KR20160116742A - 편광판 - Google Patents

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KR20160116742A
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polarizing
polarizing plate
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KR1020150044931A
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송제훈
백성호
이정은
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동우 화인켐 주식회사
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    • G02B5/3025—Polarisers, i.e. arrangements capable of producing a definite output polarisation state from an unpolarised input state
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Abstract

실시 예에 따른 편광판은, 투과축을 가지는 편광층; 및 상기 투과축과 -5도 내지 5도의 편차를 가지는 배향방향을 갖는 전도성 물질을 포함하는 도전층을 포함한다.

Description

편광판{POLARIZING PLATE}
실시 예는 편광판에 관한 것이다.
최근 다양한 전자 제품에서 디스플레이 장치에 표시된 화상에 손가락 또는 스타일러스(stylus) 등의 입력 장치를 접촉하는 방식으로 입력을 하는 터치패널이 적용되고 있다.
이러한 터치패널은 크게 저항막 방식의 터치패널과 정전 용량 방식의 터치패널로 구분될 수 있다. 저항막 방식의 터치패널은 입력 장치의 압력에 의하여 유리와 전극이 단락되어 위치가 검출된다. 정전 용량 방식의 터치패널은 손가락이 접촉했을 때 전극 사이의 정전 용량이 변화하는 것을 감지하여 위치가 검출된다.
저항막 방식의 터치패널은 반복 사용에 의하여 성능이 저하될 수 있으며 스크래치(scratch)가 발생될 수 있다. 이에 의해 내구성이 뛰어나고 수명이 긴 정전 용량 방식의 터치패널에 대한 관심이 높아지고 있다.
상기 터치패널은 표시장치에 부착되어 사용되었으나, 그 두께에 의해 표시장치의 박형화 및 경량화 요구를 만족시키지 못하여 편광판에 전도성 필름을 부착하는 일체형 방식이 개발되었다.
상기 일체형 방식의 경우 투과율과 편광도가 저하되는 문제점이 있었다.
실시 예는 투과율과 편광도를 향상시킬 수 있고, 터치패널과 일체화 할 수 있는 편광판을 제공한다.
실시 예에 따른 편광판은, 투과축을 가지는 편광층; 및 상기 투과축과 -5도 내지 5도의 편차를 가지는 배향방향을 갖는 전도성 물질을 포함하는 도전층을 포함한다.
실시 예에 따른 편광판은 투과축과 -5도 내지 5도의 편차를 가지는 배향방향을 갖는 전도성 물질을 도전층에 형성함으로써 편광판의 투과율과 편광도를 향상시킬 수 있다.
도 1은 실시 예에 따른 편광판을 나타내는 도면이다.
도 2는 실시 예에 따른 도전층을 나타내는 상면도이다.
도 3은 다른 실시 예에 따른 도전층을 나타내는 상면도이다.
도 4는 실시 예의 배향도에 따른 나노 와이어 구조를 나타내는 도면이다.
도 5는 실시 예에 따른 편광판이 적용되는 표시장치에 대한 사시도이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하고, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 구성요소를 추가, 변경, 삭제 등을 통하여, 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본원 발명 사상 범위 내에 포함된다고 할 것이다.
또한, 각 실시예의 도면에 나타나는 동일한 사상의 범위 내의 기능이 동일한 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 설명한다.
실시 예에 따른 편광판은, 투과축을 가지는 편광층; 및 상기 투과축과 -5도 내지 5도의 편차를 가지는 배향방향을 갖는 전도성 물질을 포함하는 도전층을 포함한다.
상기 전도성 물질은 나노 와이어일 수 있다.
상기 전도성 물질은 은나노 와이어일 수 있다.
상기 다수의 은나노 와이어는 0.9 이상의 배향도를 가질 수 있다.
상기 다수의 은나노 와이어는 0.5이상의 배향도를 가질 수 있다.
상기 전도성 물질의 배향방향은 상기 투과축과 평행할 수 있다.
상기 편광층과 상기 도전층 사이에 위치하는 위상차층을 더 포함할 수 있다.
상기 위상차층은 QWP(Quarter Wave Plate) 필름일 수 있다.
상기 위상차층은 zero retardation 필름일 수 있다.
상기 편광층 상부에 형성되는 베이스층을 더 포함할 수 있다.
상기 도전층 하부에 위치하는 접착층을 더 포함할 수 있다.
상기 도전층은 터치감지에 사용되는 전극패턴일 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 실시 예에 따른 편광판을 설명한다.
도 1은 실시 예에 따른 편광판을 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 실시 예에 따른 편광판(1)은 베이스층(10), 편광층(20), 위상차층(30), 도전층(40) 및 접착층(50)을 포함할 수 있다.
상기 베이스층(10), 편광층(20), 위상차층(30), 도전층(40) 및 접착층(50)은 순차적으로 적층된 상태로 형성될 수 있다.
상기 베이스층(10)은 상기 편광층(20)을 보호하기 위한 구성일 수 있다. 상기 베이스층(10)은 상기 편광층(20)을 지지하기 위한 구성일 수 있다. 상기 베이스층(10)은 투명성, 기계적 강도, 열안정성, 수분차폐성 및 등방성이 우수한 특성을 가질 수 있다. 또는 상기 편광층(20)과 접촉하지 않는 타면에는 하드코트 처리, 반사방지 처리, 스티킹 방지, 확산 또는 안티 글레어를 목적으로 하는 처리가 수행될 수도 있다.
상기 베이스층(10)은 TAC(TriAcetyl Cellulose) 재질의 필름일 수 있다. 상기 베이스층(10)은 박막 강화유리 또는 유리섬유(Glass fiber) 복합체로 구현될 수도 있다. 또는 상기 베이스층(10)은 디아세틸셀룰로오스, 아세틸셀룰로오스부틸레이트, 이소부틸 에스테르셀룰로오스, 프로피오닐셀룰로오스, 부티릴셀룰로오스 및 아세틸프로피오닐셀룰로오스 등의 셀룰로오스계 수지; 노르보르넨(norbornene) 또는 다환 노르보르넨계 단량체와 같은 시클로올레핀을 포함하는 단량체의 단위를 갖는 시클로올레핀계 수지일 수 있다.
상기 베이스층(10)의 일면에는 상기 편광층(20)이 부착될 수 있다.
상기 편광층(20)은 입사되는 광을 선택적으로 투과시킬 수 있다. 상기 편광층(20)은 투과축과 흡수축을 가질 수 있다. 상기 투과축과 흡수측은 서료 교차할 수 있다. 상기 투과축과 흡수축은 서로 직교할 수 있다.
상기 편광층(20)은 입사되는 광 중에서 흡수축과 평행하는 광은 흡수하고, 투과축과 평행하는 광은 투과시켜 입사되는 광에서 편광된 광을 투과시킨다. 즉, 상기 편광층(20)은 입사되는 광을 선편광시킬 수 있다.
상기 편광층(20)은 폴리비닐알콜(Polyvinyl Alcohol, PVA)로 구성될 수 있다. 상기 편광층(20)을 구성하는 폴리비닐알콜계 수지는 폴리아세트산 비닐계 수지를 비누화함으로써 제조할 수 있다. 폴리아세트산 비닐계 수지로는 아세트산 비닐의 단독 중합체인 폴리아세트산 비닐 이외에, 아세트산 비닐과 이와 공중합 가능한 다른 단량체와의 공중합체 등을 들 수 있다. 아세트산 비닐과 공중합 가능한 다른 단량체로는 불포화 카르복시산계, 불포화 술폰산계, 올레핀계, 비닐에테르계, 암모늄기를 갖는 아크릴아미드계 단량체 등을 들 수 있다. 또한 폴리비닐알코올계 수지는 변성된 것일 수도 있으며, 예를 들면 알데히드류로 변성된 폴리비닐 포르말이나 폴리비닐아세탈 등도 사용할 수 있다.
상기 편광층(20)은 재료가 되는 기재를 연신하는 공정, 2색성 색소로 염색하여 흡착시키는 공정, 2색성 색소가 흡착된 기재를 붕산 수용액으로 처리하는 공정 및 수세하는 공정을 통하여 제조할 수 있다. 이 때, 상기 2색성 색소로는 요오드나 이색성의 유기 염료를 사용할 수 있다.
상기 편광층(20)의 일면에는 위상차층(30)이 형성될 수 있다. 상기 편광층(20)은 상기 베이스층(10)과 위상차층(30) 사이에 위치할 수 있다.
상기 위상차층(30)은 투과하는 광의 위상을 변경시키는 역할을 할 수 있다. 상기 위상차층(30)은 위상차 값을 가질 수 있다. 상기 위상차 값은 상기 편광판(1)이 부착되는 디스플레이 장치의 특성에 따라 설정될 수 있다. 상기 위상차층(30)은 편광축 또는 느린축을 가지고, 편광축 또는 느린축을 따라 진동하는 광의 위상을 지연시킬 수 있다.
상기 위상차층(30)은 ?/4의 위상차 값을 가지는 QWP(Quarter Wave Plate)필름일 수 있다. 상기 위상차층(30)이 QWP 필름인 경우 면내 위상차는 약 140nm일 수 있다.
상기 위상차층(30)이 QWP 필름인 경우 상기 위상차층(30)은 선편광된 광을 원편광시키거나 원편광된 광을 선편광시킬 수 있다.
상기 위상차층(30)은 0의 위상차 값을 가지는 Zero Retardation 필름일 수도 있다. 상기 위상치층(30)의 위상차 값이 0일 경우 상기 위상차층(30)을 투과하는 광의 위상에는 변화가 없다.
상기 위상차층(30)은 단일 코팅층 또는 배향막 상에 형성된 액정층일 수 있다. 상기 위상차층(30)의 박막화를 위해 단일 코팅층이 적절하다.
상기 위상차층(30)의 일면은 상기 도전층(40)과 접촉할 수 있다. 상기 위상차층(30)은 편광층(20)과 도전층(40) 사이에 위치할 수 있다.
도 2는 실시 예에 따른 도전층을 나타내는 상면도이고, 도 3은 다른 실시 예에 따른 도전층을 나타내는 상면도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 실시 예에 따른 도전층(40)은 다수의 전극패턴(41)을 포함할 수 있다.
상기 다수의 전극패턴(41)은 도 2와 같이 마름모 형상을 가질 수 있다. 상기 다수의 전극패턴(41)이 마름모 형상을 가지는 경우 상기 다수의 전극패턴(41)은 제1방향으로 인접하는 전극패턴(41)이 연결될 수 있고, 제2 방향으로 인접하는 전극패턴(41)이 연결될 수 있다. 상기 제1 방향은 제2 방향과 교차하는 방향일 수 있다.
상기 제1 방향으로 인접하는 다수의 전극패턴(41)이 제1 감지전극을 구성할 수 있고, 제2 방향으로 인접하는 다수의 전극패턴(41)이 제2 감지전극을 구성할 수 있다. 상기 제1 감지전극 및 제2 감지전극 중 어느 하나가 Tx전극으로 사용될 수 있고, 나머지 하나는 Rx 전극으로 사용될 수 있다. 즉, 상기 다수의 전극패턴(41)은 터치감지에 사용되는 감지전극일 수 있다.
상기 다수의 전극패턴(41)은 도 4와 같이 바 형상을 가질 수 있다. 상기 다수의 전극패턴(41)이 바 형상으로 형성되는 경우 제1 방향으로 배열되는 다수의 전극패턴(41)과 제2 방향으로 배열되는 다수의 전극패턴(41)을 포함할 수 있다. 상기 제1 방향과 제2 방향은 교차하는 방향일 수 있다.
상기 제1 방향으로 배열되는 다수의 전극패턴(41)이 제1 감지전극을 구성할 수 있고, 제2 방향으로 배열되는 다수의 전극패턴(41)이 제2 감지전극을 구성할 수 있다. 상기 제1 감지전극 및 제2 감지전극 중 어느 하나가 Tx전극으로 사용될 수 있고, 나머지 하나는 Rx전극으로 사용될 수 있다.
상기 전극패턴(41)은 카본 나노 튜브(carbon nano tube, CNT), 나노 와이어(nano wire) 및 나노 파이버(nano fiber)로 이루어진 군에서 적어도 하나의 전도성 물질을 포함할 수 있다. 상기 전극패턴(41)은 방향성을 가지는 전도성 물질을 포함할 수 있다.
상기 전극패턴(41)이 나노 와이어를 포함하는 것을 예로 들어 설명한다.
도 2 및 도 3의 X영역을 참조하면, 상기 전극패턴(41)은 나노 와이어(42) 및 매트릭스(43)를 포함할 수 있다.
상기 나노 와이어(42)는 전기적 전도성을 가지는 나노 크기 구조물들을 지칭하고, 적어도 하나의 나노 와이어(42)의 폭은 30nm 미만일 수 있다.
상기 나노 와이어(42)는 원소 금속(elemental metal)(예를 들어, 전이 금속들) 또는 금속 화합물(metal compound)(예를 들어, 금속 옥사이드)을 포함하는 금속 재료로 형성된다. 또한, 금속 재료는 2개 이상의 유형들의 금속을 포함하는 이종금속 재료(bimetallic material) 또는 금속 합금일 수 있다. 상기 금속은 은(silver), 금(gold), 구리(copper), 니켈(nickel), 금-도금 은(goldplated silver), 백금(platinum) 및 팔라듐(palladium)을 포함할 수 있다.
상기 은을 전도성 재료로 이용하는 나노 와이어(42)를 은나노 와이어로 정의할 수 있다. 상기 은 나노와이어는 폴리올(polyol)(예를 들어, 에틸렌 글리콜(ethylene glycol)) 및 폴리(비닐 피롤리돈)[poly(vinyl pyrrolidone)]의 존재 시에 은염(silver salt)[예를 들어, 질산은(silver nitrate)]의 액상 환원(solution-phase reduction)을 통해 합성될 수 있다.
상기 매트릭스(43)는 상기 전극패턴(41)의 본체를 구성하고, 상기 나노 와이어(42)가 내부로 분산되거나 내장되는 고체상태의 재료를 지칭한다. 상기 나노 와이어(42)의 일부는 상기 매트릭스(43)로부터 돌출될 수 있다.
상기 매트릭스(43)는 상기 나노 와이어(42)가 부식 및 마모되는 것을 방지한다.
상기 매트릭스(43)는 폴리머일 수 있다. 상기 매트릭스(43)는 폴리메타크릴레이트(polymethacrylate)들, 폴리아크릴레이트(polyacrylate)들 및 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile)들, 폴리비닐 알콜(polyvinyl alcohol)들, 폴리에스테르(polyester)들, 폴리에스테르 나프탈레이트(polyester naphthalate), 폴리카보네이트(polycarbonate)들), 높은 방향성도(degree of aromaticity)를 갖는 폴리머(polymer)들, 셀룰로스 물질(cellulosics), 실리콘(silicones), 다른 실리콘-함유 폴리머(silicon-containing polymer)들, 폴리비닐클로라이드(PVC : polyvinylchloride), 폴리아세테이트(polyacetate)들, 폴리노보넨(polynorbornene)들, 합성 고무(synthetic rubber)들, 및 플루오르폴리머(fluoropolymer)들을 포함할 수 있으나, 이것으로 한정되지 않는다.
상기 나노 와이어(42)는 특정방향으로 배향성을 가질 수 있다. 상기 나노 와이어(42)의 배향도(S)는 하기의 수학식 1과 같이 정의될 수 있다.
Figure pat00001
상기 수학식 1에서 S는 배향도를 나타내고, θ는 각각의 나노 와이어(42)들이 이루는 평균각도를 나타낸다.
도 4a는 배향도가 0.95인 나노 와이어를 나타내고, 도 4b는 배향도가 0.4인 나노 와이어를 나타낸다.
도 4와 같이 배향도가 높을수록 상기 나노 와이어(42)가 큰 방향성을 가질 수 있다. 즉, 배향도가 높을수록 다수의 나노 와이어(42) 중 동일한 방향으로 배열되는 나노 와이어(42)가 많아진다는 것을 의미한다.
반면에, 배향도가 낮을수록 상기 나노 와이어(42)가 작은 방향성을 가질 수 있다. 즉, 배향도가 낮을수록 다수의 나노 와이어(42)는 무질서하게 배열된다는 것을 의미한다.
실시 예에서 상기 나노 와이어(42)는 0.5 이상의 배향도를 가질 수 있다. 또는 상기 나노 와이어(42)는 0.9 이상의 배향도를 가질 수 있다. 상기 나노 와이어(42)의 배향방향은 상기 편광층(20)의 투과축과 평행할 수 있다. 상기 나노 와이어(42)의 배향방향은 상기 편광층(20)의 흡수축과 직교할 수 있다. 상기 나노 와이어(42)의 배향방향은 상기 편광층(20)의 투과축으로부터 -5도 내지 5도의 편차를 가질 수 있다.
표 1은 실시 예와 비교 예에서의 편광판(1)의 단체 투과율과 편광도를 측정한 표이다.
단체 투과율 편광도
실시 예 42.80 98.50
비교 예 1 41.09 92.59
비교 예 2 39.44 98.47
비교 예 3 42.50 98.15
비교 예 4 42.08 97.17
비교 예 5 41.88 98.37
비교 예 6 41.73 97.24
표 1에서의 단체 투과율은 편광판(1)을 투과하는 광의 투과정도를 나타내고, 편광도는 상기 편광판(1)을 통해 배출되는 광의 편광정도를 나타낸다.
실시 예는 배향도가 0.9 이상인 은나노 와이어를 포함하는 도전층(40)과 은나노 와이어의 배향방향과 편광층(20)의 투과축을 평행하도록 설정한 편광판(1)을 나타낸다.
비교 예 1은 배향도가 0.9 내지 0.95인 은나노 와이어를 포함하는 도전층(40)과 은나노 와이어의 배향방향과 편광층(20)의 투과축을 45도로 설정한 편광판을 나타낸다.
비교 예 2는 배향도가 0.9 내지 0.95인 은나노 와이어를 포함하는 도전층(40)과 은나노 와이어의 배향방향과 편광층(20)의 투과축을 90도로 설정한 편광판을 나타낸다.
비교 예 3은 배향도가 0.1미만인 은나노 와이어를 포함하는 도전층(40)과 은나노 와이어의 배향방향과 편광층(20)의 투과축을 평행하도록 설정한 편광판을 나타낸다.
비교 예 4는 배향도가 0.1 미만인 은나노 와이어를 포함하는 도전층(40)과 은나노 와이어의 배향방향과 편광층(20)의 투과축을 45도로 설정한 편광판을 나타낸다.
비교 예 5은 배향도가 0.5미만인 은나노 와이어를 포함하는 도전층(40)과 은나노 와이어의 배향방향과 편광층(20)의 투과축을 평행하도록 설정한 편광판을 나타낸다.
비교 예 6는 배향도가 0.5 미만인 은나노 와이어를 포함하는 도전층(40)과 은나노 와이어의 배향방향과 편광층(20)의 투과축을 45도로 설정한 편광판을 나타낸다.
비교 예와 실시 예를 비교하면, 실시 예에서의 단체 투과율과 편광도가 가장 높은 것을 확인할 수 있다. 실시 예에 따른 편광판(1)은 단체 투과율이 높아지고, 편광도가 높아져 편광판(1)이 부착된 표시장치의 휘도가 상승하여 화상품질이 향상될 수 있다.
즉, 실시 예와 같이 상기 나노 와이어(42)를 0.5 이상의 배향도를 가지도록, 또는 0.9 이상의 배향도를 가지도록 배치함으로써, 단체 투과율과 평광도가 향상될 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 상기 도전층(40)의 일면은 상기 접착층(50)과 접촉할 수 있다. 상기 도전층(40)은 상기 위상차층(30)과 상기 접착층(50) 사이에 위치할 수 있다.
상기 접착층(50)은 상기 편광판(1)을 표시패널에 부착하는 역할을 할 수 있다. 상기 접착층(50)은 PSA(Pressure Sensitive Adhesive) 필름일 수 있다.
도 5는 실시 예에 따른 편광판이 적용되는 표시장치에 대한 사시도이다.
도 5를 참조하면 상기 표시장치(1000)에는 외부로부터 명령 입력을 위한 입력버튼(1100), 정지영상 및 동영상 촬영을 위한 카메라(1200) 및 음성을 출력하는 스피커(1300)가 형성될 수 있다.
상기 표시장치(1000)는 앞서 설명한 편광판(1) 및 표시패널(미도시)을 포함할 수 있다. 상기 편광판(1)은 상기 표시패널(미도시)의 전면에 형성될 수 있다. 상기 표시패널(미도시)은 상기 편광판(1)에 부착될 수 있다.
상기 표시패널(미도시)은 화상을 표시할 수 있다. 상기 표시패널(미도시)은 액정표시패널 또는 유기발광 표시패널일 수 있으며, 모바일 폰, TV, 네비게이션 장치 등 다양한 제품에 적용될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치패널이 적용되는 장치로 표시장치를 예로 들어 설명하였으나, 본 발명의 실시예들에 따른 터치패널이 적용되는 장치는 이에 한정되지 않고, 키패드, 노트북용 터치 패드, 차량용 터치 입력 장치 등 다양한 제품에 이용될 수 있다.
상기에서는 본 발명에 따른 실시예를 기준으로 본 발명의 구성과 특징을 설명하였으나 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 사상과 범위 내에서 다양하게 변경 또는 변형할 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에게 명백한 것이며, 따라서 이와 같은 변경 또는 변형은 첨부된 특허청구범위에 속함을 밝혀둔다.
1: 편광판
10: 베이스층
20: 편광층
30: 위상차층
40: 도전층
50: 접착층

Claims (12)

  1. 투과축을 가지는 편광층; 및
    상기 투과축과 -5도 내지 5도의 편차를 가지는 배향방향을 갖는 전도성 물질을 포함하는 도전층을 포함하는 편광판.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전도성 물질은 나노 와이어인 편광판.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전도성 물질은 은나노 와이어인 편광판.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 다수의 은나노 와이어는 0.5 이상의 배향도를 가지는 편광판.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 다수의 은나노 와이어는 0.9이상의 배향도를 가지는 편광판.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 전도성 물질의 배향방향은 상기 투과축과 평행하는 편광판.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 편광층과 상기 도전층 사이에 위치하는 위상차층을 더 포함하는 편광판.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 위상차층은 QWP (Quarter Wave Plate) 필름인 편광판.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 위상차층은 zero retardation 필름인 편광판
  10. 제1항에 있어서,
    상기 편광층 상부에 형성되는 베이스층을 더 포함하는 편광판.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 도전층 하부에 위치하는 접착층을 더 포함하는 편광판.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 도전층은 터치감지에 사용되는 전극패턴인 편광판.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2018169962A (ja) * 2017-03-30 2018-11-01 富士フイルム株式会社 積層体、タッチパネル、及びタッチパネル付表示装置

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