本文探究了单体与液晶的相容性对聚合物墙表面组成的影响和表面组成对聚合物墙液晶器件光电性能的影响及其调控方法。选取与液晶相容性相差较大但表面能相近的单体, 通过表面引发聚合形成与液晶分层的聚合物薄膜, 洗去液晶后用反应离子刻蚀在聚合物表面刻蚀出不同深度。通过衰减全反射红外光谱和X射线光电子能谱仪表征不同深度的组分。最后利用掩模版制备聚合物墙液晶器件, 并探究聚合墙表面组成对其光电性能的影响。实验结果表明: 在聚合物-液晶界面处富集与液晶相容性高的聚合物组分, 并且聚合光强越低, 这种组分偏析效果越明显, 当聚合光强较低时, 聚合物表面组成中的PTFEMA组分占比为68.5%, 比高光强时的多出10.6%。聚合物墙的表面组成对液晶器件的光电性能有一定的影响, 当光强为10 mW/cm2时器件的阈值电压为 0.879 V, 而在70 mW/cm2光强时升高到1172 V。可以利用单体与液晶的相容性差异以及光强调控聚合物墙表面组成, 进而影响液晶器件的光电性能。

具有宽带反射特性的胆甾相液晶在众多领域有广泛的应用前景。为了拓展调控反射带隙的方法, 实现在所需波谱范围内的带隙调控, 本文通过添加紫外吸收染料, 制备了一种聚合物网络梯度分布的新型聚合物稳定胆甾相液晶器件。实验结果表明, 聚合物网络的梯度分布使液晶盒上下表面附近的聚合物网络弹性产生了显著的差异, 因此, 其电诱导的反射带隙拓宽可以改变直流电场的方向进行调谐。当液晶盒厚度为40 μm, 染料浓度为1.2%的PSCLC, 在施加12 V的直流电场时, 面向光源为正极时的反射带隙位于570~778 nm, 改变电场方向后, 反射带隙红移至598~816 nm。这项研究为宽带反射胆甾相液晶材料提供了一种新的策略, 在智能窗户、激光防护、数据存储等方面具有潜在的应用。

金属氧化物薄膜晶体管(TFT)属于耗尽型器件, 其集成的TFT的行驱动电路一般采用双负电源方案, 存在与外围驱动芯片的匹配困难和功耗较大的不足。本文设计了一种新型耦合电路结构, 可以产生比负电源更低的电压从而完全关闭输出模块的下拉晶体管, 防止氧化物TFT耗尽模式引起的电流泄露问题, 并由此设计了新型氧化物TFT行驱动电路拓扑。由于只采用一个负电源, 其电源电压范围比采用双负电源方案的小, 从而节省了功耗且有利于与外围驱动芯片的匹配连接。实验结果表明, 基于刻蚀阻挡层(ESL)结构的氧化物TFT工艺, 在玻璃衬底上成功制备了该行驱动电路, 在电阻负载RL=3 kΩ和容性负载CL=30 pF下, 所设计的行驱动电路在33.3 kHz时钟频率下实现脉宽10 μs的全摆幅输出, 每级功耗仅为160 μW。基于新型耦合电路结构的行驱动电路能够满足60 Hz的刷新频率的1 980×1 080分辨率的显示需求。

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。

投影机更新速度快,高分辨率、轻便微小的投影机已是时代的需求。通过分析微型投影成像系统的特点,根据几何光学理论,用Zemax软件设计了一款投影显示芯片为0.61 inch(1 inch=2.54 cm)、投射比为0.68∶1的微型投影镜头。镜头由2片非球面透镜和6片常用玻璃材料透镜组成,结构简单,系统光学总长为60 mm,有效焦距为9.26 mm,后工作距离大于20 mm,最大口径小于23 mm,全视场(FOV)为80°,相对孔径为1∶2.2。在71 lp/mm 特征频率处,全视场的调制传递函数均大于0.5,全视场相对畸变小于2.0%,镜头成像质量好。对微型投影系统进行容差分析,得出一套较为宽松的公差,适合生产加工。

压电喷墨打印是制备印刷电子器件的主要手段之一, 其墨滴喷射状态直接受压电波形的影响, 因而压电波形对于器件打印具有重要意义。本文主要研究了压电波形对薄膜晶体管(TFT)电极打印效果的影响, 实验通过改变压电波形的加压速率和脉冲持续时间, 打印得到了一系列的电极样品, 并对其图形效果及表面粗糙度进行了测量。实验表明, 随着加压速率和脉冲持续时间的增大, 墨滴喷出动能增大, 最终打印的图形效果先改善后恶化, 表面粗糙度则随之增大。在加压速率取值为0.08～1.65 V/μs、脉冲持续时间取值为1.216～2.688 μs的区间内得到了失真程度较小的电极图形, 在加压速率及脉冲持续时间分别为0.25 V/μs、2.688 μs及0.65 V/μs、1.600 μs时, 电极图形化效果较好, 表面粗糙度分别为59.04 nm和59.27 nm。通过对压电波形参数的合理设置, 能够实现对打印图形效果的优化。

溶液法印刷制备电子器件因具有绿色环保、低成本、流程简单、柔性好和适应性强等优良特性, 受到世界各个国家的重视, 尤其高性能薄膜晶体管是平板显示和消费电子行业的基石, 更成为了研究的热点。本文综述了基于溶液法氧化物薄膜晶体管印刷制备的最新研究进展, 详细讨论了印刷氧化物薄膜晶体管结构优化、半导体层材料、电极层材料和绝缘层材料以及相关前驱体选择等, 指出了提升器件性能的关键, 明确了器件后处理与稳定性的关系。最后, 本文总结了氧化物薄膜晶体管在印刷制备和应用过程中存在的问题以及发展前景。

日盲紫外系统在导弹告警系统中起着重要的作用,利用光学软件Zemax设计了一款中长焦透射式日盲紫外光学系统。该紫外镜头由6片标准球面透镜构成,适用于240~280 nm的日盲紫外波段。根据材料的透过率和色散性,选取正透镜材料为CaF2,负透镜材料为熔石英。系统的焦距为160 mm,F数为3.5,靶面直径为18 mm,光学总长为154 mm;各视场能量集中度在紫外CCD接收面内均大于85%,光学传递函数20 lp/mm处高于0.8,具有成像质量好、结构简单紧凑的特点。