field or a magnetic field to the liquid crystal molecules of the liquid crystal , and the restraining means when an electric field or a magnetic field is applied from the rotating means to the liquid crystal molecules of the liquid crystal, Each solution Wherein the molecule is intended to restrain the movement of the liquid crystal molecules located on the one of the near-wall so as to rotate only in one direction, respectively.
A hybrid object moving mechanism according to a second aspect of the present invention includes a fixed member that is fixed in movement, a moving member that is disposed so as to face the fixed member, and is movable relative to the fixed member, An electric field or a magnetic field with respect to a liquid crystal disposed between a moving-side facing surface of the moving member facing the fixed member, a fixed-side facing surface of the fixed member facing the moving member, and liquid crystal molecules of the liquid crystal In addition, the liquid crystal molecules rotating means for rotating the liquid crystal molecules of the liquid crystal in a plane crossing the moving side facing surface of the moving member or the fixed side facing surface of the fixed member, the liquid crystal molecule rotating means, Rotating means for applying an electric field or a magnetic field to the liquid crystal molecules of the liquid crystal from a direction crossing the moving side facing surface of the moving member or the fixed side facing surface of the fixing member; Or a restraining means provided on the stationary side opposing surface of the fixing member, the direction in which the rotating means intersects the direction in which the application of an electric field or magnetic field to the liquid crystal molecules of the liquid crystal, the electric field to the liquid crystal molecules of the liquid crystal Or a returning means for applying a magnetic field , and the restraining means rotates each liquid crystal molecule only in one direction when an electric field or magnetic field is applied to the liquid crystal molecules of the liquid crystal from the rotating means. As described above, the movement of the liquid crystal molecules located in the vicinity of the moving-side facing surface of the moving member or in the vicinity of the fixed-side facing surface of the fixing member is restricted.
According to a third aspect of the present invention, there is provided the hybrid object moving mechanism according to the second aspect , wherein the fixing member is an outer member having a hollow space, and the moving member is inserted into the hollow space of the fixing member in the axial direction of the hollow space. And the liquid crystal is disposed between the inner surface of the outer member and the outer surface of the inner member. The surface on which the liquid crystal molecules of the liquid crystal rotate when an electric field or magnetic field is applied to the liquid crystal molecules of the liquid crystal is a surface including the hollow space axis of the inner member.
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the hybrid object moving mechanism according to the second aspect , wherein the moving member is an outer member having a hollow space, and the fixed member is an inner member disposed in the hollow space of the moving member. And the outer member is disposed so as to be movable relative to the inner member along the axial direction of the hollow space, and between the inner surface of the outer member and the outer surface of the inner member. The liquid crystal is disposed on the liquid crystal molecule, and the surface on which the liquid crystal molecule of the liquid crystal rotates when an electric field or magnetic field is applied to the liquid crystal molecule of the liquid crystal is a surface including the hollow space axis of the inner member. It is characterized by being.
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a hybrid object moving mechanism comprising: an outer member having a hollow space; an inner shaft disposed in the hollow space of the outer member so as to be rotatable with respect to the outer member; and the outer member. An electric field or a magnetic field is applied to the liquid crystal placed between the inner surface of the inner shaft and the outer peripheral surface of the inner shaft and the liquid crystal molecules of the liquid crystal along the direction from the central axis of the inner shaft toward the inner surface of the outer member. In addition, the liquid crystal molecules rotating means for rotating the liquid crystal molecules of the liquid crystal in a plane intersecting the axial direction of the inner axis, the liquid crystal molecule rotating means is the outer peripheral surface of the inner shaft or the inner surface of the outer member in the direction intersecting the rotating means for applying an electric field or magnetic field to the liquid crystal molecules of the liquid crystal, and restraining means provided on the outer or inner surface of the outer member of the inner shaft, the liquid crystal wherein the rotating means of the liquid crystal Against molecules The direction intersecting the direction of applying a field or a magnetic field, and and a returning means for applying an electric field or magnetic field to the liquid crystal molecules of the liquid crystal, said restraining means, said rotating means with respect to the liquid crystal molecules of the liquid crystal When an electric field or magnetic field is applied, the liquid crystal molecules located in the vicinity of the outer peripheral surface of the inner shaft or the inner surface of the outer member are constrained so that each liquid crystal molecule rotates only in one direction. It is characterized by.
The hybrid liquid crystal flow forming method according to the sixth aspect of the present invention is arranged such that liquid crystal is arranged in a flow path, and each liquid crystal molecule rotates in only one direction when an electric field or magnetic field is applied in the flow path. Means for constraining the movement of liquid crystal molecules located in the vicinity of one wall surface of the flow path by means, and applying an electric field or a magnetic field along a direction intersecting the one wall surface of the flow path to the liquid crystal molecules of the liquid crystal; The rotating means alternately applies an electric field to the liquid crystal by return means for applying an electric field or a magnetic field to the liquid crystal molecules of the liquid crystal from a direction intersecting the direction of applying an electric field or a magnetic field to the liquid crystal molecules of the liquid crystal. Alternatively, a magnetic field is applied .

第1発明によれば、回転手段から液晶に電界または磁界を加えれば、各液晶分子が、その重心周りに回転するから、液晶分子の回転に起因する液晶流動を発生させることができる。しかも、液晶の液晶分子は、流路の一の壁面近傍に位置する液晶分子の運動が拘束されているだけであるから、液晶分子が回転したときに液晶中に発生する液晶流動の流量を大きくすることができる。また、回転手段からの電界または磁界が除去された後、復帰手段から液晶に加える電界または磁界を調整することによって、液晶分子が元の状態に戻る速度を制御することができる。すると、発生する液晶流動の流量や流動方向をコントロールすることができるから、液晶流動をより工業的に利用しやすくすることができる。
第2発明によれば、回転手段から液晶に電界または磁界を加えれば、各液晶分子が、その重心周りに回転するから、液晶分子の回転に起因する液晶流動を発生させることができ、移動部材を、固定部材に対して液晶流動の方向に移動させることができる。よって、液晶の流動を部材の移動に利用することができるので、液晶を利用した搬送装置等に応用することができる。しかも、液晶の液晶分子は、固定部材の固定側対向面近傍または移動部材の移動側対向面近傍に位置する液晶分子の運動が拘束されているだけであるから、液晶分子が回転したときに液晶中に発生する液晶流動の流量を大きくすることができ、移動部材の移動量を大きくすることができる。また、回転手段からの電界または磁界が除去された後、復帰手段から液晶に加える電界または磁界を調整することによって、液晶分子が元の状態に戻る速度を制御することができる。すると、発生する液晶流動の流量や流動方向をコントロールすることができるから、移動部材の移動量や移動方向を制御することができる。
第3発明によれば、液晶の液晶分子に対して回転手段から電界または磁界を加えると、外側部材の中空な空間の軸方向に沿って液晶流動が発生するので、液晶流動の方向に沿って内側部材を移動させることができる。すると、内側部材をロッドとし、外側部材をシリンダボディとするピストンを形成することもできる。
第4発明によれば、液晶の液晶分子に対して回転手段から電界または磁界を加えると、外側部材の中空な空間の軸方向に沿って液晶流動が発生するので、液晶流動の方向に沿って外側部材を移動させることができる。
第5発明によれば、回転手段から液晶に電界または磁界を加えれば、各液晶分子が、その重心周りに回転するから、外側部材の中空な空間の軸周りに液晶分子の回転に起因する液晶流動を発生させることができる。すると、外側部材の中空な空間内において、内側軸が、その軸周りに回転自在に設けられているので、内側軸を固定すれば、外側部材を内側軸の中心軸周りに回転させることができる。逆に、外側部材を固定すれば、内側軸をその中心軸周りに回転させることができる。よって、液晶の流動を部材の回転に利用することができるので、液晶を利用したモータやドリル等に応用することができる。しかも、液晶の液晶分子は、内側軸の外周面近傍または外側部材の内面近傍に位置する液晶分子の運動が拘束されているだけであるから、液晶分子が回転したときに液晶中に発生する液晶流動の流量を大きくすることができ、内側軸または外側部材の回転速度を速くすることができる。また、回転手段からの電界または磁界が除去された後、復帰手段から液晶に加える電界または磁界を調整することによって、液晶分子が元の状態に戻る速度を制御することができる。すると、発生する液晶
流動の流量や流動方向をコントロールすることができるから、内側軸または外側部材の回転速度や回転方向を制御することができる。
第6発明によれば、回転手段から液晶に電界または磁界を加えれば、各液晶分子が、その重心周りに回転するから、液晶分子の回転に起因する液晶流動を発生させることができる。しかも、液晶の液晶分子は、流路の一の壁面近傍に位置する液晶分子の運動が拘束さているだけであるから、液晶分子が回転したときに液晶中に発生する液晶流動の流量を大きくすることができる。また、回転手段からの電界または磁界が除去された後、復帰手段から液晶に加える電界または磁界を調整することによって、液晶分子が元の状態に戻る速度を制御することができる。すると、発生する液晶流動の流量や流動方向をコントロールすることができるから、液晶流動をより工業的に利用しやすくすることができる。
According to the first invention, when an electric field or a magnetic field is applied to the liquid crystal from the rotating means, each liquid crystal molecule rotates around its center of gravity, so that liquid crystal flow caused by the rotation of the liquid crystal molecule can be generated. Moreover, since the liquid crystal molecules in the liquid crystal are only restrained by the movement of the liquid crystal molecules located near one wall surface of the flow path, the flow rate of the liquid crystal generated in the liquid crystal when the liquid crystal molecules rotate is increased. can do. Further, after the electric field or magnetic field from the rotating means is removed , the speed at which the liquid crystal molecules return to the original state can be controlled by adjusting the electric field or magnetic field applied to the liquid crystal from the return means. Then, since the flow rate and flow direction of the generated liquid crystal flow can be controlled, the liquid crystal flow can be more industrially utilized.
According to the second invention , when an electric field or a magnetic field is applied to the liquid crystal from the rotating means, each liquid crystal molecule rotates around its center of gravity, so that liquid crystal flow caused by the rotation of the liquid crystal molecule can be generated, and the moving member Can be moved in the direction of liquid crystal flow with respect to the fixed member. Therefore, since the flow of the liquid crystal can be used for the movement of the member, it can be applied to a transport device using liquid crystal. Moreover, since the liquid crystal molecules of the liquid crystal are only restrained by the movement of the liquid crystal molecules located in the vicinity of the fixed-side facing surface of the fixing member or the moving-side facing surface of the moving member, the liquid crystal molecules are rotated when the liquid crystal molecules rotate. The flow rate of the liquid crystal flow generated therein can be increased, and the moving amount of the moving member can be increased. Further, after the electric field or magnetic field from the rotating means is removed , the speed at which the liquid crystal molecules return to the original state can be controlled by adjusting the electric field or magnetic field applied to the liquid crystal from the return means. Then, since the flow rate and flow direction of the generated liquid crystal flow can be controlled, the moving amount and moving direction of the moving member can be controlled.
According to the third aspect of the invention, when an electric field or magnetic field is applied to the liquid crystal molecules of the liquid crystal from the rotating means, the liquid crystal flows along the axial direction of the hollow space of the outer member. The inner member can be moved. Then, it is possible to form a piston having the inner member as a rod and the outer member as a cylinder body.
According to the fourth invention, when an electric field or a magnetic field is applied to the liquid crystal molecules of the liquid crystal from the rotating means, the liquid crystal flows along the axial direction of the hollow space of the outer member. The outer member can be moved.
According to the fifth invention , when an electric field or a magnetic field is applied to the liquid crystal from the rotating means, each liquid crystal molecule rotates around its center of gravity, so that the liquid crystal caused by the rotation of the liquid crystal molecules around the hollow space axis of the outer member. Flow can be generated. Then, in the hollow space of the outer member, the inner shaft is rotatably provided around the shaft. Therefore, if the inner shaft is fixed, the outer member can be rotated around the central axis of the inner shaft. . Conversely, if the outer member is fixed, the inner shaft can be rotated around its central axis. Therefore, since the flow of the liquid crystal can be used for rotating the member, it can be applied to a motor or a drill using the liquid crystal. Moreover, since the liquid crystal molecules of the liquid crystal are only restrained by the movement of the liquid crystal molecules located near the outer peripheral surface of the inner shaft or the inner surface of the outer member, the liquid crystal molecules generated in the liquid crystal when the liquid crystal molecules rotate. The flow rate of the flow can be increased, and the rotation speed of the inner shaft or the outer member can be increased. Further, after the electric field or magnetic field from the rotating means is removed, the speed at which the liquid crystal molecules return to the original state can be controlled by adjusting the electric field or magnetic field applied to the liquid crystal from the return means. Then, the generated liquid crystal
Since the flow rate and direction of flow can be controlled, the rotational speed and direction of the inner shaft or outer member can be controlled.
According to the sixth invention , when an electric field or a magnetic field is applied to the liquid crystal from the rotating means, each liquid crystal molecule rotates around its center of gravity, so that liquid crystal flow caused by the rotation of the liquid crystal molecule can be generated. Moreover, since the liquid crystal molecules of the liquid crystal are only restrained by the movement of the liquid crystal molecules located near one wall surface of the flow path, the flow rate of the liquid crystal flow generated in the liquid crystal when the liquid crystal molecules rotate is increased. be able to. Further, after the electric field or magnetic field from the rotating means is removed , the speed at which the liquid crystal molecules return to the original state can be controlled by adjusting the electric field or magnetic field applied to the liquid crystal from the return means. Then, since the flow rate and flow direction of the generated liquid crystal flow can be controlled, the liquid crystal flow can be more industrially utilized.

つぎに、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
まず、本発明のハイブリッド液晶流動形成機構を説明する前に、液晶に電界や磁界を加えたときに、液晶流動が発生する原理を説明する。
なお、液晶は、電界や磁界を加えたときに、電界や磁界の方向に対して液晶分子の軸方向が液晶固有の角度に配向するが、以下には、電界や磁界を加えたときに、液晶分子の軸方向が電界や磁界の方向と平行になるような液晶について説明する。
また、液晶分子は、電界、磁界いずれを加えた場合でも配向するので、以下には電界を加える場合のみを説明する。
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
First, before explaining the hybrid liquid crystal flow forming mechanism of the present invention, the principle of liquid crystal flow occurring when an electric field or magnetic field is applied to the liquid crystal will be described.
In addition, when an electric field or a magnetic field is applied to the liquid crystal, the axial direction of the liquid crystal molecules is aligned at an angle unique to the liquid crystal with respect to the direction of the electric field or the magnetic field. A liquid crystal in which the axial direction of liquid crystal molecules is parallel to the direction of an electric field or magnetic field will be described.
In addition, since the liquid crystal molecules are aligned when an electric field or a magnetic field is applied, only the case where an electric field is applied will be described below.

図3は電界が加えられたときにおける液晶分子mの動きの説明図である。図4は平行板P上に載せられた液晶LCに電界が加えられたときにおける液晶分子mの動きの説明図である。
なお、図4において、液晶分子mが回転したときに、液晶分子mは平行板Pの表面に沿って移動(並進移動)するのであるが、説明を分かりやすくするために並進移動をさせない状態で記載している。
FIG. 3 is an explanatory diagram of the movement of the liquid crystal molecules m when an electric field is applied. FIG. 4 is an explanatory diagram of the movement of the liquid crystal molecules m when an electric field is applied to the liquid crystal LC placed on the parallel plate P.
In FIG. 4, when the liquid crystal molecule m rotates, the liquid crystal molecule m moves (translates) along the surface of the parallel plate P. It is described.

図3に示すように、液晶LCに、その液晶分子mの軸方向と交差するように電界efを加えると、液晶分子mは、その回転角度が小さくなる方向(図3(A)
では矢印の方向)に、その軸方向が電界efと一致するまで回転する(図3(B) )。すると、各液晶分子mの周囲には速度勾配が発生するので、液晶流動が発生する(図3(C)
)。
As shown in FIG. 3, when an electric field ef is applied to the liquid crystal LC so as to intersect the axial direction of the liquid crystal molecule m, the liquid crystal molecule m has a direction in which the rotation angle decreases (FIG. 3A).
(In the direction of the arrow) until the axis direction coincides with the electric field ef (FIG. 3B). Then, since a velocity gradient is generated around each liquid crystal molecule m, liquid crystal flow is generated (FIG. 3C).
).

図4(A) において、符号Fは平行板P上に設けられた配向膜を示している。この配向膜Fの素材は、例えばポリイミド等の高分子物質である。この平行板Pの配向膜Fに液晶LCの一部を接触させると、配向膜Fと接触する液晶分子mはその移動が拘束(以下、アンカリングという)され、配向膜F近傍の液晶分子mも、配向膜Fから離れている液晶分子mに比べて、その移動が制限される。
すると、電界efを加えても、平行板Pの近傍に位置する液晶分子mは、その軸方向が電界efと一致するまで回転することができず、回転量が小さくなる(図4(B)
)。しかも、液晶分子mの回転量は、平行板Pに近づくほど小さくなり、平行板P上(配向膜Fと接触した液晶分子m)では0となるので、液晶分子mの回転によって、その周囲に形成される速度勾配も、平行板Pに近づくほど小さくなる(図4(C)
)。
したがって、液晶LCにおいて、その一部の液晶分子mの動きを平行板Pの配向膜Fによってアンカリングすれば、液晶LC内に、図4(D) に示すような速度分布を有する液晶分子mの流れが発生するのである。
In FIG. 4A, reference numeral F denotes an alignment film provided on the parallel plate P. The material of the alignment film F is a polymer material such as polyimide, for example. When a part of the liquid crystal LC is brought into contact with the alignment film F of the parallel plate P, the movement of the liquid crystal molecules m in contact with the alignment film F is restrained (hereinafter referred to as anchoring), and the liquid crystal molecules m in the vicinity of the alignment film F. However, the movement is limited as compared with the liquid crystal molecules m which are separated from the alignment film F.
Then, even if the electric field ef is applied, the liquid crystal molecules m positioned in the vicinity of the parallel plate P cannot rotate until the axial direction thereof coincides with the electric field ef, and the rotation amount becomes small (FIG. 4B).
). In addition, the amount of rotation of the liquid crystal molecules m decreases as it approaches the parallel plate P, and becomes 0 on the parallel plate P (the liquid crystal molecules m in contact with the alignment film F). The formed velocity gradient also becomes smaller as it approaches the parallel plate P (FIG. 4C).
).
Therefore, in the liquid crystal LC, if the movement of a part of the liquid crystal molecules m is anchored by the alignment film F of the parallel plate P, the liquid crystal molecules m having a velocity distribution as shown in FIG. The flow of is generated.

さて、本発明のハイブリッド液晶流動形成機構を説明する。
図1は本発明のハイブリッド液晶流動形成機構の概略説明図であり、(A) はYZ断面図であり、(B)
はYZ断面図において電界を加えたときにおける液晶分子の配列を示した図であり、(C) はYZ断面図において電界を加えたときに一対の壁面B間に発生する液晶の速度分布を示した図である。
なお、図1において、X軸方向は図1の左右方向である。
Now, the hybrid liquid crystal flow forming mechanism of the present invention will be described.
FIG. 1 is a schematic explanatory view of a hybrid liquid crystal flow forming mechanism of the present invention, (A) is a YZ sectional view, and (B)
Is a diagram showing the arrangement of liquid crystal molecules when an electric field is applied in the YZ sectional view, and (C) shows the velocity distribution of the liquid crystal generated between the pair of wall surfaces B when the electric field is applied in the YZ sectional view. It is a figure.
In FIG. 1, the X-axis direction is the left-right direction in FIG.

図1において、符号Lは、後述する液晶LCが流動する流路を示している。この流路Lは、対向する一対の壁面B,Bを備えている。この一対の壁面B,Bは、互いに平行かつ、いずれの壁面Bも平坦面に形成されている。
なお、対向する一対の壁面B,Bは平行でなくてもよく、一方の壁面Bに対して他方の壁面Bが傾斜していてもよい。
また、各壁面Bは平坦面でなくてもよい。例えば一方の壁面Bが平坦面であって他方の壁面Bが凹凸を有する面でもよいし、両壁面Bが凹凸を有する面であってもよい。
In FIG. 1, a symbol L indicates a flow path in which a liquid crystal LC to be described later flows. The flow path L includes a pair of opposing wall surfaces B and B. The pair of wall surfaces B and B are parallel to each other, and both wall surfaces B are formed as flat surfaces.
Note that the pair of opposing wall surfaces B and B may not be parallel, and the other wall surface B may be inclined with respect to the one wall surface B.
Each wall surface B may not be a flat surface. For example, one wall surface B may be a flat surface and the other wall surface B may be a surface having irregularities, or both wall surfaces B may be surfaces having irregularities.

前記流路Lの一対の壁面B,B間には、液晶LCが入れられている。この液晶LCは、例えばネマティック液晶やスメクティック液晶、コレステリック液晶、ディスコティック液晶等であるが、電界または磁界を加えたときに、液晶分子が回転する液晶であれば、特に限定はない。   A liquid crystal LC is inserted between the pair of wall surfaces B of the flow path L. The liquid crystal LC is, for example, a nematic liquid crystal, a smectic liquid crystal, a cholesteric liquid crystal, a discotic liquid crystal, or the like, but is not particularly limited as long as the liquid crystal molecules rotate when an electric field or a magnetic field is applied.

図1に示すように、前記一対の壁面B,Bのうち、一方の壁面B(図1では下方の壁面B)には、例えば、ポリイミド等の高分子物質等からなる配向膜Fが設けられている。この配向膜Fの表面は、図1の右から左にラビングされている。
このため、液晶LCのうち、配向膜Fと接触する液晶分子mは、この配向膜Fにアンカリングされて、その軸方向を左右方向、つまりラビングした方向に向けた状態で配列する。しかも、液晶分子mは、その一端部(図1では左端部)が配向膜Fから上傾するように配列する、つまり、液晶分子mの一方の端部が配向膜Fから離れるように配列(以下、単にチルトという)される。
なお、前記下方の壁面Bには配向膜Fを設けなくてもよく、下方の壁面Bにラビングレス処理をしてやれば、壁面Bに接触する液晶分子mを、チルトした状態となるように壁面Bにアンカリングすることができる。
As shown in FIG. 1, an alignment film F made of a polymer material such as polyimide is provided on one wall surface B (the lower wall surface B in FIG. 1) of the pair of wall surfaces B, B, for example. ing. The surface of the alignment film F is rubbed from right to left in FIG.
For this reason, the liquid crystal molecules m in contact with the alignment film F in the liquid crystal LC are anchored to the alignment film F and aligned in a state in which the axial direction is in the horizontal direction, that is, in the rubbed direction. In addition, the liquid crystal molecules m are arranged such that one end portion (left end portion in FIG. 1) is inclined upward from the alignment film F, that is, one end portion of the liquid crystal molecules m is arranged so as to be separated from the alignment film F ( Hereinafter, it is simply referred to as tilt.
Note that the lower wall surface B does not have to be provided with the alignment film F. If the lower wall surface B is subjected to a rubbing-less process, the liquid crystal molecules m in contact with the wall surface B are tilted. Can be anchored.

一方、他方の壁面B(図1では上方の壁面B)には配向膜Fが設けられていないので、他方の壁面B近傍に位置する液晶分子mは、他方の壁面Bと液晶分子mとの間に生じる分子間相互作用が許容する範囲で、自由に重心周りの回転や並進移動を行うことができる状態で存在する。
すると、一対の壁面B,B間に位置する液晶分子mは、隣接する液晶分子m間の配向の変化がもっとも小さくなるように配列するのであるが、実質的に、下方の壁面Bに設けられている配向膜Fの拘束力のみで拘束されて配列する。
したがって、図1(A)に示すように、流路Lの一対の壁面B,B間に入れられた液晶LCの全ての液晶分子mは、その軸方向をラビングした方向に向けた状態で、かつ、左端部がチルトした状態で配列するのである。
On the other hand, since the alignment film F is not provided on the other wall surface B (upper wall surface B in FIG. 1), the liquid crystal molecules m positioned in the vicinity of the other wall surface B are separated from the other wall surfaces B and the liquid crystal molecules m. It exists in a state where it can freely rotate and translate around the center of gravity within the range allowed by intermolecular interactions occurring between them.
Then, the liquid crystal molecules m positioned between the pair of wall surfaces B and B are arranged so that the change in alignment between the adjacent liquid crystal molecules m is minimized, but the liquid crystal molecules m are substantially provided on the lower wall surface B. The alignment film F is arranged by being restrained only by the restraining force of the alignment film F.
Therefore, as shown in FIG. 1 (A), all the liquid crystal molecules m of the liquid crystal LC put between the pair of wall surfaces B, B of the flow path L are in a state in which the axial direction is directed to the rubbing direction. And it arranges in the state which the left end part tilted.

なお、他方の壁面Bには、ウィークアンカリング処理を行ってもよく、この場合でも、通常の配向膜を設けたりラビングレス処理を行う場合に比べて他方の壁面B近傍の液晶分子mを拘束する力が弱くなるので、ある程度自由に重心周りの回転や壁面Bに沿った移動(並進移動)を行うことができる状態とすることができる。
また、他方の壁面Bは、その近傍の液晶分子mがある程度自由に重心周りの回転や壁面Bに沿った移動(並進移動)を行うことができる状態であって、他方の壁面Bの影響によって液晶分子mの配向方向が拘束されない状態であればよく、この場合には、他方の壁面B近傍の液晶分子mも、一方の壁面Bに設けられた配向膜Fの影響により、一方の壁面B近傍の液晶分子mと同じ配向とすることができる。
とくに、他方の壁面Bに対して、他方の壁面Bが液晶分子mの配向方向に与える影響を除去する処理を行っておけば、より確実に他方の壁面B近傍の液晶分子mを一方の壁面B近傍の液晶分子mと同じ配向とすることができ、しかも、他方の壁面B近傍の液晶分子mが自由に回転や壁面Bに沿った移動(並進移動)ができるので、好適である。
The other wall surface B may be subjected to a weak anchoring process. Even in this case, the liquid crystal molecules m in the vicinity of the other wall surface B are restrained as compared with the case where a normal alignment film is provided or a rubbing-less process is performed. Since the force to do becomes weak, it can be in a state in which the rotation around the center of gravity and the movement along the wall surface B (translational movement) can be performed freely to some extent.
The other wall surface B is in a state in which the liquid crystal molecules m in the vicinity thereof can freely rotate around the center of gravity and move along the wall surface B (translational movement). It is sufficient that the alignment direction of the liquid crystal molecules m is not constrained. In this case, the liquid crystal molecules m near the other wall surface B are also affected by the alignment film F provided on the one wall surface B. The alignment can be the same as the liquid crystal molecules m in the vicinity.
In particular, if the process of removing the influence of the other wall surface B on the alignment direction of the liquid crystal molecules m is performed on the other wall surface B, the liquid crystal molecules m in the vicinity of the other wall surface B are more reliably transferred to the one wall surface. The liquid crystal molecules m in the vicinity of B can have the same orientation, and the liquid crystal molecules m in the vicinity of the other wall surface B can freely rotate and move along the wall surface B (translational movement).

また、図1に示すように、流路Lの内部において、前記一対の壁面B ,Bの内面には、それぞれ一対の電極E,Eが設けられている。この一対の電極E,Eは、両者を結ぶ線が一対の壁面B ,Bと垂直になるように配設されている。また、この一対の電極E,Eは、電源を有する制御装置Dに接続されている。
このため、制御装置Dによって一対の電極E,Eに電圧を加えれば、一対の壁面B,B間に、一対の壁面B,Bと垂直な電界efを形成することができる(図1(B))。
この一対の電極E,E、配向膜Fおよび制御装置Dが液晶分子回転手段CBを構成しており、一対の電極E,Eが特許請求の範囲にいう回転手段に相当し、配向膜Fが特許請求の範囲にいう拘束手段に相当する。
Further, as shown in FIG. 1, inside the flow path L, a pair of electrodes E, E are provided on the inner surfaces of the pair of wall surfaces B 1, B, respectively. The pair of electrodes E and E are arranged so that a line connecting them is perpendicular to the pair of wall surfaces B 1 and B 2. The pair of electrodes E and E are connected to a control device D having a power source.
Therefore, when a voltage is applied to the pair of electrodes E, E by the control device D, an electric field ef perpendicular to the pair of wall surfaces B, B can be formed between the pair of wall surfaces B, B (FIG. 1B )).
The pair of electrodes E, E, the alignment film F, and the control device D constitute the liquid crystal molecule rotation means CB. The pair of electrodes E, E correspond to the rotation means in the claims, and the alignment film F is This corresponds to the restraining means in the claims.

なお、一対の電極E,Eは、両者を結ぶ線が一対の壁面B ,Bと垂直になるように配設しなくてもよく、一対の電極E,Eに形成される電界efによって液晶LCの液晶分子mをいずれか一方の壁面Bと交わる面内で回転するように配設すればよい。
また、一対の電極E,Eを前記流路Lの外面に取り付けてもよい。この場合、流路Lの素材を導電体や電界が透過できる素材とすれば、一対の壁面B,B間に電界efを形成することができる。
さらに、流路Lの素材を導電体とした場合、制御装置Dを直接流路Lに接続し、制御装置Dによって流路Lに電圧を加えれば、一対の壁面B,B間に電界efを発生させることができる。
そして、一対の電極E,Eに代えて、一対の壁面B,B間に磁界bfを形成できるものを一対の壁面B,Bに磁界発生部材を設けてもよいのは、いうまでもない。
Note that the pair of electrodes E and E need not be arranged so that the line connecting them is perpendicular to the pair of wall surfaces B and B, and the liquid crystal LC is generated by the electric field ef formed on the pair of electrodes E and E. The liquid crystal molecules m may be arranged so as to rotate in a plane intersecting one of the wall surfaces B.
A pair of electrodes E, E may be attached to the outer surface of the flow path L. In this case, the electric field ef can be formed between the pair of wall surfaces B and B if the material of the flow path L is a material that can transmit a conductor or an electric field.
Furthermore, when the material of the flow path L is a conductor, if the control device D is directly connected to the flow path L and a voltage is applied to the flow path L by the control device D, an electric field ef is generated between the pair of wall surfaces B and B. Can be generated.
And it cannot be overemphasized that instead of a pair of electrodes E and E, a magnetic field generating member may be provided on a pair of wall surfaces B and B that can form a magnetic field bf between the pair of wall surfaces B and B.

つぎに、本実施形態のハイブリッド液晶流動形成機構の作用と効果を説明する。
まず、制御装置Dによって一対の電極E,E間に電圧を加えると、流路L内の一対の壁面B,B間に、一対の壁面B,Bと垂直な方向の電界efが発生する。すると、液晶LCの液晶分子mは、その軸方向が電界efと平行になるように回転し、液晶分子mの回転によって、その周囲に速度勾配が発生する。
Next, the operation and effect of the hybrid liquid crystal flow forming mechanism of this embodiment will be described.
First, when a voltage is applied between the pair of electrodes E, E by the control device D, an electric field ef in a direction perpendicular to the pair of wall surfaces B, B is generated between the pair of wall surfaces B, B in the flow path L. Then, the liquid crystal molecules m of the liquid crystal LC rotate so that the axial direction thereof is parallel to the electric field ef, and the rotation of the liquid crystal molecules m generates a velocity gradient around the liquid crystal molecules m.

ここで、下方の壁面Bに設けられている配向膜Fの拘束力の影響により、全ての液晶分子mが左端部がチルトした状態で配列しているから、全ての液晶分子mは、全てその重心周りに時計回りに回転する。すると、液晶分子mの周囲に形成される速度勾配の影響により、液晶分子mは回転しながら右方向に移動する。しかも、下方の壁面Bに設けられている配向膜Fと接触する液晶分子mは、この配向膜Fにアンカリングされており、配向膜F近傍の液晶分子mもその移動が制限される(図1(B)
)。
このため、流路L内には、図1(C) に示すような速度分布が形成される。つまり、流路L内には、右向きの液晶流動が発生する。
Here, since all the liquid crystal molecules m are aligned with the left end tilted due to the influence of the binding force of the alignment film F provided on the lower wall surface B, all the liquid crystal molecules m Rotates clockwise around the center of gravity. Then, due to the influence of the velocity gradient formed around the liquid crystal molecules m, the liquid crystal molecules m move to the right while rotating. In addition, the liquid crystal molecules m in contact with the alignment film F provided on the lower wall surface B are anchored to the alignment film F, and the movement of the liquid crystal molecules m in the vicinity of the alignment film F is also restricted (FIG. 1 (B)
).
For this reason, a velocity distribution as shown in FIG. That is, rightward liquid crystal flow occurs in the flow path L.

ついで、一対の電極E,E間への電圧の印加をやめると、液晶分子mは、電圧を加える前の状態に戻るが、このとき全ての液晶分子mは反時計回りに回転する。つまり、いずれの液晶分子mも、その重心周りに一対の電極E,E間に電圧の印加したときと逆方向に回転する。したがって、流路L内には、図1(C)
に示した速度分布とy軸に対して逆向きの速度分布が形成され、左向きの液晶流動が発生する。
したがって、流路L内において、一対の電極E,E間に瞬間的に電圧を印加すると、右方向への液晶流動と、左方向への液晶流動が連続して発生する。
Then, when the application of the voltage between the pair of electrodes E, E is stopped, the liquid crystal molecules m return to the state before the voltage is applied, but at this time, all the liquid crystal molecules m rotate counterclockwise. That is, any liquid crystal molecule m rotates in the direction opposite to that when a voltage is applied between the pair of electrodes E and E around its center of gravity. Therefore, in the flow path L, FIG.
And the velocity distribution in the direction opposite to the y-axis are formed, and the liquid crystal flow in the left direction occurs.
Therefore, when a voltage is instantaneously applied between the pair of electrodes E and E in the flow path L, a liquid crystal flow in the right direction and a liquid crystal flow in the left direction are continuously generated.

しかも、電圧の印加をやめたときに生じる液晶分子mの回転は、その回転速度が電圧を印加したときに生じる液晶分子mの回転速度よりも遅いから、電圧の印加をやめたときに生じる左方向への液晶流動の流量は、電圧を印加したときに生じる液晶分子mの右方向への液晶流動の流量よりも少なくなる。   Moreover, since the rotation speed of the liquid crystal molecules m generated when the voltage application is stopped is slower than the rotation speed of the liquid crystal molecules m generated when the voltage is applied, the rotation to the left occurs when the voltage application is stopped. The flow rate of the liquid crystal flow is less than the flow rate of the liquid crystal flow to the right of the liquid crystal molecules m generated when a voltage is applied.

したがって、流路L内において、一対の電極E,E間に瞬間的に電圧を印加すると、右方向への液晶流動と、左方向への液晶流動が連続して発生する。
よって、電圧を印加してから液晶分子mが電圧を加える前の状態に戻るまでの間(以下、単位流動期間という)に、右方向への液晶流動の流量(以下、印加時流量という)と左方向への液晶流動の流量(以下、復帰時流量という)の差の分だけ右向きの流量(以下、正方向流量という)が流路L内に発生するのである。
Therefore, when a voltage is instantaneously applied between the pair of electrodes E and E in the flow path L, a liquid crystal flow in the right direction and a liquid crystal flow in the left direction are continuously generated.
Therefore, the flow rate of liquid crystal flow in the right direction (hereinafter referred to as the flow rate during application) during the period from when the voltage is applied until the liquid crystal molecules m return to the state before the voltage is applied (hereinafter referred to as the unit flow period). A rightward flow rate (hereinafter referred to as a positive flow rate) is generated in the flow path L by the difference in the flow rate of liquid crystal flow in the leftward direction (hereinafter referred to as return flow rate).

また、電圧を印加したときにおける液晶分子mの回転に対する抵抗、および、電圧の印加をやめたときに液晶分子mが電圧を加える前の状態に戻る力は、いずれも配向膜Fの拘束力に起因する。本実施形態のハイブリッド液晶流動形成機構の場合、配向膜Fが一方の壁面Bにのみ設けられているので、一対の壁面B,Bの両方に配向膜Fを設けている場合に比べて、電圧を印加したときにおける液晶分子mの時計回りの回転速度が速くなる。一方、電圧の印加をやめたときにおける液晶分子mの反時計回りの回転速度が遅くなる。すると、印加時流量と復帰時流量の差が大きくなる。
よって、本実施形態のハイブリッド液晶流動形成機構の場合、一対の壁面B,Bの両方に配向膜Fを設けている場合に比べて、単位流動期間に発生する正方向流量を増加することができるのである。
In addition, the resistance to rotation of the liquid crystal molecules m when a voltage is applied and the force that the liquid crystal molecules m return to the state before the voltage is applied when the voltage application is stopped are all due to the binding force of the alignment film F. To do. In the hybrid liquid crystal flow forming mechanism of this embodiment, since the alignment film F is provided only on one wall surface B, the voltage is higher than when the alignment film F is provided on both the pair of wall surfaces B and B. The clockwise rotation speed of the liquid crystal molecules m when applying is increased. On the other hand, when the voltage application is stopped, the counterclockwise rotation speed of the liquid crystal molecules m becomes slow. Then, the difference between the application flow rate and the return flow rate increases.
Therefore, in the case of the hybrid liquid crystal flow forming mechanism of the present embodiment, the forward flow rate generated during the unit flow period can be increased as compared with the case where the alignment film F is provided on both the pair of wall surfaces B and B. It is.

なお、制御装置Dによって、一対の電極E,E間にパルス状の電圧を断続して加えれば、正方向流量を断続して発生させることができる。しかも、一対の電極E,E間に加えるパルス状の電圧の時間間隔、つまり電界efを加える時間間隔を変化させれば、正方向流量を変化させることができる。
また、液晶LCに印加する電界efの強さや方向、印加時間、印加波形等を調整しても正方向流量を調整することができるし、電界efを加える時間間隔を短くすれば、正方向流量をより連続的に発生させることができる。
In addition, if the pulse voltage is applied intermittently between the pair of electrodes E and E by the control device D, the positive flow rate can be generated intermittently. Moreover, the flow rate in the positive direction can be changed by changing the time interval of the pulse voltage applied between the pair of electrodes E, E, that is, the time interval at which the electric field ef is applied.
Also, the forward flow rate can be adjusted by adjusting the strength, direction, application time, applied waveform, etc. of the electric field ef applied to the liquid crystal LC, and if the time interval for applying the electric field ef is shortened, the forward flow rate can be adjusted. Can be generated more continuously.

また、上記例では、電界を加えたときに液晶分子mの軸方向が電界の方向と平行になるような液晶の場合を説明したが、電界を加えたときに液晶分子mの軸方向が電界の方向と垂直になるような液晶の場合には、流路L内において、液晶分子mの軸方向が一対の壁面B,Bと垂直な方向に対してわずかに傾くように配設すればよい。すると、電界を加えたときに液晶分子mの軸方向が電界の方向と垂直になるような液晶であっても、電界を加えたときに液晶分子mを一定の方向に回転させることができ、電界の印加を停止すれば液晶分子mを逆方向に回転させることができるのである。   In the above example, the case where the liquid crystal molecules m have an axial direction parallel to the direction of the electric field when the electric field is applied has been described. However, when the electric field is applied, the axial direction of the liquid crystal molecules m is the electric field. In the case of a liquid crystal that is perpendicular to the direction, the liquid crystal molecules m may be disposed in the channel L so that the axial direction of the liquid crystal molecules m is slightly inclined with respect to the direction perpendicular to the pair of wall surfaces B and B. . Then, even in a liquid crystal in which the axial direction of the liquid crystal molecules m is perpendicular to the direction of the electric field when an electric field is applied, the liquid crystal molecules m can be rotated in a certain direction when the electric field is applied, If the application of the electric field is stopped, the liquid crystal molecules m can be rotated in the reverse direction.

さらに、本実施形態のハイブリッド液晶流動形成機構において、前記一対の電極E,Eから液晶分子mに印加される電界efの方向と交差する方向から、流路L内の液晶分子mに対して電界または磁界を加える復帰手段を設けてもよい。
かかる復帰手段を設けた場合、一対の電極E,E間への電圧の印加をやめた後、復帰手段から液晶分子mに電界または磁界を印加すれば、液晶分子mは、復帰手段から印加された電界または磁界の方向と一致するように反時計回りに回転する。つまり、配向膜Fの拘束力だけで液晶分子mを電圧または磁界を印加する前の状態に戻す場合に比べて、液晶分子mを反時計回りに回転させる力を強くすることができる。すると、液晶分子mが反時計回りに回転する速度を速くできるので、単位流動期間に発生する復帰時流量を増加することができる。
よって、復帰手段の作動をコントロールすれば、復帰時流量を変動させることができるから、単位流動期間に発生する正方向流量を調整することができる。
とくに、液晶分子mに対して復帰手段から加える電界または磁界の強さや方向、印加時間、印加波形等を調整すれば、液晶分子mが反時計回りに回転する速度を制御することができる。すると、復帰時流量を調整して正方向流量を調整することができるし、復帰時流量が印加時流量よりも大きくなるように調整すれば、単位流動期間に正方向流量と逆方向の流量を発生させることもできる。
Furthermore, in the hybrid liquid crystal flow forming mechanism of the present embodiment, an electric field is applied to the liquid crystal molecules m in the flow path L from a direction intersecting the direction of the electric field ef applied from the pair of electrodes E, E to the liquid crystal molecules m. Alternatively, return means for applying a magnetic field may be provided.
In the case where such a return means is provided, the liquid crystal molecules m are applied from the return means if an electric field or a magnetic field is applied from the return means to the liquid crystal molecules m after the voltage application between the pair of electrodes E and E is stopped. Rotate counterclockwise to match the direction of the electric or magnetic field. That is, the force for rotating the liquid crystal molecules m counterclockwise can be increased compared to the case where the liquid crystal molecules m are returned to the state before the voltage or magnetic field is applied only by the binding force of the alignment film F. Then, since the speed at which the liquid crystal molecules m rotate counterclockwise can be increased, the return flow rate generated during the unit flow period can be increased.
Therefore, if the operation of the return means is controlled, the return flow rate can be varied, so that the forward flow rate generated during the unit flow period can be adjusted.
In particular, the speed at which the liquid crystal molecules m rotate counterclockwise can be controlled by adjusting the strength and direction of the electric or magnetic field applied from the return means to the liquid crystal molecules m, the application time, the applied waveform, and the like. Then, the flow rate at the time of return can be adjusted to adjust the flow rate in the forward direction. It can also be generated.

かかる復帰手段を設けた本実施形態のハイブリッド液晶流動形成機構の一例を、図2に示す。図2(A)において、符号CLは、復帰手段に相当するコイルを示している。このコイルCLは、一対の壁面B,Bの外方に設けられており、その軸方向が電界efの方向とほぼ直交するように配設されている。そして、このコイルCLは、制御装置Dに接続されており、この制御装置Dによって電流が供給されるタイミングやその電流値が制御されている。
このため、一対の電極E,E間への電圧の印加をやめた後コイルCLに対して電流を流せば、コイルCLの周囲には、コイルCLの軸方向に沿った磁界bfが形成されるから、電界efの方向と交差する方向から、流路L内の液晶分子mに対して磁界bfを加えることができる。すると、液晶分子mを、その軸方向が磁界bfの方向と一致するように反時計回りに回転させることができる。よって、配向膜Fの拘束力だけで液晶分子mを反時計回りに回転させる場合に比べて、液晶分子mが反時計回りに回転する速度を速くでき、単位流動期間に発生する復帰時流量を増加することができる。
An example of the hybrid liquid crystal flow forming mechanism of this embodiment provided with such returning means is shown in FIG. In FIG. 2A, reference sign CL indicates a coil corresponding to the return means. The coil CL is provided outside the pair of wall surfaces B and B, and is arranged so that the axial direction thereof is substantially orthogonal to the direction of the electric field ef. The coil CL is connected to the control device D, and the timing and current value of the current supplied by the control device D are controlled.
For this reason, if current is passed through the coil CL after the application of the voltage between the pair of electrodes E and E is stopped, a magnetic field bf along the axial direction of the coil CL is formed around the coil CL. The magnetic field bf can be applied to the liquid crystal molecules m in the flow path L from the direction intersecting the direction of the electric field ef. Then, the liquid crystal molecules m can be rotated counterclockwise so that the axial direction thereof coincides with the direction of the magnetic field bf. Therefore, compared with the case where the liquid crystal molecules m are rotated counterclockwise only by the binding force of the alignment film F, the speed at which the liquid crystal molecules m rotate counterclockwise can be increased, and the return flow rate generated during the unit flow period can be reduced. Can be increased.

なお、図2(B)に示すように、本実施形態のハイブリッド液晶流動形成機構の流路Lが、筒状の流路である場合には、コイルCL内に流路Lが位置するようにすれば、コイルCL内を通る磁界bfを液晶分子mに対して加えることができる。すると、液晶分子mに対して加える磁界bfの調整が容易になるし、磁束密度が高くなるので好ましい。
また、流路L内に配置される液晶LCが光配向性液晶の場合には、レーザ光を液晶に照射し得るレーザ光源も復帰手段として採用することができる。
As shown in FIG. 2B, when the flow path L of the hybrid liquid crystal flow forming mechanism of the present embodiment is a cylindrical flow path, the flow path L is positioned within the coil CL. Then, the magnetic field bf passing through the coil CL can be applied to the liquid crystal molecules m. Then, adjustment of the magnetic field bf applied to the liquid crystal molecules m is facilitated, and the magnetic flux density is increased, which is preferable.
Further, when the liquid crystal LC arranged in the flow path L is a photo-alignment liquid crystal, a laser light source that can irradiate the liquid crystal with laser light can also be employed as the return means.

つぎに、本発明のハイブリッド物体移動機構について説明する。
本発明のハイブリッド物体移動機構は、上述したハイブリッド液晶流動形成機構を物体の移動に適用したものである。よって、上記ハイブリッド液晶流動形成機構で説明した事項と重複する内容については、簡単に説明している。
Next, the hybrid object moving mechanism of the present invention will be described.
The hybrid object moving mechanism of the present invention is an application of the above-described hybrid liquid crystal flow forming mechanism to the movement of an object. Therefore, the contents overlapping with those described in the hybrid liquid crystal flow forming mechanism are briefly described.

まず、第一実施形態のハイブリッド物体移動機構を説明する。
図5は第一実施形態のハイブリッド物体移動機構の説明図である。同図において、符号Pは一対の部材を示している。この一対の部材P ,Pは、互いに平行かつ、いずれの部材Pの対向する壁面も平坦面に形成されている。この一対の部材P ,Pのうち、一方の部材P(図5では下方の部材P)は固定されているが、他方の部材P(図5では上方の部材P)は一方の部材Pに対して相対的に移動可能に設けられている。
First, the hybrid object moving mechanism of the first embodiment will be described.
FIG. 5 is an explanatory diagram of the hybrid object moving mechanism of the first embodiment. In the same figure, the code | symbol P has shown a pair of member. The pair of members P 1 and P 2 are parallel to each other, and the opposing wall surfaces of either member P are formed as flat surfaces. Of the pair of members P 1 and P 2, one member P (lower member P in FIG. 5) is fixed, but the other member P (upper member P in FIG. 5) is in relation to one member P. Are relatively movable.

この一対の部材P ,Pにおいて、上方の部材Pの下面(移動側対向面)と下方の部材Pの上面(固定側対向面)との間には、液晶LCが入れられており、固定側対向面にのみ配向膜F(例えば、ポリイミド等の高分子物質等から形成された膜)が設けられている。
そして、この配向膜Fの上面には右から左にラビングが施されている。
このため、上下一対の部材P ,P間において、全ての液晶分子mは、その軸方向を左右方向に向けて配列し、しかも、左端部が上傾するように配列する。
In the pair of members P 1 and P 2, a liquid crystal LC is placed between the lower surface (moving side facing surface) of the upper member P and the upper surface (fixing side facing surface) of the lower member P, and the fixed side An alignment film F (for example, a film formed from a polymer material such as polyimide) is provided only on the opposite surface.
The upper surface of the alignment film F is rubbed from right to left.
Therefore, between the pair of upper and lower members P 1 and P 2, all the liquid crystal molecules m are arranged so that the axial direction thereof is directed in the left-right direction, and the left end portion is inclined upward.

また、前記上下一対の部材P ,Pの固定側対向面および移動側対向面には、それぞれ一対の電極E,Eが設けられており、図示しない制御装置によって一対の電極E,Eに電圧を加えたときに、一対の部材P ,Pの固定側対向面および移動側対向面と垂直な電界efを形成することができるように配置されている。   A pair of electrodes E, E are provided on the fixed side facing surface and the moving side facing surface of the pair of upper and lower members P 1, 2 P, respectively, and a voltage is applied to the pair of electrodes E, E by a control device (not shown). When added, they are arranged so that an electric field ef perpendicular to the fixed side facing surface and the moving side facing surface of the pair of members P 1 and P 2 can be formed.

このため、一対の電極E ,Eに電圧を加えて上下一対の部材P ,P間に垂直な電界efに形成すれば、液晶LCには、右向きかつ一対の部材P ,Pと平行な流れが発生する。すると、下方の部材Pは固定されているのに対し、上方の部材Pは下方の部材Pに対して相対的に移動可能であるから、液晶LCの流れの方向に下方の部材Pを移動させることができる(図5(B)
)。
For this reason, if a voltage is applied to the pair of electrodes E 1 and E to form a vertical electric field ef between the pair of upper and lower members P 1 and P, the liquid crystal LC flows rightward and parallel to the pair of members P 1 and P 2. Occur. Then, while the lower member P is fixed, the upper member P is movable relative to the lower member P, and therefore the lower member P is moved in the direction of the liquid crystal LC flow. (Fig. 5B)
).

また、図示しない制御装置によって、一対の電極E,E間にパルス状の電圧を断続して加えれば、下方の部材Pに対して上方の部材Pを、断続して移動させることができる。しかも、一対の電極E,E間に加えるパルス状の電圧の時間間隔、つまり電界を加える時間間隔を変化させれば、上方の部材Pの移動量を変化させることができる。さらに、電界efの強さや方向、印加時間、印加波形等を調整しても上方の部材Pの移動量を調整することができるし、電界efを加える時間間隔を短くすれば、上方の部材Pをより連続的に移動させることができる。   Further, if a pulse voltage is intermittently applied between the pair of electrodes E, E by a control device (not shown), the upper member P can be intermittently moved relative to the lower member P. Moreover, the amount of movement of the upper member P can be changed by changing the time interval of the pulse voltage applied between the pair of electrodes E, that is, the time interval of applying the electric field. Furthermore, the amount of movement of the upper member P can be adjusted by adjusting the strength and direction of the electric field ef, the application time, the applied waveform, and the like. If the time interval for applying the electric field ef is shortened, the upper member P can be adjusted. Can be moved more continuously.

なお、対向する一対の部材P,Pは平行でなくてもよく、例えば下方の部材Pの固定側対向面に対して上方の部材Pの移動側対向面が傾斜していてもよい。この場合、移動側対向面に沿って、上方の部材Pを移動させることができる。つまり、下方の部材Pに対して上方の部材Pを3次元的に移動させることができる。   Note that the pair of opposing members P and P may not be parallel. For example, the moving-side facing surface of the upper member P may be inclined with respect to the fixed-side facing surface of the lower member P. In this case, the upper member P can be moved along the moving-side facing surface. That is, the upper member P can be moved three-dimensionally with respect to the lower member P.

そして、第一実施形態のハイブリッド物体移動機構においても、前記一対の電極E,Eから液晶分子mに印加される電界efの方向と交差する方向から流路L内の液晶分子mに対して電界または磁界を加える復帰手段を設けてもよい(図2(A)参照)。すると、復帰手段の作動をコントロールすれば、上方の部材Pの移動速度や移動方向をコントロールすることができる。   In the hybrid object moving mechanism of the first embodiment, an electric field is applied to the liquid crystal molecules m in the flow path L from a direction intersecting the direction of the electric field ef applied from the pair of electrodes E and E to the liquid crystal molecules m. Alternatively, return means for applying a magnetic field may be provided (see FIG. 2A). Then, if the operation of the return means is controlled, the moving speed and moving direction of the upper member P can be controlled.

そして、第一実施形態のハイブリッド物体移動機構を応用すれば、液晶を利用した搬送装置を作ることができる。このような搬送装置等は、非常にコンパクトに作ることができ、しかも微弱な電力などによって駆動させることができるので、例えばマイクロマシーンに付随する作業機械等に適用可能である。   And if the hybrid object moving mechanism of 1st embodiment is applied, the conveying apparatus using a liquid crystal can be made. Such a transport device or the like can be made very compact and can be driven by a weak electric power, and therefore can be applied to a work machine associated with a micromachine, for example.

また、図6に示すように、一対の部材P
,Pを、中空な筒状の外側部材Aと、この外側部材Aの中空な空間内に配設された内側軸Cとから構成し、両者を相対的に移動可能な状態としておく。そして、この外側部材Aと内側軸Cとの間に液晶LCを充填し、外側部材Aの内面または内側軸Cの外面のいずれか一方に配向膜Fを設け、かつ、電圧を加えたときに外側部材Aおよび内側軸Cの半径方向に電界が形成されるように一対の電極を外側部材Aと内側軸Cに設ける。しかも、配向膜Fには、一対の電極から電界が加えられたときに、外側部材Aの中空な空間の軸方向を含む面内で液晶分子mが回転するようにラビング処理等を施しておく。
すると、液晶LCに対して一対の電極から電界を加えると、外側部材Aの中空な空間の軸方向に沿って液晶流動が発生するので、外側部材Aの移動を固定しておけば、液晶流動の方向に沿って内側軸Cを移動させることができる。逆に、内側軸Cの移動を固定しておけば、液晶流動の方向に沿って外側部材Aを移動させることができる。
かかる機構を採用すれば、内側軸Cをロッドとし、外側部材Aをシリンダボディとするピストン等も形成することもできる。
Further, as shown in FIG. 6, a pair of members P
, P are composed of a hollow cylindrical outer member A and an inner shaft C disposed in the hollow space of the outer member A, and both are relatively movable. When the liquid crystal LC is filled between the outer member A and the inner shaft C, the alignment film F is provided on either the inner surface of the outer member A or the outer surface of the inner shaft C, and a voltage is applied. A pair of electrodes are provided on the outer member A and the inner shaft C so that an electric field is formed in the radial direction of the outer member A and the inner shaft C. Moreover, the alignment film F is subjected to a rubbing process or the like so that the liquid crystal molecules m rotate in a plane including the axial direction of the hollow space of the outer member A when an electric field is applied from the pair of electrodes. .
Then, when an electric field is applied to the liquid crystal LC from a pair of electrodes, a liquid crystal flow is generated along the axial direction of the hollow space of the outer member A. Therefore, if the movement of the outer member A is fixed, the liquid crystal flow The inner axis C can be moved along the direction. Conversely, if the movement of the inner shaft C is fixed, the outer member A can be moved along the direction of liquid crystal flow.
If such a mechanism is employed, a piston or the like having the inner shaft C as a rod and the outer member A as a cylinder body can be formed.

つぎに、第二実施形態のハイブリッド物体移動機構を説明する。
図7は第二実施形態のハイブリッド物体移動機構の説明図である。図7に示すように、内側軸Cは、外側部材A内に収容されており、その中心軸CCが外側部材Aの中心軸CAと同軸になるように配設されている。また、この内側軸Cは、外側部材A内において、その中心軸CC周りに回転自在に取り付けられている。
Next, the hybrid object moving mechanism of the second embodiment will be described.
FIG. 7 is an explanatory diagram of the hybrid object moving mechanism of the second embodiment. As shown in FIG. 7, the inner shaft C is accommodated in the outer member A, and the central axis CC is disposed so as to be coaxial with the central axis CA of the outer member A. Further, the inner shaft C is rotatably mounted around the central axis CC in the outer member A.

前記内側軸Cと外側部材Aとの間には、液晶LCが入れられており、内側軸Cの外面にのみ配向膜F
が設けられている。そして、内側軸Cの外面に設けられた配向膜Fは、内側軸Cの中心軸CC周り(図7では反時計回り)にラビングが施されている。
このため、内側軸Cと外側部材Aとの間において、全ての液晶分子mは、その軸方向を内側軸Cの外面の接線方向に配列し、しかも、その一端が上傾するように配列する。
なお、図示しないが、外側部材Aおよび内側軸Cには、電圧を加えると、外側部材Aおよび内側軸Cの半径方向に電界が形成されるようにそれぞれ一対の電極が設けられている。
A liquid crystal LC is inserted between the inner shaft C and the outer member A, and the alignment film F is formed only on the outer surface of the inner shaft C.
Is provided. The alignment film F provided on the outer surface of the inner shaft C is rubbed around the central axis CC of the inner shaft C (counterclockwise in FIG. 7).
For this reason, between the inner shaft C and the outer member A, all the liquid crystal molecules m are arranged so that the axial direction thereof is tangential to the outer surface of the inner shaft C and one end thereof is inclined upward. .
Although not shown, the outer member A and the inner shaft C are provided with a pair of electrodes so that an electric field is formed in the radial direction of the outer member A and the inner shaft C when a voltage is applied.

このため、内側軸Cを固定した状態で、外側部材Aと内側軸Cの間にその半径方向の電界efを形成すれば、液晶LCには、内側軸Cの接線方向に沿って時計回りの流れが発生する。すると、外側部材Aと内側軸Cはその軸周りに相対的に回転可能であるから、液晶LCの流れの方向に沿って、外側部材Aを反時計回りに回転させることができる(図7(C))。
逆に、外側部材Aを固定した状態で、外側部材Aと内側軸Cの間にその半径方向の電界efを形成すれば、液晶LCには、外側部材Aの内面の接線方向に沿って流れが発生する。すると、外側部材Aと内側軸Cはその軸周りに相対的に回転可能であるから、液晶LCの流れの方向に沿って、内側軸Cを反時計回りに回転させることができる。
なお、内側軸Cと外側部材Aとの間において、全ての液晶分子mの軸方向が中心軸CCと直交する面内に配設するようにしておけば、内側軸Cと外側部材Aとを相対的に回転だけさせることができるが、全ての液晶分子mの軸方向が中心軸CCと交差するが非直交な面内に配設するようにしておけば、内側軸Cと外側部材Aとを相対的に回転させながら中心軸CCの軸方向に沿って相対的に移動させることもできる。
Therefore, if an electric field ef in the radial direction is formed between the outer member A and the inner shaft C with the inner shaft C fixed, the liquid crystal LC has a clockwise rotation along the tangential direction of the inner shaft C. Flow occurs. Then, since the outer member A and the inner shaft C are relatively rotatable around the axis, the outer member A can be rotated counterclockwise along the flow direction of the liquid crystal LC (FIG. 7 ( C)).
On the other hand, if the radial electric field ef is formed between the outer member A and the inner shaft C with the outer member A fixed, the liquid crystal LC flows along the tangential direction of the inner surface of the outer member A. Occurs. Then, since the outer member A and the inner shaft C are relatively rotatable around the axis, the inner shaft C can be rotated counterclockwise along the flow direction of the liquid crystal LC.
If the axial direction of all the liquid crystal molecules m is disposed between the inner axis C and the outer member A in a plane orthogonal to the central axis CC, the inner axis C and the outer member A are connected. Although it can be rotated only relatively, if the axial direction of all the liquid crystal molecules m intersects the central axis CC but is arranged in a non-orthogonal plane, the inner axis C and the outer member A Can be relatively moved along the axial direction of the central axis CC while relatively rotating.

また、図示しない制御装置によって、外側部材Aと内側軸Cの間に断続して電界efを加えれば、内側軸Cや外側部材Aに断続して回転力を与えることができる。しかも、電界efを加える時間間隔を変化させれば、内側軸Cや外側部材Aの回転数を変化させることができる。さらに、電界efの強さや方向、印加時間、印加波形等を調整しても内側軸Cや外側部材Aの回転数の移動量を調整することができるし、電界efを加える時間間隔を短くすれば、内側軸Cおよび外側部材Aの任意の時間における回転角速度を一定に近づけることができる。   Further, when an electric field ef is applied between the outer member A and the inner shaft C by a control device (not shown), the inner shaft C and the outer member A can be intermittently applied with a rotational force. Moreover, if the time interval at which the electric field ef is applied is changed, the rotational speed of the inner shaft C and the outer member A can be changed. In addition, the amount of rotation of the inner shaft C and the outer member A can be adjusted by adjusting the strength, direction, application time, applied waveform, etc. of the electric field ef, and the time interval for applying the electric field ef can be shortened. For example, the rotational angular velocities of the inner shaft C and the outer member A at an arbitrary time can be made close to constant.

そして、第二実施形態のハイブリッド物体移動機構を応用すれば、液晶を利用したモータを作ることができるし、刃のみが軸周りに回転するカッタなども作ることも可能である。そして、このようなモータ等は、非常にコンパクトに作ることができ、しかも微弱な電力などによって駆動させることができるので、例えばマイクロマシーンの駆動装置等に適用可能である。
とくに、第二実施形態のハイブリッド物体移動機構では、内側軸Cの外面だけに配向膜Fを設けたり内側軸Cの外面だけにラビングレス処理を行っても、内側軸Cまたは外側部材Aを回転させることができる。つまり、外側部材Aの内面に配向膜Fを設けたりラビングレス処理を行ったりする必要がないので、第二実施形態のハイブリッド物体移動機構を採用すれば非常に小さなモータ等を形成することができる。
なお、外側部材Aの内面に配向膜Fを設けたりラビングレス処理を行ったりすることができるのであれば、外側部材Aの内面だけに配向膜Fを設けたりラビングレス処理を行ってもよいのは、いうまでもない。
If the hybrid object moving mechanism of the second embodiment is applied, it is possible to make a motor using liquid crystal, and it is also possible to make a cutter in which only the blade rotates about its axis. Such a motor or the like can be made very compact and can be driven by a weak electric power or the like, so that it can be applied to, for example, a micromachine drive device.
In particular, in the hybrid object moving mechanism of the second embodiment, even if the alignment film F is provided only on the outer surface of the inner shaft C or the rubbing-less process is performed only on the outer surface of the inner shaft C, the inner shaft C or the outer member A is rotated. Can be made. That is, since it is not necessary to provide the alignment film F on the inner surface of the outer member A or to perform rubbing-less processing, a very small motor or the like can be formed by adopting the hybrid object moving mechanism of the second embodiment. .
If the alignment film F can be provided on the inner surface of the outer member A or the rubbing-less process can be performed, the alignment film F may be provided only on the inner surface of the outer member A or the rubbing-less process may be performed. Needless to say.

また、上記いずれの実施形態のハイブリッド物体移動機構でも、微弱な電力によって液晶流動を発生させることができるので、微弱な電流が流れたときに発生する磁界や電界を感知して、作動するセンサなどにも応用可能である。   Also, in any of the hybrid object moving mechanisms of the above embodiments, liquid crystal flow can be generated by weak electric power, so that a sensor that operates by detecting a magnetic field or an electric field generated when a weak current flows, etc. It can also be applied to.

本発明のハイブリッド液晶流動形成機構の概略説明図であり、(A)はYZ断面図であり、(B) はYZ断面図において電界を加えたときにおける液晶分子の配列を示した図であり、(C) はYZ断面図において電界を加えたときに一対の壁面B間に発生する液晶の速度分布を示した図である。It is a schematic explanatory diagram of the hybrid liquid crystal flow formation mechanism of the present invention, (A) is a YZ cross-sectional view, (B) is a diagram showing the arrangement of liquid crystal molecules when an electric field is applied in the YZ cross-sectional view, (C) is the figure which showed the velocity distribution of the liquid crystal which generate | occur | produces between a pair of wall surfaces B when an electric field is applied in YZ sectional drawing. 復帰手段を設けた本実施形態のハイブリッド液晶流動形成機構の一例を示した図である。It is the figure which showed an example of the hybrid liquid crystal flow formation mechanism of this embodiment provided with the return means. 電界が加えられたときにおける液晶分子mの動きの説明図である。It is explanatory drawing of a motion of the liquid crystal molecule m when an electric field is applied. 平行板P上に載せられた液晶LCに電界が加えられたときにおける液晶分子mの動きの説明図である。It is explanatory drawing of a motion of the liquid crystal molecule m when an electric field is applied to the liquid crystal LC mounted on the parallel plate P. 第一実施形態のハイブリッド物体移動機構の説明図である。It is explanatory drawing of the hybrid object moving mechanism of 1st embodiment. 第一実施形態のハイブリッド物体移動機構を採用したピストンの説明図である。It is explanatory drawing of the piston which employ | adopted the hybrid object moving mechanism of 1st embodiment. 第二実施形態のハイブリッド物体移動機構の説明図である。It is explanatory drawing of the hybrid object moving mechanism of 2nd embodiment.

L 流路
B 壁面
F 配向膜
LC 液晶
m 液晶分子
ef 電界
L channel B wall surface F alignment film LC liquid crystal m liquid crystal molecule ef electric field

Claims (6)

流路と、
該流路の壁面に沿って移動可能に設けられた液晶と、
該液晶の液晶分子に対して電界または磁界を加えて、該液晶の液晶分子を前記流路における一の壁面と交わる面内で回転させる液晶分子回転手段とからなり、
前記液晶分子回転手段が、
前記流路の一の壁面と交差する方向から、該液晶の液晶分子に対して電界または磁界を加える回転手段と、
前記流路における一の壁面に設けられた拘束手段と、
前記回転手段が前記液晶の液晶分子に対して電界または磁界を加える方向と交差する方向から、該液晶の液晶分子に対して電界または磁界を加える復帰手段と、を備えており、
該拘束手段は、
前記液晶の液晶分子に対して前記回転手段から電界または磁界を加えられたときにおいて、各液晶分子がそれぞれ一方向にのみ回転するように前記一の壁面近傍に位置する液晶分子の運動を拘束するものである
ことを特徴とするハイブリッド液晶流動形成機構。
A flow path;
A liquid crystal provided movably along the wall surface of the flow path;
A liquid crystal molecule rotating means for applying an electric field or a magnetic field to the liquid crystal molecules of the liquid crystal to rotate the liquid crystal molecules of the liquid crystal in a plane intersecting one wall surface in the flow path;
The liquid crystal molecule rotating means comprises:
Rotating means for applying an electric field or a magnetic field to the liquid crystal molecules of the liquid crystal from a direction intersecting one wall surface of the flow path;
Restraining means provided on one wall surface of the flow path;
And a return means for applying an electric field or a magnetic field to the liquid crystal molecules of the liquid crystal from a direction intersecting the direction of applying an electric field or a magnetic field to the liquid crystal molecules of the liquid crystal ,
The restraining means is
When an electric field or magnetic field is applied to the liquid crystal molecules of the liquid crystal from the rotating means, the movement of the liquid crystal molecules located near the one wall surface is constrained so that each liquid crystal molecule rotates only in one direction. Hybrid liquid crystal flow formation mechanism characterized by being a thing.
移動が固定された固定部材と、
該固定部材と対向するように配置され、該固定部材に対して相対的に移動可能に設けられた移動部材と、
該移動部材における前記固定部材と対向する移動側対向面と、前記固定部材における前記移動部材と対向する固定側対向面との間に配置された液晶と、
前記液晶の液晶分子に対して電界または磁界を加えて、該液晶の液晶分子を、前記移動部材の移動側対向面または前記固定部材の固定側対向面と交わる面内において回転させる液晶分子回転手段とからなり、
前記液晶分子回転手段が、
前記移動部材の移動側対向面または前記固定部材の固定側対向面と交差する方向から、該液晶の液晶分子に対して電界または磁界を加える回転手段と、
前記移動部材の移動側対向面または前記固定部材の固定側対向面に設けられた拘束手段と
前記回転手段が前記液晶の液晶分子に対して電界または磁界を加える方向と交差する方向から、該液晶の液晶分子に対して電界または磁界を加える復帰手段と、を備えており、
該拘束手段は、
前記液晶の液晶分子に対して前記回転手段から電界または磁界を加えられたときにおいて、各液晶分子がそれぞれ一方向にのみ回転するように前記移動部材の移動側対向面近傍または前記固定部材の固定側対向面近傍に位置する液晶分子の運動を拘束するものである
ことを特徴とするハイブリッド物体移動機構。
A fixed member with fixed movement;
A moving member that is disposed so as to face the fixing member and is movable relative to the fixing member;
A liquid crystal disposed between a moving-side facing surface of the moving member facing the fixed member and a fixed-side facing surface of the fixed member facing the moving member;
Liquid crystal molecule rotating means for applying an electric field or a magnetic field to the liquid crystal molecules of the liquid crystal to rotate the liquid crystal molecules of the liquid crystal in a plane that intersects the moving side facing surface of the moving member or the fixed side facing surface of the fixing member. And consist of
The liquid crystal molecule rotating means comprises:
Rotating means for applying an electric field or a magnetic field to the liquid crystal molecules of the liquid crystal from a direction intersecting the moving side facing surface of the moving member or the fixed side facing surface of the fixing member;
Restraining means provided on the moving-side facing surface of the moving member or the fixed-side facing surface of the fixing member ;
And a return means for applying an electric field or a magnetic field to the liquid crystal molecules of the liquid crystal from a direction intersecting the direction of applying an electric field or a magnetic field to the liquid crystal molecules of the liquid crystal ,
The restraining means is
When an electric field or a magnetic field is applied to the liquid crystal molecules of the liquid crystal from the rotating means, each liquid crystal molecule is fixed in the vicinity of the moving-side facing surface of the moving member or in the fixing member so as to rotate only in one direction. A hybrid object moving mechanism characterized by restraining the movement of liquid crystal molecules located in the vicinity of a side facing surface.
前記固定部材が中空な空間を有する外側部材であり、
前記移動部材が、前記固定部材の中空な空間内に該中空な空間の軸方向に沿って、該固定部材に対して相対的に移動可能に配設された内側部材であり、
前記外側部材の内面と前記内側部材の外面との間に前記液晶が配設されており、
該液晶の液晶分子に対して電界または磁界を加えたときにおいて該液晶の液晶分子が回転する面が、前記内側部材の中空な空間の軸を含む面である
ことを特徴とする請求項2記載のハイブリッド物体移動機構。
The fixing member is an outer member having a hollow space;
The moving member is an inner member disposed in the hollow space of the fixed member so as to be movable relative to the fixed member along the axial direction of the hollow space;
The liquid crystal is disposed between the inner surface of the outer member and the outer surface of the inner member,
Surface crystal molecules of the liquid crystal is rotated in when applying an electric field or magnetic field to the liquid crystal molecules of the liquid crystal, according to claim 2, characterized in that the plane containing the axis of the hollow space of the inner member Hybrid object moving mechanism.
前記移動部材が中空な空間を有する外側部材であり、
前記固定部材が、前記移動部材の中空な空間内に配設された内側部材であり、
前記外側部材が、その中空な空間の軸方向に沿って、前記内側部材に対して相対的に移動可能に配設されており、
前記外側部材の内面と前記内側部材の外面との間に前記液晶が配設されており、
該液晶の液晶分子に対して電界または磁界を加えたときにおいて該液晶の液晶分子が回転する面が、前記内側部材の中空な空間の軸を含む面である
ことを特徴とする請求項2記載のハイブリッド物体移動機構。
The moving member is an outer member having a hollow space;
The fixed member is an inner member disposed in a hollow space of the moving member;
The outer member is disposed so as to be movable relative to the inner member along the axial direction of the hollow space;
The liquid crystal is disposed between the inner surface of the outer member and the outer surface of the inner member,
Surface crystal molecules of the liquid crystal is rotated in when applying an electric field or magnetic field to the liquid crystal molecules of the liquid crystal, according to claim 2, characterized in that the plane containing the axis of the hollow space of the inner member Hybrid object moving mechanism.
中空な空間を有する外側部材と、
該外側部材の中空な空間の内部に、前記外側部材に対して回転自在に配設された内側軸と、
前記外側部材の内面と前記内側軸の外周面との間に入れられた液晶と、
該液晶の液晶分子に対して、前記内側軸の中心軸から前記外側部材の内面に向う方向に沿って電界または磁界を加えて、該液晶の液晶分子を前記内側軸の軸方向と交わる面内において回転させる液晶分子回転手段とからなり、
前記液晶分子回転手段が、
前記内側軸の外周面または前記外側部材の内面と交差する方向から、該液晶の液晶分子に対して電界または磁界を加える回転手段と、
前記内側軸の外周面または前記外側部材の内面に設けられた拘束手段と、
前記回転手段が前記液晶の液晶分子に対して電界または磁界を加える方向と交差する方向から、該液晶の液晶分子に対して電界または磁界を加える復帰手段と、を備えており、
該拘束手段は、
前記液晶の液晶分子に対して前記回転手段から電界または磁界を加えられたときにおいて、各液晶分子がそれぞれ一方向にのみ回転するように前記内側軸の外周面近傍または前記外側部材の内面近傍に位置する液晶分子の運動を拘束するものである
ことを特徴とするハイブリッド物体移動機構。
An outer member having a hollow space;
An inner shaft rotatably disposed with respect to the outer member in the hollow space of the outer member;
Liquid crystal placed between the inner surface of the outer member and the outer peripheral surface of the inner shaft;
An in-plane crossing the liquid crystal molecules of the liquid crystal with the axial direction of the inner axis by applying an electric field or a magnetic field to the liquid crystal molecules of the liquid crystal along a direction from the central axis of the inner axis toward the inner surface of the outer member. Liquid crystal molecule rotating means for rotating in
The liquid crystal molecule rotating means comprises:
Rotating means for applying an electric field or a magnetic field to the liquid crystal molecules of the liquid crystal from the direction intersecting the outer peripheral surface of the inner shaft or the inner surface of the outer member;
Restraining means provided on the outer peripheral surface of the inner shaft or the inner surface of the outer member;
And a return means for applying an electric field or a magnetic field to the liquid crystal molecules of the liquid crystal from a direction intersecting the direction of applying an electric field or a magnetic field to the liquid crystal molecules of the liquid crystal ,
The restraining means is
When an electric field or a magnetic field is applied to the liquid crystal molecules of the liquid crystal from the rotating means, the liquid crystal molecules are rotated in one direction, respectively, near the outer peripheral surface of the inner shaft or the inner surface of the outer member. A hybrid object moving mechanism characterized by restraining the movement of liquid crystal molecules positioned.
液晶を流路内に配置し、
該流路内において、電界または磁界を加えられたときにおいて各液晶分子がそれぞれ一方向にのみ回転するように、拘束手段によって前記流路の一の壁面近傍に位置する液晶分子の運動を拘束し、
前記液晶の液晶分子に対して前記流路の一の壁面と交わる方向に沿って電界または磁界を加える回転手段と、該回転手段が前記液晶の液晶分子に対して電界または磁界を加える方向と交差する方向から該液晶の液晶分子に対して電界または磁界を加える復帰手段とによって、前記液晶に対して交互に電界または磁界を加える
ことを特徴とするハイブリッド液晶流動形成方法。
Place the liquid crystal in the flow path,
In the flow channel, the movement of the liquid crystal molecules located near one wall surface of the flow channel is restrained by the restraining means so that each liquid crystal molecule rotates only in one direction when an electric field or a magnetic field is applied. ,
Rotating means for applying an electric field or magnetic field to the liquid crystal molecules of the liquid crystal along a direction intersecting one wall surface of the channel, and the rotating means intersects with a direction of applying an electric field or magnetic field to the liquid crystal molecules of the liquid crystal by the direction and return means for applying an electric field or magnetic field to the liquid crystal molecules of the liquid crystals, <br/> features and to Ruha hybrid liquid crystal flow forming method adding an electric or magnetic field alternately to the liquid crystal.
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