TWI738417B - 顯示裝置以及驅動方法 - Google Patents
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Abstract
一種顯示裝置,其包含公共電極層、驅動電極層、液晶層以及驅動電路。公共電極層用以接收公共訊號。驅動電極層用以接收驅動電壓訊號。液晶層設置於公共電極層與驅動電極層之間。驅動電路用於控制驅動電極層與公共電極層的電壓差,且其包含升壓轉換器、比較器與半壓器。升壓轉換器用以根據控制訊號的不同準位提供具有不同大小的直流電壓訊號。當驅動電壓訊號具有第一電壓範圍時,顯示裝置處於共享模式,而當驅動電壓訊號具有第二電壓範圍時,顯示裝置處於防窺模式。
Description
本揭示文件是關於一種顯示裝置以及驅動方法,特別是關於一種用於防窺顯示螢幕的顯示裝置以及驅動方法。
現有的防窺顯示螢幕是在一般液晶顯示器中多加入一層防窺層,並於防窺層上下兩側的電極板施加電壓產生電壓差,使得防窺層內的液晶根據不同電壓差改變透射率,進而達到改變顯示螢幕可視角度的功效。
然而,目前技術通常採用的架構係在防窺層下方電極板輸入切換於正負電壓之間的交流電壓訊號,而上方電極板則接地。就電路設計而言,此種驅動架構中負電壓的轉換效率不佳。另外,基於顯示器面板製程的特性,每個顯示器面板改變透射率需要施加的電壓差有所不同,因此需要對每個顯示器面板調整所施加的電壓。綜上所述,如何解決上述缺失為此業界亟待解決的問題。
本揭示文件提供一種顯示裝置,其包含公共電極層、驅動電極層、液晶層以及驅動電路。公共電極層用以接收公共訊號。驅動電極層用以接收驅動電壓訊號。液晶層設置於公共電極層與驅動電極層之間。驅動電路用於控制驅動電極層與公共電極層的電壓差,且包含:升壓轉換器、比較器與半壓器。升壓轉換器用以根據控制訊號的不同準位提供具有不同大小的直流電壓訊號。比較器用於以直流電壓訊號作為工作電壓以產生電壓範圍對應於直流電壓訊號之大小的驅動電壓訊號。半壓器用以提供公共訊號,其中公共訊號的電壓準位為直流電壓訊號的電壓準位之一半。其中,當驅動電壓訊號具有第一電壓範圍時,顯示裝置處於共享模式,而當驅動電壓訊號具有第二電壓範圍時,顯示裝置處於防窺模式。
本揭示文件提供一種驅動方法,適用於一顯示裝置,其中驅動方法包含:利用顯示裝置接收控制訊號,其中顯示裝置包含公共電極層、驅動電極層、液晶層以及驅動電路,且驅動電路包含升壓轉換器、比較器以及半壓器;利用升壓轉換器根據控制訊號的不同準位提供具有不同大小的直流電壓訊號至比較器與半壓器;利用比較器以直流電壓訊號作為工作電壓以產生電壓範圍對應於直流電壓訊號之大小的驅動電壓訊號,並將驅動電壓訊號傳遞至驅動電極層;以及利用半壓器提供公共訊號至公共電極層,其中公共訊號的電壓準位為直流電壓訊號的電壓準位之一半;其中,當驅動電壓訊號具有第一電壓範圍時,顯示裝置處於共享模式,而當驅動電壓訊號具有第二電壓範圍時,該顯示裝置處於防窺模式。
藉由上述的顯示裝置以及驅動方法,提供能夠解決負電壓轉換效率不佳的問題。
下文係舉實施例配合所附圖式作詳細說明,但所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明,並不用來限定本發明,而結構操作之描述非用以限制其執行之順序,任何由元件重新組合之結構,所產生具有均等功效的裝置,皆為本發明揭示內容所涵蓋的範圍。
在全篇說明書與申請專利範圍所使用之用詞(terms),除有特別註明外,通常具有每個用詞使用在此領域中、在此揭露之內容中與特殊內容中的平常意義。某些用以描述本揭露之用詞將於下或在此說明書的別處討論,以提供本領域技術人員在有關本揭露之描述上額外的引導。
於本文中,當一元件被稱為『連接』或『耦接』時,可指『電性連接』或『電性耦接』。『連接』或『耦接』亦可用以表示二或多個元件間相互搭配操作或互動。此外,雖然本文中使用『第一』、『第二』、…等用語描述不同元件,該用語僅是用以區別以相同技術用語描述的元件或操作。
第1圖為根據本揭示文件一些實施例所繪示的顯示裝置100的示意圖。如第1圖所示,顯示裝置100包含液晶顯示面板10、背光面板BL、防窺模組110與驅動電路120。在一些實施例中,防窺模組110包含第一基板101、第二基板102與液晶層103。在一些實施例中,包含液晶顯示面板10包含多個畫素電路、閘極驅動電路、資料驅動電路、複數條資料線以及掃描線,為簡潔起見,液晶顯示面板10中的這些元件未繪示於第1圖中。
第2圖為第1圖的防窺模組110於一實施例中的剖面圖。如第2圖所示,液晶層103設置於第一基板101與第二基板102之間且第一基板101面向液晶層103的一側設有公共電極層201,第二基板102面向液晶層的一側設有驅動電極層202,亦即液晶層位於公共電極層201與驅動電極層202之間。
結構上,驅動電路120與防窺模組110耦接,更確切地說,驅動電路120分別與公共電極層201以及驅動電極層202耦接。
操作上,驅動電路120藉由提供公共訊號Hf_AVDD至公共電極層201,以及提供驅動電壓訊號DS至驅動電極層202來控制公共電極層201與驅動電極層202的電壓差以切換顯示裝置100的顯示模式。
於本揭示文件的實施例中,顯示裝置100包含兩種顯示模式:共享模式(Sharing mode)與防窺模式(Privacy mode)。第3A與3B圖為根據本揭示文件一些實施例所繪示的顯示模式示意圖。如第3A圖與第3B圖所示,當顯示裝置100處於共享模式時具有廣可視角度Ɵ1,而顯示裝置100處於防窺模式時具有窄可視角度Ɵ2,且廣可視角度Ɵ1大於窄可視角度Ɵ2。
第4圖為根據本揭示文件一些實施例所繪示的驅動電路400的示意圖。驅動電路400可用於實現第1圖與第2圖的驅動電路120。在一些實施例中,如第4圖所示,驅動電路400包含升壓轉換器410、比較器420以及半壓器430。升壓轉換器410透過第一節點N1耦接於比較器420以及半壓器430。
比較器420包含第一運算放大器421、第一電阻R1以及第二電阻R2。第一運算放大器421包含正輸入端VA+、負輸入端VA-、輸出端VAo、正電源端VAS+以及負電源端VAS-,其中第一運算放大器421的正輸入端VA+用於接收第一時脈訊號CLK1,第一運算放大器421的正電源端VAS+用於接收直流電壓訊號AVDD且耦接升壓轉換器410於第一節點N1,第一運算放大器421的負電源端VAS-與接地端耦接。第一電阻R1包含第一端和第二端,第一電阻R1的第一端用以接收參考電壓VX,第一電阻R1的第二端與第一運算放大器421的負輸入端VA-耦接於第二節點N2。第二電阻R2耦接於第二節點N2與接地端之間。在一些實施例中,第一電阻R1與第二電阻R2的電阻值相同。
半壓器430包含第二運算放大器431、第三電阻R3以及第四電阻R4。第二運算放大器431包含正輸入端VB+、負輸入端VB-、輸出端VBo、正電源端VBS+以及負電源端VBS-,其中第二運算放大器431的負輸入端VB-與輸出端VBo耦接,第二運算放大器431的正電源端VBS+與第一節點N1耦接,第二運算放大器431的負電源端VBS-與接地端耦接。第三電阻R3包含第一端和第二端,第三電阻R3的第一端耦接第一節點N1,第三電阻R3的第二端與第二運算放大器431的正輸入端VB+耦接於第三節點N3。第四電阻R4耦接於接地端與第三節點N3之間。在一些實施例中,第三電阻R3與第四電阻R4的電阻值相同。
以下將同時以第4圖與第5圖來進一步說明驅動電路400的操作。第5圖為根據本揭示文件一些實施例所繪示的顯示裝置100的訊號波形時序圖。在一些實施例中,升壓轉換器410根據控制訊號CS的不同準位提供具有不同大小的直流電壓訊號AVDD。
舉例來說,當控制訊號CS在第一時段T1為低準位時,升壓轉換器410提供具有第一電壓準位V1的直流電壓訊號AVDD,而當控制訊號CS在第二時段T2為高準位時,升壓轉換器410提供具有第二電壓準位V2的直流電壓訊號AVDD,且第一電壓準位V1不同於第二電壓準位V2。也就是說,藉由將控制訊號CS於不同準位之間切換,升壓轉換器410能夠將輸入電壓Vin升壓為具有第一電壓準位V1或是第二電壓準位V2的直流電壓訊號AVDD。
在一些實施例中,比較器420用於以直流電壓訊號AVDD作為工作電壓,以產生電壓範圍對應於直流電壓訊號AVDD之大小的驅動電壓訊號DS。更詳細地說,第一運算放大器421藉由比較正輸入端VA+與負輸入端VA-間的電壓大小,輸出電壓範圍與直流電壓訊號AVDD的電壓準位正相關的驅動電壓訊號DS。
舉例來說,於第一時段T1,直流電壓訊號AVDD具有第一電壓準位V1,驅動電壓訊號DS則具有與第一電壓準位V1對應的第一電壓範圍Ra(亦即0~V1)。於第二
時段,直流電壓訊號AVDD具有第二電壓準位V2,驅動電壓訊號DS則具有與第二電壓準位V2對應的第二電壓範圍(亦即0~V2)。承上所述,第一電壓範圍Ra不同於第二電壓範圍Rb,且第一電壓範圍Ra與第二電壓範圍Rb中的電壓值不小於0。
在一些實施例中,當驅動電壓訊號DS具有第一電壓範圍Ra時,顯示裝置100處於共享模式,而當驅動電壓訊號DS具有第二電壓範圍Rb時,顯示裝置100處於防窺模式。
在一些實施例中,第一時脈訊號CLK1的電壓範圍介於接地電壓與參考電壓VX在第二節點N2的分壓之間。因此,第一時脈訊號CLK1的電壓會週期性地大於或小於第二節點N2的電壓,導致輸出的驅動電壓訊號DS具有與第一時脈訊號CLK1相同的頻率。
在一些實施例中,半壓器430用以提供公共訊號Hf_AVDD至第2圖的公共電極層201。更確切地說,第二運算放大器431輸出與正輸入端VB+(亦即第三節點N3)具有相同電壓準位的公共訊號Hf_AVDD。由於第三電阻R3與第四電阻R4具有相同的電阻值,第三節點N3的電壓為直流電壓訊號AVDD的電壓準位之一半。換言之,公共訊號Hf_AVDD的電壓準位為直流電壓訊號AVDD的電壓準位之一半。
舉例來說,於第一時段T1,直流電壓訊號AVDD具有第一電壓準位V1,而公共訊號Hf_AVDD的電壓準位為第一電壓準位V1之一半(於第5圖中標示為1/2 V1)。於第二時段,直流電壓訊號AVDD具有第二電壓準位V2,而公共訊號Hf_AVDD的電壓準位為第二電壓準位V2之一半(於第5圖中標示為1/2 V2)。
由上述可知,藉由產生電壓值在第一電壓範圍Ra與第二電壓範圍Rb中均不小於0的驅動電壓訊號DS來驅動顯示裝置100,將能避免驅動電路400在轉換負電壓效率不佳的問題。舉例來說,驅動電壓訊號DS的第一電壓範圍Ra為0~20V,半壓器430產生10V的公共訊號Hf_AVDD使得顯示裝置100處於共享模式;而驅動電壓訊號DS的第二電壓範圍Rb為0~10V,半壓器430產生5V的公共訊號Hf_AVDD使得顯示裝置100處於防窺模式。
在另一些實施例中,第4圖中的驅動電路400更包含了內部匯流排440、積體電路介接匯流排450、暫存器460以及記憶體470。升壓轉換器410透過內部匯流排440耦接於積體電路介接匯流排450、暫存器460以及記憶體470。
在一些實施例中,積體電路介接匯流排450用於接收資料訊號SData與第二時脈訊號CLK2。積體電路介接匯流排450透過內部匯流排440將資料訊號SData中包含的多個指定電壓值Vdata1~VdataN儲存於暫存器460。
在一些實施例中,於顯示裝置100的出廠前測試階段,升壓轉換器410可以藉由內部匯流排440存取暫存器460,以依據指定電壓值Vdata1~VdataN逐步調升(或調降)直流電壓訊號AVDD的第一電壓準位V1或第二電壓準位V2,進而逐步調整第2圖中防窺模組110的液晶偏轉角度。因此,產線人員能測試每個顯示裝置100的防窺效果,以適性地校準其直流電壓訊號AVDD的第一電壓準位V1與第二電壓準位V2,亦即校準其廣可視角度Ɵ1與窄可視角度Ɵ2。當廣可視角度Ɵ1與窄可視角度Ɵ2符合各自的測試標準時,升壓轉換器410可以將指定電壓值Vdata1~ VdataN中對應的一或多者儲存於記憶體470中,以固定第一電壓準位V1與第二電壓準位V2於往後的運作中的數值。如此一來,不同顯示裝置100的廣可視角度Ɵ1與窄可視角度Ɵ2(亦即,防窺效果)便會趨於一致。
舉例來說,升壓轉換器410存取暫存器460中的指定電壓值Vdata2,則於第一時段T1,升壓轉換器410將直流電壓訊號AVDD的第一電壓準位V1調整為指定電壓值Vdata2,使得顯示裝置100具有廣可視角度Ɵ1。此時,若產線人員判定廣可視角度Ɵ1的數值符合測試標準,則升壓轉換器410可以將指定電壓值Vdata2儲存於記憶體470中。
又例如,升壓轉換器410存取暫存器460中的指定電壓值Vdata4,則於第二時段T2,升壓轉換器410將直流電壓訊號AVDD的第二電壓準位V2調整為指定電壓值Vdata4,使得顯示裝置100具有窄可視角度Ɵ2。此時,若產線人員判定窄可視角度Ɵ2的數值符合測試標準,則升壓轉換器410可以將指定電壓值Vdata4儲存於記憶體470中。
在一些實施例中,記憶體470可以用各種合適的非揮發性記憶體來實現,例如可編程唯讀記憶體(Programmable Read-Only Memory, PROM)。在另一些實施例中,暫存器460可以用各種合適的非揮發性記憶體、揮發性記憶體或其組合來實現,例如快閃記憶體。
第6圖為根據本揭示文件一些實施例所繪示的驅動方法600的流程圖。如第6圖所示,驅動方法600包含流程S601、流程S602、流程S603、流程S604以及流程S605。以下流程係參照第4圖與第5圖來作說明,但不以其為限。
於流程S601,利用顯示裝置100接收控制訊號CS。在一些實施例中,控制訊號CS在第一時段T1內為低準位,使得顯示裝置100處於共享模式;控制訊號CS在第二時段內為高準位,使得顯示裝置100處於防窺模式。
於流程S602,利用升壓轉換器410根據控制訊號CS的不同準位提供具有不同大小的直流電壓訊號AVDD至比較器420與半壓器430。在一些實施例中,升壓轉換器410於第一時段T1提供具有第一電壓準位V1的直流電壓訊號AVDD,於第二時段T2提供具有第二電壓準位V2的直流電壓訊號AVDD。
於流程S603,利用比較器420以直流電壓訊號AVDD作為工作電壓以產生電壓範圍對應於直流電壓訊號AVDD之大小的驅動電壓訊號DS,並將驅動電壓訊號DS傳遞至驅動電極層202。在一些實施例中,比較器420於第一時段T1提供具有第一電壓範圍Ra的驅動電壓訊號DS,於第二時段T2提供具有第二電壓範圍Rb的驅動電壓訊號DS。
於流程S604,利用半壓器430提供公共訊號Hf_AVDD至公共電極層201,其中公共訊號Hf_AVDD的電壓準位為直流電壓訊號AVDD的電壓準位之一半。在一些實施例中,公共訊號Hf_AVDD於第一時段T1的電壓準位為第一電壓準位V1之一半,且公共訊號Hf_AVDD於第二時段T2的電壓準位為第二電壓準位V2之一半。
於流程S605,依據驅動電壓訊號DS將顯示裝置100操作於共享模式或防窺模式。例如,若驅動電壓訊號DS具有第一電壓範圍Ra,則顯示裝置100處於共享模式。又例如,當驅動電壓訊號DS具有第二電壓範圍Rb,則顯示裝置100處於防窺模式。
在一些實施例中,當顯示裝置100處於共享模式時,公共電極層201與驅動電極層202間具有第一電壓差,且液晶層103內的液晶具有第一透射率;當顯示裝置100處於防窺模式時,公共電極層201與驅動電極層202間具有第二電壓差,且液晶層103內的液晶具有第二透射率,其中第一電壓差大於第二電壓差,且第一透射率大於第二透射率。也就是說,共享模式下的顯示裝置100因為具有較高透射率的液晶層103,因而有較廣的可視角度Ɵ1。另一方面,防窺模式下的顯示裝置100具有較低透射率的液晶層103,因而有較窄的可視角度Ɵ2。
在一些實施例中,上述第一電壓差正相關於第一電壓準位V1,第二電壓差正相關於第二電壓準位V2。
雖然本揭示內容已以實施方式揭露如上,然其並非用以限定本揭示內容,任何本領域具通常知識者,在不脫離本揭示內容之精神和範圍內,當可作各種之更動與潤飾,因此本揭示內容之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100:顯示裝置
10:液晶顯示面板
101:第一基板
102:第二基板
103:液晶層
110:防窺模組
120:驅動電路
201:公共電極層
202:驅動電極層
400:驅動電路
410:升壓轉換器
420:比較器
421:運算放大器
430:半壓器
431:運算放大器
440:內部匯流排
450:積體電路介接匯流排
460:暫存器
470:記憶體
BL:背光面板
N1,N2,N3:節點
AVDD:直流電壓訊號
Hf_AVDD:公共訊號
VX:參考電壓
DS:驅動電壓訊號
R1~R4:電阻
VA+,VB+:正輸入端
VA-,VB-:負輸入端
VAS+,VBS+:正電源端
VAS-,VBS-:負電源端
VAo,VBo:輸出端
Vin:輸入電壓
CS:控制訊號
CLK1,CLK2:時脈訊號
GND:接地電壓
V1,V2:電壓準位
T1:第一時段
T2:第二時段
SData:資料訊號
Vdata1~VdataN:指定電壓值
S601,S602,S603,S604,S605:流程
Ɵ1,Ɵ2:可視角度
第1圖為根據本揭示文件一些實施例所繪示的顯示裝置的示意圖。
第2圖為第1圖的防窺模組於一實施例中的剖面圖。
第3A與3B圖為根據本揭示文件一些實施例所繪示的顯示模式示意圖。
第4圖為根據本揭示文件一些實施例所繪示的驅動電路的示意圖。
第5圖為根據本揭示文件一些實施例所繪示的顯示裝置的訊號波型時序圖。
第6圖為根據本揭示文件一些實施例所繪示的驅動方法的流程圖。
400:驅動電路
410:升壓轉換器
420:比較器
421:運算放大器
430:半壓器
431:運算放大器
440:內部匯流排
450:積體電路介接匯流排
460:暫存器
470:記憶體
N1,N2,N3:節點
AVDD:直流電壓訊號
Hf_AVDD:公共訊號
VX:參考電壓
DS:驅動電壓訊號
R1~R4:電阻
VA+,VB+:正輸入端
VA-,VB-:負輸入端
VAS+,VBS+:正電源端
VAS-,VBS-:負電源端
VAo,VBo:輸出端
Vin:輸入電壓
CS:控制訊號
CLK1,CLK2:時脈訊號
SData:資料訊號
Claims (10)
- 一種顯示裝置,包含:一公共電極層,用以接收一公共訊號;一驅動電極層,用以接收一驅動電壓訊號;一液晶層,設置於該公共電極層與該驅動電極層之間;以及一驅動電路,用於控制該驅動電極層與該公共電極層的電壓差,且包含:一升壓轉換器,用以根據一控制訊號的不同準位提供具有不同大小的一直流電壓訊號;一比較器,用於以該直流電壓訊號作為工作電壓以產生電壓範圍對應於該直流電壓訊號之大小的該驅動電壓訊號;以及一半壓器,用以提供該公共訊號,其中該公共訊號的電壓準位為該直流電壓訊號的電壓準位之一半;其中,當該驅動電壓訊號具有一第一電壓範圍時,該顯示裝置處於一共享模式,而當該驅動電壓訊號具有一第二電壓範圍時,該顯示裝置處於一防窺模式。
- 如請求項1所述之顯示裝置,其中該比較器包含:一第一運算放大器,包含一正輸入端、一負輸入端、一輸出端、一正電源端以及一負電源端,其中該第一運算放大器的該正輸入端用於接收一第一時脈訊號,該第一運算 放大器的該正電源端用於接收該直流電壓訊號,且耦接該升壓轉換器於一第一節點,該第一運算放大器的該負電源端與一接地端耦接;一第一電阻,包含一第一端和一第二端,該第一電阻的該第一端用以接收參考電壓,該第一電阻的該第二端與該第一運算放大器的該負輸入端耦接於一第二節點;以及一第二電阻,耦接於該第二節點與該接地端之間。
- 如請求項1所述之顯示裝置,其中該半壓器包含:一第二運算放大器,包含一正輸入端、一負輸入端、一輸出端、一正電源端以及一負電源端,其中該第二運算放大器的該負輸入端與該輸出端耦接,該第二運算放大器的該正電源端與一第一節點耦接,該第二運算放大器的該負電源端與一接地端耦接;一第三電阻,包含一第一端和一第二端,該第三電阻的該第一端耦接該第一節點,該第三電阻的該第二端與該第二運算放大器的該正輸入端耦接於一第三節點;以及一第四電阻,耦接於該接地端與該第三節點之間,其中該第三電阻與該第四電阻的電阻值相同。
- 如請求項1所述之顯示裝置,其中該第一電壓範圍不同於該第二電壓範圍,且該第一電壓範圍與該第二電壓範圍中的電壓值不小於0。
- 如請求項1所述之顯示裝置,其中該驅動電路更包含:一積體電路介接匯流排,用於接收一資料訊號,其中該資料訊號包含多個指定電壓值;一暫存器,用於儲存該多個指定電壓值,其中該升壓轉換器用於存取該暫存器以將該直流電壓訊號依序調整為該多個指定電壓值;以及一記憶體,用以儲存該多個指定電壓值中的一或多者。
- 如請求項1所述之顯示裝置,其中該顯示裝置處於該共享模式時,該公共電極層與該驅動電極層間具有一第一電壓差,且該液晶層內的液晶具有一第一透射率,而該顯示裝置處於該防窺模式時,該公共電極層與該驅動電極層間具有一第二電壓差,且該液晶層內的液晶具有一第二透射率,其中該第一電壓差大於該第二電壓差,且該第一透射率大於該第二透射率。
- 一種驅動方法,適用於一顯示裝置,其中該驅動方法包含:利用該顯示裝置接收一控制訊號,其中該顯示裝置包含一公共電極層、一驅動電極層、一液晶層以及一驅動電路,且該驅動電路包含一升壓轉換器、一比較器以及一半壓器; 利用該升壓轉換器根據該控制訊號的不同準位提供具有不同大小的一直流電壓訊號至該比較器與該半壓器;利用該比較器以該直流電壓訊號作為工作電壓以產生電壓範圍對應於該直流電壓訊號之大小的一驅動電壓訊號,並將該驅動電壓訊號傳遞至該驅動電極層;以及利用該半壓器提供一公共訊號至該公共電極層,其中該公共訊號的電壓準位為該直流電壓訊號的電壓準位之一半;其中,當該驅動電壓訊號具有一第一電壓範圍時,該顯示裝置處於一共享模式,而當該驅動電壓訊號具有一第二電壓範圍時,該顯示裝置處於一防窺模式。
- 如請求項7所述之驅動方法,其中該第一電壓範圍不同於該第二電壓範圍,且該第一電壓範圍與該第二電壓範圍中的電壓值不小於0。
- 如請求項7所述之驅動方法,其中當該顯示裝置處於該共享模式時具有一廣可視角度,而當該顯示裝置處於該防窺模式時具有一窄可視角度。
- 如請求項7所述之驅動方法,其中當該控制訊號為低邏輯準位時,該升壓轉換器提供具有一第一電壓準位的該直流電壓訊號,而當該控制訊號為高邏輯準位時,該升壓轉換器提供具有一第二電壓準位的該直流電壓訊號, 且該第一電壓準位不同於該第二電壓準位。
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