JP2011022313A - ガラス基板再生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】カラーフィルタ基板の製造工程で発生した品質基準を満足しないガラス基板の、枚葉搬送方式を用いた再生装置において、不具合の原因となり得るレジスト及びＩＴＯ剥離物等の除去物が搬送系へ再付着することを防ぎ、メンテナンス性に優れた機能を有するガラス基板再生装置を提供する。
【解決手段】ガラス基板上に、少なくとも感光性黒色樹脂からなる遮光層、感光性着色樹脂からなる１ないし複数の着色画素層、ＩＴＯ膜からなる透明電極層を順次形成するカラーフィルタ基板の製造工程で発生した、該カラーフィルタ基板の不良基板を、一枚ずつ回転する搬送ローラーからなる搬送部の上部に担持して搬送し、酸液処理および／又はアルカリ液処理、水洗処理して再生するガラス基板の再生装置において、前記搬送ローラーの下方側の基板とは接触しない位置に、該搬送ローラー表面への付着物を掻き取るスキージが圧接設置されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、カラー液晶表示装置に用いられるカラーフィルタ基板等のガラス基板の再生装置に関するもので、より詳細には、カラーフィルタ基板の製造工程で発生する品質基準に満たない不良基板から、透明導電膜や樹脂皮膜を剥離・除去・洗浄するガラス基板再生装置に関するものである。

カラー液晶表示装置は、一般に、外側にそれぞれ偏光板が設けられているカラーフィルタ基板と素子基板との間に液晶を封入して構成される。そして、カラーフィルタ基板と素子基板側との間に画素ごとに電圧を印加して光の透過・不透過を制御して、その透過光を表示光として画面表示する。

カラーフィルタ基板は、透明ガラス基板を構造的支持体として備え、その画面観察者側の反対側（背面側）は多数の画素領域に区分され、画素領域と画素領域の境界に位置する画素間部位には遮光層（ブラックマトリクス：以下ＢＭと略称する）のパターンが設けられ、画素領域のそれぞれには着色画素が配置されている。着色画素は、画素ごとに透過光を着色するもので、一般に、光の三原色に相当する赤色（Ｒ），緑色（Ｇ），青色（Ｂ）の三色の着色画素を配列している。なお、前記ＢＭは、これら各色に着色された透過光の混色を防止するもので、従来は金属クロムの皮膜が使われていたが、近年ではカーボンブラック等の黒色顔料を分散した感光性樹脂が主流になっている。

そして、カラーフィルタ基板には、着色画素による段差を埋めるオーバーコート層を設けるか、または、表面を研磨・平坦化した後、ＩＴＯ透明電極を設け、更に、必要に応じてＰＳ（Ｐｈｏｔｏ Ｓｐａｃｅｒ）／ＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ：広視野角用突起）を設けて、液晶パネル製作工程に送られる。

カラーフィルタ基板の代表的な製造方法として、感光性樹脂に顔料を分散した色材を用いたフォトリソグラフィー技術が用いられている。一般的な製造工程としては、ガラス基板の投入からはじまり、ＢＭの形成、Ｒ，Ｇ，Ｂ各着色画素の形成へと進むが、それぞれの工程において、ガラス基板の事前洗浄、感光性樹脂液の塗布、溶剤の乾燥、プレベーク、パターン露光、現像、ポストベーク、検査が繰り返され、更に、スパッタリング法によるＩＴＯ透明電極の形成、フォトリソグラフィー技術によるＰＳ／ＶＡの形成と、非常に長い製造工程となる。

カラーフィルタ基板には高い信頼性が求められるが、上記したように長い製造工程の途中では、ゴミや樹脂カスなどの異物の付着・混入や、ピンホール、パターン欠け等による欠陥が生じる場合がある。品質基準に達しないカラーフィルタ基板は廃棄されるが、ガラス自身に傷つき等の不良がないものについては、従来からガラス基板として再生し、再利用されてきた。

例えば、特許文献１には、所定の剥離液に浸漬することで、ＢＭ、着色画素、ＩＴＯ膜等が複数順次形成してあるガラス基板の外層側から、該膜の１または複数を選択的に除去するガラス基板の再生方法が開示されている。しかしながら、この特許文献１に示した浸漬による従来のガラス基板の再生方法では、剥離液への浸漬に２０分から２時間もの長時間を必要とするためガラス基板自身がおかされてしまうことがあり、なおかつ、カラーフィルタ膜の除去が不完全となり、従来技術の工程の後に加えて、ガラス基板表面の研磨処理が必要となる問題があった。特に、近年の大画面液晶テレビの普及に伴うガラス基板の大型化により、例えば１ｍｍ以下の薄く、かつ一辺が１〜２ｍ以上に達する大型ガラス基板は、輸送や剥離液への浸漬、洗浄装置に多大の負荷とコストがかかることになり、再生したガラス基板を再度利用する価値、コストメリットが出ない問題があった。

また、特許文献２には、不良カラーフィルタを一枚毎又は複数枚並列に並べて搬送しながら、酸でガラス基板上の成形物を除去して、ガラス基板を再生する方法が開示されている。枚葉搬送方式を用いたガラス再生プロセスにおいては、カラーフィルタ膜の上層部より順に剥離することが一般的であり、再生対象基板の不良発生工程により、再生処理時間、処理温度、薬液を変える必要がある。薬液は、レジスト部を剥離するアルカリ処理とＩＴＯ膜をエッチングする酸処理に大きく分けられる。この枚葉搬送方式では、再生工程で発生するレジスト及びＩＴＯ剥離物等の除去物が搬送系に付着し、再生対象基板への転写や、除去物が固着し異物発生等の問題がある。この為、水洗工程では、基板の上側以外にも下側からも水を噴射して汚れを取る必要がある。更に、定期的に搬送系に付着した除去物を清掃する必要があり、メンテナンス性が悪い。

大型液晶テレビ、パーソナルコンピュータ、各種モニターやモバイル機器へのカラー液晶表示装置の適用が急激に拡大しており、液晶パネルの価格構成の中で大きな割合を占めるカラーフィルタ基板へのコストダウン要求は厳しくなっている。そのため、カラーフィルタ基板の製造工程にて、品質基準を満足しないものが発生した場合には、ＢＭや着色画素あるいはＩＴＯ膜を剥離してガラス基板を短時間で効率的に再生し、且つ、研磨による後処理なしでカラーフィルタの製造工程に再投入・再使用可能な、メンテナンスが容易で効率的なガラス基板再生装置が求められている。

特開２００３−２７９９１５号公報 特開２００５−１８９６７９号公報

本発明は、上記した問題点に鑑みてなされたものであり、カラーフィルタ基板の製造工程で発生した品質基準を満足しないガラス基板の、枚葉搬送方式を用いた再生装置において、不具合の原因となり得るレジスト及びＩＴＯ剥離物等の除去物が搬送系へ再付着することを防ぎ、メンテナンス性に優れた機能を有するガラス基板再生装置を提供することを課題としている。

本発明の請求項１に係る発明は、ガラス基板上に、少なくとも感光性黒色樹脂からなる遮光層、感光性着色樹脂からなる１ないし複数の着色画素層、ＩＴＯ膜からなる透明電極層を順次形成するカラーフィルタ基板の製造工程で発生した、該カラーフィルタ基板の不良基板を、一枚ずつ回転する搬送ローラーからなる搬送部の上部に担持して搬送し、酸液処理および／又はアルカリ液処理、水洗処理して再生するガラス基板の再生装置において、前記搬送ローラーの下方側の基板とは接触しない位置に、該搬送ローラー表面への付着物を掻き取るスキージが圧接設置されていることを特徴とするガラス基板の再生装置である。

また、本発明の請求項２に係る発明は、前記スキージで掻き取られた除去物を受けて、回収する機能を有することを特徴とする請求項１に記載するガラス基板の再生装置である
。

枚葉搬送方式を用いたガラス再生装置では、酸液処理、アルカリ液処理、水洗処理、各プロセスでの除去物が搬送ローラーに付着した状態で搬送を行うこととなる。本発明のガラス基板の再生装置によれば、搬送ローラーにスキージを設置することで除去物を掻き取り、再付着を防ぐことが出来る。そのため、基板への除去物の再付着よる再生処理不具合や別プロセスへの除去物持ち出しによる不具合の発生を防ぐことが出来、確実なガラス基板の再生ができる。特に、酸、アルカリ、水洗で循環系統を有する場合には、剥離能力低下や析出物の発生等を防止でき、また除去物を効果的に集めることができる為、メンテナンス性の向上、フィルター等への負荷の軽減も期待でき、水洗に用いる水の量を大幅に削減できる効果がある。

ガラス基板の再生方法で、浸漬方法と枚葉搬送方式を説明する概略図。 本発明のガラス基板の再生装置の一実施形態を斜視及び断面で説明する概略図。 カラーフィルタ用ガラス基板の再生工程と工程内容の一例を示す説明図。

以下、本発明のガラス基板の再生装置について、一実施形態に基づいて説明する。

本発明のガラス基板の再生装置は、図１（ａ）に示す複数枚の基板を同時に浸漬処理する浸漬方式ではなく、図１（ｂ）に示すように、再生する対象とするカラーフィルタを１枚毎に逐次処理する枚葉搬送方式を用いる。本発明のガラス基板の再生装置では、図２（ａ）に示すように、再生対象であるカラーフィルタ基板の不良基板１を一枚ずつ、回転する搬送ローラー２からなる搬送部２０の上部に担持して搬送しながら、酸液処理、アルカリ液処理、水洗処理の各プロセスを通すことでガラス基板を再生する。

図２（ｂ）は、搬送部２０の一部の断面を拡大して説明する概略図である。再生対象の不良基板は、回転する搬送ローラー２の上部に担時されながら水平又は斜めに搬送され、酸液、または、アルカリ液の剥離液６が剥離液吐出ノズル６０からガラス基板１上のカラーフィルタ皮膜５に吐出されることで、カラーフィルタ皮膜５が剥離・除去され、その後水洗工程で更に洗浄される。搬送ローラー２の下方側の基板とは接触しない位置に、搬送ローラー表面への付着物を掻き取るスキージ３が圧接設置されており、ガラス基板１から剥離した除去物５０の一部がガラス基板の下側に回って搬送ローラー２の表面に付着することがあっても、このスキージ３で除去物５０を掻き取り、更に、除去物受け４でスキージで掻き取られた除去物５０を受けて、除去物回収槽４０に回収する。なお、スキージ３および除去物受け４は、搬送ローラーの全てに設置する必要はなく、ガラス基板下部への除去物の回り込みが大きい位置を中心として設置することが好ましい。スキージは、搬送ローラーに圧接して表面の除去物を掻き取るために、エラストマーからなる通常のスキージや、超高分子量ポリエチレン、ポリアセタールあるいはポリテトラフルオロエチレン等の耐摩耗性に優れた樹脂板を用いることが好ましい。

本発明に係る、ガラス基板を再生する対象とするカラーフィルタ基板は、1例として、公知のフォトリソグラフィー法により、ガラス基板上に、アクリル系樹脂にカーボンブラックを配合した感光性黒色樹脂からなる遮光層（ブラックマトリクス：ＢＭ）、アクリル系樹脂にそれぞれ赤色、緑色及び青色顔料を分散配合した感光性着色樹脂からなるＲ、Ｇ、Ｂの着色画素層、ＩＴＯ膜からなる透明電極層が順次形成されたカラーフィルタ基板であり、更に、ＰＳ／ＶＡ層が形成されたタイプである。

上記した構成のＡＳ／ＶＡ層形成後に品質基準を満足しないカラーフィルタ基板は、本発明の枚葉搬送方式のガラス基板再生装置を用いて、図３に示す工程を経てガラス基板として再生される。まず、カラーフィルタ基板の最上層にあるＰＳ／ＶＡ層がアルカリ処理（１）、ブラシ洗浄、水洗リンスによって剥離される。次にＩＴＯ膜が酸処理、水洗リンスによって剥離された後、ＲＧＢ／ＢＭ層がアルカリ処理（２）、ブラシ洗浄、水洗リンスによって剥離され、最後にガラス基板に微小量残っている洗浄残渣がブラシ洗浄で取り除かれ、水切りによって乾燥される。

本発明のガラス基板の再生装置では、アルカリ処理では、公知の組成の水性剥離液を４０〜８０℃の間の一定温度に維持して、通常のフォトリソ工程で使用する現像装置と同様の、基板の進行方向に複数の剥離液吐出ノズルが多列で配置された処理ユニットを用いて、圧力０．０５〜０．１５ＭＰａのシャワーとして、５００〜１０００ｍｍ／分程度の一定速度でスキージが設置された搬送ローラーからなる搬送部で水平または斜め搬送される再生対象基板上のカラーフィルタ皮膜に吐出して剥離・除去・洗浄する。なお、剥離液吐出ノズルを配置した処理ユニットは、水性剥離液がガラス基板上の樹脂皮膜に接触している処理時間として１〜１０分確保される長さから選定する。また、酸処理は塩化第二鉄等公知の組成の水性エッチング液を用いて、上記したアルカリ処理と同様の装置で処理を行う。上記水性剥離液およびエッチング液による処理に続いて、ガラス基板を水で洗浄し、さらに、従来技術である毛ブラシで表面を接触して洗浄した後、水洗・水切り・乾燥してガラス基板の再生を完了する。再生したガラス基板は、抜き取り目視検査等で品質確認を行い、再度カラーフィルタ基板の製造工程に投入されることになる。

本発明のガラス基板の再生装置によれば、裏面の汚染がなく、研磨せずに再使用できるガラス基板が、従来のカラーフィルタ製造工程で使用されている現像ラインと類似した、スキージが設置された搬送ローラーからなる搬送部を有する処理装置を使って、効率的に、低コストで再生できるため、特にマザーガラスの寸法が第６世代、第８世代あるいは第１０世代と呼ばれる大型ガラス基板を使用したカラーフィルタ基板のガラス基板再生にきわめて有効である。

１・・・ガラス基板 ２・・・搬送ローラー ２０・・・搬送部
３・・・スキージ ４・・・除去物受け ４０・・・除去物回収槽
５・・・カラーフィルタ皮膜 ５０・・・除去物 ６・・・剥離液
６０・・・剥離液吐出ノズル

Claims (2)

1. ガラス基板上に、少なくとも感光性黒色樹脂からなる遮光層、感光性着色樹脂からなる１ないし複数の着色画素層、ＩＴＯ膜からなる透明電極層を順次形成するカラーフィルタ基板の製造工程で発生した、該カラーフィルタ基板の不良基板を、一枚ずつ回転する搬送ローラーからなる搬送部の上部に担持して搬送し、酸液処理および／又はアルカリ液処理、水洗処理して再生するガラス基板の再生装置において、
   前記搬送ローラーの下方側の基板とは接触しない位置に、該搬送ローラー表面への付着物を掻き取るスキージが圧接設置されていることを特徴とするガラス基板の再生装置。
2. 前記スキージで掻き取られた除去物を受けて、回収する機能を有することを特徴とする請求項１に記載するガラス基板の再生装置。