JP5800845B2 - ガラスの保護方法 - Google Patents

Description

関連出願の説明

本出願は、「ガラスの保護方法(Method for Protecting Glass)」という発明の名称で２００５年４月２９日に出願した、米国特許出願第１１／１１９，５１１号の優先権を主張するものであり、ここに参照することにより、本明細書に援用する。

本発明は、ガラスの保護方法に関する。

ＬＣＤ用ガラスを含めたガラスの多くの用途では、粒子および有機汚染物を実質的に含まない、非常に清潔なガラス表面が必要とされる。ガラスは、環境に晒されると、すぐに有機汚染物によって汚染され、２、３分以内には汚染が確認されるようになる。現在、ＬＣＤ用ガラスの洗浄に用いられる洗浄方法は、いくつかの工程を含み、様々な薬品を必要とすることが多い。したがって、薬品の必要性を最小限に抑えるか無くし、清潔なガラス表面を提供するため、製造、出荷および保管の間に周囲の汚染物からガラス表面を保護する方法が必要である。

ガラス表面および縁部の切断および研磨に用いられる現行の手法では、細かいガラスの切り粉（例えば、大きさが１μｍよりも大きく約１００μｍ未満の切り粉) を生じることが多い。これらの粒子の一部は、清潔なガラスの表面に不可逆的に付着し、そのガラスは、ほとんどの用途に使用できなくなってしまう。これは、特に、ＬＣＤ用ガラスの表面において深刻な問題である。

ＬＣＤ用ガラスは、平らで滑らかなガラス表面を生じ、また所望の大きさに切断または研磨可能なフュージョン・ドロー法によって作製することが可能である。切断工程で生じるガラスの切り粉の一部は、ガラスの表面から生じるものである。これら切り粉の平らな表面がガラスプレートの表面と接触すると、切り粉とガラスの表面間には、強力な付着を促進する大きい接触面積が存在しうる。水膜がこれら二表面間に凝縮すると、永久的な化学結合が生じる可能性があり、その場合には、ガラスの切り粉の表面への付着は不可逆的となる。これにより、ガラスはＬＣＤの用途には利用できなくなるであろう。

ガラスシート、特に、ＬＣＤ用ガラスシートの保護の１つの既知の方法は、ガラスの主表面の両方にポリマーフィルムを施し、スコアリング、切断、ベベリングの工程の間、ガラスを保護することである。典型的な方法では、主表面の一方に粘着剤でポリマーフィルムを貼り付け、もう１つの表面には静電気でフィルムを付着させる。最初のフィルムはシートの縁部の最終加工（切断および研磨）の完了後に除去し、また、２番目のフィルムは最終加工の前に除去する。裏面粘着式のフィルムによって、取扱装置による引っかき傷から表面が保護されるが、他の問題も生じる。例えば、ポリマーフィルムは、最終工程の間に生じるガラスの切り粉を取り込み、特に表面の縁部近くでは、ガラスの切り粉が蓄積し、ガラス表面に引っかき傷をもたらす可能性がある。このフィルムの別の問題は、ガラス表面に粘着剤の残留物が残るかもしれないことである。したがって、それによって、さらに使用するために、清潔で、コーティング残留物のない表面を有するガラス物品が容易に入手できるような、ガラス表面にコーティング残留物を残さずに、切り粉の付着からガラス表面を保護する方法、および、ガラス表面を一時的に保護する方法が必要とされている。

ＬＣＤ用ガラスを一時的に保護するために用いるコーティングの再剥離性は、もう1つの考慮すべき重要事項である。液晶ディスプレイの製造業者は、典型的には、ガラス基板上に、例えば薄膜トランジスタなどの半導体素子を形成することを含む、複雑な製造工程の出発点として、ＬＣＤ用ガラスを用いる。こういった工程に悪影響を与えないように、ＬＣＤ用ガラスの保護に用いられるコーティングは、ＬＣＤ製造工程の開始前に容易に除去可能でなければならない。

したがって、以下の特徴を有するコーティングが望まれるであろう：
（１）コーティングは、新しく形成されたガラスを実質的に製造の直後に保護することができるように、ガラス形成工程全般、特に、形成工程の最後に容易に取り入れられるものであるべきである；何よりも、コーティングは、ガラス形成ラインの環境（例えば３５０℃まで）に耐え、環境的に安全で、従来技術（例えば、噴霧、浸し塗り、フラッディング、メニスカスなど）を用いてガラス表面に拡散させるのが容易で、耐水性であるべきである。

（２）コーティングは、ガラスシートの切断および／または研磨の結果生じる切り粉の付着、および、ガラスの使用前の保管および輸送の間に接触する、例えば粒子などの他の汚染物の付着から、ガラスを保護するべきである。

（３）コーティングは、切断および／または研磨の工程の間に大量の水に晒された後も、保護を提供し続けるのに十分に堅牢であるべきである。

（４）コーティングは、ガラス表面に存在する粒子の数を最小限にするため、最終的な使用の前に、洗浄剤または非洗浄剤によってガラスから実質的にまたは完全に除去可能であるべきである。

（５）ガラスに一度施用されたコーティングは、コーティングされたガラスが積み重ねられた場合に、ガラスシート間の差込み紙には張り付かない。

本明細書に記載する方法は、この長年にわたる技術的な必要性を満たすものである。

本明細書では、ガラスの保護方法について述べる。本明細書に記載される材料、方法、および物品の有利な点については、以下の記述の部分で説明されるであろうし、あるいは、下記に述べる態様の実践によって明らかとなるであろう。下記に述べる有利な点については、特に、添付の特許請求の範囲で指摘される成分および組合せを用いることにより、実現され、また、達成されるであろう。前述の概要および以下の詳細な説明は、単に、典型的および説明的なものであって、限定するものではないことが理解されよう。

ガラス表面上の本明細書に記載のコーティングの熱分析データ。 ＬＣＤ用ガラス上の６％コーティング（厚さ２μｍ）のナノインデンテーション・データ。 ＬＣＤ用ガラス上の１２％コーティング（厚さ１４μｍ）のナノインデンテーション・データ。

本発明にかかる材料、物品、および／または方法を開示し、説明する前に、以下に記載する態様は、特定の化合物、合成方法またはそのようなものとしての利用に限定されず、当然ながら、様々に変化させてよいということが理解されるべきである。本明細書で用いられる専門用語は、単に特定の態様を説明する目的であって、限定する意図ではないこともまた、理解されるべきである。

本明細書および添付の特許請求の範囲において、次の意味を有すると定義されるべき多くの用語について述べる：
本明細書全般にわたり、文脈上他の意味に解すべき場合を除き、「含む(comprise, comprises)」という語句、もしくは「含んでいる(comprising)」などの活用形は、表示される整数または工程、もしくは整数または工程からなる群を含むことを示唆するが、その他の整数または工程、もしくは整数または工程からなる群を排除するものではないことが理解されるべきである。

「随意的な」または「随意的に」は、続いて記載される事象または状況が生じても生じなくてもよいことを意味し、説明には、事象または状況が生じる場合および生じない場合の両方が含まれる。

範囲は、本明細書中では、「約」１つの特定の値から、および／または「約」別の特定の値まで、と表される。範囲がこのように表される場合、別の態様では、１つの特定の値から、および／または、もう１つの特定の値までが含まれる。同様に、値が、前述の「約」を用いて、近似値のように表現される場合、その特定の値が別の態様を形成することが理解されよう。各範囲の終点が、もう１つの終点と関係がある場合、および、もう一方の終点とは無関係の場合の両方において、重要であることということが理解されるであろう。本明細書には多くの値が開示されており、各値もまた、自身の値に加えて、「約」その特定の値として本明細書中に開示されていることも、理解されるであろう。例えば、「１０」という値が開示される場合、「約１０」もまた開示される。ある値が、その値「未満もしくは等しい」と開示される場合、当業者には適切に理解されているように、「その値よりも大きい、もしくは等しい」および、２つの値の間の可能な範囲についても開示されている、ということもまた理解されよう。例えば、値「１０」が開示される場合、「１０未満もしくは等しい」値および「１０よりも大きい、もしくは等しい」値もまた、開示されている。明細書全般を通して、データが、複数の異なる形式で提供され、このデータが、終点および始点を表し、データポイントのいずれかの組合せの範囲内にあるということもまた、理解されよう。例えば、特定のデータポイント「１０」と、特定のデータポイント「１５」が開示されている場合、１０および１５よりも大きい、１０および１５よりも大きいか等しい、１０および１５未満、１０および１５未満か等しい、および、１０および１５と等しいということが、１０と１５の間と同様に開示されているとみなされることが理解されよう。２つの特定の単位間にある各単位も、開示されることもまた理解されよう。例えば、１０および１５が開示される場合、１１，１２，１３および１４もまた開示されている。

開示される方法および組成物に利用可能な、開示される方法および組成物と併せて利用可能な、開示される方法および組成物の調製に利用可能な、または、開示される方法および組成物の生成物である、化合物、組成物、および成分について開示する。これらおよび他の材料は本明細書に開示されており、これらの材料の組合せ、一部、相互作用、群などについて開示されている場合、これらの化合物それぞれについては、多様な個別および集合的な組合せおよび順列についての特別な指示がはっきりと開示されていないかもしれないが、それぞれが本明細書中に明確に意図され、記載されているということが理解されよう。例えば、複数の異なるポリマーおよび生体分子について開示され、論じられる場合は、明確に異論が示されない限り、ポリマーおよび生体分子に関する個々およびすべての組合せおよび順列が明確に意図されている。したがって、分子の種類Ａ、Ｂ、Ｃおよび分子の種類Ｄ、Ｅ、Ｆが開示され、また、分子の組合せＡ−Ｄの例が開示されていて、それぞれについては個々に列挙されていない場合でも、それぞれが個別および集合的に意図されている。したがって、この例では、Ａ−Ｅ、Ａ−Ｆ、Ｂ−Ｄ、Ｂ−Ｅ、Ｂ−Ｆ、Ｃ−Ｄ、Ｃ−Ｅ、およびＣ−Ｆの各組合せが明確に意図され、Ａ、Ｂ、Ｃ；Ｄ、Ｅ、Ｆ；および組合せ例Ａ−Ｄの開示によって開示されたとみなされるべきである。同様に、これらのいずれか一部または組合せについても、明確に意図され開示されている。したがって、例えば、Ａ−Ｅ、Ｂ−Ｆ、およびＣ−Ｅの部分群が明確に意図されており、Ａ、Ｂ、Ｃ；Ｄ、Ｅ、Ｆ；および組合せ例Ａ−Ｄの開示によって開示されたとみなされるべきである。この概念は、限定はしないが、開示される組成物の作製方法および利用方法についての工程を含む、本明細書の開示のすべての態様に適用される。したがって、行われうる様々な付加的工程が存在する場合は、これら付加的な工程のそれぞれについて、開示する方法についての特定の実施態様のいずれかで、または、複数の実施態様を組み合わせて行うことが可能であり、これら組合せのそれぞれが明確に意図されており、開示されたとみなされるべきであるということが理解されよう。

本明細書では、ガラスの保護方法について説明する。１つの態様において、液晶ディスプレイ用のガラスを保護する方法であって、
（ｉ）少なくともガラスの１つの表面に、
（ａ）塩基可溶性ポリマー；
（ｂ）揮発性塩基；
（ｃ）界面活性剤；および
（ｄ）水
を含むコーティング組成物を施して、コーティングされたガラスを生成し、
（ii）そのコーティングされたガラスを乾燥させて水と揮発性塩基を除去し、ガラス表面に保護フィルムを生成する、各工程を含む、液晶ディスプレイ用のガラスの保護方法について説明する。

液晶ディスプレイ用のガラスに関しては、シート上に形成されるＬＣＤ薄膜トランジスタの品質を決定する起点であることから、粒子が付着していないシートであることが重要である。上記の通り、基板へのガラス粒子の付着は、ＬＣＤ用ガラスの製造における長年にわたる課題である。具体的には、ドローの下部（ＢＯＤ）でのスコアリングが、基板の製造における粒子の付着の主原因である。ガラスへの堆積が短時間の粒子は、超音波洗浄およびブラシ洗浄によって除去可能である。しかしながら、特に保管環境が高温多湿の場合には、基板上に２、３日以上堆積した粒子に対して、洗浄工程は効果的ではない。さらには、ＬＣＤ用ガラスはアルカリ含量が非常に低いが、アルカリは、含有量が高い場合には、薄膜トランジスタの性能に悪影響を与える可能性がある。したがって、保護フィルムの除去の際に、アルカリ含量を上昇させないコーティング組成物もまた望まれている。

コーティング組成物
ガラスに保護フィルムを生成するのに用いるコーティング組成物には、（ａ）塩基可溶性ポリマー；（ｂ）揮発性塩基；（ｃ）界面活性剤；および（ｄ）水が含まれる。

塩基可溶性ポリマーとは、塩基水溶液に、ある程度または完全に溶解可能なポリマーである。ポリマーが塩基水溶液にある程度溶解する場合は、塩基可溶性ポリマーを分散またはコロイドの状態で利用できる。塩基可溶性ポリマーは、ルイス酸／塩基またはブレンステッド酸／塩基の相互作用のどちらかによって塩基と反応する１またはそれ以上の基を有してもよい。例えば、塩基可溶性ポリマーは、少なくとも１つのカルボン酸基、スルホン酸基、ホスホン酸基、フェノール基、またはそれらの組合せを有してもよい。

塩基可溶性ポリマーは、塩基と反応する基を持つ重合可能なモノマーから生成可能である。例えば、イタコン酸、マレイン酸またはフマル酸が、塩基可溶性ポリマーの生成に利用可能である。１つの態様では、塩基可溶性ポリマーには、アクリル酸モノマーから生じるポリマーが含まれる。「アクリル酸モノマー」という用語には、アクリル酸およびアクリル酸のすべての誘導体が含まれる。例えば、「アクリル酸モノマー」は、メタクリル酸であって構わない。１つの態様では、塩基可溶性ポリマーは、アクリル酸モノマーから生じるホモポリマーまたは共重合体であって構わない。塩基可溶性ポリマーがアクリル酸モノマーから生じる共重合体である場合、ポリマーには、アクリル酸モノマーとオレフィンの重合生成物が含まれる。この態様では、アクリル酸モノマーは、メタクリル酸、またはそれらの混合物であり、オレフィンは、エチレン、プロピレン、ブチレン、またはそれらの混合物であり得る。

１つの態様では、塩基可溶性ポリマーには、ポリエチレン−アクリル酸共重合体が含まれる。１つの態様では、ポリエチレン−アクリル酸共重合体は、１０，０００〜１００，０００、２０，０００〜５０，０００、３０，０００〜４０，０００または３０，０００〜３５，０００の分子量を有する。別の態様では、ポリエチレン−アクリル酸共重合体は、１００〜２００、１２５〜１７５または１５０〜１６０の酸価を有する。別の態様では、ポリエチレン−アクリル酸共重合体は、ダウ社およびデュポン社製のＣＡＳ＃００９０１０−７７−９である。

塩基可溶性ポリマーの混合物がコーティング組成物に利用可能であることもまた、意図されている。例えば、マイケルマン社(Michelman Specialty Chemistry)製のＭＰ２９６０およびＭＰ４９８３Ｒは、互いに完全に混和し合い、様々な混合物に利用可能である。

コーティング組成物には、さらに、揮発性塩基も含まれる。「揮発性塩基」という用語は、ルイス塩基またはブレンステッド塩基として機能することが可能であり、いずれかの気化技術を用いて塩基をある程度または完全に除去することが可能な蒸気圧を有する化合物として定義される。例えば、揮発性塩基は、室温および室内圧力で単純に蒸発させることにより除去可能な蒸気圧を有していて構わない。あるいは、蒸気圧が十分に高く、塩基が高温に晒されでもしない限りは揮発しなくても、差し支えない。１つの態様では、塩基のある程度の除去が望まれる場合には、８０％を超える、８５％を超える、９０％を超える、９５％を超える、または９９％を超える塩基を除去可能である。ある態様では、コーティング組成物により作られる結果として生じるフィルムが水によって可溶化されない (is not solubilized by the water) ように揮発性塩基を十分除去することが望ましい。

１つの態様では、揮発性塩基には、トリアルキルアミンまたはヒドロキシアルキルアミンが含まれる。本明細書中の「アルキル基」という用語は、メチル、エチル、ｎ−プロピル、イソプロピル、ｎ−ブチル、イソブチル、ｔ−ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、デシル、テトラデシル、ヘキサデシル、エイコシル、テトラコシルなどの炭素原子数１〜２４の分岐鎖または非分岐鎖の飽和炭化水素基のことをいう。「低級アルキル」基とは、１〜６の炭素原子を含むアルキル基のことをいう。本明細書中の「ヒドロキシアルキル基」という用語は、少なくとも１つの水素原子がＯＨ基で置換されている、先に定義したアルキル基のことである。揮発性塩基の例としては、限定はしないが、トリエチルアミン またはトリエタノールアミンが挙げられる。別の態様では、揮発性塩基にはアンモニアが含まれる。用いる揮発性塩基の量は、塩基の溶解性およびコーティング組成物の望ましいｐＨに応じて変化するであろう。

本発明に有用な界面活性剤は、陰イオン性、非イオン性、または陽イオン性であってよい。１つの態様では、界面活性剤が陰イオン性の界面活性剤である場合、陰イオン性の界面活性剤としては、アルキルアリールスルホン酸塩、アルキル硫酸塩、または硫酸化オキシエチル化アルキルフェノールが挙げられる。陰イオン性の界面活性剤の例としては、限定はしないが、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、デシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、メチルドデシルベンゼンスルホン酸アンモニウム(ammonium methyl dodecylbenzene sulfonate)、ドデシルベンゼンスルホン酸アンモニウム、オクタデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ノニルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ドデシルナフタレンスルホン酸ナトリウム、ヘタデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、エイコソシルナフタレンスルホン酸カリウム(potassium eicososyl naphthalene sulfonate)、ウンデシルナフタレンスルホン酸エチルアミン、ドコシルナフタレンスルホン酸ナトリウム、オクタデシルスルホン酸ナトリウム、ヘキサデシルスルホン酸ナトリウム、ドデシルスルホン酸ナトリウム、ノニルスルホン酸ナトリウム、デシルスルホン酸アンモニウム、テトラデシルスルホン酸カリウム、ジエタノールアミノオクチルスルホン酸(diethanolamino octyl sulfate)、オクタデシルスルホン酸トリエタノールアミン(triethanolamine octadecyl sulfate)、ノニルスルホン酸アンモニウム、ノニルフェノキシルテトラエチレンオキシスルホン酸アンモニウム(ammonium nonylphenoxyl tetraethylenoxy sulfate)、ドデシルフェノキシトリエチレンオキシスルホン酸ナトリウム、デシルフェノキシテトラエチレンオキシスルホン酸エタノールアミン、またはオクチルフェノキシトリエチレンオキシスルホン酸カリウムが挙げられる。

非イオン性の界面活性剤の例としては、限定はしないが、エチレンオキシドまたはプロピレンオキシドと、プロピレングリコール、エチレンジアミン、ジエチレングリコール、ドデシルフェノール、ノニルフェノール、テトラデシルアルコール、Ｎ−オクタデシルジエタノールアミド、Ｎ−ドデシルモノエタノールアミド、ポリオキシエチレンソルビタンモノオレイン酸エステル、またはポリオキシエチレンソルビタンモノラウリン酸エステルとの縮合生成物が挙げられる。

陽イオン性の界面活性剤の例としては、限定はしないが、エチル−ジメチルステアリルアンモニウムクロリド、ベンジル−ジメチル−ステアリルアンモニウムクロリド、ベンジルジメチル−ステアリルアンモニウムクロリド、トリメチルステアリルアンモニウムクロリド、トリメチルセチルアンモニウムブロミド、ジメチルエチルジラウリルアンモニウムクロリド、ジメチル−プロピル−ミリスチルアンモニウムクロリド、または対応するメトサルフェートまたはアセテートが挙げられる。

コーティング組成物は、水系の組成物である。組成物は、従来技術を用いて調製することができる。例えば、塩基可溶性ポリマー、揮発性塩基、界面活性剤、および水を任意の順序で加えた後、成分を混ぜ合わせて溶液または分散液を生成する。他の有機溶媒を加えうることもまた、意図されている。溶媒は、乾燥工程の間に容易に除去できるものが好ましい。コーティング組成物中に他の成分が存在しても差し支えないことも意図されている。例えば、コーティング組成物には、さらにロウ状物質が含まれる。本発明に有用なロウ状物質の例としては、限定はしないが、カルナバ・ワックス、蜜ろう、パラフィン・ワックス、マイクロクリスタリン・ワックス、ポリエチレン・ワックス、ポリプロピレン・ワックス、脂肪酸アミド、またはポリテトラフルオロエチレンが挙げられる。１つの態様では、コーティング組成物は、アンモニア水にポリエチレンアクリル酸を分散させた、マイケルマン社(Michelman Specialty Chemistry)製のＭｉｃｈｅｍ（登録商標）Ｐｒｉｍｅ４９８３Ｒ、４９９０Ｒ、およびＭＰ２６９０である。

コーティング組成物の施用
従来技術を用いて、コーティング組成物をＬＣＤ用ガラスの表面に施すことが可能である。例えば、噴霧、浸し塗り、メニスカスコーティング、フラッドコーティング(flood coating)、ローラー、ブラシなどによって、コーティング組成物をガラスに塗付することができる。１つの態様では、ガラスの製造工程に組み込まれる、ガラスの移動に容易に適応可能な噴霧によって、コーティング組成物を施す。１つの態様では、必要に応じて各面を逐次的にコーティングすることも可能であるが、ガラスの両面に同時に噴霧することも可能である。

コーティングにおけるガラスの温度は、様々である。１つの態様では、ガラスの温度は、２５℃〜３００℃である。別の態様では、コーティング組成物は、形成工程の直後の新しく形成されたガラスシートに施すことができる。例えば、ガラスの温度が１７５℃よりも高い、２００℃よりも高い、または２５０℃よりも高い場合でも、コーティング組成物をガラスに施すことができ、ここで、ガラスの温度は、当該技術分野で一般的に用いられる種類の赤外線探知器で測定されることが好ましい。ガラスが清潔であり、コーティング組成物によって生じるフィルムが、その後の製造工程の間、ガラスを保護するであろうことから、製造工程におけるこの時点でのコーティング組成物の施用が有利である。この温度でガラスにフィルムを施すということは、ガラスの形成速度、および、施用する工程の終点でのガラスの許容最低温度に応じて、施用を比較的短時間で行う必要があることを意味する。

ガラスは、フロート法、スロット・ドロー法(slot-draw processes)、およびフュージョン・ドロー法を含む、いくつかの異なる方法によって形成可能である。例えば、その全体を引用して本明細書中に援用する米国特許第３，３３８，６９６号明細書および同第３，６８２，６０９号明細書を参照のこと。スロット・ドローおよびフュージョン・ドロー法では、新しく形成されたガラスシートは、垂直方向を向いている。そのような場合に、したたりが生じることによって、例えば、ガラスにひび割れを生じさせるなどのガラスの切断を妨げる可能性があるが、こういったしたたりが形成されない条件で、コーティング組成物を施用することが可能である。一般論として、したたりの発生は、１５０℃を超えるガラス温度での施用に加え、コーティング・フローを慎重に調節することによって回避することができる。コーティング・フローを調節する場合は、ガラス温度およびガラスの速度を一定に保つことによって、表面全体に均一のコーティングを実現する。

ある態様では、ガラス表面は、コーティング組成物を施す前に、洗浄が必要かもしれない。この洗浄は、当該技術分野で既知の薬液洗浄法および熱分解を含む様々な手段によって成し遂げることが可能である。これらの方法の目的は、ガラス内の分子に由来するヒドロキシル基およびシロキサン結合を露出させることである。以下の洗浄技術は、吸収された有機分子をガラス表面から除去するのに利用可能である。１つの態様では、例えば、SemiClean KGなどの水性洗浄剤で、ガラスを洗浄することができる。別の態様では、ＵＶ／オゾン洗浄がガラスの洗浄に利用可能である。ＵＶ／オゾン洗浄は、酸素含有雰囲気下で、低圧水銀灯を用いて行われる。これは、例えば、引用することによりその内容を本明細書中に援用するVig et al., J. Vac. Sci. Technol. A 3, 1027, (1985)に記載されている。空気で満たされた鋼鉄の筐体に装着されたＢＨＫ社製の低圧水銀灯(88-9102-20)が、この洗浄方法を行うのに適している。洗浄する表面をランプから約２ｃｍのところに置き、ランプを約３０分間作動させることにより、表面が清潔になる。

ガラスがコーティング組成物でコーティングされた後、コーティングされたガラスを乾燥させて水と揮発性塩基を除去し、ガラスの表面に保護フィルムを生成する。乾燥工程は、当技術分野で既知の技術を用いてコーティングされたガラスに熱を加えることによって行うことが可能であり、とりわけ、用いる揮発性塩基に応じて様々に変化するであろう。１つの態様では、乾燥工程には、室温での蒸発が含まれる。あるいは、コーティングされたガラスは、フィルムを施した後に硬化させることが可能である。硬化の工程により、フィルムの疎水性が増すであろう。硬化は、硬化を達成するのに十分ではあるが、望ましいコーティング特性の低下またはコーティングの剥離が起こるほどには高くないレベルでの電離放射線の曝露、プラズマ処理、または紫外線の曝露を行うことにより、フリーラジカルを形成するなどの、いずれの手段によって達成しても構わない。１つの態様では、乾燥工程において揮発性塩基を十分に除去することにより、塩基可溶性ポリマーが水性の揮発性塩基によって可溶化されないようにする。

乾燥工程の後は、ガラスの表面にフィルムが生じる。フィルムの厚さは、ガラスに施されるコーティング組成物の量に応じて様々であろう。１つの態様では、フィルムは１μｍ〜１５μｍ、１μｍ〜１３μｍ、１μｍ〜１１μｍ、１μｍ〜９μｍ、１μｍ〜７μｍ、または１μｍ〜５μｍの厚さを有する。

ガラスには、乾燥工程の後にフィルム材料を施用し、その後、洗浄処理を行うことが可能である。１つの態様では、超音波処理によって洗浄を行い、フィルムの除去を向上させることが可能である。この洗浄により、余剰のフィルム材料の大部分を除去することができる。コーティングされたガラスは、どのような所望の形にも切断可能である。ガラスシートの切断および／または研磨には、典型的に、シートへの水の施用が含まれる。この水によって、コーティングの洗浄を行い、過剰なフィルム材料を除去することが可能である。

フィルムの除去
本明細書に記載のコーティング組成物は、最初のスコアリングの前にガラスに施すことができ、残りの製造工程を耐え抜くのに十分に堅牢である。保護フィルムは、様々な市販の洗浄剤を単独で、またはブラシ洗浄および／または超音波洗浄と組み合わせて使用することにより除去できる。洗浄剤には、随意的に、陰イオン性の界面活性剤および非イオン性の界面活性剤の両方を含めることができる。あるいは、洗浄剤はアルカリ洗浄剤であってもよい。１つの態様では、洗浄剤は、例えば、SemiClean KG洗浄剤などの水性の洗浄剤である。別の態様では、保護フィルムは塩基によって除去可能である。本発明に有用な塩基の例としては、ＮＨ_４ＯＨ、ＫＯＨなどが挙げられる。用いる塩基の濃度は、保護フィルムの内容および厚さに応じて変わるであろう。

保護フィルムを除去した後のガラス表面は、非常に清潔である。例えば、保護フィルムの除去後、ガラス上の粒子密度の上昇は、５０粒子／ｃｍ^２未満、４０粒子／ｃｍ^２未満、３０粒子／ｃｍ^２未満、２０粒子／ｃｍ^２未満、１０粒子／ｃｍ^２未満、または５粒子／ｃｍ^２未満である。ガラス表面の粒子の数は、粒子直径０．５μｍまでの感度を有する暗視野および／または明視野のストロボ装置を用いて測定することができる。別の態様では、保護フィルムの除去後、水滴をゴニオメーターで測定することによるガラスの接触角は、２０°未満、１８°未満、１６°未満、１４°未満、１２°未満、１０°未満、または８°未満である。さらなる態様では、保護フィルムの除去後のガラスの粗さは、０．１５〜０．６ｎｍである。別の態様では、ガラスの粗さは、０．１５、０．２、０．２５、０．３、０．３５、０．４、０．４５、０．５、０．５５、または０．６ｎｍであり、ここで、いずれの値も、粗さの範囲の上限および下限を形成することが可能である。

コーティングの除去をガラス製造業者が行うことができ、あるいは、ガラスを最終的な消費者、例えば、液晶ディスプレイ装置の製造業者に出荷し、その消費者がガラスからコーティングを除去できることは、注目に値する。

要約すれば、本明細書中に記載のコーティング組成物および方法は、非常に多くの利点を有している。コーティング組成物は、環境問題の点から見て安全であり、ガラス製造工程で製造される熱いガラスに施用可能である。さらには、本発明のコーティング組成物および方法は、例えば、保管または輸送の間に晒される可能性のある周囲の汚染物からガラスシートを保護する。もう１つの利点は、ガラスシートの切断または研磨の際に、切り粉の付着を低減させることである。上述の通り、ガラスの切り粉の付着は、ガラスを切断または研磨する製造過程、特に、ＬＣＤ用ガラスの製造過程において、深刻な問題を与える。具体的には、本明細書に記載する方法は、ガラスシートの表面に安定で除去可能なコーティングを提供することによって切り粉の付着の形成を低減させる。

例えばＭＰ２９６０などの本明細書に記載するコーティング組成物は、また、差込み紙に貼りつかない。例えば、ＬＣＤ用ガラスは、ガラスシートを積み重ねて保管および出荷可能である。各ガラスシートの間には、ガラスをさらに保護するため、差込み紙を適用する。本明細書に記載のコーティングは、擬似的に高密度充填して保管／経時した状態（相対湿度８５％、１６時間、５０℃、加重２７ｇ／ｃｍ^２）において、差込み紙に貼りつかない。

本方法のさらなる利点は、コーティングを除去した後のガラスシートの表面が、コーティング施用前と実質的に同一の化学的性質と滑らかさを有することである。さらには、保護フィルムは、様々な洗浄剤および／または塩基を用いて除去可能である。

以下の実施例は、当業者に、本明細書および特許請求の範囲に記載された材料、物品、および方法をどのように行い、評価したのかについての完全な開示および説明を提供する目的で提出するものであり、また、純粋に典型例を意図するものであって、発明者が自身の発明の範囲を限定することを意図するものではない。数値（例えば、量、温度など）に関して、正確さを確保するための努力はしているが、誤差および偏差を計算に入れるべきである。他の表示をしない限りは、割合は重量比であり、温度は℃または周囲温度であり、圧力は大気圧かそれに近い。反応条件には、例えば、成分濃度、望ましい溶媒、溶媒混合物、温度、圧力、および、上述の工程から得られる生成物の純度と収率の最適化に利用可能な他の反応範囲および条件など、様々な種類と組合せが存在する。こういった作業条件を最適化するための妥当な所定の実験のみが必要であろう。

添付の図面は、下記に記載するいくつかの態様を説明するものである。

材料
マイケルマン社(Michelman Specialty Chemistry, Inc.)（アメリカ合衆国オハイオ州シンシナティ）製の会社コードＭＰ−４９８３Ｒ−ＰＬおよびＭＰ２９６０に基づいてコーティング組成物を入手した。コーティングは、乾燥後、アンモニアまたは高ｐＨのいずれにも可溶性である。コーティングは、いずれの割合でも混合可能である。汚れ、磨耗、水および他の要素に耐性を示す、薄いマイクロメートル厚の半透明のコーティングを提供する。それを室温で乾燥し、透明なフィルムを形成する。このフィルムは消費財であり、有害とはみなされない。

実験の多くにおいて、あらかじめ清潔にした１２．７ｃｍ（５インチ）四方のガラス試料をコーティングし、次に、コーティングを洗浄し、続いて試料の表面を測定した。ガラス試料は、表面にある粒子直径が０．５μｍ〜１μｍまでの感度を有する暗視野および／または明視野のストロボ装置を用いて測定した。ガラス試料の粒子密度が５粒子／ｃｍ^２以下の場合は、その後のコーティングと試験について許容された。コーティング除去後、粒子密度の上昇（最初と最後の差異）が１０粒子／ｃｍ^２以下の場合は、試料を「清潔」とみなした。

コーティングの再剥離性
表１は、現在アジア地域の洗浄ラインで使用されている洗浄剤SemiClean KGを用いて、様々なコーティングの厚さでディッピングした後のコーティングが、洗い落とせることを示している。洗浄剤の濃度は４％であり、温度は７１℃、時間は１５分であった。表１は、また、１．２％溶液の０．０３μｍから２４％溶液の約１２μｍまで、コーティングの厚さが増すことを示している。製造供給元によって供給された原液は１２％であった。コーティングをガラス表面から除去した後は、８°未満の接触角が見られ、さらには、清潔な表面を得られたことが示唆された。表２は、２５０℃のガラス表面がコーティング可能であり、効果的に清潔になったことを示している。

縁部の仕上げ作業の間の保護
表３に、縁部の仕上げの間のコーティング保護について示す。粒子密度の上昇の許容範囲は、１０未満である。

予測される範囲のコーティングを用いてさらなる試験を行ったところ、表４に示すように、６%〜１２％の範囲では、縁部を研磨する間、保護されていたことがわかった。

洗浄剤を使用しないコーティング除去
アジア地域の顧客は洗浄剤の回収システムの設置が義務付けられているため、洗浄剤を使用しない除去に対する関心が高い。表５は、０．１Ｎ ＫＯＨ（ｐＨ＝１２）で洗浄することによって、コーティングが首尾よく除去されることを示している。異常値（４０、２６）は、１つのガラスシートで見られた水腐れの結果に起因するものであり、コーティングの付着性の結果ではないと考えられる。

高密度充填（Dense Pack）の施用可能性
ガラスシートは、一般に、そのほとんどがコンテナ内に高密度に充填され、互いに接触し、または紙の差込みシートでのみ隔てられて輸送される。大きさと重量（＝高輸送費用）、および、より大きい世代のガラスのたわみの発生の理由から、隔離する隙間を要する現行のポリプロピレン容器の代わりに、この輸送形態が必要とされている。

２７．４ｇ／ｃｍ^２のコーティングされたガラス試料１０枚を積み重ねて重さを量り、同時に、５０℃、相対湿度８５％の湿度室に一晩保管して、高密度充填の輸送状態をシミュレーションした。用いるガラスは、やはり、あらかじめ清潔にし、得られる粒子密度の上昇が１０未満の場合に、良好とみなした。表６は、高密度充填のシミュレーション結果を示している。横列の１番目は、差込み紙で隔てず、湿度／温度経時後は一塊となった、１２％コーティングについて示している。２列目は、１２％コーティングに差込み紙を用いたが、比較的大きい数値となった。３列目は６％溶液を使用した薄いコーティング、および高濃度洗浄と高温の条件で行った。ここでの結果は劇的に向上し、この技術によって測定可能な最高値であった。比較のため、最後の列に、２面にビスクイーン(Visqueen)を施した結果を示した。コーティングは、ビスクイーンよりも良好とまではいかないが、同等の結果を提供した。

コーティングした状態でのスコアリング
コーティングした状態でのスコアリングについて、最初の調査を行った。結果を表７に示す。１２％の濃度で均一にコーティングされたガラスをスコアリングし、分割する能力について実証した。

熱いガラス表面へのコーティングの施用可能性
アクリル樹脂コーティングの熱分析データを図１に示す。コーティングが４００℃未満では分解されないことが、観察された。コーティングは、２００℃に至るまでの間に水分を失った。このデータは、熱いＢＯＤへの適用（最大３００℃までの温度）が確かに可能であり、コーティングは、競合反応なく容易に乾燥可能であることを示している。さらには、熱分析のトレース（データ示さず）は、２００℃よりも十分に低いオーブン乾燥に最適な時間／温度曲線を提供した。

除去後のガラス表面に対するコーティングの影響
アクリルコーティングがガラス表面に影響を及ぼす可能性の調査には、多くの表面分析技術および化学技術が用いられている。いずれの場合にも、影響はあまりないことが実証されている。

ガラス表面の粗さ
表８は、コーティング除去後、原子間力顕微鏡法によって測定した表面の粗さへの影響を示している。対照ガラスと比較して粗さにわずかな上昇が見られた；しかしながら、これは、ゲートウェイ処理の結果の範囲内であり、また、いくつかの標準的なガラスの測定値の範囲（例えば、０．３の範囲）内である。

ＸＲＦデータを表９に示す。コーティングが除去された２０００Ｆと、コーティングされたガラスの製造日と同じかそれに近い製造日の２０００Ｆとの間には、ガラス組成物における本質的な差異はないことが観察された。相違は、同一製造日に製造されたガラスと比較して、異なる期間に製造された標準ガラスとの酸化アンチモンおよび酸化スズの濃度にのみ、観察された。この差異は、おそらく貯蔵タンク間の差異による変動によるものと考えられる。

Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳまたはＥＳＣＡ）
ＸＰＳ表面分析のデータ（表１０）は、比較参照試料の表面と、コーティングされ、その後洗浄されたガラスの表面とは判別がつかないことを、明確に示している。コーティングされた試料の表面は、炭素、酸素およびケイ素を主成分としていることが示された。表面にケイ素様（Ｓｉ−Ｏ結合）化合物が存在するかもしれないという懸念はある。しかしながら、こういった化合物は、ガラス上またはガラスに施したコーティングの裏面には見られなかった。表１０は、１２％の４９８３Ｒでコーティングした試料、コーティングされ、洗浄された試料および比較対照の原子百分率におけるＸＰＳデータを示している。

飛行時間型二次イオン質量分析（ＴＯＦ−ＳＩＭＳ）
ＴＯＦ−ＳＩＭＳデータ（表１１）は、材料の最表層についてのみ示され、コーティング材料に典型的な表面の有機官能基を識別することができた。このデータは、やはり、コーティング／洗浄された試料が非コーティングの比較対照試料と判別つかなかったことを示している。コーティングされ、剥離されたコーティング試料では、コーティング下またはガラス上には存在しない、シリコーン類の材料の痕跡を表面に与えた。コーティングされ／剥離されたガラスと比較した場合、コーティングされ／洗浄されたガラスのＮａ^＋含有量が比較対照のものに非常に近いということは、注目に値する。Ｎａ^＋イオンはガラスの性能に悪影響を与えるため、ＬＣＤ用ガラスにおけるＮａ^＋含有量は小さくなることが望ましい。

ナノインデンテーション
引っかき傷からの表面の保護におけるコーティングの厚さの役割について、さらに理解するため、１２％コーティングおよび２４％コーティングについて試験した。１２％のデータにおけるノイズは、針が、コーティングを突き破り、基板に傷をつけたことを示唆した。２４％コーティングでは、同一負荷において何倍も良好になっていることが分かった。予想通り、コーティングが厚くなると、引っかき傷に対して、より耐久性が高くなった。図２は、１２％コーティング（厚さ２μｍ）および２４％コーティング（厚さ１４μｍ）のナノインデンテーション・データを示している。

コーティング除去後のガラス表面の化学的耐久性
コーティング除去後の耐久性についての最初の試験によって、表面の目視による評価は標準と同一ではあるが、ＨＣｌでの定量的な酸耐久性がわずかに劣ることが明らかとなった。表１２に、ＨＣｌ耐久性の（２回目の）結果を表す。表１２における強調表示された領域は、一旦コーティングされたガラスに、より大きい重量変化が観察されたことを示し、また、室温でコーティングされたガラスとコーティング前に２５０℃の状態にしたガラス表面との間には、差異はほとんどないことも示している。あらかじめコーティングされた試料を用いた他の酸の結果は、標準と判別がつかなかった（データ示さず）。

このＨＣｌ耐久性の測定を繰り返し（３回目）、表１３に示すように、調査結果として、コーティング除去後のガラス表面の耐久性には問題はないことが示された。さらには、最初の分析で言及した課題の「要因」であると考えられていた、ガラス基板のアンモニア耐久性についても調査した。アンモニアデータは、表１３において強調表示されており、残りの表と比較せずに済むようにした。もし課題が存在するとしたならば、６時間後のアンモニアの数値が高すぎて、最初に注目した課題の説明がつかないことになる。

この出願を通して、様々な刊行物を引用した。本明細書に記載する化合物、組成物および方法をさらに十分に述べるために、これらの刊行物の開示のすべてについて、本明細書中で引用することにより、ここに援用する。

本明細書に記載した材料、方法および物品について、様々な修正および変更をすることが可能である。本明細書に記載した材料、方法および物品の他の態様については、本明細書に開示した材料、方法および物品の説明および実施例を検討することにより、明白となるであろう。詳細な説明および実施例は、典型例とみなされることを意図している。

他の実施態様
１.液晶ディスプレイ用のガラスを保護する方法であって、
（ｉ）少なくともガラスの１つの表面に、
（ａ）塩基可溶性ポリマー；
（ｂ）揮発性塩基；
（ｃ）界面活性剤；および
（ｄ）水
を含むコーティング組成物を施して、コーティングされたガラスを生成し、
（ii）前記コーティングされたガラスを乾燥させ、水と揮発性塩基を除去して、ガラスの表面に保護フィルムを生成する、
各工程を含む、液晶ディスプレイ用のガラスの保護方法
２．前記塩基可溶性ポリマーがアクリル酸モノマーとオレフィンの重合生成物を含むことを特徴とする実施態様１記載の方法
３．前記塩基可溶性ポリマーがポリエチレン−アクリル酸共重合体を含むことを特徴とする実施態様１記載の方法
４．前記揮発性塩基がトリアルキルアミンまたはヒドロキシアルキルアミンを含むことを特徴とする実施態様１記載の方法
５．前記揮発性塩基がアンモニアを含むことを特徴とする実施態様１記載の方法
６．前記コーティング組成物が、さらにロウ状物質を含むことを特徴とする実施態様１記載の方法
７．前記コーティング組成物が、ポリエチレンアクリル酸、アンモニア、および水を含むことを特徴とする実施態様１記載の方法
８．前記工程（ｉｉ）の後に、前記保護フィルムを、塩基、洗浄剤、またはそれらの混合物と接触させることにより除去可能であることを特徴とする実施態様１記載の方法
９．前記保護フィルムを除去後のガラスの粒子密度の上昇が、５０粒子／ｃｍ^２未満であることを特徴とする実施態様８記載の方法
１０．ガラスの少なくとも１つの表面に保護フィルムを含む液晶ディスプレイ用のガラスであって、前記保護フィルムが塩基可溶性ポリマーおよび界面活性剤を含むことを特徴とする液晶ディスプレイ用ガラス。

Claims (9)

1. 液晶ディスプレイ用のガラスを保護する方法であって、
   （ｉ）コーティング組成物をガラスの少なくとも１つの表面全体に均一に施すように、ガラスの温度を１５０℃超から３００℃までの一定の温度に保ちながら、ガラスの少なくとも１つの表面に、
   （ａ）塩基可溶性ポリマー；
   （ｂ）揮発性塩基；
   （ｃ）界面活性剤；および
   （ｄ）水
   を含むコーティング組成物を直接施して、コーティングされたガラスを作成し、
   （ｉｉ）前記コーティングされたガラスを乾燥させ、水と揮発性塩基を除去して、ガラスの表面に保護フィルムを形成し、ここで、保護フィルムが水によって可溶化されず、かつ塩基可溶性ポリマーが揮発性塩基によって可溶化されないように、揮発性塩基が除去される、
   各工程を含む方法。
2. 前記塩基可溶性ポリマーがアクリル酸モノマーとオレフィンの重合生成物を含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
3. 前記塩基可溶性ポリマーがポリエチレン−アクリル酸共重合体を含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
4. 前記揮発性塩基がトリアルキルアミンまたはヒドロキシアルキルアミンを含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
5. 前記揮発性塩基がアンモニアを含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
6. 前記コーティング組成物が、さらにロウ状物質を含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
7. 前記コーティング組成物が、ポリエチレンアクリル酸、アンモニア、および水を含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
8. 前記工程（ｉｉ）の後に、前記保護フィルムを、塩基、洗浄剤、またはそれらの混合物と接触させることにより除去可能であることを特徴とする請求項１記載の方法。
9. 前記保護フィルムを除去後のガラスの粒子密度の上昇が、５０粒子／ｃｍ^２未満であることを特徴とする請求項８記載の方法。
   

Images