最新刊期
      2023 年 第 8 期

        材料物理

      • 许雪敬,高涵,朱吉亮
        2023, 38(8): 997-1004. DOI: 10.37188/CJLCD.2023-0138
        摘要：为实现软光子晶体图案的多重信息加密或存储，本文基于硫醇-丙烯酸酯Michael加成和光聚合反应设计并制备了一种刺激响应性胆甾型液晶（cholesteric liquid crystal， CLC）软光子彩膜。首先，通过改变反应混合物中手性剂的比重调节初始彩膜结构色；其次，用小分子液晶稀释液晶前聚体；最后，通过紫外光固化对单层软光子彩膜进行交联密度的时间编程，同时借助掩膜曝光技术对其纳米结构进行空间编程。实验结果表明，虽然在超600 min的反应过程中软光子彩膜的布拉格反射中心波长仅移动了19 nm，但是通过时间-空间双重编程局部修改其变色响应，可使带有隐形图案的软光子薄膜在应力作用下逐渐呈现从红到绿的多彩外观，反射波长覆盖范围超过100 nm。这种刺激响应性软光子彩膜在光子晶体图案的动态显示、防伪、信息存储等领域具有重要的应用价值。  
        关键词：刺激响应性;胆甾型液晶;软光子彩膜;Michael加成反应;时间-空间双编程   
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        发布时间：2023-08-10
      • 孙桂姣,李延敏,张艳君,张辉,李志广,郑桂丽,朱吉亮
        2023, 38(8): 1005-1013. DOI: 10.37188/CJLCD.2023-0070
        摘要：曲面液晶系统具有与平面液晶系统不同的特性。本文在轴向强锚定边界条件下，施加垂直于圆柱轴方向的匀强电场，对圆柱腔内向列相液晶的指向矢形变进行研究。基于液晶连续体弹性理论，给出系统的平衡态方程及边界条件，并通过有限差分迭代方法进行了数值计算。得出了指向矢形变阈值电场的解析解，发现不同的弹性常数会导致圆柱腔横截面上的指向矢变化的不对称性。此研究为光子晶体光纤的实验研究提供了更准确的理论分析。  
        关键词：圆柱腔;阈值电场;向列相液晶;指向矢   
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        发布时间：2023-08-10

        器件物理及器件制备

      • 那泽生,刘璇,孙沛智,王骁乾,郑致刚
        2023, 38(8): 1014-1021. DOI: 10.37188/CJLCD.2023-0147
        摘要：宾主液晶器件能够在保持视野清晰的前提下实现对光透过率的调节，已被广泛应用于透明显示领域。但由于其系统复杂，在一定程度上限制了实际应用。本文通过采用区域化聚合物模板技术，制备了一种分子平行组装和螺旋组装共存的图案化宾主液晶器件。基于两区域对外界刺激响应的差异性，调节电场和偏振方向可实现图案多灰度动态显示。结果表明：在电场控制模式下，染料液晶平行组装区域的光透过率从3.28%上升到63.22%，两区域的透过率对比度从0.41提高到5.12。在偏振方向控制模式下，平行组装区域的光透过率从3.28%升至65.45%，两区域的对比度从0.41升至4.54。所制备的宾主液晶器件具备结构简单、易于调谐等特点，可适应于不同场景下的图案显示，进一步推动了液晶器件在透明显示领域及光学防伪领域的应用和发展。  
        关键词：宾主液晶;聚合物模板;图案化组装;动态显示   
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        发布时间：2023-08-10
      • 王芳,袁丛龙,王翼飞,沈冬,王骁乾,郑致刚
        2023, 38(8): 1022-1030. DOI: 10.37188/CJLCD.2023-0128
        摘要：防伪与伪造之间的矛盾日益加深，研发保密性强、安全性高、不可复制的防伪技术已成为社会与经济发展的迫切需求。在此背景下，液晶防伪技术因其性能优异、实用性高、广受市场好评而成为备受关注的领域。然而，现有的防伪技术层次结构不够丰富，隐藏图文颜色单一，因此，本研究提出了一种双信息防伪层的器件结构，由宾主液晶防伪膜层和胆甾相液晶防伪膜层组成，每层包含不同的信息内容。通过不同的光照模式，可以获得不同的显示内容，从而达到了多维防伪的效果。相较于传统单层宾主液晶防伪膜层，该设计具有与偏振相关的透反射差异和在透射方向上不对称的光响应特点。使用这种易制备的防伪膜层叠加设计不仅提高了防伪码的安全水平，还降低了应用成本。  
        关键词：宾主液晶;二色性染料;胆甾相液晶;防伪;光配向   
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        发布时间：2023-08-10
      • 姜柏齐,刘斌,刘贤文,张硕,翁乐,史大为,郭建,苏顺康,姚琪,宁策,袁广才,王峰,喻志农
        2023, 38(8): 1031-1046. DOI: 10.37188/CJLCD.2023-0121
        摘要：随着显示技术的不断发展，对高性能、高稳定性的薄膜晶体管（Thin Film Transistor，TFT）的需求日趋增加，通过结晶改善薄膜晶体管性能的方法受到大量关注。当前，铟镓锌氧化物（IGZO）材料由于具有迁移率高、柔性好、透明度高等优势，被广泛用于薄膜晶体管的沟道中，而改善IGZO沟道层的结晶形态也成为研究热点。本文总结了晶态IGZO薄膜晶体管器件的研究进展，详细介绍了IGZO系化合物的晶体结构，重点阐述了单晶、c轴取向结晶、六方多晶型、尖晶石型、纳米晶型和原生结晶型IGZO的结构和各晶态IGZO薄膜晶体管的制备方法、器件性能和稳定性，深入分析其微观结构，总结物理特性，阐述不同晶系结构的结晶机理，建立不同晶体结构与电学特性的关系，最后对晶态IGZO薄膜晶体管的发展进行展望。  
        关键词：晶态IGZO薄膜;薄膜晶体管;晶体结构;研究进展   
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        发布时间：2023-08-10
      • 李吉,张霞,廖昌,谢忠憬,尹勇明,孟鸿
        2023, 38(8): 1047-1053. DOI: 10.37188/CJLCD.2023-0075
        摘要：大尺寸薄膜晶体管液晶显示器（Thin Film Transistor Liquid Crystal Display， TFT-LCD）显示器为节省黑色矩阵（Black Matrix， BM）制程降低面板成本，使用黑色膜柱（Black Photo Spacer， BPS）技术替代BM和PS（Photo Spacer）制程，同时为兼顾对组精度提升的需求，采用BOA（BPS on Array）技术，将BPS转移至阵列基板侧。原BM制程是第一道制作，而新的BPS制程则位于阵列最后一道制程。BPS曝光成型需使用阵列前制程的金属标（Metal Mark）进行精准对位，实现精细化图案。BPS的透过率低，致使CCD摄像机透过BPS抓取前制程的金属标进行对位非常困难。针对该技术难题，对曝光设备抓标的原理进行了分析，通过调整材料颜料组成，获取了不同透过率BPS材料。将不同透过率的BPS材料进行曝光成型，研究曝光对位过程对材料透过率的最低要求，同时遮光度尽可能大。实验结果表明，NSK曝光机对位灯源波长位于780~1 000 nm红外区域， 在该波段BPS材料透过率低于23%时会导致对位失败。通过使用有机-无机混合颜料组成取代有机混合颜料，在红外波段可获得接近90%的透过率，满足对位需求。同时固化成型后可获得1.2/μm光学密度，满足BPS产品遮光特性需求。以此制作的BPS面板光学指标满足产品规格。  
        关键词：TFT-LCD;BPS技术;曝光工艺;抓标对位;透过率   
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      • 刘丹,黄中浩,黄晟,方亮,陈启超,管飞,吴良东,吴旭,李砚秋,林鸿涛
        2023, 38(8): 1054-1061. DOI: 10.37188/CJLCD.2023-0105
        摘要：在薄膜晶体管（Thin film transistor，TFT）的栅极（Gate）刻蚀制程中，显示区（AA区）和引线区（Fanout区）因布线密度差异而存在刻蚀负载效应，两区域刻蚀程度差异大，刻蚀时间难以确定。抑制栅极刻蚀制程中的刻蚀负载效应，对品质确保具有积极意义。本文分析了湿法刻蚀微观过程，提出增加刻蚀液喷淋流量抑制刻蚀负载效应的方案。将增加喷淋流量的方案转化为调节3个刻蚀腔室（Etch1~Etch3）的刻蚀时间比例。在总刻蚀时间不变的前提下，进行3腔室不同时间比例的刻蚀验证，并对刻蚀结果进行聚类分析。最后，优选出抑制刻蚀负载效应的时间比例，并结合神经网络分析，对结果进行解析。实验结果表明，降低Etch3时间比例，增加Etch2时间比例，刻蚀负载效应可以被抑制。Etch1~Etch3的时间比例由33.33%∶33.33%∶33.33%调整为10%∶80%∶10%，AA区和fanout区刻蚀程度差异由0.575 μm下降为0.317 μm。通过调节3个刻蚀区间的时间比例，可以抑制刻蚀负载效应，缓解不同区域刻蚀程度差异，满足TFT量产需求。  
        关键词：栅极;湿法刻蚀;负载效应;聚类分析;神经网络   
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        发布时间：2023-08-10
      • 苏和平,王晨雪,朱阳阳,王璐,李占国,王丽娟
        2023, 38(8): 1062-1074. DOI: 10.37188/CJLCD.2023-0099
        摘要：本文介绍了石墨烯材料的制备、石墨烯压力传感器的性能以及在可穿戴电子器件中的应用前景。总结了石墨烯材料的制备方法，阐述了石墨烯压力传感器在机械、导电性能、显示方面的优势。研究了在压力传感器的结构中加入石墨烯、石墨烯衍生物或石墨烯复合材料提高传感器性能的策略。介绍了石墨烯压力传感器在可穿戴电子器件中的应用，包括人体行为和健康检测、人机界面、电子皮肤以及可穿戴显示器方面的优秀性能和前景。  
        关键词：石墨烯;压力传感器;性能;应用;可穿戴电子器件   
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        发布时间：2023-08-10

        图像处理

      • 朱明达,辛鹏,常嘉颖
        2023, 38(8): 1075-1083. DOI: 10.37188/CJLCD.2022-0338
        摘要：为了能够在现场可编程门阵列（Field Programmable Gate Array，FPGA）硬件平台上实现速度快、质量高的图像缩放，提出一种九点插值自适应缩放算法。首先提出九点插值基本算法以减少逻辑资源用量，达到的图像缩放效果明显优于最近邻域插值算法，但略差于双线性插值算法，且图像边缘不够清晰。为了优化九点插值基本算法对图像边缘的缩放效果，提出了九点插值与最近邻域插值算法相结合的自适应缩放算法，通过MATLAB和FPGA对以上算法分别进行软件、硬件的对比分析和实验验证。实验结果表明，自适应九点插值算法比最近邻域、双线性插值图像缩放算法的峰值信噪比提高0.3~2.5 dB，并且硬件资源消耗量比双线性插值减少了约20%。该算法减轻了传统算法的图像边缘模糊与图像严重失真问题，且占用FPGA资源少，有更高的应用价值。  
        关键词：图像缩放;现场可编程门阵列;线性插值;自适应插值   
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        发布时间：2023-08-10
      • 吕东霞,杨燕,张金龙,张雯波
        2023, 38(8): 1084-1094. DOI: 10.37188/CJLCD.2022-0331
        摘要：针对雾霾天气下获取的图像细节丢失、颜色偏移、视觉质量退化等问题，提出一种基于对数-S型函数分段估计的大气光幕估计快速去雾算法。首先，在大气散射模型上深入推导，得到了大气光幕与有雾图像最小通道的正相关关系；然后，根据有雾图像不同区域具有不同的雾浓度，构造了分区域约束模型用以估计有雾图像的大气光幕；最后，提出基于中值滤波优化的中通道局部大气光估计方法，并结合大气散射模型恢复无雾图像。实验结果表明：所提算法复原图像的新增可见边、平均梯度，信息熵分别提升了17.4%、50.5%、30%，运行时间比传统快速去雾算法降低了17.5%。本文算法具有去雾彻底、颜色自然、细节明显的优点。  
        关键词：图像去雾;大气光幕;对数-S型函数;分段估计;中通道大气光   
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      • 刘宽,汪威,申红婷,候红涛,郭明镇,罗子江
        2023, 38(8): 1095-1106. DOI: 10.37188/CJLCD.2022-0330
        摘要：针对行为识别任务中，行为体和动作状态变化速度不同以及缺少对动作间的相关性研究而引起的行为判别能力低和误判等问题，提出一种基于SlowFast架构的时间相关性注意力机制模型。首先，放弃光流而直接将视频数据作为网络输入，使模型可以进行端到端训练；其次，定义了一种由相关性注意力和时间注意力构成的时间相关性注意力机制，其中相关性注意力机制用于提取动作间的相关性信息；然后，将信息输入时间注意力机制来抑制无用特征；最后，针对SlowFast在路径融合过程中由于卷积核步长过大而导致的特征间相关性丢失问题，提出更有效的连续卷积操作进行替代。在UCF101和HMDB51两个数据集上进行实验，结果证明，所提方法与现有方法相比，精度和鲁棒性具有优势。  
        关键词：行为识别;SlowFast;时间相关性注意力机制;端到端训练;路径融合   
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      • 毋宁,王鹏,李晓艳,吕志刚,孙梦宇
        2023, 38(8): 1107-1117. DOI: 10.37188/CJLCD.2022-0351
        摘要：针对现有人体姿态估计网络在追求高精度检测时，网络结构设计复杂、模型参数量较大、检测效率较低的问题，本文提出了一种基于自适应特征感知的轻量级人体姿态估计算法。首先利用轻量化Ghost模块重构人体姿态估计的特征提取网络，减少网络参数量；其次设计了一种轻量级自适应特征感知的注意力机制，在降低网络模型复杂度的同时加强通道间信息有效交流，有效改善关键点定位效果；最后采用Huber Loss损失函数优化模型训练，实现异常点的更优预测，增强模型鲁棒性。在COCO数据集上进行验证，实验结果表明，与基准RMPE算法相比，改进后模型的检测精度提升了约0.5%，参数量减少了56.0%，网络运算量降低了32.6%，模型体积压缩了约57.0%，模型检测速率提升约2.1倍。本文改进后的人体姿态估计模型在压缩模型体积的同时提高了检测效率，增强了模型鲁棒性。  
        关键词：人体姿态估计;轻量化;自适应特征感知;Ghost模块;Huber Loss   
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      • 刘刚阳,胡博,王宇庆
        2023, 38(8): 1118-1127. DOI: 10.37188/CJLCD.2022-0290
        摘要：基于相关滤波的跟踪方法帧率高但容易发生跟踪漂移导致目标丢失。针对此问题，本文以相关滤波方法ECO-HC为基线，提出了一个用于描述图像场景变化幅度的参数D，根据实时计算该参数的值并以不同的间隔数更新模型，实现自适应更新模型在使算法以较高帧率运行的同时兼具良好的准确率，此效果在图像光照变化复杂、目标变形或被遮挡的情况下更加明显。实验结果表明，ECO-HC嵌入本文方法后，在光照变化的情况下成功率提高了1.6%，准确率提高了2.2%；在目标离开视场的情况下成功率提高了3.7%，准确率提高了3.4%。在本文实验环境中平均帧率达到60 FPS。  
        关键词：目标跟踪;相关滤波;相关度;模型更新策略   
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      • 张丽娟,张紫薇,姜雨彤,李东明,胡梦达,刘英雪
        2023, 38(8): 1128-1138. DOI: 10.37188/CJLCD.2022-0350
        摘要：实时多目标跟踪算法取得了理想的跟踪性能，但大多数现有算法的跟踪速度较慢，且随着背景复杂度的增加，跟踪精度也随之降低。针对此问题，本文提出了基于在线数据关联的行人实时跟踪算法。首先，设计了核相关滤波和卡尔曼滤波双轨道预测机制，配合DeepSORT中的级联匹配形成了预测-跟踪-校准体系，使数据关联更加可靠。此外，在目标检测部分引入了注意力机制，通过强化目标对象的位置信息增强特征表示能力，从而提升跟踪的精度。该模型在MOT16数据集上的MOTA达到了66.5%、IDF1达到了64.2%、IDSW达到了641。与DeepSORT算法对比，MOTA和IDF1分别提升了13%和13.2%，IDSW下降了410。本文算法有助于解决行人实时跟踪时出现的目标误检、漏检等问题，在跟踪中对严重遮挡情况仍保持了较高的跟踪精度，在复杂环境下可以实现行人实时稳定跟踪。  
        关键词：多目标跟踪;实时跟踪;YOLOv5;核相关滤波算法;DeepSORT   
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      • 付惠琛,高军伟,车鲁阳
        2023, 38(8): 1139-1147. DOI: 10.37188/CJLCD.2022-0371
        摘要：佩戴好口罩是居民预防新冠和配合国家疫情防控的有效方式。针对口罩佩戴是否正确、拍摄角度不同以及被遮挡等问题，提出了一种改进的YOLOv7算法。该算法以YOLOv7为基础，在网络的Head区引入卷积注意力机制，使得特征网络在对口罩区域的处理中更具有针对性，从而增强特征网络对口罩区域的学习能力；对Backbone区结构进行优化，对ConvNeXt网络结构进行改进，并引入网络中代替部分卷积，提高模型的检测精度和鲁棒性，增强预测精确度的同时不会引入大量额外的计算。对Head层的空间金字塔池化进行改进，提高了训练速度并且加快模型收敛。实验结果表明，在复杂及遮挡的情况下，改进后的YOLOv7的损失函数大幅下降，在测试集上的mAP为93.8%，相比于原始YOLOv7算法提高了3.6%。各个类别的检测精度均有提升，没佩戴口罩、正确佩戴口罩、不正确佩戴口罩类别的精度分别提升6.8%、2.1%、1.7%。本文算法的错检情况明显减少，泛化能力有显著提升。  
        关键词：图像处理;目标检测;YOLOv7算法;卷积注意力机制;空间金字塔池化   
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