液晶电光特性及其应用实验报告老董

1、实验报告题目: 液晶电光效应特性应用 姓 名 董芊宇 学 院 理学院 专 业 应用物理学 班 级 2013214103 学 号 2013212835 班内序号 22 2015年 9 月一 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，并由电光特性曲线得到液晶的阈值电压和关断电压。2测量驱动电压周期变化时，液晶光开关的时间响应曲线，并由时间响应曲线得到液晶的上升时间和下降时间。3测量由液晶光开关矩阵所构成的液晶显示器的视角特性以及在不同视角下的对比度，了解液晶光开关的工作条件。4了解液晶光开关构成图像矩阵的方法，学习和掌握这种矩阵所组成的液晶显示器构成文字和图形

2、的显示模式，从而了解一般液晶显示器件的工作原理。二 实验原理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。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，它的光学特性也随之

3、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（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即为TN型。3.液晶显示液晶显示的原理主要是基于光开关，若在加电压前两个偏振片刚好处于消光位置，当电压超过阈值电压时，整个装置将

4、由消光变为通光，同样，也可以先使检偏器处于通光位置，高电压时变为通光。通过电压可以控制液晶是透光还是不透光，比如控制7段数码管上的电压，可以分别显示09十个数字，显示方式也有两种：白底黑字和黑底白字。液晶光开关工作原理图液晶光开关是由外加电压来控制的。液晶在电场作用下透光强度将发生变化，其电光曲线如图所示。一般，将透光强度变化10%时的外加电压称为阈值电压，透光强度变化90%时的外加电压称为饱和电压。液晶光开关的电光特性曲线4.液晶光开关的时间响应特性电压改变时，液晶排列方式的改变有一个转变过程，称之为响应时间。如图液晶透光强度的最大值与最小值之比为对比度，对比度越高，显示效果越好，对比度与垂

5、直和水平视角都有关，并且视角特性具有非对称性。液晶的相应时间曲线三 实验仪器1. 液晶光开关的电光特性测量1） 测量液晶光开关的电光特性曲线（可多次测量取平均），并根据曲线得出阈值电压和关断电压；2） 测量响应时间（可用数字示波器的测量功能自动测量）。用数字存储示波器在液晶静态闪烁状态下观察光开关事件响应特性曲线，可以根据此曲线得到液晶的上升时间和下降时间。估计该液晶能够响应的最高频率。2液晶光开关水平视角特性和垂直视角特性的测量选择供电电压为0V和1.4V条件。作液晶的水平视角特性曲线（在一个坐标下作两条曲线）和垂直视角特性曲线（在一个坐标下做两条曲线）并分析四 实验内容1 液晶光开关的电光

6、特性测量1） 测量液晶光开关的电光特性曲线（可多次测量取平均），并根据曲线得出阈值电压和关断电压；2） 测量响应时间（可用数字示波器的测量功能自动测量）。用数字存储示波器在液晶静态闪烁状态下观察光开关事件响应特性曲线，可以根据此曲线得到液晶的上升时间和下降时间。估计该液晶能够响应的最高频率。2液晶光开关水平视角特性和垂直视角特性的测量选择供电电压为0V和1.4V条件。作液晶的水平视角特性曲线（在一个坐标下作两条曲线）和垂直视角特性曲线（在一个坐标下做两条曲线）并分析。五 实验数据及处理1 液晶光开关的电光特性测量1） 测量液晶光开关的电光特性曲线电压（V）00.50.81.01.21.31.4

7、1.51.61.72.03.04.05.06.0透射率（%）1100100999054352010300000029999999054352010300000031001009991543520103000000平均1001009990543520103000000由上图可知阈值电压为1.0V，关断电压为1.5V。2） 测量响应时间由示波器测得，。因此响应时间为。估计该液晶能够响应的最高频率为2 液晶光开关水平视角特性和垂直视角特性的测量。角度-85-80-75-70-65-60-55-50-45-40水平视角特性Tmax11515294359708189Tmin111112691214Tma

8、x/Tmin115152921.59.837.786.756.36垂直视角特性Tmax1113111830385264Tmin1131014171814136Tmax/Tmin110.330.30.791.061.672.71410.67角度-35-30-25-20-15-10-50510水平视角特性Tmax919999102103101100101102105Tmin16161816161818181919Tmax/Tmin5.696.195.56.386.445.615.565.615.375.53垂直视角特性Tmax71858897101102103104103104Tmin111113

9、11213142Tmax/Tmin71858897101349.364.953.322.48角度15202530354045505560水平视角特性Tmax107104104100988983705949Tmin181919181715121063Tmax/Tmin5.945.475.475.5655.765.936.9279.8316.33垂直视角特性Tmax105989484786457453224Tmin49597072797774746253Tmax/Tmin2.141.661.341.170.990.830.770.610.520.45角度6570758085水平视角特性Tmax34241011Tmin11111Tmax/Tmin34241011垂直视角特性Tmax149111Tmin41301761Tmax/Tmin0.340.300.060.171水平视角特性曲线垂直视角特性曲线Tmax/Tmin图六 实验总结本次“液晶电光效应”实验中我们真正接触到了生