KR20070087293A - Thin film transistor array panel and liquid crystal display including the panel - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구조를 도시한 배치도이다.1 is a layout view illustrating a structure of a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 2는 도 1의 액정 표시 장치에서 박막 트랜지스터 표시판의 구조를 도시한 배치도이다.FIG. 2 is a layout view illustrating a structure of a thin film transistor array panel in the liquid crystal display of FIG. 1.
도 3은 도 1의 액정 표시 장치에서 공통 전극 표시판의 구조를 도시한 배치도이다.FIG. 3 is a layout view illustrating a structure of a common electrode display panel in the liquid crystal display of FIG. 1.
도 4 및 도 5는 도 1의 액정 표시 장치를 IV-IV 선 및 V-V 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.4 and 5 are cross-sectional views of the liquid crystal display of FIG. 1 taken along lines IV-IV and V-V.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 다른 액정 표시 장치의 구조를 도시한 배치도이다.6 is a layout view illustrating a structure of another liquid crystal display according to another exemplary embodiment of the present invention.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 다른 액정 표시 장치의 구조를 도시한 배치도이다.7 is a layout view illustrating a structure of another liquid crystal display according to another exemplary embodiment of the present invention.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 다른 액정 표시 장치의 구조를 도시한 배치도이다.8 is a layout view illustrating a structure of a liquid crystal display device according to another embodiment of the present invention.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 다른 액정 표시 장치의 구조를 도시한 배치 도이다.9 is a layout view illustrating a structure of a liquid crystal display device according to another embodiment of the present invention.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치에서 두 전계 생성 전극에 전계를 인가하지 않은 상태에서의 액정 분자의 배열을 도시한 평면도이다.FIG. 10 is a plan view illustrating an arrangement of liquid crystal molecules without an electric field applied to two field generating electrodes in a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치에서 두 전계 생성 전극에 전계를 인가한 상태에서의 액정 분자의 배열을 도시한 평면도이다.11 is a plan view illustrating an arrangement of liquid crystal molecules in a state where an electric field is applied to two field generating electrodes in a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치에서 구동시 액정 분자의 배열을 도시한 단면도이다.12 is a cross-sectional view illustrating an arrangement of liquid crystal molecules when driving the liquid crystal display according to the exemplary embodiment of the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
100: 박막 트랜지스터 표시판 200: 공통 전극 표시판100: thin film transistor display panel 200: common electrode display panel
191a, 191b, 191: 화소 전극 207a, 270b 270: 공통 전극191a, 191b, and 191:
11, 21: 배향막 12, 22: 편광판11, 21:
121, 129: 게이트선 124: 게이트 전극121 and 129: gate line 124: gate electrode
140: 게이트 절연막 171, 179: 데이터선140: gate
173: 소스 전극 175: 드레인 전극173: source electrode 175: drain electrode
180: 보호막 310: 액정 분자180: protective film 310: liquid crystal molecules
본 발명은 박막 트랜지스터 표시판 및 이를 포함하는 액정 표시 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a thin film transistor array panel and a liquid crystal display device including the same.
액정 표시 장치는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치 중 하나로서, 화소 전극과 공통 전극 등 전계 생성 전극이 형성되어 있는 두 장의 표시판과 그 사이에 삽입되어 있으며 유전율 이방성(dielectric anisotropy)을 가지는 액정층으로 이루어진다. 전계 생성 전극에 전압을 인가하여 액정층에 전계를 생성하고 이를 통하여 액정층의 액정 분자들의 배향을 결정하고 입사광의 편광을 제어함으로써 영상을 표시한다.The liquid crystal display is one of the most widely used flat panel displays, and is a liquid crystal layer having dielectric anisotropy and inserted between two display panels on which field generating electrodes such as pixel electrodes and common electrodes are formed. Is done. A voltage is applied to the field generating electrode to generate an electric field in the liquid crystal layer, through which the alignment of the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer is determined, and the image is displayed by controlling the polarization of the incident light.
이러한 액정 표시 장치 중에서 주로 사용되고 있는 액정 표시 장치로는 비틀린 네마틱(TN : twisted nematic) 방식의 액정 표시 장치를 들 수 있다. 비틀린 네마틱 방식의 경우 두 표시판에 각각 전계 생성 전극을 설치하고 액정 방향자를 하부 표시판에서 상부 표시판에 이르기까지 90° 비틀리도록 배열한 다음 두 전계 생성 전극에 전압을 가하여 액정 방향자를 구동하는 방식이다. 그러나, 이러한 방식의 액정 표시 장치는 시야각이 좁다는 문제점을 가지고 있어, 이를 대체하기 위한 평면 구동(IPS : in-plane switching) 방식 또는 PLS(Plane to Line Switching) 방식의 액정 표시 장치가 개발되었다. Among such liquid crystal display devices, a liquid crystal display device mainly used is a twisted nematic (TN) type liquid crystal display device. In the case of the twisted nematic method, the field generating electrodes are respectively installed on the two display panels, the liquid crystal directors are arranged to be twisted by 90 ° from the lower display panel to the upper display panel, and then the liquid crystal director is driven by applying a voltage to the two field generating electrodes. However, such a liquid crystal display has a problem that the viewing angle is narrow, so that an in-plane switching (IPS) or plane to line switching (PLS) type liquid crystal display has been developed to replace the liquid crystal display.
그러나 IPS 방식 및 PLS 방식은 하나의 표시판에 두 전계 생성 전극이 모두 배치되어 있어 투과율 및 시인성이 떨어지는 문제점을 가지고 있다.However, the IPS method and the PLS method have problems in that transmittance and visibility are inferior because both field generating electrodes are disposed on one display panel.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 높은 시인성 및 투과율을 갖는 액정 표시 장치를 제공하고자 하는 것이다.An object of the present invention is to provide a liquid crystal display device having high visibility and transmittance.
본 발명의 실시예에 따른 박막 트랜지스터 표시판은 절연 기판, 절연 기판 상부에 형성되어 있으며, 게이트 전극을 가지는 게이트선, 게이트선을 덮는 게이트 절연막, 게이트 절연막 상부에 형성되어 있는 반도체, 게이트 절연막 상부에 형성되어 게이트선과 교차하며, 반도체 상부에 형성되어 있는 소스 전극을 가지는 데이터선, 반도체 상부에 형성되어 있으며, 소스 전극과 마주하는 드레인 전극, 데이터선 및 드레인 전극을 덮으며, 유기 물질로 이루어진 보호막, 보호막 상부에 형성되어 있으며, 드레인 전극과 전기적으로 연결되어 있는 화소 전극을 포함한다. 이때, 화소 전극은 데이터선과 중첩하는 복수의 줄기 전극과 줄기 전극에 연결되어 있으며, 서로 평행하게 배열되어 있는 복수의 가지 전극을 포함한다.The thin film transistor array panel according to the exemplary embodiment of the present invention is formed on an insulating substrate, an insulating substrate, a gate line having a gate electrode, a gate insulating film covering the gate line, a semiconductor formed on the gate insulating film, and an upper portion of the gate insulating film. And a data line having a source electrode formed on the semiconductor and intersecting the gate line, and formed on the semiconductor, covering the drain electrode, the data line and the drain electrode facing the source electrode, and a protective film and a protective film made of an organic material. It is formed on the upper portion, and includes a pixel electrode electrically connected to the drain electrode. In this case, the pixel electrode is connected to a plurality of stem electrodes overlapping the data line and the stem electrode, and includes a plurality of branch electrodes arranged in parallel with each other.
서로 이웃하는 두 줄기 전극 중 하나만 데이터선과 중첩되어 있는 것이 바람직하며, 데이터선과 중첩하지 않는 줄기 전극의 일부는 드레인 전극의 일부와 중첩하는 것이 바람직하다.It is preferable that only one of two neighboring stem electrodes overlaps the data line, and a portion of the stem electrode not overlapping the data line preferably overlaps a part of the drain electrode.
줄기 전극은 가지 전극에 대하여 둔각으로 꺾여 굴곡되어 있을 수 있으며, 드레인 전극은 굴곡된 줄기 전극과 평행한 일부를 가질 수 있다.The stem electrode may be bent at an obtuse angle with respect to the branch electrode, and the drain electrode may have a portion parallel to the curved stem electrode.
복수의 가지 전극은 상기 게이트선과 평행한 화소 전극의 중심선에 대하여 대칭으로 배열되어 있는 것이 바람직하며, 가지 전극은 게이트선에 대하여 임으로 기울어진 경사각을 가지는 것이 바람직하다.It is preferable that the plurality of branch electrodes are arranged symmetrically with respect to the center line of the pixel electrode parallel to the gate line, and the branch electrodes preferably have an inclination angle inclined with respect to the gate line.
이러한 박막 트랜지스터 표시판은 화소 전극과 중첩하는 유지 용량을 형성하는 유지 전극선을 더 포함할 수 있으며, 유지 전극선은 서로 이웃하는 게이트선의 중심에 배치되어 있는 것이 바람직하다.The thin film transistor array panel may further include a storage electrode line forming a storage capacitor overlapping the pixel electrode, and the storage electrode line is preferably disposed at the centers of the gate lines adjacent to each other.
드레인 전극은 유지 전극선과 중첩하는 일부를 가지는 것이 바람직하고, 화소 전극은 유지 전극선과 중첩하는 확장부를 가질 수 있으며, 확장부 및 유지 전극선과 중첩하는 드레인 전극의 일부는 가지 전극과 평행한 경계선을 가지는 것이 바람직하다.Preferably, the drain electrode has a portion overlapping with the storage electrode line, and the pixel electrode may have an extension portion overlapping with the storage electrode line, and a portion of the drain electrode overlapping the extension portion and the storage electrode line has a boundary line parallel to the branch electrode. It is preferable.
본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치는 절연 기판 상에 형성되어 있으며 서로 절연되어 교차하는 게이트선 및 데이터선, 서로 평행하게 배열되어 있는 복수의 제1 가지 전극과 제1 가지 전극을 연결하며 이웃하는 두 데이터선 중 적어도 하나와 중첩되어 있는 제1 줄기 전극을 가지는 화소 전극을 포함하는 박막 트랜지스터 표시판, 박막 트랜지스터 표시판과 마주하며, 제1 가지 전극과 평행하여 마주하여 전계를 형성하는 제2 가지 전극과 제2 가지 전극을 연결하는 제2 줄기 전극을 가지는 공통 전극을 포함하는 공통 전극 표시판, 공통 전극 표시판과 박막 트랜지스터 표시판 사이에 형성되어 있는 액정층을 포함한다.A liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention is formed on an insulating substrate and insulates and intersects gate lines and data lines, and connects a plurality of first branch electrodes and first branch electrodes arranged in parallel to each other and is adjacent to each other. A thin film transistor array panel including a pixel electrode having a first stem electrode overlapping at least one of the two data lines, and a second branch electrode facing an thin film transistor array panel and forming an electric field in parallel with the first branch electrode. And a common electrode display panel including a common electrode having a second stem electrode connecting the second branch electrodes, and a liquid crystal layer formed between the common electrode display panel and the thin film transistor array panel.
제1 줄기 전극과 제2 줄기 전극은 서로 중첩하는 것이 바람직하고, 제1 줄기 전극은 제1 가지 전극에 대하여 둔각을 가지며 굴곡되어 있는 것이 바람직하다.It is preferable that the first stem electrode and the second stem electrode overlap each other, and the first stem electrode is preferably curved at an obtuse angle with respect to the first branch electrode.
제2 줄기 전극은 제1 줄기 전극과 평행하게 굴곡되어 있을 수 있으며, 제1 및 제2 가지 전극은 게이트선에 대하여 임의의 각으로 기울어진 것이 바람직하다.The second stem electrode may be bent in parallel with the first stem electrode, and the first and second branch electrodes may be inclined at an arbitrary angle with respect to the gate line.
그러면, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. Then, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention.
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.In the drawings, the thickness of layers, films, panels, regions, etc., are exaggerated for clarity. Like parts are designated by like reference numerals throughout the specification. When a part of a layer, film, region, plate, etc. is said to be "on" another part, this includes not only the other part being "right over" but also another part in the middle. On the contrary, when a part is "just above" another part, there is no other part in the middle.
이제 본 발명의 실시예에 따른 박막 트랜지스터 표시판 및 이를 포함하는 액정 표시 장치의 구조에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.A structure of a thin film transistor array panel and a liquid crystal display including the same according to an exemplary embodiment of the present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings.
먼저 도 1 내지 도 5를 참조하여, 본 발명의 일 실시예 따른 액정 표시 장치에 대해 설명한다. First, a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 5.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구조를 도시한 배치도이고, 도 2는 도 1의 액정 표시 장치에서 박막 트랜지스터 표시판의 구조를 도시한 배치도이고, 도 3은 도 1의 액정 표시 장치에서 공통 전극 표시판의 구조를 도시한 배치도이고, 도 4 및 도 5는 도 1의 액정 표시 장치를 IV-IV 선 및 V-V 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.1 is a layout view illustrating a structure of a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention, FIG. 2 is a layout view illustrating a structure of a thin film transistor array panel in the liquid crystal display of FIG. 1, and FIG. 3 is a liquid crystal of FIG. 1. 4 and 5 are cross-sectional views of the liquid crystal display of FIG. 1 taken along lines IV-IV and VV. Referring to FIG.
본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치는 박막 트랜지스터 표시판(100)과 이와 마주보고 있는 공통 전극 표시판(200) 및 박막 트랜지스터 표시판(100)과 공통 전극 표시판(200) 사이에 주입되어 표시판(100, 200) 면에 대하여 수평하게 배향되어 있는 액정 분자(도시하지 않음)를 포함하는 액정층(3)을 포함한다.The liquid crystal display according to the exemplary embodiment of the present invention is injected between the thin film
먼저, 도 1, 도 2, 도 4 및 도 5를 참고로 하여 박막 트랜지스터 표시판 (100)에 대하여 상세하게 설명한다.First, the thin film
투명한 유리 또는 플라스틱 따위로 만들어진 절연 기판(110) 위에 복수의 게이트선(gate line)(121) 및 복수의 유지 전극선(storage electrode line)(131)이 형성되어 있다.A plurality of
게이트선(121)은 게이트 신호를 전달하며 주로 가로 방향으로 뻗어 있다. 각 게이트선(121)은 위로 돌출한 복수의 게이트 전극(gate electrode)(124)과 다른 층 또는 외부 구동 회로와의 접속을 위하여 면적이 넓은 끝 부분(129)을 포함한다. 게이트 신호를 생성하는 게이트 구동 회로(도시하지 않음)는 집적 회로 칩의 형태로 기판(110) 위에 부착되는 가요성 인쇄 회로막(flexible printed circuit film)(도시하지 않음) 위에 장착되거나, 기판(110) 위에 직접 장착될 수 있고, 또는 기판(110)에 집적될 수 있다. 게이트 구동 회로가 기판(110) 위에 집적되어 있는 경우 게이트선(121)이 연장되어 이와 직접 연결될 수 있다.The
유지 전극선(131)은 공통 전압(common voltage) 등과 같이 정해진 전압을 전달하며, 게이트선(121)과 거의 평행하게 가로 방향으로 뻗어 있다. 유지 전극선(131)은 게이트선(121)과 동일한 층으로 이루어져 있는데, 이웃하는 두 게이트선(121) 사이의 중앙에 위치하며, 누설되는 빛을 차단하기 위해 아래위로 돌출한 확장부를 가질 수 있다.The
게이트선(121) 및 유지 전극선(131)은 알루미늄(Al)이나 알루미늄 합금 등 알루미늄 계열 금속, 은(Ag)이나 은 합금 등 은 계열 금속, 구리(Cu)나 구리 합금 등 구리 계열 금속, 몰리브덴(Mo)이나 몰리브덴 합금 등 몰리브덴 계열 금속, 크롬 (Cr), 탄탈륨(Ta) 및 티타늄(Ti) 따위로 만들어질 수 있다. 그러나 이들은 물리적 성질이 다른 두 개의 도전막(도시하지 않음)을 포함하는 다중막 구조를 가질 수도 있다. 이 중 한 도전막은 신호 지연이나 전압 강하를 줄일 수 있도록 비저항(resistivity)이 낮은 금속, 예를 들면 알루미늄 계열 금속, 은 계열 금속, 구리 계열 금속 등으로 만들어진다. 이와는 달리, 다른 도전막은 다른 물질, 특히 ITO(indium tin oxide) 및 IZO(indium zinc oxide)와의 물리적, 화학적, 전기적 접촉 특성이 우수한 물질, 이를테면 몰리브덴 계열 금속, 크롬, 탄탈륨, 티타늄 등으로 만들어진다. 이러한 조합의 좋은 예로는 크롬 하부막과 알루미늄 (합금) 상부막 및 알루미늄 (합금) 하부막과 몰리브덴 (합금) 상부막을 들 수 있다. 그러나 게이트선(121)은 이외에도 여러 가지 다양한 금속 또는 도전체로 만들어질 수 있다.The
게이트선(121) 및 유지 전극선(131)의 측면은 기판(110) 면에 대하여 경사져 있으며 그 경사각은 약 30도 내지 약 80도인 것이 바람직하다.Side surfaces of the
게이트선(121) 및 유지 전극선(131) 위에는 질화 규소(SiNx) 또는 산화 규소(SiOx) 따위로 만들어진 게이트 절연막(gate insulating layer)(140)이 형성되어 있다. A
게이트 절연막(140) 위에는 수소화 비정질 규소(hydrogenated amorphous silicon)(비정질 규소는 약칭 a-Si로 씀) 또는 다결정 규소(polysilicon) 등으로 만들어진 복수의 섬형 반도체(154)가 형성되어 있다. 섬형 반도체(154)는 게이트 전극(124) 위에 각각 위치하며, 각각은 게이트선(121)의 경계를 덮는 연장부 (extension)를 포함할 수 있다.On the
섬형 반도체(154) 위에는 복수의 섬형 저항성 접촉 부재(ohmic contact)(163, 165)가 형성되어 있다. 저항성 접촉 부재(163, 165)는 인 따위의 n형 불순물이 고농도로 도핑되어 있는 n+ 수소화 비정질 규소 따위의 물질로 만들어지거나 실리사이드(silicide)로 만들어질 수 있다. 섬형 저항성 접촉 부재(163, 165)는 쌍을 이루어 섬형 반도체(154) 위에 배치되어 있다.A plurality of island type
섬형 반도체(154)와 저항성 접촉 부재(163, 165)의 측면 역시 기판(110) 면에 대하여 경사져 있으며 경사각은 30도 내지 80도 정도이다.Side surfaces of the island-
저항성 접촉 부재(163, 165) 및 게이트 절연막(140) 위에는 복수의 데이터선(data line)(171)과 복수의 드레인 전극(drain electrode)(175)이 형성되어 있다.A plurality of
각각의 데이터선(171)은 데이터 신호를 전달하며 주로 세로 방향으로 뻗어 게이트선(121)과 교차한다. 각 데이터선(171)은 게이트 전극(124)을 향하여 뻗은 복수의 소스 전극(source electrode)(173)과 다른 층 또는 외부 구동 회로와의 접속을 위하여 면적이 넓은 제1 및 제2 끝 부분(179)을 포함한다. 데이터 신호를 생성하는 데이터 구동 회로(도시하지 않음)는 기판(110) 위에 부착되는 가요성 인쇄 회로막(도시하지 않음) 위에 장착되거나, 기판(110) 위에 직접 장착되거나, 기판(110)에 집적될 수 있다. 데이터 구동 회로가 기판(110) 위에 집적되어 있는 경우, 데이터선(171)이 연장되어 이와 직접 연결될 수 있다. Each
드레인 전극(175) 각각은 데이터선(171)과 각각 분리되어 있고 게이트 전극(124)을 중심으로 소스 전극(173)과 마주 본다. 각 드레인 전극(175)은 넓은 한 쪽 끝 부분(177)과 막대형인 다른 쪽 끝 부분을 가지고 있으며, 막대형 끝 부분은 U자형으로 구부러진 소스 전극(173)으로 일부 둘러싸여 있다. 넓은 끝 부분(177)은 각각의 서로 이웃하는 두 게이트선(121) 사이의 중앙에 위치하여 유지 전극선(131)과 중첩하며, 서로 이웃하는 두 게이트선(121) 사이의 중심선에 대하여 대칭이며 기울어진 경계선을 가져 누운 이등변 삼각형이다. 또한, 드레인 전극(175) 각각은 넓은 끝 부분(177)과 막대형 끝 부분을 연결하는 연결부(176)를 포함하고 있으며, 연결부(176)는 게이트선(121)과 데이터선(171)으로 둘러싸인 영역의 가장자리에 위치한다.Each of the
하나의 게이트 전극(124), 하나의 소스 전극(173) 및 하나의 드레인 전극(175)은 섬형 반도체(154)와 함께 하나의 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT)를 이루며, 박막 트랜지스터의 채널(channel)은 소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 사이의 반도체(154)에 형성된다. One
데이터선(171) 및 드레인 전극(175)은 몰리브덴, 크롬, 탄탈륨 및 티타늄 등 내화성 금속(refractory metal) 또는 이들의 합금으로 만들어지는 것이 바람직하며, 내화성 금속막(도시하지 않음)과 저저항 도전막(도시하지 않음)을 포함하는 다중막 구조를 가질 수 있다. 다중막 구조의 예로는 크롬 또는 몰리브덴 (합금) 하부막과 알루미늄 (합금) 상부막의 이중막, 몰리브덴 (합금) 하부막과 알루미늄 (합금) 중간막과 몰리브덴 (합금) 상부막의 삼중막을 들 수 있다. 그러나 데이터선(171) 및 드레인 전극(175)은 이외에도 여러 가지 다양한 금속 또는 도전체로 만들어질 수 있다.The
저항성 접촉 부재(163, 165)는 그 아래의 반도체(154)와 그 위의 데이터선(171) 및 드레인 전극(175) 사이에만 존재하며 이들 사이의 접촉 저항을 낮추어 준다. 섬형 반도체(154)가 연장부를 포함할 때, 연장부는 게이트선(121)과 만나는 부분에서 게이트선(121)보다 너비가 넓어져 표면의 프로파일을 부드럽게 함으로써 상부에 위치하는 데이터선(171)이 단선되는 것을 방지한다. 반도체(154)에는 소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 사이를 비롯하여 데이터선(171) 및 드레인 전극(175)으로 가리지 않고 노출된 부분이 있다.The
데이터선(171), 드레인 전극(175) 및 노출된 반도체(154) 부분 위에는 보호막(passivation layer)(180)이 형성되어 있다. 보호막(180)은 낮은 유전율을 가지는 유기 절연물 따위로 만들어지며, 감광성(photosensitivity)을 가질 수 있으며 그 유전 상수(dielectic constant)는 약 4.0 이하인 것이 바람직하다. 그러나 보호막(180)은 유기막의 우수한 절연 특성을 살리면서도 노출된 반도체(154) 부분에 해가 가지 않도록 하부 무기막과 상부 유기막의 이중막 구조를 가질 수 있다. A
보호막(180)에는 데이터선(171)의 끝 부분(179)과 드레인 전극(175)을 각각 드러내는 복수의 접촉 구멍(contact hole)(182, 185)이 형성되어 있으며, 보호막(180)과 게이트 절연막(140)에는 게이트선(121)의 끝 부분(129)을 드러내는 복수의 접촉 구멍(181)이 형성되어 있다.In the
보호막(180) 위에는 복수의 화소 전극(pixel electrode line)(191) 및 복수의 접촉 보조 부재(contact assistant)(81, 82)가 형성되어 있다. 이들은 ITO(indium tin oxide) 또는 IZO(indium zinc oxide) 등의 투명한 도전 물질로 만 들어질 수 있다. A plurality of
화소 전극(191) 각각은 게이트선(121)과 데이터선(171)으로 둘러싸인 영역의 가장자리에서 세로 방향으로 뻗어 있는 두 줄기 전극(191b)과 줄기 전극(191b)으로부터 세로 방향으로 뻗어 마주하는 줄기 전극(191b)을 연결하는 가지 전극(191a)과 줄기 전극(191b)에 연결되어 있으며, 드레인 전극(175)의 넓은 끝 부분(177)과 중첩되어 있는 확장부(197)를 포함한다. 서로 마주하는 두 줄기 전극(191b) 중 하나는 데이터선(171)과 중첩하고 있으며, 나머지 다른 하나는 드레인 전극(175)의 연결부(176)와 중첩하고 있다. 확장부(197)는 넓은 면적을 가지며 가지 전극(191a) 및 드레인 전극(175)의 넓은 끝 부분(177)과 평행한 경계선을 가진다.Each of the
가지 전극(191a)은 게이트선(121)에 대하여 소정의 각도로 기울어져 있으며, 게이트선(121)과 평행한 화소 전극(191)의 중심선에 대하여 대칭으로 배열되어 있는 상부 가지 전극과 하부 가지 전극을 각각 포함한다. The
화소 전극(191) 각각은 접촉 구멍(185)을 통하여 드레인 전극(175)과 물리적 및 전기적으로 연결되어 있으며, 드레인 전극(175)으로부터 데이터 전압을 인가 받는다. Each
데이터 전압이 인가된 화소 전극(191)은 공통 전압을 인가 받는 공통 전극(270, 도 1 및 도 4 참조)과 함께 전기장을 생성함으로써 두 전극(191, 270) 위에 위치하는 액정층(도시하지 않음)의 액정 분자의 방향을 결정한다. 이와 같이 결정된 액정 분자의 방향에 따라 액정층을 통과하는 빛의 편광이 달라진다. The
이와 같은 박막 트랜지스터 표시판을 포함하는 액정 표시 장치에서 액정 분 자가 양 또는 음의 유전율 이방성을 가지며, 기판(110) 면에 대하여 거의 평행하게 배향된다. In the liquid crystal display including the thin film transistor array panel, the liquid crystal molecules have positive or negative dielectric anisotropy and are oriented almost parallel to the surface of the
이때, 액정 분자가 양의 유전율 이방성을 가지고 수평 방향이 액정 분자의 러빙 방향이라면, 상부 및 하부 가지 전극에 대응하는 영역에 위치하는 액정 분자는 가지 전극(191a)에 대하여 게이트선(121)에 대하여 소정의 각도로 기울어진 만큼 초기 비틀림각을 가지도록 배향된다. 따라서, 초기 비틀림각은 러빙 방향과 가지 전극의 길이 방향이 이루는 각 또는 러빙 방향과 가지 전극이 이루는 각으로 정의되며, 휘도 감소를 방지하기 위해 0도보다 크고 30도보다 작거나 같은 것이 바람직하다. At this time, if the liquid crystal molecules have a positive dielectric anisotropy and the horizontal direction is the rubbing direction of the liquid crystal molecules, the liquid crystal molecules positioned in the regions corresponding to the upper and lower branch electrodes may have the
이 때, 화소 전극(191)의 상부 가지 전극에 대응하는 영역에 위치하는 액정 분자는 전압인가 시 초기 비틀림각에 의해 시계 방향으로 회전하며, 화소 전극(191)의 하부 가지 전극에 대응하는 영역에 위치하는 액정 분자는 전압인가 시 초기 비틀림각에 의해 반시계 방향으로 회전한다. 따라서, 두 개의 도메인이 형성되며, 좌우 방향에서의 시인성이 향상된다. In this case, the liquid crystal molecules positioned in the region corresponding to the upper branch electrode of the
액정 분자는 음의 유전율 이방성을 가질 때 액정 분자는 데이터선(171a, 171b)과 평행한 수직 방향으로 배향될 수 있다.When the liquid crystal molecules have negative dielectric anisotropy, the liquid crystal molecules may be aligned in a vertical direction parallel to the data lines 171a and 171b.
화소 전극(190)과 공통 전극(270, 도 1 및 도 4참조)은 축전기[이하 “액정 축전기(liquid crystal capacitor)”라 함]를 이루어 박막 트랜지스터가 턴 오프된 후에도 인가된 전압을 유지하는데, 전압 유지 능력을 강화하기 위하여 액정 축전기와 병렬로 연결된 다른 축전기를 두며 이를 유지 축전기(storage capacitor)라 한 다. 유지 축전기는 화소 전극(190)과 유지 전극선(131)의 중첩 등으로 만들어지며, 유지 축전기의 정전 용량, 즉 유지 용량을 늘리기 위하여, 유지 전극선(131)에 확장부를 두고 화소 전극(190)에 연결된 드레인 전극(175)의 넓은 끝 부분(177)을 연장 및 확장시켜 중첩시킴으로써 단자 사이의 거리를 가깝게 하고 중첩 면적을 크게 한다.The pixel electrode 190 and the common electrode 270 (see FIGS. 1 and 4) form a capacitor (hereinafter referred to as a "liquid crystal capacitor") to maintain an applied voltage even after the thin film transistor is turned off. In order to enhance the voltage holding capability, another capacitor connected in parallel with the liquid crystal capacitor is provided and is called a storage capacitor. The storage capacitor is formed by overlapping the pixel electrode 190 with the
접촉 보조 부재(81, 82)는 각각 접촉 구멍(181, 182)을 통하여 게이트선(121)의 끝 부분(129) 및 데이터선(171)의 끝 부분(179)과 연결된다. 접촉 보조 부재(81, 82)는 게이트선(121)의 끝 부분(129) 및 데이터선(171)의 끝 부분(179)과 외부 장치와의 접착성을 보완하고 이들을 보호한다.The contact
다음, 도 3 내지 도 4를 참고로 하여, 공통 전극 표시판(200)에 대하여 설명한다.Next, the common
투명한 유리 등으로 이루어진 절연 기판(210) 위에 ITO, IZO 등의 투명한 도전체 따위로 이루어진 공통 전극(270)이 형성되어 있다.The
공통 전극(270)은 게이트선(121)과 데이터선(171)으로 둘러싸인 영역의 가장자리에서 세로 방향으로 뻗어 있는 두 줄기 전극(270b)과 줄기 전극(270b)으로부터 세로 방향으로 뻗어 마주하는 줄기 전극(270b)을 연결하는 가지 전극(270a)을 포함한다. 두 줄기 전극(270b)은 데이터선(171)과 중첩하며, 가지 전극(270a)은 화소 전극(191)의 가진 전극(191a)과 평행하며 교대로 배치되어 있다.The
공통 전극 표시판(200)은 게이트선(121)과 데이터선(171)으로 둘러싸인 영역 사이에서 누설되는 빛을 차단하기 위해 블랙 매트릭스 등과 같은 차광 부재(220)를 포함한다. 차광 부재(220)는 게이트선(121) 또는 데이터선(171)에 대응하는 부분과 박막 트랜지스터에 대응하는 부분으로 이루어질 수 있다. The
공통 전극 표시판(200)은 또한, 복수의 색필터(230) 및 평탄화막(250)이 차례로 형성되어 있다. 색필터(230)는 차광 부재(220)로 둘러싸인 영역 내에 대부분 위치하며, 평탄화막(250)은 절연 물질로 이루어져 한다. 색필터는 세로 방향으로 길게 뻗을 수 있으며, 색필터는 적색, 녹색 및 청색 등의 원색 중 하나를 표시할 수 있다. In the common
표시판(100, 200)의 안쪽 면에는 수평 배향막(11, 21)이 각각 도포되어 있고, 바깥쪽 면에는 편광판(12, 22)이 구비되어 있다. Horizontal alignment layers 11 and 21 are coated on the inner surfaces of the
배향막(11, 21)은 수직 배향막일 수 있다.The alignment layers 11 and 21 may be vertical alignment layers.
두 편광판(12, 22)의 투과축은 직교하며 이중 한 투과축은 게이트선(121)에 대하여 나란하다. The transmission axes of the two
표시판(100, 200)과 편광자(12, 22)의 사이에는 각각 액정층(3)의 지연값을 보상하기 위한 위상 지연 필름(phase retardation film)이 낄 수 있다. 위상 지연 필름은 복굴절성(birefringce)을 가지며 액정층(3)의 복굴절성을 역으로 보상하는 역할을 한다. 지연 필름으로는 일축성 또는 이축성 광학 필름을 사용할 수 있으며, 특히 음성(negative) 일축성 광학 필름을 사용할 수 있다.A phase retardation film may be interposed between the
액정 표시 장치는 또한 편광자(12, 22), 위상 지연 필름, 표시판(100, 200) 및 액정층(3)에 빛을 공급하는 조명부(backlight unit)를 포함할 수 있다.The liquid crystal display may also include a
이와 같은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치에서 화소 전극(191)의 줄기 전극(191b) 중 하나가 데이터선(171)과 중첩되어 화소의 개구율을 극대화할 수 있으며, 가지 전극(191b)의 부근에서 발생하는 텍스쳐를 차단하여 투과율을 향상시킬 수 있다. 이때, 화소 전극(191)의 줄기 전극(191b)과 데이터선(171) 사이에는 낮은 유전율을 가지는 유기 물질의 보호막(180)이 배치되어 있어 이들간의 신호 간섭을 최소화할 수 있다.In the liquid crystal display according to the exemplary embodiment of the present invention, one of the
또한, 화소 전극(191)의 가로 중심선에 대하여 대칭으로 배열되어 있는 가지 전극의 가로 중앙에 불투명막인 유지 전극선(131) 또는 드레인 전극(175)을 배치하고 가지 전극(191a)과 평행한 경계선을 가지는 화소 전극(191)의 확장부(197)를 배치하여 텍스쳐(texture)가 발생하는 것을 차단할 수 있으며, 이를 통하여 화소의 투과율을 극대화할 수 있다.In addition, the
또한, 드레인 전극(175)의 연결부(176) 및 화소 전극의 줄기 전극(191b)을 데이터선(171)에 인접하게 화소 영역의 가장자리에서 서로 중첩되도록 배치하여, 화소의 개구율 및 투과율을 극대화할 수 있다.In addition, the
또한, 게이트선(121) 및 데이터선(171)과 화소 전극(191) 사이에 낮은 유전율을 가지는 유기 물질로 이루어진 보호막(180)이 형성되어 있어, 게이트선(121) 및 데이터선(171)과 화소 전극(191) 사이에서 발생하는 기생 용량을 최소화할 수 있다.In addition, a
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 다른 액정 표시 장치의 구조를 도시한 배치도이고, 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 다른 액정 표시 장치의 구조를 도시한 배치도이고, 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 다른 액정 표시 장치의 구조를 도시한 배치도이고, 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 다른 액정 표시 장치의 구조를 도시한 배치도이다.6 is a layout view showing the structure of another liquid crystal display device according to another embodiment of the present invention, FIG. 7 is a layout view showing the structure of another liquid crystal display device according to another embodiment of the present invention, and FIG. 9 is a layout view showing the structure of another liquid crystal display device according to another embodiment, and FIG. 9 is a layout view showing the structure of another liquid crystal display device according to another embodiment of the present invention.
도 6내지 도 9에서 보는 바와 같이, 본 실시예들에 따른 액정 표시 장치의 구조는 도 1 내지 도 5와 동일하다. 6 to 9, the structure of the liquid crystal display according to the exemplary embodiments is the same as that of FIGS. 1 to 5.
박막 트랜지스터 표시판은 게이트 전극(124)을 포함하는 복수의 게이트선(121) 및 복수의 유지 전극선(131)이 기판(110) 위에 형성되어 있고, 그 위에 게이트 절연막(140), 복수의 섬형 반도체(154) 및 복수의 섬형 저항성 접촉 부재(163, 165)가 차례로 형성되어 있다. 소스 전극(173)을 포함하는 복수의 데이터선(171) 및 복수의 드레인 전극(175)이 저항성 접촉 부재(163, 165) 및 게이트 절연막(140) 위에 형성되어 있고, 보호막(180)이 그 위에 형성되어 있으며, 보호막(180) 및 게이트 절연막(140)에는 복수의 접촉 구멍(181, 182, 185)이 형성되어 있다. 보호막(180) 위에는 복수의 화소 전극(191) 및 복수의 접촉 보조 부재(81, 82)가 형성되어 있다.In the thin film transistor array panel, a plurality of
또한, 공통 전극 표시판에는 세로 방향으로 평행하게 뻗어 있는 줄기 전극(270b)과 화소 전극(191)의 가지 전극(191a)과 평행하며 교대로 배치되어 있는 가지 전극(270a)을 포함하는 공통 전극(270)이 형성되어 있다.In addition, the common electrode display panel includes a
하지만, 도 6에서 보는 바와 같이, 본 실시예에 따른 박막 트랜지스터 표시판에서 드레인 전극(175)의 연결부(176)와 이와 인접한 화소 전극(191)의 줄기 전극(191b)이 서로 중첩하지 않고 평행하게 배치되어 있다.However, as shown in FIG. 6, in the thin film transistor array panel according to the present exemplary embodiment, the
또한, 도 7에서 보는 바와 같이 화소 전극(191)의 줄기 전극(191b)은 가지 전극(191a)에 대하여 둔각을 가지며, 공통 전극(270)의 가지 전극(270a)과 줄기 전극(270b)이 만나는 부분에서 공통 전극(270)의 가지 전극(270a)에 대하여 예각을 가지도록 굴곡되어 있다. 이때, 굴곡된 줄기 전극(191b)의 꼭지점은 데이터선(171)과 중첩하는 것이 바람직하며, 서로 이웃하는 화소 전극(191)의 줄기 전극(191b)은 서로 평행한 것이 바람직하다. 이와 같이, 화소 전극(191)의 줄기 전극(191b)을 이와 마주하는 공통 전극(270)의 가지 전극(270a)에 대하여 예각을 가지도록 굴절시키는 구조에서는 화소 전극(191)의 줄기 전극(191b)과 공통 전극(270)의 가지 전극(270a) 사이에서 형성되는 전기장이 화소 전극(191)의 가지 전극(191a)과 공통 전극(270)의 가지 전극(270a) 사이에서 형성되는 전기장의 방향에 대하여 최대한 평행하게 형성되어 줄기 전극(191b) 부근에서 발생하는 텍스쳐를 최소화할 수 있으며, 이를 통하여 화소의 투과율을 향상시킬 수 있다.In addition, as shown in FIG. 7, the
또한, 도 8에서 보는 바와 같이, 드레인 전극(175)의 연결부(176) 또한 화소 전극(191)의 줄기 전극(191b)과 평행하게 가지 전극(191a)에 대하여 둔각을 가지며 굴곡되어 있다. 이때, 드레인 전극(175)의 연결부(176)와 화소 전극(191)의 줄기 전극(191b)은 서로 중첩되어 있지 않지만, 그렇지 않을 수도 있다.8, the
또한, 도 9에서 보는 바와 같이, 공통 전극(270)의 줄기 전극(270b)은 화소 전극(191)의 줄기 전극(191b) 및 드레인 전극(175)의 연결부(176)와 평행하게 굴곡되어 있다.In addition, as shown in FIG. 9, the
다음은, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치에서 두 전계 생성 전극의 전위차 여부에 따른 액정 분자의 배열에 대하여 구체적으로 설명하기로 한다.Next, the arrangement of the liquid crystal molecules according to the potential difference between the two field generating electrodes in the liquid crystal display according to the exemplary embodiment of the present invention will be described in detail.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치에서 두 전계 생성 전극에 전계를 인가하지 않은 상태에서의 액정 분자의 배열을 도시한 평면도이고, 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치에서 두 전계 생성 전극에 전계를 인가한 상태에서의 액정 분자의 배열을 도시한 평면도이고, 도 12는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치에서 구동시 액정 분자의 배열을 도시한 단면도이다.FIG. 10 is a plan view illustrating an arrangement of liquid crystal molecules without an electric field applied to two field generating electrodes in the liquid crystal display according to the exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 11 is a liquid crystal display according to the exemplary embodiment of the present invention. FIG. 12 is a plan view illustrating an arrangement of liquid crystal molecules in a state in which an electric field is applied to two field generating electrodes, and FIG. 12 is a cross-sectional view illustrating an arrangement of liquid crystal molecules when driving the liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.
먼저, 전계 생성 전극인 공통 전극(270)의 가지 전극(270a)과 화소 전극(191)의 가지 전극(191a)에 전계를 형성하지 않은 상태에서 액정 분자의 배열을 살펴보면, 도 10 및 도 12에 도시한 바와 같이 공통 전극(270)의 가지 전극(270a)과 화소 전극(191)의 가지 전극(191a) 사이에 위치한 액정 분자(310)는 음의 유전율 이방성을 가지며, 수직한 방향으로 배향되어 있다. 따라서, 액정 분자(310)는 가지 전극(191a, 270a)이 뻗은 방향에 대하여 수직한 방향에 대하여 임의의 각으로 선경사각을 가진다. 예를 들어 하부 표시판(100)의 배향막(11)은 가지 전극(191a, 270a)이 뻗은 방향(P)에 대하여 약 60ㅀ 내지 85ㅀ의 경사각(α)을 갖도록 러빙된 것이고, 상부 표시판(200)의 배향막(21)은 하부 표시판(100)의 배향막(11)과 동일한 경사각을 갖도록 러빙하되, 하부 표시판(100)의 배향막(11)의 러빙 방향(R)과 180ㅀ를 이루도록 러빙된 것인 경우, 액정 분자(310)의 장축은 가지 전극(191a, 270a)이 뻗은 방향(P)에 대하여 약 60 내지 85ㅀ의 각도(α)로 배열된다.First, an arrangement of liquid crystal molecules without an electric field formed on the
다음, 전계 생성 전극인 공통 전극(270)의 가지 전극(270a)과 화소 전극(191)의 가지 전극(191a)에 전계를 형성한 상태에서 액정 분자의 배열을 살펴보면, 도 11 및 도 12에 도시한 바와 같이 가지 전극(191a, 270a) 사이에는 전기장(E)이 형성된다. 이때, 화소 전극(191)의 가지 전극(191a)과 공통 전극(270)의 가지 전극(270a) 사이에 위치하는 액정 분자(310)는 음의 유전율 이방성을 가지므로 그 장축이 전기장(E)의 방향에 대하여 수직을 이루도록 R1 방향으로 회전한다. 액정 분자(310)는 배향막(11, 21)의 러빙에 의해 초기 배향이 가지 전극(191a, 270a)에 대해 소정 각도 기울어져 있어, 전압을 인가하였을 경우 이러한 각도에 의해 초기 회전 방향(시계 방향)이 결정되며 액정 분자(310)는 균일하게 동일한 방향으로 회전한다. 이 경우에 액정 분자(310)는 두 기판(110, 210) 면에 대해서 거의 평행하게 회전한다.Next, an arrangement of liquid crystal molecules in a state in which an electric field is formed in the
상기한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 화소 전극(191)은 선형의 복수 가지 전극(191a)을 포함하고, 공통 전극(270) 또한, 화소 전극(191)의 가지 전극(191a)과 중첩하지 않는 복수의 가지 전극(270a)을 포함하고 있어 화소 전극(191)과 공통 전극(270)이 겹치는 부분을 최소화하여 낮은 액정 용량을 가진다. 따라서, 임펄시브(impulsive) 구동과 같은 고주파 구동(120Hz)에 유리하다. In the liquid crystal display according to the exemplary embodiment as described above, the
또한, 액정 분자(310)의 초기 배향이 서브 전극(182a)에 대해 소정 각도 기울어져 있어 전압을 인가하였을 경우 액정 분자(310)가 균일하게 동일한 방향으로 회전하므로, 텍스쳐(texture)가 발생하는 것을 최소화할 수 있다.In addition, since the initial orientation of the
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 액정 표시 장치는 데이터선과 평행한 화소 전극의 줄기 전극을 데이터선과 중첩시켜 화소의 개구율을 향상시킬 수 있다. As described above, in the liquid crystal display according to the exemplary embodiments, the aperture ratio of the pixel may be improved by overlapping the stem electrode of the pixel electrode parallel to the data line with the data line.
또한, 화소 전극의 가지 전극을 화소 영역의 가로 중심선에 대하여 대칭으로 배치함으로써 시인성을 향상시킬 수 있으며, 유지 축전기를 형성하는 유지 전극과 드레인 전극을 텍스쳐가 발생하는 영역에 배치하여 투과율을 향상시킬 수 있으며, 화소의 개구율을 극대화할 수 있다.In addition, visibility can be improved by arranging the branch electrodes of the pixel electrodes symmetrically with respect to the horizontal center line of the pixel region, and improving the transmittance by arranging the sustain electrode and the drain electrode forming the sustain capacitor in the region where the texture is generated. The aperture ratio of the pixel can be maximized.
또한, 드레인 전극의 연결부 및 화소 전극의 줄기 전극을 화소 영역의 가장자리에 배치하여 개구율이 투과율의 감소를 최소화할 수 있으며, 이들을 굴곡시켜 화소 영역의 가장자리에서 발생하는 텍스쳐를 최소화할 수 있으며, 이를 통하여 액정 표시 장치의 표시 특성을 향상시킬 수 있다. In addition, the connection part of the drain electrode and the stem electrode of the pixel electrode may be disposed at the edge of the pixel region to minimize the decrease in the transmittance of the aperture, and may be bent to minimize the texture occurring at the edge of the pixel region. The display characteristic of a liquid crystal display device can be improved.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 권리 범위는 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. Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Accordingly, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concept of the present invention as defined in the following claims also fall within the scope of the present invention.
Claims (17)
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KR20120090368A (en) * | 2011-02-07 | 2012-08-17 | 삼성전자주식회사 | Thin film transistor array panel and manufacturing method thereof |
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2006
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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