KR101699398B1 - 액정 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는, 기판 위에 배치되어 있는 복수의 신호선, 상기 복수의 신호선에 연결되어 있으며, 제1 부화소 전극과 제2 부화소 전극을 포함하는 화소 전극, 상기 화소 전극과 마주보는 공통 전극, 그리고 상기 화소 전극과 상기 공통 전극 사이에 배치되어 있는 액정층을 포함하고, 상기 제2 부화소 전극에 연결되어 있는 스위칭 소자의 출력 단자와 상기 제1 부화소 전극 사이에 연결되어 있는 승압 축전기를 포함하고, 상기 승압 축전기는 상기 스위칭 소자의 출력 단자와 연결되어 있는 제1 도전체와 상기 제1 부화소 전극에 연결되어 있는 제2 도전체가 절연막을 사이에 두고 중첩하여 이루어지고, 상기 제2 도전체는 상기 스위칭 소자의 출력 단자와 마주보는 변에 형성되어 있는 절개부를 가진다.
시인성, 측면, 도메인, 면적 비

Description

액정 표시 장치{LIQUID CRYSTAL DISPLAY}
본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것이다.
액정 표시 장치는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치 중 하나로서, 화소 전극과 공통 전극 등 전기장 생성 전극이 형성되어 있는 두 장의 표시판과 그 사이에 들어 있는 액정층으로 이루어지며, 전기장 생성 전극에 전압을 인가하여 액정층에 전기장을 생성하고 이를 통하여 액정층의 액정 분자들의 배향을 결정하고 입사광의 편광을 제어함으로써 영상을 표시한다.
액정 표시 장치는 또한 각 화소 전극에 연결되어 있는 스위칭 소자 및 스위칭 소자를 제어하여 화소 전극에 전압을 인가하기 위한 게이트선과 데이터선 등 다수의 신호선을 포함한다.
이러한 액정 표시 장치 중에서도, 전기장이 인가되지 않은 상태에서 액정 분자의 장축을 표시판에 대하여 수직을 이루도록 배열한 수직 배향 방식(vertically aligned mode)의 액정 표시 장치가 대비비가 크고 기준 시야각이 넓어서 각광받고 있다. 여기에서 기준 시야각이란 대비비가 1:10인 시야각 또는 계조간 휘도 반전 한계 각도를 의미한다.
수직 배향 방식의 액정 표시 장치에서 넓은 기준 시야각을 구현하기 위한 구체적인 방법으로는 전기장 생성 전극에 절개부를 형성하는 방법과 전기장 생성 전극 위 또는 아래에 돌기를 형성하는 방법 등이 있다. 절개부와 돌기는 액정 분자가 기울어지는 방향(tilt direction)을 결정하므로, 이들을 적절하게 배치하여 액정 분자의 경사 방향을 여러 방향으로 분산시킴으로써 기준 시야각을 넓힐 수 있다.
또한 수직 배향 모드의 액정 표시 장치는 전면 시인성에 비하여 측면 시인성이 떨어진다. 이러한 방식의 액정 표시 장치의 경우에는 측면 시인성을 정면 시인성에 가깝게 하기 위하여, 하나의 화소를 두 개의 부화소로 분할하고 두 부화소의 전압을 달리 인가함으로써 투과율을 다르게 하는 방법이 제시되었다.
두 부화소의 전압을 달리하는 방법으로, 승압 축전기를 이용하여 두 부화소의 전압을 변화시키는 방법이 제시되었는데, 이 때 각 화소 별로 승압 축전기의 용량을 일정하게 유지하지 않으면, 텍스쳐 등의 표시 불량이 발생할 수 있다. 특히, 승압 축전기를 이루는 두 도전체의 오정렬에 따라 화소별로 승압 축전기의 용량 크기가 변할 수 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 축전기를 이용하여 각 화소별 두 부화소의 전압 차이를 일정하게 유지함으로써, 텍스쳐 등의 표시 불량 없이 측면 시인성을 높일 수 있는 액정 표시 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는, 기판 위에 배치되어 있는 복수의 신호선, 상기 복수의 신호선에 연결되어 있으며, 제1 부화소 전극과 제2 부화소 전극을 포함하는 화소 전극, 상기 화소 전극과 마주보는 공통 전극, 그리고 상기 화소 전극과 상기 공통 전극 사이에 배치되어 있는 액정층을 포함하고, 상기 제2 부화소 전극에 연결되어 있는 스위칭 소자의 출력 단자와 상기 제1 부화소 전극 사이에 연결되어 있는 승압 축전기를 포함하고, 상기 승압 축전기는 상기 스위칭 소자의 출력 단자와 연결되어 있는 제1 도전체와 상기 제1 부화소 전극에 연결되어 있는 제2 도전체가 절연막을 사이에 두고 중첩하여 이루어지고, 상기 제2 도전체는 상기 스위칭 소자의 출력 단자와 마주보는 변에 형성되어 있는 절개부를 가진다.
상기 제2 도전체의 절개부의 폭은 상기 제1 도전체와 상기 스위칭 소자의 출력 단자 사이의 연결부의 폭과 같을 수 있다.
상기 제2 도전체의 절개부의 길이는 상기 제2 도전체의 길이 방향을 기준으로 상기 제1 도전체의 길이와 상기 제2 도전체의 길이의 차이와 같을 수 있다.
상기 공통 전극은 도메인 분할 수단을 가질 수 있다.
상기 액정층은 상기 제1 부화소 전극이 차지하는 영역에서 제1 방향 도메인과 제2 방향 도메인으로 분할되고, 상기 제2 부화소 전극이 차지하는 영역에서 제3 방향 도메인과 제4 방향 도메인으로 분할될 수 있다.
상기 제1 방향 도메인은 상하 도메인이고, 상기 제2 방향 도메인은 좌우 도메인일 수 있고, 상기 제3 방향 도메인은 상하 도메인이고, 상기 제4 방향 도메인 은 좌우 도메인일 수 있다.
상기 제1 부화소 전극과 상기 제2 부화소 전극은 서로 분리되어 있으며, 상기 제2 부화소 전극에 연결되어 있는 상기 스위칭 소자는 상기 제1 부화소 전극과 상기 제2 부화소 전극 사이에 배치되어 있을 수 있다.
상기 제2 부화소 전극은 제1 부분과 제2 부분으로 구분되고, 상기 액정층은 상기 제2 부화소 전극의 상기 제1 부분이 차지하는 영역에서 제1 방향 도메인으로 분할되고, 상기 제2 부화소 전극의 상기 제2 부분이 차지하는 영역에서 제2 방향 도메인으로 분할될 수 있다.
상기 제1 부화소 전극과 상기 공통 전극 사이에 충전되는 전압은 상기 제2 부화소 전극과 상기 공통 전극 사이에 충전되는 전압보다 높을 수 있다.
상기 제1 부화소 전극과 상기 제2 부화소 전극의 가장자리를 따라 확장되어 있는 유지 전극을 더 포함할 수 있다.
이와 같이 하면, 축전기를 이용하여 각 화소별 두 부화소의 전압 차이를 일정하게 유지할 수 있어, 수직 배향 액정 표시 장치에서 텍스쳐 등의 표시 불량 없이 측면 시인성을 높일 수 있다.
그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
이제 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구조 및 동작에 대하여 도 1 및 도 2를 참고하여 간략하게 설명한다. 도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구조와 두 부화소에 대한 등가 회로를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소에 대한 등가 회로도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 액정 표시 장치는 서로 마주하는 하부 표시판(100)과 상부 표시판(200) 및 그 사이에 들어 있는 액정층(3)을 포함한다. 액정 표시 장치는 복수의 신호선과 이에 연결된 복수의 화소(PX)를 포함한다.
각 화소(PX)는 한 쌍의 부화소를 포함하며, 각 부화소는 액정 축전기(liquid crystal capacitor)(Clca, Clcb)를 포함한다. 두 부화소는 게이트선(GLa, GLb), 데이터선(DL) 및 액정 축전기(Clca, Clcb)와 연결된 스위칭 소자(Qa, Qb, Qc)를 포함한다.
액정 축전기(Clca, Clcb)는 하부 표시판(100)의 부화소 전극(PEa/PEb)과 상 부 표시판(200)의 공통 전극(CE)을 두 단자로 하며 부화소 전극(PEa/PEb)과 공통 전극(270) 사이의 액정층(3)은 유전체로서 기능한다. 한 쌍의 부화소 전극(PEa/PEb)은 서로 분리되어 있으며 하나의 화소 전극(PE)을 이룬다. 공통 전극(CE)은 상부 표시판(200)의 전면에 형성되어 있고 공통 전압(Vcom)을 인가 받는다. 액정층(3)은 음의 유전율 이방성을 가지며, 액정층(3)의 액정 분자는 전기장이 없는 상태에서 그 장축이 두 표시판의 표면에 대하여 수직을 이루도록 배향되어 있을 수 있다. 도 2에서와는 달리 공통 전극(CE)이 하부 표시판(100)에 구비되는 경우도 있으며 이때에는 두 전극(PE, CE) 중 적어도 하나가 선형 또는 막대형으로 만들어질 수 있다.
한편, 색 표시를 구현하기 위해서는 각 화소(PX)가 기본색(primary color) 중 하나를 고유하게 표시하거나(공간 분할) 각 화소(PX)가 시간에 따라 번갈아 기본색을 표시하게(시간 분할) 하여 이들 기본색의 공간적, 시간적 합으로 원하는 색상이 인식되도록 한다. 기본색의 예로는 적색, 녹색, 청색 등 삼원색을 들 수 있다. 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 공간 분할의 한 예로서 각 화소(PX)가 하부 표시판(100)의 부화소 전극(PEa, PEb) 위 또는 아래에 형성되어 있으며, 기본색 중 하나를 나타내는 색 필터를 구비할 수 있다. 그러나, 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 상부 표시판(200)의 영역에 색 필터가 형성될 수도 있다.
표시판(100, 200)의 바깥 면에는 편광자(polarizer)(도시하지 않음)가 구비되어 있는데, 두 편광자의 편광축은 직교할 수 있다. 반사형 액정 표시 장치의 경 우에는 두 개의 편광자 중 하나가 생략될 수 있다. 직교 편광자인 경우 전기장이 없는 액정층(3)에 들어온 입사광을 차단한다.
도 2를 참고하면, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소는 제1, 제2 및 제3 스위칭 소자(Qa, Qb, Qc), 제1 및 제2 액정 축전기(Clca, Clcb) 및 승압 축전기(Cu)를 포함한다.
제1 및 제2 스위칭 소자(Qa, Qb)는 각각 제1 게이트선(GLa) 및 데이터선(DL)에 연결되어 있으며, 제3 스위칭 소자(Qc)는 제2 게이트선(GLb)에 연결되어 있다.
제1 스위칭 소자(Qa) 및 제2 스위칭 소자(Qb)는 하부 표시판(100)에 구비되어 있는 박막 트랜지스터 등의 삼단자 소자로서, 그 제어 단자는 제1 게이트선(GLa)과 연결되어 있고, 입력 단자는 데이터선(DL)과 연결되어 있으며, 제1 스위칭 소자(Qa)의 출력 단자는 제1 액정 축전기(Clca)에 연결되어 있고, 제2 스위칭 소자(Qb)의 출력 단자는 제2 액정 축전기(Clcb)와 연결되어 있다.
제3 스위칭 소자(Qc) 역시 하부 표시판(100)에 구비되어 있는 박막 트랜지스터 등의 삼단자 소자로서, 제어 단자는 제2 게이트선(GLb)과 연결되어 있고, 입력 단자는 제2 액정 축전기(Clcb)와 연결되어 있으며, 출력 단자는 승압 축전기(Cu)와 연결되어 있다.
승압 축전기(Cu)는 제3 스위칭 소자(Qc)의 출력 단자와 제1 액정 축전기(Clcb)에 연결되어 있으며, 제3 스위칭 소자(Qc)의 출력 전극과 제1 화소 전극(191a)이 절연체를 사이에 두고 중첩되어 이루어진다.
이제부터 특정 화소 행, 예를 들면 i 번째 행에 초점을 맞추어 설명한다.
i 번째 행의 제1 게이트선(GLa)에 제1 게이트 신호가 인가되며, 제2 게이트선(GLb)에는 제2 게이트 신호가 인가된다. 제1 게이트 신호가 게이트 오프 전압(Voff)에서 게이트 온 전압(Von)으로 바뀌면 이에 연결된 제1 및 제2 스위칭 소자(Qa, Qb)가 턴 온된다. 이에 따라 데이터선(DL)에 인가된 데이터 전압(Vd)은 턴 온된 제1 및 제2 스위칭 소자(Qa, Qb)를 통하여 제1 및 제2 부화소 전극(PEa, PEb)에 인가된다. 이 때 제1 및 제2 부화소 전극(PEa, PEb) 인가된 데이터 전압(Vd)은 서로 동일하다. 제1 및 제2 액정 축전기(Clca, Clcb)는 공통 전압과 데이터 전압(Vd)의 차이만큼 동일한 값으로 충전된다.
그런 후 제1 게이트 신호는 게이트 온 전압(Von)에서 게이트 오프 전압(Voff)으로 바뀌고, 동시에 제2 게이트 신호가 게이트 오프 전압(Voff)에서 게이트 온 전압(Von)으로 바뀌면, 제1 및 제2 스위칭 소자(Qa, Qb)는 턴 오프되고 제3 스위칭 소자(Qc)가 턴 온된다. 그러면 제3 스위칭 소자(Qc)를 통하여 제2 부화소 전극(PEb)으로부터 승압 축전기의 제1 단자로 전하가 이동한다. 한편, 승압 축전기(Cu)의 제2 단자와 연결된 제1 부화소 전극(PEa)은 제3 박막 트랜지스터(Q3)가 턴온될 때 부유 상태에 있다. 따라서 제3 스위칭 소자(Qc)를 통해 승압 축전기(Cu)의 제1 단자에 전하가 이동하여 전위가 상승함에 따라 제1 부화소 전극(PEa)의 전위도 따라서 상승한다. 따라서, 제1 액정 축전기(Clca)의 충전 전압은 상승한다.
따라서, 제1 액정 축전기(Clca)에 충전된 전압과 제2 액정 축전기(Clcb)에 충전된 전압은 동일하였다가, 제3 박막 트랜지스터(Q3)가 턴온되면서 서로 달라지 게 된다. 이처럼 제1 액정 축전기(Clca)의 전압과 제2 액정 축전기(Clcb)의 전압이 서로 다르므로 제1 부화소와 제2 부화소에서 액정 분자들이 기울어진 각도가 다르게 되고 이에 따라 두 부화소의 휘도가 달라진다. 따라서 제1 액정 축전기(Clca)의 전압과 제2 액정 축전기(Clcb)의 전압을 적절하게 조절하면 측면에서 바라보는 영상이 정면에서 바라보는 영상에 최대한 가깝게 되도록 할 수 있으며 이렇게 함으로써 측면 시인성을 향상할 수 있다.
이때, 각 화소 별로 승압 축전기(Cu)의 용량 크기를 정확하게 유지하여야만, 각화소 별로 제1 부화소(PEa)와 제2 부화소(PEb)의 전압 차이를 원하는 크기로 일정하게 유지할 수 있고, 텍스처 등의 표시 불량을 방지할 수 있다. 축전기의 용량 크기(C)는 중첩하는 두 도전체의 중첩 면적에 비례하고, 두 도전체의 간격에 반비례한다. 각 화소마다 승압 축전기(Cu)의 두 도전체 사이에 배치되어 있는 절연막은 동시에 형성되기 때문에, 두께가 일정하다. 따라서, 승압 축전기(Cu)의 용량 크기를 일정하게 유지하기 위하여, 승압 축전기(Cu)를 이루는 두 도전체의 중첩 면적을 일정하게 유지하여야 한다.
그러면, 도 3a 내지 도 3d를 참고하여 본 실시예에 따른 액정 표시 장치의 승압 축전기를 이루는 두 도전체에 대하여 설명한다. 도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 승압 축전기를 이루는 두 도전체를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 3a를 참고하면, 액정 표시 장치의 승압 축전기(Cu)는 제1 도전체(170)와 제2도전체(190)가 중첩되어 이루어진다. 승압 축전기(Cu)의 제1 단자를 이루는 제 1 도전체(170)는 제3 스위칭 소자(Qc)의 출력 단자와 연결되고, 승압 축전기(Cu)의 제2 단자를 이루는 제2 도전체(190)는 제1 부화소(PEa)의 화소 전극에 연결된다.
제1 도전체(170)는 제3 스위칭 소자(Qc)의 출력 단자와의 연결부(70)를 가지고, 제2 도전체(190)는 제1 도전체(170)의 연결부(70)와 대향하는 변에 형성되어 있는 절개부(90)를 가진다. 제1 도전체(170)의 연결부(70)와 제2 도전체(190)의 절개부(90)는 직사각 형태를 가지고, 제2 도전체(190)의 절개부(90)의 폭(W1)은 제1 도전체(170)의 연결부(70)의 폭(W2)과 동일하고, 절개부(90)의 길이(D1)는 절개부(90)의 길이(D1) 방향을 기준으로 한 제2 도전체(190)의 길이(D2)와 제1 도전체(170)의 길이(D3)의 차이와 같다. 여기서, 제2 도전체(190)의 길이(D2)와 제1 도전체(170)의 길이(D3)의 차이는 제1 도전체(170)와 제2 도전체(190)의 정렬 오차 범위 내에서 결정될 수 있다.
도 3b를 참고하면, 도 3b에 도시한 액정 표시 장치의 승압 축전기(Cu)를 이루는 제1 도전체(170)와 제2 도전체(190)는 도 3a에 도시한 실시예와 유사하다. 그러나, 도 3b에 도시한 액정 표시 장치의 승압 축전기(Cu)를 이루는 제1 도전체(170)의 연결부(70) 제2 도전체(190)의 절개부(90)의 위치는 도 3a에 도시한 액정 표시 장치의 승압 축전기(Cu)를 이루는 제1 도전체(170)의 연결부(70) 제2 도전체(190)의 절개부(90)의 위치와 다르다.
도 3b에 도시한 바와 같이, 승압 축전기(Cu)는 제1 도전체(170)와 제2 도전체(190)가 중첩되어 이루어지고, 승압 축전기(Cu)의 제1 단자를 이루는 제1 도전체(170)는 제1 도전체(170)는 제3 스위칭 소자(Qc)의 출력 단자와의 연결부(70)를 가지고, 승압 축전기(Cu)의 제2 단자를 이루는 제2 도전체(190)는 제1 도전체(170)의 연결부(70)와 대향하는 변에 형성되어 있는 절개부(90)를 가진다. 제1 도전체(170)의 연결부(70)와 제2 도전체(190)의 절개부(90)는 직사각 형태를 가지고, 제2 도전체(190)의 절개부(90)의 폭(W1)은 제1 도전체(170)의 연결부(70)의 폭(W2)과 동일하고, 절개부(90)의 길이(D1)는 제2 도전체(190)의 길이(D2)와 제1 도전체(170)의 길이(D3)의 차이와 같다.
도 3c 및 도 3d를 참고하면, 도 3c 및 도 3d에 도시한 액정 표시 장치의 승압 축전기(Cu)를 이루는 제1 도전체(170)와 제2 도전체(190)는 도 3a 또는 도 3b에 도시한 실시예와 유사하다. 그러나, 도 3c 및 도 3d에 도시한 액정 표시 장치의 승압 축전기(Cu)를 이루는 제1 도전체(170)의 연결부(70) 제2 도전체(190)의 절개부(90)의 위치는 도 3a 또는 도 3b에 액정 표시 장치의 승압 축전기(Cu)를 이루는 제1 도전체(170)의 연결부(70) 제2 도전체(190)의 절개부(90)의 위치와 다르다.
도 3c 및 도 3d에 도시한 바와 같이, 승압 축전기(Cu)는 제1 도전체(170)와 제2도전체(190)가 중첩되어 이루어지고, 승압 축전기(Cu)의 제1 단자를 이루는 제1 도전체(170)는 제1 도전체(170)는 제3 스위칭 소자(Qc)의 출력 단자와의 연결부(70)를 가지고, 승압 축전기(Cu)의 제2 단자를 이루는 제2 도전체(190)는 제1 도전체(170)의 연결부(70)와 대향하는 변에 형성되어 있는 절개부(90)를 가진다. 제1 도전체(170)의 연결부(70)와 제2 도전체(190)의 절개부(90)는 직사각 형태를 가지고, 제2 도전체(190)의 절개부(90)의 폭(W1)은 제1 도전체(170)의 연결부(70)의 폭(W2)과 동일하고, 절개부(90)의 길이(D1)는 제2 도전체(190)의 길이(D2)와 제1 도전체(170)의 길이(D3)의 차이와 같다
이제 도 4 및 도 5를 참고하여, 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 더욱 상세하게 설명한다. 도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 배치도이고, 도 5는 도 4의 V-V 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
본 실시예에 따른 액정 표시 장치는 서로 마주하는 하부 표시판(100)과 상부 표시판(200), 이들 두 표시판(100, 200) 사이에 들어 있는 액정층(3) 및 표시판(100, 200) 바깥 면에 부착되어 있는 한 쌍의 편광자(도시하지 않음)를 포함한다.
먼저 하부 표시판(100)에 대하여 설명한다.
투명한 유리 또는 플라스틱 등으로 만들어진 절연 기판(110) 위에 제1 게이트선(121a) 및 제2 게이트선(121b), 그리고 제1 및 제2 유지 전극선(131a, 131b)을 포함하는 복수의 게이트 도전체가 형성되어 있다. 제1 게이트선(121a)은 제1 게이트 전극(124a) 및 제2 게이트 전극(124b), 그리고 및 다른 층 또는 외부 구동 회로와의 접속을 위한 넓은 끝 부분(도시하지 않음)을 포함하고, 제2 게이트선(121b)은 제3 게이트 전극(124c) 및 다른 층 또는 외부 구동 회로와의 접속을 위한 넓은 끝 부분(도시하지 않음)을 포함한다.
유지 전극선(131a, 131b)은 공통 전압 따위의 일정한 전압을 전달하고, 복수의 유지 전극(135a, 135b)을 포함한다. 제1 유지 전극선(131a)은 제1 유지 전극(135a)을 포함하고, 제2 유지 전극선(131b)은 제2 유지 전극(135b)을 포함한다. 제1 유지 전극(135a)과 제2 유지 전극(135b)은 각기 데이터선(171)을 따라 나란하 게 뻗어 있으며, 서로 분리되어 있다.
제1 및 제2 유지 전극선(131a, 131b)은 화소의 위와 아래의 빛샘을 방지하고, 제1 및 제2 유지 전극(135a, 135b)은 화소 전극(191)과 데이터선(171) 사이의 커플링을 방지할 수 있다. 또한, 화소 영역의 상부 및 하부에 유지 전극선(131a, 131b)을 형성함으로써, 큰 유지 용량을 유지할 수 있으며, 동시에 화소 영역의 상부 및 하부의 빛샘을 방지할 수 있다.
게이트 도전체(121a, 121b, 131) 위에는 게이트 절연막(140)이 형성되어 있다. 게이트 절연막(140) 위에는 제1 섬형 반도체(154a) 제2 섬형 반도체(154b) 및 제3 섬형 반도체(154c)가 형성되어 있다.
제1 섬형 반도체(154a) 제2 섬형 반도체(154b) 및 제3 섬형 반도체(154c) 위에는 저항성 접촉 부재(163c, 165c)가 형성되어 있다.
저항성 접촉 부재(163c, 165c) 및 게이트 절연막(140) 위에는 제1 소스 전극(173a) 및 제2 소스 전극(173b)를 포함하는 복수의 데이터선(171), 제1 드레인 전극(175a), 제2 드레인 전극(175b), 제3 소스 전극(173c) 및 제3 드레인 전극(175c)을 포함하는 데이터 도전체가 형성되어 있다.
데이터선(171)은 다른 층 또는 외부 구동 회로와의 접속을 위한 넓은 끝 부분(도시하지 않음)을 포함한다.
제1 및 제2 드레인 전극(175a, 175b)은 넓은 한 쪽 끝 부분(177a, 177b)과 막대형인 다른 쪽 끝 부분을 포함한다. 제3 드레인 전극(175c)은 제3 드레인 전극(175c)으로부터 확장된 제1 용량 전극(176)을 포함한다. 제2 드레인 전극(175b) 과 제3 소스 전극(173c)은 서로 연결되어 있다.
제1 게이트 전극(124a), 제1 소스 전극(173a) 및 제1 드레인 전극(175a)은 제1 섬형 반도체(154a)와 함께 하나의 제1 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT)(Qa)를 이루며, 박막 트랜지스터의 채널(channel)은 제1 소스 전극(173a)과 제1 드레인 전극(175a) 사이의 반도체(154a)에 형성된다. 유사하게, 제2 게이트 전극(124b), 제2 소스 전극(173b) 및 제2 드레인 전극(175b)은 제2 섬형 반도체(154b)와 함께 하나의 제2 박막 트랜지스터(Qb)를 이루며, 채널은 제2 소스 전극(173b)과 제2 드레인 전극(175b) 사이의 반도체(154b)에 형성되고, 제3 게이트 전극(124c), 제3 소스 전극(173c) 및 제3 드레인 전극(175c)은 제3 섬형 반도체(154c)와 함께 하나의 제3 박막 트랜지스터(Qc)를 이루며, 채널은 제3 소스 전극(173c)과 제3 드레인 전극(175c) 사이의 반도체(154c)에 형성된다.
데이터 도전체(171, 173c, 175a, 175b, 175c, 176) 및 노출된 반도체(154a, 154b, 154c) 부분 위에는 보호막(passivation layer)(180)이 형성되어 있다. 보호막(180)은 질화규소와 산화규소 따위의 무기 절연물로 만들어진다. 그러나 보호막(180)은 유기 절연물로 만들어질 수 있으며 표면이 평탄할 수 있다. 유기 절연물의 경우 감광성(photosensitivity)을 가질 수 있으며 그 유전 상수(dielectric constant)는 약 4.0 이하일 수 있다. 보호막(180)은 또한 유기막의 우수한 절연 특성을 살리면서도 노출된 반도체(154a, 154b, 154c) 부분에 해가 가지 않도록 하부 무기막과 상부 유기막의 이중막 구조를 가질 수도 있다.
보호막(180)에는 제1 드레인 전극(175a)의 넓은 끝 부분(177a) 및 제2 드레 인 전극(175b)의 넓은 끝 부분(177b)을 드러내는 복수의 접촉 구멍(contact hole)(185a, 185b)이 형성되어 있다.
보호막(180) 위에는 제1 부화소 전극(191a) 및 제2 부화소 전극(191b)을 포함하는 화소 전극(191)이 형성되어 있다. 화소 전극(191)은 ITO 및 IZO 등의 투명 물질로 이루어 질 수 있다. 화소 전극(191)은 ITO 또는 IZO 등의 투명한 도전 물질이나 알루미늄, 은, 크롬 또는 그 합금 등의 반사성 금속으로 만들어질 수도 있다.
제1 부화소 전극(191a)과 제2 부화소 전극(191b)은 열 방향으로 이웃하며, 대략 사각형 모양이다.
제1 부화소 전극(191a)과 제2 부화소 전극(191b)은 서로 이격되어 있으며, 제1 부화소 전극(191a)과 제2 부화소 전극(191b) 사이의 간극에는 제1 게이트선(121a) 및 제2 게이트선(121b), 제1 내지 제3 박막 트랜지스터(Qa, Qb, Qc)이 배치되어 있다. 제1 부화소 전극(191a)과 제2 부화소 전극(191b) 사이에 두 게이트선(121a, 121b) 및 박막 트랜지스터를 모두 위치하게 함으로써, 드레인 전극이 차지하는 영역의 면적을 줄일 수 있어 액정 표시 장치의 개구율이 증가할 수 있다.
제2 부화소 전극(191b)은 절개 패턴(92)에 의해 제1 부분(191b1)과 그 아래에 배치되어 있는 제2 부분(191b2)으로 나누어질 수 있다. 제1 부분(191b1)과 제2 부분(191b2)은 양쪽의 연결부(95a, 95b)에 의해 서로 연결되어 있다.
제1 화소 전극(191a)은 제1 용량 전극(176)을 향해 뻗어 확장된 제2 용량 전극(197)을 포함한다.
제1 부화소 전극(191a) 및 제2 부화소 전극(191b)은 접촉 구멍(185a, 185b)을 통하여 각각 제1 드레인 전극(175a) 및 제2 드레인 전극(175b)과 물리적, 전기적으로 연결되어 있으며, 제1 드레인 전극(175a) 및 제2 드레인 전극(175b)으로부터 데이터 전압을 인가 받는다. 데이터 전압이 인가된 제1 및 제2 부화소 전극(191a, 191b)은 공통 전압을 인가 받는 공통 전극 표시판(200)의 공통 전극(270)과 함께 전기장을 생성함으로써 두 전극(191a, 191b, 270) 사이의 액정층(3)의 액정 분자의 방향을 결정한다. 이와 같이 결정된 액정 분자의 방향에 따라 액정층(3)을 통과하는 빛의 편광이 달라진다. 제1 및 제2 부화소 전극(191a, 191b)과 공통 전극(270)은 액정 축전기(Clca, Clcb)를 이루어 박막 트랜지스터가 턴 오프된 후에도 인가된 전압을 유지한다.
또한 제1 및 제2 부화소 전극(191a, 191b)은 유지 전극선(131a, 131b) 및 유지 전극(135a, 135b)과 중첩하여 액정 축전기(Clca, Clcb)의 전압 유지율을 향상하기 위한 유지 축전기를 형성한다.
제3 드레인 전극(175c)으로부터 확장된 제1 용량 전극(176)과 제1 부화소 전극(191a)으로부터 확장된 제2 용량 전극(197)은 보호막(180)을 사이에 두고 중첩하여 승압 축전기(Cu)를 이룬다.
제2 용량 전극(197)은 제3 드레인 전극(175c)과 제1 용량 전극(176) 사이의 연결부(70)와 마주보는 변에 절개부(90)를 가진다. 절개부(90)는 직사각 형태를 가지고, 절개부(90)의 폭은 제3 드레인 전극(175c)과 제1 용량 전극(176) 사이의 연결부(70)의 폭과 동일하고, 절개부(90)의 길이는 제1 용량 전극(176)의 길이와 제2 용량 전극(197)의 길이의 차이와 같다.
다음으로 상부 표시판(200)에 대하여 설명한다.
투명한 유리 또는 플라스틱 등으로 만들어진 절연 기판(210) 위에 차광 부재(light blocking member)(220)가 형성되어 있다. 차광 부재(220)는 블랙 매트릭스(black matrix)라고도 하며 빛샘을 막아준다.
기판(210) 및 차광 부재(220) 위에는 또한 복수의 색필터(230)가 형성되어 있다. 색필터(230)는 차광 부재(220)로 둘러싸인 영역 내에 대부분 존재하며, 화소 전극(191) 열을 따라서 길게 뻗을 수 있다. 각 색필터(230)는 적색, 녹색 및 청색의 삼원색 등 기본색(primary color) 중 하나를 표시할 수 있다.
차광 부재(220)와 색필터(230) 중 적어도 하나는 하부 기판(110) 위에 형성될 수도 있다.
색필터(230) 및 차광 부재(220) 위에는 덮개막(overcoat)(250)이 형성되어 있다. 덮개막(250)은 절연물로 만들어질 수 있으며, 색필터(230)가 노출되는 것을 방지하고 평탄면을 제공한다. 덮개막(250)은 생략할 수 있다.
덮개막(250) 위에는 공통 전극(270)이 형성되어 있다. 공통 전극(270)은 ITO, IZO 등의 투명한 도전체 따위로 만들어지며 복수의 도메인 분할 수단(71, 72, 73) 집합이 형성되어 있다.
도메인 분할 수단(71, 72, 73)은 하나의 화소 전극(191)과 마주보며, 제1 도메인 분할 수단(71), 제2 도메인 분할 수단(72) 및 제3 도메인 분할 수단(73)을 포함한다. 제1 도메인 분할 수단(71)은 제1 부화소 전극(191a)의 영역을 상하로 이 등분하고, 제2 도메인 분할 수단(72)은 제2 부화소 전극(191b)의 제1 부분(191b1)을 상하로 이등분하고, 제3 도메인 분할 수단(73)은 제2 부화소 전극(191b)의 제2 부분(191b2)을 좌우로 이등분한다. 제1 도메인 분할 수단(71)은 양쪽 끝 단에서 양쪽으로 분리되어 형성되어 있는 가지부를 가진다. 가지부에 의해 양쪽의 데이터선(171)과 제1 도메인 분할 수단(71) 사이의 좌우 도메인의 면적이 조절 가능해진다. 제2 도메인 분할 수단(73) 및 제3 도메인 분할 수단(73)의 양끝 부분은 점점 확장되어 이등변 삼각형 모양을 이룬다. 제1 도메인 분할 수단(71), 제2 도메인 분할 수단(72) 및 제3 도메인 분할 수단(73)은 서로 분리되어 있다. 도메인 부할 수단(71, 72, 73)의 가운데 부분에는 삼각형 모양의 노치(notch)가 형성되어 있다. 이러한 노치는 사각형, 사다리꼴 또는 반원형의 모양을 가질 수도 있으며, 볼록하게 또는 오목하게 이루어질 수 있다. 이러한 노치는 도메인 분할 수단(71, 72, 73)에 의해 분할되는 영역 경계에 위치하는 액정 분자의 배열 방향을 결정해준다. 제1 도메인 분할 수단(71), 제2 도메인 분할 수단(73) 및 제3 도메인 분할 수단(73)은 절개부일 수 있고, 또는 돌기일 수 있다.
도메인 분할 수단(71, 72, 73)의 수효 및 방향은 설계 요소에 따라 달라질 수 있고, 모양 및 배치는 변형될 수 있다.
표시판(100, 200)의 양쪽 면에는 배향막(alignment layer)(도시하지 않음)이 형성되어 있으며 이들은 수직 배향막일 수 있다.
표시판(100, 200)의 바깥쪽 면에는 편광자(polarizer)(도시하지 않음)가 구비되어 있는데, 두 편광자의 편광축은 직교하며 이중 한 편광축은 게이트선(121)에 대하여 나란한 것이 바람직하다. 반사형 액정 표시 장치의 경우에는 두 개의 편광자 중 하나가 생략될 수 있다.
액정층(3)은 음의 유전율 이방성을 가지며, 액정층(3)의 액정 분자는 전기장이 없는 상태에서 그 장축이 두 표시판의 표면에 대하여 수직을 이루도록 배향되어 있다.
한편, 화소 전극(191)의 두 부화소 전극(191a, 191b) 사이의 갭(gap), 제2 부화소 전극(191b)에 형성되어 있는 절개 패턴(92), 그리고 공통 전극(270)에 형성되어 있는 도메인 분할 수단(71, 72, 73)은 전기장을 왜곡하여 액정 분자들의 경사 방향을 결정하는 수평 성분을 만들어낸다. 전기장의 수평 성분은 화소 전극(191)의 갭 및 절개 패턴(92), 그리고 공통 전극(270)의 도메인 분할 수단(71, 72, 73)에 수직이다.
따라서, 액정 분자(31)가 기울어지는 방향은 대략 네 방향이 되며 액정 분자(31)의 기울어지는 방향이 다른 네 개의 도메인이 형성된다. 구체적으로, 제1 부화소 전극(191a)이 배치되어 있는 액정층(3)에는 제1 도메인, 제2 도메인, 제3 도메인 및 제4 도메인의 네 개의 도메인이 형성되고, 제2 부화소 전극(191b)이 배치되어 있는 액정층(3)에는 제5 도메인, 제6 도메인, 제7 도메인 및 제8 도메인이 형성된다. 이와 같이 액정 분자가 기울어지는 방향을 다양하게 하면 액정 표시 장치의 기준 시야각이 커진다. 예를 들어, 제1 도메인과 제2 도메인은 상하 도메인일 수 있고, 제3 도메인과 제4 도메인은 좌우 도메인일 수 있다. 또한, 제5 도메인과 및 제6 도메인은 상하 도메인일 수 있고, 제7 도메인과 제8 도메인은 좌우 도 메인일 수 있다.
도 6을 참고하여, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 승압 축전기(Cu)의 용량에 대하여 설명한다. 도 6은 본 실시예에 따른 액정 표시 장치의 승압 축전기를 이루는 두 도전체의 배치를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 6(a)는 승압 축전기(Cu)를 이루는 제1 용량 전극(176)의 위치가 제2 용량 전극(197)에 대하여 위쪽으로 편차가 생긴 경우, 즉, 위쪽으로 정렬 오차가 발생한 경우를 나타낸다. 이때, 제1 용량 전극(176)의 연결부(70)와 제2 용량 전극(197)이 제1 부분(A)에서 더 중첩하지만, 제1 용량 전극(176)의 일부분은 제2 용량 전극(197)의 절개부(90)와 제2 부분(B)에서 중첩한다. 제1 부분(A)의 폭과 길이는 제2 부분(B)의 폭과 길이가 같기 때문에, 제1 부분(A)과 제2 부분(B)의 면적은 같게 된다. 따라서, 정렬 오차에 의해 제1 용량 전극(176)의 연결부(70)와 제2 용량 전극(197)의 중첩 면적이 증가하더라도, 제2 용량 전극(197)의 절개부(90)에 의해 제1 용량 전극(176)과 제2 용량 전극(197)의 총 중첩 면적은 정렬 오차가 발생하지 않았을 때와 같게 된다. 따라서, 승압 축전기(Cu)의 용량 크기는 정렬 오차와 상관 없이 일정하게 유지될 수 있다.
도 6(b)는 승압 축전기(Cu)를 이루는 제1 용량 전극(176)의 위치가 제2 용량 전극(197)에 대하여 아래쪽으로 편차가 생긴 경우, 즉, 아래쪽으로 정렬 오차가 발생한 경우를 나타낸다. 이 때, 제1 용량 전극(176)의 연결부(70)와 제2 용량 전극(197)이 제1 부분(A)에서 덜 중첩하지만, 제1 용량 전극(176)의 일부분은 제2 용량 전극(197)과 제2 부분(B)에서 더 중첩한다. 제1 부분(A)의 폭과 길이는 제2 부 분(B)의 폭과 길이가 같기 때문에, 제1 부분(A)과 제2 부분(B)의 면적은 같게 된다. 따라서, 정렬 오차에 의해 제1 용량 전극(176)의 연결부(70)와 제2 용량 전극(197)의 중첩 면적이 감소하더라도, 제1 용량 전극(176)과 제2 용량 전극(197)의 총 중첩 면적은 정렬 오차가 발생하지 않았을 때와 같게 된다. 따라서, 승압 축전기(Cu)의 용량 크기는 정렬 오차와 상관 없이 일정하게 유지될 수 있다.
도 6(c)와 도 6(d)는 각기 승압 축전기(Cu)를 이루는 제1 용량 전극(176)의 위치가 제2 용량 전극(197)에 대하여 좌우 방향으로 편차가 생긴 경우, 즉, 좌우 방향으로 정렬 오차가 발생한 경우를 나타낸다. 이 때, 제1 용량 전극(176)의 연결부(70)와 제2 용량 전극(197)이 중첩하는 부분(C)의 면적은 제1 용량 전극(176)과 제2 용량 전극(197)의 절개부(90)가 중첩하는 부분(D)의 면적에 의해 상쇄되기 때문에, 승압 축전기(Cu)의 용량 크기는 정렬 오차와 상관 없이 일정하게 유지될 수 있다.
이처럼, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 승압 축전기를 이루는 제2 용량 전극(197)은 제1 용량 전극(176)과 제3 스위칭 소자(Qc)의 출력 전극과의 연결부(70)와 마주보는 변에 절개부(90)를 가지기 때문에, 제1 용량 전극(176)과 제2 용량 전극(197) 사이의 정렬 오차와 상관 없이 일정한 용량 크기를 가지는 승압 축전기(Cu)를 포함할 수 있다. 따라서, 각 화소 별로 정렬 오차에 따른 부화소 전극의 불필요한 전압 편차가 존재하지 않고, 이에 의해, 부 화소 전극의 전압 차이를 원하는 크기로 일정하게 유지할 수 있다.
다음으로, 도 7을 참고하여, 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장 치에 대하여 설명한다. 도 7은 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 배치도이다.
도 7을 참고하면, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치는 도 3 및 도 4에 도시한 앞선 실시예에 따른 액정 표시 장치와 거의 유사하다. 같은 구성 요소에 대한 구체적인 설명은 생략한다. 동일한 구성 요소에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
그러나, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치의 유지 전극선(131a, 131b) 및 유지 전극(135a, 135b)은 게이트선(121a, 121b)과 약 45도를 이루는 제1 사선부(136a) 및 제2 사선부(136b)를 포함한다. 제1 사선부(136a) 및 제2 사선부(136b)는 서로 직각을 이루고 교대로 배치되어 계단 형태를 이룬다. 이러한 사선부(136)의 변은 편광판의 편광축과 평행하여 화소 영역의 가장자리부를 편광판의 편광축과 평행하게 하는 역할을 함으로써, 화소 영역의 가장자리에서 빛이 새는 것을 방지하고, 화소 영역의 가장자리에서 발생할 수 있는 텍스처를 방지할 수 있다.
앞선 실시예에 따른 액정 표시 장치의 많은 특징들은 본 실시예에 따른 액정 표시 장치에 적용될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 승압 축전기를 이루는 제2 용량 전극(197)은 제1 용량 전극(176)과 제3 스위칭 소자(Qc)의 출력 전극과의 연결부(70)와 마주보는 변에 절개부(90)를 가지기 때문에, 제1 용량 전극(176)과 제2 용량 전극(197) 사이의 정렬 오차와 상관 없이 일정한 용량 크기를 가지는 승압 축전기(Cu)를 포함할 수 있다. 따라서, 각 화소 별로 정렬 오차에 따른 부화소 전극의 불필요한 전압 편차가 존재하지 않고, 이에 의해, 부 화소 전극의 전압 차이를 원하는 크기로 일정하게 유지할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구조와 두 부화소에 대한 등가 회로를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소에 대한 등가 회로도이다.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 승압 축전기를 이루는 두 도전체를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 배치도이다.
도 5는 도 4의 V-V 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 6은 본 실시예에 따른 액정 표시 장치의 승압 축전기를 이루는 두 도전체의 배치를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 배치도이다.

Claims (12)

  1. 기판 위에 배치되어 있는 복수의 신호선,
    상기 복수의 신호선에 연결되어 있으며, 제1 부화소 전극과 제2 부화소 전극을 포함하는 화소 전극,
    상기 화소 전극과 마주보는 공통 전극, 그리고
    상기 화소 전극과 상기 공통 전극 사이에 배치되어 있는 액정층을 포함하고,
    상기 제2 부화소 전극에 연결되어 있는 스위칭 소자의 출력 단자와 상기 제1 부화소 전극 사이에 연결되어 있는 승압 축전기를 포함하고,
    상기 승압 축전기는 상기 스위칭 소자의 출력 단자와 연결되어 있는 제1 도전체와 상기 제1 부화소 전극에 연결되어 있는 제2 도전체가 절연막을 사이에 두고 중첩하여 이루어지고,
    상기 제2 도전체는 상기 스위칭 소자의 출력 단자와 마주보는 변에 형성되어 있는 절개부를 가지고,
    상기 제2 도전체의 절개부의 폭은 상기 제1 도전체와 상기 스위칭 소자의 출력 단자 사이의 연결부의 폭과 같고,
    상기 제1 부화소 전극과 상기 공통 전극 사이에 충전되는 전압은 상기 제2 부화소 전극과 상기 공통 전극 사이에 충전되는 전압과 크기가 다른 액정 표시 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에서,
    상기 제2 도전체의 상기 절개부의 길이는, 상기 제2 도전체의 길이 방향을 기준으로 측정한 상기 제1 도전체의 제1 길이와 상기 제2 도전체의 제2 길이 사이의 차이와 같은 액정 표시 장치.
  5. 제1항에서,
    상기 공통 전극은 도메인 분할 수단을 가지는 액정 표시 장치.
  6. 제1항에서,
    상기 액정층은 상기 제1 부화소 전극이 차지하는 영역에서 제1 방향 도메인과 제2 방향 도메인으로 분할되고, 상기 제2 부화소 전극이 차지하는 영역에서 제3 방향 도메인과 제4 방향 도메인으로 분할되는 액정 표시 장치.
  7. 제6항에서,
    상기 제1 방향 도메인은 상하 도메인이고, 상기 제2 방향 도메인은 좌우 도메인인 액정 표시 장치.
  8. 제7항에서,
    상기 제3 방향 도메인은 상하 도메인이고, 상기 제4 방향 도메인은 좌우 도메인인 액정 표시 장치.
  9. 제1항에서,
    상기 제1 부화소 전극과 상기 제2 부화소 전극은 서로 분리되어 있으며,
    상기 제2 부화소 전극에 연결되어 있는 상기 스위칭 소자는 상기 제1 부화소 전극과 상기 제2 부화소 전극 사이에 배치되어 있는 액정 표시 장치.
  10. 제9항에서,
    상기 제2 부화소 전극은 제1 부분과 제2 부분으로 구분되고, 상기 액정층은 상기 제2 부화소 전극의 상기 제1 부분이 차지하는 영역에서 제1 방향 도메인으로 분할되고, 상기 제2 부화소 전극의 상기 제2 부분이 차지하는 영역에서 제2 방향 도메인으로 분할되는 액정 표시 장치.
  11. 제1항에서,
    상기 제1 부화소 전극과 상기 공통 전극 사이에 충전되는 상기 전압은 상기 제2 부화소 전극과 상기 공통 전극 사이에 충전되는 상기 전압보다 높은 액정 표시 장치.
  12. 제1항에서,
    상기 제1 부화소 전극과 상기 제2 부화소 전극의 가장자리를 따라 확장되어 있는 유지 전극을 더 포함하는 액정 표시 장치.
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