JP2004050327A

JP2004050327A - サンドブラスト用研磨材、サンドブラスト屑の処理方法及び隔壁形成方法

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Publication number: JP2004050327A
Application number: JP2002209398A
Authority: JP
Inventors: Shinji Kanda; 神田　真治
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-07-18
Filing date: 2002-07-18
Publication date: 2004-02-19

Abstract

【課題】フラットパネルディスプレイのサンドブラスト加工において、加工面のダメージが無く加工レートが高く隔壁形成材料のリサイクルが可能な研磨材を提供する。
【解決手段】フラットパネルディスプレイに使用されるサンドブラスト用研磨材としてジルコニアを６０％以上含有するセラミック粉末及び又はセラミックビーズ及び又はガラスビーズを使用することにより、加工タクトを上げ、研磨材の破砕率を下げることにより集塵機に廃棄された、サンドブラストにより削られた隔壁形成材料と研磨材を隔壁形成材料の一部として使用することにより隔壁形成材料をリサイクル可能とする。
【選択図】　　　　　　　　　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はプラズマディスプレイ、フィールドエミッションディスプレイ、プラズマアドレス表示パネル等のフラットパネルディスプレイ製造において隔壁形成の際のサンドブラストに使用する研磨材、該研磨材を用いたサンドブラスト屑の処理方法、及び隔壁形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、プラズマディスプレイパネル等のフラットパネルディスプレイの隔壁形成に使用されるパターニング方法としては、酸化鉛等の低融点ガラス粉末にアルミナや酸化チタン等の粉末を少量配合したものにセルロース又はアクリル樹脂と有機溶剤を混合して隔壁形成材料のペーストを調整し、該ペーストをスクリーン印刷又はコーターにてガラス基板上に塗布し乾燥して塗膜を形成した後、該塗膜上の所定個所にサンドブラスト用の感光レジストインキあるいはサンドブラスト用ドライフィルムにて所定のパターンのレジスト膜を形成し、研磨材として炭酸カルシウム、ガラスビーズ、アルミナ、ステンレスパウダーを使用して、サンドブラスト装置にてレジスト膜以外の塗膜部分を研削除去した後、低融点ガラスを含む隔壁形成材料及び電極形成材料からなる塗膜を焼成して隔壁を形成しており、研削された隔壁形成材料と破砕された研磨材からなるサンドブラスト屑が大量に発生していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
フラットパネルディスプレイが大型化しており、大型のフラットパネルディスプレイ基板を安価に大量生産でき、加工中の隔壁形成行程の歩留まりを上げるため従来フラットパネルディスプレイのサンドブラスト加工に使用されてきたガラスビーズ、炭酸カルシウムパウダー、アルミナパウダー、ステンレスパウダーと比較して加工レートが速く高速で加工でき、隔壁へのダメージが少なく基板内の誘電体及び電極へのダメージが少ない研磨材を使用する必要があった。
【０００４】
サンドブラスト加工により研削除去された隔壁形成材料は、基板上に塗布された隔壁形成材料全体の７０〜８０％にあたり、この研削除去された隔壁形成材料は廃棄されているのが現状である。
【０００５】
ところが隔壁形成材料中には鉛ガラス等の有害物質が含まれているので簡単に廃棄することが出来ず、また鉛を含んでいない低融点ガラスであるビスマス亜鉛系を隔壁形成材料として使用する場合も考えられるが、そもそも隔壁形成材料は材料コストが高いので、リサイクルすることが望まれている。
【０００６】
しかしながら、従来の炭酸カルシウム・ガラスビーズ・アルミナの研磨材を使用して隔壁形成材料を研削した場合、大量に研磨材が破砕され、切削された隔壁形成材料中に大量の破砕された研磨材が混合してしまい、研磨材と隔壁形成材料とを分離することが困難なため隔壁形成材料のリサイクルは困難であった。
【０００７】
また磁性を持ったステンレスパウダーを使用した場合、破砕されたステンレスパウダーは微粒子となり磁性が弱く、空気中でマグネットにてステンレスパウダーと隔壁形成材料を完全に分離することは困難であり、水に分散させてマグネットを使用して分離する必要がありリサイクル費用が高くなる問題があった。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決する手段としてサンドブラストによるフラットパネルディスプレイの隔壁形成に使用する研磨材であって、該研磨材は平均粒子径が５μｍ以上５０μｍ以下のジルコニアを６０％以上含有するセラミック粉末及び／又はセラミックビーズ及び／又はガラスビーズであるサンドブラスト用研磨材であり、従来使用されていたアルミナ粉末、ガラスビーズ、炭酸カルシウム粉末、ステンレス粉末と比較し加工レートが速く破砕しにくい研磨材を提供するものである。
【０００９】
更に本発明は、基板上に隔壁形成材料のペーストを全面的に塗布して塗膜を形成し、該塗膜表面の所定箇所をレジスト膜によってマスキングした上で上記研磨材を使用してサンドブラストしてマスキング箇所以外の塗膜を研削除去し、アルカリ液によって該レジスト膜を剥離除去するフラットパネルディスプレイにおける隔壁形成方法を提供するものである。
【００１０】
また更に本発明は基板上に隔壁形成材料のペーストを全面的に塗布して塗膜を形成し、該塗膜表面の所定個所をレジスト膜によってマスキングした上でサンドブラスト加工で破砕しにくく低融点ガラスの焼成温度にて安定な隔壁形成材料の骨材として使用可能な上記研磨材を使用してサンドブラスト加工によりマスキング個所以外の塗膜を研削除去する行程において、該行程から排出されるサンドブラスト屑の成分である削られた隔壁形成材料と破砕されたジルコニアを含有する研磨材の混合物を隔壁形成材料に混合して再び隔壁形成材料のペーストの原料として再使用するサンドブラスト屑の処理方法を提供するものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
〔サンドブラスト用研磨材〕サンドブラスト用研磨材とはフラットパネルディスプレィ製造において基板上に隔壁をサンドブラストにより形成する際に使用される研磨材であり、本発明の研磨材はジルコニアを６０％以上含有するセラミック粉末及び／又はセラミックビーズ及び／又はガラスビーズである研磨材であり、平均粒子径が５μｍ以上５０μｍ以下、更に望ましくは平均粒子径が８μｍ以上３０μｍ以下の研磨材である。
【００１２】
ジルコニアは比重が５以上と重いため従来使用されてきたプラズマディスプレイ用の研磨材であるアルミナ粉末、ガラスビーズ、炭酸カルシウム粉末と比較してジルコニアを６０％以上含有したセラミック粉末及び／又はセラミックビーズ及び／又はガラスビーズは重く、研磨材として使用した場合は隔壁形成材料をサンドブラスト加工で加工する加工レートが速く短時間で隔壁形成材料を切削することが可能となる。
【００１３】
【表１】

【００１４】
表１は加工圧力０．１ＭＰａ、ノズル距離３０ｍｍ、粉体の平均粒径２０μｍノズル本数２本で４２インチの基板を加工したときの基板の搬送速度を示した表であり、ジルコンビーズの組成はジルコニア６８％と酸化珪素３２％を溶解した後ガラスビーズ状にしたものであり、ジルコニアパウダーはジルコニアの含有率が９８％のパウダーである。
【００１５】
ジルコニアを６０％以上含有するセラミック粉末及び／又はセラミックビーズ及び／又はガラスビーズである研磨材が他の研磨材と比較して短時間に加工できることがわかる。
【００１６】
サンドブラスト加工後のガラス基板及び電極及び誘電体へのダメージはアルミナ粉末が最も大きく、次にジルコニアパウダーであり、ジルコンビーズ・炭酸カルシウム・ガラスビーズ・ステンレスパウダーは同程度であった。
【００１７】
ジルコニアは靱性が高くジルコニアを６０％以上含んだセラミック粉末及び／又はセラミックビーズ及び／又はガラスビーズはサンドブラスト加工での破砕量が非常に小さく、例えば炭酸カルシウムを使用した場合には切削した隔壁形成材料より破砕され集塵機に廃棄される炭酸カルシウムの量が多くなり、比較的破砕量の少ないステンレスパウダーを研磨材として使用した場合でも、切削された隔壁形成材料の２０％程度の研磨材が破砕され集塵機に廃棄されるが、ジルコニアパウダーを研磨材として使用した場合は破砕し集塵機に廃棄される研磨材量が削られた隔壁形成材料の１０％以下であり、ジルコンビーズを研磨材として使用した場合は破砕し集塵機に廃棄される研磨材量が８％以下であった。
【００１８】
隔壁形成材料には低融点ガラスと焼成時に隔壁の形状を保持するための、骨材としてアルミナ等のセラミックス及び顔料として酸化チタン等を入れているが、加工中の研磨材が少ないため破砕され集塵機に捕集された研磨材であるジルコニアを含有したセラミック粉末及び又はセラミックビーズ及び又はガラスビーズは同じく集塵機に捕集されたサンドブラスト加工で削られた隔壁形成材料と比較して少なく、なおかつ低融点ガラスの焼成温度においても化学的に安定であり、か耐熱性も高く、隔壁形成材料の骨材として使用可能であり、集塵機に捕集されたサンドブラスト屑である削られた隔壁形成材料と骨材として使用可能なジルコニアを含有した少量のセラミック粉末及び／又はガラス粉末に低融点ガラス及び顔料及び樹脂バインダー及び有機溶剤を加えて再び隔壁形成材料ペーストとしてサンドブラスト屑が使用可能となる。
【００１９】
〔隔壁形成方法〕フラットパネルディスプレイの製造において、ガラス基板上に隔壁がサンドブラスト加工により形成される。
【００２０】
隔壁形成行程では図２に示すように基板上に例えばスクリーン印刷やロールコーター１２等で隔壁形成材料のペースト１２を全面的に塗布して塗膜を形成する。
【００２１】
隔壁形成材料とは、酸化鉛等の低融点ガラス粉末に、骨材としてアルミナ、顔料として酸化チタン等を少量混合したものであり、更に隔壁形成材料には、樹脂バインダーとしてセルロースまたはアクリル樹脂と有機溶剤が加えられ隔壁形成材料はペースト化される。
【００２２】
ペースト化された隔壁形成材料を基板上に塗布する方法としては、ロールコーター４２もしくはスクリーン印刷機以外の公知の方法によって行われても良い。
基板上に塗布された隔壁形成材料のペースト１２は、乾燥後塗膜となる。
【００２３】
基板上の塗膜上には図２行程２から行程４に示すように所定のパターンを有するレジスト膜をそれぞれ形成する。
【００２４】
該レジスト膜はサンドブラスト用感光レジストインキもしくはサンドブラスト用ドライフィルム１４をパターニングすることで塗膜上に形成される。
【００２５】
またサンドブラスト用レジストインキでレジスト膜を形成する場合、塗膜が形成された基板をレジストインキの印刷機にセットし、所定のパターンでレジストインキを塗布し、乾燥してレジスト膜とする。
【００２６】
またサンドブラスト用ドライフィルム１４でレジスト膜を形成する場合、塗膜が形成された基板をラミネータにセットし、該基板上にサンドブラスト用ドライフィルムをラミネートし、ラミネートしたドライフィルム上に所定のパターンが形成されたガラスマスク又はフィルムマスクを設置して紫外線で露光する。紫外線照射後、ガラスマスク又はフィルムマスクを取り外しドライフィルム現像液（炭酸ナトリウム０．３％水溶液）をシャワーで基板上方から吹き付け、未露光部分を洗い流すことで、ドライフィルムによって所定のパターンを有するレジスト膜が形成される。
【００２７】
レジスト膜が形成された基板は、サンドブラスト装置にセットされる。
【００２８】
本発明で使用するサンドブラスト装置を図１に示す。該サンドブラスト装置は一般にフラットパネルディスプレイの製造で使用されている装置であり、サンドブラスト加工室２３、エアーブロー室２４、分級機（通常サイクロン式）２１、集塵機２０を備えており、研磨材として上記した本発明の研磨材を使用する。
【００２９】
サンドブラスト加工室２３に於いて、サンドブラスト用ノズル７から高圧エアーによって研磨材が噴射されて、基板上のレジスト膜でマスキングされた部分以外の塗膜が研削除去される。
【００３０】
サンドブラスト用ノズル７から噴射された研磨材、及び基板上から研削除去された塗膜（以下、隔壁形成材料と称す）は加工室ホッパー２２を通って分級機２１へと運ばれる。
【００３１】
サンドブラスト用ノズル７から噴射された研磨材の一部は破砕されて研磨材屑となるが、再利用できる研磨材は分級機２１において分級されて、再びサンドブラスト用ノズル７から噴射され、それ以外の研磨材屑及び隔壁形成材料（以下、サンドブラスト屑と称す）は分級機２１から排出されて集塵機２０に捕集される。
【００３２】
図２行程２Ｅに示すように塗膜が研削除去された後の基板に、アルカリ液をスプレーで吹き付けてレジスト膜を剥離除去する。アルカリ液はレジスト膜を剥離させるための液であり、例えばモノエタノールアミンの３％溶液をアルカリ液として使用する。
【００３３】
アルカリ液を吹き付けた後の基板は、該基板上の不要物（例えば、剥離したレジスト膜、研削された隔壁形成材料、破砕した研磨材等）を除去するために水洗いされる。
【００３４】
〔実施例〕
４２インチのプラズマディスプレイン隔壁形成方法及び隔壁形成材料から生じるサンドブラスト屑の処理方法を説明する。
【００３５】
低融点ガラス粉末及びアルミナ及び酸化チタンからなる隔壁形成材料にセルロースと有機溶媒を加えて隔壁形成材料ペーストとし、該ペーストを予めアドレス電極１５が取り付けられているガラス基板１６上に、ロールコーター４２によって全面的に塗布して塗膜を形成し、該塗膜を乾燥機で１４０℃３０分間乾燥した（行程Ａ参照）。
【００３６】
乾燥後、行程Ｂにおいて、塗膜にサンドブラスト用ドライフィルム１４をラミネートし、更にガラスマスク８をのせて、紫外線（露光量２００ｍＪ）にて露光を行った。
【００３７】
行程Ｃにおいて、ドライフィルム現像液（炭酸ナトリウム０．３重量水溶液）３２をシャワーで吹き付け、未露光部分を洗い出してレジスト膜を形成した。
【００３８】
行程Ｄにおいて、基板をサンドブラスト装置にセットし、研磨材として平均粒径１８μｍのジルコニア６８％酸化珪素３１％からなるガラス状ビーズを使用して加工圧力０．０５ＭＰａのエアー圧力の条件でサンドブラスト加工を行い、レジスト膜で被覆されていない個所の塗膜を研削除去した。
【００３９】
行程Ｅにおいて、研削除去後の基板をアルカリ液（モノエタノールアミン３％溶液）中に入れてレジスト膜を除去して水洗いを行った。
【００４０】
上記隔壁形成行程において生じたサンドブラスト屑を容器に入れ、少量を取り出し、塩酸を使用してサンドブラスト屑中の低融点ガラスの比率を測定後、隔壁形成材料と低融点ガラスの比率が同じになるように低融点ガラス（鉛ガラス）を加え、さらに微量の酸化チタンを加え、セルロースと有機溶剤としてターピネオールを使用してペースト化した後５００メッシュのフィルターにて異物を取り除き隔壁形成材料ペーストを作成して再び隔壁形成材料として使用した。
【００４１】
【発明の効果】
本発明にて使用される研磨材は以上説明した形態で使用され、以下に記載するような効果を奏する。
【００４２】
本発明にて使用されるサンドブラスト用研磨材は、従来使用している研磨材と比較してフラットパネルディスプレイの隔壁形成や電極形成を行う場合に、従来使用されている研磨材と比較し、同じ条件でサンドブラスト加工を行ったところ加工スピードを上げることができ、研磨材の消耗も少なく安定した加工が行えた。
【００４３】
また、本発明で使用される研磨材は高温で安定であり破砕量が少ないため、サンドブラスト屑の成分である削られた隔壁形成材料と研磨材の破砕物である破砕されたジルコニア含むセラミック又はガラス粉末の混合物を隔壁形成材料に混合して再び隔壁形成材料のペーストの原料として再使用可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】フラットパネルディスプレイに使用されるサンドブラスト装置の説明図である。
【図２】プラズマディスプレイパネルの背面板を、サンドブラストにより隔壁を形成する行程を説明するための工程図である。
【符号の説明】
７　サンドブラスト用ノズル
８　ガラスマスク
１２　隔壁形成材料ペースト
１３　乾燥した隔壁形成材料ペースト
１４　サンドブラスト用ドライフィルム
１５　アドレス電極
１６　ガラス基板
２０　集塵機
２１　分級機（サイクロン）
２２　加工室ホッパー
２３　サンドブラスト加工室
２４　エアーブロー室
２６　ノズル駆動部
２７　コンベアーローラー
２８　エアーブローノズル
３０　研磨材
３２　ドライフィルム現像液（炭酸ナトリウム水溶液）
４２　ロールコーター

Claims

サンドブラストによるフラットパネルディスプレイの隔壁形成及び電極形成に使用する研磨材であって、該研磨材は平均粒子径が５μｍ以上５０μｍ以下のジルコニアを６０％以上含有するセラミック粉末及び／又はセラミックビーズ及び／又はガラスビーズであることを特徴とするサンドブラスト用研磨材。
基板上に隔壁形成材料のペーストを全面的に塗布して塗膜を形成し、該塗膜表面の所定箇所をレジスト膜にてマスキングした上で請求項１の研磨材を使用してサンドブラスト加工によりマスキング個所以外の塗膜を研削除去し、アルカリ液にて該レジスト膜を剥離除去することを特徴とするフラットディスプレイにおける隔壁形成方法。
基板上に隔壁形成材料のペーストを全面的に塗布して塗膜を形成し、該塗膜表面の所定個所をレジスト膜によってマスキングした上で請求項１の研磨材を使用してサンドブラスト加工によりマスキング個所以外の塗膜を研削除去する行程において、該行程から排出されるサンドブラスト屑の成分である削られた隔壁形成材料と破砕されたジルコニアを含むセラミック及び／又はガラス粉末の混合物を隔壁形成材料に混合して再び隔壁形成材料のペーストの原料として再使用するサンドブラスト屑の処理方法。