專利名稱：用于陰極射線管的玻璃面板和陰極射線管及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于由電子束照射的陰極射線管的玻璃面板、采用這種玻璃面板的陰極射線管、以及用于制作這種陰極射線管的方法。
近來，電視屏幕的尺寸變得越來越大，而隨著這種傾向，陰極射線管(CRT)的重量增大的問題越來越突出。CRT重量增大的主要原因，是玻璃的重量，因?yàn)椴ＡР考闹亓空紦?jù)了CRT總重量的大約60％。用于CRT的玻璃部件大體上包括用于在其上投影圖象的面板、在后表面上的一個(gè)漏斗和電子槍的頸。玻璃的重量的主要部分在面板部分。
例如，36英寸CRT的厚度不小于20mm，其重量大約為40kg。電視機(jī)的總重量在40kg的量級(jí)。因此，難于設(shè)置大屏幕尺寸的電視機(jī)，特別是考慮到我們的房子的環(huán)境。另外，這樣重的CRT難于運(yùn)輸，且能量消耗和成本都高。
作為用于CRT的常規(guī)玻璃，采用了PbO、SrO或BaO含量高的玻璃。例如，日本專利公開第H-59-27729號(hào)中公布了一種用于由包含BaO、SrO和ZrO2的玻璃制成的CRT的面板。
然而，這種玻璃的彎曲強(qiáng)度在50MPa的量級(jí)。因此，為了實(shí)現(xiàn)足以承受大氣壓的強(qiáng)度，需要增大玻璃的厚度，因而如果要滿足屏幕尺寸增大的需要，玻璃的厚度因而其重量就要大大增加。另外，如果玻璃表面被擦或劃傷，彎曲強(qiáng)度會(huì)大大降低，甚至低至25到30MPa。
近來，市場(chǎng)上推出了一種平面型CRT，其面板部分是用平坦的玻璃制成的。為了把平整的玻璃用于其內(nèi)空間保持在真空的CRT，需要其強(qiáng)度足以承受平整表面處的大氣壓力的玻璃。因此，采用了這樣的方法，即其中使用了在空氣冷卻時(shí)得到加強(qiáng)的加強(qiáng)玻璃-以下稱其為物理加強(qiáng)玻璃。
然而，物理加強(qiáng)應(yīng)用在較厚的玻璃板上是較好的。即，在薄玻璃板情況下難于實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度。所以，采用物理加強(qiáng)玻璃的CRT在面板部分有較厚的玻璃厚度，從而使其實(shí)際上的重量減輕效果很差。
另外，在Braun管的制作過程中，需要至400°至450°的加熱過程以進(jìn)行熔接密封。此時(shí)，物理加強(qiáng)的玻璃傾向于產(chǎn)生應(yīng)力畸變松弛，從而造成強(qiáng)度降低。所以，玻璃強(qiáng)度在很多情況下都在100MPa的量級(jí)，使得難于實(shí)現(xiàn)輕的重量。
另一方面，進(jìn)行了用離子交換玻璃作為面板玻璃的嘗試，以防止面板玻璃的著色(變?yōu)楹稚?。例如，在日本專利公開第S-50-105705中公布了一種制備由電子射線照射的玻璃的方法，其中鉀、銣、銫或氫中的至少一種替換了受到電子射線的照射的玻璃表面層中存在的鋰或鈉。
在日本專利公開第H-7-108797號(hào)中，公布了一種玻璃面板，其中鉀和鋰離子替換了在至少受到電子射線照射的鈉鈣石英玻璃的面板表面上的鈉離子。
另外，在日本專利公開第H-7-42140中，公布了用于CRT的化學(xué)加強(qiáng)玻璃，其中包含以總堿氧化物計(jì)算不少于65％的Na2O的化學(xué)加強(qiáng)玻璃得到了采用，且其中玻璃中的鈉離子與鉀離子進(jìn)行了離子交換。
在日本專利公開第H-1-319232和日本專利第2904067號(hào)中公布了用于對(duì)用于CRT的玻璃面板的表面進(jìn)行化學(xué)加強(qiáng)的技術(shù)。
然而，在日本專利公開第H-50-105707、日本專利公開第7-108797和7-42140中公布的技術(shù)，是用于解決變褐色問題的，它們不可能改善抵抗損壞或彎曲的強(qiáng)度。
另外，對(duì)于日本專利公開第7-42140中公布的技術(shù)，Na2O在玻璃中含量不少于堿性氧化物總量的65％，因而玻璃呈現(xiàn)出大的熱膨脹系數(shù)，因而產(chǎn)生了抗脫硫的問題和化學(xué)耐久性的問題。
另一方面，在日本專利公開第2837005中公布的技術(shù)中，考慮到改善化學(xué)加強(qiáng)玻璃的強(qiáng)度，壓縮應(yīng)力層的深度達(dá)到200至260μm，且耐彎曲破碎的強(qiáng)度高至82至98kg/mm2，甚至能夠?qū)崿F(xiàn)抵抗深裂縫的足夠強(qiáng)度。
然而，這些已知的技術(shù)不能抵抗用于CRT的玻璃面板的某些性質(zhì)，例如，抵抗變褐，因而這種玻璃不能直接被用于CRT。
在用于對(duì)CRT玻璃面板表面進(jìn)行化學(xué)加強(qiáng)的技術(shù)中，諸如在日本專利公開第H-1-319232或?qū)＠?904067中公布的那些技術(shù)，在離子交換上形成的應(yīng)力畸變層從表面器不超過50μm，因而如果玻璃表面被劃，裂縫達(dá)到應(yīng)力畸變層的主要部分甚至穿過它。其結(jié)果是不能實(shí)現(xiàn)抵抗CRT玻璃面板的劃傷的足夠強(qiáng)度，從而使得難于實(shí)現(xiàn)用于薄厚度小重量的大尺寸平面CRT的玻璃面板。
因而本發(fā)明的一個(gè)目的，是提供一種用于陰極射線管的玻璃面板，它沒有上述缺陷。
在一個(gè)方面，本發(fā)明提供了用于一種陰極射線管的玻璃面板，它是在包含57至64％重量的SiO2、0.1至4％重量的Al2O3、5至10％重量的Na2O、5至10％重量的K2O、7至13％重量的SrO、7至11％重量的BaO、0.1至2％重量的TiO2、0.1至4％重量的ZrO2、以及0.01至1％重量的CeO2的化學(xué)加強(qiáng)玻璃上制成的。在另一方面，本發(fā)明提供了采用這種玻璃面板的陰極射線管。
在另一個(gè)方面，本發(fā)明提供了用于產(chǎn)生一種陰極射線管的方法，它包括構(gòu)造用于陰極射線管的玻璃面板、在該玻璃面板上安裝用于安裝一個(gè)內(nèi)部部件的夾具以及隨后對(duì)玻璃面板進(jìn)行化學(xué)加強(qiáng)。
本發(fā)明提供了用于一種陰極射線管的一種玻璃面板，它能夠令人滿意地抵抗變褐且它通過化學(xué)加強(qiáng)而具有深的應(yīng)力畸變層以保證作為用于陰極射線管玻璃面板的足夠的強(qiáng)度。
按照根據(jù)本發(fā)明的陰極射線管玻璃面板，玻璃面板的厚度可得到減小，而不降低面板的耐壓能力，從而顯著地減小面板的重量。另外，在例如熔接密封步驟中的加熱處理步驟的加熱處理步驟中玻璃的抗性也能夠得到改善，從而提高產(chǎn)量。另外，采用用于陰極射線管的玻璃面板，可提供一種陰極射線管，其重量能夠得到減小而不降低耐壓強(qiáng)能力。另外，借助根據(jù)本發(fā)明的陰極射線管制作方法，可以制成一種陰極射線管，它即使經(jīng)過加熱處理步驟也不會(huì)發(fā)生表面強(qiáng)度降低。具體地，本發(fā)明在大尺寸平面陰極射線管上的使用會(huì)產(chǎn)生顯著的效果。


圖1顯示了本發(fā)明的一個(gè)例子和一個(gè)比較例。
圖2顯示了用Babinet補(bǔ)償方法進(jìn)行的觀測(cè)結(jié)果。
以下參見附圖詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明的最佳實(shí)施例。
現(xiàn)在詳細(xì)描述本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例。根據(jù)本發(fā)明的最佳實(shí)施例的CRT的一種玻璃面板的主要特征，在于能夠?qū)崿F(xiàn)所希望的特性，主要是減小其厚度而減小CRT的重量。
根據(jù)本發(fā)明的最佳實(shí)施例的CRT的玻璃面板是在一種化學(xué)加強(qiáng)玻璃上制成的，這種玻璃包含57至64％重量的SiO2、0.1至4％重量的Al2O3、5至10％重量的Na2O、5至10％重量的K2O、7至13％重量的SrO、7至11％重量的BaO、0.1至2％重量的TiO2、0.1至4％重量的ZrO2、以及0.01至1％重量的CeO2。這種化學(xué)加強(qiáng)是通過表面離子交換。
現(xiàn)在詳細(xì)說明根據(jù)本發(fā)明的本實(shí)施例的用于CRT的玻璃面板。根據(jù)本實(shí)施例，能夠以上述玻璃組份，制成具有不小于28cm-1的X射線吸收系數(shù)并呈現(xiàn)受到抑制的變褐的玻璃面板?？墒篃崤蛎浵禂?shù)等價(jià)于傳統(tǒng)的漏斗，以便能夠產(chǎn)生具有高度可靠性的平面密封。另外，可以提供便利的壓力模制，以產(chǎn)生具有復(fù)雜形狀的大尺寸的面板。
另外，在用于本實(shí)施例的CRT的玻璃面板中，由于可通過離子交換形成大約150μm的應(yīng)力畸變層。所以即使玻璃表面被劃，所產(chǎn)生的裂縫不能穿過應(yīng)力畸變層。即，玻璃表面上的劃刻通常不大于50μm即使它比較大，因而，通過形成象在本實(shí)施例中的超過50μm的應(yīng)力畸變層，應(yīng)力畸變層就不會(huì)被通常的劃刻所貫穿。因而可以通過減小CRT面板的厚度而減小重量，而不影響其抵抗壓力的能力。
另外，由于應(yīng)力畸變層是通過離子交換形成的，在對(duì)玻璃進(jìn)行加熱處理時(shí)玻璃的強(qiáng)度不降低，這與物理加強(qiáng)的玻璃形成對(duì)照。能夠保持用于CRT的玻璃面板的足夠強(qiáng)度，而即使在該玻璃受到諸如熔接密封處理的加熱處理時(shí)也不降低強(qiáng)度。因此，用于CRT的玻璃面板的厚度能夠得到減小，從而減小整個(gè)CRT的重量。
另外，在根據(jù)本實(shí)施例的用于CRT的玻璃面板中，組份的堿性氧化物中的Na2O3的比率被減小至小于65％。這使得玻璃具有優(yōu)越的抗脫硫性和化學(xué)耐久性，而不過度增大熱膨脹系數(shù)。
其結(jié)果，能夠容易地壓力模制成大尺寸的CRT面板，同時(shí)熱膨脹系數(shù)能夠與漏斗的相匹配，從而抑制連接時(shí)的剝離或裂縫產(chǎn)生。
另外，由于鈉含量受到了抑制，可以抑制鈉離子在玻璃中的遷移。具體地，可以防止由于熔接密封表面上的鈉離子擴(kuò)散而產(chǎn)生的電壓泄漏，從而使CRT具有優(yōu)越的可靠性和耐久性并能夠提高生產(chǎn)效率。
本實(shí)施例的用于CRT的玻璃面板除了上述組分之外還可包含從由MgO、CaO、ZnO、Sb2O3、NiO和Co2O3組成的組中選出的至少一種氧化物。通過可選地添加這些組分，可以使制成更便利并能夠調(diào)節(jié)其性質(zhì)，諸如通過改善其熔化性質(zhì)或調(diào)節(jié)其X射線吸收系數(shù)、熱膨脹系數(shù)、澄清或透明系數(shù)。
本實(shí)施例的用于CRT的玻璃面板具有不低于200MPa的彎曲強(qiáng)度。通過使用于CRT的玻璃面板的彎曲強(qiáng)度不低于200MPa，與傳統(tǒng)的用于CRT的玻璃面板的彎曲強(qiáng)度相比，玻璃厚度可減小大約30％。即，一種用于CRT的玻璃面板，在組裝成CRT時(shí)，需要具有能夠承受大氣壓強(qiáng)的厚度和彎曲強(qiáng)度。一般地，需要滿足以下的關(guān)系
厚度1/(強(qiáng)度)1/2所以，如果強(qiáng)度低，厚度被加大而使CRT的重量增大。如果用于CRT的玻璃面板的彎曲強(qiáng)度大于200MPa，例如300MPa，用于36英寸CRT的玻璃面板的厚度(現(xiàn)在需要20mm)可減小大約9mm。通過如此減小玻璃面板的厚度，可以減小用于CRT的玻璃面板的重量，即減小CRT的整體重量。
由于用于CRT的玻璃面板可被減小，面板的內(nèi)部和表面之間的溫度差可被減小-即使在通過熔接密封玻璃接合面板和漏斗的過程中在面板上產(chǎn)生了突變的溫度差，因而能夠減小應(yīng)力畸變。結(jié)果，能夠提供這樣的面板，它即使當(dāng)在熔接密封過程中面板經(jīng)受了大的溫度差的情況下也不受破壞。即，能夠提高熔接密封過程中的常規(guī)加熱或冷卻速度，從而改善CRT的產(chǎn)量。
應(yīng)該注意的是，本實(shí)施例的用于CRT的玻璃面板在30°至300°下具有95至105×10-7/℃的熱膨脹系數(shù)。因而熱膨脹系數(shù)能夠與傳統(tǒng)漏斗的匹配，因而可以抑制連接部分的剝離或裂縫以實(shí)現(xiàn)高度可靠的連接。另外，CRT的重量可被減小，而不用修改制作過程或其他材料，諸如漏斗或頸。
其中通過離子交換形成了應(yīng)力畸變層的化學(xué)加強(qiáng)玻璃，即使是薄板形式的，也能夠具有高的強(qiáng)度。與物理加強(qiáng)玻璃形成對(duì)比，化學(xué)加強(qiáng)玻璃不容易因?yàn)榧訜崽幚矶l(fā)生強(qiáng)度降低，因而即使在熔接密封處理之后其強(qiáng)度也不會(huì)有大的降低。
本實(shí)施例的用于CRT的玻璃面板具有不小于非加強(qiáng)玻璃的彎曲強(qiáng)度的兩倍的彎曲強(qiáng)度。這樣，CRT的面板的厚度可被大大減小，從而實(shí)現(xiàn)輕的重量，另外，由于在相同的強(qiáng)度下面板厚度可以更小，因而面板對(duì)熱震蕩的耐力更好，加熱或冷卻速度可被加快，從而使產(chǎn)量得到提高，而使成本降低。
另外，在采用本實(shí)施例的用于CRT的玻璃面板的CRT中，玻璃面板的應(yīng)力畸變層從表面起超過了50μm，應(yīng)力畸變層不被從CRT之外施加的沖擊所貫穿，因而實(shí)現(xiàn)了足夠的破壞防止效果。
作為檢驗(yàn)破壞防止效果的一種方法，有一種加速劃刻強(qiáng)度測(cè)試，根據(jù)它受測(cè)試物的表面由#150和紙進(jìn)行均勻劃刻。這種測(cè)試在以下被稱為#150劃刻。通過測(cè)量彎曲強(qiáng)度，可以證實(shí)當(dāng)玻璃被劃刻并經(jīng)受負(fù)載時(shí)的破壞強(qiáng)度。
本實(shí)施例的用于CRT的玻璃面板，在#150劃刻之后具有不小于100MPa的彎曲強(qiáng)度，這等價(jià)于非加強(qiáng)玻璃的劃刻強(qiáng)度的兩倍以上。
如上所述，本實(shí)施例的用于CRT的玻璃面板具有厚度超過50μm的應(yīng)力畸變層，因而該應(yīng)力畸變層不容易因?yàn)椴ＡП砻嫔系娜毕荻回灤?。因此，缺陷的遠(yuǎn)端位于壓縮應(yīng)力層之內(nèi)的可能性很大。由于這種壓縮應(yīng)力，缺陷即使在有外來負(fù)載的情況下也不大可能延伸，從而實(shí)現(xiàn)了高劃刻強(qiáng)度。
現(xiàn)在說明本實(shí)施例的用于CRT的玻璃面板的組份。如果作為基本玻璃組分的SiO2的含量小于57％，熱系數(shù)增大，而化學(xué)耐久性降低。如果相反地SiO2的含量超過64％，則產(chǎn)生了難熔性。因此，在本實(shí)施例中，SiO2的含量被設(shè)定在57％至64％且較好地是在60％至62％。
如果作為改善玻璃的抗脫硫和化學(xué)耐久性的玻璃組分的Al2O3的含量小于0.1％，其效果為零；而如果其含量超過4％，玻璃的熱膨脹系數(shù)降低。所以，在本實(shí)施例中，Al2O3的含量被設(shè)定在0.1％至4％且較好地是0.1％至2％。由于Al2O3含量，離子交換能夠得到加速，從而使應(yīng)力畸變層的深度增大。
另一方面，Na2O是改善玻璃的熔化性質(zhì)和抗變褐的玻璃組分，且它通過主要是與離子交換處理浴槽中的K離子的離子交換而對(duì)玻璃進(jìn)行化學(xué)加強(qiáng)。如果Na2O的含量小于5％，熔化性質(zhì)降低，而如果Na2O超過10％對(duì)脫硫的抵抗和化學(xué)抵抗降低，而熱膨脹系數(shù)增大。所以在本實(shí)施例中，Na2O的含量在5％至10％且較好地是在6％至8％。
K2O是一種玻璃組分，它改善玻璃的熔化性質(zhì)和抗變褐性。如果K2O的含量小于7％，X射線吸收系數(shù)減小。而如果其含量超過10％，抗脫硫和抗化學(xué)能力降低。所以在本實(shí)施例中，K2O的含量被置于5％至10％且較好地是在6％至8％。
SrO是改善玻璃的熔化性質(zhì)及提高其X射線吸收系數(shù)的玻璃組分。如果SrO的含量小于7％，X射線吸收系數(shù)降低，而如果它超過13％，液相溫度上升。所以在本實(shí)施例中，SrO的含量被置于8％至13％且較好地是在8％至10％。
BaO是改善玻璃的熔化性質(zhì)及提高其X射線吸收系數(shù)的玻璃組分。如果BaO的含量小于7％，X射線吸收系數(shù)降低，而如果它超過11％，液相溫度上升。所以在本實(shí)施例中，BaO的含量被置于8％至11％且較好地是在8％至10％。
TiO2是禁止玻璃變褐的玻璃組分。如果TiO2的含量小于0.1％，其效果為零；而如果它超過了2％，玻璃的抗脫硫性降低。所以TiO2的含量被置于0.1％至2.0％且較好地是在0.2％至1％。
ZrO2是提高X射線吸收系數(shù)同時(shí)促進(jìn)離子交換以便形成更深的應(yīng)力畸變層的玻璃組分。如果ZrO2的含量小于0.1％，其效果為零，而如果其含量超過4％，抗脫硫性降低。所以在本實(shí)施例中，ZrO2含量被置于0.1％至4％且較好地是1％至2％。
MgO、CaO、ZnO和Sb2O3用于改善熔化性質(zhì)、調(diào)節(jié)X射線吸收系數(shù)和調(diào)節(jié)玻璃的粘性并作為玻璃的澄清劑。MgO、CaO和ZnO的量較好地是小于3％，而Sb2O3的量較好地小于1％。NiO和Co2O3用于調(diào)節(jié)玻璃的透射率。NiO的量較好地是小于0.5％，而Co2O3較好地是小于0.01％。
如果在上述組份的堿性氧化物(Na2O和K2O)中，Na2O的量達(dá)到65％或更大，玻璃的抗脫硫性或化學(xué)耐久性降低，而熱膨脹系數(shù)增大。另外，玻璃中的鈉離子傾向于遷移，且具體地在熔接密封表面上容易發(fā)生由于鈉擴(kuò)散引起的電壓泄漏。所以在本實(shí)施例中，堿性氧化物中Na2O的比例被置于小于65％且較好地是小于55％。
應(yīng)該注意的是，現(xiàn)在使用得較好的玻璃面板和漏斗的熱膨脹系數(shù)為98至101×10-7/℃。如果玻璃面板的熱膨脹系數(shù)顯著地偏離這個(gè)范圍，它就不再與現(xiàn)在使用得較好的漏斗的熱膨脹系數(shù)匹配，因而面板與漏斗之間的熔接密封中的密封部分傾向于剝離或產(chǎn)生裂縫，從而難于實(shí)現(xiàn)高度可靠的熔接密封。所以，在本實(shí)施例中，30℃至300℃的熱膨脹系數(shù)被置于95至105×10-7/℃最好是98至101×10-7/℃。
在最佳實(shí)施例的CRT玻璃面板的制作方法中，可采用例如以下的步驟首先測(cè)量玻璃啟始材料的重量以給出上述的組份并與一種起始材料混合，隨后將其充入一個(gè)耐熱坩鍋并在1400℃至1500℃的溫度下進(jìn)行熔化，攪拌并澄清以給出均勻的熔化玻璃。
隨后把該玻璃澆入模制框中以澆制成玻璃塊，或壓力模制成CRT的形狀。所產(chǎn)生的產(chǎn)品被送到被加熱至接近玻璃的退火溫度的爐子，并使其冷卻至環(huán)境溫度。所產(chǎn)生的退火玻璃塊被切割和拋光。
隨后把面板銷(夾具)嵌入玻璃面板的內(nèi)橫向表面，用于安裝分色裝置，諸如孔柵。
隨后在熔化的堿鹽中對(duì)玻璃面板進(jìn)行離子交換。熔化的堿鹽的組份和處理溫度和時(shí)間根據(jù)玻璃的組份而選擇。在保持了預(yù)定的時(shí)間之后，玻璃面板被取出和沖洗。對(duì)本發(fā)明的玻璃面板，較好地是在350℃至550℃的較佳處理溫度下使用氮化鉀。處理時(shí)間取決于處理溫度，從而使得處理溫度越低，所需的時(shí)間越長(zhǎng)。實(shí)現(xiàn)深應(yīng)力畸變層的處理時(shí)間較好地不小于四個(gè)小時(shí)且更好地是不小于10個(gè)小時(shí)。
借助上述通過離子交換而化學(xué)加強(qiáng)的用于CRT的玻璃面板，面板表面在把面板銷裝到外殼上之后能夠得到加強(qiáng)，從而可以防止面板表面上的應(yīng)力畸變層由于安裝面板銷時(shí)的加熱而變得松弛。
通過離子交換獲得的應(yīng)力畸變層的厚度，可通過采用精密緊張計(jì)的Babinet補(bǔ)償法或通過采用偏振顯微鏡的方法而得到。如果采用偏振顯微鏡，玻璃取樣與離子交換表面大體成直角地被切割和拋光至薄的厚度，從而使其橫截面為0.5mm或更小。隨后，借助偏振顯微鏡使光束以直角照射到拋光表面上并利用交叉Nicol進(jìn)行觀測(cè)。在加強(qiáng)玻璃中，由于畸變層形成在其表面附近，應(yīng)力畸變層的厚度可通過測(cè)量光度或顏色改變的區(qū)域至表面的距離而得到測(cè)量。
Babinet補(bǔ)償器在應(yīng)力測(cè)量中的使用在例如Asakura Shoten于1999年7月5日發(fā)行的、Masayuki Yamane等編輯的GlassEngineering Handbook(第一版，Vol.1)中得到了描述。上述的拋光至0.5mm或更小的厚度的樣品用Babinet補(bǔ)償器進(jìn)行了觀測(cè)，且從一個(gè)基準(zhǔn)條紋的中心與玻璃表面上彎曲的條紋的中心的交點(diǎn)至玻璃表面的距離得到了測(cè)量，以測(cè)量應(yīng)力畸變層的厚度。
化學(xué)加強(qiáng)玻璃與物理加強(qiáng)玻璃的不同，可在仔細(xì)觀測(cè)包含在玻璃面板表面的附近的金屬離子的分配時(shí)識(shí)別出來。即，具有較大離子半徑的金屬離子(如堿金屬離子)和具有較小的離子半徑的金屬離子(如堿金屬離子)的深度分布，得到了檢查。
即，如果(具有較大離子半徑的金屬離子的密度)/(具有較小離子半徑的金屬離子的密度)在玻璃表面附近的部分中大于在玻璃體內(nèi)的部分(例如在大約玻璃厚度一半處的玻璃部分)，且彎曲強(qiáng)度處于本實(shí)施例中限定的范圍，則可見實(shí)現(xiàn)了通過離子交換的化學(xué)加強(qiáng)。
現(xiàn)在說明根據(jù)本發(fā)明的用于CRT的玻璃面板的幾個(gè)例子和比較例。圖1顯示了本發(fā)明的例1至4和比較例1和2。
例1至4測(cè)量各種起始材料即氧化物、氫氧化物、碳化物、氮化物、氯化物和硫化物的重量，以給出圖1所示的例1至4的各種組份，并混合在一起以形成用于混合的起始材料，隨后將其充入諸如鉑坩鍋的耐熱器皿中以加熱至1300℃至1500℃的熔化溫度，攪拌、使其均勻并澄清。隨后將產(chǎn)物澆入模中。從所產(chǎn)生的玻璃塊，制備成尺寸為65×10×1mm的雙面拋光樣品并使其受到離子交換，其中上述玻璃樣品被浸在熔化的鹽中預(yù)定的時(shí)間，該鹽保持了在360℃至420℃的KNO3，且隨后將玻璃樣品取出并清洗。圖1顯示了各種例子的組份和測(cè)量數(shù)據(jù)。
為了測(cè)量應(yīng)力畸變層的厚度，玻璃樣品與玻璃樣品的離子交換表面大體成直角地得到切割，且橫截面被拋光至不大于0.5mm的薄的厚度。當(dāng)偏振光成直角地照射到拋光表面上時(shí)，借助偏振顯微鏡，以交叉的Nicol對(duì)拋光表面進(jìn)行觀測(cè)以找到判定表面的距離。
為了證實(shí)不同的測(cè)量方法不產(chǎn)生不同，又用Babinet補(bǔ)償器法進(jìn)行了測(cè)量。具體地，用Babinet補(bǔ)償器法，對(duì)研磨至不大于0.5mm的厚度的樣品的畸變層的厚度進(jìn)行了測(cè)量。
圖2顯示了借助例1的Babinet補(bǔ)償法進(jìn)行的觀測(cè)結(jié)果。從玻璃表面至基準(zhǔn)條紋的中心與在玻璃表面上彎曲的條紋的中心的交點(diǎn)的距離d得到測(cè)量，以測(cè)量應(yīng)力畸變層的厚度。用Babinet補(bǔ)償法發(fā)現(xiàn)的畸變層的厚度大約與用偏振顯微鏡法獲得的相同。
X射線吸收系數(shù)是根據(jù)在0.06nm波長(zhǎng)的X射線照射到制備的玻璃樣品上時(shí)在與相對(duì)的玻璃表面相距50mm的位置處的透射量而計(jì)算出的。
熱膨脹系數(shù)是借助熱-機(jī)械分析儀(TMA)計(jì)算在30℃至300℃的溫度范圍中的平均線膨脹系數(shù)而測(cè)量的。
彎曲強(qiáng)度是根據(jù)用上述65×10×1mm的樣品形狀的JIS-R1601三點(diǎn)彎曲測(cè)試而測(cè)量的，并用計(jì)算來找到彎曲強(qiáng)度值。至于劃刻強(qiáng)度，化學(xué)加強(qiáng)之后的上述樣品的一面用#150和紙均勻地劃刻并施加了一個(gè)負(fù)載，以在該表面上施加一個(gè)拉緊應(yīng)力，以測(cè)量彎曲強(qiáng)度。
抗變褐值是用以下公式發(fā)現(xiàn)的抗變褐性=照射之前的透射系數(shù)-照射之后的透射系數(shù)其中照射之前的透射系數(shù)和照射之后的透射系數(shù)是通過用21kV和0.9μm的電流密度的電子射線照射120分鐘并通過測(cè)量照射之前和之后400nm處的透射系數(shù)改變而得到的。
例1至4的玻璃樣品-它們具有對(duì)不高于28cm-1的用于CRT的玻璃面板的X射線吸收系數(shù)和98至100×10-7/℃的熱膨脹系數(shù)，在不發(fā)生由于變褐而引起的變色影響的同時(shí)，具有不小于70μm的應(yīng)力畸變層厚度、不小于250MPa的非劃刻狀態(tài)下的彎曲強(qiáng)度、以及不小于100MPa的在#150劃刻時(shí)的彎曲強(qiáng)度。所以，通過利用這種玻璃，可以減小用于CRT的玻璃面板的厚度并同時(shí)保持通常的耐壓力性能。
比較例1比較例1等價(jià)于日本專利的實(shí)施例。制備了一個(gè)玻璃樣品以給出圖1所示的比較例1的組份，以實(shí)現(xiàn)離子交換。對(duì)這種離子交換，上述的玻璃樣品被浸在保持在400℃的NaNO3(40％)+KNO3(60％)混合鹽的處理沐中4小時(shí)，并隨后被取出和沖洗。各種測(cè)量方法與上述例子中的相同。
比較例1的玻璃樣品具有對(duì)用于CRT的玻璃面板足夠的應(yīng)力畸變層和彎曲強(qiáng)度值，沒有對(duì)于用于CRT的玻璃面板必不可少的X射線吸收系數(shù)或抗變褐性。所以比較例1的玻璃不適合于作用于CRT的玻璃面板。
比較例2比較例2等價(jià)日本專利公開第H-7-42140的實(shí)施例。制備了一種玻璃樣品以給出圖1的比較例2所示的組份，以實(shí)現(xiàn)離子交換。對(duì)這種離子交換，上述玻璃樣品在被保持在460℃的KNO3處理沐槽中被浸泡1小時(shí)，并隨后被取出和沖洗。各種測(cè)量方法與上述例子中的相同。
比較例1的玻璃樣品呈現(xiàn)出了用于CRT的玻璃面板所需的X射線吸收系數(shù)和抗變褐性，其應(yīng)力畸變層厚度小且彎曲強(qiáng)度不夠。所以，采用這種玻璃，難于減小用于CRT的玻璃面板的厚度。
現(xiàn)在說明本發(fā)明的例子與各個(gè)比較例之間的不同。
這些例子與各個(gè)比較例1(日本專利2837005)的不同比較例1(日本專利2837005)的玻璃的應(yīng)力畸變層厚度和彎曲強(qiáng)度對(duì)用于CRT的玻璃面板來說是足夠的，但它沒有令人滿意的X射線吸收系數(shù)或抗變褐性。
即，SiO2，作為包含在各種玻璃中的玻璃的基本組分，也是降低X射線吸收系數(shù)的組分。因此，它不適合于作為用于CRT的玻璃面板。在本例中，由57至64％的SiO2實(shí)現(xiàn)了足夠的X射線吸收系數(shù)。
另一方面，Al2O3作為歸功于化學(xué)耐久性和離子交換效率的組分，同時(shí)也是降低X射線吸收系數(shù)的組分。包含5至15％的Al2O3的比較例1的X射線吸收系數(shù)低，因而不適合于作為用于CRT的玻璃面板。在本發(fā)明形成例子中，Al2O3含量被置于1至4％以實(shí)現(xiàn)高X射線吸收系數(shù)。
Li2O在比較例1中被用作改善玻璃的熔化性質(zhì)的組分，且它通過主要與離子交換處理沐槽中的Na離子在玻璃的表面區(qū)域上的離子交換。然而，由于Li2O是顯著降低X射線吸收系數(shù)的組分，X射線吸收系數(shù)在比較例1中很低。在本發(fā)明的例子中，包含了在改善X射線吸收系數(shù)上具有更強(qiáng)效果的K2O，以改善玻璃的熔化性質(zhì)。
NaO2是改善玻璃的熔化性質(zhì)的組分且它通過與離子交換處理沐槽中在表面玻璃區(qū)上的離子交換而對(duì)玻璃進(jìn)行了化學(xué)加強(qiáng)。NaO2被包含在這些本發(fā)明例子和比較例的玻璃中。
K2O是改善玻璃的熔化性質(zhì)和提高X射線吸收系數(shù)的組分。比較例1沒有這種組分，并容易發(fā)生由于變褐而引起的玻璃變色。相反地，本發(fā)明的例子包含了5％至10％的K2O，不容易發(fā)生由于變褐而產(chǎn)生的變色。
SrO是改善熔化性質(zhì)并提高玻璃的X射線吸收系數(shù)的組分。包含在本發(fā)明的例子中的這種組分在比較例1中未被包含。
BaO也是改善熔化性質(zhì)并提高玻璃的X射線吸收系數(shù)的組分。包含在本發(fā)明的例子中的這種組分在比較例1中未被包含。
TiO2是禁止玻璃變褐的一種組分。包含在本發(fā)明的例子中的這種組分在比較例1中未被包含。
ZrO2是改善化學(xué)耐久性并同時(shí)提高X射線吸收系數(shù)和離子交換效率的組分。然而，它也是幾乎不溶于玻璃中的組分并降低玻璃的抗脫硫。比較例1包含了5％至15％的ZrO2，具有脫硫和溶解不足的問題。
MgO、CaO、ZnO和Sb2O3對(duì)兩者都不是必需的，然而，這些組分可被用于改善玻璃的熔化性質(zhì)和用于調(diào)節(jié)X射線吸收系數(shù)和玻璃粘性，并且也是澄清劑。
從上述可見，比較例1的玻璃樣品具有對(duì)用于CRT的玻璃面板足夠的應(yīng)力畸變層厚度和彎曲強(qiáng)度，但沒有足夠的X射線吸收系數(shù)或抗變褐性，因而不適合于作為用于CRT的玻璃面板。
本發(fā)明的例子與比較例2(日本專利公開第H-7-42140)之間的不同比較例2一個(gè)玻璃(日本專利公開第H-7-42140)包含了多的Na2O以減小玻璃矩陣中的K2O的含量，以降低起始材料的成本并彌補(bǔ)熔化性質(zhì)。然而，這使得變褐引起的變色惡化了。所以，Na2O和K2O通過對(duì)距表面2至5μm的層進(jìn)行離子交換而實(shí)現(xiàn)共存，且應(yīng)力畸變層被形成在表面上以遮擋電子射線，以改善抗變褐性。比較例2因而不同于本發(fā)明的通過厚的應(yīng)力畸變層和高的彎曲強(qiáng)度而減小用于CRT的玻璃面板的厚度和重量的例子。
在比較例2中，有與沿著離子交換的組分的深度的分布有關(guān)的一個(gè)描述，而缺少與應(yīng)力畸變層的厚度有關(guān)的描述。然而，由于在比較例2中描述了最多10μm的電子射線阻擋深度就足夠了，就是說更大的應(yīng)力畸變層厚度是不必要的。
雖然比較例缺少對(duì)玻璃組分的明確限定，其中描述了Na2O占?jí)A性氧化物總量的65％或更多。如果Na2O含量高，熔化性質(zhì)和可模制性得到改善，然而，玻璃的抗脫硫或化學(xué)耐久性降低，同時(shí)熱膨脹系數(shù)增大。從日本專利公開第H-7-42140的描述判定，它的目的是使K2O的含量至少低于7.5％且較好地是在3％的量級(jí)。
如在日本專利公開第H-7-42140的比較例2對(duì)第2號(hào)樣品的例子所述的，比較例2的玻璃的玻璃矩陣本身的抗變褐性是非常低的。所以，在比較例2中，變褐是通過選擇相反的玻璃表面上的離子交換層中的Na2O和K2O的比例而得到禁止的。其結(jié)果，是對(duì)離子交換深度進(jìn)行了限制，從而不能實(shí)現(xiàn)足夠的應(yīng)力畸變層深度。
另外，在比較例2的玻璃中鈉離子容易發(fā)生遷移。具體地，由于熔接密封表面上的鈉擴(kuò)散而容易產(chǎn)生電壓泄漏。這種現(xiàn)象在玻璃受到連續(xù)3000小時(shí)以上的耐久性測(cè)試時(shí)特別容易發(fā)生。
從上可見，比較例2的玻璃雖然在X射線吸收系數(shù)和抗變褐性方面滿足了CRT的性能，但其應(yīng)力畸變層深度不夠。即，由于應(yīng)力畸變層深度不夠，劃刻之后的彎曲強(qiáng)度小，從而使玻璃不能被用作用于CRT的玻璃面板。
本實(shí)施例的玻璃樣品中的Na2O和K2O的量都在5％至10％，因而該玻璃樣品不容易發(fā)生由于玻璃基底本身的變褐而引起的變色，并具有厚的應(yīng)力畸變層-因?yàn)闆]有離子交換效率所加的限制。另外，本實(shí)施例的玻璃樣品具有高彎曲強(qiáng)度。所以，通過采用本玻璃面板能夠?qū)崿F(xiàn)厚度小和重量輕的用于CRT的玻璃面板。
權(quán)利要求
1．在化學(xué)加強(qiáng)玻璃上產(chǎn)生的一種用于陰極射線管的玻璃面板，該化學(xué)加強(qiáng)玻璃包含57至64％重量的SiO2、0.1至4％重量的Al2O3、5至10％重量的Na2O、5至10％重量的K2O、7至13％重量的SrO、7至11％重量的BaO、0.1至2％重量的TiO2、0.1至4％重量的ZrO2、以及0.01至1％重量的CeO2。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的用于陰極射線管的玻璃面板，其中在玻璃表面上借助離子交換形成了一個(gè)應(yīng)力畸變層。
3．根據(jù)權(quán)利要求2的用于陰極射線管的玻璃面板，其中所述應(yīng)力畸變層達(dá)到了從表面起超過50μm的深度。
4．根據(jù)權(quán)利要求1的用于陰極射線管的玻璃面板，其中所述Na2O和K2O的重量含量比為0.65＞Na2O/(Na2O+K2O)。
5．根據(jù)權(quán)利要求2的用于陰極射線管的玻璃面板，其中所述Na2O和K2O的重量含量比為0.65＞Na2O/(Na2O+K2O)。
6．根據(jù)權(quán)利要求3的用于陰極射線管的玻璃面板，其中所述Na2O和K2O的重量含量比為0.65＞Na2O/(Na2O+K2O)。
7．一種用于陰極射線管的玻璃面板，它除了包含根據(jù)權(quán)利要求1的用于陰極射線管的玻璃面板的組分之外，還包含從由MgO、CaO、ZnO、Sb2O3、NiO和Co2O3組成的組中選出的至少一種氧化物。
8．一種用于陰極射線管的玻璃面板，它除了包含根據(jù)權(quán)利要求2的用于陰極射線管的玻璃面板的組分之外，還包含從由MgO、CaO、ZnO、Sb2O3、NiO和Co2O3組成的組中選出的至少一種氧化物。
9．一種用于陰極射線管的玻璃面板，它除了包含根據(jù)權(quán)利要求3的用于陰極射線管的玻璃面板的組分之外，還包含從由MgO、CaO、ZnO、Sb2O3、NiO和Co2O3組成的組中選出的至少一種氧化物。
10．一種用于陰極射線管的玻璃面板，它除了包含根據(jù)權(quán)利要求4的用于陰極射線管的玻璃面板的組分之外，還包含從由MgO、CaO、ZnO、Sb2O3、NiO和Co2O3組成的組中選出的至少一種氧化物。
11．根據(jù)權(quán)利要求1的用于陰極射線管的玻璃面板，其中彎曲強(qiáng)度不小于200MPa。
12．根據(jù)權(quán)利要求2的用于陰極射線管的玻璃面板，其中彎曲強(qiáng)度不小于200MPa。
13．根據(jù)權(quán)利要求3的用于陰極射線管的玻璃面板，其中彎曲強(qiáng)度不小于200MPa。
14．根據(jù)權(quán)利要求4的用于陰極射線管的玻璃面板，其中彎曲強(qiáng)度不小于200MPa。
15．根據(jù)權(quán)利要求7的用于陰極射線管的玻璃面板，其中彎曲強(qiáng)度不小于200MPa。
16．根據(jù)權(quán)利要求1的用于陰極射線管的玻璃面板，其中在受到#150和紙的損傷時(shí)的彎曲強(qiáng)度不小于100MPa。
17．根據(jù)權(quán)利要求2的用于陰極射線管的玻璃面板，其中在受到#150和紙的損傷時(shí)的彎曲強(qiáng)度不小于100MPa。
18．根據(jù)權(quán)利要求3的用于陰極射線管的玻璃面板，其中在受到#150和紙的損傷時(shí)的彎曲強(qiáng)度不小于100MPa。
19．根據(jù)權(quán)利要求4的用于陰極射線管的玻璃面板，其中在受到#150和紙的損傷時(shí)的彎曲強(qiáng)度不小于100MPa。
20．根據(jù)權(quán)利要求7的用于陰極射線管的玻璃面板，其中在受到#150和紙的損傷時(shí)的彎曲強(qiáng)度不小于100MPa。
21．根據(jù)權(quán)利要求1的用于陰極射線管的玻璃面板，其中在30至300℃的熱膨脹系數(shù)為95至105×10-7/℃。
22．根據(jù)權(quán)利要求2的用于陰極射線管的玻璃面板，其中在30至300℃的熱膨脹系數(shù)為95至105×10-7/℃。
23．根據(jù)權(quán)利要求3的用于陰極射線管的玻璃面板，其中在30至300℃的熱膨脹系數(shù)為95至105×10-7/℃。
24．根據(jù)權(quán)利要求4的用于陰極射線管的玻璃面板，其中在30至300℃的熱膨脹系數(shù)為95至105×10-7/℃。
25．根據(jù)權(quán)利要求7的用于陰極射線管的玻璃面板，其中在30至300℃的熱膨脹系數(shù)為95至105×10-7/℃。
26．根據(jù)權(quán)利要求11的用于陰極射線管的玻璃面板，其中在30至300℃的熱膨脹系數(shù)為95至105×10-7/℃。
27．根據(jù)權(quán)利要求16的用于陰極射線管的玻璃面板，其中在30至300℃的熱膨脹系數(shù)為95至105×10-7/℃。
28．采用根據(jù)權(quán)利要求1至27中任何一項(xiàng)的用于陰極射線管的玻璃面板的陰極射線管。
29．一種陰極射線管制作方法，包括以下步驟制造一種用于陰極射線管的玻璃面板；在所述玻璃面板上安裝用于安裝一個(gè)內(nèi)部部件的夾具并隨后對(duì)該玻璃面板進(jìn)行化學(xué)加強(qiáng)。
30．根據(jù)權(quán)利要求29的陰極射線管制作方法，其中用于陰極射線管的玻璃面板是在化學(xué)加強(qiáng)玻璃上制作的，該化學(xué)加強(qiáng)玻璃包含57至64％重量的SiO2、0.1至4％重量的Al2O3、5至10％重量的Na2O、5至10％重量的K2O、7至13％重量的SrO、7至11％重量的BaO、0.1至2％重量的TiO2、0.1至4％重量的ZrO2、以及0.01至1％重量的CeO2。
31．根據(jù)權(quán)利要求29的陰極射線管制作方法，其中所述用于陰極射線管的玻璃面板通過離子交換而得到化學(xué)加強(qiáng)。
全文摘要
CRT的整體重量,在不影響面板的抗壓力性能和CRT的所需性能的情況下,得到了減小。為此,提供了一種用于陰極射線管的玻璃面板,它是通過對(duì)包含57至64%重量的SiO
文檔編號(hào)C03C3/076GK1308366SQ0110343
公開日2001年8月15日 申請(qǐng)日期2001年2月9日 優(yōu)先權(quán)日2000年2月10日
發(fā)明者三德正孝, 藏本文雄, 岡田正道, 蜂谷洋一, 渡邉格 申請(qǐng)人:索尼株式會(huì)社, 保谷株式會(huì)社