(57)【要約】【課題】管の内面における発光特性の均一性が高い発光装置の製造方法およびそれに用いる製造装置を提供する。【解決手段】円筒管１と、円筒管１の内面へ有機ＥＬ素子１２の原料の放出を行なう坩堝９ｖとが相対運動を行なうように、坩堝９ｖおよび円筒管１の少なくともいずれかを動かしながら放出を行なうことにより、円筒管１の内面に有機ＥＬ素子１２が形成される。【選択図】図２
2009206008.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
管と、前記管の内面に形成された有機ＥＬ素子とを含む発光装置の製造方法であって、
前記管を準備する工程と、
前記管と前記管の内面へ前記有機ＥＬ素子の原料の放出を行なう放出部とが相対運動を行なうように前記放出部および前記管の少なくともいずれかを動かしながら前記放出を行なうことにより、前記管の内面に前記有機ＥＬ素子を形成する工程とを備えた、発光装置の製造方法。
【請求項２】
前記相対運動は、前記管と前記管の中に配置された前記放出部とが前記管の長さ方向に相対的に変位する運動を含む、請求項１に記載の発光装置の製造方法。
【請求項３】
前記相対運動は、前記管が前記管の長さ方向を中心として自転する運動を含む、請求項１または２に記載の発光装置の製造方法。
【請求項４】
前記放出は、前記管の内部に配置された前記原料を前記放出部から飛散させることにより行なわれる、請求項１〜３のいずれかに記載の発光装置の製造方法。
【請求項５】
前記管の外部から内部へ延び、かつ前記管の内部の側の端部が前記放出部となる原料供給路を用いて、前記管の外部から内部へ気体状の前記原料を流すことにより前記放出が行なわれる、請求項１〜３のいずれかに記載の発光装置の製造方法。
【請求項６】
前記放出は、前記管の長さ方向が重力方向に対して斜めになるように支持されかつ前記管の長さ方向を中心として自転する前記管の内部へ、前記原料として液体を注ぐことにより行なわれる、請求項１に記載の発光装置の製造方法。
【請求項７】
管と、前記管の内面に形成された有機ＥＬ素子とを含む発光装置の製造装置であって、
前記管の内面へ前記有機ＥＬ素子の原料を放出するための放出部と、
前記放出部が前記原料を放出している際に前記放出部と前記管とに相対運動を行なわせるための駆動部とを備えた、発光装置の製造装置。
【請求項８】
前記相対運動は、前記管と前記管の中に配置された前記放出部とが前記管の長さ方向に相対的に変位する運動を含む、請求項７に記載の発光装置の製造装置。
【請求項９】
前記相対運動は、前記管が前記管の長さ方向を中心として自転する運動を含む、請求項７または８に記載の発光装置の製造装置。
【請求項１０】
前記放出部は複数の放出部分を有し、      
前記複数の放出部分を収める容器と、
前記容器内において、前記管を前記複数の放出部分の各々に対応する位置へ順に移動させるための搬送部とをさらに備えた、請求項７〜９のいずれかに記載の発光装置の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は発光装置の製造方法およびそれに用いる製造装置に関し、特に、管の内面に形成された有機ＥＬ素子を含む発光装置の製造方法およびそれに用いる製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、有機ＥＬ(Electro Luminescence)素子が形成された円筒型の面発光デバイスが提案されている。たとえば特開２００７−７３４０３号公報によれば、面発光デバイスは、円筒形状の透明基材（管）と、この透明基材に形成された有機ＥＬ素子とを有している。有機ＥＬ素子を構成する膜の成膜方法は、たとえば真空蒸着法、スパッタリング法およびＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition)法のいずれかである。
【特許文献１】特開２００７−７３４０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記の成膜方法では、放出された原料が管の内面に付着することで、有機ＥＬを構成する膜が形成される。たとえば真空蒸着法において蒸着源と管の一方端部とが対向するように配置された場合、蒸発した原料は管の一方端部から管の中に入り込み、管の内部を管の長さ方向に進んでいく。この過程で、原料が管の長さ方向に進む距離が長いほど、原料はより拡散される。よって管の内面のうち、管の一方端部の近傍では厚い膜が形成され、管の他方端部の近傍では薄い膜が形成される。この膜の厚みのばらつきに起因して、管の内面における発光特性の不均一性が大きくなるという問題があった。
【０００４】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、その一の目的は、管の内面における発光特性の均一性が高い発光装置の製造方法およびそれに用いる製造装置を提供することである。
【０００５】
また本発明の他の目的は、原料を効率的に使用することができる、発光装置の製造方法およびそれに用いる製造装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の発光装置の製造方法は、管と、管の内面に形成された有機ＥＬ素子とを含む発光装置の製造方法であって、以下の工程を有している。
【０００７】
まず管が準備される。管と、管の内面へ有機ＥＬ素子の原料の放出を行なう放出部とが相対運動を行なうように、放出部および管の少なくともいずれかを動かしながら放出を行なうことにより、管の内面に有機ＥＬ素子が形成される。
【０００８】
本発明の発光装置の製造方法によれば、管と放出部とが相対運動を行ないながら管の内面に有機ＥＬ素子が形成されるので、管と放出部との相対的な位置関係が固定されている場合に比して管の内面に均一な厚みで成膜を行なうことができる。よって管の内面における発光特性の均一性を高めることができる。
【０００９】
上記の発光装置の製造方法において好ましくは、相対運動は、管と管の中に配置された放出部とが管の長さ方向に相対的に変位する運動を含む。放出部が管の中に配置されることにより、放出された原料の多くの割合が管の内面に達するので、有機ＥＬ用の高価な原料を管の内面上の成膜のために効率的に使用することができる。よって発光装置の製造コストを下げることができる。また放出部が長さ方向に移動するので、管の長さ方向における膜厚の均一性を高めることができる。
【００１０】
上記の発光装置の製造方法において好ましくは、相対運動は、管が管の長さ方向を中心として自転する運動を含む。これにより、管の長さ方向周りにおける膜厚の均一性を高めることができる。
【００１１】
上記の発光装置の製造方法において好ましくは、放出は、管の内部に配置された原料を放出部から飛散させることにより行なわれる。これにより、たとえば真空蒸着法またはスパッタリング法のように原料が飛散される成膜方法を用いて、管の内面に均一な厚みで成膜を行なうことができる。
【００１２】
上記の発光装置の製造方法において好ましくは、管の外部から内部へ延び、かつ管の内部の側の端部が放出部となる原料供給路を用いて、管の外部から内部へ気体状の原料を流すことにより放出が行なわれる。これにより、管の外部から流される気体状の原料の種類を順次変更することで連続して異なる材質の膜を形成することができる。よって複数の互いに材質の異なる膜が積層されて構成された有機ＥＬ素子を効率的に製造することができる。
【００１３】
上記の発光装置の製造方法において好ましくは、放出は、管の長さ方向が重力方向に対して斜めになるように支持されかつ管の長さ方向を中心として自転する管の内部へ、原料として液体を注ぐことにより行なわれる。これにより、真空蒸着法を用いた成膜が困難な、高分子系の有機ＥＬ材料を用いた成膜を行なうことができる。
【００１４】
本発明の発光装置の製造装置は、管と、管の内面に形成された有機ＥＬ素子とを含む発光装置の製造装置であって、放出部と、駆動部とを有している。放出部は、管の内面へ有機ＥＬ素子の原料を放出することができるように構成されている。駆動部は、放出部が原料を放出している際に、放出部と管とに相対運動を行なわせることができるように構成されている。本発明の発光装置の製造装置によれば、管と放出部とが相対運動を行なうので、管と放出部との相対的な位置関係が固定されている場合に比して管の内面に均一な厚みで成膜を行なうことができる。よって管の内面における発光特性の均一性を高めることができる。
【００１５】
上記の発光装置の製造装置において好ましくは、相対運動は、管と管の中に配置された放出部とが管の長さ方向に相対的に変位する運動を含む。放出部が管の中に配置されることにより、放出された原料の多くの割合が管の内面に達するので、有機ＥＬ用の高価な原料を管の内面上の成膜のために効率的に使用することができる。よって発光装置の製造コストを下げることができる。また放出部が長さ方向に移動するので、管の長さ方向における膜厚の均一性を高めることができる。
【００１６】
上記の発光装置の製造方法において好ましくは、相対運動は、管が管の長さ方向を中心として自転する運動を含む。これにより、管の長さ方向周りにおける膜厚の均一性を高めることができる。
【００１７】
上記の発光装置の製造方法において好ましくは、放出部は複数の放出部分を有し、かつ発光装置の製造装置は容器と搬送部とをさらに有している。容器は複数の放出部分を収めている。搬送部は、容器内において、管を複数の放出部分の各々に対応する位置へ順に移動させることができるように構成されている。これにより、複数の放出部分の各々を用いた成膜を、管を容器から取り出すことなしに、連続して行なうことができる。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明したように本発明によれば、管と放出部とが相対運動を行なうので、管と放出部との相対的な位置関係が固定されている場合に比して管の内面に均一な厚みで成膜を行なうことができる。よって管の内面における発光特性の均一性を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
（実施の形態１）
はじめに本実施の形態の発光装置の構成について説明する。
【００２０】
図１は、本発明の実施の形態１における発光装置の構成を概略的に示す断面図である。図１を参照して、本実施の形態の発光装置は、円筒管１と、有機ＥＬ素子１２と、封止部品１１０、１１０と、電極１１２ａ、１１２ｂと、配線１１３ａ、１１３ｂとを有している。円筒管１は、長さ方向（図中ＬＤ方向）に延びる空洞部を有する透光性の管である。より具体的には円筒管１は、たとえばソーダ石灰ガラスにより形成された、直径５０ｍｍ、長さ５４０ｍｍ、厚さ１ｍｍの管である。有機ＥＬ素子１２は、円筒管１の内面上に順に、保護層１２ａと、透明陽極層１２ｂと、第１〜第４の層１２ｃ〜１２ｆと、陰極層１２ｇとを有している。保護層１２ａは、アルカリ金属イオンの移動を防止する機能を有している。よって円筒管１の材質にソーダ石灰ガラスなどのアルカリ金属イオンを含む材質が用いられても、円筒管１から透明陽極層１２ｂへアルカリ金属イオンが移動することが防止される。保護層１２ａは、たとえば酸化シリコン（ＳｉＯ2）により形成された厚さ１０ｎｍの層である。透明陽極層１２ｂは、透光性を有しており、かつ有機ＥＬ素子１２の陽極としての機能を有している。透明陽極層１２ｂは、たとえば酸化インジウム錫（ＩＴＯ(Tin doped Indium Oxide)）により形成された厚さ１μｍの層である。
【００２１】
第１の層１２ｃは、たとえば下記の式（１）に示す有機材料（ＮＰＤ）から形成された厚さ４０ｎｍの層である。
【００２２】
【化１】
2009206008.tif 000003
【００２３】
第２の層１２ｄは、たとえば、下記の式（２）に示す有機材料（Ｚｎｂｏｘ２）を主成分とし、かつ下記の式（３）に示すペリレン（Ｃ20Ｈ12）により１．５重量％のドーピングがなされた、厚さ７ｎｍの層である。
【００２４】
【化２】
2009206008.tif 000004
【００２５】
【化３】
2009206008.tif 000005
【００２６】
第３の層１２ｅは、たとえば、上記の式（２）に示す有機材料（Ｚｎｂｏｘ２）を主成分とし、かつ下記の式（４）に示す有機材料（ＤＣＭ１）により０．２５重量％のドーピングがなされた、厚さ２３ｎｍの層である。
【００２７】
【化４】
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【００２８】
第４の層１２ｆは、たとえば、上記の式（２）に示す有機材料（Ｚｎｂｏｘ２）から形成された、厚さ３０ｎｍの層である。
【００２９】
陰極層１２ｇは、有機ＥＬ素子１２の陰極としての機能を有し、たとえばアルミニウムにより形成された厚さ０．５μｍの層である。なお有機ＥＬ素子１２上の領域のうち円筒管１の長さ方向の両端側の領域は、陰極層１２ｇが形成されていない領域であるショート防止用スペースＳＰとなっている。ショート防止用スペースＳＰが設けられていることにより、陰極層１２ｇと透明陽極層１２ｂとが有機ＥＬ素子１２の端部において短絡することが防止されている。
【００３０】
なお上記の第１の層１２ｃはホール輸送層としての機能を有し、第４の層１２ｆは電子輸送層としての機能を有している。また第２の層１２ｄおよび第３の層１２ｅのそれぞれは、ドーパント色素としてペリレンおよびＤＣＭ１を含有することにより、発光層としての機能を有している。第２の層１２ｄおよび第３の層１２ｅのそれぞれにおいて青色およびオレンジ色の発光が生じ、これら２色の光が混合することで白色の光が得られる。
【００３１】
封止部品１１０、１１０のそれぞれは、不活性ガス１１５が充填された円筒管１内部を封止している。配線１１３ａの一端は透明陽極層１２ｂに電気的に接続されており、配線１１３ａの他端は電極１１２ａに電気的に接続されている。配線１１３ｂの一端は陰極層１２ｇに電気的に接続されており、配線１１３ｂの他端は電極１１２ｂに電気的に接続されている。また電極１１２ａ、１１２ｂの各々は封止部品１１０を貫通して形成されている。この構成により、円筒管１の封止領域の外に露出した電極１１２ａと電極１１２ｂとの間に電圧を印加することで、透明陽極層１２ｂと陰極層１２ｇとの間に電圧が印加される。この電圧により上記の発光層における発光が生じる。
【００３２】
次に本実施の形態の発光装置の製造装置としての蒸着装置について説明する。図２は、本発明の実施の形態１における発光装置の製造装置としての真空蒸着装置の構成を概略的に示す断面図である。なお図２においては真空蒸着装置本体に加えて、円筒管、形成中の有機ＥＬ素子、および固体原料も図示されている。
【００３３】
図２を参照して、本実施の形態の発光装置の製造装置としての成膜装置１００Ｖは、円筒管１と、円筒管１の内面に形成された有機ＥＬ素子１２とを含む発光装置の製造装置である。成膜装置１００Ｖは、主に、真空容器５と、固定冶具２と、坩堝９ｖ（放出部）と、冷却器７と、駆動部３、１１とを有している。
【００３４】
真空容器５は、真空ポンプ６により真空蒸着に適した圧力まで減圧されることができる。
【００３５】
固定冶具２は、真空容器５内に円筒管１を支持するための冶具である。固定冶具２は、図中の破線部Ｆで示すように、円筒管１の長さ方向ＬＤの一方端部（図中上側の端部）における縁部分を保持することで、円筒管１を支持することができる。なお図中においては固定冶具２により円筒管１の縁部分の外周側のみが保持されているが、内周側のみ、あるいは外周側および内周側の両方が保持されてもよい。また図中においては固定冶具２により円筒管１の一方端部が保持されているが、円筒管１の両端部が保持されてもよい。
【００３６】
坩堝９ｖは、ヒータ１０により加熱されることができる。これにより坩堝９ｖに入れられた固体原料８ｂを加熱することができる。また坩堝９ｖは、本体部分に加えてさらに上蓋９ｖＬを有している。上蓋９ｖＬは、本体部分との間に隙間ＧＰが設けられるように坩堝９ｖの本体部分に固定されている。坩堝９ｖの材質は、たとえば窒化ホウ素である。
【００３７】
冷却器７は、円筒管１の外面部分から熱を奪うことにより円筒管１を冷却することができるように構成されている。
【００３８】
駆動部は、回転導入器３と、直線駆動機構１１とを有している。回転導入器３は、固定冶具２が円筒管１の長さ方向ＬＤを中心に回転することができるように固定冶具２を支持している。また回転導入器３は回転モータ４ａの回転力を固定冶具２に伝達することができるように構成されている。これにより円筒管１を円筒管１の長さ方向ＬＤを中心として自転させることができる。円筒管１が自転する運動により、坩堝９ｖが原料を放出している際に、坩堝９ｖから見て円筒管１は円筒管１の長さ方向ＬＤを中心として自転する運動を行なうことができる。すなわち坩堝９ｖと円筒管１とが相対運動を行なうことができる。直線駆動機構１１は、円筒管１の中で坩堝９ｖを円筒管１の長さ方向ＬＤに沿って直線的に変位させることができるように構成されている。この変位により、円筒管１と円筒管１の中に配置された坩堝９ｖとを円筒管１の長さ方向ＬＤに相対的に変位させることができる。すなわち坩堝９ｖと円筒管１とが相対運動を行なうことができる。
【００３９】
次に本実施の形態の発光装置の製造方法の概要について説明する。図１および図２を参照して、保護層１２ａ、透明陽極層１２ｂ、第１〜第４の層１２ｃ〜１２ｆ、および陰極層１２ｇの各々に対応する固体原料８ｂと、円筒管１とが準備される。そして坩堝９ｖ内に収められる固体原料８ｂの種類を入れ替えながら成膜装置１００Ｖにより真空蒸着が行なわれる。これにより円筒管１の内面上に有機ＥＬ素子１２が形成される。次に、封止部品１１０、１１０、電極１１２ａ、１１２ｂ、および配線１１３ａ、１１３ｂが取り付けられ、また円筒管１の内部に不活性ガス１１５が充填される。これにより発光装置（図１）が得られる。
【００４０】
次に有機ＥＬ素子１２のうち有機物から形成されている部分である第１〜第４の層１２ｃ〜１２ｆの形成工程について詳しく説明する。まず第１〜第４の層１２ｃ〜１２ｆの真空蒸着に用いられる固体原料８ｂとして、粉体の原料が準備される。また各原料ごとに坩堝９ｖが準備される。そして第１〜第４の層１２ｃ〜１２ｆのそれぞれ対応する固体原料８ｂが収められた複数の坩堝９ｖのひとつが真空容器５内に取り付けられる。また円筒管１が固定冶具２により成膜装置１００Ｖに取り付けられる。真空ポンプ６により真空容器５内部が減圧される。冷却器７の内部に冷媒が流されることにより、円筒管１の温度が５０℃以下に保たれる。回転モータ４ａが駆動されることにより、円筒管１が長さ方向ＬＤを中心として自転する。この円筒管１が自転する運動により、坩堝９ｖから見て円筒管１は円筒管１の長さ方向ＬＤを中心として自転する運動を行なう。自転速度は、たとえば３０ｒｐｍである。また直線駆動機構１１が駆動されることにより、坩堝９ｖが円筒管１の長さ方向ＬＤに沿って円筒管１の中で往復するように変位する。変位速度は、たとえば２０ｍｍ／秒である。この変位により、円筒管１と円筒管１の中に配置された坩堝９ｖとが円筒管１の長さ方向ＬＤに相対的に変位する。すなわち坩堝９ｖと円筒管１とが相対運動を行なう。ヒータ１０に直流電流が流されることにより固体原料８ｂが加熱されることで、固体原料８ｂが坩堝９ｖから隙間ＧＰを介して蒸発する。すなわち円筒管１の内部に配置された固体原料８ｂが、坩堝９ｖからその周囲に飛散する。飛散された固体原料８ｂの少なくとも一部が円筒管１の内面へ付着することで、円筒管１の内面に真空蒸着による層の形成が行なわれる。異なる材質の固体原料８ｂが収められた複数の坩堝９ｖが順次用いられて真空蒸着が行なわれることで、第１〜第４の層１２ｃ〜１２ｆからなる積層構造が得られる。
【００４１】
次に陰極層１２ｇの形成工程について詳しく説明する。固体原料８ｂとしてアルミニウム材が収められた坩堝９ｖが真空容器５内に取り付けられる。また第１〜第４の層１２ｃ〜１２ｆが形成された円筒管１が固定冶具２により成膜装置１００Ｖに取り付けられる。またショート防止用スペースＳＰ（図１）を覆うように、円筒状のマスクが円筒管１内に挿入される。次に第１〜第４の層１２ｃ〜１２ｆの形成工程と同様の真空蒸着が行なわれる。これにより陰極層１２ｇが形成される。
【００４２】
なお透明陽極層１２ｂは、上述した真空蒸着法の代わりに、スパッタリング装置を用いたスパッタリング法により形成することもできる。以下にこの形成方法について説明する。
【００４３】
はじめに本実施の形態の発光装置の製造装置としてのスパッタリング装置について説明する。図３は、本発明の実施の形態１における発光装置の製造装置としてのスパッタリング装置の構成を概略的に示す断面図である。なお図３においてはスパッタリング装置本体に加えて、円筒管、形成中の有機ＥＬ素子、および原料ターゲットも図示されている。また図４は、図３のスパッタリング装置の電極である平行平板の形状と配置とを示す概略的な部分斜視図である。
【００４４】
図３および図４を参照して、本実施の形態の発光装置の製造装置としてのスパッタリング装置１００Ｓは、マグネトロン電極９ｅ（放出部）と、平行平板２２と、高周波電源２３と、ランプヒータ２１と、Ａｒ（アルゴン）ガスボンベ２５と、質量流量計１６とを有している。マグネトロン電極９ｅは、原料ターゲット８ｔのターゲット面が円筒管１の内面と対向するように、原料ターゲット８ｔを載せることができるように構成されている。高周波電源２３は、マグネトロン電極９ｅと、金属製の平行平板２２との間に高周波電力を印加することができるように接続されている。Ａｒガスボンベ２５は質量流量計１６を介して真空容器５に接続されている。直線駆動機構１１は、マグネトロン電極９ｅを円筒管１の長さ方向ＬＤに円筒管１の中で変位させることができるように構成されている。この変位により、円筒管１と円筒管１の中に配置されたマグネトロン電極９ｅとを円筒管１の長さ方向ＬＤに相対的に変位させることができる。すなわちマグネトロン電極９ｅと円筒管１とが相対運動を行なう。ランプヒータ２１は、円筒管１の外面部分を加熱することにより、円筒管１を加熱することができるように構成されている。なお上記以外の構成については成膜装置１００Ｖの構成とほぼ同じであるため、同一の要素については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００４５】
次にスパッタリング法による透明陽極層１２ｂの形成方法について説明する。図３を参照して、ＩＴＯからなる原料ターゲット８ｔと、円筒管１とが準備される。そしてマグネトロン電極９ｅ上に原料ターゲット８ｔが取り付けられる。また円筒管１が固定冶具２によりスパッタリング装置１００Ｓに取り付けられる。真空ポンプ６により真空容器５内部が真空引きされつつ、Ａｒガスボンベ２５から質量流量計１６を介して真空容器５にＡｒガスが２０ｓｃｃｍ／分で供給されることで、真空容器５内の圧力が０．０００１ａｔｍに保持される。ランプヒータ２１により円筒管１の温度が３００℃に保たれる。回転モータ４ａが駆動されることにより、円筒管１が長さ方向ＬＤを中心として自転する。この円筒管１が自転する運動により、マグネトロン電極９ｅから見て円筒管１は円筒管１の長さ方向ＬＤを中心として自転する運動を行なう。自転速度は、たとえば３０ｒｐｍである。また直線駆動機構１１が駆動されることにより、マグネトロン電極９ｅが円筒管１の長さ方向ＬＤに沿って円筒管１の中で往復するように変位する。変位速度は、たとえば２０ｍｍ／秒である。この変位により、円筒管１と円筒管１の中に配置されたマグネトロン電極９ｅとが円筒管１の長さ方向ＬＤに相対的に変位する。すなわちマグネトロン電極９ｅと円筒管１とが相対運動を行なう。高周波電源２３によりマグネトロン電極９ｅと平行平板２２との間に周波数１３．５６ＭＨｚ、出力１００Ｗの高周波電力が印加される。これにより生じたＡｒプラズマにより原料ターゲット８ｔがスパッタされる。この結果、円筒管１の内部に配置された原料ターゲット８ｔが、マグネトロン電極９ｅ上から飛散される。飛散された原料ターゲット８ｔの少なくとも一部が円筒管１の内面へ付着することで、円筒管１の内面に透明陽極層１２ｂの形成が行なわれる。
【００４６】
また保護層１２ａは、上述した真空蒸着法の代わりに、プラズマＣＶＤ法により形成されることもできる。図５を参照して、プラズマＣＶＤ法に用いられるプラズマＣＶＤ装置１００Ｒは、主に、平行平板２２ｘ、２２ｙと、高周波電源２３と、気体原料２０と、質量流量計１６と、ランプヒータ２１と、ガス管７１とを有している。気体原料２０としては、たとえば、ＴＥＯＳ(Tetra Ortho Silicate)ガス、酸素（Ｏ2）ガス、およびヘリウム（Ｈｅ）ガスが準備される。質量流量計１６により流量が制御されることで、ＴＥＯＳガス０．１ｓｃｃｍ／分、酸素ガス１０ｓｃｃｍ／分、およびヘリウムガス５００ｃｃ／分の条件で、ガス管７１を経由してプロセスガスが真空容器５内に導入される。また真空ポンプ６により真空容器５内の圧力が０．０１ａｔｍに保たれる。またランプヒータ２１により円筒管１全体の温度が３００℃に保たれる。回転モータ４ａが駆動することにより、円筒管１は３０ｒｐｍで自転運動する。高周波電源２３により、周波数１３．５６ＭＨｚ、出力５０Ｗの高周波電力が平行平板２２ｘ、２２ｙ間に印加される。この高周波電力により円筒管１内にプラズマが発生する。このプラズマにより円筒管１内に導入されたガスが分解することで、円筒管１の内面に保護層１２ａが形成される。
【００４７】
本実施の形態によれば、円筒管１と、坩堝９ｖ（図２）またはマグネトロン電極９ｅ（図３）とが相対運動を行なうので、円筒管１と放出部との相対的な位置関係が固定されている場合に比して、円筒管１の内面に均一な厚みで成膜を行なうことができる。よって円筒管１の内面に形成された有機ＥＬ素子１２の発光特性の均一性を高めることができる。
【００４８】
また坩堝９ｖ（図２）またはマグネトロン電極９ｅ（図３）が円筒管１の中に配置されることにより、坩堝９ｖまたはマグネトロン電極９ｅから放出された原料の多くの割合が、円筒管１の外部に飛散することなく、円筒管１の内面に達する。このため有機ＥＬ素子１２用の高価な原料を円筒管１の内面上の成膜のために効率的に使用することができる。よって発光装置の製造コストを下げることができる。
【００４９】
また坩堝９ｖ（図２）またはマグネトロン電極９ｅ（図３）が円筒管１の長さ方向ＬＤに移動するので、円筒管１の長さに関わらず、長さ方向ＬＤにおける膜厚の均一性を高めることができる。
【００５０】
また円筒管１が長さ方向ＬＤを中心として自転するので、長さ方向ＬＤ周りにおける有機ＥＬ素子１２を構成する各層の厚みの均一性を高めることができる。
【００５１】
また坩堝９ｖが上蓋９ｖＬを有するので、固体原料８ｂを円筒管１の内面に向かって飛散させることができる。
【００５２】
また原料ターゲット８ｔのターゲット面が円筒管１の内面と対向しているので、原料ターゲット８ｔを円筒管１の内面に向かって飛散させることができる。
【００５３】
（実施の形態２）
本実施の形態においては第１〜第４の層１２ｃ〜１２ｆはガス輸送法により形成される。ここでガス輸送法とは、ＯＶＰＤ（Organic Vapor Phase Deposition）法とも称され、以下の工程を含む成膜方法のことである。
【００５４】
有機物からなる出発原料が加熱されることで昇華または蒸発される。昇華または蒸発された有機物がキャリヤガスに含められる。有機物が再固化しないように加熱を行ないながら、有機物を含んだキャリヤガスが成膜される領域まで輸送される。成膜される領域は冷却されており、この領域でキャリヤガス中の有機物が再固化されることで成膜が行なわれる。
【００５５】
図６は、本発明の実施の形態２における発光装置の製造装置としての成膜装置の構成を概略的に示す断面図である。なお図６においては成膜装置本体に加えて、円筒管および形成中の有機ＥＬ素子も図示されている。
【００５６】
図６を参照して、本実施の形態の発光装置の製造装置としての成膜装置１００Ｇは、原料供給路１９と、ヒータ１０と、ガス輸送管７２と、気化器１３と、オーブン１４と、質量流量計１６と、ガス加熱器１７と、ガスボンベ１５とを有している。原料供給路１９は円筒管１の外部から内部へと延びる管状の部材である。原料供給路１９の両端のうち円筒管１の内部の側の端部（図中の上端部）は開口部となっている。これにより、原料供給路１９は円筒管１の外部から内部へと気体を流すことができ、かつ原料供給路１９の上端部がこの気体を放出することができるガスノズル９ｇ（放出部）となっている。また原料供給路１９の両端のうち円筒管１の外部の側の端部（図中の下端部）は、ガス輸送管７２を経由してガスボンベ１５に接続されている。ガスボンベ１５はガス輸送法におけるキャリヤガスの供給源である。ガス輸送管７２の途中には、ガスボンベ１５側から順に、質量流量計１６と、ガス加熱器１７と、気化器１３とが設けられている。オーブン１４は、気化器１３を加熱することにより、気化器１３に収められた固体原料８ｂから蒸発原料１８（気体状の原料）を生じさせる機能を有している。ヒータ１０は、ガス加熱器１７とガスノズル９ｇとの間のガス輸送管７２を加熱する機能を有している。直線駆動機構１１は、ガスノズル９ｇを円筒管１の長さ方向ＬＤに沿って円筒管１の中で変位させることができるように構成されている。この変位により、円筒管１と円筒管１の中に配置されたガスノズル９ｇとを円筒管１の長さ方向ＬＤに相対的に変位させることができる。すなわちガスノズル９ｇと円筒管１とが相対運動を行なう。なお上記以外の構成については実施の形態１の成膜装置１００Ｖの構成とほぼ同じであるため、同一の要素については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００５７】
次に成膜装置１００Ｇを用いたガス輸送法による第１〜第４の層１２ｃ〜１２ｆ（図１）の形成方法について説明する。図６を参照して、第１の層１２ｃの材質からなる粉末状の固体原料８ｂと、円筒管１とが準備される。そして気化器１３内に固体原料８ｂが入れられる。また円筒管１が固定冶具２により成膜装置１００Ｇに取り付けられる。真空ポンプ６により真空容器５内部が真空引きされつつ、質量流量計１６によりガスボンベ１５から真空容器５にＮ2（窒素）ガスが５００ｓｃｃｍ／分で供給されることで、真空容器５内が０．００１ａｔｍに保持される。ヒータ１０により、ガス加熱器１７とガスノズル９ｇとの間のガス輸送管７２の温度が３００℃に保たれる。円筒管１は冷却器７により２℃に保たれる。回転モータ４ａが駆動されることにより、円筒管１が長さ方向ＬＤを中心として自転する。この円筒管１が自転する運動により、ガスノズル９ｇから見て円筒管１は円筒管１の長さ方向ＬＤを中心として自転する運動を行なう。自転速度は、たとえば３０ｒｐｍである。また直線駆動機構１１が駆動されることにより、ガスノズル９ｇが円筒管１の長さ方向ＬＤに沿って円筒管１の中で往復するように変位する。変位速度は、たとえば２０ｍｍ／秒である。この変位により、円筒管１と円筒管１の中に配置されたガスノズル９ｇとが円筒管１の長さ方向ＬＤに相対的に変位する。すなわちガスノズル９ｇと円筒管１とが相対運動を行なう。オーブン１４がオンされることにより固体原料８ｂが加熱されることで、気化器１３から蒸発原料１８が生じる。この蒸発原料１８は、キャリヤガスと共に、円筒管１の外部から内部へ原料供給路１９を流され、ガスノズル９ｇから吹き出される。吹き出された蒸発原料１８が円筒管１の内面上において冷却されることで、蒸発原料１８が再固化する。この再固化により、円筒管１の内面に第１の層１２ｃの形成が行なわれる。
【００５８】
次に固体原料８ｂの材質が第１の層１２ｃの材質から第２〜第４の層１２ｄ〜１２ｆの材質に順次入れ替えられて成膜が行なわれることにより、第１の層１２ｃ上に第２〜第４の層１２ｆが形成される。なお気化器１３およびオーブン１４の対が複数設けられ、各対がバルブにより選択的にガスノズル９ｇと接続される構成とすれば、バルブの開閉により、第１〜第４の層１２ｃ〜１２ｆの連続的な成膜を行なうことができる。
【００５９】
本実施の形態によれば、ガス輸送法を用いて実施の形態１と同様の効果を得ることができる。また気化器１３内に入れられる固体原料８ｂの材質を変更することで、第１〜第４の層１２ｃ〜１２ｆからなる積層膜を連続的に形成することができる。
【００６０】
（実施の形態３）
図７は、本発明の実施の形態３における発光装置の製造装置としての成膜装置の構成を概略的に示す部分断面図である。図８は、本発明の実施の形態３における発光装置の製造装置としての成膜装置の構成を概略的に示す上面図である。なお図７においては成膜装置本体に加えて、円筒管、形成中の有機ＥＬ素子、および固体原料も図示されている。また図８においては成膜装置本体に加えて円筒管が図示されている。また図８においては図を見易くするために成膜装置の上面側の構造が一部図示されていない。
【００６１】
図７および図８を参照して、本実施の形態の発光装置の製造装置としての成膜装置１００Ｐは、円筒管１と、円筒管１の内面に形成された有機ＥＬ素子１２とを含む発光装置の製造装置である。成膜装置１００Ｐは、主に、複数の固定冶具２と、複数の坩堝９ｖ（複数の放出部分）と、公転用テーブル８４（搬送部）と、複数の駆動部とを有している。公転用テーブル８４は、真空容器５内に設けられ、円板形状を有している。この公転用テーブル８４の一方の面の中心に、真空容器５外に設けられた公転モータ４ｂと自転モータ４ｃとが自公転機構２８を介して取り付けられている。この公転モータ４ｂにより、公転用テーブル８４は円板形状の中心を通る軸ＡＸを中心にして自転することができる。またこの公転用テーブル８４の他方の面の外周に沿って、複数の固定冶具２が設けられている。この構成により、公転用テーブル８４は自身が自転することにより複数の固定冶具２を公転用テーブル８４の円形形状の中心の周りに公転させることができる。駆動部の各々は、自転用伝達ベルト８３と、直線駆動機構１１とを有する。固定冶具２は自転用伝達ベルト８３を介して自転モータ４ｃの駆動力を受けることにより自転することができる。直線駆動機構１１は複数の坩堝９ｖの各々に設けられている。
【００６２】
なお成膜装置１００Ｐは、さらに予備室８１と、搬送室８２と、直線搬送器３０と、ゲートバルブ２９とを有している。予備室８１は搬送室８２を介して真空容器５に接続されている。直線搬送器３０は予備室８１と真空容器５との間で円筒管１を搬送する機能を有している。ゲートバルブ２９は搬送室８２と真空容器５との間を開閉することができる。
【００６３】
上記以外の構成については実施の形態１の成膜装置１００Ｖの構成とほぼ同じであるため、同一の要素については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００６４】
次に成膜装置１００Ｐを用いた有機ＥＬ素子１２の形成方法について説明する。図１および図７を参照して、複数の坩堝９ｖのそれぞれに、有機ＥＬ素子１２の保護層１２ａ、透明陽極層１２ｂ、第１〜第４の層１２ｃ〜１２ｆ、および陰極層１２ｇに対応する固体原料８ｂが収められる。
【００６５】
図８を参照して、ゲートバルブ２９が閉じた状態で、予備室８１内において直線搬送器３０に円筒管１が取り付けられる。
【００６６】
図７および図９を参照して、ゲートバルブ２９が開けられ、直線搬送器３０により円筒管１が真空容器５内に移動される。そして円筒管１が固定冶具２に取り付けられる。次に直線搬送器３０が元の位置に戻り、ゲートバルブ２９が閉じる。
【００６７】
成膜装置１００Ｖ（図２）を用いた成膜方法と同様の方法で、保護層１２ａの形成が行なわれる。すなわち長さ方向ＬＤを中心として時点する円筒管１の内面に保護層１２ａが形成される。なお、成膜中は軸ＡＸを中心とする公転用テーブル８４の自転は行なわれない。
【００６８】
保護層１２ａの形成が終了した時点で、坩堝９ｖは直線駆動機構１１により、図中下側（直線駆動機構１１の側）に移動されることで、円筒管１の外部に引き出される。シャッター２７により坩堝９ｖから蒸発する固体原料８ｂが遮られる。回転モータ４ａにより軸ＡＸを中心に公転用テーブル８４が一定角度だけ回転される。これにより円筒管１は、軸ＡＸを中心として一定角度だけ公転し、透明陽極層１２ｂに対応する固体原料８ｂが収められた坩堝９ｖの上方に至る。次に成膜装置１００Ｖ（図２）を用いた成膜方法と同様の方法で、保護層１２ａ上に透明陽極層１２ｂが形成される。同様にして、さらに第１〜第４の層１２ｃ〜１２ｆ、および陰極層１２ｇが形成されることで、有機ＥＬ素子１２が形成される。
【００６９】
なお公転用テーブル８４が一定角度回転されるごとに、真空容器５から予備室８１を経由して有機ＥＬ素子１２が形成済みの円筒管１を１つ取り出し、有機ＥＬ素子１２が形成前の円筒管１の１つを予備室を経由して真空容器５に入れることにより、複数の円筒管１への成膜を１つの真空容器５内で同時に行なうことができる。
【００７０】
また有機ＥＬ素子１２を構成する複数の層の少なくとも１層が、成膜装置１００Ｐ以外の装置である成膜装置１００Ｖ、スパッタリング装置１００Ｓ、または成膜装置１００Ｇにより形成されてもよい。
【００７１】
次に本実施の形態における発光装置の製造装置の変形例としての成膜装置１００Ｃ、およびそれを用いた有機ＥＬ素子１２の形成方法ついて説明する。図１０〜図１５は、本発明の実施の形態３の変形例における発光装置の製造装置としての成膜装置を用いた有機ＥＬ素子の形成の様子を工程順に示す概略上面図である。なお図１０〜図１５においては、図を見易くするために、成膜装置の上面側の構造が一部図示されていない。
【００７２】
図１０〜図１５を参照して、成膜装置１００Ｃは、成膜装置１００Ｐにおける公転用テーブル８４（図８および図９）の代わりに、搬送ロボット９１を有している。この搬送ロボット９１により複数の坩堝(図１０〜図１５において図示せず）に対応する位置へ円筒管１を順に移動させることにより、真空容器５内で連続的に、有機ＥＬ素子１２を構成する複数の層の形成を行なうことができる。
【００７３】
本実施の形態によれば、円筒管１を真空容器５から取り出すことなく、連続して複数の層を形成することができるので、効率よく有機ＥＬ素子１２を形成することができる。
【００７４】
（実施の形態４）
図１６は、本発明の実施の形態４における発光装置の製造装置としての成膜装置の構成を概略的に示す断面図である。なお図１６においては成膜装置本体に加えて、円筒管、形成中の有機ＥＬ素子、および液体原料も図示されている。
【００７５】
図１６を参照して、本実施の形態の成膜装置１００Ｌは、固定冶具２と、供給管３４と、傾斜機構３５と、回転モータ４ａと、プーリー３２と、中空軸受け３１とを有している。供給管３４は、固定冶具２に支持された円筒管１の一方端側に液体原料３３を注ぐことができるように構成されている。傾斜機構３５は、中空軸受け３１を介して固定冶具２を支持している。傾斜機構３５は、円筒管１の長さ方向ＬＤが重力方向に対して斜め方向となり、かつ円筒管１の一方端側（液体原料３３が注がれる側）が他方端側よりも上方に位置するように、円筒管１を傾けることができる。回転モータ４ａは中空軸受け３１を介して固定冶具２を回転駆動させることができる。これにより固定冶具２に支持された円筒管１を長さ方向ＬＤを中心に自転させることができる。
【００７６】
次に本実施の形態の発光装置が有する有機ＥＬ素子１２Ｌの形成方法について説明する。まず実施の形態１で説明した方法により、有機ＥＬ素子１２Ｌの一部として、保護層１２ａと、透明陽極層１２ｂと、第１の層１２ｃとが円筒管１の内面上に形成される。この円筒管１が成膜装置１００Ｌの固定冶具２に取り付けられる。傾斜機構３５により円筒管１の長さ方向ＬＤが重力方向に対して斜め方向とされる。回転モータ４ａが駆動されることにより、円筒管１が長さ方向ＬＤを中心として自転させられる。有機ＥＬ素子１２Ｌの発光層の原料が溶媒に溶かされて作製された液体原料３３が準備される。液体原料３３が供給管３４から円筒管１の上方側の端部へ注がれる。この結果、塗布法により円筒管１内面上に液体原料３３からなる層が形成される。なお注がれた液体原料３３のうちの余剰分は円筒管１の他方端側（図中下側）から円筒管１の外部に落下する。次に円筒管１が加熱されることにより、上記の塗布法により形成された層から溶媒が蒸発する。これにより液体原料３３中の発光層の原料のみが残留し、発光層が形成される。次に実施の形態１で説明した方法により、発光層の上に第４の層１２ｆと、陰極層１２ｇとが形成される。これにより有機ＥＬ素子１２Ｌが形成される。
【００７７】
次に上記の液体原料３３の具体例について説明する。緑色に発光する発光層が形成される場合、液体原料３３は、たとえば、下記の式（５）に示す高分子系有機材料であるポリフルオレン、および下記の式（６）に示す低分子系有機材料のイリジウム錯体であるＩｒ（ｐｐｙ）３の水溶液である。この液体原料３３を用いた成膜装置１００Ｌによる成膜により、ポリフルオレンにＩｒ（ｐｐｙ）３がドーピングされた発光層を形成することができる。
【００７８】
【化５】
2009206008.tif 000007
【００７９】
【化６】
2009206008.tif 000008
【００８０】
なお成膜装置１００Ｌにより成膜される層は有機ＥＬ素子１２Ｌの発光層に限定されるものではない。たとえば下記の式（７）に示す高分子系有機材料であるＰＥＤＯＴの水溶液を液体原料３３として用いることにより、有機ＥＬ素子１２Ｌのホール注入層を形成することができる。
【００８１】
【化７】
2009206008.tif 000009
【００８２】
また液体原料３３には、高分子系材料を水に分散させるための安定化剤を加えることが好ましい。安定化剤としては、たとえば下記の式（８）に示す安定化剤（ＰＳＳ）を用いることができる。
【００８３】
【化８】
2009206008.tif 000010
【００８４】
図１７は、本発明の実施の形態４の変形例における発光装置の製造装置としての成膜装置の構成を概略的に示す断面図である。なお図１７においては成膜装置本体に加えて、円筒管、形成中の有機ＥＬ素子、および液体原料も図示されている。図１７を参照して、本変形例においては、円筒管１の長さ方向ＬＤと、円筒管１の回転の中心ＲＣとが０度以上の角度ＴＨをなすように、円筒管１が装置に取り付けられている。角度ＴＨが０°よりも大きな角度とされた場合、円筒管１が偏芯された状態で回転する。これにより円筒管１内部において液体原料３３が円筒管１の外側に向かって移動する力が与えられる。
【００８５】
本実施の形態およびその変形例によれば、液体原料３３が注がれる際に円筒管１が長さ方向ＬＤを中心に自転させられているので、円筒管１が固定されている場合に比して、円筒管１の内面に均一な厚みで成膜を行なうことができる。よって円筒管１の内面に形成された有機ＥＬ素子１２Ｌの発光特性の均一性を高めることができる。
【００８６】
また高分子系有機材料を含む液体原料３３を用いることで、円筒管１内面に有機ＥＬ素子１２Ｌの一部として高分子系有機材料からなる層を形成することができる。なお高分子系有機材料は、分子量が大きいことにより蒸発し難い性質を有するため、蒸着法やガス輸送法のように原料自体が蒸発する必要がある成膜方法が適用されることは困難である。
【００８７】
上記実施の形態１〜４においては管として円筒管１、すなわち管の長さ方向に垂直な断面形状が円形となるような管が用いられたが、本発明はこれに限定されるものではない。管の長さ方向に垂直な断面形状は、たとえば楕円形または多角形であってもよい。
【００８８】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
本発明は、管の内面に形成された有機ＥＬ素子を含む発光装置の製造方法およびそれに用いる製造装置に特に有利に適用され得る。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本発明の実施の形態１における発光装置の構成を概略的に示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１における発光装置の製造装置としての真空蒸着装置の構成を概略的に示す断面図である。
【図３】本発明の実施の形態１における発光装置の製造装置としてのスパッタリング装置の構成を概略的に示す断面図である。
【図４】図３のスパッタリング装置の電極である平行平板の形状と配置とを示す概略的な部分斜視図である。
【図５】プラズマＣＶＤ法により保護層が形成される工程を概略的に示す断面図である。
【図６】本発明の実施の形態２における発光装置の製造装置としての成膜装置の構成を概略的に示す断面図である。
【図７】本発明の実施の形態３における発光装置の製造装置としての成膜装置の構成を概略的に示す部分断面図である。
【図８】本発明の実施の形態３における発光装置の製造装置としての成膜装置の構成を概略的に示す上面図である。
【図９】本発明の実施の形態３における発光装置の製造装置としての成膜装置が円筒管を搬送している様子を概略的に示す上面図である。
【図１０】本発明の実施の形態３の変形例における発光装置の製造装置としての成膜装置を用いた有機ＥＬ素子の形成の第１工程を示す概略上面図である。
【図１１】本発明の実施の形態３の変形例における発光装置の製造装置としての成膜装置を用いた有機ＥＬ素子の形成の第２工程を示す概略上面図である。
【図１２】本発明の実施の形態３の変形例における発光装置の製造装置としての成膜装置を用いた有機ＥＬ素子の形成の第３工程を示す概略上面図である。
【図１３】本発明の実施の形態３の変形例における発光装置の製造装置としての成膜装置を用いた有機ＥＬ素子の形成の第４工程を示す概略上面図である。
【図１４】本発明の実施の形態３の変形例における発光装置の製造装置としての成膜装置を用いた有機ＥＬ素子の形成の第５工程を示す概略上面図である。
【図１５】本発明の実施の形態３の変形例における発光装置の製造装置としての成膜装置を用いた有機ＥＬ素子の形成の第６工程を示す概略上面図である。
【図１６】本発明の実施の形態４における発光装置の製造装置としての成膜装置の構成を概略的に示す断面図である。
【図１７】本発明の実施の形態４の変形例における発光装置の製造装置としての成膜装置の構成を概略的に示す断面図である。
【符号の説明】
【００９１】
１  円筒管、２  固定冶具、３  回転導入器、４ａ  回転モータ、４ｂ  公転モータ、４ｃ  自転モータ、５  真空容器、８ｂ  固体原料、８ｔ  原料ターゲット、９ｇ  ガスノズル、９ｅ  マグネトロン電極、９ｖ  坩堝、１０  ヒータ、１１  直線駆動機構、１２，１２Ｌ  素子、１２ａ  保護層、１２ｂ  透明陽極層、１２ｃ〜１２ｆ  第１〜第４の層、１２ｇ  陰極層、１３  気化器、１４  オーブン、１５  ガスボンベ、１６  質量流量計、１７  ガス加熱器、１８  蒸発原料、１９  原料供給路、２０  気体原料、２１  ランプヒータ、２２  平行平板、２２ｘ，２２ｙ  平行平板、２３  高周波電源、２５  ガスボンベ、２７  シャッター、２８  自公転機構、３０  直線搬送器、３３  液体原料、３４  供給管、３５  傾斜機構、７２  ガス輸送管、８３  自転用伝達ベルト、８４  公転用テーブル、１００Ｓ  スパッタリング装置、１００Ｃ，１００Ｇ，１００Ｌ，１００Ｐ，１００Ｒ，１００Ｖ  成膜装置。
【図１】
2009206008.tif 000011
【図２】
2009206008.tif 000012
【図３】
2009206008.tif 000013
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2009206008.tif 000017
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2009206008.tif 000023
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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