JP2001307662A

JP2001307662A - 陰極線管用ガラスパネル

Info

Publication number: JP2001307662A
Application number: JP2000116214A
Authority: JP
Inventors: Tsunehiko Sugawara; 恒彦菅原; Naoya Shimizu; 直也清水
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 2000-04-18
Filing date: 2000-04-18
Publication date: 2001-11-02

Abstract

(57)【要約】【課題】ガラスパネルを強化する場合、応力分布及び応
力値を制御して軽量化と破壊特性の向上を図る。【解決手段】最大引張り応力が発生するフェース部外面
のスクリーン端近傍の圧縮応力σ_C _Mと引張り応力σ_T _M、
及びフェース部中央の圧縮応力σ_C _oと引張り応力σ_T _Oと
が、｜σ_C _M｜≧１５ＭＰａ、｜σ_C _M／σ_TM｜＞２．５、
｜σ_C _M｜＞｜σ_C _O｜、｜σ_C _M／σ_TM｜＞｜σ_C _O／σ_T _O｜
であるガラスパネル。

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
放送受信等に用いられる陰極線管のためのガラスパネル
に関する。

【０００２】

【従来の技術】テレビジョン放送受信等に用いる陰極線
管は、映像を表示するパネル部（以下ガラスパネルとい
う）と一端に電子銃を格納するネック部を具備する漏斗
状のファンネル部からなるガラスバルブで外囲器が構成
されている。前記ガラスパネルは略箱形で、スクリーン
（画像表示部）が形成される略矩形のフェース部とその
周縁にほぼ直角に延在して側壁を構成するスカート部か
らなっている。

【０００３】このようなガラスパネルを用いた陰極線管
には、１気圧の内外圧力差が負荷されるので真空応力が
発生し、フェース部の短軸上及び長軸上のスクリーン端
部やフェース部とスカート部の結合部であるブレンドＲ
部近傍のスカート部の外表面に、大きな引張り応力（以
下引張り真空応力という）が比較的広範囲に発生するこ
とが知られている。

【０００４】図５は、最も一般的な陰極線管の外表面に
発生する応力分布を示す。図中のσ ₁は紙面に沿った応
力、σ₂は紙面に垂直な方向の応力成分を示し、応力分
布に沿った数字はその位置における応力値（単位：ＭＰ
ａ）を、また＋の符号は引張り応力、−の符号は圧縮応
力であることを示す。図には長軸及び短軸以外における
真空応力は示していないが、ガラスパネルのフェース部
において、長軸及び短軸以外の真空応力は相対的に低
い。

【０００５】すなわち、陰極線管組み立て後におけるガ
ラスパネルには二次元的応力分布が存在し、これをフェ
ース部の外面についてみると、通常フェース部の中央部
よりスクリーン端部又はその近傍、すなわちスクリーン
端近傍に大きい引張り真空応力が発生する。特に、フラ
ットなフェース部を有するガラスパネルでは、球面状又
は円筒面状のフェース部のものに比べこの傾向が強く、
とりわけ短軸上のスクリーン端近傍に大きい引張り真空
応力が発生する。したがって、ガラスパネルの構造的強
度がこの引張り真空応力に対し十分に耐えうるものでな
いと、大気圧による静的疲労破壊を生じ陰極線管として
機能しなくなる。

【０００６】このため、従来フラットなフェース部を有
するガラスパネルについては、有効な物理強化を行って
強度を確保しつつ薄肉化を図る方法が知られている。こ
の場合、通常の方法でガラスパネルを物理強化すると、
図６に示すようにガラスパネルの表面層に圧縮応力σ_C
が形成されると同時に、ガラス中心層に引張り応力σ_T
が形成される。そして、σ_Cを高めるほど、フェース部
の肉厚を薄くできるが、実際にはσ_Cを高めていくと、
σ_Tも同時に｜σ_C｜≒２σ_Tの関係で増大する。

【０００７】フェース部の表面に発生した亀裂が、一旦
進展を開始し圧縮応力層を貫通して引張り応力層に到達
した場合には、亀裂の進展性はσ_Tの大きさに左右され
るため、この値が大きいほどその歪エネルギーを解放し
ようとして亀裂が自走したり、分岐する。その結果、ガ
ラス破片が細片化し爆縮を生じやすくなる。

【０００８】そこで、亀裂がガラス中心層の引張り応力
層に到達した場合でも、爆縮によるガラス細片の飛散を
抑制する方法として、ガラスパネルを物理強化する場合
に、σ_Tを一定値以下に抑えるとともに、σ_Tを｜σ_C｜
に対して相対的に従来より小さくすることが提案されて
いる。具体的には、強化特性をσ_T＜１／３｜σ_C｜、か
つσ_T＜約１４ＭＰａ（２０００ｐｓｉ）にすることを
特徴としている（特開平２０００−４０４７６号公
報）。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】物理強化したガラスパ
ネルがσ_T＜１／３｜σ_C｜、かつσ_T＜約１４ＭＰａを
満していても、σ_Tが１０ＭＰａより大きかったり、フ
ェース部が高い圧縮応力をもって実質的に均一に強化さ
れている場合には、次のような問題がある。

【００１０】すなわち、破壊時のガラス細片化を防止す
るために、ガラス中心層に形成される引張り応力を許容
範囲に抑制したまま、ガラス表面の強化圧縮応力の実用
範囲をフェース部全域にわたって拡大すると、つまりフ
ェース部全体に大きい強化圧縮応力を形成すると、ガラ
スパネルの平面方向に作用する引張り性の不要な残留応
力が過大となり、ガラスパネル製造工程において熱応力
で割れる確率が高まる。

【００１１】さらにまた、ガラスパネルの爆縮を防止す
るためには、引張り真空応力が最大の領域に発生した亀
裂が周辺に進展するとき、フェース部の中央部に向かっ
て進展する亀裂の数を少なくする条件の確立が求められ
る。しかし、これまではフェース部の平面方向の応力分
布までコントロールする手段は一切用いられていない
し、フェース部の中央部と周辺部の強化圧縮応力分布
が、亀裂の進展に影響することも知られていない。ま
た、パネルガラスではσ_Tの大きさが約１０ＭＰａを超
えると、一般に細片化が進むとされているが、強化圧縮
応力分布と自爆の関係については正確に把握されていな
い。

【００１２】従来の強化方法で圧縮応力σ_Cを大きくし
て更にガラスパネルの薄肉軽量化を図ろうとすると、σ
_Tが１０ＭＰａを超えたり、フェース部の中央部に周辺
部と同等又はほぼ同等の圧縮応力σ_Cが形成される。そ
の結果、ガラス中心層の引張り応力σ_Tが表面層の圧縮
応力σ_Cに対して抑制されていても、爆縮防止（防爆）
が損なわれたり、陰極線管の製造工程で熱割れが発生す
る。そのため、従来の方法は強化圧縮応力の実用範囲が
極めて制限され、ガラスパネルの強化圧縮応力を思うよ
うに高められないので、一層の薄肉軽量化を図ることが
困難であった。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、上述したよう
なガラスパネルの物理強化における制約と問題に着目し
て、ガラス中心層に形成される引張り残留応力を許容範
囲に抑制したまま、ガラス表面の強化圧縮応力の実用的
範囲を従来より拡大するとともに、フェース部における
平面方向の強化応力分布を改善して、安全で軽量な陰極
線管用ガラスパネルを創出したものである。

【００１４】具体的にはフェース部において亀裂が進展
する領域の強化応力値とその分布が、亀裂の進展特性に
影響を及ぼすことを見出し、大きい引張り真空応力が発
生するフェース部の周辺部に大きい強化圧縮応力を付与
し、フェース部の中央部には相対的に小さい強化圧縮応
力を付与することにより、破壊特性の優れた安全で軽量
な陰極線管用ガラスパネルを完成したものである。

【００１５】すなわち、本発明は、スクリーンが形成さ
れる略矩形のフェース部と、該フェース部の周縁にほぼ
直角に延在して側壁を構成するスカート部とからなり、
少なくとも前記フェース部には物理強化により表面層に
圧縮応力、ガラス中心層に引張り応力が形成されている
陰極線管用ガラスパネルであって、前記フェース部の少
なくとも外面における圧縮応力が、フェース部の中央部
より周辺部の方が相対的に大きく、かつ陰極線管組み立
て後のフェース部において最大引張り真空応力が形成さ
れるスクリーン端近傍において１５ＭＰａ以上であり、
フェース部のガラス中心層の引張り応力が１０ＭＰａ以
下であることを特徴する陰極線管用ガラスパネルを提供
する。

【００１６】また、本発明は、スクリーンが形成される
略矩形のフェース部と該フェース部の周縁にほぼ直角に
延在して側壁を構成するスカート部とからなり、少なく
とも前記フェース部には物理強化により表面層に圧縮応
力、ガラス中心層に引張り応力が形成されている陰極線
管用ガラスパネルであって、陰極線管組み立て後のフェ
ース部において最大引張り真空応力が形成されるスクリ
ーン端近傍における外面の圧縮応力σ_CMとガラス中心層
の引張り応力σ_TM、及びフェース部中央における外面の
圧縮応力σ_COとガラス中心層の引張り応力σ_TOが、（Ａ）｜σ_CM｜≧１５ＭＰａ（Ｂ）｜σ_CM／σ_TM｜＞２．５（Ｃ）｜σ_CM｜＞｜σ_CO｜（Ｄ）｜σ_CM／σ_TM｜＞｜σ_CO／σ_TO｜であることを特徴とする陰極線管用ガラスパネルを提供
する。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明のガラスパネルは、フェー
ス部の肉厚を一層薄くするために、フェース部外面で陰
極線管組み立て後に最大引張り真空応力が発生する部分
（以下この部分を最大σ_VT部分とする）に、この引張り
真空応力に対抗できる大きい強化圧縮応力が形成されて
おり、かつガラスパネルの自爆や爆縮などの破壊特性を
改善するために、ガラス中心層の引張り応力を抑制する
とともに、フェース部の中央部の圧縮応力が周辺部より
相対的に小さいことを特徴とする。

【００１８】本発明において、ガラスパネルはガラスフ
ァンネルと封着して陰極線管の外囲器を構成するガラス
バルブとして知られているもので、スクリーンが形成さ
れる略矩形のフェース部とその周縁に略直角に延在して
側壁を構成するスカート部からなっている。前記フェー
ス部の外面は、フラット状、球面状、円筒面状のいずれ
でもよいが、陰極線管に組み立てられたとき、フェース
部のスクリーン端近傍に特に大きい引張り真空応力が発
生する、フラット状のフェース部を有するガラスパネル
に好適する。

【００１９】フェース部のうちで最も破壊が生じやすい
のは最大σ_VT部分とされている。フェース部が略矩形の
ガラスパネルの場合、この部分はフェース部外面の短軸
上のスクリーン端近傍であることが確認されている。つ
まり、フェース部外面における引張り真空応力の発生状
況をみると、短軸、長軸又は対角軸により応力値が異な
ることはあっても、総じてフェース部のスクリーン周辺
に沿って、すなわちスクリーン端近傍の領域に大きい引
張り真空応力が分布する。通常の陰極線管の場合、引張
り真空応力はスクリーン端近傍の領域のうち、短軸上の
スクリーン端近傍において最大となる。一方、フェース
部の中央部には、圧縮性の真空応力が分布する。

【００２０】本発明は、ガラスパネルを物理強化する場
合、引張り真空応力が分布する前記スクリーン端近傍に
積極的に大きい圧縮応力を形成し、圧縮性の真空応力が
分布する中央部の圧縮応力はスクリーン端近傍より小さ
くする。すなわち、図３に示すようにフェース部２の中
央部Ｃの強化圧縮応力より、周辺部Ｓの強化圧縮応力を
相対的に大きくする。その結果、フェース部の強化圧縮
応力は均一でなく、概観すると周辺部Ｓから中央部Ｃに
向かって漸減する応力分布を有する。この場合、応力値
や応力分布がフェース部の短軸、長軸及び対角軸により
若干異なることはあるが、このことは本質的な事項でな
い。重要なことは、大きい応力値の周辺部Ｓがこれより
低い応力値の中央部Ｃを包囲している応力分布である。

【００２１】フェース部の強化応力分布をこのように積
極的に制御する主な理由は、次のとおりである。１つ
は、フェース部の中央部は圧縮性の真空応力の領域であ
るから、大きい強化圧縮応力を積極的に付与しなくても
強度面で支障が生じないことである。２つは、フェース
部の中央部の強化圧縮応力を周辺部より小さくすると、
亀裂が周辺部から中央部に向かって進展するのを回避又
は抑制できることである。さらに他の理由は、フェース
部の中央部における強化圧縮応力を小さくすれば、ガラ
ス中心層の引張り応力を容易に低く抑制できることであ
る。

【００２２】また、前記フェース部２におけるガラス中
心層の引張り応力は、１０ＭＰａ以下となっている。引
張り応力が１０ＭＰａより大きいと、フェース部の表面
に発生した亀裂が、表面層の圧縮応力層を貫通して引張
り応力層に達したとき、亀裂は大きい歪エネルギーのた
めに自走したり、その過程で高い頻度で分岐しながら進
展する。その結果、ガラスの破片が細化し爆縮が生じや
すい。ガラス中心層の引張り応力が１０ＭＰａ以下であ
れば、ガラスの細片化を防いで爆縮を改善できる。

【００２３】しかし、上記引張り応力は、本質的な強化
応力とは異なる不要な引張り残留応力となるためできる
だけ小さい方が望ましく、引張り残留応力の発生を抑制
して防爆を確実に得るには、８ＭＰａ以下であれば更に
望ましい。なお、スカート部のガラス中心層に形成され
る引張り応力も、フェース部と同様に１０ＭＰａ以下と
なっている。

【００２４】さらに、本発明の好ましい実施態様では、
このフェース部の最大σ_VT部分とフェース部中央の物理
強化を規制又は特定することにより理想的な物理強化を
実現し、従来方法に優るガラスパネルの軽量を図ってい
る。実際には、フェース部の短軸上のスクリーン端近傍
とフェース部中央の強化応力値を適正にすることにより
達成する。

【００２５】これを図１及び図２に従って説明する。ガ
ラスパネル１のフェース部２には、前記したように短軸
側のスクリーン端近傍の領域ａに相対的に大きい真空引
張り応力が発生し、この応力は短軸Ｙのスクリーン端近
傍で最大となる。したがって、このガラスパネルにおい
て最大σ_VT部分は、前記領域ａの短軸Ｙ上のスクリーン
端近傍ということになる。図１のｂは、フェース部２の
中央部を便宜的に表示したもので、フェース部中央はこ
の領域ｂの中心位置として定めることができる。したが
って、これら領域ａ及び領域ｂは、図３の中央部Ｃ及び
周辺部Ｓにそれぞれ包含されており、最大σ_VT部分及び
フェース部中央はそれぞれ周辺部Ｓ及び中央部Ｃを代表
する基準位置として選定したものである。

【００２６】図２は、前記最大σ_VT部分におけるフェー
ス部２の厚さ方向における応力分布を示す。σ_CMはフェ
ース部２の外側の表面層に形成された強化圧縮応力、σ
_TMはガラス中心層に形成された引張り応力をそれぞれ表
している。図から明らかのように、σ_CM、σ_TMはそれぞ
れ最大圧縮応力及び最大引張り応力を指し、以下の説明
においても同様である。

【００２７】本発明の好ましいガラスパネル１は、最大
σ_VT部分における前記σ_CM及びσ_TMが次の要件を満たし
ている。（Ａ）｜σ_CM｜≧１５ＭＰａ（Ｂ）｜σ_CM／σ_TM｜＞２．５つまり、最大σ_VT部分に１５ＭＰａ以上の圧縮応力σ_CM
を形成するとともに、この部分の引張り応力σ_TMを｜σ
_CM｜に対し１／２．５以下に抑制している。この応力σ
_TMを抑えた様子は、図２と図６とを対比すれば容易に理
解できる。図２の本例の場合、｜σ_CM｜を図６の通常の
物理強化より大きくしても、σ_TMは小さく抑制されてい
る。

【００２８】｜σ_CM｜を１５ＭＰａ以上にすれば、フェ
ース部の弱点部である最大σ_VT部分の衝撃強度を大きく
し、ガラスパネルを従来以上に軽量にできる。ガラスパ
ネルの疲労破壊の確実な防止とより一層の軽量化を達成
するには、｜σ_CM｜は２０ＭＰａ以上が望ましい。｜σ
_CM｜が１５ＭＰａより小さいと、フェース部の肉厚を従
来品より薄くした場合、最も強度の増大が要求される最
大σ_VT部分に所望の強度を確保することが困難となる。
１５ＭＰａより小さい｜σ_CM｜で、ガラスパネルに必要
な強度を得ようとすれば、必然的に肉厚を大きくせざる
を得ないので、従来品以上の軽量化はできない。

【００２９】また、｜σ_CM／σ_TM｜≦２.５の場合に
は、爆縮に対する信頼度が失われ、ガラスパネルの軽量
化が困難となる。すなわち、フェース部の最大σ_VT部分
に例えば２０ＭＰａを超えるような大きな圧縮応力σ_CM
が形成された場合、この部分のσ_TMはσ_CMに伴って増大
するので１０ＭＰａ以上になる恐れがある。σ_TMが１０
ＭＰａ以上になると、最大σ_VT部分に発生した亀裂が進
展開始と同時に瞬時に解放される大きいエネルギーによ
って自走することは、前記したとおりである。

【００３０】｜σ_CM／σ_TM｜≦２.５でこの亀裂の自走
を抑えるには、この部分の肉厚を増して最大引張り真空
応力を下げなければならないので、ガラスパネルの薄肉
軽量化を達成するうえで好ましくない。強化圧縮応力が
１５ＭＰａ以上であっても、亀裂が自走しないようにす
るためには、｜σ_CM／σ_TM｜は２.５、好ましくは３．
０より大きいことが重要である。σ_CMとσ_TMが（Ｂ）を
満足していれば、大きいσ_CMに対してもσ_TMを従来と同
等又はそれ以下に抑制できる。

【００３１】また、フェース部中央の外面に形成された
圧縮応力をσ_CO、ガラス中心層に形成された引張り応力
をσ_TOとしたとき、これらσ_CO、σ_TOと最大σ_VT部分に
おける前記σ_CM、σ_TMとが、次の関係を有している。（Ｃ）｜σ_CM｜＞｜σ_CO｜（Ｄ）｜σ_CM／σ_TM｜＞｜σ_CO／σ_TO｜これら（Ｃ）、（Ｄ）は、ガラスパネルのフェース部に
おける強化特性を、フェース部中央と最大σ_VT部分との
応力値をもって規定している。

【００３２】特に（Ｃ）は、前記したフェース部の中央
部と周辺部との応力分布を、フェース部中央と最大σ_VT
部分との応力値で表している。｜σ_CM｜≦｜σ_CO｜の場
合、フェース部中央には最大σ_VT部分と同等又はそれよ
り更に高い圧縮応力が形成される。その結果、｜σ_CO｜
は１５ＭＰａ以上となる。この大きな｜σ_CO｜は、フェ
ース部の周辺部で発生した亀裂をフェース部の中央部に
誘引し、同時に｜σ_TO｜を増大させるので、爆縮の防止
の面で好ましくない。爆縮をより完全に防止するには、
｜σ_CO｜が｜σ_CM｜に対し約２０％以上小さいことが望
ましい。

【００３３】次に、（Ｄ）について説明する。（Ｄ）
は、表面層の強化圧縮応力に対するガラス中心層の引張
り残留応力の抑制の程度を、フェース部中央は前記の最
大σ_VT部分より小さくすることを示している。｜σ_CM／
σ_TM｜は（Ｂ）から２．５より大であるので、フェース
部の中央部を通常に強化すれば、｜σ_CO／σ_TO｜は約２
となり（Ｄ）は満たされる。したがって、フェース部の
中央部においては、必ずしも（Ｂ）が満たされていなく
ても支障ない。フェース部の中央部は、このように大き
い強化圧縮応力を必要としていないので、通常又は通常
に近い強化方法で強化できる。

【００３４】一方、（Ｄ）が満たされなくなるのは、σ
_TOが｜σ_CO｜に対して極端に小さくて、｜σ_CO／σ_TO｜
が予想外に大きくなる場合である。｜σ_CO／σ_TO｜を大
きくするためには、最大σ_VT部分と同様な強い冷却が必
要となる。無理に｜σ_CO／σ _TO｜を増大しようとすれ
ば、強化圧縮応力がそれほど要求されないフェース部の
中央部に大きい強化圧縮応力を付与し、同時にガラス中
心層の引張り残留応力を増大させるので好ましくない。

【００３５】以上の説明から明らかのように、本例のガ
ラスパネルは、主として（Ａ）、（Ｂ）でガラスパネル
の好ましい薄肉軽量化を図るに必要な強度を確保し、
（Ｃ）、（Ｄ）でガラスパネルの破壊特性を爆縮が防止
できるように改善できる。

【００３６】本発明の更に好ましいガラスパネルは、最
大σ_VT部分における前記σ_CM、σ_TM、及びスカート部に
おける外面の圧縮応力σ_CSとガラス中心層の引張り応力
σ_TSが次の要件を満たしている。ここで、σ_CSとσ_TSは
スカート部の主要部の任意位置における強化応力であ
る。（Ｅ）｜σ_CM｜＞｜σ_CS｜（Ｆ）｜σ_CM／σ_TM｜＞｜σ_CS／σ_TS｜ガラスパネルの全体を物理強化したとき、上記（Ｅ）及
び（Ｆ）が満たされなくなるのは、スカート部を最大σ
_VT部分より強く風冷し、スカート部に必要以上の大きい
強化圧縮応力を付与し、かつ｜σ_TS｜を著しく抑えた場
合である。

【００３７】強化されたガラスパネルが（Ｅ）、（Ｆ）
のいずれか１つを満足していないと、ガラスパネルの平
面方向に作用する引張り性の不要な残留応力が過大とな
り、ガラスパネルや陰極線管の製造工程において熱応力
で割れる確率が高まる。このような問題を解消するに
は、スカート部をフェース部より弱く強化すればよい。
フェース部を弱く強化すると、｜σ_CS｜が｜σ_CM｜より
小さくなり、｜σ_CS／σ _TS｜を｜σ_CM／σ_TM｜より容易
に小さくすることができる。

【００３８】本発明のガラスパネルは、フェース部の最
大σ_VT部分以外の外面にも強化圧縮応力が形成されてい
る。実際に、最大σ_VT部分以外のフェース部のスクリー
ン端近傍には、例えば発生する真空応力に見合った所望
の強化圧縮応力が形成されている。通常、この部分の強
化圧縮応力は、最大σ_VT部分の強化圧縮応力より小さい
が、最大σ_VT部分より大きい強化圧縮応力も許容され
る。そして、最大σ_VT部分以外の強化圧縮応力が大きい
場合、例えば１５ＭＰａ以上のときは、前述の最大σ_VT
部分と同様にガラス中心層の引張り応力が１０ＭＰａ以
下になるように抑制する。なお、ガラスパネルの内面に
も外面とほぼ同等又はそれより小さい強化圧縮応力が形
成されている。

【００３９】本発明のガラスパネルは、次の方法により
得ることができる。一般に、フェース部の周辺部は中央
部に比して肉厚が厚く、ガラスパネルの３次元的な形状
の影響も受けて冷え難い。したがって、周辺部を中央部
と同じように冷却すると、周辺部の冷却速度は中央部に
比べて低いため、表面層に形成される圧縮応力は中央部
の圧縮応力より小さくなる。同時に、表面層の強化圧縮
応力とガラス中心層の引張り応力との比も中央部の比よ
り小さくなってしまうので、フェース部のスクリーン端
近傍の最大σ_VT部分に、ガラス中心層の引張り応力を抑
制しながら、他の部分より大きい強化圧縮応力を形成で
きない。

【００４０】そこで、物理強化する際の加熱温度や冷却
条件を、フェース部の位置により意図的に変えることが
有効である。具体的には、例えばフェース部の中央部と
スクリーン端近傍、スクリーン端近傍の最大σ_VT部分と
それ以外の部分とで強化条件を変える。一般には冷却条
件を変える。特に、最大σ_VT部分の冷却が重要であり、
その最も簡便な方法としては、例えばこの部分の強化条
件を部分的にかつ精緻にコントロールして、他の領域よ
り強く急冷することが挙げられる。また、フェース部の
中央部の冷却を抑えると、中央部の圧縮応力を周辺部よ
り相対的に小さくするのに有効である。実際には、これ
らの方法の単独又は併用によりガラスパネルを冷却すれ
ばよい。冷却されたガラスパネルは、徐冷炉で徐冷す
る。なお、本発明において応力値はすべて後述するよう
にガラスパネルの所定位置から測定片を切り出し、これ
をバビネ補整器法により測定した値を用いる。

【００４１】

【実施例】本発明の実施例を比較例とともに表１に示
す。使用したガラスパネルはアスペクト比が４：３の旭
硝子社製のフェース部外面がフラット状の３４型のもの
であり、ガラスの厚みはフェース部の中央が１７．５ｍ
ｍ、短軸におけるスクリーン端が１９．３ｍｍで、通常
のものより薄くなっている。これらのガラスパネルの最
大引張り真空応力が形成される位置は、短軸のスクリー
ン端近傍にある。ガラスパネルは実施例、比較例とも同
じものを使用した。

【００４２】強化のための熱処理は、成形後に金型から
取出した後、２５秒経過したガラスパネルに対して行
い、その開始時のフェース部（正確にはスクリーン端）
の温度は約５４０℃であった。急冷手段としては、約２
５℃の室温の空気により短軸上のスクリーン端部を冷却
時間を変えて重点的に冷却する方法を用いた。このとき
冷却時間は、実施例１が約４０秒、実施例２が約７０秒
であった。冷却後、徐冷炉で徐冷した。

【００４３】強化後のフェース部の応力測定は、図１に
示すようにガラスパネル１の短軸端部を最大σ_VT部分と
スカート部６を含む形で、幅１３〜１５ｍｍ、長さ約１
５０ｍｍの測定片４（図４参照）として切り出し、また
フェース部の中央部からフェース部中央を含む形で幅１
３〜１５ｍｍ、長さ約７０ｍｍの測定片５を同様に切り
出した後、これら試験片について応力を次の要領でバビ
ネ補整器法により測定した。測定片４の強化応力測定
は、あらかじめ最大σ_VT部分の位置を確認しておき、こ
の位置で最大σ_VT部分の応力を測定した。また、測定片
５については測定片の中間点でフェース部中央の応力を
測定した。測定結果を表１に示す。表１において、Ｒ_M
は｜σ_CM／σ_TM｜を示し、Ｒ_Oは｜σ_CO／σ_TO｜を示
す。

【００４４】なお、ガラスパネルはこれら試験片以外の
部分も強化されており、スカート部の応力が次のようで
あることを確認した。すなわち、スカート部の圧縮応力
はフェース部の最大σ_VT部分の圧縮応力より小さく、か
つ圧縮応力／引張り応力も前記最大σ_VT部分の圧縮応力
／引張り応力より小であった。参考までに、測定片４に
ついて最大σ_VT部分の圧縮応力層の厚みを測定したとこ
ろ、実施例１ではガラスの肉厚の約２０％、実施例２で
はガラスの肉厚の約１８％であった。

【００４５】耐圧強度は、各条件で得られたサンプルか
ら５個を抜き出し、＃１５０エメリー紙により一様に加
傷したガラスバルブに水圧により加圧して外圧付加試験
を行い、破壊に至ったときの内外圧力差を求め平均値で
評価した。爆縮防止試験（防爆試験）は、各強化条件で
得られたサンプルの任意の１０個について、この分野で
常用されている１２Ｊ以上のエネルギーでミサイル法に
より行った。その試験結果を表１に併記する。耐圧強度
は、０．２５ＭＰａ以上であれば合格品である。

【００４６】表１から明らかのように本発明の実施例１
及び実施例２のガラスパネルは、いずれも耐圧強度に合
格しており、かつ防爆試験はすべて合格し不合格率は０
であった。また、実施例１と実施例２の防爆試験の不合
格率は両者とも０であるが、亀裂の進展状況及びガラス
の破砕状況は実施例２の方が良好であった。これに対
し、各比較例のガラスパネルは耐圧強度は合格している
が、防爆試験では最も良い比較例１でも５０％が不合格
であり、比較例２、比較例４及び比較例５はすべて不合
格であった。

【００４７】

【表１】

【００４８】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように大きい引
張り真空応力が発生するフェース部外面のスクリーン端
近傍の強化圧縮応力を、フェース部の中央部の強化圧縮
応力より大きくすることにより、破壊特性が優れかつ軽
量なガラスパネルを得ることができる。

【００４９】さらに、フェース部のスクリーン端近傍の
最大σ_VT部分に、ガラス中心層の引張り応力を抑制しな
がら表面層に大きい強化圧縮応力を形成するとともに、
フェース部の中央部の強化圧縮応力を相対的に小さくす
ることにより、強化圧縮応力の実用的範囲を従来より拡
大してガラスパネルの一層の軽量化と優れた破壊特性及
び安全性が得られる。

【００５０】さらに、陰極線管の外面に機械衝撃が加わ
っ場合、スクリーン端近傍の高い強化圧縮応力とフェー
ス部の中央部の強化圧縮応力を相対的に低くした応力分
布の存在が、亀裂の進展とフェース部の中央部への波及
を抑制し爆縮の確率を低める。そして、たとえ亀裂がガ
ラス中心層の引張り応力層まで達したとしても、引張り
応力を小さく抑えているので、亀裂の自走を抑制でき爆
縮の危険性を回避できる。これらの効果により、機械衝
撃や陰極線管組み立て中の熱衝撃による爆縮や完成後の
疲労破壊を招かない強固で軽量な陰極線管ガラスバルブ
を容易に製造できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例であるガラスパネルのフェース
部の外側方向から見たときの平面図。

【図２】図１のガラスパネルの最大σ_VT部分における応
力分布図。

【図３】図１のガラスパネルのフェース部の他の平面
図。

【図４】測定試験片の断面説明図。

【図５】陰極線管のガラスバルブに発生する応力分布の
説明図。

【図６】通常の物理強化における応力分布図。

【符号の説明】

１：ガラスパネル２：フェース部３：スクリーン４、５：測定片

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】スクリーンが形成される略矩形のフェース
部と、該フェース部の周縁にほぼ直角に延在して側壁を
構成するスカート部とからなり、少なくとも前記フェー
ス部には物理強化により表面層に圧縮応力、ガラス中心
層に引張り応力が形成されている陰極線管用ガラスパネ
ルであって、前記フェース部の少なくとも外面における
圧縮応力が、フェース部の中央部より周辺部の方が相対
的に大きく、かつ陰極線管組み立て後のフェース部にお
いて最大引張り真空応力が形成されるスクリーン端近傍
において１５ＭＰａ以上であり、フェース部のガラス中
心層の引張り応力が１０ＭＰａ以下であることを特徴す
る陰極線管用ガラスパネル。
【請求項２】陰極線管組み立て後のフェース部において
最大引張り真空応力が形成されるスクリーン端近傍の前
記圧縮応力をσ_CM、引張り応力をσ_TMとしたとき、｜σ
_CM｜≧１５ＭＰａ、σ_TM≦１０ＭＰａ、かつ｜σ_CM／σ
_TM｜＞２．５である請求項１に記載の陰極線管用ガラス
パネル。
【請求項３】前記フェース部の少なくとも外面における
フェース部中央の圧縮応力が、前記最大引張り真空応力
が形成されるスクリーン端近傍の圧縮応力の８０％以下
である請求項１又は２に記載の陰極線管用ガラスパネ
ル。
【請求項４】スクリーンが形成される略矩形のフェース
部と該フェース部の周縁にほぼ直角に延在して側壁を構
成するスカート部とからなり、少なくとも前記フェース
部には物理強化により表面層に圧縮応力、ガラス中心層
に引張り応力が形成されている陰極線管用ガラスパネル
であって、陰極線管組み立て後のフェース部において最
大引張り真空応力が形成されるスクリーン端近傍におけ
る外面の圧縮応力σ_CMとガラス中心層の引張り応力
σ_TM、及びフェース部中央における外面の圧縮応力σ_CO
とガラス中心層の引張り応力σ_TOが、（Ａ）｜σ_CM｜≧１５ＭＰａ（Ｂ）｜σ_CM／σ_TM｜＞２．５（Ｃ）｜σ_CM｜＞｜σ_CO｜（Ｄ）｜σ_CM／σ_TM｜＞｜σ_CO／σ_TO｜であることを特徴とする陰極線管用ガラスパネル。
【請求項５】前記フェース部のガラス中心層に形成され
る引張り応力が、１０ＭＰａ以下である請求項４に記載
の陰極線管用ガラスパネル。
【請求項６】スクリーンが形成される略矩形のフェース
部と該フェース部の周縁にほぼ直角に延在して側壁を構
成するスカート部とからなり、前記フェース部とスカー
ト部には物理強化により表面層に圧縮応力、ガラス中心
層に引張り応力が実質的に形成されている陰極線管用ガ
ラスパネルであって、陰極線管組み立て後のフェース部
において最大引張り真空応力が形成されるスクリーン端
近傍における外面の圧縮応力σ_CMと引張り応力σ_TM、及
びスカート部における外面の圧縮応力σ_CSと引張り応力
σ_TSが、（Ｅ）｜σ_CM｜＞｜σ_CS｜（Ｆ）｜σ_CM／σ_TM｜＞｜σ_CS／σ_TS｜である請求項１〜５のいずれかに記載の陰極線管用ガラ
スパネル。
【請求項７】前記フェース部の外面が実質的にフラット
であり、最大引張り真空応力が形成される領域がフェー
ス部の短軸上のスクリーン端近傍である請求項１〜６の
いずれかに記載の陰極線管用ガラスパネル。
【請求項８】前記フェース部の内側の表面層に、外側の
表面層の圧縮応力とほぼ等しい圧縮応力が形成されてい
る請求項１〜７のいずれかに記載の陰極線管用ガラスパ
ネル。
【請求項９】前記圧縮応力σ_CMが２０ＭＰａ以上である
請求項１〜８のいずれかに記載の陰極線管用ガラスパネ
ル。