CN1815538A - 像素电路、显示屏及其驱动方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了可以消除驱动晶体管的迁移率的影响的像素电路。驱动晶体管在某个发光时段期间，向发光元件提供依赖于输入电压的输出电流。发光元件响应于从驱动晶体管提供的输出电流，以依赖于视频信号的亮度发光。像素电路包括校正单元，该校正单元在发光时段之前或在发光时段开始时对电容器部分保存的输入电压进行校正，以消除输出电流对载流子迁移率的依赖性。该校正单元响应于从扫描线提供的控制信号，在采样周期的一部分期间工作。具体而言，校正单元在采样视频信号的同时从驱动晶体管中提取输出电流，并将输出电流负反馈到电容性部分以校正输入电压。

Description

像素电路、显示屏及其驱动方法

技术领域

本发明涉及用于电流驱动为每个像素提供的发光元件的像素电路。本发明还涉及包括了以矩阵形式(以行和列的形式)排列的像素电路的显示屏，并且尤其涉及采用绝缘栅场效应晶体管的有源矩阵(active matrix)显示屏，所述绝缘栅场效应晶体管设置在各个像素电路中，并控制提供到发光元件(例如有机电致发光(EL)元件)的电流量。

背景技术

在例如液晶显示屏的图像显示屏中，以矩阵形式排列了多个液晶像素，并且入射光的透射强度或反射强度是根据将显示的图像的信息而基于每个像素来控制的，从而显示图像。类似原理同样适用于将有机EL元件用于像素的有机EL显示屏。但是，有机EL元件是不同于液晶像素的自发光元件。因此，有机EL显示屏在以下方面优于液晶显示屏：高图像能见度、没有背光以及高响应速度。此外，有机EL显示屏是电流控制的显示屏，它允许利用提供到发光元件的电流来控制每个发光元件的亮度(灰阶)，因此它与电压控制的液晶显示屏有很大不同。

用于有机EL显示屏的驱动系统包括类似于液晶显示屏的有源矩阵系统和单纯矩阵系统。单纯矩阵系统采用简单配置，但难以制造大尺寸且高清晰度的显示屏。因此，近年来更积极地开发有源矩阵显示屏。在有源矩阵系统中，提供到每个像素电路中的发光元件的电流受控于设置在像素电路中的有源元件(通常是薄膜晶体管(TFT))。在日本专利早期公开No.2003-255856、No.2003-271095、No.2004-133240、No.2004-029791和No.2004-093682中已经公开了有源矩阵系统的示例。

现有技术中的像素电路被布置在提供控制信号的行扫描线和提供视频信号的列信号线之间的每个交叉部分上。每个像素电路至少包括采样晶体管、电容性部分、驱动晶体管和发光元件。采样晶体管响应于从扫描线提供的控制信号而导通，以采样从信号线提供的视频信号。电容性部分保存与经采样的视频信号相对应的输入电压。驱动晶体管依赖于由电容性部分保存的输入电压而在某个发光时段期间提供输出电流。通常，输出电流依赖于驱动晶体管的沟道区域中的载流子迁移率以及驱动晶体管的阈值电压。从驱动晶体管提供的输出电流致使发光元件以依赖于视频信号的亮度发光。

驱动晶体管在其栅极处接收由电容性部分保存的输入电压，并在其源极和漏极之间传导输出电流，从而将电流提供到发光元件。通常，发光元件的发射亮度与所提供的电流量成正比。另外，从驱动晶体管提供的输出电流量受控于栅极电压，即写入电容性部分的输入电压。过去的像素电路根据输入的视频信号改变提供到驱动晶体管的栅极的输入电压，从而控制提供到发光元件的电流量。

驱动晶体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

在作为晶体管特性等式的等式1中，Ids表示在源极和漏极间流动的漏极电流。该电流是被提供到像素电路中的发光元件的输出电流。Vgs表示基于源极电势被提供到栅极的栅极电压。栅极电压是上述像素电路中的输入电压。Vth表示晶体管的阈值电压。μ表示充当晶体管的沟道的半导体薄膜中的迁移率。另外，W、L和Cox分别表示沟道宽度、沟道长度和栅极电容。如等式1所示，当薄膜晶体管工作在其饱和区中时，如果栅极电压Vgs大于阈值电压Vth，晶体管则导通以传导漏极电流Ids。理论上，恒定的栅极电压Vgs向发光元件不变地提供相同的漏极电流Ids，如等式1所示。因此，向屏幕中的所有像素提供具有相同电平的视频信号应该使所有像素以相同的亮度发光，从而应该实现屏幕的统一性。

但是，实际上，由半导体薄膜构成的薄膜晶体管(TFT)(例如多晶硅膜)包含器件特性方面的差异。具体而言，阈值电压Vth不是恒定的，不同像素的阈值电压Vth有所不同。从等式1可知，即使栅极电压Vgs是恒定的，驱动晶体管间阈值电压Vth的差异也会导致漏极电流Ids的差异。因此，每个像素的亮度有所不同，这破坏了屏幕的统一性。在现有技术中，已经开发出具有消除驱动晶体管间的阈值电压差异的功能的像素电路。例如，在上述日本专利早期公开No.2004-133240中公开了这种像素电路。

具有消除阈值电压差异的功能的像素电路可以在某种程度上提高屏幕的统一性。但是，在多晶硅TFT的特性中，不仅阈值电压随元件变化，而且迁移率μ也随元件变化。如等式1所示，迁移率μ方面的差异导致即使栅极电压Vgs恒定，在漏极电流Ids方面也会存在差异。因此，不同像素的发光亮度有所不同，这破坏了屏幕的统一性。

发明内容

考虑到现有技术的上述问题，本发明的目的在于提供能够消除迁移率的影响，从而使从驱动晶体管提供的漏极电流(输出电流)方面的差异能够得以补偿的像素电路、显示屏及其驱动方法。根据本发明的一个实施例，提供了一种布置在提供控制信号的行扫描线和提供视频信号的列信号线之间的交叉部分处的像素电路。该像素电路包括采样晶体管、耦合到采样晶体管的电容性部分、耦合到电容性部分的驱动晶体管、耦合到驱动晶体管的发光元件和校正单元。采样晶体管在某个采样时段期间响应于从扫描线提供的控制信号而导通，从而在电容性部分中对从信号线提供的视频信号进行采样。电容性部分根据经采样的视频信号来提供驱动晶体管的栅极和源极之间的输入电压。驱动晶体管在某个发光时段期间，将依赖于输入电压的输出电流提供到发光元件。所述输出电流具有对驱动晶体管的沟道区中的载流子迁移率的依赖性。发光元件响应于从驱动晶体管提供的输出电流而以依赖于视频信号的亮度发光。校正单元在发光时段之前或在发光时段开始时校正由电容性部分保存的输入电压，从而消除输出电流对载流子迁移率的依赖性。所述校正单元响应于从扫描线提供的控制信号在采样时段的一部分期间工作，从而在采样视频信号的同时从驱动晶体管中提取出输出电流，将提取出的输出电流负反馈到电容性部分以校正输入电压。

根据本发明的另一实施例，提供了一种显示屏，其包括：像素阵列部分，该部分包括布置在行上的扫描线、布置在列上的信号线以及布置在扫描线和信号线之间的交叉部分处的像素矩阵；向信号线提供视频信号的信号部分；以及向扫描线提供控制信号以在每行基础上顺序扫描像素的扫描器部分。所述像素中的每一个至少包括采样晶体管、耦合到采样晶体管的电容性部分、耦合到电容性部分的驱动晶体管和耦合到驱动晶体管的发光元件。所述采样晶体管在某个采样时段期间响应于从扫描线提供的控制信号而导通，从而在电容性部分中对从信号线提供的视频信号进行采样。所述电容性部分根据经采样的视频信号在驱动晶体管的栅极和源极之间提供输入电压。所述驱动晶体管在某个发光时段期间，将依赖于输入电压的输出电流提供到发光元件。所述输出电流具有对驱动晶体管的沟道区中的载流子迁移率的依赖性。所述发光元件响应于从驱动晶体管提供的输出电流而以依赖于视频信号的亮度发光。所述像素中的每一个包括校正单元，该校正单元在发光时段之前或在发光时段开始时校正由电容性部分保存的输入电压，从而消除输出电流对载流子迁移率的依赖性。所述校正单元响应于从扫描线提供的控制信号在采样时段的一部分期间执行操作，从而在采样视频信号的同时从驱动晶体管中提取出输出电流，并将提取出的输出电流负反馈到电容性部分以校正输入电压。

根据本发明的又一实施例，提供了一种驱动显示屏的方法，所述显示屏包括像素阵列部分、扫描器部分和信号部分。所述像素阵列部分包括布置在行上的扫描线、布置在列上的信号线和布置在扫描线和信号线之间的交叉部分处的像素矩阵。所述信号部分向信号线提供视频信号。所述扫描器部分向扫描线提供控制信号，以在每行基础上顺序扫描像素。所述像素中的每一个至少包括采样晶体管、耦合到采样晶体管的电容性部分、耦合到电容性部分的驱动晶体管和耦合到驱动晶体管的发光元件。所述方法包括：在某个采样时段期间，从扫描器部分经由扫描线向采样晶体管提供控制信号以使采样晶体管导通，从而在电容性部分中对从信号线提供的视频信号进行采样；根据经采样的视频信号，从电容性部分提供在驱动晶体管的栅极和源极之间的输入电压；以及在某个发光时段期间，将依赖于输入电压的输出电流从驱动晶体管提供到发光元件。所述输出电流具有对驱动晶体管的沟道区中的载流子迁移率的依赖性。所述发光元件响应于从驱动晶体管提供的输出电流而以依赖于视频信号的亮度发光。所述方法还包括在发光时段之前或在发光时段开始时，在扫描器部分的控制下，校正由电容性部分保存的输入电压，从而消除输出电流对每个像素中的载流子迁移率的依赖性。所述校正步骤包括在采样时段内，在采样视频信号的同时从驱动晶体管提取出输出电流，并将提取出的输出电流负反馈到电容性部分以校正输入电压。

根据本发明的实施例，像素电路包括校正单元，该校正单元在发光时段之前或在发光时段开始时校正驱动晶体管的输入电压(栅极电压)，以便消除来自驱动晶体管的输出电流对载流子迁移率的依赖性。校正单元工作在采样时段的一部分期间，以在采样视频信号的电势(信号电势)的同时从驱动晶体管中提取出输出电流(漏极电流)，并将输出电流负反馈到电容性部分，从而校正输入电压(栅极电压)。如等式1所示，输出电流(漏极电流)与迁移率成正比。因此，当某个像素中的驱动晶体管具有高迁移率时，来自该驱动晶体管的输出电流也相应地较大。该输出电流被负反馈到电容性部分，从而校正输入电压(栅极电压)。较大的迁移率会导致较大的负反馈量，因此会相应地大大降低输入电压(栅极电压)。这种栅极电压的降低导致对漏极电流的抑制。相反，当在另一像素中的驱动晶体管相对较小时，来自驱动晶体管的漏极电流也较小。因此，到电容性部分的负反馈量也较小，从而导致栅极电压的降低较小。就是说，驱动晶体管的较小迁移率提供较小的输出电流，从而导致较小的校正量。如上所述，根据本发明实施例的校正单元通过反馈来校正输入电压，以消除在迁移率方面的差异，从而提高屏幕的统一性。另外，这种迁移率校正是在对信号电势进行采样的同时执行的。视频信号电势幅度的改变对应于灰阶级，灰阶级的范围从黑级到白级。在任意级上，迁移率校正都可恰当实现。到输入电压的负反馈量依赖于用于提取输出电流的时间段。提取时段越长，提供的负反馈量就越大。本发明的实施例了可以改变用于在采样时段中提取输出电流的时段，从而使负反馈量能够最优化。此外，在本发明的实施例中，发光元件由于对视频信号电势的采样，因而是电流驱动的。本发明的实施例与过去执行对视频信号电势的采样的液晶显示屏是相同的。因此，已广泛应用于过去的有源矩阵液晶显示屏中的电压信号驱动器可被用于本发明实施例中的信号部分。另外，与过去集成形成多晶硅晶体管的有源矩阵液晶面板类似，本发明一个实施例中的显示屏也可以被制造为并入了外围电路的面板，其中外围扫描器部分和信号部分与像素阵列部分集成在一起。

附图说明

图1是示出显示屏的参考示例的框图。

图2是示出包括在图1的显示屏中的像素电路的配置的电路图。

图3是用于说明图2中的像素电路的操作的参考时序图。

图4是示出驱动晶体管的输出电流特性的图。

图5是示出根据本发明第一实施例的显示屏的框图。

图6是集中于图5的显示屏中所包括的像素电路的示意图。

图7是用于说明图6的像素电路的操作的时序图。

图8是用于说明图6的像素电路的操作的示意图。

图9是用于说明图6的像素电路的操作的图。

图10是用于说明图6的像素电路的操作的示意图。

图11是示出图6的像素电路中包括的驱动晶体管的操作特性的图。

图12是示出根据本发明第二实施例的显示屏的框图。

图13是用于说明图12的显示屏中包括的像素电路的操作的时序图。

图14是用于说明图12的显示屏中包括的像素电路的操作的电路图。

图15是示出根据本发明第三实施例的显示屏的框图。

图16是用于说明图15的显示屏中包括的像素电路的操作的示意图。

图17是用于说明图15的显示屏中包括的像素电路的操作的时序图。

图18是用于说明图15的显示屏中包括的像素电路的操作的示意图。

具体实施方式

下面将参考附图来详细描述本发明的实施例。最初，为了清晰示出本发明的背景，将参考图1描述具有校正阈值电压Vth的功能的有源矩阵显示屏的参考示例。参考图1，有源矩阵显示屏包括作为主要部分的像素阵列1和外围电路部分。外围电路部分包括水平选择器3、写扫描器4、驱动扫描器5、校正扫描器7等等。像素阵列1包括像素R、G和B，这些像素被布置在行扫描线WS和列信号线SL之间的交叉部分，并因而以矩阵形式排列。虽然在本示例中三原色RGB的像素被用于允许彩色显示，但是本发明并不局限于此。像素R、G和B中的每一个由像素电路2构成。信号线SL由水平选择器3驱动。水平选择器3充当信号部分，并向信号线SL提供视频信号。扫描线WS由写扫描器4扫描。其他扫描线DS和AZ也平行于扫描线WS布线。扫描线DS由驱动扫描器5扫描。扫描线AZ由校正扫描器7扫描。写扫描器4、驱动扫描器5和校正扫描器7充当扫描器部分，并在每个水平周期中顺序扫描各个行。每个像素电路2在被扫描线WS选中时对来自信号线SL的视频信号采样。此外，当被扫描线DS选中时，像素电路2根据采样后的视频信号来驱动其中包括的发光元件。另外，像素电路2在被扫描线AZ扫描时，执行预定的校正操作。

像素阵列1通常形成在绝缘基板(例如玻璃基板)上，而该绝缘基板将形成在平板(flat panel)上。每个像素电路2由非晶硅TFT或低温多晶硅TFT构成。当像素电路2由非晶硅TFT构成时，扫描器部分基于TAB等被形成在除包括像素阵列1的平板之外的其他面板上，然后再经由柔性线缆被耦合到该平板。当像素电路2由低温多晶硅TFT构成时，由于信号部分和扫描器部分也由低温多晶硅TFT构成，因此像素阵列1、信号部分和扫描器部分可以集成地形成在同一平板上。

图2是示出包括在图1所示像素阵列中的像素电路的配置的电路图。参考图2，像素电路2包括5个薄膜晶体管Tr1-Tr4和Trd、2个电容性元件Cs1和Cs2以及一个发光元件EL。所有晶体管Tr1-Tr4和Trd都是P沟道多晶硅TFT。但是，本发明并不局限于此。晶体管可以包括N沟道多晶硅TFT。可替换地，像素电路可以包括N沟道非晶硅TFT。两个电容性元件Cs1和Cs2集成地构成像素电路2的电容性部分。发光元件EL例如是具有阳极和阴极的二极管有机EL元件。但是本发明并不局限于此。发光元件包括所有由电流驱动发光的典型器件。

位于像素电路2中心的驱动晶体管Trd的栅极(G)被耦合到G点。其源极(S)和漏极(D)被分别耦合到S点和D点。发光元件EL的阳极被耦合到D点，而其阴极接地。开关晶体管Tr4耦合在电源电势Vcc和S点之间，并且控制发光元件EL的导通和关断。晶体管Tr4的栅极耦合到扫描线DS。

采样晶体管Tr1被耦合在信号线SL和点A之间。采样晶体管Tr1的栅极被耦合到扫描线WS。检测晶体管Tr5被耦合在A点和S点之间。其栅极被耦合到扫描线AZ。开关晶体管Tr3耦合在点G和某一偏移电势Vofs之间。其栅极被耦合到扫描线AZ。检测晶体管Tr5和开关晶体管Tr3构成用于取消阈值电压Vth的校正单元。一个电容性元件Cs1耦合在A点和G点之间，另一电容性元件Cs2耦合在电源电势Vcc和A点之间。

驱动晶体管Trd根据在源极和栅极间提供的栅极电压Vgs在源极和漏极间传导漏极电流Ids，从而以漏极电流Ids驱动发光元件EL。在本说明书中，栅极电压Vgs和漏极电流Ids分别被定义为输入电压和输出电流。栅极电压Vgs是依赖于从信号线SL提供的视频信号Vsig来设置的，而漏极电流Ids是基于栅极电压Vgs来提供的。因此，发光元件EL的发光亮度可根据视频信号的灰阶来控制。

驱动晶体管Trd的阈值电压Vth随每个像素而有所不同。为了消除这种差异，驱动晶体管Trd的阈值电压Vth被预先检测并保存在电容性元件Cs1中。随后，采样晶体管Tr1导通，以向电容性元件Cs2写入信号电势Vsig。驱动晶体管Trd由如此设置的栅极电压Vgs驱动。

图3是用于说明图2的像素电路的操作的时序图。图3沿时间轴T图示出提供到扫描线WS、AZ和DS的控制信号的波形。为了简化描述，下文中每个控制信号的标号与相应扫描线的标号相同。由于所有晶体管都是P沟道晶体管，因此当相应扫描线处于高电平时，晶体管处于关断状态，而当相应扫描线处于低电平时，晶体管处于导通状态。因此，为了简化描述，在本参考示例中，控制信号从高电平到低电平的下降也被称为“导通”，而从低电平到高电平的上升也被称为“关断”。图3还示出了在A点和G点的电势改变以及控制信号WS、AZ和DS的波形。反之，当晶体管是N沟道晶体管时，控制信号从高电平到低电平的下降将被称为“关断”，而从低电平到高电平的上升也被称为“导通”。

在该时序图中，从时刻T1到T7的时段被定义为一场(one field，1f)。在一场期间，像素阵列的每行被顺序扫描一次。该时序图示出了被提供到一行上的像素的控制信号ES、AZ和DS的波形。

在时刻T0(在一场开始之前)，控制信号WS和AZ处于“关断”，而控制脉冲DS处于“导通”。因此，采样晶体管Tr1、检测晶体管Tr5和开关晶体管Tr3处于关断状态，而只有开关晶体管Tr4处于导通状态。在此状态中，A点处于信号电势Vsig，G点处于比Vsig低Vth的电势。此时，S点由于晶体管Tr4处于导通状态而处于Vcc。因此，在向发光元件EL提供输出电流Ids的晶体管Trd的源极和栅极之间提供了大于Vth的足够电压。因此，发光元件EL在时刻T0处于发光状态。

随后，在时刻T1(一场开始时)，控制信号AZ被切换到“导通”，因此晶体管Tr5和Tr3导通。该操作将A点和S点直接耦合，从而A点的电势急升至电源电势Vcc。另外，由于晶体管Tr3导通，因此G点的电势急降至某个偏移电势Vofs。

在紧随时刻T1之后的时刻T2，控制信号DS被“关断”，因此开关晶体管Tr4进入不导通状态。该操作将S点与电源电势Vcc相隔离，从而致使发光元件EL进入不发光状态。在从时刻T1到T2的时段T1-T2内，A点电势变为Vcc，而G点电势变为Vofs。因此，电容性元件Cs1和Cs2的电势复位。该复位操作充当用于使随后的检测操作稳定的准备工作。时段T1-T2被称为复位时段。

由于控制信号DS在时刻T2切换到“关断”使S点与Vcc隔离，因此从电源馈送的功率中断，而电容性元件Cs1的放电被启动，因此瞬态电流流经晶体管Tr5，这使A点电势从Vcc下降。当A点电势降到比G点电势大Vth的电势时，瞬态电流消失。从而，A点和G点之间的电势差变为Vth，并且电势Vth被保存在电容性元件Cs1中。

在时刻T3处，控制信号AZ被“关断”。因此，晶体管Tr5和Tr3被关断，这使电容性元件Cs1与Vofs和S点隔离。由于在从时刻T2到T3的时段期间，Vth被检测并保存在Cs1中，因此时段T2-T3被称为检测时段。检测时段T2-T3被设计为具有足够长时间的宽度，以使流到驱动晶体管的瞬态电流下降到零。

如上所述，复位时段T1-T2期间的复位操作和检测时段T2-T3期间的检测操作充当对阈值电压Vth的校正操作。因此，作为复位和检测时段之和的时段T1-T3被称为Vth校正时段。在某些情况下，时段T2-T3被称为Vth校正时段。如图3的时序图所示，Vth校正时段T1-T3由控制信号AZ限定。另外，控制信号DS使Vth校正时段T1-T3中复位时段T1-T2与检测时段T2-T3相分开。控制信号DS基本控制开关晶体管Tr4的导通和关断的切换，并因此限定不发光时段和发光时段。

在校正时段T1-T3之后的时刻T4，控制信号WS被切换到“导通”，从而使采样晶体管Tr1导通。从而，从信号线SL提供的视频信号Vsig被采样并保存在电容性元件Cs2中。因此，A点电势从Vofs+Vth上升到信号电势Vsig。随着该电势的上升，G点电势也在维持与A点电势之间的电势差Vth的同时上升。如该时序图所示，即使在完成采样之后，A点和G点之间的电势差也保持在Vth。随后，在经过一个水平周期之后的时刻T5，控制信号WS切换到“关断”，因此采样晶体管Tr1进入不导通状态。由于用于采样Vsig并将其保存在Cs2中的采样操作是在时段T4-T5期间执行的，因此该时段被称为采样时段。采样时段T4-T5的长度等于一个水平周期1H的长度。

在时刻T6，控制信号DS再次被“导通”，从而使开关晶体管Tr4导通。该切换致使驱动晶体管Trd根据S点和G点之间的电势向发光元件EL提供漏极电流Ids。因此，发光元件EL以依赖于Vgs的亮度发光。

在时刻T7，一场结束，同时下一场开始。在下一场中，复位时段首先开始。

基于图3的时序图，以下将获得采样时段T4-T5和随后的发光时段期间的输入电压Vgs。输入电压Vgs是与S点电势相对的G点电势。在采样时段T4-T5之后的发光时段中，S点被耦合到电源，并且由于晶体管Tr4处于导通状态，所以此处电势为Vcc。如上所述，A点电势比Vcc低Vsig。另外，G点电势比A点电势低Vth。因此，作为相对于S点电势的G点电势的Vgs被表示为Vcc-(Vsig-Vth)。当用所获得的Vcc-(Vsig-Vth)替换等式1中的Vgs时，得到以下等式。

Ids＝(1/2)μ(W/L)Cox(Vcc-Vsig)²

在该特性等式中，存在项(Vcc-Vsig)，其取代了等式1中的项(Vgs-Vth)，并因此消除了Vth。因此，图2的像素电路2可以独立于驱动晶体管Trd的Vth而将根据Vsig值的输出电流Ids提供给发光元件EL。因此，即使驱动晶体管Trd的Vth随不同像素有所不同，像素阵列也可以向每个像素的发光元件EL提供已消除了差异的输出电流。

图4示出了该特性等式的图。输出电流Ids被绘制在纵轴上，而电压Vcc-Vsig被绘制在横轴上。该特性等式被表示在图旁边。如特性等式所示，驱动晶体管的项Vth不存在。但是，等式中仍旧存在迁移率μ。迁移率与Vth一样依赖于器件，并随像素有所不同。因此，只消除Vth无法导致输出电流Ids中的差异的完全消除。在该图中，与大μ相对应的晶体管特性被表示为实线，而与小μ相对应的晶体管特性被表示为虚线。从图中可知，特性等式中的系数μ越大，则导致特性曲线越陡。因此，即使在Vcc-Vsig为常数(＝V0)时，输出电流Ids也会依赖于μ变化，这是因为像素间的迁移率μ存在差异，从而导致像素间的亮度存在差异。具体而言，当Vcc-Vsig具有用于显示从灰到白的范围中的灰阶的值时，依赖于迁移率μ的亮度差异相当大，并出现显示的不均匀性。这种不均匀性是应被解决的一个重要问题。

图5是示出根据本发明第一实施例的显示屏的电路图。参考图5，有源矩阵显示屏包括作为主要部分的像素阵列1和外围电路部分。外围电路部分包括水平选择器3、写扫描器4、驱动扫描器5、第一校正扫描器71和第二校正扫描器72等等。像素阵列1包括多个像素电路2，这些像素电路2被布置在行扫描线WS和列信号线SL之间的交叉部分，并因此以矩阵形式排列。为了易于理解，图5只以放大形式示出了一个像素电路2。信号线SL被水平选择器3所驱动。水平选择器3充当信号部分，并向信号线SL提供视频信号。扫描线WS由写扫描器4所扫描。其他扫描线DS、AZ1和AZ2也平行于扫描线WS布线。扫描线DS由驱动扫描器5扫描。扫描线AZ1由第一校正扫描器71扫描。扫描线AZ2由第二校正扫描器72扫描。写扫描器4、驱动扫描器5、第一校正扫描器71和第二校正扫描器72充当扫描器部分，并在每个水平周期中顺序扫描各个行。每个像素电路2在被扫描线WS选中时对来自信号线SL的视频信号采样。此外，当被扫描线DS选中时，像素电路2根据采样后的视频信号来驱动其中包括的发光元件EL。另外，像素电路2在被扫描线AZ1和AZ2选中时执行预定校正操作。

像素电路2包括5个TFT Tr1-Tr4和Trd、一个电容性元件(像素电容器)Cs和一个发光元件EL。晶体管Tr1到Tr3和Trd是N沟道多晶硅TFT。只有晶体管Tr4是P沟道多晶硅TFT。在该像素电路2中，电容性元件Cs充当电容性部分。发光元件EL例如是具有阳极和阴极的二极管有机EL元件。但是，本发明并不局限于此。发光元件包括由电流驱动发光的所有典型器件。

位于像素电路2中心的驱动晶体管Trd的栅极G被耦合到像素电容器Cs的一端，而其源极S被耦合到像素电容器Cs的另一端。驱动晶体管Trd的栅极G还经由开关晶体管Tr2被耦合到另一参考电势Vss1。驱动晶体管Trd的漏极经由开关晶体管Tr4被耦合到电源Vcc。开关晶体管Tr2的栅极被耦合到扫描线AZ1。开关晶体管Tr4的栅极被耦合到扫描线DS。发光元件EL的阳极被耦合到驱动晶体管Trd的源极S，而其阴极接地。该地电势有时被表示为Vcath。开关晶体管Tr3被插入在驱动晶体管Trd的源极S和某个参考电势Vss2之间。晶体管Tr3的栅极被耦合到扫描线AZ2。采样晶体管Tr1被耦合在信号线SL和驱动晶体管Trd的栅极G之间。采样晶体管Tr1的栅极被耦合到扫描线WS。

在该像素电路2中，采样晶体管Tr1在某个采样时段期间，响应于从扫描线WS提供的控制信号WS而导通，以将从信号线SL提供的视频信号Vsig采样到电容性部分Cs中。电容性部分Cs根据采样后的视频信号Vsig在驱动晶体管的栅极G和源极S之间提供输入电压Vgs。驱动晶体管Trd在某个发光时段向发光元件EL提供依赖于输入电压Vgs的输出电流Ids。输出电流(漏极电流)依赖于驱动晶体管Trd的沟道区域中的载流子迁移率μ以及驱动晶体管Trd的阈值电压Vth。从驱动晶体管Trd提供的输出电流Ids致使发光元件EL以依赖于视频信号Vsig的亮度发光。

本实施例具有如下特性：像素电路2包括由开关晶体管Tr2到Tr4构成的校正单元，并在发光时段开始时预先校正保存在电容性部分Cs中的输入电压Vgs，以便消除输出电流Ids对载流子迁移率μ的依赖性。具体而言，校正单元(Tr2到Tr4)响应于从扫描线DS提供的控制信号DS在采样时段的一部分期间进行操作。因此，校正单元在视频信号Vsig被采样时从驱动晶体管Trd提取出输出电流Ids，并将输出电流Ids负反馈到电容性部分Cs以校正输入电压Vgs。另外，为了还消除输出电流Ids对阈值电压Vth的依赖性，该校正单元(Tr2到Tr4)预先检测出驱动晶体管Trd的阈值电压Vth，并在采样时段之前，将检测出的阈值电压Vth添加到输入电压Vgs。

在本实施例中，驱动晶体管Trd是N沟道晶体管，其漏极被耦合到电源Vcc，而其源极S被耦合到发光元件EL。在此配置中，上述校正单元在发光时段的开始部分期间，从驱动晶体管Trd中提取出输出电流Ids，并将其负反馈到电容性部分Cs。该开始部分与采样时段的后面部分相重叠。在反馈时，校正单元致使在发光时段的开始部分期间从驱动晶体管Trd的源极S提取出的输出电流Ids流入发光元件EL中固有的电容器。具体而言，发光元件EL是具有阳极和阴极的二极管发光元件，其阳极被耦合到驱动晶体管Trd的源极S，而其阴极接地。基于此配置，校正单元(Tr2到Tr4)将发光元件EL的阳极和阴极预先设置到反向偏置状态，并且在从驱动晶体管Trd的源极S提取出的输出电流Ids流入发光元件EL时，致使二极管发光元件EL充当电容性元件。校正单元可以调整采样时段中用于从驱动晶体管Trd中提取出输出电流Ids的时段的时间宽度t，从而可以使输出电流Ids到电容性部分Cs的负反馈量最优化。

图6是集中于图5所示显示屏中的像素电路部分的示意图。为了帮助理解，图6还指示出由采样晶体管Tr1采样的视频信号Vsig、驱动晶体管Trd的输入电压Vgs和输出电流Ids以及包括在发光元件EL中的电容性组件Coled。下面将基于图6来描述像素电路2的基本操作。

图7是关于图6中的像素电路的时序图。下面将参考图7来具体详细描述图6中的像素电路的操作。图7沿时间轴T示出了被提供到扫描线WS、AZ1、AZ2和DS的控制信号的波形。为了简化描述，每个控制信号的标号与相应的扫描线的标号相同。由于晶体管Tr1、Tr2和Tr3是N沟道晶体管，因此它们在扫描线WS、AZ1和AZ2处于高电平时处于导通状态，而在这些扫描线处于低电平时处于关断状态。相反，晶体管Tr4是P沟道晶体管，因此它在扫描线DS处于高电平时处于关断状态，并在扫描线DS处于低电平时处于导通状态。该时序图还示出了驱动晶体管Trd的栅极G和源极S处的电势改变以及控制信号WS、AZ1、AZ2和DS的波形。

在图7的时序图中，从时刻T1到T8的时段被定义为一场(1f)。在一场期间，像素阵列的每一行被顺序扫描一次。该时序图示出了被提供到一行上的像素的控制信号WS、AZ1、AZ2和DS的波形。

在时刻T0(该时刻在某一场开始之前)处，所有控制信号WS、AZ1、AZ2和DS都处于低电平。因此，N沟道晶体管Tr1、Tr2和Tr3处于关断状态，而只有P沟道晶体管Tr4处于导通状态。因此，驱动晶体管Trd经由处于导通状态的晶体管Tr4被耦合到电源Vcc，并且因此输出电流Ids根据某输入电压Vgs被提供到发光元件EL。因此，发光元件EL在时刻T0发光。在该时刻提供到驱动晶体管Trd的输入电压Vgs被表示为栅极电势(G)和源极电势(S)之间的电势差。

在时刻T1(一场的开始时刻)处，控制信号DS从低电平切换到高电平。因此，晶体管Tr4被关断，这使驱动晶体管Tr4与电源Vcc隔离，因此停止发光。因此，不发光时段开始。就是说，在时刻T1处，所有晶体管Tr1到Tr4都处于关断状态。

随后，在时刻T2处，控制信号AZ1和AZ2被切换到高电平，从而使开关晶体管Tr2和Tr3导通。这样一来，驱动晶体管Trd的栅极G被耦合到参考电势Vss1，而其源极S被耦合到参考电势Vss2。电势Vss1和Vss2满足关系：Vss1-Vss2＞Vth。因此，确保关系Vss1-Vss2＝Vgs＞Vth成立，这为在时刻T3执行的Vth校正做准备。就是说，时段T2-T3等同于驱动晶体管Trd的复位时段。因此，确保关系VthEL＞Vss2成立，其中VthEL指的是发光元件EL的阈值电压。因此，发光元件EL被提供以负偏置，并因此处于所谓的反向偏置状态。该反向偏置状态是通常执行Vth校正操作和随后的迁移率校正操作所必需的。

在时刻T3处，控制信号AZ2切换到低电平，并且其后控制信号DS也切换到低电平。因此，晶体管Tr3被关断，而晶体管Tr4导通。这样一来。漏极电流Ids流入像素电容器Cs，从而初始化Vth校正操作。此时，驱动晶体管Trd的栅极G处的电势保持在Vss1。电流Ids流出，直到驱动晶体管Trd被关断为止。当驱动晶体管Trd被关断时，驱动晶体管Trd的源极电势(S)为Vss1-Vth。在时刻T4处，在漏极电流被切断之后，控制信号DS再次返回高电平，从而关断开关晶体管Tr4。另外，控制信号AZ1返回低电平，从而关断开关晶体管Tr2。这样一来，Vth被保存并固定在像素电容器Cs中。如上所述，在时段T3-T4期间，驱动晶体管Trd的阈值电压Vth被检测。检测时段T3-T4被称为Vth校正时段。

在以这种方式执行了Vth校正之后，控制信号WS在时刻T5切换到高电平。因此，采样晶体管Tr1导通，从而将视频信号Vsig写入像素电容器Cs。像素电容Cs与发光元件EL的等效电容Coled相比足够小。因此，大多数视频信号Vsig被写入像素电容器Cs。确切来说，电势差Vsig-Vss1被写入像素电容器Cs。因此，驱动晶体管Trd的栅极G和源极S之间的电压Vgs为(Vsig-Vss1+Vth)，这是通过将采样电压Vsig-Vss1与预先检测并保存的电压Vth相加而得到的。当电势Vss1被定义为0V以简化以下描述时，栅极和源极之间的电压Vgs是Vsig+Vth，如图7的时序图所示。视频信号Vsig的采样一直执行到时刻T7，在时刻T7处，控制信号WS返回低电平。就是说，时段T5-T7等同于采样时段。

在时刻T6(该时刻在采样时段结束时刻T7之前)处，控制信号DS返回低电平，从而使开关晶体管Tr4导通。因此，驱动晶体管Trd被耦合到电源Vcc，因此像素电路从不发光时段进入发光时段。在时段T6-T7期间，采样晶体管Tr1仍旧处于导通状态，且开关晶体管Tr4处于导通状态，在该时段期间执行关于驱动晶体管Trd的迁移率的校正。就是说，在本实施例中，在时段T6-T7期间执行迁移率校正，在该时段中，采样时段的后面部分与发光时段的开始部分相重叠。实际上，在用于迁移率校正的发光时段的开始部分，发光元件EL处于反向偏置状态，因此不发光。在迁移率校正时段T6-T7中，漏极电流Ids流过驱动晶体管Trd，而驱动晶体管Trd的栅极G被固定在视频信号Vsig的电平上。如果关系Vss1-Vth＜VthEL被设置，发光元件EL则处于反向偏置状态，并因此不显示出二极管特性，而是显示出简单的电容特性。因此，流过驱动晶体管Trd的电流Ids被写入电容器C，该电容器C是由于像素电容器Cs和发光元件EL的等效电容Coled之间的耦合而产生的(C＝Cs+Coled)。该写入提高了驱动晶体管Trd的源极电势(S)。在图7的时序图中，该电势上升被指示为ΔV。该电势上升使保存在像素电容器Cs中的栅极和源极之间的电压Vgs降低了ΔV，从而导致负反馈。通过使来自驱动晶体管Trd的输出电流Ids负反馈回同一驱动晶体管Trd的输入电压Vgs，从而实现了关于迁移率μ的校正。注意，负反馈量ΔV可以通过调整迁移率校正时段T6-T7的时间宽度t来优化。

在时刻T7，控制信号WS被切换到低电平，从而关断采样晶体管Tr1。这样一来，驱动晶体管Trd的栅极G与信号线SL隔离。由于视频信号Vsig的应用被释放，因此允许驱动晶体管Trd的栅极电势G上升，并因此与源极电势(S)一起上升。在上升期间，保存在像素电容器Cs中的栅极和源极之间的电压Vgs被保持在值(Vsig-ΔV+Vth)。在源极电势(S)上升的步骤中，发光元件EL的反向偏置状态被消除。因此，发光元件EL由于流到其中的输出电流Ids而开始实际发光。此时漏极电流Ids和栅极电压Vgs之间的关系由等式2表示，该等式2是通过以Vsig-ΔV+Vth替换等式1中的Vgs而获得的。

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不包括项Vth，这表示提供到发光元件EL的输出电流Ids不依赖于驱动晶体管Trd的阈值电压Vth。基本上，漏极电流Ids由视频信号的信号电压Vsig来确定。就是说，发光元件EL以依赖于视频信号Vsig的亮度发光。电压Vsig被反馈量ΔV所校正。该校正量ΔV用于消除迁移率μ的影响，该迁移率μ在等式2中处于系数部分。因此，在实践中，漏极电流Ids只依赖于视频信号Vsig。

随后，在时刻T8，控制信号DS被切换到高电平，因此开关晶体管Tr4被关断，这使发光结束，并使该场结束。同时下一场开始，因此Vth校正操作、迁移率校正操作和发光操作被再次重复。

图8是示出像素电路2在迁移率校正时段T6-T7中的状态的电路图。参考图8，在迁移率校正时段T6-T7中，采样晶体管Tr1和开关晶体管Tr4处于导通状态，而开关晶体管Tr2和Tr3处于关断状态。在此状态中，驱动晶体管Trd的源极电势(S)为Vss1-Vth。该源极电势S等于发光元件EL的阳极电势。如果如上所述设置关系Vss1-Vth＜VthEL，发光元件EL则处于反向偏置状态，并因此不表现出二极管特性，而是表现出简单的电容特性。因此，流过驱动晶体管Trd的电流Ids流到像素电容器Cs和发光元件EL的等效电容器Coled之间的组合电容器中，即流到电容器C＝Cs+Coled中。就是说，漏极电流Ids的一部分被负反馈到像素电容器Cs，从而导致关于迁移率的校正。

图9是等式2的图。输出电流Ids被绘制在纵轴上，而电压Vsig被绘制在横轴上。等式2在该图下方示出。图9的图指示了两条特性曲线，作为像素1和像素2之间的比较。像素1中的驱动晶体管的迁移率μ相对较大。相反，像素2中的驱动晶体管的迁移率μ相对较较小。如果驱动晶体管由多晶硅TFT或类似器件构成，那么不可避免地，其迁移率μ在不同像素之间有所不同。当例如同样的视频信号Vsig被写入到像素1和2两者时，不对迁移率进行校正会导致在具有大迁移率μ的像素1中流过的输出电流Ids1′和在具有小迁移率μ的像素2中流过的输出电流Ids2′之间存在很大差异。由于输出电流Ids之间由于迁移率μ的不同而产生很大差异，因此屏幕的统一性恶化。

为了解决这个问题，本发明将输出电流负反馈到输入电压，从而消除了迁移率方面的差异。从晶体管特性等式中显而易见，较大迁移率提供了较大漏极电流Ids。因此，迁移率越大，负反馈量ΔV就越大。如图9所示，具有大迁移率μ的像素1的负反馈量ΔV1大于具有小迁移率μ的像素2的负反馈量ΔV2。这种与大迁移率μ相关联的大负反馈可以抑制迁移率产生的差异。具体而言，如图9所示，当针对具有大迁移率μ的像素1，电压被校正了ΔV1时，其输出电流从Ids1′大大下降到Ids1。相反，由于针对具有小迁移率μ的像素2的校正量ΔV2很小，因此其输出电流从Ids2′到Ids2的降低也相对较小。这样一来，Ids1和Ids2几乎相等，并因此消除了迁移率方面的差异。这种迁移率差异的消除是在电压Vsig的整个范围中执行的，即这种迁移率差异的消除针对从黑到白的所有灰阶，从而极大增强了屏幕的统一性。如上所述，当像素1具有比像素2更大的迁移率时，像素1的校正量ΔV1大于像素2的校正量ΔV2。就是说，较大迁移率导致较大ΔV，因此导致Ids的较大下降。因此，具有不同迁移率的像素的电流值相等，因此可以校正迁移率方面的差异。

作为参考，下面将参考图10在数值上分析上述迁移率校正。如图10所示，将基于晶体管Tr1和Tr4处于导通状态时驱动晶体管Trd的源极处的电势(作为变量V)执行分析。当驱动晶体管Trd的源极电势(S)被定义为V时，流过驱动晶体管Trd的漏极电流Ids由等式3表示。

Ids＝Kμ(Vgs-Vth)²＝kμ(Vsig-V-Vth)²    等式3

另外，漏极电流Ids和电容C(＝Cs+Coled)之间的关系提供了如等式4所示的公式Ids＝dQ/dt＝CdV/dt。

$\mathrm{Ids}=\frac{\mathrm{dQ}}{\mathrm{dt}}=C\frac{\mathrm{dV}}{\mathrm{dt}}\⇔\∫\frac{1}{C}\mathrm{dt}=\∫\frac{1}{\mathrm{Ids}}\mathrm{dV}$ 等式4

$\⇔{\∫}_0^t\frac{1}{C}\mathrm{dt}={\∫}_{-\mathrm{Vth}}^V\frac{1}{{\mathrm{k\μ}(\mathrm{Vsig}-\mathrm{Vth}-V)}^2}\mathrm{dV}$

$\⇔\frac{\mathrm{k\μ}}{C}t={\left[\frac{1}{\mathrm{Vsig}-\mathrm{Vth}-V}\right]}_{-\mathrm{Vth}}^V=\frac{1}{\mathrm{Vsig}-\mathrm{Vth}-V}-\frac{1}{\mathrm{Vsig}}$

$\⇔\mathrm{Vsig}-\mathrm{Vth}-V=\frac{1}{\frac{1}{\mathrm{Vsig}}+\frac{\mathrm{k\μ}}{C}t}=\frac{\mathrm{Vsig}}{1+\mathrm{Vsig}\frac{\mathrm{k\μ}}{C}t}$

等式3被带入等式4，随后在所产生的等式的两侧进行积分。源极电压V的初始值为-Vth。用于校正迁移率方面的差异的时段(时段T6-T7)的时间宽度被定义为t。当在这些条件下解等式4的微分等式时，得到由等式5表示的像素电流，作为迁移率校正时间段t的函数。

$\mathrm{Ids}=\mathrm{k\μ}{\left(\frac{\mathrm{Vsig}}{1+\mathrm{Vsig}\frac{\mathrm{k\μ}}{C}t}\right)}^2$ 等式5

图11是示出基于等式5获得的具有不同迁移率的像素的输出电流特性曲线的图。在图中，示出了关于每个像素的当t＝0μs和2.5μs时获得的曲线。图11还在图下示出了等式5。参考图11，很明显，与t＝0μs时(即当不执行迁移率校正时)相比，t＝2.5μs时有效地实现了对迁移率差异的校正。当不执行迁移率校正时，输出电流具有40％的差异。相反，当执行迁移率校正时，该差异被抑制到10％。在执行迁移率校正操作时，必须一直确保关系V＜VthEL成立。上述第一实施例的像素电路在迁移率校正时采用像素电容Cs和发光元件EL的等效电容Coled。Coled大于Cs，因此组合电容C也很大，这可以提供迁移率校正时间段的容限。

上述操作即使在采样视频信号电势的像素电路中也允许对迁移率差异的校正。基本上，已经投入实际应用的液晶显示屏都是利用电压驱动的方法来驱动的，在电压驱动的方法中，视频信号电势被采样。如果允许有机EL面板利用电压驱动方法来校正迁移率差异，则有机EL面板可以采用外部源极驱动器或并入到面板中的由低温多晶硅TFT等构成的源极驱动器，在现有技术中，它被用在液晶显示屏中。因此，有机EL面板模块可以低成本制造。第一实施例的像素电路采用N沟道和P沟道晶体管的混合作为除了驱动晶体管之外的开关晶体管。但是，每个晶体管可以是N沟道和P沟道晶体管中的任意一种。

图12是根据本发明第二实施例的显示屏的电路图。为了帮助理解，与图5的第一实施例相同的部分被给予相同的标号。该显示屏包括像素阵列1和围绕像素阵列1的外围电路。外围电路包括水平选择器3、写扫描器4、驱动扫描器5、第一校正扫描器71和第二校正扫描器72。像素阵列1包括以矩阵形式排列的像素电路2。为了易于理解，图12只示出了一个像素电路2。像素电路2包括6个晶体管Tr1、Trd和Tr3-Tr6、2个电容性元件Cs1和Cs2以及一个发光元件EL。所有晶体管都是N沟道晶体管。作为像素电路2的主要部分的驱动晶体管Trd的栅极G被耦合到电容性元件Cs1和Cs2中的每一个的一端。一个电容性元件Cs1是耦合电容器，它耦合像素电路2的输出端和输入端。另一电容性元件Cs2是像素电容器，视频信号经由耦合电容器Cs1被写入该像素电容器。驱动晶体管Trd的源极S被耦合到像素电容器Cs2的另一端以及发光元件EL。发光元件EL是二极管器件。其阳极被耦合到驱动晶体管Trd的源极S，而其阴极被耦合到接地电势Vcath。开关晶体管Tr3被插入到驱动晶体管Trd的源极S和某一参考电势Vss2之间。晶体管Tr3的栅极被耦合到扫描线AZ2。驱动晶体管Trd的的漏极经由开关晶体管Tr4被耦合到电源Vcc。开关晶体管Tr4的栅极被耦合到扫描线DS。另外，开关晶体管Tr5被插入到驱动晶体管Trd的栅极G和漏极之间。晶体管Tr5的栅极被耦合到扫描线AZ1。在输入端的采样晶体管Tr1被耦合在信号线SL和耦合电容器Cs1的另一端之间。采样晶体管Tr1的栅极被耦合到扫描线WS。开关晶体管Tr6被插入在耦合电容器Cs1的另一端和某一参考电势Vss1之间。晶体管Tr6的栅极被耦合到扫描线AZ1。

图13是用于说明图12的像素电路的操作的时序图。图13沿时间轴T示出了控制信号WS、DS、AZ1和AZ2的波形，还示出了驱动晶体管Trd的栅极电势(G)和源极电势(S)的改变。在时刻T1(其对应于一场的开始)处，控制信号WS、AZ1和AZ2处于低电平，而只有控制信号DS处于高电平。因此，在时刻T1，只有开关晶体管Tr4处于导通状态，而晶体管Tr1、Tr3、Tr5和Tr6处于关断状态。此时，由于驱动晶体管Trd经由处于导通状态的开关晶体管Tr4被耦合到电源Vss，因此某一漏极电流Ids流过发光元件EL。因此，像素处于发光状态。

在时刻T2处，控制信号AZ1和AZ2被切换到高电平，从而开关晶体管Tr3、Tr5和Tr6导通。因此，驱动晶体管Trd的栅极G经由晶体管Tr5被耦合到电源Vcc，从而栅极电势(G)急剧上升。

随后，在时刻T3处，控制信号DS被切换到低电平，因此晶体管Tr4被关断。由于到驱动晶体管Trd的电力供应停止，因此漏极电流Ids减弱。因此，源极电势(S)和栅极电势(G)都下降，然后当这两个电势之间的电势差变为Vth时，电流完全消失。该电压Vth被保存在像素电容器Cs2中。保存在像素电容器Cs2中的电压Vth被用于消除驱动晶体管Trd的阈值电压。此时，由于开关晶体管Tr3处于导通状态，因此驱动晶体管Tr2的源极S经由晶体管Tr3被耦合到参考电势Vss2。电势Vss2被设置为低于发光元件EL的阈值电压，因此发光元件EL进入反向偏置状态。

随后，在时刻T4，控制信号AZ1被切换到低电平，从而关断晶体管Tr5和Tr6。因此，写入到电容器Cs2中的电压Vth被固定。从时刻T2到T4的时段被称为Vth校正时段(T2-T4)。在Vth校正时段中，耦合电容器Cs1的另一端由于晶体管Tr6处于导通状态而被保持在某一参考电势Vss1上。

在时刻T5，控制信号WS被切换到高电平，从而使采样晶体管Tr1导通。这样一来，驱动晶体管Trd的栅极G经由耦合电容器Cs1和导通的采样晶体管Tr1被耦合到信号线SL。因此，视频信号经由耦合电容器Cs1被耦合到驱动晶体管Trd的栅极G，这致使栅极电势(G)上升。在图13的时序图中，由被耦合的视频信号和电压Vth的组合产生的电压被指示为Vin。电压Vin被保存在像素电容器Cs2中。控制信号WS在时刻T7返回低电平，从而固定写入到像素电容器Cs2中的电势。经由耦合电容器Cs1如此向像素电容器Cs2写入视频信号的时段T5-T7被称为采样时段。采样时段T5-T7的长度等于一个水平周期(1H)的长度。

在本实施例中，在时刻T6(该时刻在采样时段结束时刻T7之前)处，控制信号DS被切换到高电平，而控制信号AZ2被切换到低电平。这样一来，当电流从漏极流向源极S时，驱动晶体管Trd的源极S与电势Vss2隔离。驱动晶体管Trd的栅极电势(G)由于采样晶体管Tr1仍旧处于导通状态而被保持在视频信号电势上。由于输出电流在这种状态下流过驱动晶体管Trd，因此像素电容器Cs2和处于反向偏置状态的发光元件EL的等效电容器被充电。因此，驱动晶体管Trd的源极电势(S)上升ΔV，并且相应地，保存在电容器Cs2中的电压Vin下降。就是说，来自源极S的输出电流被负反馈到栅极G的输入电压。该负反馈量被表示为ΔV。该负反馈操作实现了关于驱动晶体管Trd的迁移率的校正。

此后，当控制信号WS在时刻T7被切换到低电平并因此释放视频信号的应用时，栅极电势(G)和源极电势(S)两者由于所谓的自举(bootstrap)操作而上升，同时其两者之间的电势差保持在(Vin-ΔV)。在源极电势(S)上升的步骤中，发光元件EL的反向偏置状态被消除。因此，输出电流Ids流过发光元件EL，从而导致发光元件EL以依赖于视频信号的亮度发光。随后，在时刻T8，该场1f结束，同时下一场开始。在下一场中，同样执行Vth校正、信号写入和迁移率校正。

图14示出了像素电路2在图13所示的迁移率校正时段T6-T7中的状态。该像素电路2还包括由开关晶体管Tr3、Tr4和Tr5等构成的校正单元。为了消除输出电流Ids对载流子迁移率μ的依赖性，校正单元在发光时段T6-T8之前或在时段T6-T8开始时预先校正保存在像素电容器Cs2中的输入电压Vin(Vgs)。具体而言，校正单元响应于从扫描线DS和AZ2提供的控制信号DS和AZ2，在采样时段T5-T7的一部分期间进行操作。因此，校正单元在视频信号Vsig被采样的同时从驱动晶体管Trd中提取出输出电流Ids，并将输出电流Ids负反馈到像素电容器Cs2以校正输入电压Vgs。另外，为了还消除输出电流Ids对阈值电压Vth的依赖性，该校正单元(Tr3、Tr4和Tr5)在采样时段T5-T7之前的时段T2-T4中，检测驱动晶体管Trd的阈值电压Vth，并将检测到的阈值电压Vth预先添加到输入电压Vgs。

同样在本实施例中，驱动晶体管Trd是N沟道晶体管，并且其漏极被耦合到电源Vcc，而其源极被耦合到发光元件EL。在此配置中，在发光时段T6-T8的开始部分(T6-T7)期间，校正单元从驱动晶体管Trd中提取输出电流Ids，并将其负反馈到像素电容器Cs2。该开始部分与采样时段T5-T7的后面部分相重叠。此时，校正单元致使在发光时段的开始部分(T6-T7)期间从驱动晶体管Trd的源极S提取出的输出电流Ids流入发光元件EL的等效电容器Coled。发光元件EL是具有阳极和阴极的二极管发光元件，其阳极被耦合到驱动晶体管Trd的源极S，而其阴极被耦合到接地电势Vcath。如上所述，校正单元预先将发光元件EL设置到反向偏置状态，并且当从驱动晶体管Trd的源极S提取出的输出电流Ids流入发光元件EL时，该校正单元利用该二极管发光元件EL作为电容性元件Coled。

图15是根据本发明第三实施例的显示屏的框图。为了帮助理解，与图5的第一实施例相同的部分被给予相同的标号。该显示屏也包括中心像素阵列1和围绕像素阵列1的外围电路。外围电路包括水平选择器3、写扫描器4、驱动扫描器5、第一校正扫描器71和第二校正扫描器72。像素阵列1包括以矩阵形式排列的像素电路。为了易于理解，图15仅以放大形式示出了一个像素电路2。

像素电路2包括5个晶体管Tr1、Tr2、Tr4、Tr5和Trd、2个电容性元件Cs1和Cs2以及一个发光元件EL。与第一和第二实施例不同，驱动晶体管Trd是P沟道晶体管。其余的所有晶体管Tr1、Tr2、Tr4和Tr5都是N沟道晶体管。虽然依赖于发光元件EL的特性和像素尺寸，但是与P沟道驱动晶体管相比，N沟道驱动晶体管通常可以提供迁移率校正值的更大容量，并因此提供迁移率校正的容限。

驱动晶体管Trd的源极被耦合到电源Vcc。其栅极被耦合到像素电容器Cs1的一端。当驱动晶体管Trd是P沟道晶体管时，栅极电压Vgs是基于电源电势Vcc(在源极处的电势)来限定的。驱动晶体管Trd的漏极经由开关晶体管Tr4被耦合到发光元件EL。发光元件EL是二极管发光元件。其阳极经由开关晶体管Tr4被耦合到驱动晶体管Trd的漏极，而其阴极接地。开关晶体管Tr4的栅极被耦合到扫描线DS。开关晶体管Tr5被插入在驱动晶体管Trd的栅极和漏极之间。其栅极被耦合到扫描线AZ1。

位于像素电路2的输入端的采样晶体管Tr1被耦合在信号线SL和像素电容器的另一端之间。采样晶体管Tr1的栅极被耦合到扫描线WS。另一像素电容器Cs2被耦合在像素电容器Cs1的另一端和电源Vcc之间。开关晶体管Tr2被耦合到像素电容器Cs1的另一端和某一偏移电势Vofs之间。晶体管Tr2的栅极被耦合到扫描线AZ2。

图16是清楚指示图15的像素电路中的晶体管和相应控制信号之间的关系的电路图。另外，驱动晶体管Trd的栅极用G指示，发光元件EL的阳极用X指示。被提供到晶体管Tr1、Tr2、Tr4和Tr5各自的栅极的每个控制信号的标号与相应扫描线的标号相同。

图17是用于说明图16的像素电路的操作的时序图。图17沿时间轴T示出了控制信号WS、AZ1、AZ2和DS的控制信号的波形，并且还示出了驱动晶体管Trd的栅极电势(G)的改变和发光元件EL的阳极电势(X)的改变。

在时刻T0(该时刻在一场开始之前)，控制信号WS、AZ1和AZ2处于低电平，而控制信号DS处于高电平。因此，在时刻T0，只有开关晶体管Tr4处于导通状态，而晶体管Tr1、Tr2和Tr5处于关断状态。驱动晶体管Trd经由处于导通状态的开关晶体管Tr4被耦合到发光元件EL。因此，依赖于栅极电压Vgs的输出电流流过发光元件EL，因此像素处于发光状态。注意，图17的时序图用电源电势Vcc和栅极电势(G)之间的电势差指示栅极电压Vgs。

在时刻T1(对应于一场的开始)处，控制信号AZ1和AZ2被切换到高电平，从而使晶体管Tr2和Tr5导通。因此，像素电容器Cs1的另一端被固定在某一偏移电势Vofs上。此外，驱动晶体管Trd的漏极和栅极直接彼此耦合。因此，栅极电势(G)通过被拉到漏极电势而急剧下降。相反，阳极电势(X)由于发光元件EL中生成的电压降而急剧上升。该操作致使驱动晶体管Trd进入阈值电压检测的准备状态。

随后，在时刻T2处，控制信号DS被切换到低电平，因此开关晶体管Tr4被关断。时段T1-T2被称为复位时段或重叠时段。开关晶体管Tr4的关断切断了来自驱动晶体管的电流通路，因此栅极电容器Cgs和像素电容器Cs1被充电。这样一来，栅极电势(G)上升。当电源电势Vcc和栅极电势(G)之间的电势差变为Vth时，驱动晶体管Trd被关断。在时刻T3(在所述关断之后)处，控制信号AZ1和AZ2返回低电平，从而晶体管Tr2和Tr5被关断。这样一来，写入到像素电容器Cs1中的阈值电压Vth被固定。时段T2-T3被称为Vth校正时段或Vth检测时段。由于对发光元件EL的通电中断，因此阳极电势(X)下降到接地电势GND。

随后，在时刻T4处，控制信号WS被切换到高电平，从而使采样晶体管Tr1导通。这样一来，视频信号Vsig被采样，因此电压Vofs-Vsig被写入像素电容器Cs2。该电压Vofs-Vsig经由像素电容器Cs1被耦合到驱动晶体管Trd的栅极G。经耦合的电压量被表示为Cs1(Vofs-Vsig)/(Cs1+Cgs)。注意，Cgs指的是驱动晶体管的源极和栅极之间的电容。栅极电势(G)降低了该经耦合的电压量。因此，栅极电压Vgs变为电压Vth+Cs1(Vofs-Vsig)/(Cs1+Cgs)。在经过一个水平周期(1H)之后的时刻T7，控制信号WS返回低电平，并因此采样晶体管Tr1被关断。视频信号Vsig的采样是在对应于1H的时段T4-T7期间被执行的。

在作为采样时段T4-T7的一部分的时段T5-T6期间，控制信号AZ1被切换到高电平，从而使晶体管Tr5导通。这样一来，漏极电平从电源Vcc(驱动晶体管Trd的源极)通过漏极流到栅极G。该漏极电流的流动使栅极电势(G)上升了电压ΔV。电压ΔV与驱动晶体管的迁移率成正比。当驱动晶体管具有较大迁移率时，可获得较大电压ΔV，并因此实现较大的栅极电势(G)的上升。因此，相应地实现了栅极电压Vgs的较大下降，这能够更大地抑制输出电流。通过这样将来自驱动晶体管Trd的漏极的输出电流负反馈到其栅极，可以校正迁移率方面的差异。在采样时段T4-T7中设置的时段T5-T6被称为迁移率校正时段。作为迁移率校正的结果，驱动晶体管Trd的栅极电压Vgs变为Vth+Cs1(Vofs-Vsig)/(Cs1+Cgs)-ΔV。栅极电压Vgs除了包括主要的信号分量之外，还包括用于消除驱动晶体管的阈值电压的分量Vth和用于消除驱动晶体管的迁移率的分量ΔV。

在时刻T8处，控制信号DS被切换到高电平，从而使开关晶体管Tr4导通。因此，驱动晶体管Trd被直接耦合到发光元件EL，并且已经校正了其中由于阈值电压Vth和迁移率μ方面的差异引起的差异的输出电流流过发光元件EL。此后，在时刻T9处，该场结束，同时下一场开始。在下一场中，同样执行Vth校正、视频信号采样和迁移率校正。

图18是示出像素电路在迁移率校正时段T5-T6中的状态的电路图。由于采样晶体管Tr1和开关晶体管Tr5在如上所述的迁移率校正时段T5-T6中处于导通状态，因此漏极电流Ids被写入像素电容器Cs1。该写入使驱动晶体管Trd的栅极电势(G)上升了电压ΔV。此时流动的漏极电流由等式6表示。在等式6中，耦合系数Cs1/(Cs1+Cgs)大致等于1，并因此被忽略。在实践中，Cs1与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，因此具有不同迁移率的像素具有不同的电压ΔV，如上所述。具有较大迁移率的像素具有较大电压ΔV，因此获得较大的电流Ids校正量。由于迁移率校正操作，在迁移率方面存在差异的像素的输出电流可以被均衡，即迁移率方面的差异可被校正。

通过与第一实施例中类似的分析，输出电流的详细公式如等式7所示。

$\mathrm{Ids}=\mathrm{k\μ}{\left(\frac{\mathrm{Vofs}-\mathrm{Vsig}}{1+(\mathrm{Vofs}-\mathrm{Vsig})\frac{\mathrm{k\μ}}{\mathrm{Cs}1}t}\right)}^2$ 等式7

等式7的右侧包括两个迁移率μ。在系数部分的迁移率μ与在分数部分的分母中的迁移率μ彼此抵消。因此，可以从驱动电流Id3中消除对迁移率μ的依赖性。分母中的迁移率μ可以通过控制迁移率校正时段T5-T6的时间宽度t来调整。因此，本发明实施例中的迁移率校正可以被优化。

虽然已经利用特定术语描述了本发明的优选实施例，但是这样的描述仅仅出于举例说明的目的，将会理解，在不脱离所附权利要求书的精神或范围的情况下，可以执行各种改变和变化。

Claims (15)

1.一种布置在提供控制信号的行扫描线和提供视频信号的列信号线之间的交叉部分处的像素电路，包括：

采样晶体管，该采样晶体管在某个采样时段期间响应于从所述扫描线提供的控制信号而导通，从而对从所述信号线提供的视频信号采样；

耦合到所述采样晶体管的电容性部分，该电容性部分保存经采样的视频信号，并根据所述经采样的视频信号来提供输入电压；

耦合到所述电容性部分的驱动晶体管，所述输入电压被施加在所述驱动晶体管的栅极和源极之间，所述驱动晶体管在某个发光时段期间提供依赖于所述输入电压的输出电流，并且所述输出电流具有对所述驱动晶体管的沟道区中的载流子迁移率的依赖性；

耦合到所述驱动晶体管的发光元件，该发光元件被提供来自所述驱动晶体管的输出电流，从而以依赖于所述视频信号的亮度发光；以及

校正单元，该校正单元在所述发光时段之前或在所述发光时段开始时校正由所述电容性部分保存的输入电压，从而消除所述输出电流对所述载流子迁移率的依赖性，其中

所述校正单元响应于从所述扫描线提供的控制信号在所述采样时段的一部分期间执行操作，从而在采样所述视频信号的同时从所述驱动晶体管中提取出所述输出电流，并将提取出的输出电流负反馈到所述电容性部分以校正所述输入电压。

2.如权利要求1所述的像素电路，其中：

来自所述驱动晶体管的输出电流具有对所述驱动晶体管的阈值电压和载流子迁移率的依赖性；并且

所述校正单元在所述采样时段前检测所述驱动晶体管的阈值电压，并将检测到的阈值电压添加到所述输入电压，从而消除所述输出电流对所述阈值电压的依赖性。

3.如权利要求1所述的像素电路，其中：

所述驱动晶体管是N沟道晶体管，并且其漏极被耦合到电源，而其源极被耦合到所述发光元件；并且

所述校正单元在所述发光时段的开始部分期间，从所述驱动晶体管提取出输出电流并将提取出的输出电流负反馈到所述电容性部分，所述开始部分与所述采样时段的后面部分相重叠。

4.如权利要求3所述的像素电路，其中：

所述校正单元使在所述发光时段的开始部分期间从所述驱动晶体管的源极提取出的输出电流流到所述发光元件中固有的电容器中。

5.如权利要求4所述的像素电路，其中：

所述发光元件是具有阳极和阴极的二极管发光元件，其阳极被耦合到所述驱动晶体管的源极，其阴极接地；并且

所述校正单元预先将所述发光元件的阳极和阴极设置为处于反向偏置状态，并执行控制，以使所述二极管发光元件在从所述驱动晶体管的源极提取出的输出电流流到所述发光元件期间充当电容性元件。

6.如权利要求1所述的像素电路，其中：

所述驱动晶体管是P沟道晶体管，其源极被耦合到电源，而其漏极被耦合到所述发光元件；并且

所述校正单元在所述发光时段之前的采样时段的一部分期间，从所述驱动晶体管提取出输出电流，并将提取出的输出电流负反馈到所述电容性部分。

7.如权利要求1所述的像素电路，其中：

所述校正单元调整在所述采样时段中从所述驱动晶体管提取出输出电流的时段的时间宽度，从而使输出电流中负反馈到所述电容性部分的量最优化。

8.一种显示屏，包括：

像素阵列部分，该部分包括布置在行上的扫描线、布置在列上的信号线以及布置在所述扫描线和信号线之间的交叉部分处的像素矩阵；

向所述信号线提供视频信号的信号部分；以及

向所述扫描线提供控制信号以在每行基础上顺序扫描像素的扫描器部分，其中：

所述像素中的每一个至少包括采样晶体管、耦合到所述采样晶体管的电容性部分、耦合到所述电容性部分的驱动晶体管和耦合到所述驱动晶体管的发光元件；

所述采样晶体管在某个采样时段期间响应于从所述扫描线提供的控制信号而导通，从而在所述电容性部分中对从所述信号线提供的视频信号进行采样；

所述电容性部分根据所述经采样的视频信号在所述驱动晶体管的栅极和源极之间提供输入电压；

所述驱动晶体管在某个发光时段期间，将依赖于所述输入电压的输出电流提供到所述发光元件，并且所述输出电流具有对所述驱动晶体管的沟道区中的载流子迁移率的依赖性；

所述发光元件响应于从所述驱动晶体管提供的输出电流而以依赖于所述视频信号的亮度发光；

所述像素中的每一个包括校正单元，该校正单元在所述发光时段之前或在所述发光时段开始时校正由所述电容性部分保存的输入电压，从而消除所述输出电流对所述载流子迁移率的依赖性；并且

所述校正单元响应于从所述扫描线提供的控制信号在所述采样时段的一部分期间执行操作，从而在采样所述视频信号的同时从所述驱动晶体管中提取出所述输出电流，并将提取出的输出电流负反馈到所述电容性部分以校正所述输入电压。

9.如权利要求8所述的显示屏，其中：

来自所述驱动晶体管的输出电流具有对所述驱动晶体管的阈值电压和载流子迁移率的依赖性；并且

所述校正单元在所述采样时段前检测所述驱动晶体管的阈值电压，并将检测到的阈值电压添加到所述输入电压，从而消除所述输出电流对所述阈值电压的依赖性。

10.如权利要求8所述的显示屏，其中：

所述驱动晶体管是N沟道晶体管，并且其漏极被耦合到电源，而其源极被耦合到所述发光元件；并且

所述校正单元在所述发光时段的开始部分期间，从所述驱动晶体管提取出输出电流并将提取出的输出电流负反馈到所述电容性部分，所述开始部分与所述采样时段的后面部分相重叠。

11.如权利要求10所述的显示屏，其中：

所述校正单元使在所述发光时段的开始部分期间从所述驱动晶体管的源极提取出的输出电流流到所述发光元件中固有的电容器中。

12.如权利要求11所述的显示屏，其中：

所述发光元件是具有阳极和阴极的二极管发光元件，其阳极被耦合到所述驱动晶体管的源极，其阴极接地；并且

所述校正单元预先将所述发光元件的阳极和阴极设置为处于反向偏置状态，并执行控制，以使所述二极管发光元件在从所述驱动晶体管的源极提取出的输出电流流到所述发光元件期间充当电容性元件。

13.如权利要求8所述的显示屏，其中：

所述驱动晶体管是P沟道晶体管，其源极被耦合到电源，而其漏极被耦合到所述发光元件；并且

所述校正单元在所述发光时段之前的采样时段的一部分期间，从所述驱动晶体管提取出输出电流，并将提取出的输出电流负反馈到所述电容性部分。

14.如权利要求8所述的显示屏，其中：

所述校正单元调整在所述采样时段中从所述驱动晶体管提取出输出电流的时段的时间宽度，从而使输出电流中负反馈到所述电容性部分的量最优化。

15.一种驱动显示屏的方法，所述显示屏包括像素阵列部分、扫描器部分和信号部分，所述像素阵列部分包括布置在行上的扫描线、布置在列上的信号线和布置在所述扫描线和信号线之间的交叉部分处的像素矩阵，所述信号部分向所述信号线提供视频信号，所述扫描器部分向所述扫描线提供控制信号以在每行基础上顺序扫描像素，所述像素中的每一个至少包括采样晶体管、耦合到所述采样晶体管的电容性部分、耦合到所述电容性部分的驱动晶体管和耦合到所述驱动晶体管的发光元件，所述方法包括：

在某个采样时段期间，从所述扫描器部分经由所述扫描线向所述采样晶体管提供控制信号以使所述采样晶体管导通，从而在所述电容性部分中对从所述信号线提供的视频信号进行采样；

根据所述经采样的视频信号，从所述电容性部分提供在所述驱动晶体管的栅极和源极之间的输入电压；

在某个发光时段期间，将依赖于所述输入电压的输出电流从所述驱动晶体管提供到所述发光元件，并且所述输出电流具有对所述驱动晶体管的沟道区中的载流子迁移率的依赖性，所述发光元件响应于从所述驱动晶体管提供的输出电流而以依赖于所述视频信号的亮度发光；并且

在所述发光时段之前或在所述发光时段开始时，在所述扫描器部分的控制下，校正由所述电容性部分保存的输入电压，从而消除所述输出电流对每个像素中的载流子迁移率的依赖性，其中

所述校正步骤包括在所述采样时段内，在采样所述视频信号的同时从所述驱动晶体管提取出所述输出电流，并将提取出的输出电流负反馈到所述电容性部分以校正所述输入电压。

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