JP5610465B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

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Description

本発明は、液晶表示装置に関する。
携帯機器等に用いられる中小型の液晶表示装置は、その専有する体積や重量をできるだけ低減するべく、その厚みを薄くすることに対する要求が高い。ここで、中小型の液晶表示装置は、典型的には、光スイッチング部材を形成する2枚の偏光板と2枚のガラス基板及び、平面光源を形成する導光板、それらの間に配置される複数枚の光学シートを積層し、これらを枠に粘着シートで固定する構造をしている。
特許文献1には、かかる液晶表示装置において、その厚みを薄くするための構造として、背面側の偏光板の外形を粘着シートの内側の開口より小さいものとしてその内側に収容し、枠と、背面側のガラス基板(一般に、TFT基板と呼ばれる)とを粘着シートにより直接固定するものが記載されている。
特開2007−163556号公報
中小型の液晶表示装置に対しては、前述した厚みを薄くすることに対する要求だけでなく、同時に、額縁領域を狭くする、すなわち、画像が表示される領域の端部から液晶表示装置の端部までの幅を狭くすることに対する要求もある。
特許文献1記載の液晶表示装置において、額縁領域を狭くするためには、枠と背面側のガラス基板とを固定する粘着シートの幅を狭くしなければならない。しかしながら、粘着シートを細い幅のものとし、それを正確に貼り付けるには加工上の限界がある。
本発明はかかる観点に鑑みてなされたものであって、その目的は、全体の厚みが薄く、かつ、額縁領域の狭い液晶表示装置を提供することである。
本出願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、以下のとおりである。
(1)前面側から順に、第1の偏光板と、第1の基板と、第2の基板と、第2の偏光板を有する略矩形の光スイッチング部材と、前記光スイッチング部材を囲む枠と、前記光スイッチング部材の背面側に配置される平面光源と、前記平面光源の前面に配置される光学シート群と、前記光スイッチング部材、前記枠および前記平面光源を互いに固定し、略矩形の開口を有する接着層と、を備え、前記光スイッチング部材は、前記第2の基板が前記第1の基板と重畳しない延長部を有し、前記第2の基板は、全長が前記延長部に含まれる第1の辺と、前記第1の辺とは異なる3つの第2の辺とを有し、前記光学シート群は、最も前面側に位置する光学シートを含む少なくとも1枚の第1の光学シート群と、最も後面側に位置する光学シートを含む少なくとも1枚の第2の光学シート群を含み、且つ前記第1の辺と対向する第3の辺と、前記第3の辺とは異なる3つの第4の辺とを有し、記最も前面側に位置する光学シートは、前記第3の辺の側で、且つ前記第2の光学シート群と重畳しない領域において前記接着層に接着され、前記第1の光学シート群の前記3つの第4の辺は前記接着層の前記開口の内側に位置し、前記第2の光学シート群の内、最も前面側に位置する光学シートは、前記3つの第4の辺において前記接着層に接着されている液晶表示装置。
(2)(1)において、前記第1の光学シート群の内、少なくとも前記最も前面側に位置する前記光学シートは、前記第3の辺の一部分において、前記第3の辺から突出する第1の舌状部を有し、前記第1の光学シート群の内、前記最も前面側に位置する前記光学シートは、前記第1の舌状部において前記接着層と接着される液晶表示装置
(3)(2)において、前記第2の光学シート群の内、少なくとも前記最も前面側に位置する前記光学シートは、前記第3の辺の一部分、且つ前記第1の舌状部と重畳しない部分において、前記第3の辺から突出する第2の舌状部を有し、前記第2の光学シート群の内、前記最も前面側に位置する前記光学シートは、前記第2の舌状部において前記接着層と接着される液晶表示装置
(4)(1)〜(3)のいずれかにおいて、前記枠は、前記延長部と対向する側の辺の内側に段構造を有し、前記第1の光学シート群の内、前記最も前面側に位置する光学シートは、前記接着層と、前記段構造との間に挟まれる液晶表示装置
(5)(4)において、前記平面光源は、導光板と、前記導光板の一辺に沿って配列する複数のLEDとを有し、前記枠は、前記延長部と対向する側の辺に、前記LEDを収容する複数の凹部と、前記複数の凹部の間に位置し前記導光板の前記一辺の側に突出する突出部とを有し、前記段構造は、前記突出部の前記接着層と対向する面に形成されている液晶表示装置。
以上の本出願において開示される発明によれば、全体の厚みが薄く、かつ、額縁領域の狭い液晶表示装置を提供することができる。
第1の実施形態に係る液晶表示装置の分解斜視図である。 第1の実施形態に係る液晶表示装置の平面図である。 図2のA−A線による断面図である。 図2のB−B線による断面図である。 図2のC−C線による断面図である。 第2の実施形態に係る液晶表示装置の分解斜視図である。 第2の実施形態に係る液晶表示装置の平面図である。 図7中のD−D線による断面図である。 図7中のE−E線による断面図である。 第3の実施形態に係る液晶表示装置の分解斜視図である。 第3の実施形態における、図2のB−B線による断面図である。 第3の実施形態における、図2のC−C線による断面図である。
以下本発明の第1の実施形態を図面を参照しつつ説明する。
図1は、本発明の第1の実施形態に係る液晶表示装置100の分解斜視図である。液晶表示装置100は、光スイッチング部材1、接着層である粘着シート2、枠3、平面光源4及び光学シート群5を備えている。なお、利用者は液晶表示装置100により表示された画像を同図の紙面上側から視認する。以降、同図の紙面上側方向を前面側、その反対方向を背面側と称し、前面側に向いた面を前面、その反対側に向いた面を背面と呼称する。
光スイッチング部材1は、前面側から順に第1の偏光板11、第1の基板12、第2の基盤13及び第2の偏光板14を積層した構造をしており、その全体形状は略矩形である。第1の基板12は、液晶表示装置100がフルカラー表示可能である場合、各画素に対応して赤、青、緑の色膜が設けられており、一般にカラーフィルタ基板と称される。第2の基板13上には、各画素に対応した電極と、電極に印加する電圧を制御するためのTFT(Thin Film Transistor)等のスイッチング素子が複数形成されており、一般にTFT基板と称される。第1の基板12と第2の基板13間には液晶材料の層が保持されており、第2の基板13上に形成された電極に電圧を印加することにより、各画素に対応する位置の液晶材料の配向方向が変化し、それに伴い、液晶材料層を通過する光の偏光方向が変化する。第1の偏光板11及び第2の偏光板14は、液晶材料層を通過する光の偏光方向に応じて光の透過率が変化するように配置される。これにより、光スイッチング部材1は、各画素ごとに光の透過率を変化させる部材として機能する。なお、第1の基板12及び第2の基板13の材質は透明であれば特に制限はないが、本実施形態ではガラスである。液晶材料を駆動する方式は公知の種々の方式のいずれを用いても差し支えなく、本実施形態では、IPS(In Plane Switching)と呼ばれる、液晶材料を基板に平行な面内で回転させる方式を用いている。しかしながら、他の方式、例えば、VA(Vertical Alignment)やTN(Twisted Nematic)等を用いてもよい。
また、第2の基板13はその1辺が延長され、第1の基板12より長くなっている延長部15を有しており、延長部15の前面には第2の基板上のスイッチング素子を駆動する駆動回路16が設けられている。また、延長部15上にはさらに、液晶表示装置100を外部の機器に接続するためのFPC(Flexible Print Circuit)17等の配線が接続される。なお、駆動回路16は本実施形態ではチップ形態のICを延長部15上に実装するものとして示したが、いわゆるSOG(System On Glass)の手法により、直接第2の基板13上に駆動回路を作成してもよい。
スペーサ18は、第2の偏光板14と実質同一の厚みを持つ部材であり、駆動回路16の実装後に延長部15の背面に取り付けられる。これは、第2の偏光板14が駆動回路16やFPC17の熱圧着の際に変形あるいは変質することを避けるため、第2の偏光板は延長部15の背面に配置されないので、その段差を吸収する目的で設けられるものである。
粘着シート2は、図示のように矩形の開口21を有する矩形の外形をしており、光スイッチング部材1の延長部15側の辺以外の3辺は、細幅となっている。粘着シート2は、その両面が粘着面となっている両面粘着シートであり、光スイッチング部材1、枠3及び光学シート群5を互いに固定する。粘着シート2は、余分な光線を遮るため、黒色であることが好ましいが、白色や他の色であってもよい。
枠3は、光スイッチング部材1、平面光源4及び光学シート群5を保持し、一体のモジュールとして支える部材であり、好ましくは、プラスチックを射出成形することにより制作される。しかしながら、枠3の材質や製造方法は特に限定されない。
枠3の外形はおおむね矩形であり、またその内側に同様に略矩形の開口31を有している。また、光スイッチング部材1の延長部15側以外の3辺には、外周に沿ってリブ32が設けられている。リブ32は枠3の剛性を高め、光スイッチング部材を枠上に配置する際の位置決めを容易にする効果を有するが、不要であれば必ずしも設けなくともよい。また。リブ32を設置する位置や長さも任意である。開口31には、平面光源4及び光学シート群5が収容される。開口31の延長部15側の内縁には、後述するLED(Light Emitting Diode)41を収容する凹部33と、段構造34が形成されている。段構造34については後ほど詳述する。
平面光源4は、複数、ここでは3個のLED41と、導光板42及び反射シート43を有している。LED41はその光の照射方向が隣接する導光板42の側面に向くよう配置される。導光板42は透光性の材質、好ましくは透明のプラスチックで作成されており、その背面には光を反射する溝等の適宜の表面構造が設けられている。導光板42のLED41に面した側面から入った光は、導光板42中を進み、表面構造により反射されてほぼ均一にその前面から出射する。反射シート43は導光板42の背面から出射した光を反射し、再度導光板42中に戻す。LED41は、FPC44上に実装されており、本実施形態では、光スイッチング部材1の延長部15に電気的に接続されている。しかしながら、FPC44を光スイッチング部材1に接続せず、外部の機器に接続するようにしてもよい。また、LED41の数は、特段限定されない。
光学シート群5は、複数の光学シートからなっており、第1の光学シート群51と第2の光学シート群52とに分けられる。なお、本明細書では、「光学シート群」という用語を、1枚以上の光学シートを包括して指す語として用いる。そのため、「光学シート群」には必ずしも複数の光学シートが含まれるとは限らず、単一の光学シートのみが含まれる場合もある。
本実施形態では、第1の光学シート群51には、プリズムシート53のみが含まれる。第2の光学シート群52には、プリズムシート54及び拡散フィルム55が含まれる。第1の光学シート群51は、第2の光学シート群52より前面側に配置されている。また、第1の光学シート群51と、第2の光学シート群52とは、その形状が若干異なっている。具体的には、光スイッチング部材1の延長部15側では、第1の光学シート群51は第2の光学シート群52より長く、延長部15側に向かい延長されており、その他の辺側では、第1の光学シート群51は第2の光学シート群52よりやや小さい寸法となっている。これらの寸法については後ほど詳述する。
なお、本実施形態では、光学シート群5は3枚の光学シートを含むものとしたが、これに限定されない。例えば、輝度向上フィルムやその他の光学補償フィルムを追加するなどして4枚あるいはそれ以上としてもよいし、プリズムシート53及びプリズムシート54のいずれかを省略して2枚としてもよい。その場合には、導光板42の前面にプリズムシートの代替となる適宜の表面構造を作成するとよい。あるいは、場合によっては光学シートを1枚のみとしてもよい。その場合には、光学シート群5は、単一の光学シートのみを含む、第1の光学シート群51のみを有し、第2の光学シート群52を有さないことになる。
図2は、本実施形態に係る液晶表示装置100の平面図である。図中には、上述した部材に符号を付して示した。
図3は、図2のA−A線による断面図である。同図に示すように、光スイッチング部材1の第2の偏光板14が、粘着シート2により枠3の前面に固定されている。同時に、導光板42及び光学シート群5は枠3の開口31内に収容され、導光板42の前面に配置された第2の光学シート群52の内、最も前面に位置する光学シートであるプリズムシート54が粘着シート2により固定される。一方、光学シート群5の内、最も前面に位置する光学シートである、第1の光学シート群51のプリズムシート53はその端部が、第2の光学シート群52より内側となる寸法に形成されており、そのため、粘着シート2の開口21の内側に位置する。このため、プリズムシート53は、断面における高さ方向の位置が、粘着シート2と重複する位置となる。なお、本実施形態では、第1の光学シート群51にはプリズムシート53のみが含まれるが、第1の光学シート群51が複数の光学シートを含む場合は、各光学シートの寸法は同一とする。第2の光学シート群は、この断面では、その寸法を導光板42と略同一であるが、若干の寸法の差異は許容される。反射シート43は、枠3の背面に固定される。
以上の構造により、粘着シート2は枠3及び第2の光学シート群52の両方を同時に光スイッチング部材1に固定することになるから、そのいずれか一方のみを固定する構造に比べ、粘着シート2の幅は広いものとなる。そのため、図中dで示した枠3とスイッチング部材1を固定する部分の幅は、粘着シート2の加工限界より狭いものとしても差し支えない。また、第1の光学シート群51と粘着シート2が、断面における高さ方向において重複する位置に配置されるので、液晶表示装置100を構成する各部材は無駄なく積層され、その全体の厚みは薄い。
なお、図中に示されるように枠3の開口31の内面と導光板42、第1の光学シート群51の内、最前面に位置する光学シートであるプリズムシート53と第2の偏光板14、及び、光スイッチング部材1と枠3のリブ32との間には、加工誤差を考慮して必要な隙間を設けるよう各部材の寸法及び精度を決定するとよい。
また、ここで説明した構造は、図2中左側面における断面であるが、同図の上側面、右側面についても同様の構造となっている。
図4は、図2のB−B線による断面図である。同図は、図1中示された枠3の凹部33を含む断面である。凹部33には、LED41が、その光軸が図中右方向を向くようにFPC44上に実装され配置されており、FPC44は枠3の背面に固定される。光スイッチング部材1は、この断面では、第2の偏光板14及びスペーサ18が粘着シート2に接着され、さらに枠3上に固定される。しかしながら、これに限定されず、スペーサ18のみが粘着シート2に接着されるようにしてもよい。また、延長部15の前面には駆動回路16およびFPC17が見えている。
粘着シート2は、枠3の前面から、LED41の前面側を覆うように延びている。そして、第1の光学シート群51の内、最も前面側に位置する光学シートであるプリズムシート53は、LED41の前面側まで延びており、粘着シート2の背面に接着される。このとき、図示するように、プリズムシート53は、若干背面方向に撓んで粘着シート2の背面に接着されることになる。また、第2の光学シート群52は、その端部が導光板42より内側となる寸法に形成されており、これにより、プリズムシート53は他の光学シートと干渉しない。なお、第2の光学シート群52の端部の位置は、第1の光学シート群51と干渉しない位置であればどのような位置であってもよく、本実施例のように、導光板42より内側となる位置に限定されない。
図5は、図2のC−C線による断面図である。同図は、図1中示された枠3の段構造34を含む断面である。段構造34は、枠3の開口31の内、導光板42に面した側の前面に設けられ、その段差の高さは、第1の光学シート群51の合計厚さとほぼ同等とされる。本実施形態では、プリズムシート53の厚さとほぼ同じ高さである。このようにすると、第1の光学シート群51が、図示のように、粘着シート2と段構造34の間に挟まれ、確実に固定される。そのため、第1の光学シート群51の位置がずれにくい。
なお、段構造34は必須のものではなく、第1の光学シート群51と枠3とが干渉しない場合には必ずしも設けなくともよい。また、段構造34の高さは、第1の光学シート群51の合計厚さより大きい値であればよい。
つづいて、本発明の第2の実施形態を図面を参照しつつ説明する。図6は、第2の実施形態に係る液晶表示装置200の分解斜視図である。本実施形態は、第1の実施形態とは、第1の光学シート群251及び第2の光学シート群252の、延長部15側の形状のみ異なり、その他の点は同一である。そのため、第1の実施形態と共通する部分については、同符号を付し、その詳細な説明を省略する。
図6より明らかなように、第1の光学シート群251を構成するプリズムシート253は、延長部15側の辺の一部分において突出する第1の舌状部256を有している。一方、第2の光学シート群252を構成するプリズムシート254及び拡散フィルム255は、延長部15側の辺の、第1の舌状部256以外の部分において突出する第2の舌状部257を有している。換言すれば、第1の舌状部256と第2の舌状部257は、平面視した際に、互いに重複する位置には形成されない。好ましくは、第1の舌状部256と第2の舌状部257が相補的な形状、すなわち、互い違いになる形状とするとよい。また、第1の光学シート群251の延長部15側の辺において、第1の舌状部256以外の部分の端部の位置は、第2の光学シート群252の第2の舌状部257の端部より内側である。第2の光学シート群252の延長部15側の辺において、第2の舌状部257以外の部分の端部の位置は、導光板42端部より若干内側とすることが好ましい。
図7は、本実施形態に係る液晶表示装置200の平面図である。液晶表示装置200は、第1の実施形態に係る液晶表示装置100と全く同じ外観をしている。
図7中のA−A線による断面は図3に示した第1の実施形態のものとまったく同様であり、また、第1の舌状部256を含む断面であるB−B線、C−C線による断面はそれぞれ、図4、図5に示した第1の実施形態のものとまったく同様であるから、同断面についての説明は第1の実施形態と同様であり、ここでは重複する説明を省略する。
図8は、図7中のD−D線による断面図である。同図は、図6中示された第2の舌状部257及び、図6中示された枠3の凹部33を含む断面である。第2の舌状部257においては、第2の光学シート群252の内、最前面に位置する光学シートであるプリズムシート254が粘着シート2に接着されている。第1の光学シート群251の端部の位置は、粘着シート2の開口21より内側である。
また、図9は、図7中のE−E線による断面図である。同図は、図6中示された第2の舌状部257及び、図6中示された枠3の段構造34を含む断面である。この断面においても、第2の舌状部257においては、第2の光学シート群252の内、最前面に位置する光学シートであるプリズムシート254が粘着シート2に接着され、第1の光学シート群251の端部の位置は、粘着シート2の開口21より内側である。
このようにすると、第2の光学シート群252が粘着シート2と導光板42の間に挟まれ、確実に固定される。そのため、第2の光学シート群252の位置がずれにくい。
なお、本実施形態の例では、第1の舌状部256を、第1の光学シート群251の延長部15側の辺の中央に1つ設けたが、これに限定されない。第1の舌状部256は、左右いずれかに偏って設けてもよいし、複数設けてもよい。第2の舌状部257についても同様である。
さらに、本発明の第3の実施形態を図面を参照しつつ説明する。図10は、第3の実施形態に係る液晶表示装置300の分解斜視図である。本実施形態は、第1の実施形態とは、枠3に凹部が形成されていないこと、第1の光学シート群351が延長部15側にむかって、より長く延びた形状であることのみ異なり、その他の点は同一である。そのため、第1の実施形態と共通する部分については、同符号を付し、その詳細な説明を省略する。
本実施形態に係る液晶表示装置300の平面図は、第1の実施形態と同様であるから、図2を援用し、以下にその断面について説明する。
図11は、第3の実施形態における、図2のB−B線による断面図である。第1の光学シート群351は、LED41の前面側を横切って延長部15方向に、枠3の段構造334まで延びる。そして、粘着シート2と、段構造334の間に挟まれ固定される。
図12は、第3の実施形態における、図2のC−C線による断面図である。LED41が図中表れない以外は、図11と同様となっている。
本実施形態に係る液晶表示装置300のように、枠3には必ずしも凹部を設けずともよい。しかしながら、第1の実施形態のように凹部33を形成すると、組立時のLED41の位置決めが容易であり、また、第1の高価な光学シート群51の外形が若干小さくなり、材料費が節減される。
以上の各実施形態では、いずれも、第1の光学シート群を単一の光学シートから、第2の光学シート群を2枚の光学シートからなるものとして説明したが、この枚数の配分は、使用する光学シートの厚み及び、粘着シートの厚みを考慮して適宜決定するとよい。例えば、各光学シートの厚みが65μmであり、粘着シートの厚みが70μmであれば、第1の光学シート群を単一の光学シートからなるものとするとよい。各光学シートの厚みが50μmであれば、第1の光学シート群を単一の光学シートからなるものとして粘着シートにより薄いもの、例えば、55μmのものを用いるか、それができない場合には、第1の光学シート群を2枚の光学シートからなるものとして、合計厚みを100μmとし、厚みが105μmの粘着シートを用いるとよい。いずれにせよ、第1の光学シート群及び第2の光学シート群にそれぞれ何枚の光学シートを割り振るかは、用いる材料の厚み寸法や誤差を考慮して、液晶表示装置の全体の厚さが薄いものとなるよう決定すべきである。
また、以上の各実施形態では、LEDは導光板の一側面側にのみ配置されたが、他の側面、例えば、対向する二つの側面側にそれぞれ配置するようにしてもよい。その場合、光学シート群の内、最も前面側に位置する光学シートを、その一辺側だけでなく、対向する二つの辺側において粘着シートに固定してもよい。換言すれば、最も前面側に位置する光学シートは、少なくとも一辺において粘着シートに接着されていればよいことになる。
1 光スイッチング部材、2 粘着シート、3 枠、4 平面光源、5 光学シート群、11 第1の偏光板、12 第1の基板、13 第2の基板、14 第2の偏光板、15 延長部、16 駆動回路、17 FPC、18 スペーサ、21 開口、31 開口、32 リブ、33 凹部、34 段構造、41 LED、42 導光板、43 反射シート、44 FPC、51 第1の光学シート群、52 第2の光学シート群、53 プリズムシート、54 プリズムシート、55 拡散フィルム、100 液晶表示装置、200 液晶表示装置、251 第1の光学シート群、252 第2の光学シート群、253 プリズムシート、254 プリズムシート、255 拡散フィルム、256 第1の舌状部、257 第2の舌状部、300 液晶表示装置、334 段構造、351 第1の光学シート群、353 プリズムシート。

Claims (5)

  1. 前面側から順に、第1の偏光板と、第1の基板と、第2の基板と、第2の偏光板を有する略矩形の光スイッチング部材と、
    前記光スイッチング部材を囲む枠と、
    前記光スイッチング部材の背面側に配置される平面光源と、
    前記平面光源の前面に配置される光学シート群と、
    前記光スイッチング部材、前記枠および前記光学シート群を互いに固定し、略矩形の開口を有する接着層と、を備え、
    前記光スイッチング部材は、前記第2の基板が前記第1の基板と重畳しない延長部を有し、
    前記第2の基板は、全長が前記延長部に含まれる第1の辺と、前記第1の辺とは異なる3つの第2の辺とを有し、
    前記光学シート群は、最も前面側に位置する光学シートを含む少なくとも1枚の第1の光学シート群と、最も後面側に位置する光学シートを含む少なくとも1枚の第2の光学シート群を含み、且つ前記第1の辺と対向する第3の辺と、前記第3の辺とは異なる3つの第4の辺とを有し、
    前記最も前面側に位置する光学シートは、前記第3の辺の側で、且つ前記第2の光学シート群と重畳しない領域において前記接着層に接着され、前記第1の光学シート群の前記3つの第4の辺は前記接着層の前記開口の内側に位置し、
    前記第2の光学シート群の内、最も前面側に位置する光学シートは、前記3つの第4の辺において前記接着層に接着されている液晶表示装置。
  2. 前記第1の光学シート群の内、少なくとも前記最も前面側に位置する前記光学シートは、前記第3の辺の一部分において、前記第3の辺から突出する第1の舌状部を有し、
    前記第1の光学シート群の内、前記最も前面側に位置する前記光学シートは、前記第1の舌状部において前記接着層と接着される請求項1に記載の液晶表示装置。
  3. 前記第2の光学シート群の内、少なくとも前記最も前面側に位置する前記光学シートは、前記第3の辺の一部分、且つ前記第1の舌状部と重畳しない部分において、前記第3の辺から突出する第2の舌状部を有し、
    前記第2の光学シート群の内、前記最も前面側に位置する前記光学シートは、前記第2の舌状部において前記接着層と接着される請求項2に記載の液晶表示装置。
  4. 前記枠は、前記延長部と対向する側の辺の内側に段構造を有し、
    前記第1の光学シート群の内、前記最も前面側に位置する光学シートは、前記接着層と、前記段構造との間に挟まれる請求項1〜3のいずれかに記載の液晶表示装置。
  5. 前記平面光源は、導光板と、前記導光板の一辺に沿って配列する複数のLEDとを有し、
    前記枠は、前記延長部と対向する側の辺に、前記LEDを収容する複数の凹部と、前記複数の凹部の間に位置し前記導光板の前記一辺の側に突出する突出部とを有し、
    前記段構造は、前記突出部の前記接着層と対向する面に形成されている請求項4に記載の液晶表示装置。
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