最新刊期
      2022 年 第 10 期

        材料物理

      • 王萌,祝伊飞
        2022, 37(10): 1243-1262. DOI: 10.37188/CJLCD.2022-0170
        摘要：随着节能号角的吹响，具有动态调节透光率的智能窗在高能耗建筑星罗棋布的今天显得尤为重要。液晶/高分子复合体系因其优异的外场响应性能和良好的加工性能在智能窗用调光膜领域具有广阔的应用前景。根据调节机制的不同，液晶/高分子复合调光膜可分为电控、温控、力控、光控调光膜等。其中，电控调光膜和温控调光膜因其控制方法简单、易于实现实际应用而备受青睐。近年来通过将液晶调光膜与太阳能电池结合这类新兴技术的发展，有望推进建筑领域的绿色智能革新。本文根据目前智能窗用液晶/高分子复合体系的研究情况，总结了聚合物分散液晶、聚合物稳定液晶、聚合物分散与稳定液晶共存体系、聚合物网络液晶、聚合物墙稳定液晶的微观结构和响应机理，对其研究进展及与其他新兴技术的结合应用进行了综述。最后，对智能窗的未来发展趋势进行了简要展望。  
        关键词：液晶;高分子;复合材料;智能窗;建筑节能   
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        发布时间：2022-09-26
      • 唐瑞琪,逯孟丽,段然,赵东宇
        2022, 37(10): 1263-1277. DOI: 10.37188/CJLCD.2022-0100
        摘要：纤维素是丰富的可再生聚合物资源，通过强酸水解可得到结晶度较高的纤维素纳米晶（CNCs）。在合适的浓度下，CNCs悬浮液能够进行蒸发自组装，干燥后形成CNCs胆甾相液晶薄膜。CNCs手性液晶膜具有优异的圆偏振光性能，因此在光电子技术等领域十分重要。本文概述了CNCs的液晶性质和制备方法；着重探讨了CNCs手性液晶膜的结构色特性，以及通过物理和化学手段对CNCs膜的螺距进行调控的方法。同时，综述CNCs手性液晶膜的圆偏振光性能，对其圆偏振光反射性能和圆偏振荧光发射性能的研究进展和应用技术进行了总结和展望。CNCs手性液晶膜左旋和右旋圆偏振光性能的差异，使其在液晶显示器、光学防伪、传感器件等领域具有广阔的应用前景。此外，通过多种方法（添加荧光分子或金属等）制备的具有圆偏振荧光性能的CNCs膜材料，可作为检测激发态的手性探针，在一系列光学应用中具有潜在的应用价值和发展空间。  
        关键词：纤维素纳米晶;结构色;螺距;圆偏振光   
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        发布时间：2022-09-26
      • 赵思纯,沈冬,郑致刚
        2022, 37(10): 1278-1284. DOI: 10.37188/CJLCD.2022-0152
        摘要：为了研究向列相液晶微流体在不同界面限制内拓扑缺陷的产生与演化，制备了不同表面锚定条件的微通道。通过采用不同表面特性的基板与聚二甲基硅氧烷制备的结构层键合，并合理利用氧等离子体对通道内壁化学特性的改变，最终制备出3种不同表面锚定条件的微流体通道。观察向列相液晶在其中的流动，总结了不同类型拓扑缺陷的出现规律。实验结果表明：平面取向的微通道内液晶分子排列连续，不会出现明显的缺陷结构。混合取向的微通道在界面锚定之间的竞争作用下，会在上表面附近形成稳定的相错线，相错线的数量与微通道的宽深比相关。正常情况下，垂直取向的微通道内指向场的变化具有良好的连续性，通过控制流速突变产生回流可以有效破坏微通道内指向场的连续性，从而产生动态的拓扑缺陷。缺陷的数量与流速相关。当流速恒定时，缺陷结构会维持短暂的动态平衡，随后会在通道内产生规律的波动。  
        关键词：微流体;向列相液晶;微通道;表面锚定;拓扑缺陷   
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        发布时间：2022-09-26
      • 牛宇洁,赵明世,王兆飞,王晨曦,陆红波,刘春华,张国兵,丁运生
        2022, 37(10): 1285-1292. DOI: 10.37188/CJLCD.2022-0129
        摘要：利用流延法制备聚乙烯醇（Polyvinyl Alcohol，PVA）偏光膜，通过正交实验确定碘化和交联时间，得到了不同聚合度以及交联与未交联的碘系PVA偏光膜。通过UV-Vis对湿热老化前后PVA偏光膜进行透过率测试和偏振度计算；利用Raman和XRD表征了不同聚合度偏光膜的化学形态和晶体结构；通过FT-IR分析湿热老化前后偏光膜的分子结构，系统探究了聚合度与交联对偏光膜光学性能及其耐老化的影响。研究结果表明，随着聚合度的增加，PVA膜对碘离子的吸附能力变强，偏光膜中I5-比重增加，其耐湿热老化性变好。从偏光膜的偏振度变化来看，聚合度越大其光学性能越好，老化失效率越低。在相同聚合度下，交联大幅提高了偏光膜的抗水解和耐湿热老化性能。高湿环境促进了偏光膜的解取向和交联结构中硼酯键的水解，导致膜结构和碘离子定向排列结构的破坏。碘离子流失是偏光膜失效的主要原因。  
        关键词：偏光膜;聚合度;交联;湿热稳定性   
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        发布时间：2022-09-26

        器件物理及器件制备

      • 黎四明,李青,董旭辉
        2022, 37(10): 1293-1301. DOI: 10.37188/CJLCD.2022-0149
        摘要：本文针对液晶透镜在变焦眼镜方面的应用，研制完成了具有取向转换膜的偏振无关的模式控制液晶透镜。首先通过仿真，论证了采用取向转换膜实现偏振无关的模式控制液晶透镜的可行性，接着在实验中研究并优化了取向转换膜的制备参数，最后完成了偏振无关的液晶透镜的制备。测试结果表明，8 mm孔径大小的液晶透镜具有偏振无关的特性，同时具有变焦调节特性，实现了0~1.590 D的屈光度调节。  
        关键词：双层模式控制液晶透镜;偏振无关;取向转换膜;可变焦眼镜   
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        发布时间：2022-09-26
      • 桑胜田,苏渝阳,夏磊,于涛,王治乐
        2022, 37(10): 1302-1309. DOI: 10.37188/CJLCD.2022-0197
        摘要：在利用计算液晶显示器子像素透过率矩阵来仿真和分析金属网格触控屏上产生的莫尔纹时，如果液晶显示器的子像素形状为不标准的非矩形形状，则会因为存在较大的形状误差而出现算法预测结果的准确度偏低的问题。为了解决该问题，提高算法预测结果的可靠性，本文针对一种具有特定形状的非矩形子像素液晶显示触控屏，通过改进子像素形状的生成算法，利用计算机模拟生成更加接近真实形状的子像素形状图形并扫描计算其透过率矩阵，再将得到的莫尔纹仿真图案在频域进行邻域滤波和低通滤波等处理得到反映莫尔纹可见度的特征频率，生成了以金属网格参数作为自变量的莫尔纹可见度预测表，并结合实验得到的判断频率来给出莫尔纹可见度的预测结果。实验结果表明，以2 lp·mm-1作为判断频率时，改进后算法的整体匹配率从76.4%提高到79.5%，可用的匹配率从67.57%提高到84.51%，算法的准确度和可靠性得到了显著的提高，能够为金属网格触控屏的生产厂家提供更可靠的预测结果。  
        关键词：莫尔纹;液晶显示器;金属网格触控屏;二维傅里叶变换   
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        发布时间：2022-09-26
      • 胡伟涛,杨帆,杨小天,王超,王艳杰,孙名扬
        2022, 37(10): 1310-1316. DOI: 10.37188/CJLCD.2022-0125
        摘要：为了有效提高柔性薄膜晶体管的电学性能，室温条件下，在聚酰亚胺（PI）衬底上使用HfO2、Ta2O5两种高介电常数材料相结合的叠层结构代替单层Ta2O5作为栅电介质，探究其对器件电学性能的影响。采用磁控溅射法制备薄膜，研究了叠层栅电介质结构中Ta2O5层在不同溅射时长、不同氧氩比条件下对于器件电学性能的影响，并进行HfO2/Ta2O5叠层栅电介质器件与Ta2O5单层栅电介质器件的比较。结果表明，Ta2O5栅电介质层在溅射时长为1 h、氧氩比为10∶90时，器件电学性能达到最佳。叠层栅电介质结构的引入显著提高了器件电学性能，电流开关比为1.27×106，阈值电压为9.1 V， 亚阈值摆幅为0.54 V/decade，载流子迁移率为7.03 cm2/（V·s）。  
        关键词：PI;叠层栅电介质;磁控溅射法;溅射时长;氧氩比   
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        发布时间：2022-09-26
      • 刘丹,黄中浩,刘毅,吴旭,闵泰烨,管飞,方亮,齐成军,谌伟,赵永强,宁智勇,方皓岚
        2022, 37(10): 1317-1325. DOI: 10.37188/CJLCD.2022-0160
        摘要：在薄膜晶体管（Thin film transistor，TFT）的公共电极制程中，有部分TFT样品的漏电流（Ioff）异常偏高，该部分样品经历同一个光刻胶剥离设备，导致该设备暂停流片，造成产能损失。明确该剥离设备造成TFT漏电流偏高的原因并予以解决，对产能和品质确保具有积极意义。本文首先收集了异常设备剥离液和正常设备的剥离液并分析成分，发现异常设备的剥离液中Al离子含量高。其次，发现TFT的Ioff会随着在异常设备流片次数的增加而上升。其原因是Al离子在剥离制程生成Al2O3颗粒，该颗粒附着在TFT器件钝化层上形成寄生栅极效应，最终造成Ioff增加。最后，结合TRIZ输出解决方案，并优选方案进行改善验证。实验结果表明，剥离液中的Al离子浓度由1×10-8上升到2.189×10-6时，Ioff由3.56 pA上升到7.56 pA。当剥离液中含有Al离子，经历的剥离次数增加时，Ioff呈上升趋势。钝化层成膜前的等离子体处理功率增强、钝化层膜厚增加可以抑制Ioff增加。由此，可以确定剥离设备造成Ioff偏高的原因是剥离液中的Al离子形成的寄生栅极效应，钝化层成膜前处理强化和膜厚增加均可以抑制该效应。  
        关键词：薄膜晶体管;光刻胶剥离;Al离子;寄生栅极效应;发明问题解决理论   
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        发布时间：2022-09-26

        图像处理

      • 陈昕,方成刚
        2022, 37(10): 1326-1333. DOI: 10.37188/CJLCD.2022-0103
        摘要：为了实现液晶屏字符高效、精准的自动化检测，针对液晶屏字符显示的断线、亮度缺陷，提出一种基于多特征矩融合的液晶屏字符缺陷检测算法。首先提取原始液晶屏图像中ROI区域，使用Hu不变矩来描述字符的结构特征，采用Zernike矩来弥补Hu矩所不能描述的高阶矩信息；然后使用颜色矩来描述字符的颜色特征，采用灰度矩弥补颜色矩所不能描述的灰度信息，并运用2DPCA技术融合上述矩阵，通过欧氏距离来衡量标准图像融合特征矩阵与待检测图像融合特征矩阵之间的相似度，通过设定相似度阈值来达到缺陷检测的目的。实验的客观和主观评价结果表明：主观上，该算法具有一定的稳定性、实用性；客观上，该算法相比于同类算法具有较低的误判率1%、漏判率0%以及较高的效率0.6 s，基本满足实际检测需求。  
        关键词：Hu矩;Zernike矩;颜色矩;灰度矩;2DPCA   
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        发布时间：2022-09-26
      • 周乐,徐龙,刘孝艳,张鑫泽,张选德
        2022, 37(10): 1334-1344. DOI: 10.37188/CJLCD.2022-0083
        摘要：随着生成对抗网络在图像超分辨（SR）领域的应用，一些感知驱动的SR方法可以恢复出纹理细节更加丰富的SR图像，有效地缓解了由PSNR主导的SR方法导致重建图像趋于平滑的问题。然而梯度信息作为图像纹理的一种重要表现形式，鲜有SR方法能准确、高效地利用。为此，提出一种基于梯度感知的图像超分辨（GASR）算法，可以更准确地利用梯度信息。一方面，使用梯度域的特征图作为作用在图像域特征图上的卷积核，有效地避免了不同域特征图串联所带来的域冲突问题；另一方面，通过对卷积核尺寸等设计细节的调整使两个分支对应位置所输出的图像域与梯度域特征图的感受野一致。此外，由于实际应用对网络轻量化需求的提高，提出的GASR算法还有效降低了参数量和计算量。与同样利用梯度信息的SPSR相比，GASR最终以约1/6的参数量与1/10的计算量取得了与其相近的性能。在Set14数据集上，LPIPS与PSNR分别提升了0.002 2与0.217。实验结果验证了GASR可以在纹理生成与图像平滑度之间取得一个很好的平衡，视觉化效果也验证了GASR不仅可以准确地恢复SR图像，而且在一定程度上缓解了杂乱纹理的生成。  
        关键词：图像超分辨率;梯度;深度学习;生成对抗网络   
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        发布时间：2022-09-26
      • 张洪基,邓慧萍,向森,吴谨
        2022, 37(10): 1345-1354. DOI: 10.37188/CJLCD.2022-0117
        摘要：密集采样的光场能提供沉浸式的视觉体验，在三维重建和虚拟现实等领域有着广泛的应用。光场重建技术可以从稀疏采样光场获取密集采样光场，但当光场图像的基线增大时，会造成重建视图中边缘的遮挡和纹理重复区域的模糊。本文提出了一种基于空间角度解耦融合的光场重建网络，充分利用光场图像蕴含的深度信息以及空间信息解决上述复杂区域的重建难题。采用多路输入方式来获取光场多方向信息以解决遮挡问题，在每条支路通过空洞空间卷积池化金字塔模块来提取多尺度特征，以获取大接受域的视差信息和上下文信息；设计了空间角度解耦融合模块，利用空间信息指导光场角度超分辨率重建，使重建视图在纹理重复区域更加清晰。实验结果表明，该网络在HCI、HCI old和30 scenes数据集上重建光场的平均PSNR和SSIM分别达到了39.73 dB和0.965，表现出较高的准确性，优于所比较的方法。  
        关键词：光场图像;角度超分辨率;深度学习;解耦融合   
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        发布时间：2022-09-26
      • 李瑞龙,吴川,朱明
        2022, 37(10): 1355-1363. DOI: 10.37188/CJLCD.2022-0082
        摘要：基于激光雷达点云数据的三维目标检测算法受制于数据量大，无法实现速度与准确率的平衡。本文提出一种改进的三维目标检测算法Pillar RCNN。首先将目标点云空间划分为体素格，使用一种基于稀疏卷积的三维主干网络将体素格逐步转化为立柱体素，三维信息量化为致密的二维信息。然后使用二维主干网络提取特征，同时将三维骨干网络中不同尺度的体素特征与二维主干网络通过多尺度体素特征聚合模块进行特征级联，通过损失函数进一步细化检测框。算法在KITTI公开数据集上进行测试，在RTX 2080Ti硬件平台上识别速度为2.48 ms。汽车、行人、自行车3种类别的检测效果同PointPillars基准算法相比较，其中自行车中等难度检测效果提升13.34%，困难难度的车检测效果提升8.85%，其他类别的检测准确率指标也有所提升，实现了速度与准确率的平衡。  
        关键词：计算机视觉;三维目标检测;体素;稀疏卷积;特征聚合   
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        发布时间：2022-09-26
      • 张玉霞,车进,贺愉婷
        2022, 37(10): 1364-1374. DOI: 10.37188/CJLCD.2022-0086
        摘要：针对不同摄像机之间存在显著的类内差异，部分行人如换衣等发生变化均会导致识别下降的问题，提出一种将生成对抗网络（GAN）数据生成和行人再识别学习端对端结合起来的联合学习框架。首先，在DGNet网络的基础上，将生成器与鉴别器中的残差块ResBlock替换为DenseBlock，加强特征传播并且避免梯度消失的问题。然后，生成模块通过切换外观和结构编码，生成高质量的合成图像。最后，在鉴别模块中加入新型注意力机制（NAM），抑制不太显著的权重，更关注所需的目标区域。生成模块生成的图像在线反馈给鉴别模块鉴别图像真假，同时将结果反馈给行人再识别模块进行分类识别（鉴别模块与行人再识别模块是共享的）。在Market-1501、DukeMTMC-reID数据集上的rank-1/mAP分别达到95.7%/88.6%和87.1%/75.7%。  
        关键词：行人再识别;外观编码;结构编码;GAN;DenseBlock;NAM   
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