触点数量减少的像素及数字驱动方法与流程

1.本发明涉及显示装置中包括的像素，更详细地，涉及与外部连接的触点个数为2个的像素。


背景技术：

2.本技术主张基于2019年12月18日在韩国申请的专利申请第10-2019-0169783号和2020年11月3日在韩国申请的专利申请第10-2020-0145446号的优先权，相应申请的说明书和附图中公开的所有内容引用到本技术。
3.图1是简要示出普通像素结构的电路图。
4.参照图1，可以确认包括3个发光元件(r、g、b)的像素。普通像素需要4个触点。分别是与像素驱动所需电力相关的2个触点(vcc、gnd)、与使沿行方向排列的像素同时打开(turn on)的扫描线连接的触点(scan)以及供与视频数据相关信号输入的数据线连接的触点(data)。
5.这种像素驱动电路一般在半导体晶片上通过沉积方法等实现，触点数量越多，追踪效率会越低。另外，最近随着对利用微led的显示面板的关注的增加，需要比以往像素更小的像素驱动电路。但是触点个数越多，这也限制了像素尺寸的减小。


技术实现要素：

6.技术问题
7.本说明书目的在于提供一种触点个数为2个的像素电路，并提供这种像素电路可以运转的方法。
8.本说明书不限于以上提及的课题，未提及的其他课题是普通技术人员可以从以下记载明确理解的。
9.技术方案
10.为了解决上述课题，本说明书的像素电路由与像素驱动电路部的驱动所需电力相关的正电源端子和负电源端子构成，所述像素驱动电路部驱动多个发光元件，其中，所述正电源端子可以连接于数据驱动电路，所述负电源端子可以连接于扫描驱动电路。
11.本说明书的所述像素驱动电路部可以包括像素内置存储器部，所述像素内置存储器部存储通过所述正电源端子输入并与多个发光元件的驱动相关的数据。
12.本说明书的所述像素驱动电路部可以还包括基准电压供应部，所述基准电压供应部输出用于使所述像素内置存储器部包括的电路运转的电压。
13.本说明书的所述基准电压供应部可以向所述像素内置存储器部输出随着所述负电源端子的电位变动而一同变动的电压。
14.本说明书的所述像素内置存储器部可以包括：至少一个以上的移位寄存器；及用于所述移位寄存器的动作切换的至少一个触发器。
15.本说明书的所述像素内置存储器部可以通过比较器的输出端子，接收与多个发光
元件的驱动相关的数据，其中，所述比较器具有与所述正电源端子连接的非反相输入端子、连接于所述负电源端子的反相输入端子。
16.本说明书的像素电路可以成为显示装置的一个构成要素，其中，所述显示装置包括：显示面板，所述显示面板包括多个像素电路；扫描驱动电路，所述扫描驱动电路对连接于扫描线并沿行方向排列的像素电路进行驱动，其中，所述扫描线为与各像素电路的负电源端子连接的多条扫描线中任一条；及数据驱动电路，所述数据驱动电路通过与各像素电路的正电源端子连接的多条数据线，输出与各像素电路包括的多个发光元件的驱动相关的信号。
17.本说明书的所述数据驱动电路输出的信号可以具有基准电位、高于所述基准电位的第一电位或高于所述第一电位的第二电位。其中，与所述发光元件的驱动相关的信号可以是具有从第一电位变换为第二电位的至少一个以上脉冲的信号。
18.本说明书的所述扫描驱动电路可以逐条扫描线输出具有发光元件的驱动数据输入区间和发光元件驱动区间的信号。
19.本说明书的所述扫描驱动电路输出的信号可以具有基准电位、高于所述基准电位的第一电位或高于所述第一电位的第二电位。此时，所述驱动数据输入区间可以为具有第一电位的信号，所述发光元件驱动区间可以为具有从基准电位变换为第一电位的至少一个以上脉冲的信号。
20.本说明书的所述扫描驱动电路可以在所述发光元件驱动区间之后至下一帧的驱动数据输入区间之前输出具有所述第二电位的信号。
21.本发明的其他具体事项包括于发明内容和附图中。
22.发明效果
23.根据本说明书的一个方面，信号传递所需的触点个数比以往像素减少，因而在晶片上制造的过程中可以提高收率和效率。
24.根据本说明书的另一方面，随着触点的减少而可以相应地实现像素电路的小型化，适用于小型显示装置或微led的驱动电路。
25.根据本说明书的又一方面，即使驱动发光元件的信号具有较小电压，也可以提高信噪比(snr)，实现准确的信号感测。
26.本发明的效果不限于以上提及的效果，未提及的其他效果是普通技术人员可以从以下记载明确理解的。
附图说明
27.图1是简要示出普通像素结构的电路图。
28.图2是包括本说明书的多个像素电路的显示装置。
29.图3是简要示出本说明书的像素电路的构成的框图。
30.图4是本说明书的显示装置为了驱动像素电路而输出的信号的波形图。
31.图5是关于一个像素电路运转的时序参考图。
32.图6是本说明书的驱动数据输入区间中的像素内置存储器部的运转参考图。
33.图7是向本说明书的像素内置存储器部输出与发光元件驱动相关数据的比较器的参考图。
34.图8是简要示出本说明书一实施例的像素内置存储器部的构成的框图。
具体实施方式
35.参照后面与附图一同详细记述的实施例，本说明书中公开的发明的优点、特征以及达成其的方法将会明确。但是，本说明书并不限定于以下公开的实施例，可以以互不相同的多样形态体现，本实施例只提供用于使本说明书的公开更完整，向本说明书所属技术领域的技术人员(以下称为“从业人员”)完整地告知本说明书的范畴，本说明书仅由权利要求书定义。
36.本说明书中使用的术语用于说明实施例，并非要限制本说明书的权利范围。在本说明书中，只要在语句中未特别提及，单数型也包括复数型。说明书中使用的“包括(comprises)”和/或“包括的(comprising)”，不排除在提及的构成要素之外存在或添加一个以上的其他构成要素。在通篇说明书中，相同的附图标记指称相同的构成要素，“和/或”包括提及的各个构成要素及一个以上的所有组合。为了叙述多样的构成要素而使用了“第一”“第二”等，但这些构成要素当然不由这些术语所限定。这些术语只用于将一个构成要素区别于其他构成要素。因此，下面提及的第一构成要素在本发明的技术思想内当然也可以是第二构成要素。
37.只要未不同地定义，本说明书中使用的所有术语(包括技术术语及科学术语)可以用作本说明书所属技术领域的技术人员可以共同理解的意义。另外，一般使用的字典中定义的术语，只要未明确地特别定义，不得过于地或过度地解释。下面参照附图说明本发明的实施例。
38.图2是包括本说明书的多个像素电路的显示装置。
39.参照图2，本说明书的显示装置100可以包括显示面板110、扫描驱动电路120、数据驱动电路130和控制部140。
40.所述显示面板110可以包括本说明书的多个像素(pixel，px)。所述多个像素px可以由m
×
n(m、n为自然数)个排列成矩阵(matrix)形态。不过，所述多个像素排列的图案可以根据实施例而排列成z字形等多样的图案。
41.显示面板110可以以lcd(liquid crystal display，液晶显示装置)、led(light emitting diode，发光二极管)显示装置、oled(organic led，有机发光二极管)显示装置、amoled(active-matrix oled，有源矩阵有机发光二极管)显示装置、ecd(electrochromic display，电致色变显示装置)、dmd(digitalmirror device，数字微镜器件)、amd(actuated mirror device，驱动镜器件)、glv(grating light valve，光栅光阀)、pdp(plasma display panel，等离子显示面板)、eld(electro luminescent display，电致发光显示装置)、vfd(vacuum fluorescent display，真空荧光显示装置)中的一种实现，此外，还可以以其他种类的平板显示装置或柔性显示装置实现。在本说明书中以led显示面板为例进行说明。
42.各个像素px可以包括多个发光元件。发光元件可以为发光二极管(led)。发光二极管可以为具有80um以下尺寸的微发光二极管(micro led)。一个像素px可以通过具有不同颜色的多个发光元件输出多样颜色。作为一个示例，一个像素px可以包括以红色、绿色、蓝色构成的发光元件。作为另一示例，如果还可以包括白色发光元件，则白色发光元件也可以
替代红色、绿色、蓝色发光元件中任一个发光元件。将一个像素px中包括的各发光元件称为“子像素(sub pixel)”。
43.各个像素px可以包括驱动多个子像素的像素驱动电路。所述像素驱动电路可以根据所述扫描驱动电路120和/或数据驱动电路130输出的控制信号，驱动子像素的打开或关闭动作。所述像素驱动电路可以包括至少一个薄膜晶体管和至少一个电容器等。所述像素驱动电路可以在半导体晶片上以层叠结构实现。
44.所述显示面板110可以包括沿行(raw)方向排列的扫描线sl1～slm和沿列(column)方向排列的数据线dl1～dln。像素px可以位于所述扫描线sl1～slm和数据线dl1～dln的交叉点。各像素px可以与任一扫描线slk和任一数据线dlk连接。所述扫描线sl1～slm可以连接于所述扫描驱动电路120，所述数据线dl1～dln可以连接于所述数据驱动电路130。
45.所述扫描驱动电路120可以使连接于所述扫描线sl1～slm中任一条线的像素驱动。优选地，所述扫描驱动电路120可以由所述扫描线sl1～slm依次进行选择。例如，在第一扫描驱动期间，连接于第一扫描线sl1的像素可以进行驱动，在第二扫描驱动期间，连接于第二扫描线sl2的像素可以进行驱动。本说明书的扫描驱动电路120的运转将在后面更详细说明。
46.所述数据驱动电路130可以通过所述数据线dl1～dln向各像素输出层次(gradation)相关信号。虽然一条数据线沿纵向与多个像素连接在一起，但层次相关信号只能向与被所述扫描驱动电路120选择的扫描线连接的像素输入。本说明书的数据驱动电路130的运转将在后面更详细说明。
47.所述控制部140可以输出控制信号，以便执行所述扫描驱动电路120和数据驱动电路130的运转。所述控制部140可以将对应于与一个影像帧相应的影像数据的控制信号分别输出到所述扫描驱动电路120和数据驱动电路130。
48.图3是简要示出本说明书的像素电路的构成的框图。
49.参照图3，本说明书的像素电路1000可以包括多个发光元件(r/g/b)和像素驱动电路部1100。根据一实施例，所述多个发光元件可以为微led。所述像素驱动电路部1100发挥驱动多个发光元件的作用。即，所述像素驱动电路部1100可以根据每一帧像素需输出的光线颜色和亮度，控制使得所述多个发光元件运转。
50.所述正电源端子vcc和所述负电源端子gnd是与多个发光元件(r/g/b)和所述像素驱动电路部1100的驱动所需电力相关的触点。因此，本说明书的像素电路1000运转所需电能均可借助于所述正电源端子vcc与所述负电源端子gnd之间电位差而获得供应。而且，所述正电源端子vcc可以连接于所述数据驱动电路130，所述负电源端子gnd可以连接于所述扫描驱动电路120。
51.可以确认，本说明书的像素电路1000中与外部电连接的触点(contacting point)由正电源端子vcc和负电源端子gnd构成。可以确认，与图1所示的像素电路相比，本说明书的像素电路1000的触点少，为2个。因此，尽管触点相对较少，但为了作为显示面板的像素进行运转，本说明书的像素电路1000的特征在于，所述正电源端子vcc连接于所述数据驱动电路130，所述负电源端子gnd连接于所述扫描驱动电路120。即，像素电路1000借助于所述数据驱动电路130输出的信号与所述扫描驱动电路120输出的信号的电位差而运转。
52.所述像素驱动电路部1100可以包括像素内置存储器部1140。所述像素内置存储器部1140可以存储通过所述正电源端子vcc输入并与多个发光元件的驱动相关的数据。所述与多个发光元件的驱动相关的信号可以是以数字形式输入的信号。即，本说明书的显示面板110可以是具有数字驱动方式的像素的装置。
53.所述像素驱动电路部1100可以还包括基准电压供应部1120，所述基准电压供应部1120输出用于使所述像素内置存储器部1140包括的电路运转的电压。
54.另外，所述像素驱动电路部1100可以还包括偏置电流供应部1110、重置部1130和发光元件驱动部1150。所述发光元件驱动部1150是根据像素内置存储器部中存储的各发光元件的驱动数据来驱动所述多个发光元件的构成。所述发光元件驱动部1150可以是以pwm(pulse width modulation，脉宽调制)方式驱动所述发光元件的电路。pwm驱动方式是从业人员公知的技术，因而不再赘述。后面将对所述偏置电流供应部1110、基准电压供应部1120和重置部1130进行更详细说明。
55.一同参照图2和图3，对本说明书的像素电路1000和显示装置100的工作原理进行说明。
56.图4是本说明书的显示装置为了驱动像素电路而输出的信号的波形图。
57.参照图4，可以逐帧确认用于使扫描驱动电路120和数据驱动电路130的运转匹配的信号(sync)。所述同步信号(sync)可以由控制所述扫描驱动电路120和数据驱动电路130的控制部140输出。
58.所述数据驱动电路130输出的信号可以具有基准电位v0、高于所述基准电位v0的第一电位v1或高于所述第一电位v1的第二电位v2。作为一个示例，所述基准电位v0可以为显示装置的基准接地电压，所述第一电位v1可以比所述基准电位v0具有0.7v以上的电位差，所述第二电位v2可以比所述第一电位v1具有0.7v以上的电位差。而且，所述数据驱动电路130输出的信号，即，与所述发光元件的驱动相关的信号，可以是具有从第一电位v1变换为第二电位v2的至少一个以上脉冲的信号。可以根据所述脉冲的长度来表达“0”或“1”的数据。
59.所述扫描驱动电路120可以按照所述同步信号(sync)的时序，逐条扫描线输出可驱动所述像素电路1000的信号。所述驱动像素电路1000的信号可以具有发光元件的驱动数据输入区间(rgb program)和发光元件驱动区间(pwm driving)。
60.所述扫描驱动电路120输出的信号也可以具有基准电位v0、高于所述基准电位v0的第一电位v1或高于所述第一电位v1的第二电位v2。作为一个示例，所述基准电位v0可以为显示装置的基准接地电压，所述第一电位v1可以比所述基准电位v0具有0.7v以上的电位差，所述第二电位v2可以比所述第一电位v1具有0.7v以上的电位差。即，可以与所述数据驱动电路130输出的信号的基准电位v0、第一电位v1和第二电位v2相同。
61.在所述扫描驱动电路120输出的信号中，所述驱动数据输入区间(rgb program)可以是具有第一电位v1的信号。所述驱动数据输入区间(rgb program)可以由一个脉冲构成。所述发光元件驱动区间(pwm driving)可以是具有从基准电位v0变换成第一电位v1的至少一个以上脉冲的信号。所述发光元件驱动区间(pwm driving)是用于发光元件的pwm驱动的区域，在所述发光元件驱动区间(pwm driving)，脉冲的个数可以与发光元件驱动相关数据的比特(比特)尺寸对应。
62.如前所述，当在本说明书的像素电路1000的正电源端子vcc与负电源端子gnd之间存在既定的电位差时可以被驱动。在所述驱动数据输入区间(rgb program)和发光元件驱动区间(pwm driving)期间，所述数据驱动电路130可以将第一电位v1与第二电位v2之间的电压接入所述正电源端子vcc，所述扫描驱动电路120可以将基准电位v0与第一电位v1之间的电压接入所述负电源端子gnd。因此，在所述驱动数据输入区间(rgb program)和发光元件驱动区间(pwm driving)期间，本说明书的像素电路1000可以借助于所述正电源端子vcc与负电源端子gnd之间的电位差而驱动。另一方面，所述扫描驱动电路120在所述发光元件驱动区间(pwm driving)之后至下一帧的驱动数据输入区间(rgb program)之前，可以输出具有所述第二电位v2的信号。此时，所述正电源端子vcc与所述负电源端子gnd之间几乎没有电位差，因而本说明书的像素电路1000可以不驱动。
63.所述扫描驱动电路120可以向多条扫描线sl1～slm依次输出可驱动所述像素电路1000的信号。此时，所述扫描驱动电路120可以输出按扫描线与扫描线之间预设的时间间隔1h相应延迟的信号。此时，所述预设的时间间隔1h与所述驱动数据输入区间(rgb program)可以相同。
64.所述数据驱动电路130可以输出与多个像素电路1000的驱动相关的信号。所述所谓与像素电路1000的驱动相关的信号，是包含了像素电路1000包括的多个发光元件在一帧内应输出的光线的亮度相关数据的信号。所述数据驱动电路130向各数据线dl1～dln输出的信号包含与所述显示面板110中沿纵向排列的像素个数m相应的数据。而且，在一条数据线中，所述数据驱动电路130中与各个像素电路1000的驱动相关的数据信号的间隔可以与所述驱动数据输入区间(rgb program)相同。
65.另一方面，在图4中显示了所述数据驱动电路130中与像素电路1000的驱动相关的数据信号rgb的形状均相同，但应理解，所述信号的形状根据要表达的颜色而可以多种多样。
66.下面说明图4所示的信号输入于一个像素电路1000后像素电路1000如何驱动。为了便于理解，以1号扫描线sl1与1号数据线dl1相交的1-1像素电路1000为例进行说明。
67.图5是关于一个像素电路的运转的时序参考度。
68.参考图5，可以确认为了区分帧与帧而由所述控制部140输出的同步信号(sync)。根据所述同步信号(sync)，可以确认通过所述1号数据线dl1和1号扫描线sl1输入的信号。通过所述1号数据线dl1的信号输入到正电源端子vcc，通过所述1号扫描线sl1的信号输入到负电源端子gnd。所述像素驱动电路部1100可以借助于所述正电源端子vcc与所述负电源端子gnd之间的电位差而开始运转。
69.首先，所述偏置电流供应部1110可以向所述基准电压供应部1120输出偏置电流。所述基准电压供应部1120可以向所述重置部1130、像素内置存储器部1140和发光元件驱动部1150输出预设大小的电压。图3所示电压中的“vdd_int”是用于使所述重置部1130和所述像素内置存储器部1140内部包括的电路运转的电压，“v-bias”是用于驱动所述发光元件驱动部1150的电压。不言而喻，所述基准电压供应部1120输出的电压的种类和大小不限于附图所示示例，可以多样地设置。
70.所述重置部1130可以使所述像素内置存储器部1140初始化。所述像素内置存储器部1140初始化后，可以在驱动数据输入区间(rgb program)期间，存储所述基准电压供应部
1120输出的信号，即，与发光元件的驱动相关的信号(video data)。然后，所述像素内置存储器部1140可以在所述发光元件驱动区间(pwm driving)期间，根据通过所述负电源端子gnd输入的pwm控制信号pwm clk，向所述发光元件驱动部1150输出使各个发光元件进行pwm驱动的信号。各个发光元件(r/g/b)的所述发光元件驱动部1150根据pwm驱动信号输出多样亮度(参照图5的“output”)。
71.下面更详细说明所述像素内置存储器部1140在驱动数据输入区间(rgb program)和发光元件驱动区间(pwm driving)如何运转。
72.图6是本说明书的驱动数据输入区间中的像素内置存储器部的运转参考图。
73.参照图6，可以确认包括移位寄存器1141的像素内置存储器部1140。所述像素内置存储器部1140可以从所述基准电压供应部1120接受用于驱动所述移位寄存器1141的电压vdd_int。而且，所述移位寄存器1141可以与所述负电源端子gnd连接。因此，所述移位寄存器1141可以借助于所述基准电压供应部1120输出的电压vdd_int与所述负电源端子gnd之间的电位差而运转。
74.另一方面，所述基准电压供应部1120可以将随着所述负电源端子gnd的电位变动而一同变动的电压输出到所述像素内置存储器部1140。如前所述，在所述驱动数据输入区间(rgb program)期间，从所述扫描驱动电路120输出并通过所述负电源端子gnd输入的信号可以从基准电位v0上升为第一电位v1。此时，所述基准电压供应部1120在向所述像素驱动电路部1100存储与发光元件驱动相关的数据时，即在所述驱动数据输入区间(rgb program)期间，也可以输出随着所述负电源端子gnd的电位上升(从v0到v1)而相应上升的电压。在所述驱动数据输入区间(rgb program)期间，所述基准电压供应部1120供应的电源vdd_int和所述负电源端子gnd输出的电位同步上升，因而可以在所述数据驱动电路130输出的信号中选择特定区间并输入到所述移位寄存器1141。
75.另一方面，通过所述正电源端子vcc输入并与发光元件的驱动相关的数据(video data)被分开，一个可以直接输入到移位寄存器1141，其余可以经过低通滤波器(low pass filter，lpf)输入到移位寄存器1141。经过所述低通滤波器lpf的信号可以作为所述移位寄存器1141的“clk”而输入，未经过所述低通滤波器lpf的信号可以作为所述移位寄存器1141的“data”而输入。通过所述两个信号的输入电位差而可以输入“0”或“1”。
76.另外，本说明书的像素电路1000为了提高通过所述正电源端子输入并与多个发光元件驱动相关的数据信号对噪声的鲁棒性(robust)，可以还包括比较器(comparator)。
77.图7是向本说明书的像素内置存储器部输出与发光元件驱动相关的数据的比较器的参考图。
78.参照图7，比较器的非反相输入端子(col_shift，“ ”)可以与所述正电源端子vcc连接，比较器的反相输入端子(row_shift，
“‑”
)可以与所述负电源端子gnd连接。而且，所述比较器的输出端子vout可以连接于所述像素内置存储器部1140。如考查前面的图6，所述基准电压供应部1120供应的电源vdd_int与所述负电源端子gnd输出的电位需同步上升，该电压差需要保持特定值(例：0.7v或1v)以上，但可以使所述数据驱动电路130输出的信号输入到所述移位寄存器1141。此时，当所述电压差因外部影响而下降到特定值以下时，可以将与发光元件驱动相关的数据准确地输入所述移位寄存器1141。但是，如图7所示，当通过比较器放大所述正电源端子vcc与负电源端子gnd之间的电压水平差异，并将其作为与多个发光
元件驱动相关的数据而输入所述移位寄存器1141时，可以不受外部影响而实现准确的数据输入。即，信噪比特性会稳健。
79.图8是简要示出本说明书一实施例的像素内置存储器部1140的构成的框图。
80.参照图8，可以确认所述像素内置存储器部1140包括3个移位寄存器(shift register)和1个触发器(flip-flop)。所述各移位寄存器可以由多个触发器构成。一般地，一个像素电路包括3个发光元件。作为一个示例，在所述一帧中，与各发光元件的驱动相关的数据可以为8比特。此时，所述像素内置存储器部1140可以包括3个能够存储8比特的移位寄存器。作为另一示例，在所述一帧中，为了伽马校正或失配校正，与各发光元件的驱动相关的数据也可以为比8比特扩展的11比特。此时，所述像素内置存储器部1140可以包括3个能够存储11比特的移位寄存器。所述3个移位寄存器串联连接，可以依次输入与发光元件的驱动相关的数据。
81.另一方面，所述像素内置存储器部1140可以包括用于所述移位寄存器的动作切换的至少一个触发器。所述所谓移位寄存器的动作切换，意指驱动数据输入区间(rgb program)与发光元件驱动区间(pwm driving)中的数据写入和输出切换。用于所述移位寄存器的动作切换的触发器可以在所述移位寄存器的输入端位于最末端。因此，所述数据驱动电路130输出的数据除了与发光元件驱动相关的数据之外，还可以包括额外的1比特。例如，在一帧期间，所述数据驱动电路130输出的信号可以为25比特(＝8比特
×
3 1比特)或33比特(＝11比特
×
3 1比特)。
82.所述额外的1比特包含于信号的最前部分，最后到达用于所述移位寄存器的动作切换的触发器。所述额外的1比特输入所述触发器后，所述移位寄存器可以向切换电路输出信号，以使存储的数据输出到所述发光元件驱动部1150。
83.以上参照附图说明了本说明书的实施例，但本说明书所属技术领域的技术人员可以理解，本发明在不变更其技术思想或必需特征的情况下，可以以其他具体形态实施。因此，应理解为以上记述的实施例在所有方面只是示例性的，而非限制性的。
84.附图标记
85.100：显示装置
86.110：显示面板
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120：扫描驱动电路
87.130：数据驱动电路
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140：控制部
88.1000：像素
89.1100：像素驱动电路部
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1110：偏置电流供应部
90.1120：基准电压供应部
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1130：重置部
91.1140：像素内置存储器部
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1141：移位寄存器
92.1150：发光元件驱动部