JP2001067917A - 面発光装置 - Google Patents

面発光装置

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JP2001067917A
JP2001067917A JP23805299A JP23805299A JP2001067917A JP 2001067917 A JP2001067917 A JP 2001067917A JP 23805299 A JP23805299 A JP 23805299A JP 23805299 A JP23805299 A JP 23805299A JP 2001067917 A JP2001067917 A JP 2001067917A
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light emitting
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light guide
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JP23805299A
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Yoshihiko Josa
佳彦 帖佐
Koichi Takesako
幸一 竹迫
Takashi Yamanaka
孝史 山中
Toshiro Horiuchi
俊郎 堀内
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electronics Corp
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805Shape
    • H01L2224/4809Loop shape
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 発光素子の光の利用効率を高く維持して導光
板の全体を一様な輝度で発光させしかも全体の薄型化に
も対応できる面発光装置の提供。 【解決手段】 導光板1の縁部に偏せた位置に凹部1a
を設け、フレキシブル基板3に搭載した発光素子2をそ
の主光取出し面が導光板1の発光面と同じ向きとなるよ
うにして凹部1aに収納し、凹部1aには発光素子2周
りを封止する封止樹脂層6を設け、発光素子2から側方
に放出される光の成分の一部を導光板1の内部側に反射
させる反射シート4を導光板1の発光面の縁部に配置
し、発光素子2からの光及び反射シート4からの反射光
を凹部1aの形成面と同じ面に設けた散乱反射層1bに
より拡散させ、導光板1の発光面から一様な輝度の発光
を可能とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、たとえば携帯電話
等の液晶表示部用のバックライトとして利用できる面発
光装置に関する。
【0002】
【従来の技術】携帯電話等の表示部には小型で消費電力
も小さい液晶ディスプレイが広く利用されている。この
液晶ディスプレイは、液晶パネルを表示面側に向けた姿
勢として配置されるもので、暗い場所でも文字や画像等
が見えるようにバックライトを備えるものが多い。
【0003】携帯電話の液晶表示部は単色に光らせた液
晶としたものが一般的であり、表示面の面輝度を高くす
ることよりもむしろ表示面の全体に明暗の差がないよう
に一様に発光させることが必要である。このことから、
従来の携帯電話の分野では、光源として面実装型のチッ
プLEDを複数個備えるとともに液晶パネルに一様に光
を配光させるための導光板が組み込まれる。図4に導光
板を備えるバックライト構造の概略を示す。
【0004】図4の(a)に示すように、従来のバック
ライト構造は、プリント配線基板51の上方に透明のア
クリル板やポリカーボネイト板を利用した導光板52を
配置するとともにその上に液晶を封入した液晶表示パネ
ル53を備え、プリント配線基板51に搭載した面実装
型の発光ダイオード(以下、「LED」と記す)54を
光源として備えるというものである。このようなアセン
ブリでは、LED54は導光板52の外であって且つ下
に位置しているので、LED54からの光を白色のハウ
ジング55の内面で反射させるようにし、導光板52の
側面から光が取り入れられる。そして、取り入れられた
光は導光板52の全体に拡散し、液晶表示パネル53に
対するバックライトの機能を果たす。なお、LED54
は図4の(b)に示すように導光板52の右辺に沿って
2個配置したり、高輝度化のためにそれ以上の個数とし
たものが一般的である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところが、LED54
からの光は直に導光板52に入射するのではなくハウジ
ング55の内面からの反射光として間接的に取り込まれ
るので、ハウジング55を白色として反射率を高くして
いても、効率よく導光板52に光を入射することは不可
能でありLED54の光の利用効率は低い。このため、
図示の例のように、LED54を2個またはそれ以上の
個数として導光板52への入射光量を増やすことで導光
板52の面輝度を確保することが必要になる。
【0006】これに対し、最近ではGaN系化合物半導
体を利用して高輝度化を達成した純青色や純緑色の発光
素子が開発され、これをLED54として用いれば、L
ED54自身の個数も減らすことができるほか、液晶表
示パネル53の画面も明るくなり表示が観やすい製品の
製造が期待される。
【0007】しかしながら、LED54の輝度が高くな
るほど、LED54に近い部分だけが鮮やかに発光する
ため、液晶表示パネル53の画面は図4の(b)に示す
破線の領域がその他の部分よりも明るくなりやすい。こ
のため、単色に光らせた発光の液晶表示の重要な条件と
しての液晶表示パネル53の画面全体の均一な明るさ
(輝度)が得られず、鮮明な表示もできなくなる。ま
た、高輝度を実現したGaN系化合物半導体によるLE
Dはかなり高価であり、コスト高となる。
【0008】更に、LED54からの光をハウジング5
5の内面で反射させて導光板52に光を入射させる構成
では、間接光として導光板52に取り込まれるので、図
4の(b)で示したような輝度むらを或る程度抑えるの
には有効である。しかしながら、LED54からの光を
間接光として導光板52の側面から入射させて全面に拡
散させるためには、図4の(a)のようにLED54を
導光板52とを段違いの構造とするしかない。したがっ
て、プリント配線基板51から液晶表示パネル53まで
の薄型化に制限を受け、携帯電話等の機器の小型化にも
対応できない。
【0009】このように従来の面発光装置では、ハウジ
ング55から反射された間接光として導光板52に入射
させるので、効率よく導光板52に光を入射することは
不可能でLED54の光の利用効率が低くなるほか全体
の薄型化が図れない。また、高輝度のLED54を使っ
て利用効率を補おうとすると、コスト面での障害がある
ほか、導光板52の輝度むらの発生が避けられない。
【0010】本発明は、発光素子を導光板の凹部に収納
して導光板と一体化するので全体の薄型化が可能となる
とともに、LEDの光の利用効率を高く維持して導光板
の全体を一様な輝度で発光することができる小型で発光
輝度の高い面発光装置であり、また、LEDの光の利用
効率を上げることができるので、発光素子を削減するこ
とが可能となり、低コスト化も実現することができる面
発光装置を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明は、配線基板等の
導通材に導通接続させた発光素子と、前記発光素子から
の光を取り入れてほぼ全面を発光面とする導光板とを含
む面発光装置であって、前記導光板に前記発光素子を収
納する凹部を設けるとともに少なくとも前記凹部を除く
領域に凹または凸パターンの散乱反射層を形成し、前記
発光素子を前記凹部に没入させるとともに光透過性の樹
脂を前記凹部に充填して前記発光素子と前記導光板とを
一体化したことを特徴とする。
【0012】
【発明の実施の形態】請求項1記載の発明は、配線基板
等の導通材に導通接続させた発光素子と、前記発光素子
からの光を取り入れてほぼ全面を発光面とする導光板と
を含む面発光装置であって、前記導光板に前記発光素子
を収納する凹部を設けるとともに少なくとも前記凹部を
除く領域に凹または凸パターンの散乱反射層を形成し、
前記発光素子を前記凹部に没入させるとともに光透過性
の樹脂を前記凹部に充填して前記発光素子と前記導光板
とを一体化したことを特徴とする面発光装置であり、発
光素子を導光板の凹部の中に収納して一体化するので全
体を小型・薄型化でき、凹部から導光板への光路中には
空気層が含まれないので、導光板への光取り込み効率を
上げることができるという作用を有する。
【0013】請求項2記載の発明は、前記導光板の縁部
に偏らせて前記凹部を形成し、前記発光素子を前記凹部
に没入させるとともに前記発光素子の少なくとも発光面
を含んで前記樹脂を前記凹部に充填したことを特徴とす
る請求項1記載の面発光装置であり、凹部を導光板の縁
部に偏らせていても、空気層を介さないことによる導光
板への光の取り込み効率の向上と散乱反射層による光の
拡散とによって、導光板の全体を輝度むらのない発光面
が得られるという作用を有する。
【0014】請求項3記載の発明は、前記導光板の前記
発光面と反対側の面であって且つ前記導光板の縁部に偏
らせて前記凹部を形成し、前記発光素子をその主光取出
し面が前記発光面側に向く姿勢として前記凹部に没入さ
せるとともに前記発光素子の少なくとも発光面を含んで
前記樹脂を前記凹部に充填したことを特徴とする請求項
2記載の面発光装置であり、凹部を導光板の縁部に偏ら
せていても、空気層を介さないことによる導光板への光
の取出し効率の向上と散乱反射層による光の拡散とによ
って、導光板の全体を輝度むらのない発光面とすること
ができるという作用を有する。
【0015】請求項4に記載の発明は、前記導光板の発
光面であって前記凹部を形成した側の前記導光板の縁部
に沿って、少なくとも前記凹部を含む幅員を持ち且つ前
記発光面側の面を反射面とする反射層を形成したことを
特徴とする請求項3記載の面発光装置であり、1個の発
光素子であっても導光板の縁部に沿う方向の反射層の中
間位置にこの発光素子を配置しておけば、発光素子から
側方に放出される光を反射層で導光板に戻すことがで
き、導光板の縁部のほぼ全体を帯状の光源域して活用で
きるという作用を有する。
【0016】請求項5に記載の発明は、前記導通材はフ
レキシブル基板であって、前記導光板の前記凹部形成部
分には前記フレキシブル基板を前記導光板の板厚中にほ
ぼ含ませる切欠部を形成し、前記フレキシブル基板を前
記切欠部の中に接合したことを特徴とする請求項2から
4記載の面発光装置であり、フレキシブル基板の緩衝機
能によって発光素子及び導光板へのダメージを抑えると
ともに、フレキシブル基板を導光板の板厚中にほぼ含ま
せるので、より一層全体を薄型化できるという作用を有
する。
【0017】請求項6に記載の発明は、前記発光素子は
面実装タイプの発光素子であることを特徴とする請求項
1から5に記載の面発光装置であり、面実装タイプの発
光素子は樹脂モールドされているので取り扱いが容易で
あり、組立工数を削減することができるという作用を有
する。
【0018】以下、本発明の面発光装置を液晶表示パネ
ルの裏面に配置してバックライトとして利用できる実施
の形態として図面に基づき説明する。
【0019】図1は本発明の面発光装置の一実施の形態
を示す概略平面図、図2は一部切欠側面図である。
【0020】図1及び図2に示すように、本発明の面発
光装置は、導光板1とその下端側の中央に配置した半導
体の発光素子2との組合せであり、発光素子2を導通搭
載するフレキシブル基板3からの通電によって発光素子
2を発光させる。
【0021】導光板1は、たとえばアクリル樹脂やポリ
カーボネイト樹脂によって一様な肉厚として形成された
透明の板であり、図2に概略して示す液晶表示パネル2
0の裏面に沿って配置される。すなわち、携帯電話等の
表示部に設ける液晶表示パネル20の組み込み部分にフ
レキシブル基板3を一体とした導光板1が配置され、導
光板1からの発光を液晶表示パネル20のバックライト
用の光源とする。そして、液晶表示パネル20の裏面に
一様に光を入射させるため、導光板1は液晶表示パネル
20の平面形状とほぼ等しいか少し大きな長方形として
形成されている。
【0022】導光板1の長手方向の一端側であって短辺
の中央部の下面に凹部1aが形成され、この凹部1aの
中に発光素子2が収納されている。そして、導光板1の
下面であって液晶表示パネル20の大きさに対応する領
域を、微小な凹凸模様による散乱反射層1bとしてい
る。更に、導光板1の短辺側の縁部に沿う上面には、凹
部1aの全体の幅を持つ反射シート4を貼り付けてい
る。この反射シート4は、たとえば銀を蒸着した鏡面状
のテープ、または白色等光反射率の高いテープ状のもの
で、発光素子2から上に向かう光を反射させて導光板1
の中に戻す役目を果たす。
【0023】発光素子2を実装搭載したフレキシブル基
板3は樹脂フィルムにプリント配線パターンを形成した
従来周知のもので、図1において右端部に形成された入
力端子3aを携帯電話等の機器側の回路に接続して導通
させる。そして、図3の拡大図に示すように、フレキシ
ブル基板3は発光素子2を凹部1aの中に差し込める位
置関係として導光板1の下面に突き当てられ、導光板1
に一体化される補強板5によって固定されている。
【0024】発光素子2はたとえばGaN系化合物半導
体を利用した緑色発光のもので、透明のサファイア基板
に積層したn型層及びp型層のそれぞれの表面にn型電
極及びp型電極を形成したもので、ワイヤ2aによって
フレキシブル基板3のプリント配線パターンにボンディ
ングしている。そして、発光素子2を収納した凹部1a
の内部にはたとえばエポキシ等の透明の樹脂が注入充填
され、凹部1aから空気層を排除した樹脂封止層6が形
成されている。
【0025】また、図3から明らかなように、凹部1a
を形成した部分には、フレキシブル基板3及び補強板5
を導光板1の底面からできるだけ下に突き出ないように
嵌め込むための切欠部1cが形成されている。この切欠
部1cは、図1において導光板1の右端部の上下方向の
全長に設けるかまたはフレキシブル基板3と補強板5を
嵌め込める程度の幅を持つように形成したものであれば
よい。このような切欠部1cを備えることによって、フ
レキシブル基板3を導光板1に連結したときでも、全体
の厚さはほぼ導光板1とその上面に貼り付けた僅かな厚
さの反射シート4とによる嵩だけとなり、薄型化が実現
できる。
【0026】以上の構成において、フレキシブル基板の
プリント配線パターンを介して発光素子2に通電される
と、この発光素子2の半導体層の中の活性層から光が放
たれる。活性層からの光は、普通の発光素子の場合と同
様にワイヤ2aをボンディングする電極を形成した上面
を主光取出し面として放出されるほか、側方へ向けても
放出される。そして、凹部1aの中には透明の樹脂封止
層6が凹部1aの内面及び発光素子2の表面との間に空
気層が含まれないように充填されているので、凹部1a
から導光板1の中に入射するまでの光の屈折率の変化は
小さく、導光板1への光の取り込み効率が高くなる。す
なわち、発光強度が減衰することなく高効率で発光素子
2からの発光を導光板1に入射させることができる。
【0027】ここで、図1において発光素子2の一つの
側面から矢印A方向に向かう光は、凹部1aから導光板
1の中を左側にそのまま進み、発光素子2の互いに平行
な二つの側面から矢印B,C方向へ向かう光は、反射シ
ート4で覆われた部分の導光板1の中に進む。また、発
光素子2の主光取出し面である上面からは凹部1aの上
端から導光板1の中を突っ切って反射シート4の反射面
に向かう。このような光の放出において、矢印B,C方
向へ向かう光の一部は導光板1の上面の反射シート4側
へ拡散するので、この拡散した光の成分は反射シート4
の反射によって導光板1の中に戻される。したがって、
矢印B,C方向への光は、導光板1の縁部から全てが放
出されるのではなく反射シート4で覆われた部分の導光
板1を発光させる成分となる。
【0028】すなわち、図1において導光板1の上下方
向の中間の位置に局所的に1個の発光素子2を配置して
いても、反射シート4で覆われている部分の導光板1が
発光源のように高輝度となる。また、発光素子2の主光
取出し面からの光の全ては反射シート4によって反射さ
れて導光板1へ戻されるので、反射シート4で覆われて
いる部分の導光板1は最大輝度の明るさとなる。
【0029】このように、液晶表示パネル20に対応し
ている導光板1の領域に対しては、発光素子2及びその
周りの樹脂封止層6の部分が高輝度の光源となり、発光
素子2から離れていても反射シート4で覆われた部分も
発光源となり得る。したがって、導光板4は図1におい
て右側の1辺の長さのほぼ全体が発光源域として活用で
きることになる。
【0030】液晶表示パネル20に対応している領域の
導光板1に対しては、図1の矢印A方向への光の成分が
最も高強度であるが、導光板1の底面に形成された散乱
反射層1bによってこの矢印A方向の光は導光板1の全
体に拡散させられる。これにより、発光素子2に近い部
分だけが突出した高輝度の発光とはならず、導光板1の
全体の発光輝度が一様化される。また、発光素子2周り
からの発光だけでなく、反射シート4で覆われた部分で
あって導光板1の縁部に偏っている帯状の発光源域から
の発光成分も液晶表示パネル20に対応する領域への発
光に加わる。この発光も散乱反射層1bにより光散乱を
受け、導光板1の全体へ拡散して一様化される。
【0031】このように1個の発光素子2だけでも、図
1において矢印B,C方向へ向かう光の成分を導光板1
にあたかも封じ込めたような帯状の光源域とすることが
できる。したがって、発光素子2に近い部分だけが突出
した高輝度となることはなく、帯状の光源域からの発光
成分と散乱反射層1bによる光散乱の相乗効果によっ
て、導光板1の全体を一様な輝度で発光させることが可
能となる。これにより、液晶表示パネル20も輝度むら
のない表示画面として照明され、表示される画像をより
鮮明化することができる。
【0032】また、本発明の面発光装置においては、導
光板1の凹部1aの中に発光素子2を収納し、フレキシ
ブル基板3は導光板1の底面からできるだけ突き出ない
構成としている。すなわち、発光素子2も携帯電話等の
機器側との電気的導通のためのフレキシブル基板3も1
枚の導光板1の板厚の中に含まれているので、図4の従
来例の構成に比べると格段に薄型化できる。したがっ
て、携帯電話やその他の電子機器の小型薄型化へのアセ
ンブリにも十分に対応できる。
【0033】更に、導光板1の一端側の底面をフレキシ
ブル基板3に重ね合わせた状態でこれらの導光板1とフ
レキシブル基板3とを連結しているので、外部からの衝
撃や振動に対してフレキシブル基板3が緩衝材として機
能する。このため、発光素子2を一体に備えた導光板1
のダメージが抑えられ、機械強度的な耐久性も向上す
る。
【0034】また、本実施例においては発光素子にベア
タイプを用いたが、面実装型の発光素子を用いても無論
前述同様のことが実現可能であり、面実装タイプの発光
素子は予め樹脂モールドされているので取り扱いが容易
となり、組立工数を削減することができる。
【0035】また、本実施例においては、導光板の長手
方向の一端側であって短辺の中央部の下面に凹部が形成
され、この凹部の中に発光素子が収納された例を示した
が、他に、導光板の長手方向の一端側であって単辺の中
央部の上面に凹部を形成し、この凹部の中に発光素子を
収納したり、また、導光板の長手方向の一端側であって
単辺の中央部の導光板長手方向に凹部を形成しても、同
様の効果が得られる。
【0036】
【発明の効果】請求項1の発明では、発光素子を導光板
の凹部に収納して導光板と一体化するので全体の薄型化
が可能となるとともに、光透過性の樹脂によって空気層
の介在を無くすので発光素子から導光板への光取り込み
効率を上げることができ、小型で発光輝度の高い面発光
装置が得られる。また、発光素子から導光板への光取り
込み効率を上げることができるので、発光素子を削減す
ることが可能となり、面発光装置の低コスト化が実現で
きる。
【0037】請求項2と3の発明では、発光素子を導光
板の縁部に設けた凹部に収納しても導光板の散乱反射層
によって導光板の全体を一様な輝度で発光させることが
でき、発光素子などを導光板に干渉しない位置に配置し
なければならない製品にも対応でき、たとえば液晶表示
パネル等のバックライトとして最適に利用できる。
【0038】請求項4の発明では、発光素子から側方に
放出される光の成分は反射層によって導光板の中に戻さ
れて反射層が形成されている部分を帯状の光源域とする
ことができ、1個の発光素子だけでもその近傍だけが突
出して高輝度となることがなく、発光面の一様輝度化が
より一層促される。
【0039】請求項5の発明では、発光素子を搭載した
フレキシブル基板を導光板に連結するので、フレキシブ
ル基板の緩衝によって発光素子及び導光板へのダメージ
を抑えることができ、フレキシブル基板を導光板の切欠
部の内部に接合して導光板の板厚の中に含ませるので、
全体を更に一層薄型化できる。
【0040】請求項6の発明では、発光素子に面実装型
の発光素子を用いるので、取り扱いが容易となり、組立
工数を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態による面発光装置の概略
平面図
【図2】図1の面発光装置の一部切欠側面図
【図3】発光素子の実装部分を導光板とフレキシブル基
板の取付け構造とともに示す要部の拡大縦断面図
【図4】導光板による配光の従来例であって、(a)は
要部の縦断面図 (b)は液晶表示パネルとLEDの位置関係を示す平面
【符号の説明】
1 導光板 1a 凹部 1b 散乱反射層 1c 切欠部 2 発光素子 2a ワイヤ 3 フレキシブル基板 3a 入力端子 4 反射シート 5 補強板 6 樹脂封止層 20 液晶表示パネル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) // F21Y 103:02 (72)発明者 山中 孝史 大阪府高槻市幸町1番1号 松下電子工業 株式会社内 (72)発明者 堀内 俊郎 大阪府高槻市幸町1番1号 松下電子工業 株式会社内 Fターム(参考) 2H038 AA55 BA06 2H091 FA23Z FA45Z FA50Z FC17 LA11 LA18 5F041 AA05 AA42 AA47 CA40 DA07 DA12 DA20 DA44 DB09 EE23 EE25 FF11

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 配線基板等の導通材に導通接続させた発
    光素子と、前記発光素子からの光を取り入れてほぼ全面
    を発光面とする導光板とを含む面発光装置であって、前
    記導光板に前記発光素子を収納する凹部を設けるととも
    に少なくとも前記凹部を除く領域に凹または凸パターン
    の散乱反射層を形成し、前記発光素子を前記凹部に没入
    させるとともに光透過性の樹脂を前記凹部に充填して前
    記発光素子と前記導光板とを一体化したことを特徴とす
    る面発光装置。
  2. 【請求項2】 前記導光板の縁部に偏らせて前記凹部を
    形成し、前記発光素子を前記凹部に没入させるとともに
    前記発光素子の少なくとも発光面を含んで前記樹脂を前
    記凹部に充填したことを特徴とする請求項1記載の面発
    光装置。
  3. 【請求項3】 前記導光板の前記発光面と反対側の面で
    あって且つ前記導光板の縁部に偏らせて前記凹部を形成
    し、前記発光素子をその主光取り出し面が前記発光面側
    に向く姿勢として前記凹部に没入させるとともに前記発
    光素子の少なくとも発光面を含んで前記樹脂を前記凹部
    に充填したことを特徴とする請求項2記載の面発光装
    置。
  4. 【請求項4】 前記導光板の発光面であって前記凹部を
    形成した側の前記導光板の縁部に沿って、少なくとも前
    記凹部を含む幅員を持ち且つ前記発光面側の面を反射面
    とする反射層を形成したことを特徴とする請求項3記載
    の面発光装置。
  5. 【請求項5】 前記導通材はフレキシブル基板であっ
    て、前記導光板の前記凹部形成部分には前記フレキシブ
    ル基板を前記導光板の板厚中にほぼ含ませる切欠部を形
    成し、前記フレキシブル基板を前記切欠部の中に接合し
    たことを特徴とする請求項2から4記載の面発光装置。
  6. 【請求項6】 前記発光素子は面実装タイプの発光素子
    であることを特徴とする請求項1から5記載の面発光装
    置。
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