專利名稱：像素電路、顯示屏及其驅(qū)動(dòng)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于電流驅(qū)動(dòng)為每個(gè)像素提供的發(fā)光元件的像素電路。本發(fā)明還涉及包括了以矩陣形式(以行和列的形式)排列的像素電路的顯示屏，并且尤其涉及采用絕緣柵場效應(yīng)晶體管的有源矩陣(active matrix)顯示屏，所述絕緣柵場效應(yīng)晶體管設(shè)置在各個(gè)像素電路中，并控制提供到發(fā)光元件(例如有機(jī)電致發(fā)光(EL)元件)的電流量。
背景技術(shù)：
在例如液晶顯示屏的圖像顯示屏中，以矩陣形式排列了多個(gè)液晶像素，并且入射光的透射強(qiáng)度或反射強(qiáng)度是根據(jù)將顯示的圖像的信息而基于每個(gè)像素來控制的，從而顯示圖像。類似原理同樣適用于將有機(jī)EL元件用于像素的有機(jī)EL顯示屏。但是，有機(jī)EL元件是不同于液晶像素的自發(fā)光元件。因此，有機(jī)EL顯示屏在以下方面優(yōu)于液晶顯示屏高圖像能見度、沒有背光以及高響應(yīng)速度。此外，有機(jī)EL顯示屏是電流控制的顯示屏，它允許利用提供到發(fā)光元件的電流來控制每個(gè)發(fā)光元件的亮度(灰階)，因此它與電壓控制的液晶顯示屏有很大不同。
用于有機(jī)EL顯示屏的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括類似于液晶顯示屏的有源矩陣系統(tǒng)和單純矩陣系統(tǒng)。單純矩陣系統(tǒng)采用簡單配置，但難以制造大尺寸且高清晰度的顯示屏。因此，近年來更積極地開發(fā)有源矩陣顯示屏。在有源矩陣系統(tǒng)中，提供到每個(gè)像素電路中的發(fā)光元件的電流受控于設(shè)置在像素電路中的有源元件(通常是薄膜晶體管(TFT))。在日本專利早期公開No.2003-255856、No.2003-271095、No.2004-133240、No.2004-029791和No.2004-093682中已經(jīng)公開了有源矩陣系統(tǒng)的示例。
現(xiàn)有技術(shù)中的像素電路被布置在提供控制信號的行掃描線和提供視頻信號的列信號線之間的每個(gè)交叉部分上。每個(gè)像素電路至少包括采樣晶體管、電容性部分、驅(qū)動(dòng)晶體管和發(fā)光元件。采樣晶體管響應(yīng)于從掃描線提供的控制信號而導(dǎo)通，以采樣從信號線提供的視頻信號。電容性部分保存與經(jīng)采樣的視頻信號相對應(yīng)的輸入電壓。驅(qū)動(dòng)晶體管依賴于由電容性部分保存的輸入電壓而在某個(gè)發(fā)光時(shí)段期間提供輸出電流。通常，輸出電流依賴于驅(qū)動(dòng)晶體管的溝道區(qū)域中的載流子遷移率以及驅(qū)動(dòng)晶體管的閾值電壓。從驅(qū)動(dòng)晶體管提供的輸出電流致使發(fā)光元件以依賴于視頻信號的亮度發(fā)光。
驅(qū)動(dòng)晶體管在其柵極處接收由電容性部分保存的輸入電壓，并在其源極和漏極之間傳導(dǎo)輸出電流，從而將電流提供到發(fā)光元件。通常，發(fā)光元件的發(fā)射亮度與所提供的電流量成正比。另外，從驅(qū)動(dòng)晶體管提供的輸出電流量受控于柵極電壓，即寫入電容性部分的輸入電壓。過去的像素電路根據(jù)輸入的視頻信號改變提供到驅(qū)動(dòng)晶體管的柵極的輸入電壓，從而控制提供到發(fā)光元件的電流量。
驅(qū)動(dòng)晶體管的操作特性由等式1表示。
Ids＝(1/2)μ(W/L)Cox(Vgs-Vth)2等式1在作為晶體管特性等式的等式1中，Ids表示在源極和漏極間流動(dòng)的漏極電流。該電流是被提供到像素電路中的發(fā)光元件的輸出電流。Vgs表示基于源極電勢被提供到柵極的柵極電壓。柵極電壓是上述像素電路中的輸入電壓。Vth表示晶體管的閾值電壓。μ表示充當(dāng)晶體管的溝道的半導(dǎo)體薄膜中的遷移率。另外，W、L和Cox分別表示溝道寬度、溝道長度和柵極電容。如等式1所示，當(dāng)薄膜晶體管工作在其飽和區(qū)中時(shí)，如果柵極電壓Vgs大于閾值電壓Vth，晶體管則導(dǎo)通以傳導(dǎo)漏極電流Ids。理論上，恒定的柵極電壓Vgs向發(fā)光元件不變地提供相同的漏極電流Ids，如等式1所示。因此，向屏幕中的所有像素提供具有相同電平的視頻信號應(yīng)該使所有像素以相同的亮度發(fā)光，從而應(yīng)該實(shí)現(xiàn)屏幕的統(tǒng)一性。
但是，實(shí)際上，由半導(dǎo)體薄膜構(gòu)成的薄膜晶體管(TFT)(例如多晶硅膜)包含器件特性方面的差異。具體而言，閾值電壓Vth不是恒定的，不同像素的閾值電壓Vth有所不同。從等式1可知，即使柵極電壓Vgs是恒定的，驅(qū)動(dòng)晶體管間閾值電壓Vth的差異也會(huì)導(dǎo)致漏極電流Ids的差異。因此，每個(gè)像素的亮度有所不同，這破壞了屏幕的統(tǒng)一性。在現(xiàn)有技術(shù)中，已經(jīng)開發(fā)出具有消除驅(qū)動(dòng)晶體管間的閾值電壓差異的功能的像素電路。例如，在上述日本專利早期公開No.2004-133240中公開了這種像素電路。
具有消除閾值電壓差異的功能的像素電路可以在某種程度上提高屏幕的統(tǒng)一性。但是，在多晶硅TFT的特性中，不僅閾值電壓隨元件變化，而且遷移率μ也隨元件變化。如等式1所示，遷移率μ方面的差異導(dǎo)致即使柵極電壓Vgs恒定，在漏極電流Ids方面也會(huì)存在差異。因此，不同像素的發(fā)光亮度有所不同，這破壞了屏幕的統(tǒng)一性。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到現(xiàn)有技術(shù)的上述問題，本發(fā)明的目的在于提供能夠消除遷移率的影響，從而使從驅(qū)動(dòng)晶體管提供的漏極電流(輸出電流)方面的差異能夠得以補(bǔ)償?shù)南袼仉娐贰@示屏及其驅(qū)動(dòng)方法。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，提供了一種布置在提供控制信號的行掃描線和提供視頻信號的列信號線之間的交叉部分處的像素電路。該像素電路包括采樣晶體管、耦合到采樣晶體管的電容性部分、耦合到電容性部分的驅(qū)動(dòng)晶體管、耦合到驅(qū)動(dòng)晶體管的發(fā)光元件和校正單元。采樣晶體管在某個(gè)采樣時(shí)段期間響應(yīng)于從掃描線提供的控制信號而導(dǎo)通，從而在電容性部分中對從信號線提供的視頻信號進(jìn)行采樣。電容性部分根據(jù)經(jīng)采樣的視頻信號來提供驅(qū)動(dòng)晶體管的柵極和源極之間的輸入電壓。驅(qū)動(dòng)晶體管在某個(gè)發(fā)光時(shí)段期間，將依賴于輸入電壓的輸出電流提供到發(fā)光元件。所述輸出電流具有對驅(qū)動(dòng)晶體管的溝道區(qū)中的載流子遷移率的依賴性。發(fā)光元件響應(yīng)于從驅(qū)動(dòng)晶體管提供的輸出電流而以依賴于視頻信號的亮度發(fā)光。校正單元在發(fā)光時(shí)段之前或在發(fā)光時(shí)段開始時(shí)校正由電容性部分保存的輸入電壓，從而消除輸出電流對載流子遷移率的依賴性。所述校正單元響應(yīng)于從掃描線提供的控制信號在采樣時(shí)段的一部分期間工作，從而在采樣視頻信號的同時(shí)從驅(qū)動(dòng)晶體管中提取出輸出電流，將提取出的輸出電流負(fù)反饋到電容性部分以校正輸入電壓。
根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，提供了一種顯示屏，其包括像素陣列部分，該部分包括布置在行上的掃描線、布置在列上的信號線以及布置在掃描線和信號線之間的交叉部分處的像素矩陣；向信號線提供視頻信號的信號部分；以及向掃描線提供控制信號以在每行基礎(chǔ)上順序掃描像素的掃描器部分。所述像素中的每一個(gè)至少包括采樣晶體管、耦合到采樣晶體管的電容性部分、耦合到電容性部分的驅(qū)動(dòng)晶體管和耦合到驅(qū)動(dòng)晶體管的發(fā)光元件。所述采樣晶體管在某個(gè)采樣時(shí)段期間響應(yīng)于從掃描線提供的控制信號而導(dǎo)通，從而在電容性部分中對從信號線提供的視頻信號進(jìn)行采樣。所述電容性部分根據(jù)經(jīng)采樣的視頻信號在驅(qū)動(dòng)晶體管的柵極和源極之間提供輸入電壓。所述驅(qū)動(dòng)晶體管在某個(gè)發(fā)光時(shí)段期間，將依賴于輸入電壓的輸出電流提供到發(fā)光元件。所述輸出電流具有對驅(qū)動(dòng)晶體管的溝道區(qū)中的載流子遷移率的依賴性。所述發(fā)光元件響應(yīng)于從驅(qū)動(dòng)晶體管提供的輸出電流而以依賴于視頻信號的亮度發(fā)光。所述像素中的每一個(gè)包括校正單元，該校正單元在發(fā)光時(shí)段之前或在發(fā)光時(shí)段開始時(shí)校正由電容性部分保存的輸入電壓，從而消除輸出電流對載流子遷移率的依賴性。所述校正單元響應(yīng)于從掃描線提供的控制信號在采樣時(shí)段的一部分期間執(zhí)行操作，從而在采樣視頻信號的同時(shí)從驅(qū)動(dòng)晶體管中提取出輸出電流，并將提取出的輸出電流負(fù)反饋到電容性部分以校正輸入電壓。
根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例，提供了一種驅(qū)動(dòng)顯示屏的方法，所述顯示屏包括像素陣列部分、掃描器部分和信號部分。所述像素陣列部分包括布置在行上的掃描線、布置在列上的信號線和布置在掃描線和信號線之間的交叉部分處的像素矩陣。所述信號部分向信號線提供視頻信號。所述掃描器部分向掃描線提供控制信號，以在每行基礎(chǔ)上順序掃描像素。所述像素中的每一個(gè)至少包括采樣晶體管、耦合到采樣晶體管的電容性部分、耦合到電容性部分的驅(qū)動(dòng)晶體管和耦合到驅(qū)動(dòng)晶體管的發(fā)光元件。所述方法包括在某個(gè)采樣時(shí)段期間，從掃描器部分經(jīng)由掃描線向采樣晶體管提供控制信號以使采樣晶體管導(dǎo)通，從而在電容性部分中對從信號線提供的視頻信號進(jìn)行采樣；根據(jù)經(jīng)采樣的視頻信號，從電容性部分提供在驅(qū)動(dòng)晶體管的柵極和源極之間的輸入電壓；以及在某個(gè)發(fā)光時(shí)段期間，將依賴于輸入電壓的輸出電流從驅(qū)動(dòng)晶體管提供到發(fā)光元件。所述輸出電流具有對驅(qū)動(dòng)晶體管的溝道區(qū)中的載流子遷移率的依賴性。所述發(fā)光元件響應(yīng)于從驅(qū)動(dòng)晶體管提供的輸出電流而以依賴于視頻信號的亮度發(fā)光。所述方法還包括在發(fā)光時(shí)段之前或在發(fā)光時(shí)段開始時(shí)，在掃描器部分的控制下，校正由電容性部分保存的輸入電壓，從而消除輸出電流對每個(gè)像素中的載流子遷移率的依賴性。所述校正步驟包括在采樣時(shí)段內(nèi)，在采樣視頻信號的同時(shí)從驅(qū)動(dòng)晶體管提取出輸出電流，并將提取出的輸出電流負(fù)反饋到電容性部分以校正輸入電壓。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，像素電路包括校正單元，該校正單元在發(fā)光時(shí)段之前或在發(fā)光時(shí)段開始時(shí)校正驅(qū)動(dòng)晶體管的輸入電壓(柵極電壓)，以便消除來自驅(qū)動(dòng)晶體管的輸出電流對載流子遷移率的依賴性。校正單元工作在采樣時(shí)段的一部分期間，以在采樣視頻信號的電勢(信號電勢)的同時(shí)從驅(qū)動(dòng)晶體管中提取出輸出電流(漏極電流)，并將輸出電流負(fù)反饋到電容性部分，從而校正輸入電壓(柵極電壓)。如等式1所示，輸出電流(漏極電流)與遷移率成正比。因此，當(dāng)某個(gè)像素中的驅(qū)動(dòng)晶體管具有高遷移率時(shí)，來自該驅(qū)動(dòng)晶體管的輸出電流也相應(yīng)地較大。該輸出電流被負(fù)反饋到電容性部分，從而校正輸入電壓(柵極電壓)。較大的遷移率會(huì)導(dǎo)致較大的負(fù)反饋量，因此會(huì)相應(yīng)地大大降低輸入電壓(柵極電壓)。這種柵極電壓的降低導(dǎo)致對漏極電流的抑制。相反，當(dāng)在另一像素中的驅(qū)動(dòng)晶體管相對較小時(shí)，來自驅(qū)動(dòng)晶體管的漏極電流也較小。因此，到電容性部分的負(fù)反饋量也較小，從而導(dǎo)致柵極電壓的降低較小。就是說，驅(qū)動(dòng)晶體管的較小遷移率提供較小的輸出電流，從而導(dǎo)致較小的校正量。如上所述，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的校正單元通過反饋來校正輸入電壓，以消除在遷移率方面的差異，從而提高屏幕的統(tǒng)一性。另外，這種遷移率校正是在對信號電勢進(jìn)行采樣的同時(shí)執(zhí)行的。視頻信號電勢幅度的改變對應(yīng)于灰階級，灰階級的范圍從黑級到白級。在任意級上，遷移率校正都可恰當(dāng)實(shí)現(xiàn)。到輸入電壓的負(fù)反饋量依賴于用于提取輸出電流的時(shí)間段。提取時(shí)段越長，提供的負(fù)反饋量就越大。本發(fā)明的實(shí)施例了可以改變用于在采樣時(shí)段中提取輸出電流的時(shí)段，從而使負(fù)反饋量能夠最優(yōu)化。此外，在本發(fā)明的實(shí)施例中，發(fā)光元件由于對視頻信號電勢的采樣，因而是電流驅(qū)動(dòng)的。本發(fā)明的實(shí)施例與過去執(zhí)行對視頻信號電勢的采樣的液晶顯示屏是相同的。因此，已廣泛應(yīng)用于過去的有源矩陣液晶顯示屏中的電壓信號驅(qū)動(dòng)器可被用于本發(fā)明實(shí)施例中的信號部分。另外，與過去集成形成多晶硅晶體管的有源矩陣液晶面板類似，本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中的顯示屏也可以被制造為并入了外圍電路的面板，其中外圍掃描器部分和信號部分與像素陣列部分集成在一起。


圖1是示出顯示屏的參考示例的框圖。
圖2是示出包括在圖1的顯示屏中的像素電路的配置的電路圖。
圖3是用于說明圖2中的像素電路的操作的參考時(shí)序圖。
圖4是示出驅(qū)動(dòng)晶體管的輸出電流特性的圖。
圖5是示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的顯示屏的框圖。
圖6是集中于圖5的顯示屏中所包括的像素電路的示意圖。
圖7是用于說明圖6的像素電路的操作的時(shí)序圖。
圖8是用于說明圖6的像素電路的操作的示意圖。
圖9是用于說明圖6的像素電路的操作的圖。
圖10是用于說明圖6的像素電路的操作的示意圖。
圖11是示出圖6的像素電路中包括的驅(qū)動(dòng)晶體管的操作特性的圖。
圖12是示出根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的顯示屏的框圖。
圖13是用于說明圖12的顯示屏中包括的像素電路的操作的時(shí)序圖。
圖14是用于說明圖12的顯示屏中包括的像素電路的操作的電路圖。
圖15是示出根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的顯示屏的框圖。
圖16是用于說明圖15的顯示屏中包括的像素電路的操作的示意圖。
圖17是用于說明圖15的顯示屏中包括的像素電路的操作的時(shí)序圖。
圖18是用于說明圖15的顯示屏中包括的像素電路的操作的示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面將參考附圖來詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例。最初，為了清晰示出本發(fā)明的背景，將參考圖1描述具有校正閾值電壓Vth的功能的有源矩陣顯示屏的參考示例。參考圖1，有源矩陣顯示屏包括作為主要部分的像素陣列1和外圍電路部分。外圍電路部分包括水平選擇器3、寫掃描器4、驅(qū)動(dòng)掃描器5、校正掃描器7等等。像素陣列1包括像素R、G和B，這些像素被布置在行掃描線WS和列信號線SL之間的交叉部分，并因而以矩陣形式排列。雖然在本示例中三原色RGB的像素被用于允許彩色顯示，但是本發(fā)明并不局限于此。像素R、G和B中的每一個(gè)由像素電路2構(gòu)成。信號線SL由水平選擇器3驅(qū)動(dòng)。水平選擇器3充當(dāng)信號部分，并向信號線SL提供視頻信號。掃描線WS由寫掃描器4掃描。其他掃描線DS和AZ也平行于掃描線WS布線。掃描線DS由驅(qū)動(dòng)掃描器5掃描。掃描線AZ由校正掃描器7掃描。寫掃描器4、驅(qū)動(dòng)掃描器5和校正掃描器7充當(dāng)掃描器部分，并在每個(gè)水平周期中順序掃描各個(gè)行。每個(gè)像素電路2在被掃描線WS選中時(shí)對來自信號線SL的視頻信號采樣。此外，當(dāng)被掃描線DS選中時(shí)，像素電路2根據(jù)采樣后的視頻信號來驅(qū)動(dòng)其中包括的發(fā)光元件。另外，像素電路2在被掃描線AZ掃描時(shí)，執(zhí)行預(yù)定的校正操作。
像素陣列1通常形成在絕緣基板(例如玻璃基板)上，而該絕緣基板將形成在平板(flat panel)上。每個(gè)像素電路2由非晶硅TFT或低溫多晶硅TFT構(gòu)成。當(dāng)像素電路2由非晶硅TFT構(gòu)成時(shí)，掃描器部分基于TAB等被形成在除包括像素陣列1的平板之外的其他面板上，然后再經(jīng)由柔性線纜被耦合到該平板。當(dāng)像素電路2由低溫多晶硅TFT構(gòu)成時(shí)，由于信號部分和掃描器部分也由低溫多晶硅TFT構(gòu)成，因此像素陣列1、信號部分和掃描器部分可以集成地形成在同一平板上。
圖2是示出包括在圖1所示像素陣列中的像素電路的配置的電路圖。參考圖2，像素電路2包括5個(gè)薄膜晶體管Tr1-Tr4和Trd、2個(gè)電容性元件Cs1和Cs2以及一個(gè)發(fā)光元件EL。所有晶體管Tr1-Tr4和Trd都是P溝道多晶硅TFT。但是，本發(fā)明并不局限于此。晶體管可以包括N溝道多晶硅TFT?？商鎿Q地，像素電路可以包括N溝道非晶硅TFT。兩個(gè)電容性元件Cs1和Cs2集成地構(gòu)成像素電路2的電容性部分。發(fā)光元件EL例如是具有陽極和陰極的二極管有機(jī)EL元件。但是本發(fā)明并不局限于此。發(fā)光元件包括所有由電流驅(qū)動(dòng)發(fā)光的典型器件。
位于像素電路2中心的驅(qū)動(dòng)晶體管Trd的柵極(G)被耦合到G點(diǎn)。其源極(S)和漏極(D)被分別耦合到S點(diǎn)和D點(diǎn)。發(fā)光元件EL的陽極被耦合到D點(diǎn)，而其陰極接地。開關(guān)晶體管Tr4耦合在電源電勢Vcc和S點(diǎn)之間，并且控制發(fā)光元件EL的導(dǎo)通和關(guān)斷。晶體管Tr4的柵極耦合到掃描線DS。
采樣晶體管Tr1被耦合在信號線SL和點(diǎn)A之間。采樣晶體管Tr1的柵極被耦合到掃描線WS。檢測晶體管Tr5被耦合在A點(diǎn)和S點(diǎn)之間。其柵極被耦合到掃描線AZ。開關(guān)晶體管Tr3耦合在點(diǎn)G和某一偏移電勢Vofs之間。其柵極被耦合到掃描線AZ。檢測晶體管Tr5和開關(guān)晶體管Tr3構(gòu)成用于取消閾值電壓Vth的校正單元。一個(gè)電容性元件Cs1耦合在A點(diǎn)和G點(diǎn)之間，另一電容性元件Cs2耦合在電源電勢Vcc和A點(diǎn)之間。
驅(qū)動(dòng)晶體管Trd根據(jù)在源極和柵極間提供的柵極電壓Vgs在源極和漏極間傳導(dǎo)漏極電流Ids，從而以漏極電流Ids驅(qū)動(dòng)發(fā)光元件EL。在本說明書中，柵極電壓Vgs和漏極電流Ids分別被定義為輸入電壓和輸出電流。柵極電壓Vgs是依賴于從信號線SL提供的視頻信號Vsig來設(shè)置的，而漏極電流Ids是基于柵極電壓Vgs來提供的。因此，發(fā)光元件EL的發(fā)光亮度可根據(jù)視頻信號的灰階來控制。
驅(qū)動(dòng)晶體管Trd的閾值電壓Vth隨每個(gè)像素而有所不同。為了消除這種差異，驅(qū)動(dòng)晶體管Trd的閾值電壓Vth被預(yù)先檢測并保存在電容性元件Cs1中。隨后，采樣晶體管Tr1導(dǎo)通，以向電容性元件Cs2寫入信號電勢Vsig。驅(qū)動(dòng)晶體管Trd由如此設(shè)置的柵極電壓Vgs驅(qū)動(dòng)。
圖3是用于說明圖2的像素電路的操作的時(shí)序圖。圖3沿時(shí)間軸T圖示出提供到掃描線WS、AZ和DS的控制信號的波形。為了簡化描述，下文中每個(gè)控制信號的標(biāo)號與相應(yīng)掃描線的標(biāo)號相同。由于所有晶體管都是P溝道晶體管，因此當(dāng)相應(yīng)掃描線處于高電平時(shí)，晶體管處于關(guān)斷狀態(tài)，而當(dāng)相應(yīng)掃描線處于低電平時(shí)，晶體管處于導(dǎo)通狀態(tài)。因此，為了簡化描述，在本參考示例中，控制信號從高電平到低電平的下降也被稱為“導(dǎo)通”，而從低電平到高電平的上升也被稱為“關(guān)斷”。圖3還示出了在A點(diǎn)和G點(diǎn)的電勢改變以及控制信號WS、AZ和DS的波形。反之，當(dāng)晶體管是N溝道晶體管時(shí)，控制信號從高電平到低電平的下降將被稱為“關(guān)斷”，而從低電平到高電平的上升也被稱為“導(dǎo)通”。
在該時(shí)序圖中，從時(shí)刻T1到T7的時(shí)段被定義為一場(one field，1f)。在一場期間，像素陣列的每行被順序掃描一次。該時(shí)序圖示出了被提供到一行上的像素的控制信號ES、AZ和DS的波形。
在時(shí)刻T0(在一場開始之前)，控制信號WS和AZ處于“關(guān)斷”，而控制脈沖DS處于“導(dǎo)通”。因此，采樣晶體管Tr1、檢測晶體管Tr5和開關(guān)晶體管Tr3處于關(guān)斷狀態(tài)，而只有開關(guān)晶體管Tr4處于導(dǎo)通狀態(tài)。在此狀態(tài)中，A點(diǎn)處于信號電勢Vsig，G點(diǎn)處于比Vsig低Vth的電勢。此時(shí)，S點(diǎn)由于晶體管Tr4處于導(dǎo)通狀態(tài)而處于Vcc。因此，在向發(fā)光元件EL提供輸出電流Ids的晶體管Trd的源極和柵極之間提供了大于Vth的足夠電壓。因此，發(fā)光元件EL在時(shí)刻T0處于發(fā)光狀態(tài)。
隨后，在時(shí)刻T1(一場開始時(shí))，控制信號AZ被切換到“導(dǎo)通”，因此晶體管Tr5和Tr3導(dǎo)通。該操作將A點(diǎn)和S點(diǎn)直接耦合，從而A點(diǎn)的電勢急升至電源電勢Vcc。另外，由于晶體管Tr3導(dǎo)通，因此G點(diǎn)的電勢急降至某個(gè)偏移電勢Vofs。
在緊隨時(shí)刻T1之后的時(shí)刻T2，控制信號DS被“關(guān)斷”，因此開關(guān)晶體管Tr4進(jìn)入不導(dǎo)通狀態(tài)。該操作將S點(diǎn)與電源電勢Vcc相隔離，從而致使發(fā)光元件EL進(jìn)入不發(fā)光狀態(tài)。在從時(shí)刻T1到T2的時(shí)段T1-T2內(nèi)，A點(diǎn)電勢變?yōu)閂cc，而G點(diǎn)電勢變?yōu)閂ofs。因此，電容性元件Cs1和Cs2的電勢復(fù)位。該復(fù)位操作充當(dāng)用于使隨后的檢測操作穩(wěn)定的準(zhǔn)備工作。時(shí)段T1-T2被稱為復(fù)位時(shí)段。
由于控制信號DS在時(shí)刻T2切換到“關(guān)斷”使S點(diǎn)與Vcc隔離，因此從電源饋送的功率中斷，而電容性元件Cs1的放電被啟動(dòng)，因此瞬態(tài)電流流經(jīng)晶體管Tr5，這使A點(diǎn)電勢從Vcc下降。當(dāng)A點(diǎn)電勢降到比G點(diǎn)電勢大Vth的電勢時(shí)，瞬態(tài)電流消失。從而，A點(diǎn)和G點(diǎn)之間的電勢差變?yōu)閂th，并且電勢Vth被保存在電容性元件Cs1中。
在時(shí)刻T3處，控制信號AZ被“關(guān)斷”。因此，晶體管Tr5和Tr3被關(guān)斷，這使電容性元件Cs1與Vofs和S點(diǎn)隔離。由于在從時(shí)刻T2到T3的時(shí)段期間，Vth被檢測并保存在Cs1中，因此時(shí)段T2-T3被稱為檢測時(shí)段。檢測時(shí)段T2-T3被設(shè)計(jì)為具有足夠長時(shí)間的寬度，以使流到驅(qū)動(dòng)晶體管的瞬態(tài)電流下降到零。
如上所述，復(fù)位時(shí)段T1-T2期間的復(fù)位操作和檢測時(shí)段T2-T3期間的檢測操作充當(dāng)對閾值電壓Vth的校正操作。因此，作為復(fù)位和檢測時(shí)段之和的時(shí)段T1-T3被稱為Vth校正時(shí)段。在某些情況下，時(shí)段T2-T3被稱為Vth校正時(shí)段。如圖3的時(shí)序圖所示，Vth校正時(shí)段T1-T3由控制信號AZ限定。另外，控制信號DS使Vth校正時(shí)段T1-T3中復(fù)位時(shí)段T1-T2與檢測時(shí)段T2-T3相分開?？刂菩盘朌S基本控制開關(guān)晶體管Tr4的導(dǎo)通和關(guān)斷的切換，并因此限定不發(fā)光時(shí)段和發(fā)光時(shí)段。
在校正時(shí)段T1-T3之后的時(shí)刻T4，控制信號WS被切換到“導(dǎo)通”，從而使采樣晶體管Tr1導(dǎo)通。從而，從信號線SL提供的視頻信號Vsig被采樣并保存在電容性元件Cs2中。因此，A點(diǎn)電勢從Vofs+Vth上升到信號電勢Vsig。隨著該電勢的上升，G點(diǎn)電勢也在維持與A點(diǎn)電勢之間的電勢差Vth的同時(shí)上升。如該時(shí)序圖所示，即使在完成采樣之后，A點(diǎn)和G點(diǎn)之間的電勢差也保持在Vth。隨后，在經(jīng)過一個(gè)水平周期之后的時(shí)刻T5，控制信號WS切換到“關(guān)斷”，因此采樣晶體管Tr1進(jìn)入不導(dǎo)通狀態(tài)。由于用于采樣Vsig并將其保存在Cs2中的采樣操作是在時(shí)段T4-T5期間執(zhí)行的，因此該時(shí)段被稱為采樣時(shí)段。采樣時(shí)段T4-T5的長度等于一個(gè)水平周期1H的長度。
在時(shí)刻T6，控制信號DS再次被“導(dǎo)通”，從而使開關(guān)晶體管Tr4導(dǎo)通。該切換致使驅(qū)動(dòng)晶體管Trd根據(jù)S點(diǎn)和G點(diǎn)之間的電勢向發(fā)光元件EL提供漏極電流Ids。因此，發(fā)光元件EL以依賴于Vgs的亮度發(fā)光。
在時(shí)刻T7，一場結(jié)束，同時(shí)下一場開始。在下一場中，復(fù)位時(shí)段首先開始。
基于圖3的時(shí)序圖，以下將獲得采樣時(shí)段T4-T5和隨后的發(fā)光時(shí)段期間的輸入電壓Vgs。輸入電壓Vgs是與S點(diǎn)電勢相對的G點(diǎn)電勢。在采樣時(shí)段T4-T5之后的發(fā)光時(shí)段中，S點(diǎn)被耦合到電源，并且由于晶體管Tr4處于導(dǎo)通狀態(tài)，所以此處電勢為Vcc。如上所述，A點(diǎn)電勢比Vcc低Vsig。另外，G點(diǎn)電勢比A點(diǎn)電勢低Vth。因此，作為相對于S點(diǎn)電勢的G點(diǎn)電勢的Vgs被表示為Vcc-(Vsig-Vth)。當(dāng)用所獲得的Vcc-(Vsig-Vth)替換等式1中的Vgs時(shí)，得到以下等式。
Ids＝(1/2)μ(W/L)Cox(Vcc-Vsig)2在該特性等式中，存在項(xiàng)(Vcc-Vsig)，其取代了等式1中的項(xiàng)(Vgs-Vth)，并因此消除了Vth。因此，圖2的像素電路2可以獨(dú)立于驅(qū)動(dòng)晶體管Trd的Vth而將根據(jù)Vsig值的輸出電流Ids提供給發(fā)光元件EL。因此，即使驅(qū)動(dòng)晶體管Trd的Vth隨不同像素有所不同，像素陣列也可以向每個(gè)像素的發(fā)光元件EL提供已消除了差異的輸出電流。
圖4示出了該特性等式的圖。輸出電流Ids被繪制在縱軸上，而電壓Vcc-Vsig被繪制在橫軸上。該特性等式被表示在圖旁邊。如特性等式所示，驅(qū)動(dòng)晶體管的項(xiàng)Vth不存在。但是，等式中仍舊存在遷移率μ。遷移率與Vth一樣依賴于器件，并隨像素有所不同。因此，只消除Vth無法導(dǎo)致輸出電流Ids中的差異的完全消除。在該圖中，與大μ相對應(yīng)的晶體管特性被表示為實(shí)線，而與小μ相對應(yīng)的晶體管特性被表示為虛線。從圖中可知，特性等式中的系數(shù)μ越大，則導(dǎo)致特性曲線越陡。因此，即使在Vcc-Vsig為常數(shù)(＝V0)時(shí)，輸出電流Ids也會(huì)依賴于μ變化，這是因?yàn)橄袼亻g的遷移率μ存在差異，從而導(dǎo)致像素間的亮度存在差異。具體而言，當(dāng)Vcc-Vsig具有用于顯示從灰到白的范圍中的灰階的值時(shí)，依賴于遷移率μ的亮度差異相當(dāng)大，并出現(xiàn)顯示的不均勻性。這種不均勻性是應(yīng)被解決的一個(gè)重要問題。
圖5是示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的顯示屏的電路圖。參考圖5，有源矩陣顯示屏包括作為主要部分的像素陣列1和外圍電路部分。外圍電路部分包括水平選擇器3、寫掃描器4、驅(qū)動(dòng)掃描器5、第一校正掃描器71和第二校正掃描器72等等。像素陣列1包括多個(gè)像素電路2，這些像素電路2被布置在行掃描線WS和列信號線SL之間的交叉部分，并因此以矩陣形式排列。為了易于理解，圖5只以放大形式示出了一個(gè)像素電路2。信號線SL被水平選擇器3所驅(qū)動(dòng)。水平選擇器3充當(dāng)信號部分，并向信號線SL提供視頻信號。掃描線WS由寫掃描器4所掃描。其他掃描線DS、AZ1和AZ2也平行于掃描線WS布線。掃描線DS由驅(qū)動(dòng)掃描器5掃描。掃描線AZ1由第一校正掃描器71掃描。掃描線AZ2由第二校正掃描器72掃描。寫掃描器4、驅(qū)動(dòng)掃描器5、第一校正掃描器71和第二校正掃描器72充當(dāng)掃描器部分，并在每個(gè)水平周期中順序掃描各個(gè)行。每個(gè)像素電路2在被掃描線WS選中時(shí)對來自信號線SL的視頻信號采樣。此外，當(dāng)被掃描線DS選中時(shí)，像素電路2根據(jù)采樣后的視頻信號來驅(qū)動(dòng)其中包括的發(fā)光元件EL。另外，像素電路2在被掃描線AZ1和AZ2選中時(shí)執(zhí)行預(yù)定校正操作。
像素電路2包括5個(gè)TFT Tr1-Tr4和Trd、一個(gè)電容性元件(像素電容器)Cs和一個(gè)發(fā)光元件EL。晶體管Tr1到Tr3和Trd是N溝道多晶硅TFT。只有晶體管Tr4是P溝道多晶硅TFT。在該像素電路2中，電容性元件Cs充當(dāng)電容性部分。發(fā)光元件EL例如是具有陽極和陰極的二極管有機(jī)EL元件。但是，本發(fā)明并不局限于此。發(fā)光元件包括由電流驅(qū)動(dòng)發(fā)光的所有典型器件。
位于像素電路2中心的驅(qū)動(dòng)晶體管Trd的柵極G被耦合到像素電容器Cs的一端，而其源極S被耦合到像素電容器Cs的另一端。驅(qū)動(dòng)晶體管Trd的柵極G還經(jīng)由開關(guān)晶體管Tr2被耦合到另一參考電勢Vss1。驅(qū)動(dòng)晶體管Trd的漏極經(jīng)由開關(guān)晶體管Tr4被耦合到電源Vcc。開關(guān)晶體管Tr2的柵極被耦合到掃描線AZ1。開關(guān)晶體管Tr4的柵極被耦合到掃描線DS。發(fā)光元件EL的陽極被耦合到驅(qū)動(dòng)晶體管Trd的源極S，而其陰極接地。該地電勢有時(shí)被表示為Vcath。開關(guān)晶體管Tr3被插入在驅(qū)動(dòng)晶體管Trd的源極S和某個(gè)參考電勢Vss2之間。晶體管Tr3的柵極被耦合到掃描線AZ2。采樣晶體管Tr1被耦合在信號線SL和驅(qū)動(dòng)晶體管Trd的柵極G之間。采樣晶體管Tr1的柵極被耦合到掃描線WS。
在該像素電路2中，采樣晶體管Tr1在某個(gè)采樣時(shí)段期間，響應(yīng)于從掃描線WS提供的控制信號WS而導(dǎo)通，以將從信號線SL提供的視頻信號Vsig采樣到電容性部分Cs中。電容性部分Cs根據(jù)采樣后的視頻信號Vsig在驅(qū)動(dòng)晶體管的柵極G和源極S之間提供輸入電壓Vgs。驅(qū)動(dòng)晶體管Trd在某個(gè)發(fā)光時(shí)段向發(fā)光元件EL提供依賴于輸入電壓Vgs的輸出電流Ids。輸出電流(漏極電流)依賴于驅(qū)動(dòng)晶體管Trd的溝道區(qū)域中的載流子遷移率μ以及驅(qū)動(dòng)晶體管Trd的閾值電壓Vth。從驅(qū)動(dòng)晶體管Trd提供的輸出電流Ids致使發(fā)光元件EL以依賴于視頻信號Vsig的亮度發(fā)光。
本實(shí)施例具有如下特性像素電路2包括由開關(guān)晶體管Tr2到Tr4構(gòu)成的校正單元，并在發(fā)光時(shí)段開始時(shí)預(yù)先校正保存在電容性部分Cs中的輸入電壓Vgs，以便消除輸出電流Ids對載流子遷移率μ的依賴性。具體而言，校正單元(Tr2到Tr4)響應(yīng)于從掃描線DS提供的控制信號DS在采樣時(shí)段的一部分期間進(jìn)行操作。因此，校正單元在視頻信號Vsig被采樣時(shí)從驅(qū)動(dòng)晶體管Trd提取出輸出電流Ids，并將輸出電流Ids負(fù)反饋到電容性部分Cs以校正輸入電壓Vgs。另外，為了還消除輸出電流Ids對閾值電壓Vth的依賴性，該校正單元(Tr2到Tr4)預(yù)先檢測出驅(qū)動(dòng)晶體管Trd的閾值電壓Vth，并在采樣時(shí)段之前，將檢測出的閾值電壓Vth添加到輸入電壓Vgs。
在本實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)晶體管Trd是N溝道晶體管，其漏極被耦合到電源Vcc，而其源極S被耦合到發(fā)光元件EL。在此配置中，上述校正單元在發(fā)光時(shí)段的開始部分期間，從驅(qū)動(dòng)晶體管Trd中提取出輸出電流Ids，并將其負(fù)反饋到電容性部分Cs。該開始部分與采樣時(shí)段的后面部分相重疊。在反饋時(shí)，校正單元致使在發(fā)光時(shí)段的開始部分期間從驅(qū)動(dòng)晶體管Trd的源極S提取出的輸出電流Ids流入發(fā)光元件EL中固有的電容器。具體而言，發(fā)光元件EL是具有陽極和陰極的二極管發(fā)光元件，其陽極被耦合到驅(qū)動(dòng)晶體管Trd的源極S，而其陰極接地?；诖伺渲?，校正單元(Tr2到Tr4)將發(fā)光元件EL的陽極和陰極預(yù)先設(shè)置到反向偏置狀態(tài)，并且在從驅(qū)動(dòng)晶體管Trd的源極S提取出的輸出電流Ids流入發(fā)光元件EL時(shí)，致使二極管發(fā)光元件EL充當(dāng)電容性元件。校正單元可以調(diào)整采樣時(shí)段中用于從驅(qū)動(dòng)晶體管Trd中提取出輸出電流Ids的時(shí)段的時(shí)間寬度t，從而可以使輸出電流Ids到電容性部分Cs的負(fù)反饋量最優(yōu)化。
圖6是集中于圖5所示顯示屏中的像素電路部分的示意圖。為了幫助理解，圖6還指示出由采樣晶體管Tr1采樣的視頻信號Vsig、驅(qū)動(dòng)晶體管Trd的輸入電壓Vgs和輸出電流Ids以及包括在發(fā)光元件EL中的電容性組件Coled。下面將基于圖6來描述像素電路2的基本操作。
圖7是關(guān)于圖6中的像素電路的時(shí)序圖。下面將參考圖7來具體詳細(xì)描述圖6中的像素電路的操作。圖7沿時(shí)間軸T示出了被提供到掃描線WS、AZ1、AZ2和DS的控制信號的波形。為了簡化描述，每個(gè)控制信號的標(biāo)號與相應(yīng)的掃描線的標(biāo)號相同。由于晶體管Tr1、Tr2和Tr3是N溝道晶體管，因此它們在掃描線WS、AZ1和AZ2處于高電平時(shí)處于導(dǎo)通狀態(tài)，而在這些掃描線處于低電平時(shí)處于關(guān)斷狀態(tài)。相反，晶體管Tr4是P溝道晶體管，因此它在掃描線DS處于高電平時(shí)處于關(guān)斷狀態(tài)，并在掃描線DS處于低電平時(shí)處于導(dǎo)通狀態(tài)。該時(shí)序圖還示出了驅(qū)動(dòng)晶體管Trd的柵極G和源極S處的電勢改變以及控制信號WS、AZ1、AZ2和DS的波形。
在圖7的時(shí)序圖中，從時(shí)刻T1到T8的時(shí)段被定義為一場(1f)。在一場期間，像素陣列的每一行被順序掃描一次。該時(shí)序圖示出了被提供到一行上的像素的控制信號WS、AZ1、AZ2和DS的波形。
在時(shí)刻T0(該時(shí)刻在某一場開始之前)處，所有控制信號WS、AZ1、AZ2和DS都處于低電平。因此，N溝道晶體管Tr1、Tr2和Tr3處于關(guān)斷狀態(tài)，而只有P溝道晶體管Tr4處于導(dǎo)通狀態(tài)。因此，驅(qū)動(dòng)晶體管Trd經(jīng)由處于導(dǎo)通狀態(tài)的晶體管Tr4被耦合到電源Vcc，并且因此輸出電流Ids根據(jù)某輸入電壓Vgs被提供到發(fā)光元件EL。因此，發(fā)光元件EL在時(shí)刻T0發(fā)光。在該時(shí)刻提供到驅(qū)動(dòng)晶體管Trd的輸入電壓Vgs被表示為柵極電勢(G)和源極電勢(S)之間的電勢差。
在時(shí)刻T1(一場的開始時(shí)刻)處，控制信號DS從低電平切換到高電平。因此，晶體管Tr4被關(guān)斷，這使驅(qū)動(dòng)晶體管Tr4與電源Vcc隔離，因此停止發(fā)光。因此，不發(fā)光時(shí)段開始。就是說，在時(shí)刻T1處，所有晶體管Tr1到Tr4都處于關(guān)斷狀態(tài)。
隨后，在時(shí)刻T2處，控制信號AZ1和AZ2被切換到高電平，從而使開關(guān)晶體管Tr2和Tr3導(dǎo)通。這樣一來，驅(qū)動(dòng)晶體管Trd的柵極G被耦合到參考電勢Vss1，而其源極S被耦合到參考電勢Vss2。電勢Vss1和Vss2滿足關(guān)系Vss1-Vss2＞Vth。因此，確保關(guān)系Vss1-Vss2＝Vgs＞Vth成立，這為在時(shí)刻T3執(zhí)行的Vth校正做準(zhǔn)備。就是說，時(shí)段T2-T3等同于驅(qū)動(dòng)晶體管Trd的復(fù)位時(shí)段。因此，確保關(guān)系VthEL＞Vss2成立，其中VthEL指的是發(fā)光元件EL的閾值電壓。因此，發(fā)光元件EL被提供以負(fù)偏置，并因此處于所謂的反向偏置狀態(tài)。該反向偏置狀態(tài)是通常執(zhí)行Vth校正操作和隨后的遷移率校正操作所必需的。
在時(shí)刻T3處，控制信號AZ2切換到低電平，并且其后控制信號DS也切換到低電平。因此，晶體管Tr3被關(guān)斷，而晶體管Tr4導(dǎo)通。這樣一來。漏極電流Ids流入像素電容器Cs，從而初始化Vth校正操作。此時(shí)，驅(qū)動(dòng)晶體管Trd的柵極G處的電勢保持在Vss1。電流Ids流出，直到驅(qū)動(dòng)晶體管Trd被關(guān)斷為止。當(dāng)驅(qū)動(dòng)晶體管Trd被關(guān)斷時(shí)，驅(qū)動(dòng)晶體管Trd的源極電勢(S)為Vss1-Vth。在時(shí)刻T4處，在漏極電流被切斷之后，控制信號DS再次返回高電平，從而關(guān)斷開關(guān)晶體管Tr4。另外，控制信號AZ1返回低電平，從而關(guān)斷開關(guān)晶體管Tr2。這樣一來，Vth被保存并固定在像素電容器Cs中。如上所述，在時(shí)段T3-T4期間，驅(qū)動(dòng)晶體管Trd的閾值電壓Vth被檢測。檢測時(shí)段T3-T4被稱為Vth校正時(shí)段。
在以這種方式執(zhí)行了Vth校正之后，控制信號WS在時(shí)刻T5切換到高電平。因此，采樣晶體管Tr1導(dǎo)通，從而將視頻信號Vsig寫入像素電容器Cs。像素電容Cs與發(fā)光元件EL的等效電容Coled相比足夠小。因此，大多數(shù)視頻信號Vsig被寫入像素電容器Cs。確切來說，電勢差Vsig-Vss1被寫入像素電容器Cs。因此，驅(qū)動(dòng)晶體管Trd的柵極G和源極S之間的電壓Vgs為(Vsig-Vss1+Vth)，這是通過將采樣電壓Vsig-Vss1與預(yù)先檢測并保存的電壓Vth相加而得到的。當(dāng)電勢Vss1被定義為0V以簡化以下描述時(shí)，柵極和源極之間的電壓Vgs是Vsig+Vth，如圖7的時(shí)序圖所示。視頻信號Vsig的采樣一直執(zhí)行到時(shí)刻T7，在時(shí)刻T7處，控制信號WS返回低電平。就是說，時(shí)段T5-T7等同于采樣時(shí)段。
在時(shí)刻T6(該時(shí)刻在采樣時(shí)段結(jié)束時(shí)刻T7之前)處，控制信號DS返回低電平，從而使開關(guān)晶體管Tr4導(dǎo)通。因此，驅(qū)動(dòng)晶體管Trd被耦合到電源Vcc，因此像素電路從不發(fā)光時(shí)段進(jìn)入發(fā)光時(shí)段。在時(shí)段T6-T7期間，采樣晶體管Tr1仍舊處于導(dǎo)通狀態(tài)，且開關(guān)晶體管Tr4處于導(dǎo)通狀態(tài)，在該時(shí)段期間執(zhí)行關(guān)于驅(qū)動(dòng)晶體管Trd的遷移率的校正。就是說，在本實(shí)施例中，在時(shí)段T6-T7期間執(zhí)行遷移率校正，在該時(shí)段中，采樣時(shí)段的后面部分與發(fā)光時(shí)段的開始部分相重疊。實(shí)際上，在用于遷移率校正的發(fā)光時(shí)段的開始部分，發(fā)光元件EL處于反向偏置狀態(tài)，因此不發(fā)光。在遷移率校正時(shí)段T6-T7中，漏極電流Ids流過驅(qū)動(dòng)晶體管Trd，而驅(qū)動(dòng)晶體管Trd的柵極G被固定在視頻信號Vsig的電平上。如果關(guān)系Vss1-Vth＜VthEL被設(shè)置，發(fā)光元件EL則處于反向偏置狀態(tài)，并因此不顯示出二極管特性，而是顯示出簡單的電容特性。因此，流過驅(qū)動(dòng)晶體管Trd的電流Ids被寫入電容器C，該電容器C是由于像素電容器Cs和發(fā)光元件EL的等效電容Coled之間的耦合而產(chǎn)生的(C＝Cs+Coled)。該寫入提高了驅(qū)動(dòng)晶體管Trd的源極電勢(S)。在圖7的時(shí)序圖中，該電勢上升被指示為ΔV。該電勢上升使保存在像素電容器Cs中的柵極和源極之間的電壓Vgs降低了ΔV，從而導(dǎo)致負(fù)反饋。通過使來自驅(qū)動(dòng)晶體管Trd的輸出電流Ids負(fù)反饋回同一驅(qū)動(dòng)晶體管Trd的輸入電壓Vgs，從而實(shí)現(xiàn)了關(guān)于遷移率μ的校正。注意，負(fù)反饋量ΔV可以通過調(diào)整遷移率校正時(shí)段T6-T7的時(shí)間寬度t來優(yōu)化。
在時(shí)刻T7，控制信號WS被切換到低電平，從而關(guān)斷采樣晶體管Tr1。這樣一來，驅(qū)動(dòng)晶體管Trd的柵極G與信號線SL隔離。由于視頻信號Vsig的應(yīng)用被釋放，因此允許驅(qū)動(dòng)晶體管Trd的柵極電勢G上升，并因此與源極電勢(S)一起上升。在上升期間，保存在像素電容器Cs中的柵極和源極之間的電壓Vgs被保持在值(Vsig-ΔV+Vth)。在源極電勢(S)上升的步驟中，發(fā)光元件EL的反向偏置狀態(tài)被消除。因此，發(fā)光元件EL由于流到其中的輸出電流Ids而開始實(shí)際發(fā)光。此時(shí)漏極電流Ids和柵極電壓Vgs之間的關(guān)系由等式2表示，該等式2是通過以Vsig-ΔV+Vth替換等式1中的Vgs而獲得的。
Ids＝kμ(Vgs-Vth)2＝kμ(Vsig-ΔV)2等式2在等式2中，k＝(1/2)(W/L)Cox。等式2不包括項(xiàng)Vth，這表示提供到發(fā)光元件EL的輸出電流Ids不依賴于驅(qū)動(dòng)晶體管Trd的閾值電壓Vth?；旧希O電流Ids由視頻信號的信號電壓Vsig來確定。就是說，發(fā)光元件EL以依賴于視頻信號Vsig的亮度發(fā)光。電壓Vsig被反饋量ΔV所校正。該校正量ΔV用于消除遷移率μ的影響，該遷移率μ在等式2中處于系數(shù)部分。因此，在實(shí)踐中，漏極電流Ids只依賴于視頻信號Vsig。
隨后，在時(shí)刻T8，控制信號DS被切換到高電平，因此開關(guān)晶體管Tr4被關(guān)斷，這使發(fā)光結(jié)束，并使該場結(jié)束。同時(shí)下一場開始，因此Vth校正操作、遷移率校正操作和發(fā)光操作被再次重復(fù)。
圖8是示出像素電路2在遷移率校正時(shí)段T6-T7中的狀態(tài)的電路圖。參考圖8，在遷移率校正時(shí)段T6-T7中，采樣晶體管Tr1和開關(guān)晶體管Tr4處于導(dǎo)通狀態(tài)，而開關(guān)晶體管Tr2和Tr3處于關(guān)斷狀態(tài)。在此狀態(tài)中，驅(qū)動(dòng)晶體管Trd的源極電勢(S)為Vss1-Vth。該源極電勢S等于發(fā)光元件EL的陽極電勢。如果如上所述設(shè)置關(guān)系Vss1-Vth＜VthEL，發(fā)光元件EL則處于反向偏置狀態(tài)，并因此不表現(xiàn)出二極管特性，而是表現(xiàn)出簡單的電容特性。因此，流過驅(qū)動(dòng)晶體管Trd的電流Ids流到像素電容器Cs和發(fā)光元件EL的等效電容器Coled之間的組合電容器中，即流到電容器C＝Cs+Coled中。就是說，漏極電流Ids的一部分被負(fù)反饋到像素電容器Cs，從而導(dǎo)致關(guān)于遷移率的校正。
圖9是等式2的圖。輸出電流Ids被繪制在縱軸上，而電壓Vsig被繪制在橫軸上。等式2在該圖下方示出。圖9的圖指示了兩條特性曲線，作為像素1和像素2之間的比較。像素1中的驅(qū)動(dòng)晶體管的遷移率μ相對較大。相反，像素2中的驅(qū)動(dòng)晶體管的遷移率μ相對較較小。如果驅(qū)動(dòng)晶體管由多晶硅TFT或類似器件構(gòu)成，那么不可避免地，其遷移率μ在不同像素之間有所不同。當(dāng)例如同樣的視頻信號Vsig被寫入到像素1和2兩者時(shí)，不對遷移率進(jìn)行校正會(huì)導(dǎo)致在具有大遷移率μ的像素1中流過的輸出電流Ids1′和在具有小遷移率μ的像素2中流過的輸出電流Ids2′之間存在很大差異。由于輸出電流Ids之間由于遷移率μ的不同而產(chǎn)生很大差異，因此屏幕的統(tǒng)一性惡化。
為了解決這個(gè)問題，本發(fā)明將輸出電流負(fù)反饋到輸入電壓，從而消除了遷移率方面的差異。從晶體管特性等式中顯而易見，較大遷移率提供了較大漏極電流Ids。因此，遷移率越大，負(fù)反饋量ΔV就越大。如圖9所示，具有大遷移率μ的像素1的負(fù)反饋量ΔV1大于具有小遷移率μ的像素2的負(fù)反饋量ΔV2。這種與大遷移率μ相關(guān)聯(lián)的大負(fù)反饋可以抑制遷移率產(chǎn)生的差異。具體而言，如圖9所示，當(dāng)針對具有大遷移率μ的像素1，電壓被校正了ΔV1時(shí)，其輸出電流從Ids1′大大下降到Ids1。相反，由于針對具有小遷移率μ的像素2的校正量ΔV2很小，因此其輸出電流從Ids2′到Ids2的降低也相對較小。這樣一來，Ids1和Ids2幾乎相等，并因此消除了遷移率方面的差異。這種遷移率差異的消除是在電壓Vsig的整個(gè)范圍中執(zhí)行的，即這種遷移率差異的消除針對從黑到白的所有灰階，從而極大增強(qiáng)了屏幕的統(tǒng)一性。如上所述，當(dāng)像素1具有比像素2更大的遷移率時(shí)，像素1的校正量ΔV1大于像素2的校正量ΔV2。就是說，較大遷移率導(dǎo)致較大ΔV，因此導(dǎo)致Ids的較大下降。因此，具有不同遷移率的像素的電流值相等，因此可以校正遷移率方面的差異。
作為參考，下面將參考圖10在數(shù)值上分析上述遷移率校正。如圖10所示，將基于晶體管Tr1和Tr4處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)驅(qū)動(dòng)晶體管Trd的源極處的電勢(作為變量V)執(zhí)行分析。當(dāng)驅(qū)動(dòng)晶體管Trd的源極電勢(S)被定義為V時(shí)，流過驅(qū)動(dòng)晶體管Trd的漏極電流Ids由等式3表示。
Ids＝Kμ(Vgs-Vth)2＝kμ(Vsig-V-Vth)2等式3另外，漏極電流Ids和電容C(＝Cs+Coled)之間的關(guān)系提供了如等式4所示的公式Ids＝dQ/dt＝CdV/dt。
Ids=dQdt=CdVdt⇔∫1Cdt=∫1IdsdV]]>等式4⇔∫0t1Cdt=∫-VthV1kμ(Vsig-Vth-V)2dV]]>⇔kμCt=[1Vsig-Vth-V]-VthV=1Vsig-Vth-V-1Vsig]]>⇔Vsig-Vth-V=11Vsig+kμCt=Vsig1+VsigkμCt]]>
等式3被帶入等式4，隨后在所產(chǎn)生的等式的兩側(cè)進(jìn)行積分。源極電壓V的初始值為-Vth。用于校正遷移率方面的差異的時(shí)段(時(shí)段T6-T7)的時(shí)間寬度被定義為t。當(dāng)在這些條件下解等式4的微分等式時(shí)，得到由等式5表示的像素電流，作為遷移率校正時(shí)間段t的函數(shù)。
Ids=kμ(Vsig1+VsigkμCt)2]]>等式5圖11是示出基于等式5獲得的具有不同遷移率的像素的輸出電流特性曲線的圖。在圖中，示出了關(guān)于每個(gè)像素的當(dāng)t＝0μs和2.5μs時(shí)獲得的曲線。圖11還在圖下示出了等式5。參考圖11，很明顯，與t＝0μs時(shí)(即當(dāng)不執(zhí)行遷移率校正時(shí))相比，t＝2.5μs時(shí)有效地實(shí)現(xiàn)了對遷移率差異的校正。當(dāng)不執(zhí)行遷移率校正時(shí)，輸出電流具有40％的差異。相反，當(dāng)執(zhí)行遷移率校正時(shí)，該差異被抑制到10％。在執(zhí)行遷移率校正操作時(shí)，必須一直確保關(guān)系V＜VthEL成立。上述第一實(shí)施例的像素電路在遷移率校正時(shí)采用像素電容Cs和發(fā)光元件EL的等效電容Coled。Coled大于Cs，因此組合電容C也很大，這可以提供遷移率校正時(shí)間段的容限。
上述操作即使在采樣視頻信號電勢的像素電路中也允許對遷移率差異的校正?；旧?，已經(jīng)投入實(shí)際應(yīng)用的液晶顯示屏都是利用電壓驅(qū)動(dòng)的方法來驅(qū)動(dòng)的，在電壓驅(qū)動(dòng)的方法中，視頻信號電勢被采樣。如果允許有機(jī)EL面板利用電壓驅(qū)動(dòng)方法來校正遷移率差異，則有機(jī)EL面板可以采用外部源極驅(qū)動(dòng)器或并入到面板中的由低溫多晶硅TFT等構(gòu)成的源極驅(qū)動(dòng)器，在現(xiàn)有技術(shù)中，它被用在液晶顯示屏中。因此，有機(jī)EL面板模塊可以低成本制造。第一實(shí)施例的像素電路采用N溝道和P溝道晶體管的混合作為除了驅(qū)動(dòng)晶體管之外的開關(guān)晶體管。但是，每個(gè)晶體管可以是N溝道和P溝道晶體管中的任意一種。
圖12是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的顯示屏的電路圖。為了幫助理解，與圖5的第一實(shí)施例相同的部分被給予相同的標(biāo)號。該顯示屏包括像素陣列1和圍繞像素陣列1的外圍電路。外圍電路包括水平選擇器3、寫掃描器4、驅(qū)動(dòng)掃描器5、第一校正掃描器71和第二校正掃描器72。像素陣列1包括以矩陣形式排列的像素電路2。為了易于理解，圖12只示出了一個(gè)像素電路2。像素電路2包括6個(gè)晶體管Tr1、Trd和Tr3-Tr6、2個(gè)電容性元件Cs1和Cs2以及一個(gè)發(fā)光元件EL。所有晶體管都是N溝道晶體管。作為像素電路2的主要部分的驅(qū)動(dòng)晶體管Trd的柵極G被耦合到電容性元件Cs1和Cs2中的每一個(gè)的一端。一個(gè)電容性元件Cs1是耦合電容器，它耦合像素電路2的輸出端和輸入端。另一電容性元件Cs2是像素電容器，視頻信號經(jīng)由耦合電容器Cs1被寫入該像素電容器。驅(qū)動(dòng)晶體管Trd的源極S被耦合到像素電容器Cs2的另一端以及發(fā)光元件EL。發(fā)光元件EL是二極管器件。其陽極被耦合到驅(qū)動(dòng)晶體管Trd的源極S，而其陰極被耦合到接地電勢Vcath。開關(guān)晶體管Tr3被插入到驅(qū)動(dòng)晶體管Trd的源極S和某一參考電勢Vss2之間。晶體管Tr3的柵極被耦合到掃描線AZ2。驅(qū)動(dòng)晶體管Trd的的漏極經(jīng)由開關(guān)晶體管Tr4被耦合到電源Vcc。開關(guān)晶體管Tr4的柵極被耦合到掃描線DS。另外，開關(guān)晶體管Tr5被插入到驅(qū)動(dòng)晶體管Trd的柵極G和漏極之間。晶體管Tr5的柵極被耦合到掃描線AZ1。在輸入端的采樣晶體管Tr1被耦合在信號線SL和耦合電容器Cs1的另一端之間。采樣晶體管Tr1的柵極被耦合到掃描線WS。開關(guān)晶體管Tr6被插入在耦合電容器Cs1的另一端和某一參考電勢Vss1之間。晶體管Tr6的柵極被耦合到掃描線AZ1。
圖13是用于說明圖12的像素電路的操作的時(shí)序圖。圖13沿時(shí)間軸T示出了控制信號WS、DS、AZ1和AZ2的波形，還示出了驅(qū)動(dòng)晶體管Trd的柵極電勢(G)和源極電勢(S)的改變。在時(shí)刻T1(其對應(yīng)于一場的開始)處，控制信號WS、AZ1和AZ2處于低電平，而只有控制信號DS處于高電平。因此，在時(shí)刻T1，只有開關(guān)晶體管Tr4處于導(dǎo)通狀態(tài)，而晶體管Tr1、Tr3、Tr5和Tr6處于關(guān)斷狀態(tài)。此時(shí)，由于驅(qū)動(dòng)晶體管Trd經(jīng)由處于導(dǎo)通狀態(tài)的開關(guān)晶體管Tr4被耦合到電源Vss，因此某一漏極電流Ids流過發(fā)光元件EL。因此，像素處于發(fā)光狀態(tài)。
在時(shí)刻T2處，控制信號AZ1和AZ2被切換到高電平，從而開關(guān)晶體管Tr3、Tr5和Tr6導(dǎo)通。因此，驅(qū)動(dòng)晶體管Trd的柵極G經(jīng)由晶體管Tr5被耦合到電源Vcc，從而柵極電勢(G)急劇上升。
隨后，在時(shí)刻T3處，控制信號DS被切換到低電平，因此晶體管Tr4被關(guān)斷。由于到驅(qū)動(dòng)晶體管Trd的電力供應(yīng)停止，因此漏極電流Ids減弱。因此，源極電勢(S)和柵極電勢(G)都下降，然后當(dāng)這兩個(gè)電勢之間的電勢差變?yōu)閂th時(shí)，電流完全消失。該電壓Vth被保存在像素電容器Cs2中。保存在像素電容器Cs2中的電壓Vth被用于消除驅(qū)動(dòng)晶體管Trd的閾值電壓。此時(shí)，由于開關(guān)晶體管Tr3處于導(dǎo)通狀態(tài)，因此驅(qū)動(dòng)晶體管Tr2的源極S經(jīng)由晶體管Tr3被耦合到參考電勢Vss2。電勢Vss2被設(shè)置為低于發(fā)光元件EL的閾值電壓，因此發(fā)光元件EL進(jìn)入反向偏置狀態(tài)。
隨后，在時(shí)刻T4，控制信號AZ1被切換到低電平，從而關(guān)斷晶體管Tr5和Tr6。因此，寫入到電容器Cs2中的電壓Vth被固定。從時(shí)刻T2到T4的時(shí)段被稱為Vth校正時(shí)段(T2-T4)。在Vth校正時(shí)段中，耦合電容器Cs1的另一端由于晶體管Tr6處于導(dǎo)通狀態(tài)而被保持在某一參考電勢Vss1上。
在時(shí)刻T5，控制信號WS被切換到高電平，從而使采樣晶體管Tr1導(dǎo)通。這樣一來，驅(qū)動(dòng)晶體管Trd的柵極G經(jīng)由耦合電容器Cs1和導(dǎo)通的采樣晶體管Tr1被耦合到信號線SL。因此，視頻信號經(jīng)由耦合電容器Cs1被耦合到驅(qū)動(dòng)晶體管Trd的柵極G，這致使柵極電勢(G)上升。在圖13的時(shí)序圖中，由被耦合的視頻信號和電壓Vth的組合產(chǎn)生的電壓被指示為Vin。電壓Vin被保存在像素電容器Cs2中?？刂菩盘朩S在時(shí)刻T7返回低電平，從而固定寫入到像素電容器Cs2中的電勢。經(jīng)由耦合電容器Cs1如此向像素電容器Cs2寫入視頻信號的時(shí)段T5-T7被稱為采樣時(shí)段。采樣時(shí)段T5-T7的長度等于一個(gè)水平周期(1H)的長度。
在本實(shí)施例中，在時(shí)刻T6(該時(shí)刻在采樣時(shí)段結(jié)束時(shí)刻T7之前)處，控制信號DS被切換到高電平，而控制信號AZ2被切換到低電平。這樣一來，當(dāng)電流從漏極流向源極S時(shí)，驅(qū)動(dòng)晶體管Trd的源極S與電勢Vss2隔離。驅(qū)動(dòng)晶體管Trd的柵極電勢(G)由于采樣晶體管Tr1仍舊處于導(dǎo)通狀態(tài)而被保持在視頻信號電勢上。由于輸出電流在這種狀態(tài)下流過驅(qū)動(dòng)晶體管Trd，因此像素電容器Cs2和處于反向偏置狀態(tài)的發(fā)光元件EL的等效電容器被充電。因此，驅(qū)動(dòng)晶體管Trd的源極電勢(S)上升ΔV，并且相應(yīng)地，保存在電容器Cs2中的電壓Vin下降。就是說，來自源極S的輸出電流被負(fù)反饋到柵極G的輸入電壓。該負(fù)反饋量被表示為ΔV。該負(fù)反饋操作實(shí)現(xiàn)了關(guān)于驅(qū)動(dòng)晶體管Trd的遷移率的校正。
此后，當(dāng)控制信號WS在時(shí)刻T7被切換到低電平并因此釋放視頻信號的應(yīng)用時(shí)，柵極電勢(G)和源極電勢(S)兩者由于所謂的自舉(bootstrap)操作而上升，同時(shí)其兩者之間的電勢差保持在(Vin-ΔV)。在源極電勢(S)上升的步驟中，發(fā)光元件EL的反向偏置狀態(tài)被消除。因此，輸出電流Ids流過發(fā)光元件EL，從而導(dǎo)致發(fā)光元件EL以依賴于視頻信號的亮度發(fā)光。隨后，在時(shí)刻T8，該場1f結(jié)束，同時(shí)下一場開始。在下一場中，同樣執(zhí)行Vth校正、信號寫入和遷移率校正。
圖14示出了像素電路2在圖13所示的遷移率校正時(shí)段T6-T7中的狀態(tài)。該像素電路2還包括由開關(guān)晶體管Tr3、Tr4和Tr5等構(gòu)成的校正單元。為了消除輸出電流Ids對載流子遷移率μ的依賴性，校正單元在發(fā)光時(shí)段T6-T8之前或在時(shí)段T6-T8開始時(shí)預(yù)先校正保存在像素電容器Cs2中的輸入電壓Vin(Vgs)。具體而言，校正單元響應(yīng)于從掃描線DS和AZ2提供的控制信號DS和AZ2，在采樣時(shí)段T5-T7的一部分期間進(jìn)行操作。因此，校正單元在視頻信號Vsig被采樣的同時(shí)從驅(qū)動(dòng)晶體管Trd中提取出輸出電流Ids，并將輸出電流Ids負(fù)反饋到像素電容器Cs2以校正輸入電壓Vgs。另外，為了還消除輸出電流Ids對閾值電壓Vth的依賴性，該校正單元(Tr3、Tr4和Tr5)在采樣時(shí)段T5-T7之前的時(shí)段T2-T4中，檢測驅(qū)動(dòng)晶體管Trd的閾值電壓Vth，并將檢測到的閾值電壓Vth預(yù)先添加到輸入電壓Vgs。
同樣在本實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)晶體管Trd是N溝道晶體管，并且其漏極被耦合到電源Vcc，而其源極被耦合到發(fā)光元件EL。在此配置中，在發(fā)光時(shí)段T6-T8的開始部分(T6-T7)期間，校正單元從驅(qū)動(dòng)晶體管Trd中提取輸出電流Ids，并將其負(fù)反饋到像素電容器Cs2。該開始部分與采樣時(shí)段T5-T7的后面部分相重疊。此時(shí)，校正單元致使在發(fā)光時(shí)段的開始部分(T6-T7)期間從驅(qū)動(dòng)晶體管Trd的源極S提取出的輸出電流Ids流入發(fā)光元件EL的等效電容器Coled。發(fā)光元件EL是具有陽極和陰極的二極管發(fā)光元件，其陽極被耦合到驅(qū)動(dòng)晶體管Trd的源極S，而其陰極被耦合到接地電勢Vcath。如上所述，校正單元預(yù)先將發(fā)光元件EL設(shè)置到反向偏置狀態(tài)，并且當(dāng)從驅(qū)動(dòng)晶體管Trd的源極S提取出的輸出電流Ids流入發(fā)光元件EL時(shí)，該校正單元利用該二極管發(fā)光元件EL作為電容性元件Coled。
圖15是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的顯示屏的框圖。為了幫助理解，與圖5的第一實(shí)施例相同的部分被給予相同的標(biāo)號。該顯示屏也包括中心像素陣列1和圍繞像素陣列1的外圍電路。外圍電路包括水平選擇器3、寫掃描器4、驅(qū)動(dòng)掃描器5、第一校正掃描器71和第二校正掃描器72。像素陣列1包括以矩陣形式排列的像素電路。為了易于理解，圖15僅以放大形式示出了一個(gè)像素電路2。
像素電路2包括5個(gè)晶體管Tr1、Tr2、Tr4、Tr5和Trd、2個(gè)電容性元件Cs1和Cs2以及一個(gè)發(fā)光元件EL。與第一和第二實(shí)施例不同，驅(qū)動(dòng)晶體管Trd是P溝道晶體管。其余的所有晶體管Tr1、Tr2、Tr4和Tr5都是N溝道晶體管。雖然依賴于發(fā)光元件EL的特性和像素尺寸，但是與P溝道驅(qū)動(dòng)晶體管相比，N溝道驅(qū)動(dòng)晶體管通常可以提供遷移率校正值的更大容量，并因此提供遷移率校正的容限。
驅(qū)動(dòng)晶體管Trd的源極被耦合到電源Vcc。其柵極被耦合到像素電容器Cs1的一端。當(dāng)驅(qū)動(dòng)晶體管Trd是P溝道晶體管時(shí)，柵極電壓Vgs是基于電源電勢Vcc(在源極處的電勢)來限定的。驅(qū)動(dòng)晶體管Trd的漏極經(jīng)由開關(guān)晶體管Tr4被耦合到發(fā)光元件EL。發(fā)光元件EL是二極管發(fā)光元件。其陽極經(jīng)由開關(guān)晶體管Tr4被耦合到驅(qū)動(dòng)晶體管Trd的漏極，而其陰極接地。開關(guān)晶體管Tr4的柵極被耦合到掃描線DS。開關(guān)晶體管Tr5被插入在驅(qū)動(dòng)晶體管Trd的柵極和漏極之間。其柵極被耦合到掃描線AZ1。
位于像素電路2的輸入端的采樣晶體管Tr1被耦合在信號線SL和像素電容器的另一端之間。采樣晶體管Tr1的柵極被耦合到掃描線WS。另一像素電容器Cs2被耦合在像素電容器Cs1的另一端和電源Vcc之間。開關(guān)晶體管Tr2被耦合到像素電容器Cs1的另一端和某一偏移電勢Vofs之間。晶體管Tr2的柵極被耦合到掃描線AZ2。
圖16是清楚指示圖15的像素電路中的晶體管和相應(yīng)控制信號之間的關(guān)系的電路圖。另外，驅(qū)動(dòng)晶體管Trd的柵極用G指示，發(fā)光元件EL的陽極用X指示。被提供到晶體管Tr1、Tr2、Tr4和Tr5各自的柵極的每個(gè)控制信號的標(biāo)號與相應(yīng)掃描線的標(biāo)號相同。
圖17是用于說明圖16的像素電路的操作的時(shí)序圖。圖17沿時(shí)間軸T示出了控制信號WS、AZ1、AZ2和DS的控制信號的波形，并且還示出了驅(qū)動(dòng)晶體管Trd的柵極電勢(G)的改變和發(fā)光元件EL的陽極電勢(X)的改變。
在時(shí)刻T0(該時(shí)刻在一場開始之前)，控制信號WS、AZ1和AZ2處于低電平，而控制信號DS處于高電平。因此，在時(shí)刻T0，只有開關(guān)晶體管Tr4處于導(dǎo)通狀態(tài)，而晶體管Tr1、Tr2和Tr5處于關(guān)斷狀態(tài)。驅(qū)動(dòng)晶體管Trd經(jīng)由處于導(dǎo)通狀態(tài)的開關(guān)晶體管Tr4被耦合到發(fā)光元件EL。因此，依賴于柵極電壓Vgs的輸出電流流過發(fā)光元件EL，因此像素處于發(fā)光狀態(tài)。注意，圖17的時(shí)序圖用電源電勢Vcc和柵極電勢(G)之間的電勢差指示柵極電壓Vgs。
在時(shí)刻T1(對應(yīng)于一場的開始)處，控制信號AZ1和AZ2被切換到高電平，從而使晶體管Tr2和Tr5導(dǎo)通。因此，像素電容器Cs1的另一端被固定在某一偏移電勢Vofs上。此外，驅(qū)動(dòng)晶體管Trd的漏極和柵極直接彼此耦合。因此，柵極電勢(G)通過被拉到漏極電勢而急劇下降。相反，陽極電勢(X)由于發(fā)光元件EL中生成的電壓降而急劇上升。該操作致使驅(qū)動(dòng)晶體管Trd進(jìn)入閾值電壓檢測的準(zhǔn)備狀態(tài)。
隨后，在時(shí)刻T2處，控制信號DS被切換到低電平，因此開關(guān)晶體管Tr4被關(guān)斷。時(shí)段T1-T2被稱為復(fù)位時(shí)段或重疊時(shí)段。開關(guān)晶體管Tr4的關(guān)斷切斷了來自驅(qū)動(dòng)晶體管的電流通路，因此柵極電容器Cgs和像素電容器Cs1被充電。這樣一來，柵極電勢(G)上升。當(dāng)電源電勢Vcc和柵極電勢(G)之間的電勢差變?yōu)閂th時(shí)，驅(qū)動(dòng)晶體管Trd被關(guān)斷。在時(shí)刻T3(在所述關(guān)斷之后)處，控制信號AZ1和AZ2返回低電平，從而晶體管Tr2和Tr5被關(guān)斷。這樣一來，寫入到像素電容器Cs1中的閾值電壓Vth被固定。時(shí)段T2-T3被稱為Vth校正時(shí)段或Vth檢測時(shí)段。由于對發(fā)光元件EL的通電中斷，因此陽極電勢(X)下降到接地電勢GND。
隨后，在時(shí)刻T4處，控制信號WS被切換到高電平，從而使采樣晶體管Tr1導(dǎo)通。這樣一來，視頻信號Vsig被采樣，因此電壓Vofs-Vsig被寫入像素電容器Cs2。該電壓Vofs-Vsig經(jīng)由像素電容器Cs1被耦合到驅(qū)動(dòng)晶體管Trd的柵極G。經(jīng)耦合的電壓量被表示為Cs1(Vofs-Vsig)/(Cs1+Cgs)。注意，Cgs指的是驅(qū)動(dòng)晶體管的源極和柵極之間的電容。柵極電勢(G)降低了該經(jīng)耦合的電壓量。因此，柵極電壓Vgs變?yōu)殡妷篤th+Cs1(Vofs-Vsig)/(Cs1+Cgs)。在經(jīng)過一個(gè)水平周期(1H)之后的時(shí)刻T7，控制信號WS返回低電平，并因此采樣晶體管Tr1被關(guān)斷。視頻信號Vsig的采樣是在對應(yīng)于1H的時(shí)段T4-T7期間被執(zhí)行的。
在作為采樣時(shí)段T4-T7的一部分的時(shí)段T5-T6期間，控制信號AZ1被切換到高電平，從而使晶體管Tr5導(dǎo)通。這樣一來，漏極電平從電源Vcc(驅(qū)動(dòng)晶體管Trd的源極)通過漏極流到柵極G。該漏極電流的流動(dòng)使柵極電勢(G)上升了電壓ΔV。電壓ΔV與驅(qū)動(dòng)晶體管的遷移率成正比。當(dāng)驅(qū)動(dòng)晶體管具有較大遷移率時(shí)，可獲得較大電壓ΔV，并因此實(shí)現(xiàn)較大的柵極電勢(G)的上升。因此，相應(yīng)地實(shí)現(xiàn)了柵極電壓Vgs的較大下降，這能夠更大地抑制輸出電流。通過這樣將來自驅(qū)動(dòng)晶體管Trd的漏極的輸出電流負(fù)反饋到其柵極，可以校正遷移率方面的差異。在采樣時(shí)段T4-T7中設(shè)置的時(shí)段T5-T6被稱為遷移率校正時(shí)段。作為遷移率校正的結(jié)果，驅(qū)動(dòng)晶體管Trd的柵極電壓Vgs變?yōu)閂th+Cs1(Vofs-Vsig)/(Cs1+Cgs)-ΔV。柵極電壓Vgs除了包括主要的信號分量之外，還包括用于消除驅(qū)動(dòng)晶體管的閾值電壓的分量Vth和用于消除驅(qū)動(dòng)晶體管的遷移率的分量ΔV。
在時(shí)刻T8處，控制信號DS被切換到高電平，從而使開關(guān)晶體管Tr4導(dǎo)通。因此，驅(qū)動(dòng)晶體管Trd被直接耦合到發(fā)光元件EL，并且已經(jīng)校正了其中由于閾值電壓Vth和遷移率μ方面的差異引起的差異的輸出電流流過發(fā)光元件EL。此后，在時(shí)刻T9處，該場結(jié)束，同時(shí)下一場開始。在下一場中，同樣執(zhí)行Vth校正、視頻信號采樣和遷移率校正。
圖18是示出像素電路在遷移率校正時(shí)段T5-T6中的狀態(tài)的電路圖。由于采樣晶體管Tr1和開關(guān)晶體管Tr5在如上所述的遷移率校正時(shí)段T5-T6中處于導(dǎo)通狀態(tài)，因此漏極電流Ids被寫入像素電容器Cs1。該寫入使驅(qū)動(dòng)晶體管Trd的柵極電勢(G)上升了電壓ΔV。此時(shí)流動(dòng)的漏極電流由等式6表示。在等式6中，耦合系數(shù)Cs1/(Cs1+Cgs)大致等于1，并因此被忽略。在實(shí)踐中，Cs1與Cgs相比要大得多。
Ids＝kμ(Vgs-Vth)2＝kμ(Vofs-Vsig-ΔV)2等式6由于得到公式ΔV＝Ids·t/Cs1，因此具有不同遷移率的像素具有不同的電壓ΔV，如上所述。具有較大遷移率的像素具有較大電壓ΔV，因此獲得較大的電流Ids校正量。由于遷移率校正操作，在遷移率方面存在差異的像素的輸出電流可以被均衡，即遷移率方面的差異可被校正。
通過與第一實(shí)施例中類似的分析，輸出電流的詳細(xì)公式如等式7所示。
Ids=kμ(Vofs-Vsig1+(Vofs-Vsig)kμCs1t)2]]>等式7等式7的右側(cè)包括兩個(gè)遷移率μ。在系數(shù)部分的遷移率μ與在分?jǐn)?shù)部分的分母中的遷移率μ彼此抵消。因此，可以從驅(qū)動(dòng)電流Id3中消除對遷移率μ的依賴性。分母中的遷移率μ可以通過控制遷移率校正時(shí)段T5-T6的時(shí)間寬度t來調(diào)整。因此，本發(fā)明實(shí)施例中的遷移率校正可以被優(yōu)化。
雖然已經(jīng)利用特定術(shù)語描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但是這樣的描述僅僅出于舉例說明的目的，將會(huì)理解，在不脫離所附權(quán)利要求書的精神或范圍的情況下，可以執(zhí)行各種改變和變化。
權(quán)利要求
1.一種布置在提供控制信號的行掃描線和提供視頻信號的列信號線之間的交叉部分處的像素電路，包括采樣晶體管，該采樣晶體管在某個(gè)采樣時(shí)段期間響應(yīng)于從所述掃描線提供的控制信號而導(dǎo)通，從而對從所述信號線提供的視頻信號采樣；耦合到所述采樣晶體管的電容性部分，該電容性部分保存經(jīng)采樣的視頻信號，并根據(jù)所述經(jīng)采樣的視頻信號來提供輸入電壓；耦合到所述電容性部分的驅(qū)動(dòng)晶體管，所述輸入電壓被施加在所述驅(qū)動(dòng)晶體管的柵極和源極之間，所述驅(qū)動(dòng)晶體管在某個(gè)發(fā)光時(shí)段期間提供依賴于所述輸入電壓的輸出電流，并且所述輸出電流具有對所述驅(qū)動(dòng)晶體管的溝道區(qū)中的載流子遷移率的依賴性；耦合到所述驅(qū)動(dòng)晶體管的發(fā)光元件，該發(fā)光元件被提供來自所述驅(qū)動(dòng)晶體管的輸出電流，從而以依賴于所述視頻信號的亮度發(fā)光；以及校正單元，該校正單元在所述發(fā)光時(shí)段之前或在所述發(fā)光時(shí)段開始時(shí)校正由所述電容性部分保存的輸入電壓，從而消除所述輸出電流對所述載流子遷移率的依賴性，其中所述校正單元響應(yīng)于從所述掃描線提供的控制信號在所述采樣時(shí)段的一部分期間執(zhí)行操作，從而在采樣所述視頻信號的同時(shí)從所述驅(qū)動(dòng)晶體管中提取出所述輸出電流，并將提取出的輸出電流負(fù)反饋到所述電容性部分以校正所述輸入電壓。
2.如權(quán)利要求1所述的像素電路，其中來自所述驅(qū)動(dòng)晶體管的輸出電流具有對所述驅(qū)動(dòng)晶體管的閾值電壓和載流子遷移率的依賴性；并且所述校正單元在所述采樣時(shí)段前檢測所述驅(qū)動(dòng)晶體管的閾值電壓，并將檢測到的閾值電壓添加到所述輸入電壓，從而消除所述輸出電流對所述閾值電壓的依賴性。
3.如權(quán)利要求1所述的像素電路，其中所述驅(qū)動(dòng)晶體管是N溝道晶體管，并且其漏極被耦合到電源，而其源極被耦合到所述發(fā)光元件；并且所述校正單元在所述發(fā)光時(shí)段的開始部分期間，從所述驅(qū)動(dòng)晶體管提取出輸出電流并將提取出的輸出電流負(fù)反饋到所述電容性部分，所述開始部分與所述采樣時(shí)段的后面部分相重疊。
4.如權(quán)利要求3所述的像素電路，其中所述校正單元使在所述發(fā)光時(shí)段的開始部分期間從所述驅(qū)動(dòng)晶體管的源極提取出的輸出電流流到所述發(fā)光元件中固有的電容器中。
5.如權(quán)利要求4所述的像素電路，其中所述發(fā)光元件是具有陽極和陰極的二極管發(fā)光元件，其陽極被耦合到所述驅(qū)動(dòng)晶體管的源極，其陰極接地；并且所述校正單元預(yù)先將所述發(fā)光元件的陽極和陰極設(shè)置為處于反向偏置狀態(tài)，并執(zhí)行控制，以使所述二極管發(fā)光元件在從所述驅(qū)動(dòng)晶體管的源極提取出的輸出電流流到所述發(fā)光元件期間充當(dāng)電容性元件。
6.如權(quán)利要求1所述的像素電路，其中所述驅(qū)動(dòng)晶體管是P溝道晶體管，其源極被耦合到電源，而其漏極被耦合到所述發(fā)光元件；并且所述校正單元在所述發(fā)光時(shí)段之前的采樣時(shí)段的一部分期間，從所述驅(qū)動(dòng)晶體管提取出輸出電流，并將提取出的輸出電流負(fù)反饋到所述電容性部分。
7.如權(quán)利要求1所述的像素電路，其中所述校正單元調(diào)整在所述采樣時(shí)段中從所述驅(qū)動(dòng)晶體管提取出輸出電流的時(shí)段的時(shí)間寬度，從而使輸出電流中負(fù)反饋到所述電容性部分的量最優(yōu)化。
8.一種顯示屏，包括像素陣列部分，該部分包括布置在行上的掃描線、布置在列上的信號線以及布置在所述掃描線和信號線之間的交叉部分處的像素矩陣；向所述信號線提供視頻信號的信號部分；以及向所述掃描線提供控制信號以在每行基礎(chǔ)上順序掃描像素的掃描器部分，其中所述像素中的每一個(gè)至少包括采樣晶體管、耦合到所述采樣晶體管的電容性部分、耦合到所述電容性部分的驅(qū)動(dòng)晶體管和耦合到所述驅(qū)動(dòng)晶體管的發(fā)光元件；所述采樣晶體管在某個(gè)采樣時(shí)段期間響應(yīng)于從所述掃描線提供的控制信號而導(dǎo)通，從而在所述電容性部分中對從所述信號線提供的視頻信號進(jìn)行采樣；所述電容性部分根據(jù)所述經(jīng)采樣的視頻信號在所述驅(qū)動(dòng)晶體管的柵極和源極之間提供輸入電壓；所述驅(qū)動(dòng)晶體管在某個(gè)發(fā)光時(shí)段期間，將依賴于所述輸入電壓的輸出電流提供到所述發(fā)光元件，并且所述輸出電流具有對所述驅(qū)動(dòng)晶體管的溝道區(qū)中的載流子遷移率的依賴性；所述發(fā)光元件響應(yīng)于從所述驅(qū)動(dòng)晶體管提供的輸出電流而以依賴于所述視頻信號的亮度發(fā)光；所述像素中的每一個(gè)包括校正單元，該校正單元在所述發(fā)光時(shí)段之前或在所述發(fā)光時(shí)段開始時(shí)校正由所述電容性部分保存的輸入電壓，從而消除所述輸出電流對所述載流子遷移率的依賴性；并且所述校正單元響應(yīng)于從所述掃描線提供的控制信號在所述采樣時(shí)段的一部分期間執(zhí)行操作，從而在采樣所述視頻信號的同時(shí)從所述驅(qū)動(dòng)晶體管中提取出所述輸出電流，并將提取出的輸出電流負(fù)反饋到所述電容性部分以校正所述輸入電壓。
9.如權(quán)利要求8所述的顯示屏，其中來自所述驅(qū)動(dòng)晶體管的輸出電流具有對所述驅(qū)動(dòng)晶體管的閾值電壓和載流子遷移率的依賴性；并且所述校正單元在所述采樣時(shí)段前檢測所述驅(qū)動(dòng)晶體管的閾值電壓，并將檢測到的閾值電壓添加到所述輸入電壓，從而消除所述輸出電流對所述閾值電壓的依賴性。
10.如權(quán)利要求8所述的顯示屏，其中所述驅(qū)動(dòng)晶體管是N溝道晶體管，并且其漏極被耦合到電源，而其源極被耦合到所述發(fā)光元件；并且所述校正單元在所述發(fā)光時(shí)段的開始部分期間，從所述驅(qū)動(dòng)晶體管提取出輸出電流并將提取出的輸出電流負(fù)反饋到所述電容性部分，所述開始部分與所述采樣時(shí)段的后面部分相重疊。
11.如權(quán)利要求10所述的顯示屏，其中所述校正單元使在所述發(fā)光時(shí)段的開始部分期間從所述驅(qū)動(dòng)晶體管的源極提取出的輸出電流流到所述發(fā)光元件中固有的電容器中。
12.如權(quán)利要求11所述的顯示屏，其中所述發(fā)光元件是具有陽極和陰極的二極管發(fā)光元件，其陽極被耦合到所述驅(qū)動(dòng)晶體管的源極，其陰極接地；并且所述校正單元預(yù)先將所述發(fā)光元件的陽極和陰極設(shè)置為處于反向偏置狀態(tài)，并執(zhí)行控制，以使所述二極管發(fā)光元件在從所述驅(qū)動(dòng)晶體管的源極提取出的輸出電流流到所述發(fā)光元件期間充當(dāng)電容性元件。
13.如權(quán)利要求8所述的顯示屏，其中所述驅(qū)動(dòng)晶體管是P溝道晶體管，其源極被耦合到電源，而其漏極被耦合到所述發(fā)光元件；并且所述校正單元在所述發(fā)光時(shí)段之前的采樣時(shí)段的一部分期間，從所述驅(qū)動(dòng)晶體管提取出輸出電流，并將提取出的輸出電流負(fù)反饋到所述電容性部分。
14.如權(quán)利要求8所述的顯示屏，其中所述校正單元調(diào)整在所述采樣時(shí)段中從所述驅(qū)動(dòng)晶體管提取出輸出電流的時(shí)段的時(shí)間寬度，從而使輸出電流中負(fù)反饋到所述電容性部分的量最優(yōu)化。
15.一種驅(qū)動(dòng)顯示屏的方法，所述顯示屏包括像素陣列部分、掃描器部分和信號部分，所述像素陣列部分包括布置在行上的掃描線、布置在列上的信號線和布置在所述掃描線和信號線之間的交叉部分處的像素矩陣，所述信號部分向所述信號線提供視頻信號，所述掃描器部分向所述掃描線提供控制信號以在每行基礎(chǔ)上順序掃描像素，所述像素中的每一個(gè)至少包括采樣晶體管、耦合到所述采樣晶體管的電容性部分、耦合到所述電容性部分的驅(qū)動(dòng)晶體管和耦合到所述驅(qū)動(dòng)晶體管的發(fā)光元件，所述方法包括在某個(gè)采樣時(shí)段期間，從所述掃描器部分經(jīng)由所述掃描線向所述采樣晶體管提供控制信號以使所述采樣晶體管導(dǎo)通，從而在所述電容性部分中對從所述信號線提供的視頻信號進(jìn)行采樣；根據(jù)所述經(jīng)采樣的視頻信號，從所述電容性部分提供在所述驅(qū)動(dòng)晶體管的柵極和源極之間的輸入電壓；在某個(gè)發(fā)光時(shí)段期間，將依賴于所述輸入電壓的輸出電流從所述驅(qū)動(dòng)晶體管提供到所述發(fā)光元件，并且所述輸出電流具有對所述驅(qū)動(dòng)晶體管的溝道區(qū)中的載流子遷移率的依賴性，所述發(fā)光元件響應(yīng)于從所述驅(qū)動(dòng)晶體管提供的輸出電流而以依賴于所述視頻信號的亮度發(fā)光；并且在所述發(fā)光時(shí)段之前或在所述發(fā)光時(shí)段開始時(shí)，在所述掃描器部分的控制下，校正由所述電容性部分保存的輸入電壓，從而消除所述輸出電流對每個(gè)像素中的載流子遷移率的依賴性，其中所述校正步驟包括在所述采樣時(shí)段內(nèi)，在采樣所述視頻信號的同時(shí)從所述驅(qū)動(dòng)晶體管提取出所述輸出電流，并將提取出的輸出電流負(fù)反饋到所述電容性部分以校正所述輸入電壓。
全文摘要
本發(fā)明提供了可以消除驅(qū)動(dòng)晶體管的遷移率的影響的像素電路。驅(qū)動(dòng)晶體管在某個(gè)發(fā)光時(shí)段期間，向發(fā)光元件提供依賴于輸入電壓的輸出電流。發(fā)光元件響應(yīng)于從驅(qū)動(dòng)晶體管提供的輸出電流，以依賴于視頻信號的亮度發(fā)光。像素電路包括校正單元，該校正單元在發(fā)光時(shí)段之前或在發(fā)光時(shí)段開始時(shí)對電容器部分保存的輸入電壓進(jìn)行校正，以消除輸出電流對載流子遷移率的依賴性。該校正單元響應(yīng)于從掃描線提供的控制信號，在采樣周期的一部分期間工作。具體而言，校正單元在采樣視頻信號的同時(shí)從驅(qū)動(dòng)晶體管中提取輸出電流，并將輸出電流負(fù)反饋到電容性部分以校正輸入電壓。
文檔編號G09G3/20GK1815538SQ2006100032
公開日2006年8月9日 申請日期2006年1月27日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月2日
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