JP3006586B2 - アクティブマトリクス型液晶表示装置 - Google Patents
アクティブマトリクス型液晶表示装置Info
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- G02F1/134363—Electrodes characterised by their geometrical arrangement for applying an electric field parallel to the substrate, i.e. in-plane switching [IPS]
Description
し、特に、表示品位の向上を図るアクティブマトリクス
液晶表示装置に関する。本発明は、後述するように、パ
ネルの信号線と共通電極が互いに異なる層に形成され表
示部が分割露光で製造されるアクティブマトリクス型液
晶表示装置に適用して好適とされる。
ことにより表示を行う。電界を印加する方式の一つとし
て、各電極にそれぞれ定常的に一定電圧信号を供給する
スタティック駆動方式があるが、大容量の表示の場合、
信号線数が膨大な数となる。そこで、大容量の情報表示
の際には時分割して信号電圧を供給するマルチプレック
ス駆動方式が採用される。マルチプレックス駆動の中で
も電極に与えた電荷が次フレームにまで保持するアクテ
ィブマトリクス方式が表示品位が高い。
は、液晶を挟むガラス基板に垂直に印加する方式と、平
行に印加する方式(In-Plane Switching(インプレー
ン・スイッチング)方式、単に「IPS方式」とも略記
される)があり、インプレーン・スイッチング方式は、
広い視野角が得られるため大型モニタ用途に適してい
る。
の駆動方式の液晶表示装置の各画素の電極構造を示した
ものであり、例えば特公昭63−21907号公報等の
記載が参照される。同公報には、表示電極(画素電極)
と基準電極(共通電極)が相互に咬合するくし歯状電極
として一対のパネル基板の一方の基板表面に配設され、
液晶表示装置には、パネル基板表面に平行な成分を有す
る電界により駆動される構成が開示されている。
る。図6は、液晶表示パネル501の全体の構成を示す
平面図である。図6を参照すると、表示部504は、外
部電源より電圧を印加できるよう引き出し配線503、
接続端子502と接続されている。なお。図6におい
て、液晶表示パネル501上に縦横破線で示す分割位置
は、面内分割露光で製造される表示部の分割位置を示し
ている。
示装置では、表示部をパターニングする際に、分割して
露光を行うタイプのものがあるが、このように、分割し
て露光することの利点として、以下の点が挙げられる。
光する面積が限られているため)。
た平面図である。図5に示す構成例では、分割位置は、
信号線111、走査線101の中央に存在する。このよ
うに、信号線111、走査線101の中央に分割位置が
とられるのは、 1.対称性の良さ、 2.パターン設計の容易性、 等の利点があることによる。
査線101、信号線111、共通電極線102、および
スイッチング素子であるTFT(薄膜トランジスタ)1
31、および、くし歯状の画素電極112から構成され
る。
図である。図7を参照すると、TFT側ガラス基板11
3上には、共通電極線102が形成され、その上に層間
絶縁膜105を介し画素電極112、信号線111が形
成される。その際、画素電極112と共通電極線102
は交互に配置される。これら電極は、保護絶縁膜106
で被覆され、その上には液晶301を配向させるのに必
要であるTFT側配向膜107が塗布されてラビング処
理がなされ、TFT側基板114が完成する。
er、「CF」と略記される)側ガラス基板203上に
は、ブラックマトリクス201がマトリクス状に設けら
れ、その上に色表示をするために必要な色層202が形
成される。さらにその上に対向基板上を平坦化させるに
必要な平坦化膜204が設けられ、その上に、液晶30
1を配向させるのに必要であるカラーフィルター側配向
膜207が塗布されラビング処理される。ラビング方向
は、TFT側配向膜107に施した方向と逆方向であ
る。
208が完成する。
基板208の間には、液晶301、スペーサ302が封
入される。両基板のギャップはスペーサ302の直径に
より決定される。
パターンを形成しない面にはTFT側偏光板110がラ
ビング方向に透過軸が直交するよう貼りつけられ、カラ
ーフィルター側ガラス基板203の各種パターンが存在
しない側にはカラーフィルター側偏光板205が、透過
軸がTFT側偏光板110の透過軸方向と直交するよう
に貼りつけられる。以上の工程により、液晶表示パネル
が完成する。
ーンを形成する際は、図5に示す分割位置で分割して露
光される。ここでは、共通電極線102及び走査線10
1を形成する層を「Gレイヤ」、信号線111及び画素
電極112を形成する層を「Dレイヤ」と呼ぶことにす
る。
説明する。
502に信号電圧が印加されると、引き出し配線503
を介して、図5の走査線101、信号線111、共通電
極線102に信号が印加される。
は、TFT131を介して電荷が信号線111より画素
電極112に流れ込む。
102の電位のタイミング波形を図8に示す。
極112に電位差が生じると、その電位差だけ、基板に
平行な横電界が印加され、液晶が基板に平行に回転をす
る。その結果として、共通電極線102と画素電極11
2の間の透過率が変化する。
透過率の関係を定性的に示す。このようにして、透過率
を制御し、表示装置として動作する。
は、従来より代表的なものとして以下の2つの方式が存
在する。
イン反転駆動」と呼ばれる方式である。この駆動方式
は、横1ラインの極性が常に同じであるようにする駆動
するものである。そして同一ラインの極性はフレーム毎
(偶フレームと奇フレーム毎)に切り替わる。
駆動」と呼ばれる方式であり、市松状に極性が切り替わ
る駆動である。さらにフレーム毎に極性が切り替わる。
レーム毎に極性反転するドレイン反転駆動方式や、全面
同極性フレーム毎に極性反転するフレーム反転駆動方式
がある。
ト反転駆動方式は、フリッカ、クロストークが比較的他
の方式と比較して問題とならず、表示品位として有利で
ある。
たような表示面内を分割してパターニングするIPS方
式の液晶表示装置においては、露光位置精度にばらつき
が生じると、 1.分割部での分割線の強調、 2.うすい縦縞、 3.クロストーク、 が発生する。
ずれが生じた場合において、図13(a)、図13
(b)に示すような表示を行った場合(中間調ベタ表
示)、輝度ムラ、クロストーク等が発生する。
にとり、上記不具合が生じる理由を説明する。
合、露光の位置精度は、約0.5μm程度であり、その
範囲内でのばらつきが発生することになる。そのため、
パターンが左右上下にずれることになるが、この場合に
電気的特性の変化による光学特性の変化が問題となる。
を考える。例えば図14(a)に示すように、分割位置
を中心に左右のGレイヤが寄った場合を考える。この場
合、信号線111と共通電極線102の間の寄生容量C
a1、Ca2、Cb1、Cb2、Cc1、Cc2について、ずれてい
ないときを基準として、その増減を考えると、容量値が
大きくなるのは、Ca1、Cb1、Cb2、Cc2であり、逆
に、容量値が小さくなるのはCa2、Cc1である。すな
わち、Ca1+Ca2≒Cc1+Cc2<<Cb1+Cb2となる。
生容量は、分割位置で特異的に他と比較して大きくな
る。
合、隣接信号線は同振幅で極性が逆に振れる。通常の露
光ずれを起こしていない場合には、正負打ち消し合うた
め共通電極線は、この信号線の変動で変調を受けること
はない。しかしながら、図12に一例として示したよう
に、露光ずれを起こすと、分割部での左右の素子では、
信号線111に連結されている寄生容量の非対称性か
ら、分割位置を中心として、共通電極線112が変調を
受ける。
ときの、信号線、共通電極線、走査線信号線の各電位の
関係を示す。横軸は時間、縦軸は電圧である。ドット反
転駆動の場合、隣接する素子毎に、極性が正負異なる。
図16からも分かるように、共通電極線の電位(図16
に破線示す)が信号線によって変調を受けると、変調の
方向と極性の正負の関係により、走査線信号がオン電圧
となりTFT素子がオンした際に実際に共通電極線と画
素電極間に書き込まれる電圧が異なる。
の生じる分割部での右の素子、左の素子の画素電極と共
通電極線の電位差である。共通電極線は素子毎に独立し
ていないため、分割部から離れた共通電極線も少なから
ず変調されている。
により輝度に差が生じる。
は表示位置、縦軸は輝度である。分割位置では、共通電
極線の変調の効果が最も大きく効くため、輝度差が最大
になる。そして分割位置から離れるに従い、共通電極線
の時定数をもって変調の程度も小さくなる。
分割位置で分割線が見え、全体的にうすい縦縞模様が見
える理由が説明できる。
示装置に表示すると、白又は黒ウィンドウ表示に使用し
ている信号線による共通電極線の変調の程度と、ウィン
ドウ表示に使用していない信号線による共通電極線の変
調の程度に、差があるため、横クロストークが発生する
ことになる。
れた場合、図14(b)示すように、Ca1+Ca2≒Cc
1+Cc2>>Cb1+Cb2となり、同様な現象が生じる。
合には、図15(a)に示すように、Ca1+Ca2≒Cc
1+Cc2>>Cb1+Cb2となる。
場合には、図15(b)に示すように、Ca1+Ca2≒
Cc1+Cc2<<Cb1+Cb2となり、同様な現象が生じ
る。
時に生じた場合、図14(b)と図15(a)が同時に
生じた場合は、特に表示品質(画質)の劣化が顕著とな
る。
号線111と共通電極線102の寄生容量と、その他の
部位での信号線111と共通電極線102の寄生容量に
差が生じるためであり、分割数が多いほど、画質劣化の
程度は大きくなる。
においても、程度の大小はあれ発生する。
てなされたものであって、その目的は、表示部をパター
ニングする際に分割して露光することで製造されるアク
ティブマトリクス型液晶表示装置において、露光ずれに
より生じる、分割位置での分割線の強調、薄い縦縞、横
クロストークを低減し、表示品位を向上する液晶表示装
置を提供することにある。
め、本発明は、信号線と共通電極とが互いに異なる層に
形成され、表示面をパターニングする際分割露光されて
なるアクティブマトリクス型液晶表示装置において、前
記信号線と前記信号線に近接する前記共通電極線との間
の寄生容量が、分割部でも該分割部以外の他の箇所とそ
の容量値が異なることが無いように、前記信号線及び/
又は前記共通電極に補償容量パターンを備えたことを特
徴とする。
する。本発明の液晶表示装置は、その好ましい実施の形
態において、画素電極(図1の112)、共通電極線
(図1の102)、アクティブ素子(図1の131)に
より構成される表示画素、および走査線(図1の10
1)、信号線(図1の111)が第1の透明基板(図7
の113)上に複数配設され、第1の透明基板上に液晶
の配向膜(図7の107)が直接または絶縁層(図7の
105)を介して形成されており、第1の透明基板と、
配向膜(図7の207)を介して、対向して配置された
第2の透明基板(図7の203)と、により液晶層(図
7の301)が挟持されており、前記した各電極は、液
晶層に対し実質的に前記基板と平行に電界を印加できる
よう構成されており、表示画素は、表示パターンに応じ
て印加電界を任意に制御できる外部の制御手段と接続さ
れており、液晶層の配向状態により基板入射偏光の偏光
状態を変化させ、画素電極、共通電極線、信号線、走査
線が表示面内で分割し、パターニングされる製法により
作成されてなるアクティブマトリクス型液晶表示装置で
あって、走査線、及び共通電極線を形成する層と、信号
線、及び画素電極を形成する層が、露光の際に重ねずれ
を生じた場合においても、信号線と共通電極線とからな
る寄生容量が、表示面内全領域で等しくなるように形成
された補償容量パターンを備える。
量パターンは、信号線(図1の111)に角状電極(図
1の401)を付加して構成される。
補償容量パターンは、共通電極線(図3の102)に角
状共通電極(図3の402)を付加して構成してもよ
い。
補償容量パターンが、共通電極線(図3の102)に角
状共通電極(図3の402)を付加して構成してもよ
い。
の補償容量パターンは、信号線に角状電極を、また共通
電極線に角状共通電極を付加して構成してもよい。
ターンを設けたことにより、信号線と共通電極線の寄生
容量の非対称性を起因とする、信号線電位による共通電
極線電位の変調効果を低減することにより、ベタ表示画
面上でにおいて、分割位置の分割線の強調、薄い縦縞、
横クロストークが見えることを回避低減し、表示品質を
向上している。
詳細に説明すべく、本発明の実施例について図面を参照
して以下に説明する。
例の構成を示す平面図、図2は、図1のb−b′線の断
面を模式的に示す図である。図1を参照すると、本発明
の第1の実施例は、信号線111に角状電極401が付
加されていることが、図5に平面図を示した従来の構成
と相違している。すなわち、図1は、信号線及び走査線
を分割位置とし分割露光することで製造されるIPS方
式の液晶表示パネルに本発明を適用した実施例の構成を
平面図にて示したものであり、画素電極112と共通電
極がくし歯状に咬み合う構成とされ、角状電極401
は、そのパターン形状として、信号線111の両縁から
長手方向に直交する方向に突出し近接する共通電極を超
えて延在された後、折曲されて共通電極の長手方向に沿
って所定距離延在されてなるL字型形状とされている。
なお、本発明の第1の実施例の液晶表示装置の断面構成
は、図7を参照して説明した従来の装置の構成と、信号
線111と同層に角状電極401が配設されている点
(図2参照)が相違しており、他の構成は同一とされる
ため、同一部その説明は省略する。
信号線111の側縁部から、該信号線111と別の層に
パターン形成された共通電極線102の櫛歯部(信号線
111に近接し該信号線と平行に形成された共通電極
線)の先端部側において、L字型形状に引き延ばしたも
のが示されているが、この形状に限定されるものでな
く、本発明の効果を奏するものであれば他の形状であっ
てもよく、例えばT字型等としてもよい。
状電極401が隠れるようにパターン形成されている。
この角状電極401の形状、配置については後にさらに
詳述する。
共通電極線102は同一レイヤで形成する。この層を、
前述したのと同様、「Gレイヤ」と呼ぶ。同様に、信号
線111、画素電極112を形成する層を「Dレイヤ」
と呼ぶことにする。
動作について説明する。
位置を中心に寄った場合について、信号線111と共通
電極線102間の寄生容量を考える。角状電極401は
信号線111の一部であることを考慮すると、図中Cb
1、Cb2が増加し、Cb0、Cb3が減少する。このため分
割部での各寄生容量Cbiの総和(i=0〜3)は一定と
なる。すなわち図1及び図2を参照すると、信号線11
1がその分割位置を中心に寄った場合には、信号線11
1と、これに近接する共通電極線(櫛歯部)102間は
近づいてその間の寄生容量Cb1、Cb2は増大し、信号線
111と、角状電極401の共通電極線(櫛歯部)10
2と平行に形成された部分との間はさらに離れその間の
寄生容量Cb0、Cb3は減少し、この結果、各寄生容量の
和を一定としている。
2間の寄生容量Cb1、Cb2と、角状電極401と共通電
極線102間の寄生容量Cb0、Cb3における増加の割合
と減少の割合が等しくなるように、角状電極401の形
状を定めることで、信号線111と共通電極線102と
の寄生容量は一定に保たれる。
分割位置に対して互いに離れた場合にも、信号線111
と共通電極線102との寄生容量は一定に保たれる。す
なわち図1及び図2を参照すると、信号線111がその
分割位置に対して互いに離れた場合には、信号線111
と、これに近接する共通電極線(櫛歯部)102間はさ
らに離れその間の寄生容量Cb1、Cb2は減少し、信号線
111と、角状電極401の共通電極線(櫛歯部)10
2と平行に形成された部分との間は近づきその間の寄生
容量Cb0、Cb3は増大し、この結果、各寄生容量の和を
一定としている。
ると、図1からも分かるように、ブラックマトリクス2
01の開口部の面積が減少するため、開口率が低下す
る。このため、角状電極401の大きさは、要求される
性能を十分考慮し適切な大きさに設定される。
晶表示装置で見られたベタ表示画面における、 1.分割位置の分割線の強調、 2.薄い縦縞、 3.横クロストーク、 がいずれも低減し、表示品質を向上している。
れは、上記した信号線の共通電極線に対するずれによる
共通電極線電位の変調効果に対する影響に関していえ
ば、無視できる。
ついて説明する。図3は、本発明の第2の実施例の構成
を示す平面図、図4は、図3のc−c′線の断面図であ
る。図4を参照すると、本発明の第2の実施例は、共通
電極102に角状共通電極402が信号線111とオー
バーラップする形で付加されている点が、図5に示した
従来の構成と相違している。
動作を説明する。本発明の第2の実施例では、図4
(a)に示すように、Gレイヤが分割位置を中心に寄っ
た場合、分割位置では、角状共通電極402は重なって
露光されるため角状共通電極402と信号線111との
オーバーラップ面積は小さくなる。
容量を考えると、Cb1、Cb2が増加し、信号線111と
その直下の角状共通電極402との間の寄生容量Cb3は
減少する。この寄生容量の増加の割合と減少の割合が等
しくなるよう角状共通電極402の形状を決めると、寄
生容量Cb1、Cb2、Cb3の和は一定に保たれる。
置を中心に離れた場合には、分割位置では、角状共通電
極402は重なって露光されるため角状共通電極402
と信号線111とのオーバーラップ面積は大となり、信
号線111と共通電極線102間の寄生容量を考える
と、Cb1、Cb2が減少し、信号線111とその直下の角
状共通電極402との間の寄生容量Cb3は増大する。こ
の寄生容量の増加の割合と減少の割合が等しくなるよう
角状共通電極402の形状を決めると、寄生容量Cb1、
Cb2、Cb3の和は一定に保たれる。
間の寄生容量の絶対値は、角状電極共通電極のオーバー
ラップ面積分だけ増加するので、各信号線のインピーダ
ンスが増加し、これにより遅延時定数が大きくなるた
め、角状共通電極402の大きさは要求される性能を考
慮して適切に設定される必要がある。
1の実施例と同様、従来技術で見られたベタ表示画面で
の、 4.分割位置の分割線の強調、 5.薄い縦縞、 6.横クロストーク、 を低減し、表示品質を向上している。
非対称性に起因とする信号電位による共通電極線電位の
変調効果を低減したことによる。
を組み合わせて構成としてもよいことは勿論である。
るIPS方式の液晶表示装置に限定されるものでなく、
共通電極が対向基板側に配設されるとともにTFT基板
側に信号線と別の層で配設される液晶表示装置等に対し
ても適用できることは勿論である。
表示部が分割露光で製造されるアクティブマトリクス型
液晶表示装置において分割露光時の重ねずれにより生じ
るベタ表示画面における、 1.分割位置の分割線の強調 2.薄い縦縞 3.横クロストーク の出現を回避・低減し、表示品位を向上するという効果
を奏する。
共通電極線の寄生容量の非対称性を起因とする信号電位
による共通電極線電位の変調効果を低減したことによ
る。
る。
図であり、図1のb−b′線の断面を模式的に示す図で
ある。
る。
図であり、図3のc−c′線の断面を模式的に示す図で
ある。
る。
図5のa−a′線の断面を示す図である。
を示す図である。
明図である。
ある。
露光ずれ方向を示す図である。
に示す図である。
ズムを説明するための模式図である(Gレイヤがずれた
場合)。
ズムを説明するための模式図である(Dレイヤがずれた
場合)。
号電圧の変調の様子を示すタイミングチャートである。
調された場合の表示面内の輝度の位置依存性を示すイメ
ージ図である。
Claims (10)
- 【請求項1】信号線と共通電極とが互いに異なる層に形
成され、表示面をパターニングする際分割露光されてな
るアクティブマトリクス型液晶表示装置において、 前記信号線と前記信号線に近接する前記共通電極線との
間の寄生容量が、分割部でも該分割部以外の他の箇所と
その容量値が異なることが無いように、前記信号線及び
/又は前記共通電極に補償容量パターンを備えたことを
特徴とする液晶表示装置。 - 【請求項2】パネル基板表面に平行な成分の電界で液晶
を駆動し、走査線及び共通電極よりなる層と、信号線及
び画素電極よりなる層を含む基板側のパターニングが面
内分割されているアクティブマトリクス型液晶表示装置
において、 前記信号線と前記信号線に近接する前記共通電極線との
間の寄生容量が、分割部でも該分割部以外の他の箇所と
その容量値がほぼ同一となるように前記信号線及び/又
は前記共通電極に補償容量パターンを備えたことを特徴
とする液晶表示装置。 - 【請求項3】前記補償容量パターンが、前記信号線に設
けられ、前記信号線の縁部からその長手方向に直交する
方向に突出し前記近接する共通電極を超えて延在して折
曲され前記長手方向に所定距離延在されてなる角状電極
よりなる、ことを特徴とする請求項1又は2記載の液晶
表示装置。 - 【請求項4】前記補償容量パターンが、前記共通電極に
設けられ、上からみて前記信号線と重なるように、前記
共通電極から突出し前記信号線の長手方向に沿って所定
距離延在されてなる角状電極よりなる、ことを特徴とす
る請求項1又は2記載の液晶表示装置。 - 【請求項5】パネル基板表面に平行な成分の電界で液晶
を駆動し、走査線、及び櫛歯状の共通電極よりなる層
と、前記走査線と直交する方向に沿って配設される信号
線、及び画素電極よりなる層を含む基板側のパターニン
グ形成の際少なくとも前記信号線上を分割位置として分
割露光されてなるアクティブマトリクス型液晶表示装置
において、 前記信号線に、前記信号線の長手方向の一側又は両側縁
部からその長手方向に直交する方向に突出し前記信号線
に近接する共通電極櫛歯部を超えて延在して折曲され前
記長手方向に沿って所定距離延在されてなる角状電極パ
ターンを配設し、 露光の際に前記信号線がその分割位置に対してずれが生
じた場合、分割部において、前記信号線と前記近接する
共通電極櫛歯部との間の寄生容量の増大/減少と、前記
折曲され所定距離延在されてなる角状電極と前記近接す
る共通電極櫛歯部との間の寄生容量の減少/増大によ
り、これらの寄生容量の和がほぼ一定となり、前記分割
部でも該分割部以外の他の箇所とその寄生容量値がほぼ
同一となるよう構成したことを特徴とする液晶表示装
置。 - 【請求項6】パネル基板表面に平行な成分の電界で液晶
を駆動し、走査線、及び櫛歯状の共通電極よりなる層
と、前記走査線と直交する方向に沿って配設される信号
線、及び画素電極よりなる層を含む基板側のパターニン
グ形成の際少なくとも前記信号線上を分割位置として分
割露光されてなるアクティブマトリクス型液晶表示装置
において、 前記走査線に沿って配設される前記共通電極から、上か
らみて前記信号線とオーバーラップするように、所定幅
で突出し前記信号線の長手方向に沿って所定距離延在さ
れてなる補助電極パターンを配設し、 露光の際に前記信号線がその分割位置に対してずれが生
じた場合、分割部において、前記信号線と前記近接する
共通電極櫛歯部との間の寄生容量の増大/減少と、前記
信号線と前記補助電極とのオーバーラップ面積の減少/
増大によるその間の寄生容量の減少/増大により、これ
らの寄生容量の和がほぼ一定となり、前記分割部でも該
分割部以外の他の箇所とその寄生容量値がほぼ同一とな
るよう構成したことを特徴とする液晶表示装置。 - 【請求項7】画素電極、共通電極線、アクティブ素子に
より構成される表示画素、および走査線、信号線が第1
の透明基板上に複数配設され、前記第1の透明基板上に
液晶の配向膜が直接または絶縁層を介して形成されてお
り、 前記第1の透明基板と、液晶の配向膜を介して、対向し
て配置された第2の透明基板と、により液晶層が挟持さ
れており、 前記各電極は、前記液晶層に対し実質的に前記基板と平
行に電界を印加できるよう構成されており、 前記表示画素は、表示パターンに応じて印加電界を任意
に制御できる外部の制御手段と接続されており、 前記液晶層の配向状態により基板入射偏光の偏光状態を
変化させる手段を備え、 前記画素電極、共通電極線、信号線、及び走査線が表示
面内で分割し、パターニングされる製法により作成され
てなるアクティブマトリクス型液晶表示装置であって、 前記走査線、及び前記共通電極線を形成する層と、前記
信号線、及び前記画素電極を形成する層が、露光の際に
重ねずれを生じた場合においても、前記信号線と前記共
通電極線とからなる寄生容量が、表示面内全領域で等し
くなるように形成された補償容量パターンを備えたこと
を特徴とする液晶表示装置。 - 【請求項8】前記補償容量パターンが、前記信号線に角
状電極を付加して構成されてなる、ことを特徴とする請
求項7記載の液晶表示装置。 - 【請求項9】前記補償容量パターンが、前記共通電極線
に角状共通電極を付加して構成されてなる、ことを特徴
とする請求項7記載の液晶表示装置。 - 【請求項10】前記補償容量パターンが、前記信号線に
角状電極を付加し、前記共通電極線に角状共通電極を付
加して構成されてなる、ことを特徴とする請求項7記載
の液晶表示装置。
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