JP3191772B2

JP3191772B2 - 現像方法、プラズマディスプレイ用部材の製造方法および現像装置

Info

Publication number: JP3191772B2
Application number: JP22154798A
Authority: JP
Inventors: 健堀内; 雄一朗井口
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1998-08-05
Filing date: 1998-08-05
Publication date: 2001-07-23
Anticipated expiration: 2018-08-05
Also published as: JP2000056472A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、現像操作に用いら
れる現像装置の現像液のリサイクル技術および、原料の
回収技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）
は、液晶パネルに比べて高速の表示が可能であり且つ大
型化が容易であることから、ＯＡ機器および公報表示装
置などの分野に浸透している。また、高品位テレビジョ
ンの分野などでの進展が非常に期待されている。

【０００３】このような用途の拡大に伴って、ＰＤＰは
微細で多数の表示セルを有するカラーＰＤＰが注目され
ている。ＰＤＰは、前面ガラス基板と背面ガラス基板と
の間に形成された放電空間内で対向する電極間にプラズ
マ放電を生じさせ、封入されたガスから発生した紫外線
を、放電空間内の蛍光体にあてることにより表示を」行
うものである。

【０００４】カラーＰＤＰ形成には背面板形成だけでも
電極、隔壁、誘電体、蛍光体の多くの工程が必要であ
り、中でも、複雑なパターンを有する電極、隔壁、蛍光
体の工程はあらゆる製法が試みられている。

【０００５】代表的な製法は、電極ではスクリーン印
刷、薄膜エッチング法、リフトオフ法、感光性法があ
り、隔壁ではスクリーン印刷法、感光性法、リフトオフ
法、サンドブラスト法があり、蛍光体ではスクリーン印
刷法、感光性法が挙げられる。

【０００６】上記製法の内、スクリーン印刷法を除くす
べての方法は、工程内にフォトプロセスを有しており、
フォトプロセスがＰＤＰに多く用いられていることがわ
かる。

【０００７】フォトプロセスの原理は以下の通りであ
る。光不溶化型または光可溶化型の感光性成分を有する
塗布膜およびフィルムに、所望のパターンを有したフォ
トマスクを介して光を照射することにより、選択的に分
子量の差を生じさせ、所望の液体中（以後、現像液）で
の溶解度の差を生じさせる。これを液中で浸漬、または
噴きつけることにより溶解成分を液体中に溶解させ、所
望のパターンを形成する。

【０００８】この操作で感光性成分は溶出するが、完全
にすべて溶解するわけではなく、固まりで剥離したもの
や、無機成分と感光性成分の混合物である感光性ペース
トなどの場合は無機成分が液中には溶解しないため、液
中に混合物として残る。これらを現像残渣といい、量が
多くなると装置内の循環ラインの故障の原因となった
り、現像物を汚染したりするため、液中に存在するのは
好ましくない。

【０００９】ＰＤＰでは、最大対角６０インチまでのデ
ィスプレイが形成されており、大型基板の現像が必要と
なる。さらに、例えば感光性法によるリブ形成の際に
は、１００〜２００μmの塗布膜を形成するため、１枚
形成する毎に大量の現像残渣が現像液中に混じりこむ。
また電極形成には、銀などの高価な金属が用いられるた
め、コスト低減のためには、現像残渣の回収技術が望ま
れている。

【００１０】通常、現像液は繰り返し使用され、濃度が
使用限界を越えると、全量交換したり、一定量液を液中
に混じり込んだ現像残渣とともに抜き出し、その後一定
量新液をいれて濃度を設定濃度まで戻し、使用されると
いう方法が取られている。しかしながら、ＰＤＰでは、
この方法では頻繁に交換が必要となり、廃液が大量にで
るという問題があった。さらに現像液中の残渣量が増え
ると、製品上に現像残渣が残りやすくなり、不良率が高
くなる問題があった。

【００１１】現像残渣除去技術には、現像液循環ライン
内にフィルターを設ける方法、パンストメッシュにて取
り除く方法、沈殿槽を設けて上澄みだけを現像液タンク
に戻す方法などが知られている。しかしながら、フィル
ター法は、交換頻度が高い、交換時には装置を止めると
いう問題が、パンストメッシュは目が粗く除去できない
という問題が、沈殿槽は流速を落とすために大面積が必
要などの問題があった。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、現像残渣を
除去し、不良率の少ない現像工程を実現することを課題
とするものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、液体中に浸漬
または／および液体を噴出し、溶出成分を取り除くこと
により、パターンを形成する工程を有するＰＤＰの製造
方法において、現像液から現像残渣を遠心分離機構によ
り取り除くことを特徴とするプラズマディスプレイ用部
材の製造方法により達成される。

【００１４】

【発明の実施の形態】遠心分離は、液体中に存在する固
形分等の残渣と現像液間の比重差を利用して、遠心力に
より、現像液から残渣を機械的に分離する方法である。
粒径にもよるが比重差が残渣−液比重／液比重が０．２
以上あれば分離することができ、溶媒和しない２成分以
上の系ならば分離が可能となる。これを利用して、油水
の分離、固体／液体の分離が可能となる。

【００１５】遠心分離は機械的に分離するため、フィル
ター、濾紙を使って分離する方法のように液中に高分子
凝集剤を入れ、粒子を大きくしてからという操作が必要
なく、分離後の現像液に薬液の混入がない。そのため、
現像操作に２次的な影響を与えることがない。また、比
重差を利用しているため、広い粒度分布を有する残渣で
も、簡便に分離をすることができる。また、現像残渣を
再び形成工程の原料として、コスト低減をはかることが
できる。特に高価な金属が残渣として発生する場合、具
体的には金、銀などの貴金属を材料中に用いる場合に
は、残渣を回収、再溶融し、再度原料として用いること
で大きなコスト低減になる。

【００１６】本発明は現像工程を有するＰＤＰ用部材の
製造方法にもちいることが歩留まり向上、コスト低減の
点で有利である。特に、前面版での電極形成、背面板で
の電極、隔壁、蛍光体層形成に用いることが好ましい。
これらの部材の具体的な製法は感光性法、サンドブラス
ト法、リフトオフ法、薄膜エッチング法が挙げられる
が、どの製法でも大型、厚膜のペースト材料およびフィ
ルム材料を用いるため、短時間で大量の残渣が発生す
る。このため遠心分離が特に効果的に採用される。

【００１７】形成工程のうち、電極形成工程に用いるこ
とが好ましい。電極形成に用いられる銀などの導電金属
は比重が大きく、遠心分離による固液分離が容易であ
り、効率よく分離できる。例えば、頻繁に用いられる銀
は比重が１０程度ある。また、銀等の高価な成分を回
収、再溶融してリサイクルすることによりコスト低減が
可能となる。

【００１８】また、リブ形成工程に用いることも好まし
い。例えば、感光性法では感光性ペーストを２００μm
近くの厚膜に塗布する。対角６０インチの基板では、リ
ブ形成の際、１枚あたり約４００ｇのペーストが塗布さ
れる。これがネガ型の場合約８割が現像により溶出され
約３００ｇのペーストが現像液に混入されることにな
る。これを遠心分離は定常的に除去することにより、清
澄した現像液を用いることができ、残渣による不良率を
少なくできる。銀と同様に回収したガラスを再溶融して
再利用することも可能となる。

【００１９】また、蛍光体層形成に用いることも好まし
い。蛍光体はｋｇ当たり数万円と高価である。感光性法
で蛍光体を形成する場合、１色分の蛍光体ペーストを全
面にベタ印刷、乾燥後、露光し、現像により１色を形成
する。つまり１色分を形成するのに当初塗布した全面積
の２／３量を現像によりすてることになるため、コスト
アップの要因となる。遠心分離はこれを回収し、リサイ
クルすることによりコスト低減を可能とする。

【００２０】また、前面板形成工程での電極以外の形成
に用いることも好ましい、具体的にはコントラスト向上
のために形成されるブラックマトリックスまたはブラッ
クストライプ、色純度向上のために形成されるカラーフ
ィルター形成などが挙げられる。ブラックマトリック
ス、またはブラックマトリックス形成では、清澄した現
像液を使用することで不良率を低減することができる
し、カラーフィルター形成では残渣による混色など不良
率の低減や蛍光体の回収ができる点で歩留まり、コスト
低減の点で好ましい。

【００２１】遠心分離機構は、特に限定しないが、デカ
ンタ方式であることが残渣除去の連続処理が可能である
ことから好ましい。

【００２２】デカンタ方式は通常、図１に示すようにボ
ウル部１、残渣２を連続的に排出するスクリューコンベ
ア３、これらを回転させるモーター４、ボウル部１とス
クリューコンベア３に相対差速を与える減速機５の要素
から構成されている。

【００２３】高速に回転しているボウル部１にフィード
パイプ６から、残渣２を含んだ現像液７を挿入すると、
２０００Ｇ以上の遠心効果により、残渣２がボウル部１
外周に沈殿する。その残渣２を差速の与えられているス
クリューコンベア３により送り出し、脱液した残渣２の
みを取り出し、清澄された現像液８と分離する。残渣
２、清澄された現像液８ともに連続的に排出され、短時
間に大量の固形分のでる製法には非常に有用な方式であ
る。

【００２４】分離器の内部は耐摩耗加工を施してあるこ
とが好ましい。ＰＤＰ用部材の製造では例えば、感光性
法の場合、現像液中の固形分が導電性の金属、ガラス、
蛍光体と比較的硬度の高い物質であるため、装置内部が
摩耗するおそれがある。耐摩耗処理を施すことにより、
分離器を構成している金属が液中に混入せず、従って焼
成時の色つき等の不良を防ぐことができる。より好まし
くは、最も摩耗しやすいスクリューコンベア３の先を耐
摩耗処理することがよい。具体的な耐摩耗処理の方法
は、タングステンカーバイト（ＷＣ）、ハステロイＢ＆
ＷＣ、ハステロイＣ−２７６、ステライト＃１、ステラ
イト１０１６、ユータロイ、ローカイドＣ、アルミナ、
メテコ＃１０１等を溶射する、またはチップにして貼り
つけることにより耐摩耗加工処理を行うことが好まし
い。

【００２５】デカンタ内の分離域に分離板（ベーン）９
を設けることも細かい粒子までの除去が可能となるため
好ましい。図２のように分離板９を有することにより、
固形分は分離板９表面を滑りながら回転体の外周方向に
降りるため、分離が促進されるだけでなく、液中で舞い
あげられやすい細かい粒子まで除去が可能となる。分離
板９の材質はプラスチック、ＳＵＳ３０６、ＳＵＳ３１
４といったステンレス材が一般的に用いられるが、耐摩
耗処理を施したものであってもよい。しかしながら、あ
まり重いと回転させるのに不都合となるため、その点を
考慮した上で材質を選ぶのが良い。

【００２６】遠心分離機で分離した清澄された現像液８
をさらにフィルターに通して、細かい粒子を取り除くこ
とも、液中の残渣除去率をさらに向上させることができ
るため好ましい。フィルターのメッシュは１μｍ以下の
ものが好ましく、より好ましくは、０．５μｍ以下がよ
い。

【００２７】現像液から残渣を取り除く残渣除去処理部
１０は、現像部１１とは並列して、現像液を攪拌、調温
しているタンク部１２につながり、繰り返し残渣除去処
理を行う構成になっていることが好ましい。タンク部１
２から、液を取り出し、残渣除去処理した後に清澄した
現像液をタンク部１２に戻すという構成になっているこ
とで、残渣除去処理部１０へ流す流量の任意調整が可能
となり、最適な残渣除去処理条件を選定することができ
る。さらに、残渣除去処理部１０に導く現像液の取り出
し口を、戻し口より上流に設けることにより、清澄した
現像液を効率よくタンク部１２へ供給することができ
る。図３のように現像が終わって残渣を含んだ現像液を
すぐに残渣除去処理部１０へ回し、残渣除去処理した現
像液を現像部１１への供給口近くに流すことで、より清
澄な現像液を有効に使用することができる。

【００２８】さらに好ましくは、タンク部１２が少なく
とも２カ所以上に仕切られ、カスケード構造になってい
ることが良い。より好ましくは仕切板１３の高さを上流
側ほど高くして、各部屋の液が混じらないようにするこ
とが望ましい。図４のように、タンクを数カ所にしき
り、タンクの両端に現像部１１への液供給口と現像部１
１からの液戻り口を設けることにより、液の流れが制限
される。残渣除去処理部１０への供給口を前記戻り口側
に、処理部からの出口を前記供給口側に設けることによ
り、処理前と清澄した現像液を分離することができ、効
率よく清澄な現像液を使用することができる。

【００２９】現像液は、定期的に濃度補正することが好
ましい。濃度測定装置にはＰＨ計、電気伝導度計、自動
滴定装置などあるが、その現像系に最適な濃度管理ので
きるものを選べばどのようなものを選んでも良い。それ
ら濃度測定装置により濃度管理し、一定濃度値を下回っ
た後に、濃度調整された新液または相当量の現像液原液
を入れることにより、濃度補正することが好ましい。

【００３０】

【実施例】以下に本発明を実施例を用いて具体的に説明
する。ただし、本発明はこれに限定されるものではな
い。なお、実施例中の濃度は断りのない場合は重量％で
ある。

【００３１】実施例１現像装置は現像部１１、タンク部１２、残渣除去処理部
１０の３つから構成されている。

【００３２】現像部１１はシャワー管１本に付き、ノズ
ルがピッチ１５０ｍｍ毎に下向きに設置されている。そ
の下を現像物が一定の速度で移動し、現像物の上にノズ
ルから現像液が噴射された後、集められ、タンク部１２
へ導かれている。

【００３３】タンク部１２は３００Ｌの容量を持ち、仕
切板１３によって３つの部屋に分割されている。容量は
順に５０Ｌ、７０Ｌ、１８０Ｌであり、５０Ｌ槽に現像
部１１から現像液が導かれ、仕切板１３を越え、７０Ｌ
槽、１８０Ｌ槽の順に流れるカスケード構造になってい
る。現像液は常に自動適定装置（電気化学システムズ１
０３６Ｄ）で濃度管理されており、設定下限値で現像液
原液であるモノエタノールアミンが注入され、設定値濃
度（０．２重量％のモノエタノールアミン水溶液）に調
整される。５０Ｌ槽からは残渣除去処理部へもいくライ
ンが引かれており、残渣除去処理部へいった後、１８０
Ｌ槽に戻される。１８０Ｌ槽では現像液を攪拌しなが
ら、ヒーターによる調温を行い、ここからポンプで吸い
上げられ、シャワー管に導かれ、再度現像物へ噴射され
る。

【００３４】残渣除去処理部１０はデカンタ方式の遠心
分離装置とフィルター径０．５μｍのフィルターを直列
につないで用いた。液の流れとしてはポンプでタンク部
５０Ｌから液を導入し、清澄された現像液８をフィルタ
ーに通した後、１８０Ｌ槽に液を戻した。

【００３５】遠心分離装置は図２記載のような分離板９
を有したデカンタ方式の装置を用いた。主な構成材質は
ＳＵＳ３０４であるが、摩耗の激しいスクリューコンベ
ア３先端にはＷＣチップを張り付けた耐摩耗処理を施し
た。テスト段階において、残渣除去処理後の現像液に金
属成分のコンタミがないことを確認している。この装置
を用いて、感光性ペースト法により６０インチ基板に焼
成前高さ２００μｍの隔壁を形成した。現像により１枚
あたり、３００ｇのペーストが現像液内に残渣として混
入することになるが、これをタクト２分で２００枚現像
した。

【００３６】毎分５Ｌ残渣除去処理したところ、現像液
中の固形分濃度は常に５％で一定になり、かつ製品の不
良率は０％であった。また、分離した固形分の水分を完
全に蒸発させたところ５７ｋｇの固形物が採取できた。

【００３７】実施例２残渣除去処理部１０からフィルターを除いた以外は実施
例と同様の操作を行ったところ、現像液中の固形分濃度
は７％で一定となり、製品の不良率は０％であった。ま
た、分離した固形分の水分を完全に蒸発させたところ５
６ｋｇの固形物が採取できた。

【００３８】実施例３図１記載のような分離板９をはずした遠心分離機を用
い、フィルターを除いた以外は実施例と同様の操作を行
ったところ、現像液中の固形分濃度は１０％で一定とな
り、製品の不良率は０％であった。また、分離した固形
分の水分を完全に蒸発させたところ５０ｋｇの固形物が
採取できた。

【００３９】実施例４感光性法により、銀電極を形成し、焼成前厚みを１０μ
ｍにした以外は実施例１と同様の操作を行った。現像に
より１枚あたり１２０ｇの残渣が現像液に混入する。こ
れをタクト２分で２００枚現像し、残渣除去処理したと
ころ現像液の固形分濃度３％で一定となり、製品の不良
率は０％であった。また分離した固形分の水分を完全に
蒸発させたところ、２３ｋｇの固形物が採取できた。

【００４０】実施例５感光性法により、蛍光体を形成し、厚みを２０μｍにし
た以外は実施例を同様の操作を行った。赤色の場合１枚
あたりの残渣は５０ｇであった。これをタクト２分で２
００枚現像し、残渣除去処理したところ、現像液の固形
分濃度４％で一定となり、製品の不良率１％であった。
また分離した固形分の水分を完全に蒸発させたところ、
１０ｋｇの固形物が採取できた。

【００４１】緑、青についても同様の操作を行ったとこ
ろ、３色分の合計３０ｋｇの固形物を除去することがで
きた。

【００４２】比較例１残渣除去処理部１０をのぞいた以外は実施例１と同様の
操作を行ったところ、現像部１１への送液ライン内で詰
まりを起こし、作業を中断する結果となった。

【００４３】比較例２残渣除去処理部１０にフィルターを用いた以外は実施例
１と同様の操作を行った。すぐに目詰まりしたため、作
業を中止した。

【００４４】

【発明の効果】本発明により、製品不良率を改善するこ
とができ、歩留まり向上が可能となる。また、現像液を
長寿命化し，かつ銀等の高価な材料回収をし、再利用が
可能となることから、コストダウンが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の遠心分離装置の１例を示す簡単な断面
図である。

【図２】本発明の遠心分離装置の１例を示す簡単な概略
図である。

【図３】本発明のタンク部の１例を示す簡単な概略図で
ある。

【図４】本発明のタンク部の１例を示す簡単な概略図で
ある。

【符号の説明】

１：ボウル部２：残渣３：スクリューコンベア４：モータ５：減速機６：フィードパイプ７：残渣を含んだ現像液８：清澄された現像液９：分離板１０：残渣除去処理部１２：タンク部１３：仕切板１４：液の流れ

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03F 7/30 G03F 7/32 H01J 9/02 H01J 9/227 H01J 11/02

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】液体中に浸漬または／および液体を噴出
し、溶出成分を取り除くことにより、パターンを形成す
る工程を有するＰＤＰの製造方法において、現像液から
現像残渣を遠心分離機構により取り除くことを特徴とす
るプラズマディスプレイ用部材の製造方法。
【請求項２】パターンを形成する工程が電極形成工程で
あることを特徴とする請求項１記載のプラズマディスプ
レイ用部材の製造方法。
【請求項３】パターンを形成する工程がリブ形成工程で
あることを特徴とする請求項１記載のプラズマディスプ
レイ用部材の製造方法。
【請求項４】パターンを形成する工程が蛍光体層形成工
程であることを特徴とする請求項１記載のプラズマディ
スプレイ用部材の製造方法。
【請求項５】パターンを形成する工程がブラックマトリ
ックスまたはブラックストライプ形成工程であることを
特徴とする請求項１記載のプラズマディスプレイ用部材
の製造方法。
【請求項６】パターンを形成する工程がカラーフィルタ
ー形成工程であることを特徴とする請求項１記載のプラ
ズマディスプレイ用部材の製造方法。
【請求項７】請求項１記載の現像方法に用いられ、残渣
除去処理部を有し、遠心分離機構がデカンタ方式である
ことを特徴とする現像装置。
【請求項８】遠心分離機構の内部に耐摩耗加工を施して
あることを特徴とする請求項７記載現像装置。
【請求項９】遠心分離機構の内部に分離板を有すること
を特徴とする請求項７記載の現像装置。
【請求項１０】残渣除去処理部にフィルター機構を有す
ることを特徴とする請求項７記載の現像装置。
【請求項１１】現像液を攪拌、調温するタンク部から液
を取り出し、残渣除去処理部に通した後、再度タンク部
に戻る構成になっていることを特徴とする請求項７記載
の現像装置。
【請求項１２】残渣除去処理部に導く現像液の取り出し
口が、戻し口より上層に設けられていることを特徴とす
る請求項１１記載の現像装置。
【請求項１３】タンク部において、該タンク部が少なく
とも２カ所以上に仕切られ、カスケード構造になってい
ることを特徴とする請求項１２記載の現像装置。