范文一：液晶的电光特性

地点：理工楼506 时间： Friday From 8:00 to 17:00

实验8 液晶的电光特性

前言

液晶是“液态晶体”的简称。它是一类有机化合物，在一定的温度范围内不但有像液体那样的流动性，而且有像晶体那样的各向异性，即各个方向上的物理特性有较大的差异，它是在1888年由奥地利植物学家首先发现的。至今已经成为由物理学家、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、微量毒气检测、夜视仿生等，尤其是液晶显示器体积小、轻而薄、工作电压低（仅数伏）、功耗小（显示板本身每平方厘米功耗仅数十微瓦）、可用干电池供电、电子线路可小型化，目前已经在电脑笔记本、取景器、计算机终端显示以及投影电视等方面均有越来越广泛的应用。

本实验希望通过一些基本的观察和研究，对液晶材料的光学性质及物理结构有一个基本了解，并利用现有的物理知识进入初步的分析和解释。

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，观察液晶的电光效应，测量液晶的扭曲角；

2、 测量液晶光开关的电光特性曲线，并由电光特性曲线得到液晶的阈值电压、关断电压、对比度和动态范围等参数；

3、 测量驱动电压周期变化时，液晶光开关的时间响应曲线，并由时间响应曲线得到液晶的上升时间和下降时间；

4、 通过测量衍射角，推算出特定条件下液晶的结构尺寸，观察衍射斑的偏振状态。

二、实验原理

液晶显示（Liquid Crystal Display, LCD）为非自发光型显示，它是利用液态晶体的光学各向异性的特性，在电场作用下对外照光进行调制而实现信息显示的一种显示技术。

1、液晶光开关的工作原理

液晶的种类很多，仅以常用的扭曲向列（TN）型液晶为例，说明其工作原理。

TN 型光开关的结构如图1 所示。在两块玻璃板之间夹有正性向列型液晶，液晶分子的形状如同火柴一样，为棍状。棍的长度在十几埃（1 埃＝ 10-10 米），直径为4～6 埃，液晶层厚度一般为5~8微米。玻璃板的内表面涂有透明电极，电极的表面预先作了定向处理（可用软绒布朝一个方向摩擦，也可在电极表面涂取向剂），这样，液晶分子在透明电极表面就会躺倒在摩擦所形成的微沟槽里；电极表面的液晶分子按一定方向排列，且上下电极上的定向方向相互垂直。上下电极之间的液晶分子因范德瓦尔斯力的作用，趋向于平行排列。然而由于上下电极上液晶的定向方向相互垂直，所以从俯视方向看，液晶分子的排列从上电极的沿－45 度方向排列逐步地、均匀地扭曲到下电极的沿＋45 度方向排列，整个扭曲

了90 度。如图1 左图所示。

理论和实验都证明，上述均匀扭曲排列起来的结构具有光波导的性质，即偏振光从上电极表面透过扭曲排列起来的液晶传播到下电极表面时，偏振方向会旋转90 度。取两张偏振片贴在玻璃的两面，P1 的透光轴与上电极的定向方向相同，P2 的透光轴与下电极的定向方向相同，于是P1 和P2 的透光轴相互正交。在未加驱动电压的情况下，来自光源的自然光经过偏振片P1 后只剩下平行于透光轴的线偏振光，该线偏振光到达输出面时，其偏振面旋转了90°。这时光的偏振面与P2 的透光轴平行，因而有光通过。

在施加足够电压情况下，在静电场的作用下，除了基片附近的液晶分子被基片“锚定”以外，其他液晶分子趋于平行于电场方向排列。于是原来的扭曲结构被破坏，成了均匀结构，如图1 右图所示。从P1 透射出来的偏振光的偏振方向在液晶中传播时不再旋转，保持原来的偏振方向到达下电极。这时光的偏振方向与P2 正交，因而光被关断。

入射的偏振光

偏振片P1

扭曲排列的

液晶分子具

有波导效应 光波导已经被电场拉伸

偏振片P2

出射光

图1 液晶光开关的工作原理

由于上述光开关在没有电场的情况下让光透过，加上电场的时候光被关断，因此叫做常通型光开关，又叫做常白模式。若P1 和P2 的透光轴相互平行，则构成常黑模式。

液晶可分为热致液晶与溶致液晶。热致液晶在一定的温度范围内呈现液晶的光学各向异性，溶致液晶是溶质溶于溶剂中形成的液晶。目前用于显示器件的都是热致液晶，它的特性随温度的改变有一定变化。

2、液晶光开关的电光特性

图2 为光线垂直液晶面入射时液晶相对透射率（以不加电场时的透射率为100%）与外加电压的关系。可见，对于常白模式的液晶，其透射率随外加电压的升高而逐渐降低，在一定电压下达到最低点，此后略有变化。可以根据此电光特性曲线图得出液晶的阈值电压和关断电压。

阈值电压：透过率为90％时的驱动电压；

关断电压：透过率为10％时的驱动电压。

液晶的电光特性曲线在阈值电压以上的陡度是一个很重要的特性，它将决定器件的多路驱动能力和灰度性能。陡度越大（即阈值电压与关断电压的差值越小），多路驱动能力越强，但灰度性能下降，反之亦然。TN 型液晶最多允许16

路驱动，故常用于数码显示。

在电脑，电视等需要高分辨率的显示器件中，常采用STN（超扭曲向列）型液晶，以改善电光特性曲线的陡度，增加驱动路数。

图2 液晶光开关的电光特性曲线

3、液晶光开关的对比度和动态范围

对比度表示屏幕上同一点最亮时（白色）与最暗时（黑色）的亮度的比值，高的对比度意味着相对较高的亮度和呈现颜色的艳丽程度。定义是：对比度定义为光开关打开和关断时透射光强度之比，即C=Tmaxmin。对比度大于5 时，可以获得满意的图像，对比度小于2，图像就模糊不清了。对比度是液晶显示器的一个重要参数，在合理的亮度值下，对比度越高，其所能显示的色彩层次越丰富。在室内照明条件下对比度达到5以上即可能基本上满足显示要求。对于感光元件来说，动态范围表示图像中所包含的从“最暗”至“最亮”的范围。动态范围越大，所能表现的层次越丰富，所包含的色彩空间也越广。其定义式为：DR=10logc(dB)。

另外，液晶显示的视角问题特别突出，即观察角度不同，对比度不同。由于液晶分子具有光学各向异性，液晶分子长轴和短轴方向光吸收不同，因而引起对比度不同。

4、液晶光开关的时间响应特性

响应时间表示从施加电压到显示图像所需要的时间，又称为上升时间。而当切断电压到图像消失所需要的时间称为余晖时间，又称下降时间。对于液晶光开关来说，加上（或去掉）驱动电压能使液晶的开关状态发生改变，是因为液晶的分子排序发生了改变，这种重新排序需要一定时间，反映在时间响应曲线上，用上升时间τr和下降时间τd 描述。给液晶开关加上一个如图3所示的周期性变化的电压，就可以得到液晶的时间响应曲线，上升时间和下降时间。

上升时间：透过率由10%升到90%所需时间；

下降时间：透过率由90%降到10%所需时间。

液晶的响应时间越短，显示动态图像的效果越好，这是液晶显示器的重要指标。早期的液晶显示器在这方面逊色于其它显示器，现在通过结构方面的技术改进，已达到很好的效果。

t

rt

图3 液晶驱动电压和时间响应图

三、实验设备

800mm光学实验导轨、二维可调半导体激光、偏振片、液晶盒、液晶驱动电源、光功率指示计、白屏、光电二极管探头、导轨滑块、钢板尺、示波器

四、实验内容与注意事项

1、液晶扭曲角的测量

1） 按照激光器、偏振片（起偏器）、液晶盒、偏振片（检偏器）、功率计探头的顺序，在导

轨摆好光路。

2） 打开激光器，仔细调整各个光学元件的高度和激光器的方向，尽量使激光从光学元件的

中心穿过，进入功率计探头。

3） 旋转起偏器，使通过起偏器的激光最强。

4） 打开液晶驱动电源，将功能按键置于连续状态。驱动电压调整到12V。

5） 旋转检偏器和液晶盒，找到系统输出功率最小的位置，记下此时检偏器的位置（角度）。

6） 关闭液晶驱动电源，此时系统通光情况将发生变化，再次调整检偏器位置，找到系统通

光功率最小的位置，记下此时检偏器的位置（角度）。

7） 步骤5与6之间的角度位置差，就是该液晶盒在该波长下的扭曲角。

2、对比度

1） 分别设计常白型液晶盒和常黑型液晶盒，并分别得到液晶的电光特性曲线。

2） 根据常白型液晶的光电特性曲线，得出液晶的阈值电压和关断电压。

3） 重复上一实验的1、2、3、4步，记下此时系统的最小功率值（Tmin），关闭液晶驱动

电源，记下系统输出功率（Tmax）。求出对比度C=Tmaxmin，和动态范围DR=10logc(dB)。

4） 选择3-4个视角，比较不同视角下的对比度和动态范围。

3、上升沿时间T1 与下降沿时间T2的测量。

1） 重复实验一的1、2、3、4步。

2） 旋转检偏器和液晶盒，找到系统输出功率较小的位置。

3） 用光探头换下功率计探头，连接好12V电源线（红为+，黑为-，红对红，黑对黑）。

4） 将示波器的CH1通道用信号线与液晶驱动信号相连，CH1做触发。CH2通道上的示波

器表笔与光电二极管探头相连（地线与12V的地相连，挂钩挂在探头线路扳的挂环上）。

5） 打开示波器电源，功能置于双综显示，CH1触发。

6） 观察示波器上的CH1通道波形。了解液晶驱动电源的工作条件。

7） 将功能按键置于间歇状态，调整间歇频率旋钮，观察系统输出光的变化情况，和示波器

上波形的情况，体会液晶电源的工作原理。

8） 根据定义，在示波器上测量上升沿时间和下降沿时间。估计液晶的响应速度。

4、通过测量衍射角推算出特定条件下，液晶的结构尺寸

1) 取下实验一中的检偏器和功率计探头。

2) 打开液晶驱动电源，将功能按键置于连续，将驱动电压置于6V左右，等待几分钟，用白屏观察液晶盒后光斑的变化情况。应可观察到类似光栅衍射的现象。

3) 仔细调整驱动电压和液晶盒角度，使衍射效果最佳。

4) 用尺子量出衍射角，用光栅公式求出这个液晶“光栅”的光栅常数。

5、观察测量衍射斑的偏振状态。

1）重复实验4的1、2、3步。

2）紧靠液晶盒放置检偏器。

3）用白屏观察检偏器后衍射斑。

4）旋转检偏器，观察各衍射斑的变化情况，指出其变化规律。

五、思考题（任选三题作答）

1、 什么是液晶？按分子排列方式，液晶分为几类？

2、 液晶电光开关的基本原理是什么？

3、 分析扭曲向列型液晶的电光特性曲线，可以得到一些什么结论？

4、 液晶本身发不发光？常见液晶显示器是如何实现某一点显示为亮（白）或为暗（黑）的？

5、 在购买液晶显示器是，通常会考虑哪些参数？

6、 试列举三种其他的光显示技术，并结合电视机的工作原理，阐述其光电显示原理。

六、预习知识

1、液晶的基本知识 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，而液晶即具有液体的流动性，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。液晶分子的形状如同火柴一样，为棍状。棍的长度在十几埃，直径为4~6埃，液晶层厚度一般为5-8微米，如图6-1所示。

固相 液晶相 液相

图6-1 固相、液晶相和液相的图示。细长“棒”表示分子

液晶分子成棒状结构，宽约十分之几纳米，长约数纳米，长度约为宽度的4~8倍。由于棒状结构的特性，使得液晶分子表现出了各向异性的特性。沿分子长轴方向和与长轴垂直方向的电导率、介电常数和折射率均不相同。设ε//代表分子长轴方向上的介电常数，ε⊥代表与长轴垂直方向上的介电常数，将ε//>ε⊥的液晶称为正性（P型）液晶，而将ε//<>

按照液晶分子的不同排列，可将液晶分子分成以下三种类型（图6-2）

（1）近晶型。这类液晶的分子排列很整齐，恰似盛在盒子中的火柴，如图6-2（a）所示。分子排列呈层状，层厚约为2~3nm。分子只能在层内移动或转动，不能在层间运动。近晶型液晶的粘度与表面张力都比较大，对外界电、磁、温度变化不敏感。

（2）向列型。这类液晶分子的排列不如近晶型那样整齐，只有大致的取向，并且层次结构不明显。如图6-2(b)所示。向列型液晶的流动性较好，对外界电、磁、温度、应力都比较敏感，是显示器件应用最多的液晶材料。

（3）胆甾（dǎnzāi）型。胆甾型液晶是由胆甾醇衍生出来的液晶，分子排列的特点是：分子排列成层，每层中的分子大致按一定方向排列，同向列型类似。但是，各层分子排列的方向会产生旋转，故各层的取向形成一种螺旋结构，如图6-2（c）所示。旋转3600的层间距离称为螺距，螺距大致为0.3μm，与可见光波长相当。

(a) (b) (c)

图6-2液晶的结构类型

胆甾型液晶受到电场、磁场、应力作用时，会产生双折射、旋光性变化等现象。外部电场可使螺旋螺距发生变化，甚至使螺旋螺距结构消失。在胆甾型液晶上反射光的波长与螺距大小有关，例如温度改变时，螺距发生变化，它的颜色就发生变化。贴在额头上测体温的薄膜温度计就是用胆甾型液晶制作的。胆甾型液晶也是显示技术中常用的材料。

2、液晶盒

为了利用液晶进行显示，需将液晶装在所谓“液晶盒”中。液晶盒也常被称为液晶显示元件、液晶显示器件或液晶显示板，也常将组成液晶显示板的点状局部成为液晶单元。

液晶盒是由两块内表面镀有透明导电膜的玻璃片构成，其作用是限制液晶分子的排列模式。具体制作步骤如下：（1）涂覆取向膜：按不同显示方式，在透明电极表面涂有使液晶分子按一定方向排列的定向膜。定向膜实际上是在所涂的薄膜上用特殊的工艺刻制成一系列微小的定向沟槽，液晶分子沿沟槽排列。（2）摩擦取向：用棉花或绒布按一个方向摩擦取向膜。（3）涂覆接触剂：两玻璃片用间隔垫（用聚酯薄膜或聚四氟乙烯薄膜材料）隔开，保持约10 m的均匀间隙。玻璃边缘用密封剂粘合，但边缘留有小孔，再抽真空后利用毛细现象向间隙中充入液晶材料并密封小孔，这样就做成了一个液晶盒，如图6-3所示。经过这三个步骤后，就可以控制紧靠基片的液晶分子，使其平行于基片并按摩擦方向排列。如果我们使上下两个基片的取向成一定角度，则两个基片间的液晶分子就会形成许多层。如图6-4的情况(取向成90度)。

配向膜

玻璃

电极

导电膜

液晶 电极 缪框 电极

玻璃

图6-3 液晶盒的结构 图6-4 旋转角度为900的液晶

盒

本实验用于制作液晶盒的液晶是向列型液晶，即每一层内的分子取向基本一致，且平

行于层面。相邻层分子的取向逐渐转动一个角度。从而形成一种被称为扭曲向列的排列方式。这种排列方式和天然胆甾相液晶的主要区别是：扭曲向列的扭曲角是人为可控的，且“螺距”与两个基片的间距和扭曲角有关。而天然胆甾相液晶的螺距一般不足1 m，不能人为控制。

扭曲向列排列的液晶对入射光会有一个重要的作用，他会使入射的线偏振光的偏振方向顺着分子的扭曲方向旋转，类似于物质的旋光效应。在一般条件下旋转的角度(扭曲角)等于两基片之间的取向夹角。

3、扭曲向列型液晶的电光效应

由于液晶分子的结构特性，其极化率和电导率等都具有各向异性的特点，当大量液晶分子有规律的排列时，其总体的电学和光学特性，如介电常数、折射率也将呈现出各向异性的特点。如果我们对液晶物质施加电场，就可能改变分子排列的规律。从而使液晶材料的光学特性发生改变，1963年有人发现了这种现象。这就是液晶的电光效应。

将正性向列型液晶装入液晶盒，使液晶分子在两电极表面都作沿面排列，但分子长轴从上到下逐渐扭曲，并在两个电极面上扭转900，如图6-4所示。在液晶盒玻璃基板外表面粘贴上线偏振片，使起偏器与检偏器的偏振互相平行或垂直。无电场作用时，与电极垂直入射的光通过起偏器后变为线偏振光，该线偏振光通过液晶层时，由于液晶分子的光学各向异性，使偏振光向液晶分子长轴方向扭转，通过整个液晶层时，偏振方向也随着液晶分子长轴旋转了900，这就是扭曲向列型液晶的旋光特性。此时，如果出射处的检偏器方向与起偏器方向平行，则旋转过900的偏振光被阻挡，因此无光输出而呈暗态，从背面看液晶盒不透明，如图6-5(a)所示。在有电场作用时，如果电场大于阈值场强，除了与内表面接触的液晶分子仍沿基板表面平行排列外，液晶层内各层的液晶分子都沿电场取向成垂直排列的状态，此时通过液晶层的偏振光偏振方向不变，因而可以通过检偏器而呈亮态，即液晶盒呈透明状，如图6-5(b)所示。这样就实现了黑底上的白字显示，称为负显示，这样的液晶盒称为常黑型液晶盒。同样，如果起偏器的偏振方向与检偏器的方向正交，就称为常白型液晶盒，可实现白底上黑字显示，称为正显示。

(a)

(b)

图6-5 常黑型液晶盒的电光效应

范文二：液晶的电光特性

液晶的电光特性

液晶是一种即具有液体的流动性又具有类似于晶体的各向异性的特殊物质(材料) , 它是在 1888年内奥地利植物学家首先发现的。在我们的日常生活中,适当浓度的肥皂水 溶液就是一种液晶。目前人们发现、合成的液晶材料已近十万种之多,有使用价值的也有 4-5千种。随着液晶在平板显示器等领域的应用和不断发展,以及市场的巨大需求。人们 对它的研究也进入了一个空前的状态。本实验希望通过一些基本的观察和研究,对液晶材 料的光学性质及物理结构有一个基本了解。并利用现有的物理知识进入初步的分析和解 释。

大多数液晶材料都是由有机化合物构成的。这些有机化合物分子多为细长的棒状结 构,长度为数 nm ,粗细约为 0.1nm 量级,并按一定规律排列。根据排列的方式不同,液 晶一般被分为三大类 1)近晶相液晶,结构大致如图 1,

图 1 图 2 图 3

这种液晶的结构特点是:分子分层排列,每一层内的分子长轴相互平衡。且垂直或倾 斜于层面。 2、向列相液晶,结构如图 2。这种液晶的结构特点是:分子的位置比较杂乱, 不再分层排列。但各分子的长轴方向仍大致相同 , 光学性质上有点像单轴晶体。 3、胆甾相 液晶,结构大致如图 3。分子也是分屏排列,每一层内的分子长轴方向基本相同。并平行 于分层面 , 但相邻的两个层中分子长轴的方向逐渐转过一个角度 , 总体来看分子长轴方向呈 现一种螺旋结构。

以上的液晶特点大多是在自然条件下的状态特征,当我们对这些液晶施加外界影响 时,他们的状态将会发生改变,从而表现出不同的物理光学特性。

下面我们以最常用的向列液晶为例,分析了解它在外界人为作用下的一些特性和特 点。

我们在使用液晶的时候往往会将液晶材料夹在两个玻璃基片之间,并对四周进行密

封。为了我们的使用目的,将会对基片的内表面进行适当的处理,以便影响液晶分子的排 列。这里介绍相关的三个处理步骤。 1、涂覆取向膜,在基片表面形成一种膜。 2、摩擦取 向,用棉花或绒布按一个方向摩擦取向膜。 3、涂覆接触剂。经过这三个步骤后,就可以 控制紧靠基片的液晶分子,使其平行于基片并按摩擦方向排列。如果我们使上下两个基片 的取向成一定角度,则两个基片间的液晶分子就会形成许多层。如图 4的情况 (取向成 90度 ) 。

即每一层内的分子取向基本一致,且平行于层面。相邻层分子的取向逐渐转动一个角 度。从而形成一种被称为扭曲向列的排列方式。这种排列方式和天然胆甾相液晶的主要区 别是:扭曲向列的扭曲角是人为可控的,且“螺距”与两个基片的间距和扭曲角有关。而 天然胆甾相液晶的螺距一般不足 1um ,不能人为控制。

扭曲向列排列的液晶对入射光会有一个重要的作用, 他会使入射的线偏振光的偏振方 向顺着分子的扭曲方向旋转,类似于物质的旋光效应。在一般条件下旋转的角度 (扭曲角 ) 等于两基片之间的取向夹角。

由于液晶分子的结构特性 , 其极化率和电导率等都具有各向异性的特点, 当大量液晶分 子有规律的排列时 , 其总体的电学和光学特性 , 如介电常数、折射率也将呈现出各向异性的 特点。如果我们对液晶物质施加电场,就可能改变分子排列的规律。从而使液晶材料的光 学特性发生改变, 1963年有人发现了这种现象。这就是液晶的的电光效应。

为了对液晶施加电场,我们在两个玻璃基片的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的结构叫做液晶合。当我们在液晶合的两个电极 之间加上一个适当的电压时我们来看一下液晶分子会发生什么变化。 根据液晶分子的结构 特点。我们假定液晶分子没有固定的电极。但可被外电场极化形成一种感生电极矩。这个 感生电极矩也会有一个自己的方向,当这个方向以外电场的方向不同时,外电场就会使液 晶分子发生转动,直到各种互相作用力达到平衡。液晶分子在外电场作用下的变化,也将 引起液晶合中液晶分子的总体排列规律发生变化。当外电场足够强时,两电极之间的液晶 分子将会变成如图 5中的排列形式。

图 4 图 5

这时,液晶分子对偏振光的旋光作用将会减弱或消失。通过检偏器,我们可以清晰地 观察到偏振态的变化。大多数液晶器件都是这样工作的。

以上的分析只是对液晶合在“开关”两种极端状态下的情况作了一些初步的分析。 而对于这两个状态之间的中间状态。我们还没有一个清晰的认识,其实在这个中间状 态,有着极其丰富多彩的光学现象。在实验中我们将会一一观察和分析。

液晶对变化的外界电场的响应速度是液晶产品的一个十分重要的参数。 一般来说液晶 的响应速度是比较低的。 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的响应 速度情况。定义如下

驱动信号

90% T2

响应

主机箱面板功能:

主机箱“液晶驱动电源”主要功能为液晶合的工作电压、间歇频率、驱动频率 的调节,以及液晶合的工作状态等。各面板元器件作用与功能如下:

液晶实验主机前面板

1、 表头 :3位半数字表头,用于指示液晶合工作电压的大小,可通过 驱动 电压旋钮 进行调 节。

2、 间歇 /连续按钮 :液晶合的工作状态,开或关。

3、 间歇频率旋钮 :

4、 驱动频率旋钮 :

5、 驱动电压旋钮 :液晶盒工作电压旋钮,调整范围(2— 12V ) 。

液晶实验主机后面板

1、 电源开关按钮 ,主机的电源开关(220VAC ) 。

2、 示波器插座 :通过导线与示波器 1通道相连。

3、 液晶合插座 :与液晶合相连。

4、 “ +”插座 :通过红色导线与光电二极管探头相连。

5、 “—”插座:通过黑色导线与光电二极管探头相连。

6、 电源插座:通过 220V 电源线与接线板相连。

一、 实验内容与目的:

1. 扭曲角的测量。

2. 对比度 c=Tmin/Tmax的测量。动态范围 DR=10logc(dB)。

3. 上升沿时间 T1 与下降沿时间 T2的测量。

4. 通过测量衍射角推算出特定条件下,液晶的结构尺寸。

5. 观察测量衍射斑的偏振状态。

二、 设备成套性:

1. 800mm 光学实验导轨 1根

2. 二维可调半导体激光 1台

3. 偏振片 2套

4. 液晶合 1 套

5. 液晶驱动电源 1台

6. 光功率指示计 1台

7. 白屏 1个

8. 光电二极管探头 1个

9. 导轨滑块 5 个 10. 钢板尺 1个

三、 实验步骤:

一:液晶扭曲角的测量

1) 按照 激光器、偏振片(起偏器) 、液晶合、偏振片(检偏器) 、功率计探头 的 顺序,在导轨摆好光路。连接各种设备之间的导线。

2)

光学元件的中心穿过,进入功率计探头。

3) 旋转 起偏器 ,使通过起偏器的激光最强。

4) 打开 液晶驱动电源 ,将功能按键置于 连续 状态。 驱动电压 调整到 12V 。

5) 旋转 检偏器 和 液晶盒 ,找到系统输出功率最小的位置,记下此时 检偏器 的位 置(角度) 。

6) 关闭 液晶驱动电源 ,此时系统通光情况将发生变化,再次调整 检偏器 位置, 找到系统通光功率最小的位置,记下此时检偏器的位置(角度) 。

7) 步骤 5与 6之间的角度位置差,就是该液晶合在该波长下的扭曲角。

二:对比度

1) 重复上一实验的 1、 2、 3、 4步,记下最小功率值。为 Tmin 。

2) 关闭 液晶驱动电源 ,记下此时的系统输出功率。为 Tmax 。

3) 对比度 C=Tmin/Tmax,动态范围 DR=10logc(dB)。

三:上升沿时间 T1 与下降沿时间 T2的测量。

1) 重复实验一的 1、 2、 3、 4步。

2) 旋转 检偏器 和 液晶合 ,找到系统输出功率较小的位置。

3) 用光探头换下功率计探头,连接好 12V 电源线(红为 +,黑为 -,红对红,黑 对黑) 。

4) 将示波器的 CH1通道用信号线与液晶驱动信号相连, CH1做触发。 CH2通 道上的示波器表笔与 光电二极管探头 相连(地线与 12V 的地相连,挂钩挂在 探头线路扳的挂环上) 。

5) 打开示波器电源,功能置于双综显示, CH1触发。

6) 观察示波器上的 CH1通道波形。了解液晶驱动电源的工作条件。

7) 将功能按键置于 间歇 状态, 调整 间歇频率 旋钮, 观察系统输出光的变化情况, 和示波器上波形的情况,体会液晶电源的工作原理。

8) 根据定义, 在示波器上测量上升沿时间和下降沿时间。 估计液晶的响应速度。 四:通过测量衍射角推算出特定条件下,液晶的结构尺寸

1) 取下实验一中的 检偏器 和 功率计探头 。

2) 打开 液晶驱动电源 ,将功能按键置于 连续 ,将驱动电压置于 6V 左右,等待 几分钟,用 白屏 观察 液晶合 后光斑的变化情况。应可观察到类似光栅衍射的 现象。

3) 仔细调整 驱动电压 和 液晶合 角度,使衍射效果最佳。

4) 用尺子量出衍射角,用光栅公式求出这个液晶“光栅”的光栅常数。

五:观察测量衍射斑的偏振状态。

1) 重复实验 4的 1、 2、 3步。

2) 紧靠液晶合放置 检偏器 。

3) 用 白屏 观察 检偏器 后衍射斑。

旋转 检偏器 ,观察各衍射斑的变化情况,指出其变化规律。

范文三：液晶的电光特性实验　

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液晶的电光特性实验

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液晶的电光特性

液晶是一种即具有液体的流动性又具有类似于晶体的各向异性的特殊物质(材料)，它是在1888年内奥地利植物学家首先发现的。在我们的日常生活中，适当浓度的肥皂水溶液就是一种液晶。目前人们发现、合成的液晶材料已近十万种之多，有使用价值的也有4-5千种。随着液晶在平板显示器等领域的应用和不断发展，以及市场的巨大需求。人们对它的研究也进入了一个空前的状态。本实验希望通过一些基本的观察和研究，对液晶材料的光学性质及物理结构有一个基本了解。并利用现有的物理知识进入初步的分析和解释。

大多数液晶材料都是由有机化合物构成的。这些有机化合物分子多为细长的棒状结构，长度为数nm，粗细约为0.1nm量级，并按一定规律排列。根据排列的方式不同，液晶一般被分为三大类1)近晶相液晶，结构大致如图1，

图1 图2 图3

这种液晶的结构特点是:分子分层排列，每一层内的分子长轴相互平衡。且垂直或倾斜于层面。2、向列相液晶，结构如图2。这种液晶的结构特点是:分子的位置比较杂乱，不再分层排列。但各分子的长轴方向仍大致相同,光学性质上有点像单轴晶体。3、胆甾相液晶，结构大致如图3。分子也是分屏排列，每一层内的分子长轴方向基本相同。并平行于分层面,但相邻的两个层中分子长轴的方向逐渐转过一个角度,总体来看分子长轴方向呈现一种螺旋结构。

以上的液晶特点大多是在自然条件下的状态特征，当我们对这些液晶施加外界影响时，他们的状态将会发生改变，从而表现出不同的物理光学特性。

下面我们以最常用的向列液晶为例，分析了解它在外界人为作用下的一些特性和特点。

我们在使用液晶的时候往往会将液晶材料夹在两个玻璃基片之间，并对四周进行密封。为了我们的使用目的，将会对基片的内表面进行适当的处理，以便影响液晶分子的排列。这里介绍相关的三个处理步骤。1、涂覆取向膜，在基片表面形成一种膜。2、摩擦取向，用棉花或绒布按一个方向摩擦取向膜。3、涂覆接触剂。经过这三个步骤后，就可以控制紧靠基片的液晶分子，使其平行于基片并按摩擦方向排列。如果我们使上下两个基片的取向成一定角度，则两个基片间的液晶分子就会形成许多层。如图4的情况(取向成90度)。

即每一层内的分子取向基本一致，且平行于层面。相邻层分子的取向逐渐转动一个角度。从而形成一种被称为扭曲向列的排列方式。这种排列方式和天然胆甾相液晶的主要区别是:扭曲向

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北京方式科技 www.bj-force.net 列的扭曲角是人为可控的，且“螺距”与两个基片的间距和扭曲角有关。而天然胆甾相液晶的螺距一般不足1um，不能人为控制。

扭曲向列排列的液晶对入射光会有一个重要的作用，他会使入射的线偏振光的偏振方向顺着分子的扭曲方向旋转，类似于物质的旋光效应。在一般条件下旋转的角度(扭曲角)等于两基片之间的取向夹角。

由于液晶分子的结构特性,其极化率和电导率等都具有各向异性的特点，当大量液晶分子有规律的排列时,其总体的电学和光学特性,如介电常数、折射率也将呈现出各向异性的特点。如果我们对液晶物质施加电场，就可能改变分子排列的规律。从而使液晶材料的光学特性发生改变，1963年有人发现了这种现象。这就是液晶的的电光效应。

为了对液晶施加电场，我们在两个玻璃基片的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的结构叫做液晶合。当我们在液晶合的两个电极之间加上一个适当的电压时我们来看一下液晶分子会发生什么变化。根据液晶分子的结构特点。我们假定液晶分子没有固定的电极。但可被外电场极化形成一种感生电极矩。这个感生电极矩也会有一个自己的方向，当这个方向以外电场的方向不同时，外电场就会使液晶分子发生转动，直到各种互相作用力达到平衡。液晶分子在外电场作用下的变化，也将引起液晶合中液晶分子的总体排列规律发生变化。当外电场足够强时，两电极之间的液晶分子将会变成如图5中的排列形式。

图4 图5

这时，液晶分子对偏振光的旋光作用将会减弱或消失。通过检偏器，我们可以清晰地观察到偏振态的变化。大多数液晶器件都是这样工作的。

以上的分析只是对液晶合在“开关”两种极端状态下的情况作了一些初步的分析。

而对于这两个状态之间的中间状态。我们还没有一个清晰的认识，其实在这个中间状态，有着极其丰富多彩的光学现象。在实验中我们将会一一观察和分析。

液晶对变化的外界电场的响应速度是液晶产品的一个十分重要的参数。一般来说液晶的响应速度是比较低的。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的响应速度情况。定义如下

驱动信号

90% T1 T2

10%

响应

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主机箱面板功能:

主机箱“液晶驱动电源”主要功能为液晶合的工作电压、间歇频率、驱动频率的调节，以及液晶合的工作状态等。各面板元器件作用与功能如下:

液晶实验主机前面板

1、表头:3位半数字表头，用于指示液晶合工作电压的大小，可通过驱动电压旋钮进行调节。 2、间歇/连续按钮:液晶合的工作状态，开或关。

3、间歇频率旋钮:

4、驱动频率旋钮:

5、驱动电压旋钮:液晶盒工作电压旋钮，调整范围(2—12V)。

液晶实验主机后面板

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1、电源开关按钮，主机的电源开关(220VAC)。

、示波器插座:通过导线与示波器1通道相连。 2

3、液晶合插座:与液晶合相连。

4、“+”插座:通过红色导线与光电二极管探头相连。

5、“—”插座:通过黑色导线与光电二极管探头相连。

6、电源插座:通过220V电源线与接线板相连。

一、 实验内容与目的:

1.扭曲角的测量。

2.对比度c=Tmin/Tmax的测量。动态范围DR=10logc(dB)。

3.上升沿时间T1 与下降沿时间T2的测量。

通过测量衍射角推算出特定条件下，液晶的结构尺寸。 4.

5.观察测量衍射斑的偏振状态。

二、 设备成套性:

1( 800mm光学实验导轨 1根

2( 二维可调半导体激光 1台

3( 偏振片 2套

4( 液晶合 1 套

5( 液晶驱动电源 1台

6( 光功率指示计 1台

7( 白屏 1个

8( 光电二极管探头 1个

9( 导轨滑块 5 个

10( 钢板尺 1个

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三、 实验步骤:

一:液晶扭曲角的测量

1) 按照激光器、偏振片(起偏器)、液晶合、偏振片(检偏器)、功率计探头的顺序，在

导轨摆好光路。连接各种设备之间的导线。

半导体激光器功率计探头起偏器检偏器

液晶合

导轨滑块

光学实验导轨

2) 打开激光器，仔细调整各个光学元件的高度和激光器的方向，尽量使激光从光学元件

的中心穿过，进入功率计探头。

) 旋转起偏器，使通过起偏器的激光最强。 3

4) 打开液晶驱动电源，将功能按键置于连续状态。驱动电压调整到12V。 5) 旋转检偏器和液晶盒，找到系统输出功率最小的位置，记下此时检偏器的位置(角度)。 6) 关闭液晶驱动电源，此时系统通光情况将发生变化，再次调整检偏器位置，找到系统

通光功率最小的位置，记下此时检偏器的位置(角度)。

7) 步骤5与6之间的角度位置差，就是该液晶合在该波长下的扭曲角。

二:对比度

1) 重复上一实验的1、2、3、4步，记下最小功率值。为Tmin。

2) 关闭液晶驱动电源，记下此时的系统输出功率。为Tmax。

3) 对比度C=Tmin/Tmax，动态范围DR=10logc(dB)。

三:上升沿时间T1 与下降沿时间T2的测量。

1) 重复实验一的1、2、3、4步。

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北京方式科技 www.bj-force.net 2) 旋转检偏器和液晶合，找到系统输出功率较小的位置。 3) 用光探头换下功率计探头，连接好12V电源线(红为+，黑为-，红对红，黑对黑)。 4) 将示波器的CH1通道用信号线与液晶驱动信号相连，CH1做触发。CH2通道上的示

电二极管探头相连(地线与12V的地相连，挂钩挂在探头线路扳的挂环波器表笔与光

上)。

5) 打开示波器电源，功能置于双综显示，CH1触发。

6) 观察示波器上的CH1通道波形。了解液晶驱动电源的工作条件。 7) 将功能按键置于间歇状态，调整间歇频率旋钮，观察系统输出光的变化情况，和示波

器上波形的情况，体会液晶电源的工作原理。

8) 根据定义，在示波器上测量上升沿时间和下降沿时间。估计液晶的响应速度。

四:通过测量衍射角推算出特定条件下，液晶的结构尺寸

1) 取下实验一中的检偏器和功率计探头。

2) 打开液晶驱动电源，将功能按键置于连续，将驱动电压置于6V左右，等待几分钟，

用白屏观察液晶合后光斑的变化情况。应可观察到类似光栅衍射的现象。 3) 仔细调整驱动电压和液晶合角度，使衍射效果最佳。

4) 用尺子量出衍射角，用光栅公式求出这个液晶“光栅”的光栅常数。

五:观察测量衍射斑的偏振状态。

1) 重复实验4的1、2、3步。

2) 紧靠液晶合放置检偏器。

3) 用白屏观察检偏器后衍射斑。

4) 旋转检偏器，观察各衍射斑的变化情况，指出其变化规律。

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范文四：液晶的电光特性论文

液晶的电光特性

摘要：液晶分子每一层内的分子取向基本一致，相邻层分子的取向逐渐转动一个角度，本实验通过测量透射激光功率取最大值和最小值时检偏器转过的角度来得出液晶的扭曲角；测量液晶在通电和不通电情况下透过激光的功率得出对比度；改变驱动电压，使电压从低到高，记下光功率与电压之间的关系，得出液晶的电光效应曲线；测量衍射激光的主条纹与次级条纹的距离和液晶合和成像板之间的距离；。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成文字和图形的显示模式，从而了解一般液晶显示器件的工作原理。

关键词：电光效应 旋光作用 扭曲角 对比度 偏振态

Keywords: electro-optic the role of optical twist angle contrast polarization state

引言:液晶是介于液体与晶体之间的一种物质状态。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

实验原理

液晶是一种即具有液体的流动性又具有类似于晶体的各向异性的特殊物质（材料），它是在1888年内奥地利植物学家首先发现的。在我们的日常生活中，适当浓度的肥皂水溶液就是一种液晶。目前人们发现、合成的液晶材料已近十万种之多，有使用价值的也有4-5千种。随着液晶在平板显示器等领域的应用和不断发展，以及市场的巨大需求。人们对它的

研究也进入了一个空前的状态。本实验希望通过一些基本的观察和研究，对液晶材料的光学性质及物理结构有一个基本了解。并利用现有的物理知识进入初步的分析和解释。

液晶的特点大多是在自然条件下的状态特征，当我们对这些液晶施加外界影响时，他们的状态将会发生改变，从而表现出不同的物理光学特性。由于液晶分子的结构特性, 其极化率和电导率等都具有各向异性的特点，当大量液晶分子有规律的排列时, 其总体的电学和光学

特性, 如介电常数、折射率也将呈现出各向异性的特点。如果我们对液晶物质施加电场，就可能改变分子排列的规律。从而使液晶材料的光学特性发生改变，1963年有人发现了这种现象。这就是液晶的的电光效应。 三 液晶光开关视角特性的测量

实验内容

1、液晶电光特性测量。

2、上升时间T1与下降时间T2的测量。 3、液晶视角特性测量

实验步骤

一 液晶电光特性测量

在校准后的初始状态下，调节“供电电压调节”按键，逐步增大供电电压，使电压值从0V 到6V 变化，记录相应电压下的透过率，重负三次并计算平均值

二 上升沿时间T1 与下降沿时间T2的测量

调节示波器，使通道一和通道二均以直流方式藕合；调节电压周期按钮，知道出现合适波形，用示波器观察液晶光开关时间响应特性曲线。可以利用示波器的自动测量功能，直接得到上升时间和下降时间。

三 液晶视角特性的测量

确认液晶板以水平方向插入凹槽，将模式开关置于静态模式，在转角为0度、供电电压0V 、透过率大于100时，按住透过率校准按键3s 以上，将透过率校准为100%。

供电电压置于0V ，左右对称两侧液晶屏与入射光角度各以5度增幅，从0到75度旋转转台，记录每一角度时的透过率值Tmax 。再将电压调至2v 重复上述测量，记录每一角度的透过率值Tmin 。

实验数据

上升沿时间T1 与下降沿时间T2的测量数据表

液晶视角特性数据表

误差分析：

1）激光在投射过程中存在衰减可能导致光功率测量值不准；

2）在实验过程中，驱动电压不稳定，可能存在电压还没有完全稳定就读数的情况； 3）在测量主条纹与相邻次条纹之间的距离难以准确找到主条纹中心，可能存在一定误差值。 参考文献

1. 赵阶林．液晶电控效应的实验研究 [J]．液晶与显示，2006，21(4)：384． [J]．激光技术， 2006，30 (3)：280．

2. 谢毓章．液晶物理学 [M]．北京：科学出版社，1988．82． 4. ZKY-LCDEO-2液晶电光效应综合实验仪使用说明书

范文五：液晶的电光特性实验

液晶的电光特性实验

使用说明书

北京方式科技有限责任公司

液晶的电光特性

液晶是一种即具有液体的流动性又具有类似于晶体的各向异性的特殊物质(材料)，它是在1888年内奥地利植物学家首先发现的。在我们的日常生活中，适当浓度的肥皂水溶液就是一种液晶。目前人们发现、合成的液晶材料已近十万种之多，有使用价值的也有4-5千种。随着液晶在平板显示器等领域的应用和不断发展，以及市场的巨大需求。人们对它的研究也进入了一个空前的状态。本实验希望通过一些基本的观察和研究，对液晶材料的光学性质及物理结构有一个基本了解。并利用现有的物理知识进入初步的分析和解释。

大多数液晶材料都是由有机化合物构成的。这些有机化合物分子多为细长的棒状结构，长度为数nm，粗细约为0.1nm量级，并按一定规律排列。根据排列的方式不同，液晶一般被分为三大类1)近晶相液晶，结构大致如图1，

图1 图2 图3

这种液晶的结构特点是:分子分层排列，每一层内的分子长轴相互平衡。且垂直或倾斜于层面。2、向列相液晶，结构如图2。这种液晶的结构特点是:分子的位置比较杂乱，不再分层排列。但各分子的长轴方向仍大致相同,光学性质上有点像单轴晶体。3、胆甾相液晶，结构大致如图3。分子也是分屏排列，每一层内的分子长轴方向基本相同。并平行于分层面,但相邻的两个层中分子长轴的方向逐渐转过一个角度,总体来看分子长轴方向呈现一种螺旋结构。

以上的液晶特点大多是在自然条件下的状态特征，当我们对这些液晶施加外界影响时，他们的状态将会发生改变，从而表现出不同的物理光学特性。

下面我们以最常用的向列液晶为例，分析了解它在外界人为作用下的一些特性和特点。

我们在使用液晶的时候往往会将液晶材料夹在两个玻璃基片之间，并对四周进行密封。为了我们的使用目的，将会对基片的内表面进行适当的处理，以便影响液晶分子的排列。这里介绍相关的三个处理步骤。1、涂覆取向膜，在基片表面形成一种膜。2、摩擦取向，用棉花或绒布按一个方向摩擦取向膜。3、涂覆接触剂。经过这三个步骤后，就可以控制紧靠基片的液晶分子，使其平行于基片并按摩擦方向排列。如果我们使上下两个基片的取向成一定角度，则两个基片间的液晶分子就会形成许多层。如图4的情况(取向成90度)。

即每一层内的分子取向基本一致，且平行于层面。相邻层分子的取向逐渐转动一个角度。从而形成一种被称为扭曲向列的排列方式。这种排列方式和天然胆甾相液晶的主要区别是:扭曲向列的扭曲角是人为可控的，且“螺距”与两个基片的间距和扭曲角有关。而天然胆甾相液晶的螺距一般不足1um，不能人为控制。

扭曲向列排列的液晶对入射光会有一个重要的作用，他会使入射的线偏振光的偏振方向顺着

分子的扭曲方向旋转，类似于物质的旋光效应。在一般条件下旋转的角度(扭曲角)等于两基片之间的取向夹角。

由于液晶分子的结构特性,其极化率和电导率等都具有各向异性的特点，当大量液晶分子有规律的排列时,其总体的电学和光学特性,如介电常数、折射率也将呈现出各向异性的特点。如果我们对液晶物质施加电场，就可能改变分子排列的规律。从而使液晶材料的光学特性发生改变，1963年有人发现了这种现象。这就是液晶的的电光效应。

为了对液晶施加电场，我们在两个玻璃基片的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的结构叫做液晶合。当我们在液晶合的两个电极之间加上一个适当的电压时我们来看一下液晶分子会发生什么变化。根据液晶分子的结构特点。我们假定液晶分子没有固定的电极。但可被外电场极化形成一种感生电极矩。这个感生电极矩也会有一个自己的方向，当这个方向以外电场的方向不同时，外电场就会使液晶分子发生转动，直到各种互相作用力达到平衡。液晶分子在外电场作用下的变化，也将引起液晶合中液晶分子的总体排列规律发生变化。当外电场足够强时，两电极之间的液晶分子将会变成如图5中的排列形式。

图4 图5

这时，液晶分子对偏振光的旋光作用将会减弱或消失。通过检偏器，我们可以清晰地观察到偏振态的变化。大多数液晶器件都是这样工作的。

以上的分析只是对液晶合在“开关”两种极端状态下的情况作了一些初步的分析。

而对于这两个状态之间的中间状态。我们还没有一个清晰的认识，其实在这个中间状态，有着极其丰富多彩的光学现象。在实验中我们将会一一观察和分析。

液晶对变化的外界电场的响应速度是液晶产品的一个十分重要的参数。一般来说液晶的响应速度是比较低的。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的响应速度情况。定义如下

驱动信号

90% T1 T2

10%

响应

主机箱面板功能:

主机箱“液晶驱动电源”主要功能为液晶合的工作电压、间歇频率、驱动频率的调节，以及液晶合的工作状态等。各面板元器件作用与功能如下:

液晶实验主机前面板

1、表头:3位半数字表头，用于指示液晶合工作电压的大小，可通过驱动电压旋钮进行调节。

2、间歇/连续按钮:液晶合的工作状态，开或关。 3、间歇频率旋钮:

4、驱动频率旋钮:

5、驱动电压旋钮:液晶盒工作电压旋钮，调整范围(2—12V)。

液晶实验主机后面板

1、电源开关按钮，主机的电源开关(220VAC)。

2、示波器插座:通过导线与示波器1通道相连。

3、液晶合插座:与液晶合相连。

4、“+”插座:通过红色导线与光电二极管探头相连。

5、“—”插座:通过黑色导线与光电二极管探头相连。

6、电源插座:通过220V电源线与接线板相连。

一、 实验内容与目的:

1.扭曲角的测量。

2.对比度c=Tmin/Tmax的测量。动态范围DR=10logc(dB)。 3.上升沿时间T1 与下降沿时间T2的测量。

4.通过测量衍射角推算出特定条件下，液晶的结构尺寸。 5.观察测量衍射斑的偏振状态。

二、 设备成套性:

1( 800mm光学实验导轨 1根 2( 二维可调半导体激光 1台 3( 偏振片 2套 4( 液晶合 1 套 5( 液晶驱动电源 1台 6( 光功率指示计 1台 7( 白屏 1个 8( 光电二极管探头 1个 ( 导轨滑块 5 个 9

10( 钢板尺 1个

三、 实验步骤:

一:液晶扭曲角的测量

1) 按照激光器、偏振片(起偏器)、液晶合、偏振片(检偏器)、功率计探头的顺序，在

导轨摆好光路。连接各种设备之间的导线。

半导体激光器功率计探头起偏器检偏器

液晶合

导轨滑块

光学实验导轨

2) 打开激光器，仔细调整各个光学元件的高度和激光器的方向，尽量使激光从光学元件

的中心穿过，进入功率计探头。

3) 旋转起偏器，使通过起偏器的激光最强。

4) 打开液晶驱动电源，将功能按键置于连续状态。驱动电压调整到12V。 5) 旋转检偏器和液晶盒，找到系统输出功率最小的位置，记下此时检偏器的位置(角度)。 6) 关闭液晶驱动电源，此时系统通光情况将发生变化，再次调整检偏器位置，找到系统

通光功率最小的位置，记下此时检偏器的位置(角度)。

7) 步骤5与6之间的角度位置差，就是该液晶合在该波长下的扭曲角。

二:对比度

1) 重复上一实验的1、2、3、4步，记下最小功率值。为Tmin。

2) 关闭液晶驱动电源，记下此时的系统输出功率。为Tmax。

3) 对比度C=Tmin/Tmax，动态范围DR=10logc(dB)。

三:上升沿时间T1 与下降沿时间T2的测量。

1) 重复实验一的1、2、3、4步。

2) 旋转检偏器和液晶合，找到系统输出功率较小的位置。

3) 用光探头换下功率计探头，连接好12V电源线(红为+，黑为-，红对红，黑对黑)。 4) 将示波器的CH1通道用信号线与液晶驱动信号相连，CH1做触发。CH2通道上的示

波器表笔与光电二极管探头相连(地线与12V的地相连，挂钩挂在探头线路扳的挂环

上)。

5) 打开示波器电源，功能置于双综显示，CH1触发。

6) 观察示波器上的CH1通道波形。了解液晶驱动电源的工作条件。

7) 将功能按键置于间歇状态，调整间歇频率旋钮，观察系统输出光的变化情况，和示波

器上波形的情况，体会液晶电源的工作原理。

8) 根据定义，在示波器上测量上升沿时间和下降沿时间。估计液晶的响应速度。

四:通过测量衍射角推算出特定条件下，液晶的结构尺寸

1) 取下实验一中的检偏器和功率计探头。

2) 打开液晶驱动电源，将功能按键置于连续，将驱动电压置于6V左右，等待几分钟，

用白屏观察液晶合后光斑的变化情况。应可观察到类似光栅衍射的现象。

3) 仔细调整驱动电压和液晶合角度，使衍射效果最佳。 4) 用尺子量出衍射角，用光栅公式求出这个液晶“光栅”的光栅常数。 五:观察测量衍射斑的偏振状态。

1) 重复实验4的1、2、3步。

2) 紧靠液晶合放置检偏器。

3) 用白屏观察检偏器后衍射斑。

4) 旋转检偏器，观察各衍射斑的变化情况，指出其变化规律。

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