液晶电光效应实验报告

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1、GuizhouMinzuUniversity液晶电光效应实验实验题目：液晶电光效应实验学院(系)：信息工程学院专业：光电信息科学与工程年级：2013级姓名：学号：完成时间：2016年6月6日一、实验目的1．学习液晶的电光效应原理；2．测量液晶光开关的电光特性曲线；3．由电光特性曲线得到液晶的阈值电压和关断电压。二、实验仪器仪器序号名称数量规格1半导体激光器1GY—7,5mW2偏振片2=203光功率计1SGN—24光学导轨1DGL-1,1m5滑座一4DGL-1,016滑座二1DGL-1,027激光器架1SZ-198偏振片架2SZ-51

2、9液晶盒1带控制电箱二、实验原理2.1液晶液晶态是一种介于液体和晶体之间的中间态，既有液体的流动性，粘度，形变等机械性质，又有晶体的热、光、电、磁等物理性质。液晶与晶体，液体之间的区别是：液体是各向同性的，分子取向无序；液晶分子有取向序，但无位置序；晶体则既有取向序又有位置序。液晶可分为热致液晶和溶致液晶。热致液晶又可分为近晶相，向列相和胆甾相。其中向列相液晶显示器件的主要材料。2.2液晶电光效应液晶分子是在形状、介电常数、折射率及电导率上具有各向异性特性的物质，如果对这样的物质施加电场（电流），随着液晶分子取向结构发生变化，其光学

3、特性也随之变化，这就是通常说的液晶的电光效应。液晶的电光效应种类繁多，主要有动态散射型（SD）、扭曲向列相型（TN）、超扭曲向列相型（STN）、有源矩阵液晶显示（TFT）型、电控双折射（ECB）等。其中应用较为广泛的有：TFT型—主要用于液晶电视，笔记本电脑等高档产品；STN型——主要用于手机屏幕等中档产品；TN型——主要电子表、计算器、仪器仪表、家用电器等中低端产品，是目前应用最广泛地液晶显示器件。TN型液晶显示器件显示原理较为简单，是STNTFT等显示方式的基础。本实验所用的液晶样品即为TN型。2.3TN型液晶盒结构TN型液晶盒

4、结构是在涂覆透明电极的两枚玻璃基板之间，夹有正介电各向列相液晶薄膜层，四周用密封材料（一般为环氧树脂）密封。玻璃基板内侧覆盖着一层定向层，通常是以薄层高有机分子，经定向摩擦处理，可使棒状液晶分子平行于玻璃板表面，沿定向处理的方向排列。上下玻璃表面的定向方向是相互垂直的，这样，盒内液晶分子的取向逐渐扭曲，从上玻璃片到下玻璃片扭曲了900，所以称为扭曲向列型。2.4扭曲向列型电光效应无外电场作用时，由于可见光波长远小于向列相液晶的扭曲螺距，当线偏振光垂直入射时，若偏振方向与液晶盒上表面分子取向相同，则线偏振光将随液晶分子轴方向逐渐旋转9

5、00，平行于液晶盒下表面分子轴方向射出（见图1（a），液晶盒上下表面各附一片偏振片，偏振器方向与液晶盒表面分子取向相同，因此光可通过偏振片射出）；若入射线偏振光偏振方向垂直于上表面分子轴方向，出射时，线偏振光方向亦垂直于下表面液晶分子轴；当以其他线偏振光方向入射时，则根据平行分量和垂直分量的相位差，以椭圆，圆，或直线等某种线偏振光形式射出。对液晶盒施加电压，当达到某一数值时，液晶分子长轴开始沿电场方向倾斜，电压继续增加到另一数值时，除附着在液晶盒上下表面的液晶分子外，所有液晶分子长轴都按电场方向进行重排列（见图1中通电部分），TN型

6、液晶盒900旋光性随之消失。若将液晶盒放在两片平行偏振片之间，其偏振方向与表面液晶分子取向相同。不加电压时，入射光通过起偏器形成的线偏振光，经过液晶盒后偏振方向随液晶分子轴旋转900，不能通过检偏器；施加电压后，透过检偏器的光强与施加在液晶盒上电压大小的关系见图3；其中纵坐标为透光强度，横坐标为外加电压。最大透光强度的10％所对应的外加电压值称为阀值电压（），标志了液晶电光效应有可观察反应的开始（或称起辉），阀值电压小，是电光效应好的一个重要指标。最大透光强度的90％对应的外加电压称为饱和电压（），标志了获得最大对比所需的外加电压值

7、，小则易获得良好的显示效果，且降低显示功耗，对显示寿命有利。对比度，其中为最大观察（接收）亮度（照度），为最小亮度。陡度即饱和电压与阀值电压之比。四、实验内容及步骤1，光学导轨上依次为：半导体激光器—偏振光—液晶盒—偏振片—光电探测器。打开半导体激光器，调节各元件高度，尽量使激光依次穿过光学元件中心，最后打在光功率测试仪的探头上。2，调整光路后，从光路中取下液晶盒，打开光功率测试仪，旋转两片偏振片，可观察光功率计数值大小变化，若最大透射光强小于200μW，可旋转半导体激光器机身，使最大透射光强大于200μW，最后调节偏振片正交至透射

8、光强值达到最小。3，将液晶盒加入光路，将液晶盒的控制电箱的“调节”旋转逆时针旋到头后打开电源开关，此时液晶为透光状态。4，缓慢顺时针旋转“调节”旋钮，使驱动电压升高，同时记录下电压与光功率的关系。可每0.5V记录一次光功率。注意：液晶