聚合物分散型液晶组件技术是市面上常用的散射式光开关系统, 且常常应用于具隐私保护性之电控切换窗户中。然而对于室外的应用, 属于有机高分子材料的液晶材料与聚合物结构对于照射紫外光之稳定性与耐受性值得被讨论, 尤其是较少被讨论之高分子聚合物结构的影响。本研究主要探讨不同聚合物结构之聚合物分散型液晶组件在紫外光照射下光电特性的变化, 期待可以了解聚合物结构特性随曝光时间的变化并提出适当之改善方法。本实验藉由选择具有高紫外光稳定性之主体液晶搭配紫外固化胶调配聚合物分散型液晶预聚物, 分别探讨不同固化胶比例与光强度等固化条件下, 组件照射紫外光后对于光电特性造成的影响, 以此了解各种聚合物形貌照射紫外光后之光电特性变化。实验结果显示, 照射紫外光后, 各种聚合物分散型液晶组件之临界电压仅仅些微提升, 但下降时间剧烈地提高, 以聚合物比例 35%、固化强度 2 mW/cm2为例, 临界电压从15.57 V些微提升至18.18 V, 下降时间从195.12 ms 大幅提升至925.26 ms。此外, 本研究亦发现相对于照射前, 照射紫外光后之组件的下降时间对于电压施加时间长短相当敏感, 且此现象可藉由调整固化光强度与固化胶浓度有抑制之趋势。本研究呈现了各种聚合物分散型液晶组件在照射紫外光后光电特性的变化, 并了解聚合物结构的特性变化的影响。

偶氮掺杂液晶具有非常强的三阶光学非线性, 其非线性机理包括光致热效应等多种物理机理。为了测量偶氮掺杂液晶三阶光学非线性, 本文采用非线性干涉法, 定量测量了波长632.8 nm下, 光强变化所引起的折射率改变。为了测量得到热效应对掺杂液晶非线性的贡献, 我们提出了温度等效法, 通过在暗室中加热掺杂液晶样品产生与光照时相同的温度变化, 模拟出等效的热效应, 从而将热效应从多种非线性机理中单独区分出来; 通过测量此时的折射率改变, 以及对应的温度和光强变化, 得到了热效应导致的光学非线性。为了提高非线性干涉方法的灵敏度和消除环境震动带来的误差, 本文采用了双路干涉的方法, 使得测量精确性大为提高。测量结果表明：在波长632.8 nm下, 掺杂液晶三阶非线性系数n2为0.268 cm2/W, 其中热效应的贡献为0.091 cm2/W。

目前, TFT-LCD行业已经趋于成熟。各大面板厂都在提升自身产品的竞争力：高分辨率、高色域、轻质化、窄边框化以及高对比度等等。配向膜作为LCD面板的主要构成起着重要的取向作用, 其印刷的质量对产品良率起很大影响。喷墨打印作为大世代线配向膜印刷方法被越来越广泛的应用, 但是其带来的印刷性不良也多种多样。本文重点介绍了阵列基板的设计对配向膜的影响。通过实验验证得出, 阵列基板深孔设计对配向膜扩散起到了阻碍扩散的不良影响。从此结论出发, 从配向膜印刷工艺和设计提出改善方案并取得了改善效果。

选用环己烷类液晶基元反式-4-乙烯基-反式-4’-丙基双环己烷(MA)和反式-4-丁烯基-反式-4’-丙基双环己烷(MB), 通过硅氢加成反应将其接枝到柔性的聚硅氧烷主链上, 合成了含有2种环己烷结构的聚硅氧烷侧链液晶PAB, 产率为80.3%。采用傅立叶变换红外光谱法(FTIR)和氢核磁共振谱法(1H-NMR)对其分子结构进行表征, 说明其分子结构符合预期; 采用热台偏光显微镜法(POM)和X射线衍射法(XRD)对其液晶相类型和液晶行为进行观察和分析, 发现在升降温过程中所呈现出胆甾相油状条纹织构和小板块织构, 揭示出因有序度不同所导致的不同织构特征; 采用差示扫描量热法(DSC)和综合热分析法(TGA)对其热性能进行分析, 确定其液晶区间为28.68 K, Td(5wt%)为405.25 ℃, 均高于液晶基元的液晶区间和热稳定性。

优异的电学、热学、机械特性和化学稳定性以及独特的一维纳米结构, 使碳纳米管(CNT)成为应用在微纳电子器件中的理想功能材料。与传统电子器件相比, CNT微纳电子器件性能更为优异。本文综述了近年来制备和改进基于CNT的场发射器、晶体管和传感器的研究进展。经过特定方法的组装和处理, 可使CNT场发射器获得低阀值电压、高发射电流和发射电流稳定等优异性能, 使CNT晶体管具有高迁移率、大跨导和大电流开闭比, 可提高各种CNT传感器的灵敏度。

因酞菁薄膜平面具有多电子共轭大π键结构, 本文采用异质诱导的方式对酞菁薄膜的生长特性进行了改善研究。采用高掺杂硅为栅极, 氧化硅为绝缘层, 生长α-四噻吩或p-六联苯薄膜为异质诱导层, 制备了酞菁铜有机薄膜晶体管。利用原子力显微镜研究薄膜生长特性, 并对比研究了2种诱导层对薄膜晶体管性能的影响。实验结果表明：α-四噻吩上生长的酞菁铜薄膜, 形貌呈片状, 而p-六联苯上生长的酞菁铜薄膜, 形貌呈针状, 均与单层酞菁铜棒状形貌不同。同时, α-四噻吩与p-六联苯薄膜上生长酞菁铜后, 两者晶体管电性能都有不同程度的提高, 均比单层酞菁铜提高了1~2个数量级, 表明α-四噻吩或p-六联苯对酞菁铜薄膜均有诱导效应, 可以获得高性能的有机薄膜晶体管。

本文建立了黑矩阵扩散法修复亮点的理论模型并实验验证了该模型, 分析了影响修复效果的各个因素及影响程度, 为提升亮点修复成功率奠定基础。我们设置一系列实验, 定性分析了激光泵浦源、激光波长、光斑大小、加工速度、产品设计和修复模式因素对修复效果的影响。首先, 通过FIB图像分析, 验证了创建的修复理论模型; 其次, 分析了上述因素对修复成功率的影响, 最后对一款修复难度大的产品进行改善提升。实验结果表明：修复过程按照产生空隙(Gap, 约1.5 μm), 黑矩阵颗粒化和空隙填充三阶段进行; 从成功率看, Laser Diode泵浦方式优于Flash Lamp, B 波长激光优于 A 波长激光, 光斑大小选取1/2子像素、速度选取100 ~200 μm/s时Gap成功率最高, 有Overcoat层(OC)且黑矩阵(BM)比重大的产品修复成功率更高。最后我们以上述理论分析和实验结果为指导, 将一款修复难度极大的产品的成功率从40% 提升到 90% 以上。

目前深空遥感探测多采用CCD作为高分辨率相机的传感器, 相较于CCD, 面阵CMOS驱动更简单、功耗更低、抗辐射能力更强, 是深空遥感探测目前的发展趋势。为此, 本文基于CMOSIS公司生产的型号为CMV20000, 图像分辨率为5 120×3 840的CMOS探测器, 设计完成了一个大面阵CMOS高分辨率相机, 图像分辨率为5 120×3 840。详细阐述了以FPGA为核心的电子学系统的整体结构, 结合CMV20000的工作模式和时序电路, 实现了高分辨图像的高速传输以及数据校正。试验结果表明, 设计的相机系统方案合理, 解决了CMV20000数据无法对齐的数据校正问题, 系统运行稳定可靠, 安装光学系统后能够获取高质量图像。

针对Bayer图像色彩重建效果越好的算法需要越多计算量, 占用越多硬件资源问题, 提出了一种低复杂度的色彩重建算法。首先使用Hamilton-Adam (H-A)算法对Bayer图像进行预插值并求出色差通道, 接着通过求出5×5模板内判断插值方向的综合梯度因子, 重新更新G通道缺失像元值, 最后利用已重建的G通道求出缺失的R和B通道颜色。柯达测试图仿真结果表明, 相对于其他算法, 所提出的算法在PSNR上有较大优势; 相机输出图像的色彩重建结果表明, 本文算法在判断插值方向上的准确率更高; 可抑制其他算法插值后出现的斑点现象, 图像边缘清晰、完整。平均每个像元, 本文算法只需要56次算数运算, 不需要乘法和除法运算, 减轻了FPGA算法实现中IP核的负担, 易于硬件实现, 完全满足项目需要。

在基于FPGA的语谱分析研究与设计中, 需要将语音时域波形和语谱分析结果同时显示在VGA屏幕上, 而采用一般方法只能在有限的VGA显示区域内显示局部波形, 无法将完整的一段语音信号波形显示出来。针对这一问题, 提出了一种适合FPGA实现的语音信号波形VGA显示方法。该方法通过分析语音信号的波形特点, 以及显示中存在的波形放大、波形缩小两个问题, 提出线性插值和保留极值的解决方法, 并详细探讨了这两种方法的FPGA硬件实现结构。实验结果表明, 该方法能够有效地对语音信号进行正确显示。

传统的激光主动成像散斑抑制方法中, 局部单像素滤波和变换域滤波难以取得良好的抑制效果, 同时容易导致边缘展宽, 对图像信息造成破坏。鉴于非局部滤波对加性噪声的优异去噪性能, 本文研究了三种具有代表性的非局部滤波方法, 并使用半导体泵浦固体脉冲激光器搭建主动成像系统, 进行散斑噪声抑制性能的比较。实验表明, 采用同态FM-PatchGP不仅能够有效抑制散斑噪声, 而且能很好地保持边缘信息, 同时满足实时性处理的要求, 在激光主动照明系统中具有良好的应用前景。

为实现 LCD显示器的光谱特征化, 本文提出一种基于遗传算法优化(Genetic Algorithm, GA)的BP神经网络(GA-BP)结合PCA(Principal component analysis)的光谱特征化模型。首先对显示器色空间进行子空间划分, 同时采用PCA对光谱数据进行降维, 接着在各子空间中采用遗传算法对BP神经网络的权值阈值进行优化, 建立显示器驱动值与光谱数据之间的神经网络模型, 实现了显示器的光谱特征化。实验结果表明子空间划分后, 在子空间中进行模型参数的优化有利于模型整体精度的提高, GA的优化有效改善了BP神经网络的极值问题, 提高了模型的精度, PCA在不影响模型精度的同时提高了算法的运行效率。由此说明该模型是一种高精度显示器特征化模型。

空间相机地面检测系统在投入使用之前, 必须进行严格的自检功能测试。为了解决测试时与庞大的CCD相机系统对接造成的时间和物力资源浪费问题, 本文结合TDICCD空间相机工作原理, 设计了一种空间相机图像模拟源系统。本系统通过USB总线进行图像数据的下传, 然后经SRAM缓存, 并以流水线作业方式下载到FLASH中实现8通道图像数据的固存。并且可实现对相机行频大小、图像大小进行调整的功能, 进而模拟不同型号空间相机。实验结果表明, 该图像模拟源USB接口的下载速度可达到40 MB/s, 空间相机地面检测系统显示的图像与上位机发送的图像一致, 无数据丢失和误码的情况。该相机图像模拟源设计灵活, 性能稳定可靠, 适用范围广。

高清4G公网防爆摄像仪系统是为石油化工等高危防爆环境研制的便携移动防爆摄像系统。如何在高清4G模块高发射功率、多储能元件的前提下实现设备的总体防爆指标以满足国家标准是本文解决的重点问题。基于防爆理论, 通过提高设备防爆电容设计门限和降低电路容值设计的电容管理手段, 对整体设备的储能元件进行了极限防爆限制, 优化设计了4G-LTE无线摄像模块的最低储能电容解决方案; 利用双半波振子天线列阵技术实现天线设备的发射功率限制硬件保护, 采用软件保护手段实现双重防爆保护, 从设计原理上保证了研发的高清4G摄像仪满足《GB 3836.1-2000》防爆要求。在保证防爆性能和设备功能的前提下, 设备电容容量降低了50%, 设备远场电场强度9%。

最小可觉差是人眼视觉重要特性之一, 随着计算机显示器的普及, 显示器环境下的亮度最小可觉差对图像细节有重要的应用价值。利用10 bit图像显示卡和液晶显示器方便、精确控制亮度刺激, 在显示器显示亮度范围内产生27个不同亮度背景, 采样心理物理学亮度视觉匹配实验测得亮度最小可觉差。实验结果表明, 在背景亮度为11.89～142.3 cd/m2中等亮度下人眼最小可觉差与背景亮度的比值约为0.017, 并遵守韦伯定律; 在背景亮度为0.38～9.36 cd/m2的弱亮度情况下, 人眼最小可觉差与背景亮度的比值随亮度的增加呈单调递减趋势。在显示器上测量的中等亮度下人眼亮度最小可觉差与Koenig and Brodhun采用传统光学方法得到的实验结果基本一致。