平面彩色阴极射线管的屏盘和防爆玻璃及它们的粘结方法

专利名称：平面彩色阴极射线管的屏盘和防爆玻璃及它们的粘结方法
技术领域：
本发明涉及平面彩色阴极射线管的屏盘(面板)和防爆玻璃，更具体地讲是涉及在屏盘和防爆玻璃之间有热塑性树脂和表面活性剂的平面彩色阴极射线管(CRT)的屏盘和防爆玻璃以及它们的粘结方法。
现有技术背景参见

图1，现有的彩色CRT设有屏盘2，屏盘2的前表面装有防爆玻璃；焊到屏盘2的锥部3；密封在锥部3中用于向屏盘2发射红(R)、绿(G)、蓝(B)三束电子束4的电子枪5；涂敷在屏盘2的内表面上用于发射与电子束对应颜色的R、G、B三色荧光材料的荧光膜；和安装到屏盘2的用于使有多个槽的预拉伸的荫罩7与屏盘2的内表面之间保持固定间隙的支架(rail)8。
在所述显示器中，玻璃屏盘2要求有一定的厚度，以防止因外部碰撞或高的内部真空造成的向内塌陷或爆炸，并避免在制造工艺的烘烤期间屏盘2通过高温炉时发生破裂，因屏盘较厚，它的防止应力的作用更可靠，而且，最好是使屏盘有足够大的曲率，以分散应力。
但是，玻璃屏盘越厚，透射率越差，显示器的效率越差，例如亮度等越差。而且，显示器越深，它就越重，价格就越高。所以，玻璃屏盘的厚度应保持在适当的水平，在屏盘的前表面安装防爆玻璃1，以防止屏盘在使用中破碎，保证用户安全。
尤其是，如图1所示，由于平面显示器中几乎没有曲率，所以应力不能均匀分散，因此，更需要提高强度。用于平面显示器的防爆玻璃1或防爆膜中，由于防爆膜有一种模糊的感觉，这种模糊感觉会损坏(显示)质量，因此从质量考虑，大多数情况下用防爆玻璃。
当对固定的厚度和高透射率、间隙，粘结时间周期、粘结力、不分层、无气泡和无划痕有要求时，以及对可靠性(如耐光、耐热等)、高折射率、高加工性和高安全性有要求时，用层压法实现防爆玻璃1与屏盘2的粘结。如图2A所示，层压中用UV固化树脂10，它能用UV射线固化，最常用的例如用UV射线在很短时间内使其固化的丙烯酸酯或聚酯，而不用要较长的热固化时间的聚硅氧烷。通常，用UV固化树脂粘结防爆玻璃，以保持显示器的可靠性，UV固化树脂有低聚物、单体、活性稀释剂、偶合剂、引发剂和溶剂，根据聚合时的组分和材料，这些物质表现出不同的固化性能。
用UV固化树脂通过UV固化反应粘结防爆玻璃和屏盘产品不合格率高，其原因是，需要用设备来保持屏盘与防爆玻璃之间的固定间隙，并且需要安装该设备的空间，而且需要很多工艺步骤，例如，在液体UV固化树脂反应之前形成充填混合液的密封空间的步骤，注入液体的步骤，清洗和固化等步骤。
因此，用UV固化树脂的防爆玻璃和屏盘的现有粘结方法有以下缺点首先，要有使屏盘与防爆玻璃之间保持固定间隙的隔离件。
第二，由于需要多个复杂的工艺步骤，如形成填充UV固化树脂的密闭空间的步骤，注入UV固化树脂的步骤，清洗和固化等步骤，因此，产品不合格率高。
第三，防爆玻璃和UV固化树脂层的厚度最好要厚，以分散外部碰撞。但是，防爆玻璃和UV固化树脂层的厚度越厚，它们吸收的UV射线越多，使透过防爆玻璃的光透射性越差。而且，会使屏盘一侧和防爆玻璃一侧的树脂固化程度可能不同。如果在屏盘一侧树脂聚合不好，膜的性能就差，并会形成花斑。
第四，UV固化树脂是有害的，而且生产成本高。
发明概述因此，本发明涉及一种平面彩色CRT的屏盘和防爆玻璃以及它们的粘结方法，以基本上克服由于现有技术中的层压和缺点引起一个或多个问题。
本发明的目的是提供一种平面彩色CRT的屏盘和防爆玻璃以及它们的粘结方法，修复制造工艺中损伤的屏盘和损伤的防爆玻璃，以降低生产成本，防止环境污染，改善聚焦和对比度。
本发明的其它特征和优点将在以下的说明中描述，其中一部分可从说明中清楚地看到，或者从本发明的实施中得以理解。通过说明书、权利要求书以及附图中指出的具体结构，能实现本发明的目的和其它优点。
为得到这些和其它优点，按本发明的实施方案和详细说明，在平面彩色CRT的屏盘和防爆玻璃之间设有热塑性树脂，用于粘结防爆玻璃和屏盘。
按本发明的另一实施方案，提供了一种平面彩色CRT的屏盘和防爆玻璃的粘结方法，该方法包括以下步骤(a)在平面彩色CRT的屏盘的外表面上放置热塑性树脂和防爆玻璃，(b)在屏盘、热塑性树脂和防爆玻璃各层的边缘上放置真空带，使这些层的边缘封闭，或者把CRT放入真空室内，(c)对封闭空间抽真空使该空间内形成真空，(d)加热使热塑性树脂软化，(e)挤压热塑性树脂以消除表面波纹，和(f)加热后冷却并消除真空。
应该理解，上面的一般性说明和下面的详细说明均是示例性和解释性的，是为了进一步说明要求保护的发明。
附图简要说明附图是为了进一步理解本发明，这些附图包括在说明书中并构成说明书中的一部分，用于表示本发明的实施方案并且与说明书一起用于说明本发明的原理。
附图中图1是现有彩色阴极射线管的剖视图；图2A和2B是表示屏盘和防爆玻璃的现有粘结状态的剖视图；图3是按本发明的优选实施方案的用热塑性树脂将安全玻璃粘结到屏盘之结构的剖视图；图4A和4B是表示按本发明优选实施方案的屏盘和防爆玻璃的粘结状态的剖视图；图5是本发明的表面活化剂浓度与表面张力之间的关系曲线图；图6是染料的分子结构图；图7A是加紫色染料时的光谱图；图7B是加绿色染料时的光谱图；
图7C是加红色染料时的光谱图；图7D是加蓝色染料时的光谱图；图7E是加黑色染料时的光谱图；图8是光谱与染料浓度的关系图；图9是染料色与体质色的关系图；图10A是红色荧光材料加114μmA电流时(光)斑点尺寸、聚焦特性的变化图；图10B是红色荧光材料加195μmA电流时(光)斑点尺寸、聚焦特性的变化图；图11是按本发明的平面彩色CRT的防爆装置的制造工艺流程图；和图12A和12B是表示本发明的热塑性树脂的表面状态的平面图。
优选实施方案的详细说明现在参考附图示例详细说明本发明的优选实施方案。图3是按本发明优选实施方案的用热塑性树脂将安全玻璃粘结到屏盘上的结构的剖示图。
参见图3，平面彩色CRT的屏盘一侧的结构包括屏盘2、屏盘2的外表面上的热塑性树脂涂层和粘结在热塑性树脂11上的防爆玻璃1，其中，按本发明优选实施方案，用热塑性树脂把安全玻璃粘结到屏盘上。热塑性树脂11在加热或冷却过程中无化学变化，即无分子变化。热塑性树脂11加热软化而有可塑性，并且一旦冷却就再固化。热塑性树脂由于有可塑性，所以能成形。
聚乙烯醇和丁醛缩聚制成的用作热塑性树脂11的聚乙烯醇缩醛基热塑性树脂-聚乙烯醇缩丁醛是无色的，光透射率为98％，折射率与玻璃相同在1.47至1.5的范围内，密度为1.07。若粘结防爆玻璃和屏盘时用聚乙烯醇缩丁醛，这些性能可缓和对彩色CRT的外部撞击。
防爆玻璃1的厚度范围最好在1-6mm。用作防爆玻璃的厚度至少是1mm，厚度最好不大于6mm，以免影响图像质量。热塑性树脂11最好有粗糙表面，厚度范围为0.3-3mm。热塑性树脂层即聚乙烯醇缩丁醛层越厚，越能增强防爆效果。厚度超过了3mm的热塑性树脂层在软化时会流溢(rundown)，成本高，并损坏光透射率。因此，热塑性树脂层的厚度范围最好是0.3-3mm。
图4A和4B是表示按本发明另一优选实施方案的屏盘与防爆玻璃的粘结状态的剖视图。其中，在屏盘2与防爆玻璃1之间形成有热塑性树脂层11，除此之外，防爆玻璃1上的热塑性树脂11与屏盘2之间形成有表面活性剂12，如图4A所示，或者，在屏盘2上的热塑性树脂11和防爆玻璃1之间形成有表面活性剂12，如图4B所示。
本发明中，在防爆玻璃1和屏盘2的外表面之间放置0.2-3mm厚的热塑性树脂薄片并加热固化。热塑性树脂最好是聚乙烯醇缩丁醛(PVB)，它有优异的光学性能和撞击缓冲特性，如图3所示。
用PVB薄片粘结屏盘2和防爆玻璃1时，由于PVB有太强的粘结力，用通常已知的方法修复屏盘或防爆玻璃时PVB薄片不会被除去。如图4A和4B所示，为解决此问题，本发明提出在其上已涂有PVB的屏盘2的外表面上或防爆玻璃1的内表面上涂表面活性剂12。
适当控制表面活性剂12的浓度和涂敷量，使PVB薄片容易从屏盘2或防爆玻璃1上除去，以修复CRT。由于表面活性剂12在界面上聚集有亲水和疏水基团，所以能减小表面张力，与现有技术相比，能减小接触面积，能减小粘结力。
阳离子，如K+，Na+，Mg2+，Ca2+等，氟基，二甲基，甲基(聚环氧乙烷)硅氧烷共聚物，月桂酸钠，十二烷基硫酸钠，壬基酚，十八烷基硫酸钠，十八烷基磺酸钠，四聚丙烯基苯磺酸盐等可用作表面活性组分。阳离子与OH基反应干扰粘结机制。氟基的表面张力小，容易剥离。应避免表面活性剂12的浓度过大或量过多，否则由于粘结力太弱会使防爆玻璃脱落。通常，在表面活性剂12中，疏水基相互偶合，形成基团，并向内移动，而亲水基相互偶合形成基团并向外移动。该基团叫做“胶束(micelle)”，这时的表面活性剂浓度叫做胶束限制浓度。参见图5，由于浓度超过限制浓度时的表面活性剂对表面张力的影响不变，所以浓度控制在限制浓度以下。以下将参考实施方案说明本发明。
实施方案1含有阳离子，如K+，Na+，Mg2+，Ca2+等，氟基，或二甲基，甲基(聚环氧乙烷)硅氧烷共聚物组分的表面活性剂按层压法涂在屏盘外表面上，并用PVB树脂粘结屏盘和防爆玻璃。该情况下，PVB厚0.76mm。
之后，加盖真空带进行密封，用真空泵除去防爆玻璃与树脂层之间的空间中的空气和树脂层与屏盘之间的空气，以形成低于10乇的真空。之后，用红外加热器在120℃加热PVB树脂约10分钟，用气压筒向下压防爆玻璃的顶部，冷却加热的PVB树脂，消除真空。表1例出了本发明的CRT的特性。
表1

1*防爆性能2*透射率(％)3*粘结力4*折射率5*修复表1中，现有技术1是指用UV射线固化性树脂的情况，现有技术2是指用PVB薄片而没用表面活性剂的情况。
可见光范围颜色的颜料或染料可加入表面活性剂中，但是，由于现有的UV射线固化树脂(见图2A中的10)以液态注入，所以颜料不能加入表面活性剂中，因为加入的颜料会形成斑点或引起特性变化。
在粘结PVB薄片所需的抽真空、加热和加压步骤中，抽真空步骤要求抽去玻璃与PVB薄片之间的空间中的空气，为此，PVB薄片构成有一定的凹槽和高度的图形。但是，高度太低会使防爆玻璃紧密接触PVB薄片，导致抽气困难。高度太高则需要更多的时间来消除图形，消除图形用于消除PVB薄片的散光使PVB薄片透明，这使制造工艺更困难。但是，在PVB薄片和防爆玻璃之间，含颜料的表面活性剂层有粗糙表面，使玻璃与PVB薄片之间容易抽真空，因此能缩短粘结步骤。
可用无机颜料、有机颜料或染料使表面活性剂着色。图6中，尽管染料有优异的着色性能和分散性，但染料的耐光性差，耐热性差，在100℃以内的温度下会变性，而且，对其它颜色的掩蔽性差，所以，最好用颜料。
有许多种颜料，尽管很多种有机颜料不溶于溶剂，如水或油，而且，尽管有很多种有机着色材料可按着色材料分散在媒质中的状态使用，它们有亮丽的(clear)色调、高的着色能力、优异的透射率和优异的耐光性，但是有机颜料没有无机颜料好。
无机物化合物构成的无机颜料叫做矿物性颜料，它们与有机颜料相比颜色是很稳定的，而且有好的耐光性和耐热性，但不透明，并且浓度不适当。
颜料加到表面活性剂中时，要求对颜料进行防淀积处理，以保证分散性；为防止颜料淀积，进行浸润工艺，其中液体表面活性剂在相邻的固体上浸润；并且，为了保证分散性，要求把固体块颜料通过研磨等方法粉碎成颗粒，以使颜料分散在表面活性剂中。
可用结合图4A和4B详细说明过的材料作表面活性剂组分。若颜料加入表面活性剂中，光谱随颜料的颜色在可见光波长范围380-780nm范围内变化。图7A-7E表示出不同颜色的染料加入表面活性剂中时的光谱。从这些图中可以看出，亮度和对比度特性与光谱特性有关。图8表示出染料加入表面活性剂时光谱与染料浓度的关系，从图中可以看出，由于颜料浓度与表面活性剂的厚度、颜色成正比，甚至用同一种颜料通过调节浓度和厚度也可以调节光谱特性，由此来调节亮度和对比度。
用加有颜料的表面活性剂能调节所需基体颜色。图9表示出染料颜色与基体颜色的关系。下面表2显示出用颜料和表面活性剂混合制成的显示器在La*b*坐标上的基体颜色测量结果。
表2

La*b*坐标系统是用于测量基体颜色的色空间(color space)，其中“L”是指反射亮度，表示很多单色进入中心部分，a*和b*表示关于全反射器的三色值的彩色坐标。
通过调节物体的颜色，能改进对所需颜色的颜色感觉，以保证失衡的IK比的平衡。例如，当红色荧光材料加IK过电流时，用加有氧化铁族的红色颜料的树脂，增强红色感觉，这可调节IK比，以防止红色上的过载。
因此，首先，通过保证IK比平衡，改进过载的聚焦和色纯特性。通过当减小红色上的过载的IK电流时点尺寸的减小，来证实聚焦特性的改进。
而且，通过保证IK比平衡，能防止过载的荧光材料变差和寿命缩短。特别是，就彩色坐标而言，用稀土金属为核心的红色荧光材料对燃烧和过电流最敏感。而且，减小R一侧的过载和电子枪中稳定的阴极能延长元件的寿命。
图10A和10B表示出点尺寸的变化，每个点表示当IK电流越小时聚焦越好，由此得知荧光材料上的过载电流减小能改进聚焦。正如从光谱特性看到的，减小不需要的颜色部分的透射率，可以提高对比度。
正如已说明过的，通过给屏盘和防爆玻璃着色，本发明允许无限制地调节透射率，同时与现有的调节方法相比，本发明能降低成本，用光谱特性能提高对比度，而不损坏光学特性，如亮度等。用至少一种颜料能得到用户所需物体的颜色，而且，通过调节颜料量和颜料厚度能调节用户所需物体的颜色。
由于大量的颜料会极度损坏亮度特性，因此，要求与适当的物体颜色保持一致。用透射率约为90％的透明屏盘，在光谱调节中适当调节颜料浓度和厚度，能得到高质量的物体颜色，能提高对比度特性，而不损坏亮度。尽管由于着色树脂的透射率下降造成亮度降低，但IK比平衡引起的G负载电流增大和荧光材料的发光效率提高，能弥补亮度下降。而且，通过增强对贫色(lack color)一侧的颜色感觉，既能提高IK比也能保证增强颜色感觉。
加到表面活性剂中的着色颜料的浓度范围最好是0.0001-0.5％，表面活性剂层的厚度范围最好是0.005-1.0mm。
实施方案2在层压工艺中，把浓度适当的表面活性剂喷涂在屏盘的外表面上，表面活性剂具有二甲基，甲基(聚环氧乙烷)硅氧烷共聚物组分，并含0.015％红色有机颜料，用PVB树脂把其上形成表面活性剂涂层的屏盘和防爆玻璃粘结在一起。该情况下，颜料经磨碎和浸润剂处理，使颜料均匀地分散在表面活性剂中，PVB厚0.76mm。
之后，加盖真空带使其气体密封，用真空泵抽出防爆玻璃和PVB树脂层之间空间的空气以及PVB树脂层与屏盘之间的空气，使真空度达到10乇以下。之后，用红外加热器在约120℃对PVB树脂加热约10分钟，用气压筒从防爆玻璃顶部向下压防爆玻璃，加热后的PVB树脂冷却，解除真空。表3列出了有如此制成的屏盘的CRT的特性。
表3

表3中，现有技术1是指用UV射线固化树脂的情况，现有技术2是指用PVB薄片但没有表面活性剂的情况。
如表3所示，实施方案中R/G之比改善了20％，R/B之比改善了16％，它们是以R、G、B的IK比失衡为基准的。理想的R/G和R/B之比是“1”。而且，当R一侧的过载电流分散到有高亮度的G一侧时，与现有技术相比，本发明实施方案中的亮度提高2.3％，并且当颜料加到树脂中时，它能调节树脂透射率，使对比度增强11％。与现有技术相比，为粘结PVB薄片而从防爆玻璃和PVB薄片之间的空间除去空气的抽真空工艺从5分钟减少到3分钟，时间减少了40％。
以下参见图11说明按本发明的优选实施方案的屏盘和防爆玻璃的粘结方法。
参见图11(A)，有波纹状表面的PVB热塑性树脂的薄片11和防爆玻璃1顺序放到彩色CRT的屏盘2上。薄片11的形式可以变化，如图12A和12B所示。加有颜料或染料的上述表面活性剂可预先涂在屏盘2的外表面上，或者，预先涂在防爆玻璃1的内表面上。
参见图11(B)，用真空带21封闭屏盘、PVB薄片和防爆玻璃的边缘，用真空泵23对封闭空间抽真空。使真空度达到50乇以下。最好用有优异的耐热性和弹性的硅橡胶制成真空带21。给各层之间的空间抽真空是为了防止形成气泡。由于抽真空过程中PVB薄片11的波纹表面使空气通过，因此，能完全去除各层间的空气。
参见图11(C)，用UV线加热器或者加热炉，在真空下在120-140℃对各层加热10-30分钟，使PVB薄片软化，并在大气压下加压，使PVB薄片的波纹面变形，形成透明PVB薄片。在形成透明薄片之后，经冷却和解除真空步骤，屏盘和防爆玻璃被粘结。
本领域的技术人员将会理解，在不脱离本发明精神和范围的情况下，对本发明的平面彩色CRT的屏盘和防爆玻璃以及它们的粘结方法还会有各种改进和变化。因此，只要这些改进和变化落入所附权利要求及其等同方案的范围之内，它们就属于本发明的保护范围。
权利要求
1.平面彩色阴极射线管(CRT)的屏盘和防爆玻璃，包括热塑性树脂，它设在防爆玻璃和屏盘之间，用于粘结防爆玻璃和屏盘。
2.按权利要求1的屏盘和防爆玻璃，还包括表面活性剂层，它设在热塑性树脂和屏盘之间，或者，它设在热塑性树脂和防爆玻璃之间。
3.按权利要求1的屏盘和防爆玻璃，其中，表面活性剂含颜料或染料。
4.按权利要求1的屏盘和防爆玻璃，其中，防爆玻璃厚度为1-6mm。
5.按权利要求1的屏盘和防爆玻璃，其中，热塑性树脂是聚乙烯醇缩丁醛。
6.按权利要求1的屏盘和防爆玻璃，其中，热塑性树脂的厚度是0.2-3mm。
7.按权利要求1的屏盘和防爆玻璃，其中，热塑性树脂是有波纹形表面的薄片。
8.按权利要求2的屏盘和防爆玻璃，其中，表面活性剂具有选自以下物质中至少一种物质的组分阳离子，如K+、Na+、Mg2+、Ca2+等，氟基、二甲基、甲基(聚环氧乙烷)硅氧烷共聚物，月桂酸钠，十二烷基硫酸钠，壬基酚，十八烷基硫酸钠，十八烷基磺酸钠，四聚丙烯基苯磺酸盐。
9.按权利要求3的屏盘和防爆玻璃，其中，颜料或染料有可见光范围内的颜色。
10.按权利要求3的屏盘和防爆玻璃，其中，颜料有选自紫色、红色、绿色、蓝色、黄色和白色的至少一种颜色。
11.按权利要求3的屏盘和防爆玻璃，其中，颜料的浓度范围是0.0001-0.5％。
12.按权利要求3的屏盘和防爆玻璃，其中，含颜料的表面活性剂层的厚度范围是0.001-1.0mm。
13.平面彩色阴极射线管(CRT)的屏盘和防爆玻璃的粘结方法，包括以下步骤(a)在平面彩色CRT的屏盘的外表面上放置热塑性树脂和防爆玻璃；(b)在屏盘、热塑性树脂和防爆玻璃各层的边缘上放置真空带，封闭各层边缘，或者把CRT放入真空室内；(c)封闭的空间抽真空使其中形成真空，(d)加热使热塑性树脂软化；(e)对热塑性树脂加压，以消除表面波纹；(f)加热后冷却并消除真空。
14.按权利要求13的方法，其中，真空度在50乇以下。
15.按权利要求13的方法，还包括以下步骤在屏盘与热塑性树脂之间，或者在防爆玻璃与热塑性树脂之间，形成表面活性剂层。
16.按权利要求15的方法，其中，表面活性剂含颜料或染料。
17.按权利要求13的方法，其中，热塑性树脂有波纹形表面。
全文摘要
本发明的目的是提供平面彩色CRT的屏盘和防爆玻璃及其粘结方法,通过增强屏盘与防爆玻璃之间的粘结力并把粘结力调节到适当的大小来修复制造工艺中不合格的屏盘和防爆玻璃,以降低制造成本,防止环境污染,改善聚焦,提高对比度。为达到此目的,本发明提供了平面彩色CRT的屏盘和防爆玻璃,包括设在防爆玻璃与屏盘之间的热塑性树脂,用于粘结防爆玻璃和屏盘。本发明还提供了平面彩色CRT的屏盘和防爆玻璃的粘结方法,包括以下步骤:(a)将热塑性树脂和防爆玻璃放置在平面彩色CRT的屏盘外表面上,(b)在屏盘、热塑性树脂和防爆玻璃各层的边缘上放真空带封闭各层的边缘,或者,将CRT放入真空室内,(c)将封闭空间抽真空使其中形成真空状态;(d)加热软化热塑性树脂,(e)对热塑性树脂加压,消除表面波纹,(f)加热后冷却并消除真空状态。
文档编号B32B17/10GK1353444SQ01143
公开日2002年6月12日 申请日期2001年11月2日 优先权日2000年11月2日
发明者李久和, 李根弼, 金永九 申请人:Lg电子株式会社