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JP2001042822A - アクティブマトリクス型表示装置 - Google Patents

アクティブマトリクス型表示装置

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Publication number
JP2001042822A
JP2001042822A JP11220291A JP22029199A JP2001042822A JP 2001042822 A JP2001042822 A JP 2001042822A JP 11220291 A JP11220291 A JP 11220291A JP 22029199 A JP22029199 A JP 22029199A JP 2001042822 A JP2001042822 A JP 2001042822A
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JP
Japan
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light
light emitting
display device
light emission
subfield
Prior art date
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Pending
Application number
JP11220291A
Other languages
English (en)
Inventor
Shinichi Ishizuka
真一 石塚
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Pioneer Corp
Original Assignee
Pioneer Electronic Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Pioneer Electronic Corp filed Critical Pioneer Electronic Corp
Priority to JP11220291A priority Critical patent/JP2001042822A/ja
Publication of JP2001042822A publication Critical patent/JP2001042822A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 表示パネルの全面に亘って輝度階調のばらつ
きのない高精度の多階調表示が可能なアクティブマトリ
クス型の表示装置を提供する。 【解決手段】 入力映像データの同期タイミングに対応
する単位フレーム期間内に、複数のサブフィールド期間
を設定する設定手段と、上記複数のサブフィールド期間
毎に発光パネルの各行を順次走査して、上記複数の入力
映像データに応じて発光素子を発光せしめる表示制御手
段と、サブフィールド期間の各々に対し、発光制御手段
が発光パネルの全ての行の走査に要する期間であるアド
レス期間が所定の発光期間よりも長い場合に、発光素子
の各々の発光期間が所定の発光期間に達した時に発光素
子の各々の発光を停止せしめる発光停止手段と、を有す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はアクティブマトリク
ス型表示装置、特に、有機エレクトロルミネセンス素子
等の発光素子を有するアクティブマトリクス型発光パネ
ルを用いた表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】有機エレクトロルミネセンス素子(以
下、有機EL素子と称する)は発光素子を流れる電流に
よってその発光輝度を制御することができ、このような
発光素子をマトリクス状に配置して構成される発光パネ
ルを用いたマトリクス型ディスプレイの開発が広く進め
られている。かかる有機EL素子を用いた発光パネルと
して、有機EL素子を単にマトリクス状に配置した単純
マトリクス型発光パネルと、マトリクス状に配置した有
機EL素子の各々にトランジスタからなる駆動素子を加
えたアクティブマトリクス型発光パネルがある。アクテ
ィブマトリクス型発光パネルは単純マトリクス型発光パ
ネルに比べて、低消費電力であり、また画素間のクロス
トークが少ないなどの利点を有し、特に大画面ディスプ
レイや高精細度ディスプレイに適している。
【0003】図1は、従来のアクティブマトリクス型発
光パネルの1つの画素10に対応する回路構成の1例を
示している。かかる回路構成は、例えば、特開平8−2
41057号公報に開示されている。図1において、F
ET(Field Effect Transistor)11(アドレス選択用
トランジスタ)のゲートGは、アドレス信号が供給され
るアドレス走査電極線(アドレスライン)に接続され、
FET11のソースSはデータ信号が供給されるデータ
電極線(データライン)に接続されている。FET11
のドレインDはFET12(駆動用トランジスタ)のゲ
ートGに接続され、キャパシタ13を通じて接地されて
いる。FET12のソースSは接地され、ドレインDは
有機EL素子15の陰極に接続され、有機EL素子15
の陽極を通じて電源に接続されている。この回路の発光
制御動作について述べると、先ず、図1においてFET
11のゲートGにオン電圧が供給されると、FET11
はソースSに供給されるデータの電圧に対応した電流を
ソースSからドレインDへ流す。FET11のゲートG
がオフ電圧であるとFET11はいわゆるカットオフと
なり、FET11のドレインDはオープン状態となる。
従って、FET11のゲートGがオン電圧の期間に、ソ
ースSの電圧がキャパシタ13に充電され、その電圧が
FET12のゲートGに供給されて、FET12にはそ
のゲート電圧とソース電圧に基づいた電流が有機EL素
子15を通じてドレインDからソースSへ流れ、有機E
L素子15を発光せしめる。また、FET11のゲート
Gがオフ電圧になると、FET11はオープン状態とな
り、FET12はキャパシタ13に蓄積された電荷によ
りゲートGの電圧が保持され、次の走査まで駆動電流を
維持し、有機EL素子15の発光も維持される。尚、F
ET12のゲートGとソースSの間にはゲート入力容量
が存在するのでキャパシタ13を設けなくとも上記と同
様な動作が可能である。
【0004】アクティブマトリクス駆動により発光制御
を行う表示パネルの1画素に対応する回路はこのように
構成され、当該画素の有機EL素子15が駆動された場
合に当該画素の発光が維持される。上記したアクティブ
マトリクス型発光パネルの各画素の輝度階調の制御は、
FET12のゲートGにかかる電圧を振幅変調すること
によって行なわれていた。すなわち、FET12のソー
ス−ドレイン電流はゲートGにかかる電圧によって変化
するので、供給される入力映像信号に応じて、ゲートG
に印加する電圧の大きさを調整することにより、有機E
L素子15に流れる駆動電流量を調整することができ
る。従って、有機EL素子15の駆動電流量を調整する
ことによって有機EL素子15の瞬時輝度を調整してい
た。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような振幅変調によって輝度階調表示を行う表示装置
においては、駆動FETのゲートにかかる電圧値とソー
ス−ドレイン間を流れる電流値の関係、すなわち、駆動
FETの電流−電圧特性が非線形であるため、表示パネ
ル面内の駆動FET間の特性ばらつきによって輝度階調
にばらつきが生じ、精度の高い多階調表示が困難である
という問題があった。
【0006】本発明はかかる点に鑑みてなされたもので
あり、その目的とするところは、表示パネルの全面に亘
って輝度階調のばらつきのない高精度の多階調表示が可
能なアクティブマトリクス型の表示装置を提供すること
にある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明による表示装置
は、マトリクス状に配置された発光素子と、データ信号
電流を蓄積して保持する保持回路と、該保持された電圧
に応じて発光素子の各々を駆動する駆動素子と、を含む
アクティブマトリクス型の発光パネルを用いた表示装置
であって、入力映像データの同期タイミングに対応する
単位フレーム期間内に、複数のサブフィールド期間を設
定する設定手段と、上記サブフィールド期間毎に発光パ
ネルの各行を順次走査して、上記複数の入力映像データ
に応じて発光素子を発光せしめる表示制御手段と、サブ
フィールド期間の各々に対し、発光制御手段が発光パネ
ルの全ての行の走査に要する期間であるアドレス期間が
所定発光期間よりも長い場合に、発光素子の各々の発光
期間が所定発光期間に達した時に発光素子の各々の発光
を停止せしめる発光停止手段と、を有することを特徴と
している。
【0008】本発明の他の特徴として、上記発光停止手
段は、発光パネルの各行毎に発光素子の発光を停止せし
める。また、本発明の他の特徴として、上記発光停止手
段は、タイマとタイマの出力に応じて駆動素子の各々の
導通を遮断するスイッチ回路と、を有している。更に、
本発明の他の特徴として、上記スイッチ回路は駆動素子
及び保持回路の間に直列に接続されている。
【0009】本発明の更なる特徴として、上記スイッチ
回路は保持回路に並列に接続されている。また、本発明
の他の特徴として、上記スイッチ回路は発光素子に直列
に接続されている。
【0010】
【発明の実施の形態】本発明の実施例を図面を参照しつ
つ詳細に説明する。尚、以下に説明する図において、実
質的に同等な部分には同一の参照符を付している。図2
は、本発明の第1の実施例であるアクティブマトリクス
型発光パネルを用いた有機EL表示装置20の構成を概
略的に示している。
【0011】図2において、アナログ/デジタル(A/
D)変換器21は、アナログ映像信号入力を受けてデジ
タル映像信号データに変換する。変換により得られたデ
ジタル映像信号はA/D変換器21からフレームメモリ
24へ供給され1フレーム単位のデジタル映像信号デー
タが一旦フレームメモリ24に記憶される。一方、有機
EL表示装置20内の各部の制御をなす表示制御部(以
下、コントローラと称する)26は、相異なる発光時間
をパラメータとする複数のサブフィールド(以下では8
個のサブフィールドの場合を例に説明する)によって、
上記フレームメモリ24に記憶されたデジタル映像信号
データを、列アドレスカウンタ2及び行アドレスカウン
タ23を用いて制御することにより、複数(ここでは8
個)の階調表示データに変換し、それぞれ発光パネル3
0の画素のアドレスに対応する発光・非発光データと共
に順次マルチプレクサ25に供給する。
【0012】また、コントローラ26は、マルチプレク
サ25に供給された発光・非発光データの中から各サブ
フィールドに対応する列データを第1行目から順次画素
の配列順に列ドライバ28が有するデータラッチ回路に
保持させるように制御する。コントローラ26は、デー
タラッチ回路によって順次保持された各サブフィールド
毎の列データを、1行単位で発光パネル30に供給する
と共に、行ドライバ27によって対応する行が有する画
素列において同時に発光させる。また、コントローラ2
6は計時装置(タイマ)を内部に有し(図示しない)、
発光制御ドライバ31を制御して、各サブフィールド毎
に各画素の発光期間を制御する。この動作は、1フレー
ムのデータ単位で、第1サブフィールドから第8サブフ
ィールドまでのそれぞれの列データに関して行なわれる
(ここでは8回行なわれる)。発光パネル30の各画素
は、供給される各サブフィールドの各々に対し、後述す
る所定の発光期間だけ発光制御され、1フレーム分の発
光表示を多階調表示によって行うことができる。
【0013】なお、図3に示すように、本実施例におい
ては、上記入力映像信号における1フレーム期間を8個
のサブフィールドに分割し、各サブフィールド期間内に
おける輝度の相対比がそれぞれ1/2,1/4,1/
8,1/16,1/32,1/64,1/256(すな
わち、順に第1サブフィールド〜第8サブフィール
ド),となるように設定され、それらのサブフィールド
の選択的組合せにより256通りの輝度階調表示(すな
わち、サブフィールド2n階調法に基づいた方法による
表示)をなすことができる。
【0014】本発明における有機EL表示装置は、この
ように構成され、入力されるアナログ映像信号に対し、
各サブフィールド毎に発光パネルの画面全体のアドレス
走査による発光制御を繰り返すことにより、フレーム単
位の発光表示を多階調表示によって行うことができる。
図4は、本発明の第1の実施例であるアクティブマトリ
クス型発光パネルの1画素に対応する回路構成を示した
ものである。本実施例が図1に示した従来技術の回路構
成と異なるのは、アドレス選択用FET11のソースS
及びキャパシタ13の接続点と駆動用FET12のゲー
トGとの間に、駆動用FET12の導通を制御して有機
EL素子15の発光及び非発光(発光停止)を制御する
スイッチ回路32が設けられている点である。スイッチ
回路32は、後述する発光制御ドライバ31からの発光
制御信号に応じてスイッチングを行う2つのFET3
3、34を有している。スイッチ回路32において、F
ET33はFET11のソースS及びキャパシタ13の
接続点とFET12のゲートGとの間に接続され、FE
T34はFET12のゲートGとグランド(GND)間
に接続されている。従って、FET33が導通し、FE
T34が非導通となったとき、スイッチ回路32は有機
EL素子15を発光せしめる(ON)発光制御を行い、
その逆の場合に有機EL素子15の発光を停止せしめる
(OFF)発光制御を行う。
【0015】以下に、コントローラ26が、フレームメ
モリ24に記憶されたデジタル映像信号データに基づい
て発光パネル30の発光・非発光を制御して多階調表示
を実現する発光制御動作について、図5及び図6に示す
タイムチャートを参照しつつ詳細に説明する。先ず、コ
ントローラ26は、デジタル映像信号データがフレーム
メモリ24に供給されると、1フレーム分のデジタル映
像信号データをフレームメモリ24に書き込む。次に、
コントローラ26は、マルチプレクサ25に対し第1サ
ブフィールド(SF1)のデータを出力する旨の指令を
出す。次に、コントローラ26は、行アドレスカウンタ
23に対して第1行を指定する旨の指令を出すと共に、
列アドレスカウンタ22に対して第1列を指定する旨の
指令を出す。
【0016】これにより、指定されたアドレス(第1
行、第1列)の1フレーム分のデジタル映像信号データ
が、各サブフィールドに対応する8つの階調表示データ
に変換され、発光パネル30の画素のアドレスに対応す
る発光・非発光データを含んだデータとして順次マルチ
プレクサ25に供給される。コントローラ26は、マル
チプレクサ25に供給された上記指定されたアドレス
(第1行、第1列)のデータの中から第1サブフィール
ドのデータを列ドライバ28に出力する。列ドライバ2
8では、列ドライバ28内に設けられたデータラッチ回
路(図示しない)によってこのデータを保持する。
【0017】次に、コントローラ26は、列アドレスカ
ウンタ22に対して列を1つ更新する指令を出す。すな
わち、列アドレスカウンタ22に対して第2列を指定す
る旨の指令を出す。このことにより、アドレス(第1
行、第2列)が指定され、先に述べたアドレス(第1
行、第1列)が指定された場合と同様の動作を繰り返
す。このようにして、コントローラ26は、第1行の各
列に対し順次、上記した動作を繰り返すことにより、第
1行の全ての列のデータを列ドライバ28が有するデー
タラッチ回路に保持させる。
【0018】第1行の全ての列データがラッチされた
後、図5に示すように、コントローラ26は第1行の列
データのそれぞれを、対応する各列の画素に書き込む。
すなわち、各画素に対応するアドレス選択用FET11
を導通せしめる。これと同時に、コントローラ26は発
光制御ドライバ31を制御してスイッチ回路32を導通
(発光制御ON)させる制御信号を供給せしめ、発光を
示すデータを有する画素の有機EL素子を発光せしめ
る。尚、コントローラ26は、更に、第1サブフィール
ドに対し予め決められた所定の発光期間(TL1)が経過
したときに、上記有機EL素子の発光の停止を指示する
信号を発光制御ドライバ31に供給する。発光制御ドラ
イバ31は第1行の全てのスイッチ回路32に有機EL
素子の発光を停止せしめる制御信号(発光制御OFF)
を供給し、有機EL素子は非発光となる。
【0019】コントローラ26は、第1行の全ての列デ
ータがラッチされた後のステップとして、行アドレスカ
ウンタ23を第2行に指定する旨の指令を出すと共に、
列アドレスカウンタ22を第1列に指定する旨の指令を
出す。上記した第1行の場合の動作と同様にして、第2
行の全ての列データのデータラッチを行うように制御を
実行する。第2行の全ての列データのラッチ後、上記し
た第1行の場合と同様にして第2行の各列の画素の発光
制御動作が実行される。
【0020】コントローラ26は、このような動作を全
ての行(すなわち、第1ライン〜第mライン)に亘って
行うことにより、第1サブフィールドのデータに対応さ
せて発光パネル30の全ての画素の発光制御を行うこと
ができる。次に、コントローラ26は、マルチプレクサ
25に対し第2サブフィールドのデータを出力する旨の
指令を発する。以下、コントローラ26は、先に述べた
第1サブフィールドの場合と同様の動作を繰り返し、第
2サブフィールドのデータに対応した発光がなされる。
【0021】このようにして、第1サブフィールドから
第8サブフィールドまでに対応した発光がなされるが、
本発明における特徴として、各サブフィールド毎に所定
の発光期間が経過した後、発光素子の発光を停止せしめ
る手段を有しているので、アドレス期間(TA)よりも
短い任意の発光期間をサブフィールドに対し割り当てる
ことが可能である。すなわち、発光停止手段を有しない
場合にアドレス期間よりも短い発光期間をサブフィール
ドに割り当てることができないのは、次のサブフィール
ドのアドレス期間の開始によって画素の発光(又は非発
光)が更新されるまで、発光していた画素の発光を停止
できず、次のサブフィールドは、全ての行の走査に要す
る期間であるアドレス期間が終了するまで開始できない
からである。
【0022】図5は、第kサブフィールド(1≦k≦
8)に対し、アドレス期間(TA)よりも短い発光期間
で各ラインの発光を制御する場合を示している。コント
ローラ26による前述したのと同様な制御により、各行
はこのサブフィールドに対して設定された所定の発光期
間(TLk)で発光制御される。例えば、1フレームを6
0Hzで表示する場合、1フレームは約16.7ミリ秒
(ms)である。ここで、アドレス期間を0.84ms
(1フレーム期間の40%×1/8)、第1サブフィー
ルド(1/2)における発光期間を1フレーム期間の1
/2以下の値、例えば5msとそれぞれ設定する場合を
例に説明する。このとき、第2サブフィールド以降のサ
ブフィールドにおける発光期間はそれぞれ第1サブフィ
ールドの発光期間の1/21,1/22,1/23,・・
・,1/27である2.5ms,1.25ms,0.6
25ms,・・・,0.039msとなる。従って、こ
の場合、第4サブフィールド以降のサブフィールド(第
4〜第8サブフィールド)における発光期間はアドレス
期間(TA=0.84ms)よりも短いが、各サブフィ
ールドに対し所望の発光期間を有するように制御がなさ
れる。
【0023】上記したようにして、第1サブフィールド
から第8サブフィールドまでの表示制御が終了した時点
で1フレームの表示が完了する。その後、コントローラ
26は、フレームメモリ24に記憶されるデータを次の
フレームに対応するデータに書き替えて、次のフレーム
の表示制御を行う。従って、本発明によれば、上述した
発光停止制御により、各サブフィールドに対しアドレス
期間よりも短い任意の発光期間で発光を制御できるの
で、広範な階調表示が可能である。
【0024】図7は、本発明の第2の実施例であるアク
ティブマトリクス型発光パネルの1画素に対応する回路
構成を示したものである。本実施例が第1の実施例と異
なるのは、スイッチ回路32がキャパシタ13に並列に
接続されたFET35を有している点である。すなわ
ち、FET35のドレインDはFET11のソースS及
びキャパシタ13の接続点に接続され、ソースSはグラ
ンドに接地されている。従って、ゲートGに供給される
制御信号に応じてFET35が導通したときに有機EL
素子15の発光は停止される。
【0025】図8は、本発明の第3の実施例である発光
パネルの1画素に対応する回路構成を示したものであ
る。本実施例が前述の実施例と異なるのは、スイッチ回
路32がキャパシタ13とFET12のゲートGとの間
に直列に接続されたFET36を有している点である。
すなわち、FET36のドレインDはFET11のソー
スS及びキャパシタ13の接続点に接続され、ソースS
はFET12のゲートGに接続されている。従って、ゲ
ートGに供給される制御信号に応じてFET36が非導
通となったときに有機EL素子15の発光は停止され
る。
【0026】図9ないし11は、本発明の他の実施例で
ある発光パネルの1画素に対応する回路構成をそれぞれ
示したものである。各実施例が前述の実施例と異なるの
は、スイッチ回路32が有機EL素子15と直列に接続
されたFET37を有している点である。すなわち、F
ET37のゲートGに供給される制御信号に応じてFE
T37が非導通となったときに有機EL素子15の発光
は停止される。
【0027】上記したように、本発明によれば、上述し
た発光停止制御により、各サブフィールドに対しアドレ
ス期間よりも短い任意の発光期間で発光を制御できるの
で、広範な階調表示が実現できる。尚、上記した実施例
において示した各数値は例であって適宜変更してもよ
い。また、各種のスイッチング回路等は、適宜組み合わ
せて用いることができる。
【0028】
【発明の効果】上記したことから明らかなように、本発
明によれば、各サブフィールドにおける発光期間を任意
に制御できるので、表示パネルの全面に亘って輝度階調
のばらつきのない高精度の多階調表示が可能なアクティ
ブマトリクス型の表示装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来のアクティブマトリクス型発光パネルの1
つの画素に対応する回路構成の1例を概略的に示す図で
ある。
【図2】本発明の実施例であるアクティブマトリクス型
発光パネルを用いた有機EL表示装置の構成を概略的に
示す図である。
【図3】デジタル映像信号の1フレーム期間、サブフィ
ールド期間、及びアドレス期間を示す図である。
【図4】本発明の第1の実施例であるアクティブマトリ
クス型発光パネルの1画素に対応する回路構成を示す図
である。
【図5】コントローラがサブフィールド毎に実行する発
光制御のタイミングを示すタイムチャートである。
【図6】コントローラが、アドレス期間よりも短い発光
期間で発光を制御する制御タイミングを示すタイムチャ
ートである。
【図7】本発明の第2の実施例であるアクティブマトリ
クス型発光パネルの1画素に対応する回路構成を示す図
である。
【図8】本発明の第3の実施例である発光パネルの1画
素に対応する回路構成を示す図である。
【図9】本発明の他の実施例である発光パネルの1画素
に対応する回路構成を示す図である。
【図10】本発明の他の実施例である発光パネルの1画
素に対応する回路構成を示す図である。
【図11】本発明の他の実施例である発光パネルの1画
素に対応する回路構成を示す図である。
【主要部分の符号の説明】
10 画素 11 アドレス選択用FET 12 駆動用FET 13 キャパシタ 15 発光素子 20 表示装置 21 A/D変換器 22 列アドレスカウンタ 23 行アドレスカウンタ 24 フレームメモリ 25 マルチプレクサ 26 コントローラ 27 行ドライバ 28 列ドライバ 30 発光パネル 31 発光制御ドライバ 32 スイッチ回路 33,34,35,36 FET

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 マトリクス状に配置された発光素子と、
    データ信号電流を蓄積して保持する保持回路と、該保持
    された電圧に応じて前記発光素子の各々を駆動する駆動
    素子と、を含むアクティブマトリクス型の発光パネルを
    用いた表示装置であって、 入力映像データの同期タイミングに対応する単位フレー
    ム期間内に、複数のサブフィールド期間を設定する設定
    手段と、 前記サブフィールド期間毎に前記発光パネルの各行を順
    次走査して、前記入力映像データに応じて前記発光素子
    を発光せしめる表示制御手段と、 前記複数のサブフィールド期間の各々に対し、前記発光
    素子の各々の発光期間が所定発光期間に達した時に前記
    発光素子の各々の発光を停止せしめる発光停止手段と、
    を有することを特徴とする表示装置。
  2. 【請求項2】 前記発光停止手段は、前記発光パネルの
    各行毎に前記発光素子の発光を停止せしめることを特徴
    とする請求項1に記載の表示装置。
  3. 【請求項3】 前記発光停止手段は、タイマと、前記タ
    イマの出力に応じて前記駆動素子の各々の導通を遮断す
    るスイッチ回路と、を有することを特徴とする請求項1
    又は2に記載の表示装置。
  4. 【請求項4】 前記スイッチ回路は、前記駆動素子及び
    前記保持回路の間に直列に接続されていることを特徴と
    する請求項3に記載の表示装置。
  5. 【請求項5】 前記スイッチ回路は、前記保持回路に並
    列に接続されていることを特徴とする請求項3に記載の
    表示装置。
  6. 【請求項6】 前記スイッチ回路は、前記駆動素子及び
    前記保持回路の間に直列に接続された第1のスイッチ素
    子及び前記駆動素子に並列に接続された第2のスイッチ
    素子を少なくとも有することを特徴とする請求項3に記
    載の表示装置。
  7. 【請求項7】 前記スイッチ回路は、前記発光素子に直
    列に接続されていることを特徴とする請求項3に記載の
    表示装置。
  8. 【請求項8】 前記所定発光期間は、サブフィールド2
    n階調法に基づいて定められることを特徴とする請求項
    1ないし7に記載の表示装置。
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