TWI424413B - 主動矩陣有機發光二極體顯示器之像素電路 - Google Patents

主動矩陣有機發光二極體顯示器之像素電路 Download PDF

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主動矩陣有機發光二極體顯示器之像素電路
本發明係有關於一種主動矩陣有機發光二極體顯示器之像素電路,更明確的說,係有關於一種改善磁滯效應所造成影像殘留之主動矩陣有機發光二極體顯示器之像素電路。
請參考第1圖。第1圖係為傳統的主動矩陣有機發光二極體顯示器(Active Matrix Organic Light-Emitting Diode,AMOLED)之像素電路100之示意圖。像素電路100係為兩電晶體一電容(2T1C)的電路,包含一N型薄膜電晶體102、一P型薄膜電晶體104、一電容106及一有機發光二極體108。N型薄膜電晶體102係為開關,P型薄膜電晶體104係提供有機發光二極體108驅動電流IOLED 。N型薄膜電晶體102根據掃描訊號Ss將資料電壓Sd寫入至電容106。當像素電路100驅動像素時,藉由改變P型薄膜電晶體104的閘極電壓來控制流過有機發光二極體108的驅動電流IOLED 達到顯示不同灰階的目的,其中面板上每個像素之像素電路100的接地端OVSS都電連接在一起,而電源端OVDD亦電連接在一起。
當像素電路100驅動像素時,驅動電流IOLED 持續流過P型薄膜電晶體104至有機發光二極體108,因此P型薄膜電晶體104持續承受電壓應力(voltage stress),使P型薄膜電晶體104產生磁滯效應 (hysteresis)而導致面板切換灰階畫面時會有影像殘留的現象發生;尤其當P型薄膜電晶體104持續承受電壓應力的時間越長,面板切換灰階畫面時之影像殘留現象亦趨嚴重。
本發明揭露一種主動矩陣有機發光二極體顯示器之像素電路。該像素電路包含一資料開關、一第一開關、一第二開關、一第三開關、一第四開關、一電容以及一有機發光二極體。該資料開關具有一第一端、一第二端及一第三端,該第一端用以接收一資料電壓,該第二端用以接收一掃描訊號。該第一開關,具有一第一端、一第二端及一第三端,該第一端用以接收一第一電壓,該第二端用以接收一第一開關訊號。該第二開關具有一第一端、一第二端及一第三端,該第一端用以接收該第一電壓,該第二端用以接收一第二開關訊號。該第三開關具有一第一端、一第二端及一第三端,該第一端耦接於該第一開關之該第三端,該第二端耦接於該資料開關之該第三端。該第四開關具有一第一端、一第二端及一第三端,該第一端耦接於該第二開關之該第三端,該第二端耦接於該資料開關之該第三端。該電容具有一第一端及一第二端,該第一端用以接收該第一電壓,該第二端耦接於該資料開關之該第三端。該有機發光二極體,具有一第一端及一第二端,該第一端耦接於該第三開關及該第四開關之該第三端,該第二端用以接收一第二電壓。
本發明另揭露一種主動矩陣有機發光二極體顯示器之像素電路。該像素電路包含一資料開關、一有機發光二極體、一第一開關、一第二開關、一第三開關、一第四開關以及一電容。該資料開關具有一第一端、一第二端及一第三端,該第一端用以接收一資料電壓,該第二端用以接收一掃描訊號。該有機發光二極體具有一第一端及一第二端,該第一端用以接收一第一電壓。該第一開關具有一第一端、一第二端及一第三端,該第一端耦接於該有機發光二極體之該第二端,該第二端用以接收一第一開關訊號。該第二開關具有一第一端、一第二端及一第三端,該第一端耦接於該有機發光二極體之該第二端,該第二端用以接收一第二開關訊號。該第三開關具有一第一端、一第二端及一第三端,該第一端耦接於該第一開關之該第三端,該第二端耦接於該資料開關之該第三端,該第三端用以接收一第二電壓。該第四開關具有一第一端、一第二端及一第三端,該第一端耦接於該第二開關之該第三端,該第二端耦接於該資料開關之該第三端,該第三端用以接收該第二電壓。該電容具有一第一端及一第二端,該第一端耦接於該資料開關之該第三端,該第二端用以接收該第二電壓。
本發明另揭露一種主動矩陣有機發光二極體顯示器之像素電路。該像素電路包含一資料開關、一第三開關、一第四開關、一電容以及一有機發光二極體。該資料開關具有一第一端、一第二端及一第三端,該第一端用以接收一資料電壓,該第二端用以接收一掃描訊號。該第三開關具有一第一端、一第二端及一第三端,該第一端用以接收一第一電壓,該第二端耦接於該資料開關之該第三端。第四開關具有一第一端、一第二端及一第三端,該第一端用以接收一第二電壓,該第二端耦接於該資料開關之該第三端。電容具有一第一端及一第二端,該第一端用以接收一參考電壓,該第二端耦接於該資料開關之該第三端。有機發光二極體具有一第一端及一第二端,該第一端耦接於該第三開關及該第四開關之該第三端,該第二端用以接收一第三電壓。
本發明提供之主動矩陣有機發光二極體顯示器之像素電路係利用不同時序之開關訊號或不同時序之電壓源,切換驅動電流流經於交替之開關。當像素電路驅動像素顯示灰階時,驅動電流並不會持續流過單一開關,因此各開關對應之薄膜電晶體並未持續承受電壓應力,進而避免產生磁滯效應。
請參考第2圖。第2圖係為說明本發明之主動矩陣有機發光二極體顯示器之像素電路200之一實施例之示意圖。像素電路200包含一資料開關SWd、一第一開關SW1、一第二開關SW2、一第三開關SW3、一第四開關SW4、一電容C及一有機發光二極體L。資料開關SWd具有一第一端用以接收一資料電壓Sd,一第二端用以接收一掃描訊號Ss,以及一第三端。第一開關SW1具有一第一端用以接收一第一電壓Vdd、一第二端用以接收一第一開關訊號S1,及一第三端。第二開關SW2具有一第一端用以接收第一電壓Vdd,一第二端用以接收一第二開關訊號S2,以及一第三端。第三開關SW3具有一第一端耦接於第一開關SW1之第三端,一第二端耦接於資料開關SWd之第三端,以及一第三端。第四開關SW4具有一第一端耦接於第二開關SW2之第三端,一第二端耦接於第二開關SW2之第三端,以及一第三端。電容C具有一第一端用以接收第一電壓Vdd,以及一第二端,耦接於資料開關SWd之第三端。有機發光二極體L具有一第一端同時耦接於第三開關SW3及第四開關SW4之第三端,以及一第二端用以接收一第二電壓Vss。於本實施例中,資料開關SWd、第一開關SW1、第二開關SW2、第三開關SW3及第四開關SW4為P型薄膜電晶體。第一電壓Vdd之電位高於第二電壓Vss之電位。第一開關訊號S1及第二開關訊號S2具有不同時序。
請參考第3圖。第3圖係為說明本發明第2圖之第一開關訊號S1及第二開關訊號S2具有不同時序之示意圖。如圖所示,第一開關訊號S1及第二開關訊號S2具有相反時序,舉例來說,於第一圖框F1中,第一開關訊號S1為低電位,而第二開關訊號S2為高電位;於第二圖框F2中,第一開關訊號S1為高電位,而第二開關訊號S2為低電位。第一開關SW1及第二開關SW2之第二端,也就是其P型薄膜電晶體之閘極端,分別接收第一開關訊號S1及第二開關訊號S2,因此第一開關SW1及第二開關SW2根據第一開關訊號S1及第二開關訊號S2,在不同時序開啟。更明確的說,第一開關SW1之開啟時序相反於第二開關SW2之開啟時序。
當像素電路200驅動像素顯示灰階時,資料開關SWd根據掃描訊號Ss將資料電壓Sd傳至第三開關SW3及第四開關SW4之第二端。然而,第一開關SW1及第二開關SW2在不同時序開啟,故第一電壓Vdd產生之驅動電流在一圖框內僅會經由第一開關SW1或第二開關SW2,流經對應之第三開關SW3及第四開關SW4,以驅動有機發光二極體L。舉例來說,於第一圖框F1中,第一開關訊號S1為低電位以開啟第一開關SW1,而第二開關訊號S2為高電位以關閉第二開關SW2。於第二圖框F2中,第一開關訊號S1為高電位以關閉第一開關SW1,而第二開關訊號S2為低電位以開啟第二開關SW2。
一般來說,資料電壓Sd約等於1V,第一電壓Vdd約等於4V而第二電壓Vss約等於-4V。於第一圖框F1中,第一開關SW1會開啟,第三開關SW3對應之P型薄膜電晶體之閘極接收資料電壓Sd而源極接收第一電壓Vdd。當(Vgs<-Vt)時,P型薄膜電晶體開啟之原理對熟悉該項技藝者為已知,由於Vt約為0.7V~1V,因此針對第三開關SW3,(Sd-Vdd)<-Vt,第三開關SW3亦會開啟。然而由於第二開關SW2在第一圖框F1時會關閉,雖然第四開關SW4對應之P型薄膜電晶體之閘極接收資料電壓Sd,其源極仍為浮接,也因此第一電壓Vdd產生之驅動電流會經由第一開關SW1流經第三開關SW3以驅動有機發光二極體L。於第二圖框F2中,第一開關SW1會關閉,因此第三開關SW3對應之P型薄膜電晶體之閘極雖接收資料電壓Sd,其源極仍為浮接。而第二開關SW2會開啟,且第四開關SW4對應之P型薄膜電晶體之閘極接收資料電壓Sd而源極接收第一電壓Vdd。因此針對第四開關SW4,(Sd-Vdd)<-Vt,第四開關SW4亦會開啟,也因此第一電壓Vdd產生之驅動電流會經由第二開關SW2流經第四開關SW4以驅動有機發光二極體L。
因此,於第一圖框F1中,第一電壓Vdd產生之驅動電流經由第一開關SW1流經第三開關SW3以驅動有機發光二極體L。於第二圖框F2中第一電壓Vdd產生之驅動電流經由第二開關SW2流經第四開關SW4以驅動有機發光二極體L。由於驅動電流係根據第一開關訊號S1及第二開關訊號S2來對應切換於流經於第三開關SW3或第四開關SW4,因此驅動電流並不會持續流過第三開關SW3或第四開關SW4至有機發光二極體L。換言之,第三開關SW3及第四開關SW4並不會持續承受電壓應力,而避免產生磁滯效應。
請參考第4圖。第4圖係為說明第2圖之像素電路200之另一實施例之示意圖。像素電路400相似於第2圖之像素電路200,不同的是,像素電路400另包含一第五開關SW5及一第六開關SW6。第五開關SW5具有一第一端用以接收第二電壓Vss,一第二端用以接收第二開關訊號S2,以及一第三端耦接於第三開關SW3之第一端。第六開關SW6具有一第一端用以接收第二電壓Vss,一第二端用以接收第一開關訊號S1,以及一第三端耦接於第四開關SW4之第一端。第五開關SW5及第六開關SW6為P型薄膜電晶體。第一開關訊號S1及第二開關訊號S2具有不同時序。
舉例來說,於第一圖框F1中,第一開關訊號S1為低電位而第二開關訊號S2為高電位,故第一開關SW1及第六開關SW6開啟而第二開關SW2及第五開關SW5關閉。第三開關SW3對應之P型薄膜電晶體之閘極接收資料電壓Sd而源極接收第一電壓Vdd。第四開關SW4對應之P型薄膜電晶體之閘極接收資料電壓Sd而源極接收第二電壓Vss。針對第三開關SW3,(Sd-Vdd)<-Vt,第三開關SW3開啟。針對第四開關SW4,(Sd-Vss)>-Vt,第四開關SW4不開啟。因此第一圖框F1中第一電壓Vdd產生之驅動電流經由第一開關SW1流經第三開關SW3以驅動有機發光二極體L。
於第二圖框F2中,第一開關訊號S1為高電位而第二開關訊號S2為低電位,故第一開關SW1及第六開關SW6關閉而第二開關SW2及第五開關SW5開啟。第三開關SW3對應之P型薄膜電晶體之閘極接收資料電壓Sd而源極接收第二電壓Vss。針對第三開關SW3,(Sd-Vss)>-Vt,第三開關SW3不開啟。第四開關SW4對應之P型薄膜電晶體之閘極接收資料電壓Sd而源極接收第一電壓Vdd。因此針對第四開關SW4,(Sd-Vdd)<-Vt,因此第四開關SW4開啟。因此第二圖框F2中第一電壓Vdd產生之驅動電流經由第二開關SW2流經第四開關SW4以驅動有機發光二極體L。
因此,由於第一電壓Vdd產生之驅動電流係根據第一開關訊號S1及第二開關訊號S2來對應切換於流經於第三開關SW3或第四開關SW4。驅動電流並不會持續流過第三開關SW3或第四開關SW4至有機發光二極體L。第三開關SW3及第四開關SW4並不會持續承受電壓應力,進而避免產生磁滯效應。且藉由第六開關SW6於第一圖框F1的開啟及第五開關SW5於第二圖框F2的開啟,可於第一圖框F1關閉第四開關SW4及於第二圖框F2關閉第三開關SW3。
請參考第5圖。第5圖係為說明第2圖之像素電路200之另一實施例之示意圖。像素電路500相似於第2圖之像素電路200,不同的是,像素電路500並無包含第一開關SW1及第二開關SW2,而電容C之第一端則用以接收一參考電壓Vref。另外,第三開關SW3之第一端以及第四開關SW4之第一端分別用以接收一第一電壓Vdd1以及一第二電壓Vdd2,而有機發光二極體L之第二端用以接收一第三電壓VSS。於本實施例中,假設第一電壓Vdd1以及第二電壓Vdd2之正負電位約為4V及-4V,第三電壓VSS約等於-4V,而參考電壓Vref之電位相異於第一電壓Vdd1以及第二電壓Vdd2。
請參考第6圖。第6圖係為說明本發明第5圖之第一電壓Vdd1及第二電壓Vdd2之示意圖。如圖所示,第一電壓Vdd1為正電位之時序對應第二電壓Vdd2為負電位之時序,而第一電壓Vdd1為負電位之時序對應第二電壓Vdd2為正電位之時序。舉例來說,於第一圖框F1中,第一電壓Vdd1為負電位,而第二電壓Vdd2為正電位;第三開關SW3對應之P型薄膜電晶體之閘極接收資料電壓Sd而源極接收負電位之第一電壓Vdd1。第四開關SW4對應之P型薄膜電晶體之閘極接收資料電壓Sd而源極接收正電位之第二電壓Vdd2。針對第三開關SW3,[Sd-Vdd1]>-Vt,第三開關SW3不開啟。針對第四開關SW4,[Sd-Vdd2]<-Vt,第四開關SW4開啟。因此第一圖框F1中第二電壓Vdd2產生之驅動電流流經第四開關SW4以驅動有機發光二極體L。
於第二圖框F2中,第一電壓Vdd1為正電位,而第二電壓Vdd2為負電位。第三開關SW3對應之P型薄膜電晶體之閘極接收資料電壓Sd而源極接收正電位之第一電壓Vdd1。第四開關SW4對應之P型薄膜電晶體之閘極接收資料電壓Sd而源極接收負電位之第二電壓Vdd2。針對第三開關SW3,[Sd-Vdd1]<-Vt,第三開關SW3開啟。針對第四開關SW4,[Sd-Vdd2]>-Vt,第四開關SW4不開啟。因此第二圖框F2中第一電壓Vdd1產生之驅動電流流經第三開關SW3以驅動有機發光二極體L。
當第一電壓Vdd1為正電位時,第一電壓Vdd1產生之驅動電流經第三開關SW3至有機發光二極體L;當第二電壓Vdd2為正電位時,第二電壓Vdd2產生之驅動電流經第四開關SW4至有機發光二極體L。由於第一電壓Vdd1之正負電位時序相異於第二電壓Vdd2,因此驅動電流並不會持續流過第三開關SW3或第四開關SW4至有機發光二極體L。第三開關SW3及第四開關SW4並不會持續承受電壓應力而造成磁滯效應。
請參考第7圖。第7圖係為說明第5圖之像素電路500之另一實施例之示意圖。像素電路700相似於像素電路500,不同的是,像素電路700包含一第一電容C1及一第二電容C2,以取代電容C。第一電容C1具有一第一端用以接收第一電壓Vdd1,以及一第二端耦接於資料開關SWd之第三端。第二電容C2具有一第一端用以接收第二電壓Vdd2,以及一第二端耦接於資料開關SWd之第三端。於本實施例中,第一電容C1及第二電容C2之電容量分別約為電容C之電容量之一半。像素電路700之運作原理相似於第5圖之像素電路500,於此不贅述。
請參考第8圖。第8圖係為說明本發明之主動矩陣有機發光二極體顯示器之像素電路800之一實施例之示意圖。像素電路800包含一資料開關SWd、一第一開關SW1、一第二開關SW2、一第三開關SW3、一第四開關SW4、一電容C及一有機發光二極體L。資料開關SWd具有一第一端用以接收一資料電壓Sd,一第二端用以接收一掃描訊號Ss,以及一第三端。有機發光二極體L具有一第一端用以接收一第一電壓Vdd,以及一第二端。第一開關SW1具有一第一端耦接於有機發光二極體L之第二端,一第二端用以接收一第一開關訊號S1,以及一第三端。第二開關SW2具有一第一端耦接於有機發光二極體L之第二端,一第二端用以接收一第二開關訊號S2,以及一第三端。第三開關SW3具有第一端耦接於第一開關SW1之第三端,一第二端耦接於資料開關SWd之第三端,以及一第三端用以接收一第二電壓Vss。第四開關SW4具有一第一端耦接於第二開關SW2之第三端,一第二端耦接於資料開關SWd之第三端,以及一第三端用以接收第二電壓Vss。電容C具有一第一端耦接於資料開關SWd之第三端,以及一第二端用以接收第二電壓Vss。於本實施例中,資料開關SWd、第一開關SW1、第二開關SW2、第三開關SW3及第四開關SW4為N型薄膜電晶體。第一電壓Vdd之電位高於第二電壓Vss之電位。第一開關訊號S1及第二開關訊號S2具有不同時序。
當像素電路800驅動像素顯示灰階時,第一開關SW1及第二開關SW2根據第一開關訊號S1及第二開關訊號S2在不同時序開啟,故第一電壓Vdd產生之驅動電流在一圖框內僅會經由第一開關SW1或第二開關SW2,流經對應之第三開關SW3或第四開關SW4,以驅動有機發光二極體L。因此,驅動電流並不會持續流過第三開關SW3或第四開關SW4,意即第三開關SW3及第四開關SW4不會持續承受電壓應力。
綜上所述,本發明提供之主動矩陣有機發光二極體顯示器之像素電路,藉由利用不同時序之開關訊號或不同時序之電壓源,切換驅動電流流經於交替之薄膜電晶體。因此當像素電路驅動像素顯示灰階時,驅動電流並不會持續流過單一薄膜電晶體,故並未持續承受電壓應力,進而避免產生磁滯效應,而造成面板切換灰階畫面時影像殘留的現象發生。
以上所述僅為本發明之較佳實施例,凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾,皆應屬本發明之涵蓋範圍。
100、200、400、500、700、800...像素電路
102...N型薄膜電晶體
104...P型薄膜電晶體
IOLED ...驅動電流
OVDD...電源端
OVSS...接地端
SWd...資料開關
SW1...第一開關
SW2...第二開關
SW3...第三開關
SW4...第四開關
C、106...電容
L、108...有機發光二極體
Sd...資料電壓
Ss...掃描訊號
Vdd、Vdd1...第一電壓
Vss、Vdd2...第二電壓
VSS...第三電壓
S1...第一開關訊號
S2...第二開關訊號
Vref...參考電壓
F1...第一圖框
F2...第二圖框
C1...第一電容
C2...第二電容
第1圖係為傳統的主動矩陣有機發光二極體顯示器之畫素像素電路之示意圖。
第2圖係為說明本發明之主動矩陣有機發光二極體顯示器之像素電路之一實施例之示意圖。
第3圖係為說明本發明第2圖之第一開關訊號及第二開關訊號具有不同時序之示意圖。
第4圖係為說明第2圖之像素電路之另一實施例之示意圖。
第5圖係為說明第2圖之像素電路之另一實施例之示意圖。
第6圖係為說明本發明第5圖之第一電壓及第二電壓之示意圖。
第7圖係為說明第5圖之像素電路之另一實施例之示意圖。
第8圖係為說明本發明之主動矩陣有機發光二極體顯示器之像素電路之一實施例之示意圖。
200...像素電路
SWd...資料開關
SW1...第一開關
SW2...第二開關
SW3...第三開關
SW4...第四開關
C...電容
L...有機發光二極體
Sd...資料電壓
Ss...掃描訊號
Vdd...第一電壓
Vss...第二電壓
S1...第一開關訊號
S2...第二開關訊號

Claims (9)

  1. 一種主動矩陣有機發光二極體(Active Matrix OLED,AMOLED)顯示器之像素電路,包含:一資料開關,具有一第一端、一第二端及一第三端,該第一端用以接收一資料電壓,該第二端用以接收一掃描訊號;一第一開關,具有一第一端、一第二端及一第三端,該第一端用以接收一第一電壓,該第二端用以接收一第一開關訊號;一第二開關,具有一第一端、一第二端及一第三端,該第一端用以接收該第一電壓,該第二端用以接收一第二開關訊號;一第三開關,具有一第一端、一第二端及一第三端,該第一端耦接於該第一開關之該第三端,該第二端耦接於該資料開關之該第三端;一第四開關,具有一第一端、一第二端及一第三端,該第一端耦接於該第二開關之該第三端,該第二端耦接於該資料開關之該第三端;一電容,具有一第一端及一第二端,該第一端用以接收該第一電壓,該第二端耦接於該資料開關之該第三端;以及一有機發光二極體,具有一第一端及一第二端,該第一端耦接於該第三開關及該第四開關之該第三端,該第二端用以接收一第二電壓。
  2. 如請求項1所述之像素電路,其中該第一開關訊號及該第二開關訊號具有不同的時序。
  3. 如請求項1所述之像素電路,另包含:一第五開關,具有一第一端、一第二端及一第三端,該第一端用以接收該第二電壓,該第二端用以接收該第二開關訊號,該第三端耦接於該第三開關之該第一端;以及一第六開關,具有一第一端、一第二端及一第三端,該第一端用以接收該第二電壓,該第二端用以接收該第一開關訊號,該第三端耦接於該第四開關之該第一端。
  4. 如請求項3所述之像素電路,其中該資料開關、該第一開關、該第二開關、該第三開關、該第四開關、該第五開關及該第六開關為P型薄膜電晶體。
  5. 如請求項1所述之像素電路,其中該第一電壓較該第二電壓高。
  6. 一種主動矩陣有機發光二極體顯示器之像素電路,包含:一資料開關,具有一第一端、一第二端及一第三端,該第一端用以接收一資料電壓,該第二端用以接收一掃描訊號;一有機發光二極體,具有一第一端及一第二端,該第一端用以接收一第一電壓;一第一開關,具有一第一端、一第二端及一第三端,該第一端耦接於該有機發光二極體之該第二端,該第二端用以接收一第一開關訊號;一第二開關,具有一第一端、一第二端及一第三端,該第一端耦接於該有機發光二極體之該第二端,該第二端用以接收一第二開關訊號;一第三開關,具有一第一端、一第二端及一第三端,該第一端耦接於該第一開關之該第三端,該第二端耦接於該資料開關之該第三端,該第三端用以接收一第二電壓;一第四開關,具有一第一端、一第二端及一第三端,該第一端耦接於該第二開關之該第三端,該第二端耦接於該資料開關之該第三端,該第三端用以接收該第二電壓;以及一電容,具有一第一端及一第二端,該第一端耦接於該資料開關之該第三端,該第二端用以接收該第二電壓。
  7. 如請求項6所述之像素電路,其中該第一開關訊號及該第二開關訊號具有不同的時序。
  8. 一種主動矩陣有機發光二極體顯示器之像素電路,包含:一資料開關,具有一第一端、一第二端及一第三端,該第一端用以接收一資料電壓,該第二端用以接收一掃描訊號;一第三開關,具有一第一端、一第二端及一第三端,該第一端用以接收一第一電壓,該第二端耦接於該資料開關之該第三端;一第四開關,具有一第一端、一第二端及一第三端,該第一端用以接收一第二電壓,該第二端耦接於該資料開關之該第三端;一電容,具有一第一端及一第二端,該第一端用以接收一參考電壓,該第二端耦接於該資料開關之該第三端;以及一有機發光二極體,具有一第一端及一第二端,該第一端耦接於該第三開關及該第四開關之該第三端,該第二端用以接收一第三電壓。
  9. 如請求項8所述之像素電路,其中該第一電壓及該第二電壓具有不同的時序。
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