JP5370971B2 - Soft actuator using liquid crystal - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a soft actuator using a liquid crystal capable of moving an object even on a curved surface having irregularities. <P>SOLUTION: The soft actuator includes: a fixed sheet SP which is fixed; a moving sheet MP provided movable relative to the fixed sheet SP; a liquid crystal LC provided between an upper surface of the fixed sheet SP and a lower surface of the moving sheet MP opposed to the upper surface of the fixed sheet SP; and a liquid crystal molecule rotation unit for rotating liquid crystal molecules m of the liquid crystal LC in a plane intersecting the upper surface of the fixed sheet SP and/or the lower surface of the moving sheet MP, and the fixed sheet SP is formed by a member having flexibility. The upper surface of the fixed sheet SP can be a curved surface, and then the moving sheet MP moves with its lower surface maintained substantially in parallel with the upper surface of the fixed sheet SP while moving in the direction of a liquid crystal flow. Accordingly, the moving sheet MP can be moved along the upper surface of the fixed sheet SP, namely along the curved surface. <P>COPYRIGHT: (C)2012,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、液晶を利用したソフトアクチュエータに関する。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、その重心回りに同じ方向に回転し、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液晶を利用したソフトアクチュエータに関する。
The present invention relates to a soft actuator using liquid crystal. 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 in the same direction 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 soft actuator using liquid crystal using liquid crystal flow utilizing the properties of such 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。   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.

近年、液晶分子が配向するときに発生する液晶流動を利用して、物体を移動させる機構が開発されている(例えば、特許文献1)。
かかる機構は、移動が固定された固定平板と、この固定平板に対して移動可能にもうけられた移動平板と、両者の間に充填され両平板にアンカリングされた液晶と、この液晶に対して平板と垂直な電界を加える手段と、を備えている。かかる構成を有して入れば、電界を加えることによって、液晶分子を回転させることができ、この液晶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、移動平板が固定平板に対して移動可能に設けられており、しかも、液晶が両平板にアンカリングされているので、液晶流動に伴って移動平板を移動させることができる。
In recent years, a mechanism for moving an object using liquid crystal flow generated when liquid crystal molecules are aligned has been developed (for example, Patent Document 1).
Such a mechanism includes a fixed flat plate whose movement is fixed, a movable flat plate provided so as to be movable with respect to the fixed flat plate, a liquid crystal filled between the two and anchored to both flat plates, and the liquid crystal. Means for applying an electric field perpendicular to the flat plate. With such a configuration, liquid crystal molecules can be rotated by applying an electric field, and liquid crystal flow due to the rotation of the liquid crystal can be generated. Then, since the moving flat plate is provided so as to be movable with respect to the fixed flat plate, and the liquid crystal is anchored to both flat plates, the moving flat plate can be moved along with the liquid crystal flow.

上記のごとく液晶の流動を利用して平板等の物体を移動させることができるのであるが、曲面上をその曲面に沿って物体を移動させることができれば、さまざまな物体等の表面に沿って物体を移動させることが可能となり、その用途を大幅に拡大することができる。   As described above, it is possible to move an object such as a flat plate using the flow of liquid crystal, but if the object can be moved along the curved surface along the curved surface, the object along the surface of various objects etc. Can be moved, and its application can be greatly expanded.

特許第3586734号公報Japanese Patent No. 3586734

本発明は上記事情に鑑み、凹凸を有する曲面上であっても物体を移動させることができる液晶を利用したソフトアクチュエータを提供することを目的とする。   In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a soft actuator using a liquid crystal that can move an object even on a curved surface having irregularities.

第1発明の液晶を利用したソフトアクチュエータは、液晶流動によって物体を移動させるアクチュエータであって、固定された固定部材と、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、前記固定部材の固定側対向面と、該固定部材の固定側対向面と対向する前記移動部材の移動側対向面との間に設けられた液晶と、該液晶の液晶分子を、前記固定部材の固定側対向面および/または前記移動部材の移動側対向面と交わる面内で回転させる液晶分子回転手段と、を備えており、前記固定部材が、柔軟性を有する部材によって形成されていることを特徴とする。
第2発明の液晶を利用したソフトアクチュエータは、液晶流動によって物体を移動させるアクチュエータであって、固定された固定部材と、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、前記固定部材の固定側対向面と、該固定部材の固定側対向面と対向する前記移動部材の移動側対向面との間に設けられた液晶と、該液晶の液晶分子を、前記固定部材の固定側対向面および/または前記移動部材の移動側対向面と交わる面内で回転させる液晶分子回転手段と、を備えており、前記移動部材が、柔軟性を有する部材によって形成されていることを特徴とする。
第3発明の液晶を利用したソフトアクチュエータは、第1または第2発明において、前記固定部材および前記移動部材が、いずれも柔軟性を有するシート状の部材であり、前記固定部材と、前記移動部材と、両者の間に挟まれた前記液晶と、を備えた物体移動シートを有していることを特徴とする
The soft actuator using the liquid crystal of the first invention is an actuator for moving an object by liquid crystal flow, a fixed member fixed, a moving member provided to be movable relative to the fixed member, Liquid crystal provided between the fixed-side facing surface of the fixing member and the moving-side facing surface of the moving member facing the fixed-side facing surface of the fixing member, and liquid crystal molecules of the liquid crystal Liquid crystal molecule rotating means that rotates in a plane that intersects the fixed side facing surface and / or the moving side facing surface of the moving member, and the fixing member is formed of a flexible member. Features.
The soft actuator using the liquid crystal of the second invention is an actuator for moving an object by liquid crystal flow, a fixed member fixed, a moving member provided to be movable relative to the fixed member, Liquid crystal provided between the fixed-side facing surface of the fixing member and the moving-side facing surface of the moving member facing the fixed-side facing surface of the fixing member, and liquid crystal molecules of the liquid crystal Liquid crystal molecule rotating means that rotates in a plane that intersects the fixed side facing surface and / or the moving side facing surface of the moving member , and the moving member is formed of a flexible member. Features.
The soft actuator using the liquid crystal according to a third aspect of the present invention is the soft actuator according to the first or second aspect, wherein the fixing member and the moving member are both sheet-like members having flexibility, and the fixing member and the moving member And the liquid crystal sandwiched between the two, the object moving sheet comprising

第1発明によれば、固定部材が柔軟性を有する部材によって形成されているので、固定部材をその固定側対向面が曲面となるようにすることができる。そして、液晶分子回転手段によって固定部材の固定側対向面および/または移動部材の移動側対向面と交わる面内で液晶分子を回転させれば、両部材の対向面間に、対向面に沿った液晶流動が発生する。すると、固定部材の固定側対向面が曲面となっているので、移動部材を固定部材の固定側対向面に沿って、つまり、曲面に沿って移動部材を移動させることができる。
第2発明によれば、液晶分子回転手段によって固定部材の固定側対向面および/または移動部材の移動側対向面と交わる面内で液晶分子を回転させれば、両部材の対向面間に、対向面に沿った液晶流動が発生する。そして、移動部材が柔軟性を有する部材によって形成されているので、移動部材を変形させながら液晶流動の方向に移動させることができる。
第3発明によれば、物体移動シートは固定部材および移動部材がいずれも柔軟性を有しているので、物体移動シートを、表面が曲面になっている物体や、表面の形状が変化する物体の表面に取り付けることができる。そして、すると、移動部材が柔軟性を有しているので、物体の表面形状に係わらず、物体の表面に沿って移動部材を移動させることができる。
According to the first aspect, since the fixing member is formed of a flexible member, the fixing member can have a curved surface on the fixed side. Then, if the liquid crystal molecules are rotated by the liquid crystal molecule rotating means within the plane that intersects the fixed side facing surface of the fixing member and / or the moving side facing surface of the moving member, the liquid crystal molecules rotate along the facing surface between the facing surfaces of both members. Liquid crystal flow occurs. Then, since the fixed-side facing surface of the fixed member is a curved surface, the moving member can be moved along the fixed-side facing surface of the fixed member, that is, along the curved surface.
According to the second invention, if the liquid crystal molecules are rotated by the liquid crystal molecule rotating means in the plane intersecting the fixed side facing surface of the fixing member and / or the moving side facing surface of the moving member, between the facing surfaces of both members, Liquid crystal flow along the facing surface occurs. Since the moving member is formed of a flexible member, the moving member can be moved in the direction of liquid crystal flow while being deformed.
According to the third invention, since the fixed member and the moving member are both flexible in the object moving sheet, the object moving sheet can be an object having a curved surface or an object whose surface shape changes. Can be attached to the surface. Then, since the moving member has flexibility, the moving member can be moved along the surface of the object regardless of the surface shape of the object.

本発明の液晶を利用したソフトアクチュエータの概略説明図であり、(A)は概略断面図であり、(B)は概略拡大断面図である。It is a schematic explanatory drawing of the soft actuator using the liquid crystal of this invention, (A) is a schematic sectional drawing, (B) is a schematic expanded sectional view. 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.

つぎに、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
まず、本発明の液晶を利用したソフトアクチュエータによって、物体を移動させる原理を説明する。
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, the principle of moving an object by the soft actuator using the liquid crystal of the present invention 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2(A)において、符号Pは一対の平行板を示している。この一対の平行板P,Pは、下方に位置する平行板Pはその移動が固定されているが、上方に位置する平行板P(上方平行板P)は、下方に位置する平行板P(下方平行板P)に対して、相対的に移動可能に設けられている。具体的には、上方平行板Pは、その下面が、下方平行板Pの上面と平行に維持されたまま、下方平行板Pの上面と平行な方向に沿って移動するように設けられている。   In FIG. 2 (A), the symbol P indicates a pair of parallel plates. The pair of parallel plates P, P is fixed to the lower parallel plate P, but the upper parallel plate P (upper parallel plate P) is the lower parallel plate P ( The lower parallel plate P) is provided so as to be relatively movable. Specifically, the upper parallel plate P is provided so as to move along a direction parallel to the upper surface of the lower parallel plate P while its lower surface is maintained parallel to the upper surface of the lower parallel plate P. .

図2(A)に示すように、一対の平行板P,Pの互いに対向する面の間には、液晶LCが配置されており、一対の平行板P,Pの互いに対向する面には、それぞれ配向膜Fが設けられている。この配向膜Fは、その素材は、例えばポリイミド等の高分子物質であり、液晶LCの一部を接触させると、配向膜F近傍の液晶分子mを拘束(以下、アンカリングという)するものである。
なお、図2(A)では、配向膜Fとして、液晶分子mがその軸方向が図2の左右方向に沿って並び、しかも、右端から左端に向かって上傾するようにアンカリングするものを使用した場合を示している。
As shown in FIG. 2A, the liquid crystal LC is disposed between the surfaces of the pair of parallel plates P, P facing each other, and the surfaces of the pair of parallel plates P, P facing each other are An alignment film F is provided for each. The alignment film F is made of a polymer material such as polyimide, for example, and restrains liquid crystal molecules m in the vicinity of the alignment film F (hereinafter referred to as anchoring) when a part of the liquid crystal LC is brought into contact therewith. is there.
In FIG. 2A, as the alignment film F, a liquid crystal molecule m is anchored so that its axial direction is aligned along the left-right direction in FIG. 2 and tilts upward from the right end toward the left end. The case where it was used is shown.

上記のごとく一対の平行板P,P間に配置された液晶LCに対して、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2(A) では矢印の方向)に回転するので、各液晶分子mの周囲には速度勾配が発生し、液晶流動が発生する     As described above, when the electric field ef is applied to the liquid crystal LC disposed between the pair of parallel plates P and P so as to intersect the axial direction of the liquid crystal molecule m, the rotation angle of the liquid crystal molecule m becomes small. Since it rotates in the direction (the direction of the arrow in FIG. 2A), a velocity gradient is generated around each liquid crystal molecule m, and a liquid crystal flow is generated.

このとき発生する液晶流動は、一対の平行板P,Pに平行な流れ(図2の左から右に流れる流れ)であるが、下方平行板Pは固定されているに対し、上方平行板Pは下方の部材Pに対して相対的に移動可能に設けられている。しかも、配向膜F近傍の液晶分子mは、配向膜Fにアンカリングされている。言い換えれば、配向膜F近傍の液晶分子mは平行板Pにアンカリングされている。
よって、液晶流動に起因する力が上方平行板Pに加わるので、液晶LCの流れの方向に沿って、上方平行板Pを、下方平行板Pに対して移動させることができるのである(図2(B)
)。
The liquid crystal flow generated at this time is a flow parallel to the pair of parallel plates P, P (a flow flowing from the left to the right in FIG. 2), but the lower parallel plate P is fixed, whereas the upper parallel plate P Is provided to be movable relative to the lower member P. In addition, the liquid crystal molecules m in the vicinity of the alignment film F are anchored to the alignment film F. In other words, the liquid crystal molecules m in the vicinity of the alignment film F are anchored to the parallel plate P.
Therefore, since the force resulting from the liquid crystal flow is applied to the upper parallel plate P, the upper parallel plate P can be moved relative to the lower parallel plate P along the flow direction of the liquid crystal LC (FIG. 2). (B)
).

(本発明の液晶を利用したソフトアクチュエータの説明)
つぎに、上述した原理を利用した、本実施形態の液晶を利用したソフトアクチュエータについて説明する。
上述した原理では、液晶LCを挟む一対の平行板P,Pが平板であるが、本実施形態の液晶を利用したソフトアクチュエータは、液晶を挟む部材のうち、少なくとも一方、または、両方の部材が柔軟性を有することに特徴を有している。
(Description of soft actuator using liquid crystal of the present invention)
Next, a soft actuator using the liquid crystal of this embodiment using the above-described principle will be described.
In the principle described above, the pair of parallel plates P and P sandwiching the liquid crystal LC is a flat plate. However, in the soft actuator using the liquid crystal of the present embodiment, at least one or both members sandwich the liquid crystal. It is characterized by having flexibility.

図1において、符号Sは、本実施形態の液晶を利用したソフトアクチュエータにおける、物体移動シートを示している。
この物体移動シートSは、固定シートSPと、移動シートMPと、両者の間に配置された液晶LCとを備えている。
In FIG. 1, a symbol S indicates an object moving sheet in the soft actuator using the liquid crystal of the present embodiment.
The object moving sheet S includes a fixed sheet SP, a moving sheet MP, and a liquid crystal LC disposed between the two.

まず、図1に示すように、固定シートSPは、移動シートMPを相対的に移動させる対象である物体Bの表面に、その表面に沿って移動しないように固定されたシート状の部材である。この固定シートSPは、柔軟性を有する素材から形成されたシートである。例えば、ビニル等であるが、とくに限定されない。
このため、固定シートSPは、曲げ変形させることができるので、物体Bの表面に凹凸があっても、その表面に密着するように取り付けることができるのである(図1参照)。
また、固定シートSPの上面には、配向膜Fが設けられている。この配向膜Fは、その素材が、例えばポリイミド等の高分子物質であり、その上面(つまり、液晶LCと接する面)が、図1において右から左にラビングされている。
First, as shown in FIG. 1, the fixed sheet SP is a sheet-like member that is fixed to the surface of the object B that is a target to which the moving sheet MP is relatively moved so as not to move along the surface. . The fixed sheet SP is a sheet formed from a flexible material. For example, vinyl and the like are not particularly limited.
For this reason, since the fixing sheet SP can be bent and deformed, even if the surface of the object B has irregularities, it can be attached so as to be in close contact with the surface (see FIG. 1).
An alignment film F is provided on the upper surface of the fixed sheet SP. The alignment film F is made of a polymer material such as polyimide, and its upper surface (that is, the surface in contact with the liquid crystal LC) is rubbed from right to left in FIG.

図1に示すように、移動シートMPは、固定シートSPと間隔を空けて配置された部材である。この移動シートMPも、固定シートSPと同様に、柔軟性を有する素材から形成されたシートである。例えば、ビニル等であるが、とくに限定されない。
このため、固定シートSPが表面に凹凸がある物体Bに取り付けられても、固定シートSPと同じ形状に変形する。つまり、移動シートMPは、固定シートSPとの間を一定の間隔に保つように変形することができるので、表面に凹凸がある物体Bに物体移動シートSを取り付けても、物体移動シートSはその構造を維持することができるのである。
また、移動シートMPの下面にも、配向膜Fが設けられている。この配向膜Fも、固定シートSPに設けられている配向幕Fと同様に、その素材が、例えばポリイミド等の高分子物質であり、その下面(つまり、液晶LCと接する面)が、図1において左から右にラビングされている。
As shown in FIG. 1, the moving sheet MP is a member that is arranged at a distance from the fixed sheet SP. This moving sheet MP is also a sheet formed of a flexible material, like the fixed sheet SP. For example, vinyl and the like are not particularly limited.
For this reason, even if the fixed sheet SP is attached to the object B having an uneven surface, the fixed sheet SP is deformed into the same shape as the fixed sheet SP. That is, since the moving sheet MP can be deformed so as to maintain a constant distance from the fixed sheet SP, the object moving sheet S is not attached even if the object moving sheet S is attached to the object B having an uneven surface. The structure can be maintained.
An alignment film F is also provided on the lower surface of the moving sheet MP. Similarly to the alignment curtain F provided on the fixed sheet SP, the alignment film F is made of a polymer material such as polyimide, and its lower surface (that is, the surface in contact with the liquid crystal LC) is shown in FIG. Is rubbed from left to right.

図1に示すように、固定シートSPの上面と移動シートMPの下面との間には、液晶LCが配置されている。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。
この液晶LCは、固定シートSPおよび移動シートMPがいずれも配向膜Fを備えており、また、配向膜Fの表面が上記のごとくラビング処理されている。このため、液晶分子mは、その軸方向が左右方向に沿って、しかも、右端から左端に向かって上傾するように配向された状態となっている(図1(B)、図2参照)。
As shown in FIG. 1, a liquid crystal LC is arranged between the upper surface of the fixed sheet SP and the lower surface of the moving sheet MP. 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 is applied.
In the liquid crystal LC, the fixed sheet SP and the moving sheet MP are both provided with the alignment film F, and the surface of the alignment film F is rubbed as described above. For this reason, the liquid crystal molecules m are aligned so that the axial direction thereof is along the left-right direction and is inclined upward from the right end toward the left end (see FIGS. 1B and 2). .

また、本実施形態の液晶を利用したソフトアクチュエータは、固定シートSPの上面および移動シートMPの下面と直交するような電界efを形成することができる液晶分子回転手段を備えている。   Further, the soft actuator using the liquid crystal of the present embodiment includes liquid crystal molecule rotating means that can form an electric field ef orthogonal to the upper surface of the fixed sheet SP and the lower surface of the moving sheet MP.

(移動シートMPを移動させる操作の説明)
つぎに、本実施形態の液晶を利用したソフトアクチュエータにおいて、移動シートMPを移動させる操作を説明する。
(Description of operation for moving the moving sheet MP)
Next, an operation for moving the moving sheet MP in the soft actuator using the liquid crystal of the present embodiment will be described.

まず、図1に示すように、本実施形態の液晶を利用したソフトアクチュエータにおける物体移動シートSを、固定シートSPを物体Bの表面に沿って配置する。すると、移動シートSの固定シートSPおよび移動シートSPは、物体Bの表面に沿った形状に変形する。   First, as shown in FIG. 1, the object moving sheet S in the soft actuator using the liquid crystal according to the present embodiment is arranged with the fixed sheet SP along the surface of the object B. Then, the fixed sheet SP and the moving sheet SP of the moving sheet S are deformed into a shape along the surface of the object B.

移動シートSが物体Bの表面に取り付けられると、液晶分子回転手段によって、固定シートSPの上面と移動シートMPの下面と直交する電界efを、液晶LCに対して印加除去すれば、液晶分子mが回転(具体的には、液晶分子mが起立倒伏するように回転)する。すると、固定シートSPの上面と移動シートMPの下面との間に、両面に沿った液晶流動が発生する。言い換えれば、物体Bの表面に沿った液晶流動が発生する。
なお、固定シートSPの上面および移動シートMPの下面に設けられている配向膜Fには、上記のごときラビング処理が施されているので、発生する液晶流動は、図1の左から右に向かう流れになる。
When the moving sheet S is attached to the surface of the object B, the liquid crystal molecules m can be obtained by applying and removing the electric field ef perpendicular to the upper surface of the fixed sheet SP and the lower surface of the moving sheet MP by the liquid crystal molecule rotating means. Rotates (specifically, the liquid crystal molecules m rotate so as to stand up and fall). Then, liquid crystal flow along both surfaces occurs between the upper surface of the fixed sheet SP and the lower surface of the moving sheet MP. In other words, liquid crystal flow along the surface of the object B occurs.
Since the alignment film F provided on the upper surface of the fixed sheet SP and the lower surface of the moving sheet MP is subjected to the rubbing process as described above, the generated liquid crystal flows from the left to the right in FIG. Become a flow.

また、固定シートSPの上面および移動シートMPの下面には、いずれも配向膜Fが設けられており、配向膜F近傍の液晶分子mが実質的に両シートSP,MPに固定されている。
このため、液晶流動が発生することによって、移動シートMPを液晶流動の方向に移動させる力が発生し、移動シートMPが液晶流動の方向に移動する。
In addition, an alignment film F is provided on both the upper surface of the fixed sheet SP and the lower surface of the moving sheet MP, and the liquid crystal molecules m in the vicinity of the alignment film F are substantially fixed to both the sheets SP and MP.
For this reason, when the liquid crystal flow occurs, a force for moving the moving sheet MP in the liquid crystal flow direction is generated, and the moving sheet MP moves in the liquid crystal flow direction.

すると、移動シートMPは、液晶流動の方向に移動していくが、その形状は液晶流動の状態や外力の影響等により、物体Bの表面の形状に沿って、液晶流動を発生させる前の状態を維持して移動したり(図1の移動シートMPにおける点P1〜P3参照)、液晶流動を発生させる前の状態から変形しながら移動するのである。   Then, the moving sheet MP moves in the direction of the liquid crystal flow, but its shape is the state before the liquid crystal flow is generated along the shape of the surface of the object B due to the liquid crystal flow state or the influence of external force. (See points P1 to P3 in the moving sheet MP in FIG. 1) or move while deforming from the state before the liquid crystal flow is generated.

以上のごとく、本実施形態の液晶を利用したソフトアクチュエータでは、物体移動シートSの固定部材SPおよび移動部材MPがいずれも柔軟性を有しているので、物体移動シートを、表面が曲面になっている物体Bに取り付けることができる。
そして、移動シートSPは柔軟性を有しており移動しながら変形することも可能であるので、物体Bの表面形状に係わらず、移動シートMPを液晶流動の方向に移動させることができるし、外力を加えることによって変形させながら移動させることもできるのである。
As described above, in the soft actuator using the liquid crystal according to the present embodiment, since the fixed member SP and the moving member MP of the object moving sheet S are both flexible, the object moving sheet has a curved surface. Can be attached to the object B.
Since the moving sheet SP has flexibility and can be deformed while moving, the moving sheet MP can be moved in the liquid crystal flow direction regardless of the surface shape of the object B. It can also be moved while being deformed by applying an external force.

しかも、固定シートSPおよび移動シートSPはその形状を自由に変形させることができるので、表面の形状が変化する物体の表面に取り付けても、その物体の表面形状に沿った状態を維持できる。また、移動シートMPの移動中に物体の表面形状が変化しても、その変化した形状に沿って移動シートMPの移動を継続させることができる。   Moreover, since the fixed sheet SP and the movable sheet SP can be deformed freely, even if they are attached to the surface of an object whose surface shape changes, the state along the surface shape of the object can be maintained. Moreover, even if the surface shape of the object changes during the movement of the moving sheet MP, the movement of the moving sheet MP can be continued along the changed shape.

なお、上記例では、物体移動シートSを物体Bの表面に取り付ける場合を説明したが、必ずしも物体移動シートSは物体Bに取り付けて使用する必要はない。例えば、物体移動シートSを、その固定シートSPが曲がった状態となるように、棒材等で支持しておき、その状態で移動シートSPを移動させてもよい。   In the above example, the case where the object moving sheet S is attached to the surface of the object B has been described. However, the object moving sheet S is not necessarily attached to the object B for use. For example, the object moving sheet S may be supported by a bar or the like so that the fixed sheet SP is bent, and the moving sheet SP may be moved in that state.

上述した固定シートBPと移動シートMPが、特許請求の範囲にいう固定部材と移動部材に相当し、固定シートBPの上面および移動シートMPの下面が、それぞれ特許請求の範囲にいう固定部材の固定側対向面、移動部材の移動側対向面に相当する。   The fixed sheet BP and the movable sheet MP described above correspond to the fixed member and the movable member as defined in the claims, and the upper surface of the fixed sheet BP and the lower surface of the movable sheet MP are respectively fixed to the fixed member as defined in the claims. This corresponds to the side facing surface and the moving side facing surface of the moving member.

なお、移動部材はシートに限られず、その下面に配向膜を有し、固定シートBPとの間に液晶LCを保持したまま相対的に移動できるものであればよい。例えば、矩形のブロックや円錐上の部材等でも移動部材として採用することは可能である。この場合には、液晶LCは、移動部材と固定部材との間の隙間を満たす程度でよい。   The moving member is not limited to a sheet, and any moving member may be used as long as it has an alignment film on the lower surface thereof and can move relatively while holding the liquid crystal LC with the fixed sheet BP. For example, a rectangular block or a conical member can be used as the moving member. In this case, the liquid crystal LC only needs to fill the gap between the moving member and the fixed member.

また、固定部材はシートに限られず、その上面に配向膜を有し、移動シートMPとの間に液晶LCを保持しておくことができるものであればよい。   Further, the fixing member is not limited to the sheet, and any member may be used as long as it has an alignment film on the upper surface and can hold the liquid crystal LC between the movable sheet MP.

さらに、液晶分子回転手段は、固定シートSPの上面と移動シートMPの下面との間に設けられた液晶LCの液晶分子mを、固定シートBPの上面および/または移動シートMPの下面と交わる面内で回転させることができるものであれば、とくに限定されない。
例えば、固定シートSPに設けられた電極と、移動シートMPに設けられた電極と、この電極間に電圧を印加除去する電圧制御手段を設けておけば、上記のごとき電界efを形成することができる。
Further, the liquid crystal molecule rotating means intersects the liquid crystal molecules m of the liquid crystal LC provided between the upper surface of the fixed sheet SP and the lower surface of the moving sheet MP with the upper surface of the fixed sheet BP and / or the lower surface of the moving sheet MP. If it can be rotated inside, it will not be specifically limited.
For example, if an electrode provided on the fixed sheet SP, an electrode provided on the moving sheet MP, and voltage control means for applying and removing a voltage between the electrodes are provided, the electric field ef as described above can be formed. it can.

さらに、上記例では、固定シートSPに設けられた配向膜Fのラビング方向と、移動シートMPの配向膜Fのラビング方向が、180度逆向きの場合を説明したが、各配向膜Fのラビング方向は、必ずしも180度逆向きでなくてもよい。つまり、両配向膜Fのラビング方向が交差するようにしてもよく、この場合には、固定シートSPに設けられた配向膜Fのラビング方向に対して傾いた方向に移動シートMPを移動させることができる。例えば、配向膜Fに対するラビング方向が90度ズレているような場合であれば、固定シートSPに設けられた配向膜Fのラビング方向に対して45度の角度で移動シートMPを移動させることができる。   Furthermore, in the above example, the case where the rubbing direction of the alignment film F provided on the fixed sheet SP and the rubbing direction of the alignment film F of the moving sheet MP are opposite by 180 degrees has been described. The direction does not necessarily have to be reversed by 180 degrees. That is, the rubbing directions of the two alignment films F may intersect with each other. In this case, the moving sheet MP is moved in a direction inclined with respect to the rubbing direction of the alignment film F provided on the fixed sheet SP. Can do. For example, if the rubbing direction with respect to the alignment film F is shifted by 90 degrees, the movable sheet MP may be moved at an angle of 45 degrees with respect to the rubbing direction of the alignment film F provided on the fixed sheet SP. it can.

さらに、上記例では、固定シートSPと移動シートMPの両方に配向膜Fが設けられている場合を説明したが、配向膜Fは必ずしも両方に設けなくてもよい。つまり、いずれか一方にのみ配向膜Fが設けられていても、液晶LCの液晶分子mを配向させることができので、所定の方向に液晶流動を発生させることができる。   Furthermore, although the case where the alignment film F is provided on both the fixed sheet SP and the movable sheet MP has been described in the above example, the alignment film F may not necessarily be provided on both. That is, even if the alignment film F is provided only on one of them, the liquid crystal molecules m of the liquid crystal LC can be aligned, so that liquid crystal flow can be generated in a predetermined direction.

本発明の液晶を利用したソフトアクチュエータは、曲面がつながって形成された凹凸に沿って微小物体を移動させる移動機構などに適している。   The soft actuator using the liquid crystal according to the present invention is suitable for a moving mechanism for moving a minute object along the unevenness formed by connecting curved surfaces.

SP 固定板
MP 移動板
F 配向膜
LC 液晶
m 液晶分子
ef 電界
SP Fixed plate MP Moving plate F Alignment film LC Liquid crystal m Liquid crystal molecule ef Electric field

Claims (3)

液晶流動によって物体を移動させるアクチュエータであって、
固定された固定部材と、
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、
前記固定部材の固定側対向面と、該固定部材の固定側対向面と対向する前記移動部材の移動側対向面との間に設けられた液晶と、
該液晶の液晶分子を、前記固定部材の固定側対向面および/または前記移動部材の移動側対向面と交わる面内で回転させる液晶分子回転手段と、を備えており、
前記固定部材が、
柔軟性を有する部材によって形成されている
ことを特徴とする液晶を利用したソフトアクチュエータ。
An actuator that moves an object by liquid crystal flow,
A fixed fixing member;
A moving member provided to be movable relative to the fixed member;
Liquid crystal provided between the fixed-side facing surface of the fixing member and the moving-side facing surface of the moving member facing the fixed-side facing surface of the fixing member;
Liquid crystal molecule rotating means for rotating the liquid crystal molecules of the liquid crystal in a plane intersecting the fixed side facing surface of the fixed member and / or the moving side facing surface of the moving member ;
The fixing member is
A soft actuator using liquid crystal, characterized by being formed of a flexible member.
液晶流動によって物体を移動させるアクチュエータであって、
固定された固定部材と、
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、
前記固定部材の固定側対向面と、該固定部材の固定側対向面と対向する前記移動部材の移動側対向面との間に設けられた液晶と、
該液晶の液晶分子を、前記固定部材の固定側対向面および/または前記移動部材の移動側対向面と交わる面内で回転させる液晶分子回転手段と、を備えており、
前記移動部材が、
柔軟性を有する部材によって形成されている
ことを特徴とする液晶を利用したソフトアクチュエータ。
An actuator that moves an object by liquid crystal flow,
A fixed fixing member;
A moving member provided to be movable relative to the fixed member;
Liquid crystal provided between the fixed-side facing surface of the fixing member and the moving-side facing surface of the moving member facing the fixed-side facing surface of the fixing member;
Liquid crystal molecule rotating means for rotating the liquid crystal molecules of the liquid crystal in a plane intersecting the fixed side facing surface of the fixed member and / or the moving side facing surface of the moving member ;
The moving member is
A soft actuator using liquid crystal, characterized by being formed of a flexible member.
前記固定部材および前記移動部材が、いずれも柔軟性を有するシート状の部材であり、前記固定部材と、前記移動部材と、両者の間に挟まれた前記液晶と、を備えた物体移動シートを有している
ことを特徴とする請求項1または2記載の液晶を利用したソフトアクチュエータ。
The fixed member and the moving member are both sheet-like members having flexibility, and an object moving sheet comprising the fixed member, the moving member, and the liquid crystal sandwiched between the two. The soft actuator using the liquid crystal according to claim 1, wherein the soft actuator uses liquid crystal.
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