电子传输材料的开发对于降低有机电致发光器件(OLED)驱动电压至关重要, 本文设计并合成了两种基于咪唑并［1,2-a］吡啶-三嗪类新型的电子传输材料, 即2-(3′-(4-(［1,1′-联苯基］-4-基)-6-苯基-1,3,5-三嗪-2-基)-5′-菲-9-基)-［1,1′-联苯基］-4-基)-3-苯基咪唑并［1,2-a］吡啶(TRZ-PA-Dp)和2-(5′′-(4-(［1,1′-联苯基］-4-基)-6-苯基-1,3,5-三嗪-基)-［1,1′∶2′,1″∶3″,1-四联苯］-4-基)-3-苯基咪唑并［1,2-a］吡啶(TRZ-PP-Dp), 并利用核磁和质谱对其结构进行表征。化合物TRZ-PA-Dp和TRZ-PP-Dp的单电子器件结果显示具有高电子迁移率, 可以有效降低器件的驱动电压。因此以这两个材料作为电子传输材料, 蓝色荧光器件启亮电压分别为3.2 V和3.1 V, 相比使用常规电子传输材料TPBi的器件, 启亮电压分别降低了0.1 V和0.2 V; 同时绿色磷光器件启亮电压均为2.2 V, 相比TPBi降低了0.2 V; 红色磷光器件的启亮电压与TPBi的器件相近。基于这两个材料的器件都表现出良好的效率, 特别是在激基复合物作为主体的绿色磷光器件中, 与TPBi的器件相对比, 在100 cd/m2下电流效率(CE)和外量子效率(EQE)都提升了5%左右, 功率效率(PE)提升了28%以上, 寿命提高了4倍, 证明TRZ-PA-Dp和TRZ-PP-Dp都为优异的电子传输材料。

为更好地研究聚合物稳定蓝相液晶器件, 在考虑聚合物和蓝相液晶的介电常数差异和电场作用的变化后, 建立适用于聚合物稳定蓝相液晶显示器的理论模型。首先, 针对两组聚合物配比的蓝相液晶显示器的实验结果, 进行模拟计算拟合, 获得了蓝相液晶的饱和双折射率接近于主体液晶双折射率的结果。然后, 研究了聚合物单体的介电常数和含量对驱动电压的影响。最后, 研究了共面电场驱动的聚合物稳定蓝相液晶显示器的电极宽度和间隙对驱动电压和透过率的影响, 获得了高透过率和低驱动电压的器件结构。随着非液晶材料介电常数的增加, 驱动电压下降, 并且其质量分数越大, 驱动电压下降幅度越大。对于一般蓝相液晶中非液晶材料质量分数约为10%质量分数的情况, 驱动电压可以从97 V（εP=3）下降到55 V（εP=30）, 最大透过率变化很小, 甚至可以忽略。并且非液晶材料的介电常数不同, 仅影响驱动电压的大小, 对最大透过率和电光曲线的形状影响很小。研究结果对优化聚合物稳定蓝相液晶的材料构成和改进聚合物稳定蓝相液晶器件有重要的指导意义。

该文构建了半球谐振陀螺(HRG)谐振子的静电驱动模型，对半球谐振子的1/2倍、1倍、2倍和更高阶频率电压信号的静电驱动力进行了理论推导分析。结果表明，该文得到的半球谐振子仅对其1/2倍、1倍及2倍谐振频率敏感，对其他频率信号不敏感。并推导出施加不同方式驱动电压信号力的大小，为半球谐振陀螺的驱动和闭环电路设计提供了依据。

电润湿液体透镜是通过改变液面的形状而实现变焦的,变焦时间由透镜本身和驱动电压共同决定。为了减少变焦时间,需加快液面运动的速度,而黏滞系数较大的液体透镜其液面运动速度较慢。针对这一问题,提出了一种减少变焦时间的方法,即采用过驱动电压提高液面运动速度,然后将驱动电压降至目标电压。为验证该方法的有效性,基于近轴光线的传输理论,设计并搭建了电润湿液体透镜变焦时间的测试系统,分析了该系统的测试机理,研究了不同过驱动电压对电润湿液体透镜变焦时间的影响。结果表明,最佳情况下变焦时间由350 ms减少至82 ms。

液晶偏振光栅(LCPG)可实现光束非机械偏转,LCPG在实际制备中液晶分子填充不均匀会导致液晶层厚度不均匀,从而使光通过级联LCPGs有效区域的同一位置时的衍射效率降低。为了提高级联LCPGs的衍射效率,基于琼斯矩阵理论分析了驱动电压对LCPG衍射效率的影响,利用三级级联LCPGs构建光束偏转实验装置,通过施加不同驱动电压来测量光斑能量,得到衍射效率随电压的变化关系曲线。实验结果表明,当电压在2.0~2.4 V范围内时,+1级衍射效率达到0.80~0.84。

聚合物分散液晶全息光栅具有电场可调的特点,材料中掺杂纳米银颗粒, 能够有效降低光栅的驱动电压.由于聚合动力学的影响, 会造成纳米银颗粒在光栅中的非均匀分布, 即纳米银在聚合物和液晶区分布含量不均匀, 表现出不同的电场调控特性.通过等效电路建模的方法研究驱动电压阈值与所施加交流电场的频率之间的关系.根据Maxwell-Wagner效应建立纳米银分别被液晶和聚合物包围的等效电路模型, 具体研究在液晶条纹中, 纳米银含量占总纳米银比例不同的条件下, 纳米银掺杂的聚合物分散液晶全息光栅的介电弛豫时间和弛豫振荡的频率数值变化, 进一步调节驱动电场频率, 获得更低的驱动电压阈值.通过最优驱动电场频率范围来初步确定纳米银在光栅中的分布结构, 并证明纳米银颗粒集中在液晶条纹, 少量分布在聚合物条纹中.

聚合物稳定蓝相液晶显示器存在驱动电压高和“磁滞效应”的缺点, 是其应用之路上的难题。本文在深入研究蓝相液晶显示器中所使用的各种材料介电常数的基础上, 结合电动力学中电介质中的电场和电位移之间关系的知识, 解释了蓝相液晶显示器驱动电压高的原因为聚合物材料和绝缘层材料的介电常数远低于蓝相液晶材料的介电常数。研究中发现提高聚合物材料和绝缘层材料的介电常数, 将会明显降低聚合物蓝相液晶显示器驱动电压。理论和模拟结果表明: 当聚合物材料和绝缘层的介电常数达到蓝相液晶的平均介电常数, 该聚合物稳定蓝相液晶显示器的驱动电压降低一半。研究结果将对聚合物稳定蓝相液晶显示器的产业化应用起到促进作用。

在具有高驱动电压的液晶显示器中, 为了对液晶器件起到保护作用, 以采用增加取向层厚度的方法来解决某些显示器件由于驱动电压过高导致的问题。当取向层厚度不可忽略时, 随着取向层厚度增加会导致器件驱动电压升高。本文利用扭曲向列相液晶显示器结构, 通过模拟和实验分析了取向层厚度对LCD的影响以及不同介电常数的取向层对LCD的影响。结果表明: 当取向层的介电常数大于20时, 能够有效降低TN-LCD驱动电压。当其介电常数大于500时, 其厚度变化对驱动电压的影响变得很小。本文结果对降低高驱动电压液晶器件的驱动电压有重要的指导性意义。

降低CCD的转移驱动电压摆幅对于减小器件的功耗有着积极的作用。通过对CCD电荷转移过程的原理进行分析, 建立了CCD转移驱动电压摆幅的仿真模型, 并从势垒注入、多晶硅电极间隙、栅介质层厚度等方面进行了仿真分析, 找出了影响CCD转移驱动电压摆幅的关键因素, 同时利用该模型得到了降低CCD转移驱动电压摆幅的优化条件。最后采用仿真结果进行了流片验证, CCD的驱动电压摆幅由原来的7V降低到了4V, 验证了仿真结果的有效性。