JPH07181312A - カラーフィルタおよびその基板回収装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 遮光層を有する透明基板表面の耐酸性および
耐アルカリ性を向上させ、着色層のはじきによる白欠陥
の発生を抑制し、不良発生時の回収に耐え得る高品位で
低コストのカラーフィルタを提供する。 【構成】 着色層13R ，13G ，13B と遮光層12を含む透
明基板11上との間に、シリコンあるいはアルミニウムを
含む酸化物あるいは窒化物によるＳｉＯ₂ 膜17を形成す
る。ＳｉＯ₂ 膜17の部分の耐酸性および耐アルカリ性が
向上し、着色層13R ，13G ，13B の形成前に白欠陥防止
のため酸処理やアルカリ処理しても、黒色顔料を分散さ
せたレジスト膜あるいはクロム膜が一部エッチングされ
ず、白欠陥や光学濃度の低下が生じない。欠陥が発生し
た場合に、酸処理やアルカリ処理により不良製品から透
明基板11を回収する場合も、透明基板11を良好な状態で
回収できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、カラー表示可能な液晶
表示装置に使用されるカラーフィルタおよびその基板回
収装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置は、軽量で薄型に構成で
き、しかも低電圧駆動で低消費電力という特徴を持って
おり、各種オフィス、オートメーション機器のディスプ
レイなどに広く用いられている。特に、最近はカラー表
示のものが広く用いられるようになっているが、このカ
ラー表示のためには、画素部にＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ
（青）の着色層を形成したカラーフィルタが必要とな
る。

【０００３】そして、このカラーフィルタは、図５で示
すように、透明基板11の一方の面上にブラックマトリク
スなどの遮光層12が個々の画素を仕切る状態で形成さ
れ、この遮光層12によって仕切られた各画素部分に前述
したＲ、Ｇ、Ｂの着色層13R ，13G ，13B を形成し、さ
らに、これら着色層13R ，13G ，13B の上に透明保護膜
14、透明導電膜15および配光膜16を順次積層形成したも
のである。

【０００４】また、透明基板11には、通常、ガラス材が
用いられる。そして、遮光層12は、スパッタリング法に
より形成したクロム（Ｃｒ）薄膜あるいは黒色顔料を分
散させたレジスト膜をパターンエッチングすることによ
り形成される。さらに、着色層13R ，13G ，13B は、３
原色に対応する３種類の色素を１種類ずつ各画素部に配
置する方法が用いられており、この配置方法としては、
染色法、染料分散法、顔料分散法、印刷法、電着法、色
素蒸着法などが知られている。また、透明保護膜14には
アクリル樹脂やエポキシ樹脂が用いられる。さらに、Ｉ
ＴＯ（Indium Tin Oxide）による透明導電膜のＩＴＯ膜
15が、配光膜16にはポリイミド薄膜が、それぞれ用いら
れる。

【０００５】このようなカラーフィルタに使用されてい
る材料の多くは、ＩＣ製造技術で使用されているものと
同様のものであり、材料費が極めて高価である。特に、
最近は、表示エリアの大型化に伴い、透明基板11あたり
の、カラーフィルタとしての製品の数は１枚ないし２枚
であり、製造コストに占める材料費の割合、特にガラス
材による透明基板11の占める割合は非常に大きい。

【０００６】このようなカラーフィルタにおいて、製造
工程において一部に欠陥が生じた場合、たとえばその欠
陥が着色層13R ，13G ，13B の数画素分であっても、カ
ラーフィルタ全体の不良となるため、高価な材料で作ら
れたカラーフィルタ全体を破棄処分するしかなく、大き
な経済的損失を生じている。特に、着色層13R ，13G，1
3B の欠陥は、着色層印刷後の欠陥検査では判別し難
く、ほとんど発見されないが、ＩＴＯ膜15の成膜後に多
く発見されている。これは、ＩＴＯ膜15の成膜によるデ
コレーション効果により、欠陥部の散乱光の発生が増大
することによるものと考えられている。すなわち、ほと
んどの欠陥がＩＴＯ膜15の成膜後に発見されている。

【０００７】ところで、このような欠陥としては、たと
えば着色層13R ，13G ，13B を形成する際に生じる着色
層13R ，13G ，13B のはじきによる白欠陥がある。この
ような白欠陥を防ぐためには、着色層13R ，13G ，13B
を形成する前に、透明基板11および遮光層12に酸処理ま
たはアルカリ処理を施しておく必要がある。また、着色
層13R ，13G ，13B に欠陥が生じた場合は、前述のよう
に直ちに破棄せず、この不良の着色層13R ，13G ，13B
を酸処理またはアルカリ処理により除去し、透明基板11
を回収して再生することが考えられている。

【０００８】このように、透明基板11およびこの透明基
板11の上面に形成される遮光層12は、酸またはアルカリ
に晒されるので、これらには高い耐酸性および耐アルカ
リ性が要求される。仮に、耐酸性および耐アルカリ性が
低いと、前述した酸処理またはアルカリ処理によって、
遮光層12を構成する黒色顔料を分散させたレジスト膜あ
るいはＣｒ膜が一部エッチングされることにより、前述
した白欠陥を発生したり光学濃度の低下が生じる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】このように、遮光層12
を含む透明基板11には、白欠陥防止のためあるいは不良
製品から透明基板を回収するために酸処理やアルカリ処
理が施されるので、高い耐酸性および耐アルカリ性が要
求されている。

【００１０】また、ＩＴＯ膜15が形成された後に発見さ
れることの多い欠陥に対しては、従来は不良品として破
棄されていたが、材料費が高価で、この材料費が製造コ
ストの多くを占めるカラーフィルタ全体を破棄すること
は大きな無駄であり、ＩＴＯ膜15を含む着色層13R ，13
G ，13B を除去して、不良カラーフィルタから透明基板
を良好な状態で回収できることが望まれている。

【００１１】本発明の目的は、遮光層を有する透明基板
表面の耐酸性および耐アルカリ性を向上させ、着色層の
はじきによる白欠陥の発生を抑制し、かつ、不良発生時
の回収に耐え得る高品位で低コストのカラーフィルタを
提供するとともに、欠陥が発生した場合、不良カラーフ
ィルタからＩＴＯ膜を含む着色層を除去して透明基板を
良好な状態で効率よく回収できるカラーフィルタおよび
その基板回収装置を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１記載のカラーフ
ィルタは、透明基板上に遮光層が所定パターンで形成さ
れ、この遮光層を含む透明基板上に着色層が形成された
カラーフィルタにおいて、前記着色層と前記遮光層を有
する透明基板上との間に形成された透明無機膜を有する
ものである。

【００１３】請求項２記載のカラーフィルタの基板回収
装置は、透明基板上に遮光層が所定パターンで形成さ
れ、この遮光層を含む透明基板上に着色層が形成され、
この着色層の上面にＩＴＯの透明導電膜が形成されたカ
ラーフィルタの基板回収装置において、前記カラーフィ
ルタの透明導電膜を酸化第二鉄２〜５０重量％および塩
酸、残部水からなる溶液を用いて除去する溶液処理槽
と、この溶液処理槽で処理された基板を水洗洗浄する水
洗槽と、この水洗洗浄された基板を超音波洗浄する超音
波洗浄槽と、この超音波洗浄された基板を乾燥させる乾
燥槽とを備えたものである。

【００１４】

【作用】請求項１記載のカラーフィルタは、着色層と遮
光層を有する透明基板上との間に、透明無機膜を形成す
るので、この透明無機膜の部分の耐酸性および耐アルカ
リ性が向上し、着色層形成前の白欠陥防止のため酸処理
やアルカリ処理を行なっても、遮光層が一部エッチング
されることはなく、白欠陥や光学濃度の低下が生じな
い。

【００１５】請求項２記載のカラーフィルタの基板回収
装置は、溶液処理槽でカラーフィルタの透明導電膜を酸
化第二鉄２〜５０重量％および塩酸、残部水からなる溶
液を用いて除去し、この溶液処理槽で処理された基板を
水洗槽で水洗洗浄し、この水洗洗浄された基板を超音波
洗浄槽で超音波洗浄し、この超音波洗浄された基板を乾
燥槽で乾燥させるため、着色層の外側に形成されるＩＴ
Ｏの透明導電膜を効率よく除去でき、着色層などに欠陥
の発生したカラーフイルタから透明導電膜を含む着色層
を容易に除去し、透明基板を良好な状態で効率よく回収
する。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。

【００１７】なお、図５で示した従来のカラーフィルタ
と対応する部分には同一符号を付して説明する。

【００１８】図１において、このカラーフィルタも、ガ
ラス材などによる透明基板11の一方の面上に、個々の画
素を仕切る状態でいわゆるブラックマトリクスである遮
光層12が形成され、この遮光層12によって仕切られた各
画素部分にＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の着色層13R
，13G ，13B が形成されている。そして、この遮光層1
2は、スパッタリング法により形成したＣｒ薄膜あるい
は黒色顔料を分散させたレジスト膜をパターンエッチン
グすることにより形成される。また、着色層13R，13G
，13B は、３原色に対応する３種類の色素を、染色
法、染料分散法、顔料分散法、印刷法、電着法あるいは
色素蒸着法などにより１種類ずつ各画素部に配置したも
のである。さらに、これら着色層13R ，13G ，13B の上
に、アクリル樹脂やエポキシ樹脂などによる透明保護膜
14、たとえばＳｎドープＩｎ₂ Ｏ₃ のＩＴＯ（Indium T
in Oxide）の透明導電膜としてのＩＴＯ膜15およびポリ
イミド薄膜による配光膜16が順次積層形成されている。

【００１９】そして、遮光層12を有する透明基板11上の
耐酸性および耐アルカリ性を向上させるために、この部
分にシリコン（Ｓｉ）あるいはアルミニウム（Ａｌ）を
含む酸化物あるいは窒化物などによる透明無機膜である
ＳｉＯ₂ 膜17を形成している。

【００２０】次に、このカラーフィルタの製造方法を説
明する。

【００２１】まず、透明基板11としては、たとえば厚さ
１．１ｍｍの硼硅酸ガラス板を表面洗浄処理したものを
用いる。この透明基板11の主面上に、たとえば厚さ０．
１５ｍｍのクロム（Ｃｒ）膜をスパッタリング法などに
よって成膜した後、フォトリソグラフィ法により不要部
分をエッチング除去して遮光層12を所定パターンに形成
する。

【００２２】次に、この遮光層12を覆うように、透明基
板11上にＳｉＯ₂ 膜17を形成する。すなわち、透明基板
11の全面上に、スパッタリング法あるいはディップ（Ｄ
ｉｐ）法によって３００〜３０００オングストロームの
ＳｉＯ₂ 膜17を成膜する。

【００２３】次に、このＳｉＯ₂ 膜17上の各画素に対応
する部分に、各着色層13R ，13G ，13B を所定のパター
ンで形成する。すなわち、遮光層12によって仕切られた
各画素に相当する開口部分に、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色の着色
層13R ，13G ，13B が所要の位置関係で配置されるよう
に、対応する着色顔料を含有したカラーレジストを用い
るフォトリソグラフィ法や、着色顔料を含有したインク
を印刷する印刷法などによって形成する。

【００２４】そして、これら着色層13R ，13G ，13B 上
に、たとえばアクリル樹脂をスピンコートして厚さ１．
０μｍの透明保護膜14を形成する。また、この上にＩＴ
Ｏをスパッタリング法により成膜し、加熱処理して厚さ
０．１μｍのＩＴＯ膜15を形成する。さらに、このＩＴ
Ｏ膜15上にポリイミド樹脂をスクリーン印刷して厚さ３
０ｎｍの配光膜16を形成する。

【００２５】このように形成したカラーフィルタでは、
遮光層12を有する透明基板11の表面に、ＳｉＯ₂ 膜17を
成膜したので、このＳｉＯ₂ 膜17の部分の耐酸性および
耐アルカリ性が向上する。したがって、着色層13R ，13
G ，13B の形成前に、着色層13R ，13G ，13B のはじき
による白欠陥を防ぐため、透明基板11および遮光層12に
酸処理またはアルカリ処理を施したり、あるいは、着色
層13R ，13G ，13B などに欠陥が発生した場合、この不
良フィルタから透明基板11を回収すべく酸処理またはア
ルカリ処理を施してもなんら問題は生じない。すなわ
ち、従来のように、酸処理やアルカリ処理により遮光層
12がエッチングされることはなく、遮光層12の白欠陥や
光学濃度の低下などが生じることはない。

【００２６】次に、カラーフィルタ内に欠陥が生じた場
合の、不良カラーフィルタからの基板回収について説明
する。

【００２７】まず、カラーフィルタ内の着色層13R ，13
G ，13B などに生じる欠陥は、ＩＴＯ膜15の形成後に発
見されることが多い。したがって、透明基板11の回収に
あたっては、このＩＴＯ膜15が形成された状態から、こ
のＩＴＯ膜15を含む着色層13R ，13G ，13B を除去して
透明基板11を回収する。

【００２８】そして、この基板回収工程を図２および図
３によって説明する。

【００２９】図２は、ガラス材による透明基板11上の、
図示しない遮光層によって仕切られた各画素部にそれぞ
れ着色層13R ，13G ，13B が形成され、さらにこれら着
色層13R ，13G ，13B の上面にＩＴＯ膜15が形成されて
いる状態を示している。

【００３０】また、図３（ａ）は、図２で示したカラー
フィルタの、特に着色層13R ，13G，13B を中心とした
内部構成を示しており、Ｒ、Ｇ、Ｂ毎の着色層13R ，13
G ，13B は、遮光層12で仕切られた画素部分にそれぞれ
配置されている。なお、図１で示した透明保護膜14やＳ
ｉＯ₂ 膜17は、図示していない。

【００３１】そして、図３（ａ）では、着色層13B とＩ
ＴＯ膜15とに欠陥18が生じているものとする。このよう
な欠陥18が生じている不良品から透明基板11を回収する
にあたっては、まず、外側に形成されたＩＴＯ膜15を除
去する必要がある。このためには、塩酸（ＨＣｌ）３５
％水溶液と、塩化第二鉄の６水和物（ＦｅＣｌ₃ ・６Ｈ
₂ Ｏ）の、融点３６．５℃以上の温度の加温された水溶
液との混合溶液に、欠陥18の生じているカラーフィルタ
を浸す。

【００３２】上述の処理により、図３（ｂ）で示すよう
に、欠陥18を有するＩＴＯ膜15のみが除去される。この
後、硝酸、硫酸を用いた別工程により、図３（ｃ）で示
すように着色層13R ，13G ，13B が除去され、透明基板
11が回収される。この場合、金属Ｃｒなどからなる遮光
層12は、各液と反応しないので、浸蝕されずにそのまま
残る。特に、この遮光層12を有する透明基板11の表面に
前述したＳｉＯ₂ 膜17が形成されていると、より確実に
遮光層12を保護することができる。すなわち、上述した
酸処理またはアルカリ処理によって、遮光層12を構成す
るＣｒ膜が一部エッチングされたり、黒色顔料を分散さ
せたレジスト膜が一部エッチングされたりすることはな
く、良好な状態で透明基板11を回収できる。

【００３３】したがって、この後に、回収した透明基板
11を用い、再度一連の成膜プロセスを行ない、図２で示
したカラーフィルタを再生する場合、前述のように遮光
層12の一部がエッチングされることによる、白欠陥の発
生や光学濃度の低下を確実に防止できる。

【００３４】次に、図４を参照して、ＩＴＯ膜15の除去
に用いられる処理装置を説明する。

【００３５】21は塩酸水溶液（ＨＣｌ＋Ｈ₂ Ｏ）を貯溜
する薬液槽、22は塩化第二鉄（ＦｅＣｌ₃ ＋６Ｈ₂ Ｏ＋
Ｈ₂ Ｏ）を貯溜する薬液槽で、これら薬液槽21，22に貯
溜された各薬液は、対応する供給路23，24を介して混合
溶液処理槽25に供給される。この混合溶液処理槽25に
は、混合用の管路26が設けられており、これら薬液槽2
1，22の両薬液はこの管路26で混合され、混合溶液とな
って貯溜される。なお、供給路23には、弁28、ポンプ2
9、弁30、流量計31およびフィルタ32が順次設けられ、
供給路24には、弁33、ポンプ34、弁35、流量計36、フィ
ルタ37および弁38が順次設けられ、管路26には、フィル
タ39、ポンプ40、弁41〜45および混合器46が設けられ、
また、混合溶液処理槽25には各種のセンサ47〜49が設け
られている。

【００３６】そして、混合溶液を貯溜した混合溶液処理
槽25では、カラーフィルタから図３（ａ）で示す欠陥18
を有するＩＴＯ膜15をエッチング処理し、除去する。

【００３７】また、51はエッチング処理後のカラーフィ
ルタをリンスするための急速給水、排水、シャワーを行
なうリピート水洗槽で、このリピート水洗槽51で純水供
給系52から供給管路53を介して純水が供給される。純水
供給系52には弁54〜56、ポンプ57およびフィルタ58が設
けられ、供給管路53は図示のように急速給水系61とシャ
ワー給水系62とに分岐されており、急速給水系61には弁
63および流量計64が設けられ、シャワー給水系62には弁
65が設けられ、さらに弁66が設けられている。

【００３８】さらに、71は超音波洗浄槽で、この超音波
洗浄槽71はリピート水洗されたカラーフィルタのリンス
と基板のパーティクル除去を行なう。

【００３９】また、72は温純水引上げによる乾燥槽で、
この乾燥槽72は弁73を備え、純水供給系52に連結する温
水器74を有し、この温水器74にはセンサ75が設けられ、
弁76、流量計77およびフィルタ78を有する供給路79を介
して温純水が供給され、超音波洗浄されたカラーフィル
タを温水引上げにより乾燥させる。

【００４０】そして、各混合溶液処理槽25、リピート水
洗槽51、超音波洗浄槽71および乾燥槽72の排水管は、そ
れぞれ共通の排水系81に連結され、この排水系81には弁
82が設けられている。また、これら各混合溶液処理槽2
5、リピート水洗槽51、超音波洗浄槽71および乾燥槽72
の前後には、ローダ83とアンローダ84が設けられてお
り、図示しないカセットに搭載された欠陥を有する数枚
のカラーフィルタを、自動搬送により順次各混合溶液処
理槽25、リピート水洗槽51、超音波洗浄槽71および乾燥
槽72に移送させ、効率のよい基板回収を可能としてい
る。

【００４１】すなわち、図示しないカセットに搭載され
た数枚のカラーフィルタは、ローダ83により、まず酸化
第二鉄および塩酸、残部水からなる混合溶液が貯溜され
ている混合溶液処理槽25に移送され、ここでＩＴＯ膜15
がエッチングされ、除去される。この処理後、自動搬送
によりカラーフィルタはリピート水洗槽51に移送され、
ここでリンスのための急速給水、排水、シャワーによる
水洗が施される。この水洗後、自動搬送によりカラーフ
ィルタは超音波洗浄槽71に移送され、ここで超音波洗浄
された後、さらに乾燥槽72に移送され、温水引上げによ
り乾燥処理が施される。そして、乾燥後はアンローダ84
により取り出され、別工程に移される。

【００４２】この後、別工程において、従来と同様に硝
酸、硫酸を用いてＲ、Ｇ、Ｂの着色層13R ，13G ，13B
をエッチングし、除去して透明基板11を回収する。この
結果、欠陥の生じたカラーフィルタを破棄することな
く、材料コストの高い透明基板を良好な状態で効率よく
回収できるので、再生使用により製造コストを大幅に低
減することができる。

【００４３】なお、一連の混合溶液処理槽25、リピート
水洗槽51、超音波洗浄槽71および乾燥槽72は、一体の装
置内に格納して、薬液が周囲へ飛散しないようにして、
周囲に対する防護を行なっている。

【００４４】

【発明の効果】請求項１記載のカラーフィルタによれ
ば、着色層と遮光層を有する透明基板上との間に、透明
無機膜を形成するので、この透明無機膜の部分の耐酸性
および耐アルカリ性が向上し、着色層形成前の白欠陥防
止のため酸処理やアルカリ処理を行なっても、遮光層が
一部エッチングされることはなく、白欠陥や光学濃度の
低下が生じない。

【００４５】請求項２記載のカラーフィルタの基板回収
装置によれば、溶液処理槽でカラーフィルタの透明導電
膜を除去し、この溶液処理槽で処理された基板を水洗槽
で水洗洗浄し、この水洗洗浄された基板を超音波洗浄槽
で超音波洗浄し、この超音波洗浄された基板を乾燥槽で
乾燥させるため、着色層の外側に形成されるＩＴＯの透
明導電膜を効率よく除去でき、着色層などに欠陥の発生
したカラーフィルタから透明導電膜を含む着色層を容易
に除去し、透明基板を良好な状態で効率よく回収する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のカラーフィルタの一実施例を示す断面
図である。

【図２】同上基板回収対象となるカラーフィルタの構成
例を示す全体の概略構成図である。

【図３】同上図２で示したカラーフィルタからの基板回
収工程を順次説明する説明図である。 （ａ） 一工程を示す図 （ｂ） （ａ）の次の工程を示す図 （ｃ） （ｂ）の次の工程を示す図

【図４】同上処理装置を示すブロック図である。

【図５】従来例のカラーフィルタを示す断面図である。

【符号の説明】

11 透明基板 12 遮光層 13R ，13G ，13B 着色層 15 ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）による透明導電膜の
ＩＴＯ膜 17 透明無機膜であるＳｉＯ₂ 膜 25 混合溶液処理槽 51 リピート水洗槽 71 超音波洗浄槽 72 乾燥槽

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 透明基板上に遮光層が所定パターンで形
   成され、この遮光層を含む透明基板上に着色層が形成さ
   れたカラーフィルタにおいて、 前記着色層と前記遮光層を有する透明基板上との間に形
   成された透明無機膜を有することを特徴とするカラーフ
   ィルタ。
2. 【請求項２】 透明基板上に遮光層が所定パターンで形
   成され、この遮光層を含む透明基板上に着色層が形成さ
   れ、この着色層の上面にＩＴＯの透明導電膜が形成され
   たカラーフィルタの基板回収装置において、 前記カラーフィルタの透明導電膜を酸化第二鉄２〜５０
   重量％および塩酸、残部水からなる溶液を用いて除去す
   る溶液処理槽と、 この溶液処理槽で処理された基板を水洗洗浄する水洗槽
   と、 この水洗洗浄された基板を超音波洗浄する超音波洗浄槽
   と、 この超音波洗浄された基板を乾燥させる乾燥槽とを備え
   たことを特徴とするカラーフィルタの基板回収装置。