液晶光控取向技术是一种通过偏振光照射来实现液晶取向的非接触式方法,不同于摩擦取向法,它具有无污染、无静电、易实现微区多畴取向等优点,因此引起了世界各地科研工作者的广泛关注。本文综述了液晶光控取向技术的研究现状和最新进展,简略地阐述了一些光控取向技术的基本原理以及液晶光控取向材料的工作机理。本文重点介绍了目前光控取向研究中比较新颖的一种光诱导偶氮染料取向的方法,并且从液晶光控取向在曲面及柔性基底、光数据处理及高空间分辨率的光处理系统、具有复杂几何图形取向的液晶光学元器件、3D光可擦写及铁电液晶显示器、光学滤光器和其他光控取向材料这六个方面列举了一些液晶光控取向技术的最新应用。

为了实现溶液化制备有机电致发光器件(OLED),制备和应用具有高溶解性的有机电致发光材料是重要的手段之一。本工作设计和合成了一种含液晶分子中常用的丙基双环己基二氟苯基结构单元的配体及其铱配合物Ir(cfpp)2(acac) (cfpp = 2-(2,3-二氟-5-［trans,trans-4′-丙基-(1,1′-双环己基)］苯基)吡啶); acac = 乙酰丙酮负离子)。以其作为绿色发光掺杂材料,按照2%、4%和8%的掺杂含量旋涂制备了OLED器件,器件结构为ITO / PEDOT∶PSS/PVK∶PBD∶Ir(cfpp)2(acac) / TPBi / LiF / Al。当掺杂浓度为8%时,器件的最大发射波长为524 nm,最大发光亮度达到3 600 cd/m2;当电流密度为20 mA/cm2时,最大电流效率和功率效率分别为2.0 cd/A和0.6 lm/W,具有较强的电致发光特性。研究结果表明,应用含液晶结构单元设计和合成高溶解性的有机电致发光材料是可行的研究思路,为制备可旋涂有机电致发光材料提供了新方法。

采用一步法,以N,N-二(4-氨基苯基)-4-(十二烷氧基联苯基)-4’-氨基苯醚 (C12-BAAPE)为控制预倾角的功能性二胺,2,2’-双三氟甲基-4,4’-联苯二胺 (TFDB)或4,4’-二氨基二苯醚 (ODA)为辅助二胺,分别与2,2’-双(3,4-二羧苯基)六氟丙烷四羧酸二酐 (6FDA)和4,4’-联苯醚二酐 (ODPA)聚合,得到三种主链结构不同的聚酰亚胺 (PI-1、PI-2和PI-3)。利用NMR、FT-IR、DSC、TGA、偏光显微镜和预倾角测试仪对聚合物的结构、热性能以及制备的液晶盒的取向性进行了表征,同时测试了3种PI的溶解性能。结果表明,PI-2液晶取向膜的耐摩擦性能明显优于PI-1和PI-3,且具有更高的玻璃化转变温度 (Tg)和分解温度 (Td),更好的溶解性能。分子模拟 (MS)表明,由于PI-2分子主链垂直构象的存在,增加了分子链的刚性,因而提高了取向膜的耐摩擦性能。

采用反应性液晶通过光聚合反应与聚芳醚光取向膜复合方法,制备了平面转换（In-plane switching,IPS）液晶显示器件,并在高温状态下对其光电显示和取向稳定性能进行了研究。结果显示,与单一聚芳醚光取向膜相比,利用复合光取向膜制备的IPS器件在高温状态下的光电显示和液晶取向稳定性能都得到了明显提高,在65 ℃明亮显示20 h无液晶取向变化,在120 ℃维持2 h无明显光量渗透。在线偏振紫外光下,光敏聚芳醚薄膜发生各向异性光交联反应,其交联程度最高可达67.4%。SEM分析结果发现,反应性液晶单体在UV光照射下,在聚芳醚光取向膜表面上发生了各向异性光聚合反应,沿先前光取向方向形成长度为0.4 μm左右的棒状聚合物,有效限制了光取向膜中未交联的柔性基团的活动能力,进而有效增强了复合取向膜对液晶的取向稳定性。

目前,越来越多的液晶应用要求向列相液晶材料具有高双折射率性能。本文合成了5个高双折射率含氟三苯二炔类液晶化合物（Ⅳ）,经过IR,1H NMR,13C NMR谱图鉴定,这些化合物的分子结构完全正确;通过DSC和POM对其液晶相态测试的实验结果表明该类液晶化合物具有较低的熔点和相对较宽的向列相温度范围（达到100℃左右）;对其折光率测试结果表明这些液晶化合物的双折射率(Δn)值在0.47以上,改善液晶光学性能。

利用Berreman 4×4矩阵和Matlab编程模拟了胆甾相液晶的反射光谱,分析了螺旋数(液晶厚度)、基板的折射率、双折射、折射率色散、固定螺距、梯度螺距和入射角等因素对反射光谱带宽的影响。结果表明,要得到理想的Bragg反射带宽,液晶层的厚度即螺旋数N需达到N≥10;基板折射率会影响最大反射率,基板折射率ng与寻常光折射率no 相比,ng< no时,最大反射率比较低,ng越小越影响明显,当ng≥no时,具有很好的反射率;折射率的色散和大的入射角会使带宽变窄,而大的双折射Δn和螺距P可以得到较宽的反射带宽,但拓宽效果有限。通过梯度螺距的函数表达式,理论模拟了具有螺距梯度的胆甾相液晶的反射带宽,其对于胆甾相液晶宽波反射的实验研究具有一定的意义。

最终关键尺寸是评价薄膜晶体管液晶显示器产品性能的一项重要参数。本文研究了在光源照度变化的条件下得到准确的最终关键尺寸的方法。通过大量的实验测试、数据分析,并配合扫描电子显微镜(SEM)图片,确定最终关键尺寸合适的测试条件和方法。基于上述分析,选取测量值稳定的光照强度区间中心点的光照强度作为标准样品参照值,选取此时样品测试图片作为标准图片。测试结果与SEM结果进行对比,得到不同膜层测量值和真实值之间的补偿值。并通过不同尺寸产品的数据收集和分析来验证补偿值的可靠性。通过上述方法,可以极大地缩短最终关键尺寸测量的校正周期,并为今后新产品开发提供可靠的测试标准。

以比铝、银等金属材料透光性更好的铜作为白光有机顶发射器件的顶电极,将其应用到基于Al底电极的蓝、黄互补色顶发射白光有机电致发光器件（TEWOLED）,通过合理设计器件结构,制备出的器件具有较低的驱动电压和较高的效率,4 V下亮度超过1 000 cd/m2、功率效率达到28.5 lm/W,效率滚降较小。我们利用p型电学掺杂结构和电子注入缓冲层结构分别解决了铝和铜电极功函数同空穴传输层的HOMO能级和电子传输层的LUMO能级不匹配问题,并通过TcTa光学覆盖层的调节作用使器件具有较好的光谱稳定性。基于Cu顶电极的TEWOLED与采用Al作为互连金属的CMOS工艺兼容,我们将该器件与硅基CMOS驱动电路结合,获得了SVGA白光有机微显示器件,为彩色有机发光微显示的实现奠定了基础。

讨论了基于柔性PI基底上的底栅型TFT器件工艺,通过工艺优化解决了双层结构干刻速率不同造成的下切角形状。本文TFT器件是基于氧化物IGZO为有源层,栅绝缘层采用Si3N4/SiO2双层结构,采用两次补偿曝光、干刻方式消除干刻引入的下切角形状,有效解决了薄膜沉积引入的断线风险。实验结果表明,经过SEM断面观察,干刻后双层结构taper角度适合TFT器件后续沉膜条件,柔性基底上制作的TFT器件迁移率达到14.8 cm2/(V·s),阈值电压Vth约05 V,亚域值摆幅SS约0.5 V/decade,TFT器件的开关比Ion/Ioff > 106。通过此方法制作出的器件性能良好,满足LCD、OLED或电子纸的驱动要求。

对TFT制作工艺中,TFT有源层刻蚀均一性与电学性质进行分析研究。通过扫描电子显微镜,电学测试设备对样品进行分析。结果显示沟道有源层的刻蚀功率,气体比例及刻蚀压强对有源层的刻蚀均一性都有较大影响,并会影响TFT电学特性的均一性。通过适当降低刻蚀功率及反应气体SF6/Cl2的比例,同时,降低反应压强,可以改善有源层刻蚀的均一性。从而,TFT电学特性的均匀性得到优化。

挠曲电效应（Flexoelectric Effect）是指液晶分子在外电场的作用下,由于展曲/弯曲形变而导致的液晶分子自极化,并表现出宏观电偶极矩的现象。ADS模式液晶显示面板在开机工作初,由于挠曲电效应从而产生闪烁漂移（Flicker Shift）的现象。本文从挠曲电效应的产生机理出发,结合试验结果,讨论了灰阶电压大小及灰阶电压对称性对闪烁漂移程度、速率的影响;当闪烁漂移达到稳定后,面板的实际公共电极电压（Vcom）偏移程度变化。结果发现,随着灰阶电压的升高,闪烁漂移程度会随着挠曲电效应的增强而加重,面板内Vcom电压偏移量也随之增加,而改变灰阶电压的对称性可在一定程度上增强或抵消自极化效应带来的Flicker漂移和Vcom电压偏移。利用该结果可一定程度上改善面板的显示特性。

在TFT-LCD行业,PECVD设备主要用于Array TFT基板工艺中的气相沉积;产生的非金属膜层,为金属电路提供保护、开关作用;在PECVD工艺制程中,腔体设计复杂,反应条件苛刻,产生的制程物会造成产品不良,故需要定期进行PM（pre maintenance预防性维护）。本文以PECVD PM作业为背景,针对设备PM耗时长的问题,制定了改善方法,并着重介绍了腔体检漏工具的设计过程。设计制作了一台国产化检漏工具,成功运用于量产。通过测试,检漏工具3 min内达到10 mT(1 mT=0.133 Pa),漏率为0.45 mT/min,基本符合设备Spec.（标准）要求。

在对AIRMAX网桥设备调试安装时,为了快速进行天线波束对准和IP地址联通测试,必须要及时准确获得网桥信号接收强度和信噪比等多种实时参数。设计了一款简易而低成本的网桥天线调试仪,使用ENC28J60以太网控制器实现调试仪与网桥的Telnet连接;利用ATMEGA328处理器完成信息的提取与筛选;通过LCD1602液晶显示屏显示网桥状态参数。实验结果表明：本系统的启动时间小于1 min,每隔2 s对所需参数进行更新并显示。达到调试工作对调试仪小型、快速、准确的要求。

针对传统的大区域公共场所多采用定时轮流切换镜头的方式进行视频监控,存在监控不及时和漏内容的缺点,设计了一种以RFID技术为核心的智能监控平台。该平台由S3C2440处理器、OV9650摄像头和nRF24LE1无线芯片组成,其核心算法是依据场所的情景进行模式分类,接收并检测监控场所的无线信号能量波动,当出现异常时,就把该部分的摄像头图像显示在监控中心的显示屏幕上。实验表明,基于该平台设计的智能监控视频系统,避免了定时轮换镜头方法的缺点;在中等视频监控规模时,漏监率就可以获得很大改善。该智能监控平台较好地实现了对大区域公共场所人员和物品的无漏实时监控,结构简单,成本低廉,可以满足公共场所智能监控的需要。

提出了一种新型的基于In-Zn-O薄膜晶体管（IZO TFT）的行集成驱动电路。该电路采用了输入级模块复用的驱动方法,即一级输入级驱动多级输出级,因此可以显著地减少输入级模块TFT的数量,缩减电路的面积,满足高分辨率显示屏设计,同时也可以迎合显示屏窄边框的审美需求。电路的输入级模块工作时间是输出级模块的n倍(n是一级输入级模块驱动输出级模块的级数),因此输入级尺寸可以做得更小。另外,该电路的驱动时钟频率是传统结构中一级输入级模块驱动一级输出级模块时钟频率的1/n,有效地降低了电路的动态耦合功耗。我们制作了20级的行集成驱动电路,一级输入级模块驱动两级输出级模块,该电路的尺寸为宽730 μm,高为164 μm,满足窄边框的要求。从实验测结果表明,该电路很好地满足300 PPI的AMLCD或AMOLED显示屏的需求。

通过对大型户外全彩LED显示屏的研究,基于FPGA设计了一种LED显示屏的控制系统。该系统主要工作基于Altera公司提供的DE1开发板上进行设计,在Quartus II的软件开发环境下,采用层次化设计,用Verilog HDL语言建立分频时钟模块、数据采集和重组模块、扫描驱动模块,最后连接成一个整体的系统模块,进行仿真和调试,完成FPGA控制系统的设计。通过SPI通信协议发送数据,完成了64×64的LED屏的图形显示,从而验证了LED大屏幕的设计方法。本方案实现的显示控制系统方法,满足目前LED大屏幕区域显示和高速处理图像数据的要求,具有稳定性高、设计灵活等特点。

为了提高骨架提取的准确性和连通性,提出了一种基于向量内积的新型骨架提取方法。对二值图像进行欧氏距离变换,获得了由内部像素点指向边界点的边界向量,通过比较内部像素点8-邻域范围内对应边界向量内积值符号在4个方向上的变化情况确定了边界向量方向发生重大变化的次数,并据此选取候选骨架点;采用基于回归分析的方法确定延伸方向,并完成连接操作生成完整的骨架线。实验结果表明,该算法能够保证骨架的连通性和完整性,且骨架定位准确,平均正确率达到92.27%,同时可以克服边界扰动,是一种有效的骨架提取算法。

为了在地面研制阶段精确地测试空间遥感相机在各种空间频率处的调制传递函数,对测试原理进行了理论推导和分析,并基于此开展了整机在各种空间频率处的传函测试实验。在给出了遥感相机调制传递函数的测试实验链路的基础上,推导了各种空间频率的正弦波和方波靶标在整个链路中的光能传递过程,从而得到了遥感相机在各种频率下的调制传递函数和对比度传递函数的理论形式,并证明了在任何频率处二者之间的转换系数均为π/4。最后,在真空环境下进行了相机在1、1/2和1/3乃奎斯特频率下的调制传递函数测试。实验结果表明：某空间遥感相机在实验室条件下测得的1、1/2和1/3乃奎斯特频率下调制传递函数分别为0.21、0.40和0.59。经计算光学系统反推传函与设计传函衰减系数接近1,证明了方法的正确性。

针对现有传统亮度计采集背光源亮度的检测方法用时长,不适于生产线的问题,提出一种基于ε-支持向量回归机的背光源亮度均匀性评价方法。设计了背光源亮度均匀性检测平台,采用CCD图像传感器一次性同时获得几个背光源亮度图像,并进行校正。通过在非线性条件下的ε-支持向量回归机（ε-SVR）对校正后得到的背光源检测点亮度值构建关于背光源亮度值的预测模型,并对若干个背光源进行预测,与检测标准相比较判断其亮度是否合格。结果表明,在构建的支持向量回归模型中多种参数的融合检测,其精度是相似的。其中,最佳预测结果RMSE为43.28,BR为1.21%。说明预测结果与传统亮度计的测量值之间误差较小,但操作方便、且所用时间更短,对于背光源亮度均匀性的客观评价与亮度计评价结果基本符合。

为了缩短超短焦距投影仪的机械总长,克服传统离轴超短焦距投影系统的装调困难,降低系统的设计难度,设计了一种同轴的超短焦距投影系统。首先,通过分析像差与系统总长的关系,证明了需要保证系统总长的必要性。然后,通过镂空非球面反射镜中心部分,利用平面或球面反射镜折转光路,提出了一种新的设计超短焦距投影仪的方法。在保证光学总长的同时缩短了机械总长,提高了空间利用率,解决了同轴折反系统中存在挡光的问题。最后设计的系统总长为215 mm,投射尺寸为100 in。系统的投射比为0.17,物方NA为0.2,焦距为1.66 mm。各个视场传递函数在内奎斯特频率处达到0.5以上,各指标都满足了投影系统的要求。同时,在透镜个数相同的情况下,系统的性能都优于传统的投影仪。

介绍了一种使用橙、绿、蓝三基色LED灯作为背光灯的平板显示模块背光源。本背光源亮度的调节通过变频调光技术实现。最终的标准白色光利用这种三色灯的调光脉冲高电平时间混色的方法得到,并按照光传感器输出的数据来微调三色灯调光脉冲高电平时间。这种调光与混色的方法可以有效改善由于温度变化带来的背光源亮度、色温变化与色坐标漂移。

时空混合控制式自由立体显示是一种新型的自由立体显示技术,具有全分辨率和低串扰率优点,消除了背光源刷新与屏幕图像刷新不同步所导致的时域串扰率升高,这是时空混合控制式自由立体显示的关键问题之一。本文介绍了时空式立体显示系统的原理和动态背光的工作方式,提出了扫描式和垂直式两种不同的背光源刷新方式,着重对比了两种背光源刷新方式对屏幕亮度和串扰率的影响。通过实验测量给出了时空式自由立体显示系统背光源刷新的最优化参数设置。在优化配置条件下,系统串扰率低至2.64%,证明动态背光同步技术可以有效降低系统的时域串扰率。

自动光学检测系统采用周期性比较和逻辑运算的方法获取缺陷点的信息。但由于其最小周期比较Pitch存在小数,会造成比较对象的非正确选取。利用两点一线原理,可以构建一次线性方程使原来断点模拟成连续的点,达到无论比较距离是会否为整数,都能找到相对应的灰度值的效果。利用此方法可以提高异常点检出的准确度,同时会避免对产品产量、品质及成本的不利影响,具有重要意义。

为了制定裸眼3D关键指标的标准化测试方案,本文根据目前主流的自由立体显示和指向性背光技术的不同显示原理及其甜点的不同排列情况,分别设计了不同的测试方法,并对其进行串扰率、亮度、对比度、色温、色域等关键指标的完整测量与评价。测试结果表明,指向性背光式裸眼3D显示器的串扰率低达2.64%,远低于柱镜式（80.91%）和液晶光栅式（3.3%）裸眼3D显示器;亮度、色域、色温等指标上,指向性背光式显示也胜于柱镜式和液晶光栅式技术;而在对比度上,柱镜式裸眼3D显示凭借较佳的亮度,取得最优秀的数值,明显强于液晶光栅式和指向性背光技术。