大学物理实验---液晶光电效应

1、实验题目:液晶电光效应实验目的:1、在掌握液晶光开关的基本工作原理的基础上,测量液晶光开关的电光特性曲线;2、观察液晶光开关的时间响应曲线,并求出液晶的上升时间和下降时间;3、测量液晶显示器的视角特性;4、了解一般液晶显示器件的工作原理。实验原理:TN型液晶光开关工作原理两张偏振片贴于玻璃的两面,上下电极的定向方向相互垂直,P1的透光轴与上电极的定向方向相同,P2的透光轴与下电极的定向方向相同,于是P1和P2的透光轴相互正交。在未加驱动电压的情况下,来自光源的自然光经过偏振片P1后只剩下平行于透光轴的线偏振光,该线偏振光到达输出面时,其偏振面旋转了90°。这时光的偏振面与P2的透光轴

2、平行,因而有光通过。(见原理示意图 当施加足够电压时(一般为12伏,在静电场的作用下,液晶分子趋于平行于电场方向排列。原来的扭曲结构被破坏,从P1透射出来的偏振光的偏振方向在液晶中传播时不再旋转,保持原来的偏振方向到达下电极。这时光的偏振方向与P2正交,因而光被关断。由于上述光开关在没有电场的情况下让光透过,加上电场的时候光被关断,因此叫做常白模式。 液晶光开关电光特性曲线 液晶驱动电压和时间响应曲线实验步骤:1、校准透过率为100%,2、液晶电光特性的测量:静态模式下使电压从0v到6v记录相应的透射率。绘制电光曲线图求出阈值电压与关断电压。3、液晶时间特性曲线测定:静态闪烁状态,透过率为10

3、0%,电压为2v,由示波器观察到驱动电压波形及时间特性曲线,并求出上升时间与下降时间。4、液晶视角特性的测量(1 水平视角的测量电压在0v下,角度从-75度至+75度,读出每一角度下透射率的最大值。电压在2v下,角度从-75度至+75度,读出每一角度下透射率的最小值。计算对比度,绘制曲线图。(2 垂直视角的测量(同上电压在0v下,角度从-75度至+75度,读出每一角度下透射率的最大值。电压在2v下,角度从-75度至+75度,读出每一角度下透射率的最小值。计算对比度,绘制曲线图。5、液晶图像显示原理动态模式,电压5v左右。按矩阵开关可以改变像素的通断状态,使暗或亮像素组合成一个字符或文字。注意事

4、项:1.绝对禁止用光束照射他人眼睛或直视光束本身,以防伤害眼睛!2.在进行液晶视角特性实验种,更换液晶板方向时,务必断开总电源后,再进行插取,否则将会损坏液晶板;3.液晶板凸起面必须要朝向激光发射方向,否则实验记录的数据为错误数据;4.在调节透过率100%时,如果透过率显示不稳定,则很有可能是光路没有对准,5.在校准透过率100%前,必须将液晶供电电压显示调到0.00V或显示大于“250” ,否则无法校准透过率为100%。在实验中,电压为0.00V 时,不要长时间按住“透过率校准”按钮,否则透过率显示将进入非工作状态,本组测试的数据为错误数据,需要重新进行本组实验数据记录。实验数据:表一:液晶

5、开关电光特性测量 表二:液晶的时间响应的测量数据次数 1 2 3 平均值上升时间/r(mm42 43 43 42.7下降时间/d(mm39 40 40 39.7表三:液晶的水平视角的测量数据角度(度-75-70-65-60-55-50-45-40T max(%28.4 41.2 52.8 63.8 72.4 80.3 86.5 91.4 T min(% 2.9 3.7 4.1 4.3 4.2 4.1 4.2 4.4 T max/T min9.79310 11.13514 12.87805 14.83721 17.23810 19.58537 20.59524 20.77273 角度(度-35-

6、30-25-20-15-10-50T max(%100 101 101 101 100 98.6 96.0 94.2 T min(% 4.0 4.1 4.3 4.3 4.5 4.7 4.7 4.7 T max/T min25 24.63415 23.48837 23.48837 22.22222 20.97872 20.42553 20.04255 角度(度45505560657075T max(%90.1 85.0 77.7 69.4 59.2 47.5 34.3T min(% 4.5 4.4 4.4 4.5 4.5 4.0 3.1T max/T min20.02222 19.31818 1

7、7.65909 15.42222 13.15556 11.875 11.06452表四:液晶的垂直视角的测量数据角度(度-75-70-65-60-55-50-45-40 T max(%33.0 49.2 60.0 66.9 71.7 74.8 78.3 81.7 T min(%34.5 50.9 62.5 69.5 72.5 71.8 67.8 60.8 T max/T min0.95652 0.96660 0.96 0.96259 0.98897 1.04178 1.15487 1.34375角度(度-35-30-25-20-15-10-50 T max(%84.4 88.4 91.3 93

8、.7 96.1 97.9 99.1 99.8 T min(%51.2 41.0 30.0 20.2 12.7 7.4 4.5 4.1 T max/T min1.648442.156103.043334.63861 7.56693 13.22973 22.02222 24.34146角度(度99.7 99.2 97.8 95.7 93.5 90.8 86.7 84.0 T min(%6.1 9.9 16.0 23.7 33.1 44.0 54.3 64.7 T max/T min16.34426 10.02020 6.1125 4.03797 2.82477 2.06364 1.59669 1.

9、29830角度(度45505560657075T max(%80.0 76.1 71.5 65.7 58.4 49.9 38.2T min(%71.5 74.9 74.3 69.1 61.0 51.5 39.4T max/T min1.11888 1.01602 0.96231 0.95080 0.95738 0.96893 0.96954数据处理:1.液晶电光特性的测量 20406080100图1液晶电光特性的测量图由图可以看出:阈值电压约为:1.125v 关断电压约为:1.56v2.液晶时间特性曲线测定由数据分析可知:上升平均时间为:42.7ms 下降平均时间为:39.7ms=42.739

10、.7=3ms由此可知:上升与下降时间并不相等,但是相差很小,在宏观上是处于同一数量级的。电压/伏透射率/%3.液晶视角特性的测量(1水平视角的测量 8由图可以看出(可在较高的显示比例下看清完整光滑的曲线:水平视角的可视范围比较大。-40度到40度之间的对比度平均达到了20%,是比较大的,也就是说,在偏离水平方向040度之间,都可以获得良好的观察效果,在23度左右观察的视觉效果为最佳;超出这个范围之外的视觉效果则相对会比较差,并且随着视角(绝对值的增大,可视度将以很大的幅度降低。(2垂直视角的测量角度/度对比度对比度角度/度图3垂直视角的测量图由图可以看出(可在较高的显示比例下看清完整光滑的曲线:垂直视角的可视范围很小。只有-64度之间的对比度能达到20%,是比较的大,也就是说,只有在偏离水平方向很小的角度度(05度,才有良好的观察效果,在-2-3度左右观察的视觉效果为最佳;超出这个范围之外的视觉效果则相对会比较差,并且随着视角(绝对值的增大,可视度将以很大的幅度降低,在40度左右便下降到极低的水平,角度(绝对值再增大,则几乎不可见。4.