JP2008129757A - Constant current circuit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は定電流回路に関し、特に、回路面積を縮小することが可能な定電流回路に関する。 The present invention relates to a constant current circuit, and more particularly to a constant current circuit capable of reducing a circuit area.
半導体レーザあるいは発光ダイオード等の発光素子は、光源として広く用いられている。これらの発光素子は印加される電流に応じたパワーを有する光を発する。 Light emitting elements such as semiconductor lasers or light emitting diodes are widely used as light sources. These light emitting elements emit light having power corresponding to the applied current.
発光素子を含む装置を製造する場合、発光素子から出力される光のパワーが所定の範囲内に収まるように、製品の検査時に調整が行なわれることが多い。この場合、発光素子に流れる電流を調整することが一般的に行なわれる。電流値を調整する方法としては、回路内に複数のトリミング抵抗を予め形成しておき、これらの抵抗の中から単数または複数の抵抗を切断することが行なわれる。 When a device including a light emitting element is manufactured, adjustment is often performed at the time of product inspection so that the power of light output from the light emitting element is within a predetermined range. In this case, the current flowing through the light emitting element is generally adjusted. As a method for adjusting the current value, a plurality of trimming resistors are formed in advance in the circuit, and one or a plurality of resistors are cut from these resistors.
たとえば特開平5−129734号公報(特許文献1)は、半導体レーザから所定のパワーの光が出力されるときに、半導体レーザの強度をモニタするモニタ回路の電流値が所定値となるように、その電流値を調整する方法を開示する。この文献によれば、モニタ回路は複数のトリミング抵抗を有する。複数のトリミング抵抗の一部または全部をトリミングすることによって、モニタ回路の電流値を所定の値に調整することができる。
トリミング抵抗を含む調整回路の場合、電流値や電圧値の調整を細かく行なおうとするほど抵抗の数を増やす必要があるので、回路面積が大きくなる。また、トリミング抵抗を切断する場合、通常は高いパワーの光を出力するレーザ装置が用いられる。このため、あるトリミング抵抗を切断するとその抵抗の周囲にもレーザ光の照射による影響が生じる。 In the case of an adjustment circuit including a trimming resistor, it is necessary to increase the number of resistors as the current value and the voltage value are finely adjusted, so that the circuit area increases. In order to cut the trimming resistor, a laser device that normally outputs high-power light is used. For this reason, when a certain trimming resistor is cut, the influence of laser light irradiation also occurs around the resistor.
このためトリミング抵抗を含む調整回路においてはレーザ光の照射による回路動作への影響を防ぐために、たとえば抵抗間の距離をできるだけ大きくする必要がある。このような理由によっても回路面積が大きくなる。 For this reason, in an adjustment circuit including a trimming resistor, for example, the distance between the resistors needs to be as large as possible in order to prevent the laser operation from affecting the circuit operation. For this reason, the circuit area increases.
本発明の目的は、電流値を調整することが可能であり、かつ、回路面積を縮小することが可能な定電流回路を提供することである。 An object of the present invention is to provide a constant current circuit capable of adjusting a current value and reducing a circuit area.
本発明は要約すれば、負荷に一定の駆動電流を流す定電流回路であって、第1の電極が負荷に接続され、第2の電極が固定電位ノードに電気的に接続され、制御電極に制御電圧を受けて駆動電流を流すトランジスタと、トランジスタに制御電圧を与えてトランジスタを駆動する駆動回路とを備える。駆動回路は、制御電圧を設定するための第1の設定データを不揮発的に記憶する記憶部と、第1の設定データに基づいて制御電圧を設定して、制御電極に制御電圧を出力する電圧設定部とを含む。 In summary, the present invention is a constant current circuit for supplying a constant drive current to a load, wherein the first electrode is connected to the load, the second electrode is electrically connected to the fixed potential node, and the control electrode A transistor that receives a control voltage and causes a drive current to flow, and a drive circuit that supplies the control voltage to the transistor to drive the transistor are provided. The drive circuit includes a storage unit that stores first setting data for setting the control voltage in a nonvolatile manner, and a voltage that sets the control voltage based on the first setting data and outputs the control voltage to the control electrode Including a setting unit.
好ましくは、電圧設定部は、基準電圧を出力する基準電圧回路と、制御電圧を分圧し、かつ、分圧比を変更可能な分圧回路と、第1の設定データに応じて分圧回路の分圧比を設定する分圧比設定回路と、基準電圧と分圧回路からの出力電圧との差に応じた制御電圧を出力する差動部とを有する。 Preferably, the voltage setting unit includes a reference voltage circuit that outputs a reference voltage, a voltage dividing circuit that divides the control voltage and can change a voltage dividing ratio, and a voltage dividing circuit that divides the voltage according to the first setting data. A voltage dividing ratio setting circuit for setting the pressure ratio; and a differential unit for outputting a control voltage corresponding to a difference between the reference voltage and the output voltage from the voltage dividing circuit.
より好ましくは、トランジスタは、MOSトランジスタである。定電流回路は、第2の電極と、固定電位ノードとの間に接続される抵抗をさらに備える。抵抗の抵抗値の温度特性の符号は、MOSトランジスタのしきい値電圧の温度特性の符号に対して逆である。 More preferably, the transistor is a MOS transistor. The constant current circuit further includes a resistor connected between the second electrode and the fixed potential node. The sign of the temperature characteristic of the resistance value of the resistor is opposite to the sign of the temperature characteristic of the threshold voltage of the MOS transistor.
より好ましくは、記憶部は、第1の設定データにより設定される分圧比と異なる分圧比を設定するための第2の設定データをさらに記憶する。 More preferably, the storage unit further stores second setting data for setting a voltage division ratio different from the voltage division ratio set by the first setting data.
さらに好ましくは、分圧比設定回路は、外部からの指示に応じて、第1および第2の設定データの一方を選択して、選択したデータを記憶部から読出す。 More preferably, the voltage division ratio setting circuit selects one of the first and second setting data in accordance with an instruction from the outside, and reads the selected data from the storage unit.
本発明によれば、回路面積を縮小した定電流回路が実現可能になる。 According to the present invention, a constant current circuit with a reduced circuit area can be realized.
以下において、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.
[実施の形態1]
図1は、実施の形態1の定電流回路を備える電子機器の概略図である。
[Embodiment 1]
FIG. 1 is a schematic diagram of an electronic device including the constant current circuit according to the first embodiment.
図1を参照して、電子機器100は、発光ダイオード1と、定電流回路2とを含む。発光ダイオード1のアノードは、電源ノードに接続される。電源ノードの電圧はVccである。
Referring to FIG. 1,
発光ダイオード1のカソードは定電流回路2に接続される。定電流回路2は発光ダイオード1に流れる電流Iopを一定にする。これにより発光ダイオード1は所定のパワーの光を発する。
The cathode of the
なお、図1に示す発光ダイオード1が発する光の波長は特に限定されない。たとえば発光ダイオード1は可視光を発してもよいし、赤外光を発してもよい。また、電子機器100は発光ダイオード1に代えて半導体レーザを含んでもよい。さらに、一定の電流が印加されることにより動作する装置であれば、定電流回路2により駆動される負荷は発光ダイオードや半導体レーザ等の発光素子に限定されず、他の負荷(たとえばDCモータ等)でもよい。
In addition, the wavelength of the light which the
図2は、図1に示す定電流回路2の構成図である。
図2を参照して、定電流回路2は、MOSトランジスタ11と、抵抗12と、電圧設定部13と、不揮発性メモリ17とを含む。
FIG. 2 is a configuration diagram of the constant
Referring to FIG. 2, constant
MOSトランジスタ11は、たとえばN型のMOSトランジスタである。MOSトランジスタ11のドレイン(第1の電極)は発光ダイオード1のカソードに接続される。MOSトランジスタ11のソース(第2の電極)は接地ノードGNDに電気的に接続される。MOSトランジスタ11のゲート(制御電極)は電圧VAを受ける。これによりMOSトランジスタ11はオン状態となり、ドレインとソースとの間には電流Iopが流れる。
抵抗12はMOSトランジスタ11のソースと接地ノードGNDとの間に接続される。抵抗12は電流Iopの温度特性をキャンセルする機能を担う。これにより電流Iopを温度によらずほぼ一定にすることが可能になる。なお、抵抗12は、たとえば半導体基板内の拡散層を用いた抵抗である。
不揮発性メモリ17は、電圧VAを設定するためのデータD1を不揮発的に記憶する。電圧設定部13は不揮発性メモリ17に記憶されるデータD1に基づいて電圧VAを設定する。そして電圧設定部13はMOSトランジスタ11のゲートに電圧VAを出力する。
The
電圧設定部13は、差動回路14と、分圧回路15と、基準電圧回路16と、分圧比設定回路18とを含む。差動回路14は電圧VREFと電圧VBとを受ける。差動回路14は電圧VREFと電圧VBとの差に応じた電圧VAを出力する。
The
分圧回路15は電圧VAを分圧して電圧VBを出力する。基準電圧回路16は電圧VREFを出力する。
The voltage dividing
電圧VREFは一定の電圧(たとえば1.1V)である。電圧VBを適切に設定することによって電圧VAを所望の電圧(たとえば1.3V)に設定することができる。 The voltage VREF is a constant voltage (for example, 1.1 V). By appropriately setting voltage VB, voltage VA can be set to a desired voltage (for example, 1.3 V).
不揮発性メモリ17は、論理回路17Aとデータ記憶部17Bとを含む。データ記憶部17BにはデータD1が記憶される。論理回路17Aは、たとえば図1に示す電子機器100の電源投入時にデータ記憶部17BからデータD1を読出して分圧比設定回路18に出力する。たとえば不揮発性メモリ17は、シリアルEEPROM(Electronically Erasable and Programmable Read Only Memory)である。
The
分圧比設定回路18はデータD1に応じて分圧回路15における分圧比を設定する。
従来の技術によれば、電圧VAを細かく調整しようとするほど、多くのトリミング抵抗が必要になる。また、電圧VAを調整するためには複数のトリミング抵抗の一部または全部を切断する必要がある。しかし、たとえば高いパワーの光を出力するレーザ装置によりトリミング抵抗を切断した場合には、その抵抗の周囲にもレーザ光の照射による影響が生じる。このためトリミング抵抗を含む回路においては抵抗間の距離をできるだけ大きくする必要がある。これらの理由により、トリミング抵抗を含む回路においては回路面積がある程度大きくなる。
The voltage dividing
According to the conventional technique, as the voltage VA is finely adjusted, more trimming resistors are required. Further, in order to adjust the voltage VA, it is necessary to cut off some or all of the plurality of trimming resistors. However, for example, when the trimming resistor is cut by a laser device that outputs high-power light, the periphery of the resistor is also affected by laser light irradiation. For this reason, in a circuit including a trimming resistor, it is necessary to make the distance between the resistors as large as possible. For these reasons, the circuit area is increased to some extent in a circuit including a trimming resistor.
これに対し、本実施の形態ではトリミング抵抗を用いなくても電圧VAを調整することができる。よって、定電流回路の面積を縮小することができる。また、トリミング抵抗を切断するための装置(たとえばレーザ装置)が不要となる。よって図1に示す電子機器100の検査工程におけるコスト上昇を抑えることが可能になる。
On the other hand, in this embodiment, the voltage VA can be adjusted without using a trimming resistor. Therefore, the area of the constant current circuit can be reduced. Further, an apparatus (for example, a laser apparatus) for cutting the trimming resistor is not necessary. Therefore, an increase in cost in the inspection process of the
図3は、図2の分圧回路15の構成の一例を示す図である。
図3を参照して、分圧回路15は抵抗21A〜21Eと、トランスミッションゲート22A〜22Dとを含む。
FIG. 3 is a diagram showing an example of the configuration of the
Referring to FIG. 3,
抵抗21A〜21Eは、差動回路14の出力端子が接続されるノードN1と接地ノードとの間に直列に接続される。トランスミッションゲート22Aは、ノードNAとノードN2との間に接続される。ノードN2は、差動回路14の2つの入力端子の一方が接続されるノードである。
The
トランスミッションゲート22BはノードNBとノードN2との間に接続される。トランスミッションゲート22Cは、ノードNCとノードN2との間に接続される。トランスミッションゲート22Dは、ノードNDとノードN2との間に接続される。
分圧比設定回路18は、レジスタ25と、デコーダ26とを含む。レジスタ25は、不揮発性メモリ17からのシリアルデータ(図2のデータD1)を受けて、そのシリアルデータをパラレルデータに変換する。デコーダ26はレジスタ25からのパラレルデータをデコードして、デコードした結果をトランスミッションゲート22A〜22Dに出力する。
The voltage division
トランスミッションゲート22A〜22Dの各々はL(論理ロー)レベルの信号を受けると導通状態となり、H(論理ハイ)レベルの信号を受けると非導通状態となる。デコーダ26からの信号によりトランスミッションゲート22A〜22Dの各々が導通状態または非導通状態に設定されることで、分圧回路15における分圧比が決定される。
Each of
次に、定電流回路2における電流Iopの温度特性をキャンセルする機能について説明する。
Next, a function for canceling the temperature characteristic of the current Iop in the constant
図4は、図2のMOSトランジスタ11および抵抗12に流れる電流を説明するための回路図である。
FIG. 4 is a circuit diagram for explaining a current flowing through
図4を参照して、MOSトランジスタ11のドレインは電源回路に接続され、ドレインの電圧は電圧VDに設定される。MOSトランジスタ11のソースは抵抗12を介して接地される。MOSトランジスタ11のゲートには電圧VAが与えられる。MOSトランジスタ11に流れる電流を電流IDとする。電圧VDを変化させると電流IDは変化する。また電流IDはMOSトランジスタ11の温度に応じて変化する。
Referring to FIG. 4, the drain of
図5は、図4に示す電流IDと電圧VDとの関係を説明する図である。
図5および図4を参照して、曲線k1はMOSトランジスタ11の周囲温度Tが温度T0に等しいときの電流IDと電圧VDとの関係を示す曲線である。曲線k2は、周囲温度Tが温度T0より大きい場合における電流IDと電圧VDとの関係を示す曲線である。なお、曲線k1,k2は、ともに、MOSトランジスタ11のソースが接地ノードに直接接続されている場合における電流IDと電圧VDとの関係を示す。
FIG. 5 is a diagram for explaining the relationship between the current ID and the voltage VD shown in FIG.
Referring to FIGS. 5 and 4, curve k1 is a curve showing the relationship between current ID and voltage VD when ambient temperature T of
MOSトランジスタ11のしきい値電圧を電圧Vthとする。MOSトランジスタ11のソースが直接接地ノードに接続されている場合、電流IDは(VA−Vth)2に比例する。ここで電圧Vthは負の温度特性を有する。つまり電圧Vthは温度が高くなるにつれて小さくなる。よって電圧VAが周囲温度Tによらず一定であるとすると、周囲温度Tが高くなるに従って電流IDが増加する。
The threshold voltage of
本実施の形態では、MOSトランジスタ11のソースと接地ノードとの間に抵抗12が接続される。抵抗12の抵抗値をRとすると、電流IDは、{(VA−ID×R)−Vth}2に比例する。ここで、抵抗値Rは正の温度特性(温度が高くなるにつれて抵抗値が増加する特性)を有するので、温度上昇により(VA−ID×R)および電圧Vthがともに低下する。よって曲線k2と曲線k3とを比較すればわかるように、本実施の形態では周囲温度Tが温度T0より高くなっても電流IDの増加を抑えることが可能になる。さらに、抵抗値Rを適切に設定することによって曲線k3と曲線k1とを重ねることが可能になる。すなわち、電流IDの温度依存性を小さくすることが可能になる。
In the present embodiment,
なお、周囲温度Tが低下した場合にも、上述した作用と同様の作用が生じる。これにより電流IDの温度依存性を小さくすることが可能になる。 Even when the ambient temperature T decreases, the same action as described above occurs. As a result, the temperature dependency of the current ID can be reduced.
以上のように、実施の形態1によれば定電流回路における回路面積を縮小することが可能になる。また、実施の形態1によれば温度ばらつきの少ない定電流回路を実現することができる。 As described above, according to the first embodiment, the circuit area in the constant current circuit can be reduced. Further, according to the first embodiment, a constant current circuit with little temperature variation can be realized.
[実施の形態2]
図6は、実施の形態2の定電流回路の構成図である。
[Embodiment 2]
FIG. 6 is a configuration diagram of the constant current circuit according to the second embodiment.
図6を参照して、実施の形態2では不揮発性メモリ17のデータ記憶部17BにデータD1,D2が記憶される点で実施の形態1と異なる。データD2はデータD1と同様に分圧回路15における分圧比を設定するためのデータである。ただしデータD1により定められる分圧比とデータD2により定められる分圧比とは異なる。
Referring to FIG. 6, the second embodiment is different from the first embodiment in that data D1 and D2 are stored in
分圧比設定回路18は不揮発性メモリ17からデータD1およびデータD2のいずれかを読出す。なお、実施の形態2においては分圧比設定回路18が読出すデータはデータD1,D2のいずれか一方のみに固定される。
The voltage division
分圧比設定回路18がデータD2に基づいて分圧回路15の分圧比を設定した場合、分圧回路15からは電圧VB1が出力され、差動回路14からは電圧VA1が出力される。電圧VB1は電圧VBと異なる電圧であり、電圧VA1は電圧VAと異なる電圧である。
When the voltage dividing
電流IopはMOSトランジスタ11のゲートに入力される電圧に応じて変化する。実施の形態2においては、不揮発性メモリ17に複数のデータを記憶させることで負荷に流れる定電流の大きさを様々に設定できる。よって、実施の形態2によれば、駆動電流が異なる様々な負荷に対しても容易に対応可能な定電流回路を実現することができる。
The current Iop changes according to the voltage input to the gate of the
なお、不揮発性メモリに記憶されるデータの種類は2種類に限られず、より多くの種類のデータが記憶されてもよい。 Note that the types of data stored in the nonvolatile memory are not limited to two, and more types of data may be stored.
[実施の形態3]
図7は、実施の形態3の定電流回路を備える電子機器の概略図である。
[Embodiment 3]
FIG. 7 is a schematic diagram of an electronic device including the constant current circuit according to the third embodiment.
図7および図1を参照して、実施の形態3では、電子機器100は、定電流回路2に変えて定電流回路2Aを含む。また、実施の形態3では、電子機器100は、キー入力部4およびキー入力判定部5をさらに含む。
7 and 1, in the third embodiment,
キー入力部4はユーザからの入力を受付ける部分である。キー入力判定部5は、ユーザがキー入力部4を操作した結果(たとえばキーを押した回数あるいは特定のキーが押されたか否か等)に応じて定電流回路2Aに信号SIGを送る。定電流回路2Aは信号SIGに応じて電流Iopを変化させる。これにより、発光ダイオード1から出力される光のパワーを変化させることが可能になる。
The
たとえば発光ダイオード1がディスプレイのバックライトである場合には、ユーザのキー操作に応じて発光ダイオード1から出力される光の明るさを変えることができるので、ディスプレイの明るさを変えることができる。また、電子機器100が赤外線通信に用いられる通信装置であり、発光ダイオード1が赤外線を発する発光ダイオードである場合には、ユーザによるキー操作内容に応じて発光ダイオード1から出力される赤外線の強度を強めることが可能になる。
For example, when the
図8は、図7の定電流回路2Aの構成図である。
図8および図6を参照して、定電流回路2Aは、電圧設定部13に代えて電圧設定部13Aを含む。電圧設定部13Aは分圧比設定回路18に代えて、分圧比設定回路18Aを含む。なお、定電流回路2Aの他の部分における構成は、定電流回路2の対応する部分の構成と同様である。
FIG. 8 is a configuration diagram of the constant
Referring to FIGS. 8 and 6, constant
分圧比設定回路18Aは信号SIGに応じてデータD1,D2の一方を選択して、選択したデータを不揮発性メモリ17から読出す。たとえば信号SIGのレベルがLレベルであれば分圧比設定回路18AはデータD1を読出し、信号SIGのレベルがHレベルであれば分圧比設定回路18AはデータD2を読出す。
The voltage division
以上のように、実施の形態3によれば、外部からの指示(信号SIG)に応じて定電流の値を変えることができるので、定電流回路およびそれを備える電子機器の高機能化を実現することが可能になる。 As described above, according to the third embodiment, the value of the constant current can be changed according to an instruction (signal SIG) from the outside, so that the high functionality of the constant current circuit and the electronic device including the constant current circuit is realized. It becomes possible to do.
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。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
1 発光ダイオード、2,2A 定電流回路、4 キー入力部、5 キー入力判定部、11 トランジスタ、12 抵抗、13,13A 電圧設定部、14 差動回路、15 分圧回路、16 基準電圧回路、17 不揮発性メモリ、17A 論理回路、17B データ記憶部、18,18A 分圧比設定回路、21A〜21E 抵抗、22A〜22D トランスミッションゲート、25 レジスタ、26 デコーダ、100 電子機器、GND 接地ノード、N1,N2,NA〜ND ノード。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
第1の電極が前記負荷に接続され、第2の電極が固定電位ノードに電気的に接続され、制御電極に制御電圧を受けて前記駆動電流を流すトランジスタと、
前記トランジスタに制御電圧を与えて前記トランジスタを駆動する駆動回路とを備え、
前記駆動回路は、
前記制御電圧を設定するための第1の設定データを不揮発的に記憶する記憶部と、
前記第1の設定データに基づいて前記制御電圧を設定して、前記制御電極に前記制御電圧を出力する電圧設定部とを含む、定電流回路。 A constant current circuit for supplying a constant drive current to a load,
A transistor in which a first electrode is connected to the load, a second electrode is electrically connected to a fixed potential node, and a control voltage is received by a control electrode to flow the drive current;
A drive circuit for applying a control voltage to the transistor to drive the transistor;
The drive circuit is
A storage unit that nonvolatilely stores first setting data for setting the control voltage;
A constant current circuit, comprising: a voltage setting unit that sets the control voltage based on the first setting data and outputs the control voltage to the control electrode.
基準電圧を出力する基準電圧回路と、
前記制御電圧を分圧し、かつ、分圧比を変更可能な分圧回路と、
前記第1の設定データに応じて前記分圧回路の分圧比を設定する分圧比設定回路と、
前記基準電圧と前記分圧回路からの出力電圧との差に応じた前記制御電圧を出力する差動部とを有する、請求項1に記載の定電流回路。 The voltage setting unit includes:
A reference voltage circuit for outputting a reference voltage;
A voltage dividing circuit capable of dividing the control voltage and changing a voltage dividing ratio;
A voltage dividing ratio setting circuit for setting a voltage dividing ratio of the voltage dividing circuit according to the first setting data;
The constant current circuit according to claim 1, further comprising: a differential unit that outputs the control voltage according to a difference between the reference voltage and an output voltage from the voltage dividing circuit.
前記定電流回路は、
前記第2の電極と、前記固定電位ノードとの間に接続される抵抗をさらに備え、
前記抵抗の抵抗値の温度特性の符号は、前記MOSトランジスタのしきい値電圧の温度特性の符号に対して逆である、請求項2に記載の定電流回路。 The transistor is a MOS transistor,
The constant current circuit is:
A resistor connected between the second electrode and the fixed potential node;
The constant current circuit according to claim 2, wherein the sign of the temperature characteristic of the resistance value of the resistor is opposite to the sign of the temperature characteristic of the threshold voltage of the MOS transistor.
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Cited By (2)
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CN101835301A (en) * | 2009-03-11 | 2010-09-15 | 上海创波光电科技有限公司 | Method for automatically identifying LED load light source by using memory chip and implementation device |
JP2012048349A (en) * | 2010-08-25 | 2012-03-08 | Renesas Electronics Corp | Semiconductor device |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20100202 |