文档介绍：液晶电光效应试验汇报
——应物02陈忠旺10093026
一：基础要求
了解液晶特征和基础工作原理；
掌握部分特征常见测试方法；
了解液晶应用和局限。
二：试验原理：
液晶是介于液体和晶体之间一个物质状态。通常液体内部分子排列是无序，而液晶既含有液体流动性，其分子又按一定规律有序排列，使它展现晶体各向异性。当光经过液晶时，会产生偏振面旋转，双折射等效应。液晶分子形状如同火柴一样，为棍状。棍长度在十几埃，直径为4～6埃，液晶层厚度通常为5-8微米。
列方法和天然胆甾(音同淄)相液晶关键区分是：扭曲向列扭曲角是人为可控，且“螺距”和两个基片间距和扭曲角相关。而天然胆甾相液晶螺距通常不足1um，不能人为控制。
扭曲向列排列液晶对入射光会有一个关键作用，她会使入射线偏振光偏振方向顺着分子扭曲方向旋转，类似于物质旋光效应。在通常条件下旋转角度(扭曲角)等于两基片之间取向夹角。
因为液晶分子结构特征,其极化率和电导率等全部含有各向异性特点，当大量液晶分子有规律排列时,其总体电学和光学特征,如介电常数、折射率也将展现出各向异性特点。假如我们对液晶物质施加电场，就可能改变分子排列规律。从而使液晶材料光学特征发生改变，1963年有些人发觉了这种现象。这就是液晶电光效应。
为了对液晶施加电场，我们在两个玻璃基片内侧镀了一层透明电极。我们将这个由基片电极、取向膜、液晶和密封结构组成结构叫做液晶盒。当我们在液晶盒两个电极之间加上一个合适电压时我们来看一下液晶分子会发生什么改变。依据液晶分子结构特点。我们假定液晶分子没有固定电极。但可被外电场极化形成一个感生电极矩。这个感生电极矩也会有一个自己方向，当这个方向以外电场方向不一样时，外电场就会使液晶分子发生转动，直到多种相互作用力达成平衡。液晶分子在外电场作用下改变，也将引发液晶合中液晶分子总体排列规律发生改变。当外电场足够强时，两电极之间液晶分子将会变成图2中排列形式。本试验期望经过部分基础观察和研究，对液晶材料光学性质及物理结构有一个基础了解。并利用现有物理知识进入初步分析和解释。

图1 图2
这时，液晶分子对偏振光旋光作用将会减弱或消失。经过检偏器，我们能够清楚地观察到偏振态改变。大多数液晶器件全部是这么工作。

图3扭曲向列型(TN)液晶屏结构图
图3 液晶屏结构

图4 液晶光开关工作原理
以上分析只是对液晶盒在“开关”两种极端状态下情况作了部分初步分析。
若将液晶盒放在两片平行偏振片之间，其偏振方向和上表面液晶分子取向相同。不加电压时，入射光经过起偏器形成线偏振光，经过液晶盒后偏振方向随液晶分子轴旋转90o，不能经过检偏器；施加电压后，透过检偏器光强和施加在液晶盒上电压大小关系见图5；其中纵坐标为透光强度，横坐标为外加电压。最大透光强度10%所对应外加电压值称为阈值电压(Uth)，标志了液晶电光效应有可观察反应开始(或称起辉)，阈值电压小，是电光效应好一个关键指标。最大透光强度90%对应外加电压值称为饱和电压(Ur)，标志了取得最大对比度所需外加电压数值，Ur小则易取得良好显示效果，且降低显示功耗，对显示寿命有利。对比度Dr=Imax/Imin，其中Imax为最大观察(接收)亮度(照度)，Imin为最小亮度。陡度β=Ur/Uth即饱和电压和阈值电压之比。
图5 液晶电光效应关系图
以上分析只是对液晶盒在“开关”两种极端状态下情况作了部分初步分析。而对于这两个状态之间中间状态。我们还没有一个清楚认识，其实在这个中间状态，有着极其丰富多彩光学现象。在试验中我们将会一一观察和分析。
液晶对改变外界电场响应速度是液晶产品一个十分关键参数。通常来说液晶响应速度是比较低。我们用上升沿时间和下降沿时间来衡液晶对外界驱动信号响应速度情况。定义图6所表示
图6 液晶屏响应时间
三：试验仪器：
控制机箱2、液晶电光效应光具座架3、激光器4、起偏器5、液晶屏
6、检偏器7、光电池
液晶电光效应控制机箱：
激光器输出：输出连接到激光器上，供给半导体激光器电源
功率：控制激光器亮度，顺时针变亮
液晶屏输出：输出方波信号给液晶屏
同时：同时信号给示波器
频率：调整方波信号频率，顺时针频率降低
幅度:调整方波信号幅值，顺时针幅值增大
光电接收：接收光信号转化为电信号
示波器：将接收到信号连接到