(57)【要約】【課題】パッケージの高背化を抑えつつ、正面方向への出射光束を向上させることが可能な発光ユニットおよび表示装置を提供する。【解決手段】本開示の発光ユニットは、発光部と、発光部から出射された光を取り出す光取り出し面と、発光部を間に、光取り出し面とは反対側に設けられた集光部とを備える。【選択図】図１
2017112321.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光部と、
前記発光部から出射された光を取り出す光取り出し面と、
前記発光部を間に、前記光取り出し面とは反対側に設けられた集光部と
を備えた発光ユニット。
【請求項２】
前記集光部は、少なくとも１つの凸部を有すると共に、前記発光部の周辺の少なくとも一部に設けられている、請求項１に記載の発光ユニット。
【請求項３】
前記凸部は、前記発光部を臨む傾斜面あるいは曲面を有する、請求項２に記載の発光ユニット。
【請求項４】
前記集光部は、前記発光部を中心とした同心円状に設けられた複数の前記凸部によって構成されている、請求項２に記載の発光ユニット。
【請求項５】
前記集光部は、前記凸部の表面に反射防止膜を有する、請求項２に記載の発光ユニット。
【請求項６】
前記光取り出し面とは反対側に設けられた前記集光部の外側に反射部材を有する、請求項１に記載の発光ユニット。
【請求項７】
前記発光部は保持部上に載置され、前記集光部は前記保持部に形成されている、請求項１に記載の発光ユニット。
【請求項８】
前記保持部は、前記発光部の載置面とは反対側の面に集光部が形成されている、請求項７に記載の発光ユニット。
【請求項９】
前記保持部は封止樹脂によって形成され、前記発光部は前記封止樹脂によって封止されている、請求項７に記載の発光ユニット。
【請求項１０】
前記保持部には、複数の前記発光部が載置され、各発光素子ごとに前記集光部が設けられている、請求項７に記載の発光ユニット。
【請求項１１】
複数の発光ユニットを有する表示パネルと、
映像信号に基づいて発光ユニットを駆動する駆動回路とを備え、
前記発光ユニットは、
発光部と、
前記発光部から出射された光を取り出す光取り出し面と、
前記発光部を間に、前記光取り出し面とは反対側に設けられた集光部と
を有する表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、例えばＬＥＤ等の発光素子を備えた発光ユニットおよびこれを備えた表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、発光ダイオード（ＬＥＤ）を複数個集めて構成した照明装置や表示装置が普及してきている。その中でも、ＬＥＤを表示画素に用いたＬＥＤディスプレイは軽量で薄型のディスプレイとして注目を集めており、正面輝度の向上等の様々な改良がなされてきている。
【０００３】
一般的なＬＥＤでは、リフレクタやレンズを搭載することによって、正面方向への出射光束を高めている。しかし、十分な効果を得るためには、リフレクタやレンズを大きくする必要があり、パッケージ（ＬＥＤを備えた発光ユニット）の高背化の原因となっている。特に、ミクロンオーダの微細なＬＥＤでは、リフレクタやレンズを大きくした場合、サイズメリットが小さくなるため大きな問題となっている。
【０００４】
これに対して、例えば特許文献１，２では、光取り出し方向にフレネルレンズ（特許文献１）やマイクロレンズアレイ（特許文献２）を配置することで正面方向への出射光束を高めた照明装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−２２９１４５号公報
【特許文献２】特開２００８−３０５８０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の照明装置では、レンズの低背化はできるものの、正面方向への十分な出射光束を得るためには、ＬＥＤチップをレンズの焦点位置に配置する必要がある。このため、パッケージの低背化には限界があった。また、特許文献２に記載の照明装置（ＬＥＤ灯具）では、パッケージは低背化できるものの、正面方向への出射光束を十分に増やすことはできなかった。
【０００７】
本開示はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、パッケージの高背化を抑えつつ、例えば正面方向の出射光束を向上させることが可能な発光ユニットおよび表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示の発光ユニットは、発光部と、発光部から出射された光を取り出す光取り出し面と、発光部を間に、光取り出し面とは反対側に設けられた集光部とを備えたものである。
【０００９】
本開示の表示装置は、複数の発光ユニットを有する表示パネルと、映像信号に基づいて発光ユニットを駆動する駆動回路とを備えたものである。本開示の表示装置において、各発光ユニットは、上記発光ユニットと同一の構成要素を有している。
【００１０】
本開示の発光ユニットおよび表示装置では、発光部を間に、光取り出し面とは反対側に集光部を設けるようにしたので、光取り出し方向以外に射出された光を光取り出し方向へ反射させることが可能となる。
【発明の効果】
【００１１】
本開示の発光ユニットおよび表示装置によれば、発光部を間に、光取り出し面とは反対側に集光部を設けることにより、光取り出し方向以外に射出された光が光取り出し方向へ反射される。よって、高背化を抑えつつ、例えば正面方向の出射光束を向上させることが可能となる。なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれの効果であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本開示の第１の実施形態に係る発光ユニットの構成の一例を表す断面図である。
【図２】図１に示した発光ユニットの構成の一例を表す平面図である。
【図３】図１に示した発光ユニットに搭載される発光素子の構成を表わす断面図である。
【図４】図１に示した発光ユニットの構成の他の例を表す平面図である。
【図５】図１に示した発光ユニットの構成の他の例を表す平面図である。
【図６】図１に示した発光ユニットの構成の他の例を表す平面図である。
【図７】図１に示した発光ユニットの構成の他の例を表す断面図である。
【図８】図１に示した発光ユニットにおける発光領域のシミュレーション図である。
【図９】本開示の第２の実施形態に係る発光ユニットの構成を表す断面図である。
【図１０】本開示の第３の実施形態に係る発光ユニットの構成を表す断面図である。
【図１１】本開示の第４の実施形態に係る発光ユニットの構成を表す断面図である。
【図１２Ａ】本開示の変形例１に係る発光ユニットの構成を表す斜視図である。
【図１２Ｂ】図１２Ａに示した発光ユニットの構成の表す平面図である。
【図１２Ｃ】図１２Ａに示した発光ユニットの構成の表す断面図である。
【図１３Ａ】本開示の変形例２に係る発光ユニットの構成を表す平面図である。
【図１３Ｂ】図１３Ａに示した発光ユニットの構成の表す断面図である。
【図１４】適用例１としての表示装置の構成の一例を表す斜視図である。
【図１５】図１４に示した表示装置の配線レイアウトの一例を表した模式図である。
【図１６Ａ】適用例２としての照明装置の構成の一例を表す平面図である。
【図１６Ｂ】図１６Ａに示した照明装置の構成を表す斜視図である。
【図１７Ａ】適用例３としての照明装置の構成の一例を表す平面図である。
【図１７Ｂ】図１７Ａに示した照明装置の構成を表す斜視図である。
【図１８】検証１における実施例１および比較例１の配光特性を表したものである。
【図１９】実施例１における作用を説明する断面模式図である。
【図２０】検証２における実施例１および比較例２の配光特性を表したものである。
【図２１】比較例２における作用を説明する断面模式図である。
【図２２】各屈折率材料におけるプリズム底角および封止樹脂の厚みによる正面輝度を表す特性図である。
【図２３】図２２に示した特性図のプリズム底角４０°〜５０°部分を拡大した特性図である。
【図２４】検証４における実施例１，４および比較例３における正面輝度比を表す特性図である。
【図２５】検証５における実施例１，５における正面輝度比を表す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本開示の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．第１の実施の形態（発光素子の背面に集光部を配置した例）
１−１．発光ユニットの構成
１−２．作用・効果
２．第２の実施の形態（集光部の背面に反射部材を配置した例）
３．第３の実施の形態（集光部に反射防止膜を形成した例）
４．第４の実施の形態（発光素子を支持部材上に載置した例）
５．変形例１（発光素子を複数備えた発光ユニットの例）
６．変形例２（発光素子間に遮光部を設けた例）
７．適用例
８．実施例
【００１４】
＜１．第１の実施の形態＞
図１は、本開示の第１の実施の形態に係る発光ユニット（発光ユニット１）の断面構成を表したものであり、図２は、図１に示した発光ユニット１の平面構成を表したものである。なお、図１は、図２に示した発光ユニット１のＩ−Ｉ矢視方向における断面を表したものである。発光ユニット１は、例えば、いわゆるＬＥＤディスプレイと呼ばれる表示装置の表示画素や照明装置として好適に適用可能なものであり、発光素子（発光素子１０）を薄い肉厚の樹脂（例えば、保持部２０）で被った微小パッケージである。本実施の形態の発光ユニット１は、発光素子１０（発光部）を保持する保持部２０の光取り出し面Ｓ１とは反対側の面Ｓ２に集光部２２を有するものである
【００１５】
（１−１．発光ユニットの構成）
発光ユニット１は、発光素子１０と、発光素子１０を保持する保持部２０とから構成されている。発光素子１０は、所定の波長帯の光を上面から発する固体発光素子であり、具体的には、ＬＥＤチップである。保持部２０は、発光素子１０を封止する封止部２１および封止部２１の光取り出し面Ｓ１とは反対側の面Ｓ２に設けられた集光部２２を有する。集光部２２は、面Ｓ２側に突出する複数の凸部２３によって構成されている。
【００１６】
発光素子１０は、上記のように、例えばＬＥＤチップである。ここで、ＬＥＤチップとは、結晶成長に用いたウェハから切り出した状態のものを指しており、成形した樹脂等で被われたパッケージタイプのものではないことを指している。ＬＥＤチップは、例えば５μｍ以上１００ｍｍ以下のサイズとなっており、いわゆるマイクロＬＥＤと呼ばれるものである。ＬＥＤチップの平面形状は、例えば、ほぼ正方形となっている。ＬＥＤチップは、薄片状となっており、ＬＥＤチップのアスペクト比（高さ／幅）は、例えば、０．１以上、１未満となっている。
【００１７】
発光素子１０は、発光ユニット１内に配置されており、例えば、図１に示したように、封止部２１によって封止されている。発光素子１０は、例えば、図３に示したように、第１導電型層１１、活性層１２および第２導電型層１３を順に積層してなる半導体層を有している。第１導電型層１１、活性層１２および第２導電型層１３は、例えばＡｌＧａＩｎＰ系の半導体材料やＩｎＧａＮ系の半導体材料によって構成されている。発光素子１０は、ＡｌＧａＩｎＰ系の半導体材料を用いて構成することによって赤色光が得られ、ＩｎＧａＮ系の半導体材料を用いて構成することによって緑色から青色の光が得られる。
【００１８】
第２導電型層１３の上面（光取り出し面Ｓ１側）には第２電極１５が設けられている。第２電極１５は、例えばチタン（Ｔｉ）／白金（Ｐｔ）／金（Ａｕ）あるいは、金とゲルマニウムの合金（ＡｕＧｅ）／ニッケル（Ｎｉ）／Ａｕ等の積層膜によって構成されている。第２電極１５は、第２導電型層１３に接するとともに第２導電型層１３に電気的に接続されている。つまり、第２電極１５は、第２導電型層１３とオーミック接触している。第１導電型層１１の下面（面Ｓ２側）には第１電極１４が設けられている。第１電極１４は、金属電極であり、例えばＴｉ／Ｐｔ／Ａｕあるいは、ＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕ等の積層膜によって構成されている。第１電極１４は、第１導電型層１１に接するとともに第１導電型層１１に電気的に接続されている。つまり、第１電極１４は、第１導電型層１１とオーミック接触している。第１電極１４および第２電極１５はともに、単一の電極によって構成されていてもよいし、複数の電極によって構成されていてもよい。なお、第１電極１４および第２電極１５は、例えば、銀（Ａｇ）やアルミニウム（Ａｌ）等の高反射性の金属材料を含んで構成されていてもよい。
【００１９】
発光素子１０（具体的には半導体層）の側面Ｓ３は、例えば、図３に示したように、積層方向と交差する傾斜面となっており、具体的には、当該発光素子１０の断面が逆台形状となるような傾斜面となっている。このように、側面Ｓ３がテーパ状となっていることにより、正面方向の光取り出し効率を高くすることができる。なお、側面Ｓ３は、例えば積層方向と直交する垂直面となっていてもよい。発光素子１０は半導体層の側面Ｓ３から下面Ｓ２に亘って絶縁層１６によって覆われている。絶縁層１６は薄い層であり、例えばＣＶＤ、蒸着、スパッタ等の薄膜形成プロセスによって形成されたものである。絶縁層１６は、活性層１２から発せられる光に対して透明な材料、例えば、ＳｉＯ2，ＳｉＮ，Ａｌ2Ｏ3，ＴｉＯ2，ＴｉＮ等によって形成されている。絶縁層１６は、例えば、０．１μｍ〜１μｍ程度の厚さであり、ほぼ均一な厚さとなっている。
【００２０】
パッド電極１７は、第１電極１４から引き出された電極（つまり引出電極）である。パッド電極１７は、第１電極１４の露出面１４Ａから、絶縁層１６の表面に亘って形成されている。パッド電極１７は、第１電極１４と電気的に接続されている。パッド電極１７は、活性層１２から発せられる光を高反射率で反射する材料、例えばＴｉ，Ａｌ，Ｃｕ，Ａｕ，Ｎｉ，またはそれらの合金によって形成されている。また、パッド電極１７は、上で上げた材料のうち複数の材料からなる多層膜として形成されていてもよい。
【００２１】
なお、発光素子１０は、場合によっては、絶縁層１６およびパッド電極１７を省略され、第１電極１４が露出する構成となっていてもよい。
【００２２】
保持部２０は、上記のように、発光素子１０を封止する封止部２１と、封止部２１の光取り出し面Ｓ１とは反対側の面Ｓ２に、複数の凸部２３から構成される集光部２２と、発光ユニット１を支持する支持部２４とから構成されている。
【００２３】
封止部２１は、例えば発光素子１０の全体を囲むとともに保持するものである。封止部２１は、例えばシリコーン，アクリル，エポキシおよびポリカーボネート等の樹脂材料によって構成されている。封止部２１は、一部にポリイミド等の別材料を含んでいてもよい。封止部２１の高さは、発光素子１０の高さよりも高くなっており、封止部２１の横幅は、発光素子１０の幅よりも広くなっている。封止部２１自体のサイズは、例えば１ｍｍ以下となっている。封止部２１は、薄片状となっている。封止部２１のアスペクト比（最大高さ／最大横幅）は、発光ユニット１を転写する際に発光ユニット１が横にならない程度に小さくなっており、例えば、１／５以下となっている。
【００２４】
集光部２２は、封止部２１によって形成される光取り出し面Ｓ１とは反対側の面Ｓ２側に配置されており、発光素子１０から面Ｓ２方向に出射された光（光Ｌ０）を光取り出し方向Ｓ１に反射する（光Ｌ１）ためのものである。集光部２２の材料としては、透明且つ屈折率の小さな材料であることが好ましく、例えばシリコーン，アクリル，エポキシおよびポリカーボネート等の樹脂材料が挙げられる。
【００２５】
集光部２２は、面Ｓ２側に突出した複数の凸部２３によって構成されており、凸部２３は、少なくとも発光素子１０を臨む面を有する。具体的には、凸部２３は、例えば、図１に示したように、発光素子１０を臨む傾斜面（面Ｓ４）と、Ｙ軸方向に立ち上がる急峻な面（面Ｓ５）とから構成された形状（プリズム形状）とするが好ましい。傾斜面（面Ｓ４）の傾斜角（角度θ）は、例えば４０°以上５０°以下であることが好ましい。このような凸部２３を複数、例えば、図２に示したように、発光素子１０を中心に同心円状に配設された、いわゆるプリズムアレイとすることが好ましい。これにより、図１に示した光Ｌ１のように、発光素子１０の活性層１２から面Ｓ２方向（俯角方向）に出射された光Ｌ０を効率よく光取り出し方向Ｓ１に反射（光Ｌ１）させることが可能となる。
【００２６】
なお、凸部２３は、必ずしも同心円状に配置される必要はない。例えば図４に示した発光ユニット１Ａのように矩形状、あるいは、図５に示した発光ユニット１Ｂのように六角形状に形成するようにしてもよい。また、凸部２２Ａは必ずしも発光素子１０の周囲に連続して形成される必要はなく、発光素子１０の周辺の一部の領域に配設するようにしてもよい。例えば図６に示した発光ユニット１Ｃの集光部２２Ｃのように、発光素子１０の周囲４方向に凸部２３を配設するようにしてもよい。
【００２７】
また、凸部２３は必ずしもプリズム形状である必要はなく、少なくとも発光素子１０を臨む面を有していれば、必ずしも平面である必要はない。例えば、発光素子１０を臨む面は、図１に示した発光ユニット１よりも効果は劣るものの曲面であってもよい。例えば図７に示した発光ユニット１Ｄのように、レンズ形状の凸部２３Ｄからなる集光部２２Ｄを配設するようにしてもよい。
【００２８】
図８は、図１および図２に示した発光ユニット１の発光分布をシミュレーションした結果を表わしたものである。図８から、発光ユニット１における発光領域は、発光素子１０の発光領域ｒと、その周囲に設けられた集光部２２の形成領域（プリズム形成領域Ｒ）となることがわかる。よって、集光部２２を適切に配置することで、所望の発光領域を実現することが可能となる。
【００２９】
集光部２２は、封止部２１と一体的に形成しておよいし、また、封止部２１とは別に形成してのち、封止部２１の面Ｓ２側に接着するようにしてもよい。本実施の形態の集光部２２は、例えばフォトリソグラフィを用いることによって形成することができる。
【００３０】
支持部２４は、発光ユニット１を、例えば後述する照明装置８（例えば、図１６参照）の実装基板に搭載する際に安定して載置するためのものである。支持部２４は、例えば上記封止部２１および集光部２２と同じ材料によって形成してもよいし、絶縁性の高い樹脂材料、を用いて形成するようにしてもよい。
【００３１】
（１−２．作用・効果）
次に、本実施の形態の発光ユニット１の作用・効果について説明する。
【００３２】
前述したように、ＬＥＤのような全方位に光を出射する発光素子では、正面方向への出射光束を高めるために、リフレクタやレンズが用いられている。しかし、十分な効果を得るためには、大きなリフレクタやレンズを用いる必要があり、パッケージの高背化の原因となっている。
【００３３】
これに対して、近年、ＬＥＤに対して光取り出し方向にフレネルレンズやマイクロレンズアレイを設置することで高背化を抑えつつ正面方向への出射光束を高めた照明装置が開発されている。しかしながら、フレネルレンズを用いた照明装置では、斜め方向に出射された光を光取り出し方向（正面方向）に反射させて出射光束を増やすことはできるものの、十分な効果を得るためには、ＬＥＤをフレネルレンズの焦点位置に配置する必要がある。このため、パッケージの低背化には限界があった。また、マイクロレンズアレイを用いた場合には、ＬＥＤとマイクロレンズアレイとの間の距離は縮めることはできるものの、正面方向への出射光束の増加効果としては十分とは言えなかった。
【００３４】
これ対して、本実施の形態の発光ユニット１では、発光素子１０を保持する保持部２０光取り出し面Ｓ１とは反対側の面Ｓ２、即ち、発光素子１０の背面に、集光部２２を形成するようにした。この集光部２２は、光取り出し面Ｓ１とは反対側の方向に突出する複数の凸部２３からなり、この凸部２３は、発光素子１０を望む傾斜面Ｓ４を有する。このため、発光素子１０から光取り出し方向（活性層１２の面内方向を基準とした場合の仰角方向）以外の方向（活性層１２の面内方向を基準とした場合の俯角方向）に出射された光は傾斜面Ｓ４によって光取り出し方向に反射される。このとき、俯角方向に出射された光は、その入射角によらず傾斜面Ｓ４によってほぼ正面方向に立ち上がる。このため、発光素子１０と集光部２２との距離によらず、正面方向への出射光束を向上させることが可能となる。即ち、本実施の形態の発光ユニット１では、発光ユニット１の高背化を抑えつつ、正面方向への出射光束を向上させることが可能となる。
【００３５】
また、本実施の形態の発光ユニット１では、発光素子１０と集光部２２を構成する凸部２３との精密な位置合わせが不要であるため、正面方向にフレネルレンズ等を配置する一般的な照明装置と比較して、安価且つ容易に作製することが可能となる。
【００３６】
次に、第２〜第４の実施の形態および変形例１，２について説明する。なお、上記第１の実施の形態の発光ユニット１に対応する構成要素には同一の符号を付して説明する。
【００３７】
＜２．第２の実施の形態＞
図９は、本開示の第２の実施の形態に係る発光ユニット（発光ユニット２）の断面構成を表したものである。発光ユニット２は、上記第１の実施の形態と同様に、例えば、いわゆるＬＥＤディスプレイと呼ばれる表示装置の表示画素として好適に適用可能なものである。本実施の形態の発光ユニット２は、発光素子１０を保持する保持部２０の背面（面Ｓ２）側に反射部材３１が配置された構成を有する。
【００３８】
反射部材３１は、集光部２２を構成する凸部２３の傾斜面Ｓ４において反射されずに透過した光を正面方向に反射させるためのものである。反射部材３１は、光を反射可能な、例えば板状部材であることが好ましく、特にその表面が、例えばアルミニウム（Ａｌ），銀（Ａｇ）あるいはこれらの多層膜によってコーティングされた鏡面加工された部材であることが好ましい。反射部材３１は、保持部２０の背面に空気層を介して配置されている。なお、反射部材３１と保持部２０との間の空間には、例えば樹脂が充填されていてもかまわない。その場合には、集光部２２を形成する樹脂よりも屈折率の小さな材料を用いることが好ましい。
【００３９】
上記第１の実施の形態の発光ユニット１では、集光部２２を構成する凸部２３の傾斜面Ｓ４に対して臨界角よりも小さい角度で入射した光（光Ｌ０）は傾斜面Ｓ４を透過してしまい、損失成分となる。これに対して、本実施の形態では、保持部２０の背面に反射部材３１を配置するようにした。これにより、図９に示したように、傾斜面Ｓ４を透過した光（光Ｌ０）の少なくとも一部成分（光Ｌ２）を正面方向に反射させることが可能となる。よって、上記第１の実施の形態よりも正面輝度をさらに高めることが可能となる。
【００４０】
＜３．第３の実施の形態＞
図１０は、本開示の第３の実施の形態に係る発光ユニット（発光ユニット３）の断面構成を表したものである。発光ユニット３は、上記第１，２の実施の形態と同様に、例えば、いわゆるＬＥＤディスプレイと呼ばれる表示装置の表示画素として好適に適用可能なものである。本実施の形態の発光ユニット３は、発光素子１０を保持する保持部２０の背面（面Ｓ２）側に設けられた集光部２２の表面に反射防止膜４１が設けられた構成を有する。なお、ここでは図１等で保持部２０の周縁に示した支持部２４は省略して表している。
【００４１】
反射防止膜４１の材料としては、例えばフッ化マグネシウム（ＭｇＦ2）のような低屈折率材料が挙げられる。この他、反射防止膜４１は、例えばＳｉＯ2とＴｉＯ2のような低屈折材料と高屈折材料とを２層以上積層した積層膜として形成するようにしてもよい。反射防止膜４１の膜厚は、波長オーダーの厚みがあればよい。反射防止膜４１は、例えばスピンコート法、スプレー法等の湿式法のほか、真空蒸着法等の乾式法を用いて形成することができる。
【００４２】
上記第１の実施の形態の発光ユニット１では、集光部２２を構成する凸部２３の傾斜面Ｓ４での屈折時に一部の光がフレネル反射によって正面方向に反射されずに損失成分となる。これに対して、本実施の形態では、集光部２２の表面に反射防止膜４１を形成するようにした。これにより、傾斜面Ｓ４におけるフレネル反射を低減することが可能となる。よって、上記第１の実施の形態よりも正面輝度をさらに高めることが可能となる。
【００４３】
＜３．第４の実施の形態＞
図１１は、本開示の第４の実施の形態に係る発光ユニット（発光ユニット４）の断面構成を表したものである。発光ユニット４は、上記第１〜３の実施の形態と同様に、例えば、いわゆるＬＥＤディスプレイと呼ばれる表示装置の表示画素として好適に適用可能なものである。本実施の形態の発光ユニット４は、発光素子１０が複数の凸部５３からなる集光部５２を備えた保持部５０に外付けされたものである。なお、図１１では、保持部５０と発光素子１０との間に空間があるが、発光素子１０は、保持部５０に直接載置されていてもよいし、他の部材を介して載置されていてもよい。なお、ここでは図１等で保持部２０の周縁に示した支持部２４は省略して表している。
【００４４】
保持部５０は、封止部５１および封止部５１の面Ｓ２側に設けられた集光部５２有し、封止部５１の面Ｓ２とは反対側の面Ｓ５には、発光素子１０を収容する開口５１Ａが設けられている。即ち、発光素子１０は、封止部５１に設けられた開口５１Ａ内に載置された構成を有する。
【００４５】
本実施の形態の発光ユニット４のように、発光素子１０が保持部５０に外付けされた場合でも、発光素子１０の背面、即ち、発光ユニット４の光取り出し面とは反対側の面に集光部５２を配置することによって上記第１の実施の形態と同様に正面方向への出射光束を向上させることが可能となる。
【００４６】
＜５．変形例１＞
図１２Ａは、本開示の変形例１に係る発光ユニット（発光ユニット５）の概略構成の一例を斜視的に表したものである。図１２Ｂは、図１２Ａに示した発光ユニット５の平面構成を表したものであり、図１２Ｃは、図１２Ａに示した発光ユニット５のＩＩ−ＩＩ矢視方向の断面構成の一例を表したものである。発光ユニット５は、例えば、いわゆるＬＥＤディスプレイと呼ばれる表示装置の表示画素や、プリンタヘッドとして好適に適用可能なものである。本変形例の発光ユニット５は、複数の発光素子１０を封止部７１内に配置された微小パッケージである。なお、ここでは図１等で保持部２０の周縁に示した支持部２４は省略して表している。
【００４７】
発光ユニット５は、図１２Ａ等に示したように、例えば３つの発光素子１０を備えている。各発光素子１０は、所定の波長帯の光を上面から発する固体発光素子であり、具体的には、ＬＥＤチップである。各発光素子１０は、上記第１の実施の形態と同様の構成を有する。各発光素子１０は、封止部７１内に配置されており、例えば、図１２Ａに示したように、他の発光素子１０と所定の間隙を介して一列に配置されている。このとき、発光ユニット５の保持部７０には、図１２Ｂ，１２Ｃに示したように、各発光素子１０を中心にそれぞれ集光部７２が形成されている。また、発光ユニット１は、例えば、発光素子１０の配列方向に延在する細長い形状となっている。互いに隣り合う２つの発光素子１０の隙間は、例えば、各発光素子１０のサイズと同等か、それよりも大きくなっている。なお、上記の隙間は、場合によっては、各発光素子１０のサイズよりも狭くなっていてもよい。
【００４８】
発光ユニット５は、図１２Ａに示したように、各発光素子１０を覆うチップ状の保持部７０と、各発光素子１０に電気的に接続された端子電極６１，６２とを備えている。端子電極６１，６２は、封止部７１の底面側に配置されている。
【００４９】
封止部７１は、各発光素子１０を、少なくとも各発光素子１０の側面側から囲むと共に保持するものである。封止部７１は、上記封止部２１と同様に、例えば、シリコーン，アクリル，エポキシおよびポリカーボネート等の樹脂材料によって構成されている。封止部７１は、一部にポリイミド等の別材料を含んでいてもよい。封止部７１は、各発光素子１０の側面と、各発光素子１０の上面のうち第２電極１５の未形成領域に接して形成されている。封止部７１は、各発光素子１０の配列方向に延在する細長い形状（例えば直方体形状）となっている。封止部７１の高さは、各発光素子１０の高さよりも高くなっており、封止部７１の横幅（短辺方向の幅）は、各発光素子１０の幅よりも広くなっている。封止部７１自体のサイズは、例えば１ｍｍ以下となっている。封止部７１は、薄片状となっている。封止部７１のアスペクト比（最大高さ／最大横幅）は、発光ユニット１を転写する際に発光ユニット１が横にならない程度に小さくなっており、例えば、１／５以下となっている。
【００５０】
封止部７１は、例えば、図１２Ａに示したように、各発光素子１０の直上に対応する箇所に開口７１Ａを有している。各開口７１Ａの底面には、少なくとも第２電極１５が露出している。また、封止部７１は、例えば、各発光素子１０の直下に対応する箇所にも開口を有し、その底面には、例えばパッド電極１７（場合によっては第１電極１４）が露出している。
【００５１】
パッド電極１７（または第１電極１４）は、所定の導電性部材（例えば、半田、めっき金属）を介して端子電極６１に接続されている。一方、第２電極１５は、図１２Ａに示したバンプ６３および接続部６４を介して端子電極６２に接続されている。バンプ６３は封止部７１に埋め込まれた柱状の導電性部材であり、接続部６４は封止部７１の上面に形成された帯状の導電性部材である。なお、第２電極１５は、バンプ６３および接続部６４以外の導電性部材を介して端子電極６２と接続されていてもよい。端子電極６１，６２は、例えば、主にＣｕ（銅）を含んで構成されている。端子電極６１，６２の表面の一部が、例えば、Ａｕ（金）等の酸化されにくい材料で被覆されていてもよい。
【００５２】
本変形例では、封止部７１に複数の発光素子１０を搭載するようにした。これにより、上記第１の実施の形態の効果に加えて、発光ユニット５を低コストで作製することができると共に、例えば表示装置の表示画素として発光ユニット５を用いる際の位置精度を担保しやすくなるという効果を奏する。
【００５３】
＜６．変形例２＞
図１３Ａは、本開示の変形例２に係る発光ユニット（発光ユニット６）の平面構成を表したものであり、図１３Ｂは、図１３Ａに示した発光ユニット６のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視方向の断面構成の一例を表したものである。発光ユニット６は、上記変形例１と同様に、例えば、いわゆるＬＥＤディスプレイと呼ばれる表示装置の表示画素や、プリンタヘッドとして好適に適用可能なものである。本変形例の発光ユニット６は、封止部７１に搭載された複数の発光素子１０の間に、それぞれ遮光部７５を設けた点が上記変形例１とは異なる。なお、ここでは図１等で保持部２０の周縁に示した支持部２４は省略して表している。
【００５４】
遮光部７５は、封止部７１に搭載された複数の発光素子１０を個別点灯させる場合に、各発光素子１０ごとに設けられた集光部７２によって隣接する発光素子１０の領域が発光することを防ぐためのものである。遮光部７５は、隣接する発光素子１０領域への光の入射を防ぐことでできればよい。遮光部７５の材料としては、例えば光反射性を有する材料を用いて形成することが好ましいが、光を吸収する材料を用いて形成するようにしてもよい。具体的な材料としては、例えば一般にブラックマトリクスとして用いられる樹脂材料や、タングステン（Ｗ）等の金属材料が挙げられる。
【００５５】
本変形例では、封止部７１に搭載された複数の発光素子１０の間に、それぞれ遮光部７５を設けるようにした。これにより、発光ユニット６に搭載された発光素子１０を個別に点灯する際に、意図しない隣接する発光領域の点灯を防ぐことが可能となる。
【００５６】
なお、上記変形例１，２では、発光ユニット５，６に搭載されている複数の発光素子１０は、互いに同じ波長帯の光を発する発光素子でもよいし、あるいは、互いに異なる波長帯の光（例えば赤色帯、緑色帯および青色帯の光）を発する発光素子（Ｒ，Ｇ，Ｂ）を組み合わせてもよい。
【００５７】
＜７．適用例＞
以下に、上記第１〜４の実施の形態および変形例１，２において説明した発光ユニット１〜６の適用例について説明する。上記実施の形態および変形例の発光ユニット１〜６は、それぞれ表示画素として備えた表示装置あるいは照明装置に適用することができる。以下にその一例を示す。
【００５８】
（適用例１）
図１４は、表示装置７の概略構成の一例を斜視的に表したものである。表示装置７は、いわゆるＬＥＤディスプレイと呼ばれるものであり、表示画素としてＬＥＤが用いられたものである。表示装置７は、例えば、図１４に示したように、表示パネル３１０と、表示パネル３１０を駆動する駆動回路（図示せず）とを備えている。
【００５９】
表示パネル３１０は、実装基板３２０と、透明基板３３０とを互いに重ね合わせたものである。透明基板３３０の表面が映像表示面となっており、中央部分に表示領域７Ａを有し、その周囲に、非表示領域であるフレーム領域７Ｂを有している。
【００６０】
図１５は、実装基板３２０の透明基板３３０側の表面のうち表示領域７Ａに対応する領域のレイアウトの一例を表したものである。実装基板３２０の表面のうち表示領域７Ａに対応する領域には、例えば、図１５に示したように、複数のデータ配線３２１が所定の方向に延在して形成されており、かつ所定のピッチで並列配置されている。実装基板３２０の表面のうち表示領域７Ａに対応する領域には、さらに、例えば、複数のスキャン配線３２２がデータ配線３２１と交差（例えば、直交）する方向に延在して形成されており、かつ所定のピッチで並列配置されている。データ配線３２１およびスキャン配線３２２は、例えば、Ｃｕ（銅）等の導電性材料からなる。
【００６１】
スキャン配線３２２は、例えば、最表層に形成されており、例えば、基材表面に形成された絶縁層（図示せず）上に形成されている。なお、実装基板３２０の基材は、例えば、ガラス基板、または樹脂基板等からなり、基材上の絶縁層は、例えば、ＳｉＮ、ＳｉＯ2、またはＡｌ2Ｏ3からなる。一方、データ配線３２１は、スキャン配線３２２を含む最表層とは異なる層（例えば、最表層よりも下の層）内に形成されており、例えば、基材上の絶縁層内に形成されている。絶縁層の表面上には、スキャン配線３２２の他に、例えば、必要に応じて、ブラックが設けられている。ブラックは、コントラストを高めるためのものであり、光吸収性の材料によって構成されている。ブラックは、例えば、絶縁層の表面のうち少なくとも後述のパッド電極３２１Ｂ，３２２Ｂの非形成領域に形成されている。なお、ブラックは、必要に応じて省略することも可能である。
【００６２】
データ配線３２１とスキャン配線３２２との交差部分の近傍が表示画素３２３となっており、複数の表示画素３２３が表示領域７Ａ内においてマトリクス状に配置されている。各表示画素３２３には、例えば、複数の発光素子１０を含む発光ユニット５が実装されている。なお、図１５には、３つの発光素子１０（１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂ）で一つの表示画素３２３が構成されており、発光素子１０Ｒから赤色の光を、発光素子１０Ｇから緑色の光を、発光素子１０Ｂから青色の光をそれぞれ出力することができるようになっている場合が例示されている。
【００６３】
発光ユニット１〜６には、発光素子１０（１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂ）ごとに一対の端子電極６１，６２が設けられている。そして、一方の端子電極６１がデータ配線３２１に電気的に接続されており、他方の端子電極６２がスキャン配線３２２に電気的に接続されている。例えば、端子電極６１は、データ配線３２１に設けられた分枝３２１Ａの先端のパッド電極３２１Ｂに電気的に接続されている。また、例えば、端子電極６２は、スキャン配線３２２に設けられた分枝３２２Ａの先端のパッド電極３２２Ｂに電気的に接続されている。
【００６４】
各パッド電極３２１Ｂ，３２２Ｂは、例えば、最表層に形成されており、例えば、図１５に示したように、各発光ユニット１〜６が実装される部位に設けられている。ここで、パッド電極３２１Ｂ，３２２Ｂは、例えば、Ａｕ（金）等の導電性材料からなる。
【００６５】
実装基板３２０には、さらに、例えば、実装基板３２０と透明基板３３０との間の間隔を規制する複数の支柱（図示せず）が設けられている。支柱は、表示領域７Ａとの対向領域内に設けられていてもよいし、フレーム領域７Ｂとの対向領域内に設けられていてもよい。
【００６６】
透明基板３３０は、例えば、ガラス基板、または樹脂基板等からなる。透明基板３３０において、発光ユニット１〜６側の表面は平坦となっていてもよいが、粗面となっていることが好ましい。粗面は、表示領域７Ａとの対向領域全体に亘って設けられていてもよいし、表示画素３２３との対向領域にだけ設けられていてもよい。粗面は、発光素子１０（１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂ）から発せられた光が当該粗面に入射したときに入射光を散乱させる程度に細かな凹凸を有している。粗面の凹凸は、例えば、サンドブラストや、ドライエッチング等によって作製可能である。
【００６７】
駆動回路は、映像信号に基づいて各表示画素３２３（各発光ユニット１〜６）を駆動するものである。駆動回路は、例えば、表示画素３２３に接続されたデータ配線３２１を駆動するデータドライバと、表示画素３２３に接続されたスキャン配線３２２を駆動するスキャンドライバとにより構成されている。駆動回路は、例えば、実装基板３２０上に実装されていてもよいし、表示パネル３１０とは別体で設けられ、かつ配線（図示せず）を介して実装基板３２０と接続されていてもよい。
【００６８】
（適用例２）
図１６Ａおよび図１６Ｂは、発光素子１０を用いた照明装置の他の例である照明装置８の平面構成（図１６Ａ）および斜視方向（図１６Ｂ）の構成を表したものである。図１６Ａおよび図１６Ｂに示したように、発光素子１０は、円環状の実装用ステージ（実装基板）上に、例えば８つの発光素子１０が配置されている。
【００６９】
（適用例３）
図１７Ａおよび図１７Ｂは、発光素子１０を用いた照明装置の他の例である照明装置９の平面構成（図１７Ａ）および斜視方向（図１７Ｂ）の構成を表したものである。図１７Ａおよび図１７Ｂに示したように、例えば、長方形状の実装用ステージに９個の発光素子１０が配置されている。この照明装置９は、シーリングライト用カバーを備えていてもよい。
【００７０】
＜８．実施例＞
次に、本開示の実施例について説明する。
【００７１】
（検証１）
まず、実施例１として上記第１の実施の形態における発光ユニット１に対応する発光ユニットを作製した。実施例１では、封止部２１のＹ軸方向の厚みを６ｍｍ、封止部２１および集光部２２を屈折率１．４９の樹脂材料を用いて形成した。集光部２２を形成する凸部２３の傾斜面の角度θは４５°とした。また、比較例１として、集光部２２を持たない一般的な発光ユニットを作製し、実施例１および比較例における配光特性を計算した（図１８）。
【００７２】
図１８から、発光素子１０の背面に集光部２２を設けた実施例１では、比較例１よりも正面輝度が矢印に示したように、約１００倍に高められることがわかった。これは、図１９に示したように、発光素子１０から射出された光が集光部２２の傾斜面Ｓ４において正面方向に屈折あるいは反射されたことよると考えられる。
【００７３】
（検証２）
また、比較例２として、集光部２２の表面をミラーコート（反射率９５％）した発光ユニットを作製して配光特性を計算し、その結果を実施例１と比較した（図２０）。
【００７４】
図２０から、集光部２２の表面をミラーコートした比較例２では、実施例１のような正面方向における輝度の向上は確認されなかった。これは、図２１に示したように集光部２２の表面をミラーコートしたことによって、傾斜面Ｓ４において正面方向に反射される光が、傾斜面Ｓ４に入射した光のうちの一部の成分のみに限定されたためと考えられる。このことから、集光部２２の表面（特に傾斜面Ｓ４）は、平坦且つ透明であることが望ましいことがわかった。
【００７５】
（検証３）
次に、傾斜面Ｓ４の最適な角度（プリズム底角）を調べるために、保持部２０を、屈折率１．４９（実施例２），１．５９（実施例３）の樹脂材料をそれぞれ用いて実施例２，３を作製した。実施例２，３は、それぞれ凸部２３のピッチを２ｍｍ、発光素子１０側の側面を９０°とし、封止部２１の厚みおよび集光部２２のプリズム底角に対する正面輝度の変化のシミュレーションを行った。図２２（Ａ），（Ｂ）はそれぞれ比較例１に対する実施例２および実施例３の表面輝度比の関係を表したものである。図２２（Ａ），（Ｂ）から、保持部２０を構成する樹脂材料の屈折率に関係なく、集光部２２のプリズム底角が４５°付近の時に正面輝度が最大になることがわかった。また、図２３（Ａ），（Ｂ）は、それぞれ図２２（Ａ），（Ｂ）のプリズム底角４０°〜５０°の範囲を拡大して示したものである。保持部を構成する樹脂材料によって最適値は異なるものの、５０°近傍では、正面輝度が大きく低下することがわかった、よって、集光部２２のプリズム底角は、４０°以上５０°以下であることが好ましく、４５°付近でその効果は最大になることがわかった。なお、ここでは、発光素子を保持部２０の中心位置に配置した場合の計算結果であるため、必ずしも、集光部２２のプリズム底角の範囲は上記値に限定されるものではない。
【００７６】
（検証４）
続いて、上記第２の実施の形態における発光ユニット２に対応する実施例４として、封止部２１の背面に鏡面反射する反射部材を設けた発光ユニットを作製した。実施例４では、封止部２１のＹ軸方向の厚みを６ｍｍ、封止部２１および集光部２２を屈折率１．４９の樹脂材料を用いて形成した。集光部２２を形成する凸部２３の傾斜面の角度θは４５°とした。また、比較例３として、封止部２１の背面に散乱反射する反射部材を設けた発光ユニットを作製した。これら実施例４および比較例３における正面輝度を計算した。図２４は、実施例１を基準（１）とした場合の実施例４および比較例３の正面輝度比の計算結果を表したものである。
【００７７】
図２４から、保持部２０の背面に反射部材３１を配置することによって実施例１よりも正面輝度比が向上することがわかった。更に、反射部材３１は、その表面が白色塗装のように散乱加工された部材よりも、例えばＡｌ等によって鏡面加工された部材を用いることで、正面輝度を大きく向上させることができることがわかった。
【００７８】
（検証５）
次に、上記第３の実施の形態における発光ユニット３に対応する実施例５として、集光部２２の表面に反射防止膜４１を設けた発光ユニットを作製した。実施例５では、封止部２１のＹ軸方向の厚みを６ｍｍ、封止部２１および集光部２２を屈折率１．４９の樹脂材料を用いて形成した。集光部２２を形成する凸部２３の傾斜面の角度θは４５°とした。この実施例５における正面輝度を計算し、図２５において実施例１を基準（１）とした場合の正面輝度を比較した。
【００７９】
図２５から、集光部２２の表面に反射防止膜４１を形成することによって、実施例１よりも正面輝度を１割程度向上させることが可能であることがわかった。
【００８０】
以上、第１〜第４の実施の形態および変形例１，２を挙げて本開示を説明したが、本開示は上記実施の形態等に限定されるものではなく、種々変形が可能である。例えば、上記実施の形態等では、発光素子１０としてＬＥＤを用いて説明したがこれに限らず、例えば、有機ＥＬ発光素子や、蛍光灯等を用いた場合も同様の効果が得られる。
【００８１】
なお、本明細書中に記載された効果はあくまで例示であって限定されるものではなく、また、他の効果があってもよい。
【００８２】
なお、本開示は以下のような構成をとることも可能である。
（１）
発光部と、
前記発光部から出射された光を取り出す光取り出し面と、
前記発光部を間に、前記光取り出し面とは反対側に設けられた集光部と
を備えた発光ユニット。
（２）
２前記集光部は、少なくとも１つの凸部を有すると共に、前記発光部の周辺の少なくとも一部に設けられている、前記（１）に記載の発光ユニット。
（３）
前記凸部は、前記発光部を臨む傾斜面あるいは曲面を有する、前記（２）に記載の発光ユニット。
（４）
前記集光部は、前記発光部を中心とした同心円状に設けられた複数の前記凸部によって構成されている、前記（２）または（３）に記載の発光ユニット。
（５）
前記集光部は、前記凸部の表面に反射防止膜を有する、前記（２）乃至（４）のうちのいずれかに記載の発光ユニット。
（６）
前記光取り出し面とは反対側に設けられた前記集光部の外側に反射部材を有する、前記（１）乃至（５）のうちのいずれかに記載の発光ユニット。
（７）
前記発光部は保持部上に載置され、前記集光部は前記保持部に形成されている、前記（１）乃至（６）のうちのいずれかに記載の発光ユニット。
（８）
前記保持部は、前記発光部の載置面とは反対側の面に集光部が形成されている、前記（７）に記載の発光ユニット。
（９）
前記保持部は封止樹脂によって形成され、前記発光部は前記封止樹脂によって封止されている、前記（７）または（８）に記載の発光ユニット。
（１０）
前記保持部には、複数の前記発光部が載置され、各発光素子ごとに前記集光部が設けられている、前記（７）乃至（９）のうちのいずれか７に記載の発光ユニット。
（１１）
複数の発光ユニットを有する表示パネルと、
映像信号に基づいて発光ユニットを駆動する駆動回路とを備え、
前記発光ユニットは、
発光部と、
前記発光部から出射された光を取り出す光取り出し面と、
前記発光部を間に、前記光取り出し面とは反対側に設けられた集光部と
を有する表示装置。
【符号の説明】
【００８３】
１〜６…発光ユニット、７…表示装置、７Ａ…表示領域、１０…発光素子、１１…第１半導体層、１２…活性層、１３…第２半導体層、１４…第１電極、１５…第２電極、１６…絶縁層、１７…パッド電極、２０…保持部、２１…封止部、２２…集光部、２３…凸部、２４…保持部、Ｓ１…光取り出し面、Ｓ２…背面、Ｓ３…側面。
【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】
2017112321.tif 000012
【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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