JP2015230610A - カバーガラスおよびカバーガラス保護部材 - Google Patents

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田 章 悦 内
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澤 伸 介 中
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森 諭 江
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Abstract

【課題】製造が容易で、意匠性にも優れたカバーガラスおよびカバーガラス保護部材を提供する。
【解決手段】カバーガラス1は、透明性基材10と、透明性基材の周縁に密着配置される枠体18と、透明性基材の周縁から内側の所定範囲内にかけて、透明性基材に積層される加飾層17と、を備え、枠体18は、着色材、蓄光材および発光材の少なくとも一つを含有する。
【選択図】図4

Description

本発明は、表示装置用のカバーガラスおよびカバーガラス保護部材に関する。
携帯電話やスマートフォンなどに用いられる液晶表示装置や有機EL表示装置などのフラットディスプレイパネル(以下、表示パネルと呼ぶ)は、大型化、高精細化、薄型軽量化および低消費電力化を求める要望に応えて、年々性能が向上している。
また、スマートフォンなどでは、パネルの外観デザインについての要求も厳しくなっており、意匠性に優れた外観デザインを求められることが多くなってきている。
最近の携帯電話等に搭載される表示パネルは、タッチパネルセンサ機能を備えたものが多い。従来の表示パネルは、タッチパネルセンサを備えた基材をカバーガラス上に積層していたが、これでは、パネルの厚みが増してしまい、薄型化を実現できない。
そこで、最近では、タッチパネルセンサ機能をカバーガラスに一体的に組み込んだ、いわゆるOGS(One Glass Solution)構造や、タッチパネルセンサを画素アレイ基板内に一体的に形成した、いわゆるインセル構造が注目されている。
表示パネルの画面には、アクティブエリアと非アクティブエリアが設けられている。アクティブエリアは、表示画像が変化する領域であるとともに、タッチパネルセンサ機能が有効に働く領域である。非アクティブエリアは、固定の色で表示されて、タッチパネルセンサ機能を持たない領域である。
非アクティブエリアには、タッチパネルセンサの配線などが配置されるため、これらを遮蔽する加飾層をカバーガラスに積層することが多い。このため、カバーガラスは、アクティブエリアに対応する領域が透明で、非アクティブエリアに対応する領域が特定の色に着色されている。
携帯電話等の携帯可能な電子機器では、薄型軽量化を求める声が大きいため、カバーガラスも薄くする必要がある。ところが、カバーガラスは薄くするほど割れやすくなるため、カバーガラスの表面に対して化学強化処理を施して、耐衝撃性を高めることが多い。
ところが、カバーガラスにタッチパネルセンサを一体的に形成する場合、タッチパネルセンサを形成した後では、カバーガラスに対して化学強化処理を施すのは困難であり、大判のカバーガラスを個片化した後、個片化された各カバーガラスに対して化学強化処理を施して、その後にタッチパネルセンサを一体形成する必要があり、製造工程数が増えて生産性が悪い。
特許文献1には、ガラスの端面を保護するポリマー保護体をガラスの端面に配置する技術が開示されている。
特表2014−502950号公報
しかしながら、特許文献1では、ポリマー保護体の色については特に配慮しておらず、ポリマー保護体がガラス品の意匠性に悪影響を与えるおそれがある。
上述したように、最近では、カバーガラスに対しても優れた意匠性が求められており、耐衝撃性と意匠性向上の両立を図る必要がある。
本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、製造が容易で、意匠性にも優れたカバーガラスおよびカバーガラス保護部材を提供することにある。
上記の課題を解決するために、本発明の一態様では、透明性基材と、
前記透明性基材の周縁に密着配置される枠体と、
前記透明性基材の周縁から内側の所定範囲内にかけて、前記透明性基材に積層される加飾層と、を備え、
前記枠体は、着色材、蓄光材および発光材の少なくとも一つを含有するカバーガラスが提供される。
前記透明性基材の観察者側の表面と前記枠体の観察者側の表面とは面一に配置され、
前記加飾層は、前記透明性基材の観察者側の表面とは反対側の表面に積層されてもよい。
前記枠体は、有彩色または無彩色に着色されていてもよい。
前記枠体は、前記加飾層の色と同系色の色に着色されていてもよい。
前記枠体は、前記枠体の前記透明性基材に密着配置される面と反対の面側に配置される筐体の色と同系色の色に着色されていてもよい。
前記透明性基材の観察者側の表面とは反対側の表面に一体形成されるタッチパネルセンサを備え、
前記透明性基材の観察者側の表面には、前記タッチパネルセンサによるタッチ検出可能なアクティブエリアと、タッチ検出不可能な非アクティブエリアと、が設けられ、
前記加飾層は、前記非アクティブエリアに重なるように配置されてもよい。
透明性基材の周縁に密着配置される枠体を備え、
前記枠体は、着色材、蓄光材および発光材の少なくとも一つを含有してもよい。
本発明によれば、製造が容易で、意匠性にも優れたカバーガラスおよびカバーガラス保護部材を提供できる。
本実施形態によるカバーガラス1を搭載した表示装置2を備えた電子機器3の平面図。 図1のII−II線での縦断面図。 カバーガラス1の裏面側に形成されるタッチパネルセンサ7の構造を示す平面図。 図3のIV線に沿った横断面図。 (a)と(b)は枠体18を加飾層17の色と同系色の色に着色した例を示す図。 (a)は枠体18に蓄光材と発光材の少なくとも一方を含有させた例を示す図、(b)は枠体18を電子機器3のケース4の色と同系色に着色した例を示す図。 (a)は大判ガラス20の両主面に樹脂フィルム19を貼り付けた状態での断面図、(b)はエッチング処理を行った状態を示す断面図。 孔21の内部を着色した例を示す図。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、本件明細書に添付する図面においては、図示と理解のしやすさの便宜上、適宜縮尺および縦横の寸法比等を、実物のそれらから変更し誇張してある。また、本明細書において用いる、形状や幾何学的条件並びにそれらの程度を特定する、例えば、「平行」、「直交」、「同一」等の用語等については、厳密な意味に縛られることなく、同様の機能を期待し得る程度の範囲を含めて解釈することとする。
図1〜図8は本発明の一実施形態を説明する図である。以下に説明する実施形態では、携帯電話やスマートフォン等の電子機器の表示装置に用いることが可能なカバーガラスとカバーガラス保護部材について説明する。
図1は本実施形態によるカバーガラス1を搭載した表示装置2を備えた電子機器3の平面図、図2は図1のII−II線での縦断面図である。図1の電子機器3は、例えばスマートフォンであり、フラットパネルディスプレイモジュールからなる表示装置2と、表示装置2の周囲を覆うケース(筐体)4とを備えている。表示装置2とケース4との間には、電子機器3の本体部5が配置されている。すなわち、ケース4は、表示装置2の表示面側を除いて、表示装置2と本体部5の周囲を覆うように配置されている。本体部5には、プロセッサ、画像処理部、通信処理部、記憶部、入力インタフェース部などが設けられるが、本体部5の詳細な内容については割愛する。
本明細書では、表示装置2の表示面側、すなわちユーザ(観察者)が表示面を視認する側を前面と呼び、その反対側の面を裏面と呼ぶ。
表示装置2は、画素表示部6と、画素表示部6の前面に配置されるカバーガラス1とを有する。カバーガラス1には、その裏面側にタッチパネルセンサ7が一体形成されている。あるいは、カバーガラス1の裏面側に、タッチパネルセンサ用基板を積層して、このタッチパネルセンサ用基板上にタッチパネルセンサ7を形成してもよい。
カバーガラス1は、表示装置2のユーザに最も近い側の表面を形成する。ユーザがこの表面をタッチすると、そのタッチ位置をタッチパネルセンサ7が検出する。画素表示部6は、液晶表示部や有機EL表示部、プラズマ表示部など、既存の平面表示部であれば、その種類は問わない。
タッチパネルセンサ7は、カバーガラス1の裏面側、すなわち画素表示部6の表示面に対向する側に配置されている。より詳細には、カバーガラス1の裏面側には、タッチパネルセンサ7が配置されているアクティブ領域と、タッチパネルセンサ7が配置されていない非アクティブ領域とが設けられている。ユーザは、カバーガラス1の前面側をタッチするが、アクティブ領域に重なる前面側の領域をタッチすると、タッチパネルセンサ7にてタッチ位置の検出が行われる。一方、非カバーガラス1の前面側の非アクティブ領域に重なる領域をタッチしても、タッチ位置の検出は行われない。
タッチパネルセンサ7のタッチセンス方式は、抵抗膜方式や静電容量方式など、既存の種々の方式が適用可能である。
図3はカバーガラス1の裏面側に形成されるタッチパネルセンサ7の構造を示す平面図である。タッチパネルセンサ7は、カバーガラス1上の第1方向Xに沿って複数列にわたって配置される矩形状の複数の単位メッシュ領域11と、第1方向Xに交差する第2方向Yに沿って複数列にわたって配置される矩形状の複数の単位メッシュ領域12とを有する。第1方向Xに沿って配置される複数の単位メッシュ領域11と、第2方向Yに沿って配置される複数の単位メッシュ領域12とは、それぞれ隙間13を介して配置されており、互いに絶縁されている。第1方向Xに沿って延びる各列の複数の単位メッシュ領域11は、各列ごとに直列接続されている。同様に、第2方向Yに沿って延びる各列の複数の単位メッシュ領域12は、各列ごとに直列接続されている。
各単位メッシュ領域11,12の一辺は、人間の指のサイズに合わせて、例えば4mm程度に設定されている。単位メッシュ領域11,12の一辺が4mm程度であれば、人間の指は、必ず隣接する2以上の単位メッシュ領域11,12の上をタッチすることになる。
第1方向Xに沿って延びる各列の一端部に位置する単位メッシュ領域11にはタッチ検出線14が接続され、これらタッチ検出線14は非アクティブ領域9を通って、対応するパッド16に接続されている。同様に、第2方向Yに沿って延びる各列の一端部に位置する単位メッシュ領域12にはタッチ検出線15が接続され、これらタッチ検出線15は非アクティブ領域9を通って、対応するパッド16に接続されている。
人間の指が単位メッシュ領域11,12のいずれかをタッチすると、対応するタッチ検出線14,15に電流が流れて、タッチ位置を検出することができる。上述したように、人間の指がカバーガラス1の前面をタッチすると、第1方向Xに延びる一つ以上の列の単位メッシュ領域11に接続されたタッチ検出線14に電流が流れるとともに、第2方向Yに延びる一つ以上の列の単位メッシュ領域12に接続されたタッチ検出線15に電流が流れる。これにより、タッチ位置を正確に特定することができる。
上述したように、非アクティブ領域9には、複数のタッチ検出線14,15が配置されている。カバーガラス1はそれ自体では透明であるため、タッチ検出線14,15が透けて観察されるおそれがある。そこで、カバーガラス1の裏面側には、後述する図4に示すように、非アクティブ領域9の位置に対応づけて、加飾層17が設けられている。加飾層17を所定の色で着色することで、タッチ検出線がカバーガラス1から透けて見えるおそれがなくなる。
一方、カバーガラス1のアクティブ領域8は、画素表示部6の表示エリアとほぼ重なっており、表示エリアがそのまま透けて見えるように、透明にしている。
本実施形態によるカバーガラス1は、透明性基材10と、加飾層17と、枠体18とを有する。加飾層17は、上述したように、非アクティブ領域9に対応づけて配置されている。より具体的には、加飾層17は、透明性基材10の周縁から内側の所定範囲にかけて、透明性基材10の裏面側に積層されている。加飾層17を不透明にすることで、カバーガラス1の前面側からタッチ検出線が視認されなくなる。
カバーガラス1の枠体18は、透明性基材10の周縁に密着配置されている。より詳細には、枠体18は、透明性基材10の周縁の全体を覆うように透明性基材10に密着配置されており、透明性基材10の耐衝撃性を向上する作用を行う。枠体18は、樹脂等の弾性力のある部材で形成されており、外部からの衝撃を吸収するとともに、強度的に弱いカバーガラス1のエッジ部分を保護する。
図4は図3のIV線に沿った横断面図である。図4では、ケース4と枠体18は省略している。図4に示すように、加飾層17の表面、すなわち加飾層17の透明性基材10との接触面と反対側の面には、タッチ検出線15が配置されている。透明性基材10の露出された表面、すなわち加飾層17が積層されていない表面には、第2方向Yに沿って直列接続された複数の単位メッシュ領域12が配置されている。
最近のカバーガラス1は、1mm未満の厚さしかなく、わずかな衝撃でも破損するおそれがある。このため、カバーガラス1に対して化学強化処理を行うことが多い。化学強化処理は、例えば、歪点以下の温度で、ガラス中に含まれるアルカリイオンを、よりイオン半径の大きな他のアルカリイオンに交換する処理を実施して、ガラスの表面付近にイオン交換されて圧縮応力を発生させる圧縮応力層を形成してガラスを強化するものである。
これに対して、本実施形態は、カバーガラス1の透明性基材10の周縁全体を枠体18で覆ってカバーガラス1を保護するため、化学強化処理を行わなくても、カバーガラス1の耐衝撃性を向上できる。よって、本実施形態によるカバーガラス1では、化学強化処理の工程を省くことができ、製造工程を簡略化できるため、生産性がよくなり、また製造コストも抑制できる。
なお、本実施形態のカバーガラス1は、透明性基材10の化学強化処理を行った上で、さらに枠体18を取り付けてもよい。これにより、通常の化学強化処理を行ったカバーガラス1よりも、さらに耐衝撃性を向上できる。
本実施形態による枠体18は、着色材、蓄光材および発光材の少なくとも一つを含有している。これにより、枠体18に意匠性を持たせることができ、デザイン的に優れたカバーガラス1を提供できる。
図5および図6は表示態様がそれぞれ異なる枠体18の例を示す図である。図5(a)と図5(b)は枠体18を加飾層17の色と同系色の色に着色した例を示しており、図5(a)は枠体18と加飾層17がともに黒色の例を示し、図5(b)は枠体18と加飾層17がともに白色の例を示している。枠体18と加飾層17の色を同系色とすることで、カバーガラス1の非アクティブエリアから枠体18に至るまでの領域が一体的に形成されているような印象を与え、枠体18の存在を見かけ上感じさせなくなる。
枠体18の厚みは100〜400μm程度であり、非アクティブエリアの幅に比べるとはるかに小さいが、枠体18が非アクティブエリアと異なる色で着色されている場合、枠体18の部分が目立ってしまう可能性がある。後述するように、枠体18の存在を目立たせて意匠性を向上させる手法もありうるが、枠体18は本来的にカバーガラス1の保護のために設けられているため、枠体18を目立たせなくするという手法も考えられる。図5(a)と図5(b)は、枠体18を非アクティブエリアと同系色にすることで、枠体18をできるだけ目立たなくさせるものである。
ここで、同系色とは、アメリカ光学会による修正マンセル表色系にて、有彩色の場合はマンセル色相環の基本10色相で同一色相およびその隣接色相に属する色を指し、無彩色の場合は同一色相に属する色を指す。枠体18と加飾層17との境界が目立たないようにするには枠体18の色を、加飾層17の色が属する色相と同一色相に属する色にすることが好ましい。色の色相、明度、および彩度は、白色板上のサンプルの色を色票集(Munsell Book of Color)の色と対比して決定することができる。
一方、図6(a)は枠体18に蓄光材と発光材の少なくとも一方を含有させたものである。枠体18に蓄光材が含有されている場合は、周囲が暗くなったときに、蓄光した光のエネルギーを利用して枠体18が光り輝くため、電力を消費することなく、枠体18を目立たせることができる。特に、暗所で枠体18だけが光輝くため、幻想的で斬新な印象を与えることができる。また、枠体18に蛍光材が含有されている場合は、わずかな光で枠体18が光り輝くため、やはり枠体18を目立たせることができる。また、枠体18に蓄光材や蛍光材を含有させた場合には、暗所で電子機器3がどこにあるかを見つけやすくなるという利点もある。
ここで、蓄光材とは、燐光を発する材料である。すなわち、蓄光材は、照明光による光エネルギーを吸収および蓄積し、蓄光材への光エネルギーの照射が終了した後でも、それまでに蓄積した光を放出して発光する性質を有している。このような蓄光材として、硫化カルシウム/ビスマス系蓄光物質、硫化カルシウム・ストロンチウム/ビスマス系蓄光物質、硫化亜鉛/銅系蓄光物質、硫化亜鉛・カドミウム/銅系蓄光物質、アルミン酸ストロンチウム系蓄光物質、硫化亜鉛/銅系蓄光物質、アルミン酸ストロンチウム系蓄光物質を用いることができる。
一方、図6(b)は枠体18を電子機器3のケース4の色と同系色に着色した例を示している。この場合、枠体18とケース4に一体感を持たせることができ、枠体18がケース4の一部であるかの印象を与え、枠体18の存在が目立たなくなる。
次に、本実施形態によるカバーガラス1の製造工程について説明する。まず、カバーガラス1の元となる大判ガラスを用意する。大判ガラスとしては、例えば強化ガラスなどを用いることができる。大判ガラスの厚みは、400〜700μm程度である。
そして、この大判ガラスの一方の主面の一部にカバーガラス1の非アクティブ領域9に合わせて加飾層17を形成し、続いて、大判ガラスの一方の主面側にタッチパネルセンサ7を形成する。タッチパネルセンサ7は、大判ガラスを基材として用いて、直接センサ電極を形成するOGS(One Grass Solution)にて形成する。あるいは、大判ガラスの表面に、別のガラス基材を積層し、このガラス基材上にセンサ電極を形成してもよい。センサ電極は、例えばITO(酸化インジウムスズ)にて形成可能である。
次に、加飾層17とタッチパネルセンサ7を形成した大判ガラスの両主面の全体に、耐エッチングマスクとして作用する樹脂フィルム19を複数枚ずつ貼り付ける。個々の樹脂フィルム19のサイズは、カバーガラス1の外形サイズに合わせてあり、縦横に隣接するカバーガラス1の間には隙間を持たせている。これらの隙間は、個片化するためのエッチング用の溝となる。図7(a)は大判ガラス20の両主面に樹脂フィルム19を貼り付けた状態での断面図である。図に示すように、樹脂フィルム19は、上下に重なるように位置合わせして貼り付けられる。
樹脂フィルム19としては、例えば50〜100μm程度の厚みを有する二軸延伸ポリプロピレンや無延伸ポリプロピレンなどを用いることができる。
次に、例えばフッ酸溶液からなるエッチング液を用いて、大判ガラス20の両面から浸漬(ディッピング)、スプレイ等により両面から樹脂フィルム19の隙間から露出する大判ガラス20をエッチングして個片化する。これにより、図7(b)に示すように、個片化された各カバーガラス1用の透明性基材10の側面は、両主面側が同程度に削られて、側面の中央部が尖った形状になる。
次に、枠体18の材料となる未硬化の樹脂を、個片化された各透明性基材10の側面にディスペンサ等で塗布する。あるいは、カバーガラス1の周縁を取り囲む形状の熱収縮部材を予め用意しておき、この熱収縮部材を各透明性基材10の側面に嵌めこんで熱収縮させてもよい。あるいは、カバーガラス1の周縁に嵌めこむことが可能な弾性部材を予め用意しておき、この弾性部材を各透明性基材10の側面に嵌めこんで接着材で固定してもよい。
図7(b)に示すように、個片化された透明性基材10の側面は中央部が尖っているため、側面部分の全面に枠体18の内周面が接触せず、間に隙間ができるおそれがある。よって、枠体18の材料として熱収縮部材や弾性部材を用いる場合は、ある程度柔軟性のある部材を用いて、透明性基材10の側面全体に接合させる必要がある。また、ディスペンサ等で未硬化の樹脂を塗布する場合、硬化する前に重力により樹脂の形状が変形することも考えられる。よって、透明性基材10が矩形状であれば、4つの側面のそれぞれに樹脂を塗布する際に、各側面を水平方向に配置して塗布するのが望ましい。なお、枠体18に使用する樹脂等の材料には、予め上述した着色材、蓄光材および発光材の少なくとも一つを含有させておく。
個片化された透明性基材10の側面に枠体18の材料を形成して、熱硬化や熱収縮、接着等させることで、枠体18付きのカバーガラス1が完成する。
本実施形態によるカバーガラス1の生産性を向上させるには、カバーガラス1の周縁部に嵌めることが可能なサイズのカバーガラス保護体を成形品として予め作製しておき、この成形品を透明性基材10の周縁部に嵌めこんで枠体18を形成するのが望ましい。また、カバーガラス保護体には、意匠性を考慮に入れて、予め着色材、蓄光材および発光材の少なくとも一つを含有させておく。
このようなカバーガラス保護体を用意しておけば、大判ガラスを個片化した後に、個片化した個々の透明性基材10にカバーガラス保護体を嵌めこんで、熱収縮、熱硬化または接着等することで、きわめて容易に枠体18を有するカバーガラス1を製造でき、生産性を向上できる。
なお、カバーガラス1の非アクティブ領域9には、スピーカ孔、マイク孔、カメラ孔などの複数の孔21が設けられている。これらの孔21は、カバーガラス1を貫通して、スピーカやマイク、カメラなどの表面を露出させている。これらの孔21の内部に配置された、スピーカやマイク、カメラなどの表面の色を、図8に示すように、例えば枠体18の色と同系色の色にしてもよい。
このように、本実施形態では、透明性基材10の周縁に枠体18を密着配置させてカバーガラス1の耐衝撃性を向上させるとともに、枠体18に着色材、蓄光材および発光材の少なくとも一つを含有させるため、意匠性を向上させることができる。
また、枠体18を設けることで、カバーガラス1が衝撃を受けても、その衝撃を枠体18で吸収でき、結果として、衝撃が透明性基材10に伝わりにくくなり、透明性基材10に対して化学強化処理を施さなくても、カバーガラス1の耐衝撃性を向上させることができる。
また、本実施形態では、大判ガラスにタッチパネルセンサ7を形成した後に個片化して枠体18を取り付ければよいため、カバーガラス1を作製するための製造工程を簡略化でき、生産効率の向上と製造費の削減が図れる。
本発明の態様は、上述した個々の実施形態に限定されるものではなく、当業者が想到しうる種々の変形も含むものであり、本発明の効果も上述した内容に限定されない。すなわち、特許請求の範囲に規定された内容およびその均等物から導き出される本発明の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲で種々の追加、変更および部分的削除が可能である。
1 カバーガラス、2 表示装置、3 電子機器、4 ケース、5 本体部、6 画素表示部、7 タッチパネルセンサ、11,12 単位メッシュ領域、13 隙間、14,15 タッチ検出線、16 パッド、17 加飾層、18 枠体、19 樹脂フィルム、20 大判ガラス

Claims (7)

  1. 透明性基材と、
    前記透明性基材の周縁に密着配置される枠体と、
    前記透明性基材の周縁から内側の所定範囲内にかけて、前記透明性基材に積層される加飾層と、を備え、
    前記枠体は、着色材、蓄光材および発光材の少なくとも一つを含有するカバーガラス。
  2. 前記透明性基材の観察者側の表面と前記枠体の観察者側の表面とは面一に配置され、
    前記加飾層は、前記透明性基材の観察者側の表面とは反対側の表面に積層される請求項1に記載のカバーガラス。
  3. 前記枠体は、有彩色または無彩色に着色されている請求項1または2に記載のカバーガラス。
  4. 前記枠体は、前記加飾層の色と同系色の色に着色されている請求項1乃至3のいずれかに記載のカバーガラス。
  5. 前記枠体は、前記枠体の前記透明性基材に密着配置される面と反対の面側に配置される筐体の色と同系色の色に着色されている請求項1乃至3のいずれかに記載のカバーガラス。
  6. 前記透明性基材の観察者側の表面とは反対側の表面に一体形成されるタッチパネルセンサを備え、
    前記透明性基材の観察者側の表面には、前記タッチパネルセンサによるタッチ検出可能なアクティブエリアと、タッチ検出不可能な非アクティブエリアと、が設けられ、
    前記加飾層は、前記非アクティブエリアに重なるように配置される請求項1乃至5のいずれかに記載のカバーガラス。
  7. 透明性基材の周縁に密着配置される枠体を備え、
    前記枠体は、着色材、蓄光材および発光材の少なくとも一つを含有するカバーガラス保護部材。
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