CN102375283A - 双稳态显示装置及驱动方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了本发明公开一种具点矩阵画素的双稳态显示装置。双稳态显示装置包含有一前基板、多组第一导电电极、一电泳介质层、多组第二导电电极以及一后基板。该多组第一导电电极设于该前基板之下,且每一组第一导电电极是沿一第一方向彼此平行排列。该电泳介质层设于该前基板与该多组第一导电电极之下。该多组第二导电电极设于该后基板之上,且每一组第二导电电极是沿异于该第一方向的一第二方向彼此平行排列。每一组第一导电电极和每一第二导电电极的交会处形成一画素。
Description
技术领域
本发明涉及一种双稳态显示装置及驱动方法,尤指一种具点矩阵画素的双稳态显示装置及其相关驱动方法。
背景技术
电子纸(E-paper)结合了传统纸张的显示功能与数字电子媒体的可更新信息的优点,因此,目前已成为平面显示器领域中的新兴应用产品之一。由于电泳显示技术(Electro-phoretic Display,EPD)具有低耗电及双稳态的特性,并可制造于软性基板上,现阶段已成为制造电子纸的主流技术。
请参考图1,图1为公知一电泳显示装置10的示意图。电泳显示装置10包含有一前基板102、一透明导电层104、一电泳介质层106、一黏着层108、一导电电极层110以及一后基板112。透明导电层104与电泳介质层106会依序被设置于前基板102上而形成一前板部份,导电电极层110会被设置于后基板112上而形成一背板部份。接着,再于前板部份与背板部分之间加入黏着层108,并利用压合技术,将两者黏合在一起,即可成为一电泳显示装置。一般来说,电泳显示原理主要是通过施加外部电压于透明导电层104与导电电极层110上,来改变悬浮在电泳介质层106中的带电粒子的位置,如此一来,藉由带电粒子与电泳介质之间的颜色对比,即能展现所需的画素灰阶。简单来说,可将透明导电层104与导电电极层110视为两电极,影像显示的内容则是由导电电极层110相对于透明导电层104的电位所决定。举例来说,请参考图2,图2为电泳显示装置10的光特性的示意图。假设电泳介质层106为正电场时,影像显示为白色,电泳介质层106为负电场时,影像显示为黑色。在相同的驱动条件下(写入时间相同的情况下),反射率由低到高或是由高到低时会呈现迟滞的特性,如图2所示,中间的电压区域会维持原来反射率,当导电电极层110相对于透明导电层104达到一临限电压差(+Vth伏特或-Vth伏特)时,反射率开始变化进而达到目标反射率。例如,当导电电极层110与透明导电层104的电压差达到一正向操作电压(+Vop伏特)时,影像画面会由黑色转换成白色。当导电电极层110与透明导电层104的电压差达到一负向操作电压(-Vop伏特)时,影像画面会由白色转换成黑色。
另一方面,为了显示复杂且随机的信息内容,目前平面显示器多采用点矩阵(dot matrix)的方式来呈现影像内容,现行的技术多采用薄膜晶体管(Thinfilm transistor,TFT)数组作为背板。然而,薄膜晶体管数组通常为多层结构,并由导体、半导体及绝缘层等不同材料迭构而成,不但制程复杂、制作成本较高,同时也较不易在软性基板上实现。
因此,如何利用电泳显示技术来实现点矩阵平面显示器是目前亟需研发的课题之一。
发明内容
因此,本发明主要在于提供一种双稳态显示装置及驱动方法。
本发明公开一种具矩阵画素的双稳态显示装置,包含有:一前基板;多组第一导电电极,设于该前基板之下,并沿一第一方向彼此平行排列;一电泳介质层,设于该前基板与该多组第一导电电极之下;一后基板;以及多组第二导电电极,设于该后基板之上,并沿异于该第一方向的一第二方向彼此平行排列;其中,每一组第一导电电极和每一第二导电电极的交会处形成一画素。
本发明另公开一种双稳态显示装置,包含有:一前基板;多组第一导电电极,设于该前基板之下,并沿一第一方向彼此平行排列;一电泳介质层,设于该前基板与该多组第一导电电极之下;一后基板;多组第二导电电极,设于该后基板之上,并沿异于该第一方向的一第二方向彼此平行排列,其中,每一组第一导电电极和每一第二导电电极的交会处形成一画素;一时序控制电路,用来根据一画面数据,产生一数据控制信号与一驱动控制信号;一数据驱动电路,耦接于该时序控制电路与该多组第二导电电极,用来根据该数据控制信号,产生多个数据驱动信号至该多组第二导电电极;以及一扫描驱动电路,耦接于该时序控制电路与该该多组第一导电电极,用来根据该驱动控制信号,产生多个扫描驱动信号至该多组第一导电电极。
本发明另公开一种用于一双稳态显示装置的驱动方法,包含有:提供该双稳态显示装置,该包含有一前基板、多组第一导电电极、一电泳介质层、一后基板及多组第二导电电极,该多组第一导电电极设于该前基板之下,并沿一第一方向彼此平行排列,该电泳介质层设于该前基板与该多组第一导电电极之下,该多组第二导电电极,于该后基板之上,并沿异于该第一方向的一第二方向彼此平行排列,每一组第一导电电极和每一第二导电电极的交会处形成一画素;根据一画面数据,产生一数据控制信号与一驱动控制信号;根据该数据控制信号,产生数据驱动信号,以提供至该多组第二导电电极;以及根据该驱动控制信号,产生扫描驱动信号,以提供该多组第一导电电极。
在此配合下列附图、实施例的详细说明及权利要求书,将上述及本发明的其它目的与优点详述于后。
附图说明
图1为公知一电泳显示装置的示意图。
图2为电泳显示装置的光特性的示意图。
图3为本发明实施例具有矩阵画素数组的双稳态显示装置的示意图。
图4为图3的双稳态显示装置的点矩阵画素架构的示意图。
图5为本发明实施例的驱动流程的示意图。
图6为本发明实施例的数据驱动信号与扫描驱动信号的一真值表。
图7为本发明实施例的数据驱动信号与扫描驱动信号的时序图。
图8为本发明实施例的画素显示的示意图。
图9为本发明实施例的多次扫描运作时的相关信号的时序图。
其中,附图标记说明如下:
10 电泳显示装置
102、302 前基板
104 透明导电层
106、304 电泳介质层
108、306 黏着层
110 导电电极层
112、308 后基板
30 双稳态显示装置
310 时序控制电路
312 数据驱动电路
314 扫描驱动电路
50 流程
500、502、504、506、508 步骤
C1~Cm 第二导电电极
D1 第一方向
D2 第二方向
I、I1、I2 画面资料
R1~Rn 第一导电电极
SC1~SCm 数据驱动信号
SR1~SRn 扫描驱动信号
STCON_C 数据控制信号
STCON_R 驱动控制信号
具体实施方式
请参考图3与图4,图3为本发明实施例具有矩阵画素数组的双稳态显示装置30的示意图,图4为双稳态显示装置30的点矩阵画素架构的示意图。双稳态显示装置30包含有一前基板302、一电泳介质层304、一黏着层306、一后基板308、一时序控制电路310、一数据驱动电路312、一扫描驱动电路314、第一导电电极R1~Rn及第二导电电极C1~Cm。如图3所示,第一导电电极R1~Rn是设于前基板302之下,且每一组第一导电电极是沿一第一方向D1彼此平行排列。第二导电电极C1~Cm是设于后基板308之上,并沿一第二方向D2彼此平行排列。也就是说,第一导电电极R1~Rn与第二导电电极C1~Cm会呈交错排列,如此一来,以电泳显示原理来看,所有第一导电电极与第二导电电极的交会处,会因为电压差的作用而呈现颜色的变化显示。换句话说,请参考图4,于每一组第一导电电极和每一第二导电电极的交会处会形成一画素,并能依据每一画素所对应的第二导电电极与所对应的第一导电电极的电位差,来进行画素灰阶的显示。在此情况下,如图4所示,双稳态显示装置30便可提供m×n个画素的画面显示。
简单来说,为了满足点矩阵显示器的应用需求,本发明利用第一导电电极与第二导电电极以图案化的排列结构,取代原来整片的透明导电层,来形成数组式的影像画素。在此情况下,本发明的双稳态显示装置30将能基于电泳显示技术,而实现数组画素的影像显示功能。相较于传统以薄膜晶体管数组为主的点矩阵显示的显示器,本发明不需使用复杂的半导体制程,即能达到点矩阵的画面显示,同时制作成本将可大幅降低,再者,电泳显示技术适于在软性基板上实现,因此,将能提供使用者更便利的可携式显示产品。
要注意的是,第一导电电极R1~Rn可为由铟锡氧化物(ITO)或铟锌氧化物(IZO)所构成的电极,但并不以此为限,亦可由其它材质所构成。第二导电电极C1~Cm可为由金属或其它导体所构成的电极,但本发明并不局限于此。此外,前基板302或后基板308可为一软性基板(flex)、一印刷电路板或由玻璃材质所构成的一基板,或是任何可在表面制作电极的基板。另一方面,于本实施例中,第一方向D1是相异于第二方向D2,且第一方向D1与第二方向D2是非平行的方向。熟知此项技艺者应可了解,在不违背本发明的精神下,关于第一方向以及第二方向的各种变化皆是可行的,此亦应隶属本发明所涵盖的范畴。关于双稳态显示装置30的画素显示的相关细节,将于下列实施例中进一步详加说明。
进一步说明,请继续参考图3与图4,时序控制电路310根据一画面数据I,产生一数据控制信号STCON_C与一驱动控制信号STCON_R。数据驱动电路312耦接于时序控制电路310与第二导电电极C1~Cm,用来根据数据控制信号STCON_C,产生数据驱动信号SC1~SCm,以分别提供至第一导电电极C1~Cm。扫描驱动电路314耦接于时序控制电路310与第一导电电极R1~Rn,用来根据驱动控制信号STCON_R,产生扫描驱动信号SR1~SRn,以分别提供至第一导电电极R1~Rn。因此,对于每一画素来说,可根据对应的数据驱动信号与扫描驱动信号的电压差,来呈现相对应的画素灰阶,如此一来,经由时序控制电路310、数据驱动电路312与扫描驱动电路314的协同操作,将可于双稳态显示装置30的m×n个画素上呈现出画面数据I的影像。
关于双稳态显示装置30的详细运作方式可进一步归纳为一驱动流程50,请参考图5,图3为本发明实施例一驱动流程50的示意图。驱动流程50包含以下步骤:
步骤500:开始。
步骤502:时序控制电路310根据画面数据I,产生数据控制信号STCON_C与驱动控制信号STCON_R。
步骤504:数据驱动电路312根据数据控制信号STCON_C,产生数据驱动信号SC1~SCm,以提供至第二导电电极C1~Cm。
步骤506:扫描驱动电路314根据驱动控制信号STCON_R,产生扫描驱动信号SR1~SRn,以提供至第一导电电极R1~Rm。
步骤508:结束。
为便于说明,请搭配参考图6至图8来进一步说明驱动流程50。图6为本发明实施例的数据驱动信号与扫描驱动信号的一真值表,图7为本发明实施例的数据驱动信号与扫描驱动信号的时序图,图8为本发明实施例的画素显示的示意图。假设正向临限电压值为+Vth伏特,负向临限电压值为-Vth伏特。其中,正向操作电压值大于正向临限电压值(+Vop>+Vth),且负向操作电压值小于负向临限电压值(-Vop<-Vth)。当第二导电电极相对于第一导电电极的电压差达到正向操作电压值(+Vop伏特)或负向操作电压值(-Vop伏特)时,即可达到目标反射率,而使画素显示对应的影像内容,例如,当电压差达到正向操作电压值时,画素数据呈现白色;当电压差达到负向操作电压值时,画素数据呈现黑色。因此,对于每一画素而言,如图6所示,于数据驱动信号处于一写入状态时,若相对应的画素数据为白色时,数据驱动信号保持在+1/3Vop伏特,而若相对应的画素数据为黑色时,数据驱动信号保持在-1/3Vop伏特。于数据驱动信号处于一非写入状态时,数据驱动信号保持在0伏特。于扫描驱动信号处于一扫描选择状态时,数据驱动信号为一脉冲信号(介于+2/3Vop伏特至-2/3Vop伏特之间);于扫描驱动信号处于一非扫描选择状态时,数据驱动信号保持在0伏特。如此一来,对于每一画素而言,当相对应的扫描驱动信号处于扫描选择状态且相对应的数据驱动信号处于写入状态时,所对应的数据驱动信号与扫描驱动信号的电压差会等于正向操作电压值(或等于负向操作电压值),在此情况下,由于所对应的电压差已达相对应的临限电压值,进而得以实现目标反射率而完成每一画素的影像显示。此外,当相对应的扫描驱动信号处于非扫描选择状态时,所对应的数据驱动信号与扫描驱动信号的电压差会小于正向临限电压值且大于负向临限电压值,也就是说,各画素于非扫描选择状态时,相对应的电压差必须介于正向临限电压值与负向临限电压值之间,以免产生画素错误显示状况。
根据驱动流程50,首先,在步骤502中,时序控制电路310会根据画面数据I,产生数据控制信号STCON_C与驱动控制信号STCON_R。接着,在步骤504中,数据驱动电路312会根据数据控制信号STCON_C,产生数据驱动信号SC1~SCm至第二导电电极C1~Cm。较佳地,数据驱动电路312每隔一画素显示时间,会产生对应于特定画素列的数据驱动信号SC1~SCm至第二导电电极C1~Cm。例如,在图7中,于画素显示时间T1,数据驱动电路312会产生对应于画素(R1,C1)至画素(R1,Cm)的数据驱动信号SC1~SCm至第二导电电极C1~Cm。于画素显示时间T2,数据驱动电路312会产生对应于画素(R2,C1)至画素(R2,Cm)的数据驱动信号SC1~SCm至第二导电电极C1~Cm,依此类推。
在步骤506中,扫描驱动电路314会根据驱动控制信号STCON_R,产生扫描驱动信号SR1~SRn,以提供至第一导电电极R1~Rm。较佳地,扫描驱动电路314可根据该驱动控制信号,每隔一画素显示时间,依序产生一相对应的扫描驱动信号至相对应的第一导电电极。例如,如图7所示,于画素显示时间T1,扫描驱动电路314产生扫描驱动信号SR1至第一导电电极R1,并于画素显示时间T2,扫描驱动电路314产生扫描驱动信号SR2至第一导电电极R2,依此类推。此外,要注意的是,扫描驱动信号的产生顺序并非仅限定于循序产生,举例来说,扫描驱动电路314可依一随机顺序或是一特定顺序,每隔一画素显示时间,产生一相对应的扫描驱动信号至相对应的第一导电电极。当然,在此情况下,数据驱动电路312会配合扫描驱动电路314所扫描选择的画素列,而产生相对应的数据驱动信号。
因此,经由驱动流程50的步骤,各画素将可依相对应的数据驱动信号与扫描驱动信号的电压差,来呈现所欲显示的画素灰阶,进而实现画面数据I的影像显示。如图7所示,由于画素显示时间T1时数据驱动信号SC1保持在+1/3Vop伏特,而扫描驱动信号SR1是介于+2/3Vop伏特至-2/3Vop伏特的脉冲信号。此时数据驱动信号SC1与扫描驱动信号SR1的电压差会介于+Vop伏特至-1/3Vop伏特之间,换句话说,两者的电压差会达到正向操作电压值(+Vop伏特),在此情况下,如图8所示,画素(R1,C1)会呈现白色画素影像。同理,于画素显示时间T1时,由于数据驱动信号SC1保持在-1/3Vop伏特,因此,画素(R1,C2)会呈现黑色画素影像。也就是说,于画素显示时间T1时,通过扫描驱动电路310与数据驱动电路312所产生的驱动信号,画素(R1,C1)至画素(R1,Cm)将呈现相对应的画素影像。在此同时,由于扫描驱动电路310并未产生脉冲信号至第二导电电极R2~Rn,扫描驱动信号SR2~SRn是保持在0伏特,因此,第2至n画素列的画素所对应的数据驱动信号SR1与扫描驱动信号SR1的电压差会介于+1/3Vop伏特至-1/3Vop伏特之间,而不会达到正向临限电压值或负向临限电压值。也就是说,未处于非扫描选择状态的画素,将不会有任何画素显示变化。接着,如图7所示,于画素显示时间T2时,通过扫描驱动电路310与数据驱动电路312所产生的驱动信号,画素(R2,C1)至画素(R2,Cm)将呈现相对应的画素影像,依此类推,在后续的画素显示时间,各画素列将随扫描驱动电路310的扫描顺序,来实现显示目的。简言来说,扫描驱动电路314依特定的扫描顺序,每隔一画素显示时间,产生相对应扫描驱动信号至相对应的第一导电电极,以扫描各画素列。数据驱动电路312则配合扫描驱动电路314的扫描顺序,来写入相对应画素列的画素资料,进而实现画面数据I的影像显示。
另一方面,在步骤506中,扫描驱动信号可为一个周期或是多个周期的脉冲信号,例如,在图7中,扫描驱动信号SR1~SRn分别为具有两个周期(Tw)的脉冲信号。此外,较佳地,在每个脉冲信号起始前,可保留一设定时间Ts,或是于每个脉冲信号结束后可保留一保持时间Th,来作为缓冲期间,以避免可能因相对应数据驱动信号的传输延迟效应,而造成画素错误显示。举例来说,在图7中,在每个脉冲信号起始前与结束后,分别保留有一设定时间Ts与一保持时间Th。
此外,双稳态显示装置30可利用多次扫描的方式来显示单一画面数据,也就是说,双稳态显示装置30可经由多次循环扫描的方式,来实现单一画面数据的写入。请参考图9,图9为本发明实施例的多次扫描运作时的相关信号的时序图。假设欲显示画面数据I,则如图9所示,于画面显示时间Tf1内,通过扫描驱动电路310循序产生扫描驱动信号SR1~SRn,来呈现画面资料I之后,于画面显示时间Tf2内,描驱动电路310再次循序产生扫描驱动信号SR1~SRn,来呈现画面数据I。因此,对于各画素而言,可以变化扫描驱动信号的扫瞄长度,再通过增加循环扫描的次数,来使各画素达到目标反射率而显示出相对应的画素灰阶。
在此要注意的是,前述的例子仅为用来说明本发明的应用,并非本发明的限制条件,本领域普通技术人员当可据以做不同的变化。举例来说,在图6中的真值表中的信号设定值仅为一实施例,亦可采用其它的信号设定值而能够达到相同目的。此外,随着双稳态显示装置30的各组件材料或结构的不同,临限电压值亦会随的改变,熟知此项技艺者应可据以变化,以符合本发明所公开的精神的方式来实践。
综上所述,为了满足点矩阵显示器的应用需求,本发明利用第一导电电极与第二导电电极以图案化的排列结构,取代原来整片的透明导电层,来形成数组式的影像画素。也就是说,本发明的双稳态显示装置将能基于电泳显示技术,而实现数组画素的影像显示功能。如此一来,相较于传统以薄膜晶体管数组为主的点矩阵显示的显示器,本发明不需使用复杂的半导体制程,只需简单的压合制程,即可完成点矩阵的画素架构,且通过时序控制电路、数据驱动电路与扫描驱动电路的协同控制,将能实现点矩阵的画面显示,如此一来,除了同时制造方式非常简单,更能大幅降低制作成本,再者,电泳显示技术适于在软性基板上实现,因此,本发明的双稳态显示装置将能提供使用者更便利的可携式显示产品。
以上所述仅为本发明的优选实施例,凡依本发明权利要求所做的均等变化与修饰,皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (19)
1.一种具矩阵画素的双稳态显示装置,其特征在于,包含有:
一前基板;
多组第一导电电极,设于该前基板之下,并沿一第一方向彼此平行排列;
一电泳介质层,设于该前基板与该多组第一导电电极之下;
一后基板;以及
多组第二导电电极,设于该后基板之上,并沿异于该第一方向的一第二方向彼此平行排列;
其中,每一组第一导电电极和每一第二导电电极的交会处形成一画素。
2.如权利要求1所述的双稳态显示装置,其特征在于,另包含一粘着层,设于该电泳介质层与该多组第二导电电极之间。
3.一种双稳态显示装置,其特征在于,包含有:
一前基板;
多组第一导电电极,设于该前基板之下,并沿一第一方向彼此平行排列;
一电泳介质层,设于该前基板与该多组第一导电电极之下;
一后基板;
多组第二导电电极,设于该后基板之上,并沿异于该第一方向的一第二方向彼此平行排列,其中,每一组第一导电电极和每一第二导电电极的交会处形成一画素;
一时序控制电路,用来根据一画面数据,产生一数据控制信号与一驱动控制信号;
一数据驱动电路,耦接于该时序控制电路与该多组第二导电电极,用来根据该数据控制信号,产生多个数据驱动信号至该多组第二导电电极;以及
一扫描驱动电路,耦接于该时序控制电路与该该多组第一导电电极,用来根据该驱动控制信号,产生多个扫描驱动信号至该多组第一导电电极。
4.如权利要求3所述的双稳态显示装置,其特征在于,另包含一粘着层,设于该电泳介质层与该多组第二导电电极之间。
5.如权利要求3所述的双稳态显示装置,其特征在于,该扫描驱动电路是根据该驱动控制信号,每隔一画素显示时间,循序产生一相对应的扫描驱动信号至相对应的第一导电电极。
6.如权利要求5所述的双稳态显示装置,其特征在于,当该相对应的扫描驱动信号处于一扫瞄选择状态时,该相对应的扫描驱动信号是一脉冲信号。
7.如权利要求6所述的双稳态显示装置,其特征在于,当每一相对应数据驱动信号处于一写入状态时,该每一相对应数据驱动信号保持在一高数据电压准位或一低数据电压准位。
8.如权利要求7所述的双稳态显示装置,其特征在于,于该每一数据驱动信号保持在该高数据电压准位时,该高数据电压准位与该相对应的扫描驱动信号的最低电压准位的电压差大于一正向临限电压。
9.如权利要求7所述的双稳态显示装置,其特征在于,于该每一数据驱动信号保持在该低数据电压准位时,该低数据电压准位与该相对应的扫描驱动信号的最高电压准位的电压差小于一负向临限电压。
10.如权利要求6所述的双稳态显示装置,其特征在于,该脉冲信号的持续长度小于该画素显示时间的长度。
11.如权利要求5所述的双稳态显示装置,其特征在于,当该相对应的扫描驱动信号处于一非扫瞄选择状态时,该相对应的数据驱动信号与扫描驱动信号的电压差介于一正向临限电压与一负向临限电压之间。
12.一种用于一双稳态显示装置的驱动方法,其特征在于,包含有:
提供该双稳态显示装置,该包含有一前基板、多组第一导电电极、一电泳介质层、一后基板及多组第二导电电极,该多组第一导电电极设于该前基板之下,并沿一第一方向彼此平行排列,该电泳介质层设于该前基板与该多组第一导电电极之下,该多组第二导电电极,于该后基板之上,并沿异于该第一方向的一第二方向彼此平行排列,每一组第一导电电极和每一第二导电电极的交会处形成一画素;
根据一画面数据,产生一数据控制信号与一驱动控制信号;
根据该数据控制信号,产生数据驱动信号,以提供至该多组第二导电电极;以及
根据该驱动控制信号,产生扫描驱动信号,以提供至该多组第一导电电极。
13.如权利要求12所述的驱动方法,其特征在于,根据该驱动控制信号,循序产生该多个扫描驱动信号,以驱动该多组第一导电电极的步骤是根据该驱动控制信号,每隔一画素显示时间,循序产生一相对应的扫描驱动信号至相对应的第一导电电极。
14.如权利要求13所述的驱动方法,其特征在于,当该相对应的扫描驱动信号处于一扫瞄选择状态时,该相对应的扫描驱动信号是一脉冲信号。
15.如权利要求14所述的驱动方法,其特征在于,当每一相对应数据驱动信号处于一写入状态时,该每一相对应数据驱动信号保持在一高数据电压准位或一低数据电压准位。
16.如权利要求15所述的驱动方法,其特征在于,于该每一数据驱动信号保持在该高数据电压准位时,该高数据电压准位与该相对应的扫描驱动信号的最低电压准位的电压差大于一正向临限电压。
17.如权利要求15所述的驱动方法,其特征在于,于该每一数据驱动信号保持在该低数据电压准位时,该低数据电压准位与该相对应的扫描驱动信号的最高电压准位的电压差小于一负向临限电压。
18.如权利要求14所述的驱动方法,其特征在于,该脉冲信号的持续长度小于该画素显示时间的长度。
19.如权利要求13所述的驱动方法,其特征在于,当该相对应的扫描驱动信号处于一非扫瞄选择状态时,该相对应的数据驱动信号与扫描驱动信号的电压差介于一正向临限电压与一负向临限电压之间。
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