KR20070083128A - 전자방출표시소자 및 그의 구동방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 목적은 영상신호가 저계조를 표현하는 경우와 고계조를 표현하는 경우에 다른 방법을 통해 감마를 보정하여 화질을 개선하도록 하는 전자방출표시소자 및 그의 구동방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 제 1 전극과 제 2 전극에 인가되는 전압과 발광시간에 대응하여 휘도가 조절되는 화소부, 영상신호를 변환하여 데이터신호를 생성하여 상기 제 1 전극에 전달하는 데이터구동부, 주사신호를 생성하여 상기 제 2 전극에 전달하는 주사구동부 및 상기 영상신호가 n 계조 이상이면 상기 영상신호를 보정하고, 상기 영상신호가 n 계조 보다 작으면 상기 데이터신호의 펄스폭을 조절하여 감마보정을 하는 감마보정부를 포함하는 전자방출표시소자를 제공하는 것이다.

Description

전자방출표시소자 및 그의 구동방법{Electron Emission Display Device and driving method thereof}
도 1은 일반적인 감마 특성곡선을 나타내는 그래프이다.
도 2는 본 발명에 따른 전자방출표시소자의 구조를 나타내는 구조도이다.
도 3은 도 2에 도시된 전자방출표시소자에서 채용된 감마보정부의 구조를 나타내는 구조도이다.
도 4는 도 2에 도시된 전자방출표시소자에서 채용된 데이터구동부를 나타내는 구조도이다.
도 5는 도 4에 도시된 데이터구동부에 입력되는 클럭펄스를 나타내는 타이밍 도이다.
도 6은 도 2에 도시된 전자방출표시소자에서 채용된 화소부를 나타내는 사시도이다.
도 7은 화소부의 단면을 나타내는 단면도이다.
***도면의 주요부분에 대한 부호 설명***
100: 화소부 101: 화소
200: 데이터구동부 210: 시프트레지스터
220: 래치 230: 카운터
240: 비교기 250: 레벨시프터
260: 버퍼 300: 주사구동부
400: 감마보정부
본 발명은 전자방출표시소자 및 그의 구동방법에 관한 것으로, 더욱 상세히 설명하면, 저계조와 고계조 별로 감마보정을 다르게 하여 화질특성을 개선하도록 하는 전자방출표시소자 및 그의 구동방법에 관한 것이다.
퍼스널 컴퓨터, 휴대전화기, PDA 등의 휴대 정보단말기 등의 표시장치나 각종 정보기기의 모니터로서 박형 경량의 평판 표시장치가 이용되고 있다. 이러한 평판 표시장치에는 액정 패널을 이용한 LCD, 유기발광 소자를 이용한 유기발광 표시장치, 플라즈마 패널을 이용한 PDP, 전자방출소자를 이용한 전자방출표시소자 등이 알려져 있다.
평판 표시 소자는 구조적으로 액티브 매트릭스(Active Matrix)와 패시브 매트릭스(Passive Matrix)로 구분하는 방식과 발광 원리 측면에서 메모리 구동 방식과 비메모리 구동 방식으로 구분할 수 있다. 일반적으로 액티브 매트릭스 방식은 메모리 구동 방식과 의미가 통하며 패시브 매트릭스 방식은 비메모리 구동 방식과 의미가 통한다고 할 수 있다. 액티브 매트릭스방식과 메모리 구동 방식은 프레임 단위의 주기로 발광 하는 방식이고, 패시브 매트릭스 방식과 비메모리 구동방식은 라인(Line) 단위의 주기로 발광하는 방식이다.
현재 상용화되고 있는 중대형 평판 디스플레이에 대해서 살펴보면 TFT-LCD(Thin Film Transistor Liquid Crystal Display)는 액티브 매트릭스 방식이고, 신규 표시 소자로 개발되어 지고 있는 OLED도 역시 액티브 방식이다. 반면에 신규 디스플레이 소자로서 전자방출표시소자(Electron Emission Display)는 패시브 매트릭스 방식으로서 타 평판소자와 달리 비메모리 구동 방식으로서 수평라인을 순차적으로 선택하면서 수평라인 중 선택된 라인이 선택되었을 때에만 발광하는 라인 스캔 방식을 적용한다. 즉, 일정한 듀티비(Duty ratio)를 가지고 구동하는 방식이다.
일반적으로, 전자방출소자(Electron Emission Device)는 전자원으로 열음극을 이용하는 방식과 냉음극을 이용하는 방식이 있다. 냉음극을 이용하는 방식의 전자방출소자로는 FEA(Field Emitter Array)형, SCE(Surface Conduction Emitter)형, MIM(Metal-Insulator-Metal)형 및 MIS(Metal-Insulator-Semiconductor)형, BSE (Ballistic electron Surface Emitting)형 등이 알려져 있다.
FEA 형 전자 방출소자는 일 함수(Work Function)가 낮거나 β Function이 높은 물질을 전자 방출원으로 사용하여 진공 중에서 전계차에 의하여 전자가 방출되는 원리를 이용한 것으로 선단이 뾰족한 팁 구조물이나 탄소계 물질 또는 나노물질을 전자 방출원을 적용한 소자가 개발되고 있다.
SCE 형 전자 방출소자는 기판 상에 서로 마주보며 배치된 2개의 전극 사이에 도전 박막을 제공하고 상기 도전 박막에 미세 균열을 제공함으로써 전자 방출부를 형성한 소자이다. 상기 소자는 전극에 전압을 인가하여 도전 박막 표면으로 전류를 흘려 상기 미세 갭인 전자 방출부로부터 전자가 방출되는 원리를 이용한다.
MIM 형과 MIS형 전자방출소자는 각각 금속-유전층-금속(MIM)과 금속-유전층-반도체 구조로 이루어진 전자 방출부를 형성하고, 유전층을 사이에 두고 위치하는 두 금속 또는 금속과 반도체 사이에 전압을 인가할 때 높은 전자 전위를 갖는 금속 또는 반도체로부터 낮은 전자 전위를 갖는 금속쪽으로 전자가 이동 및 가속되면서 방출되는 원리를 이용한 소자이다.
BSE 형 전자 방출소자는 반도체의 사이즈를 반도체 중의 전자의 평균자유행정 보다 작은 치수 영역까지 축소하면 전자가 산란하지 않고 주행하는 원리를 이용하여 오믹 전극 상에 금속 또는 반도체로 이루어지는 전자공급층을 형성하고, 전자공급층위에 절연층과 금속박막을 형성하여 오믹전극과 금속박막에 전원을 인가하는 것에 의하여 전자가 방출되도록 한 소자이다.
이와 같은 전자 방출 소자는 CRT(Cathode-Ray Tube)와 마찬가지로 캐소드 전극선 발광에 의해 동작한다는 점(자체광원, 높은효율, 높은 휘도와 넓은 휘도영역, 천역색 및 높은 색순도, 넓은 시야각), 동작속도, 동작 온도 영역이 넓다는 점등의 장점으로 인하여 다양한 분야에서 활용가능하며, 최근까지 활발한 연구가 이루어지고 있다.
도 1은 일반적인 감마 특성곡선을 나타내는 그래프이다. 도 1을 참조하여 설명하면, 감마특성곡선은 영상신호의 계조와 휘도의 관계를 나타내는 그래프로 영 상신호의 계조가 저계조인 경우 비선형적인 그래프(
Figure 112006012382174-PAT00001
)로 나타나고 계조가 고계조인 경우 선형적인 그래프(
Figure 112006012382174-PAT00002
)로 나타난다. 그리고, 감마특성곡선은 적색, 청색 및 녹색이 각각 다르게 나타난다. 따라서, 감마특성곡선을 이용하여 영상신호를 보정하여 화질을 특성을 높이게 된다.
상기와 같이 저계조부분과 고계조부분의 감마값이 다르게 나타나게 되어 일정한 감마값으로 영상신호를 이용하여 감마를 보정하게 되는 경우 정확한 보정이 되지 않게 되어 화질이 저하가 되는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 영상신호가 저계조를 표현하는 경우와 고계조를 표현하는 경우에 다른 방법을 통해 감마를 보정하여 화질을 개선하도록 하는 전자방출표시소자 및 그의 구동방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 제 1 측면은, 제 1 전극과 제 2 전극에 인가되는 전압과 발광시간에 대응하여 휘도가 조절되는 화소부, 영상신호를 변환하여 데이터신호를 생성하여 상기 제 1 전극에 전달하는 데이터구동부, 주사신호를 생성하여 상기 제 2 전극에 전달하는 주사구동부 및 상기 영상신호가 n 계조 이상이면 상기 영상신호를 보정하고, 상기 영상신호가 n 계조 보다 작으면 상기 데이터신호의 펄스폭을 조절하여 감마보정을 하는 감마보정부를 포함하는 전자방출표시소자를 제공하는 것이다.
본 발명의 제 2 측면은, 제 1 전극과 제 2 전극에 인가되는 전압과 발광시간에 대응하여 휘도가 조절되는 화소부, 영상신호에 보정계수를 연산하여 보정하되, 상기 영상신호의 계조가 n 계조 보다 작으면 상기 보정계수는 1인 감마보정부, 상기 보정된 영상신호를 이용하여 데이터신호를 생성하여 상기 제 1 전극에 전달하되, 클럭펄스를 카운팅신호로 하여 카운트하되 상기 클럭펄스의 펄스 폭은 n 번째 카운트전까지는 일정하고, n 보다 작아지면 상기 클럭펄스의 펄스폭은 가변되도록 하여 상기 데이터신호의 펄스폭을 결정하는 데이터구동부 및 주사신호를 생성하여 상기 제 2 전극에 전달하는 주사구동부를 포함하는 전자방출표시소자를 제공하는 것이다.
본 발명의 제 3 측면은, 주사신호와 데이터신호에 대응하여 화상을 표현하되, 영상신호를 이용하여 상기 데이터신호를 생성하는 전자방출표시소자의 구동방법에 있어서, 상기 영상신호를 입력받아 상기 영상신호의 계조를 파악하는 단계 및 상기 파악된 계조가 n 계조 이상이면 영상신호를 보정하고, 상기 파악된 계조가 n 계조 보다 작으면 상기 데이터신호의 펄스폭을 조절하는 단계를 포함하는 전자방출표시소자의 구동방법을 제공하는 것이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명에 따른 전자방출표시소자의 구조를 나타내는 구조도이다. 도 2를 참조하여 설명하면, 전자방출표시소자는 화소부(100), 데이터 구동부(200), 주사구동부(300) 및 감마보정부(400)를 포함한다.
화소부(100)는 캐소드 전극(C1,C2...Cn)과 게이트 전극(G1,G2...Gn)이 교차하는 부분에 화소(101)가 형성되며 화소(101)는 전자방출부를 포함하여 전자방출부에서 캐소드 전극에서 방출된 전자가 애노드에 충돌하여 형광체가 발광함으로써 계조를 표시한다. 표시되는 영상의 계조는 입력되는 디지털영상신호의 값에 따라 변하게 된다. 디지털영상신호의 값에 따라 표현되는 계조를 조절하기 위하여, 일반적으로 펄스 폭 변환(Pulse Width Modulation)방식 또는 진폭변환(Pulse Amplitude Modulation)방식을 사용할 수 있다.
데이터구동부(200)는 영상신호를 이용하여 데이터신호를 생성하며 캐소드 전극(C1,C2...Cn)과 연결되어 데이터신호가 화소부(100)에 전달되도록 하여 화소부(10)가 데이터신호에 대응하여 발광하도록 한다.
주사구동부(300)는 게이트 전극(G1,G2...Gn)과 연결되어 주사신호를 생성하여 화소부(101)에 전달하여 화소부(101)를 라인 스캔 방식으로 수평라인 단위로 일정시간씩 순차적으로 발광시킴으로서 전체 화면을 표시하는 방식으로 회로 원가 및 소비전력을 줄이면서 구동할 수 있다.
감마보정부(400)는 입력되는 영상신호의 계조를 파악하여 계조가 높으면 영상신호를 보정하여 감마보정을 하고 영상신호의 계조가 낮으면 각 계조간 발광시간의 차이, 즉 하나의 계조당 발광하는 시간을 계조값에 따라 다르게 설정하여 감마 보정을 한다.
도 3은 도 2에 도시된 전자방출표시소자에서 채용된 감마보정부의 구조를 나타내는 구조도이다. 도 3을 참조하여 설명하면, 감마보정부(400)는 영상신호 입력부(410), 룩업테이블(420), 연산부(430) 및 클럭발생부(440)를 포함한다.
영상신호입력부(410)는 복수의 영상신호를 입력받아 각 영상신호의 계조를 파악한다.
룩업테이블(420)은 n 계조부터 255 계조까지의 영상신호에 대한 보정계수값을 저장하고, 상기 n 계조 이하에서는 상기 영상계조에 대응한 클럭펄스의 펄스폭에 대한 펄스폭데이터가 저장되어 있도록 한다. 그리고, 룩업테이블(420)에 클럭펄스의 펄스 폭이 저장되어 있는 경우에는 영상신호의 데이터값에 대응하여 클럭펄스의 펄스폭이 결정되도록 한다. 또한, 룩업테이블(420)은 적색, 청색 및 녹색의 영상신호 각각에 해당하는 룩업테이블로 구성된다.
연산부(430)는 룩업테이블(420)에 저장되어 있는 보정계수값을 이용하여 영상신호를 보정한다. 영상신호의 계조가 n 계조 이상 인 경우에는 룩업테이블(420)에 있는 보정계수값을 이용하여 영상신호를 보정하고 영상신호의 계조가 n 계조보다 작은 경우 보정계수는 1로 하여 영상신호가 보정되지 않도록 한다.
클럭발생부(440)는 영상신호의 계조에 대응하여 펄스폭을 조절되는 클럭펄스발생하며, 영상신호의 계조가 0에서 n 사이의 값을 갖게 되면 룩업테이블(420)에 저장되어 있는 펄스폭 데이터를 이용하여 클럭펄스를 생성하여 데이터구동부(200) 에 전달하고 영상신호의 계조가 n 이상이면 일정한 펄스폭을 갖는 클럭펄스를 생성하여 데이터구동부(200)에 전달한다.
도 4는 도 2에 도시된 전자방출표시소자에서 채용된 데이터구동부를 나타내는 구조도이다. 도 4를 참조하여 설명하면, 데이터구동부(200)는 시프트레지스터(210), 래치(220), 카운터(230), 비교기(240), 전압선택부(250), 레벨시프터(260) 및 버퍼(270)를 포함한다.
시프트 레지스터(210)는 8비트의 영상신호를 직렬로 입력받아 래치(220)에 전달해 주며 래치(220)는 직렬로 입력되는 8 비트의 영상신호를 병렬로 출력하여 비교기(240)에 전달한다. 카운터(230)는 클럭펄스 발생부(440)로부터 클럭펄스를 전달받아 클럭펄스를 카운트하여 0부터 255까지의 수를 클럭을 이용하여 카운트를 하게 된다. 카운터(230)는 영상신호의 계조가 255에서 n 사이 이면 클럭펄스에 의해 일정한 간격으로 카운트를 하게 되고, 영상신호의 계조가 n에서 0 사이이면 클럭펄스에 의해 일정하지 않은 간격으로 카운트를 하게 된다.
그리고, 비교기(240)는 래치(220)에서 입력되는 수와 카운터(230)에서 카운트 한 수를 비교하여 영상신호의 값과 카운터의 값이 일치되는 시점에서 신호를 출력하게 된다. 영상신호의 계조가 255에서 n 사이인 경우에는 일정한 시간 간격을 갖고 비교기(240)에서 신호가 출력되지만 영상신호의 계조가 n에서 0 사이인 경우에는 비교기(240)에서 일정하지 않은 시간 간격으로 신호를 출력한다. 그리고, 비교기(240)에서 출력되는 신호는 레벨시프터(260)를 통해 버퍼로 전달되어 데이터 신호가 출력되도록 한다. 따라서, 데이터신호의 펄스폭은 영상신호가 255에서 n 사이의 계조를 갖는 경우 일정한 시간 간격을 갖고, 영상신호가 n에서 0 사이의 계조를 갖는 경우 일정하지 않은 시간 간격을 갖게 된다.
도 5는 도 4에 도시된 데이터구동부에 입력되는 클럭펄스를 나타내는 타이밍 도이다. 도 5를 참조하여 설명하면, 클럭펄스는 펄스의 인가시간에 따라 계조가 표현되도록 하는 것으로, 클럭펄스의 상승에지와 하강에지 각각이 카운트되어 한 프레임 구간 동안 128 개의 클럭을 이용하여 0에서 255 계조를 표현할 수 있도록 한다.
그리고, n계조는 펄스폭 변환을 통해 감마를 보정하도록 하는 방식과 영상신호를 보정하여 감마를 보정하도록 하는 방식의 기준이 되도록 하며, 0에서 255 계조 사이의 값을 갖는다. 즉, n 계조보다 작은 계조값을 갖는 영상신호는 감마보정값이 1 이상인 영상신호이고 n 계조보다 큰 계조값을 갖는 영상신호는 감마보정값이 1보다 작은 영상신호이다.
따라서, 카운터는 255부터 순차적으로 0 까지 카운팅을 하며, 255에서 n 까지는 클럭펄스의 펄스폭이 일정한 간격을 갖게 되어 255 계조에서 n 계조 까지는 각 계조간 발광시간의 차이가 일정하게 나타나게 된다. 그리고, n 계조에서 0 계조까지는 클럭펄스의 펄스 폭이 가변되어 n 계조에서 0 계조까지는 각 계조간 발광시간의 차이가 일정하게 나타나지 않게 된다.
따라서, 영상신호의 계조가 255 계조에서 n 계조 사이인 경우 감마보정을 하 는 경우 영상신호를 직접 보정하도록 하고, 영상신호의 계조가 n 계조에서 0 계조 사이인 경우에는 클럭펄스의 펄스 폭을 이용하여 감마보정을 할 수 있도록 한다.
본 발명에 따른 전자방출표시소자 및 그의 구동방법에 의하면, 감마특성곡선이 비선형적인 저계조부분은 펄스폭을 조절하는 방법으로 감마를 보정하고 감마특성곡선이 선형적인 고계조부분은 영상신호를 보정하는 방법으로 감마를 보정하여 화질특성을 개선할 수 있게 된다.
본 발명의 바람직한 실시예가 특정 용어들을 사용하여 기술되어 왔지만, 그러한 기술은 단지 설명을 하기 위한 것이며, 다음의 청구범위의 기술적 사상 및 범위로부터 이탈되지 않고 여러 가지 변경 및 변화가 가해질 수 있는 것으로 이해되어져야 한다.

Claims (13)

  1. 제 1 전극과 제 2 전극에 인가되는 전압과 발광시간에 대응하여 휘도가 조절되는 화소부;
    영상신호를 변환하여 데이터신호를 생성하여 상기 제 1 전극에 전달하는 데이터구동부;
    주사신호를 생성하여 상기 제 2 전극에 전달하는 주사구동부; 및
    상기 영상신호가 n 계조 이상이면 상기 영상신호를 보정하고, 상기 영상신호가 n 계조 보다 작으면 상기 데이터신호의 펄스폭을 조절하여 감마보정을 하는 감마보정부를 포함하는 전자방출표시소자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 감마보정부는,
    상기 영상신호를 입력받아 상기 영상신호의 입력계조를 파악하는 영상신호 입력부;
    상기 n 계조 이상에 대한 보정계수를 저장하고, 상기 n 계조 이하에서는 상기 영상계조에 대응한 클럭펄스의 펄스폭에 대한 펄스폭데이터가 저장되는 룩업테이블;
    상기 룩업테이블에 저장되어 있는 상기 보정계수에 대응하여 상기 n 계조 이 상의 계조를 표현하는 영상신호를 보정하는 연산부; 및
    상기 펄스폭 데이터를 이용하여 상기 클럭펄스를 생성하는 클럭발생부를 포함하는 전자방출표시소자.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 데이터구동부는,
    상기 영상신호를 직렬로 입력받아 병렬로 출력하는 래치;
    상기 클럭펄스를 입력받아 상기 클럭펄스를 카운트한 카운팅신호를 생성하는 카운터;
    상기 래치에서 출력되는 영상신호와 상기 카운팅신호를 비교하여 상기 영상신호와 상기 카운팅 신호의 데이터가 동일하면 신호를 출력하는 비교기; 및
    상기 비교기에서 출력된 신호를 입력받으면, 일정한 레벨의 전압을 출력하는 레벨시프터를 포함하는 전자방출표시소자.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 클럭펄스는 상기 영상신호의 계조가 n 계조 이상이면 상기 클럭펄스의 펄스폭은 일정하지 않고, 상기 영상신호의 계조가 n 계조보다 작으면 상기 클럭펄스의 펄스폭은 일정한 주기를 갖는 전자방출표시소자.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 n 계조를 기준으로, 상기 영상신호의 계조가 상기 n 계조보다 작으면 휘도와 계조의 비는 비선형적인 그래프를 나타내고 상기 영상신호의 계조가 상기 n 계조 이상이면 휘도와 계조의 비는 선형적인 그래프를 나타내는 전자방출표시소자.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 룩업테이블은
    적색, 청색 및 녹색 룩업테이블을 포함하는 전자방출표시소자.
  7. 제 1 전극과 제 2 전극에 인가되는 전압과 발광시간에 대응하여 휘도가 조절되는 화소부;
    영상신호에 보정계수를 연산하여 보정하되, 상기 영상신호의 계조가 n 계조 보다 작으면 상기 보정계수는 1로 연산하는 연산부와 상기 영상신호의 계조가 n 계조보다 작으면 펄스폭이 상기 영상신호의 계조값에 따라 다르게 설정되도록 하는 클럭펄스를 발생하는 클럭발생부를 포함하는 감마보정부;
    상기 보정된 영상신호를 이용하여 데이터신호를 생성하여 상기 제 1 전극에 전달하되, 클럭펄스를 카운팅신호로 하여 카운트하되 상기 클럭펄스의 펄스 폭은 n 번째 카운트전까지는 일정하고, n 보다 작아지면 상기 클럭펄스의 펄스폭은 가변되도록 하여 상기 데이터신호의 펄스폭을 결정하는 데이터구동부; 및
    주사신호를 생성하여 상기 제 2 전극에 전달하는 주사구동부를 포함하는 전자방출표시소자.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 보정계수와 상기 클럭펄스의 펄스폭은 룩업테이블에 저장되어 있는 전자방출표시소자.
  9. 주사신호와 데이터신호에 대응하여 화상을 표현하되, 영상신호를 이용하여 상기 데이터신호를 생성하는 전자방출표시소자의 구동방법에 있어서,
    상기 영상신호를 입력받아 상기 영상신호의 계조를 파악하는 단계; 및
    상기 파악된 계조가 n 계조 이상이면 영상신호를 보정하고, 상기 파악된 계조가 n 계조 보다 작으면 상기 데이터신호의 펄스폭을 조절하는 단계를 포함하는 전자방출표시소자의 구동방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 클럭펄스의 펄스폭은, 상기 영상신호의 계조가 n 계조 보다 작으면 상기 영상신호의 계조에 대응하여 펄스폭이 변화가 있고, 상기 영상신호의 계조가 n 계조 이상이면, 상기 클럭펄스의 펄스폭은 일정하게 유지되는 전자방출표시소자의 구동방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 영상신호의 보정은 보정계수를 이용하여 보정하되, 상기 보정계수는 룩업테이블에 저정되어 있는 전자방출표시소자의 구동방법.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 펄스폭은 룩업테이블에 지정되어 있는 전자방출표시소자의 구동방법.
  13. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
    상기 룩업테이블은 적색, 청색 및 녹색의 룩업테이블을 포함하는 전자방출표시소자의 구동방법.
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KR100846964B1 (ko) * 2007-04-12 2008-07-17 삼성에스디아이 주식회사 전자방출표시소자 및 그의 구동방법
CN106097961A (zh) * 2016-08-08 2016-11-09 武汉华星光电技术有限公司 显示器的蓝光补偿系统及蓝光补偿方法
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