台湾专利TW201319634A 彩色濾光片及具備其之顯示裝置

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本發明提供一種使用於可達成明亮的彩色顯示以及可達到漂亮的白及黑顯示之3色顯示的顯示裝置之彩色濾光片及具備其之顯示裝置。其係使用於與顯示白與黑之顯示層組合而構成之顯示元件的彩色濾光片，該彩色濾光片僅包含作為著色像素之第1色的第1子像素、及本質為前述第1色之補色之第2色的第2子像素。
公开号:TW201319634A
申请号:TW101135454
申请日:2012-09-27
公开日:2013-05-16
发明作者:Kayo Kinoshita；Yasuhiro Kobashi；Kodai Konno
申请人:Toppan Printing Co Ltd；
IPC主号:G02B5-00

专利说明:
彩色濾光片及具備其之顯示裝置
本發明有關彩色濾光片及具備其之顯示裝置，特別是有關電泳式顯示裝置用彩色濾光片及具備其之電泳式顯示裝置。
近年來，以使用背光(back light)之液晶顯示面板作為影像顯示面板為主流，惟，其對於眼睛的負擔大而不適合於長時間連續觀看的用途。
目前已有提出於一對電極之間具有電泳顯示層之反射式顯示面板來作為對眼睛負擔小的顯示裝置。該電泳式顯示面板係與所印刷的紙面同樣藉由反射光而顯示文字與影像者，所以對於眼睛的負擔小而適合於長時間連續觀看畫面的作業。
現在的電泳式顯示面板在構造上係以黑白顯示為主的雙色顯示為主流，惟已有提出於電泳顯示層上設置由紅、綠、藍之三原色所構成之彩色濾光片來進行多色顯示的顯示裝置(例如，參考專利文獻1)。
然而，雖然說是多色顯示但是並非全色彩，若是於白、黑之外另有一色而合計有三色的顯示，則存在有許多的用途。一旦將上述全色彩的彩色顯示裝置使用於如上所述的用途，則存在有彩色顯示較暗且難以獲得明亮的白顯示的問題。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2003-161964號公報
本發明係鑒於上述情事而完成的發明，目的在於提供一種使用於可達成明亮的彩色顯示以及可達到漂亮的白及黑顯示之顯示裝置之彩色濾光片及具備其之顯示裝置。
為達成上述目的，本發明之第1樣態係提供一種使用於與顯示白與黑之顯示層組合而構成之顯示元件的彩色濾光片，該彩色濾光片僅包含顯示作為著色像素之第1色的第1子像素、及顯示本質為前述第1色之補色之第2色的第2子像素。
彩色濾光片可更包含透明的第3子像素。此外，可建構成1個像素係由前述第1子像素、前述第2子像素及第3子像素所構成者。
此情形下，可建構成相對於前述第1子像素的面積，將前述第2子像素的面積設為0.5~2，將前述第3子像素的面積設為0~7.5。又，可將前述第1子像素設為紅色著色層、將前述第2子像素設為藍色著色層、將前述第3子像素設為透明樹脂層或空隙。
本發明之第2樣態係提供一種顯示裝置，該顯示裝置具備：顯示白及黑的顯示層、及形成在該顯示層上的該彩色濾光片
此一顯示裝置可設為反射式顯示裝置，此外，可將前述顯示層設為電泳顯示層。又，可將前述電泳顯示層設為將含有白色粒子與黑色粒子之微膠囊(microcapsule)分布於樹脂中所獲得的微膠囊層。
依據本發明，能提供一種使用於可達成明亮的彩色顯示以及可達到漂亮的白及黑顯示之三色顯示的顯示裝置之彩色濾光片及具備其之顯示裝置。[實施發明之形態]
以下詳細說明本發明之實施形態。
此外，關於可顯示色數，以下的實施形態僅為一例而不限定於以下的記載事項。
第1圖係顯示具備本發明之一實施形態之彩色濾光片之電泳式顯示裝置的剖面圖。
第1圖顯示之電泳式顯示裝置，係於表面具備有暨定的圖案之像素電極11的基板10上，藉由接著層12形成有電泳顯示層13。像素電極11連接著其個別的切換元件，而能對與透明電極層14之間施加正負的電壓。電泳顯示層13係以黏合劑樹脂來固定已將電泳元件分散於分散液中所獲得分散媒予以封入而得之微膠囊。
於電泳顯示層13上依序積層有透明電極層14、彩色濾光片15、以及保護薄膜16。彩色濾光片15包含具有補色關係的兩色的子像素，例如，將紅色子像素R、藍色子像素C、以及透明子像素T設為一個像素而構成。此情形下，各子像素係與像素電極11的圖案對應而設置。
電泳顯示層13係藉由黏合劑樹脂來固定在微膠囊殼內使電性極性不同的兩種類粒子分散於透明的分散媒中而構成的微膠囊所構成。
作為電性極性不同的兩種類粒子者例如有黑色粒子與白色粒子的組合。關於黑色粒子除了可使用無機碳等無機顏料之外，尚可使用玻璃或樹脂等的微粉末，甚至是此等原料的複合體等。另一方面，關於白色粒子係可使用眾所周知的氧化鈦、氧化矽、氧化鋁、氧化鋅等的白色無機顏料、醋酸乙烯乳化劑等的有機化合物、甚至是此等原料的複合體等。
彩色濾光片15係能以於液晶顯示裝置用的彩色濾光片中進行的方式而藉由對於著色阻劑(resist)膜的光蝕刻而形成，本實施形態中的電泳式顯示裝置所使用之彩色濾光片係形成吸收層，且可藉由將複數的墨水塗敷於該吸收層而形成。吸收層係塗敷包含樹脂之吸收層形成用塗液而形成。
作為吸收層者，係可使用氨酯樹脂、聚酯、丙烯酸樹脂、乙烯醇樹脂等。又，為了提高墨水之溶媒的吸收性，也可使吸收層含有合成氧化矽或氧化鋁等的多孔質物質。吸收層的形成若是進行枚葉處理的話，則可藉由網版印刷法或平版印刷法或旋轉塗敷法，或藉由模所進行的間歇塗工來形成。此外，若是進行藉由滾筒對滾筒(roll to roll)之連續處理的話，則可藉由狹縫塗布法(die coating)、刮刀塗布法(comma coat)、簾塗布法(curtain coat)、凹版塗布法(gravure coat)等通用的塗布技術所進行的吸收層形成。又，經過塗工後的吸收層形成用塗液被乾燥。可利用加熱、送風等來作為乾燥方法。
作為本實施形態之對於彩色濾光片之吸收層的墨水塗布方法，由於未形成用以劃分一個像素之黑矩陣(black matrix)，所以必須以顏色分別塗敷，因此可採用網版印刷法、平版印刷法、噴墨印刷法等。其中從容易對準且生產性也高的觀點，以使用噴墨印刷法對吸收層吐出墨水以形成彩色濾光片的方式較佳。
作為用以形成彩色濾光片15的墨水，係可使用眾所周知之含有著色顏料或著色染料的墨水。如以上所述，彩色濾光片15係僅包含作為著色像素而具有補色關係之兩色子像素者。具有補色關係之兩色不限於紅色與藍綠色，而係有深紅與綠、黃色與藍之組合。只要是透過混色而呈白色之具有補色關係的話，可使用任何顏色的組合。
具有補色關係之兩色子像素各色不一定係由一色的著色層所構成者，也可為顏色不同的複數層的著色層且透過混色而顯示既定顏色者。例如藍綠色子像素C也可由透過混色而顯示藍綠色之綠色著色層與藍色著色層所構成者。
第1圖所示的例子中，彩色濾光片15係由具有補色關係之兩色(紅色子像素R、藍綠色子像素C)、以及透明子像素T所構成，惟，也可不包含透明子像素T而僅為具有補色關係之兩色。透明子像素T可為透明樹脂所構成者，也可為空隙。
於具有補色關係之兩色的子像素中，雖然其子像素內的著色面積率不須為100%，但是必須為20%以上。其理由在於前述子像素內的著色面積率比20%低的情況下不會出色之故。此外，從顯示出漂亮的顏色的觀點，前述子像素內的著色面積率係以30%以上為佳。在此，所謂著色面積率係指於具有補色關係之兩色的子像素中，相對於前述子像素的面積，前述子像素內之已著色的部分的面積的比例。
在此說明，所謂紅色乃指大約622~770nm之波長的可見光，所謂其補色乃指吸收該波長範圍之光而透過該波長範圍之光以外之波長的光，即係藍綠色。
彩色濾光片之一個像素內的子像素的配置係如以下記載之第2A圖及第2B~第4A圖及第4B圖所示方式可設成對角狀的配置、或條帶狀的配置。此情形下，為了防止混色，已著色之子像素彼此係以對角狀的配置為佳。
關於一個像素內所含有的子像素的數目並無限定，已著色為各顏色的子像素之合計的面積(以下稱為子像素的面積)可為相同也可為不同。子像素為紅色、藍綠色、透明的三個顏色時，相對於紅色子像素的面積1，藍綠色子像素的面積以0.5~2為佳。相對於紅色子像素的面積1，若是藍綠色子像素的面積未達0.5，則在白色顯示之際會有紅色感變強的趨勢，一旦超過2，則變成會有在白色顯示之際的明亮度降低的趨勢。又，相對於紅色子像素的面積1，透明子像素的面積以0~7.5為佳，且以1~2更佳。相對於紅色子像素的面積1，當透明子像素的面積超過7.5時，則有色感變淡的趨勢。
各子像素的尺寸為矩形時，通常一邊為50~200μm。
接著，說明第1圖所示電泳式顯示裝置的動作原理。
當電壓施加於像素電極11時，加諸於微膠囊的電場會移動。當像素電極11為正極時，微膠囊內的帶負電的粒子會朝向像素電極11側移動，而帶正電的粒子會朝向透明電極層14側移動。同樣地，像素電極11為負極時，微膠囊內的帶正電的粒子會朝向像素電極11側移動，而帶負電的粒子會朝向透明電極層14側移動。
例如，以黑色粒子帶正電而白色粒子帶負電的方式，一旦將像素電極11設為負極時，則如第1圖所示黑色粒子會朝像素電極11側移動，白色粒子會朝向透明電極層14側移動。此情形下，全部的光會在表面存在白色粒子的微膠囊層反射而透過彩色濾光片15。由於紅色子像素R與藍綠色子像素C具有補色關係，所以透過此等像素的光會相互混合而呈白色光，而與透過透明子像素T的光一起獲得明亮且漂亮的白色影像。
第2A圖及第2B圖係依據以上的動作原理而用以說明本發明之一實施形態之電泳式顯示面板之色顯示的圖。電泳式顯示面板21具有於白黑顯示之電泳顯示層22上配置有具有補色關係之兩色例如包含紅色子像素R與藍綠色子像素C之彩色濾光片23的構成。彩色濾光片23係以四個子像素構成一個像素，剩餘的兩個係由透明子像素T例如由透明樹脂所構成。
第2A圖係顯示將對應電泳顯示層22之一個像素之部分全部以顯示白的情況，第2B圖係顯示在對應電泳顯示層22之一個像素之中，將對應藍綠色子像素的部分顯示黑而將剩餘的部顯示白的情況。
亦即，第2A圖所示的情形，係由於電泳顯示層22對應一個像素的部分全部顯示白，因此透過彩色濾光片23之光的全部在電泳顯示層22反射，並藉由在反射之光之中透過紅色子像素R之光與透過藍綠色子像素C之光混色而顯示白。第2B圖所示的情形，係由於僅對應電泳顯示層22之藍綠色子像素C之部分顯示黑，因此透過彩色濾光片23之光不會在對應電泳顯示層22之藍綠色子像素C的部分反射，而在與剩餘之子像素對應的部分反射，並藉由所反射之光之中透過紅色子像素R之光顯示紅色。當對應電泳顯示層2之一個像素的部分全部設成顯示黑，則透過彩色濾光片23而可被觀察的光不存在，更遑論呈顯示黑。
依據第2A圖及第2B圖所示之電泳式顯示面板21的構成，以兩色的補色關係的子像素顯示一色，剩餘的子像素係藉由透明樹脂所構成，因此可達到顯示明亮的色(例如紅色)及漂亮的白色以及黑色的三色。
第3A圖及第3B圖顯示習知全色彩的電泳式顯示面板31，且顯示在白黑顯示的電泳顯示層32上配置有三原色例如包含紅色子像素R、綠色子像素G、以及藍色子像素B的彩色濾光片33的構成。彩色濾光片33係以四個子像素構成一個像素，剩餘的一個子像素係由透明樹脂或空隙所構成的透明子像素T。
第3A圖係顯示將對應電泳顯示層32之一個像素之部分全部以顯示白的情況，第3B圖係顯示在對應電泳顯示層32之一個像素之中，將對應紅色子像素R的部分顯示白而將對應剩餘的子像素的部分顯示黑的情況。
亦即，第3A圖所示的情形，係由於電泳顯示層32對應一個像素的部分全部顯示白，因此透過彩色濾光片33之光的全部在電泳顯示層32反射，並藉由在反射之光之中透過紅色子像素R之光、透過綠色子像素G之光、以及透過藍色子像素B之光混色而顯示白。第3B圖所示的情形，係由於僅對應電泳顯示層32之紅色子像素R之部分顯示白，因此透過彩色濾光片33之光不會在對應電泳顯示層32之紅色子像素R的部分反射並透過紅色子像素R，不會在與剩餘之子像素對應的部分反射而係顯示紅色。
將第3A圖及第3B圖顯示的電泳式顯示面板31與第2A圖及第2B圖顯示的電泳式顯示面板21比較時，雖然電泳顯示面板32與電泳顯示面板22為相同的構成，但是，由於彩色濾光片33包含有三個著色子像素，因此比起彩色濾光片23用以獲得補色效果的子像素較多，而白的子像素(透明樹脂層)的數目較少，所以彩色濾光片33著色影像較暗且無法獲得明亮的白的影像。
第4A圖及第4B圖係用以比較而與本發明同樣地顯示白、黑及一個顏色的著色之三個顏色顯示的電泳式顯示面板41，並顯示於白黑顯示之電泳顯示層42上配置一色例如作為子像素之包含紅色子像素R的彩色濾光片43的構成。彩色濾光片43係以四個子像素構成一個像素，剩餘的三個子像素係由透明樹脂或空隙所構成的透明子像素T。
第4A圖係顯示將對應電泳顯示層42之一個像素之部分全部以顯示白的情況，第4B圖係顯示在對應電泳顯示層42之一個像素之中，將對應紅色子像素R的部分顯示黑而將對應剩餘的三個透明子像素T的部分顯示白的情況。
亦即，第4A圖所示的情形，係由於電泳顯示層43對應一個像素的部分全部顯示白，因此透過彩色濾光片43之光的全部在電泳顯示層42反射，並藉由在反射之光之中透過紅色子像素R之光而顯示紅色。第4B圖所示的情形，係由於僅對應電泳顯示層42之紅色子像素R之部分顯示黑，因此透過彩色濾光片43之光不會在對應電泳顯示層42之紅色子像素R的部分反射，乃是在與剩餘之子像素對應的部分反射而原原本本地透過由透明樹脂或空隙所構成的透明子像素T而顯示白色。
依據第4A圖及第4B圖所示之電泳式顯示面板41的構成，於第4B圖中使其顯示白色時，僅使三個透明子像素T藉由透過的光而顯示白色，因此，雖然明亮但是由於在紅色子像素R的表面的反射而變得顯示桃紅色了。此外，於顯示白色時，不得不使與紅色子像素R對應的電泳顯示層的部分顯示黑色，且由於紅色子像素R呈黑色的斑點顯示而使顯示面粗糙化了。
以下說明本發明之實施例與比較例並具體地說明本發明的功效。實施例1
製作了第1圖所示的構這之電泳式顯示面板。
將表面以聚乙烯樹脂所被覆而得之平均粒徑3μm的氧化鈦粉末(白色粒子)與利用氯化烷基三甲基氨來表面處理而獲得之平均粒徑4μm的碳黑粉末(黑色粒子)分散於四氯乙烯而獲得分散液。此情形下白色粒子帶負電，黑色粒子帶正電。
將該分散液予以O/W乳化，並藉由明膠-阿拉伯膠所組成的複合暨凝聚法而形成微膠囊，並將前述分散液封入微膠囊中。將如此進行所獲得的微膠囊予以篩分使平均粒徑為60μm、50~70μm之粒徑之微膠囊的比率為50%以上的方式整理粒徑。
接著，調製了固形份量質量40%的微膠囊的水分散液。該水分散液、固形份量質量40%的氨酯類黏合劑(CP-7050、大日本墨水股份有限公司製)、界面活性劑、增黏劑、及純水混合而製作了電泳層形成用塗液。將此塗液塗布於表面形成有ITO所構成之像素電極11之例如玻璃所構成之基板10上而形成電泳顯示層13。
於該電泳顯示層13上形成由ITO所構成的透明導電層14，並使用簾塗布機於其上進行連續塗敷聚酯樹脂類之吸收液NS-141LX(高松油脂股份有限公司)而形成平均膜厚10μm的吸收層。
藉由噴墨法對該吸收層對每一子像素進行分色印刷以形成彩色濾光片15。此時進行對準而於與像素電極11對應的位置形成子像素。彩色濾光片15如第2A圖及第2B圖所示，一個像素均係將矩形的紅色子像素R與藍綠色子像素C、以及兩個透明子像素T配置成對角狀者。
最後，於彩色濾光片15上形成保護薄膜16而完成電泳式顯示裝置。
測定了如以上所述方式進行而製成之電泳式顯示裝置之顯示面的反射率與a＊及b＊。反射率之測定係使用分光色差計作為測定裝置，並在D65光源、2度視差的條件下進行。又，a＊及b＊的測定係使用分光色差計作為測定裝置，並在D65光源、2度視差的條件下進行。
其結果，顯示白色之反射率為30.3%，僅與藍綠色子像素對應之電泳顯示層的部分設為黑色之顯示紅色的反射率為17.2%，均可獲得高的值。
又，顯示白色之a＊為-4.1，b＊為-1.1，為漂亮的顯示白色。實施例2
除了將實施例1之一個像素均設成將矩形的藍色子像素與黃色子像素、以及兩個透明子像素配置成對角狀者以外，乃與實施例1相同而完成了電泳式顯示裝置。
如以上所述方式進行而製成之電泳式顯示裝置之顯示面的反射率與a＊及b＊的測定係與實施例1同樣地進行。
其結果，顯示白色之反射率為30.1%，僅與黃色子像素對應之電泳顯示層的部分設為黑色之顯示藍色的反射率為16.1%，均可獲得高的值。
又，顯示白色之a＊為-4.3，b＊為-1.2，為漂亮的顯示白色。實施例3
除了將實施例1之一個像素均設成將矩形的綠色子像素與深紅色子像素、以及兩個透明子像素配置成對角狀者以外，乃與實施例1相同而完成了電泳式顯示裝置。
如以上所述方式進行而製成之電泳式顯示裝置之顯示面的反射率與a＊及b＊的測定係與實施例1同樣地進行。
其結果，顯示白色之反射率為31.5%，僅與深紅色子像素對應之電泳顯示層的部分設為黑色之顯示綠色的反射率為18.2%，均可獲得高的值。
又，顯示白色之a＊為-4.4，b＊為-1.0，為漂亮的顯示白色。比較例1
除了使用如第3A圖及第3B圖所示由紅色子像素R、綠色子像素G、藍色子像素B、透明子像素T構成全色彩之顯示裝置用者作為彩色濾光片之外，乃與實施例同樣地製成電泳式顯示裝置。
與實施例同樣地對該電泳式顯示裝置測定了反射率、a＊及b＊。其結果顯示白色之反射率為15.4%，顯示紅色之反射率為4.7%，顯示藍色之反射率為4.6，顯示綠之反射率為5.8，與實施例1~3相比較，均為較低的值。
又，顯示白色之a＊為-4.2，b＊為-1.1。比較例2
除了使用如第4A圖及第4B圖所示由紅色子像素R、三個透明子像素T構成單色顯示裝置用者作為彩色濾光片之外，乃與實施例同樣地製成電泳式顯示裝置。
針對此電泳式顯示裝置，與實施例同樣地測定了反射率、a＊及b＊。其結果顯示白色之反射率高達25.5%，惟，a＊為1.5，b＊為1.9而此雙方的值均較實施例1還高，顯示白色時呈帶有紅色的白色。又，與紅色子像素R對應的電泳顯示層的部分顯示黑色，因此，可看出顯示面變得粗糙。
如以上說明，實施例1至3之電泳式顯示裝置的反射率在顯示白色、顯示紅色、顯示藍色、顯示綠色之其中任何情形下均較比較例1之全色彩的電泳式顯示裝置的反射率還高，由顯示白色之a＊及b＊之值來看，與比較例2之全色彩的電泳式顯示裝置相比較，係顯示漂亮的顯示白色。此外，在比較例2之單色的電泳式顯示裝置中顯示白色時可看到的顯示面的混雜，在實施例1至3之電泳式顯示裝置中已見不到。
以上說明了將電泳式顯示裝置作為顯示裝置，惟，本發明不限於此，係可應用於各式各樣的顯示裝置。亦即，不限於反射式顯示裝置而也可應用於透過式顯示裝置。可舉例以液晶顯示裝置作為透過式顯示裝置，而可舉例以液晶顯示裝置、電子紙作為反射式顯示裝置。關於電子紙乃有電泳式顯示裝置、扭轉球式顯示裝置、粉體移動式顯示裝置。又，關於電泳式顯示裝置乃有微膠囊式顯示裝置、微杯式顯示裝置。
該等顯示裝置之中，在應用於微膠囊式顯示裝置時，可獲得特別明亮的白色顯示，且可獲得消耗電力少的好處。
10‧‧‧基板
11‧‧‧像素電極
12‧‧‧接著層
13、22、32、42‧‧‧電泳顯示層
14‧‧‧透明電極層
15、23、33、43‧‧‧彩色濾光片
16‧‧‧保護薄膜
21、31、41‧‧‧電泳式顯示面板
第1圖係顯示具備本發明之一實施形態之彩色濾光片之電泳式顯示裝置的剖面圖。
第2A圖係用以說明本發明之一實施形態之電泳式顯示面板之色顯示的圖。
第2B圖係用以說明本發明之一實施形態之電泳式顯示面板之色顯示的圖。
第3A圖係用以說明習知全色彩(full color)方式之電泳式顯示面板之色顯示的圖。
第3B圖係用以說明習知全色彩方式之電泳式顯示面板之色顯示的圖。
第4A圖係用以說明習知單色方式之電泳式顯示面板之色顯示的圖。
第4B圖係用以說明習知單色方式之電泳式顯示面板之色顯示的圖。
21‧‧‧電泳式顯示面板
22‧‧‧電泳顯示層
23‧‧‧彩色濾光片

权利要求:
Claims (9)
[1] 一種彩色濾光片，係使用於與顯示白及黑之顯示層組合而構成之顯示元件者，其特徵在於：僅包含顯示作為著色像素之第1色的第1子像素、及顯示為前述第1色之補色之第2色的第2子像素。
[2] 如申請專利範圍第1項所述之彩色濾光片，其更包含透明的第3子像素。
[3] 如申請專利範圍第2項所述之彩色濾光片，其中，一個像素係由前述第1子像素、前述第2子像素、以及第3子像素所構成。
[4] 如申請專利範圍第3項所述之彩色濾光片，其中，相對於前述第1子像素的面積1，前述第2子像素的面積為0.5~2，前述第3子像素的面積為0~7.5。
[5] 如申請專利範圍第4項所述之彩色濾光片，其中，前述第1子像素係紅色著色層，前述第2子像素係藍綠色著色層，前述第3子像素係透明樹脂層或空隙。
[6] 一種顯示裝置，其特徵在於具備：顯示白及黑之顯示層；及形成在該顯示層上之申請專利範圍第1至5項中任一項所述之彩色濾光片。
[7] 如申請專利範圍第6項所述之顯示裝置，其係反射式顯示裝置。
[8] 如申請專利範圍第7項所述之顯示裝置，其中，前述顯示層係電泳顯示層。
[9] 如申請專利範圍第8項所述之顯示裝置，其中，前述電泳顯示層係將含有白色粒子與黑色粒子之微膠囊分散於樹脂中所獲得之微膠囊層。

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法律状态:
2020-08-21| MM4A| Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees|

优先权:

申请号 | 申请日 | 专利标题

JP2011216675A|JP5957837B2|2011-09-30|2011-09-30|カラーフィルタ及びそれを備える反射型表示装置|

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