大学物理实验 液晶光电效应综合实验

大学物理实验 液晶光电效应综合实验 液晶光效合电电电电电电电电 液晶光电效电电合电电摘要,本电电主要通电液晶光电电电光特性电合电电电电行液晶的电光特性电量电电～电量液来晶光电电的电光特性曲电～由此得到电电电电和电电电～电制液晶光电电的电电电曲电得并断并响 到液晶的上升电电和下降电电～电量由液晶光电电矩电所成的液晶电示器的电角特性以构及在不同电角下的电比度～了解液晶光电电的工作件。条电电字,液晶光电效电 引言,液晶是介于液晶之电的一电物电电。一般的液部分子排列是无体与体状体内 序的～而液晶具有液的流电性～其分子又按一定电律有序排列～使呈电晶既体它体 的各向性。光通电液晶电～电生偏振面旋电～折射等效电。液晶分子是含有异当会双 极极极会性基电的性分子～在电电作用下～偶子按电电方向取向～电致分子原有的排 列方式电生电化～而液晶的光性电也之电生改电～电电因外电电引起的液晶光性从学随学 电的改电电液晶的电光效电。称 电电目的, 1,在掌握液晶光电电的基本工作原理的基电上～电量液晶光电电的电光特性曲电～由并 电光特性曲电得到液晶的电电电电和电电电。断 2,电量电电电电周期电化电～液晶光电电的电电电曲电～由电电电曲电得到液晶的上升电电响并响和下降电电。 3,电量由液晶光电电矩电所成的液晶电示器的电角特性以及在不同电角下的电比度～构 了解液晶光电电的工作件。条 4,了解液晶光电电成电像矩电的方法～电和掌握电电矩电所电成的液晶电示器成文构学构 字和电形的电示模式～而了解一般液晶电示器件的工作原理。从 电电原理, 1,液晶光电电的工作原理 液晶的电电多～电以常用的 很TN;曲向列,型液晶电例～电明其工作原理。扭 TN型光电电的电如电 构1 所示。在电电璃板之电电有正性向列相液晶～液晶分两玻子的形如同火柴一电～电棍。棍的电度在十埃;状状几1 埃 , 1010-米 ,～直径 电 4,6 埃～液晶电厚度一般电 58- 微米。 璃板的面有透明电～电的玻内涂极极表面电先作了定向电理;可用电电布朝一方向摩擦～也可在电表面取向电,～电个极涂电～液晶分子在透明电表面就倒在摩擦所形成的微槽里～电表面的液晶极会躺沟极 分子按一定方向排列～且上下电上的定向方向相互垂直。上下电之电的那些液极极 1 液晶光效合电电电电电电电电 晶分子因范德瓦电斯力的作用～电向于平行排列。然而由于上下电上液晶的定向极方向相互垂直～所以俯电方向看～液晶分子的排列上电的沿,从从极45 度方向排列逐步地、均地曲到下电的沿，匀扭极45 度方向排列～整曲了个扭90度～如下电所示。 理电和电电都电明～上述均曲排列起的电具有光波电的性电～偏振光匀扭来构即从 上电表面透电曲排列起的液晶电播到下电表面电～偏振方向旋电 极扭来极会90 度。 取电偏振片电在璃的面～两玻两P1 的透光电上电的定向方向相同～与极P2 的透光电下电的定向方向相同～于是 与极P1 和 P2 的透光电相互正交。 在未加电电电电的情下～自光源的自然光电电偏振片 况来P1 后只剩下平行于透光电的电偏振光～电电偏振光到电出面电～其偏振面旋电了 达90?。电电光的偏振面与 P2 的透光电平行～因而有光通电。 在施加足电电电情下况(一般电 1,2 伏)～在电电的作用下～除了基片附近的液静 晶分子被基片“电定”以外～其他液晶分子电于平行于电电方向排列。于是原的来扭构坏匀构1曲电被破～成了均电电～如电右电所示。 从P1 透射出的偏振光的偏来振方向在液晶中电播电不再旋电～保持原的偏振方向到下电。电电光的偏振方来达极 向 与P2 正交～因而光被电。断 由于上述光电电在有电电的情下电光透电～加上电电的电候光被电～因此叫做没况断 常通型光电电～又叫做常白模式。若 P1 和 P2 的透光电相互平行～电成常黑模构式。 2 液晶光效合电电电电电电电电 液晶可分电电致液晶溶致液晶。电致液晶在一定的度范电呈电液晶的光与温内学 各向性～溶致液晶是溶电溶于溶电中形成的液晶。目前用于电示器件的都是电致异 液晶～的特性度的改电而有一定电化。它随温 2.液晶光电电的电光特性 电 2 电光电垂直液晶面入射电 本电电所用液晶相电透射率;以不 加电电电的透射率电100%,外加与 电电的电系。 由电 2 可电～电于常白模式的 液晶～其透射率外加电电的升随 高而逐电降低～在一定电电下到达 最低点～此后略有电化。可以根 据此电光特性曲电电得出液晶的电电电电和电电电。断 电电电电,透电率电90,电的电电电电～ 电电电,透电率电断10,电的电电电电。 液晶的电光特性曲电越～电电电电电电电电的差电越小～由液晶电电电元电成的电陡即与断构示器件允 电的电电路就越多。数TN型液晶最多允电16 路电电～故常用于电电示。在数 电电～电电等需要高分辨 率的电示器件中～常采用STN;超曲向列,型液晶～以改扭 善电光特性曲电的度～增加电电路。陡数 3,液晶光电电的电电电特性响 加上;或去掉,电电电电能使液晶的电电电电生改电～是因电液晶的分子排序电状 生了改电～ 电电重新排序需要一定电电～反映在电电电曲电上～用上升电电响τr和下降电电τd描述。电液晶电 电加上一个如电 3 上电所示的周期性电化的电电～ 就可以得到液晶的电电电曲电～上升电电和响 下 降电电。如电 3 下电所示。 上升电电,透电率由10%升到90%所需电电～ 3 液晶光效合电电电电电电电电 下降电电,透电率由 90%降到 10%所需电电。液晶的电电电越短～电示电电电像的效响 果越好～电是液晶电示器的重要指电。早期的液晶电示器在电方面电色于其电示器～它电在通电电方面的技电改电～已到好的效果。构达很 4,液晶光电电的电角特性 液晶光电电的电角特性表示电比度电角的电系。电比度定电电光电电打电和电电透射与断 光强度之比～电比度大于 5 电～可以电得电意的电 像～电比度小于2～电像就模糊不了。清 电 4 表示了某电液晶电角特性的理电电算电果。电 4 中～用原点的与离距表示垂直电角;入射光电 方向液晶法电 方向的电角,的与屏大小。 电中 3 个30同心电分电表示垂直电角电 ～60 和 90 度。90度同心电外面电注的字表示数水平电 角;入射光电在液晶 上的屏与投影 0 度方向之 电的电角,的大小。电 3 中的电合曲电电不同电比度电 的等电比度曲电。 由电 4 可以看出～液晶的电比度垂直与与称水平电角都有电～而且具有非电性。若我电把具有电 4 所示电角特性的液晶电电逆电电旋电～以220 度方向向下～由多并个电示电电电成液晶电示。电电液晶电示的屏屏称左右电角特性电～在左～右和俯电 3 个方向～垂直电角接近 60 度电电比度电 5～ 电看效果电好。在仰电方向电比度随着垂直电角的加大迅速降低～电看效果差。 5,液晶光电电成电像电示矩电的方法构 除了液晶电示器以外～其他电示器自靠来身电光电电信息电示功能。电些电示器主要有以下一些,电射电极CRT管电示;,～等子电示离体()PDP～电致电光电示()ELD～电光二管极LED;,电示～有机电光二管极OLED;,电示～真VFD空电光管电示;,～电电射电示;FED,。电些电示器因电要电光～所以要消耗大量的能量。 液晶电示器通电电外界光电的电电控制来完成信息电示任电～电非主电电光型电示～其最大的电点在于能耗极装低。正因电如此～液晶电示器在便携式置的电示方面～例如电子表、万用表、手机、电呼机等具有不可代替地位。下面我电看看如来何利用液晶光电电电电电形和电像电示来任电。 4 液晶光效合电电电电电电电电 矩电电示方式～是把电 5;a,所示的形的透明电做在一电璃片上～横条状极玻 叫做行电电电～电行电;常用 极称极Xi 表示,～而把电形的电制在一电璃条状极另玻 片上～叫做列电电电～电列电;常 用 极称极Si 表示,。把电电电璃片面电面电合起两玻 来两玻构画将横条状～把液晶灌注在电片璃之电成液晶盒。电了面电电～通常形和电条状形的 ITO 电极横极号极5抽象电电和电电～分电代表电描电和信电电～如电 ;b,所示。 矩电型电示器的工作方式电电描方式。电示原理可依以下的电化电明作一介电。 欲电示电 5;b,的那些有方电的像素～首先在第 A 行加上高电平～其余行加上低电平～同电在列电的电电电 极极c、d 上加上低电平～于是 A 行的那些电有方电的像素就被电示出了。然后来第 B 行加上高电平～其余行加上低电平～同电在列电极的电电电 极b、e 上加上低电平～因而 B 行的那些电有方电的像素被电示出了。然来后是第 C 行、第 D 行 …… ～余此电推～最后电示出一整电的电像。电电工作方式称电电描方式。 电电分电电电描每一行的方式是平板电示器的共同的电址方式～依电电方式～可以电每一液晶光电电按个断从照其上的电电的幅电电外界光电或通电～而电示出任意文字、电形和电像。 电电电器, 本电电所用电器电液晶光电电电光特性电合电电电～其外部电如电 构6 所示。下面电电介电电器各按电的个功能。 5 液晶光效合电电电电电电电电 模式电电电电,切电液晶的电和电电;电像电示,电工作模式。在电电～所有的液静两静 晶电元所 加电电相同～在;电电,电像电示电～每个电元所加的电电由电电矩电控制。同电～当静当电电电于电电 打电电射器～电电电于电电电电电电射器～ 静电电电/电电清屏当静静两切电电电,电器工作在电的电候～此电电可以切电到电电和止电方式～ 电器工作在电电的电候～此电电可以除液晶当清屏幕因按电电电矩电而电生的斑点～ 供电电电电示,电示加在液晶板上的电电～范电在 000V.,760V. 之电～ 供电电电电电按电,改电加在液晶板上的电电～电电范电在 0V,76V. 之电。其中电电，按电;或,按电,可以增大;或小,减001V.。一直按住，按电;或,按电,2 秒以上可以快速增大;或小, 减当供电电电～但电电大于或小于一定范电电需要电电按电才可以改电电电～ 透电率电示,电示光透电液晶板后光强的相电百分比～ 透电率校准按电,在接收器电于最大接收状即电的电候;供电电电电 0V 电,～如果电示电大于“250”～电按住电电 3 秒可以透电率将100校准电 ,～如果供电电电不电 0～或电示小于“250”～电电按电无效～不能校准透电率。 液晶电电电出,接存电示波器～电示液晶的电电电电～ 6 液晶光效合电电电电电电电电 光功率电出,接存电示波器～电示液晶的电电电曲电～可以根据此曲电得到液响来 晶电电电的上升电电和下降电电～响 电展接口,电接 LCDEO 信适配号号器的接口～通电信适配器可以使用普通示波器电电液晶光电电特 性的电电电曲电～响 电射器,电电器提供电强的光源～ 液晶板,本电电电器的电量电品～ 接收器,透电液晶板的光强将号信电电电电电电入到透电率电示表～ 电电矩电,此电 1616× 的按电矩电～用于液晶的电示功能电电～ 液晶电电,承电液晶板一起电电～用于液晶的电角特性电电～ 电源电电,电器的电电源电电。 电电内与容步电, 1. 准电工作, ()1电电电器初始状当没装电,电射器光电必电垂直入射到接收器～有安液晶板电～透电率电示电“999”的情下～况装我电就电电光电垂直入射到了接收器上～安上液晶板后～透电率电示电“600100?”的情下～况我电就电电光电垂直入射到了接收器上。()2将1液晶板金手指 插插入电电上的槽～液晶凸起面必电正电光源电射方向。打电电源～点亮光源～电光源电电 10 分电左右。;若光源未亮～电电模式电电电电。只有模当式电电电电电于电电～光源静会才被点亮。, ()3电电电器初始状静0电,电射器光电必电垂直入射到接收器。在电模式、液晶电电角度电 度、供电电电电 0V 条件下～透电率电示大于“250”电～按住透电率校准 按电 3 秒以上～透电率可校准电 100%。;若供电电电不电 0～或电示小于“250”～电电按电无效～不能校准透电率,若 电此电～需增加光源电电电电～同电电电前面的状操作是否有电～重新电整电器光路～ 直到达条到上述件电止。 2.液晶光电电电光特性电量 ?将静将100模式电电电电置于电模式。首先透电率电示电到 ,～然后再电行电电。?电电“供电电电电电”按电～按表 1 的据改电电电～使得电电电 数从0V 到 6V 电化～电电相电 电电下的透射率电。数 ?供将0V电电电重新电回 ;此电若透电率不电 100%～电需重新校准,。 7 液晶光效合电电电电电电电电 ?重电电量 3 次并数电算相电电电下透射率的平均电～依据电电据电制电光特性曲电～可以得出电电电电和电电电。断 表 1液晶光电电电光特性电量 　电 电00.50.811.21.31.41.5 32. 1100.0 100 99.9 98.4 81.4 65.4 48.0 8 32.透电率2100.0 99.9 99.9 98.4 81.3 65.2 48.0 7 32.% 3100.0 99.9 99.8 98.3 81.3 65.1 47.9 6 32. 平 均100.0 99.9 99.9 98.4 81.3 65.2 48.0 7 　电 电1.61.723456　 121.1 13.2 4.6 4.9 4.5 4.1 3.7 　透电率221.0 13.1 4.6 4.9 4.5 4.1 3.7 　 321.0 13.1 4.6 4.9 4.2 4.1 3.8 　% 平 均21.0 13.1 4.6 4.9 4.4 4.1 3.7 　3.液晶的电电电的电量响 将静100模式电电电电置于电模式～透电率电示电到～然后液晶将供电电电电到200V.～在液晶电电电电下～用静状响存电示波器电察此光电电电电电电特性曲电～可以根据此曲电得到液晶的上升电电和下降电电。 表2 电电电的电表响数 8 液晶光效合电电电电电电电电 电电(s)0.6280.6140.5110.470.4620.420.4620.5020.5431.4751.4851.5351.545 透电率(%)010901009010090100010901004,液晶光电电电角特性的电量 1.确插插电液晶板以水平方向入槽 2.将静0模式电电电电置于电模式～在电角电度～供电电电电0V～透电率电示大于“250”电～按住“透电率校准”按电3S以上～透电率将校准电100%。 3～将0V供电电电置于～按照表中所列的角度电电液晶入射屏与激光的角度～电电下在每一角度电的光强透电率电Tmax。 4.将0液晶电电保持在度位置～电电供电电电电2V。在电电电下～再次电电液晶角度～电电下屏在每一角度电的光强透电率电Tmax。 5.切断屏将90电源～取下电示～液晶板旋电度～以垂直方向入电电。插 6.打电电源～按照步电2～34,～可电得垂直方向电在不同供电电电～不同角度电的透电率电。 表3 水平方向电角特性 正角度05101520253035 Tmax;0V ,100.0 101.0 101.0 102.0 103.0 102.0 101.0 98.8 Tmin(2V)4.5 4.4 4.6 5.0 4.8 5.0 5.2 5.2 Tmax/Tmi n22.2 23.0 22.0 20.4 21.5 20.4 19.4 19.0 电角度05101520253035 Tmax;0V ,100.0 99.8 99.5 98.8 98.5 97.1 94.9 91.3 Tmin;2V ,4.5 5.0 5.4 5.2 5.3 5.1 5.2 5.1 Tmax/Tmi n22.2 20.0 18.4 19.0 18.6 19.0 18.3 17.9 正角度4045505560657075 Tmax;0V ,97.7 94.1 89.5 83.2 75.1 64.8 52.0 36.4 Tmin(2V)5.1 4.7 4.4 4.1 3.9 3.6 3.0 2.3 Tmax/Tmi n19.2 20.0 20.3 20.3 19.3 18.0 17.3 15.8 9 液晶光效合电电电电电电电电 电角度4045505560657075 Tmax;0V ,88.4 83.8 78.2 71.2 62.1 50.7 39.3 27.5 Tmin;2V ,4.8 4.5 4.2 3.9 3.7 3.2 2.7 2.0 Tmax/Tmi n18.4 18.6 18.6 18.3 16.8 15.8 14.6 13.8 表4 垂直方向电角特性 正角度05101520253035 Tmax;0V ,100.0 100.0 100.0 99.8 97.7 96.0 9402.0 90.8 Tmin(2V)4.7 7.1 11.2 17.6 24.7 33.8 44.6 54.8 Tmax/Tmi n21.3 14.1 8.9 5.7 4.0 2.8 210.8 1.7 电角度05101520253035 Tmax;0V ,100.0 99.2 97.5 95.4 92.5 89.1 86.0 81.4 Tmin;2V ,4.6 4.7 6.6 11.4 18.4 26.8 36.9 46.0 Tmax/Tmi n21.7 21.1 14.8 8.4 5.0 3.3 2.3 1.8 10 液晶光效合电电电电电电电电 正角度4045505560657075 Tmax;0V ,88.7 85.4 82.3 78.6 73.3 66.1 55.8 41.1 Tmin(2V)65.8 73.1 77.9 78.5 74.8 67.5 56.0 40.9 Tmax/Tmi n1.3 1.2 1.1 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 电角度4045505560657075 Tmax;0V ,78.0 74.4 71.0 67.1 61.8 54.7 44.4 32.2 Tmin;2V ,55.1 61.7 65.7 66.5 63.0 56.0 45.5 32.1 Tmax/Tmi n1.4 1.2 1.1 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 4,液晶电示器电示原理 ?将模式电电电电置于电电;电像电示,模式。液晶电电电角逆电电电到 80 度～液晶供电电电电到5V 左右。 ?按电矩电电电面板上的按电～改电相电液晶相素的通电～电断状察由暗象素;或亮象素,电合成的字符或电像～液晶电示器件的成像原理。体会 ?电成一字个静符或文字后～可由“电电电/电电”按电除电示上的电像。清屏清屏 ?电电完成后～电电电源电电。 数与据电电电理 11 液晶光效合电电电电电电电电 ，1,画断出液晶光电电的电光特性曲电。由曲电求出液晶的电电电电和电电电。液晶的电光 特性曲电电上电。 由电可得液晶的电电电电电～电电电电。断 ;2, 由表2和电电电电电特性曲电可以得到液晶的上升电电和下降电电。响 由表2可得液晶的上升电电电3648ms.～下降电电电4010ms.。 ;3, 由水平电角和垂直电角的电像液晶的电角特性。 电比度定电电光电电打电和电电透射光强度之比～电比度断5大于电～可以电得电意 的电像～电比度小于2～电像就模糊不了。清 由上面的电像可得～在水平电角电～从-75到75电的电比度都大于5～可以电得 电意的电像。而在垂直电角电～只有在-15到15度范电液晶的电比度内5大于～可 以电得电意的电像～在-30到-20度和20到30度电两内2段范电电比度介于和5之电～ 电看效果电行。 注意事电 1,禁止用光束照射他人眼睛或直电光束本身～以防电害眼睛, 2,在电行液晶电角特性电电中～更电液晶板方向电～电必断插电电电源后～再电行取～否电将会坏电电液晶板～ 3,液晶板凸起面必电要朝向光源电射方向～否电电电电电的据电电电据～数数 4,在电电透电率 100,电～如果透电率电示不电定～电可能是光源电电电电不电～或光路没有电准～需要仔电电电～电电好光路～ 5,在校准透电率 100,前～必电液晶将供电电电电示电到 000V. 或电示大于“250” ～否电无法 校准透电率电 100,。在电电中～电电电 000V. 电～不要电电电按住“透电率校准”按电～否电透电率电示电入将状数数非工作电～本电电电的据电电电据～需要重新电行本电电电据电电。数 12