液晶的电光调制研究 曹海元 陈 宓 指导教师：乐永康 顾问：徐克璹 1. 什么是液晶 2. 液晶的分类 3. 液晶的电光效应 4. 本课题的研究意义 5. 沿面向列相液晶的电光调控 6. 扭转向列型液晶的电光调控 7. 两种光强调制的比较 固态与液体的中间态 液晶的分类 向列相 胆甾相 近晶相 液晶的研究意义 1.可应用光谱范围特别宽 2.调谐电压低 3.透射率连续可调 4.输出光束不会发生偏离 5.损耗低、重复率高、稳定性好 6.用液晶制作各种器件制作简单且成本较低 液晶的光强调制 电控双折射效应 扭转向列型效应 本课题研究的目的 研究两种不同的光强调制机制并且比较其优缺点 测量液晶盒在不同频率、幅度的驱动信号下的对于不同波长激光的透射光强变化情况 测量TN型液晶盒的响应时间以及阈值电压等重要参数 沿面排列和垂面排列 电控双折射效应 实验光路图 沿面向列相液晶的光强调制 沿面向列相液晶的透过光强随电压的变化关系 出射光沿平行光轴方向与沿垂直光轴方向相位不同，形成相位差 液晶盒在不同频率下测量结果 固定驱动方波信号峰峰值为8V 等效电阻电容模型 液晶盒分子层间可以容纳电荷，因此可以等效为一个电容；而漏电流的存在，可以将液晶盒等效为一个电阻，由此可以得出液晶盒的等效模型 扭转向列型液晶电光调控 扭转向列型液晶（twisted nematic）介绍 扭曲电效应 无外加电场时，透射光通过液晶盒偏振角度会发生90度的旋转 外加电场足够大时，液晶分子会朝向平行电场方向排列 常白模式（Normally White） 偏振片互相垂直，不加电压时，光可以通过；外加电压之后，液晶盒开启，光不能通过 TN型液晶盒的光强调制 TN型液晶盒的光强随电压变化关系（1KHz方波信号） 为何会有突起 TN型液晶的等效模型 扭转（旋光片）+各向异性（延迟片） 出射光的偏振方向 出射光沿平行光轴方向与沿垂直光轴方向相位不同，形成光延迟，这个量决定了出射光的椭圆偏振方向，当长轴方向与偏振片方向相同时，出现了凸起现象 不同的频率下的测量结果 对于实验结果的解释 等效电容分压的变化 液晶盒使用较小频率的驱动电压可以使得液晶盒有较小的工作电压，较大的陡度 阈值电压和频率的关系 阈值电压：透射率为90%时的驱动电压 理论分析 低频时等效电容分压 高频时等效电容分压 响应时间的测量 响应时间：决定液晶显示器件的显示质量（残影、图像的连续性） 响应时间：透射率由0上升到10%所需要的时间 上升时间：透射率由10%上升到90%所需要的时间 下降时间：透射率由90%下降到10%所需要的时间 测量方法和结果 脉冲信号激发，示波器触发记录 响应时间大约为1ms 上升时间大约为4ms 下降时间大约为0.7-2.0ms 响应时间与上升时间不随外加电压改变 下降时间随外加电压变大而减小 扭转向列效应与电控双折射的比较 1.扭转向列型液晶对比度比电控双折射要高 2.扭转向列型的恢复时间比电控双折射要短 3.扭转向列型比电控双折射稳定 感谢乐永康老师和徐克夀老师对本实验的指导 感谢刘建华老师和戴海涛老师在一些问题上给予了有益的讨论 感谢岑剡老师、陈元杰老师在实验仪器上给予的支持 感谢罗页同学对实验过程中给予的帮助

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