KR20110042566A - 광학 필름 및 그 제조방법 - Google Patents

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KR20110042566A KR1020090099293A KR20090099293A KR20110042566A KR 20110042566 A KR20110042566 A KR 20110042566A KR 1020090099293 A KR1020090099293 A KR 1020090099293A KR 20090099293 A KR20090099293 A KR 20090099293A KR 20110042566 A KR20110042566 A KR 20110042566A
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    • B32B7/12—Interconnection of layers using interposed adhesives or interposed materials with bonding properties

Abstract

실시예에 따른 광학 필름은 베이스 필름; 상기 베이스 필름 상에 형성되며, 형광체를 포함하는 매트릭스 수지층; 및 상기 매트릭스 수지층 상에 2000cp 내지 10000cp의 점성을 가지는 점착성 수지층을 포함한다.
광학 필름

Description

광학 필름 및 그 제조방법{OPTICAL FILM AND METHOD FOR FABRICATING THE SAME}
실시예는 광학 필름 및 그 제조방법에 관한 것이다.
발광 다이오드(LED)는 전기 에너지를 빛으로 변환하는 반도체 소자의 일종이다. 발광 다이오드는 형광등, 백열등 등 기존의 광원에 비해 저소비전력, 반영구적인 수명, 빠른 응답속도, 안전성, 환경친화성의 장점을 가진다. 이에 기존의 광원을 발광 다이오드로 대체하기 위한 많은 연구가 진행되고 있으며, 발광 다이오드는 실내외에서 사용되는 각종 램프, 디스플레이 장치, 전광판, 가로등 등의 라이트 유닛의 광원으로서 사용이 증가되고 있는 추세이다.
한편, 발광 다이오드에서 방출되는 빛의 파장을 변화시켜 원하는 파장의 빛을 방출시키기 위한 많은 연구가 진행되고 있다.
실시예는 새로운 구조를 갖는 광학 필름 및 그 제조방법을 제공한다.
실시예는 두께가 얇고 광 투과율이 향상된 광학 필름 및 그 제조방법을 제공한다.
실시예에 따른 광학 필름은 베이스 필름; 상기 베이스 필름 상에 형성되며, 형광체를 포함하는 매트릭스 수지층; 및 상기 매트릭스 수지층 상에 2000cp 내지 10000cp의 점성을 가지는 점착성 수지층을 포함한다.
실시예에 따른 광학 필름 제조방법은 베이스 필름을 준비하는 단계; 상기 베이스 필름 상에 매트릭스 수지층을 형성하는 단계; 및 상기 매트릭스 수지층 상에 2000cp 내지 10000cp의 점성을 갖는 점착성 수지층을 형성하는 단계를 포함한다.
실시예는 새로운 구조를 갖는 광학 필름 및 그 제조방법을 제공할 수 있다.
실시예는 두께가 얇고 광 투과율이 향상된 광학 필름 및 그 제조방법을 제공할 수 있다.
실시예들의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "위(on)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "위(on)"와 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 층을 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 층의 위 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.
도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들에 따른 광학 필름 및 그 제조방법에 대해 설명한다.
<제1 실시예>
도 1은 제1 실시예에 따른 광학 필름(1)의 단면도이다.
도 1을 참조하면, 상기 광학 필름(1)은 베이스 필름(10), 상기 베이스 필름(10) 상에 매트릭스 수지층(20), 상기 매트릭스 수지층(20) 상에 점착성 수지층(30) 및 상기 점착성 수지층(30) 상에 이형 필름(40)을 포함할 수 있다.
상기 매트릭스 수지층(20)에는 형광체가 포함되며, 상기 형광체는 광원에 의해 방출되는 제1빛에 의해 여기되어, 제2빛을 방출하게 된다.
즉, 상기 광학 필름(1)은 광원에서 방출되는 빛의 파장을 변화시켜 외부로 방출할 수 있는 효과를 가진다.
따라서, 상기 광학 필름(1)은 각종 조명 장치, 백라이트 유닛, 발광 소자, 표시 장치 등의 광원에 적용되어, 다양한 파장을 가지는 빛을 생성하는 데에 사용되거나, 상기 광원의 연색 지수(CRI)를 향상시키는 등의 용도로 사용될 수 있다.
이하, 상기 광학 필름(1)의 구성 요소에 대해 상세히 설명한다.
상기 베이스 필름(10)은 양호한 광 투과성 및 내열성을 가지는 수지 재질로 형성되는 것이 바람직하며, 예를 들어, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene terephthalate : PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(Polyethylene naphthalate : PEN), 아크릴 수지, 폴리카보네이트(Polycarbonate : PC), 폴리스틸렌(Polystyrene : PS), 폴리메틸 메타크릴레이트(Polymethyl methacrylate : PMMA) 등으로 이루어진 군에서 선택적으로 형성될 수 있다.
구체적으로는, 상기 베이스 필름(10)의 재질은 상기 광학 필름(1)의 용도에 따라 선택될 수 있는데, 예를 들어, 높은 광 투과성이 요구되는 경우에는 90% 이상의 광 투과율을 가지는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)를 사용할 수 있다. 또한 내열성, 내화학성이 요구되는 경우에는, 상기 베이스 필름(10)은 폴리카보네이트(Polycarbonate)로 형성될 수 있다. 다만, 상기 베이스 필름(10)의 재질에 대해 한정하지는 않는다.
상기 베이스 필름(10)의 두께는 예를 들어, 10μm 내지 500μm 일 수 있으며, 바람직하게는 20μm 내지 30μm일 수 있다. 10μm 이하의 필름은 취급이 난해하고, 500μm 이상의 필름은 광 투과율이 떨어질 수 있기 때문이다. 다만, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 베이스 필름(10) 상에는 상기 매트릭스 수지층(20)이 형성될 수 있다.
상기 매트릭스 수지층(20)은 양호한 광 투과율, 점도, 경화 온도 등을 가지는 재질로 형성되는 것이 바람직하다. 상기 광학 필름(1)은 고온에서 빛을 방출하 는 광원에 적용될 수 있으므로, 고온에서도 양호한 광 투과율과 점도 및 경도를 유지할 수 있어야 하기 때문이다.
구체적으로는, 상기 매트릭스 수지층(20)은 80% 이상의 광 투과율을 가지며, 120℃ 이하에서 경화되며, 3000cp 이상의 점도를 가져 상기 베이스 필름(10)과의 접착성이 양호한 재질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 매트릭스 수지층(20)은 수지 재질 및 실리콘 재질 중 적어도 하나로 형성될 수 있으며, 바람직하게는 실리콘 수지(Silicone Resin)로 형성될 수 있다.
상기 매트릭스 수지층(20)의 두께는 20μm 내지 500μm 일 수 있으며, 바람직하게는 30μm 내지 50μm 일 수 있다. 이러한 두께 범위의 상기 매트릭스 수지층(20)은, 후술할 형광체, 확산제, 소포제 등이 용이하게 혼합될 수 있고, 빛이 안정적으로 투과될 수 있으며, 상기 베이스 필름(10) 상에 용이하게 도포될 수 있다.
상기 매트릭스 수지층(20)은 형광체를 포함할 수 있다. 상기 형광체는 예를 들어, 액상의 매트릭스 수지층(20)에 혼합되어 교반기를 이용하여 교반함으로써 상기 매트릭스 수지층(20) 내에 포함될 수 있다.
상기 형광체는 광원에 의해 방출되는 제1빛에 의해 여기되어, 제2빛을 방출하며, 예를 들어, 실리케이트(Silicate) 계열, YAG 계열 및 TAG 계열 중 적어도 어느 하나를 사용할 수 있다.
상기 형광체는 광원에서 방출되는 상기 제1빛에 의해 여기되어 황색, 적색, 녹색 및 청색의 빛을 방출하는 황색, 적색, 녹색 및 청색 형광체 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있으나, 상기 형광체의 종류에 대해 한정하지는 않는다.
상기 형광체는 상기 광학 필름(1)이 적용되는 광원에 따라 상이한 종류 및 양이 상기 매트릭스 수지층(20)에 포함될 수 있다.
예를 들어, 상기 광학 필름(1)이 백색 광원에 적용되는 경우, 상기 매트릭스 수지층(20)에는 녹색 및 적색 형광체가 포함될 수 있으며, 상기 매트릭스 수지층(20) 100 중량부에 대해 상기 녹색 형광체 1 내지 60 중량부 및 상기 적색 형광체 1 내지 60 중량부가 포함될 수 있다.
또한, 상기 광학 필름(1)이 청색 광원에 적용되는 경우, 상기 매트릭스 수지층(20)에는 녹색, 황색 및 적색 형광체가 포함될 수 있으며, 상기 매트릭스 수지층(20) 100 중량부에 대해 상기 녹색 형광체 1 내지 60 중량부, 상기 황색 형광체 1 내지 60 중량부 및 상기 적색 형광체 1 내지 60 중량부가 포함될 수 있다.
이와 같이, 상기 매트릭스 수지층(20) 내에 포함되는 상기 형광체의 종류 및 양은 광원의 종류에 따라 변화될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
한편, 상기 매트릭스 수지층(20)에는 확산제, 소포제, 첨가제, 경화제 중 적어도 하나가 더 포함될 수도 있다.
상기 확산제는 상기 매트릭스 수지층(20)에 입사되는 빛을 산란시킴으로써 확산시킬 수 있다. 상기 확산제는 예를 들어, 산화실리콘(SiO2), 산화티타늄(TiO2), 산화아연(ZnO), 황산바륨(BaSO4), 탄산칼슘(CaSO4), 탄산마그네슘(MgCO3), 수산화알루미늄(Al(OH)3), 합성실리카, 글래스비드, 다이아몬드 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정하지는 않는다.
상기 확산제의 입자 크기는 빛의 확산에 적합한 크기로 선택될 수 있으며, 예를 들어 5~7μm의 지름을 가지도록 형성될 수 있다.
상기 소포제(antifoaming agent)는 상기 매트릭스 수지층(20) 내의 기포를 제거함으로써, 상기 광학 필름(1)의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 특히, 상기 매트릭스 수지층(20)을 상기 베이스 필름(10) 상에 스크린 인쇄 방식에 의해 도포할 때 문제가 되는 기포문제를 해결할 수 있다.
상기 소포제는 옥탄올, 시클로헥산올, 에틸렌글리콜 또는 각종 계면활성제 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 경화제는 상기 매트릭스 수지층(20)을 경화시킬 수 있으며, 상기 첨가제는 상기 형광체를 상기 매트릭스 수지층(20) 내에 고르게 분산하기 위해 사용될 수 있다.
상기 매트릭스 수지층(20) 상에는 상기 점착성 수지층(30)이 형성될 수 있다. 상기 점착성 수지층(30)은 양호한 광 투과율, 내열성을 가지며, 특히 뛰어난 점착성을 가지는 수지 재질 또는/및 실리콘 재질로 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 점착성 수지층(30)은 실리콘 수지, 바람직하게는 톨루엔(Toluene)을 포함하는 용제 타입의 실리콘 수지로 형성될 수 있다. 상기 톨루엔을 포함하는 실리콘 수지는 뛰어난 점착성을 가지는 동시에 높은 광 투과율을 가지므로, 상기 광학 필름(1)을 광원 등에 부착하기 위한 별도의 접착부재를 형성할 필요가 없다.
즉, 상기 점착성 수지층(30)을 형성함으로써, 상기 광학 필름(1)의 제조공정 이 간소화될 뿐만 아니라, 상기 광학 필름(1)의 두께가 얇아지고, 이에 따라 상기 광학 필름(1)을 투과하는 빛의 광 손실량도 줄어들 수 있다.
상기 톨루엔을 포함하는 실리콘 수지의 광 투과율은 적어도 90% 이상일 수 있으며, 점성은 2000 내지 10000cp(centipoise)일 수 있다.
한편, 상기 점착성 수지층(30)의 두께는 예를 들어 20μm 내지 100μm 로 형성되는 것이 바람직하다.
이러한 두께의 상기 점착성 수지층(30)은, 광원으로부터 발생되는 열이 상기 매트릭스 수지층(20) 내에 포함된 형광체에 전달되는 것을 완충하는 효과를 하여, 상기 형광체가 열에 의해 열화되는 현상을 감소시킬 수 있다. 특히, 적색 형광체의 경우 열에 취약한 특성을 가지므로, 상기 점착성 수지층(30)에 의한 형광체 보호 효과가 더욱 뚜렷이 나타날 수 있다.
상기 점착성 수지층(30)이 휘발성을 가지는 톨루엔을 포함하는 경우, 상기 매트릭스 수지층(20) 상에 반경화(B-stage) 상태로 형성한 후, 별도의 경화제를 사용하지 않고 전기 오븐, 적외선 건조기 등에 의해 열을 가하여 건조함으로써 경화시킬 수 있다. 다만, 상기 점착성 수지층(30)은 경화제를 첨가하여 경화시킬 수도 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 점착성 수지층(30) 상에는 상기 이형 필름(40)이 형성될 수 있다. 상기 이형 필름(40)은 상기 점착성 수지층(30)이 공기 등에 노출되어 접착력을 상실하는 것을 방지할 수 있다. 상기 광학 필름(1)은 상기 이형 필름(40)을 제거한 후 광원 등에 부착될 수 있다.
상기 이형 필름(40)은 예를 들어, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene terephthalate : PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(Polyethylene naphthalate : PEN), 아크릴 수지, 폴리카보네이트(Polycarbonate : PC), 폴리스틸렌(Polystyrene : PS), 폴리메틸 메타크릴레이트(Polymethyl methacrylate : PMMA) 등으로 이루어진 군에서 선택적으로 형성될 수 있다.
이하, 실시예에 따른 광학 필름(1)의 제조방법에 대해 상세히 설명한다. 다만, 앞에서 설명한 내용과 중복되는 내용에 대해서는 간략히 설명하거나 생략한다.
도 2 내지 도 4는 상기 광학 필름(1)의 제조방법을 설명하는 도면이고, 도 5은 상기 광학 필름(1)의 제조방법을 나타내는 흐름도이다.
도 2를 참조하면, 상기 베이스 필름(10)을 준비하고(도 5의 S101), 준비된 상기 베이스 필름(10) 상에 상기 매트릭스 수지층(20)을 형성한다(도 5의 S102).
상기 베이스 필름(10)은 상기 광학 필름(1)이 적용될 광원의 종류에 따라, 그 재질 및 싸이즈가 선택되어 준비될 수 있다.
상기 베이스 필름(10) 상에는 상기 매트릭스 수지층(20)이 형성될 수 있다.
상기 매트릭스 수지층(20)은 예를 들어, 실리콘 수지 및 형광체 등을 혼합하고 교반하여 액상의 매트릭스 수지물을 형성한 후, 상기 액상의 매트릭스 수지물을 상기 베이스 필름(10) 상에 도포함으로써 형성할 수 있다.
상기 매트릭스 수지층(20)은 예를 들어, 스크린 프린팅 방식, 슬릿 코팅 방식, 롤 코팅 방식 등으로 상기 베이스 필름(10) 상에 도포한 후 경화됨으로써 형성 될 수 있다. 상기 매트릭스 수지층(20)는 전기 오븐, 적외선 건조기 등에 의해 대략 100℃의 온도에서 건조되어 경화되거나, 경화제가 첨가됨으로써 경화될 수 있다.
도 3을 참조하면, 상기 매트릭스 수지층(20) 상에 상기 점착성 수지층(30)을 형성할 수 있다(도 5의 S103)
상기 점착성 수지층(30)은 양호한 광 투과율, 내열성을 가지며, 특히 뛰어난 점착성을 가지는 수지 재질 또는/및 실리콘 재질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 점착성 수지층(30)은 실리콘 수지, 바람직하게는 톨루엔(Toluene)을 포함하는 용제 타입의 실리콘 수지로 형성될 수 있다.
상기 점착성 수지층(30)의 두께는 예를 들어 20μm 내지 100μm 로 형성되는 것이 바람직하다. 이러한 두께의 상기 점착성 수지층(30)은, 광원으로부터 발생되는 열이 상기 매트릭스 수지층(20) 내에 포함된 형광체에 전달되는 것을 완충하는 효과를 하여, 상기 형광체가 열에 의해 열화되는 현상을 감소시킬 수 있다.
상기 점착성 수지층(30)이 휘발성을 가지는 톨루엔을 포함하는 경우에는 상기 매트릭스 수지층(20) 상에 반경화(B-stage) 상태로 형성한 후, 별도의 경화제를 사용하지 않고 전기 오븐, 적외선 건조기 등에 의해 대략 100℃ 정도의 열을 가하여 건조함으로써 경화시킬 수 있다. 다만, 이에 대해 한정하지는 않는다.
실시예에 따른 광학 필름(1)은, 상기 점착성 수지층(30)을 형성함으로써 슬림한 두께 및 향상된 광 투과율을 가지며, 그 제조 공정이 간소화될 수 있다.
도 4를 참조하면, 상기 점착성 수지층(30) 상에 상기 이형 필름(40)을 형성 함으로써(도 5의 S104) 실시예에 따른 광학 필름(1)이 제공될 수 있다.
상기 이형 필름(40)은 상기 점착성 수지층(30)이 외부에 노출되어 점착성을 상실하는 것을 방지할 수 있으며, 상기 광학 필름(1)을 광원 등에 부착할 때에는 상기 이형 필름(40)을 제거할 수 있다.
한편, 상기 광학 필름(1)의 신뢰성을 향상시키기 위해, 1시간 내지 24시간 동안 상기 광학 필름(1)을 50℃ 내지 100℃의 온도로 가열하는 후처리 공정이 실시될 수 있다.
이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
또한, 이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함 되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
도 1은 제1 실시예에 따른 광학 필름의 단면도이다.
도 2 내지 도 4는 제1 실시예에 따른 광학 필름의 제조방법을 설명하는 도면이다.
도 5은 제1 실시예에 따른 광학 필름의 제조방법을 나타내는 흐름도이다.

Claims (18)

  1. 베이스 필름;
    상기 베이스 필름 상에 형성되며, 형광체를 포함하는 매트릭스 수지층; 및
    상기 매트릭스 수지층 상에 2000cp 내지 10000cp의 점성을 가지는 점착성 수지층을 포함하는 광학 필름.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 점착성 수지층은 톨루엔을 포함하는 실리콘 수지로 형성된 광학 필름
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 점착성 수지층은 20μm 내지 100μm의 두께를 갖는 광학 필름.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 점착성 수지층의 광 투과율은 적어도 90%인 광학 필름.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 매트릭스 수지층은 실리콘 수지(Silicone Resin)를 포함하는 광학 필름.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 매트릭스 수지층의 두께는 20μm 내지 500μm인 광학 필름.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 매트릭스 수지층에는 빛을 확산시키는 확산제, 기포를 제거하는 소포제, 상기 형광체를 상기 매트릭스 수지층 내에 고르게 분산시키는 첨가제 및 상기 매트릭스 수지층을 경화시키는 경화제 중 적어도 하나가 포함된 광학 필름.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 형광체는 실리케이트(Silicate) 계열, YAG 계열 및 TAG 계열 중 적어도 어느 하나의 형광체를 포함하는 광학 필름.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 형광체는 광원에서 방출되는 빛에 의해 여기되어 황색, 적색, 녹색 및 청색의 빛을 방출하는 황색, 적색, 녹색 및 청색 형광체 중 적어도 어느 하나를 포함하는 광학 필름.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 매트릭스 수지층이 100 중량부라고 할 때, 상기 매트릭스 수지층 내에는 상기 적색 형광체 1 내지 60 중량부 및 상기 녹색 형광체 1 내지 60 중량부가 포함된 광학 필름.
  11. 제 9항에 있어서,
    상기 매트릭스 수지층이 100 중량부라고 할 때, 상기 매트릭스 수지층 내에는 상기 적색 형광체 1 내지 60 중량부, 상기 녹색 형광체 1 내지 60 중량부 및 상기 황색 형광체 1 내지 60 중량부가 포함된 광학 필름.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 베이스 필름 및 보호 필름은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN), 아크릴 수지, 폴리카보네이트(PC), 폴리스틸렌(PS), 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA) 중 어느 하나로 형성된 광학 필름.
  13. 제 1항에 있어서,
    상기 점착성 수지층 상에 이형 필름을 포함하는 광학 필름.
  14. 베이스 필름을 준비하는 단계;
    상기 베이스 필름 상에 매트릭스 수지층을 형성하는 단계; 및
    상기 매트릭스 수지층 상에 2000cp 내지 10000cp의 점성을 갖는 점착성 수지층을 형성하는 단계를 포함하는 광학 필름 제조방법.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 점착성 수지층은 톨루엔을 포함하는 실리콘 수지로 형성되는 광학 필름 제조방법.
  16. 제 14항에 있어서,
    상기 점착성 수지층은 20μm 내지 100μm의 두께로 형성되는 광학 필름 제조방법.
  17. 제 14항에 있어서,
    상기 점착성 수지층을 형성하는 단계는,
    상기 매트릭스 수지층 상에 반경화 상태의 점착성 수지층을 형성하는 단계; 및
    상기 점착성 수지층에 열을 가하여 건조시키는 단계를 포함하는 광학 필름 제조방법.
  18. 제 14항에 있어서,
    상기 점착성 수지층 상에 이형 필름을 형성하는 단계를 포함하는 광학 필름 제조방법.
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