JP2001502841A - 耐内破陰極線管外囲器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 陰極線管（１０）用ガラス外囲器及び作成方法。外囲器は正味の引張応力を含む式により定まる厚さ(ｔ)を有するパネル部材（１２）を含み、パネルは１１５０ｐｓｉをこえない正味の引張応力を有し、パネル製造時に誘起された表面圧縮を有し、パネルのエプロン（２０）まわりに焼きばめされたパネル（１２）の表面圧縮を増大させる内破防護バンド（３０）を有し、よってパネルの厚さは処置を講じられていない類似の電子管外囲器のパネルよりも実質的に薄い。

Description

【発明の詳細な説明】 耐内破陰極線管外囲器 発明の属する技術分野 本発明は陰極線管に関し、特に陰極線管のパネルすなわち表面板に関する。 発明の背景 陰極線管は通例、電子管動作のために排気され密封されるガラス外囲器を有す る。前記外囲器は、表示パネル部材、漏斗部材及びネック管部材を含む。電子銃 は前記ネック部材に取り付けられる。 前記パネル部材は、画像あるいは表示が形づくられるスクリーンを提供するの で、表面板あるいは表示窓とよばれることが多い。通常前記パネル部材は、溶着 封止材で前記漏斗部材に封着される、垂れ下がった周縁エプロンを有する。 電子管は排気された状態で動作するから、前記パネルの厚さ方向に１気圧の圧 力差が存在する。この圧力差のため、ガラス冷却時に傷が入るか、あるいは取り 扱い時にすり傷またはかき傷がつくと、内破の危険性が生じる。内破を阻止する ために前記パネルは厚くなっている。前記漏斗及びネック部材は損傷を受けにく く、電子管動作時に露出していないことから、通常前記パネルのガラスは前記部 材よりも厚い。 より大きな画像電子管を求める声が高まり続けているため、パネルはますます 大きくなってきた。パネル寸法の拡大と同時にパネル及び電子管の重量も増加し てきている。このため、重量のある製品を損傷を与えずに取り扱うことが困難に なっている。またこのため、前記パネル及び電子管を加工するにはより長い時間 とより多くのエネルギーを要するようになり、従ってコストもかさむようになっ ている。このため、内破に対する防護としてパネル厚の増大に代わる手段がたゆ みなく追求されてきた。 いわゆる内破防護バンドの使用に関する提案か数多くなされてきている。前記 バンドはパネルの前記エプロン部に堅く巻きつけられ、おそらくはエプロン部に 接着固定される。前記防護バンドは金属またはその他の強靭な材料からなる。 焼戻しによりガラスを強化することもよく知られている。本方法は自動車用窓 ガラス及びガラス製調理器具のような多様な品々で一般に用いられている。冷却 用空気を表面に吹き付けることにより、ガラスは熱的に焼戻される。前記冷却空 気吹付により前記ガラス表面の硬化が加速されて、ガラス表面に圧縮応力が誘起 される。別の方法、すなわち化学的焼戻しも提案されている。本方法では、イオ ン交換を用いて前記ガラス表面に密集イオンによる圧縮応力を生成する。 本発明は、改善された陰極線管用外囲器の作成に向けられている。特に本発明 は、パネル寸法が１９インチをこえる大型管の作成に向けられている。本発明は さらに、陰極線管（ＣＲＴ）パネルの前記ガラス厚を、内破に対する十分な防護 を維持しながら、最小限に抑えることに向けられている。本発明はまた、内破に 対する十分な防護と同時に最小限の厚さを有する陰極線管用パネルの作成方法に も向けられている。 発明の概要 本発明の製品は式： （σ）_P＝ｋＰ（ａ／ｔ）² により定まる厚さ(ｔ)を有するパネル部材を含む、陰極線管用ガラス外囲器であ る。ここで(σ)_Pは前記パネルの正味の引張応力、(ａ)はインチで表わした短軸 長の２分の１、(ｔ)はインチで表わした前記パネル厚、(Ｐ)はｐｓｉで表わした 大気圧、また(ｋ)は電子管の寸法形状に基づく構造定数である。前記パネルは、 １１５０ｐｓｉをこえない正味の引張応力、パネル製造中に誘起された表面圧縮 、及び、パネルの表面圧縮を増大させる、前記パネルのエプロンまわりに焼きば めされた内破防護バンドを有し、よって前記パネルの厚さは処置の講じられてい ない類似の電子管外囲器より実質的に薄くなっている。 本発明はさらに陰極線管ガラス外囲器のパネル部材厚さを低減する方法に属し 、前記厚さ(ｔ)は、式：(σ)_P＝ｋＰ(ａ/ｔ)²により定まり、ここで(σ)_Pは前記 パネルの最大引張応力であって、前記方法は、１１５０ｐｓｉをこえない(σ)_P 値を維持しながら、表面処理により前記パネル表面に圧縮を与え、前記パネルの エプロンまわりに焼きばめした内破防護バンドにより前記圧縮を増大させて、処 置の講じられていないパネルよりパネル厚を薄くすることを含む。従来の技術 重要と考えられる文献が添付資料に列挙されている。 図面の簡単な説明 添付図面の図１は、本発明に従う陰極線管を示す一部切開側面図である。 図２は、図１の前記パネル部材の上面図である。 発明の説明 本発明は陰極線管の作成に用いられるガラス外囲器に関する。本発明は特に、 前記ガラス外囲器の表示パネル部材に関する。前記電子管及び外囲器はいずれも 通常前記パネル部材の寸法形状により識別される。本発明はいかなる特定の電子 管寸法形状にも限定されない。しかし本発明は民間に普及している長方形外囲器 に関して開発されたものであり、長方形外囲器に即して説明される。 図１は、総体として１０と表示される、陰極線管の構造を示す一部切開側面図 である。電子管１０は標準のガラス外囲器部材：表示パネル１２，漏斗１４及び ネック管１６を含む。電子銃１８はネック部材１６に取り付けられる。蛍光スク リーン及びシャドウマスクのような、本発明に直接関係しないその他の電子管構 成部品は明解さのために省略されている。 表示パネル１２は垂れ下がったエプロン部２０を有する。パネル１２は、エプ ロン２０の縁と漏斗１４の間で溶着シール２２により漏斗１４と接合される。 電子管１０が排気されると、外部大気と実質的にゼロである内圧との間にほぼ １気圧の圧力差が存在する。前記圧力差は全電子管面に生じるが、パネル１２に 関しては、取り付けられたテレビジョン受像機で露出しているため、特に関心が もたれる。前記圧力差により、前記パネル面に引張応力が生じる。この引張応力 は、表面傷の成長及びその結果生じる前記電子管外囲器の圧潰を避けるために制 限されなければならない。 図２は、長軸２４及び短軸２６を破線で示している長方形パネル部材の上面図 である。短軸２６の末端近くのガセット領域２８は最も大きな応力を受け、前記 パネルの最弱領域であることがわかった。ここが、破損が生じるならば、また生 じるときの予期破損開始源である。 広範囲にわたる研究により、パネル１２面にかかる正味の引張応力を１１５０ ｐｓｉに制限すれば内破を防げることが示された。前記応力レベル及びそれ以下 のレベルにおかれた数百の試験品での試験では、相当すり減らした試料であって も破損が見られなかった。しかしより高い応カレベル、例えば１４００ｐｓｉに おいては、少なくともいくらかの破損か生じた。引張応力(σ)_Pは式： （σ）_P＝ｋＰ（ａ／ｔ）² に従って決定される。 許容パネル厚(ｔ)が前記正味の引張応力により定まることは明らかである。こ の正味の引張応力は１１５０ｐｓｉをこえてはならない。また、前記パネルの重 量はパネル厚が増加するにつれて増加することも明らかである。本発明は、引張 応力に関する１１５０ｐｓｉ限界内に留まるために必要な、前記厚さ、従って重 量を低減することを目的としている。 出願人等は、製造条件との整合性に依存して電子管パネルの標準的厚さを１０ 〜３５％低減できることを見いだした。これを達成するため、出願人等はパネル １２の外側表面に表面圧縮を誘起する２つの手段を組み合わせる。 製造時のパネル部材１２の高速冷却により前記パネル表面にはかなりの大きさ の圧縮を誘起することができる。広く用いられているいくつかの条件に依存して 、４５０〜１６５０ｐｓｉの範囲の大きさの表面圧縮が誘起され得る。排気−焼 きだし作業周期に固有の熱処理時に前記表面圧縮はある程度失われる。電子管は 前記作業周期を受けてから最終的に封止される。生じ得る損失を３０％までは許 容すれば、少なくとも３１５〜１１５５ｐｓｉの圧縮応力が保持されるであろう 。この圧縮応力が１１５０ｐｓｉの引張応力に対抗して、正味の引張応力は８３ ５ｐｓｉという大きさになる。 出願人等はまた、パネル１２のエプロン２０まわりに改良型の金属バンド３０ を焼きばめすることにより前記パネルの圧縮応力レベルをさらに増大できること を見いだした。本方法により、１７０〜２９０ｐｓｉの大きさの圧縮応力を誘起 できる。よって、前記正味の引張応力は約６６５ｐｓｉまで減少する。 前記引張応力の低減が本来の望みではないことは当然である。本来の望みは、 パネルを薄くして電子管を軽くすることである。従って、本発明の実用的効果は 電子管パネルの引張応力を最大１１５０ｐｓｉに維持することである。そうすれ ば、許容最小パネル厚が前述の式を用いて計算される。この計算により、処置を 講じられていない外囲器パネルの標準の厚さに対して２５％は薄くできることが 明らかになる。すなわち、標準の方法で冷却される厚さが１／２インチのパネル を、３／８インチまで薄くすることができる。 用い得る焼きばめリムバンドのタイプは多様であるが、出願人等は溶接コネク タープレート型リムバンドで最も良い結果を得た。前記の型のバンドは、’９６ Ｄｉｓｐｌａｙｗｏｒｋｓ、１９９６年、５月２１日号のキース・ゲンサー（ Ｋｅｉｔｈ Ｇｕｅｎｔｈｅｒ）等による“ＣＲＴの長期安全性に関する金属バ ンド接合技術の製造及び信頼性評価”と題する出版物に述べられている。 ガラスパネルに前記大きさの圧縮応力を誘起するには大気冷却が望ましい手段 である。しかしイオン交換による化学的焼戻しも、実用的でないとはいえ、同様 に有効であることは当然である。熱処理による形成歪の解放を制御することもＣ ＲＴパネルに高い表面圧縮を誘起する有効な方法である。 数組の排気され封止されたＣＲＴの比較試験に関して、本発明をさらに説明す る。各組毎の電子管には実質的に同等の物理特性をもたせたが、それぞれの組の 間では異なる特性をもたせた。特に、それぞれの組にはそれぞれ特有の中央面厚 （ＣＦＴ）値と高表面圧縮（ＨＳＣ）値の組合せをもたせた。 中央面厚はインチで表わした前記電子管パネルの中心点における厚さである。 高表面圧縮は、前記圧力差により発現した引張りに対抗するために前記パネルに 誘起した、ｐｓｉで表わした圧縮である。前記試験は１００日間にわたって行わ れた。電子管は全て標準の市販用の製造工程に従って作成され、パネルは全て予 想される使用状態をシミュレートするために軽く研磨した。 表Ｉは、各組の固有ＣＦＴ及びＨＳＣ値（封着端で測定した入りＨＳＣ値）、 各組の電子管の本数、及び不合格本数を示す。 表Ｉ CFT（インチ） HSC （psi） 試験本数 不合格本数 A 0.491±0.006 1700±100 10 0 B 0.491±0.006 600±100 8 8 C 0.521±0.009 1700±100 10 0 D 0.551±0.009 600±100 10 0 E 0.491±0.006 1700±100 9 0 F 0.491±0.006 600±200 10 4 G 0.491±0.006 1200±100 7 0 H 0.491±0.006 1700±100 10 0 I 0.521±0.009 600±100 9 0 限界内で、ＣＦＴがＨＳＣと逆の変化をする必要があることは明らかである。 本試験及び他の試験に基づいて、２７インチパネルではＣＦＴが約０．４８０イ ンチより大きい値をとり、ＨＳＣが６００から１７００ｐｓｉの範囲の値であれ ばよいことが決定された。 さらに、ＣＲＴは衝撃試験に合格しなければならない。前記衝撃試験は米国保 険業界安全試験所によるＵＬ１４１８，“ＣＲＴの安全基準”及びＣＡＮ／ＣＳ Ａ（カナダ国規格協会）−Ｃ２２．２，第２２８−９２号、“カナダＣＲＴ基準 ”に記述されている。 前記試験は、規定条件の下で規定重量の球あるいは投擲物による衝撃を含む。 これらの試験は、大きな物体による強い衝撃でＣＲＴが内破した場合に視聴者の 安全を守るために考えられている。内破の場合に、前記試験でガラス破片が飛散 する距離は０〜５フィートに規制されている。どれだけ前記破片が飛ぶかは２つ の要因、すなわちｉ）前記破片の大きさ、したがって質量、及びｉｉ）破片を飛 ばすエネルギーに依存する。 前記破片の大きさは、高圧縮であるほど数個の破片が１つに組み合わさったま まになり、よって質量が増加するので、前記バンドにより誘起される圧縮応力の 影響を受ける。前記エネルギーは３種のエネルギー源、すなわちｉ）真空による エネルギー、ｉｉ）圧力差で生じる曲かりによるエネルギー、およびｉｉｉ）前 記バンドからの圧縮応力で誘起される局所的変形によるエネルギー、からなる。 全エネルギーの内初めの２つの成分は、ＣＲＴの大きさにより定まり、よって比 較的一定である。すなわち初めの２つは変わり得ない。しかし第３の成分は、前 記バンドからの圧縮応力を単にバンドの幅あるいは厚さのいずれかまたはいずれ をも変えて制御することにより調節できる。 前記エネルギーを加減することに加えて、前記バンドにより生じる局所的変形 はパネルの中心におけるドーミング値を変える。前記ドーミング値は電子管パネ ルの中心点における持上がり、すなわち印加圧縮応力による外方あるいは上方へ の反りの高さである。前記パネルの中心は排気時に内側に動き、前記バンドは中 心点を元の位置に戻すのに役立っていることに注意しなければならない。すなわ ち、ドーミング値は回復値である。所望の応力を与えることの必然的結果として ある程度のドーミングが生じる。しかし試験により、安全試験に合格するために はドーミングは制限されなければならないことが示された。 表ＩＩは、ＣＦＴおよびＨＳＣを、前記ＵＬ及びＣＳＡ試験を受けた数組のＣ ＲＴ完成品のドーミング値とともに示す。また圧縮応力の誘起のに用いたバンド の幅も示している。 表II 表IIにまとめられた内破試験データは、標準の幅１．４９６インチのバンドで 生じるドーミング値が大きすぎると、すなわち０．１１０ｍｍより大きいと、中 央面厚が０．４９１インチのＣＲＴは内破試験に合格しないことを明らかに示し ている。 前記バンドは２重の役割を果たしていることも明らかである。前記パネルに圧 縮応力を誘起することに加えて、バンドの幅の調節によりドーミング、すなわち 曲がりによる歪エネルギーを制御する。バンドの幅を狭くして１．３７８インチ にすると、表IIに示されているように、圧縮が小さくなりドーミングが少なくな って前記内破試験に合格するようになる。従ってより薄いパネルに対しては、前 記内破試験に合格するためには、バンドの厚さ仕様の許容範囲内で、より狭いバ ンドが必要である。 上述の試験に基づいて、出願人等は２７インチＣＲＴパネルのパネルエプロン に適用するバンドの幅は１．３７８ないし１．４９６インチの範囲内でなければ ならないと判定する。また前記ＵＬ及びＣＳＡ安全試験に確実に合格するために は、前記ドーミング値は０．０８８ないし０．１１０ｍｍの範囲内になければな らない。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．陰極線管用ガラス外囲器において、式： （σ）_P＝ｋＰ（ａ／ｔ）² により定められる厚さ(ｔ)を有するパネル部材を含み、(σ)_Pは前記パネル内 の正味の引張応力であり、前記パネルは１１５０ｐｓｉをこえない正味の引張 応力を有し、パネル製造時に誘起された表面圧縮を有し、前記パネルのエプロ ンまわりに焼きばめされた前記パネル内の表面圧縮を増大させる内破防護バン ドを有し、よって前記パネル厚が処置を講じられていない類似の電子管外囲器 のパネル厚より実質的に薄いことを特徴とするガラス外囲器。 ２．前記パネル部材が長方形であることを特徴とする請求の範囲第１項記載の外 囲器。 ３．パネル製造時に誘起される前記圧縮が４５０から１６５０ｐｓｉの範囲にあ ることを特徴とする請求の範囲第１項記載の外囲器。 ４．前記内破防護バンドにより誘起される前記表面圧縮が１７０から２９０ｐｓ ｉの範囲にあることを特徴とする請求の範囲第１項記載の外囲器。 ５．前記内破防護バンドが溶接コネクタープレート型であることを特徴とする請 求の範囲第１項記載の外囲器。 ６．陰極線管ガラス外囲器のパネル部材の厚さを低減する方法において、前記厚 さ(ｔ)は式：(σ)_P=ｋＰ(ａ/ｔ)²により定められ、(σ)_Pは前記パネル内の最 大引張応力であり、前記方法が、前記(σ)_P値を１１５０ｐｓｉをこえない値 に保ちなから、前記パネル表面の処理により前記表面に圧縮を与え、該圧縮を 前記パネルのエプロンまわりに内破防護バンドを焼きばめすることにより増大 させ、よってパネル厚を処置の講じられていないパネル厚よりも低減させる工 程を含むことを特徴とする方法。 ７．前記パネル表面に前記表面処理により４５０から１６５０ｐｓｉの範囲の大 きさの圧縮を与える工程を含むことを特徴とする請求の範囲第６項記載の方法 。 ８．前記パネルの外側表面をチリングして前記外部表面を内側表面より高速度で 冷却し、よって前記表面に圧縮を与える工程を含むことを特徴とする請求の範 囲第６項記載の方法。 ９．形成歪の解放を制御し、よって前記表面に圧縮を与える工程を含むことを特 徴とする請求の範囲第６項記載の方法。 10．前記パネルのエプロンまわりに溶接コネクタープレート型リムバンドを焼き ばめする工程を含むことを特徴とする請求の範囲第６項記載の方法。 11．陰極線管用パネルを作成する方法において、前記方法が、所望の形状及び厚 さを有するガラスパネルを１気圧の下での前記パネル内の正味の引張応力が１ １５０ｐｓｉをこえないように加圧成形し、前記パネルの外側表面を冷却しな がらチリングするかあるいは形成歪の解放を制御して前記表面に圧縮を与え、 前記パネルのエプロンまわりに内破防護バンドを焼きばめして前記パネル内の 前記圧縮の大きさを増大して、前記ＣＲＴが１気圧の下におかれたときの前記 パネル内の正味の引張応力を前記圧縮が合同して１１５０ｐｓｉをこえない大 きさまで低下させる工程を含むことを特徴とする方法。