2025年液晶顯示技術(shù)電光效應(yīng)實驗報告與深度解析思考題集錦

第1頁(共9頁)專業(yè)班號_組別交匯報日期：年月日 一、試驗?zāi)康?)理解液晶的特性和基本工作原理；2)掌握某些特性的常用測試措施；3)理解液晶的應(yīng)用和局限。三、試驗原理液晶分子的形狀如同火柴同樣，為棍狀，長度在十幾埃，直徑為4～6埃，液晶層厚度一般為5-8微米。排列方式和天然膽甾相液晶的重要區(qū)別是：扭曲向列的扭曲角是局限性1um,不能人為控制。扭曲向列排列的液晶對入射光會有一種重要的作用，他會為了對液晶施加電場，我們在兩個玻璃基片的內(nèi)側(cè)鍍了一層透明電極。將這個由基片電極、取向膜、液晶和密封構(gòu)造構(gòu)成的構(gòu)造叫做液晶盒。根據(jù)液晶分子的構(gòu)造特點，假定液晶分子沒有固定的電極，但可被外電場極化形成一種感生電極矩。這個感生電極矩也會有一種自己的方向，當這個方向以外電場的方向不一樣步，外電場就會使液晶分子發(fā)生轉(zhuǎn)動，直到多種互相作用力到達平衡。液晶分子在外電場作用下的變化，也將引起液晶合中液晶分子的總體排列規(guī)律發(fā)生變化。當外電場足夠強時，兩電極之間的液晶分子將會變成如圖1中的排列形式。這時，液晶分子對偏振光的旋光作用將會減弱或消失。通過檢偏器，我們可以清晰地觀測到偏振態(tài)的變化。大多數(shù)液晶器件都是這樣工作的。圖1液晶分子的扭曲排列變化若將液晶盒放在兩片平行偏振片之間，其偏振方向與上表面液晶分子取向相似。不加電壓時，入射光通過起偏器形成的線偏振光，通過液晶盒后偏振方向隨液晶分子軸旋轉(zhuǎn)90°,不能通過檢偏器；施加電壓后，透過檢偏器的光強與施加在液晶盒上電壓大小的關(guān)系見圖2;其中縱坐標為透光強度，橫坐標為外加電壓。最大透光強度的10%所對應(yīng)的外加電壓值稱為閾值電壓(Uh),標志了液晶電光效應(yīng)有可觀測反應(yīng)的開始(或稱起輝),閾值電壓小，是電光效應(yīng)好的一種重要指標。最大透光強度的90%對應(yīng)的外加電壓值稱為飽和電壓(U?),標志了獲得最大對比度所需的外加電壓數(shù)值，Ur小則易獲得良好的顯示效果，且減少顯示功耗，對顯示壽命有利。對比度D=Imax/Imin,其中Imax為最大觀測(接受)亮度(照度),Imin為最小亮度。陡度β=Ur/Um即飽和電壓與閾值電壓之比。圖2液晶電光效應(yīng)關(guān)系圖響應(yīng)速度狀況，定義如圖3所示。圖3液晶屏響應(yīng)時間時透射光強度之比，對比度不小于5時，可以獲得滿意的圖像，對比度不不小于2,圖圖4表達了某種液晶視角特性的理論計算成果。圖4中，用與原點的距離表達垂直視角(入射光線方向與液晶屏法線方向的夾角)的大小。圖中3個同心圓分別表達垂直視角為30,60和90度。90度同心圓外面標注的數(shù)字表達水平視角(入射光線在液晶屏上的投影與0度方向之間的夾角)的大小。圖3中由圖4可以看出，液晶的對比度與垂直與水平視角均有關(guān)，并且具有非對稱性。若我們把具有圖4所示視角特性的液晶開關(guān)逆時針旋轉(zhuǎn)，以220度方向向下，并由多種顯示開關(guān)構(gòu)成液晶顯示屏。則該液晶顯示屏的左右視角特性對稱，在左，右和俯視3個方向，垂直視角靠近60度時對比度為5,觀看效果很好。在仰望方向?qū)Ρ榷劝殡S垂直視角圖4液晶的視角特性圖5液晶電光效應(yīng)試驗示意圖1)將激光器、液晶屏及光電池插入機箱對應(yīng)插孔內(nèi)，打開機箱電源。2)取掉液晶屏，調(diào)整激光器高度使激光器光斑入射到光電池入射孔內(nèi)。3)調(diào)整激光通過起偏器后進入光電轉(zhuǎn)換器后的光電流盡量大；再插入檢偏器，旋轉(zhuǎn)檢偏器使激光光斑變到最暗狀態(tài)，此時兩偏振片振動方向角度差應(yīng)為90°,將液晶屏重新4)調(diào)整頻率旋鈕，逆時針旋轉(zhuǎn)到最小，此時頻率為最大值，入射到激光器的光斑無閃幅值對應(yīng)光電流值，填入表格1,并繪制幅值與光電流關(guān)系圖及透過率與幅值關(guān)系圖(透過率在幅值為0時為100%),求出關(guān)斷電壓及閾值電壓。(注意調(diào)整幅值過程中，0~2V根據(jù)幅值和光電流值作圖，從圖形找到90%透過率時驅(qū)動電壓幅值(閾值電壓)和10%透過率時驅(qū)動電壓幅值(關(guān)斷電壓)。1)反復(fù)試驗一1、2、3、4試驗部分。2)調(diào)整幅值電壓0V,旋轉(zhuǎn)液晶屏±80°,每隔20°測量一次3)調(diào)整幅值電壓為2V,反復(fù)上面測量過程。五、試驗數(shù)據(jù)記錄與處理1)數(shù)據(jù)登記表格：幅值/V01幅值/V2幅值/V3幅值/V4幅值/V52)液晶電光效應(yīng)關(guān)系圖：通過圖像可知，90%透過率時驅(qū)動電壓幅值(閾值電壓)為：2.19V;10%透過率時驅(qū)動電壓幅值(關(guān)斷電壓)為：3.04V。1)數(shù)據(jù)登記表格：角度02)圖像表達：液晶屏視角特性測量光電流值/mA光電流值/mA六、思索題1)詳細論述飽和電壓與閾值電壓的物理意義及作用：閾值電壓(Thresholdvoltage):一般將傳播特性曲線中輸出電壓隨輸入電壓變化而急劇變化轉(zhuǎn)折區(qū)的中點對應(yīng)的輸入電壓稱為閾值電壓.在描述不一樣的器件時具有不一樣的參數(shù)。最大透光強度的10%所對應(yīng)的外加電壓值稱為閾值電壓(Uh),標志了液晶電光效應(yīng)有可觀測反應(yīng)的開始(或稱起輝),閾值電壓小，是電光效應(yīng)好的一種重要指標。最大透光強度的90%對應(yīng)的外加電壓值稱為飽和電壓(U?),標志了3獲得最大對比度所需的外加電壓數(shù)值，Ur小則易獲得良好的顯示效果，且減少顯示功耗，對顯示壽命有利。液晶的電光特性曲線越陡，即閾值電壓與飽和電壓的差值越小，由液晶開關(guān)單元構(gòu)成的顯示屏件容許的驅(qū)動路數(shù)就越多。2)液晶屏視角特性測量有何意義：液晶屏視角特性測量意義在于探索假定液晶分子沒有固定的電極。但可被外電場極化形成一種感生電極矩。這個感生電極矩也會有一種自己的方向，當這個方向以外電場的方向不一樣步，外電場就會使液晶分子發(fā)生轉(zhuǎn)動，直到多種互相作用力到達平衡。液晶分子在外電場作用下的變化，也將引起液晶合中液晶分子的總體排列規(guī)律發(fā)生變化。3)查找有關(guān)資料，理解液晶的特性及分類，以及其他材料在作為顯示屏件中的應(yīng)用狀況和各自的優(yōu)缺陷：液晶平面顯示屏的技術(shù)發(fā)展趨于成熟階段，并且其應(yīng)用面也伴隨信息、通訊和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進步而被大量地運用，例如筆記本電腦、移動電話、個人助理機和攜帶式消費性產(chǎn)品等。較難實現(xiàn)之廣視野角、高畫質(zhì)化和高速化等問題，均因新的材料、新的組合設(shè)計和新的驅(qū)動方式之發(fā)展，而實現(xiàn)了輕薄短小和替代性映像管監(jiān)視器和電視的功能。液晶材料(LiquidCrystal)在液晶平面顯示屏的構(gòu)成構(gòu)造上所擔(dān)任的角色是相稱地重要，雖然其種類有數(shù)萬種，但真正使用的也僅有數(shù)十多種。液晶狀態(tài)被喻為是自然界中物質(zhì)的第四狀態(tài)，而有別于固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)的物質(zhì)三大狀態(tài)，液晶分子是一種具有光學(xué)異方向性和流動性之結(jié)晶性液體，是一種機能性材料。液晶依其分子排列方式，分為向列型(Nematic)、距列型(Smectic)、膽固醇型(Cholesteric)、圓盤型(Disotic)*若依對外在原因的影響，有溶致型的(Lyotropic)、熱致型(Thermotropic);若依分子量來分，有低分子型和高分子型；若依溫度的原因，有互變轉(zhuǎn)換型(Enantiotropic)、單變轉(zhuǎn)換型(Monotropic);在高分子的液晶有主鏈型和側(cè)鏈型。液晶的發(fā)現(xiàn)最早是在19世紀，經(jīng)由數(shù)年的研究才成功的開發(fā)出液晶平面顯示屏的應(yīng)用。向列型液晶顯示法的機制有運用動態(tài)散射模式的顯示法、分子軸旋轉(zhuǎn)模式的顯示法、扭曲構(gòu)造模式的顯示法、主體和客體效應(yīng)模式的顯示法和熱汪學(xué)效應(yīng)的顯示法等。其中以動態(tài)散射模式的顯示法為主流，應(yīng)用的領(lǐng)域有輸入表達裝置、非破壞檢查和超音波等。當加大電壓時，則程現(xiàn)安定循環(huán)流的條紋模樣，此一條紋模樣，此一條紋模樣在數(shù)伏特的電壓范圍內(nèi)程現(xiàn)靜止安定狀態(tài)，在更高電壓時，安定循環(huán)流變成亂流而使區(qū)塊開始劇烈的搖動，其靜止狀態(tài)稱為韋廉斯區(qū)塊(WilliamsDomain),而搖動狀態(tài)稱之為動態(tài)散射近年來液晶材料的新用途，也發(fā)展到摩擦、摩耗和潤滑材料等方面應(yīng)用，液晶材料的一項有趣的物理性質(zhì)-電粘性效應(yīng)(Electrorheologicaleffect,ER),乃是在外加電場的作用下，而其粘度值產(chǎn)生變化，具有此一特性的物質(zhì)稱之為電粘性流體。液晶的分子構(gòu)造是多樣化的棒狀或碟盤狀之構(gòu)造體，并且也不停有新的功能性液晶材料分子被合成。例如復(fù)數(shù)的非液晶性的分子因氫結(jié)合之聚合效應(yīng)，而產(chǎn)生有液晶特性的所謂氫結(jié)合型液晶，同步不一樣性質(zhì)的金屬錯合物液晶分子構(gòu)造的新物值質(zhì)也被期待開發(fā)出來。液晶受環(huán)境影響較大，溫度濕度以及外界光照條件均有也許對液晶光電效應(yīng)測量在旋轉(zhuǎn)液晶屏的時候，是靠人眼進行讀數(shù)的，這一過程中也許由于視角問題以及人為原因產(chǎn)生誤差；試驗中發(fā)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)液晶屏，在對稱的位置上其光電流并不相等，也許