(57)【要約】【課題】液晶表示パネルの前面から放射されるブルーライトの光強度を抑制した液晶表示装置を提供する。【解決手段】液晶表示装置２０Ａは、液晶表示パネル２およびバックライトアセンブリ１０を備えており、さらに、液晶表示パネル２の前面には、紫外線もしくは可視光によって硬化する光硬化性樹脂や、透明エポキシ樹脂などからなるベース樹脂に着色材を所定量混合した透明材料からなる樹脂層１が設けられている。樹脂層１は、バックライト光源である白色ＬＥＤ９から放射されるブルーライト（波長３８０〜４９５ｎｍの光）のうち、波長４３０〜４８０ｎｍの光の透過率を４０〜６０％に抑制する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
前面、および前記前面と反対側の裏面を有し、前記前面側に配置された第１基板、前記裏面側に配置された第２基板、および前記第１基板と前記第２基板との間に挟持された液相層を有する液晶表示パネルと、
前記液晶表示パネルの前記裏面側に配置され、白色発光ダイオードを光源に用いたバックライトアセンブリと、
前記液晶表示パネルの一部に設けられ、所定波長範囲の光の透過を抑制する樹脂層と、
を有する、液晶表示装置。
【請求項２】
請求項１記載の液晶表示装置において、
前記白色発光ダイオードは、青色発光ダイオードを発光素子として、その発光面に黄色に蛍光する蛍光体を配置した構造を有する、液晶表示装置。
【請求項３】
請求項１記載の液晶表示装置において、
前記光の波長範囲は、前記白色発光ダイオードから発光され、前記液晶表示パネルの青色カラーフィルターを透過する光の波長範囲よりも狭い、液晶表示装置。
【請求項４】
請求項１記載の液晶表示装置において、
前記樹脂層は、波長４３０〜４８０ｎｍの光の透過率が４０〜７０％である、液晶表示装置。
【請求項５】
請求項１記載の液晶表示装置において、
前記樹脂層は、前記第１基板の前記前面側に配置されている、液晶表示装置。
【請求項６】
請求項５記載の液晶表示装置において、
前記樹脂層の表面に保護カバーが取り付けられている、液晶表示装置。
【請求項７】
請求項１記載の液晶表示装置において、
前記樹脂層は、前記第２基板の前記裏面側に配置されている、液晶表示装置。
【請求項８】
請求項１記載の液晶表示装置において、
前記樹脂層は、前記第１基板と前記液相層との間に配置されている、液晶表示装置。
【請求項９】
請求項１記載の液晶表示装置において、
前記樹脂層は、前記第２基板と前記液相層との間に配置されている、液晶表示装置。
【請求項１０】
請求項１記載の液晶表示装置において、
前記樹脂層は、光硬化性樹脂または透明エポキシ樹脂からなるベース樹脂と、Ｎ、Ｎ’−ビス−（２−フェニルエチル）ペリレン−３、４、９、１０−ビス−（ジカルボキシイミド）、１−フェニルアゾ−２−ナフトール−４’、６−ジスルホン酸ジナトリウム、および４−（２−ヒドロキシ−１−ナフチルアゾ）ベンゼンスルホン酸ナトリウムからなる群より選択される一種以上の色素とが混合された透明材料で構成されている、液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置に関し、特に、液晶表示パネルの一部に特定範囲波長の光の透過率を低下させる樹脂層を形成した液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、液晶表示装置の光源装置であるバックライトの光源には、金属陰極を用いた蛍光管である冷陰極管が使用されていた。しかしながら、冷陰極管は、蛍光管内に水銀を含有しているので廃棄時に環境への悪影響が懸念されており、また、近年は、発光効率の高い白色の発光ダイオード（以下、ＬＥＤ(Light Emitting Diode)と略する）の高性能化が進んでいることから、バックライトの光源としては、冷陰極管から白色ＬＥＤへの置換えが進んでいる。
【０００３】
白色ＬＥＤは、消費電力が低いことや、高圧電源を必要としないことから、当初は、携帯電話やタブレット型パソコンをはじめとする携帯端末用途の液晶表示装置に広く用いられるようになったが、近年は、デスクトップ型パソコンやテレビ用途の液晶表示装置への適用も進められている。
【０００４】
白色ＬＥＤとしては、青色ＬＥＤを発光素子として、その発光面に黄色に蛍光する蛍光体を配置した構造の擬似白色ＬＥＤや、青色ＬＥＤを発光素子として、その発光面に緑色および赤色に蛍光する蛍光体を配置した構造の高演色白色ＬＥＤや、赤色、緑色および青色のＬＥＤ素子を１つの光源とするＲＧＢ白色ＬＥＤなどがあるが、高い発光効率を得られることなどから、擬似白色ＬＥＤが多用されている。
【０００５】
液晶表示装置のバックライトの構造には、表示面の側辺に線光源を配置し、導光板および反射板で光を面光源化するエッジライト方式と、表示面の直下に複数の光源を配置した直下型とがある。
【０００６】
携帯端末向けの液晶表示装置は、薄型化の要求が高いため、そのバックライトとしては、光源と、反射板、導光板など数枚の光学フィルムとで構成されていて薄型化が容易なエッジライト方式が多用されている。一方、パソコンモニターやテレビ用途の液晶表示装置は、高画質・高コントラストの要求があるため、バックライトを細かなエリア毎に駆動させてコントラスト比を向上する目的で、白色ＬＥＤを液晶表示パネルの直下に複数配置する直下型バックライト方式が用いられている。
【０００７】
なお、液晶表示装置に関するものではないが、特許文献１（特開２００７−９３９２７号公報）は、可視光線のうち、波長３８０〜５００ｎｍの光の一部をカットする機能を備えたサングラスや防眩メガネなどの光学物品を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−９３９２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前述した擬似白色ＬＥＤは、図９に示すように、波長４７０ｎｍ付近と波長５７５ｎｍ付近とにピークを持つ分光特性を示す。このうち、波長４７０ｎｍ付近にピークを持つ光は、発光素子である青色ＬＥＤの主要ピークである。
【００１０】
この擬似白色ＬＥＤを、液晶表示装置のバックライト光源に用いて白色表示をした場合には、液晶表示パネルの観察者側に設けられている、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の３原色が配列されたカラーフィルター基板を透過するので、赤色、緑色、青色の波長ごとにピークが現れ、図１０に示すような分光特性を示す。
【００１１】
図１０に示すように、擬似白色ＬＥＤの発光素子である青色ＬＥＤから発光される光は、その輝度が際立って高く、かつ、図１１に示す液晶表示パネルの青色カラーフィルター透過光（透過波長４００〜５５０ｎｍ）の透過率が８０％程度と高いこともあり、カラーフィルター基板を透過してもほとんど減光されず、液晶表示パネルの表示面においても波長４７０ｎｍ付近にピークを持つ波長４３０〜４８０ｎｍの範囲の光が高い強度で観測される。
【００１２】
青色ＬＥＤから発光される光は、いわゆるブルーライトと呼ばれる波長３８０〜４９５ｎｍの光である。このブルーライトは、紫外線に最も近い性質を持っており、眼球の角膜や水晶体で吸収されずに網膜まで到達する性質があるため、ブルーライトを長時間見た場合には、目が疲れ易くなるなどの不具合が懸念される。
【００１３】
また、２４時間の生体リズムを持つ人間は、朝日の青色光を全身に浴びることにより身体が覚醒し、夕暮れのオレンジ色の光を浴びることにより休眠状態へと導かれる。そのため、ブルーライトを含む光を夜間に浴びると生体リズムに乱れが生じ、昼間に疲れが残るなどの不具合も懸念される。
【００１４】
前述した特許文献１には、ブルーライトから目を保護するサングラスや防眩メガネなどの光学物品が提案されている。しかしながら、特許文献１の光学物品は、目の保護のみを目的としており、人体全身のブルーライトを浴びる量を低減することはできない。
【００１５】
本発明の目的は、バックライト光源から発光され、液晶表示パネルを透過する光のうち、所定波長範囲の光の量を低減することのできる液晶表示装置を提供することにある。
【００１６】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
【００１８】
本発明の好ましい一態様である液晶表示装置は、バックライト光源から発光される光のうち、所定波長範囲の光の透過を抑制する樹脂層を液晶表示パネルの一部に設けたものである。
【発明の効果】
【００１９】
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下の通りである。
【００２０】
液晶表示装置のバックライト光源から発光され、液晶表示パネルを透過して人体に照射される光のうち、所定波長範囲の光の量を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】実施の形態１の液晶表示装置を示す要部断面図である。
【図２】実施の形態１、２における樹脂層の光透過率を示すグラフである。
【図３】実施の形態１の液晶表示装置の表示面で観測される光の分光特性を示すグラフである。
【図４】実施の形態２の液晶表示装置の表示面で観測される光の分光特性を示すグラフである。
【図５】実施の形態３の液晶表示装置を示す要部断面図である。
【図６】実施の形態４の液晶表示装置を示す要部断面図である。
【図７】実施の形態５の液晶表示装置を示す要部断面図である。
【図８】実施の形態６の液晶表示装置を示す要部断面図である。
【図９】擬似白色ＬＥＤの分光特性を示すグラフである。
【図１０】液晶表示パネルのカラーフィルター基板を透過した光の分光特性を示すグラフである。
【図１１】液晶表示パネルの青色カラーフィルターを透過した光の分光特性を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、実施の形態では、特に必要なときを除き、同一または同様な部分の説明を原則として繰り返さない。
【００２３】
（実施の形態１）
図１は、本実施の形態１の液晶表示装置の要部断面図である。本実施の形態１の液晶表示装置２０Ａは、エッジライト方式を採用した携帯端末向け液晶表示装置であり、観察者側（図１においては上側）から順に、波長４３０〜４８０ｎｍの光の透過を抑制する樹脂層１、液晶表示パネル２、バックライト光源である白色ＬＥＤ９と反射板、導光板など数枚の光学フィルムとで構成されたバックライトアセンブリ１０を備えている。
【００２４】
液晶表示パネル２は、第１偏光板３と、ガラスなどの透明な絶縁材料からなる第１基板４および第２基板５と、第２偏光板８とを有している。液晶表示パネル２の前面側、すなわち観察者側に配置された第１基板４、および液晶表示パネル２の裏面側に配置された第２基板５は、枠状のシール材６を介して互いに貼り合わされており、シール材６の内側には、第１基板４および第２基板５によって挟持された液晶層７が配置されている。シール材６は、この液晶層７を囲むように、液晶表示パネル２の表示領域よりも外側の周辺部に配置されている。
【００２５】
図示は省略するが、液晶層７は、液晶分子を一定方向に配列するための一対の配向膜とそれらの間に封入された液晶とを備えている。また、第１基板４の一面（液晶層７と対向する面）には、赤色、緑色、および青色の３原色が配列されたカラーフィルターが取り付けられており、第２基板５の一面（液晶層７と対向する面）には、液晶層７を駆動するための薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）がアレイ状に形成されている。
【００２６】
バックライト光源である白色ＬＥＤ９には、青色ＬＥＤを発光素子として、その発光面に黄色に蛍光する蛍光体を配置した構造を有する高発光効率の擬似白色ＬＥＤが採用されている。
【００２７】
第１基板４の前面に配置された樹脂層１は、紫外線もしくは可視光によって硬化する光硬化性樹脂や、透明エポキシ樹脂などからなるベース樹脂に着色材を所定量混合した透明材料で構成されている。
【００２８】
ベース樹脂は、液晶表示パネル２の光透過率を低下させないように、硬化後の光透過率（膜厚４００ｎｍ以上）が９０％以上であるものを選択することが望ましい。このようなベース樹脂としては、モノマー、重合開始剤、粘度調整のためのポリマーからなる光硬化性樹脂、例えば市販のＨＲＪシリーズ（協立化学産業株式会社）やＳＶＲ１１２０（ソニーケミカル＆インフォメーションデバイス社）、あるいはエポキシ樹脂と変性脂環式ポリアミンとを混合して使用する透明エポキシ樹脂、例えばクリスタルレジンII、Ｘ−１７４５（いずれも日新レジン株式会社）などを挙げることができる。
【００２９】
着色材としては、ペリレン系色素であるＮ、Ｎ’−ビス−（２−フェニルエチル）ペリレン−３、４、９、１０−ビス−（ジカルボキシイミド）、アゾ系色素である１−フェニルアゾ−２−ナフトール−４’、６−ジスルホン酸ジナトリウム（サンセットイエローＦＣＦ、和光純薬工業株式会社）、４−（２−ヒドロキシ−１−ナフチルアゾ）ベンゼンスルホン酸ナトリウム（オレンジII、ダイワ化成株式会社）などを挙げることができる。
【００３０】
上記着色材は、それぞれをエチルアルコールに所定濃度で溶解し、ベース樹脂と混合する。例えばベース樹脂として光硬化性樹脂ＳＶＲ１１２０、着色材としてＮ、Ｎ’−ビス−（２−フェニルエチル）ペリレン−３、４、９、１０−ビス−（ジカルボキシイミド）を用いる場合は、着色材料を０．１重量％の割合となるようにエチルアルコールに溶解し、さらにベース樹脂に対して０．１重量％となるように着色材溶解液に混合し、ベース樹脂に対して着色材が０．０１重量％となるように樹脂材料を調製する。
【００３１】
上記樹脂材料は、液晶表示パネル２の前面側に配置された第１偏光板３の表面に、第１偏光板３の大きさとほぼ同等となるように塗布される。塗布方法としては、ディスペンサー塗布、スロットダイコート塗布、スリットコーター塗布、スクリーン印刷、スピンコートなどを挙げることができる。
【００３２】
上記樹脂材料の塗布厚さは、分光特性に影響をあまり与えないが、ベース樹脂に混合する着色材の濃度に合わせて設定する必要がある。例えばベース樹脂として光硬化性樹脂ＳＶＲ１１２０、着色材としてＮ、Ｎ’−ビス−（２−フェニルエチル）ペリレン−３、４、９、１０−ビス−（ジカルボキシイミド）を用いる場合は、樹脂材料の塗布厚さを１５０〜２５０μｍ程度とすることが望ましく、２００μｍが最も望ましい。
【００３３】
第１偏光板３の表面に塗布した樹脂材料を硬化させるには、例えば紫外線ランプを備えた密閉容器（チャンバ）を使用する。樹脂層１のベース樹脂であるＳＶＲ−１１２０は、光重合反応時に酸素が存在すると表面硬化が困難となる。従って、密閉容器内を窒素ガスで置換した後、樹脂材料に紫外線を照射することにより、表面まで硬化した樹脂層１を得ることができる。
【００３４】
図２のグラフの実線は、上記の樹脂材料を第１偏光板３の表面に２００μｍ塗布して得られた樹脂層１の光透過率を示している。図示のように、この樹脂層１は、波長４３０〜４８０ｎｍの光の透過率が４０〜６０％であった。
【００３５】
また、図３に示すように、液晶表示パネル２の前面側に上記樹脂層１を設けることにより、ブルーライトの波長である３８０〜４９５ｎｍの光強度を、樹脂層１を設けない場合（図１０参照）と比較して１／２程度に抑制することができた。
【００３６】
液晶表示パネル２の前面側に上記樹脂層１を設けた本実施の形態１の液晶表示装置２０Ａによれば、樹脂層１を設けない場合と比較してわずかに黄色味がかった表示になるが、観察者に照射されるブルーライトが抑制されるため、目に優しいだけでなく、生体リズムにも配慮した液晶表示装置を実現することができる。
【００３７】
（実施の形態２）
本実施の形態２の液晶表示装置は、実施の形態１の樹脂層１のベース樹脂に対する着色材の濃度を０．００５重量％とした以外、実施の形態１と同一の構成を有している。
【００３８】
図２のグラフの破線は、本実施の形態２の樹脂層１の光透過率を示している。図示のように、この樹脂層１は、波長４３０〜４８０ｎｍの光の透過率が６０〜７０％であった。
【００３９】
また、図４に示すように、液晶表示パネル２の前面側に本実施の形態２の樹脂層１を設けることにより、ブルーライトの波長である３８０〜４９５ｎｍの光強度を、樹脂層１を設けない場合（図１０参照）と比較して２／３程度に抑制することができた。
【００４０】
液晶表示パネル２の前面側に上記樹脂層１を設けた本実施の形態２の液晶表示装置によれば、樹脂層１を設けない場合と比較してわずかに黄色味がかった表示になるが、観察者に照射されるブルーライトが抑制されるため、目に優しいだけでなく、生体リズムにも配慮した液晶表示装置を実現することができる。
【００４１】
（実施の形態３）
図５は、本実施の形態３の液晶表示装置の要部断面図である。本実施の形態３の液晶表示装置２０Ｂは、液晶表示パネル２の裏面側に配置された第２偏光板８の表面に実施の形態１の樹脂層１をスリットコーターで塗布した以外、実施の形態１と同一の構成を有している。
【００４２】
（実施の形態４）
図６は、本実施の形態４の液晶表示装置の要部断面図である。本実施の形態４の液晶表示装置２０Ｃは、樹脂層１の設置箇所が異なる以外、実施の形態１と同一の構成を有している。
【００４３】
まず、実施の形態１と同じく、樹脂層１のベース樹脂として光硬化性樹脂（ＳＶＲ１１２０）を用い、着色材としてＮ、Ｎ’−ビス−（２−フェニルエチル）ペリレン−３、４、９、１０−ビス−（ジカルボキシイミド）を用い、ベース樹脂に対して着色材が０．０１重量％となるように樹脂材料を調製した。
【００４４】
次に、この樹脂材料を液晶表示パネル２の第１基板４の液晶層７と対向する面（カラーフィルターが取り付けられた面）に、第１基板４の大きさとほぼ同等となるようにスリットコーターで塗布した。樹脂材料の塗布膜厚は、２００μｍとした。続いて、紫外線を照射して樹脂材料を硬化させることにより、樹脂層１を形成した。紫外線照射は、高圧水銀ランプを光源とした紫外線照射装置を用い、積算光量として、５０００ｍＪ／ｃｍ２を照射した。
【００４５】
次に、第１基板４の樹脂層１が形成された面、および第２基板５の液晶層７と対向する面（薄膜トランジスタが形成された面）にそれぞれ配向膜を塗布し、所定の角度で互いに交叉するような方向にラビング処理した後、シール材６を介して第１基板４と第２基板５とを貼り合わせ、第１基板４と第２基板５との隙間に液晶を封入することにより、液晶層７を形成した。
【００４６】
次に、第１基板４の他の面（観察者側の面）に第１偏光板３を貼り付けると共に、第２基板５の一面（バックライトアセンブリ１０と対向する面）に第２偏光板８を貼り付けることにより、液晶表示パネル２を作製した。
【００４７】
最後に、液晶表示パネル２の裏面側に実施の形態１と同一構造のバックライトアセンブリ１０を配置して本実施の形態４の液晶表示装置２０Ｃを得た。
【００４８】
（実施の形態５）
図７は、本実施の形態５の液晶表示装置の要部断面図である。本実施の形態５の液晶表示装置２０Ｄは、樹脂層１の設置箇所が異なる以外、実施の形態１と同一の構成を有している。
【００４９】
まず、実施の形態１と同じく、樹脂層１のベース樹脂として光硬化性樹脂（ＳＶＲ１１２０）を用い、着色材としてＮ、Ｎ’−ビス−（２−フェニルエチル）ペリレン−３、４、９、１０−ビス−（ジカルボキシイミド）を用い、ベース樹脂に対して着色材が０．０１重量％となるように樹脂材料を調製した。
【００５０】
次に、この樹脂材料を液晶表示パネル２の第２基板５の液晶層７と対向する面（薄膜トランジスタが形成された面）に、第２基板５の大きさとほぼ同等となるようにスリットコーターで塗布した後、紫外線ランプを備えた密閉容器内で樹脂材料を硬化させることにより、樹脂層１を形成した。樹脂材料の塗布膜厚は、２００μｍとした。
【００５１】
次に、第１基板４の一面（観察者側の面）に第１偏光板３を貼り付けると共に、第２基板５の他の面（バックライトアセンブリ１０と対向する面）に第２偏光板８を貼り付けることにより、液晶表示パネル２を作製した。
【００５２】
最後に、液晶表示パネル２の裏面側に実施の形態１と同一構造のバックライトアセンブリ１０を配置して本実施の形態５の液晶表示装置２０Ｄを得た。
【００５３】
（実施の形態６）
図８は、本実施の形態６の液晶表示装置の要部断面図である。本実施の形態６の液晶表示装置２０Ｅは、樹脂層１の表面（観察者側の面）に透明な樹脂フィルムからなる保護カバー１１を取り付けた以外、実施の形態１と同一の構成を有している。樹脂層１の表面に保護カバー１１を取り付けることにより、埃、水分、物理的衝撃などによる樹脂層１の劣化、損傷を抑制することができる。
【００５４】
本実施の形態６では、まず、実施の形態１と同一組成の樹脂材料を保護カバー１１の表面にスリットコーターで塗布した。樹脂材料の塗布膜厚は、２００μｍとした。次に、あらかじめ組み立てておいた液晶表示パネル２の前面（第１偏光板３の表面）と、保護カバー１１の樹脂材料が塗布された面とを対向配置し、所定の真空度のチャンバ内で両者を貼り合わせた。次に、保護カバー１１の外側から紫外線を照射して樹脂材料を硬化させることにより、液晶表示パネル２と保護カバー１１との間に樹脂層１を形成した。
【００５５】
最後に、液晶表示パネル２の裏面側に実施の形態１と同一構造のバックライトアセンブリ１０を配置して本実施の形態６の液晶表示装置２０Ｅを得た。
【００５６】
上記実施の形態３〜６の液晶表示装置２０Ｂ〜２０Ｅは、実施の形態１の液晶表示装置２０Ａと同様、樹脂層１を設けない場合と比較してわずかに黄色味がかった表示になったが、観察者に照射されるブルーライトを抑制することができた。これにより、目に優しいだけでなく、生体リズムにも配慮した液晶表示装置を実現することができた。
【００５７】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【００５８】
前記実施の形態では、携帯端末用途の液晶表示装置に適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、デスクトップ型パソコンやテレビ用途の液晶表示装置などにも適用できることは勿論である。
【００５９】
また、バックライト光源に用いる白色ＬＥＤは、青色ＬＥＤを発光素子とする擬似白色ＬＥＤに限定されるものではない。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明は、白色ＬＥＤをバックライト光源に用いた液晶表示装置に適用することができる。
【符号の説明】
【００６１】
１  樹脂層
２  液晶表示パネル
３  第１偏光板
４  第１基板
５  第２基板
６  シール材
７  液相層
８  第２偏光板
９  白色ＬＥＤ
１０  バックライトアセンブリ
１１  保護カバー
２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ、２０Ｅ  液晶表示装置
【図１】
2014202864.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】
2014202864.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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