CN109616045A - 显示面板的驱动电路、显示面板和显示装置 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种显示面板的驱动电路、显示面板和显示装置。显示面板的驱动电路中：第一主动开关的输入端用于连接数据线，第一主动开关的控制端连接第一扫描线，且用于根据第一扫描线输入的第一扫描信号接收数据线提供的数据电压信号，第一主动开关的输出端分别与第三主动开关的控制端和第二主动开关的输入端连接；第一电容的两端分别连接第三主动开关的控制端和第二扫描线；第三主动开关的输入端分别与第二主动开关的控制端和像素电源连接，且通过第二电容与第二主动开关的输出端连接；第三主动开关的输出端用于输出驱动电流至串接在输出端和公共端之间的发光二极管，公共端提供公共电压，像素电源在第三主动开关输出驱动电流时输出低电平信号。
Description
技术领域
本发明涉及显示技术领域，特别是涉及一种显示面板的驱动电路、显示面板和显示装置。
背景技术
这里的陈述仅提供与本申请有关的背景信息，而不必然地构成现有技术。
OLED(Organic Light-Emitting Diode，有机发光二极管)，具有自发光的特性，采用非常薄的有机材料涂层和玻璃基板制成，当有电流通过时，有机材料发光，OLED显示屏幕可视角度大，并且能够节省电能。
Micro LED(Micro Light-Emitting Diode，微发光二极管)，与LCD(LiquidCrystal Display，液晶显示器)和OLED相比，其解决了LCD的穿透率不足和OLED的寿命问题。是将LED结构设计进行薄膜化、微小化、阵列化的新一代显示技术，其尺寸可以做到1～10μm等级左右。
Micro LED和OLED凭借自身的优势，均需要驱动电流驱动才能发光显示，示例性技术中，常采用一个薄膜晶体管来输出驱动电流，使得Micro LED和OLED发光工作。但发明人发现由于薄膜晶体管的阈值电压Vth会出现漂移进而导致薄膜晶体管输出的驱动电流漂移，从而导致基于驱动电流显示的Micro LED面板或者OLED面板出现严重的显示不均问题。
发明内容
基于此，有必要针对电流漂移导致的显示不均的问题，提供一种显示面板的驱动电路、显示面板和显示装置。
一方面，本发明实施例提供了一种显示面板的驱动电路，包括：
第一主动开关，第一主动开关的输入端用于连接数据线，第一主动开关的控制端用于连接第一扫描线，且用于根据第一扫描线输入的第一扫描信号接收数据线提供的数据电压信号，第一主动开关的输出端与第三主动开关的控制端连接；
第二主动开关，第二主动开关的输入端与第三主动开关的控制端连接，第二主动开关的控制端与第三主动开关的输入端连接，第二主动开关的输出端通过第二电容连接第三主动开关的输入端；
第一电容，第一电容的一端连接第三主动开关的控制端，第一电容的另一端用于连接第二扫描线；
第三主动开关，第三主动开关的输入端还用于连接像素电源，第三主动开关的输出端用于输出驱动电流至串接在输出端和公共端之间的发光二极管，公共端用于提供公共电压，像素电源在第三主动开关输出驱动电流时输出低电平信号。
本发明实施例提供的显示面板的驱动电路，当第一扫描线提供高电平信号时，第一主动开关导通，数据线上的数据信号开始写入，若此时第二扫描线提供的是低电平信号，则第二主动开关导通，数据信号存储在第一电容和第二电容中，当第二扫描线提供的信号变为高电平信号时，此时第一主动开关分别连接第一电容和第三主动开关的节点产生的补偿电压会存储在该节点，然后第三主动开关在该电压作用下开始并维持导通状态，第三主动开关输出驱动电流至发光二极管，驱动发光二极管发光显示。第三主动开关输出的驱动电流与(2VData-VG(T2)+(VGH2-VGL)+|Vth2|-Vs(T3)-|Vth3|)2呈比例关系，其中，VData为数据线传输的数据信号，VG(T2)为第二主动开关控制端的电压，VGH2为第二扫描线的电信号，VGL为第一扫描线的电压，VS(T3)为第三主动开关输入端电压，|Vth2|第二主动开关的阈值电压值，|Vth3|为第三主动开关的阈值电压值，由于第二主动开关的控制端和第三主动开关的输入端、像素电源均相连，而现实驱动时的像素电源提供低电平(VG(T2)和VS(T3)均为零)，而第二主动开关的输入端和第三主动开关的输入端在设计上电性相连，所以第二主动开关和第三主动开关的阈值电压相等，即第三主动开关输出的驱动电流不再受第三主动开关的阈值电压影响，只受数据信号VData、第二扫描线的电信号VGH2和第一扫描线的电压VGL影响。从而可以排除第三主动开关的阈值电压变化导致的驱动电流漂移问题，以保证显示均匀性，提高显示质量。
在其中一个实施例中，发光二极管为有机发光二极管或微发光二极管。
在其中一个实施例中，第三主动开关为P型晶体管，第三主动开关的漏极连接发光二极管的阳极，发光二极管的阴极连接公共端。
在其中一个实施例中，第一主动开关为N型晶体管，第一主动开关的栅极用于连接第一扫描线。
在其中一个实施例中，第二主动开关为N型晶体管，第二主动开关的漏极与第三主动开关的栅极连接，第二主动开关的栅极与第三主动开关的源极连接，第二主动开关的源极通过第二电容连接第三主动开关的源极。
一种显示面板，包括基板，以及设置在基板上的数据线、第一扫描线、第二扫描线、发光二极管和多个上述显示面板的驱动电路；
数据线沿第一方向设置，第一扫描线和第二扫描线均沿着与第一方向垂直的第二方向设置；
每个发光二极管对应一个驱动电路；
每个驱动电路对应连接一组第一扫描线和第二扫描线。
本发明实施例提供的显示面板，由于采用了上述驱动电路，可以保证在显示过程中，不会因第三主动开关阈值电压的影响而发生驱动电流漂移，保证发光二极管的均匀显示，保证显示面板的显示质量。
在其中一个实施例中，显示面板还包括彩色滤光板，彩色滤光板和基板对应设置。
在其中一个实施例中，显示面板还包括移位寄存器，移位寄存器分别与第一扫描线和第二扫描线对应连接。
在其中一个实施例中，发光二极管为微发光二极管。
一种显示装置，包括控制器和上述显示面板，控制器用于向数据线发送数据信号，还用于向第一扫描线和第二扫描线发送扫描信号，使得第三主动开关输出驱动电流驱动发光二极管发光。
本发明实施例提供的显示装置，工作时，控制器输出数据信号、扫描信号等，驱动显示面板显示，由于显示面板上采用了上述实施例提供的显示面板的驱动电路，所以显示装置在工作时显示均匀，显示质量好。
附图说明
图1为一个示例性技术中驱动电路的结构示意图；
图2为一个实施例中显示面板的驱动电路的结构示意图；
图3为一个实施例中加载的各类信号的时序图；
图4为一个实施例中节点m的电压信号和第二扫描线的电压信号的变化示意图；
图5为一个实施例中显示面板的结构示意图；
图6为一个实施例中带显示面板的显示装置的结构示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的可选实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件并与之结合为一体，或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“安装”、“一端”、“另一端”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
在一个示例性技术中，采用如图1所示的驱动电路进行显示驱动，当扫描线1处于高电平时，主动开关T'开启，数据线2上的电压Vdata通过主动开关T'对存储电容Cst充电，电容Cst的充电电压电压提供主动开关T"的栅极电压，即可以控制主动开关T"的导通，使得主动开关T"输出驱动电流(漏极电流)至Micro LED(OLED)；当扫描线Gate1未被选中，处于低电平时，主动开关T'截止，储存在电容Cst上的电荷继续维持主动开关T"的栅极电压，主动开关T"保持导通状态，故在整个帧周期中，Micro LED(OLED)处于恒流控制。
发光器件的显示亮度与流经发光器件的电流Id成正比。当有机发光器件工作在饱和区时，驱动电流
其中，u为载流子迁移率，Cox为栅氧化层电容，W/L为主动开关宽长比，Vgs为栅-源电压，Vth为主动开关T”的开启阈值电压。易知，驱动电流Id受阈值电压Vth的影响，随阈值电压Vth变化而变化。但是，由于制作工艺等条件的影响，在长期运行过程中，主动开关的阈值电压Vth会发生一定的漂移，然后使驱动电流Id产生漂移，从而使发光器件Micro LED或OLED组成的显示面板的显示效果变差，显示不均。
本发明实施例提供了一种显示面板的驱动电路，如图2所示，包括：第一主动开关T1'，第一主动开关T1'的输入端用于连接数据线，第一主动开关T1'的控制端用于连接第一扫描线10，且用于根据第一扫描线10输入的第一扫描信号接收数据线提供的数据电压信号，第一主动开关T1'的输出端与第三主动开关T3'的控制端连接；第二主动开关T2'，第二主动开关T2'的输入端与第三主动开关T3'的控制端连接，第二主动开关T2'的控制端与第三主动开关T3'的输入端连接，第二主动开关T2'的输出端通过第二电容C2连接第三主动开关T3'的输入端；第一电容C1，第一电容C1的一端连接第三主动开关T3'的控制端，第一电容C1的另一端用于连接第二扫描线30；第三主动开关T3'，第三主动开关T3'的输入端还用于连接像素电源VDD，第三主动开关T3'的输出端用于输出驱动电流至串接在输出端和公共端之间的发光二极管，公共端用于提供公共电压，像素电源VDD在第三主动开关T3'输出驱动电流时输出低电平信号。
其中，像素电源VDD是指在第三主动开关T3'导通时，可以提供发光二极管的驱动电流的电源。发光二极管不同于传统意义上所知道的LED，是可以制在显示面板上，体积较小的有机发光二极管或微发光二极管等。
本发明实施例提供的驱动电路，当第一扫描线10提供高电平信号时，第一主动开关T1'导通，数据线20上的数据信号开始写入，若此时第二扫描线30提供的是低电平信号，则第二主动开关T2'导通，数据信号存储在第一电容C1和第二电容C2中，当第二扫描线30提供的信号变为高电平信号时，此时第一主动开关T1'分别连接第一电容C1和第三主动开关T3'的节点产生的补偿电压会存储在该节点，然后第三主动开关T3'在该电压作用下开始并维持导通状态，第三主动开关T3'输出驱动电流至发光二极管，驱动发光二极管发光显示。第三主动开关T3'输出的驱动电流与(2VData-VG(T2)+(VGH2-VGL)+|Vth2|-Vs(T3)-|Vth3|)2呈比例关系，其中，VData为数据线20传输的数据信号，VG(T2)为第二主动开关T2'控制端的电压，VGH2为第二扫描线30的电信号，VGL为第一扫描线10的电压，VS(T3)为第三主动开关T3'输入端的电压，|Vth2|第二主动开关T2'的阈值电压值，|Vth3|为第三主动开关T3'的阈值电压值，由于第二主动开关T2'的栅极和第三主动开关T3'的输入端、像素电源VDD均相连，而现实驱动时的像素电源VDD提供低电平(VG(T2)和VS(T3)均为零)，而第二主动开关T2'的输入端和第三主动开关T3'的输入端在设计上电性相连，所以第二主动开关T2'和第三主动开关T3'的阈值电压相等，即第三主动开关T3'输出的驱动电流不再受第三主动开关T3'的阈值电压影响，只受数据信号VData、第二扫描线30的电信号VGH2和第一扫描线10的电压VGL影响。从而可以排除第三主动开关T3'的阈值电压变化导致的驱动电流漂移问题，以保证显示均匀性，提高显示质量。
为了更好的说明本发明实施例提供的显示面板的驱动电路的工作实现，结合图3的时序图，对图2的电路实现进行详细举例说明：如图所示，可以根据一帧信号的变化情况，将时间轴分为T1、T2、T3、T4四个时间段。需要说明的是，一帧信号时间(例如若信号频率为60HZ，则信号周期T＝1/60＝16.7ms，若信号频率为120HZ，则信号周期为T＝8.33ms)T＝(T1+T2+T3+T4)·t，t为第一扫描线10(第二扫描线30)的数目，也就是一帧信号时间扫描的次数。例如，对于HD解析度1366*768的显示面板，有768条第一扫描线10(第二扫描线30)，则t＝768，对应的T1+T2+T3+T4＝21.7μs(频率为60HZ的情况，若频率为120HZ，则对应的t＝10.85μs)，而对于FHD解析度，t＝1080，对应的T1+T2+T3+T4＝15.4μs，对于4K解析度，t＝2160，对应的T1+T2+T3+T4＝7.7μs。
结合图3，对于T1时间段内，第二扫描线30的信号处于低电平，此时第三主动开关T3'的控制端信号被拉至上一帧的数据信号，此信号不足以打开第三主动开关T3'，所以第三主动开关T3'截止关断。而像素电源VDD外接直流电压0V，此时第二电容C2接持续直流电压，因为第二主动开关T2'的阈值电压最大值一般在2.5V左右，而设置的数据信号的电压一般大于3V，所以此时第二主动开关T2'控制端的电压小于数据信号的电压和第二主动开关T2'的阈值电压之和。
在T2时间段，第一主动开关T1'在第一扫描线10高电平驱动下导通，数据信号通过第一主动开关T1'写入后端电路，完成数据信号的写入，此时第二扫描线30的信号保持低电平，数据信号的电压大于第二主动开关T2'控制端的电压和第二主动开关T2'的阈值电压之差，所以第二主动开关T2'导通，数据信号被存入第一电容C1和第二电容C2，当第一扫描线10的信号变为低电平时，第一主动开关T1'关断。
当第一扫描线10的信号变为低电平，第二扫描线30的信号变成高电平的一段时间内，处于关闭-导通的中间状态(T3时间段内)，等第二扫描线30的信号的输入逐渐建立以后，即T4时间段内，此时第一主动开关T1'和第一电容C1、第三主动开关T3'连接的节点m产生的补偿电压Vout会存储在节点m处，此时第三主动开关T3'在电压驱动下导通，输出驱动电流驱动发光二极管发光。如图4所示，补偿电压：
Vout＝2VData-VDD+(VGH2-VGL)+|VTH2|
其中，VData为数据信号的电压，VDD为像素电源VDD的电压，VGH2为第二扫描线30的高电平信号，VGL为第一扫描线10的低电平信号，VTH2为第二主动开关T2'的阈值电压。而输出到驱动第三主动开关T3'的电流：
其中，VG(T3)为第三主动开关T3'控制端的电压，VS(T3)为第三主动开关T3'输入端的电压，VTH3为第三主动开关T3'的阈值电压。k为半导体层迁移率相关的一个常数，k＝μ*Cox*W/L，μ为半导体层的电子迁移率，Cox为晶体管器件MIS结构(金属-绝缘层-半导体结构)的单位面积电容，W/L为晶体管沟道的宽长比。
结合图2易知，第二主动开关T2'的控制端和第三主动开关T3'的输入端、像素电源VDD都相连，且此时像素电源VDD的电压VDD＝0V，而第二主动开关T2'的输入端(源极)与第三主动开关T3'的输入端(源极)在设计上是电性相连，故可认为第二主动开关T2'的阈值电压等于第三主动开关T3'的阈值电压，即VTH2＝VTH3，故以上等式可化简为：
由以上公式可知，输出至发光二极管的驱动电流I是一与第三主动开关T3'的阈值电压无关的数值。故第三主动开关T3'的阈值电压漂移对微发光二极管的驱动电流无影响，从而可以得到高质量的显示器件。具有该显示面板的驱动电路的显示面板在工作时的显示效果好。
其中，根据采用的晶体管的特性，第一扫描线10和第二扫描线30的低电平信号使得对应的晶体管截止，一般在-15～-3V左右，第一扫描线10和第二扫描线30的高电平信号使得对应的晶体管打开，一般为15～40V左右的电压。公共端电压Vss可以为一个恒定电压，其数值可以等于0V也可以不等于0V。
在其中一个实施例中，发光二极管为有机发光二极管或微发光二极管。
在其中一个实施例中，第三主动开关T3'为P型晶体管，第三主动开关T3'的漏极连接发光二极管的阳极，发光二极管的阴极连接公共端。需要说明的是，P型晶体管可以是PMOS管，也可以是与PMOS管的开关特性一致的其他晶体管，例如第三主动开关T3’可以为增强型PMOS管或者PNP晶体管，增强型PMOS管的栅极相当于PNP晶体管的基极，增强型PMOS管的漏极相当于PNP晶体管的集电极；增强型PMOS管的源极相当于PNP晶体管的发射极。本领域技术人员可以推断出，本发明实施例提供的显示面板的驱动电路中的第三主动开关可以采用多种型号的晶体管实现，均属于本发明实施例的保护范围。
在其中一个实施例中，第一主动开关T1’为N型晶体管，第一主动开关T1’的栅极用于连接第一扫描线10。需要说明的是，N型晶体管可以是NMOS管，也可以是与NMOS管的开关特性一致的其他晶体管，例如第一主动开关T1’可以为增强型NMOS管或者NPN晶体管，增强型NMOS管的栅极相当于NPN晶体管的基极，增强型NMOS管的漏极相当于NPN晶体管的集电极；增强型NMOS管的源极相当于NPN晶体管的发射极。本领域技术人员可以推断出，本发明实施例提供的显示面板的驱动电路中的第一主动开关T1’可以采用多种型号的晶体管实现，均属于本发明实施例的保护范围。
在其中一个实施例中，第二主动开关T2’为N型晶体管，第二主动开关T2’的漏极与第三主动开关T3’的栅极连接，第二主动开关T2’的栅极与第三主动开关T3’的源极连接，第二主动开关T2’的源极通过第二电容C2连接第三主动开关T3’的源极。
在其中一个实施例中，第一主动开关T1'为薄膜晶体管；第二主动开关T2'为薄膜晶体管；第二主动开关T2'为薄膜晶体管。
一种显示面板，如图5所示，包括基板220以及设置在基板220上的数据线、第一扫描线、第二扫描线、发光二极管和上述显示面板的驱动电路；数据线沿第一方向设置，第一扫描线和第二扫描线均沿着与第一方向垂直的第二方向设置；每个发光二极管对应一个显示面板的驱动电路；每个显示面板的驱动电路对应连接一组第一扫描线和第二扫描线。
如图5所示，本发明实施例提供的显示面板，由交错的数据线和第一、第二扫描线实现信号传输，不同的信号组合经过显示面板的驱动电路，输出不同的驱动电流(电流可以是0或大于0的值)给到发光二极管，实现屏显。对于单个发光二极管的显示驱动实现可以参照上述显示面板的驱动电路的实施例中的释义，在此不做赘述，本领域技术人员可以在上述显示面板的驱动电路的实施例基础上，推断出显示面板的显示实现及有益效果。
在其中一个实施例中，如图5所示，显示面板还包括彩色滤光板210，彩色滤光板210和基板220对应设置。其中，彩色滤光板210可以是由一种或多种颜色的光学滤光片组成的板子，每个光学滤光片都可以精确选择欲通过的小范围波段光波，而反射掉其他不希望通过的波段，使人眼可以接收到饱和的某个颜色光线。例如，可以由红、绿、蓝三种滤光片依次间隔排列，三个相邻的红、绿、蓝滤光片和依次对应的三个驱动电路上的发光点组成一个单位像素，每个点为一个子像素。
在其中一个实施例中，显示面板还包括移位寄存器230，移位寄存器230分别与第一扫描线和第二扫描线对应连接。为了方便显示驱动，在显示面板上设置有移位寄存器230，移位寄存器230接收控制器发送的时序信号，将该时序信号依次发送至相应的第一扫描线和第二扫描线，实现发光二极管的发光驱动。
一种显示装置，如图6所示，包括控制器100和上述显示面板200，控制器100用于向数据线发送数据信号，还用于向第一扫描线和第二扫描线发送扫描信号，使得第三主动开关输出驱动电流驱动发光二极管发光。
其中，显示面板200、显示面板的驱动电路中的各组成部分与上述实施例中的释义相同，在此不做赘述。采用本发明实施例提供的显示装置，工作时，控制器100向数据线发送数据信号，同时向第一扫描线和第二扫描线发送扫描信号，例如，在某一帧，控制器100可以发送如图3所示的时序信号给到第一扫描线、第二扫描线和数据线，在相关信号的驱动下，各对应的发光二极管发光，实现显示装置的显示。由于本发明实施例提供的显示装置中为各发光二极管提供的驱动电流不受第三主动开关的阈值电压漂移所影响，可以保证显示品质，显示均匀。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种显示面板的驱动电路，其特征在于，包括：
第一主动开关，所述第一主动开关的输入端用于连接数据线，所述第一主动开关的控制端用于连接第一扫描线，且用于根据所述第一扫描线输入的第一扫描信号接收所述数据线提供的数据电压信号，所述第一主动开关的输出端与第三主动开关的控制端连接；
第二主动开关，所述第二主动开关的输入端与所述第三主动开关的控制端连接，所述第二主动开关的控制端与所述第三主动开关的输入端连接，所述第二主动开关的输出端通过第二电容连接所述第三主动开关的输入端；
第一电容，所述第一电容的一端连接所述第三主动开关的控制端，所述第一电容的另一端用于连接第二扫描线；
第三主动开关，所述第三主动开关的输入端还用于连接像素电源，所述第三主动开关的输出端用于输出驱动电流至串接在输出端和公共端之间的发光二极管，所述公共端用于提供公共电压，所述像素电源在所述第三主动开关输出驱动电流时输出低电平信号。
2.根据权利要求1所述的显示面板的驱动电路，其特征在于，所述发光二极管为有机发光二极管或微发光二极管。
3.根据权利要求2所述的显示面板的驱动电路，其特征在于，所述第三主动开关为P型晶体管，所述第三主动开关的漏极连接所述发光二极管的阳极，所述发光二极管的阴极连接所述公共端。
4.根据权利要求1所述的显示面板的驱动电路，其特征在于，所述第一主动开关为N型晶体管，所述第一主动开关的栅极用于连接所述第一扫描线。
5.根据权利要求3所述的显示面板的驱动电路，其特征在于，所述第二主动开关为N型晶体管，所述第二主动开关的漏极与所述第三主动开关的栅极连接，所述第二主动开关的栅极与所述第三主动开关的源极连接，所述第二主动开关的源极通过所述第二电容连接所述第三主动开关的源极。
6.一种显示面板，其特征在于，包括基板，以及设置在所述基板上的数据线、第一扫描线、第二扫描线、发光二极管和多个权利要求1-5中任一项所述的显示面板的驱动电路；
所述数据线沿第一方向设置，所述第一扫描线和所述第二扫描线均沿着与所述第一方向垂直的第二方向设置；
每个所述发光二极管对应一个所述驱动电路；
每个所述驱动电路对应连接一组第一扫描线和第二扫描线。
7.根据权利要求6所述的显示面板，其特征在于，还包括彩色滤光板，所述彩色滤光板和所述基板对应设置。
8.根据权利要求6所述的显示面板，其特征在于，还包括移位寄存器，所述移位寄存器分别与所述第一扫描线和所述第二扫描线对应连接。
9.根据权利要求6所述的显示面板，其特征在于，所述发光二极管为微发光二极管。
10.一种显示装置，其特征在于，包括控制器和权利要求6-9中任一项所述的显示面板，所述控制器用于向所述数据线发送数据信号，还用于向所述第一扫描线和所述第二扫描线发送扫描信号，使得所述第三主动开关输出驱动电流驱动所述发光二极管发光。
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