CN100410779C - 半透射型液晶显示面板 - Google Patents

Abstract

一种半透射型液晶显示面板，在由矩阵状设置的信号线及扫描线划分出的各个位置上具有：第1基板(11)，形成有反射部和由具有缝隙(17)的像素电极(15)构成的透射部；第2基板(19)，形成有滤色片(21)、共用电极(22)及突起(23、41)；取向膜(24)，进行了在第1、第2基板(11、19)上层压的垂直取向处理；设置在第1、第2基板间电容率各向异性为负的液晶层(25)。未向液晶层施加电场时，液晶分子垂直排列；向液晶层施加电场时，液晶分子按照前述缝隙及突起所控制的方向倾倒，并水平排列，在该半透射型液晶显示面板中，缝隙设置在透射部像素电极的中心部，突起设置在透射部像素电极的周围及反射部的中心部。

Description

半透射型液晶显示面板

技术领域

本发明涉及半透射型的液晶显示面板。特别是关于MVA(多域垂直校准：Multi-domain Vertically Aligned)方式的半透射型的液晶显示面板。

背景技术

通常，液晶显示装置具有轻薄、功耗低的特点。特别是TFT(薄膜晶体管：Thin Film Transistor)型液晶显示装置，从便携式终端到大型电视机得到了广泛的应用。作为液晶显示装置所使用的液晶显示面板，有VA(vertically aligned)方式的液晶显示面板。VA液晶显示面板作为既保持大视角，响应又迅速的液晶显示方式广为人知。

图4A为VA方式的液晶显示面板的剖面示意图。VA方式的液晶显示面板60，在一对的基板62、64间封入电容率各向异性为负的液晶。一侧的基板62上设置有像素电极61。另一侧的基板64上设置有共用电极63。在两基板62、64上的取向膜66、67均经过垂直取向处理。在两基板62、64的外侧偏光板68、69以正交偏光镜(crossed nicols)形式设置。

未向两电极61、63间施加电场时，基板间的液晶分子65垂直排列。因此，通过一侧偏光板的直线偏光的透射光线，保持其状态通过液晶层后，被另一侧的偏光板遮挡。因此，液晶显示面板60为暗状态，即，显示为黑。

另外，向两电极61、63间施加电场时，如图4B所示，基板间的液晶分子65为水平排列。因此，通过一侧偏光板的直线偏光的透射光线，在通过液晶层时经过数次折射，形成椭圆偏振光的通过光，通过另一侧的偏光板。因此，液晶显示面板60为亮显示，即，显示为白。

该VA方式的液晶显示面板60，在未向电极61、63间施加电场时，全部液晶分子65在取向膜66、67上以垂直、完全竖起的状态排列。与此相对，在向电极61、63间施加电场时，不能控制各液晶分子65倒向水平方向的朝向。

因而，以这种状态，液晶分子65将倒向各自随机的方向，水平排列。其结果存在如下问题，显示不均匀，即使在各像素周边部分液晶分子取向混乱发生色彩杂波(デイスクリネ-シヨン)。

为了解决上述问题，在未向电极61、63间施加电场时，使液晶分子65与垂直轴倾斜很小的角度(プレチルト角)站立，倾斜方向在各像素间采用相同分布。因此，在向电极61、63间施加电场时，可以控制液晶分子65倾倒的方向，形成均匀的显示状态。

特开平11-242225号公报及特开2001-083517号公报中公开了，在未向电极间施加电场时倾斜液晶分子的MVA方式的液晶显示面板。MVA方式的液晶显示面板，在像素内设置突起和沟，从而在一个像素内形成多个晶畴(Domain)。

图5为该MVA方式的液晶显示面板像素构成示意图。而且，图6为图5的C-C剖面图。液晶显示面板70为，在玻璃基板等透明的第1基板71上通过栅绝缘膜71’以矩阵状设置扫描线72及信号线73。

由扫描线72和信号线73所包围的区域相当于一个像素，该区域内设置像素电极74。扫描线72和信号线73的交叉处，形成有作为与像素电极74连接的开关元件的TFT 75。像素电极74的一部分与扫描线72重叠，且与该扫描线72通过隔离绝缘膜71’相邻，并将该部分用作保持容积。像素电极74上形成有多个后述缝隙76。对覆盖像素电极74的取向膜77进行垂直取向处理。

在玻璃基板等透明的第2基板78上形成黑底(black matrix)以划分出各个像素，与各个像素相对应层压滤色镜80。滤色镜80为红色(R)、绿色(G)、蓝色(B)中的任意一色的滤色镜80，以与各像素对应。滤色镜80上层压有，由例如ITO等透明电极构成的共用电极81。共用电极81上形成有特定形状的突起82，共用电极81及突起82用进行了垂直取向处理的取向膜83覆盖。

第1、第2基板71、78之间夹有电容率各向异性为负的液晶层84。像素电极74和共用电极81之间未产生电场时，液晶分子84’由取向膜77、83控制，垂直排列。像素电极74和共用电极81之间产生电场时，液晶分子84’向水平方向倾斜。此时，液晶分子84’在缝隙76或突起82的限制下，向特定方向倾斜，一个像素内可以形成多个晶畴。并且，图6中，以模型显示像素电极74和共用电极81之间产生电场的状态。

第1基板71的外侧设置有第1偏光板85。第2基板78的外侧设置有第2偏光板86。第1偏光板85和第2偏光板86按照透射轴相互垂直的方式设置。根据其透射轴与倾斜时的液晶分子84’的方向的关系，设定第1、第2偏光板85、86的方向。第1、第2偏光板85、86的透射轴与液晶分子84’的倾斜方向的关系，后述详细。在此为了方便，将第1偏光板85的透射轴按照与扫描线72的延伸方向一致的方式设置，第2偏光板86的透射轴按照与信号线73的延伸方向一致的方式设置。

像素电极74和共用电极81之间未产生电场时，液晶分子84’垂直排列。因此，通过第1偏光板85的直线偏光的透射光线，保持其直线偏光的状态通过液晶层84，被第2偏光板86遮挡，成为黑显示。而且，在像素电极74上施加一定的电压，在像素电极74和共用电极81之间产生电场时，液晶分子84’向水平方向倾斜。因此，通过第1偏光板85的直线偏光的透射光，在液晶层84作用下成为椭圆偏光，通过第2偏光板86，成为白显示。

下面，对缝隙76和突起82的形状进行说明。缝隙76为，通过光刻(photolithograph)法等，将像素电极74的一部分去除形成的。突起82为，通过光刻法，将由例如丙烯酸树脂构成的光刻胶保护层形成特定形状而成。

突起82跨越多个像素，形成曲折状(zigzag)，其直线部分，从第2基板78的法线方向观察时，沿着相对于信号线73呈45°的方向延伸。从一侧相邻的像素伸出的突起82a，在一像素的略中央部分弯曲90°后再次延伸到一侧相邻的像素。从另一侧相邻的像素伸出突起82b与弯曲成直角的突起82a的直线部分平行设置，位于各像素的顶角附近。

缝隙76，分别形成于多个突起82的中间。其实例如图5所示，各像素电极74上设置有3个缝隙76。突起82a和突起82b之间分别形成缝隙76。在突起82a和像素电极74的边缘部分之间，形成缝隙76。

缝隙76a的中心线与临近的突起82平行，处于相对信号线倾斜45°的方向上。该缝隙76a的中心线相当于缝隙76a的延伸方向。对于缝隙76b也相同，与相邻的突起82a延伸方向平行。此外，与缝隙76b相邻的突起82a，其延伸方向在像素内弯曲成直角。因此，缝隙76b的延伸方向也在像素内弯曲。

从第1、第2基板71、78的法线方向观察，液晶分子84′设置在对于突起82及缝隙76成90°的方向上。而且，液晶分子84′相对于第1、第2基板71、78的法线方向，以突起82及缝隙76为界向着相反的方向倾斜。

在一对第1、第2基板71、78外侧设置一对经过正交偏光方式配置的第1、第2偏光板85、86。从第1、第2基板71、78的法线方向看，第1、第2偏光板85、86的透射轴和突起82方向之间的角度设定成45°。

因此，倾斜的液晶分子84’与第1、第2偏光板85、86的透射轴所成的角度为45°。倾斜的液晶分子84’与第1、第2偏光板85、86的透射轴所成角度为45°时，可以最有效的得到透过第1、第2偏光板85、86的透射光线。

上述MVA方式的液晶显示面板70中具有如下优点，不需要进行取向膜的研磨(rubbing)处理，且通过设置线状的构造物76、82实现取向划分。从而，可以得到宽广的视角和高对比度。而且，由于不需要进行研磨处理，液晶显示面板70的制造变得更加容易。而且，不存在由于研磨处理时的取向膜碎屑所导致的污染，液晶显示面板的可靠性更高。

然而，前述MVA方式的液晶显示面板70中，由于实际的液晶分子的倾斜状态未达到理想的状态，因此不能得到最佳的显示状态。特别是像素电极74的周边部分，液晶分子84’在倾斜时，不只是突起82或缝隙76，还会受到像素电极74的边缘部分的影响，因此容易发生显示不均匀。

图7为以模型显示液晶分子84’的倾斜状态的平面图。像素电极74内的箭头表示液晶分子84’的倾斜方向。该箭头的方向表示，在液晶分子倾斜时，从接近具有突起82的第2基板78的一侧端部，向接近具有像素电极74的第1基板71的一侧端部的方向。

按照相对于突起82或缝隙76向约90°方向倾斜，控制液晶分子84’的方向。而且，将缝隙76或突起82作为边界，在其两侧轮廓部分上方向相反。因此，临近的突起82和缝隙76的相向的轮廓部分上其方向相同。

像素电极74的边缘部分上，液晶分子84’由于受到影响，而相对于边缘向90°方向倾斜。由于像素电极74的边缘相对于缝隙76或突起82不是平行的，因此会给液晶分子84’的倾斜状态带来不良影响。由该边缘部产生的影响根据边缘部附近的缝隙76和突起82的设置位置，相差很大。

例如，图7的区域A1中，缝隙76或突起82附近的箭头方向和边缘部附近的箭头方向相差约45°左右。对此，在区域A2中，缝隙76或突起82附近的箭头方向和边缘部附近的箭头方向相差约135°度左右。因此，区域A2处液晶分子84’的倾斜状态非常混乱，因而，在区域A2中比区域A1更容易发生显示不均匀。

如上所述，现有的MVA方式的液晶显示面板70，由于像素电极74的边缘部在各像素的一端上液晶分子84’的取向混乱。因此，其周边部分上存在色彩杂波的问题。

为了解决这种MVA方式的液晶显示面板上特有的发生取向不良区域的问题，特开2001-083517号公报中阐述了另一种结构。图8为表示液晶显示面板的橡塑的平面图。而且，图9A、图9B为图8的D-D剖面图。图9A表示施加电场前的状态，图9B表示施加电场后的状态。而且，图8、图9A、图9B中，与图5、图6的液晶显示面板70相同的部分用同一符号表示。

液晶显示面板90，在有效像素范围外设置有辅助突起89，与用于控制液晶分子84’取向的突起82形成连续的状态。其他结构与图5、图6的液晶显示面板70的构成完全相同。根据所述MVA方式的液晶显示面板90，减小了因为从像素电极74的边缘部分或临近的像素发出的电场对液晶分子84’带来的影响。因此，可以有效抑制色彩杂波的发生。

而且，在使用液晶显示面板的移动设备中，液晶显示面板的开发不断取得进展。通过同时拥有透射型和反射型的性质的半透射型，可以减少耗电。上述半透射型的液晶显示面板中，也适用上述MVA方式。

特开2004-069767号公报中公开了一种MVA方式的半透射型液晶显示面板。该液晶显示面板，在滤色镜的反射部及透射部的共用电极上分别设置有缝隙。而且，反射部的像素电极和透射部的像素电极旁边设置有开口区域或凸状体，作为划分液晶分子取向的取向装置。

面向数码相机或移动电话等移动设备的显示部分中使用的小型液晶显示面板中，今年对高精细的产品需求不断提高。例如，大小在2.2英寸左右的320×240像素(QVGA)的液晶显示面板正被广泛使用。而且，正在开发分辨率在300ppi以上的2.2英寸左右像素数量640×480像素(VGA)的液晶显示面板。

如上所述小型高精细的液晶显示面板，与40英寸等电视用液晶显示面板等相比，一个像素的尺寸更小。为使在像素中有源元件关闭后仍能保持电压，通常形成有辅助电容。但是，当像素的尺寸变小时，存在很难确保辅助电容的容量的问题。

而且，面向移动设备的液晶显示面板假定在野外或室内使用。因此，多使用同时具有可以高亮度化的透射型液晶显示面板和可以低耗电化的反射型液晶显示面板特点的半透射型液晶显示面板。半透射型液晶显示面板在一个像素内具有反射部和透射部。因此，在上述MVA方式中，形成突起或缝隙来控制液晶分子的取向时，有必要考虑突起或缝隙给显示所带来的影响。因此，存在突起或缝隙配置上的困难。

发明内容

本发明，其目的在于提供一种能够确保足够的辅助电容的同时，又具有良好的显示质量的MVA方式的半透射型液晶显示面板。

为实现上述目的，本发明的液晶显示面板，包括如下部分：

相向设置的一对的第1、第2基板；在第1基板上，通过以矩阵状设置的信号线及扫描线所划分出的像素内，形成反射部和透射部；

设置在第1、第2基板间的电容率各向异性为负的液晶层；

层压于第1、第2基板间的进行了垂直取向处理的取向膜；

设置在第1、第2基板的至少一个上的取向控制部，控制液晶分子的倾斜方向；

未向所述液晶层施加电场时，液晶分子垂直排列，向所述液晶层施加电场时，液晶分子向所述取向控制部所控制的方向倾倒，水平排列；

在上述液晶显示面板中，

在所述反射部的第1基板上，设置辅助电容电极以形成辅助容量；

所述取向控制部是形成在所述反射部的第2基板中央部的突起、形成在所述透射部的第1基板中央部的缝隙、以及形成在所述透射部的第2基板上的除所述反射部侧之外的周围部的突起。

根据如上结构，在MVA方式的半透射型液晶显示面板中，可以确保占据反射部大部分的辅助电容电极。因此，可以拥有足够的辅助容量。另外，对于反射部确保大容量的辅助电容的同时，在反射部还可以对液晶分子进行取向控制。并且，在透射部和反射部的边界附近，可以抑制产生液晶分子之间取向相互交叉而产生的色彩杂波。因此，能够提供显示质量良好的MVA方式的半透射型液晶显示面板。

附图说明

图1为透过滤色镜显示本发明实施例的半透射型液晶显示面板的一个像素的平面简图。

图2为图1中A-A的剖面图。

图3A～3G为透过滤色镜显示本发明另一实施例的半透射型液晶显示面板的一个像素的平面简图。

图4A、4B为表示现有VA方式的液晶显示装置的剖面图。

图5为表示现有MVA方式的液晶显示面板的像素平面图。

图6为图5中C-C的剖面图。

图7为现有的MVA方式的液晶显示面板中，液晶分子的倾斜状态模型示意图。

图8为表示现有的另一MVA方式的液晶显示面板的像素平面图。

图9A、9B为图8中D-D剖面图。

附图中主要部分符号说明：

10、液晶显示面板    11、第1基板         12、栅绝缘膜

13、扫描线          14、信号线          15、像素电极

16、TFT             17、缝隙            19、第2基板

21、滤色镜          22、共用电极        23、41、突起

25、液晶层          31、辅助电容电极    33、层间绝缘膜

34、反射电极        36、切口部

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的实施例进行详细说明。以下所示实施例显示了为使本发明的技术思想更加具体的液晶显示面板的实施例。本发明并不局限于以下所述实施例。

另外，以下的实施例显示了主要用于数码相机、移动电话等面向移动设备的显示部分的小型液晶显示面板。而且，显示了分辨率为300ppi以上的2.2英寸左右像素数量为640×480像素(VGA)的面板或320×240像素(QVGA)。因此，与40英寸等电视用液晶显示面板等相比像素的尺寸要小很多。

图1为透过滤色镜显示本发明一个实施例的半透射型液晶显示面板的像素部分平面简图。而且，图2为图1中A-A的剖面图。

半透射型液晶显示面板10，在其玻璃基板等透明的第1基板11上，通过栅绝缘膜以矩阵状设置有扫描线13和信号线14。扫描线13和信号线14所包围的区域相当于一个像素，该区域内设置有像素电极15。该像素通过中间部划分为反射部和透射部。

透射部的像素电极15的中心部形成有缝隙17，该缝隙17在后面将进行详细说明。扫描线13和信号线14的交叉部分上，形成作为与像素电极15相连接的开关元件的TFT16。反射部的几乎整个部分上设置有，形成于第1基板11上的辅助电容电极。

TFT16的栅极(gate)G与扫描线13相连接。TFT16的源极(source)S与信号线14相连接。TFT16的漏极D通过栅绝缘膜12设置在辅助电容电极31的上部。通过将辅助电容电极31设置在几乎整个反射部上，并保证其尽可能大，从而也可以保证漏极D足够大。因此，可以确保在像素中的辅助电容足够大。

TFT16的表面及栅绝缘膜12的表面上，完整连续地设置有透明的绝缘膜32及层间绝缘膜33。为了保证一定的盒间隙(cell gap)，将坑洼去除平坦地形成层间绝缘膜33的表面。而且，位于反射部的层间绝缘膜33表面为细小的凹凸状态。从而，可以取消定向性，得到漫反射光线。

反射部的层间绝缘膜33的表面上设置有由银、铝等高反射率金属制成的反射电极34。反射电极34的表面及透射部的层间绝缘膜33的表面上设置有由ITO等透明的导电材料制成的像素电极15。像素电极15的表面及缝隙17用经过了垂直取向处理的取向膜18覆盖。而且，反射部的像素电极15和TFT16的漏极D通过接触孔(contact hole)35进行电气连接。

此外，玻璃基板等透明的第2基板19上形成有黑底(black matrix)(图未示)，以划分出各像素。而且，第2基板19上，与各像素对应设置有红(R)、绿(G)、蓝(B)中任意一种颜色的滤色镜21。

滤色镜21由反射部和透射部形成为相同的厚度。反射部的滤色镜21的一部分上，设置有不具滤色镜21的切口部36。反射部上，入射光线在射入时和射出时两次通过滤色镜21。因此，通过设置不具滤色镜21的切口部36可以使反射部的色调与透射部具有相同色调。

滤色镜21上层压有由例如ITO等透明电极构成的共用电极22。共用电极22上形成有特定形状的突起23。另外，在反射部的整个部分，其滤色镜21上层压特定厚度的顶层(topcoat)37。顶层37上形成特定形状的突起41。用经过了垂直取向处理的取向膜24覆盖共用电极22及突起23、41。

在第1、第2基板11、19间夹有电容率各向异性为负的液晶层25。在像素电极15和共用电极22之间未产生电场时，液晶分子由取向膜18、24控制，形成垂直排列。像素电极15和共用电极22之间产生电场时，液晶分子向水平方向倾斜。此时，透射部中的液晶分子由缝隙17或突起23控制，向特定方向倾斜，在一个像素内可以形成多个晶畴。另外，在第1、第2基板11、19的外侧分别设置λ/4的相位差板39、40。

下面，对缝隙17和突起23的形状进行详细说明。缝隙17为，通过光刻法将像素电极15的一部分去除而形成。突起23为，通过光刻法，将由例如丙烯酸树脂等构成的光刻胶形成为特定形状。本实施例中，突起23沿着像素电极15的延伸方向设置在矩形的透射部两侧，与信号线14相对。

缝隙17形成于透射部的像素电极15的中心部分，以使其位于突起23的中间。本实施例中，形成将较粗的“Y”字和上下翻转的“Y”字作为一对并进行组合的形状。而且，反射部的突起41与透射部的缝隙17相同，形成将较粗的“Y”字和上下翻转的“Y”字作为一对并进行组合的形状。

根据上述结构的半透射型液晶显示面板10，与透射部的像素电极15相对的中央部分上实际上不存在突起。因此，不会发生通过透射部的像素电极15的一部分光线被突起吸收。而且，液晶分子相对于液晶显示面板10的法线方向，向与突起23及缝隙垂直的方向倾斜。

此时，液晶分子从第2基板19的突起23向第1基板11的缝隙17倾斜。因此，在像素的端部，突起23和缝隙17交叉的部分上液晶分子的方向变小，例如成45°。因此，降低了色彩杂波，减小了显示不均匀及亮度不均匀，透射部的显示质量更好。

另外，在反射部上，漏极D几乎占据了整个区域。由于漏极D和像素电极15电位相同，因此，即使在像素电极15上设置缝隙，由于漏极的影响而不能控制取向。因此，通过在共用电极22上设置突起41，可以使液晶分子取向于特定方向。

此时，由于突起41设置在反射部的中央部分，因此，液晶分子从第2基板78的突起41向第1基板71的像素端部倾斜。即，通过在反射部中也设置取向控制装置，从而具有MVA方式的特点。

另外，在反射部和透射部之间不存在妨碍液晶分子取向的构件，在透射部和反射部之间发生进行连续取向变化，因此，可以降低色彩杂波，减小显示不均匀和亮度不均匀，得到显示质量良好的MVA方式的半透射型液晶显示面板。并且，从防止亮度降低的观点来看，突起23的宽度接近信号线14的宽度，在平面观察时，从信号线14几乎看不到的大小为佳。

缝隙17、透射部的突起23及反射部的突起41的形状，不仅仅为本实施例中图1所示的形状，可以进行各种变化。例如，图3A所示液晶显示面板，与图1的液晶显示面板相比，缝隙17、突起23、突起41的形状较细。

图3B所示液晶显示面板，与图1的液晶显示面板相比，透射部的缝隙17较细。而且，反射部的突起41在像素电极15的延伸方向上加粗、加长，而在其垂直的方向上设置成较细且短的“十”字形。

图3C所示液晶显示面板，将透射部的缝隙17，在一端分为两股，成为“Y”字形，此Y形状与将倒Y形状，相互不连接地在像素电极15的延伸方向上以相对的形式设置。而且，反射部的突起41设置成在像素电极15的延伸方向上长，而在其垂直方向上短的“十”字形。突起41的粗细在垂直两方向上可以相同。

图3D所示液晶显示面板，与图1的液晶显示面板相比，透射部的缝隙17较细。而且，将反射部的突起41设置成在像素电极的延伸方向加长，在其垂直方向上短的“十”字形。突起41的粗细可以与在垂直两方向上相同。

图3E所示液晶显示面板，与图3D的液晶显示面板相比，透射部的缝隙17较细。而且，与图3A的液晶显示面板相比，反射部的突起41较小。

图3F、图3G所示液晶显示面板，透射部的缝隙17及反射部的突起41在粗细和长度各不相同的像素电极15的延伸方向上设置成长“十”字形。图3F与图3G相比，在像素电极15的延伸方向上延伸的突起41的宽度更宽。而且，由透射部的突起23将除了反射部和透射部的边界之外的周围部包围成“コ”形框。

上述图3A～图3G中记载的半透射型液晶显示面板中，反射部可以具有与现有的MVA方式相同的取向特性。而且，在反射部和透射部之间不存在妨碍液晶分子取向的构件，因此，在透射部和反射部之间发生连续的取向变化。因而降低了色彩杂波，可以得到显示质量良好的半透射型液晶显示面板。

Claims (4)

1. 一种半透射型液晶显示面板，包括：

相向设置的一对第1、第2基板；在第1基板上，通过以矩阵状设置的信号线及扫描线所划分的像素内，形成反射部和透射部；

设置在第1、第2基板间的电容率各向异性为负的液晶层；

层压于第1、第2基板间的进行了垂直取向处理的取向膜；

设置在第1、第2基板中至少一个上的取向控制部，控制液晶分子的倾斜方向；

未向所述液晶层施加电场时，液晶分子垂直排列，向所述液晶层施加电场时，液晶分子向所述取向控制部所控制的方向倾倒，水平排列；

所述半透射型液晶显示面板，其特征在于：

在所述反射部的第1基板上，设置辅助电容电极形成辅助容量；

所述取向控制部是形成在所述反射部的第2基板中央部的突起、形成在所述透射部的第1基板中央部的缝隙、以及形成在所述透射部的第2基板上的除所述反射部侧之外的周围部的突起。

2. 如权利要求1所述的半透射型液晶显示面板，其特征在于：

所述缝隙或者第2基板中央部的所述突起，至少具有一个分叉部分。

3. 如权利要求1所述的半透射型液晶显示面板，其特征在于：

所述透射部的第2基板上的周围部的所述突起，在俯视观察时，其在与所述信号线重叠的位置上沿着所述信号线延伸。

4. 如权利要求1所述的半透射型液晶显示面板，其特征在于：

所述反射部和所述透射部中，液晶层的厚度不同。

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