CN1716058A - 电光装置及电光装置的驱动方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于实现显示装置中的低功耗以及长寿命。通过在显示装置的像素内配置具有液晶显示元件或者有机场致发光显示元件等显示元件以及静态随机存取存储器的副像素，除去进行色调显示以外，还能够对应低功耗以及长寿命的要求。

Description

电光装置及电光装置的驱动方法
本申请是下述申请的分案申请：
发明名称：“电光装置及电光装置的驱动方法”
申请日为：2002年1月8日
申请号为：02101518.X
技术领域
本发明特别地涉及适于降低功耗的显示装置及其驱动方法，电光装置及其驱动方法，进而还涉及电子设备。
背景技术
对于显示装置所要求的重要功能之一，有色调显示功能，作为色调方式采用多种方式。作为主要的色调方式，可以举出(I)通过模拟控制提供给像素的电阻值或者电压值，进行色调显示的方法，(II)把构成像素的副像素的显示状态控制为接通状态或者断开状态的某一种状态，改变像素内的处于接通状态的副像素与处于断开状态的副像素的比例进行色调显示的所谓像素密度色调方式，(III)通过改变像素处于导通期间与处于断开期间，进行色调显示的时间色调方式等。
当前，在便捷电话机等便携用设备中搭载着液晶显示装置或者有机场致发光显示装置等显示装置，除去色调显示功能以外，还进一步要求显示装置的低功耗和长寿命。
发明内容
本发明的目的在于提供能够实现低功耗以及长寿命的显示装置，另外，还提供与低功耗以及长寿命相对应的液晶显示的驱动方法。
本发明的电光装置，对应于多根扫描线与多根信号线的交叉部，配置有多个像素，其特征在于：所述多个像素的每一个都包括电光元件，对应于所述多个像素的每一个形成有晶体管和静态随机存取存储器，对应于所述电光元件形成有像素电极，所述晶体管的栅极连接于所述多根扫描线中的一根扫描线上，所述像素电极连接于所述静态随机存取存储器上。
本发明的液晶显示装置是矩阵形地配置像素，上述像素包括多个副像素的显示装置，特征在于上述副像素包括静态随机存取存储器。由于该显示装置像素包含多个副像素，因此通过控制各个副像素的显示状态，能够进行色调显示。另外，该显示装置由于在副像素中包含静态随机存取存储器，因此在显示数据的改写时以外，不需要特别地向副像素提供扫描信号，因此能够降低扫描频率或者进行扫描抽值，具有对于显示装置的低功耗或者长寿命有效的结构。另外，作为显示装置的静态随机存取存储器，除去通常静态随机存取存储器以外还能够使用伪静态随机存取存储器或者同步静态随机存取存储器等。
在上述的显示装置中，能够进行设定使得上述副像素采取接通状态或者断开状态的某一种状态。通过这样做，控制基于电信号的显示状态将很容易。另外，在使用薄膜晶体管(以下，称为TFT)控制各副像素时，能够极其降低TFT的特性分散对于显示状态的影响。
在上述的显示装置中，还可以把色调设定为上述像素的最大辉度与处于接通状态的上述副像素的副像素的总计辉度之比的函数。在接通状态时把具有预定辉度的各个副像素控制为接通状态以及断开状态这两种状态的某一种，由于使处于接通状态的副像素的总计辉度根据图像信号变化，进行色调显示，因此即使在各个副像素中存在光电特性的分散性也能够进行色调显示。另外，这里所谓最大辉度是包含在像素中的副像素全部为接通状态时的总计辉度。
在上述的显示装置中，也可以把色调设定为上述像素占有的总面积与处于接通状态的上述副像素占有的面积之比的函数。这样的显示装置即使在各个副像素中存在光电特性的分散也能够进行色调显示。
在上述的显示装置中，还能够在上述副像素中配置液晶显示元件。这种情况下，由于把液晶显示元件用作为显示元件，因此能够对应于薄型化或者轻量化这样的对于显示装置的要求。
作为液晶显示元件，能够使用透射型以及反射型的任一种。在反射型的情况下，由于能够在与光的取出一侧相反的反射型液晶显示元件的下方空间中汇集配置晶体管等有源元件或者布线等，因此适于确保孔径值。
在上述的显示装置中，还能够在上述副像素中配置有机场致发光显示元件。这种情况下，由于作为显示元件使用有机场致发光显示元件，因此能够对应薄型化或者轻量化，除此以外，还具有广视角的特性。
本发明的显示装置的第1驱动方法是矩阵形地配置像素，并且上述像素包括具有静态随机存取存储器的多个副像素的显示装置的驱动方法，特征在于把上述副像素控制为接通状态或者断开状态的某一种，利用上述像素的总占有面积与处于接通状态的上述副像素占有的面积之比获得色调。
本发明的显示装置的第2驱动方法是矩阵形地配置像素，并且上述像素包括具有静态随机存取存储器的多个副像素的显示装置的驱动方法，特征在于把上述副像素控制为接通状态或者断开状态的某一种，利用上述像素的最大辉度与处于接通状态的副像素的总计辉度之比获得色调。
在上述的显示装置的驱动方法中，即使进行中间色调的显示时，由于仅利用副像素的接通状态或者断开状态的某一种状态，因此即使在各个副像素中存在光电特性的分散，也能够进行色调显示。
本发明的第1电光装置是包括在多条信号线与多条扫描线的交叉部分矩阵形地配置的像素的电光装置，特征在于上述像素包括具备了静态随机存取存储器和电光元件的副像素。
在上述的电光装置中，上述各个电光元件的辉度最好设定为使得采取高辉度和低辉度的2值。这里，所谓2值，例如指的是进行设定使得采取辉度0的状态以及最大辉度的某一种。如果这样做，则能够使经过信号线提供给像素的数据信号简单。另外，与此相伴随，还能够实现简化信号线驱动电路的电路结构或者减少信号线驱动电路的占有面积。
在上述的电光装置中，还能够把色调设定为包含在上述像素中的上述电光元件的总计辉度的函数。
在上述的显示装置中，还能够把色调设定为包含在上述像素中的上述电光元件占有的总面积与处以高辉度状态的上述副像素占有的总计面积之比的函数。
在上述的电光装置中，还能够把上述电光装置采用为液晶装置。作为液晶装置能够采用透射型以及反射型的任一种。为了实现低功耗，有时最好是不需要特别光源的反射型。另外，由于在与光的取出一侧相反的反射型液晶元件的下方空间中汇集配置晶体管的有源元件或者布线等，因此适于确保孔径值。
在上述的电光装置中，还能够把上述电光元件采用为有机场致发光显示元件。
本发明的电光装置的驱动方法，在该电光装置中，对应于扫描线与信号线的交叉部配置有包含电光元件的像素，对应于所述像素形成有晶体管和静态随机存取存储器，对应于所述电光元件形成有像素电极，该方法其特征在于：通过经由所述扫描线向所述晶体管的栅极供给使所述晶体管成为导通状态的信号，来从所述信号线经由所述晶体管向所述静态随机存取存储器供给数据信号，向所述像素电极供给与保持在所述静态随机存取存储器中的所述数据信号对应的电压。
本发明的电光装置的驱动方法是包含在多条信号线与多条扫描线的交叉部分矩阵形地配置的像素，并且在上述像素内配置着具备了电光元件的副像素的电光装置的驱动方法，特征在于包括经过上述多条信号线提供把上述电光元件的辉度控制为低辉度以及高辉度的某一种的数据信号的步骤，把上述数据信号保持在配置于上述副像素内的静态随机存取存储器中的步骤。
在上述的电光装置的驱动方法中，可以把电光元件的低辉度与高辉度的状态设定为例如辉度0与最大辉度。
本发明的电子设备具备上述的显示装置或者上述的电光装置。
附图说明
图1是本发明第1实施例的像素等效电路图。
图2示出本发明第1实施例的薄膜晶体管的制造工艺。
图3示出本发明第2实施例的像素等效电路图。
图4示出本发明第2实施例的有机场致发光显示元件的制造工艺。
图5示出适用于安装了本发明的电光装置的笔记本型个人计算机时的一例。
图6示出安装了本发明的电光装置的便捷电话机的一例。
图7示出把本发明的电光装置适用在取景器部分中的数字静止图像照相机的一例。
具体实施方式
以下，说明本发明的典型的实施形态。
第1实施形态
作为本发明的一个实施形态，叙述在一个像素内配置了具备作为电光元件的液晶元件和静态随机存取存储器的多个副像素的显示装置。图1是该显示装置的像素等效电路图。这里，虽然只图示1个像素，但是实际上，对应于向像素送出扫描信号的扫描线与送出数据信号的数据线的交叉部分，矩阵形地配置多个像素。在一个像素内相对应，形成晶体管3，静态随机存取存储器4，液晶元件5。作为晶体管3，能够采用薄膜晶体管(TFT)，或者硅基底的晶体管，还有把具有芳香族或者相配耦合的有机半导体材料作为半导体层的所谓有机晶体管等。作为薄膜晶体管，例如可以举出非晶质硅薄膜晶体管，多晶硅薄膜晶体管及单晶硅薄膜晶体管。在使用硅基底晶体管时，最好使用把在硅衬底上形成的晶体管分割在各包含一个或者多个的芯片上，然后再配置在玻璃等绝缘基板上的预定位置的结构。
作为静态随机存取存储器4，能够使用CMOS反相器型的静态随机存取存储器，或者耗尽负荷型，高电阻多晶硅负荷型等。作为构成静态随机存取存储器的晶体管，能够使用与晶体管3相同的器件，而为了发挥作为静态随机存取存储器的功能，最好是多晶硅薄膜晶体管，单晶硅薄膜晶体管，硅基底的晶体管。作为液晶元件5，能够使用透射型或者反射型的任一种。其中，在需要降低功耗时，作为液晶元件5最好是不需要背景光等光源的反射型液晶元件。
信号线最好根据数据信号的各位设置。例如，在供给2位的数据信号时，如图1的等效电路图所示那样，作为信号线2，设置低位的信号线21以及高位的信号线22。
与这些信号线相对应，作为晶体管3，配置低位的晶体管31和高位的晶体管32。同样，作为静态随机存取存储器4，配置低位的静态随机存取存储器41和高位的静态随机存取存储器42，作为液晶元件5配置低位的液晶元件51和高位的液晶元件52。
静态随机存取存储器41以及42既可以直接与字线(或者扫描线)以及数据线连接，也可以像图1所示那样，配置成使得栅极经过与扫描线1连接的晶体管3与信号线2连接。通过进行这样配置，不需要根据各副像素的数目设置扫描线(或者字线)。这样通过减少在布线之间产生的不必要的布线电容，起到抑制数据改写时的延迟等的效果。
最好根据从信号线21以及22的每一个供给的数据信号，把液晶元件51以及52的每一个的辉度设定为高电平和低电平的2值(例如辉度0和最大辉度)。例如，如果使液晶元件51以及52的低电平的辉度相等(例如取为辉度0)，高电平的辉度成为1∶2，则在2位的数据信号下能够得到4色调。在液晶元件51的低电平以及高电平的平均辉度(每单位面积的辉度)与液晶元件52的低电平以及高电平的平均辉度(每单位面积的辉度)分别实质上相等时，通过使液晶元件51以及52的占有面积不同，对于所供给的数据信号可以得到最大限度的色调数。例如，通过使液晶元件52的占有面积成为51的占有面积的2倍，在2位的数据信号下能够得到4色调。
在不使用静态随机存取存储器的情况下，必须始终以一定的周期经过扫描线向像素电路供给选择脉冲，而像本实施形态这样，在把静态随机存取存储器4利用为存储元件的情况下，可以只在进行数据的改写动作时向像素电路供给选择脉冲。即，在扫描线1上加入选择脉冲期间，在信号线2上加入数据信号，通过晶体管3，供给到静态随机存取存储器4，保持到进行下一个数据的改写时为止。根据保持在静态随机存取存储器4中的数据控制液晶元件5的光反射或者光透射。
另外，作为液晶元件5，为了降低功耗，适于使用不需要具有背景光等光源的反射型。图1所示的等效电路说明了供给2位的数据信号的情况，而在供给3位以上的数据信号的情况下，本发明的思想也是有效的。
第2实施形态
作为本发明的一个实施形态，叙述在一个像素内配置了具备作为电光元件的有机场致发光元件6和静态随机存取存储器的多个副像素的显示装置。图3是该显示装置的像素等效电路图。这里，虽然只图示1个像素，但是实际上，对应于向像素送出扫描信号的扫描线与送出数据信号的数据线的交叉部分，矩阵形地配置多个像素。在一个像素内相对应，形成晶体管3，静态随机存取存储器4，有机场致发光元件6。作为晶体管3，能够采用薄膜晶体管(TFT)，或者硅基底的晶体管，还有把具有芳香族或者相配耦合的有机半导体材料作为半导体层的所谓有机晶体管等。作为薄膜晶体管，例如可以举出非晶质硅薄膜晶体管，多晶硅薄膜晶体管及单晶硅薄膜晶体管。在使用硅基底晶体管时，最好使用把在硅衬底上形成的晶体管分割在各包含一个或者多个的芯片上，然后再配置在玻璃等绝缘基板上的预定位置的结构。
作为静态随机存取存储器4，能够使用CMOS反相器型的静态随机存取存储器，或者耗尽负荷型，高电阻多晶硅负荷型等。作为构成静态随机存取存储器的晶体管，能够使用与晶体管3相同的器件，而为了发挥作为静态随机存取存储器的功能，最好是多晶硅薄膜晶体管，单晶硅薄膜晶体管，硅基底的晶体管。
作为有机场致发光元件6的发光材料，能够使用聚芴类或者聚亚苯-1，2-亚乙烯类等高分子材料，香豆素、若丹明等低分子材料。
信号线最好根据数据信号的各位设置。例如，在供给2位的数据信号时，如图1的等效电路图所示那样，作为信号线2，设置低位的信号线21以及高位的信号线22。(*解码的情况将如何？请参照上述的问题事项。)
与这些信号线相对应，作为晶体管3，配置低位的晶体管31和高位的晶体管32。同样，作为静态随机存取存储器4，配置低位的静态随机存取存储器41和高位的静态随机存取存储器42，作为有机场致发光元件6配置低位的有机场致发光元件61和高位的有机场致发光元件62。
静态随机存取存储器41以及42既可以直接与字线(或者扫描线)以及数据线连接，也可以像图3所示那样，配置成使得栅极经过与扫描线1连接的晶体管3与信号线2连接。通过进行这样配置，不需要根据各副像素的数目设置扫描线(或者字线)。这样，例如通过减少在布线之间产生的不必要的布线电容，起到抑制数据改写时的延迟等的效果。另外，特别是由于在从设置了晶体管或者布线的电路基板一侧取出光的所谓反向发射型中，由于布线或者晶体管越少，光的取出效率越高，因此将非常有利。
最好根据从信号线21以及22的每一个供给的数据信号，把有机场致发光元件61以及62的每一个的辉度设定为高电平和低电平的2值(例如辉度0和最大辉度)。例如，如果使有机场致发光元件61以及62的低电平的辉度相等(例如取为辉度0)，高电平的辉度成为1∶2，则在2位的数据信号下能够得到4色调。在有机场致发光元件61的低电平以及高电平的平均辉度(每单位面积的辉度)与有机场致发光元件62的低电平以及高电平的平均辉度(每单位面积的辉度)分别实质上相等时，通过使有机场致发光元件61以及62的占有面积不同，对于所供给的数据信号可以得到最大限度的色调数。例如，通过使有机场致发光元件62的占有面积成为61的占有面积的2倍，在2位的数据信号下能够得到4色调。
在不使用静态随机存取存储器的情况下，必须始终以一定的周期经过扫描线向像素电路供给选择脉冲，而像本实施形态这样，在把静态随机存取存储器4利用为存储元件的情况下，可以只在进行数据的改写动作时向像素电路供给选择脉冲。即，在扫描线1上加入选择脉冲期间，在信号线2上加入数据信号，通过晶体管3，供给到静态随机存取存储器4，保持到进行下一个数据的改写时为止。根据保持在静态随机存取存储器4中的数据控制有机场致发光元件6的发光强度。
一般利用了高分子材料的有机场致发光显示元件与利用了低分子材料的元件相比较，由于用低电压驱动因此能够减少供给到有机场致发光显示元件中的电流量，但是另一方面，为了得到更多的色调，必须精确地控制供给到有机场致发光显示元件中的电流量。如果像本实施形态这样进行设定使得有机场致发光显示元件辉度采取2值，则即使不进行电流量的精密控制，也能够得到多色调。
图3所示的等效电路说明了供给2位的数据信号的情况，而在供给3位以上的数据信号的情况下，本发明的思想也是有效的。
参照图2，以下，说明本发明的典型的光电装置的制造工艺。
首先，在玻璃基板71上，通过使用了SiH4的PECVD或者使用了Si2H6的LPCVD，成膜非晶硅。通过受激准分子激光器等的激光照射或者固相生长，非晶硅再结晶，成为多晶硅72(图2(a))。把多晶硅72图形化以后，成膜栅极绝缘膜73，成膜以及图形化栅极电极74(图2(b))。使用栅极电极74自匹配地在多晶硅72中掺入磷或者硼等杂质，激活后，形成CMOS结构的源极区以及漏极区75。成膜第1层间绝缘膜76，开设连接孔，成膜以及图形化源极电极以及漏极电极77(图2(c))。进而，成膜第2层间绝缘膜78，开设连接孔，成膜以及图形化像素电极79(图2(d))。在像素电极79的背面，配置薄膜晶体管。然后，根据通常的工艺，形成反射型液晶显示元件。
如果依据本结构，则对于像素密度色调方式的显示装置，通过仅在图像变化时进行扫描，能够进一步实现低功耗以及驱动电路的长寿命。另外，如果依据本结构，则由于能够在反射型液晶显示元件的背面一侧配置静态随机存取存储器，因此将不发生孔径值减少等问题。
图4示出本发明第2实施例的有机场致发光元件的制造工艺。关于薄膜晶体管的制作工艺与第1实施例相同，如图2所示。首先，成膜粘接层81，在成为发光区的部分形成开口部分(图4(a)。接着，通过氧等离子或者CF4等离子等的等离子处理，控制基板表面的湿润性。然后，通过旋转涂层，橡皮滚涂敷，喷墨工艺(T.Shimoda，S.Seki，et al，Dig.SID’99(1999)376，S.Kanbe，et al，Proc.Euro Display’99 Late-News Papers(1999)85)的液相工艺或者溅射、蒸镀等的真空工艺，成膜空穴注入层83以及发光层84。为了减小功函数，成膜包含碱性金属的阴极85，用密封剂86密封，完成制造(图4(b))。粘接层81的作用在于提高基板与层间层82的粘接性，另外，得到正确的发光面积。层间层82的作用在于使栅极电极74或者源极电极以及漏极电极77远离阴极85，降低寄生电容，在用液相工艺形成空穴注入层83或者发光层84时，控制表面的湿润性，实现正确的图形(T.Shimoda，M.Kimura，et al，Proc.Asia Display’98，217(1998))。
如果依据本结构，则对于像素密度色调方式的显示装置，仅在像素变化时进行扫描，能够进一步实现低功耗以及驱动电路的长寿命。另外，如果依据本结构，则由于能够在有机场致发光显示元件的背面一侧配置静态随机存取存储器，因此将不发生孔径值减少等问题。
下面，说明适用了上述电光装置的电子设备的若干例子。图5示出适用了上述的电光装置的便携型个人计算机的结构。该图中，个人计算机1100由具有键盘1102的本体部分1104和显示单元1106构成，该显示单元1106具备上述的电光装置100。
图6是示出把上述电光装置100适用在其显示部分的便捷电话机的结构的透视图。该图中，便捷电话机1200除去多个操作按钮1202以外，具备受话口1204，送话口1206的同时，还具备上述的电光装置100。
图7是示出把上述的电光装置100适用在其取景器中数字静止照相机的结构。另外，该图中还简单地示出与外部设备的连接。通常的照相机通过被拍摄物体的光像在胶片上感光，而这里与其不同，数字静止图像照相机1300把被拍摄物体的光像通过CCD(电荷耦合元件)等拍摄元件进行光电变换生成摄影信号。在数字静止图像照相机1300中的外壳1302的背面，设置上述的电光装置100，成为根据CCD的摄影信号进行显示的结构。电光装置100起到显示被拍摄物体的取景器的作用。另外，在外壳1302的观察一侧(图中是背面一侧)，设置着包括光学透镜或者CCD的感光单元1304。
如果拍摄者确认在电光装置100上显示的被拍摄物体图像，按下快门按钮1306，则该时刻的CCD的摄影信号传送并存储在电路基板1308的存储器中。另外，在该数字静止图像照相机1300中，在外壳1302的侧面设置着视频信号输出端子1312和数据通信用的输入输出端子1314。而且，如图所示，在前者的视频信号输出端子1312上根据需要连接着电视监视器1430，另外，在后者的数据通信用的输入输出端子上根据需要连接着个人计算机1440。成为通过预定的操作，存储在电路基板1308的存储器中的摄影信号输出到电视监视器1340或者个人计算机1440中的结构。
另外，作为适用本发明的电光装置100的电子设备，除去图5的个人计算机或者图6的便捷电话机，图7的数字静止图像照相机以外，还可以举出电视机，取景器型、监视器直视型的录像机，汽车导航装置，寻呼机，电子笔记本，台式电子计算机，文字处理器，工作站，电视电话，POS终端，具备触摸屏的设备等。而且，作为这些各种电子设备的显示部分，当然也能够使用上述的电光装置100。

Claims (15)

1.一种电光装置，对应于多根扫描线与多根信号线的交叉部，配置有多个像素，其特征在于：
所述多个像素的每一个都包括电光元件，
对应于所述多个像素的每一个形成有晶体管和静态随机存取存储器，
对应于所述电光元件形成有像素电极，
所述晶体管的栅极连接于所述多根扫描线中的一根扫描线上，
所述像素电极连接于所述静态随机存取存储器上。
2.如权利要求1所述的电光装置，其特征在于：
所述静态随机存取存储器包括p沟道型晶体管和n沟道型晶体管，
所述像素电极连接于所述p沟道型晶体管的漏极和所述n沟道型晶体管的漏极上。
3.如权利要求1所述的电光装置，其特征在于：
所述静态随机存取存储器包括CMOS反相器，
所述像素电极连接于所述CMOS反相器的输出上。
4.如权利要求1所述的电光装置，其特征在于：
所述多个像素的每一个都包括多个副像素，
所述多个副像素的每一个都包括电光元件，
对应于所述多个像素的每一个形成有晶体管和静态随机存取存储器，
对应于所述电光元件形成有像素电极，
所述晶体管的栅极连接于所述多根扫描线中的一根扫描线上，
所述像素电极连接于所述静态随机存取存储器上。
5.如权利要求4所述的电光装置，其特征在于：
所述副像素取导通或断开的某一状态。
6.如权利要求5所述的电光装置，其特征在于：
把色调设定为：包含在所述像素中的所有所述副像素的电光元件所占的面积的合计与包含在所述像素中的处于所述导通状态的所述副像素的电光元件所占的面积的合计之比的函数。
7.如权利要求4所述的电光装置，其特征在于：
所述电光元件被设定成取低辉度和高辉度的2个值的某一个。
8.如权利要求7所述的电光装置，其特征在于：
把色调设定为：包含在所述像素中的所有所述副像素的电光元件所占的面积的合计与包含在所述像素中的处于所述高辉度状态的所述副像素的电光元件所占的面积的合计之比的函数。
9.如权利要求4所述的电光装置，其特征在于：
把色调设定为：包含在所述像素中的所有所述副像素的电光元件的最大辉度的合计与包含在所述副像素中的所述副像素的电光元件的辉度的合计之比的函数。
10.如权利要求1至9中的任一项所述的电光装置，其特征在于：
所述像素电极连接于液晶显示元件上。
11.如权利要求10所述的电光装置，其特征在于：
所述液晶显示元件是反射型液晶显示元件。
12.如权利要求1至9中的任一项所述的电光装置，其特征在于：
所述像素电极连接于有机场致发光元件上。
13.如权利要求12所述的电光装置，其特征在于：
所述有机场致发光元件从所述静态随机存取存储器供给电流。
14.一种电子设备，其特征在于：具备权利要求1至13中的任一项所述的电光装置。
15.一种电光装置的驱动方法，在该电光装置中，对应于扫描线与信号线的交叉部配置有包含电光元件的像素，对应于所述像素形成有晶体管和静态随机存取存储器，对应于所述电光元件形成有像素电极，其特征在于：
通过经由所述扫描线向所述晶体管的栅极供给使所述晶体管成为导通状态的信号，来从所述信号线经由所述晶体管向所述静态随机存取存储器供给数据信号，
向所述像素电极供给与保持在所述静态随机存取存储器中的所述数据信号对应的电压。
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