JP6928942B2

JP6928942B2 - Liquid crystal drop actuator using the flow in the liquid crystal

Info

Publication number: JP6928942B2
Application number: JP2017022333A
Authority: JP
Inventors: 知宏辻; 成臣蝶野
Original assignee: Kochi Prefectural PUC
Current assignee: Kochi Prefectural PUC
Priority date: 2017-02-09
Filing date: 2017-02-09
Publication date: 2021-09-01
Anticipated expiration: 2037-02-09
Also published as: JP2018129959A

Description

本発明は、液晶内流動を利用した液晶滴アクチュエータに関する。 The present invention relates to a liquid crystal drop actuator that utilizes the flow in the liquid crystal.

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。 Liquid crystals are used in information display devices such as liquid crystal displays because their optical properties change as the liquid crystal molecules are oriented.
Further, the viscosity of a liquid crystal changes when an electric field or a magnetic field is applied to change the orientation direction of the liquid crystal molecules. That is, since the liquid crystal has a property as an electrorheological fluid, bearings, dampers and the like utilizing this property have been developed.

特許文献１には、筒状の管体の周方向に沿って電極部と絶縁部とを交互に並べた構成が開示されており、電圧を印加する電極部を周方向に沿って移動させれば、電極部の移動方向に沿って液晶の流動が生じる旨が開示されている。
しかるに、特許文献１の技術は、液晶分子が電極部に引っ張られることによって液晶流動を発生させる技術である。つまり、特許文献１の技術は、あくまでも磁石に金属が引きつけられる現象と同様の現象で液晶を移動させている技術にすぎず、液晶の流動を発生させているものではない。 Patent Document 1 discloses a configuration in which electrode portions and insulating portions are alternately arranged along the circumferential direction of a tubular tube body, and the electrode portions to which a voltage is applied can be moved along the circumferential direction. For example, it is disclosed that the liquid crystal flow occurs along the moving direction of the electrode portion.
However, the technique of Patent Document 1 is a technique of generating a liquid crystal flow by pulling the liquid crystal molecules to the electrode portion. That is, the technique of Patent Document 1 is merely a technique of moving the liquid crystal display by a phenomenon similar to the phenomenon of metal being attracted to the magnet, and does not generate the flow of the liquid crystal display.

一方、液晶分子に電場や磁場を印加することによって、実際に液晶流動を発生させることを実現し、この液晶流動を利用する技術が開発されている（特許文献２〜６）。 On the other hand, by applying an electric field or a magnetic field to a liquid crystal molecule, it is possible to actually generate a liquid crystal flow, and a technique for utilizing this liquid crystal flow has been developed (Patent Documents 2 to 6).

この特許文献２〜６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。そして、特許文献２〜６では、この液晶流動を利用する構成も開示されている。 The techniques of Patent Documents 2 to 6 are based on the principle that the liquid crystal flow is generated due to the velocity gradient generated around the liquid crystal molecules due to the rotation of the liquid crystal molecules, and actually causes the flow of the liquid crystal. Can be generated. Further, Patent Documents 2 to 6 also disclose a configuration utilizing this liquid crystal flow.

また、特許文献７には、液晶滴に電場や磁場を印加することによって、液晶滴の移動を実現する技術が開示されており、この技術を利用することによって、液晶滴を様々な状況で移動させることを実現している。 Further, Patent Document 7 discloses a technique for realizing the movement of liquid crystal droplets by applying an electric field or a magnetic field to the liquid crystal droplets, and by using this technique, the liquid crystal droplets can be moved in various situations. It is realized to make it.

特開２００６−４２４３０号Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-42430 特許第３５８６７３４号Patent No. 3586734 特許第４２７３３４１号Patent No. 4273341 特開２００９−１８５９９３号Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-185993 特開２００９−１８５９９４号JP-A-2009-185994 特開２０１０−１８３７５４号JP-A-2010-183754 特開２０１５−９６７６５号JP 2015-96765

上記特許文献２〜７の技術では、液晶に対してパルス電圧を印加することによって液晶流動を発生させるものであるが、直流電圧を印加して液晶を移動させることができれば、液晶の移動を利用しやすくなるので、好ましい。 In the techniques of Patent Documents 2 to 7, liquid crystal flow is generated by applying a pulse voltage to the liquid crystal, but if the liquid crystal can be moved by applying a DC voltage, the movement of the liquid crystal is used. It is preferable because it makes it easier to do.

本発明はかかる事情に鑑み、直流電圧によって液晶を移動させることができる液晶内流動を利用した液晶滴アクチュエータを提供することを目的とする。 In view of such circumstances, it is an object of the present invention to provide a liquid crystal drop actuator utilizing a flow in a liquid crystal that can move a liquid crystal by a DC voltage.

第１発明の液晶内流動を利用した液晶滴アクチュエータは、液晶滴と、該液晶滴が移動可能に配置される移動媒体と、該移動媒体に配置された状態の前記液晶滴に電界を印加する一対の電極部を有する電界生成部と、前記電界生成部の一対の電極部間に、前記液晶滴中に電気流体力学的不安定性に起因する流動を生じさせる電界を形成し得る直流電圧を印加する制御部と、を備えており、前記一対の電極部は、該一対の電極部間に形成される電界の方向が前記液晶滴を移動させる方向と直交するように配設されており、前記制御部は、前記液晶滴の移動量を、前記一対の電極部間に直流電圧を連続して印加する時間によって制御することを特徴とする。
第２発明の液晶内流動を利用した液晶滴アクチュエータは、第１発明において、前記移動媒体が、一対の対向壁面を有し、該一対の対向壁面間に前記液晶滴が配置される流路を備えた移動媒体を備えており、前記一対の電極部は、前記移動媒体の流路内の前記液晶滴を挟み、該一対の電極部間に直流電圧が印加されると、前記流路の軸方向と交差する電界が発生するように配設されていることを特徴とする。
第３発明の液晶内流動を利用した液晶滴アクチュエータは、第１または第２発明において、前記移動媒体が、前記液晶滴が浸漬される液体を有していることを特徴とする。
第４発明の液晶内流動を利用した液晶滴アクチュエータは、第１、第２または第３発明において、前記制御部は、前記一対の電極部間に印加する直流電圧の大きさを変化させる機能を有していることを特徴とする。
第５発明の液晶内流動を利用した液晶滴アクチュエータは、第１、第２、第３または第４発明において、前記制御部は、前記一対の電極部間に発生する電界の向きを変化させる機能を有していることを特徴とする。
第６発明の液晶内流動を利用した液晶滴アクチュエータは、第１、第２、第３、第４または第５発明において、前記電界生成部が複数の電極部を備えており、前記制御部は、前記複数の電極部のうち、選択された電極部間に直流電圧を印加する機能を有していることを特徴とする。 The liquid crystal drop actuator utilizing the flow in the liquid crystal of the first invention applies an electric electrode to the liquid crystal drops, the moving medium in which the liquid crystal drops are movably arranged, and the liquid crystal droplets in the state of being arranged in the moving medium. A DC voltage capable of forming an electric field that causes a flow due to electrofluodynamic instability in the liquid crystal droplet is applied between the electric field generating unit having the pair of electrode portions and the pair of electrode portions of the electric field generating unit. The pair of electrode portions are arranged so that the direction of the electric field formed between the pair of electrode portions is orthogonal to the direction in which the liquid crystal droplets are moved. The control unit is characterized in that the amount of movement of the liquid crystal droplets is controlled by a time during which a DC voltage is continuously applied between the pair of electrode units .
In the first invention, the liquid crystal drop actuator utilizing the flow in the liquid crystal display of the second invention has a flow path in which the moving medium has a pair of facing walls and the liquid crystal drops are arranged between the pair of facing walls. The pair of electrode portions sandwich the liquid crystal droplet in the flow path of the moving medium, and when a DC voltage is applied between the pair of electrode portions, the shaft of the flow path is provided. It is characterized in that it is arranged so as to generate an electric field that intersects the direction.
The liquid crystal drop actuator utilizing the flow in the liquid crystal of the third invention is characterized in that, in the first or second invention, the moving medium has a liquid in which the liquid crystal drops are immersed.
The liquid crystal drop actuator utilizing the flow in the liquid crystal display of the fourth invention has the function of changing the magnitude of the DC voltage applied between the pair of electrode portions in the first, second or third invention. It is characterized by having.
In the first, second, third or fourth invention of the liquid crystal drop actuator utilizing the flow in the liquid crystal display of the fifth invention, the control unit has a function of changing the direction of the electric field generated between the pair of electrode units. It is characterized by having.
In the first, second, third, fourth or fifth invention of the liquid crystal drop actuator utilizing the flow in the liquid crystal display of the sixth invention, the electric field generation unit includes a plurality of electrode units, and the control unit It is characterized in that it has a function of applying a DC voltage between selected electrode portions among the plurality of electrode portions.

第１発明によれば、液晶滴中に電気流体力学的不安定性に起因する流動を生じさせる電界が生じるので、液晶滴を電界の方向と直交する方向に移動させることができる。したがって、この液晶滴の移動を駆動力として利用すれば、物体を移動させることができる。しかも、液晶滴の移動量を一対の電極部間に直流電圧を連続して印加する時間によって制御するので、液晶滴をスムースに移動させることができる。
第２発明によれば、液晶滴に電界を印加すれば流路に沿って液晶滴を移動させることができる。
第３発明によれば、液晶滴に印加する電界の方向を調整すれば、液体中の液晶滴の移動を調整することができる。
第４発明によれば、印加する電圧を変化させれば、移動速度を変化させることができる。
第５発明によれば、電界の向きを変化させれば、液晶が流動する方向を変化させることができる。
第６発明によれば、電圧を印加する電極部を調整すれば形成される電界を調整できるので、液晶滴の移動を調整することができる。 According to the first invention, since an electric field is generated in the liquid crystal droplets to generate a flow due to electrohydrodynamic instability, the liquid crystal droplets can be moved in a direction orthogonal to the direction of the electric field. Therefore, if the movement of the liquid crystal droplets is used as a driving force, the object can be moved. Moreover, since the amount of movement of the liquid crystal droplets is controlled by the time for which the DC voltage is continuously applied between the pair of electrode portions, the liquid crystal droplets can be moved smoothly.
According to the second invention, if an electric field is applied to the liquid crystal droplets, the liquid crystal droplets can be moved along the flow path.
According to the third invention, the movement of the liquid crystal droplets in the liquid can be adjusted by adjusting the direction of the electric field applied to the liquid crystal droplets.
According to the fourth invention, the moving speed can be changed by changing the applied voltage.
According to the fifth invention, the direction in which the liquid crystal flows can be changed by changing the direction of the electric field.
According to the sixth invention, the electric field formed can be adjusted by adjusting the electrode portion to which the voltage is applied, so that the movement of the liquid crystal droplets can be adjusted.

本実施形態の液晶内流動を利用した液晶滴アクチュエータ１の説明図であって、（Ａ）は平面図であり、（Ｂ）は概略側面図である。It is explanatory drawing of the liquid crystal drop actuator 1 utilizing the flow in liquid crystal of this embodiment, (A) is a plan view, (B) is a schematic side view. 電圧ＥＦを加えた際に液晶滴８中に発生する流動を示した図であって、（Ａ）は（Ｂ）のＡ−Ａ線概略断面図であり、（Ｂ）は概略平面図である。It is a figure which showed the flow generated in the liquid crystal drop 8 when a voltage EF was applied, (A) is a schematic cross-sectional view of line AA of (B), and (B) is a schematic plan view. .. 電極部６ａが複数の電極を有する液晶滴アクチュエータ１の説明図である。It is explanatory drawing of the liquid crystal drop actuator 1 which the electrode part 6a has a plurality of electrodes. 液体２Ｌを有する移動媒体２Ａに液晶滴８が浸漬されている構成の液晶滴アクチュエータ１の説明図である。It is explanatory drawing of the liquid crystal drop actuator 1 of the structure which the liquid crystal drop 8 is immersed in the moving medium 2A which has a liquid 2L. 実験に使用したアクチュエータの概略説明図であって、（Ａ）は平面図であり、（Ｂ）は側面図である。It is a schematic explanatory view of the actuator used in an experiment, (A) is a plan view, and (B) is a side view. （Ａ）アクチュエータ中の液晶滴を撮影した液晶滴の模式図であり、（Ｂ）撮影した液晶滴の画像を二値化した場合の概念図を示している。(A) is a schematic diagram of the liquid crystal droplets obtained by photographing the liquid crystal droplets in the actuator, and (B) shows a conceptual diagram when the image of the liquid crystal droplets photographed is binarized. パルス電圧によって形成される電界を液晶滴に加えた場合における液晶滴の動きを撮影した画像を二値化したものである。This is a binarized image of the movement of the liquid crystal droplets when an electric field formed by the pulse voltage is applied to the liquid crystal droplets. 直流電圧によって形成される電界を液晶滴に加えた場合における液晶滴の動きを撮影した画像を二値化したものである。This is a binarized image of the movement of the liquid crystal droplets when an electric field formed by a DC voltage is applied to the liquid crystal droplets. （Ａ）はパルス電圧および直流電圧によって形成される電界を液晶滴に加えた場合における液晶滴の移動量と時間との関係を表したグラフであり、（Ｂ）は直流電圧の電圧値と液晶滴の移動速度との関係を表したグラフである。(A) is a graph showing the relationship between the amount of movement of liquid crystal droplets and time when an electric field formed by pulse voltage and DC voltage is applied to liquid crystal droplets, and (B) is a graph showing the voltage value of DC voltage and liquid crystal. It is a graph which showed the relationship with the moving speed of a drop. 微小粒子を混入した液晶滴の移動状況を撮影した画像である。This is an image of the movement of liquid crystal droplets mixed with fine particles. 微小粒子を混入した液晶滴の移動状況を撮影した画像である。This is an image of the movement of liquid crystal droplets mixed with fine particles. 微小粒子を混入した液晶滴において微小粒子の移動状況を示した図である。It is a figure which showed the movement state of the fine particle in the liquid crystal drop which mixed the fine particle. 微小粒子を混入した液晶滴において微小粒子の移動状況を示した図である。It is a figure which showed the movement state of the fine particle in the liquid crystal drop which mixed the fine particle.

つぎに、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
なお、図１〜図４では、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。 Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
In addition, in FIGS. 1 to 4, the relative dimensions of each part do not match the actual ones in order to make the configuration of each part easy to understand.

（本実施形態の液晶内流動を利用した液晶滴アクチュエータ１）
まず、図１に基づいて、本実施形態の液晶内流動を利用した液晶滴アクチュエータ１を説明する。 (Liquid crystal drop actuator 1 using the flow in the liquid crystal of the present embodiment)
First, the liquid crystal drop actuator 1 utilizing the flow in the liquid crystal of the present embodiment will be described with reference to FIG.

（液晶滴８）
図１において、符号８は、本実施形態の液晶内流動を利用した液晶滴アクチュエータ１（以下単に液晶滴アクチュエータ１という場合がある）の移動体となる液晶滴を示している。この液晶滴８は、図１に示すように、後述する移動媒体２の流路２ｈ内を移動できるように配置されている。具体的には、この流路２ｈ内を、流路２ｈの軸方向（図１では左右方向）に沿って移動できるように配置されている。 (Liquid crystal drop 8)
In FIG. 1, reference numeral 8 indicates a liquid crystal drop that is a moving body of the liquid crystal drop actuator 1 (hereinafter, may be simply referred to as the liquid crystal drop actuator 1) utilizing the flow in the liquid crystal of the present embodiment. As shown in FIG. 1, the liquid crystal droplet 8 is arranged so as to be able to move in the flow path 2h of the moving medium 2 described later. Specifically, it is arranged so as to be able to move in the flow path 2h along the axial direction (left-right direction in FIG. 1) of the flow path 2h.

なお、本実施形態の液晶内流動を利用した液晶滴アクチュエータ１に使用される液晶滴８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、電界を加えたときに、電気流体力学的不安定性に起因する流動が生じる液晶であれば、特に限定はない。 The liquid crystal drop 8 used in the liquid crystal drop actuator 1 utilizing the flow in the liquid crystal of the present embodiment is not particularly limited. For example, a nematic liquid crystal, a smectic liquid crystal, a cholesteric liquid crystal, a discotic liquid crystal, or the like, but the liquid crystal is not particularly limited as long as it is a liquid crystal in which flow occurs due to electrohydrodynamic instability when an electric field is applied.

（移動媒体２）
図１に示すように、移動媒体２は、液晶滴８が配置される流路２ｈを備えている。具体的には、移動媒体２には、互いに対向する平行な一対の対向壁２ａ,２ｂを備えており、この一対の対向壁２ａ,２ｂ間に流路２ｈが設けられている。例えば、図１に示すように、一対の平板２ｐ，２p間に一対のスペーサ２ｓ,２ｓを配置して、一対の平板２ｐ，２ｐ間に隙間が形成されるようして移動媒体２を形成することができる。この場合、一対の対向壁２ａ,２ｂと一対のスペーサ２ｓ,２ｓの内面とによって囲まれた空間が流路２ｈとなる。 (Mobile medium 2)
As shown in FIG. 1, the moving medium 2 includes a flow path 2h in which the liquid crystal droplets 8 are arranged. Specifically, the moving medium 2 is provided with a pair of parallel facing walls 2a and 2b facing each other, and a flow path 2h is provided between the pair of facing walls 2a and 2b. For example, as shown in FIG. 1, a pair of spacers 2s and 2s are arranged between a pair of flat plates 2p and 2p to form a moving medium 2 so that a gap is formed between the pair of flat plates 2p and 2p. be able to. In this case, the space surrounded by the pair of facing walls 2a and 2b and the inner surfaces of the pair of spacers 2s and 2s becomes the flow path 2h.

なお、一対の対向壁２ａ,２ｂは必ずしも平行でなくてもよく、流路２ｈの軸方向の位置において距離が異なっていてもよい。また、一対の対向壁２ａ,２ｂは必ずしも平坦面でなくてもよく、表面に凹凸があってもよい。 The pair of facing walls 2a and 2b do not necessarily have to be parallel, and the distances may differ at the axial positions of the flow path 2h. Further, the pair of facing walls 2a and 2b do not necessarily have to be flat surfaces, and the surfaces may have irregularities.

（配向膜４）
図１に示すように、一対の対向壁２ａ,２ｂの表面には、配向膜４が形成されている。この配向膜４は、液晶滴８中の液晶分子を所定の方向に配向させるものである。具体的には、配向膜４には、液晶滴８中の液晶分子を移動媒体２の表面と平行（または流路２ｈの軸方向と平行）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。 (Alignment film 4)
As shown in FIG. 1, an alignment film 4 is formed on the surfaces of the pair of facing walls 2a and 2b. The alignment film 4 aligns the liquid crystal molecules in the liquid crystal droplet 8 in a predetermined direction. Specifically, the alignment film 4 is subjected to a rubbing treatment on the surface so that the liquid crystal molecules in the liquid crystal droplet 8 are oriented parallel to the surface of the moving medium 2 (or parallel to the axial direction of the flow path 2h). It has been.

なお、液晶滴８中の液晶分子を配向させるのは、後述するように、液晶滴８に電界ＥＦが印加された際に液晶滴８中に所定の形態の流動を発生させるためである。 The reason why the liquid crystal molecules in the liquid crystal droplet 8 are oriented is that, as will be described later, when the electric field EF is applied to the liquid crystal droplet 8, a predetermined form of flow is generated in the liquid crystal droplet 8.

（制御部７）
図１に示すように、一対の電極部６ａ，６ｂは、配線によって電源を有する制御部７に電気的に接続されている。この制御部７は、一対の電極部６ａ，６ｂ間に直流電圧を印加する機能を有している。 (Control unit 7)
As shown in FIG. 1, the pair of electrode units 6a and 6b are electrically connected to the control unit 7 having a power supply by wiring. The control unit 7 has a function of applying a DC voltage between the pair of electrode units 6a and 6b.

例えば、制御部７は、一対の電極部６ａ，６ｂ間に印加する直流電圧の大きさそのタイミング等を制御して、一対の電極部６ａ，６ｂ間における電界ＥＦの形成や、電界ＥＦを形成するタイミング、形成する電界ＥＦの強度などを調整するものである。 For example, the control unit 7 controls the magnitude and timing of the DC voltage applied between the pair of electrode units 6a and 6b to form an electric field EF and form an electric field EF between the pair of electrode units 6a and 6b. The timing of the operation, the strength of the electric field EF to be formed, and the like are adjusted.

また、制御部７は、一対の電極部６ａ，６ｂ間に印加する直流電圧に形成される電界ＥＦの向きを制御する機能も有している。具体的には、電極部６ａが電極部６ｂに対して高電圧になっている状態と、電極部６ｂが電極部６ｂに対して高電圧になっている状態と、を切り替える機能を有している。 Further, the control unit 7 also has a function of controlling the direction of the electric field EF formed in the DC voltage applied between the pair of electrode units 6a and 6b. Specifically, it has a function of switching between a state in which the electrode portion 6a has a high voltage with respect to the electrode portion 6b and a state in which the electrode portion 6b has a high voltage with respect to the electrode portion 6b. There is.

（本実施形態の液晶内流動を利用した液晶滴アクチュエータ１の作動）
以上のごとき構成であるので、本実施形態の液晶内流動を利用した液晶滴アクチュエータ１において、一対の電極部６ａ，６ｂ間に電圧を印加すると（つまり電極部６ａが電極部６ｂよりも高電圧となるように電圧を印加すると）、一対の電極部６ａ，６ｂ間には電界ＥＦが発生する。例えば、図１、図２では流路２ｈの軸方向と直交する電界ＥＦが発生する。すると、液晶滴８には電界ＥＦが印加されるので、液晶滴８中には、電気流体力学的不安定性に起因して、図２に示すような流動が液晶滴８内に発生する。具体的には、図２（Ｂ）における液晶滴８の中心近傍では右向きの流れが生じ、液晶滴８の左側上部では反時計回りの旋回流が生じ、液晶滴８の左側下部では時計回りの旋回流が生じる。また、液晶滴８の上部では反時計回りの旋回流が生じ、下部では時計回りの旋回流が生じる。液晶滴８の右側ではy軸を回転軸とした旋回流が生じる（図２（Ａ）参照）。つまり、液晶滴８内には、図２（Ｂ）における上下対称かつ，巨視的には右向きの流動が生じるので、液晶滴８は中央部の流動の方向、つまり、右向きに移動する。 (Operation of the liquid crystal drop actuator 1 using the flow in the liquid crystal of the present embodiment)
Since the configuration is as described above, when a voltage is applied between the pair of electrode portions 6a and 6b in the liquid crystal drop actuator 1 utilizing the flow in the liquid crystal of the present embodiment (that is, the electrode portion 6a has a higher voltage than the electrode portion 6b). When a voltage is applied so as to be), an electric field EF is generated between the pair of electrode portions 6a and 6b. For example, in FIGS. 1 and 2, an electric field EF orthogonal to the axial direction of the flow path 2h is generated. Then, since the electric field EF is applied to the liquid crystal droplet 8, the flow as shown in FIG. 2 is generated in the liquid crystal droplet 8 due to the electrohydrodynamic instability. Specifically, a rightward flow occurs near the center of the liquid crystal drop 8 in FIG. 2B, a counterclockwise swirling flow occurs in the upper left side of the liquid crystal drop 8, and a clockwise flow occurs in the lower left side of the liquid crystal drop 8. A swirling flow occurs. Further, a counterclockwise swirling flow is generated in the upper part of the liquid crystal droplet 8, and a clockwise swirling flow is generated in the lower part. On the right side of the liquid crystal droplet 8, a swirling flow with the y-axis as the rotation axis occurs (see FIG. 2 (A)). That is, since the liquid crystal droplet 8 has a vertically symmetrical and macroscopically rightward flow in FIG. 2B, the liquid crystal droplet 8 moves in the central flow direction, that is, to the right.

したがって、この液晶滴８の移動を駆動力として利用すれば、物体を移動させたりすることができる。例えば、軸状の部材の一端を液晶滴８に浸漬しておけば、液晶滴８とともに軸状の部材が移動するので、軸状の部材の他端の移動を利用することができる。また、液晶滴８内に搬送する物体を混入しておけば、物体を所定の位置まで搬送することも可能となる。 Therefore, if the movement of the liquid crystal droplet 8 is used as a driving force, the object can be moved. For example, if one end of the shaft-shaped member is immersed in the liquid crystal droplet 8, the shaft-shaped member moves together with the liquid crystal droplet 8, so that the movement of the other end of the shaft-shaped member can be utilized. Further, if an object to be conveyed is mixed in the liquid crystal droplet 8, the object can be conveyed to a predetermined position.

また、制御部７によって、液晶滴８中に電気流体力学的不安定性に起因する流動を生じさせる電界ＥＦを形成し得る直流電圧の範囲で、印加する直流電圧の電圧値を変化させれば、液晶滴８中の流動速度が変化するので、液晶滴８の移動速度を変化させることができる。つまり、印加する直流電圧を大きくすれば液晶滴８の移動速度を速くすることができるし、印加する直流電圧を小さくすれば液晶滴８の移動速度を遅くすることができる。 Further, if the control unit 7 changes the voltage value of the applied DC voltage within the range of the DC voltage that can form an electric field EF that causes a flow due to electrohydrodynamic instability in the liquid crystal droplet 8. Since the flow velocity in the liquid crystal droplet 8 changes, the moving speed of the liquid crystal droplet 8 can be changed. That is, if the applied DC voltage is increased, the moving speed of the liquid crystal droplet 8 can be increased, and if the applied DC voltage is decreased, the moving speed of the liquid crystal droplet 8 can be decreased.

さらに、制御部７によって電界ＥＦの方向を変化させれば、液晶滴８の移動方向を変化させることができる。例えば、図１において、電極部６ａが電極部６ｂよりも高電圧となるように電圧を印加して電界ＥＦを発生させた場合において、図１の右方向に液晶滴８が移動したとする。この場合には、電極部６ｂが電極部６ａよりも高電圧となるように電界ＥＦを印加して電界を発生させれば、図１の左方向に液晶滴８を移動させることができる。 Further, if the direction of the electric field EF is changed by the control unit 7, the moving direction of the liquid crystal droplet 8 can be changed. For example, in FIG. 1, when a voltage is applied so that the electrode portion 6a has a higher voltage than the electrode portion 6b to generate an electric field EF, it is assumed that the liquid crystal droplet 8 moves to the right in FIG. In this case, if an electric field EF is applied so that the electrode portion 6b has a higher voltage than the electrode portion 6a to generate an electric field, the liquid crystal droplet 8 can be moved to the left in FIG.

なお、制御部７は、直流電圧を印加する機能に加えてパルス電圧を印加することができる機能を有していてもよい。この場合、直流電圧を印加するかパルス電圧を印加するかを調整すれば、液晶滴８の移動状態を様々に変化させることができる。 The control unit 7 may have a function of applying a pulse voltage in addition to a function of applying a DC voltage. In this case, the moving state of the liquid crystal droplet 8 can be variously changed by adjusting whether to apply the DC voltage or the pulse voltage.

（一対の電極部６ａ，６ｂおよび配向膜４の製造方法）
上述したような、移動媒体２は、その一対の対向壁２ａ,２ｂに一対の電極部６ａ，６ｂおよび配向膜４を有しているが、移動媒体２の一対の対向壁２ａ,２ｂに一対の電極部６ａ，６ｂおよび配向膜４を形成する方法はとくに限定されない。
例えば、以下の方法によって形成することができる。 (Method for manufacturing a pair of electrode portions 6a and 6b and an alignment film 4)
As described above, the moving medium 2 has a pair of electrode portions 6a, 6b and an alignment film 4 on the pair of facing walls 2a, 2b, but a pair on the pair of facing walls 2a, 2b of the moving medium 2. The method of forming the electrode portions 6a and 6b and the alignment film 4 of the above is not particularly limited.
For example, it can be formed by the following method.

まず、移動媒体２の一対の対向壁２ａ,２ｂの表面に、スパッタリングや真空蒸着などの方法でＩＴＯ等の膜を形成して一対の電極部６ａ，６ｂを形成する。ついで、一対の電極部６ａ，６ｂが形成された一対の対向壁２ａ,２ｂ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、一対の対向壁２ａ,２ｂの表面に、一対の電極部６ａ，６ｂと、この一対の電極部６ａ，６ｂを覆うように配向膜４を形成することができる。 First, a film such as ITO is formed on the surfaces of the pair of facing walls 2a and 2b of the moving medium 2 by a method such as sputtering or vacuum deposition to form a pair of electrode portions 6a and 6b. Then, the alignment film 4 is formed on the surfaces of the pair of facing walls 2a and 2b on which the pair of electrode portions 6a and 6b are formed by a spin coating method or the like. Then, the alignment film 4 can be formed on the surfaces of the pair of facing walls 2a and 2b so as to cover the pair of electrode portions 6a and 6b and the pair of electrode portions 6a and 6b.

なお、ＩＴＯ膜を形成する際に、一対の電極部６ａ，６ｂと制御部７とを接続するための配線を一対の対向壁２ａ,２ｂの表面に形成してもよい。この場合には、移動媒体２の一対の対向壁２ａ,２ｂの表面に配線の形状のマスキングをしておけばよい。 When forming the ITO film, wiring for connecting the pair of electrode portions 6a and 6b and the control unit 7 may be formed on the surfaces of the pair of facing walls 2a and 2b. In this case, the wiring shape may be masked on the surfaces of the pair of facing walls 2a and 2b of the moving medium 2.

また、液晶滴８中の液晶分子を所定の方向に配向させることができ、液晶滴８に電界が印加された際に液晶滴８中に所定の形態の流動を発生させることができるのであれば、必ずしも配向膜４は設けなくてよい。例えば、一対の対向壁２ａ,２ｂに公知のラビングレレス処理や弱アンカリング処理を行ってもよい。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。 Further, if the liquid crystal molecules in the liquid crystal droplet 8 can be oriented in a predetermined direction and a predetermined form of flow can be generated in the liquid crystal droplet 8 when an electric field is applied to the liquid crystal droplet 8. , The alignment film 4 does not necessarily have to be provided. For example, a known rubbing reless treatment or weak anchoring treatment may be performed on the pair of facing walls 2a and 2b. The weak anchoring treatment is the anchoring treatment described in Patent No. 4053530 "Zero-plane anchoring liquid crystal alignment method and its liquid crystal device", that is, horizontal or diagonal orientation is forced but in-plane (horizontal). Anchoring treatment that does not force orientation in the direction (in the horizontal plane where the axis of the arranged molecule is located).

（電極部６が複数の電極を有する場合）
上記例では、基礎部材２の一対の対向壁２ａ,２ｂの表面に、流路２ｈを挟むように一対の電極部６ａ，６ｂを設けた場合を説明した。この場合、各電極部６ａ，６ｂが一つの電極で形成されていてもよいし、各電極部６ａ，６ｂが複数の電極で形成されていてもよい。例えば、図３には、複数の電極を有する電極部６ａを示しているが、この電極部６ａでは複数の電極を格子状に並べて形成した形成している。この場合、対向する電極部６ｂも電極部６ａと同様に電極を格子状に並べて形成し、電極部６ａと電極部６ｂの各電極が対向するように配置する。すると、一対の電極部６ａ，６ｂにおいて、選択された対向する電極間に直流電圧を印加すれば、電極間に形成される電界ＥＦと直交する方向に液晶滴８を移動させることできる。したがって、直流電圧を印加する電極を適切に選択すれば、液晶滴８の移動方向を制御することができる。例えば、一対の電極部６ａ，６ｂにおいて、図３（Ｂ）でＬＬの点線に沿って並んでいる電極間に直流電圧を印加すれば、液晶滴８を矢印Ｘの方向に移動させることができる。また、一対の電極部６ａ，６ｂにおいて、図３（Ｂ）でＳＬの点線に沿って並んでいる電極間に直流電圧を印加すれば、液晶滴８を矢印Ｙの方向に移動させることができる。 (When the electrode portion 6 has a plurality of electrodes)
In the above example, the case where the pair of electrode portions 6a and 6b are provided on the surface of the pair of facing walls 2a and 2b of the foundation member 2 so as to sandwich the flow path 2h has been described. In this case, each of the electrode portions 6a and 6b may be formed of one electrode, or each of the electrode portions 6a and 6b may be formed of a plurality of electrodes. For example, FIG. 3 shows an electrode portion 6a having a plurality of electrodes, and the electrode portion 6a is formed by arranging a plurality of electrodes in a grid pattern. In this case, the facing electrode portions 6b are also formed by arranging the electrodes in a grid pattern in the same manner as the electrode portions 6a, and the electrodes of the electrode portions 6a and the electrode portions 6b are arranged so as to face each other. Then, in the pair of electrode portions 6a and 6b, if a DC voltage is applied between the selected opposing electrodes, the liquid crystal droplet 8 can be moved in a direction orthogonal to the electric field EF formed between the electrodes. Therefore, the moving direction of the liquid crystal droplet 8 can be controlled by appropriately selecting the electrode to which the DC voltage is applied. For example, in the pair of electrode portions 6a and 6b, if a DC voltage is applied between the electrodes arranged along the dotted line of LL in FIG. 3B, the liquid crystal droplet 8 can be moved in the direction of the arrow X. .. Further, in the pair of electrode portions 6a and 6b, if a DC voltage is applied between the electrodes arranged along the dotted line of SL in FIG. 3B, the liquid crystal droplet 8 can be moved in the direction of the arrow Y. ..

（移動媒体２の形状）
移動媒体２の形状はとくに限定されない。例えば、図１に示すように一対の平板２ｐ，２ｐを両者間に隙間ができるように配置したものを移動媒体２とすることができる。また、ブロック状の部材に溝などを形成したものを移動媒体２としてもよい。つまり、液晶を移動させる一対の対向壁を有する流路を備えた構造を有していれば移動媒体２として使用することができる。 (Shape of mobile medium 2)
The shape of the moving medium 2 is not particularly limited. For example, as shown in FIG. 1, a pair of flat plates 2p and 2p arranged so as to form a gap between them can be used as the moving medium 2. Further, the moving medium 2 may be a block-shaped member having a groove or the like formed therein. That is, it can be used as the moving medium 2 if it has a structure having a flow path having a pair of facing walls for moving the liquid crystal display.

また、移動媒体２の流路２ｈは、直線状でなくでもよく、曲線状になっていてもよいし、クランク状等になっていてもよい。液晶滴８は自由に変形できるので、上述したような流路２ｈであっても液晶滴８は変形しながら流路２ｈに沿って移動することができる。 Further, the flow path 2h of the moving medium 2 does not have to be linear, may be curved, may be crank-shaped, or the like. Since the liquid crystal droplet 8 can be freely deformed, the liquid crystal droplet 8 can move along the flow path 2h while being deformed even in the flow path 2h as described above.

また、移動媒体２は、曲げたり屈曲させたりすることができる柔軟性を有する部材で形成してもよい。つまり、移動媒体２は、曲げたり屈曲させたりすることによって、その形状を変化させることができるものを使用してもよい。その場合でも、液晶滴８は自由に変形できるので、移動媒体２に沿って液晶滴８は変形しながら移動することができる。 Further, the moving medium 2 may be formed of a flexible member that can be bent or bent. That is, as the moving medium 2, a moving medium 2 that can change its shape by bending or bending may be used. Even in that case, since the liquid crystal droplet 8 can be freely deformed, the liquid crystal droplet 8 can move while being deformed along the moving medium 2.

（他の構成の移動媒体２）
さらに、移動媒体２は、必ずしも固体である必要なく、液晶滴８を液滴の形態を維持しした状態で移動可能に保持できるものであればよい。例えば、図４に示すように、水等の液晶と混ざり合わない液体２Ｌ等を容器やパイプなどの収容体２ｐに収容したものを移動媒体２Ａとしてもよい。この場合、図４に示すように、液晶滴８が浸漬された液体２Ｌに対して収容体２ｐの外部（または内部）に一対の電極部６ａ，６ｂを配置して一対の電極部６ａ，６ｂに直流電圧を印加する。すると、一対の電極部６ａ，６ｂ間に位置する液体２Ｌ内に電界ＥＦを形成できるので、液体２Ｌ内の液晶滴８を電界ＥＦと交差する方向に沿って移動させることができる。 (Mobile medium 2 with other configurations)
Further, the moving medium 2 does not necessarily have to be a solid, and may be any one that can move the liquid crystal droplet 8 while maintaining the shape of the droplet. For example, as shown in FIG. 4, a moving medium 2A may be a liquid 2L or the like contained in a container 2p such as a container or a pipe, which is immiscible with a liquid crystal display such as water. In this case, as shown in FIG. 4, a pair of electrode portions 6a and 6b are arranged outside (or inside) the container 2p with respect to the liquid 2L in which the liquid crystal droplet 8 is immersed, and the pair of electrode portions 6a and 6b are arranged. Apply a DC voltage to the. Then, since the electric field EF can be formed in the liquid 2L located between the pair of electrode portions 6a and 6b, the liquid crystal droplet 8 in the liquid 2L can be moved along the direction intersecting the electric field EF.

なお、かかる構成の場合には、液晶滴８と接触する配向膜等が存在しない。しかし、液晶滴８中の液晶分子の配向は、液晶滴８を構成する液晶と液体２Ｌの物性によって決まる界面効果によって決定されるので、液晶滴８は電界ＥＦが印加されたときに配向方向に対応した移動をすることになる。また、液体２Ｌに浸漬されている液晶滴８に磁場を加えることによって液晶滴８中の液晶分子の配向を調整することもできる。すると、液晶滴８の移動方向を外部からある程度制御することもできる。 In the case of such a configuration, there is no alignment film or the like that comes into contact with the liquid crystal droplet 8. However, since the orientation of the liquid crystal molecules in the liquid crystal droplet 8 is determined by the interface effect determined by the physical properties of the liquid crystal and the liquid 2L constituting the liquid crystal droplet 8, the liquid crystal droplet 8 is oriented in the orientation direction when the electric field EF is applied. It will make a corresponding move. Further, the orientation of the liquid crystal molecules in the liquid crystal droplet 8 can be adjusted by applying a magnetic field to the liquid crystal droplet 8 immersed in the liquid 2L. Then, the moving direction of the liquid crystal droplet 8 can be controlled to some extent from the outside.

本発明の液晶滴アクチュエータの作動を確認するために、一様の電場内に配置された液晶滴が連続して移動することを確認した。
実験は、図５に示すアクチュエータを製造し、このアクチュエータにおける液晶滴の移動を確認した。 In order to confirm the operation of the liquid crystal droplet actuator of the present invention, it was confirmed that the liquid crystal droplets arranged in a uniform electric field move continuously.
In the experiment, the actuator shown in FIG. 5 was manufactured, and the movement of liquid crystal droplets in this actuator was confirmed.

アクチュエータは、二枚のガラス基板(２０ｍｍ×２０ｍｍ)間に隙間が形成されるように離して配置したセルと、セルの隙間に配置した液晶で構成した。 The actuator was composed of cells arranged apart from each other so as to form a gap between two glass substrates (20 mm × 20 mm) and a liquid crystal display arranged in the gap between the cells.

セルに使用するガラス基板は、その表面（互いに対向する表面）にＩＴＯ膜によって形成された電極部（ＩＴＯ電極）が設けられたものである。また、ＩＴＯ電極が形成されたガラス基板の表面には、スピンコート法により液晶分子がガラス基板の表面に対して水平に配向するように水平配向膜（ＪＳＲ株式会社製ＪＡＬＳ―２０２１―Ｒ２５）を形成した。 The glass substrate used for the cell is provided with an electrode portion (ITO electrode) formed of an ITO film on its surface (surface facing each other). Further, on the surface of the glass substrate on which the ITO electrode is formed, a horizontally oriented film (JALS-2021-R25 manufactured by JSR Corporation) is applied so that the liquid crystal molecules are oriented horizontally with respect to the surface of the glass substrate by the spin coating method. Formed.

セルのガラス基板間の隙間には、マイクロピペットを用いて液晶（ネマティック液晶（4-Cyano-4’-n-penty-biphenll（5CB））を配置した。なお、液晶は、ガラス基板の表面と直交する方向から見たときに、液晶滴の直径が１００μｍとなる量を供給した（図５（Ｂ）、図６参照）。 A liquid crystal display (nematic liquid crystal (4-Cyano-4'-n-penty-biphenll (5CB)) was placed in the gap between the glass substrates of the cell using a micropipette. The liquid crystal was placed on the surface of the glass substrate. An amount having a diameter of 100 μm of the liquid crystal droplets when viewed from orthogonal directions was supplied (see FIGS. 5 (B) and 6).

このアクチュエータにおいて、二枚のガラス基板のＩＴＯ電極間に、直流電圧とパルス電圧を加えて、液晶滴の挙動を確認した。なお、パルス電圧は、周波数が１、１０、１００Ｈｚ、デューティ比（ｄｕｔｙ比）５０％で印加した。 In this actuator, a DC voltage and a pulse voltage were applied between the ITO electrodes of the two glass substrates, and the behavior of the liquid crystal droplets was confirmed. The pulse voltage was applied at a frequency of 1, 10, 100 Hz and a duty ratio (duty ratio) of 50%.

液晶滴の移動は、パルス電圧を印加した場合には、ガラス基板と直交する方向からハイスピードカメラ（ＩＤＴ製）を用いて２００ｆｐｓ（ピクセル解像度５１２×５１２）で撮影した（図５（Ｂ）参照）。また、直流電圧を印加した場合には、ガラス基板と直交する方向からＵＳＢカメラ（イメージングソース製：型番ＤＦＫ６１ＡＵＣ０２）を用いて３０ｆｐｓ（ピクセル解像度１０２８×７６８）で撮影した（図５（Ｂ）参照）。図６には、撮影した液晶滴の模式図（図６（Ａ））と、撮影した液晶滴の画像を二値化した場合の概念図（図６（Ｂ））を示している。 When a pulse voltage was applied, the movement of the liquid crystal droplets was photographed at 200 fps (pixel resolution 512 × 512) using a high-speed camera (manufactured by IDT) from a direction orthogonal to the glass substrate (see FIG. 5 (B)). ). When a DC voltage was applied, images were taken at 30 fps (pixel resolution 1028 × 768) using a USB camera (manufactured by Imaging Source: model number DFK 61AUC02) from a direction orthogonal to the glass substrate (see FIG. 5 (B)). ). FIG. 6 shows a schematic diagram (FIG. 6 (A)) of the photographed liquid crystal droplet and a conceptual diagram (FIG. 6 (B)) when the photographed image of the liquid crystal droplet is binarized.

結果を図７、図８に示す。
なお、図７、図８では、液晶滴の初期重心位置を白色×印、各時刻ｔにおける重心位置を黒色×印で示している。なお、重心位置の移動解析は、市販の動画解析ソフト（ＤＩＴＥＣＴ製：ＤｉｐｐＭｏｔｉｏｎ）を用いて行った。 The results are shown in FIGS. 7 and 8.
In FIGS. 7 and 8, the initial center of gravity position of the liquid crystal droplet is indicated by a white × mark, and the position of the center of gravity at each time t is indicated by a black × mark. The movement analysis of the position of the center of gravity was performed using a commercially available moving image analysis software (manufactured by DITEC: DipMotion).

図７は、パルス電圧（９０Ｖ：周波数ｆ＝１０Ｈｚ）を加えた場合（ＩＴＯ電極の間隔は６μｍ）であるが、電圧を印加することによって、液晶滴がｘ軸の負の方向(図７では左方向)に駆動していることが確認できる。 FIG. 7 shows a case where a pulse voltage (90 V: frequency f = 10 Hz) is applied (distance between ITO electrodes is 6 μm), but by applying a voltage, the liquid crystal droplets move in the negative direction of the x-axis (in FIG. 7). It can be confirmed that it is driven to the left).

図８は、直流電圧（４０Ｖ）を加えた場合（ＩＴＯ電極間隔は１８μｍ）であるが、電圧を印加することによって、液晶滴がｘ軸の負の方向(図８では左方向)に駆動していることが確認できる。つまり、直流電圧を印加することによって、パルス電圧を印加する場合と同様に、液晶滴を駆動できることが確認された。 FIG. 8 shows a case where a DC voltage (40 V) is applied (ITO electrode spacing is 18 μm), but the liquid crystal droplets are driven in the negative direction of the x-axis (left direction in FIG. 8) by applying the voltage. It can be confirmed that That is, it was confirmed that by applying the DC voltage, the liquid crystal droplets can be driven in the same manner as when the pulse voltage is applied.

図９（Ａ）は、電圧を印加している期間における液晶滴の移動を比較した図である。なお、実験は、ＩＴＯ電極の間隔は６μｍとし、直流電圧、パルス電圧ともに印加電圧を９０Ｖとした条件で実施した。 FIG. 9A is a diagram comparing the movement of the liquid crystal droplets during the period in which the voltage is applied. The experiment was carried out under the condition that the distance between the ITO electrodes was 6 μm and the applied voltage was 90 V for both the DC voltage and the pulse voltage.

図９（Ａ）に示すように、パルス電圧を印加した場合、周波数の増加にともなって初期（ｔ＝０ｓ）の状態からの重心位置の移動量Ｌは、周期的増減の間隔が小さくなっていることが確認される。一方、ｔ＝４ｓにおける移動量Ｌの値は周波数に係わらず、ほぼ同じであることが確認される。 As shown in FIG. 9A, when a pulse voltage is applied, the movement amount L of the center of gravity position from the initial (t = 0s) state becomes smaller as the frequency increases. It is confirmed that it is. On the other hand, it is confirmed that the value of the movement amount L at t = 4s is almost the same regardless of the frequency.

一方、直流電圧の場合には、ｔ＝４ｓにおける移動量Ｌの値はパルス電圧を印加した場合よりも長く、しかも、駆動が連続的であることが確認できる。 On the other hand, in the case of a DC voltage, it can be confirmed that the value of the movement amount L at t = 4s is longer than that when the pulse voltage is applied, and that the driving is continuous.

つまり、液晶滴を移動させる場合、直流電圧を印加した方がよりスムースかつ効率よく駆動できることが確認できる。 That is, it can be confirmed that when the liquid crystal droplets are moved, it can be driven more smoothly and efficiently by applying a DC voltage.

（電圧の影響確認）
また、直流電圧の電圧値が液晶滴の移動に与える影響を、印加電圧を０〜１４０Ｖの間で変化させて確認した。
実験は、実施例１と同様のアクチュエータを使用して、重心位置の移動量Ｌを各電圧で１０回測定し、移動量Ｌと電圧の印加時間に基づいて、移動速度を確認した。 (Check the effect of voltage)
Further, the influence of the voltage value of the DC voltage on the movement of the liquid crystal droplets was confirmed by changing the applied voltage between 0 and 140V.
In the experiment, the movement amount L at the center of gravity was measured 10 times at each voltage using the same actuator as in Example 1, and the movement speed was confirmed based on the movement amount L and the application time of the voltage.

結果を図９（Ｂ）に示す。なお、図９（Ｂ）では、移動速度の１０回の平均値を黒丸で示し、標準偏差をエラーバーで示している。 The results are shown in FIG. 9 (B). In FIG. 9B, the average value of the moving speeds of 10 times is indicated by black circles, and the standard deviation is indicated by error bars.

図９（Ｂ）に示すように、電圧が３０Ｖ以上で液晶滴が移動を開始し、電圧が高くなるにつれて移動速度が速くなることが確認できる。液晶滴が移動を開始する電圧である３０Ｖは、使用したネマティック液晶に電気流体力学的不安定性に起因する流動が生じる電圧以上である。このことから、電気流体力学的不安定性に起因する流動が液晶滴中に発生している可能性があり、この流動が液晶滴の移動に影響を与えていることが推測された。 As shown in FIG. 9B, it can be confirmed that the liquid crystal droplets start moving when the voltage is 30 V or more, and the moving speed increases as the voltage increases. The voltage at which the liquid crystal droplets start to move, 30 V, is equal to or higher than the voltage at which the nematic liquid crystal used causes flow due to electrohydrodynamic instability. From this, it was speculated that there is a possibility that a flow due to electrohydrodynamic instability is generated in the liquid crystal droplets, and that this flow affects the movement of the liquid crystal droplets.

（液晶滴内の流動確認）
直流電圧を印加した際に、電気流体力学的不安定性に起因する流動が液晶滴中に発生していることが推測された。そこで、実際に液晶滴中に電気流体力学的不安定性に起因する流動が発生していること、および、その流動状態を確認した。 (Confirmation of flow in LCD droplets)
It was speculated that when a DC voltage was applied, flow due to electrohydrodynamic instability was generated in the liquid crystal droplets. Therefore, it was confirmed that the liquid crystal droplets actually had a flow due to electrohydrodynamic instability, and the flow state thereof.

実験は、実施例１と同様のアクチュエータにおいて、セルのガラス基板間の隙間に微粒子を混入したネマティック液晶を配置して液晶滴を形成し、この液晶滴に直流電圧を加えて、液晶滴内の流動を確認した。なお、実験では、ＩＴＯ電極の間隔は１８μｍとし、直流電圧（４０Ｖ）を加えた。 In the experiment, in the same actuator as in Example 1, nematic liquid crystals mixed with fine particles were arranged in the gaps between the glass substrates of the cell to form liquid crystal droplets, and a DC voltage was applied to the liquid crystal droplets to form the liquid crystal droplets. The flow was confirmed. In the experiment, the distance between the ITO electrodes was 18 μm, and a DC voltage (40 V) was applied.

結果を図１０、図１１に示す。
図１０、図１１に示すように、直流電圧を加えると、可視化のために液晶滴に混入した微粒子（液晶内に分散している黒い点）の位置が変化していることが確認できる。例えば、円で囲った微粒子に着目すると，時間によって液晶滴中の微粒子の位置が異なっていることが確認できる。このことから、直流電圧の印加によって、液晶滴内に流動が生じていることが確認できる。 The results are shown in FIGS. 10 and 11.
As shown in FIGS. 10 and 11, when a DC voltage is applied, it can be confirmed that the positions of the fine particles (black dots dispersed in the liquid crystal) mixed in the liquid crystal droplets are changed for visualization. For example, focusing on the fine particles surrounded by a circle, it can be confirmed that the positions of the fine particles in the liquid crystal droplets differ depending on the time. From this, it can be confirmed that the flow is generated in the liquid crystal droplets by applying the DC voltage.

また、液晶滴内の各部の微粒子の動きを確認した結果を図１２、図１３に示す。なお、図１２、図１３では、画像処理の関係上、図１０、図１１とは左右が反転している。つまり、図１０、図１１における左方向の動きが、図１２、図１３では右方向の動きとなっている。 Further, the results of confirming the movement of the fine particles in each part in the liquid crystal droplet are shown in FIGS. 12 and 13. Note that, in FIGS. 12 and 13, the left and right sides are reversed from those in FIGS. 10 and 11 due to image processing. That is, the movement in the left direction in FIGS. 10 and 11 is the movement in the right direction in FIGS. 12 and 13.

図１２、図１３に示すように、液晶滴内の各部の微粒子では、微粒子が矢印に示すような動きをしていることが確認された。 As shown in FIGS. 12 and 13, it was confirmed that the fine particles in each part of the liquid crystal droplets behaved as shown by the arrows.

この結果より、液晶滴内には図２に示すような流動が生じていることが推察された。つまり、図２に示すように、液晶滴の中心近傍では液晶滴の進行方向と同じ向きの流れ（図１２、図１３では右方向の流れ、図１０、図１１では左方向の流れ）が生じる。図２（Ｂ）における液晶滴の左側上部では反時計回りの旋回流が生じ、図２（Ｂ）における液晶滴の左側下部では時計回りの旋回流が生じる。図２（Ｂ）における液晶滴の上部では反時計回りの旋回流が生じ、図２（Ｂ）における下部では時計回りの旋回流が生じる。図２（Ｂ）における液晶滴の右側ではy軸を回転軸とした旋回流が生じている。結果として、液晶滴内には、図２（Ｂ）において上下対称かつ巨視的には右向きの流動（図１２、図１３では右方向の流れ、図１０、図１１では左方向の流れ）が生じていることが確認でき、この流動が液晶滴の駆動につながっていると推察された。まとめると、全体的にx軸正の方向（図１２、図１３では右方向、図１０、図１１では左方向）の流動が生じたことから、液晶滴はx軸正の方向（図１２、図１３の右方向、図１０、図１１では左方向）に駆動したと考えられる． From this result, it was inferred that the flow as shown in FIG. 2 was generated in the liquid crystal droplets. That is, as shown in FIG. 2, in the vicinity of the center of the liquid crystal droplet, a flow in the same direction as the traveling direction of the liquid crystal droplet (flow in the right direction in FIGS. 12 and 13 and flow in the left direction in FIGS. 10 and 11) occurs. .. A counterclockwise swirling flow occurs at the upper left side of the liquid crystal droplet in FIG. 2B, and a clockwise swirling flow occurs at the lower left side of the liquid crystal droplet in FIG. 2B. A counterclockwise swirling flow is generated at the upper part of the liquid crystal droplet in FIG. 2B, and a clockwise swirling flow is generated at the lower part in FIG. 2B. On the right side of the liquid crystal droplet in FIG. 2B, a swirling flow with the y-axis as the rotation axis is generated. As a result, a vertically symmetrical and macroscopically rightward flow (flow to the right in FIGS. 12 and 13, and flow to the left in FIGS. 10 and 11) occurs in the liquid crystal droplets in FIG. 2 (B). It was confirmed that this flow was connected to the driving of the liquid crystal droplets. In summary, since the flow occurred in the positive x-axis direction as a whole (right in FIGS. 12 and 13 and left in FIGS. 10 and 11), the liquid crystal droplets flowed in the positive x-axis direction (FIG. 12, FIG. 11). It is considered that the vehicle was driven to the right in FIG. 13 and to the left in FIGS. 10 and 11).

本発明の液晶内流動を利用した液晶滴アクチュエータは、軸状の部材やプレートなどの物体の移動等に利用できる。 The liquid crystal drop actuator utilizing the flow in the liquid crystal of the present invention can be used for moving an object such as a shaft-shaped member or a plate.

１液晶滴アクチュエータ
２移動媒体
２Ｌ液体
２ａ対向壁面
２ｂ対向壁面
２ｈ流路
４配向膜
６電極部
７制御部
８液晶
ＥＦ電界 1 Liquid crystal drop actuator 2 Mobile medium 2L Liquid 2a Opposing wall surface 2b Opposing wall surface 2h Flow path 4 Alignment film 6 Electrode unit 7 Control unit 8 Liquid crystal EF electric field

Claims

LCD drops and
A moving medium in which the liquid crystal droplets are movably arranged, and
An electric field generating unit having a pair of electrode units for applying an electric field to the liquid crystal droplets arranged on the moving medium, and an electric field generating unit.
A control unit for applying a DC voltage capable of forming an electric field that causes a flow due to electrohydrodynamic instability in the liquid crystal droplets is provided between the pair of electrode units of the electric field generation unit.
The pair of electrode portions
The direction of the electric field formed between the pair of electrode portions is arranged so as to be orthogonal to the direction in which the liquid crystal droplets are moved.
The control unit
A liquid crystal drop actuator utilizing flow in a liquid crystal display, characterized in that the amount of movement of the liquid crystal droplets is controlled by a time during which a DC voltage is continuously applied between the pair of electrode portions.

The moving medium is
It is provided with a moving medium having a pair of facing wall surfaces and having a flow path in which the liquid crystal droplets are arranged between the pair of facing wall surfaces.
The pair of electrode portions
The liquid crystal droplets in the flow path of the moving medium are sandwiched, and when a DC voltage is applied between the pair of electrodes, an electric field intersecting the axial direction of the flow path is generated. The liquid crystal drop actuator using the flow in the liquid crystal according to claim 1.

The moving medium is
The liquid crystal drop actuator according to claim 1 or 2, wherein the liquid crystal drop actuator has a liquid in which the liquid crystal drops are immersed.

The control unit
The liquid crystal drop actuator using the in-liquid crystal flow according to claim 1, 2 or 3, which has a function of changing the magnitude of a DC voltage applied between the pair of electrode portions.

The control unit
The liquid crystal drop actuator using the in- liquid crystal flow according to claim 1, 2, 3 or 4, which has a function of changing the direction of an electric field generated between the pair of electrode portions.

The electric field generation unit includes a plurality of electrode units, and the electric field generation unit includes a plurality of electrode units.
The control unit
The flow in the liquid crystal display according to claim 1, 2, 3, 4 or 5, characterized in that it has a function of applying a DC voltage between the selected electrode portions among the plurality of electrode portions. LCD drop actuator.