KR101295533B1 - 액정표시장치 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 기판 위에서 서로 교차 배열되어 복수 개의 화소를 정의하는 게이트 라인 및 데이터 라인; 상기 복수 개의 화소 각각에 형성된 화소 전극; 상기 화소 전극과 함께 전계를 형성함과 더불어 사용자의 터치를 센싱하기 위해서 패턴 형성된 공통 전극; 상기 공통 전극 위에 형성되어 상기 공통 전극과 전기적으로 연결되며, 불연속적으로 형성된 센싱 라인; 상기 공통 전극 아래에 형성되어 상기 불연속적으로 형성된 센싱 라인을 전기적으로 연결시키는 점프 라인; 및 상기 점프 라인과 센싱 라인을 전기적으로 연결시키기 위한 제1 연결 전극 및 제2 연결 전극을 포함하여 이루어지고, 상기 제1 연결 전극은 상기 점프 라인과 연결되어 있고, 상기 제2 연결 전극은 상기 센싱 라인 및 제1 연결 전극과 각각 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시장치 및 그 제조방법에 관한 것으로서,
본 발명은 공통 전극을 센싱 전극으로 활용함으로써, 종래와 같이 액정 패널 상면에 별도의 터치 스크린을 구성할 필요가 없으며, 특히, 본 발명은 제1 연결 전극 및 제2 연결 전극을 이용하여 점프 라인과 센싱 라인을 전기적으로 연결할 때, 제2 연결 전극을 제1 연결 전극 및 센싱 라인과 각각 연결하기 위해서 하나의 콘택홀 만을 형성할 수 있기 때문에, 제2 연결 전극의 길이를 줄일 수 있고, 그에 따라 개구율이 증가되는 효과가 있다.

Description

액정표시장치 및 그 제조방법{Liquid crystal display device and Method for manufacturing the same}
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 사용자의 터치를 센싱하기 위한 센싱 전극을 구비한 액정표시장치에 관한 것이다.
액정표시장치는 동작 전압이 낮아 소비 전력이 적고 휴대용으로 쓰일 수 있는 등의 이점으로 노트북 컴퓨터, 모니터, 우주선, 항공기 등에 이르기까지 응용분야가 넓고 다양하다.
액정표시장치는 하부기판, 상부기판, 및 상기 양 기판 사이에 형성된 액정층을 포함하여 구성되며, 전계 인가 유무에 따라 액정층의 배열이 조절되고 그에 따라 광의 투과도가 조절되어 화상이 표시되는 장치이다.
이와 같은 액정표시장치는 그 입력 수단으로서 마우스나 키보드가 일반적이지만, 네비게이션(navigation), 휴대용 단말기 및 가전 제품 등의 경우에는 손가락이나 펜을 이용하여 직접 정보를 입력할 수 있는 터치 스크린이 많이 적용되고 있다.
이하에서는, 터치 스크린이 적용된 종래의 액정표시장치에 대해서 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 종래의 액정표시장치의 개략적인 단면도이다.
도 1에서 알 수 있듯이, 종래의 액정표시장치는, 액정 패널(10) 및 터치 스크린(20)을 포함하여 이루어진다.
상기 액정 패널(10)은 화상을 디스플레이하는 것으로서, 하부 기판(12), 상부 기판(14) 및 양 기판(12, 14) 사이에 형성된 액정층(16)을 포함하여 이루어진다.
상기 터치 스크린(20)은 상기 액정 패널(10)의 상면에 형성되어 사용자의 터치를 센싱하는 것으로서, 터치 기판(22), 상기 터치 기판(22)의 하면에 형성된 제1 센싱 전극(24), 및 상기 터치 기판(22)의 상면에 형성된 제2 센싱 전극(26)을 포함하여 이루어진다.
상기 제1 센싱 전극(24)은 상기 터치 기판(22)의 하면에서 가로 방향으로 배열되고, 상기 제2 센싱 전극(26)은 상기 터치 기판(22)의 상면에서 세로 방향으로 배열되어 있다. 따라서, 사용자가 소정 위치를 터치하게 되면, 터치된 위치에서 상기 제1 센싱 전극(24)과 제2 센싱 전극(26) 사이의 커패시턴스(capacitance)가 변화되고, 결국, 커패시턴스가 변화된 위치를 센싱함으로써 사용자의 터치 위치를 센싱할 수 있게 된다.
그러나, 이와 같은 종래의 액정표시장치는 상기 액정 패널(10)의 상면에 별도의 터치 스크린(20)이 형성된 구조이기 때문에, 상기 터치 스크린(20)으로 인해서 전체 두께가 증가되고, 제조 공정이 복잡하고, 또한 제조 단가가 증가되는 단점이 있다.
본 발명은 전술한 종래의 문제점을 해결하기 위해 고안된 것으로서, 본 발명은 사용자의 터치를 센싱하기 위한 센싱 전극을 액정 패널 내부에 내장함으로써, 종래와 같이 액정 패널 상면에 별도의 터치 스크린을 구성할 필요가 없어, 두께가 감소하고, 제조 공정도 단순화되며, 제조 단가도 감소될 수 있는 액정표시장치 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위해서, 기판 위에서 서로 교차 배열되어 복수 개의 화소를 정의하는 게이트 라인 및 데이터 라인; 상기 복수 개의 화소 각각에 형성된 화소 전극; 상기 화소 전극과 함께 전계를 형성함과 더불어 사용자의 터치를 센싱하기 위해서 패턴 형성된 공통 전극; 상기 공통 전극 위에 형성되어 상기 공통 전극과 전기적으로 연결되며, 불연속적으로 형성된 센싱 라인; 상기 공통 전극 아래에 형성되어 상기 불연속적으로 형성된 센싱 라인을 전기적으로 연결시키는 점프 라인; 및 상기 점프 라인과 센싱 라인을 전기적으로 연결시키기 위한 제1 연결 전극 및 제2 연결 전극을 포함하여 이루어지고, 상기 제1 연결 전극은 상기 점프 라인과 연결되어 있고, 상기 제2 연결 전극은 상기 센싱 라인 및 제1 연결 전극과 각각 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시장치를 제공한다.
상기 제1 연결 전극은 제1 콘택홀을 통해서 상기 점프 라인과 연결되어 있고, 상기 제2 연결 전극은 제2 콘택홀을 통해서 상기 센싱 라인 및 제1 연결 전극과 각각 연결될 수 있다.
상기 제1 콘택홀은 상기 점프 라인과 상기 제1 연결 전극 사이에 형성된 층간 절연막에 구비되어 있고, 상기 제2 콘택홀은 상기 제1 연결 전극과 센싱 라인 사이에 형성된 제1 보호막 및 상기 센싱 라인과 제2 연결 전극 사이에 형성된 제2 보호막에 구비될 수 있다.
상기 제1 보호막은 상기 제1 연결 전극 상에 형성된 무기막 및 상기 무기막 상에 형성된 유기막으로 이루어져 있고, 상기 유기막에는 개구부가 구비되어 있으며, 상기 개구부 내에 상기 센싱 라인이 연장 형성되거나, 또는 상기 센싱 라인과 공통 전극이 함께 연장 형성될 수 있다.
상기 점프 라인은 상기 게이트 라인과 동일한 물질로 동일한 층에 형성되어 있고, 상기 제1 연결 전극은 상기 데이터 라인과 동일한 물질로 동일한 층에 형성되어 있고, 상기 제2 연결 전극은 상기 화소 전극과 동일한 물질로 동일한 층에 형성될 수 있다.
상기 화소 전극은 그 내부에 적어도 하나의 슬릿을 구비할 수 있다.
상기 센싱 라인 및 점프 라인은 상기 게이트 라인과 평행하면서 전경선 발생 영역에 형성될 수 있다.
본 발명은 또한, 기판 위에 점프 라인을 패턴 형성하는 공정; 상기 점프 라인 상에 층간 절연막을 형성한 후 상기 점프 라인이 노출될 수 있도록 상기 층간 절연막에 제1 콘택홀을 형성하는 공정; 상기 제1 콘택홀을 통해 상기 점프 라인과 연결되는 제1 연결 전극을 형성하는 공정; 상기 제1 연결 전극 상에 무기막 및 유기막을 차례로 증착하여 제1 보호막을 형성하는 공정; 상기 제1 보호막의 유기막에 개구부를 형성하는 공정; 상기 제1 보호막의 유기막 상에 공통 전극을 패턴 형성하고, 상기 공통 전극 상에 센싱 라인을 패턴 형성하는 공정; 상기 센싱 라인 상에 제2 보호막을 형성하는 공정; 상기 제2 보호막 및 상기 제1 보호막의 무기막의 소정 영역을 제거하여, 상기 센싱 라인과 제1 연결 전극이 노출되도록 제2 콘택홀을 형성하는 공정; 및 상기 제2 콘택홀을 통해서 상기 센싱 라인 및 제1 연결 전극과 연결되는 제2 연결 전극을 형성하는 공정을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는, 액정표시장치의 제조방법을 제공한다.
이상과 같은 본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명은 액정 구동을 위한 전계 형성을 위해 이용되는 공통 전극을 사용자의 터치를 센싱하기 위한 센싱 전극으로 활용함으로써, 종래와 같이, 액정 패널 상면에 별도의 터치 스크린을 구성할 필요가 없어, 두께가 감소하고, 제조 공정도 단순화되며, 제조 단가도 감소되는 효과가 있다.
본 발명은 제1 연결 전극 및 제2 연결 전극을 이용하여 점프 라인과 센싱 라인을 전기적으로 연결하며, 특히, 제2 연결 전극을 제1 연결 전극 및 센싱 라인과 각각 연결하기 위해서 하나의 콘택홀 만을 형성할 수 있기 때문에, 제2 연결 전극의 길이를 줄일 수 있고, 그에 따라 개구율이 증가되는 효과가 있다.
도 1은 종래의 액정표시장치의 개략적인 단면도이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치용 하부 기판의 개략적인 평면도이고, 도 2b는 도 2a의 I-I라인의 단면도이다.
도 3a는 본 발명에 따른 액정표시장치에서 사용자의 터치 위치를 감지할 수 있도록 구성된 센싱 라인의 구성을 보여주기 위한 개략도이고, 도 3b는 도 3a의 I-I라인의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정표시장치의 하나의 화소의 개략적인 평면도이다.
도 5a 및 도 5b는 도 4의 I-I라인의 단면에 해당하는 다양한 실시예에 따른 단면도이다.
도 6a 내지 도 6h는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치용 하부 기판의 제조공정을 도시한 공정 단면도이다.
도 7a 내지 도 7h는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정표시장치용 하부 기판의 제조공정을 도시한 공정 단면도이다.
이하, 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 상세히 설명하기로 한다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치용 하부 기판의 개략적인 평면도이고, 도 2b는 도 2a의 I-I라인의 단면도이다.
도 2a에서 알 수 있듯이, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치는, 기판(100), 게이트 라인(210), 데이터 라인(230), 공통 전극(300), 센싱 라인(400), 및 화소 전극(500)을 포함하여 이루어진다.
상기 기판(100)은 유리 또는 투명한 플라스틱으로 이루어질 수 있다.
상기 게이트 라인(210)은 상기 기판(100) 상에서 가로 방향으로 배열되어 있고, 상기 데이터 라인(230)은 상기 기판(100) 상에서 세로 방향으로 배열되어 있으며, 이와 같이 게이트 라인(210)과 데이터 라인(230)이 서로 교차 배열되어 복수 개의 화소가 정의된다.
상기 게이트 라인(210)은 곧은 직선 형태로 배열되어 있고, 상기 데이터 라인(230)은 굽은 직선 형태로 배열된 모습을 도시하였지만, 반드시 그에 한정되는 것은 아니다. 예로서, 상기 데이터 라인(230)도 곧은 직선 형태로 배열될 수 있다.
한편, 도시하지는 않았지만, 상기 복수 개의 화소 각각에는 스위칭 소자로서 박막 트랜지스터가 형성되어 있다. 상기 박막 트랜지스터는 게이트 전극, 반도체층, 및 소스/드레인 전극을 포함하여 이루어지는데, 게이트 전극이 반도체층 아래에 위치하는 바텀 게이트(bottom gate) 구조로 이루어질 수도 있고, 게이트 전극이 반도체층 위에 위치하는 탑 게이트(top gate) 구조로 이루어질 수도 있다.
상기 공통 전극(300)은 상기 화소 전극(500)과 함께 전계를 형성시켜 액정을 구동시키는 역할을 함과 더불어 사용자의 터치 위치를 감지하는 센싱 전극의 역할을 한다.
상기 공통 전극(300)을 센싱 전극으로 이용하기 위해서, 상기 공통 전극(300)은 소정의 패턴으로 복수 개가 형성된다. 상기 복수 개의 공통 전극(300) 각각은 하나 이상의 화소에 대응하는 크기로 형성될 수 있으며, 예로서, 도시한 바와 같이, 3개의 화소에 대응하는 크기로 형성될 수 있다.
상기 센싱 라인(400)은 상기 복수 개의 공통 전극(300)을 전기적으로 연결시키는 역할을 한다. 즉, 상기 개별적으로 형성된 복수 개의 공통 전극(300)은 상기 센싱 라인(400)에 연결되어 있고, 상기 센싱 라인(400)의 말단에는 센싱 회로부가 연결되어 있어 사용자의 터치 위치를 감지하게 된다. 이와 같은 센싱 라인(400)은 상기 데이터 라인(230)과 평행하게 배열됨과 더불어 상기 게이트 라인(210)과 평행하게 배열됨으로써, X축 방향 및 Y축 방향의 터치 위치를 감지할 수 있게 된다.
상기 센싱 라인(400)은 상기 복수 개의 공통 전극(300)을 전기적으로 연결시키는 역할을 함과 더불어 상기 공통 전극(300)의 저항을 감소시키는 역할을 하고, 또한 전경선(disclination) 발생을 방지하는 역할도 수행할 수 있는데, 각각에 설명하면 다음과 같다.
상기 공통 전극(300)은 일반적으로 ITO와 같은 투명한 도전물질을 이용하는데, 이와 같은 투명한 도전물질은 저항이 큰 단점이 있다. 따라서, 상기 공통 전극(300)에 전도성이 우수한 금속물질로 이루어진 센싱 라인(400)을 연결시킴으로써 공통 전극(300)의 저항을 감소시킬 수 있다.
또한, 도 2a에서와 같이, 데이터 라인(230)이 굽은 직선 형태로 형성된 경우 상기 데이터 라인(230)이 굽어진 영역에서 빛샘이 발생하여 전경선(disclination)이 생길 수 있다. 따라서, 상기 게이트 라인(210)과 평행하게 배열되는 센싱 라인(400)을 상기 전경선 발생 영역에 형성함으로써 전경선 발생을 차단할 수 있다.
한편, 상기와 같이 센싱 라인(400)을 통해 전경선 발생을 차단할 수 있지만, 상기 센싱 라인(400)으로 인해서 개구율이 줄어드는 것을 방지할 필요가 있고, 따라서, 상기 데이터 라인(230)과 평행하게 배열되는 센싱 라인(400)은 상기 데이터 라인(230)과 오버랩되도록 형성하는 것이 바람직하다. 경우에 따라서, 투과율 감소를 방지하면서 상기 공통 전극(300)의 저항을 감소시키기 위해서, 상기 게이트 라인(210)과 오버랩되는 센싱 라인(400)을 추가로 형성할 수도 있다.
상기 화소 전극(500)은 상기 화소 각각에 형성되어 있으며, 특히, 상기 화소의 형태에 대응하는 형태로 이루어진다.
한편, 도시하지는 않았지만, 상기 화소 전극(500)은 그 내부에 적어도 하나의 슬릿(slit)을 구비할 수 있다. 이와 같이 화소 전극(500)이 그 내부에 슬릿을 구비할 경우, 상기 슬릿을 통해서 상기 화소 전극(500)과 상기 공통 전극(300) 사이에 프린지 필드(fringe field)가 형성되고, 이와 같은 프린지 필드에 의해서 액정이 구동될 수 있다. 즉, 프린지 필드 스위칭 모드(fringe field switching mode) 액정표시장치가 구현될 수 있다.
이하에서는 단면구조를 도시한 도 2b를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치에 대해서 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 2b에서 알 수 있듯이, 기판(100) 상에는 게이트 절연막(205)이 형성되어 있고, 상기 게이트 절연막(205) 상에는 게이트 라인(210)이 패턴 형성되어 있다. 이는 탑 게이트(top gate) 구조의 박막 트랜지스터가 적용된 경우에 해당하는 것으로서, 도시되지는 않았지만, 상기 게이트 절연막(205) 아래에는 반도체층이 형성된다. 상기 반도체층은 전자가 이동하는 채널 영역 및 상기 채널 영역의 좌우로 소스/드레인 전극과 연결되는 도핑 영역을 포함하여 이루어진다.
상기 게이트 라인(210) 상에는 층간 절연막(220)이 형성되어 있고, 상기 층간 절연막(220) 상에는 데이터 라인(230)이 패턴 형성되어 있고, 상기 데이터 라인(230) 상에는 제1 보호막(240)이 형성되어 있다.
상기 제1 보호막(240) 상에는 공통 전극(300)이 패턴 형성되어 있고, 상기 공통 전극(300) 상에는 센싱 라인(400)이 패턴 형성되어 있다.
상기 센싱 라인(400) 상에는 제2 보호막(450)이 형성되어 있고, 상기 제2 보호막(450) 상에는 화소 전극(500)이 패턴 형성되어 있다.
한편, 전술한 바와 같이, 센싱 라인(400)은 상기 공통 전극(300)을 전기적으로 연결시키면서 사용자의 X축 방향 및 Y축 방향의 터치 위치를 감지할 수 있게 되는데, 이에 대해서 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 3a는 본 발명에 따른 액정표시장치에서 사용자의 터치 위치를 감지할 수 있도록 구성된 센싱 라인의 구성을 보여주기 위한 개략도이고, 도 3b는 도 3a의 I-I라인의 단면도이다. 도 3a에는 편의상 하나의 공통 전극 블록에 하나의 센싱 라인만을 도시하였다.
도 3a에서 알 수 있듯이, 사용자의 손이나 펜의 접촉 면적으로 고려하여 다수의 공통 전극들의 집합 단위인 공통 전극 블록이 형성된다. 즉, 공통 전극 블록은 다수의 공통 전극들이 집합되어 이루어지는 단위 블록이고, 예로서, 전술한 도 2a에 도시한 것이 하나의 단위 블록이 될 수 있다.
또한, 각각의 공통 전극 블록들은 센싱 라인을 이용하여 연결하게 된다.
상기 센싱 라인은 가로 방향의 센싱 라인과 세로 방향의 센싱 라인으로 이루어지기 때문에, 사용자의 터치시 정전용량 변화가 감지되는 가로 방향의 센싱 라인을 통해서 Y축 방향의 터치 위치를 감지할 수 있고, 사용자의 터치시 정전용량 변화가 감지되는 세로 방향의 센싱 라인을 통해서 X축 방향의 터치 위치를 감지할 수 있게 된다.
여기서, 상기 가로 방향의 센싱 라인과 세로 방향의 센싱 라인이 서로 전기적으로 연결되면 쇼트가 발생하여 사용자의 터치 위치를 감지할 수 없게 되므로, 사용자의 터치 위치를 감지하기 위해 사용되는 가로 방향의 센싱 라인과 세로 방향의 센싱 라인은 서로 전기적으로 연결되면 안된다.
따라서, 가로 방향의 센싱 라인과 세로 방향의 센싱 라인이 서로 전기적으로 연결되지 않도록 하기 위해서 점프 라인을 이용하게 된다. 참고로, 도 3a에서 센싱 라인은 실선으로 도시하였고, 점프 라인은 점선으로 도시하였다.
구체적으로는, 상기 가로 방향 및 세로 방향의 센싱 라인은 모두 공통 전극 블록의 위에 형성하고, 이때, 상기 가로 방향의 센싱 라인은 세로 방향의 센싱 라인과 교차되지 않도록 불연속적으로 형성한다. 그리고, 상기 점프 라인은 공통 전극 블록의 아래에 형성하고, 이때, 상기 점프 라인을 상기 가로 방향의 센싱 라인과 콘택홀을 통해 연결함으로써, 불연속적으로 형성된 가로 방향의 센싱 라인 사이를 전기적으로 연결시키게 된다.
도면에는, 가로 방향의 센싱 라인을 불연속적으로 형성한 후 점프 라인을 이용하여 연결하는 모습을 도시하였지만, 세로 방향의 센싱 라인을 불연속적으로 형성한 후 점프 라인을 이용하여 연결하는 것도 가능하다.
이하에서는 도 3a의 확대도를 통해서 센싱 라인과 점프 라인이 전기적으로 연결되는 모습에 대해서 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
도 3a의 확대도는 센싱 라인과 점프 라인이 연결되는 하나의 화소를 도시한 것으로서, 도 3a의 확대도에서 알 수 있듯이, 게이트 라인(210) 및 데이터 라인(230)이 교차 배열되어 하나의 화소가 정의되고, 상기 화소 내에는 화소 전극(500)이 형성되어 있다.
또한, 상기 게이트 라인(210)과 평행하게 센싱 라인(400)이 형성되어 있고, 상기 센싱 라인(400)과 전기적으로 연결되도록 점프 라인(215)이 형성되어 있다.
상기 점프 라인(215)은 상기 센싱 라인(400)과 마찬가지로 상기 게이트 라인(210)과 평행하게 형성될 수 있으며, 특히, 전경선 발생 영역에 형성함으로써 전경선 발생을 차단할 수 있다.
여기서, 상기 센싱 라인(400)은 공통 전극 위에 형성되고, 상기 점프 라인(215)은 공통 전극 아래에 형성되므로, 상기 센싱 라인(400)과 점프 라인(215)을 전기적으로 연결시키기 위해서 제1 연결 전극(235) 및 제2 연결 전극(550)이 추가로 형성된다.
상기 제1 연결 전극(235)은 상기 점프 라인(215)과 연결되어 있고, 상기 제2 연결 전극(550)은 상기 센싱 라인(400)과 연결되어 있으며, 상기 제1 연결 전극(235)과 제2 연결 전극(550)은 서로 연결되어 있다. 따라서, 상기 점프 라인(215)과 상기 센싱 라인(400)이 전기적으로 연결된다.
구체적으로는, 상기 제1 연결 전극(235)은 제1 콘택홀(ch1)을 통해서 상기 점프 라인(215)과 연결되어 있고, 제2 콘택홀(ch2)을 통해서 상기 제2 연결 전극(550)과 연결되어 있다.
상기 제2 연결 전극(550)은 제2 콘택홀(ch2)을 통해서 상기 제1 연결 전극(235)과 연결되어 있고, 제3 콘택홀(ch3)을 통해서 상기 센싱 라인(400)과 연결되어 있다.
이와 같은 점프 라인(215)과 센싱 라인(400)의 연결 구조에 대해서는 그 단면을 도시한 도 3b를 참조하면 보다 용이하게 이해할 수 있을 것이다.
도 3b에서 알 수 있듯이, 기판(100) 상에는 게이트 절연막(205)이 형성되어 있고, 상기 게이트 절연막(205) 상에는 점프 라인(215)이 형성되어 있다.
전술한 바와 같이, 상기 게이트 절연막(205) 아래에는 채널 영역과 도핑 영역을 구비한 반도체층이 형성되어 있다.
상기 점프 라인(215)은 전술한 게이트 라인(210)과 동일한 층에 형성되며, 따라서, 게이트 라인(210)과 동일한 물질을 이용하여 게이트 라인(210)과 동일한 공정을 통해 형성될 수 있다.
상기 점프 라인(215) 상에는 층간 절연막(220)이 형성되어 있고, 상기 층간 절연막(220) 상에는 제1 연결 전극(235)이 형성되어 있다.
상기 층간 절연막(220)에는 상기 점프 라인(215)이 노출될 수 있도록 제1 콘택홀(ch1)이 형성되어 있고, 상기 제1 연결 전극(235)은 상기 제1 콘택홀(ch1)을 통해서 상기 점프 라인(215)과 연결되어 있다.
상기 제1 연결 전극(235)은 상기 데이터 라인(230)과 동일한 층에 형성되며, 따라서, 상기 데이터 라인(230)과 동일한 물질을 이용하여 데이터 라인(230)과 동일한 공정을 통해 형성될 수 있다.
상기 제1 연결 전극(235) 상에는 제1 보호막(240)이 형성되어 있다.
상기 제1 보호막(240)은 무기막(242)과 유기막(244)의 이중막으로 형성될 수 있다.
상기 제1 보호막(240)으로 상기 유기막(244)을 두껍게 형성할 경우 기생 커패시턴스를 줄일 수 있어 바람직한데, 상기 유기막(244)을 상기 제1 연결 전극(235) 상에 형성할 경우 상기 제1 연결 전극(235)이 부식될 가능성이 있기 때문에, 상기 제1 연결 전극(235) 상에 상기 무기막(242)을 얇게 형성하고 그 후에 두꺼운 유기막(244)을 형성하는 것이 바람직하다.
상기 제1 보호막(240) 상에는 공통 전극(300)이 패턴 형성되어 있고, 상기 공통 전극(300) 상에는 센싱 라인(400)이 패턴 형성되어 있다.
상기 센싱 라인(400) 상에는 제2 보호막(450)이 형성되어 있고, 상기 제2 보호막(450) 상에는 제2 연결 전극(550)이 형성되어 있다.
상기 제1 보호막(240) 및 제2 보호막(450)에는 상기 제1 연결 전극(235)이 노출될 수 있도록 제2 콘택홀(ch2)이 형성되어 있고, 상기 제2 연결 전극(550)은 상기 제2 콘택홀(ch2)을 통해 상기 제1 연결 전극(235)과 연결되어 있다.
또한, 상기 제2 보호막(450)에는 상기 센싱 라인(400)이 노출될 수 있도록 제3 콘택홀(ch3)이 형성되어 있고, 상기 제2 연결 전극(550)은 상기 제3 콘택홀(ch3)을 통해 상기 센싱 라인(400)과 연결되어 있다.
상기 제2 연결 전극(550)은 전술한 화소 전극(500)과 동일한 층에 형성되며, 따라서, 화소 전극(500)과 동일한 물질을 이용하여 화소 전극(500)과 동일한 공정을 통해 형성될 수 있다.
이상과 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 연결 전극(235) 및 제2 연결 전극(550)을 이용하여 점프 라인(215)과 센싱 라인(400)을 전기적으로 연결하며, 그를 위해서 제1 콘택홀(ch1), 제2 콘택홀(ch2), 및 제3 콘택홀(ch3)과 같은 총 3개의 콘택홀을 형성하게 된다.
특히, 제2 연결 전극(550)을 제1 연결 전극(235) 및 센싱 라인(400)과 각각 연결하기 위해서 제2 콘택홀(ch2) 및 제3 콘택홀(ch3)을 별도로 형성하기 때문에, 도 3a의 확대도에서 알 수 있듯이, 상기 제2 연결 전극(550)의 길이(L)가 커지게 된다. 그런데, 이와 같이 제2 연결 전극(550)의 길이(L)가 커지게 되면, 상기 제2 연결 전극(550)과 이격되면서 형성되는 화소 전극(500)의 전체 면적이 줄어들 수밖에 없고, 그에 따라 개구율이 감소될 수 있다.
이하에서는, 위에서와 같은 화소 전극(500)의 전체 면적이 줄어들어 개구율이 감소되는 문제를 줄일 수 있는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정표시장치용 하부 기판에 대해서 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정표시장치의 하나의 화소의 개략적인 평면도로서, 이는 센싱 라인과 점프 라인이 연결되는 모습을 도시한 것이다.
도 4에서 알 수 있듯이, 기판(100) 상에는 게이트 라인(210) 및 데이터 라인(230)이 교차 배열되어 하나의 화소가 정의되고, 상기 화소 내에는 화소 전극(500)이 형성되어 있다.
또한, 상기 게이트 라인(210)과 평행하게 센싱 라인(400)이 형성되어 있고, 상기 센싱 라인(400)과 전기적으로 연결되도록 점프 라인(215)이 형성되어 있다. 상기 점프 라인(215)은 상기 센싱 라인(400)과 마찬가지로 상기 게이트 라인(210)과 평행하게 형성될 수 있고, 특히, 전경선 발생 영역에 형성함으로써 전경선 발생을 차단할 수 있다.
상기 센싱 라인(400)은 공통 전극 위에 형성되고, 상기 점프 라인(215)은 공통 전극 아래에 형성되며, 따라서, 상기 센싱 라인(400)과 점프 라인(215)을 전기적으로 연결시키기 위해서 제1 연결 전극(235) 및 제2 연결 전극(550)이 형성되어 있다.
상기 제1 연결 전극(235)은 상기 점프 라인(215)과 연결되어 있고, 상기 제2 연결 전극(550)은 상기 센싱 라인(400)과 연결되어 있다. 또한, 상기 제1 연결 전극(235)과 제2 연결 전극(550)은 서로 연결되어 있다. 따라서, 상기 점프 라인(215)과 상기 센싱 라인(400)이 전기적으로 연결되어 있다.
구체적으로는, 상기 제1 연결 전극(235)은 제1 콘택홀(ch1)을 통해서 상기 점프 라인(215)과 연결되어 있고, 제2 콘택홀(ch2)을 통해 상기 제2 연결 전극(550)과 연결되어 있다.
상기 제2 연결 전극(550)은 제2 콘택홀(ch2)을 통해서 상기 제1 연결 전극(235)과 연결됨과 더불어 상기 센싱 라인(400)과도 연결되어 있다. 즉, 상기 제2 연결 전극(550)은 하나의 제2 콘택홀(ch2)을 통해서 상기 제1 연결 전극(235) 및 상기 센싱 라인(400)과 연결되어 있다.
이와 같은 점프 라인(215)과 센싱 라인(400)의 연결 구조에 대해서, 그 단면을 도시하고 있는 도 5a 및 도 5b를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 5a 및 도 5b는 도 4의 I-I라인의 단면에 해당하는 다양한 실시예에 따른 단면도이다.
도 5a에서 알 수 있듯이, 기판(100) 상에는 게이트 절연막(205)이 형성되어 있고, 상기 게이트 절연막(205) 상에는 점프 라인(215)이 형성되어 있다.
전술한 바와 같이, 상기 게이트 절연막(205) 아래에는 채널 영역과 도핑 영역을 구비한 반도체층이 형성되어 있다.
상기 점프 라인(215)은 전술한 게이트 라인(210)과 동일한 층에 형성되며, 따라서, 게이트 라인(210)과 동일한 물질을 이용하여 게이트 라인(210)과 동일한 공정을 통해 형성될 수 있다.
상기 점프 라인(215) 상에는 층간 절연막(220)이 형성되어 있고, 상기 층간 절연막(220) 상에는 제1 연결 전극(235)이 형성되어 있다.
상기 층간 절연막(220)에는 상기 점프 라인(215)이 노출될 수 있도록 제1 콘택홀(ch1)이 형성되어 있고, 상기 제1 연결 전극(235)은 상기 제1 콘택홀(ch1)을 통해서 상기 점프 라인(215)과 연결되어 있다.
상기 제1 연결 전극(235)은 상기 데이터 라인(230)과 동일한 층에 형성되며, 따라서, 상기 데이터 라인(230)과 동일한 물질을 이용하여 데이터 라인(230)과 동일한 공정을 통해 형성될 수 있다.
상기 제1 연결 전극(235) 상에는 무기막(242)과 유기막(244)의 이중막으로 이루어진 제1 보호막(240)이 형성되어 있다.
상기 제1 보호막(240) 상에는 공통 전극(300)이 패턴 형성되어 있고, 상기 공통 전극(300) 상에는 센싱 라인(400)이 패턴 형성되어 있다.
상기 센싱 라인(400) 상에는 제2 보호막(450)이 형성되어 있고, 상기 제2 보호막(450) 상에는 제2 연결 전극(550)이 형성되어 있다.
상기 제1 보호막(240) 및 제2 보호막(450)에는 상기 제1 연결 전극(235) 및 센싱 라인(400)이 함께 노출될 수 있도록 제2 콘택홀(ch2)이 형성되어 있고, 상기 제2 연결 전극(550)은 상기 제2 콘택홀(ch2)을 통해 상기 제1 연결 전극(235) 및 센싱 라인(400)과 연결되어 있다.
보다 구체적으로는, 상기 제2 콘택홀(ch2)은 제1 보호막(240)의 무기막(242)과 제2 보호막(450)의 소정 영역이 제거되어 형성된 것이다.
상기 제1 보호막(240)의 유기막(244)에는 별도의 개구부(245)가 구비되어 있고, 상기 개구부(245) 내에 상기 센싱 라인(400)이 패턴 형성되어 있다. 또한, 상기 개구부(245) 내에 제2 보호막(450)이 일부 형성될 수도 있다. 결국, 상기 제2 콘택홀(ch2)은 상기 개구부(245) 내에 형성되는 제2 보호막(450)과 그 하부의 무기막(242)이 제거되어 형성된 것이다. 이와 같이, 개구부(245) 및 제2 콘택홀(ch2)에 대해서는 후술하는 제조공정을 참조하면 보다 용이하게 이해할 수 있을 것이다.
상기 제2 연결 전극(550)은 전술한 화소 전극(500)과 동일한 층에 형성되며, 따라서, 상기 화소 전극(500)과 동일한 물질을 이용하여 화소 전극(500)과 동일한 공정을 통해 형성될 수 있다.
도 5b에 따른 실시예는 전술한 도 5a에 따른 실시예에서, 상기 제1 보호막(240)의 유기막(244)에 형성된 개구부(245) 내에 센싱 라인(400)과 더불어 공통 전극(300)이 추가로 패턴 형성된 것을 제외하고, 전술한 도 5a에 따른 실시예와 동일하다. 따라서, 반복 설명은 생략하기로 한다.
이상과 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 제1 연결 전극(235) 및 제2 연결 전극(550)을 이용하여 점프 라인(215)과 센싱 라인(400)을 전기적으로 연결하며, 그를 위해서 제1 콘택홀(ch1) 및 제2 콘택홀(ch2)과 같은 총 2개의 콘택홀을 형성하게 된다.
특히, 제2 연결 전극(550)을 제1 연결 전극(235) 및 센싱 라인(400)과 각각 연결하기 위해서 제2 콘택홀(ch2) 하나만을 형성하기 때문에, 도 4에서 알 수 있듯이, 상기 제2 연결 전극(550)의 길이(L)가 전술한 실시예에 비하여 줄어들게 된다. 따라서, 상기 제2 연결 전극(550)과 이격되면서 형성되는 화소 전극(500)의 전체 면적이 상대적으로 증가되어 개구율이 증가될 수 있다.
이하에서는, 본 발명에 따른 액정표시장치용 하부 기판의 제조방법에 대해서 설명하기로 한다.
도 6a 내지 도 6h는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치용 하부 기판의 제조공정을 도시한 공정 단면도로서, 이는 전술한 도 5a에 따른 액정표시장치용 하부 기판의 제조방법에 관한 것이다.
우선, 도 6a에서 알 수 있듯이, 기판(100) 상에 게이트 절연막(205)을 형성하고, 상기 게이트 절연막(205) 상에 점프 라인(215)을 패턴 형성하고, 상기 점프 라인(215) 상에 층간 절연막(220)을 형성한 후 상기 점프 라인(215)이 노출될 수 있도록 상기 층간 절연막(200)에 제1 콘택홀(ch1)을 형성한다.
상기 게이트 절연막(205)을 형성하기 전에 상기 기판(100) 상에 반도체층을 형성하는 공정을 추가로 수행할 수 있다.
상기 점프 라인(215)은 전술한 게이트 라인과 동시에 형성할 수 있다.
상기 제1 콘택홀(ch1)은 상기 반도체층에 소스 전극 및 드레인 전극을 연결하기 위해 형성하는 콘택홀과 동시에 형성할 수 있다.
이와 같이 상기 점프 라인(215) 및 제1 콘택홀(ch1)은 기존의 공정을 이용하여 형성할 수 있기 때문에 상기 점프 라인(215) 및 제1 콘택홀(ch1)의 형성을 위해 별도의 공정이 추가되지 않는다.
다음, 도 6b에서 알 수 있듯이, 상기 제1 콘택홀(ch1)을 통해 상기 점프 라인(215)과 연결되는 제1 연결 전극(235)을 형성한다.
상기 제1 연결 전극(235)은 전술한 데이터 라인과 동시에 형성할 수 있으며, 따라서, 상기 제1 연결 전극(235) 형성을 위해서 별도의 공정이 추가되지 않는다.
다음, 도 6c에서 알 수 있듯이, 상기 제1 연결 전극(235) 상에 무기막(242) 및 유기막(244)을 차례로 증착하여 제1 보호막(240)을 형성한다.
다음, 도 6d에서 알 수 있듯이, 상기 제1 보호막(240)의 유기막(244)에 개구부(245)를 형성한다.
다음, 도 6e에서 알 수 있듯이, 상기 제1 보호막(240)의 유기막(244) 상에 공통 전극(300)을 패턴 형성하고, 상기 공통 전극(300) 상에 센싱 라인(400)을 패턴 형성한다.
상기 공통 전극(300)은 상기 유기막(244)의 개구부(245) 내에는 형성하지 않고, 상기 센싱 라인(400)은 상기 유기막(244)의 개구부(245)까지 연장되도록 형성한다. 이와 같이, 센싱 라인(400)을 연장형성함으로써, 추후 공정에서 센싱 라인(400)과 제2 연결 전극 사이의 접촉면적이 증가될 수 있다.
다음, 도 6f에서 알 수 있듯이, 상기 센싱 라인(400) 상에 제2 보호막(450)을 형성한다.
상기 제2 보호막(450)은 상기 유기막(244)의 개구부(245) 내에도 형성된다.
다음, 도 6g에서 알 수 있듯이, 상기 제2 보호막(450) 및 상기 제1 보호막(240)의 무기막(242)의 소정 영역을 제거하여 제2 콘택홀(ch2)을 형성한다.
상기 제2 콘택홀(ch2)에 의해서 상기 센싱 라인(400)과 제1 연결 전극(235)이 노출된다.
상기 제2 보호막(450)은 일반적으로 무기막으로 이루어지기 때문에, 한 번의 식각공정을 통해서 상기 제2 보호막(450) 및 상기 제1 보호막(240)의 무기막(242)의 소정 영역을 동시에 제거할 수 있다.
상기 제2 콘택홀(ch2)은 화소 전극과 박막 트랜지스터의 드레인 전극을 연결하기 위해 형성하는 콘택홀과 동시에 형성할 수 있으며, 따라서, 제2 콘택홀(ch2) 형성을 위해서 별도의 공정이 추가되지 않는다.
다음, 도 6h에서 알 수 있듯이, 상기 제2 콘택홀(ch2)을 통해서 상기 센싱 라인(400) 및 제1 연결 전극(235)과 연결되는 제2 연결 전극(550)을 형성한다.
상기 제 2 연결 전극(550)은 화소 전극과 동시에 형성할 수 있으며, 따라서 제2 연결 전극(550) 형성을 위해서 별도의 공정이 추가되지 않는다.
도 7a 내지 도 7h는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정표시장치용 하부 기판의 제조공정을 도시한 공정 단면도로서, 이는 전술한 도 5b에 따른 액정표시장치용 하부 기판의 제조방법에 관한 것이다. 전술한 실시예와 동일한 구성에 대한 반복 설명은 생략하기로 한다.
우선, 도 7a에서 알 수 있듯이, 기판(100) 상에 게이트 절연막(205)을 형성하고, 상기 게이트 절연막(205) 상에 점프 라인(215)을 패턴 형성하고, 상기 점프 라인(215) 상에 층간 절연막(220)을 형성한 후 상기 점프 라인(215)이 노출될 수 있도록 상기 층간 절연막(200)에 제1 콘택홀(ch1)을 형성한다.
다음, 도 7b에서 알 수 있듯이, 상기 제1 콘택홀(ch1)을 통해 상기 점프 라인(215)과 연결되는 제1 연결 전극(235)을 형성한다.
다음, 도 7c에서 알 수 있듯이, 상기 제1 연결 전극(235) 상에 무기막(242) 및 유기막(244)을 차례로 증착하여 제1 보호막(240)을 형성한다.
다음, 도 7d에서 알 수 있듯이, 상기 제1 보호막(240)의 유기막(244)에 개구부(245)를 형성한다.
다음, 도 7e에서 알 수 있듯이, 상기 제1 보호막(240)의 유기막(244) 상에 공통 전극(300)을 패턴 형성하고, 상기 공통 전극(300) 상에 센싱 라인(400)을 패턴 형성한다.
상기 공통 전극(300) 및 센싱 라인(400)은 모두 상기 유기막(244)의 개구부(245)까지 연장되도록 형성한다.
다음, 도 7f에서 알 수 있듯이, 상기 센싱 라인(400) 상에 제2 보호막(450)을 형성한다.
다음, 도 7g에서 알 수 있듯이, 상기 제2 보호막(450) 및 상기 제1 보호막(240)의 무기막(242)의 소정 영역을 제거하여 제2 콘택홀(ch2)을 형성하여, 상기 센싱 라인(400)과 제1 연결 전극(235)이 노출되도록 한다.
다음, 도 7h에서 알 수 있듯이, 상기 제2 콘택홀(ch2)을 통해서 상기 센싱 라인(400) 및 제1 연결 전극(235)과 연결되는 제2 연결 전극(550)을 형성한다.
한편, 이상은 본 발명에 따른 액정표시장치를 구성하는 하부 기판에 대해서 상세히 설명하였는데, 본 발명에 따른 액정표시장치는 전술한 바와 같은 하부 기판과 더불어 상부기판 및 상기 양 기판 사이에 형성되는 액정층을 포함하여 이루어진다.
상기 상부 기판은 화소 영역 이외의 영역으로 광이 누설되는 것을 차단하기 위한 차광층, 상기 차광층 사이에 형성된 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 컬러필터층, 상기 컬러필터층 상에 형성된 오버코트층을 포함하여 이루어질 수 있다.
또한, 이상은 본 발명에 따른 액정표시장치용 하부 기판의 제조공정에 대해서 설명하였는데, 본 발명에 액정표시장치는 전술한 바와 같이 하부 기판을 제조하고, 차광층, 컬러필터층, 및 오버코트층을 차례로 형성하여 상부 기판을 제조하고, 상기 하부 기판 및 상부 기판 사이에 액정층을 형성하는 공정을 통해 제조할 수 있다.
상기 하부 기판 및 상부 기판 사이에 액정층을 형성하는 공정은 당업계에 공지된 액정주입방식 또는 액정적하방식을 이용하여 수행할 수 있다.
100: 기판 205: 게이트 절연막
210: 게이트 라인 215: 점프 라인
220: 층간 절연막 230: 데이터 라인
235: 제1 연결 전극 240: 제1 보호막
242: 무기막 244: 유기막
245: 개구부 300: 공통 전극
400: 센싱 라인 450: 제2 보호막
500: 화소 전극 550: 제2 연결 전극

Claims (10)

  1. 기판 위에서 서로 교차 배열되어 복수 개의 화소를 정의하는 게이트 라인 및 데이터 라인;
    상기 복수 개의 화소 각각에 형성된 화소 전극;
    상기 화소 전극과 함께 전계를 형성함과 더불어 사용자의 터치를 센싱하기 위해서 패턴 형성된 공통 전극;
    상기 공통 전극 위에 형성되어 상기 공통 전극과 전기적으로 연결되며, 불연속적으로 형성된 센싱 라인;
    상기 공통 전극 아래에 형성되어 상기 불연속적으로 형성된 센싱 라인을 전기적으로 연결시키는 점프 라인; 및
    상기 점프 라인과 센싱 라인을 전기적으로 연결시키기 위한 제1 연결 전극 및 제2 연결 전극을 포함하여 이루어지고,
    상기 제1 연결 전극은 상기 점프 라인과 연결되어 있고, 상기 제2 연결 전극은 상기 센싱 라인 및 제1 연결 전극과 각각 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 연결 전극은 제1 콘택홀을 통해서 상기 점프 라인과 연결되어 있고,
    상기 제2 연결 전극은 제2 콘택홀을 통해서 상기 센싱 라인 및 제1 연결 전극과 각각 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 콘택홀은 상기 점프 라인과 상기 제1 연결 전극 사이에 형성된 층간 절연막에 구비되어 있고,
    상기 제2 콘택홀은 상기 제1 연결 전극과 센싱 라인 사이에 형성된 제1 보호막 및 상기 센싱 라인과 제2 연결 전극 사이에 형성된 제2 보호막에 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 보호막은 상기 제1 연결 전극 상에 형성된 무기막 및 상기 무기막 상에 형성된 유기막으로 이루어져 있고,
    상기 유기막에는 개구부가 구비되어 있으며, 상기 개구부 내에 상기 센싱 라인이 연장 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 개구부 내에 상기 공통 전극이 추가로 연장 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 점프 라인은 상기 게이트 라인과 동일한 물질로 동일한 층에 형성되어 있고,
    상기 제1 연결 전극은 상기 데이터 라인과 동일한 물질로 동일한 층에 형성되어 있고,
    상기 제2 연결 전극은 상기 화소 전극과 동일한 물질로 동일한 층에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 화소 전극은 그 내부에 적어도 하나의 슬릿을 구비하고 있고,
    상기 센싱 라인 및 점프 라인은 상기 게이트 라인과 평행하면서 전경선 발생 영역에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  8. 하부 기판 위에 점프 라인을 패턴 형성하는 공정;
    상기 점프 라인 상에 층간 절연막을 형성한 후 상기 점프 라인이 노출될 수 있도록 상기 층간 절연막에 제1 콘택홀을 형성하는 공정;
    상기 제1 콘택홀을 통해 상기 점프 라인과 연결되는 제1 연결 전극을 형성하는 공정;
    상기 제1 연결 전극 상에 무기막 및 유기막을 차례로 증착하여 제1 보호막을 형성하는 공정;
    상기 제1 보호막의 유기막에 개구부를 형성하는 공정;
    상기 제1 보호막의 유기막 상에 액정 구동을 위한 공통 전극을 패턴 형성하고, 상기 공통 전극 상에 사용자의 터치 위치를 감지하기 위한 센싱 라인을 패턴 형성하는 공정;
    상기 센싱 라인 상에 제2 보호막을 형성하는 공정;
    상기 제2 보호막 및 상기 제1 보호막의 무기막의 소정 영역을 제거하여, 상기 센싱 라인과 제1 연결 전극이 노출되도록 제2 콘택홀을 형성하는 공정; 및
    상기 제2 콘택홀을 통해서 상기 센싱 라인 및 제1 연결 전극과 연결되는 제2 연결 전극을 형성하는 공정을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는, 액정표시장치의 제조방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 공통 전극은 상기 유기막의 개구부 내에는 형성하지 않고, 상기 센싱 라인은 상기 유기막의 개구부까지 연장되도록 형성하는 것을 특징으로 하는, 액정표시장치의 제조방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 공통 전극 및 센싱 라인은 상기 유기막의 개구부까지 연장되도록 형성하는 것을 특징으로 하는, 액정표시장치의 제조방법.
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