武汉理工大物实验报告液晶光电效应与应用.docx

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武汉理工大物实验报告液晶光电效应与应用

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一、实验仪器说明

图1液晶光开关电光特性综合实验仪

如图1所示，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，当开关处于静态时发射器光源会自动打开，动态时关闭；

静态闪烁/动态清屏切换开关：

在静态时，此开关可以切换到闪烁和静止两种方式；在动态时，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；

透过率校准按键：

当供电电压为0V时，透过率显示如果大于“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，一般接CH1通道；

光功率输出：

接存储示波器，显示液晶的时间响应曲线，一般接CH2通道；

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信号；

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；

二、实验内容和步骤

1．实验前准备工作

（1）将液晶板金手指1（如图2）即水平方向插入转盘上的插槽，液晶凸起面必须正对光源发射方向，将角度盘对准0刻度；

（2）打开电源开关，选择模式开关为静态模式，使光源预热10分钟左右；

（3）请勿调整发射器和接收器方向，如发现方向没对准请报告老师；

（4）在静态0V供电电压条件下，将透过率校准为“100％”。

图2液晶板方向示意图（视角为正视液晶凸起面）

2．液晶光开关电光特性实验

（1）按实验报告册表1的数据改变供电电压，记录相应电压下的透射率数值；

（2）重复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，根据曲线估得阈值电压和关断电压（保留小数点后1位）。

3．液晶光开关的时间响应特性实验

（1）将液晶实验仪的液晶驱动输出接入示波器的CH1通道，光功率输出接入CH2通道；

（2）在静态模式0V供电电压条件下，检查和调整透射率为100%；然后再将电压调到2.00V，通过矩阵按键最右上角的按键使液晶变为闪烁状态；

（3）打开示波器电源，按下列步骤调节示波器以正常显示所要测量的波形：

1.按下按键区域上方的“存储/调出”；

2.按下屏幕区域右侧“初始设置”对应按键；

3.调整“水平档位”旋钮为250ms（屏幕下方显示）；

4.仔细观察屏幕中动态周期性出现的CH1驱动信号（黄色）和CH2响应信号（蓝色），通过按键区域右边的“运行/停止”来获取一个完整上升沿和下降沿的静止波形。

（4）测量响应信号的数据，具体示波器操作步骤：

1.按下按键区域上方的“光标”；

2.通过屏幕区域右侧“X→Y”对应按键切换成X光标模式；

3.通过屏幕区域右侧“信源”对应按键切换成CH2模式；

4.按下屏幕区域右侧“X1”对应按键选定X1光标，通过按键区域左上方“多功能控制”旋钮将X1光标移动并对准响应信号的上升沿起点（即使光标与驱动信号方波的下降沿重合）；

5.按④的方法选定X2光标并移动到与驱动信号方波的上升沿重合；

6.按下屏幕区域右侧“X1X2”对应按键同时选定两个光标，分别读取此时显示在屏幕区域右侧“X1”和“X2”下面的坐标数据（时间、电压），保留正负号记录在实验报告册表格2内（X1的坐标为上升沿的，X2的坐标为下降沿的）；

7.顺时针调节“多功能控制”旋钮，每次只调一个步进（10ms），在表2中依次记录每一步进的X1和X2坐标，共18组。

（5）测量响应信号的上升时间和下降时间，具体示波器操作步骤：

1.在示波器处于实验步骤（4）最后的状态下，再次按下“光标”使屏幕中光标消失；

2.按下按键区域上方的“测量”，在屏幕区域右下角“上升时间（或下降时间）”处读出并记录通道“2”的数据，再按下该处对应按键，切换显示之后按下“时间设置”对应按键，通过“多功能控制”旋钮在弹出的窗口中将光标移至“FallTime”（若之前读的是下降时间，则此处选择“RiseTime”），然后按下屏幕区域右下角“上页”对应按键，记录通道“2”的“下降时间（或上升时间）”

（6）按表2的数据绘制曲线到坐标图中的“响应信号”区域，同时在“驱动信号”区域绘出对应的方波；

4．液晶光开关的视角特性实验

水平方向视角特性

（1）取消液晶屏闪烁状态，将电压调回到0.00V，再次检查和调整透射率为100%；

（2）确定当前液晶板为水平方向插入的插槽，按照实验报告册表3的角度数据调节液晶转盘，依次记录下对应的透过率数据到表3的TMAX行中；

（3）将供电电压调到2.00V，按照同样的步骤依次记录数据到TMIN行中；

（4）按TMAX/TMIN依次计算出对比度并绘图。

垂直方向视角特性

（1）关闭液晶实验仪总电源，更换液晶板为垂直方向插入插槽，在0V供电电压条件下调整透射率为100%；

（2）参考照水平方向的测量方法按实验报告册表4的角度记录对应的TMAX和TMIN并绘图。

5．液晶的图像显示原理实验

将模式转换开关置于动态（图像显示）模式。

液晶供电电压调到5.00V。

转动液晶面板转盘使液晶板正面朝向实验者。

此时矩阵按键板上的每个按键位置对应一个液晶光开关象素。

初始时各相素都处于开通状态，按1次矩阵开光板上的某一按键，可改变相应液晶相素的通断状态，所以可以利用点阵输入关断（或点亮）对应的象素，使暗相素（或点亮象素）组合成一个字符或文字，体会液晶显示器件组成图像和文字的工作原理。

矩阵按键板最右上角的按键此时为清屏键，用以清除已输入在显示屏上的图形。

按授课老师的要求操作图像矩阵按键在液晶板上显示出图像并请老师检查。