JPS62278539A - 強誘電性液晶電気光学装置 - Google Patents
強誘電性液晶電気光学装置Info
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- JPS62278539A JPS62278539A JP61121861A JP12186186A JPS62278539A JP S62278539 A JPS62278539 A JP S62278539A JP 61121861 A JP61121861 A JP 61121861A JP 12186186 A JP12186186 A JP 12186186A JP S62278539 A JPS62278539 A JP S62278539A
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- G—PHYSICS
- G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
- G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
- G09G3/00—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
３、発明の詳細な説明
（産業上の利用分野〕
本発明は、強誘電性液晶の双安定状態を相互に切り換え
て駆動する電気光学変換装置に関し、特に該電気光学変
換装置を最適駆動することを目的とする。
て駆動する電気光学変換装置に関し、特に該電気光学変
換装置を最適駆動することを目的とする。
（発明の概要〕
本発明は、強誘電性液晶の双安定状態を闇値電圧以上の
波高値を有するパルスで切り換え駆動しかつ双安定状態
を交流パルスで保持する駆動方式の強誘電性液晶電気光
学装置において、液晶材料の電圧−透過光強度特性によ
って決まる駆動可能範囲内において、選択画素に印加さ
れる電圧の波高値と半選択画素に印加される電圧の波高
値との比を最大に選ぶことによって、最大のコントラス
トを得ることができるというものである。
波高値を有するパルスで切り換え駆動しかつ双安定状態
を交流パルスで保持する駆動方式の強誘電性液晶電気光
学装置において、液晶材料の電圧−透過光強度特性によ
って決まる駆動可能範囲内において、選択画素に印加さ
れる電圧の波高値と半選択画素に印加される電圧の波高
値との比を最大に選ぶことによって、最大のコントラス
トを得ることができるというものである。
（従来の技術）
従来から強誘電性液晶の双安定状態を闇値電圧以上の波
高値を有するパルスで切り換え駆動し、かつ切り換えた
後の安定状態を交流パルスで保持する駆動方式の強誘電
性液晶電気光学装置は知られていた。
高値を有するパルスで切り換え駆動し、かつ切り換えた
後の安定状態を交流パルスで保持する駆動方式の強誘電
性液晶電気光学装置は知られていた。
まず、第２図に従来の強誘電性液晶セル（以下液晶セル
という）の構造を示す。１−１は対向配置された一対の
基板である。３は基板１−１間に挟持された強誘電性液
晶例えばカイラルスメクチックＣ液晶（以下ＳｍＣ”と
いう）薄膜である。
という）の構造を示す。１−１は対向配置された一対の
基板である。３は基板１−１間に挟持された強誘電性液
晶例えばカイラルスメクチックＣ液晶（以下ＳｍＣ”と
いう）薄膜である。
２−２は基板１−１とＳｍＣ”薄膜３の界面に存在する
一軸性及びランダム性の水平配向膜であり、液晶分子の
双安定状態を実現する。液晶分子の長軸（以下分子軸と
いう）は基板１に対して水平に配向しかつ店をなす。こ
れを上部から観察すると液晶分子は２つのドメインに区
分される。第１のドメインでは分子軸は層の法線４に対
して十〇傾いている。これが第１の安定状態５である。
一軸性及びランダム性の水平配向膜であり、液晶分子の
双安定状態を実現する。液晶分子の長軸（以下分子軸と
いう）は基板１に対して水平に配向しかつ店をなす。こ
れを上部から観察すると液晶分子は２つのドメインに区
分される。第１のドメインでは分子軸は層の法線４に対
して十〇傾いている。これが第１の安定状態５である。
液晶分子の自発分極７は上方を向いている。第２のドメ
インｔは分子軸は層の法線４に対して、−θ傾いている
。これが第２の安定状態６である。
インｔは分子軸は層の法線４に対して、−θ傾いている
。これが第２の安定状態６である。
この時自発分極７は下を向いている。両安定状態で自発
分極７の方向が互いに逆であることを利用して正負直流
パルスにより双安定状態のいずれか一方を選択するので
ある。８−８は偏光軸を直交させて、対向配置された一
対の偏光板であって複屈折により、第１の安定状態と第
２の安定状態を光学的に識別するものである。例えば、
第１の安定状態を光遮断状態（以下黒という）に、又第
２の安定状態を光通過状態（以下自という）に変換する
。９及び１０はＳｍＣ”薄膜３に駆動電圧を印加するた
めのマトリクス電橋で第３図に示すように９は走査電極
（以下コモンという）、１０は信号電極（以下セグメン
トという）である。
分極７の方向が互いに逆であることを利用して正負直流
パルスにより双安定状態のいずれか一方を選択するので
ある。８−８は偏光軸を直交させて、対向配置された一
対の偏光板であって複屈折により、第１の安定状態と第
２の安定状態を光学的に識別するものである。例えば、
第１の安定状態を光遮断状態（以下黒という）に、又第
２の安定状態を光通過状態（以下自という）に変換する
。９及び１０はＳｍＣ”薄膜３に駆動電圧を印加するた
めのマトリクス電橋で第３図に示すように９は走査電極
（以下コモンという）、１０は信号電極（以下セグメン
トという）である。
第４図の＋ａ＋は交流バイアス平均化法を用いた線順次
駆動において１つのマトリクス画素（以下ドア１７とい
う）に印加される駆動波形を示す、第１フレームにおい
て選択期間中閾値以上の波高値を有する正負（コモン９
基準）のパルスＰ１及びＰｇが連続して加えられる。正
パルスＰ、により液晶分子は第２の安定状態に整列し続
く負パルスＰ２でスイッチングし第１の安定状態に整列
する。この状態が半選択期間中交流パルス印加により持
続する。交流パルスの波高値は閾値以下だからである。
駆動において１つのマトリクス画素（以下ドア１７とい
う）に印加される駆動波形を示す、第１フレームにおい
て選択期間中閾値以上の波高値を有する正負（コモン９
基準）のパルスＰ１及びＰｇが連続して加えられる。正
パルスＰ、により液晶分子は第２の安定状態に整列し続
く負パルスＰ２でスイッチングし第１の安定状態に整列
する。この状態が半選択期間中交流パルス印加により持
続する。交流パルスの波高値は閾値以下だからである。
よって、第１フレームでは第１の安定状態の黒が書き込
まれる。続いて第２フレームではパルスの極性が逆であ
るから白が書き込まれる。ただし、本図では、Ｐ４及び
Ｐ、は閾値以下なので白は書き込まれず、第１フレーム
で書き込まれた黒が保存される。このＰ４及びＰ、の期
間を非選択期間と呼ぶ、またこの時の透過光強度の変化
をフォトマルで測定した結果を第４図（１））に示す。
まれる。続いて第２フレームではパルスの極性が逆であ
るから白が書き込まれる。ただし、本図では、Ｐ４及び
Ｐ、は閾値以下なので白は書き込まれず、第１フレーム
で書き込まれた黒が保存される。このＰ４及びＰ、の期
間を非選択期間と呼ぶ、またこの時の透過光強度の変化
をフォトマルで測定した結果を第４図（１））に示す。
ところで、選ＩＲ１”Ｊ１間Ｐ１及びＰｇ、半選択期間
Ｐ１、非選択期間Ｐ４及びＰ、のパルスの波高値の関係
は、Ｐｌ及びＰ２のパルスの波高値の絶対値を■とすれ
ば、 Ｉｐａ ｌ＝Ｖ／Ｎ。
Ｐ１、非選択期間Ｐ４及びＰ、のパルスの波高値の関係
は、Ｐｌ及びＰ２のパルスの波高値の絶対値を■とすれ
ば、 Ｉｐａ ｌ＝Ｖ／Ｎ。
ＩＰ、１＝ｌＰｓ １＝Ｖ−（Ｎ−２）／Ｎに選ばれ
る。ここでＮはバイアス値と呼ばれるものである。
る。ここでＮはバイアス値と呼ばれるものである。
（発明が解決しようとする問題点〕
ところで、従来から知られているライスティドネマチッ
ク液晶を時分割駆動する場合には、Ａｌｔａｎｄ Ｐ
ｌｅｓｈｋｏ （ＩＥＥ［！ Ｔｒａｎｓ ＥＤ、
１９７４． ＥＤ２１゜ＰＰ１４６−１５５）らが提
案した電圧平均化法があり、さらに彼らは、この方法に
おいて最適駆動条件を提唱している。
ク液晶を時分割駆動する場合には、Ａｌｔａｎｄ Ｐ
ｌｅｓｈｋｏ （ＩＥＥ［！ Ｔｒａｎｓ ＥＤ、
１９７４． ＥＤ２１゜ＰＰ１４６−１５５）らが提
案した電圧平均化法があり、さらに彼らは、この方法に
おいて最適駆動条件を提唱している。
しかし、この手法をＳｍＣ”に適用させることはできな
い、なぜなら、ライスティドネマチック液晶の透過光強
度の変化は実効電圧値に依存しているが、ＳｍＣ’″液
晶は、電圧の絶対値に依存している。従って、駆動方式
及び回路も両者では異なるし、当然駆動条件も異なる。
い、なぜなら、ライスティドネマチック液晶の透過光強
度の変化は実効電圧値に依存しているが、ＳｍＣ’″液
晶は、電圧の絶対値に依存している。従って、駆動方式
及び回路も両者では異なるし、当然駆動条件も異なる。
現在までに、ＳｍＣ”を時分割駆動した場合の最適駆動
条件の発表はなく、実際に駆動する場合に最適な表示を
得ることが難しかった。
条件の発表はなく、実際に駆動する場合に最適な表示を
得ることが難しかった。
（問題点を解決するための手段〕
本発明は前述した従来技術の問題点を解決することを目
的とし、最適駆動条件すなわち最大コンストラストを得
る条件として、選択期間中のパルスＰ、及びＰ８の波高
値■・Ｎ／Ｎと非選択期間中のパルスＰ４及びＰ、の波
高値■・ （Ｎ−２）／Ｎの比 Ｎ／ （Ｎ ２）を
液晶材料が許容できる範囲内において、最小にするよう
に、最大のバイアス値Ｎを選んだ。
的とし、最適駆動条件すなわち最大コンストラストを得
る条件として、選択期間中のパルスＰ、及びＰ８の波高
値■・Ｎ／Ｎと非選択期間中のパルスＰ４及びＰ、の波
高値■・ （Ｎ−２）／Ｎの比 Ｎ／ （Ｎ ２）を
液晶材料が許容できる範囲内において、最小にするよう
に、最大のバイアス値Ｎを選んだ。
第４図（ａｌの波形においてパルスＰｌ、Ｐｚ 、Ｐ３
Ｐ４．Ｐｓの波高値は前述のようにＶ、Ｖ／Ｎ。
Ｐ４．Ｐｓの波高値は前述のようにＶ、Ｖ／Ｎ。
■・ （Ｎ−２）／Ｎ であるが、これらのイ直とＳ
ｍＣ“の特性との関係を第１図を用いて説明する。
ｍＣ“の特性との関係を第１図を用いて説明する。
第１図において、パルス波高値を増加するにしため（っ
て、前述の如く第１の状態から第２の状態へと安定状態
が切り換わるため、透過光強度も変化する。今、第１の
安定状態を維持する電圧、即ち闇値電圧をＶ、とし、第
２の安定状態へ変化する最小電圧をｖ２とする。この■
１とｖ２の電圧は液晶固有のものであり、液晶の弾性定
数や粘性などにより変化する。ここで前述したようにパ
ルスＰ＋及びＰ２は安定状態を変化させるパルスである
ため、その最小パルス波高値は、■２の電圧値に選ばれ
なければならない。一方Ｐ４及びＰ。
て、前述の如く第１の状態から第２の状態へと安定状態
が切り換わるため、透過光強度も変化する。今、第１の
安定状態を維持する電圧、即ち闇値電圧をＶ、とし、第
２の安定状態へ変化する最小電圧をｖ２とする。この■
１とｖ２の電圧は液晶固有のものであり、液晶の弾性定
数や粘性などにより変化する。ここで前述したようにパ
ルスＰ＋及びＰ２は安定状態を変化させるパルスである
ため、その最小パルス波高値は、■２の電圧値に選ばれ
なければならない。一方Ｐ４及びＰ。
パルスは閾値電圧以下のパルスであるので、その最大パ
ルス波高値は、■１の電圧値に選ばれなければならない
。
ルス波高値は、■１の電圧値に選ばれなければならない
。
即ち、次式の関係が成立すればＳｍＣ”を第４図ｆａｔ
の波形で駆動することができる。
の波形で駆動することができる。
Ｖｚ／Ｖ＋ ≦Ｎ／（Ｎ−２） ・・・・（１）
例えば、Ｎ−４とすると、Ｖｚ／Ｖ＋ ≦２の特性を
持つ、ＳｍＣ″ｍＣ相料を使用しなければならないとい
うことになる。実際には、Ｎを大きくすればするほど、
この条件を満足するＳｍＣ”液晶を作ることは難しくな
る。−例として、フェニルピリミジン系化合物を主成分
としたＳｍＣ”液晶を使用して式（１１で表される関係
を測定した図を第５図に示す、実Ｗ（ａｌが式（１）の
左辺を求めたものであり、ｖｚ ／Ｖ、 ＝ １．４３
テアル、一方右辺ノ計算式において、Ｎの値を変化さ
せたものが実線（′ｂ）で示されている。第５図におい
て式（１）を満たす領域は斜線を施した部分であり、バ
イアス値Ｎは６以下でなければならないことがわかる。
例えば、Ｎ−４とすると、Ｖｚ／Ｖ＋ ≦２の特性を
持つ、ＳｍＣ″ｍＣ相料を使用しなければならないとい
うことになる。実際には、Ｎを大きくすればするほど、
この条件を満足するＳｍＣ”液晶を作ることは難しくな
る。−例として、フェニルピリミジン系化合物を主成分
としたＳｍＣ”液晶を使用して式（１１で表される関係
を測定した図を第５図に示す、実Ｗ（ａｌが式（１）の
左辺を求めたものであり、ｖｚ ／Ｖ、 ＝ １．４３
テアル、一方右辺ノ計算式において、Ｎの値を変化さ
せたものが実線（′ｂ）で示されている。第５図におい
て式（１）を満たす領域は斜線を施した部分であり、バ
イアス値Ｎは６以下でなければならないことがわかる。
ところで、この状態において、コントラストについて説
明する。第１図の闇値電圧Ｖｌ以下の波高値を持った交
流パルスをＳｍＣ”に印加した時の透過光強度の変化を
第６図に示す。ここで、注意すべきことは、第１図は、
あくまで第１の安定状態から第２の安定状態へ切り換わ
る時の電圧特性であって、闇値電圧Ｖ、以下でも透過光
強度は変化する。即ち、■、以下の電圧を印加した時に
は透過光強度は瞬間増加するが、パルス印加後には、ま
た元の安定状態に戻ってしまうのである。
明する。第１図の闇値電圧Ｖｌ以下の波高値を持った交
流パルスをＳｍＣ”に印加した時の透過光強度の変化を
第６図に示す。ここで、注意すべきことは、第１図は、
あくまで第１の安定状態から第２の安定状態へ切り換わ
る時の電圧特性であって、闇値電圧Ｖ、以下でも透過光
強度は変化する。即ち、■、以下の電圧を印加した時に
は透過光強度は瞬間増加するが、パルス印加後には、ま
た元の安定状態に戻ってしまうのである。
この様子が第４図（′ｂ）の半選択期間中の透過光強の
ゆれΔＩがある。ここがライスティドネマチック液晶と
大きく異なるところである。
ゆれΔＩがある。ここがライスティドネマチック液晶と
大きく異なるところである。
第６図から、透過光強度のふれΔＩは交流パルスの電圧
を大きくすると大きくなることがわかる。
を大きくすると大きくなることがわかる。
ところで、この透過光強度のふれΔＩはコントラストの
低下の原因になる。すなわち、Δ■のふれの周波数が人
間の目にフリンカーを怒じさせる周波数以上に設定され
た時は、Δ■の変化の平均値が人間の目に透過光強度と
して感じられる。これは、ΔＩのふれが大きくなればな
るほど、この平均値の値も増加するわけで、黒レベルは
白レベルへ、逆に白レベルは、黒レベルへと近づき、そ
の比で定義されるコントラスト比は低下することになる
。
低下の原因になる。すなわち、Δ■のふれの周波数が人
間の目にフリンカーを怒じさせる周波数以上に設定され
た時は、Δ■の変化の平均値が人間の目に透過光強度と
して感じられる。これは、ΔＩのふれが大きくなればな
るほど、この平均値の値も増加するわけで、黒レベルは
白レベルへ、逆に白レベルは、黒レベルへと近づき、そ
の比で定義されるコントラスト比は低下することになる
。
従って、コントラスト比を最大にするには、Δ■のふれ
をゼロにすべきである。このためには、第６図かられか
るようにこのふれΔＩはパルス波高値に依存しているた
め、このパルス波高値をより小さくしていけば良い、今
、該パルス波高値、即ち、第４図（８）の半選択期間に
印加されるパルスＰ３の波高値は前述の如＜ Ｖ／Ｎで
あるため、この値を小さくするためには、Ｎを大きくす
れば良い。
をゼロにすべきである。このためには、第６図かられか
るようにこのふれΔＩはパルス波高値に依存しているた
め、このパルス波高値をより小さくしていけば良い、今
、該パルス波高値、即ち、第４図（８）の半選択期間に
印加されるパルスＰ３の波高値は前述の如＜ Ｖ／Ｎで
あるため、この値を小さくするためには、Ｎを大きくす
れば良い。
このバイアス値Ｎによるコントラスト比の依存性を測定
したものが第７図である。コントラスト比ｌが理想的な
コントラストを意味するが、バイアス値Ｎを小さくする
とコントラスト比は低下していくことがわかる。従って
、バイアス値Ｎを大きくとれば、コントラストは最大に
近づいて行く。
したものが第７図である。コントラスト比ｌが理想的な
コントラストを意味するが、バイアス値Ｎを小さくする
とコントラスト比は低下していくことがわかる。従って
、バイアス値Ｎを大きくとれば、コントラストは最大に
近づいて行く。
しかし、前述の如くバイアス値Ｎは式（１）によって制
約されており、無制限にバイアス値Ｎの値を大きく選ぶ
ことができない、従って、両者の関係から、式（１）を
満たす範囲のバイアス値Ｎで、該バイアス値Ｎが最大な
数値を選べば、その材料の最適駆動条件になる０例えば
、第５図で示したフェニルピリミジン系化合物を主成分
としたＳｍＣ“液晶では、バイアス値Ｎ−６とすれば良
いことがわかる。
約されており、無制限にバイアス値Ｎの値を大きく選ぶ
ことができない、従って、両者の関係から、式（１）を
満たす範囲のバイアス値Ｎで、該バイアス値Ｎが最大な
数値を選べば、その材料の最適駆動条件になる０例えば
、第５図で示したフェニルピリミジン系化合物を主成分
としたＳｍＣ“液晶では、バイアス値Ｎ−６とすれば良
いことがわかる。
本発明によれば、選択時のパルス波高値と、非選択時の
パルス波高値との比が、強誘電性液晶の安定状態が完全
に他方の安定状態に変化する最小のパルス波高値と、該
変化が起こらない閾値の波高値との比以上になる範囲内
で最大のバイアス値を選択することによって、最大のコ
ントラスト比が得られるという効果がある。
パルス波高値との比が、強誘電性液晶の安定状態が完全
に他方の安定状態に変化する最小のパルス波高値と、該
変化が起こらない閾値の波高値との比以上になる範囲内
で最大のバイアス値を選択することによって、最大のコ
ントラスト比が得られるという効果がある。
第１図は液晶のパルス波高値と透過光強度の関係を表す
図、第２図は従来の液晶セルの斜視図、第３図は従来の
液晶セルの電極配置図、第４図（ａ）。 第４図山）はそれぞれ従来の液晶セルの駆動波形及び透
過光特性を示す図、第５図はＶ ｔ ／ Ｖ ＋ とバ
イアス値Ｎとの関係を示す図、第６図は闇値電圧以下の
交流パルスを印加した時の透過光強度のふれを測定した
図、第７図はコントラスト比のバイアス値依存性を測定
した図である。 １−１・・・基板 ２−２・・・配向膜 ３・・・・・カイラルスメクチ７りＣ液晶８−８・・・
偏光板 ９・・・・・走査電極 １０・・・・信号電極 以上 ハ０ルス液高４１ ハウしスンタ高イＪｉ とＡデＬユＣ１尤り上次め＾ａ
ずＡひをｊミＴｔＺＪ第１因 従来り肴晶セノしの余子悦図 第２図 躾米の＊：Ｆ３セルの９七に血３！図 第３図 第 ４ 図 ハ′イアス４直 Ｎ ■シー西とハ゛イアスイ五Ｎヒの聞ｖ１を示Ｔ図第５図 １ｉ５ａｔ、、圧Ｌ２下句変流ハ１几ス１印加Ｌトーシ
貞」ｂ易〆１艷原のふれ１１艮Ｔ図第６図 ノ＼゛イアス夷瓦 Ｎ コ；トラスト幻乙のハ゛イアスイ直依６４生ｔｊ痕丁図
第７図
図、第２図は従来の液晶セルの斜視図、第３図は従来の
液晶セルの電極配置図、第４図（ａ）。 第４図山）はそれぞれ従来の液晶セルの駆動波形及び透
過光特性を示す図、第５図はＶ ｔ ／ Ｖ ＋ とバ
イアス値Ｎとの関係を示す図、第６図は闇値電圧以下の
交流パルスを印加した時の透過光強度のふれを測定した
図、第７図はコントラスト比のバイアス値依存性を測定
した図である。 １−１・・・基板 ２−２・・・配向膜 ３・・・・・カイラルスメクチ７りＣ液晶８−８・・・
偏光板 ９・・・・・走査電極 １０・・・・信号電極 以上 ハ０ルス液高４１ ハウしスンタ高イＪｉ とＡデＬユＣ１尤り上次め＾ａ
ずＡひをｊミＴｔＺＪ第１因 従来り肴晶セノしの余子悦図 第２図 躾米の＊：Ｆ３セルの９七に血３！図 第３図 第 ４ 図 ハ′イアス４直 Ｎ ■シー西とハ゛イアスイ五Ｎヒの聞ｖ１を示Ｔ図第５図 １ｉ５ａｔ、、圧Ｌ２下句変流ハ１几ス１印加Ｌトーシ
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第７図
Claims (1)
- 強誘電性液晶薄膜と、該薄膜に接し液晶分子の双安定整
列を実現する配向膜と、双安定整列状態を光学的明暗に
変換する部材と、双安定状態を切り換えるための電圧を
該薄膜に印加するマトリクス電極よりなる液晶セルと、
選択画素に対して双安定状態のいずれか一方を書き込む
電圧を印加し非選択画素に対しては、書き込みが行われ
ない電圧を印加し、さらに半選択画素に対しては、双安
定状態を保持する交流パルスを印加して駆動する強誘電
性液晶電気光学装置において、該選択画素に印加される
波高値と、該非選択画素に印加される波高値との比が、
該強誘電性液晶薄膜が双安定状態のいずれか一方を書き
込むことができる最小の波高値と、書き込むことができ
ない最大の波高値の比より大きいか、または等しい範囲
内で該選択画素に印加される波高値と半選択画素に印加
される波高値の比が最大になるように設定することを特
徴とする強誘電性液晶電気光学装置。
Priority Applications (4)
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|---|---|---|---|
| JP61121861A JP2519421B2 (ja) | 1986-05-27 | 1986-05-27 | 強誘電性液晶電気光学装置 |
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| JP61121861A JP2519421B2 (ja) | 1986-05-27 | 1986-05-27 | 強誘電性液晶電気光学装置 |
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