JP5312679B2 - エッジライト式面状光源装置、及び液晶表示装置 - Google Patents
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Description
本発明は、エッジライト式面状光源装置、及び前記光源装置を備える液晶表示装置に関する。
透過型又は半透過型の液晶表示装置は、液晶表示パネルと、この液晶表示パネルの背面側に配設される面状光源装置(所謂、バックライト)とを備える。この種の液晶表示装置は、面状光源装置から照射される面状の光を利用して、液晶表示パネルの表示面に画像を表示させている。
前記面状光源装置としては、基板上に複数個のLED(発光ダイオード)チップが直線状に実装されたもの又は冷陰極管からなる線状光源が、アクリル樹脂等の透明な板材からなる導光板の端面に沿うように配設されたエッジライト式(サイドライト式)面状光源装置が知られている。この種の面状光源装置は、線状光源から発せられた光が、導光板の端面からその内部に導入され、そしてその導入された光が導光板の表面から面状の光となって出射される。導光板の裏面には、導光板の端面から入射した光を散乱させるための斑点状の散乱部が設けられており、また導光板の裏面側には、前記光を反射させる反射シートが配置されている。そのため、上記のように線状光源から発せられた光が散乱部又は反射シートによって散乱又は反射されて、導光板の表面から面状の光となって出射される。
特許文献1に示されるように、この種の面状光源装置で利用される導光板としては、その周縁部に、導光板をシャーシ等に対して位置決め又は固定するための、切り欠き又は貫通孔を備えるものがある。この切り欠き又は貫通孔は、略矩形状の導光板の周端面よりも、内側に設けられている。このような導光板は、これらの切り欠き等に、シャーシ等から立設されたピン等の突起状の係止部が挿入されることによって、位置決め又は固定される。
このような構成で、位置決め又は固定される導光板は、その周縁部の外側に、位置決め等の目的で、特許文献2等に示されるような凸部を設ける必要がない。その為、導光板の何れの端面の形状も、略真っ直ぐ(略平坦)に設定することが可能となっている。このような導光板を備える面状光源装置は、導光板の任意の端面に沿うように、線状光源を配設できる。また、このような導光板を備える面状光源装置は、表示面を囲む非表示領域が狭い液晶表示パネル(所謂、狭額縁の液晶表示パネル)に好適である。
しかしながら、特許文献1に示されるように、導光板の周端面よりも内側の部分に、ピン等の係止部が挿入されていると、その係止部が、線状光源から照射された光を遮ってしまい、面状光源装置に輝度ムラが生じることがあった。
ここで、図5を参照しつつ、更に面状光源装置に生じる輝度ムラについて説明する。図5は、従来のエッジライト式面状光源装置4Pの構成を模式的に表した平面図である。図5に示されるように、従来のエッジライト式面状照明装置4Pは、略矩形状の導光板7を備える。この導光板7における長辺側の周辺部には、複数個の切り欠き73が設けられており、これらの切り欠き73に複数本の係止ピン(係止部)10が挿入されている。このような導光板7における長辺側の2つの端面74(74A,74B)には、線状光源ユニット11Pが配設されている。線状光源ユニット11Pは、複数個のLED素子111がLED基板上に一列に並ぶように実装されたものからなる。各LED素子111は、各々光を出射させる出光面113を有し、これらの出光面113がそれぞれ導光板7の端面74と向かい合うに配置されている。
図5に示されるような、従来のエッジライト式面状光源装置4Pにおいて、線状光源ユニット11Pから導光板7に対して光が照射されると、導光板7の端面74に向けて照射された光が、その前方の係止ピン10によって遮られ、係止ピン10の後方(背後)にその周辺よりも輝度の低い部分(所謂、影)20が生じる。このような場合、その輝度の低い部分20における導光板7の表面71から出射する光が、その他の部分よりも少なくなるため暗くなり、面状光源装置4Pから全体として不均一な明るさの面状の光が出射されてしまう。つまり、面状光源装置4Pから出射される光に輝度ムラが生じる。このように、面状光源装置4Pから出射される光が不均一であると、液晶表示パネルに表示ムラ(輝度ムラ)が現れ、問題となる。
特許文献1には、面状光源装置から出射される光を均一にするために、導光板の裏面に設けられている散乱部の大きさ、配置等を調節して、散乱光を係止部の背後に多く集める技術が記載されている。しかしながら、散乱部の大きさ等を調節することのみでは、液晶表示パネルの表示ムラ(輝度ムラ)を解消できる程度に、係止部の背後を充分明るくすることは難しく、問題となっている。
本発明が解決しようとする課題は、導光板の表面から面状の光となって表示パネル面に照射されるときのその表示パネル面に照射される光の不均一による表示パネル面の輝度ムラを回避するエッジライト式面状光源装置を提供すること、並びにそのような対策が採られた面状光源装置を備えた液晶表示装置を提供することである。
本発明に係るエッジライト式面状光源装置は、以下の通りである。
<1> 複数個の直列に接続されたLED素子が直線状に並んで実装されるLED基板の各LED素子が床面上に載せられた導光板の端面と向かい合うように配置される線状光源ユニットを備え、前記床面には前記導光板の周縁部に位置して係止部が立設されると共に、該係止部が前記導光板の周縁部の裏面側から表面側へ向けて挿通されるエッジライト式面状光源装置であって、
前記線状光源ユニットのLED基板に実装される複数個の前記LED素子のうち前記係止部の近傍に配置されるLED素子より導光板に向けて出射される光の輝度が遠い位置に配置されるLED素子より導光板に向けて出射される光の輝度よりも高くなるようにその遠い位置に配置されるLED素子には抵抗素子が並列に接続されていることを特徴とするエッジライト式面状光源装置。
<1> 複数個の直列に接続されたLED素子が直線状に並んで実装されるLED基板の各LED素子が床面上に載せられた導光板の端面と向かい合うように配置される線状光源ユニットを備え、前記床面には前記導光板の周縁部に位置して係止部が立設されると共に、該係止部が前記導光板の周縁部の裏面側から表面側へ向けて挿通されるエッジライト式面状光源装置であって、
前記線状光源ユニットのLED基板に実装される複数個の前記LED素子のうち前記係止部の近傍に配置されるLED素子より導光板に向けて出射される光の輝度が遠い位置に配置されるLED素子より導光板に向けて出射される光の輝度よりも高くなるようにその遠い位置に配置されるLED素子には抵抗素子が並列に接続されていることを特徴とするエッジライト式面状光源装置。
<2> 前記<1>に記載される面状光源装置において、前記抵抗素子が、前記係止部の近傍に配置されるLED素子以外のLED素子毎に並列に接続されることを特徴とする。
<3> 前記<1>に記載される面状光源装置において、前記抵抗素子が、前記係止部の近傍に配置されるLED素子以外のLED素子のうち、連続して並ぶ複数個のLED素子に対して並列に接続されることを特徴とする。
<4> 前記<1>〜<3>に記載される面状光源装置において、前記係止部の近傍に配置されるLED素子に、前記抵抗素子よりも抵抗値が大きな近傍用抵抗素子が並列に接続されることを特徴とする。
<5> 本発明に係る液晶表示装置は、透過型又は半透過型の液晶表示パネルの背面側に前記<1>〜<4>の何れか1つに記載のエッジライト式面状光源装置が配設されていることを特徴とする。
本発明のエッジライト式面状光源装置によれば、線状光源ユニットのLED基板に実装されるLED素子群より導光板に入射される光は導光板の表面から面状の光となって表示パネル面に照射されるが、そのときに床面に立設される係止部の近傍に配置されるLED素子から発せられる光の輝度が、その係止部より遠い位置に配置されるLED素子に抵抗素子が並列に接続されることによりその領域のLED素子から発せられる光の輝度を下げたことにより実質的に高くなるようにしたので、導光板から表示パネル面に照射される光の均一化が図れ、表示パネル面の輝度ムラが回避されるという効果を奏する。
以下、図面を参照しつつ、本発明に係るエッジライト式面状光源装置及び液晶表示装置の実施形態を説明する。ただし、本発明は、本明細書に例示する実施形態に限定されるものではない。
図1は、一実施形態に係る液晶表示装置1の断面を模式的に表した説明図である。図1に示されるように、液晶表示装置1は、ベゼル2、液晶表示パネル3、及びエッジライト式面状光源装置4を備える。
ベゼル2は、液晶表示パネル3の周縁に被せられる額縁形状を有する。ベゼル2は、後述するシャーシ9と共に液晶表示装置1全体の強度を確保する。
液晶表示パネル3は、液晶材料を挟むように2枚のガラス基板を貼り合わせたものからなる。液晶表示パネル3は、エッジライト式面状光源装置4の上側に配置され、前記光源装置4から照射された光を裏面(背面)32に受け、その光を利用して表面(前面)31に画像を表示させる。液晶表示パネル3は、エッジライト式面状光源装置4が備えるコントロール基板(不図示)と電気的に接続されている。
エッジライト式面状光源装置4は、フレーム5、光学シート6、導光板7、反射シート8、シャーシ9、係止ピン(係止部)10、及び線状光源ユニット11を備える。
シャーシ9は、アルミ等の金属製の板材を折り曲げ加工等して製造されたものからなり、浅底の容器形状を有する。シャーシ9は、表面(床面)91に導光板7等が載せられる底92と、この底92の回りを囲むように、前記底92に立設された周壁部93とを備える。
シャーシ9の床面91上には、略矩形状の反射シート8が敷かれる。反射シート8は、例えば、白色の発泡樹脂シート(例えば、発泡ポリエチレンテレフタレートシート)からなる。この反射シート8は、その周縁に、複数個所の切り欠き81を有する。この反射シート8上には、導光板7が載せられる。反射シート8の切り欠き81の位置は、後述する導光板7の切り欠き73の位置に対応するように設定されている。
導光板7は、アクリル樹脂等の透明材料からなる板状の部材からなり、例えば、厚みが3〜4mm程度のものが利用される。図2は、エッジライト式面状光源装置4の構成を模式的に表した平面図である。図2には、導光板7の表面71側から平面視した状態のエッジライト式面状光源装置4が示されている。なお、実際には、導光板7の表面71上には光学シート6等が配置されているが、説明の便宜上、図2では省略されている。
図2に示されるように、導光板7は略矩形状であり、その周縁部に複数個の切り欠き73が設けられている。複数個の切り欠き73のうち、3個の切り欠き73a、73b及び73cが、一方の長辺側の端面74(74A)よりも内側の周縁部に設けられている。また、別の3個の切り欠き73d、73e及び73fが、他方の長辺側の端面74(74B)よりも内側の周縁部に設けられている。また、切り欠き73xが、一方の短辺側の端面74(74C)よりも内側の周縁部に設けられ、切り欠き73yが、他方の短辺側の端面74(74D)よりも内側の周縁部に設けられている。各切り欠き73は、図2に示されるように、導光板7の各端面74から内側へU字状に窪んだ形状となっている。
なお、導光板7の裏面72には、斑点状の散乱部(不図示)が複数個設けられている。散乱部としては、例えば、白色顔料等を含む塗料を導光板7の裏面72に斑点状にシルク印刷して形成されたもの、導光板7の裏面72を削って形成した凹部(所謂、シボ)からなるもの等が挙げられる。
導光板7の各切り欠き73には、それぞれ円柱状の係止ピン10が挿入されている。係止ピン10は、図1に示されるように、シャーシ9の床面(底)91から立設されており、導光板7の裏面72側から表面71側へ向かうように切り欠き73に挿入される。なお、図1に示されるように、係止ピン10は、導光板7の切り欠き73と共に、反射シート8の切り欠き81にも挿入されている。このように係止ピン10が、各切り欠き73に挿入されることによって、導光板7がシャーシ9の床面91上で位置決めされる。本実施形態の係止ピン10は、シャーシ9と同種の材料からなる。図1に示されるように、係止ピン10の上方には、額縁形状のベゼル2等が配置している。つまり、係止ピン10は、液晶表示装置1(液晶表示パネル3)の非表示領域に配置されている。
図1に示されるように、導光板7の表面71上には、光学シート6が積層されている。光学シート6は、導光板7の表面71を覆うような略矩形状のシートからなる。本実施形態の光学シート6は、3層からなり、各層は、偏光選択性反射層、レンズ層、及び拡散層からなる。拡散層は、導光板7の表面71から出射される光を拡散させ、輝度分布を均一にする機能を有する。レンズ層は、拡散層から出射される光を集光して、正面輝度を高める機能を有する。偏光選択性反射層は、レンズ層を透過した光が、液晶表示パネル3を背面側に貼り付けられた偏光板(不図示)に吸収されないように選択的に反射させる機能を有する。
なお、図1に示されるように、反射シート8、導光板7、及び光学シート6は、この順でシャーシ9の床面91上に積層されており、これらの積層物をシャーシ9に固定するために、額縁形状のフレーム5が、シャーシ9に被せられている。
図1及び図2に示されるように、導光板7の端面74に向けて光が照射されるように、線状光源ユニット11(11A、11B、11C及び11D)が配設されている。線状光源ユニット11は、複数個のLED素子111が、長尺状のLED基板112上に実装されたものからなる。これらのLED素子111は、LED基板112上で一列に並ぶように、直線状に実装されている。LED素子111は、例えば、青色光を発色させるLEDチップを、黄色蛍光体が混合された透明樹脂で密封したパッケージ構造からなる。LED素子111は、その前面(出光面)113から白色の光を出射する。各LED素子111の出光面113から出射された光は、端面74から導光板7の内部に入射される。
LED基板112は、アルミ等の放熱板(不図示)と、この放熱板上を覆う絶縁層(不図示)とを有する。LED基板112に実装された各LED素子111は、互いに配線パターン(不図示)で直列接続されている。この配線パターンは、前記絶縁層(不図示)上に形成されている。LED基板112の一端には、電源側基板コネクタ(不図示)が配置し、他端には、グランド側基板コネクタ(不図示)が配置している。電源側基板コネクタ及びグランド側基板コネクタは、前記LED素子111に電源(電力)を供給するためのものである。電源側基板コネクタは、電源側端子(+端子)を備え、グランド側基板コネクタは、グランド側端子(−端子)を備える。電源側基板コネクタ及びグランド側基板コネクタは、ケーブル(不図示)を介してエッジライト式面状光源装置4が備える電源基板(不図示)に接続されている。
図1に示されるように、LED基板112のLED素子111が実装されていない側には、熱伝導シート114が貼り付けられている。更に、熱伝導シート114がLED基板112との間で挟まれるように、固定部材115が配設されている。この固定部材115は、金属製の板材を折り曲げ加工したものからなり、断面がL字形状となっている。シャーシ9の床面91に対して直立している部分の固定部材115に、LED基板112が、熱伝導シート114を介して固定されている。なお、床面91上に載っている部分の固定部材115は、ネジ116でシャーシ9に固定されている。
図2に示されるように、2つの線状光源ユニット11A、11Bが、略矩形状の導光板7の一方の長辺側の端面74Aに沿うように、並べて配置されている。各線状光源ユニット11A、11B上に実装されているLED素子111の出光面113と、導光板7の端面74Aとの間には、導光板7の熱膨張を考慮して設定された隙間が設けられている。また、別の2つの線状光源ユニット11C、11Dが、導光板7の他方の長辺側の端面74Bに沿うように、並べて配置されている。各線状光源ユニット11C、11D上に実装されているLED素子111の出光面と、導光板7の端面74Bとの間にも、導光板7の熱膨張を考慮して設定された隙間が設けられている。
図2に示されるように、導光板7の一方の長辺側の端面74Aよりも内側の周辺部には、3つの係止ピン10a、10b及び10cが配置している。また、導光板7の他方の長辺側の端面74Bよりも内側の周辺部にも、3つの係止ピン10d、10e及び10fが配置している。これらの係止ピン10a〜10fの前方には、線状光源ユニット11A〜11Dが配置している。
本実施形態のエッジライト式面状光源装置4において、各線状光源ユニット11が備えるLED素子111のうち、各係止ピン10の近傍に配置されるLED素子111の輝度が、他のLED素子111の輝度よりも、明るくなるように、設定されている。具体的には、係止ピン10aの近傍に配置するLED素子111l及びLED素子111m、係止ピン10bの近傍に配置するLED素子111n及び111o、係止ピン10cの近傍に配置するLED素子111p及びLED素子111q、係止ピン10dの近傍に配置するLED素子111c及び111d、係止ピン10eの近傍に配置するLED素子111h及び111i、係止ピン10fの近傍に配置するLED素子111j及び111kを、その他のLED素子111よりも、輝度が高くなるよに設定されている。
ここで、図2に示される線状光源ユニット11cを例に挙げて、係止ピン10の近傍に配置するLED素子の輝度を、その他のLED素子の輝度よりも高くする方法を説明する。線状光源ユニット11cは、LED基板112上に実装された8個のLED素子111a、111b、111c、111d、111e、111f、111g及び111hを備える。これらのLED素子111のうち、LED素子111c及111dは、係止ピン10dの近傍に配置し、またLED素子111hは、係止ピン10eの近傍に配置している。その為、これらのLED素子111c、111d及び111hは、他のLED素子111a、111b、111e、111f及び111gよりも、輝度が高くなるように設定されている。
図3は、線状光源ユニット11cに実装されているLED素子111の回路を模式的に表した説明図である。図3に示されるように、8個のLED素子111a〜111hは、配線パターン200によって、直列接続されている。これらのLED素子111は、前述の電源基板に基づいて、定電流制御される。また、これらのLED素子111は、説明の便宜上、同一電流が供給された場合に、同じ輝度で光を発するものからなるとする。なお、配線パターン200の一方の端部には、電源側端子(+端子)201が配置し、他方の端部には、グランド側端子(−端子)202が配置している。
図3に示されるように、係止ピン10d(図2参照)の近傍に配置していないLED素子111a、111b、111e、111f及び111gには、それぞれ抵抗素子117が並列接続されている。より具体的には、LED素子111aには、抵抗素子117aが並列接続され、LED素子111bには、抵抗素子117bが並列接続され、LED素子111eには、抵抗素子117eが並列接続され、LED素子111fには、抵抗素子117fが並列接続され、LED素子111gには、抵抗素子117gが並列接続される。これらの抵抗素子117a、117b、117e、117f、及び117gの各抵抗値は、LED素子111a、111b、111e、111f、及び111gの輝度が、互いに等しくなるように設定される。
このように、LED素子111a、111b、111e、111f及び111gのそれぞれに、抵抗素子117a、117b、117e、117f及び117gをそれぞれ並列接続することによって、前記LED素子111等に流れる電流を、係止ピン10の近傍に配置するLED素子111c、111d及び111hに流れる電流よりも、減らしている。つまり、係止ピン10の近傍に配置するLED素子111c、111d及び111hを流れる電流の方が、他の前記LED素子111a等を流れる電流よりも大きくなる。このようにして、係止ピン10の近傍に配置する前記LED素子111c等の輝度を、その他の前記LED素子111aの輝度よりも高く設定できる。
なお、抵抗素子117は、図1に示されるように、LED素子111と共にLED基板112上に実装されている。
図4は、線状光源ユニット11cに実装されているLED素子111の回路の変形例を模式的に表した説明図である。図4に示されるように、8個のLED素子111a〜111hは、配線パターン200によって直列接続され、定電流制御される。配線パターン200の一方の端部には、電源側端子(+端子)201が配置し、他方の端部には、グランド側端子(−端子)202が配置している。これらのLED素子111は、説明の便宜上、同一電流が供給された場合に、同じ輝度で光を発するものからなるとする。
係止ピン10dの近傍に配置するLED素子111cには、抵抗素子(近傍用抵抗素子)118cが並列接続され、同じく係止ピン10dの近傍に配置するLED素子111dには、抵抗素子(近傍用抵抗素子)118dが並列接続されている。また、他の係止ピン10eの近傍に配置するLED素子111hには、抵抗素子は並列接続されていない。これに対し、他のLED素子111a及びLED素子111bには、抵抗素子119が並列接続され、他のLED素子111e、LED素子111f及びLED素子gには、抵抗素子120が並列接続されている。つまり、複数個のLED素子に対して、1つの抵抗素子が並列接続されている。
抵抗素子118c及び抵抗素子118dのそれぞれの抵抗値は、抵抗素子119の抵抗値及び抵抗素子120の抵抗値よりも大きくなるように設定されている。図4に示される各LED素子111のうち、LED素子111hに最も多くの電流が流れ、次いで、LED素子111c及びLED素子111dに多くの電流が流れる。このように抵抗素子を、複数個のLED素子に対応するように並列接続させて、各LED素子に流れる電流量を調節し、各LED素子の輝度を調節しても良い。また、係止ピン10の近傍に配置するLED素子に対しても、必要に応じて、抵抗素子(近傍用抵抗素子)を並列接続させても良い。
その他の線状光源ユニット11a、11b、及び11dについても、線状光源ユニット11cと同様にして、係止ピン10の近傍に配置するLED素子111i、111j、111k、llll、111m、111n、111o、111p及び111qの輝度をその他のLED素子111の輝度よりも高く設定できる。
このように、各係止ピン10の近傍に配置する前記LED素子111c等の輝度を高めると、各係止ピン10の周囲に向かう光(光量)が増加するため、各係止ピン10の周囲の光量が増加する。図2には、各係止ピン10の背後に前記LED素子111c等からの光が向かう様子が、矢印を用いて模式的に示されている。このように、前記LED素子111c等の輝度を高くすることによって、各係止ピン10の背後も、他の部分と同様に明るくできる。
なお、導光板7における一方の短辺側の端面74Cよりも内側の周縁部に、係止ピン110(110x)が切り欠き73(73x)を利用して挿入されている。また、導光板7における他方の短辺側の端面74Dよりも内側の周縁部にも、係止ピン110(110y)が切り欠き73(73y)を利用して挿入されている。これらの係止ピン110x、110yの周囲には、輝度の低い部分は生じていない。
以上のように、本実施形態のエッジライト式面状光源装置4は、各係止ピン10の周囲(特に、背後)を、他の部分と同様に明るくすることができるため、輝度ムラが抑制された均一な面状の光を出射することができる。また、このようなエッジライト式面状光源装置4を備えた液晶表示装置1は、表示面の輝度ムラ(表示ムラ)が抑制される。
本実施形態では、抵抗素子をLED基板上に実装して、特定のLED素子に流れる電流を増加させ、そしてそのLED素子の輝度を高めている。その為、抵抗素子の抵抗値を調節するだけで、特定のLED素子の輝度を容易に調節することができる。また、本実施形態では、特定のLED素子の輝度を高めるために、LED素子の形状等を変更する必要がないため、例えば、導光板と線状光源ユニットとの距離等の位置関係として、従来のものを利用できる場合がある。
本実施形態においては、1本の係止ピン10に対して、近傍に配置する2個のLED素子111の輝度を、他のLED素子の輝度よりも高く(明るく)なるように設定していた。他の実施形態においては、1本の係止ピン10に対して、近傍の1個のLED素子111の輝度を高めても良いし、近傍の3個以上のLED素子111の輝度を高めても良い。
他の実施形態においては、切り欠き73に替えて、導光板7の周縁部を貫通する貫通孔を採用してもよい。この貫通孔としては、従来、位置決め等の目的で導光板の周縁部に設けられているものを適用できる。
他の実施形態においては、線状光源ユニットは、導光板7の何れ端面74に向けて配置されてもよい。
Claims (5)
- 複数個の直列に接続されたLED素子が直線状に並んで実装されるLED基板の各LED素子が床面上に載せられた導光板の端面と向かい合うように配置される線状光源ユニットを備え、前記床面には前記導光板の周縁部に位置して係止部が立設されると共に、該係止部が前記導光板の周縁部の裏面側から表面側へ向けて挿通されるエッジライト式面状光源装置であって、
前記線状光源ユニットのLED基板に実装される複数個の前記LED素子のうち前記係止部の近傍に配置されるLED素子より導光板に向けて出射される光の輝度が遠い位置に配置されるLED素子より導光板に向けて出射される光の輝度よりも高くなるようにその遠い位置に配置されるLED素子には抵抗素子が並列に接続されていることを特徴とするエッジライト式面状光源装置。 - 前記抵抗素子が、前記係止部の近傍に配置されるLED素子以外のLED素子毎に並列に接続される請求項1に記載のエッジライト式面状光源装置。
- 前記抵抗素子が、前記係止部の近傍に配置されるLED素子以外のLED素子のうち、連続して並ぶ複数個のLED素子に対して並列に接続される請求項1に記載のエッジライト式面状光源装置。
- 前記係止部の近傍に配置されるLED素子に、前記抵抗素子よりも抵抗値が大きな近傍用抵抗素子が並列に接続される請求項1〜3の何れか1項に記載のエッジライト式面状光源装置。
- 透過型又は半透過型の液晶表示パネルの背面側に前記請求項1〜4の何れか1項に記載のエッジライト式面状光源装置が配設されていることを特徴とする液晶表示装置。
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