(57)【要約】【課題】液晶層が配向分割された液晶表示装置において、さらなる視野角の拡大を図る。【解決手段】本発明は、複数の表示画素１の各々に、第１の透明電極１３が形成された第１の透明基板１０と、配向分割用の突起部２４及び第２の透明電極２３が形成された第２の透明基板２０と、前記第１及び第２の透明基板１０，２０に挟まれた液晶層３０と、を備えた透過型の液晶表示装置である。そして、第１の透明基板１０上には、突起部２４によって区分された領域毎に異なる光学的位相差を生じさせる第１の位相差板１２が形成され、第２の透明基板２０上には、突起部２４によって区分された領域毎に異なる光学的位相差を生じさせる第２の位相差板２２が形成されている。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の表示画素を有し、各表示画素は、第１の透明電極が形成された第１の透明基板と、第２の透明電極が形成された第２の透明基板と、前記第１の透明基板と前記第２の透明基板との間に形成された配向分割用の配向制御部と、前記第１及び第２の透明基板に挟まれた液晶層と、を備えた透過型の液晶表示装置であって、
前記第１の透明基板と前記第１の透明電極との間に形成され、前記配向制御部によって区分された領域毎に異なる光学的位相差を生じさせる第１の位相差板と、
前記第２の透明基板と前記第２の透明電極との間に形成され、前記配向制御部によって区分された領域毎に異なる光学的位相差を生じさせる第２の位相差板と、を有することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
複数の表示画素を有し、各表示画素は、第１の透明電極が形成された第１の透明基板と、第２の透明電極が形成された第２の透明基板と、前記第１の透明基板と第２の透明基板との間に形成された配向分割用の配向制御部と、前記第１及び第２の透明基板に挟まれた液晶層と、を備えた透過型の液晶表示装置であって、
前記第２の透明基板と前記第２の透明電極との間に形成され、前記配向制御部によって区分された領域毎に異なる光学的位相差を生じさせる第１の位相差板と、
前記第１の位相差板上に形成され、前記配向制御部によって区分された領域毎に異なる光学的位相差を生じさせる第２の位相差板と、を有することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項３】
複数の表示画素を有し、各表示画素は、第１の透明電極が形成された第１の透明基板と、第２の透明電極が形成された第２の透明基板と、前記第１の透明基板と第２の透明基板との間に形成された配向分割用の配向制御部と、前記第１及び第２の透明基板に挟まれた液晶層と、を備えた透過型の液晶表示装置であって、
前記第１の透明基板と前記第１の透明電極との間に形成され、前記配向制御部によって区分された領域毎に異なる光学的位相差を生じさせる第１の位相差板と、
前記第１の位相差板上に形成され、前記配向制御部によって区分された領域毎に異なる光学的位相差を生じさせる第２の位相差板と、を有することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項４】
複数の表示画素を有し、各表示画素は、第１の透明電極が形成された第１の透明基板と、第２の透明電極が形成された第２の透明基板と、前記第１の透明基板と第２の透明基板との間に形成された配向分割用の配向制御部と、前記第１及び第２の透明基板に挟まれた液晶層と、を備えた透過型の液晶表示装置であって、
前記第１の透明基板と前記第１の透明電極との間に形成され、前記配向制御部によって区分された領域毎に異なる光学的位相差を生じさせる位相差板を有することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項５】
複数の表示画素を有し、各表示画素は、第１の透明電極が形成された第１の透明基板と、第２の透明電極が形成された第２の透明基板と、前記第１の透明基板と第２の透明基板との間に形成された配向分割用の配向制御部と、前記第１及び第２の透明基板に挟まれた液晶層と、を備えた透過型の液晶表示装置であって、
前記第２の透明基板と前記第２の透明電極との間に形成され、前記配向制御部によって区分された領域毎に異なる光学的位相差を生じさせる位相差板を有することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項６】
前記第１の位相差板及び第２の位相差板は、光配向処理された紫外線硬化型液晶層から成ることを特徴とする請求項１、２、３のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項７】
前記位相差板は、光配向処理された紫外線硬化型液晶層から成ることを特徴とする請求項４又は５に記載の液晶表示装置。
【請求項８】
前記液晶層は、螺旋状に配列されたネマティック液晶から成り、ねじれネマティックモードにより駆動することを特徴とする請求項１、２、３、６のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項９】
前記液晶層は、ホモジニアス配列されたネマティック液晶から成り、電界制御型複屈折モードにより駆動することを特徴とする請求項１、４、５、７のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項１０】
前記配向制御部は、前記第２の透明電極に形成された突起部又はスリット部であることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９のいずれかに記載の液晶表示装置。
【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、液晶ダイレクタの配向を制御して広視野角を実現した液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、液晶表示パネル（ＬＣＤ；Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）を用いた表示装置では、視野角によって表示品位の劣化（例えば階調の反転等）が生じる視野角依存性が問題となっており、広視野角の実現が求められている。視野角を広げる手段としては、光学的な位相差を制御する視野角補償フィルム（例えばポリビニルアルコールを基材として一軸延伸して成る）を表示面に積層する方式や、液晶層の液晶ダイレクタ（液晶分子の平均的な配列方向）の配向を２つ以上の領域毎に制御して階調の平均化を図る方式（以降、「配向分割」と略称する）が知られている。後者の配向分割を用いた場合、液晶表示装置の厚みを増大させることなく視野角を広げることができる。
【０００３】
次に、液晶層が配向分割された従来例に係る液晶表示装置について図１４を参照して説明する。図１４では、マトリクス状に配置される複数の表示画素１のうち、その１つの断面を示している。また、この液晶表示装置は、バックライト用光源１００を備え、ねじれネマティック（Ｔｗｉｓｔｅｄ  Ｎｅｍａｔｉｃ：以降、「ＴＮ」と略称する）モードで駆動する透過型の液晶表示装置であるものとする。
【０００４】
図１４に示すように、例えばガラス基板から成る第１の透明基板１０と第２の透明基板２０とが液晶層３０を挟んで対向して配置されている。第１の透明基板１０の裏面には、偏光子である第１の偏光板１１が配置されている。また第１の透明基板の表面には、例えばＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）から成る第１の透明電極１３及び第１の配向膜１５が積層されている。一方、第２の透明基板２０の裏面には、検光子である第２の偏光板２１が配置されている。また、第２の透明基板２０の表面には、例えばＩＴＯから成る第２の透明電極２３が配置されている。そして、第２の透明電極２３上には、液晶ダイレクタ３１の配向を異なる２方向に制御するための配向制御部である突起部２４が形成され、その上に第２の配向膜２５が形成されている。
【０００５】
この液晶表示装置では、図１４（Ａ）に示すように、第１及び第２の透明電極１３，２３の間に電圧が印加されず液晶層３０に電界が生じていない状態では、液晶ダイレクタ３１は初期配向状態を保っている。一方、図１４（Ｂ）に示すように、第１及び第２の透明電極１３，２３の間に電圧が印加されて液晶層３０に電界が生じると、液晶ダイレクタ３１は垂直方向に立ち上がるが、その傾きは、突起部２４の位置における第１の透明基板２０の法線によって区分される領域毎に異なる２つの方向に傾斜する。これにより、表示面を正面以外の方向（例えば左右方向）から視認するときの白表示もしくは黒表示の階調が平均化されて表示品位が向上する。即ち、表示面に対する視野角を広げることができる。
【０００６】
なお、本願に関連する技術文献としては、以下の特許文献が挙げられる。
【特許文献１】特開平７−３１１３８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した液晶表示装置では、第１及び第２の透明電極１３，２３に充分高い電圧を印加しても、実際には第１及び第２の透明電極１３，２３の近くでは液晶分子はそれら各透明基板との相互作用が強いため、液晶ダイレクタ３１は、第１及び第２の透明基板２０，３０の垂直方向には立ち上がりにくい。また、液晶層３０の中心付近の層の液晶ダイレクタ３１も完全には垂直に立ち上がらない。
【０００８】
そのため、第１及び第２の透明基板２０，３０の垂直方向に進行する光に対して光学的位相差が存在することになり、完全な黒表示を得ることができない。即ち、上記位相差に応じて正面以外の方向からの表示画像のコントラストの劣化や階調反転が起きて、表示品位が低下していた。
【０００９】
このような正面以外の方向からのコントラストの劣化や階調反転への対策としては、通常の液晶表示装置に用いられるような光学的位相差を制御する視野角補償フィルムを、表示面に積層することが考えられる。しかしながら、このような視野角補償フィルムは例えばポリビニルアルコールを基材として一軸延伸させて所定の配向方向を有するように形成されるため、突起部２４によって区分された領域に応じて、その領域毎に異なる位相差を付与することは極めて困難であった。また、そのような視野角補償フィルムを、液晶表示装置にさらに積層することは、液晶表示装置の厚さを増大させていた。
【００１０】
そこで本発明は、液晶層が配向分割された液晶表示装置において、視野角のさらなる拡大を図る。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の液晶表示装置は、上記課題に鑑みて為されたものであり、複数の表示画素を有し、各表示画素は、第１の透明電極が形成された第１の透明基板と、第２の透明電極が形成された第２の透明基板と、第１及び第２の透明基板の間に形成された配向分割用の配向制御部（突起部やスリット部）と、第１及び第２の透明基板に挟まれた液晶層と、を備えた透過型の液晶表示装置であって、第１の透明基板と第１の透明電極との間に形成され、配向制御部によって区分された領域毎に異なる光学的位相差を生じさせる第１の位相差板と、第２の透明基板と第２の透明電極との間に形成され、配向制御部によって区分された領域毎に異なる光学的位相差を生じさせる第２の位相差板と、を有することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の液晶表示装置では、上記構成において、第１及び第２の位相差板が、第１の透明基板と第１の透明電極の間、もしくは第２の透明基板と第２の透明電極の間に積層されるようにして形成さていることを特徴とする。また、本発明の液晶表示装置では、上記構成において、第１の位相差板もしくは第２の位相差板のいずれか一方のみが形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、液晶層が配向分割された液晶表示装置において、視野角を従来例に比してさらに拡大することができる。また、そのような液晶表示装置を、表示面の外側に視野角補償フィルムを積層することなく実現できるため、液晶表示装置の厚さの増大を極力抑えることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
次に、本発明の実施形態に係る表示装置について説明する。なお、本実施形態の液晶表示装置は、マトリクス状に配置された複数の表示画素毎に不図示のＴＦＴ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を備えたアクティブマトリクス型であり、バックライト用光源を備えた透過型の液晶表示装置であるものとして説明を行う。
【００１５】
最初に、本発明の第１の実施形態に係る表示装置について図面を参照して説明する。図１は、本実施形態に係る表示装置を説明する概略平面図であり、図２はそのＸ−Ｘ線に沿った断面図である。この液晶表示装置には、複数の表示画素がマトリクス状に配置されているが、図１及び図２では、複数の表示画素１のうちの１つを示している。また、図１０に示したものと同様の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００１６】
図１に示すように、表示画素１をその表示面側から見ると、不図示の透明基板上に形成された透明電極上に、表示面を２つの領域に区分するようにして、例えばレジスト材料から成る突起部２４（即ち配向制御部）が形成されている。さらにこの突起部２４を覆うようにして、不図示の第１の配向膜が形成されている。次に、そのＸ−Ｘ線に沿った断面から見た構造について説明する。
【００１７】
図２に示すように、この表示画素１では、不図示の回路領域にＴＦＴを備えた第１の透明基板１０と、それに対向する第２の透明基板２０との間に液晶層３０が配置されている。この液晶層３０は、上記２つの基板間で９０度ねじれるように螺旋状に配列された正の誘電率異方性を有したネマティック液晶から成り、ＴＮモードによって駆動するものである。また、液晶層３０の液晶ダイレクタ３１（液晶分子の平均的な配列方向）のプレチルト角は、第１の透明基板１０に対して限りなく零度であることが好ましい。
【００１８】
そして、第１の透明基板１０の表示領域上（液晶層３０の配置領域上）には、第１の内蔵位相差板１２が形成されており、さらにその上に第１の透明電極１３、第１の配向膜１５が形成されている。また、第２の透明基板２０の表示領域上（液晶層３０の配置領域上）には第２の内蔵位相差板２２が形成されており、さらにその上に第２の透明電極２３、突起部２４、第２の配向膜２５が形成されている。
【００１９】
上述した第１の内蔵位相差板１２及び第２の内蔵位相差板２２は、液晶層３０に電界が生じた際に、第１及び第２の透明基板２０、３０の近くで完全に垂直に立ち上がらない液晶ダイレクタ３１により生じる光学的位相差を打ち消すような位相差を有している。
【００２０】
もしくは、液晶ダイレクタ３１が僅かにプレチルト角を有する場合では、第１の内蔵位相差板１２及び第２の内蔵位相差板２２は、液晶層３０に電界が生じていない時にそのプレチルト角により生じる光学的位相差を打ち消すような位相差を有している。
【００２１】
例えば、第１の内蔵位相差板１２及び第２の内蔵位相差板２２は、紫外線硬化型液晶から成る。この紫外線硬化型液晶の分子は、直線偏光された紫外線の光配向処理により、突起部２４で区分される領域毎に異なる２つの方向に配向されている。それら２つの方向とは、各領域の紫外線効果型液晶の液晶分子の長軸方向が、液晶層３０に電界が生じた際の液晶ダイレクタ３１（もしくはプレチルト角における液晶ダイレクタ３１）の方向（長軸方向）と平行するような配向方向である。
【００２２】
もしくは、第１の内蔵位相差板１２及び第２の内蔵位相差板２２は、突起部２４で区分される領域毎に異なる上記位相差を有するものであれば、紫外線硬化型液晶以外の材料から成り、各領域にマスクを交互に覆って行うラビング処理により形成されるもであってもよい。
【００２３】
次に、本実施形態の液晶表示装置の動作について、図面を参照して説明する。図２（Ａ）に示すように、第１及び第２の透明電極１３，２３の間に電圧が印加されない状態では、液晶層３０に電界が生じないため、液晶ダイレクタ３１は初期配向状態を保っている。このとき、第１の偏光板１１を透過して直線偏光されたバックライト用光源１００からの光は、その旋光性により液晶層３０を通って第２の偏光板２１を透過して白表示となる。
【００２４】
ここで、液晶ダイレクタ３１が僅かにプレチルト角を有する場合には、第１の内蔵位相差板１２及び第２の内蔵位相差板２２の位相差により、そのプレチルト角を起因とする光学的位相差が打ち消けされ、配向分割による広い視野角が従来例に比してさらに拡大されるように補償される。
【００２５】
一方、第１及び第２の透明電極１３，２３の間に電圧が印加されて液晶層３０に電界が生じると、図２（Ｂ）に示すように、液晶ダイレクタ３１は、突起部２４の傾斜に沿った電界の方向に従うようにして、第１及び第２の基板１０，２０の垂直方向に立ち上がる。これにより、液晶層３０に入射した光は旋光せずに第２の偏光板２１に遮断されて黒表示となる。
【００２６】
このとき、第１及び第２の透明基板１０，２０に近くでは、液晶ダイレクタ３１は完全に垂直に立ち上がらないため、その垂直方向とのずれに応じた光学的位相差が生じるが、この光学的位相差は、第１及び第２の内蔵位相差板１２，２２の位相差によって打ち消される。そのため、液晶層３０に入射した光が遮断されて黒表示となる際に、配向分割による広い視野角が従来例に比してさらに拡大されるように補償される。
【００２７】
なお、本実施形態では、第１の透明電極１３上及び第２の透明電極２３上に第１の内蔵位相差板１２及び第２の内蔵位相差板２２がそれぞれ形成されたが、図３に示すように、第１の内蔵位相差板１２は、第２の透明電極２３上に形成された第２の内蔵位相差板２２上に積層されていてもよい。もしくはこれとは逆に、図４に示すように、第２の内蔵位相差板２２は、第１の透明電極１３上に形成された第１の内蔵位相差板１２上に積層されていてもよい。これらの場合においても視野角を従来例に比してさらに拡大することができる。
【００２８】
また、本実施形態では、第２の透明電極２３には配向分割のための配向制御部として突起部２４が形成されていたが、図５乃至図７に示すように、突起部２４の替わりにスリット部２４Ｓがエッチング等により形成されていてもよい。この場合においても突起部２４が形成された場合と同様に、液晶ダイレクタ３１が配向分割されて広い視野角を得ることができる。
【００２９】
次に、本発明の第２の実施形態に係る表示装置について図面を参照して説明する。図８は、本実施形態に係る表示装置を説明する概略平面図であり、図１のＸ−Ｘ線に沿った断面を示している。なお、図８では、図１及び図２と同様の構成要素については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００３０】
この液晶表示装置では、図８（Ａ）に示すように、第１の実施形態とは異なり、その液晶層３０Ｅは、ホモジニアス配列（第１の透明基板１０もしくは第２の透明基板２０と水平に一様の方向で配列）された正の誘電率異方性を有したネマティック液晶から成り、後述する電界制御複屈折（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ  Ｃｏｎｔｒｏｌｅｄ  Ｂｉｒｅｆｒｉｇｅｎｃｅ；以降、「ＥＣＢ」と略称する）モードにより駆動する。
【００３１】
また、第１の透明基板１０及び第２の透明基板２０上には、それぞれ、第１の内蔵位相差板１２Ｅ及び第２の内蔵位相差板２２Ｅが形成されている。第１の内蔵位相差板１２Ｅ及び第２の内蔵位相差板２２Ｅは、液晶層３０Ｅに電界が生じた際に完全に垂直方向に立ち上がらない液晶ダイレクタ３１Ｅにより生じる光学的位相差を打ち消すような位相差を有している。
【００３２】
例えば第１の内蔵位相差板１２Ｅ及び第２の内蔵位相差板２２Ｅが紫外線硬化型液晶から成る場合、この紫外線硬化型液晶の分子は突起部２４で区分される領域毎に異なる２つの方向に配向されている。それら２つの方向とは、各領域の紫外線効果型液晶の液晶分子の長軸方向が、液晶層３０Ｅに電界が生じた際の液晶ダイレクタ３１Ｅ（もしくはプレチルト角における液晶ダイレクタ３１）の方向（長軸方向）と平行するような配向方向である。
【００３３】
このＥＣＢモードによる液晶表示装置の動作を説明すると、第１及び第２の透明電極１３，２３の間に電圧が印加されずに液晶層３０Ｅに電界が生じていない状態では、第１の偏光板１１を通して偏光された直線偏光が液晶層３０Ｅに入射して、その液晶分子の複屈折により楕円偏光が生じる。そして、この楕円偏光の一部の成分が第２の偏光板２１を透過して白表示と成る。
【００３４】
一方、第１及び第２の透明電極１２，２２の間に電圧が印加されて液晶層３０Ｅに電界が生じた場合、図８（Ｂ）に示すように、液晶ダイレクタ３１Ｅは、突起部２４の傾斜に沿った電界の方向に従うようにして、第１及び第２の基板１０，２０の垂直方向に立ち上がるため、第１の偏光板１１からの直線偏光は上記複屈折による楕円偏光とはならずに第２の偏光板２１により遮断されて黒表示となる。
【００３５】
このとき、第１及び第２の透明基板１０，２０の近くでは、液晶ダイレクタ３１Ｅは完全な垂直に立ち上がらないため、その垂直方向とのずれに応じた光学的位相差が生じるが、この光学的位相差は、第１及び第２の内蔵位相差板１２Ｅ，２２Ｅの位相差によって打ち消される。そのため、液晶層３０Ｅに入射した光が遮断されて黒表示となる際に、配向分割による広い視野角が従来例に比してさらに拡大されるように補償される。
【００３６】
なお、本実施形態では、第１の透明電極１３上及び第２の透明電極２３上に第１の内蔵位相差板１２Ｅ及び第２の内蔵位相差板２２Ｅがそれぞれ形成されたが、図９及び図１０に示すように、第１の内蔵位相差板１２Ｅもしくは第２の内蔵位相差板２２Ｅのいずれか一方が透明基板上に形成されてもよい。この場合においても視野角を従来例に比してさらに拡大することができる。これは、電圧無印加時の液晶ダイレクタ３１Ｅの配向方向はＴＮモードの液晶ダイレクタ３１のように第１の透明基板１０と第２の透明基板２０との間でねじれていないためである。
【００３７】
また、本実施形態では、第２の透明電極２３には、配向分割のための配向制御部として突起部２４が形成されていたが、第１の実施形態と同様に、図１１乃至図１３に示すように、突起部２４の替わりにスリット部２４Ｓがエッチング等により形成されていてもよい。この場合においても突起部２４が形成された場合と同様に、液晶ダイレクタ３１Ｅが配向分割されて広い視野角を得ることができる。
【００３８】
また、上述した第１及び第２の実施形態は、透過型の液晶表示装置であるものとしたが、本発明はこれに限定さない。即ち、図示しないが、本発明は、液晶層３０，３０Ｅに、バックライト用光源１００からの光を透過し得る透過領域と、表示面から入射する外光を反射する反射領域とを有した半透過型の液晶表示装置に対しても適用される。
【００３９】
また、図示しないが、上述した第１及び第２の実施形態は、第２の透明基板２０上に所定のカラーフィルタを備え、カラー表示に対応したものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る液晶表示装置を説明する概略平面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る液晶表示装置を説明する断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る液晶表示装置を説明する断面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る液晶表示装置を説明する断面図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る液晶表示装置を説明する断面図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係る液晶表示装置を説明する断面図である。
【図７】本発明の第１の実施形態に係る液晶表示装置を説明する断面図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る液晶表示装置を説明する断面図である。
【図９】本発明の第２の実施形態に係る液晶表示装置を説明する断面図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態に係る液晶表示装置を説明する断面図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態に係る液晶表示装置を説明する断面図である。
【図１２】本発明の第２の実施形態に係る液晶表示装置を説明する断面図である。
【図１３】本発明の第２の実施形態に係る液晶表示装置を説明する断面図である。
【図１４】従来例に係る液晶表示装置を説明する断面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１  表示画素              １０  第１の透明基板        １１  第１の偏光板
１２  第１の内蔵位相差板    １３  第１の透明電極        １５  第１の配向膜
２０  第２の透明基板        ２１  第２の偏光板          ２２  第２の内蔵位相差板
２３  第２の透明電極        ２４  突起部              ２４Ｓ  スリット部
２５  第２の配向膜        １００  バックライト用光源
【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】
2006251262.tif 000009
【図８】
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【図９】
2006251262.tif 000011
【図１０】
2006251262.tif 000012
【図１１】
2006251262.tif 000013
【図１２】
2006251262.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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