(57)【要約】【課題】  表示装置の視認性を低下させることのない集光フィルタを提供する。【解決手段】  透明平面基板１６１の表面上に複数のプリズム１６２〜１６８が形成され、複数のプリズム１６２〜１６８により光源１１からの光を集光する集光フィルタ１６であって、複数のプリズム１６２〜１６８は、それぞれ、透明平面基板１６１の表面上の特定方向（Ｘ方向）に延在する直線形状を呈し、該特定方向に直交する方向（Ｙ方向）に配列されているものであり、複数のプリズム１６２〜１６８のうち集光フィルタ１６の中心部にあるプリズムからの出射光の指向方向は、透明平面基板１６１の表面に対し略垂直であり、複数のプリズム１６２〜１６８のうち集光フィルタ１６の端部にあるプリズムからの出射光の指向方向は、透明平面基板１６１の表面に対して略垂直な方向よりも上記中心部側に傾いているものである。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面基板の表面上に複数のプリズムが形成され、前記複数のプリズムにより光源からの光を集光する集光フィルタであって、
前記複数のプリズムは、それぞれ、前記表面上の特定方向に延在する直線形状を呈し、前記特定方向に直交する方向に配列されているものであり、
前記複数のプリズムのうち前記集光フィルタの中心部にあるプリズムからの出射光の指向方向は前記表面に対し略垂直であり、
前記複数のプリズムのうち前記集光フィルタの端部にあるプリズムからの出射光の指向方向は、前記表面に対して略垂直な方向よりも前記中心部側に傾いているものである集光フィルタ。
【請求項２】
請求項１記載の集光フィルタであって、
前記複数のプリズムは、不規則に配列されているものである集光フィルタ。
【請求項３】
請求項２記載の集光フィルタであって、
前記複数のプリズムの各々の頂部の前記表面からの高さは同一である集光フィルタ。
【請求項４】
請求項３記載の集光フィルタであって、
前記複数のプリズムは前記配列方向に連続して形成されており、
前記複数のプリズムは、それぞれ等しい頂角を有し、
前記複数のプリズムのうち隣接する２つのプリズムで挟まれる谷部の前記表面からの高さがばらつきを持つものである集光フィルタ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか記載の集光フィルタであって、
前記表面の反対面に前記複数のプリズムが更に形成されており、
前記反対面に形成されている複数のプリズムは、当該複数のプリズムの配列方向が前記表面に形成されている複数のプリズムの配列方向と直交するように形成されているものである集光フィルタ。
【請求項６】
液晶層を背面側から照明するための光源を有する液晶表示装置であって、
前記光源からの光を前記液晶層側にむけるための導光板と、前記導光板から出射される光を集光して前記液晶層に入射させる請求項１〜５のいずれか記載の集光フィルタと、前記液晶層とがこの順に積層された液晶表示装置。
【請求項７】
液晶層を背面側から照明するための光源を有する液晶表示装置であって、
前記光源からの光を前記液晶層側にむけるための導光板と、前記導光板から出射される光を集光して前記液晶層に入射させる請求項１〜４のいずれか記載の第１の集光フィルタと、前記第１の集光フィルタから出射される光を集光して前記液晶層に入射させる請求項１〜４のいずれか記載の第２の集光フィルタと、前記液晶層とがこの順に積層され、
前記第１の集光フィルタのプリズムの配列方向と、前記第２の集光フィルタのプリズムの配列方向とが互いに直交するように配置されているものである液晶表示装置。
【請求項８】
画像を表示する表示装置であって、
請求項１〜５のいずれか記載の集光フィルタを前記表示装置の表示面に貼り付けた表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板上に複数のプリズムが形成され、該複数のプリズムにより光源からの光を集光する集光フィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、液晶分子の光学異方性、配向性、流動性及び誘電異方性という電気光学効果を利用して、光の透過率や反射率を変化させて画像等を表示するものである。この液晶表示装置は肉薄かつ軽量で、消費電力が少ないため、今日では、パーソナルコンピュータ、テレビ受像機、携帯端末等に広く利用されている。
【０００３】
又、液晶表示装置は、例えば、バックライト用の光源（冷陰極管）と、光源からの光を導出する導光板と、光を拡散する拡散フィルムと、導光板からの光を集光して液晶層に入射させるプリズムシートと、液晶層を有する液晶表示パネル等とを順次積層したものからなる。この液晶表示装置では、光源からの光を導光板から拡散フィルムに導き、この拡散フィルムで均一に拡散した光を、プリズムシートにより集光して液晶層に入射させている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２５８６９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の液晶表示装置にあっては、プリズムシートに形成されている複数のプリズムレンズの各々からの出射光の指向方向は、液晶層の全体に渡って、液晶層に対し略垂直の方向となっている。液晶表示装置の表示面の端の方では、利用者が表示面を液晶層に対し斜めに見ることになるため、上記のようなプリズムシートを用いた場合には、表示面の端において利用者の目に届く光量が低下し、視認性が低下するという問題点がある。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みて為されたものであり、表示装置の視認性を低下させることのない集光フィルタを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の集光フィルタは、平面基板の表面上に複数のプリズムが形成され、前記複数のプリズムにより光源からの光を集光する集光フィルタであって、前記複数のプリズムは、それぞれ、前記表面上の特定方向に延在する直線形状を呈し、前記特定方向に直交する方向に配列されているものであり、前記複数のプリズムのうち前記集光フィルタの中心部にあるプリズムからの出射光の指向方向は前記表面に対し略垂直であり、前記複数のプリズムのうち前記集光フィルタの端部にあるプリズムからの出射光の指向方向は、前記表面に対して略垂直な方向よりも前記中心部側に傾いているものである。
【０００８】
この構成により、端部にあるプリズムからの出射光が集光フィルタの中心部側に傾いているため、例えば、集光フィルタを液晶表示装置の導光板と液晶層との間に設けた場合、液晶表示装置の前方にいる利用者の目に入射する光のうち、液晶表示装置の端部から出射される光の光量の低下を防ぐことができる。このため、液晶表示装置の端部における視認性を良好にすることができる。
【０００９】
又、本発明の集光フィルタは、前記複数のプリズムが不規則に配列されているものである。
【００１０】
この構成により、モアレを低減することができる。
【００１１】
又、本発明の集光フィルタは、前記複数のプリズムの各々の頂部の前記表面からの高さが同一である。
【００１２】
この構成により、複数のプリズムの各々の頂部の平面基板表面からの高さが同一であるため、例えば、集光フィルタを液晶表示装置内部に設ける場合、液晶表示装置の平面性を損なうことがない。したがって、モアレを軽減しながら、液晶表示装置の平面性悪化による光量むらの無い、高品質な液晶表示装置を実現することができる。
【００１３】
又、本発明の集光フィルタは、前記複数のプリズムは前記配列方向に連続して形成されており、前記複数のプリズムが、それぞれ等しい頂角を有し、前記複数のプリズムのうち隣接する２つのプリズムで挟まれる谷部の前記表面からの高さがばらつきを持つものである。
【００１４】
この構成により、複数のプリズムの各々の頂角が等しいため、集光効果を損なわずにモアレ低減や平面性の確保を実現することができる。
【００１５】
又、本発明の集光フィルタは、前記表面の反対面に前記複数のプリズムが更に形成されており、前記反対面に形成されている複数のプリズムは、当該複数のプリズムの配列方向が前記表面に形成されている複数のプリズムの配列方向と直交するように形成されているものである。
【００１６】
この構成により、光源から入射された光を効率良く集光して出射させることができる。
【００１７】
本発明の液晶表示装置は、液晶層を背面側から照明するための光源を有する液晶表示装置であって、前記光源からの光を前記液晶層側にむけるための導光板と、前記導光板から出射される光を集光して前記液晶層に入射させる前記集光フィルタと、前記液晶層とがこの順に積層されたものである。
【００１８】
本発明の液晶表示装置は、液晶層を背面側から照明するための光源を有する液晶表示装置であって、前記光源からの光を前記液晶層側にむけるための導光板と、前記導光板から出射される光を集光して前記液晶層に入射させる第１の前記集光フィルタと、前記第１の前記集光フィルタから出射される光を集光して前記液晶層に入射させる第２の前記集光フィルタと、前記液晶層とがこの順に積層され、前記第１の前記集光フィルタのプリズムの配列方向と、前記第２の前記集光フィルタのプリズムの配列方向とが互いに直交するように配置されているものである。
【００１９】
本発明の表示装置は、画像を表示する表示装置であって、前記集光フィルタを前記表示装置の表示面に貼り付けたものである。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、表示装置の視認性を低下させることのない集光フィルタを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する、
図１は、本発明の実施形態を説明するための液晶表示装置の概略断面図である。
液晶表示装置１００は、液晶層１７を背面側から照明するための冷陰極管等からなる光源１１と、光源１１からの光を反射する反射板１２と、光源１１からの光及び反射板１２で反射された光を液晶層１７側に向けるための導光板１４と、導光板１４内から出てくる光を導光板１４内あるいは液晶層１７側に戻すための拡散板（又は反射板）１３と、導光板１４から出射された光を拡散する拡散フィルム１５と、拡散フィルム１５で拡散された光を集光して液晶層１７に入射させる集光フィルタ１６と、偏光板１８及び１９と、液晶層１７とを備える。図１に示すように、拡散板（又は反射板）１３、導光板１４、拡散フィルム１５、集光フィルタ１６、偏光板１８、液晶層１７、及び偏光板１９は、この順に積層されている。
【００２２】
集光フィルタ１６は、フィルムやシート等の透明平面基板の表面上に複数のプリズムがフォトポリマー等により形成され、この複数のプリズムにより光源１１からの光を集光するものである。透明平面基板は、例えば、ガラスやプラスチック等の素材が用いられる。
【００２３】
図２は、集光フィルタ１６を図１の上方向から見た平面図である。
図２（ａ）に示したように、集光フィルタ１６には、集光フィルタ１６を液晶表示装置１００の表示面の中心前方にある点ａ（図１、２参照）から見るときに、集光フィルタ１６を真っ直ぐに見ることが可能な領域３１と、点ａからＸ方向に向かって斜めに見なければならない領域３２とが存在する。又、図２（ｂ）に示したように、集光フィルタ１６には、集光フィルタ１６を点ａから見るときに、集光フィルタ１６を真っ直ぐに見ることが可能な領域３３と、点ａからＹ方向に向かって斜めに見なければならない領域３４とが存在する。以下では、領域３１と領域３３のことを集光フィルタ１６の中心部といい、領域３２と領域３４のことを集光フィルタ１６の端部という。
【００２４】
以下、図１の集光フィルタ１６の具体的構成について第一〜第四実施形態で説明する。
（第一実施形態）
図３は、本発明の第一実施形態を説明するための集光フィルタの概略構成を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）のＹ方向から見た図である。
図３の集光フィルタ１６は、フィルムやシート等の透明平面基板１６１の表面の片面に、複数のプリズム１６２〜１６８がフォトポリマー等により形成されたものである。透明平面基板１６１は、例えば、ガラスやプラスチック等の素材が用いられる。又、集光フィルタ１６は、透明平面基板１６１と複数のプリズム１６２〜１６８とを一体のものとして形成しても良い。集光フィルタ１６は、プリズム１６２〜１６８が形成されている表面の反対面が導光板１４と対向するように（プリズム１６２〜１６８の頂部が液晶層１７に対向するように）、つまり、図３（ｂ）の下方向に導光板１４が存在するように配置されている。尚、図３では、集光フィルタの表面には７つのプリズムしか記載していないが、実際には、プリズム１６４とプリズム１６３との間や、プリズム１６６とプリズム１６７との間に、それぞれ多数のプリズムが形成されている。図３においては、集光フィルタ１６の中心（集光フィルタ１６のＸ方向の長さの中間位置）にプリズム１６５の図３のＸ方向の幅の中点が一致するように、プリズム１６５が形成されている。
【００２５】
プリズム１６２〜１６８の各々は、集光フィルタ１６の表面上の特定方向（図３のＹ方向）に延在する直線形状を呈しており、その形状は三角柱となっている。プリズム１６２〜１６８は、特定方向と直交する方向（図３のＸ方向）に同一の配列ピッチＰで配列されている。この配列は、液晶層１７に形成される表示画素の配列に対応する配列となっている。つまり、液晶層１７に形成される表示画素のうち、Ｙ方向に並ぶ複数の表示画素からなる表示画素列の１つに、１つのプリズムが対応するようになっている。ここで、配列ピッチＰは、プリズム１６２〜１６８の隣接する２つのプリズムのそれぞれのＸ方向の幅の中心同士を結んだ長さのことをいう。
【００２６】
プリズム１６２〜１６８は、Ｘ方向に向かって連続して形成されているが、これは連続して形成するのが好ましいが、隙間をあけて形成してあっても良い。プリズム１６２〜１６８の各々の頂部の透明平面基板１６１の表面からの高さは等しくなっている。プリズム１６２〜１６８の各々の頂角（頂部の角度のこと）は等しくなっており、その角度は４５°〜１５０°の範囲に設計されている。プリズム１６２〜１６８の各々のＸ方向の幅は、例えば、液晶層１７に形成される表示画素やそのカラーフィルタ等のＸ方向の幅と同等か又は小さいサイズ、即ち、５μｍから５００μｍ程度である。
【００２７】
プリズム１６２〜１６８の各々は、その頂角の二等分線（図３中の点線矢印で示した線、図３では一部のみ記載している）が、プリズム１６５の頂部上方（例えば、図１の点ａを通る透明平面基板１６１の表面に平行な直線上）で交わるように設計されている。透明平面基板１６１の表面の法線と、プリズム１６２〜１６８の各々の頂角の二等分線とのなす角は、プリズム１６５からＸ方向に離れるにしたがって、大きくなっている。図３（ｂ）で説明すると、プリズム１６２の頂角の二等分線と透明平面基板１６１の表面の法線とのなす角θ１は、プリズム１６３の頂角の二等分線と透明平面基板１６１の表面の法線とのなす角θ２よりも大きくなっている。同様に、プリズム１６８の頂角の二等分線と透明平面基板１６１の表面の法線とのなす角θ４は、プリズム１６７の頂角の二等分線と透明平面基板１６１の表面の法線とのなす角θ３よりも大きくなっている。尚、プリズム１６５の頂角の二等分線と透明平面基板１６１の表面の法線とのなす角は０°となっている。
【００２８】
集光フィルタ１６のプリズム１６２〜１６８のうち、プリズム１６２、１６３、１６７、及び１６８は、集光フィルタ１６の端部（図２の領域３２）に形成され、プリズム１６４、１６５、及び１６６は、集光フィルタ１６の中心部（図２の領域３１）に形成されている。
【００２９】
以上のような集光フィルタ１６を有する液晶表示装置１００では、光源１１から導光板１４内部に入射した光が、導光板１４の下面の拡散板（又は反射板）１３で均一に拡散又は反射される。そして、光は全反射の臨界角よりも小さい角度で、導光板１４上面の光出射面から外部へ出射した後、直ちに拡散フィルム１５に入射し、多方向に拡散される。拡散された光は集光フィルム１６に入射し、プリズム１６２〜１６８により光が集光されて液晶層１７に入射される。これにより、液晶表示装置１００の表示輝度を向上させることができる。
【００３０】
図４は、プリズム１６２〜１６８から出射される光の指向特性を示した図である。図４に示す、プリズム１６２〜１６８からの出射光の分布範囲４１〜４５の中に示した矢印は、その長さが長いほど、その方向に多くの光が出射することを意味している。分布範囲４１〜４５の中に示した矢印のうち、最も多くの光が出射する方向を、プリズムからの出射光の指向方向と定義する。
【００３１】
集光フィルタ１６においては、プリズム１６２〜１６８の各々からの出射光の指向方向に向かう光が、全て、プリズム１６５の頂部上方で交わるようになっている。
【００３２】
図４に示すように、光源１１から出射され、拡散フィルム１５で拡散されて集光フィルタ１６に入射された光のうち、プリズム１６５から出射される光の指向方向は、透明平面基板１６１の表面に対して垂直となっている。又、図４には示していないが、集光フィルタ１６の中心部に形成されているプリズム１６４及び１６６の各々からの出射光の指向方向は、透明平面基板１６１の表面に対して垂直な方向よりも中心部側に傾いており、その傾きの角度は、プリズム１６５からＸ方向に離れるにしたがって増加している。中心部側とは、集光フィルタ１６の端部から中心部に向かう方向のことであり、例えば、図３のＸ方向のことである。
【００３３】
プリズム１６２〜１６８は非常に小さく且つ無数に形成されており、集光フィルタ１６から図１の点ａまでの距離は、プリズム１６２〜１６８の配列ピッチに比べて充分に大きいため、集光フィルタ１６の中心部に形成されているプリズム１６４及び１６６の各々からの出射光の指向方向は、透明平面基板１６１の表面に対してほぼ垂直とみなすことができる。
【００３４】
このように、本実施形態の集光フィルタ１６は、その中心部に形成されるプリズムからの出射光の指向方向が、透明平面基板１６１の表面に対してほぼ垂直な方向となっている。このため、集光フィルタ１６の上方に存在する液晶層１７を通過した光も、液晶表示装置１００の表示面の中心部においては、表示面に対してほぼ垂直となり、中心部において従来と変わらない視認性を確保することができる。
【００３５】
又、集光フィルタ１６の端部に形成されているプリズム１６２、１６３、１６７、１６８の各々からの出射光の指向方向も、透明平面基板１６１の表面に対して垂直な方向よりも中心部側に傾いており、その傾きの角度は、プリズム１６５からＸ方向に離れるにしたがって増加している。
【００３６】
図４で説明すると、プリズム１６２から出射される光の指向方向は、透明平面基板１６１の表面に対して垂直な方向よりも角度θ５だけ集光フィルタ１６の中心部側に傾いている。プリズム１６３から出射される光の指向方向は、透明平面基板１６１の表面に対して垂直な方向よりも角度θ６だけ集光フィルタ１６の中心部側に傾いている。角度θ５はθ６よりも大きくなっている。プリズム１６７から出射される光の指向方向は、透明平面基板１６１の表面に対して垂直な方向よりも角度θ７だけ集光フィルタ１６の中心部側に傾いている。プリズム１６８から出射される光の指向方向は、透明平面基板１６１の表面に対して垂直な方向よりも角度θ８だけ集光フィルタ１６の中心部側に傾いている。角度θ８はθ７よりも大きくなっている。
【００３７】
集光フィルタ１６の端部に形成されているプリズムは、中心部からＸ方向に遠く離れた位置にあるため、角度θ５、θ６、θ７、θ８は、０°よりもはるかに大きい値となっており、端部に形成されるプリズムからの出射光の指向方向は、透明平面基板１６１の表面に対してほぼ垂直とみなすことはできず、中心部側に傾いている。
【００３８】
このように、本実施形態の集光フィルタ１６は、集光フィルタ１６の端部に形成されるプリズムについて、そのプリズムからの出射光の指向方向が、透明平面基板１６１の表面に対して垂直な方向よりも中心部側に傾いている。このため、集光フィルタ１６の上方に存在する液晶層１７を通過した光も、液晶表示装置１００の表示面の端部においては、その表示面に対して垂直の方向よりも中心部側に傾くこととなり、液晶表示装置１００の表示面の端部において、従来よりも視認性を向上させることができる。
【００３９】
尚、図４では、図４の下方より光源１１からの光が入射したときの各プリズムの指向特性を示したが、集光フィルタ１６を１８０度回転させて、透明平面基板１６１の反対面が拡散板１８に対向するように液晶表示装置１００内に配置し、プリズム１６２〜１６８の頂部のある方向（図４の上方）より光源１１からの光を入射する場合でも、各プリズムからの出射光の指向特性は上述したものと同様となり、同様の効果を得ることができる。
【００４０】
又、上記では、集光フィルタ１６の中心にあるプリズム１６５からの出射光の指向方向のみが透明平面基板１６１の表面に対し垂直であり、プリズム１６５からＸ方向に離れるにしたがって、各プリズムからの出射光の指向方向が、透明平面基板１６１の表面に対し垂直な方向よりも中心部側に傾いていく構成としたが、集光フィルタ１６の中心部に形成されたプリズムからの出射光の指向方向を透明平面基板１６１の表面に対して垂直な方向とし、集光フィルタ１６の端部に形成されたプリズムからの出射光の指向方向のみを、透明平面基板１６１の表面に対して垂直な方向よりも中心部側に傾ける構成（集光フィルタ１６の端部に形成されたプリズムのみの頂角の二等分線をプリズム１６５の上方で交差するように設計した構成）としても、同様の効果を得ることができる。このようにすれば、端部に形成するプリズムのみの形状を工夫すれば良いため、製造コスト削減に繋がる。
【００４１】
又、上記では、プリズム１６２〜１６８が配列ピッチＰで規則的に配列されているが、配列ピッチＰを同一にせずに、プリズム１６２〜１６８を不規則で配列しても良い。不規則配列にすることで、プリズム１６２〜１６８の配列と、液晶表示装置１００の表示画素配列やカラーフィルタ等の配列との間で発生されるモアレを抑制することができる。
【００４２】
又、上記では、プリズム１６２〜１６８の各々の頂角が等しいものとしたが、頂角は等しくなくても上記と同様の効果を得ることができる。本実施形態のように、頂角を等しくした場合には、集光フィルタ１６の集光効果を高めることができ、液晶表示装置１００の表示輝度を向上させることができる。
【００４３】
又、上記では、プリズム１６２〜１６８の各々の頂部の透明平面基板１６１の表面からの高さが同一であるとしたが、これは同一でなくても良い。本実施形態のように、頂部の高さを同一にしておくことで、集光フィルタ１６の平面性を確保することができる。集光フィルタ１６の平面性がよくないと、液晶表示装置１００に集光フィルタ１６を組み込んだときに、他の部材との間で撓み等が発生してしまうため、液晶表示装置１００の輝度にムラが生じることがある。ところが、上記のように集光フィルタ１６の平面性を確保することで、液晶表示装置１００の輝度ムラを抑えることができる。
【００４４】
又、上記では、プリズム１６２〜１６８の各々からの出射光の指向方向に向かう光が、全て、プリズム１６５の頂部上方で交わるようにするための一例として、プリズム１６２〜１６８の各々の頂角の二等分線をプリズム１６５の頂部上方で交わるように設計している。しかしながら、プリズム１６２〜１６８の各々からの出射光の指向方向に向かう光が、全て、プリズム１６５の頂部上方で交わるようにすることができさえすれば、上記以外のどのような設計方法であっても良い。
【００４５】
又、本実施形態では、集光フィルタ１６を、液晶表示装置１００の輝度向上及び視認性向上を目的として用いているが、集光フィルタ１６は、この他の用途にも用いることができる。集光フィルタ１６を通過した光は、上述したように、端部から出射される光の指向方向が中心部側に傾いている。つまり、図１の点ａから見た場合には、良好な視認性を確保することができるが、点ａからＸ方向に大きく離れた位置から見た場合には、視認性が悪化する。このため、集光フィルタ１６を液晶表示装置１００等の表示装置の表示面に貼り付けることで、その表示装置の視野角を狭くすることができ、例えば、ＡＴＭの表示面等に貼り付けることで、個人情報の保護等を図ることができる。
【００４６】
又、本実施形態では、プリズム１６２〜１６８の形状を三角柱としたが、プリズム１６２〜１６８に図４に示すような指向特性を持たせることができれば、その形状は三角柱でなくても良い。例えば、図３に示すプリズム１６２〜１６８の突出部分が曲面になっているもの（図５参照）であっても良い。図５のような構成の場合、プリズム１６２〜１６８の各々の頂角とは、プリズム１６５で説明すると、プリズム１６５の頂部５１と、隣接する２つの谷部５２とを結ぶ曲線上の２つの中点Ｈにおける２本の接線５３のなす角度５４のことと定義する。
【００４７】
（第二実施形態）
本発明の第二実施形態を説明するための集光フィルタは、第一実施形態で説明した集光フィルタ１６が、以下に示す集光フィルタ１６ａになったものである。
図６は、本発明の第二実施形態を説明するための集光フィルタの概略構成を示す斜視図である。
図６の集光フィルタ１６ａは、透明平面基板１６１の表面の反対面に、第一実施形態と同様の構成のプリズム１６２〜１６８を形成したものである。但し、透明平面基板１６１の反対面に形成されているプリズム１６２〜１６８の配列方向は、透明平面基板１６１の表面に形成されているプリズム１６２〜１６８の配列方向（Ｘ方向）と直交するようになっている。
【００４８】
このような構成とすることで、集光フィルタ１６ａに入射する光が効率良く集光されることになり、液晶表示装置１００の輝度をより向上させることができる。
【００４９】
尚、上記では、同一の透明平面基板１６１の表面及び反対面にプリズム１６２〜１６８を形成して１つの集光フィルタ１６ａを実現しているが、図３に示す集光フィルタ１６を２つ用いることでも、集光フィルタ１６ａと同様の効果を得ることができる。この場合、図３に示す集光フィルタ１６と導光板１４との間（例えば、集光フィルタ１６の真下）に集光フィルタ１６を更に配置し、この集光フィルタ１６のプリズム１６２〜１６８の頂部が導光板１４に対向するようにして配置する。又、この２つの集光フィルタ１６の各々のプリズム１６２〜１６８の配列方向は、互いに直交するように配置する。尚、２つの集光フィルタ１６は、それぞれのプリズムの頂部が互いに対向するように配置しても良い。
このようにした場合、２つの集光フィルタ１６の間に空気が存在することになるため、光源１１からの光の損失が大きい。ところが、図６に示す集光フィルタ１６ａによれば、同一の透明平面基板１６１の表面及び反対面にプリズム１６２〜１６８を形成しているため、反対面に形成されているプリズム１６２〜１６８から出射された光が空気を介さずに表面のプリズム１６２〜１６８に入射する。したがって、光源１１からの光の損失が少なくなり、液晶表示装置１００の輝度をより向上させることができる。又、図６に示す集光フィルタ１６ａによれば、２つの集光フィルタ１６を用いる場合に比べて液晶表示装置１００の製造コストを削減することができる。
【００５０】
又、本実施形態では、集光フィルタ１６ａを、液晶表示装置１００の輝度向上及び視認性向上を目的として用いているが、集光フィルタ１６ａは、この他の用途にも用いることができる。集光フィルタ１６ａを通過した光は、上述したように、端部から出射される光の指向方向が中心部側に傾いている。つまり、図１の点ａから見た場合には、良好な視認性を確保することができるが、点ａからＸ方向に大きく離れた位置から見た場合には、視認性が悪化する。このため、集光フィルタ１６ａを液晶表示装置１００等の表示装置の表示面に貼り付けることで、その表示装置の視野角を狭くすることができ、例えば、ＡＴＭの表示面等に貼り付けることで、個人情報の保護等を図ることができる。
【００５１】
（第三実施形態）
図７は、本発明の第三実施形態を説明するための集光フィルタの概略構成を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）のＹ方向から見た図である。
図７の集光フィルタ１６ｂは、フィルムやシート等の透明平面基板１６１ｂの表面の片面に、複数のプリズム１６２ｂ〜１６２ｏがフォトポリマー等によりＸ方向に渡って連続して形成されたものである。透明平面基板１６１ｂは、例えば、ガラスやプラスチック等の素材が用いられる。本実施形態では、プリズム１６２ｂ〜１６２ｏの各々の境界線を、プリズム１６２ｂ〜１６２ｏの各々の谷部１６９（図７では一部にのみ符号を付してある）から透明平面基板１６１ｂの表面に垂直に下ろした線（図７では点線で示してある）で示した。
【００５２】
集光フィルタ１６ｂは、プリズム１６２ｂ〜１６２ｏが形成されている表面の反対面が導光板１４と対向するように（プリズム１６２ｂ〜１６２ｏの頂部が液晶層１７に対向するように）、つまり、図７（ｂ）の下方向に導光板１４が存在するように配置されている。尚、図７では、集光フィルタ１６ｂの表面には１４個のプリズムしか記載していないが、実際には、プリズム１６２ｄとプリズム１６２ｅとの間や、プリズム１６２ｌとプリズム１６２ｍとの間に、それぞれ多数のプリズムが連続して形成されている。図７においては、集光フィルタ１６ｂの中心（集光フィルタ１６ｂのＸ方向の長さの中間位置）にプリズム１６２ｉの図７のＸ方向の幅の中点が一致するように、プリズム１６２ｉが形成されている。
【００５３】
プリズム１６２ｂ〜１６２ｏの各々は、集光フィルタ１６ｂの表面上の特定方向（図７のＹ方向）に延在する直線形状を呈しており、その形状は多角柱となっている。プリズム１６２ｂ〜１６２ｏは、特定方向と直交する方向（図７のＸ方向）に同一でない配列ピッチｐで配列されている。配列ピッチｐは、プリズム１６２ｂ〜１６２ｏの隣接する２つのプリズムのそれぞれのＸ方向の幅の中心同士を結んだ長さのことをいう。
【００５４】
プリズム１６２ｂ〜１６２ｏの各々の頂部の透明平面基板１６１ｂの表面からの高さは等しくなっている。プリズム１６２ｂ〜１６２ｏの各々の頂角（頂部の角度のこと）は等しくなっており、その角度は４５°〜１５０°の範囲に設計されている。プリズム１６２ｂ〜１６２ｏの各々のＸ方向の幅は、例えば、液晶層１７に形成される表示画素やそのカラーフィルタ等のＸ方向の幅と同等か又は小さいサイズ、即ち、５μｍから５００μｍ程度の間でランダムになっている。
【００５５】
プリズム１６２ｂ〜１６２ｏの隣接する２つのプリズムで挟まれる谷部１６９の透明平面基板１６１ｂの表面からの高さは、ばらつきを持っている。
【００５６】
このように、集光フィルタ１６ｂは、プリズム１６２ｂ〜１６２ｏを連続して形成し、プリズム１６２ｂ〜１６２ｏの各々の頂部の透明平面基板１６１ｂの表面からの高さを等しくし、プリズム１６２ｂ〜１６２ｏの各々の頂角を等しくした上で、プリズム１６２ｂ〜１６２ｏの隣接する２つのプリズムで挟まれる谷部１６９の透明平面基板１６１ｂの表面からの高さをばらつかせることで、プリズム１６２ｂ〜１６２ｏの配列の不規則性を実現している。
【００５７】
プリズム１６２ｂ〜１６２ｏの各々は、その頂角の二等分線（図７中の点線矢印で示した線、図７では一部のみ記載している）が、プリズム１６２ｉの頂部上方（例えば、図１の点ａを通る透明平面基板１６１ｂの表面に平行な直線上）で交わるように設計されている。透明平面基板１６１ｂの表面の法線と、プリズム１６２ｂ〜１６２ｏの各々の頂角の二等分線とのなす角は、プリズム１６２ｉからＸ方向に離れるにしたがって、大きくなっている。図７（ｂ）で説明すると、プリズム１６２ｂの頂角の二等分線と透明平面基板１６１ｂの表面の法線とのなす角θ９は、プリズム１６２ｃの頂角の二等分線と透明平面基板１６１ｂの表面の法線とのなす角θ１０よりも大きくなっている。同様に、プリズム１６２ｏの頂角の二等分線と透明平面基板１６１ｂの表面の法線とのなす角θ１２は、プリズム１６２ｎの頂角の二等分線と透明平面基板１６１ｂの表面の法線とのなす角θ１１よりも大きくなっている。尚、プリズム１６２ｉの頂角の二等分線と透明平面基板１６１ｂの表面の法線とのなす角は０°となっている。
【００５８】
集光フィルタ１６ｂのプリズム１６２ｂ〜１６２ｏのうち、プリズム１６２ｂ，１６２ｃ，１６２ｄ，１６２ｍ，１６２ｎ，及び１６２ｏは、集光フィルタ１６ｂの端部（図２に示す領域３２）に形成され、プリズム１６２ｅ，１６２ｆ，１６２ｇ，１６２ｈ，１６２ｉ，１６２ｊ，１６２ｋ，及び１６２ｌは、集光フィルタ１６ｂの中心部（図２に示す領域３１）に形成されている。
【００５９】
以上のような集光フィルタ１６ｂを有する液晶表示装置１００では、光源１１から導光板１４内部に入射した光が、導光板１４の下面の拡散板（又は反射板）１３で均一に拡散又は反射される。そして、光は全反射の臨界角よりも小さい角度で、導光板１４上面の光出射面から外部へ出射した後、直ちに拡散フィルム１５に入射し、多方向に拡散される。  拡散された光は集光フィルム１６ｂに入射し、プリズム１６２ｂ〜１６２ｏにより光が集光されて液晶層１７に入射される。これにより、液晶表示装置１００の表示輝度を向上させることができる。
【００６０】
図８は、プリズム１６２ｂ〜１６２ｏから出射される光の指向特性を示した図である。図８に示すプリズム１６２ｂ〜１６２ｏからの出射光の分布範囲７１〜７５の中に示した矢印は、その長さが長いほど、その方向に多くの光が出射することを意味している。分布範囲７１〜７５の中に示した矢印のうち、最も多くの光が出射する方向を、プリズムからの出射光の指向方向と定義する。
【００６１】
集光フィルタ１６ｂにおいては、プリズム１６２ｂ〜１６２ｏの各々からの出射光の指向方向に向かう光が、全て、プリズム１６２ｉの頂部上方で交差するようになっている。
【００６２】
図８に示すように、光源１１から出射され、拡散フィルム１５で拡散されて集光フィルタ１６ｂに入射された光のうち、プリズム１６２ｉから出射される光の指向方向は、透明平面基板１６１ｂの表面に対して垂直となっている。又、図８には示していないが、集光フィルタ１６ｂの中心部に形成されているプリズム１６２ｅ，１６２ｆ，１６２ｇ，１６２ｈ，１６２ｊ，１６２ｋ，及び１６２ｌの各々からの出射光の指向方向は、透明平面基板１６１ｂの表面に対して垂直な方向よりも中心部側に傾いており、その傾きの角度は、プリズム１６２ｉからＸ方向に離れるにしたがって増加している。中心部側とは、集光フィルタ１６ｂの端部から中心部に向かう方向のことであり、例えば、図７のＸ方向のことである。
【００６３】
プリズム１６２ｂ〜１６２ｏは非常に小さく且つ無数に形成されており、集光フィルタ１６ｂから図１の点ａまでの距離は、プリズム１６２ｂ〜１６２ｏの配列ピッチｐに比べて充分に大きいため、集光フィルタ１６ｂの中心部に形成されているプリズム１６２ｅ，１６２ｆ，１６２ｇ，１６２ｈ，１６２ｊ，１６２ｋ，及び１６２ｌの各々からの出射光の指向方向は、透明平面基板１６１の表面に対してほぼ垂直とみなすことができる。
【００６４】
このように、本実施形態の集光フィルタ１６ｂは、その中心部に形成されるプリズムからの出射光の指向方向が、透明平面基板１６１ｂの表面に対してほぼ垂直な方向となっている。このため、集光フィルタ１６ｂの上方に存在する液晶層１７を通過した光も、液晶表示装置１００の表示面の中心部においては、表示面に対して垂直となり、中心部において従来と変わらない視認性を確保することができる。
【００６５】
又、集光フィルタ１６ｂの端部に形成されているプリズム１６２ｂ〜１６２ｄ及びプリズム１６２ｍ〜１６２ｏの各々からの出射光の指向方向も、透明平面基板１６１ｂの表面に対して垂直な方向よりも中心部側に傾いており、その傾きの角度は、プリズム１６２ｉからＸ方向に離れるにしたがって増加している。
【００６６】
図８で説明すると、プリズム１６２ｂから出射される光の指向方向は、透明平面基板１６１ｂの表面に対して垂直な方向よりも角度θ１３だけ集光フィルタ１６ｂの中心部側に傾いている。プリズム１６２ｃから出射される光の指向方向は、透明平面基板１６１ｂの表面に対して垂直な方向よりも角度θ１４だけ集光フィルタ１６ｂの中心部側に傾いている。角度θ１３はθ１４よりも大きくなっている。プリズム１６２ｎから出射される光の指向方向は、透明平面基板１６１ｂの表面に対して垂直な方向よりも角度θ１５だけ集光フィルタ１６ｂの中心部側に傾いている。プリズム１６２ｏから出射される光の指向方向は、透明平面基板１６１ｂの表面に対して垂直な方向よりも角度θ１６だけ集光フィルタ１６の中心部側に傾いている。角度θ１６はθ１５よりも大きくなっている。
【００６７】
集光フィルタ１６ｂの端部に形成されているプリズムは、中心部からＸ方向に離れた位置にあるため、角度θ１３、θ１４、θ１５、θ１６は、０°よりもはるかに大きい値となっており、端部に形成されるプリズムからの出射光の指向方向は、透明平面基板１６１ｂの表面に対してほぼ垂直とみなすことはできず、中心部側に傾いている。
【００６８】
このように、本実施形態の集光フィルタ１６ｂは、集光フィルタ１６ｂの端部に形成されるプリズムについて、そのプリズムからの出射光の指向方向が、透明平面基板１６１ｂの表面に対して垂直な方向よりも中心部側に傾いている。このため、集光フィルタ１６ｂの上方に存在する液晶層１７を通過した光も、液晶表示装置１００の表示面の端部においては、その表示面に対して垂直の方向よりも中心部側に傾くこととなり、液晶表示装置１００の表示面の端部において、従来よりも視認性を向上させることができる。
【００６９】
又、集光フィルタ１６ｂによれば、プリズム１６２ｂ〜１６２ｏの配列が不規則となっているため、プリズム１６２ｂ〜１６２ｏの配列と、液晶表示装置１００の表示画素配列やカラーフィルタ等の配列との間で発生されるモアレを抑制することができる。
【００７０】
又、集光フィルタ１６ｂによれば、プリズム１６２ｂ〜１６２ｏの頂部の高さが同一になっているため、集光フィルタ１６ｂの平面性を確保することができる。集光フィルタ１６ｂの平面性がよくないと、液晶表示装置１００に集光フィルタ１６ｂを組み込んだときに、他の部材との間で撓み等が発生してしまうため、液晶表示装置１００の輝度にムラが生じることがある。ところが、上記のように集光フィルタ１６ｂの平面性を確保することで、液晶表示装置１００の輝度ムラを抑えることができる。
【００７１】
又、集光フィルタ１６ｂによれば、プリズム１６２ｂ〜１６２ｏを連続して形成しており、プリズム１６２ｂ〜１６２ｏ同士の間に隙間ができることはない。このため、光源１１からの光を効率良く集光することができる。
【００７２】
又、集光フィルタ１６ｂによれば、プリズム１６２ｂ〜１６２ｏの各々の頂角が等しくなっている。このため、集光フィルタ１６ｂの集光効果を高めることができ、液晶表示装置１００の表示輝度を向上させることができる。
【００７３】
プリズム１６２ｂ〜１６２ｏの頂部の高さを同一とし、プリズム１６２ｂ〜１６２ｏを連続して形成し、プリズム１６２ｂ〜１６２ｏの各々の頂角を同一にするという条件下で、プリズム１６２ｂ〜１６２ｏの配列を不規則にするために、本実施形態では、プリズム１６２ｂ〜１６２ｏ同士の間の谷部１６９の高さをばらつかせる構成をとっている。このようにすることで、モアレ低減、集光効果の向上、平面性の確保といった効果を持った集光フィルタを実現することができる。
【００７４】
尚、図８では、図８の下方より光源１１からの光が入射したときの各プリズムの指向特性を示したが、集光フィルタ１６ｂを１８０度回転させて、透明平面基板１６１ｂの反対面が拡散板１８に対向するように液晶表示装置１００内に配置し、プリズム１６２ｂ〜１６２ｏの頂部のある方向（図８の上方）より光源１１からの光を入射する場合でも、各プリズムからの出射光の指向特性は上述したものと同様となり、同様の効果を得ることができる。
【００７５】
又、上記では、集光フィルタ１６ｂの中心にあるプリズム１６２ｉからの出射光の指向方向のみが透明平面基板１６１ｂの表面に対し垂直であり、プリズム１６２ｉからＸ方向に離れるにしたがって、各プリズムからの出射光の指向方向が、透明平面基板１６１ｂの表面に対し垂直な方向よりも中心部側に傾いていく構成としたが、集光フィルタ１６ｂの中心部に形成されたプリズムからの出射光の指向方向を透明平面基板１６１ｂの表面に対して垂直な方向とし、集光フィルタ１６ｂの端部に形成されたプリズムからの出射光の指向方向のみを、透明平面基板１６１ｂの表面に対して垂直な方向に対して傾ける構成（集光フィルタ１６ｂの端部に形成されたプリズムのみの頂角の二等分線をプリズム１６２ｉの上方で交差するように設計した構成）としても、同様の効果を得ることができる。このようにすれば、端部に形成するプリズムのみの形状を工夫すれば良いため、製造コスト削減に繋がる。
【００７６】
又、上記では、プリズム１６２ｂ〜１６２ｏの各々からの出射光の指向方向に向かう光が、全て、プリズム１６２ｉの頂部上方で交わるようにするための一例として、プリズム１６２ｂ〜１６２ｏの各々の頂角の二等分線をプリズム１６２ｉの頂部上方で交わるように設計している。しかしながら、プリズム１６２ｂ〜１６２ｏからの出射光の指向方向に向かう光が、全て、プリズム１６２ｉの頂部上方で交わるようにすることができれば、上記以外のどのような設計方法であっても良い。
【００７７】
又、本実施形態では、集光フィルタ１６ｂを、液晶表示装置１００の輝度向上及び視認性向上を目的として用いているが、集光フィルタ１６ｂは、この他の用途にも用いることができる。集光フィルタ１６ｂを通過した光は、上述したように、端部から出射される光の指向方向が中心部側に傾いている。つまり、図１の点ａから液晶表示装置１００の表示面を見た場合には、良好な視認性を確保することができるが、点ａからＸ方向に大きく離れた位置から見た場合には、視認性が悪化する。このため、集光フィルタ１６ｂを液晶表示装置１００等の表示装置の表示面に貼り付けることで、その表示装置の視野角を狭くすることができ、例えば、ＡＴＭの表示面等に貼り付けることで、個人情報の保護等を図ることができる。
【００７８】
又、本実施形態では、プリズム１６２ｂ〜１６２ｏの形状を多角柱としたが、プリズム１６２ｂ〜１６２ｏに図８に示すような指向特性を持たせることができれば、その形状は多角柱でなくても良い。例えば、図７において、プリズム１６２ｂ〜１６２ｏの突出部分が曲面になっているもの（図９（ａ）参照）や、プリズム１６２ｂ〜１６２ｏの突出部分及び谷部１６９が曲面になっているもの（図９（ｂ））であっても良い。図９に示した構成の場合、プリズム１６２ｂ〜１６２ｏの頂角とは、プリズム１６２ｉで説明すると、プリズム１６２ｉの頂部９１と、隣接する２つの谷部９２とを結ぶ曲線上の２つの中点ｈにおける２本の接線９３のなす角度９４のことと定義する。
【００７９】
（第四実施形態）
本発明の第四実施形態を説明するための集光フィルタは、第三実施形態で説明した集光フィルタ１６ｂが、以下に示す集光フィルタ１６ｃになったものである。
図１０は、本発明の第四実施形態を説明するための集光フィルタの概略構成を示す斜視図である。
図１０の集光フィルタ１６ｃは、透明平面基板１６１ｂの表面の反対面に、第三実施形態と同様の構成のプリズム１６２ｂ〜１６２ｏを形成したものである。但し、透明平面基板１６１ｂの反対面に形成されているプリズム１６２ｂ〜１６２ｏの配列方向は、透明平面基板１６１ｂの表面に形成されているプリズム１６２ｂ〜１６２ｏの配列方向（Ｘ方向）と直交するようになっている。
【００８０】
このような構成とすることで、集光フィルタ１６ｃに入射する光が効率良く集光されることになり、液晶表示装置１００の輝度をより向上させることができる。
【００８１】
尚、上記では、同一の透明平面基板１６１ｂの表面及び反対面にプリズム１６２ｂ〜１６２ｏを形成して１つの集光フィルタ１６ｃを実現しているが、図７に示す集光フィルタ１６ｂを２つ用いることでも、集光フィルタ１６ｃと同様の効果を得ることができる。  この場合、図７に示す集光フィルタ１６ｂと導光板１４との間（例えば、集光フィルタ１６ｂの真下）に集光フィルタ１６ｂを更に配置し、この集光フィルタ１６ｂのプリズム１６２ｂ〜１６２ｏの頂部が導光板１４に対向するようにして配置する。又、この２つの集光フィルタ１６ｂの各々のプリズム１６２ｂ〜１６２ｏの配列方向は、互いに直交するように配置する。尚、２つの集光フィルタ１６ｂは、それぞれのプリズムの頂部が対向するように配置しても良い。
このようにした場合、２つの集光フィルタ１６ｂの間に空気との境界面が２つ存在することになるため、光源１１からの光の損失が大きい。ところが、図１０に示す集光フィルタ１６ｃによれば、同一の透明平面基板１６１ｂの表面及び反対面にプリズム１６２ｂ〜１６２ｏを形成しているため、反対面に形成されているプリズム１６２ｂ〜１６２ｏから出射された光が空気を介さずに表面のプリズム１６２ｂ〜１６２ｏに入射する。したがって、光源１１からの光の損失が少なくなり、液晶表示装置１００の輝度をより向上させることができる。又、図１０に示す集光フィルタ１６ｃによれば、２つの集光フィルタ１６ｂを用いる場合に比べて液晶表示装置１００の製造コストを削減することができる。
【００８２】
又、本実施形態では、集光フィルタ１６ｃを、液晶表示装置１００の輝度向上及び視認性向上を目的として用いているが、集光フィルタ１６ｃは、この他の用途にも用いることができる。集光フィルタ１６ｃを通過した光は、上述したように、端部から出射される光の指向方向が中心部側に傾いている。つまり、図１の点ａから液晶表示装置１００の表示面を見た場合には、良好な視認性を確保することができるが、点ａからＸ方向に大きく離れた位置から見た場合には、視認性が悪化する。このため、集光フィルタ１６ｃを液晶表示装置１００等の表示装置の表示面に貼り付けることで、その表示装置の視野角を狭くすることができ、例えば、ＡＴＭの表示面等に貼り付けることで、個人情報の保護等を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明の実施形態を説明するための液晶表示装置の概略断面図
【図２】本発明の実施形態を説明するための液晶表示装置の集光フィルタの平面図
【図３】本発明の第一実施形態を説明するための集光フィルタの概略構成を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）のＹ方向から見た図
【図４】本発明の第一実施形態を説明するための集光フィルタのプリズムから出射される光の分布状態を示した図
【図５】本発明の第一実施形態を説明するための集光フィルタの変形例を示す図
【図６】本発明の第二実施形態を説明するための集光フィルタの概略構成を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）のＹ方向から見た図
【図７】本発明の第三実施形態を説明するための集光フィルタの概略構成を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）のＹ方向から見た図
【図８】本発明の第三実施形態を説明するための集光フィルタのプリズムから出射される光の分布状態を示した図
【図９】本発明の第三実施形態を説明するための集光フィルタの変形例を示す図
【図１０】本発明の第四実施形態を説明するための集光フィルタの概略構成を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）のＹ方向から見た図
【符号の説明】
【００８４】
１６  集光フィルタ
１６１  透明平面基板
１６２〜１６８  プリズム
【図１】
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【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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