CN108962120B - 显示基板、显示面板、显示装置和显示驱动方法 - Google Patents

显示基板、显示面板、显示装置和显示驱动方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种显示基板、显示面板、显示装置和显示驱动方法，该显示基板包括：呈阵列排布的若干个像素单元，像素单元包括：像素电极和第一晶体管，第一晶体管的控制极与对应行栅线连接，第一晶体管的第一极与位于同一像素单元内的像素电极连接，显示基板还包括：至少一个第二晶体管，第二晶体管对应位于同一列的两个像素单元，第二晶体管的控制极与控制线连接，第二晶体管的第一极与其所对应的两个像素单元内的第一晶体管的第二极连接，第二晶体管的第二极与其所对应的两个像素单元所对应的数据线连接。本发明的技术方案可在解决像素单元内TFT漏电问题的同时，提升像素单元内保持电容的电压保持能力。

Description

显示基板、显示面板、显示装置和显示驱动方法
技术领域
本发明涉及显示技术领域，特别涉及一种显示基板、显示面板、显示装置和显示驱动方法。
背景技术
目前，电子纸、全反射和半透半反等显示屏在电子价签、智能穿戴和户外便携等领域应用广泛，此类显示屏最大优势是在不影响其显示特性的前提下尽量降低显示功耗，显示功耗大约为几十微瓦，低功耗显示主要依靠低频驱动来实现。
低频驱动下，像素1帧时间较长，通常在1s以上，这对低功耗显示产品的像素电压保持能力有了更高的要求。现有解决方案在保证充电时长足够的前提下，从以下两方面着手：1、采用双薄膜晶体管(Thin Film Transistor，简称TFT)设计，尽量降低TFT漏电流；
2、增加像素保持电容(又称为存储电容)，提高像素电压保持能力。
然而，在实际设计中发现，对于高PPI、彩色低功耗显示产品，由于像素尺寸较小且双TFT单元会占据一定的像素空间，因而会导致像素的保持电容较小，在低频驱动1帧刷新时间内，保持电压能力不高，无法满足高PPI、彩色低功耗显示产品要求。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种显示基板、显示面板、显示装置和显示驱动方法。
为实现上述目的，本发明提供了一种显示基板，包括：呈阵列排布的若干个像素单元，所述像素单元包括：像素电极和第一晶体管，所述第一晶体管的控制极与对应行栅线连接，所述第一晶体管的第一极与位于同一所述像素单元内的所述像素电极连接，所述显示基板还包括：至少一个第二晶体管，所述第二晶体管对应位于同一列的两个所述像素单元，所述第二晶体管的控制极与控制线连接，所述第二晶体管的第一极与其所对应的两个所述像素单元内的所述第一晶体管的第二极连接，所述第二晶体管的第二极与其所对应的两个所述像素单元所对应的数据线连接。
可选地，所述第二晶体管对应的两个所述像素单元为位于同一列且相邻的两个所述像素单元。
可选地，所述第二晶体管对应的两个像素单元分别记为第一像素单元和第二像素单元；
所述第一像素单元内的所述第一晶体管位于所述第一像素单元靠近所述第二像素单元的一侧区域；
所述第二像素单元中的所述第一晶体管位于所述第二像素单元靠近所述第一像素单元的一侧区域；
所述第二晶体管位于所述第一像素单元内的所述像素电极与所述第二像素单元内的所述像素电极之间。
可选地，所述像素单元的数量为2M*N个，所述第二晶体管的数量为M*N个，每个所述像素单元均存在对应的一个所述第二晶体管。
可选地，全部所述像素单元构成具有2M行、N列的像素阵列；
全部所述第二晶体管构成具有M行、N列的晶体管阵列；
在所述晶体管阵列中，位于第m行、第n列的第二晶体管对应的两个像素单元分别为：所述像素阵列中位于第2m-1行、第n列的所述像素单元以及所述像素阵列中位于第2m行、第n列的所述像素单元；
其中1＜m≤M，1＜n≤N，m和n均为整数。
可选地，在所述晶体管阵列中，位于同一行的所述第二晶体管的控制极连接同一所述控制线；
位于不同行的所述第二晶体管的控制极连接不同所述控制线。
可选地，在所述像素阵列中，位于第2i行所述像素单元所对应的栅线与位于第2i+1行所述像素单元所对应的栅线，两者电连接；
其中1＜i≤M-1，i为整数。
为实现上述目的，本发明还提供了一种显示面板，包括：如上述的显示基板。
为实现上述目的，本发明还提供了一种显示装置，包括：如上述的显示面板。
为实现上述目的，本发明还提供了一种显示驱动方法，所述显示驱动方法基于上述的显示基板，所述第二晶体管对应的两个像素单元分别记为第一像素单元和第二像素单元；
在所述第一像素单元的驱动时段，通过相应的控制线控制所述第一像素单元所对应的第二晶体管导通，通过所述第一像素单元对应的栅线控制所述第一像素单元内的所述第一晶体管导通，通过所述第二像素单元对应的栅线控制所述第二像素单元内的所述第二晶体管截止；
在所述第二像素单元的驱动时段，通过相应的控制线控制所述第二像素单元所对应的第二晶体管导通，通过所述第一像素单元对应的栅线控制所述第一像素单元内的所述第一晶体管截止，通过所述第二像素单元对应的栅线控制所述第二像素单元内的所述第二晶体管导通；
在其他时段，通过相应的控制线控制所述第一像素单元和所述第二像素单元所对应的第二晶体管截止。
附图说明
图1为现有技术中单TFT像素设计的显示基板的示意图；
图2为现有技术中双TFT像素设计的显示基板的示意图；
图3为本发明实施例一提供的一种显示基板的示意图；
图4为本发明中一个第二晶体管对应两个像素单元的示意图；
图5为栅极驱动器的驱动信号输出端与各栅线和各控制线的连接关系示意图；
图6为本发明中显示基板的工作时序图；
图7为本发明实施例四提供的一种显示驱动方法的流程图。
具体实施方式
为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明提供的一种显示基板、显示面板、显示装置和显示驱动方法进行详细描述。
需要说明的是，按照晶体管特性，可将晶体管分为N型晶体管和P型晶体管；当晶体管为N型晶体管时，其对应的有效电平电压(使得晶体管导通的电压)为高电平电压，其对应的非有效电平电压(使得晶体管截止的电压)为低电平电压；当晶体管为P型晶体管时，其对应的有效电平电压为低电平电压，其对应的非有效电平电压为高电平电压；在下述实施例中，以各晶体管均为N型晶体管为例进行示例性说明，本领域技术人员应该知晓的是，本发明中的晶体管也可以为P型晶体管，本发明的技术方案对晶体管的类型不作限定。
本发明中晶体管的控制极具体是指晶体管的栅极，第一极和第二极分别是指晶体管的源极和漏极，其中第一极和第二极可互换。
图1为现有技术中单TFT像素设计的显示基板的示意图，如图1所示，每行像素单元均对应一条栅线G1、G2，每个像素单元内均设置有一个像素电极和一个开关晶体管M1。
以对位于第一行的像素单元P1进行驱动的过程为例。在对位于第一行的像素单元P1进行驱动时，通过栅线G1向像素单元P1内的开关晶体管M1写入处于有效电平状态的栅极驱动信号，以控制像素单元P1内的开关晶体管M1导通，数据线D1～DN中的数据信号通过像素单元P1内的开关晶体管M1写入至相应的像素电极，并对保持电容C进行充电。
在像素单元P1完成驱动后，通过栅线G1向像素单元P1内的开关晶体管M1写入处于非有效电平状态的栅极驱动信号，以控制像素单元P1内的开关晶体管M1截止。与此同时，通过栅线G2向位于第二行的像素单元P2内的开关晶体管写入处于有效电平状态的栅极驱动信号，以对位于第二行的像素单元P2进行驱动。
在后续过程中，依次对各行像素单元进行驱动。然而，在后续对各行像素单元进行驱动以及进行稳定显示的过程中，虽然像素单元P1内的开关晶体管M1处于截止状态，但是开关晶体管M1处有漏电电流流出，保持电容C中与开关晶体管M1连接的一侧电极板上的电压减小，像素电极中加载的像素电压也减小，进而导致像素单元P1显示失真。
为解决上述技术问题，现有技术对图1所示显示基板进行了改进，提供了一种双TFT像素设计的显示基板。图2为现有技术中双TFT像素设计的显示基板的示意图，如图2所示，在现有技术中，每行像素单元均对应两条栅线G1、G2(G3、G4)，每个像素单元内均设置呈串联关系的两个开关晶体管M1、M2，该两个开关晶体管M1、M2的控制极分别与对应的两条栅线G1、G2(G3、G4)连接。
以对第一行的像素单元P1进行驱动的过程为例。在对位于第一行的像素单元P1进行驱动时，通过栅线G1和栅线G2分别控制像素单元P1内的开关晶体管M1和开关晶体管M2导通，数据线可写入至像素单元P1内的像素单元，并完成对保持电容的充电。
在像素单元P1完成驱动后，通过栅线G1和栅线G2分别控制像素单元P1内的开关晶体管M1和开关晶体管M2截止，由于开关晶体管M2截止，使得开关晶体管M1与数据线之间断开，此时开关晶体管M1与开关晶体管连接的一端处于浮接(Floating)状态，因此开关晶体管M1处无漏电流，即该双TFT的设计可有效避免保持电容C、像素电极通过开关晶体管M1进行放电。
在后续过程中，采用与上述驱动过程类似的方式，以对各行像素单元分别进行驱动。
然而，在实际应用中发现，图2所示显示基板中平均每个像素单元对应于2个开关晶体管，在各像素单元内的显示区域尺寸一定的情况下，各像素单元内可用于设置保持电容C的区域较小；又由于保持电容C的电压保持能力(电荷存储能力)与电容的尺寸(构成电容的电极板的尺寸)呈正相关，因此现有的显示基板中保持电容的电压保持能力相对较弱，难以满足高PPI、彩色低功耗显示产品要求。
针对现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种显示基板、显示面板、显示装置和显示驱动方法，本发明的技术方案可在解决TFT漏电问题的同时，提升保持电容的电压保持能力。
图3为本发明实施例一提供的一种显示基板的示意图，如图3所示，该显示基板包括：呈阵列排布的若干个像素单元，各像素单元P1/P2/P3/P4均包括：一个像素电极PE和一个第一晶体管T1，第一晶体管T1的控制极与对应行栅线G1/G2/G3/G4连接，第一晶体管T1的第一极与位于同一像素单元内的像素电极PE连接，该显示基板还包括：至少一个第二晶体管T2，第二晶体管T2对应位于同一列的两个像素单元，第二晶体管T2的控制极与控制线CL1/CL2连接，第二晶体管T2的第一极与其所对应的两个像素单元内的第一晶体管T1的第二极连接，第二晶体管T2的第二极与其所对应的两个像素单元所对应的数据线D1/…/DN连接。
在本发明中，通过设置第二晶体管T2，可使得与该第二晶体管T2对应的像素单元内的第一晶体管T1在截止状态时不会出现漏电流的问题。此外，每个第二晶体管T2对应两个像素单元，即两个像素单元中的第一晶体管T1共用一个第二晶体管T2，此时针对该两个像素单元，平均每个像素单元对应于1.5个开关晶体管。因此，相较于现有技术，本发明的技术方案可在解决TFT漏电流的问题的同时，还能减小显示基板上TFT的设置数量，使得像素单元内有更大的区域来设置保持电容C，进而能提升保持电容C的电压保持能力。
需要说明的是，当本发明中存在像素单元没有对应的第二晶体管T2时(此种情况未给出相应附图)，该没有对应的第二晶体管T2的像素单元，其内的第一晶体管T1的第二极可直接与对应的数据线连接(图1中像素单元所示情况)，或者其内的第一晶体管T1的第二极通过额外设置的一个开关晶体管(图2中像素单元所示情况，该开关晶体管为图2中开关晶体管M2)与对应的数据线连接。
图4为本发明中一个第二晶体管对应两个像素单元的示意图，如图4所示，优选地，第二晶体管T2对应的两个像素单元为位于同一列且相邻的两个像素单元PX1、PX2。此时，可有效缩短第二晶体管T2与对应的两个像素单元PX1、PX2内第一晶体管T1之间的距离之和，相应地，用于连接该第二晶体管T2的第一极与其所对应的两个像素单元PX1、PX2内的第一晶体管T1的第二极之间的信号走线的线长可相应缩短，信号走线所占用的区域减小，因而用于设置保持电容C的区域可增大。
进一步可选地，第二晶体管T2对应的两个像素单元PX1、PX2分别记为第一像素单元PX1和第二像素单元PX2；第一像素单元PX1内的第一晶体管T1位于第一像素单元PX1靠近第二像素单元PX2的一侧区域；第二像素单元PX2中的第一晶体管T1位于第二像素单元PX2靠近第一像素单元PX1的一侧区域；第二晶体管T2位于第一像素单元PX1内的像素电极PE与第二像素单元PX2内的像素电极PE之间。此时，第二晶体管T2与对应的两个像素单元PX1、PX2内第一晶体管T1之间的距离之和达到最小，用于连接该第二晶体管T2的第一极与其所对应的两个像素单元PX1、PX2内的第一晶体管T1的第二极之间的信号走线的线长达到最小。
作为一种优选具体实施例，像素单元的数量为2M*N个，第二晶体管T2的数量为M*N个，每个像素单元均存在对应的一个第二晶体管T2。此时，由于每个像素单元均存在对应的一个第二晶体管T2，因此每个像素单元中的第一晶体管T1均不会出现漏电流的问题。
进一步地，全部像素单元构成具有2M行、N列的像素阵列；全部第二晶体管T2构成具有M行、N列的晶体管阵列；在晶体管阵列中，位于第m行、第n列的第二晶体管T2对应的两个像素单元分别为：像素阵列中位于第2m-1行、第n列的像素单元以及像素阵列中位于第2m行、第n列的像素单元；其中1＜m≤M，1＜n≤N，m和n均为整数。
本发明中，为减少用于控制第二晶体管T2的控制线的数量，优选地，位于同一行的第二晶体管T2的控制极连接同一控制线；位于不同行的第二晶体管T2的控制极连接不同控制线。此时，针对上述由第二晶体管T2构成的晶体管阵列，仅需设置M条控制线即可。
为减小栅极驱动器(未示出)中用于向显示基板内各栅线提供栅极驱动信号的驱动信号输出端的数量。本发明中优选地，在像素阵列中，位于第2i行像素单元所对应的栅线与位于第2i+1行像素单元所对应的栅线，两者电连接；其中1＜i≤M-1，i为整数。
需要说明的是，本发明中的栅极驱动器既可以为通过阵列基板工艺形成的栅极驱动电路(Gate Driver On Array，简称GOA)，也可以为通过封装工艺设置的栅极驱动芯片(IC)。
图5为栅极驱动器的驱动信号输出端与各栅线和各控制线的连接关系示意图，如图5所示，在本发明中，栅极驱动器输出的栅极驱动信号不仅可对各栅线进行驱动，还可对各控制线进行驱动。具体地，针对2M条栅线G1～G2M和M条控制线CL1～CLM，该栅极驱动器需对应设置2M+1个驱动信号输出端Output1～Output2M+1。
在2M+1个驱动信号输出端Output1～Output2M+1中，第1个驱动信号输出端Output1与第1条栅线G1连接，第2个驱动信号输出端Output2与第1条控制线CL1连接，第2m-1个驱动信号输出端Output2m-1与第2m-2条栅线G2m-2和第2m-1条栅线G2m-1，第2m个驱动信号输出端Output2m与第m条控制线CLm连接(其中，1＜m≤M且m为整数)，第2M+1个驱动信号输出端Output2m+1与第2M条栅线G2M连接。
图6为本发明中显示基板的工作时序图，如图6所示，栅极驱动器的各驱动信号输出端每隔时长H依次输出处于有效电平状态的栅极驱动信号，且各栅极驱动信号处于有效电平状态的时长为2H。
在t1时刻，位于第一行的像素单元P1内的第一晶体管T1导通，位于第一行的像素单元P1所对应的第二晶体管T2截止，因此位于第一行的像素单元P1内的各像素电极PE与对应的数据线D1～DN之间断开。
在t2时刻，位于第一行的像素单元P1内的第一晶体管T1维持导通，位于第一行的像素单元P1所对应的第二晶体管T2截止，因此位于第一行的像素单元P1内的各像素电极PE与对应的数据线D1～DN之间导通，位于第一行的像素单元P1完成驱动。
在t3时刻，位于第一行的像素单元P1内的第一晶体管T1截止，位于第二行的像素单元P2内的第一晶体管T1导通，位于第二行的像素单元P2所对应的第二晶体管T2导通，因此位于第二行的像素单元P2内的各像素电极PE与对应的数据线D1～DN之间导通，位于第二行的像素单元P2完成驱动。
在t4时刻，位于第一行的像素单元P1和位于第二行的像素单元P2所对应的第二晶体管T2截止，可避免位于第一行的像素单元P1和位于第二行的像素单元P2内的第一晶体管T1在后续过程中发生漏电。与此同时，位于第三行的像素单元P3内的第一晶体管T1导通，位于第三行的像素单元P3所对应的第二晶体管T2导通，因此位于第三行的像素单元P3内的各像素电极PE与对应的数据线D1～DN之间导通，位于第三行的像素单元P3完成驱动。
在t5时刻，位于第三行的像素单元P3所对应的第一晶体管T1截止；位于第四行的像素单元P4内的第一晶体管T1导通，位于第四行的像素单元P4所对应的第二晶体管T2导通，因此位于第四行的像素单元P4内的各像素电极PE与对应的数据线D1～DN之间导通，位于第四行的像素单元P4完成驱动。
在t6时刻，位于第三行的像素单元P3和位于第四行的像素单元P4所对应的第二晶体管T2截止，可避免位于第三行的像素单元P3和位于第四行的像素单元P4内的第一晶体管T1在后续过程中发生漏电。与此同时，位于第五行的像素单元(未示出)内的第一晶体管T1导通，位于第五行的像素单元所对应的第二晶体管T2导通，因此位于第五行的像素单元内的各像素电极PE与对应的数据线D1～DN之间导通，位于第五行的像素单元完成驱动。
经过与上述驱动方式类似的过程，余下的各行像素单元依次完成驱动，各行第二晶体管T2在对应的两行像素单元完成驱动后截止，以避免对应的两行像素单元内的第一晶体管T1发生漏电。
在图3所示显示基板中，平均每个像素单元对应于1.5个开关晶体管，相较于现有技术，本发明的技术方案可在解决TFT漏电流的问题的同时，还能减小显示基板上TFT的设置数量，使得各像素单元内有更大的区域来设置保持电容C，进而能提升保持电容C的电压保持能力。
本发明实施例一提供了一种显示基板，可在解决像素单元内TFT漏电问题的同时，提升像素单元内保持电容的电压保持能力。
本发明实施例二提供了一种显示面板，该显示面板包括：显示基板，该显示基板采用上述实施例一中提供的显示基板，具体描述可参见上述实施例一中的内容，此处不再赘述。
本发明实施例三提供了一种显示装置，该显示装置包括：显示面板，该显示面板采用上述实施例二中提供的显示面板。
本发明中的显示装置具体可以为液晶显示器、笔记本、导航仪、平板电脑、手机等具有显示功能的结构或设备。
图7为本发明实施例四提供的一种显示驱动方法的流程图，如图7，该显示驱动方法基于上述实施例一中的显示基板，第二晶体管对应的两个像素单元分别记为第一像素单元和第二像素单元，其中对第一像素单元和第二像素单元的显示驱动过程包括：
步骤S1、在第一像素单元的驱动时段，通过相应的控制线控制第一像素单元所对应的第二晶体管导通，通过第一像素单元对应的栅线控制第一像素单元内的第一晶体管导通，通过第二像素单元对应的栅线控制第二像素单元内的第二晶体管截止。
步骤S2、在第二像素单元的驱动时段，通过相应的控制线控制第二像素单元所对应的第二晶体管导通，通过第一像素单元对应的栅线控制第一像素单元内的第一晶体管截止，通过第二像素单元对应的栅线控制第二像素单元内的第二晶体管导通。
通过上述步骤S1和步骤S2可使得第一像素单元和第二像素单元完成驱动。
步骤S3、在其他时段，通过相应的控制线控制第一像素单元和第二像素单元所对应的第二晶体管截止。
在步骤S3中，当第一像素单元和第二像素单元所对应的第二晶体管截止时，可避免第一像素单元和第二像素单元内的第一晶体管发生漏电。
需要说明的是，本发明的技术方案对步骤S1～步骤S3的执行顺序不作限定，对于上述步骤S1～S3的具体描述，可参见上述实施例一中的内容，此处不再赘述。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种显示基板，包括：呈阵列排布的若干个像素单元，所述像素单元包括：像素电极和第一晶体管，所述第一晶体管的控制极与对应行栅线连接，所述第一晶体管的第一极与位于同一所述像素单元内的所述像素电极连接，其特征在于，所述显示基板还包括：至少一个第二晶体管，每个所述第二晶体管对应位于同一列的两个所述像素单元，且不同所述第二晶体管所对应的两个所述像素单元不同，所述第二晶体管的控制极与控制线连接，所述第二晶体管的第一极与其所对应的两个所述像素单元内的所述第一晶体管的第二极连接，所述第二晶体管的第二极与其所对应的两个所述像素单元所对应的数据线连接。
2.根据权利要求1所述的显示基板，其特征在于，所述第二晶体管对应的两个所述像素单元为位于同一列且相邻的两个所述像素单元。
3.根据权利要求2所述的显示基板，其特征在于，所述第二晶体管对应的两个像素单元分别记为第一像素单元和第二像素单元；
所述第一像素单元内的所述第一晶体管位于所述第一像素单元靠近所述第二像素单元的一侧区域；
所述第二像素单元中的所述第一晶体管位于所述第二像素单元靠近所述第一像素单元的一侧区域；
所述第二晶体管位于所述第一像素单元内的所述像素电极与所述第二像素单元内的所述像素电极之间。
4.根据权利要求1-3中任一所述的显示基板，其特征在于，所述像素单元的数量为2M*N个，所述第二晶体管的数量为M*N个，每个所述像素单元均存在对应的一个所述第二晶体管。
5.根据权利要求4所述的显示基板，其特征在于，全部所述像素单元构成具有2M行、N列的像素阵列；
全部所述第二晶体管构成具有M行、N列的晶体管阵列；
在所述晶体管阵列中，位于第m行、第n列的第二晶体管对应的两个像素单元分别为：所述像素阵列中位于第2m-1行、第n列的所述像素单元以及所述像素阵列中位于第2m行、第n列的所述像素单元；
其中1＜m≤M，1＜n≤N，m和n均为整数。
6.根据权利要求5所述的显示基板，其特征在于，在所述晶体管阵列中，位于同一行的所述第二晶体管的控制极连接同一所述控制线；
位于不同行的所述第二晶体管的控制极连接不同所述控制线。
7.根据权利要求5所述的显示基板，其特征在于，在所述像素阵列中，位于第2i行所述像素单元所对应的栅线与位于第2i+1行所述像素单元所对应的栅线，两者电连接；
其中1＜i≤M-1，i为整数。
8.一种显示面板，其特征在于，包括：如权利要求1-7中任一所述的显示基板。
9.一种显示装置，其特征在于，包括：如权利要求8所述的显示面板。
10.一种显示驱动方法，其特征在于，所述显示驱动方法基于上述权利要求1-7中任一所述的显示基板，所述第二晶体管对应的两个像素单元分别记为第一像素单元和第二像素单元，所述显示驱动方法包括：
在所述第一像素单元的驱动时段，通过相应的控制线控制所述第一像素单元所对应的第二晶体管导通，通过所述第一像素单元对应的栅线控制所述第一像素单元内的所述第一晶体管导通，通过所述第二像素单元对应的栅线控制所述第二像素单元内的所述第二晶体管截止；
在所述第二像素单元的驱动时段，通过相应的控制线控制所述第二像素单元所对应的第二晶体管导通，通过所述第一像素单元对应的栅线控制所述第一像素单元内的所述第一晶体管截止，通过所述第二像素单元对应的栅线控制所述第二像素单元内的所述第二晶体管导通；
在其他时段，通过相应的控制线控制所述第一像素单元和所述第二像素单元所对应的第二晶体管截止。
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