平面陰極射線管的防爆結構的製作方法
2023-10-18 03:48:14 2
專利名稱：平面陰極射線管的防爆結構的製作方法
本項發明涉及平面陰極射線管，更確切的說是涉及平面陰極射線管內防止平面陰極射線管發生爆炸的防爆結構。
現有技術的陰極射線管的具有平面面板1，從對面板密封表面平滑彎曲到內部密封電子槍的頸部3a的錐體3，用燒結玻璃焊接到面板1上以及密封在頸部的電子槍4，用於向面板發射紅，綠，藍電子束。更詳細的，一片防爆玻璃2緊貼在面板正面，用於增強面板1的防爆特性，螢光層5在面板的內表面，用於當電子束撞擊螢光層5時發光。在面板內表面上有一個矩形導軌6，蔭罩7裝在導軌6上，蔭罩在面板1的有效面內有許多小孔，用於從眾多電子束中選出一種顏色。在導軌的後面安裝有一個內內屏蔽8，用於防止電子槍發射並向面板行進的電子束受地磁作用，錐體頸部外圓周表面裝有偏轉系統9，用於使電子束在水平或垂直方向發生偏轉。在面板1周圍綑紮有帶子11是為了把多個突出部分10固定在面板1的外圓周上，其用途是把平面陰極射線管固定在監視器或是電視接收機的框上。
因此，當密封在頸部3a處的電子槍4通電時，電子槍開始發射熱電子，當熱電子連續通過多個電極時被加速並聚焦，在偏轉系統9的偏轉作用下發生垂直或水平方向偏轉到達屏幕的一邊。當電子束在通過蔭罩7的小孔時，電子槍4發射的並射到屏幕上的電子束，包括了顏色的選擇，然後打到螢光層5的發光材料上。最終，當螢光材料中的電子一旦被激發和洩降達到基態時，由於能量差使螢光材料發光而重現圖像。為了增強電子的發射，製造陰極射線管時要經過一個抽取空氣的過程，以保證陰極射線管內部保持在10-6～10-7託範圍的真空下。
現有技術的平面陰極射線管的抽空過程介紹如下。
一旦具有裝到平面面板1上的錐體3的陰極射線管經過抽空過程達到10-7～10-8託真空範圍內，在陰極射線管的內部和外部之間至少會有10-6託的壓力差，這是因為陰極射線管的外部是處於760託的大氣壓下的。也就是說，陰極射線管完全是處在1個大氣壓下，即1.01325×105N/m2壓力下。因此，面板和錐體會由於壓力而變形，直至內外壓力達到平衡點，尤其是面板1按圖2的「c」方向向陰極射線管內部塌陷。而且，由於將經過抽空的陰極射線管安裝在監視器或電視接收機的框上的設備，如果突出部分10和帶子11的帶子組裝在一張力下繞面板1綑紮，則面板的向內塌陷將更為嚴重。也就是說，如圖2所示，在現有技術的陰極射線管的防爆結構中，在面板1周圍用張力綑紮帶子11會使從抽空過程就產生的沿球體(面板加錐體)的管子軸線方向的向內塌陷變形使得這種變形更為嚴重。抽空及面板1周圍帶子的綑紮力會造成一個大氣壓差，大氣壓差所產生的恆定應力會導致陰極射線管的密封表面附近發生破裂，因為面板1和錐體3的密封表面附近應力更大。因此，面板就易發生內爆，只要有很小的外部衝擊就會造成陰極射線管的內爆，而且由於面板正面不平，圖像的質量也容易變得很差。
為了防止面板發生這樣的內爆，例如，現有技術的平面陰極射線管中的面板中部的厚度設成比陰極射線管常規曲率半徑大一些。不過，加厚的面板會帶來以下問題。
在製作陰極射線管的陰極射線管抽空過程中，要將球體加熱到大約340～360℃以抽出吸附在球體內表面的空氣。熔爐中的加熱器通過對流加熱球體的外表面產生出熱量，球體外表面的熱量通過傳導傳給球體的內表面。玻璃的熱傳導率大約是0.92×10-3(W/mm°K)，導軌是金屬的，其熱傳導率大約是在22.8×10-3(W/mm°K)範圍內，即玻璃的熱傳導率比金屬低。熱傳導和面板的厚度是成反比的，球體有可能因球體內外表面的溫差造成的熱應力而導致破裂，而且平面面板1越厚，溫差越大。另一方面，在抽空前用燒結玻璃密封面板1和錐體3的密封過程中，當燒結玻璃結晶以密封面板1和錐體3時，要將球體加熱到大約440℃，這是由燒結玻璃的結晶特性決定的。因此，若面板1過厚，球體就可能因其內外表面溫差而破裂。為了把破損量減至最低，加熱過程需要延長，緩慢加熱球體以縮小球體內外表面的溫差，這樣做會降低產量，延長生產周期，需要更多的能量。在面板1的厚度等於或超過18.0mm的情況下，應用光傳導率為75％、厚度為10.16mm的彩色玻璃顯示低於40％的光傳導率，應用光傳導率為46％、厚度為10.16mm的黑玻璃顯示低於28％的光傳導率，這不能實際應用。這樣就會給球體的設計帶來局限，只有厚度為10.16mm時光傳導率為86％的透明玻璃和厚度為10.16mm時光傳導率為82％的半透明玻璃才可以採用。如果真空造成的恆定應力過大，外部的任何衝擊都會使球體破裂，所以可允許的真空壓力是限制在85～120kgf/cm2。
此外是現有技術防爆結構的另一個例子，由於平面陰極射線管的防爆強度低，用樹脂將防爆玻璃附著在面板的正面以吸收陰極射線管的外部衝擊。可是貼防爆玻璃的迭片過程需要在一個隔離的乾淨的房間裡進行，房間的清潔度足以防止異物或氣孔的產生，製作過程將變得複雜，從而增加了生產成本。而且，迭片過程產生的氣孔增加了陰極射線管的次品率，降低了生產效率。
因此，本發明提出一種平面陰極射線管的防爆結構，充分解泱了由於現有技術不足和缺陷所帶來的一個或多個問題。
本發明的目的是提供了一種平面陰極射線管中的防爆結構，這種結構可以緩和面板上的應力，增強陰極射線管防爆強度並預防其發生內爆。
本發明的其它特點和優點會在以下的描述中闡述，一些優點可以直接從描述中看出，或者可以通過本發明的實際應用來體現。本發明的目的和其他優點還可以通過說明書中具體指出的結構以及權利要求書和附圖來實現。
為了實現這些優點，根據本發明的目的，正如概括和概要描述的，平面陰極射線管在被抽空時它的面板會受到大氣壓的作用，平面陰極射線管的防爆結構包括在面板附近綑紮或塗覆在錐體的外圓周表面上的防爆裝置。
可以理解，以上概述和以下的詳細描述是示例性的，說明性的，下面根據權利要求進行進一步的解釋。
構成說明書的一部分的附圖可以幫助理解本發明，體現了本發明的一些具體部分，圖和說明書一起揭示了本發明的原理，附圖中
圖1顯示一現有技術平面陰極射線管的縱截面；圖2顯示現有技術平面陰極射線管在抽空時面板的變形示意圖；圖3顯示根據本發明第一最佳實施例的平面陰極射線管局部切除後的側視圖；圖4顯示抽空時本發明第一最佳實施例的平面陰極射線管中面板變形示意圖5顯示本發明第二最佳實施例的平面陰極射線管局部切除後的側視圖；圖6顯示本發明第三最佳實施例的平面陰極射線管的局部側剖面圖；下面參考附圖詳細描述本發明的最佳實施例。圖3所示為本發明第一最佳實施例的平面陰極射線管的局部切除後的側視圖。
參照圖3，本發明的第一最佳實施例的平面陰極射線管內的防爆結構包括綑紮在與面板垂直的錐體的平坦部分周圍的帶子110，用於固定突出部分100，從而將陰極射線管固定在監視器或電視接收機的框上。在這個例子中，帶子110的綑紮張力需要在600kgf～3000kgf範圍內。如果張力低於600kgf，真空造成的變形會由於帶子的張力而使向原始狀態恢復的恢復量小於10％，這樣對陰極射線管變形的改善沒有實質作用。與此相反，當張力大於3000kgf時給陰極射線管變形的改善幾乎和張力低於3000kgf給陰極射線管變形帶來的改善相同，所以，張力高於3000kgf也不會帶來更好的實質性的改善。也就是說，如果帶子110的張力低於600kgf，由於改善低於10％，改善的效果不明顯，當張力大於3000kgf時，和低於3000kgf時相比也沒有帶來更多改善。帶子110固定在錐體30的外圓周表面的平坦部分120上，平坦部分和面板10垂直並且寬度比帶子110要寬，這樣可以防止帶子110從正確的位置滑落，從而確保穩固的綑紮。
綑紮帶子110的錐體30的平坦部分120的寬度最好大於16mm，此選擇有以下原因和現有技術的例子相似，如果面板10和錐體30密封在一起，在經歷抽空過程時會產生收縮，面板10的中央部分會向陰極射線管內部塌陷。如圖4所示，當帶子110以合適的張力綁紮在面板10附近、錐體30的外圓周表面的平坦部分12上，帶子綑紮的張力方向是「a」所示方向。這樣，面板的一邊緣以「b」所指方向位移，面板的中間部分以「c」所指的方向位移。那些位移補償了抽空造成的面板10的位移，使其接近原始狀態。帶子110的寬度和綑紮張力的關係以等式(1)來表示W=T/(t×σ)………………………………………………………………………(1)其中，『W』代表帶子的寬度，『t』代表帶子的厚度，『T』代表綑紮張力，『σ』是帶子的屈服強度。一般來說，在陰極射線管中作帶子的材料的屈服強度大約是32kgf/cm2,『t』的範圍在1.2mm左右。因此，由式(1)知，由於帶子的綑紮張力要求大於600kgf，帶子110的寬度至少要16mm。據此，為了保證錐體3外圓周表面的帶子110的可靠固定，和面板10垂直形成的錐體外圓周表面的平坦部分120的寬度至少要16mm。
圖5所示是本發明第二最佳實施例的平面陰極射線管局部切除後的側視圖。第一實施例中的帶子110在第二實施例中被導線13所取代。由於在綑紮導線130時，導線130的綑紮張力也需要在600kgf～3000kgf範圍內，導線130的條件可以從等式(1)中導出W=T/(t×σ)………………………………………………………………………(1)其中，『T』代表綑紮張力，『σ』代表導線13的屈服強度，帶子的截面積W×t可以用π×R2代替，導線半徑『R』用下面的等式(2)來表示R=T/(2)]]>其中，T代表綑紮張力，σ代表導線13的屈服強度，R是導線130的半徑。例如，如果導線130選用屈服強度是41.8kgf/mm2的鉻鋼，當綑紮張力大於600kgf時，由等式(2)，導線130的半徑就需要有2.5mm或者更高。
下面將討論根據本發明的第二最佳實施例的具有前述防爆結構的陰極射線管的變形特徵。
把錐體焊接在面板上、電子槍密封在錐體裡之後，如圖2所示，在抽空過程中，陰極射線管的面板的中間部分向陰極射線管內部塌陷，面板邊緣向外擴張。在這種情況下，當導線130和帶子有相同的截面積時，導線130的接觸面比帶子小，所以它要求的平坦部分的寬度也比帶子窄。如圖4所示，當帶子或導線130用張力在前述的平面陰極射線管的錐體及面板焊接區域附近綑紮在錐體外周表面120周圍時，用的綑紮力的方向為「a」，使得面板邊緣的位移是「b」方向，面板中央部分的位移是「c」方向，抵消了由於抽空造成的變形，使得陰極射線管幾乎恢復到抽空前的狀態。由於變形的抵消減少了平面陰極射線管內的恆定應力，這樣做的平面陰極射線管具有抗爆強度，能保證很好地抵禦外部衝擊。
圖6為示意圖，是本發明的第三最佳實施例的平面陰極射線管的部分側剖面圖，其中在面板10和錐體30焊接區域附近，錐體的前部的外圓周表面使用了一種固化粘合劑140。固化粘合劑140是一種由氧氣、加熱或水固化的材料，具有一定的拉伸力，如陶瓷粘合劑。在抽空時，變形和由此產生的拉伸應力大部分出現在錐體和面板的焊接處，即由大氣壓作用在錐體上的力②導致了在焊接區域沿錐體和面板的短軸方向的真空壓力最大，這又造成了陰極射線管的變形，如圖6中虛線所示。但是，塗覆在錐體外圓周表面的固化粘合劑14產生的力①和大氣壓產生的使陰極射線管向內塌陷的力②方向相反，從而抵制來自大氣壓的力②而達到平衡，使得平面陰極射線管恢復到抽空前的狀態，如圖6中實線所示。下面詳細討論。
從固化粘合劑14到陰極射線管面板的力由下式定義，和等式(1)相似W=Ta/(t×σ)………………………………………………………………(1)其中，Ta表示作用於陰極射線管的大氣壓產生的力，由於要求的綑紮張力至少應等於Ta，固化粘合劑要求有屈服強度『σ』，厚度『t』和寬度『W』。從固化粘合劑140到錐體外圓周表面的綑紮力可用式(3)表示，T=p×R×W……………………………………………………………………(3)其中，『T』代表從固化粘合劑140到錐體的綑紮力，『p』代表固化粘合劑的單位面積壓力，『R』代表錐體外圓周，『W』代表固化粘合劑的寬度。由於從固化粘合劑140到錐體3外圓周表面的力需要等於或大於從大氣壓到面板的力，為了避免面板變形，等式(1)和(2)的關係可由以下不等式來表示T≥Ta和p×R≥σ×t………………………………………………………(4)也就是說，由於從大氣壓到陰極射線管的力Ta是常量，在固化粘合劑的屈服強度固定後，厚度『t』和寬度『W』由式(1)和(4)確定，即t≥Ta/(σ×W)和W≥Ta/(p×R)。並且，為了可以使固化粘合劑有效地壓縮於平面陰極射線管，要求已經固化的固化粘合劑和錐體間的熱膨脹/收縮係數的差大約是5×10-7/℃，這樣做是為了當平面陰極射線管工作中電子束產生熱量時，固化粘合劑和錐體140以相似的比率膨脹和收縮，以保持恆定的收縮率。如果固化粘合劑140的熱膨脹係數小，在平面陰極射線管工作時，固化粘合劑140膨脹的比錐體小，使得面板過度收縮，會使面板向前突出。如果固化粘合劑140的熱膨脹係數大，固化粘合劑140膨脹得比錐體大，會使錐體不能有效收縮，面板會向內塌陷。
作為一個使用固化粘合劑的例子，計算出塗覆在17」陰極射線管上的陶瓷粘合劑的寬度和厚度。在這個例子中，大氣壓是0.01034kg/mm2，而17」平面陰極射線管的面板面積是97900mm2，從大氣壓到面板正面的力T是1012kgf。陶瓷粘合劑的屈服強度是25kg/mm2，錐體外圓周長度大約是1260mm，固化粘合劑140的厚度『t』設為0.5mm，這是由式(1)t≥Ta/(σ×W)得出的。然後，由等式(4)，陶瓷粘合劑作用在錐體單位面積上的壓力是0.0099kg/mm2。由於陶瓷粘合劑的寬度『W』是W≥Ta/(P×R)，寬度『W』應大於81mm。
因此，由於平面陰極射線管的抽空過程中發生的位移可以被錐體周圍的帶子、導線或固化粘合劑的綑紮力恢復，那麼隨著面板防爆能力的增強面板的厚度就可以減小，這又有助於降低在燒結密封中面板100內外圓周表面的溫差，簡化錐體30和面板10的焊接時抽空過程。也就是說，反射率為0.045，光吸收率為0.04626的彩色玻璃或者與彩色玻璃相同的反射率為0.045，光吸收率為0.00578的透明玻璃都可以使用。如果面板由彩色玻璃製成，面板厚度為18.0mm，光傳遞率為40％或更少。最終因本發明可以使面板厚度減少，那麼設計平面陰極射線管時限制減少了，不僅可以使用透明玻璃，也可以使用彩色玻璃。另外，面板具有足夠的防爆強度，不需要防爆玻璃。在這種情況下，很顯然對本領域技術人員來說就會有多種應用，比如固定突出部分的帶子不一定是必需的，而是把固定突出部分的帶子綑紮在面板周圍，也可能用另一個帶子捆在錐體周圍。
如上所述，本發明的平面陰極射線管內的防爆結構可以使陰極射線管恢復到原始狀態，通過在錐體周圍綑紮或覆蓋一個帶子、導線或固化粘合劑，減弱由於陰極射線管內外壓差造成的內部恆定應力，從而預防了陰極射線管的爆炸。通過綑紮或塗覆帶來的陰極射線管防爆能力的增加放鬆了面板設計的限制，即使很薄的面板也能滿足可允許的真空壓力的要求。並且，由於面板的正面不再需要防爆玻璃，簡化了製作過程，提高了生產率，降低了生產成本。
對本領域的技術人員來講，很顯然在不離開本發明範圍或精神的情況下，可以對陰極射線管內的防爆結構進行各種修改和變型。因此，也就意味著本發明涵蓋了對本發明的修改和變化，保證了對發明的修改和變化也在權利要求及其等同範圍內。
權利要求
1．一種平面陰極射線管內的防爆結構，該平面陰極射線管具有當陰極射線管被抽空時受到大氣壓作用的面板，該平面陰極射線管防爆結構包含在面板附近綑紮或者塗覆在錐體外圓周表面上的防爆裝置。
2．根據權利要求1的防爆結構，其中防爆裝置中有在600～3000kgf範圍內的綑紮張力。
3．根據權利要求1的防爆結構，其中上面綑紮或者塗覆防爆裝置的錐體的外圓周表面包括與面板垂直的平坦部分。
4．根據權利要求1或2的防爆結構，其中防爆裝置是具有要求的屈服強度的帶子。
5．根據權利要求3的防爆結構，其中和面板垂直的錐體外圓周表面寬度比帶子，即防爆裝置的寬度要寬。
6．根據權利要求5的防爆結構，其中上面綑紮帶子的錐體的平坦部分的寬度設置為等於或大於16mm。
7．根據權利要求1或2的防爆結構，其中防爆裝置是具有要求的屈服強度的導線。
8．根據權利要求7的防爆結構，其中導線的半徑大於2.5mm。
9．根據權利要求1或2的防爆結構，其中防爆裝置是一層固化後具有要求屈服強度的固化粘合劑。
10．根據權利要求9的防爆結構，其中固化粘合劑的厚度t≥Ta/(σ×W)。
11．根據權利要求9的防爆結構，其中固化粘合劑的寬度為W≥Ta/(p×R)。
12．根據權利要求9的防爆結構，其中固化粘合劑由在固化後的固化粘合劑和錐體之間的熱膨脹/收縮係數的差大約在5*10-7/℃以下的材料形成。
13．根據權利要求9的防爆結構，其中固化粘合劑由陶瓷形成。
14．根據權利要求13的防爆結構，其中陶瓷粘合劑具有固化後陶瓷粘合劑和錐體之間的熱膨脹/收縮係數差大約在正負5*10-7/℃以下。
全文摘要
一種平面陰極射線管內的防爆結構,當陰極射線管被抽空時它的面板會受到大氣壓作用,具有這樣面板的平面陰極射線管防爆結構包含在面板附近綑紮或者塗覆在錐體外圓周表面上的防爆裝置,從而增強平面陰極射線管的防爆強度。
文檔編號H01J29/87GK1301037SQ0012679
公開日2001年6月27日 申請日期2000年12月10日 優先權日1999年12月10日
發明者樸相潤, 金寅主 申請人:Lg電子株式會社