液晶电光效应实验报告.doc

. . . .Guizhou Minzu University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1GY7,5mW2偏振片2=203光功率计1SGN24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-519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 STN TFT 等显示方式的基础。本实验所用的液晶样品即为TN型。 2.3 TN型液晶盒结构TN型液晶盒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900，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，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200W，可旋转半导体激光器机身，使最大透射光强大于200W，最后调节偏振片正交至透射光强值达到最小。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：液晶的变化比较慢，每次调整电压后，要等光功率基本稳定后在记录。 一次测量过程请勿更改光功率试仪的档位，否则测量数据会有偏差。1 作电光曲线图，纵坐标为透射光强值，横坐标为外加电压值。2 根据作好的电光曲线，求出样品的阀值电压(最大透光强度的10所对应的外加电压值)，饱和电压(最大透光强度的90对应的外加电压值)，对比度()及陡度（=）.5、 实验数据每0.2V记录一次电压V/光强mW0.801.001.201.401.601.802.002.202.402.602.80第一组0.1510.1500.1440.1170.0790.0450.0230.0110.0050.0020.000第二组0.1500.1490.1450.1160.0780.0440.0220.0120.0050.0010.000第三组0.1510.1500.1460.1160.0770.0450.0220.0110.0050.0020.000取平均值后得出液晶电光效应曲线因为从0.0V至0.8V间电压的变化不会改变光强数据，所以略过。 样品的阀值电压= 2.8V * 10%=0.28V饱和电压=2.8V * 90%=2.52V及陡度（=）=2.52/0.28=9 六、实验总结和注意事项 此次实验让我们对液晶的性质和液晶电光效应有了一个直观的了解，在实验过程中，应注意仪器表面的洁净，避免出现划痕或者污渍，由于激光的伤害性比较大，不能长期人眼直视。由于实验仪器比较敏感，实验环境中无法做到完全无光，所以难免会出现室内光对实验数据造成一些影响，我们利用了一些手段阻断了室内光对仪器的直接影响，得出了比较准确的数据。1. 若不给自己设限，则人生中就没有限制你发挥的藩篱。2. 若不是心宽似海，哪有人生风平浪静。在纷杂的尘世里，为自己留下一片纯静的心灵空间，不管是潮起潮落，也不管是阴晴圆缺，你都可以免去浮躁，义无反顾，勇往直前，轻松自如地走好人生路上的每一步3. 花一些时间，总会看清一些事。用一些事情，总会看清一些人。有时候觉得自己像个神经病。既纠结了自己，又打扰了别人。努力过后，才知