CN109857271A - 显示装置 - Google Patents
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Abstract
减少以因外部应力而产生的静电电容的噪声为主要原因的触摸位置的误检测。显示装置(1)具备:显示面板(2),其具有用于以静电电容方式检测触摸位置的触摸检测部(Tx、Rx);挠性基板(5),其与显示面板(2)连接;以及框体,其收纳显示面板(2)和挠性基板(5)。触摸检测部(Tx、Rx)输出与触摸位置处的静电电容相应的传感器输出值。挠性基板(5)具有:检测部(5a),其检测显示面板2中的触摸面在框体内的位置变化;以及控制部(10),其基于检测部(5a)的检测结果和传感器输出值来调整触摸位置。
Description
技术领域
本发明涉及显示装置,特别是,涉及具有触摸检测功能的显示装置。
背景技术
近年来,具备以静电电容方式来检测触摸位置的触摸检测功能的显示装置得到普及,提出了用于提高触摸位置的检测精度的各种技术。在下述专利文献1中公开了基于使用显示装置的环境条件来对静电电容的检测结果进行补偿的技术。具体地说,在专利文献1中,通过与触摸传感器分离的基准迹线(Reference Trace)来测定与外部环境相应的电容变化,从用触摸传感器测定出的电容变化中去除基准迹线的测定值。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:特开2012-33172号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而,在具备静电电容方式的触摸检测功能的显示装置中,有时会在其显示面板中设置有触摸检测用的电极等(以下称为触摸面板)。这种显示装置也应用于智能手机等便携终端,近年来,在这种便携终端中以游戏等应用程序进行消遣的用户正在增加。热衷于游戏的用户有时会以比正常的触摸操作强的力触摸便携终端的显示面。当对显示面施加较强的应力时,便携终端的显示面板会发生挠曲。当设置于显示面板的触摸面板的位置由于显示面板的挠曲而发生变化时,在从触摸面板检测出的静电电容中会包含因该位置变化而产生的静电电容变化的噪声成分。因此,若使用该检测结果来进行触摸位置的检测,则无法确定出适当的触摸位置。
本发明的目的在于提供一种技术,减少以因外部应力而产生的静电电容的噪声为主要原因的触摸位置的误检测。
用于解决问题的方案
本发明的一个实施方式的显示装置具备:显示面板,其具有用于以静电电容方式检测触摸位置的触摸检测部;挠性基板,其与上述显示面板连接;以及框体,其收纳上述显示面板和上述挠性基板,上述触摸检测部输出与触摸位置处的静电电容相应的传感器输出值,上述挠性基板具有:检测部,其检测上述显示面板中的触摸面在上述框体内的位置变化;以及控制部,其基于上述检测部的检测结果和上述传感器输出值来调整触摸位置。
发明效果
根据本发明,能够减少以因外部应力而产生的静电电容的噪声为主要原因的触摸位置的误检测。
附图说明
图1是实施方式的显示装置的概略截面图。
图2的上部是示出设置于图1所示的显示面板的触摸面板部的构成的俯视图,图2的下部是上部的俯视图的A-A线的截面图。
图3示出与图2所示的驱动电极和感测电极连接的柔性基板的俯视图。
图4A是说明设置在图1所示的底座中的基准电位(接地)的图。
图4B是示出在图4A中对显示面施加了外部应力的状态的图。
图5A是示出触摸位置的检测和位置变化检测信号的检测的定时的图。
图5B是示出1帧中的图像显示和触摸位置检测的执行定时的图。
图6是示出变形例(1)中的有源矩阵基板和连接到有源矩阵基板的挠性基板的概略构成的示意图。
图7A是示出变形例(2)中的挠性基板的端子部分的构成的概略截面图。
图7B是示出与图7A不同的挠性基板的端子部分的构成的概略截面图。
附图标记说明
1…显示装置,2…显示面板,3…背光源,4…玻璃罩,5…柔性基板,5a…检测部,21…有源矩阵基板,22…相对基板,23…液晶层,10、10A…控制器,50…COF,53…绝缘膜,111…感测配线,112…驱动配线,211…相对电极(共用电极),212…信号线,Tx…驱动电极,Rx…感测电极。
具体实施方式
本发明的一个实施方式的显示装置具备:显示面板,其具有用于以静电电容方式检测触摸位置的触摸检测部;挠性基板,其与上述显示面板连接;以及框体,其收纳上述显示面板和上述挠性基板,上述触摸检测部输出与触摸位置处的静电电容相应的传感器输出值,上述挠性基板具有:检测部,其检测上述显示面板中的触摸面在上述框体内的位置变化;以及控制部,其基于上述检测部的检测结果和上述传感器输出值来调整触摸位置(第1构成)。
根据第1构成,当挠性基板发生挠曲时,设置于挠性基板的检测部的位置会发生变化。当检测部的位置发生变化时,显示面板中的触摸面的位置也发生变化的可能性很高,因此,能够根据检测部的检测结果来检测触摸面的位置是否发生了变化。由于触摸面的位置变化,触摸检测部的位置也会发生变化。控制部基于检测部的检测结果和触摸检测部的传感器输出值来调整触摸位置,因此,与仅使用包含因触摸面的位置变化而产生的静电电容的噪声成分的传感器输出值来调整触摸位置的情况相比,能够减少触摸位置的误检测。
也可以是,在第1构成中,上述检测部检测上述检测部的位置处的静电电容的变化,上述控制部基于用于检测上述触摸位置的上述传感器输出值的基准值和上述传感器输出值来检测上述触摸位置,仅在上述检测部的检测结果在第1范围内的情况下,基于上述检测结果来校正上述传感器输出值的基准值(第2构成)。
对触摸面施加足以使触摸面的位置发生变化的应力的频度不高。因此,在诸如由检测部检测出的静电电容的变化超过第1范围的情况下,若基于触摸面的位置变化来校正传感器输出值的基准值,则在之后的触摸位置的检测中有可能会检测出错误的触摸位置。根据第2构成,仅在检测部的位置处的静电电容的变化在规定范围内的情况下,基于检测部的检测结果来校正传感器输出值的基准值。也就是说,在检测部的检测结果超过规定范围的情况下,不对传感器输出值的基准值进行校正。因此,能够使用更适当的传感器输出值的基准值来检测触摸位置,能够减少触摸位置的误检测。
也可以是,在第1构成中,上述检测部检测上述检测部的位置处的静电电容的变化,在上述检测部的检测结果不在第2范围内的情况下,上述控制部将在以得到上述检测结果时为起点的一定期间内输出的上述传感器输出值不用于上述触摸位置的检测(第3构成)。
在足以使触摸面的位置发生变化的应力施加到触摸面时输出的传感器输出值中,很可能包含因触摸面的位置变化即显示面板中的触摸检测部的位置变化而产生的静电电容的噪声成分。根据第3构成,在检测部的检测结果不在第2范围内的情况下,在从得到该检测结果时起一定期间内输出的传感器输出值不用于触摸位置的检测,因此,能够减少触摸位置的误检测。
也可以是,在第1至第3构成中的任意一种构成中,上述检测部在与上述触摸检测部对触摸位置的检测不同的定时检测上述触摸面的位置变化(第4构成)。
足以使触摸面的位置发生变化的应力施加到触摸面的频度低于以正常的力触摸显示面的频度。根据第4构成,是在不进行触摸位置的检测的期间检测触摸面的位置变化,因此,与在相同的定时进行检测的情况相比,能够使触摸位置检测的处理高速化。
也可以是,在第1至第4构成中的任意一种构成中,上述控制部基于上述框体的表面和里面中的任意一面与上述检测部之间的静电电容的变化来检测上述触摸面的位置变化(第5构成)。
当挠性基板发生挠曲时,检测部的位置会发生变化。根据第5构成,能够通过检测检测部与框体的表面或里面之间的静电电容的变化来检测检测部的位置变化,能够根据该检测结果来检测触摸面的位置变化。
下面,参照附图,详细说明本发明的实施方式。对于图中相同或相当的部分,标注相同的附图标记,不重复其说明。此外,为了使说明易于理解,在以下参照的附图中,简化或示意性示出构成或省略一部分构成构件。另外,各图所示的构成构件间的尺寸比并不一定表示实际的尺寸比。
图1是本实施方式的显示装置的概略截面图。本实施方式的显示装置1是具备用于以静电电容方式检测触摸位置的触摸面板部(触摸检测部)的显示装置。
如图1所示,显示装置1具有:显示面板2;背光源3,其设置在显示面板2的底面侧;玻璃罩4,其覆盖显示面板2的表面;柔性基板5,其是与显示面板2连接的挠性基板;以及底座7,其支撑显示面板2。在显示面板2与玻璃罩4之间填充有粘合剂GL,显示面板2与玻璃罩4被粘接起来。
在显示面板2的端部连接有柔性基板5。在底座7的内侧,柔性基板5以使得未与显示面板2连接的一侧的端部绕到背光源3的底面侧的方式弯曲。在柔性基板5的弯曲部分设置有检测部5a。检测部5a检测由于外部应力所致的柔性基板5的挠曲而引起的检测部5a的位置变化。检测部5a的详细情况后述。
显示面板2具有:有源矩阵基板21;以及相对基板22,其与有源矩阵基板21相对设置。此外,虽然在该图中省略了图示,但在有源矩阵基板21与相对基板22之间设置有液晶层,夹着有源矩阵基板21和相对基板22而设置有一对偏振板。
有源矩阵基板21具有包括由栅极线和数据线规定的多个像素的显示区域,在各像素分别设置有像素电极和薄膜晶体管(TFT:Thin Film Transistor)(均省略图示)。另外,在有源矩阵基板21的边框区域具有:栅极线扫描电路,其依次扫描各像素的栅极线;数据线驱动电路,其向各像素的数据线供应数据信号;以及显示控制电路,其控制栅极线扫描电路和数据线驱动电路而在显示区域显示图像(均省略图示)。
相对基板22在有源矩阵基板21侧的面上具备:共用电极;彩色滤光片,其对应于R(红)、G(绿)、B(蓝)各个颜色;以及黑矩阵,其设置在相邻的彩色滤光片之间(均省略图示)。有源矩阵基板21上的各像素对应于R、G、B中的某一种颜色。
图2是示出设置于显示面板2的触摸面板部的构成的俯视图以及俯视图中的A-A线的截面图。
如图2所示,在本实施方式中,感测电极Rx和驱动电极Tx作为触摸面板部(触摸检测部)设置于显示面板2。感测电极Rx设置于相对基板22的与有源矩阵基板21相反的一侧的面。驱动电极Tx在液晶层23侧的有源矩阵基板21的面上设置在比像素电极(省略图示)靠上层处,在液晶层23与驱动电极Tx之间设置有绝缘膜IF。驱动电极Tx例如包括铜(Cu)等金属,感测电极Rx例如包括ITO(Indium Tin Oxide;氧化铟锡)等透明导电膜。
驱动电极Tx和感测电极Rx分别连接到图1所示的柔性基板5。图3示出与驱动电极Tx和感测电极Rx连接的柔性基板5的俯视图。
如图3所示,在柔性基板5中设置有控制驱动电极Tx和感测电极Rx的控制器10。控制器10与感测电极Rx之间由感测配线111连接,控制器10与驱动电极Tx之间由驱动配线112连接。
控制器10对驱动配线112依次施加规定的电压以扫描驱动电极Tx,经由感测配线111控制各感测电极Rx使其在规定的定时变为规定电位(偏置电位)。
在本实施方式中,如图4A所示,在显示面板2的底面侧的底座7的部分设定有基准电位(GND)。此外,图4A示出了用户的手指等没有接触显示面的非接触状态。
当用户的手指等接触显示面时,与在驱动电极Tx与感测电极Rx(参照图2、3等)之间产生的电场的变化相对应的电信号(以下称为感测信号)会经由感测配线111输入到控制器10。控制器10基于成为感测信号的基准的静电电容值(以下称为感测信号基准值)和感测信号来检测触摸位置。此外,感测信号基准值是与在非接触状态下测定出的驱动电极Tx与感测电极Rx之间的静电电容相应的值。
如图3所示,检测部5a包括设置在柔性基板5上的端子51以及与端子51连接的配线52。在柔性基板5中,端子51和配线52设置在尽可能远离驱动配线112和感测配线111的位置。端子51例如包括铜(Cu)等导体,其面积为几mm2的程度。配线52包括与感测配线111相同的材料。
控制器10在规定的定时经由配线52对端子51进行控制使其变为规定电位,经由配线52取得表示端子51的位置变化的电信号(以下称为位置变化检测信号)。控制器10判断所取得的位置变化检测信号与成为端子51的位置变化的基准的静电电容值(以下称为位置变化基准值)的差值是否在规定范围内。此外,图4A所示的非接触状态下的端子51的中心与底座7的底面部分之间的距离为D1。位置变化基准值被设定为与在非接触状态即在底座7的底面与端子51的中心的距离为D1时测定出的端子51与设置有GND的底座7的面之间的静电电容相应的值。
图4B是表示玻璃罩4的表面被按压的状态的图。当对玻璃罩4的表面施加较强的外部应力时,会产生显示面板2的挠曲即触摸面的位置变化,柔性基板5会发生挠曲。从而,与图4A的情况相比,检测部5a的端子51的位置向底座7的底面方向变化。也就是说,底座7与端子51的中心之间的距离从D1变为D2(D2<D1)。
在本实施方式中,在底座7的底面设定有GND,因此,检测部5a的端子51由于柔性基板5的挠曲而靠近GND,端子51与设置有GND的底座7的面之间的静电电容变得大于位置变化基准值。此外,在该例中,是在底座7的底面设定有GND,但也可以是在底座7的上表面设定有GND。在这种情况下,端子51由于柔性基板5的挠曲而远离底座7的上表面,因此,端子51与底座7的上表面之间的静电电容变得小于位置变化基准值。
若所取得的位置变化检测信号与位置变化基准值的差值在阈值范围内,控制器10判断为在感测信号中不包含因触摸面的位置变化即触摸面板部的位置变化而产生的噪声成分,使用感测信号来检测触摸位置。
另一方面,在位置变化检测信号与位置变化基准值的差值不在阈值范围内的情况下,控制器10判断为在感测信号中包含因触摸面板部的位置变化而产生的噪声成分。在这种情况下,控制器10将从取得位置变化检测信号时起到规定时间之前为止输出的感测信号不用于触摸位置的检测。也就是说,控制器10通过检测检测部5a的位置变化,来检测是否产生了触摸面的位置变化即触摸面板部的位置变化,检测在感测信号中是否包含因该位置变化而产生的静电电容的噪声成分。
另外,控制器10在显示装置1的起动时等,基于位置变化检测信号来进行校准(校正)。校准是基于位置变化检测信号来校正感测信号基准值的处理。
具体地说,当位置变化检测信号与位置变化基准值的差值在阈值范围内时,基于该差值来校正感测信号基准值。另一方面,当位置变化检测信号与位置变化基准值的差值不在阈值范围内时,控制器10不执行校准。施加较强的外部应力使得位置变化检测信号与位置变化基准值的差值超过阈值范围的频度不高。若使用这种情况下的位置变化检测信号值来校正感测信号基准值,则在之后的触摸位置的检测中很可能无法确定出适当的触摸位置,因此,在这种情况下不进行校准。
在此,说明位置变化检测信号的检测定时。图5A是示出触摸位置的检测和位置变化检测信号的检测的定时的图。图5A中的Ta期间是进行图像显示和触摸位置检测的正常驱动期间,Tb期间是检测位置变化检测信号的位置变化检测期间。在本实施方式中,在显示装置1起动时检测位置变化检测信号,在起动后每隔几分钟检测一次位置变化检测信号。基于位置变化检测信号的校准的执行也在位置变化检测信号的检测期间Tb进行。正常驱动期间Ta的长度为几分钟的程度,检测期间Tb的长度例如为1ms的程度。
在图5A中的正常驱动期间Ta包含多个帧,位置变化检测期间Tb包含某个帧中的部分区间。图5B是示出1帧中的图像显示和触摸位置检测的执行定时的图。如图5B所示,在1帧中的除了水平扫描回扫期间BP和垂直扫描回扫期间FP以外的期间,交替地设定有图像显示期间TD和触摸位置检测期间TP。控制器10在位置变化检测信号的检测定时的1帧中,在与触摸位置检测期间TP不同的期间进行基于位置变化检测信号的校准。例如,控制器10能够将1帧中的水平扫描回扫期间BP或垂直扫描回扫期间FP作为位置变化检测期间Tb来进行基于位置变化检测信号的校准。
在上述实施方式中,根据设置于柔性基板5的检测部5a中的静电电容的变化来检测检测部5a的位置变化,根据该检测结果,检测是否产生了因显示面板2的挠曲、凹陷等形状变化而产生的触摸面的位置变化、即触摸面板部的位置变化。并且,基于检测部5a的检测结果和感测信号值来检测触摸位置。因此,与用包含因触摸面的位置变化而产生的静电电容的噪声成分的感测信号来检测触摸位置的情况相比,能够减少触摸位置的误检测。另外,在上述实施方式中,感测信号基准值是根据检测部5a的检测结果而被校准的,因此,与不考虑触摸面的位置变化即触摸面板部的位置变化的情况相比,能够更精确地检测触摸位置。
以上说明了本发明的显示装置的一个例子,但本发明的显示装置不限于上述实施方式的构成,能够设为各种变形构成。下面,说明其变形例。
(1)在上述实施方式中说明了在显示面板2上设置有仅用于触摸位置检测的驱动电极Tx和感测电极Rx的半内嵌式的带触摸面板的显示装置的例子,但显示装置的构成不限于此。例如,也可以是具有触摸面板功能的图像显示用元件被设置在有源矩阵基板上的完全内嵌式的带触摸面板的显示装置。下面,说明本变形例的显示装置。
在本变形例中,在显示装置1中,液晶层23中包含的液晶分子的驱动方式为横电场驱动方式,为了实现横电场驱动方式,用于形成电场的像素电极和相对电极(共用电极)形成在有源矩阵基板上。
图6是示出本变形例的有源矩阵基板21A和作为连接到有源矩阵基板21A的挠性基板的COF(Chip On Film;覆晶薄膜)50的概略构成的示意图。此外,在该图中,省略了设置于有源矩阵基板21A的栅极线、数据线、像素电极、TFT等图像显示用元件的图示。另外,虽然在该图中COF50表示为平面状,但实际上,在底座7(参照图1等)的内部,COF50以使得未与有源矩阵基板21A连接的一侧的端部配置在有源矩阵基板21A的背面侧的方式弯曲。
如图6所示,在有源矩阵基板21A的显示区域R中,多个具有矩形形状的相对电极211被设置为矩阵状。相对电极211在有源矩阵基板21A的液晶层23(参照图3等)侧的面上设置在比像素电极(省略图示)靠上层处。相对电极211分别是例如1边为几mm的大致正方形,比像素大。此外,虽然在该图中省略了图示,但在相对电极211上形成有用于在其与像素电极(省略图示)之间产生横电场的狭缝(例如几μm宽)。
另外,在COF50设置有控制器10A和检测部5a。控制器10A进行用于显示图像的图像显示控制,并且进行用于检测触摸位置的触摸位置检测控制。控制器10A与各相对电极211之间由1根信号线212连接。即,与相对电极211的数量相同的数量的信号线212形成在有源矩阵基板21上。
相对电极211与像素电极(省略图示)成对,用于图像显示控制时,并且还用于触摸位置检测控制时。在本实施方式中,在图像显示期间TD(参照图5B),从控制器10A经由信号线212向相对电极211供应恒定的直流信号,使相对电极211作为共用电极发挥功能。在触摸位置检测期间TP(参照图5B),经由信号线212向相对电极211供应具有恒定振幅的交流信号(以下称为触摸驱动信号),使相对电极211作为触摸面板部发挥功能。
这种情况下的触摸位置的检测按以下方式进行。当人的手指等接触显示面时,会在人的手指等与相对电极211之间形成电容。在触摸位置检测时,各相对电极211接收经由对应的信号线212供应的触摸驱动信号,将表示该相对电极211的位置处的电容变化的感测信号经由信号线212输出到控制器10A。也就是说,从向所有的相对电极211供应触摸驱动信号到控制器10A从各相对电极211接收到感测信号为止的动作为1次触摸位置检测动作。
检测部5a具有与实施方式同样的端子51和配线52。此外,配线52包括与信号线212相同的材料,与控制器10A连接。控制器10A通过与实施方式同样的方法,每隔一定时间,经由配线52对端子51进行控制使其变为规定电位来取得位置变化检测信号,基于位置变化检测信号与位置变化基准值的差值来进行触摸位置的确定和校准。
(2)在上述实施方式中说明了在挠性基板上设置有1个检测部5a的例子,但也可以设置有多个检测部5a。另外,说明了上述实施方式的端子51具有矩形形状的例子,但端子51的形状也可以是圆形等形状。另外,可以如图7A所示,以覆盖挠性基板5、50中的端子51的方式设置有绝缘膜53,也可以如图7B所示,在端子51的上部设置有绝缘膜53的开口53a。即使在挠性基板上设置有其它元件(配线、电子部件),也能够通过设置绝缘膜53来防止由于与这些元件的物理短路而导致的误动作。另外,在由于与其它元件的物理短路而导致误动作的可能性较低的情况下,能够通过设置开口部53a来将用于检查端子51是否适当地动作的检查用基板连接到开口部53a的端子51部分。从而,能够在显示装置1的出厂时容易地进行端子51的动作验证。
(3)在上述实施方式中,以使用液晶的显示装置为例进行了说明,但也可以将上述实施方式或变形例的构成应用于使用有机EL(Electro-Luminescence;电致发光)的显示。
(4)在上述实施方式中,说明了在进行是否将感测信号用于触摸位置的检测的判断、以及校准的各处理中使用检测部5a的检测结果的例子,但也可以是将检测部5a的检测结果仅用于其中任意一种处理。也就是说,例如,也可以仅在校准的执行时使用检测部5a的检测结果。即使是在这样构成的情况下,也是使用感测信号和考虑了检测部5a的位置变化即触摸面的位置变化的感测信号基准值来检测触摸位置,因此,能够减少触摸位置的误检测。
(5)在上述实施方式中,说明了利用设置于挠性基板的检测部5a来检测由于检测部5a的位置变化而产生的检测部5a的位置处的静电电容的变化从而检测触摸面的位置变化的例子,但检测触摸面的位置变化的方法不限于此。例如,也可以使用检测对触摸面的按压的压力传感器或检测触摸面的变形的变形传感器来检测触摸面的位置变化。
(6)作为设置于显示面板2的触摸面板部,在上述第1实施方式中说明了设置有驱动电极Tx和感测电极Rx的例子,在第2实施方式中说明了设置有相对电极(共用电极)211,控制器10、10A设置于挠性基板的例子,但也可以是在触摸面板部中包含控制器10、10A。在这种情况下,例如,也可以在显示面板2的有源矩阵基板21上设置控制器10、10A。
(7)在上述实施方式中,在使用检测部5a的检测结果来判断是否将感测信号用于触摸位置的检测以及是否进行校准时,对于检测部5a的检测结果采用了共同的阈值范围,但也可以采用相互不同的阈值范围。
Claims (5)
1.一种显示装置,其特征在于,
具备:
显示面板,其具有用于以静电电容方式检测触摸位置的触摸检测部;
挠性基板,其与上述显示面板连接;以及
框体,其收纳上述显示面板和上述挠性基板,
上述触摸检测部输出与触摸位置处的静电电容相应的传感器输出值,
上述挠性基板具有:
检测部,其检测上述显示面板中的触摸面在上述框体内的位置变化;以及
控制部,其基于上述检测部的检测结果和上述传感器输出值来调整触摸位置。
2.根据权利要求1所述的显示装置,
上述检测部检测上述检测部的位置处的静电电容的变化,
上述控制部基于用于检测上述触摸位置的上述传感器输出值的基准值和上述传感器输出值来检测上述触摸位置,仅在上述检测部的检测结果在第1范围内的情况下,基于上述检测结果来校正上述传感器输出值的基准值。
3.根据权利要求1所述的显示装置,
上述检测部检测上述检测部的位置处的静电电容的变化,
在上述检测部的检测结果不在第2范围内的情况下,上述控制部将在以得到上述检测结果时为起点的一定期间内输出的上述传感器输出值不用于上述触摸位置的检测。
4.根据权利要求1至3中的任意一项所述的显示装置,
上述检测部在与上述触摸检测部对触摸位置的检测不同的定时检测上述触摸面的位置变化。
5.根据权利要求1至4中的任意一项所述的显示装置,
上述控制部基于上述框体的表面和里面中的任意一面与上述检测部之间的静电电容的变化来检测上述触摸面的位置变化。
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