液晶电光效应.doc

液晶电光效应实验
液晶是介于液体与晶体之间的一种物质状态。一般的液体内部分子排列是无序的,而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,当光通过液晶时,会产生偏振面旋转,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。。
一、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,由光开关的特性曲线,得到液晶的阈值电压和关断电压,上升时间和下降时间。
(2)测量液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,了解液晶的工作条件。
(3)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文字和图形的的显示模式,从而了解液晶显示器件的工作原理。
二、实验仪器简介
本实验所用仪器为液晶电光效应综合实验仪,其外部结构如图1所示,下面简单介绍仪器各个按钮的功能。
模式转换开关:切换液晶的静态和动态(图像显示)两种工作模式。在静态时,所有的液晶单元所加电压相同,在动态图像显示时,每个单元所加的电压由开关矩阵控制。同时,当开关处于静态时打开发射器,当开关处于动态时关闭发射器;
静态闪烁/动态清屏切换开关:当仪器工作在静态的时候,此开关可以切换到闪烁和静止两种方式;当仪器工作在动态的时候,此开关可以清除液晶屏幕因按动开关矩阵而产生的斑点;
供电电压显示:显示加在液晶板上的电压,-;
供电电压调节按键:改变加在液晶板上的电压,调节范围在0V-。其中单击“+”按键或“-”。一直按住“+”按键或“-”按键2秒以上可以快速增大或减小供电电压,但当电压大于或小于一定范围时需要单击按键才可以改变电压;
透过率显示:显示光透过液晶板后光强的相对百分比;
透过率校准按键:在接收器处于最大接收状态的时候(即供电电压为0V时),如果显示值大于“250”,则按住该键3秒可以将透过率校准为100%;如果供电电压不为0,或显示小于“250”,则该按键无效,不能校准透过率;
液晶驱动输出:接存储示波器,显示液晶的驱动电压;
光功率输出:接存储示波器,显示液晶的时间响应曲线,可以根据此曲线来得到液晶响应时间的上升时间和下降时间;
扩展接口:连接LCDEO信号适配器的接口,通过信号适配器可以使用普通示波器观测液晶光开关特性的响应时间曲线,此时用信号适配器的液晶驱动输出和光功率输出接双踪示波器;
发射器:为仪器提供较强的光源;
液晶板:本实验仪器的测量样品;
接收器:将透过液晶板的光强信号转换为电压输入到透过率显示表;
开关矩阵:此为16×16的按键矩阵,用于液晶的显示功能实验;
液晶转盘:承载液晶板一起转动,用于液晶的视角特性实验;
电源开关:仪器的总电源开关。
图1 液晶光开关电光特性综合实验仪功能键示意图
三、实验原理

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2所示。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