JPH03187593A - Color picture display device - Google Patents
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Landscapes
- Liquid Crystal (AREA)
- Optical Filters (AREA)
- Video Image Reproduction Devices For Color Tv Systems (AREA)
- Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〈産業上の利用分野〉
本発明は、たとえば透過型のカラー液晶表示装置を用い
、光源光によって該カラー画像をスクリーン上に投影す
る装置などとして実現されるカラー画像表示装置に関す
る。Detailed Description of the Invention <Industrial Application Field> The present invention relates to a color image display realized as a device that uses a transmissive color liquid crystal display device and projects a color image on a screen using light from a light source. Regarding equipment.
〈従来の技術〉
比較的大型の画面を小型軽量な装置によって実現するた
めに、透過型の液晶表示素子を用い、背後側の光源から
光を照射してカラー画像をスクリーン上に投影する投影
型カラー画像表示装置(以下、画像表示装置と略す)が
用いられている。用いられる液晶表示素子の構成として
、画像信号中の赤色、緑色、青色の各色信号により、こ
れらの色の画像を形成する3枚の液晶表示素子を用い、
これらからの透過光をスクリーン上で重ね合わせる構成
が採用されている。しかしこのような構成では、前記液
晶表示素子が3枚必要になり、また色毎の光をスクリー
ン上に位置合わせするための光学系が個別に必要となる
など小型軽量化に制限があり、製造コストもかさむこと
になる。<Conventional technology> In order to realize a relatively large screen using a small and lightweight device, a projection type that uses a transmissive liquid crystal display element and projects a color image onto the screen by irradiating light from a light source on the back side. Color image display devices (hereinafter abbreviated as image display devices) are used. The structure of the liquid crystal display element used is three liquid crystal display elements that form images in these colors according to red, green, and blue color signals in the image signal,
A configuration is adopted in which the transmitted light from these is superimposed on a screen. However, with this configuration, three liquid crystal display elements are required, and separate optical systems are required to align the light of each color on the screen, which limits the ability to reduce size and weight. This will also increase costs.
このような課題を解消する第2の従来例とじてマトリッ
クス駆動される液晶表示装置を用い、各絵素毎にたとえ
ば赤色、緑色゛、青色の透過光を得るカラーフィルタを
形成する技術が採用される。A second conventional example that solves this problem uses a matrix-driven liquid crystal display device, and employs a technology in which a color filter is formed for each picture element to obtain transmitted light of red, green, and blue, for example. Ru.
しかしながらこのような従来例、とりわけ薄膜トランジ
スタやMIM (金属−絶縁体−金属)素子などのスイ
ッチング素子や非線形素子、当該スイッチング素子など
に接続される個別の表示用電極表示用電極に駆動信号を
供給する駆動信号ラインおよび、前記スイッチング素子
を走査する制御信号を供給する走査信号ラインなどを用
いるアクティブマトリックス駆動型の液晶表示装置の場
合には、単位面積にわける表示用電極と、前記表示に預
からない各種信号ラインやスイッチング素子などとの占
有面積の比、すなわち開口率が他の構成の場合と比べ減
少する。However, in such conventional examples, drive signals are supplied to switching elements and nonlinear elements such as thin film transistors and MIM (metal-insulator-metal) elements, and individual display electrodes connected to the switching elements. In the case of an active matrix drive type liquid crystal display device that uses a drive signal line and a scanning signal line that supplies a control signal to scan the switching elements, display electrodes divided into unit area and electrodes not covered by the display area are used. The ratio of the area occupied by various signal lines, switching elements, etc., that is, the aperture ratio, is reduced compared to other configurations.
カラー画像表示を行う場合には、表示電極を小型化し、
絵素密度を増大する必要があり、このため前記表示には
預らない遮光領域の面積が相対的に増大し、開口率がさ
らに減少する。このような開口率の減少により液晶表示
装置を透過する光量が低下し、表示画像が暗くなってし
まうという課題がある。When displaying color images, the display electrodes are made smaller and
It is necessary to increase the pixel density, and as a result, the area of the light-blocking region that is not used for display increases relatively, and the aperture ratio further decreases. This reduction in the aperture ratio causes a problem in that the amount of light that passes through the liquid crystal display device decreases, resulting in a dark displayed image.
上記第2の従来例における課題を解決する第3の従来例
として、単一枚の液晶表示装置の光源側に各絵素に対応
するマイクロレンズアレイを形成する技術が採用されて
いる。マイクロレンズアレイは入射光を表示電極上に集
光し、前述した透過光量の低下を防止するようにしてい
る。As a third conventional example that solves the problems of the second conventional example, a technique is adopted in which a microlens array corresponding to each picture element is formed on the light source side of a single liquid crystal display device. The microlens array focuses incident light onto the display electrodes to prevent the aforementioned decrease in the amount of transmitted light.
前記マイクロレンズアレイの形成方法としては次のよう
な方法が提案されている。The following method has been proposed as a method for forming the microlens array.
■合成樹脂材料またはガラスを金型によって成型する方
法。■A method of molding synthetic resin material or glass using a mold.
■特定種類の感光性樹脂に、たとえばマイクロレンズア
レイに対応するパターンで露光した場合、被露光部から
露光部に未反応の前記感光性樹脂のモノマーが移動し、
露光部が盛上がるという現象を利用し、凸レンズを形成
する方法。■When a specific type of photosensitive resin is exposed to light in a pattern corresponding to a microlens array, unreacted monomers of the photosensitive resin move from the exposed area to the exposed area,
A method of forming a convex lens by utilizing the phenomenon that exposed areas bulge.
■熱可塑性樹脂を周知のホトグラフィ技術などにより、
マイクロレンズアレイに対応する平板形状にパターン形
成し、その後、軟化点以上の温度に加熱して流動性を持
たせ、エツジのダレを起こさせて、凸レンズを形成する
方法。■Thermoplastic resin is made using well-known photography technology, etc.
A method in which a convex lens is formed by forming a pattern into a flat plate shape corresponding to a microlens array, and then heating it to a temperature above its softening point to give it fluidity and causing the edges to sag.
■感光性樹脂にプロキシミティ露光を行い、露光に用い
られるマスクのエツジの感光性樹脂上における転写像の
ボケに応じて光反応物の量に分布を持たせ、凸レンズを
形成する方法。■A method in which a photosensitive resin is subjected to proximity exposure, and the amount of photoreactant is distributed according to the blur of the transferred image on the photosensitive resin at the edge of the mask used for exposure, thereby forming a convex lens.
■感光性樹脂に強度分布を持った光を照射し、光の強度
に応じた屈折率分布を形成してレンズと等価な構成を得
る方法。■A method in which a photosensitive resin is irradiated with light with an intensity distribution to form a refractive index distribution according to the intensity of the light to obtain a structure equivalent to a lens.
■ガラスなどの透光性基板に対して選択的なイオン拡散
法により屈折率の分布を形成し、レンズと等価な構成を
得る方法。■A method of forming a refractive index distribution on a transparent substrate such as glass using selective ion diffusion to obtain a structure equivalent to a lens.
■感光性ガラスに対する光照射によって発生する結晶f
ヒにr+う収縮を利用して凸レンズを形成する方法。■Crystals f generated by light irradiation on photosensitive glass
A method of forming a convex lens by using r + curvature contraction.
またこのマイクロレンズアレイを前記カラーフィルタと
同様に顔料や染料を用いて選択的に着色し、これによっ
てカラー表示を行う方法が提案されている。Furthermore, a method has been proposed in which this microlens array is selectively colored using pigments or dyes in the same manner as the color filter, thereby displaying color.
〈発明が解決しようとする課題〉
前記第3の従来例では、マイクロレンズアレイが染色さ
れてカラーフィルタの機能も実現する構成であるため下
記の問題点を生じる。カラーフィルタとしての機能であ
る分光特性をその形状によって制御しようとしても、こ
のカラーフィルタはマイクロレンズでもあるため、要求
されるレンズ特性に基づいて決定された形状の変更は困
難である。またマイクロレンズとして構成されるにあた
って、屈折率、分子構造および溶融点などの点で材料の
選択範囲が比較的少なく、またレンズの素材に限定が課
されるため、用いられる顔料や染料の範囲も大きく制限
が課されてしまうという課題がある。<Problems to be Solved by the Invention> In the third conventional example, since the microlens array is dyed to realize the function of a color filter, the following problems occur. Even if an attempt is made to control the spectral characteristics, which is the function of a color filter, by its shape, since this color filter is also a microlens, it is difficult to change the shape determined based on the required lens characteristics. In addition, when constructing a microlens, there is a relatively small range of materials to choose from in terms of refractive index, molecular structure, melting point, etc., and restrictions are imposed on the material of the lens, so the range of pigments and dyes that can be used is also limited. The problem is that there are significant restrictions.
本発明の目的は上述の技術的課題を解消し、構成が小型
軽量化され、かつ表示される画像の明度を格段に向上で
きるカラー画像表示装置を提供することである。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a color image display device that solves the above-mentioned technical problems, has a smaller and lighter configuration, and can significantly improve the brightness of displayed images.
〈課題を解決するための手段〉
本発明は、光源と、
行列状に配列されている表示絵素毎に光源光を選択的に
透過する表示手段と、
前記表示手段の光源側に設けられる透光性基板であって
、その表示手段側表面には、表示手段の表示絵素と対応
して透過光を予め定める色彩に選択する色彩選択領域が
複数形成され、表示手段側表面が平坦な色彩選択部材と
、色彩選択部材の表示手段側に前記各色彩選択領域に対
応してそれぞれ形成される複数のマイクロレンズとがこ
の順に形成されている、そのような透光性基板とを含み
、各マイクロレンズを表示手段の各絵素に臨ませて、そ
の間を透光性材料によって充填するようにしたことを特
徴とするカラー画像表示装置である。<Means for Solving the Problems> The present invention comprises a light source, a display means that selectively transmits light from the light source for each display pixel arranged in a matrix, and a transparent light source provided on the light source side of the display means. A photosensitive substrate, on the display means side surface thereof, a plurality of color selection areas are formed for selecting transmitted light into predetermined colors corresponding to the display pixels of the display means, and the display means side surface has a flat color. a selection member; and a light-transmitting substrate on which a plurality of microlenses are formed in this order on the side of the display means of the color selection member corresponding to each of the color selection areas, and each This is a color image display device characterized in that a microlens is arranged to face each picture element of a display means, and the space between them is filled with a translucent material.
く作 用〉
本発明に従えば、光源からの光は透光性基板の表示手段
側に設けられる色彩選択部材において、表示手段の表示
絵素と対応する色彩選択領域毎に予め定める色彩の光が
選択される。色彩選択部材からの光は、各色彩選択領域
毎にマイクロレンズを経て表示手段の表示絵素に照射さ
れる。表示手段では、行列状に配列されている表示絵素
毎に光源光を選択的に透過してカラー画像表示を行う。Effect> According to the present invention, the light from the light source is transmitted to the color selection member provided on the display means side of the translucent substrate, and the light of a color predetermined for each color selection area corresponding to the display picture element of the display means is used. is selected. Light from the color selection member passes through a microlens for each color selection area and is irradiated onto the display pixels of the display means. The display means displays a color image by selectively transmitting light from the light source for each display picture element arranged in a matrix.
本発明では、表示手段に前記絵素以外に光の非透過領域
が存在する場合であっても、非透過領域に入射する光を
マイクロレンズによって絵素に集光する。このため明る
いカラー画像を得ることができる。また前記本発明によ
り前記色彩毎に表示手段を設ける必要が解消され、小型
軽量な構成によりカラー表示を実現することができる。In the present invention, even if there is a non-light transmitting region in the display means other than the picture element, the light incident on the non-transmissive region is focused onto the picture element by the microlens. Therefore, a bright color image can be obtained. Further, according to the present invention, it is not necessary to provide a display means for each color, and color display can be realized with a small and lightweight structure.
〈実施例〉
第1図は本発明の一実施例のカラー画像表示装置1の楕
成を示す断面図である。画像表示装置1は白色光源2と
反射鏡3とを備え、白色光源2および反射M3からの光
源光は、たとえば一対のコンデンサレンズ4.5を介し
て表示手段6に入射される。表示手段6は色彩選択部材
つと液晶表示素子10とが光源2側がらこの順に積層し
て構成される。表示手段6からの光は、投影レンズ7に
よりスクリーン8上に投影されカラー画像を結像させる
。<Embodiment> FIG. 1 is a sectional view showing an oval configuration of a color image display device 1 according to an embodiment of the present invention. The image display device 1 includes a white light source 2 and a reflecting mirror 3, and the light source light from the white light source 2 and the reflection M3 is incident on the display means 6 via, for example, a pair of condenser lenses 4.5. The display means 6 is constructed by laminating a color selection member and a liquid crystal display element 10 in this order from the light source 2 side. Light from the display means 6 is projected onto a screen 8 by a projection lens 7 to form a color image.
第2図は前記表示手段6の構成を示す断面図であり、第
3図は液晶表示素子10の表示絵素としての絵素電極1
3付近の拡大平面図である。色彩選択部材9は液晶表示
素子10の光源2側に配置される。この液晶表示素子1
0は、たとえばアクティブマトリクス駆動型であって、
第3図に示されるようにたとえばTT○〈インジウム錫
酸化物〉などの透明導電性材料からなる絵素電極13が
ガラス基板19上に行列状に配列され、当該絵素型fi
13への駆動信号は駆動信号ライン14から、たとえば
薄膜トランジスタ(TPT)などのスイッチング素子1
5を介して供給される。このスイッチング素子15は走
査信号ライン■6からの走査信号が入力されることによ
り、導通/遮断され、前記駆動信号を導通/34@する
。FIG. 2 is a sectional view showing the structure of the display means 6, and FIG. 3 is a picture element electrode 1 as a display picture element of the liquid crystal display element 10.
FIG. 3 is an enlarged plan view of the vicinity of FIG. The color selection member 9 is arranged on the light source 2 side of the liquid crystal display element 10. This liquid crystal display element 1
0 is, for example, an active matrix driven type,
As shown in FIG. 3, picture element electrodes 13 made of a transparent conductive material such as TT○ (indium tin oxide) are arranged in rows and columns on a glass substrate 19, and
A drive signal to 13 is transmitted from a drive signal line 14 to a switching element 1 such as a thin film transistor (TPT).
5. The switching element 15 is turned on/off by inputting the scanning signal from the scanning signal line (6), thereby turning on/off the drive signal.
再び第2図を参照して絵素電極13などの構成は、液晶
表示素子■0の光源2側のガラス基板19に設けられ、
対向するガラス基板20には絵素電極13に臨み、透明
導電性材料から成る対向電極21がガラス基板20の全
面に亘り形成される。Referring again to FIG. 2, the structure of the picture element electrode 13 and the like is provided on the glass substrate 19 on the light source 2 side of the liquid crystal display element 0.
On the opposite glass substrate 20, facing the picture element electrode 13, a counter electrode 21 made of a transparent conductive material is formed over the entire surface of the glass substrate 20.
このような液晶表示素子IOにおいて、前記絵素電極1
3が透過領域17を楕成し、駆動信号ライン14、走査
信号ライン16およびスイッチング素子15などが光を
透過させない遮光領域18を構成する。In such a liquid crystal display element IO, the picture element electrode 1
3 forms a transparent region 17, and the drive signal line 14, scanning signal line 16, switching element 15, etc. form a light-shielding region 18 through which no light is transmitted.
第4図は表示手段6の製造工程を説明する断面図である
。液晶表示素子10の光源2側に配置される第4図(1
)、のガラス基板11に、絵素電極13に対応するよう
に顔料を分散した合成樹脂材料を赤色、緑色、青色の予
め定める組合わせのパターンで形成してカラーフィルタ
23R,23G。FIG. 4 is a sectional view illustrating the manufacturing process of the display means 6. FIG. 4 (1) arranged on the light source 2 side of the liquid crystal display element 10
), the color filters 23R, 23G are formed by forming a synthetic resin material in which pigments are dispersed in a predetermined combination pattern of red, green, and blue on the glass substrate 11 of the pixel electrodes 13 so as to correspond to the picture element electrodes 13.
23Bを第4図(2)のように形成する。このカラーフ
ィルタ23R,23G、23Bは、スパッタリングを用
いる蒸着技術によって光学的屈折率の異なる無機酸化膜
を複数層選択的に積層して構成するようにしてもよい。23B is formed as shown in FIG. 4(2). The color filters 23R, 23G, and 23B may be formed by selectively laminating a plurality of layers of inorganic oxide films having different optical refractive indexes using a vapor deposition technique using sputtering.
その後、基板11上に透光性樹脂層25を塗布して第4
図(2)に示すように表面を平坦化して焼成する。After that, a transparent resin layer 25 is applied on the substrate 11, and a fourth
The surface is flattened and fired as shown in Figure (2).
その後、比較的屈折率の高い熱可塑性樹脂を前記カラー
フィルタ23R,23G、23B上に第4図(3)に示
すように選択的にパターン形成し、軟化点以上の温度に
加熱して凸レンズ状に変形させ、このようにして前記液
晶表示装置10の絵素電極13に個別的に対応するマイ
クロレンズ22が行列状に配列されて成るマイクロレン
ズアレイが形成される。Thereafter, a thermoplastic resin having a relatively high refractive index is selectively patterned on the color filters 23R, 23G, and 23B as shown in FIG. In this way, a microlens array is formed in which microlenses 22 individually corresponding to the picture element electrodes 13 of the liquid crystal display device 10 are arranged in a matrix.
上述したようにカラーフィルタ23R,23C+。Color filters 23R, 23C+ as described above.
23I3とマイクロレンズ22とが一体的に構成された
ガラス基板11は、各マイクロレンズ22を液晶表示素
子IOの各絵素型f!13に対向するように位置決めさ
れて、透光性を有する接着剤24によって相互に接着さ
れる。前記マイクロレンズ22は、光源2からコンデン
サレンズ4,5および各カラーフィルタ23を介して透
過する光を、液晶表示素子10の絵素電極13内に入射
するようにその形状が選ばれる。このようにして表示子
Fi 6が一体的に構成される。23I3 and the microlens 22 are integrally formed on the glass substrate 11, each microlens 22 is connected to each pixel type f! of the liquid crystal display element IO. 13, and are bonded to each other with a translucent adhesive 24. The shape of the microlens 22 is selected so that the light transmitted from the light source 2 through the condenser lenses 4 and 5 and each color filter 23 enters the pixel electrode 13 of the liquid crystal display element 10. In this way, the indicator Fi 6 is integrally constructed.
このとき光源2からコンデンサレンズ4,5を介して表
示手段6に入射する光は、マイクロレンズ22によって
液晶表示素子10の前記各絵素型[i13にそれぞれ集
光され、液晶層を通過するときに、前記駆動ft号に対
応して強度変調を受ける。At this time, the light that enters the display means 6 from the light source 2 via the condenser lenses 4 and 5 is focused by the microlens 22 on each of the picture element types [i13] of the liquid crystal display element 10, and when it passes through the liquid crystal layer. Then, it receives intensity modulation corresponding to the drive ft number.
この光が液晶表示素子10を通過した後は、マイクロレ
ンズ22に関して定められる開口数(NA)で決定され
る立体角に対応する円錐内に拡散するが、いずれのマイ
クロレンズ22からのこのような光束も受光できるよう
に、前記投影レンズ7の口径D1が選択される。これに
よって液晶表示素子10を通過した光、すなわち表示画
像が投影レンズ7によって制限を受けないようにできる
。After this light passes through the liquid crystal display element 10, it is diffused into a cone corresponding to the solid angle determined by the numerical aperture (NA) defined for the microlens 22. The aperture D1 of the projection lens 7 is selected so that the light beam can also be received. This makes it possible to prevent the light passing through the liquid crystal display element 10, that is, the displayed image, from being restricted by the projection lens 7.
このようにして光源2からの光は、液晶表示素子10の
透過領域17のみを通過するので、スクリーン8上に結
像される画像の明度を光源2の照度をむやみに向上する
ことなく、増大することができる。また従来例で説明し
た赤色、青色および緑色に対応する3枚の液晶表示装置
を用いる構成と比較し、構成の小型軽量化を図ることが
できる。In this way, the light from the light source 2 passes only through the transmission area 17 of the liquid crystal display element 10, so the brightness of the image formed on the screen 8 can be increased without unnecessarily increasing the illuminance of the light source 2. can do. Further, compared to the configuration using three liquid crystal display devices corresponding to red, blue, and green as described in the conventional example, the configuration can be made smaller and lighter.
前記光源2は白色光源であり、ハロゲンランフ′、メタ
ルバーライドランプ、キセノンランプなどが用いられる
。The light source 2 is a white light source, and a halogen lamp, a metal baride lamp, a xenon lamp, etc. are used.
〈発明の効果〉
以上のように本発明に従えば、表示手段に前記絵素以外
に光の非透過領域が存在する場合であっても、非透過領
域に入射する光をマイクロレンズによって絵素に集光す
る。したがって表示手段全体の透過光量が減衰してしま
う事態を防ぐことができる。<Effects of the Invention> As described above, according to the present invention, even if there is a non-light transmitting region in the display means other than the picture element, the light incident on the non-transmissive region is transmitted to the pixel by the microlens. The light is focused on. Therefore, it is possible to prevent a situation in which the amount of transmitted light of the entire display means is attenuated.
また前記本発明により前記色彩毎に表示手段を設ける必
要が解消され、小型軽量な構成によりカラー表示を実現
することができる。これによって、前記色彩毎に表示手
段や光源を個別に用いる構成の必要が解消され、構成の
小型軽量化を図ることができる。また表示画像の明度を
格段に向上できる。Further, according to the present invention, it is not necessary to provide a display means for each color, and color display can be realized with a small and lightweight structure. This eliminates the need for a configuration in which display means and light sources are used individually for each color, and the configuration can be made smaller and lighter. Furthermore, the brightness of the displayed image can be significantly improved.
第1I21は本発明の一実施例の画IIa表示装置1の
構成を示す断面図、第2図は表示手段6の構成例を示す
断面図、第3図は液晶表示素子10の一部分の拡大平面
図、第4図は表示手段6の製造工程を説明する断面図で
ある。
1・・・画像表示装置、2・・・白色光源、6・・・表
示手段、9・・・色彩選択部材、10・・・液晶表示素
子、11.19.20・・・ガラス基板、13・・・絵
素電極、17・・・透過領域、18・・・遮光領域、2
2・・・マイクロレンズ、23R123G、23B・・
カラーフィルタ、26・・熱可塑性樹脂1I21 is a sectional view showing the configuration of the image IIa display device 1 according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a sectional view showing an example of the configuration of the display means 6, and FIG. 4 are cross-sectional views illustrating the manufacturing process of the display means 6. As shown in FIG. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Image display device, 2... White light source, 6... Display means, 9... Color selection member, 10... Liquid crystal display element, 11.19.20... Glass substrate, 13 . . . Picture element electrode, 17 . . . Transmissive region, 18 . . . Light shielding region, 2
2...Micro lens, 23R123G, 23B...
Color filter, 26...Thermoplastic resin
Claims (1)
透過する表示手段と、 前記表示手段の光源側に設けられる透光性基板であって
、その表示手段側表面には、表示手段の表示絵素と対応
して透過光を予め定める色彩に選択する色彩選択領域が
複数形成され、表示手段側表面が平坦な色彩選択部材と
、色彩選択部材の表示手段側に前記各色彩選択領域に対
応してそれぞれ形成される複数のマイクロレンズとがこ
の順に形成されている、そのような透光性基板とを含み
、各マイクロレンズを表示手段の各絵素に臨ませて、そ
の間を透光性材料によって充填するようにしたことを特
徴とするカラー画像表示装置。[Scope of Claims] A light source, a display means that selectively transmits light from the light source for each display pixel arranged in a matrix, and a translucent substrate provided on the light source side of the display means, comprising: A plurality of color selection areas are formed on the surface on the display means side for selecting a predetermined color for transmitted light in correspondence with the display pixels of the display means, and a color selection member having a flat surface on the display means side, and a color selection member a transparent substrate on which a plurality of microlenses are respectively formed corresponding to the respective color selection areas and are formed in this order on the side of the display means; A color image display device characterized in that the space between the picture elements is filled with a translucent material.
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JPS6080492U (en) * | 1983-11-08 | 1985-06-04 | ソニー株式会社 | LCD color display device |
-
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- 1989-12-15 JP JP32653889A patent/JP2677436B2/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
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