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液晶流動形成機構、液晶流動形成方法および液晶流動を用いた物体移動機構

国内特許コード P07A010319
整理番号 H13005
掲載日 2007年10月11日
出願番号 特願2001-305581
公開番号 特開2003-113814
登録番号 特許第3586734号
出願日 平成13年10月1日(2001.10.1)
公開日 平成15年4月18日(2003.4.18)
登録日 平成16年8月20日(2004.8.20)
発明者
  • 蝶野 成臣
  • 辻 知宏
出願人
  • 高知県公立大学法人
発明の名称 液晶流動形成機構、液晶流動形成方法および液晶流動を用いた物体移動機構
発明の概要 【課題】工業的に利用可能な液晶流動を形成することができる液晶流動形成機構および液晶流動形成方法、および液晶流動を利用した物体移動機構を提供する。
【解決手段】流路Lと、流路Lの壁面Bに沿って移動可能に設けられた液晶LCと、液晶LCの液晶分子mを、流路Lの壁面B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、液晶LCの液晶分子mが回転したときに発生する液晶流動を利用する。液晶分子回転手段CBによって流路Lの壁面Bと交わる面内で液晶分子mを回転させれば、壁面Bに沿って、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ので、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容易に利用することができる。
従来技術、競合技術の概要


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液晶自体の粘性が変化する、つまり電気粘性流体としての性質も有している。このため、電気粘性流体としての性質を利用した軸受やダンパー等が開発されている。

産業上の利用分野


本発明は、液晶流動を用いた物体移動機構および液晶流動形成方法に関する。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物体移動機構、液晶流動形成機構および液晶流動形成方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
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、
前記液晶を、前記流路の壁面と交差する軸周りにツイストさせ、かつ、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する拘束手段とを備えている
ことを特徴とする液晶流動形成機構

【請求項2】
前記流路が、対向する一対の壁面を有しており、
該流路の一対の壁面間に、前記液晶が入れられており、
前記拘束手段が、
前記対向する一対の壁面に設けられ、同じ向きにラビング処理された一対の配向膜を備えている
ことを特徴とする請求項記載の液晶流動形成機構。

【請求項3】
前記流路が、対向する一対の壁面を有しており、
該流路の一対の壁面間に、前記液晶が入れられており、
前記拘束手段が、
前記対向する一対の壁面に設けられ、互いに交差する向きにラビング処理された一対の配向膜を備えている
ことを特徴とする請求項記載の液晶流動形成機構。

【請求項4】
前記液晶分子が、前記流路の壁面に対してチルトしている
ことを特徴とする請求項1、2または3記載の液晶流動形成機構。

【請求項5】
前記液晶分子回転手段が、前記液晶に電界または磁界を加えるタイミングおよび前記液晶に加える電界または磁界の大きさを制御する制御装置を備えており、
該制御装置が、前記液晶に電界または磁界を断続的に加える
ことを特徴とする請求項1、2、3または4記載の液晶流動形成機構。

【請求項6】
移動が固定された固定部材と、
該固定部材の上面と対向する下面とを有し、該固定部材に対して、その上面に沿って移動可能に配設された移動部材と、
移動部材の下面と前記固定部材の上面との間に配設された液晶と、
該液晶の液晶分子に対して電界を加えて、該液晶の液晶分子を、前記固定部材の上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、
前記移動部材および前記固定部材にそれぞれ設けられた一対の電極と、
前記移動部材および前記固定部材に設けられた、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する拘束手段とを備えている
ことを特徴とする物体移動機構。

【請求項7】
移動が固定された固定部材と、
該固定部材の上面と対向する下面とを有し、該固定部材に対して、その上面に沿って移動可能に配設された移動部材と、
該移動部材の下面と前記固定部材の上面との間に配設された液晶と、
該液晶の液晶分子に対して磁界を加えて、該液晶の液晶分子を、前記固定部材の上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、
前記移動部材および前記固定部材にそれぞれ設けられた一対の磁極と、
前記移動部材および前記固定部材に設けられた、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する拘束手段とを備えている
ことを特徴とする物体移動機構。

【請求項8】
前記拘束手段が、前記移動部材の下面および前記固定部材の上面にそれぞれ設けられ、ラビング処理された一対の配向膜である
ことを特徴とする請求項6または7記載の物体移動機構。

【請求項9】
前記拘束手段が、前記移動部材の下面と前記固定部材の上面との間において、前記液晶をツイストさせる
ことを特徴とする請求項6、7または8記載の液晶流動形成機構。

【請求項10】
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、
前記内側軸および前記外側部材にそれぞれ設けられた一対の電極と、
前記内側軸および前記外側部材に設けられた、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する拘束手段とを備えている
ことを特徴とする物体移動機構。

【請求項11】
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、
前記内側軸および前記外側部材にそれぞれ設けられた一対の磁極と、
前記内側軸および前記外側部材に設けられた、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する拘束手段とを備えている
ことを特徴とする物体移動機構。

【請求項12】
前記拘束手段が、前記内側軸の外周面および前記外側部材の内面にそれぞれ設けられた一対の配向膜であり、
前記内側軸の外周面に設けられた前記配向膜には、前記内側軸の外周面に沿って、かつ、該内側軸の軸方向と交差する方向にラビング処理がされており、
前記外側部材の内面に設けられた前記配向膜には、前記外側部材の内面に沿って、かつ、前記内側軸の軸方向と交差する方向に沿ってラビング処理がされている
ことを特徴とする請求項10または11記載の物体移動機構。

【請求項13】
前記拘束手段が、前記内側軸の外周面と前記外側部材の内面との間において、前記液晶をツイストさせる
ことを特徴とする請求項10、11または12記載の液晶流動形成機構。

【請求項14】
互いに対向する一対の壁面を備えた外側部材と、
該外側部材の一対の壁面間における左右方向の中間に配置され、該一対の壁面間に形成されている空間を右方空間と左方空間に分割し、かつ、該一対の壁面に沿って左右方向に移動可能に設けられた内側部材と、
前記外側部材の一対の壁面間に配置された液晶と、
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、前記外側部材の内面と交わる面内において、各液晶分子がそれぞれ一方向にのみ回転するように回転させる液晶分子回転手段とからなり、
該液晶分子回転手段が、
前記液晶を、前記外側部材の壁面と交差する軸周りにツイストさせ、かつ、前記内側部材を挟んで対称な位置に配置された液晶分子同士が互いに逆方向に回転するように拘束する拘束手段とを備えている
ことを特徴とする物体移動機構。

【請求項15】
前記拘束手段が、
前記外側部材における右方空間を挟む一対の壁面に設けられ、いずれも左方から右方に向けてラビング処理された一対の右方配向膜と、
前記外側部材における左方空間を挟む一対の壁面に設けられ、いずれも右方から左方に向けてラビング処理された一対の左方配向膜とからなる
ことを特徴とする請求項14記載の物体移動機構。

【請求項16】
前記液晶分子回転手段が、前記液晶に電界または磁界を加えるタイミングおよび前記液晶に加える電界または磁界の大きさを制御する制御装置を備えており、
該制御装置が、前記液晶に電界または磁界を断続的に加える
ことを特徴とする請求項6、7、8、9、10、11、12、13、14または15記載の物体移動機構。

【請求項17】
液晶を流路内に配置し、
該流路内において、前記液晶が、前記流路の壁面と交差する軸周りにツイストし、かつ、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液晶分子を拘束し、
該拘束手段によって拘束されている液晶に対して、液晶分子回転手段によって、前記流路の壁面と交わる方向に沿って電界または磁界を加える
ことを特徴とする液晶流動形成方法。

【請求項18】
前記流路が、対向する一対の壁面を有しており、
前記拘束手段が、前記対向する一対の壁面に設けられ、同じ向きにラビング処理された一対の配向膜である
ことを特徴とする請求項17記載の液晶流動形成方法。

【請求項19】
前記流路が、対向する一対の壁面を有しており、
前記拘束手段が、前記対向する一対の壁面に設けられ、互いに交差する向きにラビング処理された一対の配向膜である
ことを特徴とする請求項17記載の液晶流動形成方法。

【請求項20】
前記液晶分子回転手段が、前記液晶に電界または磁界を加えるタイミングおよび前記液晶に加える電界または磁界の大きさを制御する制御装置を備えており、
該制御装置によって、前記液晶に電界または磁界を断続的に加える
ことを特徴とする請求項17、18または19記載の液晶流動形成方法。
国際特許分類(IPC)
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出願権利状態 登録
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