用于基材表面清洁的方法和设备

本发明专利申请是国际申请号为PCT/US2015/061007，国际申请日为2015年11月17日，进入中国国家阶段的申请号为201580063782.6，发明名称为“用于基材表面清洁的方法和设备”的发明专利申请的分案申请。

本申请依据35U.S.C.§119要求于2014年11月24日提交的美国临时申请序列号62/083518的优先权，本申请以其内容为基础，并通过参考将其全文纳入本文。

背景

技术领域

本公开总体上涉及用于清洁基材的至少一个边缘的方法和设备，具体涉及用于清洁玻璃基材的至少一个边缘的方法和设备。

背景技术

近年来，对于高性能显示器装置，例如液晶显示器和等离子体显示器的消费需求增长明显，这是由于这些装置的显示品质不断改善，重量和厚度不断降低，低功耗以及价格降低所致。这些高性能显示器装置可被用于显示各种信息，例如图像、图形和文字。

高性能显示器装置通常采用一个或多个基材，例如一个或多个玻璃基材。对基材表面品质的要求日益苛刻，这是因为对于改善的分辨率和图像性能的要求在不断增加。例如，具有更小像素尺寸的更高分辨率的显示器会使得面板性能对表面颗粒、附着的玻璃(ADG)、污迹、划痕以及其它异常情况更加敏感。因此，对于这些特征的消费要求已变得越来越苛刻，对此，需要生产具有尽可能低的颗粒密度的基材表面。

发明概述

在一种实施方式中，一种用于清洁基材的至少一个边缘的方法包括输送至少一个基材边缘通过清洁系统。清洁系统包含至少一个配置成将至少一种清洁流体递送至基材的至少一个边缘的喷嘴。清洁系统还包含至少一个辊，所述辊包含多个位于所述辊的外表面上的成角通道。所述多个成角通道配置成将流体和颗粒横向导向辊的相反的轴端部。基材包含第一表面和与所述第一表面基本上平行的第二表面，且所述至少一个辊配置成与所述第一表面和所述第二表面中的至少一个接触。

在另一种实施方式中，一种用于清洁基材的至少一个边缘的设备配置成输送至少一个基材边缘通过清洁系统。清洁系统包含至少一个配置成将至少一种清洁流体递送至基材的至少一个边缘的喷嘴。清洁系统还包含至少一个辊，所述辊包含多个位于所述辊的外表面上的成角通道。所述多个成角通道配置成将流体和颗粒横向导向辊的相反的轴端部。基材包含第一表面和与所述第一表面基本上平行的第二表面，且所述至少一个辊配置成与所述第一表面和所述第二表面中的至少一个接触。

在以下的详细描述中提出了这些和其它实施方式的其他特征和优点，其中的部分特征和优点对本领域的技术人员而言，根据所作描述就容易看出，或者通过实施包括以下详细描述、权利要求书以及附图在内的本文所述的实施方式而被认识。

应当理解的是，前面的一般性描述和以下的详细描述都描述了本公开的实施方式且都旨在提供用于理解所要求保护的实施方式的性质和特性的总体评述或框架。包括的附图提供了对这些和其它实施方式的进一步理解，附图并入本说明书中并构成说明书的一部分。附图图示说明了这些和其它各种实施方式，并与描述一起用来解释这些实施方式的原理和操作。

附图的简要说明

图1是根据本文所述的至少一种实施方式的辊的俯视图，所述辊包含多个位于该辊的外表面上的成角通道；

图2是根据本文所述的至少一种实施方式的辊的侧面剖视图，所述辊包含多个位于该辊的外表面上的成角通道，包括这些通道中的一个的部件分解图；

图3是根据本文所述的至少一种实施方式的辊的透视图，所述辊包含多个位于该辊的外表面上的成角通道；

图4是一种清洁系统的一部分的侧视图，所述清洁系统包含多个配置成将至少一种清洁流体递送至基材表面的喷嘴和多个辊，所述辊包含多个位于该辊的外表面上的成角通道；

图5A是一种辊的俯视图以及对应的该辊和基材的侧视图，其中，该辊与基材的第一表面接触；

图5B是一种辊的俯视图以及对应的该辊和基材的侧视图，其中，该辊与基材的第二表面接触；

图5C是一种辊的俯视图以及对应的该辊和玻璃基材的侧视图，其中，该辊与基材的第一表面接触；以及

图5D是一种辊的俯视图以及对应的该辊和玻璃基材的侧视图，其中，该辊与基材的第二表面接触。

发明详述

下面参考本公开的各种实施方式，这些实施方式的例子在附图中示出。只要可能，在附图中使用相同的附图标记表示相同或相似的组件。

图1是根据本文所述的一种或多种实施方式的一种示例性的辊的俯视图。辊10包含主辊体12、辊圈14和轴16。主辊体12包含多个成角通道20。成角通道20配置成将流体和颗粒横向导向辊的相反的轴端部。

在某些实施方式中，主辊体12可包含至少一种多孔海绵或海绵状材料。这些材料包含海绵或海绵状材料，包含聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇、尼龙、氨基甲酸酯、海马毛或任意其它多孔或海绵状材料。多孔海绵或海绵状材料应当具有能够提供高水平吸收能力的性质，同时，不会在诸如玻璃基材这样的基材上导致明显的划痕或其它缺陷。

例如，在某些实施方式中，多孔海绵或海绵状材料的平均孔径为10微米～250微米，例如30微米～200微米，还例如50微米～150微米，其孔隙率为50％～96％，例如75％～93％，还例如80％～90％，其硬度为15gf/cm

例如，主辊体12可包含海绵材料，所述海绵材料包含聚乙酸乙烯酯，例如平均孔径为100±50微米、孔隙率为89±1％、硬度为75±5gf/cm

主辊体12还可基本上由以下海绵材料构成，所述海绵材料包含聚乙酸乙烯酯，例如平均孔径为100±50微米、孔隙率为89±1％、硬度为75±5gf/cm

在某些示例性的实施方式中，成角通道可沿着它们的长度的至少一部分基本上互相平行，如图1中所示的那样。如图1所示，主辊体12的每一个侧面上的成角通道20还可沿着轴向互为镜像，其中，成角通道20在辊主体12的中点(M)和主辊体12的各轴端部之间基本上互相平行，且位于主辊体12的中点(M)与第一轴端部之间的通道延伸切线至线(X)，而位于主辊体12的中点(M)与第二轴端部之间的通道延伸切线至线(Y)，其中，(X)与(Y)之间的镜像角度以阿尔法(α)表示。换言之，多个成角通道20可从主辊体12的轴向中点(M)向主辊体12的第一轴端部延伸，同时，多个成角通道20还从主辊体12的轴向中点向主辊体12的第二轴端部延伸，其中，各成角通道的端部各自大致相等地周向偏离于成角通道的延伸通过轴向中点(M)的部分。

在某些示例性的实施方式中，阿尔法(α)可在60～120度的范围内，例如为70～110度，还例如为80～100度。

在某些示例性的实施方式中，在各成角通道的端部与成角通道的延伸通过轴向中点(M)的部分之间的周向偏离的量至少为60度，例如为60度～270度，包括90度～180度。

在某些示例性的实施方式中，基材的输送方向可以图1中的箭头(Z)表示，且多个成角通道20在主辊体12的中点(M)和主辊体12的各轴端部之间基本上互相平行，且位于主辊体12的中点(M)与第一轴端部之间的通道延伸切线至线(X)，而位于主辊体12的中点(M)与第二轴端部之间的通道延伸切线至线(Y)，以使输送方向(Z)与延伸至线(X)的通道切线之间的角度在30～60度的范围内，并且使输送方向(Z)与延伸至线(Y)的通道切线之间的角度在30～60度的范围内。

图2是根据本文所述的一种或多种实施方式的一种示例性的辊的侧面剖视图，所述辊包含多个位于该辊的外表面上的成角通道，包括这些通道中的一个的分解图。辊10包含主辊体12、辊圈14和轴16。主辊体12包含多个成角通道20。

尽管图2显示了六个成角通道20的侧面剖视图，但主辊体中的成角通道的数量并不受此所限，当从例如图2的侧面剖视图来观察，其数量可例如在2～100的范围内，例如为3～40，还例如为4～20。

成角通道的深度(D)和宽度(W)可以相同或不同，且可相对于主辊体12的半径和周长来测量。例如，通道可各自具有主辊体12的半径的2～20％、例如3～15％、还例如4～10％的深度(D)，且具有主辊体12的周长的1～10％、例如2～8％、还例如3～6％的宽度(W)。

图3显示了根据本文所述的至少一种实施方式的辊的透视图，所述辊包含多个位于该辊的外表面上的成角通道。辊10包含主辊体12、轴16、多个配置成将流体和颗粒横向导向辊的相反的轴端部的成角通道20。

图4是根据本文所述的实施方式的清洁系统的一部分的侧视图。清洁系统包含多个配置成将至少一种清洁流体递送至沿着以箭头23表示的输送方向移动的基材40的表面的喷嘴30。清洁系统还包含多个辊10，所述辊10包含多个位于这些辊的外表面上的成角通道。如图4所示，各辊10位于对应的喷嘴30的下游。

图4所示的系统可使得能够对基材40的第一表面和第二表面进行清洁，其中，两个喷嘴30配置成将至少一种清洁流体递送至基材的第一表面，两个喷嘴30配置成将至少一种清洁流体递送至基材的第二表面。另外，两个辊10各自配置成与基材的第一表面接触，两个辊10各自配置成与基材的第二表面接触。尽管图4显示了位于基材的各侧面上的两个辊和两个喷嘴，应当理解的是，本文所述的实施方式可在基材的一个或两个侧面上包含任意数量的辊和喷嘴，例如1～20个辊和喷嘴。

如本文所用，术语“清洁流体”旨在表示任何用于清洁基材边缘的流体，例如选自溶剂和清洁流体的流体。流体可例如选自水、去离子水、表面活性剂溶液、清洁剂溶液、酸、碱以及它们的组合。在各种示例性的实施方式中，碱的pH可在约9～约13的范围内，且可选自例如氢氧化铵(NH

在某些实施方式中，至少一种清洁流体可在室温和大气压力下被从至少一个喷嘴中递送出。或者，喷嘴可作为例如喷雾器运行，在升高了的压力下递送流体。在一种实施方式中，流体可在约0.1MPa～约5MPa、例如约0.1MPa～约0.8MPa、或者约1MPa～约3MPa的压力下递送。在升高了的压力下递送流体的至少一个喷嘴的存在可有助于将颗粒从基材边缘移除，从而降低基材表面被污染的可能性。在另一些实施方式中，至少一种流体可在被递送至清洁界面之前被加热。例如，至少一种流体可被加热至范围在约20℃～约90℃、例如约40℃～约75℃内的温度。

可以任意适合完成基材表面的清洁的速度来输送基材通过清洁系统。例如，可以范围在约1～约25米每分钟的速度来输送基材。在另一些实施方式中，可以范围在约3～约8米每分钟、例如约6～约10米每分钟、或约15～约22米每分钟的速度来输送基材。

辊10可以任意适合将流体和颗粒高效导向辊的相反的轴端部的速度旋转。例如，辊可以范围在50～2000rpm、例如100～1000rpm、还例如200～600rpm、包括300～500内的速度旋转。辊速还可随着基材尺寸(例如宽度和/或长度)而变化。例如，可对更小的基材使用更高的辊速，反之亦然。

在各辊与基材表面接触的位置，各辊之间辊与基材间的接触长度或程度可相同或变化，且可在基材的不同侧面上不同。例如，辊与基材的接触长度可在0.1毫米～5毫米的范围内，例如0.2～2毫米，还例如0.5毫米～1毫米。在某些示例性的实施方式中，辊与基材的第一表面(即图4所示的基材的上侧面)之间的接触长度可平均大于辊与基材的第二表面(即图4所示的基材的下侧面)之间的接触长度。例如，当辊与基材的第二表面之间的平均接触长度为0.1～0.4毫米时，辊与基材的第一表面之间的平均接触长度可为0.5～1.5毫米。

在图4所示的实施方式中，辊10在一个位置(point)处与基材40的第一表面(即图4所示的基材的上侧面)接触，在该位置处，基材23的输送方向与辊的旋转方向相同。在该实施方式中，辊10在一个位置处与基材40的第二表面(即图4所示的基材的下侧面)接触，在该位置处，基材23的输送方向与辊的旋转方向相反。

在某些示例性的实施方式中，基材包含玻璃。

在某些示例性的实施方式中，基材主要由玻璃构成。

在某些示例性的实施方式中，基材包含基本上平坦的玻璃的平面。

在某些示例性的实施方式中，基材主要由基本上平坦的玻璃的平面构成。

在某些示例性的实施方式中，基材包含挠性玻璃。

在某些示例性的实施方式中，基材主要由挠性玻璃构成。

在某些示例性的实施方式中，基材包含由选自熔合拉制法、浮法和狭缝拉制法的玻璃制造方法所制得的玻璃组合物。

在某些示例性的实施方式中，基材包含不含碱的玻璃，以氧化物的摩尔百分比计，所述不含碱的玻璃包含：SiO

在某些示例性的实施方式中，基材包含不含碱的玻璃，以氧化物的摩尔百分比计，所述不含碱的玻璃包含：SiO

在某些示例性的实施方式中，基材包含玻璃，所述玻璃包含：67≤SiO

在某些示例性的实施方式中，基材包含液相线粘度大于或等于约90000泊的不含碱的玻璃，所述玻璃包含SiO

在某些示例性的实施方式中，基材包含玻璃，所述玻璃展现出以下性能标准：A：LTTC(低温测试循环)中的压实小于或等于5.5ppm；B：HTTC(高温测试循环)中的压实小于或等于40ppm；以及C：SRTC(应力松弛测试循环)中的诱导应力松弛小于50％，包括以氧化物的摩尔百分比计包含以下组分的玻璃：SiO

在某些示例性的实施方式中，基材包含基本上不含碱的玻璃，以氧化物的摩尔百分比计，所述不含碱的玻璃包含：SiO

图5A～5D显示了辊的各种俯视图以及对应的辊和基材的侧视图，其中，辊与基材的第一或第二表面接触，且基材的输送方向从左向右再从右向左地变化。具体而言，图5A显示了辊10的俯视图以及对应的辊10和基材40的侧视图，其中，辊与基材的第一表面接触，且基材的输送方向为从左向右，如箭头23所示。从图5A中可以看出，辊10在一个位置处与基材40的第一表面接触，在该位置处，基材的输送方向与辊10的旋转方向相同(从左向右)。另外，辊10在一个位置处与基材40的第一表面接触，在该位置处，辊10的外表面上的多个成角通道在沿着与基材的输送方向相反的方向延伸的同时，向辊的相反的轴端部延伸。如箭头21所示，多个成角通道将流体和颗粒横向导向辊的相反的轴端部。

图5B显示了辊10的俯视图以及对应的辊10和基材40的侧视图，其中，辊与基材的第二表面接触，且基材的输送方向为从左向右，如箭头23所示。从图5B中可以看出，辊10在一个位置处与基材40的第一表面接触，在该位置处，基材的输送方向与辊10的旋转方向相反(从左向右)。另外，辊10在一个位置处与基材40的第一表面接触，在该位置处，辊10的外表面上的多个成角通道在沿着与基材的输送方向相同的方向延伸的同时，向辊的相反的轴端部延伸。如箭头21所示，多个成角通道将流体和颗粒横向导向辊的相反的轴端部。图5B中所示的实施方式可与图5A中所示的实施方式联用。

图5C显示了辊10的俯视图以及对应的辊10和基材40的侧视图，其中，辊与基材的第一表面接触，且基材的输送方向为从右向左，如箭头27所示。从图5C中可以看出，辊10在一个位置处与基材40的第一表面接触，在该位置处，基材的输送方向与辊10的旋转方向相同(从右向左)。另外，辊10在一个位置处与基材40的第一表面接触，在该位置处，辊10的外表面上的多个成角通道在沿着与基材的输送方向相反的方向延伸的同时，向辊的相反的轴端部延伸。如箭头25所示，多个成角通道将流体和颗粒横向导向辊的相反的轴端部。

图5D显示了辊10的俯视图以及对应的辊10和基材40的侧视图，其中，辊与基材的第二表面接触，且基材的输送方向为从右向左，如箭头27所示。从图5D中可以看出，辊10在一个位置处与基材40的第一表面接触，在该位置处，基材的输送方向与辊10的旋转方向相反(从右向左)。另外，辊10在一个位置处与基材40的第一表面接触，在该位置处，辊10的外表面上的多个成角通道在沿着与基材的输送方向相同的方向延伸的同时，向辊的相反的轴端部延伸。如箭头25所示，多个成角通道将流体和颗粒横向导向辊的相反的轴端部。图5D中所示的实施方式可与图5C中所示的实施方式联用。

本文所述的实施方式能够提供以下改善的性能：将颗粒从基材表面上除去并同时保持基本上不含不希望的划痕、污迹和表面损失效果的高品质的基材表面(例如玻璃基材表面)。例如，本文所述的实施方式能够提供以下改善的性能：除去高分辨率应用中的相对较大(大于5微米)、中等(1～5微米)和较小(0.3～1微米)的颗粒，以及低分辨率应用中的相对较大(大于5微米)、中等(3～5微米)和较小(1～3微米)的颗粒。对此，本文所述的实施方式能够在应用至玻璃基材后导致基材表面具有相对较低的总残留颗粒密度，例如小于0.004片/厘米

另外，本文所述的实施方式能够比替代性的辊技术除去显著更多的中等和小颗粒(例如尺寸小于5微米的颗粒)。例如，相比于替代性的辊技术，应用后，本文所述的实施方式能够除去颗粒，以使尺寸小于5微米的残留颗粒(例如尺寸为0.3～5微米的颗粒)减少至少50％、还例如至少70％、还例如至少80％、包括50％～95％、还包括75％～90％。应用后残留颗粒减少了80％意味着相比于替代性的辊技术，在应用本文所述的至少一种实施方式后，基材上只残留了20％的颗粒(例如20％的颗粒密度)，而应用后残留颗粒减少了95％意味着相比于替代性的辊技术，在应用本文所述的至少一种实施方式后，基材上只残留了5％的颗粒(例如5％的颗粒密度)。

本文所述的实施方式还能够在提供优异的颗粒除去的同时，保持有关划痕、污迹和表面损失特征的高品质基材表面。例如，当基材表面是玻璃表面时，本文所述的实施方式能够在提供优异的颗粒除去的同时，保持表面具有小于0.05％的表面损失，例如小于0.045％的表面损失、小于0.005％、例如小于0.0045％的表面划痕和小于0.0016％的表面污迹。

对本领域的技术人员而言显而易见的是，可以在不偏离本公开的精神和范围的前提下对这些实施方式进行各种修改和变动。因此，本公开的意图是使本文覆盖这些和其它实施方式的修改和变动，只要这些修改和变动在所附权利要求和其等同内容的范围之内。