JP2005048140A

JP2005048140A - ガラス基材のコーティング剤

Info

Publication number: JP2005048140A
Application number: JP2003284287A
Authority: JP
Inventors: Masakazu Araki; 正和荒木
Original assignee: Central Glass Co Ltd
Current assignee: Central Glass Co Ltd
Priority date: 2003-07-31
Filing date: 2003-07-31
Publication date: 2005-02-24

Abstract

【課題】ディスプレーに供されるガラス基材の可撓性を向上させる。
【解決手段】ガラス基材のコーティング剤であって、該コーティング剤がポリエーテルサルホンを有し、該コーティング剤の溶媒が芳香族炭化水素、ハロゲン化炭化水素、エステル類、ケトン類、ニトリル類、スルホキシド類のいずれかであることを特徴とするコーティング剤であり、好ましくは、コーティング剤がシリカ前駆体を有する。さらに好ましくは、溶媒が芳香族炭化水素、ハロゲン化炭化水素、エステル類、ケトン類、ニトリル類、スルホキシド類のいずれかに属する化学種から２種以上選択されてなる。
【選択図】なし

Description

本発明は、有機ＥＬディスプレー、液晶ディスプレー等の薄型ディスプレーに使用される薄い厚みのガラス基材の可撓性を向上させるためのコーティング剤に関する。

有機ＥＬディスプレー、液晶ディスプレー等の薄型ディスプレーは、携帯機器、電子ペーパー、カード、電子書籍等への応用展開が期待され、該ディスプレーには、薄型軽量化、可撓化が要求されている。従って、それらに使用されるガラス基材にもより一層の薄型化、可撓性が要求されている。ガラス基材の厚さを５００μm以下としていくと、ある程度の可撓性が得られるが、十分なレベルではないので、ガラス基材にポリマー層を設けることで可撓性を向上させる開発が行われている。

特許文献１では、透明な樹脂基材の少なくとも片面にガラスからなる薄板を設けてなる液晶ディスプレー用ガラス基材が開示されている。特許文献２では、厚さ≦２００μmのガラスとプラスチックとからなる可撓性を有するガラス基材、特許文献３では、１０μm乃至５００μm厚さのガラス基材に、１μm乃至２００μm厚さのシリコーンポリマーやポリエーテルサルホン等の樹脂層をＵＶ処理等で接着剤を使用することなく直接適用されたガラス基材が開示されている。
特開平４−２３５５２７号公報特開平１１−３２９７１５号公報特表２００２−５３４３０５号公報

ディスプレー製造時には昇降温プロセスがあり、基材には熱負荷が加わる。特に薄膜トランジスタ(ＴＦＴ)を搭載した高精細ディスプレーにおいては、３５０℃以上の温度下での安定性が必要となる。従って、ガラス基材に設けられるポリマー層は、耐熱性に優れることが好ましい。特許文献３には耐熱性に優れるポリエーテルサルホンが被覆されたガラス基材が開示されているが、押し出し法による被覆なので、膜厚の制御が困難であり、均質な膜被覆ガラスを得ることが難しい。

本発明は、耐熱性に優れるポリエーテルサルホンをガラス基材に効果的に被覆する手段、さらには、ポリエーテルサルホンによる被覆膜とガラス基材との密着性を向上させる手段を提供することを課題とする。

本発明は、上記課題を鑑み、耐熱性に優れるが、溶媒への溶解性が低いポリエーテルサルホンをガラス基材に効果的に被覆することができるコーティング剤を開発した。すなわち本発明のコーティング剤は、ディスプレーに供されるガラス基材の可撓性を向上させるためのコーティング剤であって、該コーティング剤がポリエーテルサルホンを有し、該コーティング剤の溶媒が芳香族炭化水素、ハロゲン化炭化水素、エステル類、ケトン類、ニトリル類、スルホキシド類のいずれかであることを特徴とする。該溶媒は、ポリエーテルサルホンをコーティング剤中で安定なものとするために、芳香族炭化水素、ハロゲン化炭化水素、エステル類、ケトン類、ニトリル類、スルホキシド類のいずれかに属する化学種から２種以上選択されてなることが好ましい。

また、コーティング剤から得られる膜のガラス基材への密着性を向上させるためにコーティング剤にシリカ前駆体を含有させることが好ましい。この含有量としては、シリカ前駆体から形成されるシリカが、ポリエーテルサルホン及びシリカの合計量を基準として、０．５重量％〜２０重量％となるように、コーティング剤にシリカ前駆体を含有させることが好ましい。０．５重量％未満では、シリカによるガラス基材への密着性の効果がほとんど現れず、２０重量％超では、均質なコーティング剤を得ることが困難だからである。

前記コーティング剤をガラス基材に塗布して得られた膜被覆ガラスは、膜を被覆していないガラス基材と比べて、可撓性が向上する。該ガラス基材としては、５００μｍ以下の厚みのガラス基材を好適に使用できる。

本発明のコーティング剤から得られた膜被覆ガラス基材は、可撓性に優れている。また、ディスプレー製造時に３５０℃以上に保持しても、可視光透過率等の光学特性が保持されるので、ＴＦＴを搭載した有機ＥＬディスプレーや液晶ディスプレー用のガラス基材として優れる。

本発明のディスプレーに供されるガラス基材の可撓性を向上させるためのコーティング剤は、ポリエーテルサルホンを有し、該コーティング剤の溶媒が芳香族炭化水素、ハロゲン化炭化水素、エステル類、ケトン類、ニトリル類、スルホキシド類のいずれかである。該ポリエーテルサルホンは、粉末状のものを使用すると溶媒に溶解させやすく好ましい。粉末粒子のサイズには特に限定はなく、１０μｍ〜２ｍｍの範囲、より好ましくは、１００μｍ〜５００μｍの範囲で使用することが可能である。

溶媒には、ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素；塩化メチル、塩化メチレン、クロロホルム、トリクロロエチレンなどのハロゲン化炭化水素；酢酸メチル、酢酸エチルなどのエステル類；アセトン、メチルエチルケトンなどのケトン類；非プロトン性極性溶媒(Ｎ−メチルピロリドン、アセトニトリルなどのニトリル類、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミドなどのアミド類、ジメチルスルホキシドなどのスルホキシド類など)等を使用することができる。

溶媒に対してのポリエーテルサルホンの含有量は、成膜後の膜厚を鑑みて１重量％〜２０重量％の範囲が好ましい。

ポリエーテルサルホンを含有するコーティング剤を安定なものとするために、前記であげた化学種を２種以上使用した混合溶媒とすることが好ましい。「Ｎ−メチルピロリドン−トルエン」、「Ｎ−メチルピロリドン−キシレン」、「Ｎ−メチルピロリドン−ジクロロメタン」、「１，１，２−トリクロロエタン−ジクロロメタン」のような２液混合系、「ジメチルホルムアミド−シクロヘキサノン−メチルエチルケトン」のような３液混合系のような混合溶媒の適用が特に好ましい。

又、コーティング材から得られる膜表面の均一性を向上させるために、溶媒に表面調整剤として界面活性剤を添加することも可能である。該界面活性剤にはシリコーン系、フッ素系、カルボン酸塩系、硫酸エステル塩系、スルホン酸塩系、アミン塩酸類、臭素系、塩素系、ベタイン系、イミダゾリン系、アミンオキサイド系、エーテル系、エステル系のいずれかを使用することができる。

コーティング剤に含有されることのあるシリカ前駆体には、トリメトキシシラン、トリエトキシシラン、トリプロポキシシラン、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラプロポキシシラン、メチルトリメトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、プロピルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、プロピルトリエトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジエチルジエトキシシラン、γ−クロロプロピルトリメトキシシラン、γ−クロロプロピルトリエトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、フェニルトリプロポキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン等を使用でき、経済性、加水分解の速度等を鑑みテトラエトキシシランやメチルトリエトキシシランの使用が好ましい。

本発明のコーティング剤のガラス基材への塗布は、ディップコート、フローコート、スピンコート、ロールコート、スプレーコート、スクリーン印刷、フレキソ印刷等の公知手段によって行うことができる。コーティング剤をガラス基材に塗布した後、乾燥工程、２５０℃〜４００℃の焼成工程を経て、ポリエーテルサルホンからなる膜、又は、「ポリエーテルサルホン−シリカ」の組成物からなる膜が被覆された膜被覆ガラスを得ることができる。

該被覆膜の膜厚は、０．５μｍ及至１０μｍ、より好ましくは１μｍ及至５μｍが好ましい。該被覆膜の膜厚が０．５μｍ未満では、ガラス基材の可撓性向上の効果が小さく、該被覆膜の膜厚を１０μｍ超では、可撓性向上の効果は小さいからである。該膜の形成は基材の片面であっても、両面であっても差し支えない。また、該被膜がガラス基材の端面に形成されると、端面の耐衝撃性を増し、ガラス端面に存在しうる微小な亀裂の拡大が回避され、ガラス基材の強度が増しより好ましい。

又、膜被覆ガラスのガラス基材には、ソーダ石灰ガラス、硼珪酸塩ガラス、アルミノ珪酸ガラス、アルミノ硼珪酸ガラス、好ましくは低アルカリガラス、無アルカリガラス等の有機ＥＬディスプレー、液晶ディスプレー等の薄型ディスプレー用途に使用されているガラス基材を使用することができる。又、ポリマー層のガラス基材との接着を促進するために、水洗浄、超音波洗浄、アルカリ洗浄、ガラス洗浄剤洗浄、オゾン含有雰囲気中でのＵＶ照射、コロナ処理、プライマー処理のいずれか、または２種以上を施すこともできる。これら薄型ディスプレー用ガラス基材は、可撓性を有していることが好ましいので、厚さが５００μｍ以下のガラス基材を使用することができる。ガラス基材の厚さは薄型ディスプレー用基材として必要とされている１０μｍ乃至４００μｍ、好適には、１０μｍ乃至１００μｍ、より好適には、１０μｍ乃至５０μｍのものを使用することができる。１０μｍより薄いガラス基材の製造は困難であり、一方、厚さ５００μｍ超のガラス基材の可撓性が小さく、本発明のコーティング剤を適用しても可撓性向上の効果が得られないからである。

本発明のコーティング剤から得られた膜被覆ガラスは、有機ＥＬディスプレー、液晶ディスプレー等の薄型ディスプレー以外にも、色素増感型太陽電池等の太陽電池、センサー等にも使用することができる。

以下実施例により本発明をより詳細に説明する。各実施例で得られた試料は、次に列挙する試験方法で評価した。
（１）高温で保持後の光学特性の評価
試料を４００℃で、１５分間分、３０分間、４５分間、６０分間保持した後、保持時間毎の試料の可視光透過率、及び曇り度の指標であるヘーズ値を測定した。可視光透過率は分光光度計［Ｕ−４０００；日立製作所］で、光波長３８０ｎｍ〜７８０ｎｍでの透過率を測定し、ＪＩＳＲ３１０６「板ガラス類の透過率・反射率・放射率・日射熱取得率の試験方法」に準拠し可視光透過率を求めた。ヘーズ値はヘーズメーター［ＮＤＨ−２０Ｄ；日本電色工業］で測定し、ＪＩＳＫ７１０５「プラスチックの光学的特性試験方法」に準拠し求めた。
（２）可撓性の評価
試料を、径の異なるアクリル製の円筒物に巻き付け、該巻き付けで試料が割れなかった円筒物の中で最小の円筒の曲率半径を限界曲率とし、試料の可撓性の指標とした。
（３）膜のガラス基材への密着性評価
膜のガラス基材への密着性は、碁盤目ピール試験で評価した。碁盤目ピール試験は被覆膜に縦横各１０本ずつ碁盤目状の切り込みを入れ、粘着テープ（例えば、メンディングテープ）で剥離させた際に剥離の有無を見る試験で、０／１００は１００コマ中に剥離したコマが０コマであることを示す。

実施例１
２７１重量部のＮ−メチルピロリドンを２７１重量部、１２４重量部のキシレン、１００重量部のポリエーテルサルホン（住友化学工業社製ＳＥＰ５００３Ｐ）、及び１重量部の表面調整剤（ビックケミー社製ＢＹＫ−３００）を２時間撹拌混合することでコーティング剤を得た。

該コーティング剤を厚さ４００μｍのソーダ石灰ガラス（１００ｍｍ×１００ｍｍ）、厚さ１００μmの硼珪酸ガラス（５０ｍｍ×５０ｍｍ）の２種類のガラス基材にスピンコート法により塗布した。その後１００℃で３０分、３５０℃で３０分焼成し、ポリエーテルサルホンからなる膜厚４μｍの膜が形成された膜被覆ガラスを得た。

ソーダ石灰ガラスからなる膜被覆ガラスで、上記光学特性及び上記密着性の評価を行い、硼珪酸ガラスからなる膜被覆ガラスで上記可撓性の評価を行った。

高温で保持後の光学特性の評価結果に関し可視光透過率の結果を表１、ヘーズ値の結果を表２にまとめる。ポリエーテルサルホンからなる膜被覆ガラスはガラス基材単体に近い可視光透過率、及びヘーズ値を示し、４００℃環境下での放置試験でも、可視光透過率、及びヘーズ値の変化がほとんどなく、耐熱性が優れた膜被覆ガラスであった。又、可撓性に関しても表３に示すとおり、膜を形成していないガラス基材と比べ、小さい曲率半径の円筒にまで巻き付けることができ、可撓性に優れていた。

実施例２
Ｎ−メチルピロリドン２７１重量部、及びキシレン１２４重量部の混合溶媒に粉末状のポリエーテルサルホン１００重量部を混合し２時間撹拌した。これにシリカ前駆体としてテトラエトキシシラン３９重量部、及び表面調整剤（ＢＹＫ−３００）を１重量部添加後、３時間撹拌混合することでコーティング剤を得た以外は、実施例１と同様の操作を行い、ポリエーテルサルホン及びシリカからなる膜厚４μｍの膜が形成された膜被覆ガラスを得た。

該膜被覆ガラスは、ガラス基材単体に近い可視光透過率、及びヘーズ値を示し、４００℃環境下での放置試験でも、可視光透過率、及びヘーズ値の変化がほとんどなく、耐熱性が優れた膜被覆ガラスであった。又、可撓性に関しても、膜を形成していないガラス基材と比べ、小さい曲率半径の円筒にまで巻き付けることができ、可撓性に優れていた。さらには、本膜被覆ガラスは、表４に示すとおり、実施例１の膜被覆ガラスと比べ、膜のガラス基材への密着性が優れていた。

実施例３
Ｎ−メチルピロリドン２７１重量部とキシレン１２４重量部の混合溶媒に粉末状のポリエーテルサルホン１００重量部を混合し２時間撹拌した。これにシリカ前駆体としてテトラエトキシシラン７重量部、及び表面調整剤（ＢＹＫ−３００）を１重量部添加し、３時間撹拌混合しコーティング剤を得た以外は、実施例１と同様の操作を行い、ポリエーテルサルホン及びシリカからなる膜厚４μｍの膜が形成された膜被覆ガラスを得た。

比較例１
比較のために実施例１で使用したガラス基材に膜を被覆しなかった。実施例１乃至実施例３の膜被覆ガラスと比べ、可撓性が劣っていた。

比較例２
Ｎ−メチルピロリドン２７１重量部とキシレン１２４重量部の混合溶媒に粉末状のポリエーテルサルホン１００重量部を混合し２時間撹拌した。これにシリカ前駆体としてテトラエトキシシラン１１５重量部、及び表面調整剤（ＢＹＫ−３００）を１重量部添加したところ、白色沈殿が析出した。

Claims

ディスプレーに供されるガラス基材の可撓性を向上させるためのコーティング剤であって、該コーティング剤がポリエーテルサルホンを有し、該コーティング剤の溶媒が芳香族炭化水素、ハロゲン化炭化水素、エステル類、ケトン類、ニトリル類、スルホキシド類のいずれかであることを特徴とするコーティング剤。
溶媒が芳香族炭化水素、ハロゲン化炭化水素、エステル類、ケトン類、ニトリル類、スルホキシド類のいずれかに属する化学種から２種以上選択されてなることを特徴とする請求項１に記載のコーティング剤。
コーティング剤がシリカ前駆体を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のコーティング剤。
シリカ前駆体から形成されるシリカが、ポリエーテルサルホン及びシリカの合計量を基準として、０．５重量％〜２０重量％となるように、コーティング剤がシリカ前駆体を有することを特徴とする請求項３に記載のコーティング剤。
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のコーティング剤を塗布して得られた膜被覆ガラス。