专利名称：用于制造阴极射线管的玻屏的方法
技术领域：
本发明涉及一种用于制造显示管的玻屏的方法，包括对置于模具中的熔融玻璃进行压力成形的第一阶段和在将已成形的玻璃从模具中取出后对其进行冷却的第二阶段。
在已知的方法中玻屏是压力成形的，其通常在非常高的温度(1000℃-1100℃)下进行。以这种方式还可以形成玻璃面板。例如，阴极射线管包括这种玻屏。
阴极射线管(CRT)的尺寸变得越来越大，因此增加了CRT的重量。此外，玻屏的前表面变得越来越平坦。然而，增加玻屏前表面的平度通常还会增加玻屏的重量，这是因为必须增大玻屏的厚度以保证能防止CRT发生内向爆裂或爆炸。
存在着对提高CRT、尤其是玻屏的强度而不增加重量的强烈需求。玻屏强度的提高还可增加产量。
本发明旨在提供一种可提高其产量和/或减小玻屏重量的方法。
为此，根据本发明的方法的特征在于，在第二阶段的至少一部分过程中，降低玻屏中央部分的内表面和外表面部分中的至少一个部分的热辐射，从而降低到玻屏边缘部分的温度梯度。
本发明基于这样的认识在冷却阶段中会产生玻屏应力水平的不均匀性。为了提高(纯平)显示屏的强度，压力成形之后的冷却速度通常增大到可使表面中产生的压应力在3到25MPa左右的程度。这种类型的玻屏称为高表面压缩屏。在最终退火工序中试图校正上述应力水平的不均匀性容易影响所需的压应力(体积应力)。这就降低了产量并严重影响了阴极射线管的安全性。这对带有(近似)平面的内和/或外表面的玻屏如纯平玻屏来说尤为重要。
由于纯平玻屏(例如51RF)为楔形，当玻屏冷却时，玻屏的“北”位置通常具有“北”位置处的张应力(几何应力)。本发明的冷却工艺的目的是使玻屏前面的中央和边缘之间的温度差异减至最小。通过这样做可以减小“北”位置处的张应力，因此始于“北”位置的裂纹更可能会向角部而不是向中央扩散；这对安全性来说是较理想的。可以通过设置与玻屏中央部分相对的热反射装置来有利地实现冷却的局部降低。关于“北”位置(玻屏的长顶边的中央区域)的说明在做适当修改后同样适用于“东”、“南”、“西”和角部的位置。
已经发现，减小玻屏的较薄的中央部分的热辐射是降低玻屏表面上的温度梯度的有效方式。辐射传热占了整个热传导的40-70％。其它部分只用空气来冷却是效率较低的。此效果例如可实际用于制造较轻重量的玻屏或带有较平前表面的玻屏，或者用于减小不合格品率(通不过安全测试的玻屏的百分率)，或者这些有利效果的任何组合。
根据第一实施例，在朝向玻屏中央部分的内、外表面部分中的至少一个的位置处设置了热反射装置，而边缘部分则任其自然。最好，热反射装置朝向内表面部分以及外表面部分以增强效果。
根据另一实施例，采用了包括至少一块由从包括镍、铝、金、氧化铝的组中选择的材料制成或涂敷了这种材料的板的热反射装置。
为增强热反射装置的效果，可在玻屏的至少一个边缘部分的附近设置吸热装置(边缘部分为玻屏的观看窗口和周边侧壁相接合的区域)。
鉴于上述问题，本发明的一个特别的方面是提供一种高表面压缩型的显示屏，其在显示屏的长侧边部分和短侧边部分中的至少一个的中央区域内基本上没有张应力。
实现此目的的一种方式是采取这样的措施，即在冷却阶段中所有的玻屏位置基本上在相同的时间通过Tg(Tg为玻璃从粘性状态变成固态的转变温度)。
在本发明的体系中，冷却阶段可以下述两种方式之一来有利地进行a.一种方法的特征在于，玻璃具有软化点Tg，退火炉保持在低于Tg的温度TL，并将具有高于Tg的温度Ts的玻屏放入退火炉中。
b.一种方法的特征在于，玻璃具有软化点Tg，退火炉设定在高于Tg的温度TL，将玻屏放入退火炉中，因而使退火炉冷却到Tg之下的温度。
通过参考下面介绍的实施例可以清楚和了解本发明的这些和其它方面。
在附图中
图1是具有压力成形的玻屏的显示管的示意性剖视图；图2说明了压力成形的方法；图3说明了在根据本发明的冷却工序中玻屏的设置。
附图只是示意性的而未按比例绘制。特别是为清晰起见，一些尺寸被放大了许多。在附图中，相似的标号表示相似的部分，如果存在的话。
图1是显示管1的示意性剖视图，其具有包括显示屏3、玻锥4和管颈5的玻壳2。在管颈5中设有用于产生一束或多束电子束9的电子枪。电子束聚焦在显示屏3的内表面的荧光层7上，并在偏转线圈系统8的作用下沿两个相互正交的方向在显示屏3上偏转。
显示装置通常包括阴极射线管或电视显像管1，其完全由玻璃制成，并由带有不同厚度或不同吸热特性的玻璃壁的两个或多个部分构成。例如，玻璃的电视显像管1通常包括玻璃显示屏3和玻锥4，它们分开地进行生产，然后通过熔合或采用(焊接)玻璃粉连接在一起，所形成的接合是密封的。这种管的显示屏3由厚度比这种管的玻锥部分的壁厚大得多的玻璃壁构成。显示屏3的这种更厚的壁厚用于确保在将包括此类显示屏的最终管抽成真空时具有足够的刚性。
图2A和2B说明了压力成形的方法。在第一方法工序(图2A)中，将高温(通常为1100℃-1000℃)的玻璃量21供给压力机22，其具有形状与待制玻屏的形状相对应的下模23a和环形件24。玻屏以常用方式通过将冲头23b压入到下模23a中同时使玻璃量21处于这二者之间而压制成(图2B)。与相对较冷的压力机相接触的较热玻璃会使玻璃的温度尤其是表面温度下降。在玻屏形成后，冲头23b退回，将环形件24移开，从压力机中取出玻屏3并对其进行冷却(图2C)。
由于纯平(RF)玻屏存在玻璃楔形，因此这些玻屏的中央比玻屏的边缘更薄。更薄的部分因热容量较低而通常冷却得较快。玻屏表面上的局部温度差异在冷却过程中会导致所谓的“薄膜”应力。为了消除这些应力，最好使表面具有均匀的温度(注意由于冷却而存在深度方向上的温度梯度，这会使玻屏厚度上存在抛物线形的应力分布)。
为了在冷却过程中在表面上得到均匀的温度，需要使冷却适应于玻璃的局部厚度。热流量为Q的冷却如下给出Q＝Qrad+Qconv＝4εσTm3(Tglass-Tsur)+hconv(Tglass-Tsur)对流部分＝Qconv＝hconv(Tglass-Tsur)＝vx(Tglass-Tsur)辐射部分＝Qrad＝brad(Tglass-Tsur)＝4εσTm3(Tglass-Tsur)v为冷却空气的速度ε为周围环境的辐射系数Tsur为周围环境的温度这样，局部冷却就可通过以下参数来调整-辐射系数ε的局部差异-冷却空气速度v的局部差异-周围环境温度Tsur(环境的局部加热)的局部差异在500-600℃时，hrad(ε＝1)＝4*1*56.7E-9*(550+273)3＝100[W/m2K]，这样，辐射传热和较强的对流传热相当。可通过改变辐射系数来容易地改变辐射传热，而改变对流传热需要进行更多工作。因此，本发明采用辐射控制装置来改变玻屏的局部冷却，其中包括-用于反射的设于中央的板，其εr较低，作为选择还可与下述相结合-用于吸收的板，其εa较高。
玻屏3的中央部分“面向”反射板，而玻屏的边缘“面向”吸收板。见图3。
适当的反射板可反射红外区的辐射。例如，已经发现镍板、铝板和(抛光后的)氧化铝板是合适的。
在图3中给出的装置中，玻屏置于热绝缘支撑装置29上。玻屏的中间部分“面向”反射板(27a，27b)，而玻屏的边缘部分“面向”吸收板(28a，28b)，例如黑化的钢板。板分别与玻屏的内表面和外表面相对地放置。板27的大小总体上取决于边缘部分的厚度和玻屏大小。
在压制好玻屏后，玻屏在传送带上迅速冷却，这是因为环境温度为50℃。这种快速冷却会导致产生非常高的应力。在传送带上进行的这种冷却之后，将玻屏置于(例如)490℃的退火炉中一段较长时间。在此温度下大部分的高应力发生弛豫。所得的应力是由在环境中进行冷却所引起的较高应力和较大弛豫之间的(相对较小的)差异。另外，由于弛豫与温度的关系不是线性的(而是指数的)，因此冷却过程很难控制。
为了更好地控制“环境”的温度，应将此装置放入退火炉中。退火炉可设定在1.处于低于Tg的恒定温度Tlehr，因此具有高于Tg的温度TS的热玻屏被冷却到Tlehr，稳定的冷却速度取决于(TS-Tlehr)。
2.处于高于Tg的温度Tlehr。在将玻屏放到退火炉中后，退火炉以稳定的冷却速度冷却到Tg之下，玻屏的温度趋于跟随退火炉的温度。
29RF的玻屏的冷却结果将已制出的玻屏加热到580℃，在此温度停留10分钟以释放应力，然后冷却炉开始以稳定的冷却速度冷却。因此在这里采用冷却方法1。
玻屏在具有稳定冷却速度的退火炉中冷却。玻屏的温度(或多或少)跟随退火炉的温度。
采用两种不同的设置-采用与屏幕中央相对地设置的反射板(尺寸400×300；29RF＝600×470)进行冷却，见图3。
-只采用吸收板进行冷却，作为参考。
退火炉的冷却速度为0.1/0.2/0.3/0.4/0.5℃/s。
表1给出了所得的应力。
从表1的列N中可看出，通过在屏幕中央的前方设置反射板可以降低表面的几何应力，而体积应力几乎不受影响。
51RF玻屏的冷却结果压制出51RF玻屏，在压制后将玻屏置于退火炉中。根据方法2来进行冷却过程，分采用和不采用反射遮板两种情况。工艺设定如表2所示。
测出的应力与表1所示的相当。
因此在压制的玻屏中，表面的几何应力显著地降低，而体积应力保持在相同水平。
对于在退火炉中加热的已制出的玻屏(表1)和压制的屏幕来说均降低了几何应力；因此，这种降低与初始状况无关。
对本领域的技术人员来说很清楚，在本发明的体系内可以进行许多改动。总之，本发明涉及一种用于冷却CRT玻屏的方法，其中在离玻屏较近距离处设置了热辐射控制装置，其位于玻屏的各侧并平行于玻屏表面。所述装置包括对热辐射具有高反射率的第一区域，此第一区域接近于玻屏中央，所述装置包括对热辐射具有高吸收率的第二区域，此第二区域接近于玻屏边缘。这种在玻屏冷却过程中采取的措施的结果是可在玻屏表面上得到更均匀的温度分布。特别是，降低了玻屏中央和边缘之间的温度梯度。
由于(纯)平玻屏存在玻璃楔形，因此玻屏的中央比玻屏的边缘更薄。更薄的部分因热容量较低而通常冷却得更快。玻屏表面上的局部温度差异在冷却过程中会导致所谓的“薄膜”应力。本发明的方法可减小这些应力。
权利要求
1.一种用于制造显示管所用的包括观看窗口和周边侧壁的玻屏的方法，包括对置于模具中的熔融玻璃进行压力成形的第一阶段和在将已成形的玻璃从所述模具中取出后对其进行冷却的第二阶段，其特征在于，在所述第二阶段的至少一部分过程中降低所述玻屏中央部分的内表面部分和外表面部分中的至少一个部分的热辐射，从而降低到所述玻屏的边缘部分的温度梯度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，为了减小所述玻屏中央部分的热辐射，在朝向所述玻屏中央部分的内表面部分和外表面部分中的至少一个部分的位置处设置了热反射装置。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述热反射装置朝向所述玻屏中央部分的内表面部分以及外表面部分。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，采用了包括至少一块由从包括镍、铝、金、氧化铝的组中选择的材料或者涂敷了这种材料的板的热反射装置。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述玻屏的至少一个边缘部分的附近另外设置了吸热装置。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述玻璃具有软化点Tg，并将具有高于Tg的温度Ts的所述玻屏放入保持在低于Tg的温度TL的退火炉中。
7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述玻璃具有软化点Tg，退火炉设定在高于Tg的温度TL，将所述玻屏放入所述退火炉中，从而将所述退火炉冷却到Tg之下的温度。
8.一种高表面压缩型的显示屏，其在所述显示屏的长边和短边部分中的至少一个部分的中央区域内基本上未呈现出张应力。
全文摘要
本发明涉及一种用于冷却阴极射线管玻屏的方法，其中在离玻屏较近距离处设置了热辐射控制装置，其位于玻屏的各侧并平行于玻屏表面。所述装置包括对热辐射具有高反射率的第一区域，此第一区域接近于玻屏中央，所述装置包括对热辐射具有高吸收率的第二区域，此第二区域接近于玻屏边缘。这种在玻屏冷却过程中采用的措施的结果是可在玻屏表面上得到更均匀的温度分布。特别是，可以降低玻屏中央和边缘之间的温度梯度。由于(纯)平玻屏存在玻璃楔形，因此玻屏的中央比玻屏的边缘更薄。更薄的部分因热容量较低而通常冷却得较快。玻屏表面上的局部温度差异在冷却过程中会导致所谓的“薄膜”应力。本发明的方法可减小这些应力。
文档编号C03B27/016GK1535469SQ02801241
公开日2004年10月6日 申请日期2002年4月9日 优先权日2001年4月19日
发明者G·P·J·奎恩, H·N·图因, G P J 奎恩, 图因 申请人:皇家菲利浦电子有限公司