液晶电光特性试验.doc

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1、第一部分液晶电光效应实验仪简介一概述液晶,作为物质存在的第四态，早在上世纪开始至今已成为由物理学家、化学家、生物学家、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、生命科学等诸多领域有着广泛应用，如：光导液晶光阀，光调制器，液晶显示器件，各种传感器、微量毒气监测、夜视仿生等，尤其液晶显示器件独占了电子表，手机，笔记本电脑等领域。其中液晶显示器件、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，因此，掌握液晶电光效应从实用角度或物理实验教学角度都是很有意义的。现我厂制造生产的LCE-Ⅱ型

2、液晶电光效应实验仪是在原Ⅰ型机的基础上加于提高、改进、具有以下优点：1仪器机箱全部.及导轨、滑块、转盘等均采用高强度铝合金制作。具有体积小，重量轻，不会生锈等优点，转盘经特别设计，可细调。导轨滑块移动时直线定位好，固定时牢固可靠；2仪表采用清晰绿光显示、安全柔和、较好的减轻了视觉疲劳、对保护视力有重要的意义。3用框架型结构固定液晶样品，牢固美观；采用接线柱方式给样品通电，方便安全；4仪器控制面板增加了三组按键开关、对液晶片的供电、测量功率转换、功率较零之功能分别控制、操作更加方便。5所用装置配件均为光电通用配件（含常用光功率计）

3、，除可做液晶电光效应实验外，还可用于光偏振等光学试验或用于测定半导体激光器工作电流与出射光强的关系；本仪器可用于高校基础物理实验、近代物理实验、设计研究性试验及演示试验等。二用途1用于测定液晶样品的电光曲线，求得样品的阀值电压Uth、饱和电压Ur、对比度Dr、陡度β等电光效应的主要参数；2自配数字存储示波器可测液晶样品的电光响应曲线，求得液晶样品的响应时间；3用于演示最简单的液晶显示器件（TN-LCD）的显示原理。4配部分元件可做偏振光试验，验证马吕斯定律等光学试验。三、仪器组成及技术指标（1）仪器组成如图-A所示，液晶电光效应

4、实验仪主要是由控制主机、导轨、滑块、半导体激光器、起偏器、液晶样品、检偏器及光电探测器组成。其中控制主机包括方波发生器、方波有效值电压表、光功率计。1、光电探测器；2、检偏器；3、液晶样品；4、起偏器；5、半导体激光器；6、方波有效值电压表；7、光功率计图一A液晶电光效应实验仪（2）技术指标1、半导体激光器：3VDC电源；输出650nm红光2、方波电压：0-10V左右（有效值）连续可调；频率500Hz左右3、光功率计：量程为0-200和0-2mW两档4、光具座：长50.0cm四、注意事项1、拆装时只拿液晶盒边缘，切忌挤压液晶和中

5、部；保持液晶盒表面清洁，不能有滑痕；应防止液晶盒受潮，防止受阳光直射。2、驱动电压不能为直流。3、切勿直视激光器。5第二部分液晶电光效应实验讲义一、实验目的1、测定液晶样品的电光曲线2、根据电光曲线，求出样品的阈值电压Uth、饱和电压Ur、对比度Dr、陡度β等电光效应的主要参数；3、了解最简单的液晶显示器件（TN-LCD）的显示原理；4、自配数字存储示波器可测定液晶样品的电光响应曲线，求得液晶样品的响应时间。二、实验原理（一）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、黏度、形变等机械性质，又有晶体的热、光、电

6、、磁等物理性质，液晶与液体，晶体之间的区别是：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。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、向列相和胆甾相，其中向列相液晶是液晶显示器件的主要材料。（二）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，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，主要由动态散射型（DS）、扭曲向列相型（

7、TN）、超扭曲向列相型（STN）、有源矩阵液晶显示（TFT）、电控双折射（ECB）等。其中应用较广的是：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晶显示器件。TN型液晶显示器件显示原理较简单，是STN、TFT等显示方式的基础。本仪器所使用的液晶样品既为TN型。（三）TN型液晶盒结构TN型液晶盒结构如图1所示1.电极2.液晶3.7.配向膜4.6玻璃5.胶框图一1TN型液晶盒结构图在涂覆透明电极的两枚玻

8、璃基板之间，夹有正介电各向异性的向列相液晶薄层，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，通常是一薄层高分子有机物，经定向摩擦处理，可使棒状液晶分子平行于玻璃表面，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