最新刊期
      2021 年 第 3 期

        材料物理

      • 刘宏恩,吴金兵,刘猛飞,周璇,张志东
        2021, 36(3): 343-354. DOI: 10.37188/CJLCD.2020-0246
        摘要：基于Landau-de Gennes理论，探究了具有垂面边界锚定情况下亚微米级球形向列相液滴中分裂核结构的稳定性。结果表明：在边界条件为强锚定且单一弹性常数近似下，球形液滴内会同时存在径向结构和环结构。根据半径的不同，两种结构会分别成为稳态，即半径较大时环结构为稳态，反之径向结构为稳态。当考虑弹性各向异性时，会出现稳态的环结构和亚稳态的分裂核结构。进一步研究表明：若考虑k24弹性项对液滴内部结构的影响，当边界锚定条件由强锚定变为弱锚定（以锚定强度w=10-4J/m2为例），在单一弹性常数近似情况下，会出现径向、环和均匀3种结构，其中径向结构为稳态，且结构之间的稳定性不受k24作用的影响；在弹性各向异性情况下，径向结构会转变为分裂核结构。另外，若不考虑k24作用时，分裂核结构仍为亚稳态；若考虑k24作用，当尺寸和弹性各向异性在一定范围内时，分裂核结构可以成为稳态。在我们的模拟计算中首次发现k24作用可以使分裂核结构成为稳态。  
        关键词：Landau-de Gennes理论;分裂核结构;弹性各向异性;边界条件;k24作用   
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        发布时间：2021-03-23

        器件物理及器件制备技术

      • 黄晓丽,孙玉宝,马红梅
        2021, 36(3): 355-370. DOI: 10.37188/CJLCD.2020-0231
        摘要：随着液晶显示技术的不断发展，人们对高性能液晶显示器的需求越来越迫切，研究者们也对提升液晶显示性能进行了一系列的研究。色彩表现是液晶显示性能的一个重要方面，Gamma偏移和色偏移是评价色彩表现的重要指标。本文对常用的3种液晶显示模式的色彩表现进行总结，并主要对共面转换与垂面排列液晶显示模式的改善方法进行了详细介绍和分析，这对后续研究者和器件设计者的研究具有指导意义。针对不同的显示模式，有相应的方法来提高色彩表现，但每种方法都有自己的固有缺陷，需使用者进行选择。  
        关键词：液晶显示器;共面转换;垂面排列;Gamma偏移;色偏移   
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        发布时间：2021-03-23
      • 江子琦,刘晓梅,柳华,彭鹏
        2021, 36(3): 371-378. DOI: 10.37188/CJLCD.2020-0225
        摘要：激光作为人造光源，因其具有单色性良好、方向性强、相干性强、亮度高及能量密度高等优点，在激光显示、激光照明等领域得到了广泛的应用。自半导体激光器问世以来，其发展之快、成果之多、应用之广使其几乎占据激光市场的“半边天”，它不仅能作为信息载体，也能作为能量载体。伴随半导体激光器发展的深入和市场需求的变化，利用半导体激光合成白光光源成为研究热点。半导体激光白光光源的出现不仅拓展了激光应用的新领域，也为很多新技术的诞生奠定了基础。本文主要介绍了半导体激光白光光源的产生过程和其中的技术难点，总结了近些年国内外对于合成半导体激光白光光源的研究进展，分析了其应用及发展短板，最后对未来半导体激光白光光源是否能在水下复杂环境中稳定输出进行了展望。  
        关键词：半导体激光;白光光源;光学系统;水下激光成像   
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        发布时间：2021-03-23
      • 高芮,乌日娜,宋云鹤,卢佳琦,岱钦
        2021, 36(3): 379-388. DOI: 10.37188/CJLCD.2020-0258
        摘要：设计了扭曲向列相液晶太赫兹相位调制器，利用琼斯矩阵模拟分析了不同扭曲角30°、45°、90°对相位调制特性的影响。得出扭曲角越小其相位延迟量越高，并且对光的利用率越高。进一步分析电压效应，结果表明同一频率下加大电压可使透过率增大，相位延迟量减小。当扭曲角为30°，选择液晶材料为LC1825，液晶盒厚度为250 μm设计了透射型相位调制器，在1.2 THz频率处获得126°的相位延迟。为提高相位调制量设计了结构参数与透射型相同的反射型太赫兹相位调制器，在1.2 THz下得到相位延迟量为270°，因反射型结构较透射型增加了一倍的有效光程，相位调制量大幅提高。  
        关键词：太赫兹;相位调制;扭曲向列相液晶;琼斯矩阵   
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        发布时间：2021-03-23
      • 刘明欢,付秀华,王菲,唐健,冯东洋,刘风雷
        2021, 36(3): 389-397. DOI: 10.37188/CJLCD.2020-0214
        摘要：提出了在波矢k空间中设计衍射光波导片的相关理论，系统仿真并研究了光线波长、光栅周期、光栅时钟角、波导基底折射率以及波导基底折射率色散对衍射光波导视场角以及相关设计参数的影响。设计结果表明，当使用宽光谱光源时，光谱带边缘波长的视场存在切割，对显示效果影响不大，衍射光波导片适用于宽光谱光源。波导基底折射率色散对衍射光波导设计的影响可以忽略。时钟角为40-270-140时，各个光栅区域位置及尺寸合适，适合于实际加工。本工作对衍射光波导的设计提供了积极的指导和借鉴。  
        关键词：增强现实;衍射光波导;波矢空间   
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        发布时间：2021-03-23
      • 董立文,宋晓欣,顾仁权,张锋,袁广才,姚琪,吕志军,刘文渠,崔钊
        2021, 36(3): 398-404. DOI: 10.37188/CJLCD.2020-0186
        摘要：本文研究了基于T公司生产的某型号正性光阻，采用错位叠加紫外曝光工艺，实现灰阶曝光效果的方法，最终得到具有特定角度的楔形斜面结构。光阻在进行紫外感光前后，对紫外光的吸收系数α会发生变化，根据朗伯比尔定律（Lambert-Beer law），将楔形斜面结构等效成台阶状结构，并通过实验计算出使该光阻发生光解反应的临界曝光能量I、光阻感光前后的吸收系数α和α'，并进一步根据等效模型结构得到错位叠加曝光过程中每步曝光所需能量大小。实验结果表明，使光阻进行分解反应的临界曝光能量I约为8 mJ，对紫外光的吸收系数α约为1.14。经过紫外感光后，光阻对紫外光的吸收系数α'降为原来20%，进一步根据计算得到的曝光能量进行实验，最终制作出所需的斜角为32°的楔形结构。错位叠加曝光的方法可以得到具有特定角度的楔形斜面微结构，而且该过程所需的曝光条件可以根据楔形角度进行计算。  
        关键词：楔形斜面;朗伯比尔定律;错位叠加曝光;吸收系数;临界曝光能量   
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        发布时间：2021-03-23
      • 刘信,高玉杰,郭坤,杨志,程石,林鸿涛,毛大龙,盛子沫,赵剑,吴伟,郭会斌,江鹏
        2021, 36(3): 405-411. DOI: 10.37188/CJLCD.2020-0153
        摘要：TFT基板四道掩膜版工艺可提升产能，但其带来的产品品质困扰着各工厂，白点不良即为四道掩膜版工艺产生。本文通过直流实验探究了白点产生的原因；采用光照实验和高温实验，研究了白点产生的机理，同时利用工艺调整来改善白点不良。结果表明，有源层膜质存在异常，其导电性不同导致了反冲电压（ΔVp）的差异，最佳公共电压的不同形成白点不良。栅极和源极耦合电容越小，即硅边宽度越小，白点越少，直至消失。子像素存储电容越大，钝化层厚度（PVX）由600 nm减小到400 nm，白点不良程度可减轻1个等级。通过工艺调整，将硅边宽度降低到1.2 μm，可解决四道掩膜版工艺导致的白点问题。该研究对于产品品质和收益的提升以及后续产品开发提供了有效的解决方法及参考。  
        关键词：白点;反冲电压;Staebler-Wronski效应   
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        发布时间：2021-03-23
      • 黄霜霜,喻玥,马国永,赵辉,高文,沈建华,陈萍,阳志林,李连峰,马新星
        2021, 36(3): 412-419. DOI: 10.37188/CJLCD.2020-0146
        摘要：在TFT制程中，曝光工艺直接影响到薄膜的最终图案质量。为了分析与解决曝光色差问题，需对面板的点灯现象与制备工艺进行调查与研究。首先，通过扫描电子显微镜分析、错位曝光试验、数据分析等方法进行不良原因调查。同时，借助开源软件GIMP和Fiji进行图像处理得到面板灰度数据，对色差程度进行定量评价。然后，通过调整曝光设备照度均一性与管控最优生产路径，曝光色差发生率从10%以上降至1%以内，有效改善面板显示品质。最后，结合ExpertLCD光学模拟数据与电容耦合效应分析，进一步阐述曝光色差的形成机理。研究发现，像素电极临界尺寸应管控在一定范围并且需保证较好的均一性，像素电极临界尺寸过小、过大都会使曝光色差更易显现。同时，各导电层的临界尺寸也需保证较好的均一性，以减小耦合电容对显示的影响。  
        关键词：TFT;曝光色差;图像处理;照度均一性;馈入电压   
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        发布时间：2021-03-23

        驱动与控制

      • 邓立昂,陈世林,黄博天,郭小军
        2021, 36(3): 420-431. DOI: 10.37188/CJLCD.2020-0268
        摘要：低温多晶硅-氧化物半导体混合集成(Low temperature polycrystalline silicon and oxide，LTPO)的薄膜晶体管(thin-film transistor，TFT)背板技术融合了低温多晶硅和氧化物半导体TFT两者的优势，为低功耗、高性能显示以及功能化集成提供了新的发展机遇，获得了产业界和学术界的广泛关注。本文系统地总结和分析了LTPO相关技术与应用的研究进展以及面临的技术挑战。首先，讨论了分别针对液晶显示(Liquid crystal display，LCD)和有机发光二极管(Organic light emitting diode，OLED)显示的LTPO背板的集成方式，进一步总结分析了实现LTPO集成的器件结构和工艺挑战。此外，针对有源矩阵OLED显示，分析了LTPO技术用于设计兼容低帧率和高帧率驱动、具有内部补偿功能的像素电路的优势，以及在超低帧率(如1 Hz)驱动情况下，TFT器件稳定性带来的影响和相关的补偿驱动方法。最后，对LTPO技术进一步发展的可能趋势进行了展望。  
        关键词：薄膜晶体管;低温多晶硅;氧化物半导体;有源矩阵有机发光二极管;液晶显示;低功耗;    
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        发布时间：2021-03-23
      • 蔡浩,陈超平,陈捷,程子垚
        2021, 36(3): 432-438. DOI: 10.37188/CJLCD.2020-0228
        摘要：广窄视角可切换型薄膜晶体管液晶显示器面板通常会产生莫尔条纹问题，该问题是由背光模组的脉冲宽度调制信号与窄视角模式下施加在显示面板的交流信号之间的相位差不断变化所造成的。为此，本文提出了一种可行的解决方案。从造成莫尔条纹的根本原因入手，对造成莫尔条纹的干扰信号进行了优化，实现了信号同步，从而消除信号间的相位差。实验结果表明：通过调节面板的每帧开始信号与背光模组的调光信号PWM之间的信号同步，可完美解决莫尔条纹问题。在1 kHz、49.8%占空比PWM信号下，使用显示器色彩分析仪CA-310量测64灰阶下莫尔条纹中心区域的闪烁度由68.5%~72.3%之间的循环跳变，变成稳定的69.9%。我们的产品在采用了上述方案后，窄视角模式下的莫尔条纹现象得到了显著改善。  
        关键词：TFT-LCD;广窄视角;莫尔条纹;背光驱动   
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        发布时间：2021-03-23

        显示技术与应用

      • 韩洪松,齐爱想,刘俊国,谢晓波,孙盛林
        2021, 36(3): 439-447. DOI: 10.37188/CJLCD.2020-0096
        摘要：机载环境的复杂多变，对机载显示在重量、亮度、分辨率、散热等方面提出了很高的要求。Micro-LED技术存在红光LED和绿光LED内量子效率低下、器件热传递效率低下、驱动方案难以解决等问题，因此Micro-LED的技术成熟度还不能够满足机载显示对主显示及微型显示器件的高要求。但是，Micro-LED具有高亮度、高分辨率、高像素密度等LCD和OLED不可比拟的优势，有望用于机载环境下的平视显示仪、主显示等应用场景。本文综述了Micro-LED的研究进展，提出了Micro-LED亟待解决的技术问题，探讨了相关技术问题可能的解决方向以及Micro-LED在机载上的应用前景。总之，Micro-LED的轻质、高亮度、高分辨率等特性足以满足机载显示在重量、亮度、分辨率等方面的高要求。理论上，由于Micro-LED具有优异的显示特性，Micro-LED显示技术将会成为机载显示极具优势的新型显示技术。  
        关键词：机载;Micro-LED;发光效率;高亮度;散热   
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        发布时间：2021-03-23
      • 薛治天,吕国强,杜刚
        2021, 36(3): 448-455. DOI: 10.37188/CJLCD.2020-0216
        摘要：21世纪初商业显示逐步发展成为一个独立的行业，为了提升广色域全彩Mini-LED商业显示所呈现出的视觉效果，针对当前Mini-LED拼接屏颜色还原效果不佳、色差较大且价格高昂等问题，提出了一种应用于Mini-LED商业显示的色域映射方法。该方法基于Mini-LED的显示特性文件，通过查找表与四面体插值运算对其进行色域映射，再根据Mini-LED拼接屏对不同颜色特征的还原效果与表达能力之间的差异对查找表进行优化，改善了映射精度、映射时间以及资源消耗之间的平衡。实验结果表明：Mini-LED显示在进行色域映射后的最大亮度损失约为3.5%，像素光强均匀性由8.2%降至4.9%，色差由2.2ΔE降至1.3ΔE，证明该方法对全彩Mini-LED商业显示在像素光强均匀性、色差等方面均有较好的矫正效果，同时在视觉观测下的效果也有一定的提升。  
        关键词：色域映射;商业显示;全彩Mini-LED;色差矫正   
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        发布时间：2021-03-23

        图像处理

      • 苏东,张艳,曲承志,张鑫
        2021, 36(3): 456-464. DOI: 10.37188/CJLCD.2020-0222
        摘要：针对飞行时间相机获取的深度图像存在大量无效点的问题，提出了一种基于彩色图像轮廓的深度图像修复方法。该方法先通过无效点邻域内像素的值和高斯函数来确定该邻域的方差，结合无效点邻域内有效点个数和方差计算所有无效点的填充顺序，完成填充过程的优先级评估；再将彩色图像中目标物体轮廓投射到深度图像中，结合投影轮廓和欧式距离函数实现对无效点的填充。实验结果表明，与其他常用的修复算法相比，本文算法可以在保护目标物体边缘的前提下，实现对无效点的有效填充，针对不同目标物体，信噪比指标提高了2~14 dB。  
        关键词：向内绘制方法;填充优先级;轮廓投影;无效点修复   
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        发布时间：2021-03-23
      • 魏然然,詹伟达,朱德鹏,田永
        2021, 36(3): 465-474. DOI: 10.37188/CJLCD.2020-0109
        摘要：为了解决传统的多尺度Retinex算法在对红外图像细节增强时产生光晕现象和增强图像噪声等问题，提出一种改进引导滤波器的多尺度Retinex的红外图像细节增强算法。首先，采用改进的引导滤波器代替高斯滤波器对红外图像进行入射分量的精确估计，并计算出其反射分量，以减少图像中的噪声，改善光晕现象。其次，对入射分量进行自适应性灰度拉伸处理，对反射分量采用较平缓的非线性曲线进行校正，以达到更好地增强红外图像总体亮度和对比度的目的。实验结果表明：本文算法与其他算法相比信息熵、峰值信噪比、平均梯度、标准差都有一定的改善，同时该算法所得到的红外增强图像的对比度更高，细节信息更丰富，人眼视觉效果更好。  
        关键词：红外图像增强;多尺度Retinex;引导滤波;反射分量   
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        发布时间：2021-03-23
      • 王曦,于鸣,任洪娥
        2021, 36(3): 475-483. DOI: 10.37188/CJLCD.2020-0116
        摘要：针对传统的遥感图像分割方法效率低下，复杂场景下分割精细度不够，以及UNET模型对于图像中包含的较小目标以及较大目标的边缘分割效果不佳等问题，本文提出了一种UNET结构与FPN结构相结合的方法，提升UNET模型整合多尺度信息的能力，同时辅以能更好地捕捉目标边缘的BLR损失函数，提升UNET模型对目标边界的分割效果。实验结果表明，本文所使用的方法有效提升了语义分割的精度，较好地缓解了对小尺度目标和大尺度目标边缘分割不佳的问题。该方法对目标边缘分割更精准，达到更好的分割效果。  
        关键词：深度学习;UNET;FPN;BLR   
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        发布时间：2021-03-23
      • 李哲,张慧慧,邓军勇
        2021, 36(3): 484-492. DOI: 10.37188/CJLCD.2020-0195
        摘要：针对大视野交通场景下背景复杂和交通标志目标较小的问题，提出一种改进Faster R-CNN检测网络的算法。首先采用深度残差网络ResNet50作为骨干网络，提取交通标志的特征；然后设计了在两个不同层级特征图上使用合理尺度滑动窗口的策略来生成目标建议区域，增强多尺度交通标志的检测能力；最后在残差块中引入注意力机制模块，强化图像的关键信息，抑制图像的背景信息。在中国交通标志数据集上验证了算法的有效性，取得了98.52%的平均检测精度和每幅图像0.042 s的检测速率。本文算法检测效果明显优于原Faster R-CNN检测方法，更适用于复杂场景下的交通标志检测，鲁棒性较强。  
        关键词：交通标志检测;Faster R-CNN;残差网络;目标建议区域;注意力机制   
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