(57)【要約】【課題】強酸および強アルカリの溶媒を使用しないで、複数の煩雑な手順を踏むことなく、ガラス基板上に多層に形成された金属及び／又は樹脂系の材料からなる薄膜を短時間で効率よく除去し、再生可能なガラス基板にするための薄膜除去方法を提供する。【解決方法】基板表面に積層して形成された複数層からなる薄膜を除去するに際し、この薄膜が形成された基板表面を研磨剤により物理的に研削し、該基板表面に形成された薄膜を除去する。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板表面に積層して形成された複数層からなる薄膜を除去するに際し、この薄膜が形成された基板表面を研磨し、該基板表面に形成された薄膜を除去するようにしたことを特徴とする基板表面の薄膜除去方法。
【請求項２】
前記薄膜が形成された基板の薄膜形成面に研磨剤を介在させた状態で、該基板を上下定盤により挟圧し、該上下定盤の相対的移動により該基板表面の薄膜が研磨剤により研削除去されるようにしたことを特徴とする請求項１記載の基板表面の薄膜除去方法。
【請求項３】
前記薄膜が形成された基板の薄膜形成面に研磨剤及びアルカリ性溶液を介在させた状態で、該基板を上下定盤により挟圧し、該上下定盤の相対的移動により該基板表面の薄膜が研磨剤により研削除去されるようにしたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の基板表面の薄膜除去方法。
【請求項４】
前記基板表面に積層して形成された複数層からなる薄膜は、樹脂層及び金属層から構成される薄膜であることを特徴とする請求項１乃至請求項３記載の基板表面の薄膜除去方法。
【請求項５】
前記基板は、液晶表示装置用のカラーフィルタ基板であって、該カラーフィルタ基板は、透明基板表面に、ブラックマトリックス層、着色層及び透明電極層が順次積層されて成膜されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３記載の基板表面の薄膜除去方法。
【請求項６】
前記基板は、液晶表示装置用のTFT基板であって、該TFT基板は、透明基板表面に、金属配線、絶縁層、シリコン層及び透明電極層等が順次積層されて成膜されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３記載の基板表面の薄膜除去方法。
【請求項７】
前記請求項１乃至請求項６記載の基板表面の薄膜除去方法により、薄膜が除去されて再生されたことを特徴とする基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板表面に形成された薄膜の除去方法に関し、更に詳しくは、液晶表示装置などに適用される透明基板等の基板表面に積層された金属薄膜、樹脂薄膜等を除去して透明基板を再生利用可能にする薄膜除去方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、コンピュータやテレビなどの電気製品の表示部としてフラットパネルディスプレイが広く用いられている。このようなフラットパネルディスプレイとしては、対をなす透明基板の間に液晶が封入されてなる液晶パネルが広く適用されている。
【０００３】
図１は、液晶パネル１００の概略を断面図で示したものである。アレイ基板１０は、透明基板１２の表面に絵素電極１４と各絵素電極１４に表示信号を伝送するための配線１６とが設けられている。このアレイ基板１０と対向して配置されるカラーフィルタ基板２０（以下、ＣＦ基板と称する）は、透明基板２２の表面に、ブラックマトリックス２４（以下、ＢＭと称する）によって区切られた領域内にカラーフィルタ２６Ｒ，２６Ｇ，２６Ｂが設けられ、このカラーフィルタ２６Ｒ，２６Ｇ，２６Ｂに重畳して対向電極２８が設けられている。そして、これらのアレイ基板１０とＣＦ基板２０の間に液晶３０が封入されており、前記絵素電極１４と対向電極２８との間に生じる電界によって液晶分子を配向させる。
【０００４】
このように、液晶パネルを構成する各基板には、例えば配線や電極のような導電性の金属等からなる層と、例えばカラーフィルタ、ＢＭのような非導電性の樹脂等からなる層が多層に形成されている。
【０００５】
このような液晶パネルの製造過程においては、これらアレイ基板及びＣＦ基板に要求される所定の品質基準を満たさないものは、液晶パネルに用いることができず、廃棄処分される。そこで、この廃棄処分されるものから、透明基板上に形成された各種の膜などを除去して再生処理し、ＣＦ基板又はアレイ基板用の透明基板として再び利用するということが行われている。
【０００６】
一般に、ガラス基板の表面に形成された薄膜を除去する方法としては、酸、アルカリ等の溶媒を用いて薄膜を除去する方法が広く用いられている（特許文献１，特許文献２）。
【０００７】
特許文献１には、ＣＦ基板上に形成された薄膜を除去して、ガラス基板を再生する方法が記載されている。このＣＦ基板は、ガラス基板の表面にクロム等の金属からなるＢＭと、アクリル系の樹脂からなるカラーフィルタとが形成され、更にこのＢＭ及びカラーフィルタの上にＩＴＯ（インジウム錫酸化物：ｉｎｄｉｕｍ−ｔｉｎ  ｏｘｉｄｅ）からなる透明電極が形成されたものである。先ず、亜鉛末を含有した塩酸水溶液にＣＦ基板を浸漬することで透明電極が除去される。続いてパーフルオロアルキルカルボン酸カリウム塩が添加された苛性ソーダ水溶液に前記透明電極が除去されたＣＦ基板を浸漬することで、カラーフィルタが除去される。このＣＦ基板をパーフルオロアルキルカルボン酸塩を含む王水に浸漬することでＢＭを除去して、ガラス基板を再生するというものである。
【０００８】
特許文献２に記載の発明は、ＣＦ基板及びアレイ基板に多層に形成された薄膜のうち一又は複数の薄膜を、所定の剥離液を用いて選択的に剥離するというものである。この剥離液は、塩酸、臭化水素等のハロゲン系無機酸、シュウ酸、酢酸等の有機酸等を含有する水溶液や、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、水酸化カリウム等を含有するアルカリ性水溶液等の中から、剥離される膜に応じて選択される。このような方法によれば、透明基板上の不良の発生した膜のみを選択的に除去することができるので、それ以外の膜は残したままで、効率よく基板を再度製作することができるというものである。
【０００９】
【特許文献１】特開平６−３２１５８１号公報
【特許文献２】特開２００３−２７９９１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
このように、ＣＦ基板は、透明基板（例えばガラス基板）の表面に、樹脂系の材料からなるカラーフィルタ層と、導電性金属（例えばＩＴＯ）からなる透明電極層が重畳して形成された多層構造を有している。そして、カラーフィルタ層の除去には強アルカリ性の溶媒が適しており、透明電極層の除去には強酸性の溶媒が適している。従って、ガラス基板上の全ての膜を除去するためには、先ず、カラーフィルタ層を覆うように形成されているＩＴＯ等の金属からなる透明電極層を除去してから、その下に形成されたカラーフィルタ等の樹脂からなる層を除去するという、二段階又はそれ以上の複数の段階的な作業が必要となる。
【００１１】
また、近年では大型の液晶パネルの製造のために、透明基板自体が大型化されてきている。これに伴って透明基板の価格が上昇し、基板の再利用のメリットが高まってきている。一方で、多数の大型の透明基板を、従来のような強酸又は強アルカリの反応性の溶媒による方法で処理するには、基板の取り扱いが煩雑になり、大量の強酸又は強アルカリの溶媒を必要とし、給排液システム等の大がかりな設備を要し、廃液の処理、危険物の取り扱い等の問題への配慮が必要になり、効率的ではない。
【００１２】
そこで、本発明の解決しようとする課題は、強酸及び強アルカリの溶媒を使用しないで、複数の煩雑な手順を踏むことなく、ガラス基板上に多層に形成された金属及び樹脂系の材料からなる薄膜を短時間で効率よく除去し、再利用可能なガラス基板にするための薄膜除去方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するため、本発明に係る薄膜除去方法は、基板表面に積層して形成された複数層からなる薄膜を除去するに際し、この薄膜が形成された基板表面を研磨し、該基板表面に形成された薄膜を除去するようにしたことを要旨とするものである。
【００１４】
前記薄膜が形成された基板の薄膜形成面に研磨剤を介在させた状態で、該基板を上下定盤により挟圧して、該上下定盤を相対的に移動させることにより、該基板表面に積層して形成された薄膜を研磨することができる。
【００１５】
また、前記基板の薄膜形成面に研磨剤及びアルカリ性溶液を介在させた状態で該基板表面に積層して形成された薄膜を研削除去することもできる。ここで、前記研磨剤を前記アルカリ性溶液中に分散された懸濁液として基板表面に供給することができる。
【００１６】
前記基板表面に積層して形成された複数層からなる薄膜が、樹脂層及び金属層から構成されたものであれば、本発明に係る薄膜除去方法によって、非常に効率よく該基板表面に積層して形成された薄膜を研削除去することができる。
【００１７】
例えば、前記基板が、液晶表示装置用のカラーフィルタ基板のように、透明基板表面に、ブラックマトリックス層、着色層及び透明電極層が順次積層されて成膜された基板であれば、本発明に係る薄膜除去方法は好適である。
【００１８】
また、液晶表示装置用のＴＦＴ基板のように、透明基板表面に、金属配線、絶縁層、シリコン層及び透明電極層等が順次積層されて成膜された基板にも、本発明に係る薄膜除去方法は好適に用いられることができる。
【００１９】
このようにして薄膜が除去され、更に所定の表面処理を施されて再利用可能な状態にされた透明基板は、再び液晶パネル用の基板として好適に利用されることができる。
【発明の効果】
【００２０】
このような方法によれば、透明基板上に積層して形成されたカラーフィルタ層及び透明電極層等の薄膜全てを一度に除去することができる。従って、本発明に係る薄膜除去方法によれば、従来の各層毎に溶媒を選択して薄膜を除去する方法と比較して、短時間で透明基板上の全ての薄膜を除去することができる。このように本発明に係る薄膜除去方法は、大量の大型透明基板を再生処理するのに適している。また、従来のように、それぞれの層毎に適した強酸や、強アルカリの溶媒を複数使用する場合、給排液の設備や、廃液処理等のための設備が、各溶媒毎に複数必要になり、設備が複雑化、大型化してしまう。しかし、本発明に係る薄膜除去方法によれば、ガラス基板上に積層して形成された薄膜を除去するための研磨に際しては、研磨剤を供給すれば足り、強酸、強アルカリの溶媒を、複数種類、多量に供給する必要がないので、給排液や廃液処理に伴う設備の複雑化や、それに伴うコストアップ等の問題が発生しない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について、図１〜図３を参照しながら説明する。      
【００２２】
図１は、アレイ基板１０とカラーフィルタ基板２０（ＣＦ基板）との間に液晶３０が封入された液晶パネル１００の概略を表した断面図である。ＣＦ基板２０は、透明基板２２の上に、３原色（赤、緑、青）の着色層２６Ｒ，２６Ｇ，２６Ｂ及びブラックマトリクス２４（ＢＭ）等からなるカラーフィルタ層２６、対向電極（共通電極）２８を有する。
【００２３】
このＣＦ基板２０の製造に際しては、先ず、透明基板２２上にスピンコートによりカーボンの微粒子を分散したネガ型のアクリル系感光性樹脂液が塗布された後、乾燥され、黒色感光性樹脂層が形成される。続いて、フォトマスクを介して黒色感光性樹脂層が選択的に露光された後、現像され、ＢＭ２４が形成される。このとき、ＢＭ２４には第１着色層２６Ｒ（例えば赤色層）、第２着色層２６Ｇ（例えば緑色層）、及び、第３着色層２６Ｂ（例えば青色層）が形成されるべき領域に、それぞれ第１〜第３着色層用の開口部２６’が設けられている。
【００２４】
次に、第１着色層用の開口部２６’に顔料を分散したネガ型のアクリル系感光性樹脂液がスピンコートにより塗布された後、乾燥され、フォトマスクを介して露光及び現像され、第１着色層２６Ｒ（赤色層）が形成される。その後、第２着色層２６Ｇ（例えば緑色層）、及び、第３着色層２６Ｂ（例えば青色層）が同様に形成されることで、カラーフィルタ層２６が完成する。更に、ＩＴＯ等からなる透明電極２８（対向電極）がスパッタリングにより形成される。
【００２５】
このようにして製作されたＣＦ基板２０に、所定の品質基準を満たさない不良がある場合に、第１〜第３の着色層２６Ｒ，２６Ｇ，２６ＢやＢＭ２４、透明電極２２等を、研磨により全て除去して、透明基板２２を再利用する。
【００２６】
図２（ａ）及び図２（ｂ）は、前記ガラス基板表面に形成されたカラーフィルタ層２６、透明電極層２８等の薄膜を研磨して除去するための研磨機２００の要部を模式的に示したものである。図２（ａ）は研磨機２００の要部の側面図であり、図２（ｂ）はその上面図である。また、図３は、前記ＣＦ基板２０を、前記研磨機２００の上定盤４０と下定盤５０との間で、研磨剤６０を介して研磨している状態を模式的に表した断面矢視図である。
【００２７】
対向して配置された上定盤４０と下定盤５０の間に研磨対象であるＣＦ基板２０が挟み込まれるように配置される。上定盤４０の下面には、両面粘着シートでバックパッド４２と称される多孔質軟質樹脂、例えば発泡ウレタン樹脂からなるパッドが貼り付けられている。このバックパッド４２に水を含ませて上定盤４０を加圧してＣＦ基板２０の非研磨面側２０ｂに押しつけることで、ＣＦ基板２０がバックパッド４２に吸着固定される。下定盤５０の上面には研磨布５２が貼り付けられており、上定盤４０が加圧されて、上定盤４０のバックパッド４２と下定盤５０の研磨布５２との間にＣＦ基板２０を挟み込んで、上定盤４０が自転しながら矢印５４で示される方向に反復移動することで研磨加工が行われる。
【００２８】
この時、ＣＦ基板２０と上定盤４０の間にバッキング材が配置されていれば、傷や研磨ムラを防止し、ＣＦ基板２０と上定盤４０の吸着性を向上させることができる。また、研磨処理中のＣＦ基板２０が外れてしまうのを防止するために、透明基板２２の板厚よりも薄いテンプレート枠２０ｆをＣＦ基板２０の周囲に取り付けると効果的である。
【００２９】
ここで、研磨剤６０は、溶液に粉末状の研磨剤６０が分散された懸濁液であれば、下定盤５０上への散布に適している。この研磨剤６０としては、例えば粉末状のアルミナ又は酸化セリウム等が好適に用いられる。また、この懸濁液の溶媒として水酸化カリウム等のアルカリ性の溶媒等を用いても良い。
【００３０】
このように、研磨剤６０をアルカリ性の溶媒中に分散させて、研磨布５２上に供給すれば、ＣＦ基板２０表面の透明電極層２８が研磨によって削り取られた部分から、アルカリ溶液がカラーフィルタ層２６に浸透する。これにより、透明電極層２８と透明基板２２表面との間に形成されている、カラーフィルタ層２６等の樹脂の層を溶解させて、透明基板２２上に形成されている全薄膜を除去しやすくすることができるものと考えられる。
【００３１】
このように、透明基板２２表面の薄膜を除去するために行われる研磨は、一般にガラス表面の平坦化のためによく行われている研磨とは違い、薄膜をその最表面から徐々に削り取っていくものではない。例えば、図３に示されるように、研磨剤６０が薄膜の表面を傷つけることによって、多層に形成された薄膜全体が剥がれ落ちるように取り除かれる場ように研磨した方が効率的に透明基板２２を再生できるものと考えられる。
【００３２】
続いて、本発明の第１〜第３の実施例を示す。
【００３３】
第１〜第３の実施例における研磨対象としては、厚さ０．７ｍｍのガラス基板表面に、ＢＭ、第１の着色層、第２の着色層、第３の着色層が形成され、更にその表面にＩＴＯからなる透明電極が積層して形成されたＣＦ基板が採用された。ガラス基板表面に形成された薄膜全体の厚さは２μｍであった。
【００３４】
前記ＣＦ基板の非研磨面が、研磨機の上定盤に吸着パッドを介して吸着されて、上定盤は０．３ＭＰａの圧力でＣＦ基板を下方向に加圧しつつ、回転数３０ｒｐｍで自転しながら下定盤の上を移動する。下定盤には研磨布が貼り付けられ、研磨剤が散布されて、ガラス基板表面のカラーフィルタ層や透明電極層の薄膜が研磨されて除去される。
【００３５】
（実施例１）
本発明の第１の実施例として、平均粒径１．２μｍの酸化セリウムを研磨剤として使用し、前記研磨条件においてＣＦ基板が研磨されて、カラーフィルタ層と透明電極層が除去された。研磨剤である酸化セリウムは粉体の状態で、研磨布の上に散布された。研磨開始から１分後には、ＣＦ基板のガラス基板表面の一部が露呈し始め、６分程度で、ＣＦ基板全体のガラス基板表面が露呈して、ＣＦ基板全体の薄膜が除去された。
【００３６】
（実施例２）
本発明の第２の実施例として、研磨剤として、濃度１０％の水酸化カリウム溶液に平均粒径１．２μｍの酸化セリウムを２５％分散した研磨液を使用し、前記研磨条件においてＣＦ基板が研磨されて、カラーフィルタ層と透明電極層が除去された。研磨開始から１分後には、ＣＦ基板のガラス基板表面の一部が露呈し始め、６分後には膜残りが一部確認されたが、１０分程度でＣＦ基板全体のガラス基板表面が露呈して、ＣＦ基板全体の薄膜が除去された。
【００３７】
（実施例３）
本発明の第３の実施例として、平均粒径２．０μｍのアルミナを研磨剤として使用し、前記研磨条件においてＣＦ基板が研磨されて、カラーフィルタ層と透明電極層が除去された。研磨剤であるアルミナは粉体として、研磨布の上に散布された。研磨開始から１分２０秒後には、ＣＦ基板全体のガラス基板表面が露呈して、ＣＦ基板全体の薄膜が除去されたことが確認された。
【００３８】
このように、ここで用いられる研磨剤は、透明基板の表面形成されている薄膜の材質や、膜厚、及び、透明基板自体の材質等により適宜選択することが可能である。また、研磨機の上定盤の加圧力、回転速度等を変化させることで、研磨レートを調整することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明に係る薄膜除去方法によれば、透明基板上に積層して形成された薄膜を、研磨して一度に除去することができるので、短時間で効率よく透明基板を再生することができる。このようにして再生された透明基板は、例えば大型液晶パネル用の透明基板に好適に再利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】液晶パネルの断面を模式的に表した断面矢視図である。
【図２】（ａ）は本発明に係る透明基板表面に形成された薄膜の除去方法に用いられる研磨機の要部の側面図、（ｂ）はこの研磨機の要部の上面図である。
【図３】図２に示した研磨機の上定盤４と下定盤との間でカラーフィルタ基板を研磨している状態を模式的に表した断面矢視図である。
【符号の説明】
【００４１】
１０  アレイ基板
２０  カラーフィルタ基板
２６  カラーフィルタ層
２８  対向電極
２００  研磨機
４０  上定盤
４２  バックパッド
５０  下定盤
５２  研磨布
６０  研磨剤
【図１】
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【図２】
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【図３】
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