JP4374770B2

JP4374770B2 - 液晶パネルの再資源化処理方法

Info

Publication number: JP4374770B2
Application number: JP2000362216A
Authority: JP
Inventors: 正彦佐藤
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2000-11-29
Filing date: 2000-11-29
Publication date: 2009-12-02
Anticipated expiration: 2020-11-29
Also published as: JP2002159956A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は液晶パネルの再資源化処理方法に関し、特に液晶パネルを構成する基板と、基板に積層された膜中に含まれる金属の回収を行う液晶パネルの再資源化処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、廃棄物や地球環境問題が注目を集め、これまでの大量生産、大量消費、大量廃棄型の経済システムから資源循環型経済システムへの転換が社会的に重要な課題となってきている。
【０００３】
処理の優先順位を法制化した循環型社会形成推進基本法（平成12年6月2日公布）によれば、１.廃棄物の発生抑制（リデュース）、２.再利用（リユース）、３.再資源化（マテリアルリサイクル）、４.サーマルリサイクル、５.適性処分とされている。
【０００４】
さらに、大型の家電であるテレビ、冷蔵庫、洗濯機、エアコンは「家電リサイクル法」の本格施行に向けてリサイクル義務の生じる家電メーカー各社がその準備を整えつつあり、一部では実施されている。例えば、テレビにおいては、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）のガラスを切断して電子銃や蛍光体を除去した後、ガラスカレットとして元のＣＲＴ用ガラスに再生使用するリサイクル技術がすでに実用化されつつある。
【０００５】
一方，電子機器、情報機器などの廃棄物に含まれるテレビと同じ表示装置である液晶パネルは、まだ廃棄物の量が比較的少ないこともあって、処理施設で製品とともに破砕されて、シュレッダーダストなどとともに埋め立て処理されたり、焼却処理後、埋め立て処理されているのが現状である。
【０００６】
しかし、液晶パネルは省電力のみならず省スペースに貢献できる表示装置であり、近年、パソコンなど情報機器の急激な普及に伴い急激に生産量が増大してきている。そして、産業廃棄物などの埋め立てスペースも年々減少してきており、近い将来限界がきて廃棄できなくなる恐れが生じている。
【０００７】
資源循環型経済社会の構築のためにも、今後生産量が増え続けると予想される液晶パネルが使用済みとなった時に「循環資源」として回収・再利用されることが望ましいが、従来では、テレビなどの上記家電製品に比べてリサイクルの技術検討が遅れており、液晶パネルの適切なリサイクル方法が確立されていないのが実状である。したがって、今後廃液晶パネルの増加に備えたリサイクル技術の確立が早急に要求される。
【０００８】
液晶パネルのリサイクル関連技術としては、特開２０００−２４６１３では廃液晶パネルを４５０〜６５０℃に加熱し液晶パネルに設けられている有機物をガス化して除去した後、ガラスカレットをリサイクルする方法が開示されている。
【０００９】
また、特開２０００−５１８２９では液晶表示装置の廃棄物を固体熱媒体が流動している流動層内に投入し、リサイクル可能なガラスを回収する方法が開示されている。
【００１０】
さらに、特開２０００−８４５３１では廃液晶パネルをせん断破壊した後、約１２００℃の非鉄精錬炉に投入しガラスを非鉄精錬炉内での鉄の除去処理に利用する方法が開示されている。
【００１１】
また、特開２０００−１８９９３９では液晶ディスプレイを破砕し、高温加熱処理した後、溶剤処理しガラスカレットなどに再資源化する方法が開示されている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、これらの技術は廃液晶パネル全体をまず高温処理することを特徴としており、このため処理には膨大なエネルギーと大掛かりな設備が必要となり、今後生産量が増え続けると予想される液晶パネルが使用済みとなった時にトータル的に環境負荷が増大することが懸念される。
【００１３】
また、多くの技術において主眼は液晶パネルを構成するガラスのリサイクルに向けられており、液晶パネルを構成しているその他の金属の回収は行われていない。
【００１４】
基板に積層された膜中に含まれる金属を回収する例としては上記特開２０００−２４６１３において基板表面をサンドペーパーで研磨する方法が開示されているが、サンドペーパーは目詰まりし易いという問題点がある。
【００１５】
また、液晶パネルに含まれる金属としては、例えばモリブデン、タンタル、チタン、アルミニュウムそして透明電極のIＴＯ（Indium Tin Oxide）中のインジュウムなどがあるが、インジュウム以外は液晶パネル中の含有量が約１５０ｐｐｍ未満であり、自然鉱石中の含有量よりも大幅に低濃度であるため、経済的にリサイクルは困難である。一方、インジュウムは天然にインジュウムを主原料とする鉱石が存在せず、主に亜鉛などの鉱石に５〜３０ｐｐｍ程度含まれているにすぎず希少な金属であるが、液晶パネル中にはおよそ１５０〜７００ｐｐｍ程度含まれており、これを回収し再生することは資源有効活用上価値があり、また、経済的にも有利と考えられる。
【００１６】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、大掛かりな設備を必要とせず、液晶パネルに含まれる金属を回収すると同時にガラス素材を回収する液晶パネルの再資源化処理方法を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、使用済み液晶パネルから資源を回収する液晶パネルの再資源化処理方法において、前記液晶パネルの貼り合わせに使用されているシール材部分のみを基板表面から局部的に加熱し、接着力を劣化させ、前記液晶パネルを構成する２枚の基板を分離し、前記基板表面を、銅を主成分とする材料からなる金属製ブラシで掻き取り、前記基板表面に積層された膜中に含まれる金属を回収すると同時に前記基板をガラス素材として回収することを特徴とする液晶パネルの再資源化処理方法が提供される。
【００１８】
基板表面からシール材部分を加熱して接着力を劣化させることで、２枚の基板を容易に分離することができる。また、基板表面に積層されている膜中に含まれる金属を、例えば銅を主成分とする材料からなる金属製ブラシなどを使用して掻き取って切削物を回収するので、基板と基板表面に積層された膜の分離を容易にし、さらに、基板表面に積層された膜に含まれる金属を再資源化することができる。同時に基板もガラスカレットとして基板材料に再資源化する。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明の実施の形態に係る液晶パネルの再資源化処理方法の概略図である。図１（ａ）は液晶パネルのシール材部分を加熱する工程、図１（ｂ）はカラーフィルター基板とＴＦＴ基板を分離する工程、図１（ｃ）は基板表面に積層された膜を金属製ブラシにより掻き取る工程を示している。
【００２０】
図１（ａ）では、液晶パネル１０の貼り合わせに使用されているシール材１２をカラーフィルター基板１１またはＴＦＴ基板１３の表面からガスバーナー１５で局部的に加熱し、接着力を劣化させる。
【００２１】
図１（ｂ）では、液晶パネル１０を構成するカラーフィルター基板１１およびＴＦＴ基板１３を分離する。
図１（ｃ）では、カラーフィルター基板１１およびＴＦＴ基板１３の内表面を金属製ブラシ２０ａを表面に押し当て回転して掻き取り、基板表面に積層された膜１４ａおよび１４ｂと同時にＩＴＯを回収するとともに、基板表面に積層された膜１４ａおよび１４ｂを剥離したカラーフィルター基板１１およびＴＦＴ基板１３を得る。
【００２２】
図２は液晶パネルの概略の断面図であり、図３は液晶パネルの概略の平面図を示した図である。
内面にブラックマスク、カラーフィルター、透明導電膜、液晶配向膜などが形成されたカラーフィルター基板１１は、エポキシ接着剤などからなるシール材１２により内面にＴＦＴ（Thin Film Transistor）、信号線、透明電極、液晶配向膜が形成されたＴＦＴ基板１３と貼り合わせられている。そして、貼り合わせたカラーフィルター基板１１およびＴＦＴ基板１３間に液晶が充填され液晶パネル１０が構成されている。シール材１２は液晶パネル１０の大きさによって変化はあるものの通常１〜４ｍｍ程度の幅となっている。
【００２３】
次に基板の分離について述べる。シール材１２をカラーフィルター基板１１またはＴＦＴ基板１３の表面から炎の先端を絞り数ｍｍ程度にしたガスバーナー１５でシール材１２の部分だけを加熱し、カラーフィルター基板１１とＴＦＴ基板１３を分離する。この作業はパネルが熱いうちに行ってもよいが、安全上、冷めてから行ってもよい。
【００２４】
次に、基板表面に積層された膜を剥離する方法について述べる。図４は基板表面に積層された膜を剥離する方法を表す図である。
分離されたカラーフィルター基板１１またはＴＦＴ基板１３の内表面を、円形の支持具２１ａと、支持具２１ａにより固定された金属ワイヤー２２ａとからなる金属製ブラシ２０ａを基板表面に押し当て、回転して掻き取り、基板表面に積層された膜１４ａおよび１４ｂと同時にＩＴＯを回収しインジュウムとして再資源化する。さらに、基板表面に積層された膜１４ａおよび１４ｂが剥離されたカラーフィルター基板１１およびＴＦＴ基板１３を得る。
【００２５】
最後に、表面に積層された全ての膜１４ａおよび１４ｂを取り去った基板を回収し再びガラスの原料とする。
次に、基板表面に積層された膜１４ａおよび１４ｂを剥離する他の方法について述べる。図５は基板表面に積層された膜１４ａおよび１４ｂを剥離する他の方法を表す図である。ロール形の金属製ブラシ２０ｂは、支持具２１ｂと、支持具２１ｂの側面に配置された金属ワイヤー２２ｂとからなる。金属製ブラシ２０ｂを基板表面に押し当て、回転して掻き取り、基板表面に積層された膜１４ａおよび１４ｂと同時にＩＴＯを回収し、インジュウムとして再資源化する。さらに、基板表面に積層された膜１４ａおよび１４ｂが剥離されたカラーフィルター基板１１およびＴＦＴ基板１３を得る。
【００２６】
このように、金属製ブラシをロール形とすることで、基板表面に積層された膜の取れていない部分が生じた場合、剥離が完全に完了していない場合などに、局所的に処理を行う場合には向かないが、膜の剥離を連続的に効率良く行うことができる。
【００２７】
本発明における金属ワイヤー２２ａ、２２ｂとしては鉄、銅、アルミニュウム、ステンレスなどの素材を使うことが可能であるが、検討の結果、銅を用いるのが最適であった。鉄やステンレスは硬度が高いため、場合によっては基板の表面まで削り取り、切削屑が増えてしまう。一方、アルミニュウムでは素材が軟らか過ぎて処理に時間がかかり、金属ワイヤーの先が寝てしまい、掻き取りの効率が低下しやすく頻繁に交換する必要がでてくる。これらに対し、銅のブラシでは適度な硬度のため能力、寿命ともに優れていることが見出された。
【００２８】
次に、本発明の実施の形態を、ノート型のパソコンに使用されている対角１２．４ｃｍのＴＦＴ方式液晶パネルの処理に適用した場合を例にして説明する。
まず、取り出された液晶パネルの偏光板や駆動用ＩＣが搭載されている回路基板などをカッターなどを用いて取り除く。
【００２９】
次に、ブタンガスを用いた携帯式ハンドバーナーを使い、カラーフィルター基板１１の表面にガスバーナー１５の炎の先端が当るように距離を調節し、シール材１２のライン上を１０ｍｍ/ｓの速度で移動させ加熱する。この速度は５〜３０ｍｍ/ｓの範囲であれば問題なく、パネルの大きさとシール材１２の幅によって任意に調節する。そして、加熱するポイントが一周し、加熱初めのポイントに戻ったら加熱を止め、カッターの刃をカラーフィルター基板１１およびＴＦＴ基板１３間に刺し入れ、カラーフィルター基板１１およびＴＦＴ基板１３を分離する。本実施例ではパネルが熱いうちにこの作業を行った。
【００３０】
次に図４で示す構造で支持体の直径が５０ｍｍで銅材の金属ワイヤー２２ａの毛先が１０ｍｍの金属製ブラシ２０ａを電動式のモーターに取り付け８００ｒ/minで回転させ、作業台上に分離したカラーフィルター基板１１を置き、その内表面を１５ｍｍ/ｓの速度で移動させながら全面の膜が剥離するまで処理を行う。この時の金属製ブラシ２０ａの押し付け圧力は、手動で金属製ブラシ２０ａの回転数が極端に低下することのないよう調整しながら行う。
【００３１】
また、剥離された膜が粉状で飛散するのを防ぐため２０ｍｌの水を適宜表面に滴下しながら行う。滴下する水には無機物からなる研磨剤を含めることで、基板表面に積層された膜１４ａおよび１４ｂをより効率的に剥離することができる。
【００３２】
次に、ＴＦＴ基板１３を同様の条件で処理する。
金属製ブラシ２０ａおよび２０ｂに付着した切削物は少量の水で洗い落とし所定の容器に保存し、所定量溜まった後非鉄メーカーにてインジュウムの回収に供する。
【００３３】
一方、基板についてはガラスメーカーにてカレット化され再度ガラスの原料として使用される。
なお、上記液晶パネルの構造は現在主流となりつつあるＴＦＴ方式の液晶パネルの例であるが、本発明はこの構造に限定されるものではなく従来のＳＴＮ（Super Twisted Nematic）方式、ＴＮ（Twisted Nematic）方式などの液晶パネルにも適用可能である。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明では、基板表面からシール材部分を加熱して、接着力を劣化させ、２枚の基板を分離し、基板表面に積層された膜中の金属を回収し、同時に基板も基板材料に再資源化するようにしたので、大掛かりな設備を必要とせず、かつ低エネルギーで液晶パネルの再資源化が可能となる。
【００３５】
特に、将来的に産出量が減少していく可能性のある希少な金属であるインジュウムを効率的に回収でき、再資源化ができる。
そして、埋め立てが中心であった使用済み液晶パネルを再資源化することにより、天然資源の枯渇問題ならびに埋め立て処分場不足問題が解消できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る液晶パネルの再資源化処理方法の概略の説明図である。
【図２】液晶パネルの概略の断面図である。
【図３】液晶パネルの概略の平面図である。
【図４】基板表面に積層された膜を剥離する方法の概略を示した図である。
【図５】基板表面に積層された膜を剥離する他の方法の概略を示した図である。
【符号の説明】
１０……液晶パネル、１１……カラーフィルター基板、１２……シール材、１３……ＴＦＴ基板、１４……膜、１５……ガスバーナー、２０ａ、２０ｂ……金属製ブラシ、２１ａ、２１ｂ……支持具、２２ａ、２２ｂ……金属ワイヤー

Claims

使用済み液晶パネルから資源を回収する液晶パネルの再資源化処理方法において、
前記液晶パネルの貼り合わせに使用されているシール材部分のみを基板表面から局部的に加熱し、接着力を劣化させ、
前記液晶パネルを構成する２枚の基板を分離し、
前記基板表面を、銅を主成分とする材料からなる金属製ブラシで掻き取り、前記基板表面に積層された膜中に含まれる金属を回収すると同時に前記基板をガラス素材として回収することを特徴とする液晶パネルの再資源化処理方法。
前記シール材部分のみを前記基板表面から局部的に加熱するためにガスバーナーを使用することを特徴とする請求項１記載の液晶パネルの再資源化処理方法。
前記金属製ブラシが円盤状またはロールの側面に配置されたことを特徴とする請求項１記載の液晶パネルの再資源化処理方法。
前記金属製ブラシで剥離した金属を含む切削物から主にインジュウムを資源として回収することを特徴とする請求項１記載の液晶パネルの再資源化処理方法。
前記基板表面の前記膜が除去された前記基板をガラスカレットとして基板材料に再資源化することを特徴とする請求項１記載の液晶パネルの再資源化処理方法。
前記基板表面を前記金属製ブラシで掻き取る時に水を滴下しながら行うことを特徴とする請求項１記載の液晶パネルの再資源化処理方法。
滴下する前記水には無機質からなる研磨剤を含めたことを特徴とする請求項６記載の液晶パネルの再資源化処理方法。