分别介绍了不同类型的条纹管超高速探测器件、组件的工作原理、结构组成和基本性能参数。详细论述了两种典型结构条纹管器件的结构特点,工作原理, 空间分辨率和时间分辨率测试。此外, 还介绍了两种条纹管组件的结构, 工作原理和实际测试结果。条纹管器件和组件采用独特的结构设计、实现超高速时空转换, 获得了皮秒级乃至飞秒级的时间分辨率, 是目前时间分辨率最高的光电探测器件。基于高时间分辨率性能的拓展, 条纹管器件和组件在惯性约束、激光雷达和科学研究等超高速探测领域具有广泛的应用前景。

使用时域有限差分法(FDTD)研究了蓝宝石衬底上的GaN三角脊的光学特性。分析了不同顶角角度的GaN三角脊的截面光场分布, 结果表明, 三角脊结构可以有效地使光聚集在顶部。分析了不同顶角角度下GaN三角脊的截面电场强度的最大值, 结果表明, 随着顶角角度的增大, 其最大电场强度先逐渐增大后趋于小幅振荡。当其顶角角度较小时, 仅在三角脊尖端处产生一个光场极大值区域, 随着顶角角度的增大, 在脊顶部会产生多个极大值区域。分析了GaN三角脊中量子阱层附近的光场分布, 结果表明, 随着顶角角度的增加, 量子阱层附近的平均电场强度先基本不变后振荡增加, 量子阱层附近的光场由均匀分布逐渐趋于不均匀分布。从研究中发现, 当顶角角度处于40度至60度时, 量子阱与光子耦合作用更强, 这为基于GaN三角脊的高光子密度器件提供了器件设计的理论基础。

针对光场数据中的深度估计问题, 提出一种基于光场极平面图(epipolar plane image, EPI)的高精度深度估计方法。选用双边模型对EPI进行降噪处理, 以滤除噪声并更好地保留边缘信息; 通过采用类间方差来确定Canny边缘检测的自适应阈值, 结合最小二乘法拟合直线求取斜率, 获得边缘的深度信息; 然后运用线性插值的方法进行深度扩散, 求出非边缘区域的深度值。实验结果表明, 所提出的方法能够较好地进行深度估计, 并且能够较为有效地消除遮挡对于深度估计的影响。

为研究光密度空间分布的规律, 分析了近红外光经过人体组织时的漫射路径, 研究了基于近似漫射解的组织血氧饱和度算法, 提出了检测光密度空间分布的方法并搭建系统进行测试。结果表明: 不同波长的近红外光在手臂组织中有不同的光密度空间分布, 对于波长为850、940 nm的近红外光, 光密度空间分布的线性区分别在20~40 mm、20~35 mm。传感器中光源到探测器的距离应选择在光密度空间分布的公共线性区。研究结果对探究组织中光密度的空间分布和设计组织血氧传感器结构具有指导意义。

设计了一款对角线尺寸1.96 cm、分辨率为1 280×1 024的硅基OLED微显示驱动芯片。通过温度检测电路来检测芯片的实时温度, 同时用温度检测电路的读数来控制RAMPDAC输出电压的峰值和斜率, 从而实现OLED亮度随温度变化的自补偿。芯片采用0.18 μm 1P6M混合信号工艺完成了电路设计和仿真验证。测试结果表明, 在-40 ℃到80 ℃温度区间内, 温度检测电路读数从0~255线性上升, RAMPDAC输出电压的温度灵敏度达到14 mV/℃。

提出了一种基于棋盘格单张图片的畸变校正方法以解决折反射图像畸变严重的问题。首先给出两种等价方法校正折反射图像切向畸变。其次, 针对展开后的径向畸变问题, 分析棋盘格特征点的图像坐标与空间坐标的对应关系, 提出了径向畸变的校正模型。然后, 为提高算法的执行效率, 将两次校正统一为一个校正映射表, 并结合折反射图像的对称性, 对映射表的存储空间进行了优化。最后, 将映射表用于此相机拍摄的其他图片的校正中。通过物理实验验证了校正方法的可行性和正确性, 且对单帧图像的处理时间仅为30 ms, 可广泛应用于安全监控和机器人导航等领域。

提出了一种可提高亮度均匀性的用于高分辨率硅基OLED微显示器的像素电路。该像素电路包含4个MOS管和1个电容(4T1C), 通过对不同像素驱动管之间的阈值电压(Vth)的差值进行补偿, 从而提高各个像素之间亮度均匀性。该电路采用0.18 μm 1P6M混合信号工艺完成了电路设计和仿真验证, 子像素面积仅为9 μm×3 μm, 像素密度达2 822 PPI。仿真结果表明, 在不补偿阈值电压的时候, 像素之间电流的偏差从-62.6 %变化到61.7 %, 补偿后, 像素之间电流的偏差从-14.8 %变化到11.8 %。

提出了一种新型的GOA(阵列基板栅极驱动)电路。此电路可以有效抑制GOA输出信号的震荡效应, 提高有源矩阵有机发光二极管(active matrix organic light emitting diode, AMOLED)像素电流的稳定性。研究了新添加的TFT(T71/T72)尺寸, 以及VGL3的幅值变化对电路性能以及电流震荡的影响。仿真结果显示采用该GOA作为栅极驱动电路, OLED像素电流震荡是原始值的1%以内。

研究了胶水稠度对LCD全贴合显示质量的影响。对加固液晶显示模块建立有限元分析模型, 仿真分析并实际测试了高温环境下不同光学胶稠度对液晶屏及显示质量的影响。结果表明, 同一体系的光学胶稠度越小, 对液晶屏盒厚的影响越弱, 加固液晶显示模块在高温环境下显示黄斑的概率越低, 保证了全贴合生产良率。

基于2,7-二辛基［1］苯并噻吩并［3,2-b］苯并噻吩(C8-BTBT)与无机钙钛矿CsPbBr3 量子点构成复合发光层, 采用倒置QLED器件结构(ITO/ZnO/EML/CBP/MoO3/Al), 研究了氧化锌电子传输层的镁离子掺杂工艺对发光层荧光量子效率及界面稳定性的影响规律和机制。镁离子掺杂可以在一定范围内线性调控电子传输层的光学带隙, 同时有效改善薄膜的表面形貌, 从而提高与发光层之间的界面质量。实验发现, 相对于未掺杂的ZnO薄膜, Mg0.09Zn0.91O薄膜的表面粗糙度和表面能显著下降, 光学带隙则提高了0.2 eV, 相应的以电子漂移为主的电导率显著下降。进一步通过调控复合发光层中的主客体比例, 可以调节空穴注入比, 改善载流子传输的平衡性。采用Mg0.09Zn0.91O薄膜作为电子传输层的主客体复合发光层具有更高的荧光量子效率和PL荧光寿命。研究为开发相应的倒置结构电致发光器件提供了坚实的实验依据。

通过对Oncell触摸屏工艺(TSP)Bubble的定性分析与产生机理研究, 发现液晶扩散不足和玻璃基板形变量大是不良产生的直接原因, 并分别从产品设计、工艺参数、材料性能等方面进行改善性研究。实验结果表明:1)在产品设计上优化液晶滴下位置和框胶与聚酰亚胺配向膜间距;2)在工艺参数上管控真空贴合保持时间和ODF产出到TSP投入的间隔时间;3)在材料性能上提升玻璃基板厚度和框胶粘合力等, 均有利于TSP Bubble不良的改善, 最终TSP Bubble的不良发生率由最初的68 %降低到0.1 %以下。

针对定制液晶面板, 设计了一款专用TCON时序控制电路板。基于FPGA平台实现双路LVDS视频输入, 14路mini-LVDS视频输出, 外加多组显示控制时序转换等功能。经实物测试和高低温试验验证, 在-55 ℃至75 ℃温度范围内工作稳定, 性能优异。

通过非对称电压补偿方法研究了FFS模式下的残像现象。实验结果表明在不更换盒内材料的情况下, 非对称电压补偿可以快速有效地改善残像问题。同时研究了不同的材料、不同的像素结构对应的实际补偿电压。结果显示随着配向膜电阻的增加, 补偿电压有增大趋势(0.1 V到0.3 V), 正负性液晶以及不同像素结构(公共电极层分别位于最上层和中间层, Top/Mid com)呈相反趋势(+0.3 V和-0.3 V), 且不同于以往的研究, 最终的残像结果负性液晶好于正性液晶。不同的彩膜平坦化层材料对应的补偿电压也有较明显差异。研究为FFS液晶显示模式残像的快速改善提供了参考。

提出了一种新的低功耗TFT-LCD设计, 该TFT结构具有不同以往的彩色滤光片结构, 并带有减薄后的图形化钝化层, 使得液晶电场的操作效率增加, 并减少电场的耗损。该设计的光学特性使用了数值分析方法来加以仿真, 仿真结果指出新显示屏的操作电压比传统显示屏更低, 进而整体功耗被降低。实际样品的功耗测量结果也与仿真结果相符。