用在陰極射線管中的面板的製作方法
2023-07-09 21:39:11
專利名稱：用在陰極射線管中的面板的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用在陰極射線管中的面板，更具體地講，涉及這樣一種用在陰極射線管中的面板，其可以防止由於張應力而導致的玻殼(glass bulb)的破損，同時實現玻殼的重量降低。
背景技術：
眾所周知，用在電視機或計算機監視器中的陰極射線管(CRT)中的玻殼基本上包括面板，畫面圖像通過其而被顯示；錐形玻錐，其結合到面板的背部；和管狀頸，其結合到玻錐的頂點部分。該面板包括螢光屏(face)部分，用於顯示圖像；邊緣部分，其從螢光屏部分的周邊向後延伸並且在其後端具有封邊；和倒圓部分，其一體地將邊緣部分連接到螢光屏部分。玻錐被分為主體部分，其具有封邊；和軛狀部分，其從主體部分向後延伸。主體部分的封邊被結合到邊緣部分的封邊，並且該頸被結合到軛狀部分。
這種面板、玻錐和頸由玻璃製成，其中，具體地講，面板和玻錐通過將稱為玻璃坯(glass gob)的玻璃液壓製成預定尺寸和形狀而被製作。壓制的面板由施加的氣流冷卻，從而面板到達其最後形式。然後，該面板進入銷釘封接機器。在銷釘封接機器上，大頭釘(也稱作銷釘)被熔化進入面板。然後，存在在於面板中的應力通過在退火爐中的熱處理而被釋放，並且該面板通過檢查程序成為產品。
在正常退火處理中，面板在進入退火爐之前被冷卻到520℃，即退火點，或者該溫度以下。退火點是在其如果面板以該溫度被保持在退火爐中大約15分鐘則存在於面板中的多數應力被釋放的溫度。冷卻到退火點或低於該溫度的面板被運送通過其溫度保持在大約520℃的退火爐，然後被冷卻到室溫。這大約花費30分鐘來完成該退火處理。存在於面板中的應力分類為壓應力和張應力。在退火處理後，在面板的表面上的殘留壓應力在0到-3MPa的範圍內，並且在拐角部分的內表面的殘留張應力等於或小於+10MPa(應力值前面的負號(-)表示壓應力，正號(+)表示張應力)。然而，由於正常退火處理降低了生產率並且增加了生產成本，所以其不適合於大批量生產面板的玻殼製造機。
近來，因為消費者對高清晰度和大尺寸屏幕的需求的增加，所以傳統的球形面板已經迅速地由平面面板所代替。當與球形面板相比時，平面面板提供了很多優點。例如，其可以減少圖像失真，最小化眼疲勞，並且提供了寬的可視範圍。另外，隨著陰極射線管而變得平坦和擴大以用於平面和大尺寸屏幕，玻殼的厚度和重量被增加以保障其機械強度。由於平面面板重量的增加導致玻殼重量的增加，並且平面面板重量的增加降低了其可成形性和粘合性，導致玻殼生產率的下降。
因此，為了通過縮短退火時間來提高生長率和為了減少玻殼的厚度和重量而對玻殼的重量降低以及為了平面和大尺寸屏幕，已經廣泛地對玻殼製造機和陰極射線管制造機開展了關於陰極射線管的研究。
作為用於補償由玻殼重量降低而導致的結構弱化的方法，物理加強方法被用於以面板的厚度的大約20℃的厚度來在面板的表面上形成壓應力層。在物理加強方法中，面板在其最高溫度小於退火點即520℃的退火爐中被熱處理。然後，面板被冷卻到室溫，從而其水平高於通過正常退火處理而被熱處理的面板的水平的殘留應力被施加到其上。
然而，由於複雜的三維結構的面板的非一致厚度分布導致面板被非一致地冷卻，所以該物理加強方法導致面板中的永久張應力。此外，張應力使得玻璃易受機械衝擊，所以即使是弱的機械衝擊，缺陷也容易地形成於具有張應力的面板中。因此，存在這樣缺點，即由該物理加強方法熱處理的面板在用在陰極射線管的製作中的熔融封接爐中由於熱應力而容易破損。此外，隨著面板的壓應力值變高，在面板的對角方向上的拐角部分的內表面的張應力也增加。
還沒有可以滿足玻殼的重量降低和防止由於殘留張應力或薄膜應力即存在於在退火爐中被熱處理的面板的拐角部分的內表面的應力而導致玻殼破損的要求的面板被報導。
發明內容
因此，本發明的目的在於提供一種用在陰極射線管中的面板，其可以防止由於張應力而導致的破殼的破損。
本發明的另一目的在於提供一種用在陰極射線管中的面板，其可以實現玻殼的重量降低。
根據本發明，提供了一種用在陰極射線管中的面板，其包括螢光屏部分，用於顯示畫面圖像，該螢光屏部分具有第一至第四拐角部分；邊緣部分，其從螢光屏部分的周邊向後延伸；和倒圓部分，其將邊緣部分連接到螢光屏部分，其中，螢光屏部分的平均外曲率半徑R(mm)滿足以下關係R≥10000；螢光屏部分的楔形比Td/Tc滿足以下關係2.0≤Td/Tc≤2.6；螢光屏部分和邊緣部分的最大表面壓應力σCmax(Mpa)滿足以下關係-30≤σCmax≤-15；和在倒圓部分的內表面上的拉伸彎曲應力σbt(Mpa)滿足以下關係σbt≤10。
通過結合附圖，從給定的優選實施例的下面描述中，本發明以上和其它目的及優點將會變得清楚，並且更易於理解，其中圖1是根據本發明的用在陰極射線管中的面板的對角截面圖；圖2顯示了根據本發明的用在陰極射線管中的面板的俯視圖；和圖3顯示了根據本發明的用在陰極射線管中的面板的俯視圖，以沿著面板的外圍限定位置。
具體實施例方式
現在將參照附圖詳細地描述本發明的優選實施例，其中，圖1至圖3中出現的相同的部件由相同的標號表示。
參照圖1，其示出了根據本發明的用在陰極射線管中的面板的對角截面圖。面板10包括螢光屏(face)部分11，其內表面塗有螢光物質(未示出)以顯示圖像畫面；邊緣部分13，其從螢光屏部分11的周邊向後延伸，並且在其後端具有封邊12；和倒圓部分14，其將邊緣部分13一體地連接到螢光屏部分11。
參照圖2，其示出了面板10的俯視圖。面板10具有矩形形狀，該矩形形狀具有短軸15、長軸16和對角軸17。螢光屏部分11分為中央螢光屏部分19，其用作用於實際顯示圖像的有用屏幕18(或有效屏幕)；和外圍螢光屏部分20，其環繞中央螢光屏部分19。並且外圍螢光屏部分20設置有在那裡兩個相對的短邊緣21和兩個相對的長邊緣22相交的第一至第四拐角部分23a至23d。
在圖1和圖2中，標號Tc表示中央螢光屏厚度，即，在有用屏幕18的中心測量的螢光屏11的中央厚度；標號Td表示對角有用屏幕末端厚度，即，在螢光屏部分11的內輪廓11a在對角方向上與倒圓部分14的內倒圓部分14a相切的點上的螢光屏部分11的厚度；並且R表示平均外曲率半徑，即，在預定方向上經過螢光屏部分11的外表面的中心的螢光屏部分11的外輪廓11b的外曲率半徑的平均值，其中，在螢光屏部分11的內輪廓11a和對角方向上的倒圓部分14的內倒圓部分14a之間的切點上是螢光屏部分11的最厚點。此外，楔形(wedge)比Td/Tc表示對角有用屏幕末端厚度Td與中央螢光屏厚度Tc之比。
採用上述結構，面板10具有螢光屏部分11的平均外曲率半徑R(mm)，其滿足以下關係R≥10000；楔形比Td/Tc，其滿足以下關係2.0≤Td/Tc≤2.6；和最大表面壓應力σCmax(MPa)，其滿足以下關係-30≤σCmax≤-15。此外，在倒圓部分14的內表面上的拉伸彎曲應力σbt(MPa)滿足以下關係σbt≤10；並且第一至第四拐角部分23a至23d的封邊應力σ(MPa)滿足以下關係-3.5≤σ≤3。
在對其進行重量降低的面板中，表面壓應力應該很高以補償由面板的重量降低而導致的面板的結構弱化。更具體地講，為了在螢光屏部分的中央實現高達10～20％的重量降低率，表面壓應力σCmax(MPa)應該滿足以下關係-30≤σCmax≤-15。
通過將大約1000℃的玻璃坯壓入通過頂模(或模衝(plunger))設置的鑄模的底模中來形成面板10。並且在壓制的面板自然地冷卻到預定溫度的情況下，在大約70到大約80MPa範圍中的張應力施加到對角軸17的方向上的第一至第四拐角部分23a至23d的內表面上。另一方面，如果通過執行在其中壓制的面板在退火爐中被運送的正常退火處理，同時保持其退火點附近的溫度，並且通過調節運送速度控制退火時間，來冷卻壓制的面板，那麼在對角軸17的方向上的第一至第四拐角部分23a至23d的內表面上的張應力能夠被顯著地減小。但是，因為相對長的退火時間導致低的生產率，所以這樣的退火處理幾乎是不實用的。
此外，在壓制的面板以比正常退火處理的運送速度高的運送速度被運送同時將退火爐的溫度保持在應變點(strain point)或以下的情況下，在大約20到大約50MPa範圍中的張應力施加到對角軸17的方向上的第一至第四拐角部分23a至23d的內表面上。應變點是在其之下粘性流不發生的溫度。另外，根據用於通過用#150鋁氧化物(Al2O3)砂紙刮擦面板的表面來確定面板的斷裂強度的斷裂測試的係數(modulus)，面板10的斷裂強度大約是10MPa。施加到對角軸17的方向上的第一至第四拐角部分23a至23d的內表面上的大約20到大約50MPa範圍中的張應力大於面板10的斷裂強度，即，10MPa。所以，在通過上述方法形成的面板中，即使施加到其上的小的機械衝擊也能夠產生裂縫並成為導致破損的原因。另外，這些面板存在的問題是張應力施加到兩個短邊緣和兩個長邊緣的邊緣部分和倒圓部分上，由此不能確保用戶的安全。
通過在壓制的面板10進入退火爐之前執行冷卻處理以能夠將包括第一至第四拐角部分23a至23d的內表面的面板10的各個部分上的張應力降到最低，本發明的面板10按照包括螢光屏部分11和邊緣部分13的表面部分的表面的最大表面壓應力σCmax(MPa)滿足以下關係-30≤σCmax≤-15的方式來被製造。此外，在倒圓部分14的內表面的拉伸彎曲應力σbt(MPa)滿足以下關係σbt≤10；並且兩個短邊緣21和兩個長邊緣22在那裡相交的第一至第四拐角部分23a至23d的封邊應力σ(MPa)滿足以下關係-3.5≤σ≤3。
在表1和表2中，實施例1至4和對比實施例1至9的面板是17英寸大小，其具有4∶3的長寬比和大於或等於10000mm的平均外曲率半徑R。實施例1至4的面板在進入退火爐之前進行冷卻處理，而對比實施例1至9的面板不進行冷卻處理。此外，在表1和表2中，退火爐操作條件1至4的最高溫度分別被設置為430℃、450℃、460℃和470℃。
在表1和表2中，在面板已經被切割之後，包括螢光屏部分和邊緣部分的表面部分的表面的最大表面壓應力σCmax(MPa)通過使用在JIS(日本工業標準)-S2305中描述的光彈性的謝納蒙(Senarmont)方法的偏振計來被測量。負號(-)表示壓應力，正號(+)表示張應力。
此外，對實施例1至4和對比實施例1至9的面板執行刮擦測試，以確定它們能夠忍耐機械衝擊到何種程度。在刮擦測試中，通過用於切割玻璃的金剛石劃片器在第一至第四拐角部分的內表面和兩個短邊緣和兩個長邊緣的倒圓部分的內表面做出刮擦。並且，在這種測試中，破損的面板被確定為不合格。刮擦測試的結果顯示在表1和表2中。
在對對比實施例1至9的面板進行的刮擦測試中，只要由金剛石劃片器做出刮擦，則發生自破裂(self-cracking)。通過使用鏡子半徑(mirror radius)，即，出現在斷裂表面上的兩個霧狀裂縫(mist hackle)之間的距離的一半的斷裂應力，來確定對比實施例1至9的面板的倒圓部分的拉伸彎曲應力σbt(MPa)。斷裂應力由下面的關係確定斷裂應力＝鏡子常數/(鏡子半徑)1/2方程1實施例1至4的面板在刮擦測試中沒有破損。在這種情況下，倒圓部分的拉伸彎曲應力σbt(MPa)通過使用電阻式應變計來被定量地測量。倒圓部分的拉伸彎曲應力σbt(MPa)是這樣一種應力，其趨向於使面板的邊緣部分向外變形並且當邊緣部分移除時其消失。因此，在電阻式應變計已經附到拉伸彎曲應力將在其上被測量的倒圓部分的內表面之後，邊緣部分被移除，從而移除邊緣部分之後消失的應力的量，即，在邊緣部分被移除之前存在於其中的應力的量由電阻式應變計測量。並且拉伸彎曲應力通過使用在移除邊緣部分之前存在的應力來被確定。
此外，為了確定在面板和玻錐的封接過程中面板是否破損，退火爐模擬測試被執行，其中，在用#150鋁氧化物砂紙刮擦面板的第一至第四拐角部分的內表面之後，面板被送進箱狀電爐中。電爐的溫度被保持在面板和玻錐的封接溫度上，並且這些測試的結果顯示在表1和表2中。
用組裝的面板和玻錐來執行水壓測試。首先，由#150鋁氧化物砂紙在面板的外表面上做出刮擦。然後，玻璃坯的內部和外部壓力建立在大氣壓力之上。接著，玻璃坯的外部壓力增加直到玻璃坯破損，並且在此時，玻璃坯的外部壓力被測量。如果此壓力小於35磅(psi)，那麼玻璃坯被確定為不合格。
表1
表2
如表1所示，實施例1至4的面板具有楔形比Td/Tc，其滿足以下關係2.0≤Td/Tc≤2.6；和包括螢光屏部分和邊緣部分的表面部分的表面的最大表面壓應力σCmax(MPa)，其滿足以下關係-30≤σCmax≤-15。這裡，儘管在表1中的實施例3的邊緣部分的最大表面壓應力是-12.4MPa，但是螢光屏部分的最大表面壓應力是-15.2MPa。因此，實施例3的面板的最大表面壓應力滿足以下關係-30≤σCmax≤-15。
此外，倒圓部分的內表面的拉伸彎曲應力σbt(MPa)滿足以下關係σbt≤10。實施例1至4的面板通過了對第一至第四拐角部分的刮擦測試、對兩個短邊緣和兩個長邊緣的倒圓部分的內表面的刮擦測試、和陰極射線管退火爐處理模擬測試。
此外，從用於確定真空強度是否被保證的水壓測試，證明了即使斷裂壓力隨著螢光屏部分的楔形比或重量降低率而增加，實施例1至4的面板也滿足在大約2.5到大約3atm(大氣壓)(1atm＝14.6956psi)的範圍內的正常玻殼設計標準水平。因此，在實施例1至4的面板中，在第一至第四拐角部分的張應力可以被降低，同時實現玻殼的真空強度以用於目標重量降低。
如表2所示，由於對比實施例1至9的面板沒有通過對第一至第四拐角部分的刮擦測試、對兩個端邊緣和兩個長邊緣的倒圓部分的內表面的刮擦測試、和陰極射線管退火爐處理模擬測試，所以其倒圓部分的內表面的拉伸彎曲應力大於10Mpa的這些面板不合格。
此外，在具有滿足以下關係2.0≤Td/Tc≤2.6的楔形比Td/Tc、滿足以下關係-30≤σCmax≤-15的最大表面應力σCmax、和滿足以下關係σbt≤10的在倒圓部分的內表面的拉伸彎曲應力σbt(Mpa)的面板1到3中，如圖3所示，沿著面板10的外圍在這些位置Pt1到Pt15，用於封邊應力的角度被測量，並且在表3中示出了測量的值。表3中的面板1和2分別具有與實施例4和3的面板相同的配置和尺寸。表3中的面板3是在其最大溫度大於退火爐操作條件4的溫度即470℃的退火爐操作條件下形成的面板。
玻殼製造機通過角度的方法來處理封邊應力，並且在表3中的點Pt1到Pt15的測量的角度通過使用以下關係可以被轉換為封邊應力應力＝(波長/180°)×測量的角度/(光彈性係數×厚度)方程2其中，測量的角度是當通過將偏振計的分析器旋轉而條紋(fringe)消失時的值，光彈性係數根據面板的成分而變化。
此外，在表3的冷卻條件中，條件1至6在冷卻流動率、冷卻位置、冷卻時間和冷卻周期方面是不同的。在條件1至3中，冷卻流動率和冷卻位置相同，而條件2的預定冷卻周期中的冷卻時間要長於條件1的冷卻時間並且短於條件3的冷卻時間。類似地，在條件4和6中，冷卻流動率和冷卻位置相同，而條件5的預定冷卻周期中的冷卻時間長於條件4的冷卻時間並且短於條件6的冷卻時間。並且條件1至3的冷卻周期與條件4和6的冷卻周期不同。條件3和6的冷卻級別最高。此外，在完成冷卻處理後，面板1和2具有滿足以下關係-30≤σCmax≤-15的最大表面壓應力。面板3具有大於-15MPa的最大表面壓應力。
表3
如表3所示，在面板1至3的相同位置(點Pt1到Pt15中的任一個)，面板2的封邊應力的絕對值小於面板1的封邊應力的絕對值，並大於面板3的封邊應力的絕對值。此外，每個位置的封邊應力根據冷卻條件而變化。對於各個面板1至3，在條件3和6中冷卻級別最高，並且由於冷卻時間變長，所以第一至第四拐角部分的封邊應力的值增加，即，表現為傾向於張應力。其第一至第四拐角部分的封邊應力σ(MPa)滿足以下關係-3.5≤σ≤3，即-25°≤測量的角度≤20°的實施例5至17的面板通過了刮擦測試。相比較，其第一至第四拐角部分的封邊應力σ(MPa)不滿足以下關係-3.5≤σ≤3的對比實施例10至17的面板沒有通過刮擦測試。
如上所述，本發明的面板可以防止由於張應力導致的玻殼的破損並且保證由刮擦測試、陰極射線管退火爐處理模擬測試和水壓測試所要需求的標準。此外，本發明的面板的機械強度被加強，從而可以容易地實現玻殼的重量降低。
儘管顯示和描述本發明優選實施例，但本領域的技術人員應該理解，在不脫離由所附權利要求限定的本發明的精神和範圍的情況下，可以對其做出各種變化和修改。
權利要求
1.一種用在陰極射線管中的面板，包括螢光屏部分，用於顯示畫面圖像，該螢光屏部分具有第一至第四拐角部分；邊緣部分，其從螢光屏部分的周邊向後延伸；和倒圓部分，其將邊緣部分連接到螢光屏部分，其中，螢光屏部分的平均外曲率半徑R(mm)滿足以下關係R≥10000；螢光屏部分的楔形比Td/Tc滿足以下關係2.0≤Td/Tc≤2.6；螢光屏部分和邊緣部分的最大表面壓應力σCmax(Mpa)滿足以下關係-30≤σCmax≤-15；並且在倒圓部分的內表面上的拉伸彎曲應力σbt(Mpa)滿足以下關係σbt≤10。
2.如權利要求1所述的面板，其中，第一至第四拐角部分的封邊應力σ(Mpa)滿足以下關係-3.5≤σ≤3。
全文摘要
一種用在陰極射線管中的面板，包括螢光屏部分，用於顯示畫面圖像；邊緣部分，其從螢光屏部分的周邊向後延伸；和倒圓部分，其將邊緣部分連接到螢光屏部分。該用在陰極射線管中的面板具有螢光屏部分的平均外曲率半徑R(mm)，其滿足以下關係R≥10000；螢光屏部分的楔形比Td/Tc，其滿足以下關係2.0≤Td/Tc≤2.6；螢光屏部分和邊緣部分的最大表面壓應力σC
文檔編號H01J29/86GK1641826SQ200510001990
公開日2005年7月20日 申請日期2005年1月17日 優先權日2004年1月15日
發明者張圭喆, 金在善, 李孝根 申請人:三星康寧株式會社