液晶電光效應實(shí)驗報告

時(shí)間:2024-05-18 13:34:52 煒玲 報告范文 我要投稿
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液晶電光效應實(shí)驗報告

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液晶電光效應實(shí)驗報告

  液晶電光效應實(shí)驗報告 1

  【實(shí)驗目的】

  1.在掌握液晶光開(kāi)關(guān)的基本工作原理的基礎上,測量液晶光開(kāi)關(guān)的電光特性曲線(xiàn),并由電光特性曲線(xiàn)得到液晶的閾值電壓和關(guān)斷電壓。

  2.測量驅動(dòng)電壓周期變化時(shí),液晶光開(kāi)關(guān)的時(shí)間響應曲線(xiàn),并由時(shí)間響應曲線(xiàn)得到液晶的上升時(shí)間和下降時(shí)間。

  3.測量由液晶光開(kāi)關(guān)矩陣所構成的液晶顯示器的視角特性以及在不同視角下的對比度,了解液晶光開(kāi)關(guān)的工作條件。

  4.了解液晶光開(kāi)關(guān)構成圖像矩陣的方法,學(xué)習和掌握這種矩陣所組成的液晶顯示器構成文字和圖形的顯示模式,從而了解一般液晶顯示器件的工作原理。

  【實(shí)驗儀器】

  液晶電光效應實(shí)驗儀一臺,液晶片一塊

  【實(shí)驗原理】

  1.液晶光開(kāi)關(guān)的工作原理

  液晶的種類(lèi)很多,僅以常用的TN(扭曲向列)型液晶為例,說(shuō)明其工作原理。 TN型光開(kāi)關(guān)的結構:在兩塊玻璃板之間夾有正性向列相液晶,液晶分子的形狀如同火柴一樣,為棍狀。棍的長(cháng)度在十幾埃(1埃=10-10米),直徑為4~6埃,液晶層厚度一般為5-8微米。玻璃板的內表面涂有透明電極,電極的表面預先作了定向處理(可用軟絨布朝一個(gè)方向摩擦,也可在電極表面涂取向劑),這樣,液晶分子在透明電極表面就會(huì )躺倒在摩擦所形成的微溝槽里;電極表面的液晶分子按一定方向排列,且上下電極上的定向方向相互垂直。上下電極之間的'那些液晶分子因范德瓦爾斯力的作用,趨向于平行排列。然而由于上下電極上液晶的定向方向相互垂直,所以從俯視方向看,液晶分子的排列從上電極的沿-45度方向排列逐步地、均勻地扭曲到下電極的沿+45度方向排列,整個(gè)扭曲了90度。在理論和實(shí)驗都證明,上述均勻扭曲排列起來(lái)的結構具有光波導的性質(zhì),即偏振光從上電極表面通過(guò)扭曲排列起來(lái)的液晶傳播到下電極表面時(shí),偏振方向會(huì )旋轉90度。 取兩張偏振片貼在玻璃的兩面,P1的透光軸與上電極的定向方向相同,P2的透光軸與下電極的定向方向相同,于是P1和P2的透光軸相互正交。

  在未加驅動(dòng)電壓的情況下,來(lái)自光源的自然光經(jīng)過(guò)偏振片P1后只剩下平行于透光軸的線(xiàn)偏振光,該線(xiàn)偏振光到達輸出面時(shí),其偏振面旋轉了90°。這時(shí)光的偏振面與P2的透光軸平行,因而有光通過(guò)。

  在施加足夠電壓情況下(一般為1~2伏),在靜電場(chǎng)的作用下,除了基片附近的液晶分子被基片“錨定”以外,其他液晶分子趨于平行于電場(chǎng)方向排列。于是原來(lái)的扭曲結構被破壞,成了均勻結構。從P1透射出來(lái)的偏振光的偏振方向在液晶中傳播時(shí)不再旋轉,保持原來(lái)的偏振方向到達下電極。這時(shí)光的偏振方向與P2正交,因而光被關(guān)斷。

  由于上述光開(kāi)關(guān)在沒(méi)有電場(chǎng)的情況下讓光通過(guò),加上電場(chǎng)的時(shí)候光被關(guān)斷,因此叫做常通型光開(kāi)關(guān),又叫做常白模式。若P1和P2的透光軸相互平行,則構成常黑模式。

  液晶可分為熱致液晶與溶致液晶。熱致液晶在一定的溫度范圍內呈現液晶的光學(xué)各向異性,溶致液晶是溶質(zhì)溶于溶劑中形成的液晶。目前用于顯示器件的都是熱致液晶,它的特性隨溫度的改變而有一定變化。

  2.液晶光開(kāi)關(guān)的電光特性

  對于常白模式的液晶,其透射率隨外加電壓的升高而逐漸降低,在一定電壓下達到最低點(diǎn),此后略有變化?梢愿鶕穗姽馓匦郧(xiàn)圖得出液晶的閾值電壓和關(guān)斷電壓。

  3.液晶光開(kāi)關(guān)的時(shí)間響應特性

  加上(或去掉)驅動(dòng)電壓能使液晶的開(kāi)關(guān)狀態(tài)發(fā)生改變,是因為液晶的分子排序發(fā)生了改變,這種重新排序需要一定時(shí)間,反映在時(shí)間響應曲線(xiàn)上,用上升時(shí)間τr和下降時(shí)間τd描述。給液晶開(kāi)關(guān)加上一個(gè)周期性變化的電壓,就可以得到液晶的時(shí)間響應曲線(xiàn),上升時(shí)間和下降時(shí)間。

  上升時(shí)間:通過(guò)率由10%升到90%所需時(shí)間;下降時(shí)間:通過(guò)率由90%降到10%所需時(shí)間。液晶的響應時(shí)間越短,顯示動(dòng)態(tài)圖像的效果越好,這是液晶顯示器的重要指標。早期的液晶顯示器在這方面遜色于其它顯示器,現在通過(guò)結構方面的技術(shù)改進(jìn),已達到很好的效果。

  4.液晶光開(kāi)關(guān)的視角特性

  液晶光開(kāi)關(guān)的視角特性表示對比度與視角的關(guān)系。對比度定義為光開(kāi)關(guān)打開(kāi)和關(guān)斷時(shí)透射光強度之比,對比度大于5時(shí),可以獲得滿(mǎn)意的圖像,對比度小于2,圖像就模糊不清了。

  5.液晶光開(kāi)關(guān)構成圖像顯示矩陣的方法

  除了液晶顯示器以外,其他顯示器靠自身發(fā)光來(lái)實(shí)現信息顯示功能。這些顯示器主要有以下一些:陰極射線(xiàn)管顯示(CRT),等離子體顯示(PDP),電致發(fā)光顯示(ELD),發(fā)光二極管(LED)顯示,有機發(fā)光二極管(OLED)顯示,真空熒光管顯示(VFD),場(chǎng)發(fā)射顯示(FED)。這些顯示器因為要發(fā)光,所以要消耗大量的能量。

  液晶顯示器通過(guò)對外界光線(xiàn)的開(kāi)關(guān)控制來(lái)完成信息顯示任務(wù),為非主動(dòng)發(fā)光型顯示,其最大的優(yōu)點(diǎn)在于能耗極低。正因為如此,液晶顯示器在便攜式裝置的顯示方面,例如電子表、萬(wàn)用表、手機、傳呼機等具有不可代替地位。下面我們來(lái)看看如何利用液晶光開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現圖形和圖像顯示任務(wù)。

  液晶電光效應實(shí)驗報告 2

  實(shí)驗目的:

  理解液晶材料的基本性質(zhì)及其電光效應的工作原理。

  通過(guò)實(shí)驗觀(guān)察液晶在不同電場(chǎng)作用下的光學(xué)特性變化。

  掌握測量和分析液晶電光效應的`基本方法。

  實(shí)驗背景:

  簡(jiǎn)要介紹液晶的定義、分類(lèi)(如向列相、膽甾相等)、基本物理性質(zhì),特別是電光效應(如扭曲向列型LCD的工作原理、電控雙折射現象)的理論基礎。解釋電場(chǎng)如何影響液晶分子排列,從而改變其光學(xué)特性。

  實(shí)驗材料與方法:

  主要設備與材料:液晶盒、偏振片、電源供應器、電極、光源、光強計或光譜儀等。

  實(shí)驗方法概述:描述如何組裝液晶實(shí)驗裝置,包括液晶盒的構造、偏振片的放置角度、電極的連接方式以及如何施加可變電壓等。

  實(shí)驗步驟:

  1、裝置組裝:詳細步驟說(shuō)明如何正確安裝和調整實(shí)驗裝置。

  2、初始觀(guān)測:在無(wú)電場(chǎng)條件下,記錄液晶的自然狀態(tài)下的光學(xué)特性。

  3、電壓施加:逐步增加電壓,每增加一定值后,觀(guān)測并記錄液晶的光學(xué)變化。

  4、數據記錄:使用光強計或光譜儀測量透射光強度或光譜變化,并記錄相應電壓值。

  實(shí)驗結果:

  列表或圖表形式展示不同電壓下液晶透射光強度或光譜的變化數據。

  可能包括光強隨電壓變化的曲線(xiàn)圖、透射光顏色的變化描述等。

  數據分析與討論:

  分析電壓與透射光強度/光譜變化之間的關(guān)系,探討其物理機制。

  討論實(shí)驗中可能遇到的問(wèn)題及誤差來(lái)源,如偏振片對準誤差、電壓穩定性等。

  將實(shí)驗結果與理論預期進(jìn)行比較,解釋任何偏差的原因。

  結論:

  總結液晶電光效應的主要發(fā)現,驗證了哪些理論預測,指出實(shí)驗的意義及可能的應用前景。

  液晶電光效應實(shí)驗報告 3

  一、實(shí)驗目的

  1、理解和掌握液晶光開(kāi)關(guān)的基本工作原理。

  2、丈量液晶光開(kāi)關(guān)的電光特性曲線(xiàn),并由電光特性曲線(xiàn)得到液晶的閾值電壓和關(guān)斷電壓。

  3、丈量驅動(dòng)電壓周期變更時(shí),液晶光開(kāi)關(guān)的時(shí)間響應曲線(xiàn),并由時(shí)間響應曲線(xiàn)得到液晶的上升時(shí)間和下降時(shí)間。

  4、了解液晶光開(kāi)關(guān)構成圖像矩陣的方法,以及液晶顯示器在不同視角下的視角特性和對比度。

  二、實(shí)驗原理

  液晶是一種介于液體與晶體之間的物質(zhì)狀態(tài),既有液體的流動(dòng)性,又有晶體的各向異性。液晶分子的排列在外電場(chǎng)的作用下會(huì )發(fā)生變化,從而改變其光學(xué)性質(zhì),這種現象稱(chēng)為液晶的電光效應。本實(shí)驗主要利用液晶的扭曲向列(TN)型光開(kāi)關(guān),通過(guò)外加電場(chǎng)控制液晶分子的'排列,進(jìn)而控制光的透過(guò)和阻斷。

  三、實(shí)驗設備與材料

  1、液晶電光效應實(shí)驗儀一臺

  2、液晶片一塊

  3、電源及電壓調節器

  4、偏振片

  5、數顯萬(wàn)用表

  四、實(shí)驗步驟

  1、將液晶顯示器連接好外加電源和電源線(xiàn),并接通電源使其工作。

  2、調節電源輸出電壓,觀(guān)察顯示器發(fā)出的圖案變化。

  3、利用數顯萬(wàn)用表測量液晶顯示器外加電壓和電流。

  4、記錄顯示器上顯示的圖案在不同電壓下的變化情況,繪制電光特性曲線(xiàn)。

  5、丈量驅動(dòng)電壓周期變更時(shí),液晶光開(kāi)關(guān)的時(shí)間響應曲線(xiàn)。

  6、丈量由液晶光開(kāi)關(guān)矩陣所構成的液晶顯示器的視角特性以及在分歧視角下的對比度。

  五、實(shí)驗結果與分析

  1、電光特性曲線(xiàn):通過(guò)測量和記錄液晶顯示器在不同電壓下的圖案變化情況,我們得到了液晶的電光特性曲線(xiàn)。從曲線(xiàn)中可以看出,隨著(zhù)電壓的逐漸增大,液晶光開(kāi)關(guān)的透過(guò)率逐漸增加,當電壓達到某一閾值時(shí),透過(guò)率達到最大值,繼續增大電壓,透過(guò)率不再變化。由曲線(xiàn)可得液晶的閾值電壓和關(guān)斷電壓。

  2、時(shí)間響應曲線(xiàn):通過(guò)丈量驅動(dòng)電壓周期變更時(shí)液晶光開(kāi)關(guān)的透過(guò)率變化,我們得到了液晶的時(shí)間響應曲線(xiàn)。從曲線(xiàn)中可以看出,液晶光開(kāi)關(guān)的響應時(shí)間包括上升時(shí)間和下降時(shí)間。上升時(shí)間指的是從外加電壓開(kāi)始到液晶光開(kāi)關(guān)透過(guò)率達到穩定值所需的時(shí)間,下降時(shí)間指的是從外加電壓撤去到液晶光開(kāi)關(guān)透過(guò)率降至最低值所需的時(shí)間。

  3、視角特性與對比度:通過(guò)丈量由液晶光開(kāi)關(guān)矩陣所構成的液晶顯示器的視角特性以及在分歧視角下的對比度,我們了解了液晶顯示器的性能。實(shí)驗結果表明,液晶顯示器的視角特性較好,在不同視角下都能保持較高的對比度。

  六、結論

  通過(guò)本次實(shí)驗,我們深入了解了液晶電光效應的基本原理和應用,掌握了液晶光開(kāi)關(guān)的基本工作原理和性能特點(diǎn)。實(shí)驗結果表明,液晶顯示器件具有驅動(dòng)電壓低、功耗小、體積小、壽命長(cháng)等優(yōu)點(diǎn),在當今已廣泛應用于各種顯示器件中。此外,我們還掌握了液晶顯示器的電光特性曲線(xiàn)、時(shí)間響應曲線(xiàn)以及視角特性等參數的測量方法,為今后的學(xué)習和研究打下了堅實(shí)的基礎。

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