JP2007058046A - Liquid crystal display device - Google Patents

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Junichi Kobayashi
淳一 小林
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Japan Display Central Inc
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Toshiba Matsushita Display Technology Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a liquid crystal display device capable of achieving thinning and reduction in cost and improving the display quality of reflective display. <P>SOLUTION: The liquid crystal display device is provided with a liquid crystal display panel LPN, having a liquid crystal layer held between a pair disposed opposite each other, an optical element POL2 provided on the outer surface on the side of an opposite substrate CT of the liquid crystal panel LPN and including a single polarizer and a single retardation plate, and a color filter layer 34 provided on the inner surface of the liquid crystal panel LPN corresponding to each pixel. The color filter layer 34 includes a first colored resin CF1 disposed on a reflective part PR of a red pixel PXR, a second colored resin CF2 disposed on a reflective part PR of a green pixel PXG, a third colored resin CF3 disposed on a reflective part PR of a blue pixel PXB, and a fourth colored resin CF4 disposed commonly on the reflective parts of the red pixel, the green pixel, and the blue pixel and having a transmittance peak at a green wavelength. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

この発明は、液晶表示装置に係り、特に、少なくとも外光を反射することによって画像を表示する反射部を備えた液晶表示装置に関する。   The present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly to a liquid crystal display device including a reflection unit that displays an image by reflecting at least external light.

反射部及び透過部を備えた半透過型液晶表示装置は、暗所においては、画素内の透過部を利用してバックライト光を選択的に透過することによって画像を表示する透過型液晶表示装置として機能し、明所においては、画素内の反射部を利用して外光を選択的に反射することによって画像を表示する反射型液晶表示装置として機能する。これにより、消費電力を大幅に低減することができるメリットがある。   A transflective liquid crystal display device including a reflective portion and a transmissive portion is a transmissive liquid crystal display device that displays an image by selectively transmitting backlight light using a transmissive portion in a pixel in a dark place. In a bright place, it functions as a reflective liquid crystal display device that displays an image by selectively reflecting external light using a reflection portion in a pixel. Thereby, there exists a merit which can reduce power consumption significantly.

カラー表示タイプの半透過型液晶表示装置は、各画素に対応してカラーフィルタ層を備えている。すなわち、このような液晶表示装置は、赤色画素の反射部及び透過部に透過光が赤色を呈する赤色樹脂を備え、緑色画素の反射部及び透過部に透過光が緑色を呈する緑色樹脂を備え、青色画素の反射部及び透過部に透過光が青色を呈する青色樹脂を備えている。   A color display type transflective liquid crystal display device includes a color filter layer corresponding to each pixel. That is, such a liquid crystal display device includes a red resin in which the transmitted light exhibits red in the reflective portion and the transmissive portion of the red pixel, and a green resin in which the transmitted light exhibits green in the reflective portion and the transmissive portion of the green pixel, The blue pixel is provided with a blue resin whose transmitted light exhibits a blue color at the reflection portion and the transmission portion of the blue pixel.

特に、反射部を利用して画像を表示する際には、外光が外部から液晶表示パネルに入射する際及び反射部による反射によって液晶表示パネルから外部に出射する際にカラーフィルタ層を通過する。このため、反射部を利用して表示される画像の色味が濃くなる(あるいは透過率が低くなる)。そこで、カラーフィルタ層に開口部を設け、その部分にほぼ無色の透明樹脂を埋め込むことが提案されている。しかしながら、このような構成では、反射部において白色を表示した際に、黄色味を呈するため、その改善の目的で、赤色画素及び緑色画素の開口部に透明樹脂に代えて青色樹脂を埋め込む技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
特開2004−191646号公報
In particular, when an image is displayed using the reflection portion, the light passes through the color filter layer when external light is incident on the liquid crystal display panel from the outside and when the light is emitted from the liquid crystal display panel due to reflection by the reflection portion. . For this reason, the color of the image displayed using a reflection part becomes dark (or the transmittance | permeability becomes low). Therefore, it has been proposed to provide an opening in the color filter layer and to embed a substantially colorless transparent resin in that portion. However, in such a configuration, when white is displayed on the reflecting portion, yellow color is exhibited. Therefore, for the purpose of improvement, there is a technique in which a blue resin is embedded in the openings of the red pixel and the green pixel instead of the transparent resin. It has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
JP 2004-191646 A

この発明は、上述した問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、薄型化及び低コスト化が実現できるとともに、反射表示の表示品位を改善することが可能な液晶表示装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a liquid crystal display device capable of realizing a reduction in thickness and cost and improving the display quality of reflective display. There is.

この発明の態様による液晶表示装置は、互いに対向して配置された一対の基板間に液晶層を保持した液晶表示パネルと、この液晶表示パネルが有するマトリクス状に配置された複数の画素の反射部と、この反射部に入射する光の入射面に対応する前記液晶表示パネルの一方の外面に設けられ、単一の偏光板、及び、前記偏光板と前記液晶表示パネルとの間に配置され前記偏光板を透過した直線偏光を楕円偏光に変換する単一の位相差板、を含む光学素子と、各画素に対応して前記液晶表示パネルの内面に設けられ、赤色画素の反射部に配置された第1着色樹脂、緑色画素の反射部に配置された第2着色樹脂、青色画素の反射部に配置された第3着色樹脂、からなるカラーフィルタ層と、を具備し、赤色画素、緑色画素、及び、青色画素の前記反射部に共通に配置され緑色波長に透過率のピークをもつ第4着色樹脂を有することを特徴とする。   A liquid crystal display device according to an aspect of the present invention includes a liquid crystal display panel in which a liquid crystal layer is held between a pair of substrates disposed to face each other, and a reflective portion of a plurality of pixels arranged in a matrix included in the liquid crystal display panel And provided on one outer surface of the liquid crystal display panel corresponding to an incident surface of light incident on the reflecting portion, and disposed between a single polarizing plate and the polarizing plate and the liquid crystal display panel. An optical element that includes a single retardation plate that converts linearly polarized light that has passed through the polarizing plate into elliptically polarized light, and an inner surface of the liquid crystal display panel that corresponds to each pixel, and is disposed on the reflective portion of the red pixel. And a color filter layer comprising a first colored resin, a second colored resin disposed in the reflective portion of the green pixel, and a third colored resin disposed in the reflective portion of the blue pixel, and a red pixel and a green pixel And the blue pixel And having a disposed in common to morphism portion fourth colored resin having a peak of transmittance in a green wavelength.

この発明によれば、薄型化及び低コスト化が実現できるとともに、反射表示の表示品位を改善することが可能な液晶表示装置を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a liquid crystal display device capable of realizing a reduction in thickness and cost and improving the display quality of reflective display.

以下、この発明の一実施の形態に係る液晶表示装置について図面を参照して説明する。なお、ここでは、液晶表示装置として、1画素内に外光を選択的に反射することによって画像を表示する反射部とバックライト光を選択的に透過することによって画像を表示する透過部とを有する半透過型液晶表示装置を例に説明するが、表示領域の一部に反射部が設けられた部分反射型液晶表示装置など、表示領域の少なくとも一部に反射部を備えた液晶表示装置であれば、以下に説明する実施の形態に基づき、同様の効果が得られるものである。   A liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. Here, as a liquid crystal display device, a reflection unit that displays an image by selectively reflecting external light within one pixel and a transmission unit that displays an image by selectively transmitting backlight light are provided. An example of a transflective liquid crystal display device having a reflective portion is provided in the display region, such as a partially reflective liquid crystal display device in which a reflective portion is provided in a portion of the display region. If there is, the same effect can be obtained based on the embodiment described below.

図1及び図2に示すように、液晶表示装置は、アクティブマトリクスタイプのカラー液晶表示装置であって、液晶表示パネルLPNを備えている。この液晶表示パネルLPNは、アレイ基板(第1基板)ARと、アレイ基板ARと互いに対向して配置された対向基板(第2基板)CTと、これらアレイ基板ARと対向基板CTとの間に保持された液晶層LQを備えて構成されている。   As shown in FIGS. 1 and 2, the liquid crystal display device is an active matrix type color liquid crystal display device and includes a liquid crystal display panel LPN. The liquid crystal display panel LPN includes an array substrate (first substrate) AR, a counter substrate (second substrate) CT arranged opposite to the array substrate AR, and between the array substrate AR and the counter substrate CT. The liquid crystal layer LQ that is held is provided.

また、この液晶表示装置は、液晶表示パネルLPNの一方の外面(すなわちアレイ基板ARの液晶層LQを保持する面とは反対の外面)に設けられた第1光学素子POL1、及び、液晶表示パネルLPNの他方の外面(すなわち対向基板CTの液晶層LQを保持する面とは反対の外面;反射部に入射する光の入射面に対応する)に設けられた第2光学素子POL2を備えている。さらに、この液晶表示装置は、第1光学素子POL1側から液晶表示パネルLPNを照明するバックライトユニットBLを備えている。   In addition, the liquid crystal display device includes a first optical element POL1 provided on one outer surface of the liquid crystal display panel LPN (that is, the outer surface opposite to the surface holding the liquid crystal layer LQ of the array substrate AR), and the liquid crystal display panel. A second optical element POL2 provided on the other outer surface of the LPN (that is, the outer surface opposite to the surface holding the liquid crystal layer LQ of the counter substrate CT; corresponding to the incident surface of light incident on the reflecting portion) is provided. . Further, the liquid crystal display device includes a backlight unit BL that illuminates the liquid crystal display panel LPN from the first optical element POL1 side.

液晶表示パネルLPNは、画像を表示する表示領域DSPを備えている。表示領域DSPは、m×n個のマトリクス状に配置された複数の画素PXによって構成されている。各画素PXは、外光を選択的に反射することによって画像を表示する反射部PRと、バックライトユニットBLからのバックライト光を選択的に透過することによって画像を表示する透過部PTを有している。   The liquid crystal display panel LPN includes a display area DSP that displays an image. The display area DSP is composed of a plurality of pixels PX arranged in an mxn matrix. Each pixel PX has a reflection part PR that displays an image by selectively reflecting external light and a transmission part PT that displays an image by selectively transmitting backlight light from the backlight unit BL. is doing.

アレイ基板ARは、ガラス板などの光透過性を有する絶縁基板10を用いて形成されている。すなわち、このアレイ基板ARは、表示領域DSPにおいて、画素毎に配置されたm×n個の画素電極EP、これら画素電極EPの行に沿ってそれぞれ形成されたn本の走査線Y(Y1〜Yn)、これら画素電極EPの列に沿って形成されたm本の信号線X(X1〜Xm)、各々走査線Y及び信号線Xの交差位置近傍に画素毎に配置されたm×n個のスイッチング素子Wなどを有している。   The array substrate AR is formed using an insulating substrate 10 having optical transparency such as a glass plate. That is, the array substrate AR includes m × n pixel electrodes EP arranged for each pixel in the display region DSP, and n scanning lines Y (Y1 to Y1) respectively formed along the rows of the pixel electrodes EP. Yn), m signal lines X (X1 to Xm) formed along the columns of the pixel electrodes EP, m × n arranged for each pixel in the vicinity of the intersection position of the scanning line Y and the signal line X, respectively. Switching element W and the like.

n本の走査線Yは、アレイ基板AR上または外部回路基板上に配置された走査線ドライバYDに接続されている。m本の信号線Xは、アレイ基板AR上または外部回路基板上に配置された信号線ドライバXDに接続されている。   The n scanning lines Y are connected to a scanning line driver YD disposed on the array substrate AR or the external circuit substrate. The m signal lines X are connected to a signal line driver XD arranged on the array substrate AR or the external circuit board.

アレイ基板ARにおいて、各スイッチング素子Wは、例えばNチャネル薄膜トランジスタであり、絶縁基板10上に配置されたポリシリコン半導体層12を有している。ポリシリコン半導体層12は、チャネル領域12Cを挟んだ両側にそれぞれソース領域12S及びドレイン領域12Dを有している。このポリシリコン半導体層12は、ゲート絶縁膜14によって覆われている。   In the array substrate AR, each switching element W is, for example, an N-channel thin film transistor, and has a polysilicon semiconductor layer 12 disposed on the insulating substrate 10. The polysilicon semiconductor layer 12 has a source region 12S and a drain region 12D on both sides of the channel region 12C. The polysilicon semiconductor layer 12 is covered with a gate insulating film 14.

薄膜トランジスタWのゲート電極WGは、走査線Yに接続されている(あるいは走査線Yと一体的に形成されている)。ゲート電極WG及び走査線Yは、ともにゲート絶縁膜14上に形成されている。これらゲート電極WG、及び、走査線Yは、層間絶縁膜16によって覆われている。   The gate electrode WG of the thin film transistor W is connected to the scanning line Y (or formed integrally with the scanning line Y). Both the gate electrode WG and the scanning line Y are formed on the gate insulating film 14. The gate electrode WG and the scanning line Y are covered with an interlayer insulating film 16.

薄膜トランジスタWのソース電極WS及びドレイン電極WDは、層間絶縁膜16上においてゲート電極WGの両側に配置されている。ソース電極WSは、信号線Xに接続される(あるいは信号線Xと一体的に形成される)とともに、ポリシリコン半導体層12のソース領域12Sにコンタクトしている。ドレイン電極WDは、画素電極EPに接続されるとともに、ポリシリコン半導体層12のドレイン領域12Dにコンタクトしている。これらソース電極WS、ドレイン電極WD、及び、信号線Xは、有機絶縁膜18によって覆われている。   The source electrode WS and the drain electrode WD of the thin film transistor W are disposed on both sides of the gate electrode WG on the interlayer insulating film 16. The source electrode WS is connected to the signal line X (or formed integrally with the signal line X) and is in contact with the source region 12S of the polysilicon semiconductor layer 12. The drain electrode WD is connected to the pixel electrode EP and is in contact with the drain region 12D of the polysilicon semiconductor layer 12. The source electrode WS, the drain electrode WD, and the signal line X are covered with the organic insulating film 18.

画素電極EPは、反射部PRに対応して設けられた反射電極EPR及び透過部PTに対応して設けられた透過電極EPTを有している。反射電極EPRは、有機絶縁膜18上に配置され、ドレイン電極WDと電気的に接続されている。この反射電極EPRは、アルミニウムなどの光反射性を有する金属膜によって形成されている。透過電極EPTは、層間絶縁膜16上に配置され、反射電極EPRと電気的に接続されている。この透過電極EPTは、インジウム・ティン・オキサイド(ITO)などの光透過性を有する金属膜によって形成されている。すべての画素PXに対応した画素電極EPは、配向膜20によって覆われている。   The pixel electrode EP includes a reflective electrode EPR provided corresponding to the reflective part PR and a transmissive electrode EPT provided corresponding to the transmissive part PT. The reflective electrode EPR is disposed on the organic insulating film 18 and is electrically connected to the drain electrode WD. The reflective electrode EPR is formed of a metal film having light reflectivity such as aluminum. The transmissive electrode EPT is disposed on the interlayer insulating film 16 and is electrically connected to the reflective electrode EPR. The transmissive electrode EPT is formed of a light-transmissive metal film such as indium tin oxide (ITO). The pixel electrodes EP corresponding to all the pixels PX are covered with the alignment film 20.

一方、対向基板CTは、ガラス板などの光透過性を有する絶縁基板30を用いて形成されている。すなわち、この対向基板CTは、表示領域DSPにおいて、対向電極ETなどを備えている。対向電極ETは、すべての画素PXに対応して画素電極EPに対向するように配置されている。この対向電極ETは、インジウム・ティン・オキサイド(ITO)などの光透過性を有する金属膜によって形成されている。また、この対向電極ETは、配向膜36によって覆われている。   On the other hand, the counter substrate CT is formed using an insulating substrate 30 having optical transparency such as a glass plate. That is, the counter substrate CT includes a counter electrode ET and the like in the display area DSP. The counter electrode ET is disposed so as to face the pixel electrode EP corresponding to all the pixels PX. The counter electrode ET is formed of a light-transmitting metal film such as indium tin oxide (ITO). The counter electrode ET is covered with an alignment film 36.

このような対向基板CTと、上述したようなアレイ基板ARとをそれぞれの配向膜20及び36を対向して配置したとき、両者の間に配置された図示しないスペーサにより、所定のギャップが形成される。すなわち、反射部PRには、透過部PTのほぼ半分程度のギャップが形成される。   When the counter substrate CT and the array substrate AR as described above are arranged so that the alignment films 20 and 36 face each other, a predetermined gap is formed by a spacer (not shown) arranged between the two. The That is, a gap that is approximately half of the transmission part PT is formed in the reflection part PR.

液晶層LQは、これらアレイ基板ARの配向膜20と対向基板CTの配向膜36との間に形成されたギャップに封入された液晶分子を含む液晶組成物で構成されている。   The liquid crystal layer LQ is composed of a liquid crystal composition including liquid crystal molecules sealed in a gap formed between the alignment film 20 of the array substrate AR and the alignment film 36 of the counter substrate CT.

第1光学素子POL1及び第2光学素子POL2は、これらを通過した光の偏光状態を制御する。すなわち、第1光学素子POL1は、液晶層LQに楕円偏光の偏光状態を有する光が入射するように自身を通過する光の偏光状態を制御する。したがって、第1光学素子POL1に入射したバックライト光の偏光状態は、第1光学素子POL1を通過した際に楕円偏光に変換される。その後、第1光学素子POL1を通過したバックライト光は、楕円偏光の偏光状態を保って液晶層LQに入射する。   The first optical element POL1 and the second optical element POL2 control the polarization state of the light that has passed through them. In other words, the first optical element POL1 controls the polarization state of the light passing through the liquid crystal layer LQ so that the light having the elliptical polarization state is incident on the liquid crystal layer LQ. Accordingly, the polarization state of the backlight light incident on the first optical element POL1 is converted into elliptically polarized light when passing through the first optical element POL1. Thereafter, the backlight light that has passed through the first optical element POL1 is incident on the liquid crystal layer LQ while maintaining the polarization state of elliptically polarized light.

また、第2光学素子POL2も同様に、液晶層LQに楕円偏光の偏光状態を有する光が入射するように自身を通過する光の偏光状態を制御する。したがって、第2光学素子POL2に入射した外光の偏光状態は、第2光学素子POL1を通過した際に楕円偏光に変換される。その後、第2光学素子POL2を通過した外光は、楕円偏光の偏光状態を保って液晶層LQに入射する。   Similarly, the second optical element POL2 controls the polarization state of light passing through the liquid crystal layer LQ so that light having an elliptical polarization state is incident on the liquid crystal layer LQ. Therefore, the polarization state of the external light incident on the second optical element POL2 is converted into elliptically polarized light when passing through the second optical element POL1. Thereafter, the external light that has passed through the second optical element POL2 is incident on the liquid crystal layer LQ while maintaining the polarization state of elliptically polarized light.

第1光学素子POL1は、第1偏光板51と、第1偏光板51と液晶表示パネルLPNとの間に配置された第1位相差板52と、を備えている。第2光学素子POL2は、第2偏光板61と、第2偏光板61と液晶表示パネルLPNとの間に配置された第2位相差板62と、を備えている。   The first optical element POL1 includes a first polarizing plate 51, and a first retardation plate 52 disposed between the first polarizing plate 51 and the liquid crystal display panel LPN. The second optical element POL2 includes a second polarizing plate 61, and a second retardation plate 62 disposed between the second polarizing plate 61 and the liquid crystal display panel LPN.

第1偏光板51及び第2偏光板61は、光の進行方向に直交する平面内において、互いに直交する吸収軸及び透過軸を有している。これらの第1偏光板51及び第2偏光板61は、ランダムな方向の振動面を有する光から、透過軸と平行な1方向の振動面を有する光すなわち直線偏光の偏光状態を有する光を取り出すものである。   The first polarizing plate 51 and the second polarizing plate 61 have an absorption axis and a transmission axis orthogonal to each other in a plane orthogonal to the traveling direction of light. The first polarizing plate 51 and the second polarizing plate 61 extract light having a vibrating surface in one direction parallel to the transmission axis, that is, light having a linearly polarized light state, from light having a vibrating surface in a random direction. Is.

第1位相差板52は、第1偏光板51を透過した直線偏光を楕円偏光に変換する。また、第2位相差板62は、第2偏光板61を透過した直線偏光を楕円偏光に変換する。   The first retardation plate 52 converts the linearly polarized light transmitted through the first polarizing plate 51 into elliptically polarized light. The second retardation plate 62 converts linearly polarized light transmitted through the second polarizing plate 61 into elliptically polarized light.

すなわち、第1位相差板52及び第2位相差板62は、互いに直交する遅相軸及び進相軸を有している。遅相軸は、複屈折を議論する上で、相対的に屈折率の大きな軸に対応し、進相軸は、相対的に屈折率の小さな軸に対応する。遅相軸は、異常光線の振動面と一致するものとする。進相軸は、常光線の振動面と一致するものとする。常光線及び異常光線の屈折率をそれぞれno及びneとし、それぞれの光線の進行方向に沿った位相差板の厚さをdとしたとき、位相差板のリタデーション値Δn・d(nm)は、(ne・d−no・d)で定義される(つまり、Δn=ne−no)。   That is, the first phase plate 52 and the second phase plate 62 have a slow axis and a fast axis that are orthogonal to each other. In discussing birefringence, the slow axis corresponds to an axis having a relatively large refractive index, and the fast axis corresponds to an axis having a relatively small refractive index. The slow axis coincides with the vibration plane of the extraordinary ray. The fast axis coincides with the plane of vibration of ordinary rays. When the refractive indexes of ordinary ray and extraordinary ray are respectively no and ne, and the thickness of the retardation plate along the traveling direction of each ray is d, the retardation value Δn · d (nm) of the retardation plate is (Ne · d−no · d) (that is, Δn = ne−no).

第1位相差板52及び第2位相差板62は、進相軸及び遅相軸を透過する所定波長の光の間に1/4波長の位相差を与える機能を有したいわゆる1/4波長板である。つまり、第1位相差板52は、面内において、その遅相軸が第1偏光板51の吸収軸(または透過軸)に対して所定の角度(鋭角)を形成するように配置することにより、第1偏光板51を透過した直線偏光を所定の楕円率(=短軸方向の振幅/長軸方向の振幅)を有する楕円偏光に変換する機能を有している。同様に、第2位相差板62は、面内において、その遅相軸が第2偏光板61の吸収軸(または透過軸)に対して所定の角度(鋭角)を形成するように配置することにより、第2偏光板61を透過した直線偏光を所定の楕円率を有する楕円偏光に変換する機能を有している。   The first phase difference plate 52 and the second phase difference plate 62 have a function of giving a phase difference of ¼ wavelength between light of a predetermined wavelength that passes through the fast axis and the slow axis. It is a board. In other words, the first retardation plate 52 is arranged so that its slow axis forms a predetermined angle (acute angle) with respect to the absorption axis (or transmission axis) of the first polarizing plate 51 in the plane. The linearly polarized light transmitted through the first polarizing plate 51 has a function of converting it into elliptically polarized light having a predetermined ellipticity (= amplitude in the minor axis direction / amplitude in the major axis direction). Similarly, the second retardation plate 62 is arranged in the plane so that its slow axis forms a predetermined angle (acute angle) with respect to the absorption axis (or transmission axis) of the second polarizing plate 61. Thus, the linearly polarized light transmitted through the second polarizing plate 61 has a function of converting into elliptically polarized light having a predetermined ellipticity.

一般に、位相差板を構成する複屈折材料は、常光線に対する屈折率no及び異常光線に対する屈折率neが光の波長に依存する特性を有している。このため、位相差板のリタデーション値Δn・dは、通過する光の波長に依存することになる。このため、カラー表示に利用されるすべての波長範囲において、所定のリタデーションを付与して円偏光を形成するためには、少なくとも2種類の位相差板(1/2波長板及び1/4波長板)を組み合わせ、位相差板のリタデーション値の波長依存性を緩和している。   In general, the birefringent material constituting the retardation plate has characteristics in which the refractive index no for ordinary light and the refractive index ne for extraordinary light depend on the wavelength of light. For this reason, the retardation value Δn · d of the phase difference plate depends on the wavelength of light passing therethrough. For this reason, at least two types of retardation plates (1/2 wavelength plate and 1/4 wavelength plate) are used to form circularly polarized light by providing a predetermined retardation in all wavelength ranges used for color display. ) To reduce the wavelength dependence of the retardation value of the retardation plate.

これに対して、この実施の形態では、単一の偏光板51と単一の位相差板52とを組み合わせた第1光学素子POL1を構成し、また、単一の偏光板61と単一の位相差板62とを組み合わせた第2光学素子POL2を構成し、偏光板の吸収軸と位相差板の遅相軸とのなす角度を最適化することにより、入射光の波長にかかわらずほぼ一定の楕円率を有する楕円偏光を形成するように構成している。ここでは、その最適化条件として、第1光学素子POL1については、第1偏光板51の吸収軸と第1位相差板52の遅相軸との成す鋭角の角度θは、25度以上70度以下の範囲に設定される。また、第2光学素子POL2についても同様に、第2偏光板61の吸収軸と第2位相差板62の遅相軸との成す鋭角の角度θは、25度以上70度以下の範囲に設定される。   On the other hand, in this embodiment, the first optical element POL1 is configured by combining the single polarizing plate 51 and the single retardation plate 52, and the single polarizing plate 61 and the single retardation plate 52 are combined. By configuring the second optical element POL2 in combination with the retardation plate 62 and optimizing the angle between the absorption axis of the polarizing plate and the slow axis of the retardation plate, it is substantially constant regardless of the wavelength of the incident light. An elliptically polarized light having an ellipticity of 5 is formed. Here, as the optimization condition, for the first optical element POL1, the acute angle θ formed by the absorption axis of the first polarizing plate 51 and the slow axis of the first retardation plate 52 is 25 degrees or more and 70 degrees. The following range is set. Similarly, for the second optical element POL2, the acute angle θ formed by the absorption axis of the second polarizing plate 61 and the slow axis of the second retardation plate 62 is set in the range of 25 degrees to 70 degrees. Is done.

このように、偏光板の吸収軸と位相差板の遅相軸との成す鋭角の角度を上述した範囲に設定することにより、カラー表示に利用されるすべての波長範囲例えば450nm乃至650nmの波長範囲の光に対して、所定範囲の楕円率の偏光状態を形成することができ、ほぼ均一な楕円率の楕円偏光を利用することができる。つまり、複数の位相差板すなわち1/2波長板及び1/4波長板を組み合せることなく、単一の位相差板(1/4波長板)におけるリタデーション値の波長依存性による光学特性の劣化も防止することが可能となる。このため、複数の位相差板を積層した構造の光学素子と比較して全体の厚みを薄くすることができる。また、このような光学素子を備えた液晶表示装置全体の薄型化も可能となる。さらに、光学素子の構成を簡素化できるため、低コスト化も可能となる。   Thus, by setting the acute angle formed by the absorption axis of the polarizing plate and the slow axis of the retardation plate to the above-described range, all the wavelength ranges used for color display, for example, the wavelength range of 450 nm to 650 nm. For this light, a polarization state having a predetermined ellipticity can be formed, and elliptically polarized light having a substantially uniform ellipticity can be used. That is, optical characteristics are deteriorated due to the wavelength dependence of the retardation value in a single retardation plate (¼ wavelength plate) without combining a plurality of retardation plates, that is, half-wave plates and quarter-wave plates. Can also be prevented. For this reason, the whole thickness can be made thin compared with the optical element of the structure which laminated | stacked the several phase difference plate. In addition, the entire liquid crystal display device including such an optical element can be thinned. Furthermore, since the configuration of the optical element can be simplified, the cost can be reduced.

ところで、カラー表示タイプの液晶表示装置は、各画素に対応して液晶表示パネルLPNの内面に設けられたカラーフィルタ層34を備えている。図2及び図3に示した例では、カラーフィルタ層34は、対向基板CTに設けられている。カラーフィルタ層34は、互いに異なる色、例えば赤色、青色、緑色といった3原色にそれぞれ着色された着色樹脂によって形成されている。   Incidentally, the color display type liquid crystal display device includes a color filter layer 34 provided on the inner surface of the liquid crystal display panel LPN corresponding to each pixel. In the example shown in FIGS. 2 and 3, the color filter layer 34 is provided on the counter substrate CT. The color filter layer 34 is formed of colored resins that are colored in three different primary colors such as red, blue, and green.

すなわち、図3に示すように、カラーフィルタ層34は、赤色画素PXRの反射部PR及び透過部PTに配置された第1着色樹脂CF1と、緑色画素PXGの反射部PR及び透過部PTに配置された第2着色樹脂CF2と、青色画素PXBの反射部PR及び透過部PTに配置された第3着色樹脂CF3と、を有している。なお、図3では、カラーフィルタ層34以外の構成は省略している。第1着色樹脂CF1は、その透過光が主に赤色を呈する赤色樹脂である。第2着色樹脂CF2は、その透過光が主に緑色を呈する緑色樹脂である。第3着色樹脂CF3は、その透過光が主に青色を呈する青色樹脂である。   That is, as shown in FIG. 3, the color filter layer 34 is disposed in the first colored resin CF1 disposed in the reflection part PR and the transmission part PT of the red pixel PXR and in the reflection part PR and transmission part PT of the green pixel PXG. And the third colored resin CF3 disposed in the reflective portion PR and the transmissive portion PT of the blue pixel PXB. In FIG. 3, the configuration other than the color filter layer 34 is omitted. The first colored resin CF1 is a red resin whose transmitted light mainly exhibits a red color. The second colored resin CF2 is a green resin whose transmitted light mainly exhibits a green color. The third colored resin CF3 is a blue resin whose transmitted light mainly exhibits a blue color.

上述した反射部PRを備えたカラー表示タイプの液晶表示装置においては、反射部PRを利用して画像を表示した際、特に黒色を表示した際に、赤青色に着色するといった課題がある。これは、外光の入射面側に配置された第2光学素子POL2を単一の偏光板61及び単一の位相差板62によって構成したことに起因する。すなわち、位相差板62は、その透過率が通過する光の波長に依存する特性を有しており、特に、ここで適用した位相差板62は、赤色波長及び青色波長の光の透過率が緑色波長の光の透過率より相対的に高い特性を有している。   In the above-described color display type liquid crystal display device including the reflection part PR, there is a problem that when an image is displayed using the reflection part PR, particularly when black is displayed, the color is colored red-blue. This is because the second optical element POL2 arranged on the incident surface side of the external light is configured by the single polarizing plate 61 and the single retardation plate 62. That is, the retardation plate 62 has a characteristic that its transmittance depends on the wavelength of light passing therethrough. In particular, the retardation plate 62 applied here has transmittance of light of red wavelength and blue wavelength. It has characteristics that are relatively higher than the transmittance of light of the green wavelength.

通常、単一の偏光板、及び、少なくとも2枚の位相差板(単一のλ/2波長板とλ/4波長板との組み合わせ)によって構成した光学素子では、それぞれの位相差板の透過率の波長依存性を緩和するように構成されている。このような2枚の位相差板を備えた光学素子を対向基板側の外面に配置した液晶表示パネルにおいて(2枚位相差板構成)、反射部PRを利用して黒色を表示した際の波長に対する透過率は、例えば図4のT1で示すような分布となり、カラー表示に利用されるすべての波長範囲においてほぼ一定である。   Usually, in an optical element constituted by a single polarizing plate and at least two retardation plates (combination of a single λ / 2 wavelength plate and λ / 4 wavelength plate), the transmission of each retardation plate is performed. It is configured to reduce the wavelength dependence of the rate. In a liquid crystal display panel in which an optical element having such two retardation plates is arranged on the outer surface on the counter substrate side (two retardation plate configuration), the wavelength when black is displayed using the reflection part PR For example, the transmittance with respect to is distributed as indicated by T1 in FIG. 4, and is substantially constant in all wavelength ranges used for color display.

これに対して、本実施形態では、薄型化及び低コスト化の課題を達成するために、光学素子は、単一の位相差板と単一の位相差板とを組み合わせて構成している(1枚位相差板構成)。このような単一の位相差板を備えた光学素子を対向基板側の外面に配置した液晶表示パネルにおいて、反射部PRを利用して黒色を表示した際の波長に対する透過率は、例えば図4のT2で示すように、赤色波長及び青色波長での透過率が緑色波長での透過率より相対的に高くなるような分布となる。このため、位相差板の透過率の波長依存性の影響により、黒色が赤青色に着色する。   On the other hand, in this embodiment, in order to achieve the problem of thickness reduction and cost reduction, the optical element is configured by combining a single retardation plate and a single retardation plate ( Single retardation plate configuration). In a liquid crystal display panel in which an optical element having such a single retardation plate is arranged on the outer surface on the counter substrate side, the transmittance with respect to the wavelength when black is displayed using the reflecting portion PR is, for example, FIG. As shown by T2, the distribution is such that the transmittance at the red wavelength and the blue wavelength is relatively higher than the transmittance at the green wavelength. For this reason, black is colored red-blue due to the wavelength dependency of the transmittance of the retardation plate.

このような現象は、赤色、緑色、青色の3原色を単色表示した際にも現れる。例えば、赤色の単色表示の場合、第1着色樹脂CF1を備えた赤色画素PXRの反射部PRにおいて外光を反射して表示に寄与するように液晶層LQが変調されるとともに、第2着色樹脂CF2を備えた緑色画素PXG及び第3着色樹脂CF3を備えた青色画素PXBの反射部PRでは黒色を表示するように液晶層LQが変調される。このとき、緑色画素PXG及び青色画素PXBにおいて、黒色が赤青色に着色するため、結果として得られる赤色の色バランスが劣化する。同様に、緑色及び青色の単色表示の場合にも、黒色の着色に起因して色バランスが劣化する。   Such a phenomenon also appears when the three primary colors of red, green, and blue are displayed in a single color. For example, in the case of a red single color display, the liquid crystal layer LQ is modulated so as to contribute to display by reflecting external light at the reflection part PR of the red pixel PXR including the first colored resin CF1, and the second colored resin. In the reflection part PR of the green pixel PXG including CF2 and the blue pixel PXB including the third colored resin CF3, the liquid crystal layer LQ is modulated so as to display black. At this time, in the green pixel PXG and the blue pixel PXB, since black is colored red-blue, the resulting red color balance is degraded. Similarly, in the case of green and blue single color display, the color balance is deteriorated due to black coloring.

このため、反射部PRを利用して画像を表示した場合に1枚位相差板構成の液晶表示パネルで得られる色度は、図5に示すように、2枚位相差板構成の液晶表示パネルで得られた色度と比較して、全体的に赤青色方向にシフトしてしまう。つまり、反射部PRを利用してカラー画像を表示した際の色バランスが乱れやすく、所望の表示品位が得られないおそれがある。   For this reason, when an image is displayed using the reflection part PR, the chromaticity obtained by a liquid crystal display panel having a single phase difference plate structure is as shown in FIG. Compared with the chromaticity obtained in (1), the entire color shifts in the red-blue direction. That is, the color balance when displaying a color image using the reflection part PR is likely to be disturbed, and there is a possibility that a desired display quality cannot be obtained.

そこで、この実施の形態では、カラーフィルタ層34は、赤色画素PXR、緑色画素PXG、及び、青色画素PXBの反射部PRに対応して共通に配置された第4着色樹脂CF4を有している。この第4着色樹脂CF4は、緑色波長に透過率のピークを有するものである。つまり、第4着色樹脂CF4は、500nm〜600nmの波長範囲で他の波長より高い透過率を有しており、望ましくは550nmの波長に透過率のピークを有している。   Therefore, in this embodiment, the color filter layer 34 includes the fourth colored resin CF4 that is arranged in common corresponding to the reflection part PR of the red pixel PXR, the green pixel PXG, and the blue pixel PXB. . The fourth colored resin CF4 has a transmittance peak at the green wavelength. That is, the fourth colored resin CF4 has a higher transmittance than other wavelengths in the wavelength range of 500 nm to 600 nm, and desirably has a transmittance peak at a wavelength of 550 nm.

この第4着色樹脂CF4としては、当然のことながら、その透過光が緑色を呈する。緑色を呈する第4着色樹脂CF4は、例えば図6に示すように、その分光透過率分布において緑色波長付近に透過率のピークを有し、他の波長範囲(例えば400nm〜470nmの青色波長範囲や、600nm〜700nmの赤色波長範囲)付近での透過率が相対的に低いような材料で形成される。   As a matter of course, the transmitted light of the fourth colored resin CF4 is green. For example, as shown in FIG. 6, the fourth colored resin CF4 exhibiting green has a transmittance peak near the green wavelength in its spectral transmittance distribution, and other wavelength ranges (for example, a blue wavelength range of 400 nm to 470 nm, , In the red wavelength range of 600 nm to 700 nm).

つまり、この実施の形態においては、赤色画素PXRについて、透過部PTには赤色を呈する第1着色樹脂CF1のみが配置され、反射部PRには第1着色樹脂CF1の他に第4着色樹脂CF4が配置されている。また、緑色画素PXGについて、透過部PTには緑色を呈する第2着色樹脂CF2のみが配置され、反射部PRには第2着色樹脂CF2の他に第4着色樹脂CF4が配置されている。さらに、青色画素PXBについて、透過部PTには青色を呈する第3着色樹脂CF3のみが配置され、反射部PRには第3着色樹脂CF3の他に第4着色樹脂CF4が配置されている。   That is, in this embodiment, for the red pixel PXR, only the first colored resin CF1 that exhibits red is disposed in the transmissive part PT, and the fourth colored resin CF4 is provided in the reflective part PR in addition to the first colored resin CF1. Is arranged. Further, for the green pixel PXG, only the second colored resin CF2 exhibiting green is disposed in the transmissive part PT, and the fourth colored resin CF4 is disposed in the reflective part PR in addition to the second colored resin CF2. Further, for the blue pixel PXB, only the third colored resin CF3 exhibiting blue color is disposed in the transmissive portion PT, and the fourth colored resin CF4 is disposed in the reflective portion PR in addition to the third colored resin CF3.

要するに、各色画素PX(R、G、B)の反射部PRについては、透過部PTのように対応する色の着色樹脂CF1、CF2、CF3を反射部PRの全体に配置するのではなく、反射部PRの一部に配置している。   In short, for the reflection part PR of each color pixel PX (R, G, B), the colored resin CF1, CF2, CF3 of the corresponding color is not disposed on the entire reflection part PR as in the transmission part PT, but is reflected. Arranged in a part of the part PR.

これにより、反射部PRを利用して画像を表示した際、第2光学素子POL2を構成する第2位相差板62の透過率の波長依存性による赤青色の色づきに加えて、第4着色樹脂CF4による緑色の色づきにより、シフトしていた色度を補正することが可能となり、色バランスを改善することが可能となる。   Thereby, when displaying an image using the reflection part PR, in addition to the red-blue coloring due to the wavelength dependence of the transmittance of the second retardation plate 62 constituting the second optical element POL2, the fourth colored resin With the green coloring by CF4, the shifted chromaticity can be corrected, and the color balance can be improved.

この実施の形態によれば、1枚位相差板構成の光学素子と第4着色樹脂CF4との組み合わせにより、反射部PRを利用して画像を表示した場合に液晶表示パネルで得られる色度は、図5に示すように、2枚位相差板構成の液晶表示パネルで得られた色度とほぼ同等に近づけることが可能となり、良好な色バランスを得られることが確認できた。   According to this embodiment, the chromaticity obtained in the liquid crystal display panel when an image is displayed using the reflection part PR by the combination of the optical element having a single retardation plate and the fourth colored resin CF4 is as follows. As shown in FIG. 5, it was possible to approximate the chromaticity obtained with the liquid crystal display panel having a two-phase retardation plate, and it was confirmed that a good color balance could be obtained.

以上説明したように、上述した実施の形態によれば、液晶表示パネルに少なくとも反射部を備え液晶表示装置であって、反射部に入射する光の入射面に対応する側に、単一の偏光板と単一の位相差板とを組み合わせた光学素子を備えた構成により、偏光板の吸収軸と位相差板の遅相軸とのなす角度を最適化することにより、位相差板におけるリタデーション値の波長依存性による光学特性の劣化を防止することが可能となり、また、光学素子の構成の簡素化により、薄型化及び低コスト化が可能となる。   As described above, according to the above-described embodiment, the liquid crystal display panel includes a liquid crystal display device including at least a reflection portion, and a single polarization is provided on the side corresponding to the incident surface of light incident on the reflection portion. Retardation value in the retardation plate by optimizing the angle between the absorption axis of the polarizing plate and the slow axis of the retardation plate by using the optical element that combines the plate and the single retardation plate. It is possible to prevent the deterioration of the optical characteristics due to the wavelength dependence of the optical element, and it is possible to reduce the thickness and the cost by simplifying the configuration of the optical element.

また、この液晶表示装置において、赤色画素、緑色画素、及び、青色画素の反射部にそれぞれ対応する色の着色樹脂の他に緑色波長に透過率のピークを有する第4着色樹脂を配置したことにより、位相差板における透過率の波長依存性による、反射部を利用して表示される画像の表示品位の劣化を防止することが可能となる。   In this liquid crystal display device, the fourth colored resin having a transmittance peak at the green wavelength is disposed in addition to the colored resins corresponding to the reflective portions of the red pixel, the green pixel, and the blue pixel, respectively. It is possible to prevent deterioration in display quality of an image displayed using the reflecting portion due to the wavelength dependency of the transmittance of the retardation plate.

つまり、この実施の形態によれば、光学素子に備えられる位相差板を単一化したことによるリタデーション値の波長依存性及び透過率の波長依存性による表示性能の劣化を防止することが可能となり、薄型化及び低コスト化が実現できるとともに、反射表示の表示品位を改善することが可能となる。   That is, according to this embodiment, it becomes possible to prevent deterioration of display performance due to the wavelength dependence of the retardation value and the wavelength dependence of the transmittance due to the unification of the retardation plates provided in the optical element. Thus, it is possible to reduce the thickness and the cost, and to improve the display quality of the reflective display.

なお、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、その実施の段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。   Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the spirit of the invention in the stage of implementation. In addition, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, you may combine suitably the component covering different embodiment.

例えば、第4着色樹脂CF4は、緑色画素PXGに配置される第2着色樹脂CF2と同一材料によって形成しても良い。この場合、4種類の着色樹脂材料を用いてカラーフィルタ層34を形成するプロセスより簡素化され、製造コストを低減できるとともに製造歩留まりを改善することが可能となる。   For example, the fourth colored resin CF4 may be formed of the same material as the second colored resin CF2 disposed in the green pixel PXG. In this case, the process is simplified from the process of forming the color filter layer 34 using four types of colored resin materials, and the manufacturing cost can be reduced and the manufacturing yield can be improved.

図1は、この発明の一実施の形態に係る液晶表示装置の構成を概略的に示す図である。FIG. 1 schematically shows a configuration of a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention. 図2は、図1に示した液晶表示装置の断面構造を概略的に示す図である。FIG. 2 is a diagram schematically showing a cross-sectional structure of the liquid crystal display device shown in FIG. 図3は、図2に示した液晶表示パネルに適用されるカラーフィルタ層の構成を概略的に示す図である。FIG. 3 is a diagram schematically showing a configuration of a color filter layer applied to the liquid crystal display panel shown in FIG. 図4は、2枚位相差板構成、及び、1枚位相差板構成に係る液晶表示パネルにおいて、分光透過率特性を説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining spectral transmittance characteristics in the liquid crystal display panel according to the two-phase retardation plate configuration and the single-phase retardation plate configuration. 図5は、2枚位相差板構成、1枚位相差板構成、及び、この実施の形態に係る液晶表示パネルにおいて、反射部を利用して画像を表示した際の色度特性を説明するための図である。FIG. 5 is a diagram illustrating a chromaticity characteristic when an image is displayed using a reflecting portion in a two-phase retardation plate configuration, a single-phase retardation plate configuration, and a liquid crystal display panel according to this embodiment. FIG. 図6は、図3に示したカラーフィルタ層のうち、第4着色樹脂として適用可能な材料の分光透過率分布の一例を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a spectral transmittance distribution of a material applicable as the fourth colored resin in the color filter layer illustrated in FIG. 3.

符号の説明Explanation of symbols

LPN…液晶表示パネル、AR…アレイ基板、CT…対向基板、LQ…液晶層、BL…バックライトユニット、DSP…表示領域、PX(R、G、B)…画素、PR…反射部、PT…透過部、EP…画素電極、Y…走査線、X…信号線、W…スイッチング素子、ET…対向電極、POL1…第1光学素子、POL2…第2光学素子、CF1…第1着色樹脂、CF2…第2着色樹脂、CF3…第3着色樹脂、CF4…第4着色樹脂、34…カラーフィルタ層   LPN ... Liquid crystal display panel, AR ... Array substrate, CT ... Counter substrate, LQ ... Liquid crystal layer, BL ... Backlight unit, DSP ... Display region, PX (R, G, B) ... Pixel, PR ... Reflector, PT ... Transmission part, EP ... pixel electrode, Y ... scanning line, X ... signal line, W ... switching element, ET ... counter electrode, POL1 ... first optical element, POL2 ... second optical element, CF1 ... first colored resin, CF2 ... second colored resin, CF3 ... third colored resin, CF4 ... fourth colored resin, 34 ... color filter layer

Claims (4)

互いに対向して配置された一対の基板間に液晶層を保持した液晶表示パネルと、
この液晶表示パネルが有するマトリクス状に配置された複数の画素の反射部と、
この反射部に入射する光の入射面に対応する前記液晶表示パネルの一方の外面に設けられ、単一の偏光板、及び、前記偏光板と前記液晶表示パネルとの間に配置され前記偏光板を透過した直線偏光を楕円偏光に変換する単一の位相差板、を含む光学素子と、
各画素に対応して前記液晶表示パネルの内面に設けられ、赤色画素の反射部に配置された第1着色樹脂、緑色画素の反射部に配置された第2着色樹脂、青色画素の反射部に配置された第3着色樹脂、からなるカラーフィルタ層と、
を具備し、
赤色画素、緑色画素、及び、青色画素の前記反射部に共通に配置され緑色波長に透過率のピークをもつ第4着色樹脂を有することを特徴とする液晶表示装置。
A liquid crystal display panel holding a liquid crystal layer between a pair of substrates disposed opposite to each other;
Reflecting portions of a plurality of pixels arranged in a matrix that the liquid crystal display panel has,
The polarizing plate is provided on one outer surface of the liquid crystal display panel corresponding to the incident surface of light incident on the reflecting portion, and is disposed between the single polarizing plate and the polarizing plate and the liquid crystal display panel. An optical element including a single phase difference plate that converts linearly polarized light transmitted through the light into elliptically polarized light, and
Corresponding to each pixel, provided on the inner surface of the liquid crystal display panel, the first colored resin disposed in the reflective portion of the red pixel, the second colored resin disposed in the reflective portion of the green pixel, and the reflective portion of the blue pixel A color filter layer comprising a third colored resin disposed;
Comprising
A liquid crystal display device comprising: a fourth colored resin that is disposed in common to the reflection portions of a red pixel, a green pixel, and a blue pixel and has a transmittance peak at a green wavelength.
前記第4着色樹脂は、500乃至600nmの波長範囲で他の波長より高い透過率を有する着色樹脂であることを特徴とする請求項1記載の液晶表示装置。   The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the fourth colored resin is a colored resin having a transmittance higher than other wavelengths in a wavelength range of 500 to 600 nm. 前記第4着色樹脂は、前記第2着色樹脂と同一材料によって形成されたことを特徴とする請求項1記載の液晶表示装置。   The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the fourth colored resin is made of the same material as the second colored resin. 前記位相差板は、進相軸及び遅相軸を透過する所定波長の光の間に1/4波長の位相差を与えることを特徴とする請求項1記載の液晶表示装置。   The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the retardation plate gives a phase difference of ¼ wavelength between light of a predetermined wavelength that passes through the fast axis and the slow axis.
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