JPH06160636A - バックライト及び液晶表示装置 - Google Patents
バックライト及び液晶表示装置Info
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- JPH06160636A JPH06160636A JP4309994A JP30999492A JPH06160636A JP H06160636 A JPH06160636 A JP H06160636A JP 4309994 A JP4309994 A JP 4309994A JP 30999492 A JP30999492 A JP 30999492A JP H06160636 A JPH06160636 A JP H06160636A
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Abstract
(57)【要約】
【構成】導光体の内部にランプを内蔵し、導光体裏面の
反射板の形状を光源からの距離に応じて変化させ、更に
反射板に微細構造を持たせたバックライト。一対の透明
基板の少なくとも一方に光路変換素子アレイを配置した
液晶表示素子を前記バックライトの前面に配置した液晶
表示装置。前記バックライトの導光体が液晶表示素子の
片側の基板を兼用した液晶表示装置。 【効果】導光体裏面の反射板の形状を変化させ微細構造
を持たせることにより、ランプからの光を効率良く面内
均一に指向性をもたせて導光体前面より出射させること
ができる。また、光路変換素子アレイにより光を画素部
に絞り込み液晶表示素子の実質開口率の向上を図ること
ができる。従って、光利用効率の高い薄型液晶表示装置
を得ることができる。
反射板の形状を光源からの距離に応じて変化させ、更に
反射板に微細構造を持たせたバックライト。一対の透明
基板の少なくとも一方に光路変換素子アレイを配置した
液晶表示素子を前記バックライトの前面に配置した液晶
表示装置。前記バックライトの導光体が液晶表示素子の
片側の基板を兼用した液晶表示装置。 【効果】導光体裏面の反射板の形状を変化させ微細構造
を持たせることにより、ランプからの光を効率良く面内
均一に指向性をもたせて導光体前面より出射させること
ができる。また、光路変換素子アレイにより光を画素部
に絞り込み液晶表示素子の実質開口率の向上を図ること
ができる。従って、光利用効率の高い薄型液晶表示装置
を得ることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光利用効率の高い薄型
バックライト及びそれを用いた液晶表示装置に関する。
バックライト及びそれを用いた液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の液晶表示装置のバックライトの構
造は、図１１に示すように光源としてランプ１２と、光
源である該ランプ１２から光を導く透明導光体１１と、
該透明導体１１の前後に配設された拡散膜１５と、該ラ
ンプ１２と該導光体１１の裏面に設けられた反射板１
３，１４である。
造は、図１１に示すように光源としてランプ１２と、光
源である該ランプ１２から光を導く透明導光体１１と、
該透明導体１１の前後に配設された拡散膜１５と、該ラ
ンプ１２と該導光体１１の裏面に設けられた反射板１
３，１４である。
【０００３】この構成であると、該導光体１１の裏面の
該拡散膜１５の拡散性を該ランプ１２からの距離に応じ
て変化させることにより、該ランプからの光を画面内均
一にして出射させることができるが、ランプの光を効率
良く利用することができず、薄型，低消費電力のバック
ライトで明るい表示を得ることが困難であった。そのた
めに光利用効率を上げるためにランプを導光体中に内蔵
したバックライトの構成が特開昭53−13395 号に記載さ
れている。更に、マイクロレンズ等を用いて実質開口率
を上げる構成が特開昭60−165621号〜165624号に記載さ
れている。また、導光体の厚さを変化させることにより
導光体からの光を面内均一にする構成が特開昭59−1758
4 号に記載されている。
該拡散膜１５の拡散性を該ランプ１２からの距離に応じ
て変化させることにより、該ランプからの光を画面内均
一にして出射させることができるが、ランプの光を効率
良く利用することができず、薄型，低消費電力のバック
ライトで明るい表示を得ることが困難であった。そのた
めに光利用効率を上げるためにランプを導光体中に内蔵
したバックライトの構成が特開昭53−13395 号に記載さ
れている。更に、マイクロレンズ等を用いて実質開口率
を上げる構成が特開昭60−165621号〜165624号に記載さ
れている。また、導光体の厚さを変化させることにより
導光体からの光を面内均一にする構成が特開昭59−1758
4 号に記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前述の従来技
術のバックライトは、導光体中にランプを内蔵してもそ
の形状を考慮していないため、導光体へのラウンチング
効率が悪い。また、拡散膜を使用しているために反射率
の高い反射板を用いても光の漏れや吸収損失による効率
低下が起こる。
術のバックライトは、導光体中にランプを内蔵してもそ
の形状を考慮していないため、導光体へのラウンチング
効率が悪い。また、拡散膜を使用しているために反射率
の高い反射板を用いても光の漏れや吸収損失による効率
低下が起こる。
【０００５】また、上記従来技術の液晶表示装置は、液
晶素子自体のガラス基板にレンズ等を配置することによ
り、バックライトと液晶表示素子の一体化した設計がな
されていない。
晶素子自体のガラス基板にレンズ等を配置することによ
り、バックライトと液晶表示素子の一体化した設計がな
されていない。
【０００６】そこで、本発明では上記課題を解決するた
めに、拡散板を用いずに反射板の形状を変化させ、更に
は、その表面に微細構造を有する反射板とすること、導
光体のランプに接する面の形状を変えることにより効率
良く導光体中に光を結合させ薄型，低消費電力の面内均
一なバックライトを提供することにある。更には、前記
バックライトの前面に光を集光する光路変換素子アレイ
備え導光体自身を液晶表示素子の基板として用いること
により、実質開口率を向上させて光利用効率の高い、薄
型，低消費電力の液晶表示装置を提供することにある。
めに、拡散板を用いずに反射板の形状を変化させ、更に
は、その表面に微細構造を有する反射板とすること、導
光体のランプに接する面の形状を変えることにより効率
良く導光体中に光を結合させ薄型，低消費電力の面内均
一なバックライトを提供することにある。更には、前記
バックライトの前面に光を集光する光路変換素子アレイ
備え導光体自身を液晶表示素子の基板として用いること
により、実質開口率を向上させて光利用効率の高い、薄
型，低消費電力の液晶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】本発明のバックライト
は、液晶表示素子の裏面に光源と該光源からの光を導く
導光体と該導光体の裏面に反射板を有する液晶表示装置
用バックライトにおいて、該光源のランプの光束を効率
良く導光体中にラウンチングさせるため該導光体中に内
蔵し、ランプから導光体に結合した光を面内均一に指向
性を持って出射させるために該導光体裏面の該反射板の
形状が該光源からの距離に対応して変化し、該反射板の
表面がある微細構造を有したバックライトである。
は、液晶表示素子の裏面に光源と該光源からの光を導く
導光体と該導光体の裏面に反射板を有する液晶表示装置
用バックライトにおいて、該光源のランプの光束を効率
良く導光体中にラウンチングさせるため該導光体中に内
蔵し、ランプから導光体に結合した光を面内均一に指向
性を持って出射させるために該導光体裏面の該反射板の
形状が該光源からの距離に対応して変化し、該反射板の
表面がある微細構造を有したバックライトである。
【０００８】また、本発明の液晶表示装置は、液晶表示
素子と、該液晶表示素子の裏面に光源と該光源からの光
を導く導光体と該導光体の裏面に反射板を有するバック
ライトとを具備した液晶表示装置において、該光源のラ
ンプが該導光体中に内蔵され、該導光体裏面の該反射板
の形状が該光源からの距離に対応して変化し該反射板の
表面がある微細構造を有した該バックライトと、その前
面に透明基板の少なくとも一方に光路変換素子アレイを
具備した該液晶表示素子を有するか、前記バックライト
の導光体を前記液晶表示素子の一方の基板として用いた
液晶表示装置である。
素子と、該液晶表示素子の裏面に光源と該光源からの光
を導く導光体と該導光体の裏面に反射板を有するバック
ライトとを具備した液晶表示装置において、該光源のラ
ンプが該導光体中に内蔵され、該導光体裏面の該反射板
の形状が該光源からの距離に対応して変化し該反射板の
表面がある微細構造を有した該バックライトと、その前
面に透明基板の少なくとも一方に光路変換素子アレイを
具備した該液晶表示素子を有するか、前記バックライト
の導光体を前記液晶表示素子の一方の基板として用いた
液晶表示装置である。
【０００９】
【作用】従来のバックライトは、面内均一性を得るため
に導光体の両面に拡散板を利用していたために散乱によ
る吸収損失が多く、また、無駄な方向の光成分が多く存
在した。つまり、液晶表示素子の視野角特性は基板に垂
直方向から高々±５０度程度でありそれ以上の角度に出
射する光成分は必要ない。また、実用上も±５０から６
０度程度視野角があれば問題ないとされている。そこ
で、導光体裏面の反射板の形状をランプからの距離に応
じて薄くすることにより、出射光分布の面内の均一性を
保ち、反射板の表面に微細構造を設けることにより、ラ
ンプから導光体内に入射した光は、指向性を持って反射
され、導光体より出射される。この構成においては、散
乱板を利用していないために、吸収損失がなく光利用効
率の高い、薄型のバックライトが構成できる。
に導光体の両面に拡散板を利用していたために散乱によ
る吸収損失が多く、また、無駄な方向の光成分が多く存
在した。つまり、液晶表示素子の視野角特性は基板に垂
直方向から高々±５０度程度でありそれ以上の角度に出
射する光成分は必要ない。また、実用上も±５０から６
０度程度視野角があれば問題ないとされている。そこ
で、導光体裏面の反射板の形状をランプからの距離に応
じて薄くすることにより、出射光分布の面内の均一性を
保ち、反射板の表面に微細構造を設けることにより、ラ
ンプから導光体内に入射した光は、指向性を持って反射
され、導光体より出射される。この構成においては、散
乱板を利用していないために、吸収損失がなく光利用効
率の高い、薄型のバックライトが構成できる。
【００１０】また、液晶表示素子の各画素毎に光路変換
素子アレイ（例えば光ファイバー，マイクロレンズ，セ
ルフォックレンズ等）を配置することにより、画素部の
有効領域のみ光を透過させて実質開口率の向上を図る。
更には、導光体を液晶表示素子の片側の基板として利用
することにより、液晶表示素子とバックライトの一体設
計が可能となり、より液晶表装置を薄くできる。
素子アレイ（例えば光ファイバー，マイクロレンズ，セ
ルフォックレンズ等）を配置することにより、画素部の
有効領域のみ光を透過させて実質開口率の向上を図る。
更には、導光体を液晶表示素子の片側の基板として利用
することにより、液晶表示素子とバックライトの一体設
計が可能となり、より液晶表装置を薄くできる。
【００１１】
【実施例】以下本発明の実施例について図面を用いて説
明する。
明する。
【００１２】実施例１ 本発明の一実施例の概略図を図１に示す。図１は本発明
のバックライトの構成を示す断面図である。本発明の構
成は、光を導く導光体１１の内部に光源ランプ１２を内
蔵し、該導光体１１の裏面及び側面には、反射板１３が
備えられている。また、該導光体１１の下部には、該ラ
ンプ１２から距離により直線状に形状の変化した反射板
１４を具備している。更に、該導光体１１の前面出射側
には、前記導光体１１からの出射光の光路を変換するた
めの光路変換素子アレイ１０が配置されている。ランプ
１２は導光体１１の両側に配置したが片側だけでも可能
である。
のバックライトの構成を示す断面図である。本発明の構
成は、光を導く導光体１１の内部に光源ランプ１２を内
蔵し、該導光体１１の裏面及び側面には、反射板１３が
備えられている。また、該導光体１１の下部には、該ラ
ンプ１２から距離により直線状に形状の変化した反射板
１４を具備している。更に、該導光体１１の前面出射側
には、前記導光体１１からの出射光の光路を変換するた
めの光路変換素子アレイ１０が配置されている。ランプ
１２は導光体１１の両側に配置したが片側だけでも可能
である。
【００１３】導光体の両側に配置したランプからの光
は、ランプが導光体内に配置されているために効率良く
導光体内に結合される。また、図９に示すように導光体
１１とランプ１２からの光の結合部分にレンズ効果１７
を持たせるように形状を球面又は楕円状にすることによ
りランプからの光５３は平行光成分を多く含む光とな
る。反射板１４の形状は図１に示すようにランプからの
距離が遠ざかるにつれて出射面の面積に対する反射面の
面積が広くなるようにかつ傾斜が変化するように、平面
により構成される。反射板１４は、図１０に示すように
その微細構造は、ランプからの平行光を効率良く出射面
に垂直に反射するように約４５度の傾斜を持って配設さ
れている。但し、微細構造の傾斜角度が４５度は、ラン
プからの光がすべて平行光の場合であり、現実には、あ
る程度の角度分布を有するために、２５度から６５度く
らいまで、位置により角度を変化させている。この時、
その微細構造により干渉色が出現しないように、また、
効率良く光を反射させるために微細構造のピッチは、１
００μｍ以上が好ましい。反射板の形状及び微細構造は
均一である必要はない。
は、ランプが導光体内に配置されているために効率良く
導光体内に結合される。また、図９に示すように導光体
１１とランプ１２からの光の結合部分にレンズ効果１７
を持たせるように形状を球面又は楕円状にすることによ
りランプからの光５３は平行光成分を多く含む光とな
る。反射板１４の形状は図１に示すようにランプからの
距離が遠ざかるにつれて出射面の面積に対する反射面の
面積が広くなるようにかつ傾斜が変化するように、平面
により構成される。反射板１４は、図１０に示すように
その微細構造は、ランプからの平行光を効率良く出射面
に垂直に反射するように約４５度の傾斜を持って配設さ
れている。但し、微細構造の傾斜角度が４５度は、ラン
プからの光がすべて平行光の場合であり、現実には、あ
る程度の角度分布を有するために、２５度から６５度く
らいまで、位置により角度を変化させている。この時、
その微細構造により干渉色が出現しないように、また、
効率良く光を反射させるために微細構造のピッチは、１
００μｍ以上が好ましい。反射板の形状及び微細構造は
均一である必要はない。
【００１４】また、導光体の形状は効率良く平行光にす
るために図９のような形状としたが、効率良く導光体に
入射させるためには、レンズの凸方向が逆であるほうが
良い。この時には、導光体下部の反射板の微細構造の傾
斜角度及び反射板の形状により導光体からの光の出射方
向及び面内均一性を制御できる。
るために図９のような形状としたが、効率良く導光体に
入射させるためには、レンズの凸方向が逆であるほうが
良い。この時には、導光体下部の反射板の微細構造の傾
斜角度及び反射板の形状により導光体からの光の出射方
向及び面内均一性を制御できる。
【００１５】従って、導光体の出射面に平行な光は、導
光体裏面の反射板１４により面内均一に効率良く反射さ
れる。反射光は導光体出射面に垂直成分の多い光とな
り、従来のバックライト構成のように拡散板を用いてい
ないため、後方散乱が無く光の吸収損失が少ない。更
に、ある程度の角度分布を持った光が導光体の出射側面
より放出されるために光路変換素子アレイ１０を備え出
射面に垂直な光成分に変換することが好ましい。光路変
換素子アレイは、光ファイバープレート，マイクロレン
ズアレイ，プリズムアレイ，セルフォックレンズアレイ
等光路を変換できるものであれば良い。
光体裏面の反射板１４により面内均一に効率良く反射さ
れる。反射光は導光体出射面に垂直成分の多い光とな
り、従来のバックライト構成のように拡散板を用いてい
ないため、後方散乱が無く光の吸収損失が少ない。更
に、ある程度の角度分布を持った光が導光体の出射側面
より放出されるために光路変換素子アレイ１０を備え出
射面に垂直な光成分に変換することが好ましい。光路変
換素子アレイは、光ファイバープレート，マイクロレン
ズアレイ，プリズムアレイ，セルフォックレンズアレイ
等光路を変換できるものであれば良い。
【００１６】また、ネマチック液晶を用いたＴＮ（ツイ
ストネマチック）型，ＳＴＭ（スーパーツイストネマチ
ック）型液晶表示素子は視野角依存性が大きくバックラ
イトの角度分布特性を液晶表示素子以上に大きくする必
要がない。このように視野角の狭い液晶表示素子をバッ
クライトの前面に設けるときには、その液晶表示素子の
最も広い方向の視野角特性に合わせる。バックライトの
出射光の角度分布を合わせるために光路変換素子アレイ
として、光ファイバー，マイクロレンズアレイ，プリズ
ムアレイなどを用いて、導光体からの光を導光体の出射
面に垂直な成分に絞ることができる。
ストネマチック）型，ＳＴＭ（スーパーツイストネマチ
ック）型液晶表示素子は視野角依存性が大きくバックラ
イトの角度分布特性を液晶表示素子以上に大きくする必
要がない。このように視野角の狭い液晶表示素子をバッ
クライトの前面に設けるときには、その液晶表示素子の
最も広い方向の視野角特性に合わせる。バックライトの
出射光の角度分布を合わせるために光路変換素子アレイ
として、光ファイバー，マイクロレンズアレイ，プリズ
ムアレイなどを用いて、導光体からの光を導光体の出射
面に垂直な成分に絞ることができる。
【００１７】上記において、ＴＦＴ（薄膜トランジス
タ）等のアクティブ素子をマトリクス状に配置した液晶
表示素子においては、コントラスト１０以上の範囲を視
野角として、ＳＴＮ，ＴＮを用いて、電極をマトリクス
状に配置して時分割駆動した液晶表示素子においては、
コントラスト３以上の範囲を視野角とする。アクティブ
素子を用いた液晶表示素子は正面におけるコントラスト
比が通常５０以上と高いのでコントラスト比１０以下に
なると人間は画質の低下を感じるために、それ以上の視
野角は必要ではない。更に、時分割駆動したＴＮ，ＳＴ
Ｎ液晶表示素子は、正面におけるコントラスト比も高々
１０から２０程度であるために、コントラスト比３程度
まで、画像として認識できるために、時分割駆動の液晶
表示素子の視野角をコントラスト比３以上の範囲とす
る。
タ）等のアクティブ素子をマトリクス状に配置した液晶
表示素子においては、コントラスト１０以上の範囲を視
野角として、ＳＴＮ，ＴＮを用いて、電極をマトリクス
状に配置して時分割駆動した液晶表示素子においては、
コントラスト３以上の範囲を視野角とする。アクティブ
素子を用いた液晶表示素子は正面におけるコントラスト
比が通常５０以上と高いのでコントラスト比１０以下に
なると人間は画質の低下を感じるために、それ以上の視
野角は必要ではない。更に、時分割駆動したＴＮ，ＳＴ
Ｎ液晶表示素子は、正面におけるコントラスト比も高々
１０から２０程度であるために、コントラスト比３程度
まで、画像として認識できるために、時分割駆動の液晶
表示素子の視野角をコントラスト比３以上の範囲とす
る。
【００１８】実施例２ 本発明の一実施例の概略図を図２に示す。図２は本発明
のバックライトの構成を示す断面図である。本発明の構
成は、光を導く導光体１１の内部に光源ランプ１２を内
蔵し、該導光体１１の裏面及び側面には、反射板１３が
備えられている。また、該導光体１１の下部には、該ラ
ンプ１２から距離により曲面に形状の変化した反射板１
４を具備している。更に、該導光体１１の前面出射側に
は、前記導光体１１からの出射光の光路を変換するため
の光路変換素子アレイ１０が配置されている。ランプ１
２は導光体１１の両側に配置したが片側だけでも可能で
ある。
のバックライトの構成を示す断面図である。本発明の構
成は、光を導く導光体１１の内部に光源ランプ１２を内
蔵し、該導光体１１の裏面及び側面には、反射板１３が
備えられている。また、該導光体１１の下部には、該ラ
ンプ１２から距離により曲面に形状の変化した反射板１
４を具備している。更に、該導光体１１の前面出射側に
は、前記導光体１１からの出射光の光路を変換するため
の光路変換素子アレイ１０が配置されている。ランプ１
２は導光体１１の両側に配置したが片側だけでも可能で
ある。
【００１９】実施例１の構造における反射板１４が曲面
状に変化している以外は同様の構造であり、同一の効果
が得られる。図１においては、反射板の切れ目におい
て、輝度差が現われたが、反射板を連続的に曲面状に変
化させることにより、面内均一にできる。
状に変化している以外は同様の構造であり、同一の効果
が得られる。図１においては、反射板の切れ目におい
て、輝度差が現われたが、反射板を連続的に曲面状に変
化させることにより、面内均一にできる。
【００２０】実施例３ 本発明の一実施例の概略図を図３に示す。図３は本発明
のバックライトの構成を示す断面図である。本発明の構
成は、光を導く導光体１１の内部に光源ランプ１２を内
蔵し、該導光体１１の裏面及び側面には、反射板１３が
備えられている。また、導光体上部には、屈折率の低い
物質例えば、気体，液体を配置することにより、その界
面において、ランプからの光は屈折して導光体の前面に
出射される。更に、該導光体１１の前面出射側には、前
記導光体１１からの出射光の光路を変換するための光路
変換素子アレイ１０が配置されている。ランプ１２は導
光体１１の両側に配置したが片側だけでも可能である。
のバックライトの構成を示す断面図である。本発明の構
成は、光を導く導光体１１の内部に光源ランプ１２を内
蔵し、該導光体１１の裏面及び側面には、反射板１３が
備えられている。また、導光体上部には、屈折率の低い
物質例えば、気体，液体を配置することにより、その界
面において、ランプからの光は屈折して導光体の前面に
出射される。更に、該導光体１１の前面出射側には、前
記導光体１１からの出射光の光路を変換するための光路
変換素子アレイ１０が配置されている。ランプ１２は導
光体１１の両側に配置したが片側だけでも可能である。
【００２１】導光体の両側に配置したランプからの光
は、ランプが導光体内に配置されているために効率良く
導光体内に結合される。また、図９に示すように導光体
１１とランプ１２からの光の結合部分にレンズ効果１７
を持たせるように形状を球面又は楕円状にすることによ
りランプからの光５３は平行光成分を多く含む光とな
る。導光体の形状は図３に示すようにランプからの距離
が遠ざかるにつれて薄くなるようにかつ傾斜が変化する
ように構成される。導光体の傾斜の形状は、図１０に示
すようにその微細構造は、ランプからの平行光を効率良
く出射面に垂直に反射するように約４５度の傾斜を持っ
て配設されていることが好ましい。但し、微細構造の傾
斜角度が４５度は、ランプからの光がすべて平行光の場
合であり、現実には、ある程度の角度分布を有するため
に、２５度から６５度くらいまで、位置により角度を変
化させている。この時、その微細構造により干渉色が出
現しないように、また、効率良く光を屈折させるために
微細構造のピッチは、１００μｍ以上が好ましい。
は、ランプが導光体内に配置されているために効率良く
導光体内に結合される。また、図９に示すように導光体
１１とランプ１２からの光の結合部分にレンズ効果１７
を持たせるように形状を球面又は楕円状にすることによ
りランプからの光５３は平行光成分を多く含む光とな
る。導光体の形状は図３に示すようにランプからの距離
が遠ざかるにつれて薄くなるようにかつ傾斜が変化する
ように構成される。導光体の傾斜の形状は、図１０に示
すようにその微細構造は、ランプからの平行光を効率良
く出射面に垂直に反射するように約４５度の傾斜を持っ
て配設されていることが好ましい。但し、微細構造の傾
斜角度が４５度は、ランプからの光がすべて平行光の場
合であり、現実には、ある程度の角度分布を有するため
に、２５度から６５度くらいまで、位置により角度を変
化させている。この時、その微細構造により干渉色が出
現しないように、また、効率良く光を屈折させるために
微細構造のピッチは、１００μｍ以上が好ましい。
【００２２】また、導光体の形状は効率良く平行光にす
るために図９のような形状としたが、効率良く導光体に
入射させるためには、レンズの凸方向が逆であるほうが
良い。この時には、導光体下部の反射板の微細構造の傾
斜角度及び反射板の形状により導光体からの光の出射方
向及び面内均一性を制御できる。
るために図９のような形状としたが、効率良く導光体に
入射させるためには、レンズの凸方向が逆であるほうが
良い。この時には、導光体下部の反射板の微細構造の傾
斜角度及び反射板の形状により導光体からの光の出射方
向及び面内均一性を制御できる。
【００２３】上記説明した以外は、実施例１と同様な構
成により同様な効果が得られる。
成により同様な効果が得られる。
【００２４】実施例４ 本発明の一実施例の概略図を図４に示す。図４は本発明
のバックライトの構成を示す断面図である。本発明の構
成は、光を導く導光体１１の内部に光源ランプ１２を内
蔵し、該導光体１１の裏面及び側面には、反射板１３が
備えられている。また、導光体上部には、ランプの直上
の輝度が高くなり過ぎるために、ライトカーテン１６を
配置する。これは、導光体からの光が強い部分は後方反
射させ、弱い部分は後方反射を少なくして前方に透過さ
せる面内の位置により、透過率，反射率の異なる部材で
ある。更に、該導光体１１の前面出射側には、前記導光
体１１からの出射光の光路を変換するための光路変換素
子アレイ１０が配置されている。
のバックライトの構成を示す断面図である。本発明の構
成は、光を導く導光体１１の内部に光源ランプ１２を内
蔵し、該導光体１１の裏面及び側面には、反射板１３が
備えられている。また、導光体上部には、ランプの直上
の輝度が高くなり過ぎるために、ライトカーテン１６を
配置する。これは、導光体からの光が強い部分は後方反
射させ、弱い部分は後方反射を少なくして前方に透過さ
せる面内の位置により、透過率，反射率の異なる部材で
ある。更に、該導光体１１の前面出射側には、前記導光
体１１からの出射光の光路を変換するための光路変換素
子アレイ１０が配置されている。
【００２５】上記構成とすることにより、導光体１１を
空洞にして、バックライトの軽量化を図ることもでき
る。
空洞にして、バックライトの軽量化を図ることもでき
る。
【００２６】従来このような直下型バックライトにおい
ては、薄型化，面内分布の均一化が困難であった。しか
し、光源のランプは導光体内に内蔵されているために効
率良く導光体側入射され、管径の細いランプ（例えば３
mm）を使用することによりバックライトの薄型化を達成
できた。また、ライトカーテン及び光路変換素子アレイ
を導光体の前面に配置することにより、面内の均一性及
び出射光の指向性を得、液晶表示素子の視野角特性に合
わせることができた。
ては、薄型化，面内分布の均一化が困難であった。しか
し、光源のランプは導光体内に内蔵されているために効
率良く導光体側入射され、管径の細いランプ（例えば３
mm）を使用することによりバックライトの薄型化を達成
できた。また、ライトカーテン及び光路変換素子アレイ
を導光体の前面に配置することにより、面内の均一性及
び出射光の指向性を得、液晶表示素子の視野角特性に合
わせることができた。
【００２７】実施例５ 本発明の一実施例の概略図を図５に示す。図５は本発明
の液晶表示装置の構成を示す断面図である。本発明の構
成は、実施例１から４のバックライトを用いて、その前
面に液晶表示素子を配置した構成である。その液晶表示
素子の一実施例は図７に示すような構成であり、一対の
透明基板の少なくとも一方に光路変換素子アレイを具備
している。一対の透明基板の一方に光路変換素子アレイ
１０を具備し、その内側に偏光板３１を配置し、更にそ
の内側にアクティブ素子の透明電極３７が配置され、液
晶を一定方向に配向させる配向膜３５を塗布しラビング
した基板と、透明基板３８の外側に光路変換素子アレイ
１０を配置し、その内側に偏光膜３２，カラーフィルタ
３３，電極３４，配向膜３５の順に堆積した基板の間に
液晶を挾持した液晶表示素子４０が図５に最も適した構
成である。しかし、この構成以外の従来の液晶表示素子
に用いることもできる。
の液晶表示装置の構成を示す断面図である。本発明の構
成は、実施例１から４のバックライトを用いて、その前
面に液晶表示素子を配置した構成である。その液晶表示
素子の一実施例は図７に示すような構成であり、一対の
透明基板の少なくとも一方に光路変換素子アレイを具備
している。一対の透明基板の一方に光路変換素子アレイ
１０を具備し、その内側に偏光板３１を配置し、更にそ
の内側にアクティブ素子の透明電極３７が配置され、液
晶を一定方向に配向させる配向膜３５を塗布しラビング
した基板と、透明基板３８の外側に光路変換素子アレイ
１０を配置し、その内側に偏光膜３２，カラーフィルタ
３３，電極３４，配向膜３５の順に堆積した基板の間に
液晶を挾持した液晶表示素子４０が図５に最も適した構
成である。しかし、この構成以外の従来の液晶表示素子
に用いることもできる。
【００２８】バックライトの一実施例としては、光を導
く導光体１１の内部に光源ランプ１２を内蔵し、該導光
体１１の裏面及び側面には、反射板１３が備えられてい
る。また、該導光体１１の下部には、該ランプ１２から
距離により直線状に形状の変化した反射板１４を具備し
ている。更に、該導光体１１の前面出射側には、前記導
光体１１からの出射光の光路を変換するための光路変換
素子アレイ１０が配置されている。ランプ１２は導光体
１１の両側に配置したが片側だけでも可能である。ま
た、液晶表示素子のバックライト側に光路変換素子アレ
イを具備している場合は、必ずしもバックライトの導光
体側に光路変換素子アレイは必要としない。
く導光体１１の内部に光源ランプ１２を内蔵し、該導光
体１１の裏面及び側面には、反射板１３が備えられてい
る。また、該導光体１１の下部には、該ランプ１２から
距離により直線状に形状の変化した反射板１４を具備し
ている。更に、該導光体１１の前面出射側には、前記導
光体１１からの出射光の光路を変換するための光路変換
素子アレイ１０が配置されている。ランプ１２は導光体
１１の両側に配置したが片側だけでも可能である。ま
た、液晶表示素子のバックライト側に光路変換素子アレ
イを具備している場合は、必ずしもバックライトの導光
体側に光路変換素子アレイは必要としない。
【００２９】上記図５のような構成とすることにより、
効率良く導光体の出射面に垂直に放出された光は、光路
変換素子アレイ１０により、液晶表示素子の画素部に集
光される。つまり、アクティブ素子を用いた液晶表示素
子においては、現在光の透過する部分の割合（開口率）
は３０％程度であるが、光５２のように画素部に絞り込
むことにより、実質的な開口率を上昇させて明るい表示
を得ることができる。液晶表示素子のバックライト側の
光路変換素子アレイは、好ましくは、１最小単位画素毎
に配置され、液晶表示素子前面の光路変換素子は、図７
のようにカラー表示を行うときには、ＲＧＢの３画素毎
に一つの光路変換素子が配置されている。３画素単位で
光を出射させることにより、ＲＧＢの綺麗な混色を得る
ことができる。
効率良く導光体の出射面に垂直に放出された光は、光路
変換素子アレイ１０により、液晶表示素子の画素部に集
光される。つまり、アクティブ素子を用いた液晶表示素
子においては、現在光の透過する部分の割合（開口率）
は３０％程度であるが、光５２のように画素部に絞り込
むことにより、実質的な開口率を上昇させて明るい表示
を得ることができる。液晶表示素子のバックライト側の
光路変換素子アレイは、好ましくは、１最小単位画素毎
に配置され、液晶表示素子前面の光路変換素子は、図７
のようにカラー表示を行うときには、ＲＧＢの３画素毎
に一つの光路変換素子が配置されている。３画素単位で
光を出射させることにより、ＲＧＢの綺麗な混色を得る
ことができる。
【００３０】図７の光路変換素子アレイは、裏面，前面
共に、光ファイバー，凹レンズ，凸レンズなどのマイク
ロレンズアレイ，セルフォックレンズアレイを使用する
ことができる。好ましくは、裏面の光路変換素子アレイ
は、効率良く光を絞り込むために、マイクロレンズ，セ
ルフォックレンズで、前面のそれは、光ファイバープレ
ート，凹レンズのマイクロレンズアレイ等が良い。光フ
ァイバープレートや凹レンズのマイクロレンズアレイを
使用することにより視野角依存性を低減することもでき
る。
共に、光ファイバー，凹レンズ，凸レンズなどのマイク
ロレンズアレイ，セルフォックレンズアレイを使用する
ことができる。好ましくは、裏面の光路変換素子アレイ
は、効率良く光を絞り込むために、マイクロレンズ，セ
ルフォックレンズで、前面のそれは、光ファイバープレ
ート，凹レンズのマイクロレンズアレイ等が良い。光フ
ァイバープレートや凹レンズのマイクロレンズアレイを
使用することにより視野角依存性を低減することもでき
る。
【００３１】実施例６ 本発明の一実施例の概略図を図６に示す。図６は本発明
の液晶表示装置の構成を示す断面図である。本発明の構
成は、実施例１から４のバックライトの前面を液晶表示
素子の一方の基板として用いた構成である。その液晶表
示素子の一実施例は図７に示すような構成であり、一対
の透明基板の少なくとも一方の基板の替わりにバックラ
イトの導光体を使用する。
の液晶表示装置の構成を示す断面図である。本発明の構
成は、実施例１から４のバックライトの前面を液晶表示
素子の一方の基板として用いた構成である。その液晶表
示素子の一実施例は図７に示すような構成であり、一対
の透明基板の少なくとも一方の基板の替わりにバックラ
イトの導光体を使用する。
【００３２】バックライトの一実施例としては、光を導
く導光体１１の内部に光源ランプ１２を内蔵し、該導光
体１１の裏面及び側面には、反射板１３が備えられてい
る。また、該導光体１１の下部には、該ランプ１２から
距離により曲面的に形状の変化した反射板１４を具備し
ている。更に、該導光体１１の前面出射側には、前記導
光体１１からの出射光の光路を変換するための光路変換
素子アレイ１０が配置されており、導光体が液晶表示素
子の片側の基板を兼用している。ランプ１２は導光体１
１の両側に配置したが片側だけでも可能である。
く導光体１１の内部に光源ランプ１２を内蔵し、該導光
体１１の裏面及び側面には、反射板１３が備えられてい
る。また、該導光体１１の下部には、該ランプ１２から
距離により曲面的に形状の変化した反射板１４を具備し
ている。更に、該導光体１１の前面出射側には、前記導
光体１１からの出射光の光路を変換するための光路変換
素子アレイ１０が配置されており、導光体が液晶表示素
子の片側の基板を兼用している。ランプ１２は導光体１
１の両側に配置したが片側だけでも可能である。
【００３３】上記図６のような構成とすることにより、
効率良く導光体の出射面に垂直に放出された光は、光路
変換素子アレイ１０により、液晶表示素子の画素部に集
光される。つまり、アクティブ素子を用いた液晶表示素
子においては、現在光の透過する部分の割合（開口率）
は３０％程度であるが、光５２のように画素部に絞り込
むことにより、実質的な開口率を上昇させて明るい表示
を得ることができる。また、液晶表示素子の一方の基板
が導光体を兼ねているために、光路変換素子アレイを配
置するときに画素とのズレを最小限に抑えることがで
き、実質開口率が向上し、光利用効率を上げることがで
きる。
効率良く導光体の出射面に垂直に放出された光は、光路
変換素子アレイ１０により、液晶表示素子の画素部に集
光される。つまり、アクティブ素子を用いた液晶表示素
子においては、現在光の透過する部分の割合（開口率）
は３０％程度であるが、光５２のように画素部に絞り込
むことにより、実質的な開口率を上昇させて明るい表示
を得ることができる。また、液晶表示素子の一方の基板
が導光体を兼ねているために、光路変換素子アレイを配
置するときに画素とのズレを最小限に抑えることがで
き、実質開口率が向上し、光利用効率を上げることがで
きる。
【００３４】その他の構成、また、それによる効果は実
施例５と同様である。
施例５と同様である。
【００３５】実施例７ 本発明の一実施例の概略図を図７に示す。図７は本発明
の液晶表示装置の応用例の構成を示す投射図である。本
発明の構成は、実施例１から６のバックライト及び液晶
表示装置を用いた装置である。本発明によれば、光利用
効率が高く明るい薄型の液晶表示装置を得ることができ
るために、図７に示すように、部屋の壁やテーブルの表
面として液晶表示装置を用いることができる。このよう
な使用をすることで、家の中などで常に情報を入手する
ことができる。また、液晶表示装置にペン入力，タッチ
センサー等のセンシング手段を具備すれば、情報処理，
家内の制御装置として用いることもできる。
の液晶表示装置の応用例の構成を示す投射図である。本
発明の構成は、実施例１から６のバックライト及び液晶
表示装置を用いた装置である。本発明によれば、光利用
効率が高く明るい薄型の液晶表示装置を得ることができ
るために、図７に示すように、部屋の壁やテーブルの表
面として液晶表示装置を用いることができる。このよう
な使用をすることで、家の中などで常に情報を入手する
ことができる。また、液晶表示装置にペン入力，タッチ
センサー等のセンシング手段を具備すれば、情報処理，
家内の制御装置として用いることもできる。
【００３６】更に、パーソナルコンピュータやテレビの
表示装置として、本発明のバックライト及び液晶表示装
置を用いることにより、薄型，低消費電力の表示が得ら
れ、スペースを取らずに作業ができる。
表示装置として、本発明のバックライト及び液晶表示装
置を用いることにより、薄型，低消費電力の表示が得ら
れ、スペースを取らずに作業ができる。
【００３７】特にＯＡ機器のモニターとして本発明の液
晶表示装置を利用するときには、表示画面の見易さ，取
り扱い易さなどから画面サイズ，対角８インチ以上で、
厚さが７mm以下のものが好ましい。特に、アクティブ素
子を用いた液晶表示素子においては、開口率が小さくバ
ックライトの高い輝度が要求される。８インチ以上の画
面サイズになると、面内均一に薄型の明るい表面輝度２
０００ニット以上のバックライトを作製するのが困難で
あった。従って、本発明の液晶表示装置を画面サイズ，
対角８インチ以上で、厚さが７mm以下の液晶表示装置に
利用したときに効果が大きい。
晶表示装置を利用するときには、表示画面の見易さ，取
り扱い易さなどから画面サイズ，対角８インチ以上で、
厚さが７mm以下のものが好ましい。特に、アクティブ素
子を用いた液晶表示素子においては、開口率が小さくバ
ックライトの高い輝度が要求される。８インチ以上の画
面サイズになると、面内均一に薄型の明るい表面輝度２
０００ニット以上のバックライトを作製するのが困難で
あった。従って、本発明の液晶表示装置を画面サイズ，
対角８インチ以上で、厚さが７mm以下の液晶表示装置に
利用したときに効果が大きい。
【００３８】本発明の導光体の形状は金属で型を作って
おきそこに導光体の材料を流し込むことにより作製する
など作製方法には制約されない。また、反射板も、スパ
ッタ，蒸着，液体塗布，反射板貼付けなど様々な方法が
あるが作製方法に制約されない。
おきそこに導光体の材料を流し込むことにより作製する
など作製方法には制約されない。また、反射板も、スパ
ッタ，蒸着，液体塗布，反射板貼付けなど様々な方法が
あるが作製方法に制約されない。
【００３９】
【発明の効果】導光体裏面の反射板の形状をランプから
の距離に応じて薄くすることにより、出射光分布の面内
の均一性を保ち、反射板の表面に微細構造を設けること
により、ランプから導光体内に入射した光は、指向性を
持って反射され、導光体より出射される。この構成にお
いては、散乱板を利用していないために、吸収損失がな
く光利用効率の高い、薄型のバックライトが構成でき
る。
の距離に応じて薄くすることにより、出射光分布の面内
の均一性を保ち、反射板の表面に微細構造を設けること
により、ランプから導光体内に入射した光は、指向性を
持って反射され、導光体より出射される。この構成にお
いては、散乱板を利用していないために、吸収損失がな
く光利用効率の高い、薄型のバックライトが構成でき
る。
【００４０】また、液晶表示素子の各画素毎に光路変換
素子アレイ（例えば光ファィバー，マイクロレンズ，セ
ルフォックレンズ等）を配置することにより、画素部の
有効領域のみ光を透過させて実質開口率の向上を図るこ
とができる。更には、導光体を液晶表示素子の片側の基
板として利用することにより、液晶表示素子とバックラ
イトの一体設計が可能となり、薄型，高効率液晶表示装
置を得ることができる。
素子アレイ（例えば光ファィバー，マイクロレンズ，セ
ルフォックレンズ等）を配置することにより、画素部の
有効領域のみ光を透過させて実質開口率の向上を図るこ
とができる。更には、導光体を液晶表示素子の片側の基
板として利用することにより、液晶表示素子とバックラ
イトの一体設計が可能となり、薄型，高効率液晶表示装
置を得ることができる。
【図１】本発明バックライトの一実施例を示す図であ
る。
る。
【図２】本発明バックライトの一実施例を示す図であ
る。
る。
【図３】本発明バックライトの一実施例を示す図であ
る。
る。
【図４】本発明バックライトの一実施例を示す図であ
る。
る。
【図５】本発明液晶表示装置の一実施例を示す図であ
る。
る。
【図６】本発明液晶表示装置の一実施例を示す図であ
る。
る。
【図７】本発明液晶表示素子の一実施例を示す図であ
る。
る。
【図８】本発明液晶表示装置の一応用例を示す図であ
る。
る。
【図９】本発明バックライトの一実施例を示す図であ
る。
る。
【図１０】本発明バックライトの一実施例を示す図であ
る。
る。
【図１１】従来のバックライト構成を示す図である。
１０…光路変換素子アレイ、１１…導光体、１２…ラン
プ、１３…反射板、１４…導光体の反射板、１５…拡散
板、１６…ライトカーテン、１７…集光レンズ、２０…
バックライト、３０…液晶表示素子、３１…下側偏光
板、３２…上側偏光板、３３…カラーフィルタ、３４…
透明電極、３５…配向膜、３６…液晶層、３７…アクテ
ィブ素子の透明電極、３８…上側透明基板、４０…液晶
表示素子、５０…入射光、５１…出射光、５２…液晶素
子を透過する光、５３…ランプから導光体への入射光、
６０…本発明の液晶表示装置、７０…部屋の壁、７１…
机又はテーブル。
プ、１３…反射板、１４…導光体の反射板、１５…拡散
板、１６…ライトカーテン、１７…集光レンズ、２０…
バックライト、３０…液晶表示素子、３１…下側偏光
板、３２…上側偏光板、３３…カラーフィルタ、３４…
透明電極、３５…配向膜、３６…液晶層、３７…アクテ
ィブ素子の透明電極、３８…上側透明基板、４０…液晶
表示素子、５０…入射光、５１…出射光、５２…液晶素
子を透過する光、５３…ランプから導光体への入射光、
６０…本発明の液晶表示装置、７０…部屋の壁、７１…
机又はテーブル。
Claims (8)
- 【請求項１】液晶表示素子の裏面に光源と該光源からの
光を導く導光体と該導光体の裏面に反射板を有する液晶
表示装置用バックライトにおいて、 該光源のランプが該導光体中に内蔵され、該導光体裏面
の該反射板の形状が該光源からの距離に対応して変化
し、該反射板の表面がある微細構造を有することを特徴
とするバックライト。 - 【請求項２】液晶表示素子と、該液晶表示素子の裏面に
光源と該光源からの光を導く導光体と該導光体の裏面に
反射板を有するバックライトとを具備した液晶表示装置
において、 該光源のランプが該導光体中に内蔵され、該導光体裏面
の該反射板の形状が該光源からの距離に対応して変化
し、該光源のランプからの距離に応じて該導光体が屈折
率分布を有し、その界面がある微細構造を有することを
特徴とするバックライト。 - 【請求項３】液晶表示素子と、該液晶表示素子の裏面に
光源と該光源からの光を導く導光体と該導光体の裏面に
反射板を有するバックライトとを具備した液晶表示装置
において、 該光導光体が該液晶表示素子の透明基板の一方を兼ねた
ことを特徴とする液晶表示装置。 - 【請求項４】液晶表示素子と、該液晶表示素子の裏面に
光源と該光源からの光を導く導光体と該導光体の裏面に
反射板を有するバックライトとを具備した液晶表示装置
において、 該光源のランプが該導光体中に内蔵され、該導光体裏面
の該反射板の形状が該光源からの距離に対応して変化し
該反射板の表面がある微細構造を有した該バックライト
と、その前面に透明基板の少なくとも一方に光路変換素
子アレイを具備した該液晶表示素子を有することを特徴
とする液晶表示装置。 - 【請求項５】液晶表示素子と、該液晶表示素子の裏面に
光源と、該光源からの光を導く導光体と、該導光体の裏
面に反射板とを有する液晶表示装置において、 液晶表示素子が対角８インチ以上の画面サイズを持ち、
アクティブ素子をマトリクス状に配置した透過型液晶表
示素子であり、該液晶表示素子の裏面に配設したバック
ライトの厚さが７mm以下であることを特徴とする液晶表
示装置。 - 【請求項６】液晶表示素子と、該液晶表示素子の裏面に
光源と該光源からの光を導く導光体と該導光体の裏面に
反射板を有するバックライトとを具備した液晶表示装置
において、 該光源のランプが該導光体中に内蔵され、該導光体裏面
の該反射板の形状が該光源からの距離に対応して変化し
該反射板の表面がある微細構造を有した該バックライト
と、該バックライトの前面に配設した該液晶表示素子の
光の視野角特性がほぼ一致していることを特徴とする液
晶表示装置。 - 【請求項７】請求項１乃至６の液晶表示用バックライト
又は液晶表示装置をパーソナルコンピュータ，テレビ等
の電子機器の表示装置として使用したことを特徴とする
液晶表示装置。 - 【請求項８】請求項１乃至６の液晶表示用バックライト
又は液晶表示装置を部屋の壁，机の上部などインテリア
と実用性の両面を備えたことを特徴とする液晶表示装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4309994A JPH06160636A (ja) | 1992-11-19 | 1992-11-19 | バックライト及び液晶表示装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4309994A JPH06160636A (ja) | 1992-11-19 | 1992-11-19 | バックライト及び液晶表示装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06160636A true JPH06160636A (ja) | 1994-06-07 |
Family
ID=17999862
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4309994A Pending JPH06160636A (ja) | 1992-11-19 | 1992-11-19 | バックライト及び液晶表示装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06160636A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR970075989A (ko) * | 1996-05-22 | 1997-12-10 | 김광호 | 액정 표시 장치용 백라이트 |
| JP2000035576A (ja) * | 1998-07-21 | 2000-02-02 | Sharp Corp | 導光体フィルムおよびその製造方法、積層フィルム、並びにこれらを用いた液晶表示装置 |
| KR100432921B1 (ko) * | 2000-09-18 | 2004-05-28 | 가부시키가이샤 도요다 지도숏키 | 도광판 |
| US6879354B1 (en) | 1997-03-28 | 2005-04-12 | Sharp Kabushiki Kaisha | Front-illuminating device and a reflection-type liquid crystal display using such a device |
| KR100499645B1 (ko) * | 2002-08-29 | 2005-07-05 | 주식회사 광운디스플레이기술 | 형광램프 몰딩형 조명장치 |
| KR100539967B1 (ko) * | 1998-12-19 | 2006-03-07 | 삼성전자주식회사 | 액정표시장치 |
| WO2009110081A1 (ja) * | 2008-03-06 | 2009-09-11 | Ｎｅｃディスプレイソリューションズ株式会社 | 投光光学系、及びこれを用いた投写型表示装置 |
| JP4865082B1 (ja) * | 2010-11-16 | 2012-02-01 | 株式会社東芝 | 液晶表示装置およびバックライトモジュール |
-
1992
- 1992-11-19 JP JP4309994A patent/JPH06160636A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US6879354B1 (en) | 1997-03-28 | 2005-04-12 | Sharp Kabushiki Kaisha | Front-illuminating device and a reflection-type liquid crystal display using such a device |
| US7714956B2 (en) | 1997-03-28 | 2010-05-11 | Sharp Kabushiki Kaisha | Front illuminating device and a reflection-type liquid crystal display using such a device |
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| KR100499645B1 (ko) * | 2002-08-29 | 2005-07-05 | 주식회사 광운디스플레이기술 | 형광램프 몰딩형 조명장치 |
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| JP4865082B1 (ja) * | 2010-11-16 | 2012-02-01 | 株式会社東芝 | 液晶表示装置およびバックライトモジュール |
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