CN1510466A - 液晶显示器及其驱动方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种液晶显示器，其包括：一个液晶平板，该液晶平板包括：包括多个开关单元的多个像素、用于发送选通信号至多个开关单元的多条选通线、和用于发送数据电压至多个像素的多条数据线；一个数据驱动器，其包括与各组数据线相连的多个数据驱动IC、接收图像数据，并将与图像数据相对应的数据电压施加到各数据线上；和一个选通驱动器，其用于施加选通信号至选通线上，其中，在数据驱动IC上施加一个接地电压和一个电源电压，并且，图像数据的电压电平相对于比电源电压低的参考电压摆动。

Description

液晶显示器及其驱动方法
                           技术领域
本发明涉及一种液晶显示器及其驱动方法。
                           背景技术
液晶显示器(LCD)是最流行的平板显示器之一，它包括带有多个产生电场的电极的两个基板，夹在两个基板之间的液晶(LC)层，以及两个附着在两个基板外表面的偏振膜。LCD改变施加在场生电极(field-generatingelectrodes)上的电压以使LC层中的LC分子重新取向，而LC分子的重取向决定着通过LC层的光的偏振状态。偏振膜基于光偏振状态的变化而改变光的透射率。因此，通过控制施加在场生电极上的电压即可得到所需的图像。其中一个基板包括薄膜晶体管(TFT)用于切换施加在场生电极上的电压。
其上形成有TFT的基板的中心为显示所需图像的显示区域。在显示区域内，多个信号线，也就是多条选通线(gate lines)和多条数据线，分别在行和列的方向上形成。在由选通线和数据线的交叠处确定的像素区域内形成像素电极，并且，TFT根据经选通线发送的选通信号控制通过数据线发送的数据信号，以将其施加到像素电极上。
多个分别与选通线和数据线连接的选通垫片和数据垫片形成在显示区域的外侧，这些垫片与外部驱动IC相连以从外部接收选通信号和数据信号并将这些信号发送给选通线和数据线。
为发送选通信号和数据信号，通过一种热压过程并使用各向异性导电膜(“ACF”)将选通印刷电路板(“PCB”)和数据PCB粘附到TFT基板上。连接在TFT基板和数据PCB之间的是一种用于数据信号传输的柔性印刷电路板(“FPC”)，该FPC上安装有将电信号转换为数据信号并将数据信号输出至数据垫片和数据线的数据驱动IC。同样，连接在TFT基板和数据PCB之间的是一种用于选通信号发送的FPC，其上安装有将电信号转换为选通信号并将选通信号输出至选通垫片和选通线的选通驱动IC。
通过传输薄膜将数据驱动IC和选通驱动IC连接至TFT基板和PCB的这种结构存在如下缺点，即：为了将IC放置到传输薄膜上，在TFT基板和PCB之间需要额外的安装空间，这使得整个器件尺寸较大，而且由于IC粘附到传输薄膜上会产生接触不良。
为解决上述问题，采用“玻璃芯片(COG，chip on glass)”结构，在这种结构中，数据IC和/或选通IC直接安装在TFT基板上，并且在这些IC和PCB之间使用传输薄膜来连接。
然而，在COG型LCD中，在TFT基板上安装至少两个数据IC的情况下，由于多个传输薄膜平行排列，其上形成有用于发送从PCB的信号控制器接收的信号数据、控制数据和灰度数据的数据线，因此带来的不足是，由于这种结构使用许多昂贵的传输薄膜以及需要用来连接传输薄膜至每一个数据IC的安装空间，从而使得制造成本增加。
此外，数据IC和传输薄膜之间的大量连接造成了高成本和高接触不良率。
有人提出了一种级联结构以解决上述问题，在该结构中，通过连接传输薄膜至一侧来提供数据信号，并且通过数据IC的转移操作将从一侧提供的信号提供给并行排列的每一个数据IC。
然而，在常规的带有这种级联结构或其他结构的LCD中，PCB的数据控制电路使用RSDS(Reduced Swing Differential Signal，减小的摆动差分信号)或常规的TTL方式将数据发送给数据驱动IC。例如，在发送6位数据的情况下，在TTL型发送方式中，由于带有时钟信号的R、G和B数据应该被分别传送，因此需要整整十九(19)条信号线((时钟线(1)+相应的信号线(6*3))＝19)。
而且，在RSDS发送方法中，由于每个信号的正和负极化信号被同时发送，因此需要整整20条信号线((时钟线(2)+相应的信号线(9*2))＝20)。
如上所述，即使使用级联结构，仍然存在信号线数量增加的缺点，从而由于信号线之间的相互影响而使得噪声增加的可能性也变大。
                         发明内容
根据本发明的一个方面，提供了一种液晶显示器，其包括：一个液晶平板，该液晶平板包括：包括多个开关单元的多个像素、用于发送选通信号至多个开关单元的多条选通线、和用于发送数据电压至多个像素的多条数据线；数据驱动器，其包括与各组数据线相连的多个数据驱动IC、接收图像数据，并将与图像数据相对应的数据电压施加到各数据线上；和选通驱动器，其用于施加选通信号至选通线上，其中，在数据驱动IC上施加一个接地电压和一个电源电压，并且，图像数据的电压电平相对于比电源电压低的参考电压摆动。
多个数据驱动IC可以安装在液晶平板上。
优选地，由数据驱动器接收的图像数据首先被输入至至少一个数据驱动IC中，并被转移至其它的数据驱动IC。数据驱动IC可以包括第一和第二组数据驱动IC，而图像数据可以包括被分别输入至第一和第二组数据驱动IC的第一和第二图像数据。
优选地，第一和第二组数据驱动IC中的每一组均包括一个从外部设备接收图像数据的数据驱动IC。
优选地，距离该从外部设备接收图像数据的数据驱动IC较远的数据驱动IC先接收图像数据，距离该从外部设备接收图像数据的数据驱动IC较近的数据驱动IC后接收图像数据。
液晶显示器进一步包括一个电压发生器，用于生成施加到数据驱动器上的参考电压，以及用于生成施加到选通驱动器的选通信号所需的电压。电压发生器还可以生成多个施加给数据驱动器并作为数据电压而被选择的灰度电压。
参考电压可同时被输入至多个数据驱动IC。在液晶平板上提供用于发送参考电压的信号线。
优选地，图像数据的电压摆动电平低于TTL/CMOS(晶体管-晶体管逻辑/互补型金属氧化物半导体)发送方式中所发送的信号的电压摆动电平。
选通驱动器包括与各组选通线分别相连的多个选通驱动IC。
一种驱动液晶显示器的方法，该液晶显示器包括：具有多个像素、多条选通线和多条数据线的一个液晶平板；一个数据驱动器，其包括用于施加数据电压至数据线的多个数据驱动IC；以及用于施加选通信号至选通线的一个选通驱动器，该驱动方法包括：输入图像数据至至少一个数据驱动IC；转移图像数据至数据驱动IC，其中，在数据驱动IC上施加一个接地电压和一个电源电压，并且，图像数据的电压电平相对于比电源电压低的参考电压摆动。
图像数据的转移方向有两种。
                           附图说明
通过参考下述附图来详细说明本发明的优选实施例，本发明将会变得更加清楚，其中：
图1为根据本发明的一个实施例的LCD的框图；
图2为根据本发明的一个实施例的LCD的示意图；
图3为根据本发明的一个实施例，如图2所示的数据驱动IC的示范电路图；
图4为根据本发明的一个实施例的LCD的图像数据时序图；
图5为根据本发明的另一个实施例的LCD的示意图；
                         具体实施方式
以下将参考附图对本发明进行更加详细的说明，其中，附图体现了本发明的优选实施例。
现在，参考附图对液晶显示器及其驱动方法进行详细说明。
图1为根据本发明的一个实施例的LCD的框图。
如图1所示，根据本发明的一个实施例的LCD包括：一个LC平板10、一个数据驱动器20、一个选通驱动器30、一个信号控制器40、以及一个电压发生器50。
液晶显示平板10包括：多个用于发送选通信号的选通线G1-Gn，与选通线G1-Gn相交并用于发送数据电压的多条数据线D1-Dm，以及以矩阵模式排列并与选通线G1-Gn和数据线D1-Dm相连的多个像素。
每一个像素包括一个开关单元Q、一个LC电容Clc、以及一个存储电容Cst。该开关单元Q，比如为TFT，具有三个端子，即：与选通线G1-Gn之一相连的控制端；与数据线D1-Dm之一相连输入端；以及与LC电容Clc和存储电容Cst相连的输出端。对LC电容Clc提供数据电压和公共电压，同时对存储电容Cst提供该数据电压以及一个诸如公共电压的预定电压。
信号控制器40接收图像数据，并从外部绘图仪输入控制信号，还基于输入的图像数据和输入的控制信号处理图像数据和生成控制信号。
数据驱动器20转移并存储从信号控制器40串行输入的图像数据，它响应于来自信号控制器40的称为“装入信号”的控制信号，来选择一个与相应图像数据相对应的数据电压，并将该数据电压施加给LC平板10的数据线D1-Dm。
选通驱动器30生成选通信号并将选通信号施加给LC平板10的选通线G1-Gn，其中该选通信号包括一个用于接通像素的开关单元Q的选通开启电压和一个用于关断开关单元Q的选通关断电压。选通驱动器30包括安装在LC平板10上或安装在粘附在LC平板10上的传输薄膜(未画出)上的多个选通驱动IC。
电压发生器50生成选通开启电压、选通关断电压以及公共电压Vcom，它还生成与像素透射率相关的灰度电压。此外，电压发生器50还生成用于数据发送的参考电压Vref。
现在参考图2来详细描述图1所示的LCD的详细示范配置。
图2为根据本发明的一个实施例的LCD的示意图，它显示了信号控制器、电压发生器和数据驱动器之间的连接关系。
参考图2，根据本发明的一个实施例的LCD包括：互相面对的上部基板100和TFT阵列基板200，与上部基板100相邻的印刷电路板300，以所谓的玻璃芯片(chip on glass)方式安装在TFT基板200的外围区域上的多个数据驱动IC21-24，以及连接PCB300和数据驱动IC21-24的第一和第二传输薄膜F1和F2。
多个信号线，例如多条选通线111和多条数据线112，提供于显示区域内，它们占据TFT阵列平板200的大部分地方。选通线111和数据线112分别在行和列方向上延伸，数据线112被成组(grouped)连接至相应的数据驱动IC21-24。
多个电路元件，例如信号控制器40和电压发生器50，提供于PCB300上。信号控制器40通过用于图像数据的数据发送的第一传输薄膜F1的传输线电连接至数据驱动IC21-24的第一个IC21上。电压发生器50通过第二传输薄膜F2电连接至数据驱动IC21-24，用于参考电压Vref和灰度电压(未示出)的电压发送。更详细地，在PCB300上还提供了多条传输线——虽然这些传输线在图中未画出——用于信号控制器40和第一传输薄膜F1之间的图像数据传输，以及电压发生器50和第二传输薄膜F2之间的电压传输。此外，在TFT阵列基板200上还提供了多条其他的传输线(未示出)，用于在第一、第二传输薄膜F1、F2和数据驱动IC21-24之间的数据或电压传输，以及用于数据驱动IC21-24之间的数据传输。
通过热压过程，使用各向异性导电膜(ACF)(未示出)将第一和第二传输薄膜F1和F2物理连接以及电连接至TFT基板200和PCB300上。
从信号控制器40来的图像数据经第一传输薄膜F1输入第一数据驱动IC21。该图像数据被顺序转移和存储在数据驱动IC21-24中，因此，从信号控制器40来的图像数据通过在前的数据驱动IC21-23发送给最后一个数据驱动IC24。
同时，经第二传输薄膜F2将参考电压Vref同步发送至数据驱动IC21-24。
可选地，电压发生器50仅电连接至第一数据驱动IC21，就象信号控制器40和第一数据驱动IC21之间的连接一样，而参考电压Vref和/或灰度电压按顺序被发送给剩余的IC22-24。
图3为根据本发明的一个实施例，在图2中所示的数据驱动IC的电路图实例。
参考图3，数据驱动IC包括：一对输入缓冲器B1和B3、另一个用于接收多个灰度电压的输入缓冲器B、一对输出缓冲器B2和B4、连接至输入缓冲器B1的时钟分频器211、连接至输入缓冲器B1和时钟分频器211的数据接收器212、连接至数据接收器212的驱动器213、以及连接至驱动器213和输入缓冲器B的数据电压源214。
如图2所示，输入缓冲器B1从信号控制器40或前面的数据驱动IC接收图像数据DATA，并从电压发生器50接收参考电压Vref。从信号控制器40来的输入/输出控制信号EN也被施加在输入缓冲器B1上。
输入缓冲器B3从信号控制器40或前面的数据驱动IC接收时钟信号HCLK，并从电压发生器50接收参考电压Vref。
时钟分频器211从输入缓冲器B3接收时钟HCLK并对输入时钟HCLK进行分频。
数据接收器212根据从时钟分频器211来的分频时钟信号，从输入缓冲器B1接收图像数据DATA。
驱动器213从数据接收器212接收图像数据DATA，并将图像数据DATA发送至数据电压源214。
数据电压源214从驱动器213接收图像数据DATA，以及从输入缓冲器B接收灰度电压，并将图像数据转换成从灰度电压中选择的相应数据电压。数据电压源214输出与LC平板10的数据线112相对应的数据电压。
输出缓冲器B2从输入缓冲器B1接收图像数据DATA，从信号控制器50接收输入/输出控制信号EN，并根据控制信号EN将图像数据DATA输出至下一个数据驱动IC。
输出缓冲器B4从输入缓冲器B3接收时钟HCLK并将其输出至下一个数据驱动IC。
以下将参照图2、3和4来说明图2和3所示的LCD的工作原理。
图4为根据本发明的一个实施例的LCD的图像数据时序图。
信号控制器40从外部信号源(未示出)接收图像数据，对该输入的图像数据进行处理，并生成用于显示该已处理的图像数据的各种控制信号。
由信号控制器40生成的控制信号包括一个以参考电压Vref为基准摆动的时钟HCLK。
由信号控制器40处理的图像数据的每一位均具有高和低电平，并且高低电平之间的电压差大约为1.0伏，这一电压差与TTL型的电压差3.3伏相比相对较小，而与RSDS型的电压差0.2伏相比又相对较大。例如，图像数据的高和低电平分别等于参考电压Vref加上大约±0.5伏。
此外，参考电压Vref低于给数据驱动IC21-24提供的较高电源电压，其中，给数据驱动IC提供两种电源电压，所述高电源电压和一种低电源电压，比如接地电压。
表1显示根据本发明的一个实施例的图像数据的高低电平实例。
表1
  符号   参数   最小值   标准值   最大值   单位
  Voh   高电平   Vref+400   Vref+500   mv
  Vref   参考电压   -   1.0V   -   mv
  Vol   低电平   Vref-500   Vref-400   mv
如表1所示，关于1.0V的参考电压Vref，根据本发明的一个实施例的图像数据在最大值1.5V和最小值0.5V范围内切换。
信号控制器40将红、绿和蓝色图像数据并行发送至数据驱动器20，如图4所示，每一种R、G和B图像数据的每两位通过一条信号线发送。例如，图像数据位R0和R1被合成到一起并通过一条信号线输出。因此，每个6位红、绿和蓝色图像数据的数据发送需要3条信号线。
因此，发送6位图像数据所需的信号线总数为11条：一条时钟信号HCLK线，一条参考信号Vref线，以及9条红、绿和蓝色图像数据线。因此，相比与常规的RSDS或TTL发送方法，根据本发明的一个实施例的信号线总数大大减少了。
根据本发明的一个实施例的数据发送被命名为LVCC(低压级联)型，因为在本方法中，以COG型形成的多个数据驱动IC以级联方式连接，并且低电压图像数据相对于参考电压Vref进行摆动。
信号控制器40通过第一传输薄膜F1将已处理的图像数据DATA和时钟信号HCLK发送至位于TFT平板200上的第一数据驱动IC21。此外，电压发生器50通过第二传输薄膜F2向数据驱动IC21-24提供参考电压Vref和灰度电压。
输入缓冲器B1接收图像数据DATA和参考信号Vref，并且响应于输入/输出控制信号EN输出图像数据DATA。同样，输入缓冲器B3接收时钟信号HCLK和参考信号Vref并输出时钟信号HCLK。
时钟分频器211对来自输入缓冲器B3的时钟信号HCLK进行分频，数据接收器212根据来自时钟分频器211的已分频的时钟信号存储来自输入缓冲器B1的图像数据DATA。数据电压源214将图像数据DATA转换成从输入缓冲器B提供的灰度电压中选择的数据电压，并且在驱动器213的控制下，将该数据电压输出至LC平板10上的相关数据线D1-Dm。
同时，输出缓冲器B2接收来自输入缓冲器B1的图像数据DATA，并响应于输入/输出控制信号EN将该图像数据DATA输出至下一个数据驱动IC。同样，输出缓冲器B4接收来自输入缓冲器B2的时钟信号HCLK并将该时钟信号HCLK输出至下一个数据驱动IC。
这样，每一个数据驱动IC向相对应的数据线D1-Dm提供数据电压，并将图像数据DATA传送至下一个驱动IC。
同时，选通驱动器30生成选通信号，将选通信号按顺序施加给选通线G1-Gn以接通与选通线G1-Gn相连的像素的开关单元。接着，数据线D1-Dm中流动的数据电压通过导通的开关单元被发送至像素。
液晶电容Clc两端的电压差决定着液晶层中LC分子的取向，该电压差依次决定着入射光的偏振状态，而光的偏振状态又被偏振片转化为光的透射率，以此来显示所需的图像。
根据本发明的另一个实施例，图像数据被输入至两个数据驱动IC，例如第一数据驱动IC和最后一个数据驱动IC，并向着中心转移。
根据本发明的另一个实施例，为了阻止由于长信道而造成的信号延迟和图像数据的电压下降，进入到各数据驱动IC的图像数据的值是相同的。
图5为根据本发明的另一个实施例的LCD的示意图。
参考图5，根据本发明的另一个实施例的LCD包括：互相面对的一个上基板100和一个TFT阵列基板200，一个与上基板100相邻的印刷电路板300，多个(n个)安装在TFT基板200上的数据驱动IC I1-Ip，以及连接在PCB300和数据驱动IC I1-Ip之间的传输薄膜F3。
在TFT阵列基板200上提供多条选通线111和多条数据线112。选通线111和数据线112分别在行和列方向上延伸，数据线112被成组连接到相应的数据驱动IC I1-Ip。
在PCB300上提供信号控制器40。信号控制器40分别通过传输薄膜F3的第一和第二传输线电连接至数据驱动IC I1-Ip中的中间两个驱动IC Ik和ICI(k+1)(1＜k＜p)上用于图像数据发送。优选地，数字k约等于p/2。
来自信号控制器40的图像数据通过传输薄膜F3被输入至第k和第k+1个数据驱动IC Ik和IC I(k+1)。进入到第k个数据驱动IC Ik的图像数据被转移至第一数据驱动IC I1，而进入到第(k+1)个数据驱动IC I(k+1)的图像数据被转移至最后一个数据驱动IC Ip。为描述方便，将前一种图像数据记为第一图像数据，而将后一种图像数据记为第二图像数据。
由于用于第一至第k个数据驱动IC I1-Ik的第一图像数据的信号通路与用于第(k+1)至第n个数据驱动ICI(k+1)-In的第二图像数据的信号通路反向，因此，信号控制器40以向前的顺序输出第一图像数据，而以相反的顺序输出第二图像数据。例如，假定用于第一至第四数据驱动器的第一图像数据分别为A、B、C和D，而E、F、G和H分别为用于第五至第八数据驱动器的第二图像数据，此时，p＝8，k＝4。信号控制器40以A、B、C和D的顺序输出第一图像数据，而以H、G、F和E的顺序输出第二图像数据。接着，图像数据A通过第二至第四驱动IC被发送至第一数据驱动IC，图像数据B通过第三和第四驱动IC被发送至第二数据驱动IC，依此类推。同样，图像数据H通过第五至第七驱动IC被发送至第八数据驱动IC，图像数据G通过第五和第六驱动IC被发送至第七数据驱动IC，等等。
本实施例减小了发送图像数据的频率，并使施加到数据驱动IC上的图像数据的电压值保持为常数，因此，阻止了误操作。
在LVCC型中也可以发送第一和第二图像数据，电压发生器提供的LVCC参考电压可被同时或依次输入至所有的数据驱动IC。
根据本发明的另一个实施例，在TFT基板200上提供将参考电压从电压发生器发送至数据驱动IC的传输线。这种情况下，优选地，参考电压的传输线位于数据驱动IC之上，并且通过传输薄膜被连接至PCB300的电压发生器上以接收参考电压。可选地，如图2所示的图像数据一样，参考电压通过第一传输薄膜被输入至第一数据驱动IC，并按顺序被转移至下一个数据驱动IC。
根据本发明的另一个实施例，数据驱动器基于来自电压发生器的灰度电压来生成参考电压。
如上所述，上述实施例减少了用于连接PCB和驱动IC的传输薄膜和传输线的数量，从而减少了包括多个并行排列的数据驱动器的LCD的制造成本。传输线的减少降低了传输线之间的噪音，从而降低了EMI(电磁干扰)。因此可获得稳定的数据发送。
而且，由于不需要终端电阻，因此，区域利用率增加，并且不需要对PCB的阻抗匹配。
虽然以上对本发明的优选实施例进行了详细的说明，但是本领域技术人员可以理解，本发明基本思想的多种变化或改变将仍然落入本发明权利要求书所确定的精神和范围之内。

Claims (16)

1.一种液晶显示器，包括：
包括多个像素的液晶平板，其包括：多个开关元件、用于发送选通信号至多个开关元件的多条选通线、和用于发送数据电压至多个像素的多条数据线；
数据驱动器，其包括与各组数据线相连的多个数据驱动IC、接收图像数据，并将与图像数据相对应的数据电压施加到各数据线上；和
选通驱动器，其用于施加选通信号至选通线上，
其中，在数据驱动IC上施加一个接地电压和一个电源电压，并且，图像数据的电压电平相对于比电源电压低的参考电压摆动。
2.根据权利要求1所述的液晶显示器，其中：数据驱动IC安装在液晶平板上。
3.根据权利要求1所述的液晶显示器，其中：由数据驱动器接收的图像数据首先被输入至至少一个数据驱动IC中，然后被转移至其它数据驱动IC中。
4.根据权利要求3所述的液晶显示器，其中：数据驱动IC包括第一和第二组数据驱动IC，并且图像数据包括被分别输入至第一和第二组数据驱动IC的第一和第二图像数据。
5.根据权利要求4所述的液晶显示器，其中：第一和第二组数据驱动IC中的每一组均包括一个从外部设备接收图像数据的数据驱动IC。
6.根据权利要求5所述的液晶显示器，其中：距离从外部设备接收图像数据的数据驱动IC较远的数据驱动IC先接收图像数据，距离从外部设备接收图像数据的数据驱动IC较近的数据驱动IC后接收图像数据。
7.根据权利要求1所述的液晶显示器，进一步包括一个电压发生器，用于生成施加到数据驱动器上的参考电压，以及用于生成施加到选通驱动器上的选通信号所需的电压。
8.根据权利要求7所述的液晶显示器，其中：电压发生器生成多个施加给数据驱动器以被选择为数据电压的灰度电压。
9.根据权利要求1所述的液晶显示器，其中：参考电压同时被输入至所述多个数据驱动IC。
10.根据权利要求1所述的液晶显示器，其中：在液晶平板上提供发送参考电压的信号线。
11.根据权利要求1所述的液晶显示器，其中：图像数据的电压摆动电平低于TTL/CMOS(晶体管-晶体管逻辑电路/互补型金属氧化物半导体)发送方式中所发送的信号的电压摆动电平。
12.根据权利要求1所述的液晶显示器，其中：选通驱动器包括多个与各组选通线相连的选通驱动IC。
13.一种驱动液晶显示器的方法，其中，该液晶显示器包括：具有多个像素、多条选通线和多条数据线的一个液晶平板；包括用于施加数据电压至数据线的多个数据驱动IC的一个数据驱动器；以及一个用于提供选通信号至选通线的选通驱动器，所述驱动液晶显示器的方法包括：
输入图像数据至至少一个数据驱动IC；和
转移所述图像数据至多个数据驱动IC，
其中，对数据驱动IC施加一个接地电压和一个电源电压，并且，图像数据的电压电平相对于比电源电压低的参考电压摆动。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，图像数据的转移方向有两种。
15.根据权利要求13所述的方法，其中，图像数据的电压摆动电平低于TTL/CMOS(晶体管-晶体管逻辑电路/互补型金属氧化物半导体)发送方式中所发送的信号的电压摆动电平。
16.根据权利要求13所述的方法，其中：参考电压同时被输入至多个数据驱动IC。
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