液晶电光效应实验.docx

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液晶电光效应特性研究
早在上世纪 70 年代，液晶已作为物质存在的第四态开始写入各国学生的教科书。至今
已成为由物理学家、 化学家、生物学家、 工程技术人员和医药工作者共同关心与研究的领域，
在物理、化学、电子、生命科学等诸多领域有着广泛应用。如：光导液晶光阀、光调制器、
液晶显示器件、 各种传感器、 微量毒气监测、 夜视仿生等， 尤其液晶显示器件早已广为人知，独占了电子表、手机、笔记本电脑等领域。其中液晶显示器件、光导液晶光阀、光调制器、
光路转换开关等均是利用液晶电光效应的原理制成的。 因此，掌握液晶电光效应从实用角度或物理实验教学角度都是很有意义的。
【实验目的】
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 Uth 饱和电压 Ur、对比度 Dr、陡度 β 等电光效应的主要参数；
了解最简单的液晶显示器件 (TN — LCD) 的显示原理；
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。
【实验仪器】
FD-LCE-1 型液晶电光效应实验仪
【实验原理】
1．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。
2．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。
3． TN 型液晶盒结构
TN 式液晶盒结构如图 1 所示。
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图 1 TN 型液晶盒结构图
在涂覆透明电极的两枚玻璃基板之间， 夹有正介电各向异性的向列相液晶薄层， 四周用密封材料 (一般为环氧树脂 )密封。玻璃基板内侧覆盖着一层定向层，通常是一薄层高分子有
机物， 经定向摩擦处