JPS6177825A - 液晶表示装置 - Google Patents

液晶表示装置

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JPS6177825A
JPS6177825A JP60205173A JP20517385A JPS6177825A JP S6177825 A JPS6177825 A JP S6177825A JP 60205173 A JP60205173 A JP 60205173A JP 20517385 A JP20517385 A JP 20517385A JP S6177825 A JPS6177825 A JP S6177825A
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JP
Japan
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liquid crystal
crystal display
line
display device
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JP60205173A
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セオドラス・レオナルダス・ウエルツエン
アドリアヌス・ヨハネス・ステフアヌス・マリア・デ・ヴアーン
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Original Assignee
Philips Gloeilampenfabrieken NV
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は少なくとも1個のポーラライザを有する液晶表
示部を有し、この液晶表示部は2個の平行な支持板を有
し、これらの支持板は若いに距離dだけ離隔している対
向表面を有しており、その一方の表面にはライン電極の
パターンを形成し、かつ他方の表面にはカラム電極のパ
ターンが形成してあり、これらのライン電極はカラム電
極と交差し、これらの交差点によって表示セルのマトリ
ックスを構成し、これら支持板間にコレステリック添加
分を加えたネマティック液晶の層を配置し、この液晶は
正の誘電異方性と固有ピッチpを有している液晶表示装
置に関するものである。
この種表示装置は既知であり、従来のものは、いわゆる
r8m、s、モードによる電圧によって複式駆動されて
動作している。このような駆動方式は、アルド(Alt
)及びプレシs コ(Pleshko) によって、ア
イ イー イー イー・トランスアクションズ エレク
トリ力ルデバイセズ(IEEE Trans。
B1.Dew、)Vo121.1974 pp146−
155に発表されており、液晶表示装置の駆動方式とし
てもっとも広く使用されている。この方式によって許容
できるコントラスト比をもって駆動可能な最大ライン数
nは次式で定まる。
ここにおいて、■2は表示セルを“オン”状態にスイッ
チするに要する表示セルの端子間に加わるr、m、s、
(自乗平均の平方根)電圧であり、■1は表示セルが“
オフ”状態にあるときのr。
m、s、電圧である。従って■2と■1とが互いに近い
値となる程より多い数nのラインを駆動することができ
る。なおこれは表示セルの透過度対電圧特性に急峻なス
レショールドを必要とすること当然である。しかしライ
ン数nが増加すると、所望のコントラスト比を形成する
時間も増加する。
、    しかしながら、急峻なスレショールドは、表
示セルを“オフ”状態より“オン”状態へ移行させる光
学的効果の速度(いわゆる立上り時間)には無関係であ
る。さらにこれは表示セルを“オン”状態より“オフ”
状態とする光学的効果の速度(いわゆる消滅時間)にも
あてはめられる。r。
m、s、モードで動作する既知の液晶表示装置では、前
述の光学効果の立上り時間と消滅時間とが、1つの完全
フレームを書込むに要する時間(フレーム時間)よりも
可成り大である。このため表示セルを“オフ”状態より
“オン”状態ヘミまたはその逆に移行させるに長いスイ
ッチ時間を必要とする。この理由によってこの種表示装
置は、例えばテレビジョンあるいはビデオ信号の如く、
時間的に急速に変化する大なる情報密度を有する情報を
表示するには適していない。ねじれネマティック型の液
晶を用いる既知の表示装置のこれ以外の大なる欠点は、
表示画像のコントラストが映像を観察する角度によって
大幅に変化することである。
観察角度が増加するにつれてコントラストは大幅に低下
する。これに関して付言すると、この種表示装置で10
0 ライン以上を有するもの、すなわち1:100以上
の増倍比を有する表示装置ではコントラストそのものに
既に問題がある。
本発明の目的は、急速なオンオフスイッチ時間を有し、
高い増倍比と、大なる観察角度に対し許容可能なレベル
でコントラストを維持しうる液晶表示装置を提供するこ
とをその目的とする。
本発明による上述の種類の液晶表示装置は、液晶層厚d
とし、液晶の固有ピッチをpとするとき、比d/pが0
.5と1の間の値であり、前記表面には配向層を設け、
二の配向層は液晶層の厚さdにわたり、液晶分子の長軸
の平均方向くディレクタ)に、πと2πの間に増加して
ゆく回転を与え、かつ一表面において液晶分子の傾斜角
を該表面に対し0°と70°の間とし、また他方の表面
においては当該表面に対し5°と70°の間の傾斜角を
生ぜしめるようにし、本装置はさらにフレーム時間1゜
をもってライン選択パルスによりライン電極を連続して
周期的に走査するライン走査回路と、スイッチすべき表
示セルを選択してこれら表示セルを第1状態よりこの第
1状態とは光学的特性の相違する第2状態にスイッチす
るためのデータパルスを選択され表示セルに対応するラ
イン電極が走査されている間にカラム電極に加えるカラ
ム選択回路を備え、これらのライン選択パルスと、デー
タパルスと、フレーム時間1.とを適切に選択し、フレ
ーム時間において安定な“オン”状態にある表示セルが
背景レベルTblとピーク高さ■1を存するピークレス
ポンスの重畳によって、形成される透過度を有し、さら
にフレーム時間において安定な“オフ”状態にある表示
セルは背景レベルTb2とピーク高さT2を有するピー
クレスポンスの重畳によって形成される透過度を有し、
また安定な“オフ”状態より安定な“オン”状態にスイ
ッチされる表示セルは、それぞれ最終値がT b +と
T。
とを有する背景レベルとピークレスポンスの重畳によっ
て形成される透過度レスポンス曲線を経て前記“オン”
状態に到達する如くし、ここにおいて、T、は0.5(
TbITb2)より大であるかまたはこれに等しいこと
を特徴とする。
本発明は、表示セルの構造ならびに、これに組合わされ
る各種パラメータ、すなわち駆動電圧、ライン時間、フ
レーム時間等を適切に選定することによって比較的に短
いスイッチ時間を有する表示装置が得られるという事実
の発見に基づいて得られたものである。また本発明によ
る表示装置は比較的に低い駆動電圧でスイッチすること
ができることも確認されている。また本発明装置の他の
利点は、ねじリネマティック効果に基づく表示装置より
もコントラストの観察角度従属性が少ないことである。
これらのすべての特性からとくにスイッチ時間の短いこ
とから、文字数字表示あるいはビデオ表示の如く広い分
りへの本表示装置の応用が可能となった。
本発明装置の実施例では、安定“オフ”状態より安定“
オン”状態にスイッチされる表示セルは、第1に生ずる
フレーム時間の間の透過度レスポンスが、各後続のフレ
ーム時間中の透過度レスポンスに等しいことを特徴とす
る。この特徴による利点は、急速な情報の変化を表示し
うろことである。
フレーム当たり、すなわちすべてのライン電極を1回当
たり走査するに要する時間周期内に完全な情報の変化を
表示しうる。特に表示セルの形状を決定するパラメータ
の選択、ならびにとくに急速なスイッチ時間に有効なパ
ラメータは、比d/pが約0.75であり、液晶層厚d
にわたってディレクタが3/2 πラジアンの回転を示
すものであり、また層厚dを8ミクロン以下とするもの
である。
本発明による表示装置は透過モード、または反射モード
の何れでも動作せることができる。何れの場合も液晶材
料の光学的特性、例えば、複屈折(Δn)ならびに特に
偏光面の回転を利用する。
透過モードにおいては、表示装置を2つのリニアポーラ
ライザの間に配置し、これらポーラライザの相互位置に
よって、選択された表示セルが非選択表示セルに対し明
るいセル(点)として表示するか、暗いセルとして表示
するかが決定される。
反射モードの場合は表示装置の背面側支持板に反射器を
設ける。この場合も、ポーラライザの相互位置によって
、選択された表示セルが暗い背景上の明点として表示さ
れるか、明るい背景上の暗点として表示されるかが定ま
る。液晶材料の複屈折特性を用い、ポーラライザの相互
位置、すなわち相対角度によって所望の色のコントラス
トを最適値になし得る。ポーラライザの位置が平行また
は直交の場合は、積d・Δnの値に応じ、これらポーラ
ライザの位置を45°まで偏倚させることにより最適コ
ントラストを求めることができる。部分的に複屈折現象
に基礎をふいている効果として、1個のポーラライザの
みを反射板と組合わせてもコントラストを観測しうろこ
と当然である。
透過モードで動作する表示装置の実施例においては、装
置を二重層構造となしうる。この構造では、第1液晶表
示装置と、第2液晶表示装置とを前後に配置し、第1液
晶表示装置の表面側支持板と、第2液晶表示装置の背面
側支持板にはポーラライザを設け、これら画表示装置の
間に共通ポーラライザを設ける。表示装置の後側に強力
な光源を配置することにより、画像の輝度を増加させる
ことができる。
本発明の他の実施例ではライン選択回路より電圧■1の
ライン選択パルスを供給し、カラム選択回路より電圧±
Vcのデータパルスを供給し、あるライン時間中の瞬時
において走査されているライン10.極に接続されてい
る表示セルのうち、選択された表示セルにはV、+V。
の電圧が加わり、選択されない表示セルにはv、−V、
の電圧が加わり、当該ライン時間中の瞬時において走査
されているライン電極に接続されていないすべての表示
セルには電圧上■。が加わる如くしたことを特徴とする
さらに本発明表示装置の他の実施例は、画像情報によっ
てパルス持続時間を変調してデータパルスを形成するこ
とを特徴とする。ラインパルス期間中にデータパルスの
極性の変化が生ずる。データパルスの縁部をシフトさせ
ることによってセルに加わる電圧V++Vc及びV、−
V。の時間長比を変化させることができる。このように
して表示画像の“グレースケール”を定めることができ
る。文字・数字の表示以外の用途においても、この実施
例は特に有用であり、カラーあるいは非カラー(単色)
のテレビジョン又はビデオ情報の表示の用途に使用でき
る可能性を有している。
(実施例) 以下図面により本発明を説明する。
第1図示の液晶表示装置は2個のガラス支持板1及び2
を有する。支持板1は、インジウム・錫酸化物の条片形
の電極3のパターンを有する。支持板2も同じくインジ
ウム・錫酸化物の条片形電極4のパターンを有する。電
極3と4とは互いに交差し、交差点は表示セルを構成し
、これにより表示セルはマトリックス状に配置される。
支持板1及び2と電極3及び4の表面上に、表面への垂
線に対し80〜86°の角度で酸化珪素層を蒸着する。
これらの層は配向層6及び7を形成する。イー・メルク
(B、 Merk)社で、ZLI 1694の商品名で
販売されている液晶材料に、同じイー・メルク社で38
11の商品名で市販されているコレステレリック添加物
4−(4−へキシルオキシベンゾイルオキシ)−ベンゾ
イック及びアシド−2−2−オクチルエステルを加えた
ものを両支持板間に設ける。これら画板間の間隔を6.
4ミクロンとし、この間隔は支持板間に規則正しい間隔
で配設しである図示を省略したスペーサによって維持す
る。封着縁部9によって支持板の川縁を連結する。充分
な量の添加物5811を(商品名)をネマティック液晶
に加え、液晶分子が360  °の回転を行う螺旋のピ
ッチpが約8.5  ミクロンとなるようにする。従っ
て比d/pは約0.75となる。配向層6のディレクタ
を、配向層7のディレクタに対し3/2πに等しく角度
φだけ回転させる。酸化珪素層を一定角度をもって蒸着
しであるため、支持板の表面においてはこれらディレク
タは表面には平行とならず、表面に対し約30°のいわ
ゆる傾斜角θを形成する。本実施例では液晶のツイスト
角度φを配向層により加えられる壁条件に適合させたが
、これは必要条件ではない。換言すると、d/pの比は
φ/2πに正確に等しくする必要はなく、10%以内の
相違があっても良い。支持板1及び2はそれぞれ、リニ
アポーラライザを有する。すわなちポーラライザ10と
アナライザ11とを有する。この表示セルは、電極3及
び4を適当に駆動することによって第1状態より、これ
と光学的な性質の異なる第2状態にスイッチすることが
できる。ポーラライザとアナライザが平行な場合は選択
された表示セルは暗い背景中に白色(光透過)となる。
これらのポーラライザの内の1つを他方に対し回転させ
ることにより、また積d/Δnを適当に選択することに
より、白に対する濃い青色より、黒に対する青黄色のよ
うな所望コントラストを任意に選択することができる。
第2図は本発明の表示装置の可能な駆動原理を示すもの
である。3個のライン(行)電極に、L。
Mと、3個のカラム(列)電極り、E、Fを示しである
。図示を省略したライン走査回路によって、筐■1のラ
イン選択パルスをライン電極に、L。
Mに順次印加し、一方±Vcの値の電圧パルスを、カラ
ム選択回路(図示せず)によってすべてのカラム電極に
供給する。これらの表示セル中、当該選択瞬時に、選択
されたセルに対するライン電極に接続されている選択セ
ルには、電圧■l+■cが供給され、非選択セルには電
圧V+  V。が供給される。残りのセルには電圧±V
cが供給される。図示非選択セルに斜線を付して示した
第3図は表示セルが安定な“オフ”状態より安定な“オ
ン”状態へ到達するスイッチングが如何にして行われる
かを示すものである。時間tを表す横軸上に1=16の
瞬時の前のフレーム時間1゜有するフレーム周期と、瞬
時t =joに続く後のフレーム周期をプロットして示
しである。表示セルが安定な“オフ”状態では、このセ
ルの1フレーム当たりの電圧変動は、瞬時1=1oの直
前のフレームに示されている如くである。これはフレー
ム時間1.内において、このセルにはライン時間tfの
間に、電圧1v、−vclが加わり、時間1゜−1,の
間には電圧1vc lが加わることを意味する。表示セ
ルの安定な“オン”状態は、フレーム周期当たりの電圧
変化が瞬時1=10に後続するフレーム周期に示される
如くの電圧変動を生ずることを特徴とする。この場合の
表示セルには、ライン時間1.の間にl V+ + V
c  lの電圧が加わり、時間1.−1.の間1■。1
の電圧が加わる。
瞬時1=10において、データ電圧(Vc)がスイッチ
されるので、これに続くライン時間tfには電圧1v、
+vc 1の“オン”パルスが当該セルに加わる。換言
すると、このセルは瞬時1=16において、安定な“オ
フ”状態より安定な“オン”状態にスイッチされる。表
示セルが瞬時1=18において、安定な“オフ”状態よ
り安定な“オン”状態にスイッチされるときの表示セル
の透過モードレスポンスを第4図に示す。同様に、表示
セルが瞬時t =joにおいて、安定な“オン”状態よ
り安定な“オフ”状態にスイッチされるときの表示セル
の透過モードレスポンスを第5図に示したある。
第4図及び第5図は、フレーム時間が、10;17、5
;25;60 ミIJ秒のそれぞれの場合に対する4つ
の曲線A、B、C,Dを示す。これらの何れの場合も、
液晶表示装置は128のライン電極(増倍比128)を
もつものであり、第1図に図式的に示した構造を有する
ものであった。表示セルを一方の安定状態より他方の安
定状態へ持来すために必要なスイッチング時間は第4図
及び第5図より求めることができる。次の表はこのよう
なスイッチング時間をミリ秒で示すものであり、この時
間は安定な“オン”及び“オフ”状態に到達する間の9
0%の最大透過度の変化を生ずる時間によって定義され
ている。
さらに次表は、種々のフレーム時間に対するライン選択
電圧(■1)と、データ電圧(VC)をボルトで示しで
ある。
表示セルの透過度レスポンス曲線の変化を第4図及び第
5図のケースAについて以下に説明する。
これらの図面は、透過度Tを時間tの関数とじて示すも
のであり、1=10にスイッチ“オン”を行った状態(
筆4図)と、t”=tfにスイッチ“オフ”を行った状
態(第5図)とを示すものである。t==joの瞬時の
前は表示セルは安定な“オフ”状態である。(第3図も
参照のこと) フレーム時間内に表示セルが呈する透過
度は、背景レベルTb2とピーク高さT2を有するピー
クレスポンスとを重畳したものによって形成される。(
第5図A参照)背景レベルと、ピークレスポンスとの重
畳により、すわなちこれらがそれぞれTblとT1の最
終値を有する透過度レスポンス曲線を経て“オン”状態
に到達する。この最終値は、表示セルが、フレーム時間
内において安定な“オン”状態に生ずる透過度を規定す
る。従ってかかる透過度は背景レベルTblとピーク高
さ■1を有するピークレスポンスの重畳によって形成さ
れる。このピーク高さT1は、0、5(Tbl −Tb
2)より大またはこれに等しい。ケースB、C,Dも同
様により長いフレーム時間を有する表示セルのスイッチ
ング特性を示すものである。フレーム時間が大となると
、比T、/(Tb、 −T、2)も大となる。
ケースDにおいて、t=toの瞬時の後に生ずる第1フ
レーム時間の間に表示セルが示す透過度レスポンス曲線
は、後続の各フレーム時間内のレスポンス曲線と等しい
。このフレーム時間60ミリ秒は極めて長いので、透過
度が最大値に到達し、再びより低い透過度レベルに向か
って移行するものである。この現象を避けるため、約3
0ミリ秒(ケースC)をフレーム時間として選択する必
要がある。この場合には本発明装置によってテレビジョ
ン映出が可能となる。
第4図及び第5図より、本表示装置は上述のアドレス方
法とを組合せ、急速なスイッチング時間を求めることが
できる。
この実施例はZL11694と1.19%の8811の
混合物よりなる液晶材料に関するものである。本発明の
目的を満足する液晶混合物が極めて多く得られるが、次
の群より選択されたものが好適である。
(何れも商品名) ZLI 1694  ・−・・−・−・・ 1.79%
CB 15ZLI 2293  、、、、、、、、、、
、、、、、 1.69%CB 15ZLI 2293 
−、、− 1.32%5811ZLI 2222−10
0.、、、、、、− 1.75%CB 152LI  
1557      1.69%CB 15ZLI  
1840 −  −・ 1,5% CB 152LI 
 195715        1.76% CB  
15添加物のCB15はBHOケミカル社によりその商
品名で市販されており、その仕様書によるとnシアノ−
4’−(2−メチル)−イソブチル−ビフェニールであ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明よる液晶表示装置の断面図、第2図は液
晶表示装置の可能な駆動原理を示す略図、 第3図は液晶表示装置の安定“オフ”状態より安定“オ
ン”状態ヘスイッチする状況を示す波形図、 第4図は液晶表示装置が安定オフ状態より安定オン状態
ヘスイフチされるときの各種フレーム時間に対する透過
度レスポンス曲線を示す図、第5図は液晶表示装置が安
定オフ状態より安定オン状態ヘスイッチされるときの各
種フレーム時間に対する透過度レスポンス曲線を第4図
と同様にして示す図である。 1.2・・・支持板 3.4・・・電極 6.7・・・配向層 訃・・液晶 9・・・封着縁部 10.11・・・リニアポーラライザ 特許出願人   エヌ・べ−・フィリップス・、  フ
ルーイランペンファブリケン 代理人弁理士  杉   村   暁   秀 、葡t
(10’Sl t(10−3S)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、少なくとも1個のポーラライザを有する液晶表示部
    を有し、この液晶表示部は2個の平行な支持板を有し、
    これらの支持板は互いに距離dだけ離隔している対向表
    面を有しており、その一方の表面にはライン電極のパタ
    ーンを形成し、かつ他方の表面にはカラム電極のパター
    ンが形成してあり、これらのライン電極はカラム電極と
    交差し、これらの交差点によって表示セルのマトリック
    スを構成し、これら支持板間にコレステリック添加分を
    加えたネマティック液晶の層を配置し、この液晶は正の
    誘電異方性と固有ピッチpを有している液晶表示装置に
    おいて、 比d/pが0.5と1の間の値であり、前記表面には配
    向層を設け、この配向層は液晶層の厚さdにわたり、液
    晶分子の長軸の平均方向(ディレクタ)に、πと2πの
    間に増加してゆく回転を与え、かつ一表面において液晶
    分子の傾斜角を該表面に対し0°と70°の間とし、ま
    た他方の表面においては当該表面に対し5°と70°の
    間の傾斜角を生ぜしめるようにし、本装置はさらにフレ
    ーム時間t_fをもってライン選択パルスによりライン
    電極を連続して周期的に走査するライン走査回路と、ス
    イッチすべき表示セルを選択してこれら表示セルを第1
    状態よりこの第1状態とは光学的特性の相違する第2状
    態にスイッチするためのデータパルスを選択された表示
    セルに対応するライン電極が走査されている間にカラム
    電極に加えるカラム選択回路を備え、これらのライン選
    択パルスと、データパルスと、フレーム時間t_fとを
    適切に選択し、フレーム時間において安定な“オン”状
    態にある表示セルが背景レベルT_b_1とピーク高さ
    ■_1を有するピークレスポンスの重畳によって、形成
    される透過度を有し、さらにフレーム時間において安定
    な“オフ”状態にある表示セルは背景レベルT_b_2
    とピーク高さ■_2を有するピークレスポンスの重畳に
    よって形成される透過度を有し、また安定な“オフ”状
    態より安定な“オン”状態にスイッチされる表示セルは
    、それぞれ最終値がT_b_1と■_1とを有する背景
    レベルとピークレスポンスの重畳によって形成される透
    過度レスポンス曲線を経て前記“オン”状態に到達する
    如くし、ここにおいて、■_1は0.5(T_b_1−
    T_b_2)より大であるかまたはこれに等しいことを
    特徴とする液晶表示装置。 2、安定“オフ”状態より安定“オン”状態にスイッチ
    される表示セルは、第1に生ずるフレーム時間の間の透
    過度レスポンスが、各後続のフレーム時間中の透過度レ
    スポンスに等しいことを特徴とする特許請求の範囲第1
    項記載の液晶表示装置。 3、比d/pが、約0.75であり、液晶層厚dにわた
    ってディレクタが3/2πラジアンにまで増加してゆく
    回転を示し、液晶層厚dが8ミクロンよりも小なる特許
    請求の範囲第1項または第2項記載の液晶表示装置。 4、正面側支持板と、背面側支持板とが、それぞれポー
    ラライザを有する特許請求の範囲第1項ないし第3項の
    いずれかに記載の液晶表示装置。 5、第1液晶表示部と、該第1液晶表示部の後側に位置
    する第2液晶表示部とを有し、第1液晶表示部の正面側
    支持板と、第2液晶表示部の背面側支持板とにポーララ
    イザを設け、これら両液晶表示部の間に共通のポーララ
    イザを設けた特許請求の範囲第1〜3項のいずれかに記
    載の液晶表示装置。 6、背面側支持板に反射板を設けた特許請求の範囲第4
    項記載の液晶表示装置。 7、ライン選択回路より電圧V_1のライン選択パルス
    を供給し、カラム選択回路より電圧±V_cのデータパ
    ルスを供給し、あるライン時間中の瞬時において走査さ
    れているライン電極に接続されている表示セルのうち、
    選択された表示セルにはV_1+V_cの電圧が加わり
    、選択されない表示セルにはV_1−V_cの電圧が加
    わり、当該ライン時間中の瞬時において走査されている
    ライン電極に接続されていないすべての表示セルには電
    圧±V_cが加わる如くした特許請求の範囲第1項ない
    し第6項のいずれか1つに記載の液晶表示装置。 8、画像情報によってパルス持続時間を変調されたパル
    スによってデータパルスが形成される特許請求の範囲第
    1項ないし第7項のいずれか1つに記載の液晶表示装置
    。 9、文字数字(アルファニューメリカル)表示またはテ
    レビジョン画像表示用とする特許請求の範囲第1〜8項
    のいずれか1つに記載の液晶表示装置。
JP60205173A 1984-09-19 1985-09-17 液晶表示装置 Pending JPS6177825A (ja)

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NL8402864 1984-09-19
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JPS6177825A true JPS6177825A (ja) 1986-04-21

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ID=19844488

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US (1) US4902105A (ja)
EP (1) EP0175417B1 (ja)
JP (1) JPS6177825A (ja)
KR (1) KR860002729A (ja)
CA (1) CA1243102A (ja)
DE (1) DE3577943D1 (ja)
NL (1) NL8402864A (ja)

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EP0175417A1 (en) 1986-03-26
DE3577943D1 (de) 1990-06-28
CA1243102A (en) 1988-10-11
NL8402864A (nl) 1986-04-16
US4902105A (en) 1990-02-20
KR860002729A (ko) 1986-04-28
EP0175417B1 (en) 1990-05-23

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