KR102425442B1 - 표시 장치 - Google Patents

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KR102425442B1
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곽영재
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엘지디스플레이 주식회사
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 광경로 패턴이 있는 확산판을 구비한 표시 장치가 제공된다. 복수의 광원상에 복수의 미세홀로 이루어진 광경로 패턴이 배치된 확산판이 있고 확산판 상에 액정 표시 패널이 있다. 복수의 미세홀은 광원에서 발광되는 빛을 투과하여 광원과 확산판의 거리가 작은 경우에도 광원에서 발광되는 빛을 액정 표시 패널로 균일하게 조사하여 균일한 휘도를 갖도록 하여 표시 장치의 얼룩을 최소화 할 수 있다.

Description

표시 장치 {DISPLAY AND DEVICE}
본 발명은 표시 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 표시 장치에 있는 광원에서 발광되는 빛을 확산하는 확산판에 광경로 패턴을 구비하여 광확산을 보다 균일 하게 하여 표시 장치에 발생 할 수 있는 화면 얼룩을 최소화 할 수 있는 표시 장치를 제공하는 것이다.
일반적인 표시 장치로 액정 표시 장치(LCD: liquid crystal display)가 주로 사용된다. 액정이 포함된 표시 장치는 근래 경량, 박형, 저소비 전력구동 등의 특징을 강화 하면서 높은 휘도와 높은 색 대비비의 특징을 강화하고 있으며, 고화질이면서, 사용자의 몰입감을 높일 수 있는 커브드 디스플레이(Curved display)로의 특징 또한 강화 하고 있다.
액정을 포함하는 표시 장치는 광원을 포함하며, 매트릭스 형태로 배열된 다수의 제어용 스위치들에 인가되는 영상신호에 따라 광원에서 발광되는 빛의 투과량이 조절되어 화면에 원하는 화상을 표시 하게 된다.
액정을 포함하는 표시 장치는 자발광 표시 장치가 아니기 때문에 별도의 광원이 표시 장치에 포함되어야 한다. 별도의 광원으로 표시 장치에 포함되는 광원은 백라이트 유닛(backlight unit)이라고 하며, 백라이트 유닛은 광원의 위치에 따라 직하(direct) 방식과 에지(edge) 방식의 두 종류로 분류될 수 있다.
에지 방식의 백라이트 유닛은 액정 표시 패널 측면에 광원을 배치한 것으로서, 광원으로부터 발광된 광을 도광판을 이용하여 표시 패널의 전체 면으로 조사 할 수 있도록 한다. 한편, 직하 방식의 표시 장치는 표시 패널의 배면에 다수의 광원을 배치하여 액정 표시 패널의 직하에서 광을 직접 조사하는 방식으로 에지 방식과 비교하여 도광판이 필요하지 않기 때문에 표시 장치를 더욱 얇게 구현할 수 있으며, 다수의 광원에 의해 휘도를 높일 수 있고, 발광 면을 넓게 할 수 있는 장점이 있다.
근래 표시 장치는 대형화의 추세에 있으며 대형화에 따른 사용자의 몰입감을 더욱 높이기 위해 대형 커브드 표시 장치가 개발되고 있다.
대형화로 인하여 액정 표시 패널을 사용하는 표시 장치의 백라이트 유닛의 크기도 대형화되고 있다. 에지 방식의 백라이트 유닛의 경우는 도광판으로 광원에서 발광 되는 빛을 균일하게 전체 면에 조사되도록 하여야 하는데, 도광판의 경우 대형화 될 수록 균일한 조사를 위해 그 두께가 증가하고, 두께의 증가에 따른 무게 및 비용의 증가로 이어질 수 밖에 없기에 직하 방식의 백라이트 유닛을 널리 채용하고 있다.
일반적인 직하 방식의 표시 장치에서 백라이트 유닛은 액정을 포함하는 액정 표시 패널의 배면에 일정한 간격을 두고 복수의 광원이 배치된 구조로써, 광원이 배치된 영역과 배치되지 않은 영역의 휘도 차이를 개선하기 위해 광원상에 배치된 확산판(diffuser plate)을 배치하도록 한다.
확산판을 사용함으로써 직하 방식의 표시 장치에서 백라이트 유닛에 포함되는 광원의 개수를 조절할 수 있으며 광원이 위치한 영역과 광원과 광원 사이의 영역간의 휘도 차이를 줄이어 표시 장치의 전체 면에 균일한 광을 조사 할 수 있다.
그러나, 대형 표시 장치에 구비되는 직하 방식의 백라이트 유닛에 있어서, 균일한 휘도를 구현하기 위해 광원들과 확산판은 충분한 간격을 유지해야 하기 때문에 사용자의 요구에 따른 슬림하면서 대형인 표시 장치를 개발하기 어려운 문제가 있었다.
복수의 광원이 배치된 백라이트 유닛과 광원에서 발광하는 빛을 확산하기 위한 확산판을 포함하는 표시 장치에서 광원은 LED를 주로 사용되며 LED중에서 백색을 발광 할 수 있는 백색 LED가 주로 사용된다.
표시 장치를 더욱 슬림(slim)하게 하기 위하여 각 부품의 두께와 부품간의 거리를 축소하게 되는데, 확산판과 광원, 광원의 빛을 반사하는 반사판의 두께를 감소할 수록 확산판의 확산 효과가 감소하여 광원이 위치한 곳은 밝게 되고 광원과 광원 사이에서는 어두워 지게 되는 화면 얼룩 현상이 발생 하는 문제가 있다. 이에, 본 발명의 발명자들은 보다 슬림하면서 화면얼룩을 최소화 할 수 있는 확산판이 배치된 표시 장치의 새로운 구조 및 방법을 발명하였다.
본 발명의 일 실시예에 따른 해결 과제는 확산판에 광경로 패턴을 구비하여 확산판과 광원의 거리를 최소화 하여 보다 슬림한 구조의 표시 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 또 다른 해결 과제는 확산판에 광경로 패턴을 구비하여 화면 얼룩 현상을 최소화 할 수 있는 표시 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 해결 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 광원이 있는 표시 장치가 제공된다. 복수의 광원에서 발광되는 빛을 확산하는 확산판이 있으며, 확산판은 광원의 위치에 따른 휘도 불균형을 최소화 하기 위한 복수의 미세홀로 이루어진 광경로 패턴이 배치된다. 확산판에 있는 미세홀은 광원으로부터 발광되는 빛을 더욱 투과하도록 하여 광원과 확산판의 거리가 좁은 경우에도 표시 장치에 발생할 수 있는 화면 얼룩을 최소화 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치가 제공된다. 반사판 상에 복수의 광원이 있고, 광원 상에 확산판이 있으며, 확산판상에 액정 표시 기판이 있다. 확산판은 광원에서 발광되는 빛을 액정 표시 기판 방향으로 확산하여 균일한 휘도를 유지하도록 하되, 복수의 광경로 패턴을 구비하여 확산판과 광원과의 거리가 줄어드는 경우에도 균일한 휘도를 유지 하도록 광원에서 발광되는 빛을 액정 표시 기판 방향으로 균일하게 확산시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에 따라 확산판에 광경로 패턴을 구비함으로써(이용함으로써) 표시 장치의 화면 얼룩 현상을 최소화 할 수 있는 효과가 있다.
또한, 상기 광경로 패턴이 있는 확산판을 를 이용함으로써 광원과 확산판과의 거리를 최소화 하여 슬림한 표시 장치를 구현할 수 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과는 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
이상에서 해결하고자 하는 과제, 과제 해결 수단, 효과에 기재한 발명의 내용이 청구항의 필수적인 특징을 특정하는 것은 아니므로, 청구항의 권리범위는 발명의 내용에 기재된 사항에 의하여 제한되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시에에 따른 확산판에 광경로 패턴이 있는 표시 장치의 개략적인 단면도이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 확산판의 광경로 패턴의 다양한 구성을 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 일 실시예에 따른 확산판의 광경로 패턴 및 미세홀의 다양한 구성을 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 3d는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 미세홈으로 이루어지는 광경로 패턴을 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 명세서 상에서 언급된 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.
구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.
위치 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~상에', '~상부에', '~하부에', '~옆에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수도 있다.
본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하고, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시할 수도 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예들을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시에에 따른 확산판에 광경로 패턴이 있는 표시 장치의 개략적인 단면도이다.
도 1을 참조하면 표시 장치(100)는 커버보텀(110: Cover bottom)상에 배치된 복수의 광원(130) 및 반사판(120)과 액정패널(170), 광학시트(160) 및 미세홀(151)로 이루어진 광경로 패턴(150)이 배치된 확산판(150)을 포함한다.
광원(130)은 LED 소자일 수 있으며, 사용되는 LED 소자로서는 3원색의 LED 세트를 묶은 백색 LED소자 또는 청광 LED소자에 노란색 빛을 내는 형광 물질을 도포한 백색 LED 소자가 사용될 수 있으나 이에 제한되지 않는다.
광원(130)은 전류를 공급받기 위한 배선전극들과 연결되어 회로부의 제어에 따라 점등하게 되며 도1 에서는 배선전극 등은 생략하여 도시하였다.
광원(130)은 확산판(140)의 방향으로 발광하며, 광 효율을 향상시키기 위해 반사판(120)을 광원(130)의 하측에 배치할 수 있다.
확산판(140)은 광원(130)에서 발광되는 빛을 확산하는 기능을 갖도록 구성되어 있으며 확산판(140)에는 산란제 및 광 촉매제를 포함하여 빛의 균일한 확산에 도움을 준다.
그러나, 확산판(140)과 광원(130)의 거리가 가까워 질수록 확산효과가 떨어질 수 밖에 없는데, 특히 표시 장치(100)를 슬림(slim)화 하기 위하여서는 확산판(140)과 광원(130)의 거리를 더욱 가깝게 할 필요가 있다.
이에 따라, 확산판(140)상에 광경로 패턴(150)을 배치하도록 한다. 확산판(140) 상에 복수의 미세홀(151)로 이루어지는 광경로 패턴(150)을 배치하여 더욱 빛을 균일하게 확산하도록 함으로써 확산판(140)과 광원(130)의 거리를 최소화 할 수 있다.
미세홀(151)은 레이저를 사용하여 0.05mm 내지 1mm의 구경을 갖도록 배치할 수 있으며, 원형, 타원형, 삼각형, 사각형 또는 다각의 홀일 수 있으나 배치 효율성 및 광경로 효율성을 고려하면 원형 또는 타원형의 미세홀(151)이 바람직 하다.
광경로 패턴(150)은 광원(130)과 광원(130)의 거리를 고려하여 광원(130)과의 거리가 멀어질 수록 미세홀(151)의 크기를 증가하여 빛의 균일한 확산성을 더욱 높일 수 있다.
또는 미세홀(151)의 밀도를 조절하여 광원(130)과의 거리가 멀어질수록 더욱 조밀하게 배치하도록 하여 빛의 균일한 확산성을 높일 수 있다.
이와 같이, 광원(130)과의 거리를 고려하여 미세홀(151)의 배치 간격, 배치 밀도, 또는 형상 등을 조절하여 배치할 수 있으며, 광원(130)과의 거리 이외에도 확산판(140)의 두께, 재질등을 고려하여 미세홀(151)의 배치를 조절하면 확산판(140)과 광원(130)의 거리를 최소화 하면서 균일한 광 확산성을 확보할 수 있다.
확산판(140)상에는 광학시트(160)가 배치될 수 있으며 광학시트(160)는 서로 다른 기능을 하도록 구성된 시트일 수 있다. 예를 들어 수직 프리즘시트 및 수평 프리즘 시트 또는 편광판 등의 광학 필름일 수 있다.
광학시트(160) 상에 액정패널(170)이 배치된다. 액정패널(170)은 액정을 포함하는 표시장치로 자체 발광 기능이 없고, 광원(130)에서 발광되는 빛을 매트릭스형태로 배치된 화소별 액정의 방향을 조절하여 빛을 투과하여 영상을 표시한다.
이와 같이 미세홀(151)로 이루어지는 광경로 패턴(150)이 배치된 확산판(140)을 포함하는 표시 장치(100)는 광원(130)에서 발광하는 빛이 광경로 패턴(150)이 배치된 확산판(140)을 투과하면서 표시 장치(100)의 전면으로 균일한 휘도를 갖도록 하고 확산판(140)을 투과한 빛은 광학시트(160) 및 액정패널(170)을 투과하여 표시 장치(100)에 화상을 표현 하되, 화면 얼룩 등이 없는 양질의 화상을 표현 할 수 있다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 확산판의 광경로 패턴의 다양한 구성을 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 2a를 참조하면, 확산판(240)상에 미세홀(251)로 이루어지는 광경로 패턴(250)이 배치되되 광원(230)의 배치를 고려하여 광원(230)과의 거리를 고려하여 미세홀(251)의 지름크기를 달리하여 배치한다.
미세홀(251)의 구경이 큰 경우 미세홀(251)을 투과하는 광의 광량이 증가하므로 광원(230)이 위치한 영역과 복수의 광원(230)의 사이의 휘도는 균일하게 된다. 이로써 광원(230)의 배치를 고려한 확산판(240)은 균일한 휘도를 유지할 수 있게 된다.
도 2b를 참조하여 설명하되 실질적으로 동일하거나 중복되는 요소에 대한 설명은 생략하여 설명하도록 한다.
도 2a에서와 같이 구경을 달리한 미세홀(251)을 확산판(250)상에 배치하는 과정에서 레이저 등을 사용한 공정으로 미세홀(251)을 배치할 수 도 있으나, 도 2b에 도시된바와 같이 광원(230)과의 거리를 고려하여 미세홀(251)의 밀도를 조절할 수도 있다.
광원(230)에서 멀어질수록 확산판(240)상에 미세홀(251)의 간격을 좁게 하여 광경로 패턴(250)을 배치하는 하면, 광원(230)과 인접한 영역과 광원(230)사이의 영역의 휘도를 균일하게 할 수 있다.
미세홀(251)들의 구경을 동일하게 하여 광경로 패턴(250)을 배치하는 경우 구경을 서로 다르게 배치하는 과정보다 공정상 이점이 있다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 일 실시예에 따른 확산판의 광경로 패턴 및 미세홀의 다양한 구성을 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 3a를 참조하면, 확산판(340)은 복수의 미세홀(351)로 이루어지는 광경로 패턴(350)이 배치된다. 광경로 패턴(350)을 이루는 미세홀(351)은 반사판(320)상에 배치된 광원(330)에서 발광되는 빛의 투과 경로를 확보하여 확산판(350)의 균일한 휘도를 유지할 수 있다.
광확산 패턴(350)을 이루는 복수의 미세홀(351)은 광원(330)과의 거리가 멀어질수록 구경을 달리하여 광원(330)과 인접한 영역과의 휘도 차이를 줄일 수 있다.
도 3b를 참조하면, 광확산 패턴(350)을 이루는 복수의 미세홀(351)은 광원(330)과의 거리를 고려하여 광원(330)에서 먼 미세홀(351)을 광원(330) 방향으로 기울이어 배치하도록 한다. 광원(330) 방향으로 기울어진 미세홀(351)은 광의 투과를 더욱 높여 확산판(340)의 광원(330)과 인접한 영역과 먼 영역간의 휘도 차이를 줄일 수 있다.
도 3c를 참조하면, 광확산 패턴(350)을 이루는 복수의 미세홀(351)은 광원(330)과의 거리를 고려하여 광원(330)에서 멀어질 수록 더욱 높은 밀도로 미세홀(351)을 배치하여 확산판(340)의 광원(330)과 인접한 영역과 먼 영역간의 휘도 차이를 줄일 수 있다.
도 3d는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 미세홈으로 이루어지는 광경로 패턴을 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 3d를 참조하면, 확산판(340)은 미세홈(351)로 이루어지는 광경로 패턴(35)을 포함한다. 미세홈(351)은 도 3a 내지 도 3c에서 설명한 미세홈(351)과 실질적으로 동일한 방법으로 배치할 수 있다.
도 3a 내지 도 3c에서 설명한 광경로 패턴(350)은 확산판(340)을 레이저 등을 사용한 공정을 통해 광경로 패턴(350)을 배치할 수 있으며, 도 3d의 광경로 패턴(350)은 물리적인 공정을 통해 형성할 수 있다. 예를 들어 롤러, 핫프레스, tool가공등의 방법이 사용 가능하다.
미세홈(351)은 확산판(340)의 광 투과율을 높이어 광원(330)에서 가까운 영역과 광원(330)에서 먼 영역간의 휘도 차이를 줄이어 균일한 휘도를 가질 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호 범위는 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 표시 장치
110: 커버보텀
120: 반사판
130, 230, 330: 광원
140, 240, 340: 확산판
150, 250, 350: 광경로 패턴
151, 251, 351: 미세홀
352: 미세홈
160: 광학시트
170: 액정패널

Claims (18)

  1. 복수의 광원이 있는 표시 장치에 있어서,
    상기 광원으로부터 발광되는 빛을 확산하는 확산판이 있으며,
    상기 확산판은 빛 확산의 균일성을 높이기 위하여 복수의 미세홀로 이루어진 광경로 패턴을 구비하며,
    상기 복수의 미세홀은 상기 광원에서 먼 미세홀일수록 상기 광원의 중심 축과 상기 미세홀 사이의 각도가 작아지도록 상기 광원 방향으로 더 기울여 배치하는 표시 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 미세홀의 내부는 광 투과율이 높은 재질로 채워져 있는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 광원은 LED 소자인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 광경로 패턴은 상기 확산판의 광 확산효율을 높이도록 상기 광원의 위치, 상기 광원과 상기 확산판의 거리 및 상기 확산판의 두께를 고려한 패턴인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 광경로 패턴을 이루는 상기 복수의 미세홀은 상기 광원에서 멀어질수록 배치 간격이 줄어든 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 광경로 패턴을 이루는 상기 복수의 미세홀은 상기 광원에서 멀어질수록 더욱 지름이 큰 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 미세홀은 0.05mm 내지 1 mm의 구경인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 미세홀은 원형, 타원형, 삼각형, 사각형 및 다각형 중에서 선택된 형태인 것을 특징으로 하는 표시 장치
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 확산판(diffuser plate)을 포함하는 표시 장치에 있어서,
    무라(mura) 현상을 최소화 하도록 상기 확산판에는 복수의 미세홀이 있으며, 광학적 깊이(optical depth) 및 고온 때문에 상기 확산판이 휘는 현상 중 적어도 하나를 고려하여 상기 복수의 미세홀은 특정 패턴으로 구현되며,
    상기 복수의 미세홀은 광원에서 먼 미세홀일수록 상기 광원의 중심 축과 상기 미세홀 사이의 각도가 작아지도록 상기 광원 방향으로 더 기울여 배치하는 표시 장치.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 고온은 직하형 광원 때문에 발생되는 것이며, 상기 광학적 깊이는 상기 직하형 광원의 반사판(reflector)과 상기 확산판 사이의 거리인 표시 장치.
  17. 삭제
  18. 제1 항 또는 제15 항에 있어서,
    상기 미세홀은 빛의 광경로에 따른 입사방향과 출사방향의 구경이 다른 표시 장치.
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