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JP2010092777A - 面状ライトユニット及び表示装置 - Google Patents

面状ライトユニット及び表示装置 Download PDF

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Yasuaki Kayanuma
安昭 萱沼
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Abstract

【課題】 面状ライトユニット及び表示装置において、薄い導光板でもLED光源間の暗部を低減すること。
【解決手段】 導光板2と、該導光板2の基端側端面2aに配されたLED光源3と、を備え、該LED光源3が、基板4と、該基板4上に実装されたLED素子と、基板4上でLED素子を封止すると共に該LED素子からの光を少なくとも基端側端面に対向した前面及び基端側端面の延在方向に向いた一対の側面から出射可能な封止樹脂部6と、少なくとも一対の側面に設けられこれら側面から出射された光を導光又は屈折させて導光板2へ出射する透光性樹脂部7と、を備えている。
【選択図】 図1

Description

本発明は、液晶表示パネルなどを照明する面状ライトユニット及び表示装置に関する。
携帯電話機、ノートPC(パーソナルコンピュータ)、カーナビゲーション装置、モバイルタイプPC、PDA、ATM(現金自動預け払い機)等のディスプレイには、画像表示のための液晶表示装置が広く採用されている。この液晶表示装置には、液晶表示パネルの裏面側から光を照射して表示画面の輝度を高めるバックライトユニットが用いられている。
上記バックライトユニットでは、例えば、導光板と、該導光板の端面に配置させたLED光源や蛍光管の光源と、を備え、光源からの光を導光板で導光して主面全体から液晶表示パネルに向けて出射させている。近年、特に導光板の端面にLED光源を配したサイドライト型のバックライトユニットが、小型化・薄型化に対応可能であることから、携帯電話機等に多く採用されている。
しかしながら、導光板の端面に点光源であるLED光源を配置した場合、図15に示すように、LED光源101の指向性により、導光板102のLED光源101間に暗部Dが生じてしまう。
この対策として例えば、従来、特許文献1では、図16に示すように、導光板102の端面における入光部にR形状やプリズム形状の凹凸部102aを形成して、LED光源101から入射された光を広げて暗部Dを低減させた導光板が開示されている。
特開2005−228718号公報(特許請求の範囲、図2、図8)
しかしながら、上記従来の技術には、以下の課題が残されている。
近年、更なる薄型化が要望されているため、薄い導光フィルムで形成されたフィルム導光板の採用が多くなっているが、フィルム導光板のように薄い導光板では、特許文献1に記載の技術のように導光板の端面に凹凸部のような微細な形状を形成することが困難であった。また、従来の成形導光板では、端面に凹凸部を形成することで、LED光源間の暗部をある程度低減することができるが、凹凸部による光の広がりに限界があることから、LED光源からの光をより広げて暗部をさらに低減させることが要望されている。
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、薄い導光板でもLED光源間の暗部を低減することができる面状ライトユニット及び表示装置を提供することを目的とする。
本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、本発明の面状ライトユニットは、導光板と、該導光板の基端側端面に配されたLED光源と、を備え、該LED光源が、基板と、該基板上に実装されたLED素子と、前記基板上で前記LED素子を封止すると共に該LED素子からの光を少なくとも前記基端側端面に対向した前面及び前記基端側端面の延在方向に向いた一対の側面から出射可能な封止樹脂部と、少なくとも前記一対の側面に設けられこれら側面から出射された光を導光又は屈折させて前記導光板へ出射する透光性樹脂部と、を備えていることを特徴とする。
この面状ライトユニットでは、LED光源が、封止樹脂部の少なくとも一対の側面に設けられこれら側面から出射された光を導光又は屈折させて導光板へ出射する透光性樹脂部を備えているので、側面から出射された光が透光性樹脂部によって基端側端面の延在方向に広げられてから導光板へ出射されることで、LED光源の入射光の幅を左右に広げることができ、入光部に微細形状を施さなくても導光板の暗部を低減することができる。
また、本発明の面状ライトユニットは、前記導光板が、導光フィルムで形成されていることを特徴とする。すなわち、この面状ライトユニットでは、導光フィルムで導光板が形成されているので、成形導光板に比べて大幅に薄型化することができると共に低コスト化を図ることができる。
また、本発明の面状ライトユニットは、前記透光性樹脂部が、前記一対の側面と前記基端側端面との間に充填されて前記LED光源と前記導光板とを接着する接着剤であることを特徴とする。すなわち、この面状ライトユニットでは、透光性樹脂部が、封止樹脂部の一対の側面と導光板の基端側端面との間に充填されてLED光源と導光板とを接着する接着剤であるので、導光板とLED光源とを透光性樹脂部で接着して固定することができ、位置決めが容易になり組み込み性が向上する。
また、本発明の面状ライトユニットは、前記透光性樹脂部が、前記封止樹脂部より屈折率が高いことを特徴とする。すなわち、この面状ライトユニットでは、透光性樹脂部が、封止樹脂部より屈折率が高いので、光が封止樹脂部から透光性樹脂部へ効率よく出射されて、透光性樹脂部から導光板への入光効率を高め、暗部の低減効果を向上させることができる。
また、本発明の面状ライトユニットは、前記導光板の基端側端面に前記LED光源を収納する凹部が設けられ、前記透光性樹脂部が、前記一対の側面と前記凹部の内側面との間に設けられていることを特徴とする。すなわち、この面状ライトユニットでは、透光性樹脂部が、凹部に収納されたLED光源における一対の側面と凹部の内側面との間に設けられているので、封止樹脂部の側面から出射された光が透光性樹脂部を介して凹部の内側面からも導光板内に入射されて、より光を左右に広げることができる。
また、本発明の面状ライトユニットは、前記透光性樹脂部が、前記封止樹脂部の前面と前記基端側端面との間にも設けられていることを特徴とする。すなわち、この面状ライトユニットでは、透光性樹脂部が、封止樹脂部の前面と基端側端面との間にも設けられているので、封止樹脂部の前面と基端側端面との間が透光性樹脂部で埋められて空気層が無くなり、界面による反射ロスを低減することができる。
また、本発明の面状ライトユニットは、前記LED光源が、前記基端側端面に間隔を空けて複数設置され、前記透光性樹脂部が、隣接する前記LED光源の前記封止樹脂部の側面間に設けられてこれらLED光源を連結していることを特徴とする。すなわち、この面状ライトユニットでは、透光性樹脂部が、隣接するLED光源の封止樹脂部の側面間に設けられてこれらLED光源を連結しているので、封止樹脂部の側面から出射された光が透光性樹脂部で連結されたLED光源間で導光されて線状光として出射されることで、さらに入射光を広げて導光板の暗部を低減することができる。
本発明の表示装置は、画像表示パネルと、前記画像表示パネルの表面側又は裏面側に配された上記本発明の面状ライトユニットと、を備えていることを特徴とする。すなわち、この表示装置では、画像表示パネルの表面側又は裏面側に配された上記本発明の面状ライトユニットを備えているので、装置全体の薄型化が可能で、かつ暗部が低減されて輝度均一性の高い照明により高品質な画像表示が得られる。
また、本発明の表示装置は、前記画像表示パネルが、液晶表示パネルであることを特徴とする。すなわち、この表示装置では、液晶表示パネルを用いた液晶表示装置であるので、さらに装置全体の薄型軽量化及び低コスト化ができると共に、高品質な液晶表示が得られる。
本発明によれば、以下の効果を奏する。
すなわち、本発明に係る面状ライトユニットによれば、LED光源が、少なくとも封止樹脂部の一対の側面に設けられこれら側面から出射された光を導光又は屈折させて導光板へ出射する透光性樹脂部を備えているので、LED光源の入射光の幅を左右に広げることができ、入光部に微細形状を施さなくても導光板の暗部を低減することができる。したがって、この面状ライトユニットを備えた表示装置によれば、装置全体の薄型化が可能で、かつ暗部が低減されて輝度均一性の高い照明により高品質な画像表示が得られる。
以下、本発明に係る面状ライトユニット及び表示装置の第1実施形態を、図1から図6に基づいて説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするために縮尺を適宜変更している。
本実施形態におけるバックライトユニット(面状ライトユニット)1は、図1及び図2に示すように、導光板2と、該導光板2の基端側端面2aに互いに間隔を空けて配された複数のLED光源3と、を備えている。
上記LED光源3は、例えば白色LEDであって、図3に示すように、基板4と、該基板4上に実装されたLED素子5と、基板4上でLED素子5を封止すると共に該LED素子5からの光を少なくとも基端側端面2aに対向した前面6a及び基端側端面2aの延在方向に向いた一対の側面6bから出射可能な封止樹脂部6と、一対の側面6bに設けられこれら側面6bから出射された光を導光及び屈折させて導光板2へ出射する透光性樹脂部7と、を備えている。
上記LED素子5は、例えば青色(波長λ:470〜490nm)LED素子又は紫外光(波長λ:470nm未満)LED素子であって、例えばサファイア基板などの絶縁性基板上に窒化ガリウム系化合物半導体(例えばInGaN系化合物半導体)の複数の半導体層が積層されて形成されたものである。
上記封止樹脂部6は、シリコーン樹脂を主剤とし、例えばYAG蛍光体が添加されている。このYAG蛍光体は、LED素子からの青色光又は紫外光を黄色光に変換させて混色効果により白色光を生じさせるものである。なお、白色LEDとしては、上記以外でも種々のものが採用可能である。
なお、LED光源3の他の例として、図4及び図5に示すように、封止樹脂部6の上下面に反射枠8を設けたLED光源3A、または封止樹脂部6の上面のみに反射枠8を設けたLED光源3Bを採用しても構わない。なお、上記反射枠8は、封止樹脂部6からの光を内側に反射する反射面を内側に有しており、例えば白色樹脂材で形成されている。
上記導光板2は、例えばポリカーボネイト樹脂やアクリル樹脂等の透光性樹脂材料で構成され、本実施形態では導光フィルムで形成されたフィルム導光板が採用される。
上記透光性樹脂部7は、封止樹脂部6の一対の側面6bと導光板2の基端側端面2aとの間に充填されてLED光源3と導光板2とを接着する接着剤である。
この透光性樹脂部7は、封止樹脂部6より屈折率が高い熱硬化性樹脂やUV硬化性樹脂等の硬化性樹脂で形成されている。
なお、封止樹脂部6の前面6aと導光板2の基端側端面2aとの間には、透光性樹脂部7は無く、空気層とされている。
また、このバックライトユニット1は、図6に示すように、導光板2上に配され導光板2からの光を拡散させて面内の光強度を均一にする拡散シート9と、拡散シート9上に配され拡散シート9からの光を液晶表示パネル(画像表示パネル)10に向けた上方向への照射光として出射する第1プリズムシート11A及び第2プリズムシート11Bと、導光板2の下面に配された反射シート12と、を備えている。
なお、本実施形態では、液晶表示パネル10の画面側及びバックライトユニット1の光出射面側を表面側又は上面側として記載している。
上記拡散シート9は、例えば、アクリル樹脂やポリカーボネイト樹脂などの透明樹脂にシリカ粒子などを分散させたシートである。
上記第1プリズムシート11Aは、拡散シート9上に配され、上記第2プリズムシート11Bは、第1プリズムシート11A上に配されている。第1プリズムシート11A及び第2プリズムシート11Bは、拡散シート9からの光を上面側に集光するための透明シート状の部材であり、平行な複数の稜線を有するプリズム部を上面側に有している。また、第1プリズムシート11Aは、LED光源3の光軸に対して、プリズム部の稜線がねじれの位置に設定され、特に、上方への高い指向性が得られる方向として、LED光源3の光軸に直交する方向と平行に設定される。また、第2プリズムシート11Bは、LED光源3の光軸に対して、プリズム部の稜線が平行に設定されている。すなわち、第1プリズムシート11Aと第2プリズムシート11Bとは、互いのプリズム部の稜線がねじれの位置に配され、平面視で互いに稜線が直交している。
上記反射シート12は、光反射機能を有する金属板、フィルム、箔等であって、本実施形態では銀蒸着膜を設けたフィルムが採用されている。なお、上記銀蒸着膜の代わりに、アルミ金属蒸着膜などを採用しても構わない。また、この反射シート12は、バックライトユニット1の各シートを収納する図示しないホルダー等に貼り付けられている。
また、本実施形態の表示装置20は、例えば携帯電話機、ノートPC、カーナビゲーション装置、モバイルタイプPC、PDA、ATM等の液晶ディスプレイに適用される液晶表示装置であって、液晶表示パネル10と、液晶表示パネル10の裏面側に配された上記バックライトユニット1と、を備えている。
上記液晶表示パネル10は、透過型又は半透過型の液晶表示パネルが採用される。例えば、透過型の液晶表示パネル10の場合、透明電極、配向膜及び偏光板をそれぞれ有する上基板と下基板との間隙に液晶材料をシール材で封止したTFT液晶方式、STN液晶方式やTN液晶方式等のパネル本体を備えたものである。
本実施形態のバックライトユニット1では、LED光源3が、封止樹脂部6の一対の側面6bに設けられこれら側面6bから出射された光を導光及び屈折させて導光板2へ出射する透光性樹脂部7を備えているので、側面6bから出射された光が透光性樹脂部7によって基端側端面2aの延在方向に広げられてから導光板2へ出射される。すなわち、LED光源3の出射面が透光性樹脂部7によって左右に見かけ上広がったようになる。したがって、LED光源3の入射光の幅を左右に広げることができ、入光部に微細形状を施さなくても導光板2の暗部Dを低減することができる。
また、透光性樹脂部7が、封止樹脂部6の側面6bと導光板2の基端側端面2aとの間に充填されてLED光源3と導光板2とを接着する接着剤であるので、導光板2とLED光源3とを透光性樹脂部7で接着して固定することができ、位置決めが容易になり組み込み性が向上する。
さらに、透光性樹脂部7が、封止樹脂部6より屈折率が高いので、光が封止樹脂部6から透光性樹脂部7へ効率よく出射されて、透光性樹脂部7から導光板2への入光効率を高め、暗部Dの低減効果を向上させることができる。
また、導光フィルムで導光板2が形成されているので、成形導光板に比べて大幅に薄型化することができると共に低コスト化を図ることができる。
したがって、本実施形態のバックライトユニット1を備えた表示装置20では、装置全体の薄型化が可能で、かつ暗部Dが低減されて輝度均一性の高い照明により高品質な画像表示が得られる。
次に、本発明に係る面状ライトユニット及び表示装置の第2〜第6実施形態について、図7から図14を参照して以下に説明する。なお、以下の各実施形態の説明において、上記実施形態において説明した同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明は省略する。
第2実施形態と第1実施形態との異なる点は、第1実施形態では、導光板2の基端側端面2aが直線状の平坦面であるのに対し、第2実施形態のバックライトユニット(面状ライトユニット)21では、図7及び図8に示すように、導光板22の基端側端面22aにLED光源3を収納する凹部22bが設けられ、透光性樹脂部27が、封止樹脂部6の一対の側面6bと凹部22bの内側面との間に設けられている点である。
すなわち、第2実施形態では、基端側端面22aに矩形状の凹部22bが形成されており、凹部22b内にLED光源3が配されてその両側面6bと凹部22bの内側面とが透光性樹脂部27で接着されている。この透光性樹脂部27は、凹部22b内にLED光源3を配した状態で、封止樹脂部6の側面6bと凹部22bの内側面との空間に液状の硬化性樹脂を充填して硬化させることで作製される。
このように第2実施形態では、透光性樹脂部27が、凹部22bに収納されたLED光源3における一対の側面6bと凹部22bの内側面との間に設けられているので、封止樹脂部6の側面6bから出射された光が透光性樹脂部27を介して凹部22bの内側面からも導光板22内に入射されて、より光を左右に広げることができる。すなわち、透光性樹脂部27が側面6bから出射された光を導光して凹部22bの内側面に入光させる導光部としても機能することで、LED光源3の左右側から導光板22に入る光量を増大させることができる。
第3及び第4実施形態と第1実施形態との異なる点は、第1実施形態では、封止樹脂部6の前面6aと導光板2の基端側端面2aとの間には空気層が介在しているのに対し、第3及び第4実施形態のバックライトユニット(面状ライトユニット)31,41では、図9及び図10に示すように、透光性樹脂部37,47が、封止樹脂部6の側面6bだけでなく、封止樹脂部6の前面6aと基端側端面2a,22aとの間にも樹脂材を充填して設けられている点である。
すなわち、第3及び第4実施形態では、透光性樹脂部37,47が、封止樹脂部6の前面6aと基端側端面2aとの間にも設けられているので、封止樹脂部6の前面6aと基端側端面2aとの間が透光性樹脂部37,47で埋められて空気層が無くなり、界面による反射ロスを低減することができる。
第5実施形態と第1実施形態との異なる点は、第1実施形態では、基端側端面2aに間隔を空けて複数設置されたLED光源3毎に透光性樹脂部7が個別に設けられているのに対し、第5実施形態のバックライトユニット(面状ライトユニット)51では、図11及び図12に示すように、透光性樹脂部57が、隣接するLED光源3の封止樹脂部6の側面6b間に設けられてこれらLED光源3を連結している点である。
すなわち、この第5実施形態では、直線状に配列され隣接するLED光源3同士が透光性樹脂部57で互いに接合され、全体として棒状の線状光源とされて基端側端面2aに近接配置されている。
したがって、第5実施形態では、透光性樹脂部57が、隣接するLED光源3の封止樹脂部6の側面6b間に設けられてこれらLED光源3を連結しているので、封止樹脂部6の側面6bから出射された光が透光性樹脂部57で連結されたLED光源3間で導光されて線状光として出射されることで、さらに入射光を広げて導光板2の暗部Dを低減することができる。
第6実施形態と第5実施形態との異なる点は、第5実施形態では、互いに透光性樹脂部57で連結されて線状光源化されたLED光源3が、基端側端面2aに近接配置されているのに対し、第6実施形態のバックライトユニット(面状ライトユニット)61では、図13及び図14に示すように、透光性樹脂部67が基端側端面2aに接着されて、連結されたLED光源3と共に基端側端面2aに固定されている点である。
すなわち、第6実施形態では、透光性樹脂部67により連結されたLED光源3が基端側端面2aに接着されているので、第1から第4実施形態と同様に、導光板2とLED光源3とを透光性樹脂部67で固定することができ、位置決めが容易になり組み込み性が向上する。
なお、本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることができる。
例えば、上記各実施形態では、上述したように接着剤で透光性樹脂部を形成することが好ましいが、透光性樹脂部を成形樹脂部材として予め作製して封止樹脂部に密着又は接着させて設けても構わない。
また、上記各実施形態のバックライトユニットでは、拡散シートを用いているが、拡散シートを省略したバックライトユニットとしても構わない。また、2枚のプリズムシートを用いているが、1枚のプリズムシートを採用したバックライトユニットとしても構わない。
上記各実施形態の表示装置では、画像表示パネルとして液晶表示パネルを採用しているが、他の画像表示パネルを用いても構わない。例えば、電子ペーパーなどの画像表示パネルを採用しても良い。この場合、電子ペーパー本体の表面側にフロントライトユニットとして本発明の面状ライトユニットが設置される。
本発明に係る面状ライトユニット及び表示装置の第1実施形態において、バックライトユニットにおける導光板及びLED光源を示す平面図である。 第1実施形態において、バックライトユニットにおける導光板及びLED光源を示す要部の拡大平面図である。 第1実施形態において、LED光源を示す上面図、正面図、底面図及び側面図である。 第1実施形態において、LED光源の他の例を示す上面図、正面図、底面図及び側面図である。 第1実施形態において、LED光源の他の例を示す上面図、正面図、底面図及び側面図である。 第1実施形態において、バックライトユニット及び表示装置を示す断面図である。 本発明に係る面状ライトユニット及び表示装置の第2実施形態において、バックライトユニットにおける導光板及びLED光源を示す平面図である。 第2実施形態において、バックライトユニットにおける導光板及びLED光源を示す要部の拡大平面図である。 本発明に係る面状ライトユニット及び表示装置の第3実施形態において、バックライトユニットにおける導光板及びLED光源を示す要部の拡大平面図である。 本発明に係る面状ライトユニット及び表示装置の第4実施形態において、バックライトユニットにおける導光板及びLED光源を示す要部の拡大平面図である。 本発明に係る面状ライトユニット及び表示装置の第5実施形態において、バックライトユニットにおける導光板及びLED光源を示す平面図である。 第5実施形態において、バックライトユニットにおける導光板及びLED光源を示す要部の拡大平面図である。 本発明に係る面状ライトユニット及び表示装置の第6実施形態において、バックライトユニットにおける導光板及びLED光源を示す平面図である。 第6実施形態において、バックライトユニットにおける導光板及びLED光源を示す要部の拡大平面図である。 本発明に係る面状ライトユニット及び表示装置の従来例において、バックライトユニットにおける導光板及びLED光源を示す平面図である。 本発明に係る面状ライトユニット及び表示装置の従来例において、バックライトユニットにおける導光板及びLED光源を示す平面図である。
符号の説明
1,21,31,41,51,61…バックライトユニット(面状ライトユニット)、2,22,102…導光板、2a,22a…導光板の基端側端面、3,101…LED光源、4…基板、5…LED素子、6…封止樹脂部、6a…封止樹脂部の前面、6b…封止樹脂部の側面、7,27,37,47,57,67…透光性樹脂部、10…液晶表示パネル(画像表示パネル)、20…表示装置、22b…導光板の凹部

Claims (9)

  1. 導光板と、
    該導光板の基端側端面に配されたLED光源と、を備え、
    該LED光源が、基板と、
    該基板上に実装されたLED素子と、
    前記基板上で前記LED素子を封止すると共に該LED素子からの光を少なくとも前記基端側端面に対向した前面及び前記基端側端面の延在方向に向いた一対の側面から出射可能な封止樹脂部と、
    少なくとも前記一対の側面に設けられこれら側面から出射された光を導光又は屈折させて前記導光板へ出射する透光性樹脂部と、を備えていることを特徴とする面状ライトユニット。
  2. 請求項1に記載の面状ライトユニットにおいて、
    前記導光板が、導光フィルムで形成されていることを特徴とする面状ライトユニット。
  3. 請求項1又は2に記載の面状ライトユニットにおいて、
    前記透光性樹脂部が、前記一対の側面と前記基端側端面との間に充填されて前記LED光源と前記導光板とを接着する接着剤であることを特徴とする面状ライトユニット。
  4. 請求項1から3のいずれか一項に記載の面状ライトユニットにおいて、
    前記透光性樹脂部が、前記封止樹脂部より屈折率が高いことを特徴とする面状ライトユニット。
  5. 請求項1から4のいずれか一項に記載の面状ライトユニットにおいて、
    前記導光板の基端側端面に前記LED光源を収納する凹部が設けられ、
    前記透光性樹脂部が、前記一対の側面と前記凹部の内側面との間に設けられていることを特徴とする面状ライトユニット。
  6. 請求項1から5のいずれか一項に記載の面状ライトユニットにおいて、
    前記透光性樹脂部が、前記封止樹脂部の前面と前記基端側端面との間にも設けられていることを特徴とする面状ライトユニット。
  7. 請求項1から6のいずれか一項に記載の面状ライトユニットにおいて、
    前記LED光源が、前記基端側端面に間隔を空けて複数設置され、
    前記透光性樹脂部が、隣接する前記LED光源の前記封止樹脂部の側面間に設けられてこれらLED光源を連結していることを特徴とする面状ライトユニット。
  8. 画像表示パネルと、
    前記画像表示パネルの表面側又は裏面側に配された請求項1から7のいずれか一項に記載の面状ライトユニットと、を備えていることを特徴とする表示装置。
  9. 請求項8に記載の表示装置において、
    前記画像表示パネルが、液晶表示パネルであることを特徴とする表示装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016081785A (ja) * 2014-10-17 2016-05-16 オムロン株式会社 面光源装置、表示装置、及び電子機器
JP2020150278A (ja) * 2018-12-28 2020-09-17 日亜化学工業株式会社 発光モジュール

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JP2016081785A (ja) * 2014-10-17 2016-05-16 オムロン株式会社 面光源装置、表示装置、及び電子機器
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