一种向列液晶双折射率测量简易方法

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1、一种向列液晶双折射率测量简易方法摘要：为了测量向列相液晶的双折射率，根据等厚干涉原理，设计了一种劈尖测量方法。通过调整劈尖的方向实现了o光(寻常光)和e光(非寻常光)转换，通过观测空气和液晶界面条纹数目之比，分别测定了o光和e光的折射率。结果表明，本方法简单方便，可以避免很多因素对测量结果的影响，误差可控。关键词：液晶；双折射；测量；简易中图分类号：0753.2文献标识码：ASimpleApproachforMeasurementofBirefringenceofNematicLiquidCrystaiCHEN

2、Gang,WANGDong-liang,WEISu-qiang,ZHUBao(MicroelectronicsDepartment,NanjingCollegeofInforniationTechnology,NanjingJiangsu210046,China)Abstract：InordertoMeasuretheBirefringenceofnematicLiquidCrystai,awedgemethodwasproposedaccordingtotheprincipleoffringesofequal

3、thickness・Theordianrylight(olight)andtheextraordinarylight(elight)wereachievedbyswitchingdirectionofthewedge,andthenumberoffringesonbothsidesofairandliquidcrystaiwerecountedtodeterminetherefractionindexofolightandelight.respectively.Theresultinicatedthatthea

4、pproachwassimple,convenientandavoidingtheinfluenceofmanyfactorswitherrorundercontrol.Keywords:liquidcrystai；birefringence；measurement；simple引言液晶是一种非常重要的光学材料，目前液晶材料主要应用于平板显示器件。液晶应用源于液晶光阀作用，液晶光阀的物理基础是液晶的光学各向异性即液晶双折射特性，通常用非常光（e光）折射率ne和寻常光（o光）折射率no之差An二ne-no来描述液

5、晶双折射性质。液晶材料的双折射率（An）是液晶的重要性质，也是影响液晶电光器件性能的关键参数，STN型、IPS型液晶显示器都直接利用液晶双折射效应实现显示。液晶材料的双折射特性对显示器的性能起决定作用，因此液晶的双折射率的测量对了解液晶光学特性很关键。液晶双折射率的测试方法可分为折射法和干涉法两类，包括三棱镜折射法［1］、等厚干涉法［2-3］、正交偏振光干涉法［4-5］等。液晶折射率的测量与普通液体折射率的测量的不同在于要控制测量光的偏振，分别实现。光和e光，或者实现o光和e光的分离，再测量两种光的折射率。本文

6、根据等厚干涉原理，提出一种简易的液晶双折射率的测量方法。本方法与传统等厚干涉法［6-7］不同的是，无需测量条纹间距，能够排除很多因素对测量结果的影响，测量简单，精度很高。1原理将两片涂布PI取向层的平板玻璃相对放置，之间一端夹一根细丝制成楔角为0的劈尖，并使取向层取向平行于两玻璃的交线，如图1所示。将少量液晶滴入劈尖，劈尖中部分被液晶填充，部分仍为空气。由于取向层的作用，液晶分子长轴取向平行于两玻璃的交线。单色光从正上方向下入射，调节入射光偏振方向垂直于液晶分子长轴，此时入射光相对于液晶分子是o光，在液晶和空气

7、薄膜上下表面反射，分别形成等厚干涉条纹。图2所示为干涉条纹分布，曲线AB为液晶和空气的边界，AB上方为液晶干涉条纹，下方为空气干涉条纹。A点和B点两侧的暗条纹恰好对齐，不妨设B处比A处膜厚。对于空气条纹，A、B处应满足干涉相消的条件：2h■+■=kX+B(1)2hB+H=(k+M)入+・(2)其中，hA、hE为A、B处膜厚，k、k+M分别为为A、B处干涉级次，X为入射光真空波长。B处干涉级次比A处高M级，则在空气侧从A到:B,共有M+1条条纹。式(2)-(1)得2(hB-hA)=MX(3)同理，由液晶条纹，可得

8、2no(hB-hA)=NX(4)其中，no为液体o光折射率，N为B处与A处干涉级次之差，即在液体侧从A到B,共有N+1条条纹。式(4)/(3)得nH=H(5)由式(5)可知，待测液体的折射率为两侧对应条纹数之比。再调节入射光偏振方向平行于分子长轴，入射光相对于液晶分子为e光，同理可得液晶e光折射率为ne。2实验过程和结果2.1实验装置实验装置如图3所示，实验以钠灯做为入射光源，读数显微