将双轴向列相液晶的分子简化为3根互相垂直的长棒,利用棒与棒之间相互作用能的叠加,得到分子间的总相互作用能。将其展开至指向矢形变的二阶项,得到与指向矢形变有关的12个转动不变量,整理得到与Saupe形式一致的弹性能密度公式,其12个弹性系数与分子结构有明确关系。对12个弹性系数中的9个简单形变弹性系数与分子棒长间的关系进行了讨论。当分子形状为非轴对称时,系统为双轴相。 对于3根棒长均不相等的分子,沿指向矢无形变方向(如ξ)的分子长棒对弹性能无贡献,而与ξ相垂直的两指向矢方向的分子长棒对弹性能有贡献,且弹性系数取决于2棒长差的平方。由于分子形状的非轴对称性与棒长差有关,非轴对称性越强,弹性系数越大。当棒长差为零时,分子形状为轴对称,弹性系数归结为单轴相弹性系数。

LED光带交通诱导屏是近年来出现的一类新型交通诱导屏。它由静态文字、图形路段标识区和镶嵌其中的LED光带组成,以图形方式呈现道路整体轮廓和走向。LED光带可显示红、绿、黄三色,以之标示路段堵塞、畅通和拥挤三种路况信息。光带诱导屏控制部分由1台工控机和多台光带显示控制器构成,采用 RS-485总线按自订通信协议以主从方式进行半双工通信。本文重点阐述了光带显示控制器的设计与实现。光带显示控制器主要由单片机、CPLD和RAM构成。单片机的主要作用是通信处理并生成显示数据。对信源实施游程长度压缩编码保证了LED光带的及时更新。CPLD可实现光带逐色灰度显示。单片机与CPLD共用外部RAM,采用中断和软件定时策略解决了访问冲突问题。为简化印制版布线,提出了CPLD辅助单片机访问外部RAM的方案,采用16 bit恒流驱动芯片MBI5027,其断开故障检测功能使系统无需检测电路,仅用软件就可实现LED检测。

介绍了基于DSP-TMS320F2812控制的点阵式液晶显示模块LCD-HS12232 的实现方法及其应用接口,给出了硬件接口和软件设计方案。采用模块化的程序设计,实现了LCD-HS12232在设备状态监测系统上的应用,并针对实际设计过程中出现的多任务操作效率问题给出了解决方案。模块化设计的系统有方便的用户接口,可以在多种DSP控制系统或数据处理系统上移植。

设计了一种全新架构的多功能一体化模拟摄像机系统。利用FPGA驱动电机实现变倍、光圈控制等功能,并且采用一种改进的灰度差分法作为聚焦评价函数,配合相应的搜索策略来控制步进电机的聚焦方向,实现图像的自动聚焦。

采用SONY行间转移型面阵CCD ICX415AL作为传感器件,设计了一种新型的CCD成像系统。成像系统采用CCD信号专用芯片CXA1310AQ进行信号处理,使输出信号满足模拟信号PAL/CCIR标准,可以采用电视机或者配有视频卡的计算机作为显示终端。针对 ICX415AL的结构和特点,设计了系统的时序电路和驱动电路。CCD工作模式为场输出模式,可以理解为垂直方向的Binning技术。采用相关双采样(CDS)技术滤除了视频信号中的相关噪声,提高了系统的信噪比。整个系统采用现场可编程门阵列作为核心器件,通过自上而下的模块设计完成了CCD驱动时序、数据采集时序控制和视频信号简单处理。

利用大气后向散射几何模型,推导出后向散射的累积效应的近似表达式。计算结果表明,50 m范围内的后向散射光占光学系统可接收到后向散射光通量的80%。针对近距离后向散射光的上述特点,提出了采用双通道光学接收系统处理后向散射光的方法。软件模拟结果证明,该方法具有较好的后向散射光抑制效果,系统结构设计简单、容易实现。

随着计算机及图形学技术的发展,座舱仪表对图形显示的质量提出了更高的要求。由于硬件系统采用的是光栅图形显示系统,罗盘画面旋转受光栅扫描显示器的限制存在着锯齿形失真、扭曲等走样现象。针对这个问题,通过分析走样现象产生的原因,采用Bresenham算法应用于罗盘刻度线的生成,获得了明显的反走样效果。利用直线对称性和圆的对称性,提高了全罗盘画面的生成速度。

国家自然科学基金(No.10676008)

LED显示屏作为多媒体设施的显示终端,其亮度均匀性是影响显示屏显示效果的重要因素。如何对LED显示屏亮度均匀性进行客观准确的评估,是指导其研发和生产的关键。从分析LED显示屏显示特性出发,在现有LED显示屏亮度均匀性评估方法的基础上提出了基于灰度直方图的LED显示屏亮度均匀性评估方法。该方法通过CCD图像传感器获取LED像素亮度信息,结合数字图像处理技术和统计学规律,将LED像素灰度直方图拟合成正态分布曲线,利用标准差来评估LED显示屏亮度均匀性。实验证明该方法与视觉主观评价结果相一致,可有效评估LED显示屏亮度均匀性。

在含有多个LED排列的光源中,需要对RGB LED照明单元的排列组合进行精确的设计。文章将每一个单色LED看成是一个非理想的朗伯发射体,分析了LED排列的几种典型结构,根据设计方程式模拟出了不同LED结构的照度分布情况。模拟结果表明,排列LED在其极值范围内可以得到比较均匀的照度分布,随着LED之间距离的增大,其中心位置的照度随之下降;增大LED阵列中心到被照平面的距离z,照度均匀性也随之逐渐降低。

当前液晶自适应光学系统还不能满足校正大气湍流频率(＞40 Hz)的要求,这主要受限于LCOS器件的响应速度(10～20 ms)和位相调制量超过1λ的系统要求。研制新型快速高双折射率向列相液晶材料是解决这一问题的根本方案。本文从分子结构上探讨了影响液晶粘度和双折射率的一般规律。在此基础之上,设计了两种低粘度、高双折射率的液晶分子。通过使用AM1半经验量子化学算法进行了模拟计算,预测了所设计的液晶材料的Δn和Δε值。模拟结果说明,这两种结构的液晶材料能够很好地满足自适应系统的要求。

液晶取向剂是制造液晶显示器的关键材料之一。目前对聚酰亚胺结构对液晶预倾角的影响研究较多,而添加剂对预倾角影响的研究还较少。文章用均苯四甲酸二酐(PMDA),4[(4-氨基苯基)-二(4-甲氧基苯基)甲基]苯胺,1,2,3,4-环丁烷四羧酸二酐(CBDA),4-己烷氧基联苯酚-3′,5′-二胺基苯甲酸酯和不同含量的添加剂制备了聚酰亚胺液晶取向剂。通过偏光显微镜观察,液晶分子在4种PI膜上都获得了均匀取向。研究发现,含添加剂的PI膜具有良好的耐溶剂性能,液晶分子的预倾角随添加剂含量的增加先增大后减小。

手性添加剂能诱导向列相形成胆甾相,在液晶显示中具有重要的用途。简要介绍了手性添加剂的发展过程并分析了不同的显示模式对手性添加剂材料的要求,重点总结归纳了TFT和胆甾显示用的手性添加剂,并在此基础上初步总结了HTP值与分子结构的关系,为设计新型的手性添加剂提供了理论依据。

用脉冲激光沉积法在相同孔隙率的多孔硅(Porous Silicon,PS)衬底上生长了ZnS薄膜和ZnO薄膜,在室温下对ZnS/PS和ZnO/PS的光学和电学性质进行了比较。结果发现,ZnS/PS和ZnO/PS在可见光区450～700 nm都有一个较宽的光致发光谱带,呈现较强的白光发射,但ZnS/PS体系的白光发射性能要优于ZnO/PS体系的发光性能。从二者的I-V特性曲线来看,ZnS/PS异质结呈现出与普通二极管相似的整流特性,而ZnO/PS异质结的整流特性与普通二极管不同,其反向电流不饱和。

介绍了等离子显示屏的单元结构、放电机理、驱动技术以及图像处理技术等方面的研究内容和重要进展,对等离子显示器发光效率达到5 lm/W和10 lm/W时,PDP可能的单元结构以及引起的亮度、功耗、驱动电路系统架构的变化进行了分析,特别是对PDP成本的变化趋势进行了预测。

采用半导体光刻技术在硅衬底上获得图形化掩膜,然后用热化学气相淀积(T-CVD)的方法制备了图形化的碳纳米管线阵列,用扫描电镜和拉曼光谱仪对碳纳米管进行了表征。研究了图形化碳纳米管线阵列的场发射特性,并与无图形化处理的碳纳米管薄膜样品的场发射特性进行了比较。当发射电流密度达到10 μA/cm2时,无图形化处理的碳纳米管薄膜、10 μm碳纳米管线阵列以及2 μm碳纳米管线阵列样品的开启电场分别为3 V/μm、2.1 V/μm和1.7 V/μm;而当电场强度达3.67 V/μm时,相应的电流密度分别为2.57 mA/cm2、4.65 mA/cm2和7.87 mA/cm2。 实验结果表明,图形化处理后的碳纳米管作为场发射体,其场发射特性得到了明显的改善。对改善的原因进行了分析和讨论。

聚合物分散液晶膜(PDLC)是将液晶和聚合物混合得到的一种综合性能优异的膜材料。聚合物作为成膜材料,其固化过程是影响聚合物分散液晶膜电光特性的重要因素。实验采用原子转移自由基聚合法制备活性大分子引发剂,引发可聚合单体进行聚合,通过光引发聚合诱导相分离法制备PDLC膜。研究表明:采用该方法可以极大地改善PDLC的光电性能,并且通过改变固化时间可以调节PDLC的各项光电性能,随着固化时间的增加,PDLC阈值电压(Vth)、饱和电压(Vsat)都随之增加,膜关态透光率(TOFF)、开态透光率(TON)随之降低。

采用直流磁控溅射工艺,在室温条件下制备了ZnO:Al(ZAO)薄膜,研究了Al掺杂量和溅射工艺参数等对ZAO薄膜光电性能的影响。结果表明:Al掺杂量和溅射工艺参数均对薄膜的电阻率有显著影响,在Al掺杂质量分数为3%、溅射功率为100 W以及Ar压强为1.5 Pa的条件下,室温溅射淀积的ZAO薄膜可获得1.4×10-3 Ω·cm的最小电阻率;Al掺杂量和工艺参数对薄膜的透光率均无明显的影响,薄膜的平均透光率在86~90％,但随Al掺杂量和溅射功率的增加,薄膜的截止吸收边均向短波长方向移动。对薄膜优值因子的分析表明,适合采用的Ar压强值在0.6～2.0 Pa.

采用琉醇和丙烯酸的混合物作为反应单体,制备了单体含量为4％的聚合物稳定铁电液晶器件。琉醇的引入使丙烯酸聚合反应由自由基链式自聚转变为自由基逐步共聚,碳碳双键的转化率由30%提高到84％,较丙烯酸自聚反应有了大幅提高,降低了残留在液晶中的单体。在器件内部形成了沿着摩擦方向的聚合物网络,得到了具有“V”字型电光特性、对比度高、响应速度快、稳定性好的铁电液晶器件。

利用直流磁控溅射法在玻璃衬底上制备出了可见光透过率高、电阻率低的ZnO:Zr(ZZO)透明导电薄膜。讨论了溅射功率对ZZO薄膜结构、形貌及光电性能的影响。研究结果表明,溅射功率对ZZO薄膜的结构和电学性能有很大影响。实验制备的ZZO薄膜为六角纤锌矿结构的多晶薄膜,且具有垂直于衬底方向的c轴择优取向。在溅射功率为115 W时,ZZO薄膜的电阻率具有最小值1.9×10-3 Ω·cm,其霍尔迁移率和载流子浓度分别为18.7 cm2·V-1·s-1和2.07×1020 cm-3。所制备ZZO薄膜样品具有良好的附着性能,其可见光区平均透过率均超过92％。

用十八烷基三氯硅烷(OTS)修饰了不同厚度的酞菁铜(CuPc)有机薄膜晶体管器件,对比酞菁铜厚度为15、40、80 nm的3种器件性能后,得到40 nm的酞菁铜器件具有最高载流子迁移率。分析了OTS修饰的绝缘层表面对器件性能的影响,得到的40 nm厚度酞菁铜器件载流子迁移率为4.3×10^-3cm²/V·s,阈值电压为-9.5 V。

制备了以AND为主体的蓝光器件,发现AND厚度对器件发光特性有一定影响。当AND/Alq3厚度比为4:3且厚度为40 nm时,所制器件启亮电压低,发光特性好。另外,掺杂TBP后,改变了器件的能级结构,可有效输入电子而阻挡空穴输出,提高激子在AND中的复合。TBP掺杂比例存在一最佳值,实验发现,当掺杂比例为2%时,器件有最佳发光特性和色纯度。

聚合物分散液晶(PDLC)的形貌对其电光性能有着极其重要的影响,通过控制固化条件实现对PDLC形貌的调控有着重要的实用价值。采用可逆加成-断裂链转移自由基(RAFT)聚合法制备了PDLC,研究了低玻璃化转变温度的大分子RAFT试剂聚丙烯酸丁酯(RAFT-PBA)含量和固化时间对PDLC形貌及关态透光率的影响。结果表明,随着固化时间的延长,PDLC关态透光率降低,最后趋于不变。液晶微滴尺寸随RAFT-PBA含量增加而逐渐增大,当其含量为15%时,PDLC的关态透光率最低。

介质阻挡放电平面荧光灯(Flat Fluorescent Lamps,FFL)是一种新型的平面光源,在液晶显示器背光源方面具有很好的应用前景。研制了一种基于PWM控制芯片SG3525的FFL驱动电路,采用一种反激逆变结构,以直流80~100 V作为输入电压,产生出脉宽为3~4 μs,幅值为1 500~2 000 V的高压高频尖峰脉冲信号。本方案具有电路设计简单、灵活、效率高及成本低的优点。对FFL进行点屏试验的结果表明,设计出的电路可使FFL的平均亮度达到6 000 cd/m2,亮度均匀性达到80%以上。

介绍了一款以AT89S52微处理器为核心的自学习型红外遥控器的设计与实现。该遥控器采用测量脉冲宽度的方法,可学习并存储其它遥控器的编码信息,利用存储的遥控编码信号控制相应的器件,达到用一个遥控器代替多个遥控器来控制不同家电的目的。文章对红外编码解码原理做了简要阐述,重点给出了遥控系统的硬件结构和软件流程,测试结果表明该智能遥控器具有操作方便、运行稳定和接收数据准确的优点。

利用差示扫描量热仪(DSC)、显微热分析仪和偏光显微镜(POM)对CCP和CPP 两个系列液晶材料中含氟三环类液晶单体的介晶性进行了研究。结果表明,除CPP系列中的2CPPF3和4CPPF3外,其余所有化合物均有介晶性,在液晶态可观察到部分单体的近晶相和除2CPPF3和4CPPF3外所有单体的向列相的典型织构。探讨了烷基链碳原子数、环骨架结构以及氟原子取代数目对2个系列单体相变温度的影响规律。

针对中小屏幕TFT-LCD源驱动器电路,提出了一种新型的源驱动器结构,重点设计了一种电流可调、采用零点补偿的轨对轨结构的输出缓冲电路。该电路结构不但满足了系统功能和面积要求,而且能够很好地适应未来TFT-LCD芯片的发展趋势。Hspice 仿真表明,在10 kΩ电阻,20 pF电容串连负载模型下的增益为90.7 dB,相位裕度75°,静态电流消耗1.1 μA,电路面积400 μm2,满足了系统要求。

在嵌入式系统软硬件设计仿真平台Proteus的基础上设计了16×16 LED汉字点阵显示电路。硬件电路由AT89C51单片机控制器、LED显示屏行列驱动电路以及LED点阵显示屏3部分组成。通过汉字字模点阵数据批量生成软件来实现汉字点阵,采用汇编语言对单片机进行控制操作。完成了实物电路并在 Proteus软件的基础上对结果进行了仿真,得到了汉字点阵效果图。实验结果表明,在单片机显示领域的设计开发中Proteus软件具有重要的实用价值,可以大幅缩短开发周期,节约开发成本。