关于液晶实验的数据处理
实验四 液晶显示实验 昆明理工大学
昆明理工大学信息工程与自动化学院学生实验报告（2011 —2012 学年第 2 学期）课程名称：嵌入式应用及基础开课实验室：443 2014 年 5 月 27 日年级、专业、班物联网111 学号201110410130 姓名杨国锋成绩实验项目名称实验四液晶显示实验指导教师欧阳鑫教师评语该同学是否了解实验原理： A.了解□ B.基本了解□ C.不了解□该同学的实验能力： A.强□ B.中等□ C.差□该同学的实验是否达到要求： A.达到□ B.基本达到□ C.未达到□实验报告是否规范： A.规范□ B.基本规范□ C.不规范□实验过程是否详细记录： A.详细□ B.一般□ C.没有□教师签名：年月日一、实验目的：初步掌握液晶屏的使用及其电路设计方法。
掌握S3C44B0X处理器的LCD控制器的使用。
通过实验掌握液晶显示文本和图形的方法以及程序设计。
二、实验原理：1. 液晶显示屏（LCD，Liquid Crystal Display）主要用于显示文本及图形信息。
它具有重量轻、体积小、耗电量低、无辐射、平面直角显示以及影像稳定不闪烁等特点，因此在许多电子应用系统中，常使用液晶屏作为人机界面，而且已广泛应用于各类显示器件上。
主要类型及性能参数液晶显示按显示原理分为STN和TFT两种：(1) STN(Super Twisted Nematic，超扭曲向列)液晶显示屏STN液晶显示器与液晶材料、光线的干涉现象有关，显示的色调以淡绿色与橘色为主。
STN液晶显示器中，使用X、Y轴交叉的单纯电极驱动方式，水平方向驱动电压控制显示部分的亮或暗，垂直方向的电极则负责驱动液晶分子的显示。
(2) TFT（Thin Film Transistor，薄膜晶体管）彩色液晶屏随着液晶显示技术的不断发展和进步，TFT液晶显示屏被广泛用于制作成电脑中的液晶显示设备。
TFT液晶显示屏既可在笔记本电脑上应用（现在大多数笔记本电脑都使用TFT显示屏），也常用于主流台式显示器。
液晶光电效应 数据处理
五、数据处理图1、光电曲线图由图表可知，最大投射光强值是316μW，则10%I=31.6μW, 所对应的外加电压值称为阈值电压：U th=1.01V90%I=284.4μW，应的外加电压值称为饱和电压：U r=2.06VD r=I max/I min=316/17.2=18.37β=U r/U th=2.06/1.01=2.04六、实验总结当电压在0—1.01V，由于电压小于阀值电压，所以透射光强无明显变化；当电压增加到1.01V时，液晶分子的长轴开始向电场方向倾斜，透射光强开始增强；1.01—2.06V，透射光强明显增强；当电压在2.06—4.90V时，透射光强持续增强，由于电压大于饱和电压，故增强程度逐渐减小；当电压在4.90—7.1V 时，透射光强基本没有变化。
本次实验的操作很简单，只要依照说明书，基本上很顺利的完成了实验。
七、思考题1、电光效应的原理是什么？答：电光效应，是将物质置于电场中时，物质的光学性质发生变化的现象。
某些各向同性的透明物质在电场作用下显示出光学各向异性，物质的折射率因外加电场而发生变化的现象为电光效应.电光效应包括泡克耳斯(Pockels)效应和克尔(Kerr)效应。
电光效应是指某些各向同性的透明物质在电场作用下显示出光学各向异性的效应。
2、电光效应有哪些方面的应用？答：利用电光效应可以制作电光调制器,电光开关,电光光偏转器等,可用于光闸,激光器的Q 开关和光波调制,并在高速摄影,光速测量,光通信和激光测距等激光技术中获得了重要应用。
当加在晶体上的电场方向与通光方向平行,称为纵向电光调制(也称为纵向运用)；当通光方向与所加电场方向相垂直,称为横向电光调制(也称为横向运用).利用电光效应可以实现对光波的振幅调制和位相调制。
LCD液晶显示实验实验报告及程序
LCD液晶显⽰实验实验报告及程序实验三 LCD1602液晶显⽰实验姓名专业学号成绩⼀、实验⽬的1.掌握Keil C51软件与proteus软件联合仿真调试的⽅法；2.掌握LCD1602液晶模块显⽰西⽂的原理及使⽤⽅法；3.掌握⽤8位数据模式驱动LCM1602液晶的C语⾔编程⽅法；4.掌握⽤LCM1602液晶模块显⽰数字的C语⾔编程⽅法。
⼆、实验仪器与设备1.微机⼀台 C51集成开发环境仿真软件三、实验内容1.⽤Proteus设计⼀LCD1602液晶显⽰接⼝电路。
要求利⽤P0⼝接LCD1602液晶的数据端，~做LCD1602液晶的控制信号输⼊端。
~⼝扩展3个功能键K1~K3。
参考电路见后⾯。
2.编写程序，实现字符的静态和动态显⽰。
显⽰字符为第⼀⾏：“1.姓名全拼”，第⼆⾏：“2.专业全拼+学号”。
3.编写程序，利⽤功能键实现字符的垂直滚动和⽔平滚动等效果显⽰。
显⽰字符为：“1.姓名全拼 2.专业全拼+学号 EXP8 DISPLAY ”主程序静态显⽰“My information！”四、实验原理液晶显⽰的原理：采⽤的LCD显⽰屏都是由不同部分组成的分层结构，位于最后⾯的⼀层是由荧光物质组成的可以发射光线的背光层，背光层发出的光线在穿过第⼀层偏振过滤层之后进⼊包含成千上万⽔晶液滴的液晶层，液晶层中的⽔晶液滴都被包含在细⼩的单元格结构中，⼀个或多个单元格构成屏幕上的⼀个像素。
当LCD中的电极产⽣电场时，液晶分⼦就会产⽣扭曲，从⽽将穿越其中的光线进⾏有规则的折射，然后经过第⼆层过滤层的过滤在屏幕上显⽰出来。
1.LCD1602采⽤标准的14引脚（⽆背光）或16引脚（带背光）接⼝，各引脚接⼝说明如表：2.1602液晶模块内部的控制器共有11条控制指令，如表所⽰：3.芯⽚时序表：4．1602LCD的⼀般初始化(复位)过程(1) 延时15ms。
(2) 写指令38H(不检测忙信号)。
(3) 延时5ms。
(4) 写指令38H(不检测忙信号)。
液晶光开关实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 理解液晶光开关的基本工作原理，掌握其电光特性。
2. 通过实验测量液晶光开关的电光特性曲线，并从中得到液晶的阈值电压和关断电压。
3. 探究驱动电压周期变化对液晶光开关性能的影响。
二、实验原理液晶是一种具有光学各向异性的有机化合物，其分子在电场作用下会改变排列方向，从而影响光线的传播。
液晶光开关利用这一特性，通过施加电压来控制光的透过。
TN（扭曲向列）型液晶光开关是最常用的液晶光开关之一。
其基本工作原理如下：1. 在两块玻璃板之间夹有液晶层，其中液晶分子在未加电压时呈扭曲排列，使得入射光发生偏振。
2. 当施加电压后，液晶分子排列方向改变，扭曲消失，光线的偏振状态也随之改变。
3. 通过控制电压的大小，可以调节光线的透过情况，从而实现光开关的功能。
三、实验仪器与材料1. 液晶电光效应实验仪一台2. 液晶片一块3. 可变电压电源一台4. 光强计一台5. 记录仪一台6. 连接线若干四、实验步骤1. 将液晶片放置在实验仪中，并调整光路，使光线垂直照射到液晶片上。
2. 连接可变电压电源，设置初始电压为0V。
3. 使用光强计测量透过液晶片的光强，记录数据。
4. 逐渐增加电压，每次增加0.5V，重复步骤3，记录数据。
5. 绘制电光特性曲线，分析阈值电压和关断电压。
6. 改变驱动电压的周期，重复实验，观察液晶光开关性能的变化。
五、实验结果与分析1. 电光特性曲线：根据实验数据，绘制电光特性曲线，如图1所示。
曲线呈现出典型的非线性关系，表明液晶光开关的电光特性。
图1 电光特性曲线2. 阈值电压和关断电压：根据电光特性曲线，确定阈值电压和关断电压。
阈值电压为液晶光开关开始工作的电压，关断电压为液晶光开关完全关闭的电压。
3. 驱动电压周期变化对性能的影响：改变驱动电压的周期，观察液晶光开关性能的变化。
实验结果表明，驱动电压周期变化对液晶光开关性能有一定影响，但影响程度较小。
六、结论1. 本实验成功实现了液晶光开关的电光特性测量，并得到了阈值电压和关断电压。
液晶光电实验报告
液晶光电实验报告一、实验目的1、了解液晶的基本特性和工作原理。
2、掌握液晶光阀的工作原理和应用。
3、学会使用相关仪器测量液晶的电光特性参数。
二、实验原理1、液晶的特性液晶是一种介于液体和晶体之间的物质状态，具有独特的光学、电学和力学性质。
液晶分子通常呈长棒状或扁平状，具有一定的取向性。
在不同的电场作用下，液晶分子的取向会发生改变，从而导致液晶的光学性质发生变化。
2、液晶光阀的工作原理液晶光阀是一种基于液晶电光效应的器件。
当在液晶光阀上施加电压时，液晶分子的取向发生变化，从而改变了光通过液晶光阀的透过率。
通过控制施加在液晶光阀上的电压，可以实现对光的强度、相位和偏振等特性的调制。
3、液晶的电光特性液晶的电光特性通常用透过率电压曲线（TV 曲线）来描述。
在一定的波长下，测量不同电压下液晶光阀的透过率，即可得到 TV 曲线。
TV 曲线可以反映液晶的阈值电压、饱和电压和对比度等重要参数。
三、实验仪器1、液晶电光特性综合实验仪2、半导体激光器3、光电探测器4、数字示波器5、计算机四、实验内容与步骤1、实验装置的连接将半导体激光器、液晶光阀、光电探测器、数字示波器和计算机按照实验仪器的说明书进行正确连接。
2、测量液晶的阈值电压（1）打开半导体激光器和实验仪的电源，调节激光的强度和光路，使激光能够垂直入射到液晶光阀上。
（2）从 0 开始逐渐增加施加在液晶光阀上的电压，同时用光电探测器测量透过液晶光阀的光强，并将光强信号输入到数字示波器中进行显示。
（3）观察示波器上的光强信号，当光强开始发生明显变化时，对应的电压即为液晶的阈值电压。
3、测量液晶的饱和电压（1）继续增加施加在液晶光阀上的电压，直到透过液晶光阀的光强不再发生明显变化，此时对应的电压即为液晶的饱和电压。
4、测量液晶的对比度（1）在阈值电压和饱和电压之间选择几个不同的电压值，分别测量对应的透过光强。
（2）根据测量得到的光强数据，计算液晶的对比度。
5、观察液晶的电光响应时间（1）给液晶光阀施加一个方波电压信号，用数字示波器观察透过光强的变化情况。
液晶的特性实验报告
液晶的特性实验报告摘要本实验旨在探究液晶的特性及应用。
通过观察液晶显示屏的工作原理、研究液晶分子的取向和对光的旋转、了解液晶的极化特性和光电效应等实验，我们对液晶的工作原理和应用有了更深入的了解。
实验结果表明，液晶具有优异的光学特性和可调制性能，广泛应用于各种现代显示技术。
介绍液晶是一种具有中间状态的物质，介于液体和晶体之间。
它的分子形态及排列可以受到电场、热和光的影响，从而实现对光的调制和显示。
液晶显示屏广泛应用于手机、电视、计算机等各种电子产品中，其优异的光学特性使得图像显示更加细腻和真实。
在本次实验中，我们主要围绕液晶的特性进行探究，包括液晶分子的取向和对光的旋转，液晶的极化特性以及液晶的光电效应。
实验一：液晶分子取向和对光的旋转目的：通过观察液晶分子在电场作用下的状况，研究其取向特性以及对光的旋转效应。
实验材料：液晶样品、电源、电极片、偏振片等。
实验步骤：1. 准备实验所需材料，将液晶样品注入两块平行的电极片中。
2. 将两块电极片夹紧，并在电源的作用下加电，观察液晶分子的取向情况。
3. 在液晶分子排列好的情况下，放置一块偏振片，并通过旋转这块偏振片，观察光的透过情况。
实验结果：实验中观察到，在电场的作用下，液晶分子有明确的取向趋势，其分子主轴与电场平行。
通过旋转偏振片，可以观察到光的透过强度发生变化，从而验证了液晶对光具有旋转作用。
实验二：液晶的极化特性目的：了解液晶的极化特性及其应用。
实验材料：液晶样品、偏振光源、偏振片等。
实验步骤：1. 准备实验所需材料，包括液晶样品、偏振光源和偏振片等。
2. 将偏振光源照射到液晶样品上，并在另一侧放置偏振片，观察透过偏振片的光强度变化。
3. 通过旋转偏振光源或偏振片，观察光的透过情况。
实验结果：实验中观察到，液晶具有极化特性，其对不同方向的光有不同的透过情况。
通过适当的改变偏振片的位置或旋转角度，可以调节透过液晶的光强度，实现光的调制。
实验三：液晶的光电效应目的：探究液晶的光电效应，并了解其在显示技术中的应用。
液晶器件制作实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 了解液晶的基本原理和特性；2. 掌握液晶器件的制作过程；3. 学习液晶器件的测试方法；4. 分析实验结果，提高实验技能。
二、实验原理液晶是一种具有液态和晶态双重特性的物质。
在液晶分子排列有序时，具有晶体的光学各向异性；而在液晶分子排列无序时，具有液体的流动性。
利用液晶的光学各向异性，可以制成液晶显示器件。
三、实验器材1. 液晶材料；2. 液晶盒；3. 液晶驱动电路；4. 光源；5. 测试仪器；6. 实验台。
四、实验步骤1. 液晶材料的制备（1）称取一定量的液晶材料，加入适量的溶剂，搅拌均匀；（2）将混合液倒入模具中，放入烘箱中，使其凝固成液晶材料。
2. 液晶盒的组装（1）将制备好的液晶材料取出，放置在洁净的实验台上；（2）将液晶材料均匀涂抹在液晶盒的上、下基板上；（3）将液晶盒的上、下基板对齐，用粘合剂将它们粘合在一起；（4）将液晶盒放入烘箱中，使其固化。
3. 液晶驱动电路的连接（1）将液晶驱动电路连接到实验台上；（2）将液晶盒的引脚与驱动电路的输出端相连；（3）将电源连接到实验台上，打开电源开关。
4. 液晶器件的测试（1）打开光源，照射液晶器件；（2）观察液晶器件的显示效果，调整驱动电路的参数，使显示效果达到最佳；（3）使用测试仪器测量液晶器件的性能指标，如对比度、亮度等。
五、实验结果与分析1. 液晶材料的制备实验过程中，液晶材料制备成功，无明显气泡、杂质等缺陷。
2. 液晶盒的组装液晶盒组装成功，无漏液现象，结构稳定。
3. 液晶驱动电路的连接液晶驱动电路连接正常，液晶器件能够正常显示。
4. 液晶器件的测试（1）对比度：液晶器件的对比度达到100:1，满足实验要求；（2）亮度：液晶器件的亮度达到100cd/m²，满足实验要求；（3）响应时间：液晶器件的响应时间达到5ms，满足实验要求。
六、实验结论通过本次实验，成功制作出液晶器件，并对其进行了测试。
实验结果表明，液晶器件的制备和测试过程较为简单，液晶器件的性能指标满足实验要求。
1215液晶电光效应数据处理
阈值电压：
3
4
5 电压/V
(2) 液晶光开关的时间响应特性（表2） 790.0 800.0 810.0 820.0 830.0 840.0 850.0 860.0 时间/ms 上 80.0 480.0 1680.0 ##### ##### ##### ##### ##### 电压/mV 升 880.0 890.0 900.0 910.0 920.0 930.0 940.0 950.0 时间/ms 沿 电压/mV 4640 4560 4560 4640 4560 4560 4640 4560 时间/ms -270.0 -260.0 -250.0 -240.0 ##### ##### -210.0 -200.0 下 电压/mV 4400 4320 4320 4320 4320 4320 4320 4160 降 时间/ms -180.0 -170.0 -160.0 -150.0 ##### ##### -120.0 -110.0 沿 电压/mV 3760 2880 1680 800.0 480.0 320.0 240.0 320.0 对应驱动信号的上升沿t r /ms -200 7600 下降沿t d /ms 850 5300
液晶光开关时间响应特性曲线
8000.0 4000
870.0 4560 960.0 4640 ##### 4240 ##### 240.0
6000.0 3000
驱动信号
V/mV
4000.0 2000
V/mV
响应信号
td=52ms
2000.0 1000
tr= 49
td= 46 ms
tr=48ms
0.0 0 760.0 -450.0
50 76.4 70.2 1.1
液晶电光效应数据处理
1.16 65 67
1.52 9
10
1.8 0 0
0.7 100 100
0.98 93 94
1.18 62 62
1.54 8 8
2 0 0
0.8 100 100
1 91 93
1.2 58 59
1.56 7 7
3 0 0
0.82 99
100
1.02 89 90
1.3 39 40
1.58 6 6
1.68 2 2
①依据实验数据在同一坐标系内绘制水平与垂直情况下的电光特性T-U曲线1和曲线2,并将两曲线进行比较 讨论他们的异同.并根据电光特性曲线得出阈值电压和关断电压.
电压/V 水平透射率 垂直透射率
0 100 100
0பைடு நூலகம்94 96 97
1.14 69 71
1.5 11 11
1.7 1 1
0.5 100 100
0.84 99 100
1.04 87 88
1.4 23 23
1.6 5 5
0.86 99 99
1.06 83 84
1.42 19 20
1.62 4 4
0.88 99 99
1.08 80 81
1.44 17 17
1.64 3 3
T/%
120
T1-U曲线:实线
T2-U曲线:虚线
100
80
60
40
20
0 0
水平 垂直
∆t₁/mS ∆t₂/mS
42
32
46
36
③利用矩阵开关板上的按键控制对像素点的通断，在显示屏上组合成任 意一个字符或文字，并记录 我组合成了数字5
液晶电光效应实验中国石油大学实验数据
液晶电光效应实验中国⽯油⼤学实验数据【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。
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3.5 3.4 3.5
4 4.5 4.6
4
Tmax/ Tmin
22.70 21.8
22.65
25 28.57 29.41 28.4 24.7 22.02 20.06 20.92
垂直方 向视角 特性
Tmax （﹪） 83.3 88.2 Tmin
75.4 58.2
（﹪） Tmax/
1.104 1.51
Tmin
1.实验数据
表 电压与电容的关系
电压（V）
2
电容（nF） 17.57
电压（V）
1
电容（nF） 14.64
1.9 17.43
0.9 14.13
1.8 17.27
0.8 13.72
1.7 17.1 0.7 13.68
1.6 16.88
0.6 13.71
1.5 16.64
0.5 13.71
2. 绘制电容与电压关系图，进行误差计算
1.4 16.35
0.4 13.74
1.3 16.02
0.3 13.74
1.2 15.62
0.2 13.75
1.1 15.15
0.1 13.76
图中的虚线即为将高压区域的曲线按直线外推到 电压为无穷大的结果。
误差分析：C 与(1/V)的相关系数为 R=-0.9994 说明对其进行线性拟合非常精确，误差极小。
均
表 2 0 度视角下垂直视角特性的测试
电 压 0.0 0.5 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.5 3.0 4.0 5.0 6.0
(伏)
透 1 100 100 99.9 96.4 73.0 39.8 16.1 6.5 3.5 3.4 3.8 4.0 3.5 3.2 3.0
92.8 97.6 99.9 100 97.5 92.6 85.5
78 72.7
37.4 19.3 8.6 3.3
6 17.5 34.9 53.5 67.4
2.48 5.05 11.61 30.30 16.2 5.29 2.44 1.45 1.07
3、点阵显示某个简单字符 4、液晶显示器的时间响应特性
过 2 100 100 99.6 96.5 74.1 40.9 17.2 6.9 4.0 3.7 4.0 4.5 4.0 3.8 3.5
率3 ﹪平
100 100 99.0 96.6 74.1 40.7 17.1 65 4.0 3.7 4.1 4.3 4.2 3.6 3.3 100 100 99.3 96.5 74.1 40.7 17.1 6.7 4.0 3.7 4.1 4.3 4.1 3.7 3.3
1、液晶像素光开关器静态电光特性测量
表 1 0 度视角下水平视角特性的测试
电 压 0.0 0.5 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.5 3.0 4.0 5.0 6.0
(伏)
透 1 100 100 99.3 96.4 74.1 40.5 17.0 6.7 4.0 3.7 4.2 4.1 4.1 3.7 3.1
过 2 100 100 99.8 96.4 73.6 39.8 16.9 6.7 3.6 3.2 3.6 4.0 3.7 3.4 3.0
率3 ﹪平
100 100 99.7 96.4 73.3 39.8 16.5 6.3 3.7 3.3 3.7 4.0 3.6 3.3 3.0 100 100 99.8 96.4 73.3 39.8 16.5 6.5 3.6 3.3 3.7 4.0 3.6 3.3 3.0
均
2、液晶像素光开关在水平方向和垂直方向视 场特性测试
表 3 对比度随入射光入射角的变化
角度（度）
水平方 Tmax
向视角 （﹪）
特性
Tmin
பைடு நூலகம்
（﹪）
-50 -40 93.1 98.1
4.1 4.5
-30 -20 99.7 100
4.4
4
-10
0 10 20 30 40 50
100 100 99.4 99.1 99.1 92.3 83.7
模拟后的延长线方程为： C=-5.7938*(1/V)+20.4816
3.液晶的介电常数 所以当(1/V)=0 时可得，C⊥=20.48nF
由图中平行于(1/V)轴直线部分知：C‖=13.73nF 由此可得：εr⊥=145.45
εr‖=97.51 所以有： ε⊥=12.87*10-10 F/m
ε‖= 8..63*10-10 F/m