液晶电光特性试验

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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型液晶电光效应实验仪是在原

2、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），除可做液晶电光效应实验外，还可用于光偏振等光学

3、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

4、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

5、、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、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

6、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（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

7、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

8、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