專利名稱：一種綜合測量液晶器件參數的裝置及方法
技術領域：
本發明屬于光電子學技術領域，涉及一種對測量液晶器件參數裝置及方法的改進。
已有技術測量液晶器件參數的裝置，它的測量光學系統采用偏振光測量系統，或者采用非偏振光測量系統。已有測量液晶器件參數的裝置，存在以下問題1、采用偏振光測量系統的裝置，不能測量液晶器件視角等參數。
2、采用非偏振光測量系統的裝置，不能測量液晶器件的預傾角、扭曲角等參數。
3、采用單色光的測量系統不能測量材料的光譜透過率、反射率和色度參數；采用白光的測量系統不能測量液晶分子預傾角和扭曲角等參數。
4、采用單入射角的測量系統不能測量視角特性和預傾角特性，并且難于同時用于反射式測量和透射式測量。
5、液晶器件理論計算方法有兩種采用Jones矩陣方法只能計算光在液晶器件中透射傳輸的問題，不能計算光在液晶器件中反射傳輸的問題；采用Muller矩陣方法，只能計算光在液晶器件中正入射的傳輸問題，不能計算光在液晶器件中傾斜入射的傳輸問題。
因此現有測量裝置只能測量液晶器件一項或幾項參數，這樣需要購買多臺設備才能測量液晶器件關鍵參數，成本昂貴，測量功能存在局限性。
本發明的目的是解決已有技術單臺裝置測量參數少，需要多臺裝置才能完成關鍵參數的測量等問題，提供一種綜合測量液晶器件參數的方法及裝置。
本發明的裝置包括如圖1所示光源1、起偏器2、被測樣品3、測量轉臺4、相位補償器5、檢偏器6、光學鏡頭7、探測器8、探測器9、計算機系統10和液晶器件驅動裝置11。被測樣品3豎直放置于測量轉臺4上，測量轉臺4的水平旋轉軸線和起偏器2、相位補償器5、檢偏器6、光學鏡頭7、探測器8、9的光軸與光源1的光軸重合；相位補償器5、檢偏器6、光學鏡頭7和探測器8、9的豎直旋轉軸線與測量轉臺4的豎直旋轉軸線重合；探測器8、9的輸出信號連接到計算機系統10；液晶器件驅動裝置11的電信號連接到被測樣品3的電極上；起偏器2、相位補償器5和檢偏器6可切換進入或移出光路。探測器9從光源1的白光中選出單色光測量。
本發明液晶層厚度、液晶分子預傾角和扭曲角的測量方法如下1、首先將光源的準直自然光經起偏器起偏變成準直偏振光；2、利用準直偏振光透過樣品后，其透射光經檢偏器形成與液晶器件的液晶層厚度、分子預傾角、扭曲角、起偏器和檢偏器偏光軸角度有關的透射光強信息；3、再利用透射光強信息入射到探測器上，探測器將透射光強信息轉化為透射光強電信號并送入計算機系統；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信息；5、由計算機根據液晶材料折射率值和預置的液晶層厚度、液晶分子預傾角和扭曲角初值；再根據上述初值和液晶分子指向矢分布數據，運用Berreman4×4矩陣法計算透射光強信息從而得到理論光強信息；再用理論光強信息和被測樣品透射光強信息及起偏器和檢偏器的偏光軸角度為自變量進行迭代擬合；擬合的誤差平方和最小時對應的液晶層厚度、液晶分子預傾角和扭曲角值即為被測樣品的液晶層厚度、液晶分子預傾角和扭曲角。
本發明的工作過程1、根據測量項目的不同要求，采用偏振光測量將起偏器、檢偏器和相位補償器切換入光路；采用非偏振光測量將起偏器、檢偏器和相位補償器切換出光路。
2、單色光測量或光譜測量時采用光譜探測器。
3、將被測樣品安裝于測量轉臺上。
4、根據測量要求的入射光角度和探測器角度，設置被測樣品、相位補償器、檢偏器、光學鏡頭和探測器相對于光源出射光束的夾角。
5、由計算機系統運行不同的測試軟件，實現被測樣品相應參數的測量。
本發明應用的積極效果本發明提供了一種綜合測量液晶器件參數的方法和裝置，該裝置打破了現有技術只能偏振光測量、只能非偏振光測量、只能單色光測量、只能白光測量和某些裝置入射角單一的局限。采用起偏器、檢偏器和相位補償器切換出入光路結構，提供了既能偏振光測量，又能非偏振光測量；采用光譜探測器從白光中選出單色光探測，既能單色光測量，又能白光測量；以及采用多入射角測量，既能反射式測量，又能透射式測量。本發明能夠同時測量液晶層厚度、液晶分子預傾角、液晶分子扭曲角、閾值電壓、飽和電壓、對比度、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、材料的光譜透過率和反射率、液晶器件響應時間參數和液晶器件及材料在不同溫度下的參數。擴展了現有裝置的測量范圍和能力。本發明用一臺裝置就能夠滿足液晶器件關鍵參數的測量需要。
本發明的
圖1是本發明的原理示意圖。
本發明的一個實施例為光源1采用鹵鎢燈和正透鏡組合，得到準直自然白光；起偏器2和檢偏器6采用Glan棱鏡；相位補償器5采用石英補償器；光學鏡頭7采用顯微物鏡；探測器8采用光度探測器；探測器9采用瞬態光譜儀；計算機系統10采用Pentium2-400計算機系統；液晶器件驅動裝置11采用低頻信號發生器；測量轉臺4采用將水平轉動和豎直轉動結合在一起的轉臺，安放被測樣品3的轉臺處于豎直狀態。
權利要求
1.一種綜合測量液晶器件參數的裝置，包括光源1、被測樣品3、測量轉臺4、光學鏡頭7、計算機系統10和液晶器件驅動裝置11，其特征在于測量轉臺4的水平旋轉軸線和起偏器2、相位補償器5、檢偏器6、光學鏡頭7、探測器8、9的光軸與光源1的光軸重合；相位補償器5、檢偏器6、光學鏡頭7和探測器8、9的豎直旋轉軸線與測量轉臺4的豎直旋轉軸線重合；探測器8、9的輸出信號連接到計算機系統10；起偏器2、相位補償器5和檢偏器6可切換進入或移出光路。
2.根據權利要求1所述的綜合測量液晶器件參數的裝置，其特征在于探測器9從光源1的白光中選出單色光進行測量。
3.一種綜合測量液晶器件參數的方法，其特征在于對液晶層厚度、液晶分子預傾角和扭曲角的測量方法如下(1)、首先將光源發射的準直自然光經起偏器起偏后變成準直偏振光；(2)、利用準直偏振光透過樣品后，其透射光經檢偏器形成與液晶器件的液晶層厚度、分子預傾角、扭曲角、起偏器和檢偏器偏光軸角度有關的透射光強信息；(3)、再利用透射光強信息入射到探測器上，探測器將透射光強信息轉化為透射光強電信號并送入計算機系統；(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信息；(5)、由計算機根據液晶材料折射率值和預置的液晶層厚度、液晶分子預傾角和扭曲角初值；再根據上述初值和液晶分子指向矢分布數據，運用Berreman4×4矩陣法計算透射光強信息從而得到理論光強信息；再用理論光強信息和被測樣品透射光強信息及起偏器和檢偏器的偏光軸角度為自變量進行迭代擬合；擬合的誤差平方和最小時對應的液晶層厚度、液晶分子預傾角和扭曲角值即為被測樣品的液晶層厚度、液晶分子預傾角和扭曲角。
全文摘要
本發明涉及一種對測量液晶器件參數裝置及方法的改進。它包括光源、起偏器、樣品、轉臺、補償器、檢偏器、鏡頭、探測器、計算機和液晶驅動裝置。根據液晶折射率和指向矢分布,用理論值和測量值迭代擬合得到液晶層厚度、預傾角和扭曲角。本發明打破現有技術只能偏振光測量、只能非偏振光測量、只能單色光測量、只能白光測量和入射角單一的局限,擴展已有裝置的測量能力,一臺裝置就能夠滿足液晶器件關鍵參數的測量需要。
文檔編號G01B11/06GK1312466SQ00110180
公開日2001年9月12日 申請日期2000年3月7日 優先權日2000年3月7日
發明者黃錫珉, 馬凱, 于濤, 王宗凱, 邵喜斌, 夏麗娜, 張春林, 凌志華, 馬仁祥, 荊海 申請人:中國科學院長春光學精密機械與物理研究所