JP2002023170A - Liquid crystal display device - Google Patents
Liquid crystal display deviceInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置に関
するものであり、特に、柱状スペーサーがTFT素子の
チャンネル上に設けられた液晶表示装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly to a liquid crystal display device having a columnar spacer provided on a channel of a TFT element.
【0002】[0002]
【従来の技術】液晶表示装置はTVへの展開により、T
V向け仕様として高輝度、高色純度、高コントラストの
液晶表示装置が要望され、特に、高色純度への要望が更
に高まりつつある。このような要望を満たすため、輝度
を高めるには、例えば、バックライトの輝度を高くして
液晶表示装置を高輝度のものとし、また、色純度を高め
るには、例えば、用いるカラ−フィルタの膜厚を厚くし
て液晶表示装置を高色純度のものとしている2. Description of the Related Art Liquid crystal display devices have been developed to TVs,
A liquid crystal display device having high luminance, high color purity, and high contrast has been demanded as a specification for V, and in particular, demand for high color purity has been further increasing. In order to satisfy such demands, to increase the luminance, for example, to increase the luminance of the backlight to increase the liquid crystal display device, and to increase the color purity, for example, to increase the color filter used, The liquid crystal display device has high color purity by increasing the film thickness
【0003】しかし、カラ−フィルタの膜厚を厚くする
と明度が減少したものとなるので、この減少分をバック
ライトの輝度を高くして補償することがなされている。
このように、液晶表示装置内に入射するバックライトの
輝度を高くして、液晶表示装置の輝度を高く、また色純
度を高くすると、カラ−フィルタのブラックマトリック
ス表面や透明電極(ITO)表面からの反射光が、TF
T素子のチャンネル部に入射し、TFT素子のオフ電流
を増加させ液晶表示装置の画面にチラツキが発生すると
いった問題がある。[0003] However, when the thickness of the color filter is increased, the brightness decreases, and the reduction is compensated for by increasing the luminance of the backlight.
As described above, by increasing the luminance of the backlight incident on the liquid crystal display device to increase the luminance of the liquid crystal display device and increasing the color purity, the luminance of the backlight increases from the surface of the black matrix of the color filter and the surface of the transparent electrode (ITO). Reflected light is TF
There is a problem that the light enters the channel portion of the T element and the off-state current of the TFT element increases, causing flicker on the screen of the liquid crystal display device.
【0004】図2は、TFT素子を駆動素子として用い
た液晶表示装置の一例を模式的に示した部分断面図であ
る。図2に示すように、液晶表示装置(50)は、カラ
−フィルタ(20)、液晶(11)、ビーズスペーサー
(12)、対向基板(30)で構成されている。カラ−
フィルタ(20)は、透明基板(21)上にブラックマ
トリックス(22)、着色層(23)、透明電極(2
4)が形成されたものであり、また、対向基板(30)
は、透明基板(31)上にTFT素子(32)、画素電
極(33)が形成されたものである。FIG. 2 is a partial cross-sectional view schematically showing one example of a liquid crystal display device using a TFT element as a driving element. As shown in FIG. 2, the liquid crystal display device (50) includes a color filter (20), a liquid crystal (11), a bead spacer (12), and a counter substrate (30). Color
The filter (20) includes a black matrix (22), a colored layer (23), and a transparent electrode (2) on a transparent substrate (21).
4) is formed, and the counter substrate (30)
Is formed by forming a TFT element (32) and a pixel electrode (33) on a transparent substrate (31).
【0005】ブラックマトリックス(22)は、透明基
板(21)上にクロム(Cr)、酸化クロム(Cr
OX )などの金属、もしくは金属化合物を薄膜状に成膜
し、成膜された薄膜上に、例えば、ポジ型のフォトレジ
ストを用いてエッチングレジストパターンを形成し、次
に、成膜された金属薄膜の露出部分のエッチング及びエ
ッチングレジストパターンの剥膜を行いブラックマトリ
ックスとして形成されたものである。また、透明電極
(24)は、ITO(Indium Tin Oxid
e)などを用いて成膜されたものである。[0005] A black matrix (22) is composed of chromium (Cr) and chromium oxide (Cr) on a transparent substrate (21).
O X) metals such as, or metal compound is deposited as a thin film, in the formed thin film, for example, to form an etching resist pattern using the positive photoresist, then, it was deposited The exposed portion of the metal thin film is etched and the etching resist pattern is stripped to form a black matrix. The transparent electrode (24) is made of ITO (Indium Tin Oxid).
e) and the like.
【0006】液晶表示装置(50)後方のバックライト
(40)からの照明光(I)は、対向基板(30)、液
晶(11)、カラ−フィルタ(20)を通過し、液晶表
示装置(50)の前方に射出するが、照明光(I)の一
部は、透明電極(24)表面及びブラックマトリックス
(22)表面で反射され、その反射光(R)がTFT素
子のチャンネル部(A)に入射する。この反射光(R)
が強いと、すなわち、前記のように、輝度を高めるため
にバックライトの輝度を高くしたり、また、色純度を高
めることによる明度の減少を補償するためにバックライ
トの輝度を高くしたりして、反射光(R)が強くなる
と、TFT素子に施されている遮光では対応しきれず
に、TFT素子のオフ電流を増加させ液晶表示装置の画
面にチラツキを発生させることになる。Illumination light (I) from the backlight (40) behind the liquid crystal display (50) passes through the counter substrate (30), the liquid crystal (11), and the color filter (20), and then passes through the liquid crystal display (50). 50), a part of the illumination light (I) is reflected on the surface of the transparent electrode (24) and the surface of the black matrix (22), and the reflected light (R) is transmitted to the channel portion (A) of the TFT element. ). This reflected light (R)
Is strong, that is, as described above, the brightness of the backlight is increased to increase the brightness, and the brightness of the backlight is increased to compensate for the decrease in brightness due to the increase in color purity. If the reflected light (R) becomes strong, the off-current of the TFT element increases, and the flicker is generated on the screen of the liquid crystal display device, because the light blocking applied to the TFT element cannot cope with it.
【0007】このような透明電極(24)表面やブラッ
クマトリックス(22)表面からの強い反射光を避ける
ために、例えば、ブラックマトリックス(22)におい
ては、クロム(Cr)、酸化クロム(CrOX )などの
金属に代えて、反射率を低下させた多層の金属薄膜、或
いは黒色樹脂膜を使用することが提案されているが、こ
れらは高価であるといった問題がある。In order to avoid strong reflected light from the surface of the transparent electrode (24) or the surface of the black matrix (22), for example, in the black matrix (22), chromium (Cr) and chromium oxide (CrO x ) are used. It has been proposed to use a multilayer metal thin film having a reduced reflectance or a black resin film in place of such a metal, but these have a problem that they are expensive.
【0008】また一方、液晶表示装置は、図2に示すよ
うに対向基板(30)とカラ−フィルタ(20)の基板
間にギャップを形成するために、ビーズスペーサー(1
2)と呼ばれるガラス又は合成樹脂の透明球状体粒子
(ビーズ)を散布している。このビーズスペーサーは透
明な粒子であることから、画素内に液晶と一諸にビーズ
スペーサーが入っていると、黒色表示時にビーズスペー
サーを介して光が漏れてしまい、また液晶材料が封入さ
れている基板間にビーズスペーサーが存在することによ
って、ビーズスペーサー近傍の液晶分子の配列が乱さ
れ、この部分で光漏れを生じ、コントラストが低下し表
示品質に悪影響を及ぼす、などの問題を有している。On the other hand, as shown in FIG. 2, the liquid crystal display device has a bead spacer (1) for forming a gap between the opposing substrate (30) and the color filter (20).
Glass or synthetic resin transparent spherical particles (beads) referred to as 2) are dispersed. Since these bead spacers are transparent particles, if a bead spacer is contained in the pixel with the liquid crystal, light leaks through the bead spacer during black display, and the liquid crystal material is sealed. The presence of the bead spacer between the substrates disturbs the alignment of the liquid crystal molecules near the bead spacer, causing light leakage at this portion, lowering the contrast and adversely affecting the display quality. .
【0009】また、大画面の液晶表示装置においては、
ビーズスペーサーの均一な密度での散布が難しく基板間
にギャップを均一に保って良好な表示品質の大画面液晶
表示装置を製造することが困難なものとなっている。ま
た、高品位の液晶表示装置においては、表示画素部に散
布されたビーズスペーサーによる光の漏れにより表示の
コントラストの低下を招き高品位液晶表示装置を製造す
ることが困難なものとなっている。In a large-screen liquid crystal display device,
It is difficult to disperse the bead spacers at a uniform density, and it is difficult to manufacture a large-screen liquid crystal display device having good display quality while maintaining a uniform gap between substrates. Further, in a high-quality liquid crystal display device, light leakage due to bead spacers scattered in a display pixel portion causes a decrease in display contrast, which makes it difficult to manufacture a high-quality liquid crystal display device.
【0010】[0010]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、高輝度、高
色純度、高コントラストといった液晶表示装置に対する
要望に対応する際の、上記問題を解決するためになされ
たものであり、輝度を高めるためにバックライトの輝度
を高くしたり、また、色純度を高めることによる明度の
減少を補償するためにバックライトの輝度を高くしたり
しても、TFT素子のオフ電流を増加させ液晶表示装置
の画面にチラツキを発生させることのない、且つ高コン
トラスト、大画面高品位、すなわち、高輝度、高色純
度、高コントラストな大画面高品位であってTV用とし
て好適な液晶表示装置を提供することを課題とするもの
である。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems in responding to demands for a liquid crystal display device such as high brightness, high color purity, and high contrast. Therefore, even if the brightness of the backlight is increased, or the brightness of the backlight is increased to compensate for the decrease in brightness due to the enhancement of color purity, the off-state current of the TFT element is increased and the Provided is a liquid crystal display device which does not cause flicker on the screen and has high contrast and large screen high quality, that is, high brightness, high color purity and high contrast and large screen high quality and suitable for TV. That is the task.
【0011】[0011]
【課題を解決するための手段】本発明は、柱状スペーサ
ーが設けられた液晶表示装置において、柱状スペーサー
が遮光性を有する材料を用いてTFT素子のチャンネル
上に設けられたことを特徴とする液晶表示装置である。According to the present invention, there is provided a liquid crystal display device provided with a columnar spacer, wherein the columnar spacer is provided on a channel of a TFT element using a material having a light-shielding property. A display device.
【0012】また、本発明は、上記発明による液晶表示
装置において、前記柱状スペーサーの抵抗率が1010Ω
cm以上であることを特徴とする液晶表示装置である。The present invention also provides the liquid crystal display device according to the present invention, wherein the columnar spacer has a resistivity of 10 10 Ω.
cm or more.
【0013】また、本発明は、上記発明による液晶表示
装置において、前記柱状スペーサーの可視領域における
光学濃度が膜厚1μm当たり1.0〜3.5であること
を特徴とする液晶表示装置である。Further, the present invention is the liquid crystal display device according to the present invention, wherein the optical density of the columnar spacer in the visible region is 1.0 to 3.5 per 1 μm of film thickness. .
【0014】[0014]
【発明の実施の形態】以下に本発明による液晶表示装置
を、その実施形態に基づいて説明する。図1は、本発明
による液晶表示装置の一実施例を模式的に示した部分断
面図である。図1に示すように、液晶表示装置(10)
は、カラ−フィルタ(20)、液晶(11)、柱状スペ
ーサー(13)、対向基板(30)で構成されている。
カラ−フィルタ(20)は、透明基板(21)上にブラ
ックマトリックス(22)、着色層(23)、透明電極
(24)が形成されたものであり、また、対向基板(3
0)は、透明基板(31)上にTFT素子(32)、画
素電極(33)が形成されたものである。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a liquid crystal display device according to the present invention will be described based on its embodiments. FIG. 1 is a partial cross-sectional view schematically showing one embodiment of the liquid crystal display device according to the present invention. As shown in FIG. 1, the liquid crystal display device (10)
Is composed of a color filter (20), a liquid crystal (11), a columnar spacer (13), and a counter substrate (30).
The color filter (20) has a black matrix (22), a colored layer (23), and a transparent electrode (24) formed on a transparent substrate (21).
No. 0) is one in which a TFT element (32) and a pixel electrode (33) are formed on a transparent substrate (31).
【0015】ブラックマトリックス(22)は、透明基
板(21)上にクロム(Cr)、酸化クロム(Cr
OX )などの金属、もしくは金属化合物を薄膜状に成膜
し、成膜された薄膜上に、例えば、ポジ型のフォトレジ
ストを用いてエッチングレジストパターンを形成し、次
に、成膜された金属薄膜の露出部分のエッチング及びエ
ッチングレジストパターンの剥膜を行いブラックマトリ
ックスとして形成されたものである。また、透明電極
(24)は、ITO(Indium Tin Oxid
e)などを用いて成膜されたものである。The black matrix (22) is composed of chromium (Cr) and chromium oxide (Cr) on a transparent substrate (21).
O X) metals such as, or metal compound is deposited as a thin film, in the formed thin film, for example, to form an etching resist pattern using the positive photoresist, then, it was deposited The exposed portion of the metal thin film is etched and the etching resist pattern is stripped to form a black matrix. The transparent electrode (24) is made of ITO (Indium Tin Oxid).
e) and the like.
【0016】液晶表示装置(10)後方のバックライト
(40)からの照明光(I)は、対向基板(30)、液
晶(11)、カラ−フィルタ(20)を通過し、液晶表
示装置(10)の前方に射出する。また、照明光(I)
の一部は、透明電極(24)表面及びブラックマトリッ
クス(22)表面で反射されるが、TFT素子(32)
のチャンネル部(A)上に柱状スペーサー(13)が設
けられているので、反射光(R)はTFT素子のチャン
ネル部(A)に入射しない。柱状スペーサー(13)
は、遮光性の材料を用いて形成されているので、バック
ライトの輝度を高くしても、TFT素子のオフ電流を増
加させることはなく、液晶表示装置の画面にチラツキを
発生させることがない。Illumination light (I) from the backlight (40) behind the liquid crystal display (10) passes through the counter substrate (30), the liquid crystal (11), and the color filter (20), and then passes through the liquid crystal display (10). Inject in front of 10). The illumination light (I)
Is reflected on the surface of the transparent electrode (24) and the surface of the black matrix (22).
Since the columnar spacer (13) is provided on the channel portion (A), the reflected light (R) does not enter the channel portion (A) of the TFT element. Columnar spacer (13)
Is formed using a light-shielding material, so that even if the brightness of the backlight is increased, the off-state current of the TFT element is not increased, and no flicker is generated on the screen of the liquid crystal display device. .
【0017】柱状スペーサー(13)を形成する遮光性
の材料としては、TFT素子を構成するα−Siが有す
る感光度の、少なくとも最大値である600〜700n
mの領域の光を吸収するものを用いるが、例えば、黒色
顔料を含有させた樹脂が用いられる。また、柱状スペー
サー(13)は、高抵抗率であるとショートなどの発生
を防ぐことができるので、抵抗率は1011Ωcm〜10
13Ωcmが好適である。The light-shielding material for forming the columnar spacers (13) may be at least 600 to 700 n, which is at least the maximum value of the sensitivity of α-Si constituting the TFT element.
A material that absorbs light in the region m is used. For example, a resin containing a black pigment is used. In addition, since the columnar spacer (13) can prevent the occurrence of a short circuit or the like if it has a high resistivity, the resistivity is 10 11 Ωcm to 10 11 Ωcm.
13 Ωcm is preferred.
【0018】[0018]
【実施例】以下に、本発明の実施例を挙げて詳細に説明
する。 <実施例1>α−Siを用いたTFT素子で構成される
TFTアレイ上に、高抵抗率黒色フォトレジストを膜厚
3.6μmで塗布した。この高抵抗率黒色フォトレジス
トの色素には高抵抗率カーボン系顔料を用いた。次に、
露光・現像し、各TFT素子のチャンネル部上に10×
20μmのパターンを形成し、遮光性のある柱状スペー
サーを形成した。この柱状スペーサーの抵抗率は約5×
1012Ωcmであり、この時の柱状スペーサーの光学濃
度は膜厚1μm当たり1.5であった。The present invention will be described below in detail with reference to examples. Example 1 A high-resistivity black photoresist was applied to a thickness of 3.6 μm on a TFT array composed of TFT elements using α-Si. A high-resistivity carbon-based pigment was used as the dye of the high-resistivity black photoresist. next,
Exposure and development, 10x on each TFT element channel
A 20 μm pattern was formed, and a light-shielding columnar spacer was formed. The resistivity of this columnar spacer is about 5 ×
A 10 12 [Omega] cm, the optical density of the columnar spacers at this time was 1.5 per a film thickness 1 [mu] m.
【0019】次に、この柱状スペーサーを形成したTF
Tアレイをカラーフィルタと貼り合わせ液晶を封入し、
液晶表示装置を作製した。得られた液晶表示装置を10
×103 カンデラの高輝度バックライトを用いて表示し
たところ、TFT素子への光モレによる液晶表示装置の
画面にチラツキはなく、高輝度、高色純度、高コントラ
ストな高品位液晶表示装置であった。Next, the TF having the columnar spacer formed thereon
The T array is attached to the color filter and the liquid crystal is sealed.
A liquid crystal display device was manufactured. The obtained liquid crystal display device was
When the image was displayed using a high-brightness backlight of × 10 3 candela, there was no flicker on the screen of the liquid crystal display device due to light leakage on the TFT element, and the display device was a high-quality liquid crystal display device with high brightness, high color purity and high contrast. Was.
【0020】<実施例2>対角20インチのカラーフィ
ルタと対角20インチのTFTアレイを用いて大画面液
晶表示装置を作製した。まづ、カラーフィルタ上に遮光
性のある柱状スペーサーを形成した。この柱状スペーサ
ーを形成した位置は、対向するTFTアレイを構成する
TFT素子のチャンネル部の位置に対応した位置とし
た。使用した高抵抗率黒色フォトレジストの色素にはT
iO系顔料を用いた。カラーフィルタ上に形成した柱状
スペーサーの高さは、液晶表示装置の所望するセルギャ
ップ及びTFT素子の高さを考慮して2.8μm、大き
さは15×20μmのものであった。また、この柱状ス
ペーサーの抵抗率は約3.5×1013Ωcmであり、こ
の時の柱状スペーサーの光学濃度は膜厚1μm当たり
2.0であった。Example 2 A large-screen liquid crystal display device was manufactured using a 20-inch diagonal color filter and a 20-inch diagonal TFT array. First, a light-shielding columnar spacer was formed on the color filter. The position where the columnar spacer was formed was a position corresponding to the position of the channel portion of the TFT element constituting the opposed TFT array. The dye of the high-resistivity black photoresist used was T
An iO-based pigment was used. The height of the columnar spacer formed on the color filter was 2.8 μm in consideration of the desired cell gap of the liquid crystal display and the height of the TFT element, and the size was 15 × 20 μm. The resistivity of the columnar spacer was about 3.5 × 10 13 Ωcm, and the optical density of the columnar spacer was 2.0 per μm of film thickness.
【0021】次に、この柱状スペーサーを形成したカラ
ーフィルタとTFTアレイをアライメントして、TFT
素子のチャンネル部に柱状スペーサーが一致するように
して貼り合わせ液晶を封入し、液晶表示装置を作製し
た。得られた液晶表示装置を10×103 カンデラの高
輝度バックライトを用いて表示したところ、TFT素子
への光モレによる液晶表示装置の画面にチラツキはな
く、高輝度、高色純度、高コントラストな高品位大画面
液晶表示装置であった。Next, the color filter on which the columnar spacers are formed is aligned with the TFT array, and the TFTs are aligned.
A liquid crystal was bonded together so that the columnar spacer was aligned with the channel portion of the device, and a liquid crystal display device was manufactured. When the obtained liquid crystal display device was displayed using a high-brightness backlight of 10 × 10 3 candela, there was no flicker on the screen of the liquid crystal display device due to light leakage on the TFT element, and high brightness, high color purity, and high contrast were observed. High quality large screen liquid crystal display device.
【0022】[0022]
【発明の効果】本発明は、柱状スペーサーが遮光性を有
する材料を用いてTFT素子のチャンネル上に設けられ
た液晶表示装置であるので、バックライトの輝度を高く
しても、TFT素子のオフ電流を増加させ液晶表示装置
の画面にチラツキを発生させることのない、高輝度、高
色純度、高コントラストな大画面高品位液晶表示装置と
なる。The present invention is a liquid crystal display device in which a columnar spacer is provided on a channel of a TFT element using a material having a light-shielding property. Therefore, even if the luminance of the backlight is increased, the TFT element is turned off. A large-screen high-quality liquid crystal display device with high luminance, high color purity, and high contrast without increasing the current and causing flicker on the screen of the liquid crystal display device.
【0023】また、本発明は、上記柱状スペーサーの抵
抗率が1010Ωcm以上であるので、バックライトの輝
度を高くしても、TFT素子のオフ電流を増加させ液晶
表示装置の画面にチラツキを発生させることのない、且
つショートなどの発生を防ぐことができる高輝度、高色
純度、高コントラストな大画面高品位液晶表示装置とな
る。Further, according to the present invention, since the resistivity of the columnar spacer is 10 10 Ωcm or more, even if the luminance of the backlight is increased, the off-state current of the TFT element is increased and the screen of the liquid crystal display device is flickered. A large-screen high-quality liquid crystal display device with high luminance, high color purity, and high contrast that does not generate and can prevent generation of a short circuit or the like is provided.
【0024】また、本発明は、上記柱状スペーサーの可
視領域における光学濃度が膜厚1μm当たり1.0〜
3.5であるので、十分に遮光性を有する柱状スペーサ
ーであり、バックライトの輝度を高くしても、TFT素
子のオフ電流を増加させ液晶表示装置の画面にチラツキ
を発生させることのない、高輝度、高色純度、高コント
ラストな大画面高品位液晶表示装置となる。Further, according to the present invention, the optical density of the columnar spacer in the visible region is 1.0 to 1.0 μm per film thickness.
Since it is 3.5, it is a columnar spacer having a sufficient light-shielding property. Even if the luminance of the backlight is increased, the off-state current of the TFT element is not increased and flicker does not occur on the screen of the liquid crystal display device. A large-screen high-quality liquid crystal display device with high luminance, high color purity, and high contrast is obtained.
【図1】本発明による液晶表示装置の一実施例を模式的
に示した部分断面図である。FIG. 1 is a partial sectional view schematically showing one embodiment of a liquid crystal display device according to the present invention.
【図2】TFT素子を駆動素子として用いた液晶表示装
置の一例を模式的に示した部分断面図である。FIG. 2 is a partial cross-sectional view schematically showing one example of a liquid crystal display device using a TFT element as a driving element.
10…本発明による液晶表示装置 11…液晶 12…ビーズスペーサー 13…柱状スペーサー 20…カラーフィルタ 21、31…透明基板 22…ブラックマトリックス 23…着色層 24…透明電極 30…対向基板 32…TFT素子 33…画素電極 40…バックライト 50…液晶表示装置 A…チャンネル部 I…照明光 R…反射光 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Liquid crystal display device by this invention 11 ... Liquid crystal 12 ... Bead spacer 13 ... Column spacer 20 ... Color filter 21, 31 ... Transparent substrate 22 ... Black matrix 23 ... Colored layer 24 ... Transparent electrode 30 ... Counter substrate 32 ... TFT element 33 ... pixel electrode 40 ... backlight 50 ... liquid crystal display device A ... channel part I ... illumination light R ... reflected light
Claims (3)
において、柱状スペーサーが遮光性を有する材料を用い
てTFT素子のチャンネル上に設けられたことを特徴と
する液晶表示装置。1. A liquid crystal display device provided with a columnar spacer, wherein the columnar spacer is provided on a channel of a TFT element using a material having a light-shielding property.
m以上であることを特徴とする請求項1記載の液晶表示
装置。2. The columnar spacer has a resistivity of 10 10 Ωc.
2. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein m is not less than m.
学濃度が膜厚1μm当たり1.0〜3.5であることを
特徴とする請求項1、又は請求項2記載の液晶表示装
置。3. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the optical density of the columnar spacer in the visible region is 1.0 to 3.5 per 1 μm of film thickness.
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Cited By (12)
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