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光谱测量是用于对各种物质的定性和定量分析的重要工具,广泛应用于科学研究和生产等众多领域。随着光谱技术的发展和科学研究的需要,以光谱测量技术和显微镜技术相结合的显微光谱测量技术,已成为微区和微量光谱分析研究领域的一种重要手段。研究表明:在显示技术中常用的薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)中,其液晶材料具有一定的工作温度范围,温度过低时,会出现结晶现象;温度过高时,会变成各向同性;即使在液晶态温度范围内,温度变化也会引起液晶材料物性参数的变化而影响其显示特性,因此需要研究温度对TFT-LCD显示性能的影响。本文利用自行搭建的由生物显微镜与光纤光谱仪相结合的显微光谱测量系统和自行设计的温度测控平台,研究温度对TFT-LCD显示性能的影响,尤其是温度对三基色光的透射率的影响。 本文设计的适合于TFT-LCD显微光谱测量的温度测量与控制平台包括硬件、软件和温度控制算法三部分。硬件部分由加热装置和温度测控系统组成,加热装置由内嵌加热棒的铝合金板及其外部的保温层构成;温度测控系统采用STC12C5A60S2单片机作为处理器,包括单片机最小系统、温度采集模块、温度控制模块、USB转串口通讯模块、键盘控制和液晶显示模块等。温度测控系统软件部分由单片机应用程序和通用PC使用的上位机程序组成,其中单片机应用程序主要实现温度的检测与采集、温度数据的处理与显示、串口通讯、键盘处理和温度控制等功能,上位机程序主要实现串口通信、温度数据的显示与保存、温度曲线绘制和对温度测控系统的控制等功能。温度测控系统采用广泛应用的积分分离PID控制算法,通过数值计算和实验测试相结合的办法,获得了适用于本文加热装置的PID参数值。温度测控系统设计中,综合考虑了硬件与软件相结合的抗干扰方法。通过对温度测控实验平台的测试可知,测温精度为0.1℃,控温精度为0.2℃,达到了显微光谱测试的要求。 利用自行设计的温度测控平台和搭建的显微光谱测量系统,测量了不同温度情况下可见光波长范围内TFT-LCD中红(R)、绿(G)、蓝(B)三基色滤色片开口区的透射光谱。测试结果表明:R、G、B三基色光的透射率随温度的升高呈现出先升高后下降的趋势,但峰值所对应的温度不同。透射率改变的主要原因是温度变化引起了液晶折射率的改变以及液晶分子指向矢的扰动,这一扰动导致了光散射的改变,从而使三基色的透射率发生了变化。这一研究将为液晶显示器在不同温度下的色彩补偿提供一定的参考。