DE3942132A1

DE3942132A1 - Oberflaechenbehandlung von silica-beschichteten leuchtstoffteilchen und verfahren zur herstellung eines bildschirms fuer eine kathodenstrahlroehre

Info

Publication number: DE3942132A1
Application number: DE3942132A
Authority: DE
Inventors: Pabitra Datta; Ronald Norman Friel
Original assignee: RCA Licensing Corp
Current assignee: RCA Licensing Corp
Priority date: 1988-12-21
Filing date: 1989-12-20
Publication date: 1990-06-28
Anticipated expiration: 2009-12-21
Also published as: JPH0816216B2; FR2640806B1; KR0157971B1; JPH0853667A; DE3942132C2; KR900010860A; IT1237189B; CA2003751A1; JP2665895B2; JPH02283789A; US4921727A; IT8922749A0; FR2640806A1

Description

Die Erfindung betrifft die elektrophotographische Herstel lung eines Bildschirmes für eine Kathodenstrahlröhre und insbesondere ein Verfahren zur Oberflächenbehandlung von trockenpulverisierten Leuchtstoffteilchen mit einem Haft vermittler zum Beeinflussen von deren triboelektrischen Ladungseigenschaften.

Eine übliche mit einer Schattenmaske versehene Kathoden strahlröhre enthält eine evakuierte Umhüllung mit einem Bildschirm, der eine Anordnung von in zyklischer Reihenfolge angebrachten Leuchtstoffelementen dreier verschiedener Emis sionsfarben aufweist, sowie eine Einrichtung zum Erzeugen von drei auf den Schirm gerichteten konvergenten Elektronen strahlen und eine Farbauswahlelektrode oder Schattenmaske in Form eines dünnen, mit einer Vielzahl von Öffnungen ver sehenen Metallblechs, das zwischen dem Schirm und der strahl erzeugenden Einrichtung präzise angeordnet ist. Durch das mit Öffnungen versehene Metallblech wird der Schirm abge schattet und die unterschiedlichen Konvergenzwinkel erlauben es den durchgelassenen Teilen jedes Strahls, selektiv die Leuchtstoffelemente der gewünschten Emissionsfarbe anzuregen. Die Leuchtstoffelemente sind von einer Matrix aus licht absorbierendem Material umgeben.

Gemäß einem bekannten Verfahren zur Bildung einer jeden An ordnung von Leuchtstoffelementen auf einer Bildschirm-Front platte einer Kathodenstrahlröhre wird die innere Oberfläche der Frontplatte mit einer Aufschlämmung eines photoempfind lichen Bindemittels und von zur Aussendung von Licht in einer der drei Emissionsfarben geeigneten Leuchtstoffteil chen beschichtet. Die Aufschlämmung wird getrocknet, um eine Schicht zu bilden, und von einer Quelle wird ein Lichtfeld durch die Öffnungen in der Schattenmaske auf die getrocknete Beschichtung projiziert, so daß die Schattenmaske als photo graphische Vorlage (Master) wirkt. Die belichtete Schicht wird daraufhin entwickelt, um die die erste Farbe emittie renden Leuchtstoffelemente zu bilden. Der Vorgang wird für die die zweite und die dritte Farbe emittierenden Leucht stoffelemente wiederholt unter Verwendung derselben Schatten maske, jedoch mit einer für jede Belichtung in eine neue Lage gebrachten Lichtquelle. In jeder Position der Lichtquelle wird der Konvergenzwinkel eines der Elektronenstrahlen an genähert, welche die jeweiligen Farben emittierenden Leucht stoffelemente anregen. Eine genauere Beschreibung dieses Verfahrens, der als photolithographischer Naßprozeß bekannt ist, findet sich in der US-PS 26 25 734 (H.B. Law).

Ein Nachteil des vorstehend beschriebenen Naßprozesses be steht darin, daß darin nicht die an die nächsten Generatio nen von Unterhaltungsgeräten gestellten Anforderungen nach höherer Auflösung und die nach noch höherer Auflösung für Monitore, "work stations" und Anwendungen, bei denen ein alphanumerischer Text erforderlich ist, zu erfüllen. Zusätz lich sind bei dem photolithographischen Naßprozeß (ein schließlich der Matrix-Herstellung) 182 Hauptverarbeitungs schritte notwendig, und es sind umfangreiche Installationen und die Verwendung von sauberem Wasser notwendig, man muß den Leuchtstoff rückhalten und wiedergewinnen und große Mengen elektrischer Energie zum Belichten und Trocknen des Leuchtstoffmaterials aufwenden.

Aus der US-PS 34 75 169 (H.G. Lange) ist ein Verfahren be kannt, um auf elektrophotographischem Weg den Schirm für eine Farbkathodenstrahlröhre zu bilden. Dabei wird die innere Oberfläche der Frontplatte der Kathodenstrahlröhre mit einem verflüchtigbaren leitfähigen Material beschichtet und darüber eine Schicht eines verflüchtigbaren photoleiten den Materials aufgebracht. Die photoleitende Schicht wird dann einheitlich aufgeladen, durch die Schattenmaske selek tiv belichtet, um ein latentes Ladungsbild zu erzeugen, und dann mit einer Trägerflüssigkeit hohen Molekulargewichts entwickelt. Die Trägerflüssigkeit trägt in Suspension eine Vielzahl von Leuchtstoffteilchen einer gegebenen Emissions farbe, die selektiv auf die in geeigneter Weise geladenen Flächen der photoleitenden Schicht niedergeschlagen werden, um das Latentbild zu entwickeln. Der Vorgang des Ladens, Be lichtens und Niederschlagens wird für jeden der die drei Farben emittierenden Leuchtstoffe, d.h. grün, blau und rot, auf dem Schirm wiederholt. Eine Verbesserung der elektro photographischen Schirmbildung ist in der US-PS 44 48 866 (H.G. Olieslagers et al.) beschrieben. Danach wird die Adhäsion der Leuchtstoffpartikel verbessert, indem die zwi schen benachbarten Teilen des niedergeschlagenen Musters von Leuchtstoffteilchen nach jedem Niederschlagsvorgang gleichförmig belichtet werden, um irgendwelche Restladungen zu vermindern oder ganz zu entladen und ein einheitlicheres neuerliches Aufladen des Photoleiters für die folgenden Niederschlagsvorgänge zu ermöglichen. Da die letzten beiden genannten Patentschriften einen elektro-photographischen Prozeß beschreiben, bei dem es sich im wesentlichen um einen Naßprozeß handelt, treten viele der oben im Zusammenhang mit dem photolithographischen Naßprozeß gemäß der US-PS 26 25 734 beschriebenen Nachteile auch bei dem elektro-photographi schen Naßprozeß auf.

In den US-Patentanmeldungen mit den Serial Nummern 2 87 356 und 2 87 357 (P. Datta et al.), eingereicht am 21. Dezember 1988, wird jeweils ein verbessertes Verfahren zur Herstel lung von Schirmbaugruppen für Kathodenstrahlröhren vorge schlagen unter Verwendung von triboelektrisch geladenen, trockenpulverisierten Materialien für die Schirmstruktur und oberflächenbehandelten Trägerkügelchen mit einem darauf be findlichen Haftvermittler, um die Polarität und den Betrag der übertragenen Ladung zu beeinflussen.

Von den Erfindern ist festgestellt worden, daß, obwohl Bild schirme für Kathodenstrahlröhren unter Verwendung von unbe handelten Leuchtstoffteilchen elektrophotographisch herge stellt werden können, eine Oberflächenbehandlung der Leucht stoffteilchen die triboelektrische Ladung auf diesen erhöht, was dazu führt, daß eine größere Anzahl von Leuchtstoffteil chen auf jedes Trägerkügelchen aufgebracht werden können. Dies verbessert den Wirkungsgrad des elektrophotographischen Trockenprozesses und erhöht das Gewicht des Schirms für unter Vervendung von oberflächenbehandelten Leuchtstoffen um ungefähr das 2- bis 9-fache.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wir ein Verfahren zur Oberflächenbehandlung von trockenpulverisierten Leuchtstoff teilchen zur Verwendung bei der Herstellung eines lumines zierenden Bildschirms für eine Kathodenstrahlröhre, um deren triboelektrische Ladungseigenschaften zu beeinflussen, ge schaffen mit den Verfahrensschritten, daß die Leuchtstoff teilchen mit einer ersten Schicht aus Silica versehen werden, daß ein aus der Gruppe der Silane und Titanate ausgewählter Haftvermittler in einem geeigneten Lösungsmittel zur Bildung einer Mischung gelöst wird, daß die silica-beschichteten Leuchtstoffteilchen mit der Mischung oberflächenbeschichtet werden, um eine zweite Schicht mit dem Haftvermittler auf den Leuchtstoffteilchen zu bilden, daß die oberflächenbe handelten Teilchen gefiltert, mit dem Lösungsmittel gespült und getrocknet werden. Die auf diese Weise erhaltenen trockenpulverisierten, oberflächenbehandelten Leuchtstoff teilchen werden zur Herstellung des Bildschirms verwendet. Der die Silica-Beschichtung überdeckende Haftvermittler be einflußt oder steuert die triboelektrischen Ladungseigen schaften der Leuchtstoffteilchen während der elektrophoto graphischen Herstellung des Schirms.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine teilweise in Achsrichtung geschnittene Ansicht einer gemäß der Erfindung hergestellten Farbkathoden strahlröhre;

Fig. 2 einen Schnitt durch die Schirmgruppe der in Fig. 1 dargestellten Röhre; und

Fig. 3a bis 3e verschiedene Verfahrensschritte bei der Her stellung der in Fig. 1 gezeigten Röhre.

Fig. 1 zeigt eine Farbkathodenstrahlröhre mit einer Glas hülle 11, die eine ungefähr rechteckige Frontglaswanne 12 und einen röhrenförmigen Hals 14, welche durch einen Trichter 15 verbunden sind, umfaßt. Der Trichter 15 hat eine leitende Innenbeschichtung (nicht dargestellt), die mit einem Anodenanschlußknopf 16 in Verbindung steht und sich in den Hals 14 erstreckt. Die Wanne 12 enthält eine dem Betrachter zugewandte Front- oder Trägerplatte 18 und einen Umfangsflansch oder Seitenwand 20, die mit dem Trichter 15 über eine Glasfritte 21 verschweißt ist. Die innere Ober fläche der Frontplatte 18 trägt einen dreifarbigen Leucht stoffschirm 22. Bei dem in Fig. 2 genauer dargestellten Schirm 22 handelt es sich vorzugsweise um einen Linienschirm, der eine Vielzahl von Schirmelementen aus rot-, grün- und blauemittierenden Farbstoffstreifen R, G bzw. B umfassen, die in Farbgruppen von drei Streifen oder Triaden in zykli scher Reihenfolge angeordnet sind und sich in einer Richtung im wesentlichen senkrecht zu der Ebene, in welcher die Elek tronenstrahlen erzeugt werden, erstrecken. Bei der normalen Betrachtungslage für dieses Ausführungsbeispiel erstrecken sich die Leuchtstoffstreifen in vertikaler Richtung. Vorzugs weise sind die Leuchtstoffstreifen voneinander durch ein lichtabsorbierendes Matrixmaterial 23 getrennt, wie es all gemein üblich ist. Alternativ kann es sich bei dem Schirm um einen Punktrasterschirm handeln. Eine dünne leitende Schicht 24, vorzugsweise aus Aluminium, überdeckt den Schirm 22 und ermöglicht es, an den Schirm ein einheitliches Poten tial anzulegen und ebenso das von den Leuchtstoffelementen emittierte Licht durch die Frontplatte 18 zu reflektieren. Der Schirm 22 und die darüberliegende Aluminiumschicht 24 bildet eine Schirmbaugruppe.

Wiederum bezugnehmend auf Fig. 1, ist dort eine mit einer Vielzahl von Öffnungen versehene Farbwahlelektrode oder Schattenmaske 25 in üblicher Weise in einer vorgegebenen Abstandsbeziehung von der Schirmbaugruppe entfernbar ange bracht. Eine Elektronenstrahl-Erzeugungseinrichtung 26, die in Fig. 1 schematisch durch gestrichelte Linien dargestellt ist, ist in dem Hals 14 zentral angeordnet, um drei Elektro nenstrahlen 28 zu erzeugen und diese längs konvergenter Wege durch die Öffnungen in der Maske 25 auf den Schirm 22 zu lenken. Die Strahlerzeugungseinrichtung 26 kann beispiels weise eine Bipotential-Strahlerzeugungseinrichtung der Art sein, wie sie in der US-PS 46 20 133 (Morrell et al.) be schrieben ist oder eine andere geeignete Einrichtung.

Die Röhre 10 ist für die Verwendung mit einem äußeren magne tischen Ablenkjoch eingerichtet, wie einem im Bereich des Übergangs von Trichter auf Hals angeordneten Joch 30. Beim Betrieb unterwirft das Joch 30 die drei Strahlen 28 Magnet feldern, durch welche die Strahlen in einem rechteckigen Raster horizontal und vertikal über den Schirm 22 geführt werden. Die Anfangsablenkebene (bei einer Null-Ablenkung) ist in Fig. 1 durch die Linie P-P ungefähr in der Mitte des Jochs 30 dargestellt. Zur Vereinfachung sind die tatsächli chen Krümmungen der Wege der abgelenkten Strahlen in der Ab lenkzone nicht gezeigt.

Der Schirm 22 wird durch einen neuen elektro-photographi schen Prozeß hergestellt, der schematisch in den Fig. 3a bis 3e dargestellt und in der oben angegebenen U.S. Patentanmel dung Ser. No. 2 87 356 beschrieben ist. Am Anfang wird die Wanne mit einer Beitzlösung gewaschen, mit Wasser gespült, mit gepufferter Flußsäure geätzt und wiederum mit Wasser ge spült, wie es üblich ist. Die innere Oberfläche der Front platte 18 wird dann mit einer Schicht 32 aus einem elektrisch leitenden Material beschichtet, das eine Elektrode für eine darüberliegende photoleitende Schicht 34 bildet. Die die leitende Schicht 32 bedeckende photoleitende Schicht 34 ent hält ein verflüchtigbares organisches, polymerisches Material, einen geeigneten photoleitenden Stoff oder Farb stoff und ein Lösungsmittel. Die Zusammensetzung und das Verfahren der Herstellung der leitenden Schicht 32 und der photoleitenden Schicht 34 sind ebenfalls in der US-Patent anmeldung Ser. No. 2 87 356 beschrieben.

Die über der leitenden Schicht 32 liegende photoleitende Schicht 34 wird im Dunklen mittels einer üblichen Corona- Entladungseinrichtung 36 positiv aufgeladen, die schematisch in Fig. 3b gezeigt ist und sich über die Schicht 34 bewegt und diese im Bereich von +200 bis +700 Volt, vorzugsweise von +200 bis +400 Volt auflädt. Die Schattenmaske 25 wird in die Wanne 12 eingesetzt und der positiv geladene Photo leiter wird durch die Schattenmaske dem Licht einer Xenon- Blitzlampe 38 ausgesetzt, die in einem üblichen (durch die Linse 40 in Fig. 3c angedeuteten) Dreifach-Lichthaus ange ordnet ist. Nach jeder Belichtung wird die Lampe in eine andere Lage verschoben, um den Eintrittswinkel der Elektro nenstrahlen von der Elektronenstrahl-Erzeugungsbaugruppe nachzubilden. Es sind drei Belichtungen von drei verschiede nen Lampenpositionen notwendig, um die Flächen des Photo leiters zu entladen, wo nachfolgend die lichtemittierenden Leuchtstoffe aufgebracht werden, um den Schirm zu bilden.

Nach dem Belichten wird die Schattenmaske 25 von der Front glaswanne 12 bzw. der Frontplatte 18 entfernt und die Front glaswanne zu einem ersten Entwickler 42 (Fig. 3d) bewegt. Der erste Entwickler enthält in geeigneter Weise zubereitete trockenpulverisierte Teilchen eines lichtabsorbierenden Schwarzmatrix-Schirmstrukturmaterials und oberflächenbehan delte, isolierende Trägerkügelchen (nicht gezeigt) mit einem Durchmesser von ungefähr 100 bis 300 Mikrometer, die eine triboelektrische Ladung auf die Teilchen des Schwarzmatrix- Materials übertragen, wie im folgenden beschrieben.

Geeignete Schwarzmatrix-Materialien enthalten üblicherweise schwarze Pigmente, die bei einer Röhrenbearbeitungstempera tur von 450°C stabil sind. Für die Verwendung zur Herstel lung von Matrix-Materialien geeignete schwarze Pigmente sind beispielsweise Eisenmanganoxid, Eisenkobaltoxid, Zinkeisen sulfid und nichtleitendes Kohlenstoffschwarz. Das Schwarz matrix-Material wird hergestellt durch Schmelzmischen des Pigments, eines Polymers und eines geeigneten Ladungsbeein flussungsmittels, das die Größe der auf das Matrix-Material übertragenen triboelektrischen Ladung beeinflußt. Das Material wird auf eine mittlere Größe von ungefähr 5 µm zerkleinert.

Das Schwarzmatrix-Material und die oberflächenbehandelten Trägerkügelchen werden in der Entwicklungseinrichtung 42 ge mischt, wobei ungefähr 1 bis 2 Gew.-% Schwarzmatrix-Material verwendet werden. Die Materialien werden so gemischt, daß die fein verteilten Matrixteilchen mit den oberflächenbe handelten Trägerkügelchen in Kontakt geraten und durch sie, beispielsweise negativ, geladen werden. Die negativ gelade nen Matrixteilchen werden von der Entwicklungseinrichtung 42 abgestoßen und zu den positiv geladenen, nicht belichte ten Flächenteilen der photoleitenden Schicht 34 angezogen, so daß diese Flächenteile direkt belichtet werden. Dann wird eine infrarote Strahlung verwendet, um das Matrixmaterial durch Schmelzen oder thermisches Binden der Polymerkompo nente des Matrixmaterials an die photoempfindliche Schicht zu fixieren, um die in den Fig. 2 und 3 dargestellte Matrix 23 zu bilden.

Die die Matrix 23 enthaltende photoleitende Schicht 34 wird durch ein positives Potential von ungefähr 200 bis 400 Volt gleichförmig wieder aufgeladen, um das erste der drei farb emittierenden, trockenpulverisierten Leuchtschirm-Struktur materialien aufzutragen. Die Schattenmaske 25 wird wieder in die Frontglaswanne 12 eingesetzt und bestimmte Flächenbe reiche der photoleitenden Schicht 34, die den Stellen ent sprechen, wo das grünemittierende Leuchtstoffmaterial nieder geschlagen werden soll, werden von einer ersten Position in dem Lichthaus sichtbarem Licht ausgesetzt, um die belichte ten Flächenteile selektiv zu entladen. Die erste Belichtungs position entspricht näherungsweise dem Konvergenzwinkel des Elektronenstrahls, der auf den grünen Leuchtstoff auftreffen soll. Die Schattenmaske wird dann von der Frontglaswanne 12 entfernt und die Wanne wird zu einer zweiten Entwicklungs einrichtung 42 bewegt, die in geeigneter Weise zubereitete trockenpulverisierte Teilchen des grünemittierenden Leucht schirm-Strukturmaterials sowie oberflächenbehandelte Träger kügelchen enthält. Die Leuchtstoffteilchen sind mit einem geeigneten, die Ladung beeinflussenden bzw. kontrollierenden Material, wie hier beschrieben, oberflächenbehandelt. Dabei sind in der zweiten Entwicklungseinrichtung 1000 g von ober flächenbehandelten Trägerkügelchen mit 15 bis 25 g von ober flächenbehandelten Leuchtstoffteilchen kombiniert. Die Trägerkügelchen sind so behandelt, daß sie beispielsweise eine positive Ladung auf die Leuchtstoffteilchen übertragen. Die positiv geladenen grünemittierenden Leuchtstoffteilchen werden von der Entwicklungseinrichtung abgegeben, von den positiv geladenen Flächenbereichen der photoleitenden Schicht 34 und der Matrix 23 abgestoßen und auf die entladenen, be lichteten Flächenteile der photoleitenden Schicht niederge schlagen, wie dies als Umkehrentwicklungsprozeß bekannt ist. Die niedergeschlagenen grünemittierenden Farbstoffteilchen werden auf der photoleitenden Schicht fixiert, indem der oberflächenbehandelte Leuchtstoff einer Infrarotstrahlung ausgesetzt wird, die den Leuchtstoff schmilzt oder thermisch an die photoleitende Schicht bindet.

Der Vorgang des Ladens, Belichtens, Entwickelns und Fixierens wird für die blauemittierenden und die rotemittierenden trockenpulverisierten, oberflächenbehandelten Leuchtstoff teilchen des Schirmstrukturmaterials wiederholt. Die Exposi tion gegen sichtbares Licht, um die positiv geladenen Flächen teile der photoleitenden Schicht 34 selektiv zu entladen, erfolgt von einer zweiten und dann von einer dritten Position in dem Lichthaus, um die Konvergenzwinkel der auf den blauen Leuchtstoff bzw. auf den roten Leuchtstoff auftreffenden Elektronenstrahlen anzunähern. Die triboelektrisch positiv geladenen, trockenpulverisierten Leuchtstoffteilchen werden in dem oben beschriebenen Verhältnis mit den oberflächen behandelten Trägerkügelchen gemischt und von einer dritten bzw. dann einer vierten Entwicklungseinrichtung 42 abgegeben, von den positiv geladenen Flächen der vorher niedergeschla genen Schirmstrukturmaterialien abgestoßen und auf den ent ladenen Flächenteilen der photoleitenden Schicht 34 nieder geschlagen, um die blauemittierenden bzw. rotemittierenden Leuchtstoffelemente zu bilden.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird bei dem anfänglichen Oberflächenbehandlungsschritt auf der Oberfläche jedes Leuchtstoffteilchens, z.B. blau (ZnS/Ag), grün (ZnS/Cu, Au, Al) und rot (Y₂O₂S/Eu), eine kontinuier liche Schicht aus Siliziumdioxid (silica) gebildet.

BEISPIEL 1

Um diese Schicht zu bilden, werden 6,6 g eines kolloidalen Silicasols (unter der Bezeichnung NYCOL 2030 EC von der PQ Corporation, Asland, MA, USA erhältlich) in einem Liter Isopropanol gelöst. Ein Kilogramm des blauen Leuchtstoffs, beispielsweise ZnS/Ag wird der Lösung zugefügt und für zwei Stunden gerührt, um die Leuchtstoffteilchen vollständig zu verteilen. Die erhaltenen kontinuierlich mit Siliziumdioxid (silica)-beschichteten Leuchtstoffteilchen werden in einem Rotationsverdampfer bei einer Temperatur von 85°C getrocknet, bis das gesamte Lösungsmittel aus der Mischung entfernt ist. Der silica-beschichtete getrocknete Leuchtstoff und ein ur sprünglicher, unbeschichteter Leuchtstoff wurden bezüglich des Ladungs/Masken-Verhältnisses und des Schirmgewichts ge testet, indem 3 g Leuchtstoff mit 150 g von mit Fluorsilan oberflächenbehandelten Trägerkügelchen gemischt wurden. Die mit Fluorsilan behandelten Kügelchen sind triboelektrisch negativ und induzieren somit eine positive Ladung auf den Leuchtstoffteilchen. Das beschriebene Testverfahren und die Ergebnisse für den ursprünglichen Leuchtstoff (Z 936 blau) und den silica-beschichteten Leuchtstoff (Beispiel 1) sind in Tabelle 1 aufgeführt. Die oben beschriebene Silica-Be schichtung wurde auch für den grünen Leuchtstoff (ZnS/Cu, Au, Al) und den Kern des roten Leuchtstoffs (Y₂O₂S/Eu) unter Verwendung der hier beschriebenen Verfahrensschritte ange wandt. Ein anderes kolloidales Silicasol, welches hier ver wendet werden kann, ist das unter der Warenbezeichnung Cab-O-Sperse grade-B von der Cabot Corporation, Tuscola, Illinois, USA, erhältliche.

Durch die Silica-Beschichtung auf den Leuchtstoffteilchen wird eine Hydroxy-Funktionsgruppe in Form eines Silanols geschaffen. Silan- oder Titanat-Haftvermittler reagieren mit den Silanolgruppen unter Bildung kovalenter chemischer Bindungen. Leuchtstoffe, die zunächst zur Bildung einer kontinuierlichen Silica-Schicht behandelt und dann mit einem Silan- oder Titanat-Haftvermittler überschichtet worden sind, haben eine Oberfläche mit einer funktionellen organischen Gruppe, die durch den als Überzugsschicht verwendeten Haft vermittler bestimmt ist. Derartige organische Gruppen auf dem oberflächenbehandelten Leuchtstoff reagieren mit den auf den Trägerkügelchen vorliegenden funktionellen Gruppen, wie es in der U.S. Patentanmeldung Ser. No. 2 87 357, auf die bereits eingangs Bezug genommen worden ist, beschrieben wird, um die Größe der triboelektrischen Ladung auf den oberflä chenbehandelten Leuchtstoffteilchen zu bestimmen.

BEISPIEL 2

0,1 g von N-(2-Aminoäthyl-3-Aminopropyl)-Methyl-Dimethoxy silan (Amino #1) wird in 200 ml Isopropanol gelöst, um eine Beschichtungslösung zu bilden. 100 g nach dem Verfahren ge mäß Beispiel 1 hergestellte silica-beschichtete Teilchen des blauen Leuchtstoffs werden zu der Beschichtungslösung hinzu gefügt und durch Ultraschall für ungefähr 10 Minuten ge mischt. Der mit dem Aminosilan oberflächenbehandelte blaue Leuchtstoff wird dann in einem Rotationsverdampfer getrock net. Der getrocknete Leuchtstoff wird dann durch ein 400-mesh-Sieb hindurchgesiebt.

3 g von trockenpulverisiertem, mit Aminosilan oberflächenbe handeltem blauen Leuchtstoffmaterial werden mit ungefähr 100 g von mit Fluorsilan oberflächenbehandelten Trägerkügel chen gemischt. Die fluorsilan-behandelten Kügelchen sind triboelektrisch negativ und induzieren somit eine positive Ladung auf den aminosilan-behandelten blauen Leuchtstoff teilchen. Das Ladungs/Massen-Verhältnis und die elektro photographischen Schirmeigenschaften (EPS-Eigenschaften) , also das Schirmgewicht des nach diesem Verfahren hergestell ten Leuchtstoffs wurden in der beschriebenen Weise unter sucht und die Ergebnisse in der Tabelle 1 aufgelistet.

BEISPIEL 3

Entsprechend Beispiel 2, mit der Ausnahme, daß N-(Aminoäthyl- Aminopropyl)-Triethoxysilan (Amino #2) an die Stelle von Amino #1 tritt. Alle anderen Materialien und Verfahrens schritte sind unverändert. Die Testergebnisse sind in der Tabelle 1 aufgelistet.

BEISPIEL 4

Entsprechend Beispiel 2, mit der Ausnahme, daß 3-(Amino propyl)Dimethyl-Ethoxysilan (Amino #3) an die Stelle von Amino #1 tritt. Alle anderen Materialien und Verfahrens schritte sind unverändert. Die Testergebnisse sind in der Tabelle 1 aufgelistet.

BEISPIEL 5

Entsprechend Beispiel 2, mit der Ausnahme, daß (Aminopropyl)- Triethoxysilan (Amino #4) an die Stelle von Amino #1 tritt. Alle anderen Materialien und Verfahrensschritte sind unver ändert. Die Testergebnisse sind wiederum in der Tabelle 1 aufgelistet.

BEISPIEL 6

Entsprechend Beispiel 2, mit der Ausnahme, daß (Methacryl oxypropyl)Triethoxysilan (Acrylo #6) an die Stelle von Amino #1 tritt. Alle anderen Materialien und Verfahrens schritte sind wiederum unverändert und die Testergebnisse in Tabelle 1 aufgelistet.

BEISPIEL 7

0,1 g von Isopropyl-Tri(Dioctyl-Pyrophosphato)Titanat (Titanat) ist in 200 ml einer 50 : 50-Mischung von Isopropanol und Heptan zur Bildung einer Beschichtungslösung gelöst. 100 g von silica-beschichteten Teilchen des blauen Leucht stoffs (aus Beispiel 1) werden der Beschichtungslösung hin zugefügt und für zwei Stunden gemischt. Der mit dem Titanat oberflächenbehandelte blaue Leuchtstoff wird in einem Rota tionsverdampfer getrocknet und der getrocknete Leuchtstoff wird dann wiederum durch ein 400-mesh-Sieb hindurchgesiebt. Die Ergebnisse des beschriebenen Testverfahrens sind in der Tabelle 1 aufgelistet.

BEISPIEL 8

0,1 g von Amino #1 wird in 200 ml Isopropanol gelöst, wie es bei Beispiel 1 beschrieben ist, um eine Beschichtungslosung zu bilden. 100 g von silica-beschichteten Teilchen des grü nen Leuchtstoffs werden der Beschichtungslösung hinzugefügt und für ungefähr zwei Stunden gerührt. Das mit Aminosilan oberflächenbehandelte Material des grünen Leuchtstoffs wird in einem Rotationsverdampfer getrocknet und dann durch ein 400-mesh-Sieb hindurchgesiebt.

3 g des trockenpulverisierten, mit Aminosilan oberflächen behandelten Materials des grünen Leuchtstoffs werden mit 100 g von fluorsilan-oberflächenbehandelten Trägerkügelchen gemischt und in der beschriebenen Weise untersucht. Die Testergebnisse sind in der Tabelle 2 aufgelistet. Ein grüner Leuchtstoff im ursprünglichen Zustand (ZnS/Cu, Au, Al), der weder eine Silica-Beschichtung noch eine Aminosilan-Beschich tung aufweist, wird zur Kontrolle für die grünen Leuchtstof fe in Tabelle 2 verwendet.

BEISPIEL 9

Entsprechend Beispiel 8, mit der Ausnahme, daß Amino #2 an die Stelle von Amino #1 tritt. Alle anderen Materialien und Verfahrensschritte sind unverändert. Die Testergebnisse sind in der Tabelle 2 aufgelistet.

BEISPIEL 10

Entsprechend Beispiel 8, mit der Ausnahme, daß Amino #3 an die Stelle von Amino #1 tritt. Alle anderen Materialien und Verfahrensschritte sind unverändert. Die Testergebnisse sind in der Tabelle 2 aufgelistet.

BEISPIEL 11

Entsprechend Beispiel 8, mit der Ausnahme, daß Amino #4 an die Stelle von Amino #1 tritt. Alle anderen Materialien und Verfahrensschritte sind unverändert. Die Testergebnisse sind in der Tabelle 2 aufgeführt.

BEISPIEL 12

0,1 g von Amino #1 wird in 200 ml Isopropanol gelöst, um eine Beschichtungslösung zu bilden. 100 g von silica-be schichteten Teilchen des roten Leuchtstoffs (Y₂O₂S/Eu) wer den der Beschichtungslösung hinzugefügt und für ungefähr zwei Stunden gemischt. Das mit dem Aminosilan oberflächen behandelte Material des roten Leuchtstoffs wird in einem Rotationstrockner getrocknet und dann durch ein 400-mesh- Sieb hindurchgesiebt.

3 g des trockenpulverisierten, mit Aminosilan oberflächen behandelten Materials des roten Leuchtstoffs werden mit 100 g von mit Fluorsilan oberflächenbehandelten Trägerkügel chen gemischt und in der beschriebenen Weise getestet. Die Testergebnisse sind in der Tabelle 2 angegeben. Ein roter Leuchtstoff (Y₂O₂S/Eu) im ursprünglichen Zustand, der weder eine Silica-Beschichtung noch eine Aminosilan-Beschichtung aufweist, wird zur Kontrolle für die roten Leuchtstoffe in Tabelle 2 verwendet.

BEISPIEL 13

Entsprechend Beispiel 12, mit der Ausnahme, daß Amino #2 an die Stelle von Amino #1 tritt. Alle anderen Materialien und Verfahrensschritte sind unverändert. Die Testergebnisse sind in der Tabelle 2 angegeben.

BEISPIEL 14

Entsprechend Beispiel 12, mit der Ausnahme, daß Amino #3 an die Stelle von Amino #1 tritt. Alle anderen Materialien und Verfahrensschritte sind unverändert. Die Testergebnisse sind in der Tabelle 2 angegeben.

BEISPIEL 15

Entsprechend Beispiel 12, mit der Ausnahme, daß Amino #4 an die Stelle von Amino #1 tritt. Alle anderen Materialien und Verfahrensschritte sind unverändert. Die Testergebnisse sind in Tabelle 2 angegeben.

Tabelle 1

Blaue Leuchtstoffe im ursprünglichen Zustand und silan-behandelte blaue Leuchtstoffe, die mit fluorsilan-behandelten Glaskügelchen für positiv geladene Leuchtstoffe in Kontakt gebracht wurden

Tabelle 2

Grüne und rote Leuchtstoffe im ursprünglichen Zustand und silanbehandelte grüne und rote Leuchtstoffe, die mit fluorsilan-behandelten Glaskügelchen für positiv geladene Leuchtstoffe in Kontakt gebracht wurden

Die Testergebnisse wurden unter Verwendung einer (nicht ge zeigten) Testfrontglaswanne bestimmt, die aus einer isolier ten Platte besteht, welche auf jeder ihrer Hauptoberflächen einer metallischen Leiter bzw. eine metallische Leiter schicht auflaminiert hat, wobei sich mittig durch die Haupt oberflächen der Platte und die Leiterschichten eine zentral angeordnete Öffnung erstreckt. Vorzugsweise hat die Öffnung einen Durchmesser von ungefähr 2,54 cm. Ein Metallsieb oder -gitter von ungefähr 50 bis 100 mesh erstreckt sich über die Öffnung und ist mit einem von den Metalleitern verbunden. Über die Öffnung erstreckt sich weiterhin eine TIC-beschich tete Glasplatte, die an dem anderen Metalleiter angeordnet ist, so daß die TIC-Beschichtung damit in Kontakt steht. Für die Messung von positiv geladenen Leuchtstoffteilchen wird an den mit dem metallischen Gitter verbundenen Leiter ein Potential von 100 bis 600 Volt angelegt, wobei der mit der TIC-Schicht in Kontakt stehende Leiter geerdet ist. Die Potentialdifferenz zwischen dem Gitter und dem Glas beträgt ungefähr 10³ V/cm. Die Testwanne ist ungefähr 7,62 cm über einer Entwicklungseinrichtung angeordnet, welche den ober flächenbehandelten Leuchtstoff und die Trägerkügelchen ent hält, wie sie in den Beispielen 1, 2, 7, 8 und 12 beschrie ben sind. Die Entwicklungseinrichtung ist an einem Ende durch ein Gitter bzw. ein Sieb verschlossen, das so bemessen ist, daß die fein verteilten Leuchtstoffteilchen, nicht je doch die Trägerkügelchen durchgelassen werden. Ein Luftstoß (Geschwindigkeit ungefähr 10⁴ cm/sec) trennt die Leuchtstoff teilchen von den Trägerkügelchen und befördert die geladenen (in diesem Falle positiv geladenen) Leuchtstoffteilchen von der Entwicklungseinrichtung zu dem Metallgitter und der TIC beschichteten Glasplatte. Die sich ergebende elektrostati sche Ladung auf der TIC-beschichteten Platte wird mit einem Elektrometer gemessen und die Masse der Leuchtstoffteilchen wird bestimmt durch Wiegen der Glasplatte vor und nach dem Test. Der Quotient aus diesen Messungen ergibt das mittlere triboelektrische Ladungs/Massen-Verhältnis. Die Nieder schlagsfläche auf der TIC-beschichteten Glasplatte ist be kannt und wird durch die Größe der Öffnung in der Testwanne bestimmt. Die Testergebnisse sind in den Tabellen 1 und 2 zusammengefaßt. Bei jedem Beispiel weisen die oberflächen behandelten Glaskügelchen eine Beschichtung aus Fluorsilan auf, um auf die Leuchtstoffteilchen eine positive Ladung zu übertragen. Für jede getestete Leuchtstoffarbe wurde eine Kontrolle durchgeführt. Die Kontroll-Leuchtstoffe waren nicht oberflächenbehandelt. Die Ergebnisse zeigen, daß die oberflächenbehandelten Leuchtstoffe ein wesentlich höheres Ladungs/Massen-Verhältnis haben als die nichtbehandelten Leuchtstoffe und daß die Schirmgewichte für die oberflächen behandelten Leuchtstoffe wesentlich höher sind als für die nichtbehandelten Leuchtstoffe. Die besten Ergebnisse wurden erhalten durch eine Oberflächenbehandlung der Leuchtstoffe mit N-(Aminoäthyl-Aminopropyl)Triethoxysilan oder N(2-Amino äthyl-3-Aminopropyl)-Methyldimethoxysilan.

Claims

1. Verfahren zur Oberflächenbehandlung von trockenpulveri sierten Leuchtstoffteilchen zur Verwendung bei der Herstel lung eines Bildschirms für eine Kathodenstrahlröhre, um die triboelektrischen Ladungseigenschaften der Leuchtstoffteil chen zu beeinflussen, gekennzeichnet durch die Verfahrens schritte:

-Versehen der Leuchtstoffteilchen mit einer ersten Beschich tung aus Silica,
- Lösen eines Haftvermittlers, der aus der Gruppe der Silane und Titanate ausgewählt ist, in einem geeigneten Lösungs mittel zur Bildung einer Mischung,
- Oberflächenbehandlung der silica-beschichteten Leuchtstoff teilchen mit der Mischung, um eine zweite Beschichtung des Haftvermittlers darauf zu bilden,
- Filtern der oberflächenbehandelten Leuchtstoffteilchen,
- Spülen der gefilterten, oberflächenbehandelten Teilchen in dem Lösungsmittel und
- Trocknen der oberflächenbehandelten Leuchtstoffteilchen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung gebildet wird durch Lösen von 0,1 g eines Silans, das aus der Gruppe bestehend aus
N(2-Aminoäthyl-3-Aminopropyl)-Methyl-Dimethoxysilan,
N-(Aminoäthyl-Aminopropyl)-Triethoxysilan, 3-(Aminopropyl) - Dimethyl-Ethoxysilan,
(Aminopropyl)-Triethoxysilan,
(Methacryloxy-propyl)-Trimethoxysilan,
(n-Decyl)-Methyldichlorosilan,
(Heptadecafluor-1,1,2,2-Tetrahydrodecyl)-1-Dimethyl-Chloro silan und
(Tridecafluor-1,1,2,2-Tetrahydro-octyl) -1-Dimethyl-Triethoxy silan
in 200 ml Isopropanol.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Verfahrensschritt der Oberflächenbeschichtung die Schritte enthält:
i) Hinzufügen von 100 g der silica-beschichteten Teil chen in die Mischung und
ii) Ultraschallmischung der silica-beschichteten Teil chen und der Mischung für 10 Minuten.

4. Kathodenstrahlröhre mit einem elektro-photographisch hergestellten lumineszenten Bildschirm und einer Einrichtung zum selektiven Anregen von Flächen des Schirms zur Lumines zenz, wobei der Schirm eine Schicht von Licht in einem be stimmten Bereich des sichtbaren Spektrums emittierenden trockenpulverisierten Leuchtstoffteilchen enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die trockenpulverisierten Leuchtstoff teilchen eine erste Beschichtung aus Silica aufweisen und eine zweite Beschichtung eines über der ersten Beschichtung liegenden Haftvermittlers, um die Oberflächenladung der Teilchen während der Herstellung des Schirms (22) zu beein flussen.

5. Kathodenstrahlröhre mit einem elektro-photographisch hergestellten lumineszenten Bildschirm und einer Einrichtung zum wahlweisen Anregen von Flächen des Schirms zur Lumines zenz, wobei der Schirm eine Schicht von Licht in einem be stimmten Bereich des sichtbaren Spektrums emittierenden trockenpulverisierten Leuchtstoffteilchen enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die trockenpulverisierten Leuchtstoff teilchen eine erste Beschichtung aus Silica aufweisen und eine zweite Beschichtung eines über der ersten Beschichtung liegenden Haftvermittlers, um die Oberflächenladung der Teil chen während der Herstellung des Schirms (22) zu beeinflus sen, wobei der Haftvermittler ausgewählt ist aus der Gruppe enthaltend:
N(2-Aminoethyl-3-Aminopropyl)-Methyl-Dimethoxysilan,
(Aminopropyl)-Triethoxysilan,
3-(Aminopropyl) -Dimethylethoxysilan,
N-(Aminoethyl-3-Aminopropyl)-Triethoxysilan,
(Methacryloxy-Propyl)Trimethoxysilan,
Isopropyl-Tri(Dioctyl-Pyrophosphate)-Titanat,
(N-Decyl)-Methyl-Dichlorosilan,
(Heptadecafluor-1,1,2,2-Tetrahydrodecyl) -1-Dimethyl- Chlorosilan und
(Tridecafluor-1,1,2,2-Tetrahydro-octyl)-1-Dimethyl- Triethoxysilan.