KR20070068961A - Method of manufacturing for light emitting diodes - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 종래 기술의 제 1 실시예에 따른 전계발광소자의 단면도.1 is a cross-sectional view of an electroluminescent device according to a first embodiment of the prior art.
도 2는 도 1 상의 A 영역의 부분 확대도.2 is an enlarged view of a portion A of FIG. 1;
도 3은 종래 기술의 제 2 실시예에 따른 전계발광소자의 단면도.3 is a cross-sectional view of an electroluminescent device according to a second embodiment of the prior art.
도 4는 종래 기술의 제 1 실시예에 따른 전계발광소자의 단면도.4 is a cross-sectional view of an electroluminescent device according to a first embodiment of the prior art.
도 5는 종래 기술의 제 2 실시예에 따른 전계발광소자의 단면도.5 is a cross-sectional view of an electroluminescent device according to a second embodiment of the prior art.
도 6a 내지 도 6b는 본 발명에 따른 전계발광소자의 H2 플라즈마 처리 공정도.6a to 6b are H2 plasma treatment process diagram of the electroluminescent device according to the present invention.
도 7은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 전계발광소자의 단면도.7 is a cross-sectional view of an electroluminescent device according to a first embodiment of the present invention.
도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 전계발광소자의 단면도.8 is a cross-sectional view of an electroluminescent device according to a second embodiment of the present invention.
* 도면의 주요부호에 대한 설명 *Explanation of the main symbols in the drawings
10 : 전계발광소자 12 : 기판10
14 : 애노드 전극 16 : 정공 주입/수송층14
18 : 발광층 20 : 전자 주입/수송층18: light emitting layer 20: electron injection / transport layer
22 : 캐소드 전극 24 : 보호부22
24a : 보호용 기판 24b : 게터(Getter)24a:
32 : 기판 34 : 캐소드 전극32
36 : 전자 주입/수송층 38 : 발광층36: electron injection / transport layer 38: light emitting layer
40 : 정공 주입/수송층 42 : 애노드 전극40: hole injection / transport layer 42: anode electrode
52 : 기판 54 : 제 1 전극52
D : 산화물 및 이물질 층 F1 : 제 1 발광D: oxide and foreign material layer F1: first light emission
F2 : 제 2 발광 L : 발광부F2: second light emitting L: light emitting
S : 실란트S: Sealant
본 발명은 H2 플라즈마 처리를 통해 소자의 안정성과 발광 효율을 향상시키는 전계발광소자의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing an electroluminescent device that improves the stability and luminous efficiency of the device through H 2 plasma treatment.
이하 종래 기술 및 본 발명을 설명함에 있어, 전계발광소자의 발광층을 유기물로 형성한 경우로 예를 들어 설명한다.In the following description of the prior art and the present invention, the light emitting layer of the electroluminescent device is formed of an organic material.
전계발광소자는 전자(election)주입 전극(cathode)과 정공(hole)주입 전극(anode)으로부터 각각 전자와 정공을 발광층 내부로 주입시켜, 주입된 전자와 정공이 결합한 엑시톤(exciton)이 여기상태로부터 기저상태로 떨어질 때 발광하는 자발 광 소자이다.The electroluminescent device injects electrons and holes into the light emitting layer from an electron injection electrode and a hole injection electrode, respectively, and excitons of the injected electrons and holes combine from the excited state. It is a self-luminous device that emits light when it falls to the ground state.
또한, 전계발광소자는 낮은 전압에서 구동이 가능하고, 박형 등의 장점을 지니고 있다. 이러한 전계발광소자는 광시야각과 빠른 응답속도 등 종래 액정표시장치에서 문제로 지적되던 단점을 해결할 수 있는 차세대 디스플레이로 주목받고 있다.In addition, the electroluminescent device can be driven at a low voltage and has advantages such as thinness. The electroluminescent device is attracting attention as a next-generation display that can solve the disadvantages pointed out as a problem in the conventional liquid crystal display, such as wide viewing angle and fast response speed.
전계발광소자는 발광방식에 따라 기판에 대향하는 방향으로 발광하는 상부발광형 전계발광소자(Top-Emission LED)와 기판 방향으로 발광하는 하부발광형 전계발광소자(Bottom-Emission LED)로 구분된다.Electroluminescent devices are classified into top-emission LEDs emitting light in a direction opposite to the substrate and bottom-emission LEDs emitting in the direction of the substrate according to the light emitting method.
도 1은 종래 기술의 제 1 실시예에 따른 전계발광소자의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of an electroluminescent device according to a first embodiment of the prior art.
도 1을 참조하면, 종래 기술의 제 1 실시예에 따른 전계발광소자(10)는 상부 발광형으로 구동부가 패터닝된 기판(12) 상에 발광부(L)가 형성되어 있었고, 발광부(L) 상에 캐소드 전극(24)이 형성되어 있었다. 또한, 발광부(L) 및 캐소드 전극(24)의 수분 및 공기 등에 의한 산화, 열화 현상을 방지하기 위하여, 보호용 기판(24a)과 게터(24b, getter)로 구성된 보호부(24)가 실란트(S)로 기판(12)상에 봉지되어 있었다.Referring to FIG. 1, in the
도 2는 도 1 상의 A 영역의 부분 확대도이다. FIG. 2 is a partially enlarged view of region A on FIG. 1.
도 2를 참조하면, 기판(12)상에 정공을 제공하는 애노드 전극(14)이 형성되어 있었고, 그 위에 정공 주입/수송층(16)과 발광층(18) 및 전자 주입/수송층(20) 이 순차적으로 적층되어 발광부(L)가 형성되어 있었다. 전술한 발광부(L) 상에는 발광부에 전자를 공급하는 캐소드 전극(22)이 형성되어 있었다. Referring to FIG. 2, an
이때, 전술한 애노드 전극(14)은 전술한 발광부(L)의 발광을 기판(12)의 대향하는 방향으로 반사시키는 반사막 역할을 하여, 소자의 발광은 발광부(L)로부터 직접 외부로 발광되는 제 1 발광(F1)과, 발광부(L)로부터 기판(12)으로 발광되고 전술한 애노드 전극(14)에 반사되어 외부로 발광되는 제 2 발광(F2)으로 구현되었다.At this time, the above-described
도 3은 종래 기술의 제 2 실시예에 따른 전계발광소자의 단면도로 도 2와 같은 스케일이다. 3 is a cross-sectional view of an electroluminescent device according to a second exemplary embodiment of the prior art, and has the same scale as FIG. 2.
도 3을 참조하면, 종래 기술의 제 2 실시예에 따른 전계발광소자는 역전환 상부발광형(Inverted Top-Emission)으로 기판(32)상에 전자 주입 및 자체 발광의 반사막 역할을 하는 캐소드 전극(34)이 형성되어 있었고, 그 위에 전자 주입/수송층(36)과 발광층(38) 및 정공 주입/수송층(40)이 순차적으로 적층되어 발광부(L)가 형성되어 있었다. 전술한 발광부(L) 상에는 발광부(L)에 접촉 형성되어 정공을 공급하는 애노드 전극(42)이 형성되어 있었다.Referring to FIG. 3, the electroluminescent device according to the second embodiment of the prior art has a cathode electrode which serves as a reflective film for electron injection and self-emission on the
전술한 캐소드 전극(34)은 전술한 제 1 실시예의 애노드 전극(14)과 동일한 원리로 반사막 역할을 하였다.The above-described
이상과 같은 구조의 종래 전계발광소자를 제작하는 데 있어서, 기판 쪽에 상대적으로 가깝게 형성되어 있는 전극은 반사막으로서도 역할을 해야하기 때문에 예 를 들어, 애노드 전극일 경우 높은 일함수와 높은 반사율이 매우 중요한 특성이었고, 또한 낮은 표면 조도, 기판과의 우수한 접합성, 용이한 에칭성, 내환경성 등의 특성이 추가로 필요하였다.In fabricating a conventional electroluminescent device having the above structure, since the electrode formed relatively close to the substrate side should also serve as a reflective film, for example, in the case of the anode electrode, a high work function and a high reflectance are very important characteristics. In addition, it further required properties such as low surface roughness, excellent bonding to the substrate, easy etching, environmental resistance and the like.
이러한 특성을 충족시키는 재료로는 예를 들어, Ag합금 또는 Al합금이 적합하였으나, Ag합금의 경우 내환경성이 좋지 않기 때문에 종래에는 Al합금이 주로 사용되어 왔다. 그러나, Al합금의 경우 산소나 수분 등과의 높은 반응성이 문제가 되었다. 특히, Al이 50%이상 첨가된 합금 전극을 사용할 경우, 전극 표면에 산화물 및 이물질 층이 형성되어 발광부에 정공 또는 전자의 주입이 용이하지 않았다.For example, Ag alloy or Al alloy is suitable as a material that satisfies these characteristics. However, Al alloy has been mainly used since Ag alloy has poor environmental resistance. However, in the case of Al alloys, high reactivity with oxygen, moisture, and the like has become a problem. In particular, when an alloy electrode containing 50% or more of Al is used, an oxide and a foreign material layer are formed on the electrode surface, and thus it is not easy to inject holes or electrons into the light emitting part.
이에 따라, leakage current량이 늘어나 구동 전압이 증가하므로 소자의 안정성을 크게 저하시키는 심각한 문제가 발생하였다.Accordingly, since the leakage current increases, the driving voltage increases, thereby causing a serious problem of greatly deteriorating the stability of the device.
또한, 증가된 구동 전압이 구동열을 증가시켜 소자 내 유기물이 열화되므로 디스플레이 상 다크 스팟(dark spot)이 발생하여 수명 및 신뢰도가 저하되는 문제점이 발생하였다. In addition, since the increased driving voltage increases the driving heat and deteriorates the organic material in the device, dark spots occur on the display, thereby degrading the lifetime and reliability.
이러한 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 공정상 전계발광소자 내에서 반사막 역할을 하는 전극의 표면에 형성되는 산화물 및 이물질 층을 제거하여, 전술한 전극으로부터 발광부에 정공 또는 전자의 주입을 용이하게 하므로, 구동 전압 및 구동열을 낮춰 안정성과 수명 및 신뢰도가 향상된 전계발광소자를 구현할 수 있는 전계발광소자의 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.In order to solve this problem, the present invention removes the oxide and foreign material layer formed on the surface of the electrode that acts as a reflective film in the electroluminescent device in the process, thereby facilitating the injection of holes or electrons to the light emitting part from the electrode described above. It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing an electroluminescent device capable of realizing an electroluminescent device having improved stability, lifetime and reliability by lowering driving voltage and driving heat.
이상과 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은 기판 상에 제 1 전극을 형성하는 제 1 전극 형성단계와, 전술한 제 1 전극 상에 형성된 산화물 또는 이물질을 H2 플라즈마 처리로 제거하는 전극 후처리 단계와, 전술한 전극 후처리 단계를 거친 전술한 제 1 전극 상에 제 1 전하 주입/수송층과 발광층 및 제 2 전하 주입/수송층을 적층하여 발광부를 형성하는 발광부 형성단계와, 전술한 발광부 상에 투명하거나 반투명한 제 2 전극을 형성하는 제 2 전극 형성단계를 포함하는 전계발광소자의 제조방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a first electrode forming step of forming a first electrode on a substrate and the oxide or foreign matter formed on the first electrode described above H 2 An emission post-processing step of forming an emission part by stacking a first charge injection / transport layer, a light emitting layer, and a second charge injection / transport layer on the first electrode after the electrode post-treatment step removed by plasma treatment and the aforementioned electrode post-treatment step It provides a method of manufacturing an electroluminescent device comprising a forming step and a second electrode forming step of forming a transparent or semi-transparent second electrode on the above-described light emitting portion.
전술한 전계발광소자의 제조방법은 전술한 제 1 전극 형성단계에서 전술한 제 1 전극은 불투명하거나 반투명한 재질로 형성되며 전술한 기판에 대향하는 방향으로 전술한 발광부의 발광을 반사하는 것을 특징으로 한다.The method of manufacturing the electroluminescent device described above is characterized in that in the above-described first electrode forming step, the above-described first electrode is formed of an opaque or translucent material and reflects the light emission of the above-mentioned light emitting part in a direction opposite to the above-described substrate. do.
또한, 전술한 발광부 형성단계에서 전술한 제 1 전하 주입/수송층은 전술한 제 1 전극으로부터 정공을 주입받아 전술한 발광층으로 수송하고, 전술한 제 2 전하 주입/수송층은 전술한 제 2 전극으로부터 전자를 주입받아 전술한 발광층으로 수송하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the above-described light emitting part forming step, the aforementioned first charge injection / transport layer receives holes from the above-described first electrode and transports the same to the above-mentioned light emitting layer, and the above-mentioned second charge injection / transport layer is formed from the above-mentioned second electrode. The electrons are injected and transported to the light emitting layer described above.
또한, 전술한 제 1 전극 형성단계에서 전술한 제 1 전극은 Al 또는 Al합금인 것을 특징으로 한다.In addition, the above-mentioned first electrode in the above-described first electrode forming step is characterized in that the Al or Al alloy.
한편, 전술한 전극 후처리 단계에서 H2 플라즈마 처리는 100% H2로 조성된 분위기에서 진행되는 것을 특징으로 한다.On the other hand, in the electrode post-treatment step described above H 2 Plasma treatment is characterized in that the progress in the atmosphere composed of 100% H 2 .
다른 측면에서, 전술한 전극 후처리 단계에서 H2 플라즈마 처리는 10% 이상 의 H2와 Ar, N2, Ne, He, Kr, Xe 중 어느 하나 또는 하나 이상의 혼합 가스 분위기에서 진행되는 것을 특징으로 한다.In another aspect, H 2 in the electrode post-treatment step described above Plasma treatment is characterized in that at least 10% of H 2 and Ar, N 2 , Ne, He, Kr, Xe or in one or more mixed gas atmosphere.
전술한 전극 후처리 단계에서 플라즈마 파워소스는 CCP(Capacitively Coupled Plasma), TCP(Transfer coupled Plasma), ICP(Inductive coupled Plasma), ECRP(Electron Cyclotron Resonance Plasma) 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.The plasma power source in the above electrode post-treatment step is characterized in that any one of Capacitively Coupled Plasma (CCP), Transfer coupled Plasma (TCP), Inductive coupled Plasma (ICP), Electron Cyclotron Resonance Plasma (ECRP).
또한, 전술한 제 1 전극 형성단계와 전극 후처리 단계와 발광부 형성단계 및 제 2 전극 형성단계의 압력 조건은 10-3 ~ 10 Torr인 것을 특징으로 한다.In addition, the above-described pressure conditions of the first electrode forming step, the electrode post-treatment step, the light emitting part forming step and the second electrode forming step may be 10 −3 to 10 Torr.
또한, 전술한 발광부 형성단계에서는 발광층을 유기물로 형성하는 것을 특징으로 한다.In the above-described light emitting portion forming step, the light emitting layer is formed of an organic material.
도 4 및 도 5는 종래 기술의 제 1 및 제 2 실시예에 따른 전계발광소자의 단면도로, 전술한 종래 기술 상의 문제인 반사막 역할을 하는 전극 상에 형성된 산화물 및 이물질 층(D)을 볼 수 있다.4 and 5 are cross-sectional views of the electroluminescent devices according to the first and second embodiments of the prior art, where the oxide and foreign material layer (D) formed on the electrode serving as the reflective film, which is a problem of the prior art described above, can be seen. .
이와 같이 공정상 원치 않는 산화물 및 이물질 층(D)을 제거하기 위해 본 발명의 전계발광소자는 H2 플라즈마 처리단계를 거치게 된다.As such, the electroluminescent device of the present invention undergoes an H 2 plasma treatment step to remove unwanted oxide and foreign material layers (D).
도 6a 내지 도 6b는 본 발명에 따른 전계발광소자의 H2 플라즈마 처리 공정도로, 공정상 챔버 내 공정 대상이 되는 기판과 반응 물질에 초점을 맞추었다.6A to 6B are H 2 plasma treatment process diagrams of an electroluminescent device according to the present invention, focusing on a substrate and a reactant which are a process target in a chamber.
이에 따라, 도 6a 내지 도 6b는 전계발광소자의 제조 공정상, 기판(52)Accordingly, FIGS. 6A to 6B show the
상에 패터닝된 전극의 표면에 형성된 산화물 및 이물질 층(D)을 제거하는 과정으로 H2 플라즈마 처리 공정의 전후 상태를 도시한다.The process of removing the oxide and the foreign material layer (D) formed on the surface of the electrode patterned on it shows the before and after state of the H 2 plasma treatment process.
위에서 설명한 H2 플라즈마 처리 공정의 과정과 원리를 상술하면 다음과 같다.The process and principle of the H 2 plasma treatment process described above are as follows.
기판(52) 상에 예를 들어, Thermal evaporation, E-beam evaporation, sputter, CVD 중 어느 하나의 방법으로 제 1 전극(54)을 패터닝한다.For example, the
이때, 전술한 제 1 전극(54)은 전도율 및 반사율이 높은 재료로 예를 들어, Al합금으로 형성한다.At this time, the
Al합금은 전술한 바와 같이 수분 또는 산소 등과 반응성이 좋기 때문에, 도시한 바와 같이 제 1 전극(54) 상에 자연 산화막(D)이 형성된다.As described above, since the Al alloy has good reactivity with moisture or oxygen, a natural oxide film D is formed on the
전술한 자연 산화막(D)을 제거하기 위해, 본 발명에서는 H2 플라즈마 처리를 하게 되며 이때, H2 플라즈마 처리의 고효율성을 위해 공정 챔버 내부는 예를 들어, 100% H2 로 조성하거나, Ar, N2, Ne, He, Kr, Xe 중 어느 하나 또는 하나 이상의 gas와 H2의 혼합 gas 분위기로 조성한다. 전술한 혼합 gas 분위기는 H2가 적어도 10% 이상 포함되는 조성비를 사용한다.In order to remove the above-described natural oxide film (D), the present invention is subjected to the H 2 plasma treatment, in which the inside of the process chamber, for example, 100% H 2 or, for the high efficiency of the H 2 plasma treatment, N 2 , Ne, He, Kr, Xe any one or more of the composition of the gas and H 2 gas composition. The mixed gas atmosphere described above uses a composition ratio containing at least 10% of H 2 .
또한, H2 플라즈마를 형성하기 위한 파워 소스(Power Source)로는 예를 들어, CCP(Capacitively Coupled Plasma), TCP(Transfer coupled Plasma), ICP(Inductive coupled Plasma), ECRP(Electron Cyclotron Resonance Plasma)중 어 느 하나를 사용할 수 있으며, 가급적 Plasma 밀도가 높은 방식을 사용하는 것이 바람직하다. In addition, the power source for forming the H 2 plasma, for example, Capacitively Coupled Plasma (CCP), Transfer coupled Plasma (TCP), Inductive coupled Plasma (ICP), ECRP (Electron Cyclotron Resonance Plasma) One can be used, preferably using a high plasma density method.
이때, 사용하는 파워 소스는 전극의 면적에 따라 달리 선택하여야 하며, 0.01W/cm2 내지 100W/cm2의 파워범위에서 선택하는 것이 바람직하다.At this time, the power source to be used should be selected differently according to the area of the electrode, it is preferable to select in the power range of 0.01W / cm 2 to 100W / cm 2 .
또한, H2 플라즈마 처리의 효과적인 반응성을 위해 기판 쪽에서 bias를 가하되, RF 파워(Radio Frequency Power)를 채택 적용하여 -10 내지 -1000V 범위 내의 bias를 가하는 것이 바람직하다.In addition, while biasing the substrate side for effective reactivity of the H 2 plasma treatment, it is preferable to apply a bias within the range of -10 to -1000V by applying RF power (Radio Frequency Power).
또한, 위에서 설명한 모든 공정은 10-3 ~ 10 Torr의 압력 조건에서 진행되는 것이 바람직하다. In addition, all the processes described above is preferably carried out under pressure conditions of 10 -3 ~ 10 Torr.
이러한 H2 플라즈마 처리 과정 상의 물질 간 반응관계를 보면, Plasma에 투입된 H2가 H+이온으로 분해되어 Al합금 전극의 표면 상 산화물과 반응하여 H2O 또는 OH-이온 형태로 외부로 방출됨으로써 Al합금 전극의 표면 상 산화물 및 이물질을 제거하게 된다. In the reaction relationship between materials in the H 2 plasma treatment process, H 2 injected into the plasma is decomposed into H + ions, reacted with an oxide on the surface of the Al alloy electrode, and released to the outside in the form of H 2 O or OH − ions. Oxides and foreign substances on the surface of the alloy electrode are removed.
이상과 같은 H2 플라즈마 처리를 통해 본 발명은 소기 목적을 달성할 수 있으며, 그에 따른 공정 결과물로서 도 7 및 도 8에 본 발명의 전계발광소자의 구조를 도시하였다.Through the H 2 plasma treatment as described above, the present invention can achieve the intended purpose, and the structure of the electroluminescent device of the present invention is illustrated in FIGS. 7 and 8 as a result of the process.
도 7 및 도 8은 본 발명의 제 1 및 제 2 실시예에 따른 전계발광소자의 단면 도로, 도 7은 도 4의 H2 플라즈마 처리 후 상태도를, 도 8은 도 5의 H2 플라즈마 처리 후 상태도를 도시한다.7 and 8 are cross-sectional roads of the electroluminescent device according to the first and second embodiments of the present invention, FIG. 7 is a state diagram after the H 2 plasma treatment of FIG. 4, and FIG. 8 is a view after the H 2 plasma treatment of FIG. 5. Shows a state diagram.
이상 본 발명은 액티브 매트릭스형뿐만 아니라, 패시브 매트릭스 형의 경우에도 적용 가능하다.The present invention is applicable not only to the active matrix type but also to the passive matrix type.
이상 본 발명에서는 단방향 발광형의 경우로 예를 들어 도시 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 이에 국한되지 않으며 양면 발광형의 경우에도 적용가능하다.As described above, the present invention has been described with reference to, for example, a unidirectional light emitting type, but the present invention is not limited thereto and may be applied to a double sided light emitting type.
이상 종래 기술 및 본 발명을 설명함에 있어, 발광부에 유기물 발광층을 채택 적용한 경우로 예를 들어 설명하였으나, 본 발명은 이에 국한되지 않으며, 발광부에 유기물뿐만 아니라 무기물 또한 이용 가능한 전계발광 표시장치(LED)의 범주로 이해하여야 한다.In the above description of the prior art and the present invention, the organic light emitting layer is adopted by applying the organic light emitting layer to the light emitting unit. However, the present invention is not limited thereto. LED's category should be understood.
이상 다양한 실시예를 들어 본 발명에 대하여 서술하였으나, 본 발명의 범위는 전술한 상세 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고, 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다. While the present invention has been described with reference to various embodiments, the scope of the present invention is indicated by the following claims rather than the foregoing description, and all changes derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts. Or variations should be construed as being included in the scope of the invention.
위에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 공정상 전계발광소자 내에서 반사막 역할을 하는 전극의 표면에 형성되는 산화물 및 이물질 층을 제거하여, 전술한 전극 으로부터 발광부에 정공 또는 전자의 주입을 용이하게 하므로 구동 전압을 낮출 수 있다. 또한, 본 발명은 구동열을 낮추어 소자 내 유기물의 열화 및 디스플레이상의 다크 스팟(dark spot) 발생을 억제할 수 있다. As described above, the present invention removes the oxide and foreign material layer formed on the surface of the electrode that acts as a reflective film in the electroluminescent device in the process, thereby facilitating the injection of holes or electrons from the electrode described above to the light emitting part. Can lower the voltage. In addition, the present invention can lower the driving heat to suppress deterioration of organic matter in the device and generation of dark spots on the display.
궁극적으로 본 발명은 소자의 안정성과 수명 및 신뢰도를 향상시킬 수 있다.Ultimately, the present invention can improve the stability, lifetime and reliability of the device.
Claims (9)
Priority Applications (1)
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