CN206097779U - 塑胶薄膜层叠点阵分布部分透明孔径的led彩屏屏罩 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于LED显示屏领域,具体涉及一种塑胶薄膜层叠点阵分布部分透明孔径的LED彩屏屏罩。塑胶薄膜层叠点阵分布部分透明孔径的LED彩屏屏罩,其特征是,该屏罩是由n层、大小相同、透明的塑胶薄膜或塑胶板叠加粘合的整体,在屏罩的内夹层表面设置图案层;在屏罩的第n‑1层到第n层之间,加入点阵分布的圆形的黑色斑点层;本实用新型的有益之处是,滤光处理后的像素图像,滤掉了彩屏像素单元圆锥区间的亮度,点亮了彩屏的网络黑区,全面发挥了表贴LED显示屏的4大优点,实现了LED彩屏输出图像的无缝无暇显示,估计有一天这种加屏罩滤光的彩屏,能成为一种新型个性化的家用电视机,走进千家万户。
Description
技术领域
本实用新型属于LED显示彩屏领域,具体涉及一种塑胶薄膜层叠点阵分布部分透明孔径的LED彩屏屏罩。
背景技术
众所周知,巨大的LED彩屏整体上由多块最小彩屏单元平面组装而成,最小彩屏单元一般是32*32像素的正方形或32*64像素的长方形,LED彩屏的主要参数是像素周期。像素与像素之间纵向或横向的距离,叫像素周期A,单位是毫米,如P1.8、P2、P2.5、P3、P4分布代表像素周期A=1.8、2、2.5、3、4毫米。LED彩屏的像素按纵向横向的等距离(A)分布叫点阵分布。像素周期越小,LED彩屏的分辨率越高,显示的图像也越好,LED彩屏的价格也越高。像素的外形有正方体和圆筒体,两种结构。像素自身的大小尺寸(正方体边长或圆筒体的直径),占其像素周期的一半。如P4彩屏,它表示,像素自身的正方体边长或圆筒体的直径D=2毫米=A/2,像素间隔2毫米,即P4屏的像素与像素之间有A/2,即2毫米的间隔黑区,所有的间隔黑区构成黑色网络。点阵分布的像素发光很亮,是亮区;像素之间的黑区网络是不发光是暗区。这样,彩屏显示的图像是由点阵分布的像素亮区和像素间的网络黑区构成的总体。彩屏显示的图像是不连续的,像素部分很亮、像素间的黑色网络部分很暗。这样不真实、不连续、有瑕疵的图像,人体视觉上会不舒服,尤其不适合长时间观看。室内大屏,如电视台或剧院的室内LED彩屏,需要长时间观看,人体视觉会很不舒服。这种技术缺陷,包括周期性的黑色网格,点阵光强刺目,网络黑区黑暗,明暗反差太大,不能近处或长时间观看,这是当前室内LED彩屏的主要技术缺陷。这种彩屏视觉缺陷,归根结底是彩屏像素之间的网络黑区造成的。如何消除现有技术的缺陷,本实用新型人经过长时间的钻研摸索,运用光信息处理中滤光方式、边界淡化、区域充填和图像连续平滑的启发,提出“表面设置点阵分布渐变黑色斑点层密度的塑胶薄膜或塑胶板,多层叠加后构成点阵分布的部分透明孔径,部分透明孔径外是环形透明区,环形透明区外是上下左右四个部分透明孔径组成的近环形部分透明区”的屏罩技术方案。该技术方案的效果是,屏罩上每一个部分透明孔径对应一个LED彩屏的像素,每一个像素发光必须经过上方的部分透明孔径的滤光后,才能输出光信息,部分透明孔径外是透明的环区,不滤光;透明的环区外是上下左右四个部分透明孔径近环形部分透明区。
实用新型内容
按照本实用新型塑胶薄膜层叠点阵分布部分透明孔径的LED彩屏屏罩“表面设置点阵分布渐变黑色斑点层密度的塑胶薄膜或塑胶板,多层叠加后构成点阵分布部分透明孔径屏罩,部分透明孔径外是环形透明区,环形透明区外是上下左右四个部分透明孔径组成的近环形部分透明区”的技术方案:塑胶薄膜层叠点阵分布部分透明孔径的LED彩屏屏罩,其特征是,该屏罩是由n层、大小相同、透明的塑胶薄膜或塑胶板层叠粘合的整体,在屏罩的内夹层面设置图案层;屏罩靠近彩屏的一面是内层,另一面则是外层,从内层起数,屏罩塑胶薄膜或塑胶板的夹层数是n;所述的屏罩的内夹层面设置图案层是:在屏罩的第一层和第二层之间或第二层和第三层之间,设置纵横间隔为A、线宽度为A/10的黑色网格,其中A是彩屏的像素周期;在屏罩的第n-1层到第n层之间,按照LED彩屏像素的点阵分布规律,加入点阵分布的圆形的黑色斑点层,黑色斑点层的直径是A/2;屏罩大小与LED彩屏大小相同,屏罩盖在LED彩屏上;从垂直屏罩方向俯视该屏罩,呈现纵横间隔为A的黑色网格,以及黑色网格中心的直径是A/2圆形的黑色斑点层,圆形的黑色斑点层的正下方是LED彩屏像素;屏罩中单个圆形的黑色斑点层对LED彩屏像素的投影圆柱叫部分透明孔径单元,部分透明孔径单元的直径就是圆形黑色斑点层的直径,其直径等于A/2,部分透明孔径单元的下表面是屏罩的内侧,部分透明孔径单元的上表面是屏罩的外侧;LED彩屏上有多少点阵分布的像素单元,屏罩上就对应有多少个点阵分布的部分透明孔径单元,部分透明孔径单元的数目与像素单元的数目相同;从像素单元向外仰视屏罩,正上方是直径等于A/2的圆形的部分透明孔径,部分透明孔径外是中间夹插网格线、半径是A/2的环形透明区间,环形透明区间外是由上下左右的4个部分透明孔径单元组成的近环形部分透明区。
所述的塑胶薄膜层叠点阵分布部分透明孔径的LED彩屏屏罩,其特征是,该屏罩第n-1层到第n层之间的圆形黑色斑点层的密度分布规律遵守方向角余弦comθ的取值规律,方向角是像素中心发光光线与像素法线之间的夹角;在像素法线上,comθ=1,黑色斑点层的密度最大;黑色斑点层的密度随方向角增加而递减;在圆形黑色斑点层的周围,在屏罩的第n-1层到第n层之间夹层中没有黑色斑点层,呈现环半径是A/2的环形的透明区间。
所述的塑胶薄膜层叠点阵分布部分透明孔径的LED彩屏屏罩,其特征是,在选择部分透明孔径的直径等于对应LED彩屏像素的直径或边长时,对应屏罩中部分透明孔径内的黑色斑点层到像素表面的垂直距离s选择0.43A--A/4,当选择代表性的几个点距离,如0.43A、0.36A、0.30A、A/4,对应滤光方向角是30、35、40、45,其中,屏罩的厚度是0.43A+b、0.36A+b、0.30A+b、A/4+b,A是彩屏像素周期,b是单层塑胶薄膜或塑胶板的厚度。
本实用新型塑胶薄膜层叠点阵分布部分透明孔径的LED彩屏屏罩的工作原理简述:部分透明孔径单元中的圆形黑色斑点层的作用是利用黑色斑点层吸收光的方式滤光,其滤光效率与圆形黑色斑点层的密度成正比;对应部分透明孔径夹层内的圆形黑色斑点层,圆形中心的黑色斑点的密度大,滤光本领强,滤光后的光输出为0.6I0;黑色斑点的密度随半径增大而减小,透明度变大,最大直至塑胶本体的透光率;以单个LED彩屏像素单元和对应屏罩部分透明孔径单元的配合为例,说明如下:彩屏某一像素单元,假定该像素单元的发光点在该像素的表面中心,该像素单元的发光经过像素单元上方的部分透明孔径单元滤光后,对外输出光信号。像素单元的发光遵从近朗伯光型规律曲线Iθ=I0comθ的发光单位球分布规律,见图1像素近朗伯光型规律曲线剖面图,其中,θ是方向角。方向角在30度内,发光强度在0.866I0以上;方向角在40度,发光强度在0.766I0;方向角在45度,发光强度在0.707I0;θ方向角在左右55度(左右可视度110度),发光强度在0.574I0以上;单个像素单元的光强分布呈现方向角余弦的中间高,两侧低的单位圆曲线。把近朗伯光型规律曲线,在60度位置扭转180度方向,像素单位圆朗伯光型曲线变成了类正态分布的钟形发光曲线,见图2像素钟形发光曲线剖面图。而屏罩中单个部分透明孔径单元的低频滤光曲线则是两侧平,中间高的钟形滤光曲线,中心密度最大,滤光率最大,光输出0.6I0;滤光率随方向角增加而递减,滤光后光输出维持在0.6I0,见图3部分透明孔径单元的钟形低频滤光曲线剖面图。选择滤光方向角θ等于40度,像素单元发光与部分透明孔径单元的滤光结合后,像素单元的发光经过部分透明孔径单元的滤光后,输出光强变成一条准直线,剖面图呈现中间-40-+40度之间是平直线(低频滤光);两端-55--40、40-55度区间透明,中频不滤光,呈现先升后降的输出光强曲线,该曲线截止到55度方向角;55度方向角以外的高频发光,则被该部分透明孔径单元上下左右的4个部分透明孔径单元和四邻的网络(线)所截止(高频截止),见图4经过部分透明孔径单元的滤光后光强曲线剖面图。上述的高频、中频和低频概念,是借傅里叶光学的空间频率概念,与滤光方向角有关。
屏罩部分透明孔径单元的滤光效果是,近朗伯光型规律曲线是单位球球形发光规律,在滤光方向角0--40度的圆锥形区间,像素单元的发光部分按角度渐变规律被滤光(低频滤光),滤光后该区间内的输出光强平均维持在0.6I0;在滤光方向角40--55度的环形区间,即部分透明孔径外(无黑色斑点层)的环形透明区间,像素单元在滤光方向角40--55度的发光无损耗输出(中频不滤光),其输出光强遵从近朗伯规律,也在0.6I0左右;55度方向角以外环形区间,像素单元发光本来就弱,再被上下左右近环形的4个部分透明孔径单元和四邻的网格(络)所吸收而截止(高频截止),见图4。具体应用细节,详见图5部分透明孔径单元和像素单元的剖面图。部分透光孔径的作用是把低方向角0-40度间的圆锥发光按余弦规律滤掉一部分,光输出维持0.6I0,见图5的A区;中间方向角区,即在两侧40-55度环区内,屏罩是完全透明的,光输出也维持在0.6I0,见图5的B区,彩屏可视角在左右55度内;55度外高方向角区,即两侧55度以外环形区间,像素单元本身的发光就弱,再通过环形区间外上下左右的4个部分透光孔径单元和四邻网络(线)过滤后,输出光强接近零,已经可以忽略,见图5的C区。像素单元这样经过屏罩部分透明孔径滤光后的输出光强,在0-55度锥形区间内,输出光强保持在0.6I0。其中最重要的是,在40-55度环形区间的无损发光输出,填充了像素间的网络暗区,由滤光前的朗伯“点”发光I0comθ,变为滤光后的“面”均匀发光0.6I0,从而提高彩屏输出图像的真实性、无缝无暇、连续性和可观赏性。
表1像素朗伯光型规律方向角余弦数值表
从屏罩整体滤光作用上讲,塑胶薄膜层叠点阵分布部分透明孔径的LED彩屏屏罩,其特征是,屏罩整体盖在LED彩屏上,LED彩屏上有多少个点阵分布的像素,屏罩上就对应有多少个点阵分布的部分透明孔径,像素数目部分透明孔径数目与像素数目一样多;在LED彩屏每一个像素单元的法平面的正上方有一个部分透明孔径单元,LED彩屏的每一个像素单元的发光都必须经过屏罩上对应的一个部分透明孔径单元的滤光后,才能有发光输出;像素单元的发光遵从近朗伯光型规律曲线Iθ=I0comθ的发光单位球分布规律,部分透明孔径的低频滤光是指在0度到30---45度之间的锥形区间内,部分透明孔径单元按方向角余弦的规律滤光,像素单元在锥形区间内的发光经部分透明孔径单元的滤光后的光输出都是0.6I0:在部分透明孔径的直径等于对应LED彩屏像素的直径或边长时,滤光方向角θ可选从0度到30---45度之间锥角,对应屏罩中部分透明孔径内的黑色斑点层到像素表面的垂直距离s可选0.43A-A/4,其中,A是彩屏像素周期,屏罩的层数n=s/b+1,屏罩的厚度等于s+b,b是塑胶薄膜或塑胶板的厚度;中频不滤光,是指在所选滤光方向角θ到55度之间的环形区间内,像素单元的发光能无损通过屏罩,像素发光输出也是0.6I0;高频滤光截止,是指方向角高于55度的高频发光,被环形透明区间外上下左右4个部分透明孔径单元组成的近环形部分透明区和纵横间隔为A、线宽度为A/10的黑色网格所吸收;屏罩总体滤光效果是在0-55度锥形区间,像素发光滤光后的光输出是0.6I0左右;55度外环形区间,无像素单元发光输出。
从屏罩局部滤光作用上讲,针对任一个像素单元,所述的塑胶薄膜层叠点阵分布部分透明孔径的LED彩屏屏罩,其特征是,部分透明孔径内黑色斑点层的作用是吸收像素发光,低频滤光的作用是削低透过光强,光能被黑色斑点层吸收后变成热能散发,由于黑色斑点层在屏罩的n-1-n层,最接近外层,故利于散热;滤光滤掉该像素单元发光强度的一部分,在设定的从0度到30--45度之间的设定方向角区间θ(圆锥区),都保持输出0.6I0;在设定的滤光方向角θ外,θ到55度方向角区间(透明圆环区),部分透明孔径外的透明环能够使该像素单元的中频发光无损通过,维持光强输出0.6I0;55度方向角之外,该像素单元的高频发光被n-1-n层近环形的黑色斑点层和内夹层的网络全部吸收,像素单元之间不会相互干扰;0度到30--45度之间是优选的滤光方向角区间,对应的距离则是从屏罩中部分透明孔径内的黑色斑点层到像素表面的垂直距离优选0.43A-A/4,其中,A是像素周期(见图5)。总结:屏罩的作用是低频滤光,中频无损通过,高频截止,外层散热。
本实用新型的有益之处是,屏罩处理后的彩屏像素图像,虽削低了彩屏像素亮区的亮度,但点亮了彩屏像素的网络黑区,消除了像素之间的间隙,实现彩屏的无缝显示,保证显示图像无暇、连续、颜色柔和、增加了图像的景深和对比度;而且在加设屏罩的彩屏周围55度以内的侧视,彩屏光强基本不变。
附图说明
图1是塑胶薄膜层叠点阵分布部分透明孔径的LED彩屏屏罩像素的近朗伯光型规律曲线剖面图。
图2是塑胶薄膜层叠点阵分布部分透明孔径的LED彩屏屏罩像素的钟形发光曲线剖面图。
图3是塑胶薄膜层叠点阵分布部分透明孔径的LED彩屏屏罩的透明部分透明孔径单元的钟形滤光曲线剖面图。
图4是塑胶薄膜层叠点阵分布部分透明孔径的LED彩屏屏罩部分透明孔径单元的滤光后的光强曲线剖面图。
图5是塑胶薄膜层叠点阵分布部分透明孔径的LED彩屏屏罩部分透明孔径单元和像素单元结合的剖面图。
图6是塑胶薄膜层叠点阵分布部分透明孔径的LED彩屏屏罩局部部分俯视图。
图7是塑胶薄膜层叠点阵分布部分透明孔径的LED彩屏屏罩局部部分仰视图。
图中:1.LED彩屏,1.1.像素单元,1.2.像素发光点,1.3.网络黑区,2.屏罩,2.1.部分透明孔径单元的圆形黑色斑点层,2.2.部分透明孔径单元的黑色斑点层到像素表面的距离s,2.3.环形透光区,3.像素筒体直径,4.部分透明孔径单元圆形黑色斑点层的直径,5.像素锥形发光A区,6.像素环形发光B区,7.像素环形滤光C区,8.屏罩外表面,9、屏罩网络,10、部分透明孔径单元。
具体实施方式
随着LED彩屏生产技术在不断的进步,人们对观赏效果的要求越来越高,LED彩屏厂家研发的新产品层出不穷。随着技术升级,表贴显示彩屏也在户外领域倍受青睐,并逐渐得到广泛应用。表贴显示彩屏代表了LED显示屏的高端水平,表贴显示彩屏像素的表面是平面,发光面就在像素表面。表贴LED显示屏的4大优点是1、宽视角,在水平和竖直方向上有110度以上的广视角。2、混光好。3、配光好,色彩逼真。4、对比度高。表贴显示彩屏加上对应彩屏的屏罩,不仅保持以上优点,而且提高了图像的连续性,对比度。
实施例以P4LED彩屏为例,像素周期是4毫米,像素的直径是2.0毫米,像素之间纵向、横向的间隔是2.0毫米。参见图5,从P4彩屏的像素单元和屏罩的部分透明孔径单元的剖面图(图5)可以看出,部分透明孔径单元的直径等于像素的直径是2毫米,部分透明孔径单元的黑色斑点层的半径是1毫米(A/4)。如果,部分透明孔径单元的黑色斑点层到像素上表面的距离也是1毫米,那么其滤光方向角就是45度。由此可见,部分透明孔径单元的黑色斑点层到像素上表面的距离是选择滤光方向角的关键参素。部分透明孔径单元的黑色斑点层直径同像素单元的直径相同,优选的滤光方向角是0--30、35、40、45度,以P4彩屏为例,对应部分透明孔径单元的黑色斑点层到像素上表面的距离是1.73、1.43、1.19、1.0毫米,换算成像素周期后是0.43A、0.36A、0.30A、A/4。
换算后以像素周期A显示的距离,可以推广到所有彩屏的计算,其前提是圆形黑色斑点层的直径,即部分透明孔径单元的直径,等于彩屏像素周期的一半A/2,滤光方向角可选30、35、40、45度时,发光截止方向角是54、58、60、61.5度,都接近55度。由此可见,选择以上的滤光方向角,都满足55*2=110度左右可视角的要求,故以大角度观看彩屏时,彩屏的亮度基本不变。
本实用新型塑胶薄膜层叠点阵分布部分透明孔径的LED彩屏屏罩的制造方法:屏罩本体采用透明的亚克力塑胶或PC塑胶薄膜或薄板组合叠加而成,屏罩本体是透明的。在屏罩的薄膜或薄板的内夹层,按照彩屏像素单元的点阵排列设置部分透明孔径单元的黑色斑点层,彩屏上有多少点阵分布的像素单元,屏罩上就对应有多少点阵分布的部分透明孔径单元,屏罩上部分透明孔径单元的数目和彩屏上像素单元的数目相同;屏罩上部分透明孔径单元在对应LED彩屏像素单元法平面的正上方;屏罩上部分透明孔径的直径等于LED彩屏像素的直径或边长(A/2);屏罩n-1-n层的夹层中设置密度与comθ值相同的黑色斑点层,屏罩上n-1-n层的部分透明孔径外的环形区域没有黑色斑点层。从温度方面考虑,采用耐温110摄氏度PC塑胶薄膜薄板更优。制作第一步,单层塑胶薄膜/薄板打印或复印:还是以P4彩屏为例,最小彩屏单元块(32*64)的尺寸是128*256毫米,选A4纸(210*297毫米),按照设计,选择点阵分布的部分透明孔径单元-圆形黑色斑点或网格,采用激光打印机打印后,热转印到PC塑胶薄膜/薄板上,形成单层加印点阵分布圆形黑色斑点层或黑色网格的塑胶薄膜或薄板;或者先打印再复印到PC塑胶薄膜/薄板上。制作第二步,塑胶薄膜或薄板层叠加成屏罩:把加印塑胶薄膜/薄板和空白的塑胶薄膜/薄板,按照滤光方向角的要求的距离(厚度),圆形黑色斑点层在n-1-n层内表面,黑色网格在1-2层或2-3层内表面,n层粘接成整体屏罩,再按照最小彩屏块尺寸裁剪,用最小彩屏自带的螺丝固定最小彩屏上。制作第三步,用多块最小彩屏块叠加成按图纸尺寸要求的大屏,最后在整个大屏表面沾上整张透明塑胶薄膜。这样,配塑胶薄膜层叠点阵分布部分透明孔径的LED彩屏屏罩的彩屏制作成功。这种配屏罩的彩屏,能满足大屏大面积显示的需求,显示效果好,成本低,屏罩外部耐擦洗。工业应用时,可采用大幅面印刷制作大版面的LED彩屏屏罩。一张大幅面n层的LED彩屏屏罩盖在多块最小彩屏单元上,其制作成本更低,安装更方便。
本实用新型的有益之处是,滤光处理后的像素图像,虽滤掉了彩屏像素单元圆锥区间的部分亮度,但点亮了彩屏像素间的网络黑区,全面发挥了表贴LED显示屏的4大优点,宽视角、混光好、配光好,色彩逼真、对比度高,实现了LED彩屏输出图像的无缝无暇显示。本实用新型的有益效果还有,采用PC塑胶薄膜的屏罩,能满足大型彩屏的室内显示要求,图像美丽清晰逼真,再加上彩屏尺寸可任意加减,以及LED彩屏的长寿命,估计有一天这种加屏罩滤光的彩屏,能成为一种新型个性化的家用电视机,走进千家万户。
Claims (3)
1.塑胶薄膜层叠点阵分布部分透明孔径的LED彩屏屏罩,其特征是,该屏罩是由n层、大小相同、透明的塑胶薄膜或塑胶板叠加粘合的整体,在屏罩的内夹层表面设置图案层;屏罩靠近彩屏的一面是内层,另一面则是外层,从内层起数,屏罩塑胶薄膜或塑胶板的夹层数是n;所述的屏罩的内夹层表面设置图案层是:在屏罩的第一层和第二层之间或第二层和第三层之间,设置纵横间隔为A、线宽度为A/10的黑色网格,其中A是彩屏的像素周期;在屏罩的第n-1层到第n层之间,按照LED彩屏像素的点阵分布规律,加入点阵分布的圆形的黑色斑点层,黑色斑点层的直径是A/2;屏罩大小与LED彩屏大小相同,屏罩盖在LED彩屏上;从垂直屏罩方向俯视该屏罩,呈现纵横间隔为A的黑色网格,以及黑色网格中心的直径是A/2圆形的黑色斑点层,圆形的黑色斑点层的正下方是LED彩屏像素;屏罩中单个圆形的黑色斑点层对LED彩屏像素的投影圆柱叫部分透明孔径单元,部分透明孔径单元的直径就是圆形黑色斑点层的直径,其直径等于A/2,部分透明孔径单元的下表面是屏罩的内侧,部分透明孔径单元的上表面是屏罩的外侧;LED彩屏上有多少点阵分布的像素单元,屏罩上就对应有多少个点阵分布的部分透明孔径单元,部分透明孔径单元的数目与像素单元的数目相同;从像素单元向外仰视屏罩,正上方是直径等于A/2的圆形的部分透明孔径,部分透明孔径外是中间夹插网格线,半径是A/2的环形透明区间,环形透明区间外是由上下左右的4个部分透明孔径单元组成的近环形部分透明区。
2.如权利要求1所述的塑胶薄膜层叠点阵分布部分透明孔径的LED彩屏屏罩,其特征是,该屏罩第n-1层到第n层之间的圆形黑色斑点层的密度分布规律遵守方向角余弦comθ的取值规律,方向角是像素中心发光光线与像素法线之间的夹角;在像素法线上,comθ=1,黑色斑点层的密度最大;黑色斑点层的密度随方向角增加而递减;在圆形黑色斑点层的周围,在屏罩的第n-1层到第n层之间夹层中没有黑色斑点层,呈现环半径是A/2的环形的透明区间。
3.如权利要求1所述的塑胶薄膜层叠点阵分布部分透明孔径的LED彩屏屏罩,其特征是,在选择部分透明孔径的直径等于对应LED彩屏像素的直径或边长时,对应屏罩中部分透明孔径内的黑色斑点层到像素表面的垂直距离s选0.43A、0.36A、0.30A、A/4,对应滤光方向角是30、35、40、45,其中,屏罩的厚度是0.43A+b、0.36A+b、0.30A+b、A/4+b,A是彩屏像素周期,b是单层塑胶薄膜或塑胶板的厚度。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
GR01 | Patent grant | ||
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CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20170412 Termination date: 20190928 |