液晶电光效应实验(中国石油大学实验数据)
液晶电光效应实验报告
液晶电光效应实验报告【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的种类很多，仅以常用的TN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，直径为4～6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，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般为1～2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。
液晶电光效应实验报告
( 实验报告)姓名：____________________单位：____________________日期：____________________编号：YB-BH-054039液晶电光效应实验报告Experimental report on electro optic effect of liquid crystal液晶电光效应实验报告【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的种类很多，仅以常用的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4～6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，所以从俯视方向看，液晶分子的排列从上电极的沿－45度方向排列逐步地、均匀地扭曲到下电极的沿＋45度方向排列，整个扭曲了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时，偏振方向会旋转90度。
液晶电光实验报告
一、实验目的1. 了解液晶的基本特性和电光效应原理。
2. 掌握液晶电光效应的实验方法与操作步骤。
3. 分析液晶电光效应的实验数据，得出结论。
4. 理解液晶在光显示技术中的应用。
二、实验原理液晶是一种介于液体与固体之间的特殊物质，具有流动性、各向异性和光学各向异性等特性。
液晶的电光效应是指液晶分子在外电场作用下，其排列方向发生变化，从而导致光学性质发生改变的现象。
当液晶分子受到外电场作用时，分子会沿着电场方向排列，从而改变液晶的折射率。
这种折射率的变化会导致液晶对光的传播方向产生偏转，从而实现光调制。
三、实验器材1. 液晶盒2. 偏振片3. 电源4. 光源5. 光电探测器6. 信号发生器7. 示波器四、实验步骤1. 将液晶盒、偏振片、光源、光电探测器和信号发生器连接成实验电路。
2. 打开电源，调节信号发生器输出频率和幅度。
3. 观察光电探测器接收到的光信号，记录数据。
4. 改变液晶盒两端的电压，观察光电探测器接收到的光信号变化，记录数据。
5. 重复步骤3和4，分别记录不同电压下的光信号数据。
五、实验结果与分析1. 实验结果通过实验，我们得到了不同电压下液晶盒的光信号数据，如下表所示：| 电压/V | 光信号强度/au || ------ | -------------- || 0 | 1.0 || 1 | 0.8 || 2 | 0.6 || 3 | 0.4 || 4 | 0.2 || 5 | 0.1 |2. 结果分析根据实验数据，我们可以得出以下结论：（1）随着电压的增加，液晶盒的光信号强度逐渐减弱，说明液晶的电光效应随着电场强度的增加而增强。
（2）当电压为0V时，光信号强度最大，说明此时液晶盒处于正常状态，液晶分子排列整齐，对光的调制作用较弱。
（3）随着电压的增加，液晶分子排列逐渐混乱，对光的调制作用逐渐增强，导致光信号强度减弱。
六、实验总结本次实验成功地验证了液晶的电光效应，并得到了相应的实验数据。
液晶电光效应
5．作电光曲线图，纵坐标为透射光强值，横坐标为外加电压值。 6．根据作好的电光曲线，求出样品的阈值电压Uth、饱和电压
液晶电光效应实验仪主要由控制主机、 导轨、滑块、半导体激光器、起偏器、 液晶样品、检偏器及光电探测器组成。
1．半导体激光器 2.起偏器 3.液晶样品 4.检偏器 5.光电探测器 6.方波有效值电压表 7.光功率计
【实验过程】
1．打开半导体激光器，调节各元件高度，使激光依次穿过起偏 器、液晶盒、检偏器，打在光电探测器的通光孔上。
Ur、对比度Dr及陡度β。 7．演示黑样品的电光响应曲线，求
得样品的响应时间。
【实验数据】
U/V
I/μ W
U/V
I/μ W
U/V I/μ W
U/V
I/μ W U/V
I/μ W
作电光曲线图
I/μW 700
600
500
400
300
200
100
0
0
2
4
6
8
10
12
U/V
2．接通主机电源，将光功率计调零，用话筒线连接光功率计和 光电转换盒。旋转起偏器至120°，使其偏振方向与液晶片 表面分子取向平行（或垂直）。旋转检偏器，观察光功率计 数值变化，使最大透射光强大于200μW。最后旋转检偏器， 使透射光强达到最小。
3．将电压表调至零点，用红黑导线连接主机和液晶盒，从0开 始逐渐增大电压，观察光功率计读数变化，电压调至最大值 后归零。
液晶电光效应实验数据
70 75 80 10 6 4
85 1
3 3.333333333
2 3
1 0 4 #DIV/0!
70 75 80 85 4 4 1 0 2 2 1 0 2 2 1 #DIV/0!
3 3 32 32.66666667
2 50
2 50
水平方向视角特性
60 50 40 30 20 10 0 -40 -20 0 20 40 60 80 100
角度
-35 -30 -25 -20 -15 57 84 93 97 94 21 23 18 12 8 2.714285714 3.652173913 5.166666667 8.083333333 11.75
0 #DIV/0! -5 100 2 50 40 101 8 12.625 85 1 0 #DIV/0! #DIV/0!
0 0 100 2 50 45 81 9 9
1 23
-65 0 0 #DIV/0! -20 97 12 8.083333333 25 91 13 7 70 4 2 2
-60 0 0 #DIV/0! -15 94 8 11.75 30 90 15 6 75 4 2 2
液晶光开关电光特性测量（水平）
1 83 83 83 83 3 3 2 3 2.666666667
1.2 42 42 45 43 4 2 2 2 2
1.3 26 29 26 27 5 2 2 2 2
1.4 15 17 16 16 6 2 2 2 2
1.5 1.6 8 5 9 6 9 6 8.666666667 5.666666667
4 4 6 25.75 26.25 17.83333333
100
5 97 3 32.33333333
液晶电光效应实验报告.doc
液晶电光效应实验报告【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的种类很多，仅以常用的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4～6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，所以从俯视方向看，液晶分子的排列从上电极的沿－45度方向排列逐步地、均匀地扭曲到下电极的沿＋45度方向排列，整个扭曲了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时，偏振方向会旋转90度。
取两张偏振片贴在玻璃的两面，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°。
液晶电光效应实验
液晶电光效应实验
一、实验目的
1.了解液晶的形成及液晶电光效应机理
2.掌握液晶光开关的工作原理
3.熟悉液晶光开关静态电光特性和视角特性
4.测量液晶样品在水平及垂直方向上的电光特性曲线
二、实验原理
1.液晶是一种介于液体和晶体之间的一种状态，它既可以通过加热由晶体变化得到，也可以通过液体冷却得到。
这两种由于温度改变是结晶晶格破坏而形成的液晶称为热致液晶；还有一种方法是将有机物放在溶剂中，通过溶液破坏结晶晶格而形成液晶，称之为溶致液晶。
2.当对液晶施加电场或电流时，随着液晶分子的取向结构发生变化，其光学特性也发生改变，这就是液晶电光效应，从本质上讲是外电场使液晶分子的排列发生变化的结果。
三、实验数据与处理
1.实验数据从略
2.实验图表如下图所示
其中，系列1表示水平情况下液晶光开关的电光特性曲线，系列2表示垂直情况下液晶光开关的电光特性曲线。
3.从图中可得出液晶的阈值电压（即T=90%时）为1V，关断电压（即T=10%时）为1.5V。
液晶电光效应实验报告
液晶电光效应实验实验报告熊建摘要：液晶是一种高分子材料，因其特殊的物理、化学性质，特殊的光学性质，以及对电磁场的敏感，现在已被广泛应用于轻薄型的显示技术上。
关键词：液晶，电光特性，时间响应特性，视角特性液晶是介于液体与晶体之间的一种物质状态。
液晶既具有液体的流动性，其分子又按一定规律有序排列，使它呈现晶体的各向异性。
光通过液晶时，产生偏振面旋转，双折射等效应。
液晶分子是含有极性基团的极性分子，在电场作用下，偶极子会按电场方向取向，导致分子原有的排列方式发生变化，从而液晶的光学性质也随之发生改变，这种因外电场引起的液晶光学性质的改变称为液晶的电光效应。
测量液晶光开关的电光特性曲线，得到液晶的阈值电压和关断电压；测量驱动电压周期变化时液晶光开关的时间响应曲线，得到液晶的上升时间和下降时间；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。
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。
【实验时间】：5月16日上午；【实验条件】：室温25℃【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的种类很多，仅以常用的TN（扭曲向列）型液晶为例，说明其工作原理。
TN 型光开关的结构如图1所示。
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【数据处理】
表1 水平方向电压-透射率数据表
由上表数据画出液晶开关的电光特征曲线如下图:
由上图截取90％和10％分别得到可知液晶的阈值电压为1.00V，关断电压为1.51V
由上表数据画出液晶开关的电光特征曲线如下图:
由上图可知截取90％和10％分别得到阈值电压为0.94V,关断电压为1.44V。
图像分析：
水平方向和垂直方向图像基本走向是相同的，在0.00v~0.90v之间基本保持不变，在0.90v~1.8v之间变化很快，最后达到2.0v后基本不变达到饱和状态，透射率变为0。
但是我们可以从图像中看出，两种方法放置时他们的阀值电压和关断电压都略有区别，我们可以看出水平放置时阀值电压和关断电压都大于垂直放置的，饱和电压也有一定的区别。
2．根据光开关电光响应曲线得出液晶上升时间Δt1和下降时间Δt2。
由数字示波器得出上升时间和下降时间分别为50.0ms和
31ms。
【思考与讨论】
1．试说明液晶光开关的工作原理。
答：如图所示，在未施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期偏振面旋转了90度。
这时光偏振面与P2的透光轴平行，因而有光通过。
再施加足够的电压情况下（一般1~2V），在静电场的吸引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，如图右图所示。
从P1透射出来的偏振光的偏振方向在液晶传播时不再旋转，保持原来的偏振方向传播下去，到达下一个电极，这时光的偏振方向与P2正交，因而光被关断。
2．如何调节激光接收装置，使得准直激光垂直入射到液晶屏上？答：检查在静态0v供电电压条件下，透过率显示是否为100%。
和未放屏幕时
基本一样。
不能达到100%则需要调节液晶屏。
【试验总结】
本次“液晶电光效应”实验中我们真正接触到了生活中常见的液晶屏，以及进一步研究了液晶屏的一些性质，研究了液晶光开关的电光特性，了解了阀值电压和关断电压的概念，对液晶品质的优劣有了一定的认识。
本次实验的重点就是对阀值电压和关断电压得测量，以及上升时间和下降时间的测量（注意数字示波器的使用）在调节激光时不要用眼睛直视激光避免对眼睛的伤害。
本次实验完成的还算顺利，这是我本学期最后一个实验，在老师细心的讲解之下我很快的完成了数据测量，感谢老师的耐心指导。