對像素陣列的數據線進行預充電的裝置及方法與流程
本發明主要是關于顯示器領域，更確切地說，是提出了一種對像素陣列的數據線進行預充電的裝置及方法。
背景技術：
在現有技術中，隨著消費者和市場的實際旺盛需求，例如在可穿戴設備以及分辨率要求相對較低的小尺寸面板顯示器的產品上，為了降低電子設備的整體尺寸及成本，往往會將驅動芯片的一根數據線的輸出同時連接到顯示器面板的多條數據線，從而可以大大降低用于提供數據電壓信號的驅動芯片的總輸出端口數量和數據線的條數，最終實現降低驅動芯片的成本。在搭配這種應用的AMOLED像素補償電路中，在每一行子像素正式充電前必須對數據線做一個預充電的動作，否則會因為數據線在上一時刻所殘存的電壓而影響到畫面的正常顯示。目前是通過數據線上配置的開關來搭配數據電壓來實現預充電功能，在預充電階段將所有開關打開，同時數據線電壓需要一并降低電位以給數據線執行預充電動作，但此方法使開關的控制時序和數據線的信號變化均變得復雜，影響像素電路中電容的真實充電時間，而且還會增加驅動芯片額外的功耗。
技術實現要素：
在一個可選實施例中，本發明提供一種對像素陣列的數據線進行預充電的裝置，包括設置在像素陣列周圍的第一、第二和第三測試走線和一條預充電控制線，所述像素陣列包括多條所述數據線，并且在所述像素陣列中位于同一列的多個子像素電路共用同一條所述數據線，其中任意一條所述數據線均通過一個第一開關連接到所述第一、第二和第三測試走線三者中之一，所述第一開關均連接到所述預充電控制線。
作為一個優選的實施例，上述的裝置還包括一個驅動芯片，所述像素陣列中的每一條所述數據線均通過一個第二開關連接到所述驅動芯片，使所述數據線根據所述第二開關的連通或斷開狀態以選擇是否從所述驅動芯片擷取數據電壓信號。
上述的裝置，在所述數據線的一個預充電階段，在所述第一、第二和第三測試走線上輸入有第一參考電位，并且所述第二開關均斷開，施加在所述預充電控制線上的第一邏輯電平將所述第一開關均連通，從而對所述數據線執行預充電并將其鉗制在第一參考電位。
上述的裝置，所述第一、第二和第三測試走線均連接于所述驅動芯片，并由所述驅動芯片為所述數據線提供預充電的第一參考電位。
上述的裝置，所述預充電控制線連接于所述驅動芯片，并由所述驅動芯片控制所述預充電控制線在第一、第二邏輯電平之間切換，其中所述預充電控制線僅在所述預充電階段翻轉至所述第一邏輯電平，在其他的時間段翻轉至所述第二邏輯電平。
上述的裝置，所述第一、第二和第三測試走線的一個端部分別連 接有一個襯墊，通過所述襯墊對所述數據線施加測試信號，用于測試對應的子像素電路。
上述的裝置，所述預充電控制線的一個端部連接有一個襯墊。
作為一個優選的實施例，本申請還提供了一種利用面板測試電路對像素陣列的數據線執行預充電的方法，所述面板測試電路包括第一、第二和第三測試走線，所述像素陣列包括多個所述數據線并且在所述像素陣列中位于同一列的多個子像素共用同一條所述數據線，任意一條所述數據線均通過一個第一開關連接到所述第一、第二和第三測試走線三者中之一；
所述方法包括以下步驟：
在所述像素陣列中任意選定一組子像素電路，所述一組子像素電路在一幀周期內依次點亮之前，先執行一個預充電步驟，將所述一組子像素電路中每個子像素電路的所述數據線利用所述第一、第二和第三測試走線三者中之一來鉗制在一個第一參考電位。
上述的方法，提供一個驅動芯片，將所述像素陣列中的每一個所述數據線均通過一個第二開關連接到所述驅動芯片；以及
通過控制所述第二開關的連通或斷開，從而選擇是否使所述數據線根據從所述驅動芯片擷取數據電壓信號。
上述的方法，在所述預充電步驟中，先在所述第一、第二和第三測試走線上輸入所述第一參考電位；并且
斷開所述第二開關，同時在所述預充電控制線上施加第一邏輯電平，從而將所有的所述第一開關都連通，執行對所述數據線預充電并 將其電勢鉗制在所述第一參考電位。
上述的方法，將所述第一、第二和第三測試走線都連接到所述驅動芯片，并由所述驅動芯片向所述第一、第二和第三測試走線提供所述第一參考電位。
上述的方法，將所述預充電控制線連接于所述驅動芯片，利用所述驅動芯片控制所述預充電控制線在第一、第二邏輯電平之間切換；
在預充電步驟中，控制所述預充電控制線的電位切換至所述第一邏輯電平，在所述預充電步驟以外的其他時間段則控制所述預充電控制線的電位切換至所述第二邏輯電平。
附圖說明
閱讀以下詳細說明并參照以下附圖之后，本發明的特征和優勢將顯而易見：
圖1是現有技術利用多個開關向數據線預充電的時序。
圖2是驅動芯片向數據線提供電壓的電路圖。
圖3是本發明利用面板測試電路向數據進行預充電的電路圖。
圖4是本發明利用面板測試電路向數據線預充電的時序圖。
具體實施方式
下面將結合各實施例，對本發明的技術方案進行清楚完整的闡述，但所描述的實施例僅是本發明用作敘述說明所用的實施例而非全部的實施例，基于該等實施例，本領域的技術人員在沒有做出創造性 勞動的前提下所獲得的方案都屬于本發明的保護范圍。
參見圖1和圖2，本申請暫時以提供的六個時序控制信號S1至S6來對應控制的六個開關SW1至SW6為例來闡明現有技術中對數據線進行預充電的裝置，值得注意的是，這里時序控制信號或者開關的具體數量僅僅作為范例但并非構成本發明的限制條件。通常，在為像素陣列的數據線提供驅動信號的方案中，業界會利用一個驅動芯片IC的一根通道IC channel數據線來推動顯示面板中像素陣列的多根數據線panel data line，這是因為，如果我們僅僅是設定驅動芯片IC的通道數據線與像素陣列的數據線data line一對一連接的話，這無疑會要求驅動芯片IC具有眾多的輸出端口來對應于顯示面板的眾多數據線，導致驅動芯片IC的尺寸相對過大，進而很難在便攜式電子設備或可穿戴設備等諸如此類的要求小尺寸顯示屏幕的面板上實現版圖的最小優化布局，所以一般而言，業界主張在小尺寸電子產品上使用驅動芯片IC的一根通道數據線對應連接到像素陣列的三根數據線、或者對應連接到像素陣列的六根數據線，甚至對應連接到像素陣列的九根數據線，藉此降低驅動芯片IC的輸出端口來縮減尺寸。正如在圖2所示，一個驅動芯片110的未示意出的一根IC通道數據線可以同時耦合到顯示面板的像素陣列中六根數據線D1～D6，該驅動芯片110向它們提供數據電壓信號Data voltage，因為像素陣列中每個子像素電路的發光元件的穩定電流依賴于該數據電壓信號的大小。
參見圖2，一系列數據線D1～D6中的每一根數據線上都設置有一個電子開關，注意這里所謂的開關一般而言具有一個第一端、一個 第二端及一個控制端，控制端可以控制該開關的第一端與第二端之間的接通或關斷。譬如我們現在以一個數據線D1上對應設置的一個開關SW1為例，該開關SW1的第一端用于接收驅動芯片110傳輸的數據電壓信號，而該開關SW1的第二端則對應連接到某個子像素電路PX1的數據電壓信號的輸入端Data input，一旦開關SW1被接通，驅動芯片110傳輸的數據電壓信號就能夠順利的通過數據線D1傳輸到相連于該數據線D1的子像素電路PX1，反之亦然，開關SW1被關斷時則該數據線D1無法從驅動芯片110擷取數據電壓信號。為了避免因為用語或措辭不同而造成的理解差異，通常這里所謂的子像素電路PX1有時候也稱為像素補償電路。我們仍然參見圖2所示，與數據線D1相類似，其他的若干數據線D2～D6上也對應分別設置有若干電子開關SW2～SW6，而且該等數據線D2～D6與多個子像素電路PX2～PX6也一對一的對應連接，鑒于開關SW2～SW6的工作機制與數據線D1上的開關SW1基本相同，因此這里不予贅述。
在圖1中，由驅動芯片IC提供的數據電壓信號DLIN可以通過數據線傳輸到子像素電路的數據電壓信號輸入端，而在AMOLED像素補償電路中，執行數據線的預充電程序的具體方案體現在，在一幀周期正式點亮各個子像素電路的發光元件之前，該數據電壓信號DLIN會從高電位在一個預充電Pre-charge時間段TPRE翻轉到低電位，例如接地GND。為了解釋這點，現在我們仍然以圖2為例來予以闡明，在像素陣列的每一行子像素電路進行正式充電前必須先行對數據線進行預充電，譬如針對在某一行中選定的一組子像素電路PX1～PX6而 言，當準備正式依次點亮子像素電路PX1～PX6各自的發光元件之前，必須先行對數據線D1～D6實施一個預充電的動作，在時間段TPRE將數據線D1～D6拉低到低電位，其后才正式依次點亮發光元件，這是因為要避免數據線D1～D6上耦合的寄生電容等在上一幀時刻誘發殘存的電壓值影響到當前一幀的畫面的正常顯示。
為了實現提及的預充電動作，至少要求滿足兩點，其一，在預充電的時間段TPRE，開關SW1～SW6均被同步接通。其二，該等開關SW1～SW6均被接通的同時，驅動芯片110輸送給數據線D1～D6的數據電壓信號DLIN在該時間段TPRE務必降低為低電位。如此一來，數據線D1～D6便可降低到低電位，從而實施預期的預充電響應，相當于刷新或者初始化數據線D1～D6上的電位。在此我們以采用的PMOS薄膜晶體管開關SW1～SW6為例，在時間段TPRE不僅是驅動芯片110輸送給數據線D1～D6的數據電壓信號DLIN需要翻轉到低電位，也要使對應施加在各個開關SW1～SW6的控制端上的六個時序控制信號S1～S6必須也同步翻轉到邏輯低電位，從而在該時間段TPRE將開關SW1～SW6接通，使驅動芯片110提供的數據電壓信號DLIN在此階段能夠順利的經由各個開關SW1～SW6傳遞到各個數據線D1～D6上。
在一幀周期中，時間段TPRE結束之后，才在時間軸上連續的時間段T1～T6依次分別點亮子像素電路PX1～PX6各自的發光元件。在時間段T1，時序控制信號S1由高電平翻轉到低電平來接通開關SW1，并藉由數據線D1上的數據電壓信號來點亮與該數據線D1相連的一個像素電路PX1中的發光元件(如顏色為紅色R)，時間段T1結束之 后時序控制信號S1返回至高電平。按此規律依此類推，在其后的時間段T2，時序控制信號S2翻轉到低電平接通數據線D2上的開關SW2，點亮與數據線D2相連的像素電路PX2中的發光元件(如顏色為綠色G)，時間段T2結束之后時序控制信號S2返回至高電平。同樣，在其后的時間段T3，時序控制信號S3翻轉到低電平接通數據線D3上的開關SW3，點亮與數據線D3相連的像素電路PX3中的發光元件(如顏色為藍色B)，時間段T3結束之后時序控制信號S3返回至高電平。因此在時間段T1～T3我們實現了RGB的發光時序控制。為了不至于重復贅述與T1～T3相同的發光控制方式，時間段T4～T6的時序控制方式較為省略的體現為，時間段T4時序控制信號S4點亮與數據線D4相連的像素電路PX4中的發光元件(如顏色為紅色R)，時間段T5時序控制信號S5點亮與數據線D5相連的像素電路PX5中的發光元件(如顏色為綠色G)，時間段T6時序控制信號S6點亮與數據線D6相連的像素電路PX6中的發光元件(如顏色為藍色B)，因此在時間段T4～T6我們又重復的實現了RGB的發光時序控制。
然而很不幸的是，要求在預充電的時間段TPRE各開關SW1～SW6均被同步接通，并要求驅動芯片110輸送給數據線D1～D6的數據電壓信號DLIN同步跳轉到低電位，這對于驅動芯片110而言或者是針對驅動各開關SW1～SW6的時序控制信號S1～S6而言，無疑會使驅動芯片110的運行功耗大和時序控制信號S1～S6的操作控制復雜化，況且這種預充電的操作方式本身會因為需要耗費不少的時間而延遲點亮發光元件的順暢程度。所以我們將會面臨這幾個亟待解決的弊端， 如何在不增加驅動芯片110功耗的前提下，極力地簡化像素陣列中數據線的預充電程序，而下文內容將會詳細闡釋本申請的發明精神，提供解決現有技術中存在的技術問題的技術方案。
參見圖3，為了理解的便利，以全高清顯示FHD面板結構的像素陣列的布局為例進行說明，通常像素陣列120和面板測試電路Panel Test一般會布置在一個基板之上，這里額外解釋一下，面板測試電路是為了測量純色/或單色的子像素電路的功能穩定性，例如純紅或純綠或純藍的單色，從而為單色子像素電路提供相應的測試信號。在像素陣列120中，連接到驅動芯片110的各個數據線DL1、DL2、DL3……DLm分別為不同列的子像素電路提供數據電壓信號。可以任意選取像素陣列120中的第一列的子像素電路P11、P21、P31、……Pn1(n是大于等于1的自然數)作為研究對象，第一列的子像素電路P11、P21、P31、……Pn1公用同一條數據線DL1，驅動芯片110利用該條數據線DL1分別為這一列的子像素電路提供數據電壓信號。
面板測試電路包括布局在像素陣列120周邊的第一測試走線101、第二測試走線102和第三測試走線103，此外，還額外添加了一條預充電控制線104。在本發明中，為了最大程度的縮小尺寸和不影響標準的通用版圖，首先，我們將基本平行的第一測試走線101和第三測試走線103各自的第一部分走線布置在像素陣列120的左側周邊區域并與左側邊緣平行，而將第一測試走線101和第三測試走線103各自的第二部分走線布置在像素陣列120的前側周邊區域并與前緣平行。再者，還將基本平行的第二測試走線102和預充電控制線 104各自的第一部分走線布置在像素陣列120的右側周邊區域并與右側邊緣平行，而將第二測試走線102和預充電控制線104各自的第二部分走線布置在像素陣列120的前側周邊區域并與前緣平行。在通常情況下驅動芯片110會布置在像素陣列120的后側。另外，作為面板測試電路的常規設計，第一測試走線101的一個端部電性連接到基板上的一個位于像素陣列120后側的測試襯墊(Test pad)111上，第三測試走線103的一個端部電性連接到基板上的一個位于像素陣列120后側的測試襯墊113上，第二測試走線102的一個端部電性連接到基板上的一個位于像素陣列120后側的測試襯墊112上。作為可選項而非必選項，預充電控制線104的一個端部可以電性連接到基板上的一個位于像素陣列120后側的附加襯墊114上。
上文已經告知，面板測試電路的原始功效是測試各個單色的子像素電路，實質上我們可以在這些測試襯墊111～113上施加測試信號，例如第一測試走線101主要用于為第一種顏色(如Red)的子像素的數據線提供測試信號來測試點亮對應顏色的子像素電路，而第二測試走線102主要用于為第二種顏色(如Green)的子像素的數據線提供測試信號來測試點亮對應顏色的子像素電路，第三測試走線103主要用于為第三種顏色(如Blue)的子像素的數據線提供測試信號來測試點亮對應顏色的子像素電路。但是本發明并未受限于面板測試電路的這些原始的測試功能，反而是不影響面板測試電路基本功能的前提下還借助面板測試電路執行額外預充電的程序。
參見圖3，本發明還利用到一組開關SWP1、SWP2、……SWPm (m是大于等于1的自然數)等，作為可選的方式這些開關被布置在像素陣列120的前側周邊區域，并且這些開關也可以是具有第一端、第二端和控制端的PMOS薄膜晶體管，由控制端的信號來控制第一端(如源極)和第二端(如漏極)之間的關斷或連通。數據線(DL1、DL2、DL3……DLm)中的任意一條數據線均需要通過一個這樣的開關連接到第一測試走線101、第二測試走線102和第三測試走線103這三者中之一，以便預充電的動作能夠惠及到像素陣列120中的每一條數據線。具體而言，例如第一列的子像素電路公用的一條數據線DL1連接到開關SWP1的第二端，而開關SWP1的第一端則連接到第二測試走線102平行于前側邊緣的第二部分上。第二列的子像素電路公用的一條數據線DL2連接到開關SWP2的第二端，而開關SWP2的第一端連接到第三測試走線103平行于前側邊緣的第二部分上。又如第三列的子像素電路公用的一條數據線DL3連接到開關SWP3的第二端，而開關SWP3的第一端連接到第一測試走線101平行于前側邊緣的第二部分上。依此類推，……第m列的子像素電路公用的一條數據線DLm連接到開關SWPm的第二端而開關SWPm的第一端連接到第一測試走線101，……等等。該組開關SWP1、SWP2、……SWPm的控制端都連接到預充電控制線104平行于前側邊緣的第二部分上。
為了避免因用語或稱呼的混淆導致理解偏差，圖3中受預充電控制線104上施加的控制信號控制的一組開關SWP1、SWP2、……SWPm的類型被定義為第一開關，圖2中受時序控制信號S1～S6控 制的開關SW1～SW6的類型被定義為第二開關。
本發明的巧妙之處在于，第一測試走線101、第二測試走線102和第三測試走線103均連接到驅動芯片110并由驅動芯片110提供一個第一參考電位DREF給它們。作為一種簡化措施，第一參考電位DREF可以一直維系在高或低的邏輯狀態，也即邏輯狀態被固定而無須在高低電平之間切換。在實際應用中，當數據線(DL1、DL2、DL3……DLm)在預充電的時間段TPRE預期需要多大的電壓，則第一參考電位DREF就設定為相應的電壓值，典型的例如設定為地電位GND。為了更詳細的了解本申請的運作機制，還是結合圖2來予以闡釋，針對在某一行中選定的一組子像素電路PX1～PX6而言，當準備正式依次點亮子像素電路PX1～PX6各自的發光元件之前，必須先行對數據線D1～D6實施一個預充電的動作，在這個預充電的動作中，時序控制信號S1～S6均保持為高電平而邏輯狀態未發生翻轉，換言之，圖2中的第二開關SW1～SW6都斷開，則驅動芯片110提供的數據電壓信號DLIN也無需因為預充電動作而從高電平翻轉到低電平(這與現有技術圖1的預充電方案是截然相反的)。與此同時，施加在預充電控制線104上的控制信號SPRE在時間段TPRE為第一邏輯電平(例如是低電平)，從而可以將圖3中的為PMOS的一組第一開關SWP1、SWP2、……SWPm都導通，數據線D1因為通過SWP1連通到第二測試走線102上而刷新到第一參考電位DREF，數據線D2因為通過SWP2連通到第三測試走線103上而刷新到第一參考電位DREF，數據線D3因為通過SWP3連通到第一測試走線101上而刷新到第一參考電位DREF。以此 類推，數據線D4～D6以及所有的數據線皆在該預充電動作中被刷新到預設的第一參考電位DREF來清除上一幀殘留的電荷。
雖然可以在附加襯墊114上施加控制信號SPRE，但是最簡單的直接由驅動芯片110驅動控制信號SPRE在第一邏輯電平(如低電平)、第二邏輯電平(如高電平)之間切換，也即預充電控制線104耦合到驅動芯片110，實現由驅動芯片110控制預充電控制線104在第一、第二邏輯電平之間切換，其中預充電控制線104僅在預充電階段TPRE翻轉至第一邏輯電平，而在除了時間段TPRE以外的其他時間段都維系在第二邏輯電平。鑒于像素陣列120的實際工作是以控制類似于一組子像素電路PX1～PX6來實際運作的，所以在當前的一幀周期中，在預充電階段TPRE結束之后，我們仍然以圖2為例，在時間軸上連續的時間段T1～T6依次分別點亮子像素電路PX1～PX6各自的發光元件。在上文已經介紹，在時間段T1點亮子像素電路PX1，在時間段T2點亮子像素電路PX2，……在時間段T6點亮子像素電路PX6，實現了RGBRGB的發光時序控制。
圖4的實施例較之現有技術圖1的方式，能夠極大減輕驅動芯片110工作量和節省功耗的因素至少體現在兩點，在預充電階段TPRE，首先是驅動芯片110提供的數據電壓信號DLIN無需因為預充電動作而翻轉一次高低邏輯電平狀態，再者是該等開關SW1～SW6無需被接通，也即時序控制信號S1～S6在預充電階段TPRE無需因為預充電動作而翻轉一次高低邏輯電平狀態。顯而易見，本發明利用現有的面板測試電路來實現預充電功能，共用面板測試電路既可實現預充電功能， 節省面板的空間而且操作方式也更容易實現，更重要的是開關SW1～SW6和數據電壓信號DLIN不用再為預充電動作做相應的調整，大大減小了驅動的復雜性，利于提高面板的顯示效果和節省成本。
以上，通過說明和附圖，給出了具體實施方式的特定結構的典型實施例，上述發明提出了現有的較佳實施例，但這些內容并不作為局限。對于本領域的技術人員而言，閱讀上述說明后，各種變化和修正無疑將顯而易見。因此，所附的權利要求書應看作是涵蓋本發明的真實意圖和范圍的全部變化和修正。在權利要求書范圍內任何和所有等價的范圍與內容，都應認為仍屬本發明的意圖和范圍內。
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