一种新的测量扭曲向列相液晶盒盒厚和扭曲角的Stokes矢量法.pdfVIP

第22卷 第6期 液 晶 与 显 示 Vo1．22，No．6 2007年l2月 Chinese Journal of Liquid Crystals and Displays Dec．，2007 文章编号：1007—2780(2007)06—0662—06 一 种新的测量扭曲向列相液晶盒盒厚和 扭曲角的Stokes矢量法 陈冬静 ，崔宏青 ，冯亚云 ，任娇燕h ，凌志华 (1．中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所，吉林 长春 130033，E-mail：chendon ing2OO5@163．corn 2．中国科学院研究生院，jE京 100039) 摘 要：提出了一种新的测量扭曲向列相液晶盒盒厚和扭曲角的Stokes矢量法。根据Jones 矩阵推导出了Stokes矢量与液晶盒参数的关系，其原理是通过确定经过液晶盒之后偏振光 的偏振特性来求解液晶盒盒厚和扭曲角。该方法在测量一个 Stokes矢量时，在液晶盒后依 次放两种波片。目的是改变经过液晶盒后的光的偏振态，再置一偏振分光棱镜分开水平 I 和 垂直 I 线偏振分量，测得两组光强，根据公式算得该 Stokes矢量，从而求解液晶盒盒厚以及 扭曲角。实验中我们用该方法测量了不同盒厚、扭曲角度的TN液晶盒。实验结果证明该方 法可行，结果准确，并且可以测量盒厚较小的液晶盒。最后，我们理论分析了实验误差。 关 键 词：向列相液晶；扭曲角；盒厚；Stokes矢量 中图分类号：0753．2 文献标识码：A 很难确定极值点，误差比较大。事实上，无论哪种 1 引 言 方法，都是利用了穿过液晶盒后偏振光的偏振特 目前，液晶显示器件已经普遍应用于各行各 性来确定液晶盒盒厚和扭曲角的，因此，我们可以 业，向列相液晶由于价格低廉、技术成熟而被广泛 直接测量穿过液晶盒后偏振光的偏振态来确定液 使用。对于TN模式来说液晶盒盒厚和扭曲角是 晶盒盒厚和扭曲角，由于Stokes矢量可以用来表 两个重要的参数，因为它们密切关系到液晶器件 示任何光线的偏振态，最重要的是其参量可以通 的光学性能。比如，液晶盒盒厚是影响液晶面板 过光强的测量而直接确定l_6]，Stokes参量测量方 亮度和对比度的重要因素，厚度的不均匀性会导 法有很多，其中分振幅四测法[73精确度最高，但是 致图像质量变差；而液晶器件的扭曲角度是影响 其所用设备复杂昂贵，且校准困难，不宜采用。 超扭曲向列相液晶灰度特性的另外一个重要因 本文提出了一种新的Stokes矢量法，与文献 素，而且扭曲角的测量是测量方位锚定能的必要 [7，8]不同，我们将线偏振光穿过液晶盒之后的光 条件。所以说，无论是在工业制造中还是基础研究 分别分解为水平与垂直线偏振光分量的组合、 中快速准确地测量盒厚及扭曲角都是很重要的。 ±45。方向线偏振光分量的组合、右旋与左旋圆 到目前为止，人们已经提出了很多测量液晶 偏振光分量的组合。对于每个组合都可以利用测 盒盒厚和扭曲角的方法L1 ]，如相位补偿法l1]、利 量的4个光强度值计算得到它们的差值，从而分 用圆偏振光或线偏振光输出特性的偏振片旋转 别得到Stokes参量中对应的S。，S。，S 的值。文 法口。 以及光谱扫描法 等。光谱扫描法是通 章首先根据Jones矩阵