(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｍｇ１モルに対して硫黄を０．０００１５〜０．００７５モルの範囲の量にて含有する硫黄含有酸化マグネシウム粉末、但し該硫黄含有酸化マグネシウム粉末は、カルシウムを０．０２質量％以上含むことがない。
【請求項２】
Ｍｇ１モルに対する硫黄の含有量が、０．０００６５〜０．００２５モルの範囲にある請求項１に記載の硫黄含有酸化マグネシウム粉末。
【請求項３】
酸化マグネシウム粉末と、硫黄の単体もしくは化合物の粉末とを含む粉末混合物を焼成することによって得られた粉末である請求項１に記載の硫黄含有酸化マグネシウム粉末。
【請求項４】
下記の一般式（Ｉ）で表される化合物の粉末である請求項１に記載の硫黄含有酸化マグネシウム粉末：
ＭｇＯ：Ａx ・・・（Ｉ）
但し、Ａは、硫黄であり、ｘは、０．０００１５〜０．００７５の範囲の数である。
【請求項５】
硫黄が酸化マグネシウムの結晶内に取り込まれている請求項１に記載の硫黄含有酸化マグネシウム粉末。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、硫黄を含有する酸化マグネシウム粉末及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラズマディスプレイパネル（以下、ＰＤＰという）は、一般に、画像表示面となる前面板と、放電ガスが充填された放電空間を挟んで対向配置された背面板とからなる。前面板は、前面透明基板、前面透明基板の上に形成された一対の放電電極、放電電極を被覆する誘電体層、そして誘電体層の表面に形成された誘電体保護層からなる。背面板は、背面透明基板、背面透明基板の上に形成されたアドレス電極、背面透明基板とアドレス電極とを被覆し、かつ放電空間を区画する隔壁、そして隔壁の表面に配置された赤、緑、青の蛍光体で形成された蛍光体層からなる。
【０００３】
誘電体保護層は、放電空間内にて生成するプラズマによるイオン衝撃から誘電体層を保護する機能と、ＰＤＰの放電開始時には高い二次電子放出効率によって、放電開始電圧を低くする機能とが要求される。これらの二つの機能を高い次元でバランスよく持っている材料として、酸化マグネシウムが広く利用されている。
【０００４】
特許文献１には、放電空間内に放電ガスが充填されてなる密閉容器を有し、当該密閉容器における放電空間を臨む内表面の一部領域に保護層が形成されてなるＰＤＰの放電開始電圧をさらに低減させるために、前記保護層を、酸化マグネシウムを主成分とし、これにＶＩ族元素（Ｓ、Ｓｅ及びＴｅなどのカルコゲン元素）または当該元素を含む化合物を添加した組成で構成することが記載されている。なお、この特許文献１には、上記の保護層の形成方法として、ペレット状のＭｇＯ材料にＶＩ族元素を添加したものを材料として、蒸着法、ＣＶＤ法またはスパッタリング法を用いる方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−３３２７１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
大量生産される製品であるＰＤＰでは、同一の規格に基づいて生産される各製品間での性能の不揃いを小さくすることが重要となる。前記特許文献１に記載されているように保護層にＶＩ族元素（Ｓ、Ｓｅ及びＴｅなどのカルコゲン元素）を添加して放電開始電圧を低く抑える場合、各製品間での放電開始電圧の不揃いを小さくするためには、保護層中のＶＩ族元素の含有量を同一レベルに調整することが必要となる。しかしながら、前記特許文献１に記載されている、蒸着法、ＣＶＤ法またはスパッタリング法では、原料となるペレット中のＭｇＯとＶＩ族元素との量比を一定にしても、蒸着等の処理条件のわずかな変動によっても、保護層に取り込まれるＶＩ族元素の量が変動し易いため、保護層中のＶＩ族元素の含有量を再現性良く一定のレベルに調整することが難しいという問題がある。
従って、本発明の目的は、放電開始電圧が低く、かつ各製品間での放電開始電圧の不揃いが小さいＰＤＰを生産するのに有用な放電開始電圧の低減に有効な材料、及び該材料を用いたＰＤＰ用の前面板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は、ＰＤＰの前面板の誘電体保護層の表面に、硫黄を含有する硫黄含有酸化マグネシウム粉末を点在させることによっても、硫黄含有酸化マグネシウム粉末の硫黄含有量によってはＰＤＰの放電開始電圧の低下が実現することを見出した。そして、硫黄含有酸化マグネシウム粉末の硫黄含有量をＭｇ１モルに対して０．０００１５〜０．００７５モルの範囲の量に調整することによってＰＤＰの放電開始電圧を低く抑えることが可能となることを確認して、本発明を完成させた。なお、上記硫黄含有酸化マグネシウム粉末は、酸化マグネシウム粉末と硫黄の単体もしくは化合物の粉末とを含む粉末混合物を焼成することによって製造することができる。硫黄含有酸化マグネシウム粉末の硫黄含有量は測定することができ、前面板の誘電体保護層の表面に点在させる前に、硫黄含有酸化マグネシウム粉末の放電開始電圧低減効果の有無を確認することができる。また、硫黄含有酸化マグネシウム粉末を前面板の誘電体保護層の表面に点在させる量を調整することによって、ＰＤＰの放電開始電圧を調節することができる。従って、上記硫黄含有酸化マグネシウム粉末を利用することによって、放電開始電圧が低くかつ各製品間での放電開始電圧の不揃いが小さいＰＤＰを工業的に有利に生産することができる。
【０００８】
従って、本発明は、Ｍｇ１モルに対して硫黄を０．０００１５〜０．００７５モルの範囲の量にて含有する硫黄含有酸化マグネシウム粉末にある。
【００１０】
本発明の硫黄含有酸化マグネシウム粉末の好ましい態様は次の通りである。
（１）Ｍｇ１モルに対する硫黄の含有量が、０．０００６５〜０．００２５モルの範囲にある。
（２）平均粒子径が、１０〜１０００ｎｍの範囲にある。
（３）酸化マグネシウム粉末と、硫黄の単体もしくは化合物の粉末とを含む粉末混合物を焼成することによって得られた粉末である。
（４）下記の一般式（Ｉ）で表される化合物の粉末である。
ＭｇＯ：Ａx ・・・（Ｉ）
但し、Ａは、硫黄であり、ｘは、０．０００１５〜０．００７５の範囲の数である。
（５）硫黄が酸化マグネシウムの結晶内に取り込まれている。
【００１１】
本発明はまた、酸化マグネシウム粉末と、硫黄の単体もしくは化合物の粉末とを含む粉末混合物を焼成する上記本発明の硫黄含有酸化マグネシウム粉末の製造方法にもある。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の硫黄含有酸化マグネシウム粉末を、ＰＤＰの前面板の誘電体保護層の表面に点在させることによって、ＰＤＰの放電開始電圧を低く抑えることができる。また、本発明の製造方法を用いることによって、ＰＤＰの放電開始電圧の低減効果の大きい硫黄含有酸化マグネシウム粉末を工業的に有利に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に従う前面板を備えたＰＤＰの断面図の一例である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の硫黄含有酸化マグネシウム粉末は、Ｍｇ１モルに対して硫黄を０．０００１５〜０．００７５モルの範囲、好ましくは０．０００６５〜０．００２５モルの範囲、特に好ましくは０．０００９０〜０．００１８モルの範囲の量にて含有する。
【００１５】
本発明の硫黄含有酸化マグネシウム粉末は、下記の一般式（Ｉ）で表される化合物の粉末であることが好ましい。
ＭｇＯ：Ａx ・・・（Ｉ）
但し、Ａは、硫黄であり、ｘは、０．０００１５〜０．００７５の範囲の数、好ましくは０．０００６５〜０．００２５の範囲の数、特に好ましくは０．０００９０〜０．００１８の範囲の数である。なお、上記一般式（Ｉ）は、ＡがＭｇＯのＭｇもしくはＯに置換していることを必ずしも意味するものではない。
【００１６】
本発明の硫黄含有酸化マグネシウム粉末に含まれる硫黄は、酸化マグネシウムの結晶内に取り込まれていることが好ましい。硫黄は、酸化マグネシウムの酸素原子と置換していることが好ましい。
【００１７】
本発明の硫黄含有酸化マグネシウム粉末は、平均粒子径が１０〜１０００ｎｍの範囲にあることが好ましく、１００〜８００ｎｍの範囲にあることがより好ましい。
【００１８】
本発明の硫黄含有酸化マグネシウム粉末は、例えば、酸化マグネシウム粉末と、硫黄の単体もしくは化合物の粉末とを含む粉末混合物を焼成することによって製造することができる。酸化マグネシウム粉末と硫黄の単体もしくは化合物の粉末との配合割合は、一般にＭｇ１モルに対する硫黄の量が０．０００１５〜０．００７５モルの範囲となる割合である。
【００１９】
硫黄源として用いる硫黄の化合物は、硫黄の酸化数が−２価であることが好ましい。酸化数が−２価の硫黄の化合物の例としては、硫化水素を挙げることができる。硫黄源は、硫黄の単体であることが好ましい。
【００２０】
粉末混合物の焼成は、外気雰囲気から遮断された雰囲気内で、例えば、蓋を閉じたるつぼ内にて行なうことが好ましい。粉末の混合物の焼成温度は、一般に８００〜１５００℃の範囲、好ましくは９００〜１５００℃の範囲である。焼成時間は、一般に１０〜６００分の範囲である。
【００２１】
次に、本発明のＰＤＰ用前面板について、添付図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明に従うＰＤＰ用前面板を備えたＰＤＰの断面図である。図１において、ＰＤＰ（交流型ＰＤＰ）は、前面板１０と放電ガスが充填された放電空間２０を挟んで対向配置された背面板３０とからなる。
【００２２】
前面板１０は、透明基板１１と、透明基板の上に形成された一対の放電電極１４ａ、１４ｂ（それぞれ、透明電極１２ａ、１２ｂとバス電極１３ａ、１３ｂとからなる）と、放電電極１４ａ、１４ｂを被覆する誘電体層１５と、誘電体層の上に形成された誘電体保護層１６と、誘電体保護層１６の表面に点在している前記硫黄含有酸化マグネシウム粉末１７とからなる。
【００２３】
透明基板１１の例としてはガラス基板が挙げられる。透明電極１２ａ、１２ｂの材料の例としては、ＩＴＯ、ＺｎＯ及びＳｎＯ2を挙げることができる。バス電極１３ａ、１３ｂの材料の例としては、Ａｇ、Ａｌ、Ｃｒ／Ｃｕ／Ｃｒの積層金属材料を挙げることができる。
【００２４】
誘電体層１５は、一般に低融点ガラス組成物から形成されている。低融点ガラス組成物の例としては、酸化亜鉛、三酸化二ホウ素及び酸化ケイ素の混合物（ＺｎＯ−Ｂ2Ｏ3−ＳｉＯ2）を主成分とするガラス組成物、酸化鉛、三酸化二ホウ素及び酸化ケイ素の混合物（ＰｂＯ−Ｂ2Ｏ3−ＳｉＯ2）を主成分とするガラス組成物、酸化鉛、三酸化二ホウ素、酸化ケイ素及び酸化アルミニウムの混合物（ＰｂＯ−Ｂ2Ｏ3−ＳｉＯ2−Ａｌ2Ｏ3）を主成分とするガラス組成物、酸化鉛、酸化亜鉛、三酸化二ホウ素及び酸化ケイ素の混合物（ＰｂＯ−ＺｎＯ−Ｂ2Ｏ3−ＳｉＯ2）を主成分とする低融点ガラス組成物が挙げられる。誘電体層１５の厚さは、１０〜５０μｍの範囲にあることが好ましい。
【００２５】
誘電体保護層１６は、酸化マグネシウムから形成されていることが好ましい。酸化マグネシウムからなる誘電体保護層は、電子ビーム蒸着法により成形することが好ましい。誘電体保護層１６の厚さは、０．０１〜５０μｍの範囲にあることが好ましく、０．１〜１０μｍの範囲にあることが特に好ましい。
【００２６】
硫黄含有酸化マグネシウム粉末１７は、誘電体保護層１６の表面に一次粒子の形で点在していてもよいし、凝集粒子（二次粒子）として点在していてもよい。凝集粒子として存在する場合は、凝集粒子の平均サイズは、０．５〜１０μｍの範囲にあることが好ましい。誘電体保護層１６の表面に点在する硫黄含有酸化マグネシウム粉末の量は、誘電体保護層の表面を硫黄含有酸化マグネシウム粉末が占める占有面積が、誘電体保護層全体の面積に対して１〜３０％の範囲となる量であることが好ましく、５〜１５％の範囲となる量であることがより好ましい。硫黄含有酸化マグネシウム粉末の占有面積は、走査型電子顕微鏡により得られる誘電体保護層の拡大写真から測定することができる。
【００２７】
硫黄含有酸化マグネシウム粉末１７を誘電体保護層１６の表面に点在させる方法としては、硫黄含有酸化マグネシウム粉末の分散液を、誘電体保護層の上に塗布した後、乾燥する方法を用いることができる。分散液の溶媒の例としては、エチルアルコール、プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、ブチルアルコール、イソブチルアルコール、ｓ−ブチルアルコール、ｔ−ブチルアルコールなどのアルコール類、アセトン、エチルメチルケトン、メチルプロピルケトンなどのケトン類を挙げることができる。
【００２８】
放電空間２０には、放電ガスが充填される。放電ガスとしては、一般にＸｅとＮｅの混合ガスが用いられる。
【００２９】
背面板３０は、透明基板３１と、透明基板３１の上に形成されたアドレス電極３２と、アドレス電極３２を被覆する誘電体層３３と、放電空間２０を区画する隔壁３４と、誘電体層３３と隔壁３４の表面に形成された蛍光体層３５とからなる。
【００３０】
透明基板３１の例としてはガラス基板が挙げられる。アドレス電極３２の材料の例としては、Ａｇ、Ａｌ、Ｃｒ／Ｃｕ／Ｃｒの積層金属材料を挙げることができる。誘電体層３３及び隔壁３４は、一般に低融点ガラス組成物からなる。低融点ガラス組成物の例は前面板１０の誘電体層１５で用いられる低融点ガラス組成物の例と同様である。蛍光体層３５は、一般に赤色発光蛍光体、緑色発光蛍光体及び青色発光蛍光体のうちのいずれかの蛍光体から形成される。
【実施例】
【００３１】
［実施例１〜１４、比較例１、２］
酸化マグネシウム粉末（純度：９９．９８質量％、ＢＥＴ比表面積：４２ｍ2／ｇ）と硫黄粉末（純度：９９．９８質量％）とを下記表１の量にて量り取り、両者を５分間撹拌混合した。得られた粉末混合物をアルミナるつぼに投入し、アルミナるつぼに蓋をして下記表１の焼成温度にて１時間の条件にて熱処理して、硫黄含有酸化マグネシウム粉末を製造した。
【００３２】
表１
────────────────────────────────────────
酸化マグネシウム粉末（ｇ）    硫黄粉末（ｇ）    焼成温度（℃）
────────────────────────────────────────
比較例１        ３０                      ０．０１０        １４００
────────────────────────────────────────
実施例１        ３０                      ０．０１２        １０００
実施例２        ３０                      ０．０５０        １２００
実施例３        ３０                      ０．０６０        １２００
実施例４        ３０                      ０．３００        １４００
実施例５        ３０                      ０．０４０        １０００
実施例６        ３０                      ０．０４５        １０００
実施例７        ３０                      ０．１００        １２００
実施例８        ３０                      ０．０５０        １０００
実施例９        ３０                      ０．０６０        １０００
実施例１０      ３０                      ０．０８０        １０００
実施例１１      ３０                      ０．１００        １０００
実施例１２      ３０                      ０．１２０        １０００
実施例１３      ３０                      ０．１８０        １０００
実施例１４      ３０                      ０．３００        １０００
────────────────────────────────────────
比較例２        ３０                      ０．３５０        １０００
────────────────────────────────────────
【００３３】
［評価］
得られた硫黄含有酸化マグネシウム粉末の硫黄含有量と平均粒子径、さらに該硫黄含有酸化マグネシウム粉末を誘電体保護層の上に点在させたＰＤＰ前面板の放電開始電圧を下記のようにして測定した。下記表２に、その結果を示す。
【００３４】
［硫黄含有量の測定方法］
試料の硫黄含有酸化マグネシウム粉末を酸で溶解し、得られた溶液中の硫黄量をＩＣＰ発光分析法により測定する。
【００３５】
［平均粒子径の測定方法］
試料の硫黄含有酸化マグネシウム粉末の比表面積をＢＥＴ法により測定し、得られた比表面積から比表面積径を算出して、これを平均粒子径とする。比表面積径の算出方法は、「粉体−理論と応用−」（丸善株式会社、昭和５４年５月１２日発行）のｐ．４５３−４５４に記載されている。
【００３６】
［放電開始電圧の測定方法］
［ＰＤＰ用前面板の放電開始電圧の測定方法］
（１）硫黄含有酸化マグネシウム粉末分散液の調製
試料の硫黄含有酸化マグネシウム粉末をイソプロピルアルコールに試料粉末を分散させ、濃度１質量％の硫黄含有酸化マグネシウム粉末分散液を調製する。
【００３７】
（２）ＰＤＰ用前面板の作製
ホウ珪酸ガラス基板（縦横の長さ５０ｍｍ、厚さ０．５５ｍｍ）の上に互いに０．１ｍｍ間隔で平行に配置された一対の放電電極を１０組形成し、次いで、該放電電極の表面に低融点ガラス組成物を塗布して誘電体層（厚み：１０μｍ）を形成した後、誘電体層の上に電子ビーム蒸着法により酸化マグネシウム製誘電体保護層（厚さ：１μｍ）を形成して、ガラス基板、ガラス基板の上に形成された一対の放電電極、放電電極を被覆する誘電体層、そして誘電体層の表面に形成された誘電体保護層からなる積層体を作製する。次に、積層体の誘電体保護層の上に、上記（１）で調製した硫黄含有酸化マグネシウム粉末分散液をエアーブラシで噴霧した後、箱形電気炉に入れて５００℃の温度で３０分間焼成することによって、誘電体保護層の上に試料粉末を点在させて、ＰＤＰ用前面板を作製する。
【００３８】
（３）放電開始電圧の測定
上記（２）で作製したＰＤＰ用前面板を、ステンレス製真空チャンバーに設置し、真空チャンバー内を１０Ｐａ以下にまで減圧したのち、Ｎｅガス９５体積％＋Ｘｅガス５体積％の混合ガスを６０ｋＰａの圧力となるように封入する。次いで、ＰＤＰ用前面板の電極に電圧を印加し、その印加電圧を上昇させ、放電部が全点灯したときの電圧値をオシロスコープで読み取り、これを放電開始電圧とする。
【００３９】
表２
────────────────────────────────────────
硫黄含有量（モル）    平均粒子径（ｎｍ）    放電開始電圧（Ｖ）
────────────────────────────────────────
比較例１      ０．００００３６      ２３０                  ２６０
────────────────────────────────────────
実施例１      ０．０００２６        ２５０                  ２５７
実施例２      ０．０００５６        ３２０                  ２５７
実施例３      ０．０００７６        ３４０                  ２４７
実施例４      ０．０００８２        ４００                  ２４４
実施例５      ０．００１０２        ２３０                  ２３７
実施例６      ０．００１１２        ３８０                  ２３１
実施例７      ０．００１１２        ２９０                  ２４２
実施例８      ０．００１１９        ２３０                  ２３０
実施例９      ０．００１２６        ３１０                  ２３４
実施例１０    ０．００１９４        ２８０                  ２４６
実施例１１    ０．００２４２        ３７０                  ２４７
実施例１２    ０．００２７４        ４５０                  ２５５
実施例１３    ０．００３９６        ４１０                  ２５４
実施例１４    ０．００７１１        ４６０                  ２５７
────────────────────────────────────────
比較例２      ０．００７８４        ５００                  ２６１
────────────────────────────────────────
注）硫黄含有量は、Ｍｇ含有量を１モルとしたときの値である。
【００４０】
表２の結果から明らかなように、硫黄含有量が本願発明で規定する範囲にある硫黄含有酸化マグネシウム粉末（実施例１〜１４）を誘電体保護層の上に点在させたＰＤＰ用前面板は放電開始電圧が、硫黄含有量が本願発明で規定する量よりも少ない硫黄含有酸化マグネシウム粉末（比較例１）や硫黄含有量が本願発明で規定する量よりも多い硫黄含有酸化マグネシウム粉末（比較例２）を誘電体保護層の上に点在させたＰＤＰ用前面板と比較して低い値を示す。
【符号の説明】
【００４１】
１０  前面板
１１  透明基板
１２ａ、１２ｂ  透明電極
１３ａ、１３ｂ  バス電極
１４ａ、１４ｂ  放電電極
１５  誘電体層
１６  誘電体保護層
１７  硫黄含有酸化マグネシウム粉末
２０  放電空間
３０  背面板
３１  透明基板
３２  アドレス電極
３３  誘電体層
３４  隔壁
３５  蛍光体層
【図１】
0005697522.tif 000002