JP2000243316A - 陰極線管用ガラスファンネル及び陰極線管 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ガラスファンネルのボディ部の応力低減を図る
ことにより、重量増加を抑制する。 【解決手段】ガラスファンネル２のボディ部３を階段状
形状にし、その端部を開口端部近傍まで達するようにし
て剛性の大きい部分で支持することにより応力低減を図
り、ボディ部の肉厚を増加させずに変形を抑制し軽量化
を図る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主にテレビジョン
放送受信及び産業用装置に用いられる陰極線管のための
ガラスファンネル及びこのガラスファンネルを用いた陰
極線管に関する。

【０００２】

【従来の技術】図５に示すように、陰極線管は、基本的
には映像を表示するガラスパネル１と、電子銃６を格納
するネック部５を有するガラスファンネル２からなるガ
ラスバルブで真空外囲体が構成されている。そして、こ
のガラスファンネル２の主要部は偏向コイル７を装着す
るヨーク部４と、ヨーク部に連続してガラスパネルを封
着する開口端部に向かって延在するボディ部３からなっ
ている。

【０００３】図５において、１６は衝撃に対する強度を
保持するための補強バンド、１０はガラスパネル３とガ
ラスファンネル２を半田ガラス等で封着する封着部、１
２は電子線１１の照射により蛍光を発する蛍光膜、１３
は蛍光膜での発光を前方へ反射するアルミニウム膜、１
４は蛍光体上の電子線照射位置を特定するシャドーマス
ク、１５はシャドーマスク１４をガラスパネル１の内面
に固定するためのスタッドピン、１７はシャドーマスク
１４の電子線１１による高帯電位を防ぎ外部へ導通接地
するためのアノードボタンである。

【０００４】また、Ａはネック部５の中心軸とガラスパ
ネル１の中心を結ぶ管軸を示しており、Ｂは偏向の中心
を示す仮想の基準線（リファレンス線）である。前記蛍
光膜１２をガラスパネル内面に形成したスクリーンは、
前記管軸を中心点とし管軸に直交する長軸及び短軸にほ
ぼ平行な４辺で構成されたほぼ矩形をなしている。

【０００５】陰極線管は、ガラスバルブ内部で電子線を
照射することにより映像を表示するため、内部は高真空
に保たれている。そして、球殻とは異なる非対称構造に
内外圧差１気圧が負荷されるため、高い変形エネルギー
を内在していると同時に不安定な変形状態にある。この
ような状態にある陰極線管用ガラスバルブに亀裂が生じ
た場合、内在する高い変形エネルギーを開放せんがた
め、亀裂は伸長し破壊する。また、外表面に高い応力が
負荷されている状態では大気中の水分が作用して、遅れ
破壊が生じ、信頼性を低下させる。

【０００６】一方、近年においては陰極線管以外の表示
装置が多数提案され、それらとの対比から表示装置とし
ての奥行きと重量が大きな欠点として取り上げられてい
る。そのため、奥行きを短縮したり、軽量化を実施する
必要に迫られる。しかし、奥行きを短縮すれば、陰極線
管の構造上の非対称性も増大しより多くの変形エネルギ
ーが蓄積する問題が生じる。

【０００７】また、軽量化を行う場合でも、ガラスの剛
性低下により変形エネルギーの増加を引き起こす。変形
エネルギーの増加は応力を増大するので、破壊による安
全性の低下や遅れ破壊による信頼性の低下を引き起こ
す。上記応力の増大を防止しようとしてガラス肉厚を増
加させれば、自動的に重量が増加する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、応力の増加
なしにガラスファンネルの奥行きの短縮や重量の削減が
実現できる、安全で信頼性の高いガラスファンネル及び
陰極線管の提供を目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は前述の課題を解
決すべくなされたものであり、ガラスファンネルに発生
する応力の軽減策について種々検討した結果、ガラスフ
ァンネルのボディ部を変形しやすい方向と同方向の面を
有する階段状形状にするとともに、この階段状形状の端
部を略矩形状の開口端部近傍に達するように形成するこ
とにより、応力の抑制効果が大きいことを見出し得られ
たものである。

【００１０】更に詳述すれば、階段状形状の端部を開口
端部近傍に到達するように形成すると、ボディ部を単に
管軸を中心とする環状の波形状にする場合に比べて、応
力の抑制が一層大きいことに基づいている。

【００１１】すなわち、本発明は、略矩形状の開口端部
を一端に有するボディ部とボディ部の他端に接続して形
成されたヨーク部とヨーク部の端部に連結したネック部
とを具備し、前記ボディ部が１段以上の階段状形状を有
し、かつその少なくとも開口端部に近い階段状形状の両
端又は片端は開口端部近傍まで到達していることを特徴
とする陰極線管用ガラスファンネルを提供する。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明は、ガラスファンネルのボ
ディ部の形状を階段状にして剛性を高めるとともに、階
段状部分の端部が開口端部近傍に達するように形成して
階段状形状を剛性の高い開口端部近傍で支持することに
より、ボディ部の変形を抑制し、応力の増大を防止する
効果を得るものである。

【００１３】通常の陰極線管において、画像を表示する
ガラスパネルに対し、このガラスパネルに封着されたガ
ラスファンネルのうちではネック部分が最も後方にあ
り、その前にヨーク部が位置し、ヨーク部とガラスパネ
ルを滑らかに繋ぐようにボディ部が設置されている。し
たがって、ボディ部の一端はガラスパネルとの封着部と
なる開口端部であり、他端にヨーク部前端が連続して形
成されており、全体として漏斗状をなしている。これ
は、できるだけ球殻に近い構造にすることにより、応力
の増大を防ごうとするものであるが、陰極線管は画像を
表示する前面部と電子線を照射し走査する後部とでは機
能が異なるため本質的に非対称構造である。

【００１４】この本質的な非対称性のため、一般に滑ら
かなガラスファンネルのボディ部はかえって剛性が低
い。陰極線管の非対称性により、ガラスファンネルはガ
ラスパネル側へ押込まれる方向に変形を起こし、ボディ
部や強度の弱いガラスパネルとの封着部に引張り性の応
力が発生し、安全性や信頼性の低下の原因となる。

【００１５】応力低減の観点からすれば、ボディ部の変
形を抑制することが望ましい。そして、この変形はボデ
ィ部を階段状にしすなわちボディ部に階段状形状を形成
し、押込まれる方向とほぼ平行な面を形成することによ
り減少させることができる。これは、一般に面状の構造
物は面に垂直な方向には変形しやすいが、面に平行な方
向には変形しにくいからであり、この性質を利用して変
形を抑制できる。

【００１６】しかし、これだけではボディ部が部分的に
剛性を増すのみで、十分な効果は得られない。変形しに
くい階段状部分を他の剛性の高い部分と連結し、互いに
支持し合うようにしなければ、剛性の弱い部分にしわ寄
せが起こるのみでかえって弱い部分を作ってしまう。

【００１７】そこで、本発明はガラスファンネルのボデ
ィ部の開口端部近傍に着目し、ボディ部を階段状形状に
するとともに、この階段状形状の端部をボディ部の剛性
の高い部分で支持するように構成したものである。ここ
で、ボディ部の開口端部近傍とは、ガラスパネルとの封
着部つまり開口端部からヨーク部に向かって伸びる所定
領域で、特徴としてその主要部はほぼ管軸と平行して形
成されている。したがって、その輪郭は開口端部とほぼ
同じ略矩形状であり、おおよそボディ部の最外輪郭と一
致している。

【００１８】この部分はボディ部のうちで剛性が高いこ
とが認められている。その理由としては、ガラスパネル
との封着により剛性の大きいガラスパネルのスカート部
に支持されること、及びこの部分は前記したようにボデ
ィ部が押込まれる方向（管軸方向）と平行に形成されて
いることなどが考えられる。

【００１９】本発明は、ガラスファンネルのボディ部に
１段以上の階段状形状を形成する場合、少なくとも開口
端部に近いつまり最も開口端部寄りの階段状形状の両端
又は片端が、この開口端部近傍に達するようにする。こ
れにより、階段状形状の端部は矩形状輪郭の各辺に一定
の角度で交差し、開口端部により支持される。このよう
な階段状形状が、ボディ部の剛性を高めるのに有効に作
用する。加えて、ガラスパネルと封着した場合には、こ
の階段状形状が前記ガラスパネルの封着部近傍のスカー
ト部を支持するので、このスカート部の変形が抑制され
てガラスファンネルのみならずガラスパネルの剛性も同
時に高められる。

【００２０】次に、本発明を図面に従って詳述する。図
１は本発明の実施例であるガラスファンネルの平面図で
あり、図２はその正面図である。図１、図２において、
ボディ部３は従来技術のように単調に前方に広がる漏斗
状ではなく、階段状形状９を有している。この階段状形
状はボディ部３に１段以上設けられる。本例ではボディ
部３の短軸Ｙの方向に管軸Ａを中心にして左右対称に２
段設けている。

【００２１】階段状形状９の段数は、変形を抑制し応力
を低減する観点からすれば、多い方がよいが、ガラスフ
ァンネルの成形面からすれば、段数が多すぎると、金型
内での溶融ガラスの流動が阻害されるため好ましくな
い。またこの段数は、ガラスファンネルの奥行き等から
も幾何学的におのずと制限を受ける。そこで、段数はガ
ラスファンネルのサイズや形状に従い、その生産性、発
生応力値及び幾何学的整合性等を勘案し、設計目的に適
合するよう決める。

【００２２】図示するように各階段状形状９は、管軸Ａ
とほぼ同方向の縦面９ａとこの縦面に所定の角度で交差
する横面９ｂから形成されている。ここで、管軸Ａとほ
ぼ同方向の縦面９ａとは、後述するように面の向きが単
に管軸方向であることを指す。本例では、すべての階段
状形状を最外輪郭が略矩形状のボディ部３の短軸Ｙと同
方向にして対向する長辺に渡される形で設けているが、
階段状形状は短軸Ｙ又は長軸Ｘのいずれの方向にも形成
できる。

【００２３】しかし、ボディ部の変形を効果的に抑制す
るには、短軸Ｙの方向に形成するのが望ましく、少なく
とも最も開口端部８に近い階段状形状（図２で最下段の
階段状形状）は、短軸Ｙの方向に形成するのがよい。図
１のδは、短軸Ｙの方向に形成された各階段状形状の縦
面と長辺との交差角度である。階段状形状は、短軸Ｙと
平行に形成することもできるが、図１のように階段状形
状を湾曲させて更に剛性を高めると効果的である。

【００２４】さらに、階段状形状の効果を十分に発揮す
るため、階段状形状の縦面の管軸Ａに対する角度θ（図
２参照）は、４０°以下が望ましい。これより大きい場
合には、階段状形状が変形を抑制する効果が小さくな
り、十分な効果が得られない。一方、θが小さいほど変
形抑制の効果は大きくなるが、１°より小さくなると、
ガラスを金型内で成形した後に、金型から抜き取る際に
傷を発生する等、生産性が損なわれる。

【００２５】また、階段状形状の高さ（図１のＨ）は、
階段状形状の効果を十分に発揮するためには１０ｍｍ以
上が望ましい。実際には、幾何学的な整合性や応力値等
の観点から設計目的に適合するよう決定すればよい。

【００２６】図３は本発明の他の実施態様を示すガラス
ファンネルの斜視図で、理解しやすくするため概略的に
示したものである。階段状形状がボディ部の最外部まで
達していることが明示されている。すなわち、階段状形
状は図３のｂに示すように対向する２辺（長辺）に渡さ
れる形でもよいし、ａのようにほぼ垂直に隣接する２辺
（長辺と短辺）に渡される形でもよい。そして、効果は
若干落ちるものの階段状形状ｂの上に、これと異なる方
向の階段状形状ｃを設けてもよい。この場合、階段状形
状ｃの両端は階段状形状ｂに達しており、その縦面によ
り支持される。

【００２７】さらに、本発明の他の実施例を図４に示
す。このガラスファンネルは、ボディ部３の短軸方向に
設けた階段状形状ｄの上に、長軸方向の階段状形状ｅを
設けたものである。このように階段状形状の形態は、開
口端部に最も近い階段状形状さえ所定の形態で設けられ
ていれば、他は適宜変更できる。

【００２８】なお、各実施例を示す図には階段状形状を
形成する縦面と横面の接続部、及びこれら両面の他の面
との接続部をシャープに示したが、実際には適当なアー
ルを持たせて形成する。また、ボディ部は所定の肉厚の
ガラス包囲体であるので、内面も外面と同様の階段状形
状を有している。

【００２９】さらにまた、ガラスファンネルのボディ部
をこのように階段状形状にすることは比較的容易にでき
るので、電子銃や偏向コイルを一つのボディ部に対し複
数使用して奥行きを短縮する場合や、電子銃や偏向装置
をスクリーンに角度を持って配置する偏平ガラスファン
ネルにも適用できる。

【００３０】本発明によれば、ガラスファンネルのボデ
ィ部形状を階段形状にすることにより、ボディ部の剛性
が高まり、ガラスファンネルの変形が抑制されるので、
応力は低減される。これにより、例えばボディ部を広角
にして奥行きを短縮した場合にも応力の増加を抑えるこ
とができ、応力低減のために肉厚を増す必要がないの
で、重量が増加することがなくなり、軽量化も容易に行
える。

【００３１】

【実施例】以下に、本発明の実施例及び比較例を表１を
用いて説明する。これらの例におけるガラスパネル（以
下パネルとする）は、図５に示すような陰極線管に通常
使用されるもので、いずれも旭硝子製のアスペクト比が
１６：９、パネル最外径が９２１．６ｍｍ、パネルガラ
ス全高が１１５．０ｍｍ、パネル中央肉厚が２８．５ｍ
ｍ、パネル外面曲率半径が１００００ｃｍで、対角径が
８６ｃｍの有効画面を有する３６型テレビジョン用のも
のを用いた。このパネルとガラスファンネルとを組み合
わせて陰極線管を製作し、この陰極線管に発生する応力
を測定した。なお、これらのガラスバルブのガラスは、
いずれも表２のものである。

【００３２】（実施例１）本例のガラスファンネルは、
ボディ部に階段状形状を設けない従来技術で製作された
比較例１のガラスファンネルに対し、そのボディ部を３
段の階段状にして軽量化を図った。階段状形状は図１と
同様に短軸Ｙの方向に段設した。

【００３３】（実施例２）本例のガラスファンネルは、
従来技術で製作された比較例１のガラスファンネルに対
し、ボディ部を広角にしてその奥行きを１４３ｍｍ短縮
し、かつそのボディ部を図１及び図２のような２段の階
段状形状にした。

【００３４】（比較例１）本例のガラスファンネルは、
図３のようなボディ部に階段状形状を形成しない従来の
ものである。

【００３５】（比較例２）本例のガラスファンネルは、
実施例２と同じ肉厚分布を有するボディ部を広角にして
奥行きを実施例２と同じく１４３ｍｍ短縮したものであ
る。

【００３６】（比較例３）本例のガラスファンネルは実
施例１と同じく奥行きを１４３ｍｍ短縮し、陰極線管に
したときボディ部に発生する最大応力値が比較例１とほ
ぼ同等になるように作製したものである。応力は比較例
１とほぼ同等であるが、そのためボディ部の肉厚を３０
ｍｍにしなければならず、重量は７０ｋｇで３０％も増
加し、非常に重い陰極線管となった。また、実施例２と
比較例３はほぼ同等の応力値であるが、実施例２は比較
例３に比べ約２０％も軽くすることができた。

【００３７】これら実施例から明らかのように、ボディ
部に階段状形状を設けることによりボディ部に発生する
応力は低減される。実施例１では階段状形状を設けない
比較例１に比べと、ボディ部の肉厚を薄くしても同等の
応力に抑制でき、比較例１と同等の応力値になるまでボ
ディ部の肉厚や封着部の肉厚を薄くした結果、重量は５
３．１ｋｇとなり、１．５ｋｇ軽量化できた。

【００３８】また、実施例２ではボディ部を広角にして
奥行を短縮したため、通常であれば応力はかなり増加す
る。すなわち、階段状形状を設けずに単にボディ部を広
角にして同じ奥行きにした比較例２は最大応力が４０Ｍ
Ｐａにもなり、実施例２に比べ４倍の応力値になるため
に、放置しておいても数日以内に破壊してしまうものが
多数発生する。ところが実施例２のようにボディ部に階
段構造を設けることにより、ボディ部の肉厚を１０ｍｍ
に厚くする必要があったが、比較例１と同等の応力値に
抑制することができた。

【００３９】

【表１】

【００４０】

【表２】

【００４１】

【発明の効果】本発明は、ガラスファンネルのボディ部
を階段状にすることにより、ボディ部の真空外囲器とし
ての剛性を向上せしめ応力の低減を図ることができるの
で、容易に陰極線管の軽量化を実現できる。さらに、こ
のような効果により、応力低減による軽量化のみなら
ず、安全で信頼性の高い陰極線管を実現する優れた効果
を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係るガラスファンネルの平面
図。

【図２】図１のガラスファンネルの正面図。

【図３】本発明の他の実施例に係るガラスファンネルの
概略的斜視図。

【図４】本発明の他の実施例に係るガラスファンネルの
斜視図。

【図５】従来の陰極線管の部分側断面図。

【符号の説明】

１：ガラスパネル ２：ガラスファンネル ３：ボディ部 ４：ヨーク部 ５：ネック部 ７：偏向コイル ８：開口端部 ９：階段状形状

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】略矩形状の開口端部を一端に有するボディ
   部とボディ部の他端に接続して形成されたヨーク部とヨ
   ーク部の端部に連結したネック部とを具備し、前記ボデ
   ィ部が１段以上の階段状形状を有し、かつその少なくと
   も開口端部に近い階段状形状の両端又は片端は開口端部
   近傍まで到達していることを特徴とする陰極線管用ガラ
   スファンネル。
2. 【請求項２】ボディ部が２段以上の階段状形状を有し、
   その少なくとも開口端部に近い階段状形状の両端又は片
   端は開口端部近傍まで到達しており、かつその他の階段
   状形状のうちの少なくとも一つはその両方又は一方の端
   部が他の階段状形状にあることを特徴とする請求項１記
   載の陰極線管用ガラスファンネル。
3. 【請求項３】一つ以上の階段状形状が略矩形状のボディ
   部の短軸方向に形成されていることを特徴とする請求項
   １又は２記載の陰極線管用ガラスファンネル。
4. 【請求項４】ボディ部に設けた階段状形状が、ほぼ管軸
   方向の縦面と縦面に所定の角度で交差する横面から形成
   されており、前記縦面の管軸に対する傾斜角度θが、１
   °≦θ≦４０°であることを特徴とする請求項１、２又
   は３記載の陰極線管用ガラスファンネル。
5. 【請求項５】請求項１、２、３又は４記載の陰極線管用
   ガラスファンネルを用いた陰極線管。