基于评估因子反演的扭曲液晶聚合物螺距与厚度的同步测量方法

查正桃; 勾正阳; 刘子豪; 穆全全; 彭增辉; 王启东

doi:10.3724/CJLCD.2026-0120

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基于评估因子反演的扭曲液晶聚合物螺距与厚度的同步测量方法

器件物理及器件制备 | 更新时间：2026-09-16

- 基于评估因子反演的扭曲液晶聚合物螺距与厚度的同步测量方法
- Simultaneous measurement of pitch and thickness in twisted liquid crystal polymer based on evaluation factor inversion
- 液晶与显示 2026年41卷第8期页码：1086-1093
- 作者机构：
  
  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
  2.中国科学院大学材料科学与光电工程中心，北京 100049
  3.光学系统先进制造全国重点实验室，吉林长春 130033
- 作者简介：
  
  查正桃，男，博士研究生，2023年于西华师范大学获得硕士学位，主要从事液晶光学器件的理论与制备技术的研究。E-mail： zhazhengtao24@mails.ucas.ac.cn
  王启东，男，博士，副研究员，2015年于中国科学院大学获得博士学位，主要从事液晶光学、几何相位液晶器件、液晶系统应用等方面的研究。E-mail：qdwang@ ciomp.ac.cn
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金(U2241224;U23A20355;11974345);中国科学院长春光学精密机械与物理研究所创新项目
- DOI：10.3724/CJLCD.2026-0120
  中图分类号： O753.2;O436.1
- CSTR：32172.14.CJLCD.2026-0120
- 收稿：2026-06-29，
  
  修回：2026-07-18，
  
  纸质出版：2026-08-05
- 稿件说明：
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查正桃, 勾正阳, 刘子豪, 等. 基于评估因子反演的扭曲液晶聚合物螺距与厚度的同步测量方法[J]. 液晶与显示, 2026,41(8):1086-1093.

ZHA Zhengtao, GOU Zhengyang, LIU Zihao, et al. Simultaneous measurement of pitch and thickness in twisted liquid crystal polymer based on evaluation factor inversion[J]. Chinese Journal of Liquid Crystals and Displays, 2026, 41(8): 1086-1093.
查正桃, 勾正阳, 刘子豪, 等. 基于评估因子反演的扭曲液晶聚合物螺距与厚度的同步测量方法[J]. 液晶与显示, 2026,41(8):1086-1093. DOI： 10.3724/CJLCD.2026-0120. CSTR： 32172.14.CJLCD.2026-0120.

ZHA Zhengtao, GOU Zhengyang, LIU Zihao, et al. Simultaneous measurement of pitch and thickness in twisted liquid crystal polymer based on evaluation factor inversion[J]. Chinese Journal of Liquid Crystals and Displays, 2026, 41(8): 1086-1093. DOI： 10.3724/CJLCD.2026-0120. CSTR： 32172.14.CJLCD.2026-0120.

摘要

针对传统测量方法无法准确反映固化后扭曲液晶聚合物（liquid crystal polymer， LCP）薄膜的真实螺距，且往往需要破坏样品或预先获知薄膜厚度的技术难题，本文开展了面向固化态扭曲LCP薄膜的螺距、厚度及手性剂螺旋扭曲力（Helical twisting power， HTP）的同步测量研究。通过搭建简易光学装置获取实验相对透过率曲线，并遍历器件参数获得理论相对透过率曲线簇，进而引入变化趋势、振荡程度的双评估因子，反演出与实验曲线重合度最高的螺距与厚度组合，据此计算HTP值。实验采用手性剂R5011（质量分数0.053 2%）和S5011（质量分数0.056 9%）分别掺杂同种LCP制备扭曲薄膜，反演得到螺距分别为12.4 μm和12.0 μm，厚度分别为4.4 μm和4.3 μm，HTP值分别为151.6 μm⁻¹和147.2 μm⁻¹，仿真与实验曲线在全反演波段内高度吻合，旋光仪法验证结果差异小于0.2 μm。该测量方法装置简单、非破坏、无需预先标定厚度，仅需单次光谱测量即可快速同步反演螺距和厚度，为扭曲LCP器件的精准设计、性能表征及手性剂HTP的准确测定提供了有效工具。

Abstract

Conventional methods cannot accurately determine the true pitch of cured twisted LCP films and often require sample destruction or prior thickness knowledge. To address this， we propose a method to simultaneously measure pitch and thickness of the LCP film， as well as helical twisting power（HTP） of its chiral dopant. First， we built a simple optical setup to obtain the experimental relative transmittance spectra， and generated theoretical curves by sweeping device parameters. Trend of variation and oscillation extent evaluation factors were introduced to retrieve the best-matching pitch-thickness combination via inversion and subsequently calculate the HTP. Twisted LCP films were prepared by doping the same LCP host with R5011（mass fraction 0.053 2%） and S5011（mass fraction 0.056 9%）. The retrieved pitches were 12.4 and 12.0 μm， thicknesses were 4.4 and 4.3 μm， and HTPs were 151.6 and 147.2 μm⁻¹， respectively. Simulated and experimental transmittance curves exhibited excellently consistency over the full inversion range. Polarimetry verification gave a discrepancy in the pitch of <0.2 μm. This method features a simple， non-destructive setup and enables rapid simultaneous inversion of pitch and thickness from a single spectrum， without prior thickness calibration. Thus， our method offers an effective tool for precise design and characterization of twisted LCP devices and accurate determination of HTP for the chiral dopants.

关键词

Keywords

references

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