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1、液晶电光效应实验实验报告【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的显示模式，从而了解一般液晶显示器件的工作原理。【实验仪器】液晶电光效应实验仪一台，液晶片一块【实验原理】1. 液晶光开关的工作原理液晶
2、的种类很多，仅以常用TN （扭曲向列）型液晶为例，说明其工作原理。TN型光开关的结构：在两块玻璃板之间夹有正性向列相液晶，液晶分子的形 状如同火柴一样，为棍状。棍的长度在十几埃（1埃= 10-10米），直径为46 埃，液晶层厚度一般为5-8微米。玻璃板的内表面涂有透明电极，电极的表面预 先作了定向处理（可用软绒布朝一个方向摩擦，也可在电极表面涂取向剂）， 这样，液晶分子在透明电极表面就会躺倒在摩擦所形成的微沟槽里；电极表面的液晶分子按一 定方向排列，且上下电极上的定向方向相互垂直。上下电极之间的那些液晶 分子因范德瓦尔斯力的作用，趋向于平行排列。然而由于上下电极上液晶的 定向方向相互垂直，所以
3、从俯视方向看，液晶分子的排列从上电极的沿一45 度方向排列逐步地、均匀地扭曲到下电极的沿+ 45度方排列整扭曲了90度。理论和实验都证明，上述均匀扭曲排列起来的结构具有光波导的性质，即偏振光 从上电极表面透过扭曲排列起来的液晶传播到下电极表面瞒振方向会旋转0度。取两张偏振片贴在玻璃的两面H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的透光轴平行，因而有光通过。在施加足够电压情况下（一
4、般为12伏），在静电场的作用下，除了基片附 近的液晶分子被基片“锚定”以外，其他液晶分子趋于平行于电场方向排列。于 是原来的扭曲结构被破坏，成了均匀结构。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。由于上述光开关缶没有电场勺情况下让光透也力上场的时候光被关断因岫做常通型光开关 又叫做常白模式。若P1和P2的透光轴相互平行，则构成常黑模式。液晶可分为热致液晶与溶致液晶。热致液晶在一定的温度范围内呈现液晶的 光学各向异性，溶致液晶是溶质溶于溶剂中形成的液晶。目前用于显示器件的都 是热致液晶，它的特性随温度的改变而
5、有一定变化。2. 液晶光开关的电光特性对于常白模式的液晶其透射率随外加电压的升高而逐渐降低，在一定电压下达 到最低点，此后略有变化。可以根据此电光特性曲线图得出液晶的阈值电压和关断 电压。3. 液晶光开关的时间响应特性加上 （或i掉）驱动刊压能I液晶的开关魅发生变 题为液晶的分玮序甦了改变 这种重新 排序需要一定时间，反映在时间响应曲线上，用上升时间T r和下降时间T d描 述。给液晶开关加上一个周期性变化的电压，就可以得到液晶的时间响应曲线，上 升时间和下降时间。上升时间：透过率由10%升到90%所需时间；下降时间：透过率由90%降到 10%所需时间。液晶的响应时间越短，显示动态图|的效果越
6、好，这是液晶显示器的 重要指标。早期的液晶显示器在这方面逊色于其它显示器，现在通过结构方面的 技术改进，已达到很好的效果。4. 液晶光开关的视角特性液晶光开关的视角特性表示对比度与视角的关系。对比度定义为光开关打开和关断时透射光强度之比，对比度先于寸，可以获得满意的图像，对比度 小于2,图像就模糊不清了。5. 液晶光开关构成图像显示矩阵的方法除了液晶显示器以外，其他显示器靠自身发光来实现信息显示功这些显示器 主要有以下一些：阴极射线管显示（O,等离子体显示（PDP），电致发光显示（ELD）， 发光二极管（LED ）显示，有机发光二极管OLED）显示真空荧光管显示（VFD），场发 射显示（FED）。这些显示器因为要发光，所以要消耗大量的能量。液晶显示器通过对外界光线的开关控制来完成信息显示任务，为非主动发光 型显示，其最大的优点在于能耗极低。正因为如此，液晶显示器在便携式装置 的显示方面，例如电子表、万用表、手机、传呼机等具有不可代替地位。下 面我们来看看如何利用液晶光开关来实现图形和图像显示任务。
