(57)【要約】【課題】  ２方向に出射方向が得られるバックライトユニット及び表示装置を得る。【解決手段】  エッジライトタイプのバックライトユニットにおいて、導光板２１の対向する側面に一対の入射面２１ａ１、２１ａ２を設け、該一対の入射面２１ａ１、２１ａ２にそれぞれ接近して光源２２を設けると共に、導光板２１の出射面２１ｃ又は出射面２１ｃと対向する面に対称な形状をなす凹溝２１ｅを、一対の入射面２１ａ１、２１ａ２にそれぞれ接近して設けた光源２２の配置軸と平行に複数設ける。また、導光板２１の出射面２１ｃ側に指向性を調整する指向性調整シート２５を配設してバックライトユニット２０を構成する。また、このバックライトユニット２０を液晶表示パネル３０の背面に備えて表示装置４０を構成する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射面と出射面を有する導光板の入射面に接近して光源を設けてなるエッジライトタイプのバックライトユニットにおいて、前記導光板の入射面は対向する側面に一対設け、該一対の入射面にそれぞれ接近して前記光源を設けると共に、前記導光板の出射面又は該出射面と対向する面に、対称な形状をなした凹溝又は凸状部を筋状に複数、前記光源の配置軸とほぼ平行に設けたことを特徴とするバックライトユニット。
【請求項２】
前記対称な形状をなす凹溝又は凸状部は二等辺三角形又は略半円形の形状をなすことを特徴とする請求項１に記載のバックライトユニット。
【請求項３】
前記導光板の出射面側に指向性を調整する指向性調整シートを配設したことを特徴とする請求項１又は２に記載のバックライトユニット。
【請求項４】
前記指向性調整シートは凸形状をなして該凸部の稜線が平行をなした光学シートからなり、該光学シートの前記凸部が液晶表示パネル側に向けられて、前記平行なる稜線が前記光源の配置軸と平行に配置したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のバックライトユニット。
【請求項５】
前記指向性調整シートは凸形状をなして該凸部の稜線が平行をなした光学シートからなり、該光学シートの前記凸部が前記導光板側に向けられて、前記平行なる稜線が前記光源の配置軸と平行に配置したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のバックライトユニット。
【請求項６】
前記光学シートは、凸形状が三角形をなしたプリズムシートであることを特徴とする請求項４又は５に記載のバックライトユニット。
【請求項７】
前記光学シートは、凸形状が台形をなしたプリズムシートであることを特徴とする請求項４又は５に記載のバックライトユニット。
【請求項８】
前記光学シートは、凸形状が三角形の山をなして谷が平坦面をなしたプリズムシートであることを特徴とする請求項４又は５に記載のバックライトユニット。
【請求項９】
前記指向性調整シートは出射方向を調整できることを特徴とする請求項３乃至８のいずれか１項に記載のバックライトユニット。
【請求項１０】
前記出射方向の調整は三角形の頂角の角度又は台形の斜面の角度を変えることによって行うことを特徴とする請求項６乃至９のいずれか１項に記載のバックライトユニット。
【請求項１１】
前記指向性調整シートと前記導光板との間に拡散シートを配設したことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のバックライトユニット。
【請求項１２】
前記光源はＬＥＤであることを特徴とする請求項１、４、５のいずれか１項に記載のバックライトユニット。
【請求項１３】
前記請求項１乃至６、及び前記請求項９乃至１２のいずれか１項に記載のバックライトユニットから出射される光の指向性はハート形をなすことを特徴とするバックライトユニット。
【請求項１４】
液晶表示パネルの背面側にバックライトユニットを備える表示装置において、前記バックライトユニットは前記請求項１乃至１３のいずれか１項に記載のバックライトユニットを用いていることを特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は表示装置のバックライトユニット、あるいは、バックライトを備えた表示装置に関し、特に、光指向性に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置はパーソナルコンピュータ、液晶テレビ、電子手帳、携帯電話、その他装置の端末表示機器などに広く用いられてきている。この液晶表示装置の表示画像を明るく鮮明に映し出すためにバックライトユニットを液晶表示パネルの下面側に配設して用いられる。
【０００３】
このバックライトユニットの従来技術の一つに、出射方向を制御する光学シートが提案されている。
【０００４】
下記の特許文献１に記載された光学シートは図１７に示した形状をなしている。図１７は特許文献１に示された光学シートの拡大断面図である。図１７において、拡散光制御用光学シート１０Ｄは受光面１２の対向する反対側の面に傾斜角θの傾斜面１４を有しての傾斜をなした凸状部１３を平行四辺形状に設けている。また、この凸状部１３内には微粒子なる拡散剤が分散している。特許文献１によれば、この拡散光制御用光学シート１０Ｄを導光板の出射面側に配置することにより、導光板からの出射光が拡散光制御用光学シート１０Ｄの受光面１２に入射し、そして、拡散光が矢印Ｃの方向に出射して矢印Ｃの方向に出射方向を制御できるとされている。
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−２４６８０５号公報
【０００６】
また、携帯電話などのように小型の液晶表示装置にはＬＥＤを用いたバックライトユニットが用いられてきている。このＬＥＤを用いたバックライトユニットの多くは、図１８に示すように、導光板２の側面に所要の個数のＬＥＤ３を配設した構成を取っている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、図１７に示された特許文献１に記載のバックライトユニットの構成は、出射方向を１つの方向に決めることはできるにしても、２つの方向に出射方向を持たせる構成にはなっていない。例えば、車載用のカーナビゲーションや液晶テレビなどのように、運転席と助手席の２方向から同時に表示画像が鮮明に視認できる構成にはなっていない。更にまた、図１７に示された拡散光制御用光学シート１０Ｄは凸状部１３が傾斜をなしているので、シート状のものを作るとなると製作が大変難しい。
【０００８】
また、ＬＥＤを用いたバックライトユニットにおいては、図１８に示すような、ＬＥＤ３が指向性を有していることより、ＬＥＤ３の光を採光する導光板２の入射面の近傍で、隣り合うＬＥＤとの間にＤで示した斜線の部分にホットスポット（暗部）が発生する。そして、このホットスポットは表示画像の画像品質に大きく影響を与える。このため、バックライトユニットを大きくして液晶表示パネルの表示領域から外すようするか、或いは、ＬＥＤを数多く並べてホットスポットが発生しないようにすることが必要であった。このことは、液晶表示パネルを含めた液晶表示装置自体の大きさを大きくする要因にもなっていた。
【０００９】
本発明は、上記の課題に鑑みて成されたもので、製作が容易で、且つ、２つの方向に指向性が現れて、しかも、その出射方向が自由に変えられるバックライトユニット、並びに、表示装置を得ること、また、小型なバックライトユニットと表示装置を得ること目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するための手段として、本発明の請求項１に記載のバックライトユニットの特徴は、入射面と出射面を有する導光板の入射面に接近して光源を設けてなるエッジライトタイプのバックライトユニットにおいて、前記導光板の入射面は対向する側面に一対設け、該一対の入射面にそれぞれ接近して前記光源を設けると共に、前記導光板の出射面又は出射面と対向する面に、対称な形状をなした凹溝又は凸状部を筋状に複数、前記光源の配置軸と平行に設けたことを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明の請求項２に記載のバックライトユニットの特徴は、前記対称な形状をなした凹溝又は凸状部は二等辺三角形又は略半円形の形状をなすことを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明の請求項３に記載のバックライトユニットの特徴は、前記導光板の出射面側に指向性を調整する指向性調整シートを配設したことを特徴とするものである。
【００１３】
また、本発明の請求項４に記載のバックライトユニットの特徴は、前記指向性調整シートは凸形状をなして該凸部の稜線が平行をなした光学シートからなり、該光学シートの前記凸部が液晶表示パネル側に向けられて、前記平行なる稜線が前記光源の配置軸と平行に配置したことを特徴とするものである。
【００１４】
また、本発明の請求項５に記載のバックライトユニットの特徴は、前記指向性調整シートは凸形状をなして該凸部の稜線が平行をなした光学シートからなり、該光学シートの前記凸部が前記導光板側に向けられて、前記平行なる稜線が前記光源の配置軸と平行に配置したことを特徴とするものである。
【００１５】
また、本発明の請求項６に記載のバックライトユニットの特徴は、前記光学シートは、前記凸形状が三角形をなしたプリズムシートであることを特徴とするものである。
【００１６】
また、本発明の請求項７に記載のバックライトユニットの特徴は、前記光学シートは、前記凸形状が台形をなしたプリズムシートであることを特徴とするものである。
【００１７】
また、本発明の請求項８に記載のバックライトユニットの特徴は、前記光学シートは、前記凸形状が三角形の山をなして谷が平坦面をなしたプリズムシートであることを特徴とするものである。
【００１８】
また、本発明の請求項９に記載のバックライトユニットの特徴は、前記指向性調整シートは出射方向を調整できることを特徴とするものである。
【００１９】
また、本発明の請求項１０に記載のバックライトユニットの特徴は、前記出射方向の調整は三角形の頂角の角度又は台形の斜面の角度を変えることによって行うことを特徴とするものである。
【００２０】
また、本発明の請求項１１に記載のバックライトユニットの特徴は、前記指向性調整シートと前記導光板との間に拡散シートを配設したことを特徴とするものである。
【００２１】
また、本発明の請求項１２に記載のバックライトユニットの特徴は、前記光源はＬＥＤであることを特徴とするものである。
【００２２】
また、本発明の請求項１３に記載のバックライトユニットの特徴は、バックライトユニットから出射される光の指向性はハート形をなすことを特徴とするものである。
【００２３】
また、本発明の請求項１４に記載の表示装置の特徴は、液晶表示パネルの背面側にバックライトユニットを備える表示装置において、前記バックライトユニットは前記請求項１乃至１３のいずれか１項に記載のバックライトユニットを用いていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、以下の発明効果が得られる。本発明のバックライトユニットは、一対の対向する入射面に接近してそれぞれ光源を設け、両側の入射面から光源の光を取り入れる。これにより、一方の入射面から入った光が他方の入射面にまで届いて他方の入射面の周辺部分を照明し、同様に、他方の入射面から入った光が一方の入射面の周辺部分を照明する。従って、両側の入射面の周辺部分が照明されるので、従来発生を見たホットスポット（暗部）は発生しない。このため、従来技術のバックライトユニットと比べると、その分バックライトユニットの大きさを小さくでき、表示装置も小型にできる。
【００２５】
また、両側の入射面から光源の光が入ってきて、その両方の光が出射面から出射するので２つの出射方向を持った光が出射する。一般に、プリズムなどの反射手段を有する導光板は、導光板の片側での光源点灯の場合は、導光板の材料や形状にも依存するが導光板の出射面の法線と概ね概ね６０°〜７０°の角度方向に光を出射する。このため、両側に光源を持つ導光板は、法線と６０°〜７０°角度方向に出射する光と−６０°〜−７０°角度方向に出射する２つの出射方向を持った光が現れる。これにより、２方向から液晶表示装置の表示画像が視認できるようになる。
【００２６】
また、導光板の出射面または出射面と対向する面に、対称な形状をなした凹溝または凸状部を筋状に複数、光源の配置軸と平行に設ける。光源の光が平行に筋状に設けた凹溝によって反射されて導光板の奥の方に導かれるが、凹溝が対称な形状をなしているので、両側の入射面から入射してくる光の凹溝による反射条件も同一条件で反射される。また、凹溝を透過して出射面から出射する光も同一条件で出射する。従って、２つの出射方向をもって出射する出射光は同じような指向特性を示すようになる。また、筋状に設けた凸状部も同様な効果をもたらす。
【００２７】
また、対称な形状をなした凹溝または凸状部は二等辺三角形又は略半円形の形状をなす。二等辺三角形や略半円形の形状はシンプルな形状なので型の製作や成形が容易にできる。このことは、製造コストを安くできる効果を生む。また、導光板からの出射光はこの凹溝などを透過して出射するが、二等辺三角形或いは略半円形の形状をなしていれば出射光に複雑な屈折が起こらず、ある程度一定方向の出射光が得られる。また、光源からの入射光を一様な方向に反射させて導光板の奥方に導光する作用をなす。
【００２８】
次に、上記の構成をなす導光板の出射面側に指向性調整シートを配設する。指向性調整シートは光の出射方向を調整するシートで、導光板から出射した光を所望の出射方向に調整する。この指向性調整シートは凸形状をなした凸部の稜線が、複数、平行に形成されている光学シートである。具体的には、プリズムシートやレンチキュラーレンズシートなどが好適なものとして挙げられる。取り分け、三角形の凸形状をなしたプリズムシートは形状がシンプルであり、はっきりとした２方向の指向性が現れる。また、製作が容易であることより、より好ましい光学シートとして選択することができる。このような光学シートからなる指向性調整シートを、凸部が液晶表示パネル側に向けられて、或いは、凸部が導光板側に向けられて、稜線が光源の配置軸と平行になるように配置すると、導光板からの出射方向を変えることができる。そして、例えば、プリズムシートの頂角の角度を変えることによって出射方向の角度を変え、所望の角度の２方向の出射光を得ることができる。また、台形をなしたプリズムシートや山が三角形をなして谷が平坦面をなすプリズムシートは４方向の出射方向を得ることができる。この４方向の出射光は、頂角の角度を調整することによって各方向の２つの出射光を合成して、左右に出射する２つのブロードの出射光とすることもできる。
【００２９】
また、導光板の出射面と指向性調整シートとの間に拡散シートを配設すると、拡散シートの働きで出射出力半値幅が広がると同時に出射方向が変わる。これは、拡散シートの光拡散作用によって導光板から２方向に出射した出射光が拡散される中で、出射角の小さい角度のものが多く出射すると推量される。これにより、出射出力半値幅を広くすることができる。
【００３０】
また、光源はＬＥＤを使用する。低電圧駆動できることから消費電力が少なく経済的であり、また、小型であることから携帯用の表示装置や小型の表示装置などには効果的に適用できる。
【００３１】
以上述べたことから、２方向、或いは４方向の出射方向が得られる。特に、２方向に出射出力を持つ指向性はハート形の形状をなした指向特性が得られる。
【００３２】
このようなバックライトユニットを備えた表示装置は、例えば、車載用の液晶テレビ、カーナビゲーションなどに適用すれば、運転席と助手席の両側から表示画像を見ることができる。また、片方のみのＬＥＤの点灯で使用すれば１方向だけの出射出力を得ることができる。ＬＥＤの両側点灯、片側点灯の切り換えによって２方向から、或いは１方向からと表示画像を見ることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
（第１実施形態）以下、本発明を実施するための最良の形態（以降、実施形態と云う）を図を用いながら説明する。最初に、本発明の第１実施形態に係るバックライトユニットと表示装置について図１〜図８を用いて説明する。ここで図の説明を行う。図１は本発明の第１実施形態に係る表示装置の側面図を示している。また、図２は図１における導光板の出射面に設けた複数の対称な形状をなす凹溝の役割を説明する拡大説明図を示している。また、図３は図１における指向性調整シートの平面図で、光源との配置関係も示した図になっている。図４は図１における導光板からの出射光の指向性を説明する模式図で、図４の（ａ）は導光板からの出射光の指向特性を示した模式図、図４の（ｂ）は導光板からの出射方向を示した模式図を示している。また、図５は図１における指向性調整シートからの出射光の指向性を説明する模式図で、図５の（ａ）は指向性調整シートからの出射光の指向特性を示した模式図、図５の（ｂ）は指向性調整シートからの出射方向を示した模式図を示している。また、図６は図５における指向性調整シートの指向性を説明する説明図を示している。また、図７は図１におけるバックライトユニットの指向特性を示すグラフを示している。また、図８は指向性調整シートの他の配置形態の作用を模式的に示した説明図を示している。
【００３４】
本発明の第１実施形態に係る表示装置４０は、図１に示すように、液晶表示パネル３０の背面側にバックライトユニット２０を備えたものからなる。液晶表示パネル３０はＴＦＴ素子を用いたアクティブマトリックス型の液晶表示パネルになっていて、ＴＦＴ素子を設けた各画素にはＲ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）のカラーフィルターを設けてあって、バックライトユニット２０からの照明光でカラー画像が表示されるようになっている。
【００３５】
バックライトユニット２０は、導光板２１の対向する一対の側面に入射面２１ａ１、２１ａ２を有しており、その一対の入射面２１ａ１、２１ａ２に接近して光源２２を配設している。また、導光板２１の下面側には反射シート２３、導光板２１の上面側には指向性調整シート２５を配設した構成をなしている。
【００３６】
ここで、導光板２１の上面（指向性調整シート２５と対面している面）は出射面２１ｃをなしており、一対の左右の入射面２１ａ１、２１ａ２から採光した光源２２の光を出射面２１ｃから出射する。第１実施形態においては、この出射面２１ｃに、図１のＥ部拡大図に示す如く、二等辺三角形なる凹溝２１ｅを筋状に複数設けている。この凹溝２１ｅは左右の一対の入射面２１ａ１、２１ａ２に接近して、入射面２１ａ１、２１ａ２と平行に設けた光源２２の配置軸（図３に示したＡ１軸、Ｂ１軸が光源２２の配置軸に当たる）と平行に設けている。
【００３７】
上記バックライトユニット２０を構成する構成部品の仕様について簡単に説明する。導光板２１は透明なアクリル樹脂やポリカーボネイト樹脂などの樹脂を用いて形成していて、矩形なる平板状の形状をなしている。そして、対向する一対の側面に入射面２１ａ１、２１ａ２を持ち、出射面２１ｃには二等辺三角形なる凹溝２１ｅを筋状に複数、光源２２の配置軸Ａ１、Ｂ１と平行に設けている。凹溝２１ｅ形状は金型からの転写によって形成する。
【００３８】
導光板２１の出射面２１ｃに設けた二等辺三角形なる凹溝２１ｅは、図２に示すように、入射面２１ａ１、２１ａ２からの入射光Ｐ１、Ｐ２を導光板２１の奥の方へ、且つ、出射面２１ｃと対向する反対側の下面２１ｄに向かって反射させる働きをなす。また、その下面２１ｄからの反射光や、或いは、下面２１ｄを透過して反射シート２３からの反射される反射光を出射面２１ｃから出射させる働きもなす。凹溝２１ｅは、入射面２１ａ１からの入射光Ｐ１を凹溝２１ｅで反射させる条件と入射面２１ａ２からの入射光Ｐ２を凹溝２１ｅで反射させる条件を同じ条件にするために二等辺三角形なる対称な形状にしている。このようにすると、入射面２１ａ１から入射した光の出射面２１ｃから出射する出射光の指向特性と、入射面２１ａ２から入射した光の出射面２１ｃから出射する出射光の指向特性とを同じにすることができる。第１実施形態においては、対称形状の凹溝２１ｅは二等辺三角形なる形状で形成したが、二等辺三角形の形状に限るものではなく、半円形や半楕円形などの曲面形状を用いても良い。尚、ここでは、半円形や半楕円形などの曲面形状のものを略半円形と定義付けて説明する。二等辺三角形や略半円形の形状は形状的にはシンプルな形状であるので、金型の製作や部品の形成が容易にできるメリットも得られる。尚、第１実施形態においては、凹溝２１ｅを出射面２１ｃに設けているが、下面２１ｄ側に設けても何ら支障はない。また、第１実施形態においては、二等辺三角形なる凹溝２１ｅを筋状に連設した構成をなしているが、この構成は二等辺三角形なる凸状部を筋状に連設した構成でもある。凹溝に代えて凸状部を設けた構成でも同じ効果を得る。またこれは、略半円形の形状であっても同じ効果を得る。
【００３９】
次に、光源２２は、第１実施形態においては、白色ＬＥＤを用いている。この白色ＬＥＤは導光板２１の対向する一対の入射面２１ａ１、２１ａ２に接近して、入射面２１ａ１、２１ａ２と平行に必要個数（図３においては左右にそれぞれ３個）配設している。ＬＥＤは駆動電圧が低いので非常に経済的であり、また、小型であることからバックライトユニットの大きさを大きくせずに小さくまとめることができる。小型表示機器や携帯機器にあっては好適な光源として利用できる。尚、光源２２はＬＥＤに限るものではなく、冷陰極管なども使用することができる。
【００４０】
反射シート２３は、導光板２１下方側に逃げて出射した光を反射させて、液晶表示パネル３０側に戻すために設けている。また、反射した光は液晶表示パネル３０に戻る際、導光板を通過するため、屈折が生じるので光の拡散効果も生んでいる。この反射シート２３は、例えば、反射率の高いアルミ金属薄板、アルミ金属薄膜や銀金属薄膜を設けた樹脂シート、白色塗膜を設けた樹脂シート、白色樹脂で形成した成形薄板などが反射シートとして用いることができる。
【００４１】
導光板２１の上面側に配置する指向性調整シート２５は導光板２１から出射した光の出射方向を調整する目的で設けている。この指向性調整シート２５は凸形状をなして、凸部の稜線が平行をなした光学シートが用いられる。第１実施形態においては、三角形のプリズム２５ａを設けた光学シートである。これは、三角形のプリズム２５aの頂角の稜線２５ｂが平行になってプリズム２５ａが連設されたプリズムシートになっている。また、三角形のプリズム２５ａのピッチは数１０μｍの大きさであるが、図においては分かり易くするために誇張して大きく描いている。このプリズムシートは、図３に示すように、平行な稜線２５ｂが導光板２１の入射面２１ａ１、２１ａ２に接近して配置した光源２２の配置軸Ａ１、及び、Ｂ１と平行になるように配置する。尚、光源２２が配置軸Ａ１、Ｂ１上に１個であっても同じで、光源２２に冷陰極管を左右それぞれ１個配置した場合も冷陰極管の配置軸と平行になるようにプリズムシートの稜線２５ｂを配置する。また、プリズムシートはその頂角が液晶表示パネル３０側に向けて配置する。この指向性調整シート２５はシートの押し出し成形法やホットプレス成形法などで製作することができる。
【００４２】
続いて、図４、図５を用いて本実施形態の作用・効果を説明する。最初に、図４に示す対向する一対の入射面２１ａ１、２１ａ２に光源２２を配置した導光板２１の作用について説明する。図４の（ｂ）において、導光板２１は図中左右に配置した光源２２の光を採光して出射面２１ｃから矢印で示したＲ１の方向とＬ１の方向に出射する。尚、矢印で示した出射光は一部だけを表示している。Ｒ１の方向に出射する出射光は入射面２１ａ２から入射した光が出射され、出射角が概ね６０°の方向を示す。一方、Ｌ１の方向に出射する出射光は入射面２１ａ１から入射した光が出射され、出射角が概ね−６０°の方向を示す。従って、入射面２１ａ２から入射した左側の光源２２の光がＲ１の方向に、また、入射面２１ａ１から入射した右側の光源２２の光がＬ１の方向に、それぞれほぼ６０°反対側を向いて２方向の出射方向を持って出射する。
【００４３】
この２方向の指向性は、出射面上のある出射位置をＯとしたときの、出射位置Ｏにおける出射光の指向特性は図４の（ａ）に示した如くになる。ここで、図４の（ａ）の見方について簡単に説明する。Ｘ−Ｘは光導波方向での出射面を示していて、Ｏは出射面上のある出射位置を示している。Ｚ軸は位置Ｏでの垂直軸を示していて、このＺ軸を０°にして方向を決めている。長さｍは光強度のピークを表している。光強度のピークが現れる角度を＋γ°、−γ°で表している。ｗは出射出力半値幅（以降、出力の幅と呼ぶ）を表している。図４の（ａ）において、位置Ｏでの出射光にはＱＲ１とＱＬ１の２つの指向特性が現れる。ＱＲ１の出射方向は＋γ°の方向で強度ｍのピークが現れる。この＋γ°の方向は図４の（ｂ）においてのＲ１の方向を指しており、前述したように概ね６０°の方向になる。これに対して、ＱＬ１の出射方向は−γ°の方向で強度のピークが現れる。この−γ°の方向は図４の（ｂ）においてのＬ１の方向を指しており、前述したように概ね−６０°の方向になる。このように、導光板２１の対向する一対の入射面２１ａ１、２１ａ２に光源を配置すると２つの方向に指向特性を持った出射光が現れる。
【００４４】
次に、三角形のプリズムシートなる指向性調整シート２５を用いた場合の出射方向について図５を用いて説明する。図５の（ｂ）において、導光板２１から出射したＲ１の方向の光は指向性調整シート２５なるプリズムシートによって屈折を起こしてＲ２の方向に光路は変わる。これは、図６に示すように、指向性調整シート２５の下面に入射したＲ１方向の光は指向性調整シート２５の下面の入射境界面で屈折を起こし、更に、プリズム２５ａの斜面２５ｄから出射する光は屈折を起こしてＲ２の方向に出射する。このＲ２方向の出射角は２度の屈折によってＲ１方向の出射角より小さくなり、出射角が小さくなる方向に変化する。同様に、導光板２１から出射したＬ１の方向の光は指向性調整シート２５の下面とプリズム２５ａの斜面２５ｅの作用を受けてＬ２の方向に光路は変わる。このＬ２方向の出射角は２度の屈折によってＬ１方向の出射角より小さくなり、出射角が小さくなる方向に変化する。
【００４５】
次に、指向性調整シート２５からＲ２の方向やＬ２の方向に出射する光の指向特性は図５の（ａ）に示すように、出射位置Ｏにおいて２つの指向特性を持った光が現れる。指向特性ＱＲ１は出射方向Ｒ２の光によって現れ、指向特性ＱＬ２は出射方向Ｌ２の光によって現れる。図５の（ａ）で示したＱＲ１とＱＬ１の指向特性は、出射方向が指向性調整シート２５によって＋δ°と−δ°の方向で光強度がピークとなる。この指向特性ＱＲ２とＱＬ２によって形成された形状はハート形の形状をなしていると云える。また、δ°の角度は図４の（ａ）で示したγ°の角度より小さいものである。この２つの方向の指向特性を持った出射光の２つの方向に挟まれた角度β°は図６に示す三角形のプリズム２５ａの頂点２５ｃの頂角α°によって決まってくる。即ち、頂角α°が変われば２つの方向に挟まれた角度β°は変わってくる。これにより、角度β°は頂角α°によって自由に調整することができる。尚、第１実施形態での指向性調整シート２５の三角形のプリズム２５ａは、斜面２５ｄ、２５ｅの傾斜角が等しい二等辺三角形のプリズムを用いており、頂角α°は２つの出射方向の角度（＋δ°、−δ°）で光強度のピークが得られる角度になっている。
【００４６】
ここで、図７を用いて更に詳細に説明する。図７から、左右の光源２２を点灯した場合は＋３０°と−３０°（実線のカーブ）の近辺で光強度のピークが現れる。右側光源のみ点灯の場合は−３０°（鎖線のカーブ）の近辺で光強度がピークになり、左側光源のみ点灯の場合は＋３０°（一点鎖線のカーブ）の近辺で光強度がピークになる。以上のことから、プリズムの頂角α＝１００°のプリズムシートを用いた場合には＋３０°と−３０°の方向に出射方向が変わり、２つの出射方向をまたぐ間隔は狭くなって現れてくる。光調整シートが無い状態（図４に示した状態）と比較すると、光強度のピークが現れる角度は約半分近く小さくなっている。
【００４７】
上記の構成をなすバックライトユニット２０を液晶表示パネル３０の背面に備えて表示装置４０を構成すると、例えば、車載用のカーナビゲーションや液晶テレビなどに用いると、表示画像が運転席と助手席の両方から良く見えるようになる。
【００４８】
また、第１実施形態の表示装置は２つの方向に同時に指向するが、何れかの方向に指向させるかを選択することも可能である。例えば、図５において、バックライトユニット２０の導光板２１の入射面２１ａ１側の光源２２のみを点灯させると指向特性ＱＬ２で示される１方向での出射方向が現れ、入射面２１ａ２側の光源２２のみを点灯させると指向特性ＱＲ２で示される１方向での出射方向が現れる。このように、選択的に出射方向を変えて利用することも可能になる。
【００４９】
また、従来技術で発生を見たホットスポット（暗部）に関しては、導光板２１の両側の入射面２１ａ、１２１ａから光源２２の光を採光するので、入射面２１ａ１の近傍で発生するホットスポットは入射面２１ａ２から入射する光で消え去り、入射面２１ａ２の近傍で発生するホットスポットは入射面２１ａ１から入射する光で消え去る。これによって、ホットスポットが発生しないバックライトユニットが得られる。従来技術にあっては、バックライトユニットを大きくし、且つ、表示装置も大きくしてホットスポット部分を表示領域に入らないようにしていたが、本発明においてはその必要もなくなり、バックライトユニットや表示装置を小さくすることができる。
【００５０】
尚、第１実施形態においては、指向性調整シート２５に三角形のプリズムシートを用いた。指向性調整シート２５はプリズムシートに限るものではなく、凸形状をなしたレンチキュラーレンズシートを用いても似たような効果を得る。また、レンチキュラーレンズの曲率半径を変化させることにより２方向の出射方向の間隔を調整することができる。三角形のプリズムレンズやレンチキュラーレンズは形状がシンプルであるので、シートの押し出し成形法やホットプレス成形法などで容易に製作することができる。
【００５１】
以上述べた第１実施形態のバックライトユニット２０は、指向性調整シート２５のプリズム２５ａの凸部を液晶表示パネル３０側に向けて配置した構成を取っているが、プリズムの凸部を導光板側に向けて配置した構成を取っても同様な結果を得ることができる。図８は指向性調整シート３５を他の配置形態を取った説明図で、指向性調整シート３５の三角形状をなすプリズム３５ａの頂点３５ｃを導光板２１側に向けた配置になっている。そして、プリズム３５ａの平行な稜線が光源の配置軸と平行な配置になっている。
【００５２】
導光板２１から出射した出射光Ｌ１は指向性調整シート３５のプリズム３５ａに入射し、プリズム３５ａの斜面３５ｅで全反射をおこして、Ｌ７の出射光となって指向性調整シート３５から出射する。出射光Ｌ７はＬ１の光よりも出射方向が角度的に立ち上がった方向に出射する。同様に、導光板２１から出射した出射光Ｒ１はプリズム３５ａの斜面３５ｄで全反射をおこして、Ｒ７の出射光となって指向性調整シート３５から出射する。この出射光Ｒ７もＲ１の光よりも出射方向が角度的に立ち上がった方向に出射する。かくして、指向性調整シート３５からは２つの出射方向を持った出射光が得られる。プリズム３５ａの斜面３５ｄと斜面３５ｅは傾斜角が同じの二等辺三角形の斜面をなしているので、２つの出射方向は正反対を向いた出射方向になり、図５に示したのと同じ様な指向特性が得られる。
【００５３】
（第２実施形態）次に、本発明の第２実施形態に係るバックライトユニットと表示装置について図９〜図１２を用いて説明する。ここで、図９は本発明の第２実施形態に係る表示装置の側面図を示している。また、図１０は図９における拡散シートからの出射光の指向性を説明する模式図で、図１０の（ａ）は拡散シートからの出射光の指向特性を示した模式図、図１０の（ｂ）は拡散シートからの出射方向を示した模式図を示している。また、図１１は図９における指向性調整シートからの出射光の指向性を説明する模式図で、図１１の（ａ）は指向性調整シートからの出射光の指向特性を示した模式図、図１１の（ｂ）は指向性調整シートからの出射方向を示した模式図を示している。また、図１２は図９における表示装置の出射方向を示した斜視図を示している。尚、前述の第１実施形態で用いた構成部品と同じ仕様の構成部品は同一符号を付して説明するが、説明は必要限度に留めることにする。
【００５４】
第２実施形態の表示装置６０は、図９に示すように、液晶表示パネル３０の背面にバックライトユニット５０を備えたものからなる。液晶表示装置３０は前述の第１実施形態での液晶表示パネルと同じ仕様のものを用いているので、ここでの仕様説明は省略する。バックライトユニット５０は導光板２１の対向する一対の入射面２１ａ１、２１ａ２にそれぞれ接近して光源２２を配設し、導光板２１の下面側に反射シート２３を配設し、導光板２１の上面側に拡散シート５４と指向性調整シート２５を積層して配設した構成をなしている。
【００５５】
ここで、第２実施形態のバックライトユニット５０の構成は、前述の第１実施形態でのバックライトユニットの構成と対比すると、拡散シート５４を導光板２１と指向性調整シート２５の間に配設した構成のみが異なっている。そして、構成部品である導光板２１、光源２２、指向性調整シート２５は前述の第１実施形態の仕様のものと同じ仕様のものを使用している。従って、第２実施形態では、拡散シート５４を設けたことによる作用、効果を主体にして説明することにする。
【００５６】
ここで、拡散シート５４はシリカ微粒子を透明な樹脂に分散してシート形状に仕上げたものを使用している。しかしながら、拡散シート５４はこれに限るものではなく、樹脂シートの表面に微小な凹凸を設けて梨地仕様に仕上げたものなど、その他公知のものを用いても構わない。
【００５７】
導光板２１の出射面２１ｃから出射する光の指向特性は、前述の第１実施形態で図４をもって説明した如く、概ね＋６０°と−６０°の２つの方向に出射方向を持った光が出射する。この出射光が拡散シート５４を透過したときの指向特性は図１０の（ａ）に示す指向特性が現れる。ここで、図４の（ａ）と図１０の（ａ）を比較しながら拡散シート５４の作用、効果を説明する。
【００５８】
拡散シート５４を透過した光は拡散されるため、光強度は導光板２１を出射した光よりも弱くなる。また、拡散によって出力の幅（出射出力半値幅）に広がりが現れる。図４の（ａ）においては、斜線で示した領域を指向特性ＱＬ１、ＱＲ１の出力の幅ｗとすると、出力の幅は狭くなっている。これに対して、図１０の（ａ）では、２つの指向特性ＱＬ３、ＱＲ３の領域は、図４の（ａ）と比較して出力の幅は広がっている。このように、拡散した出射光は指向特性の出力の幅を広げる作用をなす。更にまた、出射光の出射方向であるが、図１０の（ａ）での±ε°の方向は、図４の（ａ）での±γ°の方向と比較するとＺ軸の０度に近づいて起きあがった方向に変化している。これは、光が拡散される中で出射角の小さい角度のものが多く出射するものと推量される。以上述べたように、拡散シート５４を設けることにより出力の幅が広がり、且つ、出射方向が立ち上がっての２つの出射方向が近づいた指向特性が現れる。
【００５９】
次に、このような指向特性を持った拡散シート５４からの出射光は指向性調整シート２５を透過すると図１１の（ａ）に示す指向特性が現れる。拡散シートを設けていない前述の第１実施形態での図５の（ａ）で示した指向特性ＱＬ２、ＱＲ２と比較すると、斜線で示した指向特性ＱＬ４とＱＲ４は出力の幅が広がり、また、±θ°の角度も図５の（ａ）での±δ°より小さくなって、２つの指向特性ＱＬ４とＱＲ４は接近してきて整ったハート形の形状をなす指向特性が得られる。
【００６０】
以上の構成をなしたバックライトユニット５０を備えた表示装置の指向特性を３次元的に見ると図１２に示すようになる。液晶表示パネル３０からは前述の図１１で示したバックライトユニット５０に現れた指向特性と同じ指向特性が現れる。今、図１２において、表示画面位置Ｏからの出射光は、Ｚ軸を０°とすると、０°からｘ軸方向に向かって＋θ°離れたＱ３の方向と、−θ°離れたＱ４の方向の２つの方向に指向特性が現れる。このＱ３、Ｑ４の方向はバックライトユニット５０に現れた出射方向と同じである。バックライトユニット５０で現れた指向特性ＱＬ４とＱＲ４とが重なり合ってハート形なる形状の指向特性（Ｓ）が得られる。また、拡散シート５４を設けていることによりそれぞれの出力の幅が広くなって現れる。
【００６１】
従って、Ｑ３の方向とＱ４の方向に強い光が出射しているので、Ｑ３の方向とＱ４の方向からは表示画像が良く見えるようになる。また、Ｑ３の方向、及びＱ４の方向での出力の幅は共に広くなっているので、Ｑ３の方向やＱ４の方向で見る位置が多少ずれた位置で見ても鮮明さが欠けることなく十分に表示画像が視認されるようになる。
【００６２】
また、バックライトユニット５０からは拡散光が出射していることから出射光に強弱が少なく、均一な明るさの表示画像が得られる。
【００６３】
尚、Ｑ３の方向やＱ４の方向は、前述の第１実施形態で説明したことではあるが、指向性調整シート２５であるプリズムシートのプリズム頂角の角度を変えることによって出射方向は自由に変えることができる。
【００６４】
第２実施形態のバックライトユニット５０を車載用のカーナビゲーションや液晶テレビなどに搭載することによって、運転席と助手席から同時に表示画像が明るく鮮明に視認することができる。
【００６５】
（第３実施形態）次に、本発明の第３実施形態に係るバックライトユニット及び表示装置について図１３〜図１６を用いて説明する。ここで、図１３は本発明の第３実施形態に係る表示装置の側面図を示している。また、図１４は図１３における指向性調整シートからの出射光の指向性を説明する模式図で、図１４の（ａ）は指向性調整シートからの出射光の指向特性を示した模式図、図１４の（ｂ）は指向性調整シートからの出射方向を示した模式図を示している。また、図１５は図１３における指向性調整シートの作用を説明する説明図を示している。また、図１６は指向性調整シートの他の形状を示した側面図を示している。
【００６６】
第３実施形態における表示装置８０は、図１３に示すように、液晶表示パネル３０の背面にバックライトユニット７０を備えたものから構成している。ここでのバックライトユニット７０は、導光板２１の対向する一対の入射面２１ａ１、２１ａ２に接近してそれぞれ光源２２を配設し、導光板２１の下面側に反射シート２３を配設し、導光板２１の上面側に拡散シート５４と指向性調整シート７５を積層したものから構成している。第３実施形態でのバックライトユニット７０は前述の第２実施形態でのバックライトユニットと対比すると、指向性調整シート７５の仕様のみが異なっていて、他の構成部品は前述の第２実施形態での構成部品と同じ仕様の部品を使用している。従って、ここでは指向性調整シート７５を主体にして説明し、他の構成部品の説明は必要限度に留めることにする。
【００６７】
第３実施形態においては、指向性調整シート７５は凸形状が台形のプリズム７５ａをなしたプリズムシートを用いている。この台形プリズム７５ａのプリズムシートは、図１５に示すように、斜面角ψの等しい２つの傾斜面７５ｄ、７５ｅを持ち、先端は平坦面７５ｆを持った形状の二等辺なる台形プリズムをなしている。台形のピッチや高さは何れも数１０μｍの大きさであるが、図１３、図１４においては誇張して大きく描いている。
【００６８】
指向性調整シート７５に上記のような台形プリズム７５ａのプリズムシートを用いるので、図１４の（ｂ）に示すように、導光板２１の入射面２１ａ１から入射した光源２２の光の出射光は拡散シート５４を透過して指向性調整シート７５から出射するときはＬ６ａとＬ６ｂの２つの方向に指向する出射光が現れる。同じように、導光板２１の入射面２１ａ２から入射した光源２２の光の出射光は拡散シート５４を透過して指向性調整シート７５から出射するときはＲ６ａとＲ６ｂの２つの方向に指向する出射光が現れる。そして、それらの出射光の指向特性は図１４の（ａ）に示す指向特性が現れる。
【００６９】
図１４の（ａ）において、指向性調整シート７５の位置Ｏからは０°のＺ軸に対して＋側の方向には、＋θ°の方向に光強度が最大を示す指向特性ＱＲ６ｂのものと＋χ°の方向に光強度が最大を示す指向特性ＱＲ６ａの２つの指向特性を持つ出射光が現れる。＋θ°方向の指向特性ＱＲ６ｂを示す出射光は図１４の（ｂ）においてＲ６ｂの方向に出射する出射光で、これは、台形プリズム７５ａの傾斜面７５ｄから出射する出射光によって示される。また、＋χ°方向の指向特性ＱＲ６ａを示す出射光は図１４の（ｂ）においてＲ６ａの方向に出射する出射光で、これは、台形プリズム７５ａの先端の平坦面７５ｆから出射する出射光によって示される。この指向特性ＱＲ６ｂと指向特性ＱＲ６ａは何れも入射面２１ａ２から入射した光の導光板２１からの出射光によって得られる。
【００７０】
これに対して、０°のＺ軸に対して−側の方向には、−θ°の方向に光強度が最大を示す指向特性ＱＬ６ｂのものと−χ°の方向に光強度が最大を示す指向特性ＱＬ６ａの２つの指向特性を持つ出射光が現れる。−θ°方向の指向特性ＱＬ６ｂを示す出射光は図１４の（ｂ）においてＬ６ｂの方向に出射する出射光で、これは、台形プリズム７５ａの傾斜面７５ｅから出射する出射光によって示される。また、−χ°方向の指向特性ＱＬ６ａを示す出射光は図１４の（ｂ）においてＬ６ａの方向に出射する出射光で、これは、台形プリズム７５ａの先端の平坦面７５ｆから出射する出射光によって示される。この指向特性ＱＬ６ｂと指向特性ＱＬ６ａは何れも入射面２１ａ１から入射した光の導光板２１からの出射光によって得られる。
【００７１】
次に、４方向に出射方向が現れる理由について図１５を用いて説明する。図１５において、出射光Ｒ５ａ、Ｒ５ｂは入射面２１ａ２から入射した光の導光板２１からの出射光を示している。また、出射光Ｌ５ａ、Ｌ５ｂは入射面２１ａ１から入射した光の導光板２１からの出射光を示している。出射光Ｒ５ａは台形プリズム７５ａの先端の平坦面７５ｆの境界面で屈折を起こしてＲ６ａ方向に出射する。また、出射光Ｒ５ｂは台形プリズム７５ａの傾斜面７５ｄの境界面で屈折を起こしてＲ６ｂの方向に出射する。ここで、平坦面７５ｆに入射する入射角と傾斜面７５ｄに入射する入射角が異なっているので屈折を起こしての出射する出射方向が異なってきて、図１５に示すＲ６ａの方向とＲ６ｂの方向の２方向に分かれて出射する。
【００７２】
同様にして、出射光Ｌ５ａは台形プリズム７５ａの先端の平坦面７５ｆの境界面で屈折を起こしてＬ６ａ方向に出射する。また、出射光Ｌ５ｂは台形プリズム７５ａの傾斜面７５ｅの境界面で屈折を起こしてＬ６ｂの方向に出射する。ここで、平坦面７５ｆに入射する入射角と傾斜面７５ｅに入射する入射角が異なっているので屈折を起こしての出射する出射方向が異なってきて、図１５に示すＬ６ａの方向とＬ６ｂの方向の２方向に分かれて出射する。このように、台形プリズム７５ａの先端の平坦面に入射するか、或いは傾斜面に入射するかによって出射方向が分かれてくる。
【００７３】
以上のことによって、指向性調整シート７５に台形のプリズムシートを用いると４方向に分かれての出射方向が現れる。このように４方向に光は進むが、プリズムの頂角を調整することによって、Ｌ６ａ方向の光とＬ６ｂ方向の光を合成した光、Ｒ６ａ方向とＲ６ｂ方向の光を合成した光にすることができる。これにより、２方向に出射する幅の広いブロードな光とすることもできる。また、拡散シートを用いていることよりそれぞれの出力の幅（出射出力半値幅）も広くなって現れる。また、出射方向の角度などは台形プリズム７５ａの傾斜面の傾斜角ψ°を変えることによって調整することができる。
【００７４】
尚、第３実施形態では台形のプリズムシートを用いたが、図１６に示す形状のプリズムシートを用いても４方向または広い出射幅である２方向に出射方向を持ったバックライトユニットが得られ、同様な効果を奏する。
【００７５】
図１６に示す指向性調整シート９５のプリズムシートは凸形状が三角形の山を持ったプリズム９５ａを複数有し、隣り合うプリズム９５ａの間の谷９５ｇは平坦面をなしているプリズムシートである。尚、９５ｂは稜線を示している。谷９５ｇの平坦面は前述の台形プリズムの先端の平坦面と同じ作用をなす。
【００７６】
第３実施形態のバックライトユニット７０は、導光板２１の両側の光源２２の同時点灯によって４方向に出射方向が現れるが、片側だけの点灯によって片側２方向に出射方向が現れる。両側の光源２２の同時点灯、片側点灯の切り換えによって４方向や２方向の出射方向を得ることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る表示装置の側面図である。
【図２】図１における導光板の出射面に設けた複数の対称な形状をなす凹溝の役割を説明する拡大説明図である。
【図３】図１における指向性調整シートの平面図で、光源との配置関係も示した図である。
【図４】図１における導光板からの出射光の指向性を説明する模式図で、図４の（ａ）は導光板からの出射光の指向特性を示した模式図、図４の（ｂ）は導光板からの出射方向を示した模式図である。
【図５】図１における指向性調整シートからの出射光の指向性を説明する模式図で、図５の（ａ）は指向性調整シートからの出射光の指向特性を示した模式図、図５の（ｂ）は指向性調整シートからの出射方向を示した模式図である。
【図６】図５における指向性調整シートの指向性を説明する説明図である。
【図７】図１におけるバックライトユニットの指向特性を示すグラフである。
【図８】指向性調整シートの他の配置形態の作用を模式的に示した説明図である。
【図９】本発明の第２実施形態に係る表示装置の側面図である。
【図１０】図９における拡散シートからの出射光の指向性を説明する模式図で、図１０の（ａ）は拡散シートからの出射光の指向特性を示した模式図、図１０の（ｂ）は拡散シートからの出射方向を示した模式図を示している。
【図１１】図９における指向性調整シートからの出射光の指向性を説明する模式図で、図１１の（ａ）は指向性調整シートからの出射光の指向特性を示した模式図、図１１の（ｂ）は指向性調整シートからの出射方向を示した模式図を示している。
【図１２】図９における表示装置の出射方向を示した斜視図である。
【図１３】本発明の第３実施形態に係る表示装置の側面図である。
【図１４】図１３における指向性調整シートからの出射光の指向性を説明する模式図で、図１４の（ａ）は指向性調整シートからの出射光の指向特性を示した模式図、図１４の（ｂ）は指向性調整シートからの出射方向を示した模式図である。
【図１５】図１３における指向性調整シートの作用を説明する説明図である。
【図１６】指向性調整シートの他の形状を示した側面図である。
【図１７】特許文献１に示された所の拡散光制御用光学シートの１例を示す拡大断面図である。
【図１８】従来技術でのバックライトユニットの導光板に発生するホットスポット（暗部）の説明図である。
【符号の説明】
【００７８】
２０、５０、７０      バックライトユニット
２１、３１、４１      導光板
２１ａ１、２１ａ２      入射面
２１ｃ      出射面
２１ｅ      凹溝
２２      光源
２３      反射シート
２５、３５、７５、９５      指向性調整シート
２５ａ、３５ａ、７５ａ、９５ａ      プリズム
２５ｂ、９５ｂ      稜線
２５ｃ、３５ｃ      頂点
３０      液晶表示パネル
４０、６０、８０      表示装置
５４      拡散シート
【図１】
2008091287.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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