显示屏偏光片的偏光性能检测装置及其偏光性能检测方法

摘要

本发明公开了一种显示屏偏光片的偏光性能检测装置及其偏光性能检测方法，包括光源、偏光组件、旋转组件、光电感应器组件和处理器；偏光组件包括至少两个偏振化方向不同的标准偏光片，光电感应器组件包括与各标准偏光片一一对应的光电感应器；偏光组件设置于旋转组件上；光源位于偏光组件的一侧，且均匀照射各标准偏光片；光电感应器组件位于偏光组件的另一侧，且各光电感应器在光源上的投影分别位于各标准偏光片在光源上的投影内；处理器分别与各光电感应器通信连接。本发明可更加快速准确地检测待测偏光片的偏光性能。

说明书

技术领域

本发明涉及光学检测技术领域，尤其涉及一种显示屏偏光片的偏光性能检测装置及其偏光性能检测方法。

背景技术

偏光片是一种重要的光学膜，主要应用在电子产品的显示屏上，作为显示屏的重要组成部分部品，偏光片的各项光学性能指标至关重要，直接影响到显示屏的输出效果，因此需要对其光学性能进行检测，目前主要检测的光学性能参数包括透光率、偏振度和偏光轴位等。

其中，(单体)透光率定义为T＝I/I

目前的偏光片光学性能检测，通常采用人工肉眼手动检测，检测效率低下，检测品质不稳定。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种显示屏偏光片的偏光性能检测装置及其偏光性能检测方法，可更加快速准确地检测待测偏光片的偏光性能。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种显示屏偏光片的偏光性能检测装置，包括光源、偏光组件、旋转组件、光电感应器组件和处理器；所述偏光组件包括至少两个的标准偏光片，各标准偏光片的偏振化方向不同，所述光电感应器组件包括与各标准偏光片一一对应的光电感应器；所述偏光组件设置于所述旋转组件上，所述旋转组件用于带动各标准偏光片进行旋转；所述光源位于所述偏光组件的一侧，且均匀照射各标准偏光片；所述光电感应器组件位于所述偏光组件的另一侧，且各光电感应器在所述光源上的投影分别位于各标准偏光片在所述光源上的投影内；所述处理器分别与各光电感应器通信连接。

本发明还提出一种基于如上所述的显示屏偏光片的偏光性能检测装置的偏光性能检测方法，包括：

在放置待测偏光片前，根据各光电感应器输出的电压信号，得到入射电压值；

将待测偏光片放置于偏光组件与光电感应器组件之间，并根据各光电感应器输出的电压信号，得到透射电压值；

根据所述透射电压值和入射电压值，确定所述待测偏光片的透光率；

通过控制旋转组件，旋转各标准偏光片，并根据各光电感应器输出的电压信号，得到n个周期的各标准偏光片对应的光强波形曲线，n为预设值；

根据各标准偏光片对应的光强波形曲线，分析得到最终光照强度函数；

根据最终光照强度函数，确定待测偏光片的偏振度和偏光轴位误差角度。

本发明的有益效果在于：当要对待测偏光片进行检测时，将待测偏光片放置于偏光组件和光电感应器组件之间，使得光源发出的光可依次透过标准偏光片和待测偏光片，通过旋转标准偏光片，使得标准偏光片的偏振化方向与待测偏光片的偏振化方向之间的夹角发生变化，在这过程中，光电感应器采集到的电压信号也呈周期性变化，通过对光电感应器采集的信号波形进行分析，构造光照度值与旋转角度的光照强度函数，并进行迭代修正，最后根据最终光照强度函数，确定待测偏光片的偏光性能参数中的偏振度和轴位偏差；同时，通过设置多个偏振化方向不同的标准偏光片，可对待测偏光片的不同位置进行测试，从而解决单点测试，测试点覆盖面有限的问题，并可提高测试结果的准确性。本发明可更加快速准确地检测待测偏光片的偏光性能。

附图说明

图1为本发明实施例一的显示屏偏光片的偏光性能检测装置的结构示意图；

图2为图1中剖线A-A的剖面示意图；

图3为本发明实施例二的初始状态下标准偏光片的偏振化方向示意图；

图4为本发明实施例二中主动转轴旋转一周采集到的电压信号示意图；

图5为本发明实施例二的偏光性能检测方法的流程图；

图6为本发明实施例二的步骤S5的流程图；

图7为本发明实施例二的最终光照强度函数的波形示意图。

标号说明：

1、光源；2、标准偏光片；3、旋转组件；4、光电感应器；5、处理器；6、待测偏光片；

31、旋转电机；32、主动转轴；33、空心轴；34、第一齿轮；35、第二齿轮。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。

请参阅图1，一种显示屏偏光片的偏光性能检测装置，包括光源、偏光组件、旋转组件、光电感应器组件和处理器；所述偏光组件包括至少两个的标准偏光片，各标准偏光片的偏振化方向不同，所述光电感应器组件包括与各标准偏光片一一对应的光电感应器；所述偏光组件设置于所述旋转组件上，所述旋转组件用于带动各标准偏光片进行旋转；所述光源位于所述偏光组件的一侧，且均匀照射各标准偏光片；所述光电感应器组件位于所述偏光组件的另一侧，且各光电感应器在所述光源上的投影分别位于各标准偏光片在所述光源上的投影内；所述处理器分别与各光电感应器通信连接。

从上述描述可知，本发明的有益效果在于：可更加快速准确地检测待测偏光片的偏光性能。

进一步地，待测偏光片位于所述偏光组件与光电感应器组件之间，且待测偏光片在所述光源上的投影覆盖各标准偏光片在所述光源上的投影。

由上述描述可知，保证光电感应器可采集到光源发出的光依次穿过标准偏光片和待测偏光片后的光信号。

进一步地，各标准偏光片的偏振化方向依次相差180°/m，m为标准偏光片的个数。

由上述描述可知，便于后续的分析计算。

进一步地，所述旋转组件包括旋转电机、主动转轴以及与各标准偏光片一一对应的空心轴，各标准偏光片分别一一对应地设置于各空心轴中，且位于同一径向平面，各空心轴分别与所述主动转轴传动连接，所述主动转轴与所述旋转电机连接。

由上述描述可知，旋转电机会同步带动主动转轴转动，而主动转轴又带动空心轴旋转，从而使得空心轴中的标准偏光片进行旋转，

进一步地，所述主动转轴的外侧表面设有第一齿轮，所述空心轴的外侧表面设有第二齿轮，所述第一齿轮和第二齿轮传动连接。

由上述描述可知，传动比可设为1，使得主动轴旋转1周，空心轴也旋转一周。

本发明还提出了一种基于如上所述的显示屏偏光片的偏光性能检测装置的偏光性能检测方法，包括：

在放置待测偏光片前，根据各光电感应器输出的电压信号，得到入射电压值；

将待测偏光片放置于偏光组件与光电感应器组件之间，并根据各光电感应器输出的电压信号，得到透射电压值；

根据所述透射电压值和入射电压值，确定所述待测偏光片的透光率；

通过控制旋转组件，旋转各标准偏光片，并根据各光电感应器输出的电压信号，得到n个周期的各标准偏光片对应的光强波形曲线，n为预设值；

根据各标准偏光片对应的光强波形曲线，分析得到最终光照强度函数；

根据最终光照强度函数，确定待测偏光片的偏振度和偏光轴位误差角度。

由上述描述可知，通过获取并分析放置待测偏光片前后的光电感应器输出的电压值，可求出待测偏光片的偏光性能参数中的透光率；通过旋转多个偏振化方向不同的标准偏光片，得到多个光照度值与旋转角度的信号波形，通过对这些信号波形进行分析处理，得到最终光照强度函数，并基于最终光照强度函数，求出待测偏光片的偏光性能参数中的偏振度和轴位偏差。

进一步地，所述根据各标准偏光片对应的光强波形曲线，分析得到最终光照强度函数具体为：

根据各标准偏光片对应的光强波形曲线的波峰点对应的电压值以及波谷点对应的电压值，计算得到最终振幅值；

根据各标准偏光片对应的光强波形曲线的波峰点对应的角度值以及波谷点对应的角度值，计算得到初始相位；

将所述最终振幅值作为初始偏移值，并根据所述最终振幅值、初始相位和初始偏移值，生成初始的光照强度函数，所述光照强度函数为余弦型函数；

将初始的光照强度函数作为当前光照强度函数，并获取各标准偏光片对应的光强波形曲线的交点；

分别根据各交点的角度值，通过当前光照强度函数计算得到各交点对应的代入电压值；

分别根据各交点的电压值与各交点对应的代入电压值，计算各交点对应的电压差值，并计算各电压差值的平均值，得到电压差值平均值；

判断所述电压差值平均值是否小于预设的阈值；

若是，则将当前光照强度函数作为最终光照强度函数；

若否，则根据当前光照强度函数中的偏移值以及所述电压差值平均值，计算得到新的偏移值；

根据所述新的偏移值，更新当前光照强度函数，并将新的光照强度函数作为当前光照强度函数，继续执行所述获取各标准偏光片对应的光强波形曲线的交点的步骤。

由上述描述可知，通过综合分析各标准偏光片对应的光强波形曲线的振幅值和相位偏移值，得到最终光照强度函数中的最终振幅值和初始相位；通过对偏移值进行迭代分析，确定出较准确的偏移值，从而得到最终光照强度函数。

进一步地，所述根据各标准偏光片对应的光强波形曲线的波峰点对应的电压值以及波谷点对应的电压值，计算得到最终振幅值具体为：

分别计算一标准偏光片对应的光强波形曲线的各波峰点对应的电压值的平均值以及各波谷点对应的电压值的平均值，得到所述一标准偏光片对应的光强波形曲线的波峰电压平均值和波谷电压平均值；

根据所述一标准偏光片对应的光强波形曲线的波峰电压平均值和波谷电压平均值，计算得到所述一标准偏光片对应的光强波形曲线的振幅值；

计算各标准偏光片对应的光强波形曲线的振幅值的平均值，得到最终振幅值。

由上述描述可知，通过对各标准偏光片对应的光强波形曲线的振幅值进行求取并整合，得到最终振幅值。

进一步地，所述根据各标准偏光片对应的光强波形曲线的波峰点对应的角度值以及波谷点对应的角度值，计算得到初始相位具体为：

获取旋转前的各标准偏光片的偏振化方向以及待测偏光片的理想偏振化方向之间的夹角角度，得到各标准偏光片对应的初始夹角角度；

分别根据各标准偏光片对应的初始夹角角度，确定各标准偏光片对应的光强波形曲线的理想波峰点的角度值以及理想波谷点的角度值；

根据一标准偏光片对应的光强波形曲线的波峰点对应的角度值、波谷点对应的角度值、理想波峰点的角度值以及理想波谷点的角度值，计算所述一标准偏光片对应的光强波形曲线的相位偏移值；

根据各标准偏光片对应的光强波形曲线的相位偏移值，计算平均值，得到初始相位。

由上述描述可知，通过对各标准偏光片对应的光强波形曲线的相位偏移值进行求取并整合，得到初始相位。

进一步地，所述根据最终光照强度函数，确定待测偏光片的偏振度和偏光轴位误差角度具体为：

根据最终光照强度函数中的振幅值和偏移值，确定待测偏光片的偏振度；

根据最终光照强度函数中的初始相位，确定待测偏光片的偏光轴位误差角度。

由上述描述可知，偏振度可基于最终光照强度函数的波峰值和波谷值计算得到，而波峰值和波谷值可根据振幅值和偏移值计算得到，因此偏振度可根据振幅值和偏移值计算得到；同时，可直接将初始相位作为待测偏光片的轴位偏差。

实施例一

请参照图1-2，本发明的实施例一为：一种显示屏偏光片的偏光性能检测装置，可应用于检测手机屏幕偏光片的偏光性能。

如图1所示，包括光源1、偏光组件、旋转组件3、光电感应器组件和处理器5；其中，偏光组件包括至少两个的标准偏光片2，且各标准偏光片2的偏振化方向不同，光电感应器组件包括与各标准偏光片2一一对应的光电感应器4。本实施例以偏光组件包括两个标准偏光片2为例进行说明，对应地，光电感应器组件包括两个光电感应器4。

偏光组件设置于旋转组件3上，旋转组件3用于带动各标准偏光片2进行旋转。本实施例中，结合图2所示，旋转组件3包括旋转电机31、主动转轴32以及与各标准偏光片2一一对应的空心轴33，各标准偏光片2分别一一对应地设置于各空心轴33中，且位于同一径向平面，各空心轴33分别与主动转轴32传动连接，主动转轴32与旋转电机31连接。具体地，主动转轴32的外侧表面设有第一齿轮34，空心轴33的外侧表面设有第二齿轮35，第一齿轮34和第二齿轮35传动连接。

优选地，各空心轴33绕主动转轴32的中心轴均匀分布。主动转轴与空心轴33的传动比为1，使得空心轴旋转的角度即为主动转轴旋转的角度，便于后续准确地控制标准偏光片的旋转角度。

如图1所示，光源1位于偏光组件的一侧，且均匀照射各标准偏光片2；优选地，所述光源1为面光源，均匀照射两个标准偏光片2所处的同一径向平面。

光电感应器组件位于偏光组件的另一侧，且各光电感应器4在光源1上的投影分别位于各标准偏光片2在光源1上的投影内，进一步地，各光电感应器4分别位于各空心轴33的中心轴的延长线上，保证各光电感应器4可采集到穿过空心轴33中的标准偏光片2的光信号。

当要对待测偏光片6进行性能检测时，将待测偏光片6放置于偏光组件与光电感应器组件之间，且待测偏光片6在光源1上的投影覆盖各标准偏光片2在光源1上的投影，即待测偏光片6的尺寸可覆盖主动转轴32和各空心轴33，使得光源1发出的光穿过各空心轴33中的标准偏光片2后可均照射到待测偏光片6上，进一步由待测偏光片6进行偏振，此时，各光电感应器4采集的是光源1穿过其对应的标准偏光片2以及待测偏光片6后的光信号，然后将采集到的光信号转换为电信号。

处理器5分别与各光电感应器4通信连接，用于获取各光电感应器4输出的电信号，通过对电信号进行分析，得到待测偏光片6的偏光性能参数。

进一步地，该检测装置还可包括支撑件和夹持件(图中未示出)，支撑件可为支架或支撑柱，当要对待测偏光片进行检测时，可将待测偏光片放置在支撑件上，并用夹持件进行固定，保证待测偏光片检测过程中的稳定性。

进一步地，各标准偏光片的偏振化方向不同，优选地，各标准偏光片的偏振化方向依次相差180°/m，m为标准偏光片的个数。例如，本实施例中，标准偏光片的数量为两个，则两个标准偏光片的偏振化方向之间的夹角为90°。在一个可选的实施例中，标准偏光片的数量为三个，则三个标准偏光片的偏振化方向依次相差60°，若以其中一个标准偏光片的偏振化方向为0度角方向，则另外两个标准偏光片的偏振化方向分别为60度角方向和120度角方向。在另一个可选的实施例中，标准偏光片的数量为四个，则四个标准偏光片的偏振化方向依次相差45°，若以其中一个标准偏光片的偏振化方向为0度角方向，则另外三个标准偏光片的偏振化方向分别为45度角方向、90度角方向和135度角方向。以此类推。

本实施例中，使得光源发出的光可依次透过标准偏光片和待测偏光片，通过旋转标准偏光片，使得标准偏光片的偏振化方向与待测偏光片的偏振化方向之间的夹角发生变化，在这过程中，光电感应器采集到的电压信号也呈周期性变化，后续通过对光电感应器采集的信号波形进行分析及修正，即可检测出待测偏光片的偏光性能。并且，通过设置多个偏振化方向不同的标准偏光片，可对待测偏光片的不同位置进行测试，从而解决单点测试，测试点覆盖面有限的问题，并可提高测试结果的准确性。

实施例二

请参照图3-7，本实施例是实施例一的显示屏偏光片的偏光性能检测装置的偏光性能检测方法。

由马吕斯定律可知：一束光强为I

由于cos

I＝I

因此，光源发出的光经过起偏片(标准偏光片)和检偏片(待测偏光片)之后的光照强度y可用余弦型函数表示，即光照强度函数可表示为

由于显示屏偏光片整体可能不均匀，或者将待测的显示屏偏光片放置在检测装置中时，部分部位翘起，所以待测偏光片上不同位置的偏光性能参数可能不一致。因此，若只设置一个标准偏光片，则只可测得光源发出的光经过该标准偏光片和待测偏光片上的某个位置之后的光照强度变化，即只可测试待测偏光片上的某个位置的偏光性能，使得检测结果不全面、不准确。

因此，本发明通过设置至少两个的标准偏光片，对各标准偏光片对应的光照强度变化进行分析，确定出一个较准确的光照强度函数，然后基于该光照强度函数，计算偏光性能参数中的偏振度和偏光轴位(即偏光轴位误差角度)。

本实施例也以偏光组件包括两个标准偏光片为例进行说明，即偏光组件包括标准偏光片a和标准偏光片b，两个标准偏光片的偏振化方向之间的夹角为90°。

假设初始状态下，标准偏光片a和标准偏光片b的偏振化方向如图3所示(图中的虚线表示偏振化方向)，放置待测偏光片时，使待测偏光片的理想偏振化方向与标准偏光片a的偏振化方向一致，并以标准偏光片a的偏振化方向为0°角方向，逆时针方向为正方向。此时，假设主动转轴逆时针一周，即360°，则两个空心轴顺时针旋转一周，两个光电感应器输出的电压信号如图4所示，图4中，横坐标轴表示主动转轴的旋转角度，纵坐标表示电压值，V

理论上来说，两个标准偏光片对应的波形曲线的振幅应当一致，然而由于各种因素，实际上可能存在差异，后续可根据各标准偏光片对应的波形曲线的振幅，求出上述光照强度函数中的振幅A。

同时，理论上来说，两条波形曲线的波峰点和波谷点对应的旋转角度应为90°的倍数，然而，由于待测偏光片存在轴位偏差，所以图4中的两条波形曲线在横坐标轴上存在偏移，后续即可根据该偏移，求出上述光照强度函数中的初始相位

对于偏光性能参数中的透光率，其计算公式为T＝I/I

因此，如图5所示，本实施例的偏光性能检测方法包括如下步骤(在进行检测之前，打开光源)：

S1：在放置待测偏光片前，获取各光电感应器输出的电压信号，得到入射电压值；

S2：将待测偏光片放置于偏光组件与光电感应器组件之间，并获取各光电感应器输出的电压信号，得到透射电压值；

S3：根据所述透射电压值和入射电压值，计算所述待测偏光片的透光率。

具体地，每个光电感应器都对应一个入射电压值和一个透射电压值，本实施例中，可先计算各光电感应器对应的入射电压值的平均值，并计算各光电感应器对应的透射电压值的平均值，最后将透射电压值的平均值除以入射电压值的平均值，即可计算得到待测偏光片的透光率。

在其他实施例中，也可先根据每个光电感应器对应的入射电压值和透射电压值，计算每个光电感应器对应的透射率，再取平均值作为最终的透射率。

S4：通过控制旋转组件，旋转各标准偏光片，并根据各光电感应器输出的电压信号，得到n个周期的各标准偏光片对应的光强波形曲线，n为预设值。

本实施例中，使标准偏光片匀速缓慢旋转一周，即360°，得到两个周期的光强波形曲线。

S5：根据各标准偏光片对应的光强波形曲线，分析得到最终光照强度函数。

具体地，如图6所示，本步骤包括如下步骤：

S501：根据各标准偏光片对应的光强波形曲线的波峰点对应的电压值以及波谷点对应的电压值，计算得到最终振幅值。

本实施例中，先分别计算各标准偏光片对应的光强波形曲线的振幅值，再求平均值作为最终振幅值。

具体地，对于一标准偏光片对应的光强波形曲线，计算其各波峰点的对应的电压值的平均值，得到波峰电压平均值，并计算其各波谷点对应的电压值的平均值，得到波谷电压平均值，然后计算波峰电压平均值和波谷电压平均值之间的差值，再除以2，即可得到该标准偏光片对应的光强波形曲线的振幅值；最后对各标准偏光片对应的光强波形曲线的振幅值求平均值，得到最终振幅值A。

S502：根据各标准偏光片对应的光强波形曲线的波峰点对应的角度值以及波谷点对应的角度值，计算得到初始相位。

具体地，先获取旋转前的各标准偏光片的偏振化方向以及待测偏光片的理想偏振化方向之间的夹角角度，得到各标准偏光片对应的初始夹角角度，并分别根据各标准偏光片对应的初始夹角角度，确定各标准偏光片对应的光强波形曲线的理想波峰点的角度值以及理想波谷点的角度值。

例如，本实施例中，由于每个标准偏光片对应的光强波形曲线都获取了两个周期，因此，每个标准偏光片对应的光强波形曲线都有两个波峰点和两个波谷点。由余弦型函数的性质可知，一般情况下，相邻两个波峰点的角度值相差一个周期，即180°，相邻两个波谷点的的角度值也相差一个周期，同一周期内的波峰点和波谷点的角度值相差半个周期，即90°。

旋转前，即初始状态下，标准偏光片a的偏振化方向与待测偏光片的理想偏振化方向之间的夹角为0°，即标准偏光片a对应的初始夹角角度为0°，那么标准偏光片a对应的光强波形曲线的理想波峰点的角度值为0°和180°，理想波谷点对应的角度值为90°和270°。同理，初始状态下，标准偏光片b的偏振化方向与待测偏光片的理想偏振化方向之间的夹角为90°，则标准偏光片b对应的光强波形曲线的理想波峰点的角度值为90°和270°，理想波谷点为的角度值为0°和180°。

然后获取实际得到的各标准偏光片对应的光强波形曲线中的各波峰点和各波谷点对应的角度值，并结合各标准偏光片对应的光强波形曲线的理想波峰点和理想波谷点的角度值，计算各标准偏光片对应的光强波形曲线的相位偏移值。

例如，假设标准偏光片a对应的光强波形曲线的两个波峰点对应的角度值分为θ

同理，假设标准偏光片b对应的光强波形曲线的两个波峰点对应的角度值分为θ

最后，根据各标准偏光片对应的光强波形曲线的相位偏移值，计算平均值，得到初始相位；即初始相位

S503：将最终振幅值A作为初始偏移值B

由于初始的光照强度函数，其最小值为0，但在实际情况中最小电压值基本不为0，因此通过后续的步骤对偏移值进行迭代修正。

S504：将初始的光照强度函数作为当前光照强度函数。

S505：获取各标准偏光片对应的光强波形曲线的交点，并分别根据各交点的角度值，通过当前光照强度函数计算得到各交点对应的代入电压值。

即分别将各交点的角度值代入当前光照强度函数，将计算得到的电压值作为代入电压值。

S506：分别根据各交点的电压值与各交点对应的代入电压值，计算各交点对应的电压差值，并计算各电压差值的平均值，得到电压差值平均值。

例如，本实施例中，标准偏光片a对应的光强波形曲线和标准偏光片b对应的光强波形曲线存在4个交点，假设分别为(θ

S507：判断所述电压差值平均值是否小于预设的阈值，即ΔB＜ε是否成立，若是，则执行步骤S508，若否，则执行步骤S509。

S508：将当前光照强度函数作为最终光照强度函数，最终光照强度函数的波形如图7所示。

S509：根据当前光照强度函数中的偏移值以及所述电压差值平均值，计算得到新的偏移值，即新的偏移值B

S510：根据新的偏移值，更新当前光照强度函数，即新的光照强度函数为

S6：根据最终光照强度函数，确定待测偏光片的偏振度和偏光轴位误差角度。

具体地，假设最终光照强度函数为

对于偏振度，其定义为P＝(I

本实施例中，通过获取并分析放置待测偏光片前后的光电感应器输出的电压值，求出待测偏光片的偏光性能参数中的透光率；通过旋转多个偏振化方向不同的标准偏光片，得到多个光照度值与旋转角度的信号波形，通过对这些信号波形进行分析处理，得到最终光照强度函数，并基于最终光照强度函数，求出待测偏光片的偏光性能参数中的偏振度和轴位偏差，从而更加快速、准确、便捷地检测待测偏光片的偏光性能。

综上所述，本发明提供的一种显示屏偏光片的偏光性能检测装置及其偏光性能检测方法，可以更加快速、准确、便捷地检测待测偏光片的偏光性能，有助于提升产业的测量能力，推动相关仪器的产业发展。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。