KR20020002966A - Projection Lens System of Liquid Crystal Display Projector - Google Patents
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Abstract
본 발명은 시스템의 두께를 줄일 수 있도록 하는 액정 프로젝터의 투사렌즈계에 관한 것이다.The present invention relates to a projection lens system of a liquid crystal projector to reduce the thickness of the system.
본 발명의 액정 프로젝터의 투사렌즈계는 복수개의 렌즈들로 이루어지며 투사렌즈계 내에 광경로를 변환시키기 위한 광경로변환수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.The projection lens system of the liquid crystal projector of the present invention is characterized by comprising a plurality of lenses and including optical path converting means for converting the optical path in the projection lens system.
이에 따라, 투사렌즈계의 전장길이를 줄임으로써 액정 프로젝터 시스템 두께를 줄일 수 있게 된다.Accordingly, it is possible to reduce the thickness of the liquid crystal projector system by reducing the overall length of the projection lens system.
Description
본 발명은 액정 프로젝터에 관한 것으로서, 특히 투사렌즈계의 전장길이를 줄여 전체 시스템의 두께를 줄일 수 있도록 한 액정 프로젝터의 투사렌즈계에 관한 것이다.The present invention relates to a liquid crystal projector, and more particularly, to a projection lens system of a liquid crystal projector to reduce the overall length of the projection lens system to reduce the thickness of the entire system.
최근들어, 화면크기에 제한이 있고 시스템의 크기가 큰 기존의 브라운관 디스플레이를 대체하여 두께가 얇으면서 대화면을 구현할 수 있는 평판 디스플레이가 주목을 받고 있다. 이러한 평판 디스플레이 소자에는 LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel), 프로젝터 등이 있으며 현재에는 대화면용으로 프로젝션을 이용한 디스플레이 방식이 주류를 이루고 있다. 또한, 대화면을 표시하면서 공간을 적게 차지하여 벽에 걸 수 있는 벽걸이 디스플레이 시스템에 대한 많은 요구가 있다.Recently, a flat panel display that can realize a large screen with a small thickness instead of a conventional CRT display having a limited screen size and a large system has attracted attention. Such flat panel display devices include liquid crystal displays (LCDs), plasma display panels (PDPs), projectors, and the like, and display systems using projections for large screens have become mainstream. In addition, there is a great demand for a wall-mounted display system that can hang on a wall with less space while displaying a large screen.
프로젝터로는 소화면 구성원으로 액정패널을 이용한 액정 프로젝터가 대표적이다. 액정 프로젝터는 광원에서 나오는 광을 액정패널에 투사시키고 액정패널의 영상을 투사렌즈계를 이용하여 스크린에 결상시킴으로써 스크린에 결상된 상을 감상하게 한다. 액정패널의 영상을 직접 배면 스크린에 투사시켜서 프로젝터를 구성하면 스크린과 투사렌즈계 사이에 투사거리를 확보해야 하므로 스크린 뒤쪽으로 많은 공간이 필요하게 되어 시스템의 크기가 매우 커지게 되는 문제점이 있다. 종래의 액정 프로젝터는 통상 도 1에 도시된 바와 같은 구성을 가지고 있다.A typical projector is a liquid crystal projector using a liquid crystal panel as a small screen member. The liquid crystal projector projects light emitted from the light source onto the liquid crystal panel and forms an image of the liquid crystal panel on the screen by using a projection lens system to view an image formed on the screen. When the projector is constructed by directly projecting the image of the liquid crystal panel on the rear screen, the projection distance must be secured between the screen and the projection lens system, so a large space is required behind the screen, which causes a large size of the system. Conventional liquid crystal projectors usually have a configuration as shown in FIG.
도 1에 도시된 액정 프로젝터는 조명계(11), 액정패널(12), 투사렌즈계(13)로 이루어진 광학엔진부(10)와, 전반사미러(14), 배면 스크린(15)을 구비한다. 광학엔진부(10)에서 조명계(11)는 광을 발생하여 액정패널(12)에 조사되도록 한다. 액정패널(12)은 조명계(11)로부터 입사되는 광의 투과율을 영상신호에 따라 조절함으로써 영상을 표시한다. 투사렌즈계(13)는 액정패널(12)로부터 입사된 영상을 확대투사하여 배면스크린(15)에 결상시킴으로써 시청자는 배면스크린(15)에 결상된 화상을 볼 수 있게 된다. 이 경우, 투사렌즈계(13)에 의해 투사된 영상은 전반사미러(14)에 의해 전반사되어 광의 진행 경로가 꺽이면서 배면 스크린(15) 쪽으로 진행하여 배면 스크린(15)에 결상된다. 여기서, 투사된 영상이 전반사경(14)에 의해 광의 진행경로가 꺽이지 않고 배면스크린(15)의 뒤쪽에서 바로 투사되는 경우 시스템의 두께는 매우 커지게 되므로 전반사미러(14)을 이용하여 광의 경로를 바꿈으로써 시스템 두께를 줄일 수 있게 되었다.The liquid crystal projector illustrated in FIG. 1 includes an optical engine unit 10 including an illumination system 11, a liquid crystal panel 12, and a projection lens system 13, a total reflection mirror 14, and a rear screen 15. In the optical engine unit 10, the illumination system 11 generates light to irradiate the liquid crystal panel 12. The liquid crystal panel 12 displays an image by adjusting the transmittance of light incident from the illumination system 11 according to the image signal. The projection lens system 13 projects an image incident from the liquid crystal panel 12 and forms an image on the rear screen 15 so that the viewer can see an image formed on the rear screen 15. In this case, the image projected by the projection lens system 13 is totally reflected by the total reflection mirror 14 and proceeds toward the rear screen 15 while the path of the light is bent to form an image on the rear screen 15. Here, when the projected image is projected directly from the rear of the rear screen 15 without the bending path of the light by the total reflection mirror 14, the thickness of the system becomes very large, so that the path of the light using the total reflection mirror 14 is used. By changing the system thickness can be reduced.
전반사미러(14)은 투사렌즈계(13)의 광축(A)과 적당한 각도를 유지하도록 설치된다. 그러나, 시스템의 두께를 더욱 줄이기 위해 전반사미러(14)의 경사도를 작게하여 투사렌즈계(13)를 구성하는 경우 반사면의 법선에 대한 광의 입사각 및 반사각이 동일한 원리에 의해 광학엔진부(10)의 일부 또는 전부가 배면스크린(15), 즉 시스템의 앞쪽에 위치하게 되어 배면투사 시스템이 구성되지 않게 된다. 또한, 전반사미러(14)의 경사각을 작게하고 투사렌즈계(13)를 비스듬히 투사되도록 배치하는 경우 광학계를 시스템 내에 배치시킬 수 있어 시스템의 두께를 줄일 수 있다. 그러나, 투사렌즈계(13)에서 배면스크린(15)까지의 거리가 각 위치별로 달라지게되므로 배면스크린(15)에 결상되는 위치마다 배율이 달라지게 되어 키스톤(Keystone)이 발생되고 왜곡된 영상이 결상되는 문제점이 있다. 아울러, 투사방향이 위쪽방향이므로 배면스크린(15)에서 위치별로 밝기가 다르게 되는 문제점이 있다.The total reflection mirror 14 is provided to maintain a proper angle with the optical axis A of the projection lens system 13. However, in order to further reduce the thickness of the system, when the projection lens system 13 is configured by decreasing the inclination of the total reflection mirror 14, the incident angle and the reflection angle of light with respect to the normal of the reflective surface are the same as those of the optical engine unit 10. Some or all of the rear screen 15, i.e., is located in front of the system, will not constitute a rear projection system. In addition, when the inclination angle of the total reflection mirror 14 is reduced and the projection lens system 13 is disposed to be obliquely projected, the optical system may be disposed in the system, thereby reducing the thickness of the system. However, since the distance from the projection lens system 13 to the rear screen 15 varies for each position, the magnification varies for each position formed on the rear screen 15, so that a keystone is generated and a distorted image is imaged. There is a problem. In addition, since the projection direction is upward, there is a problem in that the brightness is different for each position on the rear screen 15.
이로 인하여, 종래의 액정 프로젝터는 영상이 배면스크린에 왜곡없이 투사되도록 광경로를 조절해야 하므로 투사렌즈계의 투사각도 및 배치와 전반사미러의 배치각도에 제한이 생기게 되어 시스템의 두께를 줄이는데 한계가 있다. 또한, 액정 프로젝션에서 광학엔진부가 가지는 고유의 길이에 의해서도 시스템의 두께를 줄이는데 한계가 있다. 이에 따라, 종래의 액정 프로젝션 TV 시스템은 전체적으로 시스템이 커지고 두께가 두꺼워지며 많은 공간을 차지하므로 최근들어 많이 요구되고 있는 벽걸이용 디스플레이 등과 같은 박형 디스플레이를 구현하기 어려웠다.For this reason, the conventional liquid crystal projector has a limitation in reducing the thickness of the system since the optical path must be adjusted so that the image is projected on the rear screen without distortion, so that the projection angle and arrangement of the projection lens system and the placement angle of the total reflection mirror are limited. In addition, there is a limit in reducing the thickness of the system by the inherent length of the optical engine in the liquid crystal projection. Accordingly, the conventional liquid crystal projection TV system is difficult to implement a thin display such as a wall-mounted display, which is required in recent years because the system is large, the thickness is thick, and occupies a lot of space.
따라서, 본 발명의 목적은 투사렌즈계의 전장길이를 줄여 시스템의 두께를 줄일 수 있도록 한 액정 프로젝터의 투사렌즈계를 제공하는 것이다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a projection lens system of a liquid crystal projector capable of reducing the thickness of the system by reducing the overall length of the projection lens system.
도 1은 종래의 프로젝션 텔레비젼 시스템 구성을 나타낸 도면.1 shows a configuration of a conventional projection television system.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 프로젝션 텔레비젼 시스템 구성을 나타낸 도면.2 is a diagram showing the configuration of a projection television system according to an embodiment of the present invention.
도 3은 도 2에 도시된 광학엔진부의 단면도.3 is a cross-sectional view of the optical engine unit shown in FIG.
도 4는 도 3에 도시된 투사렌즈계의 다른 실시 예에 따른 구성을 나타낸 도면.4 is a diagram illustrating a configuration according to another embodiment of the projection lens system shown in FIG. 3.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명><Brief description of symbols for the main parts of the drawings>
10, 18 : 광학엔진부 11: 조명계10, 18: optical engine unit 11: lighting system
12, 22 : 액정패널 13, 30 : 투사렌즈계12, 22: liquid crystal panel 13, 30: projection lens system
14, 40 : 전반사경 15, 50 : 배면스크린14, 40: total mirror 15, 50: rear screen
21 : 냉각팬 23 : 편광분리프리즘21: cooling fan 23: polarization separation prism
24 : 다이크로익 프리즘 32 : 전반사미러24: dichroic prism 32: total reflection mirror
34 : 제1군 36 : 제2군34: 1st group 36: 2nd group
35, 37, 39 : 이동수단35, 37, 39: means of transport
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 액정 프로젝터의 투사렌즈계는 복수개의 렌즈들로 이루어지며 투사렌즈계 내에 광경로를 변환시키기 위한 광경로변환수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the projection lens system of the liquid crystal projector according to the present invention is composed of a plurality of lenses, characterized in that the optical path conversion means for converting the optical path in the projection lens system.
상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 이점들은 첨부 도면을 참조한 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.Other objects and advantages of the present invention in addition to the above object will be apparent from the description of the preferred embodiment of the present invention with reference to the accompanying drawings.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 도 2 내지 도 4를 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 2 to 4.
도 2은 본 발명의 실시 예에 따른 액정 프로젝터를 나타낸 것이다.2 shows a liquid crystal projector according to an embodiment of the present invention.
도 2에 도시된 액정 프로젝터는 광을 발생하는 조명계와 조명계로부터 광을 받아 영상신호에 의해 영상을 표시하는 액정패널을 포함하는 제1 광학부(20)와, 제1 전반사미러(32)을 포함하여 액정패널로부터의 영상을 확대 투사시키는 투사렌즈계(30)로 구성된 광학엔진부(18)와, 투사렌즈계(30)로부터의 광경로를 배면스크린(50)쪽으로 꺽어주는 제2 전반사미러(40)과, 제2 전반사미러(40)으로부터의 영상을 결상시키는 배면스크린(50)을 구비한다. 제1 광학부(20)에서 조명계는 광을 발생하여 액정패널 패널로 조사되게 한다. 액정패널은 조명계로부터 입사되는 광의 투과량을 영상신호에 따라 조절하여 영상을 표시하게 된다. 제1 전반사미러(32)에 의해 "L"자 형태를 가지는 투사렌즈계(30)는 액정패널 패널로부터 입사된 영상을 확대투사하여 배면스크린(50)에 결상시키게 된다. 투사렌즈계(30)가 "L"형태를 가짐에 따라 그의 전장길이가 축소됨으로써 광학엔진부(18)의 전장길이가 축소되게 된다. 제2 전반사미러(40)은 투사렌즈계(30)로부터의 광 진행경로를 배면스크린(50) 쪽으로 꺽어주어 광진행방향을 변환하게 된다.The liquid crystal projector shown in FIG. 2 includes a first optical unit 20 including a lighting system for generating light and a liquid crystal panel for receiving light from the lighting system and displaying an image by an image signal, and a first total reflection mirror 32. An optical engine unit 18 composed of a projection lens system 30 that enlarges and projects an image from the liquid crystal panel, and a second total reflection mirror 40 which deflects the optical path from the projection lens system 30 toward the rear screen 50. And a rear screen 50 for forming an image from the second total reflection mirror 40. In the first optical unit 20, the illumination system generates light to irradiate the liquid crystal panel panel. The liquid crystal panel displays an image by adjusting the transmission amount of light incident from the illumination system according to the image signal. The projection lens system 30 having an “L” shape by the first total reflection mirror 32 enlarges and projects an image incident from the liquid crystal panel panel and forms an image on the rear screen 50. As the projection lens system 30 has an "L" shape, the full length of the optical lens unit 18 is reduced by reducing its full length. The second total reflection mirror 40 converts the light traveling path from the projection lens system 30 toward the rear screen 50 to convert the light traveling direction.
"L"자형 투사렌즈계(30)는 도 3에 도시된 바와 같이 광의 입사측에 배치된 제1 렌즈군과, 제1 렌즈군으로부터의 광경로를 변환시키기 위한 전반사미러(32)와,광의 출사측에 배치된 제2 렌즈군으로 구성된다. 그리고, 도 3에 도시된 광학엔진부(18)에서 제1 광학부(20)는 반사형 액정패널(22)과, 도시하지 않은 조명계로부터의 입사광을 반사형 액정패널(22)로 진행하게끔 반사시킴과 아울러 반사형 액정패널(22)로부터의 입사광을 다이크로익 프리즘(24)쪽으로 투과시키는 편광분리프리즘(23)과, 액정패널(22)과 도시하지 않은 2매의 액정패널로부터의 3원색(적, 녹, 청)의 영상을 합성하여 투사렌즈계(30)로 출사하는 다이크로익 프리즘(24)과, 열에 민감한 액정패널(22)을 냉각시키기 위한 냉각팬(21)을 구비한다. 도 3에서 제1 렌즈군과 제2 렌즈군의 광축사이의 각(θ)은 제1 렌즈군과 제2 렌즈군이 상호간섭없이 배치됨과 아울러 투사렌즈군의 전장길이가 최대한 작게 설정될 수 있도록 50°내지 90°가 적당하다. 이 경우, 제1 렌즈군과 제2 렌즈군 광축사이의 각(θ)은 배면스크린(26)의 양끝부로부터 스크린 중심까지의 거리(y0) 대 스크린 중심으로부터 광축사이의 거리(y)의 비(y0:y)와 상관관계를 가지게 된다. 다시 말하여, 제1 렌즈군과 제2 렌즈군 광축사이의 각(θ)이 90°에 가까워지는 경우 y0:y는 0에 가까워지게 되고, 50°에 가까워지는 경우 y0:y는 1에 가까워지게 된다. 그리고, 배면스크린의 중심축과 광축이 일치하지 않는 만큼 액정패널(22)은 그의 광축이 투사렌즈계(30) 광축에 대하여 수직방향으로 이동된 비대칭 형태로 배치되게 된다. 이는 배면스크린(50) 상에 균형잡힌 영상이 표시되도록 액정패널(22)의 중심영상이 배면스크린(50)의 중심(B)에 대응되도록 액정패널(22)를 배치해야하기 때문이다. 그리고, 투사렌즈계(30)의 광축이 배면스크린(50)의 중심 아래를 수직으로 지나가게 한다.The "L" shaped projection lens system 30 includes a first lens group disposed on the incident side of light as shown in FIG. 3, a total reflection mirror 32 for converting an optical path from the first lens group, and light exit. It consists of a 2nd lens group arrange | positioned at the side. In the optical engine unit 18 illustrated in FIG. 3, the first optical unit 20 reflects the incident light from the reflective liquid crystal panel 22 and the illumination system not shown to the reflective liquid crystal panel 22. In addition to the polarization separation prism 23 for transmitting incident light from the reflective liquid crystal panel 22 toward the dichroic prism 24, the three primary colors from the liquid crystal panel 22 and two liquid crystal panels (not shown) And a dichroic prism 24 for synthesizing (red, green, blue) images and outputting them to the projection lens system 30, and a cooling fan 21 for cooling the heat sensitive liquid crystal panel 22. In FIG. 3, the angle θ between the optical axes of the first lens group and the second lens group is arranged so that the first lens group and the second lens group are not interfered with each other and the total length of the projection lens group is set to be as small as possible. 50 ° to 90 ° is suitable. In this case, the angle θ between the first lens group and the second lens group optical axis is a ratio of the distance y0 from both ends of the rear screen 26 to the screen center to the distance y between the screen center and the optical axis. It has a correlation with (y0: y). In other words, y0: y is close to 0 when the angle θ between the first lens group and the second lens group optical axis is close to 90 °, and y0: y is close to 1 when it approaches 50 °. You lose. In addition, the liquid crystal panel 22 is disposed in an asymmetrical form in which the optical axis thereof is vertically moved with respect to the optical axis of the projection lens system 30 since the central axis and the optical axis of the rear screen do not coincide with each other. This is because the liquid crystal panel 22 must be disposed so that the center image of the liquid crystal panel 22 corresponds to the center B of the back screen 50 so that a balanced image is displayed on the back screen 50. The optical axis of the projection lens system 30 passes vertically below the center of the rear screen 50.
그리고, 투사렌즈계(30)는 도 4에 도시된 바와 같이 그의 이동수단을 추가로 구비한다. 프로젝터에서 언더스캔을 하는 경우 시스템의 최외곽면과 액티브(Active) 영역이 포커싱(Focusing) 및 핀트(Pint)가 맞지 않아 배면스크린에 결상된 화상의 선명도가 떨어지는 경우가 발생하게 된다. 이 경우, 투사렌즈계(30)의 초점거리를 조절하기 위하여, 투사렌즈계(30)에서 전반사미러(32)를 기준으로 분리된 제1 렌즈군(34)과 제2 렌즈군(36) 각각에 광축상에서 이동가능하게 하는 이동수단(35, 37)을 설치하게 된다. 이에 따라, 배면스크린(50)에 투영된 화상이 포커스 등이 맞이 않아 선명도가 떨어지는 경우 투사렌즈계(30)의 제1 렌즈군(34)과 제2 렌즈군(36)을 광축상에서 이동하여 포커스를 조정함으로써 선명한 화상을 표시할 수 있게 된다. 또한, 투사렌즈계(30)의 제1 및 제2 렌즈군(34, 36) 각각을 이동시키는 수단 대신 투사렌즈계(30) 전체를 광축상에서 이동가능하게 하는 이동수단(39)을 설치할 수도 있다. 이 경우에도 투사렌즈계(30)를 광축을 따라 이동함으로써 포커스 불일치 등에 의한 선명도 저하를 방지할 수 있게 된다.Then, the projection lens system 30 further includes a moving means thereof as shown in FIG. When the underscan is performed by the projector, the outermost surface of the system and the active area do not match the focusing and pinting, and thus the sharpness of the image formed on the rear screen may be reduced. In this case, in order to adjust the focal length of the projection lens system 30, the optical axis of each of the first lens group 34 and the second lens group 36 separated from the total reflection mirror 32 by the projection lens system 30. It is to install the moving means 35, 37 to move on. Accordingly, when the image projected on the rear screen 50 is out of focus or the like, the sharpness is lowered, the first lens group 34 and the second lens group 36 of the projection lens system 30 are moved on the optical axis to focus. By adjusting, a clear image can be displayed. In addition, instead of moving each of the first and second lens groups 34 and 36 of the projection lens system 30, a moving means 39 for moving the entire projection lens system 30 on the optical axis may be provided. In this case as well, the projection lens system 30 can be moved along the optical axis to prevent the sharpness from being lost due to focus mismatch.
이와 같이, 본 발명에 따른 액정 프로젝터의 투사렌즈계는 전반사미러를 더 구비하여 "L"자 형태로 구성되어 투사렌즈계의 전장길이, 즉 광학엔진부의 전장길이가 축소되게 함으로써 그 만큼 시스템의 두께를 줄일 수 있게 한다. 또한, 투사렌즈계의 이동수단을 다 구비하여 포커스 불일치 등에 의한 선명도 저하를 방지할 수 있게 된다.As described above, the projection lens system of the liquid crystal projector according to the present invention further includes a total reflection mirror and is formed in an “L” shape so that the overall length of the projection lens system, that is, the total length of the optical engine unit, is reduced. To be able. In addition, since the moving means of the projection lens system is fully provided, it is possible to prevent deterioration of sharpness due to focus mismatch.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 액정 프로젝터의 투사렌즈계는 "L"자 형태로 구성되어 투사렌즈계의 전장길이가 축소되게 하여 그를 포함하는 광학엔진부, 나아가 전체 시스템의 두께를 줄일 수 있게 한다. 또한, 본 발명에 따른 액정 프로젝터의 투사렌즈계는 투사렌즈계 전체 또는 전반사미러를 기준으로 분리된 제1 렌즈군과 제2 렌즈군 각각의 이동수단을 채용함으로써 포커스 불일치 등에 의한 선명도 저하를 방지할 수 있게 된다.As described above, the projection lens system of the liquid crystal projector according to the present invention is configured in an "L" shape to reduce the overall length of the projection lens system, thereby reducing the thickness of the optical engine including the entire system. In addition, the projection lens system of the liquid crystal projector according to the present invention employs the moving means of each of the first lens group and the second lens group separated based on the entire projection lens system or the total reflection mirror, thereby preventing the sharpness deterioration due to the focus mismatch. do.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.Those skilled in the art will appreciate that various changes and modifications can be made without departing from the technical spirit of the present invention. Therefore, the technical scope of the present invention should not be limited to the contents described in the detailed description of the specification but should be defined by the claims.
Claims (4)
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
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Applications Claiming Priority (1)
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| KR1020000037345A KR20020002966A (en) | 2000-06-30 | 2000-06-30 | Projection Lens System of Liquid Crystal Display Projector |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| KR20020002966A true KR20020002966A (en) | 2002-01-10 |
Family
ID=19675574
Family Applications (1)
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Country Status (1)
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Citations (5)
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-
2000
- 2000-06-30 KR KR1020000037345A patent/KR20020002966A/en not_active Ceased
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