Liquid Crystal Television Spatial Light Modulator

１ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＯｐｔｉｃａｌｓｗｉｔｃｈｅｓ，ｏｐｔｉｃａｌｂｉｓｔａｂｌｅｄｅｖｉｃｅｓ，ａｎｄｓｐａｔｉａｌｌｉｇｈｔｍｏｄｕｌａｔｏｒｓ（ＳＬＭｓ）ａｒｅｉｍｐｏｒｔａｎｔｋｅｙｅｌｅｍｅｎｔｓｉｎｏｐｔｉｃａｌｃｏｍｐｕｔｅｒｓａ...

曝光工艺对蓝相液晶图案清晰度的影响

为提高图案化蓝相液晶薄膜(Blue Phase Liquid Crystal Film, BPLCF)的边缘分辨率,使图案更清晰,降低制备工艺难度,本文基于硫醇-丙烯酸酯迈克尔加成反应,在恒温下利用分步掩膜曝光的方式设计并制备了图案化BPLCF。首先,观察BPLCF光学特性随迈克尔加成反应过程进行的变化,结合光谱的半峰宽和反射强度,确定BP I织构相对较好的反应时间;接着,根据选定的反应时间,探究在相同紫外曝光时间下,不同曝光强度对BPLCF光学性能和图案分辨率的影响,得到使图案化BPLCF具有清晰图案和高边缘分辨率的最佳紫外曝光强度;最后,根据实验得到的反应时间和紫外曝光强度,制备了具有高分辨率兰花和梅花图案的BPLCF。实验结果表明,在33℃的恒温下,当迈克尔加成反应时间为60 min、紫外曝光强度为30 mW/cm2、曝光时间为15 s时,BP I结构保留完好,BPLCF图案清晰,边界无阴影,对应的中心波长和半峰宽分别为528 nm和53 nm,此时分辨率可达38μm。该研究对于制备高分辨率的蓝相液晶图案及其在信息防伪以及显示领域的应用具有重要意义。

胆甾相液晶图案的动态调控与应用

自然界光子晶体图案为生物的生存提供了独特的功能,例如变色龙使其皮肤图案颜色适应环境以进行伪装保护,头足类动物(鱿鱼、墨鱼、章鱼等)能够产生宽波长范围的结构颜色和光学图案以利于物种间的信息交流。受自然界光学图案的特殊功能启发,胆甾相液晶的图案得以开发,并在数据存贮、传感器、柔性智能器件等方面展示了潜在应用。本文综述了胆甾相液晶图案的外场刺激响应性、功能演变及其应用。首先,总结了胆甾相液晶图案的外场刺激响应性,包括光、电、热、机械力和溶剂。其次,介绍了胆甾相液晶图案的各种应用,如具有加密和解密功能的存贮器件、信息安全防伪设备、柔性可穿戴传感器和圆偏振发光系统等。最后,介绍了胆甾相液晶图案的前景和挑战。本文为构建基于胆甾相液晶图案的新型功能材料提供了基础。

负性液晶电致图案化及其衍射特性

液晶中电对流图案形成是一种奇特而又有趣的现象,同时也是光衍射研究中的一个重要问题。本文旨在探索负介电各向异性的向列相液晶中图案的形成以及相关的衍射特性。实验观察到4种不同的电对流图案,分别是软方形图案、斜条纹、静脉状图案和不规则图案。探究了不同温度下产生图案所需要的阈值电压。研究了电场对图案的周期性以及相对指向矢倾斜角的影响,并对图案相应的衍射特性进行了分析。实验结果表明,通过调节电场和温度可以改变电对流图案。产生图案所需要的阈值电压随着温度的升高而减小,随着频率的升高而增大。软方形图案的周期随着频率的升高先减小后增大,而斜条纹的周期随频率的升高而减小。当f=25~45Hz时,斜条纹相对于初始指向呈现约44°的偏转。这种可控的电对流图案为实现基于向列相液晶的可调谐光学衍射器件提供了一种可行方案。

扬子地块北缘毕机沟岩体下部带堆晶岩结构定量化分析:对层状岩体冷却早期粒间熔体排出机制的约束

层状岩体冷却中—晚期晶粥中粒间熔体的排出被认为与铁钛氧化物的大量结晶关系密切,但在岩体冷却早期铁钛氧化物尚未大量结晶时,粒间熔体能否被有效排出、以及如何排出还需要深入探究。扬子地块北缘毕机沟岩体是我国目前发现的规模最大、分异程度较高且赋存有钒钛磁铁矿矿床的层状岩体。岩体下部带、中部带和上部带分别由斜长橄榄岩、辉长岩和闪长岩组成。本研究以下部斜长橄榄岩相带为对象,通过对斜长石和单斜辉石进行晶体粒度分布(CSDs)和空间展布形式(SDPs)分析,探讨层状岩体冷却早期粒间熔体的排出方式及其控制因素。模拟计算结果表明,样品中封闭粒间熔体比例(FTL)为9%~13%,暗示岩体冷却早期粒间熔体被有效排出。单斜辉石和斜长石的CSD曲线斜率主要为3.36~2.45和2.99~1.87,截距分别为0.45~3.35和1.06~2.83,均具有斜率一致而截距变化较大的特征,与机械压实的CSD曲线一致。单斜辉石和斜长石在SDP图解上均显示负相关关系,也与机械压实趋势一致。因此,毕机沟岩体冷却早期粒间熔体的排出机制为机械压实。在此基础上,我们将毕机沟与全球其他典型层状岩体从岩体规模、粒间熔体和堆晶矿物密度差、晶体堆积速率与压实速率以及晶粥层厚度等方面进行系统对比后发现,在层状岩体冷却早期没有岩浆补给和对流的情况下,当岩体规模相近时,压实受控于堆晶矿物与粒间熔体密度差,密度差越大压实越容易发生;而当岩体规模不同时,规模越大压实越容易发生。

液晶Lieb晶格衍射偏振特性分析

Lieb晶格是被研究较多具有平带特性的完整晶格结构之一。本文基于液晶光控取向技术制备了Lieb晶格,通过改变曝光的偏振方向,构建了晶格位点内液晶为90°扭曲(TN)取向、图案外为均匀(PA)取向的液晶Lieb晶格结构。测量了在外加电场作用下,不同入射方案的液晶Lieb晶格的衍射特性。通过偏振测试仪测试了在不同外加电场作用下的多个衍射级次的偏振特性。实验结果表明,施加电压时衍射图样中衍射光斑的级次增多;随电压升高到约2.5 VPP,液晶Lieb晶格结构的衍射效果变差,除了零阶衍射光斑,各衍射级次衍射光斑强度达到最弱;增加电压至4 VPP,各级次衍射光斑强度逐渐增强,衍射图案逐渐清晰。在改变电压的过程中,各种入射情况的不同阶次衍射光的偏振态也在逐渐改变,一阶衍射光在1~3 VPP之间有+45°线偏振光、-45°线偏振光、右旋圆偏振光、左旋圆偏振光等特殊偏振态出现。本文提出的液晶Lieb晶格具有易调控、易制备等特性,通过调控施加在液晶上的电压,可以实现衍射级次偏振态的动态调控,为光场调控提供了新的方式。

基于液晶图案化组装的宾主型显示器制备

宾主液晶器件能够在保持视野清晰的前提下实现对光透过率的调节,已被广泛应用于透明显示领域。但由于其系统复杂,在一定程度上限制了实际应用。本文通过采用区域化聚合物模板技术,制备了一种分子平行组装和螺旋组装共存的图案化宾主液晶器件。基于两区域对外界刺激响应的差异性,调节电场和偏振方向可实现图案多灰度动态显示。结果表明:在电场控制模式下,染料液晶平行组装区域的光透过率从3.28%上升到63.22%,两区域的透过率对比度从0.41提高到5.12。在偏振方向控制模式下,平行组装区域的光透过率从3.28%升至65.45%,两区域的对比度从0.41升至4.54。所制备的宾主液晶器件具备结构简单、易于调谐等特点,可适应于不同场景下的图案显示,进一步推动了液晶器件在透明显示领域及光学防伪领域的应用和发展。

液晶光阀星图模拟设计与实现

星图模拟是星敏感器研制过程的重要组成部分。本文提出了采用液晶光阀用计算机控制产生星图的方法，并给出了相关的算法．

梳状电极胆甾相液晶激光器的激光辐射谱

设计制作了梳状电极染料掺杂胆甾相液晶激光器件,研究了外加电压下的激光辐射谱。器件的下基板ITO电极刻蚀成梳状条形电极,电极宽度约2 mm,相邻电极间距分别约为1,3,5 mm。上基板无ITO电极。上下基板取向膜平行摩擦取向处理,使胆甾相液晶平面态排列。以532 nm的Nd:YAG激光器作为泵浦光源,测量器件激光辐射谱。改变外加电压0~100 V,3个区域均出现了多模输出。在1 mm电极间距区域,可获得633.65~621.52 nm(12 nm)和683.15~664.35 nm(18 nm)的可调谐波长范围;在电极间距3,5 mm区域,辐射激光波长变化微小。在外加电压作用下,液晶分子均匀的螺旋周期排列受到扰动,液晶分子层螺旋轴倾斜,各个液晶畴的螺旋轴取向不一致,使有效螺距值缩短并有所浮动,引起出射激光波长蓝移和多模输出。利用光子态密度理论数值模拟了激光辐射谱。当有效螺距为倾斜角的函数时,随着倾斜角增大出射激光波长蓝移。

近晶A相液晶界面失稳和模式选择

近晶A相液晶从均匀的各向同性相中萌生时,其平直界面失稳后选择具有正弦周期的界面模式作为演化路径。采用偏振光成像的方法测量了几种液晶界面失稳后所选模式的周期。把界面模式作为变量,以模式的能量泛函积分为作用量,构建模式选择的唯象模型,通过数值计算在全域内找到使作用量最小的波数,这个波数可反映近晶A相液晶界面失稳后实际选择的界面模式的特征。

乳腺肿物液晶热图的表现与其他诊断方法的比较

本文报道液晶热图检查并手术治疗乳腺肿物180例,其中乳腺癌94例,良性病变86例。发现液晶热图形表现可反映癌肿组织代谢水平与乳腺癌生物学行为有关。Ⅱ期、浸润性非特殊型、浸润生长型癌正确诊断率较高,局限性热区表现多于血管改变;Ⅰ期、浸润性特殊型、膨胀生长型癌符合率较低,血管改变多于局限性热区表现。液晶热图、B超、钼靶摄片、针吸细胞学检查方法的正确诊断率均在70～80％之间,假阴性率在20％左右,若结合临床将诸种方法联合应用或适当组合,必将提高乳腺癌的早期检出率。

生物液晶中马尔它十字成因初探

本文对生物液晶中马尔它十字的成因作了研究,作者认为:马尔它十字是通过生物液晶的线偏振光的干涉图样。由于生物液晶的光轴方向有随意性,故在正交偏光显微镜下观察时,将看到不同的干涉图样,呈现为不同形状的马尔它十字。

一种复杂图像背景中残留液晶识别方法

LCD液晶屏是对表面洁净度有严格要求的部件,基于数字图像处理的残留液晶识别方法能够定量、客观地评价表面的洁净度。针对复杂背景图像中残留液晶难以准确识别的问题,本文提出并实现了有效的图像处理流程和算法,包括分割、边缘连接、图像填充、去除多余边界以及噪声等操作。提出了一种边缘连接算子,在对图像进行分割后,将不连续的图像边界连接为闭合,为图像填充奠定基础。提出并实现了一个基于二叉分类方法的模式分类器,用于对污染物几何形状进行自动识别。实验表明,针对单一背景残留液晶的识别与分析方法能够精确获得残留液晶边缘,并且控制了噪声的干扰;针对复杂背景残留液晶识别与分析方法能够对背景存在明显差异的特定类型图像进行准确的处理。

半导体量子棒的光控取向技术进展

介绍了液晶分子的光控取向技术和半导体量子棒均匀定向的方法。该方法可以将高亮度、核/壳结构的CdSe/CdS量子棒与液晶单体相互结合,通过定向排列液晶单体来实现对量子棒的定向排列,并利用紫外光聚合固化,形成包裹量子棒的液晶聚合物薄膜。通过对高偏振荧光量子棒的光学表征,展现出高排列序参数。在应用方面,液晶聚合物中的量子棒可在微米尺度(低至2μm)内进行多畴取向,展现出在光子学和保密领域中的应用前景;结合量子棒/液晶聚合物(QR/LCP)薄膜与液晶显示技术,可用于新式光学驱动荧光显示设备;用于现代液晶显示设备中的量子棒亮度增益膜,在增强色彩表现(>100%NTSC)的同时,又能提高显示器的光学效率(>8%)。

一种双极化液晶阵列天线设计与方向图综合方法

针对极化相控阵雷达应用背景,提出了一种基于电磁调控液晶的二维方向图可重构双正交极化阵列天线设计方法.该阵列天线设计由两种极化方式的亚波长超表面天线线阵交替排列构成,线阵上的单元均有两种工作状态,且每个单元都可以独立控制.该天线在一个方向维度上利用液晶超材料结构的电磁调控能力采用全息方向图综合方法实现了两个极化方式的独立调控,另一个方向维度上采用外部移相器对两个极化方式进行分别调控,创新地在两个方向维度上分别实现了正交极化信号的同时方向图重构,并确保了正交极化在二维方向图重构的一致性和良好的隔离度.仿真结果表明在法线两个正交极化的主瓣电平差小于0.01 dB,波束指向角为-40°时两个正交极化的的主瓣电平差小于0.02 dB.文章提出的双极化液晶阵列天线设计和方向图综合方法具有正交极化一致性好、结构简单等特点,并具有低功耗、低损耗、低成本制造、轻薄等优点,为小型全极化相控阵雷达精确信号制导应用提供了一个新颖的设计方案.

基于LCD和改进棋盘格模板的摄像机标定

为了克服传统棋盘格模板标定点检测算法对于遮挡、视角、照明和畸变的局限性,提出一种利用基准点标记代替传统棋盘格黑白方块的改进模板,同时提出模板标定点的相应全自动识别算法。为了提高标定模板的质量,标定模板通过LCD(liquid crystal display)显示。因为LCD具有极高的几何精度和纯平面性,从而提高标定精度。传统摄像机标定同时计算针孔模型和透镜畸变模型,从而2种模型耦合在一起,所得到的标定结果仅对训练数据是有效的,而算法对于新数据的标定误差增加。为了克服2种模型的耦合,提出一种分离地标定2种模型的方法。算法利用模板的射影不变量约束,即交比和直线的射影为直线,求解带有畸变的标定点的校正的坐标,然后线性地求解2种模型。实验结果表明算法稳定且精度高。

纤维素纳米晶体膜及胆甾型液晶图案的制备

以微晶纤维素为原料,采用硫酸水解法制备了纤维素纳米晶体悬浮液,再通过室温下自然干燥的方法制备了纤维素纳米晶体薄膜。通过扫描电子显微镜、紫外可见分光光度计和偏光显微镜,分别研究了纤维素纳米晶体薄膜的光学性能、内部微观结构以及纤维素纳米晶体悬浮液的光学织构变化。研究结果表明,在质量分数64%硫酸、45℃条件下,水解微晶纤维素2 h后可制得稳定的纤维素纳米晶体悬浮液;超声处理后的悬浮液可形成胆甾型液晶相,随着悬浮液浓度的变化,通过偏光显微镜可以观察到胆甾型液晶的圆盘织构、条纹织构以及特征指纹织构;超声处理后悬浮液制备的纤维素纳米晶体彩色薄膜具有胆甾型液晶结构;利用偏光显微镜观察到的胆甾型液晶纹理和色彩图案具有防伪性能,可将它们制成具有唯一性的防伪标签。

一种新型液晶模组测试图案发生系统

为了满足液晶模组的质量监控,在量产阶段及时检测出不良品,本文提出了一种由基于PC机的图形用户界面和测试信号发生器组成的液晶模组测试图案发生系统。PC机主要用于提供图形用户界面,实现了用户在便捷的人机界面下自由编辑测试所需的时序和图案。编辑后的时序和图案以测试文件的形式下载到测试信号发生器。下载完成后测试信号发生器能够脱离PC机独立完成测试信号的生成,与生产线上的液晶模组连接后即可进行测试。

基于聚合物分散液晶的图案化柔性智能窗户

聚合物分散液晶(PDLC)在投影显示和智能窗户等领域具有广泛的应用,将器件实现图案化和柔性化能够进一步拓展其应用场景。本文提出了一种采用单步紫外曝光的方式制备图案化的PDLC柔性智能窗户。采用PET-ITO作为柔性基板制备液晶盒,并于器件上表面放置一层有特定紫外衰减率的图案化掩膜板进行紫外固化,线宽为120μm的图案能够清晰分辨。本文对图案化器件的不同区域的电光特性进行了研究,实验结果表明采用高紫外光固化区域的PDLC具有较高的阈值电压和饱和电压。高紫外固化区域和低紫外固化区域上升时间分别为4.1 ms和15.4 ms,下降时间分别为14.1 ms和33.7 ms,满足智能窗户应用需求。通过施加不同的外加电场,该图案化智能窗户能够呈现全散射态、全透明态和图案化透明展示态3种模式。最后本文展示了器件处于平面状态和弯曲状态下施加不同驱动电压时该柔性智能窗户的展示效果。本研究表明采用上述单步紫外曝光方式制备的图案化PDLC柔性器件具有工艺简单、成本低、精度高等优势,有利于其在定制化图案的柔性智能窗户领域的广泛应用。

基于液晶相移的电子剪切散斑轮胎检测系统

针对轮胎内部缺陷常规手段难以检测的问题,研究设计了基于液晶相移技术的电子剪切散斑轮胎检测系统。结合晶体光学理论详细分析了液晶体的相移过程,从理论上分析了Wollaston棱镜的错位机理,构造出一种基于液晶体和Wollaston棱镜组成的相移剪切装置,并应用于电子散斑轮胎检测系统中实现相移。同时对应用于本系统的一些图像处理算法进行了研究,并进行了轮胎缺陷的自动检测实验,实验结果表明,该系统具有精度高、效率高、受环境干扰小且结构简单等优点。