近年来, 蓝光对人眼的危害逐渐被人们所认识和关注。蓝光危害风险不仅存在于照明光源中, 还存在于显示产品中。减少蓝光的含量是降低蓝光危害的直接方法。而蓝光是显示产品光谱中必不可少的组成波段, 同时也是满足显示产品色温和色域需求, 完美展现丰富多彩的真实世界的必需颜色。因此如何在不降低正常显示标准下, 发展抗蓝光危害的技术是显示技术的一个重要研究方向。目前, 国内外众多研究者围绕蓝光生物安全性及防蓝光显示技术进行了较深入的研究。本文首先阐述了蓝光危害的作用机制、危害分类和评估方法、标准, 分析了显示产品中影响蓝光危害程度的多种影响因素。介绍了目前防蓝光显示技术新进展, 并对防蓝光显示技术进展进行了总结和展望。

提出了一种使用介电突起消除边缘场效应的硅基液晶显示器 (Liquid Crystal on Silicon, LCoS)。在像素电极之间设计介电突起结构来阻隔相邻像素电极之间的串扰电场, 通过对LCoS的液晶分子指向矢分布和边缘场串扰现象进行仿真, 分析了边缘场效应产生的机理及其影响因素, 并对相应反射率和相位进行了计算和对比。具有介电突起的LCoS相比传统LCoS在减少相邻像素边缘反射率和相位干扰上有明显的效果, 反射率始终维持在96%, 相位差保持不变, 对比度大于35∶1的区域接近60°, 整体视角基本不受影响。所提出的介电突起能够很好地消除横向电场对相邻像素内液晶分子取向的影响, 进而提高了LCoS的对比度, 大大改善了显示效果。

为了拓宽LCD的色域, 提出了在背光系统中添加基于TiO2-Ag-TiO2-Ag-Glass膜层结构的滤波器来优化背光源光谱。所提出的滤波器在可见光范围内可以仅通过红、绿和蓝3种颜色的光, 而反射其他颜色的光。利用TechWiz 1D软件模拟了滤波器对于LCD色域的影响。当所提出的滤波器分别与黄色荧光粉(pc-WLED)、新红粉(KSF-LED)以及量子点(QD)背光源相结合时, LCD的色域分别从72%提升至102.6%NTSC, 从92.3%提升至113.8%NTSC, 从1043%提升至119.9%NTSC。当入射光的角度从0°增加到40°时, 3种背光源的色域变化都很小。模拟结果表明: 基于金属-电介质-金属(MDM)膜层结构的滤波器拥有小的角度依赖性, 因此对实现宽色域LCD, 是一种非常有效的方法。但其光利用率很低, 3种背光源的光效率分别为26.5%、35.4%以及40.7%。

彩膜滤光片主要采用有机纳米颜料体系为主, 是因为颜料具有良好的热稳定性、耐光性和耐化学性, 可以满足LCD的工艺制程。而颜料的颗粒属性, 是影响彩膜滤光片穿透率和对比度的主要因素。在三原色中, 绿色的亮度最高, 对对比度的影响也最大。因此, 本文主要研究一种具有广色域的绿色滤光片, 其由3种有机纳米颜料组成: 颜料绿58 (G58)、颜料黄138 (Y138)、颜料黄185 (Y185)。其中Y185的加入是基于其高的着色率, 可以有效降低滤光片的膜厚; 然而, 即使少量Y185的加入(5%颜料比例)也会使得整体的对比度呈现明显下降(20%)。为解析Y185造成对比度偏低的原因, 本文主要采用同步对比来分析两种颜料的粒径、n值(折射率)、晶型及形貌和荧光特性之间的差异。研究结果表明, Y185造成对比度偏低的主要原因是在成膜或者干燥过程中有机纳米颜料粒子的团聚。本文通过系统地研究有机纳米颜料造成对比度偏低的原因, 为提升有机纳米颜料的对比度和制备高对比度的彩膜滤光片提供了理论依据和设计方向。

手指滑动ADS(Advanced Super Dimension Switch)液晶面板的L255画面时, 由于按压导致的液晶分子形变和电场作用, 滑动位置亮度会降低, 表现为留下发暗的按压的痕迹。如果该痕迹在按压5 s后不能恢复, 我们称之为划痕Mura(Trace Mura)。本文通过对比5种不同像素设计的液晶面板的滑动按压实验的结果, 得到了像素电极设计、驱动电压对Trace Mura的影响; 进一步模拟分析液晶分子状态, 得到判断不同像素设计的Trace Mura风险的模拟方法。主要结论如下: 首先, 像素电极尾部设计对于Trace Mura改善方面, 弧角设计优于切角设计, 切角设计优于开口设计; 像素电极间距(Space)越小, Trace Mura风险越小。其次, Trace Mura需要在高灰阶电压下按压划动液晶面板才能发生; 而发生Trace Mura的液晶面板, 可以通过降低液晶面板的电压灰阶来消除按压痕迹。最后, 对比液晶分子状态模拟结果, 确认在电极末端的液晶分子方位角会发生突变(即向相反方向偏转), 模拟的突变角度在-15°以上, 预测有Trace Mura风险。

针对电磁干扰下LCDs显示异常问题, 基于信号传输完整性理论, 提出提升LCDs抗电磁干扰能力方法, 旨在提升LCDs在复杂电磁环境下的显示质量和电磁兼容性能。首先, 基于信号完整性, 分析电磁干扰下显示异常机理, 分析画面异常原因。其次, 基于自适应信号品质增强模型、信号传输路径优化和LCDs专用复合结构型吸波材料3个方面, 总结LCDs抗电磁干扰性能提升的方案。最后, 基于电磁仿真和产品实测, 验证3种方案改善效果。仿真和实验结果表明: 本文所述改善方案可有效提高液晶显示面板的抗电磁干扰性能, 提高LCDs产品电磁兼容性能。

摩擦工艺ESD(Electrostatic Discharge)是TFT-LCD制程中较为常见的一种不良, 以317.5 mm(12.5 in)产品为例,摩擦工艺过程中ESD发生率20%, 对产品良率影响较大。文章结合实际生产对摩擦工艺ESD的原因进行理论分析与实验验证, 得出摩擦工艺发生ESD的原因为TFT基板上面有悬空的大块金属, 在摩擦过程中电荷积累过多容易发生ESD,ESD进一步烧毁旁边金属电路导致面板点亮时画面异常。生产过程中通过工艺管控和产品设计两方面优化改善, 工艺方面通过增加湿度, 涂布防静电液以及管控摩擦布寿命进行改善, 设计方面通过变更悬空的大块金属为小块金属, 通过工艺设计优化最终生产过程中摩擦工艺ESD发生率由20%下降到0%, 大大提高了产品品质, 降低了生产成本。

Mini-LED背光模组具有精准的局域控光能力且可实现超薄HDR显示, 目前其已成为显示行业研究热点之一。针对Mini-LED在点灯过程中发生的灭灯现象, 从灯板制作工艺入手, 探讨了灭灯现象发生的机理。并基于有限元模拟方法, 结合灯板制作工艺、灯板结构等实际情况合理建立了Mini-LED模组仿真模型, 模型仿真温度值与实测值对比误差在5%以内。将灯板在高温试验条件下极限状态温度场导入力学仿真模块进行力学模拟, 获得极限状态下的热应力值大小及分布, 并进一步推算出芯片所受最大推力值。将芯片所受推力值模拟结果与实测结果进行对比后, 发现模拟结果位于实测结果的上下四分位数之间, 且大于实测结果平均值, 符合实际情况。基于模拟结果, 改善了芯片锡膏, 在芯片最大推力提高15%的情况下, 实测芯片推力值的下四分位数值大于模拟值, 且Mini-LED灭灯的发生概率从1.13×10-4降低到了1×10-5以下, 改善效果明显。

在光纤激光通信系统中, 为了克服准误差、随机角抖动误差、大气湍流像差对单模光纤耦合效率的影响, 本文设计了单模光纤章动跟踪耦合系统。首先基于模场匹配原理, 分析了径向偏差和光斑大小对耦合效率的影响。其次在理论分析的基础上, 对激光章动跟踪系统进行了设计, 主要包括激光器、准直镜、快速反射镜、耦合透镜以及光电探测器, 并以光电探测器的能量反馈完成了激光章动跟踪算法设计。最后搭建了实验平台, 对系统进行了实验测试。通过实验测试得到, 在激光章动跟踪时单模光纤的耦合效率为53.5%, 并测试了径向偏差以及光斑大小对耦合效率的影响, 得到了相应的曲线。耦合效率满足系统要求, 并且实验测试曲线与理论分析的仿真曲线基本一致。

图像去噪旨在减少或消除噪声对图像的影响, 这一过程往往会有高频细节信息的丢失。为了在去除图像噪声的同时保护图像的边缘信息与纹理细节, 本文提出了一种能够连接图像局部路径信息的神经网络, 该网络训练完成后可以直接对含噪声图像进行降噪, 不需要对图像进行预处理。本文提出的神经网络包括3个部分: 特征提取层、信息连接模块、信息重建层。信息连接模块是该网络的关键部分, 通过残差学习连接局部长路径和局部短路径的特征信息。实验结果表明, 经本文处理后的图像在有参考的图像质量评价指标 PSNR 和 SSIM上均有明显提升, PSNR最高可以达到34.87 dB,SSIM可以达到0.87以上; 在无参考的图像质量评价指标 BRISQUE 和NIQE上均有明显下降。本文算法对不同水平、不同种类的算法都有相对较好的效果, 且性能优于一般算法, 在去噪工作中有一定的实用价值。

在车辆的自动驾驶和辅助驾驶中, 实时分析车辆的运动状态具有重要的实际应用价值。为了实现对车辆行为的判断, 提出一种基于车道信息融合的车辆行为识别算法。首先提出一种基于改进Robinson与LSD的模型, 运用改进的Robinson算子获取最佳梯度幅值实现对车道的边缘提取, 再通过LSD算法实现车道的检测。然后采用一种基于滑动窗口的三次样条插值法对车道进行拟合, 最后根据车道参数信息分析车辆的运动状态, 结合车辆的中心位置得到车辆的偏离信息。在BDD100K数据集的测试中, 本文算法的车道检测准确率为95.61%, 车辆行为识别准确率为93.04%, 每秒传输帧数达到42.37。实验结果表明, 本文算法在不同场景下可以有效地区分车辆的运动状态并给出车辆的偏离信息, 具有更高的准确性和鲁棒性。

随着多元化媒介和数字化信息网络的急速发展, 数码形象加密技术在图形形象的安全保存、传达输送、著作权保护和秘密通信等领域被普遍推广应用。针对现有基于超级混沌的图像加密算法的缺点, 提出了一种改进算法, 该算法对像素加扰进行优化配置, 通过像素置换和加密文本扩散过程, 进一步混乱明文图像与加密文本图像的关联效应, 从而能缩短超级混沌系统的迭代时间。研究结果表明: 加密后直方图的像素值分布均匀; 密文之间的NPCR值和UACI值分别为99.652 1%和33.432 1%, 表明算法对加密密钥的微小改变具有极强的敏感性; 在新超混沌序列量化模式中引入该方法可有效提高操作效率, 且该算法无论在安全方面还是有效运用方面都具备良好性能, 可在图像安全通信和其他领域广泛使用。