[发明专利]液晶介电常数的测量装置、测量系统、测量方法

说明书

本公开提供了一种液晶介电常数的测量装置、测量系统、测量方法，以简化测量液晶在微波频段的介电常数的测量装置的结构，降低成本，并且提高测量装置的敏感度和精确度。其中所述测量装置包括：相对设置的第一基板和第二基板；依次设置于第一基板朝向第二基板一面上的导电层和第一配向膜，导电层配置为接收第一电压信号；依次设置于第二基板朝向第一基板一面上的谐振结构层和第二配向膜，谐振结构层配置为接收第二电压信号，且配置为传输微波信号；设置于第一基板和第二基板之间的边框，边框配合第一基板和第二基板形成用于容纳待测量的液晶的空腔。上述测量装置应用于对液晶在微波频段的介电常数的测量中。

技术领域

本公开涉及液晶器件技术领域，尤其涉及一种液晶介电常数的测量装置、测量系统、测量方法。

背景技术

对液晶材料在微波频段的介电常数进行精确测量是进行液晶微波器件设计与分析的关键。现有的对液晶材料在微波频段的介电常数的测量方法主要有三类：第一是微扰法，第二是谐振法，第三是移相器法。其中，微扰法的测量精度比较高，但测量装置结构复杂、造价高；移相器法的测量装置的结构比微扰法的测量装置的结构简单，但移相器法对结构件加工的精密度要求很高，同时需要配合强静磁场对液晶材料施加偏置磁场，因此结构仍然较为复杂，而且存在造价高的问题；谐振法的测量装置加工容易、造价低，但现有谐振法测量装置的灵敏度较低，无法实现精确测量。

发明内容

针对上述现有技术中所存在的问题，本公开的实施例提供一种液晶介电常数的测量装置、测量系统、测量方法，以简化测量液晶在微波频段的介电常数的测量装置的结构，降低成本，并且提高测量装置的敏感度和精确度。

为达到上述目的，本公开的实施例采用如下技术方案：

第一方面，本公开的实施例提供了一种液晶介电常数的测量装置，所述测量装置包括：相对设置的第一基板和第二基板；依次设置于所述第一基板朝向所述第二基板一面上的导电层和第一配向膜，所述导电层配置为接收第一电压信号；依次设置于所述第二基板朝向所述第一基板一面上的谐振结构层和第二配向膜，所述谐振结构层配置为接收第二电压信号，且配置为传输微波信号；设置于所述第一基板和所述第二基板之间的边框，所述边框配合所述第一基板和所述第二基板形成用于容纳待测量的液晶的空腔。

上述液晶介电常数的测量装置中，在第一基板上设有导电层，在第二基板上设有谐振结构层，导电层与谐振结构层之间的压差可调。采用该测量装置对液晶在微波频段的介电常数进行测量时，将微波输入该测量装置，微波能够与测量装置中谐振结构层的谐振结构发生耦合，产生谐振；同时调整导电层与谐振结构层之间的压差，使液晶层的等效介电常数发生变化，液晶层不同的等效介电常数会对谐振结构层中的谐振产生不同的影响，这种影响能够通过测量装置输出的微波的传输系数曲线反映出来。从而，通过获取液晶两个极限状态：水平取向和垂直取向下的传输系数曲线，能够根据传输系数曲线推演出液晶短轴方向的介电常数和长轴方向的介电常数，实现了对液晶在微波频段的介电常数的测量。

通过仿真模拟发现，利用上述测量装置对液晶的介电常数进行测量时，即便液晶层的等效介电常数只有非常微小的变化，传输系数曲线的最小值点就会发生明显的偏移，这意味着该测试装置具有极高的敏感度，可实现精确测量。并且，相比现有的测量装置，本方案中的测量装置不需要磁场偏置机构，因此体积小巧；结构简单，使用标准化半导体工艺就可以制造，不需要后期对各个零部件进行精密组装，因此造价低廉。

基于上述技术方案，可选的，所述谐振结构层包括：复合谐振结构，包括间隔设置的主谐振结构和从谐振结构，所述主谐振结构的品质因数小于所述从谐振结构的品质因数；分别设置于所述主谐振结构两端的第一信号线和第二信号线，所述第一信号线用于接收微波信号，所述第二信号线用于输出微波信号；连接于所述第一信号线与所述主谐振结构之间的第一耦合电容，及连接于所述第二信号线与所述主谐振结构之间的第二耦合电容。

可选的，所述主谐振结构包括直线状金属带条，所述直线状金属带条的一端与所述第一耦合电容电连接，另一端与所述第二耦合电容电连接。