JP4086163B2 - プラズマディスプレイパネルの再利用システム - Google Patents

Description

本発明は、表示側ガラス基板と背面側ガラス基板とが対向配置され、これら一対のガラス基板の対向領域の周縁をシール部により密封接合し、内部に放電空間を形成してなるプラズマディスプレイパネルを搬送部により搬送させながら分離し再利用化を図るプラズマディスプレイパネルの再利用システムに関する。

近年、パネル自体が発光し明るい映像を映し出し、高精細度、軽量薄形の表示デバイスとしてプラズマディスプレイパネル（以下「ＰＤＰ」という）が注目されており、図９（ａ）はこのようなＰＤＰの斜視図であり、図９（ｂ）はその一部断面図を示したものである（特許文献１参照）。

図９（ａ）に示すように、ＰＤＰ０１は表示側ガラス基板０２と背面側ガラス基板０３が約１００から２００μｍの間隔を隔てて対向配置されており、これら一対のガラス基板０２，０３の対向領域の周縁は封止ガラス（フリット硝子）で熱融着して、内部に放電のための密封空間を形成している。そして、何千という数の単位発光領域Ｕを有し、そのうちの一つの単位発光領域Ｕの内部構造は、図８（ｂ）に示すように、その領域内に表示側ガラス基板０２に設けた表示電極Ｘ、Ｙと、背面側ガラス基板０３に設けたアドレス電極Ａが直交するように対峙し、両者間に放電空間０４が形成されている。

これら表示電極Ｘ、Ｙは幅広の透明導電膜０６と、導電性を補うために、例えばクロム−銅−クロムの３層構造のバス金属膜０７とから成り、そして全ての電極Ｘ、Ｙは数十μｍ程度の厚さを有する誘電体層０８と低融点ガラス層０９で覆われ、さらに最終外表面には放電による劣化を抑えるために、例えばＭｇＯから成る保護層０１０が蒸着されている。誘電体層０８としては焼成時の気泡を抑えるために非脱泡性の、例えばＰｂＯを主成分とし、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３等から成る低融点ガラスが選択される。

一方、背面側ガラス基板０３上にはアドレス電極Ａが表示電極Ｘ、Ｙと直交する方向に配線され、各アドレス電極Ａは各放電空間０４の干渉を防ぐためのグリッド隔壁０１１により隔離されその上面は誘電体層０８で覆われている。アドレス電極Ａを挟んで延びる２つのグリッド隔壁０１１は単位発光領域Ｕの放電空間０４を画成し、この放電空間０４の上面を除く周面は、放電空間０４内の放電ガスが放つ紫外線により励起して発光する蛍光体０１２で被覆されている。そして、Ｒ、Ｇ、Ｂの発光色を有する３つの単位発光領域を１単位として、１画素セルが構成されている。

そして、これら２つのガラス基板０２、０３が封止ガラス０１３により密封接合されるが、この際、封止ガラス０１３内の両ガラス基板０２、０３で挟まれた放電空間領域はガラス基板０２に設けられた排気管０１４を介して真空状態にされ、その後、その放電空間領域にヘリウム、ゼノン、或いはネオン等の放電ガスが充填される。

特開平７−６５７２９号公報（段落００１９−００２７、図１及び図２参照図）

しかしながら、特許文献１に記載のＰＤＰを再利用しようとすると、２枚のガラス基板０２、０３を先ずは熱融着した封止ガラス０１３から分離しなければならず、困難な作業を伴うばかりでなく、分離後においても微少間隔で立設しているグリッド隔壁０１１間に、金属体で構成された電極Ａ、誘電体層０８およびＲ、Ｇ、Ｂの蛍光物質から成る蛍光体０１２が埋設し、表示ガラス基板０２面にも保護層０１０、誘電体層０８および電極Ｘ，Ｙが付着しているため、これら各種の表示素子構成物質を表示ガラス基板０２、背面側ガラス基板０３からきれいに剥ぎ取ることが殆ど不可能であることから、従来はクラッシャーにかけ産業廃棄物として埋め立て処理するか、表示素子構成物質が付着したまま粉砕して、鋭利な角部を取り除いた小さい粒形状に仕上げ、ガラスカレットとして舗装材の骨材として、あるいは外装壁タイル原料として使用される程度であり、コスト面および技術上の困難性からＰＤＰのガラス基板を再度ガラス基板の原料として再利用する構想はどこにもなかった。

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、廃棄予定のＰＤＰのガラス基板の分離から表示素子構成物質の剥離まで、効率的に、且つ連続的に行える低コストのＰＤＰの再利用システムを提供することを目的とするものである。

上記課題を解決するために、本発明の請求項１に記載のプラズマディスプレイパネルの再利用システムは、表示側ガラス基板と背面側ガラス基板とが対向配置され、これら一対のガラス基板の対向領域の周縁をシール部により密封接合し、内部に放電空間を形成してなるプラズマディスプレイパネルを搬送装置により搬送させながら分離し再利用化を図るプラズマディスプレイパネルの再利用システムであって、搬送装置に投入されたプラズマディスプレイパネルは、前記ガラス基板のうち一方のガラス基板の対向する一対の側端部をシール部の放電空間側を僅かに残して切断する第１切断部、プラズマディスプレイパネルを９０°回動させる反転部、前記一方のガラス基板の対向する他方の一対の側端部をシール部の放電空間側を僅かに残して切断する第２切断部、切断された両ガラス基板の放電空間内に加圧流体を導入する分離部、分離した各ガラス基板に付着している電極を含む表示素子構成物質を剥離する剥離部を順次経た後、搬送装置より搬出されることを特徴としている。
この特徴によれば、プラズマディスプレイパネルを搬送させながら、切断、分離、剥離工程を連続的に行うことで、効率の良い解体作業が作業でき、しかも特殊な工具を準備する必要がないので、低コストで再利用システムを構築することができる。

本発明の請求項２に記載のプラズマディスプレイパネルの再利用システムは、請求項１に記載のプラズマディスプレイパネルの再利用システムであって、前記シール部の切り残された幅は０．５ｍｍから１．０ｍｍの範囲内であることを特徴としている。
この特徴によれば、シール部の切り残された幅は０．５ｍｍから１．０ｍｍの範囲内であれば、小さな加圧ガス圧で容易にガラス基板を分離させることができる。

本発明の請求項３に記載のプラズマディスプレイパネルの再利用システムは、請求項１または２に記載のプラズマディスプレイパネルの再利用システムであって、前記加圧流体は放電ガス注入口から導入することを特徴としている。
この特徴によれば、すでに設けられている放電ガス注入口を利用するので、あらためて注入口を形設する必要がない。

本発明の請求項４に記載のプラズマディスプレイパネルの再利用システムは、請求項１ないし３のいずれかに記載のプラズマディスプレイパネルの再利用システムであって、前記シール部の切断は、他方のガラス基板の外方電極形成側を残してシール部を切断することを特徴としている。
この特徴によれば、ガラス基板の外方電極形成側を切断しないので、ガラス基板の再利用可能な面積を大きく残すことができる。

本発明の請求項５に記載のプラズマディスプレイパネルの再利用システムは、請求項１ないし４のいずれかに記載のプラズマディスプレイパネルの再利用システムであって、前記表示素子構成物質の剥離は両ガラス基板の内面研削をダイヤホイールで行うことを特徴としている。
この特徴によれば、ガラス基板に付着した表示素子構成物質をダイヤホイールによる研削という手法で剥ぎ取ることにより、迅速且つ確実にガラス基板から剥離することができる。

本発明の実施例を以下に説明する。

図１は本発明で使用されるＰＤＰの外観形状を示す斜視図、図２はＰＤＰの１画素に対応する部分の基本的な構造を示す分解斜視図、図３はＰＤＰの切断部位を示す平面図、図４は（ａ）は図３のＡ−Ａに沿った断面図、（ｂ）は図３のＢ−Ｂに沿った断面図であって、シール部が僅かに残るように切断した状態を示す説明図、図５（ａ）はカッターを使用して表示側ガラス基板の両側端と背面側ガラス基板の内面をシール部を一部残して共に切除する状態を示す工程図、（ｂ）は９０°回転させて表示側ガラス基板の両外方電極形成側と背面側ガラス基板の内面をシール部を一部残して共に切除する状態を示す工程図、図６は両ガラス基板を分離する工程図であって、（ａ）は加圧流体を導入する分離前の状態図、（ｂ）は分離後の両ガラス基板の状態図、図７（ａ）はＰＤＰから分離された表示側ガラス基板内面側の表示素子構成物質を研削によって剥離する状態を示す作用説明図で、（ｂ）は同じく背面側ガラス基板内面側の電極を含む表示素子構成物質を研削によって剥離する状態を示す作用説明図である。また図８は本発明のシステムに係る流れ工程図である。

最初に、ＰＤＰに付き図１および図２を参照して説明する。

図１および図２に示すように、ＰＤＰ１は薄い肉厚（３ｍｍ程度）で構成される表示側ガラス基板（以下、前面基板という）２と背面側ガラス基板（以下、背面基板という）３が、約１００から２００μｍの間隔を隔てて張合わされたもので、これら一対の基板２，３の対向領域周縁は、シール部となる封止ガラス（フリット硝子）４で熱融着して、内部に放電のための密封空間を形成している。

そして、その密封空間には複数（数千単位）の単位発光領域Ｕを有し、そのうちの一つの単位発光領域Ｕの内部構造は、図１に示すように、その領域内に前面基板２に設けた表示電極Ｓ、Ｔと、背面基板３に設けたアドレス電極Ｅが直交するように対峙し、両者間に放電空間５（図２，図４参照）が形成されている。

これら表示電極Ｓ、Ｔは幅広の透明導電膜８と、導電性を補うために、例えばクロム−銅−クロムの３層構造のバス金属膜６とから成り、そして全ての電極Ｓ，Ｔは数十μｍ程度の厚さを有する誘電体層１０と、さらに最終外表面には放電による劣化を抑えるために、例えばＭｇＯから成る保護層１２が蒸着されている。誘電体層１０としては焼成時の気泡を抑えるために非脱泡性の、例えばＰｂＯを主成分とし、ＳｉＯ_２，Ａｌ_２Ｏ_３等から成る低融点ガラスが選択される。

一方、背面基板３上には、アドレス電極Ｅが表示電極Ｓ、Ｔと直交する方向に配線され、各アドレス電極Ｅは各放電空間５の干渉を防ぐためのグリッド隔壁１４により隔離されその上面は誘電体層１６で覆われている。アドレス電極Ｅを挟んで延びる２つのグリッド隔壁１４は、単位発光領域Ｕの放電空間５を画成し、この放電空間５の上面を除く周面は、放電空間５内の放電ガスが放つ紫外線により励起して発光する蛍光体１５で被覆されている。そして、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の発光色を有する３つの単位発光領域を１単位として、１画素セルＤが構成されている。

そして、これら２つの基板２，３がシール部となる封止ガラス４により密封接続されるが、封止ガラス４内の両基板２，３で挟まれた空間は、前面基板２に形設したガス注入口（図示せず）に接続した排気管兼注入管１７により先ず真空状態にされ、その後、内部にヘリウム、ゼノン、或いはネオン等の放電ガスが充填される。

このようにして、表示画面を構成する各画素セルＤには，ライン方向に並ぶ同一面積の３つの単位発光領域Ｕが対応づけられている。各単位発光領域Ｕにおいて、表示電極Ｓ、Ｔによって面放電セル（表示のための主放電セル）が画定され、アドレス電極Ｅとの電位によって表示又は非表示セルが特定される。これにより、アドレス電極Ｅの延長方向に連続する蛍光体１５の内、各単位発光領域Ｕに対応した部分を選択的に発光させることができ、Ｒ，Ｇ，Ｂの組み合わせによるフルカラー表示が可能になる。

そこで、上記のように構成されたＰＤＰ１の前面基板２と背面基板３を再利用するに際し、封止ガラス４により張合わされている両基板２，３を分離して該両基板２，３に付着している電極を含む表示素子構成物質の全てを、図２に示される厚みの範囲Ｓ２，Ｓ１で剥離する作業が行われる。

両基板２、３の対接する両側端内面は、図３に示すように封止ガラス４により密封状に接続されており、カッターによる切断線Ｃ１，Ｃ２により切除する領域は、前面基板２の電極が形成されていない非電極形成両側端部と、背面基板３の内面側の一部であり、切断線Ｃ３，Ｃ４により切除する領域は、前面基板２の電極が形成されている外方電極形成両側部Ｘ３，Ｘ４と、背面基板３の内面側の一部であり、封止ガラス４の放電空間側が僅かに残るようにして切除される。

このような切断手段を採用することにより、背面基板３の外方電極形成両側部Ｘ１，Ｘ２は切断されず、有効資源として利用される。また、封止ガラス４の一部を残して切除することにより、両基板２，３が封止ガラスを介してカッターＣによる切断中も連接されることになり、切断時の両基板の振動が封止ガラス４により抑えられて、基板にクラックや欠けが発生するのを防止できる。

更に封止ガラス４の切断に関し詳述すると、図４（ａ）に示すように、封止ガラス４の幅（約４ｍｍ）のうち、放電空間５側が０．５ｍｍ幅残るような部位に、約３．５ｍｍ幅のカッターＣを使用して前面基板２の非電極形成側端部２０ｂ、封止ガラス４を切断し、背面基板３の上面の一部を切除する（一点鎖線参照）。その後、図４（ｂ）に示すように、封止ガラス４の放電空間５側が、同じく０．５ｍｍ幅残るような部位に、約３．５ｍｍ幅のカッターＣを使用して前面基板２の外方電極形成両側部Ｘ３（Ｘ４）、封止ガラス４を切断し、背面基板３の上面の一部を切除する（一点鎖線参照）。

具体的には、図５（ａ）に示すように、廃棄予定のＰＤＰ１を、前面基板２を上にしてコンベア等の移載装置に載せ、切断線Ｃ１，Ｃ２に沿って移動させる。２連のカッターＣ、Ｃを通過するときに、前面基板２の非電極形成両側端部２０ａ，２０ｂ、封止ガラス４が切断され、背面基板３の上面の一部が切除される。２連のカッターＣ、Ｃを通過後、ＰＤＰ１を９０°回動させ、再び移載装置に載せ、図５（ｂ）に示すように、切断線Ｃ３，Ｃ４に沿って移動させ、２連のカッターＣ、Ｃを通過するときに、前面基板２の外方電極形成両側部Ｘ３、Ｘ４、封止ガラス４を切断し、背面基板３の上面の一部を切除する。

廃棄予定のＰＤＰ１の移動方式としては、中央に一つの２連のカッターＣ、Ｃを置き、ＰＤＰ１一方向から通過させ、９０°反転させて再び中央の２連カッターＣ、Ｃに向かって移送させるようにしても良いし、２つの２連カッターＣ、Ｃ２連カッターＣ、Ｃ間に反転装置を置き、一方向から直線的に流すようにしたライン構成であっても良い。

封止ガラス４は０．５ｍｍ幅残るようにして切除しているが、残す幅は０．５ｍｍから１．０ｍｍの範囲内であれば問題はなく、幅が１．０ｍｍを越すと両基板の分離が困難となり、０．５ｍｍより小さいと、封止ガラスの効果が発揮されず、クラックや欠けが発生する。

上述の切断工程を経ることにより、図６（ａ）で示す分離前のＰＤＰ１が得られる。前面基板２の排気管兼注入管１７に加圧ホースをつなぎ、加圧流体を注入すると、０．５ｍｍ幅の封止ガラスで接続されていた両基板２，３は、図６（ｂ）で示すように瞬時に分離される。加圧流体としては後の剥離工程を考慮すると、気体、特に圧縮空気が好ましい。使用圧も１．５から２気圧程度で十分である。また、後の剥離工程作業をし易いように、排気管兼注入管１７はカットされる。仮に、ＰＤＰ１が放電ガス注入後、注入口をガラス材で封止してしまうタイプのものであれば、注入のための注入口を形設する必要がある。

両基板２，３が分離されると、両対接面に形成される電極を含む表示素子構成物質２４及び２５を上に向けて図示しない研削盤の移動テーブル上にそれぞれ載置される。

研削盤の移動テーブル上に載置された前面基板２は、図７（ａ）に示すように、図示しない移動テーブルの移動により、例えば、周囲に冷却水用のスリットを複数有するダイヤホイールＧを使用して、対接面に付着している電極を含む表示素子構成物質２４の全てを研削して、前面基板２に不純物のない研磨面２ａを形成する。

一方、研削盤の移動テーブル上に載置された背面基板３は、図７（ｂ）に示すように、同様のダイヤホイールＧを使用して対接面に付着している電極を含む表示素子構成物質２５の全てを削り取るまで研削することで、背面基板３に不純物のない研磨面３ａを形成することができる。研削具としては、ダイヤモンドやＣＢＮ（立体晶窒化硼素）固定した電着ホイールを使用してもよいが、ダイヤホイールの方が表示素子構成物質を迅速且つ確実に基板から剥離することができる。

このように、対接面に付着している不純物が研削によって剥離された両基板２，３の純粋な部分のみが溶解されて再利用することができるだけでなく、研削によって形成されたスラッジ内に含まれる電極などの組成物として貴金属となる、Ａｇ，Ｓｎ及びＩｎも、電気分解によって回収することができる。

次に、本発明のプラズマディスプレイパネルの再利用システムに付き、図８の流れ工程図に基づき説明する

先ず、再利用予定のＰＤＰ１は回収パレットより取り出され、移載装置により第１切断部（ア）に搬送される。この第１切断部（ア）はＰＤＰ１を移送するための搬送装置としての搬送コンベア３０と２連のカッターＣで構成され、ＰＤＰ１がモータＭにより駆動されている２連カッターＣを通過することで、上方の基板の両側端部がシール部を一部残して同時切断される。

次に、ＰＤＰ１は反転部（イ）に移され、反転部（イ）のターンテーブル３２により９０°回転される。９０°回転されたＰＤＰ１は再び切断のため第２切断部（ウ）に移される。この第２切断部（ウ）も第１切断部（ア）と同様にＰＤＰ１を移送するための搬送コンベア３４と２連のカッターＣで構成され、ＰＤＰ１がモータＭにより駆動されている２連カッターＣを通過することで、上方の基板の外方電極形成両側部がシール部を一部残して同時切断される。

僅かに残されたシール部によって基板同士が連接しているＰＤＰ１は分離部（エ）に運ばれる。分離部（エ）ではポンプＰからの加圧空気が基板間の放電空間に注入され、両基板は分離される。分離された両基板は一枚ずつ次の剥離部（オ）の搬送コンベア３６に表示素子構成物質が上を向くようにして載置される。

剥離部（オ）には２列に並んだ複数個（本実施例では７個）の回転するダイヤホイールＧが横設され、基板がこのダイヤホイールＧを通過することにより、表示素子構成物質が剥離される。剥離時はダイヤホイールＧの周面から冷却水を常時散布するのが好ましい。剥離作業を終えた基板は搬送装置である搬送コンベア３６から搬出され、図示しない収納パレット等に一時的に保管される。

上記のような再利用システムによれば、切断には２連のカッターを使用することで同時切断が可能であり、分離作業も加圧流体を注入するだけでよく、かつ、両基板の両対接面に付着した電極を含む表示素子構成物質をダイヤホイールを複数横設するだけで確実に剥ぎ取ることができ、しかも高価な特殊工具を用いていないので、低コストで効率的な一連の作業が完遂できる。

以上、本発明の実施形態を図面により説明してきたが、具体的な構成はこれら実施例に限られるものではなく、例えば、カッターの使用順序は、実施例で説明したのとは逆に、始めに前面基板２の外方電極形成両側部Ｘ３、Ｘ４の方を切除し、後で前面基板２の非電極形成両側端部を切除するようにしても良い。また、前面基板２の外方電極形成両側部Ｘ３、Ｘ４の方を残すように、背面基板３を上に向けて切断することも可能である。

本発明で使用されるＰＤＰの外観形状を示す斜視図である。 ＰＤＰの１画素に対応する部分の基本的な構造を示す分解斜視図である。 ＰＤＰの切断部位を示す平面図である。 （ａ）は図３のＡ−Ａに沿った断面図、（ｂ）は図３のＢ−Ｂに沿った断面図であって、シール部が僅かに残るように切断した状態を示す説明図である。 （ａ）はカッターを使用して表示側ガラス基板の両側端と背面側ガラス基板の内面をシール部を一部残して共に切除する状態を示す工程図、（ｂ）は９０°回転させて表示側ガラス基板の両外方電極形成側と背面側ガラス基板の内面をシール部を一部残して共に切除する状態を示す工程図である。 両ガラス基板を分離する工程図であって、（ａ）は加圧流体を導入する分離前の状態図、（ｂ）は分離後の両ガラス基板の状態図である。 （ａ）はＰＤＰから分離された表示側ガラス基板内面側の表示素子構成物質を研削によって剥離する状態を示す作用説明図で、（ｂ）は同じく背面側ガラス基板内面側の電極を含む表示素子構成物質を研削によって剥離する状態を示す作用説明図である。 本発明のシステムに係る流れ工程図である （ａ）は従来のＰＤＰの斜視図であり、（ｂ）はその部分断面図を示したものである。

符号の説明

１ ＰＤＰ（プラズマディスプレイパネル）
２ 表示側ガラス基板（前面基板）
３ 背面側ガラス基板（背面基板）
２ａ，３ａ 研磨面
４ 封止ガラス（シール部）
６ バス金属膜
５ 放電空間
８ 透明導電膜
１０、１６ 誘電体層
１２ 保護層
１４ グリッド隔壁
１５ 蛍光体
１７ 排気管兼注入管
２０ａ，２０ｂ 非電極形成両側端部
２４，２５ 表示素子構成物質
３０，３４，３６ 搬送コンベア（搬送装置）
３２ ターンテーブル
Ｃ１〜Ｃ４ 切断線
Ｄ 画素セル
Ｅ アドレス電極
Ｃ カッター
Ｇ ダイヤホイール
Ｓ，Ｔ 表示電極
Ｓ２，Ｓ１ 剥離する厚みの範囲
Ｕ 単位発光領域
Ｘ１〜Ｘ４ 外方電極形成側部

Claims (5)

1. 表示側ガラス基板と背面側ガラス基板とが対向配置され、これら一対のガラス基板の対向領域の周縁をシール部により密封接合し、内部に放電空間を形成してなるプラズマディスプレイパネルを搬送装置により搬送させながら分離し再利用化を図るプラズマディスプレイパネルの再利用システムであって、搬送装置に投入されたプラズマディスプレイパネルは、前記ガラス基板のうち一方のガラス基板の対向する一対の側端部をシール部の放電空間側を僅かに残して切断する第１切断部、プラズマディスプレイパネルを９０°回動させる反転部、前記一方のガラス基板の対向する他方の一対の側端部をシール部の放電空間側を僅かに残して切断する第２切断部、切断された両ガラス基板の放電空間内に加圧流体を導入する分離部、分離した各ガラス基板に付着している電極を含む表示素子構成物質を剥離する剥離部を順次経た後、搬送装置より搬出されることを特徴とするプラズマディスプレイパネルの再利用システム。
2. 前記シール部の切り残された幅は０．５ｍｍから１．０ｍｍの範囲内である請求項１に記載のプラズマディスプレイパネルの再利用システム。
3. 前記加圧流体は放電ガス注入口から導入する請求項１または２に記載のプラズマディスプレイパネルの再利用システム。
4. 前記シール部の切断は、他方のガラス基板の外方電極形成側を残してシール部を切断する請求項１ないし３のいずれかに記載のプラズマディスプレイパネルの再利用システム。
5. 前記表示素子構成物質の剥離は両ガラス基板の内面研削をダイヤホイールで行う請求項１ないし４のいずれかに記載のプラズマディスプレイパネルの再利用システム。

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