液晶的电光效应与显示原理三
液晶电光效应实验(实验报告)
深圳大学实验报告课程名称：大学物理实验实验名称：液晶电光效应学院：物理科学与技术专业：应用物理班级：01指导教师：报告人：学号：实验时间：2012 年10 月24 日星期三实验报告提交时间：一、实验目的：1、测定液晶样品的电光曲线；2、根据电光曲线，求出样品的阈值电压U th、饱和电压U r、对比度D r、陡度β等电光效应的主要参数；3、了解最简单的液晶显示器件（TN-LCD）的显示原理；4、自配数字存储示波器可测定液晶样品的电光响应曲线，求得液晶样品的响应时间。
二、实验仪器：FD-LCE-I液晶电光效应实验仪（20066565）数字示波器（20071021）三、实验原理：（一）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。
（二）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。
液晶电光效应
液晶电光效应液晶电光效应是一种将电信号转换为光信号的现象。
它是由于液晶分子在电场作用下发生取向改变，从而改变了光的传播方向和偏振状态，导致光的透过性和反射性发生变化。
液晶电光效应广泛应用于电子显示器、光学通信、激光技术等领域。
液晶分子是一种具有长形分子结构的有机化合物，其分子具有两个端基团和一个中心环状结构。
当液晶分子处于无外界作用力下时，它们呈现出无序排列状态。
但是，当外加电场时，由于电场力的作用，液晶分子会发生取向改变，并且沿着电场方向排列。
这种取向改变会导致液晶材料对入射光线的偏振状态产生影响。
根据不同的取向方式，可以将液晶材料分为两类：向列型和扭曲型。
在向列型液晶中，分子沿着同一个方向排列，并且与相邻层之间保持平行关系。
在扭曲型液晶中，相邻层之间呈现出扭曲的排列方式，形成了一种螺旋状的结构。
液晶电光效应的基本原理是偏振光的旋转。
当偏振光通过液晶材料时，由于液晶分子的取向改变，偏振方向也会发生变化。
这种变化可以通过旋转角度来描述。
当电场强度增加时，液晶分子的取向也会发生改变，从而导致偏振光旋转角度的增加。
除了偏振光旋转外，液晶电光效应还会影响到光线透过性和反射性。
在没有电场作用下，液晶材料对入射光线几乎没有影响。
但是，在有电场作用下，由于分子取向的改变，液晶材料对入射光线的透过性和反射性都会发生变化。
这种变化可以通过调节电场强度来实现。
液晶电光效应在现代科技中有着广泛的应用。
最为常见的应用就是在各类显示器中。
例如，在液晶显示器中，通过控制不同区域之间的电场强度差异来控制像素点亮灭和颜色变化。
此外，液晶电光效应还可以用于光学通信中的调制和解调、激光技术中的偏振器件等领域。
总之，液晶电光效应是一种重要的物理现象，它将电信号转换为光信号，为现代科技的发展提供了重要的支持。
随着科技的不断进步，液晶电光效应在更多领域中将会得到广泛应用。
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。
液晶屏的显示原理
液晶屏的显示原理液晶屏是一种广泛应用于各种电子设备中的平面显示器件，它采用了液晶材料的电光效应来实现图像的显示。
液晶屏的显示原理可以分为光学效应、电学效应和液晶分子定向效应三个方面。
光学效应是液晶屏显示原理中最重要的一环。
液晶分子是一种具有双折射现象的有机化合物，在没有电场作用下，液晶分子呈现出“自由旋转”状态，即不具有定向性。
当液晶屏的背光源照射到液晶屏上时，光线经过液晶屏中的液晶分子时，会因分子的双折射性质而产生两个光线，一个是沿着晶体光轴传播的光线，称为O光，另一个是与晶体光轴垂直传播的光线，称为E光。
由于这两种光线的传播速度和方向不同，所以会出现相对相位差的现象。
在液晶屏的预处理器中，通过设置偏振片的方向，将两种光线中的一种滤除掉，只保留另一种光线的通过。
然后，利用液晶屏中的液晶分子的双折射性质，可以通过改变液晶分子的定向来控制光线的通过程度。
这种液晶分子定向控制的原理称为电学效应。
液晶屏上的每个像素点都包含一个液晶分子，通过对液晶分子的定向进行调整，可以实现对光线透过与否的控制。
液晶分子的定向调整通过外加电场来实现。
液晶屏上的每个像素点都被驱动电路和电极网格所控制，可以在液晶屏表面上产生不同的电压。
当电压作用于液晶分子时，会改变分子的定向，并进一步改变光线的通过程度。
这样，当电场加到液晶屏上的某个像素点时，该像素点的液晶分子会根据电场的方向和大小进行定向调整，从而改变光线透过的程度。
除了光学效应和电学效应，液晶屏的显示原理还包括液晶分子分散效应。
当电场作用于液晶分子时，由于液晶分子的分散性，分子之间会发生排斥作用，从而使液晶分子更加定向，增加光线的透过程度。
这种液晶分子调整的效应称为液晶分子分散效应。
综上所述，液晶屏的显示原理是基于液晶分子的电光效应，通过调整液晶分子的定向和分散程度来控制光线的通过程度，实现图像的显示。
液晶屏的主要优势是能够提供较高的分辨率、较快的响应速度和较低的功耗。
液晶面板的工作原理
液晶面板的工作原理
液晶面板的工作原理是利用液晶分子的电光效应和液晶分子的取向来控制光的透过与阻挡，从而形成显示效果。
液晶分子具有两种典型的取向状态：平行和垂直。
当液晶分子平行排列时，光线无法通过液晶层，显示为黑色。
当液晶分子垂直排列时，光线能够透过液晶层，显示为亮色。
液晶面板通常由两层平行的玻璃基板组成，中间夹有液晶层。
在玻璃基板的内侧，涂有透明电极。
液晶层中的液晶分子可以通过外加电场的作用改变其取向。
当施加电场时，液晶分子的取向会发生变化。
通过调节电场的大小，可以实现液晶分子的平行排列或垂直排列。
平行排列时，光线被阻挡，屏幕显示黑色。
垂直排列时，光线通过液晶层，屏幕显示亮色。
液晶面板通常使用薄膜晶体管（TFT）技术来控制电场的大小
和位置。
TFT是一种半导体器件，能够实现精确的电场控制。
每个像素点都由一个TFT和一个液晶分子组成，通过控制
TFT的电压，可以控制该像素点的显示效果。
液晶面板的工作原理可以通过外部电路控制每个像素点的液晶分子取向，从而实现对图像的显示。
实验3 液晶的电光效应
• 液晶的分类
根据排列的方式不同，液晶一般被分为三大类：
图1 近晶相液晶 图2 向列相液晶 图3 胆甾相液晶 1、近晶相液晶(如图1）：分子分层排列，每一层内的分子长轴相互平行且 垂直或倾斜于层面。 2、向列相液晶(如图2）：分子的位置比较杂乱，不再分层排列，但各分子 的长轴方向仍大致相同,光学性质上有点像单轴晶体。 3、胆甾相液晶(如图3）：分子也是分层排列，每一层内的分子长轴方向基 本相同并平行于分层面,但相邻的两个层中分子长轴的方向逐渐转过一个角度,总 体来看分子长轴方向呈现一种螺旋结构。
1888年，奥地利植物学家Reinitzer在做有机物溶解实验时，在一 定的温度范围内观察到液晶。 1961年美国RCA公司的Heimeier发现了液 晶的一系列电光效应，并制成了显示器件。从70年代开始，日本公司将 液晶与集成电路技术结合，制成了一系列的液晶显示器件，并至今在这 一领域保持领先地位。液晶显示器件由于具有驱动电压低(一般为几伏)， 功耗极小，体积小，寿命长，环保无辐射等优点，在当今各种显示器件 的竞争中有独领风骚之势。
• 扭曲向列型液晶显示(TN-LCD)
结构
将液晶材料夹在两个玻璃基片之间， 并对四周进行密封（如上图）。将基片 的内表面进行适当的处理，紧靠玻璃基 片的液晶分子平行于基片并特定方向排 列。如果我们使上下两个基片的取向成 一定角度，则两个基片间的液晶分子就 会形成许多层。
• 扭曲向列型液晶显示(TN-LCD)
1. 工作原理
正显示和负显示
• 扭曲向列型液晶显示(TN-LCD)
2. TN-LCD的电光特性
阈值电压 饱和电压 陡度 陡-LCD)
3. TN-LCD的时间特性
• 扭曲向列型液晶显示(TN-LCD)
液晶电光效应
液晶电光效应液晶电光效应是指液晶材料在电场作用下发生光学效应的现象。
液晶材料是一种特殊的有机化合物，具有特殊的结构和性质，可以通过调节电场来改变光的传播状态。
在液晶显示技术中，液晶电光效应起到了至关重要的作用。
液晶电光效应最早在1888年由奥地利物理学家弗雷德里希·雷茨勒（Friedrich Reinitzer）发现。
他观察到某些胆固醇类化合物在加热时会从固态变为液态，而在某个温度下又会形成胆固醇晶体。
这个晶体在熔化过程中会发生颜色的变化，这就是液晶电光效应的最早发现。
液晶电光效应的原理是基于液晶分子的有序排列和电场的作用。
液晶分子具有长形结构，可以在特定条件下排列成有序的结构，形成液晶相。
在无电场作用下，液晶分子的排列呈现为无序状态，光无法通过。
但是，当外加电场时，液晶分子会沿着电场方向重新排列，形成有序的结构，使光通过。
液晶电光效应的光学特性使其在各种显示设备中得到了广泛应用。
最常见的液晶显示器就是电视、计算机显示器和手机屏幕。
这些设备中的液晶分子通过调节电场的强弱来控制光的透过程度，从而实现图像的显示。
当电场强度较弱时，液晶分子呈现较为有序的状态，光透过的程度较大，显示器呈现出较亮的图像。
而当电场强度较强时，液晶分子呈现较为无序的状态，光透过的程度较小，显示器呈现出较暗的图像。
液晶电光效应的应用不仅局限于显示设备领域，还涉及到光学仪器、光学调制器等领域。
例如，在光学调制器中，液晶电光效应可以用来调节光的偏振方向。
通过调节电场的强弱，可以改变液晶分子的排列方式，进而改变光的偏振方向，实现光的调制。
液晶电光效应的研究和应用在科学和技术领域具有重要意义。
它不仅推动了液晶显示技术的发展，还为光学器件的设计和制造提供了新的思路和方法。
通过深入研究液晶电光效应的机理，科学家们可以进一步优化液晶材料的性能，提高液晶显示器的分辨率和色彩表现力。
液晶电光效应是液晶显示技术的基础原理之一，通过调节电场来改变液晶分子的排列状态，进而控制光的透过程度。
液晶电光效应实验报告
液晶电光效应实验报告一、实验目的1.了解液晶的基本原理和电光效应。
2.观察和测量液晶显示器在外加电场作用下的光学性质变化。
3.研究液晶显示器的工作原理。
二、实验仪器和材料1.液晶显示器2.外加电源3.直流稳压电源4.数显万用表5.电源线等三、实验原理液晶电光效应是指液晶因外加电场作用下发生的光学性质变化。
液晶的分子结构使其具有双折射效应，即当无电场作用时，液晶分子排列有序，折射率一致，透过的光线为线偏振光。
而当外加电场作用于液晶时，液晶分子排列发生变化，折射率不一致，透过的光线变为圆偏振光。
四、实验步骤1.将液晶显示器连接好外加电源和电源线，并接通电源使其工作。
2.调节电源输出电压，观察到显示器发出的图案。
3.利用数显万用表测量液晶显示器外加电压和电流。
4.记录显示器上显示的图案在不同电压下的变化情况。
五、实验结果与分析通过实验观察和测量，得到了液晶显示器在不同电压下显示的图案变化情况。
随着外加电压的增加，显示器上显示的图案也发生了变化。
在低电压下，显示器上的图案模糊不清，无法辨认；而在适当的电压范围内，图案变得清晰可辨，颜色也更加鲜艳。
但是当电压过高时，图案又变得模糊。
这种变化是由液晶电光效应引起的。
当电场强度较弱时，液晶分子大致保持有序排列，所以透过的光线呈线偏振光，显示的图案模糊。
当电场强度适中时，液晶分子会重新排列，折射率不一致，透过的光线变为圆偏振光，显示的图案变得清晰。
但是当电场强度过强时，液晶分子排列变得混乱，无法正确解码和显示，导致图案模糊。
六、实验结论通过本次实验，我们对液晶的基本原理和电光效应有了更深入的了解。
液晶显示器在外加电场作用下会发生光学性质的变化，从而实现图案的显示。
为了获得清晰可辨的图案，外加电压必须保持在适当的范围内，过高或者过低的电压都会导致图案模糊不清。
因此，在液晶显示器的使用过程中，要注意调节电压以获得最佳显示效果。
七、实验心得通过本次实验，我深入了解了液晶电光效应的原理和液晶显示器的工作原理。
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真空荧光显示器（VFD）
真空荧光显示器是一种广泛用作音/ 视频产品和家用电器的显示器。它是将 阴极、栅极和阳极封装在真空管壳内的 一种三极电子管式的真空显示器件。其 栅极采用的是蜂窝结构它是阴极发射的 电子经栅极和阳极所加的正电压而速， 并激励涂覆于阳极上的荧光粉而发光的。
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四、液晶显示与其他显示技术的比较
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四、液晶显示与其他显示技术的比较
发光二极管显示器（LED） 发光二极管显示器由大量发光二极管构成，可以是单色或 多色彩的。高效率的蓝色发光二极管已面市，使得生产全色大 屏幕发光二极管显示器成为可能。LED显示器具有高亮度、高 效率、长寿命的特点，适合作室外用的大屏幕显示屏。但是， 采用这种技术制造不出用于监视器或PDA（掌上型电脑）的中 等显示器。但是，发光二极管单片集成电路能用作单色的虚拟 显示器。
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一、液晶的发展历史
第三代 第二代 第一代 自1968年第一台 液晶显示器问世以 来，计算机、手表 中的液晶显示是液 晶显示器的第一代 应用。 在电子翻译机、 游戏机、液晶电视 中的应用。
目前，进入第三 代发展阶段，用于 笔记本电脑、便携 式彩电，高分辨大 屏幕显示、高速快 门等高科技领域。
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液晶显示
主讲人： 沈小皓 指导老师：崔晶磊 材料0903 班 20091650
引入
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内容提要
1 2 3 4
液晶的发展历史
液晶的分类
液晶的电光效应与显示原理
液晶显示与其他显示技术的比较
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一、液晶的发展历史
液晶（ LCD： Liquid Crystal Display） 1850年，普鲁士医生鲁道夫、菲尔绍（Rudolf Virchow）等人就发现神经纤维的萃取物中含有一种不 寻常的物质。 1877年，德国物理学家奥托~雷曼（Otto Lehmann） 运用偏光显微镜首次观察到了液晶化的现象，但他对此 一现象的成因并不了解。 1888年，奥地利叫莱尼茨尔的科学家发现液晶。 后来，德国物理学家列曼把处于“中间地带”的浑 浊液体叫做液晶。 从问世以来，液晶经过三代的发展。
热致性液晶
显示器件中应用 的都是热致性液晶 。
溶致性液晶
溶致性液晶在自然 界中广泛存在。多数 生物组织，如脑、神 经、细胞、血液等， 就连普通的肥皂水也 是一种溶致性液晶。
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二、液晶的分类
热致性液晶的主要类别
近晶相（smectic）
1
向列相（nematic）
2
胆甾相（cholesteric）
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四、液晶显示与其他显示技术的比较
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四、液晶显示与其他显示技术的比较
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四、液晶显示与其他显示技术的比较
微机电系统显示器（DMD） 这是一种采用微机电系统技术制造的微型显示器。在这种 显示器中， 微型的机械结构是采用标准的半导体工艺加工半导 体和其它材料而制造出来的。在数字微镜器件中，其结构是一 种由铰链支持的微镜。其铰链由连接到下面的一个存储单元的 极板上的电荷所激励。每一微镜的尺寸大约为人头发的直径。 该器件主要用于便携式商用投影机和家庭影院投影机。
电致发光显示器（ELD） 电致发光显示器采用固态薄膜技 术制成。在2个导电板之间放置一个 绝缘层，一个薄的电致发光层便沉 积而成。该器件采用宽发射频谱的 涂锌板或涂锶板作电致发光部件。 其电致发光层为100微米厚，能达到 象有机发光二极管（OLED）显示器 一样清晰的显示效果。它的典型驱 动电压为10KHz，200V的交流电压， 因而需要较昂贵的驱动器集成电 路。。 2007年10月1日，日本索尼公司展示了世界上第一台即将上市的OLED电视机
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四、液晶显示与其他显示技术的比较
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结束语
如今，液晶因为它有小容积、微量耗电、低操作电压、 易设计多色面版等多项优点在电视和电脑的屏幕的材质制 造中占十分重要的位置。 然而时代在发展，科技在进步，希望在坐的学材料的 同学当中，，能够在这个领域里刻苦钻研、继续开拓，发 明更先进的技术，研发出更好的产品，造福于人类。 我相信因为我们的努力，一定会让时代更加飞速的发 展，让祖国更加的强大！
四、液晶显示与其他显示技术的比较
等离子体显示器（PDP） 等离子体显示是利用气体（如氛气）放电原理实现的一种 发光型显示技术。等离子体显示器具有阴极射线管的优点，但 制造在很薄的结构上。目前，主流产品尺寸为40-42英寸。50 60英寸的产品正在开发中。
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四、液晶显示与其他显示技术的比较
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三、液晶的电光效应与显示原理
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三、液晶的电光效应与显示原理
液晶显示图像
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四、液晶显示与其他显示技术的比较
等离子体 真空荧光
气体放电原理 阴极发射技术 固态薄膜技术
电致发光 发光二极管 微机电系统
二极管技术
微机电系统技术
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3
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二、液晶的分类
碟型（discotic）
4*
热致液晶（thermotropic LC）
5*
重现性液晶（recentrant LC）
6*
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二、液晶的分类
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三、液晶的电光效应与显示原理
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。 本书中主要讲了扭曲向列效应，电控双折射效应和 宾主效应等。
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一、液晶的发展历史
液 晶 手 表
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一、液晶的发展历史
液 晶 游 戏 机
液晶电视机
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一、液晶的发展历史
液晶笔记本
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一、液晶的发展历史
多 屏 无 缝 液 晶 墙
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二、液