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KR20150116986A - 퀀텀 도트 시트 및 이를 포함하는 라이트 유닛과 액정 표시 장치 - Google Patents

퀀텀 도트 시트 및 이를 포함하는 라이트 유닛과 액정 표시 장치 Download PDF

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KR20150116986A
KR20150116986A KR1020140041987A KR20140041987A KR20150116986A KR 20150116986 A KR20150116986 A KR 20150116986A KR 1020140041987 A KR1020140041987 A KR 1020140041987A KR 20140041987 A KR20140041987 A KR 20140041987A KR 20150116986 A KR20150116986 A KR 20150116986A
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KR
South Korea
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quantum dot
phosphor
dot sheet
color conversion
barrier film
Prior art date
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Abandoned
Application number
KR1020140041987A
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English (en)
Inventor
김동훈
백승환
서진
신명주
정승환
최영준
Original Assignee
삼성디스플레이 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Priority to US14/480,413 priority patent/US9664828B2/en
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Abstract

본 발명은 퀀텀 도트(quantum dot) 및 상기 퀀텀 도트가 분산되어 있는 고분자층을 포함하는 색전환 필름, 상기 색전환 필름의 적어도 하나의 일면에 위치하는 배리어 필름, 및 상기 배리어 필름의 외측이며, 상기 배리어 필름의 테두리 부분을 따라서 위치하는 부분을 가지는 형광체 패턴을 포함하는 퀀텀 도트 시트를 제공한다. 본 발명에 따른 퀀텀 도트 시트는 퀀텀 도트를 포함하는 퀀텀 도트 시트의 가장자리 면에 형광체를 인쇄함으로서, 퀀텀 도트 시트의 가장자리부의 산화로 인한 색전환 기능 저하를 방지할 수 있는 장점이 있다.

Description

퀀텀 도트 시트 및 이를 포함하는 라이트 유닛과 액정 표시 장치{QUANTUM DOT SHEET AND LIGHT UNIT AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY INCLUDING THE SAME}
본 발명은 퀀텀 도트 시트 및 이를 포함하는 라이트 유닛과 액정 표시 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 퀀텀 도트 시트의 가장자리 면에 형광체가 인쇄되어 있는 퀀텀 도트 시트 및 이를 포함하는 라이트 유닛과 액정 표시 장치에 관한 것이다.
액정 표시 장치(LCD, liquid crystal display)는 발광형 디스플레이 장치인 플라즈마 디스플레이 패널(PDP, plasma display panel), 전계 방출 디스플레이 장치(FED, field emission display) 등과 달리 그 자체가 발광하여 화상을 형성하지 못하고 외부로부터 빛이 입사되어 화상을 형성하는 수광형 디스플레이 장치이다. 따라서, 액정 표시 장치는 그 배면에 빛을 출사시키는 백라이트 유닛(BLU, backlight unit)이 위치한다.
액정 표시 장치용 백라이트 유닛은 광원으로서 냉음극 형광램프(CCFL, cold cathode fluorescent lamp)가 사용되었다. 그러나, 이러한 냉음극 형광램프를 광원으로 사용하는 경우에는 액정 표시 장치가 대형화될수록 휘도의 균일성을 확보하기가 어렵고, 색순도가 떨어진다는 문제점이 있다.
최근에는 삼색 발광 다이오드(three color LEDs)를 광원으로 사용하는 백라이트 유닛이 개발되고 있는데, 이러한 삼색 발광 다이오드를 광원으로 사용하는 백라이트는 높은 색순도를 재현할 수 있어 고품질의 표시 장치에 응용될 수 있다. 그러나, 냉음극 형광램프를 광원으로 사용하는 백라이트 유닛과 비교하여 가격이 매우 비싸다는 단점이 있다. 이러한 단점을 극복하기 위하여, 단일 색상의 LED 칩으로부터 나오는 빛을 백색광으로 전환하여 출사시키는 백색 LED가 개발되고 있다.
그러나, 이러한 백색 LED는 경제성을 확보할 수는 있으나, 삼색 LED에 비하여 색순도 및 색재현성이 낮다는 문제점이 있어, 최근에는 색재현성 및 색순도를 향상시킬 수 있고, 가격 경쟁력을 확보하기 위하여 반도체 나노 결정을 백라이트 유닛에 사용하기 위한 노력이 시도되고 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 퀀텀 도트(quantum dot)를 포함하는 퀀텀 도트 시트(quantum dot sheet)의 가장자리 면에 형광체를 인쇄함으로서, 퀀텀 도트 시트의 가장자리부의 산화로 인한 기능 저하를 방지할 수 있는 퀀텀 도트 시트 및 이를 포함하는 라이트 유닛과 액정 표시 장치를 제공하는 것이다.
이러한 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일실시예에 따르면, 퀀텀 도트(quantum dot) 및 상기 퀀텀 도트가 분산되어 있는 고분자층을 포함하는 색전환 필름, 상기 색전환 필름의 적어도 하나의 일면에 위치하는 배리어 필름, 및 상기 배리어 필름의 외측이며, 상기 배리어 필름의 테두리 부분을 따라서 위치하는 부분을 가지는 형광체 패턴을 포함하는 퀀텀 도트 시트를 제공한다.
상기 배리어 필름은 상기 색전환 필름의 양면에 형성되어 있으며, 상기 형광체 패턴은 상기 색전환 필름의 양면에 형성되어 있는 상기 배리어 필름의 테두리 부분에 모두 형성될 수 있다.
상기 배리어 필름은 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름(polyethylene terephthalate film; PET film), 폴리카보네이트(polycarbonate; PC), 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트 공중합체(Co-polyethylene terephthalate; CoPET)에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 퀀텀 도트 및 상기 배리어 필름은 무기 산화물을 더 포함하며, 상기 무기 산화물은 실리카, 알루미나, 티타니아 및 지르코니아에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 형광체 패턴은 상기 색전환 필름 및 상기 배리어 필름의 측면에도 형성될 수 있다.
상기 배리어 필름은 0.01 cm3.mm/m2.day.atm~ 0.5 cm3.mm/m2.day.atm의 산소 투과도 및 0.001 g/m2.day~ 0.01 g/m2.day의 수분 투과도를 가질 수 있다.
상기 형광체 패턴은 황색(yellow), 녹색(green) 및 적색(red) 계열의 형광체 물질 중 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 형광체 패턴은 녹색(green) 및 적색(red) 계열의 형광체 물질을 포함할 수 있다.
상기 황색 계열의 형광체는 가넷계, 산화물계 및 질화물계 중 선택된 어느 1종 이상을 포함하며, 상기 가넷계는 YAG(yttrium aluminum garnet), TAG(Terbium Aluminium Garnet)인 (Y,Gd)3Al5O12:Ce3 + 또는 Tb3Al5O12:Ce3 +, 상기 산화물계는 (Sr,Ba,Ca,Mg)2SiO4:Eu2+, 상기 질화물계는 La3Si6N11:Ce3 +일 수 있다.
상기 녹색 계열의 형광체는 산화물계, 황화물계 및 질화물계 중 선택된 어느 1종 이상을 포함하며, 상기 산화물계는 (Sr,Ba,Ca,Mg)2SiO4:Eu2 + 또는 (Sr,Ba,Ca,Mg)3SiO5:Eu2 +, 상기 황화물계는 SrGa2S4:Eu, 상기 질화물계는 (β-SiAlON:Eu2 +), (Sr,Ba)Si2O2N2:Eu2 +, (Ba,Sr,Ca)2SiO4:Eu2+ 또는 Ba3Si6O12N2:Eu2 +일 수 있다.
상기 적색 계열의 형광체는 질화물계를 포함할 수 있으며, (Sr,Ca)AlSiN3:Eu2 + 및 (Ba,Sr,Ca)2Si5N8:Eu2 + 중 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, LED 광원, 상기 LED 광원에 이격되게 설치되어 상기 LED 광원으로부터 입사된 광을 백색광으로 전환시켜 액정 패널 쪽으로 출사시키는 퀀텀 도트 시트, 상기 LED 광원과 상기 퀀텀 도트 시트 사이에 위치하는 도광판(light guide panel)을 포함하는 라이트 유닛에서, 상기 퀀텀 도트 시트는 퀀텀 도트 및 상기 퀀텀 도트가 분산되어 있는 고분자층을 포함하는 색전환 필름, 상기 색전환 필름의 적어도 하나의 일면에 위치하는 배리어 필름, 및 상기 배리어 필름의 표면으로서 상기 배리어 필름의 테두리 부분에 형성된 형광체 패턴을 포함하는 라이트 유닛을 제공한다.
상기 퀀텀 도트 시트는 도광판, 프리즘 시트 및 휘도 향상 필름에서 선택되는 적어도 두 개 사이에 위치할 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상부 및 하부에 부착되어 있는 상부 편광판 및 하부 편광판을 포함하는 액정 표시 패널, 및 상기 액정 표시 패널의 하부에 위치하는 라이트 유닛을 포함하며, 상기 라이트 유닛은 LED 광원, 상기 LED 광원에 이격되게 설치되어 상기 LED 광원으로부터 입사된 광을 백색광으로 전환시켜 액정 패널 쪽으로 출사시키는 퀀텀 도트 시트, 상기 LED 광원과 상기 퀀텀 도트 시트 사이에 위치하는 도광판(light guide panel)을 포함하는 라이트 유닛에서, 상기 퀀텀 도트 시트는 퀀텀 도트 및 상기 퀀텀 도트가 분산되어 있는 고분자층을 포함하는 색전환 필름, 상기 색전환 필름의 적어도 하나의 일면에 위치하는 배리어 필름, 및 상기 배리어 필름의 표면으로서 상기 배리어 필름의 테두리 부분에 형성된 형광체 패턴을 포함하는 액정 표시 장치를 제공한다.
이와 같이 본 발명에 따르면, 퀀텀 도트를 포함하는 퀀텀 도트 시트의 가장자리 면에 형광체를 인쇄함으로서, 퀀텀 도트 시트의 가장자리부의 산화로 인한 색전환 기능 저하를 방지할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 퀀텀 도트 시트의 평면도이다.
도 2는 도 1의 II-II 단면선에 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 퀀텀 도트 시트의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 퀀텀 도트 시트의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 분해 사시도이다.
첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
이하에서, 도 1 및 도 2를 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 퀀텀 도트 시트(quantum dot sheet)에 대해서 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 퀀텀 도트 시트의 평면도이고, 도 2는 도 1의 II-II 단면선에 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 1 및 2를 참고하면, 퀀텀 도트 시트(10)는 적색 퀀텀 도트(13)와 녹색 퀀텀 도트(15)가 분산되어 있는 고분자층(19)을 포함하는 색전환 필름(12)을 포함한다.
고분자층(19)은 플라스틱 레진(plastic resin)으로 형성되어 있다. 플라스틱 레진은 폴리머나 필름을 형성하는 다양한 물질을 포함하고 물질의 종류는 한정되지 않는다. 본 발명의 실시예에서 플라스틱 레진에 필요한 특성은 경화된 상태에서 빛을 투과시키는 특성을 가지면 충분하며, 빛의 투과율에도 제한은 없다.
색전환 필름(12)의 고분자층(19)에는 색재현성 및 색순도를 구현할 수 있는 퀀텀 도트(13, 15)가 분산되어 있다. 퀀텀 도트(13, 15)는 II-VI족 화합물, IV-VI족 화합물, IV족 원소, IV족 화합물 및 이들의 조합에서 선택될 수 있다.
II-VI족 화합물은 CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, ZnO, HgS, HgSe, HgTe, MgSe, MgS 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 이원소 화합물; CdSeS, CdSeTe, CdSTe, ZnSeS, ZnSeTe, ZnSTe, HgSeS, HgSeTe, HgSTe, CdZnS, CdZnSe, CdZnTe, CdHgS, CdHgSe, CdHgTe, HgZnS, HgZnSe, HgZnTe, MgZnSe, MgZnS 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 삼원소 화합물; 및 HgZnTeS, CdZnSeS, CdZnSeTe, CdZnSTe, CdHgSeS, CdHgSeTe, CdHgSTe, HgZnSeS, HgZnSeTe, HgZnSTe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 사원소 화합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. III-V족 화합물은 GaN, GaP, GaAs, GaSb, AlN, AlP, AlAs, AlSb, InN, InP, InAs, InSb 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 이원소 화합물; GaNP, GaNAs, GaNSb, GaPAs, GaPSb, AlNP, AlNAs, AlNSb, AlPAs, AlPSb, InNP, InNAs, InNSb, InPAs, InPSb, GaAlNP 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 삼원소 화합물; 및 GaAlNAs, GaAlNSb, GaAlPAs, GaAlPSb, GaInNP, GaInNAs, GaInNSb, GaInPAs, GaInPSb, InAlNP, InAlNAs, InAlNSb, InAlPAs, InAlPSb 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 사원소 화합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. IV-VI족 화합물은 SnS, SnSe, SnTe, PbS, PbSe, PbTe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 이원소 화합물; SnSeS, SnSeTe, SnSTe, PbSeS, PbSeTe, PbSTe, SnPbS, SnPbSe, SnPbTe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 삼원소 화합물; 및 SnPbSSe, SnPbSeTe, SnPbSTe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 사원소 화합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. IV족 원소로는 Si, Ge 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. IV족 화합물로는 SiC, SiGe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 이원소 화합물일 수 있다.
이 때, 이원소 화합물, 삼원소 화합물 또는 사원소 화합물은 균일한 농도로 입자 내에 존재하거나, 농도 분포가 부분적으로 다른 상태로 나누어져 동일 입자 내에 존재하는 것일 수 있다. 또한 하나의 퀀텀 도트(13, 15)가 다른 퀀텀 도트(13, 15)를 둘러싸는 코어/쉘 구조를 가질 수도 있다. 코어와 쉘의 계면은 쉘에 존재하는 원소의 농도가 중심으로 갈수록 낮아지는 농도 구배(gradient)를 가질 수 있다.
퀀텀 도트(13, 15)는 약 45nm 이하, 바람직하게는 약 40nm 이하, 더욱 바람직하게는 약 30nm 이하의 발광 파장 스펙트럼의 반치폭(full width of half maximum, FWHM)을 가질 수 있다. 이 범위에서 퀀텀 도트 시트(10)의 색순도나 색재현성을 향상시킬 수 있다.
또한, 퀀텀 도트(13, 15)의 형태는 당 분야에서 일반적으로 사용하는 형태의 것으로 특별히 한정하지 않지만, 보다 구체적으로 구형, 피라미드형, 다중 가지형(multi-arm), 또는 입방체(cubic)의 나노 입자, 나노 튜브, 나노와이어, 나노 섬유, 나노 판상 입자 등의 형태의 것을 사용하는 것이 바람직하다.
도 2에는 색전환 필름(12)이 적색 퀀텀 도트(13)와 녹색 퀀텀 도트(15)의 혼합물을 포함하는 것으로 도시되어 있으나 적색 퀀텀 도트(13)를 포함하는 제1 층 및 녹색 퀀텀 도트(15)를 포함하는 제2 층으로 이루어질 수도 있다.
색전환 필름(12)은 무기 산화물을 더 포함할 수 있는데, 무기 산화물은 실리카, 알루미나, 티타니아, 지르코니아 및 이들의 조합에서 선택될 수 있다. 이들 무기 산화물은 광 확산 물질로 작용할 수 있다.
퀀텀 도트 시트(10)는 색전환 필름(12)의 양면에 위치하는 배리어 필름(17a, 17b)을 더 포함할 수 있다. 다만, 배리어 필름(17a, 17b)은 어느 한 면에만 형성될 수도 있다.
배리어 필름(17a, 17b)은 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름(polyethylene terephthalate film; PET film), 폴리카보네이트(polycarbonate; PC), 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트 공중합체(Co-polyethylene terephthalate; CoPET) 중 적어도 하나로 형성할 수 있다.
배리어 필름(17a, 17b)은 무기 산화물을 더 포함할 수 있다. 무기 산화물은 실리카, 알루미나, 티타니아, 지르코니아 및 이들의 조합에서 선탤될 수 있으며, 이들 무기 산화물은 광 확산 물질로 작용할 수 있다.
또한, 배리어 필름(17a, 17b)은 색전환 필름(12)과 접촉하지 않는 면에 요철을 가질 수 있다. 이러한 요철이 표면에 형성된 배리어 필름(17a, 17b)은 LED 광원에서 출사되는 광을 확산시키는 역할을 수행할 수 있다.
배리어 필름(17a, 17b)은 약 0.01 cm3.mm/m2.day.atm~ 0.5 cm3.mm/m2.day.atm의 산소 투과도 및 0.001 g/m2.day~ 0.01 g/m2.day의 수분 투과도를 가질 수 있다. 이 범위의 산소 투과도와 수분 투과도를 가지는 경우 퀀텀 도트(13, 15)를 외부 환경으로부터 안정하게 보존할 수 있다.
도 2에 도시하지는 않았으나, 색전환 필름(12)과 배리어 필름(17a, 17b) 사이에 접착층(adhesion layer)가 더 포함될 수 있다. 배리어 필름(17a, 17b)이 기재인 경우에는 접착층은 필요하지 않을 수 있다.
또한, 퀀텀 도트 시트(10)의 외부 표면, 즉 색전환 필름(12)과 접촉하지 않는 배리어 필름(17a, 17b)의 일면에는 보호 필름(도시하지 않음)이 더 포함될 수도 있다. 보호 필름은 이형 필름으로 폴리에틸렌 테레프탈레이트와 같은 폴리에스테르로 제조될 수 있다.
다만, 배리어 필름(17a, 17b)은 색전환 필름(12)의 상하면에만 형성되어 있어 색전환 필름(12)의 측면은 배리어 필름(17a, 17b)에 의한 보존이 이루어지기 어렵다. 이에 색전환 필름(12)의 측면 가장자리 부분이 외부 환경에 존재하는 산소 및 수분에 의하여 산화가 진행될 수 있으며, 색전환 필름(12)의 산화가 진행된 측벽 가장자리 부분에서는 퀀텀 도트 시트(10)가 그 기능을 제대로 수행하지 못하게 될 수 있다. 이에 LED 광원의 원색이 그대로 새어나가게 되어 외부로 시인되는 현상이 발생할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 퀀텀 도트 시트(10)는 배리어 필름(17a, 17b)의 어느 일면의 테두리 부분에 형성되어 있는 형광체 패턴(30)을 더 포함한다.
형광체 패턴(30)은 형광체가 퀀텀 도트 시트(10)의 테두리 부분의 표면에 인쇄되어 있는 형태로 형성되어 있으며, 황색(yellow), 녹색(green) 및 적색(red) 계열의 형광체 물질 중 어느 하나 이상으로 이루어질 수 있다.
황색 계열의 형광체는 가넷계, 산화물계 및 질화물계 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 가넷계는 YAG(yttrium aluminum garnet), TAG(Terbium Aluminium Garnet)인 (Y,Gd)3Al5O12:Ce3+, Tb3Al5O12:Ce3 +의 조성과 산화물계인 (Sr,Ba,Ca,Mg)2SiO4:Eu2 + 과 질화물계인 La3Si6N11:Ce3 +의 형광체를 단독 또는 혼합 사용 할 수 있다.
녹색 계열의 형광체는 산화물계, 황화물계 및 질화물계 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 산화물계 녹색 형광체로는 M2SiO4의 조성을 갖는 (Sr,Ba,Ca,Mg)2SiO4:Eu2 +; M3SiO5 조성을 갖는 (Sr,Ba,Ca,Mg)3SiO5:Eu2 + 등의 실리케이트계, 또는 SrGa2S4:Eu 조성의 황화물계 또는 Beta-SiAlON 조성의 질화물계 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 질화물계의 녹색 형광체로는 β형 Si3N4 결정 구조를 가지는 결정 중에 Eu가 고용된 질화물 또는 산질화물의 결정(β-SiAlON:Eu2 +)을 포함할 수 있다. 산질화물계로 (Sr,Ba)Si2O2N2:Eu2 +, (Ba,Sr,Ca)2SiO4:Eu2+, Ba3Si6O12N2:Eu2 +의 형광체를 포함 할 수 있다.
적색 계열의 형광체는 질화물계 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있으며, (Sr,Ca)AlSiN3:Eu2+ 및 (Ba,Sr,Ca)2Si5N8:Eu2 + 중 선택된 1종 이상을 사용 할 수 있다.
이렇게 퀀텀 도트 시트(10)에서 색전환 필름(12)의 산화가 발생할 수 있는 테두리 부분에 형광체 패턴(30)이 형성되어 있는 경우, 색전환 필름(12)의 산화가 발생하더라도 형광체 패턴(30)이 색전환 필름(12)의 색전환(light conversion) 기능을 대신해서 수행할 수 있기 때문에 전체적으로는 퀀텀 도트 시트(10)의 기능이 저하되지 않을 수 있는 효과가 있다.
그러면, 도 3 및 도 4를 참고하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 퀀텀 도트 시트(10)에 대해서 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 퀀텀 도트 시트의 단면도이고, 도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 퀀텀 도트 시트의 단면도이다.
도 3에 도시된 본 발명의 다른 실시예는 도 1 및 도 2에 도시된 실시예와 비교하여 형광체 패턴(30)의 위치만을 제외하고 실질적으로 동일한 바 반복되는 설명은 생략한다.
도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 퀀텀 도트 시트(10)는 테두리 부분의 형광체 패턴(30)이 배리어 필름(17a, 17b)의 양쪽 면의 테두리 부분에 모두 형성되어 있다.
다음으로, 도 4에 도시된 본 발명의 또 다른 실시예는 도 3에 도시된 실시예와 비교하여 형광체 패턴(30)의 형상만을 제외하고 실질적으로 동일한 바 반복되는 설명은 생략한다.
도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 퀀텀 도트 시트(10)는 테두리 부분의 형광체 패턴(30)이 배리어 필름(17a, 17b)의 양쪽 면의 테두리 부분뿐만 아니라 퀀텀 도트 시트(10)의 측면부도 감싸고 있는 형태로 형성되어 있다.
이하에서는 도 5를 참고하여 본 발명의 실시예에 따른 퀀텀 도트 시트(10)를 포함하는 액정 표시 장치를 설명한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 분해 사시도이다.
도 5에서는 표시 장치의 예로 액정 표시 장치(100)가 도시되어 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치(100)는, 크게 광을 공급하기 위한 라이트 유닛(20)과 광을 공급받아 화상을 표시하는 액정 표시 패널 어셈블리(70)로 이루어진다. 이외에, 이들을 고정 지지하기 위한 탑 섀시(60), 몰드 프레임(22) 및 바텀 섀시(28)를 구비한다.
라이트 유닛(20)은 액정 표시 패널 어셈블리(70)에 광을 제공하며, 라이트 유닛(20)위에 위치하는 액정 표시 패널 어셈블리(70)는 라이트 유닛(20)이 공급하는 광을 제어하여 계조를 표현하고 그에 따라서 화상이 표시된다.
먼저, 액정 표시 패널 어셈블리(70)는 액정 표시 패널(75), 집적 회로 칩(integrated circuit chip, IC chip)(77) 및 연성 회로 기판(flexible printed circuit board, FPC)(79)을 포함한다.
액정 표시 패널(75)은 다수의 TFT(thin film transistor, 박막 트랜지스터)로 이루어진 TFT 기판과 TFT 기판 상부에 위치하는 상부 기판 및 이들 기판 사이에 주입되는 액정층으로 이루어진다. 집적 회로 칩(77)은 TFT 기판상에 실장되어 액정 표시 패널(75)을 제어할 수 있다.
TFT 기판은 매트릭스상의 박막 트랜지스터가 형성되어 있는 투명한 절연 기판으로, 소스 단자에는 데이터선이 연결되고, 게이트 단자에는 게이트선이 연결되어 있다. 그리고 드레인 단자에는 도전성 재질로서 투명한 ITO(indium tin oxide, 인듐 틴 옥사이드)로 이루어진 화소 전극이 연결되어 있다.
액정 표시 패널(75)의 데이터선 및 게이트선은 연성 회로 기판(79)에 연결되어 연성 회로 기판(79)으로부터 전기적인 신호가 입력되면 TFT의 소스 단자와 게이트 단자에 이 전기적인 신호가 전달되고, 이중 게이트선을 통하여 게이트 단자에 인가되는 주사 신호에 따라 TFT는 턴 온 또는 턴 오프 되어 데이터선을 통하여 소스 단자에 인가되는 화상 신호가 드레인 단자로 전달 또는 차단된다. 연성 회로 기판(79)은 액정 표시 패널(75)의 외부로부터 영상 신호를 입력받아 액정 표시 패널(75)의 데이터선과 게이트선에 각각 구동 신호를 인가한다.
한편, TFT 기판에 대향하여 그 위에 상부 기판이 배치되어 있다. 상부 기판은 빛이 통과하면서 소정의 색이 발현되는 RGB 컬러 필터가 박막 공정에 의해 형성된 기판이며, 컬러 필터 위에 ITO로 이루어진 공통 전극이 증착되어 있다. TFT의 게이트 단자 및 소스 단자에 전원이 인가되어 박막 트랜지스터가 턴 온 되면, 화소 전극과 상부 기판의 공통 전극사이에는 전계가 형성된다. 이러한 전계에 의해 TFT 기판과 상부 기판사이에 주입된 액정의 배열각이 변화되고 변화된 배열각에 따라서 광투과도가 변경되어 원하는 화상을 얻게 된다.
액정 표시 패널(75)의 외측에는 편광판(도시하지 않음)이 부착되어 있다. 각 편광판은 투과축을 가진다.
연성 회로 기판(79)은 액정 표시 장치(100)를 구동하기 위한 신호인 화상 신호와 주사 신호, 그리고 이들 신호들을 적절한 시기에 인가하기 위한 복수의 타이밍 신호들을 발생시키고, 화상 신호와 주사 신호를 액정 표시 패널(75)의 게이트선 및 데이터선에 각각 인가한다.
이상에서는 일 실시예에 따른 액정 표시 패널(75)의 구조에 대하여 살펴보았다. 하지만, 이러한 실시예와 달리 다양한 실시예의 액정 표시 패널(75)이 사용될 수 있다. 예를 들면, 상부 기판에 형성되어 있는 공통 전극이나 컬러 필터는 TFT 기판에 형성되어 있을 수 있다. 또한, 추가적인 인쇄 회로 기판을 더 포함하며, 인쇄 회로 기판과 TFT 기판은 연성 회로 기판에 의하여 연결되어 있을 수도 있다.
또한, 뿐만 아니라 다양한 실시예의 수광형 표시 패널이 사용될 수도 있다.
액정 표시 패널 어셈블리(70)의 하부에는 액정 표시 패널(75)에 균일한 광을 제공하기 위한 라이트 유닛(20)이 구비되어 바텀 섀시(28)상에 수납되어 있다.
액정 표시 패널 에셈블리(70) 상에는 연성 회로 기판(79)을 몰드 프레임(22)의 외부로 절곡시키면서 액정 표시 패널 어셈블리(70)가 바텀 섀시(28)로부터 이탈되는 것을 방지하기 위한 탑 섀시(60)를 구비한다.
몰드 프레임(22)에 고정되며 액정 표시 패널 어셈블리(70)에 광을 공급하는 하나 이상의 광원(40), 광원(40)에 전원을 공급하는 기판(41), 광원(40)으로부터 방출되는 광을 가이드 하여 액정 표시 패널 어셈블리(70)로 공급하는 도광판(50), 도광판(50)의 하부 전면에 위치하여 광을 반사시키는 반사시트(26), 그리고 광원(40)으로부터의 광의 휘도 특성을 확보하여 액정 표시 패널 어셈블리(70)로 제공하기 위한 광학 시트(24) 및 퀀텀 도트 시트(10)를 구비한다.
광학 시트(24)는 프리즘 구조를 가지는 프리즘 시트, 빛을 일정하게 확산시키는 확산 시트 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 광학 시트(24)에는 일부 편광 방향의 빛을 반사시키고, 이에 수직하는 편광 방향의 빛을 투과시켜 빛의 효율을 향상시키는 DBEF(dual brightness enhancement film)와 같은 휘도 향상 필름을 포함할 수 있다.
퀀텀 도트 시트(10)는 광학 시트(24)의 상하에 위치하거나, 복수의 광학 시트(24)가 사용되는 경우 광학 시트(24)의 중간에 위치할 수도 있다.
도 5의 실시예에서는 광원(40)으로 발광 다이오드를 사용하고 있다. 발광 다이오드는 청색의 빛을 방출하는 다이오드를 사용하거나 자외선을 방출하는 다이오드를 사용할 수 있다. 뿐만 아니라 특정 파장의 빛을 방출하는 다이오드가 사용될 수 있다. 이와 같이 광원(40)이 화이트 빛을 방출하는 것이 아니고 특정 파장의 빛만이 방출되도록 하는 경우에는 광원(40)으로 사용되는 발광 다이오드 패키지에 특정 파장의 빛을 화이트의 빛으로 변경해주는 형광체(phosphor)를 추가 형성할 필요가 없어 광원(40)의 제조 단가가 감소되는 장점이 있다.
이와 같이 특정 파장의 빛을 방출하는 광원(40)을 사용할 수 있는 이유는 퀀텀 도트 시트(10)에서 다른 파장의 빛도 증폭 또는 생성하여 라이트 유닛(20)의 상부로 제공할 수 있기 때문이다.
즉, 퀀텀 도트 시트(10)는 LED 광원(40)으로부터 소정 거리만큼 이격되게 위치하여 LED 광원(40)으로부터 출사된 광을 백색광으로 전환시켜 액정 표시 패널 어셈블리(70) 쪽으로 출사시키는 광전환층(light converting layer)의 역할을 한다.
LED 광원(40)으로부터 출사된 광이 퀀텀 도트를 포함하는 퀀텀 도트 시트(10)를 통과하게 되면 청색광, 녹색광 및 적색광이 혼합된 백색광을 얻을 수 있다. 여기서, 퀀텀 도트 시트(10)를 이루는 퀀텀 도트의 조성 및 사이즈를 변화시키면, 청색광, 녹색광 및 적색광을 원하는 비율로 조절할 수 있게 되고, 이에 따라 우수한 색재현성 및 색순도를 구현할 수 있는 백색광을 얻을 수 있게 된다.
한편, 퀀텀 도트 시트(10)는 적색 퀀텀 도트를 포함하는 제1층 및 녹색 퀀텀 도트를 포함하는 제2층을 포함하는 복수의 층으로 구성될 수도 있다. 이 경우, 복수의 층들은 LED 광원(40)쪽으로 갈수록 더 낮은 에너지의 발광파장을 가지도록 배치될 수 있다. 예를 들면, LED 광원(40)이 청색 LED 광원이라면, 퀀텀 도트 시트(10)는 LED 광원(40)으로부터 멀어지는 방향으로 순차적으로 적층되는 적색 광전환층 및 녹색 광전환층으로 구성될 수 있다.
다만, 퀀텀 도트 시트(10)에서 배리어 필름(17a, 17b)은 색전환 필름(12)의 상하면에만 형성되어 있어 색전환 필름(12)의 측면은 배리어 필름(17a, 17b)에 의한 외부 환경으로부터의 보존이 이루어지기 어렵다. 이에 색전환 필름(12)의 측면 가장자리 부분이 외부 환경에 존재하는 산소 및 수분에 의하여 산화가 진행될 수 있으며, 색전환 필름(12)의 산화가 진행된 측벽 가장자리 부분에서는 퀀텀 도트 시트(10)가 그 기능을 제대로 수행하지 못할 수 있다. 이러한 경우, LED 광원의 원색이 그대로 새어나가게 되어 외부로 시인되는 현상이 발생할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 퀀텀 도트 시트(10)는 배리어 필름(17a, 17b)의 어느 일면 이상의 테두리 부분에 형성되어 있는 형광체 패턴(30)을 더 포함한다. 즉, 형광체 패턴(30)은 퀀텀 도트 시트(10)의 상부면 또는 하부면에만 형성될 수도 있으며, 퀀텀 도트 시트(10)의 상하부면 모두에 형성될 수도 있다.
이 때, 퀀텀 도트 시트(10)의 하부면에 형성되는 형광체 패턴(30)으로서, 퀀텀 도트 시트(10)와 도광판(50) 사이에 형성되어 있는 형광체 패턴(30)은 퀀텀 도트 시트(10)의 표면 대신에 도광판(50)의 테두리 부분에 형성되어 있을 수 있다.
형광체 패턴(30)은 형광체가 퀀텀 도트 시트(10)의 테두리 부분의 표면에 인쇄되어 있는 형태로 형성되어 있으며, 황색(yellow), 녹색(green) 및 적색(red) 계열의 형광체 물질 중 어느 하나 이상으로 이루어질 수 있다.
황색 계열의 형광체는 가넷계, 산화물계 및 질화물계 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 가넷계는 YAG(yttrium aluminum garnet), TAG(Terbium Aluminium Garnet)인 (Y,Gd)3Al5O12:Ce3+, Tb3Al5O12:Ce3 +의 조성과 산화물계인 (Sr,Ba,Ca,Mg)2SiO4:Eu2 과 질화물계인 La3Si6N11:Ce3 +의 형광체를 단독 또는 혼합 사용 할 수 있다.
녹색 계열의 형광체는 산화물계, 황화물계 및 질화물계 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 산화물계 녹색 형광체로는 M2SiO4의 조성을 갖는 (Sr,Ba,Ca,Mg)2SiO4:Eu2 +; M3SiO5 조성을 갖는 (Sr,Ba,Ca,Mg)3SiO5:Eu2 + 등의 실리케이트계, 또는 SrGa2S4:Eu 조성의 황화물계 또는 Beta-SiAlON 조성의 질화물계 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 질화물계의 녹색 형광체로는 β형 Si3N4 결정 구조를 가지는 결정 중에 Eu가 고용된 질화물 또는 산질화물의 결정(β-SiAlON:Eu2 +)을 포함할 수 있다. 산질화물계로 (Sr,Ba)Si2O2N2:Eu2 +, (Ba,Sr,Ca)2SiO4:Eu2+, Ba3Si6O12N2:Eu2 +의 형광체를 포함 할 수 있다.
적색 계열의 형광체는 질화물계 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있으며, (Sr,Ca)AlSiN3:Eu2+ 및 (Ba,Sr,Ca)2Si5N8:Eu2 + 중 선택된 1종 이상을 사용 할 수 있다.
이렇게 퀀텀 도트 시트(10)에서 색전환 필름(12)의 산화가 발생할 수 있는 테두리 부분에 형광체 패턴(30)이 형성되어 있는 경우, 색전환 필름(12)의 산화가 발생하더라도 형광체 패턴(30)이 색전환 필름(12)의 색전환(light conversion) 기능을 대신해서 수행할 수 있기 때문에 전체적인 퀀텀 도트 시트(10)의 기능이 저하되지 않을 수 있는 효과가 있다.
실시예에 따라서는 자외선을 방출하는 광원(40)을 사용할 수도 있다.
또한, 광원(40)은 도광판(50)의 일측면에 위치하는 에지형 라이트 유닛(20)이다. 하지만, 실시예에 따라서는 광원(40)이 퀀텀 도트 시트(10)의 아래에 위치하는 직하형 구조를 가질 수도 있다.
라이트 유닛(20)으로부터 출사된 백색광은 편광판(도시하지 않음)과 액정 표시 패널(75)을 투과하게 되어 소정 색상의 화상을 형성하게 된다.
이상과 같이 본 발명의 일실시예에 따른 퀀텀 도트 시트는 퀀텀 도트를 포함하는 라이트 유닛용 필름의 가장자리 면에 형광체를 인쇄함으로서, 퀀텀 도트 시트의 가장자리부의 산화로 인한 색전환 기능의 저하를 방지할 수 있는 장점이 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
10: 퀀텀 도트 시트 12: 색전환 필름
13, 15: 퀀텀 도트 19: 고분자층
17a, 17b: 배리어 필름 100: 액정 표시 장치
20: 라이트 유닛 40: LED 광원
75: 액정 표시 패널 50: 도광판
70: 액정 표시 패널 어셈블리 60: 탑 섀시
22: 몰드 프레임 28: 바텀 섀시
77: 집적 회로 칩 79: 연성 회로 기판
24: 광학 시트 26: 반사 시트

Claims (20)

  1. 퀀텀 도트(quantum dot) 및 상기 퀀텀 도트가 분산되어 있는 고분자층을 포함하는 색전환 필름,
    상기 색전환 필름의 적어도 하나의 일면에 위치하는 배리어 필름, 및
    상기 배리어 필름의 외측이며, 상기 배리어 필름의 테두리 부분을 따라서 위치하는 부분을 가지는 형광체 패턴을 포함하는 퀀텀 도트 시트.
  2. 제1항에서,
    상기 배리어 필름은 상기 색전환 필름의 양면에 형성되어 있으며,
    상기 형광체 패턴은 상기 색전환 필름의 양면에 형성되어 있는 상기 배리어 필름의 테두리 부분에 모두 형성되어 있는 퀀텀 도트 시트.
  3. 제1항에서,
    상기 배리어 필름은 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름(polyethylene terephthalate film; PET film), 폴리카보네이트(polycarbonate; PC), 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트 공중합체(Co-polyethylene terephthalate; CoPET)에서 선택된 1종 이상을 포함하는 퀀텀 도트 시트.
  4. 제3항에서,
    상기 퀀텀 도트 및 상기 배리어 필름은 무기 산화물을 더 포함하며,
    상기 무기 산화물은 실리카, 알루미나, 티타니아 및 지르코니아에서 선택된 1종 이상을 포함하는 퀀텀 도트 시트.
  5. 제2항에서,
    상기 형광체 패턴은 상기 색전환 필름 및 상기 배리어 필름의 측면에도 형성되어 있는 퀀텀 도트 시트.
  6. 제3항에서,
    상기 배리어 필름은 0.01 cm3.mm/m2.day.atm~ 0.5 cm3.mm/m2.day.atm의 산소 투과도 및 0.001 g/m2.day~ 0.01 g/m2.day의 수분 투과도를 가지는 퀀텀 도트 시트.
  7. 제1항에서,
    상기 형광체 패턴은 황색(yellow), 녹색(green) 및 적색(red) 계열의 형광체 물질 중 선택된 1종 이상을 포함하는 퀀텀 도트 시트.
  8. 제7항에서,
    상기 형광체 패턴은 녹색(green) 및 적색(red) 계열의 형광체 물질을 포함하는 퀀텀 도트 시트.
  9. 제7항에서,
    상기 황색 계열의 형광체는 가넷계, 산화물계 및 질화물계 중 선택된 어느 1종 이상을 포함하며,
    상기 가넷계는 YAG(yttrium aluminum garnet), TAG(Terbium Aluminium Garnet)인 (Y,Gd)3Al5O12:Ce3+ 또는 Tb3Al5O12:Ce3 +,
    상기 산화물계는 (Sr,Ba,Ca,Mg)2SiO4:Eu2 +,
    상기 질화물계는 La3Si6N11:Ce3 +인 퀀텀 도트 시트.
  10. 제7항에서,
    상기 녹색 계열의 형광체는 산화물계, 황화물계 및 질화물계 중 선택된 어느 1종 이상을 포함하며,
    상기 산화물계는 (Sr,Ba,Ca,Mg)2SiO4:Eu2 + 또는 (Sr,Ba,Ca,Mg)3SiO5:Eu2 +,
    상기 황화물계는 SrGa2S4:Eu,
    상기 질화물계는 (β-SiAlON:Eu2 +), (Sr,Ba)Si2O2N2:Eu2 +, (Ba,Sr,Ca)2SiO4:Eu2 + 또는 Ba3Si6O12N2:Eu2 +인 퀀텀 도트 시트.
  11. 제7항에서,
    상기 적색 계열의 형광체는 질화물계를 포함할 수 있으며, (Sr,Ca)AlSiN3:Eu2+ 및 (Ba,Sr,Ca)2Si5N8:Eu2 + 중 선택된 1종 이상을 포함하는 퀀텀 도트 시트.
  12. LED 광원,
    상기 LED 광원에 이격되게 설치되어 상기 LED 광원으로부터 입사된 광을 백색광으로 전환시켜 액정 패널 쪽으로 출사시키는 퀀텀 도트 시트,
    상기 LED 광원과 상기 퀀텀 도트 시트 사이에 위치하는 도광판(light guide panel)을 포함하는 라이트 유닛에서,
    상기 퀀텀 도트 시트는 퀀텀 도트 및 상기 퀀텀 도트가 분산되어 있는 고분자층을 포함하는 색전환 필름,
    상기 색전환 필름의 적어도 하나의 일면에 위치하는 배리어 필름, 및
    상기 배리어 필름의 표면으로서 상기 배리어 필름의 테두리 부분에 형성된 형광체 패턴을 포함하는 라이트 유닛.
  13. 제12항에서,
    상기 배리어 필름은 상기 색전환 필름의 양면에 형성되어 있으며,
    상기 형광체 패턴은 상기 색전환 필름의 양면에 형성되어 있는 상기 배리어 필름의 테두리 부분에 모두 형성되어 있는 라이트 유닛.
  14. 제12항에서,
    상기 형광체 패턴은 황색(yellow), 녹색(green) 및 적색(red) 계열의 형광체 물질 중 선택된 1종 이상을 포함하는 라이트 유닛.
  15. 제14항에서,
    상기 황색 계열의 형광체는 가넷계, 산화물계 및 질화물계 중 선택된 어느 1종 이상을 포함하며,
    상기 가넷계는 YAG(yttrium aluminum garnet), TAG(Terbium Aluminium Garnet)인 (Y,Gd)3Al5O12:Ce3+ 또는 Tb3Al5O12:Ce3 +,
    상기 산화물계는 (Sr,Ba,Ca,Mg)2SiO4:Eu2 +,
    상기 질화물계는 La3Si6N11:Ce3 +인 라이트 유닛.
  16. 제14항에서,
    상기 녹색 계열의 형광체는 산화물계, 황화물계 및 질화물계 중 선택된 어느 1종 이상을 포함하며,
    상기 산화물계는 (Sr,Ba,Ca,Mg)2SiO4:Eu2 + 또는 (Sr,Ba,Ca,Mg)3SiO5:Eu2 +,
    상기 황화물계는 SrGa2S4:Eu,
    상기 질화물계는 (β-SiAlON:Eu2 +), (Sr,Ba)Si2O2N2:Eu2 +, (Ba,Sr,Ca)2SiO4:Eu2 + 또는 Ba3Si6O12N2:Eu2 +인 라이트 유닛.
  17. 제14항에서,
    상기 적색 계열의 형광체는 질화물계를 포함할 수 있으며, (Sr,Ca)AlSiN3:Eu2+ 및 (Ba,Sr,Ca)2Si5N8:Eu2 + 중 선택된 1종 이상을 포함하는 라이트 유닛.
  18. 제12항에서,
    상기 퀀텀 도트 시트는 도광판, 프리즘 시트 및 휘도 향상 필름에서 선택되는 적어도 두 개 사이에 위치하는 라이트 유닛.
  19. 상부 및 하부에 부착되어 있는 상부 편광판 및 하부 편광판을 포함하는 액정 표시 패널, 및
    상기 액정 표시 패널의 하부에 위치하는 라이트 유닛을 포함하며,
    상기 라이트 유닛은 LED 광원,
    상기 LED 광원에 이격되게 설치되어 상기 LED 광원으로부터 입사된 광을 백색광으로 전환시켜 액정 패널 쪽으로 출사시키는 퀀텀 도트 시트,
    상기 LED 광원과 상기 퀀텀 도트 시트 사이에 위치하는 도광판(light guide panel)을 포함하는 라이트 유닛에서,
    상기 퀀텀 도트 시트는 퀀텀 도트 및 상기 퀀텀 도트가 분산되어 있는 고분자층을 포함하는 색전환 필름,
    상기 색전환 필름의 적어도 하나의 일면에 위치하는 배리어 필름, 및
    상기 배리어 필름의 표면으로서 상기 배리어 필름의 테두리 부분에 형성된 형광체 패턴을 포함하는 액정 표시 장치.
  20. 제19항에서,
    상기 형광체 패턴은 황색(yellow), 녹색(green) 및 적색(red) 계열의 형광체 물질 중 선택된 1종 이상을 포함하는 액정 표시 장치.
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