为改善LTPS AMOLED显示器像素电路阈值电压变动性补偿效果, 本文分析了相关电压型像素电路的工作过程, 确认了影响阈值电压补偿效果的关键因素, 包括显示信号刷新扫描行周期对阈值电压获取充电时间的制约、驱动信号形成过程中相关TFT电容增量造成的阈值电压精度损失等。针对这些关键因素, 本文提出了像素电路改进对策。通过分离阈值电压获取和数据电压信号刷新过程实现阈值电压获取充电时间的延长, 通过反向增量电容补偿相关电容增量误差。在像素OLED驱动电流受阈值电压变动影响突出的低灰阶状态下, 模拟结果表明阈值电压获取和数据电压信号刷新过程分离像素电路的OLED驱动电流变动性是参考电路的1/7; 反向增量电容补偿像素电路OLED驱动电流变动性大约为无补偿参考电路的1/2。补偿效果样品视觉评价结果与模拟结果趋势相符。

为分析TFT-LCD线残像, 研究了画面驱动数据电压通过电容(CDC)对公共电压的影响。首先根据实际膜层分布, 描述电容在膜层的具体构成, 并建立电路等效模型, 测量并分析TFT-LCD实际工作状态的电容。然后, 建立方法测试棋盘格画面公共电压畸变并分析其造成线残像的机理。最后, 设置“黑灰条”画面使畸变量最大化以便于分析畸变的形成过程和影响因素。实验结果表明: TFT开关关闭时呈现高阻态, CDC仅为公共电压和数据电压金属线交叠电容(C0), 电容值为55 fF; TFT完全打开时呈现低阻态, CDC由存储电容和C0并联构成, 电容值为530 fF; 当TFT处于中间态时, 测试得到的电容值为中间值。电容值越大, 数据电压转换速度越快, 畸变量越大。降低转换速度(48 ns→53 ns), 可减小畸变量(2.67 V→2.61 V)。

薄膜晶体管阵列基板过孔电阻大、耐流性差易发生过孔烧毁, 引起显示异常。目前针对过孔电阻与耐流性影响因素及机理尚不明确, 制约着未来高耐流性过孔的制备和应用。本文实验结果表明: 氧化铟锡(Indium Tin Oxide, ITO)膜方块电阻减小、过孔坡度角减小、ITO膜与金属接触面积增大均可降低过孔电阻、提升过孔耐流性。结合过孔结构及机理分析指出, 过孔电阻主要由ITO膜层自身电阻(RITO)及过孔接触电阻(Rcontact)组成, ITO膜方块电阻及过孔坡度角减小会使RITO减小, ITO膜与金属接触面积增大会使Rcontact减小。基板中部过孔耐流性差与中部的ITO膜方块电阻及过孔坡度角偏大有关。在满足产品光学品质标准前提下, ITO膜厚增厚、调控绝缘层膜质以及干法刻蚀参数减小坡度角、加大过孔接触面积设计是降低过孔电阻、提升过孔耐流性的有效途径。

TFT-LCD面板内的ITO连接过孔目前只有一些定性的设计规则, 缺乏定量计算和设计过孔的方法。本文研究了此类过孔电阻的定量计算方法, 同时探索了过孔电阻与击穿电流的关系, 为合理设计过孔、防止过孔烧毁提供了指导依据。首先, 通过分析过孔的结构, 抽象出等效电阻电路图, 得到多种不同结构的过孔电阻分解公式。过孔电阻主要由深孔接触电阻、浅孔接触电阻和深浅孔之间连接的ITO电阻组成。然后, 通过设计不同尺寸的金属与ITO的接触过孔, 使用开尔文四线检测法测量得到深孔接触电阻和浅孔接触电阻与孔尺寸之间的关系式。同时, 深浅孔之间连接的ITO电阻可通过ITO方块电阻与深浅孔之间的ITO尺寸计算得到。由此, 我们仅依据过孔的尺寸信息及ITO方阻数据即可计算得到各种结构的过孔电阻阻值。通过对大量过孔电阻的实测值与计算值进行相关性分析, 线性相关系数达到0.96, 证明了该计算方法的可靠性。最后, 通过测量大量过孔的电阻阻值及其击穿电流值, 发现过孔电阻阻值与击穿电流之间存在显著的幂函数关系, 幂指数在-1.3附近, 相关系数达到0.98。自此, 建立起了一整套可定量计算和设计过孔电阻和击穿电流的方法。

随着生活质量的提升, 大尺寸、高刷新频率、高分辨率的显示器件越来越受到人们的青睐。然而, 高规格产品同时也会伴随更多的显示问题, 垂直串扰就是其中一种。垂直串扰产生原因主要是由于数据线与像素电极之间的耦合电容Cpd以及薄膜晶体管(TFT)关闭时的漏电流Ioff使像素电压发生偏移。高分辨率8 K产品由于其存储电容大幅减小、布线密集程度增大, 导致其垂直串扰现象严重。本文通过软件模拟了Cpd的影响因子, 再结合不同像素电极2ITO交叠面积样品的反置现象确定Cpd的影响程度, 同时通过改变各项工艺参数确定最佳存储电容及漏电流条件, 最后在最佳存储电容及漏电流条件下探讨与之匹配的2ITO交叠面积。在所有最优工艺条件下, 不良比率由最初的55.6%下降至42%, 画质大幅改善。

三维医用电子内窥镜已经广泛应用于各类医学诊断、微创手术以及医学培训。三维内窥镜可视化过程中的立体空间几何畸变将直接影响医护人员对于病灶相对大小和距离的视觉感知精确度, 同时也可能成为三维内窥镜使用过程中影响视觉舒适度的重要因素之一。现有研究往往仅关注立体影像获取过程中平面图像的畸变及其矫正, 而忽略了可视化过程中显示系统不匹配及人眼对三维影像的感知特性造成的立体空间几何畸变。本文通过对三维医用电子内窥镜影像获取、显示及感知过程的分析, 建立了三维医用电子内窥镜可视化模型。理想的三维内窥镜影像感知是真实世界空间在各个维度等比例放大的虚拟空间立体感知, 三维内窥镜的参数与可视化过程的参数必须匹配才能达到理想的无畸变各维度等放大率效果, 最终实现精确的视觉感知以及良好的使用舒适度。研究内容有望为三维影像获取与可视化在医疗领域更为精确和舒适的应用提供理论参考。

为保证在一定工艺波动范围内显示的稳定性, 新品开发时通常会评价显示屏液晶安全范围（LC Margin）。其中, 柱状隔垫物（PS）特性对LC Margin的影响尤为显著, 因此本文针对PS特性的影响因素进行了相关研究。分析了环境温度与PS材料杨氏模量的关系, 探究了PS杨氏模量随温度的变化规律, 研究了工艺制程温度对PS弹性回复率的影响。最后, 探究了相同PS规格的显示屏在不同盒厚下的弹性回复速率。实验结果表明: 环境温度升高时, PS材料的杨氏模量随之降低; 而当工艺制程温度升高时, PS的弹性回复率会略微增加, 且PS的弹性回复速率会随着盒厚升高而变快。

环境光对显示和感知的不利影响是提高显示设备画质的重要障碍之一。本研究提出了一种色调映射算法, 可以根据环境光的亮度和颜色自适应调整图像的亮度和颜色, 实现不同亮度范围内图像的可靠亮度映射和颜色校正。首先, 分析环境光对显示设备的影响, 建立显示设备模型。接着, 利用对比度感知模型作为桥梁, 求解最小化对比度感知差异的亮度映射曲线。然后, 利用色貌模型CAM16, 将原始图像映射到显示设备所处的环境中, 并且保持颜色和亮度的感知不变。最后, 将亮度映射和颜色修正结合起来, 并设计了软截断函数修正过曝问题。实验和仿真结果表明: 在不同的环境下, 该算法可以修复由于亮度压缩导致的颜色偏离, 将颜色的误差降低到传统方法的60%以下, 降低对比度感知误差, 获得稳定的画面表现。本算法可以满足复杂环境下显示设备的使用需求。

为了提升显示系统的立体感, 将图像显示在空中, 无需介质承接即可实现较大的离屏距离, 建立了悬浮显示系统, 对该系统的显示理论和关键光学器件进行研究。首先, 从人眼双目立体视觉出发, 研究实现悬浮显示的两个关键因素: 一是图像经过显示系统形成实像; 二是双眼均能看到该实像, 并形成双目视差。然后, 在悬浮显示基础理论分析的基础上, 利用透镜搭建了一个悬浮显示系统, 验证上述原理分析。最后, 通过仿真分析设计了一个基于微反光镜阵列的悬浮显示系统, 并依据设计的加工流程完成系统的搭建。实验结果表明, 所搭建的悬浮显示系统可成功地将图像显示在空中, 无需介质承接, 离屏距离大于6.5 cm, 验证了本文对悬浮显示原理的分析及悬浮显示系统的设计。

随着彩膜产线几年的运营, 预烘烤工艺升华物带来严重的设备和玻璃基板污染, 容易造成曝光工序失败, 导致成本浪费。为解决该问题, 本文针对8.5世代线红、绿、蓝三条生产线, 进行了预烘烤工艺升华物成分分析和改善。经分析, 升华物来源于光刻胶中单体和光引发剂, 通过将分子量在190~300之间的小分子结构的单体和光引发剂替换成分子量在380~600之间的大分子结构, 得到改善型光刻胶, 成功将红、绿、蓝3种光刻胶热升华物降低了91.8%,98.5%,931%。改善型光刻胶制成的产品光学、信赖性均满足要求, 导入量产后, 预烘烤升华物导致的玻璃基板曝光工序失败率由3 500×10-6降低为1 600×10-6。在此研究过程中, 提出了一种红绿蓝光刻胶材料预烘烤升华物量化评价指标, 可应用于后续光刻胶的开发和选用, 对产线长期稳定运营具有参考借鉴意义。