液晶电光效应研究

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1、液晶电光效应实验概述液晶已成为物理学家、化学家、工程技术人员和医药工作者共同关心与研究的领域，在物理、化学、电子、牛命科学等诸多领域有着广泛的应用。如光导液晶光阀、光调制器、液晶显示器件、各种传感器、微虽毒气检测、夜视仿真等，尤其液晶显示器件早已广为人知，独占了电子表、手机、笔记本电脑等领域。莫中液晶显示器件、光导液晶光阀、光调制器光路转换开关等均是利用液晶电光效应的原理制成的。实验目的：1-测定液晶样品的电光曲线，根据电光曲线求出样品的阀值电压、饱和电压、对比度、陡度等电光效应的主要参数；2.了解最简单的液晶显示機件的显示原理。实验原理1.液品液晶态是-•种介丁•液体和晶体2间的中

2、间态，既有液体的流动性、粘度、形变等机械性质，乂有晶体的热、光、电、磁等物理性质。液晶与液体、晶体Z间的区别是：液体是各向同性的，分子取向无序；液晶分子取向有序，但位置无序，而晶体二者均有序就形成液晶方式而言，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、和胆留相。其屮向列相液品是液品显示器件的主要材料。2.液品的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,随着液晶分子取向结构发生变化,它的光学特性也随之变化,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（DS）、扭曲向列相型（TN）、

3、超扭

4、川向列相型（STN）、有源矩阵液晶显示（TFT）电控双折射（EBC）等。其中应用较广的如TFT型主要用于液晶电视、笔记本电脑等高档电子产品；STN型主要用于手机屏幕等中档电子产品；TN型主要用于电子表、计算器、仪器仪表、家用电器等中低档产品，是目前应用最普遍的液品显示器件。TN型液晶显示器件原理较简单，是STN、TFT等显示方式的基础。本实验所使用的液晶样品即为位TN型3.TN型液晶盒结构在覆盖透明电极的两玻璃基片Z间，夹有正介电各向界性的向列相液晶薄层，四周用环氧树脂密封。玻璃基片内侧覆盖着一层定向层，通常是一薄层高分了有机物，经定向摩擦处理，可使棒状液晶分了平行于玻璃表而，

5、沿定向处理的方向排列。上下玻璃表而的定向方向是相互垂直的，这样，盒内液晶分了的取向逐渐扭曲，从上玻璃片到下玻璃片扭IlliT90度，所以称为扭曲向列型。1.扭曲向列型屯光效应无外电场作用时，当线偏振光垂直玻璃表而入射时，若偏振方向与液晶盒上表而分子取向和同，则线偏振光将随液晶分子轴方向逐渐旋转90度，平行于液晶盒下表面分子轴方向射出（液晶盒上下表面各附一片偏振片,其偏振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而分子轴方向，出射时，线偏振光方向也垂直丁•下表而液晶分子轴；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

6、、圆或直线等某种偏振光形式射出。、当对液晶盒施加电压，达到一定数值时，液晶分了长轴开始沿电场方向倾斜，电压继续増加到另一数值时,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垂新排列，TN型液晶盒在无外电场作川时的90度旋光性随之消失。若将液晶盒放在两片平行偏振片Z间，其偏振方向与上表而液晶分子取向相同，不加电压时，入射光通过起偏器形成的线偏振光，经过液晶盒厉偏振方向随液晶分子轴旋转90度，不能通过检偏器；施加电压厉，透过检偏器的光强与施加在液晶盒上的电压大小有一定的关系，这是木次实验屮要测量的。当下表而所附偏振片偏振方向与下表面分子取向垂直（即与上表而平行），

7、则为所谓的黑底白字的常黑型显示，不通电时，光不能透过液晶盒（实际应用中的液晶屏），为黑态，通电时，光可通过液晶盒，为白态。若偏振片偏振方向与下表面分子取向相同，则现彖正好和反，为白底黑字的常白型。有选择的在各段电极上施加电压，就可以显示出不同的数字、字符、图案。实验仪器：FD-LCE-1液品电光效应实验仪如图1所示，液晶电光效应实验仪主要山控制主机部分和导轨部分组成。导轨部分从左到右依次为检偏器及光电探测器（连接在一起人液晶样品.起偏器.半导体激光器。各部件都与滑块连接，可在导轨上移动。主机部分包括方波发生器、方波有效值电压表、光功率计。技术指标：1.半导体激光器：3VDC电源；输出

8、650nm红光2.方波电压：OJOV左右（冇效値）连续可调；频率500Hz左右3.光功率计：量程有0-200uW和0-2mW两档4.光具座：长50.0cm实验内容：1.光学导轨上依次为：半导体激光器一起偏器一液晶盒一检偏器（带光电探测器）。打开半导体激光器，调节各元件高度，使激光依次穿过起偏器、液晶盒、检偏器，打在光电探测器的通光孔上。2.接通主机电源，拔下电压表输出导线，将光功率计调零，选用0-2mW

9、Mh用话筒线连接光功率计盒光电转换盒，此时光功率计显