液晶電光效應實驗報告

./GuizhouMinzuUniversity液晶電光效應實驗實驗題目：液晶電光效應實驗學院<系>：信息工程學院專業(yè)：光電信息科學與工程年級：2013級姓名：學號：完成時間：2016年6月6日實驗目的1．學習液晶的電光效應原理；2．測量液晶光開關的電光特性曲線；3．由電光特性曲線得到液晶的閾值電壓和關斷電壓。二、實驗儀器儀器序號名稱數量規(guī)格1半導體激光器1GY—7,5mW2偏振片2=203光功率計1SGN—24光學導軌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帶控制電箱二、實驗原理2.1液晶液晶態(tài)是一種介于液體和晶體之間的中間態(tài),既有液體的流動性,粘度,形變等機械性質,又有晶體的熱、光、電、磁等物理性質。液晶與晶體,液體之間的區(qū)別是：液體是各向同性的,分子取向無序；液晶分子有取向序,但無位置序；晶體則既有取向序又有位置序。液晶可分為熱致液晶和溶致液晶。熱致液晶又可分為近晶相,向列相和膽甾相。其中向列相液晶顯示器件的主要材料。2.2液晶電光效應液晶分子是在形狀、介電常數、折射率及電導率上具有各向異性特性的物質,如果對這樣的物質施加電場〔電流,隨著液晶分子取向結構發(fā)生變化,其光學特性也隨之變化,這就是通常說的液晶的電光效應。液晶的電光效應種類繁多,主要有動態(tài)散射型〔SD、扭曲向列相型〔TN、超扭曲向列相型〔STN、有源矩陣液晶顯示〔TFT型、電控雙折射〔ECB等。其中應用較為廣泛的有：TFT型—主要用于液晶電視,筆記本電腦等高檔產品；STN型——主要用于手機屏幕等中檔產品；TN型——主要電子表、計算器、儀器儀表、家用電器等中低端產品,是目前應用最廣泛地液晶顯示器件。TN型液晶顯示器件顯示原理較為簡單,是STNTFT等顯示方式的基礎。本實驗所用的液晶樣品即為TN型。2.3TN型液晶盒結構TN型液晶盒結構是在涂覆透明電極的兩枚玻璃基板之間,夾有正介電各向列相液晶薄膜層,四周用密封材料〔一般為環(huán)氧樹脂密封。玻璃基板內側覆蓋著一層定向層,通常是以薄層高有機分子,經定向摩擦處理,可使棒狀液晶分子平行于玻璃板表面,沿定向處理的方向排列。上下玻璃表面的定向方向是相互垂直的,這樣,盒內液晶分子的取向逐漸扭曲,從上玻璃片到下玻璃片扭曲了900,所以稱為扭曲向列型。2.4扭曲向列型電光效應無外電場作用時,由于可見光波長遠小于向列相液晶的扭曲螺距,當線偏振光垂直入射時,若偏振方向與液晶盒上表面分子取向相同,則線偏振光將隨液晶分子軸方向逐漸旋轉900,平行于液晶盒下表面分子軸方向射出〔見圖1〔a,液晶盒上下表面各附一片偏振片,偏振器方向與液晶盒表面分子取向相同,因此光可通過偏振片射出；若入射線偏振光偏振方向垂直于上表面分子軸方向,出射時,線偏振光方向亦垂直于下表面液晶分子軸；當以其他線偏振光方向入射時,則根據平行分量和垂直分量的相位差,以橢圓,圓,或直線等某種線偏振光形式射出。對液晶盒施加電壓,當達到某一數值時,液晶分子長軸開始沿電場方向傾斜,電壓繼續(xù)增加到另一數值時,除附著在液晶盒上下表面的液晶分子外,所有液晶分子長軸都按電場方向進行重排列〔見圖1中通電部分,TN型液晶盒900旋光性隨之消失。若將液晶盒放在兩片平行偏振片之間,其偏振方向與表面液晶分子取向相同。不加電壓時,入射光通過起偏器形成的線偏振光,經過液晶盒后偏振方向隨液晶分子軸旋轉900,不能通過檢偏器；施加電壓后,透過檢偏器的光強與施加在液晶盒上電壓大小的關系見圖3；其中縱坐標為透光強度,橫坐標為外加電壓。最大透光強度的10％所對應的外加電壓值稱為閥值電壓〔,標志了液晶電光效應有可觀察反應的開始〔或稱起輝,閥值電壓小,是電光效應好的一個重要指標。最大透光強度的90％對應的外加電壓稱為飽和電壓〔,標志了獲得最大對比所需的外加電壓值,小則易獲得良好的顯示效果,且降低顯示功耗,對顯示壽命有利。對比度,其中為最大觀察〔接收亮度〔照度,為最小亮度。陡度即飽和電壓與閥值電壓之比。四、實驗內容及步驟1,光學導軌上依次為：半導體激光器—偏振光—液晶盒—偏振片—光電探測器。打開半導體激光器,調節(jié)各元件高度,盡量使激光依次穿過光學元件中心,最后打在光功率測試儀的探頭上。2,調整光路后,從光路中取下液晶盒,打開光功率測試儀,旋轉兩片偏振片,可觀察光功率計數值大小變化,若最大透射光強小于200μW,可旋轉半導體激光器機身,使最大透射光強大于200μW,最后調節(jié)偏振片正交至透射光強值達到最小。3,將液晶盒加入光路,將液晶盒的控制電箱的"調節(jié)"旋轉逆時針旋到頭后打開電源開關,此時液晶為透光狀態(tài)。4,緩慢順時針旋轉"調節(jié)"旋鈕,使驅動電壓升高,同時記錄下電壓與光功率的關系?？擅?.5V記錄一次光功率。注意：液晶的變化比較慢,每次調整電壓后,要等光功率基本穩(wěn)定后在記錄。一次測量過程請勿更改光功率試儀的檔位,否則測量數據會有偏差。作電光曲線圖,縱坐標為透射光強值,橫坐標為外加電壓值。根據作好的電光曲線,求出樣品的閥值電壓<最大透光強度的10％所對應的外加電壓值>,飽和電壓<最大透光強度的90％對應的外加電壓值>,對比度<>及陡度β〔β=.實驗數據每0.2V記錄一次電壓V/光強mW0.801.001.201.401.601.802.002.202.402.602.80第一組0.1510.1500.1440.1170.0790.0450.0230.0110.0050.0020.000第二組0.1500.1490.1450.1160.0780.0440.0220.0120.0050.0010.000第三組0.1510.1500.1460.1160.0770.0450.0220.0110.0050.0020.000取平均值后得出液晶電光效應曲線因為從0.0V至0.8V間電壓的變化不會改變光強數據,所以略過。樣品的閥值電壓=2.8V*10%=0.28V飽和電壓=2.8V*90%=2.52V及陡度β〔β==2.52/0.28=9六、實驗總結和注意事項此次實驗讓我們對液晶的性質和液晶電光