周 焱，袁劍峰，吳海龍，但 藝，毛大龍，付劍波，朱海鵬

(京東方科技集團股份有限公司 重慶京東方光電科技有限公司，重慶 400700)

1 引 言

在TFT-LCD的發(fā)展歷程中，長期存在一些顯示不良問題，比如殘像、串?dāng)_等[1-3]。人們將串?dāng)_(crosstalk)定義為整個屏幕中某一區(qū)域的顯示會受到另一區(qū)域的影響，而造成畫面失真的一種顯示異?，F(xiàn)象。由于TFT-LCD的像素在水平方向和垂直方向上呈陣列形式排列，故串?dāng)_現(xiàn)象分為水平串?dāng)_(Horizontal crosstalk)和垂直串?dāng)_(Vertical crosstalk)兩種。水平串?dāng)_與時間響應(yīng)因素相關(guān)，機理是數(shù)據(jù)線與共電極之間的耦合電容Cdc使得共電極電壓發(fā)生偏離造成的。垂直串?dāng)_與數(shù)據(jù)線和像素之間的相互作用相關(guān)，機理有兩種：一是數(shù)據(jù)線與像素電極之間的耦合電容Cpd使得像素電極電壓發(fā)生偏離，二是TFT關(guān)閉時漏電使得像素電壓發(fā)生偏離[4-5]。

隨著TFT-LCD產(chǎn)品朝著高分辨率、高開口率方向發(fā)展，像素尺寸和線寬線間距被設(shè)計得越來越小，單根信號線上的像素和TFT數(shù)量越來越多。信號線之間的電磁干擾和像素之間的電容耦合作用加劇[6]。同時，a-Si技術(shù)發(fā)展到現(xiàn)在，a-Si特性已到達瓶頸，TFT漏電流已經(jīng)難以進一步降低。這些原因都會導(dǎo)致串?dāng)_問題在高分辨率TFT-LCD產(chǎn)品上變得較為突出[7-8]。業(yè)內(nèi)通常采用VESA 2.0測試標(biāo)準(zhǔn)來表征串?dāng)_水平，目前還并沒有一種可預(yù)測串?dāng)_水平的定量分析方法。

本文針對垂直串?dāng)_發(fā)生機理，提出了一種可預(yù)測垂直串?dāng)_水平的定量分析方法。首先，通過分析垂直串?dāng)_機理，得到了垂直串?dāng)_現(xiàn)象與源電壓差之間的定性對應(yīng)關(guān)系。然后，通過分析V-T曲線，得到了亮度變化與源電壓差之間的關(guān)系即亮度差公式，進而可直接得到不同畫面下的垂直串?dāng)_水平。最后，將計算得到的結(jié)果與VESA 2.0測試結(jié)果進行比較，串?dāng)_變化趨勢吻合度很高，證明了亮度差公式和此分析方法的可靠性。實驗結(jié)果證明，此方法可用于定量地研究TFT-LCD產(chǎn)品的垂直串?dāng)_問題，為改善這類不良提供了新工具。

2 垂直串?dāng)_機理與像素電壓變化

2.1 垂直串?dāng)_的發(fā)生機理

圖1為TFT-LCD像素結(jié)構(gòu)示意圖。在像素充電完成TFT關(guān)閉后，源極數(shù)據(jù)線與像素電極本應(yīng)處于完全斷開狀態(tài)，但當(dāng)源極數(shù)據(jù)線給其他行像素充電時，數(shù)據(jù)線電壓發(fā)生變化，數(shù)據(jù)線與此像素電極之間的耦合電容Cpd會拉動像素電極電壓發(fā)生偏離，導(dǎo)致亮度發(fā)生改變，產(chǎn)生垂直串?dāng)_現(xiàn)象。另外，如果TFT關(guān)閉后漏電流過大(即Ioff大)，數(shù)據(jù)線電極電壓發(fā)生變化后與像素電極形成壓差，像素電極電壓會通過TFT漏電而發(fā)生偏離，同樣會導(dǎo)致亮度改變，產(chǎn)生垂直串?dāng)_現(xiàn)象。故垂直串?dāng)_的發(fā)生機理有兩種：一是Cpd電容耦合機理，二是TFT漏電機理。

圖1 TFT-LCD像素結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1 Schematic diagram of TFT-LCD pixel structure

2.2 電容耦合機理下的像素電壓變化

在不同的顯示模式和反轉(zhuǎn)方式下，Cpd電容耦合機理產(chǎn)生的垂直串?dāng)_現(xiàn)象是不一樣的。下面分別對TN/ADS兩種顯示模式、幀反轉(zhuǎn)/行反轉(zhuǎn)/列反轉(zhuǎn)3種反轉(zhuǎn)方式情況下的垂直串?dāng)_現(xiàn)象進行說明和分析。

2.2.1 幀反轉(zhuǎn)方式

在幀反轉(zhuǎn)的情況下，TN型TFT-LCD的黑窗口和白窗口畫面的垂直串?dāng)_現(xiàn)象和像素電壓波形分析如圖2所示。假設(shè)要顯示的圖像為灰階背景+黑窗口如圖2(a1)所示，假設(shè)正極性幀中像素A1所在行TFT開啟后，像素A1充電至L127灰階上，隨后本行TFT關(guān)閉。直到黑窗口區(qū)域水平范圍內(nèi)第一根掃描線開啟時，垂直方向的源數(shù)據(jù)線將輸出更高的電壓，由于電容耦合效應(yīng)，這些數(shù)據(jù)線上的電壓變化會導(dǎo)致像素A1和A2的電壓被拉高。此時，像素A1已開啟并充電，像素A2尚未開啟，仍保持上一負(fù)極性幀中的電位，它們的像素電極波形如圖2(a3)所示。對于像素A1而言，其像素電極與公共電極之間的電壓差變大，實際顯示的灰階更暗；對于像素A2而言，其像素電極與公共電極之間的電壓差變小，實際顯示的灰階更亮，故呈現(xiàn)出上黑下白的垂直串?dāng)_現(xiàn)象如圖2(a2)所示。如果要顯示的圖像為灰階背景+白窗口如圖2(b1)所示，則會呈現(xiàn)出上白下黑的垂直串?dāng)_現(xiàn)象如圖2(b2)所示。

圖2 基于電容耦合機理的TN型幀反轉(zhuǎn)垂直串?dāng)_現(xiàn)象和波形分析Fig.2 Vertical crosstalk phenomenon and waveform analysis of TN type frame inversion based on capacitive coupling mechanism

對于ADS型TFT-LCD而言，黑窗口和白窗口畫面的垂直串?dāng)_現(xiàn)象和像素電壓波形分析如圖3所示。波形分析與TN型類似，黑、白窗口對應(yīng)產(chǎn)生的垂直串?dāng)_現(xiàn)象與TN型相同。

圖3 基于電容耦合機理的ADS型幀反轉(zhuǎn)垂直串?dāng)_現(xiàn)象和波形分析Fig.3 Vertical crosstalk phenomenon and waveform analysis of ADS type frame inversion based on capacitive coupling mechanism

2.2.2 行反轉(zhuǎn)方式

在行反轉(zhuǎn)的情況下，TN型TFT-LCD的黑窗口和白窗口畫面的垂直串?dāng)_現(xiàn)象和像素電壓波形分析如圖4所示。假設(shè)要顯示的圖像如圖4(a1)所示，此時數(shù)據(jù)線上的像素A1和A2電壓波形如圖4(a3)所示。同幀反轉(zhuǎn)一樣，數(shù)據(jù)線上的電壓變化會將像素A1和A2的電壓一時拉高一時拉低，因此實際顯示的灰階需考慮正負(fù)極性幀的綜合效果，垂直串?dāng)_現(xiàn)象整體比較輕微。如果要顯示的圖像為灰階背景+白窗口如圖4(b1)所示，則會呈現(xiàn)出上白下白的垂直串?dāng)_現(xiàn)象如圖4(b2)所示。

圖4 基于電容耦合機理的TN型行反轉(zhuǎn)垂直串?dāng)_現(xiàn)象和波形分析Fig.4 Vertical crosstalk phenomenon and waveform analysis of TN type line inversion based on capacitive coupling mechanism

對于ADS型TFT-LCD而言，黑窗口和白窗口畫面的垂直串?dāng)_現(xiàn)象和像素電壓波形分析如圖5所示。與TN型類似，黑窗口呈現(xiàn)出上黑下黑的垂直串?dāng)_現(xiàn)象如圖5(a2)所示，白窗口串?dāng)_比較輕微。

圖5 基于電容耦合機理的ADS型行反轉(zhuǎn)垂直串?dāng)_現(xiàn)象和波形分析Fig.5 Vertical crosstalk phenomenon and waveform analysis of ADS type line inversion based on capacitive coupling mechanism

2.2.3 列反轉(zhuǎn)方式

在列反轉(zhuǎn)的情況下，由于相鄰數(shù)據(jù)線的極性相反，需要考慮像素電極與自身數(shù)據(jù)線之間的耦合電容以及像素電極與相鄰數(shù)據(jù)線之間的耦合電容。如果這兩個耦合電容值相等，由于極性相反可以產(chǎn)生相互抵消的效果。如果這兩個耦合電容值不相等，它們之間的差別仍可能導(dǎo)致垂直串?dāng)_現(xiàn)象，只是在耦合效應(yīng)抵消之后會比幀反轉(zhuǎn)和行反轉(zhuǎn)小得多。

對于TN型TFT-LCD而言，當(dāng)像素電極受自身數(shù)據(jù)線的耦合電容影響大于相鄰數(shù)據(jù)線時，垂直串?dāng)_現(xiàn)象和電壓波形與幀反轉(zhuǎn)情況相同，但程度相對較輕；當(dāng)像素電極受相鄰數(shù)據(jù)線的耦合電容影響大于自身數(shù)據(jù)線時，垂直串?dāng)_現(xiàn)象和電壓波形與幀反轉(zhuǎn)情況相反。黑窗口和白窗口畫面的垂直串?dāng)_現(xiàn)象和像素電壓波形分析如圖6所示。

圖6 基于電容耦合機理的TN型列反轉(zhuǎn)垂直串?dāng)_現(xiàn)象和波形分析Fig.6 Vertical crosstalk phenomenon and waveform analysis of TN type column inversion based on capacitive coupling mechanism

圖7 基于電容耦合機理的ADS型列反轉(zhuǎn)垂直串?dāng)_現(xiàn)象和波形分析Fig.7 Vertical crosstalk phenomenon and waveform analysis of ADS type column inversion based on capacitive coupling mechanism

對于ADS型TFT-LCD而言，黑窗口和白窗口畫面的垂直串?dāng)_現(xiàn)象和像素電壓波形分析如圖7所示，與TN型類似。

2.3 TFT漏電機理下的像素電壓變化

由于a-Si TFT始終存在一定的漏電流(Ioff)，在像素電壓保持階段，像素電極會漏電到自身的數(shù)據(jù)線上造成像素電壓的變化，產(chǎn)生垂直串?dāng)_不良。在不同的顯示模式和反轉(zhuǎn)方式下，TFT漏電機理產(chǎn)生的垂直串?dāng)_現(xiàn)象同樣是有差別的。由于像素電極的漏電只能往自身數(shù)據(jù)線進行，與相鄰數(shù)據(jù)線無關(guān)，故列反轉(zhuǎn)與幀反轉(zhuǎn)方式下的垂直串?dāng)_情況完全相同。下面分別對TN/ADS兩種顯示模式、幀反轉(zhuǎn)/行反轉(zhuǎn)兩種反轉(zhuǎn)方式情況下的垂直串?dāng)_現(xiàn)象進行說明和分析。

2.3.1 幀反轉(zhuǎn)方式

在幀反轉(zhuǎn)的情況下，TN型TFT-LCD的黑窗口和白窗口畫面的垂直串?dāng)_現(xiàn)象和像素電壓波形分析如圖8所示。

圖8 基于TFT漏電機理的TN型幀反轉(zhuǎn)垂直串?dāng)_現(xiàn)象和波形分析Fig.8 Vertical crosstalk phenomenon and waveform analysis of TN type frame inversion based on TFT leakage mechanism

假設(shè)要顯示的圖像為灰階背景+黑窗口如圖8(a1)所示，比較像素A1和A2。位于上方的像素A1，在第一條掃描線開啟之后，假設(shè)約于1/6的幀時間寫入像素電壓，之后約5/6的幀時間內(nèi)，其對應(yīng)的數(shù)據(jù)線電壓與像素電壓極性相同；然后進入下一幀，寫入電壓的極性反轉(zhuǎn)，此時約有1/6的幀時間，像素電壓與數(shù)據(jù)線上的電壓極性相反。位于下方的像素A2，在第一條掃描線開啟之后，約于5/6的幀時間寫入像素電壓，之后約1/6的幀時間內(nèi)，其對應(yīng)的數(shù)據(jù)線電壓與像素電壓極性相同；然后進入下一幀，寫入電壓的極性反轉(zhuǎn)，約有5/6的幀時間，像素電壓與數(shù)據(jù)線上的電壓極性相反。也就是說，像素A1約有1/6的時間向極性相反的電壓漏電，像素A2約有5/6的時間向極性相反的電壓漏電。因此，像素A2因為漏電而導(dǎo)致的電壓變化值會比像素A1嚴(yán)重。由于TFT漏電的時間比例，會隨著掃描順序由上往下變動，會在灰階背景中呈現(xiàn)出漸變效果。受到黑窗口影響，像素A1會向同極性的數(shù)據(jù)線漏電導(dǎo)致電壓升高而發(fā)黑，像素A2會向極性相反的數(shù)據(jù)線漏電導(dǎo)致電壓升高而發(fā)白，同時在A1和A2區(qū)也會產(chǎn)生漸變的垂直串?dāng)_現(xiàn)象。

如果是要顯示的圖像為灰階背景+白窗口如圖8(b1)所示，像素A1會向同極性的數(shù)據(jù)線漏電導(dǎo)致電壓下降而發(fā)白，像素A2會向極性相反的數(shù)據(jù)線漏電導(dǎo)致電壓升高而發(fā)白，同時在A1和A2區(qū)也會產(chǎn)生漸變的垂直串?dāng)_現(xiàn)象。

圖9 基于TFT漏電機理的ADS型幀反轉(zhuǎn)垂直串?dāng)_現(xiàn)象和波形分析Fig.9 Vertical crosstalk phenomenon and waveform analysis of ADS type frame inversion based on TFT leakage mechanism

對于ADS型TFT-LCD而言，黑窗口和白窗口畫面的垂直串?dāng)_現(xiàn)象和像素電壓波形分析如圖9所示。受到黑窗口影響，像素A1會向同極性的數(shù)據(jù)線漏電導(dǎo)致電壓下降而發(fā)黑，像素A2會向極性相反的數(shù)據(jù)線漏電導(dǎo)致電壓升高而發(fā)黑，同時在A1和A2區(qū)也會產(chǎn)生漸變的垂直串?dāng)_現(xiàn)象。受到白窗口影響，像素A1會向同極性的數(shù)據(jù)線漏電導(dǎo)致電壓上升而發(fā)白，像素A2會向極性相反的數(shù)據(jù)線漏電導(dǎo)致電壓升高而發(fā)黑，同時在A1和A2區(qū)也會產(chǎn)生漸變的垂直串?dāng)_現(xiàn)象。

2.3.2 行反轉(zhuǎn)方式

在行反轉(zhuǎn)的情況下，TN型TFT-LCD的黑窗口和白窗口畫面的垂直串?dāng)_現(xiàn)象和像素電壓波形分析如圖10所示。假設(shè)要顯示的圖像為灰階背景+黑窗口如圖10(a1)所示，像素A1和像素A2的電壓因為數(shù)據(jù)線上的正負(fù)極性電壓變化時而上升時而下降，整體來看沒有明顯升高或降低，故垂直串?dāng)_現(xiàn)象輕微不可見。如果要顯示的圖像為灰階背景+白窗口如圖10(b1)所示，像素A1的正極性電壓因為數(shù)據(jù)線上的電壓變化整體有所下降，像素A2的負(fù)極性電壓因為數(shù)據(jù)線上的電壓變化整體有所上升，故呈現(xiàn)出上白下白的垂直串?dāng)_現(xiàn)象。

圖10 基于TFT漏電機理的TN型行反轉(zhuǎn)垂直串?dāng)_現(xiàn)象和波形分析Fig.10 Vertical crosstalk phenomenon and waveform analysis of TN type line inversion based on TFT leakage mechanism

圖11 基于TFT漏電機理的ADS型行反轉(zhuǎn)垂直串?dāng)_現(xiàn)象和波形分析Fig.11 Vertical crosstalk phenomenon and waveform analysis of ADS type line inversion based on TFT leakage mechanism

對于ADS型TFT-LCD而言，黑窗口和白窗口畫面的垂直串?dāng)_現(xiàn)象和像素電壓波形分析如圖11所示。原理與TN型類似，黑窗口下呈現(xiàn)出上黑下黑的垂直串?dāng)_現(xiàn)象，白窗口下垂直串?dāng)_輕微不可見。

3 垂直串?dāng)_分析方法

3.1 VESA2.0標(biāo)準(zhǔn)測試方法

為了檢驗產(chǎn)品的光學(xué)特性是否滿足設(shè)計要求需對產(chǎn)品的光學(xué)特性進行評估，美國視頻電子標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(VESA)針對平板顯示界面接口和電氣特性方面制定相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，其中平板顯示測量方法已被廣泛應(yīng)用于顯示領(lǐng)域，目前推出的新版本為VESA 2.0標(biāo)準(zhǔn)，其中就包括Crosstalk評價方法。Crosstalk測試方法與面板示意圖如圖12所示。

圖12 VESA 2.0方法測試串?dāng)_示意圖Fig.12 Schematic diagram of Crosstalk tested by VESA 2.0

當(dāng)顯示如圖12(a)的純灰階背景畫面時，用亮度測量儀(如PR730等)測量在背景灰階分別為L0，L4，……，L255(間隔4灰階)畫面下P1和P2點的亮度值L1j，L2j(j=0，4，……，255)。將畫面切換至如圖12(b)的背景灰階+黑窗口的窗口畫面，用亮度測量儀(如PR730等)分別測量在背景灰階分別為L0，L4，……，L255(間隔4灰階)+黑窗口畫面下P1和P2點的亮度值L1n，L2n(n=0，4，……，255)。則測量出的垂直和水平串?dāng)_值分別為：

(1)

(2)

其中，n=j=0,4，……，255。

VESA 2.0方法評價串?dāng)_水平的原理實際上就是測量窗口畫面下各個背景灰階的亮度變化率，取各個灰階下的最大值代表串?dāng)_水平。窗口畫面可采用黑窗口、白窗口或其他顏色窗口。

VESA方法只是一個測量方法，將主觀的串?dāng)_現(xiàn)象轉(zhuǎn)換為客觀的數(shù)值，有利于衡量和比較產(chǎn)品的串?dāng)_水平。在沒有測量亮度的情況下，目前還沒有方法能夠得到產(chǎn)品的串?dāng)_水平。因此，本文提出了一種在不測量亮度情況下的垂直串?dāng)_水平分析方法。

3.2 電壓-透過率曲線分析

由于垂直串?dāng)_機理與像素電壓變化有關(guān)，串?dāng)_現(xiàn)象是亮度變化的直觀反映，故考慮分析電壓-透過率(V-T)曲線，從中得到亮度變化與電壓差的關(guān)系[9-11]。

TN常白模式和ADS常黑模式的V-T曲線分別如圖13(a)和圖13(b)所示。V-T曲線上的點橫軸為源極數(shù)據(jù)線電壓，縱軸為對應(yīng)的歸一化亮度(最大亮度為100%)。由于V-T曲線是通過給數(shù)據(jù)線外加直流電壓來測量的，不存在電容耦合和漏電等問題，可認(rèn)為曲線上的數(shù)據(jù)線電壓與對應(yīng)灰階的像素電壓沒有差別。

圖13 TN和ADS模式電壓-透過率曲線Fig.13 V-Tcurves of TN and ADS modes

下面從V-T曲線的角度來描述串?dāng)_現(xiàn)象。如圖13(b)所示，假設(shè)ADS模式下純灰階L127畫面在V-T曲線上對應(yīng)的點為P1，純灰階L127畫面+黑窗口的窗口畫面在V-T曲線上對應(yīng)的點為P1’。P1和P1’兩點越接近則表示串?dāng)_程度越輕，兩點距離越遠(yuǎn)則表示串?dāng)_程度越重。P1和P1’兩點的橫坐標(biāo)的差值代表了背景畫面和窗口畫面下像素電壓的變化，縱坐標(biāo)的差值代表了背景畫面和窗口畫面下亮度的變化。

3.3 垂直串?dāng)_分析方法

通常串?dāng)_產(chǎn)生的亮度變化幅度較小即P1和P1’兩點比較接近，P1和P1’連線的斜率可近似為P1點在V-T曲線上的斜率，故亮度變化與電壓變化的關(guān)系式可表達為：

|ΔL|=kα|ΔV|，

(3)

其中:|ΔL|為背景畫面與窗口畫面的亮度差值，k為背景灰階畫面在V-T曲線對應(yīng)點的斜率，α為耦合電壓拉動系數(shù)或漏電電壓降系數(shù)，|ΔV|為耦合電壓幅值差或漏電SD壓差。

α是未知數(shù)，與|ΔV|相關(guān)，若|ΔV|變化不大，可認(rèn)為α是一常數(shù)。|ΔV|的大小可通過Cpd耦合或者TFT漏電機理的壓差直接求得。k為常數(shù)，可通過V-T曲線求得。因此，在不測量亮度的情況下即可求得亮度的變化|ΔL|，從而判斷垂直串?dāng)_水平。|ΔL|/L即是VESA方法評價的串?dāng)_值。

4 實驗結(jié)果與討論

為了驗證此垂直串?dāng)_分析方法和公式(3)的準(zhǔn)確性，分別對不同窗口下的垂直串?dāng)_和不同背景下的垂直串?dāng)_進行定性和定量地分析。本實驗采用蘇州弗士達公司光學(xué)測量系統(tǒng)測量串?dāng)_值用作對比；采用示波器測量各個灰階下的正負(fù)極性源極信號電壓；采用V-T測試平臺測試V-T曲線；選擇兩款串?dāng)_嚴(yán)重的樣品：15.6FHD TN和14.0FHD HADS，驅(qū)動均為列反轉(zhuǎn)(目前列反轉(zhuǎn)是主流方式)，HADS模式衍生于ADS模式。

4.1 不同窗口下的垂直串?dāng)_

圖14是用光學(xué)測量系統(tǒng)測量垂直串?dāng)_值的示意圖，Panel豎直放置，PCB朝下，行掃描方向從DPO側(cè)到DP側(cè)，垂直串?dāng)_測量點位為A1和A2。

圖14 光學(xué)系統(tǒng)測量垂直串?dāng)_示意圖Fig.14 Schematic diagram for measuring vertical crosstalk in Optical System

表1為15.6FHD TN和14.0FHD HADS兩款產(chǎn)品在L127背景下的垂直串?dāng)_測量結(jié)果。TN產(chǎn)品的垂直串?dāng)_在黑窗口下最嚴(yán)重，白窗口下最輕，紅/綠/藍(lán)窗口程度居中，值約為黑窗口的2/3；HADS產(chǎn)品的垂直串?dāng)_在白窗口下最嚴(yán)重，黑窗口下最輕，紅/綠/藍(lán)窗口程度居中，值約為白窗口的1/3。無論是TN還是HADS模式，均是A2串?dāng)_比A1嚴(yán)重。

表1 TN和HADS產(chǎn)品的亮度和垂直串?dāng)_值Tab.1 Results of luminance and vertical crosstalk for TN and HADS products

下面用本文提出的分析方法來解釋上述垂直串?dāng)_現(xiàn)象。由于背景灰階不變均為L127，可認(rèn)為不同窗口下的k值為一常數(shù)。通過分析垂直串?dāng)_機理，可以對黑白窗口的ΔV進行計算。例如，15.6FHD TN產(chǎn)品，在黑窗口下，正幀情況A1的電壓差ΔV=6.32-7.80=-1.48 V，而A2的電壓差ΔV=2.12-7.80=-5.68 V；負(fù)幀情況A1的電壓差ΔV=2.12-0.12=2.00 V，而A2的電壓差ΔV=6.32-0.12=6.20 V，其他情況以此類推，結(jié)果如表2所示。

表2 不同窗口下的電壓差計算結(jié)果(單位：V)Tab.2 Calculation results of ΔVunder different window patterns (Unit: Volt)

黑白窗口對A1和A2的像素電壓變化幅值為α|ΔV|，|ΔV|變動不大時可將α看做常數(shù)，可通過ΔV值定性地判斷垂直串?dāng)_的水平。在表2中，TN產(chǎn)品黑窗口的|ΔV|值明顯大于白窗口，故可推斷TN產(chǎn)品黑窗口產(chǎn)生的亮度變化|ΔL|大于白窗口，由此可知黑窗口的垂直串?dāng)_重于白窗口。而HADS產(chǎn)品白窗口的|ΔV|值明顯大于黑窗口，故可推斷HADS產(chǎn)品白窗口的垂直串?dāng)_重于黑窗口。紅窗口、綠窗口和藍(lán)窗口對亮度的影響相當(dāng)于1/3的白窗口+2/3的黑窗口的影響，故TN產(chǎn)品的紅/綠/藍(lán)窗口的串?dāng)_程度介于黑窗口和白窗口之間，且值約為黑窗口的2/3。而HADS產(chǎn)品的紅/綠/藍(lán)窗口的串?dāng)_程度介于黑窗口和白窗口之間，且值約為白窗口的2/3。同時，無論是TN還是HADS產(chǎn)品，A2的|ΔV|遠(yuǎn)大于A1，故總是A2串?dāng)_比A1嚴(yán)重。

用ΔV來定性分析不同窗口的垂直串?dāng)_水平結(jié)果與光學(xué)測試結(jié)果保持一致，說明了此方法具有一定的合理性。同時我們得到了不同窗口下的垂直串?dāng)_嚴(yán)重程度，此規(guī)律具有普遍性：TN模式下黑窗口>紅/綠/藍(lán)窗口>白窗口，ADS模式下白窗口>紅/綠/藍(lán)窗口>黑窗口，且行掃描末端區(qū)域(即A2區(qū))最嚴(yán)重。

4.2 不同背景下的垂直串?dāng)_

表3為15.6FHD TN和14.0FHD HADS產(chǎn)品在L63，L92，L127，L160，L1925種背景灰階下的黑白窗口電壓差ΔV。各個灰階正負(fù)幀電壓可通過示波器測量，電壓差計算方法同上。

表3 不同背景灰階下的電壓差計算結(jié)果Tab.3 Calculation results of ΔVunder different background patterns (V)

下面來推斷15.6FHD TN產(chǎn)品黑窗口在不同背景下的垂直串?dāng)_水平。表4為15.6FHD TN產(chǎn)品黑窗口負(fù)幀的k值及k|ΔV|結(jié)果。由于正幀和負(fù)幀情況類似，以負(fù)幀電壓數(shù)據(jù)進行計算即可。|ΔV|數(shù)據(jù)為表3內(nèi)的計算數(shù)據(jù)。對應(yīng)灰階下的k值可通過對應(yīng)的負(fù)幀電壓在V-T曲線上求得，由于V-T曲線將最大亮度歸一化為100%，得到的k值單位為V-1。因此，k|ΔV|為無量綱的量。對于A1或A2來說，在不同灰階下的|ΔV|差異較小，可將α看做常數(shù)，故|ΔL|與k|ΔV|成正比，k|ΔV|的變化即可反映|ΔL|的變化。

同時，使用光學(xué)測量系統(tǒng)測量15.6FHD TN產(chǎn)品在不同背景下的垂直串?dāng)_結(jié)果如表5所示。

表4 TN產(chǎn)品黑窗口負(fù)幀的k|ΔV|計算結(jié)果Tab.4 Calculation results ofk|ΔV| under negative frame in black window for TN products

表5 TN產(chǎn)品的亮度和垂直串?dāng)_值Tab.5 Results of luminance and vertical crosstalk for TN product

將不同背景灰階下的實測|ΔL|值與計算出的k|ΔV|值進行線性擬合，如圖15所示。A1和A2的實測|ΔL|值與k|ΔV|值隨背景灰階的變化趨勢均十分吻合，兩者線性相關(guān)系數(shù)均達0.98以上，證明了公式(3)以及分析方法的準(zhǔn)確性。

采用相同的過程來推斷14.0FHD HADS產(chǎn)品白窗口在不同背景下的垂直串?dāng)_水平。以正幀電壓數(shù)據(jù)進行計算，表6為14.0FHD HADS產(chǎn)品白窗口正幀的k值及k|ΔV|結(jié)果。表7為14.0FHD HADS產(chǎn)品在不同背景下的垂直串?dāng)_實測結(jié)果。

圖15 TN模式不同背景灰階下的k|ΔV|與|ΔL|Fig.15 k|ΔV| and |ΔL| in different background patterns for TN mode

表6 HADS產(chǎn)品白窗口正幀的k|ΔV|計算結(jié)果(單位：無量綱)Tab.6 Calculation results ofk|ΔV| under positive frame in white window for HADS products (Unit: dimensionless)

表7 HADS產(chǎn)品的亮度和垂直串?dāng)_值Tab.7 Results of luminance and vertical crosstalk for HADS product

得到的實測|ΔL|值與計算出的k|ΔV|值如圖16所示。在HADS產(chǎn)品中，A1和A2的實測|ΔL|值與k|ΔV|值隨背景灰階的變化趨勢同樣十分吻合，兩者線性相關(guān)系數(shù)均超過0.93，再次證明了公式(3)和分析方法的準(zhǔn)確性。

同時，我們也得到了TN和HADS模式下不同背景灰階的垂直串?dāng)_水平：TN模式黑窗口的垂直串?dāng)_嚴(yán)重程度與HADS模式白窗口的垂直串?dāng)_嚴(yán)重程度規(guī)律相同，均為L63>L92>L127>L160>L192。

圖16 HADS模式不同背景灰階下的k|ΔV|與|ΔL|Fig.16 k|ΔV| and |ΔL| in different background patterns for HADS mode

5 結(jié) 論

本文首先詳細(xì)分析了垂直串?dāng)_的發(fā)生機理以及電壓透過率曲線，并推導(dǎo)出了亮度變化|ΔL|的計算公式，進而提出了一種預(yù)測垂直串?dāng)_水平的定量分析方法。然后分別研究了不同窗口(黑/白/紅/綠/藍(lán))和不同背景灰階(L63/L92/L127/L160/L92)下的垂直串?dāng)_情況，得到了如下結(jié)果：TN模式下L63+黑窗口為垂直串?dāng)_最重圖像，ADS模式下L63+白窗口為垂直串?dāng)_最重圖像。同時，以TN和ADS兩類產(chǎn)品為研究對象，與VESA光學(xué)測量的垂直串?dāng)_結(jié)果進行比較，實測|ΔL|值與計算的k|ΔV|值在TN和ADS模式下的線性相關(guān)系數(shù)分別達0.98和0.93以上，證明了公式和分析方法的準(zhǔn)確性，可以滿足LCD產(chǎn)品垂直串?dāng)_的定量分析需求。