(57)【要約】      （修正有）【課題】平面上を自由に移動することができる変形可能な液晶移動体を提供する。【解決手段】液晶流動を駆動源とする移動体であって、液晶１０を封入した収容体２と、収容体２の内面に設けられた電極３と、選択された印加電極に電界を発生させる制御部と、を備えており、収容体２が柔軟性を有する部材によって形成されている。収容体２が柔軟性を有する部材によって形成されているので、液晶流動によって収容体２の形状が変化するので、液晶流動によって収容体２はその形状を変化させる。すると、収容体２の形状変化に伴って移動体が移動する。したがって、液晶１０中に発生させる液晶流動を調整すれば、所望の方向に液晶移動体１を移動させることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶流動を駆動源とする移動体であって、
液晶を封入した収容体と、
該収容体の内面に設けられた電極および／または磁極と、
選択された印加電極および／または印加磁極間に電界および／または磁界を発生させる制御部と、を備えており、
前記収容体が柔軟性を有する部材によって形成されている
ことを特徴とする変形可能な液晶移動体。
【請求項２】
前記収容体が、シート状部材を袋状にしたものである
ことを特徴とする請求項１記載の変形可能な液晶移動体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、変形可能な液晶移動体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、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た。
近年、液晶分子に電場や磁場を印加することによって、液晶流動を発生させる技術が開発されている（特許文献１〜５）。
【０００３】
この特許文献１〜５の技術は、液晶分子の回転に起因して液晶分子の周囲に発生する速度勾配に起因して液晶流動を発生させるという原理に基づくものであり、実際に液晶の流動を発生させることができる。つまり、特許文献１〜５の技術によれば、液晶中に流動を発生させて、液晶を移動させることができるのである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３５８６７３４号
【特許文献２】特許第４２７３３４１号
【特許文献３】特開２００９−１８５９９３号
【特許文献４】特開２００９−１８５９９４号
【特許文献５】特開２０１０−１８３７５４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかるに、上記特許文献１〜５の技術では、液晶を挟むように配置された一対の電極から液晶に対して電界を印加することによって液晶中に流動を発生させているので、液晶を移動させる経路には、液晶を挟むように一対の電極を配置しなければならない。つまり、特許文献１〜５の技術の場合、液晶を移動させる経路は電極を設けた場所に限定される。言い換えれば、特許文献１〜５の技術では、予め定められた経路に沿ってしか液晶を移動させることができないのである。
【０００６】
本発明はかかる事情に鑑み、平面上を自由に移動することができる変形可能な液晶移動体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１発明の変形可能な液晶移動体は、液晶流動を駆動源とする移動体であって、液晶を封入した収容体と、該収容体の内面に設けられた電極および／または磁極と、選択された印加電極および／または印加磁極間に電界および／または磁界を発生させる制御部と、を備えており、前記収容体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発明の変形可能な液晶移動体は、第１発明において、前記収容体が、シート状部材を袋状にしたものであることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
第１発明によれば、制御部によって、選択された印加電極間および／または印加磁極間に電界および／または磁界を発生させれば、印加電極間および／または印加磁極間に位置する液晶の液晶分子は、その軸方向が電界の電気力線および／または磁界の磁力線に対して所定の方向を向くようにその配向を変化させる。すると、収容体内の液晶中に液晶流動が発生する。そして、収容体が柔軟性を有する部材によって形成されているので、液晶流動によって収容体はその形状を変化させる。すると、収容体の形状変化に伴って移動体が移動する。したがって、液晶中に発生させる液晶流動を調整すれば、所望の方向に移動体を移動させることができる。
第２発明によれば、電極および／または磁極をシート状部材の表面に形成して、そのシート状部材を袋状に形成すればよいので、液晶移動体の製造が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態の変形可能な液晶移動体１の概略説明図であって、（Ａ）は概略側面図であり、（Ｂ）は概略平面図である。
【図２】本実施形態の変形可能な液晶移動体１の移動状況の概略説明図である。
【図３】他の実施形態の変形可能な液晶移動体１の概略説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
つぎに、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
なお、各図は、各部の構成を分かりやすくするために、各部の相対的な寸法は実際のものと一致していない。
【００１１】
（本実施形態の液晶移動体１）
まず、図１に基づいて、本実施形態の変形可能な液晶移動体１を説明する。
図１に示すように、本実施形態の変形可能な液晶移動体１は、収容体２と、電極３と、制御部５と、液晶１０と、を備えている。
以下、本実施形態の変形可能な液晶移動体１の構成要素について説明する。なお、以下では、変形可能な液晶移動体１を、単に液晶移動体という。
【００１２】
（液晶１０）
図１に示おいて、符号１０は、収容体２内部に収容されている液晶を示している。この液晶１０は、自由に流動できるように収容体２内に収容されている。そして、本実施形態の液晶移動体１は、この液晶１０中に液晶流動を発生させることによって、この液晶流動を動力源として本実施形態の液晶移動体１が移動できるように構成されている。
【００１３】
なお、本実施形態の液晶移動体１に使用される液晶１０は、とくに限定されない。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、電界や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。
【００１４】
（収容体２）
図１に示すように、収容体２は、シート状の部材を袋状に形成したものであり、その内部に液晶１０を収容することができる空間を有している。この収容体２を形成するシート状部材は、内部において液晶１０が移動したときに変形できる程度の柔軟性を有する素材によって形成されている。例えば、液晶１０の内部に液晶流動が発生すると、この流動により膨らんだり撓んだりできる程度の柔軟性を有する素材によって、収容体２は形成されている。
【００１５】
なお、収容体２を形成するシート状の部材の素材は上述するような柔軟性を有していればとくに限定されない。とくに、後述するように、電極３等をスパッタリングなどの方法でその表面に形成することができるものが好ましい。かかる素材としては、例えば、高分子薄膜やゲルなどを採用することができる。
【００１６】
（電極３）
図１に示すように、収容体２の内面には、複数の電極３が設けられている。複数の電極３は、例えば、ＩＴＯや銅や銀などの導電体などを素材として形成されたものである。各電極３は、収容体２の内面に沿って並ぶように（例えば格子状となるように、図１（Ｂ）参照）設けられており、隣接する電極３同士が互いに離間した状態となるように形成されている。言い換えれば、複数の電極３は、隣接する電極３同士が互いに電気的に絶縁された状態となるように形成されている。
【００１７】
なお、同じシート状部材に設けられている複数の電極３において、隣接する電極３間の距離は、両電極３間に電圧を印加したときに、両電極３間に電界ＥＦが形成される程度とすればよく、その距離はとくに限定されない。
【００１８】
また、同じシート状部材に設けられている複数の電極３において、隣接する電極３間の距離は、両電極３間に電圧を印加したときに、両電極３間に電界ＥＦが形成される程度とすればよく、その距離はとくに限定されない。
【００１９】
（制御部５）
本実施形態の液晶移動体１では、収容体２に制御部５（図示せず）が取り付けられている。この制御部５には、電極３が配線によって電気的に接続されている。この制御部５は、電圧を印加する電極３（印加電極）を選択したり、印加電極に対して印加する電圧やそのタイミング、周期等を制御したりする機能を有している。つまり、制御部５は、電界ＥＦを形成する位置や、電界を形成するタイミング、電界ＥＦの強度などを調整するものである。
【００２０】
なお、制御部５による印加電極などの制御は、制御部５にプログラミングしてもよいし、外部からの信号によって制御してもよく、とくに限定されない。
【００２１】
（配向膜４）
そして、複数の電極３の表面には、配向膜４が積層されている。配向膜４は、液晶１０中の液晶分子を所定の方向に配向させるものである。例えば、配向膜４には、液晶１０中の液晶分子を収容体２の内面に垂直に配向させるように、その表面にラビング処理が行われている。
【００２２】
なお、液晶１０中の液晶分子を配向させるのは、液晶１０に電界ＥＦが印加された際に、液晶分子を所定の方向に回転させて所定の液晶流動を液晶１０中に発生させるためである。
【００２３】
（液晶移動体１の作動）
以上のごとき構成であるので、床面やテーブルなどの平面に載せられた液晶移動体１は以下のように作動する。以下、図２に基づいて、液晶移動体１の移動を説明する。
なお、図中の丸囲み内には、液晶１０中の液晶分子ｍの動きの概略説明図を記載している。
【００２４】
図２（Ａ）は、本実施形態の液晶移動体１の電極３間に電圧が印加されていない状態を示している。図２（Ａ）に示すように、電極３間に電圧が印加されていない状態では、収容体２が柔軟性を有しているので、液晶移動体１の表面は、液晶１０の表面張力によってほぼ球面状になる。
【００２５】
図２（Ａ）の状態から、電極３間に電圧を印加すると、電極３間に電界ＥＦが形成される。すると、形成された電界ＥＦは収容体２内の液晶１０を通過する。
【００２６】
このとき、配向膜４によって、液晶１０中の液晶分子ｍは、その配向が収容体２の内面に対して垂直になるように配向されているのに対し、電極３間に形成される電界ＥＦは、収容体２の内面近傍を除き、収容体２の内面の法線方向に対して傾斜した状態となっている。このため、電界ＥＦが形成されると、液晶１０において電界ＥＦが通過する部分の液晶分子ｍは、その軸方向が収容体２の内面に対して垂直となった状態から、その軸方向が電界ＥＦの方向と平行となるように時計回りに回転する（図２（Ｂ）の丸囲み内参照）。すると、液晶分子ｍの回転に伴って、液晶１０中には液晶分子ｍの流動が発生する。例えば、図２であれば、右方向に向かう液晶分子ｍの流動が発生するので、液晶１０は右方向に移動する。このとき、収容体２が柔軟性を有する部材によって形成されているので、収容体２は液晶分子ｍの流動によって変形し、液晶移動体１は右側（移動方向前方）が盛り上がった流線形となり、その重心の位置（つまり液晶１０の重心の位置）が右側に移動する（図２（Ｂ）参照）。
【００２７】
液晶分子ｍは、その軸方向が電界ＥＦの方向と平行となるまで回転するとその状態で回転を停止する（図２（Ｂ）参照）。つまり、電界ＥＦが液晶１０に印加されて続けていても、液晶１０中の液晶分子ｍの流動は、最初に液晶分子ｍが回転する際にしか発生しない。このため、液晶分子同士の摩擦や液晶１０と収容体２の内面との間の摩擦などの影響より、液晶１０中の液晶分子ｍの流動がなくなると、電界ＥＦが液晶１０に印加されていても、液晶１０はその移動を停止する。そして、液晶１０中の液晶分子ｍの流動がなくなると、液晶１０は、その形状が流線形の状態から電界ＥＦが印加される前の形状に戻る（図２（Ｃ））。
【００２８】
ここで、液晶移動体１は、流線形となった状態（図２（Ｂ）の状態）において、重心の位置が元の位置（図２（Ａ）の位置）から右側に移動している。このため、電界ＥＦが印加される前の形状に戻っても、重心の位置は元の位置（図２（Ａ）の位置）から右側に移動する。
【００２９】
したがって、電界ＥＦが液晶１０に印加すれば、液晶１０の液晶分子ｍの回転に起因する液晶１０中の液晶分子ｍの流動（液晶流動）によって、液晶移動体１を、液晶流動の方向に移動させることができるのである。
【００３０】
そして、電極３に対して間欠的に電圧を印加すれば、電圧を印加する度に液晶分子ｍが回転し、液晶１０中に液晶流動を間欠的に発生させることができる。すると、電圧を印加する度に同じ方向に沿って液晶流動が発生するように、電極３に対して間欠的に電圧を印加すれば、液晶移動体１を、同じ方向（図２であれば右方向）に間欠的に移動させることができる。しかも、電圧を印加する周期を短くすれば、液晶移動体１の移動を、連続移動に近い状態で移動させることも可能となる。
【００３１】
（液晶移動体１の移動方向について）
さらに、液晶移動体１では、収容体２自体が複数の電極３を有しており、しかも、収容体２内で発生する液晶流動によって移動方向が決定されるので、電圧を印加する印加電極３を調整すれば、液晶移動体１を所望の方向に移動させることができる。
【００３２】
例えば、図１に示すように、複数の電極３が収容体２の内面に格子状に配置されていれば、電圧を印加する印加電極を選択することによって、所望の方向に液晶移動体１を移動させることができる。つまり、印加電極の並んでいる方向（つまり電界ＥＦの方向）に沿って液晶流動を発生させることができるので、その方向に沿って液晶移動体１を移動させることができる。
【００３３】
例えば、図１（Ｂ）に示すように、線ＳＬの方向に沿って並んだ電極３を印加電極として選択すれば、線ＳＬに沿って液晶流動が発生するので、液晶移動体１を線ＳＬに沿って移動させることができる。また、線ＬＬの方向に沿って並んだ電極３を印加電極として選択すれば、線ＬＬに沿って液晶移動体１を移動させることができる。
【００３４】
（液晶移動体１の移動形態について）
液晶移動体１は、上述したように、重心の位置を移動させるように液晶流動を発生させて移動する形態を取ることができるが、液晶移動体１が移動形態はかかる形態に限定されない。例えば、液晶１０周囲を回るように収容体２が変形しながら移動するように液晶流動を発生させても、液晶移動体１を移動させることができる（移動形態２）。また、収容体２が伸縮するように（図１の左右方向の長さが変化するように）液晶流動を発生させてもでも、液晶移動体１を移動させることができる(移動形態)３。なお、移動形態２、３の場合には、液晶流動の方向と液晶移動体１の移動方向は必ずしも一致しないが、適切に液晶流動の方向を制御すれば、液晶移動体１を所望の方向に移動させることができる。
【００３５】
なお、上記例では、電極３は収容体２の内面と配向膜４との間に設けられている場合を説明した。しかし、電圧が印加されたときに液晶１０を通過する電界ＥＦを形成させることができるのであれば、電極３は収容体２の外面に設けてもよい。つまり、配向膜４だけを収容体２の内面に設けて、電極３は収容体２の外面に設けてもよい。この場合には、液晶１０を封入した袋状の収容体２を形成した後で電極３を設けることができるので、収容体２に電極３を設ける自由度を高めることができる。
【００３６】
（収容体２の製造方法）
上述したような、電極３を備えた収容体２を製造する方法はとくに限定されないが、例えば、以下の方法によって形成することができる。
【００３７】
まず、収容体２の材料となるシート状部材の表面に、スパッタリングや真空蒸着などの方法でＩＴＯ等の膜を形成して複数の電極３を形成する。このとき、複数の電極３を形成する位置の間にマスキングしておけば、複数の電極３は、互いに電気的に絶縁された状態でシート状部材の表面に形成される。
ついで、複数の電極３が形成されたシート状部材の表面に、スピンコート法等によって配向膜４を形成する。すると、複数の電極３および表面が配向膜４によって覆われたシート状部材を形成することができる。
そして、複数の電極３および配向膜４が形成されたシート状部材を袋状にすれば、収容体２を形成することができる。
【００３８】
例えば、円柱状や球状の型の表面にシート状部材を張り付けたりシート状部材に円柱状や球状の型を押し付ければ、シート状部材を開口を有する袋状に形成することができる。このような方法でシート状部材を袋状にした場合には、開口から液晶を袋内に入れて、開口を閉じるようにすれば、液晶移動体１を形成することができる。
【００３９】
もちろん、シート状部材を袋状にする方法や、液晶移動体１を形成する方法は、上記の方法に限られず、種々の方法を採用することができる。
【００４０】
なお、ＩＴＯ等の膜によって、複数の電極３とともに、複数の電極３と制御部５とを接続するための配線を形成してもよい。この場合には、シート状部材の表面に配線の形状のマスキングをしておけばよい。
【００４１】
また、電極３は、上述したような方法以外にも、インクジェット方式等によって電極材料を塗布して形成することもできる。
【００４２】
（配向膜４について）
さらに、配向膜４は必ずしも設けなくてもよい。例えば、液晶流動を常に一定の方向に発生させるのであれば、配向膜４を設けて液晶１０中の液晶分子の配向を揃える必要がある。しかし、液晶１０中の液晶流動を大きくするのであれば、シート状部材の表面に、配向膜４を設けずラビングレス処理も施されていない状態、または、弱アンカリング処理が施されている状態、であることが好ましい。すると、液晶１０中の液晶分子が回転したり液晶１０が移動したりする際に、液晶１０とシート状部材の表面（つまり収容体２の内面）との抵抗を少なくできるので、液晶流動による駆動力を大きくすることができる。なお、弱アンカリング処理とは、特許第4053530号「ゼロ面アンカリング液晶配向法及びその液晶デバイス」に記載されているアンカリング処理、つまり、水平又は斜め配向は強制するが、面内（水平配置している分子の軸がある水平面内）方向の配向強制力ないアンカリング処理などである。
【００４３】
また、液晶１０中に液晶流動を発生させる方向の自由度を高める上では、配向膜４を設けないほうが好ましい。言い換えれば、液晶移動体１を移動させる方向の自由度を高める上では、配向膜４を設けないほうが好ましい。
【００４４】
（一対のシート状部材２ａ，２ｂ）
また、図３に示すように、収容体２は、一対のシート状部材２ａ，２ｂを重ねて張り合わせて形成してもよい。具体的には、一対のシート状部材２ａ，２ｂの外縁を重ね合わせた状態で外縁同士を液密に接合して、収容体２を形成してもよい。この方法で製造する場合、一対のシート状部材２ａ，２ｂを張り合わせた部分は他の部分よりも柔軟性が低下する。すると、張り合わせた部分は変形しにくくなるので、一対のシート状部材２ａ，２ｂは張り合わせる部分が少なくなるようにすることが望ましい。例えば、液晶１０周囲を回るように収容体２が変形しながら移動する場合には、張り合わせる部分が少なくなければ、収容体２の変形がスムースになるので、液晶移動体１の移動もスムースになる。また、図２に示すような変形をしながら移動する場合や、液晶移動体１が伸縮しながら移動する場合（図１の左右方向の長さが変化しながら移動する場合）でも、収容体２の変形がスムースになるので、張り合わせる部分が少ないほうが望ましい。
【００４５】
（磁極の使用）
また、上記例では、電極３を設けて電界ＥＦによって液晶１０中に流動を発生させる場合を説明したが、電極３に代えて磁極を設けてもよい。この場合には、液晶１０として、磁界によって液晶分子の配向が変化するものを使用すればよい。
さらに、液晶１０として、電界と磁界の両方によって液晶分子の配向を変化させることができるものの場合には、電極と磁極を両方設けてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明の変形可能な液晶移動体は、血管や生体内で薬剤を患部に搬送する搬送手段やＭＥＭＳ上で微小物体を搬送する搬送手段などに利用できる。
【符号の説明】
【００４７】
１      液晶移動体
２      収容体
３      電極
４      配向膜
５      制御部
１０      液晶
ＥＦ      電界
【図１】
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【図２】
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【図３】
2015152027.tif 000005