JP4056383B2 - ガラス基板の再生方法 - Google Patents

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【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ブラックマトリックス膜、カラーフィルタ膜、オーバーコート膜、ITO膜およびポリイミド膜から選ばれる少なくとも1以上が、その表面上に順次形成されているガラス基板から、1または複数の膜を選択的に除去する該ガラス基板の再生方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
液晶表示装置は、透明電極や偏光板などが配置された2枚以上のガラス板を有し、液晶物質はこのガラス板で挟まれている。そして、該透明電極に電荷を与えることにより、該液晶物質の向きが変わり、透過する光の偏光方向も変わるので、偏光板を用いることにより、光の透過/非透過を制御することができる。そして、この制御を、細分化された領域ごとに行うことで、文字や画像を表示することができる。液晶表示装置はさらに、電荷の制御を行うための薄膜トランジスター(TFT)や、文字や画像を着色するためのカラーフィルタなどを有している。
【0003】
図12は、液晶表示装置の一例の構造を示す断面図である。
この例では、光が入射する側に位置するガラス基板11と、光が出射する側に位置するガラス基板1とが対向配置されている。
【0004】
ガラス基板1の片面には、格子状または帯状に、ブラックマトリックス膜(以下、BM膜という)2が形成されており、このBM膜2の格子上または帯上には、赤(R)、緑(G)、青(B)各々のカラーを有するカラーフィルタ膜(以下、CF膜という)3が形成されている。そして、CF膜3の上には、透明樹脂からなるオーバーコート膜(以下、OC膜という)4が形成されている。なお、BM膜2は、通常、金属および/または金属酸化物または合成樹脂からなり、CF膜3は、例えばアクリル酸共重合体系カラーレジンからなる。そして、このOC膜4の表面上には、透明電極としてのITO膜(Indium Tin Oxide)5、および液晶分子群を一定方向に配列させるための配向膜として、ポリイミド膜(以下、PI膜という)6が順次形成されている。ガラス基板1の他の側には、偏光膜7が形成されている。このガラス基板1のように、BM膜2、CF膜3、OC膜4、ITO膜5およびPI膜6の1または複数が順次形成されたガラス基板を、以下本明細書において、カラーフィルタ側ガラス基板と称する。
【0005】
ガラス基板11の片面には、TFT(Thin Film Transistor)素子12が所定間隔を隔てて形成されている。TFT素子12の表面上には、ITO膜15およびPI膜16が順次形成されている。このTFT素子12としては、逆スタガa−SiTFTが多く採用されており、逆スタガa−SiTFTには、チャネル保護型とチャネルエッジ型の2種類がある。
ガラス基板11の他面には、偏光膜17が形成されている。
このガラス基板11のように、TFT素子12、ITO膜15およびPI膜16の1または複数が順次形成されたガラス基板を、以下本明細書において、TFT側ガラス基板と称する。
【0006】
PI膜6と16との間には、液晶8が封入されており、このPI膜6と16との間隔を調整および維持するため、スペーサ9がPI膜6と16との間に配置されている。
液晶表示装置においては、通常、このガラス基板11の、液晶8側の反対側から、バックライト光を照射した状態で、ITO膜5と15との間に画像に対応する電圧を印加して液晶8の配列を変化させ、光の透過/非透過を制御することにより、画像が表示されるようにしてある。
【0007】
上述のカラーフィルタ側ガラス基板およびTFT側ガラス基板は、所定の品質基準を満たしたものだけが液晶表示装置に用いられる。この品質基準は高く、品質基準を満たさず、液晶表示装置に用いることができず、廃棄処分されるものが多く発生する。そこで、この廃棄処分されるものから、ガラス基板上に形成された各種の膜などの全部、または品質基準を満たさない一部のみを除去し、ガラス基板を再生し、この再生されたものを、再度カラーフィルタ側ガラス基板およびTFT側ガラス基板などの製造に使用している。
【0008】
また、TFT側ガラス基板については、製造装置のメンテナンスなどのために製造を停止した後、連続的な製造を再開する前に、先ず、成膜条件設定用ガラス基板(以下、ダミー基板という)を用いた製造を行い、製造装置の各設定条件を確認する。このダミー基板としては、ガラス基板の全面に、金属膜および合金膜(Ta、Mo、W、Ti、Cr、Alなどと、それらの合金)、酸化膜(SiOx、Ta、Al、ITO)、窒化膜(SiNx)などからなる単層膜もしくは積層膜、PI膜などを形成し、またシール剤をパターンに沿って塗布したものが用いられる。通常、このダミー基板は製品にはされず、同じ目的で1または複数回用いられた後に廃棄されることが多い。そこで、この廃棄されるダミー基板から、形成された各種の膜などの全部または一部を除去し、ガラス基板が再生されている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
従来、ガラス基板からの各種の膜などの除去には、剥離液が用いられている。例えば、Cr製のBM膜、CF膜およびITO膜の3つの膜が形成されているカラーフィルタ側ガラス基板から、これらの膜の全部または一部を除去する場合、以下の表1に示す剥離液が入った貯留槽に、該カラーフィルタ側ガラス基板を浸漬していた。
【0010】
【表1】
Figure 0004056383
【0011】
しかし、この方法により各々の膜を除去する場合、例えば、下記の問題があった。
(1)ITO膜のみが品質を満たさなくなった場合、CF膜に損傷を与えることなくITO膜のみを除去することができない。
(2)CF膜とITO膜とを同時に除去する場合、BM膜およびガラス基板のエッチング量を少なくすること、例えば1回の処理におけるガラス基板のエッチング量を5nm(50Å)以下にすることができない。
【0012】
そして、前記3つの膜以外に、OC膜およびPI膜が形成されたカラーフィルタ側ガラス基板についても、品質基準を満たさなくなった一部の膜または全部の膜を除去して、ガラス基板を再生することが求められているが、残存させるべき膜やガラス基板に損傷を与えることなく、ガラス基板を再生できる剥離液は見出されていない。
また、TFT側ガラス基板およびダミー基板においても、これらを剥離液が入った貯留槽に浸漬して、TFT素子、所定の膜またはシール剤を除去するのが一般的であるが、公知の剥離液を用いた場合、カラーフィルタ側ガラス基板の場合と同様に、残存させるべき膜に損傷を与える、ガラス基板がエッチングされる、などの問題があった。
【0013】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、所定の剥離液を用いることにより、品質基準を満たさないOC膜およびCF膜を除去することができ、ガラス基板がエッチングされる問題がない液晶表示用ガラス基板の再生方法を提供することを目的とする。
【0024】
本発明は、ガラス基板に、少なくともオーバーコート膜、カラーフィルタ膜、及び、ブラックマトリックス膜が、オーバーコート膜が外層側になるように形成されており、所定の剥離液を使用して該オーバーコート膜およびカラーフィルタ膜を除去するガラス基板の再生方法であって、前記所定の剥離液がヒドラジンを含有するアルカリ性水溶液であり、前記ガラス基板を前記剥離液に浸漬し、ガラス基板に損傷を与えることなくオーバーコート膜およびカラーフィルタ膜を除去することを特徴とするガラス基板の再生方法である
【0025】
また、本発明は、ガラス基板に、少なくともオーバーコート膜、カラーフィルタ膜、及び、ブラックマトリックス膜が、オーバーコート膜が外層側になるように形成されており、所定の剥離液を使用して該オーバーコート膜およびカラーフィルタ膜を除去するガラス基板の再生方法であって、前記所定の剥離液が、N−メチル−2−ピロリドン及びテトラメチルアンモニウムヒドロキシドを含有するアルカリ性水溶液であり、前記ガラス基板を前記剥離液に浸漬し、ガラス基板に損傷を与えることなくオーバーコート膜およびカラーフィルタ膜を除去することを特徴とするガラス基板の再生方法である。
【0031】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、実施例および図面に基づいて具体的に説明する。但し、実施例は本発明の範囲を限定するものではない。
参考実施例1
図1および図2は、液晶表示装置のカラーフィルタ側ガラス基板の一例を示す断面図である。図1は、この実施例の再生処理を行う前のカラーフィルタ側ガラス基板を示す断面図である。なお、図1及び図2は、顕微鏡写真による確認に基づいて図示された模式図である。この点は、図3〜図6及び図9〜図11についても同様である。図1に示すように、処理前のガラス基板1には、BM膜2、CF膜3、OC膜4、ITO膜5および厚さ2μのPI膜6が順次形成されている。このガラス基板1を、γ−ブチロラクトン(100%)からなる剥離液が入った貯留槽に、60℃で2時間浸漬した後、引き上げて水洗する。その後、枚葉式洗浄機に投入して純水洗浄とエアーナイフによる乾燥を行う。図2は、以上の処理を行った後のカラーフィルタ側ガラス基板を示す断面図である。図1には、PI膜6があるが、図2には、PI膜6は存在せず、PI膜6のみが選択的に除去されていることが示されている。そして、ITO膜5に電気抵抗値の変化および汚れなどの損傷が生じなかったことも、確認されている。さらに、ガラス基板1がエッチングされていないことも確認されている。
【0032】
参考実施例2
図3および図4は、液晶表示装置のカラーフィルタ側ガラス基板の一例を示す断面図である。図3は、この実施例の再生処理を行う前のカラーフィルタ側ガラス基板を示す断面図である。図3に示すように、処理前のガラス基板1には、BM膜2、CF膜3、OC膜4および厚さ1000ÅのITO膜5が順次形成されている。このガラス基板1を、沃化水素酸、エチレングリコールおよび水の、重量比で30/30/40の混合溶媒からなる剥離液が入った貯留槽に、40℃で2時間浸漬した後、引き上げて水洗する。その後、枚葉式洗浄機に投入して純水洗浄とエアーナイフによる乾燥を行う。図4は、以上の処理を行った後のカラーフィルタ側ガラス基板を示す断面図および表面状態を示す写真である。図3には、ITO膜5があるが、図4には、ITO膜5は存在せず、ITO膜5のみが選択的に除去されていることが示されている。そして、CF膜3に、透過率および色度の変化などをもたらす損傷が生じなかったことが、確認されている。さらに、ガラス基板1がエッチングされていないことも確認されている。なお、本実施例の剥離液として、上記の剥離液の代わりに、蓚酸、酢酸および蟻酸の1若しくは複数と多価アルコールとを含有する水溶液を用いることもできる。
【0033】
実施例3
図5および図6は、液晶表示装置のカラーフィルタ側ガラス基板の一例を示す断面図である。図5は、この実施例の再生処理を行う前のカラーフィルタ側ガラス基板を示す断面図である。
図5に示すように、処理前のガラス基板1には、厚さ2000ÅのCr製BM膜2、厚さ1.5μのCF膜3、および厚さ1μのOC膜4が順次形成されている。
このガラス基板1を、N−メチルー2−ビロリドン(NMP)、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)および水の、重量比で30/30/40の混合溶媒からなる剥離液が入った貯留槽に、60℃で2時間浸漬した後、引き上げて水洗する。その後、枚葉式洗浄機に投入して純水洗浄とエアーナイフによる乾燥を行う。
図6は、以上の処理を行った後のカラーフィルタ側ガラス基板を示す断面図である。図5には、BM膜2、CF膜3とOC膜4が確認できるが、図6には、BM膜2のみがあり、CF膜3およびOC膜4が除去されていることが示されている。なお、ガラス基板1がエッチングされていないことも確認されている。
【0034】
図7は、3種類の厚みのBM膜2につき、実施例3の再生処理(実施例3の剥離液による処理)を夫々複数回繰り返した場合の、BM膜2の厚みと処理回数との関係を示したグラフである。厚みは、BM膜2の所定位置の厚みを触針式表面粗さ計により測定したものであり、ガラス基板1からの厚みを表す。
図8は、実施例3の再生処理を複数回操り返した場合の、BM膜2のOD値(光学濃度)と処理回数との関係を示したグラフである。OD値は光透過濃度計により測定したものである。
図7および図8より、処理回教が増加してもBM膜2の厚みおよびOD値ともに略一定であることが判る。OD値が一定であることより、BM膜2がエッチングされていないことが判り、BM膜2のガラス基板1からの厚みが一定であることより、ガラス基板1がエッチングされていないことが判る。
【0035】
なお、本実施例の剥離液として、上記の剥離液の代わりに、塩酸、硝酸、硫酸、リン酸およびクロロスルホン酸から選ばれる1若しくは複数を含有する水溶液、または水酸化カリウム、水酸化ナトリウムおよびヒドラジンから選ばれる1若しくは複数を含有する水溶液を用いることもできる。但し、ヒドラジンを含有する水溶液のみが本発明の範囲である。また、BM膜2がCr製でなく樹脂製である場合は、上記の本実施例の処理をすることにより、BM膜2も、CF膜3およびOC膜4とともに除去される。このときには、ガラス基板1を素ガラスとして再利用することができる。
【0036】
ガラス基板1に形成されたCr製BM膜は、塩酸、硝酸、硫酸、リン酸、蓚酸、酢酸および蟻酸から選ばれる1若しくは複数を含有する水溶液、または硝酸第2セリウムアンモニウムを含有する水溶液に該ガラス基板1を浸漬することにより除去される。
【0037】
以上示したように、実施例1〜3の処理を全て行うことにより、図1に示されるようなカラーフィルタ側ガラス基板の全ての膜を、完全に除去することができる。しかもBM膜2およびガラス基板1は、ほとんどエッチングされないので、このガラス基板1を有効に再利用することができる。
【0042】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によりBM膜、CF膜、OC膜が形成されているガラス基板においては、所定の剥離液を使用することにより、ガラス基板がほとんどエッチングされることなく、CF膜およびOC膜を除去することができる。
またガラス基板上にCF膜及びOC膜が形成され、更にITO膜が形成され、ITO膜上に更にPI膜が形成されているカラーフィルタ側ガラス基板などにおいては、所定の剥離液を使用することにより、ガラス基板がほとんどエッチングされることなく、CF膜、OC膜、ITO膜、およびPI膜を除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の参考実施例1の、再生処理前のカラーフィルタ側ガラス基板を示す断面図である。
【図2】 本発明の参考実施例1の、再生処理後のカラーフィルタ側ガラス基板を示す断面図である。
【図3】 本発明の参考実施例2の、再生処理前のカラーフィルタ側ガラス基板を示す断面図である。
【図4】 本発明の参考実施例2の、再生処理後のカラーフィルタ側ガラス基板を示す断面図である。
【図5】 本発明の実施例3の、再生処理前のカラーフィルタ側ガラス基板を示す断面図である。
【図6】 本発明の実施例3の、再生処理後のカラーフィルタ側ガラス基板を示す断面図である。
【図7】 BM膜の厚みと処理回教との関係を示したグラフである。
【図8】 BM膜のOD値と処理回数との関係を示したグラフである。
【図9】 再生処理前の、TFT側ガラス基板を示す参考断面図である。
【図10】 ダミー基板を示す参考断面図である。
【図11】 ダミー基板を示す参考断面図である。
【図12】 液晶表示装置の一例の構造を示す断面図である。
【符号の説明】
1、11、21 ガラス基板
2、 BM膜
3、 CF膜
4、 OC膜
5、15, ITO膜
6、16、 PI膜
7、 偏光膜
8、 液晶
9、 スペーサ
10、 光
12、 TFT素子
18、 金属膜
19、 シール剤

Claims (3)

  1. ガラス基板に、少なくともオーバーコート膜、カラーフィルタ膜、及び、ブラックマトリックス膜が、オーバーコート膜が外層側になるように形成されており、所定の剥離液を使用して該オーバーコート膜およびカラーフィルタ膜を除去するガラス基板の再生方法であって、
    前記所定の剥離液がヒドラジンを含有するアルカリ性水溶液であり、
    前記ガラス基板を前記剥離液に浸漬し、
    ガラス基板に損傷を与えることなくオーバーコート膜およびカラーフィルタ膜を除去することを特徴とするガラス基板の再生方法。
  2. ガラス基板に、少なくともオーバーコート膜、カラーフィルタ膜、及び、ブラックマトリックス膜が、オーバーコート膜が外層側になるように形成されており、所定の剥離液を使用して該オーバーコート膜およびカラーフィルタ膜を除去するガラス基板の再生方法であって、
    前記所定の剥離液が、N−メチル−2−ピロリドン及びテトラメチルアンモニウムヒドロキシドを含有するアルカリ性水溶液であり、
    前記ガラス基板を前記剥離液に浸漬し、
    ガラス基板に損傷を与えることなくオーバーコート膜およびカラーフィルタ膜を除去することを特徴とするガラス基板の再生方法。
  3. 前記ブラックマトリックス膜が金属および/または金属酸化物を含むブラックマトリックス膜であり、(1)塩酸、硝酸、硫酸、リン酸、クロロスルホン酸、蓚酸、酢酸および蟻酸から選ばれる少なくとも1を含有する水溶液、または(2)硝酸第2セリウムアンモニウム液を含有する水溶液に前記ガラス基板を浸漬し、前記ブラックマトリックス膜を除去することを特徴とする請求項1又は2に記載のガラス基板の再生方法。
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