JP2001235741A - 液晶表示装置 - Google Patents
液晶表示装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 液晶表示装置のバックライト光源として導波
路を用いて照明光を分光用のホログラムへ入射させるこ
とにより、照明光の利用効率を向上させる。 【構成】 アレー状の液晶セルから構成され背後から照
明する液晶表示装置において、背後から入射する照明光
の赤、緑、青の各波長成分を分けて対応する液晶セル位
置に入射させるホログラム素子２が背後に配置されてお
り、そのホログラム素子２の背後に導波路２０が配置さ
れており、導波路２０からの光３でホログラム素子２を
照明する液晶表示装置。
路を用いて照明光を分光用のホログラムへ入射させるこ
とにより、照明光の利用効率を向上させる。 【構成】 アレー状の液晶セルから構成され背後から照
明する液晶表示装置において、背後から入射する照明光
の赤、緑、青の各波長成分を分けて対応する液晶セル位
置に入射させるホログラム素子２が背後に配置されてお
り、そのホログラム素子２の背後に導波路２０が配置さ
れており、導波路２０からの光３でホログラム素子２を
照明する液晶表示装置。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、液晶表示装置に係わ
り、特に、照明光を平行にしてその平行光を液晶表示パ
ネル又は分光用のホログラムへ入射させることにより、
照明光の利用効率を向上させた液晶表示装置に関するも
のである。
り、特に、照明光を平行にしてその平行光を液晶表示パ
ネル又は分光用のホログラムへ入射させることにより、
照明光の利用効率を向上させた液晶表示装置に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】本出願人は、特願平５−１２１７０号及
び同５−１２１７１号において、カラー液晶表示装置の
カラーフィルターのＲ、Ｇ、Ｂ各セルにバックライトを
効率よく分光して入射させて光の利用効率を向上させる
ために、ホログラムを用いる方法を提案した。その原理
を簡単に説明すると、図６（ａ）の場合は、波長選択性
がなく分光性のあるホログラム５に平行なバックライト
３を入射させ、ホログラム５によって分光されたＲ、
Ｇ、Ｂの光を液晶表示パネルのカラーフィルター１の１
画素を構成するカラーフィルターセルＲ、Ｇ、Ｂに入射
させて、バックライトの利用効率を向上させるものであ
り、図６（ｂ）の場合は、リップマンホログラムのよう
に特定の波長に対して回折波長選択性があるホログラム
６、７を用い、ホログラム６によって回折された青色の
光をカラーフィルターセルＢに、ホログラム７によって
回折された赤色の光をカラーフィルターセルＲに、そし
て、ホログラム６、７により回折を受けない残りの補色
成分（緑色）をカラーフィルターセルＧに入射させて、
バックライトの利用効率を向上させるものである。
び同５−１２１７１号において、カラー液晶表示装置の
カラーフィルターのＲ、Ｇ、Ｂ各セルにバックライトを
効率よく分光して入射させて光の利用効率を向上させる
ために、ホログラムを用いる方法を提案した。その原理
を簡単に説明すると、図６（ａ）の場合は、波長選択性
がなく分光性のあるホログラム５に平行なバックライト
３を入射させ、ホログラム５によって分光されたＲ、
Ｇ、Ｂの光を液晶表示パネルのカラーフィルター１の１
画素を構成するカラーフィルターセルＲ、Ｇ、Ｂに入射
させて、バックライトの利用効率を向上させるものであ
り、図６（ｂ）の場合は、リップマンホログラムのよう
に特定の波長に対して回折波長選択性があるホログラム
６、７を用い、ホログラム６によって回折された青色の
光をカラーフィルターセルＢに、ホログラム７によって
回折された赤色の光をカラーフィルターセルＲに、そし
て、ホログラム６、７により回折を受けない残りの補色
成分（緑色）をカラーフィルターセルＧに入射させて、
バックライトの利用効率を向上させるものである。
【０００３】また、従来、投影装置に用いる液晶表示装
置は、平行光によって照明してスクリーン上に拡大投影
していた。
置は、平行光によって照明してスクリーン上に拡大投影
していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ホログラムを用いる照明装置では、現行の液晶フラット
ディスプレイのバックライトをそのまま用いると、期待
した効果が得られない。これは、ホログラムは本来厳し
い入射角度選択性を有しているにもかかわらず、液晶フ
ラットディスプレイのバックライトはおよそ±５０°程
度の散乱光であるため、高い回析効率が得られず、ま
た、所定の色のカラーフィルターセルに本来の色の回析
光が入射しなくなる等の現象が生じ、期待通りにバック
ライトの利用効率を上げることができないためである。
ホログラムを用いる照明装置では、現行の液晶フラット
ディスプレイのバックライトをそのまま用いると、期待
した効果が得られない。これは、ホログラムは本来厳し
い入射角度選択性を有しているにもかかわらず、液晶フ
ラットディスプレイのバックライトはおよそ±５０°程
度の散乱光であるため、高い回析効率が得られず、ま
た、所定の色のカラーフィルターセルに本来の色の回析
光が入射しなくなる等の現象が生じ、期待通りにバック
ライトの利用効率を上げることができないためである。
【０００５】本発明はこのような状況に鑑みてなされた
ものであり、その目的は、液晶表示装置のバックライト
光源として導波路を用いて照明光を分光用のホログラム
へ入射させることにより、照明光の利用効率を向上させ
ることである。
ものであり、その目的は、液晶表示装置のバックライト
光源として導波路を用いて照明光を分光用のホログラム
へ入射させることにより、照明光の利用効率を向上させ
ることである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の液晶表示装置は、アレー状の液晶セルから構成され
背後から照明する液晶表示装置において、背後から入射
する照明光の赤、緑、青の各波長成分を分けて対応する
液晶セル位置に入射させるホログラム素子が背後に配置
されており、そのホログラム素子の背後に導波路が配置
されており、前記導波路からの光で前記ホログラム素子
を照明することを特徴とするものである。
明の液晶表示装置は、アレー状の液晶セルから構成され
背後から照明する液晶表示装置において、背後から入射
する照明光の赤、緑、青の各波長成分を分けて対応する
液晶セル位置に入射させるホログラム素子が背後に配置
されており、そのホログラム素子の背後に導波路が配置
されており、前記導波路からの光で前記ホログラム素子
を照明することを特徴とするものである。
【０００７】この場合、ホログラム素子を、背後から入
射するほぼ平行な照明光の赤、緑、青の各波長成分を分
光して対応する液晶セル位置に入射させる単層のホログ
ラムのアレーからなるものとすることができる。
射するほぼ平行な照明光の赤、緑、青の各波長成分を分
光して対応する液晶セル位置に入射させる単層のホログ
ラムのアレーからなるものとすることができる。
【０００８】また、ホログラム素子が、複数層のホログ
ラムからなり、背後から入射する照明光の異なる波長成
分を異なるホログラムによって選択的に対応する液晶セ
ル位置に入射させるものとすることができる。
ラムからなり、背後から入射する照明光の異なる波長成
分を異なるホログラムによって選択的に対応する液晶セ
ル位置に入射させるものとすることができる。
【０００９】
【作用】本発明においては、背後から入射する照明光の
赤、緑、青の各波長成分を分けて対応する液晶セル位置
に入射させるホログラム素子が背後に配置されており、
そのホログラム素子の背後に導波路が配置されており、
その導波路からの光でホログラム素子を照明するように
したので、ホログラムによるバックライトの利用効率向
上を確実にすることができる。
赤、緑、青の各波長成分を分けて対応する液晶セル位置
に入射させるホログラム素子が背後に配置されており、
そのホログラム素子の背後に導波路が配置されており、
その導波路からの光でホログラム素子を照明するように
したので、ホログラムによるバックライトの利用効率向
上を確実にすることができる。
【００１０】
【実施例】以下、図面を参照にして本発明の液晶表示装
置の実施例について説明する。
置の実施例について説明する。
【００１１】図６のようなカラー液晶表示装置において
は、ホログラム５〜７は、撮影時の条件通りにバックラ
イト３を入射させて再生した場合に、その回析効率、回
折角等の性能を十分発揮することができる。しかしなが
ら、再生の条件が撮影時と異なってくると、その性能は
急激に低下してしまう。このため、散乱光である従来型
の照明光では、ホログラム５〜７の使用の効果は小さく
なってしまう。
は、ホログラム５〜７は、撮影時の条件通りにバックラ
イト３を入射させて再生した場合に、その回析効率、回
折角等の性能を十分発揮することができる。しかしなが
ら、再生の条件が撮影時と異なってくると、その性能は
急激に低下してしまう。このため、散乱光である従来型
の照明光では、ホログラム５〜７の使用の効果は小さく
なってしまう。
【００１２】そのため、本発明では、均一な面発光の平
行光が照射可能な照明装置を用い、例えば、撮影時に平
行光を参照光として用いるホログラムの再生時の効率を
高めることを行っている。なお、以下においては、カラ
ー液晶表示装置のカラーフィルターの各セルにこのよう
なホログラムによりバックライトを効率よく分光して入
射させる構成について説明するが、本発明はこれに限ら
ず、投影装置に用いる液晶表示装置の照明装置としても
用いることができる。
行光が照射可能な照明装置を用い、例えば、撮影時に平
行光を参照光として用いるホログラムの再生時の効率を
高めることを行っている。なお、以下においては、カラ
ー液晶表示装置のカラーフィルターの各セルにこのよう
なホログラムによりバックライトを効率よく分光して入
射させる構成について説明するが、本発明はこれに限ら
ず、投影装置に用いる液晶表示装置の照明装置としても
用いることができる。
【００１３】図１に本発明の１実施例の照明装置の構成
を示す。この図において、カラー液晶表示装置のカラー
フィルター１の３色のセルＲ、Ｇ、Ｂの組からなる各画
素に位置合わせされて、図６（ａ）又は（ｂ）に示した
ような分光作用をする微小ホログラムがカラーフィルタ
ー１の画素ピッチと同じピッチでアレー状に並べられて
なるホログラム２が、カラーフィルター１のバックライ
ト３入射側に配置されている。カラーフィルター１とホ
ログラム２の間にフィルターセルＲ、Ｇ、Ｂと液晶セル
が整列するように、図示しない液晶表示パネルが配置さ
れている。本発明に基づいて、ホログラム２の入射側に
は、微小ホログラムアレーに対応するピッチの微小凸レ
ンズアレー４が配置され、図２に部分拡大図を示すよう
に、微小凸レンズアレー４を構成する各微小凸レンズ１
４の焦点位置には、光ファイバー１５の一方の端部が取
り付けられている。なお、各微小凸レンズ１４の焦点面
の光ファイバー１５の端部以外の面は、遮光膜１６で覆
い、外光が入射しないようになっている。各微小凸レン
ズ１４に対応する光ファイバー１５の他方の端は一体に
束ねられ、メタルハライドランプ等からなる光源１７に
対向して取り付けられている。
を示す。この図において、カラー液晶表示装置のカラー
フィルター１の３色のセルＲ、Ｇ、Ｂの組からなる各画
素に位置合わせされて、図６（ａ）又は（ｂ）に示した
ような分光作用をする微小ホログラムがカラーフィルタ
ー１の画素ピッチと同じピッチでアレー状に並べられて
なるホログラム２が、カラーフィルター１のバックライ
ト３入射側に配置されている。カラーフィルター１とホ
ログラム２の間にフィルターセルＲ、Ｇ、Ｂと液晶セル
が整列するように、図示しない液晶表示パネルが配置さ
れている。本発明に基づいて、ホログラム２の入射側に
は、微小ホログラムアレーに対応するピッチの微小凸レ
ンズアレー４が配置され、図２に部分拡大図を示すよう
に、微小凸レンズアレー４を構成する各微小凸レンズ１
４の焦点位置には、光ファイバー１５の一方の端部が取
り付けられている。なお、各微小凸レンズ１４の焦点面
の光ファイバー１５の端部以外の面は、遮光膜１６で覆
い、外光が入射しないようになっている。各微小凸レン
ズ１４に対応する光ファイバー１５の他方の端は一体に
束ねられ、メタルハライドランプ等からなる光源１７に
対向して取り付けられている。
【００１４】このような構成において、光源１７から出
た照明光は、各光ファイバー１５の他方の端部に入射
し、光ファイバー１５中をガイドされて一方の端部に導
かれ、図２に示すように、光ファイバー１５の一方の端
部を２次点光源にしてその端部から出た発散光は、微小
凸レンズ１４のレンズ面で平行光３に変換され、ホログ
ラム２の対応する微小ホログラムに入射し、ここで分光
されたＲ、Ｇ、Ｂの光は液晶セルを通過してカラーフィ
ルターセルＲ、Ｇ、Ｂに入射して、明るいカラー表示を
行う。このように、本発明においては、ホログラム２が
撮影時の条件通りに平行光で照射されるので、その回析
効率及び分光特性が十分発揮され、照明光の高い利用効
率が得られる。
た照明光は、各光ファイバー１５の他方の端部に入射
し、光ファイバー１５中をガイドされて一方の端部に導
かれ、図２に示すように、光ファイバー１５の一方の端
部を２次点光源にしてその端部から出た発散光は、微小
凸レンズ１４のレンズ面で平行光３に変換され、ホログ
ラム２の対応する微小ホログラムに入射し、ここで分光
されたＲ、Ｇ、Ｂの光は液晶セルを通過してカラーフィ
ルターセルＲ、Ｇ、Ｂに入射して、明るいカラー表示を
行う。このように、本発明においては、ホログラム２が
撮影時の条件通りに平行光で照射されるので、その回析
効率及び分光特性が十分発揮され、照明光の高い利用効
率が得られる。
【００１５】具体的な実験結果を示す。
【００１６】 液晶表示パネルのサイズ：対角長９インチ カラーフィルター１の各セルの中心波長：Ｒ：６５０ｎｍ Ｇ：５４５ｎｍ Ｂ：４６０ｎｍ ホログラム２とカラーフィルター１との距離：６０μｍ ホログラム２： 感光材料 ：フォトポリマー 膜厚 ：１０μｍ 屈折率差 ：０．０２３ 記録レーザー：アルゴンイオンレーザー５Ｗ 記録波長 ：５１４．５ｎｍ 照明装置： 光ファイバー１５：コア径５０μｍ 微小凸レンズ１４：直径３００μｍ 焦点距離５００μｍ 以上のような構成において、バックライトの利用効率の
向上度合いを、ホログラム２を用いて従来のように±５
０°の発散光を照射させる照明装置と比較を行ったとこ
ろ、下記のような結果が得られた。ただし、倍率は、そ
れぞれホログラムを用いないで液晶表示パネルに直接照
明光を照射した場合に対する利用効率の向上倍率であ
る。
向上度合いを、ホログラム２を用いて従来のように±５
０°の発散光を照射させる照明装置と比較を行ったとこ
ろ、下記のような結果が得られた。ただし、倍率は、そ
れぞれホログラムを用いないで液晶表示パネルに直接照
明光を照射した場合に対する利用効率の向上倍率であ
る。
【００１７】従来型照明装置 ×１．１５ 図１の照明装置 ×２．３０ この結果から、液晶表示装置にホログラム２を設置した
場合でも、従来型の照明装置をそのまま用いた場合は、
その向上度合は少ないことが分かる。一方、本発明の方
式をとった場合、照明光３の平行度合はおよそ±５°程
度に抑えられるため、ホログラム２の性能を十分引き出
していると言える。
場合でも、従来型の照明装置をそのまま用いた場合は、
その向上度合は少ないことが分かる。一方、本発明の方
式をとった場合、照明光３の平行度合はおよそ±５°程
度に抑えられるため、ホログラム２の性能を十分引き出
していると言える。
【００１８】次に、光ファイバーの代わりに導波路を用
いる実施例について説明する。図３の断面図及び図４の
要部斜視図に示すように、微小凸レンズアレー４の背後
に開口マスク１８を配置し、その背後に反射板２１で裏
打ちされた導波路２０を配置する。開口マスク１８は、
微小凸レンズアレー４を構成する各微小凸レンズ１４の
焦点位置に微小な開口１９を有し、それ以外は遮光性で
導波路２０側が反射面になっている。そして、導波路２
０の１側面が光源１７に対向して取り付けられており、
光源１７からの照明光は導波路２０のこの対向する側面
から導波路２０に入り、反射板２１と開口マスク１８の
反射面との間で多重反射して導波路２０中をガイドされ
るが、その間開口マスク１８の開口１９から一部の光が
漏れる。この開口１９が２次点光源になってそこから出
た発散光は、微小凸レンズ１４のレンズ面で平行光３に
変換され、ホログラム２の対応する微小ホログラムに入
射し、ここで分光されたＲ、Ｇ、Ｂの光は液晶セルを通
過してカラーフィルターセルＲ、Ｇ、Ｂに入射して、明
るいカラー表示を行う。この場合も、ホログラム２は撮
影時の条件通りに平行光で照射されるので、その回析効
率及び分光特性が十分発揮され、照明光の高い利用効率
が得られる。
いる実施例について説明する。図３の断面図及び図４の
要部斜視図に示すように、微小凸レンズアレー４の背後
に開口マスク１８を配置し、その背後に反射板２１で裏
打ちされた導波路２０を配置する。開口マスク１８は、
微小凸レンズアレー４を構成する各微小凸レンズ１４の
焦点位置に微小な開口１９を有し、それ以外は遮光性で
導波路２０側が反射面になっている。そして、導波路２
０の１側面が光源１７に対向して取り付けられており、
光源１７からの照明光は導波路２０のこの対向する側面
から導波路２０に入り、反射板２１と開口マスク１８の
反射面との間で多重反射して導波路２０中をガイドされ
るが、その間開口マスク１８の開口１９から一部の光が
漏れる。この開口１９が２次点光源になってそこから出
た発散光は、微小凸レンズ１４のレンズ面で平行光３に
変換され、ホログラム２の対応する微小ホログラムに入
射し、ここで分光されたＲ、Ｇ、Ｂの光は液晶セルを通
過してカラーフィルターセルＲ、Ｇ、Ｂに入射して、明
るいカラー表示を行う。この場合も、ホログラム２は撮
影時の条件通りに平行光で照射されるので、その回析効
率及び分光特性が十分発揮され、照明光の高い利用効率
が得られる。
【００１９】なお、図３、図４はカラーフィルターセル
Ｒ、Ｇ、Ｂが正方形、円等の等方的な形状の場合である
が、これがストライプフィルター等の細長いものの場
合、開口はその長さに等しいスリット形状にする必要が
ある。その場合の要部斜視図を図５に示す。この場合
は、微小凸レンズアレーの代わりに、ストライプフィル
ターの方向に母線を有し、その長さに等しい長さの微小
円筒レンズからなる微小円筒レンズアレー４′を用い、
開口マスク１８′は各微小円筒レンズの焦線位置にスリ
トット開口１９′を有するようにする。その他は図３、
図４の場合と同様である。
Ｒ、Ｇ、Ｂが正方形、円等の等方的な形状の場合である
が、これがストライプフィルター等の細長いものの場
合、開口はその長さに等しいスリット形状にする必要が
ある。その場合の要部斜視図を図５に示す。この場合
は、微小凸レンズアレーの代わりに、ストライプフィル
ターの方向に母線を有し、その長さに等しい長さの微小
円筒レンズからなる微小円筒レンズアレー４′を用い、
開口マスク１８′は各微小円筒レンズの焦線位置にスリ
トット開口１９′を有するようにする。その他は図３、
図４の場合と同様である。
【００２０】以上、本発明の液晶表示装置をいくつかの
実施例に基づいて説明してきたが、本発明はこれら実施
例に限定されず、種々の変形が可能である。
実施例に基づいて説明してきたが、本発明はこれら実施
例に限定されず、種々の変形が可能である。
【００２１】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の液晶表示装置によると、例えば分光用のホログラムを
用いた液晶表示装置において、ホログラムによるバック
ライトの利用効率向上を確実にすることができる。
の液晶表示装置によると、例えば分光用のホログラムを
用いた液晶表示装置において、ホログラムによるバック
ライトの利用効率向上を確実にすることができる。
【図１】本発明の１実施例の液晶表示装置の構成を示す
図である。
図である。
【図２】図１の部分拡大図である。
【図３】別の実施例の断面図である。
【図４】別の実施例の要部斜視図である。
【図５】図３の変形例の要部斜視図である。
【図６】本出願人の提案に係るホログラムを用いたカラ
ー液晶表示装置の概略の構成を示す図である。
ー液晶表示装置の概略の構成を示す図である。
１…カラーフィルター ２…ホログラム ３…バックライト ４…微小凸レンズアレー １４…各微小凸レンズ １５…光ファイバー １６…遮光膜 １７…光源 １８…開口マスク １９…開口 ２０…導波路 ２１…反射板 ４′…微小円筒レンズアレー １８′…開口マスク １９′…スリトット開口
Claims (3)
- 【請求項１】 アレー状の液晶セルから構成され背後か
ら照明する液晶表示装置において、背後から入射する照
明光の赤、緑、青の各波長成分を分けて対応する液晶セ
ル位置に入射させるホログラム素子が背後に配置されて
おり、そのホログラム素子の背後に導波路が配置されて
おり、前記導波路からの光で前記ホログラム素子を照明
することを特徴とする液晶表示装置。 - 【請求項２】 前記ホログラム素子が、背後から入射す
るほぼ平行な照明光の赤、緑、青の各波長成分を分光し
て対応する液晶セル位置に入射させる単層のホログラム
のアレーからなることを特徴とする請求項１記載の液晶
表示装置。 - 【請求項３】 前記ホログラム素子が、複数層のホログ
ラムからなり、背後から入射する照明光の異なる波長成
分を異なるホログラムによって選択的に対応する液晶セ
ル位置に入射させることを特徴とする請求項１記載の液
晶表示装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000397087A JP3714460B2 (ja) | 2000-12-27 | 2000-12-27 | 液晶表示装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000397087A JP3714460B2 (ja) | 2000-12-27 | 2000-12-27 | 液晶表示装置 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP01255493A Division JP3415185B2 (ja) | 1993-01-28 | 1993-01-28 | 液晶表示装置用照明装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001235741A true JP2001235741A (ja) | 2001-08-31 |
| JP3714460B2 JP3714460B2 (ja) | 2005-11-09 |
Family
ID=18862270
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000397087A Expired - Fee Related JP3714460B2 (ja) | 2000-12-27 | 2000-12-27 | 液晶表示装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3714460B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007184185A (ja) * | 2006-01-10 | 2007-07-19 | Hitachi Ltd | 照明装置及びそれを用いた液晶表示装置 |
| JP2014149533A (ja) * | 2009-10-07 | 2014-08-21 | Olympus Corp | 表示方法、表示装置、光学ユニット、表示装置の製造方法、及び電子機器 |
-
2000
- 2000-12-27 JP JP2000397087A patent/JP3714460B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007184185A (ja) * | 2006-01-10 | 2007-07-19 | Hitachi Ltd | 照明装置及びそれを用いた液晶表示装置 |
| US7830474B2 (en) | 2006-01-10 | 2010-11-09 | Hitachi, Ltd. | Lighting device and liquid crystal display using it |
| JP4628268B2 (ja) * | 2006-01-10 | 2011-02-09 | 株式会社日立製作所 | 照明装置及びそれを用いた液晶表示装置 |
| JP2014149533A (ja) * | 2009-10-07 | 2014-08-21 | Olympus Corp | 表示方法、表示装置、光学ユニット、表示装置の製造方法、及び電子機器 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3714460B2 (ja) | 2005-11-09 |
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