KR20070077703A - 표시판의 제조 방법 - Google Patents

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KR20070077703A
KR20070077703A KR1020060007430A KR20060007430A KR20070077703A KR 20070077703 A KR20070077703 A KR 20070077703A KR 1020060007430 A KR1020060007430 A KR 1020060007430A KR 20060007430 A KR20060007430 A KR 20060007430A KR 20070077703 A KR20070077703 A KR 20070077703A
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심이섭
조국래
김병주
최지원
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삼성전자주식회사
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Abstract

표시판의 제조 방법이 제공된다. 표시판의 기판에 서로 교차하는 제1 방향 및 제2 방향으로 투광 영역들이 배열된다. 상기 제1 방향으로 배열되는 투광 영역들 사이의 상기 기판 상에 제1 차광막들을 형성하고, 상기 제2 방향으로 배열되는 투광 영역들 사이의 상기 기판 상에 제2 차광막들을 형성한다. 상기 제1 및 제2 차광막들은 인쇄법을 사용하여 형성된다.
표시판, 컬러 필터, 차광막

Description

표시판의 제조 방법{METHOD FOR FABRICATING DISPLAY SUBSTRATE}
도 1은 통상의 사진 공정으로 제조된 컬러 필터와 블랙 매트릭스가 구비된 표시판의 단면도이다.
도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시판의 제조 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 3a 내지 도 3h는 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시판의 제조 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 4는 도 3h의 A-A'라인을 따라 취해진 단면도이다.
♧ 도면의 주요부분에 대한 참조번호의 설명 ♧
111 : 기판 121,123 : 차광막
131,133,135 : 컬러 필터
본 발명은 평판 표시 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 컬러 필터와 차광막을 구비하는 표시판의 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 평판 표시 장치(FPD:flat panel display)란 두께가 얇고 평평한 화면을 제공하는 표시 장치로, 대표적으로 노트북 컴퓨터 모니터로 널리 쓰이는 액정 표시 장치(LCD:liquid crystal display device), 대형 디지털 텔레비전으로 사용되는 플라즈마 디스플레이(PDP:plasma display panel), 또는 휴대전화에 사용되는 유기 전계발광 디스플레이(OELD:organic electroluminescent display) 등이 있다.
액정 표시 장치는 인가 전압에 따라 액체와 결정의 중간 상태 물질인 액정(liquid crystal)의 광투과도가 변화하는 특성을 이용하여, 전기 신호를 시각 정보로 변화시켜 영상을 표시한다. 통상의 액정 표시 장치는 전극이 구비된 두 개의 기판과 두 기판 사이에 개재된 액정층으로 구성된다. 이와 같은 액정 표시 장치는 동일한 화면 크기를 갖는 다른 표시 장치에 비하여 무게가 가볍고 부피가 작으며 작은 전력으로 동작한다.
일반적으로 이러한 액정 표시 장치의 두 기판은 박막 트랜지스터 기판과 컬러 필터 기판으로 구분되며, 컬러 필터 기판은 블랙 매트릭스와 컬러 필터를 구비한다. 통상 컬러 필터는 기판 상에 빛의 삼원색에 해당하는 적색/녹색/청색의 컬러 필터, 즉 적색 필터, 녹색 필터, 및 청색 필터를 인접하게 배치함으로써 형성된다. 컬러 필터을 형성하는 방법은 사용되는 재료 또는 공정 방법에 따라 다양하게 구분된다. 컬러 필터를 구성하는 재료에 따라서는 염료(dye) 방식과 안료(pigment) 방식이 있으며, 공정 방법에 따라서는 염색법/분산법/인쇄법 등이 있다. 이중 널리 사용되는 분산법에 의하면, 기판 상에 안료를 포함하는 감광막을 코팅한 후 이를 사진(photolithography) 공정에 의해 패터닝함으로써 컬러 필터가 형성된 다.
도 1은 통상의 사진 공정으로 제조된 컬러 필터와 블랙 매트릭스가 구비된 표시판의 단면도이다. 도 1을 참조하면, 기판(11) 상에 블랙 매트릭스(21)와 컬러 필터(31,33,35)가 형성된다. 블랙 매트릭스(21)와 컬러 필터(31,33,35)는 포토레지스트 도포, 베이킹, 노광, 및 현상 공정 등을 통해 형성된다. 컬러 필터는 적색 필터(31), 녹색 필터(33), 및 청색 필터(35)로 이루어지므로 세 번의 사진 공정이 진행된다. 따라서, 제조 공정이 복잡해지고 제조 비용이 상승한다. 최근 기판이 대형화되고 있는 상황하에서 사진 공정이 사용될 경우 수율이 많이 저하될 수 있다.
또, 사진 공정에 의해 컬러 필터(31,33,35)가 형성되는 경우, 영역(A) 안에 도시된 바와 같이 컬러 필터(31,33,35)와 차광막(21) 간에 단차가 발생한다. 이러한 단차를 제거하기 위해, 컬러 필터(31,33,35)와 차광막(21) 상에 오버 코팅층(미도시)이 형성된다. 그러나, 오버 코팅층을 형성하는 경우, 공정 수가 증가하게 되고, 오버 코팅층에 형성되는 돌기와 오버 코팅층에 의해 발생하는 파티클 등 여러 가지 불량 발생으로 컬러 필터 기판의 수율이 감소하고, 신뢰성이 저하될 수 있다.
상술한 바와 같이, 사진 공정은 생산성뿐만 아니라 장치의 신뢰성에 중요한 영향을 미친다.
본 발명은 이상에서 언급한 상황을 고려하여 제안된 것으로, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 신뢰성이 향상된 표시판의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 제조 공정이 단순화된 표시판의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시판의 제조 방법은 기판에 서로 교차하는 제1 방향 및 제2 방향으로 배열되는 투광 영역들을 갖는 표시판을 제조하는 방법으로, 상기 방법은 상기 제1 방향으로 배열되는 투광 영역들 사이의 상기 기판 상에 제1 차광막들을 형성하고, 상기 제2 방향으로 배열되는 투광 영역들 사이의 상기 기판 상에 제2 차광막들을 형성하는 것을 포함하며, 상기 제1 및 제2 차광막들은 인쇄법을 사용하여 형성된다.
이 실시예에서, 상기 제2 차광막들은 상기 제1 차광막들 사이에 형성될 수 있다.
이 실시예에서, 상기 제1 차광막들을 형성하기 전에 상기 기판의 상기 투광 영역들 상에 인쇄법을 사용하여 컬러 필터들을 형성하는 것을 더 포함할 수 있다.
이 실시예에서, 상기 제2 차광막들은 상기 제1 방향으로 연장되는 스트라이프형(stripe type)으로 형성될 수 있다.
이 실시예에서, 상기 인쇄법은 소정 방향으로 연장되도록 주형 기판에 형성된 복수개의 홈들 내에 패턴들을 형성하고, 상기 패턴들을 전사 시트가 구비된 전사 롤러를 사용하여 상기 기판 상으로 옮겨서 인쇄하는 것을 포함하며, 상기 전사 롤러를 상기 홈들이 연장되는 방향으로 롤링시키는 것에 의해 상기 패턴들이 상기 전사 시트에 부착될 수 있다. 이때, 상기 컬리 필터들 및 상기 제1 차광막들은 상 기 제2 방향으로 인쇄되고, 상기 제2 차광막들은 제1 방향으로 인쇄되며, 상기 제2 차광막들이 인쇄되기 전에 상기 전사 롤러를 90도 회전시킬 수 있다. 이와 반대로, 상기 제2 차광막들이 인쇄되기 전에 상기 기판을 90도 회전시킬 수 있다.
상기 컬러 필터들, 상기 제1 차광막들, 및 상기 제2 차광막들은 소정 방향으로 연장되도록 형성되며, 상기 연장되는 방향으로 상기 컬러 필터들, 상기 제1 차광막들, 및 상기 제2 차광막들을 인쇄할 수 있다.
이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 차광막들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 차광막들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이러한 용어들은 단지 어느 소정의 차광막을 다른 차광막과 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 또, 어떤 막이 다른 막 또는 기판 상에 있다고 언급되어지는 경우에 그것은 다른 막 또는 기판 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제3의 막이 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 도면들에서, 막 또는 영역들의 두께 등은 명확성을 기하기 위하여 과장되게 표현될 수 있다.
본 명세서에서 이차원적인 방향을 나타내는 x축 방향 및 y축 방향은 기판이 나타내는 방향이 아닌 독립된 개념으로 사용된다. 즉, 기판이 90도 회전하는 경우 기판 상의 x축 방향은 y축 방향으로 바뀌고, y축 방향은 x축 방향으로 바뀌게 된다.
도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시판의 제조 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 2a를 참조하면, 기판(111) 상에 x축 방향으로 연장되는 제1 차광막들(121)이 형성된다. 제1 차광막들(121)은 주형 기판(미도시)으로부터 전사 롤러(160)에 전사된 후 기판(11) 상에 인쇄됨으로써 형성될 수 있다. 제1 차광막들(121)은 스트라이프형(stripe type)으로 형성되며, 제1 차광막들(121)이 연장되는 방향(x축 방향)으로 인쇄된다.
도 2b를 참조하면, 제1 차광막들(121)이 형성된 기판(111) 상에 y축 방향으로 연장되는 제2 차광막들(123)이 형성된다. 제2 차광막들(123)도 제1 차광막들(121)처럼 스트라이프형(stripe type)으로 형성될 수 있다. 본 실시예에서는 제2 차광막들(123)이 제1 차광막들(121)과 달리 그 연장되는 방향(y축 방향)과 다른 방향(x축 방향)으로 인쇄되지만 제1 차광막들(121)처럼 연장되는 방향으로 인쇄될 수도 있다.
도 2c는 제2 차광막들(123)이 전사 롤러(160)의 전사 시트(162)에 부착되는 과정을 보여준다. 도 2c를 참조하면, 주형 기판(150)에 형성된 복수 개의 홈들(155) 내에 배치된 제2 차광막들(123)이 전사 롤러(160)의 전사 시트(162)로 전사 된다. 이때, 제2 차광막들(123)이 연장되는 방향과 전사 롤러(160)가 이동하는 방향이 수직이 되기 때문에, 제2 차광막들(123)이 전사 롤러(160)의 전사 시트(162)에 전사될 때, 홈(155) 내의 측벽 저항으로 인해 홈(155) 구석에 잉크(123r)가 잔류할 수 있다. 따라서 홈내의 측벽 저항을 줄이기 위해서 차광막들이 연장되는 방향으로 전사 롤러를 이동시키는 것이 바람직하다. 즉 차광막들은 기판 상에서 연장되는 방향으로 인쇄되는 것이 바람직하다.
또, 제1 차광막들(121)과 제2 차광막들(123)이 모두 스트라이프형으로 형성되는 경우 서로 교차하는 영역에서 중첩된다. 도 2d는 도 2b에서 제1 차광막(121) 및 제2 차광막(123)의 교차 영역(B)을 확대하여 보여준다. 도 2d를 참조하면, 두 차광막(121,123)이 서로 교차하기 때문에 교차 영역(B)에서 제1 차광막(121) 상에 제2 차광막(123)이 형성된다. 따라서 제2 차광막들(123)이 인쇄될 때 그 아래의 제1 차광막들(121)이 압력을 받아 그 모양이 변형될 수 있으므로, 제2 차광막들(123)은 제1 차광막들(121)에 영향을 주지 않는 압력의 범위 내에서 인쇄되는 것이 바람직하다.
도 3a 내지 도 3h는 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시판의 제조 방법을 설명하기 위한 도면들이다. 도 3a 및 도 3b는 컬러 필터와 차광막이 전사 롤러에 구비된 전사 시트에 부착되는 과정을 설명하기 위한 도면들이고, 도 3c 내지 도 3h는 전사 시트에 부착된 컬러 필터와 차광막이 기판 상에 인쇄되는 과정을 설명하기 위한 도면들이다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 주형 기판(150)에 형성된 홈들(155) 내에 적색 잉크를 포함하는 유기 물질을 공급하여 적색 필터들(131)이 배치된다. 주형 기판(150)의 홈들(155) 내에 배치된 적색 필터들(131)을 전사 롤러(160)의 전사 시트(162)에 부착된다. 적색 필터들(131)은 전사 롤러(160)를 주형 기판(150) 상에서 롤링시킴으로써 전사 시트(162)에 부착될 수 있다. 이때, 전사 롤러(160)는 주형 기판(150)에 대해 소정의 압력을 가하면서 롤링되는 것이 바람직하다.
또, 전사 롤러(160)는 적색 필터들(131)이 연장되는 방향(예컨대, 적색 필터의 평면이 직사각형인 경우, 직사각형을 구성하는 짧은 변과 긴 변 중 긴 변과 평행한 방향)으로 롤링된다. 따라서, 적색 필터들(131)이 전사 시트(162)에 부착될 때 홈들(155) 내의 측벽으로부터 받는 저항이 최소화되어 홈들(155) 내에 잉크가 잔류하는 문제가 발생하지 않는다. 이에 의해, 후속 공정에서 적색 필터들(131)이 원형대로 기판 상에 인쇄될 수 있다.
적색 필터들이 예시적인 관점에서 설명되었지만, 녹색 필터들, 청색 필터들, 제1 차광막들, 및 제2 차광막들도 상술한 인쇄법과 동일한 방법으로 인쇄될 수 있다.
도 3c 및 도 3d를 참조하면, 기판(111)의 투광 영역들(TA) 상에 적색 필터들(131)이 형성된다. 기판(111)은 투광 영역들(TA)과 차광 영역(BA)을 포함한다. 투광 영역들(TA)은 이차원적으로(제1 방향 및 제2 방향, 즉 x방향 및 y방향) 배열된다. 예컨대, 액정 표시 장치의 경우 기판(111)에 대향하도록 박막 트랜지스터 기판(미도시)이 배치된다. 박막 트랜지스터 기판은 서로 교차하는 게이트 라인(미도시)과 데이터 라인(미도시)을 구비하며, 게이트 라인과 데이터 라인의 교차에 의 해 화소 영역들이 정의된다. 투광 영역들(TA) 각각은 화소 영역들 각각에 대응한다.
다시, 도 3d를 참조하면, 적색 필터들(131)이 부착된 전사 시트가 구비된 전사 롤러(도 3b 참조)가 y축 방향으로 롤링되고, 이에 의해 기판(111) 상에 적색 필터들(131)이 인쇄된다. 적색 필터들(131)은 인쇄 방향인 y축 방향의 폭이 x축 방향의 폭보다 크다. 즉, 적색 필터들(131)은 y축 방향으로 연장된 모양을 갖는다.
도 3e를 참조하면, x축 방향으로 배열되는 적색 필터들(131) 사이의 기판(111) 상에 녹색 필터들(133)이 형성된다. 녹색 필터들(133) 또한 기판(111)의 차광 영역들(도 3c 참조) 상에 형성된다. 도 3a, 도 3b, 및 도 3d에서 설명된 것과 동일하게, 녹색 필터들(133)이 부착된 전사 시트가 구비된 전사 롤러가 y축 방향으로 롤링되고, 이에 의해 기판(111) 상에 녹색 필터들(133)이 인쇄된다. 녹색 필터들(133)은 인쇄 방향인 y축 방향의 폭이 x축 방향의 폭보다 크다. 즉, 녹색 필터들(133)은 y축 방향으로 연장된 모양을 갖는다.
도 3f를 참조하면, x축 방향으로 배열되는 적색 필터들(131)과 녹색 필터들(133) 사이의 기판(111) 상에 청색 필터들(135)이 형성된다. 청색 필터들(135) 또한 기판(111)의 차광 영역들(도 3c 참조) 상에 형성된다. 도 3a, 도 3b, 및 도 3d에서 설명된 것과 동일하게, 청색 필터들(135)이 부착된 전사 시트가 구비된 전사 롤러가 y축 방향으로 롤링되고, 이에 의해 기판(111) 상에 청색 필터들(135)이 인쇄된다. 청색 필터들(135)은 인쇄 방향인 y축 방향의 폭이 x축 방향의 폭보다 크 다. 즉, 청색 필터들(135)은 y축 방향으로 연장된 모양을 갖는다.
도 3g를 참조하면, 적색 필터들(131) 및 녹색 필터들(133) 사이, 녹색 필터들(133) 및 청색 필터들(135) 사이, 청색 필터들(135) 및 적색 필터들(131) 사이의 기판(111) 상에 제1 차광막들(121)이 형성된다. 제1 차광막들(121)은 기판(111)의 차광 영역(도 3c 참조) 상에 형성된다. 도 3a, 도 3b, 및 도 3d에서 설명된 것과 동일하게, 제1 차광막들(121)이 부착된 전사 시트가 구비된 전사 롤러가 y축 방향으로 롤링되고, 이에 의해 기판(111) 상에 제1 차광막들(121)이 인쇄된다. 제1 차광막들(121)은 인쇄 방향인 y축 방향의 폭이 x축 방향의 폭보다 크다. 즉, 제1 차광막들(121)은 y축 방향으로 연장된 모양을 갖는다.
기판(111)은 컬러 필터들(131,133,135) 사이 및 제1 차광막들(121) 사이에서 노출되고, 노출되는 영역은 x축 방향으로 연장되는 모양을 갖는다.
도 3h를 참조하면, 기판(111)이 90도 회전된다. 기판(111)의 회전에 의해 기판(111)의 노출 영역은 y축 방향으로 연장되는 모양을 갖게 된다. 이어서 기판(111)의 노출 영역에 제2 차광막들(123)이 형성된다. 제2 차광막들(123)은 기판(111)의 차광 영역(도 3c 참조) 상에 형성된다. 도 3a, 도 3b, 및 도 3d에서 설명된 것과 동일하게, 제2 차광막들(123)이 부착된 전사 시트가 구비된 전사 롤러가 y축 방향으로 롤링되고, 이에 의해 기판(111) 상에 제2 차광막들(123)이 인쇄된다. 제2 차광막들(123)은 인쇄 방향인 y축 방향의 폭이 x축 방향의 폭보다 크다. 즉, 제2 차광막들(123)은 y축 방향으로 길게 연장된 모양을 갖는다. 예컨대, 제2 차광막들은 한 방향으로 길게 연장된 스트라이프형(stripe type)으로 형성될 수 있다.
본 실시예에서는 기판이 90도 회전되었지만, 기판을 고정한 채 전사 롤러를 90도 회전한 후 x축 방향으로 롤링시킴으로써 제2 차광막들이 형성될 수 있다.
도 4는 도 3h의 A-A'라인을 따라 취해진 단면도이다. 도 4를 참조하면, 컬러 필터(135)는 그 가장자리 부분이 기판(111) 상에 경사가 완만하게 형성될 수 있다. 영역 C에 도시된 바와 같이, 컬러 필터(135)와 차광막(123) 사이에 단차가 거의 발생하지 않는다. 따라서, 기판의 평탄화를 위해 오버 코팅층을 형성하지 않을 수 있어, 제조 공정이 단순해진다.
또 본 실시예에서는 전술한 실시예와 달리 제1 감광막과 제2 감광막이 중첩되지 않으므로 보다 안정되게 형성될 수 있다.
한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예(들)에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 상기 실시예(들)에서는 컬러 필터가 적색 필터, 녹색 필터, 청색 필터, 제1 차광막, 제2 차광막의 순서로 형성되었지만, 이에 한정하여서는 안 되며, 어떠한 순서로도 형성될 수 있다.
그러므로 본 발명의 범위는 상술한 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위 뿐만 아니라 이 발명의 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 사진 공정을 사용하지 않고 컬러 필터 및 차광막을 형성할 수 있어 표시판의 제조 공정이 단순해지고, 생산성이 향상되며, 제조 비용이 감소한다. 또한 표시판의 신뢰성이 향상될 수 있다.

Claims (8)

  1. 기판에 서로 교차하는 제1 방향 및 제2 방향으로 배열되는 투광 영역들을 갖는 표시판을 제조하는 방법에 있어서,
    상기 제1 방향으로 배열되는 투광 영역들 사이의 상기 기판 상에 제1 차광막들을 형성하고;
    상기 제2 방향으로 배열되는 투광 영역들 사이의 상기 기판 상에 제2 차광막들을 형성하는 것을 포함하며,
    상기 제1 및 제2 차광막들은 인쇄법을 사용하여 형성되는 표시판의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 차광막들은 상기 제1 차광막들 사이에 형성되는 표시판의 제조 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제1 차광막들을 형성하기 전에 상기 기판의 상기 투광 영역들 상에 인쇄법을 사용하여 컬러 필터들을 형성하는 것을 더 포함하는 표시판의 제조 방법.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제2 차광막들은 상기 제1 방향으로 연장되는 스트라이프형(stripe type)으로 형성되는 표시판의 제조 방법.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 인쇄법은,
    소정 방향으로 연장되도록 주형 기판에 형성된 복수개의 홈들 내에 패턴들을 형성하고,
    상기 패턴들을 전사 시트가 구비된 전사 롤러를 사용하여 상기 기판 상으로 옮겨서 인쇄하는 것을 포함하며,
    상기 전사 롤러를 상기 홈들이 연장되는 방향으로 롤링시키는 것에 의해 상기 패턴들이 상기 전사 시트에 부착되는 표시판의 형성 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 컬리 필터들 및 상기 제1 차광막들은 상기 제2 방향으로 인쇄되고,
    상기 제2 차광막들은 제1 방향으로 인쇄되며,
    상기 제2 차광막들이 인쇄되기 전에 상기 전사 롤러를 90도 회전시키는 표시판의 제조 방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 제2 차광막들이 인쇄되기 전에 상기 기판을 90도 회전시키는 표시판의 제조 방법.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 컬러 필터들, 상기 제1 차광막들, 및 상기 제2 차광막들은 소정 방향으로 연장되도록 형성되며,
    상기 연장되는 방향으로 상기 컬러 필터들, 상기 제1 차광막들, 및 상기 제2 차광막들을 인쇄하는 표시판의 제조 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2019128417A (ja) * 2018-01-23 2019-08-01 株式会社ジャパンディスプレイ 表示装置及び表示装置用基板

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