JP2011034036A - 有機電界発光表示装置及びその駆動電圧設定方法 - Google Patents

有機電界発光表示装置及びその駆動電圧設定方法 Download PDF

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Abstract

【課題】不要な電力消耗を減らすことにより、消費電力を低減できるようにした有機電界発光表示装置及びその駆動電圧設定方法を提供する。
【解決手段】表示パネルと、前記表示パネルに駆動電圧を供給し、前記駆動電圧を変化させる可変回路を内蔵した電源供給部と、前記電源供給部から前記表示パネルに前記駆動電圧が供給される期間に前記表示パネルに流入するパネル電流を検出する電流検出部とを備え、前記駆動電圧を変化させながら前記パネル電流の変化率を算出して最適な駆動電圧を設定する。
【選択図】図３

Description

本発明は、有機電界発光表示装置及びその駆動電圧設定方法に関し、特に、消費電力を低減できるようにした有機電界発光表示装置及びその駆動電圧設定方法に関する。
近年、陰極線管に比べて重量が軽く体積が小さい各種平板表示装置（Ｆｌａｔ Ｐａｎｅｌ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｄｅｖｉｃｅ）が開発されている。平板表示装置の中でも特に有機電界発光表示装置（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｄｅｖｉｃｅ）は、有機化合物を発光材料として用いることにより、輝度及び色純度が高く、次世代表示装置として注目されている。
このような有機電界発光表示装置は、高電位の電源電圧と低電位の電源電圧との供給ライン間に接続され、データ信号に対応する輝度で発光する有機発光ダイオード（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ、ＯＬＥＤ）を用いて画像を表示する。
ただし、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）が各フレームの発光期間にデータ信号に対応して均一に発光できるようにするためには、高電位の電源電圧と低電位の電源電圧との電圧差、すなわち、駆動電圧が十分に確保されていなければならない。
このため、通常の有機電界発光表示装置では、有機発光ダイオード自体の温度特性による駆動電圧の変動や、発光色に応じた駆動電圧のばらつきをすべて考慮して十分な駆動電圧が確保されるように、略３０％程度の電圧マージンをもって駆動電圧を設定する。
しかしながら、実際に有機電界発光表示装置が動作するときには、仮定条件の一部においてのみ動作する。そのため、不要な条件まですべて考慮して設定された従来の電圧マージンは不要な電力消耗につながり、消費電力を増加させる要因になる。
韓国特許出願公開第２００８-００６０８９７号明細書 韓国特許出願公開第２００８-００４８８７６号明細書
そこで、本発明の目的は、不要な電力消耗を減らすことにより、消費電力を低減できるようにした有機電界発光表示装置及びその駆動電圧設定方法を提供することである。
かかる目的を達成するために、本発明の一態様は、表示パネルと、前記表示パネルに駆動電圧を供給し、前記駆動電圧を変化させる可変回路を内蔵した電源供給部と、前記電源供給部から前記表示パネルに前記駆動電圧が供給される期間に前記表示パネルに流入するパネル電流を検出する電流検出部とを備え、前記駆動電圧を変化させながら前記パネル電流の変化率を算出して最適な駆動電圧を設定することを特徴とする有機電界発光表示装置を提供する。ここで、前記最適な駆動電圧は、前記駆動電圧に応じた前記パネル電流の微分値が変化する変曲点における駆動電圧に設定され得る。特に、前記最適な駆動電圧は、前記駆動電圧の増加に伴う前記パネル電流の微分値が減少する時点における駆動電圧に設定され得る。
また、前記電源供給部は、正側出力端子に第１電源電圧を出力し、負側出力端子に第２電源電圧を出力し、前記駆動電圧は、前記第１電源電圧と前記第２電源電圧との電圧差に設定され得る。ここで、前記電源供給部は、前記第１電源電圧を変化させて前記駆動電圧を変化させることができる。
さらに、前記電流検出部は、前記電源供給部からの前記第１電源電圧を前記表示パネルに伝達する第１電源供給ライン上に位置し、前記第１電源供給ラインに流れる前記パネル電流を検出することができる。
また、前記電流検出部は、前記パネル電流を検出する電流センサと、前記パネル電流の変化率を算出する変化率算出部とを備えることができる。ここで、前記変化率算出部は、前記駆動電圧に応じた前記パネル電流の微分値を演算して出力する演算器で実現されるか、前記駆動電圧に応じた前記パネル電流の微分値を出力するアナログ微分器で実現され得る。
なお、前記電流検出部は、前記パネル電流の変化率に応じて前記電源供給部を制御する制御信号を生成する制御信号生成部をさらに備えることができる。
また、前記最適な駆動電圧を設定する間、前記表示パネルは、静止画像を表示することができる。さらに、前記最適な駆動電圧を設定する間、前記表示パネルには、最高階調に相当するデータが供給され得る。
本発明の他の態様は、駆動電圧を変化させながら表示パネルに供給するステップと、前記駆動電圧が供給される期間に前記表示パネルに流入するパネル電流を検出するステップと、前記駆動電圧に応じた前記パネル電流の変化率を算出して最適な駆動電圧を設定するステップとを含むことを特徴とする有機電界発光表示装置の駆動電圧設定方法を提供する。
ここで、前記最適な駆動電圧は、前記駆動電圧に応じた前記パネル電流の微分値が変化する変曲点における駆動電圧に設定され得る。
このような本発明によれば、不要な電圧マージンによる電力消耗を減らすことが可能な最適な駆動電圧を設定することにより、有機電界発光表示装置の消費電力を低減することができる。
本発明の実施形態による画素の例を示す回路図である。 パネルの駆動電圧に応じたパネル電流を示すグラフである。 本発明の実施形態による有機電界発光表示装置を示すブロック図である。 図３における電流検出部の例を示すブロック図である。
以下、添付した図面を参照して本発明の実施形態をより詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態による画素の例を示す回路図である。便宜上、図１では、単純な構造のアクティブ型有機電界発光表示装置の画素を挙げるものとする。
図１に示すように、画素１０は、第１電源電圧ＥＬＶＤＤの供給ラインと第２電源電圧ＥＬＶＳＳの供給ラインとの間に接続された有機発光ダイオードＯＬＥＤと、有機発光ダイオードＯＬＥＤを制御するための画素回路１２とを備える。
有機発光ダイオードＯＬＥＤのアノード電極は、画素回路１２を経て第１電源電圧ＥＬＶＤＤの供給ラインに接続され、カソード電極は、第２電源電圧ＥＬＶＳＳの供給ラインに接続される。ここで、第１電源電圧ＥＬＶＤＤは、高電位の電源電圧であり、第２電源電圧ＥＬＶＳＳは、第１電源電圧ＥＬＶＤＤよりも低い低電位の電源電圧である。
この有機発光ダイオードＯＬＥＤは、画素回路１２から供給される駆動電流に対応する輝度で発光する。
画素回路１２は、第１トランジスタＭ１、第２トランジスタＭ２、及びキャパシタＣｓｔを備える。
第１トランジスタＭ１は、データ線Ｄｍと第１ノードＮ１との間に接続され、第１トランジスタＭ１のゲート電極は、走査線Ｓｎに接続される。この第１トランジスタＭ１は、走査線Ｓｎから走査信号が供給されたときにターンオンされ、データ線Ｄｍから供給されるデータ信号を第１ノードＮ１に伝達する。
第２トランジスタＭ２は、第１電源電圧ＥＬＶＤＤの供給ラインと有機発光ダイオードＯＬＥＤとの間に接続され、第２トランジスタＭ２のゲート電極は、第１ノードＮ１に接続される。この第２トランジスタＭ２は、自身のソース電極とゲート電極との間の電圧Ｖｇｓに対応する駆動電流を有機発光ダイオードＯＬＥＤに供給する。
キャパシタＣｓｔは、第１ノードＮ１と第１電源電圧ＥＬＶＤＤの供給ラインとの間に接続される。すなわち、キャパシタＣｓｔは、第２トランジスタＭ２のソース電極とゲート電極との間に接続される。このキャパシタＣｓｔは、走査線Ｓｎから走査信号が供給されたとき、第１トランジスタＭ１によって第１ノードＮ１に伝達されるデータ信号に対応する電圧を充電し、これを１フレームの間、維持する。
前述のような画素１０の動作を説明すると、まず、走査線Ｓｎから走査信号が供給されると、第１トランジスタＭ１がターンオンされ、データ線Ｄｍからのデータ信号が第１ノードＮ１に伝達される。このとき、キャパシタＣｓｔは、データ信号と第１電源電圧ＥＬＶＤＤとの差に相当する電圧を充電し、次のフレームのデータ信号が供給されるまでこれを維持する。
すると、第２トランジスタＭ２は、キャパシタＣｓｔによって維持される自身のゲート電極とソース電極との間の電圧Ｖｇｓに対応して、当該フレームのデータ信号に対応する一定の駆動電流を有機発光ダイオードＯＬＥＤに供給しながら定電流源として作用する。これにより、有機発光ダイオードＯＬＥＤがデータ信号に対応する輝度で発光することになる。
すなわち、有機発光ダイオードＯＬＥＤが各フレームの発光期間にデータ信号に対応して均一に発光できるようにするためには、第２トランジスタＭ２が当該フレームの発光期間に安定した定電流源として動作することが必要である。
このため、第２トランジスタＭ２のゲート電極とソース電極との間の電圧Ｖｇｓのみならず、ソース電極とドレイン電極との間の電圧Ｖｄｓが十分に確保されていなければならない。したがって、実際に駆動される条件下において高電位の電源電圧と低電位の電源電圧との電圧差、すなわち、駆動電圧が十分に確保されていなければならない。
ただし、第２トランジスタＭ２に流れる駆動電流は、第２トランジスタＭ２の定電流特性が確保される電圧領域以上の駆動電圧が確保されると、電流の増加が減少してその上昇幅が減少する。このように第２トランジスタＭ２の定電流特性が確保される電圧領域では、駆動電圧に応じた電流の変化率が一定になる。したがって、本発明では、実際に駆動される条件下において第２トランジスタＭ２の定電流特性が確保され、かつ、不要な電圧マージンを減らすことが可能な最適な駆動電圧を設定することにより、消費電力を低減する方法を提案する。これに関する詳細な説明は後述する。
図２は、パネルの駆動電圧に応じたパネル電流を示すグラフである。図２において、パネルの駆動電圧は、第１電源電圧ＥＬＶＤＤと第２電源電圧ＥＬＶＳＳとの電圧差に設定され、パネル電流は、パネルに流れる総電流量を示す。
図２に示すように、パネルの駆動電圧が上昇するほど、パネルに流れる電流量も共に上昇する。また、一定の駆動電圧以上の電圧領域では、パネルの駆動電圧に応じたパネル電流の変化率、すなわち、グラフ上の傾きが一定になる。このような電圧領域は、各画素に備えられた駆動トランジスタ（図１の第２トランジスタＭ２）の定電流特性が確保される領域である。
したがって、駆動トランジスタの定電流特性が確保されるようにし、かつ、不要な電圧マージンを減らすことが可能な最適な駆動電圧は、駆動電圧に応じたパネル電流の変化率、特に、瞬間変化率の微分値が一定になり始めた時点における駆動電圧に設定され得る。このように設定された駆動電圧は、最終的に有機電界発光表示装置を駆動する駆動電圧として決定可能である。
一方、最適な駆動電圧は、駆動電圧に応じたパネル電流の変化率が一定になり始めた時点における駆動電圧を検出して得られるため、駆動電圧に応じたパネル電流の微分値が変化する変曲点を検出して得ることができる。
特に、このような最適な駆動電圧は、駆動電圧の増加に伴うパネル電流の傾き、すなわち、微分値が減少して一定に維持され始める時点に設定されることが好ましい。
また、各発光色の差を考慮してすべての発光色の画素において駆動トランジスタの定電流特性が確保されるように、発光色毎に検出された最適な駆動電圧の最大値を最終的なパネルの最適な駆動電圧として決定することができる。
例えば、図２において、星印で表示された時点が、各発光色が所望の最大輝度（例えば、３５０ｃｄ／ｍ２の輝度）で発光する時点である場合、Ａ時点における駆動電圧が最適な駆動電圧として決定され、実際に有機電界発光表示装置を駆動するときに用いられる駆動電圧として設定され得る。この場合、Ｂ時点における駆動電圧で有機電界発光表示装置を駆動するときのように駆動トランジスタの定電流特性は確保しながらも、Ｂ時点における駆動電圧の略３０％程度を占める不要な電圧マージンによる不要な電力消耗を最小化することができる。
したがって、本発明では、実際にパネルが駆動される条件下において駆動電圧を変化させながらパネル電流の変化率を算出して、図２のＡ時点におけるような最適な駆動電圧を設定できるようにする。これに関する詳細な説明は、図３及び図４を参照して後述する。
図３は、本発明の実施形態による有機電界発光表示装置を示すブロック図である。また、図４は、図３における電流検出部の例を示すブロック図である。
まず、図３に示すように、本発明の実施形態による有機電界発光表示装置は、画像を表示するための表示パネル１００と、表示パネル１００に駆動電圧を供給するための電源供給部１１０と、駆動電圧に応じて表示パネル１００に流入するパネル電流を検出するための電流検出部１２０とを備える。
表示パネル１００は、図１に示すような画素、または多様に変形実施された画素構造を有するアクティブ型画素が備えられたアクティブ型有機電界発光表示パネルで実現されるか、または画素内に能動素子を備えていないパッシブ型有機電界発光表示パネルで実現され得る。また、表示パネル１００は、その設計方式に応じて走査駆動部及び／またはデータ駆動部などの駆動回路をさらに備えることができる。
この表示パネル１００は、電源供給部１１０から供給される駆動電圧によってオンになり、データ信号に対応する画像を表示する。
電源供給部１１０は、表示パネル１００に駆動電圧を供給する。より具体的には、電源供給部１１０は、正側出力端子に第１電源電圧ＥＬＶＤＤを出力し、負側出力端子に第２電源電圧ＥＬＶＳＳを出力する。このとき、第１電源電圧ＥＬＶＤＤと第２電源電圧ＥＬＶＳＳとの電圧差、すなわち、駆動電圧によって表示パネル１００が駆動される。
ただし、本発明において、電源供給部１１０は、最適な駆動電圧が設定できるように、駆動電圧を変化させる可変回路（図示せず）を内蔵する。例えば、電源供給部１１０は、第１電源電圧を変化させて駆動電圧を変化させる可変回路を備えることができる。
電流検出部１２０は、電源供給部１１０から表示パネル１００に駆動電圧が供給される期間に表示パネル１００に流入するパネル電流を検出する。例えば、電流検出部１２０は、電源供給部１１０からの第１電源電圧ＥＬＶＤＤを表示パネル１００に伝達する第１電源供給ライン上に位置し、第１電源供給ラインに流れる電流を測定することにより、表示パネル１００に流入するパネル電流を検出することができる。
この電流検出部１２０は、駆動電圧に応じたパネル電流の変化率を算出して、図２のＡ時点におけるような最適な駆動電圧が設定できるようにする。
このため、電流検出部１２０は、図４に示すように、表示パネルに流れるパネル電流Ｉｐａｎｅｌを検出する電流センサ１２２と、パネル電流の変化率を算出する変化率算出部１２４とを備えることができる。また、電流検出部１２０は、変化率算出部１２４によって算出されたパネル電流の変化率ｄＩｐａｎｅｌに基づいて電源供給部１１０を制御する制御信号生成部１２６をさらに備えることもできる。
より具体的には、電流センサ１２２は、表示パネル１００に駆動電圧が供給されたとき、表示パネルに流入するパネル電流Ｉｐａｎｅｌを検出する。電流センサ１２２で検出されたパネル電流Ｉｐａｎｅｌに関する情報は、変化率算出部１２４に入力される。
変化率算出部１２４は、駆動電圧に応じたパネル電流の変化率、特に、パネル電流の微分値ｄＩｐａｎｅｌを算出する。このため、変化率算出部１２４は、駆動電圧に応じたパネル電流の微分値ｄＩｐａｎｅｌを演算して出力する演算器で実現されるか、または駆動電圧に応じたパネル電流の微分値ｄＩｐａｎｅｌを出力するアナログ微分器で実現され得る。変化率算出部１２４で算出されたパネル電流の変化率ｄＩｐａｎｅｌに関する情報は、制御信号生成部１２６に入力される。
制御信号生成部１２６は、パネル電流の変化率に応じて電源供給部１１０を制御する制御信号ＣＳを生成する。例えば、制御信号生成部１２６は、駆動電圧の増加に伴うパネル電流の微分値ｄＩｐａｎｅｌが減少する変曲点における駆動電圧を電源供給部１１０の出力電圧として設定することにより、電源供給部１１０から出力される駆動電圧が最適化されるように制御することができる。
一方、本実施形態において、制御信号生成部１２６は、電流検出部１２０内に備えられる構成として開示されたが、これは、電流検出部１２０とは別途に構成されるか、または電源供給部１１０内の出力電圧設定ブロックに備えられ得ることはいうまでもない。
前述のような本発明の有機電界発光表示装置は、電源供給部１１０から表示パネル１００に出力される駆動電圧を変化させながら表示パネル１００に流入するパネル電流Ｉｐａｎｅｌを検出し、駆動電圧に応じたパネル電流の変化率ｄＩｐａｎｅｌを算出して最適な駆動電圧を設定する。
すなわち、本発明による有機電界発光表示装置の駆動電圧設定方法は、電源供給部１１０で駆動電圧を変化させながら表示パネル１００に供給するステップと、駆動電圧が変化しながら供給される期間に表示パネル１００に流入するパネル電流Ｉｐａｎｅｌを検出するステップと、駆動電圧に応じたパネル電流の変化率ｄＩｐａｎｅｌを算出して最適な駆動電圧を設定するステップとを含む。
このとき、最適な駆動電圧は、駆動電圧に応じたパネル電流の微分値ｄＩｐａｎｅｌが変化する変曲点における駆動電圧、すなわち、駆動電圧の増加に伴うパネル電流の微分値ｄＩｐａｎｅｌが減少する時点における駆動電圧に設定され得る。
一方、最適な駆動電圧を設定する間、表示パネル１００は、静止画像を表示することが好ましい。このため、表示パネル１００に静止画像のデータを供給することができる。
また、表示パネル１００が最大輝度で発光する場合、例えば、全白（ｆｕｌｌ−ｗｈｉｔｅ）画面を表示する場合も、駆動トランジスタの定電流特性が維持できる駆動電圧を最適な駆動電圧として設定するために、前記最適な駆動電圧を設定する間、表示パネル１００に最高階調に相当するデータを供給することができる。しかし、本発明は、これに限定されるものではなく、パネルの輝度及び電流、駆動電圧間の一定の相関関係が存在する場合、任意の静止画面を表示しながら最適な駆動電圧を設定し得ることはいうまでもない。
それだけでなく、本発明は、必ずしも全白画面を表示しながら最適な駆動電圧を設定することに限定されるものではない。例えば、発光色毎に最適な駆動電圧を検出した後、これに基づいて最終的に有機電界発光表示装置を駆動する駆動電圧を決定することもできる。また、パッシブ型有機電界発光表示装置の場合は、発光色毎に最適な駆動電圧を検出した後、実際の駆動時においても、発光色毎に最適化された駆動電圧を適用することもできる。
また、有機電界発光表示装置が実際に駆動される環境に合った条件下において前述のような方式で最適な駆動電圧を設定すれば、不要な条件まですべて考慮して電圧マージンを設定することを防止しながらも、各フレームの発光期間に画素に定電流が流れるようにすることができる。これにより、不要な電圧マージンを最小化することにより、消費電力を低減することができる。
一方、本発明による有機電界発光表示装置は、駆動される環境を考慮して市販の前に予め最適な駆動電圧を設定するか、または使用中にも環境の変化に応じて自由に最適な駆動電圧を変更して設定できるように多様に設計され得ることはいうまでもない。
以上説明したように、本発明の最も好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上記記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された、又は明細書に開示された発明の要旨に基づき、当業者による様々な変形や変更が可能なのはもちろんであり、斯かる変形や変更が、本発明の範囲に含まれることは言うまでもない。
１００ 表示パネル
１１０ 電源供給部
１２０ 電流検出部
１２２ 電流センサ
１２４ 変化率算出部
１２６ 制御信号生成部

Claims (18)

  1. 表示パネルと、
    前記表示パネルに駆動電圧を供給し、前記駆動電圧を変化させる可変回路を内蔵した電源供給部と、
    前記電源供給部から前記表示パネルに前記駆動電圧が供給される期間に前記表示パネルに流入するパネル電流を検出する電流検出部とを備え、
    前記駆動電圧を変化させながら前記パネル電流の変化率を算出して最適な駆動電圧を設定することを特徴とする有機電界発光表示装置。
  2. 前記最適な駆動電圧は、前記駆動電圧に応じた前記パネル電流の微分値が変化する変曲点における駆動電圧に設定されることを特徴とする請求項１に記載の有機電界発光表示装置。
  3. 前記最適な駆動電圧は、前記駆動電圧の増加に伴う前記パネル電流の微分値が減少する時点における駆動電圧に設定されることを特徴とする請求項２に記載の有機電界発光表示装置。
  4. 前記電源供給部は、正側出力端子に第１電源電圧を出力し、負側出力端子に第２電源電圧を出力し、前記駆動電圧は、前記第１電源電圧と前記第２電源電圧との電圧差に設定されることを特徴とする請求項１に記載の有機電界発光表示装置。
  5. 前記第１電源電圧は、高電位の電源電圧であり、前記第２電源電圧は、低電位の電源電圧であることを特徴とする請求項４に記載の有機電界発光表示装置。
  6. 前記電源供給部は、前記第１電源電圧を変化させて前記駆動電圧を変化させることを特徴とする請求項４に記載の有機電界発光表示装置。
  7. 前記電流検出部は、前記電源供給部からの前記第１電源電圧を前記表示パネルに伝達する第１電源供給ライン上に位置し、前記第１電源供給ラインに流れる前記パネル電流を検出することを特徴とする請求項４に記載の有機電界発光表示装置。
  8. 前記電流検出部は、
    前記パネル電流を検出する電流センサと、
    前記パネル電流の変化率を算出する変化率算出部とを備えることを特徴とする請求項１に記載の有機電界発光表示装置。
  9. 前記変化率算出部は、前記駆動電圧に応じた前記パネル電流の微分値を演算して出力する演算器で実現されることを特徴とする請求項８に記載の有機電界発光表示装置。
  10. 前記変化率算出部は、前記駆動電圧に応じた前記パネル電流の微分値を出力するアナログ微分器で実現されることを特徴とする請求項８に記載の有機電界発光表示装置。
  11. 前記電流検出部は、前記パネル電流の変化率に応じて前記電源供給部を制御する制御信号を生成する制御信号生成部をさらに備えることを特徴とする請求項８に記載の有機電界発光表示装置。
  12. 前記最適な駆動電圧を設定する間、前記表示パネルは、静止画像を表示することを特徴とする請求項１に記載の有機電界発光表示装置。
  13. 前記最適な駆動電圧を設定する間、前記表示パネルには、最高階調に相当するデータが供給されることを特徴とする請求項１に記載の有機電界発光表示装置。
  14. 駆動電圧を変化させながら表示パネルに供給するステップと、
    前記駆動電圧が供給される期間に前記表示パネルに流入するパネル電流を検出するステップと、
    前記駆動電圧に応じた前記パネル電流の変化率を算出して最適な駆動電圧を設定するステップとを含むことを特徴とする有機電界発光表示装置の駆動電圧設定方法。
  15. 前記最適な駆動電圧は、前記駆動電圧に応じた前記パネル電流の微分値が変化する変曲点における駆動電圧に設定されることを特徴とする請求項１４に記載の有機電界発光表示装置の駆動電圧設定方法。
  16. 前記最適な駆動電圧は、前記駆動電圧の増加に伴う前記パネル電流の微分値が減少する時点における駆動電圧に設定されることを特徴とする請求項１５に記載の有機電界発光表示装置の駆動電圧設定方法。
  17. 前記最適な駆動電圧を設定する間、前記表示パネルに静止画像のデータを供給することを特徴とする請求項１４に記載の有機電界発光表示装置の駆動電圧設定方法。
  18. 前記最適な駆動電圧を設定する間、前記表示パネルに最高階調に相当するデータを供給することを特徴とする請求項１４に記載の有機電界発光表示装置の駆動電圧設定方法。
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