发明名称 反射式应变仪及极化感应装置
摘要 一种反射式应变仪包括全像式形成的聚合物分散于液晶(H-PDLC)薄膜,包含多层液晶(LC)小滴于母质聚合物,H-PDLC薄膜具有反射或透射光栅,其可反射或透射选定波长光,以及黏着装置用以黏着薄膜至工作件表面俾监视该表面的应变。反射光性质的改变作为应变的指示。也含括一种极化材料其具有全像式形成的聚合物分散性液晶(H-PDLC)薄膜包含多层液晶(LC)小滴于母质聚合物, H-PDLC薄膜具有反射光栅可反射选定波长光,其中 H-PDLC薄膜的反射光栅经定向,故平行于定向轴的折射率(ne)系大于垂直于该轴之折射率(no)。
申请公布号 TW559656 申请公布日期 2003.11.01
申请号 TW090113239 申请日期 2001.05.31
申请人 布朗大学研究基金会;雷佛公司 发明人 格列高里P 克罗福特;达兰R 卡恩斯;克里斯多福C 伯雷;苏拉萨 丹涡拉凤;艾登K 风泰须欧;萨吉M 斐利斯;李利
分类号 G01L5/00 主分类号 G01L5/00
代理机构 代理人 恽轶群 台北市松山区南京东路三段二四八号七楼;陈文郎 台北市松山区南京东路三段二四八号七楼
主权项 1.一种反射式应变仪,包含:一张全像式形成的聚合物分散液晶(H-PDLC)薄膜,包含多层液晶(LC)小滴于母质聚合物,H-PDLC薄膜具有反射或透射光栅,其可反射或透射选定波长光;以及牢固固定装置用以牢固固定薄膜至工作件表面用以监视该表面的应变。2.一种反射式应变仪,包含:一张薄膜,包含方向性颗粒于弹性聚合物,该等方向性颗粒包含一张全像式形成的聚合物分散液晶(H-PDLC),包含多层液晶(LC)小滴于母质聚合物,H-PDLC具有反射或透射光栅,其可反射或透射选定波长光;以及牢固固定装置用以牢固固定薄膜至工作件表面用以监视该表面的应变。3.如申请专利范围第1或2项之反射式应变仪,其中该薄膜包含多重光栅。4.如申请专利范围第3项之反射式应变仪,其中该多重光栅系位于单层H-PDLC。5.如申请专利范围第3项之反射式应变仪,其中该反射式应变仪包含多层H-PDLC层,各该层至少有一光栅。6.如申请专利范围第3项之反射式应变仪,其中不同光栅可回应于施加于不同方向的应力。7.如申请专利范围第1项之反射式应变仪,其中该光栅系于H-PDLC薄膜内部定向,让表面应变观察呈反射光或透射光的蓝位移。8.如申请专利范围第1项之反射式应变仪,其中该光栅系于H-PDLC薄膜内部定向,让表面应变观察呈反射光或透射光的红位移。9.如申请专利范围第1项之反射式应变仪,其中该反射光或透射光强度系与极化有相依性。10.如申请专利范围第1项之反射式应变仪,其中H-PDLC薄膜光栅系定向成平行该轴之液晶折射率(ne)系大于垂直该轴的液晶折射率(no)。11.如申请专利范围第10项之反射式应变仪,其中no实质上匹配母质聚合物之折射率。12.如申请专利范围第10项之反射式应变仪,其中液晶小滴于应变态形成椭圆体,长轴系平行于施力轴对准。13.如申请专利范围第10项之反射式应变仪,其中液晶小滴之液晶分子系于双极定向对准。14.如申请专利范围第1项之反射式应变仪,其中母质聚合物经选择具有足够弹性俾维持施加应变而无故障,该应变系与工作件的应变成比例。15.如申请专利范围第1项之反射式应变仪,其中弹性聚合物经选择具有足够弹性俾维持施加应变而无故障,该应变系与工作件的应变成比例。16.如申请专利范围第1项之反射式应变仪,其中该液晶层实质上平行于薄膜表现。17.如申请专利范围第1项之反射式应变仪,其中该液晶层实质上垂直于薄膜表面。18.如申请专利范围第1项之反射式应变仪,其中该液晶层系相对于薄膜表面夹角。19.如申请专利范围第2项之反射式应变仪,其中该方向性颗粒具有纵横比于至少4:1之范围。20.如申请专利范围第2项之反射式应变仪,其中该方向性颗粒具有纵横比于至少10:1之范围。21.一种于一物件侦测应变之方法,包含:附着反射式应变仪至物件表面,该应变仪包含一张全像式形成的聚合物分散液晶(H-PDLC)薄膜,包含多层液晶(LC)小滴于母质聚合物且具有反射或透射光栅,其可反射或透射选定波长光;以及以光线照明薄膜以及监视反射光或透射光的变化,该变化系关联物件的应变。22.如申请专利范围第21项之方法,其中反射光变化包含反射光之波长改变。23.如申请专利范围第21项之方法,其中反射光变化包含反射光之强度改变。24.如申请专利范围第21项之方法,其中该应变系由于压缩力的结果。25.如申请专利范围第21项之方法,其中该应变系由于拉张力的结果。26.如申请专利范围第21项之方法,其中该薄膜系设置成当施加拉张力时,层间间隔缩窄。27.如申请专利范围第26项之方法,其中该拉张力系沿液晶小滴层纵轴施加。28.如申请专利范围第21项之方法,其中该位移为反射光或透射光之蓝位移。29.如申请专利范围第21项之方法,其中该薄膜系设置成当施加拉张力时层间间隔放大。30.如申请专利范围第29项之方法,其中该拉张力系沿横过液晶小滴层纵轴的方向施加。31.如申请专利范围第21项之方法,其中该位移为反射光或透射光之红位移。32.如申请专利范围第21项之方法,其中该照明薄膜之步骤包含以极化光照明薄膜。33.如申请专利范围第32项之方法,其中于应变态,液晶小滴形成椭圆体,长轴平行于施力轴对准,因此平行该轴之折射率(nc)系大于垂直该轴的折射率(no)。34.如申请专利范围第33项之方法,其中垂直于该轴之极化光被透射,以及平行于该轴之极化光被反射。35.如申请专利范围第21项之方法,其中母质聚合物系选自具有足够弹性可维持应变而不致于故障,该应变系与物件的应变成比例。36.如申请专利范围第21项之方法,其中该液晶层系实质上平行于物件表面。37.如申请专利范围第21项之方法,其中该液晶层系实质上垂直于物件表面。38.如申请专利范围第21项之方法,其中该液晶层系相对于物件表面夹角。39.如申请专利范围第21项之方法,其中该监视波长位移之步骤系藉一种选自视觉观察、光电二极体观察以及分光光谱术组成的组群之技术达成。40.如申请专利范围第21项之方法,其中该薄膜包含多重反射光栅。41.如申请专利范围第21项之方法,其中该光栅系回应于不同方向施加的应力。42.如申请专利范围第40项之方法,其中多重光栅系位于单层H-PDLC。43.如申请专利范围第40项之方法,其中该薄膜包含多层H-PDLC层以及各该层包含至少一个光栅。44.如申请专利范围第21项之方法,其中施加应变系于高达约21%之范围。45.如申请专利范围第21项之方法,其中该薄膜包含方向性颗粒嵌置于弹性聚合物,该方向性颗粒包含一种H-PDLC材料包含液晶小滴于母质聚合物层,其中该方向性颗粒于被施加应力时系沿施力方向定向。46.一种极化感应反射式显示器,包含:一张全像式形成的聚合物分散液晶(H-PDLC)薄膜,包含多层液晶(LC)小滴于母质聚合物,H-PDLC薄膜具有可反射选定波长光之反射光栅,其中该H-PDLC薄膜的反射光栅系定向成让平行于定向轴之折射率(e)系大于垂直于该轴之折射率(o)。47.如申请专利范围第46项之显示器,其中定向系藉施加应变达成,故于应变态,液晶小滴形成椭圆体,长轴平行于施加应变轴对准。48.如申请专利范围第46项之显示器,其进一步包含:一极性分子,其中该极性分子促成液晶小滴的定向。49.如申请专利范围第48项之显示器,其中该极性分子包含一种偶氮染料。50.如申请专利范围第49项之显示器,其中该偶氮染料系选自刚果红、偶氮苯、甲基橙、甲基蓝及结晶紫组成的组群。51.如申请专利范围第46项之显示器,其中no实质上匹配母质聚合物折射率。52.一种极化光滤波器,包含:一张全像式形成的聚合物分散液晶(H-PDLC)薄膜,包含多层液晶(LC)小滴于母质聚合物,H-PDLC薄膜具有可反射选定波长光之反射光栅,其中该H-PDLC薄膜的反射光栅系定向成让平行于定向轴之折射率(ne)系大于垂直于该轴之折射率(no)。53.一种制备全像式聚合物分散液晶(H-PDLC)薄膜之方法,包含:提供一张薄膜其系由液晶、极性分子以及可光聚合单体之混合物组成;使用光线照明该薄膜,该光线具有能量足以定向极性分子,但不足以引发可光聚合单体之聚合反应;以及以至少一种全像式光图样照明该薄膜而获得一张全像式形成的聚合物分散液晶(H-PDLC)薄膜,包含多层液晶(LC)小滴于母质聚合物,其中该液晶小滴含有双极性液晶分子。图式简单说明:第1A-B图为示意图显示(1A)反射H-PDLC;及(1B)透射H-PDLC;第2图说明反射式应变仪其包括本发明之特色;第3图为第2图之反射式应变仪之感应器元件之截面图;第4A-C图为本发明之反射式应变仪之截面图,(A)未应变状态,(B)抗拉应变之下以及(C)抗压缩应变之下;第5图为反射式H-PDLC薄膜之d/相对于dL/L以及应力相对于dL/L之作图;第6A-B图为本发明之其它反射式应变仪之截面图,该应变仪具有不同液晶平面方向性;第7图为极化感应H-PDLC薄膜之示意说明图及其于极化光之操作;第8A-B图为(A)本发明之反射式应变仪使用方向性H-PDLC颗粒之截面图,以及(B)应变仪于施加应力下操作之说明图;第9图为本发明之另一反射式应变仪之截面图,其有两张具有不同的液晶层方向性之H-PDLC薄膜;第10图为制备H-PDLC薄膜之方法及装置之示意图;以及第11图为本发明用于检测工作件应变之装置之说明图;第12图为偶氮苯搀杂H-PDLC薄膜之绕射效率相对于曝光时间之作图;以及第13图为H-PDLC薄膜之波长相对于真实应变之作图。
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