KR950000900B1 - 광기록매체의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

광기록매체의 제조방법
제 1 도는 종래의 광자기 디스크의 일부확대단면도.
제 2 도는 기판의 광비임 입사면측에 투명도전층을 갖는 본 발명에 따른 광자기 디스크의 일실시예를 도시하는 일부확대 단면도.
제 3 도는 제 2 도와 유사한 도면으로서, 투명도전층의 외측에 경화수지층이 피복되어 있는 본 발명의 광자기 디스크의 다른 실시예를 도시하는 단면도.
제 4 도와 제 3 도와 유사한 도면으로서, 기판의 광입사면과 투명도전층사이에 경화수지층이 개재되어 있는 본 발명의 광자기 디스크의 또 다른 실시예를 도시하는 단면도.
제 5 도는 기판의 제 1 표면과 제 2 표면에 각종 물질층을 성막하는데에 이용되는 전형적인 스퍼터링 장치의 개략도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
22 : 투명기판 24 : 유전층
26 : 기록층 28 : 접착층
30 : 반사층 32 : 투명 도전층
40 : 스퍼터링 장치
본 발명은 광기록매체에 관한 것으로서, 특히 기판의 광비임 입사면측에 투명도전층을 구비한 광자기 디스크에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 이러한 광자기 디스크의 제조방법에 관한 것이기도 하다.
일반적으로, 광기로매체는 데이터 정보를 고밀도로 기록하여 저장할 수 있고 장기간에 걸쳐 높은 신뢰성을 유지할 수 있으므로 종래의 자기테이프나 자기디스크에 비해서 여러 가지의 장점을 제공한다. 이러한 광기록매체의 예로는 광자기 디스크(MOD), WORM, ROM, CD등을 들 수 있으며, 이중 광자기 디스크는 기록정보의 소거 및 재기록이 가능하기 때문에 최근들어 많은 연구개발노력이 집중되고 있다.
본 기술분야에 공지된 바와 같이, 광자기 디스크는 마스터링 공정, 기판성형공정, 성막공정, 하드코팅공정 및 후처리 공정을 거쳐 제조된다. 기판성형공정에서는 소위 스템퍼를 이용해서 투명기판을 성형하게 되며, 이러한 기판은 대략 원반형상의 것으로서, 서로 반대쪽에 위치한 제 1 표면과 제 2 표면을 갖는다. 본 명세서에 있어서, 기판의 "제 1 표면"이라 함은 후속성막공정에서 기록층이 부착될 표면을 말하며, "제 2 표면"이라 함은 광자기 디스크의 사용시 레이저로부터의 광비임이 입사하게 되는 평탄면을 의미한다. 이러한 기판은 도전성이 없으므로 그 자체에 정전기를 띠게 되고, 후속 공정을 거치는 과정에서 먼지등의 이물질이 정전기의 인력에 의해 기판표면에 부착되기 쉽다. 기판에 부착된 이물질은 광자기 디스크의 광학적 품질을 저하시킬 뿐만 아니라 심지어는 정보의 기록 또는 재생시 에러의 발생원인이 되기도 한다.
이러한 문제점을 해소하기 위하여, 일본국 특허공개공보 평 2-29948호에서는 대전방지용의 도전층을 구비한 광자기 디스크를 제시하였는 바, 이 디스크는 첨부도면 제 1 도에 나타낸 바와 같이 기판(10)의 제 1 표면에 도전층(12), 기로층(14), 보호층(16) 및 반사층(18)을 순차적으로 적층하고, 기판(10)의 제 2 표면에는 경화수지층(19)을 형성한 구조로 이루어져 있다.
그러나, 이와 같은 구조의 광자기 디스크도 역시 광비임이 입사되는 제 2 표면에서의 정전기를 제거하지는 못하며, 정전기의 인력에 의한 이물질의 부착을 방지할 수 없다. 또한, 이물질로 오염된 기판표면에 경화수지층, 예를 들면 자외선 경화성 수지를 코팅하게 되면, 버블링 현상이 야기되고, 이로 인하여 광자기 디스크의 수율저하, 광학적 품질의 악화, 신호특성의 열화현상이 나타난다. 더욱이, 이러한 이물질을 제거하기 위해 오염된 기판 표면을 세척할 경우에는, 긁힘현상이 발생하여 광자기 디스크의 전반적인 광학적 품질을 악화시키는 결과를 가져온다. 대전현상 및 긁힘현상은 광자기 디스크의 제조과정 뿐만 아니라 그것의 사용과정에서도 빈번하게 발생할 수 있다.
따라서, 본 발명의 목적은, 광기록매체의 제조과정이나 사용과정중 정전기의 대전을 방지할 수 있고 긁힘현상을 억제할 수 있는 도전층이 기판의 광입사면측에 형성되어 있는 광기록매체를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 대전방지특성 및 긁힘저항력이 우수한 광기록매체의 제조방법을 제공하는데 있다.
이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 서로 반대쪽에 위치한 제 1 표면과 제 2 표면을 가지며 상기 제 2 표면에 입사된 광비임을 투과시킬 수 있는 투명기판과, 데이터 정보를 광학적으로 판독가능한 상태로 기록할 수 있도록 상기 기판의 제 1 표면에 부착되는 기록층과, 상기 기판의 제 2 표면상에 부착되는 것으로서 광비임의 적어도 일부를 투과시키기에 충분히 높은 광투과율과 기판이 정전기에 의해서 대전되는 것을 방지하기에 충분히 낮은 면적저항율을 갖는 도전층으로 이루어진 광기록매체를 제공한다.
또한, 본 발명은, 서로 반대쪽에 위치한 제 1 표면과 제 2 표면을 가지며 상기 제 2 표면에 입사된 광비임을 투과시킬 수 있는 투명기판을 제공하는 단계와, 금속산화물을 스퍼터링하여, 광비임의 적어도 일부를 투과시키기에 충분히 높은 광투과율과 기판이 정전기에 의해서 대전되는 것을 방지하기에 충분히 낮은 면적저항율을 갖는 도전층을 상기 투명기판의 제 2 표면에 부착되는 단계와, 데이터 정보를 광학적으로 판독가능한 상태로 기록할 수 있는 기록층을 상기 기판의 제 1 표면에 부착하는 단계로 이루어진 광기록매체의 제조방법을 제공한다.
아하에서는 광자기 디스크를 예로 들어 본 발명을 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 광자기 디스크에만 한정되는 것은 아니며, 다른 종류의 광기로매체, 예를 들면, WORM, ROM, CD 등에도 균등하게 적용될 수 있을 것이다.
제 2 도를 참조하면, 본 발명에 따른 광자기 디스크(20)의 일실시예가 확대단면도로서 도시되어 있다. 광자기 디스크(20)는 홈이 형성된 제 1 표면(22a)과 광비임 입사하게 되는 제 2 표면(22b)을 갖는 투명기판(22)을 구비한다. 공지된 바와 같이, 투명기판(22)은 마스터링 공정을 통해 얻어진 스템퍼를 이용해서 제작하게 되며, 그 원료로서는 투명한 수지물질, 예를 들면, 폴리메틸메타크릴레이트, 비정질 올레핀, 폴리카보네이트, 에폭시등이 사용된다. 이러한 기판의 제 1 표면(22a)에는 제 4 도를 참조해서 후술하는 스퍼터링 기법 또는 플라즈마 중합기법에 의해서, 예를 들면, 유전층(24), 기록층(26), 보호층(28) 및 반사층(30)이 차례로 성막되며, 이중에서 반사층(30)을 제외한 모든 성막층은 광비임을 투과시킬 수 있도록 투명한 재질로 되어 있다.
투명기판(22)의 제 2 표면(22b)에는 광비임을 투과시킬 수 있는 투명도전층(32)이 성막된다. 투명기판(22)은 스퍼터링 온도가 80℃ 이상일 경우 변형 및 수축현상을 일으키므로, 도전층(32)을 성막함에 있어서는 저온반응성 스퍼터링기법을 이용하는 것이 바람직하다. 도전층(32)의 원료로서는 에너지 밴드 갭이 넓어서 반도체 성질을 띠는 금속산화물을 사용한다. 특히, 도전층용 금속산화물은 신호전송특성에 악영향을 미치지 않을 정도의 광투과율과, 정전기의 대전을 방지할 수 있는 정도의 면적저항율과, 높은 긁힘저항력을 가져야 한다.
이와 같은 금속산화물로서는, In2O3와 SnO2로 이루어지는 인듐주석 산화물, SnO2와 SbO 이루어지는 안티몬주석 산화물, Al2O3와 ZnO로 이루어지는 알루미늄아연산화물, CdO와 SnO2로 이루어지는 카드뮴주석 산화물 및 이밖에 산화아연(ZnO), 산화주석(SnO2), 산화인듐 (In2O3)등의 금속산화물이 사용될 수 있으며, 특히, 인듐주석 산화물 또는 산화아연을 사용하는 것이 바람직하다.
여기서, 도전층(32)의 성막에 이용되는 인듐 주석 산화물은 0.1∼10중량%의 SnO2와 99.9∼90중량%의 In2O3로 이루어진 것이 좋다. 특히, In2O3가 95∼90중랑%이고, SnO2가 5∼10중량%인 것이 가장 바람직하다. In2O3의 함량이 90중량% 미만이면 면적저항율이 지나치게 증가하고, 99.9중량%를 초과하면 광투과율이 크게 저하된다.
또한, 상기 안티몬주석 산화물은 0.1∼10중량%의 SbO2와 99.9∼90중량%의 SnO2로 이루어진 것이 좋다. 특히 SbO2가 0.5∼2.0중량%이고, SnO2가 99.5∼97중량%인 것이 가장 바람직하다. SnO2의 함량이 90중량% 미만이면 광투과율이 크게 저하되고, 99.9중량%를 초과하면 면적저항율이 지나치게 증가하게 된다.
알루미늄아연 산화물은 0.1∼10중량%의 Al2O3와 99.9∼90중량%의 ZnO로 이루어진 것이 좋다. 특히, Al2O3가 1∼5중량%이고, Zno가 99∼95중량%인 것이 가장 바람직하다. Zno의 함량이 90중량% 미만이면 광투과율이 크게 저하되고 99.9중량%를 초과하면 면적저항율이 허용범위를 벗어나게 된다.
그리고, 카드뮴주석 산화물은 20∼50중량%의 SnO2와 80∼50중량%의 CdO로 이루어진 것이 좋다. 특히, SnO2가 20∼30중량%이고, CdO가 80∼70중량%인 것이 가장 바람직하다. SnO2의 함량이 20중량% 미만이면 면적저항율이 지나치게 증가하고, 50중량%를 초과하면 광투과율이 허용범위를 벗어나게 된다.
투명도전층(32)의 면적저항율과 광투과율은 다으의 방정식을 이용해서 구할 수 있다.
R5= 1(δ·t) [1]
I = Ioexp(-αX) [2]
(식중, R5는 면적저항율, δ는, 고유전기전도도, t는 도전층의 두께, I0는 입사광의 세기, I는 투과광의 세기, α는 선흡수계수, X는 광투과거리로서 t와 동일하다.)
위의 식으로부터 알 수 있는 바와 같이, 도전층(32)의 면적저항율 (R5)과 광투과율 (I/I0)은 성막된 도전층의 두께(t)에 따라 좌우된다. 대개의 경우 도전층(32)의 면적저항율은 103Ω/㎠미만이어야 하고 광투과율은 85%이상이어야 하는 것으로 판명되었다. 그 이유는 면적저하율이 103Ω/㎠ 이상이 되면 대전방지효과가 감소하고, 광투과율이 85% 미만이면 레이저의 출력을 증가시켜야 하기 때문이다. 따라서, 본 발명에서는, 위의 2가지 요건을 모두 충족시키기 위하여, 도전층(32)의 두께를 100∼1,000Å, 바람직하게는 300∼600Å으로 설정한다. 이러한 도전층(32)은 기판(22)에 비해 극히 얇은 것이지만, 도면에서는 설명의 편의상 도전층(32)의 두께를 대폭 확대해서 도시하였다.
제 3 도는 본 발명에 따른 광자기 디스크의 다른 실시예를 도시한다. 이 실시예의 광자기 디스크는 도전층(32)의 외면에 경화수지층(34)을 부가한 점에서 제 2 도의 광자기 디스크와 구별된다. 도전층(32)의 원료로서는 위에서 설명한 금속산화물을 사용하고, 경화수지층(34)의 원료로서는 광중합성 프레폴리마, 예를 들면, 폴리우레탄 아크릴레이트계 수지를 사용한다. 이러한 경화수지층(34)은 도전층(32)의 박리저항력을 향상시키는데 기여할 수 있다.
제 4 도는 본 발명에 따른 광자기 디스크의 또 다른 실시예를 도시한다. 이 실시예의 광자기 디스크는 기판(22)과 도전층(32)사이에 경화수지층(34)이 개재되어 있는 점에서 제 2 도 및 제 3 도의 광자기 디스크와 다르다.
본 발명의 광자기 디스크를 제조함에 있어서는 제 5 도에 도시된 것과 같은 스프터링 장치(40)가 사용된다. 스프터링 장치(40)는 밀폐가능한 스퍼터 챔버(42)를 구비하고 있으며, 이 챔버(42)내에는 하나이상의 마그네트론 스퍼터 소오스(44)가 수납된다. 제 5 도에 있어서는 설명의 간략화를 도모하기 위하여 하나의 스퍼터 소오스(44)만을 도시하였다. 이러한 스퍼터 소오스(44)는 금속산화물 타겟(46)을 지지할 수 있도록 스퍼터 챔버(42)의 바닥에 설치되며, 외부의 무선 주파수 전원(48)에 전기적으로 접속된다. 또한, 상기 스퍼터 챔버(42)의 벽부에는, 산소가스 공급원(50)과 연통하는 상소 공급구(52), 아르곤가스 공급원(54)과 연통하는 아르곤 공급구(56) 및 배기장치(58)에 연결된 배기구(60)가 설치되어 있다. 스퍼터링을 개시하기전에, 스퍼터 챔버(42)는 소정의 부압이 결릴 때까지 소기된다. 그 후, 스퍼터 챔버(42)내에는 스퍼터링에 필요한 반응가스가 산소가스 공급언(50) 및 아르곤가스 공급원(54)으로부터 소정의 속도로 공급된다. 스퍼터링장치(40)는 그것의 천장부에 회전자재의 기판홀더(62)를 갖추고 있는 바, 이 홀더(62)는 스퍼터링 과정중 스프터링 대상이 되는 기판(22)을 그 저면에 파지하고 있게 된다. 또한, 상기 홀더(62)는 회전축(64)을 개재하여 회전구동기(66)에 연결되고, 이 회전구동기(66)는 무선주파수전원(68)에 전기적으로 접속되어 있다.
다음은 상술한 스프터링 장치(40)를 이용해서 본 발명에 따른 광자기 디스크를 제조하는 방법을 설명한다. 먼저, 제 2 도에 도시된 광자기 디스크를 제조하는 방법을 설명하면 다음과 같다. 스탬퍼를 이용해서 공지의 방법으로 정밀 성형한 기판(22)을 그것의 제 2 표면이 아래로 향하도록 스퍼터 챔버(42)의 홀더(62)에 고정시킴과 동시에, 금속산화물 타겟(46)을 스퍼터 소오스(44)위에 재치시킨다. 이어서, 배기장치(58)를 구동하여 스퍼터 챔버(42)가 적정한 부압으로 소기되도록 한다. 회전구동기(66)로 홀더(62)를 회전시키면서 스퍼터 소오스(44)에 전원을 인가하여, 기판(22)의 제 2 표면에 소정 두께의 투명도전층이 형성될 때까지 스퍼터링 작업을 계속한다. 일단 투명도전층의 피복이 완료되면, 기판(22)을 그것의 제 1 표면이 아래로 향하도록 홀더(62)에 고정시킨 다음, 통상의 방법에 다라 유전층, 기록층, 접착층 및 반사층을 기판(22)의 제 1 표면에 순차적으로 피복한다.
이와 같은 방법으로 광자기 디스크를 제조하면, 대전방지 특성을 갖는 도전층이 기판(22)에 가장 먼저 부착되므로, 후속성막 공정에서 먼지등의 이물질이 정전기의 인력에 의해 기판에 달라붙어 광자기 디스크의 수율을 저하시키거나 광학적 품질을 악화시키는 것을 미연에 방지할 수 있다. 또한, 광자기 디스크의 사용중 그것의 광입사면에 먼지등의 이물질이 정전기적으로 달라붙는 것을 억제할 수 있으며, 광자기 디스크의 긁힘저항력도 높일 수 있다.
제 3 도에 도시된 광자기 디스크를 제조하려면, 도전층의 외면에 광경화성 수지, 예를 들면, 폴리우레탄 아크릴레이트계 수지를 통상의 스핀코팅기법을 이용해서 5∼10μm의 두께로 피복하게 된다. 반면, 제 4 도의 광자기 디스크를 제조할 때에는, 먼저 기판의 제 2 표면에 경화수지를 상술한 것과 같은 방식으로 피복한 다음, 이렇게 해서 얻어진 경화수지층의 외면에 도전층을 스퍼터링 기법으로 부착시킨다.
다음은 각종 금속산화물을 스퍼터링하여 기판의 제 2 표면에 투명도전층을 피복하는 일련의 실시예를 설명하기로 한다.
[실시예 1]
스퍼터링 장치(40)의 기판홀더(62)에 무피복 상태의 폴리카보네이트 기판을 그것의 제 2 표면이 아래로 향하도록 고정시키고, 마그네트론 스퍼터 소오스(44)위에 SnO25중량%와 In2O395중량%로 이루어진 인듐주석 산화물 타겟(46)을 재치시킨 다음, 배기장치(48)로 스퍼터 챔버(42)를 의 압력까지 소기시켰다. 이어서, 아르곤가스 공급구(56)를 통해 아르곤 가스를 30SCCM의 속도로 유입하는 한편, 산소가스 공급구(52)를 통해 산소가스를 2SCCM의 속도로 유입하고, 다시 배기구를 조절하여 스퍼터 챔버(42)의 내부압력을 5×10-3Torr로 유지하였다.
그후, 기판 홀더(62)를 60rpm의 속도로 회전시키면서 150W의 무선주파수 전원을 마그네트론 스퍼터 소오스(44)에 인가하여 약 25분간 스퍼터링을 행하였다. 이 결과, 기판의 제 2 표면상에는 600Å 두께의 인듐주석 산화물 도전층이 형성되었다.
위에서 설명한 방정식[1]을 이용해서 도전층의 면적 저항율 (RS)을 측정한 결과, 그 값은 200Ω/㎠에 불과하였다. 록웰(Rockwell)경도 측정기를 사용해서 ASTM D 785에 의거하여 측정한 도전층의 경도는 M105인 것으로 나타났다. 도전층의 표면을 헝겊으로 10초 동안 강하게 문지른 후 정전기량을 측정하였으나, 잔류 정전기가 전혀 검출되지 않았다.
[실시예 2]
스퍼터링용 금속산화물로서 인듐주석산화물 대신에 산화아연(ZnO)을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조작을 반복하여 600Å 두께의 도전층을 얻었다. 이 도전층의 물성을 측정한 결과, 면적저항율이 200Ω/㎠, 10초 마찰후의 정전기량이 0, 록웰경도가 M 105인 것으로 나타났다.
[실시예 3]
Sb2O33중량%와 SnO297중량%로 이루어진 안티몬주석 산화물을 타겟물질로서 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조작을 반복하여 600Å 두께의 도전층을 얻었다. 이 도전층의 물성을 측정한 결과, 면적저항율이 200Ω/㎠, 10초 마찰후의 정전기량이 0, 록웰경도가 M 105인 것으로 나타났다.
[실시예 4]
타겟물질로서 산화주석 (SnO2)을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조작을 반복하여 600Å 두께의 도전층을 얻었다. 이 도전층의 물성을 측정한 결과, 면적저항율이 250Ω,㎠, 10초 마찰후의 정전기량이 0, 록웰경도가 M 105인 것으로 나타났다.
[실시예 5]
타겟물질로서 산화인듐 In2O3을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조작을 반복하여 600Å 두께의 도전층을 얻었다. 이 도전층의 물성을 측정한 결과, 면적저항율이 260Ω/㎠, 10초 마찰후의 정전기량이 0, 록웰경도가 M 103인 것으로 나타났다.
[실시예 6]
타겟물질로서 Also5중량%와 ZnO 95중량%로 이루어진 알루미늄아연 산화물을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조작을 반복하여 600Å 두께의 도전층을 얻었다. 이 도전층의 물성을 측정한 결과, 면적저항율이 5000Ω/㎠로서 상당히 높았고, 10 마찰후의 정전기량이 0, 록웰경도가 M 103인 것으로 나타났다.
[실시예 7]
타겟물질로서, SnO225중량%와 CdO 75중량%로 이루어진 카드뮴주석 산화물을 사용하고, 0.25Kw의 무선주파수 전원을 마그네트론 스퍼터 소오스에 인가한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조작을 반복하여 600Å 두께의 도전층을 얻었다. 도전층의 물성을 측정한 결과, 면적저항율이 200Ω/㎠, 10초 마찰후의 정전기량이 0, 록웰경도가 M 105인 것으로 나타났다.
[비교예 1]
스탬퍼를 이용해서 직경120mm, 두께 1.2mm의 폴리 카보네이트 기판을 제조하였다. 이 기판은 제 1 표면과 제 2 표면을 갖는 것으로서, 이들 표면에는 아무런 층도 성막하지 않았다. 기판의 제 2 표면에 대한 물성을 평가한 결과, 면적 저항율이 무한대였고, 10초 마찰후의 정전기량이 50Kv, 록웰경도가 M 95였다.
[비교예 2]
비교예 1에서 사용된 것과 동일한 기판의 제 2 표면상에 폴리우레탄 아크릴레이트수지를 스핀코팅기법을 이용해서 7μm의 두께로 형성시켰다. 이 수지층을 자외선으로 경화시킨 후 물성을 평가한 결과, 면적저항율이 무한대였고, 10초 마찰후 정전기량이 70Kv, 록웰경도가 M 98이었다.
위의 실시예 및 비교예로부터 알 수 있는 바와 같이, 기판의 제 2 표면에 금속산화물 도전층을 형성시키면, 면적저항율이 극히 낮고, 엄격한 조건하에서도 우수한 대전방지특성을 발휘하며, 표면경도면에서도 종래의 것에 비해 월등히 우수한 광자기 디스크를 실현할 수 있다.

Claims (5)

  1. 서로 반대쪽에 위치한 제 1 표면과 제 2 표면을 갖는 투명기판을 제공하는 단계와, 상기 투명기판의 제 1 표면에는 기록층을 부착하고 제 2 표면에는 도전층과 수지층을 중첩되게 부착하는 단계로 이루어지는 광기록 매체를 제조하는 방법에 있어서, 광기록매체의 다른 모든층을 형성하기 전에 상기 투명기판의 제 2 표면상에 상기 수지층을 부착하고, 면적저항율이 10Ω/㎠ 미만이고 광투과율이 85% 이상인 도전층을 상기 수지층상에 부착하여 이루어짐을 특징으로 하는 광기록 매체의 제조방법.
  2. 제 12 항에 있어서, 상기 도전층은, SnO20.1∼10중량%와 InO399.9∼90중량%인 인듐주석 산화물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광기록 매체의 제조방법.
  3. 제 12 항에 있어서, 상기 도전층은, SbO20.1∼10중량%와 SnO299.9∼90중량%인 안티몬주석 산화물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광기록 매체의 제조방법.
  4. 제 12 항에 있어서, 상기 도전층은, Al2O30.1∼10중량%와 Zno 99.9∼90중량%인 알루미늄아연 산화물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광기록 매체의 제조방법.
  5. 제 12 항에 있어서, 상기 도전층은, SnO220∼50중량%와 CdO 80∼50중량%인 카드뮴주석 산화물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광기록 매체의 제조방법.
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