液晶光电

实验内容：液晶电光效应

一、实验目的

1． 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等电光效应的主要参数。

3． 了解最简单的液晶显示器件（TN-LCD）的显示原理。

二、实验原理

图1 TN型液晶盒结构图

如图1所示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，经定向摩擦处理，可使棒状液晶分子平行于玻璃表面，沿定向处理的方向排列。上下玻璃表面的定向方向是相互垂直的，这样，盒内液晶分子的取向逐渐扭曲，从上玻璃到下玻璃片扭曲了90°，所以称为扭曲向列型。

图2TN型液晶电光效应的原理示意图

对液晶盒施加电压，当电压达到一定值时，液晶分子长轴开始沿电场方向倾斜，电压继续增加到另一数值时，除附着在液晶盒上下表面的液晶分子外，所有液晶分子长轴都按电场方向进行重新排列（见图2中通电部分），此时TN型液晶盒90°旋光性完全消失。

若将液晶盒放在两片平行偏振片之间，其偏振方向与上表面液晶分子取向相同。不加电压时，施加电压后，若以纵坐标为透光强度，横坐标为外加电压所做的曲线为电光曲线。最大透光强度的10％所对应的外入射光通过起偏器形成的线偏振光，经过液晶盒后偏振方向随液晶分子轴旋转90°，不能通过检偏器；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的开始（或称

起辉），阈值电压小，是电光效应好的一个重要指标。最大透光强度的90％对应的外加电压值称为饱和电压（Ur），标志了获得最大对比度所需的外加电压数值，

Ur小则易获得良好的显示效果，且降低显示功耗，对显示寿命有利。对比度DrImaxImin，其中

Imax为最大观察（接收）亮度（照度），Imin为最小亮度。

陡度

UrUth即饱和电压与阈值电压之比。

三、数据处理 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 电压（V） 0 光强（μW） 0.015 0.015 0.015 0.015 0.015 0.015 0.015 0.015 0.015 电压（V） 光强（μW） 电压（V） 光强（μW） 电压（V） 光强（μW） 电压（V） 光强（μW） 电压（V） 光强（μW） 电压（V） 光强（μW） 1.8 0.015 3.2 0.055 4.1 0.383 5.0 0.619 5.9 0.660 6.8 0.675 2.0 3.3 4.2 5.1 6.0 6.9 2.2 3.4 4.3 5.2 6.1 7.0 2.4 3.5 4.4 5.3 6.2 7.1 2.6 3.6 4.5 5.4 6.3 7.2 2.8 3.7 4.6 5.5 6.4 7.3 3.0 3.8 4.7 5.6 6.5 7.4 3.1 3.9 4.8 5.7 6.6 7.5 3.2 4.0 4.9 5.8 6.7 7.6 0.015 0.015 0.015 0.015 0.015 0.021 0.036 0.055 0.067 0.084 0.151 0.243 0.324 0.333 0.349 0.364 0.414 0.450 0.495 0.523 0.561 0.587 0.603 0.611 0.626 0.631 0.634 0.640 0.645 0.649 0.655 0.657 0.661 0.662 0.663 0.666 0.668 0.669 0.672 0.674 0.676 0.678 0.679 0.680 0.682 0.682 0.683 0.683 Imax=0.680mv Imin=0.015mv Dr= Imax/Imin=0.680/0.015=45.3 由图得：

当Imax*10%=0.068mv时，Uth=3.317v 当Imax*90%=0.612mv时，Ur=4.901v

所以，UrUth=4.901/3.317=1.478 2 光电曲线图