CN104282268A - 主动矩阵有机发光二极管显示器的像素补偿电路 - Google Patents
主动矩阵有机发光二极管显示器的像素补偿电路 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了一种主动矩阵有机发光二极管(AMOLED)显示器的像素补偿电路,包括:一第一开关,其控制端接收一第一控制信号;一第二开关,其控制端电性耦接至第一开关的第二端且接收一第二控制信号;一第三开关,其控制端接收一发光脉冲信号;一第四开关;一第五开关,其控制端接收第二控制信号且第二端接收一灰阶数据信号;一第六开关,其控制端接收发光脉冲信号;一存储电容,跨接于第一电压与第一开关的第一端;以及一有机发光二极管,其第一端电性耦接至第六开关的第二端,其第二端电性耦接至一第二电压。相比于现有技术,本发明在维持相同的补偿效果时,还可减少一条直流电源信号线的使用,以缩小像素补偿电路的布板空间,进而提升面板的解析度。
Description
技术领域
本发明涉及一种主动矩阵有机发光二极管显示器,尤其涉及该主动矩阵有机发光二极管显示器的像素补偿电路。
背景技术
近年来,常规的显示器已逐渐被便携式薄平板显示器所取代。由于有机或无机发光显示器可提供宽视角和良好的对比度,且具有快速的响应速度,因而有机或无机发光显示器这些自发光型的显示器比其它平板显示器具有更多的优势。这样,有机或无机发光显示器作为下一代显示器已引起人们的广泛关注,特别是包括由有机材料形成了发光层的有机发光二极管(Organic Light Emitting Diode,OLED)显示器在提供彩色图像的同时,相比无机发光显示器具有更高的亮度、更低的驱动电压及更快的响应时间。
一般来说,OLED显示器依驱动方式可分为被动矩阵驱动(PassiveMatrix OLED,PMOLED)和主动矩阵驱动(Active Matrix OLED,AMOLED)两种。其中,PMOLED显示器是当数据未写入时并不发光,只在数据写入期间发光。这种驱动方式结构简单、成本较低、较容易设计,主要适用于中小尺寸的显示器。对于AMOLED显示器,该像素阵列的每一像素都有一电容存储数据,让每一像素皆维持在发光状态。由于AMOLED显示器的耗电量明显小于PMOLED显示器,加上驱动方式更适合发展大尺寸与高解析度的显示器,使得AMOLED显示器成为未来发展的主要方向。然而,随着面板解析度的日趋增加,AMOLED显示器的布板(layout)空间将因像素补偿电路的需要而占用大量的像素区域,这不仅会压缩所提供的OLED面积,而且还将影响到显示器的使用寿命。另外,由于制程的影响,每一像素中的薄膜晶体管的阈值电压会出现不同程度的漂移,即使提供相同的驱动电压信号,流经有机发光二极管的发光电流也很可能不同,进而造成显示画面的亮度不均匀。
有鉴于此,如何设计一种用于AMOLED显示器的像素补偿电路,以消除现有技术中的上述诸多缺陷,是业内相关技术人员亟待解决的一项课题。
发明内容
针对现有技术中的主动矩阵有机发光二极管显示器的像素补偿电路在显示画面时存在的亮度不均匀的缺陷,本发明提供了一种主动矩阵有机发光二极管显示器的像素补偿电路。
依据本发明的一个方面,提供了一种主动矩阵有机发光二极管显示器的像素补偿电路,包括:
一第一开关,具有一第一端、一第二端和一控制端,所述第一开关的控制端用以接收一第一控制信号;
一第二开关,具有一第一端、一第二端和一控制端,所述第二开关的控制端电性耦接至所述第一开关的第二端且用以接收一第二控制信号,所述第二开关的第一端与所述第一开关的第一端相耦接;
一第三开关,具有一第一端、一第二端和一控制端,所述第三开关的控制端用以接收一发光脉冲信号,所述第三开关的第一端电性耦接至一第一电压;
一第四开关,具有一第一端、一第二端和一控制端,所述第四开关的控制端电性耦接至所述第一开关的第一端,所述第四开关的第一端电性耦接至所述第三开关的第二端,所述第四开关的第二端电性耦接至所述第二开关的第二端;
一第五开关,具有一第一端、一第二端和一控制端,所述第五开关的控制端用以接收所述第二控制信号,所述第五开关的第一端电性耦接至所述第三开关的第二端,所述第五开关的第二端用以接收一灰阶数据信号;
一第六开关,具有一第一端、一第二端和一控制端,所述第六开关的控制端用以接收所述发光脉冲信号,所述第六开关的第一端电性耦接至所述第四开关的第二端;
一存储电容,具有一第一端和一第二端,所述存储电容的第一端电性耦接至所述第一电压,所述存储电容的第二端电性耦接至所述第一开关的第一端以及所述第四开关的控制端;以及
一有机发光二极管,具有一第一端及一第二端,所述有机发光二极管的第一端电性耦接至所述第六开关的第二端,所述有机发光二极管的第二端电性耦接至一第二电压,所述第二电压小于所述第一电压。
在其中的一实施例,所述第一开关至所述第六开关均为一薄膜晶体管。
在其中的一实施例,流经所述有机发光二极管的发光电流与所述薄膜晶体管的阈值电压无关。
在其中的一实施例,所述第一控制信号、所述第二控制信号以及所述发光脉冲信号的组合依次对应于一电流复位期间、一数据写入期间和一点亮期间。
在其中的一实施例,于所述电流复位期间内,所述第一控制信号为一低电平信号,所述第二控制信号为一低电平信号,所述发光脉冲信号为一高电平信号。
在其中的一实施例,所述第一开关、所述第二开关、所述第四开关和所述第五开关均处于开通状态,所述第三开关和所述第六开关均处于关断状态。
在其中的一实施例,于所述数据写入期间,所述第一控制信号为一高电平信号,所述第二控制信号为一低电平信号,所述发光脉冲信号为一高电平信号。
在其中的一实施例,所述第二开关、所述第四开关和所述第五开关均处于开通状态,所述第一开关、所述第三开关和所述第六开关均处于关断状态。
在其中的一实施例,于所述点亮期间,所述第一控制信号为一高电平信号,所述第二控制信号为一高电平信号,所述发光脉冲信号为一低电平信号。
在其中的一实施例,所述第一控制信号的低电平状态持续一第一期间,所述第二控制信号的低电平状态持续一第二期间,所述第一期间的长度大于所述第二期间的长度,所述第一期间与所述第二期间的低电平重叠区间对应所述电流复位期间。
采用本发明的像素补偿电路,将第一开关的控制端接收一第一控制信号,第二开关的控制端接收一第二控制信号,第三开关的控制端接收一发光脉冲信号且第三开关的第一端电性耦接至一第一电压,第四开关的第一端电性耦接至第三开关的第二端,第五开关的控制端接收第二控制信号且第五开关的第二端接收一灰阶数据信号,第六开关的控制端接收发光脉冲信号且第六开关的第一端电性耦接至第四开关的第二端,存储电容跨接于上述第一电压与第一开关的第一端之间,有机发光二极管的第一端电性耦接至第六开关的第二端且第二端电性耦接至一第二电压。相比于现有技术,本发明将第一开关的控制端和第二端分别耦接至第一控制信号和第二控制信号,藉由该第一控制信号来控制第一开关的开通与关断,利用第一控制信号和第二控制信号的时序形成机制来精确控制像素电路的电流复位时刻。此外,本发明在维持相同的补偿效果时,还可减少一条直流电源信号线的使用,以缩小像素补偿电路的布板空间,进而提升面板的解析度。再者,本发明的有机发光二极管的发光电流与薄膜晶体管的阈值电压无关,输出电流较稳定,从而改善显示画面的亮度不均匀情形。
附图说明
读者在参照附图阅读了本发明的具体实施方式以后,将会更清楚地了解本发明的各个方面。其中,
图1A示出现有技术中的一种AMOLED显示器的像素补偿电路在补偿期间的电路状态示意图;
图1B示出图1A的像素补偿电路在补偿期间的关键信号的时序波形图;
图1C示出图1A的像素补偿电路在数据写入期间的电路状态示意图;
图1D示出图1A的像素补偿电路在数据写入期间的关键信号的时序波形图;
图1E示出图1A的像素补偿电路在有机发光二极管点亮期间的电路状态示意图;
图1F示出图1A的像素补偿电路在点亮期间的关键信号的时序波形图;
图2示出依据本发明一实施方式的AMOLED显示器的像素补偿电路的电路结构示意图;
图3A示出图2的像素补偿电路在电流复位期间的电路状态示意图;
图3B示出图2的像素补偿电路在电流复位期间的关键信号的时序波形图;
图3C示出图2的像素补偿电路在数据写入期间的电路状态示意图;
图3D示出图2的像素补偿电路在数据写入期间的关键信号的时序波形图;
图3E示出图2的像素补偿电路在有机发光二极管点亮期间的电路状态示意图;
图3F示出图2的像素补偿电路在点亮期间的关键信号的时序波形图。
具体实施方式
为了使本申请所揭示的技术内容更加详尽与完备,可参照附图以及本发明的下述各种具体实施例,附图中相同的标记代表相同或相似的组件。然而,本领域的普通技术人员应当理解,下文中所提供的实施例并非用来限制本发明所涵盖的范围。此外,附图仅仅用于示意性地加以说明,并未依照其原尺寸进行绘制。
图1A示出现有技术中的一种AMOLED显示器的像素补偿电路在补偿期间的电路状态示意图。图1B示出图1A的像素补偿电路在补偿期间的关键信号的时序波形图。
参照图1A和图1B,现有的像素补偿电路包括6个薄膜晶体管(Transistor)和1个存储电容(Capacitor),也可称为“6T1C”架构。
具体而言,薄膜晶体管M1的栅极用以接收一第一扫描信号(图1A标记为Scan N-1),薄膜晶体管M1的漏极经由一存储电容Cst电性耦接至第一电压OVDD,薄膜晶体管M1的源极电性连接至一直流信号源Vint。薄膜晶体管M2的栅极用以接收一发光脉冲信号EM,薄膜晶体管M2的漏极电性耦接至第一电压OVDD。薄膜晶体管M2的源极电性耦接至薄膜晶体管M4的漏极与薄膜晶体管M6的漏极。
薄膜晶体管M3的栅极用以接收一第二扫描信号(图1A标记为ScanN),薄膜晶体管M3的漏极电性耦接至薄膜晶体管M1的漏极及存储电容Cst的一端。薄膜晶体管M4的栅极电性耦接至薄膜晶体管M1的漏极及薄膜晶体管M3的漏极,薄膜晶体管M4的漏极电性耦接至薄膜晶体管M2的源极。薄膜晶体管M4的源极电性耦接至薄膜晶体管M3的源极。
薄膜晶体管M5的栅极用以接收上述发光脉冲信号EM,薄膜晶体管M5的漏极电性耦接至薄膜晶体管M3的源极与薄膜晶体管M4的源极。薄膜晶体管M6的栅极用以接收上述第二扫描信号,薄膜晶体管M6的漏极电性耦接至薄膜晶体管M2的源极与薄膜晶体管M4的漏极,薄膜晶体管M6的源极电性耦接至灰阶数据电压Vdata。有机发光二极管的阳极与薄膜晶体管M5的源极相连接,其阴极电性耦接至一第二电压OVSS,该第二电压OVSS小于上述第一电压OVDD。
如图1B所示,在补偿期间,第一扫描信号(Scan N-1)为低电平,第二扫描信号(Scan N)为高电平,发光脉冲信号(EM)为高电平,则像素补偿电路中的薄膜晶体管M1、M4开通,薄膜晶体管M2、M3、M5和M6关断。由于薄膜晶体管M5关断,故发光二极管此时处于熄灭状态。
图1C示出图1A的像素补偿电路在数据写入期间的电路状态示意图。图1D示出图1A的像素补偿电路在数据写入期间的关键信号的时序波形图。
参照图1C和图1D,从补偿期间进入到数据写入(也可称为programming)期间之后,第一扫描信号(Scan N-1)从低电平跳变为高电平,第二扫描信号(Scan N)从高电平跳变为低电平,发光脉冲信号(EM)仍然保持高电平,此时,像素补偿电路中的薄膜晶体管M3、M4和M6开通,薄膜晶体管M1、M2和M5关断。同样,当薄膜晶体管M5关断时,没有任何电流流过有机发光二极管,此时其仍然处于熄灭状态。并且,当薄膜晶体管M4和M6开通时,薄膜晶体管M4的漏极的节点电压为Vdata,薄膜晶体管M4的栅极的节点电压为Vdata-|Vth|。
图1E示出图1A的像素补偿电路在有机发光二极管点亮期间的电路状态示意图。图1F示出图1A的像素补偿电路在点亮期间的关键信号的时序波形图。
参照图1E和图1F,从数据写入期间进入到点亮(Emission)期间之后,第一扫描信号(Scan N-1)仍然保持高电平,第二扫描信号(Scan N)又从低电平跳变为高电平,发光脉冲信号(EM)此时从高电平跳变为低电平,像素补偿电路中的薄膜晶体管M2、M4和M5开通,薄膜晶体管M1、M3和M6关断。由于薄膜晶体管M5开通,由第一电压OVDD、薄膜晶体管M2、薄膜晶体管M4、薄膜晶体管M5、有机发光二极管、第二电压OVSS形成导通回路,电流开始流过有机发光二极管,故其处于点亮状态。薄膜晶体管M4的漏极的节点电压变为OVDD,薄膜晶体管M4的栅极的节点电压为Vdata-|Vth|,则有机发光二极管的点亮电流为:
变换之后,上述关系式可表达为:
其中,Vsg4为薄膜晶体管M4的栅-源电压,Vth4为薄膜晶体管M4的阈值电压(threshold voltage),β为恒定的常数。亦即,流经有机发光二极管的点亮电流I只与电压OVDD和Vdata有关。但是,从图1A~图1F可知,现有像素补偿电路的信号源较多(包括OVDD、OVSS、Vint和Vdata),当面板的解析度增大时,无法有效缩小布板空间,进而影响了显示器的使用寿命。
为了解决现有技术中的上述缺陷或不足,本发明提供了一种新颖的像素补偿电路架构。图2示出依据本发明一实施方式的AMOLED显示器的像素补偿电路的电路结构示意图。
参照图2,本发明的像素补偿电路包括一第一开关T1、一第二开关T2、一第三开关T3、一第四开关T4、一第五开关T5、一第六开关T6、一存储电容Cst和一有机发光二极管OLED。例如,第一开关T1至第六开关T6均为薄膜晶体管。
更详细地,薄膜晶体管T1的控制端(即,栅极)用以接收一第一控制信号S1。薄膜晶体管T1的源极(或漏极)经由存储电容Cst电性耦接至第一电压OVDD,薄膜晶体管T1的漏极(或源极)电性耦接至薄膜晶体管T2的栅极。本领域的技术人员应当理解,薄膜晶体管的源极和漏极具有对称性,以下将示意性地选择其中的一种连接方式予以说明。
薄膜晶体管T2的栅极电性耦接至薄膜晶体管T1的漏极且用以接收一第二控制信号S2,薄膜晶体管T2的源极电性耦接至薄膜晶体管T1的源极。薄膜晶体管T2的漏极电性耦接至薄膜晶体管T4的漏极以及薄膜晶体管T6的源极。
薄膜晶体管T3的栅极用以接收一发光脉冲信号EM。薄膜晶体管T3的源极电性耦接至一第一电压OVDD。薄膜晶体管T3的漏极电性耦接至薄膜晶体管T4的源极以及薄膜晶体管T5的源极。
薄膜晶体管T4的栅极电性耦接至薄膜晶体管T1的源极以及存储电容Cst的一端。薄膜晶体管T4的源极电性耦接至薄膜晶体管T3的漏极以及薄膜晶体管T5的源极。薄膜晶体管T4的漏极电性耦接至薄膜晶体管T2的漏极以及薄膜晶体管T6的源极。
薄膜晶体管T5的栅极用以接收第二控制信号S2。薄膜晶体管T5的源极电性耦接至薄膜晶体管T3的漏极以及薄膜晶体管T4的源极。薄膜晶体管T5的漏极用以接收一灰阶数据信号Vdata。
薄膜晶体管T6的栅极用以接收发光脉冲信号EM。薄膜晶体管T6的源极电性耦接至薄膜晶体管T4的漏极以及薄膜晶体管T2的漏极。薄膜晶体管T6的漏极电性耦接至有机发光二极管OLED的阳极。此外,存储电容Cst的第一端电性耦接至第一电压OVDD,其第二端电性耦接至薄膜晶体管T1的源极以及薄膜晶体管T4的栅极。有机发光二极管OLED的阳极电性耦接至薄膜晶体管T6的漏极,阴极电性耦接至一第二电压OVSS。其中,第二电压OVSS小于第一电压OVDD。
类似地,在图2的像素补偿电路中,有机发光二极管于点亮期间的点亮电流可表达为:
变换之后,上述关系式可表达为:
其中,Vsg为薄膜晶体管的栅-源电压,Vth为薄膜晶体管的阈值电压(threshold voltage),β为恒定的常数。亦即,流经有机发光二极管的点亮电流I只与电压OVDD和Vdata有关,而与薄膜晶体管的阈值电压Vth无关。
在一具体实施例,第一控制信号S1、第二控制信号S2以及发光脉冲信号EM的组合依次对应于一电流复位期间(Current Reset)、一数据写入期间(Data Writing)和一点亮期间(Emission)。
以下将通过图3A~图3F依序描述上述复位期间、数据写入期间以及点亮期间的工作过程。图3A示出图2的像素补偿电路在电流复位期间的电路状态示意图。图3B示出图2的像素补偿电路在电流复位期间的关键信号的时序波形图。
参照图3A和图3B,在电流复位期间内(如图3B中的虚线框所示),第一控制信号S1为一低电平信号,第二控制信号S2为一低电平信号,发光脉冲信号EM为一高电平信号。相应地,薄膜晶体管T1、T2、T4和T5开通,薄膜晶体管T3和T6关断。
较佳地,第一控制信号S1的低电平状态持续一第一期间t1,第二控制信号S2的低电平状态持续一第二期间t2,且第一期间t1的长度大于第二期间t2的长度,第一期间t1与第二期间t2同为低电平的重叠区间即为该像素补偿电路的电流复位期间。
图3C示出图2的像素补偿电路在数据写入期间的电路状态示意图。图3D示出图2的像素补偿电路在数据写入期间的关键信号的时序波形图。
参照图3C和图3D,在数据写入期间(如图3D中的虚线框所示),第一控制信号S1为一高电平信号,第二控制信号S2为一低电平信号,发光脉冲信号EM为一高电平信号。相应地,薄膜晶体管T2、T4和T5开通,薄膜晶体管T1、T3和T6关断。容易理解,由于薄膜晶体管T6关断,有机发光二极管OLED没有电流流过,则该数据写入期间的有机发光二极管仍处于熄灭状态。
图3E示出图2的像素补偿电路在有机发光二极管点亮期间的电路状态示意图。图3F示出图2的像素补偿电路在点亮期间的关键信号的时序波形图。
参照图3E和图3F,在点亮期间(如图3F中的虚线框所示),第一控制信号S1为一高电平信号,第二控制信号S2为一高电平信号,发光脉冲信号EM为一低电平信号。相应地,薄膜晶体管T3、T4和T6开通,薄膜晶体管T1、T2和T5关断,此时,由第一电压OVDD、薄膜晶体管T3、薄膜晶体管T4、薄膜晶体管T6、有机发光二极管OLED和第二电压OVSS形成一导通回路,有机发光二极管上有电流流过从而处于点亮状态。
采用本发明的像素补偿电路,将第一开关的控制端接收一第一控制信号,第二开关的控制端接收一第二控制信号,第三开关的控制端接收一发光脉冲信号且第三开关的第一端电性耦接至一第一电压,第四开关的第一端电性耦接至第三开关的第二端,第五开关的控制端接收第二控制信号且第五开关的第二端接收一灰阶数据信号,第六开关的控制端接收发光脉冲信号且第六开关的第一端电性耦接至第四开关的第二端,存储电容跨接于上述第一电压与第一开关的第一端之间,有机发光二极管的第一端电性耦接至第六开关的第二端且第二端电性耦接至一第二电压。相比于现有技术,本发明将第一开关的控制端和第二端分别耦接至第一控制信号和第二控制信号,藉由该第一控制信号来控制第一开关的开通与关断,利用第一控制信号和第二控制信号的时序形成机制来精确控制像素电路的电流复位时刻。此外,本发明在维持相同的补偿效果时,还可减少一条直流电源信号线的使用,以缩小像素补偿电路的布板空间,进而提升面板的解析度。再者,本发明的有机发光二极管的发光电流与薄膜晶体管的阈值电压无关,输出电流较稳定,从而改善显示画面的亮度不均匀情形。
上文中,参照附图描述了本发明的具体实施方式。但是,本领域中的普通技术人员能够理解,在不偏离本发明的精神和范围的情况下,还可以对本发明的具体实施方式作各种变更和替换。这些变更和替换都落在本发明权利要求书所限定的范围内。
Claims (10)
1.一种主动矩阵有机发光二极管显示器的像素补偿电路,其特征在于,所述像素补偿电路包括:
一第一开关,具有一第一端、一第二端和一控制端,所述第一开关的控制端用以接收一第一控制信号;
一第二开关,具有一第一端、一第二端和一控制端,所述第二开关的控制端电性耦接至所述第一开关的第二端且用以接收一第二控制信号,所述第二开关的第一端与所述第一开关的第一端相耦接;
一第三开关,具有一第一端、一第二端和一控制端,所述第三开关的控制端用以接收一发光脉冲信号,所述第三开关的第一端电性耦接至一第一电压;
一第四开关,具有一第一端、一第二端和一控制端,所述第四开关的控制端电性耦接至所述第一开关的第一端,所述第四开关的第一端电性耦接至所述第三开关的第二端,所述第四开关的第二端电性耦接至所述第二开关的第二端;
一第五开关,具有一第一端、一第二端和一控制端,所述第五开关的控制端用以接收所述第二控制信号,所述第五开关的第一端电性耦接至所述第三开关的第二端,所述第五开关的第二端用以接收一灰阶数据信号;
一第六开关,具有一第一端、一第二端和一控制端,所述第六开关的控制端用以接收所述发光脉冲信号,所述第六开关的第一端电性耦接至所述第四开关的第二端;
一存储电容,具有一第一端和一第二端,所述存储电容的第一端电性耦接至所述第一电压,所述存储电容的第二端电性耦接至所述第一开关的第一端以及所述第四开关的控制端;以及
一有机发光二极管,具有一第一端及一第二端,所述有机发光二极管的第一端电性耦接至所述第六开关的第二端,所述有机发光二极管的第二端电性耦接至一第二电压,所述第二电压小于所述第一电压。
2.根据权利要求1所述的像素补偿电路,其特征在于,所述第一开关至所述第六开关均为一薄膜晶体管。
3.根据权利要求2所述的像素补偿电路,其特征在于,流经所述有机发光二极管的发光电流与所述薄膜晶体管的阈值电压无关。
4.根据权利要求1所述的像素补偿电路,其特征在于,所述第一控制信号、所述第二控制信号以及所述发光脉冲信号的组合依次对应于一电流复位期间、一数据写入期间和一点亮期间。
5.根据权利要求4所述的像素补偿电路,其特征在于,在所述电流复位期间内,所述第一控制信号为一低电平信号,所述第二控制信号为一低电平信号,所述发光脉冲信号为一高电平信号。
6.根据权利要求5所述的像素补偿电路,其特征在于,所述第一开关、所述第二开关、所述第四开关和所述第五开关均处于开通状态,所述第三开关和所述第六开关均处于关断状态。
7.根据权利要求5所述的像素补偿电路,其特征在于,在所述数据写入期间,所述第一控制信号为一高电平信号,所述第二控制信号为一低电平信号,所述发光脉冲信号为一高电平信号。
8.根据权利要求7所述的像素补偿电路,其特征在于,所述第二开关、所述第四开关和所述第五开关均处于开通状态,所述第一开关、所述第三开关和所述第六开关均处于关断状态。
9.根据权利要求7所述的像素补偿电路,其特征在于,在所述点亮期间,所述第一控制信号为一高电平信号,所述第二控制信号为一高电平信号,所述发光脉冲信号为一低电平信号。
10.根据权利要求4所述的像素补偿电路,其特征在于,所述第一控制信号的低电平状态持续一第一期间,所述第二控制信号的低电平状态持续一第二期间,所述第一期间的长度大于所述第二期间的长度,所述第一期间与所述第二期间的低电平重叠区间对应所述电流复位期间。
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Legal Events
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C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20150114 |
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WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |