CN107609518B - 一种像素检测电路的驱动方法及驱动装置 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供一种像素检测电路的驱动方法及驱动装置,涉及显示技术领域,解决像素检测电路的检测单元中开关晶体管在开启或关闭时,产生的馈通电压对检测精度造成影响的问题。像素检测电路包括由选通信号线和读取信号线交叉界定的多个检测单元;检测单元包括开关晶体管;开关晶体管的栅极连接选通信号线,第一极与读取信号线相连接。该像素检测电路的驱动方法包括:任意相邻的两行选通信号线中,在同一时刻,其中一行选通信号线控制与其相连接的开关晶体管由截止状态转换到导通状态;另一行选通信号线控制与其相连接的开关晶体管由导通状态转换到截止状态。该像素检测电路的驱动方法用于驱动上述像素检测电路。
Description
技术领域
本发明涉及显示技术领域,尤其涉及一种像素检测电路的驱动方法及驱动装置。
背景技术
像素检测电路被广泛应用至X射线(Ray)、指纹采集等领域。以指纹采集为例,该像素检测电路上的各个检测单元可以根据手指脊线和谷线反射光线光量的不同,对指纹进行识别。
上述检测单元中设置有开关晶体管,当该开关晶体管导通时,检测单元可以将采集到的光信号以电信号的形式输出。然而,上述开关晶体管在开启和关闭时,会由于受到自身寄生电容的影响,而在该开关晶体管的源极或漏极产生额外的电压,即馈通(Feedthrough)电压。上述馈通电压会降低该像素检测电路的检测精度。
发明内容
本发明的实施例提供一种像素检测电路的驱动方法及驱动装置,解决像素检测电路的检测单元中开关晶体管在开启或关闭时,产生的馈通电压对检测精度造成影响的问题。
为达到上述目的,本发明的实施例采用如下技术方案:
本发明实施例的一方面,提供一种像素检测电路的驱动方法,所述像素检测电路包括由选通信号线和读取信号线交叉界定的多个检测单元;所述检测单元包括开关晶体管;开关晶体管的栅极连接所述选通信号线,第一极与所述读取信号线相连接;所述驱动方法包括:任意相邻的两行选通信号线中,在同一时刻,其中一行选通信号线控制与其相连接的开关晶体管由截止状态转换到导通状态;另一行选通信号线控制与其相连接的开关晶体管由导通状态转换到截止状态。
优选的,所述检测单元还包括与所述开关晶体管的第二极相连接的光敏元件;在一驱动周期包括补偿时刻,以及位于所述补偿时刻之后的输出结束时刻的情况下,在所述同一时刻,所述驱动方法包括:在所述补偿时刻,第N+1行选通信号线控制第N+1行开关晶体管由导通状态转换到截止状态;第N行选通信号线控制第N行开关晶体管由截止状态转换到导通状态;其中,N≥1,N为正整数;在所述补偿时刻之后,所述驱动方法还包括:在所述补偿时刻与所述输出结束时刻之间,第N+1行光敏元件对的光信号进行采集,并进行光电转化;所述第N行光敏元件将转化后的电信号通过所述读取信号线输出。
优选的,所述驱动周期在所述补偿时刻之前,包括依次靠近所述补偿时刻的第一初始时刻、采集时刻以及第二初始时刻;在所述驱动周期内的所述补偿时刻之前,所述驱动方法还包括:在第一初始时刻至所述采集时刻之间,第N行选通信号线控制第N行开关晶体管处于导通状态;所述读取信号线向第N行检测单元提供复位电压;在所述采集时刻至所述补偿时刻之间,第N行选通信号线控制第N行开关晶体管处于截止状态;第N行光敏元件对入射的光信号进行采集,并进行光电转化;在所述第二初始时刻至所述补偿时刻之间,第N+1行所述选通信号线控制第N+1行开关晶体管处于导通状态;所述读取信号线向第N+1行检测单元提供复位电压。
优选的,所述读取信号线向第N行检测单元提供复位电压包括:在所述第一初始时刻至所述采集时刻之间,将所述读取信号线与复位电压端电连接,所述复位电压端输出的电压通过所述读取信号线传输至第N行检测单元;所述读取信号线向第N+1行检测单元提供复位电压包括:在所述第二初始时刻至所述补偿时刻之间,将所述读取信号线与复位电压端电连接,所述复位电压端输出的电压通过所述读取信号线传输至第N+1行检测单元。
优选的,所述光敏元件将转化后的电信号通过所述读取信号线输出后,所述方法还包括:对所述读取信号线输出的电压进行积累处理,以产生积累电压并输出。
优选的,所述方法还包括:对所述积累电压进行采样保持。
优选的,所述方法还包括:对采样保持后的电压进行模数转换。
本发明实施例的另一方面,提供一种采用如上所述的像素检测电路的驱动方法对像素检测电路进行驱动的装置,所述装置包括选通驱动单元;所述选通驱动单元连接选通信号线;所述选通驱动单元用于在同一时刻,向任意相邻的两行选通信号线中,其中一行选通信号线提供呈上升趋势的电压,以使得与该选通信号线相连接的开关晶体管由截止状态转换到导通状态;并向另一行选通信号线提供呈下降趋势的电压,以使得与该选通信号线相连接的开关晶体管由导通状态转换到截止状态。
优选的,还包括复位单元,所述复位单元连接读取信号线、复位电压端以及复位使能信号端;所述复位单元用于在所述复位使能信号端的控制下,用于将所述读取信号线和复位电压端电连接。
优选的,所述复位单元包括复位晶体管;所述复位晶体管的栅极连接所述复位使能信号端、第一极连接所述读取信号线,第二极与所述复位电压端相连接。
本发明实施例提供一种像素检测电路的驱动方法及驱动装置,该像素检测电路的驱动方法包括:任意相邻的两行选通信号线中,在同一时刻,其中一行选通信号线控制与该选通信号线相连接的开关晶体管由截止状态转换到导通状态;另一行选通信号线控制与该选通信号线相连接的开关晶体管由导通状态转换到截止状态。基于此,对于连接同一条读取信号线的相邻两行开关晶体管而言,其中一行开关晶体管的寄生电容产生的正向馈通电压和另一行开关晶体管的寄生电容产生的负向馈通电压在上述读取信号线上相互抵消,从而使得读取信号线上输出的信号不会受到与该读取信号线相连接的晶体管,在导通状态与截止状态转换时,由于自身寄生电容引起的馈通电压的影响。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种像素检测电路的结构示意图;
图2为图1中开关晶体管的寄生电容示意图;
图3为图2中开关晶体管导通状态和截止状态的栅极电压变化示意图;
图4为图2中与同一读取信号线相连接的相邻两行开关晶体管产生的馈通电压的抵消示意图;
图5为用于驱动图1所示的像素检测电路的各个控制信号时序图;
图6为驱动图1所示的像素检测电路的驱动装置结构示意图;
图7为与图6所示的开关晶体管相连接的像素检测电路的其他部分结构示意图。
附图标记:
01-像素检测电路;10-检测单元;20-采集信号读取子电路;201-积分器;202-数据处理器;203-取样保持器;204-数模转换器;30-选通驱动单元;40-复位单元。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
一种像素检测电路的驱动方法。其中,上述像素检测电路01如图1所示,包括由选通信号线(SEL1、SEL2……)和读取信号线(DL1、DL2……)交叉界定的多个检测单元10。
该检测单元10包括开关晶体管Tc,该开关晶体管Tc的栅极连接上述选通信号线SEL,第一极与读取信号线DL相连接。此外,上述检测单元10还包括与该开关晶体管Tc的第二极相连接的光敏器件L。该光敏器件L可以对入射光线进行采集,并对采集到的光信号进行光电转化,以向读取信号线DL输出电信号。
优选的,该光敏器件L可以为发光二极管。在此情况下,该发光二极管的阳极连接供电电压端,阴极与上述开关晶体管Tc的第二极相连接。其中,上述供电电压端输出的电压能够驱动该发光二极管正常工作。
基于此,上述开关晶体管Tc自身具有寄生电容。具体的如图2所示,开关晶体管Tc栅极和源极之间的寄生电容Cgs,以及栅极和漏极之间的寄生电容Cgd。经研究表明,上述寄生电容在开关晶体管Tc由截止状态转换到导通状态时,或者由导通状态转换到截止状态时会产生时钟馈通(Clock Feedthrough)效应和电荷注入(Charge Injection)效应。在此情况下,会在信号输出端Vout上叠加有额外电压△V,该额外电压△V如表1所示。
表1
其中,上述开关晶体管Tc由截止状态转换到导通状态时,输入至该开关晶体管Tc栅极的电压φ如图3所示,电压由0V上升至Vin-Vth,再上升至VDD,呈上升状态;或者由导通状态转换到截止状态时,输入至该开关晶体管Tc栅极的电压φ如图3所示,电压由VDD下降至Vin-Vth,再下降至0V,呈下降状态。
具体的,时钟馈通效应是指,开关晶体管Tc的栅极连接时钟信号,当该晶体管由截止状态转换到导通状态时,或者由导通状态转换到截止状态时,上述时钟信号会耦合到开关该晶体管Tc的源极或漏极,从而使得信号输出端Vout输出的信号具有额外电压,即馈通电压。
电荷注入效应是指,当上述开关晶体管Tc由导通状态转换到截止状态时,该开关晶体管Tc的沟道会向源极和漏极释放电荷,从而影响信号输出端Vout的输出信号。
表1中列出了图2所示的开关晶体管Tc在快速截止(Fast turn-off)和缓慢截止(Slow turn-off)两种截止状态下,由开关晶体管Tc的寄生电容引起的时钟馈通效应产生的馈通电压△V,该馈通电压△V会叠加于信号输出端Vout,从而对信号输出端Vout输出的信号产生影响。
在此情况下,本发明实施例提供的像素检测电路的驱动方法包括:任意相邻的两行选通信号线中,在同一时刻,其中一行选通信号线,例如第一行选通信号线SEL1控制与该第一行选通信号线SEL1相连接的开关晶体管Tc,例如第一行开关晶体管Tc1由截止状态转换到导通状态;另一行选通信号线,例如第二行选通信号线SEL2控制与该第二行选通信号线SEL2相连接的开关晶体管Tc,例如第二行开关晶体管Tc2由导通状态转换到截止状态。
需要说明的是,本发明对上述开关晶体管Tc的类型不做限定,可以为N型晶体管,也可以为P型晶体管。以上述开关晶体管Tc为N型晶体管为例,当选通信号线SEL控制与其相连接的开关晶体管Tc由截止状态切换到导通状态时,该选通信号线SEL向开关晶体管Tc的栅极提供的电压呈上升趋势,例如图3中从0V增加至Vin-Vth,然后再增加至VDD。而当选通信号线SEL控制与其相连接的开关晶体管Tc由导通状态切换到截止状态时,该选通信号线SEL向开关晶体管Tc的栅极提供的呈下降趋势,例如从VDD下降至Vin-Vth,再下降至0V。
在此情况下,如图4所示,该第一行开关晶体管Tc1的栅极电压呈上升趋势,以使得第一行开关晶体管Tc1由截止状态转换到导通状态。此时,该第一行开关晶体管Tc1的寄生电容Cp1会引起上述时钟馈通效应,从而使得读取信号线DL上叠加有正向的馈通电压﹢△V。
此外,该第二行开关晶体管Tc2的栅极电压呈下降趋势,以使得第二行开关晶体管Tc2由导通状态转换到截止状态。此时,该第二行开关晶体管Tc2的寄生电容Cp2会引起上述时钟馈通效应,从而使得读取信号线DL上叠加有负向的馈通电压-△V。
基于此,对于连接同一条读取信号线DL的第一行开关晶体管Tc1和第二行开关晶体管Tc2而言,该第一行开关晶体管Tc1的寄生电容Cp1产生的正向馈通电压﹢△V和第二行开关晶体管Tc2的寄生电容Cp2产生的负向馈通电压-△V在上述读取信号线DL上相互抵消,从而使得读取信号线DL上输出的信号不会受到与该读取信号线DL相连接的晶体管,在导通状态与截止状态转换时,由于自身寄生电容引起的馈通电压的影响。
接下来,结合图5所示的信号时序图,对图1所示的像素检测电路的具体驱动方法进行详细的说明。
具体的,一个驱动周期T依次包括第一初始时刻T1、采集时刻T2、第二初始时刻T3、补偿时刻T4以及输出结束时刻T5。
在此情况下,上述驱动方法还包括:
首先,在第一初始时刻T1至采集时刻T2之间,第N行,例如第一行选通信号线SEL1输出高电平,控制第一行开关晶体管Tc1导通。读取信号线DL向第一行检测单元10提供复位电压,例如0V。在此情况下,该第一行开关晶体管Tc1相连接的发光二极管上残留的电压通过读取信号线DL输出的复位电压,进行复位。N≥1,N为正整数。
其中,上述复位电压可以由图7中的设置于数据处理器202内的复位电压端Vn提供。此外,以该像素检测电路对指纹信息进行检测为例,该数据处理器202还可以对读取信号线DL输出的电压与预设电压进行比较,通过读取信号线DL输出的电压与预设电压的大小关系,可以判断出向该读取信号线DL提供电压的检测单元10所在触摸位置对应用户手指的脊线还是谷线。具体的,由于谷线低于脊线,因此谷线距离检测单元10中发光二极管的距离较远,而脊线距离检测单元10中发光二极管的距离较近。在此情况下,谷线位置对应的检测单元10接收到的反射光线较弱,从而使得与该检测单元10相连接的读取信号线DL输出的电压较小;而脊线位置对应的检测单元10接收到的反射光线较强,从而使得与该检测单元10相连接的读取信号线DL输出的电压较大。
基于此,如图6所示,当读取信号线DL远离检测单元10的一端设置有数据处理器202时,该数据处理器202与读取信号线DL之间设置有一复位晶体管Tr(如图7所示)。该复位晶体管Tr的栅极与复位使能信号端RST相连接。
在此情况下,在上述第一初始时刻T1至采集时刻T2之间,该复位使能信号端RST如图5所示输出高电平。此时,上述复位晶体管Tr可以将读取信号线DL与数据处理器202中的复位电压端Vn电连接,该复位电压端Vn输出的复位电压通过读取信号线DL传输至第N行,例如第一行检测单元10。
接下来,如图5所示,在采集时刻T2至补偿时刻T4之间,第N行,例如,第一行选通信号线SEL1输出低电平,控制第一行开关晶体管Tc截止。此时,第一行光敏元件对入射的光信号进行采集,并进行光电转化。
此外,在上述第二初始时刻T3至补偿时刻T4之间,第N+1行,例如第二行选通信号线SEL2输出高电平,控制第二行开关晶体管Tc2导通。在此情况下,读取信号线DL向第二行检测单元10提供上述复位电压,例如0V。在此情况下,与该第二行开关晶体管Tc2相连接的发光二极管上残留的电压通过读取信号线DL输出的复位电压,进行复位。
基于此,同上所述,如图6所示,当数据处理器202与读取信号线DL之间设置有一复位晶体管Tr时,在上述第二初始时刻T3至补偿时刻T4之间,该复位使能信号端RST如图5所示输出高电平。此时,上述复位晶体管Tr可以将读取信号线DL与设置于该数据处理器202中的复位电压端Vn电连接,该复位电压端Vn输出的电压通过读取信号线DL传输至第N+1行,例如第二行检测单元10。
接下来,为了避免上述各个检测单元10中的开关晶体管Tc在关闭状态和导通状态转换过程中产生叠加于读取信号线DL上的馈通电压。本申请优选的,如图5所示,在补偿时刻T4,第N+1行,例如第二行选通信号线SEL2输出的电压呈下降状态,从而控制第N+1行,例如第二行开关晶体管Tc2由导通状态转换到截止状态。
与此同时,在上述在补偿时刻T4,第N行,例如第一行选通信号线SEL1输出的电压呈上升状态,从而控制第N行,例如第一行开关晶体管Tc1由截止状态转换到导通状态。
在此情况下,在上述补偿时刻T4与输出结束时刻T5之间,由于第N+1行,例如第二行开关晶体管Tc2处于截止状态,因此第二行检测单元10中的光敏元件L可以对的光信号进行采集,并进行光电转化。
此外,在上述补偿时刻T4与输出结束时刻T5之间,由于第N行,例如第一行开关晶体管Tc1处于导通状态,第一行检测单元10中的光敏元件L将转化后的电信号通过读取信号线RL输出。
需要说明的是,上述驱动周期(T1、T2、T3、T4以及T5),是以第一行选通信号线SEL1和第二行选通信号线SEL2为例,对第一行检测单元10和第二行检测单元10中开关晶体管和发光二极管工作过程进行的举例说明。其余任意两行检测单元10的驱动过程同上所述,此处不再赘述。
在此基础上,在如图7所示,在该像素检测电路还包括积分器201、取样保持器203、数模转换器204的情况下,当检测单元10中的光敏元件L将转化后的电信号通过读取信号线RL输出后,上述像素检测电路的驱动方法还包括:
首先,通过上述积分器201对读取信号线DL输出的电压进行积累处理,以产生积累电压并输出。
然后,通过上述取样保持器203,对积分器201输出的积累电压进行采样保持,以确保输入至数模转换器204的电压稳定。
接下来,对采样保持后的电压进行模数转换,从而向数据处理器202提供转换后的数字电压。
需要说明的是,上述积分器201、数据处理器202、取样保持器203、数模转换器204可以构成采集信号读取子电路20(Readout Circuitry)。
由上述可知,图7中,当开关晶体管Tc在由截止状态转换到导通状态时,该开关晶体管Tc的寄生电容Cp产生正向的馈通电压△V=VDD×Cp/Cf。而当开关晶体管Tc在由导通状态转换到截止状态时,该开关晶体管Tc的寄生电容Cp产生负向的馈通电压-△V=-VDD×Cp/Cf。
基于此,综上所述,在图5所示的补偿时刻T4,第一行开关晶体管Tc1由截止状态转换到导通状态,因此,该第一行开关晶体管Tc1的寄生电容Cp1产生上述正向馈通电压△V;而第二行开关晶体管Tc2由导通状态转换到截止状态,因此,该第二行开关晶体管Tc2的寄生电容Cp2产生上述负向馈通电压-△V。这样一来,连接同一条读取信号线DL的第一行开关晶体管Tc1和第二行开关晶体管Tc2各自的寄生电容产生的馈通电压在上述读取信号线DL上相互抵消,从而使得读取信号线DL上输出的信号不会受到与该读取信号线DL相连接的晶体管,在导通或截止时由于自身寄生电容引起的馈通电压的影响。
本发明实施例提供一种采用如上所述的任意一种像素检测电路的驱动方法对该像素检测电路01进行驱动的装置,如图6所示,上述装置包括选通驱动单元30。该选通驱动单元30连接选通信号线SEL。该选通驱动单元30用于在同一时刻,向任意相邻的两行选通信号线SEL中,其中一行选通信号线,例如第一行选通信号线SEL1提供呈上升趋势的电压,以使得与该第一行选通信号线SEL1相连接的第一行开关晶体管Tc1由截止状态转换至导通状态;并向另一行选通信号线SEL,例如,第二行选通信号线SEL2提供呈下降趋势的电压,以使得与该第二行选通信号线SEL2相连接的第二行开关晶体管Tc2由导通状态转换至截止状态。
上述驱动装置具有与前述实施例提供的像素检测电路的驱动方法相同的有益效果,此处不再赘述。
此外,该驱动装置还包括复位单元40,该复位单元40连接读取信号线DL、复位电压端Vn以及复位使能信号端RST。该复位单元用于40在复位使能信号端RST的控制下,用于将读取信号线RL与复位电压端Vn电连接。
其中,该复位单元40包括复位晶体管Tr。该复位晶体管Tr的栅极连接复位使能信号端RST、第一极连接读取信号线DL,第二极与复位电压端相RST连接。
以上所述,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (7)
1.一种像素检测电路的驱动方法,其特征在于,所述像素检测电路包括由选通信号线和读取信号线交叉界定的多个检测单元;所述检测单元包括开关晶体管;开关晶体管的栅极连接所述选通信号线,第一极与所述读取信号线相连接;所述驱动方法包括:
任意相邻的两行选通信号线中,在同一时刻,其中一行选通信号线控制与其相连接的开关晶体管由截止状态转换到导通状态;
另一行选通信号线控制与其相连接的开关晶体管由导通状态转换到截止状态;
所述检测单元还包括与所述开关晶体管的第二极相连接的光敏元件;在一驱动周期包括补偿时刻,以及位于所述补偿时刻之后的输出结束时刻的情况下,在所述同一时刻,所述驱动方法包括:
在所述补偿时刻,第N+1行选通信号线控制第N+1行开关晶体管由导通状态转换到截止状态;
第N行选通信号线控制第N行开关晶体管由截止状态转换到导通状态;其中,N≥1,N为正整数;
在所述补偿时刻之后,所述驱动方法还包括:
在所述补偿时刻与所述输出结束时刻之间,第N+1行光敏元件对的光信号进行采集,并进行光电转化;第N行光敏元件将转化后的电信号通过所述读取信号线输出;
所述驱动周期在所述补偿时刻之前,包括依次靠近所述补偿时刻的第一初始时刻、采集时刻以及第二初始时刻;
在所述驱动周期内的所述补偿时刻之前,所述驱动方法还包括:
在第一初始时刻至所述采集时刻之间,第N行选通信号线控制第N行开关晶体管处于导通状态;所述读取信号线向第N行检测单元提供复位电压;
在所述采集时刻至所述补偿时刻之间,第N行选通信号线控制第N行开关晶体管处于截止状态;第N行光敏元件对入射的光信号进行采集,并进行光电转化;
在所述第二初始时刻至所述补偿时刻之间,第N+1行所述选通信号线控制第N+1行开关晶体管处于导通状态;所述读取信号线向第N+1行检测单元提供复位电压。
2.根据权利要求1所述的像素检测电路的驱动方法,其特征在于,所述读取信号线向第N行检测单元提供复位电压包括:
在所述第一初始时刻至所述采集时刻之间,将所述读取信号线与复位电压端电连接,所述复位电压端输出的电压通过所述读取信号线传输至第N行检测单元;
所述读取信号线向第N+1行检测单元提供复位电压包括:在所述第二初始时刻至所述补偿时刻之间,将所述读取信号线与复位电压端电连接,所述复位电压端输出的电压通过所述读取信号线传输至第N+1行检测单元。
3.根据权利要求1-2任一项所述的像素检测电路的驱动方法,其特征在于,所述光敏元件将转化后的电信号通过所述读取信号线输出后,所述方法还包括:
对所述读取信号线输出的电压进行积累处理,以产生积累电压并输出。
4.根据权利要求3所述的像素检测电路的驱动方法,其特征在于,所述方法还包括:对所述积累电压进行采样保持。
5.根据权利要求4所述的像素检测电路的驱动方法,其特征在于,所述方法还包括:对采样保持后的电压进行模数转换。
6.一种采用如权利要求1-5任一项所述的像素检测电路的驱动方法对该像素检测电路进行驱动的装置,其特征在于,所述装置包括选通驱动单元;
所述选通驱动单元连接选通信号线;所述选通驱动单元用于在同一时刻,向任意相邻的两行选通信号线中,其中一行选通信号线提供呈上升趋势的电压,以使得与该选通信号线相连接的开关晶体管由截止状态转换到导通状态;并向另一行选通信号线提供呈下降趋势的电压,以使得与该选通信号线相连接的开关晶体管由导通状态转换到截止状态;
还包括复位单元,所述复位单元连接读取信号线、复位电压端以及复位使能信号端;所述复位单元用于在所述复位使能信号端的控制下,用于将所述读取信号线和复位电压端电连接。
7.根据权利要求6所述的装置,其特征在于,所述复位单元包括复位晶体管;
所述复位晶体管的栅极连接所述复位使能信号端、第一极连接所述读取信号线,第二极与所述复位电压端相连接。
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