最新刊期
      2021 年 第 9 期

        材料物理

      • 胡梦婷,胡宏龙,袁丛龙,刘炳辉,李志英,郑致刚
        2021, 36(9): 1205-1213. DOI: 10.37188/CJLCD.2021-0128
        摘要：本文采用胆甾相液晶诱导的方法制备手性多孔高分子薄膜，通过将向列相液晶与不同种类有机溶剂按照不同比例混合后填充入薄膜中以探究具有一维周期性螺旋结构的薄膜对溶液的敏感性。结果表明，基于聚合物网络的形状记忆效应和强大的界面锚定作用，聚合物薄膜对溶液都有响应并呈现出选择性反射。由于液晶与溶剂不同配比混合溶液产生的平均折射率差异，薄膜的反射带迁移可达140 nm。此外，不同溶剂与液晶按照相同的比例混合填充后重构样品的反射带差异也较为明显。具体来说，所选用的乙酸丁酯溶剂的折射率仅比乳酸丁酯溶剂的折射率小0.03，但薄膜的反射带中心波长却相对红移约20 nm，进一步的实验表征和分析表明，这一现象归因于聚合物薄膜的溶胀度会随着溶剂与聚合物薄膜两者之间的溶度参数差值而改变，即溶剂与聚合物的溶度参数越接近，溶剂越容易扩散进入聚合物薄膜中，并使其体积膨胀，从而螺距产生更大的拉伸，由此导致反射带发生相对红移。因此，这种柔性反射膜是具有溶液敏感性的。  
        关键词：胆甾相液晶;螺旋结构;聚合物薄膜;溶液敏感性   
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        发布时间：2021-09-10
      • 兰庚,曹秋豪,欧阳慧琦,张智勇,汪相如,高时汉
        2021, 36(9): 1214-1224. DOI: 10.37188/CJLCD.2021-0146
        摘要：近年来液晶在微波通信器件上的研究发展迅速，而液晶材料的介电损耗成为制约其发展的主要因素。异硫氰三联苯类化合物是一种结构稳定的低粘度、高双折射率液晶化合物，适于作为微波用液晶材料组分。本文通过偶联法合成了4种含氟三联苯异硫氰酸酯液晶化合物nPGUS（n=2~5），通过IR、1H NMR、13C NMR、19F NMR确认化合物结构正确；差热分析（DSC）结果显示，它们都具有宽温向列相液晶态和相对较低的熔点，其中5PGUS的向列相温度范围达到101.8 ℃，熔点只有57.4 ℃；通过矩形谐振腔微扰法测试分析了它们在高频下的介电性能，将它们与母体液晶混合后，在18 GHz时的介电常数值（Δεr）为0.95，最大介电损耗为（tanδεr-max）0.007 63，相位调制系数（τ）0.265，可满足微波用向列相液晶材料性能要求。  
        关键词：含氟三联苯;异硫氰酸酯液晶;高介电常数;低介电损耗;合成   
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        发布时间：2021-09-10

        器件物理及器件制备

      • 张艺瑜,宋春风,郭金宝
        2021, 36(9): 1225-1238. DOI: 10.37188/CJLCD.2021-0101
        摘要：聚合物稳定液晶（Polymer Stabilized Liquid Crystals，PSLCs）是一种含少量聚合物网络的液晶-聚合物复合材料，凭借良好的光学性能及外场响应性，PSLCs可被用作电子纸、调光膜、传感器等器件。近年来，随着能源供应的紧张以及保护环境的实际需求，调光膜的重要性逐渐被凸显。PSLCs调光膜作为其中的一个重要分支，根据响应方式的不同其又可分为多种类型。为了进一步改善PSLCs调光膜的光学性能，丰富其外场调控性，研究者从纳米粒子掺杂、染料掺杂以及聚合物网络结构改进等方面入手开展了许多研究。本文主要对近些年基于聚合物稳定液晶材料的智能调光膜领域研究进展进行了系统总结，并对未来PSLCs调光膜的发展趋势做出了展望。  
        关键词：聚合物稳定液晶;智能调光膜;外场调控;节能   
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        发布时间：2021-09-10
      • 林奕龙,陈思婷,吴永波,兰林锋,彭俊彪
        2021, 36(9): 1239-1246. DOI: 10.37188/CJLCD.2021-0116
        摘要：为满足印刷显示的大面积制备、低信号延迟的需求，有必要开发应用于氧化物薄膜晶体管（TFTs）的低电阻印刷电极。研究发现喷墨打印Ag和氧化物有源层的界面接触特性较差，导致基于Ag电极的氧化物TFT性能很差。通过在Ag电极和有源层中间插入喷墨打印的氧化铟锡（ITO）电极，可以阻隔Ag纳米颗粒扩散入有源层。此外，ITO电极可以与Ag和有源层形成良好的接触特性，大幅降低了接触电阻。基于Ag/ITO双层电极的TFT较基于单层Ag电极的性能大幅提升：迁移率达16.0 cm2·V-1·s-1，开关比达6.2×107，亚阈值摆幅为174 mV/Decade，阈值电压为-2.0 V。该结果证明了印刷Ag电极在氧化物TFT的应用潜力，并有助于建立导电氧化物薄膜和金属导电纳米材料堆叠结构的复合导电薄膜体系，实现优势互补。  
        关键词：薄膜晶体管;氧化物半导体;喷墨打印;双层电极;银电极   
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        发布时间：2021-09-10
      • 夏祥,陆红波,马超,刘雪连,邱龙臻,徐苗,朱俊,张国兵
        2021, 36(9): 1247-1254. DOI: 10.37188/CJLCD.2021-0068
        摘要：本文探究了单体与液晶的相容性对聚合物墙表面组成的影响和表面组成对聚合物墙液晶器件光电性能的影响及其调控方法。选取与液晶相容性相差较大但表面能相近的单体，通过表面引发聚合形成与液晶分层的聚合物薄膜，洗去液晶后用反应离子刻蚀在聚合物表面刻蚀出不同深度。通过衰减全反射红外光谱和X射线光电子能谱仪表征不同深度的组分。最后利用掩模版制备聚合物墙液晶器件，并探究聚合墙表面组成对其光电性能的影响。实验结果表明：在聚合物-液晶界面处富集与液晶相容性高的聚合物组分，并且聚合光强越低，这种组分偏析效果越明显，当聚合光强较低时，聚合物表面组成中的PTFEMA组分占比为68.5%，比高光强时的多出10.6%。聚合物墙的表面组成对液晶器件的光电性能有一定的影响，当光强为10 mW/cm2时器件的阈值电压为0.879 V，而在70 mW/cm2光强时升高到1.172 V。可以利用单体与液晶的相容性差异以及光强调控聚合物墙表面组成，进而影响液晶器件的光电性能。  
        关键词：表面组成;表面引发;聚合物墙;光电性能   
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        发布时间：2021-09-10
      • 王耀强,谢飞,胡轶瑶,徐律涵,陈晓西
        2021, 36(9): 1255-1263. DOI: 10.37188/CJLCD.2021-0111
        摘要：传统静电测量仪器存在成本高、精度低及使用复杂等难题，本文提出了一种利用液晶材料的光电特性进行静电测量的简易方法。测量所使用的液晶器件采用多层基板叠加分压结构，多层叠加基板的分压作用实现了对高压的测量和连续性测量。该静电测量装置可以实现高低压测量范围在器件的不同区域上同时测量。首先介绍了实现这种方法的器件和系统，然后基于外部输入已知变化电压模拟不同带电人体，通过理论分析和实验测试实现了液晶器件的标定，最后利用人体实际测量以及施加另一组已知变化电压计算测量误差。实验数据结果表明，液晶器件的测量误差不超过9%。基本满足静电测量的便捷、稳定可靠、精度高等要求。  
        关键词：液晶器件;静电测量;电光效应   
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        发布时间：2021-09-10

        显示技术与应用

      • 汪栋,万冀豫,王丹,郭瑞花,占红明,陈希,邵喜斌
        2021, 36(9): 1264-1272. DOI: 10.37188/CJLCD.2021-0080
        摘要：广色域、低功耗TFT-LCD在高温高湿运行测试时容易发生周边发粉不良，严重影响器件的视觉效果。本文研究了不同成分的绿色色阻、有源层与平坦层材料制成的微型液晶盒与TFT-LCD在光照、高温与高湿环境中的透过率变化情况，以及周边发粉的起始时间，明确发粉不良的根本原因为绿色色阻中的非金属配合物分子结构的Y颜料，且不良程度与产品边框、有源层与平坦层材料吸水率相关。通过使用高疏水性、高硬化度的绿色色阻材料与低吸水率的平坦层材料，在不损失TFT-LCD透过率的前提下，有效改善了TFT-LCD发粉不良，实现a-Si产品高温高湿运行测试（THO）运行1 000 h以上，a-IGZO产品运行500 h以上不产生发粉不良，并建立TFT-LCD显色核心的RGB色阻材料的成分管理基准，搭建发粉不良的生产线与实验室评价体系。  
        关键词：薄膜晶体管液晶显示器;发粉不良;绿色色阻材料;颜料;荧光共振能量转移   
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        发布时间：2021-09-10
      • 陈润,蒋迁,周鹏,齐勤瑞,高雪松
        2021, 36(9): 1273-1282. DOI: 10.37188/CJLCD.2021-0051
        摘要：随着彩膜产线几年的运营，预烘烤工艺升华物带来严重的设备和玻璃基板污染，容易造成曝光工序失败，导致成本浪费。为解决该问题，本文针对8.5世代线红、绿、蓝三条生产线，进行了预烘烤工艺升华物成分分析和改善。经分析，升华物来源于光刻胶中单体和光引发剂，通过将分子量在190~300之间的小分子结构的单体和光引发剂替换成分子量在380~600之间的大分子结构，得到改善型光刻胶，成功将红、绿、蓝3种光刻胶热升华物降低了91.8%，98.5%，93.1%。改善型光刻胶制成的产品光学、信赖性均满足要求，导入量产后，预烘烤升华物导致的玻璃基板曝光工序失败率由3 500×10-6降低为1 600×10-6。在此研究过程中，提出了一种红绿蓝光刻胶材料预烘烤升华物量化评价指标，可应用于后续光刻胶的开发和选用，对产线长期稳定运营具有参考借鉴意义。  
        关键词：彩膜;预烘烤;升华物;光刻胶   
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        发布时间：2021-09-10

        图像处理

      • 刘博,韩广良,罗惠元
        2021, 36(9): 1283-1293. DOI: 10.37188/CJLCD.2020-0339
        摘要：图像融合将来自不同捕获条件或不同传感器的互补图像进行融合以提高图像的视觉质量。针对这一任务，本文提出一种改进的滚动引导滤波与神经网络相结合的多尺度融合算法。首先，使用孪生卷积神经网络学习图像特征，并以此获得包含源图像显著特征的权值映射图。随后，使用改进的滚动引导滤波对图像进行多尺度分解，结合信息熵使滚动引导滤波权重参数自适应化来实现多尺度自适应分解，并结合非线性映射增强图像细节信息。最后，采用局部能量与权值图相结合的自适应调整融合模式对多尺度图像进行融合。经实验对比，所提方法能够避免出现图像边缘圆晕效应，且能够更好地突出图像边缘、细节纹理特征。另外，与其他算法相比，本文所提出的算法在平均梯度、信息熵、视觉信息保真度以及空间频率等客观评价指标项上均取得了更优的性能表现。  
        关键词：图像处理;孪生卷积神经网络;图像融合;滚动引导滤波;多尺度图像   
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        发布时间：2021-09-10
      • 张丽娟,章润,李东明,李阳,王晓坤
        2021, 36(9): 1294-1304. DOI: 10.37188/CJLCD.2020-0338
        摘要：由于医疗图像质量差、对比度低、患者之间差异大导致全自动分割方法很难获得足够准确、鲁棒的结果。为了解决全自动分割方法的局限性，本文提出一种基于神经网络改进的区域生长法，并与全卷积神经网络相结合对肝脏CT图像进行交互式分割。首先对图像进行预处理，突出待分割肝脏区域；接着计算像素在不同边缘检测算子下的梯度值作为该像素的特征，形成像素特征向量训练网络：该网络以一对像素特征向量为输入，以两像素的关联度系数为输出；然后将训练好的神经网络模型作为区域生长算法的生长准则，手动交互选取一点产生分割结果；最后将分割结果作为原图的交互信息和原图灰度通道连接在一起一同输入全卷积神经网络。实验结果表明：平均Dice系数达到96.69%，像素准确率达到99.62%，平均交并比达到96.65%。不同的腹部CT图像序列中肝脏的分割结果表明，该方法能精确提取肝脏区域，满足临床应用的需求。  
        关键词：全卷积神经网络;区域生长法;交互式分割   
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        发布时间：2021-09-10
      • 万园园,王雨青,张晓宁,李荅群,陈小林
        2021, 36(9): 1305-1313. DOI: 10.37188/CJLCD.2021-0012
        摘要：针对当前灰度图像彩色化算法容易出现色彩枯燥、颜色溢出和图像细节损失等问题，本文提出一种结合全局语义优化的对抗性灰度图像彩色化算法。其中，生成网络采用自主改进的U-Net网络。一方面，改进的U-Net网络利用多层卷积对输入图像进行逐步下采样，在获取多尺度层级特征和全局特征的同时，在跳跃连接中将全局特征和多尺度层级特征进行自适应融合，从而有效增强算法对全局语义信息的理解能力并缓解颜色溢出的现象；另一方面，改进的U-Net网络在上采样过程中融合通道注意力模块，使得在提取卷积特征时能够有效抑制噪声并降低特征冗余性。判别网络主要采用全卷积结构，通过反向传播误差以达到优化生成网络的目的。此外，本文算法的损失函数将WGAN-GP网络的优化思想和颜色损失相结合，从而解决传统生成对抗网络训练时出现的梯度消失和模式崩溃等问题。本文算法在Place365测试集上所获取的峰值信噪比、结构相似性和信息熵指标分别为24.455 dB、0.943和7.489。实验结果表明，本文算法能够缓解颜色溢出，且细节保持和颜色饱和度方面都具有一定优势。  
        关键词：全局特征;通道注意力模块;WGAN-GP;图像彩色化   
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        发布时间：2021-09-10
      • 林森,王媛
        2021, 36(9): 1314-1322. DOI: 10.37188/CJLCD.2021-0015
        摘要：为了提取指关节纹图像的纹理特征并进一步提高其识别精度，提出一种基于改进Gabor小波和Tetrolet的指关节纹识别方法。首先，利用某点邻域像素的融合幅值特征代表该点的Gabor幅值特征，增强每个像素点之间的局部关联性；其次，将滤波后的指关节纹特征图像经过具有高稀疏性的Tetrolet变换以获取图像的最优稀疏表示；最后，利用带限相位相关（Band-Limited Phase-Only Correlation，BLPOC）算法提取指关节纹图像的互功率谱进行匹配。在PolyU-FK、PolyU-CFK、IITD图库得到的识别准确率分别为99.1300%，98.8324%，98.7937%，最低等误率为1.4601%，最短识别时间为0.043 2 s。本文方法能够提高识别系统的性能，具有可行性和有效性。  
        关键词：模式识别;指关节纹识别;融合像素点;Gabor-Tetrolet;带限相位相关   
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        发布时间：2021-09-10
      • 杨名宇,王浩,王含宇
        2021, 36(9): 1323-1330. DOI: 10.37188/CJLCD.2020-0325
        摘要：无人机的无序“黑飞”带来一系列安全及社会问题，如何有效地对无人机进行探测、识别甚至打击是当今研究的热点与难点。为此，本文首先搭建了基于转台与高清可见光相机的无人机目标实时光电探测系统，并构建了一个由40 000帧无人机图像组成的样本库；其次，为了更远、更早地发现目标，在YOLOv3模型基础上增加更小的特征尺度，使得模型对小目标检测效果提升；最后，为了实现无人值守、全自动式无人机目标的探测与跟踪，提出一种基于更小特征尺度的YOLOv3与KCF相结合的模型，并通过外场试验确定了无人机目标跟踪过程中，目标丢失时所对应的阈值参数的选取。结果表明，通过在包含大疆御Pro、精灵3等无人机在内的8 000帧无人机图像组成的静态测试集上进行实验，增加更小特征尺度后的模型对小目标的识别率较之原始YOLOv3模型提高约5%；对于1 280×720分辨率的动态视频，每帧检测时间为0.025~0.030 s（33 fps），且根据选定的阈值，当无人机目标丢失后可重新进行检测，每帧跟踪时间为0.010~0.012 s（85 fps），验证了所提方法的有效性，并可满足工程应用中对实时处理的需求。  
        关键词：无人机防范;光电探测;深度学习;YOLOv3模型;KCF模型   
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        发布时间：2021-09-10
      • 杜钦生,李丹丹,陈浩,李雄飞
        2021, 36(9): 1331-1340. DOI: 10.37188/CJLCD.2020-0321
        摘要：在工业生产中对PIN针检测有越来越高的精度要求，针对点云数据存在毛刺现象、孔洞、离群点及大量不同类型的噪点等问题，本文提出采用结构光技术对PIN针的针尖平面在三维空间中进行提取的方法。首先，利用几何特性和直通滤波进行点云粗提取，快速准确地定位目标点云并去除大量非目标点云及离群点；然后，通过KD-tree对目标点云进行索引，使用欧氏距离聚类分割算法对点云数量进行分割，稳定有效地去除目标点云附近的小范围噪点；最后，通过对目标点云法向量与基准面法向量夹角的判断方法有效且精确地去除目标点云内不平整的噪点。实验结果表明，该方法不仅可以准确去除PIN针点云数据的噪点，且能精确地提取针尖坐标，不同方向的PIN针高度测量标准偏差在0.005 mm以内。本文提出的方法普遍适用于平头型PIN针针尖的提取，精度高，速度快，鲁棒性能好。  
        关键词：PIN针;结构光;点云分割;点云滤波   
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