(57)【要約】本発明では、この順で積層された透明基材、光熱変換層及び蛍光色素層を備える転写材の色素層を、転写対象に密着させつつ、透明基材を介して光熱変換層に光を照射することにより蛍光色素を転写対象に転写させて発光層を形成する工程を備えるＥＬ表示パネルの製造方法と、該方法に好適なＥＬ表示パネルと、該パネルを備える画像表示装置及びその製造方法とが提供される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
上記基板上にこの順で積層された第１の電極、電圧の印加により発光する複数の発光部及び第２の電極と、
隣り合う上記発光部を離間する隔壁とを備え、
上記発光部は、基板側からこの順で積層された第１の電荷輸送層と、発光層とを少なくとも備え、
上記隔壁上面の高さは、上記発光層上面の高さ以下であるエレクトロルミネッセンス表示パネル。
【請求項２】
上記隔壁上面は、撥水性である請求項１記載のエレクトロルミネッセンス表示パネル。
【請求項３】
上記隔壁上面は、含フッ素化合物を含む請求項１記載のエレクトロルミネッセンス表示パネル。
【請求項４】
上記発光層は、上記第１の電荷輸送層の、第２の電極側に形成された蛍光色素の拡散層である請求項１記載のエレクトロルミネッセンス表示パネル。
【請求項５】
上記第１の電極は陰極であり、上記第２の電極は陽極である請求項４記載のエレクトロルミネッセンス表示パネル。
【請求項６】
上記発光部は、上記発光層と上記第２の電極との間に設けられた第２の電荷輸送層をさらに備える請求項１〜５のいずれかに記載のエレクトロルミネッセンス表示パネル。
【請求項７】
基板と、
上記基板上にこの順で積層された第１の電極、電圧の印加により発光する複数の発光部及び第２の電極と、
隣り合う上記発光部を離間する隔壁とを備え、
上記発光部に接する上記隔壁側面の上端は、該発光部の少なくともいずれかの層により覆われているエレクトロルミネッセンス表示パネル。
【請求項８】
上記発光部に接する上記隔壁側面の上端は、該発光部の少なくともいずれかの層により覆われている、請求項１〜６のいずれかに記載のエレクトロルミネッセンス表示パネル。
【請求項９】
基板と、
上記基板上にこの順で積層された第１の電極、電圧の印加により発光する複数の発光部及び第２の電極と、
隣り合う上記発光部を離間する隔壁と、
上記発光部に接する上記隔壁側面の上端を覆う絶縁層とを備えるエレクトロルミネッセンス表示パネル。
【請求項１０】
上記発光部に接する上記隔壁側面の上端を覆う絶縁層をさらに備える、請求項１〜８のいずれかに記載のエレクトロルミネッセンス表示パネル。
【請求項１１】
上記発光部の上面は、上記第２の電極側に凸の曲面である請求項１〜１０のいずれかに記載のエレクトロルミネッセンス表示パネル。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれかに記載のエレクトロルミネッセンス表示パネルを備える画像表示装置。
【請求項１３】
基板上に第１の電極を形成する工程と、
上記電極上に隔壁を形成する工程と、
上記電極上に第１の電荷輸送層を形成する工程と、
上記第１の電荷輸送層表面に蛍光色素を転写する工程とを備え、
上記隔壁形成工程により形成される上記隔壁上面の高さは、上記発光層上面の高さ以下であるエレクトロルミネッセンス表示パネルの製造方法。
【請求項１４】
上記転写工程は、
この順で積層された透明基材、光熱変換層及び上記蛍光色素を含む色素層を備える転写材の該色素層を、上記第１の電荷輸送層表面に密着させつつ、上記透明基材を介して上記光熱変換層に光を照射する工程を含むエレクトロルミネッセンス表示パネルの製造方法。
【請求項１５】
この順で積層された透明基材、光熱変換層及び蛍光色素層を備える転写材の色素層を、転写対象に密着させつつ、上記透明基材を介して上記光熱変換層に光を照射することにより上記蛍光色素を上記転写対象に転写させて発光層を形成する工程を備えるエレクトロルミネッセンス表示パネルの製造方法。
【請求項１６】
上記光はレーザ光である請求項１４又は１５記載のエレクトロルミネッセンス表示パネルの製造方法。
【請求項１７】
上記光はフォトマスクを介して照射される請求項１４又は１５記載のエレクトロルミネッセンス表示パネルの製造方法。
【請求項１８】
請求項１３〜１７のいずれかに記載の方法によりエレクトロルミネッセンス表示パネルを作製する工程を備える画像表示装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ：Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）素子と、それを用いた画像表示装置と、それらの製造方法とに関する。
背景技術
従来、有機ＥＬ素子を用いた画像表示装置のＲＧＢ（Ｒｅｄ，Ｇｒｅｅｎ，Ｂｌｕｅ）３色の形成法として、「第９回インターナショナル・ワークショップ・オン・インオーガニック・アンド・オーガニック・エレクトロルミネッセンス」１３７頁（１９９８年）（９ｔｈＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  ｗｏｒｋｓｈｏｐ  ｏｎ  Ｉｎｏｒｇａｎｉｃ  ａｎｄ  ｏｒｇａｎｉｃ  ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ，ｐ．１３７（１９９８））に記載されているような、メタルマスクを用いて各色の材料を蒸着する方法（以下マスク蒸着法と呼ぶ）や「エクステンディッド・アブストラクト・オブ・ＥＬ９８」１３７頁（１９９８）（Ｅｘｔｅｎｄｅｄ  Ａｂｓｔｒａｃｔ  ｏｆ  ＥＬ９８，１３７（１９９８））に記載されているようなインクジェットプリンティングを応用した方法（以下インクジェット法と呼ぶ）が用いられてきた。しかしこれら従来の方法では、今後必要となる大画面、高精細化への対応が難しい。
例えば、マスク蒸着法では、数十μｍの薄いマスクを撓ませずに大きな基板に密着させることや、金属電極を蒸着する際の熱膨張の影響を除くことが難しいため、高精細な大画面を実現することは困難である。また、インクジェット法では、インクの付着位置精度が低いため、十分な広さの発光領域を高精細に形成することは困難である。
そこで、これらの問題を解決できる可能性のある方法として、「ソサイアティ・オブ・インフォメーション・ディスプレイ‘００」１０８０頁（２０００年）（Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｏｆ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  Ｄｉｓｐｌａｙ‘００，ｐ．１０８０（２０００））では、溶液を用いず、転写層と被転写層を密着させて転写する方法として、スクリーン印刷法により転写基板にＲＧＢ３色のパターンを形成し、これら３色を一括して熱転写する方法が提案されている。
しかし、この転写技術は溶液を用いたスクリーン印刷法により色素パターンを形成していることから、大面積の転写用パターンを高精細に作成する事は難しい。また、一度に３色の色素材料を転写するため、各色素材料の転写速度を合わせる必要があり、転写時間も数十分と長時間を要する。
発明の開示
本発明は、大画面で高精細なＥＬ素子と、該素子を備える画像表示装置と、それらの製造方法とを提供する事を目的とする。
この目的を達成するため、本発明では、この順で積層された透明基材、光熱変換層（光を吸収して熱を発生する層）及び蛍光色素層を備える転写材の色素層を、転写対象に密着させつつ、透明基材を介して光熱変換層に光を照射することにより蛍光色素を転写対象に転写させて発光層を形成する工程を備えるＥＬ表示パネルの製造方法が提供される。
なお、透明基材は、転写に際して照射される光を透過するものであれば、どのようなものであってもよいが、例えば、ガラス板などを用いることができる。また、ここで照射する光は、所望箇所（すなわち、画素形成箇所）のみに光を照射することができるレーザ光とすることが望ましい。フォトマスクを介して光を照射することにより、所望箇所のみが露光するようにしてもよい。
本発明では、露光箇所の色素のみが転写されるため、上述の従来技術のように、転写材の色素パターンを厳密に位置精度よく形成する必要がない。このため、本発明は表示パネルの高精細・大面積化に際して有効である。
また、本発明では、ＲＧＢの３色を別々に転写することができ、このようにする場合には、各発光材料の転写速度を合わせる必要がない。また、転写により発光層を形成することによる利点は享受しつつも、３色をそれぞれ別の基材から転写することができ、３色を一括して転写する従来の方法と比較して、製造工程を１工程少なくできる。
本発明では、転写する蛍光色素の下地層として、転写材に、光を吸収して熱を発生する光熱変換層を設ける。これにより、本発明では、照射された光が効率良く熱に変換されるため、短時間で色素を転写する事ができる。
また、本発明では、基板上に第１の電極を形成する工程と、電極上に隔壁を形成する工程と、電極上に第１の電荷輸送層を形成する工程と、電荷輸送層表面に蛍光色素を転写する工程とを備え、隔壁を形成する工程により形成される隔壁上面の高さは、発光層上面の高さ以下であるＥＬ表示パネルの製造方法が提供される。なお、本明細書では特に指定しない限り、パネルの積層方向を上下とし、基板側を下とする。また、隔壁及び電荷輸送層の上面の高さは、それぞれ基板からの高さとする。
さらに本発明では、基板と、基板上にこの順で積層された第１の電極、電圧の印加により発光する複数の発光部及び第２の電極と、隣り合う発光部を離間する隔壁とを備え、発光部は基板側からこの順で積層された第１の電荷輸送層と発光層とを少なくとも備え、隔壁上面の高さが発光層上面の高さ以下であるＥＬ表示パネルが提供される。
隔壁の高さを第１の電荷輸送層上面の高さ以下にすることにより、光照射により各色を所望の箇所に転写する際、照射光のビーム径の影響を受けることなく、発光部の大きさに合わせた発光領域を形成する事ができる。なお、隔壁上面は撥水性であることが望ましく、例えば、含フッ素化合物を含むことにより高撥水性とすることができる。ここで撥水性とは、電荷輸送層形成用溶液に対する接触角が５０°以上であることをいう。
本発明における発光層は、第１の電荷輸送層の、第２の電極側に形成された蛍光色素の拡散層であることが望ましい。ここで拡散層とは、第１の電荷輸送層を構成する電荷輸送性物質に蛍光色素が拡散した層をいい、その含有色素量は必要に応じて適宜定めることができるが、例えば、第１の電荷輸送層の上部に形成された、色素を０．１重量％以上含む層と定義することができる。
また、電荷の閉じ込め効果を高めることにより発光効率が高くなるため、発光層と第２の電極との間に第２の電荷輸送層を設けることが望ましい。
また、本発明では、基板と、基板上にこの順で積層された第１の電極、電圧の印加により発光する複数の発光部及び第２の電極と、隣り合う上記発光部を離間する隔壁とを備え、発光部に接する隔壁側面の上端が、発光部の少なくともいずれかの層及び／又は絶縁膜により覆われているＥＬ表示パネルが提供される。このようにすれば、陰極の短絡を防止することができる。
なお、本発明のＥＬ表示パネルでは、発光部の上面を第２の電極側に凸の曲面とすることが望ましい。発光部をこのような形状にすることにより、発光効率を高くすることができる。
さらに本発明では、上述した本発明のＥＬ表示パネルを備える画像表示装置と、その製造方法とが提供される。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明の実施例を、図面を用いて説明する。ただし、本発明はこれに限定されるものではない。また、以下の実施例では、ＲＧＢ３色の発光層をそれぞれ備える有機ＥＬ素子に本発明を適用したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、正孔遮断層を備えるものや、緑色発光層兼電子輸送層と赤色発光層及び青色発光層とを備えるものに本発明を適用することもできる。
＜実施例１＞
Ａ．画素部の構成
本実施例において作製した画像表示装置の表示パネルにおける画素部は、図２に示すように、配線基板６０と、その表面に形成された有機ＥＬ素子部７及び隔壁１１とを備える。配線基板は、ガラス基板１８と、電極／配線１〜３，２ａと、層間絶縁層１７，１９とを備える。
この画素部を上から見た模式図を図１に示す。なお、図を見やすくするため、図１では絶縁層等の図示を省略した。図２は、この図１のＡ−Ａ’間の断面図である。この図１に示すように、映像信号電極１、走査信号電極２、共通電位電極３及び電流供給電極４はアクティブマトリクスを構成しており、有機ＥＬ素子部７を発光させるためのスイッチング用トランジスタ５、駆動用トランジスタ６及びコンデンサ１２が設けられている。
有機ＥＬ素子部７は、図２に示すように、駆動用トランジスタ６に接続された陽極８と、電荷輸送層９と、発光層１０と、陰極とを備える。陰極は電流供給電極４となっている。電荷輸送層９の上面は、隔壁１１の上面より高い。
本実施例の画像表示装置における１画素の回路構成を、図３に示す。この図に示すように、走査信号電極２に走査信号が入力された際にスイッチング用トランジスタがオン状態になり、映像信号電極１の電位がコンデンサ１２に蓄えられ、駆動用トランジスタ６に伝えられる。その電位により、有機ＥＬ素子部７に加わる電圧が決定され、その電位によって共通電位電極３と電流供給線４から入力される電流によって、発光層１０が発光する。本実施例の画像表示装置は、この発光層１０の発光により表示を行う。
図４に、表示部全体の回路構成を示す。図３に示した１画素の回路構成が、ｎ本の映像信号電極１及び走査信号電極２にマトリクス状につながり、表示装置を構成する。
図５には、駆動回路を含めた全体の回路構成図を示した。走査信号電極２へは走査信号源１３から走査信号が入力する。また、映像信号電極１へは、映像信号源１４からの映像信号が入力される。電流供給電極４へは、電流供給源１５からの電流が供給される。また、共通電位電極３へは共通電位供給源１６から電荷が供給される。また、非感光性であっても、レジストを用いてパターン化できる材料であれば、同様に用いることができる。
Ｂ．製造プロセス
つぎに、本実施例における隔壁１１及び有機ＥＬ素子部７の製造プロセスについて説明する。
（１）下部電極及び隔壁１１の形成
まず、配線基板６０表面に陽極８を形成し（図６）、さらに、所定のパターンの隔壁１１を形成した（図７）。この隔壁１１は、通常のフォトリソグラフィを用いて形成することができる。隔壁１１の材料には、アクリル系やポリイミド系などの感光性材料が使用できる。
この隔壁材料は従来の材料をそのまま使用できる。ただし、隔壁１１の上面１１ａを撥水性にすることにより、隔壁１１への転写をさらに起こりにくくし、転写後の剥離を容易にすることが望ましい。この隔壁上面１１ａを撥水性にするためには、例えば、ＣＦ４ガスを用いたプラズマ処理を行えばよい。また、隔壁１１を、撥水性の高い含フッ素化合物含有材料を用いて形成してもよい。隔壁１１の表面にフッ素原子が露出することにより、高い撥水性を発現させることができる。
（２）第１の電荷輸送層９の形成
続いて、電荷輸送性材料を含む溶液を陽極８上に塗布して乾燥させることにより、電荷輸送層９（電子輸送層）を形成して積層体８０とした（図８）。本実施例では、ここで用いる電荷輸送性材料に、下記化学式（１）で表されるポリビニルカルバゾールと、下記化学式（２）で表されるＢｕ−ＰＢＤとを３：１に混合したものを用いた。
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なお、電荷輸送性材料としては、これら以外にもトリフェニルアミン骨格を有するポリマやトリフェニルジアミンなどの低分子系電荷輸送材料を高分子に分散した系、発光層としても機能する共役系高分子であるポリフルオレン系ポリマ及びポリパラフェニレンビニレン系ポリマなどや、それらの共重合体を用いることができる。
この電荷輸送層９は、電荷輸送性材料を含む溶液を塗布した後、レーザアブレーションにより不要な隔壁１１上の電荷輸送材料を除去することによって形成してもよく、通常のフォトリソグラフィによって形成してもよい。
（３）発光層１０の形成
次に、転写用基材（ガラス板）２２上に光熱変換層２０と青色色素を含む色素層２１とを積層し、転写材９０（青）を作製し、この転写材９０を、色素層２１が電荷輸送層９上面に接触するように、積層体８０へ押し付け（図９）、レーザ光２３を所定の箇所（青色画素形成箇所）に照射した（図１０）。
これにより、露光した光熱変換層２０の発生した熱により、電荷輸送層９に接触した転写材９０の色素層２１に含まれる蛍光色素が電荷輸送層９に熱拡散して、電荷輸送層９の上部のみに発光層１０（青色発光パターン）が形成される（図１１）。また、色素は接触箇所である電荷輸送層９上部のみに拡散することから、レーザビームの形状によらず高精細な発光層を形成する事ができる。
なお、本実施例では、光熱変換層２０には、酸化クロムを含む高分子膜を用いた。ここで用いることのできる光熱変換材料としては、他にペリレン誘導体等の有機黒色顔料や、ＴｂＦｅＣｏ等の金属化合物、黒色アルミナ、カーボンブラック等を挙げることができる。
また、レーザには、連続発振のＮｄ：ＹＡＧレーザを用いた。レーザスキャン速度は１２８ｍ／秒とした。出力は３Ｗであり、ビーム径は４０μｍ径（１／ｅ２）とした。なお、ここで使用するレーザはＮｄ：ＹＡＧレーザに限られるものではなく、半導体レーザやＤＰＳＳレーザなどを用いてもよい。
続いて、この転写処理（図９〜１１）を緑及び赤の各色についてもそれぞれ行い、ＲＧＢの３色の発光パターンからなる発光層１０をＲＧＢそれぞれの画素に形成した。
（４）上部電極の形成
その後、電力供給電極（陰極）４を形成した（図１２）。本実施例では陰極材料にＭｇ：Ａｇ合金を用いたが、Ａｌ：Ｌｉ合金やＬｉＦ／Ａｌ積層膜等を用いてもよい。本実施例では、画素ピッチが０．１２７ｍｍ×０．０４２ｍｍのＲＧＢの画素をストライプ状に均一に形成できた。
（５）画像表示装置の組立て
以上により、有機ＥＬ素子部を備えるＥＬ表示パネルが得られた。最後に、このパネルを用い、通常の方法で画像表示装置を組み立てた。
＜実施例２＞
本実施例において作製した画像表示装置の画素部の断面図を図１３に示す。実施例１では、電荷輸送層を１層のみ設けたが、本実施例では、発光層１０を形成した後、陰極４を形成する前に、電荷輸送性物質を含む第２の電荷輸送層９（すなわち正孔輸送層９ｂ）をフォトリソグラフィにより設けた。
この第２の電荷輸送層９である正孔輸送層９ｂにより、本実施例の画像表示装置では、電荷の閉じ込め効果が高まるため、発光効率を高くすることができる。また、隔壁１１と電荷輸送層９との界面上部をこの第２の電荷輸送層９で覆うことができるため、陰極４形成時の短絡を防止する事ができる。
＜実施例３＞
本実施例において作製した画像表示装置の画素部の断面図を図１４に示す。本実施例では、実施例１と同様にして画像表示装置を製造した。ただし、実施例１の工程（２）において、隔壁１１側面１１ｂ上端を覆うように電荷輸送層９を形成した。この構造はフォトリソグラフィやレーザアブレーション法により形成する事ができる。
本実施例の隔壁１１側面上端を電荷輸送層９で覆う構造は、陰極４形成後の短絡防止のため好ましい。
＜実施例４＞
本実施例において作製した画像表示装置の画素部の断面図を図１５に示す。本実施例においても、実施例１と同様にして画像表示装置を製造した。ただし、発光層１０を形成した後、陰極４の形成前に、隔壁１１の側面１１ｂ上端を覆うように、隔壁１１及び発光層１０の外縁部表面に、絶縁層２８をフォトリソグラフィによって成膜した。本実施例の構造も、実施例３動揺、隔壁１１側面上端が絶縁層２８で覆われており、陰極４形成後の短絡防止のため好ましい。なお、絶縁層２８の代わりにバッファ層を設けてもよい。
＜実施例５＞
本実施例では、工程（２）において形成する電荷輸送層９の上面を、図１６に示すようにドーム状に、すなわち、上面が上に凸の局面になるように形成したこと以外は、実施例１と同様にして画像表示装置を作製した。このドーム状の形状は、撥水性材料により隔壁１１を形成した後、電荷輸送材料の溶液を塗布して電荷輸送層９を形成することにより得ることができる。本実施例の表示装置の発光効率は実施例１の画像表示装置と較べて約１０％大きかった。
なお、陽極８の下にドーム状の絶縁層を形成することにより、このような電荷輸送層９上面のドーム状形状を実現してもよい。
＜実施例６＞
本実施例では、実施例２と同様にして画像表示装置を作製した。ただし、図１７に示すように、工程（１）において形成する有機ＥＬ素子部の下部電極を陽極８ではなく陰極４とし、工程（４）において上部電極を陰極４ではなく陽極８とした。また、工程（２）における電荷輸送層９の形成では、電子輸送性物質を用いて電子輸送層９ｂを形成し、工程（３）の発光層１０形成後に形成した電荷輸送層には正孔輸送性物質を用いて、正孔輸送層９ａとした。
これにより、本実施例の画像表示装置では、実施例２に比べて発光領域を広くすることができ、電力効率をより高める事ができた。
＜実施例７＞
実施例１では、レーザ光の走査により発光パターンに対応する箇所の光熱変換層２０を露光させたが、本実施例では、図１８に示すように、フォトマスク２７を介して光２３ａを照射して露光させた。
本実施例のようにフォトマスクを用いれば、光を走査させることなく一括して露光させることができるため、短時間で発光層１０の転写を行うことができる。実施例１ではサイズ８３０ｍｍ×６５０ｍｍの基板を露光させるのに約１００秒要した。これに対して、本実施例では、６０秒で露光させることができた。
産業上の利用可能性
上述のように、本発明によれば、高精細で大型の有機ＥＬ素子を提供することができる。また、この有機ＥＬ素子を用いることにより、大画面高精細画像表示装置を容易に作製することができる。
【図面の簡単な説明】
図１は、実施例１における画像表示装置の画素部の模式である。
図２は、実施例１の画像表示装置における図１のＡ−Ａ’間の断面図である。
図３は、実施例１における画像表示装置の画素部の回路構成図である。
図４は、実施例１における画像表示装置の表示部全体の回路構成図である。
図５は、実施例１における画像表示装置全体の回路構成図である。
図６〜図１２は、実施例１における画像表示装置の製造法のプロセスフフローである。
図１３は、実施例２の画像表示装置における画素部の部分断面図である。
図１４は、実施例３の画像表示装置における画素部の部分断面図である。
図１５は、実施例４の画像表示装置における画素部の部分断面図である。
図１６は、実施例５の画像表示装置における画素部の部分断面図である。
図１７は、実施例６の画像表示装置における画素部の部分断面図である。
図１８は、実施例７における転写工程の説明図である。
【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】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【国際調査報告】
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2002087287.tif 000024
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