阴极射线管玻璃面板成型用下模及玻璃面板的制造方法

专利名称：阴极射线管玻璃面板成型用下模及玻璃面板的制造方法
技术领域：
本发明涉及阴极射线管玻璃面板成型用下模及采用该成型用下模的阴极射线管用玻璃面板的制造方法，该阴极射线管玻璃面板成型用下模通过在底部的内部设置中空层，从底部的下方进行冷却时不会使底部的中央部冷却过度而又能够相对充分地冷却底部的周边部。
背景技术：
以往，在阴极射线管用玻璃面板(以下，简称为面板)成型时，一般所采用的方法是，将熔融的规定量的玻璃块(以下称为充填料)供给下模，然后使上模下落，加压充填料，成型后，将前述上模提升，继续在下模内冷却成型后的面板后，最后取出该面板。以下，根据附图详细说明这种方法。
上述的面板的一连串的成型工序通常采用如图5所示的成型装置进行，该成型装置中多个下模1等间隔配置在转盘15上。首先，在a位置将规定量的充填料供给装有用于使面板端部成型的中间模的下模1。接着，装填有充填料的下模移动至加压成型位置b，在该加压成型位置落下上模，将前述充填料加压成型为中空箱型的阴极射线管用玻璃面板。
这时，由于上模相对充填料是低温的，因此下模内的充填料的温度急剧降低。然后，上模上升，在转盘15间歇转动的过程中，下模内的面板被冷却，在e位置将中间模从下模取出后，再依次移送至各冷却位置f～i充分冷却，直到在其后的处理过程中不会发生变形的程度。其后，在j位置将冷却好的面板从下模取出，移送至下一工序。取出面板后的下模被送至最初的充填料供给位置a，准备下一次的成型过程。
在各冷却位置，与下模接触的面板的外表面通过和下模的接触面被冷却，面板的内面由从设置在各冷却位置的上方的通道喷出的冷却空气等冷媒(以下，称为冷却空气)冷却。这时，在成型装置的各冷却位置的下部设置圆形的喷嘴，该喷嘴朝向下模的底部，下模由从该喷嘴向上喷出的冷却空气冷却。
图6为冷却该下模的底部的装置的剖面图。如图示，装载着面板5的下模1由设在其底部2的多根支撑脚6通过联接法兰盘8固定在转盘15上，在该状态下，由从配置在下模下方的喷嘴11喷出的冷却空气冷却下模的底部。来自喷嘴11的冷却空气，通过支撑脚6所包围的空间最先与底部的中央部接触，然后流向周边部。
该冷却空气，由于是朝向下模1的底部2的中央部的近似圆形的冲击喷流，因此形成以中央的滞留点为峰的山形的热传递率分布。由于这种热传递率分布，下模的底部的温度状况为中央部低、周边部高，因此面板5的周边部的冷却程度相对较弱。由此要降低下模1的周边部的温度势必要增加冷却空气的供给量，但这样的话中央部的温度会降低到所需温度以下，引起冷却过度，成为成型性显著恶化的原因。
为了解决上述问题，在日本专利特开2000-351638号公报中，提出了通过将用于向下模的底部供给冷却空气的喷出口的形状成型为近似矩形，以便有效地均匀地冷却下模的方法。
但是，从日本专利特开2000-351638号公报中所述的冷却装置的喷出口供给的冷却空气由于是朝向下模的底部的中央部的狭缝状的冲击喷流，因此热传递率分布仍然是以中央的滞留点为峰的山形，难以消除下模的周边部冷却不充分的情况。
日本专利特开2000-351638号公报(参考图1～图4)发明内容近年来，阴极射线管的图像显示面的平面化进展迅速。具有阴罩的方式的阴极射线管的结构上，面板的内侧表面必须是具有较大曲率的球面状，因此随着前述的平面化，如图7所示，面板5的荧光屏部13有时设计成周边部的厚度为中央部的厚度的2倍以上。即，荧光屏部13的剖面因短轴、长轴及对角轴等方位的不同，厚度分布有若干不同，但无论在哪个方位都呈厚度从中央部16向周边部17增加的非等厚形状，具有这种荧光屏部的面板称为非等厚面板。
由于该非等厚形状使厚度厚的面板周边部难以冷却，因此在前述制造工序中，冷却面板时会产生中央部16冷却过度，而周边部17冷却不充分的问题。另一方面，下模的温度分布如前所述存在虽然底部中央部的冷却非常充分，但周边部相对冷却不充分的倾向。
由此，在该冷却工序对下模内的面板进行物理强化时，在荧光屏部13的周边部17和中央部16强化应力值会产生很大的差异。即，荧光屏部的周边部17受在荧光屏部13的边缘成直角延伸的裙边部14的影响难以从内面冷却，而且由于相对其它部位其厚度大，从而冷却更加不充分，因此相对其他部位，周边部的强化应力相当低。再有，如前所述下模的底部的周边部的温度由于冷却不充分温度相当高，因此存在强化应力的分布进一步集中的问题。
另一方面，阴极射线管在使用时要排气，内部呈减压状态，因此在封装部随处都会产生拉伸性的应力(以下，将此应力称为[拉伸真空应力])。该拉伸真空应力随面板的形状及厚度等的不同，应力值的大小及分布会有所变化。如果从近似矩形的荧光屏部来看该拉伸真空应力的大小和分布，在荧光屏部外表面的周边部、特别是短轴和长轴的端部为最大。因此，为了使面板能够耐得住该最大拉伸真空应力，最好赋予包含这些短轴和长轴的端部的荧光屏部的周边部相对较大的强化应力。
但是，在以往的下模冷却技术中，如前所述由于荧光屏部的周边部的冷却效率低，因此原本想要进行最充分的物理强化的部分的强化不充分，难以制造出实施了所希望的物理强化的面板。特别是29吋以上的大尺寸的荧光屏部的外表面为平面的面板的周边部很难进行充分而且均一的物理强化。
本发明的目的是提供荧光屏部的周边部较厚的非等厚面板中，下模的底部的周边部的温度分布可相对较低的下模及使用该下模的阴极射线管用玻璃面板的制造方法。
本发明是为了解决上述问题而完成的，特别是荧光屏部的周边部厚度比中央部厚度大的厚度不等的面板的制造工序中冷却下模时，不会使下模底部的中央部冷却过度而相对较充分地冷却其周边部。
即，本发明涉及用于阴极射线管用玻璃面板的成型工序的下模，提供以下的阴极射线管用玻璃面板成型用下模，该下模通过在下模的底部中央部的内部设置中空层，能够在冷却下模时抑制底部中央部的厚度方向上的热传递，防止冷却过度，并且相对较充分地冷却下模的底部周边部。
(1)阴极射线管玻璃面板成型用下模，它是具有由近似矩形的底部和设在该底部四边的侧壁部形成的玻璃填充部、由从前述底部的下方向底部的中央部供给的冷媒冷却前述玻璃填充部内的阴极射线管玻璃面板的阴极射线管玻璃面板成型用下模，该下模的特征是，在前述底部的中央部设中空层。
(2)进一步限定上述1的阴极射线管玻璃面板成型用下模，前述中空层的平面形状近似圆形。
(3)进一步限定上述1或2的阴极射线管玻璃面板成型用下模，前述中空层的平面形状的最短径Ds和最长径DL的关系为0.25≤Ds/DL≤1。
(4)进一步限定上述1、2或3的阴极射线管玻璃面板成型用下模，前述底部的垂直投影时的面积为SB，前述中空层的平面形状的面积为SH时，存在0.01≤SH/SB≤0.25的关系。
(5)进一步限定上述1～4的任一项的阴极射线管玻璃面板成型用下模，在前述底部的中心的中空层的厚度为0.1～20mm。
(6)进一步限定上述1～5的任一项的阴极射线管玻璃面板成型用下模，前述底部的设置中空层的中央部的下表面侧呈凸状。
(7)阴极射线管用玻璃面板的制造方法，它是向由近似矩形的底部和设在该底部四边的侧壁部形成的阴极射线管玻璃面板成型用下模的底部的中央部供给冷媒、冷却填充在前述下模内的玻璃的阴极射线管用玻璃面板的制造方法，该方法的特征是，在前述下模的底部的中央部设置中空层。
以往的不具有中空层的下模存在如果要冷却周边部，中央部会冷却过度的问题，而由于本发明如上所述构成，因此本发明的下模利用中空层抑制底部中央部的冷却并保温，能够在不会使中央部冷却过度的前提下，相对较充分地冷却强化周边部。由此，能够在荧光屏部的周边部形成所希望的强化应力。
本发明对具有荧光屏部的周边部厚度明显比中央部厚度大的非等厚分布的、特别是29吋以上的大尺寸的阴极射线管用面板的下模冷却适用。


图1为本发明的较佳实施例的下模的平面图。
图2为图1的A-A部的剖面图。
图3为本发明的其它实施方式的下模的剖面图。
图4为表示实施例的阴极射线管用玻璃面板的强化压缩应力的测定位置的说明图。
图5为阴极射线管用玻璃面板的成型装置的平面说明图。
图6为以往技术的下模冷却装置的剖面说明图。
图7为阴极射线管用玻璃面板的剖面图。
符号的说明1为下模、2为底部、3为侧壁部、4为中空层、5为阴极射线管玻璃面板、6为支撑脚、7为下表面、8为联接法兰盘、9为孔、10为盖子、11为喷嘴、12为伞状部件、13为荧光屏部、14为裙边部、15为转盘。
具体实施例方式
一般，在下模的底部中央部的下表面喷出冷却空气，由该冲击喷流冷却下模的情况下，其底部的热传递率分布如前所述呈以底部中央部的滞留点为峰的山形。因此，要冷却底部的周边部时，设置绝热层以防止中央部的过度冷却在技术上是非常重要的。本发明的用于抑制该底部中央部的过度冷却的手段，即用于调整下模的底部的温度分布的绝热手段采用在下模的底部的中央部设置中空层。
因此，设置前述中空层以便在下模的底部的中央部获得规定的绝热效果。下模的底部和面板的荧光屏部形状实质上为相同的矩形，因此下模的底部的中央部是该矩形底部的中央部，具体说就是以矩形底部的长轴和短轴交叉的底部的中心为基础的规定范围的区域。本发明的特征是，在该区域沿底部设置规定厚度的中空层。该中空层设在底部的型材内的情况下，最好尽可能设置在底部的下表面侧。这样通过将中空层的位置设置在底部的下表面侧，可以减轻在型材中形成中空层时的负担。还有，由于冷却空气的传热面接近中空层，因此能够有效抑制下模的底部的中央部的冷却过度，充分冷却其周边部。
本发明中，对中空层垂直投影的形状没有限定。在本发明中叙述到中空层的平面形状时就是指该垂直投影形状。该平面形状除了圆形、椭圆形这样近似圆形外，还可以是矩形、多边形等形状。但是，在下模的底部下表面，用于安装固定于成型装置的支撑脚一般以圆形配置在底部中心的周围，因此通常最好在由该支撑脚所包围的区域内设置近似圆形的中空层。这样，中空层设在由该支撑脚所包围的底部的中央部，中空层与支撑脚的位置不重叠，因此能够防止下模的强度的降低及变形，还易于中空层的形成。
本发明的中空层的平面形状的最短径为Ds、最长径为DL时，最好满足0.25≤Ds/DL≤1。如果Ds/DL不足0.25，则在矩形的荧光屏部的长轴和短轴的冷却会发生极端的差别，因此不好。特别是物理强化面板的荧光屏部时这种差别会引发强化度的大偏差，因此不好。另一方面，上限1是根据例如圆形的中空层对长轴和短轴各方向进行实质上均等的绝热的要求规定的。通常最好采用这种圆形的中空层。
再有，在上述中空层的平面形状不是近似圆形及矩形等简单的形状、而是复杂形状时，可通过导出近似该中空层的简单形状，确定最短径及最长径。还有，中空层不是圆形时，通常使其长径与下模的长轴方向一致。
在本发明中，下模的底部的绝热区域和中空层的平面形状的大小(面积)密切相关。中空层的面积增大则下模的绝热区域也与其成比例的增大。基于此，要通过将下模的底部绝热得到所希望的温度分布，最好在设置中空层时使中空层的占有面积与下模的底面的面积成规定的比例。
作为该中空层的占有面积，以下模的底面(相当于成型的面板的荧光屏部)的垂直投影时的面积(以下称为下模面积)为SB，以设在该下模中的中空层的平面形状的面积(以下称为中空层面积)为SH时，0.01≤SH/SB≤0.25比较理想，0.05≤SH/SB≤0.1则更加理想。若SH/SB不足0.01，则绝热仅限于下模的底部的极小的范围，因此难以消除或者减轻前述底部的冷却过度。反之，若SH/SB超过0.25，则从底部的中央部到周边部的较大的区域都被绝热，因此甚至连需要充分冷却的周边部的绝热都超过了所需要的程度，从而使该部分冷却不充分，可能无法将下模冷却到所希望的温度。其结果是，难以充分冷却荧光屏部的一部分。
本发明中的中空层通常以均一的厚度形成于下模的底部的中央部，想要变更下模底部的绝热特性时可以通过改变其厚度进行调整，或者在想要通过下模的底部的位置调节绝热特性时，也可以部分改变中空层的厚度。例如，如果想使在中空层的特定方位及周边的绝热效果相对中央部弱时，可以减小在该区域的中空层的厚度。
本发明的理想的中空层的厚度为从前述底部的中心至边缘都是均一的，或逐渐减小，所以在前述底部的中心处为最大。因此，通过将在前述底部的中心的中空层的厚度合理化，可以切实地防止荧光屏部的中央部的冷却过度。该在底部的中心的中空层的厚度为0.1～20mm较好。厚度不足0.1mm的中空层的绝热效果不充分，因此难以消除底部的中央部的过冷却问题。厚度超过20mm的中空层会妨碍确保面板成型所需的冷却，同时还会使下模底部的强度降低，因此不好。
在本发明中，这种中空层可以用如下的方法设置在下模的底部。一种方法是，通过在设置于下模底部的中央部的凹部的开口部用盖子封闭，形成中空层。另一个方法是，通过在底部的中央部的下表面安装中空的覆盖部件而设置中空层。这样中空层可以通过埋设在下模的底部的内部，或者由设置在下模的底部的呈凸状的中空部件形成。
下面，按照附图详细说明本发明的实施例。图1为本发明的较佳实施方式的下模的平面图。图2为图1中的A-A部的剖面图。下模1由近似矩形的底部2和沿与该底部2的边缘成直角方向延伸的侧壁部3形成的近似矩形的玻璃填充部形成。在面板实际成型时，在前述侧壁部3上装载中间模(无图示)使用。
在前述底部2的下表面7，在长轴及短轴各方向例如4根支撑脚6设置在从底部2的中心部开始的一定的位置，即在底部2的中心的周边配置成圆形，这些支撑脚的下端焊接在联接法兰盘8上。通过将该联接法兰盘8螺旋夹紧，能够将下模1固定于成型装置。装载在该下模1的玻璃填充部的面板5由冷却空气先冷却底部2，再通过该底部2的接触面冷却外表面，该冷却空气通过设在联接法兰盘8的中心部的孔9喷向下模1的底部2。
在由该下模1的底部2的支撑脚6所包围的中央部，如图1及图2所示，设置例如半径100mm、整体厚度10mm的圆形中空层4。具体说就是在底部2的中央部从下表面侧切削出深度15mm、半径100mm的凹孔，用厚5mm的盖子10封闭该凹孔的开口部，形成厚10mm的中空层4。这种情况下，可以采用将盖子10本身制成螺栓，与设在前述凹孔内的螺纹螺合的方法，只对盖子10进行螺旋夹紧的方法，或者焊接的方法等将盖子10固定在前述开口部。由此，可以在下模1的底部2的内部形成中空层4。盖子10的材质最好采用和下模1相同的材料，以应对使用时的热膨胀变形。
图3是本发明的其它实施方式的示例。本例不是如前述的图2所示，通过切削加工下模1的底部2设置中空层，而是通过在下模的底部2的中央部利用螺旋夹或者焊接等方法安装伞状部件12，从而设置中空层4。即，在伞状部件12的内部形成相当于中空层4的空间部，将该伞状部件12安装在下模的底部2的下表面7，可以在下表面7和伞状部件12之间设置中空层4。由于安装该伞状部件12，所以设置中空层4的位置处的底部2向外呈凸状。还有，中空层4的厚度如图示，从中心部向周边部逐渐减小。
因此，本例的中空层4的中心部和周边部的厚度差别大，与图2所示的厚度相同的中空层相比，厚度大的中心部的绝热特性大于周边部。还有，喷向伞状部件12的冷却空气的冲击喷流沿伞状的倾斜面向周边顺畅地流动，因此在底部2的中央部不会产生滞留点，或即使有也是轻微的，在底部2的中央部的过冷却小。由于这两方面的作用，本例的中空层适用于想要充分抑制底部2的中心部的冷却特别集中、特别强的情况。无图式的伞状部件12可以形成半球体状或者扁平圆盘状等形状。如上所述，本发明的中空层完全能够获得所希望的绝热效果，该中空层中还可以根据需要装填其它的绝热材料。
采用具有图1及图2所例示的中空层4的下模1，冷却了34吋阴极射线管用面板的成型体(参照图7)。该面板的荧光屏部外表面实质上是平面(曲率半径100000mm)，该荧光屏部的中央部呈非等厚分布，即荧光屏部的中央部的厚度约为15mm，相当于荧光屏部的周边部的长轴端部的厚度约为23mm，对角轴端部的厚度约为30mm。
另一方面，对下模的冷却使用和图6相同的冷却装置，冷却空气的喷口的内径为φ60mm，冷却空气的流速约为100m/s，每1位置的从空气开始喷出到停止喷出的时间设定为20秒。还有，由于该下模的底面面积SB约为400000mm2，因此中空层面积SH的占有面积比例约为8％。还准备以往的不具有中空层的下模作为比较例，在安装了前述实施例的下模的成型装置的其它位置设置该比较例的下模，在同一条件下使前述面板成型。
在面板刚取出时测定下模的温度，实施例的下模内面的底面中央部的温度为500℃、长轴端的温度为510℃，与此相对，比较例的底面中央部的温度为490℃、长轴端的温度为550℃。由此可知，本发明可以得到在不降低底面中央部的温度的前提下、降低周边部的温度的效果。
还有，从实施例和比较例的各下模中取出的2个34吋面板继续在相同的条件下缓冷，利用物理强化法使面板具备压缩应力，对这些经过物理强化的面板，测定各自的荧光屏部的外表面的强化压缩应力。
前述压缩应力的测定使用日本专利特开平11-281501号公报所述的装置进行。具体来说就是采用具有由光源、偏转元件、缝隙、第1棱镜和第2棱镜及配置在两棱镜间的遮光板构成的测定部、校正器、检偏振器和目镜的光弹性法的应力测定装置。
还有，在荧光屏部的外表面的强化压缩应力的测定位置见图4。第1个测定位置是在荧光屏部13的外表面的中央部18(短轴19和长轴20交叉的位置)，第2个测定位置是荧光屏部13的外表面的长轴端附近处21。这里，该长轴端附近处21指从长轴端的最外周位置22朝向荧光屏部13的前述中央部的内侧60mm的位置。
其结果是，用本发明的实施例的下模成型的面板的强化压缩应力在荧光屏部13的中央部为15.0MPa、在长轴端附近处为14.9MPa，确认了在荧光屏部的周边部中，物理强化特别困难的长轴端附近也形成了充分的强化压缩应力。与此相反，采用比较例的以往的下模成型的面板，在荧光屏部的中央部为15.3MPa、在长轴端附近处为10.1MPa，荧光屏部的中央部被赋予了相同程度的强化压缩应力，但在荧光屏部的周边部中，物理强化特别困难的长轴端附近没有获得充分的冷却，无法给予所希望的强化压缩应力。
权利要求
1.阴极射线管玻璃面板成型用下模，它是具有由近似矩形的底部和设在该底部四边的侧壁部形成的玻璃填充部、由从前述底部的下方向底部的中央部供给的冷媒冷却前述玻璃填充部内的阴极射线管玻璃面板的阴极射线管玻璃面板成型用下模，其特征在于，在前述底部的中央部设中空层。
2.如权利要求1所述的阴极射线管玻璃面板成型用下模，其特征还在于，前述中空层的平面形状近似圆形。
3.如权利要求1或2所述的阴极射线管玻璃面板成型用下模，其特征还在于，前述中空层的平面形状的最短径DS和最长径DL的关系为0.25≤DS/DL≤1。
4.如权利要求1～3中任一项所述的阴极射线管玻璃面板成型用下模，其特征还在于，前述底部的垂直投影时的面积为SB，前述中空层的平面形状的面积为SH时，存在0.01≤SH/SB≤0.25的关系。
5.如权利要求1～4中任一项所述的阴极射线管玻璃面板成型用下模，其特征还在于，在前述底部的中心的中空层的厚度为0.1～20mm。
6.如权利要求1～5中任一项所述的阴极射线管玻璃面板成型用下模，其特征还在于，前述底部的设置中空层的中央部的下表面侧呈凸状。
7.阴极射线管用玻璃面板的制造方法，它是向由近似矩形的底部和设在该底部四边的侧壁部形成的阴极射线管玻璃面板成型用下模的底部的中央部供给冷媒、冷却填充在前述下模内的玻璃的阴极射线管用玻璃面板的制造方法，其特征在于，在前述下模的底部的中央部设置中空层。
全文摘要
在阴极射线管用玻璃面板的加压成型制造工序中，通过将下模的中央部绝热，强化周边部的冷却，谋求生产性的提高。阴极射线管玻璃面板成型用下模具有由近似矩形的底部2和设在该底部四边的侧壁部3形成的中空部，由从前述底部2的下方向底部2的中央部供给的冷媒冷却该中空部内的阴极射线管玻璃面板5，通过在前述底部2的中央部设置中空层4防止中央部的冷却过度，强化周边部的冷却。
文档编号C03B11/12GK1532156SQ20041000762
公开日2004年9月29日 申请日期2004年2月25日 优先权日2003年2月25日
发明者龙腰健太郎, 富永哲郎, 郎 申请人:旭硝子株式会社