JPH077712B2 - 薄膜el素子の製造方法 - Google Patents
薄膜el素子の製造方法Info
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- JPH077712B2 JPH077712B2 JP61227533A JP22753386A JPH077712B2 JP H077712 B2 JPH077712 B2 JP H077712B2 JP 61227533 A JP61227533 A JP 61227533A JP 22753386 A JP22753386 A JP 22753386A JP H077712 B2 JPH077712 B2 JP H077712B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔概要〕 薄膜EL素子の製造方法の改良であり、薄膜EL素子の発光
効率・輝度特性を向上する改良である。
効率・輝度特性を向上する改良である。
母材をなす硫化亜鉛中に発光中心として添加される希土
類元素とハロゲン元素との組成比を制御し、それらの組
成比を1:1にすることにより、硫化亜鉛を母材とし希土
類元素のハロゲン化物を発光中心とする薄膜EL素子の発
光効率・輝度を制御しうる、という新たに発見された性
質を利用し、硫化亜鉛と、希土類元素のハロゲン化物
と、希土類元素の硫化物とを、独立のソースとして使用
する堆積法(スパッタ法・真空蒸着法等)を使用してEL
膜を形成する薄膜EL素子の製造方法の改良であり、被堆
積物のうち、希土類元素のハロゲン化物または希土類元
素のハロゲン化物と希土類元素の硫化物との混合物を、
ダイオードスパッタ法をもって堆積する薄膜EL素子の製
造方法である。
類元素とハロゲン元素との組成比を制御し、それらの組
成比を1:1にすることにより、硫化亜鉛を母材とし希土
類元素のハロゲン化物を発光中心とする薄膜EL素子の発
光効率・輝度を制御しうる、という新たに発見された性
質を利用し、硫化亜鉛と、希土類元素のハロゲン化物
と、希土類元素の硫化物とを、独立のソースとして使用
する堆積法(スパッタ法・真空蒸着法等)を使用してEL
膜を形成する薄膜EL素子の製造方法の改良であり、被堆
積物のうち、希土類元素のハロゲン化物または希土類元
素のハロゲン化物と希土類元素の硫化物との混合物を、
ダイオードスパッタ法をもって堆積する薄膜EL素子の製
造方法である。
本発明は、薄膜EL素子の発光効率・輝度特性を向上する
ことを可能にする薄膜EL素子の製造方法の改良に関す
る。更に、薄膜EL素子の発光効率・輝度特性を実現可能
な大きさの範囲で所望の値に選択しうるようになす薄膜
EL素子の製造方法の改良に関する。
ことを可能にする薄膜EL素子の製造方法の改良に関す
る。更に、薄膜EL素子の発光効率・輝度特性を実現可能
な大きさの範囲で所望の値に選択しうるようになす薄膜
EL素子の製造方法の改良に関する。
薄膜EL素子は、発光中心として機能する希土類元素例え
ばテルビュウム、サマリュウム、ツリュウム、プラセオ
ジュウム、ユウロピウム等とハロゲン元素例えばフッ
素、塩素等とを含有する硫化亜鉛等のけい光体の多結晶
薄膜に電界を印加し、エレクトロルミネッセンス現象に
もとづいて発光させる発光素子であり、従来第2図に示
すような直流駆動型と第3図に示すような交流駆動型と
が知られている。
ばテルビュウム、サマリュウム、ツリュウム、プラセオ
ジュウム、ユウロピウム等とハロゲン元素例えばフッ
素、塩素等とを含有する硫化亜鉛等のけい光体の多結晶
薄膜に電界を印加し、エレクトロルミネッセンス現象に
もとづいて発光させる発光素子であり、従来第2図に示
すような直流駆動型と第3図に示すような交流駆動型と
が知られている。
第2図参照 直流駆動型の薄膜EL素子にあっては、ガラス基板等1上
に、ITO等よりなり厚さが約2,000Åの透明電極2が形成
され、その上に発光中心として機能する希土類元素例え
ばテルビュウムとハロゲン元素例えばフッ素とを含有す
る硫化亜鉛等よりなるEL膜4が形成され、さらに、その
上にアルミニュウム等よりなる対向電極6が形成されて
いる。
に、ITO等よりなり厚さが約2,000Åの透明電極2が形成
され、その上に発光中心として機能する希土類元素例え
ばテルビュウムとハロゲン元素例えばフッ素とを含有す
る硫化亜鉛等よりなるEL膜4が形成され、さらに、その
上にアルミニュウム等よりなる対向電極6が形成されて
いる。
第3図参照 交流駆動型の薄膜EL素子にあっては、上記の第2図に示
す層構成に加えて、EL膜4を挟んで酸窒化シリコン、酸
化アルミニュウム、酸化イットリュウム等よりなり厚さ
が約2,000Åの第1の絶縁膜3と第2の絶縁膜5とが形
成されている。
す層構成に加えて、EL膜4を挟んで酸窒化シリコン、酸
化アルミニュウム、酸化イットリュウム等よりなり厚さ
が約2,000Åの第1の絶縁膜3と第2の絶縁膜5とが形
成されている。
ところで、発光中心として機能する希土類元素のうち、
テルビュウムは緑色を、サマリュウムとユウロピウムは
赤色を、ツリュウムは青色を、プラセオジュウムは白色
を、それぞれ発光するが、その発光効率・輝度は、テル
ビュウムを除き、いづれも満足すべきものではない。最
もすぐれているテルビュウムにおいても、発光効率は0.
1〜0.2ルーメン/Wであり、また、輝度は30フートランバ
ートであり、いづれも十分満足すべきものとは言い難
く、しかも、再現性が悪い。そのため、加色混合方式の
色彩EL素子の実現は困難である。
テルビュウムは緑色を、サマリュウムとユウロピウムは
赤色を、ツリュウムは青色を、プラセオジュウムは白色
を、それぞれ発光するが、その発光効率・輝度は、テル
ビュウムを除き、いづれも満足すべきものではない。最
もすぐれているテルビュウムにおいても、発光効率は0.
1〜0.2ルーメン/Wであり、また、輝度は30フートランバ
ートであり、いづれも十分満足すべきものとは言い難
く、しかも、再現性が悪い。そのため、加色混合方式の
色彩EL素子の実現は困難である。
この問題を解決する手段として、本発明の発明者は、EL
膜に含まれる希土類元素とハロゲン元素との組成比と発
光効率・輝度との間に相関関係があり、希土類元素の原
子数とハロゲン元素の原子数とが同一の場合、最もすぐ
れた発光効率・輝度を実現することができ、EL膜中に含
有される希土類元素をハロゲン元素との組成比を調節し
て、希土類元素の組成比を、少なくとも化学量論的組成
比に比べて大きくしておくことが有効であることを発見
して、発光効率・輝度のすぐれた薄膜EL素子の発明を完
成した。
膜に含まれる希土類元素とハロゲン元素との組成比と発
光効率・輝度との間に相関関係があり、希土類元素の原
子数とハロゲン元素の原子数とが同一の場合、最もすぐ
れた発光効率・輝度を実現することができ、EL膜中に含
有される希土類元素をハロゲン元素との組成比を調節し
て、希土類元素の組成比を、少なくとも化学量論的組成
比に比べて大きくしておくことが有効であることを発見
して、発光効率・輝度のすぐれた薄膜EL素子の発明を完
成した。
EL膜中に含有される希土類元素のハロゲン元素に対する
組成比を、少なくとも化学量論的組成比に比べて大きく
し、望ましくは、希土類元素の原子数とハロゲン元素の
原子数とを同一にする薄膜EL素子の製造方法の一つとし
て、本発明の発明者は、硫化亜鉛と、希土類元素のハロ
ゲン化物または希土類元素のハロゲン化物と希土類元素
の硫化物との混合物とを、独立のソースとして使用する
スパッタ法または真空蒸着法を使用してEL膜を形成する
薄膜EL素子の製造方法を開発して特許出願をなした(特
願昭第60−282320号)。
組成比を、少なくとも化学量論的組成比に比べて大きく
し、望ましくは、希土類元素の原子数とハロゲン元素の
原子数とを同一にする薄膜EL素子の製造方法の一つとし
て、本発明の発明者は、硫化亜鉛と、希土類元素のハロ
ゲン化物または希土類元素のハロゲン化物と希土類元素
の硫化物との混合物とを、独立のソースとして使用する
スパッタ法または真空蒸着法を使用してEL膜を形成する
薄膜EL素子の製造方法を開発して特許出願をなした(特
願昭第60−282320号)。
この改良された薄膜EL素子の製造方法は、上記の二つあ
るいは三つの独立したターゲットを使用してマグネトロ
ンスパッタリング法を実行することが現実的に有利であ
る。基板が過度に温度上昇することを防止しうるからで
ある。
るいは三つの独立したターゲットを使用してマグネトロ
ンスパッタリング法を実行することが現実的に有利であ
る。基板が過度に温度上昇することを防止しうるからで
ある。
ソースとして硫化亜鉛ソースと希土類元素のハロゲン化
物ソースとを使用すると、希土類元素とハロゲン元素と
の組成比は必ずしも1:1とはならないが、ソースとして
硫化亜鉛ソースと希土類元素のハロゲン化物と希土類元
素の硫化物との混合ソースとを使用すると、希土類元素
とハロゲン元素との組成比はおゝむね1:1とすることが
でき、その発光効率・輝度特性は従来技術に比し相当向
上することができる。
物ソースとを使用すると、希土類元素とハロゲン元素と
の組成比は必ずしも1:1とはならないが、ソースとして
硫化亜鉛ソースと希土類元素のハロゲン化物と希土類元
素の硫化物との混合ソースとを使用すると、希土類元素
とハロゲン元素との組成比はおゝむね1:1とすることが
でき、その発光効率・輝度特性は従来技術に比し相当向
上することができる。
しかし、その発光効率・輝度特性はなお十分に満足すべ
きものではなく、なお改良の余地を残しており、さらに
すぐれた薄膜EL素子の製造方法の開発が望まれていた。
本発明の目的は、この要請に応えることにあり、硫化亜
鉛と、希土類元素のハロゲン化物または希土類元素のハ
ロゲン化物と希土類元素の硫化物との混合物とを、独立
のソースとして使用するスパッタ法または真空蒸着法を
使用してEL膜を形成する薄膜EL素子の製造方法をさらに
改良して、さらに、発光効率・輝度特性のすぐれた薄膜
EL素子を製造しうる薄膜EL素子の製造方法を提供するこ
とにある。
きものではなく、なお改良の余地を残しており、さらに
すぐれた薄膜EL素子の製造方法の開発が望まれていた。
本発明の目的は、この要請に応えることにあり、硫化亜
鉛と、希土類元素のハロゲン化物または希土類元素のハ
ロゲン化物と希土類元素の硫化物との混合物とを、独立
のソースとして使用するスパッタ法または真空蒸着法を
使用してEL膜を形成する薄膜EL素子の製造方法をさらに
改良して、さらに、発光効率・輝度特性のすぐれた薄膜
EL素子を製造しうる薄膜EL素子の製造方法を提供するこ
とにある。
上記の目的を達成するために本発明が採った手段は、上
記の被堆積物(硫化亜鉛と、希土類元素のハロゲン化物
または希土類元素のハロゲン化物と希土類元素の硫化物
との混合物)のうち、希土類元素のハロゲン化物または
希土類元素のハロゲン化物と希土類元素の硫化物との混
合物を、ダイオードスパッタ法をもって堆積して薄膜EL
素子を製造することにある。
記の被堆積物(硫化亜鉛と、希土類元素のハロゲン化物
または希土類元素のハロゲン化物と希土類元素の硫化物
との混合物)のうち、希土類元素のハロゲン化物または
希土類元素のハロゲン化物と希土類元素の硫化物との混
合物を、ダイオードスパッタ法をもって堆積して薄膜EL
素子を製造することにある。
〔作用〕 上記の欠点(希土類元素とハロゲン元素との組成比はお
ゝむね1:1でありながら、発光効率・輝度特性がなお十
分良好でない欠点)の原因は、亜鉛とハロゲン元素は結
合しやすいので、亜鉛とハロゲン元素例えばフッ素との
結合が実現して、結果的に、さもなければ硫黄が存在す
べき位置にハロゲン元素例えばフッ素が位置し、歪の大
きなEL膜となるからであろうと推定される。
ゝむね1:1でありながら、発光効率・輝度特性がなお十
分良好でない欠点)の原因は、亜鉛とハロゲン元素は結
合しやすいので、亜鉛とハロゲン元素例えばフッ素との
結合が実現して、結果的に、さもなければ硫黄が存在す
べき位置にハロゲン元素例えばフッ素が位置し、歪の大
きなEL膜となるからであろうと推定される。
本発明にあっては、希土類元素のハロゲン化物または希
土類元素のハロゲン化物と希土類元素の硫化物との混合
物はダイオードスパッタされるので希土類元素とハロゲ
ン元素とが堆積される領域には電子が高速で照射され、
その領域は局部的に高温になるので、亜鉛とハロゲン元
素(フッ素)の結合は発生せず、歪のないEL膜が形成さ
れることになるものと考えられる。
土類元素のハロゲン化物と希土類元素の硫化物との混合
物はダイオードスパッタされるので希土類元素とハロゲ
ン元素とが堆積される領域には電子が高速で照射され、
その領域は局部的に高温になるので、亜鉛とハロゲン元
素(フッ素)の結合は発生せず、歪のないEL膜が形成さ
れることになるものと考えられる。
実験の結果によれば、第4図に、従来技術の場合(硫化
亜鉛ターゲットと希土類元素のハロゲン化物と希土類元
素の硫化物との混合物ターゲットの双方ともマグネトロ
ンスパッタする場合)の輝度(発光しきい値電圧を30V
超過する電圧に対する輝度)(A)と比較して、本発明
に係る薄膜EL素子の製造方法をもって製造した薄膜EL素
子の輝度(発光しきい値電圧を30V超過する電圧に対す
る輝度)(B)を示したように、この輝度は約3倍に向
上している。
亜鉛ターゲットと希土類元素のハロゲン化物と希土類元
素の硫化物との混合物ターゲットの双方ともマグネトロ
ンスパッタする場合)の輝度(発光しきい値電圧を30V
超過する電圧に対する輝度)(A)と比較して、本発明
に係る薄膜EL素子の製造方法をもって製造した薄膜EL素
子の輝度(発光しきい値電圧を30V超過する電圧に対す
る輝度)(B)を示したように、この輝度は約3倍に向
上している。
以下、図面を参照しつゝ、本発明の一実施例に係る薄膜
EL素子の製造方法についてさらに説明する。
EL素子の製造方法についてさらに説明する。
第1図参照 スパッタ法を使用して、ガラス基板1上に厚さ約2,000
ÅのITO膜よりなる透光性電極2と酸化アルミニュウム
よりなり厚さ約2,000Åの第1の絶縁膜3とを形成す
る。
ÅのITO膜よりなる透光性電極2と酸化アルミニュウム
よりなり厚さ約2,000Åの第1の絶縁膜3とを形成す
る。
つづいて、硫化亜鉛ターゲットと三フッ化テルビュウム
ターゲットとを使用して、硫化亜鉛ターゲットはマグネ
トロンスパッタをなし、三フッ化テルビュウムターゲッ
トはダイオードスパッタをなしてテルビウムとフッ素と
を含む硫化亜鉛の膜の厚さ6,000Åに形成する。
ターゲットとを使用して、硫化亜鉛ターゲットはマグネ
トロンスパッタをなし、三フッ化テルビュウムターゲッ
トはダイオードスパッタをなしてテルビウムとフッ素と
を含む硫化亜鉛の膜の厚さ6,000Åに形成する。
このとき、テルビュウムとフッ素とのそれぞれの含有量
が硫化亜鉛の含有量の例えば2モル%となるように各タ
ーゲットのパワーは制御される。例えば、硫化亜鉛の堆
積レートは300Å/分、三フッ化テルビュウムの堆積レ
ートは12Å/分となるように、各ターゲットのパワーは
制御される。その後、約600℃において約1時間熱処理
をなしEL膜41を形成する。
が硫化亜鉛の含有量の例えば2モル%となるように各タ
ーゲットのパワーは制御される。例えば、硫化亜鉛の堆
積レートは300Å/分、三フッ化テルビュウムの堆積レ
ートは12Å/分となるように、各ターゲットのパワーは
制御される。その後、約600℃において約1時間熱処理
をなしEL膜41を形成する。
次に、電子ビーム蒸着法を使用して、酸化イットリュウ
ムよりなり厚さが約2,000Åの第2の絶縁膜5を形成
し、さらに、蒸着法またはスパッタ法を使用してアルミ
ニュウムよりなる対向電極6を形成する。
ムよりなり厚さが約2,000Åの第2の絶縁膜5を形成
し、さらに、蒸着法またはスパッタ法を使用してアルミ
ニュウムよりなる対向電極6を形成する。
以上の工程をもって製造した薄膜EL素子のEL膜41は、テ
ルビュウムとフッ素との組成比がおゝむね1:1に近くさ
れており、しかも、テルビュウムは亜鉛の位置に位置し
て歪のないEL膜とされており、さらに、フッ素はテルビ
ュウムと弱く結合を保持しながら格子点間の空間に存在
するので、発光効率・輝度(発光しきい値電圧を30V超
過する電圧に対応する輝度)は、それぞれ、1.2ルーメ
ン/W、220フートランバートとなり、従来技術に比し約
3倍に向上している。
ルビュウムとフッ素との組成比がおゝむね1:1に近くさ
れており、しかも、テルビュウムは亜鉛の位置に位置し
て歪のないEL膜とされており、さらに、フッ素はテルビ
ュウムと弱く結合を保持しながら格子点間の空間に存在
するので、発光効率・輝度(発光しきい値電圧を30V超
過する電圧に対応する輝度)は、それぞれ、1.2ルーメ
ン/W、220フートランバートとなり、従来技術に比し約
3倍に向上している。
以上説明せるとおり、本発明に係る薄膜EL素子の製造方
法においては、そのEL膜を製造するために、硫化亜鉛
と、希土類元素のハロゲン化物または希土類元素のハロ
ゲン化物と希土類元素の硫化物との混合物をターゲット
を使用しており、これらのターゲットのうち、希土類元
素のハロゲン化物または希土類元素のハロゲン化物と希
土類元素の硫化物との混合物のターゲットはタイオード
スパッタされているので、EL膜の希土類元素とハロゲン
化物との組成比はおゝむね1:1とされており、しかも、
希土類元素は亜鉛の位置に位置して歪のない結晶とされ
ており、さらに、ハロゲン化物は希土類元素と弱く結合
して格子点間の空間に存在するので発光効率・輝度特性
は向上している。
法においては、そのEL膜を製造するために、硫化亜鉛
と、希土類元素のハロゲン化物または希土類元素のハロ
ゲン化物と希土類元素の硫化物との混合物をターゲット
を使用しており、これらのターゲットのうち、希土類元
素のハロゲン化物または希土類元素のハロゲン化物と希
土類元素の硫化物との混合物のターゲットはタイオード
スパッタされているので、EL膜の希土類元素とハロゲン
化物との組成比はおゝむね1:1とされており、しかも、
希土類元素は亜鉛の位置に位置して歪のない結晶とされ
ており、さらに、ハロゲン化物は希土類元素と弱く結合
して格子点間の空間に存在するので発光効率・輝度特性
は向上している。
更に、発光中心材料を選択することにより、薄膜EL素子
の発光効率・輝度特性を実現可能な大きさの範囲で所望
の値に選択しうることになるので、発光中心を異にする
複数の薄膜EL素子を組み合わせた加色混合方式の色彩薄
膜EL素子の実現も可能になる。
の発光効率・輝度特性を実現可能な大きさの範囲で所望
の値に選択しうることになるので、発光中心を異にする
複数の薄膜EL素子を組み合わせた加色混合方式の色彩薄
膜EL素子の実現も可能になる。
第1図は、本発明の一実施例に係る交流駆動型薄膜EL素
子の構造図、 第2図は、従来技術に係る直流駆動型薄膜EL素子の構造
図、 第3図は、従来技術に係る交流駆動型薄膜EL素子の構造
図、 第4図は、本発明の一実施例に係る薄膜EL素子の製造方
法を実施して製造した交流駆動型薄膜EL素子の輝度(発
光しきい値電圧を30V超過する電圧に対応する輝度)対
電圧関係(B)を、従来技術の輝度(発光しきい値電圧
を30V超過する電圧に対応する輝度)対電圧関係(A)
と比較して表すグラフである。 第1図において、 1……透光性基板(ガラス基板)、 2……透光性電極(ITO電極)、 3……第1の絶縁膜(窒化シリコン、酸化アルミニュウ
ム、酸化イットリュウム)、 41……EL膜(硫化亜鉛と希土類元素とハロゲン元素との
組成物)、 5……第2の絶縁膜(酸窒化シリコン、酸化アルミニュ
ウム、酸化イットリュウム)、 6……対向電極。
子の構造図、 第2図は、従来技術に係る直流駆動型薄膜EL素子の構造
図、 第3図は、従来技術に係る交流駆動型薄膜EL素子の構造
図、 第4図は、本発明の一実施例に係る薄膜EL素子の製造方
法を実施して製造した交流駆動型薄膜EL素子の輝度(発
光しきい値電圧を30V超過する電圧に対応する輝度)対
電圧関係(B)を、従来技術の輝度(発光しきい値電圧
を30V超過する電圧に対応する輝度)対電圧関係(A)
と比較して表すグラフである。 第1図において、 1……透光性基板(ガラス基板)、 2……透光性電極(ITO電極)、 3……第1の絶縁膜(窒化シリコン、酸化アルミニュウ
ム、酸化イットリュウム)、 41……EL膜(硫化亜鉛と希土類元素とハロゲン元素との
組成物)、 5……第2の絶縁膜(酸窒化シリコン、酸化アルミニュ
ウム、酸化イットリュウム)、 6……対向電極。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡邉 和廣 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 岡元 謙次 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 佐藤 精威 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 浜川 圭弘 兵庫県川西市南花屋敷3丁目17番4号 (56)参考文献 特開 昭62−140394(JP,A) 特開 昭61−245489(JP,A) 特開 昭61−34890(JP,A)
Claims (3)
- 【請求項1】透光性基板(1)上に透光性電極(2)を
形成した後、 硫化亜鉛と、希土類元素のハロゲン化物または希土類元
素のハロゲン化物と希土類元素の硫化物との混合物と
を、独立のソースとして使用する堆積法を実行して、前
記透光性電極(2)上に、EL膜(41)を形成し、 該EL膜(41)上に対向電極(6)を形成する薄膜EL素子
の製造方法において、 前記希土類元素のハロゲン化物または希土類元素のハロ
ゲン化物と希土類元素の硫化物との混合物の堆積は、ダ
イオードスパッタ法を実行してなすことを特徴とする薄
膜EL素子の製造方法。 - 【請求項2】前記EL膜(41)を挟んで第1の絶縁膜
(3)と第2の絶縁膜(5)とを形成する工程を有する
ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の薄膜EL素
子の製造方法。 - 【請求項3】前記硫化亜鉛の堆積は、マグネトロンスパ
ッタ法を実行してなすことを特徴とする特許請求の範囲
第1項または第2項記載の薄膜EL素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61227533A JPH077712B2 (ja) | 1986-09-25 | 1986-09-25 | 薄膜el素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61227533A JPH077712B2 (ja) | 1986-09-25 | 1986-09-25 | 薄膜el素子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6381791A JPS6381791A (ja) | 1988-04-12 |
| JPH077712B2 true JPH077712B2 (ja) | 1995-01-30 |
Family
ID=16862398
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61227533A Expired - Fee Related JPH077712B2 (ja) | 1986-09-25 | 1986-09-25 | 薄膜el素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH077712B2 (ja) |
-
1986
- 1986-09-25 JP JP61227533A patent/JPH077712B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6381791A (ja) | 1988-04-12 |
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