课程称号：大学物理试验试验称号：液晶电光效应____________学院：物理科学与技能_____________专业：运用物理班级:01辅导教师________________陈述人：_______学号:_试验时刻：2012年10月24日星期三试验陈述提交时刻：_______________________.一、试验意图：1、测定液晶样品的电光曲线、依据电光曲线，求出样品的阈值电压U、饱满电压U、对比度D、陡度B等电光效thrr应的首要参数；3、了解最简略的液晶显现器材（TN-LCD）的显现原理；4、自配数字存储示波器可测定液晶样品的电光呼应曲线，求得液晶样品的呼应时刻。二、试验仪器：FD-LCE-I液晶电光效应试验仪（20066565）数字示波器（20071021）三、试验原理：（一）液晶液晶态是一种介于液体和晶体之间的中心态，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，但无方位序；晶体则既有取向序又有方位序。就构成液晶方法而言，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。其间向列相液晶是液晶显现器材的首要资料。（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，假如对这样的物质施加电场（电流），跟着液晶分子取向结构发生改变，它的光学特性也随之改变，这便是一般说的液晶的电光效应。液晶的电光效应品种十分之多，首要有动态散射型（DS）、歪曲向列相型（TN）、超歪曲向列相型（STN）、有源矩阵液晶显现（TFT）、电控双折射（ECB）等。其间运用较广的有:TFT型逐个大多数都用在液晶电视、笔记本电脑等高级产品;STN型逐个大多数都用在电子设备屏幕.等中档产.品；TN型逐个大多数都用在电子表、计算器、仪器仪表、家用电器等中低档产品，是现在运用最遍及的液晶显现器材。TN型液晶显现器材显现原理较简略，是STN、TFT等显现方法的根底。本仪器所运用的液晶样品即为TN型。（三）TN型液晶盒结构TN式液晶盒结构如图1所示。Pol^m&rGkiu图1TN型液晶盒结构图在涂覆通明电极的两枚玻璃基板之间，夹有正介电各向异性的向列相液晶薄层，四周用密封资料（一般为环氧树脂）密封。玻璃基板内侧覆盖着一层定向层，一般是一薄层高ElttrrodeCcmducliivoPoilcLiquid*Crystal液晶EgElaclrcrfieFAfitfneberSeolElech-ode.分子有机物，经定向冲突处理，可使棒状液晶分子平行于玻璃外表，沿定向处理的方向摆放。上下玻璃外表的定向方向是彼此笔直的，这样，盒内液晶分子的取向逐步歪曲，从上玻璃片到下玻璃片歪曲了90。，所以称为歪曲向列型。（四）歪曲向列型电光效应无外电场作用时，因为可见光波久远小于向列相液晶的歪曲螺距，当线偏振光笔直入射时，若偏振方向与液晶盒上外表分子取向相同，则线偏振光将随液晶分子轴方向逐步旋转90°，平行于液晶盒下外表分子轴方向射出（见图2（a）中不通电部分，其间液晶盒上下外表各附一片偏振片，其偏振方向与液晶盒外表分子取向相同，因而光可通过偏振片射出）;若入射线偏振光偏振方向笔直于上外表分子轴方向，出射时，线偏振光方向亦笔直于下表.面液晶分子轴；当以其他线偏振光方向入射时，则依据平行重量和笔直重量的相位差，以椭圆、圆或直线等某种偏振光方式射出。对液晶盒施加电压，当到达某一数值时，液晶分子长轴开端沿电场方向歪斜，电压持续添加到另一数值时，除附着在液晶盒上下外表的液晶分子外，一切液晶分子长轴都按电场方向进行重摆放（见图2中通电部分），TN型液晶盒90°旋光性彻底消失。图2TN型液晶显现器材显现原理示意图若将液晶盒放在两片平行偏振片之间，其偏振方向与上外表液晶分子取向相同。不加电压时，入射光通过起偏器构成的线偏振光，通过液晶盒后偏振方向随液晶分子轴旋转90°，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巨细的关淮简廿]\■IJ＞Ih昭斟艸蚩J-I卜（\＞耳透it址2图吗111砲摧(V

  Vth)LhU＞他比方.帕心艸询¥.系见图3；其间坐透光度，横坐外加。最大透光度的纵标为强标为电压强10%所对应的外加电压值称为阈值电压（Uth）,标志了液晶电光效应有可调查反响的开端（或称起辉）阈值电压小，是电光效应好的一个重要目标。最大透光强度的90%对应的外加电压值称为饱满电压（Ur）,标志了取得最大对比度所需的外加电压数值，Us小则易取得杰出的显现作用，且下降显现功耗，对显现寿数有利。对比度Dr=Imax/Imin,其间Imax为最大调查（接纳）亮度（照度），Imin为最小亮度。陡度B=Ur/Uth即饱满电压与阈值电压之比。（五）TN-LCD结构及显现原理TN型液晶显现器材结构参阅图2，液晶盒上下玻璃片的外侧均贴有偏光片，其间上外表所附偏振片的偏振方向总是与上外表分子取向相同。自然光入射后，通过偏振片构成与上外表分子取向相同的线偏振光，入射液晶盒后，偏振方向随液晶分子长轴旋转90°，以平行于下外表分子取向的线偏振光射出液晶盒。若下外表所附偏振片偏振方向与下外表分子取向笔直（即与上外表平行），则为黑底白字的常黑型，不通电时，光不可以透过显现器（为黑态），通电时，90°旋光性消失，光可通过显现器（为白态）；若偏振片与下外表分子取向相同，则为白底黑字的常白型，如图2所示结构。TN-LCD可用于显现数字、简略字符及.图画等，有挑选的在各段电极上施加电压，就可以显现出不同的图画。（六）试验仪器如图4所示，液晶电光效应试验仪首要由操控主机、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。图4液晶电光效应试验仪设备图四、试验内容及过程：1、光学导轨上顺次为：半导体激光器一（带起偏器）液晶盒一检偏器-光电探测器。翻开半导体激光器，调理各元件高度，使激光顺次穿过起偏器、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，将光功率计调零，用话筒线衔接光功率计和光电转化盒，此韶光功率计显现的数值为透过检偏器的光强巨细。旋转起偏器至120°（出厂时已校准过），使其偏振方向与液晶片外表分子取向平行（或笔直）。旋转检偏器，调查光功率计数值改变，若最大值小于200uW,可旋转半导体激光器，使最大透射光强大于200uWo 旋转检 偏器使透射光强到达最小。 3、 将电压表调至零点，用红黑导线 开端逐步增大电压， 调查光功率计读数改变，电压调至最大值后归零。 4、 从0 开端逐步添加电压，0-2.5V 每隔0.2V 或0.3V 记一次电压及透射光强值， 2.5V后每隔0.1V 左右记一次数据，6.5V 后再每隔0.2 或0.3V 记一次数据，在要害点附 近宜多测几组数据。 5、作电光曲线图，纵坐标为透射光强值，横坐标为外加电压值。 6、 依据作好的电光曲线，求出样品的阈值电压Uth、饱满电压Ur、对比度Dr 及陡 度 s v : * 迤 k*Ml 』 . B。 7、 自配数字存储示波器，可测验液晶样品的电光呼应曲线，求得样品的呼应时刻。 .

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