对像素阵列的数据线进行预充电的装置及方法与流程

本发明主要是关于显示器领域，更确切地说，是提出了一种对像素阵列的数据线进行预充电的装置及方法。

背景技术：

在现有技术中，随着消费者和市场的实际旺盛需求，例如在可穿戴设备以及分辨率要求相对较低的小尺寸面板显示器的产品上，为了降低电子设备的整体尺寸及成本，往往会将驱动芯片的一根数据线的输出同时连接到显示器面板的多条数据线，从而可以大大降低用于提供数据电压信号的驱动芯片的总输出端口数量和数据线的条数，最终实现降低驱动芯片的成本。在搭配这种应用的AMOLED像素补偿电路中，在每一行子像素正式充电前必须对数据线做一个预充电的动作，否则会因为数据线在上一时刻所残存的电压而影响到画面的正常显示。目前是通过数据线上配置的开关来搭配数据电压来实现预充电功能，在预充电阶段将所有开关打开，同时数据线电压需要一并降低电位以给数据线执行预充电动作，但此方法使开关的控制时序和数据线的信号变化均变得复杂，影响像素电路中电容的真实充电时间，而且还会增加驱动芯片额外的功耗。

技术实现要素：

在一个可选实施例中，本发明提供一种对像素阵列的数据线进行预充电的装置，包括设置在像素阵列周围的第一、第二和第三测试走线和一条预充电控制线，所述像素阵列包括多条所述数据线，并且在所述像素阵列中位于同一列的多个子像素电路共用同一条所述数据线，其中任意一条所述数据线均通过一个第一开关连接到所述第一、第二和第三测试走线三者中之一，所述第一开关均连接到所述预充电控制线。

作为一个优选的实施例，上述的装置还包括一个驱动芯片，所述像素阵列中的每一条所述数据线均通过一个第二开关连接到所述驱动芯片，使所述数据线根据所述第二开关的连通或断开状态以选择是否从所述驱动芯片撷取数据电压信号。

上述的装置，在所述数据线的一个预充电阶段，在所述第一、第二和第三测试走线上输入有第一参考电位，并且所述第二开关均断开，施加在所述预充电控制线上的第一逻辑电平将所述第一开关均连通，从而对所述数据线执行预充电并将其钳制在第一参考电位。

上述的装置，所述第一、第二和第三测试走线均连接于所述驱动芯片，并由所述驱动芯片为所述数据线提供预充电的第一参考电位。

上述的装置，所述预充电控制线连接于所述驱动芯片，并由所述驱动芯片控制所述预充电控制线在第一、第二逻辑电平之间切换，其中所述预充电控制线仅在所述预充电阶段翻转至所述第一逻辑电平，在其他的时间段翻转至所述第二逻辑电平。

上述的装置，所述第一、第二和第三测试走线的一个端部分别连 接有一个衬垫，通过所述衬垫对所述数据线施加测试信号，用于测试对应的子像素电路。

上述的装置，所述预充电控制线的一个端部连接有一个衬垫。

作为一个优选的实施例，本申请还提供了一种利用面板测试电路对像素阵列的数据线执行预充电的方法，所述面板测试电路包括第一、第二和第三测试走线，所述像素阵列包括多个所述数据线并且在所述像素阵列中位于同一列的多个子像素共用同一条所述数据线，任意一条所述数据线均通过一个第一开关连接到所述第一、第二和第三测试走线三者中之一；

所述方法包括以下步骤：

在所述像素阵列中任意选定一组子像素电路，所述一组子像素电路在一帧周期内依次点亮之前，先执行一个预充电步骤，将所述一组子像素电路中每个子像素电路的所述数据线利用所述第一、第二和第三测试走线三者中之一来钳制在一个第一参考电位。

上述的方法，提供一个驱动芯片，将所述像素阵列中的每一个所述数据线均通过一个第二开关连接到所述驱动芯片；以及

通过控制所述第二开关的连通或断开，从而选择是否使所述数据线根据从所述驱动芯片撷取数据电压信号。

上述的方法，在所述预充电步骤中，先在所述第一、第二和第三测试走线上输入所述第一参考电位；并且

断开所述第二开关，同时在所述预充电控制线上施加第一逻辑电平，从而将所有的所述第一开关都连通，执行对所述数据线预充电并 将其电势钳制在所述第一参考电位。

上述的方法，将所述第一、第二和第三测试走线都连接到所述驱动芯片，并由所述驱动芯片向所述第一、第二和第三测试走线提供所述第一参考电位。

上述的方法，将所述预充电控制线连接于所述驱动芯片，利用所述驱动芯片控制所述预充电控制线在第一、第二逻辑电平之间切换；

在预充电步骤中，控制所述预充电控制线的电位切换至所述第一逻辑电平，在所述预充电步骤以外的其他时间段则控制所述预充电控制线的电位切换至所述第二逻辑电平。

附图说明

阅读以下详细说明并参照以下附图之后，本发明的特征和优势将显而易见：

图1是现有技术利用多个开关向数据线预充电的时序。

图2是驱动芯片向数据线提供电压的电路图。

图3是本发明利用面板测试电路向数据进行预充电的电路图。

图4是本发明利用面板测试电路向数据线预充电的时序图。

具体实施方式

下面将结合各实施例，对本发明的技术方案进行清楚完整的阐述，但所描述的实施例仅是本发明用作叙述说明所用的实施例而非全部的实施例，基于该等实施例，本领域的技术人员在没有做出创造性 劳动的前提下所获得的方案都属于本发明的保护范围。

参见图1和图2，本申请暂时以提供的六个时序控制信号S1至S6来对应控制的六个开关SW1至SW6为例来阐明现有技术中对数据线进行预充电的装置，值得注意的是，这里时序控制信号或者开关的具体数量仅仅作为范例但并非构成本发明的限制条件。通常，在为像素阵列的数据线提供驱动信号的方案中，业界会利用一个驱动芯片IC的一根通道IC channel数据线来推动显示面板中像素阵列的多根数据线panel data line，这是因为，如果我们仅仅是设定驱动芯片IC的通道数据线与像素阵列的数据线data line一对一连接的话，这无疑会要求驱动芯片IC具有众多的输出端口来对应于显示面板的众多数据线，导致驱动芯片IC的尺寸相对过大，进而很难在便携式电子设备或可穿戴设备等诸如此类的要求小尺寸显示屏幕的面板上实现版图的最小优化布局，所以一般而言，业界主张在小尺寸电子产品上使用驱动芯片IC的一根通道数据线对应连接到像素阵列的三根数据线、或者对应连接到像素阵列的六根数据线，甚至对应连接到像素阵列的九根数据线，藉此降低驱动芯片IC的输出端口来缩减尺寸。正如在图2所示，一个驱动芯片110的未示意出的一根IC通道数据线可以同时耦合到显示面板的像素阵列中六根数据线D1～D6，该驱动芯片110向它们提供数据电压信号Data voltage，因为像素阵列中每个子像素电路的发光元件的稳定电流依赖于该数据电压信号的大小。

参见图2，一系列数据线D1～D6中的每一根数据线上都设置有一个电子开关，注意这里所谓的开关一般而言具有一个第一端、一个 第二端及一个控制端，控制端可以控制该开关的第一端与第二端之间的接通或关断。譬如我们现在以一个数据线D1上对应设置的一个开关SW1为例，该开关SW1的第一端用于接收驱动芯片110传输的数据电压信号，而该开关SW1的第二端则对应连接到某个子像素电路PX1的数据电压信号的输入端Data input，一旦开关SW1被接通，驱动芯片110传输的数据电压信号就能够顺利的通过数据线D1传输到相连于该数据线D1的子像素电路PX1，反之亦然，开关SW1被关断时则该数据线D1无法从驱动芯片110撷取数据电压信号。为了避免因为用语或措辞不同而造成的理解差异，通常这里所谓的子像素电路PX1有时候也称为像素补偿电路。我们仍然参见图2所示，与数据线D1相类似，其他的若干数据线D2～D6上也对应分别设置有若干电子开关SW2～SW6，而且该等数据线D2～D6与多个子像素电路PX2～PX6也一对一的对应连接，鉴于开关SW2～SW6的工作机制与数据线D1上的开关SW1基本相同，因此这里不予赘述。

在图1中，由驱动芯片IC提供的数据电压信号DLIN可以通过数据线传输到子像素电路的数据电压信号输入端，而在AMOLED像素补偿电路中，执行数据线的预充电程序的具体方案体现在，在一帧周期正式点亮各个子像素电路的发光元件之前，该数据电压信号DLIN会从高电位在一个预充电Pre-charge时间段T_PRE翻转到低电位，例如接地GND。为了解释这点，现在我们仍然以图2为例来予以阐明，在像素阵列的每一行子像素电路进行正式充电前必须先行对数据线进行预充电，譬如针对在某一行中选定的一组子像素电路PX1～PX6而 言，当准备正式依次点亮子像素电路PX1～PX6各自的发光元件之前，必须先行对数据线D1～D6实施一个预充电的动作，在时间段T_PRE将数据线D1～D6拉低到低电位，其后才正式依次点亮发光元件，这是因为要避免数据线D1～D6上耦合的寄生电容等在上一帧时刻诱发残存的电压值影响到当前一帧的画面的正常显示。

为了实现提及的预充电动作，至少要求满足两点，其一，在预充电的时间段T_PRE，开关SW1～SW6均被同步接通。其二，该等开关SW1～SW6均被接通的同时，驱动芯片110输送给数据线D1～D6的数据电压信号DLIN在该时间段T_PRE务必降低为低电位。如此一来，数据线D1～D6便可降低到低电位，从而实施预期的预充电响应，相当于刷新或者初始化数据线D1～D6上的电位。在此我们以采用的PMOS薄膜晶体管开关SW1～SW6为例，在时间段T_PRE不仅是驱动芯片110输送给数据线D1～D6的数据电压信号DLIN需要翻转到低电位，也要使对应施加在各个开关SW1～SW6的控制端上的六个时序控制信号S1～S6必须也同步翻转到逻辑低电位，从而在该时间段T_PRE将开关SW1～SW6接通，使驱动芯片110提供的数据电压信号DLIN在此阶段能够顺利的经由各个开关SW1～SW6传递到各个数据线D1～D6上。

在一帧周期中，时间段T_PRE结束之后，才在时间轴上连续的时间段T1～T6依次分别点亮子像素电路PX1～PX6各自的发光元件。在时间段T1，时序控制信号S1由高电平翻转到低电平来接通开关SW1，并藉由数据线D1上的数据电压信号来点亮与该数据线D1相连的一个像素电路PX1中的发光元件(如颜色为红色R)，时间段T1结束之 后时序控制信号S1返回至高电平。按此规律依此类推，在其后的时间段T2，时序控制信号S2翻转到低电平接通数据线D2上的开关SW2，点亮与数据线D2相连的像素电路PX2中的发光元件(如颜色为绿色G)，时间段T2结束之后时序控制信号S2返回至高电平。同样，在其后的时间段T3，时序控制信号S3翻转到低电平接通数据线D3上的开关SW3，点亮与数据线D3相连的像素电路PX3中的发光元件(如颜色为蓝色B)，时间段T3结束之后时序控制信号S3返回至高电平。因此在时间段T1～T3我们实现了RGB的发光时序控制。为了不至于重复赘述与T1～T3相同的发光控制方式，时间段T4～T6的时序控制方式较为省略的体现为，时间段T4时序控制信号S4点亮与数据线D4相连的像素电路PX4中的发光元件(如颜色为红色R)，时间段T5时序控制信号S5点亮与数据线D5相连的像素电路PX5中的发光元件(如颜色为绿色G)，时间段T6时序控制信号S6点亮与数据线D6相连的像素电路PX6中的发光元件(如颜色为蓝色B)，因此在时间段T4～T6我们又重复的实现了RGB的发光时序控制。

然而很不幸的是，要求在预充电的时间段T_PRE各开关SW1～SW6均被同步接通，并要求驱动芯片110输送给数据线D1～D6的数据电压信号DLIN同步跳转到低电位，这对于驱动芯片110而言或者是针对驱动各开关SW1～SW6的时序控制信号S1～S6而言，无疑会使驱动芯片110的运行功耗大和时序控制信号S1～S6的操作控制复杂化，况且这种预充电的操作方式本身会因为需要耗费不少的时间而延迟点亮发光元件的顺畅程度。所以我们将会面临这几个亟待解决的弊端， 如何在不增加驱动芯片110功耗的前提下，极力地简化像素阵列中数据线的预充电程序，而下文内容将会详细阐释本申请的发明精神，提供解决现有技术中存在的技术问题的技术方案。

参见图3，为了理解的便利，以全高清显示FHD面板结构的像素阵列的布局为例进行说明，通常像素阵列120和面板测试电路Panel Test一般会布置在一个基板之上，这里额外解释一下，面板测试电路是为了测量纯色/或单色的子像素电路的功能稳定性，例如纯红或纯绿或纯蓝的单色，从而为单色子像素电路提供相应的测试信号。在像素阵列120中，连接到驱动芯片110的各个数据线DL1、DL2、DL3……DLm分别为不同列的子像素电路提供数据电压信号。可以任意选取像素阵列120中的第一列的子像素电路P11、P21、P31、……Pn1(n是大于等于1的自然数)作为研究对象，第一列的子像素电路P11、P21、P31、……Pn1公用同一条数据线DL1，驱动芯片110利用该条数据线DL1分别为这一列的子像素电路提供数据电压信号。

面板测试电路包括布局在像素阵列120周边的第一测试走线101、第二测试走线102和第三测试走线103，此外，还额外添加了一条预充电控制线104。在本发明中，为了最大程度的缩小尺寸和不影响标准的通用版图，首先，我们将基本平行的第一测试走线101和第三测试走线103各自的第一部分走线布置在像素阵列120的左侧周边区域并与左侧边缘平行，而将第一测试走线101和第三测试走线103各自的第二部分走线布置在像素阵列120的前侧周边区域并与前缘平行。再者，还将基本平行的第二测试走线102和预充电控制线 104各自的第一部分走线布置在像素阵列120的右侧周边区域并与右侧边缘平行，而将第二测试走线102和预充电控制线104各自的第二部分走线布置在像素阵列120的前侧周边区域并与前缘平行。在通常情况下驱动芯片110会布置在像素阵列120的后侧。另外，作为面板测试电路的常规设计，第一测试走线101的一个端部电性连接到基板上的一个位于像素阵列120后侧的测试衬垫(Test pad)111上，第三测试走线103的一个端部电性连接到基板上的一个位于像素阵列120后侧的测试衬垫113上，第二测试走线102的一个端部电性连接到基板上的一个位于像素阵列120后侧的测试衬垫112上。作为可选项而非必选项，预充电控制线104的一个端部可以电性连接到基板上的一个位于像素阵列120后侧的附加衬垫114上。

上文已经告知，面板测试电路的原始功效是测试各个单色的子像素电路，实质上我们可以在这些测试衬垫111～113上施加测试信号，例如第一测试走线101主要用于为第一种颜色(如Red)的子像素的数据线提供测试信号来测试点亮对应颜色的子像素电路，而第二测试走线102主要用于为第二种颜色(如Green)的子像素的数据线提供测试信号来测试点亮对应颜色的子像素电路，第三测试走线103主要用于为第三种颜色(如Blue)的子像素的数据线提供测试信号来测试点亮对应颜色的子像素电路。但是本发明并未受限于面板测试电路的这些原始的测试功能，反而是不影响面板测试电路基本功能的前提下还借助面板测试电路执行额外预充电的程序。

参见图3，本发明还利用到一组开关SWP1、SWP2、……SWPm (m是大于等于1的自然数)等，作为可选的方式这些开关被布置在像素阵列120的前侧周边区域，并且这些开关也可以是具有第一端、第二端和控制端的PMOS薄膜晶体管，由控制端的信号来控制第一端(如源极)和第二端(如漏极)之间的关断或连通。数据线(DL1、DL2、DL3……DLm)中的任意一条数据线均需要通过一个这样的开关连接到第一测试走线101、第二测试走线102和第三测试走线103这三者中之一，以便预充电的动作能够惠及到像素阵列120中的每一条数据线。具体而言，例如第一列的子像素电路公用的一条数据线DL1连接到开关SWP1的第二端，而开关SWP1的第一端则连接到第二测试走线102平行于前侧边缘的第二部分上。第二列的子像素电路公用的一条数据线DL2连接到开关SWP2的第二端，而开关SWP2的第一端连接到第三测试走线103平行于前侧边缘的第二部分上。又如第三列的子像素电路公用的一条数据线DL3连接到开关SWP3的第二端，而开关SWP3的第一端连接到第一测试走线101平行于前侧边缘的第二部分上。依此类推，……第m列的子像素电路公用的一条数据线DLm连接到开关SWPm的第二端而开关SWPm的第一端连接到第一测试走线101，……等等。该组开关SWP1、SWP2、……SWPm的控制端都连接到预充电控制线104平行于前侧边缘的第二部分上。

为了避免因用语或称呼的混淆导致理解偏差，图3中受预充电控制线104上施加的控制信号控制的一组开关SWP1、SWP2、……SWPm的类型被定义为第一开关，图2中受时序控制信号S1～S6控 制的开关SW1～SW6的类型被定义为第二开关。

本发明的巧妙之处在于，第一测试走线101、第二测试走线102和第三测试走线103均连接到驱动芯片110并由驱动芯片110提供一个第一参考电位D_REF给它们。作为一种简化措施，第一参考电位D_REF可以一直维系在高或低的逻辑状态，也即逻辑状态被固定而无须在高低电平之间切换。在实际应用中，当数据线(DL1、DL2、DL3……DLm)在预充电的时间段T_PRE预期需要多大的电压，则第一参考电位D_REF就设定为相应的电压值，典型的例如设定为地电位GND。为了更详细的了解本申请的运作机制，还是结合图2来予以阐释，针对在某一行中选定的一组子像素电路PX1～PX6而言，当准备正式依次点亮子像素电路PX1～PX6各自的发光元件之前，必须先行对数据线D1～D6实施一个预充电的动作，在这个预充电的动作中，时序控制信号S1～S6均保持为高电平而逻辑状态未发生翻转，换言之，图2中的第二开关SW1～SW6都断开，则驱动芯片110提供的数据电压信号DLIN也无需因为预充电动作而从高电平翻转到低电平(这与现有技术图1的预充电方案是截然相反的)。与此同时，施加在预充电控制线104上的控制信号S_PRE在时间段T_PRE为第一逻辑电平(例如是低电平)，从而可以将图3中的为PMOS的一组第一开关SWP1、SWP2、……SWPm都导通，数据线D1因为通过SWP1连通到第二测试走线102上而刷新到第一参考电位D_REF，数据线D2因为通过SWP2连通到第三测试走线103上而刷新到第一参考电位D_REF，数据线D3因为通过SWP3连通到第一测试走线101上而刷新到第一参考电位D_REF。以此 类推，数据线D4～D6以及所有的数据线皆在该预充电动作中被刷新到预设的第一参考电位D_REF来清除上一帧残留的电荷。

虽然可以在附加衬垫114上施加控制信号S_PRE，但是最简单的直接由驱动芯片110驱动控制信号S_PRE在第一逻辑电平(如低电平)、第二逻辑电平(如高电平)之间切换，也即预充电控制线104耦合到驱动芯片110，实现由驱动芯片110控制预充电控制线104在第一、第二逻辑电平之间切换，其中预充电控制线104仅在预充电阶段T_PRE翻转至第一逻辑电平，而在除了时间段T_PRE以外的其他时间段都维系在第二逻辑电平。鉴于像素阵列120的实际工作是以控制类似于一组子像素电路PX1～PX6来实际运作的，所以在当前的一帧周期中，在预充电阶段T_PRE结束之后，我们仍然以图2为例，在时间轴上连续的时间段T1～T6依次分别点亮子像素电路PX1～PX6各自的发光元件。在上文已经介绍，在时间段T1点亮子像素电路PX1，在时间段T2点亮子像素电路PX2，……在时间段T6点亮子像素电路PX6，实现了RGBRGB的发光时序控制。

图4的实施例较之现有技术图1的方式，能够极大减轻驱动芯片110工作量和节省功耗的因素至少体现在两点，在预充电阶段T_PRE，首先是驱动芯片110提供的数据电压信号DLIN无需因为预充电动作而翻转一次高低逻辑电平状态，再者是该等开关SW1～SW6无需被接通，也即时序控制信号S1～S6在预充电阶段T_PRE无需因为预充电动作而翻转一次高低逻辑电平状态。显而易见，本发明利用现有的面板测试电路来实现预充电功能，共用面板测试电路既可实现预充电功能， 节省面板的空间而且操作方式也更容易实现，更重要的是开关SW1～SW6和数据电压信号DLIN不用再为预充电动作做相应的调整，大大减小了驱动的复杂性，利于提高面板的显示效果和节省成本。

以上，通过说明和附图，给出了具体实施方式的特定结构的典型实施例，上述发明提出了现有的较佳实施例，但这些内容并不作为局限。对于本领域的技术人员而言，阅读上述说明后，各种变化和修正无疑将显而易见。因此，所附的权利要求书应看作是涵盖本发明的真实意图和范围的全部变化和修正。在权利要求书范围内任何和所有等价的范围与内容，都应认为仍属本发明的意图和范围内。