JP2002082625A - Surface illuminant device - Google Patents
Surface illuminant deviceInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、光源からの光を導
光板の端面から入射し、導光板でほぼ直角方向に反射し
て被照明体に照明光として投射し、液晶ユニットの液晶
セル等の被照明体の全面を照明する面光源装置に関する
ものであり、特に、導光板の全面で照明光の分布を可能
な限り一様にした面光源装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal cell of a liquid crystal unit, which receives light from a light source from an end face of a light guide plate, reflects the light from the light guide plate in a direction substantially perpendicular to the light guide plate, and projects it as illumination light on an illuminated body. The present invention relates to a surface light source device for illuminating the entire surface of an object to be illuminated, and more particularly to a surface light source device in which the distribution of illumination light is made as uniform as possible over the entire surface of a light guide plate.
【０００２】[0002]
【従来の技術】導光板を有する面光源装置は、液晶ユニ
ットの液晶セル等を照明する薄い面状の光源装置として
広く知られている。この導光板を有する面光源装置の光
源としては、蛍光管等の線状の光源を使用するものと、
発光ダイオード等の点状の光源を複数個使用するものが
あり、印可する電圧が低く消費電力が少ないことから、
小型の液晶ユニット等では、複数個の発光ダイオードを
光源として使用することが多い。2. Description of the Related Art A surface light source device having a light guide plate is widely known as a thin planar light source device for illuminating a liquid crystal cell or the like of a liquid crystal unit. As a light source of the surface light source device having this light guide plate, one using a linear light source such as a fluorescent tube,
Some devices use multiple point-like light sources such as light-emitting diodes, and the applied voltage is low and power consumption is low.
In a small liquid crystal unit or the like, a plurality of light emitting diodes are often used as a light source.
【０００３】そして、最近では小型の液晶ユニットもカ
ラー化が進むとによって、より明るい照明が求められ、
従来のモノクロの液晶ユニットの１０〜２０倍の明るさ
の照明が求められるようになった。このため、光源とな
る発光ダイオードから投射される光の指向性を高め、よ
り密度の高い光を導光板で反射して被照明体（液晶セ
ル）に投射するようになっている。[0003] Recently, with the progress of colorization of small liquid crystal units, brighter illumination is required.
Illumination that is 10 to 20 times brighter than conventional monochrome liquid crystal units has been required. For this reason, the directivity of light projected from a light emitting diode serving as a light source is enhanced, and light of higher density is reflected by a light guide plate and projected on an illuminated body (liquid crystal cell).
【０００４】したがって、複数個の発光ダイオードを光
源として使用する導光板では、投射される光の指向性が
高い発光ダイオードを使用することになるが、指向性の
高い発光ダイオードを使用すると、図４および図５に示
すように、導光板の光源に近い部分では、導光板の内部
を伝播する光の谷間となって、発光ダイオードからの光
が到達しない部分Ａが生じ、被照明体である液晶セル等
に照明されない暗い部分が生じることになる。そして、
この暗い部分は、後述するように、発光ダイオードから
投射される光の指向性が高いほど大きなものになる。Therefore, in a light guide plate using a plurality of light emitting diodes as a light source, a light emitting diode having high directivity of projected light is used. As shown in FIG. 5, in a portion of the light guide plate close to the light source, a valley of light propagating inside the light guide plate forms a portion A where light from the light-emitting diode does not reach, and the liquid crystal as the illuminated body is formed. A dark portion that is not illuminated in a cell or the like will occur. And
As will be described later, this dark portion becomes larger as the directivity of light projected from the light emitting diode increases.
【０００５】ここで、図４および図５は、従来技術にお
いて、複数個（図面では４個）の点光源（発光ダイオー
ド）から投射されて導光板の端面から内部に入射した光
が、導光板の内部で拡散して伝播する状況を示す説明図
であって、図４は発光ダイオードの指向性を示す指向角
が狭い場合、図５は発光ダイオードの指向角が広い場合
を示す。Here, FIGS. 4 and 5 show, in the prior art, light emitted from a plurality of (four in the drawing) point light sources (light emitting diodes) and incident on the inside from the end face of the light guide plate. FIGS. 4A and 4B are diagrams illustrating a situation where light is diffused and propagated inside the light emitting device. FIG. 4 illustrates a case where the directivity angle indicating the directivity of the light emitting diode is narrow, and FIG.
【０００６】図４および図５に示すように、従来技術の
導光板を用いた面光源装置では、導光板３１の端面３１
ａに対向して複数個の発光ダイオード３２が点光源とし
て配置されている。そして、それぞれの発光ダイオード
３２から投射される光は、導光板３１の端面３１ａから
導光板３１の内部に入射して、指向角が狭い発光ダイオ
ードでは図４に示すように、指向角が広い発光ダイオー
ドでは図５に示すように、導光板３１の内部で拡散しな
がら放射状に伝播される。As shown in FIGS. 4 and 5, in a surface light source device using a conventional light guide plate, an end face 31 of the light guide plate 31 is used.
A plurality of light emitting diodes 32 are arranged as a point light source facing a. Then, the light projected from each light emitting diode 32 enters the inside of the light guide plate 31 from the end face 31a of the light guide plate 31, and as shown in FIG. In the diode, as shown in FIG. 5, the light is radially propagated while diffusing inside the light guide plate 31.
【０００７】このとき、図から明らかなように、導光板
３１の光源に近い側、すなわち発光ダイオード３２に接
近した側（端面３１ａの側）では、複数個の発光ダイオ
ード３２の中間位置と両端に、導光板の内部を伝播する
光の谷間となって、光が到達しない部分Ａが三角形に生
じる。したがって、この導光板を用いた面光源装置で液
晶セル等の被照明体を照明するときには、導光板３１の
発光ダイオード３２側（端面３１ａの側）では、発光ダ
イオード３２に接近した部分では明るく照明され、両端
および発光ダイオード３２の中間位置では照明されずに
暗くなり、明るい部分と暗い部分が交互に生じることに
なる。At this time, as is apparent from the drawing, on the side of the light guide plate 31 close to the light source, that is, on the side close to the light emitting diode 32 (on the side of the end face 31a), the light emitting diode 32 is located at an intermediate position and both ends. A portion A where light does not reach, which is a valley of light propagating inside the light guide plate, forms a triangle. Therefore, when illuminating an illuminated body such as a liquid crystal cell with the surface light source device using the light guide plate, the light guide diode 31 on the light emitting diode 32 side (the end face 31a side) is brightly illuminated in a portion close to the light emitting diode 32. Therefore, the light is darkened without being illuminated at both ends and the intermediate position between the light emitting diodes 32, and a bright portion and a dark portion alternately occur.
【０００８】そして、この照明されない暗い部分は、図
４と図５を比較すれば明らかなように、発光ダイオード
から投射される光の指向性が高いほど導光板３１の内部
まで進入して面積も広くなるとともに、面光源の明るさ
が明るくなるほど、この明暗の差が目立つようになる。As apparent from a comparison between FIG. 4 and FIG. 5, the darker portion that is not illuminated enters the light guide plate 31 as the directivity of the light projected from the light emitting diode increases and the area thereof also increases. As the area becomes wider and the brightness of the surface light source becomes brighter, the difference in brightness becomes more noticeable.
【０００９】[0009]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
従来技術の問題点を解決して、投射する光の指向性が高
い発光ダイオードを光源として使用しても、導光板３１
の発光ダイオード３２に接近した側（端面３１ａ側）に
おいて、明るい部分と暗い部分が交互に生じることを防
止して、導光板３１の全面で照明光の分布を可能な限り
一様にした面光源装置を提供するものであり、特に、導
光板３１の発光ダイオード３２に接近した側（端面３１
ａの側）において明暗が交互に生じる部分を最小限の広
さとする面光源装置を提供しようとするものである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above-mentioned problems of the prior art, and uses a light guide plate 31 even if a light emitting diode having high directivity of light to be projected is used as a light source.
A surface light source in which the distribution of illumination light is made as uniform as possible over the entire surface of the light guide plate 31 by preventing bright and dark portions from being alternately formed on the side (the end face 31a side) close to the light emitting diode 32. In particular, the light guide plate 31 has a side close to the light emitting diode 32 (the end face 31).
It is an object of the present invention to provide a surface light source device that minimizes a portion where light and dark alternately occur on the side (a).
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、光源からの光を端面から入射して被照明
体に投射する導光板を有する面状光源装置において、複
数個の指向性を有する光源と、該複数個の光源からの光
を端面から入射して被照明体に投射する単一の導光板と
を有し、前記導光板の前記光源からの光を入射する前記
端面が、前記導光板の外形に対して傾斜した面に形成さ
れていることを特徴とする面状光源装置を提供するもの
である。SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a planar light source device having a light guide plate for receiving light from a light source from an end face and projecting the light on an illuminated object. A light source having directivity, and having a single light guide plate for projecting light from the plurality of light sources from an end surface onto an illuminated body, and receiving light from the light source of the light guide plate; An object of the present invention is to provide a planar light source device, wherein an end surface is formed on a surface inclined with respect to the outer shape of the light guide plate.
【００１１】ここで、本発明の実施態様として、前記複
数個の光源が、それぞれ指向性の高い点光源であること
が望ましく、さらに、前記点光源が発光ダイオードであ
ることが望ましい。また、前記面状光源装置が、前記被
照明体で反射した光を透過する導光板を有するフロント
ライトであることが望ましく、さらに、前記面状光源装
置が、液晶セルの上方に配置され、液晶セルの下面に配
置された反射板で反射した光で照明する液晶ユニットの
フロントライトであるが望ましい。或いは、前記面状光
源装置が、前記被照明体の背面に配置されて前記被照明
体を透過して照明するバックライトであることが望まし
く、さらに、前記面状光源装置が、液晶セルの下方に配
置され、液晶セルを透過して照明する液晶ユニットのバ
ックライトであることが望ましい。Here, as an embodiment of the present invention, it is preferable that each of the plurality of light sources is a point light source having high directivity, and that the point light source is a light emitting diode. In addition, it is preferable that the planar light source device is a front light having a light guide plate that transmits light reflected by the illuminated body, and further, the planar light source device is disposed above a liquid crystal cell, and includes a liquid crystal. A front light of a liquid crystal unit illuminated with light reflected by a reflector disposed on the lower surface of the cell is desirable. Alternatively, it is desirable that the planar light source device is a backlight that is disposed on the back surface of the illuminated body and illuminates the illuminated body by passing through the illuminated body. Further, the planar light source device is disposed below a liquid crystal cell. And a backlight for a liquid crystal unit that illuminates through a liquid crystal cell.
【００１２】[0012]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を実施
例を示す図面に基づいて説明する。図１および図２は本
発明の面状光源装置を採用した液晶ユニットの断面を示
す概念図であって、図１はフロントライトの液晶ユニッ
トを示し、図２はバックライトの液晶ユニットを示す。
これらの液晶ユニット１は、液晶セル２の上方（フロン
トライトの場合）または下方（バックライトの場合）に
配置された本発明の導光板３を有しており、フロントラ
イトの場合には、液晶セル２の下面に反射板４が配置さ
れている。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings showing examples. 1 and 2 are conceptual views showing a cross section of a liquid crystal unit employing the planar light source device of the present invention. FIG. 1 shows a liquid crystal unit of a front light, and FIG. 2 shows a liquid crystal unit of a backlight.
These liquid crystal units 1 have the light guide plate 3 of the present invention disposed above (in the case of a front light) or below (in the case of a backlight) a liquid crystal cell 2. A reflection plate 4 is arranged on the lower surface of the cell 2.
【００１３】液晶セル２は、周知のように、上下のガラ
ス基板の間隙に液晶が封入されており、ガラス基板の内
面に形成された透明電極に電圧を印可することによって
液晶を配向させ、所要の図形や文字を表示するものであ
る。この液晶セルに表示された図形や文字は、偏光板５
で偏光された光を照射することによって使用者に視認可
能となる。As is well known, the liquid crystal cell 2 has liquid crystal sealed in the gap between the upper and lower glass substrates, and orients the liquid crystal by applying a voltage to a transparent electrode formed on the inner surface of the glass substrate. Are displayed. The figures and characters displayed on this liquid crystal cell are
By irradiating the light polarized in, it becomes visible to the user.
【００１４】フロントライトの場合には、図１に示すよ
うに、発光ダイオード６から投射された光は、導光板３
の端面３ａから内部に入射し、導光板３の上面に形成さ
れたマイクロプリズム（図示しない）によってほぼ直角
方向に反射して、被照明体である液晶セル２を照明する
照明光として下方に向かって投射される。この液晶セル
２に向かって投射された光は、上側の偏光板５、液晶セ
ル２、下側の偏光板５を透過し、液晶セル２の下面に配
置された反射板４で上方に向かって反射し、上方に向か
って反射した光は、再び下側の偏光板５、液晶セル２、
上側の偏光板５を透過し、導光板３を透過して、使用者
が液晶セル２に表示された図形や文字を視認することが
可能となる。In the case of a front light, as shown in FIG.
From the end face 3a of the light guide plate 3, and is reflected in a substantially right angle direction by a microprism (not shown) formed on the upper surface of the light guide plate 3, and goes downward as illumination light for illuminating the liquid crystal cell 2 which is the object to be illuminated. Projected. The light projected toward the liquid crystal cell 2 passes through the upper polarizing plate 5, the liquid crystal cell 2, and the lower polarizing plate 5, and is directed upward by the reflecting plate 4 disposed on the lower surface of the liquid crystal cell 2. The light reflected and reflected upward is again reflected on the lower polarizing plate 5, the liquid crystal cell 2,
The light passes through the upper polarizing plate 5 and the light guide plate 3 so that the user can visually recognize the figures and characters displayed on the liquid crystal cell 2.
【００１５】図２に示すバックライトの場合には、発光
ダイオード６から投射された光は、同様に導光板３の端
面３ａから内部に入射し、導光板３の下面に形成された
マイクロプリズム（図示しない）によってほぼ直角方向
に反射して、被照明体である液晶セル２を照明する照明
光として上方に向かって投射される。この液晶セル２に
向かって投射された光は、下側の偏光板５、液晶セル
２、上側の偏光板５を透過して上方に投射されることに
よって、使用者が液晶セル２に表示された図形や文字を
視認することが可能となる。In the case of the backlight shown in FIG. 2, the light projected from the light emitting diode 6 similarly enters the inside of the light guide plate 3 from the end face 3a, and is formed on the lower surface of the light guide plate 3 by the micro prism ( (Not shown), the light is reflected in a substantially right angle direction, and is projected upward as illumination light for illuminating the liquid crystal cell 2 which is the object to be illuminated. The light projected toward the liquid crystal cell 2 passes through the lower polarizer 5, the liquid crystal cell 2, and the upper polarizer 5 and is projected upward, so that the user is displayed on the liquid crystal cell 2. This makes it possible to visually recognize the figure or character.
【００１６】図３は本発明の面状光源装置に使用される
導光板３の平面図である。この実施例では、指向性を有
する複数個の点光源として指向性の高い（指向角の狭
い）発光ダイオード６を使用しており、この複数個の発
光ダイオード６が単一の導光板３の光源として配置され
ている。この発光ダイオード６は、導光板３の外形３ｂ
に対して傾斜した面であって、外形３ｂに対する傾斜角
がθのＶ字状の切欠きとして形成された端面３ａに対向
して配置されている。FIG. 3 is a plan view of the light guide plate 3 used in the surface light source device of the present invention. In this embodiment, a light-emitting diode 6 having a high directivity (a narrow directivity angle) is used as a plurality of point light sources having directivity. Is arranged as. The light-emitting diode 6 has the outer shape 3 b of the light guide plate 3.
, And is opposed to the end face 3a formed as a V-shaped notch having an inclination angle θ with respect to the outer shape 3b.
【００１７】したがって、発光ダイオード６から投射さ
れた光は、図示のように、Ｖ字状の切欠きとして形成さ
れた端面３ａから導光板３の内部に入射して伝播され、
図から明らかなように、導光板３の光源に近い側、すな
わち発光ダイオード６に接近した側において、発光ダイ
オード６の中間位置と両端に導光板３の内部を伝播する
光の谷間となって生じる照明されない暗い部分Ａが非常
に小さくなり、実質的に無視できる大きさとなる。Accordingly, the light projected from the light emitting diode 6 enters the light guide plate 3 from the end face 3a formed as a V-shaped notch and propagates as shown in the figure.
As is apparent from the drawing, on the side of the light guide plate 3 close to the light source, that is, on the side close to the light emitting diode 6, a light valley of light propagating inside the light guide plate 3 is formed at the middle position and both ends of the light emitting diode 6. The dark area A, which is not illuminated, is very small and has a substantially negligible size.
【００１８】したがって、この導光板３を採用すると、
従来技術に生じていた、導光板３の発光ダイオード６に
接近した側において、発光ダイオード６に接近した部分
のみが明るく、両端および発光ダイオード６の中間位置
では暗くなる現象が生じなくなり、液晶ユニットの光源
に接近した側の明るさが、明るい部分と暗い部分が交互
に生じることがなくなり、非常に見易くなった液晶ユニ
ットを提供することができる。Therefore, when this light guide plate 3 is adopted,
On the side of the light guide plate 3 which is close to the light emitting diode 6 which occurs in the prior art, only the portion close to the light emitting diode 6 is bright, and the phenomenon of darkening at both ends and the intermediate position between the light emitting diodes 6 does not occur. As for the brightness on the side close to the light source, a bright portion and a dark portion do not alternately occur, and it is possible to provide a liquid crystal unit which is very easy to see.
【００１９】ここで、図３の実施例では、導光板３の中
央に縦に暗い部分が発生するように見えるが、実際に使
用する際には、両端の発光ダイオード６から投射される
光が伝播されてくるので目立つ程の明暗の差は生じな
い。もし、明暗の差が目立つときには、端面３ａの外形
３ｂに対する傾斜角θをわずかに小さくするか、発光ダ
イオードの指向角をわずかに大きくすれば、この明暗の
差を完全になくすことができる。Here, in the embodiment of FIG. 3, it appears that a vertically dark portion is generated at the center of the light guide plate 3, but when actually used, light projected from the light emitting diodes 6 at both ends is generated. As it is propagated, there is no noticeable difference in brightness. If the difference in brightness is conspicuous, the difference in brightness can be completely eliminated by slightly reducing the inclination angle θ of the end face 3a with respect to the outer shape 3b or slightly increasing the directivity angle of the light emitting diode.
【００２０】[0020]
【発明の効果】本発明の面状光源装置は、以上に詳述し
たように構成されているので、投射する光の指向性が高
い光源、特に指向性が高い発光ダイオードを光源として
使用しても、導光板の発光ダイオードに接近した側（端
面側）において、明るい部分と暗い部分が交互に生じる
ことが防止され、導光板の全面で照明光の分布を可能な
限り一様にした面光源装置を提供することができ、特
に、導光板の発光ダイオードに接近した側（端面の側）
において明暗が交互に生じる部分を最小限の広さとする
面光源装置を提供することができる。Since the surface light source device of the present invention is constructed as described in detail above, a light source having high directivity of light to be projected, particularly a light emitting diode having high directivity, is used as a light source. Also, on the side (end face side) of the light guide plate close to the light emitting diode, bright and dark portions are prevented from being generated alternately, and the distribution of illumination light is made as uniform as possible over the entire surface of the light guide plate. A device can be provided, especially the side of the light guide plate close to the light emitting diode (the end face side)
In this case, a surface light source device in which a portion where light and dark alternately occur can be provided with a minimum size.
【図１】本発明の面状光源装置を使用した液晶ユニット
の断面を示す概念図であって、フロントライトの液晶ユ
ニットを示す。FIG. 1 is a conceptual diagram showing a cross section of a liquid crystal unit using a planar light source device of the present invention, and shows a liquid crystal unit of a front light.
【図２】本発明の面状光源装置を使用した液晶ユニット
の断面を示す概念図であって、バックライトの液晶ユニ
ットを示す。FIG. 2 is a conceptual diagram showing a cross section of a liquid crystal unit using the planar light source device of the present invention, showing a liquid crystal unit of a backlight.
【図３】本発明の面状光源装置に使用される導光板３の
平面図である。FIG. 3 is a plan view of a light guide plate 3 used in the planar light source device of the present invention.
【図４】複数個の点光源から投射されて導光板の端面か
ら内部に入射した光が、導光板の内部で拡散して伝播す
る状況を示す説明図であって、発光ダイオードの指向角
が狭い場合を示す。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a situation in which light projected from a plurality of point light sources and entering the inside from the end face of the light guide plate is diffused and propagated inside the light guide plate; Indicates a narrow case.
【図５】複数個の点光源から投射されて導光板の端面か
ら内部に入射した光が、導光板の内部で拡散して伝播す
る状況を示す説明図であって、発光ダイオードの指向角
が広い場合を示す。FIG. 5 is an explanatory view showing a situation in which light projected from a plurality of point light sources and entering the inside from the end face of the light guide plate is diffused and propagated inside the light guide plate; Indicates a wide case.
１ 液晶ユニット ２ 液晶セル ３ 導光板 ３ａ 端面 ３ｂ 外形 ４ 反射板 ５ 偏光板 ６ 発光ダイオード DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Liquid crystal unit 2 Liquid crystal cell 3 Light guide plate 3a End surface 3b Outline 4 Reflector 5 Polarizer 6 Light emitting diode
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０２Ｆ 1/13357 Ｆ２１Ｙ 101:02 // Ｆ２１Ｙ 101:02 Ｇ０２Ｆ 1/1335 ５３０ ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) G02F 1/13357 F21Y 101: 02 // F21Y 101: 02 G02F 1/1335 530
Claims (7)
体に投射する導光板を有する面状光源装置において、 複数個の指向性を有する光源と、 該複数個の光源からの光を端面から入射して被照明体に
投射する単一の導光板とを有し、 前記導光板の前記光源からの光を入射する前記端面が、
前記導光板の外形に対して傾斜した面に形成されている
ことを特徴とする面状光源装置。1. A planar light source device having a light guide plate for projecting light from a light source from an end face to project on an illuminated body, comprising: a plurality of light sources having directivity; A single light guide plate that is incident from an end face and projects the object to be illuminated, wherein the end face of the light guide plate that receives light from the light source is
A planar light source device formed on a surface inclined with respect to the outer shape of the light guide plate.
高い点光源であることを特徴とする請求項１記載の面状
光源装置。2. The planar light source device according to claim 1, wherein each of the plurality of light sources is a point light source having high directivity.
を特徴とする請求項２記載の面状光源装置。3. The planar light source device according to claim 2, wherein said point light source is a light emitting diode.
射した光を透過する導光板を有するフロントライトであ
ることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか
に記載の面状光源装置。4. The surface according to claim 1, wherein the surface light source device is a front light having a light guide plate that transmits light reflected by the illuminated body. Light source device.
配置され、液晶セルの下面に配置された反射板で反射し
た光で照明する液晶ユニットのフロントライトであるこ
とを特徴とする請求項４記載の面状光源装置。5. The liquid crystal unit according to claim 1, wherein the surface light source device is a front light of a liquid crystal unit that is arranged above the liquid crystal cell and illuminates with light reflected by a reflector disposed on the lower surface of the liquid crystal cell. Item 5. The planar light source device according to item 4.
面に配置されて前記被照明体を透過して照明するバック
ライトであることを特徴とする請求項１ないし請求項３
のいずれかに記載の面状光源装置。6. The backlight according to claim 1, wherein the planar light source device is a backlight that is disposed on a back surface of the illuminated body and transmits and illuminates the illuminated body.
The planar light source device according to any one of the above.
配置され、液晶セルを透過して照明する液晶ユニットの
バックライトであることを特徴とする請求項６記載の面
状光源装置。7. The planar light source device according to claim 6, wherein the planar light source device is a backlight of a liquid crystal unit that is disposed below the liquid crystal cell and illuminates the liquid crystal cell through the liquid crystal cell.
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