DE4041913C2 - Verfahren zum Herstellen eines mit einem roten Farbstoff überzogenen Leuchtstoffs - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines roten Leuchtstoffes aus mit einem roten Farbstoff überzogenen roten Leuchtstoffteilchen, bei dem eine wäßrige, die roten Leuchtstoffteilchen, die roten Farbstoffteilchen und Gelatine enthaltene Dispersion unter Rühren gebildet wird.

Ein mit einem Farbstoff überzogener Leuchtstoff, der einen Leuchtstoff für eine Farbkathodenstrahlröhre und einen Farbstoff umfaßt, der über ein organisches Bindemittel am Leuchtstoff haftet, ist aus CPI - Documentation Abstracts Journal, Section A, 1. März 1989, Ref. 89-004 528/01 bekannt. Als organisches Bin­ demittel ist dabei u. a. Gelatine und Kasein angegeben.

Mit roten Farbstoffen beschichtete Leuchtstoffe sind im übrigen aus Patent Abstracts of Japan C-54, 3. Aug. 1979, Vol 3/No. 91 über die JP 54-71 089 A und Patent Abstracts of Japan C-53, 7. Mai 1981, Vol 5/No. 67 über die JP 56-18 676 A bekannt.

Die Haftung von Farbstoffteilchen mit roter, grüner und blauer Farbe an den Oberflächen von jeweiligen roten, grünen und blauen Leuchtstoffen, die zur Herstellung eines Leuchtschirmes einer Farbkathodenstrahlröhre verwandt werden, führt zu einer klareren Emissionsfarbe, da Licht mit unerwünschter Wellenlänge im Emissionsspektrum durch die Filterwirkung dieser anhaftenden Farbstoffteilchen absorbiert oder gedämpft wird.

Ein Leuchtschirm, der durch die Zugabe dieser Farbstoffe gebil­ det wird, hat eine höhere Absorption des einfallenden Außen­ lichtes durch die Farbgebung des Farbstoffes, so daß die Licht­ reflektion vom Leuchtschirm vermindert ist, und daher der Kon­ trast des Bildes wesentlich größer ist. α-Fe₂O₃ wird im weiten Umfang als roter Farbstoff verwandt. Es gibt die folgenden Ver­ fahren zum Überziehen eines Leuchtstoffes mit einem Farbstoff, bei dem die Oberfläche der Leuchtstoffteilchen mit dem Farbstoff überzogen wird (siehe US-P 3275466 und US-P 4152483).

Das erste Verfahren umfaßt die folgenden Schritte: 1. Dispergie­ ren der Farbstoffteilchen in einer wäßrigen Harzlösung, bei­ spielsweise aus Polyvenylpyrrolidon (PVP), 2. Dispergieren der Leuchtstoffteilchen in einer Gelatinelösung, 3. Mischen der obigen beiden Dispersionen und kräftiges Durchrühren der Disper­ sionen und 4. Trocknen der sich ergebenden Niederschläge.

Bei dem zweiten Verfahren werden ein saures Polymerisat und ein basisches Polymerisat, die wasserlöslich sind, statt des PVP und der Gelatine verwandt.

Das dritte Verfahren umfaßt die folgenden Schritte: 1. Bilden einer wäßrigen Gelatinelösung und einer wäßrigen Gummiarabik­ umlösung und homogenes Dispergieren eines Leuchtstoffes in einer dieser wäßrigen Lösungen, 2. Homogenes Dispergieren von Farb­ stoffteilchen in der jeweils anderen Lösung und 3. Mischen der beiden Dispersionen.

Wenn ein mit einem Farbstoff überzogener Leuchtstoff nach einem derartigen Verfahren hergestellt wird, besteht die Gefahr einer Ausflockung während der Haftung des Farbstoffes und ist die Dispersion und Affinität zum Leuchtstoffbrei schlecht. Das hat den Nachteil, daß die Gesamtcharakteristik beeinträchtigt ist, wenn ein Leuchtschirm mit einem Streifen-oder Punktmuster auf der Innenfläche des Bildschirmes ausgebildet wird.

Diesbezüglich muß ein mit einem Farbstoff überzogener Leucht­ stoff den folgenden Bedingungen genügen, damit er einen ausge­ zeichneten Kontrast liefert:

• 1. Die Haftung zwischen den Farbstoffteilchen und den Leucht­ stoffteilchen sollte fest sein, so daß sich die Farbstoffteil­ chen nicht von der Oberfläche des Leuchtstoffes während der Dispersion in dem Brei lösen.
• 2. Die Farbstoffteilchen sollten gleichmäßig auf den Oberflächen der Leuchtstoffteilchen verteilt sein und die Ausflockung der Leuchtstoffteilchen sollte vernachlässigbar sein.
• 3. Die Farbstoffteilchen sollten flüchtig und so dispergiert sein, daß sie keine Fremdstoffe aufweisen, wenn das Material, das die Farbstoffteilchen überziehen, während der Bildung des Leuchtschirmes gebrannt wird.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht daher darin, ein Verfahren zum Herstellen eines roten Leuchtstoffes aus mit einem roten Farbstoff überzogenen Leuchtstoffteilchen anzugeben, bei dem Ausflockungen der Leuchtstoffteilchen vermieden werden und mit dem sich ein roter Leuchtstoff herstellen läßt, bei dem der rote Farbstoff gleichmäßig und fest auf der Oberfläche der Leuchtstoffteilchen haftet.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die Verfahrens­ schritte gelöst, die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegeben sind.

Bevorzugte Weiterbildungen und Ausgestaltungen des erfindungs­ gemäßen Verfahrens sind Gegenstand der Patentansprüche 2 bis 6.

Im folgenden werden anhand der zugehörigen Zeichnung besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1A eine vergrößerte fotografische Darstellung eines herkömmlichen mit rotem Farbstoff überzogenen Leuchtstoffes aufgenommen mit einem Mikroskop bei einer 3200-fachen Vergröße­ rung,

Fig. 1B eine vergrößerte fotografische Darstellung eine nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Leuchtstoffes und

Fig. 2 eine Querschnittsansicht eines Leuchtstoffteilchens dieses Leuchtstoffes.

Die Menge an roten Farbstoffteilchen beträgt 0,01 bis 2 Ge­ wichtsteile pro 100 Gewichtsteilen Leuchtstoff. Die Menge der Gelatine, die als organisches Bindemittel verwandt wird, liegt bei 0,01 bis 2 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteilen Leucht­ stoff, während die Menge an Kasein, das als organisches Binde­ mittel benutzt wird, bei 0,01 bis 2 Gewichtsteilen pro 100 Ge­ wichtsteilen Leuchtstoff liegt. Die Menge an Formaldehyd, der ein Abbindemittel ist, liegt bei 0,1 bis 2 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteilen Leuchtstoff.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfin­ dung im einzelnen beschrieben.

Beispiel 1

500 ml Reinwasser wurden in ein 3-Liter Becherglas gegossen und 300 g eines Y₂O₂S : Eu Leuchtstoffes wurden darin dispergiert und anschließend 60 Minuten lang gerührt, um eine Y₂O₂S : Eu Leucht­ stoffdispersion zu bilden. 0,16 Gewichtsteile Fe₂O₃ Farbstoff pro 100 Gewichtsteilen Leuchtstoff wurden 6 Stunden lang in einer Kugelmühle pulverisiert und in Reinwasser dispergiert, um eine Farbstoffdispersion zu bilden.

Die Menge an Gelatine und Kasein, die organische Bindemittel sind, lag bei 0,1 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteilen Leucht­ stoff jeweils. Es wurde eine wäßrige Gelatinelösung dadurch gebildet, daß Gelatine in Reinwasser auf einer Temperatur von 65° Celsius gelöst wurde. Es wurde eine wäßrige Kaseinlösung dadurch gebildet, daß Kasein in 20ml einer 1N-NaOH Lösung gelöst wurden (da Kasein unlöslich ist).

Die Farbstoffdispersion, die wäßrige Gelatinelösung und die wäßrige Kaseinlösung wurden gemeinsam der vorbereiteten Leucht­ stoffdispersion zugegeben und anschließend 20 Minuten lang mit einem Rührer verrührt, um eine wäßrige Grundlösung mit dem pH- Wert 12 zu bilden.

5%ige Essigsäure wurde tropfenweise zugegeben, um den pH-Wert der Grundlösung auf 7,0 zu bringen, woraufhin die Temperatur der Grundlösung auf 50 Celsius abgesenkt wurde. 3ml Formaldehyd wurden der Lösung zugegeben, 30 Minuten lang verrührt und nach­ einander dispergiert.

Schließlich erfolgten dann ein Waschen, ein Trocknen und eine Siebtrennung, um einen mit rotem Farbstoff überzogenen Leucht­ stoff zu liefern.

Beispiel 2

Das Verfahren wurde in der gleichen Weise wie Beispiel 1 mit der Ausnahme durchgeführt, daß Fe₂O₃ durch Pb₂O₃ ersetzt wurde.

Beispiel 3

Das Verfahren wurde in der gleichen Weise wie beim Beispiel 1 mit der Ausnahme durchgeführt, daß Fe₂O₃ durch (Cd, Se)S ersetzt wurde. In dieser Weise wurde gleichfalls ein mit rotem Farbstoff überzogener Leuchtstoff erhalten. Ein Ausflocken von Farbstoff­ teilchen oder Leuchtstoffteilchen nach dem Überzug mit den Farb­ stoffteilchen ergab sich bei den in dieser Weise erhaltenen roten mit einem Farbstoff überzogenen Leuchtstoffen nicht. Ein Vergleich der Eigenschaften des nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Leuchtstoffes und eines herkömmlichen Leuchtstoffes liefert die Ergebnisse, die in der folgenden Ta­ belle 1 dargestellt sind.

Tabelle 1

Aus Tabelle 1 ist ersichtlich, daß die Emissionsstärke um 4% zugenommen hat, daß der prozentuale Anteil der Farbstoff­ teilchen, die von der Oberfläche der Leuchtstoffteilchen abfallen, 5-mal kleiner ist und daß keine Ausflockung der Farbstoffteilchen auftritt.

Fig. 1 zeigt eine vergrößerte fotografische Darstel­ lung eines mit rotem Farbstoff überzogenen Leuchtstoffes aufgenommen mit einem Mikroskop bei 3200-facher Vergröße­ rung, wobei Fig. 1A den herkömmlichen Leuchtstoff und Fig. 1B den erfindungsgemäßen Leuchtstoff zeigen.

Wie es in Fig. 1 dargestellt ist, wird ein roter mit Farb­ stoff überzogener Leuchtstoff erhalten, bei dem die Farb­ stoffteilchen gleichmäßig und fest auf der Oberfläche der Leuchtstoffteilchen haften, ohne daß Ausflockungen beobach­ tet werden. Dadurch kann eine höhere Qualität des Leucht­ schirmes bei der Herstellung von Leuchtschirmen einer Farb­ kathodenstrahlröhre erwartet werden.

Fig. 2 zeigt eine Querschnittsansicht eines mit rotem Farbstoff überzogenen Leuchtstoffteilchens gemäß der Erfin­ dung, wobei in Fig. 2 der Leuchtstoff 1, ein Überzugsfilm 2 und der Farbstoff 3 dargestellt sind.

Die Versuche hinsichtlich des prozentualen Anteils des Ablö­ sens des Farbstoffes, der in Tabelle 1 dargestellt ist, wurden nach dem folgenden Verfahren durchgeführt.

10 g von mit rotem Farbstoff überzogenen Leuchtstoffen wurden in einen 100 ccm Zylinder gegeben und es wurde 1 ml 1N-HCl hinzugegeben, woraufhin der Zylinder kräftig 10 Minuten lang geschüttelt und dann stehengelassen wurde. Es wurde an­ schließend die Anzahl der Farbstoffteilchen in einer oben­ stehenden Flüssigkeit gemessen. Die Anzahl der Farbstoff­ teilchen, die auf der Oberfläche des Leuchtstoffes ausge­ flockt waren, wurde unter Verwendung eines Mikroskops mit 50facher Vergrößerung gezählt.

Wie es oben anhand der Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben wurde, hat ein mit rotem Farbstoff überzogener Leuchtstoff, der unter Verwendung von Kasein statt Gummiara­ bikum als Bindemittel gebildet wird, den Vorteil, daß die Farbstoffteilchen gleichmäßig auf der Oberfläche der Leucht­ stoffteilchen haften, ohne das Ausflockungen zwischen den Leuchtstoffteilchen auftreten, wobei die Farbstoffteilchen eine gute Dispersion und gute Affinität zum Leuchtstoffbrei zeigen. Ein Leuchtschirm hat somit einen hohen Kontrast.

Claims (6)

1. Verfahren zum Herstellen eines roten Leuchtstoffes aus mit einem roten Farbstoff überzogenen roten Leuchtstoff­ teilchen, bei dem eine wäßrige, die roten Leuchtstoffteil­ chen, die roten Farbstoffteilchen und Gelatine enthaltende Dispersion unter Rühren gebildet wird, dadurch gekennzeich­ net, daß eine Dispersion von roten Leuchtstoffteilchen in Reinwasser, Dispersion von roten Farbstoffteilchen in Reinwasser, eine wäßrige Gelatinelösung und eine Kaseinlö­ sung in wäßriger Natronlauge-Lösung gebildet werden, die Dispersionen und Lösungen gemischt und gerührt werden, bis sich ein gleichmäßiges Gemisch ergibt, der pH-Wert des Gemi­ sches auf 6,8-7,0 eingestellt wird, ein Abbindemittel zugegeben wird und das sich daraus ergebende Produkt gewa­ schen und anschließend getrocknet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge an Gelatine und Kasein bei 0,01 bis 2 Ge­ wichtsteilen pro 100 Gewichtsteilen des mit den roten Farb­ stoffteilchen überzogenen Leuchtstoffes jeweils liegt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die roten Farbstoffteilchen aus Fe₂O₃, Pb₂O₃ und/oder (Cd, Se)S bestehen.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge an roten Farbstoffteilchen bei 0,01 bis 2 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteilen des mit den roten Farbstoffteilchen überzogenen Leuchtstoffs liegt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Leuchtstoffteilchen Y₂O₂S : Eu Leucht­ stoffteilchen, Y₂O₃ : Eu Leuchtstoffteilchen oder YVO₄ : Eu Leuchtstoffteilchen sind.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Abbindemittel Formaldehyd ist.