一种显示面板仿真测试方法与流程

本发明涉及显示面板领域，尤其涉及一种显示面板仿真测试方法。

背景技术：

液晶挠曲电效应(flexoelectriceffect)指的是电场作用下液晶发生畸变而产生诱导电偶极矩的类压电现象。

液晶显示面板在工作时，为防止液晶老化，一般会设置像素电极极性以公共电极施加的公共电压vcom为中心进行周期性变化，即设置正负帧驱动模式。而液晶挠曲电效应会对公共电极的公共电压vcom影响较大，使液晶显示面板在正帧下的透过率与负帧下的透过率具有差异，进而出现闪烁的现象。

液晶的挠曲电系数至今没有公认准确的测试方法，不同灰阶下各因子影响会发生变化，因此现有技术很难准确模拟和量化挠曲电效应和耦合电容等对像素公共电压的影响。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种显示面板仿真测试方法，以实现公共电极的公共电压影响因素的单因子量化。

本发明实施例提供了一种显示面板仿真测试方法，包括：

s1、提供实测显示面板，并在在第一模式下，获取第一测试画面正负帧透过率差异最小时的公共电压值v0；

s2、在第二模式下，获取所述第一测试画面正负帧透过率差异最小时的公共电压值v1；

s3、确定实测电容耦合致电压偏移vfd＝v0-v1；

s4、在第一模式或第二模式下，获取第二测试画面正负帧透过率差异最小时的公共电压值v2，以及第三测试画面正负帧透过率差异最小时的公共电压值v3；

s5、确定第三测试画面对应的灰阶下，实测挠曲电致电压偏移vfe＝v3-v2；

其中，第三测试画面的灰阶大于第二测试画面的灰阶，所述第一模式为逐行扫描模式，所述第二模式为各行像素同时显示模式。

本发明实施例提供的显示面板仿真测试方法，通过在逐行扫描模式下，获取第一测试画面正负帧透过率差异最小时的公共电压值v0；在各行像素同时显示模式下，获取第一测试画面正负帧透过率差异最小时的公共电压值v1；由于各行像素同时显示模式下，可以忽略电容耦合对第一测试画面的正负帧透过率的影响，因此可以确定实测电容耦合致电压偏移为vfd＝v0-v1。通过逐行扫描模式或各行像素同时显示模式下，获取第二测试画面正负帧透过率差异最小时的公共电压值v2，以及第三测试画面正负帧透过率差异最小时的公共电压值v3；由于第三测试画面的灰阶大于第二测试画面的灰阶，第二测试画面的灰阶较低，可以忽略液晶挠曲电效应对第二测试画面的正负帧透过率的影响，因此可以确定实测挠曲电致电压偏移vfe＝v3-v2；所以本发明实施例提供的方法将对公共电极的公共电压产生影响的各因素进行了单因子量化，可以实现将实测电容耦合致电压偏移vfd和实测挠曲电致电压偏移分开量化测量vfe。

附图说明

图1为理想情况下，正帧和负帧显示面板的像素电压和公共电压变化示意图；

图2为实际情况下，正帧和负帧显示面板的像素电压和公共电压变化示意图；

图3是本发明实施例提供的一种显示面板仿真测试方法的流程示意图；

图4是本发明实施例提供的又一种显示面板仿真测试方法的流程示意图；

图5是本发明实施例提供的计算模拟挠曲电致电压偏移vfe’的流程示意图；

图6是本发明实施例提供的又一种显示面板仿真测试方法的流程示意图；

图7是本发明实施例提供的一种进行显示面板的设计参数优化模拟的流程示意图；

图8为本发明实施例提供的显示面板在正帧和负帧下的电场示意图；

图9为一种显示面板的像素电极的俯视结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

显示面板中的像素电极和公共电极之间形成电压差，该电压差以电场形式控制液晶分子的旋转，进而控制光线的透过率，以实现不同灰阶的显示。若始终向像素电极施加相同极性的数据信号，那么液晶分子容易产生极化，易导致残影现象。为防止这种情况，会在显示驱动时，以公共电极上的公共电压为基准，为像素电极施加交替的施加正数据电压和负数据电压。例如公共电极上施加的公共电压vcom为0v，正帧时为像素电极施加正数据电压+5v，负帧时为像素电极施加正数据电压-5v。即，正帧时像素电极上施加的数据电压大于公共电压，负帧时像素电极上施加的数据电压小于公共电压。正帧和负帧时，像素电极和公共电极之间的电压差相同。

在理想状态下，液晶显示面板中公共电极上施加的公共电压vcom例如设置为0v，但在实际工作过程中，由于耦合电容、漏流以及液晶挠曲电效应等的影响，会导致正帧和负帧的透过率不同，正负帧透过率差异最小时对应的公共电压会偏离理想情况下的公共电压。图1为理想情况下，正帧和负帧显示面板的像素电压和公共电压变化示意图。正帧时，像素电压为+2.8v；负帧时，像素电压为-2.8v。正帧和负帧时的公共电压均为0v。因此正帧和负帧时的透过率一致。图2为实际情况下，正帧和负帧显示面板的像素电压和公共电压变化示意图。参见图2，由于耦合电容、漏流以及液晶挠曲电效应等的影响，像素电极上的像素电压发生偏移，若想正帧和负帧的透过率相同，需要调整公共电极上施加的公共电压值。参见图2，正负帧透过率差异最小时对应的公共电压为-0.09v，与图1中理想的公共电压值0v具有一定的偏移。

但在实际测量过程中，现有技术很难模拟量化并且区分单个因子对显示面板的公共电压的影响。

有鉴于此，本发明实施例提供一种显示面板仿真测试方法，可以将对公共电极的公共电压产生影响的各因素进行了单因子量化，可近似获得各因素分别对公共电极的公共电压产生的影响。从而可以对后续显示面板的设计参数优化提供参考。

图3为本发明实施例提供的一种显示面板仿真测试方法的流程示意图，如图1所示，所述方法包括：

s1、提供实测显示面板，并在在第一模式下，获取第一测试画面正负帧透过率差异最小时的公共电压值v0。

其中，第一模式为逐行扫描模式，即正常显示模式，对实测显示面板的各行像素进行逐行扫描。第一测试画面可以选取容易出现闪烁的画面，例如可以选择列反转画面、行反转画面、点反转画面或帧反转画面等。其中，列反转画面是指在一帧显示画面中，相邻两列像素的像素电极上施加的数据电压极性相反。行反转画面是指在一帧显示画面中，相邻两行像素的像素电极上施加的数据电压极性相反。点反转画面是指一帧显示画面中，同一行相邻两个像素的像素电极上施加的数据电压极性相反，且同一列相邻两个像素的像素电极上施加的数据电压极性相反。帧反转画面是指相邻两帧显示画面中，前一帧显示画面各像素的像素电极上施加的数据电压与后一帧显示画面各像素的像素电极上施加的数据电压的极性相反。

逐行扫描模式下，各行扫描线上的扫描信号逐行跳变，导致数据线和扫描线存在电容耦合，该电容耦合会对正帧透过率和负帧透过率产生不同的影响。在正帧下(像素的像素电极为正数据电压)，由于耦合电压以及寄生电压的作用，在扫描线上的扫描信号的结束时刻，像素的充电电量有一个微弱的下降过程，使像素电极上的电压有损耗，即像素电极电压与公共电压差的绝对值减小。而在负帧下(像素的像素电极为负数据电压)，在扫描线上的扫描信号的结束时刻，像素电极上的电压也存在略微的损失，即像素电极电压与公共电压差的绝对值增加。由于以上原因，像素在显示相同灰阶时，正帧下和在负帧下的像素电极与公共电极的差值绝对值大小不同，从而导致正帧和负帧的透过率存在差异。因此，电容耦合是第一模式下产生正负帧透过率差异的一种影响因素。通过调节公共电极上的公共电压值，以使第一模式下第一测试画面正负帧透过率差异最小，并获取第一模式下第一测试画面正负帧透过率差异最小时的公共电压值v0。

s2、在第二模式下，获取所述第一测试画面正负帧透过率差异最小时的公共电压值v1。

其中，第二模式是指各行像素同时显示模式。即，显示面板的各行像素同时输入扫描信号，进行显示。由于显示面板的各行像素同时输入扫描信号，可以忽略数据线与扫描线之间的电容耦合。因为显示面板的各行像素同时输入扫描信号，即在一帧显示画面内，各行像素同时充电。因此在一帧显示画面内，扫描线上的信号不产生高低电平的跳变，不会产生因扫描信号的跳变产生的耦合电压以及寄生电压对像素的充电电量的影响。通过调公共电极上的公共电压值，以使第二模式下第一测试画面正负帧透过率差异最小，并获取第二模式下第一测试画面正负帧透过率差异最小时的公共电压值v1。

s3、确定实测电容耦合致电压偏移vfd＝v0-v1。

由于v0中包含数据线和扫描线之间的电容耦合的影响，v0中不包含数据线和扫描线存在电容耦合。此外，由于s1和s2中采用的均是第一测试画面，因此可以认为v1和v0中，除电容耦合外，其他因素的影响(例如漏流以及液晶挠曲电效应)近似相同。所以可以将v1与v0的差值确定为实测电容耦合致电压偏移vfd。

s4、在第一模式或第二模式下，获取第二测试画面正负帧透过率差异最小时的公共电压值v2，以及第三测试画面正负帧透过率差异最小时的公共电压值v3。

其中，第三测试画面的灰阶大于第二测试画面的灰阶。由于第二测试画面的灰阶较小，因此像素电极上的像素电压和公共电极上的公共电压差产生的电场较小，液晶发生畸变程度小，可以忽略液晶挠曲电效应对第三测试画面正负帧透过率差异。因此，在第一模式或者第二模式下，第二测试画面正负帧透过率差异最小时的公共电压值v2中不包含液晶挠曲电效应的影响。

第三测试画面的灰阶较大，因此第一模式或第二模式下，第三测试画面正负帧透过率差异最小时的公共电压值v3中包含液晶挠曲电效应的影响。

s5、确定第三测试画面对应的灰阶下，实测挠曲电致电压偏移vfe＝v3-v2。

由于步骤s4中，v2和v3获取时采用的是相同模式。例如都是第一模式或者都是第二模式，因此电容耦合因素对v2和v3的影响可看做相同。据此，将可以将v3和v2的差值确定为第三测试画面对应的灰阶下实测挠曲电致电压偏移vfe。

本发明实施例提供的显示面板仿真测试方法，通过在逐行扫描模式下，获取第一测试画面正负帧透过率差异最小时的公共电压值v0；在各行像素同时显示模式下，获取第一测试画面正负帧透过率差异最小时的公共电压值v1；由于各行像素同时显示模式下，可以忽略电容耦合对第一测试画面的正负帧透过率的影响，因此可以确定实测电容耦合致电压偏移为vfd＝v0-v1。

通过逐行扫描模式或各行像素同时显示模式下，获取第二测试画面正负帧透过率差异最小时的公共电压值v2，以及第三测试画面正负帧透过率差异最小时的公共电压值v3；由于第三测试画面的灰阶大于第二测试画面的灰阶，第二测试画面的灰阶较低，可以忽略液晶挠曲电效应对第二测试画面的正负帧透过率的影响，因此可以确定实测挠曲电致电压偏移vfe＝v3-v2。所以本发明实施例提供的方法将对公共电极的公共电压产生影响的各因素进行了单因子量化，可以近似获得实测电容耦合致电压偏移vfd和实测挠曲电致电压偏移vfe，解决了现有技术中难以量化挠曲电效应和耦合电容等对像素公共电压的影响的问题。

在上述实施例的基础上，由于低灰阶时，驱动液晶的电场小，液晶发生畸变程度小，液晶挠曲电效应对显示面板的正负帧透过率差异影响较小。因此，可选的，可以设置第二测试画面对应的灰阶小于等于64灰阶。

可选的，可以设置第三测试画面对应的灰阶大于64灰阶。由于第三测试画面对应的灰阶高，液晶挠曲电效应对显示面板的正负帧透过率差异不可忽略，因此在第一模式或第二模式下，获取的第三测试画面正负帧透过率差异最小时的公共电压值v3中，包含了液晶挠曲电效应的影响。

图4为本发明实施例提供的又一种显示面板仿真测试方法的流程示意图，如图4所示，在上述实施例的基础上，可选的，显示面板仿真测试方法还可以包括：

s6、提供多组显示面板设计模型，并模拟获得各组显示面板设计模型的正负帧透过率差异模拟值δt。

建立多组显示面板设计模型模型，其中，各显示面板设计模型中除液晶挠曲电参数外的其他参数均与实测显示面板相同。采用模拟软件，模拟获得多组显示面板设计模型的正负帧透过率差异。即在上述模拟过程中，设置不同的液晶挠曲电参数，计算模拟正负帧透过率差异。挠曲电效应是指液晶分子在外电场的作用下，由于展曲以及弯曲形变而导致的液晶分子自极化，并表现出宏观电偶极矩的现象。其中，液晶挠曲电参数可以表征挠曲电效应的影响。在液晶中，弯曲和展曲形变均可能引起液晶的极化，所以本发明实施例中的液晶挠曲电参数包括弯曲挠曲电参数eb和展曲挠曲电参数es。

s7、根据所述正负帧透过率差异模拟值δt，计算模拟挠曲电致电压偏移vfe’。

由于液晶施加电压与透过率具有一定关系，因此正负帧透过率差异模拟值δt与液晶施加电压的变化相关。正帧与负帧时，像素电压的绝对值不变，因此液晶施加电压的变化体现在公共电压的变化上。因此可以通过正负帧透过率差异模拟值δt，计算模拟挠曲电致电压偏移vfe’。需要说明的是，上述液晶施加电压是指公共电压与像素电压的电压差。因此，可以通过模拟软件，在正负帧透过率模拟时设置不同的液晶挠曲电参数，计算获得模拟挠曲电致电压偏移vfe’。

可选的，步骤s7可以通过如下方式实现，图5为本发明实施例提供的计算模拟挠曲电致电压偏移vfe’的流程示意图。参见图5，包括：

s71、根据液晶施加电压与透过率对应关系，获取所述正负帧透过率差异模拟值δt对应的正负帧公共电压值偏移值δu。

每种材料的液晶均对应一确定的液晶施加电压-透过率变化曲线，称之为v-t特性曲线。不同的液晶施加电压对应不同的液晶偏转角度，进而对应不同的透过率。液晶挠曲电的存在会使正负帧的像素电压与公共电压的电压差不同，即正帧和负帧时，液晶施加电压不同，导致正帧和负帧的透过率不同。因此可以通过v-t特性曲线，即液晶施加电压与透过率对应关系，获取正负帧透过率差异模拟值δt对应的正负帧公共电压值偏移值δu。

s72、将所述正负帧公共电压值偏移值δu确定为模拟挠曲电致电压偏移vfe’。

软件模拟中不存在类似实测显示面板中的漏流以及耦合电容的影响，因此可以将上述正负帧公共电压值偏移值δu确定为模拟挠曲电致电压偏移vfe’。

s8、将与所述实测挠曲电致电压偏移vfe差值最小的所述模拟挠曲电致电压偏移vfe’对应的液晶挠曲电参数确定为理想液晶挠曲电参数。

将模拟获得的模拟挠曲电致电压偏移vfe’与实测挠曲电致电压偏移vfe对比，选出与实测挠曲电致电压偏移vfe差值最小的模拟挠曲电致电压偏移vfe’对应的液晶挠曲电参数，该液晶挠曲电参数即为实测显示面板的液晶挠曲电参数。因此，将与实测挠曲电致电压偏移vfe差值最小的模拟挠曲电致电压偏移vfe’对应的液晶挠曲电参数确定为理想液晶挠曲电参数，进而指导后续显示面板的设计参数的优化。

图6为本发明实施例提供的又一种显示面板仿真测试方法的流程示意图，如图6所示，在上述实施例的基础上，可选的，显示面板仿真测试方法还可以包括：

s9、根据所述理想液晶挠曲电参数，进行显示面板的设计参数优化模拟。

确定了实测显示面板的液晶挠曲电参数后，可以将液晶挠曲电参数固定在上述理想液晶挠曲电参数，通过调整显示面板的其他设计参数，进一步优选显示面板的显示效果。

可选的，步骤s9可以通过如下方式实现，图7为本发明实施例提供的一种进行显示面板的设计参数优化模拟的流程示意图。参见图7，包括：

s91、根据所述理想液晶挠曲电参数，对显示面板的至少一种设计参数进行正负帧透过率差异模拟。

s92、将正负帧透过率差异值最小时对应的显示面板的设计参数的值作为理想显示面板的设计参数值。

模拟时，将上述各实施例方法确定的理想液晶挠曲电参数输入模型，并对显示面板的至少一种设计参数进行正负帧透过率差异模拟。正负帧透过率差异值最小时表示显示面板的闪烁程度最小，因此显示面板的显示效果最好，所以将正负帧透过率差异值最小时对应的显示面板的设计参数的值作为理想显示面板的设计参数值。

表1：本发明实施例提供的实测显示面板正负帧透过率差异测试与模拟仿真结果对比表

表1为本发明实施例提供的实测显示面板正负帧透过率差异测试与模拟仿真结果对比表。提供一实测显示面板，该显示面板的所有参数与模拟仿真时的显示面板参数均相同。选择第一测试画面为128灰阶画面，第二测试画面为16灰阶画面，第三测试画面也为128灰阶画面。第一模式，即逐行扫描模式下，实测显示面板在128灰阶画面时的正负帧透过率差异最小时的公共电压值v0为0.01v，16灰阶画面的正负帧透过率差异最小时的公共电压值为-0.02v。第二模式，即各行像素同时显示模式下，实测显示面板在128灰阶画面的正负帧透过率差异最小时的公共电压值v1为0.10v，或v3为0.10v。第二模式，即各行像素同时显示模式下，16灰阶画面的正负帧透过率差异最小时的公共电压值v2为0.08v。根据本发明实施例提供的测试方法，实测电容耦合致电压偏移vfd＝v0-v1＝0.01-0.10＝-0.09v。采用与实测显示面板相同面板参数，仿真模拟获取的电容耦合致电压偏移vfd’为-0.093v，与本发明实施例实测获得的电容耦合致电压偏移vfd比较接近。根据上述本发明各实施例提供的测试方法，128灰阶画面对应实测挠曲电致电压偏移为vfe＝v3-v2＝0.10v-0.08v＝0.02v。

各行像素同时显示模式下，由于扫描线上的扫描信号同时输入，在一帧显示画面中不存在高低电平的跳变，因此可以忽略电容耦合对正负帧透过率差异的影响。低灰阶测试画面时，液晶分子受到的电场力较小，由于展曲或弯曲形变而导致的液晶分子自极化引起的液晶挠曲电效应影响较小，所以可以近似忽略液晶挠曲电效应对正负帧透过率差异的影响。因此在各行像素同时显示模式下，16灰阶画面(低灰阶测试画面)的正负帧透过率差异最小时的公共电压值的偏移主要是像素电路中晶体管漏流的影响，即漏流导致的电压偏移vloff＝v2＝0.08v。本发明近似认为各灰阶画面的漏流导致的电压偏移相同。即，实测显示面板在128灰阶画面时漏流导致的电压偏移也可以近似认为是vloff＝v2＝0.08v。

逐行扫描模式下，实测显示面板在128灰阶画面时的正负帧透过率差异最小时的公共电压值v0，可以近似认为包括三个因素的影响，即液晶挠曲电效应、电容耦合以及漏流，即v0＝vfd+vfe+vloff。

根据本发明的测试方法，实测显示面板在128灰阶画面时实测电容耦合致电压偏移vfd＝-0.09v，实测挠曲电致电压偏移为vfe＝0.02v，漏流导致电压偏移vloff＝0.08v。而三者之和，即v0＝vfd+vfe+vloff＝-0.09v+0.02v+0.08v＝0.01v。而本发明实施例提供的实测显示面板在逐行扫描模式下，测试获得的128灰阶画面的正负帧透过率差异最小时的公共电压值v0为0.01v，与上述三因素的计算之和相同，这也验证了本发明实施例提供公共电压影响因素的单因子量化方法的准确性。

需要说明的是，为容易测出实测显示面板正负帧透过率差异，上述128灰阶画面、16灰阶画面可以选择容易产生闪烁的画面，例如列反转画面、行反转画面、点反转画面或帧反转画面。

可选的，上述显示面板的设计参数例如包括像素电极形状、像素电极尺寸、液晶盒盒厚、像素驱动电压与灰阶映射关系、像素电极与公共电极之间的距离，以及公共电极的形状、尺寸中的至少一种。

本发明实施例所提供的的方法可以适用于各种结构的显示面板，例如采用正性液晶或负性液晶的显示面板。还可以是宽视角的横向电场切换方式(inplaneswitching，ips)或者边界电场切换技术(fringefieldswitching，ffs)。

对于ips或者ffs模式的显示面板，显示面板的每个像素的像素电极包括多个平行设置的条形电极，上述像素电极形状以及像素电极尺寸例如包括像素电极的条形电极数量、条形电极形状、条形电极尺寸、相邻条形电极的距离等。条形电极尺寸又可以包括条形电极的长度和宽度。

图8为本发明实施例提供的显示面板在正帧和负帧下的电场示意图。参见图8，显示面板包括阵列基板10和彩膜基板20，以及位于阵列基板10和彩膜基板20之间的液晶层30。显示面板的每个像素均包括像素电极100和公共电极200，像素电极100和公共电极200均位于阵列基板10内。每个像素的像素电极100包括多个平行设置的条形电极11。图8以像素电极100位于公共电极200临近液晶层300的一侧为例进行介绍。液晶层中液晶分子受到的电场是像素电极和公共电极之间产生的电场与液晶挠曲所形成的电场的叠加。如液晶挠曲电效应引起的偶极矩与像素电极和公共电极之间产生的电场方向一致，会使得该处液晶透过率增加，不一致会使得该处液晶透过率降低。参见图8，正帧时，条形电极11上方的液晶分子偶极矩方向向上，与像素电极和公共电极之间产生的电场方向相同，液晶穿透率增加；条形电极11之间的间隙上方的液晶分子偶极矩方向向下，与像素电极和公共电极之间产生的电场方向相反，液晶穿透率降低。负帧时，条形电极11上方的液晶分子偶极矩方向向下，与电场方向相反，液晶穿透率降低；条形电极11之间的间隙上方的液晶分子偶极矩方向向上，与像素电极和公共电极之间产生电场方向相同，液晶穿透率增加。

因此正帧与负帧的条形电极处液晶穿透率不同，间隙位置处液晶穿透率也不同，从而使正帧与负帧像素的平均穿透率也会形成差异，所以像素电极的条形电极数量、条形电极形状、条形电极尺寸、相邻条形电极的距离等设计参数对正负帧的透过率差异影响比较大。所以本发明实施例可以将上述各实施例方法确定的理想液晶挠曲电参数输入模型，对显示面板的像素电极的条形电极数量、条形电极形状、条形电极尺寸、相邻条形电极的距离分别进行正负帧透过率差异模拟。

此外，根据不同显示面板的实际设计需求，例如公共电极也可以设置成包含多个平行设置的条形电极，上述显示面板的设计参数例如还可以包括公共电极中条形电极数量、条形电极形状、条形电极尺寸、相邻条形电极的距离等。

图9为一种显示面板的像素电极的俯视结构示意图，如图9所示，像素电极包括多个条形电极11，图9示例性的设置像素电极包括4个条形电极，条形电极11的宽度为w，相邻条形电极11的间隙为s。本发明实施例可以根据上述获得的理想液晶挠曲电参数，进行像素电极的条形电极数量、条形电极宽度w、邻条形电极11的间隙s等的优化模拟。

在上述实施例的基础上，可选的，可以控制实测显示面板的低电压信号线的电压范围为-7v至-10v。申请人发现实测显示面板的低电压信号线的电压范围为-7v至-10v时，面板中晶体管的漏流较小，从而使得漏流对液晶挠曲电以及耦合电容等因素的单因子量化测量的影响最小化。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。