JP6939787B2 - 色変換シート、それを含む光源ユニット、ディスプレイおよび照明装置 - Google Patents
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Description
(A)層:波長400nm以上500nm以下の範囲の励起光を用いることによりピーク波長が500nm以上580nm以下の領域に観測される発光を呈する有機発光材料(a)、およびバインダー樹脂を含有する層
(B)層:波長400nm以上500nm以下の範囲の励起光または前記有機発光材料(a)からの発光のいずれかまたは両方により励起されることにより、ピーク波長が580nm以上750nm以下の領域に観測される発光を呈する有機発光材料(b)、およびバインダー樹脂を含有する層
を含み、
前記(A)層に含まれるバインダー樹脂および前記(B)層に含まれるバインダー樹脂の溶解パラメータであるSP値をそれぞれSPA(cal/cm3)0.5およびSPB(cal/cm3)0.5とするとき、SPA>SPBである、ことを特徴とする。
また、本発明に係る色変換シートは、上記の発明において、前記有機発光材料(a)および前記有機発光材料(b)がともに前記一般式(1)で表される化合物である、ことを特徴とする。
また、本発明に係る色変換シートは、上記の発明において、前記(B)層が、波長400nm以上500nm以下の範囲の励起光を用いることによりピーク波長が500nm以上580nm以下の領域に観測される発光を呈する有機発光材料(d)をさらに含有する、ことを特徴とする。
また、本発明に係る色変換シートは、上記の発明において、前記一般式(1)において、XがC−R7であり、R7が一般式(2)で表される基である、ことを特徴とする。
また、本発明に係る色変換シートは、上記の発明において、前記一般式(1)において、R1、R3、R4およびR6が、それぞれ同じでも異なっていてもよく、置換もしくは無置換のフェニル基である、ことを特徴とする。
(A)層:波長400nm以上500nm以下の範囲の励起光を用いることによりピーク波長が500nm以上580nm以下の領域に観測される発光を呈する有機発光材料(a)、およびバインダー樹脂を含有する層
(B)層:波長400nm以上500nm以下の範囲の励起光または前記有機発光材料(a)からの発光のいずれかまたは両方により励起されることにより、ピーク波長が580nm以上750nm以下の領域に観測される発光を呈する有機発光材料(b)、およびバインダー樹脂を含有する層
また、本発明に係る光源ユニットは、上記の発明において、前記光源が、波長400nm以上500nm以下の範囲に極大発光を有する発光ダイオードである、ことを特徴とする。
本発明の実施の形態に係る色変換シートは、光源等の発光体からの入射光を、その入射光よりも長波長の光に変換する色変換シートであり、少なくとも以下の(A)層および(B)層を含む。(A)層は、少なくとも、有機発光材料(a)およびバインダー樹脂を含有する層である。有機発光材料(a)は、波長400nm以上500nm以下の範囲の励起光を用いることによりピーク波長が500nm以上580nm以下の領域に観測される発光を呈する、有機物の発光材料である。(B)層は、少なくとも、有機発光材料(b)およびバインダー樹脂を含有する層である。有機発光材料(b)は、波長400nm以上500nm以下の範囲の励起光または有機発光材料(a)からの発光のいずれかまたは両方によって励起されることにより、ピーク波長が580nm以上750nm以下の領域に観測される発光を呈する、有機物の発光材料である。
本発明の実施の形態に係る色変換シートにおいて、色変換層とは、色変換組成物またはその硬化物を含む層である。また、色変換組成物とは、少なくとも有機発光材料およびバインダー樹脂を含む組成物である。(A)層および(B)層は、色変換層の一例である。
本発明の実施の形態に係る色変換シートは、(A)層および(B)層に有機発光材料を含む。ここで、本発明における発光材料とは、何らかの光が照射されたときに、その光とは異なる波長の光を発する材料のことをいう。有機発光材料は、有機物の発光材料である。
本発明の実施の形態に係る色変換シートにおいて、有機発光材料(a)および有機発光材料(b)の少なくとも一方は、下記の一般式(1)で表される化合物であることが好ましい。
本発明の実施の形態に係る色変換組成物および色変換シートにおいて、バインダー樹脂は、成型加工性、透明性、耐熱性等に優れる材料が好適に用いられる。バインダー樹脂の例としては、例えば、アクリル酸系、メタクリル酸系、ポリケイ皮酸ビニル系、環ゴム系等の反応性ビニル基を有する光硬化型レジスト材料、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂(シリコーンゴム、シリコーンゲル等のオルガノポリシロキサン硬化物(架橋物)を含む)、ウレア樹脂、フッ素樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、メラミン樹脂、ポリビニル樹脂、ポリアミド樹脂、フェノール樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、セルロース樹脂、脂肪族エステル樹脂、芳香族エステル樹脂、脂肪族ポリオレフィン樹脂、芳香族ポリオレフィン樹脂等の公知のものが挙げられる。また、バインダー樹脂としては、これらの樹脂の混合物や共重合体を用いても構わない。これらの樹脂を適宜設計することで、本発明の実施の形態に係る色変換シートに有用なバインダー樹脂が得られる。
本発明の実施の形態に係る色変換組成物および色変換シートは、有機発光材料(a)、有機発光材料(b)およびバインダー樹脂以外に、酸化防止剤、加工および熱安定化剤、紫外線吸収剤等の耐光性安定化剤、塗布膜安定化のための分散剤やレベリング剤、可塑剤、エポキシ化合物等の架橋剤、アミン、酸無水物、イミダゾール等の硬化剤、シート表面の改質剤としてシランカップリング剤等の接着補助剤、色変換材沈降抑制剤としてシリカ粒子やシリコーン微粒子等の無機粒子およびシランカップリング剤等、その他の添加剤を含有することができる。
本発明の実施の形態に係る色変換シートにおいて、上述した色変換層としての(A)層および(B)層は、基材層(例えば図1、2に示した基材層10)の上に形成されることが好ましい。
本発明の実施の形態に係る色変換シートは、光取り出し効率を向上させるために、(A)層および(B)層以外に、光取り出し層を更に有していてもよい。光取り出し層は、隣接する2層の間の界面における反射を低減する層である。
本発明の実施の形態に係る色変換シートは、(A)層および(B)層以外に、バリア層を更に有していてもよい。バリア層は、(A)層および(B)層に例示される色変換層に対して酸素、水分や熱による劣化を防ぐために適宜用いられる。このバリア層としては、例えば、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化タンタル、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化インジウム、酸化イットリウム、酸化マグネシウム等の無機酸化物や、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、窒化チタン、炭化窒化ケイ素等の無機窒化物、またはこれらの混合物、またはこれらに他の元素を添加した金属酸化物薄膜や金属窒化物薄膜、あるいはポリ塩化ビニル系樹脂、アクリル系樹脂、シリコン系樹脂、メラミン系樹脂、ウレタン系樹脂、フッ素系樹脂、酢酸ビニルのケン化物等のポリビニルアルコール系樹脂等の各種樹脂から成る膜を挙げることができる。
本発明の実施の形態に係る色変換シートには、要求される機能に応じて、光拡散層、反射防止機能、防眩機能、反射防止防眩機能、ハードコート機能(耐摩擦機能)、帯電防止機能、防汚機能、電磁波シールド機能、赤外線カット機能、紫外線カット機能、偏光機能、調色機能を有した補助層をさらに設けてもよい。
本発明の実施の形態に係る色変換シートにおいて、それぞれの層の間には、必要に応じて接着層を設けてもよい。接着層としては、色変換シートの発光および耐久性に過度な影響を与えないものであれば、特に制限無く、公知の材料を用いることができる。例えば、強固な接着が必要な場合、接着層としては、光硬化材料や熱硬化材料、嫌気性硬化材料、熱可塑性材料を好ましく用いることができる。中でも、熱硬化材料がより好ましく、特に、0℃〜150℃での硬化が可能である熱硬化材料が好ましい。
以下に、本発明の実施の形態に係る色変換シートの作製方法の一例を説明する。この色変換シートの作製方法では、まず、色変換層作製用の組成物を以下のように作製する。
励起光の種類は、本発明に用いられる有機発光材料が吸収可能な波長領域に発光を示すものであれば、いずれの励起光でも用いることができる。例えば、熱陰極管や冷陰極管、無機エレクトロルミネッセンス(EL)素子等の蛍光性光源、有機EL素子光源、LED光源、白熱光源、あるいは太陽光等、いずれの光源からの励起光でも利用可能である。中でも、LED光源からの励起光が好適である。ディスプレイや照明用途では、青色光の色純度を高められる点で、400nm以上500nm以下の波長範囲の励起光を持つ青色LED光源からの励起光が、さらに好適である。
本発明の実施の形態に係る光源ユニットは、少なくとも上述の光源および色変換組成物または色変換シートを備える構成である。光源ユニットが色変換組成物を備える場合は、光源と色変換組成物との配置方法については特に限定されず、光源に色変換組成物を直接塗布した構成を取ってもよいし、光源とは離したフィルムやガラス等に色変換組成物を塗布した構成を取ってもよい。光源ユニットが色変換シートを備える場合は、光源と色変換シートとの配置方法については特に限定されず、光源と色変換シートとを密着させた構成を取ってもよいし、光源と色変換シートとを離したリモートフォスファー形式を取ってもよい。また、光源ユニットは、色純度を高める目的で、さらにカラーフィルターを備える構成を取ってもよい。
本発明の実施の形態に係るディスプレイは、少なくとも、上述したように光源および色変換シート等を含む光源ユニットを備える。例えば、液晶ディスプレイ等のディスプレイには、バックライトユニットとして、上述の光源ユニットが用いられる。
化合物の1H−NMRは、超伝導FTNMR EX−270(日本電子株式会社製)を用い、重クロロホルム溶液にて測定を行った。
化合物の吸収スペクトルは、U−3200形分光光度計(日立製作所株式会社製)を用い、化合物をトルエンに1×10-6mol/Lの濃度で溶解させて測定を行った。
化合物の蛍光スペクトルは、F−2500形分光蛍光光度計(日立製作所株式会社製)を用い、化合物をトルエンに1×10-6mol/Lの濃度で溶解させ、波長460nmで励起させた際の蛍光スペクトルを測定した。
バインダー樹脂等の樹脂の屈折率は、反射分光計 FE−3000(大塚電子株式会社製)を用い、PETフィルム上に塗布して形成した樹脂膜の波長589.3nmの光に対する屈折率を測定した。樹脂膜は、平均膜厚が30μmのものであり、ベーカー式アプリケーターを用いて、樹脂溶液を、“ルミラー”U48(東レ株式会社製、厚さ50μm)上に塗布し、100℃で20分加熱、乾燥して形成した。
色変換特性の測定では、発光ピーク波長447nmの青色LED素子を搭載した面状発光装置に各色変換シートおよびプリズムシートを載せた状態で、この面状発光装置に30mAの電流を流して、この青色LED素子を点灯させ、分光放射輝度計(CS−1000、コニカミノルタ社製)を用いて、発光スペクトル、色度および輝度を測定した。
上記色変換特性の測定によって得られた発光スペクトルと、カラーフィルターの透過率のスペクトルデータとから、カラーフィルターにより色純度を向上させた場合の(u’,v’)色空間における色域を算出した。また、算出された(u’,v’)色空間における色域は、DCI−P3色域規格に対するカバー率により、以下の基準で評価した。この(u’,v’)色空間における色域の評価結果として、「A」は、上記のカバー率が98%以上であることを示す。「B」は、上記のカバー率が97%以上98%未満であることを示す。「C」は、上記のカバー率が96%以上97%未満であることを示す。「D」は、上記のカバー率が96%未満であることを示す。この評価結果において、上記のカバー率が高いほど、色域が広く、色変換シートの色再現性が良好である。
以下に、本発明における合成例1の化合物G−1の合成方法について説明する。化合物G−1の合成方法では、3,5−ジブロモベンズアルデヒド(3.0g)、4−t−ブチルフェニルボロン酸(5.3g)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(0.4g)、炭酸カリウム(2.0g)をフラスコに入れ、窒素置換した。これに、脱気したトルエン(30mL)および脱気した水(10mL)を加え、4時間還流した。この反応溶液を室温まで冷却し、有機層を、分液した後に飽和食塩水で洗浄した。この有機層を硫酸マグネシウムで乾燥し、ろ過後、溶媒を留去した。得られた反応生成物をシリカゲルクロマトグラフィーにより精製し、3,5−ビス(4−t−ブチルフェニル)ベンズアルデヒド(3.5g)を白色固体として得た。
1H−NMR(CDCl3,ppm):7.95(s,1H)、7.63−7.48(m,10H)、6.00(s,2H)、2.58(s,6H)、1.50(s,6H)、1.37(s,18H)。
以下に、本発明における合成例2の化合物R−1の合成方法について説明する。化合物R−1の合成方法では、4−(4−t−ブチルフェニル)−2−(4−メトキシフェニル)ピロール(300mg)、2−メトキシベンゾイルクロリド(201mg)およびトルエン(10mL)の混合溶液を窒素気流下、120℃で6時間加熱した。この加熱溶液を室温に冷却後、エバポレートした。ついで、エタノール(20mL)で洗浄し、真空乾燥した後、2−(2−メトキシベンゾイル)−3−(4−t−ブチルフェニル)−5−(4−メトキシフェニル)ピロール(260mg)を得た。
1H−NMR(CDCl3,ppm):1.19(s,18H)、3.42(s,3H)、3.85(s,6H)、5.72(d,1H)、6.20(t,1H)、6.42−6.97(m,16H)、7.89(d,4H)。
本発明の実施例1では、バインダー樹脂としてポリエステル樹脂T11(SP値=10.7(cal/cm3)0.5)を用い、このバインダー樹脂の100重量部に対して、有機発光材料(a)として化合物G−1を0.25重量部、溶剤としてメチルエチルケトンを100重量部、混合した。その後、これらの混合物を、遊星式撹拌・脱泡装置“マゼルスター”KK−400(クラボウ製)を用いて300rpmで20分間撹拌・脱泡し、これにより、(A)層作製用の色変換組成物を得た。
本発明の実施例2〜7および本発明に対する比較例1では、(A)層の有機発光材料(a)として表3に記載した有機発光材料(化合物G−1、G−2、G−3)を適宜用い、(B)層の有機発光材料(b)として表3に記載した有機発光材料(化合物R−1、R−2)を適宜用い、(A)層および(B)層の各バインダー樹脂として表3に記載したバインダー樹脂(アクリル樹脂T1、アクリル樹脂T2、ポリエステル樹脂T11、ポリエステル樹脂T12、シクロオレフィン樹脂T21、フェノキシ樹脂T31)を適宜用い、色変換特性の測定で白色光のXY色座標が(X,Y)=(0.25,0.22)となるように各層の膜厚を調整した以外は、実施例1と同様にして、色変換シートを作製して評価した。実施例2〜7および比較例1の評価結果は、表3に示す。
本発明に対する比較例2では、バインダー樹脂としてポリエステル樹脂T11(SP値=10.7(cal/cm3)0.5)を用い、このバインダー樹脂の100重量部に対して、有機発光材料(a)として化合物G−1を0.25重量部、有機発光材料(c)として化合物R−1を0.014重量部、溶剤としてメチルエチルケトンを100重量部、混合した。その後、これらの混合物を、遊星式撹拌・脱泡装置“マゼルスター”KK−400(クラボウ製)を用いて300rpmで20分間撹拌・脱泡し、これにより、色変換層作製用の色変換組成物を得た。
本発明に対する比較例3では、有機発光材料(a)として表3に記載した有機発光材料(化合物G−3、R−1)を用いた以外は、比較例2と同様にして、色変換シートを作製して評価した。比較例3の評価結果は、表3に示す。
本発明の実施例8では、バインダー樹脂としてポリエステル樹脂T11(SP値=10.7(cal/cm3)0.5)を用い、このバインダー樹脂の100重量部に対して、有機発光材料(a)として化合物G−1を0.25重量部、有機発光材料(c)として化合物R−1を0.008重量部、溶剤としてメチルエチルケトンを100重量部、混合した。その後、これらの混合物を、遊星式撹拌・脱泡装置“マゼルスター”KK−400(クラボウ製)を用いて300rpmで20分間撹拌・脱泡し、これにより、(A)層作製用の色変換組成物を得た。
本発明の実施例9では、バインダー樹脂としてポリエステル樹脂T11(SP値=10.7(cal/cm3)0.5)を用い、このバインダー樹脂の100重量部に対して、有機発光材料(a)として化合物G−1を0.25重量部、溶剤としてメチルエチルケトンを100重量部、混合した。その後、これらの混合物を、遊星式撹拌・脱泡装置“マゼルスター”KK−400(クラボウ製)を用いて300rpmで20分間撹拌・脱泡し、これにより、(A)層作製用の色変換組成物を得た。
本発明の実施例12および13では、(A)層および(B)層の各バインダー樹脂として表3に記載したバインダー樹脂(アクリル樹脂T1、ポリエステル樹脂T11、フェノキシ樹脂T31)を適宜用い、色変換特性の測定で白色光のXY色座標が(X,Y)=(0.25,0.22)となるように各層の膜厚を調整した以外は、実施例1と同様にして、色変換シートを作製して評価した。実施例12および13の評価結果は、表3に示す。
本発明の実施例10では、バインダー樹脂としてポリエステル樹脂T12(SP値=10.9(cal/cm3)0.5、屈折率nA=2.42)を用い、このバインダー樹脂の100重量部に対して、有機発光材料(a)として化合物G−2を0.3重量部、溶剤としてメチルエチルケトンを100重量部、混合した。その後、これらの混合物を、遊星式撹拌・脱泡装置“マゼルスター”KK−400(クラボウ製)を用いて300rpmで20分間撹拌・脱泡し、これにより、(A)層作製用の色変換組成物を得た。
本発明の実施例11では、バインダー樹脂としてポリエステル樹脂T12(SP値=10.9(cal/cm3)0.5、屈折率nA=2.42)を用い、このバインダー樹脂の100重量部に対して、有機発光材料(a)として化合物G−2を0.3重量部、溶剤としてメチルエチルケトンを100重量部、混合した。その後、これらの混合物を、遊星式撹拌・脱泡装置“マゼルスター”KK−400(クラボウ製)を用いて300rpmで20分間撹拌・脱泡し、これにより、(A)層作製用の色変換組成物を得た。
10 基材層
11 (A)層
12 (B)層
13 光取り出し層
14 バリア層
Claims (25)
- 入射光を、その入射光よりも長波長の光に変換する色変換シートであって、
少なくとも以下の(A)層および(B)層:
(A)層:波長400nm以上500nm以下の範囲の励起光を用いることによりピーク波長が500nm以上580nm以下の領域に観測される発光を呈する有機発光材料(a)、およびバインダー樹脂を含有する層
(B)層:波長400nm以上500nm以下の範囲の励起光または前記有機発光材料(a)からの発光のいずれかまたは両方により励起されることにより、ピーク波長が580nm以上750nm以下の領域に観測される発光を呈する有機発光材料(b)、およびバインダー樹脂を含有する層
を含み、
前記有機発光材料(a)および有機発光材料(b)が、SP値が大きいバインダー樹脂中にあるとき、当該バインダー樹脂よりSP値が小さいバインダー樹脂中にあるときよりも発光ピーク波長が長波長側にある有機発光材料であり、
前記(A)層に含まれるバインダー樹脂および前記(B)層に含まれるバインダー樹脂の溶解パラメータであるSP値をそれぞれSPA(cal/cm3)0.5およびSPB(cal/cm3)0.5とするとき、SPA>SPBである、
ことを特徴とする色変換シート。 - 前記有機発光材料(a)の発光のピーク波長が500nm以上550nm以下であり、
前記有機発光材料(b)の発光のピーク波長が580nm以上680nm以下である、
ことを特徴とする請求項1に記載の色変換シート。 - 前記(B)層に含まれるバインダー樹脂の溶解パラメータであるSP値をSPB(cal/cm3)0.5とするとき、SPB≦10.0である、ことを特徴とする請求項1または2に記載の色変換シート。
- 前記(B)層に含まれるバインダー樹脂の溶解パラメータであるSP値をSPB(cal/cm3)0.5とするとき、9.0≦SPB≦10.0である、ことを特徴とする請求項3に記載の色変換シート。
- 前記(B)層に含まれるバインダー樹脂がアクリル樹脂である、ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一つに記載の色変換シート。
- 前記(A)層に含まれるバインダー樹脂がポリエステル樹脂である、ことを特徴とする請求項1〜5のいずれか一つに記載の色変換シート。
- 前記(A)層における有機発光材料(a)の含有量waと、前記(B)層における有機発光材料(b)の含有量wbとが、wa≧wbの関係である、ことを特徴とする請求項1〜6のいずれか一つに記載の色変換シート。
- 前記有機発光材料(a)および前記有機発光材料(b)の少なくとも一方が、一般式(1)で表される化合物である、ことを特徴とする請求項1〜7のいずれか一つに記載の色変換シート。
- 前記有機発光材料(a)および前記有機発光材料(b)がともに前記一般式(1)で表される化合物である、ことを特徴とする請求項8に記載の色変換シート。
- 前記(A)層が、波長400nm以上500nm以下の範囲の励起光または前記有機発光材料(a)からの発光のいずれかまたは両方により励起されることにより、ピーク波長が580nm以上750nm以下の領域に観測される発光を呈する有機発光材料(c)をさらに含有する、ことを特徴とする請求項1〜9のいずれか一つに記載の色変換シート。
- 前記(A)層における有機発光材料(a)の含有量waと前記(A)層における有機発光材料(c)の含有量wcとが、wa≧wcの関係である、ことを特徴とする請求項10に記載の色変換シート。
- 前記有機発光材料(c)が一般式(1)で表される化合物である、ことを特徴とする請求項10または11に記載の色変換シート。
- 前記(B)層が、波長400nm以上500nm以下の範囲の励起光を用いることによりピーク波長が500nm以上580nm以下の領域に観測される発光を呈する有機発光材料(d)をさらに含有する、ことを特徴とする請求項1〜12のいずれか一つに記載の色変換シート。
- 前記有機発光材料(d)が一般式(1)で表される化合物である、ことを特徴とする請求項13に記載の色変換シート。
- 前記一般式(1)において、XがC−R7であり、R7が一般式(2)で表される基である、ことを特徴とする請求項8、9、12、14のいずれか一つに記載の色変換シート。
- 前記一般式(1)において、R1、R3、R4およびR6が、それぞれ同じでも異なっていてもよく、置換もしくは無置換のフェニル基である、ことを特徴とする請求項8、9、12、14、15のいずれか一つに記載の色変換シート。
- 前記一般式(1)において、R1、R3、R4およびR6が、それぞれ同じでも異なっていてもよく、置換もしくは無置換のアルキル基である、ことを特徴とする請求項8、9、12、14〜16のいずれか一つに記載の色変換シート。
- 前記(A)層と前記(B)層との間に光取り出し層を有する、
ことを特徴とする請求項1〜17のいずれか一つに記載の色変換シート。 - 光源と、
請求項1〜18のいずれか一つに記載の色変換シートと、
を備えることを特徴とする光源ユニット。 - 前記光源と、前記色変換シートに含まれる下記の(A)層および(B)層との配置が、前記光源、前記(A)層および前記(B)層の順に並んだ配置である、ことを特徴とする請求項19に記載の光源ユニット。
(A)層:波長400nm以上500nm以下の範囲の励起光を用いることによりピーク波長が500nm以上580nm以下の領域に観測される発光を呈する有機発光材料(a)、およびバインダー樹脂を含有する層
(B)層:波長400nm以上500nm以下の範囲の励起光または前記有機発光材料(a)からの発光のいずれかまたは両方により励起されることにより、ピーク波長が580nm以上750nm以下の領域に観測される発光を呈する有機発光材料(b)、およびバインダー樹脂を含有する層 - 前記光源が、波長400nm以上500nm以下の範囲に極大発光を有する発光ダイオードである、ことを特徴とする請求項19または20に記載の光源ユニット。
- 請求項19〜21のいずれか一つに記載の光源ユニットを備える、
ことを特徴とするディスプレイ。 - 画面サイズが20インチ以下である、ことを特徴とする請求項22に記載のディスプレイ。
- (u’,v’)色空間において、DCI−P3色域規格に対する色域カバー率が、96%以上である、ことを特徴とする請求項22に記載のディスプレイ。
- 請求項19〜21のいずれか一つに記載の光源ユニットを備える、
ことを特徴とする照明装置。
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