以衍射理论为基础, 建立了椭偏高斯光束通过非线性介质后远场光强分布的理论模型。利用该理论模型采用数值模拟的方法研究了椭偏高斯光束与非线性介质相互作用后在远场形成的衍射图样随椭偏光椭偏率变化的演化规律。分析发现, 在不同非线性机制下, 椭偏率的变化对远场衍射图样的影响明显不同。在分子取向机制下, 非线性介质对入射椭偏高斯光束椭偏率变化的响应最敏感, 不仅影响衍射图样的分布尺寸和衍射环的数目, 而且还影响远场衍射图样中央光斑的亮暗。由于线偏振和圆偏振是椭圆偏振的特殊情况, 本文所建立的模型也适用于入射光束偏振态为线偏振或圆偏振态的情况。

研究了TFT-LCD中像素电极与数据线之间的耦合电容(Cpd)对显示画质的影响, 分析了像素电极发生偏移后显示面板产生横纹不良的机理。研究结果表明, 像素电极发生偏移后, 数据线与左右两侧像素电极之间的Cpd耦合电容大小产生差异, 造成相邻行间的像素发生不同方向的电压跳变。实际观察结果显示, 当两行像素的亮度差异大于8个灰阶时, 即会出现明显可见的横纹不良。提出了一种横纹不良改善方案, 通过增加像素电极跨越数据线的条状设计结构, 利用二者之间的交叠电容变化来补偿耦合电容的变化。模拟结果显示, 当像素电极偏移1.2 μm时, 相邻行像素的亮度差异为6个灰阶, 无水平横纹不良的产生。新型像素结构的开口率无损失, 充电率满足产品设计要求, 表明此方案可应用于产品设计中。

环状光敏手性剂不仅具有较好的光稳定性, 且可以通过控制环张力而对分子的光异构化速率进行调控, 但其与液晶分子间的相容性有待提高。本文通过在联萘基团的6,6′位点处引入与液晶分子结构相似的棒状刚性取代基, 制备了BPO5BA联萘偶氮苯环状光敏手性剂, 探究了其在溶液和液晶中的光异构化过程, 并通过计算Teas溶解度参数对手性剂分子与液晶分子间的相容性进行探究。通过研究发现, 与Azo-o-Bi分子相比, BPO5BA分子中由于刚性取代基的引入, 使偶氮苯基团的转动受到了环张力和刚性的限制, 导致该分子在溶剂和液晶中的光异构化程度较低。此外, BPO5BA分子具有与Azo-o-Bi分子相反螺旋方向和较大的β值, 且与液晶分子间的相容性较好。

研究了狭缝光栅开口率和3D串扰之间的关系。先采用固定式的狭缝光栅显示器件进行实验, 发现2%~4%光栅开口率的增加导致了0.2%~2%串扰的增加, 初步验证了“光栅开口率越高, 3D串扰越大”的规律。考虑到2D显示产品的个体性能差异以及在贴合过程中的操作误差都可能对这个结果产生影响, 又用TN 盒制作成活动式狭缝光栅, 通过改变电压来改变狭缝光栅的开口率, 从而在其他条件都一致的情况下, 测试出狭缝光栅透过率和3D串扰之间的关系。对于2视点的裸眼3D设备, 随着控制电压从4 V增大到15 V, 串扰逐步减小了1.6%, 从而最终确认了“开口率越高, 3D串扰越大”的规律。

本文研究了一款TFT-LCD HADS产品出现的21.4%横纹不良。通过分析和改善研究表明, 产生横纹的根本原因是Vcom 反馈信号与CLK1、CLK2、CLK3信号产生耦合效应及Vcom补偿电路共同作用下, 导致Vcom在栅压关闭前存在三上三下的周期性波动, 形成三行暗三行亮水平粗纹; 根据原理分析进行不良改善实验验证, 最终通过调整降低Vcom补偿电路倍数, 将该不良降低至0%。

HADS型TFT基板制程中通常存在两次ITO退火工艺, 而Cell制程中则存在相似的配向膜高温烘焙工艺。为提升TFT产线退火工序的产能, 因此考虑对ITO退火进行时间上的缩减甚至直接省略, 然后利用配向膜烘焙的热处理对前层ITO的结晶进行补偿, 但ITO结晶方式的变化还需确保产品高透过率特性。对比实验的结果表明: 单层ITO退火时间由30 min缩减至10 min时, 产品的透过率基本保持不变; 2nd ITO退火直接省略时产品仍具备高的透过率特性, 但1st ITO退火省略时产品的透过率则会大幅降低, 其主要原因是钝化绝缘层的阻隔导致了1st ITO中的亚氧化物无法被后工段的热处理所氧化, 而配向膜涂覆后的2nd ITO在烘焙过程中仍可以与外界高温空气结合反应。在确保产品高透过率的前提下, 选择从源头上减少了1st ITO内亚氧化物的产生, 通过增加1st ITO成膜时的氧气流量也可以实现1st ITO退火的直接省略。最终两次ITO退火均可被配向膜烘焙所替代且产品兼具高透过率特性, 最大化地提升了TFT产线的生产效率。

利用TN-LCD液晶盒和不同的偏光片组合制作出电控调光镜样品, 其外观具有半透明视觉效果。在施加电压后, 从一侧看是黑镜子或雾镜子视觉效果, 而从另一侧看则呈现为黑玻璃或毛玻璃的视觉效果。对样品进行电光特性测试, 吸收-反射电控镜和散射-反射电控镜的阈值电压为2.4 V, 饱和电压为5.2 V。吸收-反射电控镜的开态透过率为25.3%, 关态透过率为0.7%; 散射-反射电控镜的开态透过率为20.8%, 关态透过率为10.1%。吸收-反射电控镜与散射-反射电控镜相比而言, 前者的关态和开态具有良好的透过率对比变化, 而后者的对比变化较差有待提高。运用琼斯矩阵理论对器件原理进行分析, 最后对该制品的应用与产业化前景做出讨论。

重力Mura不良一直是显示业内一种比较难以解决的顽疾。随着显示屏透过率及对比度的要求不断提高, 产品设计安全范围变得更小, 因此重力Mura不良的解决更是尤为关键。本文对显示屏内部特性因素进行了分析, 并通过工艺变更样品制作, 进行液晶量安全范围(LC Margin)实验测试。证明了引起LC Margin变化的主要因素为柱状隔垫物(PS)高度, 同时阵列基板上的源极信号体(S/D)膜层厚度和栅极(Gate)膜层厚度同样对LC Margin产生一定影响; CF基板上BM & OC &Blue 膜层厚度、玻璃厚度特性参数也会导致LC Margin发生变化; 在成盒(Cell)制作工艺中, PI 膜层厚度及液晶型号对LC Margin的产生影响虽然不大, 但也不容忽视; 通过这样的实验论证, 为业内研究提供相关依据, 也为企业提供验证经验, 保证产品的品质。

随着GOA(Gate On Array)技术的不断发展, 在小尺寸TFT-LCD窄边框显示屏上的应用也越来越频繁, 但是由于GOA电路的复杂性和TFT器件自身的稳定性, 以及外界温度、湿度的影响, 显示屏还存在显示不稳定的问题。本文针对小尺寸TFT-LCD GOA显示屏在高温高湿环境下产生的异常显示横纹, 进行了深入分析与改善研究。通过对GOA区域ITO过孔电阻测试、显微镜检查以及修复实验验证, 找出了不良产生的直接原因为ITO发生腐蚀, 过孔电阻增大, 导致GOA驱动信号无法上下导通。接着进一步研究ITO腐蚀发生的条件、ITO腐蚀情况、驱动信号对应关系以及腐蚀成分, 证明了ITO发生腐蚀原因为产品长期工作(200 h左右)在高温高湿环境下, 由于水汽的不断渗入, 使GOA区域ITO发生了电化学腐蚀效应。最后根据电化学腐蚀原理, 通过采用隔水性强的封框胶、增加ITO膜厚以及降低ITO电位差等措施对工艺进行了改善, 结果表明改善后的显示屏超过1 000 h, 未发生ITO腐蚀。

为了弥补传统分时型长波红外偏振成像系统不能实时探测的不足, 本文通过采用超高速高定位精度旋转轮, 在分时型红外偏振成像装置的基础上, 实现了准实时动态高温目标偏振度图像的探测。采用超高速高定位精度旋转轮, 快速带动偏振片旋转, 改变了目标信息的偏振态, 红外相机同步采集图像数据, 每4幅不同角度的光强图, 解算出偏振度图, 循环此过程, 得到运动目标偏振度视频数据, 使装置能够实现运动物体的偏振探测。利用软件控制整个装置成像过程, 由于实验所用红外相机帧频的限制, 所以整个装置实现了15帧/s的目标偏振度探测, 得出目标偏振度变化曲线, 以及强度图与偏振度图的融合结果。本文研究的基于高速旋转轮的分时型长波红外偏振成像, 在具有传统装置优点的基础上, 可以实现探测15帧/s的动态高温运动目标的偏振度图像。该装置在未来的火场救援、燃烧诊断和高温目标的精细成像等领域, 具备潜在应用价值。

为了有效避免自动调焦算法在验证评估过程中需要依赖于调焦硬件机构的问题, 研制了一套基于离焦图像模拟的自动调焦性能评估与仿真系统。该系统通过生成不同离焦状态下的图像, 实现如下两方面的功能: 一方面可以实现不同清晰度评价函数的性能评估; 另一方面还可以根据调焦系统的设定参数, 对调焦过程调整以及调焦窗口选取进行效果仿真和性能评估。实验结果表明, 该系统可以根据设定的光机参数, 对自动调焦过程中清晰度评价函数性能、调焦效果、搜索路径、调整耗时等性能进行初步仿真和评估。也可以为调焦系统的光学系统、机械结构以及电机驱动的设计提供一定的参考依据。

在视频镜头分割处理中, SIFT(Scale-invariant feature transform) 特征由于其具有尺度、旋转不变性等诸多优点而被广泛应用, 但是SIFT特征提取复杂, 计算量大, 导致程序效率低下, 很难满足实时性的要求。本文提出了一种基于SURF(Speeded Up Robust Features)和SIFT特征的视频镜头分割算法。首先对相关帧进行颜色直方图特征提取, 然后通过一个自适应阈值判断是否为候选帧, 如果不是, 则融合SURF特征再进行复检。最后筛选出的候选帧再通过SIFT算法进行复选, 去除误检帧, 有效解决了SIFT特征低效率的问题。实验结果表明, 对于切变镜头查全率为95%, 查准率为93%, 对于渐变镜头查全率为90%, 查准率为76%, 平均单帧运行时间为0.26 s, 本算法与SIFT、SURF等单一特征的算法相比, 在高效性和准确性之间取得了平衡, 并且它是鲁棒的。

为了解决多目偏振相机在获取图像中需要进行准确配准的问题, 本文提出了一种基于子图像的相位相关算法。算法首先对图像进行噪声减弱与细节增强, 并进行粗配准。之后在将图像分割为多个子图, 对每个对应区域的子图进行配准, 并剔除配准误差较大的子图, 以减少它们对于最终配准结果的不良影响。最后根据这些子图的配准参数来计算单应性矩阵, 完成最终的配准。实验结果表明, 对于3种不同场景的图像, 相比于传统方法, 本文方法的配准结果归一化互信息值均有所提高, 至多提高0.067%且图像细节更清晰。与传统算法相比, 本文算法对于低清晰度、大噪声的图像具有更好的配准效果。