JP2001338597A

JP2001338597A - 陰極線管用ガラスパネル

Info

Publication number: JP2001338597A
Application number: JP2000160434A
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: 2000-05-30
Filing date: 2000-05-30
Publication date: 2001-12-07

Abstract

(57)【要約】【課題】製造工程中の熱割れやガラス亀裂の進展や爆縮
等を抑制する陰極線管用ガラスパネルを提供する。【解決手段】陰極線管用ガラスパネルの物理強化によっ
てフェース部のガラス表面層に強化圧縮応力を、ガラス
中心層に強化引張り応力を形成させ、最大引張り真空応
力発生位置において前記強化引張り応力が少なくとも最
大となる強化引張り応力分布を前記フェース部に持たせ
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、テレビジョン放送
受像機をはじめとする陰極線管に用いられるガラスパネ
ル、すなわち陰極線管用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。この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。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。

【０００３】図６（ａ）は、図６（ｂ）で定められる長
軸および短軸上の、最も一般的な陰極線管の外表面に発
生する径方向および周方向の真空応力の応力分布を示
す。図６（ａ）中のσ₁は，図６（ｂ）に示すように、
径方向の真空応力成分を、σ₂は周方向の真空応力成分
を示し、応力分布に沿った数字はその位置における真空
応力値（単位：ＭＰａ）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している。例え
ば、スク−ン端近傍位置Ｋでは、周方向の真空応力σ₁
が＋９．２（ＭＰａ）と最大の引張り応力を形成してい
る。図６（ａ）中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。

【０００４】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領
域よりスクリーン端部またはその近傍、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
状または円筒面状のフェース部のものに比べてこの傾向
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。

【０００５】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、ガラスパネルの急速冷却
による有効な物理強化を行って強度を確保しつつ薄肉化
を図る方法が採られている。この場合、通常の方法でガ
ラスパネルを物理強化すると、ガラスパネルの表面層に
強化圧縮応力σ_Cが形成されると同時に、ガラス中心層
に強化引張り応力σ_Tが形成される。

【０００６】また、強化圧縮応力σ_Cを高めるほど、フ
ェース部の肉厚を薄くできるが、強化圧縮応力σ_Cを高
めていくと、強化引張り応力σ_Tも同時に｜σ_C｜≒２
σ_Tの関係で増大する。一方、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、亀裂の進展性は強化引
張り応力σ_Tの大きさに左右されるため、強化引張り応
力σ_T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、分岐し、ガラス破片が細片化
し爆縮を生じやすくなる。そのため、上記物理強化を必
要以上に強く施すことはできない。

【０００７】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、強化引張り応力σ_Tを一定値以下に抑えるととも
に、強化引張り応力σ_Tを強化圧縮応力の絶対値｜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）。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述の方法に
より物理強化を行なったガラスパネルがσ_T＜１／３｜
σ_C｜、かつσ_T＜約１４ＭＰａを満していても、フェ
ース部が高い強化圧縮応力σ_Cをもって実質的に均一に
強化される場合、以下に示すような問題が発生する。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
部全域にわたって一様に拡大すると、つまりフェース部
全体に一様に大きい強化圧縮応力を形成すると、例えば
フェース部とスカート部が結合されるブレンドＲ部近傍
部分はフェース部中央領域のガラスの厚みに比べて厚い
ため、物理強化のために行なわれる急冷処理の最中に、
ガラスパネルの平面方向に作用する熱応力に起因して不
要な引張り残留応力が過大となり、ガラスパネルが割れ
る確率が高まる。

【０００９】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となる領域に発生し
た亀裂が周辺に進展するとき、フェース部の中央領域に
向かって進展する亀裂の数を少なくすることが重要であ
るが、従来の方法では、亀裂の進展と密接な関係を有す
る引張り圧縮応力のフェース部の平面内の応力分布まで
コントロールすることは一切考慮されておらず、引張り
真空応力が最大の領域に発生した亀裂はフェース部中央
領域に向かって容易に進展し爆縮する。

【００１０】従来の強化方法で強化圧縮応力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、ガラス中心層の強化引張り応力σ_Tも薄肉軽量化に
伴って大きくなり、その結果、強化引張り応力σ_Tが表
面層の強化圧縮応力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中
に熱割れが発生する場合がある。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。

【００１１】そこで、本発明は、上記問題点を解決する
ために、陰極線管用ガラスパネルの製造工程中、熱割れ
を起こすことなく陰極線管用ガラスパネルの強化を行う
ことができ、また、一旦ガラスに入った亀裂の進展や爆
縮の際の細片化を防ぐと共に、爆縮を抑制することので
きる陰極線管用ガラスパネルを提供することを目的とす
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、フェース部の
ガラス表面層に形成される強化圧縮応力を維持しつつ、
ガラス中心層に形成される強化引張り応力のフェース部
における分布を制御することにより、上記目的を達成す
ることができるものである。すなわち、上記目的を達成
するために、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、このフェース部の周縁にわたって延在
して側壁を構成するスカート部とからなり、前記フェー
ス部の表面層に強化圧縮応力が、ガラス中心層に強化引
張り応力がそれぞれ形成されて物理強化された陰極線管
用ガラスパネルであって、前記フェース部は、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
形成される部分に、強化圧縮応力および強化引張り応力
が周辺に比べて相対的に大きい領域を形成することを特
徴とする陰極線管用ガラスパネルを提供するものであ
る。

【００１３】ここで、前記最大引張り真空応力が形成さ
れる部分は、前記フェース部の短軸上のスクリーン端の
近傍であるのが好ましく、前記最大引張り真空応力が形
成される部分における前記強化圧縮応力が１６ＭＰａ以
上であるのが好ましい。また、前記スクリーン端に沿っ
た方向の前記スクリーン端上の前記強化引張り応力の応
力分布において、前記強化引張り応力が前記フェース部
の短軸上の前記強化引張り応力に比べて小さくなる位置
は、前記スクリーン端に沿った方向のスクリーン幅の６
分の１以上３分の１以下に相当する距離、前記フェース
部の短軸から離れているのが好ましい。

【００１４】また、前記前記フェース部の短軸上の前記
スクリーン端における前記強化引張り応力の、前記フェ
ース部中央の前記強化引張り応力に対する比が１．２以
上であるのが好ましく、前記強化引張り応力は、１０Ｍ
Ｐａ以下であるのが好ましい。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の陰極線管用ガラス
パネルについて、添付の図面に示される好適実施例を基
に詳細に説明する。

【００１６】図１（ａ）は、本発明の陰極線管用ガラス
パネルの一例である陰極線管用ガラスパネル１０の正面
図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）の線分Ｄ−Ｄ' を
矢印方向に向かって見た際の断面図である。図１（ａ）
および（ｂ）に示されるように、陰極線管用ガラスパネ
ル１０は、スクリーンが形成される略矩形のフェース部
１２と、このフェース部の周縁にわたって延在して側壁
を構成するスカート部１４とからなり、ガラスファンネ
ルと装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ある。ガラスフェース部１２
は、画像表示するためのスクリーン部のスクリーン端１
６ａ、１６ｂ、１６ｃおよび１６ｄを形成する。

【００１７】フェース部１２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
てられた時、フェース部１２のスクリーン端１６の近傍
に特に大きな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が好適である。

【００１８】ここで、陰極線管用ガラスパネル１０は、
上述したように、構造的強度を確保して、引張り真空応
力に対し十分に耐えうるように、フェース部１２および
スカート部１４全面に物理強化を施しているが、特に、
陰極線管組み立て後のフェース部１２における最大引張
り真空応力が形成される、フェース部１２の短軸Ａ上で
スクリーン端１６ａおよび１６ｃ近傍の位置Ｍおよび
Ｍ' を中心として、この部分を周辺に対して程度の強い
物理強化を行ない、周辺領域Ｓのガラス層に所望の強化
圧縮応力を形成させている。ここで、周辺領域Ｓは、フ
ェース部１２の略矩形形状全体の領域からフェース部１
２の中央領域Ｃを取り除いた中央領域Ｃを囲む領域であ
る。また、位置ＭおよびＭ' は、上述した図６（ａ）中
の位置Ｋに相当する。

【００１９】ここで、物理強化とは、成形された高温状
態にある陰極線管用ガラスパネルを、例えば略５２０℃
の徐冷点温度以上から略４８０℃の歪点温度以下まで急
冷して、ガラス層の表面に所望の強化圧縮応力を形成さ
せることによって、ガラス層の表面における欠陥を起点
とした亀裂の進展を抑制することをいう。物理強化は、
この急冷速度を速くするほど、物理強化の程度を強くす
ることができる。図２には、物理強化によって得られる
ガラスＧの断面方向に働く強化応力分布σが示されてい
る。強化応力分布σは、ガラス層Ｇの両面の表層におい
て絶対値が最大となる強化圧縮応力をσ_Cとする強化圧
縮応力層を形成し、一方、ガラス中心層には、この強化
圧縮応力を相殺するように最大の強化引張り応力をσ_T
とする強化引張り応力層を形成する。以降、強化引張り
応力という時は、強化引張り応力層の最大の引張り応力
値σ_Tを言い、強化圧縮応力という時は、強化圧縮応力
層の中の絶対値が最大となる圧縮応力値の絶対値｜σ_C
｜を言う。

【００２０】フェース部１２は、このような物理強化に
よって、最大引張り真空応力が形成される部分に、強化
圧縮応力および強化引張り応力が周辺よりも相対的に大
きい領域が形成される。特に、ガラス表面に所望の強化
圧縮応力が形成されることで、フェース部１２の位置Ｍ
およびＭ' において強化引張り応力σ_TMおよび強化圧縮
応力がフェース部１２に形成される強化引張り応力およ
び強化圧縮応力の分布の中で最大となるのが望ましい。
しかし、実際には、位置ＭおよびＭ' に重点をおいて物
理強化を行っても、この部分はスカート部１４等の影響
を受けて急冷しにくいため、位置ＭおよびＭ' から若干
フェース部１２の中央よりにずれて強化圧縮応力および
強化引張り応力が最大となる。このずれ幅は、フェース
部１２のサイズにより異なるが、通常位置ＭおよびＭ'
から１５〜４０ｍｍ程度である。本発明における最大引
張り真空応力が形成される部分には、位置ＭおよびＭ'
およびこの位置から上記ずれ幅ぶんずれた部分について
も含まれる。このように、実際、最大引張り真空応力が
最大となる位置ＭおよびＭ’あるいはこの近傍におい
て、フェース部１２の中で強化引張り応力が最大となる
領域が形成されるが、少なくともスクリーン端に沿った
方向の強化引張り応力の分布は、強化引張り応力がフェ
ース部１２の短軸Ａ上の強化引張り応力より大きくなる
ことはなく、例えば、スクリーン端１６ａ上の強化引張
り応力の分布では、強化引張り応力が位置Ｍにおける強
化引張り応力σ_TMより大きくなることはない。

【００２１】このような物理強化によって、陰極線管組
み立て後のフェース部１２のガラス表面の引張り応力を
必要としない領域については抑制し、傷によって生じる
亀裂の進展を抑制することができるが、位置Ｍおよび
Ｍ' における強化圧縮応力σ_CMの絶対値｜σ_CM｜は、１
６ＭＰａ以上であることが好ましい。｜σ_CM｜を１６Ｍ
Ｐａ以上とするのは、｜σ_CM｜を１６ＭＰａ以上とする
ことによって、フェース部１２の弱点部である位置Ｍお
よびＭ’の衝撃強度を大きくし、ガラスパネルを従来以
上に軽量にできるからである。ガラスパネルの疲労破壊
の確実な防止により一層の軽量化を達成するには、｜σ
_CM｜を２０ＭＰａ以上とするのが好ましい。一方、｜σ
_CM｜を１６ＭＰａより小くすると、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
位置ＭおよびＭ’において所望の強度を確保することが
困難となる。１６ＭＰａ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
厚くしなければならず、その結果重量の増加につなが
り、従来品以上の軽量化はできない。

【００２２】このように位置ＭおよびＭ' を中心として
物理強化を強く施すことによって、フェース部１２に必
要な衝撃強度を確保することはできるが、物理強化を強
く施すことによって、ガラス中心層に形成される強化引
張り応力σ_Tを大きくさせてしまう。例えば、位置Ｍお
よびＭ' において物理強化を強く施すことによって、こ
の位置ＭおよびＭ' またはその近傍における強化引張り
応力σ_TMの大きさを増大させると、フェース部１２の表
面に発生した亀裂が、表面層の強化圧縮応力層を貫通し
て強化引張り応力層に達しとき、亀裂は大きい歪エネル
ギーのために自走するおそれがある。そのため、強化引
張り応力σ_TMは１０ＭＰａ以下であることが好ましい。
また、亀裂が自走する過程で高い頻度で分岐しながら亀
裂が進展しないように、位置ＭおよびＭ’以外の部分に
おいても、強化引張り応力は１０ＭＰａ以下であるであ
るのが好ましい。すなわち、フェース部１０全面のガラ
ス中心層において強化引張り応力が１０ＭＰａ以下であ
るのが好ましい。

【００２３】また、フェース部１０の位置ＭおよびＭ’
における強化引張り応力σ_TMは、この位置を重点に物理
強化を行なうため、上述したようにフェース部１２中の
強化引張応力の中で最大またはほぼ最大となっている
が、より好ましくは、位置ＭおよびＭ’からスクリーン
端１６ａおよび１６ｃに沿った方向の強化引張り応力の
分布が、位置ＭおよびＭ’から所定の範囲においてほぼ
一様であり、図１（ａ）中の位置ＮおよびＮ’におい
て、始めて強化引張り応力σ_TMの値に比べて相対的に小
さくなるように物理強化されるのが好ましい。さらに、
好ましくは、真空応力発生位置ＭおよびＭ' からスクリ
ーン端１６ａおよび１６ｃに沿った方向の強化引張り応
力の分布において、位置ＮおよびＮ’において始めて、
真空応力発生位置ＭおよびＭ' の位置における強化引張
り応力σ_TMを１．２で除した値より小さくなるように物
理強化されるのがよい。ここで、位置ＮおよびＮ’は、
スクリーン端１６ａおよび１６ｃに沿った方向のスクリ
ーン幅（スクリーン端１６ｂおよびスクリーン端１６ｃ
間の距離Ｌ）をＬとして、短軸Ａあるいは位置Ｍおよび
Ｍ’から距離Ｌ／６離れた位置である。

【００２４】位置ＭおよびＭ’からスクリーン端１６ａ
および１６ｃに沿った方向の強化引張り応力の分布にお
いて、位置ＭおよびＭ’から位置ＮおよびＮ’に向かう
手前で強化引張り応力σ_Tを実質上強化引張り応力σ_TM
より小さくすると、後述するように、位置ＭおよびＭ’
に発生した亀裂を位置ＮおよびＮ’に向かって進展させ
ることができなくなる一方、位置ＭおよびＭ’から位置
ＮおよびＮ’より遠く離れた位置で始めて実質的に強化
引張り応力σ_Tを強化引張り応力σ_TMより小さくする
と、強化引張り応力分布が広い範囲で一定となり、亀裂
の進展方向を制御することができなくなるからである。

【００２５】このように位置ＭおよびＭ' からスクリー
ン端１６ａおよび１６ｃに沿った方向（長辺方向）の強
化引張り応力の分布において、位置ＮおよびＮ’までは
一様またはほぼ一様であり、その後において強化引張り
応力σ_Tが、位置ＭおよびＭ’の強化引張り応力σ_TMよ
り実質的に小さくなる強化引張り応力の分布を形成する
ことによって、例えば、図３に示すように、真空応力発
生位置Ｍに生じた亀裂が位置Ｎに向かって進展するよう
に進展方向を制御することができる。その後、位置Ｎに
進展した亀裂はスカート部１４に回り込み、フェース部
１２の角部近傍からフェーズ部１２の面上に再度現れて
亀裂が進展する。

【００２６】位置ＭおよびＭ’を中心として物理強化が
施されない従来の物理強化の場合、例えば、図４に示す
ように、位置Ｍに発生した亀裂が位置Ｎを通過せず、位
置Ｎを通過する前にスカート部１４に回り込む。この回
り込んだ亀裂は、フェース部１２の角部近傍からフェー
ズ部１２の面上に再度現れて亀裂が進展するが、その
際、亀裂が図４に示すようにフェース部１２の中央領域
Ｃに進展し、亀裂が次々と分岐し、ガラスの細片化を招
きやすい。

【００２７】そこで、フェース部１２の角部近傍からフ
ェーズ部１２の面上に進展した亀裂がフェース部１２の
中央領域Ｃに進展せず、図３に示すように、反対側のフ
ェース部１２の角部近傍に進展するように、中央領域Ｃ
における強化引張り応力を制御することが必要である。
すなわち、位置ＭおよびＭ’の強化引張り応力σ_TMの、
フェース部１２の中央（位置Ｏ）における強化引張り応
力σ_TOに対する比が１．２以上であることが望ましく、
より好ましくは、１．５以上であるのがよい。

【００２８】位置ＭおよびＭ’の強化引張り応力σ
_TMの、フェース部１２の中央位置Ｏにおける強化引張り
応力σ_TOに対する比を１．２以上、より好ましくは１．
５以上とするためには、ガラス中心層に形成される強化
引張り応力を必要以上に上昇させ亀裂の進展や細片化を
促すことのないように、中央領域Ｃの物理強化の強化の
程度を、位置ＭおよびＭ’を中心とした周辺領域Ｓの物
理強化の程度に比べて比較的小さく設定することによっ
て達成される。この場合、上述したように、中央領域Ｃ
において亀裂が大きい歪エネルギーのために自走するお
それがないように、強化引張り応力を１０ＭＰａ以下で
あることが好ましいのは勿論である。あるいは、フェー
ス部１２の中央位置Ｏにおいて１０ＭＰａを超えない範
囲で物理強化されて形成された強化引張り応力σ_TOに対
して、位置ＭおよびＭ’における強化引張り応力σ_TMが
１．２倍以上、より好ましくは１．５倍以上となるよう
に位置ＭおよびＭ’を中心とした程度の強い物理強化を
行なうことによって達成される。この場合においても、
位置ＭおよびＭ’において強化引張り応力σ_TMを１０Ｍ
Ｐａ以下とするように物理強化を行なうことが好ましい
のは勿論である。

【００２９】また、通常の物理強化は、上述したように
ガラスを冷却する際、徐冷点温度以上から歪点温度以下
に急冷させる急冷速度を速くすることにより行なわれる
が、ガラスＧの中央領域Ｃに比べて、位置ＭおよびＭ’
のスクリーン端近傍、すなわち、フェース部１２とスカ
ート部１４が結合されるブレンドＲ部近傍部分はフェー
ス部１２中央領域Ｃのガラスの厚みに比べて厚くなるた
め、また、他領域からの輻射熱等が蓄積されるため、冷
却速度がガラスＧの中央領域Ｃに比べて遅い。その結
果、フェース部１２の面上において、ガラスパネルの平
面方向に作用する熱応力が発生して不要な残留応力を形
成し、ガラスパネルが割れる確率を高めていた。しか
し、本発明においては、冷却速度の遅いスクリーン端近
傍において、位置ＭおよびＭ’を中心として物理強化の
程度を高くして急冷速度を高くするため、フェース部１
２の中央領域Ｃの冷却速度に近づき、ガラスパネルの平
面方向に作用する熱応力に起因した不要な残留応力の形
成を抑制し、製造過程のガラスパネルの割れを抑制する
ことができる。

【００３０】上記例では、スクリーン端１６ａ、１６ｃ
に沿った方向の強化引張り応力分布において、強化引張
り応力σ_Tが、位置ＭおよびＭ’の強化引張り応力σ_TM
に比べて実質的にある程度小さくなる位置Ｎ，Ｎ’を、
スクリーン幅Ｌの６分の１に相当する距離、位置Ｍ，
Ｍ’から離れるように物理強化したものであるが、スク
リーン幅Ｌの６分の１以上３分の１以下に相当する距
離、位置Ｍ，Ｍ’から離れた位置において、強化引張り
応力σ_Tが強化引張り応力σ_TMに比べて実質的に小さく
なるように物理強化を施したものであるとよい。スクリ
ーン幅Ｌの３分の１を超えるまで、強化引張り応力が強
化引張り応力σ_TMと同等またはほぼ同等に大きく維持さ
れると、上述したように亀裂の進展方向を制御すること
ができなくなり、亀裂が位置ＭおよびＭ’に近い位置で
スカート部１４側に回り込み防爆が達成できなくなる。
この場合、６分の１以上３分の１下の特定はそれほど厳
格でなくてもよい。なお、本発明においてスクリーン端
１６ａや１６ｃに沿った方向の強化引張り応力の応力分
布は、スクリーン端１６ａや１６ｃ近傍の領域で評価さ
れるが、スクリーン端１６ａや１６ｃからスクリーン内
側に入った所定幅の領域で評価が実施されてもよい。

【００３１】（実施例１および２）本発明の陰極線管用
ガラスパネルについて以下の評価を行った。使用したガ
ラスパネルはアスペクト比が４：３の旭硝子製のフェー
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１２の中央が１７．５ｍｍ、短軸にお
けるスクリーン端１６ａの厚みが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強
化引張り応力σ_TMが形成される位置は、短軸Ａのスクリ
ーン端近傍の最大引張り真空応力の発生する位置Ｍ、
Ｍ’の近傍にある。ガラスパネルは実施例、比較例とも
同じものを使用した。

【００３２】物理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）１２の温度は約５４０℃であった。急冷手段として
は、約２５℃の室温の空気により、短軸Ａ上の位置Ｍお
よびＭ’を中心とした（３／１０）・Ｌ（片側（３／２
０）・Ｌ）（Ｌは、スクリーン幅）の範囲を４０秒冷却
し、実施例２では、短軸Ａ上の位置ＭおよびＭ’を中心
とした（３／１０）・Ｌ（片側（３／２０）・Ｌ）の範
囲を７０秒冷却し、冷却後、徐冷炉で徐冷した。一方、
比較例１は、強制冷却を行わず自然放冷後徐冷し、比較
例２は、約５４０℃のフェース部（正確にはスクリーン
端）を約２５℃の室温の空気により、短軸Ａ上の位置Ｍ
およびＭ’を中心とした（２／５）・Ｌ（片側（１／
５）・Ｌ）の範囲を４０秒冷却し、比較例３は、約５４
０℃のフェース部（正確にはスクリーン端）を約２５℃
の室温の空気により、短軸Ａ上の位置ＭおよびＭ’を中
心とした（２／５）・Ｌ（片側（１／５）・Ｌ）の範囲
を７０秒冷却してそれぞれ作製した。

【００３３】物理強化後のフェース部の応力測定は、図
５に示すようにガラスパネル１の短軸Ａのスクリーン端
部を位置Ｍを含む部分とスカート部１４を含む形で、幅
１３〜１５ｍｍ、長さ約１５０ｍｍの測定片２０（図５
参照）として切り出し、またフェース部１２の中央領域
からフェース部中央位置Ｏを含む形で幅１３〜１５ｍ
ｍ、長さ約７０ｍｍの測定片２２を同様に切り出した。
さらに、位置Ｍから、スクリーン端に沿った方向に、ス
クリン幅Ｌの６分の１に相当する距離Ｌ／６離れた位置
Ｎを含む部分とスカート部１４を含む形で、幅１３〜１
５ｍｍ、長さ約１５０ｍｍの測定片２４を同様に切り出
した。また、比較例１〜３については、位置Ｍから（１
／３）・Ｌ離れた位置Ｐを含む部分とスカート部１４を
含む形で、幅１３〜１５ｍｍ、長さ約１５０ｍｍの測定
片２６を同様に切り出した。

【００３４】その後、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２０の強
化圧縮・引張り応力測定は、あらかじめ位置Ｍを確認し
ておき、この位置で強化圧縮・引張り応力を測定した。
また、測定片２２については測定片の中間点でフェース
部１２中央の応力を測定した。また、測定片２４につい
ても、あらかじめ位置Ｎを確認しておき、この位置で強
化圧縮・引張り応力を測定した。また、測定片２６につ
いても、位置Ｐを確認しておき、同様に測定した。測定
結果を表１に示す。なお、ガラスパネルはこれら試験片
以外の部分やスカート部１４も強化されている。参考ま
でに、測定片２０について位置Ｍの強化圧縮応力層の厚
みを測定したところ、実施例１ではガラスの肉厚の約２
０％、実施例２ではガラスの肉厚の約１８％であった。

【００３５】耐圧強度は、各条件で得られたガラスパネ
ルを有するガラスバルブから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ガラスパネルを有す
るガラスバルブの任意の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。

【００３６】これによると、実施例１は、σ_CMは１６Ｍ
Ｐａ以上であり、σ_TNはσ_TMより小さかった。耐圧強度
は０．２９ＭＰａとなり合格し、防爆試験もすべて合格
した。また、実施例１の物理強化の冷却時間より長時間
冷却して物理強化を強めた実施例２では、σ_CMは１６Ｍ
Ｐａ以上であり、σ_TNもσ_TMより小さく、さらに、σ _TM
／σ_TOが１．２以上となった。そして、耐圧強度は０．
３６ＭＰａとなり十分なマージンを持って合格し、防爆
試験もすべて合格した。一方、比較例１では、σ_CMは１
６ＭＰａ以下であり、σ_TNはσ_TMより大きく、また、位
置Ｍから（１／３）・Ｌ離れた位置Ｐの強化引張り応力
σ_TPも、６．２ＭＰａであり、σ_TMおよびσ_TNより大き
かった。また、σ_TM／σ_TOも１．２より小さかった。そ
して、耐圧強度は０．２６ＭＰａと合格ぎりぎりであ
り、防爆試験はすべて不合格であった。また、物理強化
を実施例１より広範囲に施した比較例２では、σ_CMは１
６ＭＰａであるが、σ_TNはσ_TMより大きく、位置Ｐの強
化引張り応力σ_TPは、７．４ＭＰａで、σ_TMより大きか
った。また、σ_TM／σ_TOも１．２より小さかった。そし
て、耐圧強度は０．２９ＭＰａとなり合格したが、防爆
試験は半数が不合格であった。さらに、比較例３では、
σ_CMは１６ＭＰａ以上であるが、σ_TNはσ_TMより大き
く、位置Ｐの強化引張り応力σ_TPも７．７ＭＰａで、σ
_TMより大きかった。また、σ_TM／σ_TOも１．２より小さ
かった。そして、耐圧強度は０．３４ＭＰａとなり合格
したが、防爆試験はすべてが不合格であった。

【００３７】このように、表１から明らかなように本発
明の実施例１及び実施例２のガラスパネルは、いずれも
耐圧強度は十分にあり、かつ防爆試験はすべて合格し不
合格率は０であった。特に、実施例２では耐圧強度を大
幅に高めることができた。このように、物理強化を施す
冷却時間および物理強化を重点的に施す範囲を位置Ｍや
Ｍ’を中心とする一定の領域とし、強化引張り応力に分
布を持たせることで、耐圧強度を大幅に高め、さらに防
爆試験を全数クリアすることができた。なお、比較例１
〜４における防爆試験では、いずれも図４に示すような
亀裂の進展を行った。

【００３８】

【表１】

【００３９】（実施例３および４）また、本発明の陰極
線管用ガラスパネルについて以下の評価を行った。使用
したガラスパネルはアスペクト比が１６：９の旭硝子製
のフェース部外面がフラット状の３２型のものであり、
ガラスの厚みはフェース部１２の中央が１６．０ｍｍ、
短軸におけるスクリーン端１６ａの厚みが１７．１ｍｍ
で、通常のものより薄くなっている。これらのガラスパ
ネルの強化引張り応力σ_TMが形成される位置は、短軸の
スクリーン端近傍位置ＭおよびＭ’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。

【００４０】実施例３および４の物理強化のための熱処
理は、冷却時間のみを変更して実施例１および２と同様
の処理を行った。すなわち、実施例３では、冷却時間を
３０秒とし、実施例４では、冷却時間を６０秒とし、冷
却後、徐冷炉で徐冷した。一方、比較例４は、強制冷却
を行わず自然放冷後徐冷し、比較例５は、約５４０℃の
フェース部（正確にはスクリーン端）を約２５℃の室温
の空気により、短軸上の位置ＭおよびＭ’を中心とした
（７／１０）・Ｌ（片側（７／２０）・Ｌ）の範囲を３
０秒冷却し、比較例６は、約５４０℃のフェース部（正
確にはスクリーン端）を約２５℃の室温の空気により、
短軸上の位置ＭおよびＭ’を中心とした（２／３）・Ｌ
（片側（１／３）・Ｌ）の範囲を６０秒冷却し、比較例
７は、約５４０℃のフェース部（正確にはスクリーン
端）を約２５℃の室温の空気により、短軸上の位置Ｍお
よびＭ’を中心とした（７／１０）・Ｌ（片側（７／２
０）・Ｌ）の範囲を６０秒冷却してそれぞれ作製した。
物理強化後のフェース部の応力測定は、図５に示すよう
にガラスパネルの短軸Ａのスクリーン端部を位置Ｍを含
む部分とスカート部１４を含む形で、幅１３〜１５ｍ
ｍ、長さ約１５０ｍｍの測定片として切り出し、またフ
ェース部１２の中央領域からフェース部中央位置Ｏを含
む形で幅１３〜１５ｍｍ、長さ約７０ｍｍの測定片を同
様に切り出した。さらに、位置Ｍから、スクリーン端に
沿った方向に、スクリーン幅Ｌの３分の１に相当する距
離Ｌ／３離れた位置Ｐを含む部分とスカート部１４を含
む形で、幅１３〜１５ｍｍ、長さ約１５０ｍｍの測定片
２６を同様に切り出した。

【００４１】その後、これら試験片について応力を実施
例１および２と同様にバビネ補整器法により測定した。
耐圧強度も、実施例１および２と同様にガラスパネルを
有するガラスバルブから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）も実施例１および２と同様に行なった。

【００４２】実施例３は、σ_CMは１６ＭＰａ以上であ
り、σ_TNはσ_TMより小さく、耐圧強度は０．３０ＭＰａ
となり合格し、防爆試験もすべて合格した。また、実施
例３の物理強化の冷却時間より長時間冷却して物理強化
を強めた実施例４では、σ_CMは１６ＭＰａ以上であり、
σ_TNはσ_TMより小さく、さらに、σ_TM／σ_TOが１．２以
上となり、耐圧強度は０．３５ＭＰａとなり十分なマー
ジンを持って合格し、防爆試験もすべて合格した。一
方、比較例４では、σ_CMは１６ＭＰａ以下であり、σ_TN
はσ_TMより大きく、σ_TM／σ_TOも１．２より小さく、耐
圧強度は０．２６ＭＰａと合格ぎりぎりであり、防爆試
験はすべて不合格であった。また、物理強化を実施例３
より広範囲に施した比較例５では、σ_CMは１６ＭＰａ以
上であるが、σ_TNはσ_TMより大きく、σ_TM／σ_TOも１．
２より小さく、耐圧強度は０．２８ＭＰａで合格である
が、防爆試験は全数が不合格であった。さらに、物理強
化を実施例４より広範囲に施した比較例６では、σ_CMは
１６ＭＰａ以上であるが、σ_TNはσ_TMと同等であり、σ
_TM／σ_TOも１．２より小さく、耐圧強度は０．３４ＭＰ
ａで合格したが、防爆試験は半数以上が不合格であっ
た。さらに、物理強化を比較例６より広範囲に施した比
較例７では、σ_CMは１６ＭＰａ以上であるが、σ_TNはσ
_TMより大きく、σ_TM／σ_TOも１．２より小さく、耐圧強
度は０．３５ＭＰａで合格したが、防爆試験はすべてが
不合格であった。

【００４３】このように、表２から明らかなように本発
明の実施例３及び実施例４のガラスパネルは、いずれも
耐圧強度は十分にあり、かつ防爆試験はすべて合格し不
合格率は０であった。特に、実施例４では耐圧強度を大
幅に高めることができた。このように、物理強化を施す
冷却時間および物理強化を重点的に施す範囲を位置Ｍや
Ｍ’を中心とする一定の領域とし、強化引張り応力に分
布を持たせることで、耐圧強度を大幅に高め、さらに防
爆試験を全数クリアすることができた。なお、比較例４
〜７における防爆試験では、いずれも図４に示すような
亀裂の進展を行った。

【００４４】

【表２】

【００４５】以上、本発明の陰極線管用ガラスパネルに
ついて詳細に説明したが、本発明は上記実施例に限定は
されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種
の改良および変更を行ってもよいのはもちろんである。

【００４６】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、フェース
部における強化引張り応力を、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位置
またはその近傍において最大となる強化引張り応力分布
を持つように物理強化を行なうので、傷によって生じる
亀裂の進展を抑制することができ、しかも破壊特性が優
れかつ軽量なガラスパネルを得ることができる。スクリ
ーン端に沿った方向の強化引張り応力分布において、強
化引張り応力が、最大引張り真空応力の発生位置の強化
引張り応力に比べて実質的に小さくなる位置が、スクリ
ーン端に沿った方向のスクリーン幅の６分の１以上３分
の１以下に相当する距離、最大引張り真空応力の発生位
置から離れるように物理強化を行なうので、たとえ最大
引張り真空応力の発生位置に亀裂ができても亀裂の進展
方向を制御することができる。さらに、最大引張り真空
応力の発生位置の強化引張り応力の、フェース部中央に
おける強化引張り応力に対する比を１．２以上とする物
理強化を行なうので、フェース部の中央領域への亀裂の
進展を抑制し、しかも亀裂の細片化を防止することがで
きる。特に、ガラスの厚みが厚くなるスクリーン端位置
を中心として、急冷による物理強化を強く施すので、ガ
ラスパネルの平面方向に作用する熱応力に起因した不要
な残留応力の形成を抑制し、ガラスパネルの製造過程に
おける熱割れを抑制することができる。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抑えた強固で計量な陰極線管ガ
ラスバルブを用意に製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明の陰極線管用ガラスパネルの
一例の正面図であり、（ｂ）は、（ａ）に示されるＤ−
Ｄ’断面を示す断面図である。

【図２】本発明の陰極線管用ガラスパネルのガラス断
面における強化応力の分布の一例を示す図である。

【図３】本発明の陰極線管用ガラスパネルで発生する
亀裂の進展の様子の一例を示す説明図である。

【図４】従来の陰極線管用ガラスパネルで発生する亀
裂の進展の様子を示す説明図である。

【図５】本発明の陰極線管用ガラスパネルの強化引張
り応力、強化圧縮応力の測定のための試料の抜き取りを
説明する図である。

【図６】（ａ）は、陰極線管の外表面に発生する径方
向および周方向の真空応力の応力分布の一例を示す説明
図であり、（ｂ）は（ａ）における径方向および周方向
を説明する説明図である。

【符号の説明】

１０陰極線管用ガラスパネル１２フェース部１４スカート部１６ａ，ｂ，ｃ，ｄスクリーン端

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、このフェース部の周縁にわたって延在して側壁を
構成するスカート部とからなり、前記フェース部の表面
層に強化圧縮応力が、ガラス中心層に強化引張り応力が
それぞれ形成されて物理強化された陰極線管用ガラスパ
ネルであって、前記フェース部は、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部分に、強化圧
縮応力および強化引張り応力が周辺に比べて相対的に大
きい領域を形成することを特徴とする陰極線管用ガラス
パネル。
【請求項２】前記最大引張り真空応力が形成される部分
は、前記フェース部の短軸上のスクリーン端の近傍であ
る請求項１に記載の陰極線管用ガラスパネル。
【請求項３】前記最大引張り真空応力が形成される部分
における前記強化圧縮応力が１６ＭＰａ以上である請求
項１または２に記載の陰極線管用ガラスパネル。
【請求項４】前記スクリーン端に沿った方向の前記スク
リーン端上の前記強化引張り応力の応力分布において、
前記強化引張り応力が前記フェース部の短軸上の前記強
化引張り応力に比べて小さくなる位置は、前記スクリー
ン端に沿った方向のスクリーン幅の６分の１以上３分の
１以下に相当する距離、前記フェース部の短軸から離れ
ている請求項２または３に記載の陰極線管用ガラスパネ
ル。
【請求項５】前記前記フェース部の短軸上の前記スクリ
ーン端における前記強化引張り応力の、前記フェース部
中央の前記強化引張り応力に対する比が１．２以上であ
る請求項１〜４のいずれかに記載の陰極線管用ガラスパ
ネル。
【請求項６】前記強化引張り応力は、１０ＭＰａ以下で
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。