專利名稱：陰極射線管的玻璃面板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及陰極射線管的玻璃面板，包括沿其外圍具有豎直邊緣的基本矩形的顯示窗口。
現(xiàn)在，存在傾向于制造具有更平坦的前表面的更大的面板的趨勢，具有更平坦的前表面的更大的面板通常稱作真正平坦的面板。根據(jù)普遍的分類，真正平坦的面板的特征在于外表曲率的半徑大于20000mm，而常規(guī)面板的特征在于外表曲率的半徑小于10000mm。
通常，真正平坦的面板的重量大于常規(guī)面板的重量，不僅是因?yàn)槌叽绲牟煌?，而且是因?yàn)椴ＡУ暮穸炔煌Ｕ嬲教沟拿姘宓牟ＡШ穸刃枰笥诔Ｒ?guī)面板的玻璃厚度，主要是由于當(dāng)真正平坦的面板用在陰極射線管中時(shí)要承受更大的真空拉伸應(yīng)力。這是因?yàn)檎嬲教沟拿姘宓那氨砻娴钠矫娑鹊慕Y(jié)果，由于與曲面上的應(yīng)力分布相比平坦表面上的應(yīng)力分布是不利的。此外，在某些類型的陰極射線管中，要求在顯示窗口外圍的玻璃厚度大于顯示窗口中央表面的玻璃厚度，以便在這些陰極射線管工作期間在顯示窗口的前表面上得到平坦的圖像。例如，要求所謂的楔形，即，外圍厚度與中央表面厚度之間的差大于5mm。
面板較大的重量是其主要缺點(diǎn)，因?yàn)檫@使得在其制造工藝期間面板的處理更困難，并且這會導(dǎo)致陰極射線管的重量增大。此外，面板的熱處理要花費(fèi)更多的時(shí)間。結(jié)果，在制造包含真正平坦的面板的陰極射線管制造工藝中所涉及的成本較高。因此，在陰極射線管領(lǐng)域中，減小真正平坦的面板的玻璃厚度是亟待解決的問題。
通常已知通過對面板進(jìn)行熱加固處理可以減小玻璃的厚度，從而在面板的表面上得到壓縮應(yīng)力層。在該處理中，表面的強(qiáng)度增加，并且破損的機(jī)會減少。因此，可以減小具有這種壓縮應(yīng)力層的面板的玻璃厚度。
但是，在熱加固處理中，在面板的表面上出現(xiàn)不均勻的溫度分布。對于面板的特定設(shè)計(jì)，應(yīng)當(dāng)理解，顯示窗口的中央表面比顯示窗口的外圍冷卻得快，特別是在顯示窗口的內(nèi)表面的角部。在真正平坦的面板中，由于在外圍的玻璃厚度大于中央表面的玻璃厚度，增強(qiáng)了這種效應(yīng)。由于壓縮應(yīng)力直接與冷卻速度有關(guān)，所以得到在其表面上具有不均勻的應(yīng)力分布的面板，其中在顯示窗口的內(nèi)表面上的角部處的壓縮應(yīng)力比在顯示窗口的內(nèi)表面上的中央表面處的壓縮應(yīng)力小。這種特殊的應(yīng)力分布以消極的方式影響面板的強(qiáng)度和機(jī)械安全性，從而當(dāng)采用壓縮應(yīng)力層時(shí)，最終破損機(jī)會的減少不如預(yù)期的多。
本發(fā)明的一個(gè)目的是進(jìn)一步改善真正平坦的面板的機(jī)械安全性和強(qiáng)度，從而進(jìn)一步減小面板或面板一部分的玻璃厚度。增加面板的強(qiáng)度可以提高產(chǎn)量。而且，本發(fā)明的一個(gè)目的是改善在真正平坦的面板的內(nèi)表面上的應(yīng)力分布。根據(jù)本發(fā)明，通過滿足以下應(yīng)力分布的標(biāo)準(zhǔn)，至少可以實(shí)現(xiàn)這些目的中的第一個(gè)Sicor＞Sicf，其中Sicor是在顯示窗口的角部處的壓縮內(nèi)表面應(yīng)力，Sicf是在顯示窗口中央表面處的壓縮內(nèi)表面應(yīng)力。
根據(jù)本發(fā)明，應(yīng)力分布為Sicor大于Sicf。因此，在具有楔形的真正平坦的面板中，在面板的較厚部分處的壓縮內(nèi)表面應(yīng)力大于在較薄部分處的壓縮內(nèi)表面應(yīng)力。對于將面板與漏斗連接以便得到陰極射線管的處理，在該處理期間，由于拉伸表面應(yīng)力的引入，具有自然減小壓縮表面應(yīng)力的作用，所以該應(yīng)力分布是有利的。在該處理中，作為在面板表面上出現(xiàn)不均勻的溫度分布的結(jié)果，得到在面板表面上的拉伸表面應(yīng)力的不均勻分布，即，面板的較厚部分的拉伸表面應(yīng)力大于較薄部分的拉伸表面應(yīng)力。因此，在真正平坦的面板中，在顯示窗口的外圍處引入的拉伸表面應(yīng)力大于在顯示窗口中央表面處的拉伸表面應(yīng)。由于壓縮表面應(yīng)力以類似的方式分布在顯示窗口的表面上，所以引入的拉伸應(yīng)力的減小效應(yīng)對于面板的所有部分或多或少是相同的。因此，所得到的表面應(yīng)力或多或少均勻分布在面板的表面上。作為該有利的應(yīng)力分布的結(jié)果，至少局部減小了面板的玻璃厚度，同時(shí)包括這種更薄的面板的陰極射線管的機(jī)械安全性仍然滿足安全性要求。
現(xiàn)在參考附圖更詳細(xì)的說明本發(fā)明，其中類似的部分用相同的參考符號表示，其中

圖1是陰極射線管的局部縱向剖面圖；圖2是要用在圖1所示的陰極射線管中的面板的內(nèi)部前視圖；以及圖3是沿圖2的線A-A的面板的縱向剖面圖。
附圖純粹是示意性的，并且沒有按比例繪出。特別是，為了清楚起見，夸大了某些尺寸。
圖1是陰極射線管1的縱向剖面圖，包括具有面板2、圓錐體3和頸4的玻璃殼。面板2包括基本為矩形的顯示窗口5和豎直邊緣6。面板2的豎直邊緣6通過例如燒結(jié)的方式連接到圓錐體3的前端7。
頸4容納具有三個(gè)電子槍的電極系統(tǒng)8，用來產(chǎn)生三個(gè)電子束9、10、11。電子束9、10、11被導(dǎo)向矩形顯示屏12，在顯示窗口5的內(nèi)部提供該矩形顯示屏12，并且該矩形顯示屏12包括以窄帶形敷設(shè)的大量紅、綠和藍(lán)色發(fā)光磷元素。在到達(dá)顯示屏12的路途中，電子束9、10、11被圍繞陰極射線管1的縱軸14共軸布置的的偏轉(zhuǎn)線圈13偏轉(zhuǎn)。
圖2和3示出了在制造工藝期間，在某個(gè)階段中的面板2，其中發(fā)光磷元素還沒有敷設(shè)在顯示窗口5的內(nèi)部。
在下面，z方向被定義為縱軸14延伸的方向。x方向和垂直于x方向的y方向被定義為垂直于z方向的平面中的方向。x方向?qū)?yīng)于顯示窗口5的兩個(gè)相對長邊15、16延伸的方向，而y方向?qū)?yīng)于顯示窗口5的另外兩個(gè)相對的短邊17、18延伸的方向，后者的方向?qū)?yīng)于在面板2的制造工藝的稍后階段中在顯示窗口5上敷設(shè)發(fā)光磷元素的方向。
顯示窗口5的角部19、20、21、22被定義為長邊15、16和短邊17、18彼此相交的位置所在的區(qū)域。顯示窗口5的對角線23、24被定義為從一個(gè)角部19、21延伸到另一個(gè)角部20、22并且不沿平行于邊15、16、17、18中的一個(gè)邊的方向延伸的假想線。顯示窗口5的中央表面25被定義為對角線23、24相交的位置所在的區(qū)域。短中心軸26被定義為平行于顯示窗口5的短邊17、18延伸的假想線，短中心軸26的x位置對應(yīng)于對角線23、24相交的x位置。長中心軸27被定義為平行于顯示窗口5的長邊15、16延伸的假想線，長中心軸27的y位置對應(yīng)于對角線23、24相交的y位置。在圖2和3中，顯示窗口5的內(nèi)表面用參考數(shù)字28表示。在圖3中，示意性地顯示出具有楔形的特殊類型的面板設(shè)計(jì)，其中在顯示窗口5的外圍處的玻璃厚度大于顯示窗口5的中央表面25處的玻璃厚度。例如，楔形可以大于5mm。
所示的面板2可以是真正平坦的面板，其中例如對角線23、24大于500mm，外表曲率的半徑大于20000mm。
根據(jù)本發(fā)明，在顯示窗口5的角部19、20、21、22處的壓縮內(nèi)表面應(yīng)力Sicor高于在顯示窗口5的中央表面25處的壓縮內(nèi)表面應(yīng)力Sicf。在圖2中，Sicor和Sicf在顯示窗口5上起作用的位置用矩形的方式大致描述。
該特定應(yīng)力分布的重要優(yōu)點(diǎn)在于當(dāng)在生產(chǎn)陰極射線管1的工藝中連接面板2和圓錐體3時(shí)，允許較快的加熱處理。該特定應(yīng)力分布的這種有利作用的主要原因在于它與在該加熱處理期間出現(xiàn)的拉伸表面應(yīng)力的分布大致相當(dāng)。由于在加熱處理期間在顯示窗口5的表面上出現(xiàn)的特殊溫度分布，該應(yīng)力分布為在外圍處引入的拉伸表面應(yīng)力大于在中央表面25處引入的拉伸表面應(yīng)力。該溫度分布主要由面板2的特定設(shè)計(jì)確定，其中楔形是主要影響。此外，通常，加熱處理越快，引入的拉伸應(yīng)力越大。因此，與基本沒有表面應(yīng)力的面板2相比，由于引入的拉伸表面應(yīng)力至少一部分被已經(jīng)存在的壓縮表面應(yīng)力抵消，所以加熱處理可以進(jìn)行得更快。與具有壓縮表面應(yīng)力的另一種分布的面板2相比，由于引入的拉伸表面應(yīng)力的減小效應(yīng)更均勻地至少分布在顯示窗口5的內(nèi)表面28上，所以加熱處理也可以進(jìn)行得更快。
最好，在顯示窗口5上的應(yīng)力分布對于Sicor/Sicf的比例滿足以下關(guān)系1.05≤Sicor/Sicf≤2.0。
另外，最好面板滿足以下應(yīng)力分布標(biāo)準(zhǔn)Sca≤2MPa，其中Sca是在顯示窗口5的中心軸26、27的端部測量的穿通厚度積分應(yīng)力(through-thickness integral stress)。通常，具有正號的應(yīng)力解釋為拉伸應(yīng)力，而具有負(fù)號的應(yīng)力解釋為壓縮應(yīng)力。因此，上述優(yōu)選的應(yīng)力分布標(biāo)準(zhǔn)意味著Sca為相對非常小的拉伸應(yīng)力，甚至是壓縮應(yīng)力，這對所關(guān)心的面板2的安全性有利。在圖2中，短中心軸26的末端29和長中心軸27的末端30以交叉的方式被大致描述。
在某個(gè)x、y位置的Sca的值是沿顯示窗口5的厚度測得的稱作膜應(yīng)力的平均值。膜應(yīng)力是顯示窗口5的中央部分與外圍部分之間的冷卻速度的差的結(jié)果，這是由于在通過擠壓得到面板2之后進(jìn)行冷卻處理期間的楔形的結(jié)果而發(fā)生的。中央部分在較早階段冷卻下來，而外圍部分在稍后階段圍繞中央部分收縮，從而在中央部分與外圍部分之間產(chǎn)生應(yīng)力差。
通過最近開發(fā)的冷卻方法的方式可以得到根據(jù)本發(fā)明的應(yīng)力分布，其中在擠壓的面板2冷卻期間，通過反射屏蔽抑制在顯示窗口5的中央部分中的熱損耗。通過抑制在顯示窗口5的中央部分中的熱損耗，中央與外圍之間的溫度差將降低，因此Sca將降低，Sicor/Sicf的比例變?yōu)榇笥?.0同時(shí)保持低于2.0。
在下面的表中，非限定性例子給出在特定的面板2經(jīng)過冷卻方法之后在特定的面板2中Sicf、Sicor和Sca的結(jié)果值。在短中心軸26的末端29處測量Sca。用下面的條件1)面板2為真正平坦的面板(類型29RF)，其中顯示窗口5的長邊15、16的長度為600mm，顯示窗口5的短邊17、18的長度為470mm；2)最初，面板2的溫度為580℃；3)面板2在具有恒定冷卻速度的冷卻退火爐中冷卻；以及4)反射板(400mm×300mm)相對于顯示窗口5的中央部分放置，并用來抑制中央部分的熱損耗。
從表中可以看出，得到Sicor大于Sicf的面板2，并且對于所有的冷卻速度，Sicor/Sicf的比值在1.05與2.0之間。此外，顯然，對于所有的冷卻速度Sca不超過2MPa。
由于Sicor/Sicf的有利的比值，得到容易滿足安全性要求的較堅(jiān)固的面板2。因此，由于補(bǔ)償了在制造陰極射線管期間引入的熱拉伸應(yīng)力，所以面板2的玻璃厚度至少在局部可以更小，和/或熱處理速度可以更高，如上已經(jīng)解釋的那樣。
此外，相對較低的Sca拉伸值或壓縮值還對面板2的強(qiáng)度和機(jī)械安全性具有積極的影響。
另外，根據(jù)本發(fā)明的面板2具有用作防內(nèi)爆帶(anti-implosionband)的邊帶(未示出)，用來提供抗機(jī)械振動的強(qiáng)度。這種邊帶通常布置在面板2的豎直邊緣周圍。由于根據(jù)本發(fā)明的應(yīng)力分布提供更堅(jiān)固的面板2，所以可以減小邊帶的張力。
簡而言之，本發(fā)明涉及陰極射線管1的面板2，特別是真正平坦的面板，包括沿其外圍具有豎直邊緣6的基本矩形的顯示窗口5。
玻璃面板2滿足以下的應(yīng)力分布標(biāo)準(zhǔn)Sicor＞Sicf。最好，Sicor/Sicf的比例大于或者等于1.05，并且小于或者等于2.0。
作為該特定應(yīng)力分布的結(jié)果，提高了面板2的強(qiáng)度和機(jī)械安全性，從而面板2的玻璃厚度和/或熱處理速度可以減小。
除了上述應(yīng)力分布之外，本發(fā)明建議Sca小于或者等于2MPa。
對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員，顯然本發(fā)明的范圍并不限于上面討論的例子，并且可以不脫離由附帶的權(quán)利要求書限定的本發(fā)明的范圍內(nèi)作出多種改善和修改。
權(quán)利要求
1.一種陰極射線管的玻璃面板，包括沿其外圍具有筆直邊緣的基本矩形的顯示窗口，玻璃面板滿足以下應(yīng)力分布標(biāo)準(zhǔn)Sicr＞Sicf其中Sicor是在顯示窗口的角部處的壓縮內(nèi)表面應(yīng)力，Sicf是在顯示窗口的中央表面處的壓縮內(nèi)表面應(yīng)力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的玻璃面板，其中1.05≤Sicor/Sicf≤2.0。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的玻璃面板，還滿足以下應(yīng)力分布標(biāo)準(zhǔn)Sca≤2MPa其中Sca是在顯示窗口的中心軸的端部處測量的穿通厚度積分應(yīng)力。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一個(gè)的玻璃面板，其中顯示窗口的外表曲率半徑大于20000mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一個(gè)的玻璃面板，其中面板的對角線大于500mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一個(gè)的玻璃面板，其中在顯示窗口的外圍的玻璃厚度大于顯示窗口的中央表面的玻璃厚度。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的玻璃面板，其中在顯示窗口的外圍的玻璃厚度與在顯示窗口的中央表面的玻璃厚度的差大于5mm。
全文摘要
本發(fā)明涉及陰極射線管的玻璃面板(2)，特別是真正平坦的面板，包括沿其外圍具有豎直邊緣(6)的基本矩形的顯示窗口(5)。玻璃面板(2)滿足以下的應(yīng)力分布標(biāo)準(zhǔn)S
文檔編號H01J29/86GK1666310SQ03815162
公開日2005年9月7日 申請日期2003年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月28日
發(fā)明者M·克哈里, G·P·J·庫恩 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司