KR100385883B1 - 플라즈마 디스플레이 패널의 데이터 구동방법 및 그구동장치 - Google Patents

플라즈마 디스플레이 패널의 데이터 구동방법 및 그구동장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 낮은 데이터 구동전압으로 안정된 어드레싱 방전을 일으켜 방전효율을 높이기 위한 플라즈마 디스플레이의 데이터 구동방법 및 그 구동장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 데이터 구동방법은 어드레스방전을 위해 데이터전압의 상승지점에서 공진피킹전압을 데이터전극에 부가하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 데이터 구동방법 및 그 구동장치은 데이터전압의 상승지점에 공진피킹전압을 부가함으로써 안정된 어드레스 방전을 일으킬 수 있게 된다. 이에 따라, 어드레스 방전 효율이 향상된다.
또한, 데이터 구동전압은 공진피킹전압만큼 낮출 수 있으므로 소비전력을 줄일 수 있게 된다.

Description

플라즈마 디스플레이 패널의 데이터 구동방법 및 그 구동장치{Data Driving Method of Plasma Display Panel and Driving Apparatus thereof}
본 발명은 플라즈마 디스프레이 패널에 관한 것으로, 특히 낮은 데이터 구동전압으로 안정된 어드레싱 방전을 일으켜 방전효율을 높이기 위한 플라즈마 디스플레이의 데이터 구동방법 및 그 구동장치에 관한 것이다.
플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel : 이하 "PDP"라 함)은 가스방전에 의해 발생되는 진공 자외선이 형광체를 여기시킬 때 형광체로부터 가시광선이 발생되는 것을 이용한 표시장치이다. PDP는 지금까지 표시수단의 주종을 이루어왔던 음극선관(Cathode Ray Tube : CRT)에 비해 두께가 얇고 가벼우며, 고선명 대형화면의 구현이 가능하다는 점등의 장점이 있다. PDP는 매트릭스 형태로 배열된 다수의 방전셀들로 구성되며, 하나의 방전셀은 화면의 한 화소를 이루게 된다.
도 1은 종래의 3전극 교류 면방전형 PDP의 방전셀 구조를 도시한 사시도이다.
도 1을 참조하면, 종래의 3전극 교류 면방전형 PDP의 방전셀은 상부기판(10) 상에 형성되어진 주사전극(12Y) 및 서스테인전극(12Z)과, 하부기판(18) 상에 형성되어진 데이터전극(20X)을 구비한다.
주사전극(12Y)과 서스테인전극(12Z)이 나란하게 형성된 상부기판(10)에는 상부 유전체층(14)과 보호막(16)이 적층된다. 상부 유전체층(14)에는 플라즈마 방전시 발생된 벽전하가 축적된다. 보호막(16)은 플라즈마 방전시 발생된 스퍼터링에 의한 상부 유전체층(14)의 손상을 방지함과 아울러 2차 전자의 방전 효율을 높이게 된다. 보호막(16)으로는 통상 산화마그네슘(MgO)이 이용된다. 데이터전극(20X)이 형성된 하부기판(18) 상에는 하부 유전체층(22), 격벽(24)이 형성되며, 하부 유전체층(22)과 격벽(24) 표면에는 형광체층(26)이 도포된다. 데이터전극(20X)은 주사전극(12Y) 및 서스테인전극(12Z)과 교차되는 방향으로 형성된다. 격벽(24)은 데이터전극(20X)과 나란하게 형성되어 방전에 의해 생성된 자외선 및 가시광이 인접한 방전셀에 누설되는 것을 방지한다. 형광체층(26)은 플라즈마 방전시 발생된 자외선에 의해 여기되어 적색, 녹색 또는 청색 중 어느 하나의 가시광선을 발생하게 된다. 상부기판(10)/하부기판(18)과 격벽(24) 사이에 마련된 방전공간에는 가스방전을 위한 불활성 가스가 주입된다.
이러한 구조의 PDP 셀은 데이터전극(20X)과 주사전극(12Y) 사이의 대향방전에 의해 선택된 후 주사전극(12Y) 및 서스테인전극(12Z) 사이의 면방전에 의해 방전을 유지하게 된다. PDP 셀에서는 유지방전시 발생되는 자외선에 의해형광체(28)가 발광함으로써 가시광이 셀 외부로 방출되게 된다. 이 결과, 셀들을 가지는 PDP는 화상을 표시하게 된다. 이 경우, PDP는 비디오데이터에 따라 셀의 방전유지기간, 즉 유지방전 횟수를 조절하여 영상 표시에 필요한 계조(Gray Scale)를 구현하게 된다.
이러한, PDP는 화상의 계조(Gray Level)를 표현하기 위하여 한 프레임을 방전횟수가 다른 여러 서브필드로 나누어 구동하는 ADS(Address and Display Preiod Separated)방식으로 구동된다.
각 서브필드는 다시 방전을 균일하게 일으키기 위한 리셋기간, 방전셀을 선택하기 위한 어드레스 기간 및 방전횟수에 따라 계조를 표현하는 서스테인기간으로 나뉘어진다. 예를 들어, 256 계조로 화상을 표시하고자 하는 경우에 1/60 초에 해당하는 프레임 기간(16.67㎳)은 8개의 서브필드들로 나누어지게 된다. 아울러, 8개의 서브필드들 각각은 어드레스기간과 서스테인기간으로 다시 나누어지게 된다. 여기서, 각 서브필드의 리셋기간 및 어드레스 기간은 각 서브필드마다 동일한 반면에 서스테인기간은 각 서브필드에서 2n(n=0,1,2,3,4,5,6,7)의 비율로 증가된다. 이와 같이 각 서브필드에서 서스테인기간이 달라지게 되므로 화상의 계조를 표현할 수 있게 된다.
도 2를 참조하면, 종래의 PDP의 구동파형은 크게 4기간으로 패널의 초기 조건을 원하는 상태로 균일하게 해주기 위한 리셋기간과, 방전셀을 선택하기 위한 어드레스 기간과, 방전횟수에 따라 계조를 표현하는 서스테인기간 및 방전을 소거시키기 위한 소거기간으로 나뉘어진다.
리셋기간은 셋업기간(Set-up) 및 셋다운(Set-down)기간으로 구분된다. 셋업기간에는 주사전극(12Y)에 상승 램프파형(ramp1)이 공급되고, 셋다운기간에서는 하강 램프파형(ram2)이 공급된다.
셋업기간에서는 상승 램프파형(ramp1)에 의해 미약한 리셋방전이 발생하여 셀(Cell) 내에 벽전하가 축적된다.
셋다운 기간에서는 하강 램프파형(ramp2)에 의해 셀 내의 벽전하를 적당량 소거시켜 벽전하가 오방전을 일으키지 않으면서 다음의 어드레스방전에 도움을 줄 정도로 감소하게 된다. 아울러, 벽전하 감소를 위하여, 셋다운기간에서는 서스테인전극(12Z)에 정극성(+)의 직류전압(Vs)이 공급된다. 정극성(+)의 직류전압(Vs)이 공급되는 서스테인전극(12Z)에 대하여 하강 램프파형(ramp2)이 공급되는 주사전극(12Y)가 상대적인 부극성(-)이 됨으로써, 즉 극성이 반전됨으로써 셋업기간에 생성된 벽전하들이 감소하게 된다.
어드레스기간에서는 주사전극(12Y)에 가해지는 주사전압(Vscan)과 데이터전극(20X)에 가해지는 데이터전압(data)에 의해 어드레스방전이 일어나게 된다. 이 어드레스방전으로 형성된 벽전하는 다른 방전셀들이 어드레스되는 기간동안 유지된다.
서스테인기간에는 시작부에서 트리거링펄스(TP)를 주사전극(12Y)에 공급하여 어드레스기간에서 충분히 벽전하가 형성된 방전셀들에서 유지방전이 개시된다. 이어서, 주사전극(12Y)과 서스테인전극(12Z)에 교번적으로 서스테인펄스(SUSP)를 공급하여 서스테인기간동안 유지방전을 유지하여 원하는 계조가 표시되게 한다.
소거기간에서는 서스테인전극(12Z)에 소거펄스(EP)를 공급하여 유지되던 방전이 중지되게 한다.
도 3은 데이터전극(20X)에 데이터전압(Data)을 공급하기 위한 종래의 데이터전극 구동부를 나타내는 회로도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 데이터전극 구동부는 데이터전압 공급원(Vcc)과 기저전압원(GND) 사이에 설치된 제1 스위치(QH) 및 제2 스위치(QL)와, 제1 스위치(QH) 및 제2 스위치(QL)의 제어신호를 공급하기 위한 로직처리부(30)를 구비한다. 제1 스위치(QH) 및 제2 스위치(QL)의 출력단은 패널의 데이터전극(20X)에 접속된다. 패널은 등가적으로 캐패시터이므로 "패널 캐패시터(Cp)"라 한다. 여기서, 제1 및 제2 스위치(QH,QL)는 전계 효과 트랜지스터(Field-Effect Transistor)이다. 제1 스위치(QH) 및 제2 스위치(QL)는 각각의 게이트단자에 접속된 로직처리부(30)로부터 제어신호를 공급받아 턴-온 및 턴-오프된다. 제1 스위치(QH)는 데이터전압 공급원(Vcc)에 접속되고, 제2 스위치(QL)는 기저전압원(GND)에 접속된다.
로직처리부(30)는 데이터전극(20X)에 데이터전압(data)을 공급하기 위한 제어신호를 생성하여 제1 스위치(QH) 및 제2 스위치(QL)의 게이트단자에 공급한다.이를 위해 로직처리부(30)는 어드레스기간에서 제1 스위치(QH)의 게이트단자에는 로우상태의 제어신호를 공급하며, 제2 스위치(QL)의 게이트단자에는 하이상태의 제어신호를 공급한다. 제1 스위치(QH)에 로우상태의 제어신호가 인가되면 제1 스위치(QH)가 턴-오프되고, 제2 스위치(QL)에 하이상태의 제어신호가 인가되면 제2 스위치(QL)는 턴-온된다. 따라서, 데이터전극(20X)은 제2 스위치(QL)를 통해 기저전압원(GND)에 접속되어 그라운드전위를 유지하게 된다. 이렇게 데이터전극(20X)은 그라운드전위의 상태를 유지하고 있는 상태에서 로직처리부(30)로부터 제1 스위치(QH)의 게이트단자에는 하이상태의 제어신호가 공급되고, 제2 스위치(QL)의 게이트단자에는 로우상태의 제어신호가 공급된다. 제1 스위치(QH)에 하이상태의 제어신호가 인가되면 제1 스위치(QH)가 턴-온되고, 제2 스위치(QL)에 로우상태의 제어신호가 인가되면 제2 스위치(QL)는 턴-오프된다. 이에 따라, 데이터전극(20X)은 제1 스위치(QH)를 통해 데이터전압 공급원(Vcc)에 접속되어 60 ~ 80V의 데이터전압(data)을 공급받아 어드레스방전을 일으킬 수 있게 된다.
이와 같이, 데이터의 어드레싱을 위한 데이터전압(data)은 데이터전압 공급원(Vcc)로부터 직접 공급받아 구동하게 된다. 이 경우, PDP의 소비전력을 절감하기 위해서는 데이터 구동전압을 낮추는 것이 필요하다. 그러나, 데이터전압 공급원(Vcc)으로부터 공급되는 데이터 구동전압을 낮추는 경우 안정된 어드레싱 방전을예측할 수 없을 뿐만 아니라 어드레싱 방전의 효율이 낮아지게 된다.
따라서, 본 발명의 목적은 낮은 데이터 구동전압으로 안정된 어드레싱 방전을 일으켜 방전효율을 높이기 위한 플라즈마 디스플레이의 데이터 구동방법 및 그 구동장치를 제공하는데 있다.
도 1은 종래의 3전극 교류 면방전형 PDP의 방전셀 구조를 도시한 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 PDP의 방전셀을 구동하기 위한 구동파형도.
도 3은 종래의 데이터전극을 구동하기 위한 데이터 구동부를 나타내는 회로도.
도 4는 도 3에 도시된 데이터 구동부를 구동하기 위한 파형도.
도 5는 본 발명에 따른 교류 3전극 면방전형 PDP의 방전셀을 구동하기 위한 구동파형도.
도 6은 본 발명에 따른 공진피킹전압을 데이터전극에 공급하기 위한 데이터 구동부를 나타내는 회로도.
도 7은 도 6에 도시된 데이터 구동부를 구동하기 위한 파형도.
도 8은 도 6에 도시된 데이터전극에 공급되는 공진피킹전압을 나타내는 파형도.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
10 : 상부기판 12Y : 주사전극
12Z : 서스테인전극 14 : 유전체층
16 : 보호막 18 : 하부기판
20X : 데이터전극 24 : 격벽
26 : 형광체층 30, 40 : 데이터 구동부
Cp : 패널 캐패시터 Lp : 인덕터
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 데이터 구동방법은 어드레스방전을 위해 데이터전압의 상승지점에서 공진피킹전압을 데이터전극에 부가하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 데이터 구동장치는 데이터전압 공급원과, 기저전압원과, 입력 제어신호에 의해 데이터전압 공급원과 기저전압원을 선택적으로 데이터전극과 접속시키기 위한 스위칭수단과, 데이터전압 공급원과 스위칭수단 사이에 설치되어 패널과 공진회로를 형성하여 스위칭수단을 통해 데이터전극에 공급되는 데이터전압에 공진피킹전압을 발생시키는 공진회로부를 구비한다.
상기 목적들 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부한 도면들을 참조한 실시예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.
이하, 도 5 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하기로 한다.
도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 PDP의 구동파형은 크게 4기간으로 패널의 초기 조건을 원하는 상태로 균일하게 해주기 위한 리셋기간과, 방전셀을 선택하기 위한 어드레스 기간과, 방전횟수에 따라 계조를 표현하는 서스테인기간 및 방전을 소거시키기 위한 소거기간으로 나뉘어진다.
리셋기간은 셋업기간(Set-up) 및 셋다운(Set-down)기간으로 구분된다. 셋업기간에는 주사전극(12Y)에 상승 램프파형(ramp1)이 공급되고, 셋다운기간에서는 하강 램프파형(ram2)이 공급된다.
셋업기간에서는 상승 램프파형(ramp1)에 의해 미약한 리셋방전이 발생하여 셀(Cell) 내에 벽전하가 축적된다.
셋다운 기간에서는 하강 램프파형(ramp2)에 의해 셀 내의 벽전하를 적당량 소거시켜 벽전하가 오방전을 일으키지 않으면서 다음의 어드레스방전에 도움을 줄 정도로 감소하게 된다. 아울러, 벽전하 감소를 위하여, 셋다운기간에서는 서스테인전극(12Z)에 정극성(+)의 직류전압(Vs)이 공급된다. 정극성(+)의 직류전압(Vs)이 공급되는 서스테인전극(12Z)에 대하여 하강 램프파형(ramp2)이 공급되는 주사전극(12Y)가 상대적인 부극성(-)이 됨으로써, 즉 극성이 반전됨으로써 셋업기간에 생성된 벽전하들이 감소하게 된다.
어드레스기간에서는 주사전극(12Y)에 가해지는 주사전압(Vscan)과 데이터전극(20X)에 가해지는 데이터전압(data)에 의해 어드레스방전이 일어나게 된다. 이 경우, 데이터전압(data)에는 공진회로에 대한 공진피킹전압(Vp)이 부가되어 공급된다. 어드레스방전은 통상 데이터전압(data)가 인가된 직후, 즉 에지부근에서 발생되므로 공진피킹전압(Vp)이 부가된 상대적으로 높은 데이터전압(data)으로 어드레스방전을 일으킬 수 있게 된다. 이러한, 공진피킹전압(Vp) 부가로 데이터전압 공급원(Vcc)으로부터 직접 공급되는 데이터전압(data)을 낮출 수 있게 된다. 여기서, 공진피킹전압(Vp)을 생성방법은 후술하기로 한다.
이렇게, 공진피킹전압(Vp)을 이용하여 어드레스방전을 일으킨 후, 서스테인기간에는 시작부에서 트리거링펄스(TP)를 주사전극(12Y)에 공급하여 어드레스기간에서 충분히 벽전하가 형성된 방전셀들에서 유지방전이 개시된다. 이어서, 주사전극(12Y)과 서스테인전극(12Z)에 교번적으로 서스테인펄스(SUSP)를 공급하여 서스테인기간동안 유지방전을 유지하여 원하는 계조가 표시되게 한다.
소거기간에서는 서스테인전극(12Z)에 소거펄스(EP)를 공급하여 유지되던 방전이 중지되게 한다.
도 6은 본 발명에 따른 데이터전극(20X)에 공진피킹전압(Vp)을 공급하기 위한 데이터전극 구동부를 나타내는 회로도이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 데이터전극 구동부는 데이터전압 공급원(Vcc)과 기저전압원(GND) 사이에 설치된 제1 스위치(QH) 및 제2 스위치(QL)와, 제1 스위치(QH) 및 제2 스위치(QL)의 제어신호를 공급하기 위한 로직처리부(30)와, 데이터전압 공급원(Vcc)과 제1 스위치(QH) 사이에 설치된 인덕터(Lp)를 구비한다. 제1 스위치(QH) 및 제2 스위치(QL)의 출력단은 패널에 접속되어 있다. 패널은 등가적으로 캐패시터이므로 "패널 캐패시터(Cp)"라 한다. 여기서, 제1 및 제2 스위치(QH,QL)는 전계 효과 트랜지스터(Field-Effect Transistor)이다. 제1 스위치(QH) 및 제2 스위치(QL)는 각각의 게이트단자에 접속된 로직처리부(30)로부터 제어신호를 공급받아 턴-온 및 턴-오프된다. 제1 스위치(QH)는 인덕터(Lp)를 통해 데이터전압 공급원(Vcc)에 접속되고, 제2 스위치(QL)는 기저전압원(GND)에 접속된다.
로직처리부(30)는 데이터전극(20X)에 데이터전압(data)을 공급하기 위한 제어신호를 생성하여 제1 스위치(QH) 및 제2 스위치(QL)에 공급한다.
로직처리부(30)는 어드레스기간에서 제1 스위치(QH)의 게이트단자에는 로우상태의 제어신호를 공급하며, 제2 스위치(QL)의 게이트단자에는 하이상태의 제어신호를 공급한다. 제1 스위치(QH)에 로우상태의 제어신호가 인가되면 제1 스위치(QH)가 턴-오프되고, 제2 스위치(QL)에 하이상태의 제어신호가 인가되면 제2 스위치(QL)는 턴-온된다. 따라서, 데이터전극(20X)은 제2 스위치(QL)를 통해 기저전압원(GND)에 접속되어 그라운드전위를 유지하게 된다. 이렇게 데이터전극(20X)은 그라운드전위의 상태를 유지하고 있는 상태에서 로직처리부(30)로부터 제1 스위치(QH)의 게이트단자에는 하이상태의 제어신호가 공급되고, 제2 스위치(QL)의 게이트단자에는 로우상태의 제어신호가 공급된다. 제1 스위치(QH)에 하이상태의 제어신호가 인가되면 제1 스위치(QH)가 턴-온되고, 제2 스위치(QL)에 로우상태의 제어신호가 인가되면 제2 스위치(QL)는 턴-오프된다.
인덕터(Lp)는 제1 스위치(QH)가 턴-온될 때 패널 캐패시터(Cp)와 함께 공진회로를 형성한다. 이러한 공진회로는 제1 스위치(QH)의 턴-온 시점에서 인던터(Lp)의 리액턴스와 패널 캐패시터(Cp)의 리액턴스가 상쇄로 공진점을 형성하여 공진파형인 공진피킹전압(Vp)을 발생하여 데이터전극(20X)에 공급되게 한다.
데이터전극(20X)에는 도 8에 도시된 바와 같이 데이터전압(data)의 상승기간에 공진피킹전압(Vp)이 공급된다.
공진피킹전압(Vp)은 수학식 1과 같이 인덕터(Lp)의 인덕턴스 값(L)과 패널 캐패시터(Cp) 용량(C)에 의해 결정된다.
따라서, 인덕터(Lp)의 인덕턴스 값(L)은 공진피킹전압(Vp)을 고려하여 패널 캐패시터(Cp) 용량(C), 즉 PDP의 크기에 따라 다르게 설정하게 된다.
이러한, 공진피킹전압(Vp)으로 어드레스방전은 초기에 공급되는 데이터전압(data)이 상대적으로 높기 때문에 주사전극(12Y)에 공급되는 스캔펄스(Vscan)와의 전압차가 매우 크게 되어 어드레스 방전이 개시되게 된다. 이어서 공진피킹전압(Vp)이 상쇄되어 상대적으로 낮은 데이터전압(data)이 공급되더라도 방전 초기에 충분한 벽전하가 발생되어 있으므로 다른 셀들의 선택될 때까지 벽전하를 유지하게 된다.
이에 따라, 공진피킹전압(Vp)에 의하여 데이터전압 공급원(Vcc)으로부터 데이터전극(20X)에 직접 인가되는 데이터전압(data)을 공진피킹전압(Vp)의 최대 전압만큼 낮게 공급하더라도 충분히 어드레스 방전을 일으킬 수 있다. 결과적으로 데이터전압 공급원(Vcc)의 구동전압은 공진피킹전압(Vp)만큼 낮출 수 있게 된다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이의 데이터 구동방법 및 그 구동장치는 데이터전압의 상승지점에 공진피킹전압을 부가함으로써 안정된 어드레스 방전을 일으킬 수 있게 된다. 이에 따라, 어드레스 방전 효율이 향상된다.
또한, 데이터 구동전압은 공진피킹전압만큼 낮출 수 있으므로 소비전력을 줄일 수 있게 된다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여 져야만 할 것이다.

Claims (4)

1 수평 주사기간동안 데이터전압 공급원으로부터의 데이터전압을 데이터전극에 공급하여 어드레스 방전을 일으키는 플라즈마 디스플레이 패널의 데이터 구동방법에 있어서,
상기 어드레스방전을 위해 상기 데이터전압의 상승지점에서 공진피킹전압을 상기 데이터전극에 부가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스프레이 패널의 데이터 구동방법.
어드레스방전을 위해 데이터전극들을 구동하는 플라즈마 디스플레이 패널의 데이터 구동장치에 있어서,
데이터전압 공급원과,
기저전압원과,
입력 제어신호에 의해 상기 데이터전압 공급원과 상기 기저전압원을 선택적으로 상기 데이터전극과 접속시키기 위한 스위칭수단과,
상기 데이터전압 공급원과 상기 스위칭수단 사이에 설치되어 상기 패널과 공진회로를 형성하여 상기 스위칭수단을 통해 상기 데이터전극에 공급되는 데이터전압에 공진피킹전압을 발생시키는 공진회로부를 구비하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 데이터 구동장치.
제 2항에 있어서,
상기 스위칭수단은
상기 입력 제어신호에 따라 상기 데이터전압 공급원으로부터 공급되는 상기 데이터전압을 상기 데이터전극에 공급하는 제1 스위치와,
상기 입력 제어신호에 따라 상기 기저전압원으로부터 공급되는 그라운드전압을 상기 데이터전극에 공급하는 제2 스위치를 구비하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 데이터 구동장치.
제 2항에 있어서,
상기 공진회로부는 인덕터인 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 데이터 구동장치.
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