TWI459362B - 藍相液晶顯示裝置的驅動方法 - Google Patents

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Description

藍相液晶顯示裝置的驅動方法
本發明係關於一種顯示裝置驅動方法，特別關於一種藍相(blue phase)液晶顯示裝置的驅動方法。
藍相液晶是一種自聚集的三維光子晶體結構，此液晶相出現的在等向相(isotropic phase)與膽固醇相(cholesteric phase)之間。另外，藍相液晶具有自組裝的立體晶格特性，卻保有流體的本性，而其晶格參數易於變更，可具有不同的光電特性，是絕佳的可調式光子晶體，因此可應用於立體顯示裝置。其中，藍相液晶顯示裝置相較於傳統的液晶顯示技術而言，具有高速反應時間及廣視角，且無需配向膜等優點，因此近年來受到業界的廣泛注意及研究。然而，不同晶體轉向之藍相液晶在電場下的電光特性不同，藍相液晶具有遲滯現象(Hysteresis)，因而造成藍相液晶顯示裝置有影像殘留(Image Retention,IR)等問題。
目前於液晶顯示裝置的相關研究中，藍相液晶顯示裝置的遲滯現象於光學表現上仍是相當大的課題。雖然，傳統的暗態插黑技術可以改善藍相液晶的遲滯問題，進而可提高顯示裝置的對比及穿透率，但是對於藍相液晶顯示裝置的暗態漏光方面，傳統的暗態插黑技術仍無法有效改善，造成藍相液晶顯示裝置之暗態穿透率不穩定而嚴重影響其對比。
因此，如何提供一種驅動方法，可改善藍相液晶顯示裝置的暗態漏光，實為當前重要課題之一。
有鑑於上述課題，本發明之目的為提供一種可改善藍相液晶顯示裝置的暗態漏光之驅動方法。
為達上述目的，依據本發明之一種藍相液晶顯示裝置驅動方法，係與一藍相液晶顯示裝置配合，藍相液晶顯示裝置具有至少一資料線、至少一掃描線及至少一畫素，驅動方法包括以下步驟：藉由該資料線傳送一第一灰階電壓至該畫素；藉由該資料線傳送一第一回復電壓至該畫素；以及藉由該資料線傳送一第一插黑電壓至該畫素，其中第一回復電壓的絕對值高於第一灰階電壓及第一插黑電壓的絕對值。
在一實施例中，傳送第一灰階電壓後接著傳送第一回復電壓時，第一灰階電壓與第一回復電壓的極性係相反。
在一實施例中，係於一圖框時間內依序傳送第一灰階電壓、第一回復電壓及第一插黑電壓。
在一實施例中，於一圖框時間中，傳送第一灰階電壓至該畫素與傳送第一回復電壓至該畫素的工作時間比係介於1：1～1：0.025之間。
在一實施例中，於一圖框時間中，傳送第一回復電壓至該畫素與傳送第一插黑電壓至該畫素的工作時間比係介於1：1～1：0.025之間。
在一實施例中，驅動方法更包括藉由該資料線傳送一第二灰階電壓至該畫素。
在一實施例中，驅動方法更包括藉由該資料線傳送一第二灰階電壓及一第二回復電壓至該畫素。
在一實施例中，驅動方法更包括藉由該資料線傳送一第二灰階電壓及一第二插黑電壓至該畫素。
在一實施例中，驅動方法更包括藉由該資料線傳送一第二灰階電壓、一第二回復電壓及一第二插黑電壓至該畫素。
在一實施例中，第一灰階電壓與第二灰階電壓的極性係相反。
在一實施例中，第一回復電壓與第二回復電壓的極性係相反。
在一實施例中，第一插黑電壓與第二插黑電壓的極性係相反。
在一實施例中，係於二圖框時間內依序傳送第一灰階電壓、第二灰階電壓、第一回復電壓、第二回復電壓、第一插黑電壓及第二插黑電壓。
在一實施例中，係於二圖框時間內依序傳送第一灰階電壓、第二灰階電壓、第一回復電壓、第一插黑電壓及第二插黑電壓。
在一實施例中，係於後續之二圖框時間內依序傳送第一灰階電壓、第二灰階電壓、第二回復電壓、第一插黑電壓及第二插黑電壓。
在一實施例中，係於二圖框時間內依序傳送第一灰階電壓、第二灰階電壓、第一回復電壓及第一插黑電壓。
在一實施例中，係於後續之二圖框時間內依序傳送第一灰階電壓、第二灰階電壓、第二回復電壓及第二插黑電壓。
在一實施例中，第一回復電壓或第二回復電壓係介於15伏特至60伏特之間。
在一實施例中，第一回復電壓的絕對值係介於第一灰階電壓及第一插黑電壓之絕對值的1.2倍至4倍之間。
承上所述，因依據本發明之藍相液晶顯示裝置驅動方法係藉由資料線傳送第一灰階電壓至畫素、藉由資料線傳送第一回復電壓至畫素以及藉由資料線傳送第一插黑電壓至畫素，其中第一回復電壓的絕對值高於第一灰階電壓及第一插黑電壓的絕對值。藉此，可於傳送第一灰階電壓之後，再傳送較高的第一回復電壓，使藍相液晶具有較高的回復力，以回復到光學等向性之圓球態，不僅可改善藍相液晶顯示裝置的暗態漏光，更可提高其暗態穿透率的穩定性。
以下將參照相關圖式，說明依本發明較佳實施例之一種藍相液晶顯示裝置驅動方法，其中相同的元件將以相同的參照符號加以說明。
請參照圖1A、圖1B及圖2所示，其中，圖1A為一種藍相液晶顯示裝置1的示意圖，圖1B為圖1A之藍相液晶顯示面板2的側視圖，而圖2為本發明之藍相液晶顯示裝置驅動方法的步驟流程圖。
藍相液晶顯示裝置驅動方法係與一藍相液晶顯示裝置1配合應用。如圖1A所示，藍相液晶顯示裝置1具有一藍相液晶顯示面板2、一資料驅動電路3、一掃描驅動電路4、至少一資料線、至少一掃描線以及至少一畫素。在本實施例中，藍相液晶顯示裝置1係以具有複數畫素(圖1未顯示)、複數掃描線S11 ～S1n 及複數資料線D11 ～D1m 為例。其中，該等資料線D11 ～D1m 及該等掃描線S11 ～S1n 係呈交錯設置以形成該等畫素陣列。另外，藍相液晶顯示面板2係藉由該等資料線D11 ～D1m 與資料驅動電路3電性連接，而該等掃描線S11 ～S1n 則與掃描驅動電路4電性連接。
另外，如圖1B所示，在本實施例中，藍相液晶顯示面板2係以一邊緣電場切換(fringe field switching，FFS)式液晶顯示面板為例，當然，本發明也可應用於一平面切換(in-plane switch，IPS)式液晶顯示面板，或者是其他水平驅動式的液晶顯示面板。於此，並不加以限定。
藍相液晶顯示面板2具有一第一基板21、一第二基板22以及一藍相液晶層23(藍相液晶分子未繪出)。其中，第一基板21係為一彩色濾光基板，而第二基板22係為一主動矩陣基板，例如為薄膜電晶體基板，並與第一基板21相對而設。另外，藍相液晶層23係夾設於第一基板21與第二基板22之間。藍相液晶層23包含一可具有藍相的液晶材料、一高分子材料及一旋性劑。其中，係將具光學反應性之單體材料(monomer)照射紫外光後，使單體材料聚合反應成高分子材料(polymer)，以穩定藍相液晶的結構並提高藍相液晶存在的溫度範圍，進而擴大藍相液晶可操作的溫度範圍。而高分子材料例如可包含丙烯酸脂(acrylate)、甲基丙烯酸甲酯(methacrylate)或環氧樹脂(epoxy)，或其組合。於此，並不加以限定其材料。
第二基板22具有一畫素電極221、一電極層222及一透光基板223，畫素電極221及電極層222係設置於透光基板223之上，並位於第二基板22之一側。其中，電極層222係為一共通電極層。另外，第二基板22更可包含一絕緣層224，絕緣層224係設置於畫素電極221與電極層222之間，絕緣層224可隔開畫素電極221與電極層222，避免短路。藉由薄膜電晶體之導通，灰階電壓係可傳送至畫素電極221，使畫素電極221與電極層222(共通電極層)之間形成一大致平行於透光基板223之電場，藉此，可驅使藍相液晶層23之液晶分子旋轉，進而可調制光線。
此外，藍相液晶顯示面板2更可分別包含二偏光板241、242。偏光板241、242分別設置於第一基板21及第二基板22之外側。如圖1B所示，偏光板241係設置於第一基板21之上側，而偏光板242係設置於第二基板22之下側。藉由兩片偏光軸實質上相差90度的偏光板241、242，即可達到將背光源遮蔽之功能，再利用控制電場之強弱可對液晶產生偏轉以調變光線之特性，達到讓顯示面板顯示影像。
請同時參照圖1A及圖2所示，本發明之藍相液晶顯示裝置驅動方法包括以下步驟：藉由資料線傳送一第一灰階電壓至畫素(P01)；藉由資料線傳送一第一回復電壓至畫素(P02)；以及藉由資料線傳送一第一插黑電壓至畫素，其中第一回復電壓的絕對值高於第一灰階電壓及第一插黑電壓的絕對值(P03)。
以下請參照相關圖示，以進一步說明本發明之驅動方法。
請同時參照圖2及圖3A所示，其中，圖3A為本發明之驅動方法驅動藍相液晶顯示裝置1的時序示意圖。
於步驟P01中，係藉由資料線傳送第一灰階電壓G1至畫素。於此，係藉由掃描驅動電路4依序傳送導通訊號，以依序導通該等掃描線S11 ～S1n ，同時配合資料驅動電路3，藉由該等資料線D11 ～D1m 將第一灰階電壓G1傳送至該等畫素，使藍相液晶顯示裝置1可顯示影像畫面。於此，第一灰階電壓G1的極性係為正。需注意的是，圖3A中第一灰階電壓G1係代表於一個圖框時間中，資料驅動電路3傳送的所有灰階電壓。換言之，第一灰階電壓G1係為掃描驅動電路4依序導通所有的掃描線S11 ～S1n 時，資料驅動電路3所傳送之資料電壓。
於步驟P02中，係藉由資料線傳送第一回復電壓V1至畫素。於此，係藉由同時導通該等掃描線S11 ～S1n ，以將第一回復電壓V1同時傳送至所有畫素，而第一回復電壓的極性係為負。其中，第一回復電壓V1可使藍相液晶顯示裝置1顯示白色的畫面。
於步驟P03中，係藉由資料線傳送第一插黑電壓B1至畫素。於此，係藉由同時導通該等掃描線S11 ～S1n ，以將第一插黑電壓B1同時傳送至所有畫素。其中，第一插黑電壓B1係為傳統的插黑技術，可使藍相液晶顯示裝置1顯示黑色的畫面，可改善藍相液晶的遲滯現象，其電壓實質上可為零或其他預定的電壓值。
第一回復電壓V1的絕對值係高於第一灰階電壓G1及第一插黑電壓B1的絕對值，且第一回復電壓V1的絕對值較佳地介於第一灰階電壓G1及第一插黑電壓B1之絕對值的1.2倍至4倍之間。換言之，第一回復電壓V1具有較高的電壓強度。其中，因不同形式的藍相液晶顯示裝置1的驅動特性不同，故第一回復電壓V1係可介於15伏特至60伏特之間，而使用者可依不同的藍相液晶顯示裝置1的特性設計不同的第一回復電壓V1，且使第一回復電壓V1的絕對值高於第一灰階電壓G1及第一插黑電壓B1的絕對值較佳地介於第一灰階電壓G1及第一插黑電壓B1之絕對值的1.2倍至4倍之間即可。其中，第一回復電壓V1可使藍相液晶顯示裝置1顯示白色的畫面，且可消除或改善藍相液晶顯示裝置1之藍相液晶的暗態漏光。
第一回復電壓V1可消除或改善藍相液晶的暗態漏光的可能原因是，由於藍相液晶的遲滯現象造成顯示畫面無法回復至暗態，所以，於藍相液晶的晶格結構不變之情況下，藉由施加較高的驅動電壓(第一回復電壓V1)可將原本光學等向性之晶格圓球拉長為具雙折射率之橢圓球，又因為被高分子材料的束縛，所以當驅動電壓釋放之後，橢圓球可藉其彈性回復力回到被高分子束縛之圓球。也就是說，隨著較高第一回復電壓V1的驅動，橢圓球可具有較大的彈性回復力，所以於第一回復電壓V1驅動結束後，橢圓球更容易回到高分子束縛之光學等向性之圓球，故可讓接續的傳統插黑畫面(暗態)更黑，進而消除或改善藍相液晶的暗態漏光。另外，於較高的第一回復電壓V1驅動下，可能破壞了藍相液晶的晶格結構而使其呈現向列型(nematic)液晶相，所以當第一回復電壓V1驅動結束後，晶格結構立即回到高分子束縛之光學等向性之圓球狀態而沒有遲滯現象，所以可消除或改善藍相液晶的暗態漏光。
如圖3A所示，在本實施例中，係於一個圖框時間T內依序傳送第一灰階電壓G1、第一回復電壓V1及第一插黑電壓B1，且傳送第一灰階電壓G1接著傳送第一回復電壓V1時，第一灰階電壓G1與第一回復電壓V1的極性係相反。其中，第一灰階電壓G1傳送完後即傳送極性相反的第一回復電壓V1的目的是為了電場的極性變換，避免液晶分子被極化而無法再因應電場的變化而轉動。
另外，於一圖框時間T中，傳送第一灰階電壓G1至畫素與傳送第一回復電壓V1至畫素的工作時間比可介於1：1～1：0.025之間。而於一圖框時間T中，傳送第一回復電壓V1至畫素與傳送第一插黑電壓B1至畫素的工作時間比可介為1：1～1：0.025之間。使用者可依不同的藍相液晶顯示裝置1設置不同的第一灰階電壓G1、第一回復電壓V1及第一插黑電壓B1的工作時間比，於此並不加以限定。
請參照圖3B所示，其為本發明之驅動方法驅動藍相液晶顯示裝置1的另一時序示意圖。
圖3B與圖3A的主要的不同在於，圖3B之驅動方法更可包括：藉由資料線傳送一第二灰階電壓G2至畫素、藉由資料線傳送一第二回復電壓V2至畫素、及藉由資料線傳送一第二插黑電壓B2至畫素。其中，第二回復電壓V2的絕對值係高於第二灰階電壓G2及第二插黑電壓B2的絕對值，且第二回復電壓V2的絕對值較佳地介於第二灰階電壓G2及第二插黑電壓B2之絕對值的1.2倍至4倍之間。另外，第一回復電壓V1與第二回復電壓V2的絕對值可為相等或不相等。於此，係以相等為例。此外，第二插黑電壓B1亦為傳統的插黑技術，且電壓實質上可為零。
在本實施例中，係於二個連續的圖框時間T內依序傳送第一灰階電壓G1、第二灰階電壓G2、第一回復電壓V1、第二回復電壓V2、第一插黑電壓B1及第二插黑電壓B2。使用者可依不同的藍相液晶顯示裝置1設置不同的第二灰階電壓G2、第二回復電壓V2及第二插黑電壓B2的工作時間比，於此並不加以限定。另外，第一回復電壓V1及第二回復電壓V2之工作時間比可為相同或不相同，於此，係以相同為例。此外，第一灰階電壓G1與第二灰階電壓G2的極性係相反，且第一灰階電壓G1與第二灰階電壓G2係可相鄰或不相鄰，於此，係以相鄰為例。另外，第一回復電壓V1及第二回復電壓V2的極性係相反，第一插黑電壓B1與第二插黑電壓B2的極性係相反，而第二灰階電壓G2與第一回復電壓V1的極性係相反。
另外，請參照圖3C所示，其為本發明之驅動方法驅動藍相液晶顯示裝置的又一時序示意圖。
圖3C與圖3B的主要的不同在於，圖3C之驅動方法係於二個連續的圖框時間T內依序傳送第一灰階電壓G1、第二灰階電壓G2、第一回復電壓V1、第一插黑電壓B1及第二插黑電壓B2，並於後續之二個圖框時間T內依序傳送第一灰階電壓G1、第二灰階電壓G2、第二回復電壓V2、第一插黑電壓B1及第二插黑電壓B2。第一回復電壓V1及第二回復電壓V2之工作時間比可為相同或不相同，於此，係以相同為例。另外，第一灰階電壓G1與第二灰階電壓G2的極性係相反，第一回復電壓V1第二回復電壓V2的極性係相反，而第二灰階電壓G2與第一回復電壓V1的極性係相反。
另外，請參照圖3D所示，其為本發明之驅動方法驅動藍相液晶顯示裝置的再一時序示意圖。
圖3D與圖3B的主要的不同在於，圖3D之驅動方法係於二個圖框時間T內依序傳送第一灰階電壓G1、第二灰階電壓G2、第一回復電壓V1及第一插黑電壓B1，並於後續之二個圖框時間T內依序傳送第一灰階電壓G1、第二灰階電壓G2、第二回復電壓V2及第二插黑電壓B2。第一回復電壓V1及第二回復電壓V2之工作時間比可為相同或不相同，於此，係以相同為例。另外，第一灰階電壓G1與第二灰階電壓G2的極性係相反，第一回復電壓V1第二回復電壓V2的極性係相反，而第二灰階電壓G2與第一回復電壓V1的極性係相反。
此外，請參照圖4所示，其為使用本發明之驅動方法驅動藍相液晶顯示裝置1之暗態穿透率的示意圖。於此，係使用圖3A的時序來進行驅動。其中，縱軸係為藍相液晶顯示裝置1的暗態穿透率，而橫軸係為不同的起始第一灰階電壓值。
習知的插黑技術係沒有第一回復電壓，輸入第一灰階電壓後，即輸入插黑電壓；本發明的驅動方式則是在輸入第一灰階電壓後，依序再輸入第一回復電壓以及插黑電壓，其中，第一回復電壓的強度係大於插黑電壓及灰階電壓。在圖4中，第一回復電壓V1的強度係以200伏特為例，且係以兩相鄰之畫素電極221之間距大於10um之樣品所量得。
由圖4中可發現，若以習知的插黑技術，輸入不同的第一灰階電壓G1，並接續施加第一插黑電壓B1(1伏特)驅動畫素時，其暗態穿透率相當不穩定(菱形曲線)，約介於1.3%～4.8%之間。但是，若以本發明的驅動方法，於輸入不同的第一灰階電壓G1之後，再接續施加本發明之第一回復電壓V1及第一插黑電壓B1依序驅動畫素時，其暗態穿透率的穩定性明顯變高，約介於1%～1.3%之間(正方形曲線)。在實際的產品應用上，考量到驅動電路設計及液晶材料的選擇，第一回復電壓係可介於15-60伏特之間，一樣可改善液晶顯示裝置的暗態漏光，且具有暗態穿透率的穩定性明顯提高的效果。因此，本發明之藍相液晶顯示裝置驅動方法不僅可改善液晶顯示裝置的暗態漏光，更可提高其暗態穿透率的穩定性。
綜上所述，因依據本發明之藍相液晶顯示裝置驅動方法係藉由資料線傳送第一灰階電壓至畫素、藉由資料線傳送第一回復電壓至畫素以及藉由資料線傳送第一插黑電壓至畫素，其中第一回復電壓的絕對值高於第一灰階電壓及第一插黑電壓的絕對值。藉此，可於傳送第一灰階電壓之後，再傳送較高的第一回復電壓，使藍相液晶具有較高的回復力，以回復到光學等向性之圓球態，不僅可改善藍相液晶顯示裝置的暗態漏光，更可提高其暗態穿透率的穩定性。
以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。
1．．．藍相液晶顯示裝置
2．．．藍相液晶顯示面板
21．．．第一基板
22．．．第二基板
221．．．畫素電極
222．．．電極層
223．．．透光基板
224．．．絕緣層
23．．．藍相液晶層
241、242．．．偏光板
3．．．資料驅動電路
4．．．掃描驅動電路
B1．．．第一插黑電壓
B2．．．第二插黑電壓
D11 ～D1m ．．．資料線
G1．．．第一灰階電壓
G2．．．第二灰階電壓
P01～P03．．．步驟
S11 ～Sln ．．．掃描線
T．．．圖框時間
V1．．．第一回復電壓
V2．．．第二回復電壓
圖1A為一種藍相液晶顯示裝置的示意圖；
圖1B為圖1A之藍相液晶顯示面板的側視圖；
圖2為本發明之藍相液晶顯示裝置驅動方法的步驟流程圖；
圖3A為本發明之驅動方法驅動藍相液晶顯示裝置的時序示意圖；
圖3B至圖3D為本發明之驅動方法驅動藍相液晶顯示裝置的另一時序示意圖；以及
圖4為使用本發明之驅動方法驅動藍相液晶顯示裝置之暗態穿透率的示意圖。
P01～P03．．．步驟

Claims (19)

  1. 一種藍相液晶顯示裝置驅動方法，係與一藍相液晶顯示裝置配合，該藍相液晶顯示裝置具有至少一資料線、至少一掃描線及至少一畫素，該驅動方法包括以下步驟：藉由該資料線傳送一第一灰階電壓至該畫素；藉由該資料線傳送一第一回復電壓至該畫素；以及藉由該資料線傳送一第一插黑電壓至該畫素，其中係先傳送該第一灰階電壓之後，再傳送該第一回復電壓及該第一插黑電壓，且該第一回復電壓的絕對值高於該第一灰階電壓及該第一插黑電壓的絕對值。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之驅動方法，其中傳送該第一灰階電壓後接著傳送該第一回復電壓時，該第一灰階電壓與該第一回復電壓的極性係相反。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之驅動方法，其中係於一圖框時間內依序傳送該第一灰階電壓、該第一回復電壓及該第一插黑電壓。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之驅動方法，其中於一圖框時間中，傳送該第一灰階電壓至該畫素與傳送該第一回復電壓至該畫素的工作時間比係介於1：1~1：0.025之間。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之驅動方法，其中於一圖框時間中，傳送該第一回複電壓至該畫素與傳送該第一插黑電壓至該畫素的工作時間比係介於1：1~1： 0.025之間。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之驅動方法，更包括：藉由該資料線傳送一第二灰階電壓至該畫素。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之驅動方法，更包括：藉由該資料線傳送一第二灰階電壓及一第二回復電壓至該畫素。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之驅動方法，更包括：藉由該資料線傳送一第二灰階電壓及一第二插黑電壓至該畫素。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之驅動方法，更包括：藉由該資料線傳送一第二灰階電壓、一第二回復電壓及一第二插黑電壓至該畫素。
  10. 如申請專利範圍第6項所述之驅動方法，其中該第一灰階電壓與該第二灰階電壓的極性係相反。
  11. 如申請專利範圍第7項所述之驅動方法，其中該第一回復電壓與該第二回復電壓的極性係相反。
  12. 如申請專利範圍第8項所述之驅動方法，其中該第一插黑電壓與該第二插黑電壓的極性係相反。
  13. 如申請專利範圍第9項所述之驅動方法，其中係於二圖框時間內依序傳送該第一灰階電壓、該第二灰階電壓、該第一回復電壓、該第二回復電壓、該第一插黑電壓及該第二插黑電壓。
  14. 如申請專利範圍第9項所述之驅動方法，其中係於二圖框時間內依序傳送該第一灰階電壓、該第二灰階電 壓、該第一回復電壓、該第一插黑電壓及該第二插黑電壓。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之驅動方法，其中係於後續之二圖框時間內依序傳送該第一灰階電壓、該第二灰階電壓、該第二回復電壓、該第一插黑電壓及該第二插黑電壓。
  16. 如申請專利範圍第9項所述之驅動方法，其中係於二圖框時間內依序傳送該第一灰階電壓、該第二灰階電壓、該第一回復電壓及該第一插黑電壓。
  17. 如申請專利範圍第16所述之驅動方法，其中係於後續之二圖框時間內依序傳送該第一灰階電壓、該第二灰階電壓、該第二回復電壓及該第二插黑電壓。
  18. 如申請專利範圍第7項所述之驅動方法，其中該第一回復電壓或該第二回復電壓係介於15伏特至60伏特之間。
  19. 如申請專利範圍第1項所述之驅動方法，其中該第一回復電壓的絕對值係介於該第一灰階電壓及該第一插黑電壓之絕對值的1.2倍至4倍之間。
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