KR101654322B1 - 미러 기능을 갖는 액정표시장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 미러 기능을 갖는 액정표시장치는, 액정표시패널과, 액정표시패널 상부에 배치된 상부편광판과, 액정표시패널 하부에 배치된 하부편광판과, 상부편광판의 편광층 상에 배치된 위상필름과, 위상필름 상에 배치된 액정 편광필름을 포함 한다.

본 발명의 액정표시장치는 액정 필름으로된 편광 액정필름을 사용하여 거울 기능을 하도록 함으로써 표면 굴곡에 따른 화질 저하 문제를 개선할 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 발명의 액정표시장치는 편광 액정필름을 사용하여 액정표시장치가 디스플레이 기능과 거울 기능을 할 수 있도록 하기 때문에 편광 선글라스를 착용한 사용자도 거울 기능을 감지할 수 있는 효과가 있다.

액정표시장치, 거울, mirror, 편광, 위상필름

Description

미러 기능을 갖는 액정표시장치 {LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE HAVING MIRROR FUNCTION}

본원 발명은 액정표시장치에 관한 것이다.

최근 액정표시장치는 카네비게이션(Car Navigation), 모바일 폰(mobile phone), 넷북(Net Book)과 공용 디스플레이 장치 등에 적용되고 있다. 특히, 통신 기술의 발달로 지구 상공에 무수히 깔릴 저궤도 위성을 활용하기 때문에 사용자가 육상, 해상, 공중의 어떠한 교통수단을 이용하거나 국내외 등의 장소에 제약받지 않고 유무선 및 위성환경 하에서 모바일 단말기 하나로 음성통화 뿐만 아니라 동화상, 그래픽 등의 다양한 고속무선통신 서비스를 향유할 수 있다.

특히, 개인 휴대용 단말기나 카네비게이션 및 야외에서 디스플레이되는 공용 디스플레이장치들은 고객 요구에 부합되도록 휴대에 간편한 경박단소의 사이즈(size)를 갖는 것을 기본으로 하며 풍부한 사용자 인터페이스(interface)를 갖춤과 동시에 질 높은 A/V 컨텐츠(Audio/Video content)의 전송 및 실행이 현재의 주된 과제로 제시되어 있다.

이를 위하여 휴대전화, 노트북(note book), 랩탑컴퓨터(laptop computer) 및 PDA(personal digital assistant) 등의 휴대용 정보 통신 미디어, 네비게이션 시스템(navigation system)과 같은 모바일 단말기의 주된 설계 경향은 되도록 작은 사이즈 내에 보다 큰 디스플레이 화면을 갖추도록 하는 것이다.

또한, 최근에는 액정표시장치의 표시패널이 동작시에는 영상을 디스플레이하지만 사용하지 않는 상태에서는 거울기능을 갖도록 개발되는 등 다양한 컨텐츠를 갖는 기능성 표시패널들이 출시되고 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 거울 기능을 갖는 액정표시장치의 구조를 도시한 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 액정표시장치는 영상을 디스플레이하는 액정표시패널(10)을 중심으로 상부에는 상부편광판(20)이 배치되고, 하부에는 하부편광판(30)이 배치되어 있다. 그리고 거울 기능을 구현하기 위해 상부편광판(20) 상측에는 미러필름(40)이 추가적으로 배치되어 있다. 상기 미러필름(40)은 선택적 선편광 성분 만을 반사시키거나 투과시키는 기능이 있다.

따라서, 액정표시패널(10)이 온(ON) 상태로 동작될 때 상기 하부편광판(30)을 통과해서 진행하는 선편광은 상기 액정표시패널(10)에서 상기 상부편광판(20)의 편광방향과 동일한 방향으로 변환된다. 그런 다음, 상기 액정표시패널(10)을 투과한 선편광은 상기 상부편광판(20)과 미러필름(40)을 통과하여 영상을 디스플레이한다. 이때, 사용자는 액정표시패널(10)에서 구현되는 영상을 볼 수 있다.

상기 상부편광판(20)과 하부편광판(30)은 각각 편광층(22, 32)을 사이에 두고 TAC(Triacetate cellulose) 필름(21, 23, 31, 33)으로 구성되어 있다.

또한, 상기 액정표시패널(10)이 오프(OFF) 상태로 동작될 때 액정표시장치의 내부 광원은 없다. 따라서, 액정표시장치의 외부 광원 중 특정방향의 선편광 성분은 상기 미러필름(40)을 투과하여 상부편광판(20)으로 진행한다. 또한, 다른 방향의 선편광 성분은 상기 미러필름(40)의 표면에서 반사되어 거울 기능을 수행한다.

즉, 액정표시장치가 구동될 때에는 영상표시장치로 사용할 수 있고, 액정표시장치가 구동하지 않을 때에는 거울로 사용할 수 있다.

하지만, 상기와 같은 종래 기술의 액정표시장치는 다음과 같은 문제가 있다.

첫째, 거울 기능을 위해 부착한 미러필름(40)은 표면 굴곡이 심하여 액정표시패널(10)의 영상을 왜곡시킨다. 즉, 액정표시장치 구동시 화상 굴곡 또는 화상 수차가 발생하여 화면 품위를 떨어뜨린다.

둘째, 블랙 구동시 미러필름(40)으로 인하여 특정 시야각에서 빛샘 불량이 발생된다. 또한, 미러필름(40)의 표면 스크래치(scratch) 불량이 빈번하게 발생된다.

셋째, 액정표시장치가 휴대용 단말기, 카네비게이션, 노트북, 넷북 및 야외용 디스플레이로 사용될 때 사용자는 편광 선글라스를 착용하는 경우가 많다. 하지만, 도 1의 설명에서와 같이, 미러필름(40)의 거울 기능 원리는 외부광 중 특정 방향의 선편광은 투과시키고 다른 선편광 성분은 반사시킴으로써 이루어진다. 이때, 사용자가 편광 선글라스를 사용하게 되면 반사된 선편광이 편광 선글라스에 의해 차단되어 액정표시장치의 거울 면을 볼 수 없게 된다. 즉, 상기 미러필름(40)에서 반사되는 선편광은 사용자의 눈으로 들어오기 전에 편광 선글라스에 의해 완전히 차단되기 때문이다.

이것은 편광 선글라스를 착용한 사용자는 거울 기능을 하는 액정표시장치의 거울 기능을 이용할 수 없다는 의미이다.

본 발명의 하나의 과제는 액정표시패널의 화상 왜곡을 방지하면서 거울 기능을 할 수 있는 액정표시장치를 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 다른 하나의 과제는 액정표시패널이 거울 기능을 할 수 있으며, 아울러 편광 선글라스 착용자에게도 동일한 거울 기능을 발휘할 수 있도록 하는 액정표시장치를 제공함에 있다.

본 발명의 미러 기능을 갖는 액정표시장치는, 액정표시패널과, 액정표시패널 상부에 배치된 상부편광판과, 상부편광판과 편광축이 상이하고 액정표시패널 하부에 배치된 하부편광판과, 하부편광판의 하부에 배치된 백라이트 유닛을 포함한다. 본 발명의 미러 기능을 갖는 액정표시장치는, 백라이트 유닛이 광을 제공하지 않으면, 액정 편광필름은, 액정 편광필름의 상부면으로 입사하는 좌원편광 또는 우원편광 중 어느 하나를 투과시키고, 나머지 하나를 반사시켜 거울 기능 모드로 동작한다. 본 발명의 미러 기능을 갖는 액정표시장치는, 백라이트 유닛이 광을 제공하고 하부편광판이 백라이트 유닛의 광을 선편광하고 액정표시패널이 하부편광판의 광을 선편광하지 않으면, 상부편광판은 액정표시패널로부터 입사된 광을 차단한다. 본 발명의 미러 기능을 갖는 액정표시장치는, 백라이트 유닛이 광을 제공하고 하부편광판이 백라이트 유닛의 광을 선편광하고 액정표시패널이 하부편광판의 광을 선편광하면, 상부편광판은 액정표시패널로부터 입사된 광을 투과한다.

또한, 본 발명의 미러 기능을 갖는 액정표시장치는, 위상필름은 100~150nm의 위상차이다.

본 발명의 액정표시장치는 액정필름으로된 편광 액정필름을 사용하여 거울 기능을 하도록 함으로써 표면 굴곡에 따른 화질 저하 문제를 개선할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 액정표시장치는 편광 액정필름을 사용하여 액정표시장치가 디스플레이 기능과 거울 기능을 할 수 있도록 하기 때문에 편광 선글라스를 착용한 사용자도 거울 기능을 감지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 액정표시장치는 편광 액정필름의 설계 조건을 조절하여 다양한 색상을 갖는 거울 기능을 구현할 수 있는 이점이 있다.

이하, 본 발명의 실시예들은 의 도면을 참고하여 상세하게 설명한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고 도면들에 있어서, 장치의 크기 및 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

도 2는 본 발명의 거울 기능을 갖는 액정표시장치의 구조를 도시한 도면이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 영상을 구현하는 액정표시패널(100)의 상부에 상부편광판(200)이 배치되어 있고, 하부에는 하부편광판(300)이 배치되어 있다. 상기 액정표시패널(100)은 다수개의 게이트 라인들과 다수개의 데이터 라인들이 교차하게 배열되고, 그 게이트 라인들과 데이터 라인들이 수직 교차하여 정의되는 영역에 화소영역이 위치하게 된다. 그리고 상기 화소영역들 각각에 전계를 인가하기 위한 화소전극들과 공통전극이 상기 액정표시패널(100)에 형성된다.

화소전극들 각각은 스위칭소자인 박막트랜지스터(TFT; Thin Film Transistor)의 소스단자 및 드레인단자를 경유하여 상기 데이터 라인에 접속된다. 박막트랜지스터는 게이트 라인을 경유하여 게이트단자에 인가되는 스캔펄스에 의해 턴-온되어, 데이터 라인의 데이터 신호가 화소전극에 충전되도록 한다.

한편, 액정표시패널(100)을 구동하기 위한 구동회로는 게이트 라인들을 구동하기 위한 게이트 드라이버와, 데이터 라인들을 구동하기 위한 데이터 드라이버와, 게이트 드라이버와 데이터 드라이버를 제어하기 위한 제어신호를 공급하는 타이밍 콘트롤러와, 액정표시장치에서 사용되는 여러 가지의 구동전압들을 공급하는 전원공급부를 구비한다.

또한, 여기서는 액정표시장치를 중심으로 설명하였지만 유기전계발광표시장치와 같은 평판형 디스플레이에도 적용할 수 있다.

특히, 본 발명의 상부편광판(200)은 종래 상부편광판과 달리 편광층(202)을 사이에 두고 하측에는 TAC 필름(201)이 배치되어 있지만, 상측에는 위상필름(250)이 형성되어 있다. 또한, 상기 위상필름(250) 상에는 라미네이터 방법을 적용하여 액정 편광필름(400)이 형성되어 있다. 상기 액정 편광필름(400)은 액정층으로된 다수개의 필름들이 적층된 구조로 형성될 수 있다. 각각의 액정필름들은 일정한 방향으 로 회전된 액정분자들로 이루어져 있어 입사된 광을 편광시키는 역할을 한다.

또한, 상기 위상필름(250)은 100~150nm의 위상차 값을 갖는 것이 바람직하다. 상기 위상필름(250)은 λ/4의 리타데이션 값을 갖는다.

예를 들어, 상기 액정 편광필름(400)은 좌원편광과 우원편광이 혼합된 광이 입사되면 어느 하나의 편광 성분은 투과시키고, 다른 하나의 편광 성분은 반사시킨다. 또한, 액정 편광필름(400)은 다수개의 액정필름들이 적층되어 있으므로 그 피치 또는 액정분자들의 배향을 조절함으로써 반사되거나 투과되는 광량을 조절할 있다.

상기 액정표시패널(100) 하측에는 하부편광판(300)이 배치되어 있는데, 상기 하부편광판(300)은 편광층(302)을 사이에 두고 TAC 필름(301, 303)이 배치되어 있다.

도 3은 본 발명의 액정표시장치에 사용되는 액정 편광필름과 위상차 필름의 편광 원리를 설명하기 위한 도면이다. 도면에서는 좌원편광 만을 투과하는 액정 편광필름(601)을 중심으로 설명한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 액정 편광필름(601)을 사이에 두고 하측에는 반사판(600)이 배치되어 있고, 상측에는 위상필름(602)이 배치되어 있다. 상기 반사판(600)에서 반사된 광중 좌원편광은 상기 액정 편광필름(601)을 투과한 후 상기 위상필름(602)에서 선편광으로 변환된다. 즉, 상기 액정 편광필름(601)의 액정 방향 또는 피치 거리를 좌원편광만 투과할 수 있도록 한 경우에는 좌원편광 만을 투과시키고 우원편광은 반사시킨다. 하지만, 이것은 반드시 고정된 설계 구조가 아니며 액정 편광필름(601)의 액정 방향 및 피치 거리를 조절하여 우원편광 또는 선편광 만을 투과시키고 좌원편광은 반사시킬 수 있다.

하지만, 상기 반사판(600)에서 반사된 광중 우원편광은 상기 액정 편광필름(601)에서 반사되어 다시 반사판(600)으로 진행된다. 결과적으로 우원편광은 위상필름(602)을 통해 진행하지 않고 액정 편광필름(601)에서 차단된다.

결과적으로 액정 편광필름(601)은 입사되는 광중 특정 방향의 편광 성분 만을 투과시키고 다른 방향의 편광 성분은 반사시켜 거울 기능을 할 수 있도록 하였다. 특히, 본 발명의 액정 편광필름(601)은 좌원편광 또는 우원편광을 투과/반사시킬 수 있어 편광 선글라스를 착용한 사용자가 액정표시패널을 봐도 거울 효과를 얻을 수 있다. 즉, 편광 선글라스를 착용한 사용자나 착용하지 않은 사용자 모두가 거울 기능 효과를 얻을 수 있다. 하지만, 종래 기술과 같이 거울 기능을 갖는 액정표시장치는 반사되는 광이 좌원편광이나 우원편광이 아닌 선편광이므로 편광 선글라스를 착용한 사용자에 대해서는 선편광 성분이 모두 차단되어 거울 기능을 발휘하지 못한다.

도 4는 본 발명의 액정표시장치가 구동될 때 편광되는 모습을 도시한 도면이다.

도 4를 참조하면, 액정표시패널(100) 상측과 하측에는 각각 상부편광판(200)과 하부편광판(300)이 배치되어 있고, 상기 하부편광판(300)의 하측에는 백라이트 유닛(320)이 배치되어 있다.

액정표시장치가 노말리 블랙 또는 노말리 화이트 상태일 때에도 백라이트 유 닛(320)에서는 광이 발생되고 있다. 노말리 블랙 모드일 때 백라이트 유닛(320)에서 발생되는 광은 편광방향이 없는 광원이다. 이 광원은 하부편광판(300)을 통과하면서 하부편광판(300)의 편광축 방향에 따라 선편광 된다. 상기 하부편광판(300)을 통과한 선편광은 액정표시패널(100)에서 편광되지 않고 그대로 투과되고, 이후 상부편광판(200)의 편광축에서 차단된다. 이후 위상필름(250)과 액정 편광필름(400)에서 투과되는 광은 존재하지 않아 결과적으로 편광 선글라스(500)를 통해 최종 사용자의 눈으로 진행하는 광은 없게 된다. 따라서, 노말리 블랙 모드에서 편광 선글라스(500)를 착용한 사용자는 정상적으로 블랙 상태를 감지하게 된다.

노말리 화이트 상태에서는 백라이트 유닛(320)으로부터 발생된 광은 하부편광판(300)을 통과하여 선편광된 다음, 액정표시패널(100)에서 상부편광판(200)의 편광축과 나란한 방향으로 선편광 된다. 따라서, 노말리 화이트 상태에서는 상부편광판(200)을 투과하는 선편광이 존재하고 이는 위상필름(250)을 통해 좌원편광으로 변환되고, 이후 액정 편광필름(400)에서 좌원편광으로 투과된다. 여기서는 액정 편광필름(400)의 설계를 좌원편광을 투과하도록 하였지만, 경우에 따라서는 우원편광원 만을 투과할 수 있도록 설계할 수 있다. 이때, 좌원편광이 투과되는 경우에는 액정 편광필름(400)은 우원편광을 반사시키고, 우원편광을 투과시키는 경우에는 좌원편광을 반사시킨다.

상기 위상필름(250)은 100~150nm의 위상차 값을 갖는 것이 바람직하다. 상기 위상필름(250)은 λ/4의 리타데이션 값을 갖는다.

이와 같이 액정 편광필름(400)을 투과하는 좌원편광은 그대로 사용자의 편광 선글라스(500)로 진행한 후 선편광으로 변환된다. 따라서 노말리 화이트 상태에서도 편광 선글라스(500)를 착용한 사용자는 화이트 상태를 감지할 수 있다.

도 5는 본 발명의 액정표시장치가 거울 기능을 할 때 편광되는 모습을 도시한 도면이다.

도 5를 참조하면, 거울 기능을 구현할 때에는 액정표시장치가 구동을 하지 않기 때문에 액정표시장치의 백라이트 유닛(320)에서는 광을 발생하지 않는다.

외부광원(자연광 또는 비편광원)이 액정표시장치의 최외곽 영역인 액정 편광필름(400)을 통해 액정표시패널(100) 방향으로 진행하면 먼저, 도 3에서 설명한 바와 같이, 우원편광은 반사되고 좌원편광은 액정 편광필름(400)을 그대로 투과한다. 상기 액정 편광필름(400)을 투과한 좌원편광은 위상필름(250)을 통과하면서 선편광으로 변환된다. 상기 위상필름(250)을 통과한 선편광은 상부편광판(200)과 액정표시패널(100)을 투과한 다음, 하부편광판(300)으로 진행한다. 상기 상부편광판(200)과 하부편광판(300)의 편광축은 서로 수직하기 때문에 하부편광판(300)에서 투과된 광은 차단된다. 따라서, 백라이트 유닛(320) 영역으로 공급되는 광은 존재하지 않게 된다.

상기 위상필름(250)은 100~150nm의 위상차 값을 갖는 것이 바람직하다. 상기 위상필름(250)은 λ/4의 리타데이션 값을 갖는다.

하지만, 본 발명의 액정 편광필름(400)에서는 우원편광을 반사시킨 상태이므로 반사된 우원편광은 편광 선글라스(500)로 진행한 후 선편광으로 변환되어 사용자의 눈에 감지된다. 따라서, 액정표시장치가 거울 기능을 하고 있을 때에 편광 선글라스(500)를 착용한 사용자나 착용하지 않은 사용자 모두 거울 기능을 감지할 수 있다.

하지만, 종래 기술에서 사용되던 미러필름은 반사광이 특정한 방향을 갖는 선편광이므로 편광 선글라스를 착용한 사용자의 경우에는 거울 기능을 감지할 수 없다. 즉, 오로지 편광 선글라스를 착용하지 않은 사용자만이 이를 감지할 수 있었다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예로서 컬러 거울 기능을 구현할 수 있는 원리를 설명하기 위한 도면으로서, 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 액정 편광필름의 설계 조건을 조절하여 투과량과 반사량을 조절할 수 있다.

특히, 특정 파장 대의 광의 반사량을 증가시킴으로써 반사광이 적(R), 녹(G), 청(B)의 색이 나타나도록 할 수 있다. 예를 들어, 그래프에서 보는 바와 같이 400nm 영역에 해당하는 광의 투과율을 감소시키고 반사율을 증가시키면 거울 기능을 하는 액정 편광필름은 해당 파장 대의 반사광이 커져서 청색 광을 띠게 된다.

이와 같은 액정 편광필름의 설계는 적층되는 액정필름의 개수를 조절하여 액정 편광필름의 두께를 바꾸거나 액정필름의 액정배향을 조절함으로써 가능하다.

따라서, 본 발명에서는 거울 기능을 갖는 액정표시장치를 구현하되 거울표면이 특정의 색을 갖도록 함으로써 다양한 컨텐츠를 갖는 거울 모드를 사용자에게 제공할 수 있다.

본 발명에서는 거울 기능을 할 수 있도록 액정층 필름을 다수개 적층한 액정 편광필름을 사용함으로써, 표면 균일도를 향상시켜 화상 디스플레이시 화질 저하를 방지할 수 있다.

또한, 본 발명에서는 거울 기능을 갖는 액정 편광필름이 선편광만을 투과반사하는 것이 아니라 좌원편광과 우원편광을 투과 또는 반사시킬 수 있도록 하여 편광 선글라스를 착용한 사용자도 거울 기능 효과를 얻을 수 있도록 하였다.

도 1은 종래 기술에 따른 거울 기능을 갖는 액정표시장치의 구조를 도시한 도면이다.

도 2는 본 발명의 거울 기능을 갖는 액정표시장치의 구조를 도시한 도면이다.

도 3은 본 발명의 액정표시장치에 사용되는 액정 편광필름과 위상차 필름의 편광 원리를 설명하기 위한 도면이다.

도 4는 본 발명의 액정표시장치가 구동될 때 편광되는 모습을 도시한 도면이다.

도 5는 본 발명의 액정표시장치가 거울 기능을 할 때 편광되는 모습을 도시한 도면이다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예로서 컬러 거울 기능을 구현할 수 있는 원리를 설명하기 위한 도면이다.

(도면의 주요 부분에 대한 참조 부호의 설명)

100: 액정표시패널 200: 상부편광판

300: 하부편광판 250: 위상필름

400: 액정 편광필름

Claims (8)

1. 액정표시패널과,

   상기 액정표시패널의 상부에 순차적으로 적층된 상부편광판, 위상필름, 액정 편광필름;

   상기 상부편광판과 편광축이 상이하고 상기 액정표시패널의 하부에 배치된 하부편광판; 및

   상기 하부편광판의 하부에 배치된 백라이트 유닛을 포함하고,

   상기 백라이트 유닛이 광을 제공하지 않으면, 상기 액정 편광필름은, 상기 액정 편광필름의 상부면으로 입사하는 좌원편광 또는 우원편광 중 어느 하나를 투과시키고, 나머지 하나를 반사시켜 거울 기능 모드로 동작하고,

   상기 백라이트 유닛이 광을 제공하고 상기 하부편광판이 상기 백라이트 유닛의 광을 선편광하고 상기 액정표시패널이 상기 하부편광판의 광을 선편광하지 않으면, 상기 상부편광판은 상기 액정표시패널로부터 입사된 광을 차단하고,

   상기 백라이트 유닛이 광을 제공하고 상기 하부편광판이 상기 백라이트 유닛의 광을 선편광하고 상기 액정표시패널이 상기 하부편광판의 광을 선편광하면, 상기 상부편광판은 상기 액정표시패널로부터 입사된 광을 투과하는 미러 기능을 갖는 액정표시장치.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서, 상기 위상필름은 100~150nm의 위상차인 미러 기능을 갖는 액정표시장치.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 액정 편광필름은 다수개의 액정 필름이 적층된 구조인 미러 기능을 갖는 액정표시장치.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 액정 편광필름은 다수개의 액정 필름의 액정분자 배열 또는 적층 두께를 조절하여 광 투과율을 조절하는 미러 기능을 갖는 액정표시장치.
6. 삭제
7. 제 1 항에 있어서, 상기 액정 편광필름은 액정표시장치가 거울 기능 모드일 때 파장대별 광 투과율을 조절하여 반사광의 파장이 적, 녹, 청색 광 중 어느 하나가 되도록 하는 미러 기능을 갖는 액정표시장치.
8. 제1 항에 있어서,

   상기 위상필름의 상면과 상기 액정 편광필름의 배면은 직접 접촉된 미러 기능을 갖는 액정표시장치.

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