專利名稱：玻璃面板及包括該玻璃面板的陰極射線管的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于陰極射線管中的玻璃面板及包括該玻璃面板的陰極射線管；更具體地講，涉及一種能夠在面板制造工藝過程出現的其正面部分變形相對下降而強化的玻璃面板以及包括該玻璃面板的陰極射線管。
背景技術：
一般，隨著電視機和監視器的顯像面的平板化的趨勢，對于確保用于陰極射線管(下文稱為CRT)中的玻璃面板和包括該玻璃面板的CRT的機械安全的必要性一直上升。因此，用于CRT中的玻璃面板通常經受物理強化工藝，以通過增加其內表面和外表面上的壓應力來提高其機械強度。
在上述的物理強化工藝中，當玻璃迅速從鄰近軟化點的高溫冷卻下來時，玻璃的表面收縮并凝固，而玻璃的內部仍保持膨脹的狀態(或液體狀態)，同時具有充分的流動性。結果，當玻璃的溫度降到室溫并達到充分的平衡狀態時，在玻璃的表面上產生大的壓應力層，在玻璃的內部產生張應力層，從而導致殘余應力。應力的強度取決于玻璃表面的溫度從退火點降到應變點所需的時間的長度。如果快速地對玻璃進行冷卻，則在玻璃的表面和內部之間的收縮差變大，而且，在完成冷卻之后在玻璃表面上產生大的壓應力。
在物理強化的面板上，局域的張應力集中出現在面板的角落部分的內表面上等。即，在整個用于CRT的玻璃面板上出現不均勻的應力分布，從而導致玻璃的變形。
下面描述傳統的用于提高玻璃面板的機械強度的物理強化工藝。
首先，熔化的玻璃塊在模子中壓制成使玻璃面板易受物理強化工藝。接下來，將冷卻空氣施加到壓制的玻璃面板，然后，從模子中移去壓制的玻璃面板。移除的玻璃面板在自然冷卻時經歷柱螺栓銷(stud pin)安裝工藝。此時，通過自然冷卻在玻璃面板上產生數百MPa的殘余應力。具有如此大的殘余應力的玻璃面板是非常脆的，所以，需要降低通過自然冷卻已經在玻璃面板上產生的殘余應力的強度。因此，玻璃面板在退火窯中再加熱，并在退火點以下持續預定的時間段，從而可以松弛產生在玻璃面板上的殘余應力。此時，通常在玻璃面板投入到退火窯之前，在玻璃面板上大部分區域的溫度下降到應變點以下。
如上所述，通過將面板在退火窯中再加熱到退火點以下的溫度然后將再加熱的玻璃面板冷卻到室溫來控制在玻璃面板上產生的殘余應力的強度，就這種情況而言，改變了玻璃面板的尺寸。
也就是說，在傳統的物理強化工藝中，在玻璃面板壓制之后并在將玻璃面板投入退火窯之前，玻璃面板的側緣部分比正面部分冷卻得更快，從而側緣部分的殘余應力的強度大于正面部分的殘余應力的強度。因此，在玻璃面板的傳統的物理強化工藝中，比正面部分冷卻和凝固快的側緣部分由于其冷卻和凝固而變形，這導致在仍具有粘滯流動性的正面部分上相對大的變形。結果，正面部分變形改變了正面部分的內表面曲率，從而導致陰極射線管的屏幕(顯像)部分的差的特性。
發明內容
因此，本發明的主要目的在于提供一種用于CRT中的玻璃面板，由于在玻璃面板的物理強化工藝過程中玻璃面板的正面部分發生相對減輕的變形，所以所述的玻璃面板能夠改善陰極射線管的屏幕部分的特性。
本發明的另一目的在于提供一種包括上述用于CRT中的玻璃面板的陰極射線管。
根據本發明的優選實施例，提供了一種用于陰極射線管中的玻璃面板，所述的玻璃面板包括正面部分，用于顯示圖像；側緣部分，從所述的正面部分的外圍朝后延伸；混合半徑部分，用于連接所述的正面部分和所述的側緣部分，其中，所述的正面部分設有有效屏幕和位于所述的有效屏幕的外圍部分附近的楔形部分，壓應力層形成在所述的正面部分和所述的側緣部分的內表面和外表面的任意區域，所述的正面部分的最大壓應力值σFmax和所述的側緣部分的最小壓應力值σSmin滿足σSmin/σFmax＜0.5的關系。
根據本發明的另一優選實施例，提供一種包括本發明優選實施例的用于CRT中的玻璃面板的陰極射線管。
通過下面結合附圖對優選實施例進行的描述，本發明的上述和其他目的及特征將會變得更加清楚，其中圖1示出根據本發明第一優選實施例的陰極射線管的橫截面圖。
圖2描述根據本發明第二優選實施例的用于CRT中的物理強化的玻璃面板的橫截面圖。
具體實施例方式
下面將參照圖1和圖2來描述本發明的優選實施例。
參照圖1，示出了本發明第一優選實施例的陰極射線管的橫截面圖。如圖1所示，根據本發明第一優選實施例的陰極射線管10包括用于CRT的玻璃面板100，用于顯示畫面圖像；玻錐110，連接到面板100的后側；圓柱形頸部120，連接到玻錐110的后端。
這里，玻錐110包括主體部分112和從該主體部分112的后端延伸的線圈部分113。在密封邊111上主體部分112連接到玻璃面板100，線圈部分113連接到頸部120。
此外，用于CRT中的玻璃面板100包括正面部分101，其內表面涂覆有用于顯示畫面圖像的圖像形成熒光材料；側緣部分102，從正面部分101的外周朝后延伸，并連接到玻錐110；混合半徑(blend radius)部分103，用于連接正面部分101和側緣部分102。
此外，頸部120設有電子槍(未示出)。
面板100、玻錐110和頸部120由玻璃制成，其中，尤其面板100和玻錐110可通過在模子中壓制熔化的玻璃塊即玻璃坯來形成期望的尺寸和形狀。壓制的玻璃面板100的內表面經受冷卻空氣的冷卻過程，然后從模子中移去壓制的玻璃面板100。接下來，移去的面板100在自然冷卻的同時經歷柱螺栓銷安裝工藝。
為了松弛通過自然冷卻產生在玻璃面板100的殘余應力，面板100在退火窯中再加熱，然后在低于退火點的溫度下保持預定長的時間。過后，玻璃面板100冷卻到室溫，從而能夠松弛在玻璃面板100上產生的殘余應力。殘余應力的強度可通過控制玻璃面板100保持在退火窯中的時間長度和退火窯的溫度來改變。
在用于制造根據本發明第二優選實施例的用于CRT中的玻璃面板100的物理強化工藝中，玻璃面板100保持在退火窯中的時間長度和退火窯的溫度可根據玻璃面板100的類型和尺寸、工作環境、必需的最終殘余應力等來改變。
參照圖2，描述根據本發明第二優選實施例的用于CRT的物理強化的玻璃面板的橫截面圖。
如圖2所示，根據本發明第二優選實施例的玻璃面板100包括正面部分101、側緣部分102和用于連接正面部分101和側緣部分102的混合半徑部分103。參考標記104表示楔形部分，即位于朝正面部分101的中心離正面部分的有效屏幕的外周大約1英寸的位置上的部分。
通過用于根據本發明第二優選實施例的玻璃面板100的物理強化工藝，內表面壓應力層101b和外表面壓應力層101a分別形成在玻璃面板100的正面部分101的內表面和外表面上。此外，內表面壓應力層102b和外表面壓應力層102a分別形成在側緣部分102的內表面和外表面上。優選地，這些壓應力層101a、101b、102a和102b的厚度等于或大于玻璃面板100厚度的1/10，但小于或等于面板100的厚度的3/10。如果，這些壓應力層101a、101b、102a和102b的厚度小于玻璃面板100的厚度的1/10，則物理強化的程度低，從而在玻璃面板100的表面上產生低級的表面壓應力。在這種情況下，在制造和使用陰極射線管中在這種面板上已經產生的各種表面缺陷可導致關于陰極射線管的強度的問題，從而陰極射線管的壽命可能會縮短。而且，當前可用的制造技術不可能形成具有大于玻璃面板100的厚度的3/10的厚度的表面壓應力層。然而，本發明不局限于這些數值，但是，通過物理強化技術的發展本發明可適用于這樣的玻璃面板，所述的玻璃面板的表面壓應力層的厚度大于所述的玻璃面板的厚度的3/10。
另外，在本發明的第二優選實施例中，通過將玻璃面板100的正面部分101冷卻得比側緣部分102快，在正面部分101上產生的表面壓應力大于在側緣部分102上產生的表面壓應力。因此，由于側緣部分102的收縮和凝固而導致正面部分101的變形可相對地減輕。結果，可提高正面部分101的內表面曲率的精度。
為了將玻璃面板100的正面部分101冷卻得比側緣部分102快，有必要提高從壓制的玻璃面板100所置處的模子中排熱的速度。即，通過使各種冷卻液在模子內部流動來冷卻模子，而且，通過熱傳輸將熱從玻璃面板100排到外面。此外，通過將冷卻空氣施加到從模子中移去的玻璃面板100的正面部分101，與側緣部分102的冷卻速度相比，正面部分101的冷卻速度可提高了，從而能夠將正面部分101冷卻得比側緣部分102快。
更優選地，正面部分101的最大壓應力值σFmax和側緣部分102的最小壓應力σSmin滿足σSmin/σFmax≤0.5的關系。當滿足σSmin/σFmax≤0.5的關系時，正面部分101的變形可相對地減輕。相反，滿足σSmin/σFmax＞0.5的關系說明側緣部分的冷卻進行得太快。在這種情況下，當面板在模子中或從模子中移去時，側緣部分的過冷卻可導致面板的破裂，而且，不能保證玻錐110與密封邊111的合適的外圍密封地連接，其中，因為差的密封邊質量可直接導致排氣管內爆(exhaust implosion)，所以外圍質量是重要的準則之一。
為了維持側緣部分102的最小壓應力σSmin和正面部分101的最大壓應力值σFmax之比小于或等于0.5，以這樣的方式設計用于制造用于CRT的玻璃面板的設備或設施，使得在壓制的玻璃面板100的內表面的冷卻工藝過程中施加到側緣部分102的冷卻空氣的流速相對低。可根據用于CRT的玻璃面板100的類型和尺寸、工作環境、期望的最終殘余應力等來獨立地控制用于正面部分101和側緣部分102的內表面的冷卻工藝的冷卻空氣的流速。
在本發明的第二優選實施例中，在正面部分101的中心附近的外表面最大壓應力值σFCOmax和內表面最大壓應力值σFCImax滿足0.7≤σFCOmax/σFCImax≤1的關系。
這里，0.7≤σFCOmax/σFCImax≤1的關系表明正面部分101的內表面的冷卻和凝固過程比正面部分101的外表面的冷卻和凝固過程進行得快。如果外表面最大壓應力值σFCOmax大于內表面最大壓應力值σFCImax，即σFCOmax＞σFCImax，則正面部分101的外表面冷卻和凝固得比正面部分101的內表面的冷卻和凝固快。即，正面部分101的內表面的收縮量大于正面部分101的外表面的收縮量。來自安裝在頸部120的電子槍中的電子束照射到正面部分101的內表面上。因此，如果正面部分101的內表面的收縮量大，則陰極射線管10的顯示特性變差。另一方面，如果外表面最大壓應力值σFCOmax小于或等于內表面最大壓應力值σFCImax，即σFCOmax≤σFCImax，則正面部分101的外表面的收縮量大于正面部分101的內表面的收縮量。然而，可通過下面的表面研磨和拋光工藝來對正面部分101的外表面拋光，從而陰極射線管10的顯示特性可保持良好。
在根據本發明的第二優選實施例用于CRT中的玻璃面板100中，在形成工藝過程中所述的玻璃面板的內表面被冷卻空氣冷卻并且安裝栓螺栓銷之后，玻璃面板100在退火窯中再加熱，然后冷卻到室溫。當在上述工藝的過程中玻璃面板100從高溫冷卻和凝固時，壓應力層形成在面板100的表面上。在本發明的第二優選實施例中，為了使在正面部分101的中心附近的內表面最大壓應力大于外表面最大壓應力，在壓制工藝過程中提高施加到正面部分101的內表面的冷卻空氣的流速，以提高在模子中正面部分101的內表面的冷卻速度。此外，為了維持側緣部分102的冷卻速度，可通過改變冷卻空氣的氣流來控制側緣部分102的冷卻速度。因此，提高了在模子中的正面部分101的內表面的冷卻速度。然而，用模子冷卻和凝固正面部分101的外表面。因此，正面部分101的內表面的冷卻速度大于正面部分101的外表面的冷卻速度，從而在正面部分101的內表面上可產生較大的壓應力。
同時，如果外表面最大壓應力值σFCOmax和內表面最大壓應力值σFCImax滿足0.7＞σFCOmax/σFCImax即σFCOmax＜0.7σFCImax的關系，則在正面部分101的外表面上產生的壓應力值太小。因此，當對陰極射線管進行耐壓測試時，由于在正面部分101的外表面上形成的缺陷，所以用于CRT的玻璃面板100可能會容易破裂。在這種情況下，用于CRT中的玻璃面板具有低的斷裂強度，而且，縮短了陰極射線管10的壽命。
這里，耐壓測試的目的在于預測陰極射線管10的壽命。為了這樣做，通過當維持陰極射線管10的內部壓力在標準大氣壓下時提高陰極射線管10的外壓力來檢查陰極射線管10的斷裂壓力和斷裂點。一般，在真空狀態，在玻璃面板100的外表面上產生最大真空張應力。因此，如果在面板100的外表面壓應力層101a上存在上述的外表面最大壓應力σFCOmax，則可獲得這樣的陰極射線管10，與包括完全退火的面板的陰極射線管的斷裂壓力比較，所述的陰極射線管10的斷裂壓力大大地提高了。
在本發明的第二優選實施例中，如果在楔形部分101附近的外表面壓應力值σWO和在正面部分101的中心附近的內表面最大壓應力值σFCImax滿足0.4≤σWO/σFCImax≤1.3的關系，則正面部分101的變形可相對地減輕。
然而，如果它們滿足σWO/σFCImax＜0.4或σWO/σFCImax＞1.3的關系，則在楔形部分104附近的外表面壓應力值和在正面部分的中心附近的外表面壓應力值之間存在大的差異。因此，在面板100的冷卻和凝固過程中面板100發生大的變形例如扭曲等。
通過提供下面的實驗例子來進一步地詳細描述本發明。為了簡便起見，省略了對本領域的技術人員公知的描述。
實驗例子表1示出了在根據本發明第二優選實施例用于CRT中的玻璃面板100中的壓應力(單位MPa)的分布。在1至3這些實驗例子中所用的用于CRT的玻璃面板100用于有效屏幕的高寬比為4∶3的17英寸的產品。在實驗例子2和實驗例子3的面板100中，按提高的冷卻速度冷卻這些實驗例子的楔形部分104的外表面，以提高σWO/σFCImax的值。此時，使用能夠部分控制的冷卻空氣噴嘴。在實驗例子1使用的面板中的楔形部分104的冷卻速度小于在實驗例子2和實驗例子3中的冷卻速度。
表1
對比例子表2示出了在現有技術的用于CRT的玻璃面板中壓應力(單位MPa)的分布。在1至5這些對比例子中所用的玻璃面板100用于有效屏幕的高寬比為4∶3的17英寸的產品。對對比例子1至5和實驗例子1至3應用不同的冷卻條件，而在退火窯中對它們應用相同的實驗條件。
在對比例子1中，壓制的玻璃面板在模子中冷卻，而且，其正面部分不經歷其它的冷卻空氣處理，所以其側緣部分可能會比正面部分冷卻得快。此外，對比例子2提供了這種情況，在模子中的冷卻工藝過程中，與面板的外表面比較，面板的內表面過度地冷卻。對比例子3提供了這種情況，在模子中的冷卻工藝過程中，面板的外表面冷卻得比內表面快。此外，在對比例子4中，提高了模子的排熱速度，而且，在壓制工藝之后增加用于其楔形部分的局部冷卻工藝，從而過分地提高楔形部分的冷卻速度。此外，在對比例子5中，在模子中的正面部分的冷卻速度與側緣部分的冷卻速度相比提高了，并且，通過使用冷卻空氣來提高面板的內表面的冷卻速度。然而，在完成壓制工藝之后，沒有額外冷卻楔形部分的外表面。
表2
在表1和表2中，壓應力是在將面板切開橫截面之后由偏光鏡基于采用JIS(日本工業標準)-2305中規定的光彈性的Senarmont方法測量的。此時，作為測量例子，將正面部分切成大約寬度10mm×長度(100～200)mm，以便在中心附近沿任意方向測量。此外，通過將包括楔形部分和側緣部分的部分處理成大約10nm的寬度來在圖2中所示的像面板100的面板的橫截面測量楔形部分和側緣部分的殘余應力。
另外，在表1和表2中的外圍變化表示了密封邊即圖1中所示的面板到玻錐的連接部分的變化。此外，內表面形狀變化顯示通過將已經受栓螺栓銷安裝工藝并然后經過退火窯的玻璃面板的內表面的尺寸同圖中設計值比較來獲得垂直變化。換句話說，內表面形狀變化是在玻璃面板的中心上從正面部分的表面到連接側緣部分的后端的四個角落的設計參考高度值和測量的高度值之間的高度差。當內表面形狀變化增大，產品形狀變形更大。
如表1中所示，在根據本發明的第二優選實施例實驗例子1至3中，最大壓應力值σFmax和最小壓應力值σSmin滿足σSmin/σFmax≤0.5的關系；在正面部分101的中心附近外表面最大壓應力值σFCOmax和內表面最大壓應力值σFCImax滿足0.7≤σFCOmax/σFCImax≤1的關系；在楔形部分104附近的外表面壓應力值σWO和在正面部分101的中心附近的內表面最大壓應力值σFCImax滿足0.4≤σWO/σFCImax≤1.3的關系。在表1中所示的實驗例子1至3的外圍變化和內表面形狀變化明顯小于表2中所示的對比例子1至5的外圍變化和內表面形狀變化。
下面通過參照表1和表2將實驗例子1至3和對比例子1至5比較來描述根據本發明的第一優選實施例的陰極射線管的特性。
在表2所示的對比例子1至5中，σSmin與σFmax之比大于0.5。與實驗例子1至3的外圍和內表面形狀比較，每個對比例子的外圍和內表面形狀變化相當大。因此，對比例子1至5具有比實驗例子1至3差的特性。
此外，在對比例子1至4中，σFCOmax與σFCImax之比小于0.7或大于1。與實驗例子1至3的外圍和內表面形狀比較，每個對比例子的外圍和內表面形狀變化相當大。因此，對比例子1至4具有比實驗例子1至3差的特性。
此外，在對比例子2、4和5中，σWO與σFCImax之比小于0.4或大于1.3。與實驗例子1至3的外圍和內表面形狀比較，每個對比例子的外圍和內表面形狀變化相當大。因此，對比例子2、4和5具有比實驗例子1至3差的特性。
如上所述，根據本發明的用于CRT的玻璃面板及其包括該玻璃面板的陰極射線管，通過在進行物理強化工藝時提高壓應力的分布可相對地減輕面板的正面部分的變形并改善陰極射線管的屏幕部分的特性。尤其，正面部分的曲率精度和正面部分的密封邊的外圍的質量可大大地提高。
盡管參照優選實施例已經顯示和描述了本發明，但本領域的技術人員應該理解，在不脫離由權利要求所限定的本發明的精神和范圍的情況下，可以進行各種變形和修改。
權利要求
1.一種用于陰極射線管中的玻璃面板，包括正面部分，用于顯示圖像；側緣部分，從所述的正面部分的外圍朝后延伸；混合半徑部分，用于連接所述的正面部分和所述的側緣部分，其中，所述的正面部分包括有效屏幕和位于所述的有效屏幕的外圍部分附近的楔形部分，壓應力層形成在所述的正面部分和所述的側緣部分的內表面和外表面的任意區域，所述的正面部分的最大壓應力值σFmax和所述的側緣部分的最小壓應力值σSmin滿足σSmin/σFmax＜0.5的關系。
2.根據權利要求1所述的玻璃面板，其中，在所述的正面部分的中心附近的外表面最大壓應力值σFCOmax和內表面最大壓應力值σFCImax滿足0.7≤σFCOmax/σFCImax≤1的關系。
3.根據權利要求1所述的玻璃面板，其中，在所述的楔形部分附近的外表面壓應力值σWO和在所述的正面部分的中心附近的內表面最大壓應力值σFCImax滿足0.4≤σWO/σFCImax≤1.3的關系。
4.一種包括權利要求1所述的玻璃面板的陰極射線管。
5.一種包括權利要求2所述的玻璃面板的陰極射線管。
6.一種包括權利要求3所述的玻璃面板的陰極射線管。
全文摘要
一種用于陰極射線管中的玻璃面板包括正面部分，用于顯示圖像；側緣部分，從所述的正面部分的外圍朝后延伸；混合半徑部分，用于連接所述的正面部分和所述的側緣部分。所述的正面部分設有有效屏幕和位于所述的有效屏幕的外圍部分附近的楔形部分。壓應力層形成在所述的正面部分和所述的側緣部分的內表面和外表面的任意區域，所述的正面部分的最大壓應力值σFmax和所述的側緣部分的最小壓應力值σSmin滿足σSmin/σFmax＜0.5的關系。
文檔編號H01J29/86GK1716509SQ200510080609
公開日2006年1月4日 申請日期2005年7月4日 優先權日2004年7月2日
發明者張圭喆, 金在善, 李孝根 申請人:三星康寧株式會社