基于胶体量子点发光的全无机显示器件具有优于OLED的电致发光和抗环境性优势, 将成为新一代平板显示器件。本文介绍了全无机胶体量子点显示的优势和发展潜力, 介绍了GaN电荷传输层量子点显示器件、金属氧化物电荷传输层量子点显示器件、交流驱动多层结构的透明量子点显示器以及单极性量子点显示器件等。指出深入研究全无机胶体量子点发光器件的电荷输运机制, 在新材料、新器件结构和新驱动机制等方面, 改进器件的电致发光效率是目前需要解决的主要问题。

丁烯类液晶具有黏度小、熔点低、清亮点高、低温稳定性良好的优点, 对改进混晶的性能有着显著作用, 是一类具有广阔前景的液晶单体。本文经过对接、酰化、酯化反应得到2-氟-4-溴-1-乙酸乙酯基联苯, 与丙基苯硼酸偶联、还原、氯代得到4-氯甲基-2′-氟-4″丙基-[1, 1′, 4′1″]三联苯, 再与3-氯丙烯的格氏试剂偶联, 共7步反应得到目标产物4-(3-烯)正丁基-2′氟-4″丙基-[1, 1′, 4′1″]三联苯, 总收率为21.7%。最后对化合物进行了IR、H1NMR、GC-MS表征。

为了研究碘代物杂质对TFT液晶性能的影响, 设计了不同劣化条件下TFT液晶的保存实验, 进行了碘代物掺杂的浓度梯度实验, 测试了混晶VHR随碘代物浓度变化的趋势。实验结果表明: 在UV照射和加电的劣化条件下, 液晶中的碘代物杂质会发生分解, 明显降低TFT液晶的VHR参数。液晶中碘代物杂质含量越高, TFT液晶在劣化条件下的稳定性就越差。在本实验条件下, 2×10-5浓度的碘代物, 已经对液晶可靠性产生明显不良影响。

利用磁控溅射设备, Mg0.04Zn0.96O陶瓷靶材, 以高纯的氮气与氩气混合气体作为溅射气体, 在石英衬底上沉积获得了N掺杂p型Mg0.07Zn0.93O薄膜, 薄膜的电阻率为21.47 Ω·cm, 载流子浓度为8.38×1016 cm-3, 迁移率为3.45 cm2/(V·s)。研究了该薄膜的结构与光学性能。实验结果显示, 其拉曼光谱中出现了位于272和642 cm-1左右与NO相关的振动模。低温光致发光光谱中, 可以观察到位于3.201, 3.384和3.469 eV的3个发光峰, 其中位于3.384 eV的发光峰归因为导带电子到缺陷能级的复合发光, 而位于3.469 eV的发光峰归因为受主束缚激子(A0X)的辐射复合, 这说明该N掺杂MgZnO薄膜的空穴载流子主要来自NO受主的贡献。

为了调节聚合物网络与液晶分子之间的相互作用, 从而改善聚合物稳定胆甾相液晶(PSCLC)的光电性能, 本文采用紫外光聚合诱导相分离法(PIPS)制备了聚合物稳定胆甾相液晶, 通过控制2种单体RM257与BAB6的比例来改善器件性能。随着RM257含量的减少, 聚合物网络由取向排列的纤维状结构向疏松不规整的交联状结构转变, 形成的聚合物网络对液晶分子的锚定作用减弱, 聚合物稳定胆甾相液晶的饱和电压降低, 关闭时间增大。当RM257与BAB6质量比为1∶4时, 聚合物稳定胆甾相液晶器件具有较好的对比度。

为了提高六(十二烷基)六苯并蒄的收率, 设计了一条新合成路线。该方法首先以二苯乙炔为初始原料, 经过环化三聚和碘代得到六(4-碘苯基)苯, 该中间体在钯催化下与1-溴代十二烷发生Kumada交叉偶联, 最后环化氧化脱氢制得目标产物。借助于1HNMR和元素分析手段表明产物是目标化合物, 并对该材料的光学性能、热学性能以及电化学性能进行了研究。该路线使目标物的总收率由27%提高到40.9%。与文献提供的方法相比, 新法具有合成步骤少、纯化难度低、成本低廉等优点。

合成了化合物1-[(1-乙基羰基)-乙基]-4-[4-(2, 3, 5, 6-四氟-4-烷氧基苯基)乙炔基]苯基对苯二甲酸酯(n=5, 6, 7, 8).用热台偏光显微镜及差示量热分析法研究该化合物的液晶性, 讨论了氟取代基及桥键对液晶性的影响。所有化合物皆显示互变的胆甾相, 黏度低双折射较高, 化学稳定, 可以用于反射型液晶显示器及自适应光学系统。目的物的最后合成采用Sonogashira交叉偶合法。

介绍了新型TFT-LCD黑矩阵细线化研究。在原有工艺设备的基础上, 突破设备局限和工艺瓶颈, 通过引入相掩膜技术和背面曝光设备, 达到进一步减小黑矩阵线宽的效果。实验测试结果显示: 在普通掩膜板设计上应用相位移掩膜板技术, 降低透光区边缘衍射和散射现象, 使曝光后黑矩阵线宽降低1.0～1.5 μm。在原有工艺基础上添加背面曝光工艺, 使黑矩阵材料在显影后进行背面曝光预固化, 改善黑矩阵图形形貌, 进一步减小黑矩阵线宽达到0.3～0.5 μm。通过新工艺和新设备的引入和应用, 黑矩阵线宽整体降低1.5~2.0 μm, 达到5.0~5.5 μm, 可以满足目前高PPI(单位面积像素个数)产品对透过率和对比度要求。

通过采用毫米尺度的凹凸界面结构实现了有机发光器件(Organic Light Emitting Device, OLED)发光效率的提高。在制备OLED器件过程中使用双狭缝模板, 在发光层的界面处构建了高度为10 nm的凸起, 获得最大功率效率为23.9 lm/W, 最大电流效率为45.6 cd/A, 与传统的平直界面的OLED相比, 分别提高了70%和36%。经过实验数据分析与理论模拟得出初步结论: OLED发光效率提高主要归因于金属界面处局域表面等离子体共振激发, 提高了金属阴极界面的远场散射, 从而提高OLED的出光效率; 另外适当凹凸深度也改善了器件的电学性能。

在液晶显示器背光模组LED侧照明中, 为了减小近光源处明暗相间非混光区对导光板有效均匀照明面积的影响, 对导光板入光面处微结构进行研究。设计了一种具有阵列棱镜结构的微棱镜膜, 在不改变LED与入光面距离以及相邻LED间距的前提下, 将其贴附于导光板的入光面处。试验结果表明: 当棱镜顶角为105°时, 入射光线的出射角度最大, 微棱镜膜的散光作用可以将非混光区的宽度由原来4 mm减缩至2 mm。有效地增加了近光源处混光区域的面积, 对于LED侧照明式背光模组入光面微结构的设计有一定的指导意义。

为了控制某一环境下光的强度, 提出了输出光强恒定的液晶自动调节系统, 并对系统的原理及功能进行了研究。介绍了液晶电光调制原理及光电传感器和单片机控制原理。对系统的开发进行了阐述, 详细介绍了构成系统的每一个模块的结构及工作原理。该系统具有以下4个功能: 维持特定空间光照强度不变, 调节特定空间内的光照强度, 显示当前工作状态, 测试液晶盒电光特性曲线。该系统适用于恒定光强环境和由光能转化的恒温系统。

实现高PPI(单位面积像素个数), 需要更细的线宽和更窄的间距, 这往往受到光刻设备解像力的限制, 本文对基于不改造镜像投影曝光设备而提高光刻解像力进行研究。用半导体工艺模拟以及器件模拟软件模拟分析了离焦量为0时, 相位移掩膜和传统掩膜下2.5 μm等间隔线的光强分布。根据设备参数模拟分析离焦量为15、30 μm时通过掩膜得到的光刻间距情况, 最后, 实际比较测量了相同条件下各自曝光剂量范围和切面坡度角。实验结果表明: 相位移掩膜能使镜像投影曝光机分辨力以下间距(线宽)的工艺容限增大1倍, 并使相应曝光量下间距(线宽)的分布更集中, 从而增加细线化的稳定性。使用相位移掩膜能提高镜像投影曝光机的解像力。

纯铝薄膜被广泛用作TFT-LCD的金属电极, 但纯铝薄膜在热工艺中容易产生小丘, 对TFT的阵列工艺的良率有较大影响。本文用磁控溅射的方法在不同温度下沉积纯铝薄膜作为薄膜晶体管的栅极, 并通过电学检测、扫描电子显微镜和应力测试等方法对不同温度下沉积的纯铝薄膜的小丘生长情况进行了研究。实验结果表明: 纯铝成膜温度提高, 薄膜的晶粒尺寸增大, 退火后产生小丘的密度和尺寸明显降低, 温度-应力曲线中屈服点温度也相应提高。量产中适当提高成膜温度, 可以有效抑制小丘的发生, 提高TFT阵列工艺的量产良率。

目前高端手机摄像头均为MIPI接口, 该接口信号不能直接通过FPGA或DSP采集。但随着仪器设备的小型化趋势和手机摄像头性能的不断提高, 使得在某些**、工业设备上使用手机摄像头成为重要的方案之一。为了让手机摄像头在上述领域使用, 本文设计了一种可以接收并处理MIPI信号的通用MIPI-PHY。选择适合的FPGA, 设计电气匹配和管脚约束来采集专用电平的信号; 再根据信号协议, 将混叠了各种信息的MIPI信号进行处理, 分离出行、场同步信号, 进行时序整合; 根据整合后的信息将图像信号解码成通用的LVCMOS信号并进行成像实验。在帧频为22 fps、像素分辨率3 264×2 448时成像质量高、无畸变、长时间连续成像无丢帧现象, 证明了该设计的可靠性和稳定性。同时程序可移植性强、输出为并行信号, 满足开发人员的使用要求, 已应用到某些具体项目中。

为了实现液晶显示器的广视角显示, 论文详细阐述了一款54.6 cm(21.5 in)液晶显示器的广对比度视角液晶面板及广亮度视角背光源的设计原理和方法。介绍了边缘场开关模式液晶面板的设计方法及结构, 从原理上阐释了此液晶面板具有广对比度视角的原因; 介绍了背光源亮度视角的设计方法, 通过对背光源中多组光学膜层架构的测试和数据对比, 得到了具有最广亮度视角的膜层架构。根据上述原理进行实际模组样品的制作并进行实测, 数据结果显示此款液晶显示器的对比度视角可达90°/90°/90°/90°, 且在水平方向的1/2亮度视角可达60°, 相应的亮度视角均一性为1.20。通过对比其他同类产品的实测数据, 表明此款液晶显示器无论在对比度视角还是亮度视角方面都远优于同类产品。

为了实现对工业现场进行远程监控的需要, 设计了基于S3C2440处理器的通用远程工业现场参数监控的平台, 对该平台所采用的命令/数据传输算法和界面树链表交互算法进行研究。使用S3C2440处理器直接驱动TFT液晶屏和四线电阻触摸屏建立硬件平台, 自主设计需要的监控界面组成树链表, 并按照互关联算法关联命令和数据, 通过RS485接口与现场的设备进行通信。测试结果表明, 使用该平台设计的远程电流-温度监控平台, 利用RS485接口连接采集设备, 通过触屏传输命令, 完成数据显示更新, 与传统的监控方法相比具有开发简单, 使用简便, 通用性好, 成本低廉的优点, 特别是随着参数个数增加, 其成本可减少到传统方法的5%以下。该平台基本满足多种场合远程监控工业现场的需要。

针对嵌入式裸眼3D设备需要同时在左右眼亚屏幕上显示立体对图像存在数据量较大和视差图像准确处理等问题, 仔细研究了左右格式立体图像和液晶显示屏视频信号特点, 提出一种ARM与FPGA相结合的视频信号转换系统。ARM系统作为视频播放和外设支持, 为FPGA提供立体视频信号源, FPGA作为信号处理的核心, 采集、缓存和转换ARM输出的视频数据, 以匹配线光源背照明式裸眼3D液晶屏物理结构实现立体显示效果。实验结果表明, 系统准确地完成了左右格式立体视频数据分离和融合, 能够满足嵌入式裸眼3D设备对视频信号转换的要求。FPGA逻辑设计只使用内部资源实现图像数据缓存和列插值, 提高了系统的可靠性并降低了成本。

介绍一种基于FPGA和SDRAM的双端口的视频缓冲器设计方法。使用小容量的同步FIFO和异步FIFO串联构成用户接口, 采用分块方式读写单块存储器SDRAM, 采用混合算法合理仲裁读、写和刷新请求, 实现单路视频数据的实时采集和输出。本系统设计简单, 调试方便。只需适当地改变数据块的长度和FIFO的容量就可以应用于其他的视频处理系统。仿真测试结果表明: SDRAM时钟频率工作在71 MHz下可以确保视频流的流畅性。而且通过改变FIFO的相关参数, 还可以继续提高SDRAM的实际带宽。本设计还具有一定的灵活性。

模糊图像复原是安防监控领域的一项重要技术, 为提高模糊方向的估计准确度从而提高复原清晰度, 对模糊图像的频谱分析、方向提取以及干扰抑制等方法进行研究。通过频谱图细化分块消除由边缘截断效应导致的十字亮线干扰。通过Radon变换归一化降低该算法固有的对角线干扰。最后, 修正频谱图中条纹倾斜角度与模糊方向的偏差, 以提高任意高宽比图像模糊方向的估计准确度。实验结果表明, 避免了模糊方向估计曲线在0°、90°、45°(135°)方向出现干扰峰值, 在非对角线方向能较准确地估计模糊方向, 误差约4~6°。能有效抑制十字亮线干扰和对角线干扰, 且适用于任意高宽比图像。

为了实现在包含部分变化信息的相同区域不同时相的高分辨率航空影像上获得准确一致的分割结果, 提出了两时相高分辨率航空影像联合分割方法。首先, 对两时相影像进行高斯平滑处理, 减小地物的内部差异以避免过分割; 然后将两时相影像进行波段组合, 采用主成分分析法剔除冗余数据, 取其第一主分量作为灰度分量; 最后对原始影像进行纹理分析, 获得两时相影像的纹理信息作为纹理分量并与灰度分量组合在一起进行MeanShift分割。实验对比结果表明, 该方法能够有效利用数据, 节省处理时间, 获得了较好的分割结果。

为了提高阈值分割图像的质量, 提出了采用图论阈值算法。首先, 构造图论和图像的映射函数关系, 每个顶点通过点来映射, 每条边通过线来映射。用基于区域属性的图像边缘决策表, 不同像素点或不同组像素点之间的灰度特征差作为权重系数, 通过基于决策属性权重来构造像素联系图; 然后, 采用聚类法计算像素到目标类和背景类的相似程度, 最小生成树策略解决伪割集问题; 最后, 给出图像阈值设定以及算法流程。实验仿真表明, 本文算法的分割图像效果清晰, 消除了图像分割中存在的过合并和欠合并现象, 本文算法的信息熵为28.780 3 bit,处理时间为1.454 3 s。满足分割结果中对执行时间少、信息含量大等要求。

为了获得能够很好地应用于远距离目标识别且计算快速的图像特征, 本文提出了一种结合尺度空间FAST(加速分割试验特征)角点检测器和SURF(加速鲁棒特征)描绘器的新特征算法。SURF算法利用了基于快速海森矩阵的关键点检测算法, 容易从图像中快速海森矩阵响应值较高但信息匮乏的边缘区域提取大量关键点, 进而导致大量的低独特性特征以及不可忽视的误匹配率; 同时, 其高斯滤波带来的图像模糊使得算法在远距离目标区域内检测到的关键点数量减少, 从而对远距离目标的识别造成困难。针对SURF算法的这些问题, 本文方法利用尺度空间FAST算法代替快速海森矩阵, 并利用具有良好的独特性的SURF描绘器。该方法能够有效地减少对上述类型的干扰性关键点的提取, 对远距离目标的关键点检测的性能相对于快速海森矩阵具有显著优势, 且其独特性优于同样使用FAST角点检测器的BRISK特征。实验结果表明, 对于带有光照变化、尺度变化和3D视角变化目标, 基于本文特征的识别算法的识别正确率高于基于SIFT、SURF和BRISK特征的识别算法; 本文特征适用于远程目标识别, 同时其计算速度达到了与SURF接近的水平。

直线是机载座舱显示画面中最基本的图元, 其显示质量对于整个画面的显示效果影响较大, 尤其是小角度下直线显示的“麻花”现象一直是影响显示效果的关键问题之一。为了提高小角度下直线的显示效果, 本文提出了一种基于Wu算法的亮度渐变改进算法。该算法通过渐进地展现直线从轴方向上的亮度变化过程, 减少亮度畸变, 有效地改进了显示效果。通过Matlab仿真和FPGA实现, 验证了该算法反走样后的小角度直线显示效果明显优于其他算法, 而且结合中点画线法后, 绘制时间与Wu算法相当。同时该算法还可改善大角度直线和圆弧的显示效果, 消除了大角度直线的边缘锯齿, 解决了圆弧在小角度部分的虚化问题。因此本文算法可用于对实时性和显示效果要求高的机载座舱显示系统, 以缓解飞行员的视觉疲劳。

随着我国**研制水平的不断提高, 高速度、高机动能力的**装备越来越多, 为了使型号**中的目标跟踪器对于目标大尺度变化、速度快等情况有很好的鲁棒性, 本文设计了一款基于DSP+FPGA的实时目标跟踪系统。针对均值漂移算法不适用于快速运动目标等限制情况使用多级金字塔进行了改进, 采用背景加权的核直方图建立目标模板从而减小跟踪框中背景对于跟踪的影响, 并将整个算法进行了优化以在嵌入式系统上实时实现。实验结果表明, 本文设计的实时目标跟踪系统对于目标的快速运动、尺度变化以及一定程度的模糊均有很好的跟踪结果。每帧的平均处理时间为13.5 ms, 满足实际工程的实时性和稳定性要求。

末制导跟踪阶段, 导弹的飞行姿态, 弹体与目标的距离以及目标自身的运动姿态和形态均会发生较大的变化, 采用单一固定模板无法实现稳定跟踪。本文提出一种新的基于子空间的运动目标跟踪算法, 首先采用一组正交的稀疏子空间特征向量表示目标模型, 然后采用增量方法不断更新子空间模型, 以适应由于目标内在和外在因素所造成的在外观上的变化, 从而提高跟踪精度; 采用重要性采样算法以及最大似然估计, 解决复杂的优化问题。实验结果表明, 当摄像机与背景发生较大相对运动以及目标姿态发生剧烈变化时, 仍然能够实现对目标的持续稳定跟踪, 平均跟踪误差小于10个像素。基本满足末制导跟踪系统的稳定性和鲁棒性等要求。

针对传统乙烯气体泄漏检测和定位方法存在效率低、检测范围小和实时性差等问题, 提出了一种基于红外成像的泄漏检测方法。该方法利用红外摄像机获取乙烯生产车间内各设备工作时的红外视频图像, 将其转化为灰度图像序列后, 利用逻辑运算融合多幅帧间差分和背景差分后的图像信息, 并利用形态学滤波消除噪声干扰, 最终获得气体泄漏疑似区域的准确位置。实验结果表明, 该方法高效、准确且具备实时性, 能够获得完整、清晰的泄漏疑似区域, 实现了无色气体泄露区域的初步定位。

为了对彩色图像进行实时增强, 本文提出了采用基于插值的分段拉伸算法。首先将彩色RGB图像转换为HSV空间, 在该空间, 对图像直方图进行基于差值的分段拉伸处理, 以达到对图像增强的目的。经过该方法增强后的图像, 细节信息更加丰富, 图像的清晰度得到了改善, 图像的视觉质量也得到了明显提高。经过该算法增强后图像的灰度平均梯度值为直方图均衡化算法的1.95倍。应用现场可编程门阵列(FPGA) 为中央处理器,通过并行处理结构及流水线技术,完成图像空间的转换和图像的实时增强算法, 简化了系统设计, 使处理系统硬件更加紧凑, 运行更加可靠。给出了系统主要功能模块的实现方法, 经现场调试, 可完成每秒30帧×1 024×1 024×24 bit数据的处理, 与直方图均衡化等传统图像增强算法相比, 该算法计算时间缩短了0.807 ms。该系统具有集成度高、图像处理速度快和实时性强等特点。

为了对卫星载荷广角极光成像仪下传的大量遥感数据进行采集并实时解析成像, 设计实现了广角极光成像仪图像采集与快显多功能监测系统。根据系统工程需求分析, 利用数据采集卡接收来自RS-422接口的遥感数据, 在VC++平台上开发上位机软件, 应用多线程与定时器联合编程实现并行的数据采集、数据解析、图像处理及快速显示, 并实现了光子计数率显示、像素点亮度值显示、图像亮度值调节、生成原始数据曲线、图像回放、图像局部放大等多种功能。通过系统与广角极光成像仪的联合测试, 实验结果表明: 该系统能够正确接收遥感数据, 准确解析辅助参数及多模式下的图像数据并快速显示成像, 多种功能执行正确且运行稳定。系统能实时、准确地反映仪器状态及性能, 是广角极光成像仪研发各阶段不可或缺的一部分。

某大视场TDICCD相机采用多片TDICCD拼接, 多通道输出全色和多光谱遥感图像, 为了获得良好的融合和拼接效果, 本文提出了一种基于双线性插值的空域互相关配准方法。首先, 应用双线性插值算法对多光谱各谱段图像进行放大, 得到和全色图像相同大小的多光谱图像。然后, 采用空域互相关配准方法对多光谱各谱段图像和全色图像进行配准, 并对有重叠像元的两通道图像进行拼接。实验结果表明, 本文方法快速, 抗噪性和鲁棒性较高, 使大视场TDICCD相机多通道遥感图像配准取得了良好的效果。