DD290435A5 - Verfahren zur oberflaechenbehandlung von trocknen pulverfoermigen leuchstoffteilchen zur verwendung bei der herstellung eines bildschirmes fuer eine kathodenstrahlroehre - Google Patents

Verfahren zur oberflaechenbehandlung von trocknen pulverfoermigen leuchstoffteilchen zur verwendung bei der herstellung eines bildschirmes fuer eine kathodenstrahlroehre Download PDF

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DD290435A5 DD89335955A DD33595589A DD290435A5 DD 290435 A5 DD290435 A5 DD 290435A5 DD 89335955 A DD89335955 A DD 89335955A DD 33595589 A DD33595589 A DD 33595589A DD 290435 A5 DD290435 A5 DD 290435A5
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Oberflaechenbehandlung von aus Trockenpulver bestehenden Leuchtstoffteilchen zur Verwendung bei der Herstellung eines Bildschirmes fuer eine Katodenstrahlroehre. Dazu erfolgt die Aufloesung einer ausreichenden Menge eines Polymers in einem geeigneten Loesungsmittel, um eine Mischung zur Oberflaechenbehandlung der Leuchtstoffteilchen durch Zugabe der Teilchen zu der Mischung zu bilden und nachfolgend die oberflaechenbehandelten Leuchtstoffteilchen zu trocknen.{Oberflaechenbehandlung; Trockenpulver; Leuchtstoffteilchen; Bildschirm; Katodenstrahlroehre; Haftmittel; Polymer; Loesungsmittel; Schichtmischung; Trocknung; Bildaufloesung; Herstellungsverfahren}

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung
Eine herkömmliche Katodenstrahlröhre vom Lochmaskentyp umfaßt einen evakuierten Röhrenkolben mit einem Bildschirm, der eine Anordnung aus Leuchtstoffelementen mit drei verschiedenen Emissionsfarhen, die in zyklischer Ordnung angeordnet sind, eine Einrichtung zur Erzeugung von drei konvergenten Elektronenstrahlen, die auf den Bildschirm gerichtet sind, und eine Farbauswahlstruktur oder Lochmaske enthält, die aus einer mit vielen Löchern versehenen dünnen Metallfolie besteht, die genau zwischen dem Bildschirm und der den Strahl erzeugenden Einrichtung angeordnet ist. Die Motall-Lochfolie beschattet den Bildschirm, und die Unterschiede in den Konvergenzwinkeln erlauben den übertragenen Teilen jedes Strahls eine selektive Anregung der Leuchtstoffelemente mit der gewünschten Emissionsfarbe. Dio Leuchtstoffelemente sind von einer Matrix aus lichtabsorptivem Material umgeben.
In einem ersten Prozeß zur Bildung der jeweiligen Anordnung aus Leuchtstoffelementon auf einer Schirmträgerplatte der Katodenstrahlröhre wird die Innenoberfläche des Schirmträgers mit einer Aufschlämmung aus fotoempfindlichöm Bindemittel und Leuchtstoffteilchen beschichtet, die zur Emission des Lichts einer der drei Emissionsfarben geeignet sind. Die Aufschlämmung wird getrocknet, um eine Schicht zu bilden, und aus einer Quelle wird durch die Löcher in der Lochmaske und auf der getrockneten Schicht ein Lichtbereich projiziert, so daß die Lochmaske als fotografische Urform arbeitet. Die belichtete Schicht wird nachfolgend entwickelt, um die ersten farbemittierenden Leuchtstoffelemente zu erzeugen. Der Prozeß wird für die zweiten und dritten farbemittierenden Leuchtstoffelemente unter Nutzung derselben Lochmaske wiederholt, jedoch mit erneuter Positionierung der Lichtquelle für jede Belichtung. Jede Position der Lichtquelle nähert den Konvergenzwinkel eines der Elektronenstrahlen an, der die entsprechenden farbemittierenden Leuchtstoffelemente anregt. Eine vollständigere Beschreibung dieses Prozesses, bekannt als fotografischer Naßprozeß, kann in dem US-Patent Nr. 2 625734, veröffentlicht von H. B. Law am 20. Januar 1953, gesucht werden.
Ein Nachteil des oben beschriebenen Naßprozesses besteht darin, daß er nicht den höheren Anforderungen an die Bildauflösung der nächsten Generation der Untei haltungsgeräte und den noch höheren Anforderungen an die Bildauflösung für Monitore, Arbeitsstationen und Anwendungen, die einen farbigen alphanumerischen Text erforderlich machen, entsprechen kann. Außerdem erfordert der fotolithografische Naßprozeß (einschließlich Matrixverarbeitung) 182 Hauptverarbeitungsschritte, macht ausgedehnte Installationsarbeiten (plumbing) und die Verwendung von reinem Wasser erforderlich, erfordert eine Leuchtstoffrückgewinnung und Regenerierung und verbraucht große Mengen elektrischer Energie für Belichtung und Trocknung der Leuchtstoffmaterialian.
Das US-Patent Nr. 3475169, veröffentlicht von H. G. Lange am 28. Oktober 1969, offenbart einen Prozeß zur elektrofotografischen Projiziorung von Farbkatodenstrahlröhren. Die Innenoberfläche des Schirmträgers der Katodenstrahlröhre wird mit einem leicht zu verflüchtigenden leitenden Material beschichtet und anschließend mit einer Schicht aus leicht zu verflüchtigendem fotoleitendem Material überzogen. Die fotoleitende Schicht wird dann gleichmäßig geladen, mit Licht durch eine Lochmaske selektiv belichtet, um ein latentes Ladungsbild aufzubauen, und unter Verwendung einer Trägerflüssigkeit mit hohem Molekulargewicht entwickelt. Die Trägerflüssigkeit trägt, in Suspension, eine Menge Leuchtstoffteilchen einer gegebenen emittierenden Farbe, die in geeigneter Weise auf geladene Bereiche der fotoleitenden Schicht zur Entwicklung des latenten Bildes selektiv niedergeschlagen werden. Der Ladungs-, Belichtungs- und Niederschlagsprozeß wird für jeden der drei farbemittierenden Leuchtstoffe wiederholt, d. h. grüne, blaue und rote des Bildschirms. Eine Verbesserung der elektrofotografischen Projizierung wird in dem US-Patent Nr.4448866, von H.G.Olieslagers u.a. am 15. Mai 1984 veröffentlicht, beschrieben. In diesem Patent wird die Adhäsion der Leuchtstoffteilchen durch gleichmäßiges Belichten mit Licht erhöht, und zwar der Teile der fotoleitenden Schicht, die zwischen den angrenzenden Teilen der niedergeschlagenen Probe der Leuchtstoffteilchen liegen; das erfolgt nach jeciem Abscheidungsschritt, um so irgendeine Restladung zu verringern oder zu entladen, damit eine gleichmäßigere erneute Ladung des Fotoleiters oder nachfolgende Abscheidungen möglich sind. Da die letzteren beiden Patente einen elektrofotografischen Prozeß offenbaren, d.h. im wesentlichen einen Naßproieß, sind viele der oben beschriebenen Nachteile bezüglich des Naßfotolithografieprozesses des US-Patents Nr. 2625734 auch auf den Naßelektrofotografieprozeß anwendbar.
Die US-Patentanmeldungen 287356 und 287357 wurden von P.Datta u.a. am 21.Dezember 1988 eingereicht und beschreiben jeweils einen verbesserten Prozeß zur Herstellung der Bildschirmanordnungen von Katodenstrahlröhren unter Verwendung reibungselektrisch geladener, aus Trockenpulver bestehender Bildschirmstruktur-Materialien und oberflächenbehandelten Trägerkügelchen mit einem darauf befindlichen Haftmittel zur Steuerung der Polarität und der Größe der verliehenen Ladung. Anwender haben festgestellt, daß, während die Bildschirme von Katodenstrahlröhren unter Verwendung nichtbehandelter Leuchtstoffteilchen elektrofotografisch hergestellt werden können, die Oberflächenbehandlung der Leuchtstoffteilchen die reibungselektrische Ladung auf den Leuchtstoffteilchen erhöht, wodurch bewirkt wird, daß eine größere Menge der Leuchtstoffteilchen an jedem Trägerkügelchen haftet. Dies verbessert den Wirkungsgrad des Trockenelektrofotografie-Prozesses und erhöht mit einem Faktor von 2 bis 9 das Schirmgewicht für Bildschirme, die unter Verwendung von oberflächenbehandelten Leuchtstoffen hergestellt werden.
-3- 290 435 Darlegung des Wesens der Erfindung
In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung enthält ein Verfahren der Oberflächenbehandlung trockener, pulverförmiger Leuchtstoffteilchen zur Verwendung bei der Herstellung einen Lumineszenz-Bildschirms für eine Katodenstrahlrohre zur Steuerung der reibungselektrischen Ladungseigonschaften der Leuchtstoffteilchen die Stufen der Auflösung einer ausreichenden Menge eines Polymers In einem geeigneten Lösungsmittel, um eine Mischung zur Oberflächenbehandlung der Leuchtstoffteilchen durch Zugabe der Teilchen zu der Mischung zu bilden, um so eine Beschichtung des Polymers zu schaffen sowie die anschließende Trocknung der oberflächenbehandelten Leuchtstoffteilchen. Die sich ergebenden, aus Trockenpulver bestehenden, oberflächenbehandelten Leuchtstoffteilchen werden zur Herstellung des Bildschirms verwendet. Der Polymor steuert die reibungselektrischen Ladungseigenschaften der Leuchtstoffteilchen während der elektrofotografischen Herstellung des Bildschirms.
AusfOhrungsbelsplele In den Zeichnungen zeigen
Fig. 1: eine Draufsicht, teilweise im Axialschnitt, einer Farbkatodenstrahlröhre, die nach der vorliegenden Erfindung hergestellt
Fig. 2: einen Schnitt einer Bildschirmanordnung der in Fig. 1 gezeigten Röhre; Fig.3 bis 3e; zeigen verschiedene Schritte bei der Herstellung der in Fig. 1 gezeigton Röhre.
Die Fig. 1 zeigt eine Farbkatodenstrahlröhre 10 mit einem Glaskolben 11, der eine rechteckige Schirmträgerplatte 12 und einen Röhrenhals 14 umfaßt, die durch einen rechteckigen Trichter 16 miteinander verbunden sind. Der Trichter 15 weist eine innere leitende Beschichtung (nicht gezeigt) auf, die einen Anodenanschluß 16 berührt und sich in den Röhrenhals 14 erstreckt. Die Schirmträgerplatte 12 umfaßt einen Bildschirmträger oder -Substrat 18 und einen peripheren Flansch oder eine Seitenwand 20, welche mit dem Trichter 15 mittels einer Glaseinschmelzstelle 21 abgedichtet ist. Auf der Innenoberfläche des Schirmträgers 18 ist ein Dreifarb-Leuchtstoffschirm 22 angeordnet. Der Leuchtstoffschirm 22, der in Fig. 2 dargestellt ist, ist vorzugsweise ein Linienschirm, welcher eine Vielfachheit von Bildschirmelementen enthält, zu denen rotemittierende, grünemittierende und blauemittierende Leuchtstoffstreifen R, G bzw. B gehören, die in Farbgruppen der drei Streifen oder Triaden in einer zyklischen Ordnung angeordnet sind und sich in einer Richtung erstrecken, welche im allgemeinen senkrecht zu der Ebene ist, in welcher die Elektronenstrahlen erzeugt werden. In der normalen Betrachtungsposition erstrecken sich die Leuchtstoffstreifen bei dieser Ausführungsform in der Vertikalrichtung. Die Leuchtstoffstreifen sind vorzugsweise durch eine lichtabsorptive Substanz 23, wie sie in der Technik allgemein bekannt ist, voneinander getrennt. In alternativer Weise kann der Bildschirm ein Punktbildschirm sein. Eine dünne leitende Schicht, vorzugsweise aus Aluminium, überlagert den Bildschirm 22 und liefert sowohl ein Mittel zum Anlegen eines gleichmäßigen Potentials an den Schirm als auch reflektierendes Licht, das von den Leuchtstoffelementen durch den Schirmträger 18 emittiert wird. Der Bildschirm 22 und die darüberliegende Aluminiumschicht 24 umfassen eine Bildschirmanordnung.
Nachfolgend wird wieder auf Fig. 1 Bezug genommen.
Eine Multiloch-Farbauswahlelektrode oder Lochmaske 25 wird durch herkömmliche Mittel in einem vorbestimmten Abstandsverhältnis zu der Bildschirmanordnung entfernbar angeordnet. Innerhalb des Röhrenhalses 14 ist ein Elektronenstrahlerzeuger 26 zentral angeordnet, wie dies durch die gestrichelten Linien in Fig. 1 schematisch dargestellt ist, um drei Elektronenstrahlen 28 zu erzeugen und entlang konvergenter Pfade durch die öffnungen in der Maske 25 zu dem Bildschirm 22 zu leiten. Der Elektronenstrahlerzeuger 26 kann beispielsweise ein Bipotential-Elektronenstrahlerzeuger der Art sein, die in dem US-Patent Nr.4620133, veröffentlicht von Morrell u.a. am 28.Oktober 1986, beschrieben ist, oder es kann irgendein anderer geeigneter Elektronenstrahlerzeuger sein.
Die Katodenstrahlröhre 10 ist so ausgelegt, daß sie mit einem äußeren magnetischen Ablenkjoch verwendet wird, beispielsweise dem Joch 30, das im Bereich der Trichter-Hals-Verbindung angeordnet ist. Wenn das Joch 30 aktiviert ist, setzt es die drei Elektronenstrahlen 28 magnetischen Feldern aus, welche bewirken, daß die Elektronenstrahlen in einem rechtwinkligen Raster über dem Bildschirm 22 horizontal und vertikal abgetastet werden. Die ursprüngliche Ablenkungsebene (bei Nullablenkung) ist durch die Linie p-P in Fig. 1 ungefähr in der Mitte des Joches 30 dargestellt. Aus Gründen der Einfachheit sind die tatsächlichen Krümmungen der Ablenkung der Elektronenpfade im Ablenkungsbereich nicht dargestellt. Der Bildschirm 22 wird durch einen neuartigen elektrofotografischen Prozeß hergestellt, der in den Fig.3 a bis 3e schematisch dargestellt und in der oben erwähnten US-Patentanmeldung Nr. 287356 beschrieben ist. Zuerst wird die Platte 12 mit einer alkalischen Lauge gewaschen, mit Wasser abgespült, mit einer gepufferten Fluorwasserstoffsäure geätzt und wiederholt mit Wasser abgespült, wie es in derTechnikallgemein bekannt ist. Die Innenoberfläche des Schirmträgers 18 wird anschließend mit einer Schicht 32 eines elektrisch leitendon Materials beschichtet, welche eine Elektrode für eine darüberliegende fotoleitende Schicht 34 liefert. Die leitende Schicht 32 wird mit der fotoleitenden Schicht 34 beschichtet, die ein leicht zu verflüchtigendes organisches polymeres Material, einen geeigneten fotoleitenden Farbstoff und ein Lösungsmittel enthält. Die Zusammensetzung und das Verfahren zur Bildung der fotoleitenden Schicht 32 und die fotoleitende Schicht 34 sind in der US-Patentanmeldung Nr. 287 356 beschrieben.
Die fotoleitende Schicht 34, die leitende Schicht 32 überzieht, wird in einer dunklen Umgebung in einer herkömmlichen Vorrichtung 36 mit positiver Koronaentladung aufgeladen, schematisch in Fig.3b dargestellt, welche sich über der Schicht 34 bewegt und diese im Bereich von +200 bis +700V, bevorzugt +200 bis +400V, auflädt. Die Lochmaske 25 ist in die Frontträgerplatte 12 eingesetzt, und der positiv geladene Fotoleiter wird durch dio Lochmaske mit dem Licht von einer Xenon-Blitzlampe 38 belichtet, die in einer herkömmlichen Drei-in-Eins-Lichtquelle (three-in-one-lighthouse), dargestellt durch die Linse 40 in Fig.3c, angeordnet ist. Nach jedar Belichtung wird die Lampe in eine ai lere Position bewegt, um den Einfallswinkel der Elektronenstrahlen des Elektronenstrahlerzeuger zu verdoppeln.
Es sind aus drei verschiedenen Lampenpositionen drei Belichtungen erforderlich, um die Bereiche des Fotoleiters zu entladen, in denen die lichtemittierenden Leuchtstoffe später niedergeschlagen werden, um den Bildschirm zu bilden. Nach der Bellchtungsstufe wird die Lochmaske 25 von der Schirmträgorplatte 12 entfernt, und die Platte wird zu einem ersten Entwickler 42 (Fig.3d) gebracht. Der Entwickler 42 enthält in geeigneter Wolse zubereitete Trockenpulverteilchen eines lichtabsorptiven Strukturmaterials eines Black-Matrlx-Bildschirms, und oberflächenbehandelte isolierte Trägerkügelchen (nicht gezeigt), die einen Durchmesser von ungefähr 100 bis 300μιη aufweisen und die den Teilchen des Black-Matrix-Materials eine reibungselektrische Ladung verleihen, wie dies hierin beschrieben ist.
Im allgemeinem enthalten geeignete Black-Matrix-Materialien schwarze Pigmente, die bei einer Röhrenprozeßtemperatur von 450°C stabil sind. Schwarze Pigmente, die zur Verwendung im Herstellungsprozeß der Matrix-Materialien verwendet werden können, enthalten: Eisenmanganoxid, Eisenkobaltoxid, Zinkeisensulfid und Ruß. Das Black-Matrix-Material wird durch eine Schmelzmischung des Pigment», eines Polymers und eines geeigneten Ladungssteuermittels zubereitet, welches die Größt der reibungselektrischen Ladung steuert, die dom Matrixmaterial verlhhen wird. Das Material wird bis zu einer mittleren Teilchengröße von ungefähr 5pm gemahlen.
Das Black-Matrix-Material und die oberflächenbehandelten Trägerkügelchen werden In dem Entwickler unter Verwendung von etwa 1 bis 2Gew.-% des Black-Matrix-Materials gemischt. Die Materialien werden so gemischt, daß die fein zerteilten Matrixteilchen von den oberflächenbehandelten Trägerkügelchen berührt und beispielsweise negativ geladen werden. Die negativ geladenen Matrixteilchen werden von dem Entwickler 42 ausgestoßen und von dem positiv geladenen, unbelichteten Bernich der fotoleitenden Schicht 34 angezogen, um diesen Bereich direkt zu entwickeln. Die infrarote Strahlung wird dann dazu verwendet, das Matrixmaterial durch Schmelzen oder thermisches Kontaktieren der polymeren Komponente des Matrixmaterials mit der fotoleitenden Schicht zu fixieren, um die in den Fig. 2 und 3 e gezeigte Matrix 23 zu bilden. Die fotoleitende Schicht 34, die die Matrix 23 enthält, w rd mit einem positiven Potential von etwa 200 bis 400V gleichmäßig nachgeladen, und zwar für die Verwendung der ersten der drei farbaussendenden, aus Trockenpulver bestehenden, Strukturmaterialien des Leuchtschirms. Die Lochmaske 25 wird erneut in die Schirmträgerplatte 12 eingesetzt, und die selektiven Bereiche der fotoleitenden Schicht 34, die den Stellen entsprechen, an denen das grünemittierende Leuchtstoffmaterial niedergeschlagen wird, werden mit sichtbarem Licht von einer ersten Stelle innerhalb der Lichtquelle belichtet, um die belichteten Bereiche selektiv zu entladen. Die erste Lichtstelle nähert sich dem Konvergenzwinkel des auf den grünen Leuchtstoff auftreffenden Elektronenstrahls. Die Lochmaske wird von der Schirmträgerplatte 12 entfernt und die Platte wird zu einem zweiten Entwickler 42 gebracht, der geeignet vorbereitete Trockenpulverteilchen des grünemittierenden Strukturmaterials des Leuchtschirms und oberflächenbehandelte Trägerkügelchen enthält.
Die Leuchtstoffteilchen werden mit einem geeigneten ladungssteuernden Material, das hierin beschrieben ist, oberflächenbehandelt oder oberflächenbeschichtet. Es werden eintausend Gramm der oberflächenbehandelten Trägerkügelchen mit 15 bis 25 Gramm der oberflächenbehandelten Leuchtstoffteilchen in dem zweiten Entwickler 42 kombiniert. Die Trägerkügelchen werden so behandelt, daß sieden Leuchtstoffpartikeln eine, beispielsweise, positive Ladung verleihen. Die positiv geladenen, grünemittierenden Leuchtstoffteilchen werden aus dem Entwickler emittiert oder ausgestoßen, von den positiv geladenen Bereichen der fotoleitenden Schicht 34 und der Matrix 23 abgestoßen und auf dta entladenen belichteten Bereiche der fotoleitenden Schicht in einem Prozeß, der als Umkehrentwicklung bekannt ist, niedergeschlagen. Die niedergeschlagenen grünemittierenden Leuchtstoffteilchen werden durch Belichten des oberflächenbehandelten Leuchtstoffs mit Infrarotstrahlung mit der fotoleitenden Schicht fixiert, welche den Leuchtstoff schmilzt oder thermisch mit der fotoleitenden Schicht verbindet.
Der Prozeß der Ladung, Belichtung, Entwicklung und Fixierung wird für die aus Trockenpulver bestehenden blau- und rotemittierenden, oberflächenbehandelten Leuchtstoffteilchen des Bildschirm-Strukturmaterials wiederholt. Die Belichtung mit sichtbarem Licht zur selektiven Entladung der positiv geladenen Bereiche der fotoleitenden Schicht 34 erfolgt von einer zweiten und dann von einer dritten Position innerhalb der Lichtquelle, um die Konvergenzwinkel der auf blauen bzw. roten Leuchtstoff auftreffenden Elektronenstrahlen anzunähern. Die reibungselektrisch positiv golader . Trockenpulverteilchen werden mit den oberflächenbehandelten Trägerkügelchen in dem oben beschriebenen Verhältnis ger. lischt und von einem dritten und einem vierten Entwickler 42 ausgestoßen, von den positiv geladenen Bereichen der zuvor niedergeschlagenen Bildschirmstrukturmaterialien abgestoßen und auf den entladenen Bereichen der fotoleitenden Schicht 34 zur Lieferung der blau· bzw. rotemittierenden Leuchtstoffelemente niedergeschlagen.
Die aus Trockenpulver bestehenden Leuchtstoffteilchen werden durch Beschichten der Teilchen mit einem geeigneten Polymer oberflächenbehandelt. Die Boschichtungsmischung wird durch Auflösen von etwa 0,5 bis 5,0 und vorzugsweise etwa 1,0 bis 2,0Gew.-% des Polymers in einem geeigneten Lösungsmittel gebildet, um eine Beschichtungsmischung herzustellen. Die Beschichtungsmischung wird entweder durch eine rotierende Aufdampfeinrichtung und eine fluidisierende Trockeneinrichtung (Beispiele 1 bis 12), ein Adsorptionsverfahren (Beispiele 13 bis 15) oder durch einen Sprühtrockner (Beispiele 16 bis 18) auf die Leuchtstoffteilchen aufgebracht. Die beschichteten Leuchtstoffteilchen werden getrocknet, verteilt, wenn notwendig, durch ein Sieb mit der Maschenzahl 400 gesiebt und, wenn nötig, mit einem Fließ-Modifikationsmittel, trocken gemahlen, beispielsweise einem Material aus Siliziumdioxid, das unter der Handelsmarke Cabosil (erhältlich von der Cabot Corporation, Tuscola, Illinois) verkauft wird oder dessen Äquivalent. Die Konzentration des Fließ-Modifikationsmittels reicht von etwa 0,1 bis 2,0Gew.-% des oberflächenbehandelten Leuchtstoffs.
Beispiel 1
Es werden 250g der blauen Leuchtstoffteilcher (ZnS/Ag) mit 1 Gew.-% der Schichtmischung, die 2,5g eines Polyamids enthält, beschichtet, das unter der Handelsmarke Unirez 1548 verkauft wird (erhältlich von Union Camp Company, Savannah, GA), oder dessen Äquivalent, und 500ml Isopropylalkohol. Der Leuchtstoff und die Schichtmischung werden in einem Rundkolben gemischt und an eine rotierende Verdampfungseinrichtung angeschlossen und blsui einerTemperatur von etwa 850C erwärmt, und zwar unter Teilvakuum. Der Isopropylalkohol wird aus der Mischung verdampft und in einem Kondensator mit einem Kolben gesammelt. Der teilweise getrocknete, oberflächenbehandelte Leuchtstoff wird aus dem Rundkolben genommen und auf einer fluidisieren Bett. Auftragsmaschine bei etwa 7O0C für die Dauer von 30 Minuten, oder bis das gesamte Lösungsmittel verdampft
ist, getrocknet. Die getrockneten Leuchtstoff-Schuppen werden in einer Mühle mit starker Schneidwirkung und mit einem Tieftemperaturzusatzgerät bei 6O0C1 bis 2 Minuten lang pulverisiert und anschließend durch vier Siebe mit der Maschenzahl 400 gesiebt. Der mit einem Polymer oberflächenbehandelte Leuchtstoff wird mit einem Fließ-Modifikationsmittel, wie oben beschrieben, trocken gemahlen.
Es werden 3g der trocken pulverisierten, mit Polyamid oberflächenbehandelton blauen Leuchtstoffteilchen mit etwa 150g Trägerkügelchen vermischt, die mit Fluorosilan oberflächenbehandelt sind. Oleso mit Fluorosilan oberflächenbehandelten Kügelchen sind reibungselektrisch negativ und lösen daher auf den mit Polyamid oberflächenbehandelten Leuchtstoffteilchen eine positive Ladung aus. Das Verhältnis Ladung/Masse und die elektrofotografischen Bildschirm(EPS)-Eigenschaften (Schirmgewicht) des Leuchtstoffes, der durch diesen Prozeß hergestellt wird, sind, wie hierin beschrieben, geprüft worden, und die Ergebhlsse sind in Tabelle 1 aufgelistet.
Beispiel 2 Beispiel 2 ist dasselbe wie Beispiel 1, ausgenommen, daß Poly(ethyloxazolin), PEOX, für Polyamid substituiert ist, und '.,eihanol
ist für Isopropylalkohol substituiert. Die Prüfungsergebnisse sind in Tabelle 1 aufgelistet.
Beispiel 3
Beispiel 3 ist dasselbe wie Beispiel 1, ausgenommen, daß Polybutylmethylmethakrylat, PBMA, für Polyamid substituiert ist, und Tetrahydrofuran, THF, ist für Isopropylalkohol substituiert. Die Trockentemperatur beträgt 7O0C. Die Prüfungsergebnisse sind in Tabelle 1 aufgelistet. Die Prüfung wurde unter Verwendung von mit Aminosilan behandelten Kügelchen wiederholt, welche reibungselektrisch positiv sind und daher in den oberflächenbehandelten Leuchtstoffteilchen eine negative Ladung auslösen. Das Verhältnis Ladung/Masse und das Schirmgewicht des PBMA-behandelten Leuchtstoffs sind in Tabelle 2 aufgelistet.
Beispiel 4
Beispiel 4 ist dasselbe wie Beispiel 1, ausgenommen, das Polyisobutylmethakrylat, MIBMA, für Polyamid substituiert ist, und THF für Isobutylalkohol substituiert ist. Die Prüfungsergebnisse für das Speisen mit Fluo.osilan und Aminosilan behandelten Kügelchen sind in den Tabellen 1 bzw. 2 aufgelistet.
Beispiels Beispiel 5 ist dasselbe wie Beispiel 1, ausgenommen, daß Polyvinylpyridin, PVPY, für Polyamid substituiert ist, und Chloroform
für Isopropylalkohol substituiert ist. Die Trockentemperatur beträgt 850C. Die Prüfungsergebnisse sind in Tabelle 1 aufgelistet.
Beispiele
Beispiel 6 ist dasselbe wie Beispiel 1, ausgenommen, daß Polyvinylalkohol, PVA, für Polyamid substituiert ist, und eine aus 10Vol.-% bestehende wäßrige Lösung des Isopropylalkohols als Lösungsmittel verwendet wird. Die Trockentemperatur beträgt 100°C. Die Prüfungsergebnisse für mit Fluorosilan und Aminosilan behandelte Kügelchen sind in den Tabellen 1 bzw. 2 aufgelistet.
Beispiel 7 Beispiel 7 ist dasselbe wie Beispiel 1, ausgenommen, daß Poly(trifluorethylmethakrylat), PTFEMA, für Polyamid substituiert ist,
und für Isopropylalkohol ist Freon substituiert. Die Trockentemperatur beträgt 45°C. Die Prüfungsergebnisse sind in Tabelle 2aufgelistet.
Beispiele Beispiel 8 ist dasselbe wie Beispiel 1, ausgenommen, daß für Polyamid Nitrozellulose, NCL, substituiert ist, und für Isopropylalkohol Methanol substituiert ist. Die Prüfungsergebnisse sind in Tabelle 2 aufgelistet. Beispiel 9
Es werden 250g der roten Kern-Leuchtstoffteilchen (Y2O2S/Eu) mit einer Schichtmischung aus Polyamid und Isopropylalkohol von einem Gew.-% beschichtet, wie dies in Beispiel 1 beschrieben ist. Der mit Polyamid oberflächeribohandelte rote Leuchtstoff wurde, wie hierin beschrieben, geprüft, und die Ergebnisse sind in Tabelle 1 aufgelistet.
Beispiel 10 Beispiel 10 ist dasselbe wie Beispiel 9, außer, daß für Polyamid PEOX substituiert ist, und für Isopropylalkohol ist Methanol
substituiert. Die Prüfungsergebnisse sind in Tabelle 1 aufgelistet.
Beispiel 11
Es werden 250g der grünen Kern-Leuchtstofftellchen (ZnS/Cu, Al) mit einer Schichtmischung von einem Gew.-% aus Polyamid und Isopropylalkohol, wie in Beispiel 1 beschrieben, beschichtet. Der mit Polyamid oberflächenbehandelte grüne Leuchtstoff wurde, wie hierin beschrieben, geprüft, und die Ergebnisse sind in Tabelle 1 aufgelistet.
Beispiel 12 Beispiel 12 ist dasselbe wie Beispiel 11, außer, daß für Polyamid PEOX substituiert ist, und für Isopropylalkohol ist Methanol
substituiert. Die Prüfungsergebnisse sind in Tabelle 1 aufgelistet.
Beispiel 13
150g der blauen (ZnS/Ag) Leuchtstoffteilchen werden in einem Liter deionisiertem Wasser suspendiert und für die Dauer von fünf Minuten bei 105V unter Verwendung einer Premier-Dispergiereinrichtung fein verteilt, die von Premier Mill Co., Reading, PA erhältlich ist. Auf diese Weise ist es möglich, daß sich die Leuchtstoffteilchen absetzen und somit dekantiert
werden. Die Leuchtstoffteilchen werden erneut in einem Liter deionisiertem Wasser suspendiert, und eine frische bereitete Gelatinelösung wird der Leuchtstoffsuspension hinzugefügt. Die Gelatinelösung wird durch Quellen von 0,56g Gelatine in 600ml deoinlsiertem Wasser und Erwärmen der Lösung auf 380C zubereitet, um eine Klarlösung zu erhalten. Die Gelatine-Leuchtstoffmischung wird etwa 30 Minuten lang gerührt und anschließend abgeschieden, und die Flüssigkeit wird dekantiert. Die mit Gelatine beschichteten Leuchtstoffteilchen werden zweimal gewaschen und anschließend in einem Liter deionisiertem Wasser erneut suspendiert. Durch Hinzufügen von 0,25g Kobaltaluminat zu 100ml deionisiertem Wasser wird eine Suspension der blauen Pigmentteilchen hergestellt. Die blaue Pigmentsuspension wird mittels Ultraschall für die Dauer von 3 Minuten bei 400 Watt dispergiert. Die blaue Pigmentsuspension wird der Suspension der gelatinebeschichtoten Louchtstoffteilchen zugegeben und anschließend 30 Minuten gerührt. Die sich dabei ergebende Mischung kann sich abscheiden, sie wird abgefüllt, zweimal gewaschen und dann unter Benutzung eines Buchner-Trichters gefiltert. Der blaue Leuchtstoff wird für die Dauer von β Stunden bei 1250C getrocknet, danach trocken gemahlen, während einer Dauer von 30 Minuten, und zwar in einer Kugelmühle mit 1,5 Liter, die zur Hälfte mit 6-mm-Glaskügelchen gefüllt ist, und danach durch ein Sieb ^it der Maschenzahl 400 gesiebt. Es werden 3g trocken pulverisierte, blau pigmentierte, mit Gelatine oberflächenbehandelte Ln ' •« toffteilchen mit etwa 150g Trägerkügelchen gemischt, die mit Fluorosilan oberflächenbehandelt sind, diese Kügelchen sind reibungselektrisch negativ und lösen auf den mit Gelatine beschichteten Leuchtstofftoilchen eine positive Ladung aus. Das Verhältnis Ladung/Masse und die EPS-Eigenschaften (Schirmgewicht) des durch diesen Prozeß hergestellten Leuchtstoffes wurden, wie hierin beschrieben, geprüft, und die Ergebnisse sind in Tabelle 1 aufgelistet.
Beispiel 14
Beispiel 14 ist dasselbe wie Beispiel 13, daß die roten (YjOjS/Eu) Leuchtstoffteilchen für die blauen Leuchtstoffteilchen substituiert sind, und der mit Gelatine überzogene Leuchtstoff wird mit Eisenoxidteilchen und nicht mit Kobaltaluminat überzogen. Auch der sich ergebende, aus Trockenpulver bestehende, rote Leuchtstoff erfordert keine Kugelmühlen&vifbereitung nach der Trocknungsstufe. Die Prüfung wurde durchgeführt, wie hierin beschrieben, und die Ergebnisse für diesen mit Gelatine überzogenen Leuchtstoff sind in Tabelle 1 aufgelistet.
Beispiel 15
Es werden 450g der grünen (ZnS/Cu, Al) Leuchtstoffteilchen für die Dauer von 30 Minuten in einer Kugelmühle mit 1,5Liter, die zur Hälfte mit 6-mm-Glaskügelchen gefüllt ist, trocken gemahlen und dann durch ein Sieb mit der Maschenzahl 400 gesiebt. Die Leuchtstoffteilchen werden anschließend in 2 Litern deionisiertem Wasser suspendiert. Durch Quellen von 1,5g Gelatine in 1,5 Liter deionisiertem Wasser wird eine frische Gelatinelösung zubereitet und auf 3B0C erwärmt, um eine Klarlösung zu erhalten. Die Gelatinelösung wird zu der Leuchtstoffsuspension gegeben und etwa 30 Minuten gerührt. Der Leuchtstoff wird dann abgeschieden und die Flüssigkeit abgefüllt. Der mit Gelatine überzogene Leuchtstoff wird zweimal gewaschen, abgefüllt, und anschließend 6 Stunden bei 1250C getrocknet. Der trockene, pulverisierte, mit Gelatine überzogene grüne Leuchtstoff wird durch ein Sieb mit der Maschenzahl 400 gesiebt. Die Prüfung wurde, wie hierin beschrieben, durchgeführt und die Ergebnisse sind in Tabelle 1 aufgelistet.
Beispiel 16
Es werden 250g der blauen Leuchtstoffteilchen (ZnS/Ag) mit einem Gew.-% Schichtmischung aus Polyamid oder dessen Äquivalent und THF unter Verwendung eines Sprühtrockners beschichtet, beispielsweise eines Modells 193, das von Brinkman Co., Westbury, NY. erhältlich ist. Die Eingangstemperatur des Trockners wird auf etwa 70°C gehalten und die Ausgangstemperatur variiert von etwa 430C bis 53°C, und zwar bei einer Trockengeschwindigkeit von 10 ml/min. Die oberflächenbehandelten, polymerbeschichteten Leuchtstoffteilchen werden durch ein Sieb mit einer Maschenzahl von 400 gesiebt. Das Verfahren der Sprühbeschichtung des Leuchtstoffes liefert ein Rieselvermögen des oberflächenbehandelten Leuchtstoff materials, das keine Pulverisierung oder Trockenmahlung erforderlich macht.
Es werden 3g trockene pulverisierte, mit Polyamid oberflächenbehandelte Leuchtstoffteilchen mit etwa 150g Trägerkügelchen, die mit Fluorosilan oberflächenbehandelt sind, gemischt. Die mit Fluorosilan behandelten Kügelchen sind reibungselektrisch negativ und lösen deshalb auf den mit Polyamid oberflächenbehandelten Leuchtstoffteilchen eine positive Ladung aus. Das Verhältnis Ladung/Masse und die EPS-Eigenschaften (Schirmgewicht) des Leuchtstoffs, der unter Verwendung eines Sprühtrockners hergestellt wird, wurden, wie hierin beschrieben, geprüft, und die Ergebnisse sind in Tabelle 1 aufgelistet.
Beispiel 17
Beispiel 17 ist dasselbe wie Beispiel 16, außer, daß für blauen Leuchtstoff roter Leuchtstoff (Y2O2S/Eu) substituiert ist. Die Prüfungsergebnisse sind in Tabelle 1 aufgelistet.
Beispiel 18
Beispiel 18 ist dasselbe wie Beispiel 16, außer, daß für blauen Leuchtstoff grüner Leuchtstoff (ZnS/Cu, Al) substituiert ist. Die Prüfungsergebnisse sind in Tabelle 1 aufgelistet.
Tabelle 1 Adder Polymer Verhältnis positive EPS-Elgenschaften Leuchtstoffe Ladung/Masse Schirmgewicht
mg/cm*
blau kein 2,2 0,8
Beispiel 1 Polyamid 43 4,5
Beispiel 2 PEOX 45 4,6
Beispiel 3 PBMA 28 4,0
' Beispiel 4 PIBMA 24 3,2
Beispiels PVPY 49 3,0
Beispiele PVA 20 2,1
Beispiel 13 Gelatine 38 3,3
Beispiel 16 Polyamid 48 4,5
rot kein 0,9 1,0
Beispiel 9 Polyamid 39 4,0
Beispiel 10 PEOX 42 4,2
Beispiel 14 Gelatine 35 3,0
Beispiel 17 Poylamid 41 4,2
grün kein 0,2 0,5
Beispiel 11 Polyamid 35 4,0
Beispiel 12 PEOX 37 4,5
Beispiel 15 Gelatine 37 3,4
Beispiel 18 TahallA 9 Polyamid 40 3,8
IαυθΜΘ * Art der Polymer Negatives Verhält EPSEigenschaften
Leuchtstoffe nis Ladung/Masse Schirmgewicht
(MC/Gm) (mg/cm2)
blau kein 1,5 0,8
Beispiel PBMA 35 3,2 Beispiel 4 PIBMA 36 3,5 Beispiele PVA 34 3,5 Beispiel 7 PTFEMA 45 4,2 Beispiele NCL 44 4,0
Die Prüfungsergebnisse wurden unter Verwendung einer nichtdargestellten Testplatte ermittelt, die aus einer isolierten Tafel mit einem Metalleiter besteht, der auf jeder Hauptfläche laminiert ist und eine zentral angeordnete Öffnung aufweist, die sich durch die Hauptflächen der Tafel und der Leiter erstreckt.
Die Öffnung weist vorzugsweise einen Durchmesser von 2,54cm auf. Über die öffnung erstreckt sich ein Metallsieb von etwa 50 bis 100 Maschen und ist mit einem der Metalleiter verbunden. Über die öffnung erstreckt sich eine TIC-beschichtete Glasplatte, die auf dem anderen Metalleiter so angeordnet ist, daß dieTIC-Beschichtung damit in Berührung steht. Zur Messung der positiv geladenen Leuchtstoffteilchen wird ein Potential von 100 bis 600VoIt an den Leiter, der mit dem Metallschirm verbunden ist, angelegt, mit dem Leiter, der die geerdete TIC-Beschichtung berührt. Der Potentialunterschied zwischen der Masche und dem Glas beträgt etwa 103 V/cm. Die Testplatte ist etwa 7,62cm über einem Entwickler angeordnet, der oberflächenbehandelte l.euchtstoffteilchen und Trägerteilchen, wie in den Beispielen 1,3,13 und 16 beschrieben, enthält. Der Entwickler ist an einem Ende mit einem Sieb verschlossen, das für den Durchgang fein verteilter Leuchtstoffteilchen, jedoch nicht für Trägerkugelchen, geeignet ist. Ein Luftzug (Geschwindigkeit etwa 104cm/s) trennt die Leuchtstoffteilchen von den Trägerkügelchen und stößt die geladenen (beispielsweise positiv geladenen) Leuchtstoffteilchen aus dem Entwickler und gegen einen Metallschirm und eine TIC-beschichtete Glasplatte. Die sich auf der TIC-beschichteten Platte ergebende elektrostatische Ladung wird mit einem Elektrometer gemessen, und die Masse der Leuchtstoffteilchen wird durch Wiegen der Glasplatte vor und nach der Prüfung ermittelt. Der Quotient dieser Messungen ist das mittlere reibungselektrische Ladung/Masse-Verhältnis. Der Bereich der Leuchtstoffabscheidungai fder TIC-beschichteten Glasplatte ist bekannt und wird durch die Größe der Öffnung in derTestplatte gesteuert. Die Prüfungsergebnisse sind in den Tabellen 1 und 2 zusammengefaßt. Die oberflächenbehandelten Glaskügelchen enthalten eine Beschichtung mit Fluorosilan, um eine positive Ladung zu verleihen, oder Aminosilan zur Verleihung einer negativen Ladung an die Leuchtstoffteilchen. Für jeden geprüften Farbleuchtstoff wurde eine Steuerung in Gang gesetzt. Die Steuerleuchtstoffe wurden nicht oberfläohenbehandelt, und die Prüfungsergebnisse demonstrieren, daß die oberflächenbehandelten Leuchtstoffe ein viel größeres Ladung/Masse-Verhältnis aufweisen als dies bei den unbehandelten oberflächenbehandelten Leuchtstoffen der Fall ist, und daß die Schirmgewichte für die oberflachenbehand^ltop Leuchtstoffe im wesentlichen höher als für unbehandelte Leuchtstoffe sind.
Während nur oberflächenbehandelte blaue Leuchtstoffteilchen mit Aminosilan beschichteten Trägerkügelchen geprüft wurden, um auf den Leuchtstoffteilchen eine negative Ladung auszulösen, sind ähnliche Ergebnisse mit roten und grünen oberflächenbehandelten Leuchtstoffen zu erhalten, die mit Aminosilan behandelten Trägerkügelchen in Berührung kommen. Die Prüfungen für die blauen oberflächenbehandelten Leuchtstoffteilchen der Beispiele 3,4 und 6 lassen erkennen, daß die negativen Ladung/Masse-Verhältnisse, die von den mit Aminosilan behandelten Trägerkügelchen ausgelöst werden, größer sind als die entsprechenden positiven Ladung/Masse-Verhältnisse.die von den mit Fluorosilan behandelten Trägerkügelchen
ausgelöst werden. Die Schirmgewichte für die positiv geladenen Proben der Beispiele 3,4 und β (Tabelle 1) reichen von 2,1 bis 4,0mg/cm1, wohingegen dieselben Proben, wenn sie negativ geladen sind (Tabelle 2), von 3,2 bis 3,5mg/cm2 reichen. Dies macht deutlich, d^ß gute Ergebnisse mit positiv oder negativ geladenen Leuchtstoffen erhalten werden können, so daß die fotoleitende Schacht 34 entweder positiv oder negativ geladen sein kann, um entweder die direkte oder die Umkehrentwicklung des Ladungsbildes zu nutzen. Die Auswahl der Polymere für die Oberflächenbeschichtung der Trägerkügelchen hängt von der Art der gewünschten Entwicklung und dem verlangten Schirmgewicht ab. Die oberflächenbehandelten Leuchtstoffmaterialien, die hierin beschrieben sind, sind für die Bildschirmherstellung alle zufriedenstellend und erlauben deshalb solche Betrachtungen wie Materialkosten und Leichtigkeit der Oberflächenbehandlung.

Claims (7)

1. Verfahren zur Oberflächenbehandlung von ausTrockenpulver bestehenden Leuchtstoffteilchen zur Verwendung bei der Herstellung eines Bildschirms für eine Katodenstrahlröhre, um die reibungselektrischen Ladungseigenschaften der Leuchtstoffteilchen zu steuern, gekennzeichnet durch die Schritte
a) Auflösung einer geeigneten Menge eines polymeren Haftmittels, das aus einer Gruppe ausgewählt wird, die aus Gelatine, Polyamid, Poly(ethyloxazolin), Polybutylmethakrylat, Polyisobutylmethakrylat, Polyvinylpyridin, Polyvinylalkohol, Poly(trifluoroethylmethakrylat) und Nitrozellulose besteht, in einem geeigneten Lösungsmittel zur Bildung einer Schichtmischung,
b) Oberflächenbehandlung der Leuchtstoffteilchen durch Teilchenzugabe der Mischung zur Schaffung einer Beschichtung des darauf befindlichen Haftmittels, und
c) Trocknung deroberflöchenbehandelten Leuchtstoffteilchen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich eine geeignete Menge des Haftmittels innerhalb des Bereiches von 0,5 bis 5,0 Gew.-% befindet.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich eine geeignete Menge des Haftmittels innerhalb des Bereiches von 1,0 bis 2,0 Gew.-% befindet.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyamid in Isopropylalkohol gelöst ist, daß das Poly(ethyloxazolin) in Methanol, daß das Polyisobutylmethakrylat in Tetrahydrofuran, daß das Polyvinylpyridin in Chloroform, daß der Polyvinylalkohol in einer wäßrigen Lösung aus Isopropylalkohol mit 10 Vol.-%, und daß das Poly(trifluorethylmethakrylat) in Freon und Nitrozellulose in Methanol gelöst ist.
5. Verfahren zur Oberflächenbehandlung von ausTrockenpulver bestehenden Leuchtstoffteilchen zur Verwendung bei de Herstellung eines Bildschirms für eine Katodenstrahlröhre, um die reibungselektrischen Ladungseigenschaften der Leuchtstoffteilchen zu steuern, gekennzeichnet durch die Schritte
a) Bildung einer wäßrigen Suspension der Leuchtstoffteilchen,
b) Zubereitung einer wäßrigen Gelatinelösung mit 1 bis 11 Gew.-%,
c) Erwärmung der Gelatinelösung auf eine Temperatur von etwa 380C,
d) Zugabe der Gelatinelösung zu der wäßrigen Suspension der Leuchtstoffteilchen zur Bildung einer Mischung,
e) Rühren der Mischung für die Dauer von etwa 30 Minuten zur Oberflächenbehandlung der Leuchtstoffteilchen,
f) Abscheidung und Abfüllung der Mischung zur Abspaltung der mit Gelatine behandelten Leuchtstoffteilchen,
g) Waschen der mit Gelatine behandelten Leuchtstoffteilchen, und
h) Trocknung der mit Gelatine behandelten Leuchtstoffteilchen bei einer erhöhten Temperatur.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß, folgend auf Schriff f, die mit Gelatine behandelten Leuchtstoffteilchen pigmentiert und anschließend gewaschen und getrocknet werden durch:
(i) erneute Suspendierung dermit Gelatine behandelten Leuchtstoffteilchen in deionisiertem
Wasser,
(ii) Zubereitung einer wäßrigen Pigmentsuspension mit 0,25 Gew.-%, wobei die Pigmente aus
einer Gruppe ausgewählt werden, die aus Kobaltaluminat und Eisenoxid besteht, (iii) Zugabe der Pigmentsuspension zu der wäßrigen Suspension der mit Gelatine behandelten
Leuchtstoffteilchen zur Bildung einer Mischung,
(IV) Vermengen der Mischung,
(v) Abscheiden und Abfüllen der Mischung zur Abtrennung der pigmentierten, mit Gelatine
behandelten Leuchtstoffteilchen,
(vi) Waschen der pigmentierten Teilchen, und
(vii) Trocknen der pigmentierten Teilchen bei einer erhöhten Temperatur.
7. Katodenstrahlröhre, bestehend aus einem elektrofotografisch hergestellten lumineszenten Bildschirm und einer Einrichtung zur selektiven Anregung von Bereichen des Bildschirms zum Leuchten, wobei der Bildschirm eine Schicht aus trockenen pulverisierten Leuchtstoffteilchen enthält, die in einem bestimmten Teil des sichtbaren Spektrums Licht emittiert, gekennzeichnet durch aus Trockenpulver bestehenden Leuchtstoffteilchen, die mit einem die Oberflächenladung steuernden polymeren Material beschichtet sind, das aus einer Gruppe ausgewählt ist, die Gelatine, Poly(ethyloxazolin), Polyamid, Polyvinylpyridin, Polybutylmethylmethakrylat, Polyvinylalkohol, Polyjsobutylmethakrylat, Poly(trifluorethylmethakrylat) und Nitrozellulose enthält.
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