(57)【要約】【課題】物体の大きさや性質に係わらず、液晶に接触している物体を所望の方向に移動させることができる液晶流動を利用した液晶接触物体の移動制御機構を提供する。【解決手段】一対の対向面間に液晶ＬＣが配設された液晶保持手段と、液晶保持手段によって保持された液晶ＬＣの液晶分子ｍを回転させる液晶分子回転手段と、液晶分子ｍの回転方向を拘束する拘束手段とを備えており、液晶分子回転手段は、一対の対向面と交差する面内で液晶分子ｍを回転させるものであり、拘束手段は、液晶保持手段の一対の対向面と交差する軸周りに液晶ＬＣをツイストさせ、かつ、各液晶分子ｍがそれぞれ一方向にのみ回転するように液晶分子ｍを拘束しており、液晶保持手段の一対の対向面間に、複数の拘束手段により液晶分子ｍが拘束された複数の拘束領域が形成されており、拘束領域と異なる非拘束領域に位置する液晶ＬＣに、液晶ＬＣと接触するように物体が配設されている。【選択図】図１
2008064867.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶流動によって物体の移動を制御する移動制御機構であって、
互いに対向する一対の対向面を有し、該一対の対向面間に液晶が配設された液晶保持手段と、
前記液晶保持手段によって保持された液晶の液晶分子を、その重心周りに回転させる液晶分子回転手段と、
液晶分子の回転方向を拘束する拘束手段とを備えており、
前記液晶分子回転手段は、
前記一対の対向面と交差する面内で液晶分子を回転させるものであり、
前記拘束手段は、
前記液晶保持手段の一対の対向面と交差する軸周りに液晶をツイストさせ、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液晶分子を拘束しており、
前記液晶保持手段の一対の対向面間に、前記複数の拘束手段により液晶分子が拘束された複数の拘束領域が形成されており、
該拘束領域と異なる非拘束領域に位置する液晶に、該液晶と接触するように物体が配設されている
ことを特徴とする液晶流動を利用した液晶接触物体の移動制御機構。
【請求項２】
前記複数の拘束手段は、
前記液晶分子回転手段によって液晶分子が回転したときにおいて、一の拘束領域内の液晶分子によって形成される液晶流動の方向が、他の拘束領域内の液晶分子によって形成される液晶流動の方向と逆向きになるように、液晶分子をそれぞれ拘束する
ことを特徴とする請求項１記載の液晶流動を利用した液晶接触物体の移動制御機構。
【請求項３】
前記複数の拘束手段は、
前記液晶分子回転手段によって液晶分子が回転したときにおいて、一の拘束領域内の液晶分子によって形成される液晶流動の方向が、他の拘束領域内の液晶分子によって形成される液晶流動の方向と交差するように、液晶分子をそれぞれ拘束する
ことを特徴とする請求項１記載の液晶流動を利用した液晶接触物体の移動制御機構。
【請求項４】
前記液晶分子回転手段が複数設けられており、
各液晶分子回転手段は、
一の拘束領域内の液晶分子を、他の拘束領域内の液晶分子から、独立して回転させ得るように設けられている
ことを特徴とする請求項１、２または３記載の液晶流動を利用した液晶接触物体の移動制御機構。
【請求項５】
前記拘束領域の周囲に、該拘束領域内の液晶分子が回転したときに発生する液晶流動により該拘束領域から排出される液晶分子が保持される保持領域と、該液晶分子が排出された拘束領域に対して液晶分子を供給する供給領域とが設けられている
ことを特徴とする請求項１、２または３記載の液晶流動を利用した液晶接触物体の移動制御機構。
【請求項６】
前記保持領域と前記供給領域とが連通されている
ことを特徴とする請求項５記載の液晶流動を利用した液晶接触物体の移動制御機構。
【請求項７】
前記複数の拘束領域によって囲まれた領域に、前記保持領域が設けられており、
該複数の拘束領域の周囲に、前記供給領域が設けられており、
前記保持領域内に、液晶分子が回転したときに発生する液晶流動により移動される物体が配置される
ことを特徴とする請求項５記載の液晶流動を利用した液晶接触物体の移動制御機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶流動を利用した液晶接触物体の移動制御機構に関する。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、液晶分子は、その重心回りに回転し、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利用して物体の移動を制御する液晶流動を利用した液晶接触物体の移動制御機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶分子の配向方向が変化するときに、液晶流動が発生することが知られている。例えば、図７（Ａ）に示すように、一対の固定平行板Ｐ，Ｐ間に液晶を入れて、その液晶分子ｍを、その軸方向が一対の固定平行板Ｐ，Ｐと略平行になるように配列する。そして、この液晶に、一対の固定平行板Ｐ，Ｐと垂直な電界を加えれば、液晶分子ｍの配向方向が変化、つまり液晶分子ｍが回転し（図７（Ｂ））、この液晶分子ｍの回転に起因する液晶流動が発生する（図７（Ｃ））。つまり、液晶を用いることによって、電気エネルギを運動エネルギに変換することができるのである。
【０００３】
かかる液晶の流動を利用して物体を移動させる研究が行われている（例えば、特許文献１〜２）。
特許文献１、２には、液晶分子に交番電圧を加えて、液晶に浸漬されている微小物体を移動させる技術が開示されている。特許文献１、２では、液晶を挟むように一対の電極を配置し、かつ、一対の電極表面にそれぞれ逆向きのラビング処理が行われた膜を設けておけば、液晶分子に交番電圧を加えることによって物体をラビング方向に移動させることができる旨の記載がある。しかも、その電圧や周波数を調整することによって物体の移動方向を変化させることができる旨も記載されている。
【０００４】
しかるに、引用例１、２には、電圧を印加したときに、物体はいずれかの電極に引き寄せられ引き寄せられた電極近傍の流れの影響を受けて移動すると推測される旨が記載されている。つまり、引用例１、２の技術によって移動できる物体は電界を印加したときに電極により引き寄せられる性質を有するものに限られる。しかも、物体は、一対の電極間を移動できる程度の大きさであって、かつ、一方の電極に引き寄せられたときに他方の電極の流れの影響を受けない程度の大きさであることが必要とされる。したがって、引用例１、２の技術を液晶中の物体移動に利用できたとしても、非常に限定された条件でしか使用することができないし、また、電極と膜が設けられている部分以外に位置する物体を移動させることはできない。
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１３８９５号公報
【特許文献２】特開２００１−２６０１００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記事情に鑑み、物体の大きさや性質に係わらず、液晶に接触している物体を所望の方向に移動させることができる液晶流動を利用した液晶接触物体の移動制御機構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発明の液晶流動を利用した液晶接触物体の移動制御機構は、液晶流動によって物体の移動を制御する移動制御機構であって、互いに対向する一対の対向面を有し、該一対の対向面間に液晶が配設された液晶保持手段と、前記液晶保持手段によって保持された液晶の液晶分子を、その重心周りに回転させる液晶分子回転手段と、液晶分子の回転方向を拘束する拘束手段とを備えており、前記液晶分子回転手段は、前記一対の対向面と交差する面内で液晶分子を回転させるものであり、前記拘束手段は、前記液晶保持手段の一対の対向面と交差する軸周りに液晶をツイストさせ、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液晶分子を拘束しており、前記液晶保持手段の一対の対向面間に、前記複数の拘束手段により液晶分子が拘束された複数の拘束領域が形成されており、該拘束領域と異なる非拘束領域に位置する液晶に、該液晶と接触するように物体が配設されていることを特徴とする。
第３発明の液晶流動を利用した液晶接触物体の移動制御機構は、第１発明において、前記複数の拘束手段は、前記液晶分子回転手段によって液晶分子が回転したときにおいて、一の拘束領域内の液晶分子によって形成される液晶流動の方向が、他の拘束領域内の液晶分子によって形成される液晶流動の方向と交差するように、液晶分子をそれぞれ拘束することを特徴とする。
第４発明の液晶流動を利用した液晶接触物体の移動制御機構は、第１、２または第３発明において、前記液晶分子回転手段が複数設けられており、各液晶分子回転手段は、一の拘束領域内の液晶分子を、他の拘束領域内の液晶分子から、独立して回転させ得るように設けられていることを特徴とする。
第５発明の液晶流動を利用した液晶接触物体の移動制御機構は、第１、２または第３発明において、前記拘束領域の周囲に、該拘束領域内の液晶分子が回転したときに発生する液晶流動により該拘束領域から排出される液晶分子が保持される保持領域と、該液晶分子が排出された拘束領域に対して液晶分子を供給する供給領域とが設けられていることを特徴とする。
第６発明の液晶流動を利用した液晶接触物体の移動制御機構は、第５発明において、前記保持領域と前記供給領域とが連通されていることを特徴とする。
第７発明の液晶流動を利用した液晶接触物体の移動制御機構は、第５発明において、前記複数の拘束領域によって囲まれた領域に、前記保持領域が設けられており、該複数の拘束領域の周囲に、前記供給領域が設けられており、前記保持領域内に、液晶分子が回転したときに発生する液晶流動により移動される物体が配置されることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
第１発明によれば、液晶分子回転手段によって液晶の液晶分子を回転させれば、拘束領域内の液晶分子によって液晶流動が形成されるから、非拘束領域に位置する液晶に物体を接触させておけば、液晶流動の方向に物体を移動させることができる。そして、拘束手段によって複数の拘束領域が設けられているので、各拘束領域内の液晶分子が回転したときに発生する液晶流動の方向がそれぞれ異なっていれば、合成された液晶流動の方向に物体を移動させることができる。つまり、発生する液晶流動の方向を制御することにより、液晶に接触している物体の移動を制御することができるのである。
第２発明によれば、液晶分子を回転させれば、液晶流動の方向に沿って物体を移動させることができ、物体を往復移動させることも可能である。
第３発明によれば、液晶分子を回転させれば、物体を様々な方向に移動させることができ、各拘束領域で発生する液晶流動の方向だけでなく、複数の拘束領域で発生する液晶流動が合成された液晶流動の方向にも物体を移動させることができる。
第４発明によれば、複数の液晶分子回転手段によって、複数の拘束領域内の液晶分子が回転するタイミングをそれぞれ異なるように調整すれば、液晶に接触している物体の移動方向および移動量の制御することができ、その制御を容易にすることができる。
第５発明によれば、拘束領域から保持領域に排出され不足した液晶分子を、供給領域から拘束領域に供給できるので、拘束領域内における液晶の連続性を維持することができる。
第６発明によれば、保持領域と供給領域とが連通されているので、液晶保持手段が密封された容器であっても、液晶保持手段内における液晶の連続性を維持することができる。よって、液晶保持手段が密封された容器であっても、その内部に液晶流動を発生させることができる。
第７発明によれば、拘束領域内の液晶分子が回転したときに発生する液晶流動により保持領域内に液晶流動を発生させることができる。すると、保持領域内に位置する物体をその流動方向に移動させることができ、保持領域内における物体の移動方向を制御することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
つぎに、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
まず、本発明の液晶接触物体の移動制御機構を説明する前に、液晶分子の配向方向が変化したとき、つまり液晶分子が回転したときに液晶中に液晶流動が発生する原理およびその制御方法を説明する。
なお、液晶分子は、電界または磁界を加えることによって回転するのであるが、以下では電界を加える場合のみを説明する。
さらになお、液晶分子は、電界や磁界を加えたときに、電界や磁界の方向に対してその軸方向が液晶固有の角度になるように配向するが、以下では、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となるような液晶について説明する。もちろん、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直交するように配向する液晶も本発明の物体移動機構に使用可能であるのは、いうまでもない。
【００１０】
図５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５に示すように、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ように回転する。図５であれば、液晶分子ｍは電界ｅｆに対して左上がりに傾いているので、液晶分子ｍは時計回り（図５（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５（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（図５（Ｃ））、液晶ＬＣ中には液晶流動が発生するのである。
【００１１】
ところで、図５（Ａ）のごとく液晶分子ｍが電界ｅｆに対して傾いている場合には、電界ｅｆと液晶分子ｍとがなす角度が小さくなるように液晶分子ｍは回転する。つまり、液晶分子ｍの回転方向があらかじめ把握できるのであるが、液晶分子ｍの軸方向が電界ｅｆの方向に対して直交している場合には、液晶分子ｍが時計回り反時計回りいずれの方向に回転するかを予測することはできない。そこで、液晶分子ｍの回転方向を制御するために、以下の手法が採用される。
【００１２】
図６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。同図において、符号Ｐは液晶ＬＣに接触する部材、例えば、液晶ＬＣを収容する容器の壁面等を示しており、符号Ｆはこの部材Ｐの表面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り、この部材Ｐ近傍の液晶分子ｍの動きを拘束（以下、単にアンカリングという）するものである。そして、この配向膜Ｆの表面は、右から左向かってラビングされている。
すると、図６（Ａ）に示すように、液晶分子ｍは、その軸方向を左右方向に向けた状態で、かつ、その左端部が配向膜Ｆから上傾するように配列する。つまり、液晶分子ｍは、その軸方向をラビングした方向に向けて配列し、かつ、ラビングしたときの下流側の端部が配向膜Ｆから離れるように配列（以下、単にチルトという）するのである。
したがって、図６（Ａ）のように液晶分子ｍをチルトさせておけば、部材Ｐの表面に垂直に電界ｅｆを加えたときに、液晶分子ｍを、常に一定の方向に（図６（Ａ）、（Ｂ）では時計回り）に回転させることができるのである（図６（Ｂ））。
【００１３】
そして、液晶分子ｍが回転することによって各液晶分子ｍの周囲には速度勾配が形成されるのであるが、図６（Ｂ）に示すように、配向膜Ｆ近傍の液晶分子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ない。すると、液晶分子ｍの回転量は部材Ｐに近づくほど小さくなり、配向膜Ｆに接している液晶分子ｍでは０となるから、液晶分子ｍの回転により、液晶分子ｍの周囲に形成される速度勾配も部材Ｐに近づくほど小さくなる（図６（Ｃ））。
したがって、部材Ｐの配向膜Ｆを設けアンカリングした場合、液晶ＬＣ内には、図６（Ｄ）に示すような速度分布を有する液晶流動が発生するのである。
【００１４】
また、図７（Ａ）に示すように、一対の部材Ｐ，Ｐの間に液晶ＬＣが配設され、かつ、一対の部材Ｐ，Ｐの互いに対向する面に一対の配向膜Ｆ ,Ｆが設けられている場合、一対の配向膜Ｆ ,Ｆに対していずれも同じ方向に（図７（Ａ）ではいずれも右から左に）ラビングすると、一対の配向膜Ｆ ,Ｆ近傍の液晶分子ｍはいずれもその左端部が配向膜Ｆから離間するようにチルトして配列する。このとき、液晶分子ｍは、隣接する液晶分子ｍの軸方向の傾きが大きく変化しないように配列するので、その配向が連続するように一対の配向膜Ｆ ,Ｆ間で１８０°ツイストし、ラビング方向と直交する方向（図７では紙面と垂直な方向）から見ると、液晶分子ｍは上下反対称に配置する（図７（Ａ））。
すると、図７（Ｂ）に示すように、液晶ＬＣに対して、一対の部材Ｐ，Ｐの互いに対向する面と垂直な方向の電界ｅｆを加えると、一対の部材Ｐ，Ｐ間において、その中間よりも上方の液晶分子ｍは反時計回りに回転し、その中間よりも下方の液晶分子ｍは時計回りに回転するので、上方の部材Ｐ近傍の液晶分子ｍが形成する速度勾配と、下方の部材Ｐ近傍の液晶分子ｍが形成する速度勾配は上下対称となる。
しかも、一対の部材Ｐ，Ｐ間の中間における液晶分子ｍの軸方向は、図７では紙面に対して垂直な面と平行な方向に向いている。つまり、ラビング方向に対して水平面内で90°回転しているから、この液晶分子ｍが回転してもラビング方向（図７では左右方向）の速度成分は発生しない。したがって、一対の部材Ｐ，Ｐ間には、図７(C) に示すような速度分布が形成され、右向き、つまりラビング方向と逆向きの液晶流動が発生するのである。
【００１５】
なお、上記説明では、一対の配向膜Ｆ ,Ｆに対していずれも同じ方向にラビングする場合を説明したが、例えば、下方の配向膜Ｆのラビング方向に対して、上方の配向膜Ｆの配向方向を傾けてもよい。この場合でも、一対の配向膜Ｆ ,Ｆ間において、液晶ＬＣは、一対の配向膜Ｆ ,Ｆにおけるラビング方向の傾きの分だけねじれる。つまり、ラビング方向の傾きの分だけ、液晶ＬＣをツイストさせることができるから、下方の配向膜Ｆのラビング方向と直交する方向における速度分布は上下反対称でなくなる。すると、下方の配向膜Ｆのラビング方向と直交する方向における液晶流動の流量も０ではなくなるので、液晶ＬＣには、下方の配向膜Ｆのラビング方向に対して傾いた流量が０ではない液晶流動を発生させることができる。
【００１６】
さて、本発明の液晶流動を利用した液晶接触物体の移動制御機構を説明する。
図１は本発明の液晶流動を利用した液晶接触物体の移動制御機構の概略説明図であり、(Ａ) は縦断面図であり、(Ｂ) は（Ａ）におけるＢ−Ｂ線概略断面矢視図である。図１において、符号ＬＣは液晶を示している。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。
【００１７】
図１（Ａ）において、符号Ｐは図１における左右方向に延びた一対の平板を示しており、図１（Ｂ）において、符号Ｗは図１における左右方向に延びた一対の壁面を示しており、これら一対の平板Ｐ，Ｐ、一対の壁Ｗ，Ｗに囲まれた空間に液晶ＬＣは配置されている。
なお、図１では、一対の平板Ｐ，Ｐまたは一対の壁Ｗ，Ｗの互いに対向する面は、互いに平行な平坦面に形成されているが、対向する面は必ずしも互いに平行でなくてもよく、一方の面に対して他方の面Ｂが傾斜していてもよい。
さらになお、一対の平板Ｐ，Ｐまたは一対の壁Ｗ，Ｗの互いに対向する面は、必ずしも平坦面である必要はなく、例えば一方の面が平坦面であって他方の面が凹凸を有する面でもよいし、両方の面が凹凸を有してもよい。
さらになお、一対の平板Ｐ，Ｐがあれば一対の壁Ｗ，Ｗは設けなくてもよい。一対の壁Ｗ，Ｗを設けておけば、一対の平板Ｐ，Ｐに設けられる配向膜Ｆに対して壁Ｗと平行な方向に沿ってラビング処理を行ったときに、ラビング方向と直交する流れが発生することを確実に防ぐことができ、物体Ｍの位置に係わらず確実にラビング方向に沿って物体Ｍを移動させることができる。そして、一対の壁Ｗ，Ｗを設けておけば、一対の平板Ｐ，Ｐに設けられる配向膜Ｆに対して壁Ｗと交差する方向に沿ってラビング処理を行った場合でも、壁Ｗと直交する流れが発生することを防ぐことができ、物体Ｍの位置に係わらず確実に壁Ｗに沿った方向に物体Ｍを移動させることができる。一方、一対の壁Ｗ，Ｗを設けない場合において、一対の平板Ｐ，Ｐに設けられる配向膜Ｆに対して壁Ｗと交差する方向に沿ってラビング処理を行えば、後述する拘束領域では壁Ｗと交差する方向の流れが発生し、その流れの方向にも物体Ｍを移動させることができる。
【００１８】
図１（Ａ）に示すように、前記一対の平板Ｐ，Ｐのうち、一方の平板Ｐには、開口部Ｐｈが設けられており、この開口部Ｐｈには、物体Ｍが液晶ＬＣに載せられた状態、つまり、その下面が液晶ＬＣに接触した状態で配設されている。
【００１９】
図１（Ａ）に示すように、一対の平板Ｐ，Ｐの開口部Ｐｈを挟んで左側には、一対の電極Ｅ１，Ｅ１が一対の平板Ｐ，Ｐの対向する面にそれぞれに設けられており、この一対の電極Ｅ１，Ｅ１に電源Ｄ１が接続されている。
一方、一対の平板Ｐ，Ｐの開口部Ｐｈを挟んで右側には、一対の電極Ｅ２，Ｅ２が一対の平板Ｐ，Ｐの対向する面にそれぞれに設けられており、この一対の電極Ｅ２，Ｅ２に電源Ｄ２が接続されている。
また、一対の電極Ｅ１，Ｅ１の表面には、例えばポリイミド等の高分子物質からなる一対の配向膜Ｆ１ ,Ｆ１がそれぞれ設けられており、一対の電極Ｅ２，Ｅ２の表面にも一対の配向膜Ｆ２ ,Ｆ２がそれぞれ設けられている。
【００２０】
なお、配向膜Ｆは、一対の平板Ｐ，Ｐの全面に設けられておらず、隣接する配向膜Ｆ間には、配向膜Ｆの存在しない領域（非拘束領域）が形成されており、この領域では、各液晶分子の軸方向がある程度ランダムになった状態で存在しており、また、各液晶分子が自由に移動できる状態で存在している。
さらになお、図１において、一対の電極Ｅ１，Ｅ１のうち下側の電極Ｅ１をアースとし、一対の電極Ｅ２，Ｅ２のうち下側の電極Ｅ２もアースとした場合には、下側の電極Ｅ１，Ｅ２を一つの電極で形成することができる。また、アースとする電極は、下側の電極に限られず上側の電極でもよいのは、いうまでもない。
【００２１】
そして、一対の配向膜Ｆ１ ,Ｆ１には両配向膜Ｆ１に対して同じ向きのラビング処理、つまり、図１における矢印ａの方向のラビングが行われている。
一方、一対の配向膜Ｆ２ ,Ｆ２も両配向膜Ｆ２に同じ向きのラビング処理が行われているのであるが、そのラビング方向は、一対の配向膜Ｆ１ ,Ｆ１のラビング方向と逆向き、つまり、図１における矢印ｂの方向のラビングが行われているのである。
【００２２】
以上のごとき構成であるから、電源Ｄ１または電源Ｄ２から一対の電極Ｅ１，Ｅ１または一対の電極Ｅ２，Ｅ２に対して電圧を印加すると、電極Ｅ１または電極Ｅ２と垂直な電界が液晶ＬＣに加わる。そして、一対の電極Ｅ１，Ｅ１間に電界を印加した場合と、一対の電極Ｅ２，Ｅ２間に電界を印加した場合とでは、液晶ＬＣ中に発生する液晶流動の方向は逆向きになる。つまり、一対の電極Ｅ１，Ｅ１間に電界を印加した場合には、矢印Ａ方向の液晶流動が発生し、逆に、一対の電極Ｅ２，Ｅ２間に電界を印加した場合には、矢印Ｂ方向の液晶流動が発生するのである(図７参照)。
したがって、一対の電極Ｅ１，Ｅ１間に電界を印加した場合には、開口部Ｐｈの部分に位置する液晶ＬＣが矢印Ａの方向に流れるから、液晶ＬＣに接している物体Ｍを矢印ｄの方向に移動させることができる。一方、一対の電極Ｅ２，Ｅ２間に電界を印加した場合には、開口部Ｐｈの部分に位置する液晶ＬＣが矢印Ｂの方向に流れるから、液晶ＬＣに接している物体Ｍを矢印ｃの方向に移動させることができる。
【００２３】
よって、本実施形態の移動制御機構によれば、電極対Ｅを２つ設けておき、各電極対Ｅの表面に設けられている配向膜Ｆのラビング方向を逆向きにしておけば、電界を印加する電極を変えて液晶ＬＣ中に発生する流動を制御することによって非拘束領域に位置する液晶ＬＣに接している物体Ｍの移動を制御することができる。図１の例では、液晶ＬＣ中に発生する流動方向を変えれば、液晶ＬＣに接している物体Ｍを左右いずれの方向にも移動させることができるのである。
とくに、各電極対Ｅの表面に設けられている配向膜Ｆのラビング方向が、図１の左右方向と垂直な成分を有しており、一対の壁Ｗ，Ｗが存在しなければ、液晶ＬＣに接している物体Ｍを左右方向と同時に、図１（Ｂ）の上下方向にも移動させることができる。
【００２４】
なお、図１では物体Ｍとして平板状の物体を記載しているが、物体Ｍは、かかる平板状に限られず、ある面が液晶ＬＣと接触するようになっていればよい。とくに、図４（Ｂ）に示すように物体Ｍが液晶ＬＣ中に浸漬されている突起部Ｍｔを有していれば、この突起部Ｍｔには液晶流動により発生する力が直接加わるので、突起部Ｍｔを有していないものに比べて物体Ｍの移動量や移動速度を大きくできる。そして、突起部Ｍｔが発生する液晶流動の方向と交差する面、好ましくは直交する面を有していれば、液晶流動から受ける力を大きくできる。
【００２５】
なお、図１において、一対の配向膜Ｆ１ ,Ｆ１に矢印ａと逆方向のラビング、つまり、矢印ｂの方向のラビングが行われていてもよく、この場合には、一対の配向膜Ｆ２ ,Ｆ２に矢印ａのラビング処理が行われる。そして、この場合には、物体Ｍを、一対の電極Ｅ１，Ｅ１間に電界を印加した場合には矢印ｃの方向に移動させることができ、一対の電極Ｅ２，Ｅ２間に電界を印加した場合には矢印ｄの方向に移動させることができるのは、いうまでもない。
【００２６】
さらになお、各配向膜Ｆにはラビング処理を行わなくてもよく、各配向膜Ｆ１，Ｆ２と交差する軸周りに液晶ＬＣをツイストさせ、かつ、電界を印加したときに、各液晶分子ｍがそれぞれ一方向にのみ回転するように、電極対間の液晶分子ｍを拘束できるのであれば、とくに限定されない。例えば、配向膜Ｆにはラビングレス処理を行ってもよい。
【００２７】
上記の配向膜Ｆが特許請求の範囲にいう拘束手段であり、電極Ｅおよび電源Ｄが特許請求の範囲にいう液晶分子回転手段である。そして、一対の配向膜Ｆ１ ,Ｆ１や一対の配向膜Ｆ２ ,Ｆ２にそれぞれ挟まれている領域が特許請求の範囲にいう拘束領域である。
そして、図１（Ａ）の左右方向において、配向膜Ｆ１と配向膜Ｆ２との間の領域（非拘束領域）は、矢印Ａ方向の液晶流動が発生する場合には、配向膜Ｆ１，Ｆ１間の拘束領域に対しては保持領域となり、配向膜Ｆ２，Ｆ２間の拘束領域に対しては供給領域となる。一方、配向膜Ｆ１と配向膜Ｆ２との間の領域は、矢印Ｂ方向の液晶流動が発生する場合には、配向膜Ｆ１，Ｆ１間の拘束領域に対しては供給領域となり、配向膜Ｆ２，Ｆ２間の拘束領域に対しては保持領域となるのである。
また、配向膜Ｆ１より外方の領域は、配向膜Ｆ１，Ｆ１間の拘束領域に対して、矢印Ａ方向の液晶流動が発生する場合には供給領域となり、矢印Ｂ方向の液晶流動が発生する場合には保持領域となる。一方、配向膜Ｆ２より外方の領域は、配向膜Ｆ２，Ｆ２間の拘束領域に対して、矢印Ａ方向の液晶流動が発生する場合には保持領域となり、矢印Ｂ方向の液晶流動が発生する場合には供給領域となるのである。
【００２８】
また、図２および図３に示すように、液晶ＬＣを一対の平板Ｐ，Ｐと壁Ｗによって囲まれた空間に密閉し、この空間の中央に位置する領域ＣＡ（図３（Ｂ）参照）を囲むように、４つの電極対Ｅ１〜Ｅ４を配置し、この４つの電極対Ｅ１〜Ｅ４の表面に、図３（Ａ）に示す方向のラビング処理がなされた配向膜Ｆ１〜Ｆ４をそれぞれ設けておけば、４つの電極対Ｅ１〜Ｅ４のいずれかに電界を印加することによって、図２（Ａ）（または図３（Ａ））の矢印ａ〜ｄのいずれかの方向に向かって物体Ｍを移動させることができる。
例えば、電極対Ｅ３の表面に設けられている配向膜Ｆに、図３（Ａ）の矢印の方向、つまり、空間の中心から外方に向かってラビングしておけば、電極対Ｅ３に電界を印加すれば空間の外方から中心に向かう流れ、言い換えれば、拘束領域ＭＡ３から拘束領域ＭＡ１に向かう流れを発生させることができるのである。
すると、平板Ｐにおける領域ＣＡと対応する位置に開口部Ｐｈを設け、この開口部Ｐｈに液晶ＬＣに載せられた状態となるように物体Ｍを配設しておけば、物体Ｍを矢印ａの方向に移動させることができるのである（図２（Ａ）、図３（Ａ）参照）。
【００２９】
しかも、配向膜Ｆ１〜Ｆ４に施されてきるラビング処理の方向は、配向膜Ｆ１と配向膜Ｆ３に施されているラビング処理方向が互いに逆向きである。また、配向膜Ｆ２と配向膜Ｆ４に施されているラビング処理方向は、配向膜Ｆ１と配向膜Ｆ３に施されているラビング処理方向と直交しかつ互いに逆向きである。このため、４つの拘束領域ＭＡ１〜ＭＡ４は、互いに逆向きの液晶流動を発生させる一対の拘束領域（ＭＡ１とＭＡ３）と、この一対の拘束領域と交差する互いに逆向きの液晶流動を発生させる一対の拘束領域（ＭＡ２とＭＡ４）が存在する。
すると、一対の平板Ｐ，Ｐと平行な互いに直交する２軸の方向に沿って、どの方向にも物体Ｍを移動させることができる。よって、４つの電極対Ｅ１〜Ｅ４に対して電界を印加するタイミングを調整する制御装置を設けておき、その制御装置によって電界を印加するタイミングや順番を調整すれば、物体Ｍを領域ＣＡ内において所望の方向に移動させることができるのである。
【００３０】
なお、４つの電極対Ｅ１〜Ｅ４の表面以外の部分には、配向膜が設けられておらず、液晶分子が自由に移動可能な状態に保たれているので、液晶ＬＣの連続性を維持することができる。例えば、電極対Ｅ３間に電界を印加した場合には、配向膜Ｆ３間（図３（Ａ）では拘束領域ＭＡ３が相当する）に位置していた液晶分子は領域ＣＡに流入するが、領域ＣＡに流入した液晶分子の量に相当する液晶分子が、配向膜Ｆ３と下方の壁Ｗとの間から領域ＭＡ３に流入するので（図３（Ｂ）の矢印参照）、液晶ＬＣの連続性が維持される。
一方、配向膜Ｆ１間（図４（Ａ）では拘束領域ＭＡ１が相当する）には、領域ＣＡに位置していた液晶分子が流入し、領域ＭＡ１に位置していた液晶分子は配向膜Ｆ１と上方の壁Ｗとの間に流出する。図３（Ａ）に示すように、配向膜Ｆ１と上方の壁Ｗとの間の空間と配向膜Ｆ３と下方の壁Ｗとの間の空間は、４つの電極対Ｅ１〜Ｅ４が設けられている領域を囲む、配向膜が設けられていない領域を介して連通している。このため、領域ＭＡ１から配向膜Ｆ１と上方の壁Ｗとの間に流出した液晶分子と同じ量の液晶分子が、配向膜が設けられていない領域を通して、配向膜Ｆ３と下方の壁Ｗとの間の空間に供給されることになる。
したがって、密閉された空間に液晶ＬＣを収容して電界加えても、空間内における液晶の連続性は維持されるので、液晶流動を発生させることができるのである。
【００３１】
さらになお、上記の例では、拘束領域内の液晶分子によって形成される液晶流動が、互いに逆向きとなる場合（図１）および互いに直交する場合（図２、３）を説明したが、複数の拘束領域内の液晶分子によって形成される液晶流動の方向は上記のごとき方向に限られず、複数の拘束領域内の液晶分子によって形成される液晶流動の方向が、全て同じ方向とならないように調整されていればよい。例えば、一の拘束領域内の液晶分子によって形成される液晶流動の方向が、他の拘束領域内の液晶分子によって形成される液晶流動の方向と交差するようになっていれば、複数の拘束領域に同時に液晶流動を発生させれば、複数の拘束領域の液晶流動を合成した方向に物体Ｍを移動させることができる。
【００３２】
また、図４（Ａ）に示すように、一対の管状部材ＰＰの内面に電極Ｅ、配向膜Ｆを設け、一対の管状部材ＰＰの間に円筒状の物体Ｍを配設してもよい。この場合、部材ＰＰの内面に電極ＥＵ，ＥＬおよび配向膜ＦＵ，ＦＬを互いに対向するように分離して設け、部材ＰＰおよび物体Ｍの内部に液晶ＬＣを配設しておけば、分離された電極ＥＵ，ＥＬ間に電圧を印加することで部材ＰＰ内にその軸方向に沿った液晶流動を発生させることができ、物体Ｍを部材ＰＰの軸方向に移動させることができる。
なお、一対の管状部材ＰＰと物体Ｍとの間に、両者の隙間を埋めることができるが物体Ｍの移動は妨げない部材ＣＭを設けておくと、物体Ｍが移動しても隙間から液晶ＬＣが漏れることを防ぐことができるので、好適である。例えば、部材ＣＭとしては、蛇腹状の部材等を使用することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明の液晶流動を利用した液晶接触物体の移動制御機構は、非常に微細な動きを必要とするマイクロスケールやナノスケールの物体を並進移動させたり回転させたりする機構に適している。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の液晶流動を利用した液晶接触物体の移動制御機構の概略説明図であり、(Ａ) は縦断面図であり、(Ｂ) は（Ａ）におけるＢ−Ｂ線概略断面矢視図である。
【図２】他の実施形態の移動制御機構の概略説明図であり、(Ａ) は概略平面図であり、(Ｂ) は（Ａ）におけるＢ−Ｂ線概略断面矢視図である。
【図３】(Ａ) は図２（Ｂ）におけるIIIA−IIIA線縦断面図であり、(Ｂ) は電界が加えられたときにおける液晶流動の説明図である。
【図４】他の実施形態の移動制御機構の概略説明図である。
【図５】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６】配向膜Ｆが設けられた部材Ｐ上に載せられた液晶ＬＣに対して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７】(A) は一対の部材Ｐ，Ｐの間に液晶ＬＣが配設され、一対の配向膜Ｆ ,Ｆに対していずれも右から左にラビングが行われた場合における液晶分子ｍの状況を説明した図であり、(B) は電界を加えたときにおける液晶分子ｍの配列を示した図であり、(C) は電界を加えたときにおける一対の部材Ｐ，Ｐ間に発生する液晶の速度分布を示した図である。
【符号の説明】
【００３５】
ＬＣ        液晶
Ｄ          電源
Ｅ          電極
Ｆ          配向膜
Ｍ          物体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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