阴极射线管用的玻璃壳及其制造方法技术

本发明专利技术为了利用即使对大拉伸真空应力也能确保有效地压缩应力层厚度的化学强化，取得重量轻、安全性和可靠性高的玻璃壳，至少在玻璃管锥的管体部（４）的外表面，利用电场辅助法和糊剂化学强化法使产生最大拉伸真空应力，并且机械强度小、容易破坏的区域局部化学强化，该区域设置强化压缩应力层的注入离子浓度在从玻璃的表面往内部的方向大致按阶梯函数分布的化学强化部分（９）。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及主要用于电视广播接收等的阴极射线管、。
技术介绍
如图7所示，电视广播接收等用的阴极射线管1基本上通过用封装部10粘接显示图像的面板部3以及包括收装电子枪11的管颈部5、装有偏转线圈的管轭部6和管体部4的大致漏斗状管锥部2，构成管壳。而且，面板部3由放映图像的管面部7和封装管锥部2用的管裙部8组成，该面板部3和管锥部2是玻璃壳。图7中，12是利用电子射线照射发出荧光的荧光膜，14是规定电子射线照射的荧光体的位置的荫罩，13是在管裙部8的内表面固定荫罩14用的柱螺栓销。A是连接管颈部5的中心轴与面板部3的中心的管轴。面板部的管面部做成大致矩形，由实质上平行于与管轴A正交的长轴和短轴的4个边构成。阴极射线管采用的工作原理是在高真空内从电子枪中设置的阴极辐射热电子，集中成电子束后，在阴极一阳极间施加25kV至35kV左右的高压，使其加速，该高速电子射线碰撞荧光体，造成荧光体激励并且发光，从而显示图像。另一方面，由于阴极射线管内部保持高真空，结构与球状壳体不同的非对称玻璃壳因内外压力差负载外力而产生真空应力，在面板部的管面部周边、管裙部的外表面的管锥部中管体部的外表面产生大拉伸应力，即拉伸真空应力。图8示出玻璃壳的短轴和长轴上产生的应力分布的例子，实线示出沿纸面方向产生的真空应力，虚线示出垂直于纸面的方向产生的真空应力，按应力分布表示的数字表示该位置的应力值。从图8可知，拉伸真空应力在短轴上大小一般，在面板部的管面端最大，在管锥部管体开口端附近的部分呈现值大。玻璃管厚度越薄，该拉伸真空应力越大，因而应力最大值存在区中损伤时，厚度薄、重量轻的玻璃壳产生机械性破坏的概率高。处于这种状态的阴极射线管用的玻璃壳产生龟裂时，要释放内在的大量形变能量，而且龟裂急剧延伸，使阴极射线管用的玻璃壳破坏。此外，在外表面负载大拉伸应力的状态下，大气中的水分起作用，产生慢性破坏，往往使可靠性降低。因而，假定阴极射线管受损，则用150号砂纸使其受伤时的破坏强度为玻璃壳的实用强度。这已众所周知。未强化的管锥部中采用的玻璃的情况下，该实用强度只不过是24MPa左右。以往考虑该实用强度时，管锥部能允许的最大拉伸真空应力σVF最大也只不过10MPa。未强化而确保玻璃壳机械强度的简便办法是充分加大玻璃壳的厚度，但其结果为例如电子束偏转角110度、画面尺寸86cm的玻璃管锥，其质量达到15.5kg左右。近年来，许多阴极射线管以外的图像显示器件付诸实用，阴极射线管与这些器件相比，出现作为显示器件的纵向深度和质量大的缺点。因此，迫使阴极射线管缩短该深度，并且减轻重量。然而，已有的阴极射线管中，如果缩短该深度，则阴极射线管结构上的非对称性增大，产生在玻璃壳上形成远远超过玻璃破坏强度的大拉伸真空应力的问题。减薄玻璃厚度，使重量轻时，通常玻璃刚性的下降引起形变能量增大，后者尤其使拉伸应力增大，因而助长破坏和慢性破坏造成的安全性和可靠性的降低。如果增加玻璃厚度，虽然能抑制形变能量，防止上述应力增大，但如上述所述，质量增加。作为谋求减轻阴极射线管用的玻璃壳的已有手段，如特许第2904067号的例子所示，用物理强化法等，在玻璃面板(面板部)的表面形成厚度为玻璃厚度的1/6的压缩应力层。这种手段已实用化。然而，在玻璃管锥(管锥部)的情况下，例如具有对角线为86cm的画面，并且偏转角度为110度的阴极射线管用的玻璃管锥中，与玻璃面板对封的部分的玻璃厚度超过最大13mm，与管颈部对封的部分的玻璃厚度在最小3mm以下。即，最大厚度超过4倍的最小厚度，因而不可能使具有这种不均匀厚度分布的玻璃管锥均匀快速冷却。结果，依赖于表面内不均匀温度分布而残留在表面上的大拉伸应力一起产生，因而利用物理强化法强化玻璃管锥，未达到实用。另一方面，众所周知，利用化学强化法强化玻璃壳表面，谋求减轻重量。该方法的缓慢冷却区以下的温度下，用大于玻璃中特定碱离子的离子置换该碱离子，使其容积增加，在表面上形成压缩应力层。这种利用热扩散的化学强化法在得到较大的压缩应力，而且不形成不需要的拉伸应力方面，比物理强化有利于减轻重量。玻璃管锥采用的玻璃，其组成是作为玻璃主要成分，SiO2的克分子百分率为60％以上，并且为了提高吸收X射线的能力，还包含7％～8.5％克分子百分率的PbO。又，考虑热膨胀系数与其他材料的该系数匹配的必要性、玻璃的溶解性、成形性，需要确保适当的高温粘性，因而含有钠、钾等的碱性金属氧化物。另一方面，该玻璃必须高电阻，以便经得起阴极射线管工作中的所述高压，不破坏绝缘。因此，使钠和钾两种成分均衡，利用混合碱效应形成高电阻。例如玻璃管锥用的一般玻璃的组成采用SiO2-Al2O3-PbO-R2O-R’O类(R2O碱性金属氧化物，R’O碱土氧化物)。为了提高电阻，可关注迁移率高的锂离子、纳离子和钾离子等离子半径较小的碱的含量。玻璃管锥的组成通常不需要氧化锂，氧化钠和氧化钾均含5％～9％左右(克分子百分率)。所述玻璃采用以热扩散将纳离子置换成钾离子的化学强化法时，已使氧化钠和氧化钾的量均衡，因而钾离子的迁移率低，例如在约450℃下浸渍在KNO3溶液中24小时，作为压缩应力层，最多也只能得到30μm～40μm左右。压缩应力值在表面上具有80MPa左右，但深度方向，即从玻璃的表面往内部的方向，按指数函数衰减。阴极射线管在制造工序和市场上受损的深度与压缩应力层相当，因而压缩应力层过薄时，对超过压缩应力层厚度的损伤无效。阴极射线管的状态下，承载真空应力，使上述拉伸真空应力与压缩强化应力叠加，因而有效压缩应力层的厚度大幅度减小，存在可靠性受损的缺点。除利用热扩散的离子交换外，众所周知，还有电场辅助型离子交换法(下文称为电场辅助法)的化学强化。该方法通常如特开2001-302278公报的例子所示，在硝酸钾溶液、硝酸钠溶液或两者混合的溶液中浸渍，并且进行离子交换的玻璃表面侧的溶液中，设置阳极，浸渍相反方表面的溶液中设置阴极后施加直流电压，在变形点以下的温度进行离子交换。该方法的特征是通过施加电场，提高离子半径较大的注入离子的迁移率，使其与玻璃内离子半径较小的离子进行置换，在短时间内形成足够的压缩应力值和压缩应力层深度(厚度)。然而对玻璃管锥那样具有大容积的大致漏斗状三维结构体而言，存在难以一边浸渍，一边施加同样的电场和泄漏电流等制造商的问题，或者存在仅对玻璃管锥的外表面单方进行强化处理时产生的翘曲等有关特性的问题，因而至今玻璃管锥强化法尚未提出具体方法。本专利技术的目的是具体消除减轻扁平阴极射线管用玻璃壳重量的已有技术中的缺点。即，对氧化钠和氧化钾和含量大致均衡的玻璃组成的管锥进行化学强化时，已有的热扩散离子交换法即使例如浸渍24小时，也如上文所述那样，强化中形成的压缩应力层内的压缩应力大小从表面往内部按指数函数衰减，最多也只在40μm左右为0。负载真空应力的阴极射线管在产生上述最大拉伸真空应力的区域，有效压缩应力层的厚度大幅度减小，存在可靠性受损的缺点。因此，迫切要求实现在较短的处理时间充分确保压缩应力层厚度并且深度方向不会应力急剧衰减的组成上碱性氧化物均衡的阴极射线管用玻璃壳适用的离子交换法。利用化学强化谋求减轻玻璃管锥或玻璃壳重量时，还不清楚与形成的压缩应力层的应力值、厚度和应力本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种阴极射线管用的玻璃壳，包括实质上具有矩形管面部的面板部和管锥部，该管锥部包括具有连接该面板部的开口端的管体部，其特征在于，构成所述面板部的玻璃按克分子百分率含有６０％以上ＳｉＯ↓［２］、７％以上ＰｂＯ，而且假设所含Ｎａ↓［２］Ｏ 、Ｋ↓［２］Ｏ的克分子百分率分别为ＷＮａ、ＷＫ，则０．３５≤ＷＫ／（ＷＮａ＋ＷＫ）≤０．６；该玻璃壳做成真空管时，内部为真空的玻璃壳的外表面负载大气压，使该玻璃壳具有拉伸真空应力发生区，并且所述管锥部的拉伸真空应力最大值为σ↓［ＶＦ ］（ＭＰａ）时，至少在含管锥部的管体部外表面的σ↓［ＶＦ］（ＭＰａ）发生部位的区域利用化学强化局部形成压缩应力层；该压缩应力层在玻璃厚度方向的所述钾离子的浓度大致按阶梯函数分布，并且该压缩应力层的压缩应力最大值为σｃｍ（ＭＰａ）时， σｃｍ与σ↓［ＶＦ］的关系为０．０３≤│σ↓［ＶＦ］／σｃｍ│≤０．５。

【技术特征摘要】
JP 2002-1-22 13025/021.一种阴极射线管用的玻璃壳，包括实质上具有矩形管面部的面板部和管锥部，该管锥部包括具有连接该面板部的开口端的管体部，其特征在于，构成所述面板部的玻璃按克分子百分率含有60％以上SiO2、7％以上PbO，而且假设所含Na2O、K2O的克分子百分率分别为WNa、WK，则0.35≤WK/(WNa+WK)≤0.6；该玻璃壳做成真空管时，内部为真空的玻璃壳的外表面负载大气压，使该玻璃壳具有拉伸真空应力发生区，并且所述管锥部的拉伸真空应力最大值为σVF(MPa)时，至少在含管锥部的管体部外表面的σVF(MPa)发生部位的区域利用化学强化局部形成压缩应力层；该压缩应力层在玻璃厚度方向的所述钾离子的浓度大致按阶梯函数分布，并且该压缩应力层的压缩应力最大值为σcm(MPa)时，σcm与σVF的关系为0.03≤|σVF/σcm|≤0.5。2.如权利要求1所述的阴极射线管用的玻璃壳，其特征在于，所述σVF为8MPa～40MPa，所述σcm为80MPa～350MPa。3.如权利要求1或2所述的阴极射线管用的玻璃壳，其特征在于，在所述压缩应力层的玻璃厚度方向的表面或内部形成所述σcm，在形成该σcm的部分进一步的内部直到压缩应力大小等于所述σVF的部分为止的深度是t1时，t1在60μm～200μm的范围内。4.如权利要求1、2或3所述的阴极射线管用的玻璃壳，其特征在于，产生所述σVF的边缘侧和相邻边缘侧管体部的外表面上的拉伸真空应力为10MPa以下。5.如权利要求1至4中的任一项所述的阴极射线管用的玻璃壳，其特征在于，利用化学强化局部形成压缩应力层的区域是产生所述σVF的边缘侧管体部的外表面，而且至少拉伸真空应力为10MPa以上的区域。6.如权利要求1、2、3或5所述的阴极射线管用的玻璃壳，其特征在于，产生所述σVF的边缘侧和相邻边缘侧管体部的外表面上具有拉伸真空应力为10MPa以上的区域，至少该区域的管体部的外表面局部化学强化。7.如权利要求1至6中任一项所述的阴极射线管用的玻璃壳，其特征在于，电子束的偏转角实质上为120度以上。8....

【专利技术属性】
技术研发人员：菅原恒彦，植木干夫，
申请(专利权)人：旭硝子株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]