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OSI王子计测KOBRA-WX100长尺试料用位相差测定装置技术文献
更新时间：2026-06-05
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OSI王子计测KOBRA-WX100长尺试料用位相差测定装置技术文献
文献编号：OSI-TD-KWX100-2026
发布日期：2026年6月
版本：2.0
摘要
本技术文献系统阐述了OSI王子计测（Oji Keisoku）株式会社开发的KOBRA-WX100型长尺试料用位相差测定装置的技术原理、系统架构、性能参数及典型应用场景。KOBRA-WX100是基于平行尼科尔旋转法的高精度光学相位差测量系统，专为长条形和大尺寸光学薄膜的离线非接触式检测而设计，在光学薄膜制造、液晶显示面板、偏光板及相位差膜等领域的研发与品质管理中具有重要应用价值。
1 引言
在液晶显示面板、光学功能薄膜、柔性电子器件及生物组织成像等领域，材料的双折射性质与相位延迟量是评价其光学性能的核心参数之一。所谓位相差（Retardation），是指偏振光通过各向异性材料时，寻常光（o光）与非寻常光（e光）之间产生的光程差，这一物理量的分布直接影响到液晶显示器的对比度、视角特性、色彩表现以及各类波片、偏振片的光学功能实现。
传统上，研究人员多采用折射率测定配合偏光显微镜观察的方法来评估分子取向，但这些方法操作较为繁琐，难以实现对相位延迟量的精确量化。KOBRA系列位相差测定装置正是为应对这一需求而开发的专用光学测量设备。该系列由日本王子计测（OSI, Oji Keisoku）株式会社开发制造，从1996年推出初代台式KOBRA-31PR以来，经过二十余年的技术迭代，逐步扩展到WX、WFD、WI等多个子系列，服务于光学薄膜制造、液晶显示、新材料研发等行业的品质控制与工程研究。
KOBRA-WX系列是王子计测专为长条形和大尺寸光学薄膜、偏光板、相位差膜设计的离线高精度自动进样式相位差测量系统。WX100为该系列中的中间幅宽型号，对应100 mm幅宽的样品，另有WX50（50 mm幅宽）和WX150（150 mm幅宽）型号可供选择，可满足不同规格长尺样品的测量需求。
2 核心技术原理
2.1 平行尼科尔旋转法（Parallel Nicol Rotation Method）
KOBRA-WX100采用王子计测专有的平行尼科尔旋转法作为核心测量技术，其本质属于旋转补偿器法（Rotating Compensator Method）的一个分支。该方法的精髓在于将“看不见的相位差"转化为“可测量的光强信号"。
测量过程由以下五个步骤组成：
偏振光产生：光源模块发出特定波长的单色线偏振光。系统内置4颗窄带LED，标称波长分别为450 nm、550 nm、590 nm和650 nm，可根据测量需求快速切换。
高速相位调制：系统内的1/4波片（旋转补偿器）以约2000 rpm的速度连续旋转，动态改变进入样品的偏振态。
样品双折射作用：当光线经过样品时，由于材料内部的双折射性质，o光和e光之间产生相位差δ（Retardation）。
检偏与信号采集：经过样品后的调制偏振光通过检偏器，最终光强被CCD相机即时捕获并记录。仪器在2秒内采样约360个数据点，拟合误差 值<0.05%。
傅里叶分析解析：透射光强的变化模式与样品的相位差和快轴方位角之间存在确定的函数关系，其基本数学表达为：
其中δ为相位延迟量，φ为慢轴方位角。通过傅里叶分析算法对采集到的光强序列进行数学解析，即可同时计算出这两个关键物理量。
2.2 平行尼科尔旋转法的技术优势
相比传统的旋转检偏器法或正交尼科尔旋转法，平行尼科尔旋转法具有以下优势：
超低相位差灵敏度高，可准确测量2 nm以下的极微小相位差；
光路稳定性强，受环境振动和温度漂移影响小；
全量程无档位切换，从超低位相扩展到超高相位差全程单次测量；
重复性好，有利于长期稳定的批量样品检测。
3 系统架构与硬件组成
KOBRA-WX100的整机系统集成了多个精密光学与机电部件，从物理结构上可划分为以下五个主要模块：
3.1 光源模组
采用高稳定性可插拔LED卡匣设计，内置4颗窄带LED光源，标称波长分别为450 nm、550 nm、590 nm和650 nm，切换波长无需重新校准。LED固态光源使用寿命超过20000小时，相比传统卤素灯无需更换灯泡，大幅降低了日常维护成本和设备停机时间。
3.2 旋转补偿器
采用石英1/4波片作为旋转补偿器，延迟精度达±0.1 nm，年老化率低于0.2 nm，理论使用寿命可达五年以上无需更换。
3.3 样品台与进样系统
支持最大幅宽100 mm、最大长度1000 mm的长尺试料自动进样测量。通过步进电机驱动，可实现幅宽方向的连续Profile扫描和长度方向的多点采样，获取材料的全幅均匀性分布曲线。
3.4 探测器
配备光电二极管或CCD阵列作为出射光强信号的采集元件，受光面积为33 mm²（5.8 mm方形区域），单次测量即可获取样品的相位差和取向角参数。
3.5 控制系统
整套仪器包含以下硬件构成：
测定器本体（主测量单元）
光源装置
控制器
计算机（配套PC）
显示器
打印机（用于报告输出）
主控软件为KOBRA-DSP/X，内建数据库功能，可一键输出CSV、Excel、JPG等格式的数据报告，并可与工厂MES系统对接，实现检测数据的自动上传和追溯管理。
4 技术规格与性能参数
KOBRA-WX100的关键技术参数汇总如下：
4.1 基础规格
| 参数项 | 规格详情 |
|---|---|
| 测定方式 | 平行尼科尔旋转法 |
| 测定波长 | 450 nm、550 nm、590 nm、650 nm（四波段） |
| 试样类型 | 长尺试料（相位差板） |
| 试样尺寸 | 宽度 ≤ 100 mm × 长度 ≤ 1000 mm |
| 测定面积 | 33 mm²（5.8 mm方形受光面积） |
| 测定项目 | 相位差（位相差）、取向角（配向角）、幅宽方向分布曲线（Profile） |
4.2 测量性能指标
| 参数项 | 指标值 |
|---|---|
| 相位差测量范围 | 0 ~ 20,000 nm（全量程单次测量，无档位切换） |
| 相位差分辨率 | 0.001 nm |
| 相位差重复精度 | ≤0.03 nm（150 nm标样，590 nm波长，3σ） |
| 取向角测量范围 | 0 ~ 90° |
| 取向角分辨率 | 0.001° |
| 取向角重复精度 | ≤0.05° |
| 受光面积 | 33 mm²（5.8 mm方形） |
4.3 物理尺寸与重量
| 参数项 | 尺寸/重量 |
|---|---|
| 本体尺寸（W×D×H） | 1550 mm × 800 mm × 600 mm |
| 本体重量 | 约150 kg |
| 安装所需尺寸（W×D） | 2500 mm × 900 mm |
4.4 WX100/IR红外版规格
针对偏光板测量等特殊应用，WX100还提供红外（IR）版本，其测定波长为850 nm、900 nm、950 nm、1000 nm、1050 nm和1100 nm六个波段，适用于PVA基材和碘染色偏光板的相位差分离评估。在标准版测量中发现偏光膜的延伸不均匀性难以辨识时，采用近红外波长可有效改善检测效果。
5 产品特点与创新设计
5.1 宽量程全范围测量
KOBRA-WX100可实现从超低相位差（2 nm以下）到超高相位差（20,000 nm）的全量程单次测量，无需档位切换，能够满足从超薄OLED膜到厚补偿膜的全品类样品检测需求。这一特性显著提升了检测效率，避免了因档位选择不当而导致的测量误差。
5.2 高重复精度与长期稳定性
在相位差测量方面，该装置具有±1 nm以内的重复精度；取向角测量则实现了±0.05°的高再现性，相位差和取向角的分辨率均可达到0.001 nm和0.001°。经过长达二十余年的技术迭代，KOBRA系列在长期测量稳定性方面积累了丰富的工程经验。
5.3 LED光源免维护设计
标准采用LED固态光源，使用寿命超过20,000小时，无需更换光源灯泡，从根源上消除了传统卤素灯频繁更换的维护负担，大幅减少易损件消耗。
5.4 高兼容性与可扩展性
KOBRA-WX系列与其他KOBRA系列设备在样品架、治具和备品方面保持通用，方便用户升级设备或复用现有资源。此外，还支持定制红外波段测量等拓展功能，可灵活适配不同行业和应用场景的需求。
5.5 优秀的可操作性
配套KOBRA-DSP/X专业分析软件支持自动测量、多点面内分布测量、数据图谱可视化、检测报告自动生成等功能，显著降低了操作门槛和人工成本。用户可快速获取幅宽方向的相位差和取向角分布曲线，实现数据的直观分析和追溯管理。
6 测量项目与数据输出
相位差（位相差） ：表示偏振光通过样品时o光与e光之间的光程差，单位为nm。该参数直接反映材料的双折射特性，是评价光学薄膜性能最核心的指标之一。
取向角（配向角） ：表示样品中分子取向的方向角，反映材料的各向异性分布特征。取向角的均匀性是评价拉伸薄膜和偏光板质量的重要依据。
幅宽方向分布曲线（幅方向プロファイル） ：沿样品幅宽方向连续扫描获取的相位差或取向角变化曲线，用于评价薄膜幅宽方向的一致性和均匀性。该功能对于大尺寸光学膜的制程监控具有重要意义。
数据输出格式支持CSV、Excel和JPG图像，便于进行批量化数据分析和报告生成。软件可与MES系统对接，实现“边测边判"的自动化检测流程。
7 主要应用领域
7.1 光学功能薄膜的研发与品质管理
KOBRA-WX100广泛应用于偏光板、相位差膜（补偿膜）、COP膜、PI膜等光学薄膜的研发与品质管理。通过对相位差和取向角的精确测量，可有效评估薄膜的光学性能，优化拉伸和涂布工艺参数，监控全幅均匀性，实现产线级批量质检。
7.2 液晶显示面板行业
在LCD和OLED显示面板制造中，该设备可用于评估取向膜（PI）的摩擦取向效果、相位差膜的波长色散特性以及液晶层的盒厚分布，直接影响显示面板的对比度、视角和色彩表现。
7.3 高分子材料与包装行业
在拉伸薄膜（PET、PC、PMMA等）的研发与生产中，通过相位差测量可获得材料的双折射Δn和取向度等信息，用于评估材料的力学性能和光学性能之间的关系。包装薄膜的热收缩性能和撕裂方向评价也可借助该设备完成。
7.4 来料检验与出货全尺寸质检
光学膜供应商可利用KOBRA-WX100对出货品进行快速全尺寸抽检，确保产品质量的一致性和可靠性。通过幅宽方向Profile扫描，可及时发现制程波动导致的均匀性问题，减少客户投诉和批次退货风险。
8 维护与保养要点
KOBRA-WX100的设计充分考虑了工业现场的长期运行需求，日常维护工作主要集中在以下几个方面：
光源维护：LED固态光源寿命超过20,000小时，理论上无需更换。但建议定期检查光源强度，如发现衰减异常及时检修。
光学清洁：定期清洁偏振片、补偿器和样品台光学窗口，防止灰尘和污染物影响测量精度。
校准验证：建议使用标准相位差板定期进行校准验证，确保测量结果的准确性和可追溯性。
软件更新：KOBRA-DSP/X软件会不定期发布更新版本，建议及时更新以获取最新的测量算法和功能优化。
9 结论
OSI王子计测KOBRA-WX100长尺试料用位相差测定装置是一款针对大尺寸光学薄膜需求而开发的专业光学检测仪器。其基于平行尼科尔旋转法的测量原理，实现了从超低到超高相位差的全量程、高精度、非接触式检测，同时具备优异的操作便利性和长期运行稳定性。
在光学薄膜制造、液晶显示行业及高分子材料研究等领域，该设备为材料的双折射特性评价、分子取向分析和工艺均匀性监控提供了可靠的技术手段。随着显示技术向Micro-LED、柔性屏方向发展，以及新材料研发对光学检测精度要求的不断提高，KOBRA-WX100将在光学材料的质量控制和工程研发中发挥更加重要的作用。
10 采购渠道
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地址：广东省深圳市龙华新区龙华街道906号电商集团7楼整层玉崎科学
项目负责人：林经理
