TW201339707A - 背光模組 - Google Patents
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Abstract
一種背光模組,其包括一光源以及一組可抽換式光學部材。光源發出一第一光線。可抽換式光學部材接收第一光線而激發出一背光光線,其中可抽換式光學部材包括一第一可抽換式光學部材以及一第二可抽換式光學部材。第一可抽換式光學部材具有一第一螢光體,且第一螢光體可被光激發出一第二光線。第二可抽換式光學部材具有一第二螢光體,且第二螢光體可被光激發出一第三光線。
Description
本發明是有關於一種背光模組,且特別是關於一種以多色光混成白光的背光模組。
由於發光二極體(Light Emitting Diode,LED)具有低污染、低功率消耗、反應時間(response time)短、使用壽命長等優點,已廣泛應用於顯示器之背光模組的光源。目前,由於紅、綠、藍三色發光二極體混光成本過高,因此現階段白光發光二極體的主流為藍光發光二極體搭配黃色螢光粉混成白光。
圖1為習知技術之光源的背光頻譜分布圖,其藉由藍光發光二極體激發黃色螢光粉而混成白光。請參照圖1,此背光頻譜的紅光波段(約600奈米至700奈米)及綠光波段(約500奈米至600奈米)是由黃色螢光粉經由藍光激發所形成。因此,相較於藍光波段(約400奈米至500奈米),習知技術之背光頻譜在紅光波段及綠光波段的能量較低,且在紅光波段及綠光波段不具有獨立之波峰。
據此,當混成之白光穿過彩色濾光片時,因為沒有可與紅色濾光片及綠色濾光片對應的獨立波峰,因此習知技術之色彩飽和度會較具有獨立波峰之色域產品小很多。圖2為習知技術之光源的色域圖。請參照圖2,虛線202所圍之三角形面積為CIE 1931所訂定之100% NTSC。而實線204所圍之三角形面積為習知技術之光源的色域。由於習知技術之背光頻譜無獨立的波峰可對應於紅色濾光片及綠色濾光片,使其所圍成的純色面積減縮,進一步影響色彩飽和度。
在實際運作上,不同規格之背光模組需要不同之螢光粉的混合比例以達到所需之色度。此種作法易延長產品的開發時程,也使得此種作法所製作之背光模組成為客製化的產品。
本發明提供一種背光模組,其具有高色彩飽和度。
本發明之一實施例提供一種背光模組,其包括一光源以及一組可抽換式光學部材。光源發出一第一光線。可抽換式光學部材接收第一光線而激發出一背光光線,其中可抽換式光學部材包括一第一可抽換式光學部材以及一第二可抽換式光學部材。第一可抽換式光學部材具有一第一螢光體,且第一螢光體可被光激發出一第二光線。第二可抽換式光學部材具有一第二螢光體,且第二螢光體可被光激發出一第三光線。
在本發明之一實施例中,前述之第一、第二可抽換式光學部材分別為導光板、擴散片或菱鏡片。。
在本發明之一實施例中,前述之第一螢光體以摻雜的方式配置於第一可抽換式光學部材中,且第一螢光體之摻雜濃度關聯於第二光線之光強度。
在本發明之一實施例中,前述之第一螢光體以塗佈的方式配置於第一可抽換式光學部材上,且第一螢光體的厚度關聯於第二光線之光強度。
在本發明之一實施例中,前述之第二螢光體以摻雜的方式配置於第二可抽換式光學部材中,且第二螢光體之摻雜濃度關聯於第三光線之光強度。
在本發明之一實施例中,前述之第二螢光體以塗佈的方式配置於第二可抽換式光學部材上,且第二螢光體的厚度關聯於第三光線之光強度。
在本發明之一實施例中,前述之光源為至少一個藍光發光二極體,而第一光線為藍光。
在本發明之一實施例中,前述之第二光線為紅光,而第三光線為綠光。
在本發明之一實施例中,前述之背光模組,更包括一第三可抽換式光學部材,其中第三可抽換式光學部材具有一第三螢光體,且第三螢光體可被光激發出一第四光線。
在本發明之一實施例中,前述之第三螢光體以摻雜的方式配置於第三可抽換式光學部材中,且第三螢光體之摻雜濃度關聯於第四光線之光強度。
在本發明之一實施例中,前述之第三螢光體以塗佈的方式配置於第三可抽換式光學部材上,且第三螢光體的厚度關聯於第四光線之光強度。
在本發明之一實施例中,前述之光源為至少一個非可見光發光二極體,而第一光線為非可見光。
在本發明之一實施例中,前述之第二光線為紅光,第三光線為綠光,而第四光線為藍光。
在本發明之一實施例中,前述之背光模組,更包括不具有螢光體之至少一個可抽換式光學部材介於第一可抽換式光學部材與第二可抽換式光學部材之間。
基於上述,本發明實施例之背光模組可利用具有螢光體之可抽換式光學部材彼此堆疊,並藉由第一光線激發不同層之螢光體,以分別得到三色獨立的背光頻譜,例如是紅、綠、藍三色獨立的背光頻譜。因此,此背光模組之背光頻譜具有獨立的波峰可對應於面板之彩色濾光片的紅色濾光片、綠色濾光片及藍色濾光片,進而提升此背光模組之色彩飽和度。此外,由於各別可抽換式光學部材之螢光體為單一色之螢光體,亦即可以不為多色混合之螢光體,因此,除了可以不用考慮分佈不均的問題外,亦可快速地將現有的可抽換式光學部材根據不同模組之色度需求進行調整,進而降低開發時程以及開發成本。
為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂,下文特舉實施例,並配合所附圖式作詳細說明如下。
圖3為本發明之一實施例之背光模組的剖面示意圖。
請參照圖3,本實施例之背光模組300包括一光源310以及一組可抽換式光學部材320,其中光源310發出一第一光線L1,可抽換式光學部材320則接收第一光線L1而激發出一背光光線LB。具體而言,可抽換式光學部材320包括一第一可抽換式光學部材322a以及一第二可抽換式光學部材324a,其中第一可抽換式光學部材322a具有一第一螢光體330,且第一螢光體330可被光激發出一第二光線L2。而第二可抽換式光學部材324a具有一第二螢光體340,且第二螢光體340可被光激發出一第三光線L3。此外,本實施例之背光模組300更可依據不同的需求而選擇性地配置多個光學部材。在本實施例中,亦可選擇性地配置一光學部材326a(例如是可以不具有螢光體之菱鏡片)於第二可抽換式光學部材324a上。
第一螢光體330以及第二螢光體340可為螢光粉、光學膠帶或是任何可被光激發出所欲波段範圍之材料。在本實施例中,第一螢光體330例如是紅色螢光粉或是其他可激發出紅光之化學材料,而第二螢光體340例如是綠色螢光粉或是其他可激發出綠光之化學材料,但本發明不以此為限。在其他實施例中,第一螢光體亦可為綠色螢光粉或是其他可激發出綠光之化學材料,而第二螢光體亦可為紅色螢光粉或是其他可激發出紅光之化學材料。
要註明的是,不同的螢光體具有其可激發出之不同的波長範圍。換言之,本實施例之背光模組300可針對不同光源或不同規格之彩色濾光片去調變可抽換式光學部材中之螢光體,藉此得到所欲之波段範圍,進而達到所需之色度。
在本實施例中,光源310例如是藍光發光二極體,而第一光線L1例如是藍光,但本發明不以此為限。此外,第一可抽換式光學部材322a與光源310例如是平行配置以形成一側發式(side light)光源,但本發明不以此為限。在其他實施例中,光源亦可與第一可抽換式光學部材垂直配置以形成一直下式光源。
第一可抽換式光學部材322a以及第二可抽換式光學部材324a分別可例如為導光板、擴散片、菱鏡片或其他光學膜片。在本實施例中,第一可抽換式光學部材322a例如是導光板,用以引導光源310所發出之第一光線L1,並藉由光激發第一可抽換式光學部材322a之第一螢光體330產生一第二光線L2。
此外,為了增加從第一可抽換式光學部材322a底部反射之光線的比例,本實施例之背光模組300於導光板(在本實施例中,導光板即為第一可抽換式光學部材322a)下配置一反射片350,使得更多的光線有機會從第一可抽換式光學部材322a出射出去。此處,由第一可抽換式光學部材322a出射出去的光線L322a的顏色為混成光,其包括光源310所發出之第一光線L1的藍色與藉由光激發第一螢光體330所產生之第二光線L2的紅色。因此,光線L322a的顏色接近紫色。
在本實施例中,第二可抽換式光學部材324a例如是配置於第一可抽換式光學部材322a上之擴散片,用以發散從第一可抽換式光學部材322a出射之光線L322a,使第一可抽換式光學部材322a內之光線L322a從亮度集中之點光源擴散成為亮度均勻分布之面光源,並藉由光激發第二可抽換式光學部材324a之第二螢光體340產生第三光線L3,其中第三光線L3為綠色。因此,由第二可抽換式光學部材324a出射出去的光線L324a的顏色藉由紅色、藍色、綠色混成為白色。具體而言,光線L324a的顏色包括光源310所發出之第一光線L1的藍色、藉由光激發第一螢光體330所產生之第二光線L2的紅色以及藉由光激發第二螢光體340所產生之第三光線L3的綠色。
要註明的是,本實施例不用以限定本發明之多個可抽換式光學部材320的型態,而是要說明本實施例之背光模組300利用分別具有第一螢光體330以及第二螢光體340之第一可抽換式光學部材322a以及第二可抽換式光學部材324a彼此堆疊,並藉由光激發不同層之第一螢光體330以及第二螢光體340,得到紅、綠、藍三色獨立的背光頻譜。因此,本實施例之背光模組300之背光頻譜可具有獨立的波峰對應於面板之彩色濾光片的紅色濾光片、綠色濾光片及藍色濾光片,進而提升背光模組300之色彩飽和度,其所呈現的效果甚至於可超越CIE 1931訂定之100% NTSC的面積(如圖2中虛線206所圍之三角型面積)。
在其他實施例中,第一可抽換式光學部材以及第二可抽換式光學部材可不限定為導光板或是擴散片,而是可以是任何熟之此技藝者所知悉配置於背光模組的任何一種部材(或光學膜片)。
另外,本實施例之光學部材326a例如是可以不具有螢光體之菱鏡片,用以偏折從第二可抽換式光學部材324a出射之光線L324a至顯示器的正面視角方向,使得從光學部材326a出射之背光光線LB具集光增亮的效果。在本實施例中,由於光學部材326a可以不具有螢光體,因此背光光線LB的顏色與光線L324a的顏色相似。
另外,在本實施例中,第一螢光體330以及第二螢光體340例如是以塗佈(coating)的方式分別配置於第一可抽換式光學部材322a以及第二可抽換式光學部材324a的表面。此外,第一螢光體330的厚度D330關聯於第二光線L2之光強度,亦即改變L322a之光強度。而第二螢光體340的厚度D340關聯於第三光線L3之光強度,亦即改變L324a之光強度,進而改變從光學部材326a出射之背光光線LB的光強度。換言之,藉由調變第一螢光體330的厚度D330以及第二螢光體340的厚度D340可改變本實施例之背光頻譜中各波峰的光強度。
在實際運作上,由於第一螢光體330以及第二螢光體340分別位於不同之可抽換式光學部材中,因此本實施例之背光模組300除了可以不用考慮螢光體塗佈不均的問題外,亦可快速地將現有的可抽換式光學部材根據不同模組之色度需求進行調整,進而降低開發時程以及開發成本。舉例而言,例如是藉由建立具有不同塗佈材料或摻雜濃度之螢光體的可抽換式光學部材素材庫,來獲得具有不同峰值或光強度的激發光線,以因應不同光源或不同規格之彩色濾光片的需求。
另外,螢光體除了可藉由塗佈的方式配置於可抽換式光學部材上,亦可藉由摻雜(doping)的方式配置於可抽換式光學部材中。圖4為本發明另一實施例之背光模組的剖面示意圖。
請參照圖4,本實施例之背光模組400與圖3中之背光模組300具有相似的結構,且相似的符號代表相似的構件且具有相似的作用,故不再贅述。惟二者差異處在於本實施例之背光模組400之第一螢光體330以及第二螢光體340是以摻雜的方式分別配置於第一可抽換式光學部材322b以及第二可抽換式光學部材324b中,當然,本發明不以此為限。在本實施例中,第一螢光體於330之摻雜濃度關聯於第二光線L2之光強度,而第二螢光體340之摻雜濃度關聯於第三光線L3之光強度。
要註明的是,本實施例亦不用以限定本發明之第一可抽換式光學部材以及第二可抽換式光學部材的位置。詳言之,第一可抽換式光學部材以及第二可抽換式光學部材可以是上下緊鄰相疊,或是中間有其他不具有螢光體之光學部材。圖5為本發明又一實施例之背光模組的剖面示意圖。
請參照圖5,本實施例之背光模組500與圖4中之背光模組400具有相似的結構,且相似的符號代表相似的構件且具有相似的作用,故不再贅述。惟二者差異處在於本實施例之背光模組500具有可以不用包括螢光體之光學部材326a介於第一可抽換式光學部材322b與第二可抽換式光學部材324b之間。此時,由於光學部材326a不具有螢光體,因此從光學部材326a出射之光線L326a的顏色與第一可抽換式光學部材322b出射之光線L322a的顏色相似。
當然,本發明之背光模組的光源除了上述藍光發光二極體外,亦可為其他種類之光源。圖6為本發明再一實施例之背光模組的剖面示意圖。
請參照圖6,本實施例之背光模組600與圖4中之背光模組400具有相似的結構,且相似的符號代表相似的構件且具有相似的作用,故不再贅述。惟二者差異處在於本實施例之背光模組600之光源610為至少一個非可見光發光二極體。此時,第一光線L1’為非可見光。
此外,本實施例之背光模組600更包括一第三可抽換式光學部材326b,其中第三可抽換式光學部材326b具有一第三螢光體650,且第三螢光體650可被光激發出一第四光線L4。在本實施例中,第三螢光體650例如是藍色螢光粉、光學膠帶或是其他可激發出藍光之化學材料,而第四光線L4例如是藍光。此外,第三螢光體650例如是以摻雜的方式配置於第三可抽換式光學部材326b中,其中第三螢光體650之摻雜濃度關聯於第四光線L4之光強度。然而,本發明不以此為限,在其他實施例中,第三螢光體亦可以塗佈的方式配置於第三可抽換式光學部材上,且第三螢光體的厚度關聯於第四光線之光強度。
在本實施例中,光源610發出第一光線L1’,此第一光線L1’激發第一可抽換式光學部材322b中之第一螢光體330使出射於第一可抽換式光學部材322b的光線L322c包括非可見光以及紅光。接著,光線L322c再激發第一可抽換式光學部材324b中之第二螢光體340使出射於第二可抽換式光學部材324b的光線L324c包括非可見光、紅光以及綠光。然後,光線L324c再激發第三可抽換式光學部材326b中之第三螢光體650使出射於第三可抽換式光學部材326b的背光光線LB,包括非可見光、紅光、綠光以及藍光,因而混成白光。
要說明的是,本實施例之背光模組600利用分別具有第一螢光體330、第二螢光體340以及第三螢光體650之第一可抽換式光學部材322b、第二可抽換式光學部材324b以及第三可抽換式光學部材326b彼此堆疊,並藉由光分別激發不同層之第一螢光體330、第二螢光體340以及第三螢光體650,得到紅、綠、藍三色獨立的背光頻譜。因此,本實施例之背光模組600之背光頻譜可具有獨立的波峰對應於紅色濾光片、綠色濾光片及藍色濾光片,進而提升背光模組600之色彩飽和度。
為清楚說明本發明之背光模組藉由分別具有單一螢光體之彼此堆疊的可抽換式光學部材來得到獨立的波峰以及較高之色彩飽和度,以下將以圖7搭配表1加以說明。在此假設背光模組搭配彩色濾光片的色度規格為W(x,y)=(0.313,0.329)。
圖7為習知技術以及本發明實施例之光源的背光頻譜分布圖。在圖7中,三條曲線分別是習知技術之背光頻譜曲線以及兩條本實施例在不同摻雜濃度(粒子數量/μm2)下的背光頻譜曲線,其中實例1於第一與第二可抽換式光學部材中各別螢光體之摻雜濃度的比例為1.0X:1.0Y(其中X、Y為任意正實數),而實例2為針對模組所需規格分別對第一與第二可抽換式光學部材中各別螢光體之摻雜濃度進行調整,摻雜濃度的比例為1.7X:1.5Y。其中螢光體之摻雜濃度的調整可藉由預制不同摻雜濃度的第一與第二可抽換式光學部材(例如預制摻雜濃度1.0X、1.1X、…、2.0X的第一可抽換式光學部材與摻雜濃度1.0Y、1.1Y、…、2.0Y的第二可抽換式光學部材),再藉由抽換不同摻雜濃度的第一與第二可抽換式光學部材來調整螢光體的摻雜濃度。
請參照圖7,習知技術之背光頻譜由於為藍光發光二極體激發黃色螢光粉而混成白光,因此在紅光及綠光波段不具有獨立之波峰。另一方面,實例1以及實例2是藉由藍光發光二極體分別激發具有單一螢光體之彼此堆疊的兩個可抽換式光學部材而混成白光,因此在藍光、紅光及/或綠光波段可具有獨立之波峰。此外,在本實施例中,藉由調變螢光體之摻雜濃度可改變各波峰之光強度。如圖7所示,由於實例2之第一螢光體以及第二螢光體的摻雜濃度大於實例1之第一螢光體以及第二螢光體的摻雜濃度,因此實例2之紅光及綠光波段之波峰可高於實例1。
透過將上述三組背光搭配同一彩色濾光片,可分別計算出三組的穿透效果及其背光頻譜穿透彩色濾光片後模組之紅、綠、藍各別的色座標。藉由將三組於色域圖中紅、綠、藍的色座標各別所圍之面積除上CIE 1931所訂定之標準色座標紅(x,y)=(0.67,0.33)、綠(x,y)=(0.21,0.71)、藍(x,y)=(0.14,0.08)於色域圖中所圍之面積即可得到三組背光頻譜的色彩飽和度。
如表1所示,本實施例之背光模組藉由藍光發光二極體分別激發紅色螢光體及綠色螢光體所混成之白光,可得到較高之色彩飽和度。具體而言,習知技術藉由藍光發光二極體激發黃色螢光粉而混成白光之色彩飽和度為49.04%,而其白光落點W(x,y)=(0.2896,0.2924)。相較之下,本實施例之背光模組,如實例1以及實例2所示,具有較高之色彩飽和度。其中,使用摻雜濃度的比例為1.0X:1.0Y的第一可抽換式光學部材、第二可抽換式光學部材時(亦即實施例1),白光落點W(x,y)=(0.2674,0.2923),而色彩飽和度為69.36%。另外,將第一可抽換式光學部材和第二可抽換式光學部材抽換為摻雜濃度的比例為1.7X:1.5Y的第一可抽換式光學部材、第二可抽換式光學部材時(亦即實施例2),白光落點W(x,y)=(0.313,0.3299),而色彩飽和度為73.65%。如此藉由調變螢光體於各個可抽換式部材中之摻雜濃度,可使背光頻譜之三色光的光強度更平均,進而提升色彩飽和度,例如是由實例1之69.36%提升至實例2之73.65%。
另一方面,本實施例之背光模組可較接近模組所需之色度,在此即為色域圖(如圖2)中之白光落點W(x,y)=(0.313,0.3299)。如表1所示,習知技術之背光模組所混成之白光稍微偏藍光之冷色調。相較之下,由於本實施例之背光模組的背光頻譜具有獨立的紅、綠、藍波峰可對應至面板之彩色濾光片的紅色濾光片、綠色濾光片與藍色濾光片,因此藉由調變各螢光體於各個可抽換式部材中之摻雜濃度,可快速得到模組所需之色度規格。
綜上所述,本發明實施例之背光模組藉由分別激發具有螢光體之彼此堆疊的可抽換式光學部材而混成白光,因此在藍光、紅光及/或綠光波段可具有獨立之波峰對應彩色濾光片,進而具有較廣之色域或是較佳之色彩飽和度。此外,本發明可快速地將現有的可抽換式光學部材根據不同模組之色度需求進行調整,進而降低開發時程以及開發成本。另外,本發明實施例之背光模組可藉由改變螢光體的材質及螢光體於各個可抽換式光學部材之摻雜濃度去調變所欲激發出波段之波長範圍以及光強度,藉此建立一素材庫。如此一來,在不同光源或不同規格之彩色濾光片下,依據此素材庫去抽換不同之可抽換式光學部材可簡易且便利地達到所需之色度。
雖然本發明已以實施方式揭露如上,然其並非用以限定本發明,任何所屬技術領域中具有通常知識者,在不脫離本發明之精神和範圍內,當可作些許之更動與潤飾,故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
300、400、500、600...背光模組
310、610...光源
320...可抽換式光學部材
322a、322b...第一可抽換式光學部材
324a、324b...第二可抽換式光學部材
326a...光學部材
326b...第三可抽換式光學部材
330...第一螢光體
340...第二螢光體
650...第三螢光體
350...反射片
L1、L1’...第一光線
L2...第二光線
L3...第三光線
L4...第四光線
LB、LB’...背光光線
L322a、L322b、L322c、L324a、L324b、L324c、L326a...光線
D330、D340...厚度
圖1為習知技術之光源的背光頻譜分布圖。
圖2為習知技術之光源的色域圖。
圖3為本發明之一實施例之背光模組的剖面示意圖。
圖4為本發明另一實施例之背光模組的剖面示意圖。
圖5為本發明又一實施例之背光模組的剖面示意圖。
圖6為本發明再一實施例之背光模組的剖面示意圖。
圖7為習知技術以及本發明實施例之光源的背光頻譜分布圖。
300...背光模組
310...光源
320...可抽換式光學部材
322a...第一可抽換式光學部材
324a...第二可抽換式光學部材
326a...光學部材
330...第一螢光體
340...第二螢光體
350...反射片
L1...第一光線
L2...第二光線
L3...第三光線
LB...背光光線
L322a、L324a...光線
D330、D340...厚度
Claims (13)
- 一種背光模組,包括:一光源,發出一第一光線;以及一組可抽換式光學部材,接收該第一光線而激發出一背光光線,其中該組可抽換式光學部材包括:一第一可抽換式光學部材,其中該第一可抽換式光學部材具有一第一螢光體,且該第一螢光體可被光激發出一第二光線;以及一第二可抽換式光學部材,其中該第二可抽換式光學部材具有一第二螢光體,且該第二螢光體可被光激發出一第三光線。
- 如申請專利範圍第1項所述之背光模組,其中該第一、第二可抽換式光學部材分別為導光板、擴散片或菱鏡片。
- 如申請專利範圍第1項所述之背光模組,其中該第一螢光體以摻雜的方式配置於該第一可抽換式光學部材中,且該第一螢光體之摻雜濃度關聯於該第二光線之光強度。
- 如申請專利範圍第1項所述之背光模組,其中該第一螢光體以塗佈的方式配置於該第一可抽換式光學部材上,且該第一螢光體的厚度關聯於該第二光線之光強度。
- 如申請專利範圍第1項所述之背光模組,其中該第二螢光體以摻雜的方式配置於該第二可抽換式光學部材中,且該第二螢光體之摻雜濃度關聯於該第三光線之光強度。
- 如申請專利範圍第1項所述之背光模組,其中該第二螢光體以塗佈的方式配置於該第二可抽換式光學部材上,且該第二螢光體的厚度關聯於該第三光線之光強度。
- 如申請專利範圍第1項所述之背光模組,其中該光源為至少一個藍光發光二極體,而該第一光線為藍光。
- 如申請專利範圍第7項所述之背光模組,其中該第二光線為紅光,而該第三光線為綠光。
- 如申請專利範圍第1項所述之背光模組,更包括一第三可抽換式光學部材,其中該第三可抽換式光學部材具有一第三螢光體,且該第三螢光體可被光激發出一第四光線。
- 如申請專利範圍第9項所述之背光模組,其中該光源為至少一個非可見光發光二極體,而該第一光線為非可見光。
- 如申請專利範圍第9項所述之背光模組,其中該第三螢光體以摻雜的方式配置於該第三可抽換式光學部材中,且該第三螢光體之摻雜濃度關聯於該第四光線之光強度。
- 如申請專利範圍第9項所述之背光模組,其中該第三螢光體以塗佈的方式配置於該第三可抽換式光學部材上,且該第三螢光體的厚度關聯於該第四光線之光強度。
- 如申請專利範圍第9項所述之背光模組,其中該第二光線為紅光,該第三光線為綠光,而該第四光線為藍光。
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