KR101451576B1 - 유기 발광 소자의 구동장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유기 발광 소자의 구동장치에 관한 것으로 특히, 패널의 휘도 또는 색좌표 편차를 개선할 수 있는 유기 발광 소자의 구동장치에 관한 것이다. 이러한 본 발명은, 유기 발광 소자의 패널 특성 측정장치에 있어서, 유기 발광 소자를 구동하는 전원 라인에 연결되며, 게이트와 소스가 서로 연결된 구동 트랜지스터와; 상기 구동 트랜지스터의 소스에 연결되며, 상기 구동 트랜지스터의 소스에서 일정한 기준 전압이 출력되도록 전류량이 조절되는 전류소스 또는 전류싱크를 포함하는 것을 특징으로 한다.
구동 트랜지스터, 패널, 특성, 문턱전압, 계조.

Description

유기 발광 소자의 구동장치 {Apparatus for driving organic light emitting device}
본 발명은 유기 발광 소자의 구동장치에 관한 것으로 특히, 패널의 휘도 또는 색좌표 편차를 개선할 수 있는 유기 발광 소자의 구동장치에 관한 것이다.
유기 발광 다이오드(organic light emitting device; 이하, OLED라 한다.) 또는 유기 전계 발광소자(organic electro-luminescent device)는 전자 주입 전극과 정공 주입 전극으로부터 각각 전자와 정공을 발광층 내부로 주입시켜, 이 주입된 전자와 정공이 결합한 엑시톤이 여기상태로부터 기저상태로 떨어질 때 발생하는 발광을 이용하는 소자이다.
이와 같이, 자체발광이 가능한 소자이므로 소자의 부피와 무게를 줄일 수 있으며, 제조공정이 단순하기 때문에 생산원가를 줄일 수 있는 장점이 있다.
또한 이러한 OLED는 저전력, 고휘도, 고 반응속도, 저 중량의 우수한 패널 특성이 있으므로, 이동통신 단말기, 차량 네비게이션 시스템, PDA, 캠코더, 등 대부분의 디스플레이를 필요로 하는 장치에 사용될 수 있는 차세대 디스플레이로서 적용되거나 연구중에 있다.
이러한 OLED는 구동 방식에 따라 액티브 매트릭스(active matrix; AMOLED)형과 패시브 매트릭스(passive matrix; PMOLED)형으로 나뉜다.
이 중에서 액티브 매트릭스형 OLED의 구동을 위한 픽셀(pixel) 구조는 도 1에서와 같다. 즉, 매 프레임(frame)마다 스위칭 소자(switching TFT)인 T2가 선택되어 온(on) 되고, 데이터 라인(data line)에 이미지 데이터(image data)에 맞는 데이터 전압이 인가되면, 이 데이터 라인과 T2를 통해서 구동 소자(driving TFT)인 T1의 게이트(gate) 단자와 저장 축전기(storage capacitor)인 C1에 데이터 전압이 저장되면서 T1이 정전류 구동을 시작하게 된다.
그 후 T2가 오프(off) 되면 다음 프레임에 T2가 온(on) 될 때까지 T1은 저장된 데이터 전압에 맞도록 OLED에 일정한 전류를 공급하는 정전류 구동을 하게 된다.
이때, 상술한 TFT 소자의 특성에 따라 OLED에 공급되는 전류가 차이가 발생하게 된다. 즉, 도 2에서는 구동 소자(driving TFT)의 게이트(gate) 단자에 동일한 데이터 전압이 입력되었을 때 소자(TFT)의 특성이 다른 3개의 TFT 출력 특성 그래프와 1개의 OLED 특성 그래프를 나타내고 있으며, 이러한 TFT 그래프와 OLED 그래프가 만나는 지점의 전류량이 실제로 OLED에 인가되는 전류이다.
도 2에서 나타내는 바와 같이, 동일한 데이터 전압을 인가해도 TFT 특성에 따라 OLED에 공급되는 전류량의 차이가 발생할 수 있으며, 이러한 전류량의 차이에 의해서 패널간 휘도, 색좌표, 감마(gamma)의 차이가 발생할 수 있다.
도 3에서는 전압 구동형 AMOLED에서 사용되는 계조 전압이나 계조 전압을 만 들기 위한 기준 전압을 생성하는 회로도를 나타내고 있다. 이러한 회로의 동작은 2개의 전원에 여러 개의 저항이 직렬로 배열되어서 전압이 분배되고, 이와 같이 분배된 전압을 계조 전압이나 계조를 만드는 기준전압으로 사용을 한다.
이와 같은 방식은 AMOLED에 사용되는 TFT의 Vth(Threshold voltage; 문턱전압)나 모빌리티(mobility) 등의 특성에 상관없이 계조 전압이나 계조를 만들기 위한 기준 전압을 일정한 전압으로 고정시키는 방식으로, 이러한 방식을 사용하면 TFT의 특성 차이에 의해서 AMOLED 모듈의 휘도나 감마(gamma), 대비비(contrast) 등의 변화가 발생하여 수율에 영향을 줄 수 있다.
또한 AMOLED가 동작하면서 발생하는 열과 주위 온도에 의해서 TFT의 특성의 변화가 발생할 수 있고, 이에 따라 AMOLED의 특성이 변할 수 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 본 발명은 패널의 구동 트랜지스터(TFT)의 문턱전압(Vth) 또는 모빌리티(mobility) 등의 특성을 측정하여, 이 값을 유기 발광 소자 패널의 구동장치의 계조 전압 또는 계조를 만드는 기준 전압에 적용함으로써 패널간 편차를 해소할 수 있는 유기 발광 소자의 구동장치를 제공하는 데 있다.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 제1관점으로서, 본 발명은, 유기 발광 소자의 패널 특성 측정장치에 있어서, 유기 발광 소자를 구동하는 전원 라인에 연결되며, 게이트와 소스가 서로 연결된 구동 트랜지스터와; 상기 구동 트랜지스터의 소스에 연결되며, 상기 구동 트랜지스터의 소스에서 일정한 기준 전압이 출력되도록 전류량이 조절되는 전류소스 또는 전류싱크를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 제2관점으로서, 본 발명은, 유기 발광 소자의 구동장치에 있어서, 유기 발광 소자를 구동하는 전원 라인에 연결되며, 게이트와 소스가 서로 연결된 구동 트랜지스터와, 상기 구동 트랜지스터의 소스에 연결되며, 상기 구동 트랜지스터의 소스에서 일정한 기준 전압이 출력되도록 전류량이 조절되는 전류소스 또는 전류싱크를 포함하는 특성 측정부와; 상기 구동 트랜지스터에 따라 특성 측정부의 전류량이 조절된 출력값을 이용하여 계조 또는 계조 기준 전압을 생성하는 전압 생성부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 제2관점으로서, 본 발명은, 유기 발광 소자의 구동장치에 있어서, 유기 발광 소자를 구동하는 전원 라인에 연결되며, 게이트와 소스가 서로 연결된 구동 트랜지스터와; 상기 구동 트랜지스터의 소스에 연결되며, 상기 구동 트랜지스터의 소스에서 일정한 기준 전압이 출력되도록 전류량이 조절되는 전류소스 또는 전류싱크를 포함하는 특성 측정부와; 상기 특성 측정부의 출력값이 저장되는 저장부와; 상기 저장된 출력값에 따라 연산하여 다수의 계조 또는 계조 기준 전압을 생성하는 전압 생성부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 패널의 구동 트랜지스터의 특성을 측정할 수 있는 1개 이상의 패널 특성 측정장치(TFT 특성 측정부)를 이용하여 측정된 결과를 사용하거나, 이를 연산하여 계조 전압을 생성함으로써, 구동부에서 구동 트랜지스터 특성의 차이를 보정할 수 있어 패널간 색 편차를 조절할 수 있고, 패널을 출하하기 전에 보정 데이터만을 사용하여 용이하게 보정할 수 있는 효과가 있는 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명이 여러 가지 수정 및 변형을 허용하면서도, 그 특정 실시예들이 도면들로 예시되어 나타내어지며, 이하에서 상세히 설명될 것이다. 그러나 본 발명을 개시된 특별한 형태로 한정하려는 의도는 아니며, 오히려 본 발명은 청구항들에 의해 정의된 본 발명의 사상과 합치되는 모든 수정, 균등 및 대용을 포함한다.
본 발명은 유기 발광 소자 패널의 구동 트랜지스터(TFT)의 문턱전압(Vth)이나 모빌리티(mobility) 등의 특성을 측정하여 패널의 특성을 측정함으로써 이 측정된 값을 구동부 IC의 계조 전압이나 계조를 만드는 기준 전압에 적용하는 것을 특징으로 한다. 이러한 본 발명은 발광영역 외부에 배치되는 별도의 픽셀 또는 발광영역의 임의의 픽셀에 구성되는 구동트랜지스터의 소스 전압을 측정하여 대표적인 전압값을 산출하고 이를 패널 전체의 픽셀을 구동하기 위한 계조전압 또는 계조기준전압의 보상전압으로 이용하는 기술에 관한 것이다.
유기 발광 소자 패널에서 구동 트랜지스터(TFT)의 문턱전압(Vth)이나 모빌리티(mobility) 등의 특성을 측정하는 방법은 다양한 장치 또는 방법이 이용될 수 있으나, 그 구체적인 예를 하기의 실시예를 이용하여 설명한다.
유기 발광 소자 패널의 구동 트랜지스터(TFT)의 문턱전압(Vth)이나 모빌리티(mobility) 등의 특성을 측정하기 위한 특성 측정부(10)는, 도 4에서 도시하는 바와 같이, 유기 발광 소자를 구동하는 전원 라인에 연결되며, 게이트(G)와 소스(S)가 서로 연결된 구동 트랜지스터(T1)와, 이 구동 트랜지스터(T1)의 소스측에 연결된 전류소스(current source) 또는 전류싱크(current sink)를 포함하여 구성된다.
이러한 특성 측정부(10)의 동작을 설명하면 다음과 같다. 이하, 구동 트랜지스터(T1)의 소스측에 전류소스(Is)를 연결한 상태를 예를 들어 설명한다.
유기 발광 소자의 전압 구동방식은 구동 트랜지스터(TFT; T1)가 포화영역(saturation 영역)에서 동작하므로 구동 트랜지스터(T1)에서 이러한 포화영역에서 흐르는 전류를 측정하기 위해서 구동 트랜지스터(T1)의 게이트(G)와 소스(S)를 연결한 후 전류소스(Is)와 연결한다.
이와 같은 상태에서 동작시키면 구동 트랜지스터(T1)의 게이트(G)와 소스(S) 단자의 전압 값은 전류소스(Is)에서 흐르는 전류와 동일한 전류를 흐르게 하기 위해서 구동 트랜지스터(T1)의 게이트(G) 단자에 인가하여야 하는 전압(VREF)으로 안정화된다.
이와 같이 측정된 전압은 구동 트랜지스터(T1)의 문턱전압(Vth)과 모빌리티(mobility) 등의 특성이 반영되어 지므로 측정된 전압을 사용하여 유기 발광 소자를 구동하면 패널 간의 편차를 개선할 수 있다.
즉, 구동 트렌지스터(T1)의 소스(S) 단자의 전압 값은 VREF로 안정화되는데, 이 VREF 값을 기준으로 계조 전압 또는 계조 기준 전압을 생성하게 되면, 이 전압 값은 구종 트랜지스터(T1)의 특성이 이미 고려된 값이 되므로 유기 발광 소자 패널간 편차를 개선할 수 있는 것이다.
한편, 이 VREF 값이 원하는 기준 전압이 아닐 경우에는 기준 전압이 출력되도록 전류소스(Is)를 조절할 수 있고, 이와 같이, 조절된 전류소스(Is) 값을 고려하여 패널의 구동 트랜지스터(T1)를 구동할 수 있다.
이와 같은 조절된 전류소스(Is)에 의해 구동 트랜지스터의 소스에서 측정된 전압을 모든 픽셀에 대하여 구동되는 계조 전압 또는 계조 기준 전압에 보상하여 패널을 구동할 수도 있다.
도 4에서 점선으로 된 부분은 유기 발광 소자 패널의 하나의 픽셀을 나타내고 있으며, 이는 하나의 일례로서, 특성 측정부(10)의 회로는 실제로 사용하는 픽셀의 구조에 따라서 달라질 수 있다.
이러한 구동 트랜지스터(T1)의 특성을 측정하기 위한 픽셀은 발광 영역(active area) 외부에 별도로 배치하거나, 유기 발광 소자 패널이 발광하지 않는 기간 동안 발광 영역(active area)에 있는 픽셀들을 사용하여 측정할 수 있다.
<제1실시예>
도 5에서는 상술한 특성 측정부(10)를 이용한 계조 전압 또는 계조 기준 전압 생성 회로의 제1실시예를 나타내고 있다.
여기서 유기 발광 소자 패널에 표현되는 모든 계조의 전압을 상술한 TFT 특성 측정부(10)를 이용하여 측정하고, 이 전압을 사용하여 패널을 구동하는 것으로서, 64 계조(6bit)에 해당하는 실시예를 나타내고 있다.
이와 같이, 모든 계조 전압을 TFT의 특성 측정부(10)를 이용하여 측정하게 되는데, 이와 같은 측정을 위해서는 특성 측정부(10)에 사용된 전류소스나 전류싱크에 흐르는 전류는 측정하고자 하는 계조에 따라서 다르게 설정되어 진다.
도 5의 경우에는 TFT 특성 측정부(10)를 패널에서 사용하는 계조의 수만큼 필요로 한다. 예를 들어서 6 비트(bit), 64 계조를 표현한다면 64개의 TFT 특성 측정부(10)가 필요하다.
이와 같이 특성 측정부(10)를 통한 계조 전압 또는 계조 기준 전압을 이용하여 패널을 구동할 수 있다.
이때, TFT 특성 측정부(10)에 사용된 전류소스나 전류싱크에 흐르는 전류는 측정하고자 하는 계조에 따라서 다르게 설정되어 진다. 예를 들어, 계조가 Gray0, Gray1 등으로 커짐에 따라 해당 전류소스나 전류싱크에 흐르는 전류를 순차적으로 많게 흐르게 하거나 적게 흐르게 함으로써 구동 트랜지스터(T1)의 특성을 고려한 계조 전압 또는 계조 기준 전압 값을 출력하여 이용할 수 있다.
즉, 패널 구동시에 기준 계조 전압 값이 출력되게 하기 위하여 보상해야 하는 전압값을 패널 전체에 걸쳐 보상함으로써 패널 간의 편차를 해소할 수 있는 것이다.
한편, 특성 측정부(10)는, 소자 패널의 적색, 녹색, 또는 청색 픽셀에 각각 연결되어 이용될 수 있다. 즉, 적색, 녹색, 또는 청색 픽셀에 따라 구동 트랜지스터(TFT)의 특성이 다를 수 있다면, 이들 패널에 별개의 특성 측정부(10)를 연결하여 TFT의 특성을 측정하여 이용할 수 있는 것이다.
<제2실시예>
도 6에서는 상술한 특성 측정부(10)를 이용한 계조 전압 또는 계조 기준 전압 생성 회로의 제2실시예를 나타내고 있다. 여기서 설명되지 않은 부분은 제1실시예와 동일할 수 있다. 본 제2실시예에서는 상술한 제1실시예와 같이, 패널에서 64 계조(6bit)를 이용하는 해당하는 실시예를 나타내고 있다.
여기서 유기 발광 소자 패널에 표현되는 몇 개의 계조에 필요한 기준 전압을 TFT 특성 측정부(10)에서 측정한 후, 나머지 계조 전압은 특성 측정부(10)에서 측정된 전압을 전압분배하여 얻을 수 있도록 한다. 일례로서, 도 6에서와 같이, 저항(R)을 이용하여 전압을 분배시켜서 모든 계조 전압을 만들 수 있다.
예를 들어서 6 비트, 64 계조를 표현한다면 9개의 계조 기준 전압을 측정한 후 나머지 계조 전압은 저항으로 분배시켜서 생성할 수 있다.
본 실시예에서도 제1실시예와 같이 각각의 TFT 특성 측정부(10)에 사용된 전류소스나 전류싱크에 흐르는 전류는 측정하고자 하는 계조에 따라서 다르게 설정되어 질 수 있다.
이와 같이 특성 측정부(10)를 통한 계조 전압 또는 계조 기준 전압을 이용하여 패널을 구동할 수 있다.
<제3실시예>
도 7에서는 상술한 특성 측정부(10)를 이용한 계조 전압 또는 계조 기준 전압 생성 회로의 제3실시예를 나타내고 있다. 여기서 설명되지 않은 부분은 제1실시예와 동일할 수 있다.
본 실시예에서는 두 개의 TFT 특성 측정부(10)에서 전압을 측정한 후 나머지 계조 전압은 전압분배하여 생성할 수 있다. 이러한 전압분배는 저항(R)을 이용하여 분배할 수 있다.
즉, 6 비트, 64 계조의 예를 들면, 최하위 값을 갖는 계조인 Gray0와 최상위 값을 갖는 계조인 Gray63에 특성 측정부(10)를 연결하여 계조 전압 또는 이러한 기준 계조 전압을 생성하기 위하여 조절(보상)하여야 하는 전압값을 이용하여 계조 전압을 생성할 수 있다.
<제4실시예>
도 8에서는 하나의 특성 측정부(10)를 이용한 계조 전압 또는 계조 기준 전압 생성 회로의 제4실시예를 나타내고 있다. 여기서 설명되지 않은 부분은 제1실시 예와 동일할 수 있다.
도시하는 바와 같이, 하나의 TFT 특성 측정부(10)를 설치하여 TFT 특성 측정부(10)의 전류소스 또는 전류싱크의 전류 값을 순차적으로 변경하면서 계조 전압 또는 계조 기준 전압을 측정하고, 이러한 측정된 전압 값을 측정 데이터 저장부(20)에 저장한다.
이와 같이 저장부(20)에 저장된 전압 값을 이용하여 연산하여 계조 또는 기준 전압 생성부(30)에서 여러 개의 계조 전압 값을 생성할 수 있다.
이러한 제4실시예에서는 하나의 특성 측정부(10)만 필요하므로 패널의 제작이 용이할 수 있다.
<제5실시예>
도 9에서는 별도로 외부 장치로 구비되는 특성 측정부(10)에서 TFT 특성을 측정한 후, 이를 이용하여 계조 전압을 생성하는 실시예를 나타내고 있다. 여기서 설명되지 않은 부분은 제1실시예와 동일할 수 있다.
즉, 외부 장치로 구비되는 특성 측정부(10)에서 측정된 데이터를 측정 데이터 저장부(20)에서 저장하고, 이를 계조 또는 기준 전압 생성부(30)에서 연산하여 모든 계조 전압을 생성할 수 있다.
상기 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구체적으로 설명하기 위한 일례로서, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 다양한 형태의 변형이 가능하고, 이러한 기술적 사상의 여러 실시 형태는 모두 본 발명의 보호범위에 속함은 당연하다.
도 1은 일반적인 유기 발광 소자의 구동 회로를 나타내는 회로도이다.
도 2는 유기 발광 소자와 구동 TFT의 전류 특성 그래프이다.
도 3은 일반적인 계조 또는 계조 기준 전압 생성 회로도이다.
도 4는 본 발명의 특성 측정부의 일례를 나타내는 회로도이다.
도 5는 본 발명의 구동장치의 제1실시예를 나타내는 블럭도이다.
도 6은 본 발명의 구동장치의 제2실시예를 나타내는 블럭도이다.
도 7은 본 발명의 구동장치의 제3실시예를 나타내는 블럭도이다.
도 8은 본 발명의 구동장치의 제4실시예를 나타내는 블럭도이다.
도 9는 본 발명의 구동장치의 제5실시예를 나타내는 블럭도이다.

Claims (12)

  1. 유기 발광 소자의 구동장치에 있어서,
    유기 발광 소자를 구동하는 전원 라인에 연결되며, 게이트와 소스가 서로 연결된 구동 트랜지스터와;
    상기 구동 트랜지스터의 소스에 연결되는 전류소스 또는 전류싱크와;
    상기 전류소스 또는 상기 전류싱크에 의해 상기 구동 트랜지스터에 전류를 공급하여 상기 소스에서 측정된 전압을 이용하여 생성되는 계조전압 또는 계조기준전압에 의해 패널을 구동하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자의 구동장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 구동 트랜지스터는, 발광영역 외부에 별도로 배치된 픽셀에 형성된 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자의 구동장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 구동 트랜지스터는, 구동중이 아닌 픽셀의 구동 트랜지스터인 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자의 구동장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 구동 트랜지스터의 소스에서 일정한 기준 전압이 출력되도록 상기 전류소스 또는 상기 전류싱크로부터 상기 구동 트랜지스터에 공급되는 전류가 조절되는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자의 구동장치.
  5. 유기 발광 소자의 구동장치에 있어서,
    유기 발광 소자를 구동하는 전원 라인에 연결되며, 게이트와 소스가 서로 연결된 구동 트랜지스터와; 상기 구동 트랜지스터의 소스에 연결되며, 상기 구동 트랜지스터의 소스에서 일정한 기준 전압이 출력되도록 구동 트랜지스터에 공급되는 전류량이 조절되는 전류소스 또는 전류싱크를 포함하는 특성 측정부와;
    상기 전류량이 조절됨에 따라 상기 특성 측정부에 의해 상기 구동 트랜지스터의 소스에서 측정된 전압을 이용하여 계조 전압 또는 계조 기준 전압을 생성하는 전압 생성부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자의 구동장치.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 전압 생성부에는 상기 소자에서 표현되는 계조의 개수와 동일한 수의 특성 측정부가 연결된 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자의 구동장치.
  7. 제 5항에 있어서, 상기 전압 생성부에는 상기 소자에서 표현되는 계조의 개수를 정수로 나눈 값에 해당하는 특성 측정부가 연결된 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자의 구동장치.
  8. 제 5항에 있어서, 상기 전압 생성부에는 최상위 계조값과 최하위 계조값을 생성하는 부분에 특성 측정부가 연결된 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자의 구동장치.
  9. 제 6항 내지 8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 특성 측정부의 전류량은 순차적으로 상승 또는 하강하면서 해당 계조 전압에 해당하는 기준 전압에 대하여 조절된 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자의 구동장치.
  10. 제 7항 또는 8항에 있어서, 상기 전압 생성부는, 상기 특성 측정부에 의해 측정된 상기 소스 단자의 전압을 전압 분배하여 계조 전압 또는 계조 기준 전압을 출력하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자의 구동장치.
  11. 유기 발광 소자의 구동장치에 있어서,
    유기 발광 소자를 구동하는 전원 라인에 연결되며, 게이트와 소스가 서로 연결된 구동 트랜지스터와; 상기 구동 트랜지스터의 소스에 연결되며, 상기 구동 트랜지스터의 소스에서 일정한 기준 전압이 출력되도록 상기 구동 트랜지스터에 공급되는 전류량이 조절되는 전류소스 또는 전류싱크를 포함하는 특성 측정부와;
    상기 전류량이 조절됨에 따라 상기 특성 측정부에 의해 상기 구동 트랜지스터의 소스에서 측정된 전압이 저장되는 저장부와;
    상기 저장된 전압에 따라 연산하여 다수의 계조 전압 또는 계조 기준 전압을 생성하는 전압 생성부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자의 구동장치.
  12. 제 5항 또는 제11항에 있어서, 상기 특성 측정부는, 소자의 적색, 녹색, 또는 청색 픽셀에 각각 연결되는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자의 구동장치.
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