大学物理实验 液晶光电效应综合实验(2)

液晶电光效应综合实验

本实验所用仪器为液晶光开关电光特性综合实验仪，其外部结构如图 6 所示。下面简单介绍仪器各个按钮的功能。

模式转换开关：切换液晶的静态和动态（图像显示）两种工作模式。在静态时，所有的液晶单元所加电压相同，在（动态）图像显示时，每个单元所加的电压由开关矩阵控制。同时，当开关处于静态时打开发射器，当开关处于动态时关闭发射器；

静态闪烁/动态清屏切换开关：当仪器工作在静态的时候，此开关可以切换到闪烁和静止两种方式；当仪器工作在动态的时候，此开关可以清除液晶屏幕因按动开关矩阵而产生的斑点；

供电电压显示：显示加在液晶板上的电压，范围在 0.00V～7.60V 之间； 供电电压调节按键：改变加在液晶板上的电压，调节范围在 0V～7.6V 之间。其中单击＋按键（或－按键）可以增大（或减小）0.01V。一直按住＋按键（或－按键）2 秒以上可以快速增大（或减小）供电电压，但当电压大于或小于一定范围时需要单击按键才可以改变电压；

透过率显示：显示光透过液晶板后光强的相对百分比；

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透过率校准按键：在接收器处于最大接收状态的时候（即供电电压为 0V 时），如果显示值大于“250”，则按住该键 3 秒可以将透过率校准为 100％；如果供电电压不为 0，或显示小于“250”，则该按键无效，不能校准透过率。

液晶驱动输出：接存储示波器，显示液晶的驱动电压；

光功率输出：接存储示波器，显示液晶的时间响应曲线，可以根据此曲线来得到液晶响应时间的上升时间和下降时间；

扩展接口：连接 LCDEO 信号适配器的接口，通过信号适配器可以使用普通示波器观测液晶光开关特性的响应时间曲线；

发射器：为仪器提供较强的光源； 液晶板：本实验仪器的测量样品；

接收器：将透过液晶板的光强信号转换为电压输入到透过率显示表； 开关矩阵：此为 16×16 的按键矩阵，用于液晶的显示功能实验； 液晶转盘：承载液晶板一起转动，用于液晶的视角特性实验； 电源开关：仪器的总电源开关。 实验内容与步骤： 1. 准备工作：

(1)检查仪器初始状态：发射器光线必须垂直入射到接收器，当没有安装液晶板时，透过率显示为“999”的情况下，我们就认为光线垂直入射到了接收器上；安装上液晶板后，透过率显示为“600±100”的情况下，我们就认为光线垂直入射到了接收器上。

(2)将液晶板金手指 1插入转盘上的插槽，液晶凸起面必须正对光源发射方向。打开电源，点亮光源，让光源预热 10 分钟左右。（若光源未亮，检查模式转换开关。只有当模式转换开关处于静态时，光源才会被点亮。）

(3)检查仪器初始状态：发射器光线必须垂直入射到接收器。在静态模式、液晶转盘角度为 0 度、供电电压为 0V 条件下，透过率显示大于“250”时，按住透过率校准按键 3 秒以上，透过率可校准为 100%。（若供电电压不为 0，或显示小于“250”，则该按键无效，不能校准透过率）若不为此状态，需增加光源预热时间，同时检查前面的操作是否有误，重新调整仪器光路，直到达到上述条件为止。

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2.液晶光开关电光特性测量

①将模式转换开关置于静态模式。首先将透过率显示调到 100％，然后再进行实验。

②调节“供电电压调节”按键，按表 1 的数据改变电压，使得电压值从 0V 到 6V 变化，记录相应电压下的透射率数值。

③将供电电压重新调回 0V（此时若透过率不为 100%，则需重新校准）。 ④重复测量 3 次并计算相应电压下透射率的平均值，依据实验数据绘制电光特性曲线，可以得出阈值电压和关断电压。

表 1

电 压 1 0 液晶光开关电光特性测量

0.8 1 1.2 1.3 1.4 1.5 0.5 100.0 100 99.9 98.4 81.4 65.4 48.0 32.8 100.0 99.9 99.9 98.4 81.3 65.2 48.0 32.7 100.0 99.9 99.8 98.3 81.3 65.1 47.9 32.6 透过率2 3 % %

平 均 100.0 99.9 99.9 98.4 81.3 65.2 48.0 32.7 电 压 1 1.6 1.7 2 3 4 5 6 21.1 13.2 4.6 4.9 4.5 4.1 3.7 21.0 13.1 4.6 4.9 4.5 4.1 3.7 21.0 13.1 4.6 4.9 4.2 4.1 3.8 21.0 13.1 4.6 4.9 4.4 4.1 3.7 透过率2 3 平 均

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3.液晶的时间响应的测量

将模式转换开关置于静态模式，透过率显示调到100，然后将液晶供电电压调到2.00V，在液晶静态闪烁状态下，用存贮示波器观察此光开关时间响应特性曲线，可以根据此曲线得到液晶的上升时间和下降时间。

表2 时间响应的数值表

时间(s)透过率(%)

0.6280.6140.5110.470.4620.420.4620.5020.5431.4751.4851.5351.54501090100901009010001090100 4．液晶光开关视角特性的测量 1.确认液晶板以水平方向插入插槽

2.将模式转换开关置于静态模式，在转角为0度，供电电压为0V，透过率显示大于“250”时，按住“透过率校准”按键3S以上，将透过率校准为100%。 3，将供电电压置于0V，按照表中所列的角度调节液晶屏与入射激光的角度，记录下在每一角度时的光强透过率值Tmax。

4.将液晶转盘保持在0度位置，调节供电电压为2V。在该电压下，再次调节液晶屏角度，记录下在每一角度时的光强透过率值Tmax。

5.切断电源，取下显示屏，将液晶板旋转90度，以垂直方向插入转盘。 6.打开电源，按照步骤2，3,4，可测得垂直方向时在不同供电电压，不同角度时的透过率值。

表3 水平方向视角特性

正角度 0 5 10 15 20 25 30 35 Tmax（0V） 100.0 101.0 101.0 102.0 103.0 102.0 101.0 98.8 Tmin(2V) Tmax/Tmin 负角度 4.5 4.4 4.6 5.0 4.8 5.0 5.2 5.2 22.2 23.0 22.0 20.4 21.5 20.4 19.4 19.0 0 5 10 15 20 25 30 35 Tmax（0V） 100.0 99.8 99.5 98.8 98.5 97.1 94.9 91.3 Tmin（2V） Tmax/Tmin

4.5 5.0 5.4 5.2 5.3 5.1 5.2 5.1 22.2 20.0 18.4 19.0 18.6 19.0 18.3 17.9 22

液晶电光效应综合实验

正角度 Tmax（0V） Tmin(2V) Tmax/Tmin 负角度 Tmax（0V） Tmin（2V） Tmax/Tmin

40 45 50 55 60 65 70 75 97.7 94.1 89.5 83.2 75.1 64.8 52.0 36.4 5.1 4.7 4.4 4.1 3.9 3.6 3.0 2.3 19.2 20.0 20.3 20.3 19.3 18.0 17.3 15.8 40 45 50 55 60 65 70 75 88.4 83.8 78.2 71.2 62.1 50.7 39.3 27.5 4.8 4.5 4.2 3.9 3.7 3.2 2.7 2.0 18.4 18.6 18.6 18.3 16.8 15.8 14.6 13.8

表4 垂直方向视角特性

正角度 0 5 10 15 20 25 30 35 Tmax（0V） 100.0 100.0 100.0 99.8 97.7 96.0 9402.0 90.8 Tmin(2V) Tmax/Tmin 负角度 4.7 7.1 11.2 17.6 24.7 33.8 44.6 54.8 8.9 10 5.7 15 4.0 20 2.8 210.8 25 30 1.7 35 21.3 14.1 0 5 Tmax（0V） 100.0 99.2 97.5 95.4 92.5 89.1 86.0 81.4 Tmin（2V） Tmax/Tmin

4.6 4.7 6.6 11.4 18.4 26.8 36.9 46.0 8.4 5.0 3.3 2.3 1.8 21.7 21.1 14.8 23

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