專利名稱：：陰極射線管的玻璃真空管殼的制作方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及一種用于陰極射線管的玻璃真空管殼，這種陰極射線管主要是用于接收電視廣播或者諸如此類的信號。如圖1和圖2所示，一種用于在電視廣播或者諸如此類的工作中接收信號的陰極射線管1有一個玻璃真空管殼2，這個真空管基本上由用于顯示圖像的面板玻璃(panelglass)或者面板部分(panelportion)3、其上安裝了偏轉線圈的漏斗狀部分(funnelportion)4、以及用于安裝電子槍17的管頸部分5構成。在圖1和2中，標號6指面板部分3中的側裙部，標號7指用于在面板部分顯示圖像的熒光屏部分(faceportion)，標號8指用于提供強度的防爆加強帶(implosion-proofreinforcingband)，標號9指用于將熒光屏部分接合到裙部的過渡(blend)R部分，標號10指封接部分，面板部分3和漏斗狀部分4在這個部分用封接玻璃之類的材料加以封接，標號12指一個通過輻射電子束來發(fā)出熒光的熒光層，標號13指一鋁層(aluminumfilm)，用于向前方反射熒光層處的熒光，標號14指一個蔭罩，這個蔭罩確定通過電子束輻照而發(fā)光的熒光物質的位置，標號15指用于將蔭罩14安裝到裙部6的內側表面的柱螺栓銷，標號16指一個內部導電敷層，這個敷層防止由電子束引起蔭罩14帶電而達到高電位，并將電荷接地到外面。符號A指一個將管頸部分5的中心軸線連接到面板部分3的中心的顯像管管軸。熒光層形成在面板玻璃的內側平面上，以此形成一個熒光屏。這個熒光屏大體上是一個由四條輪廓線構成的矩形，四條輪廓線大體上平行于在矩形的中心點和管軸呈直角交叉的一根長軸和一根短軸。在采用了具有大體上為箱形的結構的玻璃面板的陰極射線管1中，在長軸和短軸上的熒光屏部分的邊緣的相對較寬大的區(qū)域，有一個具有很大的張應力(符號為“+”)區(qū)域和一個具有壓應力(符號為“-”)區(qū)域，這是由于與球狀不同的不對稱結構造成的，如圖3所示，張應力和壓應力還出現(xiàn)在過渡R部分附近的裙部外側表面，因為面板玻璃外側和內側之間施加一個大氣壓的壓力差。在圖3中，符號σR表示沿紙面方向的應力分量，而符號σT表示垂直于紙面的應力的分量(單位MPa)。圖3中的應力分布曲線旁所描述的數值表明了相應位置上的應力值。在玻璃管殼的前表面上有應力的二維分布。通常，張真空應力最大值發(fā)生在面板玻璃的熒光屏部分的圖像顯示表面的裙部或者面板玻璃的裙部。相應地，如果陰極射線管的玻璃真空管殼中產生的張真空應力很大，且如果玻璃真空管殼沒有足夠的強度對抗張真空應力，則會導致由大氣壓引起的靜疲勞破裂(staticfatiguebreakage)，玻璃真空管殼將不具作為陰極射線管的功用。此外，在陰極射線管的制造中，玻璃真空管殼處于高溫狀態(tài)，比如在380℃左右，并且玻璃真空管殼中的空氣被抽空。在這樣的加熱過程中，除產生張真空應力外，還產生熱應力。在更糟的情況下，會因空氣的瞬時引入及其反作用力導致強烈爆炸，因此在其周圍有引起損害的危險?？紤]到在玻璃真空管殼和陰極射線管的裝配步驟中玻璃表面可能產生的擦痕的深度，以及陰極射線管的使用壽命，對該玻璃真空管殼上采用#150的(金剛)砂紙均勻地產生擦痕。通過在玻璃真空管殼施加壓力進行了外部的應力加載測試，以保證防止玻璃真空管殼或者玻璃面板的這種破裂。然后，測出了當玻璃真空管殼破裂時內部壓力和外部壓力之間的差。通常構制玻璃真空管殼以使其能夠經得住3個大氣壓或者更大的壓力差。由于玻璃真空管殼的外側表面的張真空應力取決于玻璃真空管殼的結構，并且有二維的應力分布，故并不在起初就預定具有擦痕的玻璃真空管殼的斷裂強度(fracturestrength)。就平均值而言，斷裂強度通常落在18.6MPa(最小值)和24.5MPa的范圍之內。另一方面，考慮到由真空應力引起的疲勞破裂，在具有最大張真空應力σVmax的區(qū)域，具有較大的可能性會引起玻璃真空管殼的破裂。因此，確定玻璃真空管殼的壁厚以及形狀，使最大值σVmax在從6到12MPa的范圍內。換句話說，熒光屏部分使具有某一曲率半徑和壁厚以減小真空應力。此外，通常將熒光屏部分的裙部制作得較厚，而熒光屏部分整體并不一同加厚，藉此，通過楔形效應(wedgeeffect)減小真空應力。相應地，過渡R部分制作得比其它部分厚。近年來要求增加陰極射線管的尺寸。在這種情況下，當熒光屏部分的曲率半徑較小時，出現(xiàn)了圖像表面的清晰度的問題。為了消除清晰度的問題，提出了不對稱地形成熒光屏部分的曲率半徑的建議，藉此熒光屏部分的曲率半徑可以增加2倍到3倍，并且可以獲得上述最大張真空應力的范圍而不必要求熒光屏部分的厚度增加許多。例如，當面板部分的外部直徑最大值相當于29英寸的時候，熒光屏部分對角線軸上的曲率半徑增加到大約2400mm，而短軸上的曲率半徑可以減小到1400mm。這樣，可以通過將熒光屏部分的周圍部分的高度差減到最小，以保證足夠的清晰度，并且可以通過減小熒光屏部分在短軸上的曲率半徑，減小最大張真空應力。但是，當進一步增加熒光屏部分的曲率半徑時，比如就29英寸型號而言，當熒光屏部分具有平坦的形狀而又要保持上述最大張真空應力的值，熒光屏部分的壁厚增加到18.5mm。因此，日本未審查公開專利JP-A-7-21944和JP-A-7-142013提議給一個張真空應力為最大的區(qū)域有效地實施物理強化，也就是進行加熱處理，以給表面層提供一個欲得到的壓應力，它在保持了強度的同時，又減小了壁厚。通常，在大約1000℃的高溫，通過壓制工序形成面板玻璃。然后，實施物理強化方法，以對玻璃面板進行加熱處理，使得在玻璃的中心部分和表面之間至少在一個溫度范圍內產生有效溫度差，而這個溫度允許形成玻璃的分子重新排列。但是，在傳統(tǒng)的面板部分中，如圖4所示，過渡R部分的壁厚比在其附近的熒光屏部分或者裙部的壁厚要厚得多。相應地，當玻璃面板被冷卻以強化時，在和過渡R部分連接的熒光屏部分和裙部的附近區(qū)域發(fā)現(xiàn)有冷卻延遲，由于過渡R部分的熱容量很大，而且過渡R部分的形變也很大，所以產生很大的張真空應力。結果，表面層中通過物理強化形成的壓應力小于熒光屏部分的中心部分的壓應力。相應地，當在這個區(qū)域通過強化要獲得很大的應力值時，熒光屏部分的中心部分和裙部的密封邊緣部分的經強化的應力值過大，而且為了避免這種應力分布的不均衡，在熒光屏部分的裙部的內側表面或者外側表面上重新地產生張面板應力。此外，厚壁部分存在提供了不穩(wěn)定的冷卻。此外，有一個問題即在這個區(qū)域控制強化的應力值是困難的。本發(fā)明的目的是提供一種玻璃真空管殼，這種真空管可以在陰極射線管沒有內向爆裂的危險，并同時可以減小最大張真空應力的條件下被強化。根據本發(fā)明，給陰極射線管提供了一種玻璃真空管殼，這種玻璃真空管殼包含具有大體上為矩形的熒光屏部分和為熒光屏部分形成側壁的裙部的面板部分，漏斗狀部分和管頸部分，其特征在于通過物理強化至少在面板部分的外側表面上形成了壓應力；在穿過熒光屏部分的中心，并且直角交叉的長軸和短軸中的至少一根軸上熒光屏部分的最大壁厚tF和用于連接裙部的過渡R部分的最大壁厚tR之間有關系1.0≤tR/tF≤1.4；而且滿足公式7MPa≤|σC|≤30MPa其中，σC是通過在至少一個區(qū)域(這個區(qū)域包含在裝配陰極射線管之后產生最大張真空應力σVmax的位置)物理強化得到的壓應力值。此外，根據本發(fā)明，提供了一種用于陰極射線管的玻璃真空管殼，這種玻璃真空管殼包含具有大體上為矩形的平坦熒光屏部分和為熒光屏部分形成側壁的裙部的面板部分，漏斗狀部分以及管頸部分，其特征在于通過物理強化，在面板部分的至少一個外側表面產生壓應力；在穿過熒光屏部分的中心，并且直角交叉的長軸或短軸中的至少一根軸上熒光屏部分的最大壁厚tF和用于連接裙部的過渡R部分的最大壁厚tR之間有關系1.0≤tR/tF≤1.3；而且滿足公式7MPa≤|σC|≤30MPa，其中σC是通過在至少一個區(qū)域(這個區(qū)域包含在裝配陰極射線管之后產生最大張真空應力σVmax的位置)物理強化得到的壓應力值。此外，根據本發(fā)明，提供一種相應于上面所述發(fā)明的用于陰極射線管的玻璃真空管殼，其特征在于通常過渡R部分的最大壁厚tR和曲率半徑Rb之間有關系tR≤Rb。當通過下面結合附圖詳細地描述對本發(fā)明后，將更易完整地理解本發(fā)明及其附帶的優(yōu)點。圖1是根據本發(fā)明的用于陰極射線管的玻璃真空管殼的省略了一些部分的放大的截面圖；圖2是采用了根據本發(fā)明的玻璃真空管殼的陰極射線管的一個實施例的垂直截面圖；圖3是表示用于陰極射線管的傳統(tǒng)的玻璃真空管殼中的應力的分布的圖；圖4是根據本發(fā)明用于陰極射線管的玻璃真空管殼的面板部分中過渡R部分(省略了一些部分)放大的截面圖；圖5是截面圖，表示了本發(fā)明的玻璃真空管殼的面板部分的造型工藝，其中圖5a和5b分別是A部分的放大截面圖。下面將參照附圖對本發(fā)明進行描述，其中相同的參考符號表示相同的或者相應的部分。在本發(fā)明中，規(guī)定了用于陰極射線管的面板部分中熒光屏部分和裙部之間的連接區(qū)域的壁厚和結構。這樣，當面板玻璃在壓制成形工序(press-formingoperation)之后受到強化處理或者加熱處理時，位于連接區(qū)域的附近部分的經強化的壓應力值增加了，藉此可以減小陰極射線管裝配之后產生的張真空應力。為了強化的加熱處理通常在玻璃表面溫度大約為600℃-380℃的條件下進行。但是，由于玻璃面板在壁厚和三維形狀上分布不均勻，而且要使玻璃面板均勻地冷卻是困難的，故在連接區(qū)域的溫度分布相當不均勻。由于過渡R部分的壁厚較大，該處的熱容量也較大，所以在冷卻步驟過程中，從過渡R部分到其相鄰部分產生熱流。結果，產生最大張真空應力的過渡R部分附近的一個位置的經強化的應力在陰極射線管的裝配工作之后減小了。由此，為了避免經強化的應力在和熒光屏部分的中心部分的經強化的應力值相比太小，在產生最大張真空應力的軸上過渡R部分的最大壁厚tR和熒光屏部分的最大壁厚tF的比值tR/tF是1.4或者更小。此外，為了在壓制工序中減小壓力，比值tR/tF應該是1.0或者更大，其中這個壓制工序如圖5所示應用一個模型，被加熱到1000℃的玻璃料在這個模型中被壓制。另一方面，陰極射線管裝配完之后產生的張真空壓力的分布取決于過渡R部分的曲率半徑Rb的值。由于Rb較大，張真空應力的分布擴展開來。然而，σVmax減小了，而且強化后玻璃真空管殼的強度增加了。特別當tF≤Rb時，效果顯著。此外，在本發(fā)明中，通過確定過渡R部分的結構，規(guī)定了提供σvmax值的區(qū)域的經強化的應力值的有效范圍。如上所述，當強化thgj所要求的玻璃面板的內側和表面之間的溫度差較大時，經強化的壓應力值也變得較大。當連接區(qū)域的經強化的壓應力值小于5MPa時，從過渡R部分到相鄰部分的熱流的量減小。相應地，本發(fā)明中通過玻璃面板的形狀獲得的效應變小，而且和通過傳統(tǒng)的技術下的形狀相比經強化的應力值沒有顯示出很大的不同。為了獲得相對顯著的效果，需要7Mpa或者更大的經強化的應力值。另一方面，當經強化的應力值超過30MPa時，在熒光屏部分和裙部之間要控制冷卻的平衡是困難的。結果，在連接區(qū)域或者拐角部分附近的內側或外側表面產生不必要的張面板應力，因此它不實用。此外，當玻璃面板的過渡R部分附近的部分中由熒光屏部分和裙部形成的角度接近直角時，在強化處理中均勻地從熒光屏部分和裙部傳熱是困難的，產生了不平衡的冷卻。因此，過渡R部分附近的熒光屏部分或者裙部接收到較大的熱量。于是，當面板玻璃的熒光屏部分大體上平坦時，為了獲得本發(fā)明的效果，tR/tF≤1.3是較適宜的。由于大體上產生最大張應力σVmax的區(qū)域，陰極射線管裝配完之后面板玻璃的強度有一個限制。相應地，改善這個區(qū)域的強度是重要的。這個申請的發(fā)明人注意到在結構上和實驗上認識到最大張應力σVmax的形成的長軸和短軸的方向，并且他們能夠通過物理強化和改變面板的形狀的方法，改善這個區(qū)域的強度，這一點是強度方面最大的問題。在本發(fā)明的較佳實施例中，作為熒光屏部分和裙部之間的連接部分的過渡R部分的曲率半徑是均一的，或者從和熒光屏部分的短軸或者長軸相交的長邊或短邊的中心向拐角部分單調減小。此外，過渡R部分的最大壁厚tR或者tF向拐角部分單調增加。但是，增加的速度主要隨面板玻璃的形狀和尺寸而改變，而不是預先確定的?，F(xiàn)在將參考例子對本發(fā)明進行詳細地描述。但是，應該知道這些具體的例子決不對本發(fā)明起限制的作用。例1(本發(fā)明)和例2(比較例子)在例1中，采用具有表2所示的參數的玻璃材料制備了一個玻璃真空管殼，這種玻璃真空管殼通常用于彩色電視機的陰極射線管(如圖2所示)。在表2中，“名稱”是指由Asahi玻璃有限公司制造的產品的商品名稱。玻璃真空管殼具有和用于電視機的29英寸型號的傳統(tǒng)的玻璃真空管殼(例2)相同的結構，具有寬高比為4∶3，對角線長為68cm(除最大壁厚tR和短軸的過渡R部分的曲率半徑Rb和從短軸上的Rb漸漸向拐角部分變化的長軸上的過渡R部分的曲率半徑)的有效熒光屏區(qū)域。這些玻璃真空管殼的尺寸在表1中示出，其中用對角線的長度表示面板的最大外部直徑和有效熒光屏區(qū)域的大小。通過將過渡R部分的曲率半徑Rb從8.0mm(例2)變化到12.5mm，過渡R部分的最大壁厚tR從24.4mm(例2)減小到22.5mm。此外，通過將玻璃真空管殼中的空氣抽空，在熒光屏部分的外側表面的有效熒光屏區(qū)域的裙部，在短軸上，形成有最大張真空應力。表1示出最大張真空應力的值，其中，應力值可以從8.5MPa(例2)減小到8.3MPa。在例1和例2中，通過同樣的加熱處理對玻璃真空管殼進行強化。表1示出熒光屏部分的中心部分和熒光屏部分短軸上的裙部形成的經強化的壓應力的值。雖然就在熒光屏部分的中心部分的經強化的應力值σCO而言，在例1和例2之間沒有顯著的差別，在例1中的熒光屏部分的裙部的經強化的應力值σCE從7.7MPa(例2)增加到9.4MPa，而且σCO/σCE從0.46增加到0.56。例3(本發(fā)明)用相同的玻璃材料制備了和例1具有相同形狀(除最大壁厚tR和短軸上過渡R部分的曲率半徑Rb以及例2中從短軸上的Rb向拐角部分漸漸變化的長邊上過渡R部分的曲率半徑)的玻璃真空管殼。當短軸上的過渡R部分的曲率半徑Rb進一步增加到20.0mm時，即使過渡R部分的壁厚從24.4mm(例2)減小到17.9mm，最大張真空應力σVmax從8.5MPa減小到8.1MPa。在例3中，和例2一樣，通過應用相同的加熱處理對玻璃真空管殼進行強化。表1示出在熒光屏部分的中心部分和熒光屏部分短軸上的裙部形成的經強化的壓應力的值。雖然就熒光屏部分的中心部分經強化的應力值σCO而言，例3和例2之間沒有發(fā)現(xiàn)有顯著的差別，例3中熒光屏部分的裙部的經強化的應力值σCE從7.7MPa(例2)增加到12.5MPa，并且σCE/σCO從0.46增加到0.74。例4(本發(fā)明)和例5(比較例子)和例1中一樣用相同的玻璃材料制造玻璃真空管殼。這個玻璃真空管殼有和用于28英寸的電視機的傳統(tǒng)的玻璃真空管殼(例5)相同的形狀，具有大體上為扁平坦的熒光屏部分，有寬高比為16∶9，對角線長為66cm(除短軸上過渡R部分的最大壁厚tR和過渡R部分的曲率半徑Rb以及從短軸上Rb向拐角部分漸漸變化的長邊上過渡R部分的曲率半徑以外)的有效區(qū)域。表1示出玻璃真空管殼的尺寸。當過渡R部分的曲率半徑Rb從17.5mm(例5)變化到25.0mm時，過渡R部分的最大壁厚tR從22.2mm(例5)減小到19.5mm。當將玻璃真空管殼中的空氣抽空，在熒光屏外側表面的有效熒光屏區(qū)域的裙部的短軸上產生最大張真空應力σVmax。表1示出它的值。應力值可以從9.6MPa(例5)減小到9.2Mpa。此外，在例4和例5中，應用相同的加熱處理來進行強化。表1示出熒光屏部分的中心部分和熒光屏部分短軸上的裙部產生的經強化的壓應力的值。雖然就熒光屏部分的中心部分的經強化的應力值σCO而言，在例4和例5之間沒有發(fā)現(xiàn)顯著的差別，但例4中熒光屏部分的裙部的經強化的應力值σCE從6.6MPa(例5)增加到10.6MPa，而且σCE/σCO從0.41增加到0.66。表1</tables>表2根據本發(fā)明，提供了一種玻璃真空管殼，這種玻璃真空管殼中通過物理強化方法至少在面板部分的一個表面產生經強化的壓應力，其中規(guī)定了將熒光屏部分連接到面板部分的裙部的過渡R部分的壁厚和過渡R部分附近的熒光屏部分的關系，并規(guī)定了壓應力的大小，藉此，增加了陰極射線管裝配完之后產生相對較大的張真空應力的區(qū)域中經強化的應力值，而這個經強化的應力值和熒光屏部分的中心部分和裙部的封裝部分的經強化的應力值相比不是太小，這樣，在面板部分的一個外側表面產生了經強化的應力值的有效分布。此外，在上述規(guī)定的關系下，可以控制在熒光屏部分和裙部之間的冷卻平衡，而且可以減小在上述區(qū)域或者拐角部分附近的內側或外側表面上產生的不必要的平面壓應力。此外，通過規(guī)定過渡R部分的上述區(qū)域的曲率半徑和壁厚之間的關系，可以減小張真空應力。這樣，可以容易地獲得一種用于陰極射線管的玻璃真空管殼，這種玻璃真空管殼避免了在陰極射線管的裝配工作中的爆裂和裝配之后的疲勞破裂。顯然，根據上述技術，本發(fā)明可以有許多修改和變化。因此要知道在所附權利要求項的范圍內，本發(fā)明可以有不同于這里所具體描述的實施方法。權利要求1.一種用于陰極射線管的玻璃真空管殼，包含具有大體上為矩形的熒光屏部分以及為所述熒光屏部分形成側壁的裙部的面板部分，漏斗狀部分和管頸部分，其特征在于通過物理強化至少在所述面板部分的一個外側表面產生壓應力；在穿過所述熒光屏部分的中心并且直角交叉的長軸和短軸中的至少一根軸上所述熒光屏部分的最大壁厚tF和用于連接所述裙部的過渡R部分的最大壁厚tR之間有關系1.0≤tR/tF≤1.4；而且滿足公式7MPa≤|σC|≤30MPa，其中σC是通過在至少一個包含裝配完陰極射線管之后產生最大張真空應力σVmas位置的區(qū)域物理強化得到的壓應力值。2.一種用于陰極射線管的玻璃真空管殼，包含具有大體上為矩形的扁平熒光屏部分以及為所述熒光屏部分形成側壁的裙部的面板部分，漏斗狀部分和管頸部分，其特征在于通過物理強化，至少在所述面板部分的一個外側表面上產生壓應力；在穿過所述熒光屏部分的中心并且直角交叉的長軸和短軸中的至少一根軸上所述熒光屏部分的最大壁厚tF和用于連接所述裙部的過渡R部分的最大壁厚tR之間有關系1.0≤tR/tF≤1.3；而且滿足公式7MPa≤|σC|≤30MPa，其中σC是通過在至少一個包含在裝配完陰極射線管之后產生最大張真空應力σVmax位置的區(qū)域物理強化得到的壓應力值。3.如權利要求1或2所述的一種用于陰極射線管的玻璃真空管殼，其特征在于通常在所述過渡R部分的最大壁厚tR和所述過渡R部分的曲率半徑Rb之間有關系tR≤Rb。4.一種具有如權利要求1或2所述的面板部分的陰極射線管。全文摘要一種用于陰極射線管的玻璃真空管殼,其中通過物理強化在面板部分的一個表面產生壓應力;在熒光屏部分的長軸和短軸中的至少一根軸上的熒光屏部分7的最大壁厚t文檔編號C03B27/00GK1181611SQ9712128公開日1998年5月13日申請日期1997年10月30日優(yōu)先權日1996年10月30日發(fā)明者菅原恒彥,村上敏英申請人:旭硝子株式會社