JP6406220B2 - 面光源装置、表示装置及び、電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、面光源装置及び、当該面光源装置を用いた表示装置及び電子機器に関する。

近年、光源からの光を導光板を用いて面発光させる面光源装置の需要が増加している。特に、電子機器の小型化、薄型化が進んでおり、このような電子機器に搭載される液晶表示装置には、同一の面積でより大きな表示領域を得るための狭額縁化や、薄型化のニーズがある。例えば、液晶表示装置のバックライトには、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）パッケージを光源とし、導光板（ライトガイドとも呼ばれる）の側面から光を入射し、導光板内部で当該入射光を散乱させ、発光面から出射させるサイドライトタイプ（エッジライト方式とも呼ばれる）の面光源装置が用いられている。

また、液晶表示装置のバックライトには、色再現性の向上と、高輝度化といった要請もある。現状では、液晶表示装置のバックライトに用いられるＬＥＤパッケージには、青色ＬＥＤチップの出射光を黄色の蛍光を発する蛍光体に照射することで、青色ＬＥＤチップの出射光と黄色蛍光とを混色させて白色光を生成するものがある。しかしながら、このタイプのＬＥＤパッケージでは、色再現性は制限される。

それに対して、個々のパッケージ内にＲＧＢの各色用のチップを配したカラーＬＥＤが用いられる場合がある。このカラーＬＥＤを用いて、各色毎に光量の制御を行うことで、高い色再現性を得ることが可能である。また、ＲＧＢ各色のチップの発光タイミングを制御するフィールドシーケンシャルにより、カラーフィルター無しで、白色を含めた各色の色再現を行い、結果として高輝度化を実現する技術も公知である。

しかしながら、複数のカラーＬＥＤを光源として用いた面光源装置においては、各カラーＬＥＤのＲＧＢの各色の光の発光点（すなわちチップ位置）が導光板の出光面の法線方向から見て異なる点である場合には、各カラーＬＥＤから出射された光が充分に混色されずに色再現性が充分でない混色領域が各ＬＥＤ近傍に発生する場合があった。そうすると、導光板の利用効率が低下し、そのことが、面光源装置の小型化の妨げになる場合があった。

また、各カラーＬＥＤのＲＧＢの各色の光の発光点（すなわちチップ位置）が導光板の出光面の法線方向から見て一点に配置されている場合でも、各カラーＬＥＤから発光された光が充分に重畳されずに出射光強度の均一性が充分でない領域が各ＬＥＤ近傍に発生し、面光源装置の小型化の妨げになる場合があった。

これに対し、透明部材よりなる導光板と、異なる発光色の複数の単色点状発光素子を有し、これら複数の単色点状発光素子が導光板の入光端面に垂直に仮想線上に順に配列された発光装置と、各単色点状発光素子からの光を反射して前記導光板の入光端面に入光させる反射部材とを具備するサイドエッジ型面状発光装置が提案されている（例えば、特許文献１を参照。）。しかしながら、この技術においては、導光板の出向面の法線方向から見た面積は大幅には増大しないものの、ＬＥＤが、導光板の入光端面に垂直に配列され、入光端面に垂直な領域が混色領域となるため、面発光装置の厚みが増大してしまう不都合があった。

特開２０１２−２８１６６号公報 特開２０１２−８４３１６号公報 特開２００５−３５３５０６号公報 特許第４７２１８０３号公報

本発明は上記のような状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、面光源装置の厚み及び面積を抑えつつ、色再現性の向上または高輝度化を可能とする技術を提供することである。

本発明では、上記課題を解決するために、面光源装置において、複数のカラー光源から導光板に異なる色の光を入射することで高い色再現性や高輝度を実現することとした。そして、これら複数のカラー光源を、その少なくとも一部が、導光板の出光面の法線方向から見て、導光板の入光面と反対側に凸となる曲線状となるように並べて配置することとした。

より詳しくは、略平板状の形状をなし光が出射する出光面を平板表面に有するとともに光が入射する入光面を側面または側面に沿った前記出光面の反対面に有する導光板と、
光の発光面に二以上の発光部を有し該発光部の各々から互いに異なる波長の光を出射可能であり該発光面が前記導光板の入光面と対向するように並べて配置される複数の光源と、
を備える面光源装置であって、
前記複数の光源の少なくとも一部は、前記導光板の出光面の法線方向から見て、前記導光板の中心と反対側に凸となる曲線状に並べて配置されることを特徴とする面光源装置である。

ここで、並べて配置された複数のカラー光源からの光を導光板に入射する方式を採用した場合、隣合う光源どうしに傾斜角を設けつつ並べることで、前述の混色領域や、強度均一性低領域の長さを幾何学的に低減することができることが分かってきた。そこで、本発明においては、複数の光源のうち少なくとも一部では、隣合う光源の間に所定の傾斜角が生じるように、前記導光板の中心と反対側に凸となる曲線状に光源を並べて配置した。

これにより、導光板の厚みを増加させることなく、混色領域や、強度均一性低領域の長さを低減することができ導光板における無駄なスペースの面積を減縮することができる。その結果、面光源装置の厚み及び面積を抑えつつ、色再現性の向上または高輝度化を実現することが可能となる。なお、本発明において色再現性は発色性能や演色性の概念を含んでいる。また、本発明において、前記導光板の中心とは、導光板の中央部を意味する。そして、導光板の中心と反対側とは、換言すると導光板の外側を意味する。従って、導光板の中心と反対側に凸となる曲線とは、導光板の外側に向かって凸となるような曲率を有する曲線を意味する。導光板の中心と反対側に凸となる曲線としては、円弧の他、楕円、２次曲線、正弦曲線、余弦曲線等の一部または、それらの組合せなどを例示できるが、例示された曲線に限定される訳ではない。また、複数の光源のうちの一部が、導光板の中心と反対側に凸となる曲線状に並べて配置されても良いし、複数の光源の全てが、導光板の中心と反対側に凸となる曲線状に並べて配置されても良い。

また、本発明における光源は、光の発光面に二以上の発光部を有し該発光部の各々から互いに異なる波長の光を出射可能であるが、例えば、発光部は二つであって、一方の発光部からは青色光、他方の発光部からは黄色光が発光される二色光源であってもよい。また
、発光部は三つであって、各々から赤色光、緑色光、青色光が発光されるＲＧＢ光源であってもよい。あるいは、それ以外の発光部の組合せであってもよい。また、本発明における光源は、一つのパッケージに二以上の発光部が組み込まれたものの他、独立にパッケージされた各色の発光部を並べたものであってもよい。

また、本発明においては、前記複数の光源は、前記導光板の出光面の法線方向から見て、円弧状に並べて配置されるようにしてもよい。これによれば、複数の光源のうちのいずれの隣合う光源の間にも所定の傾斜角が生じるようにすることができる。そうすると、より確実に、導光板の厚みを増加させることなく、混色領域や、強度均一性低領域の長さを低減することができ導光板における無駄なスペースの面積を減縮することができる。その結果、より確実に、面光源装置の厚み及び面積を抑えつつ、色再現性の向上または高輝度化を実現することが可能となる。

また、本発明においては、前記導光板において、前記複数の光源の発光面と対向する側面または、前記出光面の反対面における前記複数の光源が対向する部分に沿った側面は、前記出光面の法線方向から見て円弧形状としてもよい。

これによれば、円弧状に並べて配置した光源の発光面に、導光板の入光面を、大きな隙間を介さずに対向させることができる。その結果、光源から出射された光の導光板への入射時の効率を向上させることができ、より確実に高輝度化を図ることができる。

また、本発明においては、前記導光板において、前記複数の光源の発光面と対向する側面または、前記出光面の反対面における前記複数の光源が対向する部分に沿った側面の他の側面は、前記出光面の法線方向から見て矩形の一部を形成するようにしてもよい。

これによれば、導光板において、複数の光源の発光面と対向する側面または、出光面の反対面における複数の光源が対向する部分に沿った側面の他の側面は、従来より広く用いられている導光板と同等の形状となるので、従来の製造設備や設計上のノウハウを、より確実に本発明に係る面光源装置に適用することが可能となる。

また、本発明においては、前記導光板は、前記出光面の法線方向から見て真円形状を有するようにしてもよい。これによれば、入光面から導光板に入射された光は、導光板内において、入光点と反対側の面において反射され、真円形状の導光板の周囲に均等に疑似光源が分布したような状態を形成することが可能である。その結果、光源からの光の混色や強度分布の均一化を促進することが可能となり、実質的に混色領域や強度均一性低領域を減縮させることが可能となる。

また、本発明においては、前記光源は、前記導光板の全周に亘り、前記発光面が前記側面または前記側面に沿った前記出光面と反対の面に対向するように並べて配置されるようにしてもよい。これによれば、より確実に、光源からの光の混色や強度分布の均一化を促進することが可能となり、実質的に混色領域や強度均一性低領域を減縮させることが可能となる。また、導光板から出光される光の強度を高めることが可能となる。その結果、より確実に、面光源装置の厚み及び面積を抑えつつ、色再現性の向上または高輝度化を図ることが可能となる。

また、本発明においては、前記導光板は、前記側面に沿った前記出光面の反対面に前記入光面を有するとともに、前記光源の発光面は該入光面に対向するように並べて配置され、
前記導光板の前記出光面における、該出光面の法線方向から見て前記光源の並びに相当する部分には、前記光源から発光され前記導光板に入射された光を前記出光面に平行な方
向に反射する反射面を有し、
前記光源から発光され前記導光板に入射された光を該導光板の中央部に向けて導光可能としてもよい。

これによれば、本発明の面光源装置において所謂トップビュータイプの構成を採用することができる。その結果、導光板の出光面と反対面から入射された光が、反射面で反射される光路近傍の領域を、混色領域や強度均一性低領域として利用することが可能となり、結果として、混色領域や強度均一性低領域を減縮することが可能である。従って、さらに確実に、面光源装置の厚み及び面積を抑えつつ、色再現性の向上または高輝度化を図ることが可能となる。

また、本発明においては、前記導光板は、前記入光面を側面に有するとともに、前記光源の発光面は前記導光板の側面に所定の隙間を介して対向するように並べて配置され、 前記導光板は、前記出光面の法線方向から見て、矩形形状を有することとしてもよい。

これによれば、導光板としては一般に用いられているものを使用可能であるので、より確実に、従来の設備や設計上のノウハウを、本発明に係る面光源装置に適用することが可能となる。この場合には、光源の発光面と導光板の入光面の間に所定の隙間が発生する場合があるが、光源と導光板の間の空間に、互いに対向する二枚の反射板を設ける等の対応をすれば、光源から発光した光の導光板への入射効率を高めることが可能である。

また、本発明においては、各々の前記光源は、前記光源の発光面における二以上の発光部が、前記導光板の出光面に平行な方向に並ぶように配置されてもよい。この場合には、本発明により、混色領域の長さを低減できるという効果が顕著になる。一方、本発明においては、各々の前記光源は、前記光源の発光面における二以上の発光部が、前記導光板の出光面の法線方向に並ぶように配置されてもよい。この場合には、本発明により、強度均一性低領域の長さを低減できるという効果が顕著になる。

また、本発明において、各々の前記光源が、前記光源の発光面における二以上の発光部が、前記導光板の出光面の法線方向に並ぶように配置された場合には、前記導光板は、各々の前記光源の各発光部からの光を独立に導光可能なように、前記光源の発光部の数に応じた多層構造を有するようにしてもよい。

これによれば、光源の発光面における発光部の各々に対応させて、導光板の素材や、導光パターンを独立に最適化することができる。その結果、白色および単色発光時の双方における色再現性や均一性を向上させることができる。その結果、さらに確実に、面光源装置の厚み及び面積を抑えつつ、色再現性の向上または高輝度化を図ることが可能となる。

また、本発明は、上記の面光源装置と、前記面光源装置から出射される光を受ける表示パネルとを備える表示装置であってもよい。また、この表示装置を備える電子機器であってもよい。

なお、本発明においては、上記した課題を解決するための手段を、適宜組み合わせて使用することが可能である。

本発明によれば、面光源装置の厚み及び面積を抑えつつ、色再現性の向上しまたは高輝度化を実現することが可能となる。

本発明の実施例に係る液晶表示装置の構成を例示する斜視図である。 従来の面光源装置の構成を例示する斜視図である。 一般的な面光源装置の構成を示す断面図である。 従来の複数のＬＥＤの配置を、導光板の出光面の法線方向から見た図である。 隣り合うＬＥＤどうしが互いに傾斜している場合の、混色領域の長さについて説明するための図である。 隣り合うＬＥＤどうしの傾斜角度φと混色領域の長さＬとの関係を示す図である。 ＬＥＤを、導光板の出光面の法線方向から見て円弧状となるように配置した場合の混色領域を説明するための図である。 本発明の実施例１において、ＬＥＤを円弧状に配置した面光源装置の概略構成を示す図である。 本発明の実施例２において、ＬＥＤを円弧状に配置した面光源装置の概略構成を示す図である。 本発明の実施例２における、ＬＥＤを円弧状に配置した面光源装置の第２の態様の概略構成を示す図である。 本発明の実施例２における、ＬＥＤを円弧状に配置した面光源装置の第３の態様の概略構成を示す図である。 本発明の実施例３における、ＬＥＤを円弧状に配置した面光源装置の概略構成を示す図である。 本発明の実施例４における、ＬＥＤを円弧状に配置した面光源装置の概略構成を示す図である。 従来の複数のＬＥＤの配置を、導光板の出光面の法線方向から見た図である。 隣り合うＬＥＤどうしが互いに傾斜している場合の、強度均一性低領域の長さについて説明するための図である。 本発明の実施例４における、ＬＥＤを円弧状に配置した面光源装置の第２の態様の概略構成を示す図である。 本発明の実施例４における、ＬＥＤを円弧状に配置した面光源装置の第３の態様の概略構成を示す図である。 本発明の実施例５における、ＬＥＤを凸状に配置した面光源装置の概略構成を示す図である。 本発明の実施例６における、ＬＥＤを凸状に配置した面光源装置の概略構成を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面に基づいて説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、本発明を実施する一例を示すものであって、本発明を以下に説明する具体的な構成に限定するものではない。

例えば、以下の実施形態では、面光源装置は、液晶表示装置のバックライトとして説明されるが、面光源装置は、液晶パネルや電子ペーパによる表示装置の前面に配置されるフロントライト等、バックライト以外の用途で利用されてもよいし、車両用、住宅用、一般用のその他の用途に利用されてもよい。

＜実施例１＞
（液晶表示装置の構成）
図１は、本実施例に係る液晶表示装置の構成を例示する斜視図である。図１に示すように、本実施例に係る液晶表示装置は、バックライトとして配置される面光源装置１と、面
光源装置１から出射される光を受ける液晶パネル２とを備える。液晶パネル２は、ガラス板に挟まれて封入された液晶に電圧をかけて光の透過率を増減等させることで、像を表示する表示パネルである。なお、後述する他の実施例においても、液晶表示装置は同様に構成される。以下、面光源装置１における、液晶パネル２側を上面側として、その反対面側を下面側として説明することがある。

（一般的な面光源装置の構成）
先ず、図２を用いて、従来の面光源装置の構成について説明する。図２は、面光源装置１の構成を例示する斜視図である。面光源装置１は、導光板１０、光源１１、フレキシブルプリント基板（以下、「ＦＰＣ」とも表記する）１２、フレーム１３、及び固定部材１４を備える。また、面光源装置１は、導光板１０の下面側に配置される反射シート１５を備える。また、面光源装置１は、導光板１０の上面側に順に積層される拡散シート１６、プリズムシート１７ａ、１７ｂ、及び遮光シート１８を備える。

導光板１０は、板状で、ポリカーボネート樹脂やポリメチルメタクリレート樹脂等の透光性の素材で成形される。導光板１０の上面は、光が出射する出光面となっている。導光板１０は、光源であるＬＥＤパッケージ１１（以下、単にＬＥＤ１１ともいう。）から導光板１０内へ導入された光を、導光して出光面に導き、出光面全体が均一に光るようにしたものである。導光板１０の下面または上面には、プリズム形状や断面半球状等の微小な凹凸を多数有する光学パターンが形成される。

導光板１０は、光学パターンによる反射を利用して出光面から光を出射させる。例えば、導光板１０の下面に形成される光学パターンが導光板１０内に導入された光を全反射し、光学パターンで全反射された光が、出光面に全反射の臨界角よりも小さな入射角で入射すると、出光面から外部へ出射する。導光板１０の一側面には、光源からの光を入射する入光面が設けられている。ＬＥＤ１１からの光を導光板１０へ導くために、複数のＬＥＤ１１が入光面と対向する位置関係になるように組み立てられる。

ＬＥＤ１１には、ＲＧＢ用の３つの発光素子であるチップが各々、蛍光体を含む透光性樹脂（樹脂層）で封止されて形成されている。ＬＥＤ１１は、そのリードフレームがＦＰＣ１２のランドに接合され、ＦＰＣ１２からの給電を受けて駆動される。

ＦＰＣ１２は、可撓性のある絶縁性フィルムである基材上に、導体箔によって配線を設け、表面に保護用の絶縁性フィルムであるカバーレイを接着させて構成される配線基板である。ＦＰＣ１２には、複数のＬＥＤ１１が一定の間隔で一列に実装される。

フレーム１３は、開口を有し、４辺からなる枠状の部材である。フレーム１３には、導光板１０がはめ込まれ、フレーム１３の内周面が導光板１０の外周面を形成する側面を囲う。固定部材１４は、ＦＰＣ１２の下面等に配置され、ＦＰＣ１２とフレーム１３と導光板１０を固定する。固定部材１４は、例えば、上下面が粘着面となった両面粘着テープである。反射シート１５は、多層膜構造を有する高反射フィルムまたは反射率の高い白色樹脂シートや金属箔などからなる平滑なシートであり、導光板１０内の光が導光板１０の下面から漏れないように光を反射する。

拡散シート１６は、半透明な樹脂フィルムであり、導光板１０の出光面から発せられた光を拡散させて光の指向特性を広げる。プリズムシート１７ａ及び１７ｂは、上面に三角プリズム状の微細なパターンが形成された透明な樹脂フィルムであり、拡散シート１６によって拡散された光を集光し、面光源装置１を上面側から見た場合の輝度を上昇させる。遮光シート１８は、上下両面が粘着面となった黒色の粘着シートである。遮光シート１８は額縁状となっており、光が漏れ出ることを抑制する。

図３は、従来の面光源装置１の断面図である。図３には、面光源装置１のＡ−Ａ’断面（図２を参照）が示されている。図３では、導光板１０の上面側に拡散シート１６、プリズムシート１７ａ及び１７ｂが積層する。遮光シート１８は、ＬＥＤ１１やＦＰＣ１２を上面側で覆う。反射シート１５は、導光板１０の下面に重なる。導光板１０は、その上面が出光面１０ａとなっており、ＬＥＤ１１側の側面は、光源からの光を導入するための入光面１０ｂである。ＬＥＤ１１は、導光板１０の入光面１０ｂと対向するように配置される。

次に、上記した従来の面光源装置１における改善すべき点の不都合について説明する。面光源装置１には、近年、色再現性の向上と、高輝度化といった要請がある。その要請に対応すべく、ＬＥＤ１１として、個々のパッケージ内にＲＧＢの各色用のチップを配したカラーＬＥＤが用いられるようになっている。このカラーＬＥＤを用いて各色毎に光量の制御を行うことで、高い色再現性を得ることが可能となっている。また、ＲＧＢ各色のチップの発光タイミングを制御するフィールドシーケンシャルにより、カラーフィルター無しで、白色を含めた各色の色再現を行い、結果として高輝度化を実現することが可能になっている。

しかしながら、複数のカラーＬＥＤ１１を光源として用いた面光源装置１においては、各カラーＬＥＤのＲＧＢの各色の光の発光部（すなわちチップ位置）が導光板１０の出光面の法線方向から見て異なる点である場合には、各カラーＬＥＤから発光された光が充分に混色されず、色再現性が充分でない混色領域が各ＬＥＤ近傍に発生し、面光源装置の小型化の妨げになる場合があった。

図４は、従来の複数のＬＥＤ１１の配置を、導光板１０の出光面１０ａの法線方向から見た図である。図４に示すように、ＬＥＤ１１が、Ｒチップ１１ａ、Ｇチップ１１ｂ、Ｂチップ１１ｃの各々を、導光板１０の出光面の法線方向から見て異なる場所に備えていたとすると、例えば、図中左端のＬＥＤ１１における、Ｒチップ１１ａ、Ｇチップ１１ｂ、Ｂチップ１１ｃの各々から発光した光と、図中右隣のＬＥＤ１１における、Ｒチップ１１ａ、Ｇチップ１１ｂ、Ｂチップ１１ｃの各々から出射した光とが、全て交差し、混色されるのは、図中の水平の破線より下側の領域である。

従って、図中の水平の破線より上側の領域は、隣り合うＬＥＤ１１からの光が完全に混色せず、色再現性及び、色の均一性が低く発光領域としては使用できない混色領域となる。そして、この混色領域は、導光板１０において無駄な領域となり面光源装置１の省スペース化の妨げとなってしまう。

次に、図５を用いて、隣り合うＬＥＤ１１どうしが互いに傾斜している場合の、混色領域の長さについて考える。図５に示すように、直線状に配置されたＲチップ１１ａ、Ｇチップ１１ｂ、Ｂチップ１１ｃの３つのチップを備える２個のＬＥＤ１１を、各チップの並び方向に、互いに傾斜させて並べた場合について考える。この場合の混色領域の長さＬは、図中下側のＬＥＤ１１におけるＲチップ１１ａからの光と、図中上側のＬＥＤ１１におけるＢチップ１１ｃからの光との交点と、ＬＥＤ１１の発光面との距離Ｌとなる。

ここで、ＬＥＤ１１の間の距離（ピッチ）をＰ、ＬＥＤ１１におけるＲＧＢ各チップの距離をＳ、ＲＧＢ各チップから発光される光の広がり角（片側）をθ、隣り合うＬＥＤ１１どうしの傾斜角度をφとすると、混色領域の長さＬは、幾何学的に以下のように表される。

そして、式（１）において、Ｐ＝４ｍｍ、Ｓ＝１ｍｍ、θ＝４０ｄｅｇとした場合の、傾斜角度φと混色領域の長さＬとの関係を図６に示す。図６からも分かるように、隣り合うＬＥＤ１１どうしの傾斜角度が大きいほど、混色領域の長さＬを小さくすることが可能である。

そこで、本実施例においては、ＬＥＤ１１を、導光板の出光面の法線方向から見て円弧状となるように配置することとした。この場合の配置の例を図７に示す。これにより、混色領域の長さＬを低減することができ、ＲＧＢチップを備えたＬＥＤ１１を用いて色再現性の向上または高輝度化を図りながら、面光源装置の厚み及び大きさの増大を抑制することが可能となる。

図８には、本実施例におけるＬＥＤ３１を円弧状に配置した面光源装置２１の概略構成を示す。図８（ａ）は平面図、図８（ｂ）はＢ−Ｂ´断面による断面図を示す。本実施例では、導光板３０の出光面３０ａの法線方向から見た場合に、導光板３０においてＬＥＤ３１が配置されている入光面３０ｂ側は、円弧形状となっている。一方、入光面３０ａ以外の導光板３０の側面は矩形形状の一部を形成している。

ＦＰＣ３２は、面光源装置２１への組み込み前の状態では概略Ｔ字形状を有しており、一端に端子３２ａが設けられた延伸部３２ｂが、直線状の光源搭載部３２ｃの中央部に垂直に結合する形状を有している。この光源搭載部３２ｃにはＬＥＤ３１が直線状に並べて搭載され電気的に接続されている。ＦＰＣ３２は、面光源装置２１に組み込まれる際には、延伸部３２ｂと、光源搭載部３２ｃとの結合部分で９０度折れ曲げられ、光源搭載部３２ｃは、導光板３０の円弧状の入光面３０ａに、搭載されたＬＥＤ３１の発光面が対向するように配置される。なお、図８では、ＬＥＤ３１を１０個配置した例を示したが、ＬＥＤ３１の数は、これに限らず、必要な光量に応じて任意に設定可能である。また、便宜上複数のＬＥＤ３１のうち、１つにのみ符号を付したが、各ＬＥＤ３１は同一の構成のため、特に限定する場合を除き、以下の説明は各ＬＥＤに共通したものである。

また、ＦＰＣ３２の光源搭載部３２ｃは、円弧形状を有する固定部材３４に固定されることで、導光板３０の入光面３０ｂに、搭載されたＬＥＤ３１の発光面が対向する形状を維持している。また、導光板３０の出光面３０ａに対向するように、拡散シート３６が配置されており、また、導光板３０における出光面３０ａの反対の面には、反射シート３５が当該面に平行になるように配置されている。さらに、面光源装置２１全体における、導光板３０からの光の出射方向以外の面を囲うように、金属製の筐体３９が設けられている。

以上、本実施例に示した構成によれば、ＬＥＤ３１として、Ｒチップ３１ａ、Ｇチップ３１ｂ、Ｂチップ３１ｃの各々を、導光板３０の出光面の法線方向から見て異なる場所に備えるカラーＬＥＤを用いた場合に、混色領域の長さＬを可及的に短くすることが可能である。これにより、導光板３０における混色領域の面積を抑えることができる。また、導光板３０において、その出光面３０ａの法線方向のスペースを利用して混色領域を確保する必要もない。その結果、面光源装置２１の厚み及び面積を抑えつつ、色再現性の向上または高輝度化を実現することが可能となる。

特に本実施例では、面光源装置２１の光源として並べて使用されるＬＥＤ３１を、（導光板３０の中心と反対側に凸となる曲線の一例である）円弧状に並べて配置しているので、互いに隣り合うＬＥＤ２１について、より確実に（発光された光の交差点が発光面に近づくような）傾斜角度φを付与することができる。例えば、複数のＬＥＤを直線状に並べたユニットを、さらに多角形状に並べることでＬＥＤを配置した場合には、ユニットどうしの境界に配置され隣り合うＬＥＤの間には、傾斜角度φを付与できるものの、ユニット内部で隣り合うＬＥＤの間には、傾斜角度φを付与することができない。また、複数のＬＥＤを多角形状に並べたユニットを、さらに並べることでＬＥＤを配置した場合には、ユニットどうしの境界に配置され隣り合うＬＥＤの間には、逆に（発光された光どうしが互いに離れるように）傾斜する部分が生じ、平均的に略均一な傾斜角度φを付与することはできない。

また、本実施例では、面光源装置２１の光源としてのＬＥＤ３１の全てを円弧状に並べて配置しているので、全ての隣り合うＬＥＤ３１に傾斜角度φを付与することができ、より効果的に、混色領域の長さを低減することができる。

＜実施例２＞
次に、本発明の実施例２について説明する。図９は、本発明の実施例２の概略構成を示す図であり、図９（ａ）は平面図、図９（ｂ）は断面Ｂ−Ｂ´による断面図を示す。本実施例における面光源装置２２と実施例１に示す面光源装置２１との相違点は、本実施例における導光板４０は、その出光面４０ａの法線方向から見た形状が、真円形状をしている点である。本実施例において、実施例１と実質的に同等の構成については実施例１と同じ符号を付して説明は省略する。

本実施例においては、導光板４０が真円形状をしているため、ＬＥＤ３１から導光板４０に入射された光は、導光板４０の対向する側面で同様に反射されるので、その部分にさらなる疑似光源があるのと同様の効果が生じる。これにより、さらに入射光どうしの混色効果を促進し、混色領域の面積の更なる減少を促すことが可能となる。よって、このような導光板４０の形状によっても、面光源装置２２の厚み及び面積を抑えつつ、色再現性の向上または高輝度化を実現することが可能となる。なお、本実施例における反射シート４５、拡散シート４６及び、筐体４９の形状は導光板４０の形状に合わせたものとなっている。

図１０には、本実施例における第２の態様について示す。図１０に示した態様における面光源装置２３と、図９に示した面光源装置２２との相違点は、面光源装置２２においては、真円状の形状を有する導光板４０の側面のうちの一部に対して、円弧状に配置したＬＥＤ３１から光を入射したのに対し、面光源装置２３においては、導光板４０の側面の全周に対し、側面に対向するようにＬＥＤ５１を配置し、光を入射するような構成としたことである。

これによれば、円弧状の導光板４０の側面の全周からＬＥＤ５１の光を入射することができるので、より高輝度化を実現することが可能であるとともに、入射光どうしの混色効果をさらに促進し、混色領域の面積の更なる減少を促すことが可能となる。よって、このような配置によって、面光源装置２３の厚み及び面積をさらに抑えつつ、色再現性の向上または更なる高輝度化を実現することが可能となる。なお、この態様においては、ＬＥＤ５１の配置の変化に応じ、ＦＰＣ５２、固定部材５４の形状も、導光板４０の側面の全周に対して対向して配置可能なものとなっている。

次に、図１１に、本実施例における第３の態様について示す。図１１に示した態様における面光源装置２４と、図９に示した面光源装置２２との相違点は以下の点にある。すな
わち、面光源装置２２においては、真円状の形状を有する導光板４０の側面に対して、円弧状に配置したＬＥＤ３１から光を入射したのに対し、面光源装置２４においては、ＬＥＤ６１自体は円弧状に配置されているが、各ＬＥＤ６１の発光面が導光板６０の出光面６０ａの法線方向上側に向くように配置されるトップビュー方式が採用されている。そして、ＬＥＤ６１からの入射光は、導光板６０の出光面６０ａと反対側の面に設けられた入光面６０ｃから導光板６０に入射される。そして、図１１（ｂ）に示す、導光板６０の出光面６０ａに対して４５度傾斜するように、テーパ状に形成された反射面６０ｄによって反射され、導光板６０の中心方向に導光される。

なお、この態様においては、ＦＰＣ６２は、Ｔ字状の形状ではなく、延伸部６２ｂが、円弧状の光源搭載部６２ｃの中央部に結合されるような形状を有する。そして、面光源装置２４に組み込む際には、延伸部６２ｂと光源搭載部６２ｃとの結合部において直角に折り曲げることはしない。ＦＰＣ６２は、面光源装置２４において、導光板６０の出光面６０ａと平行に平面的に配置されている。

この態様によれば、ＬＥＤ６１から導光板６０に入射された光が、導光板６０の内部で一旦９０度折り曲げられるスペースを混色領域として利用し、見かけ上混色領域の長さをより短くすることが可能である。従って、本態様によっても、面光源装置２４の厚み及び面積を更に抑えつつ、色再現性の向上または高輝度化を実現することが可能となる。なお、この態様においては、光源であるＬＥＤ６１が、金属製の筐体４９にＦＰＣ６２を介して接しているため、筐体４９を放熱板として利用することができるという副次的な効果もある。

＜実施例３＞
図１２には、本発明の実施例３に係る面光源装置２５の概略構成を示す。図１２（ａ）は平面図、図１２（ｂ）は断面Ｂ−Ｂ´による断面図を示す。本実施例に係る面光源装置２５と実施例１に示す面光源装置２１との相違点は、面光源装置２１においては、ＬＥＤ１１が、導光板１０の側面である入光面１０ｂに対向して略接するように配置されていたのに対し、面光源装置２５においては、ＬＥＤ１１は、導光板７０の側面である入射面７０ｂに対して隙間を有するように円弧状に配置されている点である。換言すると、本実施例においては、ＬＥＤ１１は、実施例１と同様に円弧状に配置されている一方、導光板７０の形状が、実施例１とは異なり、導光板７０の出光面７０ａの法線方向から見て矩形形状をしている。

この場合、ＬＥＤ１１から出射された光は、図１２（ｂ）に示す反射シート７５と、第二反射シート７５ｂとによって導光板７０の厚みの範囲内で反射を繰り返しながら、導光板７０の入光面７０ｂから入射されるようにしてもよい。

これによれば、ＬＥＤ１１から出射された光が、導光板１０に入射する前に反射シート７５、第二反射シート７５ｂによる反射で混色を完了させることができ、導光板７０の全体を発光可能な領域として使用することが可能となる。また、本実施例によれば、一般的な矩形形状の導光板を使用することができ、製造効率を向上させ、コスト上昇を抑えることが可能となる。

＜実施例４＞
次に、本発明における実施例４について説明する。本実施例においては、Ｒチップ、Ｇチップ及び、Ｂチップを備えたＬＥＤを光源として使用する点では、実施例１〜３と同様であるが、各ＬＥＤにおいて、Ｒチップ、Ｇチップ及び、Ｂチップの並び方向を導光板の出光面の法線に平行な方向とした点で、実施例１〜３とは異なる。

図１３には、本実施例に係る面光源装置２６の概略構成を示す。図１３（ａ）は平面図、図１３（ｂ）は断面Ｂ−Ｂ´による断面図を示す。図１３（ｂ）のＣ部及び、Ｃ部拡大図に示すように、本実施例では、Ｒチップ８１ａ、Ｇチップ８１ｂ、Ｂチップ８１ｃが、導光板１０の出光面１０ａの法線と平行な方向に並ぶように、各ＬＥＤ８１が配置されている。

Ｒチップ８１ａ、Ｇチップ８１ｂ、Ｂチップ８１ｃが、導光板１０の出光面１０ａの法線と平行な方向に並べた場合には、それだけで、ＬＥＤ８１を図１４に示すように導光板１０の出光面１０ａの法線と垂直な方向に直線状に並べて配置したとしても、混色領域の長さを減少させることが可能である。しかしながら、その場合には、隣合うＬＥＤ８１のＲチップ８１ａ、Ｇチップ８１ｂ、Ｂチップ８１ｃから発光された光どうしが交差するまでの部分おいて、明暗のムラの大きい領域（以下、強度均一性低領域ともいう。）が生じる場合がある。そうすると、出射光強度の均一性の観点から、導光板１０において使用できない無駄な面積が増え、面光源装置２６の小型化の妨げとなる虞がある。

この問題に対しても、隣り合うＬＥＤ８１に傾斜角を設けることで、強度均一性低領域を縮小することが可能である。

ここで、図１５を用いて、隣り合うＬＥＤ８１どうしが互いに傾斜している場合の、強度均一性低領域の長さについて考える。図１５に示すように、２個のＬＥＤ８１を、互いに傾斜させて並べた場合について考える。この場合の強度均一性低領域の長さＬ２は、図中下側のＬＥＤ８１からの出射光と、図中上側のＬＥＤ８１からの出射光との交点と、ＬＥＤ８１の発光面との距離となる。

ここで、ＬＥＤ８１の距離（ピッチ）をＰ、ＬＥＤ８１から発光された光の広がり角（片側）をθ、隣り合うＬＥＤ８１どうしの傾斜角度をφとすると、強度均一性低領域の長さＬ２は、幾何学的に以下のように表される。

式（２）においては、隣り合うＬＥＤ８１どうしの傾斜角度φが大きいほど、強度均一性低領域の長さＬ２が小さくなる。従って、本実施例においても、ＬＥＤ８１を、図１３のように円弧状に配置することで、強度均一性低領域の長さＬ２を低減することができることが分かる。結果として、本実施例によっても、Ｒチップ８１ａ、Ｇチップ８１ｂ、Ｂチップ８１ｃを備えたＬＥＤ８１を用いて、面光源装置２６の厚み及び面積を抑えつつ、色再現性の向上または高輝度化を実現することが可能となる。

なお、本実施例における説明では、面光源装置２６の平面形状は、図８に示したものと同等としているが、本実施例における面光源装置２６の平面形状として、それ以外に、図９−図１２に示したものを採用しても構わない。その場合には、混色領域を強度均一性低領域と読み替えた形で、各図に示したＬＥＤ配置における効果を奏することが可能となる。

次に、図１６を用いて本実施例における他の態様について説明する。図１６（ａ）は本態様の平面図、図１６（ｂ）は本態様のＢ−Ｂ´断面による断面図を示す。図１６（ｂ）に示すように、本態様においては、導光板９０は、３層構造となっている。そして、各層９０ｘ、９０ｙ、９０ｚにそれぞれ、Ｒチップ８１ａ、Ｇチップ８１ｂ、Ｂチップ８１ｃ
から発光された光が入射され、導光される。

ここで、Ｒチップ８１ａ、Ｇチップ８１ｂ、Ｂチップ８１ｃを備えたＬＥＤ８１を光源として使用する場合に、各色の光によって白色光を生成する関係上、例えば、Ｒチップ８１ａ、Ｇチップ８１ｂ、Ｂチップ８１ｃの全てを発光させ白色光を生成した場合の強度の均一性が最適となるように、各チップからの出力を調整した場合に、単色で発光させた場合の均一性が低くなるといった不都合が生じる場合があった。また、導光板の材質によっては、各色の入射光に対する屈折率や吸収損失が異なる場合があり、この理由からも、白色光を発光させる場合と、各単色光を発光させる場合の双方について、出射光の均一性を最適化することが困難な場合があった。

それに対し、本態様のように、３層構造の導光板９０を採用し、導光板９０の各層９０ｘ、９０ｙ、９０ｚにおいて、Ｒチップ８１ａ、Ｇチップ８１ｂ、Ｂチップ８１ｃからの出射光に対して最適な材料を選択し、最適な導光パターンを形成しておくことで、白色発光の場合、単色発光の場合の両方についての色再現性や、色や強度の均一性を向上させることが可能となる。

本態様においては、面光源装置２７の平面形状は、図８に示したものと同等としているが、本実施例における面光源装置２７の平面形状として、それ以外に、図９−図１２に示したものと同等の形状を採用しても構わない。その場合にも、混色領域を強度均一性低領域と読み替えた形で、各図に示したＬＥＤ配置における効果を奏することが可能となる。

図１７には、本態様の面光源装置の平面形状を、図１１に示したものと同様にした場合の概略構成について示す。図１７（ａ）はその場合の平面図、図１７（ｂ）はＢ−Ｂ´断面における断面図を示す。図１７（ｂ）に示すように、本態様では、トップビュータイプの構成を採用しているが、この場合には、導光板１００の各層１００ｘ、１００ｙ、１００ｚについて、導光板１００の出光面１００ａに対して４５度傾斜するようにテーパ状に形成された反射面１００ｃ，１００ｄ、１００ｅを設ける。そして、Ｒチップ８１ａ、Ｇチップ８１ｂ、Ｂチップ８１ｃから発光された光は、各層の入光面１００ｆ、１００ｇ、１００ｈに対して入射後、各層の反射面１００ｃ、１００ｄ、１００ｅにおいて全反射を繰り返すことで、導光板１００の出光面１００ａの法線に垂直な方向になるように方向転換され、導光板１００の中心方向に導光される。

この態様によれば、ＬＥＤ１０１の各チップから導光板１００の各層に入射された光が、導光板１００の内部で一旦９０度折り曲げられることで、強度均一性低領域の長さをより短くすることが可能である。従って、本態様によっても、面光源装置２８の厚み及び面積を更に抑えつつ、色再現性の向上または高輝度化を実現することが可能となる。なお、図１６、１７に示した態様では、ＬＥＤ８１及び、ＬＥＤ１０１は、一つのパッケージの中に各々、Ｒチップ、Ｇチップ、Ｂチップが組み込まれた光源であったが、上記の態様における光源は、例えば、Ｒチップ、ＧチップまたはＢチップの各々が独立に組み込まれたパッケージを、３個並べて使用してもよい。

この場合、例えば図１６に示した態様では、Ｒチップ８１ａが組み込まれたパッケージは、第一の層９０ｘの入光面に対向して配置され、Ｇチップ８１ｂが組み込まれたパッケージは、第二の層９０ｙの入光面に対向して配置され、Ｂチップ８１ｃが組み込まれたパッケージは、第三の層９０ｚの入光面に対向して配置される。図１７に示した態様では、Ｒチップ８１ａが組み込まれたパッケージは、第一の層１００ｘの入光面１００ｆに対向して配置され、Ｇチップ８１ｂが組み込まれたパッケージは、第二の層１００ｙの入光面１００ｇに対向して配置され、Ｂチップ８１ｃが組み込まれたパッケージは、第三の層１００ｚの入光面１００ｈに対向して配置される。

＜実施例５＞
次に、本発明の実施例５について説明する。図１８は、本発明の実施例５の概略構成を示す図であり、図１８（ａ）は平面図、図１８（ｂ）は断面Ｂ−Ｂ´による断面図を示す。本実施例における面光源装置２９と実施例１に示す面光源装置２１との相違点は、本実施例における導光板１１０は、その出光面１１０ａの法線方向から見た場合に、入光面１１０ｂが円弧状をしているのではなく、さらに急峻な概略２次曲線状である点である。そして、この場合は、ＬＥＤ１１１は、この２次曲線状に並べて配置されている。

本実施例においては、ＬＥＤ１１１は、円弧よりさらに急峻な曲線状に並べて配置されているため、隣り合うＬＥＤ１１１どうしの傾斜角度φを大きくすることができる。これにより、混色領域の長さをさらに低減し、混色領域の面積の更なる減少を促すことが可能となる。よって、このような導光板１１０の形状及びＬＥＤ１１１の配置によっても、面光源装置２９の厚み及び面積を抑えつつ、色再現性の向上または高輝度化を実現することが可能となる。なお、本実施例における固定部材１１４、反射シート１１５、拡散シート１１６の形状は導光板１１０の形状に合わせたものとなっている。

このように、本発明においては、ＬＥＤの並び形状は、導光板の中心から反対側に凸状になっている形状であれば、円弧状に限られない。また、図１８では、ＬＥＤ１１１の全体が凸となる曲線状に並べて配置されているが、ＬＥＤ１１１の一部のみが、凸となる曲線状に並べて配置されており、残りは直線状に並べて配置されていてもよい。また、異なる曲線の組合せ状に並べて配置されていてもよい。

＜実施例６＞
次に、本発明の実施例６について説明する。図１９は、本発明の実施例６の概略構成を示す図であり、図１９（ａ）は平面図、図１９（ｂ）は断面Ｂ−Ｂ´による断面図を示す。本実施例における面光源装置２９ａと実施例１に示す面光源装置２１との相違点は、本実施例における導光板１２０は、その出光面１２０ａの法線方向から見た場合に、ＬＥＤ１２１側が略矩形状、ＬＥＤ１２１と反対側が円弧状の形状を有している。そして、入光面１２０ｂは、導光板１２０におけるＬＥＤ１２１側の矩形状の部分の両方の角部に略４５度の面取りをした部分に設けられている。そして、本実施例では、この２箇所の入光面１２０ｂにそれぞれ１個、合計２個のＬＥＤ１２１が並べて配置されている。

本実施例においては、ＬＥＤ１２１は２個となっているが、この場合でも、互いに傾斜角度φを設けることで、混色領域の長さをさらに低減し、混色領域の面積の更なる減少を促すことが可能となる。よって、このような導光板１２０の形状及びＬＥＤ１２１の配置によっても、面光源装置２９ａの厚み及び面積を抑えつつ、色再現性の向上または高輝度化を実現することが可能となる。なお、本実施例におけるＦＰＣ１２２、固定部材１２４、反射シート１２５、拡散シート１２６の形状は導光板１２０の形状及びＬＥＤ１２１の配置に合わせたものとなっている。

このように、本実施例においては、ＬＥＤ１２１は２個となっているが、この２つのＬＥＤ１２１の発光面どうしはやはり、導光板１２０の中心と反対側に凸となる曲線に沿っており、その意味で、本実施例における２つのＬＥＤ１２１は、導光板１２０の中心と反対側に凸となる曲線状に並べて配置されている。

以上、上記の実施例において説明した面光源装置では、面光源装置の厚み及び面積を更に抑えつつ、色再現性の向上または高輝度化を実現することが可能なものであった。そのため、このような面光源装置をバックライトとして搭載することで、小型で、色再現性に優れ、高輝度である液晶表示装置を提供することができる。

更に、このような表示装置は、各種の電子機器に搭載することができる。このような表示装置を備えた電子機器として、スマートフォン、デジタルカメラ、タブレット端末、電子ブック、ウェアラブル機器、カーナビゲーション装置、電子辞書、電子広告板等を例示できる。このような電子機器は、小型化、薄型化が可能な上に、優れた品質の表示を提供することが期待できる。

加えて、上記の実施例において説明した面光源装置は、上記の液晶表示装置、電子機器以外にも、家庭用の照明装置など、照明または表示を目的とする装置であれば分野を問わず使用可能である。

１、２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８、２９、２９ａ・・・・面光源装置
１０、３０、４０、６０、７０、９０、１００、１１０、１２０・・・・導光板
１１、３１、５１、６１、８１、１０１、１１１、１２１・・・・ＬＥＤ
１２、３２、５２、６２、１２２・・・・ＦＰＣ
１４、３４、５４、１１４，１２４・・・・固定部材
１５、４５、７５、１１５、１２５・・・・反射シート
１６、４６、１１６、１２６・・・・拡散シート
３９、４９・・・・筐体

Claims (12)

1. 略平板状の形状をなし光が出射する出光面を平板表面に有するとともに光が入射する入光面を側面または側面に沿った前記出光面の反対面に有する導光板と、
   光の発光面に二以上の発光部を有し該発光部の各々から互いに異なる波長の光を出射可能であり該発光面が前記導光板の入光面と対向するように並べて配置される複数の光源と、
   を備える面光源装置であって、
   前記複数の光源の少なくとも一部は、前記導光板の出光面の法線方向から見て、前記導光板の中心と反対側に凸となる曲線状に並べて配置され、
   各々の前記光源は、前記光源の発光面における二以上の発光部が、前記導光板の出光面に平行な方向であって且つ前記導光板の周方向に並ぶように配置され、
   前記光源の間の距離をＰ、前記光源における前記発光部の距離をＳ、前記発光部から発光される光の広がり角（片側）をθ、隣り合う前記光源どうしの傾斜角度をφとした場合に、前記入光面からの距離が数式（１）で示されるＬ以下の領域である混色領域は表示領域としないことを特徴とする、面光源装置。
   

   
2. 略平板状の形状をなし光が出射する出光面を平板表面に有するとともに光が入射する入光面を側面または側面に沿った前記出光面の反対面に有する導光板と、
   光の発光面に二以上の発光部を有し該発光部の各々から互いに異なる波長の光を出射可能であり該発光面が前記導光板の入光面と対向するように並べて配置される複数の光源と、
   を備える面光源装置であって、
   前記複数の光源の少なくとも一部は、前記導光板の出光面の法線方向から見て、前記導光板の中心と反対側に凸となる曲線状に並べて配置され、
   各々の前記光源は、前記光源の発光面における二以上の発光部が、前記導光板の出光面
   の法線方向または、前記導光板の出光面に平行な方向であって且つ前記導光板の径方向に並ぶように配置され、
   前記光源の間の距離をＰ、前記発光部から発光される光の広がり角（片側）をθ、隣り合う前記光源どうしの傾斜角度をφとした場合に、入光面からの距離が数式（２）で示されるＬ２未満の領域である強度均一性低領域は表示領域としないことを特徴とする、面光源装置。
   

   
3. 前記複数の光源は、前記導光板の出光面の法線方向から見て、円弧状に並べて配置されることを特徴とする請求項１または２に記載の面光源装置。
4. 前記導光板において、前記複数の光源の発光面と対向する側面または、前記出光面の反対面における前記複数の光源が対向する部分に沿った側面は、前記出光面の法線方向から見て円弧形状であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の面光源装置。
5. 前記導光板において、前記複数の光源の発光面と対向する側面または、前記出光面の反対面における前記複数の光源が対向する部分に沿った側面の他の側面は、前記出光面の法線方向から見て矩形の一部を形成することを特徴とする請求項４に記載の面光源装置。
6. 前記導光板は、前記出光面の法線方向から見て真円形状を有することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の面光源装置。
7. 前記光源は、前記導光板の全周に亘り、前記発光面が前記側面または前記側面に沿った前記出光面と反対の面に対向するように並べて配置されたことを特徴とする請求項６に記載の面光源装置。
8. 前記導光板は、前記側面に沿った前記出光面の反対面に前記入光面を有するとともに、前記光源の発光面は該入光面に対向するように並べて配置され、
   前記導光板の前記出光面における、該出光面の法線方向から見て前記光源の並びに相当する部分には、前記光源から発光され前記導光板に入射された光を前記出光面に平行な方向に反射する反射面を有し、
   前記光源から発光され前記導光板に入射された光を該導光板の中央部に向けて導光可能であることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の面光源装置。
9. 前記導光板は、前記入光面を側面に有するとともに、前記光源の発光面は前記導光板の側面に所定の隙間を介して対向するように並べて配置され、
   前記導光板は、前記出光面の法線方向から見て、矩形形状を有することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の面光源装置。
10. 前記導光板は、各々の前記光源の各発光部からの光を独立に導光可能なように、前記光源の発光部の数に応じた多層構造を有することを特徴とする請求項２に記載の面光源装置。
11. 請求項１から１０のいずれか一項に記載の面光源装置と、
    前記面光源装置から出射される光を受ける表示パネルと
    を備えることを特徴とする表示装置。
12. 請求項１１に記載の表示装置を備えることを特徴とする電子機器。

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