TW202340828A - 抗重力瑕疵之液晶裝置以及相關方法 - Google Patents
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Abstract
在一個態樣中，提供一種液晶胞元。液晶胞元具有介於至少0.01 MPa-mm至不大於1 MPa-mm的範圍內的間隔物勁度因數，胞元間隙的橫截面厚度變化不大於如沿著液晶胞元的長度量測的目標胞元間隙橫截面厚度的6.5%，且液晶胞元具有不大於10 vol. %的壓力底部填充劑。
Description
相關申請之交互參照
本申請主張根據專利法的2021年11月24日提交的美國臨時申請第63/282,823號的優先權權益，該申請的內容以全文引用的方式併入本文中。
一般而言，本說明書係針對用以控制、防止及/或消除重力瑕疵的存在的LC胞元、LC面板、LC窗。更具體而言，本揭露係針對在建築尺寸的LC胞元中具有LC材料的底部填充劑及間隔物勁度因數的LC胞元，使得在所得的LC胞元、LC面板及/或LC窗中減少、防止及/或消除重力瑕疵。
重力瑕疵為大尺寸液晶顯示器(liquid crystal display，LCD)面板中的已知缺陷。(參見例如J.-C. Li等人，SID 2012 DIGEST第682頁)。不受任何特定機制或理論的約束，咸信大尺寸LCD面板中的垂直定向在胞元內部建立線性流體靜壓梯度，這可能導致過量的液晶材料彙集在LC胞元的底部邊緣處。與胞元的其他部分相比，此情況局部地增加胞元的底部部分中的胞元間隙，此情況又會影響胞元的光學性質。因為製程為重力驅動的，所以咸信製程隨著LCD面板大小的增加而惡化(例如，高度增加、大小增加對應於重力作用於其上的LC胞元的較大橫截面體積，由此增加歸因於胞元內部的線性流體靜壓梯度的光學問題的可能性及/或嚴重性)。由於建築大小(例如，面板高度高達3.5 m)往往比LCD面板大小大得多，因此減輕、防止及/或消除重力瑕疵為一項重大挑戰。
本揭露係針對液晶胞元、面板及液晶窗的各種實施例，這些實施例經組態為抗重力瑕疵形成的。更具體而言，本揭露係針對LC面板、LC胞元及LC窗的各種實施例，這些實施例經組態有相對於其間隔物勁度的預先選擇的液晶填充體積，使得面板、胞元及/或窗經組態為在保持在垂直位置時，在面板、胞元及/或窗的最底部邊緣處抗重力瑕疵。
在LC胞元裝配期間，間隔物分散在一個玻璃板的表面上方。玻璃面積及間隔物的高度限定體積V，該體積將被填充液晶(liquid crystal，LC)材料。此處，將100%填充定義為恰好填充空間V，而92%「填充」與8%「未充滿」相同。隨後，在升高的壓力下，將第二玻璃板施加至堆疊。取決於間隔物的間隔物勁度，間隔物會輕微壓縮。隨後使用密封劑/密封材料將兩個玻璃板在其周邊處熔合。在裝配之後，LC胞元內的壓力取決於間隔物的相對勁度及間隔物的壓縮。
當施加的壓力被釋放時，間隔物將試圖解壓縮，但LC胞元中的內部壓力將對此進行抵抗。歸因於流體靜壓，胞元內的內部壓力亦將抵抗底部邊緣(即，當定位在通常垂直的組態中時，LC胞元的最下部區域)的鼓起。然而，若壓力過低，則氣泡可以形成在LC胞元內，此情況亦為不希望的。由此，如本文中所實施，LC胞元、LC面板、LC IGU及/或LC窗中的重力瑕疵的控制、減少、防止及/或消除因此為抵抗胞元膨脹的底層填充劑與抵抗壓縮的間隔物的間隔物勁度之間的平衡。
在一個態樣中，提供一種液晶胞元。液晶胞元包括：兩個玻璃板，包含第一玻璃板及第二玻璃板，第一玻璃板及第二玻璃板以間隔關係經組態且每一玻璃板具有不大於3.5米的長度；複數個間隔物，間隔物用以保持兩個玻璃板成間隔關係，以在第一玻璃板的內表面與第二玻璃板的內表面之間限定胞元間隙，其中間隔物中的每一者經組態有介於至少0.01 MPa-mm至不大於1 MPa-mm的範圍內的間隔物勁度因數，其中胞元間隙的橫截面厚度用以變化不大於如沿著液晶胞元的長度量測的目標胞元間隙橫截面厚度的6.5%；液晶材料，經保持在胞元間隙中且自第一玻璃板的內表面延伸至第二玻璃板的內表面；及密封材料，用以將液晶材料及間隔物保持在胞元間隙中，其中經由密封件，液晶胞元具有不大於10 vol. %的壓力底部填充劑。
在一些實施例中，胞元間隙的橫截面厚度介於5微米至不大於25微米的範圍內。
在一些實施例中，胞元間隙的橫截面厚度介於5微米至不大於15微米的範圍內。
在一些實施例中，胞元間隙的橫截面厚度與目標胞元間隙的變化不大於5%。
在一些實施例中，LC材料包括：至少一種LC主體材料；至少一種液晶分子類型；視情況選用的至少一種染料；及視情況選用的添加劑。
在一些實施例中，玻璃板為同一材料。
在一些實施例中，玻璃板為不同材料。
在一些實施例中，玻璃板材料選自：硼矽酸鹽玻璃；硼鋁矽酸鹽玻璃及鹼金屬鋁矽酸鹽玻璃。
在一些實施例中，兩個玻璃板各自具有0.5 mm至不大於1.5 mm的橫截面厚度。
在一些實施例中，胞元間隙橫截面厚度介於不小於5微米至不大於25微米的範圍內。
在一些實施例中，間隔物包括：聚合材料。
在一些實施例中，密封件包括：聚合材料。
在一些實施例中，壓力底層填充劑為2 vol. %至8 vol. %。
在一些實施例中，液晶胞元體現在建築產品或建築窗中。
在一些實施例中，液晶胞元體現在隔熱玻璃單元中。
在一些實施例中，液晶胞元體現在車用產品或車用窗中。
在一些實施例中，液晶胞元經組態為液晶面板。
在一些實施例中，液晶胞元進一步包括第一電極部分及第二電極部分，其中每一電極部分用以跨胞元間隙引導電壓，從而激勵保持在其中的液晶材料。
在一些實施例中，液晶胞元包含：與電極電連接的電壓源。
在一些實施例中，液晶胞元包含：第一對準層及第二對準層，其中每一對準層定位於每一玻璃板與液晶材料之間。
在一個態樣中，提供一種具有LC胞元的液晶面板。液晶面板進一步包括：兩層厚玻璃，第一面板玻璃層及第二面板玻璃層；及兩個夾層板，其中第一夾層板經組態在第一面板玻璃層第一LC胞元表面之間，且第二夾層經組態在第二面板玻璃層與第二LC胞元表面之間，其中夾層板用以將兩層厚玻璃附著/黏附至LC胞元的兩個相對側。
在一些實施例中，兩層厚玻璃具有2.5 mm至不大於6 mm的橫截面厚度。
在一些實施例中，兩層厚玻璃具有3 mm至不大於5 mm的橫截面厚度。
在一些實施例中，兩層厚玻璃包括：鈉鈣玻璃。
在一個態樣中，提供一種具有LC面板的液晶窗。液晶窗進一步包括：至少一層玻璃，經組態成與LC面板的第一表面或LC面板的第二表面成間隔關係，以在其間限定空氣腔；及間隔密封件，經組態在LC面板的外邊緣與至少一層玻璃的外邊緣之間，以限定氣密密封件，其中空氣腔保持在其中。
在一些實施例中，LC窗包括沿著間隔密封件的至少一部分沿著液晶窗的外部區域組態的框架。
在一些實施例中，絕緣氣體保持在空氣腔中。
在一些實施例中，絕緣氣體包括：氬氣、氪氣；空氣及/或其混合物。
在一些實施例中，LC窗包含電源，電源用以與LC胞元電通訊且激勵其中的LC材料。
在一些實施例中，間隔物為聚合物材料。作為非限制性實例，間隔物可以由聚苯乙烯組成。
間隔物勁度定義為間隔物彈性模數與面密度的乘積。
玻璃板厚度為自玻璃板的內表面至玻璃板的外表面量測到的距離。
胞元間隙橫截面厚度為自第一玻璃板的內表面至第二玻璃板的內表面量測到的距離。
液晶胞元橫截面厚度為自第一玻璃板的外表面至第二玻璃板的外表面量測到的距離。
作為說明胞元間隙如何沿著液晶胞元的長度變化不超過胞元間隙厚度的6.5 %的非限制性實例，給定10微米的例示性胞元間隙，胞元間隙介於不低於9.35微米且不高於10.65微米(即10*0.065=0.65，或10微米+或- 0.65微米)的範圍。已經確定，沿著液晶胞元的長度變化不大於6.5 %的胞元間隙將不具有重力瑕疵。
如本文中所述，間隔物勁度因數為間隔物材料的彈性模數乘以每單位面積的數目的乘積。
本文中所描述的玻璃組合物的其他特徵及優點將在以下詳細描述中闡述，且部分地將自該描述中對熟習此項技術者變得顯而易見，或藉由實踐本文中所描述的實施例，包括以下詳細描述、申請專利範圍以及附圖，而認識到。
應當理解，前述的一般描述及以下詳細描述皆描述各種實施例，且意圖提供用於理解所主張的主題的性質及特點的概述或框架。附圖被包含以提供對各種實施例的進一步理解，且被併入且構成本說明書的一部分。附圖說明本文中所描述的各種實施例，且與說明書一起用於解釋所主張的主題的原理及操作。
現在將詳細參考本揭露的各種實施例，本文中將具體參考附圖來描述這些實施例。
範圍在本文中可以表示為自「約」一個特定值及/或至「約」另一特定值。當表示此範圍時，另一實施例包含自一個特定值及/或至另一特定值。類似地，當藉由使用先行詞「約」將值表示為近似值時，應理解特定值形成另一實施例。進一步應理解，範圍中的每一者的端點相對於另一端點且獨立於另一端點皆為重要的。
如本文中使用的方向術語，例如上、下、右、左、前、後、頂部、底部，僅參考所繪製的附圖，而不意謂絕對定向。
除非另有明確說明，否則決不意謂本文中所述的任何方法皆被解釋為要求以特定順序執行其步驟，亦不要求任何設備具有特定定向。因此，在方法請求項沒有實際敘述其步驟所遵循的順序，或任何設備請求項沒有實際敘述單個組件的順序或定向，或在申請專利範圍或說明書中沒有另外具體說明步驟限制於特定順序，或沒有敘述設備的組件的特定順序或定向的情況下，在任一態樣中，決不意謂推斷順序或方向。這適用於任何可能的非明確解釋基礎，包含：關於步驟配置、操作流程、組件順序或組件定向的邏輯問題；源自語法組織或標點符號的簡單含義；及說明書中描述的實施例的數目或類型。
如本文中所使用，除非上下文另有明確規定，否則單數形式「一(a/an)」和「該(the)」包含複數參考物。由此，例如，除非上下文另有明確指示，否則對「一」組件的引用包含具有兩個或更多個此類組件的態樣。
為了更容易理解各種實施例，參考以下實例，這些實例意圖說明本文中所描述的塗模料的各種實施例。在下表中，根據本文中所述的實施例製備且評價多種具體的組合物。
實例——LC組態的電腦建模
為了理解重力瑕疵的原因，使用ANSYS軟體上的有限元分析對液晶面板進行建模。主要變量為LC材料的體積及間隔物性質，此係由於間隔物限定LC胞元的標稱胞元間隙。
為建模，使用典型的液晶窗(liquid crystal window，LCW)的LC面板(第2A圖)。LC面板大小1.6米寬乘以3.5米長，其中預計在將要利用的安裝位置中，3.5米的長度將為LC胞元的高度。
參考第2A圖，第一面板玻璃層及第二面板玻璃層為鈉鈣玻璃(4 mm厚)；第一夾層板及第二夾層板為PVB (0.76 mm厚)；第一玻璃板及第二玻璃板皆為熔融成形玻璃(0.5 mm厚的EAGLE XG ®，可自康寧公司購得)；且密封劑為環氧密封劑。
參考第2B圖，LC胞元包含：保持在兩個玻璃板(第一玻璃板12及第二玻璃板14)之間的LC材料24及多個間隔物16以及密封材料26。間隔物16用以限定第一玻璃板12的內表面18與第二玻璃板14的內表面20之間的胞元間隙22。液晶面板28包含LC胞元，LC胞元包含兩個主要側面。第一夾層板34用以將第一LC胞元表面36黏附至第一面板玻璃層30的內表面46。第二夾層板38用以將第二LC胞元表面40黏附至第二面板玻璃層32的內表面48。
參考第2圖，且不受任何特定機制或理論的約束，咸信(1) LC面板中所利用的較厚玻璃歸因於其額外的勁度而更能抗重力瑕疵的形成，以及(2) LC胞元側與面板玻璃之間所利用的夾層材料可以具有比LC胞元中所利用的玻璃板低的模數，因此重力瑕疵仍然能夠在LC胞元/面板中形成。
在電腦模型中，液晶材料被視為可壓縮流體。
為表徵間隔物的勁度，將勁度因數定義為：
其中E為間隔物的楊氏模數，A
間隔物為單個間隔物的橫截面積，h為單個間隔物的高度，N為面板內間隔物的總數，且A
玻璃為面板的表面積。[替代地，N/A
玻璃與每單位面積的間隔物數目相同。]間隔物勁度因數(f)的單位為MPa-mm。
參考第3圖，描繪實例部分中所詳述的電腦建模的實驗結果的圖表。如第3圖所示，填充百分比(vol. %)乘以針對七個不同的間隔物勁度因數量測的最大胞元間隙(瑕疵) (以mm為單位)各自在圖表上被繪製為一條線(即0.05 MPa-mm；0.1 MPa-mm；0.2 MPa-mm；0.5 MPa-mm；1 MPa-mm；2 MPa-mm及MPa-mm)。
參考第3圖，說明針對給定的間隔物勁度及一定程度的LC填充百分比，當填充%增加超過每一間隔物勁度的限定臨限值時，建模的LC面板中的最大胞元間隙增加。如第3圖所示，隨著填充百分比的增加(即，底部填充劑減少)，所得瑕疵(重力瑕疵)變大。
參考第4圖，在電腦模型中出現瑕疵(重力瑕疵)的開始點亦與足夠高的間隔物勁度一起被繪製，以在裝配期間引發局部的負壓情況或區域，這可能在LC胞元及/或LC面板中形成氣泡(缺陷)。參考第4圖，圖表描繪根據本揭露的各種實施例的間隔物勁度因數(f，以MPa-mm為單位量測)乘以未填充百分比(第5卷)。
由此，如第4圖所示，可能的重力瑕疵的開始與可能的氣泡形成的開始之間的面積為兩條曲線之間的面積，其中建模的實施例沒有重力瑕疵：0.03 MPa-mm至1 MPa-mm的間隔物勁度及8 vol %至0 vol %的底部填充劑百分比。咸信具有不小於0.01 MPa-mm且不大於1 MPa-mm的間隔物勁度及不大於10 vol. %的底部填充劑百分比的實施例不可能在LC胞元、LC面板及/或LC窗中形成重力瑕疵。
參考第5A圖至第5C圖，LC胞元經組態為具有兩個玻璃層(第一面板玻璃層30及第二面板玻璃層32)的LC面板28。隨後，LC面板28被定位成與玻璃層44成間隔關係，且經由間隔密封件52密封，在其間限定空氣腔或氣體腔50。框架54位於間隔密封件52的至少一部分上，以限定LC窗42，使得LC面板42的第一外表面56位於LC窗的外部位置中，且LC面板42的第二外表面59向內朝向玻璃層44定位且與空氣腔或氣體腔50接觸。應注意，當在開窗組合件(例如，建築窗)中時，LC面板56的外表面可以與建築物的內部環境(內部)或外部環境(外部)接觸。
對於熟習此項技術者顯而易見的係，在不脫離所主張的主題的精神及範疇的情況下，可以對本文中所描述的實施例進行各種修改及變化。由此，本說明書意圖覆蓋本文中所描述的各種實施例的修改及變化，只要此類修改及變化落入所附申請專利範圍及其等效物的範疇內即可。
10:液晶胞元
12:第一玻璃板
14:第二玻璃板
16:間隔物
18:第一玻璃板的內表面
20:第二玻璃板的內表面
22:胞元間隙
24:液晶材料
26:密封材料
28:液晶面板
30:第一面板玻璃層
32:第二面板玻璃層
34:第一夾層板
36:第一LC胞元表面
38:第二夾層
40:第二LC胞元表面
42:液晶窗
44:玻璃層
46:第一面板玻璃層的內表面
48:第二面板玻璃層的內表面
50:空氣腔
52:間隔密封件
54:框架
56:LC面板的第一外表面
58:LC面板的第二表面
第1A圖及第1B圖描繪如通過在實例部分詳述的電腦建模工作提供的呈現重力瑕疵的液晶面板的比較例。
第1A圖描繪如由朝向第1A圖底部的變化灰度的緊密帶所證明的呈現重力瑕疵的液晶面板的正面視圖。
第1B圖描繪如以面板的橫截面的圖形形式所示的呈現重力瑕疵的液晶面板的相同比較例。應注意，第A圖及第B圖並非按比例繪製的。
第2A圖描繪根據本揭露的一個或多個實施例在實例部分的電腦建模中所利用的液晶面板實施例的剖視側視圖。
第2B圖描繪如本文中所詳述的液晶面板實施例的剖視側視圖。
第3圖描繪根據本揭露的一個或多個態樣的針對提供不同的間隔物勁度的隨填充百分比而變的函數的瑕疵形成。
第4圖描繪根據本揭露的一個或多個實施例的用於消除、減少及/或防止液晶裝置(LC胞元、LC面板及/或LC窗)中的重力瑕疵的製程窗。
第5A圖描繪根據本揭露的各種實施例的LC胞元的實施例。
第5B圖描繪根據本揭露的各種實施例的LC面板的實施例。
第5C圖描繪根據本揭露的各種實施例的LC窗的實施例。
國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記)
無
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無
Claims (28)
- 一種液晶胞元，包括： 兩個玻璃板，包含一第一玻璃板及一第二玻璃板，該第一玻璃板及該第二玻璃板以間隔關係經組態且每一玻璃板具有不大於3.4米的一長度； 複數個間隔物，該等間隔物用以保持該兩個玻璃板成間隔關係，以在該第一玻璃板的該內表面與該第二玻璃板的該內表面之間限定一胞元間隙， 其中該等間隔物中的每一者經組態有介於至少0.01 MPa-mm至不大於1 MPa-mm的範圍內的一間隔物勁度因數， 其中該胞元間隙的該橫截面厚度用以變化不大於如沿著該液晶胞元的該長度量測的該目標胞元間隙橫截面厚度的6.5%； 一液晶材料，經保持在該胞元間隙中且自該第一玻璃板的該內表面延伸至該第二玻璃板的該內表面；及 一密封材料，用以將該液晶材料及該等間隔物保持在該胞元間隙中，其中經由該密封件，該液晶胞元具有不大於10 vol. %的一壓力底部填充劑。
- 如請求項1所述之液晶胞元，其中該胞元間隙的該橫截面厚度介於5微米至不大於25微米的範圍內。
- 如請求項1所述之液晶胞元，其中該胞元間隙的該橫截面厚度介於5微米至不大於15微米的範圍內。
- 如請求項1所述之液晶胞元，其中該胞元間隙的該橫截面厚度與該目標胞元間隙的變化不大於5%。
- 如請求項1所述之液晶胞元，進一步包括：至少一LC主體材料；至少一液晶分子類型；視情況選用的至少一染料；及視情況選用的添加劑。
- 如請求項1所述之液晶胞元，其中該等玻璃板為同一材料。
- 如請求項1所述之液晶胞元，其中該等玻璃板為不同材料。
- 如請求項1所述之液晶胞元，其中該等玻璃板材料選自：硼矽酸鹽玻璃；硼鋁矽酸鹽玻璃及鹼金屬鋁矽酸鹽玻璃。
- 如請求項1所述之液晶胞元，其中該兩個玻璃板各自具有0.5 mm至不大於1.5 mm的一橫截面厚度。
- 如請求項1所述之液晶胞元，其中該胞元間隙橫截面厚度介於不小於5微米至不大於25微米的範圍內。
- 如請求項1所述之液晶胞元，其中該間隔物包括一聚合材料。
- 如請求項1所述之液晶胞元，其中該密封件包括一聚合材料。
- 如請求項1所述之液晶胞元，其中該壓力底層填充劑為2 vol. %至8 vol. %。
- 如請求項1所述之液晶胞元，其中該液晶胞元體現在一建築產品或建築窗中。
- 如請求項1所述之液晶胞元，其中該液晶胞元體現在一隔熱玻璃單元中。
- 如請求項1所述之液晶胞元，其中該液晶胞元體現在一車用產品或車用窗中。
- 如請求項1所述之液晶胞元，其中該液晶胞元經組態為一液晶面板。
- 如請求項1所述之液晶胞元，進一步包括一第一電極部分及一第二電極部分，其中每一電極部分用以跨該胞元間隙引導一電壓，從而激勵保持在其中的該液晶材料。
- 如請求項18所述之液晶胞元，進一步包括與該等電極電連接的一電壓源。
- 如請求項1所述之液晶胞元，進一步包括：一第一對準層及一第二對準層，其中每一對準層定位於每一玻璃板與該液晶材料之間。
- 一種具有如請求項1所述之LC胞元的液晶面板，進一步包括： 兩層厚玻璃，一第一面板玻璃層及一第二面板玻璃層，及 兩個夾層板，其中一第一夾層板經組態在該第一面板玻璃層一第一LC胞元表面之間，且一第二夾層經組態在該第二面板玻璃層與該第二LC胞元表面之間，其中該等夾層板用以將該兩層厚玻璃附著/黏附至該LC胞元的該兩個相對側。
- 如請求項21所述之LC胞元，其中該兩層厚玻璃具有2.5 mm至不大於6 mm的一橫截面厚度。
- 如請求項21所述之LC胞元，其中該兩層厚玻璃具有3 mm至不大於5 mm的一橫截面厚度。
- 如請求項21所述之LC胞元，其中該兩層厚玻璃包括：鈉鈣玻璃。
- 一種具有如請求項21所述之LC面板的液晶窗，進一步包括： 至少一層玻璃，經組態成與該LC面板的一第一表面或該LC面板的該第二表面成間隔關係，以在其間限定一空氣腔；及 一間隔密封件，經組態在該LC面板的一外邊緣與該至少一層玻璃的該外邊緣之間，以限定一氣密密封件，其中該空氣腔保持在其中。
- 如請求項25所述之液晶窗，進一步包括沿著該間隔密封件的至少一部分沿著該液晶窗的一外部區域組態的一框架。
- 如請求項25所述之液晶窗，進一步包括：一絕緣氣體，保持在該空氣腔中。
- 如請求項27所述之液晶窗，其中該絕緣氣體包括：氬氣、氪氣；空氣及/或其多種混合物。
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
| US202163282823P | 2021-11-24 | 2021-11-24 | |
| US63/282,823 | 2021-11-24 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TW202340828A true TW202340828A (zh) | 2023-10-16 |
Family
ID=84602383
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TW111144950A TW202340828A (zh) | 2021-11-24 | 2022-11-24 | 抗重力瑕疵之液晶裝置以及相關方法 |
Country Status (2)
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| WO (1) | WO2023096949A1 (zh) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8035792B2 (en) * | 2005-02-14 | 2011-10-11 | Chimei Innolux Corporation | Liquid crystal display device having spacers with different coefficients of elasticity per unit area gradually decreasing along the length of the display panel |
-
2022
- 2022-11-23 WO PCT/US2022/050827 patent/WO2023096949A1/en unknown
- 2022-11-24 TW TW111144950A patent/TW202340828A/zh unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| WO2023096949A1 (en) | 2023-06-01 |
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