江西理工大学能源与机械工程学院，南昌 330001
摘要：在背光源液晶显示(LCD)领域，窄带绿光发射荧光粉对于扩宽显示色域、提高发光强度、优化显色性能等具有重要的作用。近年来，针对LCD用窄带绿光发射荧光粉有着广泛的研究，也取得良好的进展，然而对此类荧光粉的系统性总结却鲜有报道。本文综述了近年来绿色窄带发射荧光粉的研究进展，通过对不同的激活离子进行了分类，重点介绍了以Eu2+、Mn2+做激活离子为代表的荧光粉，归纳分析了荧光粉结构和发光性能的关系，并阐述了各自的优缺点，同时对其未来发展前景进行了展望。
背光源显示 液晶显示 窄带发射 绿色荧光粉 backlight display liquid crystal display narrow-band emitting green phosphors
1 哈尔滨工业大学（威海）理学院，山东 威海 264209
2 哈尔滨工业大学物理学院，黑龙江 哈尔滨 150001
3 中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光物理联合实验室，上海 201800
4 上海交通大学IFSA协同创新中心，上海 200240
5 中国科学院物理研究所北京凝聚态物理国家研究中心，北京 100190
在惯性约束聚变及实验室天体物理研究中，均需要对等离子体的形态进行清晰的成像，同时具有单色、高分辨、大视场的X射线球面弯晶背光成像是其中一项关键的诊断技术。本文首先对球面弯晶背光成像技术的成像性能进行分析，获得了空间分辨率、成像效率等性能参数随成像系统设计参数变化的关系。在此基础上，利用神光II高功率激光辐照Si靶，激发产生1.865 keV的Heα线，对球面弯晶背光成像系统的性能进行实验验证。实验得到清晰的网格图像和生物样品图像，实验结果与理论计算值相符，成像分辨率达到4.8 μm。该工作满足X射线弯晶成像高分辨率的要求，可用于惯性约束聚变等相关实验中激光等离子体的精密诊断。
X射线 球面弯晶 背光成像 空间分辨 光学学报
2023, 43(19): 1934001
1 新疆师范大学物理与电子工程学院新疆发光矿物与光功能材料研究重点实验室，新疆 乌鲁木齐 830054
2 新疆师范大学物理与电子工程学院新疆矿物发光材料及其微结构实验室，新疆 乌鲁木齐 830054
3 新疆师范大学化学化工学院，新疆 乌鲁木齐 830054
采用高温固相法，通过阳离子替代的实验策略，制备出系列窄带发射且颜色可由深黄色调至绿色的K2-xNaxZn0.94SiO4∶0.06Mn2+ （0≤x≤2）荧光粉。用X射线粉末衍射仪对样品的物相进行表征，通过扫描电子显微镜和能量色散谱测试对样品的形貌和元素分布进行分析。结果表明，成功地合成了纯相且元素分布均匀的K2-xNaxZn0.94SiO4∶0.06Mn2+ （0≤x≤2）荧光粉。在蓝光激发下，随着Na+离子逐渐代替K+离子，K2-xNaxZn0.94SiO4∶0.06Mn2+ （0≤x≤2）荧光粉的发光强度逐渐增强，原荧光粉的发光强度得到有效提高的同时发光颜色由深黄色调至绿色。在427 nm激光的激发下：当x=0.8时，K1.2Na0.8Zn0.94SiO4∶0.06Mn2+荧光粉发光最强；当x=2.0时，即K+完全被Na+替代，Na2Zn0.94SiO4∶0.06Mn2+荧光粉发射出中心波长为517 nm、半峰全宽为32 nm的绿光，相较于商用β-SiAlON∶Eu2+绿色荧光粉，其半峰全宽更窄。
材料 过渡金属掺杂材料 K2-xNaxZn0.94SiO4∶Mn2+（0≤x≤2） 窄带绿光发射 颜色调控 液晶显示背光源 光学学报
2023, 43(11): 1116001
苏州科技大学电子与信息工程学院，江苏 苏州 215009
作为前景广阔的高动态对比度显示系统，基于Mini-LED背光的液晶显示受到越来越多的关注。由于背光分区和液晶漏光问题，Mini-LED背光LCD中出现光晕效应，降低了图像质量。为了准确再现不同参数下的光晕效应，建立了精确的Mini-LED背光LCD显示系统光学模型。基于该模型设计了系统的视觉感知实验，研究不同Mini-LED背光分块大小、不同LCD对比度以及不同背光调制算法下，人眼对光晕效应的感知效果。实验结果表明，Mini-LED背光分块大小和调制算法对光晕效应有显著性影响，而LCD对比度对光晕效应感知无显著性影响。随着Mini-LED背光分块大小的增大，光晕效应显著增强。背光分块视角在0.5°及以上时，受测者能够较容易地感知到光晕效应。同时，主观实验结果和客观评价结果具有较高线性相关性。研究结果可为Mini-LED背光LCD显示系统的设计提供理论参考。
成像系统 Mini-LED背光 局部调光 光晕效应 视觉感知 激光与光电子学进展
2023, 60(12): 1211004
1 合肥工业大学特种显示与成像技术安徽省技术创新中心，特种显示技术国家工程实验室，光电技术研究院，安徽 合肥 230009
2 合肥工业大学仪器科学与光电工程学院，安徽 合肥 230009
3 安徽芯瑞达科技股份有限公司，安徽 合肥 230601
提出了一种单个透镜目标面照度分布的设计方法，根据背光中Mini-LED光源数量及阵列排布间距、混光距离、目标面光斑半径等信息，建立了背光目标面上照度值与单颗透镜目标面照度分布之间的映射矩阵，通过LSQLIN迭代优化算法得到单颗透镜目标面照度分布，最后采用光源-目标面能量映射法设计双自由曲面透镜。以Mini-LED阵列排布间距为、混光距离为且目标面光斑半径为为例进行设计。仿真结果表明，所设计的透镜阵列应用于光源数为的Mini-LED背光时，目标面照度均匀性达到，对比常用的均匀分布及高斯分布分别提升和。本方法在确保背光照度均匀性的前提下降低了透镜设计的计算复杂度，无需大量的后续优化工作，为Mini-LED背光中双自由曲面透镜的设计提供了一种实用有效的方法。
光学设计 背光模组 双自由曲面透镜 目标面照度分布 迭代优化算法
1 合肥工业大学特种显示与成像技术安徽省技术创新中心，特种显示技术国家工程实验室，光电技术研究院，安徽 合肥 230009
2 合肥工业大学仪器科学与光电工程学院，安徽 合肥 230009
根据全反射原理设计了一款基于表面微结构的超薄透镜，由自由曲面将光源出射的光线进行准直，随后利用微米级表面微结构将准直光线反射到底部，再配合底部的反射膜将光线进行二次反射，从而能够在较小的混光距离（OD）下有效增大光斑尺寸。利用边缘光线原理，改善了扩展光源下光线经自由曲面后准直性劣化问题。仿真结果表明，该透镜应用于超薄背光模组时，能够在OD为3 mm、距离-高度比（DHR）为15 mm的3×3阵列下获得82%的均匀性，相比传统双自由曲面透镜均匀性提升40.7%。该透镜设计方法简单，避免了双自由曲面透镜尺寸较小时加工误差的影响，无需后期大量复杂的优化工作，具有较大的实际应用价值。
光学设计 超薄背光源 边缘光线理论 全反射 微结构
1 福州大学 物理与信息工程学院 平板显示技术国家地方联合工程实验室，福建 福州 350108
2 中国福建光电信息科学与技术创新实验室（闽都创新实验室），福建 福州 350108
3 TCL电子有限公司 研发中心，广东 深圳 518000
4 福州大学 至诚学院，福建 福州 350002
扩散板作为液晶显示器（Liquid Crystal Display，LCD）背光中不可或缺的重要部件，可起到雾化光线的作用。常见的扩散板主要有表面微结构型与粒子散射型两种，主要性能参数是雾度及透光性，加入量子点的扩散板还具备色转换和改善色彩呈现能力的特性。相较于量子点色彩增强膜，量子点扩散板具有制备工艺更简单、成本更低、雾化能力更高等优势，非常适合于Mini-LED背光源。本文对液晶显示用扩散板的研究进展做了简要概述，并着重介绍了多层结构的量子点扩散板的制备工艺及性能。在稳定性方面，所制备量子点扩散板在高温高湿（60 ℃/90%RH）环境下可长时间储存，在蓝光照射条件下（中心波长450 nm，45 ℃/85%RH）的T95寿命超过了1 000 h。同时，该量子点扩散板在450 nm蓝光Mini-LED背光照射下的亮度均匀性高于80%，蓝、绿、红光的半峰宽分别小于20 nm、25 nm、25 nm，色域覆盖率达到了DCI-P3标准的99.58%。总之，该量子点扩散板兼具优异的色转换与匀光的功能，且寿命稳定，有望在大中型尺寸液晶显示器中得到大规模应用。
量子点 扩散板 背光 液晶显示 Mini-LED quantum dots diffuser plate backlight LCD Mini-LED
随着显示技术的发展, 3D显示给人们提供沉浸式体验和更加逼真的立体视觉享受。为了提高成像质量, 准直背光集成成像系统可以收敛像素光线的发散角度, 有效减小中心深度平面后体素的扩散趋势, 进而减小重构体素尺寸, 提高系统分辨率。然而, 由于准直背光系统像素光线的传播路径与传统散射背光系统存在偏移, 导致采样光线的像素映射错误, 进而产生体素漂移和混叠, 影响成像质量。因此, 结合逆向光线追踪技术, 提出一种精准的片源生成方法。该方法建立准直背光系统的光线传播几何, 重新确定采样光线起点和方向, 逆向跟踪每一条光线, 使每根光线信息正确映射到对应像素。实验结果表明, 该方法可以有效矫正光线偏移, 解决体素飘逸和混叠问题, 进而提高系统的成像分辨率。
集成成像 准直背光系统 分辨率 像素映射 体素漂移混叠 integral imaging collimating backlight system resolution pixel mapping voxel drift and aliasing
1 梧州学院电子与信息工程学院，广西 梧州 543001
2 桂林电子科技大学机电工程学院，广西 桂林 531004
3 中国矿业大学信息与控制工程学院，江苏 徐州 221116
4 阿尔伯塔大学电子与计算机工程系，阿尔伯塔 埃德蒙顿 T6G 1H9，加拿大
5 青岛农业大学理学与信息科学学院，山东 青岛 266109
海上红外目标识别在海事搜寻中发挥着重要的作用，针对逆光海况下出现的目标反向对比度特点及其目标淹没于背景的问题，结合其直方图呈现的局部尖峰特点，提出了修正灰度占比的新直方图均衡化并融合边缘信息的增强算法。该算法可以有效地提升目标区域的对比度，从而提升海上红外图像的质量。在海上红外目标识别与检测中，建立了目标与背景的多尺度“九宫格”搜索框，演化了局部对比度显著性量化的数学模型，实现了符合人眼视觉特性的红外目标的准确定位与检测。在海上红外图像增强测试中，所提算法可以使原图像的平均梯度提升两倍以上，使局部对比度增益因子提升两倍以上。在目标识别的算法测试中，所提多尺度局部对比度目标检测算法可以使目标检测率达到99%以上。
测量 红外成像 海上红外目标识别 红外图像增强 直方图变换 局部对比度显著性 逆光海况
强激光与粒子束
2022, 34(12): 122001
