JP2000103614A

JP2000103614A - プラズマディスプレイ用ＭｇＯ材料及びその製造方法ならびにプラズマディスプレイ

Info

Publication number: JP2000103614A
Application number: JP27342398A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Kakita; 進一柿田; Akira Obara; 明小原; Akira Iwata; 昭岩田
Original assignee: Daiichi Kigenso Kagaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Daiichi Kigenso Kagaku Kogyo Co Ltd
Priority date: 1998-09-28
Filing date: 1998-09-28
Publication date: 2000-04-11

Abstract

(57)【要約】【課題】特に、水和が抑制ないしは防止されたＭｇＯ材
料を提供する。【解決手段】１．プラズマディスプレイの誘電体及び／
又は蛍光体の保護層に用いるＭｇＯ材料であって、
（１）ＭｇＯ純度９９．６重量％以上、（２）ＣａＯ含
有量３０００ｐｐｍ以下、ＳｉＯ₂含有量２０００ｐｐ
ｍ以下であって、かつ、ＣａＯ／ＳｉＯ₂重量比
４以下、（３）平均結晶粒径５００μｍ以上及び（４）
密度３．４５ｇ／ｃｍ³以上であることを特徴とするプ
ラズマディスプレイ用ＭｇＯ材料、その製造方法及びそ
のＭｇＯ材料を原料として形成されたプラズマディスプ
レイ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマディスプ
レイ（モノクロプラズマディスプレイ及びカラープラズ
マディスプレイの双方を含む）の誘電体及び／又は蛍光
体の保護層に用いられるプラズマディスプレイ用ＭｇＯ
材料及びその製造方法ならびにプラズマディスプレイに
関する。

【０００２】

【従来技術】近年、輝度、発光効率等の性能に優れ、し
かもテレビ表示のための表示品質も十分なプラズマディ
スプレイ（ＰＤＰ）が市販され、待望の壁掛け型テレビ
の実現化にも期待が高まりつつある。

【０００３】従来から使用されている電子銃励起による
ブラウン管タイプのディスプレー（ＣＲＴ）ではブラウ
ン管容積、表示画面の制約、輝度等に種々の問題を残し
ており、これらの問題を解消する新たな方式又は構造の
ディスプレーが検討され、近年になってようやくＰＤＰ
が注目されるに至った。

【０００４】この従来のＣＲＴでは電子銃から放出され
た電子線が直接蛍光体を励起発光させているのに対し、
ＰＤＰでは個々のセル内に存在する蛍光体を放電（紫外
線）励起して発光させる。

【０００５】ＰＤＰは、そのカラー表示方式として対向
電極構造（対向型）と面放電構造（面放電型）に大別さ
れる。対向電極構造は、少なくとも一方のガラス基板上
の電極近傍に蛍光体を塗布し、放電による紫外線照射に
より励起蛍光される。この場合、交流電圧の印加により
蛍光体がスパッタリング（イオン衝撃）を受け、これが
蛍光体の寿命に大きな影響を与えることが知られてい
る。そこで、蛍光体をスパッタリングから守るため、こ
のスパッタリングに強いカソード材としてＭｇＯ保護層
が蛍光体上に形成されている。一方、面放電構造では、
イオン衝撃を受けない裏面ガラス基板上に予めＭｇＯ保
護層を被覆した蛍光体を塗布し、放電に伴う紫外線照射
によって励起発光させる。

【０００６】このように、ＰＤＰ（特にＡＣ型）におい
ては、ＭｇＯ保護層はきわめて重要な役割を果たしてい
る。ところが、現状ではこのＭｇＯ保護層を形成するた
めのＭｇＯ材料（原料）の特性に関する研究はほとんど
なされていない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ＰＤＰの保護層の形成
方法としては、一般には電子ビーム蒸着法が採用されて
いる。具体的には、高真空状態に維持されたチャンバー
において、ＭｇＯ原料に電子ビームが照射されて揮発し
たＭｇＯをガラス基板上に予め形成された誘電体上又は
蛍光体上に析出させ、成膜することにより保護層が形成
される。

【０００８】しかしながら、従来のＭｇＯ原料では、Ｍ
ｇＯ自体（特に表面部分）が水和しやすいという問題が
ある。すなわち、表面部分が水和したＭｇＯ原料を電子
ビーム蒸着の原料ソースとして用いれば、目的真空度に
到達するまでに長時間を要し、生産性に悪影響を及ぼし
かねない。これに対し、予めＭｇＯ原料から水分を除去
することも考えられるが、いったん水和してＭｇ（Ｏ
Ｈ）₂が生成されると５００℃以上という高温で加熱し
なければ水分を完全に除去することができない。このた
め、特にＰＤＰ保護層に用いるＭｇＯ原料においては、
保管状態を厳密に管理しなければならず、また保管期間
の制約もある。

【０００９】他方では、このような原料ソースを用いて
形成されたＭｇＯ保護層の品質自体にも何らかの支障を
もたらすことがある。

【００１０】このように、ＭｇＯ保護層の形成におい
て、ＭｇＯの水和はＰＤＰの生産性の低下、製造コスト
の上昇、あるいはＰＤＰの品質低下等を招く原因となっ
ており、これを解消することがＰＤＰの製造において急
務とされている。

【００１１】従って、本発明は、かかる従来技術の実情
に鑑みてなされたものであり、特に、水和が抑制ないし
は防止されたＭｇＯ材料を提供することを主な目的とす
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明者は、従来技術の
問題点に鑑みて鋭意研究を重ねた結果、特定の組成及び
構造を有するＭｇＯ材料が上記目的を達成できることを
見出し、ついに本発明を完成するに至った。

【００１３】すなわち、本発明は、下記のプラズマディ
スプレイ用ＭｇＯ材料及びその製造方法ならびにプラズ
マディスプレイに係るものである。

【００１４】１．プラズマディスプレイの誘電体及び／
又は蛍光体のＭｇＯ保護層に用いるＭｇＯ材料であっ
て、（１）ＭｇＯ純度９９．６重量％以上、（２）Ｃａ
Ｏ含有量３０００ｐｐｍ以下、ＳｉＯ₂含有量２０００
ｐｐｍ以下であって、かつ、ＣａＯ／ＳｉＯ₂重
量比４以下、（３）平均結晶粒径５００μｍ以上及び
（４）密度３．４５ｇ／ｃｍ³以上であることを特徴と
するプラズマディスプレイ用ＭｇＯ材料。

【００１５】２．上記第１項に記載のプラズマディスプ
レイ用ＭｇＯ材料の製造方法であって、ＭｇＯ純度９５
重量％以上であるＭｇＯ原料を電融することを特徴とす
る製造方法。

【００１６】３．プラズマディスプレイの誘電体及び蛍
光体の少なくとも一方における保護層が上記第１項に記
載のプラズマディスプレイ用ＭｇＯ材料を原料として形
成されたプラズマディスプレイ。

【００１７】なお、本発明において「ｐｐｍ」は、重量
割合（重量ｐｐｍ）を示す。

【００１８】

【発明の実施の形態】まず、本発明のＭｇＯ材料は、プ
ラズマディスプレイの誘電体及び／又は蛍光体のＭｇＯ
保護層に用いる原料（原料ソース）である。

【００１９】本発明のＭｇＯ材料のＭｇＯ純度は通常９
９．６重量％以上、好ましくは９９．７重量％以上とす
れば良い。ＭｇＯ純度が９９．６重量％未満である場合
は耐水和性が低下したり、あるいは保護膜の光学特性が
低下するおそれがある。

【００２０】ＭｇＯ材料中のＣａＯ含有量は通常３００
０ｐｐｍ以下（好ましくは２０００ｐｐｍ以下）、Ｓｉ
Ｏ₂含有量は通常２０００ｐｐｍ以下（好ましくは１５
００ｐｐｍ以下）である。ＣａＯ含有量が３０００ｐｐ
ｍを超える場合には、ＭｇＯ材料の耐水和性が低下す
る。ＳｉＯ₂含有量が２０００ｐｐｍを超える場合に
は、ＰＤＰ保護層を形成する際にＳｉ⁴⁺イオンがＭｇ²⁺
イオンと置換したときに陽イオン欠損を生じ、ＭｇＯ保
護層の光吸収端が長波長側にシフト（励起光である紫外
線を蛍光体のＭｇＯ保護層が吸収）し、蛍光体の発光輝
度を低下させるおそれがある。

【００２１】さらに、本発明では、ＣａＯ／ＳｉＯ₂重
量比が通常４以下、好ましくは３．５以下とする。Ｃａ
Ｏ／ＳｉＯ₂重量比が４を超える場合には、ＭｇＯ材料
の耐水和性が低下する。

【００２２】また、ＭｇＯ材料における平均結晶粒径は
通常５００μｍ以上、好ましくは１０００μｍ以上とす
る。ＭｇＯ材料における密度は通常３．４５ｇ／ｃｍ³
以上、好ましくは３．４８ｇ／ｃｍ³以上とする。平均
結晶粒径が５００μｍ未満の場合及び密度が３．４５ｇ
／ｃｍ³未満の場合には、大気中の水分との接触面積が
全体として大きくなり、耐水和性を低下させることがあ
る。平均結晶粒径は、例えばＳｉＯ₂含有量を制御した
り、あるいは電融後における冷却速度の調整（例えば、
熱容量の大きな大型電融炉にて溶融）等により適宜調節
できる。また、上記密度は、原料を溶融する程度、電融
品の選別等により適宜調節することができる。

【００２３】なお、平均結晶粒径の上限は特に限定され
ず、従ってＭｇＯ単結晶も用いることができる。一方、
密度の上限についても特に制限されず、理論密度（３．
５８ｇ／ｃｍ³）まで高めることができる。

【００２４】本発明のＭｇＯ材料では、Ｆｅ、Ｃｒ、
Ｖ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｚｒ及びＬａの含有量合計が酸化物と
して（すなわち、Ｆｅ₂Ｏ₃、ＣｒＯ₂、Ｖ₂Ｏ₅、Ｃｕ
Ｏ、ＮｉＯ、ＺｒＯ₂及びＬａ₂Ｏ₃として）通常１００
０ｐｐｍ以下、特に７００ｐｐｍ以下とすることが好ま
しい。これらの元素（以下「遷移金属元素」という）の
含有量合計を上記範囲に制御することによって、特に、
このＭｇＯ材料を用いて形成されたＭｇＯ保護層が紫外
〜可視域にわたって安定した透明性をより効果的に発現
することができる。遷移金属元素の総量を上記範囲に制
御するためには、例えばＭｇＯ原料（組成）を選択した
り、あるいはＭｇＯ原料の粉砕時等に脱鉄処理を施すこ
とによって実施することができる。脱鉄処理は、例えば
酸洗浄、磁力選鉱機による処理等によって実施すること
ができる。

【００２５】本発明ＭｇＯ材料の製造方法は、基本的に
は上記範囲内のものが得られる限りは特に限定されない
が、特にＭｇＯ純度９５重量％以上であるＭｇＯ原料を
電融することにより製造することが好ましい。かかる電
融法によれば、上記所定の平均結晶粒径及び密度の範囲
内に制御しやすく、しかもＭｇＯ純度９５重量％程度の
ＭｇＯ原料を用いることができるという点で焼結法に比
べて有利である。

【００２６】ＭｇＯ原料のＭｇＯ純度は通常９５重量％
以上、特に９８重量％以上であることが好ましい。電融
法を採用する本発明方法では、電融（溶融）によって、
不純物が蒸発したり、あるいは不純物が電融ＭｇＯの周
辺部に移動して偏在することから実質的に電融ＭｇＯの
みを比較的容易に選別できるので、原料ＭｇＯよりも純
度の高いＭｇＯを得ることが可能となる。そして、選別
された電融ＭｇＯをさらに電融及び選別という一連の工
程を繰り返すことにより、より高純度化を図ることがで
き、このような態様も本発明の製造方法に包含される。
従って、原料ＭｇＯとしてＭｇＯ純度が比較的低いもの
を用いる場合には、所定のＭｇＯ純度ならびに所定のＣ
ａＯ含有量、ＳｉＯ₂含有量及びＣａＯ／ＳｉＯ₂重量比
となるまで上記工程を繰り返し実施することが好まし
い。

【００２７】本発明の製造方法においてＣａＯ含有量、
ＳｉＯ₂含有量及びＣａＯ／ＳｉＯ₂重量比は、例えば上
記工程を繰り返すことにより制御できるほか、ＣａＯ、
ＳｉＯ₂等を積極的に添加することによって制御するこ
とができる。これらＣａＯ、ＳｉＯ₂等は市販品をその
まま用いることができる。

【００２８】本発明の製造方法における電融の操作条
件、電融装置等は公知の電融方法で採用されている条
件、装置等をそのまま採用することができる。例えば、
所定のＭｇＯ原料をアーク炉に充填し、炭素電極にてア
ーク電流を通電することにより溶融し、溶融が完了した
後に冷却（徐冷）を行い、得られた塊状物から電融Ｍｇ
Ｏを選別して取り出せば良い。

【００２９】本発明のＰＤＰは、プラズマディスプレイ
の誘電体及び蛍光体の少なくとも一方におけるＭｇＯ保
護層が本発明プラズマディスプレイ用ＭｇＯ材料を原料
（原料ソース）として形成されたものである。ＭｇＯ保
護層の形成方法は、公知の薄膜形成技術をそのまま適用
することができ、例えば誘電体又は蛍光体層を形成した
後、電子ビーム蒸着法等の方法を用いてＭｇＯ薄膜を作
製することができる。

【００３０】ＭｇＯ保護層の厚さは、ＰＤＰの形式・方
式、保護層の形成対象（誘電体、蛍光体等）最終製品の
用途等に応じて適宜設定すれば良い。

【００３１】本発明のＭｇＯ保護層を適用できるＰＤＰ
の形式・方式は特に制限されず、ＭｇＯ保護層を必要と
するものであれば面放電型、対向型等のいずれにも適用
することができる。また、ＰＤＰにおける誘電体・蛍光
体の種類（材質）、形状等も特に制限なく、いずれのも
のにも適用することができる。

【００３２】本発明のＰＤＰは、上記ＭｇＯ保護層の形
成以外の点については公知のＰＤＰの製造工程（フロン
ト基板製造工程、リア基板製造工程、全体組立工程）に
従って製造すれば良い。

【００３３】

【発明の効果】本発明のＭｇＯ材料は、耐水和性が改善
されており、大気中においてもきわめて安定しているこ
とから、ＭｇＯ保護層の形成に非常に有利となり、ＰＤ
Ｐの生産性向上に大幅に寄与することができる。

【００３４】また、本発明のＭｇＯ材料は、ＣａＯ等の
不純物含有量が制御されていることから、紫外〜可視域
にわたり優れた透明性を発揮できる結果、ＰＤＰの蛍光
体等の保護層として用いた場合には蛍光体の発光輝度を
十分確保することができる。その結果として、従来のＰ
ＤＰに比して優れた性能をもつＰＤＰを得ることが可能
となる。

【００３５】このように、本発明によれば、耐水和性の
改善により、ＰＤＰの生産性及び保護層の特性向上（ひ
いてはＰＤＰの性能向上）を同時に達成することがで
き、ＰＤＰの工業的生産に大きく貢献することができ
る。

【００３６】

【実施例】以下、実施例及び比較例を示し、本発明の特
徴とするところをよりいっそう明確にする。

【００３７】実施例１〜１０表１に示す特性をもつようなＭｇＯ材料をそれぞれ製造
した。

【００３８】まず、ＭｇＯ原料としてＭｇＯ純度９８．
３〜９９．９重量％の焼結ＭｇＯ又はこれにＣａＯ又は
ＳｉＯ₂を添加したものをアーク炉中に充填した。この
場合、いずれの実施例においても、通電中に少量ずつ原
料を投入し、合計で４０００ｋｇをアーク炉に充填し
た。その後、炭素電極にてアーク電流を５時間通電し、
溶融した。溶融後にＭｇＯを約１週間かけて徐冷した。
冷却して得られた塊状物のおいて、炭素電極直下付近の
溶融状態が良好でかつ結晶の発達した部分を選別し、こ
れを電融ＭｇＯとして採取した。

【００３９】採取した電融ＭｇＯは適正な粒度に破砕
し、密度、平均結晶粒径及び遷移金属元素の含有量合計
を測定した。その結果を表１に示す。なお、各物性は次
のようにしてそれぞれ測定した。

【００４０】（１）密度電融ＭｇＯの密度はアルキメデス法により測定した。

【００４１】（２）ＣａＯ及びＳｉＯ₂の含有量ＩＣＰ（高周波誘導結合プラズマ）発光分光分析により
測定した。

【００４２】（３）平均結晶粒径電融ＭｇＯを研磨した後、反射顕微鏡にて統計的な観察
により測定した（すなわち、任意に選んだ１００個の結
晶をサンプリングし、それらの算術平均を平均結晶粒径
とした）。

【００４３】（４）遷移金属元素の含有量合計遷移金属元素の含有量合計については、ＩＣＰ発光分光
分析法により各遷移金属元素の含有量を測定し、それら
の合計を求めた。

【００４４】

【表１】

【００４５】なお、表１中、実施例１０は単結晶ＭｇＯ
であるので、平均結晶粒径の表示はしない。

【００４６】比較例１〜２０実施例１と同様の方法により、表２に示す特性をもつＭ
ｇＯ材料を製造し、実施例１と同様に密度、ＣａＯ及び
ＳｉＯ₂の含有量、平均結晶粒径ならびに遷移金属元素
の含有量合計を測定した。その結果を表２に示す。

【００４７】

【表２】

【００４８】なお、表２中、比較例１０は単結晶ＭｇＯ
であるので、平均結晶粒径の表示はしない。また、比較
例７〜９は微粉末原料を用いて焼成した焼結ＭｇＯであ
る。

【００４９】試験例１実施例１〜１０及び比較例１〜２０で製造された各試料
について、耐水和性試験を行った。

【００５０】試験方法としては、まず各試料を粒径０．
１〜３ｍｍの範囲に調整し、これを温度３５℃・相対湿
度８０％の恒温・恒湿室に入れ、７２時間放置後に取り
出した。次いで、各試料を分子ターボポンプを有する真
空チャンバーに入れ、真空度が５×１０^-6Ｔｏｒｒ（目
的真空度）になるまでの到達時間を測定した。この場
合、到達時間が短いものほど耐水和性に優れている。こ
れらの結果（真空到達時間）を表１及び表２に示す。

【００５１】以上の結果からも明らかなように、実施例
のＭｇＯ材料は恒温・恒湿室中での水和が抑制ないしは
防止されたたため、真空チャンバー内で真空引きしたと
きの目的真空度に到達するまでに要する時間が比較例の
ものに比して非常に短くなっていることがわかる。これ
らのことから、本発明ＭｇＯ材料がＰＤＰ用の保護層と
して非常に有用であることが明らかである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 4G076 AA02 BA37 BA50 BB05 CA26 CA27 CA36 DA03 DA30 5C027 AA05 AA10 5C040 GE07 KA04 KB19 MA22 MA26

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】プラズマディスプレイの誘電体及び／又は
蛍光体のＭｇＯ保護層に用いるＭｇＯ材料であって、
（１）ＭｇＯ純度９９．６重量％以上、（２）ＣａＯ含
有量３０００ｐｐｍ以下、ＳｉＯ₂含有量２０００ｐｐ
ｍ以下であって、かつ、ＣａＯ／ＳｉＯ₂重量比
４以下、（３）平均結晶粒径５００μｍ以上及び（４）
密度３．４５ｇ／ｃｍ³以上であることを特徴とするプ
ラズマディスプレイ用ＭｇＯ材料。
【請求項２】Ｆｅ、Ｃｒ、Ｖ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｚｒ及びＬ
ａの含有量合計が酸化物として１０００ｐｐｍ以下であ
る請求項１記載のプラズマディスプレイ用ＭｇＯ材料。
【請求項３】請求項１又は２に記載のプラズマディスプ
レイ用ＭｇＯ材料の製造方法であって、ＭｇＯ純度９５
重量％以上であるＭｇＯ原料を電融することを特徴とす
る製造方法。
【請求項４】プラズマディスプレイの誘電体及び蛍光体
の少なくとも一方における保護層が請求項１又は２に記
載のプラズマディスプレイ用ＭｇＯ材料を原料として形
成されたプラズマディスプレイ。