TW202410737A - 發光裝置 - Google Patents

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洪碩廷
朱庭瑤
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Abstract

本揭露提供一種發光裝置。發光裝置包括數據輸入電路、驅動電晶體、發光元件、儲存電容器以及靜電保護電路。驅動電晶體具有控制端以及第一端。發光元件耦接於驅動電晶體的第一端。儲存電容器耦接於數據輸入電路與驅動電晶體的控制端之間。靜電保護電路耦接於數據輸入電路與儲存電容器之間的節點。本揭露的發光裝置能夠降低儲存電容器所發生的靜電放電，以降低發光裝置受到靜電擊傷的風險。

Description

發光裝置
本揭露是有關於一種電子裝置，且特別是一種發光裝置。
現行的發光裝置（如顯示裝置、光源或像素電路）會利用一信號來驅動發光元件，從而使發光元件提供輸出光。然而，發光裝置在運作或在製作過程中時，發光裝置的儲存電容器的靜電放電（electrostatic discharge，ESD）可能會擊傷發光裝置中鄰近於電容器的電晶體。當鄰近於儲存電容器的電晶體被擊傷時，這些電晶體的臨界電壓值會發生變動進而發生駝峰效應（Hump effect）。駝峰效應會使這些電晶體的開關操作或在次臨界區域的的操作發生異常。使得發光裝置造成亮度不均的問題。由此可知，如何降低發光裝置的電容器所發生的靜電放電，是本領域技術人員的研究重點之一。
本揭露提供一種發光裝置，能夠降低發光裝置的電容器所發生的靜電放電。
根據本揭露的實施例，發光裝置包括數據輸入電路、驅動電晶體、發光元件、儲存電容器以及靜電保護電路。驅動電晶體具有控制端以及第一端。發光元件耦接於驅動電晶體的第一端。儲存電容器耦接於數據輸入電路與驅動電晶體的控制端之間。靜電保護電路耦接於數據輸入電路與儲存電容器之間的節點。
基於上述，靜電保護電路耦接於數據輸入電路與儲存電容器之間的節點。靜電保護電路能夠避免發光裝置於製程中受到靜電擊傷情況。鄰近於儲存電容器的電晶體被靜電放電所擊傷的風險會被降低。如此一來，駝峰效應會被降低，使得發光裝置能夠維持良好的亮度均勻性為穩定性。
可通過參考如下文所描述的結合圖式進行的以下詳細描述來理解本揭露。應注意，出於清楚說明且易於讀者理解的目的，本揭露的各個圖式繪示電子裝置的一部分，且各個圖式中的某些元件可以不按比例繪製。此外，圖式中所繪示的每個裝置的數量和尺寸僅為說明性的且並不旨在限制本揭露的範圍。
某些術語在整個描述和以下權利要求書中用於指代具體元件。如本領域的技術人員將理解，電子設備製造商可以用不同名稱來指代元件。本檔並不打算對名稱不同而非功能不同的元件進行區分。在以下描述中和在權利要求書中，術語“包含”、“包括”和“具有”以開放式方式使用，且因此應被解釋為意指“包含但不限於……”因此，當在本揭露的描述中使用術語“包含”、“包括”和/或“具有”時，將表明存在對應特徵、區域、步驟、操作和/或元件，但不限於存在一個或多個對應特徵、區域、步驟、操作和/或組件。
應理解，當元件被稱為“耦接到”、“連接到”或“導通到”另一元件時，所述元件可直接連接到另一元件且可直接建立電性連接，或在這些元件之間可存在中間元件以用於中繼電性連接（間接電性連接）。相比之下，當元件被稱為“直接耦接到”、“直接導通到”或“直接連接到”另一元件時，不存在中間組件。
儘管例如第一、第二、第三等的術語可用於描述不同組成元件，但此類組成元件不受這些術語限制。術語僅用於將說明書中的組成元件與其它組成元件區別開。權利要求可以不使用相同術語，而是可相對於元件所要求的順序使用術語第一、第二、第三等。因此，在以下描述中，第一組成元件可以是權利要求中的第二組成元件。
本揭露的電子裝置可包括顯示裝置、天線裝置、感測裝置、發光裝置、觸控電子裝置（touch display）、曲面電子裝置（curved display）、車用屏幕裝置或非矩形電子裝置（free shape display），但不以此為限。電子裝置可包括可彎折或可撓式電子裝置。電子裝置可例如包括液晶（liquid crystal）、發光二極體、量子點（Quantum dot，QD）、螢光（fluorescence）、磷光（phosphor），其他適合的顯示介質，或上述材料的組合，但不限於此。發光二極體可例如包括有機發光二極體（organic light emitting diode，OLED）、次毫米發光二極體（mini LED）、微發光二極體（micro LED）或量子點發光二極體（quantum dot LED，可包括QLED、QDLED）、或其他適合之材料、或上述組合，但不以此為限。顯示裝置可例如包括拼接顯示裝置，但不以此為限。天線裝置可例如是液晶天線，但不以此為限。天線裝置可例如包括天線拼接裝置，但不以此為限。需注意的是，電子裝置可為前述之任意排列組合，但不以此為限。此外，電子裝置的外型可為矩形、圓形、多邊形、具有彎曲邊緣的形狀或其他適合的形狀。電子裝置可以具有驅動系統、控制系統、光源系統…等週邊系統以支援顯示裝置、天線裝置或拼接裝置，但本揭露不以此為限。感測裝置可包括相機或紅外線感測器（infrared sensor）或指紋感測器等，本揭露並不以此為限。在一些實施例中，感測裝置還可包括閃光燈、紅外光（infrared，IR）光源、其他感測器、電子元件、或上述組合，但不限於此。
在本揭露中，實施例使用“像素”或“像素單元”作為用於針對至少一個特定功能描述包含至少一個功能電路的特定區的單元。“像素”的區域取決於用於提供特定功能的單元，相鄰像素可共用相同部分或導線，但還可將其自身的特定部分包含於其中。舉例來說，相鄰像素可共用相同掃描線或相同數據線，但像素還可具有其自身的電晶體或電容。
應注意，在以下所描述的不同實施例中的技術特徵可以在不脫離本揭露的精神的情況下進行替換、重組或與彼此混合以構成另一實施例。
請參考圖1，圖1是依據本揭露一實施例所繪示的發光裝置的示意圖。在本實施例中，發光裝置100可以是顯示裝置、光源或像素電路。發光裝置100包括數據輸入電路110、驅動電晶體120、發光元件130、儲存電容器CST以及靜電保護電路140。發光元件130耦接於驅動電晶體120的第一端T1。儲存電容器CST耦接於數據輸入電路110與驅動電晶體120的控制端TC之間。在本實施例中，驅動電晶體120的第二端T2接收一電源。以本實施例為例，驅動電晶體120的第二端T2接收高參考電壓ARVDD（本揭露並不以此為限）。發光裝置100會利用數據輸入電路110接收數據信號SD，並利用數據信號SD以及儲存電容器CST的電容耦合來控制驅動電晶體120的導通或斷開。舉例來說，當驅動電晶體120被導通時，發光元件130會依據所接收到高參考電壓ARVDD的電能（電流或電壓）來提供輸出光（如可見光或非可見光）。當驅動電晶體120被斷開時，發光元件130則不會提供輸出光。
在本實施例中，靜電保護電路140耦接於數據輸入電路110與儲存電容器CST之間的節點ND1。靜電保護電路140會降低儲存電容器CST所發生的靜電放電（electrostatic discharge，ESD）。這使得鄰近於儲存電容器CST的電晶體被靜電放電所擊傷的風險被降低。如此一來，。靜電保護電路140能夠避免發光裝置100於製程中受到靜電擊傷情況鄰近於儲存電容器CST的電晶體所發生駝峰效應（Hump effect）會被降低。發光裝置100能夠維持良好的亮度均勻性為穩定性。
在本實施例中，驅動電晶體120以P型電晶體為示例。然本揭露並不意此為限，在一些實施例中，驅動電晶體120可以是任意形式的電晶體。
請參考圖2，圖2是依據本揭露第二實施例所繪示的發光裝置的電路圖。在本實施例中，靜電保護電路140包括第一電晶體M1以及第二電晶體M2。第一電晶體M1以及第二電晶體M2彼此並聯耦接。第一電晶體M1的控制端耦接至第一電晶體M1的第一端以及第二電晶體M2的第一端。第二電晶體M2的控制端耦接至第一電晶體M1的第二端以及第二電晶體M2的第二端。進一步來說，第一電晶體M1以及第二電晶體M2例如是P型電晶體（本揭露並不以此為限）。以本實施例為例，第一電晶體M1的第一端是源極。第一電晶體M1的第二端是汲極。第一電晶體M1的控制端是閘極。相似地，第二電晶體M2的第一端是源極。第二電晶體M2的第二端是汲極。第二電晶體M2的控制端是閘極。第一電晶體M1的第一端以及第二電晶體M2的第一端耦接至數據輸入電路110與儲存電容器CST之間的節點ND1。第一電晶體M1的第二端以及第二電晶體M2的第二端耦接至低參考電壓ARVSS。
在本實施例中，數據輸入電路110包括數據輸入電晶體M3、M4。數據輸入電晶體M3的第一端接收數據信號SD。數據輸入電晶體M3的控制端接收掃描信號SS(n)。數據輸入電晶體M4的第一端耦接於數據輸入電晶體M3的第二端。數據輸入電晶體M4的第二端耦接至靜電保護電路140。數據輸入電晶體M4的控制端接收掃描信號SS(n)。數據輸入電晶體M3、M4依據掃描信號SS(n)來將數據信號SD傳輸至節點ND1。
在本實施例中，靜電保護電路140耦接於節點ND1與低參考電壓ARVSS之間。靜電保護電路140能夠將儲存電容器CST在節點ND1發生的靜電放電洩放到低參考電壓ARVSS。如此一來，靜電保護電路140能夠降低數據輸入電晶體M3、M4被靜電放電擊傷的風險。
在本實施例中，第一電晶體M1具有第一通道長度。第二電晶體M2具有第二通道長度。第一電晶體M1的第一通道長度以及第二電晶體M2的第二通道長度會被設計為大於或等於20微米。上述的設計確保靜電保護電路140能夠穩定地對靜電放電進行洩放。
在一些實施例中，數據輸入電路110可包括數據輸入電晶體M3。數據輸入電晶體M3的第一端接收數據信號SD。數據輸入電晶體M3的第二端耦接至靜電保護電路140。數據輸入電晶體M3的控制端接收掃描信號SS(n)。本揭露並不以數據輸入電晶體的數量為限。
在本實施例中，數據輸入電晶體M3、M4以P型電晶體來示例。本揭露並不以數據輸入電晶體M3、M4的形式為限。
在本實施例中，發光元件130可包括串聯耦接的發光二極體LD1、LD2（本揭露並不以此為限）。發光元件130耦接於驅動電晶體120的第一端T1與低參考電壓ARVSS之間。本揭露的發光元件130的發光二極體的數量可以是一個或多個，並不以本實施例為限。
本揭露靜電保護電路可以採有別於圖2的靜電保護電路140的不同電路來實施。請同時參考圖1以及圖3，圖3是依據本揭露一實施例所繪示的靜電保護電路的示意圖。靜電保護電路240包括多晶矽半導體PSS。多晶矽半導體PSS耦接於低參考電壓ARVSS與高參考電壓ARVDD之間。多晶矽半導體PSS具有連接至節點ND1的連接節點NDC。多晶矽半導體PSS的阻抗路徑可做為靜電放電的洩放路徑。靜電放電可被洩放至低參考電壓ARVSS。因此，鄰近於儲存電容器CST的電晶體被靜電放電所擊傷的風險會被降低。
請參考圖4，圖4是依據本揭露第二實施例所繪示的發光裝置的電路圖。在本實施例中，發光裝置200包括數據輸入電路110、驅動電晶體120、發光元件130、儲存電容器CST、靜電保護電路140、補償電路250、重置電路260以及設定電路270。數據輸入電路110、驅動電晶體120、發光元件130、儲存電容器CST以及靜電保護電路140的實施細節已經在圖1、圖2以及圖3的實施例中清楚說明，故不在此重述。在本實施例中，補償電路250耦接於驅動電晶體120的控制端TC與驅動電晶體120的第一端T1之間。重置電路260耦接於儲存電容CST與驅動電晶體120之間的節點ND2。設定電路270耦接於數據輸入電路110與儲存電容器CST之間的節點ND1。
應注意的是，數據輸入電路110以及設定電路270分別耦接於節點ND1。因此，靜電保護電路140能夠降低數據輸入電路110的電晶體以及設定電路270的電晶體被靜電放電擊傷的風險。
在本實施例中，在預設定期間，設定電路270會對節點ND1提供第一預設定電壓值。重置電路260會對節點ND2提供第二預設定電壓值。因此，在節點ND1、ND2之間（也就是，在儲存電容CST的兩端之間）具有一預設定電壓差值。在預設定期間之後的輸出期間，數據輸入電路110將數據信號SD提供至節點ND1。發光裝置200利用數據信號SD以及預設定電壓差值來控制驅動電晶體120，從而驅動發光元件130來提供輸出光。此外，在輸出期間，補償電路250對位於驅動電晶體120的控制端TC的電壓值進行補償。
在一些實施例中，基於實際的使用需求或不同的操作方式，補償電路250、重置電路260以及設定電路270的至少其中之一可能會被省略。
請參考圖5，圖5是依據本揭露第三實施例所繪示的發光裝置的電路圖。在本實施例中，發光裝置300包括數據輸入電路110、驅動電晶體120、發光元件130、儲存電容器CST、靜電保護電路140、補償電路350、重置電路360、設定電路370以及致能電晶體TEM。數據輸入電路110、驅動電晶體120、發光元件130、儲存電容器CST以及靜電保護電路140的實施細節已經在圖1、圖2以及圖3的實施例中清楚說明，故不在此重述。在本實施例中，補償電路350耦接於驅動電晶體120的控制端TC與驅動電晶體120的第一端T1之間。補償電路350包括補償電晶體M5、M6。補償電晶體M5的第一端耦接於驅動電晶體120的第一端T1。補償電晶體M5的控制端接收掃描信號SS(n)。補償電晶體M6的第一端耦接於補償電晶體M5的第二端。補償電晶體M6的第二端耦接於節點ND2以及驅動電晶體120的控制端TC。補償電晶體M6的控制端接收掃描信號SS(n)。
在本實施例中，重置電路360耦接至節點ND2以及驅動電晶體120的控制端TC。重置電路360包括重置電晶體M7、M8。重置電晶體M7的第一端接收重置電壓VRESET。重置電晶體M7的控制端接收掃描信號SS(n-1)。重置電晶體M8的第一端耦接於重置電晶體M7的第二端。重置電晶體M8的第二端耦接至節點ND2。重置電晶體M8的控制端接收掃描信號SS(n-1)。在本實施例中，掃描信號SS(n-1)是掃描信號SS(n)的前一級掃描信號。
在本實施例中，設定電路270耦接至節點ND1。設定電路270包括設定電晶體M9~M12。設定電晶體M9的第一端接收參考電壓VREF。設定電晶體M9的控制端接收掃描信號SS(n-1)。設定電晶體M10的第一端耦接於設定電晶體M9的第二端。設定電晶體M10的第二端耦接至節點ND1。設定電晶體M10的控制端接收掃描信號SS(n-1)。設定電晶體M11的第一端接收參考電壓VREF。設定電晶體M11的控制端接收致能信號EM。設定電晶體M12的第一端耦接於設定電晶體M11的第二端。設定電晶體M12的第二端耦接至節點ND1。設定電晶體M12的控制端接收掃描信號致能信號EM。
應注意的是，數據輸入電路110以及設定電路370分別耦接於節點ND1。因此，靜電保護電路140能夠降低數據輸入電晶體M3、M4以及設定電晶體M9~M12被靜電放電擊傷的風險。
在本實施例中，致能電晶體TEM的第一端耦接於驅動電晶體120的第一端T1。致能電晶體TEM的第二端耦接於發光元件130。致能電晶體TEM的控制端接收致能信號EM。
在本實施例中，驅動電晶體120、數據輸入電晶體M3、M4、補償電晶體M5、M6、重置電晶體M7、M8、設定電晶體M9~M12以及致能電晶體TEM例如是以P型電晶體為示例。然本揭露並不意此為限。基於實際的設計需求，驅動電晶體120、數據輸入電晶體M3、M4、補償電晶體M5、M6、重置電晶體M7、M8、設定電晶體M9~M12以及致能電晶體TEM中的至少一者可能是N型電晶體。
請同時參考圖5以及圖6，圖6是依據第三實施例所繪示的信號時序圖。本實施例的信號時序圖可適用於發光裝置300。本實施例的信號時序圖示出掃描信號SS(n)、SS(n-1)以及致能信號EM的時序。
在預設定期間TD1，掃描信號SS(n-1)具有低電壓值VL。低電壓值VL小於或等於0的電壓值。本實施例的低電壓值VL例如是-8伏。重置電晶體M7、M8以及設定電晶體M9、M10會反應於掃描信號SS(n-1)的低電壓值VL被導通。節點ND1的電壓值會關聯於參考電壓VREF的電壓值。節點ND2的電壓值會關聯於重置電壓VRESET的電壓值。因此，在節點ND1、ND2之間在預設定期間TD1具有預設定電壓差值。
此外，在預設定期間TD1，掃描信號SS(n)以及致能信號EM分別具有高電壓值VH。高電壓值VH大於0的電壓值。本實施例的高電壓值VH例如是8伏。因此，數據輸入電晶體M3、M4、補償電晶體M5、M6、設定電晶體M11、M12以及致能電晶體TEM會反應於高電壓值VH被斷開。
在數據輸入期間TD2，掃描信號SS(n-1)以及致能信號EM分別具有高電壓值VH。因此，重置電晶體M7、M8、設定電晶體M9~M12以及致能電晶體TEM會反應於高電壓值VH被斷開。
在數據輸入期間TD2，掃描信號SS(n)具有低電壓值VL。數據輸入電晶體M3、M4以及補償電晶體M5、M6會反應於掃描信號SS(n)的低電壓值VL被導通。數據輸入電路110將數據信號SD提供至節點ND1。發光裝置300利用數據信號SD以及預設定電壓差值來控制驅動電晶體120。位於節點ND2的電壓值大致上等於數據信號SD的電壓值以及預設定電壓差值的加總。因此，位於節點ND2的電壓值大致上等於位於驅動電晶體120的控制端TC的電壓值。
當位於驅動電晶體120的第二端T2（即，源極）與位於驅動電晶體120的控制端TC（即，閘極）之間的電壓差值小於驅動電晶體120的臨界電壓值時，驅動電晶體120被導通。也就是說，當位於節點ND2的電壓值足夠高時，驅動電晶體120被導通。因此，驅動電晶體120的第一端T1具有關聯於高參考電壓ARVDD的高電壓值。此時，被導通的補償電晶體M5、M6會利用位於驅動電晶體120的第一端T1的高電壓值來補償位於節點ND2的電壓值。
在另一方面，當位於節點ND2的電壓值足夠低時，位於驅動電晶體120的第二端T2與位於驅動電晶體120的控制端TC之間的電壓差值大於驅動電晶體120的臨界電壓值。驅動電晶體120被斷開。因此，驅動電晶體120的第一端T1則不具有關聯於高參考電壓ARVDD的高電壓值。
在輸出期間TD3，掃描信號SS(n-1)、SS(n)分別具有高電壓值VH。因此，數據輸入電晶體M3、M4、補償電晶體M5、M6、重置電晶體M7、M8以及設定電晶體M9、M10會反應於高電壓值VH被斷開。
在輸出期間TD3，致能信號EM具有低電壓值VL。設定電晶體M11、M12以及致能電晶體TEM會反應於致能信號EM的低電壓值VL被導通。致能電晶體TEM會將位於驅動電晶體120的第一端的電能傳輸至發光元件130。在輸出期間TD3，發光元件130會依據位於驅動電晶體120的第一端的電能來提供對應的輸出光。此外，被導通的設定電晶體M11、M12能夠利用參考電壓VREF對節點ND1進行在下一次預設定期間TD1之前的預充電。
基於上述，本揭露的靜電保護電路耦接於數據輸入電路與儲存電容器之間的節點。靜電保護電路能夠避免發光裝置於製程中受到靜電擊傷情況。鄰近於儲存電容器的電晶體被靜電放電所擊傷的風險會被降低。如此一來，鄰近於儲存電容器的電晶體的駝峰效應會被降低，使得發光裝置能夠維持良好的亮度均勻性為穩定性。
最後應說明的是：以上各實施例僅用以說明本揭露的技術方案，而非對其限制；儘管參照前述各實施例對本揭露進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特徵進行等同替換；而這些修改或者替換，並不使相應技術方案的本質脫離本揭露各實施例技術方案的範圍。
100:發光裝置 110:數據輸入電路 120:驅動電晶體 130:發光元件 140、240:靜電保護電路 250、350:補償電路 260、360:重置電路 270、370:設定電路 ARVDD:高參考電壓 ARVSS:低參考電壓 CST:儲存電容器 EM:致能信號 LD1、LD2:發光二極體 M1:第一電晶體 M2:第二電晶體 M3、M4:數據輸入電晶體 M5、M6:補償電晶體 M7、M8:重置電晶體 M9~M12:設定電晶體 ND1、ND2:節點 NDC:連接節點 PSS:多晶矽半導體 SD:數據信號 SS(n)、SS(n-1):掃描信號 T1:驅動電晶體的第一端 T2:驅動電晶體的第二端 TC:驅動電晶體的控制端 TD1:預設定期間 TD2:數據輸入期間 TD3:輸出期間 TEM:致能電晶體 VH:高電壓值 VL:低電壓值
圖1是依據本揭露第一實施例所繪示的發光裝置的示意圖。 圖2是依據本揭露第二實施例所繪示的發光裝置的電路圖。 圖3是依據本揭露一實施例所繪示的靜電保護電路的示意圖。 圖4是依據本揭露第二實施例所繪示的發光裝置的示意圖。 圖5是依據本揭露第三實施例所繪示的發光裝置的電路圖。 圖6是依據第三實施例所繪示的信號時序圖。
100:發光裝置
110:數據輸入電路
120:驅動電晶體
130:發光元件
140:靜電保護電路
ARVDD:高參考電壓
CST:儲存電容器
ND1:節點
SD:數據信號
T1:驅動電晶體的第一端
T2:驅動電晶體的第二端
TC:驅動電晶體的控制端

Claims (10)

  1. 一種發光裝置，包括： 數據輸入電路； 驅動電晶體，具有控制端以及第一端； 發光元件，耦接於所述驅動電晶體的所述第一端； 儲存電容器，耦接於所述數據輸入電路與所述驅動電晶體的所述控制端之間；以及 靜電保護電路，耦接於所述數據輸入電路與所述儲存電容器之間的節點。
  2. 如請求項1所述的發光裝置，其中所述靜電保護電路包括彼此並聯的第一電晶體以及第二電晶體， 其中所述第一電晶體包括控制端、第一端以及第二端， 其中所述第二電晶體包括控制端、第一端以及第二端， 其中所述第一電晶體的所述控制端耦接至所述第一電晶體的所述第一端以及所述第二電晶體的所述第一端，並且 其中所述第二電晶體的所述控制端耦接至所述第一電晶體的所述第二端以及所述第二電晶體的所述第二端。
  3. 如請求項2所述的發光裝置，其中： 所述第一電晶體具有第一通道長度， 所述第一通道長度大於或等於20微米， 所述第二電晶體具有第二通道長度，並且 所述第二通道長度大於或等於20微米。
  4. 如請求項2所述的發光裝置，其中所述靜電保護電路還耦接至低參考電壓。
  5. 如請求項1所述的發光裝置，其中所述靜電保護電路包括多晶矽半導體。
  6. 如請求項5所述的發光裝置，其中所述多晶矽半導體耦接於低參考電壓與高參考電壓之間。
  7. 如請求項1所述的發光裝置，其中所述數據輸入電路包括： 數據輸入電晶體，包括控制端、第一端及第二端， 其中所述數據輸入電晶體的所述控制端用以接收掃描信號， 其中所述數據輸入電晶體的所述第一端用以接收數據信號，並且 其中所述數據輸入電晶體的所述第二端耦接至所述靜電保護電路。
  8. 如請求項1所述的發光裝置，其中所述發光裝置更包括： 補償電路，耦接於所述驅動電晶體的所述控制端與所述驅動電晶體的所述第一端之間。
  9. 如請求項1所述的發光裝置，其中所述發光裝置更包括： 重置電路，耦接於所述儲存電容器與所述驅動電晶體之間的節點。
  10. 如請求項1所述的發光裝置，其中所述發光裝置更包括： 設定電路，耦接於所述數據輸入電路與所述儲存電容器之間的所述節點。
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