KR20130130287A - Ｃｉｇｓ층 형성장치 - Google Patents
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Abstract
CIGS층 형성장치가 개시된다. 본 발명에 따른 CIGS층 형성장치는 팬에 연결된 제 1 풀리와 모터의 회전축에 연결된 제 2 풀리를 연결하는 벨트가 지지수단에 의하여 지지되므로, 벨트가 항상 소정 이상의 장력을 가진다. 이로 인해, 모터의 구동력이 팬에 항상 정확하게 전달되므로, 기판으로 전달되는 챔버의 분위기 가스가 항상 균일하다. 따라서, 기판 처리 공정의 신뢰성이 향상되는 효과가 있다.
Description
본 발명은 CIGS층 형성장치에 관한 것이다.
오늘날, 고갈되어 가는 화석 연료에 대한 의존도를 줄이기 위해, 고갈될 염려가 없을 뿐만 아니라 친환경적인 태양에너지를 활용하는 태양전지(Solar Cell)에 대한 연구 개발이 활발히 진행 중이다.
이러한 연구 개발의 일환으로, 태양광의 흡수율이 높고, 태양광 또는 방사선에 대한 열화 현상이 적으며, 박막화가 가능하고, 제작상 재료비를 절감할 수 있는 CIGS{Cu(In1-xGax)Se2} 층이 형성된 박막형 태양전지가 개발되었다.
박막형 태양전지는 유리 등의 기판, 기판 상에 형성된 금속층으로 이루어진 (+)극인 전극층, 전극층 상에 형성되며 광을 흡수하는 p형의 CIGS층, CIGS층 상에 형성된 n형의 버퍼층 및 버퍼층 상에 형성된 (-)극인 투명 전극층을 포함하는 다층 적층 구조이다.
그리하여, 수광부인 투명 전극층을 통하여 태양광이 입사되면, p-n 접합 부근에서는 대략 1.04 eV 의 밴드갭 에너지를 갖는 여기된 한 쌍의 전자 및 정공이 생성된다. 그리고, 여기된 전자와 정공은 확산에 의해 p-n 접합부에 도달하고, p-n 접합부의 내부 전계에 의해 전자가 n 영역에, 정공이 p 영역에 집합하여 분리된다.
그러면, n 영역은 마이너스로 대전되고, p 영역은 플러스로 대전되며, 각 영역에 형성된 전극 간에는 전위차가 생긴다. 그리고, 전위차를 기전력으로 하여 각 전극 사이를 도선으로 연결하면 광전류가 얻어진다. 이것이 태양전지의 원리이다.
박막형 태양전지의 CIGS층을 형성하는 방법은, 기판에 형성된 전극층 상에 구리, 인듐, 갈륨의 원소를 적정 비율로 진공 스퍼터링하여 전구체막을 형성하는 전구체막 형성 공정과, 이와 같이 증착된 전구체막에 셀렌화 수소(H2Se) 기체를 흘려주면서 기판에 온도를 가하게 되는 셀렌화(selenization) 공정을 거친다. 이러한 일련의 공정에 따라, 구리(Cu), 인듐(In), 갈륨(Ga) 및 셀레늄(Se) 원소의 적정 조성 비율을 갖는 CIGS층을 형성할 수 있게 된다.
이러한 셀렌화 공정은 전구체막이 형성된 기판을 밀폐된 챔버에 로딩시키고, 챔버를 불활성 가스로 치환한 다음, 챔버에 처리 가스인 셀렌화 수소(H2Se)을 도입한 후, 챔버를 일정 온도로 승온시켜 일정 시간 유지하여, 셀렌화된 CIGS층을 형성하는 공정이다.
일반적으로, CIGS층 형성장치는 복수의 기판이 로딩되어 처리되는 공간인 챔버를 형성하는 본체, 상기 본체에 설치되며 CIGS층 형성용 분위기 가스를 순환시키는 팬, 상기 팬을 회전시키는 모터를 포함한다.
상기 챔버에 로딩된 상기 기판은 고온 분위기에서 처리된다. 그러므로, 상기 모터가 상기 챔버에 위치되면, 열에 의하여 손상될 수 있다. 이로 인해, 상기 모터는 상기 본체의 외측에 설치되고, 상기 모터의 회전력은 풀리와 벨트를 매개로 상기 팬에 전달된다. 즉, 상기 팬에는 제 1 풀리가 연결되고, 상기 모터의 회전축에는 제 2 풀리가 연결되며, 상기 제 1 풀리와 상기 제 2 풀리는 벨트에 매개로 연결된다.
상기 벨트의 장력은 장시간 사용에 의하여 또는 주위의 환경에 의하여 감소한다. 그런데, 상기와 같은 종래의 CIGS층 형성장치는 상기 벨트의 장력이 감소하였을 때, 이를 보충해주는 아무런 수단이 없으므로, 상기 모터의 회전축의 회전력이 상기 팬으로 정확하게 전달되지 못한다. 그러면, 상기 팬의 회전속도에 따라 상기 기판으로 전달되는 상기 챔버의 분위기 가스가 불균일하므로, 기판 처리 공정의 신뢰성이 저하되는 단점이 있었다.
CIGS층 형성장치와 관련된 기술은 한국공개특허공보 10-2010-0126854호 등에 개시되어 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 모터의 구동력을 팬으로 정확하게 전달함으로써, 기판 처리 공정의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 CIGS층 형성장치를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 CIGS층 형성장치는, 복수개의 기판이 로딩되어 처리되는 챔버를 제공하는 본체; 상기 본체에 설치되어 상기 챔버의 분위기 가스를 순환시키는 송풍수단; 상기 본체의 외측에 설치되어 상기 송풍수단을 회전시키는 구동부; 상기 송풍수단 및 상기 구동부에 각각 연결된 제 1 풀리 및 제 2 풀리; 상기 제 1 풀리와 상기 제 2 풀리를 연결하는 벨트; 상기 본체에 설치되며 상기 벨트의 장력(張力)이 소정 이상으로 유지되도록 지지하는 지지수단을 포함한다.
본 발명에 따른 CIGS층 형성장치는, 팬에 연결된 제 1 풀리와 모터의 회전축에 연결된 제 2 풀리를 연결하는 벨트가 지지수단에 의하여 지지되므로, 벨트가 항상 소정 이상의 장력을 가진다. 이로 인해, 모터의 구동력이 팬에 항상 정확하게 전달되므로, 기판으로 전달되는 챔버의 분위기 가스가 항상 균일하다. 따라서, 기판 처리 공정의 신뢰성이 향상되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 CIGS층 형성장치의 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 CIGS층 형성장치의 일부 절개 사시도로서, 도어측이 하강한 상태를 보인 사시도.
도 3은 도 2에 도시된 도어의 하면 사시도.
도 4는 도 3에 도시된 지지수단의 분해 사시도.
도 5는 도 4의 결합 단면도.
도 2는 도 1에 도시된 CIGS층 형성장치의 일부 절개 사시도로서, 도어측이 하강한 상태를 보인 사시도.
도 3은 도 2에 도시된 도어의 하면 사시도.
도 4는 도 3에 도시된 지지수단의 분해 사시도.
도 5는 도 4의 결합 단면도.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시하여 도시한 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있도록 충분히 상세하게 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 상호 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 특정 구조 및 특성은 일 실시예와 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미가 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에 도시된 실시예들의 길이, 면적, 두께 및 형태는, 편의상, 과장되어 표현될 수도 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 CIGS층 형성장치를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 CIGS층 형성장치의 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 CIGS층 형성장치의 일부 절개 사시도로서, 도어측이 하강한 상태를 보인 사시도이며, 도 3은 도 2에 도시된 도어의 하면 사시도이다.
도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 CIGS층 형성장치는 내부본체(111), 외부본체(114) 및 도어(117)를 가지는 스테인리스 스틸로 형성된 본체(110)를 포함한다.
내부본체(111)의 내부에는 유리 등의 기판(50)이 로딩되어 처리되는 밀폐된 공간인 챔버(111a)가 형성되고 하면에 기판(50)이 출입하는 출입구(111b)가 형성된다. 외부본체(114)는 내부본체(111)의 외면을 감싸는 형태로 설치되고, 도어(117)는 내부본체(111)의 하면에 승강가능하게 설치되어 출입구(111b)를 개폐한다.
내부본체(111)의 하면 테두리부측 및 외부본체(114)의 하면 테두리부측에는 외측 및 내측으로 각각 돌출되어 상호 밀폐 결합되는 플랜지부(112, 115)가 각각 형성된다. 내부본체(111)와 외부본체(114) 사이의 공간에는 질소 가스가 유입될 수 있다. 질소 가스는 챔버(111a)로 유입된 후술할 셀렌화 수소(H2Se)가 내부본체(111)와 외부본체(114) 사이로 누설되었을 때, 셀렌화 수소를 희석시킨다.
도어(117)는 내부본체(111)의 하측에 설치된 모터 또는 실린더 등과 같은 승강수단(미도시)에 의하여 승강하면서 출입구(111b)를 개폐하고, 이로 인해 챔버(111a)가 개방 또는 밀폐된다. 도어(117)에 의하여 출입구(111b)가 완전하게 실링되도록 도어(117)의 테두리부측에는 실링부재(미도시)가 설치될 수 있다.
도어(117)에 대하여 설명한다.
도어(117)는 내측도어(117a)와 외측도어(117b)를 포함하고, 상기 실링부재는 내측도어(117a)의 상면 테두리부측에 설치된다. 그리고, 상기 실링부재가 내부본체(111)의 하면에 더욱 밀착되도록 하기 위하여, 내측도어(117a)와 외측도어(117b) 사이에는 탄성부재(미도시)가 개재될 수 있다.
상세히 설명하면, 외측도어(117b)는 상기 승강수단에 지지되고, 외측도어(117b)와 내측도어(117a)는 상기 탄성부재를 매개로 상호 연결된다. 그러면, 상기 승강수단에 의하여 외측도어(117b)가 상승하면, 외측도어(117b)에 의하여 내측도어(117a)가 상승하고, 내측도어(117a)의 상승에 의하여 내측도어(117a)에 설치된 상기 실링부재가 내부본체(111)의 하면에 접촉된다. 그런데, 외측도어(117b)가 상기 승강수단에 지지되어 있으므로, 상기 탄성부재의 탄성력에 의하여, 내측도어(117a)는 내부본체(111)의 하면측으로 탄성 지지된다. 따라서, 상기 실링부재가 내부본체(111)의 하면에 더욱 밀착되는 것이다.
내측도어(117a)의 상면에는 복수의 단열판(미도시)과 열전달판(미도시) 및 복수의 히터(미도시)가 설치될 수 있다. 상기 열전달판과 상기 히터는 기판(50)을 처리하기 위하여 챔버(111a)로 유입된 분위기 가스를 소정 온도로 가열하고, 상기 단열판은 상기 히터에 의하여 가열된 챔버(111a)의 분위기 가스의 열이 외부로 방출되는 것을 방지한다.
기판(50)은 상하로 기립된 형태로 복수개가 상호 간격을 가지면서 보트(130)에 지지되어 챔버(111a)에 로딩되어 처리된다. 보트(130)는 상하면이 개방되며 내면에는 기판(50)의 테두리부측이 삽입 지지되는 지지홈(미도시)이 형성된다.
내측도어(117a)와 외측도어(117b)와 보트(130)는 함께 승강한다.
전극층과 적정 원소 비율로 형성된 구리, 인듐, 갈륨으로 이루어진 전구체막이 형성된 기판(50)을 보트(130)에 지지시킨 다음, 보트(130)를 내측도어(117a)의 상측에 탑재 지지시킨다. 그 후, 외측도어(117b)을 상승시키면, 보트(130)가 챔버(111a)에 위치되고, 챔버(111a)는 밀폐된다. 이러한 상태에서, 챔버(111a)에 질소 가스를 유입한 다음, 셀렌화 가스((H2Se)를 주입하여 소정 온도에서 CIGS층을 형성하고, CIGS층 형성한 다음에는 또 다른 소정 온도에서 황화 가스(H2S)를 주입하여 기판(50)에 형성된 CIGS층을 처리한다.
내측도어(117a)의 상면에는 송풍수단인 팬(140)과 확산판(150)이 설치된다. 팬(140)은 CIGS층 형성에 필요한 챔버(111a)의 분위기 가스를 순환시키고, 확산판(150)은 분위기 가스가 복수의 기판(50)으로 균일하게 전달되도록 함과 동시에, 하나의 기판(50)의 전체면에 균일하게 전달되도록 한다. 확산판(150)의 직상방에 보트(130)가 설치된다.
따라서, 팬(140)에서 배출되는 챔버(111a)의 분위기 가스는 난류를 형성하지 않고 내부본체(111)의 측면측으로 균일하게 배출된다. 그리고, 팬(140)에 의하여 내부본체(111)의 측면측으로 배출된 챔버(111a)의 분위기 가스는 내부본체(111)의 측면을 타고 상승한 다음, 보트(130)의 상면으로 유입되고, 기판(50)과 기판(50) 사이를 통과한 다음, 보트(130)의 하면과 확산판(150)을 통과하여 팬(140)의 중앙부로 유입된다.
내부본체(111)의 내부에는 챔버(111a)의 분위기 가스를 소정 온도로 가열하는 바형상의 히터(160)가 설치된다.
내부본체(111)의 내면은 챔버(111a)의 분위기 가스와 접촉하므로, 챔버(111a)의 분위기 가스에 의하여 내부본체(111)의 내면이 손상될 수 있다. 이를 방지하기 위하여 내부본체(111)의 내면은 코팅된다.
챔버(111a)의 분위기 가스가 가열되면, 내부본체(111)가 열팽창된다. 그런데, 내부본체(111)의 외면과 내면이 상이하게 열팽창되면, 내부본체(111)의 내면에 형성된 상기 코팅이 손상될 수 있으므로, 내부본체(111)와 외부본체(114)의 사이에도 히터(미도시)가 설치될 수 있다.
팬(140)은 구동부인 모터(170)에 의하여 회전한다. 그런데, 모터(170)의 회전축(미도시)이 챔버(111a)에 위치되면, 열에 의하여 상기 회전축이 손상될 수 있다. 이로 인해, 모터(170)를 본체(110)의 외측에 설치하고, 팬(140)과 모터(170) 사이에 동력전달수단을 개재하여 모터(170)의 구동력을 팬(140)에 전달한다.
상기 동력전달수단에 대하여 도 3 내지 도 5를 참조하여 설명한다. 도 4는 도 3에 도시된 지지수단의 분해 사시도이고, 도 5는 도 4의 결합 단면도이다.
도시된 바와 같이, 팬(140)의 축(141)에는 제 1 풀리(181)가 결합되고, 모터(170)의 상기 회전축에는 제 2 풀리(183)가 결합된다. 그리고, 제 1 풀리(181)와 제 2 풀리(183)는 벨트(185)에 의하여 상호 연결된다. 따라서, 모터(170)의 상기 회전축이 회전하면, 제 2 풀리(183) → 벨트(185) → 제 1 풀리(181) → 축(141)이 연동하여 회전하고, 이로 인해 팬(140)이 회전한다. 모터(170)의 상기 회전축과 제 2 풀리(183) 사이에는 베벨기어(미도시) 등이 개재될 수 있음은 당연하다.
벨트(185)의 장력은 장시간 사용에 의하여 또는 설치되어 사용되는 주위의 환경에 의하여 감소한다. 그러면, 모터(170)의 상기 회전축의 회전력이 팬(140)에 정확하게 전달되지 못한다. 이를 방지하기 위하여, 본 실시예에 따른 CIGS층 형성장치에는 벨트(185)의 장력(張力)이 소정 이상으로 유지되도록 지지하는 지지수단이 마련된다.
상세히 설명하면, 상기 지지수단은 결합부재(191), 지지부재(193), 탄성부재(195)를 포함한다.
결합부재(191)는 본체(110)의 외측도어(117b)의 하면에 지지판(118)을 매개로 결합되는 결합편(191a)과 결합편(191a)의 일단부측에서 하측으로 돌출 형성되며 지지공(191bb)이 형성된 돌출편(191b)을 가진다.
지지부재(193)는 지지공(191bb)에 일측이 삽입 지지되어 직선운동가능하게 설치된 안내바(193a), 안내바(193a)와 타측에 결합된 브라켓(193b) 및 브라켓(193b)에 회전가능하게 설치되어 벨트(185)와 접촉하는 롤러(193c)를 가진다.
그리고, 스프링 등과 같은 탄성부재(195)는 안내바(193a)를 감싸는 형태로 설치되어 지지부재(193)를 벨트(185)측으로 탄성 지지한다. 탄성부재(195)에 의하여 지지부재(193)가 벨트(185)측으로 탄성 지지되므로, 롤러(193c)는 벨트(185)와 접촉하여 벨트(185)를 내측으로 누른다. 그러면, 벨트(185)가 소정 이상의 장력을 가지면서 제 2 풀리(183)의 회전력을 제 1 풀리(181)로 정확하게 전달한다. 그리고, 사용 중, 벨트(185)의 장력이 감소하면, 탄성부재(195)의 탄성력에 의하여 지지부재(193)가 벨트(185)측으로 더 이동하므로, 벨트(185)는 항상 소정 이상의 장력을 가진다.
결합편(191a)에는 관통공(197a)이 형성된 지지블럭(197)이 결합될 수 있고, 관통공(197a)은 지지공(191bb)과 연통된다. 그리고, 관통공(197a)에는 부시(199)가 삽입 지지되며, 안내바(193a)의 일측은 부시(199)를 관통하여 지지공(191bb)에 삽입 지지된다.
부시(199)의 일측은 돌출편(191b)에 지지되고, 탄성부재(195)는 안내바(193a)를 감싸는 형태로 설치되어 일측은 부시(199)의 타측과 접촉하고 타측은 브라켓(193b)과 접촉하여 지지부재(193)를 벨트(185)측으로 탄성 지지한다. 부시(199)의 일측이 돌출편(191b)에 접촉 지지되고, 롤러(193c)가 벨트(185)에 접촉 지지되므로, 지지부재(193)와 탄성부재(195)와 부시(199)가 결합부재(191)로부터 이탈되는 것이 방지된다.
본 실시예에 따른 CIGS층 형성장치는 팬(140)에 연결된 제 1 풀리(181)와 모터(170)의 상기 회전축에 연결된 제 2 풀리(183)를 연결하는 벨트(185)가 상기 지지수단에 의하여 지지되므로, 벨트(185)가 항상 소정 이상의 장력을 가진다. 이로 인해, 모터(170)의 구동력이 팬(140)에 항상 정확하게 전달되므로, 기판(50)으로 전달되는 챔버(111a)의 분위기 가스가 항상 균일하다. 따라서, 기판 처리 공정의 신뢰성이 향상된다.
본 발명은 상술한 바와 같이 바람직한 실시예를 예로 들어 도시하여 설명하였으나, 상기 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형과 변경이 가능하다. 그러한 변형예 및 변경예는 본 발명과 첨부된 특허청구범위의 범위 내에 속하는 것으로 보아야 한다.
110: 본체
140: 팬
170: 모터
191: 결합부재
193: 지지부재
195: 탄성부재
140: 팬
170: 모터
191: 결합부재
193: 지지부재
195: 탄성부재
Claims (4)
- 복수개의 기판이 로딩되어 처리되는 챔버를 제공하는 본체;
상기 본체에 설치되어 상기 챔버의 분위기 가스를 순환시키는 송풍수단;
상기 본체의 외측에 설치되어 상기 송풍수단을 회전시키는 구동부;
상기 송풍수단 및 상기 구동부에 각각 연결된 제 1 풀리 및 제 2 풀리;
상기 제 1 풀리와 상기 제 2 풀리를 연결하는 벨트;
상기 본체에 설치되며 상기 벨트의 장력(張力)이 소정 이상으로 유지되도록 지지하는 지지수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 CIGS층 형성장치. - 제1항에 있어서,
상기 지지수단은,
상기 본체에 결합된 결합부재;
일측은 상기 결합부재에 삽입 지지되고 타측은 상기 벨트와 접촉된 지지부재;
상기 지지부재를 상기 벨트측으로 탄성 지지하는 탄성부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 CIGS층 형성장치. - 제2항에 있어서,
상기 결합부재는 상기 본체에 결합되는 결합편과 상기 결합편의 일단부측에서 돌출 형성되며 지지공이 형성된 돌출편을 가지고,
상기 지지부재는 상기 지지공에 일측이 삽입 지지되어 직선운동가능하게 설치된 안내바와 상기 안내바와 타측에 결합된 브라켓과 상기 브라켓에 회전가능하게 설치되어 상기 벨트와 접촉하는 롤러를 가지는 것을 특징으로 하는 CIGS층 형성장치. - 제3항에 있어서,
상기 결합편에는 관통공이 형성된 지지블럭이 결합되고,
상기 관통공에는 부시가 삽입 지지되며,
상기 안내바의 일측은 상기 부시를 관통하여 상기 지지공에 삽입 지지되고,
상기 부시의 일측은 상기 돌출편에 지지되며,
상기 탄성부재는 상기 안내바를 감싸는 형태로 설치되어 일측은 상기 부시의 타측과 접촉하고 타측은 상기 브라켓과 접촉하는 것을 특징으로 하는 CIGS층 형성장치.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020120053968A KR20130130287A (ko) | 2012-05-22 | 2012-05-22 | Ｃｉｇｓ층 형성장치 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1020120053968A KR20130130287A (ko) | 2012-05-22 | 2012-05-22 | Ｃｉｇｓ층 형성장치 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20130130287A true KR20130130287A (ko) | 2013-12-02 |
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ID=49979986
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| KR1020120053968A KR20130130287A (ko) | 2012-05-22 | 2012-05-22 | Ｃｉｇｓ층 형성장치 |
Country Status (1)
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|---|---|
| KR (1) | KR20130130287A (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20200106310A (ko) * | 2019-03-04 | 2020-09-14 | 주식회사 원익아이피에스 | 기판처리 장치의 반응기 및 이를 포함하는 기판처리 장치 |
-
2012
- 2012-05-22 KR KR1020120053968A patent/KR20130130287A/ko not_active Application Discontinuation
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