CN100403120C - 彩色滤光装置及其制作方法 - Google Patents

Abstract

彩色滤光装置及其制作方法，包括：首先，提供一透明基板，其具有一显示区、一周边区以及一缓冲区。接着，在透明基板的周边区与显示区内形成一遮光图案层，并且在透明基板的显示区形成一彩色滤光层。另外，更在缓冲区形成至少一缓冲图案。之后再形成至少一配向材料层，至少覆盖住部分的彩色滤光层、遮光图案层以及缓冲图案。接着，自缓冲图案处开始对配向材料层进行一配向摩擦制程。本发明提升了彩色显示器的显示质量。

Description

彩色滤光装置及其制作方法

技术领域

本发明是有关于一种彩色滤光基板及其制作方法，且特别是有关于一种可避免因摩擦制程发生配向材料层缺陷的彩色滤光基板及其制作方法。

背景技术

随着计算机性能、因特网以及多媒体技术效能的高度发展，影像信息已逐渐地从模拟信息转变为数字信息。而为了配合现代生活模式，许多电子装置的重量与尺寸也已经变得较轻且薄。以显示装置为例，已经从具有较大体积、高辐射量、重量较重以及高耗能等特性的阴极射线管(Cathode Ray Tube，CRT)，改以具有的尺寸薄、重量轻、平坦画面、无辐射以及低耗能等特性的显示装置为主流。例如液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)、有机电激发光显示器(Organic Electro-luminescence Display，OLED)或电浆显示器(Plasma Display Panel，PDP)，其中尤以液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)的发展最为纯熟。

目前液晶显示器其朝向全彩化、大尺寸、高分辨率以及低成本的方向发展，其中，液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)通常藉由彩色滤光基板来达到彩色化显示的效果。图1A至图1E为现有的彩色滤光基板制作方法流程剖面示意图。请先参考图1，首先，提供一个透明基板50，其具有一显示区110以及周边区120，而周边区120位于显示区110周围。接着，在透明基板50上的周边区120与显示区110形成一个遮光图案层112，此遮光图案层112在透明基板50的显示区110以定义出多个次像素区116，且在透明基板50的周边区120的遮光图案层112为一个遮光框122。而遮光图案层112材质为黑树脂。

请接着参考图1B，于次像素区116形成红色滤光图案114a、绿色滤光图案114b以及蓝色滤光图案114c，以构成一彩色滤光层114。

接着，请参考图1C，在透明基板50上形成一层共享电极层118a。然后，请参考图1D，于透明基板50上形成配向材料层118b，其覆盖住遮光图案层112、彩色滤光层114以及共享电极层118a。

最后，请参考图1E，对配向材料层118b进行配向摩擦制程。一般来说，配向摩擦制程是利用摩擦滚筒(Rubbing Roller)25自透明基板50的周边区120的一个侧边进行摩擦配向制程。然而，当摩擦滚筒(Rubbing Roller)25自透明基板50的周边区120的遮光框122其中侧边开始进行摩擦制程时，因遮光框122厚度的会使其边缘有一个明显高度变化。而此高度的存在容易在摩擦滚筒25表面形成痕迹或损害。如此一来，当受损的摩擦滚筒25在配向材料层118b进行配向摩擦制程时，将会于配向材料层118b上产生异常的凹陷或沟痕。如此一来，使用此彩色滤光基板的液晶显示面板将有液晶分子配向不佳的问题，而使得液晶显示面板的显示质量不佳。

发明内容

本发明的目的是提供一种彩色滤光基板的制作方法，解决现有因配向摩擦制程中容易对摩擦滚筒造成伤害而导致配向材料层受损的问题。

本发明的另一目的是提供一种彩色滤光基板，其周边区具有特殊设计，以解决配向摩擦制程会对配向材料层造成损伤的问题。

为达上述发明目的，本发明提出一种彩色滤光基板的制作方法。首先，提供一透明基板，其具有一显示区、一周边区以及一缓冲区。接着，在透明基板的显示区和周边区内形成一遮光图案层，并且在透明基板的显示区形成一彩色滤光层。另外，在缓冲区形成至少一缓冲图案。再形成一配向材料层，至少覆盖住部份的彩色滤光层、遮光图案层以及缓冲图案。接着，自缓冲图案处开始对配向材料层进行一配向摩擦制程。

在本发明一实施例中，上述的缓冲图案的材质是选自黑树脂、红色树脂、绿色树脂、蓝色树脂、透明树脂或是其组合。

在本发明一实施例中，上述的缓冲图案是由多个图案所组成，且这些图案的排列密度自遮光图案层处往远离遮光图案层处逐渐降低。

在本发明一实施例中，上述的缓冲图案的材质与遮光图案层的材质相同，且缓冲图案是由多个排列于遮光图案层边缘的图案所组成。

在本发明一实施例中，上述的缓冲图案的高度大于或等于遮光图案层的高度。依照本发明的一实施例，缓冲图案的高度大于遮光图案层的高度1-2微米。另外，缓冲图案与遮光图案层没有连接在一起；或是缓冲图案的边缘与遮光图案层的边缘连接在一起；或是缓冲图案覆盖住部分的遮光图案层。

在本发明一实施例中，上述的缓冲区是位于周边区的其中一侧边处、其中二侧边处或是周边区的四周。

在本发明一实施例中，上述的彩色滤光层是在形成遮光图案层之前或之后所形成的。

在本发明一实施例中，本发明的方法更包括形成一平坦层，覆盖遮光图案层与彩色滤光层。

为达上述发明目的，本发明另提出一种彩色滤光基板，其包括一透明基板、一遮光图案层、多个彩色滤光层、至少一缓冲图案、一配向材料层。透明基板具有一显示区、一周边区以及一缓冲区。遮光图案层至少位于透明基板的周边区内，而彩色滤光层位于显示区中。缓冲图案位于缓冲区中，而配向材料层至少覆盖住部份的彩色滤光层、遮光图案层以及缓冲图案。

在本发明一实施例中，上述的缓冲图案的材质是选自黑树脂、红色树脂、绿色树脂、蓝色树脂、透明树脂或是其组合。

在本发明一实施例中，上述饿缓冲图案是由多个图案所组成，且这些图案的排列密度自遮光图案层处往远离遮光图案层处逐渐降低。

在本发明一实施例中，上述的缓冲图案的材质与遮光图案层的材质相同，且缓冲图案是由多个排列于遮光图案层边缘的图案所组成。

在本发明一实施例中，上述的缓冲图案的高度大于或等于遮光图案层的高度。依照本发明的一实施例，缓冲图案的高度大于遮光图案层的的高度1-2微米。另外，缓冲图案与遮光图案层没有连接在一起；或是缓冲图案的边缘与遮光图案层的边缘连接在一起；或是缓冲图案覆盖位部分的遮光图案层。

在本发明一实施例中，上述的缓冲区是位于周边区的其中一侧边处、其中二侧边处或是周边区的四周。

本发明的彩色滤光基板制作方法因在彩色滤光基板周边区的其中一侧边处、两侧边处或四周边缘的结构形成缓冲图案，以避免因进行配向摩擦制程时在摩擦滚筒表面造成痕迹或损害，使得配向材料层产生缺陷。

为让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

附图说明

图1A至图1E是现有一种彩色滤光基板制作方法流程剖面示意图。

图2A至图2F是依照本发明的较佳实施例的一种彩色滤光基板制作方法流程剖面侧视示意图。

图3是图2F的俯视示意图。

图4A现有的彩色滤光基板于遮光框处的扫描式电子显微镜图片。

图4B本发明的彩色滤光基板于遮光框处的扫描式电子显微镜图片。

图5A是本发明的实施例的另一种彩色滤光基板的俯视示意图。

图5B是本发明的实施例的另一种彩色滤光基板的俯视示意图。

图6是本发明的实施例的又一种彩色滤光基板的俯视示意图。

图7A是本发明的实施例的一种彩色滤光基板制作方法流程的一剖面示意图。

图7B是本发明的实施例的另一种彩色滤光基板制作方法流程的一剖面示意图。

图8A至图8E是本发明的数个实施例的彩色滤光基板中，位于周边区的部分遮光图案层以及位于缓冲区的缓冲图案的示意图。

图9A至图9C是本发明的数个实施例的彩色滤光基板中，位于周边区的部分遮光图案层以及位于缓冲区的缓冲图案的示意图。

图10A至图10B以及图11A至图11C是本发明的数个实施例的彩色滤光基板中，位于周边区的部分遮光图案层以及位于缓冲区的缓冲图案的示意图。

图12是本发明的液晶显示面板示意图。

主要元件符号说明

摩擦滚筒25       透明基板50        非周边区110    遮光图案112

彩色滤光层114    红色滤光图案114a  绿色滤光图案114b

蓝色滤光图案114c 次像素区116       共享电极层118a

配向材料层118b   周边区120         遮光框122       显示区210

遮光图案212      彩色滤光层214     红色滤光图案214a

绿色滤光图案214b 蓝色滤光图案214c  次像素区216

共享电极层218a   配向材料层218b    具有配向能力的配向材料层218c

周边区220        遮光框222         遮光黑矩阵226    缓冲区230

缓冲图案224、224a、224b、224c、224d、224e、224f、224g、224g’、224h

平坦层240        缓冲图案324       缓冲图案424      高度H

具体实施方式

第一实施例

图2A至图2F是依照本发明一较佳实施例的一种彩色滤光基板制作方法流程剖面示意图。请先参考图2A，首先，提供一个透明基板50，其具有一显示区210、一周边区220以及一缓冲区230，而周边区220位于显示区210周围。接着，在这透明基板50上的周边区220形成遮光图案层212。在一实施例中，遮光图案层212更包括形成在显示区210内，而在显示区内所形成的遮光图案层212会于透明基板50的显示区210定义出多个次像素区216，因而位于显示区的遮光图案层又称为遮光黑矩阵226。而在透明基板50的周边区220上所成的遮光图案层212围绕着显示区210，因此为一遮光框222的结构。而形成遮光图案层212的方法例如是先形成一遮光材料层(未绘示)，再利用掩膜对遮光材料层进行曝光，再进行显影。而遮光图案层212厚度约为1.0至1.5微米，且材质例如是黑树脂。

接着，请参考图2B，于透明基板50的显示区210内的每一个次像素216形成一个彩色滤光层214。其中彩色滤光层214例如包括至少一红色滤光图案214a(例如是红色树脂)、至少一绿色滤光图案214b(例如是绿色树脂)以及至少一蓝色滤光图案214c(例如是蓝色树脂)。

请继续参考图2B，在于透明基板50的显示区210内的每一个次像素区216形成一个彩色滤光层214的同时，更在位于透明基板50周边区220的其中一侧边处的遮光框222边缘的缓冲区230来形成一个缓冲图案224。缓冲图案224的材质可以是与红色滤光图案214a、绿色滤光图案214b以及蓝色滤光图案214c其中之一材质相同，较佳的是与蓝色滤光图案214c的材质相同。依照本发明的另一较佳实施例，在形成彩色滤光层214以及遮光图案层212之后，更包括形成间隙物(spacer)(未绘示出)，其在后续液晶面板组立时可以用来支撑彩色滤光基板与主动元件基板之间的晶穴间隙(cell gap)。

接着，请参考图2C，在透明基板50上形成一层共享电极层218a，覆盖住遮光图案层212、遮光框222以及彩色滤光层214。然后，请参考图2D，于透明基板50上形成配向材料层218b，其会覆盖住共享电极层218a。

请接着参考图2E，对配向材料层218b进行摩擦配向制程。在配向摩擦制程中，例如是利用摩擦滚筒(Rubbing Roller)25自透明基板50的缓冲区230中具有缓冲图案224的一个侧边开始对配向材料层218b进行摩擦配向制程。在此，因为在遮光框222边缘处形成有缓冲图案224，因而减缓了该处的高度落差。因此，当以摩擦滚筒25自该处开始进行摩擦制程时，摩擦滚筒25就不会受到损害，如此可以确保配向材料层218b在以摩擦滚筒25进行配向处理时不会受到损害而产生缺陷。

在进行上述的配向摩擦制程之后，即形成完成配向处理的配向材料层218c，如图2F所示，而完成彩色滤光基板的制作。

因此，利用上述方法所制作出的彩色滤光基板如图2F与图3所示，其中图3为图2F的上视图。彩色滤光基板包括透明基板50、遮光图案层212、遮光框222、彩色滤光层214、缓冲图案224以及配向材料层218c。透明基板50上具有一显示区210、一周边区220以及一缓冲区230。遮光图案层212位于透明基板50的周边区220内，且遮光图案层212更包括形成在该显示区210中，位于显示区210的遮光图案层212为遮光黑矩阵226，以于基板上定义出多个次像素区216。而遮光图案层212位于透明基板50的周边区220围绕着显示区，其也可以为一遮光框222。彩色滤光层214是位于次像素区216中。缓冲图案224位于周边区220的至少一侧边处的遮光框222的边缘。配向材料层218c至少覆盖住部份的彩色滤光层214、遮光图案层212以及缓冲图案224。

在一较佳实施例中，在配向材料层218b底下更包括配置有一共享电极层218a，覆盖住彩色滤光层214以及遮光图案层212。

图4A是习知的彩色滤光基板遮光框处的扫描式电子显微镜(ScanningElectronic Microscopic，SEM)图，图4B是本发明的彩色滤光基板遮光框处的扫描式电子显微镜图。通过图4A可知，现有的彩色滤光基板的遮光框的侧边确实存在了明显的高度落差。但由图4B可发现，若是以彩色滤光层的材质(例如是红、绿或蓝色滤光材料)在遮光框边缘形成缓冲图案之后，该处的高度落差可以明显趋缓。

另外，本发明除了在周边区220的其中一侧边处的遮光框222的边缘形成缓冲图案224之外(如图3所示)，还可以在周边区220的其中两侧边处的遮光框222边缘形成缓冲图案324，如图5A所示或图5B所示。而当欲进行摩擦配向制程时，将可以由形成有缓冲图案324处的任一处开始进行摩擦配向制程。

在另一实施例中，本发明还可以在周边区220的周围的遮光框222的边缘形成缓冲图案424，如图6所示。也就是，将缓冲图案424形成在整个遮光框222的边缘。同样的，当欲进行摩擦配向制程时，将可以由形成有缓冲图案424处的任一处开始进行摩擦配向制程。

除此之外，于透明基板50上先形成遮光图案层212，再形成彩色滤光层214，也可以再形成一平坦层240来覆盖遮光图案层212与彩色滤光层214，如图7A所示，本实施例并未对此加以限定。因此，在透明基板50上也可以先形成彩色滤光层214，再形成遮光图案层212，同样地，也可以再形成一平坦层240来覆盖遮光图案层212与彩色滤光层214，如图7B所示。

第二实施例

本发明除了以红色滤光图案、绿色滤光图案或是蓝色滤光图案作为缓冲图案的材质之外，也可以使用与遮光图案层相同的材质作为缓冲图案的材质，但其图案的设计与第一实施例是不相同的。

在图8A至图8E中仅绘示出位于周边区的部分遮光框222以及位于缓冲区的缓冲图案224a、224b、224c、224d、224e。而其它在显示区中的彩色滤光层、遮光图案层、电极层、配向材料层等等膜层与上述第一实施例相同(如图3所绘示)，因此在此不再赘述。

请参考图8A，在本实施例中缓冲图案是由多个排列于遮光框222边缘的图案224a所组成。而由于缓冲图案224a是许多非连续的图案所构成，因而使得遮光框222的边缘附近变成非平整。如此一来，当后续进行摩擦配向制程时，摩擦滚筒与缓冲图案224a接触相较于摩擦滚筒直接与遮光图案层直接接触来说，接触面积是减少了许多，因而可以降低摩擦滚筒因直接接触遮光图案层而产生的记忆痕迹的机率，进而增加配向处理制程的良率。

而在图8A中所绘示的缓冲图案224a是以长方形为例，但本发明并不限制配向图案的形状，其亦可以是三角形形状的缓冲图案224b(如图8B所示)、倾斜一特定角度的条状形状的缓冲图案224c(如图8C所示)、圆形或半圆形形状的缓冲图案224d(如图8D所示)或是连续不规则形状的缓冲图案224e(如图8E所示)。

无论是采用何者形状的缓冲图案，本实施例的缓冲图案是于定义遮光图案层212时所同时定义出的，因此缓冲图案与遮光图案层212的厚度是相等的，而且本实施例的方法仅需要更改遮光图案层的掩膜图案即可，因而不会增加制程复杂度。

同样的，本实施例的缓冲图案亦可以配置于周边区的其中一侧边处(如图3所示)、周边区的其中二侧边处(如图5A以及5B所示)或是周边区的四周(如图6所示)。

第三实施例

本发明的缓冲图案可以利用除了以红色滤光图案、绿色滤光图案、蓝色滤光图案、遮光图案层作为缓冲图案的材质之外，还可以使用透明树脂(即间隙物的材质)作为缓冲图案的材质。特别是，在此实施例中，缓冲图案是由多个图案所组成，且这些图案的排列密度自遮光图案层处往远离遮光图案层处逐渐降低。

在图9A至图9C中仅绘示出位于周边区的部分遮光框222以及位于缓冲区的缓冲图案224f、224g、224g′。而其它在显示区中的彩色滤光层、遮光图案层、电极层、配向材料层等等膜层与上述第一实施例相同(如图3所绘示)，因此在此不再赘述。请先参考图9A，缓冲图案是由多个图案224f所组成，且图案224f的排列密度自遮光框222处往远离遮光框222处逐渐降低。而缓冲图案224f的材质可以是彩色滤光层的材质(红色树脂、绿色树脂、蓝色树脂)、或是遮光图案层的材质(黑树脂)、或是间隙物的材质(透明树脂)。当然，缓冲图案224f亦可以是多种材质构成，例如一部份的图案是采用彩色滤光层的材质、另一部份的图案是采用遮光图案层的材质等等组合。

而在图9A中所绘示的缓冲图案224f是以圆形为例，但本发明并不限制配向图案的形状，其亦可以是长方形形状的缓冲图案224g(如图9B所示)或是各种形状的组合的缓冲图案224g’(如图9C所示)。当然其也可以是三角形形状、多边形形状等等。无论是采用何者形状的缓冲图案，本实施例的缓冲图案是依据其材质的选用而于定义遮光图案层212及/或彩色滤光层214及/或间隙物所同时定义出的，因此本实施例的方法仅需要更改遮光图案层及/或彩色滤光层及/或间隙物的掩膜图案即可，因而不会增加制程复杂度。

在本实施例中，由于缓冲图案224f、224g或224g’是由多个图案所组成，且这些图案的排列密度自遮光框222处往远离遮光框222处逐渐降低，因此当后续进行摩擦配向制程时，摩擦滚筒与缓冲图案224f、224g或224g’接触时，会先接触到分布较疏的部分，因此其相较于摩擦滚筒直接与遮光图案层直接接触来说，接触面积是减少了许多，因而可以降低摩擦滚筒因直接接触遮光图案层而产生的记忆痕迹的机率，进而增加配向处理制程的良率。另外，缓冲图案224f、224g或224g’由疏到密的设计也可以帮助摩擦滚筒逐渐适应遮光框222。

同样的，本实施例的缓冲图案也可以配置于周边区的其中一侧边处(如图3所示)、周边区的其中二侧边处(如图5A以及5B所示)或是周边区的四周(如图6所示)。

第四实施例

在图10A至图10B中仅绘示出位于周边区的部分遮光框层222以及位于缓冲区的缓冲图案224h。而其它在显示区中的彩色滤光层、遮光图案层、电极层、配向材料层等等膜层与上述第一实施例相同(如图3所绘示)，因此在此不再赘述。请先参考图10A，在此实施例中，形成于缓冲区的缓冲图案224h的高度会高于遮光框222的高度，例如缓冲图案224h高于遮光框222的高度H约为1-2微米。在一较佳实施例中，缓冲图案224h的材质是与间隙物相同的材质，其例如是透明树脂。当然本发明并不限制缓冲图案224h的材质。

在本实施例中，由于缓冲图案224h的高度会高于遮光框层222的高度，因此当后续进行摩擦配向制程时，如图10B所示，摩擦滚筒会先与缓冲图案224h接触，接着便直接会滚向遮光框222的内部，而不会与遮光框222的边缘接触。因此，可以避免摩擦滚筒与遮光图案层边缘直接接触而产生的记忆痕迹，进而增加配向处理制程的良率。

而在本实施例中，缓冲图案224h与遮光框222之间的关系可以是：缓冲图案224h与遮光框222没有连接在一起(如图11A所示)；或是缓冲图案224h的边缘与遮光框222的边缘连接在一起(如图11B所示)；或是缓冲图案224h覆盖住部分的遮光框222(如图11C所示)。

此外，本实施例的缓冲图案224h可以是由单一连续图案所构成；或是由多个分开的图案所构成。同样的，本实施例的缓冲图案亦可以配置于周边区的其中一侧边处(如图3所示)、周边区的其中二侧边处(如图5A以及5B所示)或是周边区的四周(如图6所示)。

液晶显示面板

图12是本发明的液晶显示面板示意图。请参考图12，液晶显示面板包括一主动元件阵列基板802、一彩色滤光基板804与一液晶层806。将主动元件阵列基板802与彩色滤光基板804组立起来，且将液晶层806配置于主动元件阵列基板802以及彩色滤光基板804之间。此液晶显示面板的彩色滤光基板804为上述任一实施例所述的彩色滤光基板，因此，此液晶显示面板可以避免于进行摩擦时，对于彩色滤光基板804的损害，所以此液晶显示面板可以提升显示质量。

综上所述，本发明的彩色滤光基板及其制作方法至少具有下列优点：

本发明因在遮光图案层边缘形成各种缓冲图案，可避免在配向摩擦制程中对摩擦滚筒表面造成损害，进而避免在进行摩擦配向制程时对配向材料层造成异常的凹陷或沟痕。

本发明可利用缓冲图案避免摩擦滚筒因遮光图案层的高度落差使得摩擦滚筒的表面形成痕迹或损坏，进而增加滚筒使用的次数。

本发明因具有缓冲图案的设计不会增加制程复杂度，且其可以使得彩色滤光基板的良率增加。若将其应用于彩色显示器内，可提升彩色显示器的显示质量。

以上实施例仅用于说明本发明的实施过程，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种彩色滤光基板的制作方法，其中，包括：

提供一透明基板，其具有一显示区、一周边区以及一缓冲区；

在透明基板的显示区与周边区形成一遮光图案层；

于显示区中形成一彩色滤光层；

在位于遮光图案层边缘的缓冲区形成至少一缓冲图案；

形成一配向材料层，至少覆盖住部分的彩色滤光层、遮光图案层以及缓冲图案；以及

自缓冲图案处开始对配向材料层进行一配向摩擦制程。

2.如权利要求1所述的彩色滤光基板的制作方法，其中缓冲图案的材质是黑树脂、红色树脂、绿色树脂、蓝色树脂、透明树脂或上述材质的任一组合，或与遮光图案层的材质相同。

3.如权利要求1所述的彩色滤光基板的制作方法，其中缓冲图案是由多个图案所组成，且这些图案的排列密度自遮光图案层处往远离遮光图案层处逐渐降低。

4.如权利要求1或3所述的彩色滤光基板的制作方法，其中缓冲图案的高度大于或等于遮光图案层的高度。

5.如权利要求1或3所述的彩色滤光基板的制作方法，其中缓冲区是位于周边区的其中一侧边处、其中二侧边处或是周边区的四周。

6.一种彩色滤光基板，其中包括：

一透明基板，其具有一显示区、一周边区以及一缓冲区；

一遮光图案层，位于透明基板的显示区与周边区内；

一彩色滤光层，位于显示区中；

至少一缓冲图案，位于遮光图案层边缘的缓冲区中；以及

一配向材料层，至少覆盖住部分的彩色滤光层、遮光图案层以及缓冲图案。

7.如权利要求6所述的彩色滤光基板，其中缓冲图案的材质是黑树脂、红色树脂、绿色树脂、蓝色树脂、透明树脂或上述材质的任一组合，或与遮光图案层的材质相同。

8.如权利要求6所述的彩色滤光基板，其中缓冲图案是由多个图案所组成，且这些图案的排列密度自遮光图案层处往远离遮光图案层处逐渐降低。

9.如权利要求6或8所述的彩色滤光基板，其中缓冲图案的高度大于或等于遮光图案层的高度。

10.如权利要求6或8所述的彩色滤光基板，其中缓冲区是位于周边区的其中一侧边处、其中二侧边处或是周边区的四周。

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