CN102031375A

CN102031375A - 铟锡氧化物薄膜的回收方法以及基板的回收方法

Info

Publication number: CN102031375A
Application number: CN2010105132668A
Authority: CN
Inventors: 郑钧文; 陈豊涵; 赖英杰
Original assignee: AU Optronics Corp
Current assignee: AU Optronics Corp
Priority date: 2010-10-12
Filing date: 2010-10-12
Publication date: 2011-04-27
Anticipated expiration: 2030-10-12
Also published as: CN102031375B

Abstract

一种铟锡氧化物薄膜的回收方法。首先，提供一待回收物，此待回收物具有一铟锡氧化物薄膜，接着，使一碱液与铟锡氧化物薄膜接触，以使铟锡氧化物薄膜自待回收物剥离并混合于碱液中，其中碱液的成分包括氢氧化钾及/或氢氧化钠。之后，收集剥离的铟锡氧化物薄膜与碱液的混合物，并自铟锡氧化物薄膜与碱液的混合物中过滤而取得含铟的粉末。本发明另提供一种基板的回收方法。本发明采用碱液与铟锡氧化物薄膜接触，使铟锡氧化物薄膜自待回收物上剥离而混合于碱液中，以达到铟锡氧化物薄膜或基板回收的目的。

Description

铟锡氧化物薄膜的回收方法以及基板的回收方法

技术领域

本发明涉及一种铟(Indium)的回收方法，且尤其涉及一种铟锡氧化物薄膜(ITO thin film)的回收方法。

背景技术

由于平面显示器具有重量轻以及体积小等传统阴极射线管(cathode ray tube，CRT)所制造的显示器无法达到的优点，因此平面显示器已成为近年来显示器的主流。一般常见的平面显示器包括液晶显示器、有机电激发光显示器、等离子显示器、电泳显示器等，这些显示器多半采用铟锡氧化物作为其像素电极的材质。而在现行平面显示器的生产过程中，铟锡氧化物薄膜的蚀刻工艺多半是使用草酸(Oxalic acid)来进行。详言之，尚未经过回火工艺(annealing process)的铟锡氧化物薄膜其结构尚未致密化，故能够被草酸所蚀刻，而尚未经过回火工艺的铟锡氧化物薄膜会与草酸反应而产生草酸铟离子(In(C₂O₄)₂ ^-)，且草酸铟离子(In(C₂O₄)₂ ^-)可通过树脂塔来进行铟的回收。

然而，草酸仅能用以蚀刻尚未经过回火工艺的铟锡氧化物薄膜，无法用以蚀刻结构经过致密化(经过回火工艺)的铟锡氧化物薄膜。若要蚀刻经过回火工艺之铟锡氧化物薄膜，业者通常会使用盐铁系(FeCl₃+HCl)蚀刻剂、王水(HNO₃+HCl)或是硝酸系蚀刻剂来进行，但由于前述用以回收铟的树脂塔并不适用于含有硝酸(HNO₃)成份的溶液，且目前尚无利用树脂塔来处理盐铁系溶液的技术存在，所以目前经过回火工艺的铟锡氧化物薄膜在被盐铁系(FeCl₃+HCl)蚀刻剂、王水(HNO₃+HCl)或是硝酸系蚀刻剂蚀刻后会溶解于蚀刻剂中，而溶解于上述蚀刻剂中的铟元素目前无法回收。

发明内容

本发明提供一种铟锡氧化物薄膜的回收方法，以有效地回收铟锡氧化物薄膜中的铟。

本发明另提供一种基板的回收方法，以移除基板上的薄膜。

本发明提供一种铟锡氧化物薄膜的回收方法。首先，提供一待回收物，此待回收物具有一铟锡氧化物薄膜，接着，使一碱液与铟锡氧化物薄膜接触，以使铟锡氧化物薄膜自待回收物剥离并混合于碱液中，其中碱液的成分包括氢氧化钾及/或氢氧化钠。之后，收集剥离的铟锡氧化物薄膜与碱液的混合物，并自铟锡氧化物薄膜与碱液的混合物中过滤而取得含铟的粉末。

在本发明的一实施例中，前述的待回收物为一彩色滤光基板，而铟锡氧化物薄膜为彩色滤光基板上的一共通电极。

在本发明的一实施例中，前述的待回收物为一主动组件阵列基板，而铟锡氧化物薄膜为主动组件阵列基板上的多个像素电极。

在本发明的一实施例中，前述的碱液的成分包括氢氧化钾水溶液、醚醇类溶剂、醇胺类溶剂、醇类溶剂以及接***性剂。

在本发明的一实施例中，前述的碱液的温度介于20℃至75℃之间。

在本发明的一实施例中，前述的碱液与铟锡氧化物薄膜接触的时间介于20秒至300秒之间。

在本发明的一实施例中，前述的碱液与铟锡氧化物薄膜接触之后，可进一步使一酸液与铟锡氧化物薄膜接触，以自待回收物上移除残留的铟锡氧化物薄膜。

在本发明的一实施例中，前述的残留的铟锡氧化物薄膜与酸液反应并溶解于酸液中。

在本发明的一实施例中，前述的酸液的成分包括盐铁系(FeCl₃+HCl)溶液、王水(HNO₃+HCl)或是硝酸系溶液。

本发明另提供一种基板的回收方法。首先，提供一元件基板，此元件基板包括一基板、多个元件薄膜以及一铟锡氧化物薄膜，且此铟锡氧化物薄膜覆盖于基板与元件薄膜上。接着，使一碱液与铟锡氧化物薄膜接触，以使铟锡氧化物薄膜自元件薄膜剥离并混合于碱液中，其中碱液的成分包括氢氧化钾及/或氢氧化钠。接着，使一酸液与铟锡氧化物薄膜接触，以自基板上移除残留的铟锡氧化物薄膜。之后，使用碱液移除前述的元件薄膜。

在本发明的一实施例中，前述的元件薄膜包含多个彩色滤光薄膜或多个主动元件。

在本发明的一实施例中，前述的铟锡氧化物薄膜自彩色滤光薄膜剥离的同时，部分的彩色滤光薄膜与碱液反应而溶解于该碱液中。

在本发明的一实施例中，前述的基板的回收方法可进一步包括收集剥离的铟锡氧化物薄膜与碱液的混合物，并自铟锡氧化物薄膜与碱液的混合物中过滤而取得含铟的粉末。

本发明采用碱液与铟锡氧化物薄膜接触，使铟锡氧化物薄膜自待回收物(如基板)上剥离而混合于碱液中，以达到铟锡氧化物薄膜或基板回收的目的。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1为本发明第一实施例的铟锡氧化物薄膜回收方法的流程图；

图2为本发明第二实施例的基板回收方法的流程图；

图3A至图3D为本发明第二实施例的基板回收方法的流程剖面示意图。

其中，附图标记：

S110～S140：铟锡氧化物薄膜回收方法的步骤

S210～S260：基板回收方法的步骤

300：彩色滤光基板

310：彩色滤光薄膜

320：共通电极

SUB：基板

BM：黑矩阵

OC：介电层

PS：间隙物

P：配向突起

具体实施方式

【第一实施例】

图1为本发明第一实施例的铟锡氧化物薄膜回收方法的流程图。请参照图1，本实施例的铟锡氧化物薄膜的回收方法包括下列步骤(S110～S140)。首先，提供一待回收物，此待回收物具有一铟锡氧化物薄膜(步骤S110)，接着，使一碱液与铟锡氧化物薄膜接触，以使铟锡氧化物薄膜自待回收物剥离并混合于碱液中，其中碱液的成分包括氢氧化钾及/或氢氧化钠等强碱性成份(步骤S120)。之后，收集剥离的铟锡氧化物薄膜与碱液的混合物，并自铟锡氧化物薄膜与碱液的混合物中过滤而取得含铟的粉末(步骤S130)。此外，在取得含铟的粉末(步骤S130之后)，即可进行后续的铟回收动作(步骤S140)。以下将针对步骤S110～步骤S140进行详细的描述。

在本实施例中，步骤S110所提及的待回收物例如为为一彩色滤光基板，而此彩色滤光基板具有的一共通电极，且此共通电极为铟锡氧化物薄膜。本实施例不限定待回收物必须是彩色滤光基板，其它具有铟锡氧化物薄膜的待回收物也可以采用本实施例的回收方法。在其它可行的实施例中，步骤S110中所提及的待回收物可为一具有多个像素电极的主动元件阵列基板(如薄膜晶体管阵列基板)，而这些像素电极为铟锡氧化物薄膜。或者，待回收物例如是具有多个透明电极的太阳能基板，其中太阳能基板具有多个太阳能单元，而这些透明电极例如是铟锡氧化物薄膜。此外，待回收物例如是具有多个透明电极的晶片，其中晶片具有多个电路单元，而这些透明电极例如为铟锡氧化物薄膜。

在步骤S120中，碱液例如采用喷洒(spray)或者是浸泡的方式提供至待回收物的铟锡氧化物薄膜上，而所使用的碱液的主要成分为氢氧化钾、氢氧化钠或氢氧化钾与氢氧化钠的混合物。其中，碱液的功能是用以破坏待回收物的铟锡氧化物薄膜以及位于待回收物的铟锡氧化物薄膜下方薄膜的键结能力及/或位于待回收物的铟锡氧化物薄膜下方薄膜的结构。除了氢氧化钾、氢氧化钠之外，碱液中还可添加其它成分，例如醚醇类溶剂、醇胺类溶剂、醇类溶剂及/或接***性剂等至少其中一者。举例上述的各添加物主要功能描述如下(1)单乙醇胺(MEA)：软化有机聚合物，使之易于剥离玻璃基板。(2)N-甲基吡咯酮(NMP)：软化有机聚合物，使之易于剥离玻璃基板。(3)三乙醇胺(TEA)：主要用于帮助溶解有机聚合物光刻胶于水中。(4)异丙醇(IPA)：主要用于帮助N-甲基吡咯酮(MEA)溶剂和N-甲基吡咯酮(NMP)溶剂和水互溶。(5)乙二醇丁醚(BC)主要用于润湿软化有机聚合物，使之易于剥离玻璃基板。前述的碱液在加入上述的成份时，会让铟锡氧化物薄膜下方的有机聚合物发生膨润与表面结构软化，导致上方的铟锡氧化物薄膜与其间的附着力下降，进而加速铟锡氧化物薄膜剥离脱落的速率。需注意的是，若待回收物的铟锡氧化物薄膜下方不具有有机聚合物，碱液中就可以不需要添加其它成份，但可需视各公司所制造的产品而来决定添加剂。在本实施例中，当碱液为氢氧化钾溶液时，其浓度例如是实质上大于或等于7％wt；当碱液为氢氧化钠溶液时，其浓度例如是实质上大于或等于3％wt。碱液的浓度越高，铟锡氧化物薄膜剥离的效果越好。此外，碱液的温度例如是约介于20C至75C之间，且碱液与铟锡氧化物薄膜接触的时间例如是约介于120秒至300秒之间。以浓度约为7％wt、温度约为摄氏30度的氢氧化钾溶液为例，铟锡氧化物薄膜在与氢氧化钾溶液接触后约240秒便出现龟裂、剥离的现象，显见氢氧化钾溶液对于铟锡氧化物薄膜具有良好的剥离能力。以浓度约为3％wt、温度约为摄氏60度的氢氧化钠溶液为例，铟锡氧化物薄膜在与氢氧化钠溶液接触后约120秒便出现龟裂、剥离的现象，显见氢氧化钠溶液对于铟锡氧化物薄膜同样具有良好的剥离能力。下表记录了为碱液浓度、碱液温度、碱液与铟锡氧化物薄膜接触时间以及铟锡氧化物薄膜的剥离情况。

再者，于其它实施例中，若碱液包含如上所述本发明实施例的强碱成份浓度及如上所述本发明实施例的至少其中一种添加成份，并配合如上所述本发明实施例的碱液温度时，碱液与铟锡氧化物薄膜接触而可产生剥落效果的时间可稍微变更为例如是约介于20秒至300秒之间。

值得注意得是，碱液的温度越高，铟锡氧化物薄膜剥离的效果越好，而碱液与铟锡氧化物薄膜接触的时间越长，铟锡氧化物薄膜剥离的效果越好。

承上述，本领域技术人员可以采用不同的碱液浓度与温度，并且控制碱液与铟锡氧化物薄膜接触的时间，以使铟锡氧化物薄膜呈现不同的剥离程度。

本实施例采用碱液使铟锡氧化物薄膜剥离有别于现有的草酸蚀刻工艺，不论是经过回火工艺的铟锡氧化物薄膜(结构较为致密)以及未经过回火工艺的铟锡氧化物薄膜(结构较不致密)，本实施例所使用的碱液都可使其剥离。此外，在铟锡氧化物薄膜与碱液接触后，铟锡氧化物薄膜会出现龟裂的现象并逐渐产生小面积的剥离，之后，铟锡氧化物薄膜会产生较大面积的剥离，直到大部分的铟锡氧化物薄膜都从待回收物上剥离为止。此时，铟锡氧化物薄膜会混合于碱液中，但不会溶解于碱液中，且混合于碱液中的铟锡氧化物薄膜会呈现粉末状或细小块状。由于混合于碱液中的铟锡氧化物薄膜不会溶解于碱液，因此不需采用离子交换的方式(树脂塔)进行铟回收。

在本实施例中，若碱液与铟锡氧化物薄膜接触之后仍然无法完全使铟锡氧化物薄膜被移除，则可选择性地是使用一酸液，并将此酸液喷洒于待回收物的铟锡氧化物薄膜上，以将待回收物上残留的铟锡氧化物薄膜移除。举例而言，前述的酸液的成分包括盐铁系(FeCl₃+HCl)溶液、王水(HNO₃+HCl)或是硝酸系溶液。值得注意的是，酸液会与残留的铟锡氧化物薄膜反应而溶解于酸液中。

在步骤S130与步骤S140中，可通过离心***或过滤***来收集剥离的铟锡氧化物薄膜(粉末状或细小块状的铟锡氧化物)，以将铟锡氧化物薄膜与碱液的混合物分离。广义而言，这些粉末状或细小块状的铟锡氧化物为含铟的粉末，而这些含铟的粉末可以提供给粗铟回收厂商进行后续的纯化。

【第二实施例】

图2为本发明第二实施例的基板回收方法的流程图。请参照图2，本实施例的基板回收方法包括下列步骤(S210～S240)。首先，提供一元件基板，此元件基板包括一基板、多个元件薄膜以及一铟锡氧化物薄膜，且此铟锡氧化物薄膜覆盖于基板与元件薄膜上(步骤S210)。接着，使一碱液与铟锡氧化物薄膜接触，以使铟锡氧化物薄膜自元件薄膜剥离并混合于碱液中，其中碱液的成分包括氢氧化钾及/或氢氧化钠等强碱性成份(步骤S220)。接着，使一酸液与铟锡氧化物薄膜接触，以自基板上移除残留的铟锡氧化物薄膜(步骤S230)。之后，使用碱液移除前述的元件薄膜(步骤S240)。较佳地，可完全移除前述的元件薄膜(步骤S240)。若前述元件薄膜，尚有残留时，可再配合其它移除步骤来完全移除，例如：研磨步骤、溶解步骤、或其它合适步骤、或上述的组合。

在本实施例中，步骤S210所提及的元件基板例如为包含多个彩色滤光薄膜与共通电极(即铟锡氧化物薄膜)的彩色滤光基板，或者是包含多个主动元件与像素电极(即铟锡氧化物薄膜)的主动元件阵列基板，如薄膜晶体管阵列基板。或者，待回收物例如是具有多个透明电极的太阳能基板，其中太阳能基板具有多个太阳能单元，而这些透明电极例如是铟锡氧化物薄膜。此外，待回收物例如是具有多个透明电极的晶片，其中晶片具有多个电路单元，而这些透明电极例如为铟锡氧化物薄膜。以下将以具有多个彩色滤光薄膜与共通电极的彩色滤光基板为范例，搭配图2以及图3A至图3D进行详细的说明，但不限于此。

请参照图2与图3A，首先，提供一彩色滤光基板300(步骤210)，此彩色滤光基板300具有多个彩色滤光薄膜310与共通电极320，且彩色滤光薄膜310与共通电极320都位于基板SUB上。从图3A可知，除了彩色滤光薄膜310与共通电极320之外，彩色滤光基板300还可选择性地包括黑矩阵BM、介电层OC等，其中彩色滤光薄膜310、黑矩阵BM与介电层OC可被视为前述的元件薄膜。此外，根据不同型态的应用，彩色滤光基板300可选择性地于共通电极320上设置间隙物PS及/或配向突起。

接着请参照图2与图3B，使碱液与彩色滤光基板300上的共通电极320接触，以使共通电极320从介电层OC剥离并混合于碱液中，其中碱液的成分包括氢氧化钾及/或氢氧化钠(步骤S220)。在步骤S220中，碱液例如采用喷洒(spray)或者是浸泡的方式提供至待回收物的铟锡氧化物薄膜上，而所使用的碱液的主要成分为氢氧化钾、氢氧化钠或氢氧化钾与氢氧化钠的混合物。其中，碱液的功能是用以破坏待回收物的铟锡氧化物薄膜与位于待回收物的铟锡氧化物薄膜下方薄膜的键结能力及/或位于待回收物的铟锡氧化物薄膜下方薄膜的结构。除了氢氧化钾、氢氧化钠之外，碱液中还可添加其它成分，如醚醇类溶剂、醇胺类溶剂、醇类溶剂及/或接***性剂等，其相关成分功能如第一实施例中所述，不再赘述。需注意的是，若待回收物的铟锡氧化物薄膜下方不具有有机聚合物，碱液中就可以不需要添加其它成份，但可需视各公司所制造的产品而来决定添加剂。值得注意的是，在使用碱液剥除共通电极320的同时，间隙物PS及配向突起会随着共通电极320一并剥离，且在使用碱液剥除共通电极320的同时，碱液有可能会进一步使部分的元件(如薄膜彩色滤光薄膜310、黑矩阵BM、介电层OC)被移除。

从图3B可知，部分的共通电极320会与基板SUB直接接触，且与基板SUB直接接触的共通电极320不容易被剥除，因此需要针对此部分的共通电极320做进一步的处理，将详述于后。

关于碱液的浓度、温度、碱液与铟锡氧化物薄膜接触的时间以及铟锡氧化物薄膜的剥离情况，已详述于第一实施例中，故于此不再重述。

接着请参照图2与图3C，在与碱液接触后，与基板SUB直接接触的共通电极320未被顺利剥除，本实施例采用酸液，并使酸液与残留的共通电极320接触，以自基板SUB上移除残留的共通电极320(步骤S230)。

接着请参照图2与图3D，由于元件薄膜(薄膜彩色滤光薄膜310、黑矩阵BM、介电层OC)在步骤S220中并未被完全移除，因此，本实施例可再次使用碱液以移除前述的元件薄膜(步骤S240)，较佳地，可完全移除前述的元件薄膜(步骤S240)。若前述元件薄膜，尚有残留时，可再配合其它移除步骤来完全移除，例如：研磨步骤、溶解步骤、或其它合适步骤、或上述的组合。以获得表面无薄膜的基板SUB，而此基板SUB可供回收再利用(步骤S260)。

在本实施例的基板回收方法中，可通过离心***或过滤***来收集剥离的铟锡氧化物薄膜(粉末状或细小块状的铟锡氧化物)，以将铟锡氧化物薄膜与碱液的混合物分离，以达到铟回收的目的(步骤S250)。广义而言，这些粉末状或细小块状的铟锡氧化物为含铟的粉末，而这些含铟的粉末可以提供给粗铟回收厂商进行后续的纯化。

本发明的前述实施例采用碱液与铟锡氧化物薄膜接触，以使铟锡氧化物薄膜自待回收物(如基板)上剥离而混合于碱液中，进而达到铟锡氧化物薄膜或基板回收的目的。

因此，本发明的前述实施例采用碱液与透明导电材料，例如：铟锡氧化物、铟锡锗氧化物、铟锌氧化物、铝锌氧化物、或其它合适的材料、或上述材料的单层或多层结构，都可被本发明所述的施行方法将透明导电材料或基板回收的目的。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims

1.一种铟锡氧化物薄膜的回收方法，其特征在于，包括：

提供一待回收物，该待回收物具有一铟锡氧化物薄膜；

使一碱液与该铟锡氧化物薄膜接触，以使该铟锡氧化物薄膜自该待回收物剥离并混合于该碱液中，其中该碱液的成分包括氢氧化钾及/或氢氧化钠；以及

收集剥离的该铟锡氧化物薄膜与该碱液的混合物，并自该铟锡氧化物薄膜与该碱液的混合物中过滤而取得含铟的粉末。

2.根据权利要求1所述的铟锡氧化物薄膜的回收方法，其特征在于，该待回收物为一彩色滤光基板，该铟锡氧化物薄膜为该彩色滤光基板上的一共通电极。

3.根据权利要求1所述的铟锡氧化物薄膜的回收方法，其特征在于，该待回收物为一主动元件阵列基板，该铟锡氧化物薄膜为该主动元件阵列基板上的多个像素电极。

4.根据权利要求1所述的铟锡氧化物薄膜的回收方法，其特征在于，该碱液的成分包括氢氧化钾水溶液、醚醇类溶剂、醇胺类溶剂、醇类溶剂以及接***性剂。

5.根据权利要求1所述的铟锡氧化物薄膜的回收方法，其特征在于，该碱液的温度介于20℃至75℃之间。

6.根据权利要求1所述的铟锡氧化物薄膜的回收方法，其特征在于，该碱液与该铟锡氧化物薄膜接触的时间介于20秒至300秒之间。

7.根据权利要求1所述的铟锡氧化物薄膜的回收方法，其特征在于，在该碱液与该铟锡氧化物薄膜接触之后，更包括使一酸液与该铟锡氧化物薄膜接触，以自该待回收物上移除残留的该铟锡氧化物薄膜。

8.根据权利要求7所述的铟锡氧化物薄膜的回收方法，其特征在于，残留的该铟锡氧化物薄膜与该酸液反应并溶解于该酸液中。

9.根据权利要求7所述的铟锡氧化物薄膜的回收方法，其特征在于，该酸液的成分包括盐铁系溶液、王水或是硝酸系溶液。

10.一种基板的回收方法，其特征在于，包括：

提供一元件基板，该元件基板包括一基板、多个元件薄膜以及一铟锡氧化物薄膜，该铟锡氧化物薄膜覆盖于该基板与该些元件薄膜上；

使一碱液与该铟锡氧化物薄膜接触，以使该铟锡氧化物薄膜自该些元件薄膜剥离并混合于该碱液中，其中该碱液的成分包括氢氧化钾及/或氢氧化钠；

使一酸液与该铟锡氧化物薄膜接触，以自该基板上移除残留的该铟锡氧化物薄膜；以及

使用该碱液移除该些元件薄膜。

11.根据权利要求10所述的基板的回收方法，其特征在于，该碱液的成分包括氢氧化钾水溶液、醚醇类溶剂、醇胺类溶剂、醇类溶剂以及接***性剂。

12.根据权利要求10所述的基板的回收方法，其特征在于，该碱液的温度介于20℃至75℃之间。

13.根据权利要求10所述的基板的回收方法，其特征在于，该碱液与该铟锡氧化物薄膜接触的时间介于20秒至300秒之间。

14.根据权利要求10所述的基板的回收方法，其特征在于，残留的该铟锡氧化物薄膜与该酸液反应并溶解于该酸液中。

15.根据权利要求10所述的基板的回收方法，其特征在于，该酸液的成分包括盐铁系溶液、王水或是硝酸系溶液。

16.根据权利要求10所述的基板的回收方法，其特征在于，该些元件薄膜包含多个彩色滤光薄膜或多个主动元件。

17.根据权利要求16所述的基板的回收方法，其特征在于，该铟锡氧化物薄膜自该些彩色滤光薄膜剥离的同时，部分的该些彩色滤光薄膜与该碱液反应而溶解于该碱液中。

18.根据权利要求10所述的基板的回收方法，其特征在于，更包括收集剥离的该铟锡氧化物薄膜与该碱液的混合物，并自该铟锡氧化物薄膜与该碱液的混合物中过滤而取得含铟的粉末。