JP2009009923A - 発光表示装置及びその製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】無機密封材で密封された発光表示装置及びその製造方法を提供する。
【解決手段】発光表示装置は複数の発光素子130が形成された第1基板100と、前記第1基板に対向するように配置された第2基板200と、前記複数の発光素子を取り囲むように前記第1基板と前記第2基板の間に具備されたダム部材220と、前記ダム部材外側の前記第1基板と前記第2基板の間に具備されて、前記第1基板と第2基板を接合させる無機密封材210と、前記複数の発光素子を覆うように前記ダム部材内側に具備された充填材300とを含む。
【選択図】図2

Description

本発明は、発光表示装置及びその製造方法に関し、より詳細には、無機密封材で密封された発光表示装置及びその製造方法に関する。
有機電界発光素子のような発光素子は水気や酸素に脆弱な有機物を含むため、密封部材を利用して水気や酸素から素子を保護する必要がある。
有機電界発光素子を利用した発光表示装置は、水気や酸素に脆弱な短所にもかかわらず、視野角、コントラスト、応答速度、消費電力などの特性が優れているために、MP3プレイヤ(音データ再生機)や携帯電話などのような個人用携帯機器からテレビに至るまで応用範囲が拡がっており、その構造は消費者の要求に応じて徐徐に厚さが減少されて薄型化の傾向にある。
しかし、薄型化傾向に伴って有機電界発光表示装置の厚さを減少させるために基板の厚さを0.3mm以下に減少させる場合、落下または捻れなどのテストで構造上の機構的信頼性を確保しにくく、機構的信頼性の低下による密封状態の破損によって寿命特性も低下されることがある。この分野に関連する従来技術としては、次の特許文献1ないし特許文献6がある。
大韓民国特許公開第10−2006−0021379号公報 大韓民国特許公開第10−2003−0057053号公報 日本特許公開第2006−156150号公報 日本特許公開第2003−203763号公報 日本特許公開第2003−217830号公報 米国特許登録第6878467号公報
本発明の目的は、構造上の機構的信頼性と寿命特性を確保することができる発光表示装置及びその製造方法を提供することである。
また、本発明の他の目的は水気や酸素を效果的に遮断する無機密封材を使って機構的信頼性を確保することができる発光表示装置及びその製造方法を提供することである。
前記目的を果たすための本発明の一側面による発光表示装置は、複数の発光素子が形成された第1基板、前記第1基板に対向するように配置された第2基板、前記複数の発光素子を取り囲むように前記第1基板と前記第2基板の間に具備されたダム部材、前記ダム部材外側の前記第1基板と前記第2基板の間に具備されて前記第1基板と第2基板を接合させる無機(inorganic)密封材及び前記複数の発光素子を覆うように前記ダム部材内側に具備された充填材を含むことを特徴とする。
前記目的を果たすための本発明の他の一側面による発光表示装置の製造方法は、複数の発光素子が形成された第1基板を提供する段階と、第2基板を提供する段階と、前記第2基板の外郭に沿って無機密封材を形成する段階と、前記無機密封材内側の前記第2基板に前記複数の発光素子を取り囲むようにダム部材を形成する段階と、前記ダム部材内側に液状充填材を滴下する段階と、前記第1基板と前記第2基板を対向するように配置する段階及び前記無機密封材を前記第1基板及び前記第2基板に接合させて前記複数の発光素子を封止する段階とを含むことを特徴とする。
上述したように本発明によれば、水気や酸素を效果的に遮断する無機密封材を使って発光素子を封止することで、寿命特性が確保されることができ、基板の間の空間が充填材で満たされることで発光表示装置構造上の機構的信頼性を向上することができる。
従来の発光表示装置は、基板と封止基板の間の空間が空いているから基板の垂れ下がりや撓みによってニュ−トンリングが発生されたり、衝撃に脆弱になるという問題点がある。
これに対して、本発明の発光表示装置は基板と封止基板の間の空間が硝子基板と類似な屈折率を持つ充填材で満たされることで、ニュ−トンリングの発生が防止される。したがって、視認性が向上し、基板の間の耐圧特性が向上して衝撃などによって密封状態が簡単に破壊されない。
以下、本発明の実施例を添付した図面を参照して説明する。図1は、本発明による発光表示装置を説明するための斜視図で、図2は図1のI1−I2部分を切り取った断面図である。
図1及び図2を参照すれば、本発明による発光表示装置は、複数の発光素子130が形成された基板100と、基板100に対向するように配置された封止基板200と、複数の発光素子130を取り囲むように基板100と封止基板200の間に設けられたダム(dam)部材220と、ダム部材220外側の基板100と封止基板200の間に設けられて基板100と封止基板200を接合させる無機密封材210と、及び複数の発光素子130を覆うようにダム部材220内側に設けられた充填材300を含む。
基板100は画素領域120と画素領域120周辺の非画素領域140とに区分して画定される。画素領域120には複数の発光素子130が形成されて、非画素領域140には複数の発光素子130を駆動するための駆動回路160が形成される。発光素子130は、アノード電極、有機薄膜層及びカソード電極を含む有機電界発光素子からなりうる。
封止基板200は、画素領域120及び非画素領域140の一部と重畳されるように配置される。前面発光構造の場合、封止基板200は硝子のように透明な物質でなり、背面発光構造の場合不透明な物質からなることができる。
無機密封材210はレーザーや赤外線によって溶融されて基板100と封止基板200に接合されることができるフリット(frit)などで成り、発光素子130を取り囲むように基板100と封止基板200の間に設けられ、外部からの水気や酸素の浸透若しくは浸入が防止されるようにする。
ダム部材220は、充填材300の流れを防止して形態が維持されるようにし、無機物または有機物からなる。ダム部材220は無機密封材210を基板100と封止基板200に接合させる過程で発光素子130へ熱が伝達されることを防止する。
ダム部材220を無機物で構成する場合、フリットを使うことができる。この場合、レーザーまたは赤外線を透過または反射させるフリットを使用したり、レーザーや赤外線が反射するように表面に赤外線領域で高い反射率を持つ例えば、金(Au)、銀(Ag)、白金(Pt)、アルミニウム(Al)などの金属で反射膜を形成することが望ましい。また、有機物としてはエポキシ、エポキシアクリレイト、及びシリコン類例えば、ビスフェノールAタイプエポキシ、サイクロアリパティックエポキシレジン、フェニルシリコンレジンまたはゴム、アクリックエポキシレジンなど)からなる群より選ばれる少なくとも一つの物質を使うことができる。
ダム部材220は、無機密封材210と接触されるように形成したり、無機密封材210と所定間隔をもって離隔されるように一直線に形成することができる。例えば、無機物で形成する場合無機密封材210と接触されるようにすることができ、有機物で形成する場合無機密封材210と50μm以上離隔されるように形成することが望ましい。
もし、有機物からなるダム部材220を無機密封材210と接触されるように形成する場合、無機密封材210を基板100と封止基板200に接合させる過程で、熱によって分解されてアウトガス(out gas)が発生することがありうる。
充填材300は、ダム部材220によって画定された領域内側に発光素子130を覆うように設けられる。この時、充填材300は発光素子130と封止基板200の間の空間が満たされるように充填されてダム部材220及び封止基板200と接触されることができる。充填材300としては30μm以内の厚さで95%以上の透過率を持つ無色の固相または液状物質を使うことができる。
例えば、固相の物質としてはエポキシ、ウレタンアクリレイト、エポキシアクリレイトまたはシリコン類(例えば、ビスフェノールAタイプエポキシ、サイクロアリパティックエポキシレジン、フェニルシリコンレジンまたはゴム、アクリリックエポキシレジン、アリパティックウレタンアクリレイトなど)系列の樹脂を使うことができ、液状で充填した後、熱、電子ビームまたは紫外線UVで硬化させたり、フィルム形態などに成形して付着することができる。
また、液状の物質としては−40℃ないし100℃の温度範囲で相(phase)変化がなく、5%以内の低い嵩変化率を持つシリコンまたはシリコンオイル類、例えば、ヘキサメチルジシロキサン(Hexamethyldisiloxane)、オクタメチルトリシロキサン(Octamethyltrisiloxane)、デカメチルテトラシロキサン(Decamethyltetrasiloxane)、ドデカメチルペンタシロキサン(Dodecamethylpentasiloxane)、及びポリジメチルシロキサン(Polydimethylsiloxanes)からなる群より選ばれる物質を使うことができる。
次に、本発明による発光表示装置の製造方法を通じて本発明をより詳しく説明する。
図3a及び図3bは、本発明による発光表示装置の製造方法を説明するための平面図で、図4aないし図4fは本発明による発光表示装置の製造方法を説明するための断面図で、図4aないし図4dは図3bのI11−I12部分を切り取った断面を図示する。
図3aに示すように、まず、複数の発光素子130が形成された基板100を準備する。基板100は画素領域120と画素領域120周辺の非画素領域140からなる。複数の発光素子130は基板100の画素領域120に形成され、発光素子130を駆動するための駆動回路160は非画素領域140で形成されることができる。
発光素子130は、アノード電極、有機薄膜層及びカソード電極を含む有機電界発光素子からなることができる。発光素子130は有機電界発光素子の動作を制御するための薄膜トランジスターと、信号を維持させるためのキャパシターをさらに含むことができる。有機電界発光素子の製造過程は大韓民国特許公開第2002−0047889号公報(2002.06.22.公開)及び大韓民国特許公開第2003−0092873号公報(2003.12.06.公開)などで理解することができる。
図3b及び図4aに示すように、画素領域120の発光素子130を封止するための封止基板200を準備する。封止基板200は画素領域120、及び非画素領域140の一部と重畳される大きさを持つことができる。封止基板200では、前面発光構造の場合、硝子のように透明な基板を使い、背面発光構造の場合、不透明な基板を使うことができる。
封止基板200の外郭に沿って無機密封材210を形成する。無機密封材210としてはフリットを使うことができ、ディスペンサーまたはスクリーン印刷法で塗布して形成する。フリットは一般的にパウダー形態の硝子原料を意味するが、本発明ではSiOなどの主材料にレーザーまたは赤外線吸収材、有機バインダー、熱膨脹係数を減少させるためのフィラー(filler)などが含まれたペイスト(paste)状態を意味する。
ペイスト状態のフリットは、乾燥または焼成過程を経れば有機バインダーと水気が除去されて硬化される。レーザーまたは赤外線吸収材は転移金属化合物、望ましくはバナジウム化合物を含むことができる。
封止基板200に無機密封材210を形成した後、洗浄工程を実施することができる。図3b、図4b及び図4cに示すように、無機密封材210内側の封止基板200上に画素領域120を取り囲むようにダム部材220を形成する。ダム部材220としては無機物または有機物を使うことができ、ディスペンサーまたはスクリーン印刷法で塗布して形成することができる。この時、画素領域120の最外郭に位置した発光素子130から無機密封材210までの距離とダム部材220の高さを考慮して塗布する量を決める。ダム部材220の高さは無機密封材210の高さによって決めることができ、無機密封材210の高さと同じかまたは低く調節することが望ましい。
無機物としてはフリットを使うことができる。この場合、無機密封材210を形成する段階でダム部材220を形成することができ、レーザーまたは赤外線を透過または反射させるフリットを使うか、図4bのようにレーザーや赤外線を反射させられるように表面に反射膜222を形成することが望ましい。例えば、ペイスト状態のフリットを塗布した後、乾燥または焼成させて硬化させ、ダム部材220を形成し、ダム部材220の表面に赤外線領域で高い反射率を持つ金、銀、白金、アルミニウムなどの金属をコーティングして反射膜222を形成する。
また、有機物としてはエポキシ、エポキシアクリレイト、及びシリコン類(例えば、ビスフェノールAタイプエポキシ、サイクロアリパティックエポキシレジン、フェニルシリコンレジンまたはゴム、アクリックエポキシレジンなど)からなる群より選ばれる物質を使うことができる。
ダム部材220は、図4bのように無機密封材210と接触されるように形成するか、図4cのように無機密封材210と所定間隔をもって離隔されるように形成することができる。例えば、無機物でダム部材220を形成する場合は、無機密封材210と接触されるようにすることができ、この場合、非画素領域(dead space)の面積を減少させることができる。また、ダム部材220を有機物で形成する場合は、無機密封材210と50μm以上離隔されるようにすることが望ましい。
有機物は、塗布のために1000000cps以下の粘度を持つため、圧力差などのストレスによって容易に押し潰されたり或いは崩壊されうる。そこでダム部材220を形成した後、仮硬化させれば構造的に堅くなってダム機能が強化される。仮硬化は有機物の種類によって熱、電子ビームまたは紫外線UVで進行することができ、基板100と封止基板200を合着もしくは接着する過程でストレスによって裂けない程度となるように仮硬化させる。
他の実施例として、無機密封材210またはダム部材220を形成する段階で、封止基板200の最外郭に沿ってエポキシ、フリットなどでダミー密封材(図示せず)を形成することができる。ダミー密封材は、無機密封材210の外側に形成されて基板100と封止基板200の間の空間を包括的に密封するためのもので、複数の発光表示装置を同時に製造するためのマザー基板(mother substrate)の場合、最外郭に沿って形成する。
図4dを参照すれば、ダム部材220によって定義された領域内側の封止基板200に充填材300を提供する。充填材300としては、30μm以内の厚さで95%以上の透過率を持つ無色の固相、または液状物質を使うことができる。例えば、固相の物質としてはエポキシ、ウレタンアクリレイト、エポキシアクリレイト、またはシリコン類(例えば、ビスフェノールAタイプエポキシ、サイクロアリパティックエポキシレジン、フェニルシリコンレジンまたはゴム、アクリックエポキシレジン、アリパティックウレタンアクリレイトなど)系列の樹脂を使うことができ、液状の物質としては−40℃ないし100℃の温度範囲で状態変化がなく、5%以内の嵩変化率を持つシリコンまたはシリコンオイル類(例えば、ヘキサメチルジシロキサン(Hexamethyldisiloxane)、オクタメチルトリシロキサン(Octamethyltrisiloxane)、デカメチルテトラシロキサン(Decamethyltetrasiloxane)、ドデカメチルペンタシロキサン(Dodecamethylpentasiloxane)、及びポリジメチルシロキサン(Polydimethylsiloxanes)からなる群より選ばれる物質を使うことができ、充填後、熱、電子ビームまたは紫外線UVで仮硬化させることができる。
例えば、液晶滴下基板貼り合わせ装置として知られているようなODF(One Drop Filling)用装備を利用してダム部材220内側の封止基板200に適正量の液状充填材300を滴下させることができ、この場合、理論的な内部空間の嵩対比適正量を容易に制御することができる。
図4eを参照すれば、基板100と封止基板200を互いに対向するように配置する。例えば、合着装置の上部チャック(chuck)に基板100を装着し、下部チャックに封止基板200を装着した後、基板100と封止基板200を合着もしくは接着する。基板100と封止基板200が合着されることによって発光素子130が充填材300で覆われ、ダム部材220によって充填材300の流れが防止されて形態が維持される。
この時、大気圧より低い圧力、例えば、1ないし10000Paの圧力条件で基板100と封止基板200を合着して基板100と封止基板200の間に気泡や空いた空間が形成されないようにする。また、基板100と封止基板200を加圧し、発光素子130と封止基板200の間の空間が充填材300で完全に満たされるようにすることが望ましい。基板100と封止基板200が合着された状態で、熱、電子ビームまたは紫外線UVで充填材300を硬化させることができる。
図4fを参照すれば、基板100と封止基板200が合着された状態で無機密封材210に沿ってレーザーまたは赤外線を照射する。レーザーまたは赤外線が吸収されて熱が発生されるによって、無機密封材210が溶融されて基板100と封止基板200に接合され、これによって発光素子130が封止される。このような封止工程は、ダミー密封材を硬化させて基板100と封止基板200の間の空間が真空状態になるようにした後、実施することが望ましい。
無機密封材210に沿ってレーザーまたは赤外線を照射する時、マスクまたは保護フィルム(図示せず)を使って所望の領域のみにレーザーまたは赤外線が照射されるようにすることができる。ダム部材220がレーザーまたは赤外線を透過または反射させる無機物に形成されるか、表面に反射膜222が形成された場合には画素領域120のみにマスクまたは保護フィルムを配置してレーザーまたは赤外線が照射されないようにし、ダム部材220が有機物で形成された場合には、画素領域120及びダム部材220が形成された非画素領域140にマスクまたは保護フィルムを配置してレーザーまたは赤外線が照射されないようにする。
もし、ダム部材220が形成されなかったと仮定すれば、レーザーまたは赤外線を照射する過程で発生された熱が充填材300へ易しく伝達されるから瞬間的な温度上昇によって被害を被ることがあり得る。しかし、本発明によればダム部材220によって熱の伝達が效果的に減少されたり、遮断されたりし、充填材300が満たされる領域及び形態がそのまま保存もしくは維持されることができる。以上のようにして、発光表示装置構造上の機構的信頼性が向上される。
上述の実施例では、無機密封材210が画素領域120のみを密封させるように形成された場合を説明したが、これに限らないで駆動回路160を含むように形成することもできる。また、無機密封材210及びダム部材220が封止基板200に単一構造で形成された場合を説明したが、これに限らないで基板100に形成することができ、二重または多重構造で形成することができる。例えば、密封效果を高めるために無機密封材210を二重または多重構造で形成するか、熱遮断效果を高めるためにダム部材220を二重または多重構造で形成することができる。
また、前記実施例では基板100と封止基板200を合着する前に充填材300を充填させた場合を説明したが、材料や物質の特性によって基板100と封止基板200を合着した後、充填材300を充填させることもできる。
本発明の技術思想は、前記望ましい実施例により具体的に記述されたが、前記実施例は、その説明のためのものであり、その制限のためではないことを注意しなければなない。また、本発明の技術分野における通常の知識を有する者ならば、本発明の技術思想の範囲内で多様な変形例が可能であることを理解すべきである。
本発明による発光表示装置を説明するための斜視図である。 図1のI1−I2部分を切り取った断面図である。 本発明による発光表示装置の製造方法を説明するための平面図である。 本発明による発光表示装置の製造方法を説明するための平面図である。 本発明による発光表示装置の製造方法を説明するための断面図である。 本発明による発光表示装置の製造方法を説明するための断面図である。 本発明による発光表示装置の製造方法を説明するための断面図である。 本発明による発光表示装置の製造方法を説明するための断面図である。 本発明による発光表示装置の製造方法を説明するための断面図である。 本発明による発光表示装置の製造方法を説明するための断面図である。
符号の説明
100 基板
120 画素領域
130 発光素子
140 非画素領域
160 駆動回路
200 封止基板
210 無機密封材
220 ダム部材
222 反射膜
300 充填材

Claims (33)

  1. 複数の発光素子が形成された第1基板と、
    前記第1基板に対向するように配置された第2基板と、
    前記複数の発光素子を取り囲むように前記第1基板と前記第2基板の間に具備されたダム部材と、
    前記ダム部材外側の前記第1基板と前記第2基板の間に具備されて、前記第1基板と第2基板を接合させる無機密封材と、
    前記複数の発光素子を覆うように前記ダム部材内側に具備された充填材と、
    を含むことを特徴とする発光表示装置。
  2. 前記ダム部材は無機物であることを特徴とする請求項1記載の発光表示装置。
  3. 前記無機物は、フリットあることを特徴とする請求項2記載の発光表示装置。
  4. レーザーまたは赤外線を反射させる反射膜が前記ダム部材の表面に形成されたことを特徴とする請求項2記載の発光表示装置。
  5. 前記反射膜は、金、銀、白金及びアルミニウムからなる群より選ばれる少なくとも一つの物質を含むことを特徴とする請求項4記載の発光表示装置。
  6. 前記ダム部材は、前記無機密封材と接触されるように配置されたことを特徴とする請求項2記載の発光表示装置。
  7. 前記ダム部材は、有機物であることを特徴とする請求項1記載の発光表示装置。
  8. 前記有機物は、エポキシ、エポキシアクリレイト、ビスフェノールAタイプエポキシ、サイクロアリパティックエポキシレジン、フェニルシリコンレジンまたはゴム及びアクリリックエポキシレジンからなる群より選ばれる少なくとも一つの物質を含むことを特徴とする請求項7記載の発光表示装置。
  9. 前記ダム部材は、前記無機密封材と離隔されて配置されたことを特徴とする請求項7記載の発光表示装置。
  10. 前記ダム部材と前記無機密封材は、50μm以上離隔されて配置されたことを特徴とする請求項9記載の発光表示装置。
  11. 前記無機密封材は、フリットあることを特徴とする請求項1記載の発光表示装置。
  12. 前記フリットはレーザーまたは赤外線によって溶融されることを特徴とする請求項11記載の発光表示装置。
  13. 前記フリットは、転移金属化合物を含むことを特徴とする請求項12記載の発光表示装置。
  14. 前記充填材は、前記ダム部材内側の前記複数の発光素子と前記第2基板の間の空間に満たされることを特徴とする請求項1記載の発光表示装置。
  15. 前記充填材は、前記ダム部材と接触されることを特徴とする請求項14記載の発光表示装置。
  16. 前記充填材は、前記第2基板と接触されることを特徴とする請求項14記載の発光表示装置。
  17. 前記充填材は、固相物質であることを特徴とする請求項1記載の発光表示装置。
  18. 前記充填材は、熱、電子ビームまたは紫外線硬化物質を含むことを特徴とする請求項17記載の発光表示装置。
  19. 前記充填材は、エポキシ、ウレタンアクリレイト、エポキシアクリレイト、ビスフェノールAタイプエポキシ、サイクロアリパティックエポキシレジン、フェニルシリコンレジンまたはゴム、アクリリックエポキシレジン及びアリパティックウレタンアクリレイト系列の樹脂からなる群より選ばれる少なくとも一つの物質を含むことを特徴とする請求項18記載の発光表示装置。
  20. 前記充填材は、液状物質であることを特徴とする請求項1記載の発光表示装置。
  21. 前記充填材は、シリコンまたはシリコンオイル類であることを特徴とする請求項20記載の発光表示装置。
  22. 前記充填材は、ヘキサメチルジシロキサン、オクタメチルトリシロキサン、デカメチルペンタシロキサン、ドデカメチルペンタシロキサン、及びポリジメチルシロキサンからなる群より選ばれる少なくとも一つの物質を含むことを特徴とする請求項20記載の発光表示装置。
  23. 複数の発光素子が形成された第1基板を提供する段階と、
    第2基板を提供する段階と、
    前記第2基板の外郭に沿って無機密封材を形成する段階と、
    前記無機密封材内側の前記第2基板に前記複数の発光素子を取り囲むようにダム部材を形成する段階と、
    前記ダム部材内側に液状充填材を滴下する段階と、
    前記第1基板と前記第2基板を対向するように配置する段階と、
    前記無機密封材を前記第1基板及び前記第2基板に接合させて前記複数の発光素子を封止する段階と、
    を含むことを特徴とする発光表示装置の製造方法。
  24. 前記無機密封材を形成する段階は、
    フリットペイストを塗布する段階と、
    前記塗布されたフリットペイストを乾燥または焼成させる段階と、
    を含むことを特徴とする請求項23記載の発光表示装置の製造方法。
  25. 前記ダム部材を形成する段階は、
    フリットペイストを塗布する段階と、
    前記塗布されたフリットペイストを乾燥または焼成させた後、硬化させる段階と、
    を含むことを特徴とする請求項23記載の発光表示装置の製造方法。
  26. 前記ダム部材は、前記無機密封材と接触されるように形成することを特徴とする請求項25記載の発光表示装置の製造方法。
  27. 前記ダム部材を形成する段階は、
    前記無機密封材と離隔されるように液状有機物を塗布する段階と、
    前記塗布された液状有機物を仮硬化させる段階と、
    を含むことを特徴とする請求項23記載の発光表示装置の製造方法。
  28. 前記第1基板と前記第2基板を対向するように配置する段階は、大気圧より低い圧力条件でなされることを特徴とする請求項23記載の発光表示装置の製造方法。
  29. 前記圧力は、1ないし10000Paであることを特徴とする請求項28記載の発光表示装置の製造方法。
  30. 前記液状充填材が前記ダム部材内側の前記発光素子と前記第2基板の間の空間に満たされるように、前記第1基板と前記第2基板を加圧する段階をさらに含むことを特徴とする請求項23記載の発光表示装置の製造方法。
  31. 前記液状充填材を硬化させる段階をさらに含むことを特徴とする請求項23記載の発光表示装置の製造方法。
  32. 前記発光素子を封止する段階は、
    前記無機密封材を溶融させて前記第1基板と前記第2基板に接合させる段階と、
    を含むことを特徴とする請求項23記載の発光表示装置の製造方法。
  33. 前記無機密封材をレーザーまたは赤外線で溶融させることを特徴とする請求項32記載の発光表示装置の製造方法。
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