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JP2004252278A - 面光源装置及びこれを用いた表示装置 - Google Patents

面光源装置及びこれを用いた表示装置 Download PDF

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JP2004252278A
JP2004252278A JP2003044000A JP2003044000A JP2004252278A JP 2004252278 A JP2004252278 A JP 2004252278A JP 2003044000 A JP2003044000 A JP 2003044000A JP 2003044000 A JP2003044000 A JP 2003044000A JP 2004252278 A JP2004252278 A JP 2004252278A
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guide plate
light guide
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JP2003044000A
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Tatsumi Okuda
辰美 奥田
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Abstract

【課題】この発明は、導光板とフレーム間の隙間をなくすとともに、光の干渉縞の発生等を無くし、しかも小型、軽量の面光源装置を提供することを目的とする。
【解決手段】この発明の面光源装置7は、面状の導光板20と、少なくともこの導光板20を光入射側側面以外の側面に連接して形成された反射機能有する保持するためのフレーム2と、を備え、フレーム2と導光板20とを一体化する。そして、フレーム2の凹所22内に挿入された白色LED3からの光を導光板20の光入射面から入射させ面状導光板20の光出射面より出射させる。
【選択図】 図1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、面光源装置及びこれを用いた表示装置に関し、例えば、携帯電話機等に設けられる液晶表示装置のバックライト又はフロントライトとして用いて好適な照明装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、電子機器の軽量化、小型化並びに低消費電力化を図る技術は著しく発展してきている。携帯電話機や携帯型情報端末装置(PDA)においても、表示装置として液晶表示装置が用い、軽量化、小型化、低消費電力化が図られてきている。
【0003】
液晶表示装置としては、透過型と反射型が有り、透過型の液晶表示装置には、液晶表示パネルを裏面側から照明する照明装置、いわゆるバックライトが設けられ、反射型の液晶表示装置には、液晶パネルを表面側から照明する照明装置、いわゆるフロントライトが設けられている。
【0004】
これらの照明装置は、線状光源或いは点光源と、この線状光源或いは点光源の光を一端面より入射され、表裏のいずれか一面より平面的に分散させて出射させる面状の導光板と、を備えた面光源装置が知られている。このような面光源装置は、ほぼ均一な板厚により導光板を形成した方式のものと、線状光源より遠ざかるに従って導光板の板厚を徐々に薄く形成した形式のものとがある。
【0005】
従来のこの種の導光板を用いた面光源装置としては、例えば、図11に示すような液晶表示装置のバックライトに適用されたものがある。同図に示すように、この液晶表示装置は、透過型の液晶パネルユニット120、液晶パネルユニット120の下面に配置された導光板101、及び導光板101の一側面に配置された複数の点光源3と、を備える。
【0006】
上記面光源装置は、導光板101の側方に複数の点光源3を配置し、反射シート102、導光板101、光拡散シート103、プリズムシート104及び105を順次積層して形成される。
【0007】
点光源3は、例えば、白色発光ダイオード(LED)で構成され、このLED3の周囲をケース31で囲って形成され、ケース31の開口側より導光板101の端面(以下、入射面という。)に照明光を入射する。
【0008】
反射シート102は、金属箔等からなるシート状の正反射部材、又は白色PETフィルム等からなるシート状の乱反射部材により形成され、導光板101より漏れ出す照明光を反射して導光板101に入射し、これにより照明光の利用効率を向上する。
【0009】
導光板101は、透明部材からなる例えば、アクリル(PMMA樹脂)を射出成形して断面楔型形状に形成された板状の部材であり、反射シート102側の平面(以下、裏面という。)の全面がマット面処理により一様に粗面に形成される。これにより導光板101は、裏面に光拡散面を形成し、裏面と出射面との間を繰り返し反射して光を伝搬しながら、この光拡散面により照明光を散乱する。
【0010】
この伝播の際に、照明光は、裏面で反射する毎に出射面に対する入射角が低下し、出射面に対して臨界角以下の成分が出射面より出射される。この出射面より出射される照明光は、裏面に形成された粗面により散乱され、また、反射シート102に乱反射部材を適用した場合は、この反射シート102により乱反射して伝播すること等により、散乱光により出射される。しかしながら、この照明光は、出射面に対して伝播方向に傾いて形成された裏面を反射して伝播し、臨界角以下の成分が射出されることにより、主たる出射方向が楔型形状の先端方向に傾いて形成される。すなわち、導光板101からの出射光が指向性を有するようになり、これにより面光源装置は、指向出射性を有するようになる。
【0011】
プリズムシート104及び105は、この導光板101の指向性を補正するために配置される。すなわち、プリズムシート104及び105は、ポリカーボネート等の透光性のシート材で形成され、導光板101と対向する側とは逆側の面にプリズム面が形成される。このプリズム面は、一方向にほぼ平行に延長する断面三角形形状の突起が繰り返されて形成され、導光板2側のプリズムシート5は、この突起が入射面とほぼ平行に延長するように、プリズムシート105は、この突起が入射面とほぼ直交する方向に延長するように配置される。
【0012】
これにより、プリズムシート104及び105は、この三角形形状の突起の斜面で、出射光の主たる出射方向を出射面の正面方向に補正する。これによりこの面光源装置では、出射光を正面方向に効率良く出射できるようになされている。
【0013】
そして、面光源装置より出射された光が、面光源装置の上側に配置されている液晶パネルユニットを照射する。この液晶パネルユニットにより、光が変調され、液晶パネルユニットを透過した光により画像等が表示される。
【0014】
上記した面光源装置を改良し、入射面より入射した光源からの光の利用効率を更に向上させ、しかも高品位の照明光を出射することができる面光源装置を提案されている(例えば、特許文献1参照)。この種の面光源装置を図12に示す。図示はしないが、導光板101の裏面に、1対の斜面を有する凸部を繰り返し形成する。また、導光板101の出射面の全面がマット処理により一様に粗面に形成され、この出射面に光拡散面を形成する。導光板101の出射面に配置されるプリズムシート110の導光板101側に同種の凸部を繰り返し形成する。導光板101から出射された拡散光をプリズムシート110により指向性を補正し、出射することにより、照明光を効率良く出射して照明光の利用効率を向上させるものである。
【0015】
上記した図12に示す構成の面光源装置を用いた液晶表示装置の具体例を図13及び図14に示す。図13は分解斜視図、図14は要部断面図である。
【0016】
図13に示すように、白色の樹脂で形成された矩形の枠状フレーム6は、外枠6aの内周面に沿って内枠6bが形成されている。この内枠6bの上には、レンズシート7a、遮光両面接着テープ7b、液晶パネル5が重ねられた状態で固定されている。液晶パネル5は、偏光板5a、液晶層を間に設けたガラス板5b及び偏光板5cで構成され、各偏光板5a、5cがガラス板5bの光入射側と出射側にそれぞれ貼り付けられた状態で、遮光両面接着テープ7bに接着されている。そして、内枠6bの内側面に導光板71が嵌合して固定されている。
【0017】
又、内枠6bの下面には、両面接着テープ7fを介して反射シート7gが接着されて固定されている。更に、図に示すように、光源として、例えば、3つのLED3…、サージ防止ダイオード3sをフレキシブルプリントケーブル(FPC)7hの所定の箇所に半田等を用いて取り付けられており、このFPC7hを内枠6bの上面に取り付ける。これらLED3…、導光板71、レンズシート7a、フレーム6等によりバックライトユニット7が構成される。
【0018】
この液晶表示装置1では、導光板71をフレーム6に固定する方法として、図14に示すように、導光板71の側面に凸部71eを形成し、この凸部71eをフレーム6の内枠6bの内側面に形成した凹部6cに嵌め込む方法が用いられている。尚、図14は、図15のX−X線で断面した一部の拡大断面図である。
【0019】
また、図には示さないが、導光板をフレームに固定する方法として、導光板の側面に突片を形成し、この突片に貫通孔を設け、フレームに形成したピンをこの貫通孔に挿通して固定する方法がある(例えば、特許文献2参照。)。
【0020】
【特許文献1】
特開平10−268138号公報
【特許文献2】
特開平9−147618号公報(図5)
【0021】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の液晶表示装置1では、図15に示すように、3つのLED3…を点灯したときに、導光板71の左右の各側面に形成されている凸部71eの上下の各端部から表示領域(縦の長さAと横の長さBで区画される領域)8内に延びる光の干渉縞(輝線9aと暗部9bとからなる干渉縞)9が現れる。この干渉縞9は、液晶パネル5によって表示される画像等の視認性が悪くするものである。なお、図15では、この干渉縞9を誇張して描いている。
【0022】
また、特許文献2に記載されている面光源装置においても、特許文献1に記載したレンズシート1枚の構成のものでは、同じく干渉縞が現れる懸念がある。
【0023】
このように、表示領域内に干渉縞9が現れるのは、図15に示すように、凸部71eが矩形の表示領域8における縦方向の境界縁(長さA)8aに対して、その一部の範囲内に配置されており、境界縁8aの長さAよりも短い長さH1で形成されているからであり、さらに、干渉縞9が凸部71eの上下の各端部から表示領域に向かって斜め下方に延びるように形成されるからである。
【0024】
ここで、表示領域8内に干渉縞9が現れないようにするために、フレーム6及び導光板71の横幅F、Dを広げて、干渉縞9が元の大きさの表示領域8内に達しないように構成することが考えられる。しかし、このように構成すると、液晶表示装置1の横幅Fが広がり、嵩が大きく重量が重くなるという問題が生じる。このため、小型、軽量化が望まれる携帯電話機等にこのような液晶表示装置は好ましくない。
【0025】
また、導光板71とフレーム6という2つの部品を組み立てる必要があるため、上記したように、嵌め合いにより、両者を組み立てるように構成しても組み立ての際の作業性が悪いなどの難点がある。
【0026】
導光板71の側面に凸部71eを形成し、この凸部71eをフレーム6の内枠6bの内側面に形成した凹部6cに嵌め込むように構成してもこのはめ込み部分においては、僅かではあるが隙間が生じるのはやむ得ない。このため、斯かる隙間から光が逃げ、その分輝度が低下するという難点もあった。
【0027】
そこで、この発明においては、導光板とフレーム間の隙間をなくすとともに、光の干渉縞の発生等を無くし、しかも小型、軽量の面光源装置を提供することを目的とする。
【0028】
【課題を解決するための手段】
この発明の面光源装置は、面状導光板と、少なくともこの面状導光板の光入射側側面以外の側面に連接して形成された反射機能有するフレームと、を備え、光源からの光を光入射面から入射させ面状導光板の光出射面より出射させることを特徴とする。
【0029】
また、前記フレームの導光板の光入射側端面に沿った所定位置に点光源を収容する凹所を形成すると良い。
【0030】
この発明の表示装置は、上記のいずれかに記載の面光源装置と、この面光源装置の光出射面側に取り付けられる透過型液晶パネルユニットと、を備えたことを特徴とする。
【0031】
又、この発明の表示装置は、上記のいずれかに記載の面光源装置と、この面光源装置の光出射面側に取り付けられる反射型液晶パネルユニットと、を備えたことを特徴とする。
【0032】
上記の構成によれば、フレームと導光板とが一体に形成されているので、フレームと導光板部分にがたつきが無く、光が逃げずに輝度を向上させることができる。又、導光板とフレームを固定するための凸部などを設けていないので、輝線の発生も無く視認性が悪くなる虞もない。さらに、フレームと導光板が一体に形成されているので、組み立ても容易である。
【0033】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の第1の実施形態を図1乃至図6に従い説明する。尚、従来例と同一部分には同一符号を付し、説明の重複を避けるために、ここでは、その説明を割愛する。
【0034】
図1は、この発明の第1の実施形態の面光源装置を適用した液晶表示装置を示す分解斜視図、図2は、この発明の第1の実施形態の面光源装置を適用した液晶表示装置を示す斜視図、図3は、この発明の第1の実施形態の面光源装置の導光板とフレーム部分を示す斜視図、図4は、図3の点線Aで囲んだ部分の斜視図、図5は、点線Bで囲んだ部分の斜視図、図6は要部断面斜視図である。
【0035】
この液晶表示装置は透過型液晶表示装置を示す実施形態であり、面光源装置7は指向性バックライトを構成し、サイドライト方式を採用している。この液晶表示装置1は、例えば、携帯電話機に使用され、その基本的な構成、光源としての白色LED(発光ダイオード3)、液晶パネル5は、図13に示すものと同等であるので、その説明を省略する。
【0036】
図1に示すこの実施形態の液晶表示装置と、図13に示す従来の液晶表示装置が相違するところは、面光源装置7の構成である。この実施形態における面光源装置7は、面状の導光板20とフレーム2とを一体化したところにある。即ち、導光板20の両側面並びに入光端面と対向する面に連接してフレーム2が形成されている。樹脂で一体成型すると共に、本来導光板寸法のところに、液晶パネル5側から見てコの字状の区画層21を設けている。
【0037】
導光板20は、例えば、アクリル(PMMA)、ポリカーボネート(PC)のような透光性樹脂により形成され、フレーム2は白色樹脂により形成される。導光板20とフレーム2とは、2色成型又は密着成型により一体に形成される。
【0038】
導光板20と一体化されたフレーム2には、導光板20を構成する部分の光入射側端面に位置する箇所に、LED3…が挿入される凹所22…が形成されている。この実施形態においては、この凹所22は、LED3の寸法よりも若干余裕を持たせて形成されており、後述するように、FPC7hの取り付けられたLED3の挿入を容易にしている。
【0039】
図5の拡大斜視図に示すように、LEDが挿入される凹所22の先端側(図2f)が導光板20の光入射側の端面になる。
【0040】
また、図4及び図5の拡大斜視図に示すように、導光板20と一体化されたフレーム2には、空気層21の外周側と外枠2aとの間に、レンズシート7aの位置決め用段部2dが設けられている。
【0041】
さらに、フレーム2には、サージ防止ダイオード3sを収容する凹部23並びにFPC7hの外部への引き出しのための切り欠き部24が形成されている。
【0042】
導光板20には、図示はしないが出射面より出射する光を前記出射面の法線方向より所定の方向に指向させて出射させるために微小なシボ群からなるパターン面が設けられる。このパターン面に形成されるシボ(微小な凹凸)は、出射面側或いは反射面若しくは両面に設けられるが、この実施形態では、出射面側にシボが形成される。シボ形状は、略球面状突起で、その表面は反射した光が散乱せず、規則正しく所定の方向を向くように平滑曲面に形成されている。指向性バックライト方式の場合、導光板20に設けるパターンは光があまり散乱しないパターンにし、極く僅かに光の方向を変えながら反射を繰り返し導光するように設計している。
【0043】
また、図示はしないが、導光板20の反射面には、入射側端面から反射側端面に向かう縦軸に対して平行する方向にプリズムが形成されている。
【0044】
導光板20に連接して一体化されたフレーム2の上面には、図13と同様のレンズシート7a、遮光両面接着テープ7b、液晶表示パネル5が重ねられた状態で固定されている。液晶パネル5は、偏光板5a、液晶層が間に形成されたガラス板5b及び偏光板5cで構成され、ガラス板5bに各偏光板5a、5cが貼り付けられた状態で、遮光両面接着テープ7bに接着されている。
【0045】
図1、図2及び図6に示すように、フレーム2の内枠2bの上面にレンズシート7a、液晶表示パネル5を固定すると、フレーム2と導光板20は一体に形成されているので、フレーム2に上記部材を固定するだけで、液晶パネル5の所定の位置に導光板20が配置される。
【0046】
また、この実施形態においては、導光板20から漏れる光は白色樹脂で形成されたフレーム2により導光板20内に戻すようにしている。
【0047】
フレーム2の下面には、図13に示すものと同様に、両面接着テープ7fを介して反射シート7gが接着固定されている。さらに、図13に示すものと同様に、光源として例えば、3つのLED3…、サージ防止ダイオード3sをフレキシブルプリントケーブル(FPC)7hの所定の箇所に半田等を用いて取り付けられている。そして、LED3…、サージ防止ダイオードを3sをフレーム2の凹所22、23に嵌め込み、FPC7hを内枠2bの上面に取り付ける。これらLED3…、導光板20、レンズシート7a、フレーム2等により、指向性バックライト7が構成される。
【0048】
上記したように、この指向性バックライト7は、導光板20に連接してフレーム2を形成し両者が一体に形成されているので、フレーム2と導光板20部分にがたつきが無く、光が逃げずに輝度を向上させることができる。又、従来のように、導光板とフレームを固定するための凸部などを設けていないので、輝線の発生も無く視認性が悪くなる虞もない。さらに、フレーム2と導光板20が一体に形成されているので、組み立ても容易である。又、導光板自体に射出成型のためのゲート口やエジェクタピン跡が無くすことができ、更に視認性をよくすることができる。
【0049】
図7乃至図9に従いこの発明の第2の実施形態につき説明する。図7は、この発明の第2の実施形態の面光源装置を適用した液晶表示装置を示し、観察方向とは逆の下面側から見た分解斜視図、図8は要部断面斜視図、図9は導光板部分を示す概略側面図である。
【0050】
この液晶表示装置は反射型液晶表示装置を示す実施形態であり、このため、この第2の実施形態における面光源装置7はフロントライトを構成し、サイドライト方式を採用している。
【0051】
この液晶表示装置は、例えば、携帯電話機に使用され、その基本的な構成、光源としての白色LED3…、反射型液晶パネルユニット50で構成される。反射型液晶パネルユニット50は、図には詳細に示さないがガラス基板上に反射板、液晶層、カラーフィルタ、ガラス板及び偏光板をこの順序で積層したものである。
【0052】
尚、図7において、矢印で上と示した方向が観察側、下が下面側を示している。図8においても同様である。
【0053】
この第2の実施形態における面光源装置7は、第1の実施形態と同じく導光板20に連接してフレーム2を形成し、両者を一体化している。即ち、導光板20とフレーム2を2色成型又は密着成型して、一体化されている。
【0054】
導光板20に連接形成され、一体化されたフレーム2には、導光板20を構成する部分の光入射側端面に位置する箇所にLED3…が挿入される凹所22…が形成されている。この実施形態においては、この凹所22は、LED3の寸法よりも若干余裕を持たせて形成されており、後述するように、FPC7hに取り付けられたLED3…の挿入を容易にしている。
【0055】
さらに、フレーム2には、サージ防止ダイオード3sを収容する凹部23並びにFPC7hの外部への引き出しのための切り欠き部2cが形成されている。
【0056】
導光板20の部分には、その上面には、図9に示すように、線状プリズム25が互いに平行して多数形成されている。
【0057】
図9に示すように、各線状プリズム25,25…の長さ方向の断面は山状に形成され、各々山を形成する2つの斜面26a及び26bの内、LED3…に対峙する斜面26bは、LED3…から入射される光を反射するための反射面を形成する。即ち、LED3…から入射される光は、導光板20内の光入射面から入射され、同図に一点鎖線の矢印27で示すように、各プリズム25,258…が形成する各反射面26b,26b…で反射された後、導光板20の下面20cから出射される。この出射光は、液晶パネルユニット50に照射され、上述した液晶層などを透過した後、反射板によって上方に反射され、再度液晶層を透過する。そして、この液晶層を透過した光が、同図二点鎖線の矢印28で示すように、導光板20を透過して導光板20の上面20dから外方に出射される。
【0058】
導光板20と連接形成され、一体化されたフレーム2の下面の内枠2bには、遮光両面接着テープ7b、反射型液晶表示パネルユニット50が重ねられた状態で固定されている。図に示すように、反射型液晶表示パネル50を固定すると、フレーム2と導光板20は一体に形成されているので、フレーム2に上記部材を固定するだけで、反射型液晶パネルユニット50の所定の位置に導光板20が配置される。
【0059】
フレーム2の下面には、図1に示すものと同様に、光源として例えば、3つのLED3、サージ防止ダイオード3sをフレキシブルプリントケーブル(FPC)7hの所定の箇所に半田等を用いて取り付けられており、所定の箇所に半田等を用いて取り付けられている。そして、LED3…、サージ防止ダイオードを3sをフレーム2の凹所22、23に嵌め込み、FPC7hを内枠6bの下面に取り付ける。
【0060】
上記したように、このバックライトユニット7は、導光板20にフレーム2が連接形成され、一体に形成されているので、フレーム2と導光板20部分にがたつきが無く、光が逃げずに輝度を向上させることができる。又、従来のように、導光板とフレームを固定するための凸部などを設けていないので、輝線の発生も無く視認性が悪くなる虞もない。さらに、フレームと導光板が一体に形成されているので、組み立ても容易である。又、導光板自体に射出成型のためのゲート口やエジェクタピン跡が無くすことができ、更に視認性をよくすることができる。
【0061】
上記したフレーム2に形成するLED3を挿入する凹所22で、導光板20とLED3の位置決めを行うように構成すると、LED3を導光板20の光入射端面の最適な位置に常に配置することができ、導光板20に設けるパターンやプリズムとの関係と相まって視認性の向上が期待できる。尚、LEDの凹所への挿入並びにこの凹所で位置決めするためには、例えば、図10に示すように、凹所22にテーパー22bを設け、このテーパー22bによりLED3を上から案内し、所定のLEDの位置でLEDが収まるように構成すればよい。又、凹所22の上部には半田等の接続部を収容するために少し余裕を持たせた段部22cを設けている。そして、LED3、3間をFPC7hに所定の間隔よりプラス誤差で取り付けらることで、FPC7hの撓みによりLED間の間隔の補正は行える。
【0062】
【発明の効果】
以上、説明したように、この発明によれば、導光板にフレームが連接形成され、両者が一体に形成されているので、フレームと導光板部分にがたつきが無く、光が逃げずに輝度を向上させることができるとともに、輝線の発生も無く視認性が良好な装置を提供することができる。
【0063】
さらに、フレームと導光板が一体に形成されているので、組み立ても容易である。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1の実施形態の面光源装置を適用した液晶表示装置を示す分解斜視図である。
【図2】この発明の第1の実施形態の面光源装置を適用した液晶表示装置を示す斜視図である。
【図3】この発明の第1の実施形態の面光源装置の導光板とフレーム部分を示す斜視図である。
【図4】図3の点線Aで囲んだ部分の拡大斜視図である。
【図5】図3の点線Bで囲んだ部分の拡大斜視図である。
【図6】この発明の第1の実施形態の面光源装置を適用した液晶表示装置の要部断面斜視図である。
【図7】この発明の第2の実施形態の面光源装置を適用した液晶表示装置を示し、観察方向とは逆の下面側から見た分解斜視図である。
【図8】この発明の第2の実施形態の面光源装置を適用した液晶表示装置の要部断面斜視図である。
【図9】この発明の第2の実施形態の導光板部分を示す概略側面図である。
【図10】LEDを収容するフレーム部分の拡大断面図である。
【図11】従来の面光源装置を用いた液晶表示装置の概略断面図である。
【図12】従来の面光源装置を用いた液晶表示装置の概略断面図である。
【図13】従来の面光源装置を用いた液晶表示装置の具体例を示す分解斜視図である。
【図14】図14に示す液晶表示装置の要部断面図である。
【図15】従来の液晶表示装置を示す平面図である。
【符号の説明】
1 液晶表示装置
2 フレーム
20 導光板
21 区画層(空気層)
21a 反射拡散シート
22、23 凹所
3 白色LED
5 液晶パネル

Claims (4)

  1. 面状導光板と、少なくともこの面状導光板の光入射側側面以外の側面に連接して形成された反射機能有するフレームと、を備え、光源からの光を光入射面から入射させ面状導光板の光出射面より出射させることを特徴とする面光源装置。
  2. 前記フレームの導光板の光入射側端面に沿った所定位置に点光源を収容する凹所が形成されていることを特徴とする請求項1に記載の面光源装置。
  3. 請求項1又は2に記載の面光源装置と、この面光源装置の光出射面側に取り付けられる透過型液晶パネルユニットと、を備えたことを特徴とする表示装置。
  4. 請求項1又は2に記載の面光源装置と、この面光源装置の光出射面側に取り付けられる反射型液晶パネルユニットと、を備えたことを特徴とする表示装置。
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