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KR20180076689A - 표시 장치 - Google Patents

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KR20180076689A
KR20180076689A KR1020160181125A KR20160181125A KR20180076689A KR 20180076689 A KR20180076689 A KR 20180076689A KR 1020160181125 A KR1020160181125 A KR 1020160181125A KR 20160181125 A KR20160181125 A KR 20160181125A KR 20180076689 A KR20180076689 A KR 20180076689A
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KR1020160181125A
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Inventor
김종성
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엘지디스플레이 주식회사
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Publication date
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Priority to US15/660,764 priority patent/US10490610B2/en
Priority to JP2017237747A priority patent/JP6591517B2/ja
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Abstract

본 발명은 박형화 및 경량화가 가능한 표시 장치에 관한 것으로, 본 발명에 따른 터치 센서를 가지는 유기 발광 표시 장치는 봉지부와 터치 센서 사이에 배치되는 컬러 필터 어레이가 패드 영역까지 신장되어 터치 패드와 접촉하므로, 패드 영역의 스트레스를 완화할 수 있으며, 봉지부 상부에 터치 전극들이 배치됨으로써 별도의 접착 공정이 불필요해져 공정이 단순화되며 비용을 저감할 수 있다.

Description

표시 장치{DISPLAY DEVICE}
본 발명은 표시 장치에 관한 것으로, 특히 공정 단순화 및 비용을 절감할 수 있는 표시 장치에 관한 것이다.
터치 스크린은 표시장치 등의 화면에 나타난 지시 내용을 사람의 손 또는 물체로 선택하여 사용자의 명령을 입력할 수 있도록 한 입력장치이다. 즉, 터치 스크린은 사람의 손 또는 물체에 직접 접촉된 접촉위치를 전기적 신호로 변환하며, 접촉위치에서 선택된 지시 내용이 입력신호로 받아들여진다. 이와 같은 터치 스크린은 키보드 및 마우스와 같이 표시장치에 연결되어 동작하는 별도의 입력장치를 대체할 수 있기 때문에 그 이용범위가 점차 확장되고 있는 추세이다.
이와 같은 터치 스크린은 일반적으로 액정 표시 패널 또는 유기 전계 발광 표시 패널과 같은 표시 패널의 전면에 접착제를 통해 부착되는 경우가 많다. 이 경우, 터치 스크린이 별도로 제작되어 표시 패널의 전면에 부착되므로, 부착 공정의 추가로 공정이 복잡해지며 비용이 상승하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 공정 단순화 및 비용을 절감할 수 있는 표시 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 터치 센서를 가지는 유기 발광 표시 장치는 봉지부와 터치 센서 사이에 배치되는 컬러 필터 어레이가 패드 영역까지 신장되어 터치 패드와 접촉하므로, 패드 영역의 스트레스를 완화할 수 있으며, 봉지부 상부에 터치 전극들이 배치됨으로써 별도의 접착 공정이 불필요해져 공정이 단순화되며 비용을 저감할 수 있다.
본 발명에 따른 표시 장치는 액티브 영역에서부터 패드 영역까지 컬러 필터 어레이가 신장되어 컬러 필터 어레이는 터치 패드와 접촉하므로 패드 영역의 스트레스를 완화할 수 있어 신뢰성이 개선된다. 또한, 본 발명에서는 액티브 영역과 패드 영역 간의 단차를 최소화할 수 있어 라우팅 라인의 단선 및 저항 증가를 방지할 수 있다. 뿐만 아니라, 봉지부 상부에 터치 전극들이 배치됨으로써 별도의 접착 공정이 불필요해져 공정이 단순화되며 비용을 저감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 터치 센서를 가지는 유기 발광 표시 장치를 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 터치 센서를 가지는 유기 발광 표시 장치를 나타내는 평면도이다.
도 3은 도 1에서 선 "Ⅰ-Ⅰ'"를 따라 절취한 터치 센서를 가지는 유기 발광 표시 장치를 나타내는 단면도이다.
도 4a 내지 도 4d는 도 3에 도시된 패드 영역의 다른 실시예들을 나타내는 단면도들이다.
도 5는 본 발명의 실시예들과 비교예에 따른 표시 장치의 스트레스를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 터치 센서를 가지는 유기 발광 표시 장치를 나타내는 단면도이다.
도 7a 내지 도 7d는 도 5에 도시된 패드 영역의 다른 실시예들을 나타내는 단면도들이다.
도 8은 도 3에 도시된 제1 및 제2 터치 전극의 다른 실시예를 나타내는 평면도이다.
도 9는 도 3에 도시된 브릿지의 다른 실시예를 나타내는 평면도 및 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시 예를 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 터치 센서를 가지는 유기 발광 표시 장치를 나타내는 사시도이다.
도 1에 도시된 터치 센서를 가지는 유기 발광 표시 장치는 터치 기간동안 도 2에 도시된 터치 전극들(152e,154e)을 통해 사용자의 터치에 의한 상호 정전 용량(mutual capacitance)(Cm; 터치 센서)의 변화량 감지하여 터치 유무 및 터치 위치를 센싱한다. 그리고, 도 1에 도시된 터치 센서를 가지는 유기 발광 표시 장치는 발광 소자(120)를 포함하는 단위 화소를 통해 영상을 표시한다. 단위 화소는 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 서브 화소(PXL)로 구성되거나, 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 및 백색(W) 서브 화소(PXL)로 구성된다.
이를 위해, 도 1에 도시된 유기 발광 표시 장치는 기판(111) 상에 매트릭스 형태로 배열된 다수의 서브 화소들(PXL)과, 다수의 서브 화소들(PXL) 상에 배치된 봉지부(140)와, 봉지부(140) 상에 배치되는 컬러 필터(192)를 포함하는 컬러 필터 어레이와, 컬러 필터 어레이 상에 배치된 상호 정전 용량(Cm)을 구비한다.
다수의 서브 화소들(PXL) 각각은 화소 구동 회로와, 화소 구동 회로와 접속되는 발광 소자(120)를 구비한다.
화소 구동 회로는 스위칭 트랜지터(T1), 구동 트랜지스터(T2) 및 스토리지 커패시터(Cst)를 구비한다. 한편, 본 발명에서는 화소 구동 회로가 2개의 트랜지스터(T)와 1개의 커패시터(C)를 구비하는 구조를 예로 들어 설명하였지만, 이를 한정하는 것은 아니다. 즉, 3개 이상의 트랜지스터(T)와 1개 이상의 커패시터(C)를 구비하는 3T1C구조 또는 3T2C구조의 화소 구동 회로를 이용할 수도 있다.
스위칭 트랜지스터(T1)는 스캔 라인(SL)에 스캔 펄스가 공급되면 턴-온되어 데이터 라인(DL)에 공급된 데이터 신호를 스토리지 캐패시터(Cst) 및 구동 트랜지스터(T2)의 게이트 전극으로 공급한다.
구동 트랜지스터(T2)는 그 구동 트랜지스터(T2)의 게이트 전극에 공급되는 데이터 신호에 응답하여 고전압(VDD) 공급 라인으로부터 발광 소자(120)로 공급되는 전류(I)을 제어함으로써 발광 소자(120)의 발광량을 조절하게 된다. 그리고, 스위칭 트랜지스터(T1)가 턴-오프되더라도 스토리지 캐패시터(Cst)에 충전된 전압에 의해 구동 트랜지스터(T2)는 다음 프레임의 데이터 신호가 공급될 때까지 일정한 전류(I)를 공급하여 발광 소자(120)가 발광을 유지하게 한다.
이러한 구동 박막트랜지스터(T2,130)는 도 3에 도시된 바와 같이 제1 절연막인 버퍼층(104) 상에 배치되는 반도체층(134)과, 제2 절연막인 게이트 절연막(102)을 사이에 두고 반도체층(134)과 중첩되는 게이트 전극(132)과, 제3 절연막인 층간 절연막(114) 상에 형성되어 반도체층(134)과 접촉하는 소스 및 드레인 전극(136,138)을 구비한다. 여기서, 반도체층(134)은 비정질 반도체 물질, 다결정 반도체 물질 및 산화물 반도체 물질 중 적어도 어느 하나로 형성된다.
발광 소자(120)는 애노드 전극(122)과, 애노드 전극(122) 상에 형성되는 발광 스택(124)과, 발광 스택(124) 위에 형성된 캐소드 전극(126)을 구비한다.
애노드 전극(122)은 제4 절연막인 보호막(116) 및 화소 평탄화층(118)을 관통하는 화소 컨택홀을 통해 노출된 구동 박막트랜지스터(130)의 드레인 전극(138)과 전기적으로 접속된다.
적어도 하나의 발광 스택(124)은 뱅크(128)에 의해 마련된 발광 영역의 애노드 전극(122) 상에 형성된다. 적어도 하나의 발광 스택(124)은 애노드 전극(122) 상에 정공 관련층, 유기 발광층, 전자 관련층 순으로 또는 역순으로 적층되어 형성된다. 이외에도 발광 스택(124)은 전하 생성층을 사이에 두고 대향하는 제1 및 제2 발광 스택들을 구비할 수도 있다. 이 경우, 제1 및 제2 발광 스택 중 어느 하나의 유기 발광층은 청색광을 생성하고, 제1 및 제2 발광 스택 중 나머지 하나의 유기 발광층은 노란색-녹색광을 생성함으로써 제1 및 제2 발광 스택을 통해 백색광이 생성된다. 이 발광스택(124)에서 생성된 백색광은 발광 스택(124) 상부 또는 하부에 위치하는 컬러 필터(192)에 입사되므로 컬러 영상을 구현할 수 있다. 이외에도 별도의 컬러 필터 없이 각 발광 스택(124)에서 각 서브 화소에 해당하는 컬러광을 생성하여 컬러 영상을 구현할 수도 있다. 즉, 적색(R) 서브 화소의 발광 스택(124)은 적색광을, 녹색(G) 서브 화소의 발광 스택(124)은 녹색광을, 청색(B) 서브 화소의 발광 스택(124)은 청색광을 생성할 수도 있다.
캐소드 전극(126)은 발광 스택(124)을 사이에 두고 애노드 전극(122)과 대향하도록 형성되며 저전압(VSS) 공급 라인과 접속된다.
봉지부(140)는 외부의 수분이나 산소에 취약한 발광 소자(120)로 외부의 수분이나 산소가 침투되는 것을 차단한다. 이를 위해, 봉지부(140)는 다수의 무기 봉지층들(142,146)과, 다수의 무기 봉지층들(142,146) 사이에 배치되는 유기 봉지층(144)을 구비하며, 무기 봉지층(146)이 최상층에 배치되도록 한다. 이 때, 봉지부(140)는 적어도 2층의 무기 봉지층(142,146)과 적어도 1층의 유기 봉지층(144)을 구비한다. 본 발명에서는 제1 및 제2 무기 봉지층들(142,146) 사이에 유기 봉지층(144)이 배치되는 봉지부(140)의 구조를 예로 들어 설명하기로 한다.
제1 무기 봉지층(142)는 발광 소자(120)와 가장 인접하도록 캐소드 전극(126)이 형성된 기판(101) 상에 형성된다. 이러한 제1 무기 봉지층(142)은 질화실리콘(SiNx), 산화 실리콘(SiOx), 산화질화실리콘(SiON) 또는 산화 알루미늄(Al2O3)과 같은 저온 증착이 가능한 무기 절연 재질로 형성된다. 이에 따라, 제1 무기 봉지층(142)이 저온 분위기에서 증착되므로, 제1 무기 봉지층(142)의 증착 공정시 고온 분위기에 취약한 발광 스택(124)이 손상되는 것을 방지할 수 있다.
유기 봉지층(144)은 유기 발광 표시 장치의 휘어짐에 따른 각 층들 간의 응력을 완화시키는 완충역할을 하며, 평탄화 성능을 강화한다. 이 유기 봉지층(144)은 아크릴 수지, 에폭시 수지, 폴리이미드, 폴리에틸렌 또는 실리콘옥시카본(SiOC)과 같은 유기 절연 재질로 형성된다.
한편, 유기 봉지층(144)이 잉크젯 방식을 통해 형성되는 경우, 터치 패드(170)가 형성된 패드 영역(PA)과 발광 소자(120)가 형성된 액티브 영역(AA) 사이에 배치되는 다수의 댐(106)이 형성된다. 이러한 댐(106)은 액상 형태의 유기 봉지층(144)이 액티브 영역(AA)에 적하될 때, 액상 형태의 유기 봉지층(144)이 패드 영역(PA)으로 침범하는 것을 방지하도록 한다. 이 댐(106)은 단층 또는 다층 구조로 형성된다. 예를 들어, 댐(106)은 뱅크(128) 및 스페이서(도시하지 않음) 중 적어도 어느 하나와 동일 재질로 동시에 형성되므로, 마스크 추가 공정 및 비용 상승을 방지할 수 있다. 또한, 댐(106) 상부에는 댐(106)을 가로지르는 다수의 라우팅 라인(156)이 배치된다. 라우팅 라인(156)과 댐(106) 사이에는 컬러 필터 어레이(190)에 포함된 컬러 필터(192), 블랙 매트릭스(194) 및 터치 평탄화층(196) 중 적어도 어느 하나와, 제1 및 제2 무기 봉지층(142,146)이 배치된다.
제 2 무기 봉지층(146)은 유기 봉지층(144)이 형성된 기판(111) 상에 유기 봉지층(144) 및 제1 무기 봉지층(142) 각각의 상부면 및 측면을 덮도록 형성된다. 이에 따라, 제2 무기 봉지층(146)은 외부의 수분이나 산소가 제1 무기 봉지층(142) 및 유기 봉지층(144)으로 침투하는 것을 최소화하거나 차단한다. 이러한 제2 무기 봉지층(146)은 질화실리콘(SiNx), 산화 실리콘(SiOx), 산화질화실리콘(SiON) 또는 산화 알루미늄(Al2O3)과 같은 무기 절연 재질로 형성된다.
이러한 봉지부(140) 상에는 컬러 필터 어레이(190)가 배치된다. 컬러 필터 어레이(190)는 도 3에 도시된 바와 같이 블랙 매트릭스(194), 컬러 필터(192) 및 터치 평탄화층(196)을 구비하거나, 도 4a에 도시된 바와 같이 터치 평탄화층(196)없이 블랙 매트릭스(194) 및 컬러 필터(192)를 구비할 수 있다.
블랙 매트릭스(194)는 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 서브 화소(PXL) 각각을 구분함과 아울러 인접한 서브 화소(PXL) 간의 광간섭을 방지하는 역할을 한다. 이 블랙 매트릭스(194)는 뱅크(128)와 중첩되도록 형성된다.
컬러 필터(192)는 액티브 영역(AA)의 봉지부(140) 상에 형성되어 각 서브 화소(PXL)에 해당하는 색을 구현한다. 이를 위해, 적색(R) 컬러 필터(192)는 적색(R) 서브 화소(PXL)의 봉지부(140) 상에 형성되며, 녹색(G) 컬러 필터(192)는 녹색(G) 서브 화소(PXL)의 봉지부(140) 상에 형성되며, 청색(B) 컬러 필터(192)는 청색 서브 화소(PXL)의 봉지부(140) 상에 형성된다. 이에 따라, 발광 소자(120)에서 생성된 백색광이 컬러 필터(192)를 통해 출사됨으로써 컬러 영상을 구현할 수 있다.
터치 평탄화층(196)은 컬러 필터(192) 및 블랙 매트릭스(194) 위에 투명한 유기 절연물질로 형성된다. 이 터치 평탄화층(196)은 컬러 필터(192)와 블랙 매트릭스(194)의 단차를 보상함으로써 평탄한 표면을 제공한다. 한편, 터치 평탄화층(196)이 없는 도 4a에 구조에서는 컬러 필터(192) 및 블랙 매트릭스(194)를 이용하여 평탄한 표면을 제공할 수 있다.
이와 같은 블랙 매트릭스(194), 컬러 필터(192) 및 터치 평탄화층(196)을 포함하는 컬러 필터 어레이(190)는 터치 센싱 라인(154) 및 터치 구동 라인(152) 각각과, 발광 소자(120)에 사이에 형성된다. 이 컬러 필터 어레이(190)에 의해 터치 센싱 라인(154) 및 터치 구동 라인(152) 각각과, 발광 소자(120) 사이의 이격 거리가 멀어진다. 이에 따라, 터치 센싱 라인(154) 및 터치 구동 라인(152) 각각과, 발광 소자(120) 사이에 형성되는 기생커패시터의 용량값을 최소화할 수 있어 터치 센싱 라인(154) 및 터치 구동 라인(152) 각각과, 발광 소자(120) 간의 커플링(coupling)에 의한 상호 영향을 방지할 수 있다. 또한, 컬러 필터 어레이(190)는 터치 센싱 라인(154) 및 터치 구동 라인(152)의 제조 공정시 이용되는 약액(현상액 또는 식각액 등등) 또는 외부로부터의 수분 등이 발광 스택(120)으로 침투되는 것을 차단할 수 있다. 이에 따라, 컬러 필터 어레이(190)는 약액 또는 수분에 취약한 유기 발광 스택(120)의 손상을 방지할 수 있다. 뿐만 아니라, 터치 센싱 라인(154) 및 터치 구동 라인(152)은 컬러 필터(192) 및 터치 평탄화층(196) 중 적어도 어느 하나에 의해 평탄한 표면을 제공하는 컬러 필터 어레이(190) 상에 배치된다. 이에 따라, 본 발명은 이물 및 단차에 의해 터치 센싱 라인(154) 및 터치 구동 라인(152)의 단선 및 저항이 증가되는 현상을 개선할 수 있다.
컬러 필터 어레이(190) 상에는 터치 절연막(168)을 사이에 두고 터치 센싱 라인(154) 및 터치 구동 라인(152)이 교차되게 배치됨으로써 터치 센싱 라인(154)과 터치 구동 라인(152)의 교차부에는 상호 정전 용량(mutual capacitance)(Cm)이 형성된다. 이에 따라, 상호 정전 용량(Cm)은 터치 구동 라인(152)에 공급되는 터치 구동 펄스에 의해 전하를 충전하고, 충전된 전하를 터치 센싱 라인(154)으로 방전함으로써 터치 센서의 역할을 하게 된다.
터치 구동 라인(152)은 다수의 제1 터치 전극들(152e)과, 다수의 제1 터치 전극들(152e) 사이를 전기적으로 연결하는 제1 브릿지들(152b)을 구비한다.
다수의 제1 터치 전극들(152e)은 터치 절연막(168) 상에서 제1 방향인 X 방향을 따라 일정한 간격으로 이격된다. 이러한 다수의 제1 터치 전극들(152e) 각각은 제1 브릿지(152b)를 통해 인접한 제1 터치 전극(152e)과 전기적으로 연결된다.
제1 브릿지(152b)는 제1 터치 전극(152e)과 동일 평면인 터치 절연막(168) 상에 배치되어 별도의 컨택홀 없이 제1 터치 전극(152e)과 전기적으로 접속된다. 이 제1 브릿지(152b)는 뱅크(128)와 중첩되도록 배치되므로 제1 브릿지(152b)에 의해 개구율이 손상되는 것을 방지할 수 있다.
터치 센싱 라인(154)은 다수의 제2 터치 전극들(154e)과, 다수의 제2 터치 전극들(154e) 사이를 전기적으로 연결하는 제2 브릿지들(154b)을 구비한다.
다수의 제2 터치 전극들(154e)은 터치 절연막(168) 상에서 제2 방향인 Y방향을 따라 일정한 간격으로 이격된다. 이러한 다수의 제2 터치 전극들(154e) 각각은 제2 브릿지(154b)를 통해 인접한 제2 터치 전극(154e)과 전기적으로 연결된다.
제2 브릿지(154b)는 터치 평탄화층(168) 상에 형성되며 터치 절연막 (168)을 관통하는 터치 컨택홀(150)을 통해 노출되어 제2 터치 전극(154e)과 전기적으로 접속된다. 이 제2 브릿지(154b)는 제1 브릿지(152b)와 마찬가지로 뱅크(128)와 중첩되도록 배치되므로 제2 브릿지(154b)에 의해 개구율이 손상되는 것을 방지할 수 있다.
이와 같은, 본 발명의 터치 구동 라인(152) 및 터치 센싱 라인(154) 각각은 라우팅 라인(156) 및 터치 패드(170)를 통해 터치 구동부(도시하지 않음)와 연결된다.
라우팅 라인(156)은 제1 및 제2 터치 전극(152e,154e) 각각과, 터치 패드(170) 사이에 형성되어 제1 및 제2 터치 전극(152e,154e) 각각과, 터치 패드(170)를 전기적으로 연결한다. 이에 따라, 라우팅 라인(156)은 터치 구동부에서 생성된 터치 구동 펄스를 터치 패드(170)를 통해 터치 구동 라인(152)에 전송하고, 터치 센싱 라인(154)으로부터의 터치 신호를 터치 패드(170)를 통해 터치 구동부에 전송한다. 여기서, 라우팅 라인(156)은 제1 터치 전극(152e)으로부터 액티브 영역(AA)의 좌측 및 우측 중 적어도 어느 한 측으로 신장되어 터치 패드(170)와 접속되며, 라우팅 라인(156)은 제2 터치 전극(154e)으로부터 액티브 영역의 상측 및 하측 중 적어도 어느 한 측으로 신장되어 터치 패드(170)와 접속된다. 이러한 라우팅 라인(156)의 배치는 표시 장치의 설계사항에 따라 다양하게 변경가능하다.
이러한 라우팅 라인(156)은 도 3에 도시된 바와 같이 단층 구조로 형성되거나, 도 4a 내지 도 4d에 도시된 바와 같이 다층 구조로 형성된다. 도 3에 도시된 단층 구조의 라우팅 라인(156)은 제2 브릿지(154b) 또는 제1 브릿지(152b)와 동일 재질로 동일 평면 상에 배치된다. 도 4a 내지 도 4d에 도시된 다층 구조의 라우팅 라인(156)은 제2 브릿지(154b)와 동일 재질로 동일 평면 상에 배치되는 제1 라우팅 라인(156a)과, 제2 터치 전극(154e)과 동일 재질로 제1 라우팅 라인(156a)과 직접 접촉하도록 제1 라우팅 라인(156a) 상에 배치되는 제2 라우팅 라인(156b)으로 이루어진다.
터치 패드(170)는 액티브 영역(AA) 내에 배치된 스캔 라인(SL) 및 데이터 라인(DL) 중 적어도 어느 하나와 접속된 표시 패드(도시하지 않음)와 인접한 영역에서 표시 패드와 나란하게 배치된다. 이 터치 패드(170)는 패드 전극(172)과, 그 터치 패드 전극(172) 상에 패드 전극(172)을 덮도록 배치된 패드 커버 전극(174)으로 이루어진다.
패드 전극(172)은 스캔 라인(SL) 및 데이터 라인(DL) 중 어느 하나와 동일 평면(예를 들어, 게이트 절연막(102) 또는 층간 절연막(114)) 상에서 동일 재질로 이루어진다.
패드 커버 전극(174)은 라우팅 라인(156)과 접속된다. 이를 위해, 패드 커버 전극(174)은 제1 및 제2 터치 전극(152e,154e)과 동일 마스크 공정으로 동일 재질로 형성되어 라우팅 라인(156)의 측면 및 상부면과 직접 접속된다. 이외에도, 패드 커버 전극(174)은 라우팅 라인(156)과 동일 재질로 동일 마스크 공정으로 형성되므로, 라우팅 라인(156)으로부터 신장되어 형성된다. 이러한 패드 커버 전극(174)은 터치 구동부가 실장된 신호 전송 필름과 접속된다.
또한, 패드 커버 전극(174)은 컬러 필터 어레이(190)와 접촉하도록 컬러 필터 어레이(190) 상에 배치되며, 컬러 필터 어레이(190) 를 관통하는 패드 컨택홀(176)을 통해 노출된 터치 패드 전극(172)과 전기적으로 접속된다.
한편, 본 발명에 따른 터치 센서를 가지는 유기 발광 표시 장치에서, 컬러 필터 어레이(190)에 포함된 컬러 필터(192), 블랙매트릭스(194) 및 터치 평탄화층(196) 중 적어도 어느 하나는 도 3, 도 4a 내지 도 4d에 도시된 바와 같이 액티브 영역(AA)에서 패드 영역(PA)까지 신장되어 연결되도록 형성된다.
즉, 도 3에 도시된 터치 평탄화층(196)은 패드 영역(PA)까지 신장되므로, 라우팅 라인(156)은 터치 평탄화층(196)의 측면 및 상부면을 덮도록 터치 평탄화층(196)과 접촉된다. 이에 따라, 라우팅 라인(156)은 터치 평탄화층(196)을 사이에 두고 제2 무기 봉지층(146)과 이격된다. 여기서, 패드 전극(172)을 노출시키는 패드 컨택홀(176)은 터치 컨택홀(150)과 동일 마스크 공정으로 형성된다. 즉, 패드 컨택홀(176)은 터치 컨택홀(150) 형성시 보호막(116) 및 터치 평탄화층(196)을 관통하도록 형성된다.
도 4a에 도시된 컬러 필터(192)는 패드 영역(PA)까지 신장되므로, 라우팅 라인(156)은 컬러 필터(192)의 측면 및 상부면을 덮도록 컬러 필터(192)와 접촉된다. 이에 따라, 라우팅 라인(156)은 컬러 필터(192)를 사이에 두고 제2 무기 봉지층(146)과 이격된다. 여기서, 패드 전극(172)을 노출시키는 패드 컨택홀(176)은 터치 컨택홀(150)과 동일 마스크 공정으로 형성되므로, 패드 컨택홀(176)은 터치 컨택홀(150) 형성시 보호막(116) 및 컬러 필터(192)를 관통하도록 형성된다.
도 4b에 도시된 컬러 필터(192) 및 터치 평탄화층(196)은 패드 영역(PA)까지 신장되므로, 라우팅 라인(156)은 터치 평탄화층(196)의 측면 및 상부면을 덮도록 터치 평탄화층(196)과 접촉된다. 이에 따라, 라우팅 라인(156)은 컬러 필터(192) 및 터치 평탄화층(196)을 사이에 두고 제2 무기 봉지층(146)과 이격된다. 여기서, 터치 패드 전극(172)을 노출시키는 패드 컨택홀(176)은 터치 컨택홀(150)과 동일 마스크 공정으로 형성되므로, 패드 컨택홀(176)은 터치 컨택홀(150) 형성시 보호막(116), 컬러 필터(192) 및 터치 평탄화층(196)를 관통하도록 형성된다.
도 4c에 도시된 터치 평탄화층(196)은 액티브 영역(AA)에서부터 패드 영역(PA)까지 신장되고 컬러 필터(192)는 액티브 영역(AA)에서부터 댐(106)과 터치 패드(170) 사이의 영역까지 신장된다. 이에 따라, 라우팅 라인(156)은 터치 평탄화층(196)의 측면 및 상부면을 덮도록 터치 평탄화층(196)과 접촉되며, 라우팅 라인(156)은 컬러 필터(192) 및 터치 평탄화층(196)을 사이에 두고 제2 무기 봉지층(146)과 이격된다. 여기서, 터치 패드 전극(172)을 노출시키는 패드 컨택홀(176)은 터치 컨택홀(150)과 동일 마스크 공정으로 형성되므로, 패드 컨택홀(176)은 터치 컨택홀(150) 형성시 보호막(116) 및 터치 평탄화층(196)를 관통하도록 형성된다.
도 4d에 도시된 컬러 필터(192)는 액티브 영역(AA)에서부터 패드 영역(PA)까지 신장되고 터치 평탄화층(196)은 액티브 영역(AA)에서부터 댐(106)과 터치 패드(170) 사이의 영역까지 신장된다. 이에 따라, 라우팅 라인(156)은 터치 평탄화층(196) 및 컬러 필터(192)를 덮도록 터치 평탄화층(196) 및 컬러 필터(192)와 접촉되며, 라우팅 라인(156)은 컬러 필터(192) 및 터치 평탄화층(196)을 사이에 두고 제2 무기 봉지층(146)과 이격된다. 여기서, 터치 패드 전극(172)을 노출시키는 패드 컨택홀(176)은 터치 컨택홀(150)과 동일 마스크 공정으로 형성되므로, 패드 컨택홀(176)은 보호막(116) 및 컬러 필터(192)를 관통하도록 형성된다.
이와 같이, 본 발명의 라우팅 라인(156) 및 패드 영역(PA)까지 컬러 필터 어레이(190)가 신장되어 형성되므로 스트레스를 완화할 수 있어 신뢰성이 개선된다. 즉, 도 5에 도시된 바와 같이 패드 전극(172) 상에 무기막(116) 및 유기막(192,196)이 적층되는 실시예1 내지 실시예 5는 패드 전극 상에 무기막만이 배치되는 비교예보다 스트레스 개선에 유리함을 알 수 있다.
또한, 본 발명에서는 패드 영역(PA)까지 컬러 필터 어레이(190)가 신장되어 형성되므로 액티브 영역(AA)과 패드 영역(PA) 간의 단차를 최소화할 수 있다. 즉, 발광 소자(120), 뱅크(128), 봉지부(140), 및 컬러 필터 어레이가 액티브 영역에 배치되고 패드 영역에 터치 패드가 배치되는 비교예의 경우, 액티브 영역과 패드 영역 간의 단차는 10㎛이상 발생된다. 반면에 본 발명의 실시예에서는 패드 영역(PA)까지 컬러 필터 어레이(190)가 신장되어 형성되므로 액티브 영역(AA)과 패드 영역(PA) 간의 단차를 컬러 필터 어레이(190)의 두께만큼 줄일 수 있다. 이에 따라, 본 발명에서는 액티브 영역(AA) 및 패드 영역(PA) 사이의 단차 영역을 가로지르는 라우팅 라인(156)의 단선 및 저항 증가를 방지할 수 있다.
또한, 패드 영역에 컬러 필터 어레이가 형성되지 않는 비교예의 경우, 패드 영역에는 터치 패드 전극, 터치 패드 커버 전극 및 다수의 절연막을 포함하는 무기막들이 적층된다. 이에 따라, 패드 영역과 액티브 영역 간의 스트레스 차이가 커 액티브 영역에 비해 두께가 얇은 패드 영역이 원통형으로 말리는 현상이 발생된다. 또한, 이물에 의해 무기막이 필링(Peeling)되어 라우팅 라인 등의 신호 배선이 단선된다. 반면에, 패드 영역(PA)에 컬러 필터 어레이(190)가 형성되는 본 발명의 실시예의 경우, 패드 영역(PA)에는 영역에는 터치 패드(170) 및 다수의 절연막(104,114,116,142,144)을 포함하는 무기막들과, 컬러 필터 어레이(190)에 포함된 유기막들이 적층된다. 이에 따라, 패드 영역(PA)과 액티브 영역(AA) 간의 스트레스 차이가 적어 패드 영역(PA)이 원통형으로 말리는 현상이 방지된다. 또한, 이물에 의해 무기막이 필링되더라도 컬러 필터 어레이(190)에 포함된 유기막 상에 라우팅 라인(156)이 배치되므로, 라우팅 라인(156)의 단선 현상을 방지할 수 있다.
뿐만 아니라, 종래 유기 발광 표시 장치는 접착제를 통해 터치 스크린이 유기 발광 표시 장치에 부착되는 반면에 본 발명에 따른 유기 발광 표시 장치는 봉지부(140) 상에 터치 전극들(152e,154e)이 배치됨으로써 별도의 접착 공정이 불필요해져 공정이 단순화되며 비용을 저감할 수 있다.
도 6은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 터치 센서를 가지는 유기 발광 표시 장치를 나타내는 단면도이다.
도 6에 도시된 유기 발광 표시 장치는 도 3에 도시된 유기 발광 표시 장치와 대비하여 패드 컨택홀(176)이 제1 및 제2 무기 봉지층(142,146)을 관통하도록 형성되는 것을 제외하고는 동일한 구성요소를 구비한다. 이에 따라, 동일한 구성요소에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
본 발명에 따른 터치 센서를 가지는 유기 발광 표시 장치에서, 컬러 필터 어레이(190)에 포함된 컬러 필터(192), 블랙매트릭스(194) 및 터치 평탄화층(196) 중 적어도 어느 하나와, 무기 봉지층(142,146)은 도 6, 도 7a 내지 도 7d에 도시된 바와 같이 패드 영역(PA)까지 신장되어 형성된다.
즉, 도 6에 도시된 터치 평탄화층(196)은 패드 영역(PA)까지 신장되므로, 라우팅 라인(156)은 터치 평탄화층(196)의 측면 및 상부면을 덮도록 터치 평탄화층(196)과 접촉된다. 여기서, 터치 패드 전극(172)을 노출시키는 패드 컨택홀(176)은 터치 컨택홀(150)과 동일 마스크 공정으로 형성되므로, 패드 컨택홀(176)은 터치 컨택홀(150) 형성시 보호막(116), 제1 및 제2 무기 봉지층(142,146)과 터치 평탄화층(196)을 관통한다. 즉, 패드 컨택홀(176) 형성시, 보호막(116), 제1 및 제2 무기 봉지층(142,146)은 터치 평탄화층(196)과 일괄적으로 식각됨으로써 마스크 공정이 추가되는 것을 방지할 수 있다.
도 7a에 도시된 컬러 필터(192)는 패드 영역(PA)까지 신장되므로, 라우팅 라인(156)은 컬러 필터(192)를 덮도록 컬러 필터(192)와 접촉된다. 여기서, 터치 패드 전극(172)을 노출시키는 패드 컨택홀(176)은 터치 컨택홀(150)과 동일 마스크 공정으로 형성되므로, 패드 컨택홀(176)은 터치 컨택홀(150) 형성시 보호막(116), 제1 및 제2 무기 봉지층(142,146)과 컬러 필터(192)를 관통하도록 형성된다.
도 7b에 도시된 컬러 필터(192) 및 터치 평탄화층(196)은 패드 영역(PA)까지 신장되므로, 라우팅 라인(156)은 터치 평탄화층(196)의 측면을 덮도록 터치 평탄화층(196)과 접촉된다. 여기서, 터치 패드 전극(172)을 노출시키는 패드 컨택홀(176)은 터치 컨택홀(150)과 동일 마스크 공정으로 형성되므로, 패드 컨택홀(176)은 터치 컨택홀(150) 형성시 보호막(116), 제1 및 제2 무기 봉지층(142,146), 컬러 필터(192) 및 터치 평탄화층(196)를 관통하도록 형성된다.
도 7c에 도시된 터치 평탄화층(196)은 패드 영역(PA)까지 신장되고 컬러 필터(192)는 댐(106)과 터치 패드(170) 사이의 영역까지 신장되므로, 라우팅 라인(156)은 터치 평탄화층(196)의 측면을 덮도록 터치 평탄화층(196)과 접촉된다. 여기서, 터치 패드 전극(172)을 노출시키는 패드 컨택홀(176)은 터치 컨택홀(150) 형성시 보호막(116), 제1 및 제2 무기 봉지층(142,146)을 관통하도록 형성되고, 컬러 필터(192)는 그 컬러 필터(192) 형성시 패드 전극(172)과 대응되는 영역에서 제거되도록 형성되고, 터치 평탄화층(196)은 그 터치 평탄화층(196) 형성시 패드 컨택홀(176)과 대응되는 영역에서 제거되도록 형성된다. 이에 따라, 패드 컨택홀(176)은 보호막(116), 제1 및 제2 무기 봉지층(142,146) 및 터치 평탄화층(196)를 관통하도록 형성된다.
도 7d에 도시된 컬러 필터(192)는 패드 영역(PA)까지 신장되고 터치 평탄화층(196)은 댐(106)과 터치 패드(170) 사이의 영역까지 신장되므로, 라우팅 라인(156)은 터치 평탄화층(196) 및 컬러 필터(192)를 덮도록 터치 평탄화층(196) 및 컬러 필터(192)와 접촉된다. 여기서, 터치 패드 전극(172)을 노출시키는 패드 컨택홀(176)은 터치 컨택홀(150)과 동일 마스크 공정으로 형성되므로, 패드 컨택홀(176)은 터치 컨택홀(150) 형성시 보호막(116), 제1 및 제2 무기 봉지층(142,146) 및 컬러 필터(192)를 관통하도록 형성된다.
이와 같이, 본 발명에서는 패드 영역(PA)까지 컬러 필터 어레이(190)와 제1 및 제2 무기 봉지층(142,146)이 신장되어 형성되므로 액티브 영역(AA)과 패드 영역(PA) 간의 단차를 최소화할 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예에서는 액티브 영역(AA)과 패드 영역(PA) 간의 단차를 컬러 필터 어레이(190) 및 무기 봉지층들(142,146)의 두께만큼 줄일 수 있다. 이에 따라, 본 발명에서는 액티브 영역(AA) 및 패드 영역(PA) 사이의 단차 영역을 가로지르는 라우팅 라인(156)의 단선 및 저항 증가를 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예의 경우, 패드 영역(PA)에는 영역에는 터치 패드(170) 및 다수의 절연막(104,114,116,142,144)을 포함하는 무기막들과, 컬러 필터 어레이(190)에 포함된 유기막들이 적층된다. 이에 따라, 패드 영역(PA)과 액티브 영역(AA) 간의 스트레스 차이가 적어 패드 영역(PA)이 원통형으로 말리는 현상이 방지된다. 또한, 이물에 의해 무기막이 필링되더라도 컬러 필터 어레이(190)에 포함된 유기막 상에 라우팅 라인(156)이 배치되므로, 라우팅 라인(156)의 단선 현상을 방지할 수 있다.
뿐만 아니라, 종래 유기 발광 표시 장치는 접착제를 통해 터치 스크린이 유기 발광 표시 장치에 부착되는 반면에 본 발명에 따른 유기 발광 표시 장치는 봉지부(140) 상에 터치 전극들(152e,154e)이 배치됨으로써 별도의 접착 공정이 불필요해져 공정이 단순화되며 비용을 저감할 수 있다.
한편, 본 발명에서는 제1 및 제2 터치 전극(152e,154e)과 제1 및 제2 브릿지(152b,154b)가 도 2에 도시된 바와 같이 플레이트 형태로 형성되는 것을 예로 들어 설명하였지만, 이외에도 도 8에 도시된 바와 같이 메쉬 형태로 형성될 수도 있다. 즉, 제1 및 제2 터치 전극(152e,154e)과 제1 브릿지(152b)는 ITO 또는 IZO와 같은 투명 도전막보다 전도성이 좋은 Ti, Al, Mo, MoTi, Cu, Ta 및 ITO 중 적어도 한 층의 도전층을 이용하여 메쉬 형태로 형성된다. 예를 들어, 제1 및 제2 터치 전극(152e,154e)과 제1 브릿지(152b)는 Ti/Al/Ti, MoTi/Cu/MoTi 또는 Ti/Al/Mo와 같이 적층된 3층 구조로 형성된다. 이에 따라, 제1 및 제2 터치 전극(152e,154e)과 제1 브릿지(152b) 자체의 저항과 커패시턴스가 감소되어 RC 시정수가 감소되어 터치 감도를 향상시킬 수 있다. 또한, 메쉬 형태의 제1 및 제2 터치 전극(152e,154e)과 제1 브릿지(152b)의 선폭이 매우 얇아 제1 및 제2 터치 전극(152e,154e)과 제1 브릿지(152b)로 인해 개구율 및 투과율이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 터치 전극(152e,154e)과 다른 평면 상에서 불투명 도전막으로 이루어진 제2 브릿지(154b)는 도 9에 도시된 바와 같이 다수의 슬릿(153)을 구비한다. 다수의 슬릿(153)을 구비하는 제2 브릿지(154b)는 슬릿(153)을 구비하지 않는 브릿지에 비해 면적이 줄일 수 있다. 이에 따라, 제2 브릿지(154b)에 의한 외부광 반사를 줄일 수 있어 시인성이 저하되는 것을 방지할 수 있다. 이러한 슬릿(153)을 구비하는 제2 브릿지(154b)는 뱅크(128)와 중첩됨으로써 불투명 도전막으로 이루어진 제2 브릿지(154b)에 의해 개구율이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
뿐만 아니라, 본 발명에서는 터치 절연막(168)을 사이에 두고 교차하는 터치 센싱 라인(154) 및 터치 구동 라인(152)을 포함하는 상호 용량 형태의 터치 센서를 예로 들어 설명하였지만, 이외에도 자기(Self) 정전 용량 형태의 터치 센서에도 적용될 수도 있다. 이 자가 정전 용량 형태의 다수의 터치 전극들 각각은 전기적으로 독립된 자기 정전 용량을 가지므로, 사용자의 터치에 의한 정전 용량 변화를 감지하는 자기 용량 방식의 터치 센서로 이용된다. 즉, 자가 정전 용량 형태의 다수의 터치 전극들과 접속된 라우팅 라인들은 컬러 필터 어레이에 포함된 컬러 필터(192), 터치 평탄화층(196) 및 블랙 매트릭스(194) 중 적어도 어느 하나 상에 형성되며, 패드 영역까지 컬러 필터 어레이에 포함된 컬러 필터(192), 터치 평탄화층(196) 및 블랙 매트릭스(194) 중 적어도 어느 하나가 신장되어 형성된다. 이에 따라, 패드 영역 상에 배치되는 컬러 필터 어레이(190)에 의해 스트레스가 완화되어 신뢰성을 개선할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명을 예시적으로 설명한 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명의 명세서에 개시된 실시 예들은 본 발명을 한정하는 것이 아니다. 본 발명의 범위는 아래의 특허청구범위에 의해 해석되어야 하며, 그와 균등한 범위 내에 있는 모든 기술도 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석해야 할 것이다.
142,144 : 무기 봉지층 146 : 유기 봉지층
152 : 터치 구동 라인 154 : 터치 센싱 라인
156 : 라우팅 라인 168 : 터치 절연막
192 : 컬러 필터 194 : 블랙매트릭스
196 : 터치 평탄화층

Claims (16)

  1. 기판 상에 배치되는 발광 소자와;
    상기 발광 소자 상에 배치되는 봉지부와;
    상기 기판과 봉지부 사이에 배치되는 적어도 한 층의 절연막과;
    상기 봉지부 상에 배치되는 터치 센서와;
    상기 봉지부와 상기 터치 센서 사이에 배치되는 컬러 필터 어레이와;
    상기 터치 센서와 전기적으로 접속되며, 상기 컬러 필터 어레이 및 상기 적어도 한 층의 절연막과 접촉하는 터치 패드를 구비하는 표시 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 컬러 필터 어레이는
    상기 봉지부 상에 배치되는 블랙 매트릭스와;
    상기 블랙 매트릭스가 배치된 봉지부 상에 배치되는 컬러 필터를 구비하는 표시 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 터치 패드 및 상기 터치 센서를 전기적으로 접속시키며 상기 컬러 필터를 덮도록 배치되어 상기 컬러 필터와 접촉하는 라우팅 라인을 추가로 구비하는 표시 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 컬러 필터 어레이는 상기 블랙매트릭스 및 컬러 필터가 배치된 봉지부 상에 배치되는 터치 평탄화층을 더 구비하는 표시 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 터치 패드 및 상기 터치 센서를 전기적으로 접속시키며 상기 컬러 필터 및 상기 터치 평탄화층 중 적어도 어느 하나를 덮도록 배치되어 상기 컬러 필터 및 상기 터치 평탄화층 중 적어도 어느 하나와 접촉하는 라우팅 라인을 추가로 구비하는 표시 장치.
  6. 제 3 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 터치 패드는
    상기 적어도 한 층의 절연막 상에 배치되는 패드 전극과;
    상기 패드 전극 및 상기 라우팅 라인과 접속되는 패드 커버 전극을 구비하며,
    상기 패드 커버 전극은 상기 패드 전극 및 패드 커버 전극 사이에 배치되는 상기 컬러 필터 어레이를 관통하는 패드 컨택홀을 통해 노출되는 상기 패드 전극과 접속되는 표시 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 패드 컨택홀은 상기 패드 전극 및 패드 커버 전극 사이에 배치되는 상기 컬러 필터 및 터치 평탄화층 중 적어도 어느 하나를 관통하는 표시 장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 봉지부는 다수의 무기 봉지층들과, 상기 무기 봉지층들 사이에 배치되는 적어도 1층의 유기 봉지층을 구비하는 표시 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 패드 컨택홀은 상기 패드 전극 및 패드 커버 전극 사이에 배치되는 상기 다수의 무기 봉지층들 중 적어도 어느 하나와, 상기 컬러 필터 및 터치 평탄화층 중 적어도 어느 하나를 관통하는 표시 장치.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 발광 소자가 배치된 액티브 영역과, 상기 터치 패드가 배치된 패드 영역 사이에 배치되며 상기 유기 봉지층과 경계를 이루는 댐을 추가로 구비하며,
    상기 컬러 필터 및 터치 평탄화층 중 적어도 어느 하나는 상기 액티브 영역에서부터 상기 패드 영역까지 연결된 표시 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 컬러 필터 및 터치 평탄화층 중 어느 하나는 상기 액티브 영역에서부터 상기 댐과 상기 터치 패드 사이의 영역까지 신장되며,
    상기 컬러 필터 및 터치 평탄화층 중 나머지 하나는 상기 액티브 영역에서 상기 패드 영역까지 신장되는 표시 장치.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 라우팅 라인은 상기 컬러 필터 어레이 사이에 두고 상기 댐 상부에 배치되는 표시 장치.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 터치 센서는
    상기 컬러 필터 어레이 상에서 제1 방향을 따라 배열되는 제1 터치 전극들과;
    상기 컬러 필터 어레이 상에서 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 따라 배열되는 제2 터치 전극들을 구비하는 표시 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 터치 전극들은 메쉬 형태로 이루어지는 표시 장치.
  15. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 터치 전극들 사이에 배치되는 터치 절연막과;
    상기 제1 터치 전극들을 서로 연결하는 제1 브릿지와;
    상기 제2 터치 전극들을 서로 연결하는 제2 브릿지를 추가로 구비하며,
    상기 제1 및 제2 브릿지 중 적어도 어느 하나는 적어도 하나의 슬릿을 구비하는 표시 장치.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 발광 소자와 접속되는 트랜지스터와,
    상기 트랜지스터의 액티브층 하부에 배치되는 제1 절연막과;
    상기 트랜지스터의 게이트 전극과 액티브층 사이에 배치되는 제2 절연막과;
    상기 게이트 전극과, 소스 및 드레인 전극 사이에 배치되는 제3 절연막과;
    상기 소스 및 드레인 전극과, 상기 발광 소자 사이에 배치되는 제4 절연막을 더 구비하며,
    상기 적어도 한 층의 절연막은 제1 내지 제4 절연막 중 적어도 어느 하나인 표시 장치.
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