JP2000201489A - 液晶モ―タ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 超微細加工ができ、超小型モータとして低消
費電力で安定した性能の液晶モータを得るようにする。 【解決手段】 所定ギャップＧで対向配置された上下の
基板２、３のうち、上側基板２の下面に第１〜第３電極
４〜６を所定間隔で形成し、下側基板３に第４〜第６電
極７〜９をそれぞれ第１〜第３電極４〜６と対向させて
形成し、これら基板２、３間に液晶１０を封入した。従
って、液晶表示素子の製造技術と同じ製造技術で製造で
き、このため超微細加工ができ、また第１、第６電極
４、９間、第２、第５電極５、８間、第３、第４電極
６、７間に所定の順で順次電界を印加し、それを繰り返
すことにより、基板２、３とほぼ垂直な面内において第
２、第５電極５、８間の領域Ｅ内の液晶分子１０ａを順
次傾けて回転させるので、超小型モータとして低消費電
力で確実に液晶分子を回転させることができ、これによ
り安定した性能の液晶モータを得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、超小型モータで
ある液晶モータに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、超小型モータは、マイクロマシー
ンと呼ばれる超微細加工技術によって作られており、そ
の駆動源の基本原理として幾つかの種類があり、例え
ば、回転運動を得る手段として超音波を用いたモータが
提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな超小型モータにおいては、無機材料の超微細加工技
術および性能の点で十分とは言えず、まだまだ開発の余
地があり、また超音波を用いたモータでは超小型モータ
として消費電力が高いという問題がある。

【０００４】この発明の課題は、超微細加工ができ、超
小型モータとして低消費電力で安定した性能を得ること
のできる液晶モータを提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
所定間隔をもって互いに対向して配置された一対の基板
と、その一方の基板の対向面に所定間隔で配列された第
１〜第３電極と、他方の基板に前記第１〜第３電極とそ
れぞれ対応して配列された第４〜第６電極と、前記第１
電極と前記第４電極、前記第２電極と前記第５電極、前
記第３電極と前記第６電極をそれぞれ対向させた状態で
配置された前記一対の基板間に封入された液晶とを備
え、前記第１電極と前記第６電極との間のみに電界を印
加してその電界方向に前記液晶の液晶分子を規制し、前
記第２電極と前記第５電極との間のみに電界を印加して
その電界方向に前記液晶分子を規制し、前記第３電極と
前記第４電極との間のみに電界を印加してその電界方向
に前記液晶分子を規制し、これら各電極間に上記の順ま
たはその逆順で順次電界を印加し、それ繰り返すことに
より、前記一対の基板とほぼ垂直な面内において前記第
２電極と前記第５電極とが対向する領域内の前記液晶分
子を順次傾けて回転させることを特徴とする。

【０００６】この発明によれば、所定間隔で互いに対向
して配置された一対の基板のうち、その一方の基板の対
向面に第１〜第３電極を所定間隔で形成し、他方の基板
に第４〜第６電極をそれぞれ第１〜第３電極と対向させ
て形成し、これら一対の基板間に液晶を封入した構成で
あるから、液晶表示素子の製造技術と同じ製造技術で製
造することができ、このため超微細加工ができ、また第
１電極と第６電極、第２電極と第５電極、第３電極と第
４電極の各電極間に所定の順で順次電界を印加し、それ
を繰り返すことにより、一対の基板とほぼ垂直な面内に
おいて第２電極と第５電極とが対向する領域内の液晶分
子を順次傾けて回転させるので、超小型モータとして低
消費電力で確実に液晶分子を回転させることができ、こ
れにより安定した性能の液晶モータを得ることができ
る。

【０００７】請求項２記載の発明は、所定間隔をもって
互いに対向して配置された一対の基板と、これら一対の
基板間に設けられ、これら基板と平行な面方向において
互いに対向し合う少なくとも３組以上の電極が多角形状
に配列された電極部と、前記一対の基板間における前記
電極部の多角形状に配列された前記３組以上の電極で囲
われた領域内に封入された液晶とを備え、前記電極部の
対向する１組の電極間のみに電界を印加してその電界方
向に前記液晶の液晶分子を規制し、次いでその１組の電
極に隣接する他の１組の電極間のみに電界を印加してそ
の電界方向に前記液晶分子を規制し、更にその１組の電
極に隣接する更に他の１組の電極間のみに電界を印加し
てその電界方向に前記液晶分子を規制し、これら各組の
電極間に上記の順またはその逆順で順次電界を印加し、
それを繰り返すことにより、前記一対の基板とほぼ平行
な面内において前記液晶分子を順次傾けて回転させるこ
とを特徴とする。

【０００８】この発明によれば、所定間隔で互いに対向
して配置された一対の基板間に、これら基板と平行な面
方向において互いに対向し合う少なくとも３組以上の電
極が多角形状に配列された電極部を設け、これら一対の
基板間における多角形状に配列された各組の電極で囲わ
れた領域内に液晶を封入した構成であるから、請求項１
記載の発明と同様、液晶表示素子の製造技術とほぼ同じ
製造技術で製造することができ、このため超微細加工が
でき、また各組の電極間に所定の順で順次電界を印加
し、それを繰り返すことにより、一対の基板とほぼ平行
な面内において各組の電極で囲われた領域内の液晶分子
を順次傾けて回転させるので、請求項１記載の発明と同
様、超小型モータとして低消費電力で確実に液晶分子を
回転させることができ、これにより安定した性能の液晶
モータを得ることができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】［第１実施形態］以下、図１を参
照して、この発明の液晶モータの第１実施形態について
説明する。図１は液晶モータを原理的に示した拡大断面
図である。この液晶モータ１は、上下一対の基板２、３
を備えている。これら一対の基板２、３は、ガラスや合
成樹脂などの絶縁性を有する材料からなり、その用途に
応じて透明または不透明な材料が選択されている。これ
ら上下の基板２、３のうち、上側基板２の下面には、第
１〜第３電極４〜６が形成されている。これら第１〜第
３電極４〜６は、ＩＴＯなどの透明な導電材料、または
金属などの不透明な導電材料からなり、所定間隔で同図
において左側から右側に順に配列されている。

【００１０】また、下側基板３の上面には、第４〜第６
電極７〜９が上側基板２の第１〜第３電極４〜６に対応
して形成されている。これら第４〜第６電極７〜９は、
第１〜第３電極４〜６と同じ材料で形成されており、同
図に示すように、左側の第４電極７が上側基板２の左側
の第１電極４に対向し、中間の第５電極８が上側基板２
の中間の第２電極５に対向し、右側の電極９が上側基板
２の右側の第３電極６に対向している。また、上下の基
板２、３は、上側基板２の第１〜第３電極４〜６と下側
基板３の第４〜第６電極７〜９とを上記のように対向さ
せた状態で、上下の基板２、３間の周縁部に設けられた
シール材（図示せず）により所定ギャップＧをもって貼
り合わされている。そして、上下の基板２、３間におけ
るシール材で囲われた領域内には、液晶１０が封入され
ている。この液晶１０は、液晶分子１０ａが正の誘電異
方性をもった性質のものである。

【００１１】次に、このような液晶モータ１の動作につ
いて説明する。ここでは、上側基板２の第２電極５と下
側基板３の第５電極８とが対向する領域Ｅ内における上
下の基板２、３とほぼ垂直な面内での液晶分子１０ａの
動作について説明する。なお、第２電極５と第５電極８
とが対向する領域Ｅ内には多数の液晶分子１０ａが介在
されているが、これら液晶分子１０ａのうち、例えば領
域Ｅ内のほぼ中心に位置する１つの液晶分子１０ａにつ
いて述べる。まず、上側基板２の左側の第１電極４と下
側基板３の右側の第６電極９との間のみに電界を印加す
ると、その電界方向に液晶分子１０ａが整列し、図１に
示すように、領域Ｅ内の液晶分子１０ａの左端が第１電
極４に向き、その液晶分子１０ａの右端が第６電極９に
向き、これにより液晶分子１０ａが左上がりに傾いた状
態となる。

【００１２】次いで、上側基板２の中間の第２電極５と
下側基板３の中間の第５電極８との間のみに電界を印加
すると、その電界方向に液晶分子１０ａが整列し、同図
に示すように、左上がりに傾いた状態の液晶分子１０ａ
の左端が右側に変位して第２電極５に向き、その液晶分
子１０ａの右端が左側に変位して第５電極８に向き、こ
れにより液晶分子１０ａが左上がりに傾いた状態から６
０°回転して上下の基板２、３に対して垂直な状態とな
る。次いで、上側基板２の右側の第３電極６と下側基板
３の左側の第４電極との間のみに電界を印加すると、そ
の電界方向に液晶分子１０ａが整列し、同図に示すよう
に、垂直な状態の液晶分子１０ａの上端が右側に変位し
て第３電極６に向き、その液晶分子１０ａの下端が左側
に変位して第４電極７に向き、これにより液晶分子１０
ａが垂直な状態から６０°回転して右上がりに傾いた状
態となる。

【００１３】この後、再び、上側基板２の左側の第１電
極４と下側基板３の右側の第６電極９との間のみに電界
を印加すると、その電界方向に液晶分子１０ａが整列
し、同図に示すように、右上がりに傾いた状態の液晶分
子１０ａの右端が下側に変位して第６電極９に向き、そ
の液晶分子１０ａの左端が上側に変位して第１電極４に
向き、これにより液晶分子１０ａが右上がりに傾いた状
態から６０°回転して右下がりに傾いた状態となる。こ
のときの液晶分子１０ａの状態は、第１電極４と第６電
極９間に最初に電界を印加した状態と同じ傾きである
が、液晶分１０ａの両端の向きが最初の状態とは逆にな
る。これと同様に、第２電極と第５電極８間、第３電極
６と第４電極７間に順次電界を印加すると、液晶分子１
０ａが順次６０°ずつ回転し、これにより液晶分子１０
ａが１回転する。このように第１電極４と第６電極９
間、第２電極５と第５電極８間、第３電極６と第４電極
７間にその順で順次電界を印加し、これを繰り返すこと
により、上下の基板２、３とほぼ垂直な面内において、
第２電極５と第５電極８とが対向する領域Ｅ内の液晶分
子１０ａがその液晶分子１０ａのほぼ中心を回転中心と
して、同図において時計回りに６０°ずつステップ回転
する。なお、電界印加を上記と逆の順で行うと、液晶分
子１０ａは反時計回りにステップ回転する。

【００１４】このように、この液晶モータ１によれば、
所定ギャップＧをもって互いに対向して配置された上下
の基板２、３のうち、その上側基板２の下面に第１〜第
３電極４〜６を所定間隔で形成し、下側基板３に第４〜
第６電極７〜９をそれぞれ第１〜第３電極４〜６と対応
させて形成し、これら上下の基板２、３間に液晶１０を
封入した構成であるから、液晶表示素子の製造技術と同
じ製造技術で製造することができ、このため超微細加工
ができる。また、この液晶モータ１では、第１電極４と
第６電極９間、第２電極５と第５電極８間、第３電極６
と第４電極７間にその順またはその逆順で順次電界を印
加し、これを繰り返すことにより、上下の基板２、３と
ほぼ垂直な面内において第２電極５と第５電極８とが対
向する領域Ｅ内の液晶分子１０ａが順次６０°ずつ傾い
てステップ回転するので、超小型モータとして低消費電
力で確実に液晶分子１０ａを回転させることができ、こ
れにより安定した性能のものを得ることができる。

【００１５】なお、上記第１実施形態の液晶モータ１で
は、液晶分子１０ａを配向させる配向膜を設けていない
が、これに限らず、上下の基板２、３の対向面に配向膜
を設けて液晶分子１０ａを配向させても良い。この場合
には、配向膜に液晶分子１０ａが垂直配向または水平配
向となるようなラビング処理を施し、その配向方向を液
晶分子１０ａの回転方向と一致させれば良い。

【００１６】［第２実施形態］次に、図２および図３を
参照して、この発明の液晶モータの第２実施形態につい
て説明する。なお、図１に示された第１実施形態と同一
部分には同一符号を付し、その説明は省略する。この液
晶モータ２０は、第１実施形態と同様、上下一対の基板
２、３を備えている。これら上下の基板２、３も、第１
実施形態と同様、その周縁部に設けられたシール材（図
示せず）により所定ギャップＧをもって貼り合わされて
いる。そして、シール材で囲われた領域内における上下
の基板２、３間には、電極部２１が正六角形のほぼ枠状
に形成されている。この電極部２１は、上下の基板２、
３と平行な面方向において互いに対向し合う３組の電極
２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂ、２５ａ、２５ｂから
なり、これら各電極２３ａ〜２５ｂが正六角形状に互い
に接触することなく配列された構成になっている。

【００１７】この場合、第１組の電極２３ａ、２３ｂの
うち、一方の電極２３ａは図３に示す正六角形において
左上辺に位置し、他方の電極２３ｂはその右下辺に位置
している。第２組の電極２４ａ、２４ｂのうち、一方の
電極２４ａは同図に示す正六角形において上辺に位置
し、他方の電極２４ｂはその下辺に位置している。第３
組の電極２５ａ、２５ｂのうち、一方の電極２５ａは同
図に示す正六角形において左下辺に位置し、他方の電極
２５ｂはその右上辺に位置している。なお、これら各電
極２３ａ〜２５ｂは、第１実施形態と同様、ＩＴＯなど
の透明な導電材料、または金属などの不透明な導電材料
で形成されている。そして、これら上下の基板２、３間
におけるシール材で囲われた領域内には、第１実施形態
と同様、液晶分子１０ａが正の誘電異方性をもつ液晶１
０が封入されており、この液晶１０は、電極部２１の各
電極２３ａ〜２５ｂで囲われた六角形状の領域内にも封
入されている。

【００１８】次に、このような液晶モータ２０の動作に
ついて説明する。ここでは、電極部２１の各電極２３ａ
〜２５ｂで囲われた六角形状の領域内における上下の基
板２、３とほぼ平行な面内での液晶分子１０ａの動作に
ついて説明する。なお、各電極２３ａ〜２５ｂで囲われ
た六角形状の領域内には多数の液晶分子１０ａが介在さ
れているが、これら液晶分子１０ａのうち、例えば六角
形状の領域内のほぼ中心に位置する１つの液晶分子１０
ａについて述べる。まず、第１組の電極２３ａ、２３ｂ
間のみに電界を印加すると、その電界方向に液晶分子１
０ａが整列し、図３に示すように、液晶分子１０ａの左
端が第１組の左上辺の電極２３ａに向き、その液晶分子
１０ａの右端が第１組の右下辺の電極２３ｂに向き、こ
れにより液晶分子１０ａが同図に示す左上がりに傾いた
状態となる。

【００１９】次いで、第１組の電極２３ａ、２３ｂに隣
接する第２組の電極２４ａ、２４ｂ間のみに電界を印加
すると、その電界方向に液晶分子１０ａが整列し、同図
に示すように、左上がりに傾いた状態の液晶分子１０ａ
の左端が右側に変位して第２組の上辺の電極２４ａに向
き、その液晶分子１０ａの右端が左側に変位して第２組
の下辺の電極２４ｂに向き、これにより液晶分子１０ａ
が左上がりに傾いた状態から６０°回転して同図に示す
上下の向きの状態となる。次いで、第２組の電極２４
ａ、２４ｂに隣接する第３組の電極２５ａ、２５ｂ間の
みに電界を印加すると、その電界方向に液晶分子１０ａ
が整列し、同図に示すように、上下の向きの状態の液晶
分子１０ａの上端が右側に変位して第３組の右上辺の電
極２５ａに向き、その液晶分子１０ａの下端が左側に変
位して第３組の左下辺の電極２５ｂに向き、これにより
液晶分子１０ａが上下の向きの状態から６０°回転して
同図に示す右上がりに傾いた状態となる。

【００２０】この後、再び、第１組の電極２３ａ、２３
ｂ間のみに電界を印加すると、その電界方向に液晶分子
１０ａが整列し、同図に示すように、右上がりに傾いた
状態の液晶分子１０ａの右端が下側に変位して第１組の
右下辺の電極２３ｂに向き、その液晶分子１０ａの左端
が上側に変位して第１組の左上辺の電極２３ａに向き、
これにより液晶分子１０ａが右上がりに傾いた状態から
６０°回転して同図に示す右下がりに傾いた状態とな
る。このときの液晶分子１０ａの状態は、第１組の電極
２３ａ、２３ｂ間に最初に電界を印加した状態と同じ傾
きであるが、液晶分１０ａの両端の向きが最初の状態と
は逆になる。これと同様に、第２組の電極２４ａ、２４
ｂ間、第３組の電極２５ａ、２５ｂ間に順次電界を印加
すると、液晶分子１０ａが順次６０°ずつ回転し、これ
により液晶分子１０ａが１回転する。このように第１組
の電極２３ａ、２３ｂ間、第２組の電極２４ａ、２４ｂ
間、第３組の電極２５ａ、２５ｂ間にその順で順次電界
を印加し、これを繰り返すことにより、上下の基板２、
３とほぼ平行な面内において各電極２３ａ〜２５ｂで囲
われた六角形状の領域内の液晶分子１０ａがその液晶分
子１０ａのほぼ中心を回転中心として、図３において時
計回りに６０°ずつステップ回転する。なお、電界印加
を上記と逆の順で行うと、液晶分子１０ａは反時計回り
にステップ回転する。

【００２１】このように、この液晶モータ２０によれ
ば、所定ギャップＧで互いに対向して配置された上下の
基板２、３間に、これら基板２、３と平行な面方向にお
いて互いに対向し合う第１組〜第３組の電極２３ａ〜２
５ｂが正六角形状に配列された電極部２１を設け、これ
ら上下の基板２、３間における各組の電極２３ａ〜２５
ｂで囲われた正六角形状の領域内に液晶１０を封入した
構成であるから、第１実施形態と同様、液晶表示素子の
製造技術とほぼ同じ製造技術で製造することができ、こ
のため超微細加工ができる。また、この液晶モータ２０
では、電極部２１の各組の電極２３ａ〜２５ｂ間に第１
組〜第３組の順またはその逆順で順次電界を印加し、そ
れを繰り返すことにより、上下の基板２、３とほぼ平行
な面内において液晶分子１０ａを順次６０°ずつ傾けて
回転させるので、第１実施形態と同様、超小型モータと
して低消費電力で確実に液晶分子１０ａを回転させるこ
とができ、これにより安定した性能のものを得ることが
できる。

【００２２】なお、上記第２実施形態では、電極部２１
を３組の電極２３ａ〜２５ｂで正六角形状に形成した
が、これに限らず、例えば、４組の電極で正八角形状に
形成しても良く、また５組の電極で正十角形状に形成し
ても良く、さらに６組以上の電極で正多角形状に形成し
ても良い。また、上記第２実施形態の液晶モータ２０で
も、液晶分子１０ａを配向させる配向膜を設けていない
が、これに限らず、上下の基板２、３の対向面に配向膜
を設け、この配向膜により液晶分子１０ａを水平配向さ
せるようにしても良い。さらに、上記第１、第２実施形
態では、液晶分子１０ａが正の誘電異方性をもつ液晶１
０について述べたが、これに限らず、例えば液晶分子が
負の誘電異方性をもつ液晶、液晶分子が自発分極をもつ
液晶、ゲストホスト液晶のいずれを用いても良い。この
場合、液晶分子が負の誘電異方性をもつ液晶では、電界
を印加したときに電界方向に対して液晶分子が直交する
ので、第１、第２実施形態と比べて液晶分子が９０°ず
れた状態で動作する。また、液晶分子が自発分極をもつ
液晶では、液晶分子の回転中心が液晶分子の中心ではな
く末端になり、この末端を中心に液晶分子が回転する。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発
明によれば、所定間隔で互いに対向して配置された一対
の基板のうち、その一方の基板の対向面に第１〜第３電
極を所定間隔で形成し、他方の基板に第４〜第６電極を
それぞれ第１〜第３電極と対応させて形成し、これら一
対の基板間に液晶を封入した構成であるから、液晶表示
素子の製造技術と同じ製造技術で製造することができ、
このため超微細加工ができ、また第１電極と第６電極、
第２電極と第５電極、第３電極と第４電極の各電極間に
所定の順で順次電界を印加し、それを繰り返すことによ
り、一対の基板とほぼ垂直な面内において第２電極と第
５電極とが対向する領域内の液晶分子を順次傾けて回転
させるので、超小型モータとして低消費電力で確実に液
晶分子を回転させることができ、これにより安定した性
能の液晶モータを得ることができる。

【００２４】請求項２記載の発明によれば、所定間隔で
互いに対向して配置された一対の基板間に、これら基板
と平行な面方向において互いに対向し合う少なくとも３
組以上の電極が多角形状に配列された電極部を設け、こ
れら一対の基板間における多角形状に配列された各組の
電極で囲われた領域内に液晶を封入した構成であるか
ら、請求項１記載の発明と同様、液晶表示素子の製造技
術とほぼ同じ製造技術で製造することができ、このため
超微細加工ができ、また各組の電極間に所定の順で順次
電界を印加し、それを繰り返すことにより、一対の基板
とほぼ平行な面内において液晶分子を順次傾けて回転さ
せるので、請求項１記載の発明と同様、超小型モータと
して低消費電力で確実に液晶分子を回転させることがで
き、これにより安定した性能の液晶モータを得ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の液晶モータの第１実施形態を原理的
に示した拡大断面図。

【図２】この発明の液晶モータの第２実施形態を原理的
に示した拡大断面図。

【図３】図２のＡ−Ａ矢視における液晶分子の動作を原
理的に示した断面図。

【符号の説明】

１、２０ 液晶モータ ２ 上側基板 ３ 下側基板 ４〜９ 第１〜第６電極 １０ 液晶 １０ａ 液晶分子 ２１ 電極部 ２３ａ、２３ｂ 第１組の電極 ２４ａ、２４ｂ 第２組の電極 ２５ａ、２５ｂ 第３組の電極

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】所定間隔をもって互いに対向して配置され
   た一対の基板と、その一方の基板の対向面に所定間隔で
   配列された第１〜第３電極と、他方の基板に前記第１〜
   第３電極とそれぞれ対応して配列された第４〜第６電極
   と、前記第１電極と前記第４電極、前記第２電極と前記
   第５電極、前記第３電極と前記第６電極をそれぞれ対向
   させた状態で配置された前記一対の基板間に封入された
   液晶とを備え、 前記第１電極と前記第６電極との間のみに電界を印加し
   てその電界方向に前記液晶の液晶分子を規制し、前記第
   ２電極と前記第５電極との間のみに電界を印加してその
   電界方向に前記液晶分子を規制し、前記第３電極と前記
   第４電極との間のみに電界を印加してその電界方向に前
   記液晶分子を規制し、これら各電極間に上記の順または
   その逆順で順次電界を印加し、これを繰り返すことによ
   り、前記一対の基板とほぼ垂直な面内において前記第２
   電極と前記第５電極とが対向する領域内の前記液晶分子
   を順次傾けて回転させることを特徴とする液晶モータ。
2. 【請求項２】所定間隔をもって互いに対向して配置され
   た一対の基板と、これら一対の基板間に設けられ、これ
   ら基板と平行な面方向において互いに対向し合う少なく
   とも３組以上の電極が多角形状に配列された電極部と、
   前記一対の基板間における前記電極部の多角形状に配列
   された前記３組以上の電極で囲われた領域内に封入され
   た液晶とを備え、 前記電極部の対向する１組の電極間のみに電界を印加し
   てその電界方向に前記液晶の液晶分子を規制し、次いで
   その１組の電極に隣接する他の１組の電極間のみに電界
   を印加してその電界方向に前記液晶分子を規制し、更に
   その１組の電極に隣接する更に他の１組の電極間のみに
   電界を印加してその電界方向に前記液晶分子を規制し、
   これら各組の電極間に上記の順またはその逆順で順次電
   界を印加し、それを繰り返すことにより、前記一対の基
   板とほぼ平行な面内において前記液晶分子を順次傾けて
   回転させることを特徴とする液晶モータ。
3. 【請求項３】前記液晶は、液晶分子が正または負の誘電
   異方性をもつ液晶、液晶分子が自発分極をもつ液晶、ゲ
   ストホスト液晶のいずれかであることを特徴とする請求
   項１または２記載の液晶モータ。