实验14 液晶电光效应实验
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，使它呈现晶体的特性。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。
1888年，奥地利植物学家Reinitzer在做有机物溶解实验时，在一定的温度范围内观察到液晶。1961年美国RCA公司的Heimeier发现了液晶的一系列电光效应，并制成了显示器件。从70年代开始，日本公司将液晶与集成电路技术结合，制成了一系列的液晶显示器件，至今在这一领域保持领先地位。液晶显示器件由于具有驱动电压低（一般为几伏），功耗极小，体积小，寿命长，无辐射等优点，在当今各种显示器件的竞争中有独领风骚之势。
【实验目的】
1．在学习液晶光开关的基本原理，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和关断电压。
2．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。
3．测量液晶光开关的视角特性。
4．了解液晶光开关构成矩阵式图像显示的原理。
【仪器用具】
ZKY-LCDEO型液晶光开关电光特性综合实验仪、数字示波器
【实验原理】
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型液晶为例，说明其工作原理。光开关的结构如图1所示。在两块玻璃板之间夹有液晶，液晶分子的形状如同火柴一样，为棍状。棍的长度在十几埃，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），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。上下电极之间的那些液晶分子趋向于平行排列。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。
学必求其心得，业必贵于专精
第四节 液体的性质 液晶
第五节 液体的表面张力
[学习目标］ 1.知道液体的性质。2.了解液晶的特点及其应用.3.知道液体的表面张力，并能解释液体表面张力产生的原因．
一、液体的性质
[导学探究］ 液体像气体一样没有固定的形状，具有流动性，而又像固体一样具有一定的体积,不易被压缩，液体的这些特点是由什么决定的?
答案 液体的微观结构．
[知识梳理]
1．液体分子的排列更接近于固体,液体中的分子是密集排列在一起的，因而液体具有一定的体积，不易被压缩．
2．液体分子只在很小的区域内有规则的排列,这种小区域杂乱无章的分布,使液体在宏观上呈现出各向同性．
3．液体分子间的距离小，相互作用力很大，液体分子的热运动与固体类似,主要表现为在平衡位置附近做微小振动,但液体分子没有长期固定的平衡位置，在一个平衡位置附近振动一小段时间以后，又转移到另一个平衡位置附近振动,这就是液体具有流动性的原学必求其心得，业必贵于专精
因．
4．由于分子在液体内部移动比在固体中容易得多，所以液体的扩散要比固体的扩散快．
二、液晶
[导学探究］ 液晶在现代生活中扮演着重要角色，从最初的电子手表到如今的笔记本电脑、液晶电视、可视电话、……,液晶一步步地深入到我们生活的方方面面．什么是液晶呢？它是液体吗?
答案 在力学性质上像液体一样具有流动性、连续性,而其光学性质、电学性质与晶体的某些性质相似,具有各向异性．液晶不是液体．
［知识梳理]
1．液晶在力学性质上与液体相同,即具有流动性、连续性．
2．液晶在光学、电学性质方面与晶体相同，即具有各向异性．
3．液晶的用途：液晶显示、液晶测温．
三、液体的表面张力
[导学探究］ (1）把一根棉线的两端系在铁丝环上，不要让棉线过紧，要使它处于略为松驰的状态．然后将铁丝环浸入肥皂液里，再拿出来时环上就留下了一层肥皂液的薄膜．这时薄膜上的棉线仍是松驰的（如图1甲所示）．
高中物理基本知识点
第 1 页 共 13 页 选修3-3 热学
一、分子动理论
1．物体是由大量分子组成的
(1)分子的大小
①分子直径：数量级是10－10 m；
②分子质量：数量级是10－26 kg；
③测量方法：油膜法．
(2)阿伏加德罗常数：1 mol任何物质所含有的粒子数，NA＝6.02×1023 mol－1.
(3)微观量：分子体积V0、分子直径d、分子质量m0.
(4)宏观量：物体的体积V、摩尔体积Vm、物体的质量m、摩尔质量M、物体的密度ρ.
(5)关系：
①分子的质量：m0＝MNA＝ρVmNA
②分子的体积：V0＝VmNA＝MρNA
③物体所含的分子数：N＝VVm·NA＝mρVm·NA或N＝mM·NA＝ρVM·NA
(6)两种模型：
①球体模型直径为：d＝ 36V0π
②立方体模型边长为：d＝3V0
2．分子热运动：一切物质的分子都在永不停息地做无规则运动．
(1)扩散现象：相互接触的不同物质彼此进入对方的现象．温度越高，扩散越快，可在固体、液体、气体中进行．
(2)布朗运动：
①定义：悬浮在液体(或气体)中的小颗粒的永不停息地无规则运动．
②实质：布朗运动反映了液体分子的无规则运动．
③决定因素：颗粒越小，运动越明显；温度越高，运动越剧烈． 高中物理基本知识点
第 2 页 共 13 页 (3)气体分子运动速率的统计分布：
①同一温度下，大多数分子具有中等的速率；随温度升高，占总数比例最大的那些分子速率增大．
②气体分子运动速率的“三个特点”
某个分子的运动是无规则的，但大量分子的运动速率呈现统计规律，如图所示：横轴表示分子速率，纵轴表示各速率的分子数占总分子数的百分比，图像有三个特点：
(1)“中间多，两头少”：同一温度下，特大或特小速率的分子数比例都较小，大多数分子具有中等的速率．
(2)“图像向右偏移”：速率小的分子数减少，速率大的分子数增加，分子的平均速率将增大，但速率分布规律不变．
LCD工艺流程简述
一、前段工位：
ITO 玻璃的投入（grading）—— 玻璃清洗与干燥（CLEANING）——涂光刻胶（PR COAT）——前烘烤（PREBREAK）——曝光（DEVELOP）
显影（MAIN CURE）——蚀刻（ETCHING）—— 去膜（STRIP CLEAN）【属于光科技术，详见百度百科】—— 图检（INSP）——清洗干燥（CLEAN）——TOP 涂布（TOP COAT）—— UV 烘烤（UV CURE）—— 固化（MAIN
CURE）——清洗（CLEAN）—— 涂取向剂（PI PRINT）——固化（MAIN
CURE）—— 清洗（CLEAN）——丝网印刷（SEAL/SHORT PRINTING）—— 烘烤（CUPING FURNACE）—— 喷衬垫料（SPACER SPRAY）——
对位压合（ASSEMBLY）—— 固化（SEAL MAIN CURING）
讲解：
1． ITO 图形的蚀刻：（ITO 玻璃的投入到图检完成）
A． ITO 玻璃的投入：根据产品的要求，选择合适的ITO 玻璃装入传递篮具中，要求ITO 玻璃的规格型号符合产品要求，切记ITO 层面一定要向上插入篮具中。
B． 玻璃的清洗与干燥： 将用清洗剂以及去离子水（DI 水）等洗净ITO 玻璃，并用物理或者化学的方法将ITO 表面的杂质和油污洗净，然后把水除去并干燥，保证下道工艺的加工质量。
光刻技术（1.气相成底模 2.旋转烘胶3.软烘4.对准和曝光5.曝光后烘焙（PEB）6.显影7.坚膜烘焙8.显影检查）
C． 涂光刻胶： 在ITO 玻璃的导电层面上均匀涂上一层光刻胶，涂过光刻胶的玻璃要在一定的温度下作预处理： D．
前烘：在一定的温度下将涂有光刻胶的玻璃烘烤一段时间，以使光刻胶中的溶剂挥发，增加与玻璃表面的粘附性。
E． 曝光：用紫外光（UV）通过预先制作好的电极图形掩模版照射光刻胶表面，使被照光刻胶层发生反应，在涂有光刻胶的玻璃上覆盖光刻掩模版在紫外灯下对光刻胶进行选择性曝光：（如图所示）
