專利名稱：一種綜合測(cè)量液晶器件參數(shù)的裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光電子學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種對(duì)測(cè)量液晶器件參數(shù)裝置及方法的改進(jìn)。
已有技術(shù)測(cè)量液晶器件參數(shù)的裝置，它的測(cè)量光學(xué)系統(tǒng)采用偏振光測(cè)量系統(tǒng)，或者采用非偏振光測(cè)量系統(tǒng)。已有測(cè)量液晶器件參數(shù)的裝置，存在以下問(wèn)題1、采用偏振光測(cè)量系統(tǒng)的裝置，不能測(cè)量液晶器件視角等參數(shù)。
2、采用非偏振光測(cè)量系統(tǒng)的裝置，不能測(cè)量液晶器件的預(yù)傾角、扭曲角等參數(shù)。
3、采用單色光的測(cè)量系統(tǒng)不能測(cè)量材料的光譜透過(guò)率、反射率和色度參數(shù)；采用白光的測(cè)量系統(tǒng)不能測(cè)量液晶分子預(yù)傾角和扭曲角等參數(shù)。
4、采用單入射角的測(cè)量系統(tǒng)不能測(cè)量視角特性和預(yù)傾角特性，并且難于同時(shí)用于反射式測(cè)量和透射式測(cè)量。
5、液晶器件理論計(jì)算方法有兩種采用Jones矩陣方法只能計(jì)算光在液晶器件中透射傳輸?shù)膯?wèn)題，不能計(jì)算光在液晶器件中反射傳輸?shù)膯?wèn)題；采用Muller矩陣方法，只能計(jì)算光在液晶器件中正入射的傳輸問(wèn)題，不能計(jì)算光在液晶器件中傾斜入射的傳輸問(wèn)題。
因此現(xiàn)有測(cè)量裝置只能測(cè)量液晶器件一項(xiàng)或幾項(xiàng)參數(shù)，這樣需要購(gòu)買多臺(tái)設(shè)備才能測(cè)量液晶器件關(guān)鍵參數(shù)，成本昂貴，測(cè)量功能存在局限性。
本發(fā)明的目的是解決已有技術(shù)單臺(tái)裝置測(cè)量參數(shù)少，需要多臺(tái)裝置才能完成關(guān)鍵參數(shù)的測(cè)量等問(wèn)題，提供一種綜合測(cè)量液晶器件參數(shù)的方法及裝置。
本發(fā)明的裝置包括如圖1所示光源1、起偏器2、被測(cè)樣品3、測(cè)量轉(zhuǎn)臺(tái)4、相位補(bǔ)償器5、檢偏器6、光學(xué)鏡頭7、探測(cè)器8、探測(cè)器9、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)10和液晶器件驅(qū)動(dòng)裝置11。被測(cè)樣品3豎直放置于測(cè)量轉(zhuǎn)臺(tái)4上，測(cè)量轉(zhuǎn)臺(tái)4的水平旋轉(zhuǎn)軸線和起偏器2、相位補(bǔ)償器5、檢偏器6、光學(xué)鏡頭7、探測(cè)器8、9的光軸與光源1的光軸重合；相位補(bǔ)償器5、檢偏器6、光學(xué)鏡頭7和探測(cè)器8、9的豎直旋轉(zhuǎn)軸線與測(cè)量轉(zhuǎn)臺(tái)4的豎直旋轉(zhuǎn)軸線重合；探測(cè)器8、9的輸出信號(hào)連接到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)10；液晶器件驅(qū)動(dòng)裝置11的電信號(hào)連接到被測(cè)樣品3的電極上；起偏器2、相位補(bǔ)償器5和檢偏器6可切換進(jìn)入或移出光路。探測(cè)器9從光源1的白光中選出單色光測(cè)量。
本發(fā)明液晶層厚度、液晶分子預(yù)傾角和扭曲角的測(cè)量方法如下1、首先將光源的準(zhǔn)直自然光經(jīng)起偏器起偏變成準(zhǔn)直偏振光；2、利用準(zhǔn)直偏振光透過(guò)樣品后，其透射光經(jīng)檢偏器形成與液晶器件的液晶層厚度、分子預(yù)傾角、扭曲角、起偏器和檢偏器偏光軸角度有關(guān)的透射光強(qiáng)信息；3、再利用透射光強(qiáng)信息入射到探測(cè)器上，探測(cè)器將透射光強(qiáng)信息轉(zhuǎn)化為透射光強(qiáng)電信號(hào)并送入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)；4、然后再改變起偏器和檢偏器的偏光軸角度，得到在不同偏振器角度下透射光強(qiáng)信息；5、由計(jì)算機(jī)根據(jù)液晶材料折射率值和預(yù)置的液晶層厚度、液晶分子預(yù)傾角和扭曲角初值；再根據(jù)上述初值和液晶分子指向矢分布數(shù)據(jù)，運(yùn)用Berreman4×4矩陣法計(jì)算透射光強(qiáng)信息從而得到理論光強(qiáng)信息；再用理論光強(qiáng)信息和被測(cè)樣品透射光強(qiáng)信息及起偏器和檢偏器的偏光軸角度為自變量進(jìn)行迭代擬合；擬合的誤差平方和最小時(shí)對(duì)應(yīng)的液晶層厚度、液晶分子預(yù)傾角和扭曲角值即為被測(cè)樣品的液晶層厚度、液晶分子預(yù)傾角和扭曲角。
本發(fā)明的工作過(guò)程1、根據(jù)測(cè)量項(xiàng)目的不同要求，采用偏振光測(cè)量將起偏器、檢偏器和相位補(bǔ)償器切換入光路；采用非偏振光測(cè)量將起偏器、檢偏器和相位補(bǔ)償器切換出光路。
2、單色光測(cè)量或光譜測(cè)量時(shí)采用光譜探測(cè)器。
3、將被測(cè)樣品安裝于測(cè)量轉(zhuǎn)臺(tái)上。
4、根據(jù)測(cè)量要求的入射光角度和探測(cè)器角度，設(shè)置被測(cè)樣品、相位補(bǔ)償器、檢偏器、光學(xué)鏡頭和探測(cè)器相對(duì)于光源出射光束的夾角。
5、由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行不同的測(cè)試軟件，實(shí)現(xiàn)被測(cè)樣品相應(yīng)參數(shù)的測(cè)量。
本發(fā)明應(yīng)用的積極效果本發(fā)明提供了一種綜合測(cè)量液晶器件參數(shù)的方法和裝置，該裝置打破了現(xiàn)有技術(shù)只能偏振光測(cè)量、只能非偏振光測(cè)量、只能單色光測(cè)量、只能白光測(cè)量和某些裝置入射角單一的局限。采用起偏器、檢偏器和相位補(bǔ)償器切換出入光路結(jié)構(gòu)，提供了既能偏振光測(cè)量，又能非偏振光測(cè)量；采用光譜探測(cè)器從白光中選出單色光探測(cè)，既能單色光測(cè)量，又能白光測(cè)量；以及采用多入射角測(cè)量，既能反射式測(cè)量，又能透射式測(cè)量。本發(fā)明能夠同時(shí)測(cè)量液晶層厚度、液晶分子預(yù)傾角、液晶分子扭曲角、閾值電壓、飽和電壓、對(duì)比度、陡度因子、液晶空盒間隙、液晶器件視角特性、材料的色度特性、材料的光譜透過(guò)率和反射率、液晶器件響應(yīng)時(shí)間參數(shù)和液晶器件及材料在不同溫度下的參數(shù)。擴(kuò)展了現(xiàn)有裝置的測(cè)量范圍和能力。本發(fā)明用一臺(tái)裝置就能夠滿足液晶器件關(guān)鍵參數(shù)的測(cè)量需要。
本發(fā)明的


圖1是本發(fā)明的原理示意圖。
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例為光源1采用鹵鎢燈和正透鏡組合，得到準(zhǔn)直自然白光；起偏器2和檢偏器6采用Glan棱鏡；相位補(bǔ)償器5采用石英補(bǔ)償器；光學(xué)鏡頭7采用顯微物鏡；探測(cè)器8采用光度探測(cè)器；探測(cè)器9采用瞬態(tài)光譜儀；計(jì)算機(jī)系統(tǒng)10采用Pentium2-400計(jì)算機(jī)系統(tǒng)；液晶器件驅(qū)動(dòng)裝置11采用低頻信號(hào)發(fā)生器；測(cè)量轉(zhuǎn)臺(tái)4采用將水平轉(zhuǎn)動(dòng)和豎直轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)合在一起的轉(zhuǎn)臺(tái)，安放被測(cè)樣品3的轉(zhuǎn)臺(tái)處于豎直狀態(tài)。
權(quán)利要求
1.一種綜合測(cè)量液晶器件參數(shù)的裝置，包括光源1、被測(cè)樣品3、測(cè)量轉(zhuǎn)臺(tái)4、光學(xué)鏡頭7、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)10和液晶器件驅(qū)動(dòng)裝置11，其特征在于測(cè)量轉(zhuǎn)臺(tái)4的水平旋轉(zhuǎn)軸線和起偏器2、相位補(bǔ)償器5、檢偏器6、光學(xué)鏡頭7、探測(cè)器8、9的光軸與光源1的光軸重合；相位補(bǔ)償器5、檢偏器6、光學(xué)鏡頭7和探測(cè)器8、9的豎直旋轉(zhuǎn)軸線與測(cè)量轉(zhuǎn)臺(tái)4的豎直旋轉(zhuǎn)軸線重合；探測(cè)器8、9的輸出信號(hào)連接到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)10；起偏器2、相位補(bǔ)償器5和檢偏器6可切換進(jìn)入或移出光路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的綜合測(cè)量液晶器件參數(shù)的裝置，其特征在于探測(cè)器9從光源1的白光中選出單色光進(jìn)行測(cè)量。
3.一種綜合測(cè)量液晶器件參數(shù)的方法，其特征在于對(duì)液晶層厚度、液晶分子預(yù)傾角和扭曲角的測(cè)量方法如下(1)、首先將光源發(fā)射的準(zhǔn)直自然光經(jīng)起偏器起偏后變成準(zhǔn)直偏振光；(2)、利用準(zhǔn)直偏振光透過(guò)樣品后，其透射光經(jīng)檢偏器形成與液晶器件的液晶層厚度、分子預(yù)傾角、扭曲角、起偏器和檢偏器偏光軸角度有關(guān)的透射光強(qiáng)信息；(3)、再利用透射光強(qiáng)信息入射到探測(cè)器上，探測(cè)器將透射光強(qiáng)信息轉(zhuǎn)化為透射光強(qiáng)電信號(hào)并送入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)；(4)、然后再改變起偏器和檢偏器的偏光軸角度，得到在不同偏振器角度下透射光強(qiáng)信息；(5)、由計(jì)算機(jī)根據(jù)液晶材料折射率值和預(yù)置的液晶層厚度、液晶分子預(yù)傾角和扭曲角初值；再根據(jù)上述初值和液晶分子指向矢分布數(shù)據(jù)，運(yùn)用Berreman4×4矩陣法計(jì)算透射光強(qiáng)信息從而得到理論光強(qiáng)信息；再用理論光強(qiáng)信息和被測(cè)樣品透射光強(qiáng)信息及起偏器和檢偏器的偏光軸角度為自變量進(jìn)行迭代擬合；擬合的誤差平方和最小時(shí)對(duì)應(yīng)的液晶層厚度、液晶分子預(yù)傾角和扭曲角值即為被測(cè)樣品的液晶層厚度、液晶分子預(yù)傾角和扭曲角。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種對(duì)測(cè)量液晶器件參數(shù)裝置及方法的改進(jìn)。它包括光源、起偏器、樣品、轉(zhuǎn)臺(tái)、補(bǔ)償器、檢偏器、鏡頭、探測(cè)器、計(jì)算機(jī)和液晶驅(qū)動(dòng)裝置。根據(jù)液晶折射率和指向矢分布,用理論值和測(cè)量值迭代擬合得到液晶層厚度、預(yù)傾角和扭曲角。本發(fā)明打破現(xiàn)有技術(shù)只能偏振光測(cè)量、只能非偏振光測(cè)量、只能單色光測(cè)量、只能白光測(cè)量和入射角單一的局限,擴(kuò)展已有裝置的測(cè)量能力,一臺(tái)裝置就能夠滿足液晶器件關(guān)鍵參數(shù)的測(cè)量需要。
文檔編號(hào)G01B11/06GK1312466SQ00110180
公開(kāi)日2001年9月12日 申請(qǐng)日期2000年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2000年3月7日
發(fā)明者黃錫珉, 馬凱, 于濤, 王宗凱, 邵喜斌, 夏麗娜, 張春林, 凌志華, 馬仁祥, 荊海 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所