JP4977971B2 - カラーフィルタ用感光性樹脂組成物およびカラーフィルタの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ダイコーターにより基材上に塗布した際、塗布ムラやスジが発生しないカラーフィルタ用感光性樹脂組成物およびそれを用いたカラーフィルタの製造方法に関するものである。

従来より、カラーフィルタにおける着色層や保護層等は、フォトリソグラフィー法により製造されており、このフォトリソグラフィー法では、カラーフィルタ用感光性樹脂組成物（以下、単に感光性樹脂組成物と略称する場合がある。）を基材上に塗布する塗布工程が行われる。このような塗布工程では、様々な塗布方法が用いられるが、例えばダイコーターにより塗布するダイコート法を挙げることができる。このダイコート法による塗布方法は、ダイコーターに備えられたダイヘッドが基材上を基材に対して平行に移動しながら、上記ダイヘッドのスリットから上記感光性樹脂組成物を吐出させることにより基材上に塗布する方法である。

しかしながら、このようなダイコート法を用いた場合、塗布開始時にダイヘッドのリップ部に形成する感光性樹脂組成物の液滴を基材上に接触させた後、ダイヘッドを移動させて塗布するため、上記液滴の量が多いと塗布開始部には感光性樹脂組成物の液溜まりが上記基材上に生じてしまうため、膜厚制御が難しくなるなどの問題が生じる。そのため、塗布開始時にダイヘッドのリップ部に形成する感光性樹脂組成物の液滴の量を少なくする方法が用いられているが、液滴の量が少ないために上記液滴同士がダイヘッドのリップ部上でつながりにくくなり、上記基材上に上記感光性樹脂組成物を塗布した際、塗布ムラやスジが発生するといった問題が生じた。

なお、特許文献１では、基材上にムラのない感光性樹脂組成物の膜を形成するために、基材に対する接触角が５０°以下となるような感光性樹脂組成物を基材上に塗布する方法が提案されている。しかしながら、この方法は、基材を裏面から吸引式のホルダーで吸着保持した際に発生する吸引跡による光硬化膜の色ムラを解決するための方法であり、上述したような基材上に感光性樹脂組成物を塗布した際に発生する塗布ムラやスジの防止といった課題に対応するものではない。

特開平８−１７１２００号公報

そこで、ダイコーターにより基材上に塗布した際、塗布ムラやスジの発生しないカラーフィルタ用感光性樹脂組成物の提供が望まれている。

本発明は、ダイコーターにより基材上に塗布されるカラーフィルタ用感光性樹脂組成物であって、上記基材に対する上記カラーフィルタ用感光性樹脂組成物の接触角が、ダイヘッドのリップ部に使用されている材料と同一の材料からなり、かつ上記ダイヘッドのリップ部表面における表面粗さと同一の表面粗さを有する金属板に対する上記カラーフィルタ用感光性樹脂組成物の接触角より大きいことを特徴とするカラーフィルタ用感光性樹脂組成物を提供する。

本発明によれば、上記感光性樹脂組成物のダイヘッドのリップ部に対する濡れ性は、上記基材に対する上記感光性樹脂組成物の濡れ性より高いものとすることから、上記感光性樹脂組成物はダイヘッドのリップ部に対して濡れ広がりやすくなる。したがって、上記感光性樹脂組成物を基材上に塗布した際、上記基材上全体の塗布ムラやスジの発生を防止することが可能となる。
また、ダイヘッドのリップ部先端と基材表面との間の塗布ギャップを通常より大きく保つことができるため、上記基材とダイヘッドとが接触する危険性を低くすることが可能となる。
さらに、塗布開始時および塗布中に上記リップ部上に形成させる液滴の量を通常より少なくすることができるため、上記基材上の塗布開始部における上記感光性樹脂組成物の液溜まりの発生を抑えることが可能となり、かつ上記感光性樹脂組成物の膜厚を制御することが容易となる。

また、本発明においては、上記基材に対する上記カラーフィルタ用感光性樹脂組成物の接触角が、上記金属板に対する上記カラーフィルタ用感光性樹脂組成物の接触角よりも４°以上大きいことが好ましい。これにより、上記感光性樹脂組成物はダイヘッドのリップ部に対してより濡れ広がりやすくなる。したがって、上記感光性樹脂組成物を基材上に塗布した際、上記基材上全体の塗布ムラやスジの発生をさらに防止し、膜厚の制御もより容易となる。

さらに本発明においては、上記基材に対する上記カラーフィルタ用感光性樹脂組成物の接触角が７°以上であり、かつ上記ダイヘッドのリップ部に使用されている材料と同一の材料に対する上記カラーフィルタ用感光性樹脂組成物の接触角が７°以下であることが好ましい。これにより、上記感光性樹脂組成物はダイヘッドのリップ部に対してより濡れ広がりやすくなる。したがって、上記感光性樹脂組成物を基材上に塗布した際、上記基材上全体の塗布ムラやスジの発生をさらに防止し、膜厚の制御もより容易となる。

さらにまた、本発明においては、上記カラーフィルタ用感光性樹脂組成物は、フッ素系の界面活性剤を含むことが好ましい。これにより、上記基材に対する上記カラーフィルタ用感光性樹脂組成物の接触角が、ダイヘッドのリップ部に使用されている材料と同一の材料からなり、かつ上記ダイヘッドのリップ部表面における表面粗さと同一の表面粗さを有する金属板に対する上記カラーフィルタ用感光性樹脂組成物の接触角より大きいものとすることができる。

本発明においては、ダイコーターにより、カラーフィルタ用感光性樹脂組成物を基材上に塗布することにより、カラーフィルタを得るカラーフィルタの製造方法であって、用いる基材に対するカラーフィルタ用感光性樹脂組成物の接触角が、用いるダイヘッドのリップ部に使用されている材料と同一の材料からなり、かつ上記ダイヘッドのリップ部表面における表面粗さと同一の表面粗さを有する金属板に対する上記カラーフィルタ用感光性樹脂組成物の接触角より大きいカラーフィルタ用感光性樹脂組成物を選択して用いることを特徴とするカラーフィルタの製造方法を提供する。このような感光性樹脂組成物を選択して用いることにより、上記感光性樹脂組成物を基材上に塗布した際、上記基材上全体の塗布ムラやスジの発生を防止し、膜厚の制御を容易にすることができる。したがって、製造されたカラーフィルタは、上記基材上に形成された着色層や遮光層等の厚みにムラがない高品質のカラーフィルタとすることができる。

本発明によれば、ダイコーターにより上記感光性樹脂組成物を基材上に塗布する際、上記感光性樹脂組成物はダイヘッドのリップ部に対して濡れ広がりやすくなるので、上記感光性樹脂組成物を基材上に塗布した際、上記基材上全体の塗布ムラやスジの発生を防止することができるといった効果を奏する。

本発明は、ダイコーターにより基材上に塗布した際、塗布ムラやスジが発生しないカラーフィルタ用感光性樹脂組成物およびそれを用いたカラーフィルタの製造方法に関するものである。以下、それぞれについて分けて説明する。

Ａ．カラーフィルタ用感光性樹脂組成物
まず、本発明のカラーフィルタ用感光性樹脂組成物について説明する。本発明のカラーフィルタ用感光性樹脂組成物は、ダイコーターにより基材上に塗布されるカラーフィルタ用感光性樹脂組成物であって、上記基材に対する上記カラーフィルタ用感光性樹脂組成物の接触角が、ダイヘッドのリップ部に使用されている材料と同一の材料からなり、かつ上記ダイヘッドのリップ部表面における表面粗さと同一の表面粗さを有する金属板に対する上記カラーフィルタ用感光性樹脂組成物の接触角より大きいことを特徴とするものである。

ここで、本発明においては、上記金属板は上記ダイヘッドのリップ部に使用されている材料と同一の材料からなり、かつ上記ダイヘッドのリップ部表面における表面粗さと同一の表面粗さを有するものとしているので、上記金属板に対する上記感光性樹脂組成物の接触角は、上記ダイヘッドのリップ部に対する上記感光性樹脂組成物の接触角と同様の値を示すものとする。

このような本発明のカラーフィルタ用感光性樹脂組成物を基材上に塗布する方法について、図面を用いて具体的に説明する。まず、図１は、一般的なダイコート法による塗布方法の一例を示すものである。このような塗布方法は、図１に示すように、ダイコーターに備えられたダイヘッド１を基材２に対して平行に矢印方向へ移動させながら、ダイヘッド１のスリットから吐出させた感光性樹脂組成物を基材２上に塗布する方法である。
次に、図２を用いて塗布方法をさらに詳しく説明する。図２は、ダイヘッド１を用いて基材上に感光性樹脂組成物を塗布している状態を示すものである。ダイヘッド１を用いた塗布方法は、あらかじめダイヘッド１のスリット３から感光性樹脂組成物４を吐出させてダイヘッド１の先端に位置するリップ部５に形成した感光性樹脂組成物４の液滴を、図２に示すように、基材２上に接触させながら、ダイヘッド１を基材２に対して平行に移動させて感光性樹脂組成物４を基材２上に塗布するものである。ここで、本発明に用いられる金属板は、図２に示すダイヘッド１のリップ部５に使用されている材料と同じ材料からなり、かつ上記ダイヘッド１のリップ部５表面における表面粗さと同一の表面粗さを有するものである。

一般的に、このようなダイコート法による塗布方法は、塗布開始時にダイヘッドのリップ部上に形成させる感光性樹脂組成物の液滴を基材上に接触させた後、ダイヘッドを移動させて塗布するため、上記液滴の量が多いと塗布開始部には感光性樹脂組成物の上記基材上に大きな液溜まりが生じ、その結果開始部の膜厚が厚くなってしまう。そのため、塗布開始時にダイヘッドのリップ部上に形成させる感光性樹脂組成物の液滴の量を少なくする方法が用いられているが、上記液滴の量が少ないために上記液滴同士がダイヘッドのリップ部上でつながりにくくなり、上記基材上に上記感光性樹脂組成物を塗布した際、塗布ムラやスジが発生するといった問題が生じていた。

本発明においては、上記基材に対する上記感光性樹脂組成物の接触角が、ダイヘッドのリップ部に使用されている材料と同一の材料からなり、かつ上記ダイヘッドのリップ部表面における表面粗さと同一の表面粗さを有する金属板に対する上記感光性樹脂組成物の接触角より大きいものとしているため、ダイヘッドのリップ部に対する上記感光性樹脂組成物の濡れ性は、上記基材に対する上記感光性樹脂組成物の濡れ性より高くなるものである。これにより、上記感光性樹脂組成物はダイヘッドのリップ部に対して濡れ広がりやすくなるため、上記リップ部上に形成した感光性樹脂組成物の液滴同士が上記リップ部上でつながりやすくなる。したがって、上記感光性樹脂組成物を基材上に塗布した際、上記基材上全体の塗布ムラやスジの発生を防止することが可能となる。

また、上述したように上記感光性樹脂組成物はダイヘッドのリップ部に対して濡れ広がりやすくなるため、上記ダイヘッドのリップ部に形成された液滴を基材上に接触させた際、図２に示すダイヘッド１のリップ部５と基材２の表面との間の塗布ギャップ６を通常より大きくした場合においても、上記リップ部上に形成した感光性樹脂組成物の液滴同士の上記リップ部上でのつながりが途切れにくくなり、塗布ムラやスジが発生しにくくなる。したがって、通常より塗布ギャップを大きく保つことができるため、上記基材とダイヘッドとが接触する危険性を低くすることが可能となる。

さらに、上記感光性樹脂組成物はダイヘッドのリップ部に対して濡れ広がりやすくなるため、塗布開始時および塗布中に上記リップ部上に形成させる液滴の量を通常より少なくした場合においても、上記リップ部上に形成した感光性樹脂組成物の液滴同士の上記リップ部上でのつながりが途切れにくくなる。したがって、塗布開始時および塗布中に上記リップ部上に形成させる液滴の量を通常より少なくすることができるため、上記基材上の塗布開始部における上記感光性樹脂組成物の液溜まりの発生を抑えることが可能となり、かつ上記感光性樹脂組成物の膜厚を制御することが容易となる。

本発明において、上記基材に対する上記カラーフィルタ用感光性樹脂組成物の接触角は、具体的に、上記金属板に対する上記カラーフィルタ用感光性樹脂組成物の接触角よりも、４°以上、特に５°以上、中でも６°以上大きいことが好ましい。これにより、上記感光性樹脂組成物はダイヘッドのリップ部に対してより濡れ広がりやすくなるため、上記リップ部上に形成した感光性樹脂組成物の液滴同士が上記リップ部上でつながりやすくなる。したがって、上記感光性樹脂組成物を基材上に塗布した際、上記基材上全体の塗布ムラやスジの発生をさらに防止することが可能となる。

また、本発明において、上記基材に対する上記カラーフィルタ用感光性樹脂組成物の接触角は、具体的に７°以上、特に１０°以上、中でも１１°以上であることが好ましい。また、上記ダイヘッドのリップ部に使用されている材料と同一の材料からなり、かつ上記ダイヘッドのリップ部表面における表面粗さと同一の表面粗さを有する金属板に対する上記カラーフィルタ用感光性樹脂組成物の接触角は、具体的に７°以下であることが好ましく、特に上記基材に対する上記感光性樹脂組成物の接触角よりも４°以上小さい接触角であることが好ましい。これにより、上記感光性樹脂組成物はダイヘッドのリップ部に対してより濡れ広がりやすくなるため、上記リップ部上に形成した感光性樹脂組成物の液滴同士が上記リップ部上でつながりやすくなる。したがって、上記感光性樹脂組成物を基材上に塗布した際、上記基材上全体の塗布ムラやスジの発生をさらに防止し、かつ膜厚の制御が容易となる。

なお、本発明でいう感光性樹脂組成物の基材および金属板に対する接触角の測定方法は、接触角測定器（協和界面科学（株）製、ＣＡ−Ｖ型）を使用し、液滴法にて行ったものである。また、接触角の値については、測定結果を用いて、θ／２法により算出して得られた値である。

このような本発明のカラーフィルタ用感光性樹脂組成物は、例えば、カラーフィルタを構成する着色層や遮光層を形成する際に用いられるものである。
以下、本発明の感光性樹脂組成物に関する各部材について、分けて説明する。

１．感光性樹脂組成物の材料
まず、本発明の感光性樹脂組成物の材料について説明する。本発明の感光性樹脂組成物の材料は、一般的なカラーフィルタ用感光性樹脂組成物に用いられる材料からなるものであり、例えば、ポリマー成分、モノマー成分、光重合開始剤、溶剤、および顔料、分散剤、添加剤等からなるものである。

本発明の感光性樹脂組成物には、一般的な感光性樹脂組成物の添加剤として用いられているものを添加することができる。本発明においては、特に界面活性剤を添加することが好ましい。また、本発明に用いられる界面活性剤としては、一般的な感光性樹脂組成物に添加する界面活性剤として用いられるものであれば特に限定されるものではないが、中でもフッ素系の界面活性剤であることが好ましい。これにより、上記基材に対する上記カラーフィルタ用感光性樹脂組成物の接触角が、上記金属板に対する上記カラーフィルタ用感光性樹脂組成物の接触角より大きいものとすることができるからである。

また、本発明に用いられるフッ素系の界面活性剤としては、特に限定されるものではなく、具体的にはノニオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、両性界面活性剤が挙げられる。本発明においては、中でもノニオン系界面活性剤が好適に用いられる。これにより、比較的少ない添加量で上記基材に対する上記カラーフィルタ用感光性樹脂組成物の接触角が、上記金属板に対する上記カラーフィルタ用感光性樹脂組成物の接触角より大きいものとすることができるからである。

さらに、本発明の感光性樹脂組成物の材料に用いられる溶剤としては、一般的な感光性樹脂組成物の溶剤として用いられているものを用いることができるが、溶剤の種類や使用量を変えることにより、上記基材に対する上記カラーフィルタ用感光性樹脂組成物の接触角が、上記金属板に対する上記カラーフィルタ用感光性樹脂組成物の接触角より大きいものとすることも可能である。

本発明の感光性樹脂組成物の材料として用いられる、ポリマー成分、モノマー成分、光重合開始剤、および上述した界面活性剤以外の添加剤等に関しては、従来よりカラーフィルタの製造に用いられる感光性樹脂組成物において用いられるものであれば特に限定されるものではない。

２．金属板
次に、本発明に用いられる金属板について説明する。本発明に用いられる金属板は、一般的なダイコーターに備えられたダイヘッドのリップ部に使用されている材料と同一の材料からなり、かつ上記ダイヘッドのリップ部表面における表面粗さと同一の表面粗さを有するものであれば、特に限定されるものではない。

ここで、上記ダイヘッドのリップ部とは、リップ部先端のことを示し、実際に基材上に感光性樹脂組成物を塗布する際に、上記感光性樹脂組成物が直に接触する部分であるものとする。

本発明に用いられる金属板としては、具体的には、ＳＵＳ４２０等のマルテンサイト系金属板、ＳＵＳ４３０等のフェライト系金属板、およびＳＵＳ３０４等のオーステナイト系金属板等が挙げられる。

なお、本発明に用いられる金属板は、上記感光性樹脂組成物との接触角を測定する前に、上記接触角測定時に上記感光性樹脂組成物を滴下する上記金属板の表面を洗浄し、油等の汚れが付着していないものとする。上記接触角の測定値は、上記金属板の表面状態に左右されるおそれがあるからである。

３．基材
次に、本発明に用いられる基材について説明する。本発明に用いられる基材としては、可視光に対して透明な基材であれば特に限定されるものではなく、一般的なカラーフィルタに用いられる透明基板と同様のものとすることができる。具体的には、石英ガラス、パイレックス（登録商標）ガラス、合成石英板等の可撓性のない透明なリジッド材、あるいは、透明樹脂フィルム、光学用樹脂板等の可撓性を有する透明なフレキシブル材等が挙げられ、中でも石英ガラス、パイレックス（登録商標）ガラスが好適に用いられる。

Ｂ．カラーフィルタの製造方法
次に、本発明のカラーフィルタの製造方法について説明する。本発明のカラーフィルタの製造方法は、ダイコーターにより、カラーフィルタ用感光性樹脂組成物を基材上に塗布することにより、カラーフィルタを得るカラーフィルタの製造方法であって、用いる基材に対するカラーフィルタ用感光性樹脂組成物の接触角が、用いるダイヘッドのリップ部に使用されている材料と同一の材料からなり、かつ上記ダイヘッドのリップ部表面における表面粗さと同一の表面粗さを有する金属板に対する上記カラーフィルタ用感光性樹脂組成物の接触角より大きいカラーフィルタ用感光性樹脂組成物を選択して用いることを特徴とするものである。

本発明のカラーフィルタの製造方法は、上述したような感光性樹脂組成物を基材上に塗布する塗布工程と、基材上に塗布した感光性樹脂組成物を乾燥させる乾燥工程と、乾燥させた感光性樹脂組成物を露光する露光工程と、露光された感光性樹脂組成物を現像する現像工程とを通常有するものであり、その他ポストベーク工程や保護層形成工程等を有していてもよい。

本発明においては、上記塗布工程の際に上述したような感光性樹脂組成物を選択して用いることにより、上記感光性樹脂組成物を基材上に塗布した際、上記基材上全体の塗布ムラやスジの発生を防止することができる。したがって、製造されたカラーフィルタは、上記基材上に形成された着色層や遮光層等の厚みにムラのない高品質のカラーフィルタとすることができる。

なお、本発明に用いられる感光性樹脂組成物については、上述した「Ａ．カラーフィルタ用感光性樹脂組成物」の項で説明したものと同様のものとすることができるので、ここでの詳しい説明は省略する。

また、本発明のカラーフィルタの製造方法における上述したような各工程については、一般的なカラーフィルタの製造方法における工程と同様とすることができるのでここでの詳しい説明は省略する。さらに、上述したような各工程に用いられる感光性樹脂組成物以外の材料等についても一般的なカラーフィルタの製造方法に用いられる材料と同様とすることができるので、ここでの詳しい説明は省略する。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。

以下に実施例を示し、本発明をさらに具体的に説明する。

（実施例１）
下記に示す組成の感光性樹脂組成物に、フッ素系界面活性剤０．２重量部を添加したものを用意した。
カラーフィルタ用ガラス基板（コーニング社製１７３７ガラス）、金属板（ＳＵＳ４２０）を定法に従って洗浄した後、これらに対する上記感光性樹脂組成物の接触角の測定を行った。接触角の測定は、接触角測定器（協和界面科学（株）製、ＣＡ−Ｖ型）を使用し、液滴法にて行った。値は、θ／２法にて算出した。この結果を表１に示す。
次に、カラーフィルタ用ガラス基板（コーニング社製１７３７ガラス）を準備し、定法に従って洗浄した後、ダイコーターにて、上記感光性樹脂組成物をガラス基板上に１．５μｍの膜厚となるように塗布した。Ｎａランプ下にて、上記感光性樹脂組成物の塗布ムラおよびスジを確認した。この結果を表１に示す。

（感光性樹脂組成物）
・バインダー樹脂：アクリル系共重合体 ３．５重量部
・モノマー：ジペンタエリスリトール多官能アクリレート ２．８重量部
・顔料：赤顔料Ｐ．Ｒ．２５４ ３．５重量部
黄顔料Ｐ．Ｙ．１３８ ０．９重量部
・分散剤：カプロラクトン共重合体 ２重量部
・光重合開始剤：チバガイギー社製イルガキュア３６９ ０．７重量部
ジエチルチオキサントン ０．２重量部
ビイミダゾール ０．４重量部
・溶剤：プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート ８６重量部

（実施例２および３）
上記組成の感光性樹脂組成物に添加するフッ素系界面活性剤の添加量を０．１重量部、０．０５重量部としたこと以外は、実施例１と同様に接触角の測定および塗布ムラやスジの確認を行った。その結果を表１に示す。

（実施例４）
上記組成の感光性樹脂組成物にシリコーン系界面活性剤０．２重量部を添加したこと以外は、実施例１と同様に接触角の測定および塗布ムラやスジの確認を行った。その結果を表１に示す。

（比較例１）
上記組成の感光性樹脂組成物にアクリル系界面活性剤０．２重量部を添加したこと以外は、実施例１と同様に接触角の測定および塗布ムラやスジの確認を行った。その結果を表１に示す。

（比較例２）
上記組成の感光性樹脂組成物に界面活性剤を添加しなかったこと以外は、実施例１と同様に接触角の測定および塗布ムラやスジの確認を行った。その結果を表１に示す。

なお、塗布性についての評価は、塗布ムラやスジが発生しなかったものは○、塗布ムラやスジが若干発生したものは△、塗布ムラやスジが多く発生したものは×として、表１に記載した。表１の結果から、ガラス基板に対する感光性樹脂組成物の接触角が金属板に対する感光性樹脂組成物の接触角よりも大きい場合は、ガラス基板に塗布した際、塗布ムラやスジの発生を抑制することができた（実施例１〜４）。

本発明におけるダイコーターによる塗布方法の一例を示す概略斜視図である。 本発明におけるダイヘッドを用いて基材上に塗布する状態の一例を示す拡大断面図である。

符号の説明

１…ダイヘッド
２…基材
４…感光性樹脂組成物
５…リップ部

Claims (3)

1. ダイコーターにより基材上に塗布されるカラーフィルタ用感光性樹脂組成物であって、
   前記基材に対する前記カラーフィルタ用感光性樹脂組成物の接触角が、ダイヘッドのリップ表面部に対する前記カラーフィルタ用感光性樹脂組成物の接触角よりも４°以上大きいことを特徴とするカラーフィルタ用感光性樹脂組成物。
2. 前記基材に対する前記カラーフィルタ用感光性樹脂組成物の接触角が７°以上であり、かつ前記ダイヘッドのリップ表面部に対する前記カラーフィルタ用感光性樹脂組成物の接触角が７°以下であることを特徴とする請求項１に記載のカラーフィルタ用感光性樹脂組成物。
3. ダイコーターにより、カラーフィルタ用感光性樹脂組成物を基材上に塗布することにより、カラーフィルタを得るカラーフィルタの製造方法であって、
   用いる基材に対するカラーフィルタ用感光性樹脂組成物の接触角が、用いるダイヘッドのリップ表面部に対する前記カラーフィルタ用感光性樹脂組成物の接触角よりも４°以上大きいカラーフィルタ用感光性樹脂組成物を用いることを特徴とするカラーフィルタの製造方法。

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