(57)【要約】【課題】カラーフィルタ基板の製造工程で発生した再生対象基板を、カラーフィルタ膜の上層部より順に剥離する連続再生プロセスにおいて、再生対象基板毎に最適なＢＭ／ＲＧＢ層剥離用アルカリ処理条件で処理する効率的なガラス基板再生装置及び再生方法を提供する。【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再生対象の不良基板を、カラーフィルタ膜の上層部より順に連続して剥離して再生するカラーフィルタ基板用ガラス基板再生装置において、該再生装置のＢＭ／ＲＧＢ層剥離用アルカリ処理工程投入直前に配置されて、全ての投入基板の各々のＢＭ層の膜厚を検査する測定手段と、該測定手段からのＢＭ層膜厚情報に基づいて前記投入基板の処理時間を基板毎に調整する手段とを具備する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項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、カラーフィルタ膜の上層部より順に連続して剥離して再生するカラーフィルタ基板用ガラス基板再生装置において、
該再生装置のＢＭ／ＲＧＢ層剥離用アルカリ処理工程投入直前に配置され、全ての投入基板の各々のＢＭ層の膜厚を検査する測定手段と、該測定手段からのＢＭ層膜厚情報に基づいて前記投入基板の処理時間を基板毎に調整する手段とを具備することを特徴とするカラーフィルタ基板用ガラス基板再生装置。
【請求項２】
請求項１に記載するカラーフィルタ基板用ガラス基板の再生装置を用いて、ガラス基板を再生することを特徴とするカラーフィルタ基板用ガラス基板の再生方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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用ガラス基板の再生装置及び再生方法に関するもので、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・洗浄するカラーフィルタ基板用ガラス基板再生装置及び再生方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
例えば、特許文献１には、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、所定の剥離液を用いて、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。更に、特許文献２には、カラーフィルタ膜又は少なくとも１色の着色層が形成された中間製品に対して、濃硫酸または発煙硫酸により着色層を除去して、ガラス基板を再生する方法が開示されている。
【０００８】
しかしながら、上述した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る。
【０００９】
近年の大型ガラス基板を対象としたガラス再生プロセスにおいては、再生対象基板1枚づつを再生装置に投入して、カラーフィルタ膜の上層部より順に剥離する連続プロセスとすることが一般的であり、再生処理時間は最終の剥離工程である、着色画素層とＢＭ層のアルカリ処理が律速となっている。このアルカリ処理工程の処理時間は、カラーフィルタに使用されているＢＭ層の膜厚が厚くなるにつれて長くなる。ＢＭレジストの膜厚は品種毎に異なる為、品種毎に最適なアルカリ処理／膜剥離処理時間が存在する。しかしながら、再生工程に投入される際には、多品種が混載した状態で連続投入されることが殆どである為、アルカリ処理／膜剥離処理時間は最も処理時間の長い品種の条件で処理を行っているのが実態である。そのため、再生対象基板毎に最適条件で処理できておらず、工程能力が低くなっている問題がある。
【００１０】
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以上に達する高価格の大型ガラス基板が使用されている。また、大型液晶テレビ以外にも、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・再使用可能な効率的なガラス基板再生装置が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００３−２７９９１５号公報
【特許文献２】特開２００５−１８９６７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、係る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を、カラーフィルタ膜の上層部より順に剥離する連続プロセス再生プロセスにおいて、最適なＢＭ／ＲＧＢ層剥離用アルカリ処理条件でガラス基板を効率的に再生するガラス基板再生装置及び再生方法を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
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、カラーフィルタ膜の上層部より順に連続して剥離して再生するカラーフィルタ基板用ガラス基板再生装置において、該再生装置のＢＭ／ＲＧＢ層剥離用アルカリ処理工程投入直前に配置されて、全ての投入基板の各々のＢＭ層の膜厚を検査する測定手段と、該測定手段からのＢＭ層膜厚情報に基づいて前記投入基板の処理時間を基板毎に調整する手段とを具備することを特徴とするカラーフィルタ基板用ガラス基板再生装置である。
【００１４】
また、本発明の請求項２に係る発明は、請求項１に記載するカラーフィルタ基板用ガラス基板の再生装置を用いて、ガラス基板を再生することを特徴とするカラーフィルタ基板用ガラス基板の再生方法である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のカラーフィルタ基板用ガラス基板の再生装置によれば、ＢＭ／ＲＧＢ層剥離用アルカリ処理工程への基板投入直前部に、ＢＭ膜厚検査機を配置して、全ての投入基板のＢＭ層の膜厚を測定し、その膜厚情報に基づいて投入基板の処理時間を基板毎に調整することが出来るため、再生対象基板に対してそれぞれ最適な、すなわち、最短の処理時間でアルカリ処理を行うことができ、工程能力が向上する。合わせて使用薬品のムダが減りコストダウンにつながる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】カラー液晶表示装置に用いられるカラーフィルタ基板の一例を断面で示した概略図。
【図２】カラーフィルタ基板用ガラス基板の再生工程と工程内容の一例を示す概略図。
【図３】本発明のカラーフィルタ基板用ガラス基板の再生装置の一実施形態の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明のカラーフィルタ基板用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。
【００１８】
本発明において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、図1に示すように、公知のフォトリソグラフィー法により、０．７ｍｍ厚のアルミノホウケイ酸ガラスからなるガラス基板１０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、品種ごとに１．０〜２．０μｍ厚の遮光層（ブラックマトリクス：ＢＭ）１１、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（それぞれ略１．８μｍ厚）１２、ＩＴＯ膜からなる透明電極層（１００〜１５０ｎｍ厚）１３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。なお、各層の構成は、不良基板発生工程により異なるもので、個々の厚み及び構成は本発明を制限するものではない。
【００１９】
図２によって、カラーフィルタ基板用ガラス基板の再生工程と工程内容の一例を説明する。上記した構成の品質基準を満足しないカラーフィルタ基板は、以下の一連の工程を経てガラス基板として再生される。
【００２０】
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層／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。ここで、ＲＧＢ層／ＢＭ層のアルカリ処理（２）の処理時間が再生品質を維持するための、一連の工程の律速となっている。
【００２１】
本発明のカラーフィルタ基板用ガラス基板の一例の再生装置では、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、５００〜１０
００ｍｍ／分程度の一定速度で、水平搬送される再生対象基板上の樹脂皮膜に吐出して剥離・除去・洗浄する。なお、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。
【００２２】
しかしながら、前述したように、カラーフィルタ基板には品種別にＢＭ層の厚みの異なるものがあり、再生プロセスに投入される不良基板は、ＢＭ層膜厚の異なる再生対象基板が混載されているのが通常である。従来の装置では、再生品の品質を確保するために、最も厚いＢＭ層に合わせて処理時間を設定していたが、品種によってはより短時間で処理可能なものが多数あった。
【００２３】
そこで、図３に示すように、本発明のカラーフィルタ基板用ガラス基板の再生装置においては、ＢＭ／ＲＧＢ層剥離用アルカリ処理（２）工程への基板投入直前部に、ＢＭ膜厚検査機を配置して、全ての投入基板のＢＭ層の膜厚を測定し、その厚み信号に基づいて、アルカリ処理（２）工程の基板搬送速度を変更して、処理時間をそれぞれ最適な、最短の処理時間でアルカリ処理を行う。
【００２４】
例えば、表１に示すように、ＢＭ層の膜厚が、（イ）：1μｍ、（ロ）：1．５μｍ、（ハ）：２．０μｍの3品種の基板を、連続してアルカリ処理（２）工程に投入した場合、従来は、ＢＭ層膜厚が最も大きい品種（ハ）の最適処理条件である処理時間5分に合わせていたため、全体で１５分間の処理時間が必要であったが、本発明の装置では、事前の膜厚測定結果にあわせて、各品種の最適処理条件で処理することで合計１２分間の処理時間とすることが可能となった。この場合３分間の処理時間短縮となり、工程能力が大幅に向上した。
【表１】
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【００２５】
ＢＭ層膜厚の検査は、（ａ）ＢＭ層に対して、ハロゲンランプ等の光源からの光を入射し、ＢＭ層の光の透過率を求める、「ＯＤ（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｄｅｎｓｉｔｙ：光学濃度）値測定」からの導出ができる。この場合、ＯＤ値（透過率）と膜厚の関係は用いるＢＭレジスト毎で異なるため、事前に測定して把握しておく必要がある。または、（ｂ）被測定物に、メタルハライドランプ等の光源からの白色光を照射し、反射光をＣＣＤカメラで検出して干渉波形を得ることにより膜厚を求める白色干渉計による測定、いわゆる「白色共焦点方式」のいずれか、または双方を用いて行うことが可能である。
【００２６】
本発明のカラーフィルタ基板用ガラス基板の再生装置によれば、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処理装置を使って、効率的に、低コストでガラス基板の再生ができるため、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。
【符号の説明】
【００２７】
１０・・・ガラス基板    １１・・・ブラックマトリックス層    １２・・・ＲＧＢ層
１３・・・透明導電膜（ＩＴＯ膜）    １４・・・ＰＳ／ＶＡ層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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