CN108063174A - 发光装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种发光装置，其包括第一半导体层、发光层、第二半导体层、绝缘层、第一电极以及第二电极。发光层设置于第一半导体层上。第二半导体层设置于发光层上。绝缘层至少设置于第一半导体层的侧壁上。第一电极设置于第一半导体层的底面及至少部分的绝缘层上。第二电极配置于第二半导体层上。
Description
技术领域
本发明涉及一种发光装置。
背景技术
随着科技的进步，发光二极管已成为常见且广泛应用于各种领域的元件。以作为光源而言，发光二极管具有许多优点，包含能量消耗低、使用寿命长以及切换速度快等。因此，传统光源已经逐渐被发光二极管所替代。
除了作为光源外，发光二极管也已经应用于显示领域。举例而言，利用微型发光二极管作为像素的微型发光二极管显示器已经在这几年间被开发出来。然而，相较于传统发光二极管，微型发光二极管的出光面面积小。由于微型发光二极管的出光面面积小，其出光效率也连带偏低。也就是说，微型发光二极管存在有亮度不足的问题。如何能有效解决上述问题，已成为当前研发人员极需达成的目标之一。
发明内容
本发明提供一种发光装置，性能佳。
本发明的发光装置包括第一半导体层、发光层、第二半导体层、绝缘层、第一电极及第二电极。发光层设置于第一半导体层上。第二半导体层设置于发光层上。发光层具有底面、顶面及侧壁。发光层的侧壁连接于发光层的底面与发光层的顶面之间。第一半导体层具有底面、顶面及侧壁。第一半导体层的侧壁连接于第一半导体层的底面与第一半导体层的顶面之间。第一半导体层的顶面设置于第一半导体层的底面与发光层的底面之间。绝缘层至少设置于第一半导体层的侧壁上。第一电极设置于第一半导体层的底面及至少部分的绝缘层上，其中第一电极覆盖至少部分的第一半导体层的侧壁。第二电极配置于第二半导体层上。
基于上述，本发明一实施例的发光装置利用第一电极反射发光层所发出的光束，进而使光束由第二半导体层的顶面(即正面)出光。由此，发光装置的出光效率及/或亮度可提升。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附的附图作详细说明如下。
附图说明
图1A至图1E为本发明一实施例的发光装置的制造流程剖面示意图；
图2为图1E的发光二极管的上视示意图；
图3为本发明另一实施例的发光装置的剖面示意图；
图4为本发明另一实施例的发光装置的剖面示意图；
图5为本发明另一实施例的发光装置的剖面示意图。
符号说明
10：生长基板
20：半导体叠层
100、200、300、400：发光装置
110：第一半导体层
110a、120a、130a：顶面
110b、120b、130b：底面
110c、120c、130c：侧壁
112：电连接区
120：第二半导体层
130：发光层
140、142、144：绝缘层
140a：接触孔
140b：端部侧壁区
150、152、154、156：第一电极
160：主动元件基板
170：接合层
180：第二电极
190：导电图案
LED：发光二极管
L1、L2、L3：光束
x、y、z：方向
具体实施方式
图1A至图1E为本发明一实施例的发光装置的制造流程剖面示意图。请参照图1A，首先，提供生长基板10。在本实施例中，生长基板10例如为蓝宝石基板(Sapphire)，但本发明不以此为限。接着，在生长基板10上形成半导体叠层20。半导体叠层20包括第一半导体层110、第二半导体层120以及位于第一半导体层110与第二半导体层120之间的发光层130。举例而言，在本实施例中，第一半导体层110包括P型半导体层(例如：P-GaN)，第二半导体层120包括N型半导体层(例如：N-GaN)，发光层130包括为多重量子阱结构(multiple quantumwell，MQW)，但本发明不以此为限。
请参照图1B，接着，在生长基板10上形成绝缘层140，以部分地覆盖半导体叠层20。举例而言，在本实施例中，绝缘层140具有接触孔140a以暴露第一半导体层110的电连接区112。在本实施例中，绝缘层140可透光。绝缘层140的材料可为无机材料(例如：氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、或上述至少二种材料的堆叠层)、有机材料或上述的组合。
请参照图1C，接着，在绝缘层140上形成第一电极150。在本实施例中，第一电极150可选择性地完全覆盖绝缘层140，但本发明不以此为限。在本实施例中，第一电极150可填入绝缘层140的接触孔140a，以覆盖第一半导体层110的电连接区112且与第一半导体层110电连接。第一电极150的材质可反射(reflective)及导电。举例而言，在本实施例中，第一电极150的材质为金属，但本发明不限于此，在其他实施例中，第一电极150也可以使用其他导电材料，例如：合金、金属材料的氮化物、金属材料的氧化物、金属材料的氮氧化物、石墨稀、金属材料的堆叠层或是其它导电材料的堆叠层。
请参照图1C及图1D，接着，去除生长基板10以露出第二半导体层120的顶面120a，且将半导体叠层20、绝缘层140及第一电极150转置(transfer)于主动元件基板160上。举例而言，如图1D所示，在本实施例中，可利用接合层170，将半导体叠层20、绝缘层140及第一电极150固定于主动元件基板160上。在本实施例中，接合层170例如为绝缘粘着层。然而，本发明不以此为限，在其他实施例中，也可利用其他适当构件将半导体叠层20、绝缘层140及第一电极150固定于主动元件基板160上；举例而言，在另一实施例中，也可利用导电胶(未绘示)将第一电极150、绝缘层140及半导体叠层20固定于主动元件基板160上。
请参照图1E，接着，在第二半导体层120的部分顶面120a上形成第二电极180。第二电极180与第二半导体层120电连接。第二电极180、半导体叠层20、绝缘层140及第一电极150可称为发光二极管LED。在本实施例中，主动元件基板160例如为像素阵列基板；像素阵列基板包括多个薄膜晶体管、与薄膜晶体管的源极电连接的多条数据线、与薄膜晶体管的栅极电连接的多条扫描线等构件；像素阵列基板具有多个像素区，每一像素区上所设置的发光二极管LED数量可视实际需求而定，多个像素区上所分别设置的发光二极管LED数量可相同或相异，本发明并不加以限制。在本实施例中，第二电极180可为透明电极、反射电极或其组合。举例而言，透明电极的材质可为金属氧化物，例如：铟锡氧化物、铟锌氧化物、铝锡氧化物、铝锌氧化物、铟锗锌氧化物、或其它合适的氧化物、或者是上述至少二者的堆叠层；反射电极的材质可为金属或其他适当材料，但本发明不以此为限。
在本实施例中，在形成第二电极180时，可同时形成导电图案190。第一电极150可通过导电图案190与主动元件基板160电连接。导电图案190的材质与第二电极180的材质可相同。于此，便完成了本实施例的发光装置100。
图2为图1E的发光二极管LED的上视示意图。图1E及图2示意性地标示xyz坐标系，以助于理解图1E的剖面图与图2的上视图的相对空间关系，其中方向x、y、z彼此垂直。
请参照图1E及图2，发光装置100包括第一半导体层110、发光层130、第二半导体层120、绝缘层140、第一电极150以及第二电极180。第一半导体层110具有底面110b、顶面110a以及连接于底面110b与顶面110a之间的侧壁110c。发光层130设置于第一半导体层110上。发光层130具有底面130b、顶面130a以及连接于底面130b与顶面130a之间的侧壁130c。第一半导体层110的顶面110a设置于第一半导体层110的底面110b与发光层130的底面130b之间。第二半导体层120设置于发光层130上。第二半导体层120具有底面120b、顶面120a以及连接于底面120b与顶面120a之间的侧壁120c。发光层130的顶面130a设置于发光层130的底面130b与第二半导体层120的底面120b之间。
绝缘层140至少设置于第一半导体层110的侧壁110c上。举例而言，在本实施例中，绝缘层140还可选择性地设置于第一半导体层110的部分底面110b、发光层130的侧壁130c及第二半导体层120的侧壁120c上，但本发明不以此为限。如图1E及图2所示，绝缘层140环绕至少部分的第一半导体层110的侧壁110c。在本说明书中，『A构件“环绕”B构件』是指：A构件覆盖B构件，且在方向z上，A构件的垂直投影(例如：绝缘层140)为一封闭环状图案，而B构件(例如：第一半导体层110的侧壁110c)的垂直投影位于所述封闭环状图案以内。换言之，在本说明书中，若提及『A构件覆盖B构件』并不限制A构件一定要环绕B构件，覆盖B构件的A构件可环绕或不环绕B构件。
请参照图1E及图2，举例而言，在本实施例中，绝缘层140可环绕第一半导体层110的侧壁110c，且可选择性地完全覆盖第一半导体层110的侧壁110c。然而，本发明不限于此，在其它实施例中，绝缘层140可环绕第一半导体层110的侧壁110c，而部分地覆盖第一半导体层110的侧壁110c(例如：覆盖侧壁110c的下半部，但不覆盖侧壁110c的上半部)。在本实施例中，绝缘层140还可环绕发光层130的侧壁130c，且可选择性地完全覆盖发光层130的侧壁130c。然而，本发明不限于此，在其它实施例中，绝缘层140可环绕发光层130的侧壁130c，而部分地覆盖发光层130的侧壁130c(例如：覆盖侧壁130c的下半部，但不覆盖侧壁130c的上半部)。在本实施例中，绝缘层140还可环绕第二半导体层120的侧壁120c，且完全地覆盖第二半导体层120的侧壁120c。然而，本发明不限于此，在其它实施例中，绝缘层140可环绕第二半导体层120的侧壁120c，而部分地覆盖第二半导体层120的侧壁120c(例如：覆盖侧壁120c的下半部，但不覆盖侧壁120c的上半部)。
第一电极150设置于第一半导体层110的底面110b上。第一电极150与第一半导体层110电连接。举例而言，在本实施例中，绝缘层140部分地覆盖第一半导体层110的底面110b且具有位于第一半导体层110的底面110b上的接触孔140a，第一电极150填入绝缘层140的接触孔140a，以和第一半导体层110电连接。
第一电极150设置于至少部分的绝缘层140上。在本实施例中，第一电极150环绕至少部分的第一半导体层110的侧壁110c。换言之，如图1E及图2所示，在方向z上，第一电极150的垂直投影为一封闭环状图案，而第一半导体层110的侧壁110c的垂直投影位于呈封闭环状的第一电极150的垂直投影以内。举例而言，在本实施例中，第一电极150可环绕第一半导体层110的侧壁110c，且可选择性地完全覆盖第一半导体层110的侧壁110c。然而，本发明不限于此，在其它实施例中，第一电极150可环绕第一半导体层110的侧壁110c，而部分地覆盖第一半导体层110的侧壁110c(例如：覆盖侧壁110c的下半部，但不覆盖侧壁110c的上半部)。在本实施例中，第一电极150还可环绕发光层130的侧壁130c，且可选择性地完全覆盖发光层130的侧壁130c。然而，本发明不限于此，在其它实施例中，第一电极150可环绕发光层130的侧壁130c，而部分地覆盖发光层130的侧壁130c(例如：覆盖侧壁130c的下半部，但不覆盖侧壁130c的上半部)。在本实施例中，第一电极150还可环绕第二半导体层120的侧壁120c，且完全地覆盖第二半导体层120的侧壁120c。然而，本发明不限于此，在其它实施例中，第一电极150可环绕第二半导体层120的侧壁120c，而部分地覆盖第二半导体层120的侧壁120c(例如：覆盖侧壁120c的下半部，但不覆盖侧壁120c的上半部)。另外，在本实施例中，第一电极150并不覆盖第二半导体层120的顶面120a，以和第二半导体层120电性隔离。
第二电极180配置于第二半导体层120上。详言之，第二电极180配置于第二半导体层120的顶面120a上，且与第二半导体层120电连接。在本实施例中，发光装置100可进一步包括主动元件基板160，以构成微型发光二极管显示器(micro-LED display panel)。在本实施例中，第一电极150可与主动元件基板160电连接。详而言之，第一电极150可通过导电图案190与主动元件基板160电连接。举例而言，导电图案190可同时连接位于第一半导体层110的侧壁110c上的第一电极150以及主动元件基板160，而第一电极150与主动元件基板160可通过导电图案190彼此电连接。然而，本发明不限于此，在其他实施例中，第一电极150也可通过其他适当构件与主动元件基板160电连接。
值得一提的是，利用覆盖至少部分第一半导体层110的侧壁110c的第一电极150，发光装置100所发出的光束L1、L2、L3可由正面(即第二半导体层120的顶面120a)出光，而发光装置100的出光效率及/或亮度可提升，举例说明其机制如下。
一般而言，发光层130所发出的光束L1、L2、L3不会朝特定方向传递，而会向四面八方传递。换言之，发光层130所发出的光束L1、L2、L3并非全部都可直接由正面出光。举例而言，在本实施例中，向上发射且与光轴(例如：与方向z平行的一轴线)夹角较大的光束L1并无法直接由第二半导体层120的顶面120a出射，但利用位于第二半导体层120的侧壁120c上的部分第一电极150，光束L1可被反射向顶面120a而由正面(即顶面120a)出光。类似地，向下发射且与光轴夹角较大的光束L2并无法直接由第二半导体层120的顶面120a出射，但位于第一半导体层110的侧壁110c上的部分第一电极150可将光束L2反射至位于第一半导体层110的底面110b上的部分第一电极150，而位于第一半导体层110的底面110b上的部分第一电极150可将光束L2反射向第二半导体层120的顶面120a，进而使光束L2由正面出光；射向第二电极180(在此，第二电极180以反射电极为例)的光束L3会被第二电极180反射而无法直接由第二半导体层120的顶面120a出射，但被第二电极180反射的光束L3会向位于第一半导体层110的底面110b上的部分第一电极150传递且所述部分第一电极150反射，进而由正面出光。由此，本实施例的发光装置100的出光效率及/或亮度可提升。
图3为本发明另一实施例的发光装置的剖面示意图。图3的发光装置的上视示意图可参照图2。请参照图3，发光装置200与前述的发光装置100类似，因此相同或相似的元件以相同或相似的标号表示。发光装置200与发光装置100的主要差异在于：发光装置200的第一电极152的覆盖范围与发光装置100的第一电极150的覆盖范围不同。以下主要说明此差异，两者相同或相似处请参照前述说明。
请参照图3，发光装置200包括第一半导体层110、发光层130、第二半导体层120、绝缘层140、第一电极152及第二电极180。发光层130设置于第一半导体层110上。第二半导体层120设置于发光层130上。发光层130具有底面130b、顶面130a及侧壁130c。发光层130的侧壁130c连接于发光层130的底面130b与发光层130的顶面130a之间。第一半导体层110具有底面110b、顶面110a及侧壁110c。第一半导体层110的侧壁110c连接于第一半导体层110的底面110b与第一半导体层110的顶面110a之间。第一半导体层110的顶面110a设置于第一半导体层110的底面110b与发光层130的底面130b之间。绝缘层140至少设置于第一半导体层110的侧壁110c上。第一电极152设置于第一半导体层110的底面110b以及至少部分的绝缘层140上，且覆盖至少部分的第一半导体层110的侧壁110c。第二电极180配置于第二半导体层120上。
在本实施例中，发光装置200的第一电极152可完全覆盖发光层130的侧壁130c及第一半导体层110的侧壁110c。更进一步地说，第一电极152环绕发光层130的侧壁130c、第一半导体层110的侧壁110c及第二半导体层120的侧壁120c。与发光装置100不同的是，第一电极152是部分地覆盖第二半导体层120的侧壁120c，第一电极152不覆盖第二半导体层120的靠近第二电极180的部分侧壁120c。此外，在本实施例中，绝缘层140具有一端部侧壁区140b，端部侧壁区140b可选择性地未被第一电极152所覆盖。
请参照图3，类似地，在本实施例中，发光装置200的发光层130所发出的光束L1、L2、L3也不会朝特定方向传递，而会向四面八方传递。换言之，发光层130所发出的光束L1、L2、L3并非全部都可直接由正面出光。举例而言，在本实施例中，向上发射且与光轴(例如：与方向z平行的一轴线)夹角较大的光束L1并无法直接由第二半导体层120的顶面120a出射，但利用位于第二半导体层120的侧壁120c上的部分第一电极150，光束L1可被反射向顶面120a而由正面(即顶面120a)出光。类似地，向下发射且与光轴夹角较大的光束L2并无法直接由第二半导体层120的顶面120a出射，但位于第一半导体层110的侧壁110c上的部分第一电极150可将光束L2反射至位于第一半导体层110的底面110b上的部分第一电极150，而位于第一半导体层110的底面110b上的部分第一电极150可将光束L2反射向第二半导体层120的顶面120a，进而使光束L2由正面出光。另外，与前述发光装置100不同的是，在本实施例中，第二电极180可以是透明电极，射向第二电极180的光束L3可穿过第二电极180而由第二电极180出射。由此，本实施例的发光装置200的出光效率及/或亮度可提升。发光装置200具有与发光装置100类似的功效与优点，于此便不再重述。
图4为本发明又一实施例的发光装置的剖面示意图。图4的发光装置的上视示意图可参照图2。请参照图4，发光装置300与前述的发光装置100类似，因此相同或相似的元件以相同或相似的标号表示。发光装置300与发光装置100的主要差异在于：发光装置300的绝缘层142及第一电极154的覆盖范围与发光装置100的绝缘层140及第一电极150的覆盖范围不同。以下主要说明此差异，两者相同或相似处请参照前述说明。
请参照图4，发光装置300包括第一半导体层110、发光层130、第二半导体层120、绝缘层142、第一电极154及第二电极180。发光层130设置于第一半导体层110上。第二半导体层120设置于发光层130上。发光层130具有底面130b、顶面130a及侧壁130c。发光层130的侧壁130c连接于发光层130的底面130b与发光层130的顶面130a之间。第一半导体层110具有底面110b、顶面110a及侧壁110c。第一半导体层110的侧壁110c连接于第一半导体层110的底面110b与第一半导体层110的顶面110a之间。第一半导体层110的顶面110a设置于第一半导体层110的底面110b与发光层130的底面130b之间。绝缘层142至少设置于第一半导体层110的侧壁110c上。第一电极154设置于第一半导体层110的底面110b以及至少部分的绝缘层142上，且覆盖至少部分的第一半导体层110的侧壁110c。第二电极180配置于第二半导体层120上。
与发光装置100不同的是，绝缘层142部分覆盖第二半导体层120的侧壁120c，而绝缘层142不覆盖第二半导体层120的靠近第二电极180的部分侧壁120c。此外，第一电极154覆盖第一半导体层110的侧壁110c及发光层130的侧壁130c，而不覆盖第二半导体层120的侧壁120c。更进一步地说，第一电极154环绕第一半导体层110的侧壁110c及发光层130的侧壁130c，而不环绕第二半导体层120的侧壁120c。发光装置300具有与发光装置100类似的功效与优点，于此便不再重述。
图5为本发明一实施例的发光装置的剖面示意图。图5的发光装置的上视示意图可参照图2。请参照图5，发光装置400与前述的发光装置100类似，因此相同或相似的元件以相同或相似的标号表示。发光装置400与发光装置100的主要差异在于：发光装置400的绝缘层144及第一电极156的覆盖范围与发光装置100的绝缘层140及第一电极150的覆盖范围不同。以下主要说明此差异，两者相同或相似处请参照前述说明。
请参照图5，发光装置400包括第一半导体层110、发光层130、第二半导体层120、绝缘层144、第一电极156及第二电极180。发光层130设置于第一半导体层110上。第二半导体层120设置于发光层130上。发光层130具有底面130b、顶面130a及侧壁130c。发光层130的侧壁130c连接于发光层130的底面130b与发光层130的顶面130a之间。第一半导体层110具有底面110b、顶面110a及侧壁110c。第一半导体层110的侧壁110c连接于第一半导体层110的底面110b与第一半导体层110的顶面110a之间。第一半导体层110的顶面110a设置于第一半导体层110的底面110b与发光层130的底面130b之间。绝缘层144至少设置于第一半导体层110的侧壁110c上。第一电极156设置于第一半导体层110的底面110b以及至少部分的绝缘层144上，且覆盖至少部分的第一半导体层110的侧壁110c。第二电极180配置于第二半导体层120上。
与发光装置100不同的是，在本实施例中，绝缘层144可覆盖第一半导体层110的侧壁110c及发光层130的侧壁130c，而不覆盖第二半导体层120的侧壁120c。更进一步地说，绝缘层144可环绕第一半导体层110的侧壁110c及发光层130的侧壁130c，而不环绕第二半导体层120的侧壁120c。此外，在本实施例中，第一电极156覆盖第一半导体层110的侧壁110c，而不覆盖发光层130的侧壁130c及第二半导体层120的侧壁120c。更进一步地说，第一电极156环绕第一半导体层110的侧壁110c，而不环绕发光层130的侧壁130c及第二半导体层120的侧壁120c。发光装置400具有与发光装置100类似的功效与优点，于此便不再重述。
综上所述，本发明一实施例的发光装置包括第一半导体层、设置于第一半导体层上的发光层、设置于发光层上的第二半导体层、至少设置于第一半导体层的侧壁上的绝缘层、设置于第一半导体层的底面和至少部分的绝缘层上的第一电极以及第二电极。发光层发出的光束被第一电极反射，而由第二半导体层的顶面(即正面)出光。由此，发光装置的出光效率及/或亮度可提升。
虽然结合以上实施例公开了本发明，然而其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围应当以附上的权利要求所界定的为准。
Claims (12)
1.一种发光装置，其特征在于，该发光装置包括：
第一半导体层；
发光层，设置于该第一半导体层上；
第二半导体层，设置于该发光层上，其中该发光层具有一底面、一顶面及一侧壁，该发光层的该侧壁连接于该发光层的该底面与该发光层的该顶面之间，该第一半导体层具有一底面、一顶面及一侧壁，该第一半导体层的该侧壁连接于该第一半导体层的该底面与该第一半导体层的该顶面之间，且该第一半导体层的该顶面设置于该第一半导体层的该底面与该发光层的该底面之间；
绝缘层，至少设置于该第一半导体层的该侧壁上；
第一电极，设置于该第一半导体层的该底面以及至少部分的该绝缘层上，其中该第一电极覆盖至少部分的该第一半导体层的该侧壁；以及
第二电极，配置于该第二半导体层上。
2.如权利要求1所述的发光装置，其中该第一电极环绕该至少部分的该第一半导体层的该侧壁。
3.如权利要求1所述的发光装置，其中该绝缘层设置于该第一半导体层的该侧壁以及该发光层的该侧壁上，且该第一电极还覆盖至少部分的该发光层的该侧壁上。
4.如权利要求3所述的发光装置，其中该第一电极环绕该第一半导体层的该侧壁以及该至少部分的该发光层的该侧壁。
5.如权利要求1所述的发光装置，其中该第二半导体层具有一底面、一顶面及一侧壁，该第二半导体层的该侧壁连接于该第二半导体层的该底面与该第二半导体层的该顶面之间，该绝缘层设置于该第一半导体层的该侧壁、该发光层的该侧壁和至少部分的该第二半导体层的该侧壁上。
6.如权利要求5所述的发光装置，其中该第一电极还覆盖该发光层的该侧壁以及部分的该第二半导体层的该侧壁上。
7.如权利要求5所述的发光装置，其中该第一电极环绕该第一半导体层的该侧壁、该发光层的该侧壁以及部分的该第二半导体层的该侧壁。
8.如权利要求1所述的发光装置，其中该绝缘层还部分地覆盖该第一半导体层的该底面。
9.如权利要求1所述的发光装置，其中该绝缘层还覆盖该第一半导体层的该底面且位于该第一半导体层的该底面上具有一接触孔，该第一电极填入该绝缘层的该接触孔，以和该第一半导体层电连接。
10.如权利要求1所述的发光装置，其中该绝缘层的一端部侧壁区未被该第一电极所覆盖。
11.如权利要求1所述的发光装置，还包括：
主动元件基板，该第一电极与该主动元件基板电连接。
12.如权利要求11所述的发光装置，还包括：
导电图案，该第一电极通过该导电图案与该主动元件基板电连接，而该导电图案的材质与该第二电极的材质相同。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20180522 |
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |