KR102574984B1 - 열 차단성 및 시인성을 확보한 윈도우용 열 차단 판 - Google Patents

열 차단성 및 시인성을 확보한 윈도우용 열 차단 판 Download PDF

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Abstract

본 발명은 금속 산화물층 및 티타늄 화합물층을 교대로 3개층 이상 적층한 구조로 형성된 제1 열차단층 및 상기 제1 열차단층의 하단에 형성된 제1 기재층으로 구성된다.

Description

열 차단성 및 시인성을 확보한 윈도우용 열 차단 판 {THERMAL BLOCKING PLATE FOR WINDOWS WITH THERMAL BLOCKING AND VISIBILITY CHARACTERISTICS}
본 발명은 자동차, 건물 등의 윈도우에 접착되어 자동차에 흡수되는 열을 차단하는 동시에 시인성을 확보하는 윈도우용 열 차단 판에 관한 것이다.
기존의 단열필름의 경우, 금속 박막을 이용한 제품은 가시광선의 투과율(VLT)이 낮거나 적외선 차단 효과가 떨어지는 문제가 있었고, ITO, AZO, SnO2 등 금속 산화막을 Ag 등의 금속 박막의 상단 및 하단에 코팅하는 금속 산화물층/금속막/금속 산화물층(Oxide/Metal/Oxide, OMO) 형태의 다층박막은 가시광선의 투과율(VLT)을 높이면서 적외선 차단 효과를 높일 수 있었으나, 적외선을 차단하는 Ag 등의 금속 박막층의 부식으로 인한 황변(Discoloration) 문제 및 가시광선의 투과율(VLT)을 높이기 위하여 얇은 박판의 금속 박막을 사용한 결과, 상기 금속 박막의 응집(Agglomeration)을 막기 위하여 Pd, Pt등의 다른 고가의 금속과의 합금을 형성하여야 하여 제조비가 상승하는 문제가 있었다.
대한민국 등록특허 제10-1504481호 (명칭: 윈도우 필름, 등록일: 2015.03.16.) 대한민국 공개특허 제10-2018-0032919호 (명칭: 색상조절이 가능한 윈도우용 열차단 필름, 공개일: 2018.04.02.)
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은, Ag 등의 고 전도성 금속 박막을 대체하여 저 전도성의 열 차단 박막을 적용한 윈도우용 열 차단 판 제작에 그 목적이 있다.
본 발명의 기술적 과제는 이상에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제는 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 열 차단성 및 시인성을 확보한 윈도우용 열 차단 판은 금속 산화물층 및 티타늄 화합물층을 교대로 3개층 이상 적층한 구조로 형성된 제1 열차단층 및 상기 제1 열차단층의 하단에 형성된 제1 기재층을 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 제1 열차단층의 상단에 형성된 표면층, 상기 제1 기재층의 하단에 형성된 자외선 차단층 및 상기 자외선 차단층의 하단에 형성된 판 접착층을 더 포함하고, 상기 제1 열차단층은, 하단으로부터 금속 산화물층, 티타늄 화합물층 및 금속 산화물층의 순서로 3개층을 적층한 구조로 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 제1 열차단층의 상단에 형성된 표면층, 상기 제1 기재층의 하단에 형성된 자외선 차단층 및 상기 자외선 차단층의 하단에 형성된 판 접착층을 더 포함하고, 상기 제1 열차단층은, 하단으로부터 금속 산화물층, 티타늄 화합물층, 금속 산화물층, 티타늄 화합물층 및 금속 산화물층의 순서로 5개층을 적층한 구조로 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 제1 열차단층의 상단에 형성된 표면층, 상기 제1 기재층의 하단에 형성된 제2 열차단층, 상기 제2 열차단층의 하단에 형성된 자외선 차단층 및 상기 자외선 차단층의 하단에 형성된 판 접착층을 더 포함하고, 상기 제1 열차단층 및 제2 열차단층은, 하단으로부터 금속 산화물층, 티타늄 화합물층 및 금속 산화물층의 순서로 3개층을 적층한 구조로 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 제1 열차단층의 상단에 형성된 박막접착층, 상기 박막접착층의 상단에 형성된 제2 열차단층, 상기 제2 열차단층의 상단에 형성된 제2 기재층, 상기 제1 기재층의 하단에 형성된 자외선 차단층 및 상기 자외선 차단층의 하단에 형성된 판 접착층을 더 포함하고, 상기 제1 열차단층 및 제2 열차단층은, 하단으로부터 금속 산화물층, 티타늄 화합물층 및 금속 산화물층의 순서로 3개층을 적층한 구조로 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 금속 산화물층은, Nb2OX, ITO, V2O5 또는 WOX 로 이루어진 군으로부터 선택되는 금속 산화물로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 티타늄 화합물층은, TiN, TiCN, TiON 및 TiC로 이루어진 군으로부터 선택되는 티타늄 화합물로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 제1 기재층은 고분자(Polymer) 또는 유리기재로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 제2 기재층은 고분자(Polymer) 또는 유리기재로 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 열 차단성 및 시인성을 확보한 윈도우용 열 차단 판은, 기존의 열 차단 필름에 포함된 Ag 등의 금속 박막을 대체해서 질화 티타늄 또는 탄화 티타늄 박막을 사용하여 장기간 사용 시에도 우수한 내식성을 구현할 수 있다. 또한 잉크를 사용하지 않고서도 금속 산화막을 사용하여 윈도우용 열 차단 판 상에 다양한 색상을 구현할 수 있다. 이울러, 라이다 센서(LiDar Sensor) 등을 활용한 자율주행 자동차에서 전파 수신 방해 가능성이 있는 Ag 등의 전기 전도도가 높은 금속을 사용하지 않고 전기 전도도가 상대적으로 낮은 소재를 사용하여 전파 수신 방해 가능성을 낮췄으며, 적층 구조의 단순화를 통하여 가격 및 품질 경쟁력을 확보할 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 열차단층 및 제1 기재층의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막을 통과하는 굴절률과 두께에 관계되는 위상차에 따른 투과율 및 반사율의 도출 과정을 기재한 수식이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 티타늄 화합물층에 대한 흡수율의 산출 과정을 기재한 수식이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 티타늄 화합물층이 단일 막으로 존재 시 티타늄 화합물층의 두께에 따른 적외선 및 가시광선 파장 빛의 투과율을 시뮬레이션(Simulation)한 그래프(Graph)이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 단일 열차단층(3개층 구조) 및 단일 기재층을 포함한 열 차단 판의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 열차단층이 하단으로부터 금속 산화물층, 티타늄 화합물층 및 금속 산화물층의 순서로 3개층을 적층한 구조로 형성 시 적외선 및 가시광선 파장 빛의 투과율을 시뮬레이션한 그래프이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 단일 열차단층(5개층 구조) 및 단일 기재층을 포함한 열 차단 판의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 열차단층이 하단으로부터 금속 산화물층, 티타늄 화합물층, 금속 산화물층, 티타늄 화합물층 및 금속 산화물층의 순서로 5개층을 적층한 구조로 형성 시 적외선 및 가시광선 파장 빛의 투과율을 시뮬레이션한 그래프이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 열차단층(3개층 구조) 및 단일 기재층을 포함한 열 차단 판의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 열차단층(3개층 구조) 및 이중 기재층을 포함한 열 차단 판의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
실시예를 설명함에 있어서 본 발명이 속하는 기술 분야에 익히 알려져 있고 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 요지를 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.
마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다. 또한, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다. 각 도면에서 동일한 또는 대응하는 구성요소에는 동일한 참조 번호를 부여하였다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 열차단층 및 제1 기재층의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 열 차단성 및 시인성을 확보한 윈도우용 열 차단 판(미도시)은 금속 산화물층(110) 및 티타늄 화합물층(120)을 교대로 3개층 이상 적층한 구조로 형성된 제1 열차단층(100) 및 상기 제1 열차단층(100)의 하단에 형성된 제1 기재층(200)을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 티타늄 화합물층(120)은, TiN, TiCN, TiON 및 TiC로 이루어진 군으로부터 선택되는 티타늄 화합물로 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 금속 산화물층(110)은, Nb2OX, ITO, V2O5 또는 WOX 로 이루어진 군으로부터 선택되는 금속 산화물로 이루어질 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 금속 산화물층(110)의 두께는 1㎚ 이상 250㎚ 이하의 범위에서 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 제1 기재층(200)은 고분자(Polymer) 또는 유리기재로 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 제2 기재층(250)은 고분자(Polymer) 또는 유리기재로 이루어질 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막을 통과하는 굴절률과 두께에 관계되는 위상차에 따른 투과율 및 반사율의 도출 과정을 기재한 수식이다.
도 2를 참조하면 효과적인 광학 설계를 하기 위하여, 박막을 통과하는 굴절률과 두께에 관계하는 위상차에 따른 투과율 및 반사율을 2X2 행렬식을 통하여 산출할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 티타늄 화합물층에 대한 흡수율의 산출 과정을 기재한 수식이다.
도 3을 참조하면 효과적인 단열 효과를 위한 티타늄 화합물층(120)의 두께를 계산식에 의하여 산출할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 티타늄 화합물층이 단일 막으로 존재 시 티타늄 화합물층의 두께에 따른 적외선 및 가시광선 파장 빛의 투과율을 시뮬레이션(Simulation)한 그래프(Graph)이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 티타늄 화합물층(120)의 두께는 1㎚ 이상 200㎚ 이하의 범위에서 형성될 수 있다. 도 2 및 도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따르면 TiN (n: 1.25, k: 2.10)으로 이루어진 티타늄 화합물층(120)의 단일 막으로 상기 제1 열차단층(100)이 형성될 때는 광학 시뮬레이션(Simulation) 결과와 같이 적외선 차단 효과는 상기 티타늄 화합물층(120)의 두께가 증가할수록 향상되나 가시광선 파장 범위의 투과율(VLT)이 감소할 수 있다. 따라서, 상기 티타늄 화합물층(120)의 두께가 200nm를 초과하게 되면, 가시광선 파장 범위의 투과율(VLT)이 급격히 감소하여 열 차단 판으로 사용되기 어려울 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 단일 열차단층(3개층 구조) 및 단일 기재층을 포함한 열 차단 판의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 단일 열차단층(3개층 구조) 및 단일 기재층을 포함한 열 차단 판(10)은 상기 제1 열차단층(100)의 상단에 형성된 표면층(300), 상기 제1 기재층(200)의 하단에 형성된 자외선 차단층(400) 및 상기 자외선 차단층(400)의 하단에 형성된 판 접착층(500)을 더 포함하고, 상기 제1 열차단층(100)은, 하단으로부터 금속 산화물층(110), 티타늄 화합물층(120) 및 금속 산화물층(110)의 순서로 3개층을 적층한 구조로 형성될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 열차단층이 하단으로부터 금속 산화물층, 티타늄 화합물층 및 금속 산화물층의 순서로 3개층을 적층한 구조로 형성 시 적외선 및 가시광선 파장 빛의 투과율을 시뮬레이션한 그래프이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따르면 질화 티타늄인 TiN과 금속 산화물인 Nb Oxide가 OTO(Oxide-TiN-Oxide) 3개층 적층 구조를 형성할 때는 가시광선 파장 범위에서 빛의 투과율이 증가할 수 있다. 따라서 가시광선 투과율의 저하 때문에 두께 증가에 제한이 있었던 TiN의 두께를 증가시킬 수 있고 이에 따라 단열효과를 증가시킬 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 단일 열차단층(5개층 구조) 및 단일 기재층을 포함한 열 차단 판의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7을 참조하면 단일 열차단층(5개층 구조) 및 단일 기재층을 포함한 열 차단 판(20)은 상기 제1 열차단층(100)의 상단에 형성된 표면층(300), 상기 제1 기재층(200)의 하단에 형성된 자외선 차단층(400) 및 상기 자외선 차단층(400)의 하단에 형성된 판 접착층(500)을 더 포함하고, 상기 제1 열차단층(100)은, 하단으로부터 금속 산화물층(110), 티타늄 화합물층(120), 금속 산화물층(110), 티타늄 화합물층(120) 및 금속 산화물층(110)의 순서로 5개층을 적층한 구조로 형성될 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 열차단층이 하단으로부터 금속 산화물층, 티타늄 화합물층, 금속 산화물층, 티타늄 화합물층 및 금속 산화물층의 순서로 5개층을 적층한 구조로 형성 시 적외선 및 가시광선 파장 빛의 투과율을 시뮬레이션한 그래프이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따르면 질화 티타늄인 TiN과 금속 산화물인 Nb Oxide를 적층하여 OTOTO의 5개층 적층 구조를 형성할 때는 단열효과가 더욱 증가한 판을 제작할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 열차단층(3개층 구조) 및 단일 기재층을 포함한 열 차단 판의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 9를 참조하면 이중 열차단층(3개층 구조) 및 단일 기재층을 포함한 열 차단 판(30)은 상기 제1 열차단층(100)의 상단에 형성된 표면층(300), 상기 제1 기재층(200)의 하단에 형성된 제2 열차단층(150), 상기 제2 열차단층(150)의 하단에 형성된 자외선 차단층(400) 및 상기 자외선 차단층(400)의 하단에 형성된 판 접착층(500)을 더 포함하고, 상기 제1 열차단층(100) 및 제2 열차단층(150)은, 하단으로부터 금속 산화물층(110), 티타늄 화합물층(120) 및 금속 산화물층(110)의 순서로 3개층을 적층한 구조로 형성될 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 열차단층(3개층 구조) 및 이중 기재층을 포함한 열 차단 판의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 10을 참조하면 이중 열차단층(3개층 구조) 및 이중 기재층을 포함한 열 차단 판(40)은 상기 제1 열차단층(100)의 상단에 형성된 박막 접착층(600), 상기 박막 접착층(600)의 상단에 형성된 제2 열차단층(150), 상기 제2 열차단층(150)의 상단에 형성된 제2 기재층(250), 상기 제1 기재층(200)의 하단에 형성된 자외선 차단층(400) 및 상기 자외선 차단층(400)의 하단에 형성된 판 접착층(500)을 더 포함하고, 상기 제1 열차단층(100) 및 제2 열차단층(150)은, 하단으로부터 금속 산화물층(110), 티타늄 화합물층(120) 및 금속 산화물층(110)의 순서로 3개층을 적층한 구조로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 열 차단성 및 시인성을 확보한 윈도우용 열 차단 판은 상기 티타늄 화합물층(120)의 저항률을 높여서 전파수신방해를 감소시킬 수 있다. 상기 티타늄 화합물층(120)을 형성하는 장비인 스퍼터(Sputter)의 가스유량 (N2/Ar)의 비율, 스퍼터 출력(Power), 진공압력 및 증착 온도 조건에 따라 저항률이 100MΩcm 이상인 티타늄 화합물층(120)을 형성할 수 있다. 이에 따라 상기 티타늄 화합물층(120)의 두께를 200nm로 형성하여도 표면저항 1,000Ω/sq이상의 저항률을 얻을 수 있어 기존 업체가 사용하는 Ag합금을 이용한 열차단층의 구조인 금속 산화물층/금속층/금속 산화물층(Oxide/Metal/Oxide, OMO)의 구조와 비교 시 전파수신방해를 큰 수준으로 감소시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 열 차단성 및 시인성을 확보한 윈도우용 열 차단 판은, 기존의 열 차단 필름에 포함된 Ag 등의 금속 박막을 대체해서 질화 티타늄 또는 탄화 티타늄 박막을 사용하여 장기간 사용 시에도 우수한 내식성을 구현할 수 있다. 또한 잉크를 사용하지 않고서도 금속 산화막을 사용하여 윈도우용 열 차단 판 상에 다양한 색상을 구현할 수 있다. 이울러, 라이다 센서(LiDar Sensor) 등을 활용한 자율주행 자동차에서 전파 수신 방해 가능성이 있는 Ag 등의 전기 전도도가 높은 금속을 사용하지 않고 전기 전도도가 상대적으로 낮은 소재를 사용하여 전파 수신 방해 가능성을 낮췄으며, 적층 구조의 단순화를 통하여 가격 및 품질 경쟁력을 확보할 수 있다.
한편, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
100 : 제1 열차단층
110 : 금속 산화물층
120 : 티타늄 화합물층
150 : 제2 열차단층
200 : 제1 기재층
250 : 제2 기재층
300 : 표면층
400 : 자외선 차단층
500 : 판 접착층
600 : 박막 접착층
10 : 단일 열차단층(3개층 구조) 및 단일 기재층을 포함한 열 차단 판
20 : 단일 열차단층(5개층 구조) 및 단일 기재층을 포함한 열 차단 판
30 : 이중 열차단층(3개층 구조) 및 단일 기재층을 포함한 열 차단 판
40 : 이중 열차단층(3개층 구조) 및 이중 기재층을 포함한 열 차단 판

Claims (9)

  1. 금속 산화물층 및 티타늄 화합물층을 교대로 3개층 이상 적층한 구조로 형성된 제1 열차단층; 및
    상기 제1 열차단층의 하단에 형성된 제1 기재층;을 포함하고,
    상기 제1 열차단층의 상단에 형성된 표면층;
    상기 제1 기재층의 하단에 형성된 제2 열차단층;
    상기 제2 열차단층의 하단에 형성된 자외선 차단층; 및
    상기 자외선 차단층의 하단에 형성된 판 접착층;을 더 포함하고,
    상기 제1 열차단층 및 제2 열차단층은,
    하단으로부터 금속 산화물층, 티타늄 화합물층 및 금속 산화물층의 순서로 3개층을 적층한 구조로 형성되는 것을 특징으로 하는 열 차단성 및 시인성을 확보한 윈도우용 열 차단 판.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 금속 산화물층 및 티타늄 화합물층을 교대로 3개층 이상 적층한 구조로 형성된 제1 열차단층; 및
    상기 제1 열차단층의 하단에 형성된 제1 기재층;을 포함하고,
    상기 제1 열차단층의 상단에 형성된 박막접착층;
    상기 박막접착층의 상단에 형성된 제2 열차단층;
    상기 제2 열차단층의 상단에 형성된 제2 기재층;
    상기 제1 기재층의 하단에 형성된 자외선 차단층; 및
    상기 자외선 차단층의 하단에 형성된 판 접착층;을 더 포함하고,
    상기 제1 열차단층 및 제2 열차단층은,
    하단으로부터 금속 산화물층, 티타늄 화합물층 및 금속 산화물층의 순서로 3개층을 적층한 구조로 형성된 것을 특징으로 하는 열 차단성 및 시인성을 확보한 윈도우용 열 차단 판.
  6. 제1항 또는 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속 산화물층은,
    Nb2OX, ITO, V2O5 또는 WOX 로 이루어진 군으로부터 선택되는 금속 산화물로 이루어진 것을 특징으로 하는 열 차단성 및 시인성을 확보한 윈도우용 열 차단 판.
  7. 제1항 또는 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 티타늄 화합물층은,
    TiN, TiCN, TiON 및 TiC로 이루어진 군으로부터 선택되는 티타늄 화합물로 이루어진 것을 특징으로 하는 열 차단성 및 시인성을 확보한 윈도우용 열 차단 판.
  8. 제1항 또는 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 기재층은 고분자(Polymer) 또는 유리기재로 이루어진 것을 특징으로 하는 열 차단성 및 시인성을 확보한 윈도우용 열 차단 판.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 제2 기재층은 고분자(Polymer) 또는 유리기재로 이루어진 것을 특징으로 하는 열 차단성 및 시인성을 확보한 윈도우용 열 차단 판.
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