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JP2002251167A - 表示装置 - Google Patents

表示装置

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JP2002251167A
JP2002251167A JP2001050921A JP2001050921A JP2002251167A JP 2002251167 A JP2002251167 A JP 2002251167A JP 2001050921 A JP2001050921 A JP 2001050921A JP 2001050921 A JP2001050921 A JP 2001050921A JP 2002251167 A JP2002251167 A JP 2002251167A
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Japan
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current
power supply
amount
display device
display
Prior art date
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Pending
Application number
JP2001050921A
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English (en)
Inventor
Naoaki Furumiya
直明 古宮
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Publication date
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Priority to TW091101525A priority patent/TW520613B/zh
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Priority to KR1020020009820A priority patent/KR20020069488A/ko
Priority to CNB021066558A priority patent/CN1249658C/zh
Priority to EP02251304A priority patent/EP1237143A3/en
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＥＬなど電流駆動素子を有する表示装置での
消費電力を制御すること。 【解決手段】 電源回路２００と、表示パネルの各発光
画素に設けられた有機ＥＬ素子５０に駆動電流を供給す
る電源ラインＶＬとの間に電流制御回路３００を設け、
電源回路２００から電源ラインＶＬに流れる電流量を検
出し、その電流量が増加すると電源ラインＶＬに印加す
る電源電圧Ｖddを低下させ、その結果有機ＥＬ素子５０
に流れる電流を減少させる。或いは、検出した電流量に
応じて各ＥＬ素子５０に供給する表示データのコントラ
ストや、輝度レベルを制御し、電流量が増加するとコン
トラストや輝度レベルを低下させ、有機ＥＬ素子５０に
流れる電流を制限する。これらにより、有機ＥＬ素子５
０に流れる電流量が制限され、表示装置の消費電力が過
大にならないよう制御できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、有機エレクトロ
ルミネッセンス（Electroluminescence：以下ＥＬ）素
子などの電流駆動型発光素子を備えた表示装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】電流駆動型の発光素子であるＥＬ素子を
各画素にＥＬ表示装置は、自発光型であると共に、薄く
消費電力が小さい等の有利な点があり、液晶表示装置
（ＬＣＤ）やＣＲＴなどの表示装置に代わる表示装置と
して注目され、研究が進められている。
【０００３】また、なかでも、ＥＬ素子を個別に制御す
る薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）などのスイッチ素子を各
画素に設け、画素毎にＥＬ素子を制御するアクティブマ
トリクス型ＥＬ表示装置は、高精細な表示装置として期
待されている。
【０００４】図７は、ｍ行ｎ列のアクティブマトリクス
型ＥＬ表示装置における１画素当たりの回路構成を示し
ている。ＥＬ表示装置では、基板上に複数本のゲートラ
インＧＬが行方向に延び、複数本のデータラインＤＬ及
び電源ラインＶＬが列方向に延びている。そして、デー
タラインＤＬ及び電源ラインＶＬと、ゲートラインＧＬ
とで囲まれた領域付近が１画素相当領域となり、この１
画素領域には有機ＥＬ素子５０と、スイッチング用ＴＦ
Ｔ（第１ＴＦＴ）１０、ＥＬ素子駆動用ＴＦＴ（第２Ｔ
ＦＴ）２０及び保持容量Ｃｓが設けられている。
【０００５】第１ＴＦＴ１０は、ゲートラインＧＬとデ
ータラインＤＬとに接続されており、ゲート電極にゲー
ト信号（選択信号）を受けてオンする。このときデータ
ラインＤＬに供給されているデータ信号は第１ＴＦＴ１
０と第２ＴＦＴ２０との間に接続された保持容量Ｃｓに
保持される。第２ＴＦＴ２０のゲート電極には、上記第
１ＴＦＴ１０を介して供給された保持容量Ｃｓで保持さ
れるデータ信号に応じた電圧が印加され、第２ＴＦＴ２
０は、ゲート電圧に応じた電流を電源ラインＶＬから有
機ＥＬ素子５０に供給する。このような動作により、各
画素ごとにデータ信号に応じた発光輝度で有機ＥＬ素子
が発光し、所望のイメージが表示される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】有機ＥＬ表示装置の各
ＥＬ素子は陽極−陰極間に流れる電流応じて発光する電
流駆動型発光素子であり、パネル上で発光する素子の数
によってパネルとしての消費電力が変動し、発光点が増
えるほど全体の消費電流が増大する。
【０００７】しかし、携帯電話のディスプレイなど低消
費電力であることが強く求められる電子機器等が増える
なか、そのような機器のディスプレイとして有機ＥＬ表
示装置を用いるには、その消費電力の制御、特に最大消
費電力の抑制が必要となる。また、有機ＥＬ素子は、電
流駆動により発熱するため、電源ラインＶＬにおける電
圧が一定であっても有機ＥＬ素子に流れる電流値が増加
することも考えられ、さらに不要な電力消費を生ずる可
能性もある。従って、このような観点からも素子に流れ
る電流量を制御することがが望まれる。
【０００８】本発明は、上記課題に鑑みなされたもので
あり、ＥＬパネルなどの表示装置の最大消費電力の抑制
を可能とすることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
にこの発明は、表示装置において、陽極及び陰極の間に
少なくとも発光層を備えて構成される電流駆動型発光素
子を備える画素が複数設けられた表示部と、前記表示部
の各電流駆動型発光素子を発光させるための電源を発生
する電源部と、前記電源部と前記表示部の各電流駆動型
発光素子との間に設けられ、前記電源部からの電流量に
応じて各電流駆動型発光素子に流す電流量を制御する電
流制御部と、を備えることを特徴とする。
【００１０】エレクトロルミネッセンス素子等の電流駆
動型発光素子は供給電流に比例して発光し、表示部で発
光する画素が多いほど電源から表示部に流れる電流が増
大し、装置消費電力が増大する。本発明では、この電源
から表示部に向かって流れる電流量に応じて各電流駆動
型発光素子に流す電流量を制御するので、発光素子数が
多くても各素子に流れる電流を表示部全体として適切な
範囲に制御し、最大消費電力を抑制する。
【００１１】本発明の他の特徴は、上記電流制御部が、
前記電流量が増加すると前記各電流駆動型発光素子に印
加する電源電圧を低下させて前記各電流駆動型発光素子
に流れる電流量を減少させることである。このような制
御により、素子に印加する電源の電圧を低下させればこ
の素子に流れる電流を容易かつ確実に減少させることが
できる。
【００１２】また、本発明の他の特徴は、上記制御に加
えて、又は上記制御とは別で、制御部が、各電流駆動型
発光素子に供給する表示データのコントラスト又は輝度
レベルを制御することである。
【００１３】さらに本発明の他の特徴は、制御部が前記
電流量が増加したときに前記表示データのコントラスト
又は輝度レベルを低下させることである。
【００１４】各電流駆動型発光素子で、表示データに応
じた電流が流れて発光するので、電源部から表示部に供
給される電流が増大した場合、表示データのコントラス
トや輝度レベルを低下させることで、各素子に流れる電
流量を低下させることができ、表示部での電力消費を確
実に抑制することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、図面を用いてこの発明の好
適な実施の形態（以下実施形態という）について説明す
る。
【００１６】図１は、本発明の実施形態に係るｍ行ｎ列
のアクティブマトリクス型ＥＬ表示装置の表示部回路構
成を示しており、基本的に上述の図７と同様である。表
示部に複数設けられる各画素は、行方向に延びるゲート
ラインＧＬと、列方向に延びるデータラインＤＬ及び電
源ラインＶＬとで囲まれる領域付近に構成され、有機Ｅ
Ｌ素子５０、スイッチング用ＴＦＴ（第１ＴＦＴ）１
０、素子駆動用ＴＦＴ（第２ＴＦＴ）２０及び保持容量
Ｃｓを備える。第１ＴＦＴ１０は、ゲート信号をそのゲ
ートに受けてオンし、第１ＴＦＴ１０と第２ＴＦＴ２０
と間に接続された保持容量Ｃｓに、データラインＤＬか
らのデータ信号が保持される。第２ＴＦＴ２０は、電源
ラインＶＬと、有機ＥＬ素子５０（素子陽極）との間に
設けられ、そのゲートに印加されるデータ信号の電圧値
に応じた電流を電源ラインＶＬから有機ＥＬ素子５０に
供給する。
【００１７】図２は、有機ＥＬ素子５０と第２ＴＦＴ２
０の断面構造の一例を示している。本実施形態では、第
２ＴＦＴ２０及び第１ＴＦＴ１０のいずれもボトムゲー
ト型ＴＦＴであり、能動層には、レーザアニール等で多
結晶化して得た多結晶シリコン層をそれぞれ用いている
（但し図中第１ＴＦＴ１０は省略）。第１及び第２ＴＦ
Ｔ１０及び２０を覆うように基板全面に、上面平坦化の
ための平坦化絶縁層１８が形成されており、その上層に
有機ＥＬ素子５０が形成されている。有機ＥＬ素子５０
は、陽極（第１電極：透明電極）５１と、最上層に各画
素共通で形成された陰極（第２電極：金属電極）５５と
の間に有機層が積層されて構成されている。陽極５１
は、平坦化絶縁層１８と層間絶縁膜１４を貫通するよう
に形成されたコンタクトホールを介して第２ＴＦＴ２０
のソース領域と接続されている。また有機層は、陽極側
から、例えばホール輸送層５２（第１ホール輸送層、第
２ホール輸送層）、有機発光層５３、電子輸送層５４が
順に積層されている。
【００１８】本実施形態では、有機ＥＬ素子５０は、Ｉ
ＴＯ（Indium Tin Oxide）などからなる陽極５１と有機
発光層５３は画素毎に独立して形成され、これら以外の
ホール輸送層５２と電子輸送層５４は各画素共通で形成
されている。一例として、第１ホール輸送層は、ＭＴＤ
ＡＴＡ（4,4',4''-tris(3-methylphenylphenylamino)tr
iphenylamine）、第２ホール輸送層は、ＴＰＤ（N,N'-d
iphenyl-N,N'-di(3-methylphenyl)-1,1'-biphenyl-4,4'
-diamine）を用いることができる。有機発光層５３は、
Ｒ，Ｇ，Ｂの目的とする発光色によって画素毎に異なる
が、例えば、キナクリドン（Quinacridone）誘導体を含
むＢｅＢｑ2（bis(10-hydroxybenzo[h]quinolinato)ber
yllium）を含む。電子輸送層５４は、例えばＢｅＢｑ2
を用いることができる。
【００１９】図３は、本実施形態に係るエレクトロルミ
ネッセンス表示装置全体の概略構成を示している。この
表示装置は、図１の回路構成の表示パネル１００、電源
回路２００、電流制御回路３００及び表示コントローラ
５００を備える。電源回路２００は、有機ＥＬ素子５０
に供給する駆動電流を作成する。電流制御回路３００
は、電源回路２００と、表示パネル１００の電源ライン
ＶＬとの間に設けられ、後述するように電源回路２００
から電源ラインＶＬに向かって流れる電流量に応じて各
有機ＥＬ素子５０に流す電流量を制御する。表示コント
ローラ５００は、ビデオ信号処理回路５１０、同期分離
処理回路５２０、タイミングコントローラ（Ｔ／Ｃ）回
路５３０等を有する。ビデオ信号処理部５１０は、ビデ
オ入力を処理して有機ＥＬパネル１００にＲ，Ｇ，Ｂ表
示データを供給し、同期分離処理回路５２０は、ビデオ
入力から垂直同期信号Ｖsyncや、水平同期信号Ｈsyncを
分離する。Ｔ／Ｃ回路５３０は、同期分離処理回路５２
０からの垂直同期信号Ｖsync、水平同期信号Ｈsyncに基
づいて、垂直、水平スタートパルスＳや垂直、水平クロ
ック等、表示パネル１００の各画素を駆動するためのタ
イミング信号を作成する。
【００２０】次に、電流制御回路３００について説明す
る。電流制御回路３００は、電圧降下素子、インダクタ
ンス素子などが採用可能であり、例えば抵抗によって構
成することができる。各ＥＬ素子５０に電力を供給する
電源ラインＶＬは、図１に示すようにパネル１００内で
共通であり、発光する素子数が増加すると電源回路２０
０から電源ラインＶＬに流れる電流量も多くなる。本実
施形態のよう電流制御回路３００としての抵抗は、電源
回路２００から電源ラインＶＬへの経路中に設けられて
おり、ここでは抵抗（Ｒ）に流れた電流量（Ｉ）に応じ
た電圧降下（ＲＩ）が発生する。そして、抵抗に流れる
電流量が多くなるとその分電圧降下が大きくなり、電源
ラインＶＬに印加される電源電圧Ｖddは、電源回路２０
０の発生した電源電圧PVddに対し、「PVdd−ＲＩ」だけ
低くなる。上述のように、各画素において、有機ＥＬ素
子５０の陽極は、第２ＴＦＴ２０のソースドレインを介
して電源ラインＶＬに接続されており、電源ラインＶＬ
の電圧が下がれば、これに応じて第２ＴＦＴ２０を介し
て有機ＥＬ素子５０の陽極に流れる電流が減少する。従
って、電源回路２００と電源ラインＶＬとの間の電流量
が多くなったときに、電流制御回路３００としての抵抗
によって、電源ラインＶＬに供給される電源電圧Ｖddを
下げることで、各有機ＥＬ素子５０に流れる電流を減少
させることができる。このように電源回路２００から電
源ラインＶＬに流れる電流量に応じて電源電圧Ｖddを制
御することで、各有機ＥＬ素子５０での電流量を制御
し、表示部全体としての電力消費を制限することができ
る。
【００２１】図４は、上記電流制御回路３００の他の構
成例を示している。この電流制御回路３００では、電源
回路２００から電源ラインＶＬに向かって流れる電流量
に応じて制御信号を発生し、これにより各有機ＥＬ素子
５０に供給するビデオ信号のコントラスト又は輝度レベ
ルを制御する。また、同時に電源電圧Ｖddの制御も行っ
ている。
【００２２】図４において回路３００は、電源回路２０
０と電源ラインＶＬとの間に上記と同様に電圧降下素子
である抵抗３１０が設けられており、電源回路２００と
電源ラインＶＬとの間の電流量に応じて電源電圧Ｖddが
電圧降下分だけ下げられる。また、電流制御回路３００
は、上記抵抗３１０に加え、抵抗３１０の端子間電圧に
応じた制御信号を作成する制御信号発生部３２０を備え
る。制御信号発生部３２０で作成される制御信号は、図
３に点線で示すように、表示コントローラ５００のビデ
オ信号処理回路５１０に供給され、ビデオ信号処理回路
５１０は、この制御信号に応じてビデオ信号のコントラ
スト又は輝度レベルを制御する。
【００２３】制御信号発生部３２０は、図４の例では第
１アンプ３２２，３２４、第２アンプ（減算回路）３２
６、第３アンプ３２８及び第４アンプ（バッファ）３３
０を備える。第１アンプ３２２，３２４の正入力は、そ
れぞれ抵抗３１０の電源ライン側端、電源回路側端に接
続されている。抵抗３１０の各端子電圧は第１アンプ３
２２，３２４で高インピーダンス変換され、抵抗を介し
て減算回路３２６の負入力、正入力にそれぞれ印加され
る。抵抗３１０における端子間電圧、即ち電圧降下が大
きい場合と、減算回路３２６からの出力電圧（差分出
力）の絶対値が大きくなる。図４の回路構成では、減算
回路３２６は端子間電圧を反転増幅しており、第３アン
プ３２８は、この反転増幅された差分出力を極性反転し
て第４アンプ３３０に出力する。第４アンプ３３０は第
３アンプ３２８からの信号をインピーダンス変換し、コ
ントロール端子に制御信号として供給する。以上のよう
にして作成されコントロール端子から出力される制御信
号は、抵抗３１０での電圧降下、即ち電源回路２００か
ら電源ラインＶＬに流れる電流量に応じた電圧信号とな
る。
【００２４】図５は、上記制御信号に基づいてビデオ信
号処理回路５１０が表示データのコントラストを制御す
る方法を説明している。図５において、実線は通常状態
において形成される表示データを簡略化して示してお
り、この表示データの最小レベルはＥＬ素子５０での最
大輝度レベル（白）に相当し、最大レベルは最小輝度レ
ベル（黒）を意味する。
【００２５】有機ＥＬ素子５０は、このようなビデオ信
号（表示データ）の振幅に応じた電流を流して発光す
る。従って、表示データのコントラストを低下させるた
めに、ビデオ信号処理回路５１０は、図中点線で示すよ
うに、制御信号に応じて表示信号の最小レベルを上昇さ
せて最大輝度レベルと最小輝度レベルとの差を縮め、こ
の新最小レベルと最大レベルとの間に表示データ振幅が
収まるように表示データ振幅をほぼ均等に圧縮する。こ
のような振幅の圧縮は、例えば、デジタルビデオ信号に
含まれる階調データをアナログ変換する際に、１階調当
たりの電圧ステップを通常時より小さくすることで実現
できる。
【００２６】電流制御回路３００からの制御信号（電圧
レベル）に応じてこのように表示信号の最小レベル（白
レベル）の上昇度合いを決定して、有機ＥＬ素子に供給
することで、表示データの最小レベルの上昇分だけ各有
機ＥＬ素子に流れる電流量が減少する。有機ＥＬ素子で
の消費電力は、素子に流れる電流量が小さくなればそれ
だけ小さくなるので、このような制御により、有機ＥＬ
素子での電力消費を制限することができる。また、コン
トラスト低下処理では、表示データの振幅を均一に狭め
るため、表示データ（特に階調）の再現性は損われず、
表示データの再現能力は通常時と変わらない。よって、
このようなコントラスト制御によりデータの再現能力を
低下させることなく、表示装置の消費電力を制限するこ
とができる。
【００２７】図６は、制御信号に基づいて表示データの
輝度レベルを制御する方法を概念的に示している。図６
において、実線は、上記図５と同様、通常状態において
形成される表示データの簡略波形である。輝度レベルを
制御する場合、ビデオ信号処理部５１０は、電流制御回
路３００からの制御信号に応じて、一点差線で示すよう
に図６の輝度最小レベルを上昇させる。このように最小
輝度レベルを上昇させることは、素子発光輝度について
みると最大輝度（白）レベルを低下させることになる。
これにより、通常時であればこの一点鎖線を下回る白レ
ベル表示（図の斜線部分）は、制御信号の電圧レベルに
応じて新たに設定された一点鎖線の白レベル表示に制限
される。このような輝度制限処理は、例えば、デジタル
ビデオ信号に含まれるデジタル輝度データをアナログ変
換する際に、新たに設定した高輝度側の制限範囲を超え
るデータについては全て設定レベルとするなどの処理に
より実現できる。
【００２８】このように、制御回路３００からの制御信
号に応じて図６のように最小レベル（最大輝度レベル）
を制限することによっても、有機ＥＬ素子に流れる電流
量を制限し、素子での消費電力を低減できる。
【００２９】なお、上記図５及び図６に示すようにコン
トラスト制御又は輝度レベル制御を行えば、図４の抵抗
３１０による電源電圧制御効果が小さくても十分消費電
力の抑制を実現することができる。また、図４の回路に
おいて、必ずしも抵抗３１０でなくてもよく、コイルな
どの他の電流検出可能な素子を用い、電源電圧Ｖddを特
に制御せず、電源回路２００から電源ラインＶＬに向か
う電流量を検出する構成として制御信号を作成しても良
い。
【００３０】また、以上の説明では、アクティブマトリ
クス型エレクトロルミネッセンス表示装置について説明
したが、各画素にスイッチ素子のないパッシブ型エレク
トロルミネッセンス表示装置についても同様に適用可能
である。即ちＥＬ素子間に流れる電流量を電源回路とパ
ネル電源ラインとに流れる電流量に基づいて制御するこ
とで、装置の最大消費電力を抑制することができる。ま
た、有機ＥＬ素子に限らず、他の電流駆動型発光素子を
用いた表示装置でも同様の構成とすることで、装置の最
大消費電力の抑制が可能となる。
【００３１】
【発明の効果】以上説明したように、この発明において
は、この電源から表示部に流れる電流量に応じて各エレ
クトロルミネッセンス素子などの電流駆動型発光素子に
流す電流量を制御するので、表示部全体としての消費電
力が所定の範囲を超えないように制御できる。また、併
せて表示部において発光画素数が多い場合に、増大した
電流量を抑制することで、表示が眩しくなってかえって
見づらくなること防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態に係る有機ＥＬパネルの回
路構成を示す図である。
【図２】 本発明の実施形態に係る有機ＥＬ素子部の概
略断面構成を示す図である。
【図３】 本発明に係る有機ＥＬ表示装置の全体構成を
示す図である。
【図４】 本発明の実施形態に係る電流制御回路の構成
例を示す図である。
【図５】 本発明の実施形態に係るコントラスト低下制
御の方法を説明する図である。
【図６】 本発明の実施形態に係る輝度低下制御の方法
を説明する図である。
【図７】 従来のアクティブマトリクス型有機ＥＬ表示
装置の１画素の回路構成を示す図である。
【符号の説明】
１ 基板（透明基板）、４ ゲート絶縁膜、１６ 能動
層（ｐ−ｓｉ膜）、１０ 第１ＴＦＴ（スイッチング用
ＴＦＴ）、１４ 層間絶縁膜、１８ 平坦化絶縁層、２
０ 第２ＴＦＴ（素子駆動用ＴＦＴ）、２５ ゲート電
極、５０ 有機ＥＬ素子、５１ 陽極、５２ ホール輸
送層、５３ 有機発光層、５４ 電子輸送層、５５ 陰
極、１００ 表示パネル、２００ 電源回路、３００
電流制御回路、３１０ 抵抗、３２０ 制御信号発生
部、３２２，３２４ 第１アンプ、３２６ 第２アンプ
（減算回路）、３２８ 第３アンプ、３３０ 第４アン
プ、３４０ コントロール端子、５００ 表示コントロ
ーラ、５１０ ビデオ信号処理回路、ＧＬ ゲートライ
ン、ＶＬ 電源ライン、ＤＬ データライン。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 表示装置において、 陽極及び陰極の間に少なくとも発光層を備えて構成され
    る電流駆動型発光素子を備える画素が複数設けられた表
    示部と、 前記表示部の各電流駆動型発光素子を発光させるための
    電源を発生する電源部と、 前記電源部と前記表示部の各電流駆動型発光素子との間
    に設けられ、前記電源部からの電流量に応じて各電流駆
    動型発光素子に流す電流量を制御する電流制御部と、 を備えることを特徴とする表示装置。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載の表示装置において、 前記電流制御部は、前記電流量が増加すると前記各電流
    駆動型発光素子に供給される電源電圧を低下させて該電
    流駆動型発光素子に流れる電流量を減少させることを特
    徴とする表示装置。
  3. 【請求項３】 請求項１又は請求項２に記載の表示装置
    において、 前記電流制御部は、各電流駆動型発光素子に供給する表
    示データのコントラスト又は輝度レベルを制御すること
    を特徴とする表示装置。
  4. 【請求項４】 請求項３に記載の表示装置において、 前記電流制御部は、前記電流量が増加すると前記表示デ
    ータのコントラスト又は輝度レベルを低下させることを
    特徴とする表示装置。
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