WO2005118504A1

WO2005118504A1 - 単結晶酸化マグネシウム焼結体及びその製造方法並びにプラズマディスプレイパネル用保護膜

Info

Publication number: WO2005118504A1
Application number: PCT/JP2005/010226
Authority: WO
Inventors: Hirotaka Kawashima; Masaaki Kunishige; Kaori Yamamoto
Original assignee: Tateho Chemical Industries Co., Ltd.
Priority date: 2004-06-04
Filing date: 2005-06-03
Publication date: 2005-12-15
Also published as: TW200613235A; KR20070041440A

Abstract

　本発明は、酸化マグネシウム中の不純物が合計で３質量％以下である単結晶酸化マグネシウム焼結体であって、焼結体が、５０％以上９０％未満の相対密度を有し、かつ、粒径２００μｍ以上の粒子を含むことを特徴とする単結晶酸化マグネシウム焼結体である。

Description

明細書

単結晶酸化マグネシウム焼結体及びその製造方法並びにプラズマデイスプレイパネル用保護膜

技術分野

[0001] 本発明は、例えばプラズマディスプレイパネル (以下、「PDP」という場合がある）用保護膜を真空蒸着法により製造する際に、蒸着源として使用される単結晶酸化マグネシゥム焼結体及びその製造方法、並びにこの単結晶酸化マグネシウム焼結体をターゲット材として得られるプラズマディスプレイパネル用保護膜に関する。

背景技術

[0002] 放電発光現象を利用した PDPは、大型化しやすい平面ディスプレイとして開発が進められている。 PDPは、電極構造の違いから、放電空間に金属電極が露出している直流型（DC型）と、金属電極が誘電体で覆われてレ、る交流型 (AC型）とに大別される。

[0003] AC型の PDPでは、イオン衝撃のスパッタリングにより誘電体層表面が変質して放電電圧が上昇することを防止するために、一般的に、この誘電体上に保護膜が形成されている。この保護膜は、低い放電電圧を有し、耐スパッタリング性に優れていることが要求される。

[0004] 力かる要求を満足する保護膜として、従来から、酸化マグネシウム（以下、「MgO」という場合がある）膜が使用されている。 MgO膜は耐スパッタリング性に優れ、かつ、 2次電子の放出係数が大きい絶縁体であるため、放電開始電圧を下げることができ， PDPの長寿命化に寄与する。

[0005] 現在、 MgO保護膜は、 MgO焼結体をターゲット材とする電子ビーム蒸着法により誘電体上に形成されることが一般的である。例えば、特開平 10— 297956号公報には、 MgO純度が 99. 0質量％以上、相対密度が 90%以上の多結晶 Mg〇の焼結体ペレットからなり、かつ、この焼結体ペレットの平均結晶粒径が 3〜100 x mである多結晶 Mg〇ターゲット材が開示されている。

[0006] しかしながら、この多結晶 Mg〇をターゲット材として電子ビーム蒸着法により Mg〇膜を成膜した場合、以下のような問題がある。

第一に、大面積のガラス誘電体層に対して Mg〇膜を均一に生成させることが困難であり、膜厚分布が均一とならない。膜厚の均一性が十分でない MgO膜を成膜したガラス誘電体層を PDPに組み込んだ場合は、電気的特性、例えば放電開始電圧や駆動電圧が上昇したり、変動するなどの問題が生じる。一方、膜厚分布を均一にするためには、成膜速度を小さく制御する必要があり、その結果、生産性が著しく低下するという問題もある。

[0007] 第二に、保護膜の原料である多結晶 MgOは、微細粒子であるため、それに吸蔵されている気体や水分の量が多い。このため、多結晶 MgOターゲット材ゃ基板を減圧装置内に設置すると、減圧開始から蒸着可能な真空度に到達するまでの時間が長くなるという問題がある。さらに、電子ビーム蒸着等による加熱時に多結晶 MgO中に吸蔵された気体の離脱が生じ、蒸着操作条件を不安定にするとともに、減圧下で離脱する気体により基板が汚染され、その結果、清浄な MgO膜を成膜することができないという問題がある。

[0008] 第三に、 MgO膜は炭酸ガスや水との反応性が高ぐ化学的に活性であるため、水や炭酸ガスを吸着し、経時的に水酸化マグネシウム又は炭酸マグネシウムに変化する。したがって、製造工程で、大気中にさらされる工程時間を厳密に管理する必要があるなど取り扱レ、が煩雑である。

[0009] 第四に、多結晶 MgOターゲット材は、出発原料となる MgO粉末に含まれる不純物量により、最終的に得られる Mg〇保護膜の純度が決定されてしまうため、多結晶 Mg 〇粉末原料により純度のばらつきが生じるという問題がある。

[0010] 第五に、多結晶 MgO焼結体は、密度が高いため、蒸着速度が遅ぐ生産性に欠けるなどの問題もある。

[0011] これらの問題を解決するために、特開 2003— 27221号公報には、粒度分布の異なる 2種類以上の粉末を混合して焼結することにより、多結晶 Mg〇焼結体の相対密度を低減し、結果として、蒸着速度を改善した発明が開示されている。

[0012] し力ながら、 PDPの開発が進められる中で、さらに消費電力を低減することが求められており、 PDPの発光効率を高めることが必要となっている。そのための有効な手段の一つとして、 MgO保護膜を生成するターゲット材である Mg〇焼結体の特性を改善することがあげられる。上記の多結晶 MgO焼結体では、特性の向上に限界があり、 Mg〇焼結体のさらなる改良が望まれている。

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0013] 本発明の目的は、上記の課題を解消し、例えば、電子ビーム蒸着法を使用して基板上に Mg〇膜を成膜するためのターゲット材として使用する単結晶 Mg〇焼結体であって、得られた MgO膜の密度及び耐スパッタ性を低下させることなぐ優れた膜特性、例えば PDP用保護膜として使用した場合の放電特性など、を向上させることが可能な単結晶 Mg〇焼結体及びその製造方法、並びにこの単結晶 MgO焼結体をターゲット材として得られた PDP用保護膜を提供することである。

[0014] 本発明者らは、上記目的を達成すベぐ例えば、電子ビーム蒸着法のターゲット材として使用される MgO焼結体の出発原料として、従来の多結晶 Mg〇に替えて、表面の反応性が低い単結晶 MgOの粉砕品を使用することとした。単結晶 MgOは、従来、含有される不純物、例えば、 CaO、 Si〇、 Al〇、 Fe Oの量が多いと考えられ

2 2 3 2 3

ていた。しかし、本発明者らが検討を重ねた結果、不純物成分の全てが最終的に得られる MgO膜の特性を低下させるのではなぐ例えば、 Si (SiO )、 A1 (A1〇）、 Fe (

2 2 3

Fe O )は MgO膜の特性を改善する不純物成分であることを見出した。また、 Y (Y

2 3 2

〇）は、 MgO中に不純物として本来含有される元素ではないが、意図的に添加する

3

ことにより、 MgO膜の特性を改善することを見出した。

[0015] したがって、全ての不純物の含有量を低減して徒にコストを上昇させるよりも、むしろ、 MgO膜の特性を向上させる不純物成分と、 MgO膜の特性を低下させる不純物成分、例えば Bとの含有量のバランスを考慮することが必要である。単結晶 MgOの不純物レベルは高純度多結晶 Mg〇に比べて幾分高いものの、不純物成分の存在比率については理想的な状態にある。言うなれば、特性を低下させる元素の悪影響力特性を改善する元素により相殺されると考えられる。

[0016] さらに、 MgO保護膜特性を改善しうる不純物成分としての Si (SiO )、 A1 (A1〇）、

2 2 3

Fe (Fe O )及び Y (Y O )を積極的に添加することにより、単結晶 MgO焼結体を使用するターゲット材は、 Mg〇膜の二次電子放出係数（ _Ί i)を高くすることができる。高い二次電子放出係数を有する Mg〇保護膜は、放電開始電圧を低くすることができ、それにより駆動電圧も下げることができる。このため、発光効率の向上が可能となり、その結果、消費電力が低下するという利点がある。

[0017] 本発明者らは、以上の知見に基づいて、 MgO保護膜特性を改善する不純物を Mg 〇中に合計で 3質量％以下で含有する単結晶 MgOを使用し、かつ、単結晶 MgO焼結体の問題点、すなわち、焼結体の密度が高いため、真空蒸着工程のターゲット材として使用した際の蒸着速度が遅く生産性が低いという課題を解消することにより、 P DP用保護膜として満足すべき特性を有するものが得られるとの結論に達した。すなわち、本発明者らは、単結晶 MgOを粉碎した比較的粒径の大きな粒子を焼結体に含有させるとともに、焼結体の相対密度を調整することが、蒸着速度を改善しうる点でより好ましいことを発明した。

[0018] 本発明によれば、 Mg〇中の不純物が合計で 3質量％以下である単結晶 MgO焼結体であって、焼結体が、 50%以上 90%未満の相対密度を有し、かつ、粒径 200 /i m 以上の粒子を含む単結晶酸化マグネシウム焼結体が提供される。

[0019] 本発明の粒径 200 μ m以上の粒子は、焼結体全体の 20〜80質量％の範囲で含まれていることが好ましい。

[0020] 本発明の単結晶 MgO焼結体中の不純物は、 CaO、 SiO、 Al〇、 Fe O、 Y O

2 2 3 2 3 2 3

、B及びその他不可避的に混入される成分からなる群から選択される成分を 1種以上含むものである。そして、これらの不純物成分のうち、 SiOは 0. 04〜2. 98質量⁰ /₀、

2

Al〇 fま 0. 04〜2. 53質量⁰ /₀、 Fe O ίま 0. 06〜： 1. 98質量⁰ /₀、 Υ Ο ίま 0. 08〜2.

2 3 2 3 2 3

80質量％の範囲にあることが好ましレ、。なお Υ (Υ Ο )は、 Mg〇中に不純物として本

2 3

来含有される元素ではないが、 Mg〇膜の特性を改善するために意図的に添加する

[0021] 本発明の単結晶 MgO焼結体は、 MgO膜の特性を低下させる Bの含有量が 200p pm以下であることが好ましい。

[0022] また、本発明の単結晶 Mg〇焼結体は、電子ビーム蒸着法をはじめとする真空蒸着法を用いて PDP用保護膜を成膜するためのターゲット材として好適に使用される。 [0023] さらに、本発明の単結晶 Mg〇焼結体をターゲット材として使用し、電子ビーム蒸着法、イオン照射蒸着法、又はスパッタリング法等の真空蒸着法により製造した PDP用保護膜も提供される。

[0024] さらに、本発明によれば、平均粒径 200〜1000 μ mの単結晶 Mg〇粒子に、平均粒径 10 μ m以下の単結晶 Mg〇粒子を全体の 5〜60質量％になるように混合して得られる平均粒径 100〜500 μ mの単結晶 MgO粒子混合体を成型したのち焼結する、単結晶酸化マグネシウム焼結体の製造方法も提供される。

[0025] この単結晶 MgO粒子混合体は、不純物元素を合計で 3質量％以下で含有することが好ましレ、。不純物は、 CaO、 SiO、 Al〇、 Fe O、 Y O、 B及びその他不可避

2 2 3 2 3 2 3

的に混入される成分からなる群から選択される成分を 1種以上含むものである。特に、 MgO膜の特性を改善する不純物成分である SiOは 0. 04-2. 98質量％、 A1〇

2 2 3 ίま 0. 04〜2. 53質量⁰ /₀、 Fe O ίま 0. 06〜： L 98質量⁰ /₀、 Υ Ο ίま 0. 08〜2. 80質

2 3 2 3

量％の範囲であることが好ましい。

図面の簡単な説明

[0026] [図 1]本発明の実施例：!〜 6及び比較例 1〜 2に係る MgO保護膜の放電特性を示すグラフである。

[図 2]本発明の実施例 7〜： 14及び比較例 1、 3〜6に係る Mg〇保護膜の放電特性を示すグラフである。

発明を実施するための最良の形態

[0027] 本発明においては、従来、一般に使用されていた多結晶 MgOではなぐ単結晶 M g〇を使用する。単結晶 MgOは高純度多結晶 MgOよりも不純物量は一般的に多い。しかし、単結晶 MgO中に本来含有される不純物には、最終的に得られる MgO膜特性を低下させる成分と、 MgO膜特性を改善する成分とが混在し、総体的に MgO 膜の特性をそれほど低下させない程度に両者のバランスがとれていると考えられる。

[0028] したがって、単結晶 MgO中に含有されている不純物量を精製して、むやみに高純度化するのではなぐその不純物バランスを生かしつつ、以下に述べるように、他の特性値、すなわち焼結体の相対密度と粒子の大きさを規定することにより、従来の多結晶 Mg〇よりもターゲット材として優れた単結晶 Mg〇焼結体を得ることができる。さらに、 MgO膜特性を改善する不純物成分を積極的に添加すると、二次電子の放出係数を高めることができる。それにより、放電開始電圧と駆動電圧を低くすることができ、発光効率が向上するので、消費電力を低減することができる。

[0029] 本発明の単結晶酸化マグネシウム（MgO)焼結体は、 MgO中の不純物が合計で 3 質量％以下である。より好ましくは、 2質量％以下であり、さらに好ましくは、 1質量％以下である。

[0030] ここで、 MgO中の不純物は、 Ca〇、 SiO、 Al O、 Fe〇、 Y O、 B及びその他不

2 2 3 2 3 2 3

可避的に混入される成分からなる群から選択される成分を 1種以上含むものである。これらの不純物は、出発原料である単結晶 MgO粉末中に、 CaO約 500ppm (0. 05 質量⁰ /₀)、 SiO約 100ppm (0. 01質量⁰ /₀)、 Al O約 300ppm (0. 03質量⁰ /₀)、 Fe

2 2 3 2

〇約 100ppm (0. 01質量％)含有されており、焼結体の相対密度と粒子の大きさを

3

制御することにより、これらの不純物をあえて低減することなぐそのまま使用することができる。

[0031] また、場合により、 MgO膜特性を改善するためにこれらの不純物成分を積極的に添カロする場合は、 Siゝ A1につレヽては、 MgO中の Mgに対して、 0. 03〜2. Omol% ( MgOに対して SiO 0. 04〜2. 98質量⁰ /₀、 Al O 0. 04〜2. 53質量⁰ /₀)であるの力 S

2 2 3

好ましく、 0. 05〜： 1. 0mol% (MgOに対して SiO 0. 07〜： 1. 49質量⁰ /₀、 Al O 0.

2 2 3

06〜： 1. 26質量⁰ /₀)であるのがより好ましぐ 0. ：!〜 0. 5mol% (Mg〇に対して Si〇

2

0. 15〜0. 75質量⁰ /₀、 Al O 0. 13〜0. 63質量⁰ /₀)であるのカさらに好ましレ、。 Fe

2 3

、 Yについては、 MgO中の Mgに対して、 0. 03〜： 1. 0mol% (Mg〇に対して Fe O

2 3

0. 06〜： 1. 98質量⁰ /₀、 Y O 0. 08〜2. 80質量⁰ /₀)であるの力ましぐ 0. 05〜0.

2 3

5mol% (Mg〇に対して Fe O 0. 10〜0. 99質量⁰ /₀、 Y〇 0. 14〜： 1. 40質量⁰ /₀)

2 3 2 3

であるのがより好ましい。

[0032] これらの不純物元素は、最終的に得られる MgO保護膜の特性、具体的には、 PD P用保護膜として使用した場合の消費電力の低減に資する成分である。これらのうち、 Si、 Al及び Feは、本来 Mg〇粉末に不純物として不可避的に含有されているものであるため、当初の不純物としての含有量と、添加剤としての含有量の合計が上記の範囲の数値となるように添加量を決定する。一方、 Yを添加成分とする場合、 Yは MgOに本来不純物として含有される元素ではないため、上記所定量をそのまま添加する。

[0033] これらの不純物成分は、単独でも 2種以上を同時に含有していてもよいが、これらの不純物成分の合計含有量は、 MgO中に 3質量％以下であることは上記したとおりである。さらに、 2種以上の成分を複合添加することにより、得られる Mg〇膜の特性、例えば、二次電子放出係数を高めて、消費電力を低減する効果がより顕著となる。

[0034] このように、本来の単結晶 MgOの特徴である不純物量のバランスに加えて、最終的に得られる MgO膜の特性を向上しうる不純物成分を積極的に添加することにより、 Mg〇膜の特性をさらに改善することが可能となる。

[0035] また、 MgO膜の特性を低下させる不純物成分である Bは、本発明の単結晶 Mg〇焼結体中に 200ppm以下で含有させることが好ましい。 Bは、 MgO膜の特性を低下させることに加えて、単結晶 MgO粒子粉末を成形後焼結して焼結体を製造する際、 Bに起因する低融点化合物、例えば B Oを形成する。したがって、 Bが多量に存在

2 3

すると、焼結中に液相を生成し、この液相が焼結を促進する焼結助剤として作用するため、過度に焼結が進行してしまい、所望の焼結密度を得られない場合がある。 B含有量は、より好ましくは、 lOOppm以下、さらに好ましくは lOppm以下である。

[0036] 単結晶 MgO粉末は一般的には非常に微細であり、微細単結晶 MgO粉末から得られる焼結体の密度は必然的に高くなる。したがって、ターゲット材として使用したときに得られる MgO膜の密度を低下させない粒度の範囲内で、できる限り粒度の大きい Mg〇粒子を含有することが必要である。このために、本発明の単結晶 Mg〇焼結体は、粒径が 200 a m以上の粗大粒子を含むことが必要であり、より好ましくは 200〜1 000 x m、さらに好ましくは 200〜800 z mの単結晶 MgOの粗大粒子を含む。この粗大粒子の含有率は、焼結体中に 20〜80質量％の範囲とすることが好ましさらに好ましくは、 30〜75質量％であり、さらに好ましくは、 40〜70質量％の範囲である

[0037] また、成膜後の Mg〇膜の密度を低下させず、かつ、蒸着速度を向上させるためには、単結晶 MgO焼結体の相対密度は、 50%以上 90%未満であることが必要であり、好ましくは、 60%以上 90%未満であり、より好ましくは、 75%以上 90%未満である [0038] 単結晶 Mg〇焼結体の相対密度を上記の範囲とすることによって、蒸着速度を増大し、生産性を改善することができる。また、単結晶 MgO焼結体の相対密度を従来の単結晶 Mg〇焼結体の相対密度に比べて小さくすることにより、例えば、電子ビームによる蒸着工程を実施した際、低出力の電子ビームで蒸着することができるという利点もある。

[0039] 本発明の単結晶 MgO焼結体は、以下のようにして製造することができる。まず、平均粒径 200〜： 1000 x m、より好ましく ίま、平均粒径 200〜800 /i mの MgO粉末に対し、平均粒径 10 μ ΐη以下の MgO粉末を混合する。この時の混合比率は、平均粒径 10 μ m以下の MgO粉末が全体の 5〜60質量⁰ /₀、平均粒径 200〜： 1000 μ mの Mg〇粉末が全体の 40〜95質量％とする。このように異なる平均粒径の MgO粒子粉末を所定割合で混合することにより、平均粒径が 100〜500 μ mの MgO混合粒子粉末を得ることができる。

[0040] この異種粒径の MgO粉末を用意するにあたり、平均粒径 200〜1000 μ mの粉末は、 1種でもよいが、 2種以上を混合することもできる。例えば、平均粒径 300 /i mの MgO粉末と、平均粒径 600 μ mの MgO粉末とを合計で全 MgO粉末の 40〜95質量％となるように混合してもよい。この混合粉末を焼結することにより、粒径 200 / m 以上の Mg〇粒子を全体の 20〜80質量％の範囲で含む MgO焼結体を得ることができる。

[0041] 平均粒径が異なる（異なる粒度分布を有する） 2種以上の MgO粉末を混合することにより、同じ平均粒径を有していても単一の粒度分布を有する粉末を 1種単独で使用した場合に比べて、焼結体の相対密度の制御をより正確に行うことができる。

[0042] また、粒子径を調整した単結晶 MgO混合粉末は、粒子径が小さい本来の単結晶 Mg〇粉末に比べ、表面が不活性で、大気との反応性が低いので、貯蔵時に水分や炭酸ガスの付着を防ぐことができる。その結果、高真空下でも離脱ガスの少ない Mg 〇ターゲット材を得ることが可能となる。このようなターゲット材は電子ビーム蒸着法により蒸着した際にもガス化成分を低減することができる。

[0043] MgO混合粒子粉末を製造する際に、不純物を合計で 3質量％以下になるように調整する。不純物元素の含有量は、より好ましくは 2質量％以下であり、さらに好ましくは 1質量％以下である。

[0044] 場合により、 Mg〇膜特性を改善する不純物成分を積極的に添加する場合は、 Si、 A1については、 MgO中の Mgに対して、 0. 03〜2. Omol% (MgOに対して SiO 0.

2

04〜2. 98質量⁰ /₀、A1 O 0. 04〜2. 53質量⁰ /₀)、 Fe、 Υίこつレヽて fま、 Mg〇中の M

2 3

g (こ対して、 0. 03〜： 1. 0mol^o/_o (Mg〇iこ対して Fe O 0. 06〜： 1. 98Kft%, Y O

2 3 2 3

0. 08〜2. 80質量％)であるのが好ましレ、。これらの不純物成分のより好ましい範囲、さらに好ましい範囲は上記したとおりである。また、 B含有量は 200ppm以下であることが好ましい。

[0045] MgO混合粒子粉末を製造する際に添加/調整する不純物成分としての Si、 Al、 F e及び Yは、酸化物、硝酸塩、炭酸塩、硫酸塩、水酸化物、亜硫酸塩及びハロゲン化物などの化合物の形態で添加することができる。

[0046] 次に、平均粒径を調整し、場合により不純物成分を添加した MgO混合粉末に、バインダーを混合する。この混合工程は、例えば、パワーニーダー、撹拌ミルなどを使用して実施される。バインダーとしては、特に限定されるものではないが、例えば、ポリエチレングリコール、 CMC、 PVA、ポリビュルブチラールなどが使用される。バインダ一の添加量は、混合粉末の総量に対して、 3〜： 10質量％とすることが好ましい。

[0047] 次レ、で、バインダーを添加混合した Mg〇粉末粒子を成型する。まず、バインダーを添加混合した Mg〇粉末を乾燥させ、例えば、解砕機を用いて粉砕することにより造粒し、顆粒粉末を得る。顆粒粉末は流動性に優れるため、続く成型工程における金型への充填性が向上する。この顆粒粉末の平均粒径は、 0. 8mm以下とすることが好ましい。

[0048] 次に、得られた造粒粉末を所定の金型に投入して成型する。成型には例えば一軸プレス装置などを使用することができる。成型圧は、得られる成型体の相対密度を調整するために、例えば、 100〜300MPaに設定することが好ましレ、。さらに好ましい成型圧は、 150〜200MPaである。

[0049] 次に、得られた成型体を焼成し、本発明の単結晶 MgO焼結体を得る。焼成雰囲気は、大気中、ガス炉で、焼成温度は 1500〜： 1700°C、焼成時間は 3〜5時間にそれぞれ設定することが好ましレ、。

[0050] 得られた単結晶 MgO焼結体は、 PDP用保護膜を成膜するためのターゲット材として使用することができる。この単結晶 MgO焼結体をターゲット材として使用する成膜法としては、電子ビーム蒸着法、イオン照射蒸着法、又はスパッタリング法などの真空蒸着法をあげることができ、特に電子ビーム蒸着法は好適である。

実施例

[0051] 本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

[0052] 実施例 1

1.焼結体製造用単結晶 MgO粉末の調製

出発原料粉末として、純度 99. 0質量％以上 (不純物量が合計で 1. 0質量％以下 )の単結晶 Mg〇粉末 (商品名 SSP、タテホ化学工業株式会社製、 B含有量 lppm以下）を使用した。この原料粉末を粉砕して平均粒径 10 μ m以下にした Mg O粉末 Αと、平均粒径 600 x mの Mg O粉末 B (16— 42mesh)の、平均粒径分布の異なる 2種類の MgO粉末 A、 Bを、重量比で 1： 1で混合し、平均粒径 310 μ mの混合 Mg〇粉末を得た。

[0053] 2.ターゲット用単結晶 Mg O焼結体の製造

得られた混合 Mg O粉末にバインダー（商品名メトローズ 90SH_400、信越化学株式会社製）を 6質量％になるように混合した。この混合工程は、パワーニーダー（D ALTON社製 PK型）を使用し、回転数 250rpmで 5分間運転することにより実施した。

[0054] 続いて、この粉末を乾燥させ、目開き 1. Ommスクリーンを取り付けた解碎機（商品名 P— 3、ダルトン社製）を使用し、回転数 2000rpmで運転することにより造粒し、平均 0. 8mm以下の顆粒粉末を得た。この顆粒粉末を直径 6. 5mm、厚さ 2mmの金型に入れて成型した。成型には一軸プレス装置（商品名 SR100— IP— 9H、菅原精機株式会社製）を使用し、成型圧は 100〜300MPaに設定した。

[0055] 次に、得られた成型体を大気中で焼成炉 (炉床昇降式、丸祥電器株式会社製)を使用し、 1620°Cで 4時間焼成することにより、直径約 6. 5mm、厚さ約 2mmの単結晶 Mg O焼結体を得た。

[0056] 3.物性値測定

単結晶 Mg〇粉末、及び単結晶 MgO焼結体の物性値を下記のように測定した。結果を表 1に示す。

[0057] i) MgO純度

下記の微量不純物量を測定し、 99. 99質量％から差し引いた値として算出した。

[0058] ii)不純物量

CaO、 SiO、 Al〇、 Fe O 、 Y O及び Bの含有量は、 ICP発光分光分析装置（

2 2 3 2 3 2 3

商品名 SPS— 1700VR、セイコーインスツルメンッ株式会社製）を使用し、試料を酸溶解したのち測定した。

[0059] m)平均粒径

焼成前の MgO粉末の平均粒径は、レーザー回折式粒度測定装置（商品名 HRA、日機装株式会社製）により測定した。

[0060] iv)ペリクレース径

焼結体のペリクレース径は、電子顕微鏡（商品名JSM— 5410、JE〇L製）を使用して SEM組成像を撮影し、結晶粒の大きさを測定した。

[0061] V)密度

焼結体の嵩密度の測定は、アルキメデス法により求めた。焼結体の相対密度は、 M g〇単結晶の密度を 3. 58とし、相対密度を計算により求めた。

[0062] vi)粒径 200 μ m以上の粒子の含有率

JIS標準篩、 74mesh (篩目の開き 200 μ m)を使用して一定質量の粉末を分級し、この標準篩上に残留した粒子の質量を測定し、粉末全体に対するこの残留粒子の質量の割合を算出し、 200 μ m以上の粒子の含有量とした。単結結体単結結体成晶焼物性晶焼組結晶単

径粒粉末均平

密度嵩密度相'径対リク上粒〇以子レスの粒径へ

(含有%)量の (質 tt量

(質量

実施例実施例施実例施実例施実例施実例

較例比

多結 (晶）

較例比

〇

.単結晶 MgO焼結体をターゲット材として作製した PDP用保護膜の特性評価得られた単結晶 MgO焼結体をターゲット材とし、ステンレス基板に電子ビーム蒸装置を使用して lOOnmの厚さに成膜することにより、 PDP用保護膜測定試料を作製した。

[0065] 得られた測定試料を二次電子測定装置のターゲット位置に設置した後、高真空中で活性化処理を行った後、二次電子放出係数を測定した。結果を図 1のグラフに示す。なお、二次電子放出比測定時の試料温度は 300°C、イオンカ卩速電圧は 300Vとした。

[0066] 実施例 2

実施例 1で用いた原料粉末を粉碎して平均粒径 10 μ m以下にした Mg 0粉末 Aと、平均粒径 300 x m (42— 60mesh)の MgO粉末 Cの、平均粒径分布の異なる 2種類の MgO粉末 A, Cを、重量比で 3 : 7で混合し、平均粒径 210 μ ΐηの混合 Mg O粉末を得た。得られた混合 Mg O粉末を使用し、実施例 1と同様にして、ターゲット用単結晶 MgO焼結体を製造して、物性値測定及び PDP用保護膜の特性評価試験を実施した。結果をそれぞれ表 1及び図 1に示す。

[0067] 実施例 3

実施例 1で用いた原料粉末を粉碎して平均粒径 10 μ m以下にした Mg 0粉末 A、平均粒径 600 μ m (16— 42mesh)の MgO粉末 B、平均粒径 300 μ mの MgO粉末 C (42— 60mesh)、及び平均粒径 200 /i mの MgO粉末 D (60— lOOmesh)の、平均粒径分布の異なる 4種類の Mg 0粉末 A〜Dを、重量比で 3 : 2 : 3 : 2で混合し、平均粒径 250 μ mの混合 Mg 0粉末を得た。得られた混合 Mg 0粉末を使用し、実施例 1と同様にして、ターゲット用単結晶 MgO焼結体を製造して、物性値測定及び PD P用保護膜の特性評価試験を実施した。結果をそれぞれ表 1及び図 1に示す。

[0068] 実施例 4

実施例 1で用レ、た原料粉末を粉砕して平均粒径 10 μ m以下にした Mg 0粉末 A、平均粒径 300 μ mの Mg〇粉末 C (42-60mesh)、及び平均粒径 200 μ mの MgO 粉末 D (60_ 100mesh)の、平均粒径分布の異なる 3種類の Mg O粉末 A、 C及び D を、重量比で 3： 2： 5で混合し、平均粒径 160 μ mの混合 Mg 0粉末を得た。得られた混合 Mg O粉末を使用し、実施例 1と同様にして、ターゲット用単結晶 MgO焼結体を製造して、物性値測定及び PDP用保護膜の特性評価試験を実施した。結果をそれぞれ表 1及び図 1に示す。

[0069] 実施例 5

Bの含有量が 200ppmを超える混合粉末を得るために、酸化ホウ素（B 0 )を Mg〇

2 3 混合粉末に対して 0. 08質量％となるように添加したことを除いては、実施例 1と同様にして混合 Mg〇粉末を得た。得られた混合 Mg O粉末を使用し、実施例 1と同様にして、ターゲット用単結晶 Mg〇焼結体を製造して、物性値測定及び PDP用保護膜の特性評価試験を実施した。結果をそれぞれ表 1及び図 1に示す。

[0070] 実施例 6

実施例 1で用いた原料粉末を粉碎して平均粒径 10 μ m以下にした Mg 0粉末 Aと、平均粒径 200 μ ΐηの MgO粉末 Dの、平均粒径の異なる 2種類の Mg O粉末 A及び Dを、重量比 1： 1で混合し、平均粒径 110 μ mの混合 Mg O粉末を得た。得られた混合 Mg 0粉末を使用し、実施例 1と同様にしてターゲット用単結晶 MgO焼結体を得たのち、同様に物性値測定ならびに PDP用保護膜の特性評価試験を実施した。結果をそれぞれ表 1及び図 1に示す。

[0071] 比較例 1

出発原料として純度 99. 0質量％以上の高純度多結晶 MgO粉末（平均粒径 2〜8 μ ηι)を用意した。この多結晶 MgO粉末に対し、ノくインダ一として PVAを 2質量％添加し、さらにエタノールを分散媒としてスラリー濃度 50%となるように調整し、 24時間ボールミルにて混合撹拌してスラリーを得た。次に、このスラリーをスプレードライヤーにて噴霧し、平均粒径 200 μ mの造粒粉末を得た。

[0072] 実施例 1と同様にして、成型体を作製した後、焼結することにより多結晶 Mg〇焼結体、及び焼結体をターゲットとして PDP用保護膜を得た。物性値及び PDP用保護膜特性評価試験を実施し、結果をそれぞれ表 1及び図 1に示す。

[0073] 比較例 2

実施例 1で用いた原料粉末を粉砕して平均粒径 10 μ m以下にした Mg〇粉末 Αに対し、ノインダ一として PVAを 2質量％添加し、さらにエタノールを分散媒として添カロしてスラリー濃度が 50%となるように調整し、 24時間ボールミルにて混合撹拌してスラリーを得た。次いで、このスラリーをスプレードライヤーにて噴霧することにより造粒し、平均粒径 200 μ mの顆粒粉末を得た。

[0074] 次に、実施例 1と同様にして、成型体を作製した後、焼結することにより単結晶 Mg 〇焼結体、及び焼結体をターゲットとして PDP用保護膜を得た。物性値及び PDP用保護膜特性評価試験を実施し、結果をそれぞれ表 1及び図 1に示す。

[0075] 表 1に示す結果から明らかなように、粒径 200 z m以上の粒子を含有する Mg〇焼結体 (実施例:!〜 6)は、相対密度が従来の高純度多結晶 MgO焼結体 (比較例 1)及び 200 μ m以上の粒子を全く含まない単結晶 Mg〇焼結体 (比較例 2)と比べて小さくなる。そのため、蒸着速度が大きく生産性が向上する。また、実施例 1 , 5のように、 2 00 μ m以上の粒子の含有率が同一であっても Bの含有量が小さい実施例 1の焼結体は、 Bの含有量が比較的多い実施例 5の焼結体よりも焼結密度が小さくなることが確認された。

[0076] さらに、 PDPの放電維持電極に電圧が印加されるとセル内のガスに含まれるイオン、電子が加速され、加速されたイオンは MgO保護膜に衝突する。高い二次電子放出係数（ γ i)を持つ MgO保護膜を用いると、放電開始電圧が低下することが確認されている。放電開始電圧が低下すると、駆動電圧が引き下げられ、その結果、発光効率を向上することができるため、消費電力が低下するという利点がある。

[0077] 図 1から明らかなように、本発明の単結晶 MgO焼結体をターゲット材として得られた PDP用保護膜は、単結晶 Mg〇が本来有する含有不純物のバランスを生力つつ、さらに、単結晶 MgO焼結体の相対密度の範囲を規定することにより従来の単結晶 M g〇焼結体の有する問題点を解消した。このため、不純物の微量ィ匕のみに焦点を絞つた従来の多結晶 MgO焼結体から得られた保護膜に比べて、最終的に得られた M g〇膜の二次電子放出係数を増加させることが可能となった。

[0078] 実施例 7

実施例 1で用レ、た原料粉末を粉砕して平均粒径 10 μ m以下にした Mg 0粉末 Aと、平均粒径 600 x mの Mg O粉末 Bの、平均粒径分布の異なる 2種類の MgO粉末 A ， Bを、質量比で 1： 1で混合し、平均粒径 300 μ mの混合 MgO粉末を得た。このとき、添加元素として Siを混合するため、シリカコロイドを混合 Mg O粉末の総重量に対して Si〇換算で 1700ppmとなるように添加した。表 2に示す単結晶 MgOの組成から分かるように、実施例 1では、 Si〇を 1700ppm添カロしたことにより、焼結体中の Si〇

2 2 含有量は 1800ppmとなり、これは Mgに対する Siの含有量としては、 0. 12mol%に相当する。また、焼結体中の粒径 200 x m以上の粒子の含有量は、 50質量％であつた。ターゲット用単結晶 Mg O焼結体は、実施例 1と同様にして、バインダーを添カロし、成型、焼結して製造した。

得られた単結晶 MgO粉末、及び単結晶 MgO焼結体の物性値は、実施例 1と同様にして測定した。結果を表 2に示す。なお、表 2には、先に述べた高純度多結晶 Mg 〇焼結体である比較例 1の結果も、併せて示してある。

[0080]

[0081] また、実施例 1と同様にして、得られた単結晶 Mg〇焼結体をターゲット材として、 P DP用保護膜を成膜して膜特性を評価した。結果を図 2に示す。 [0082] 実施例 8

出発原料粉末として、純度 99. 0質量％以上の単結晶 Mg〇粉末 [商品名 SSP、 4 0 _ 200mesh (平均粒径 300 μ mの粉末 Ε)、 _ 330mesh (平均粒径 7 μ mの粉末 F)、 100 _ 200mesh (平均粒径 lOO x mの粉末 G)の 3種類、タテホ化学工業株式会社製、 B含有量 lppm以下]を使用した。また、粉末 Gを粉砕して、平均粒径 (最大粒子径 10 μ m)の Mg〇粉末 Hを製造した。

[0083] 平均粒径が異なる 3種類の MgO粉末 E、粉末 F及び粉末 Hを混合して（混合重量比 E : F : H = 70 : 25 : 5)、平均粒径が 200 x mの混合 Mg O粉末を得た。このとき、添加元素として A1を混合するため、 A1〇（商品名 A— 16SG、アルコア株式会社製

2 3

)を混合 Mg O粉末の総重量に対して A1 0換算で lOOOppmとなるように添加した。

2 3

表 2に示すように、得られた焼結体中の Al O含有量は、 1200ppmであり、 Mgに対

2 3

する A1の含有量は 0· 10mol%であった。

[0084] 得られた MgO混合粉末を使用し、実施例 7と同様にして、ターゲット用単結晶 Mg

0焼結体を製造して、物性値測定及び PDP用保護膜の特性評価試験を実施した。結果を表 2及び図 2に示す。

[0085] 実施例 9

酸化鉄 (Fe 0 )を添加したことを除いては、実施例 7と同様にして単結晶 MgO焼結

2 3

体を製造した。焼結体中に含有される Feは、 Mg〇に対する Fe O換算で 2000ppm

2 3

(Mgに対して Feが 0. 10mol%)であった。焼結体の物性値測定及びこの焼結体をターゲット材として成膜した Mg〇膜について、実施例 7と同様にして特性評価を行つた。結果を表 2及び図 2に示す。

[0086] 実施例 10

イットリア (Y 0 )を添加したことを除いては、実施例 7と同様にして単結晶 MgO焼

2 3

結体を製造した。焼結体中に含有される Yは、 Mg〇に対する Y 0換算で 2000ppm

2 3

(Mgに対して Yが 0. 07mol%)であった。焼結体の物性値測定及びこの焼結体をターゲット材とする MgO膜について、実施例 7と同様にして特性評価を行った。結果を表 2及び図 2に示す。

[0087] 実施例 11〜： 13 Al、 Si及び Feを複合添加したことを除いては、実施例 7と同様にして、単結晶 Mg 〇焼結体、及びその焼結体をターゲット材とする MgO膜を製造して、実施例 7と同様の特性評価を行った。結果を表 2及び図 2に示す。

[0088] 実施例 14

2 3 混合粉末に対して 230ppmとなるように添加したことを除いては、実施例 7と同様にして単結晶 Mg〇焼結体、及びその焼結体をターゲット材とする MgO膜を製造して、実施例 7と同様の特性評価を行った。結果を表 2及び図 2に示す。

[0089] 比較例 3〜 5

MgO粉末に添加する不純物成分の添加量を、表 2に示すように種々変化させたことを除いては、実施例 7と同様にして単結晶 MgO焼結体、及びこれらの焼結体をターゲット材とする MgO膜を製造して、実施例 7と同様の特性評価を行った。結果を表 2及び図 2に示す。

[0090] 比較例 6

出発原料粉末として、純度 99. 0質量％以上の単結晶 MgO粉末（商品名 SSP、 1 00— 200mesh、タテホ化学工業株式会社製）を粉砕した平均粒径 2 / m (最大粒子径 10 μ ΐη)の MgO粉末を使用し、他の成分を添加しないことを除いては、実施例 7と同様にして単結晶 Mg〇焼結体、及びその焼結体をターゲット材とする Mg〇膜を製造して、実施例 7と同様の特性評価を行った。結果を表 2及び図 2に示す。

[0091] 表 2に示す結果から明らかなように、本発明の単結晶 Mg〇焼結体は、従来の高純度多結晶 Mg〇焼結体と比べて、相対密度が比較的小さいため、蒸着速度が大きく生産性が向上する。

[0092] また、図 2から明らかなように、本発明の単結晶 Mg〇焼結体をターゲット材として得られた PDP用保護膜 (実施例 7〜： 14)は、 Mg〇保護膜特性を改善しうる不純物成分を積極的に添加したので、不純物の微量化のみに焦点を絞った従来の多結晶 MgO 焼結体から得られた保護膜 (比較例 1)、及び、含有不純物量及び焼結体の相対密度、粒子の大きさを全く調整していない比較例 6から得られた保護膜に比べて、二次電子放出係数を増加させることが可能となった。 [0093] 加えて、 Al、 Si、 Fe及び Yのような MgO膜特性の向上に資する添加成分は、各々を単独で添加した場合 (実施例 7〜： 10)よりも、複数種を複合添加した場合 (実施例 1 1〜13)の方が、 Mg〇膜特性の向上効果が大きいことが確認された。これは、複合添加した方力単結晶 MgOに含有される本来の不純物元素のバランスを大きく崩すことなく、特性向上に有効な成分を添加することができるためではなレ、かと考えられる

[0094] さらに、 Bの含有量を 200ppm以下に抑えたもの（実施例 7〜： 13)は、 Bの含有量が

200ppmを超えるもの（実施例 14)よりも、 Mg〇膜の放電特性がさらに向上することが確認された。

産業上の利用可能性

[0095] 以上詳細に説明したように、本発明の単結晶 Mg〇焼結体は、例えば、電子ビーム蒸着法を使用して基板上に Mg〇膜を成膜するためのターゲット材として使用した際、得られた MgO膜の密度及び耐スパッタ性を低下させることなぐ優れた膜特性、例えば PDP用保護膜の放電特性などを向上させることが可能である。

[0096] また、この単結晶 Mg〇焼結体は、異なる平均粒径を有する 2種以上の MgO粉末を混合することにより容易に製造することができる。さらには、この単結晶 MgO焼結体をターゲット材として使用して製造された PDP用保護膜は、二次電子放出係数が高ぐ放電開始電圧が低くなる。その結果、発光効率が高くなるため消費電力を低下させることが可能となり、その工業的価値は極めて大である。

Claims

請求の範囲

[I] 酸化マグネシウム中の不純物が合計で 3質量％以下である単結晶酸化マグネシゥム焼結体であって、焼結体が、 50%以上 90%未満の相対密度を有し、かつ、粒径 2 00 μ m以上の粒子を含むことを特徴とする単結晶酸化マグネシウム焼結体。

[2] 粒径 200 μ m以上の粒子の含有量が焼結体全体の 20〜80質量％である、請求項 1記載の単結晶酸化マグネシウム焼結体。

[3] 酸化マグネシウム中の不純物が、 CaO、 SiO、 Al〇、 Fe O 、 Y O、 B及びその

2 2 3 2 3 2 3

他不可避的に混入される成分力なる群から選択される成分を 1種以上含む、請求項 1又 2記載の単結晶酸化マグネシウム焼結体。

[4] SiO力 SO. 04〜2. 98質量⁰ /₀、 Al O力 0. 04〜2. 53質量⁰ /₀、 Fe O力 0. 06〜1

2 2 3 2 3

. 98質量％、 Y Oが 0. 08〜2. 80質量％の範囲である、請求項 3記載の単結晶酸

2 3

化マグネシウム焼結体。

[5] B含有量が 200ppm以下である、請求項 3又は 4記載の単結晶酸化マグネシウム焼結体。

[6] 請求項:!〜 5のレ、ずれか 1項記載の単結晶酸化マグネシウム焼結体を使用したブラズマディスプレイパネル用保護膜を成膜するためのターゲット材。

[7] 請求項 6記載のターゲット材を使用し、電子ビーム蒸着法、イオン照射蒸着法、又はスパッタリング法により製造した、プラズマディスプレイパネル用保護膜。

[8] 平均粒径 200〜1000 μ mの単結晶酸化マグネシウム粒子に、平均粒径 10 μ m以下の単結晶酸化マグネシウム粒子を全体の 5〜60質量％になるように混合して得られる平均粒径 100〜500 _β mの単結晶酸化マグネシウム粒子混合体を成型したのち焼結することを特徴とする単結晶酸化マグネシウム焼結体の製造方法。

[9] 単結晶酸化マグネシウム粒子混合体が不純物を合計で 3質量％以下で含有する、請求項 8記載の単結晶酸化マグネシウム焼結体の製造方法。

[10] 不純物が、 CaO、 SiO 、 Al〇、 Fe O、 Y〇、 B及びその他不可避的に混入され

2 2 3 2 3 2 3

る成分からなる群から選択される成分を 1種以上含む、請求項 9記載の単結晶酸化マグネシウム焼結体の製造方法。

[I I] SiO力 SO. 04〜2. 98質量⁰ /₀、 Al O力 0. 04〜2. 53質量⁰ /₀、 Fe O力 0. 06〜1

. 98質量％、 Y Οが 0. 08-2. 80質量％の範囲である、請求項 10記載の単結晶

2 3

酸化マグネシウム焼結体の製造方法。

[12] 単結晶酸化マグネシウム粒子混合体中の Β含有量が 200ppm以下である、請求項 10又は 11記載の単結晶酸化マグネシウム焼結体の製造方法。