CN1230765A - 用于防爆型阴极射线管的玻璃面板 - Google Patents

用于防爆型阴极射线管的玻璃面板 Download PDF

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Abstract

一种防爆型阴极射线管的玻璃面板,至少在面部的外表面通过物理手段加强形成压缩应力σc,7MPa≤丨σc丨≤30MPa,并且将玻璃面板对角部分内面部与裙边部分连接起来的混合R部分外表面曲率半径Rb与玻璃面板最大直径D之间的关系为Rb≥0.017D+4.0。面部基本上是平坦的,并且玻璃面板对角部分内混合R部分的最大壁厚Tr与面板最大外部直径D之间的关系为Tr≤0.014D+11.0。

Description

用于防爆型阴极射线管的玻璃面板
本发明涉及主要用于接收电视广播和工业设备的阴极射线管玻璃面板。
如图3所示，阴极射线管1包括一般由显示图像的玻璃面板3、其上安装偏转线圈的漏斗部分3和安装电子枪17的颈部5构成的玻璃壳2。
在图3中，标号6表示面板裙边部分，标号7表示显示图像的面部，标号8表示提供抗机械震动的防爆带，标号9表示将面部与裙边部分相连的混合R部分，标号10表示采用焊接玻璃密封玻璃面板3和漏斗部分4的密封部分，标号12表示被电子束激发发射荧光的荧光层，标号13表示前向反射荧光层荧光的铝层，标号14表示确定电子束在荧光衬底上位置的荫罩，标号15表示将荫罩14固定在裙边部分6内表面的柱螺栓销，以及标号16表示内导电涂层，它防止荫罩14因电子束而充电至高电位并与外部接地。符号A表示将颈部5中轴与玻璃面板3中心相连的管轴。荧光层12形成于玻璃面板内表面从而构成荧光屏。荧光屏基本上为四条边线构成的矩形，四条边线与垂直于管轴A的长轴和短轴基本平行。
由于图像通过电子束辐射在面部而显示，所以阴极射线管内部保持高真空状态。阴极射线管具有不同于球面的非对称形状，玻璃面部内外压力差为1各大气压。因此存在较大的变形能量并且处于非稳态。在这种状态下，当玻璃面部上产生开裂时，开裂将快速延伸以释放较大的变形能，从而使玻璃面部大面积损坏，其中一系列的开裂扩展到整个面板。
特别是当机械震动破坏使开裂延伸速度加快时，玻璃面板瞬时破碎。在这种情况下，会引起内爆收缩现象和剧烈的爆炸反应，大量的玻璃碎片飞散出去。在许多情况下，加强带8附着在玻璃面板3侧面以使用户免遭爆炸伤害并抑制裂缝延伸和壳体破裂。
近年来，为了改善阴极射线管的视觉效果，玻璃面板的面部趋于平整。阴极射线管在结构上的非对称愈发突出，由此可能会发生爆炸。
在具有上述结构的阴极射线管中，当在相对的对角上或附近施加机械震动时，由于结构上的高刚性，所以相对对角上或附近应力随时间的变化非常快速和巨大，导致较高的开裂发生机率。而且由于开裂延伸的速度较高，所以更容易发生爆炸现象。因此为了防止震动施加在相对的对角部分上时产生的爆炸，需要增加面部的壁厚从而抑制所产生的应力。在这种情况下，阴极射线管的重量增加，这是阴极射线管的一个大难题。
本发明的一个目标是提供一种阴极射线管的玻璃面板，它通过有选择地降低面部内相对对角部分的刚性从而降低机械震动带来的应力，实现了使用安全和防爆能力强的目的。
根据本发明，提供了一种防爆型阴极射线管的玻璃面板，其特征在于包含：基本上呈矩形的面部和构成面部侧壁的裙边部分，其中至少在面部的外表面通过物理手段加强形成压缩应力σc,7MPa≤｜σc｜≤30MPa，并且将玻璃面板对角部分内面部与裙边部分连接起来的混合R部分外表面曲率半径Rb与玻璃面板最大直径D之间的关系为Rb≥0.017D+4.0。
而且提供了上述玻璃面板，其特征在于面部基本上是平坦的，并且玻璃面板对角部分内混合R部分的最大壁厚Tr与面板最大外部直径D之间的关系为Tr≤0.014D+11.0。
通过以下结合附图对本发明的说明可以进一步理解本发明，其中：
图1为沿按照本发明的玻璃面板的纵向剖面图，它示出了沿图2中直线B-B剖开的对角相对部分；
图2为按照本发明实施例的玻璃面板平面图；以及
图3为部分破裂的阴极射线管的示意图。
在本发明中，规定了将面部与裙边部分相连部分的形状和壁厚，该部分是基本呈矩形的玻璃面板面部内对角相对的部分。因此对角相对部分的结构刚性有选择地减少，与此同时保持了作为真空设备的阴极射线管的功能，并且机械震动给任一部分带来的应力得到减轻并且可以抑制开裂的延伸。
由于应力产生时间较短，所以机械震动施加在阴极射线管内某一部分时产生的对角相对部分应力使得高刚性的最大值增加。相反，当刚性较低时，最大值较低并且应力产生时间较长。而且当产生的应力较大时，开裂的发生机率增加。另一方面，当应力产生时间缩短时，震动引起的变形能趋于集中在给定震动处或附近。在这种情况下，开裂发生率较高并且开裂的速度和程度都增加。
从防爆的角度触发，只要能使阴极射线管相当于真空设备，则施加机械震动部分的结构刚性应尽可能低。在阴极射线管的玻璃面板中，使用中可能遭受机械震动的部分是从电视机向外暴露的面部。由于面部内对角相对部分(每个通过连接基本呈盒状的玻璃面板的三个平面构成)是面部结构内刚性最大的部分，所以可以容易地防止机械震动引起的爆炸。
为了抑制施加在面部任一对角相对部分的震动引起的爆炸，需要降低对照相对部分的刚性。但是面部形状对阴极射线管图像显示的引线较大，因此形状设计的灵活性较小。而且面部构成了玻璃面板中最平坦和最宽的趋于，并且面部形状或壁厚的变化对玻璃面部整个表面有影响。
本发明的发明人发现，对角相对部分内混合R部分(以下简称为混合R部分)的形状与对角相对部分刚性的减少密切相关，并且通过改变混合R部分的形状有选择地改变容易发生爆炸的对角相对部分的刚性，从而降低了刚性，但是又没有影响图像质量。
以下借助图1和2描述本发明的较佳实施例，其中图2为玻璃面部3的平面图，而图1为玻璃面部3对角相对部分的局部剖面图，它示出了沿图2中B-B直线剖取的部分。在图1中，Rb表示混合R部分9外表面曲率半径而Tr表示混合R部分9最大的壁厚。当混合R部分9外表面曲率半径Rb不均匀时，采用最大曲率半径。而且面部内发生爆炸可能性最大的对角相对部分位于面部7顶角或附近。因此为方便在图2中用符号C表示其中一个部分。
混合R部分9的作用是支承面部7以防施加在相对对角部分C的机械震动。当混合R部分9外表面曲率半径Rb增加时，混合R部分9具有柔性的结构，从而能够释放面部7内对角相对部分的震动。具体而言，混合R部分9外表面曲率半径Rb和玻璃面板3的最大直径具有如下的关系：Rb≥0.017D+4.0。
当Rb＞0.017D+4.0时，降低对角相对部分C刚性的效果被削弱并且爆炸的可能性增大。在方程中，最大外径D指的是沿图2所示玻璃面板3对角轴方向上裙边部分6相对外表面之间的最大尺寸。混合R部分9外表面的曲率半径Rb在面部和裙边部分之间的范围内基本上是常数。但是当数值在该范围内不同时，可以得到曲率半径的平均值。
在本发明中，假定对阴极射线管显示的图像质量不能有任何影响，则确定混合R部分9外表面的曲率半径Rb的上限使得混合部分R在构成面部7内荧光屏表面的有效显示区域外部。因此即使当曲率半径Rb增加以扩展混合R部分，也不应该延伸入荧光屏表面。而且当曲率半径无需增加时，附着在裙边部分6外侧和玻璃面部3相对对角部分上的加强带的紧固作用可以减轻。因此对于Rb应该考虑到这点。
而且通过至少在玻璃面板前表面内用物理手段形成压缩应力进一步抑制开裂的可能性。这是因为对面部的机械震动产生的伸张应力在物理手段加强的压缩应力配合下明显降低。具体而言，压缩应力σc应该至少形成于面部外表面或者整个面部，其范围为7MPa≤｜σc｜≤30MPa。当｜σc｜＜7MPa时，可能没有足够的效果。另一方面，当｜σc｜＞30MPa时，由于存储在玻璃面板内的物理手段加强的残余应力能量释放的原因，出现了开裂的自推进现象，从而增加了开裂的延伸程度。因此这在防止爆炸中没有实际意义。因此重要的是在上述应力值范围内将物理加强处理应用于面板部分外表面。但是压缩应力不仅可能形成于面部外表面，而且可能形成于面部内表面以及裙边部分的内外表面。通常情况下，面部外表面以外形成的压缩应力小于面部外表面的应力。
在上述压缩应力测量中，从面部选择部分切割预定尺寸的测试片，并且根据JIS-S2305中的直接方法(Senarmount方法)，借助光弹性分析系统装置测量测试片表面的压缩应力。
在具有提高视觉效果的基本平坦面部的阴极射线管中，当产生开裂时易于在具有提供曲率半径的面部的阴极射线管内发生爆炸。在具有平坦面部的阴极射线管内，非对称结构愈发明显并且变形能的均匀性提高。此外，即使当具有曲率半径的面部内产生开裂从而使玻璃片与结构分离时，玻璃片的形状也呈楔形从而使玻璃片互相咬合。另一方面，在具有基本平坦面部的阴极射线管内，玻璃片的形状基本上为矩形。在这种情况下，玻璃片易于分离，因此发生爆炸的可能性很高。
因此为了抑制提供包含基本平坦表面的面部的阴极射线管内爆炸的发生，重要的是更要减少开裂的可能性。为此，需要降低混合R部分的刚性。作为确定玻璃面板中一部分的刚性的因素，玻璃面板的形状和壁厚通常是有效的。在提供具有曲率半径的面部的阴极射线管的情况下，如上所述通过增大混合R部分外表面的曲率半径Rb可以在相当程度上降低爆炸的可能性。但是在提供包含基本平坦表面(即具有较大曲率半径的面部)的面部的阴极射线管的情况下，混合R部分的刚性，即面部内对角相对部分的刚性减少得更多。因此除了曲率半径以外需要控制混合带R的壁厚。
具体而言，通过满足混合带R部分的最大壁厚Tr与玻璃面板最大外径D之间的关系Tr≤0.014D+11.0向混合R部分提供低刚性。当混合R部分的壁厚做得较薄以提供柔性的结构时，可以使应力集中释放或者避免。当Tr＞0.014D+11.0时，效果降低并且爆炸的可能性增加。当然混合R部分应该取值为确保阴极射线管所需的强度。
在上述描述中，对于除玻璃面板相对对角部分以外的混合R部分没有特别的标号。这是因为在防爆中对角相对部分非常重要，并且面部对角相对部分附近的混合R部分的形状和壁厚在抑制玻璃面部中特别重要。因此对玻璃面板相对对角部分以外的混合R部分形状和壁厚的要求不如对角相对部分的要求那么重要，并且因此可以根据普通的技术确定形状和壁厚。
以下借助实例描述本发明。但是应该理解的是，本发明并不受这些具体实例限定。
实例1
实例中所用的玻璃面板通常用于图3所示的阴极射线管并且由Asahi玻璃有限公司制造。
每个玻璃面板是29英寸的电视机模型(反射角为108度)，有效荧光屏面积的纵横比为4∶3并且对角线长为68厘米。对角限定部分内混合R部分的外表面的曲率半径Rb为16.5毫米。所用玻璃面板具有与Rb为12.7毫米普通玻璃面板(比较实例1)相同的结构，除了对角限定部分内的混合R部分以外。玻璃面板整个得到物理手段的加强，从而至少在面部外表面施加25MPa的压缩应力。表1示出了用于本发明实例1和比较实例1的玻璃面部尺寸和发生爆炸的可能性。
对角限定部分内混合R部分外表面的半径Rb从12.7毫米变为16.5毫米。因此发生爆炸的可能性从5％降低为0％。重量基本上没有变化。评估方法由IEC65规定，其中40毫米直径的钢球以5.5焦耳的能量撞击。撞击位置沿短轴方向距面部对角限定端20毫米并且沿长轴方向向内距20毫米，在IEC65描述范围内该点是最容易发生爆炸的位置。
                   表1
    实例1  比较实例1
面极最大外径D     724mm  724mm
面部中央厚度     13.5mm  13.5mm
外表面曲率半径(对角线)     2,400mm  2,400mm
内表面曲率半径(对角线)     2,000mm  2,000mm
Rb(对角线)     16.5mm  12.7mm
Tr(对角线)     21.7mm  21.7mm
0.17D+4.0     16.3mm  16.3mm
0.014D+11.0     21.1mm  21.1mm
面部外表面压缩应力     25MPa  25MPa
爆炸几率(5.5J)     0％  5％
面板重量     18.7kg  18.7kg
实例2
利用与实例1相同的材料制造玻璃面板。每个玻璃面板是28英寸的电视机模型(反射角为102度)，基本平坦面部的有效荧光屏面积的纵横比为16∶9并且对角线长为66厘米。实例2所用玻璃面板具有与普通玻璃面板(比较实例2)相同的结构，除了对角相对部分内混合R部分的曲率半径和最大壁厚以外。实例2所用玻璃面板除了物理加固手段以外与比较实例3相同。表2示出了实例2和比较实例2和3的尺寸和发生爆炸的可能性。
20毫米的曲率半径Rb代替了比较实例2中的8毫米。混合R部分内表面的调整使得其厚度Tr从23.4毫米变为20.8毫米。实例2的玻璃面板整个得到加强，从而使面部外表面至少有25MPa的压缩应力。因此发生爆炸的可能性从4％降低为0％。与没有压缩应力的比较实例3的玻璃面板相比，发生爆炸的可能性从5％降低为0％。所用评价方法与实例1相同。
                             表2
实例2 比较实例2 比较实例3
面极最大外径D 708mm 708mm 708mm
面部中央厚度 15.5mm 15.5mm 15.5mm
外表面曲率半径(对角线) 10,000mm 10,000mm 10,000mm
内表面曲率半径(对角线) 9,000mm 9,000mm 9,000mm
Rb(对角线) 20.0mm 8.0mm 20.0mm
Tr(对角线) 20.8mm 23.4mm 20.8mm
0.17D+4.0 16.0mm 16.0mm 16.0mm
0.014D+11.0 20.9mm 20.9mm 20.9mm
面部外表面压缩应力 25MPa 0MPa 0MPa
爆炸几率(5.5J) 0％ 40％ 5％
面板重量 17.8kg 17.8kg 17.8kg
在本发明中，采用了非常简单的技术结合对玻璃面板的加固处理和对角相对部分混合R部分形状的调整降低了对角相对部分的刚性。因此玻璃面板使用安全，并且降低了阴极射线管发生爆炸的危险。通常情况下，为了改善视觉效果，面部基本平坦的阴极射线管发生爆炸的可能性有所增加。但是本发明的阴极射线管玻璃面板重量轻，使用安全，并且降低了爆炸的可能性。

Claims (7)

1．一种防爆型阴极射线管的玻璃面板，其特征在于包含：基本上呈矩形的面部和构成面部侧壁的裙边部分，其中至少在面部的外表面通过物理手段加强形成压缩应力σc,7MPa≤｜σc｜≤30MPa，并且将玻璃面板对角部分内面部与裙边部分连接起来的混合R部分外表面曲率半径Rb与玻璃面板最大直径D之间的关系为Rb≥0.017D+4.0。
2．如权利要求1所属的玻璃面板，其特征在于面部基本上是平坦的，并且玻璃面板对角部分内混合R部分的最大壁厚Tr与面板最大外部直径D之间的关系为Tr≤0.014D+11.0。
3．如权利要求1所属的玻璃面板，其特征在于通过至少在整个面部外表面作物理手段加强形成压缩应力σc。
4．一种防爆型阴极射线管的玻璃面板，其特征在于包含：基本上呈矩形的面部和构成面部侧壁的裙边部分，其中至少在面部的外表面通过物理手段加强整个玻璃面板形成压缩应力σc,7MPa≤｜σc｜≤30MPa，并且将玻璃面板对角部分内面部与裙边部分连接起来的混合R部分外表面曲率半径Rb与玻璃面板最大直径D之间的关系为Rb≥0.017D+4.0。
5．如权利要求4所属的玻璃面板，其特征在于面部基本上是平坦的。
6．如权利要求5所属的玻璃面板，其特征在于面部基本上是平坦的，并且玻璃面板对角部分内混合R部分的最大壁厚Tr与面板最大外部直径D之间的关系为Tr≤0.014D+11.0。
7．一种防爆型阴极射线管，其特征在于包含如权利要求1所属的玻璃面板。
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