专利名称：平面阴极射线管中荫罩支撑件的粘合方法
技术领域：
本发明涉及一种平面阴极射线管，更具体地涉及一种将轨架粘合到显示屏的内表面上的方法，该轨架用于将荫罩支撑和固定在平面阴极射线管内。
一般而言，阴极射线管基本上是用于显示图像显示器中的图像。近来，已经设计出能够消除图像失真、使外部光线的反射最小化以及使可见范围最大化的各种阴极射线管，并已为公众所使用。
如
图1所示，阴极射线管包括一在内表面涂覆有荧光材料的显示屏1，一粘附在显示屏1的内周边上的漏斗5。此外，还包括形成于漏斗5的尾端的颈部5a，其内部伸入一电子枪6，用于发射红、绿和黑三种颜色的电子束，以及设置在颈部5a外表面上的偏转线圈7，用于在水平和垂直方向偏转电子束。
显示屏1包括用树脂固定在显示屏1前端面上并保持阴极射线管辐射宽度的安全玻璃、固定在显示屏1的内表面上的轨架组件3、以及安装于轨架组件3上用于选择电子束颜色的荫罩4。
在平面阴极射线管内的轨架组件3是一个框架组件，其包括两根长条轨、两根短条轨和四个端帽并且互相连接，条轨和端帽用印刷工艺制成。轨架组件3用于支撑荫罩4并使其保持与显示屏1的内表面有一个合适的距离。轨架组件3(此后称为“轨架”)通过熔炉内玻璃料8的凝结力而粘合于显示屏1上。
图2是美国专利4,923,422公开的轨架与显示屏常规粘合工艺的流程图。参考图2，将详细地说明轨架和显示屏的粘接工艺。
首先，以预定的配比将预定数量的玻璃料粉末和媒介物混合，以产生玻璃料8，然后，清洗轨架3以去除其表面的杂质。
接着，将处于熔化状态的玻璃料8填入形成于轨架3后部的一个空间中，轨架3在放置于显示屏1内表面上之后，就通过熔炉内玻璃料8的凝结力而粘合于显示屏1上。
在轨架3与显示屏1的粘合完成之后，被粘合轨架3的上表面3a被研磨以在显示屏1内表面和荫罩4之间保持适当的间隔距离。显示屏1和轨架3整个地被清洗以去除在研磨过程中产生的研磨碎片。
在显示屏1内表面上形成黑底和荧光膜1a之后，处于拉紧状态的荫罩4被设置在与显示屏1粘合的轨架3的被研磨的上表面3a上。通过焊接方法将荫罩4固定在轨架3的上表面3a上，以防止由于电子束导致的荫罩4的热膨胀。
常规的将轨架3粘合于显示屏1上的粘合工艺是制造平面阴极射线管的一系列工艺中的一种基本工艺，但是，存在下列几个问题。
(a)该粘合工艺非常复杂，并且非常耗时。也就是说，常规粘合工艺包括用诸如玻璃料8之类的粘合剂进行粘附的步骤。因为在粘附过程中玻璃料8要收缩小大约20-30％，所以为了在显示屏1内表面和荫罩4之间保持适当的间隔距离，需要一个研磨步骤；(b)不必要地加大了显示屏1的尺寸。轨架3必须设计为具有一定的高度，以保持显示屏1内表面和荫罩4之间的距离，以及一定的宽度，以保持粘合力能够承受荫罩4的张力。但是，在现有技术中，因为轨架3的高度由于另外安装于轨架3上的玻璃料8而增加，在一定的张力下在粘合部分增加上了一个较大的力矩。因此，不得不进一步增加轨架3的宽度以增加粘合力，而轨架3的宽度增加导致显示屏1的尺寸的增加。另外，因为在粘附步骤期间玻璃料8从轨架3中流出然后凝结，其占据了显示屏1内表面上不必要的面积，从而导致显示屏尺寸增加；和(c)粘合工艺增加了次品率并降低了阴极射线管的质量。
如图3所示，因为在粘合工艺中所使用的玻璃料8有多个气孔，象在涂覆步骤中所使用的荧光材料之类的外界物质9会侵入气孔中并进入玻璃料8和显示屏1之间以及玻璃料8和轨架3之间的粘合部分。因此，在使平面阴极射线管成为真空状态的通风步骤中，外界物质9会脱落，从而导致荫罩4被堵塞。
此外，在粘合工艺中，玻璃料8中有残留气体产生，而该气体在高度真空的条件下将排入阴极射线管内，从而污染了阴极射线管，降低了质量。
因此，本发明的一个目的是通过提供一种平面阴极射线管内荫罩支撑件的粘合方法，来克服现有技术中的缺陷，在该方法中支撑件粘合工艺简单并且节省了操作周期时间。
本发明的另一个目的是提供一种在平面阴极射线管内荫罩支撑件的粘合方法，其中可以使支撑件的高度增加减小到最低限度，并且没有在显示屏上的任何区域中使用玻璃料，从而可以减小显示屏的尺寸。
本发明还有一个目的是提供一种在平面阴极射线管内荫罩支撑件的粘合方法，其杜绝了杂质的侵入和气体的产生，从而提高了阴极射线管的质量。
上述的目的通过提供一种在平面阴极射线管内荫罩支撑件的粘合方法的实施得以实现，该方法包括如下步骤清洗作为荫罩支撑件的轨架以及平面阴极射线管的显示屏，以去除杂质；将该轨架精确地定位在显示屏内表面上的某个位置处；通过加压装置向显示屏和轨架施加预定的压力以使其紧密地粘合；通过加热装置将显示屏和轨架的温度升高至一定程度；向显示屏和轨架施加一预定电压，以便显示屏和轨架之间形成静电场，并通过边界表面的电性键合力而粘合。
轨架由重量比为60-75％的铁(Fe)和重量比为24-35％的铬(Cr)构成，显示屏由氧化钠(Na2O)和氧化钾(K2O)构成，含碱量比率为大于6％的重量比。
优选为粘合工艺期间加在显示屏和轨架的压力为1-10kgf/cm2，而显示屏和轨架的温度为100-520度的范围内。
此外，优选加在显示屏和轨架的电压为200-4000V的范围内。
显示屏和轨架之间的粘合面由厚度小于2μm的金属氧化物层形成，该金属氧化物层包含至少氧化铁、氧化铬和氧化锰中的一种或多于一种的物质。
同时，优选地，在平面阴极射线管内荫罩支撑件的粘合方法还包括在清洗步骤之后在轨架表面上形成黑膜层的步骤。
所述黑膜层形成步骤或者是在一定温度和气体状态的条件下在预定的时间段内氧化轨架的步骤，或者是在真空条件下在轨架上淀积预定材料的步骤。
根据本发明的方法降低了阴极射线管的生产成本并提高了产品质量。
本发明的附图仅用于显示其典型实施例，因此不应被理解为对本发明的限制，将通过利用附图对本发明的附加特点和细节进行说明，其中图1是平面彩色阴极射线管的纵向剖面图；图2是常规轨架和显示屏的粘合工艺的流程图；图3是显示常规轨架和显示屏粘合时杂质侵入状态的示意图；图4是根据本发明第一实施例的粘合工艺的流程图；图5是显示在静电粘合工艺中在粘合表面上发生的反应的示意图；图6是根据本发明第一实施例的显示屏和轨架粘合组件的剖视图；图7是轨架本发明第二实施例的显示屏和轨架粘合组件的剖视图。
下面将参照附图对本发明进行详细说明，其中各附图中相同的标记表示相同的部件。应理解这些附图仅用于显示本发明的典型实施例，因此其不应作为对本发明的限制。
图4是根据本发明的静电粘合工艺的流程图，图5是在静电粘合工艺中在粘合表面发生的反应的示意图。参见附图，下面将对用于粘合平面阴极射线管的荫罩支撑件的方法进行说明。
在本发明中，并不使用通过利用玻璃料将轨架3粘附到显示屏1上的常规粘合方法。本发明提供一种静电粘合方法，其中利用热和电压形成静电场，从而将由金属制成的轨架粘附到由玻璃制成的显示屏1上。此外，在本发明中，将一个角型件作为轨架3来代替常规的轨架，以便解决粘合工艺中的问题。
如图4所示，用去离子水和丙酮清洗显示屏1和轨架3以便除去其表面残留的杂质。
在将轨架3放置在显示屏1内表面上的准确粘合位置后，用一加压装置向显示屏1和轨架3施以一定压力。该加压步骤是为了通过去除由表面粗糙引起的小孔隙来提高静电粘合效率。
此后，用一加热装置将显示屏1和轨架3加热至规定温度。在该步骤中，随温度增长，在粘合件(即轨架3和显示屏1)之间发生活跃的电子运动，从而改善了导电性。
在执行了上述预备步骤后，当将一定电压加载到显示屏1和轨架3时，在显示屏1和轨架3之间的边界表面上形成静电场。该静电场引起的电性键合力使显示屏1和轨架3粘合到一起。
图5是在静电场作用下边界表面上发生的反应的示意图。参照图5，下面将对反应中发生的电性键合进行详细说明。
随温度增长，当将阴极(-)电压加载到显示屏1并将阳极(+)电压加载到轨架3时，显示屏1物质中的碱性成分，如氧化钠(Na2O)，被电离。
电离的钠离子(Na+)在所加载电压产生的静电场作用下向负极移动，使得其被恢复为钠，并且从上述移动过程中衍生的负电荷向显示屏1和轨架3之间的边界表面移动。轨架3内侧的正电荷在静电场的作用下也向显示屏1和轨架3之间的边界表面移动。
即，显示屏1和轨架3之间的边界表面缺少纳离子，因此在显示屏1的负电荷层和轨架3的正电荷层之间产生强静电。该静电现象产生强烈的电性键合，使得显示屏1和轨架3被粘合到一起。
参照图6进行更详细的说明，移动的负和正电荷之间的反应在边界表面上形成稳定的金属氧化层10。该金属氧化层10实际上粘附到轨架3和显示屏1上，提供了显示屏1和轨架3之间的强粘合力。
根据本发明，通过电压加载步骤实质性地粘合显示屏1和轨架3，形成显示屏1和轨架3的组件。因为该组件由加热步骤而处于高温状态，在快速冷却时显示屏1有可能会由于由温度等级决定的热应力而破裂。
因此，以合适的温度等级对显示屏1和轨架3进行冷却，使其不会破裂，从而完成粘合工艺。
在本发明的第一实施例中，显示屏1和轨架3具有以下的材料和条件。
轨架3包括重量比为60～70％的铁(Fe)和重量比为24～35％的铬(Cr)。显示屏1包括碱性的且重量比分别为6～10％的氧化钠(Na2O)，氧化钾(K2O)和氧化锶(SrO)，以及重量比为55～60％的氧化硅(SiO2)，以及其它微量元素。如上所述，可通过显示屏1中包含的碱性成分在显示屏1和轨架3之间的边界表面上进行静电粘合。
优选地，压力在1～10kgf/cm2的范围内，以便最大程度地使轨架3和显示屏1相互接触。
另外，在粘合工艺中，显示屏1和轨架3的温度优选地在100～520度范围内，以便改善导电性，其更优选的范围是300～520度。并且，所加载电压优选地在200～4000V范围内。
为了观察根据上述粘合工艺用于粘合的条件和材料形成的粘合界面的效果，从一个显示屏1和轨架3的组件取得的一样品进行了张力测试和表面分析，并测量了粘合强度，以及金属氧化层10的组分和厚度。
作为测量粘合强度的结果，所得到的粘合强度根据条件可达到10gf/cm2～200kgf/cm2的范围。所得到的粘合强度数值足以承受加载到荫罩4上的张力。
作为测量金属氧化物的结果，根据轨架3的成分，检测到氧化铁，氧化铬和氧化锰。因此，应理解所有使用诸如锰(Mn)，镍(Ni)，钼(Mo)或其它天然金属的合金都是适用的，并不限于前述轨架3的组分和组分比。
因为不管粘合条件如何变化金属氧化层的厚度(t)都小于2μm，因此所设定的设计值，即轨架3的高度和宽度，不会发生任何变化。
此外，即使在完成了制造阴极射线管的所有过程后，杂质也无法侵入粘合界面，并且与用玻璃料相比气体的产生率显著降低。
在根据本发明实施例粘合的轨架3和显示屏1的组件中，如图6所示，轨架3与显示屏1接触的表面积与常规轨架相比有所增加。该增加的表面积提高了轨架3与显示屏1接触的表面的外部入射光和金属光泽的反射性，因此减弱了用户对图像的识别。
因此，在根据本发明的第二实施例中，粘合工艺进一步包括在清洗步骤和加压步骤之间在轨架3的表面形成黑膜层，使得轨架3自身能吸收外部入射光。
图7是根据本发明第二实施例的显示屏和轨架组件的剖视图。参照图7，下面对黑膜层形成步骤进行更详细的说明。
可以通过轨架3表面自身的氧化反应形成黑膜层11，具体地说，就是通过在预定时段内在预定温度和气体状态下轨架3的氧化反应来形成黑膜层11。在轨架3和显示屏1的清洗步骤之后进行用氧化反应形成黑膜层的步骤，其中轨架3和显示屏1所用的材料与第一实施例相同。
优选地，在由燃料燃烧产生CO和CO2气体的条件下，进行10～40分钟的用氧化反应形成黑膜层的步骤。此时，温度是600～700度。
作为氧化过程的结果，在轨架3表面上形成了黑色氧化铁(Fe2O3)的黑膜层11。
还可以通过在轨架3表面涂敷某种材料的过程来形成黑膜层11，更具体地说，通过一种用于将某种材料加热并淀积在轨架3上的过程来形成黑膜层11。用淀积工艺形成黑膜层的步骤也是在轨架3和显示屏1的清洗步骤之后进行的，其中轨架3和显示屏1所用的材料与第一实施例相同。
在粘附过程中，烧结的氧化锰(MnO2)被用作轨架3的涂敷材料，并用一种耐热方法从10-4乇的初始真空度对其进行预先加热，直至其温度达到升华温度。从而使氧化锰(MnO2)淀积在轨架3的表面上，在轨架3的表面上形成黑膜层11。
在黑膜层形成步骤完成后，进行随后的轨架3和显示屏1的静电粘合步骤。但是，由于这些步骤与前述实施例相同，因此省略对其的说明。
如图7所示，黑膜层11改善了轨架3表面的粗糙度，因此提高了显示屏1的粘合力，并且由于其自身能吸收外部入射光，其降低了外部入射光的反射量。
如上所述，根据本发明的一系列静电粘合工艺简化了粘合工艺，并降低了工作时间周期。此外，由于轨架3的高度增加被限制在最小程度并且未使用玻璃料，因此减小了显示屏1的尺寸。而且，粘合表面间没有杂质进入并且未产生气体，因此防止了阴极射线管的退化并去除了污染源。
另外，由于在轨架3表面上形成的黑膜层11降低了外部入射光的反射并改善了该表面的粗糙度，因此提高了静电粘合的效率。
因此，根据本发明的静电粘合工艺可提供降低的生产成本和改进的阴极射线管质量。
本领域技术人员应理解，在不偏离所附权利要求中给出的本发明精神和范围的情况下，可以不严格遵循此处所描述的示例对本发明进行各种修改和变化。
权利要求
1.一种平面阴极射线管内荫罩支撑件的粘合方法，该方法包括如下步骤清洗作为荫罩支撑件的轨架以及平面阴极射线管的显示屏，以去除杂质；将该轨架精确地定位在显示屏内表面上的某个位置处；通过加压装置向显示屏和轨架施加预定的压力以使其紧密地粘合；通过加热装置将显示屏和轨架的温度升高至一定程度；向显示屏和轨架施加一预定电压，以便显示屏和轨架形成静电场，并通过边界表面的电性键合力而粘合。
2.根据权利要求1的平面阴极射线管内荫罩支撑件的粘合方法，其中所述轨架由重量比为60-75％的铁(Fe)和重量比为24-35％的铬(Cr)构成。
3.根据权利要求1的平面阴极射线管内荫罩支撑件的粘合方法，其中所述显示屏包含碱性成分。
4.根据权利要求3的平面阴极射线管内荫罩支撑件的粘合方法，其中所述碱性成分是氧化钠(Na2O)和氧化钾(K2O)。
5.根据权利要求4的平面阴极射线管内荫罩支撑件的粘合方法，其中氧化钠(Na2O)和氧化钾(K2O)在显示屏的成份中的重量比超过6％。
6.根据权利要求1的平面阴极射线管内荫罩支撑件的粘合方法，其中加在显示屏和轨架的压力为1-10kgf/cm2。
7.根据权利要求1的平面阴极射线管内荫罩支撑件的粘合方法，其中施加于显示屏和轨架的温度为300-520度的范围内。
8.根据权利要求1的平面阴极射线管内荫罩支撑件的粘合方法，其中加在显示屏和轨架的电压为200-4000V的范围内。
9.根据权利要求1的平面阴极射线管内荫罩支撑件的粘合方法，其中显示屏和轨架之间的粘合面由金属氧化物层形成。
10.根据权利要求9的平面阴极射线管内荫罩支撑件的粘合方法，其中所述金属氧化物层至少是氧化铁、氧化铬和氧化锰中的一种或多种。
11.根据权利要求10的平面阴极射线管内荫罩支撑件的粘合方法，其中所述金属氧化物层厚度小于2μm。
12.根据权利要求1的平面阴极射线管内荫罩支撑件的粘合方法，还包括在清洗步骤之后在轨架表面上形成黑膜层的步骤。
13.根据权利要求12的平面阴极射线管内荫罩支撑件的粘合方法，其中所述黑膜层形成步骤是在一定温度和气体状态的条件下在预定的时间段内氧化轨架的工艺。
14.根据权利要求13的平面阴极射线管内荫罩支撑件的粘合方法，其中气体状态是由一氧化碳(CO)和二氧化碳(CO2)形成的。
15.根据权利要求13的平面阴极射线管内荫罩支撑件的粘合方法，其中轨架氧化步骤中的温度在600-750度的范围内。
16.根据权利要求13的平面阴极射线管内荫罩支撑件的粘合方法，其中轨架氧化步骤执行10-40分钟。
17.根据权利要求13的平面阴极射线管内荫罩支撑件的粘合方法，其中通过氧化步骤形成的所述黑膜层含有氧化铁(Fe2O3)。
18.根据权利要求12的平面阴极射线管内荫罩支撑件的粘合方法，其中所述黑膜层形成步骤是在真空条件下在轨架上淀积预定材料的工艺。
19.根据权利要求18的平面阴极射线管内荫罩支撑件的粘合方法，其中所述淀积工艺的初始真空度是10-4乇。
20.根据权利要求18的平面阴极射线管内荫罩支撑件的粘合方法，其中所用的淀积材料是二氧化锰(MnO2)。
全文摘要
本发明是平面阴极射线管内荫罩支撑件的粘合方法。该方法包括如下步骤:清洗作为荫罩支撑件的轨架以及平面阴极射线管的显示屏,以去除杂质;将该轨架精确定位在显示屏内表面上的某个位置处;通过加压装置向显示屏和轨架施加预定的压力以使其紧密地粘合;通过加热装置将显示屏和轨架的温度升高至一定程度;向显示屏和轨架施加一预定电压,以便显示屏和轨架形成静电场,并通过边界表面的电性键合力而粘合。
文档编号H01J9/14GK1261202SQ00100378
公开日2000年7月26日 申请日期2000年1月19日 优先权日1999年1月19日
发明者千铉太, 金珠炫 申请人:Lg电子株式会社