最新刊期
      2018 年 第 1 期

        材料与器件

      • 张晶,周璇,陈思博,刘凯,张志东
        2018, 33(1): 1-13. DOI: 10.3788/YJYXS20183301.0001
        摘要：基于Landau-de Gennes理论，利用松弛迭代法，研究了电场诱导平行排列向列相液晶系统中的3种畴壁，以及畴壁中的挠曲电效应和自发扭曲效应。结果表明，畴壁存在的电压范围为0.2 ≤ E/E0 ≤ 1.2（E0=1.45 V/μm）。单一常数近似下，相反方向外电场的挠曲电效应对扭曲壁中扭曲角的影响关于90°对称；对混合壁中扭曲角的影响是非对称的；对展-弯壁无影响。弹性各向异性时，外电场会诱导自发扭曲效应。该效应会使展-弯壁与混合壁中指向矢均由原角度变为90°，即沿壁切线方向排列；对扭曲壁结构无影响。挠曲电效应会在自发扭曲的基础上，对畴壁中指向矢扭曲角产生叠加影响。  
        关键词：Landau-Gennes理论;畴壁;弹性各向异性;挠曲电效应;自发扭曲效应   
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        发布时间：2020-07-06
      • 陈茂洲,戴海涛,罗丹,张晓东,刘昌龙
        2018, 33(1): 14-22. DOI: 10.3788/YJYXS20183301.0014
        摘要：为了优化液晶类微管激光器的性能，拓展其应用领域，本文研究了银纳米颗粒和氧化锌纳米颗粒对染料掺杂聚合物稳定液晶微管激光器出射激光的影响。通过掺杂不同浓度的银纳米颗粒和氧化锌纳米颗粒在聚合物稳定液晶的微管随机激光器中，探究其对微管激光器出射激光特征的影响，并对比两种纳米颗粒的影响效果。实验结果表明：当在聚合物稳定液晶微管激光器中掺入0.1%的银纳米颗粒后，随机激光出射强度增强，其激光阈值从23.2μJ/pulse减小至10.9 μJ/pulse。当氧化锌纳米颗粒的掺杂浓度达到1.0%时，在随机激光出射强度增加的同时，激光出射阈值会减小至21.2 μJ/pulse。然而，过量纳米颗粒的掺杂均会造成随机激光出射光强的降低和激光阈值的增加，其原因在于纳米颗粒团簇的产生，降低了纳米颗粒的散射作用。实验结果还表明，银纳米颗粒掺杂对微管激光器性能的提升明显优于氧化锌，这归因于银纳米颗粒所引发的局域表面等离共振效应会增强其散射作用。通过掺杂纳米颗粒，微管随机激光器的性能得到了提升，为其在通讯、加密以及液晶显示等领域奠定了基础。  
        关键词：纳米颗粒;染料激光器;液晶   
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        发布时间：2020-07-06
      • 李振杰,袁瑞,孙婷婷,朱吉亮,叶文江
        2018, 33(1): 23-29. DOI: 10.3788/YJYXS20183301.0023
        摘要：液晶微波调制器件的相位调制取决于液晶分子指向矢的分布。液晶指向矢的分布不仅会受基板表面处液晶分子预倾角和锚定能等因素的影响，液晶材料的挠曲电特性同样会影响液晶指向矢分布。基于液晶弹性理论和差分迭代方法，研究了挠曲电效应对平行排列向列相（PAN）液晶微波相位调制的影响，理论推导得到弱锚定PAN液晶盒的平衡态方程，数值模拟给出了不同的预倾角、锚定能和液晶材料的挠曲电特性条件下单位长度微波相移（MPSL）随电压的变化。结果表明MPSL随锚定能系数的减小而增大，A0=Ad=5×10-5J/m2时，挠曲电效应e11+e33=5×10-11C/m对MPSL最大可调范围为20°，0°预倾角对MPSL最大可调范围为17°，MPSL差值最大增加均为9°；预倾角为3°时，MPSL可调范围随挠曲电系数的增大而增大，相对于忽略挠曲电效应情形，强锚定A0=Ad=10-3J/m2条件下MPSL始终减小，弱锚定A0=Ad=5×10-5J/m2条件下MPSL先减小后增大然后再减小，MPSL差值最大增加为9°。此项研究对液晶微波调制器件设计有一定的指导意义。  
        关键词：挠曲电效应;液晶微波相位调制;单位长度相移;液晶弹性理论;差分迭代方法   
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        发布时间：2020-07-06
      • 吕文明,张红霞,宋晓敏,贾大功,刘铁根
        2018, 33(1): 30-37. DOI: 10.3788/YJYXS20183301.0030
        摘要：液晶变焦透镜由于其结构紧凑，低功耗，性能稳定，易于制备等特点，在图像处理，光通信，机器视觉，可切换2D/3D显示等方面应用广泛，但是工作电压高阻碍了其实际应用和商业化。本文提出了一种梯形凸起电极结构的液晶变焦透镜，用TechWiz LCD 3D软件模拟了此种结构的电场和液晶分子分布，对比分析了液晶盒厚、电极高度、电极梯角和电极宽度与间隔比对液晶透镜工作电压的影响。模拟结果显示，当液晶盒厚为10μm时，液晶透镜的驱动电压可以降低到10 V以内；在焦距变化范围相同的情况下，梯形凸起电极液晶透镜比传统的平面电极液晶透镜的工作电压降低了35.8%。对于梯形凸起电极结构的液晶变焦透镜，当电极高度占液晶盒厚40%，电极梯角选为60°，电极宽度与间隔比为100：50时，其工作电压最低。  
        关键词：变焦透镜;液晶透镜;电极结构;工作电压   
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        发布时间：2020-07-06
      • 万冀豫,冯贺,汪栋,张思凯,杨同华,陈南,宋勇志,李升玄,张亮,邵喜斌
        2018, 33(1): 38-42. DOI: 10.3788/YJYXS20183301.0038
        摘要：针对于液晶显示器出现的侧视角发红不良，本文从定性及定量角度进行机理分析。初步实验定性确定影响侧视角发红的主要因素为材料Rth和颜料颗粒分布。定量分析方面，通过对Rth、膜层厚度、上偏振片偏振方向与主观察方向的夹角（A-UPMO）、透过光主波长4个方面的分析，得到侧视角不良程度的理论计算公式。根据上述结论，通过减小Rth，减薄膜层厚度以及缩小A-UPMO可以有效改善不良程度。给出通常情况下，新材料开发过程中Red/Green/Blue Rth的阈值分别为6.0 nm/5.4 nm/4.0 nm，为未来新材料开发及不良改善提供有益的参考。  
        关键词：侧视角;位相差;液晶显示;光学分析   
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        发布时间：2020-07-06
      • 孙健,兰若尘,张兰英,杨洲,杨槐
        2018, 33(1): 43-48. DOI: 10.3788/YJYXS20183301.0043
        摘要：将手性螺烯化合物掺杂到小分子向列相液晶中，制备了光响应胆甾相液晶（Cholesteric Liquid Crystal，ChLC）复合体系，以实现光驱动液晶分子取向技术。考察了不同强度的紫外光辐照下光响应ChLC的螺距变化规律，以及ChLC的动态取向行为。结果表明，光响应ChLC的螺距具有明显的紫外光强度寻址特性，ChLC会随着螺距的增长从混乱无序的焦锥织构转变为均一取向的平面织构，转变程度和转变速度随着紫外光强度的增加而增大，响应时间可从600 s缩短至60 s。但关闭紫外光后，由于螺距的剧烈变化，高强度紫外光所引导的平面织构会变回焦锥织构。采用多阶段制程的紫外光辐照方案，通过对不同阶段的紫外光强度进行适当调节，可以实现快速响应并且取向效果稳定的光驱动技术。  
        关键词：胆甾相液晶;手性螺烯化合物;光驱动;动态取向行为   
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        发布时间：2020-07-06
      • 孔晓波,刘丽娟,刘永刚,宣丽
        2018, 33(1): 49-54. DOI: 10.3788/YJYXS20183301.0049
        摘要：本文报道了基于液晶/聚合物光栅的可调谐双波长有机激光器的制备，并研究了激光器出射激光的电调谐以及周期调谐性能。利用激光染料4-二氰亚甲基-2-甲基-6-对-二甲基氨基苯乙烯-4H-吡喃（DCM）和有机半导体材料聚[2-甲氧基-5-（2-乙基己氧基）-1，4-苯乙炔]（MEH-PPV）同时作为增益介质，液晶/聚合物光栅作为谐振腔得到可调谐双波长有机激光器，对激光器施加电压或者改变液晶/聚合物光栅的周期可调谐激光器的出射波长。双波长有机激光器从DCM和MEH-PPV中出射的激光波长分别为608.3 nm和632.1 nm，在外加电场的作用下，出射激光波长分别蓝移了9.6 nm和1.7 nm。随着光栅周期从394 nm增加到406 nm，出射激光波长分别红移了18.4 nm和19.2 nm。本工作为可调谐有机双波长激光器的研究提供了有益的指导和借鉴意义。  
        关键词：双波长;有机激光器;液晶/聚合物光栅;电调谐   
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        发布时间：2020-07-06

        驱动与控制

      • 唐娜娜,郑喜凤,武金忠,陈浩,李宏侠
        2018, 33(1): 55-60. DOI: 10.3788/YJYXS20183301.0055
        摘要：目前市场上常用的脱机LED显示屏控制方式主要为有线通信。随着移动通信技术的快速发展，4G开始进入普及阶段。与传统有线通信方式相比，4G技术不受地点的限制，在工程成本、环境适应性、网络扩展性及设备维护等方面有明显优势。为了解决工程上有线LED显示屏受地理位置、通信距离、安装方式限制无法安装的问题，本文设计实现了基于4G-LTE的脱机LED控制系统。系统以i.MX6Q微控制器为核心，4G全网通模块为无线通信基础，FPGA芯片为LED显示屏扫描控制单元，实现了ARM+FPGA+4G的全新脱机控制系统架构，并设计了基于TCP/IP网络通信协议的上位机软件。该脱机控制系统通过4G网络可以实现高质量图像、视频的无线传输，满足256级灰度全彩色LED脱机屏图文、视频的显示要求。经过测试，系统能够稳定高效运行，具有较强的实用性和较高的传输速率。  
        关键词：4G-LTE;ARM;FPGA;I.MX6Q;LED脱机屏   
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        发布时间：2020-07-06
      • 陈涛,赵金宇,贾建禄
        2018, 33(1): 61-66. DOI: 10.3788/YJYXS20183301.0061
        摘要：为了简化相机调试系统，降低调试成本，设计了基于FTDI公司的FT600芯片的USB3.0接口。首先，对Camera Link接口相机调试的复杂性和USB3.0接口调试的优势做了简要介绍，接着，对整个接口的硬件电路设计过程进行了说明，根据相应的数据手册，完成了对FT600芯片外围电路及控制芯片，现场可编程门阵列（FPGA）外围电路的设计。最后，用Verilog硬件描述语言（Verilog HDL）对FPGA内部完成编程，并通过FTDI公司提供的上位机程序对所设计的接口进行了测试。测试结果表明，该USB3.0接口电路能够通过上位机软件对工作模式进行设置，并能以200 MB/s左右的速率对数据进行传输。能够满足相机调试时的需求，达到简化调试系统的目的。  
        关键词：USB3.0;FPGA;FT600   
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        发布时间：2020-07-06
      • 于涛,方新,荀显超
        2018, 33(1): 67-73. DOI: 10.3788/YJYXS20183301.0067
        摘要：为了保证月基极紫外相机圆满完成工程任务，实现对地球周围等离子体层的观测研究，设计并实现了极紫外相机软件系统。首先，介绍了软件系统的构成及工作原理；其次，对软件系统的关键模块及工作模式进行详细设计；最后，对极紫外相机在月球表面长期探测的结果进行详细分析。探测结果表明：软件系统实现了精准的对地跟踪，误差≤ 0.1°，高压控制到2 850 V时获得了高质量的图像数据，各功能及工作模式执行正确，各项性能测试结果满足极紫外相机技术指标要求，为极紫外相机在月球取得圆满成功的结果起到了重要作用。  
        关键词：极紫外相机;软件系统;等离子体层   
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        发布时间：2020-07-06

        显示技术

      • 李继军,聂晓梦,甄威,杜云刚
        2018, 33(1): 74-84. DOI: 10.3788/YJYXS20183301.0074
        摘要：分析了液晶显示、有机发光二极管显示、量子点发光二极管显示及激光显示这几种主流显示技术的结构及原理，并从结构、材料、性能、应用领域几方面对它们进行了比较，最后给出了这几种主流显示技术的最新进展。LCD显示经过多年发展，技术成熟，成本低廉，仍然在显示技术中占据着重要地位。OLED显示具有响应速度快，轻薄，可柔性化等优点，已成为目前主流显示技术，有取代LCD显示之势。QLED显示技术凭借其优越的发光性能正在朝着自发光显示的目标不断前进。激光显示具有亮度高、色域宽、寿命长、功耗低、节能、环保等优势，也将成为下一代高端显示的主流，实现高保真超大屏幕显示。  
        关键词：显示技术;液晶显示;有机发光二极管显示;量子点发光二极管显示;激光显示   
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        发布时间：2020-07-06

        图像处理

      • 汪泽伟,于有光,杨付正
        2018, 33(1): 85-91. DOI: 10.3788/YJYXS20183301.0085
        摘要：近年来，科技界掀起一场"虚拟现实"风暴，给人们带来了前所未有的视听体验。全景视频作为虚拟现实的主要构造方式之一，凭借其良好的用户体验与人机交互性被广泛应用于医疗、娱乐、教育以及工业设计等诸多领域，在一定程度上改变了原有的生产设计方式。与此同时，用户对于全景视频视觉体验的要求也日益增长，如何为用户提供良好的全景视频视觉体验已成为近年来相关领域的研究热点。本文以HTC Vive平台为基础，结合虚拟现实技术相关指标以及用户对于全景视频视觉体验的要求，搭建了全景视频显示系统，并在此平台上通过主观实验分析了渲染全景视频时的球体网格面片数与全景视频主观质量之间的关系。实验结果表明，对于分辨率为720 P、1 080 P以及4K的视频，当面片数小于64时，视频的主观质量与面片数量成正相关关系；当面片数超过64后，视频主观质量方可由其自身参数所决定。本文中所搭建的全景视频显示系统以及文中相关结论可为后续有关全景视频的研究与应用开发提供有效的建议。  
        关键词：虚拟现实;全景视频;显示系统;视觉体验;质量评估   
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        发布时间：2020-07-06
      • 王民,石新源,王稚慧,李泽洋
        2018, 33(1): 92-98. DOI: 10.3788/YJYXS20183301.0092
        摘要：针对时空上下文算法易发生漂移以及在目标跟踪丢失后不能重新找回目标的问题，提出了一种融合Vibe前景检测和时空上下文的运动手势跟踪算法。首先使用时空上下文算法对手势预估计并进行干扰检测，当检测到干扰发生时，使用Vibe算法对时空上下文算法的预估计结果进行校准，并更新目标模型。该方法的优势在于，采用无参数模型的Vibe算法校准手势跟踪全过程。实验采用重叠度成功率和中心偏差作为评价体系，实验结果表明，改进算法比原算法跟踪成功率提高60%。该方法增强了运动手势跟踪效果，提高了时空上下文算法的鲁棒性。  
        关键词：时空上下文;Vibe;手势跟踪;干扰检测;鲁棒性   
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        发布时间：2020-07-06
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