CN111883064A - 像素驱动电路及其驱动方法、显示面板与显示装置 - Google Patents

像素驱动电路及其驱动方法、显示面板与显示装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种像素驱动电路及其驱动方法、显示面板与显示装置，像素驱动电路包括：阈值电压补偿与充电单元、复位单元、驱动晶体管以及存储单元；在复位阶段，复位单元导通，参考电压传输至中间节点；在阈值电压补偿与充电阶段，导通数据信号线和中间节点，配置中间节点的电压为采样晶体管短接为二极管时采集到的数据信号电压，并传输至驱动晶体管的栅极以及充入存储单元的第一端；在发光阶段，驱动晶体管根据存储单元第一端保持的中间节点的电压向发光器件提供驱动电流。根据本发明的实施例，可提高显示面板以及显示装置的显示区图像亮度的均匀性。此外，省略了发光控制单元以及为发光控制单元提供控制信号的电路，有利于显示面板实现窄边框。

Description

像素驱动电路及其驱动方法、显示面板与显示装置
技术领域
本发明涉及显示设备技术领域，尤其涉及一种像素驱动电路及其驱动方法、显示面板与显示装置。
背景技术
随着显示技术的广泛发展，有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode，OLED)显示器越来越多的应用在各种电子设备中。传统的无源矩阵有机电致发光显示管(Passive MatrixOLED)随着显示尺寸的增大，需要更短的单个像素的驱动时间，因而需要增大瞬态电流，增加功耗。同时大电流的应用会造成氧化铟锡金属氧化物线上压降过大，并使OLED工作电压过高，进而降低其寿命。而有源矩阵有机电致发光显示管(ActiveMatrixOLED，AMOLED)通过开关晶体管逐行扫描输入OLED电流，可以很好地解决这些问题。
AMOLED显示器中包括由多个有机发光二极管形成的有机发光二极管阵列(即像素阵列)以及像素驱动电路阵列。其中像素驱动电路为有机发光二极管阵列中的有机发光二极管提供发光电流以使有机发光二极管发光。
有机发光二极管的发光亮度与流过其上的发光电流的大小成正比。现有技术中的像素驱动电路中包括驱动晶体管。现有技术中的像素驱动电路所产生的发光电流与驱动晶体管的阈值电压密切相关。由于形成工艺、老化等种种原因各个驱动晶体管的阈值电压并不完全相同。由于各个驱动晶体管的阈值电压不完全相同，使得AMOLED显示器中流过各个有机发光二极管的驱动电流也不完全相同，进而造成有机发光显示面板在显示画面时亮度均匀性较差。
另外，现有AMOLED像素驱动电路为了消除驱动晶体管阈值电压差所造成的影响，通常会将像素驱动电路的结构设计的比较复杂，占用面积较多，这会不利于提高PPI(像素密度)。
发明内容
本发明提供一种像素驱动电路及其驱动方法、显示面板与显示装置，以解决相关技术中的不足。
为实现上述目的，本发明实施例的第一方面提供一种像素驱动电路，用于驱动发光器件发光，所述像素驱动电路包括：
阈值电压补偿与充电单元，包括采样晶体管，所述采样晶体管的第一极电连接于数据信号线，栅极电连接于中间节点，第二极适于与所述栅极电连接；
复位单元，输入端电连接于参考电压线，控制端电连接于复位信号线，输出端电连接于所述中间节点；
驱动晶体管，第一极电连接于电源线，栅极适于电连接于所述中间节点，第二极电连接于所述发光器件；以及
存储单元，第一端电连接于所述驱动晶体管的栅极，第二端电连接于所述电源线；
其中，在所述像素驱动电路的复位阶段，所述复位单元在所述复位信号线输入的复位信号的控制下，所述参考电压线输入的参考电压传输至所述中间节点；
在阈值电压补偿与充电阶段，所述参考电压保持所述阈值电压补偿与充电单元导通所述数据信号线和所述中间节点，配置所述中间节点的电压为所述采样晶体管短接为二极管时采集到的数据信号电压，所述中间节点的电压传输至所述驱动晶体管的栅极以及充入所述存储单元的第一端；
在发光阶段，所述驱动晶体管接收所述电源线供给的电流，并根据所述存储单元第一端保持的所述中间节点的电压向所述发光器件提供驱动电流。
可选地，所述复位单元包括复位晶体管，所述复位晶体管的第一极电连接于所述参考电压线，栅极电连接于所述复位信号线，第二极电连接于所述中间节点；
和/或所述阈值电压补偿与充电单元包括：所述采样晶体管、第一开关电路、第二开关电路以及稳压电容；
其中，所述稳压电容用于稳定所述采样晶体管的栅极的电压，保持所述采样晶体管打开；所述第一开关电路由开关信号控制，用于控制所述采样晶体管短接为二极管；所述第二开关电路由开关信号控制，用于控制所述中间节点的电压传输至所述驱动晶体管的栅极并保持在所述存储单元的第一端；
和/或所述存储单元包括存储电容。
可选地，所述第一开关电路包括第一开关晶体管，所述第二开关电路包括第二开关晶体管；
所述第一开关晶体管的第一极电连接于所述采样晶体管的第二极，栅极电连接于扫描信号线，第二极电连接于所述采样晶体管的栅极、所述稳压电容的第二极板、所述第二开关晶体管的第一极以及所述复位晶体管的第二极；
所述第二开关晶体管的栅极电连接于扫描信号线，第二极电连接于所述驱动晶体管的栅极与所述存储电容的第一极板。
可选地，所述采样晶体管、所述驱动晶体管、所述复位晶体管、所述第一开关晶体管以及所述第二开关晶体管都为P型晶体管；或所述采样晶体管、所述驱动晶体管、所述复位晶体管、所述第一开关晶体管以及所述第二开关晶体管都为N型晶体管。
本发明实施例的第二方面提供一种显示面板，包括上述任一项所述的像素驱动电路。
本发明实施例的第三方面提供一种显示装置，包括上述任一项所述的显示面板。
本发明实施例的第四方面提供一种像素驱动电路的驱动方法，包括：复位阶段、阈值电压补偿与充电阶段以及发光阶段；
所述复位阶段，向所述复位信号线输入复位信号，使所述参考电压线输入的参考电压传输至所述中间节点；
所述阈值电压补偿与充电阶段，控制所述采样晶体管短接为二极管，并将所述采样晶体管短接为二极管时采集到的数据信号电压传输至所述驱动晶体管的栅极并保持在所述存储单元的第一端；
所述发光阶段，控制所述驱动晶体管接收所述电源线供给的电流，并根据所述存储单元第一端保持的数据信号电压向所述发光器件提供驱动电流。
可选地，控制所述采样晶体管短接为二极管通过向扫描信号线输入扫描信号，使第一开关晶体管打开实现；
所述第一开关晶体管的第一极连接于所述采样晶体管的第二极，栅极连接于所述扫描信号线，第二极连接于所述采样晶体管的栅极。
可选地，控制将所述采样晶体管短接为二极管时采集到的数据信号电压传输至所述驱动晶体管的栅极并保持在所述存储单元的第一端通过向所述扫描信号线输入扫描信号，使第二开关晶体管打开实现；
所述第二开关晶体管的第一极连接于所述采样晶体管的栅极与所述第一开关晶体管的第二极，栅极连接于所述扫描信号线，第二极连接于所述驱动晶体管的栅极与所述存储单元的第一端。
可选地，所述复位阶段，向所述扫描信号线输入扫描信号，使所述第一开关晶体管与所述第二开关晶体管关闭。
本发明的上述实施例中，在阈值电压补偿与充电阶段，通过采样晶体管采集数据信号线的数据信号电压并保持在驱动晶体管的栅极；由于采样晶体管采集数据信号电压时短接为二极管，因而采集到的数据信号电压已对自身的阈值电压补偿，利用极小局部区域内采样晶体管与驱动晶体管的阈值电压基本相同，因而可以认为已补偿驱动晶体管的阈值电压的漂移。因此，在发光阶段，可以使发光器件发光的工作电流仅与数据信号线输入的数据信号电压有关，与驱动晶体管的阈值电压无关，能避免阈值电压漂移对发光器件的影响，从而使驱动发光器件发光的工作电流保持稳定，提高了显示面板以及显示装置的显示区图像亮度的均匀性。此外，省略了发光控制单元以及为发光控制单元提供控制信号的电路，一方面可简化像素驱动电路的结构、提高像素密度，另一方面有利于显示面板实现窄边框。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
图1是本发明第一实施例的像素驱动电路的电路图；
图2是图1中的像素驱动电路的驱动方法的流程图；
图3是图2的驱动方法对应的时序图；
图4是像素驱动电路在复位阶段的电流流向图；
图5是像素驱动电路在阈值电压补偿与充电阶段的电流流向图；
图6是像素驱动电路在发光阶段的电流流向图；
图7是本发明第二实施例的像素驱动电路的电路图；
图8是图7中的像素驱动电路的驱动方法对应的时序图。
附图标记列表：
阈值电压补偿与充电单元1 复位单元2
存储单元3 发光器件D
采样晶体管T1 驱动晶体管T2
复位晶体管T3 第一开关晶体管T4
第二开关晶体管T5 中间节点G
存储电容C1 稳压电容C2
复位信号Vrset 参考电压Vint
扫描信号电压Vscan 电源电压Vdd
数据信号电压Vdata 接地电压Vss
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。
图1是本发明第一实施例的像素驱动电路的电路图。
参照图1所示，像素驱动电路，用于驱动发光器件D发光，包括：
阈值电压补偿与充电单元1，包括采样晶体管T1，采样晶体管T1的第一极电连接于数据信号线，栅极电连接于中间节点G，第二极适于与栅极电连接；
复位单元2，输入端电连接于参考电压线，控制端电连接于复位信号线，输出端电连接于中间节点G；
驱动晶体管T2，第一极电连接于电源线，栅极适于电连接于中间节点G，第二极电连接于发光器件D；以及
存储单元3，第一端电连接于驱动晶体管T2的栅极，第二端电连接于电源线；
其中，在像素驱动电路的复位阶段，复位单元2在复位信号线输入的复位信号Vrset的控制下，参考电压线输入的参考电压Vint传输至中间节点G；
在阈值电压补偿与充电阶段，参考电压Vint保持阈值电压补偿与充电单元1导通数据信号线和中间节点G，配置中间节点G的电压为采样晶体管T1短接为二极管时采集到的数据信号电压，中间节点G的电压传输至驱动晶体管T2的栅极以及充入存储单元3的第一端；
在发光阶段，驱动晶体管T2接收电源线供给的电流，并根据存储单元第一端保持的中间节点G的电压向发光器件D提供驱动电流。
第一极可以为源极与漏极中的一个，第二极可以为源极与漏极中的另一个。驱动晶体管T2的第二极可以电连接于发光器件D的阳极，发光器件D的阴极电连接于接地电压Vss。
具体地，参照图1所示，本实施例中，复位单元2可以包括复位晶体管T3，复位晶体管T3的第一极电连接于参考电压线，栅极电连接于复位信号线，第二极电连接于中间节点G。存储单元3可以包括存储电容C1。
其它实施例中，复位单元2和/或存储单元3也可以包括其它实现复位或存储功能的器件。可以理解的是，复位晶体管T3与存储电容C1能使得像素驱动电路简单、占用面积少。
继续参照图1所示，本实施例中，阈值电压补偿与充电单元1可以包括：采样晶体管T1、第一开关电路、第二开关电路以及稳压电容C2；
其中，稳压电容C2用于稳定采样晶体管T1的栅极的电压，保持采样晶体管T1打开；第一开关电路由开关信号控制，用于控制采样晶体管T1短接为二极管；第二开关电路由开关信号控制，用于控制中间节点G的电压传输至驱动晶体管T2的栅极并保持在存储单元3的第一端。
更具体地，第一开关电路可以包括第一开关晶体管T4，第二开关电路可以包括第二开关晶体管T5。
第一开关晶体管T4的第一极电连接于采样晶体管T1的第二极，栅极电连接于扫描信号线，第二极电连接于采样晶体管T1的栅极、稳压电容C2的第二极板、第二开关晶体管T5的第一极以及复位晶体管T3的第二极；
第二开关晶体管T5的栅极电连接于扫描信号线，第二极电连接于驱动晶体管T2的栅极与存储电容C1的第一极板。
稳压电容C2的第一极板连接于数据信号线。
其它实施例中，第一开关电路和/或第二开关电路也可以包括其它实现开关功能的器件。可以理解的是，第一开关晶体管T4与第二开关晶体管T5能使得像素驱动电路简单、占用面积少。
本实施例中，采样晶体管T1、驱动晶体管T2、复位晶体管T3、第一开关晶体管T4以及第二开关晶体管T5都为P型晶体管。
图2是图1中的像素驱动电路的驱动方法的流程图。参照图2所示，本发明一实施例还提供了一种像素驱动电路的驱动方法，包括：复位阶段S1、阈值电压补偿与充电阶段S2以及发光阶段S3；
复位阶段S1，向复位信号线输入复位信号Vrset，使参考电压线输入的参考电压Vint传输至中间节点G；
阈值电压补偿与充电阶段S2，控制采样晶体管T1短接为二极管，并将采样晶体管T1短接为二极管时采集到的数据信号电压传输至驱动晶体管T2的栅极并保持在存储单元3的第一端；
发光阶段S3，控制驱动晶体管T2接收电源线供给的电流，并根据存储单元第一端保持的数据信号电压向发光器件D提供驱动电流。
图3是图2的驱动方法对应的时序图。图4是像素驱动电路在复位阶段的电流流向图；图5是像素驱动电路在阈值电压补偿与充电阶段的电流流向图；图6是像素驱动电路在发光阶段的电流流向图。下面结合图3的时序图以及图4至图6所示的像素驱动电路具体描述如下：
参照图3与图4所示，在复位阶段S1，复位信号线输入的复位信号Vrset为低电平，复位晶体管T3打开，参考电压线输入的参考电压Vint传输至中间节点G。
复位阶段S1实现了中间节点G的初始化。由于中间节点G连接采样晶体管T1的栅极，因而实现了采样晶体管T1的栅极的初始化。
复位阶段S1，阈值电压补偿与充电单元1的第一开关电路与第二开关电路关闭。第一开关电路关闭，可防止采样晶体管T1与中间节点G电导通，造成中间节点G的电压不确定。第二开关电路关闭，可防止驱动晶体管T2与中间节点G电导通，影响驱动晶体管T2的发光，使得驱动晶体管T2仍可在前一帧的高电平下保持发光。
本实施例中，向扫描信号线输入的扫描信号电压Vscan为高电平，使得第一开关晶体管T4与第二开关晶体管T5都关闭。
参照图3与图5所示，阈值电压补偿与充电阶段S2，由于参考电压Vint为低电平，采样晶体管T1打开，稳压电容C2稳定采样晶体管T1的栅极的电压，保持采样晶体管T1打开；向扫描信号线输入的扫描信号电压Vscan为低电平，使得第一开关晶体管T4打开；数据信号线和中间节点G导通。同时，采样晶体管T1的第二极(即漏极)与栅极短接，成为二极管。采样晶体管T1短接为二极管时采集到的数据信号电压为：Vdata+Vth，即中间节点G的电压为：Vdata+Vth。
向扫描信号线输入的扫描信号电压Vscan为低电平，同时也使得第二开关晶体管T5打开，中间节点G的电压Vdata+Vth可以传输至驱动晶体管T2的栅极以及充入存储电容C1的第一极板。
由于一个发光器件D电连接的该个像素驱动电路位于显示面板的一极小局部区域内，因而采样晶体管T1与驱动晶体管T2的阈值电压Vth基本相同，因而可以认为中间节点G的电压Vdata+Vth已补偿驱动晶体管T2的阈值电压Vth的漂移。
阈值电压补偿与充电阶段S2，复位信号线输入的复位信号Vrset为高电平，复位晶体管T3关闭，可避免影响中间节点G的电压。
参照图3与图6所示，发光阶段，驱动晶体管T2的栅极与第一极(即源极)之间的电压差小于阈值电压，驱动晶体管T2导通，驱动晶体管T2的导通电流为：
Figure BDA0002630137990000091
其中：μ为载流子迁移率，即半导体中载流子在单位电场下的平均漂移速率；Cox为电容常数，即驱动晶体管T2单位面积的沟道电容；Vdd为电源电压；W为驱动晶体管T2的沟道宽度；L为驱动晶体管T2的沟道长度。
可以看出，发光器件D流过的电流与驱动晶体管T2的阈值电压Vth无关。各个发光器件D流过的电流与驱动晶体管T2的阈值电压Vth无关，能避免阈值电压Vth漂移对发光器件D的影响，从而可提高显示面板以及显示装置的显示区图像亮度的均匀性。
发光阶段，向扫描信号线输入的扫描信号电压Vscan为高电平，使得第一开关晶体管T4与第二开关晶体管T5都关闭，以避免影响驱动晶体管T2的栅极的电压。
上述像素驱动电路，一方面省略了发光控制单元，可简化像素驱动电路的结构、提高像素密度，另一方面也省略了为发光控制单元提供控制信号的电路，该控制信号电路原本设置在边框区域，因而还有利于显示面板实现窄边框。
图7是本发明第二实施例的像素驱动电路的电路图。参照图7所示，本实施例的像素驱动电路与图1中的像素驱动电路大致相同，区别仅在于：采样晶体管T1、驱动晶体管T2、复位晶体管T3、第一开关晶体管T4以及第二开关晶体管T5都为N型晶体管。
图8是图7中的像素驱动电路的驱动方法对应的时序图。参照图8所示，本实施例的时序图与图3中的时序图大致相同，区别仅在于：各阶段扫描信号电压与复位信号的高低电平与图3中的高低电平相反。
本发明一实施例提供一种显示面板，包括上述任一像素驱动电路。上述任一像素驱动电路可以连接一发光器件D。
本发明一实施例还提供一种显示装置，包括上述任一显示面板。显示装置可以为：电子纸、手机、平板电脑、电视机、笔记本电脑、数码相框、导航仪等任何具有显示功能的产品或部件。
需要指出的是，在附图中，为了图示的清晰可能夸大了层和区域的尺寸。而且可以理解，当元件或层被称为在另一元件或层“上”时，它可以直接在其他元件上，或者可以存在中间的层。另外，可以理解，当元件或层被称为在另一元件或层“下”时，它可以直接在其他元件下，或者可以存在一个以上的中间的层或元件。另外，还可以理解，当层或元件被称为在两层或两个元件“之间”时，它可以为两层或两个元件之间唯一的层，或还可以存在一个以上的中间层或元件。通篇相似的参考标记指示相似的元件。
在本发明中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。术语“若干”指一个、两个或两个以上，除非另有明确的限定。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的公开后，将容易想到本发明的其它实施方案。本发明旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (10)

1.一种像素驱动电路，用于驱动发光器件发光，其特征在于，包括：
阈值电压补偿与充电单元，包括采样晶体管，所述采样晶体管的第一极电连接于数据信号线，栅极电连接于中间节点，第二极适于与所述栅极电连接；
复位单元，输入端电连接于参考电压线，控制端电连接于复位信号线，输出端电连接于所述中间节点；
驱动晶体管，第一极电连接于电源线，栅极适于电连接于所述中间节点，第二极电连接于所述发光器件；以及
存储单元，第一端电连接于所述驱动晶体管的栅极，第二端电连接于所述电源线；
其中，在所述像素驱动电路的复位阶段，所述复位单元在所述复位信号线输入的复位信号的控制下，所述参考电压线输入的参考电压传输至所述中间节点；
在阈值电压补偿与充电阶段，所述参考电压保持所述阈值电压补偿与充电单元导通所述数据信号线和所述中间节点，配置所述中间节点的电压为所述采样晶体管短接为二极管时采集到的数据信号电压，所述中间节点的电压传输至所述驱动晶体管的栅极以及充入所述存储单元的第一端；
在发光阶段，所述驱动晶体管接收所述电源线供给的电流，并根据所述存储单元第一端保持的所述中间节点的电压向所述发光器件提供驱动电流。
2.根据权利要求1所述的像素驱动电路，其特征在于，所述复位单元包括复位晶体管，所述复位晶体管的第一极电连接于所述参考电压线，栅极电连接于所述复位信号线，第二极电连接于所述中间节点；
和/或所述阈值电压补偿与充电单元包括：所述采样晶体管、第一开关电路、第二开关电路以及稳压电容；
其中，所述稳压电容用于稳定所述采样晶体管的栅极的电压，保持所述采样晶体管打开；所述第一开关电路由开关信号控制，用于控制所述采样晶体管短接为二极管；所述第二开关电路由开关信号控制，用于控制所述中间节点的电压传输至所述驱动晶体管的栅极并保持在所述存储单元的第一端；
和/或所述存储单元包括存储电容。
3.根据权利要求2所述的像素驱动电路，其特征在于，所述第一开关电路包括第一开关晶体管，所述第二开关电路包括第二开关晶体管；
所述第一开关晶体管的第一极电连接于所述采样晶体管的第二极，栅极电连接于扫描信号线，第二极电连接于所述采样晶体管的栅极、所述稳压电容的第二极板、所述第二开关晶体管的第一极以及所述复位晶体管的第二极；
所述第二开关晶体管的栅极电连接于扫描信号线，第二极电连接于所述驱动晶体管的栅极与所述存储电容的第一极板。
4.根据权利要求3所述的像素驱动电路，其特征在于，所述采样晶体管、所述驱动晶体管、所述复位晶体管、所述第一开关晶体管以及所述第二开关晶体管都为P型晶体管；或所述采样晶体管、所述驱动晶体管、所述复位晶体管、所述第一开关晶体管以及所述第二开关晶体管都为N型晶体管。
5.一种显示面板，其特征在于，包括权利要求1至4任一项所述的像素驱动电路。
6.一种显示装置，其特征在于，包括权利要求5所述的显示面板。
7.一种权利要求1所述像素驱动电路的驱动方法，其特征在于，包括：复位阶段、阈值电压补偿与充电阶段以及发光阶段；
所述复位阶段，向所述复位信号线输入复位信号，使所述参考电压线输入的参考电压传输至所述中间节点；
所述阈值电压补偿与充电阶段，控制所述采样晶体管短接为二极管，并将所述采样晶体管短接为二极管时采集到的数据信号电压传输至所述驱动晶体管的栅极并保持在所述存储单元的第一端；
所述发光阶段，控制所述驱动晶体管接收所述电源线供给的电流，并根据所述存储单元第一端保持的数据信号电压向所述发光器件提供驱动电流。
8.根据权利要求7所述的像素驱动电路的驱动方法，其特征在于，控制所述采样晶体管短接为二极管通过向扫描信号线输入扫描信号，使第一开关晶体管打开实现；
所述第一开关晶体管的第一极连接于所述采样晶体管的第二极，栅极连接于所述扫描信号线，第二极连接于所述采样晶体管的栅极。
9.根据权利要求8所述的像素驱动电路的驱动方法，其特征在于，控制将所述采样晶体管短接为二极管时采集到的数据信号电压传输至所述驱动晶体管的栅极并保持在所述存储单元的第一端通过向所述扫描信号线输入扫描信号，使第二开关晶体管打开实现；
所述第二开关晶体管的第一极连接于所述采样晶体管的栅极与所述第一开关晶体管的第二极，栅极连接于所述扫描信号线，第二极连接于所述驱动晶体管的栅极与所述存储单元的第一端。
10.根据权利要求9所述的像素驱动电路的驱动方法，其特征在于，所述复位阶段，向所述扫描信号线输入扫描信号，使所述第一开关晶体管与所述第二开关晶体管关闭。
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