1304363 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於一種回收基板之再生方法，特別是指 種回收溥膜電晶體（thin film transistor)基板之再生方法。 【先前技術】 液晶顯示器之製程主要可分為三個階段:第一階段為 電極圖案（pattern)形成製程、第二階段為面板組裝（panel _ assembly)製程及第三階段為模組（1110(1111€)製程。以主動式 (active matrix)驅動之液晶顯示器而言，電極圖案形成製程 包含製備薄膜電晶體階段及製備彩色濾光片（c〇1〇r filter)階 段。在第一階段製程中，除了淘汰不符規格之基板之外， 又可能因為基板表面不平坦或塗佈不均勻等問題而淘汰基 板。在第二階段之面板組裝製程中，則可能因為薄膜電晶 體及彩色濾光片無法配對組裝，而產生更多的廢棄面板、 廢棄薄膜電晶體或是彩色濾光片。此外，加上目前基板尺 > 寸逐步放大，於運送過程中更容易使基板破損或毀壞，而 產生更多的廢棄基板。由此可見，液晶顯示器製程中所產 生之廢棄基板的數量相當龐大，將可能致使成本增加並污 染環境。所以，如果可讓廢棄基板、廢棄薄膜電晶體或彩 色濾光片被回收再利用，俾可有效解決環境污染問題及有 效降低製造成本。 然而，目前業界對於賡棄基板之回收處理，大多是採 用掩埋方式’或是將基板予以破碎，再進—步製作為紅碑 、陶变製品或裝飾建材，但是以上之回收處理方式皆未達 1304363 成有效之再利用，也無法降低光電產品之製作成本。此外 廢棄基板於回收再經處理後，還必需符合各項光電產品 之基板的標準規格，特別是表面粗糙度(surface roughness) 之要求，並須具有良好之穿透率而不會影響後續之應用。 就廢棄薄膜電晶體及廢棄彩色濾光片而言，目前已知 的專利文獻大多是針對廢棄彩色濾光片用基板進行回收及 再生。例如，TW 200617442揭示一種彩色濾光片用玻璃基 板的再生方法’係將彩色濾光片的製造程序所產生之不良 形色濾光片進行再生處理，而獲得一玻璃基板，此方法包 含之步驟為：一邊用搬送裝置搬送不良彩色濾光片，或使 之暫時停止，再一邊用酸除去該玻璃基板上的形成物，以 再生该玻璃基板。此專利也提及在利用酸處理之後，可運 用研磨裝置來除去酸處理過之基板上的附著物或是凹凸表 面。在此專利之實施例中主要是運用不同濃度（5〇 wt%〜1〇〇 wt%)及溫度（2〇。(：〜沸點）的硫酸進行二次處理或是使用硫酸 與界面活性劑或其他酸的組合來進行一次處理，以去除在 製備彩色濾光片階段中形成於玻璃基板上的形成物（如樹脂 製成之黑色矩陣、彩色光阻、由金屬氧化物製成之透明電 極等）。 惟，已知彩色濾光片之構造由下至上依序大致包含一 玻璃基板、一黑色矩陣（由樹脂所製成）、一彩色光阻（RGB) 、保護層、透明電極(由金屬氧化物所製成）、配向膜（由高 分子材料所製成）及光間隙材料（photo-spacer，由樹脂製成） ’而製備薄膜電晶體時則是在一基板（由玻璃、石英或高分 1304363 子所製成）上形成之一圖案膜，此圖案膜則至少包含一金屬 層’一金屬層（由銘、錮、鉻、銅、鈥化鋁等等製成或其合 金）、一絶緣層（由氮化矽、氧化矽、氮氧化矽等所製成）、 層(與上述絕緣層使用類似的材料或是有機材料）及一透明導 電層（由金屬氧化物所製成，通常為氧化銦錫），比對彩色濾 光片與薄膜電晶體，可知兩者的結構及所使用材料並不相 • 同，因而不適合直接將廢棄彩色濾光片用之基板的再生方 法轉用於廢棄薄膜電晶體用基板上。 目前廢棄薄膜電晶體用基板之再生方法大都是依序利 用粗拋（lapping)及細拋（polishing)等研磨方式進行處理，且 單片的研磨處理時間大約為15小時，倘依此處理大量廢棄 基板Nv ’則品要耗費加倍的時間（例如以5〇片廢棄基板而言 ’大釣需要花費75小時以上的研磨時間）。又，由於氮北矽 所構成之絕緣層或保護層以及導電層的硬度及化學安定性 > 报高，目前的處理方式需要較長的時間進行研磨，加上難 以找到可同時將有機材科、無機材料（氮化矽等）及金屬材料 去除之試劑’所以目前業界尚未使用試劑進行廢棄薄膜電 晶體甩基板的再生處理。 由此可見，將廢棄薄膜電晶體用基板予以回收，並在 較少處理步驟及較短時間下，使其再生為可符合重新投入 薄膜電晶體製程之標準規格的基板，應可有效降低薄膜電 晶體的製作成本，所以廢棄薄膜電晶體基板之再生方法對 於目别業界而言，仍存在極大之需求。 7 1304363 【發明内容】 現有回收薄膜電晶體基板的再生方法通常包含粗抛 (lapping)步驟及細拋（p〇lishing)步驟，且一般在粗拋步驟之 後，會致使該回收基板的表面平坦度變差，同時使得該回 收基板伯表面形成許多凹凸刮痕，導致後續需要花費較長 時間對該回收基板進行細拋，才可將凹凸刮痕磨平。而且 上述所耗費的時間，乃是增加整個再生製程成本之主因， 又加上一研磨機台一次僅能進行單片基板的處理，如需進 仃大量批次處理時，則此機台需反覆不斷地進行研磨步驟 ，如此將會導致整個製裎所需的時間增加（如5〇片廢棄基板 需耗費約75小時），又會造成研磨機台壽命的損耗，由此可 見，傳統的研磨處理方式並不適於進行大量批次處理。鑒 於上述因素，本發明之再生方法嘗試先利用一蝕刻液去除 該回收薄膜電晶體基板上之部份或全部的圖案膜，接著再 進行研磨，以有效減少整個再生製程所耗費的時間以及研 磨機台的損耗，更可降低製作成本，並可進行大量批次處 理。 口此本發明之目的，即在提供一種回收薄膜電晶體 基板之再生方法，此方法可完全去除回收薄膜電晶體基板 上的圖案膜、縮短研磨時間及減少研磨機台的損耗，以及 、、二由本發明方法所製得之再生基板可直接用於製作薄膜電 二版。於疋，本發明之回收薄膜電晶體基板之再生方法包 =以下步驟··提供一回收薄膜電晶體基板，該回收薄膜電 曰日妝基板3有一底層及一形成於該底層上之圖案膜；使該 1304363 回收薄膜電晶體基板之圖案膜與溫度為80°C以上之含有碟 酸的蝕刻液進行接觸，以去除該回收薄膜電晶體基板之部 伤或王4圖案膜，並讓該底層實質地被裸露出來；及對該 底層進行研磨，直至獲得一具有一平坦表面之再生基板。 本發明方法主要是藉由在業界可接受之處理時間内， 使該回收薄膜電晶體基板與溫度為80°C以上之含有磷酸的 蝕刻液進行接觸，此時，蝕刻液所含之鱗酸會溶蝕該底層 | 上之σ卩份或全部圖案膜，特別是圖案膜中之透明導電層、 保護層、絕緣層及部分金屬層等，且一般圖案膜的最下層 為金屬層，且金屬層的最底部大多是由鋁所構成，所以， 蝕刻液所含之磷酸將會因溶蝕其他各層而滲入金屬層内， 進而將最底部之鋁完全溶蝕，致使疊置於鋁上的其他各層 與該底層完全分離，並使該底層實質地被裸露出來(底層上 此還έ覆蓋有部伤未元全溶I虫的圖案膜）。由於該钱刻液 已溶蝕大部分或全部的圖案膜，因此最後僅需花費較短時 > 間，對該底層進行研磨，直至獲得具有平坦表面之再生基 板。此外，當進行大量批次處理時，可將欲處理之所有回 收薄膜電晶體基板同時與該含有磷酸之蝕刻液進行接觸， 俾同時將所有回收基板上之大部分圖案膜予以去除，接著 僅需要花費較少時間依次進行單片研磨處理，便可在較短 時間下製得所需數量之再生基板。 【實施方式】 本發明之回收薄膜電晶體基板之再生方法包含以下步 驟··提供一回收薄膜電晶體基板，該回收薄膜電晶體基板 9 1304363 合有一底層及一形成於該底層上之圖案膜；使談回收薄膜 笔晶體基板之圖案膜與溫度為8〇。匸以上之含有磷酸的姓刻 液進行接觸，以去除該回收薄膜電晶體基板之部份或全部 圖案膜，並讓該底層實質地被裸露出來；及對該底層進行 研磨’直至獲得一具有一平坦表面之再生基板。 此處所稱之「回收薄膜電晶體基板」一詞是表示經回 收之任何於薄膜電晶體產品之各個製程步驟中所淘汰之基 板。較佳地，該回收薄膜電晶體基板之圖案膜具有至少一 層且該層是選自於下金屬矩陣、絕緣層、主動層、上金屬 矩陣、保護層或透明導電層。 「使該回收薄膜電晶體基板之圖案膜與溫度為8〇〇c以 上之含有攝酸的钱刻液進行接觸」是表示該姓刻液可運用 任何習知方式與該圖案膜接觸，例如：將該圖案膜部份或 全部浸泡於該姓刻液内，或是將適量之蝕刻液噴塗或塗佈 於該圖案膜上或該圖案膜的四周等。 「該底層實質地被裸露出来」是表示該飯刻液至少會 將部分圖案膜的最底部完全溶蝕，使得部分底層可顯露出 來。 「對該底層進行研磨」是表示對該底層之裸露面（及部 分未去除之圖案膜）進行粗拋（lapping)及/或細拋（p〇lishing) 〇 該含有鱗酸的蝕刻液需先加熱至80oC以μ $ _ Λ丄，丹興該回 收薄膜電晶體基板之圖案膜接觸，較佳地，該蝕刻液的溫 度是介於㈣至離C之間，更佳地，該#刻液的溫度^ 10 1304363 介於85°C至14〇。〇之間。惟需注意的是，當溫度高於 180°C時，可能會產生磷化物等毒性物質，所以蝕刻液之溫 度較佳不要超過18〇°c 〇 本發明所使用之蝕刻液必須含有磷酸，較佳地，該兹 刻液含有磷酸及一溶劑；更佺地，該蝕刻液的溶劑是選自 於水、乙醇或此等之一組合；又更佳地，該蝕刻液是一磷 一 酸水溶液；再更隹地，該磷酸水溶液之濃度是介於60 wt%( 藝 重量百分濃度)至100 wt% ;又再更佳地，該磷酸水溶液之 濃度是介於75 wt%至1〇〇 wt%。而於本發明之一具體例中 ’該鍅刻液是濃度為85 wt%之磷酸水溶液。 較佳地’該蝕刻液更含有一輔助試劑，該辅助試劑可 增進磷酸對於金屬層之溶蝕速度，且該辅助試劑是選自於 過氧化氫、硝酸、過錳酸鉀、氯化鐵、臭氧或此等之一組 合。 該回收薄膜電晶體基板的圖案膜的結構會因為回收的 . 來源而有所變化，較佳地，該回收薄膜電晶體基板之圖案 膜具有至少一層且該層是選自於下金屬矩陣、絕緣層、主 動層、上金屬矩陣、保護層或透明導電層；更佳地厂該回 收賴電晶體基板之底層是由__材料所構成，該材料是選 自於玻璃或石英；而於本發明之—具體例中，構成該底層 之材料為玻璃。 在本發明之一具體例中’該回收薄膜電晶體基板之圖 具有-形成於該底層上且含有鋁、鉬、鉻、銅、鈥化 1呂等材料或其合金之下金屬矩陣及一覆蓋該下金屬矩陣且 11 $卞口二 乳化矽荨材料之絕緣層。因此， 虽该回收溥膜電晶體基板之膜 ，合將\ 與 進行接觸後 曰’丨％、、之下至屬矩陣及部分絕緣層予以去除，並 在相對應於該下金屬矩陣之底層上形成多數個溝槽…
1304363 值传—提的是，該等溝槽形成的因素是由於該下金屬 矩陣的最底部是由㈣構成，當在該下金屬㈣之上方進 行該絕緣層之鍍膜時，會因為鍍朗需之高溫加熱步驟卜 般而加熱至35G°C或以上）’而致使該下金屬矩陣之最底部 的紹原子擴散至玻璃底層的表面，而於該下金屬矩陣之最 f部與該玻璃基板之間形成—f氧化㈣，所以當後續讓 該圖案膜與該含有磷酸之_液進行接觸時，碟酸除了會 ，蝕該絕緣層及該下金屬矩陣的最底部之外，也會將該； 乳化紹層-併去除，以致於會在該玻璃底層上形成多數個 溝槽。 此外，在本發明之再生方法中，由於上金屬矩陣及下 ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ 4 ^ t It ® t m # it # ^ ^ ^ # 度較慢，使得該蝕刻液無法在固定的接觸時間内完全溶蝕 该上金屬矩陣的鉬金屬及鉬金屬下所覆蓋之部分絕緣層， 所以僅有部分的底層會裸露出來。但需注意的是，本發明 之再生方法所使用之含有磷酸的蝕刻液可去除該回收薄膜 電晶體基板之絕大部分或全部的圖案膜，如此將可大幅減 少後繽研磨所需的時間，同時可降低研磨機台因長久使用 所造成的損耗，更可讓整個再生製程的成本大幅地降低。 12 1304363
在本發明之再生方法中，研磨步 該圖案膜與該飯刻液進 也就是利用適當的酸液( '予以去除，再利用該飫 ，研磨步驟可依據一般研磨製
可用於彩色濾光片等）。 有關本發明之前述及其他技術内容、特點與功效，在
不應被解釋為本發明實施之限制。 在本發明被詳細描述之前，要注意的是，在以下的說 明内容中，類似的元件是以相同的編號來表示。 〈實施例1> 圖1是實施例1之回收薄膜電晶體基板之再生方法的 流程圖。參閱圖1，實施例1之回收薄膜電晶體基板含有一 由玻璃所構成之底層1及一圖案膜2，該圖案膜2具有一下 金屬矩陣21、一絕緣層22、一主動層23、一上金屬矩陣 24、一保護層25及一透明導電層26。將該回收薄膜電晶體 基板之圖案膜完全浸泡於一钱刻液（加熱至140°C且濃度為 85 wt%的鱗酸水溶液）中’並歷時60分鐘，此時可發現有部 13 1304363 ^ Ji ^ >1 ^ ^ 24 ^ 22 ^ ^ ^ ^ ^ 5 ^ ^ ^ ^ ^ ^ 3 , 1 ii} ^ 〇 4 γ 1¾ 察該圖案膜於浸泡後的溶餘程度，_ 鏡(由日本^立公司所製造，型號為s_44_觀察上述經處 理之回收薄膜電晶體基板的表面形態及側面形態，觀察結 2 ^ 3 0 2 3
面Φ悲可發現’ A為殘存績案膜(也就是部分上金屬矩陣 24 22)，Β ^ 〇 所稱之溝槽3 ’如此證明餐水溶液確實可有效去除大部分 的圖案膜。
最後，利用一研磨機（由日本EVA Tech公司所製造，型 號為PW-1900)，以及粒徑為14 μιη之二氧化飾（Ce⑹敷液( 由日本昭和電工公司所製造，品名為Glass polish SH0R0X A-10進行研磨，並於4〇 rpm之速率及2〇分鐘之研磨時間 下，將該底層1的裸露δ U進行研磨，然後再以純水進行 清洗，待吹乾純水後，即製得具有一平坦表面的再生基板 。同樣地，利甩掃描式電子顯微鏡觀察該再生基板的表面 形態’其結果如圖4所示：由圖4可發現，該再生基板的 表面呈現完全平滑的狀態，證明經由本發明方法所製得之 再生基板確貫具有平坦表面。 此外’從圖1可知，該保護層25及該絕緣層22屬於 全面性的鍍膜，在圖案膜中所佔的體積較多，所以如能將 此兩層予以去除，又如果可將該絕緣層完全溶蝕，將會致 使覆蓋於該絕緣層上的各層被剝離，以有效去除大部分的 14 1304363 圖案膜。因此，以下將針對磷酸水溶液對於圖案膜之保護 層及絕緣層的溶餘程度進行探討。 <實施例2至13>磷酸水溶液對絕緣層之溶蝕程度的探討 實施例2至13係分別取用與上述實施例丨相同之回收 薄膜電晶體基板，再各自依據下表i之溫度、濃度、浸泡 時間及研磨時間’將該回收電晶體基板之圖案獏浸泡於磷 酸水浴液中’然後利用一掃描式電子顯微鏡（由日本日立八 司所製Xe，型唬為S-448〇〇)觀察該圖案膜之保護展及约 層是否被去除’所得結果分別如表 1所示。 、、' 此外’為了驗證本發明方法確實可降低整俩製浐 ，亦依據下表i夕々v A I秩時間 曰 之各個貫施例的條件進行50片回收鴒 曰曰體基板的連續處理，而各個實關賴得之 卜騰電 理的總時間分別如下^所示。片抵:欠處 15 1304363 衣i 磷酸水 溶液溫 度(0C) 磷酸水溶 液濃度 (wt%) 保護層 是否殘留 絕緣層 是否殘留 單片研磨 時間 (分鐘） 50片批次 處理總時
但有部分實施例發生絕緣層殘留的情形，這是因為在絕 緣層上覆蓋有上金屬矩陣所含之鉬金屬，導致蝕刻液無法 與該絕緣層接觸，進而無法將其完全㈣，但此部份的殘 液的溫度及濃度來去除（如實施例5、8、11及13)。 士由實施例2、3及5的結果可發現，在相同溫度及浸泡 $門下，使用越咼濃度的磷酸水溶液可讓該絕緣層完全被 去除，於實施例6至13中有同樣的結果。由實施例5、8、 ^及.13的結果可發現，在相同濃度下，使用越高溫度的填 -夂’合’夜，則元全去除該絕緣層所需的浸泡時間越短，且 後續研磨時間亦可縮短。 上表1之50片批次處理的總時間來看，可發現實施 斤而之總％間較長（49· 17小時），而實施例j3則僅需花 16 1304363 費丨4.5小日守，如此可見利用本發明方法進行％片批次處理 所需的時間明顯較傳統研磨方法（約需要75小時)為短。 由此可知，本發明之回收薄膜電晶體基板的再生方法 藉申利用溫度㈣以上之含有麟酸的㈣液，除了可確實 有放去除部分或全部的圖案膜之外，同時可大幅減少後續 研磨所需的時間（15~35分鐘）’以及降低研磨機台因長久使 顧造成的損耗，更可讓整個再生製程的成本大幅地降低 藝 ，而且能縮短大量批次處理之總時間(145〜4917小時）。 〈比較例1至4> 乂比較例1至4是分別取甩與上述實施例丨相同之回收 溥篇電晶體基板，再各自依據下表r之溫度，將該回收電 曰曰體基板之圖案膜浸泡於濃度為98 wt%之硫酸水溶液中， 並，、’1/又泡10小時’然後利用掃描式電子顯微鏡觀察該圖 案膜之保護層及絕緣層是否被去除，所得結果分別如表2 所示0 表2 溫度rc) 濃度(wt%) 浸泡時間(小時) 保護層 是否殘留 絕緣層 比較例1 80 98 10 是 Cr 田 是 比較例2 100 98 10 是 暑 比較例3 120 98 10 是 异 比較例4 140 98 10 是 是 由表2之結果可知，硫酸對於保護層的溶蝕速度非常 地忮，更元全無法溶蝕絕緣層，使得大部分的圖案膜都無 法被去除。然而，縱使將實施例4與比較例丨進行比較， 17 1304363 亦1¾現在相同次泡時間下，實施例2所使用之温度⑽^且 濃度85 wt%之磷酸水溶液可將該保護層完全去除，但比較 例1雖使用溫度80〇C且濃度98 wt%之硫酸水溶液進行處理 ’卻無法將保護層予以去除，更遑論設置於保護層之下的 絕緣層，如此顯示硫酸不適宜用來去除薄膜電晶體基板上 的圖案膜，更同時證明廢棄彩色濾光片用基板之已知再生 方法（如TW 200617442)並無法讓回收薄膜電晶體基板的再 生處理總時間縮短。 綜上所述，本發明之回收薄膜電晶體基板之再生方法 疋將该回收薄膜電晶體基板之圖案膜與該溫度為8〇。匸以上 且含有«之似m進行制，並藉由韻刻㈣所含的 磷酸來賴大部分的圖案膜（特別是絕緣層），同時讓該底層 可實質地被裸露，最後再將該底層進行研磨，以獲得一具 有平坦表面且可直接用於製作薄膜電晶體之再生基板。本 舍明之再生方法由於利驗刻液來去除大部分或全部的圖 :膜:所以可有效縮短後續的研磨時間，並可減少研磨機 台的損耗，以及大幅降低整個再生製程的成本。 准以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不 能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發日㈠請專利 辄圍及發明說明⑽所作之簡單料效變化與修飾，皆仍 屬本發明專利涵蓋之範圍内。 【圖式簡單說明】 圖1是―流㈣，說明本發明之實施例1之回收薄膜 電晶體基板之再生方法的流程； ，專膜 18 1304363 圖2是一照片，說明實施例1之回收薄膜電晶體基板 在浸泡一#刻液後之表面形態； 圖3是一照片，說明實施例1之回收薄膜電晶體基板 在浸泡一蝕刻液後之側面形態；及 圖4是一照片，說明實施例1所製得之再生基板之表 面形態。
19 1304363 【主要元件符號說明】 1 "… …··底層 23.•… .....主動層 11…· ••…裸露面 24 ••… •…·上金屬矩陣 2 ·…·， …"圖案膜 25 ·…‘ …··保護層 21.… …··下金屬矩陣 26·" …··透明導電層 22 …·， …··絕緣層 3…… ••…溝槽 20