JP2004017020A - コーティング方法および被コーティング粒子 - Google Patents
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Abstract
【課題】第1粒子の表面を第1粒子よりも微細な第2粒子により均一にコーティングする方法および第1粒子の表面が第1粒子よりも微細な第2粒子で均一にはがれにくくコーティングされてなる被コーティング粒子を提供する。
【解決手段】平均粒径が3〜10μmである第1粒子20を流動化し、第1の粒径よりも小さい平均粒径が5〜500nmである第2粒子を懸濁した懸濁液滴をスプレーノズル40などから発生させ、流動化した第1粒子20と懸濁液滴とを衝突させ、第1粒子20の表面に第2粒子をコーティングする。平均粒径が3〜10μmである第1粒子の表面が、平均粒径が5〜100nmである第2粒子によりコーティングされてなる被コーティング粒子とする。
【選択図】 図1
【解決手段】平均粒径が3〜10μmである第1粒子20を流動化し、第1の粒径よりも小さい平均粒径が5〜500nmである第2粒子を懸濁した懸濁液滴をスプレーノズル40などから発生させ、流動化した第1粒子20と懸濁液滴とを衝突させ、第1粒子20の表面に第2粒子をコーティングする。平均粒径が3〜10μmである第1粒子の表面が、平均粒径が5〜100nmである第2粒子によりコーティングされてなる被コーティング粒子とする。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コーティング方法および被コーティング粒子に関し、特に陰極線管の蛍光面に用いられる発光体粒子に用いられる被コーティング粒子と、これを形成するためのコーティング方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、テレビジョン受像機などの陰極線管(Cathode Ray Tube、以下、CRTとも称する)の画面は、平面化および大型化が進められ、画面の益々の高精細度化や画質の向上などが求められている。
【0003】
例えば、CRTはガラスで一体に形成されたパネルやファンネルなどからなる管体の内部に電子銃が配置されており、さらにパネルの内側に色選別機構が備えられ、パネルの内面の表面が蛍光面となっている。
【0004】
上記の蛍光面として、パネル内面上にカーボンなどからなる黒色の光吸収物質膜パターンが形成されており、光吸収物質膜パターンの間においては、赤、緑および青の各色のカラーフィルターとして、赤の光を透過する赤色顔料層、緑の光を透過する緑色顔料層および青の光を透過する青色顔料層がパターン形成されている。
さらに、赤の光を発する赤色発光体粒子層、緑の光を発する緑色発光体粒子層および青の光を発する青色発光体粒子層が、対応する色の顔料層の上層にパターン形成されている。
【0005】
上記の構成のCRTにおいては、電子銃から出射された電子線(陰極線)は、色選別機構により色選別されながらこれを通過し、赤色発光体粒子層、緑色発光体粒子層および青色発光体粒子層中の各色の発光体粒子を励起する。
電子線により励起された発光体粒子は、赤、緑、青の各色の蛍光を発光し、これによりパネル外面にカラー画像を表示することができる。
【0006】
CRTなどの表示装置における特性として、画質は非常に大きな位置を占めており、特に、コントラストは画質を決定づけるといっても過言ではない。
上記の蛍光面に設けられている赤、緑および青の各色の発光体粒子の色はほぼ白色のため、パネルの蛍光面における外光反射率が高く、コントラストの低減の一因となっている。
従って、コントラストを向上させるために、上記のように赤、緑および青の各色のカラーフィルターを設けて外光反射を抑制するということがなされている。
【0007】
しかし、上記の構成の陰極線管では、製造工程において、パネル内面に発光体粒子層を形成する前に、各色の顔料粒子層を形成しなければならない。
これは、プロセス数が増え、またインラインで製造するためには、新たな設備投資が必要であることとなり、好ましくない。
【0008】
また、別の方法として、予め顔料粒子を発光体粒子に直接コーティングしておき、顔料粒子で表面をコーティングされた発光体粒子の層を蛍光面に形成するという方法が知られている。
発光体粒子の表面への顔料粒子によるコーティング方法としては、例えば水などの分散媒に発光体粒子および顔料粒子を分散し、添加剤の種類、量やpHを調整することによって、顔料粒子を発光体粒子表面に固定させることで行う。この場合、発光体粒子の平均の粒径は数μm程度であり、顔料粒子の平均の粒径は100〜数100nm程度である。
発光体粒子の表面に顔料粒子がコーティングされているために、外光反射が抑制され、コントラストを向上させることができる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のように発光体粒子の表面への顔料粒子によるコーティング方法である上述の液相中におけるコーティング方法の場合、発光体粒子と顔料粒子を同一液相に存在させなければない。従って、物質の違いによるゼータ電位の違いなどによる粒子の凝集が生じやすく、均一なコーティングが非常に難しく、顔料粒子が不均一に発光体粒子表面に存在してしまうという問題があった。
顔料粒子が不均一にコーティングされると、発光体粒子の発光効率を下げると同時に、発光体粒子の反射特性も悪化してしまう。
発光体粒子と顔料粒子を混合した液相中では、粒径を小さくするほど粒子の凝集が発生しやすく、顔料粒子の粒径を100nmより小さくすることは実質的にできなかった。
【0010】
上記のように、発光体粒子などの微細な粒子の表面に顔料粒子などのさらに微細な粒子をコーティングする方法は、粒子の表面改質技術として注目を浴びているが、液相を用いたものが主であり、均一にコーティングすることが難しいというのが現状である。
粒子の表面改質は非常に重要な技術である。粒子に機能性を持たせるという技術は、生物、電子材料など広い分野で応用が効くことから、微細な粒子の表面にさらに微細な粒子を均一にコーティングする方法が待ち望まれている。
【0011】
一方で、上記の従来方法で発光体粒子の表面に顔料粒子をコーティングした被コーティング粒子は、発光体粒子の表面から顔料粒子が剥がれてしまうことが多い。
このため、蛍光面作製プロセスで剥がれた顔料粒子が、製造装置内の配管につまってしまうという問題が生じている。
【0012】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、従って本発明は、第1粒子の表面を第1粒子よりも微細な第2粒子により均一にコーティングする方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、上記の本発明のコーティング方法などにより形成され、第1粒子の表面が第1粒子よりも微細な第2粒子で均一にはがれにくくコーティングされてなる被コーティング粒子を提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明のコーティング方法は、第1の粒径の第1粒子を流動化する工程と、前記第1の粒径よりも小さい第2の粒径の第2粒子を懸濁した懸濁液滴を発生させる工程と、流動化した前記第1粒子と前記懸濁液滴とを衝突させ、前記第1粒子の表面に前記第2粒子をコーティングする工程とを有する。
【0014】
上記の本発明のコーティング方法は、第1の粒径の第1粒子を流動化し、第1の粒径よりも小さい第2の粒径の第2粒子を懸濁した懸濁液滴を発生させ、流動化している第1粒子と、コーティング物質である第2粒子の懸濁液滴とを衝突させて、第1粒子の表面に第2粒子をコーティングする。
【0015】
また、上記の目的を達成するため、本発明の被コーティング粒子は、第1粒子の表面が第2粒子によりコーティングされており、前記第1粒子の平均粒径が3〜10μmであり、前記第2粒子の平均粒径が5〜100nmである。
【0016】
上記の本発明の被コーティング粒子は、平均粒径が3〜10μmである第1粒子の表面が、平均粒径が5〜100nmである第2粒子によりコーティングされてなる。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【0018】
本実施形態に係るコーティング方法は、第1の粒径の第1粒子の表面を第1の粒径よりも小さい第2の粒径の第2粒子によりコーティングする方法である。
ここで、第1粒子は例えばY2 O2 S:Euからなる発光体粒子であり、その平均粒径は例えば3〜10μmである。
また、第2粒子の例えばFe2 O3 からなる赤色の顔料粒子、あるいはその他の組成の緑色あるいは青色の顔料粒子であり、その平均粒径は例えば5〜500nmである。
【0019】
本実施形態に係るコーティング方法は、まず、第1の粒径の第1粒子を流動化する。
次に、第2の粒径の第2粒子を懸濁した懸濁液滴を発生させる。
次に、流動化した第1粒子と前記懸濁液滴とを衝突させ、第1粒子の表面に第2粒子をコーティングする。
【0020】
本実施形態では、粒子を流動化させる方法として遠心流動を採用している。遠心流動とは、遠心力を利用して粉体を流動化させている状態の一つである。
図1は、本実施形態において用いる遠心流動装置の模式図である。
例えば直径が400mmである円筒状容器10は、中空の内部に第1粒子を収容した状態で回転方向RTに回転駆動可能である。
また、円筒状容器10の側面11には直径20μm程度の微細な孔が設けられており、この孔から円筒状容器10の内部に空気などのガス30を吹き込むことができる構成である。円筒状容器10内に吹き込んだガス30は、円筒状容器10の中心の回転軸12を介して排気系統13から排気される。第1粒子20が外部に噴出しないように、回転軸12から排気系統13までのいずれかの場所にフィルターが設けられている。
また、回転軸12近傍にはスプレーノズル40が設けられており、ポンプ41を用いて第2粒子の懸濁液42を噴出し、第2粒子の懸濁液滴を発生させることができる。
【0021】
上記の遠心流動装置を用いて、第1粒子の表面を第2粒子によりコーティングする方法を説明する。
まず、円筒状容器10の内部に所定量の第1粒子20を収容した状態で回転方向RTに回転駆動して、重力Gより大きな遠心力Cを発生させ、第1粒子20は円筒状容器10の内壁に固定する。この状態で、円筒状容器10の側面11に設けられた孔から円筒状容器10の内部に空気などのガス30を吹き込むことで、第1粒子20に浮力Fを作用させ、第1粒子20を流動化させる。
この状態で、スプレーノズル40からポンプ41を用いて第2粒子の懸濁液42を噴出し、懸濁液滴を発生させ、第1粒子20と第2粒子の懸濁液滴とを衝突させて、第1粒子20の表面を第2粒子によりコーティングする。
【0022】
図2(a)〜(c)は、本実施形態に係るコーティング方法をさらに詳細に説明する模式図である。
まず、第1粒子を流動化するにあたり、図2(a)に示すように、第1粒子20を円筒状容器10に収容した状態で、第1粒子20に遠心力Gを作用させるために円筒状容器10を回転させる。
このとき、第1粒子20に対して作用する重力Gより大きな遠心力Cを発生させる。これにより、第1粒子20を円筒状容器10の内壁に固定する。
【0023】
円筒状容器10の側面11には直径20μm程度の微細な孔11aが多数設けられており、次に図2(b)に示すように、上記のように円筒状容器10を回転させた状態で、円筒状容器10の側面11の穴11aから円筒状容器11の内部にガス30を吹き込み、第1粒子20にガス30による浮力Fを作用させる。
円筒状容器10の回転による遠心力Cとガス30による浮力Fが釣り合う時、第1粒子20は流動する。
このように、第1粒子20に対して、遠心力Cと、遠心力Cと釣り合うように方向に作用するガス30による浮力Fとを作用させて流動化させる。
円筒状容器10内に吹き込んだガス30は、円筒状容器10の中心の回転軸12を介して排気系統13から排気される。
【0024】
次に、図2(c)に示すように、上記のように第1粒子20が流動化している状態で、回転軸12近傍に設けられたスプレーノズル40から第2粒子の懸濁液を噴出し、第2粒子の懸濁液滴50を発生させる。
【0025】
この結果、円筒状容器10内で流動化した第1粒子20と第2粒子の懸濁液滴50とが衝突して第1粒子20の表面が第2粒子によりコーティングされる。
図3(a)〜(c)は、上記の第1粒子の表面を第2粒子によるコーティングする工程をさらに詳細に説明する模式図である。
図3(a)に示すように、第1粒子20に対して、第2粒子51の懸濁液滴50を所定のスピードで衝突した結果、図3(b)に示すように、第1粒子20の表面の一部は、第2粒子51によりコーティングされた領域21となる。コーティングされた領域21は、懸濁液を構成する水などの分散媒によっても濡れた状態となるが、円筒状容器内で流動化された状態では速やかに乾燥され、第1粒子20の表面は第2粒子51のみでコーティングされた状態となる。
このような第1粒子20と第2粒子51の懸濁液滴50との衝突が複数回繰り返されて、図3(c)に示すように、第1粒子20の表面は全面とも第2粒子51によりコーティングされた領域21となる。
【0026】
本実施形態に係るコーティング方法においては、第1粒子は遠心流動により流動化されて凝集が抑制されている。一方、第2粒子は凝集が抑制された状態のままで懸濁液滴とされている。従って、第1粒子および第2粒子がともに凝集を抑制された状態で衝突することから、第1粒子の表面を第2粒子で均一にコーティングすることができる。
【0027】
上記の第1粒子を流動化する工程においては、円筒状容器を100〜500回転/分の回転速度で回転させることが好ましく、さらには300回転/分程度が好ましい。また、円筒状容器の側面に設けられた穴から円筒状容器の内部に1〜10kPaの圧力でガスを吹き込むことが好ましく、さらには4.5kPa程度の圧力が好ましい。
これにより、回転による遠心力とガス吹き込みによる浮力のバランスにより第1粒子の流動化を十分に行うことができる。
流動化が十分に行われれば、攪拌が大きくなることから粒子の凝集を抑制して均一にコーティングすることができる。
一方で、流動化の程度が不十分であると、粒子の凝集が発生してコーティングにムラが生じてしまう。また、粒子が凝集してしまうと、第1粒子と第2粒子の懸濁液滴の衝突スピードが低下してしまい、第1粒子に対する第2粒子の付着する力が低下したり、あるいは付着しない場合が発生する。
【0028】
本実施形態に係る被コーティング粒子としては、第2粒子の平均の粒径は5〜100nmの範囲とすることがさらに好ましい。
上記の本実施形態に係るコーティング方法で第1粒子の表面を第2粒子でコーティングした場合、第1粒子と第2粒子の凝集が抑制されるので第1粒子に対する第2粒子の付着する力を高めることができるが、さらに第2粒子の平均の粒径をさらに微細化することにより、さらに均一にコーティングすることができるとともに、第1粒子と第2粒子の接触面積が増加して原子間力が強められ、第1粒子に対する第2粒子の付着する力をさらに高めることができる。
【0029】
また、第2粒子として顔料粒子などの光学フィルターとしての機能を付与する場合、第2粒子の粒径が大きいと第2粒子による光散乱の影響により所定の光学特性を得るために第2粒子の使用量が多くなってしまうが、上記のように第2粒子の平均の粒径をさらに微細化することで第2粒子による光散乱の影響を抑制することができ、より少ない量で所定の光学特性を得ることができる。
【0030】
(実施例)
ここで、第1粒子であるY2 O2 S:Euからなる発光体粒子の表面を、第2粒子であるFe2 O3 からなる赤色の顔料粒子でコーティングした。
本実施例で用いたY2 O2 S:Euからなる発光体粒子の平均粒径は6.5μmであり、Fe2 O3 からなる赤色の顔料粒子は平均粒径20nmであった。
第2粒子の懸濁液の懸濁濃度は、17.7重量%とした。
【0031】
まず、発光体粒子2000gを図1に示す遠心流動装置の円筒状容器に収容し、円筒状容器を回転数295回転/分で回転しながら、流動化ガスとして空気を4.5kPaで円筒状容器内に吹き込み、発光体粒子を流動化させた。
次に、発光体粒子を流動化した状態で顔料粒子の懸濁液滴を円筒状容器内に噴霧注入した。注入速度は、0.36g/分で、顔料粒子の懸濁液の使用量は目的とする着色量に依存するので、注入量に制限はないが、所定の光学特性を得るために総量35g注入して、発光体粒子に対して顔料粒子は0.3重量%と程度とした。
このような発光体粒子の表面への顔料粒子のコーティング方法により、平均粒径6.5μmの発光体粒子の表面を平均粒径が20nmの顔料粒子でコーティングして試料Aとした。
【0032】
一方で、従来例に係る液相中での発光体粒子の表面への顔料粒子のコーティング方法により、平均粒径6.5μmの発光体粒子の表面を平均粒径が100nmよりも大きい顔料粒子でコーティングして試料Bとした。
所定の光学特性を得るために、発光体粒子に対して顔料粒子は1〜2重量%程度とする必要があり、上記のように発光体粒子に対して顔料粒子は0.3重量%程度とすると所定の光学特性を得ることができなかった。
【0033】
図4は、従来例に係る試料Bの表面の走査型電子顕微鏡写真である。
発光体粒子に対して、矢印で示した部分にFe2 O3 顔料粒子の存在が確認された。
【0034】
一方、図5は、本発明に係る試料Aの表面の走査型電子顕微鏡写真であり、図4と同じ拡大率である。
図5においては、発光体粒子の表面にFe2 O3 顔料粒子の存在を確認できなかった。
【0035】
図6は、図5より拡大率を高めた本発明に係る試料Aの透過型電子顕微鏡写真である。
黒い影で示される発光体粒子に対して、矢印で示した部分に20〜50nmの粒径のFe2 O3 顔料粒子の存在が確認された。
【0036】
このように、従来方法では発光体粒子に対して不均一にコーティングされているが、本発明に係るコーティング方法では発光体粒子に対してより均一にコーティングすることができることが確認された。
【0037】
次に、上記の本発明に係る試料Aの反射スペクトルを測定した。結果を図7に実線で示す。図7中、縦軸が反射率であり、横軸は波長である。
また、発光体粒子に対して顔料粒子をコーティングしていない試料Cの反射スペクトルを図7中に破線で示す。
試料Aの反射スペクトルは、試料Cと比較すると全波長域で反射率が低減されているが、長波長側での反射率低下に対して短波長側での反射率低下が大きく、これはすなわち、発光体粒子が顔料粒子により赤色に着色していることを示している。
【0038】
以上から明らかなように、本実施形態に係るコーティング方法では、第1粒子の表面を第1粒子よりも微細な第2粒子により均一にコーティングすることができる。
また、従来方法にくらべて使用する水量が少ないため、環境に対する影響の小さい。
【0039】
また、本実施形態に係る被コーティング粒子は、上記の本実施形態のコーティング方法などにより形成され、第1粒子の表面が第1粒子よりも微細な第2粒子で均一にはがれにくくコーティングされてなる。
【0040】
本実施形態に係る被コーティング粒子として、顔料粒子により表面をコーティングされた発光体粒子は、CRTの蛍光面における発光体層に適用することができる。
例えば、CRTはガラスで一体に形成されたパネルやファンネルなどからなる管体の内部に電子銃が配置されており、さらにパネルの内側に色選別機構が備えられ、パネルの内面の表面が蛍光面となっており、この蛍光面として、パネル内面上にカーボンなどからなる黒色の光吸収物質膜パターンが形成されており、光吸収物質膜パターンの間においては、赤、緑および青の各色の顔料粒子でそれぞれコーティングされた赤色発光体粒子の層、緑の光を発する緑色発光体粒子の層および青の光を発する青色発光体粒子の層がパターン形成されている。
【0041】
上記の構成のCRTにおいては、電子銃から出射された電子線(陰極線)は、色選別機構により色選別されながらこれを通過し、赤色発光体粒子層、緑色発光体粒子層および青色発光体粒子層中の各色の発光体粒子を励起する。
電子線により励起された発光体粒子は、赤、緑、青の各色の蛍光を発光し、これによりパネル外面にカラー画像を表示することができる。
また、発光体粒子の表面に顔料粒子がコーティングされているために、外光反射が抑制され、コントラストを向上させることができる。
【0042】
本発明は、上記の実施形態に限定されない。
例えば、本実施形態では、第1粒子を流動化するために遠心流動を採用しているが、その他の流動方法でも構わない。
実施形態および実施例においては、第1粒子としてY2 O2 S:Euからなる発光体粒子、第2粒子としてFe2 O3 からなる赤色の顔料粒子を例示しているが、これに限定されず、他の電子線励起用あるいは紫外線励起用の各種発光体粒子や、Fe2 O3 からなる赤色の顔料粒子以外の顔料粒子に適用できる。
さらに、第1粒子および第2粒子として、発光体粒子や顔料粒子以外の粒子にも適用することができ、第2粒子による第1粒子の表面の改質に寄与することができる。
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【0043】
【発明の効果】
本発明によれば、第1粒子の表面を第1粒子よりも微細な第2粒子により均一にコーティングするコーティング方法を提供することができる。
【0044】
また、本発明によれば、第1粒子の表面が第1粒子よりも微細な第2粒子で均一にはがれにくくコーティングされてなる被コーティング粒子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は実施形態において用いる遠心流動装置の模式図である。
【図2】図2(a)〜(c)は実施形態に係るコーティング方法を示す模式図である。
【図3】図3(a)〜(c)は第1粒子の表面を第2粒子によるコーティングする工程を示す模式図である。
【図4】図4は従来例に係る試料の表面の走査型電子顕微鏡写真である。
【図5】図5は本発明に係る試料の表面の走査型電子顕微鏡写真である。
【図6】図6は図5より拡大率を高めた本発明に係る試料の透過型電子顕微鏡写真である。
【図7】図7は本発明に係る試料の反射スペクトルである。
【符号の説明】
10…円筒形容器、11…側面、11a…孔、12…回転軸、13…排気系統、20…第1粒子、21…第2粒子によりコーティングされた領域、30…ガス、40…スプレーノズル、41…ポンプ、42…第2粒子の懸濁液、50…第2粒子の懸濁液滴、51…第2粒子、G…重力、C…遠心力、F…浮力、RT…回転方向、
【発明の属する技術分野】
本発明は、コーティング方法および被コーティング粒子に関し、特に陰極線管の蛍光面に用いられる発光体粒子に用いられる被コーティング粒子と、これを形成するためのコーティング方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、テレビジョン受像機などの陰極線管(Cathode Ray Tube、以下、CRTとも称する)の画面は、平面化および大型化が進められ、画面の益々の高精細度化や画質の向上などが求められている。
【0003】
例えば、CRTはガラスで一体に形成されたパネルやファンネルなどからなる管体の内部に電子銃が配置されており、さらにパネルの内側に色選別機構が備えられ、パネルの内面の表面が蛍光面となっている。
【0004】
上記の蛍光面として、パネル内面上にカーボンなどからなる黒色の光吸収物質膜パターンが形成されており、光吸収物質膜パターンの間においては、赤、緑および青の各色のカラーフィルターとして、赤の光を透過する赤色顔料層、緑の光を透過する緑色顔料層および青の光を透過する青色顔料層がパターン形成されている。
さらに、赤の光を発する赤色発光体粒子層、緑の光を発する緑色発光体粒子層および青の光を発する青色発光体粒子層が、対応する色の顔料層の上層にパターン形成されている。
【0005】
上記の構成のCRTにおいては、電子銃から出射された電子線(陰極線)は、色選別機構により色選別されながらこれを通過し、赤色発光体粒子層、緑色発光体粒子層および青色発光体粒子層中の各色の発光体粒子を励起する。
電子線により励起された発光体粒子は、赤、緑、青の各色の蛍光を発光し、これによりパネル外面にカラー画像を表示することができる。
【0006】
CRTなどの表示装置における特性として、画質は非常に大きな位置を占めており、特に、コントラストは画質を決定づけるといっても過言ではない。
上記の蛍光面に設けられている赤、緑および青の各色の発光体粒子の色はほぼ白色のため、パネルの蛍光面における外光反射率が高く、コントラストの低減の一因となっている。
従って、コントラストを向上させるために、上記のように赤、緑および青の各色のカラーフィルターを設けて外光反射を抑制するということがなされている。
【0007】
しかし、上記の構成の陰極線管では、製造工程において、パネル内面に発光体粒子層を形成する前に、各色の顔料粒子層を形成しなければならない。
これは、プロセス数が増え、またインラインで製造するためには、新たな設備投資が必要であることとなり、好ましくない。
【0008】
また、別の方法として、予め顔料粒子を発光体粒子に直接コーティングしておき、顔料粒子で表面をコーティングされた発光体粒子の層を蛍光面に形成するという方法が知られている。
発光体粒子の表面への顔料粒子によるコーティング方法としては、例えば水などの分散媒に発光体粒子および顔料粒子を分散し、添加剤の種類、量やpHを調整することによって、顔料粒子を発光体粒子表面に固定させることで行う。この場合、発光体粒子の平均の粒径は数μm程度であり、顔料粒子の平均の粒径は100〜数100nm程度である。
発光体粒子の表面に顔料粒子がコーティングされているために、外光反射が抑制され、コントラストを向上させることができる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のように発光体粒子の表面への顔料粒子によるコーティング方法である上述の液相中におけるコーティング方法の場合、発光体粒子と顔料粒子を同一液相に存在させなければない。従って、物質の違いによるゼータ電位の違いなどによる粒子の凝集が生じやすく、均一なコーティングが非常に難しく、顔料粒子が不均一に発光体粒子表面に存在してしまうという問題があった。
顔料粒子が不均一にコーティングされると、発光体粒子の発光効率を下げると同時に、発光体粒子の反射特性も悪化してしまう。
発光体粒子と顔料粒子を混合した液相中では、粒径を小さくするほど粒子の凝集が発生しやすく、顔料粒子の粒径を100nmより小さくすることは実質的にできなかった。
【0010】
上記のように、発光体粒子などの微細な粒子の表面に顔料粒子などのさらに微細な粒子をコーティングする方法は、粒子の表面改質技術として注目を浴びているが、液相を用いたものが主であり、均一にコーティングすることが難しいというのが現状である。
粒子の表面改質は非常に重要な技術である。粒子に機能性を持たせるという技術は、生物、電子材料など広い分野で応用が効くことから、微細な粒子の表面にさらに微細な粒子を均一にコーティングする方法が待ち望まれている。
【0011】
一方で、上記の従来方法で発光体粒子の表面に顔料粒子をコーティングした被コーティング粒子は、発光体粒子の表面から顔料粒子が剥がれてしまうことが多い。
このため、蛍光面作製プロセスで剥がれた顔料粒子が、製造装置内の配管につまってしまうという問題が生じている。
【0012】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、従って本発明は、第1粒子の表面を第1粒子よりも微細な第2粒子により均一にコーティングする方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、上記の本発明のコーティング方法などにより形成され、第1粒子の表面が第1粒子よりも微細な第2粒子で均一にはがれにくくコーティングされてなる被コーティング粒子を提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明のコーティング方法は、第1の粒径の第1粒子を流動化する工程と、前記第1の粒径よりも小さい第2の粒径の第2粒子を懸濁した懸濁液滴を発生させる工程と、流動化した前記第1粒子と前記懸濁液滴とを衝突させ、前記第1粒子の表面に前記第2粒子をコーティングする工程とを有する。
【0014】
上記の本発明のコーティング方法は、第1の粒径の第1粒子を流動化し、第1の粒径よりも小さい第2の粒径の第2粒子を懸濁した懸濁液滴を発生させ、流動化している第1粒子と、コーティング物質である第2粒子の懸濁液滴とを衝突させて、第1粒子の表面に第2粒子をコーティングする。
【0015】
また、上記の目的を達成するため、本発明の被コーティング粒子は、第1粒子の表面が第2粒子によりコーティングされており、前記第1粒子の平均粒径が3〜10μmであり、前記第2粒子の平均粒径が5〜100nmである。
【0016】
上記の本発明の被コーティング粒子は、平均粒径が3〜10μmである第1粒子の表面が、平均粒径が5〜100nmである第2粒子によりコーティングされてなる。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【0018】
本実施形態に係るコーティング方法は、第1の粒径の第1粒子の表面を第1の粒径よりも小さい第2の粒径の第2粒子によりコーティングする方法である。
ここで、第1粒子は例えばY2 O2 S:Euからなる発光体粒子であり、その平均粒径は例えば3〜10μmである。
また、第2粒子の例えばFe2 O3 からなる赤色の顔料粒子、あるいはその他の組成の緑色あるいは青色の顔料粒子であり、その平均粒径は例えば5〜500nmである。
【0019】
本実施形態に係るコーティング方法は、まず、第1の粒径の第1粒子を流動化する。
次に、第2の粒径の第2粒子を懸濁した懸濁液滴を発生させる。
次に、流動化した第1粒子と前記懸濁液滴とを衝突させ、第1粒子の表面に第2粒子をコーティングする。
【0020】
本実施形態では、粒子を流動化させる方法として遠心流動を採用している。遠心流動とは、遠心力を利用して粉体を流動化させている状態の一つである。
図1は、本実施形態において用いる遠心流動装置の模式図である。
例えば直径が400mmである円筒状容器10は、中空の内部に第1粒子を収容した状態で回転方向RTに回転駆動可能である。
また、円筒状容器10の側面11には直径20μm程度の微細な孔が設けられており、この孔から円筒状容器10の内部に空気などのガス30を吹き込むことができる構成である。円筒状容器10内に吹き込んだガス30は、円筒状容器10の中心の回転軸12を介して排気系統13から排気される。第1粒子20が外部に噴出しないように、回転軸12から排気系統13までのいずれかの場所にフィルターが設けられている。
また、回転軸12近傍にはスプレーノズル40が設けられており、ポンプ41を用いて第2粒子の懸濁液42を噴出し、第2粒子の懸濁液滴を発生させることができる。
【0021】
上記の遠心流動装置を用いて、第1粒子の表面を第2粒子によりコーティングする方法を説明する。
まず、円筒状容器10の内部に所定量の第1粒子20を収容した状態で回転方向RTに回転駆動して、重力Gより大きな遠心力Cを発生させ、第1粒子20は円筒状容器10の内壁に固定する。この状態で、円筒状容器10の側面11に設けられた孔から円筒状容器10の内部に空気などのガス30を吹き込むことで、第1粒子20に浮力Fを作用させ、第1粒子20を流動化させる。
この状態で、スプレーノズル40からポンプ41を用いて第2粒子の懸濁液42を噴出し、懸濁液滴を発生させ、第1粒子20と第2粒子の懸濁液滴とを衝突させて、第1粒子20の表面を第2粒子によりコーティングする。
【0022】
図2(a)〜(c)は、本実施形態に係るコーティング方法をさらに詳細に説明する模式図である。
まず、第1粒子を流動化するにあたり、図2(a)に示すように、第1粒子20を円筒状容器10に収容した状態で、第1粒子20に遠心力Gを作用させるために円筒状容器10を回転させる。
このとき、第1粒子20に対して作用する重力Gより大きな遠心力Cを発生させる。これにより、第1粒子20を円筒状容器10の内壁に固定する。
【0023】
円筒状容器10の側面11には直径20μm程度の微細な孔11aが多数設けられており、次に図2(b)に示すように、上記のように円筒状容器10を回転させた状態で、円筒状容器10の側面11の穴11aから円筒状容器11の内部にガス30を吹き込み、第1粒子20にガス30による浮力Fを作用させる。
円筒状容器10の回転による遠心力Cとガス30による浮力Fが釣り合う時、第1粒子20は流動する。
このように、第1粒子20に対して、遠心力Cと、遠心力Cと釣り合うように方向に作用するガス30による浮力Fとを作用させて流動化させる。
円筒状容器10内に吹き込んだガス30は、円筒状容器10の中心の回転軸12を介して排気系統13から排気される。
【0024】
次に、図2(c)に示すように、上記のように第1粒子20が流動化している状態で、回転軸12近傍に設けられたスプレーノズル40から第2粒子の懸濁液を噴出し、第2粒子の懸濁液滴50を発生させる。
【0025】
この結果、円筒状容器10内で流動化した第1粒子20と第2粒子の懸濁液滴50とが衝突して第1粒子20の表面が第2粒子によりコーティングされる。
図3(a)〜(c)は、上記の第1粒子の表面を第2粒子によるコーティングする工程をさらに詳細に説明する模式図である。
図3(a)に示すように、第1粒子20に対して、第2粒子51の懸濁液滴50を所定のスピードで衝突した結果、図3(b)に示すように、第1粒子20の表面の一部は、第2粒子51によりコーティングされた領域21となる。コーティングされた領域21は、懸濁液を構成する水などの分散媒によっても濡れた状態となるが、円筒状容器内で流動化された状態では速やかに乾燥され、第1粒子20の表面は第2粒子51のみでコーティングされた状態となる。
このような第1粒子20と第2粒子51の懸濁液滴50との衝突が複数回繰り返されて、図3(c)に示すように、第1粒子20の表面は全面とも第2粒子51によりコーティングされた領域21となる。
【0026】
本実施形態に係るコーティング方法においては、第1粒子は遠心流動により流動化されて凝集が抑制されている。一方、第2粒子は凝集が抑制された状態のままで懸濁液滴とされている。従って、第1粒子および第2粒子がともに凝集を抑制された状態で衝突することから、第1粒子の表面を第2粒子で均一にコーティングすることができる。
【0027】
上記の第1粒子を流動化する工程においては、円筒状容器を100〜500回転/分の回転速度で回転させることが好ましく、さらには300回転/分程度が好ましい。また、円筒状容器の側面に設けられた穴から円筒状容器の内部に1〜10kPaの圧力でガスを吹き込むことが好ましく、さらには4.5kPa程度の圧力が好ましい。
これにより、回転による遠心力とガス吹き込みによる浮力のバランスにより第1粒子の流動化を十分に行うことができる。
流動化が十分に行われれば、攪拌が大きくなることから粒子の凝集を抑制して均一にコーティングすることができる。
一方で、流動化の程度が不十分であると、粒子の凝集が発生してコーティングにムラが生じてしまう。また、粒子が凝集してしまうと、第1粒子と第2粒子の懸濁液滴の衝突スピードが低下してしまい、第1粒子に対する第2粒子の付着する力が低下したり、あるいは付着しない場合が発生する。
【0028】
本実施形態に係る被コーティング粒子としては、第2粒子の平均の粒径は5〜100nmの範囲とすることがさらに好ましい。
上記の本実施形態に係るコーティング方法で第1粒子の表面を第2粒子でコーティングした場合、第1粒子と第2粒子の凝集が抑制されるので第1粒子に対する第2粒子の付着する力を高めることができるが、さらに第2粒子の平均の粒径をさらに微細化することにより、さらに均一にコーティングすることができるとともに、第1粒子と第2粒子の接触面積が増加して原子間力が強められ、第1粒子に対する第2粒子の付着する力をさらに高めることができる。
【0029】
また、第2粒子として顔料粒子などの光学フィルターとしての機能を付与する場合、第2粒子の粒径が大きいと第2粒子による光散乱の影響により所定の光学特性を得るために第2粒子の使用量が多くなってしまうが、上記のように第2粒子の平均の粒径をさらに微細化することで第2粒子による光散乱の影響を抑制することができ、より少ない量で所定の光学特性を得ることができる。
【0030】
(実施例)
ここで、第1粒子であるY2 O2 S:Euからなる発光体粒子の表面を、第2粒子であるFe2 O3 からなる赤色の顔料粒子でコーティングした。
本実施例で用いたY2 O2 S:Euからなる発光体粒子の平均粒径は6.5μmであり、Fe2 O3 からなる赤色の顔料粒子は平均粒径20nmであった。
第2粒子の懸濁液の懸濁濃度は、17.7重量%とした。
【0031】
まず、発光体粒子2000gを図1に示す遠心流動装置の円筒状容器に収容し、円筒状容器を回転数295回転/分で回転しながら、流動化ガスとして空気を4.5kPaで円筒状容器内に吹き込み、発光体粒子を流動化させた。
次に、発光体粒子を流動化した状態で顔料粒子の懸濁液滴を円筒状容器内に噴霧注入した。注入速度は、0.36g/分で、顔料粒子の懸濁液の使用量は目的とする着色量に依存するので、注入量に制限はないが、所定の光学特性を得るために総量35g注入して、発光体粒子に対して顔料粒子は0.3重量%と程度とした。
このような発光体粒子の表面への顔料粒子のコーティング方法により、平均粒径6.5μmの発光体粒子の表面を平均粒径が20nmの顔料粒子でコーティングして試料Aとした。
【0032】
一方で、従来例に係る液相中での発光体粒子の表面への顔料粒子のコーティング方法により、平均粒径6.5μmの発光体粒子の表面を平均粒径が100nmよりも大きい顔料粒子でコーティングして試料Bとした。
所定の光学特性を得るために、発光体粒子に対して顔料粒子は1〜2重量%程度とする必要があり、上記のように発光体粒子に対して顔料粒子は0.3重量%程度とすると所定の光学特性を得ることができなかった。
【0033】
図4は、従来例に係る試料Bの表面の走査型電子顕微鏡写真である。
発光体粒子に対して、矢印で示した部分にFe2 O3 顔料粒子の存在が確認された。
【0034】
一方、図5は、本発明に係る試料Aの表面の走査型電子顕微鏡写真であり、図4と同じ拡大率である。
図5においては、発光体粒子の表面にFe2 O3 顔料粒子の存在を確認できなかった。
【0035】
図6は、図5より拡大率を高めた本発明に係る試料Aの透過型電子顕微鏡写真である。
黒い影で示される発光体粒子に対して、矢印で示した部分に20〜50nmの粒径のFe2 O3 顔料粒子の存在が確認された。
【0036】
このように、従来方法では発光体粒子に対して不均一にコーティングされているが、本発明に係るコーティング方法では発光体粒子に対してより均一にコーティングすることができることが確認された。
【0037】
次に、上記の本発明に係る試料Aの反射スペクトルを測定した。結果を図7に実線で示す。図7中、縦軸が反射率であり、横軸は波長である。
また、発光体粒子に対して顔料粒子をコーティングしていない試料Cの反射スペクトルを図7中に破線で示す。
試料Aの反射スペクトルは、試料Cと比較すると全波長域で反射率が低減されているが、長波長側での反射率低下に対して短波長側での反射率低下が大きく、これはすなわち、発光体粒子が顔料粒子により赤色に着色していることを示している。
【0038】
以上から明らかなように、本実施形態に係るコーティング方法では、第1粒子の表面を第1粒子よりも微細な第2粒子により均一にコーティングすることができる。
また、従来方法にくらべて使用する水量が少ないため、環境に対する影響の小さい。
【0039】
また、本実施形態に係る被コーティング粒子は、上記の本実施形態のコーティング方法などにより形成され、第1粒子の表面が第1粒子よりも微細な第2粒子で均一にはがれにくくコーティングされてなる。
【0040】
本実施形態に係る被コーティング粒子として、顔料粒子により表面をコーティングされた発光体粒子は、CRTの蛍光面における発光体層に適用することができる。
例えば、CRTはガラスで一体に形成されたパネルやファンネルなどからなる管体の内部に電子銃が配置されており、さらにパネルの内側に色選別機構が備えられ、パネルの内面の表面が蛍光面となっており、この蛍光面として、パネル内面上にカーボンなどからなる黒色の光吸収物質膜パターンが形成されており、光吸収物質膜パターンの間においては、赤、緑および青の各色の顔料粒子でそれぞれコーティングされた赤色発光体粒子の層、緑の光を発する緑色発光体粒子の層および青の光を発する青色発光体粒子の層がパターン形成されている。
【0041】
上記の構成のCRTにおいては、電子銃から出射された電子線(陰極線)は、色選別機構により色選別されながらこれを通過し、赤色発光体粒子層、緑色発光体粒子層および青色発光体粒子層中の各色の発光体粒子を励起する。
電子線により励起された発光体粒子は、赤、緑、青の各色の蛍光を発光し、これによりパネル外面にカラー画像を表示することができる。
また、発光体粒子の表面に顔料粒子がコーティングされているために、外光反射が抑制され、コントラストを向上させることができる。
【0042】
本発明は、上記の実施形態に限定されない。
例えば、本実施形態では、第1粒子を流動化するために遠心流動を採用しているが、その他の流動方法でも構わない。
実施形態および実施例においては、第1粒子としてY2 O2 S:Euからなる発光体粒子、第2粒子としてFe2 O3 からなる赤色の顔料粒子を例示しているが、これに限定されず、他の電子線励起用あるいは紫外線励起用の各種発光体粒子や、Fe2 O3 からなる赤色の顔料粒子以外の顔料粒子に適用できる。
さらに、第1粒子および第2粒子として、発光体粒子や顔料粒子以外の粒子にも適用することができ、第2粒子による第1粒子の表面の改質に寄与することができる。
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【0043】
【発明の効果】
本発明によれば、第1粒子の表面を第1粒子よりも微細な第2粒子により均一にコーティングするコーティング方法を提供することができる。
【0044】
また、本発明によれば、第1粒子の表面が第1粒子よりも微細な第2粒子で均一にはがれにくくコーティングされてなる被コーティング粒子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は実施形態において用いる遠心流動装置の模式図である。
【図2】図2(a)〜(c)は実施形態に係るコーティング方法を示す模式図である。
【図3】図3(a)〜(c)は第1粒子の表面を第2粒子によるコーティングする工程を示す模式図である。
【図4】図4は従来例に係る試料の表面の走査型電子顕微鏡写真である。
【図5】図5は本発明に係る試料の表面の走査型電子顕微鏡写真である。
【図6】図6は図5より拡大率を高めた本発明に係る試料の透過型電子顕微鏡写真である。
【図7】図7は本発明に係る試料の反射スペクトルである。
【符号の説明】
10…円筒形容器、11…側面、11a…孔、12…回転軸、13…排気系統、20…第1粒子、21…第2粒子によりコーティングされた領域、30…ガス、40…スプレーノズル、41…ポンプ、42…第2粒子の懸濁液、50…第2粒子の懸濁液滴、51…第2粒子、G…重力、C…遠心力、F…浮力、RT…回転方向、
Claims (11)
- 第1の粒径の第1粒子を流動化する工程と、
前記第1の粒径よりも小さい第2の粒径の第2粒子を懸濁した懸濁液滴を発生させる工程と、
流動化した前記第1粒子と前記懸濁液滴とを衝突させ、前記第1粒子の表面に前記第2粒子をコーティングする工程と
を有するコーティング方法。 - 前記第1粒子が発光体粒子であり、前記第2粒子が顔料粒子である
請求項1に記載のコーティング方法。 - 前記第2粒子が、赤色、緑色または青色の顔料粒子である
請求項2に記載のコーティング方法。 - 前記第1粒子の平均粒径が3〜10μmであり、
前記第2粒子の平均粒径が5〜500nmである
請求項1に記載のコーティング方法。 - 前記第2粒子の平均粒径が5〜100nmである
請求項4に記載のコーティング方法。 - 前記第1粒子を流動化する工程においては、前記第1粒子に遠心力と、前記遠心力と釣り合うように方向に作用するガスによる浮力とを作用させて流動化させる
請求項1に記載のコーティング方法。 - 前記第1粒子を流動化する工程においては、前記第1粒子を円筒状容器に収容した状態で、前記第1粒子に前記遠心力を作用させるために前記円筒状容器を回転させ、かつ、前記第1粒子に前記ガスによる浮力を作用させるために前記円筒状容器の側面に設けられた穴から前記円筒状容器の内部にガスを吹き込む
請求項6に記載のコーティング方法。 - 前記第1粒子を流動化する工程においては、前記円筒状容器を100〜500回転/分の回転速度で回転させ、かつ、前記円筒状容器の側面に設けられた穴から前記円筒状容器の内部に1〜10kPaの圧力でガスを吹き込む
請求項7に記載のコーティング方法。 - 第1粒子の表面が第2粒子によりコーティングされており、
前記第1粒子の平均粒径が3〜10μmであり、
前記第2粒子の平均粒径が5〜100nmである
被コーティング粒子。 - 前記第1粒子が発光体粒子であり、前記第2粒子が顔料粒子である
請求項8に記載の被コーティング粒子。 - 前記第2粒子が、赤色、緑色または青色の顔料粒子である
請求項9に記載の被コーティング粒子。
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