KR101793627B1 - 대칭형 pwm 펄스 분포를 이용한 엘이디 컬러 구현 방법 및 그 장치 - Google Patents

대칭형 pwm 펄스 분포를 이용한 엘이디 컬러 구현 방법 및 그 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 대칭형 PWM 펄스 분포를 이용한 엘이디 컬러 구현 방법 및 그 장치에 관한 것으로서, 본 발명의 일실시예에 따른 대칭형 PWM 펄스 분포를 이용한 엘이디 컬러 구현 방법은, PWM 신호발생부에서 각 비트별로 B(0), B(1), ... B(N-1), B(N)까지 PWM 신호를 발생시키는 단계와; 상기 각 PWM신호에서 설정된 단위 PWM신호를 추출하는 단계와; 추출된 상기 단위 PWM신호를 B(0)는 PWM_B(N)에, B(1)은 PWM_B(N-1)에, .... B(N-1)은 PWM_B(1)에, B(N)은 PWM_B(0)에 각각 역순으로 순차적으로 배치하여 상기 단위 PWM신호가 주기 구간 전체에 걸쳐 대칭형 분포를 갖도록 매핑하는 단계와; 매핑된 상기 단위 PWM 신호들과 이에 대응하여 입력되는 비디오 데이터를 조합하여 각 엘이디 온/오프 신호를 생성하는 단계와; 생성된 상기 각 엘이디 온/오프 신호를 엘이디로 출력하여 온/오프 제어하는 단계;를 포함하는 것을 요지로 한다.
이에 의해, PWM 신호발생부에서 발생된 PWM 신호에서 단위 PWM 신호를 추출한 다음 이를 각 비트에 대하여 역순으로 배치하여 주기 전구간에 대하여 대칭적으로 분포하게 함으로써, 입력 데이터의 최상위 비트에 가해지는 PWM 신호의 갯수를 최대로 하면서도 색상 구현시 컬러 밴드간 색간섭이 발생하는 것을 방지할 수 있어 원형의 동영상 색상 표현을 안정적으로 표출할 수 있다.

Description

대칭형 PWM 펄스 분포를 이용한 엘이디 컬러 구현 방법 및 그 장치{LED COLOR IMPLEMENTATION METHOD AND ITS APPARATUS USING SYMMETRICAL DISTRIBUTED PWM PULSE}
본 발명은, 엘이디 컬러 구현 방법 및 그 장치에 관한 것으로서, 최상위비트의 PWM 신호 뿐만 아니라, 모든 PWM 비트 수에 해당하는 펄스 및 적용시점을 PWM 주기의 전구간에 걸쳐 균등하게 발생시킴으로써 급격한 변화를 제거하여, 색상 구현 펄스간에 변화 비율을 최소화하여 동영상 구현시 컬러 밴드에서의 색상 간섭을 제거할 수 있는 대칭형 PWM 펄스 분포를 이용한 엘이디 컬러 구현 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
엘이디(LED)는 일정한 전압과 전류로 작동하는 수동 발광소자이다.
풀 컬러 엘이디 전광판에서는 RGB의 각각 여러 명암단계(Gray Scale)이 있는 동영상 비디오를 표출해야하기 때문에 수동소자인 엘이디를 이용하여 안정적으로 풀 컬러(Full Color) 색상을 고르게 표출하는가 하는 것이 중요한 요소기술이 된다.
일반적인 엘이디 표시장치는 적색(Red : R), 녹색(Green : G), 청색(Blue : B)의 빛을 사용하여 영상을 표현한다. 예를 들어, 각 색별로 8비트(Bit)의 색 데이터를 사용한다고 가정하면, 8비트로 표현할 수 있는 색의 종류는 2의 8제곱 즉, 256가지이고, 16비트의 색 데이터를 사용할 경우에는 65,536가지가 된다.
떠라서, 8비트 컬러(256 color)에서 16비트 컬러(65,536 color)까지를 표출하기 위해서는 256개에서 65,536개의 엘이디 on 펄스(pulse)를 입력 비디오 데이터의 각 비트별로 해당하는 펄스의 수를 적용하여 엘이디를 on함으로써 색상을 구현하게 된다.
이를 위해 도 1과 같이, 각 데이터 비트 별로 D0=1, D1=2, D2=4, D3=8, ...D15=32,768개 만큼 비디오 데이터의 값에 따라 선형적으로 PWM 펄스의 갯수를 할당해 엘이디를 on하게 한다.
이럴 경우, 컬러 구현 주기 T동안에 각 데이터 비트당 색상 구현을 위해 할당되는 펄스의 비율은 선형적이더라도 컬러 구현 중에 각 비트 크기가 클수록 색상의 경계에서 급격한 변화가 생기게 되어 색상간 간섭이 크게 발생하게 된다.
특히, 동영상 표출시에는 색상의 경계에서 비트 값이 클수록 이런 간섭이 크게 발생하게 되는되, 이로 인해 명암단계(Gray Scale) 경계상에서 심한 어른거리는 현상이 나타나게 되는데, 이는 정지 영상에서는 나타나지 않으며, 동영상에서 나타나는 현상이다.
이렇게 Gray Scale의 경계상에서 어른거리는 밴드(band)의 구별은 사람 눈의 밝기 감지와 관련이 있다.
즉, 일반적으로 사람의 눈에는 밝기의 명암 차이가 5% 이상 차이가 나면 구별하게 되는데, 종래의 방법에서 전체 색상을 구현하는 PWM의 주기 중 90% 이상의 비디오 데이터 에너지 영역에 걸쳐 5% 이상의 색변화 차이가 나타난다. 특히, 최상위비트(Most Significant Byte : MSB)에서는 동영상에서 50%의 색변화차이로 크게 감지하게 된다.
16비트 컬러 구현의 경우, 기존방식을 도식화해서 보면, 도 3 및 도 4와 같이, 비트 12에서부터 5% 이상의 차이가 나는 것을 볼 수 있으며, 이 역시 전체 색 구현 주기 중 90% 이상의 입력 비디오 데이터 에너지 영역에서 5% 이상의 색변화 차이가 나는 것을 확인할 수 있다.
이로인해, 동영상의 입력 비디오 데이터와 같이 빠른 비디오 변화의 경우, 색상 구현을 위해 PWM 컬러 렌더링시 갑작스런 컬러 경계의 변화가 크게 발생하면서 색상 간에 간섭을 일으켜 사람의 눈에 반짝이는 밴드라인(Band Loine)이 보이게 되는 문제가 발생한다.
대한민국 특허등록 제10-0904060호
이를 해결하기 위해서는, PWM 신호 발생시 비트간 급격한 펄스 변화가 없는 방식에 대한 개발이 필요한 실정이며, 기본적으로 최상위비트의 PWM 신호 뿐만 아니라, 모든 PWM 비트 수에 해당하는 펄스 및 적용시점을 PWM 주기의 전구간에 걸쳐 균등하게 발생시킴으로써 급격한 변화를 제거하여, 색상 구현 펄스간에 변화 비율을 최소화하여 동영상 구현시 컬러 밴드에서의 색상 간섭을 제거하고자 한다.
따라서, 본 발명의 목적은, PWM 신호발생부에서 발생된 PWM 신호에서 단위 PWM 신호를 추출한 다음 이를 각 비트에 대하여 역순으로 배치하여 주기 전구간에 대하여 대칭적으로 분포하게 함으로써, 입력 데이터의 최상위 비트에 가해지는 PWM 신호의 갯수를 최대로 하면서도 색상 구현시 컬러 밴드간 색간섭이 발생하는 것을 방지할 수 있어 원형의 동영상 색상 표현을 안정적으로 표출할 수 있는 대칭형 PWM 펄스 분포를 이용한 엘이디 컬러 구현 방법 및 그 장치를 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 모든 비트에 대하여 쉽게 적용할 수 있을 뿐 아니라, 간단한 구성을 통하여 구현이 가능하여 동일한 효과를 발생하기 위한 복잡한 추가 장비가 불필요하므로 적은 비용으로 최상의 색상 구현을 할 수 있는 대칭형 PWM 펄스 분포를 이용한 엘이디 컬러 구현 방법 및 그 장치를 제공하는 데 있다.
상기 목적은, 본 발명의 일실시예에 따라, PWM 신호발생부에서 각 비트별로 B(0), B(1), ... B(N-1), B(N)까지 PWM 신호를 발생시키는 단계와; 상기 각 PWM신호에서 설정된 단위 PWM신호를 추출하는 단계와; 추출된 상기 단위 PWM신호를 B(0)는 PWM_B(N)에, B(1)은 PWM_B(N-1)에, .... B(N-1)은 PWM_B(1)에, B(N)은 PWM_B(0)에 각각 역순으로 순차적으로 배치하여 상기 단위 PWM신호가 주기 구간 전체에 걸쳐 대칭형 분포를 갖도록 매핑하는 단계와; 매핑된 상기 단위 PWM 신호들과 이에 대응하여 입력되는 비디오 데이터를 조합하여 각 엘이디 온/오프 신호를 생성하는 단계와; 생성된 상기 각 엘이디 온/오프 신호를 엘이디로 출력하여 온/오프 제어하는 단계;를 포함하는 대칭형 PWM 펄스 분포를 이용한 엘이디 컬러 구현 방법에 의해 달성된다.
이에 의해, 상기 매핑에 의하여 상기 단위 PWM신호들은 주기 전 구간에 걸쳐 균등하게 분포된다.
여기서, 상기 단위 PWM신호를 추출하는 단계는, 상기 각 PWM 신호의 경계값에 해당하는 단위 펄스(pulse)를 추출할 수 있다.
또한, 상기 경계값은 상기 각 PWM 신호의 첫번째 단위 펄스로 할 수 있다.
한편, 상기 목적은, 본 발명의 다른 실시예에 따라, 각 비트별로 B(0), B(1), ... B(N-1), B(N)까지 PWM 신호를 발생시키는 PWM 신호발생부와; 상기 각 PWM신호에서 설정된 단위 PWM신호를 추출하는 단위 PWM 신호추출부와; 추출된 상기 단위 PWM신호를 B(0)는 PWM_B(N)에, B(1)은 PWM_B(N-1)에, .... B(N-1)은 PWM_B(1)에, B(N)은 PWM_B(0)에 각각 역순으로 순차적으로 배치하여 상기 단위 PWM신호가 주기 구간 전체에 걸쳐 대칭형 분포를 갖도록 매핑하는 대칭신호생성부와; 비디오 데이터가 입력되는 비디오 데이터 입력부와; 매핑된 상기 단위 PWM 신호들과 이에 대응하여 입력되는 상기 비디오 데이터를 조합하여 각 엘이디 온/오프 신호를 생성하는 엘이디신호생성부;를 포함하여, 출력된 상기 엘이디 온/오프 신호에 의해 상기 엘이디가 작동되는 대칭형 PWM 펄스 분포를 이용한 엘이디 컬러 구현 장치에 의해서도 달성된다.
여기서, 상기 단위 PWM 신호추출부는, 상기 각 PWM 신호에서 첫번째 펄스(pulse)만을 추출할 수 있다.
본 발명에 따른 대칭형 PWM 펄스 분포를 이용한 엘이디 컬러 구현 장치는, PWM 신호발생부에서 발생된 PWM 신호에서 단위 PWM 신호를 추출한 다음 이를 각 비트에 대하여 역순으로 배치하여 주기 전구간에 대하여 대칭적으로 분포하게 함으로써, 입력 데이터의 최상위 비트에 가해지는 PWM 신호의 갯수를 최대로 하면서도 색상 구현시 컬러 밴드간 색간섭이 발생하는 것을 방지할 수 있어 원형의 동영상 색상 표현을 안정적으로 표출할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 대칭형 PWM 펄스 분포를 이용한 엘이디 컬러 구현 장치는, 모든 비트에 대하여 쉽게 적용할 수 있을 뿐 아니라, 간단한 구성을 통하여 구현이 가능하여 동일한 효과를 발생하기 위한 복잡한 추가 장비가 불필요하므로 적은 비용으로 최상의 색상 구현을 할 수 있다는 장점이 있다.
도 1은, 종래 엘이디 동영상 컬러 구현을 위한 PWM 신호 제어를 도시한 그림,
도 2는, 종래 기술에 따른 컬러 변화 비율을 나타낸 표,
도 3은, 종래 기술에 따른 색상 경계에서의 떨림을 설명하기 위한 그림,
도 4는, 본 발명의 일실시예에 따른 대칭형 PWM 펄스 분포를 이용한 엘이디 컬러 구현 방법의 흐름도,
도 5는, 대칭형 PWM 펄스 분포를 이용한 엘이디 컬러 구현 장치의 구성블록도,
도 6은, 본 발명의 일실시예에 따른 PWM 신호 파형도,
도 7은, 본 발명의 일실시예에 따른 단위 PWM 신호추출 후의 파형도,
도 8은, 본 발명의 일실시예에 따른 PWM 신호발생부의 회로 구성도,
도 9는, 본 발명의 일실시예에 따른 단위 PWM 신호추출부 및 대칭신호 생성부의 회로 구성도,
도 10은, 본 발명의 일실시예에 따른 엘이디 신호생성부의 회로 구성도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
먼저, 본 발명의 일실시예에 따른 대칭형 PWM 펄스 분포를 이용한 엘이디 컬러 구현 장치(1)에 대하여 설명한다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 대칭형 PWM 펄스 분포를 이용한 엘이디 컬러 구현 장치(1)는, PWM 신호발생부(10)와, 단위 PWM 신호추출부(20)와, 대칭신호 생성부(30)와, 비디오 데이터 입력부(40)와, 엘이디 신호생성부(50)를 포함한다.
PWM 신호발생부(10)는, 각 비트 별로 B(0), B(1), ... B(N-1), B(N)까지 PWM 신호를 발생시킨다.
설명에 앞서, 본 명세서에서는 16비트(bit)를 예로 들어 설명하나, 본 발명의 적용이 16비트에만 한정되는 것은 아니며, 다양한 비트에 제한 없이 적용될 수 있다.
또한, 편의상 발광소자의 일예로서 엘이디(LED)를 지칭하여 설명하나, 본 발명의 적용이 엘이디에만 한정되는 것은 아니며, 모든 종류의 발광소자에 제한 없이 적용이 가능함은 물론이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 PWM 신호발생부(10)를 도시한 것으로, 16비트의 PWM 신호를 발생시키기 위하여 PWM 단위 신호(pulse)를 클락(clock) 입력으로 하여 PWM 신호를 발생시킨다.
도 6은 PWM 신호발생부(10)에서 발생된 PWM 신호를 도시한 것이다.
단위 PWM 신호추출부(20)는, 상기 각 PWM신호에서 설정된 단위 PWM신호를 추출한다.
즉, 단위 PWM 신호추출부(20)는 전단계인 PWM 신호발생부(10)의 각 카운터(Counter)의 각각의 출력 값에서 단위 PWM 신호 만큼만 펄스값을 추출한다.
여기서, 상기 단위 PWM신호를 추출하는 방법은, 다양하게 마련될 수 있으며, 예를 들어, 상기 각 PWM 신호의 경계값에 해당하는 단위 펄스(pulse)를 추출(Edge Detection)할 수 있다. (도 9 참조)
여기서, 더 구체적으로는, 상기 경계값은 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 각 PWM 신호의 첫 번째 단위 펄스로 마련될 수 있다.
대칭신호 생성부(30)는, 추출된 상기 단위 PWM신호를 B(0)는 PWM_B(N)에, B(1)은 PWM_B(N-1)에, .... B(N-1)은 PWM_B(1)에, B(N)은 PWM_B(0)에 각각 역순으로 순차적으로 배치하여 상기 단위 PWM신호가 주기 구간 전체에 걸쳐 대칭형 분포를 갖도록 매핑한다.
도 9는 대칭신호 생성부(30)에서 상기 단위 PWM 신호(B(0),...)를 각각 역순으로 배치하기 위한 회로도의 일예를 도시한 것이다.
즉, 대칭신호 생성부(30)는 상기 단위 PWM 신호 B(0)를 매핑된 단위 PWM 신호 (PWM_B(15))에 배치하며, 순차적으로 B(1)은 PWM_B(14)에, B(2)는 PWM_B(13)에, .... B(15)는 PWM_B(0)에 배치한다.
이렇게 모든 비트에 대하여 상기 단위 PWM 신호를 역순으로 배치하면, 도 7에 도시된 바와 같이, PWM 주기 T에 대하여 전구간에서 대칭으로 구성되게 되며, 최상위 비트(MSB : Most Significant Bite, B(15)) 뿐만 아니라 각각의 PWM 비트의 색상구현 펄스가 전 구간에 균등게 분포하게된다.
따라서, 컬러 색상 구현에 대한 색상 에너지 분포가 전체적으로 대칭으로 균등하게 분포하게 되는 것이다.
비디오 데이터 입력부(40)는 비디오 데이터가 입력되며, 후술할 엘이디 신호생성부(50)로 비디오 데이터를 송신한다. 비디오 데이터 입력부(40)는 종래 컬러 구현 장치에서의 구성과 차이가 없으므로 이에 대하여는 자세한 설명을 생략하기로 한다.
엘이디 신호생성부(50)는, 매핑된 상기 단위 PWM 신호들과 이에 대응하여 입력되는 상기 비디오 데이터를 조합하여 각 엘이디 온/오프 신호를 생성한다.
도 10은, 엘이디 신호생성부(50)의 일실시예에 따른 회로구성을 나타낸다. 도9를 참조하면, 비디오 데이터 입력부(40)로부터 수신된 비디오 데이터(D(0), ... D(15))와 대칭신호 생성부(30)로부터 수신된 매핑된 단위 PWM 신호 (PWM_B(0), ..., PWM_B(0))를 조합하여 각 엘이디를 온/오프 하기 위한 엘이디 온/오프 신호가 생성되는 것을 확인할 수 있다.
이렇게 생성된 상기 엘이디 온/오프 신호는 도 5 및 도 10에 도시된 바와 같이, 엘이디(60)로 출력되어 해당 엘이디를 온/오프 하게 된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 대칭형 PWM 펄스 분포를 이용한 엘이디 컬러 구현 장치는, PWM 신호발생부에서 발생된 PWM 신호에서 단위 PWM 신호를 추출한 다음 이를 각 비트에 대하여 역순으로 배치하여 주기 전구간에 대하여 대칭적으로 분포하게 함으로써, 입력 데이터의 최상위 비트에 가해지는 PWM 신호의 갯수를 최대로 하면서도 색상 구현시 컬러 밴드간 색간섭이 발생하는 것을 방지할 수 있어 원형의 동영상 색상 표현을 안정적으로 표출할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 대칭형 PWM 펄스 분포를 이용한 엘이디 컬러 구현 장치는, 모든 비트에 대하여 쉽게 적용할 수 있을 뿐 아니라, 간단한 구성을 통하여 구현이 가능하여 동일한 효과를 발생하기 위한 복잡한 추가 장비가 불필요하므로 적은 비용으로 최상의 색상 구현을 할 수 있다는 장점이 있다.
이하에서는, 도 4를 참조하여, 본 발명의 일실시예에 따른 대칭형 PWM 펄스 분포를 이용한 엘이디 컬러 구현 방법을 설명한다.
우선, PWM 신호발생부(10)에서 각 비트별로 B(0), B(1), ... B(N-1), B(N)까지 PWM 신호를 발생시킨다(S10). 도 6에 도시된 바와 같이, 16비트의 경우, B(0)에서 B(15)까지 PWM 신호를 발생한다.
다음, 상기 각 PWM신호에서 설정된 단위 PWM신호를 추출한다(S20).
상기 단위 PWM신호를 추출하는 단계는, 전술한 바와 같이, 다양한 방법이 가능하며, 예를 들어, 경계값 검출(Edge Detection)을 통하여 상기 각 PWM 신호의 경계값에 해당하는 단위 펄스(pulse)를 추출할 수 있고, 특히, 상기 각 PWM 신호의 첫번째 단위 펄스를 추출할 수 있다.
그리고, 추출된 상기 단위 PWM신호를 B(0)는 PWM_B(N)에, B(1)은 PWM_B(N-1)에, .... B(N-1)은 PWM_B(1)에, B(N)은 PWM_B(0)에 각각 역순으로 순차적으로 배치하여 상기 단위 PWM신호가 주기 구간 전체에 걸쳐 대칭형 분포를 갖도록 매핑한다(S30).
상기 매핑에 의하여 상기 단위 PWM신호들은, 도 7에 도시된 바와 같이, 주기 전 구간에 걸쳐 균등하게 분포된다.
마지막으로, 도 10에 도시된 바와 같이, 매핑된 상기 단위 PWM 신호들과 이에 대응하여 입력되는 비디오 데이터를 조합하여 각 엘이디 온/오프 신호를 생성하며(S40), 생성된 상기 각 엘이디 온/오프 신호를 엘이디로 출력하여 온/오프 제어한다(S50).
1 : 대칭형 PWM 펄스 분포를 이용한 엘이디 컬러 구현 장치.
10 : PWM 신호발생부
20 : 단위 PWM 신호추출부
30 : 대칭신호 생성부
40 : 비디오 데이터 입력부
50 : 엘이디 신호생성부
60 : 엘이디

Claims (6)

  1. PWM 신호발생부에서 각 비트별로 B(0), B(1), ... B(N-1), B(N)까지 PWM 신호를 발생시키는 단계와;
    상기 각 PWM신호에서 설정된 단위 PWM신호를 추출하는 단계와;
    추출된 상기 단위 PWM신호를 B(0)는 PWM_B(N)에, B(1)은 PWM_B(N-1)에, .... B(N-1)은 PWM_B(1)에, B(N)은 PWM_B(0)에 각각 역순으로 순차적으로 배치하여 상기 단위 PWM신호가 주기 구간 전체에 걸쳐 대칭형 분포를 갖도록 매핑하는 단계와;
    매핑된 상기 단위 PWM 신호들과 이에 대응하여 입력되는 비디오 데이터를 조합하여 각 엘이디 온/오프 신호를 생성하는 단계와;
    생성된 상기 각 엘이디 온/오프 신호를 엘이디로 출력하여 온/오프 제어하는 단계;를 포함하되,
    상기 단위 PWM신호를 추출하는 단계는, 상기 각 PWM 신호의 경계값 중 첫 번째 단위펄스를 추출하는 대칭형 PWM 펄스 분포를 이용한 엘이디 컬러 구현 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 매핑에 의하여 상기 단위 PWM신호들은 주기 전 구간에 걸쳐 균등하게 분포되는 것을 특징으로 하는 대칭형 PWM 펄스 분포를 이용한 엘이디 컬러 구현 방법.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 각 비트별로 B(0), B(1), ... B(N-1), B(N)까지 PWM 신호를 발생시키는 PWM 신호발생부와;
    상기 각 PWM 신호의 경계값 중 첫 번째 단위펄스를 추출하는 단위 PWM 신호추출부와;
    추출된 상기 단위 PWM신호를 B(0)는 PWM_B(N)에, B(1)은 PWM_B(N-1)에, .... B(N-1)은 PWM_B(1)에, B(N)은 PWM_B(0)에 각각 역순으로 순차적으로 배치하여 상기 단위 PWM신호가 주기 구간 전체에 걸쳐 대칭형 분포를 갖도록 매핑하는 대칭신호생성부와;
    비디오 데이터가 입력되는 비디오 데이터 입력부와;
    매핑된 상기 단위 PWM 신호들과 이에 대응하여 입력되는 상기 비디오 데이터를 조합하여 각 엘이디 온/오프 신호를 생성하는 엘이디신호생성부;를 포함하여,
    출력된 상기 엘이디 온/오프 신호에 의해 상기 엘이디가 작동되는 대칭형 PWM 펄스 분포를 이용한 엘이디 컬러 구현 장치.
  6. 삭제
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KR1020170051572A KR101793627B1 (ko) 2017-04-21 2017-04-21 대칭형 pwm 펄스 분포를 이용한 엘이디 컬러 구현 방법 및 그 장치

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN117174026A (zh) * 2023-09-12 2023-12-05 苇创微电子(上海)有限公司 一种用于优化oled生产和显示的方法

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CN117174026A (zh) * 2023-09-12 2023-12-05 苇创微电子(上海)有限公司 一种用于优化oled生产和显示的方法

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