(57)【要約】【課題】環境負荷が抑制されると共に容易に液晶材料を分解することができる液晶材料の分解方法及びそれに用いられる分解装置を提供する。【解決手段】液晶パネル解体基板１０ｂ上の液晶材料１を分解する方法であって、液晶パネル解体基板１０ｂ上の液晶材料１に酸化チタン３を接触させる光触媒接触工程と、その光触媒接触工程で液晶材料に接触させた酸化チタン３に対して光を照射して液晶材料１を分解する光分解工程と、を備える。【選択図】図１
2005227508.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上の液晶材料を分解する方法であって、
上記基板上の液晶材料に光触媒を接触させる光触媒接触工程と、
上記光触媒接触工程で液晶材料に接触させた光触媒に対して光を照射して該液晶材料を分解する光分解工程と、
を備えることを特徴とする液晶材料の分解方法。
【請求項２】
請求項１に記載された液晶材料の分解方法において、
上記光触媒は、酸化チタンであることを特徴とする液晶材料の分解方法。
【請求項３】
請求項１に記載された液晶材料の分解方法において、
上記液晶材料は、フッ素化合物を含んでおり、
上記光分解工程で発生したフッ化水素を水に溶解して中和処理する分解ガス処理工程をさらに備えることを特徴とする液晶材料の分解方法。
【請求項４】
基板上の液晶材料を分解する分解装置であって、
光触媒を付着させた基板を収容するための処理チャンバーと、
上記処理チャンバー内に設けられ光触媒に光を照射する光源と、
上記光触媒により分解されて発生した液晶材料の分解ガスを上記処理チャンバー外に排出する分解ガス排出部と、
を備えていることを特徴とする液晶材料の分解装置。
【請求項５】
請求項４に記載された液晶材料の分解装置において、
上記液晶材料は、フッ素化合物を含んでおり、
上記排出部から排出されたフッ化水素を水に溶解して中和処理する分解ガス処理部をさらに備えていることを特徴とする分解装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶パネルのリサイクルに関し、特に、液晶パネルに使用された液晶材料の分解方法及びそれに用いられる分解装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶パネルは、薄型で低消費電力であるという特徴を生かして、液晶テレビ、ノートパソコン、携帯電話等のディスプレイとして用いられている。例えば、テレビに関しては、従来のＣＲＴテレビから液晶テレビへの買い換えが、ノートパソコン及び携帯電話に関しては、旧モデルから新しい機能を備えた新モデルへの買い換えが近年盛んである。そして、これら液晶パネルの利用分野が拡大され、その使用台数が益々増えていくと共に、地球環境の保護が重要視されている今般、その使用期間を終えた廃液晶パネルの処理問題が重要視されつつある。さらに、液晶パネルはその部品構成がＣＲＴと全く異なっており、液晶パネル独自のリサイクル技術の確立が望まれている。
【０００３】
ここで、液晶パネルは、ＴＦＴ等のスイッチング素子が配設された素子基板と、その素子基板に対向するように設けられた対向基板と、それら両基板に挟持された液晶層とを備えたものである。
【０００４】
液晶層は、次の［化１］〜［化４］に示すような複数の環構造を有する有機化合物を多種ブレンドした液晶材料から構成されている。
【０００５】
【化１】
2005227508.tif 000003
【０００６】
【化２】
2005227508.tif 000004
【０００７】
【化３】
2005227508.tif 000005
【０００８】
【化４】
2005227508.tif 000006
【０００９】
これら液晶材料は、ベンゼン環及びシクロヘキサン環等からなる骨格部分と、アルキル基、シアノ基及びフルオロ基等からなる末端部分とから構成されている。
【００１０】
ところで、液晶材料は、１つの液晶パネルに使用される量が微量であるが、その紫外光に対する安定性や比抵抗値（単位長さ当たりの抵抗値）等の特性を向上させるために新規に合成された化学物質であることが多く、その有害性に関する情報が不十分になる恐れがある。そのため、廃液晶パネルを処理する際の環境負荷の軽減するために、液晶材料を無害な低分子化合物まで分解することが望まれている。例えば、ベンゼン環、シクロヘキサン環及びアルキル基等の炭化水素は、二酸化炭素や水に、シアノ基は、窒素にそれぞれ分解され、フルオロ基はフッ素イオンとして回収されるのが理想的である。
【００１１】
例えば、非特許文献１では、超臨界水を用いた液晶材料の分解処理方法が開示されている。
【００１２】
具体的には、液晶材料単体を超臨界反応器内に仕込んだ実験ではあるが、超臨界水又は超臨界過酸化水素中において、温度３００℃又は４００℃で、圧力１０ＭＰａ又は２０ＭＰａで、液晶材料を水、二酸化炭素まで分解できることが知られている。
【非特許文献１】液晶ディスプレイのリサイクル機械システム等の開発に関するフィージビリティスタディ報告書、平成１３年３月、財団法人  機械システム振興協会  委託先（社）電子情報技術産業協会、１５０〜１６０ページ
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
上述のような超臨界水を用いた液晶材料の分解処理方法を、実際の廃液晶パネルの液晶材料の分解に応用すれば、確かに液晶材料単体の分解は可能である。しかしながら、近年の液晶パネルの大型化により液晶パネルを構成する基板は益々大きくなっているので、高温高圧が必須である超臨界水による分解処理方法では、被処理基板を収容する処理チャンバーを大型で高気密にする必要があると共に、処理に使用する超臨界水も多量必要となる。また、それに伴って、使用した多量の超臨界水の廃水処理という新たな環境負荷が発生する恐れがある。さらに、高温高圧のため、多量のエネルギーも必要である。このように、超臨界水を用いた廃液晶パネルの液晶材料の分解処理においては、大型で高気密な処理チャンバーを必要とするという設備面の問題と、超臨界水を含めた処理水の量が多くなったり、多くのエネルギーが必要であったりという環境面の問題とが予想される。
【００１４】
そこで、被処理基板を収容する処理チャンバーの大きさを小さくするため、及び、処理に使用する超臨界水の量を少なくするために、被処理基板を小片に砕いた後に分解処理を行うという手法が考えられるが、組成の異なる処理基板が混同してしまうという問題が 発生する。具体的には、一般に、液晶パネルの基板を構成するガラス基板は、その液晶パネルの製品仕様によって微妙に組成が異なっていることが多いので、そのガラス基板が多数の小片に分かれてしまうと、各小片毎のトレーサビリティが保持できず、その組成が分からなくなる恐れがある。こうなると、リサイクルして再生したガラスは、組成の分からないガラス基板同士が融合された物となってしまい、リサイクルの質が低下してしまうことになる。
【００１５】
さらに、超臨界水を用いた液晶材料の分解処理では、超臨界水という媒体中に液晶材料が分散された状態で分解が進行するので、液晶材料の分解の完了を確認した後に外部に排出させないと、液晶材料が分解の不十分な中間体として外部に排出される可能性があるという問題もある。
【００１６】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、環境負荷が抑制されると共に容易に液晶材料を分解することができる液晶材料の分解方法及びそれに用いられる分解装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記の目的を達成するために、この発明では、液晶材料を光触媒を用いて分解するようにした。
【００１８】
具体的に、本発明の液晶材料の分解方法は、基板上の液晶材料を分解する方法であって、上記基板上の液晶材料に光触媒を接触させる光触媒接触工程と、上記光触媒接触工程で液晶材料に接触させた光触媒に対して光を照射して該液晶材料を分解する光分解工程と、を備えることを特徴とする。
【００１９】
上記の方法によれば、光触媒接触工程において、基板上の液晶材料に光触媒を接触させて、光分解工程において、その接触させた光触媒に対して光を照射することにより、液晶材料の酸化分解が進行することになる。そのため、大気圧雰囲気下で液晶材料を酸化分解することになるので、従来の超臨界水による分解方法のように、大型で高気密な処理チャンバーを必要とせず、また、廃水処理がほとんど不要になり、環境負荷が抑制されると共に容易に液晶材料を分解することができる。
【００２０】
また、基板状態のままで液晶材料が分解されるので、基板がばらばらにならずに、基板のトレーサビリティーが保持されやすくなる。そのため、基板毎の組成が明確になるので、基板のリサイクルの質を向上させることができる。
【００２１】
さらに、基板上の光触媒に対して光を照射することにより液晶材料が分解され、その分解された部分が順次、気体として排出されるので、従来の超臨界水による分解方法のように、液晶材料が分解の不十分な中間体として外部に排出されることが抑止される。
【００２２】
本発明の液晶材料の分解方法は、上記光触媒が、酸化チタンであってもよい。
【００２３】
上記の方法によれば、光触媒としてよく利用されている酸化チタンを用いるので、環境負荷が抑制されると共に容易に液晶材料を分解することができる。
【００２４】
本発明の液晶材料の分解方法は、上記液晶材料が、フッ素化合物を含んでおり、上記光分解工程で発生したフッ化水素を水に溶解して中和処理する分解ガス処理工程をさらに備えてもよい。
【００２５】
上記の方法によれば、液晶材料が、フッ素化合物を含んでいて、分解ガス処理工程において、光分解工程で発生する分解ガス中のフッ化水素を中和処理することができる。そのため、フッ素化合物を含有する有害な液晶材料を容易に無害化することができる。また、従来の超臨界水による分解方法のように、多量の水を必要とせず、発生したフッ化水素を溶解させるだけの水の量で液晶材料を無害化することができ、環境負荷が抑制される。
【００２６】
本発明の液晶材料の分解装置は、基板上の液晶材料を分解する分解装置であって、光触媒を付着させた基板を収容するための処理チャンバーと、上記処理チャンバー内に設けられ光触媒に光を照射する光源と、上記光触媒により分解されて発生した液晶材料の分解ガスを上記処理チャンバー外に排出する分解ガス排出部と、を備えていることを特徴とする。
【００２７】
上記の構成によれば、光触媒を付着させた基板を処理チャンバー内に収容して、その処理チャンバー内に設けられた光源から光触媒への光照射によって基板上の液晶材料が分解され、その分解ガスが分解ガス排出部によって処理チャンバー外に排出されることになる。
【００２８】
そのため、大気圧雰囲気下で液晶材料を酸化分解することになるので、従来の超臨界水による分解装置のように、大型で高気密な処理チャンバーを必要とせず、また、廃水処理がほとんど不要になり、環境負荷が抑制されると共に容易に液晶材料を分解することができる。
【００２９】
さらに、基板状態のままで処理チャンバー内に収容されて、基板状態のままで液晶材料が分解されるので、基板のトレーサビリティーが保持されやすくなり、基板毎の組成が明確になって、基板のリサイクルの質を向上することができる。
【００３０】
また、基板上の光触媒に対して光を照射することにより液晶材料が分解され、その分解された部分が順次、気体として排出されるので、従来の超臨界水による分解装置のように、液晶材料が分解の不十分な中間体として外部に排出されることが抑止され、環境負荷が抑制される。
【００３１】
本発明の液晶材料の分解装置は、上記液晶材料が、フッ素化合物を含んでおり、上記排出部から排出されたフッ化水素を水に溶解して中和処理する分解ガス処理部をさらに備えていてもよい。
【００３２】
上記の構成によれば、液晶材料が、フッ素化合物を含んでいて、分解ガス排出部によって処理チャンバー外に排出された分解ガス中のフッ化水素を、分解ガス処理部によって水に溶解して中和処理することができる。そのため、フッ素化合物を含有する有害な液晶材料を容易に無害化することができる。また、従来の超臨界水による分解方法のように、多量の水を必要とせず、発生したフッ化水素を溶解させるだけの水の量で液晶材料を無害化することができ、環境負荷が抑制される。
【発明の効果】
【００３３】
本発明は、基板上の液晶材料に光触媒を接触させて、その接触させた光触媒に対して光を照射することにより、基板上の液晶材料が容易に分解することができる。そのため、従来の超臨界水による分解装置のように、大型で高気密な処理チャンバーを必要とせず、また、廃水処理がほとんど不要になり、低エネルギーで処理することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、本発明の実施形態に係る液晶材料の分解方法及びそれに用いられる分解装置について、図面に基づいて詳細に説明する。
【００３５】
まず、液晶材料の分解に用いられる分解装置について説明する。
【００３６】
図２は、本実施形態の液晶材料分解装置５０の概略構成図である。
【００３７】
液晶材料分解装置５０は、処理チャンバー３０と、スクラバー２０と、を備えている。
【００３８】
処理チャンバー３０は、その内部に複数枚の処理基板１０ｃが収容されるように構成され、その天井部には処理基板１０ｃに対して紫外光を照射する複数の光源１３が、その側壁には空気導入口１１がそれぞれ設けられている。さらに、側壁の空気導入口１１に離間した位置に分解ガス排出部として排気ダクト１２が接続されている。
【００３９】
排気ダクト１２には、排気ファン（不図示）が接続され、処理基板１０ｃから発生した分解ガスが、排気ダクト１２から排出されるように構成されている。
【００４０】
光源１３は、水銀灯などの紫外線ランプであり、青色ＬＥＤであってもよい。
【００４１】
スクラバー２０は、分解ガス処理部として、処理チャンバー３０の排気ダクト１２に接続され、排気ダクト１２から供給される分解ガスに水を上側から噴霧して、分解ガス中の水溶性成分をその噴霧水に溶解させて、その水溶液を下側に排出するように構成されている。
【００４２】
次に、上述の液晶材料分解装置５０を用いる液晶材料の分解方法の一例を工程を追って、図１を用いて説明する。
【００４３】
ここで、リサイクル処理が行われる液晶パネル１０ａについて説明する。
【００４４】
液晶パネル１０ａは、ＴＦＴ等のスイッチング素子が配設された素子基板と、その素子基板に対向するように設けられた対向基板と、それら両基板に挟持され液晶材料からなる液晶層と、を有し、その素子基板と対向基板とは、その周囲部（額縁部）に介在するエポキシ樹脂等のシール材料を介して、互いに接着固定されたものである。
【００４５】
液晶材料は、上述の背景技術で示したような一般的な液晶化合物であればよいが、後で説明するようにフッ素元素を含有する化合物であれば、本発明の効果が有効に発揮できる。なお、フッ素元素を含有する液晶材料は、一般に比抵抗が高く、また、低粘性であるので、高速応用表示に向いており、アクティブマトリクス駆動型の液晶パネルによく使用されている。
【００４６】
＜準備工程（液晶パネル解体工程）＞
液晶パネル１０ａを加熱して、シール材料を軟化させ、図１（ｂ）に示すように素子基板と対向基板とを引き剥がすことにより、液晶パネル１０ａが解体された液晶パネル解体基板１０ｂを準備する。この液晶パネル解体基板１０ｂは、その周囲部には枠状のシール材料２が、シール材料２の内側には液晶材料１がそれぞれ残存している。
【００４７】
＜光触媒接触工程＞
液晶パネル解体基板１０ｂ（素子基板又は対向基板）の液晶材料側の面全体に、図１（ｃ）に示すように光触媒として酸化チタンを散布する。これにより、液晶パネル解体基板１０ｂ上の液晶材料１及びシール材料２と酸化チタン３とが接触して、液晶パネル解体基板１０ｃが形成される。
【００４８】
なお、ガラス基板５の表面には、素子、配線、電極等を構成する薄膜が多層積層されているが、その積層薄膜は不図示にしている。また、光触媒として例示した酸化チタンは、酸化亜鉛等の半導体であってもよい。
【００４９】
＜光分解工程＞
酸化チタン３が接触した液晶パネル解体基板１０ｃを、液晶材料分解装置５０の処理チャンバー３０内に収容した後、図１（ｄ）に示すように光源１３から液晶パネル解体基板１０ｃ上の酸化チタン３に対して紫外光を照射する。これにより、液晶パネル解体基板１０ｃ上の液晶材料１及びシール材料２が酸化分解され、図１（ｅ）に示すような液晶材料１及びシール材料２を含まない液晶パネル解体基板１０ｅが形成される。また、液晶材料１及びシール材料２の酸化分解に伴って、分解ガスも発生する。
【００５０】
＜分解ガス処理工程＞
光分解工程で処理チャンバー内で発生した分解ガスを排気ダクト１２を介してスクラバー２０に導入させる。そして、分解ガスのうち、液晶材料１及びシール材料２を構成する炭化水素及びシアノ基が分解して発生する窒素、二酸化炭素及び水蒸気等は気体のまま、外部に排出され、一方、液晶材料１に含まれるフルオロ基が分解されて発生するフッ素イオンはフッ化水素（ＨＦ）を形成した後、スクラバー２０中の噴霧水に溶解され、フッ化水素酸（フッ酸）になる。
【００５１】
続いて、フッ化水素酸を炭酸カルシウム（ＣａＣＯ3）等に接触させて中和処理を行い、フッ素イオンをフッ化カルシウム（ＣａＦ2）として回収する。なお、この回収したフッ化カルシウムは、素子基板及び対向基板を作製する際のエッチング、洗浄で使用するフッ酸の原料として利用することができる。
【００５２】
さらに、液晶パネル解体基板１０ｅの表面にサンドブラスト加工を行って、ガラス基板５上の素子、配線、電極等を除去する。これにより、ガラス基板５が板状の形態で回収される。一般に、液晶パネルを構成するガラス基板は、その製品仕様によって微妙に組成が異なっているので、リサイクル処理によって破損してガラス基板が多数の小片に分かれてしまうと、各小片毎のトレーサビリティが保持できず、その組成が分からなくなる恐れがある。本発明では、ガラス基板が板状の形態で回収されるので、ガラス基板毎の組成が明確になり、ガラス基板のリサイクルの質を向上することができる。
【００５３】
以上のような液晶材料の分解方法によれば、液晶材料を大気圧雰囲気下で分解できるため、従来の超臨界水による分解方法のように、高気密な処理チャンバーを必要としない。また、廃水処理が中和処理を除けば、ほとんど不要になり、環境負荷を抑制することができる。さらに、高気密な処理チャンバーが必要でないので、ガラス基板の大型化が進む液晶パネルの分野において、有用である。
【００５４】
また、ガラス基板状態のままで液晶材料が分解されるので、ガラス基板が破壊されずに、ガラス基板のトレーサビリティーが保持されやすくなる。そのため、ガラス基板毎の組成が明確になるので、ガラス基板のリサイクルの質を向上させることができる。
【００５５】
さらに、ガラス基板上の光触媒に対して光を照射することにより液晶材料が分解され、その分解された部分が順次、気体として排出されるので、従来の超臨界水による分解方法のように、液晶材料が分解の不十分な中間体として外部に排出されることが抑止され、環境負荷も抑制することができる。
【００５６】
また、液晶材料が、フッ素化合物を含んでいて、分解ガス処理工程において、光分解工程で発生する分解ガス中のフッ化水素を中和処理することができる。そのため、フッ素化合物を含有する有害な液晶材料を容易に無害化することができる。また、従来の超臨界水による分解方法のように、多量の水を必要とせず、発生したフッ化水素を溶解させるだけの水の量で液晶材料を無害化することができ、環境負荷が抑制される。
【００５７】
なお、本発明は、本実施形態に限定されるものではなく、他の構成のものであってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
以上説明したように、本発明は、環境負荷が抑制された液晶材料の分解方法であるので、液晶パネルのリサイクルについて有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の実施形態に係る液晶材料分解装置の概略構成図である。
【図２】本発明の実施形態に係る液晶材料の分解方法の工程を示す模式図である。
【符号の説明】
【００６０】
１      液晶材料
２      シール材料
３      酸化チタン
５      ガラス基板
１０ａ  液晶パネル
１０ｂ，１０ｃ，１０ｅ  液晶パネル解体基板
１１    空気導入口
１２    排気ダクト
１３    紫外線ランプ
２０    スクラバー
３０    処理チャンバー
５０    液晶材料分解装置
【図１】
2005227508.tif 000007
【図２】
2005227508.tif 000008