CN115083340A - 一种微显示芯片驱动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种微显示芯片驱动装置，该装置包括能够同时实现空间彩色和时序彩色两种显示方式的像素阵列；所述像素阵列中由若干个发光电路等间距排列构成；每个发光电路包括像素电路和发光器件；所述像素电路包括：比特位记忆单元以及与比特位记忆单元连接的像素内调节电流控制单元；所述发光器件与像素内调节电流控制单元连接；该驱动装置还包括调节电流控制单元信号产生电路和比特位记忆单元信号产生电路；所述调节电流控制单元信号产生电路与像素内调节电流控制单元连接；所述比特位记忆单元信号产生电路与比特位记忆单元连接；本发明具有高集成度，高像素密度，低color break等特点。

Description

一种微显示芯片驱动装置
技术领域
本发明属于显示芯片技术领域。
背景技术
随着微显示产品如AR和投影产品的不断发展，人们越来越注重微显示芯片的性能。Micro-LED显示芯片作为一种微显示芯片具有亮度高、寿命长和可视角较好等优点，随着技术不断发展对微显示屏的集成度和高密度像素的需求越来越高。
申请号为CN202111545710.9，公开时间为2022年03月25日的申请文件，公开了一种像素电路，其中，脉幅驱动模块通过Q点与S点之间的压差控制流经驱动晶体管T2的电流大小，从而控制发光器件D1的亮度，此为PAM驱动；脉宽驱动模块通过P点的初始电位的大小控制发光器件D1的发光时间，此为PWM驱动。但是该方案的PAM用于实现灰阶转换，PWM为全局信号，仅能增强或减弱整体发光强度。申请号为CN202210042638.6，公开时间为2022年04月26的申请文件，公开了一种LED显示驱动芯片，通过PAM调制解决灰度位宽带来的脉宽过窄的问题，通过将部分脉冲宽度的值转换为脉冲幅度，保证在低灰度的情况下提升线性度，并在电路正常运行的情况下实现更大位宽的控制，但该方案无法实现单像素彩色，也无法降低color break（色分离现象或色彩紊乱）。
发明内容
发明目的：为了解决上述现有技术存在的问题，本发明提供了一种微显示芯片驱动装置。
技术方案：本发明提供了一种微显示芯片驱动装置，该装置包括能够同时实现空间彩色和时序彩色两种显示方式的像素阵列；所述像素阵列中由若干个发光电路等间距排列构成；每个发光电路包括像素电路和发光器件；所述像素电路包括：比特位记忆单元以及与比特位记忆单元连接的像素内调节电流控制单元；所述发光器件与像素内调节电流控制单元连接；该驱动装置还包括调节电流控制单元信号产生电路和比特位记忆单元信号产生电路；所述调节电流控制单元信号产生电路与像素内调节电流控制单元连接；所述比特位记忆单元信号产生电路与比特位记忆单元连接；
所述调节电流控制单元信号产生电路用于产生控制信号SPAM和数据信号IDATA；所述控制信号SPAM用于控制像素内调节电流控制单元的工作状态；当像素内调节电流控制单元处于导通工作状态时，调节电流控制单元信号产生电路将数据信号IDATA通过像素内调节电流控制单元作用到发光器件上，用于控制发光器件发出光的波长；所述比特位记忆单元信号产生电路用于产生控制信号SPWM和脉冲宽度调制信号VDATA；控制信号SPWM用于控制比特位记忆单元的工作状态，当比特位记忆单元处于导通工作状态时，比特位记忆单元信号产生电路将脉冲宽度调制信号VDATA通过比特位记忆单元作用至发光器件上，用于控制发光器件的显示灰阶和亮度。
进一步的，调节电流控制单元信号产生电路与像素内调节电流控制单元的连接方式为：一个调节电流控制单元信号产生电路与一个像素内调节电流控制单元连接或者一个调节电流控制单元信号产生电路与多个像素内调节电流控制单元连接；
比特位记忆单元信号产生电路与比特位记忆单元的连接方式为：一个比特位记忆单元信号产生电路与一个比特位记忆单元连接或者一个比特位记忆单元信号产生电路与多个比特位记忆单元连接。
进一步的，所述像素内调节电流控制单元包括驱动晶体管M1，晶体管M12和电容C11；所述晶体管M12的栅极连接信号SPAM；晶体管M12的漏极或者源极中的一个电极连接IDATA信号，晶体管M12的另外一个电极连接驱动晶体管M1的栅极以及电容C11的一端，电容C11的另外一端与电源VDD连接；将驱动晶体管M1的漏极或者源极中的一个电极连接发光器件，并将该电极记为点A，将驱动晶体管M1的另外一个电极连接比特位记忆单元。
进一步的，所述比特位记忆单元包括晶体管M13，晶体管的M14以及电容C12；所述晶体管的M14的栅极连接信号SPWM，晶体管的M14的源极或者漏极中的一个电极连接信号VDATA，晶体管的M14的另外一个电极连接电容C12的一端以及晶体管M13的栅极；所述电容C12的另外一端连接电源VDD；所述晶体管M13的源极或者漏极中的一个电极连接电源VDD，晶体管M13的另外一个电极连接像素内调节电流控制单元。
进一步的，所述比特位记忆单元为6T SRAM电路。
进一步的，所述像素内调节电流控制单元包括还包括电容C32和晶体管M33，所述电容C32的一端连接点A，另外一端连接晶体管M1的栅极；晶体管M33的栅极连接外部控制信号EM，晶体管M33的源极或者漏极中的一个电极连接点A，晶体管M33的另外一个电极接地；所述外部控制信号EM用于实现像素阵列不显示时进行放电操作以及实现检测像素阵列工作状态是否异常的功能；
基于增加了电容C32和晶体管M33的像素内调节电流控制单元，所述比特位记忆单元包括晶体管M23，晶体管M24，晶体管M25，晶体管M26，晶体管M27，晶体管M28以及晶体管M29；晶体管M25，晶体管M26，晶体管M27以及晶体管M28构成了两个交叉耦合的反相器；晶体管M27以及晶体管M28构成第一反相器，晶体管M25和晶体管M26构成第二反相器；晶体管M23的栅极与信号SPWM以及晶体管M24的栅极连接；晶体管M23的源极或者漏极中的一个电极连接信号VDATA，晶体管M23的另外一个电极连接第一反相器的输出端，第二反相器的输入端以及晶体管M29的栅极；所述晶体管M24的源极或者漏极中的一个电极连接信号VDATA_B，晶体管M24的另外一个电极连接第一反相器的输入端和第二反相器的输出端；晶体管M29的源极连接电源VDD，晶体管M29的漏极连接的像素内调节电流控制单元；所述信号VDATA_B为与VDATA相反的信号；所述信号VDATA_B由比特位记忆单元信号产生电路产生。
进一步的，调节电流控制单元信号产生电路为DAC电路连接驱动缓冲器组成的电路，或者为LDO电路连接驱动缓冲器组成的电路，或者为DC-DC电路连接驱动缓冲器组成的电路。
进一步的，发光器件为micro-LED器件，或者为OLED器件，或者为QLED器件。
有益效果：本发明提出了一种微显示芯片驱动装置，相较与其他驱动装置具有高集成度，高像素密度，低color break等特点。本发明由于在单个像素上通过调节电流控制单元信号产生电路调整发光器件的输入电流实现了单个像素显示多种颜色，在实现空间彩色的同时只需要一个像素并不需要红、绿、蓝三个像素从而减少了所需使用像素数量提高了芯片集成度。同时，由于单个像素可以显示多种颜色也就可以实现时序彩色显示，从而减轻因空间彩色产生的color break现象。本发明还可以通过对显示灰阶的精确控制来提高显示效果。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的像素阵列的排列示意图；
图3为本发明一种微显示芯片驱动装置的显示方式的示意图1；
图4为本发明一种微显示芯片驱动装置的显示方式的示意图2；
图5为发光器件为共阴极型时发光电路的结构示意图；
图6为本发明实施例1的像素电路原理图；
图7为本发明实施例2的像素电路原理图；
图8为本发明实施例3的像素电路原理图；
图9为发光器件为共阳极型时发光电路的结构示意图。
附图标记说明：1：调节电流控制单元信号产生电路，2：比特位记忆单元信号产生电路，3：像素电路，4：像素内调节电流控制单元，5：比特位记忆单元，6：像素阵列。
具体实施方式
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
本发明提出了一种微显示芯片驱动装置，如图1所示，该装置包括能够同时实现空间彩色和时序彩色两种显示方式的像素阵列6，所述像素阵列中由若干个发光电路等间距排列构成；每个发光电路包括像素电路3和发光器件D1，所述像素电路包括：比特位记忆单元5以及与比特位记忆单元连接的像素内调节电流控制单元4；所述发光器件D1与像素内调节电流控制单元4连接；该驱动装置还包括调节电流控制单元信号产生电路1和比特位记忆单元信号产生电路2；所述调节电流控制单元信号产生电路1与像素内调节电流控制单元4连接；所述比特位记忆单元信号产生电路2与比特位记忆单元连接5。
调节电流控制单元信号产生电路主要负责产生控制信号SPAM和信号IDATA，所述控制信号SPAM用于控制像素内调节电流控制单元的工作状态；当像素内调节电流控制单元处于导通状态时，调节电流控制单元信号产生电路将信号IDATA通过像素内调节电流控制单元作用到发光器件上，用于控制发光器件的波长。
所述比特位记忆单元信号产生电路用于产生控制信号SPWM和脉冲宽度调制信号VDATA；控制信号SPWM用于控制比特位记忆单元的工作状态，当比特位记忆单元处于导通状态时，比特位记忆单元信号产生电路将脉冲宽度调制信号VDATA通过比特位记忆单元作用至发光器件上，用于控制发光器件的显示灰阶和亮度。
调节电流控制单元信号产生电路的输出信号需要与像素阵列的所有发光电路上的像素内调节电流控制单元相连接，比特位记忆单元信号产生电路需要与像素阵列中的所有发光电路上的比特位记忆单元相连接。在本实施例中可以是像素阵列中的每一列发光电路中均与一个调节电流控制单元信号产生电路和一个比特位记忆单元信号产生电路相连接，也可以多列发光电路共用一个调节电流控制单元信号产生电路和一个比特位记忆单元信号产生电路；也可以全屏共用一个调节电流控制单元信号产生电路和一个比特位记忆单元信号产生电路。
一种微显示芯片驱动装置的像素阵列如图2所示，像素阵列的排布符合空间彩色的排布需求可以实现空间彩色显示，同时每个像素均可显示红、绿、蓝三种颜色。
如图3所示，采用本发明的驱动装置，在显示第一帧Frame1时，全屏像素均显示的是红色，在显示第二帧Frame2时，全屏像素均显示的是绿色，在显示第三帧Frame3时，全屏像素均显示的是蓝色。从t0~t3这段时间上有符合时序彩色的显示情况，故可以实现时序彩色显示。
如图4所示，采用本发明的驱动装置，在显示第一帧Frame1时，像素P1显示的是红色，像素P2显示的是绿色，像素P3显示的是蓝色，其他像素显示的颜色如图所示也均符合空间彩色显示的像素排布需求；在显示第二帧Frame2时，像素P1显示的是绿色，像素P2显示的是蓝色，像素P3显示的是红色，其他像素显示的颜色如图所示也均符合空间彩色显示的像素排布需求；在显示第三帧Frame3时，像素P1显示的是蓝色，像素P2显示的是红色，像素P3显示的是绿色，其他像素显示的颜色如图所示也均符合空间彩色显示的像素排布需求。从t0~t3这段时间上又符合时序彩色的显示情况，故本发明可以实现空间彩色显示的同时进行时序彩色显示从而降低color break提升图像显示效果。
当发光器件D1是共阴极型时，发光电路的原理图如图5所示，包括像素电路3，调节电流控制单元信号产生电路1，比特位记忆单元信号产生电路2和发光器件D1。其中像素电路3包含比特位记忆单元5和像素内调节电流控制单元4。其中像素内调节电流控制单元4可以用来控制发光器件D1的驱动电流来选择发光器件D1的波长。比特位记忆单元5可以控制发光电路的导通时间来调整发光器件D1的显示灰阶和亮度。
本发明的实施例1，一种微显示芯片驱动装置的像素电路3如图6所示，所述像素内调节电流控制单元4包含晶体管M12、驱动晶体管M1和电容C11，比特位记忆单元5包含晶体管M13，M14和电容C12。像素内调节电流控制单元4中的晶体管M12的栅极与信号SPAM连接，晶体管M12的漏端/源端中的一个与数据信号IDATA连接，晶体管M12的漏端/源端中的另一端和与电容C1的一端和驱动晶体管M1的栅极连接，电容C1的另一端与电源相连接；驱动晶体管M1的漏端/源端中的一端与发光器件D1相连接，驱动晶体管M1的漏端/源端中的另一端与比特位记忆单元连接。
比特位记忆单元中的晶体管M13的漏端/源端中的一端连接像素内调节电流控制单元，晶体管M13的漏端/源端中的另一端与电源VDD连接。晶体管M13的栅极与电容C12的一端和晶体管M14的漏端/源端中的一端连接，电容C12的另一端与电源或地相连接。晶体管M14的栅极与信号SPWM连接，晶体管M14的漏端/源端中的另一端与信号VDATA连接（当SPWM高电平的时候晶体管M14导通，信号VDATA输入控制晶体管M13导通，VDATA是脉冲宽度调制信号，通过控制M14的导通时间来控制发光器件的显示灰阶和亮度）。在本实施例中的晶体管M1，M12，M13和M14是P型晶体管，发光器件D1是共阴极器件。相应的在其他实施例中像素电路的晶体管也可以是N型晶体管，发光器件D1也可以是共阳极器件。
本发明的实施例2，一种微显示芯片驱动装置的像素电路3如图7所示，像素内调节电流控制单元4和实施例1中的像素内调节电流控制单元相同；比特位记忆单元5是包含晶体管M23~M28的6T SRAM电路。
比特位记忆单元中的晶体管M25，M26的栅极与像素内调节电流控制单元连接；晶体管M27，M28的漏端和晶体管M23的源端/漏端的一端相连接；晶体管M25，M26的漏端均与晶体管M27的栅极，M28的栅极和晶体管M24的漏端/源端的一端相连接；晶体管M25和M27的源端与电源VDD连接，晶体管M26和M28的源端与地GND连接；晶体管M23和M24的漏端/源端的另一端分别与VDATA和VDATA_B连接（VDATA_B为VDATA的相反信号），晶体管M23和M24的栅极和信号SPWM连接。在本实施例中晶体管M1，M12，M25和M27是P型晶体管，晶体管M23，M24，M26，M28是N型晶体管，发光器件D1是共阴极器件。相应的在其他实施例中晶体管M1和M12也可以是N型晶体管，发光器件D1也可以是共阳极器件，6T SRAM电路也可以是其他结构的SRAM电路。所述信号VDATA_B由比特位记忆单元信号产生电路产生。
本发明的实施例3，一种微显示芯片驱动装置的像素电路3如图8所示，所述像素内调节电流控制单元包含晶体管M12和电容C11，电容C32（本实施例中电容C32为补偿电容），晶体管M33，比特位记忆单元包含晶体管M23~M29。像素内调节电流控制单元中的晶体管M12的栅极与信号SPAM连接，晶体管M12的漏端/源端中的一个电极与数据信号IDATA连接，晶体管M12的漏端/源端中的另一端和与电容C11的一端，驱动晶体管M1的栅极连接以及电容C32的一端连接，电容C11的另外一端接地或者电压VDD，驱动晶体管M1的漏端/源端中的一端与发光器件D1，电容C32的一端相连接，晶体管M33的漏端/源端中的一端连接；晶体管M33栅极连接外部控制信号EM，晶体管M33的漏端/源端中另外一端接地，驱动晶体管M1的漏端/源端中的另一端与比特位记忆单元连接。
晶体管M25，晶体管M26，晶体管M27以及晶体管M28构成了两个交叉耦合的反相器；晶体管M27以及晶体管M28构成第一反相器，晶体管M25和晶体管M26构成第二反相器；晶体管M29的漏极与像素内调节电流控制单元连接，晶体管M25，M26的漏端相互连接作为第二反相器的输出端，记作点B，点B与晶体管M27的栅极，M28的栅极和晶体管M24的漏端/源端的一端相连接（其中晶体管M27的栅极作为第一反相器的输入端）；晶体管M25，M26的栅极相互连接作为第二反相器的输入端，记为点C，点C连接晶体管M27，M28的漏端和晶体管M23的源端/漏端的一端以及晶体管M29的栅极（其中M27的漏端作为第一反相器的输出端）；晶体管M25，M27以及M29的源端与电源VDD连接，晶体管M26和M28的源端与地GND连接；晶体管M23和M24的漏端/源端的另一端分别与信号VDATA和VDATA_B连接，晶体管M23和M24的栅极和控制信号SPWM连接。
在本实施例中增加了电容C32跨接在驱动晶体管M1的栅极和晶体管M1与发光器件D1连接的一端，电容C32可以补偿晶体管M1的Vth，减轻Vth不一致带来的显示亮度或颜色不均匀的情况。晶体管M33跨接在发光器件D1的两端，其栅极与外部控制信号EM连接可是实现发光电路不显示时进行放电操作也可以实现对发光电路工作状态是否异常的检测功能。在本实施例中晶体管M1，M12，M25，M27，M29和M33是P型晶体管，晶体管M23，M24，M26，M28是N型晶体管，发光器件D1是共阴极型器件。相应的在其他实施例中晶体管M1，M12和M33也可以是N型晶体管，发光器件D1也可以是共阳极型器件。
发光器件为共阳极型时发光电路的结构示意图如图9所示。
本发明的调节电流控制单元信号产生电路1，可以是DAC电路接驱动缓冲器输出SPAM信号，也可以是LDO、DC-DC或其他可以输出不同电压的电路接驱动缓冲器输出SPAM信号。
本发明的比特位记忆单元信号产生电路2，可以是通过开关控制来产生不同的脉冲宽度并接驱动缓冲器输出SPWM信号，也可以通过三角波与参考电压比较输出所需的SPWM信号。
本发明的发光器件D1采用的是micro-LED器件，也可以采用具有与micro-LED相似特性的发光器件，包括但不限于OLED或QLED等器件。
本发明单个像素通过像素内调节电流控制单元控制像素驱动晶体管M1的驱动电流来使发光器件D1显示不同颜色来满足空间彩色显示需求。同时在不同帧切换时像素颜色可以随之改变实现时序彩色显示。
本发明提出的一种微显示芯片驱动装置相较与其他驱动装置具有高集成度，高像素密度，低color break等特点。由于在单个像素上可以通过像素内调节电流控制单元调整发光器件D1的输入电流实现了单个像素显示多种颜色，在实现空间彩色的同时只需要一个像素并不需要红、绿、蓝三个像素从而减少了所需使用像素数量提高了芯片集成度。同时，由于单个像素可以显示多种颜色也就可以实现时序彩色显示，从而减轻因空间彩色产生的color break现象。本发明具有比特位记忆单元的同时也具有像素内调节电流控制单元，从而可以通过对显示灰阶的精确控制来提高显示效果。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

Claims (8)

1.一种微显示芯片驱动装置，其特征在于：该装置包括能够同时实现空间彩色和时序彩色两种显示方式的像素阵列；所述像素阵列中由若干个发光电路等间距排列构成；每个发光电路包括像素电路和发光器件；所述像素电路包括：比特位记忆单元以及与比特位记忆单元连接的像素内调节电流控制单元；所述发光器件与像素内调节电流控制单元连接；该驱动装置还包括调节电流控制单元信号产生电路和比特位记忆单元信号产生电路；所述调节电流控制单元信号产生电路与像素内调节电流控制单元连接；所述比特位记忆单元信号产生电路与比特位记忆单元连接；
所述调节电流控制单元信号产生电路用于产生控制信号SPAM和数据信号IDATA；所述控制信号SPAM用于控制像素内调节电流控制单元的工作状态；当像素内调节电流控制单元处于导通工作状态时，调节电流控制单元信号产生电路将数据信号IDATA通过像素内调节电流控制单元作用到发光器件上，用于控制发光器件发出光的波长；所述比特位记忆单元信号产生电路用于产生控制信号SPWM和脉冲宽度调制信号VDATA；控制信号SPWM用于控制比特位记忆单元的工作状态，当比特位记忆单元处于导通工作状态时，比特位记忆单元信号产生电路将脉冲宽度调制信号VDATA通过比特位记忆单元作用至发光器件上，用于控制发光器件的显示灰阶和亮度。
2.根据权利要求1所述的一种微显示芯片驱动装置，其特征在于：调节电流控制单元信号产生电路与像素内调节电流控制单元的连接方式为：一个调节电流控制单元信号产生电路与一个像素内调节电流控制单元连接或者一个调节电流控制单元信号产生电路与多个像素内调节电流控制单元连接；
比特位记忆单元信号产生电路与比特位记忆单元的连接方式为：一个比特位记忆单元信号产生电路与一个比特位记忆单元连接或者一个比特位记忆单元信号产生电路与多个比特位记忆单元连接。
3.根据权利要求1所述的一种微显示芯片驱动装置，其特征在于：所述像素内调节电流控制单元包括驱动晶体管M1，晶体管M12和电容C11；所述晶体管M12的栅极连接信号SPAM；晶体管M12的漏极或者源极中的一个电极连接IDATA信号，晶体管M12的另外一个电极连接驱动晶体管M1的栅极以及电容C11的一端，电容C11的另外一端与电源VDD连接；将驱动晶体管M1的漏极或者源极中的一个电极连接发光器件，并将该电极记为点A，将驱动晶体管M1的另外一个电极连接比特位记忆单元。
4.根据权利要求3所述的一种微显示芯片驱动装置，其特征在于：所述比特位记忆单元包括晶体管M13，晶体管的M14以及电容C12；所述晶体管的M14的栅极连接信号SPWM，晶体管的M14的源极或者漏极中的一个电极连接信号VDATA，晶体管的M14的另外一个电极连接电容C12的一端以及晶体管M13的栅极；所述电容C12的另外一端连接电源VDD；所述晶体管M13的源极或者漏极中的一个电极连接电源VDD，晶体管M13的另外一个电极连接像素内调节电流控制单元。
5.根据权利要求3所述的一种微显示芯片驱动装置，其特征在于：所述比特位记忆单元为6T SRAM电路。
6.根据权利要求3所述的一种微显示芯片驱动装置，其特征在于：所述像素内调节电流控制单元包括还包括电容C32和晶体管M33，所述电容C32的一端连接点A，另外一端连接晶体管M1的栅极；晶体管M33的栅极连接外部控制信号EM，晶体管M33的源极或者漏极中的一个电极连接点A，晶体管M33的另外一个电极接地；所述外部控制信号EM用于实现像素阵列不显示时进行放电操作以及实现检测像素阵列工作状态是否异常的功能；
基于增加了电容C32和晶体管M33的像素内调节电流控制单元，所述比特位记忆单元包括晶体管M23，晶体管M24，晶体管M25，晶体管M26，晶体管M27，晶体管M28以及晶体管M29；晶体管M25，晶体管M26，晶体管M27以及晶体管M28构成了两个交叉耦合的反相器；晶体管M27以及晶体管M28构成第一反相器，晶体管M25和晶体管M26构成第二反相器；晶体管M23的栅极与信号SPWM以及晶体管M24的栅极连接；晶体管M23的源极或者漏极中的一个电极连接信号VDATA，晶体管M23的另外一个电极连接第一反相器的输出端，第二反相器的输入端以及晶体管M29的栅极；所述晶体管M24的源极或者漏极中的一个电极连接信号VDATA_B，晶体管M24的另外一个电极连接第一反相器的输入端和第二反相器的输出端；晶体管M29的源极连接电源VDD，晶体管M29的漏极连接的像素内调节电流控制单元；所述信号VDATA_B为与VDATA相反的信号；所述信号VDATA_B由比特位记忆单元信号产生电路产生。
7.根据权利要求1所述的一种微显示芯片驱动装置，其特征在于：调节电流控制单元信号产生电路为DAC电路连接驱动缓冲器组成的电路，或者为LDO电路连接驱动缓冲器组成的电路，或者为DC-DC电路连接驱动缓冲器组成的电路。
8.根据权利要求1所述的一种微显示芯片驱动装置，其特征在于：发光器件为micro-LED器件，或者为OLED器件，或者为QLED器件。
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