最新刊期
      2019 年 第 10 期

        材料与器件

      • 王东硕,陈茂洲,戴海涛,罗丹,张晓东,刘昌龙
        2019, 34(10): 935-944. DOI: 10.3788/YJYXS20193410.0935
        摘要：为了优化液晶类微管激光器的性能，本文研究了偶氮染料掺杂聚合物分散液晶微管激光器出射激光的性能及光控性。通过在不同纤芯直径的玻璃毛细管中制备掺杂偶氮染料的PDLC，并分别测量这些样品的随机激光阈值。增加紫外线照射强度，测量随机激光的光谱。实验结果表明，不同芯径毛细管样品（100μm，300 μm，500 μm）的随机激光阈值测量为11.8 μJ/脉冲，8.6 μJ/脉冲和13.2 μJ/脉冲。实验结果还表明，随着紫外线照射强度的增加（从0 mW/cm2增加到150 mW/cm2），随机激光强度逐渐减小，光谱的半高宽变宽。随机激光在光学调谐过程中在不同偏振方向的紫外光束下显示出相似的特性。该工作验证了在圆柱形约束结构中制造微型激光器件的可能性，并扩展了PDLC的应用范围。  
        关键词：激光和激光光学;染料激光器;液晶;多次散射   
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        发布时间：2020-08-12
      • 王东硕,陈茂洲,戴海涛,罗丹,张晓东,刘昌龙
        2019, 34(10): 935-944. DOI: 10.3788/YJYXS20193410.0935
        摘要：为了优化液晶类微管激光器的性能，本文研究了偶氮染料掺杂聚合物分散液晶微管激光器出射激光的性能及光控性。通过在不同纤芯直径的玻璃毛细管中制备掺杂偶氮染料的PDLC，并分别测量这些样品的随机激光阈值。增加紫外线照射强度，测量随机激光的光谱。实验结果表明，不同芯径毛细管样品（100 μm，300 μm，500 μm）的随机激光阈值测量为11.8 μJ/脉冲，8.6 μJ/脉冲和13.2 μJ/脉冲。实验结果还表明，随着紫外线照射强度的增加（从0 mW/cm2增加到150 mW/cm2），随机激光强度逐渐减小，光谱的半高宽变宽。随机激光在光学调谐过程中在不同偏振方向的紫外光束下显示出相似的特性。该工作验证了在圆柱形约束结构中制造微型激光器件的可能性，并扩展了PDLC的应用范围。  
        关键词：激光和激光光学;染料激光器;液晶;多次散射   
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        发布时间：2020-08-12
      • 李文娟,郭玉强,马红梅,孙玉宝
        2019, 34(10): 945-951. DOI: 10.3788/YJYXS20193410.0945
        摘要：对于硅上液晶（Liquid Crystal on Silicon，LCoS）器件而言，由于其像素间距较小，当某一像素施加电压后，会影响其相邻不加电压的像素的光学特性。为了改善这一情况，本文通过建立一种常白型LCoS的三维光学模型，研究了3种参数对相邻不加电像素边缘的影响。结果表明：（1）相邻像素边缘暗态的位置和面积会随着液晶分子取向的改变而改变，当液晶分子取向方向为45°时，相邻像素边缘受影响的程度最小；（2）液晶盒的厚度越大，相邻像素边缘受影响的程度越大；（3）像素间距对相邻像素边缘的影响是变化的。本文条件下，当像素间距为0.7μm时，加电的中央像素对周围像素的反射率的影响最小。本研究的结论对高分辨率LCoS的设计和制备具有一定的指导意义。  
        关键词：硅上液晶;相邻像素;反射率;液晶盒厚;像素间距   
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        发布时间：2020-08-12
      • 刘仕彬,邹忠飞,钟德镇,郭小军
        2019, 34(10): 952-958. DOI: 10.3788/YJYXS20193410.0952
        摘要：为了让液晶分子受电场转动的效率增加，并减少钝化层对电场的耗损，本文对具宽窄视角可切换功能的液晶显示屏提出几种低功耗新设计。首先采用新型低电压液晶，在彩膜的制程顺序上做改动，并对TFT侧玻璃基板上的绝缘钝化层进行图案化减薄。减薄的设计方案有两种，一种是直接在钝化层上做部分减薄留下一些剩余厚度，另一种是用SiOx层取代钝化层的剩余厚度。设计变更后的透过率与电场特性使用了数值分析方法加以仿真。仿真结果表明：使用低电压液晶能使原有架构的饱和电压从5.4 V降低到4.3 V，结合减薄新设计可以分别再降低9.30%与13.95%。液晶饱和电压的降低表明节能新架构的液晶操作电压会比原有架构更低，进而面板上的整体功耗降低，达到了宽窄视角可切换低功耗液晶显示屏的需求。  
        关键词：低功耗;非晶硅;LCD;宽窄视角切换;架构设计   
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        发布时间：2020-08-12
      • 余鸿昊,贾丽丽,李冬磊,陈英,刘硕,杨贤,王伯长,周昊,孙海威
        2019, 34(10): 959-968. DOI: 10.3788/YJYXS20193410.0959
        摘要：为了实现超薄化、高亮度、广视角和高对比度液晶显示，设计一种包含导光和控光微结构的一体化导光板背光模型。通过这些设计方法将全部光学膜材功能集成于一体，并且在侧入式背光模组中实现一维区域亮暗调制。首先，设计合适角度的下表面微棱镜阵列作为导光结构，并且在下表面镀上反射层，反射层功能类似于普通背光模组中的反射片，侧入式光源发出的光线进入导光板内经过微棱镜调制后，从导光板上表面出射。接着对下表面微结构的数量和分布进行优化，使画面亮度均匀。然后，设计优化上表面微透镜阵列，使发光角度收缩，进一步提高中心亮度。最后，将同样14.5 cm（5.7 in）的一体化背光模组与常规架构背光模组对比，说明了这种背光模组具有超薄、高亮和区域调制等优势。仿真结果表明：本文中一体化导光板背光模组厚度仅为0.5 mm，且与常规背光模组相比，其出光效率提高约23.3%，水平发光角度扩大16.6%，垂直发光角度扩大31.5%，中心亮度提升约20.7%，同时可以实现一维区域调制的高对比度显示，满足显示产品的超薄化、极简化、均匀性、高亮度和高对比度等要求。  
        关键词：光线控制;光学设计;一体化导光板;背光模组   
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        发布时间：2020-08-12
      • 张卫,王庆浦,徐佳伟,曾琴,谢涛峰,郭总杰
        2019, 34(10): 969-976. DOI: 10.3788/YJYXS20193410.0969
        摘要：OGS（One Glass solution）触控显示模组（Touch Panel LCD Module，TLCM）在关机状态下存在边缘黑色光阻（Black Matrix，BM）与可视区色差过大的问题，外观不美观。本文基于此问题，对TLCM的膜层结构进行研究，分析出影响产品色偏的主要因素。首先，利用光学模拟软件模拟不同叠层和膜层厚度的OGS色偏情况。接着，根据模拟结果找出影响单体OGS色偏的主要叠层。然后，参考模拟结果设计几十种不同膜层参数进行实验验证，并结合设备测试和人眼判级找出最佳一体黑效果。结果表明：在特定叠层结构中，消影层（Index Match Film，IM）对一体黑效果影响最大，其中有双消影层的样品可视区与BM区色差值约1 NBS，单IM层的产品色差在3.7 NBS以上。  
        关键词：触控显示模组;色偏;OGS;BM;IM   
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        发布时间：2020-08-12
      • 张宇,陈珍霞,侯伟康,陈黎暄
        2019, 34(10): 977-981. DOI: 10.3788/YJYXS20193410.0977
        摘要：随着对液晶显示器高分辨率的需求不断增长，像素设计的尺寸越来越小，分布在像素上方起支撑作用的柱状隔离子（Photo Spacer）尺寸也不断减小。柱状隔离子的顶部面积与底部面积的比值变大，提高了耐压能力，但对制程中柱状隔离子图案化的形状控制能力提出了更高的要求。在目前的材料和制程条件下，精细化的形状存在一些工艺问题，其中最典型的是顶部凹陷问题。基于以上问题，对PS凹陷进行研究；引进半导体行业中应用广泛的曝光显影模拟软件进行曝光光型分布模拟及理论分析，提出降低曝光间隙进行改善，经实验验证凹陷得到改善。实验结果表明，减小曝光间隙，由250 μm降低到150 μm，可以有效改善PS顶部凹陷的问题。通过减小曝光间隙，可以改变曝光光束，即高斯光束的空间分布，从而改变PS光阻受光分布，进而改变PS最终形状，即改善PS顶部凹陷问题；且高斯光束的空间分布，可通过曝光显影模拟得到，可见曝光显影模拟可分析和预估实验结果，且为问题改善提出可行的意见。  
        关键词：液晶显示器;分辨率;光阻;顶部;凹陷;高斯分布   
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        发布时间：2020-08-12
      • 毛蕾,张正元,范荣华,娄衍礼,訾培,杨溢,张世德,任干,李春丽,王勋南
        2019, 34(10): 982-991. DOI: 10.3788/YJYXS20193410.0982
        摘要：黑画面的漏光是高级超维场开关显示模式（Advanced-Super Dimensional Switching，ADS）TFT-LCD中常见的一种不良，当液晶面板有形变或应力作用即容易发生漏光不良，窄长型ADS车载产品更容易受力形变。本文探讨漏光发生的机理并进行改善。研究发现，面板由于形变，内应力，液晶偏转发生异常，最终导致黑画面的漏光。本文以312.4 mm（12.3 in）寸窄长型车载ADS产品为例，首先对平坦度进行分析：从面板平坦度、背光源平坦度、背光源口子胶位置等方面分析。再从应力着手：从模组将集成电路压接在玻璃基板上的工艺（Chip on Glass，COG）、面板和背光源的组装精度进行漏光实验。实验结果表明，在面板平坦度提升、背光源平坦度管控、背光源口子胶设计为半口子胶并由长边固定变更为短边固定，COG绑定温度和压力进行实验设计、组装精度提升等方面改善后，黑画面漏光可从15%降低至0.1%以内。  
        关键词：车载液晶显示屏;漏光;平坦度;背光源;背光源口子胶   
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        发布时间：2020-08-12

        图像处理

      • 王海峰,李萍,王博,翟帅华,蔡楠
        2019, 34(10): 992-999. DOI: 10.3788/YJYXS20193410.0992
        摘要：为了解决传统复原算法在退化图像复原过程中过度依赖先验知识弊端，提出利用BP神经网络学习和泛化能力强的优点进行退化图像复原研究。首先，采用BP神经网络进行退化图像的复原研究。然后，针对BP神经网络在学习过程中由于对网络初始值的过度依赖导致网络收敛速度慢、易于陷入局部极小值的缺点。提出利用灰狼优化算法的全局搜索能力对BP神经网络的初始参数进行优化，并利用改进收敛因子与动态权重指导种群移动的方式对灰狼算法进行改进。实验表明，本文提出的改进灰狼算法优化BP神经网络复原方法与维纳滤波算法、L-R复原算法、BP神经网络和PSO-BP神经网络等复原方式相比，收敛速度和复原精度方面得到大幅度提高，在客观的评价标准结构相似度与峰值信噪比方面都获得较好的数值结果。  
        关键词：BP神经网络;灰狼优化算法;L-R复原算法;维纳滤波;PSO-BP神经网络   
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        发布时间：2020-08-12
      • 王峰,严利民
        2019, 34(10): 1000-1005. DOI: 10.3788/YJYXS20193410.1000
        摘要：针对高动态范围（High Dynamic Range，HDR）图像的动态范围与普通显示设备不匹配的问题，本文提出了一种亮度分区和导向滤波相结合的色调映射算法。首先，通过颜色空间转换将输入的HDR图像转换到CIEL*a*b*空间，得到亮度层和色度层图像，接着对亮度层图像进行对数压缩并分区，对压缩后的各分区亮度图像选取合适γ值进行校正。然后，对于现有映射算法过于强调对图像亮度的处理而忽略色度的问题，本文将压缩后的亮度图像作为引导图像对色度层图像进行导向滤波处理。最后，将处理后的亮度层图像和色度层图像融合得到标准动态范围（Standard Dynamic Range，SDR）图像。通过对比实验表明，本文算法得到的图像在清晰度、信息熵、方差方面较全局映射法、局部映射法和双边滤波法平均提高了94.03%、30.73%和24.23%，说明本文算法在实现高动态图像亮度压缩的同时，更好地实现了对色度和局部细节的处理。  
        关键词：高动态范围图像;色调映射;亮度分区;导向滤波;标准动态范围图像   
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        发布时间：2020-08-12
      • 吴磊,吕国强,赵晨,盛杰超,冯奇斌
        2019, 34(10): 1006-1012. DOI: 10.3788/YJYXS20193410.1006
        摘要：为了将超分辨率重建算法应用于医学影像领域，提升各类医学影像的分辨率，针对当前主流算法网络结构和分辨率提升倍数的尺度单一性问题，提出了一种应用于CT图像的多尺度残差网络模型。首先，通过级联多层残差块构建模型框架，残差块内采用3种尺度的卷积核提取低分辨率图像的细节特征。然后，将特征图融合在一个维度进行特征映射和数据降维，并将多尺度特征信息导入下一残差块。最后，将网络学习到的残差图与低分辨率图像融合，重建高分辨率图像。采用经过多种放大倍数处理的CT图像对网络进行混合训练，实现了一个模型可以同时支持多种倍数的分辨率提升。实验结果表明：在2，3，4倍放大因子下，该模型重建的CT图像PSNR平均较VDSR算法高0.87，0.83，1.16 dB。因此，本文模型有效提升了CT图像的超分辨率重建效果，更锐利地恢复了其细节特征，同时大大提升了算法实用性。  
        关键词：医学图像;超分辨率重建;多尺度特征;残差网络;深度学习   
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        发布时间：2020-08-12
      • 吴坤帅,魏仲慧,何昕,李佩君
        2019, 34(10): 1013-1020. DOI: 10.3788/YJYXS20193410.1013
        摘要：针对熟练伪造签名识别正确率较低的问题，提出了基于笔划三维深度特征的个人签名识别方案。首先采集不同书写者的真实签名及他人的套摹签名，用高精度的体式显微镜分别对签名笔划进行扫描，获取签名笔划的表面三维点云数据。然后通过高斯滤波器滤掉三维点云数据中的噪声，计算签名笔划的平均深度、沿笔划方向深度标准差以及熵等统计特征。之后，对数据集进行数据增强，增加签名数据的数量。最后，将签名数据分为训练集和测试集，在不同训练比例下使用分类器（包括SVM、KNN、ANN）进行分类。实验结果显示，本文算法在本地签名数据集上的最佳识别正确率为98.69%，优于大多数传统算法，满足实际应用的要求。  
        关键词：签名识别;深度特征;三维图像处理;特征提取;数据增强   
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      • 邵珩,周勇,祁俊峰,聂中原
        2019, 34(10): 1021-1029. DOI: 10.3788/YJYXS20193410.1021
        摘要：电子剪切散斑干涉是在电子散斑干涉基础上发展起来的一种测量位移导数的新方法，尤其适合于无损检测实时测量。由于噪声干扰，测量得到的相位差图有大量噪点需要滤波去除。滤波处理计算量大，采用CPU计算需要很长时间完成。为缩短滤波时间，实现实时滤波处理，对四步相移法和Butterworth低通滤波、正余弦均值滤波和复数均值滤波算法，利用GPU并行计算能力强和存储带宽高的特性，开发了基于GPU加速计算的解相位差和滤波算法。对比基于CPU的解相位差和滤波计算，GPU加速计算将图像总体处理时间约1.9 s（i7 6500U）降低到了239~366 ms（GeForce 940MX）或86~116 ms（Quadro P3000），且正余弦均值滤波和复数均值滤波算法均可以通过降低滤波次数缩短滤波时间，从而保证在性能较弱的GPU上也能将计算时间压缩到0.2 s内，满足实时图像处理的需求。  
        关键词：电子剪切散斑干涉;图像处理;滤波;GPU加速计算   
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        发布时间：2020-08-12
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