JP2006351429A - 陰極線管 - Google Patents

Abstract

【課題】 製造が容易で、パネルの軽量化及び低コスト化を可能にする陰極線管を提供する。
【解決手段】 パネル３の有効部３１のＸ軸端での厚みをＴｘ（ｍｍ）、Ｙ軸端での厚みをＴｙ（ｍｍ）、中央での厚みをＴｃ（ｍｍ）、パネル３の対角軸方向の寸法をＤ（ｍｍ）としたとき、（１００×Ｔｃ／Ｄ）²×（Ｔｘ／Ｔｙ）≦２．２を満足する。これにより、排気工程において封着部に発生する応力は、短辺側と長辺側とで略均等化される。この結果、パネルの厚みを薄くしても排気工程においてパネルの割れを低減できる。
【選択図】 図１

Description

本発明は陰極線管に関する。

テレビジョン受像機等に使用される陰極線管１は、図９に示すように、内面に蛍光体２などが塗布されたガラス製のパネル３と、内面に導電膜４などが形成されたガラス製のファンネル５とをフリットガラス８を用いて封着してなる外囲器１０を備える。ファンネル５のネック部５ａ内に配置された電子銃６から出射された電子ビームが蛍光体２を射突して発光させることにより画像が表示される。

このような陰極線管１の製造工程として、パネ３ルとファンネル５とをフリットガラス８を用いて封着するために約４５０℃の炉内を通過させる封着工程や、陰極線管１内を真空状態にするために約３５０℃の炉内を通過させる排気工程がある。特に排気工程においては、外囲器１０には、熱応力に加えて、内部を高真空にすることによる外気圧が作用する。従って、特に５１ｃｍ型程度の中型管より大きなサイズ用の外囲器１０においては、フリットガラス８の近傍（即ち、封着部）で割れやすくなり、製造が容易ではない。この問題は、最近増加している、有効部の外面がほぼ平らなパネル３を用いた外囲器では更に深刻である。

この対策として、従来、例えば、図１０に示すように、外囲器の外表面にプラスチック製の補強材７を接着固定した状態で、補強材７の軟化点以下の温度で排気工程を行う方法（特許文献１参照）や、パネル３の周囲のスカート部の管軸方向の寸法を大きくする方法（特許文献２参照）等が提案されている。
特開平８−７７９３号公報 特開平３−２３６１４２号公報

しかしながら、前者の方法は以下のような問題を有している。即ち、高い温度に耐えるプラスチック製の補強材７は高価である。また、低い温度で排気工程を行うと、必要な真空度を得るためには非常に時間がかかる。また、蛍光体２などの形成工程で使用した樹脂などが排気工程で燃えずに残存し、これが後にガス発生の原因となり、真空度の低下などを招き、良好な陰極線管を製造できない。

また、後者の方法は以下のような問題を有している。即ち、パネル３の重量が重くなることにより、パネル３の価格が高くなる。また、封着工程において、パネル３を、温度分布が均一になるように昇温させるのに非常に長時間を要する。

本発明は、上記の従来における問題を解決し、ほぼ平らな有効部を有するパネルを備え、製造が容易で、パネルの軽量化及び低コスト化を可能にする陰極線管を提供することを目的とする。

本発明の陰極線管は、ガラス製のファンネルと、略矩形状で外面がほぼ平らな有効部を有するガラス製のパネルとが接続された外囲器を備える。

管軸をＺ軸、前記Ｚ軸と直交し前記有効部の長辺方向と平行な軸をＸ軸、前記Ｚ軸と直交し前記有効部の短辺方向と平行な軸をＹ軸、前記Ｘ軸及び前記Ｚ軸を含む面と前記有効部の周縁とが交差する点での前記パネルの厚みをＴｘ（ｍｍ）、前記Ｙ軸及び前記Ｚ軸を含む面と前記有効部の周縁とが交差する点での前記パネルの厚みをＴｙ（ｍｍ）、前記有効部の中央での前記パネルの厚みをＴｃ（ｍｍ）、前記パネルの対角軸方向の寸法をＤ（ｍｍ）としたとき、以下の式（１）を満たすことを特徴とする。

（１００×Ｔｃ／Ｄ）²×（Ｔｘ／Ｔｙ）≦２．２ ・・・（１）

従来、排気工程においてパネルの封着部に発生する応力は、短辺側より長辺側で大きく、従って、長辺側で割れが発生しやすかった。これに対して、本発明のパネルは、式（１）を満足することにより、排気工程において封着部に発生する応力は、短辺側と長辺側とで略均等化される。この結果、長辺側で発生する応力が低下するので、パネルの厚みを従来より薄くしても排気工程での応力に十分に耐えることができる。即ち、パネルの厚みが薄く、しかも割れにくく、製造が容易な陰極線管を実現できる。

また、パネルの厚みを薄くすることにより、パネルの軽量化、材料コストの低減が可能になる。更に、排気工程の時間短縮及び供給熱量の低減が可能になる。また、封着工程においても、パネルを均一に昇温させるのに必要な時間の短縮及び供給熱量の低減が可能になる。従って、生産性向上により、陰極線管の低コスト化を実現できる。

上記の本発明の陰極線管が、更に、前記パネルのスカート部の外周面に装着された金属バンドと、前記有効部の外面を少なくとも覆うように貼付された樹脂シートとを備え、以下の式（２）を満たすことが好ましい。

０．０１２≦Ｔｃ／Ｄ≦０．０１６ ・・・（２）
これにより、仮に陰極線管の外囲器が爆縮しても、パネルのガラス片がパネルより前方に飛散するのを防止でき、その結果、電気用品取締法、ＵＬ（Underwriters Laboratories Inc.）規格、ＣＳＡ（Canadian Standards Association）規格等の厳しい安全規格を十分に満足させることができる。さらには、これらの安全規格を満足させるためにパネルの厚みを厚くする必要がない。従って、十分な安全性を確保しながら、パネルの大幅な軽量化と低コスト化が可能になる。更に、パネルの大幅な軽量化の結果、封着工程及び排気工程において、昇温時間の大幅な短縮化、供給熱量の大幅な低減化が可能になり、更なる低コスト化が可能になる。

前記樹脂シートの厚みが５０μｍ以上であることが好ましい。これにより、各種安全規格を十分に満足させることができる。

また、前記樹脂シートの厚みが２５μｍ以上であり、前記樹脂シートが、前記有効部から前記金属バンドの前記Ｘ軸に平行に配置された部分の少なくとも一部までを覆うように貼付されていることが好ましい。あるいは、前記樹脂シートの厚みが２５μｍ以上であり、前記樹脂シートが、前記有効部から前記金属バンドの前記Ｙ軸に平行に配置された部分の少なくとも一部までを覆うように貼付されていることが好ましい。これらの場合にも、各種安全規格を十分に満足させることができる。

前記有効部の対角軸方向寸法が略４１ｃｍ以上であることが好ましい。このような、パネルが重く、コスト高となりやすい中型以上の陰極線管に本発明を適用すれば、本発明の効果が顕著に発現される。

本発明の陰極線管は、以下の説明するガラス製のパネル及びその周辺の構成を除いて特に制限はなく、例えば図９に示した従来の陰極線管と同様であっても良い。従って、重複する説明を省略し、本発明の特徴的構成を以下に説明する。

本発明を、有効部の対角軸方向寸法が５１ｃｍの陰極線管を例（以下、「実施例」という）に説明する。

図１は、この実施例に係る陰極線管用のパネル３の前面側から見た斜視図である。図２は、このパネル３を、蛍光体２（図９参照）が形成された面を上にして載置した状態を示した斜視図である。ガラス製のパネル３は、略矩形状の有効部３１を含むフェースプレート３０と、このフェースプレート３０に対して屈曲して、その周囲に設けられたスカート部３３とを備える。以下の説明の便宜のために、陰極線管の管軸をＺ軸、Ｚ軸と直交し有効部３１の長辺方向と平行な軸をＸ軸、Ｚ軸と直交し有効部３１の短辺方向と平行な軸をＹ軸とする。図３はパネル３のＸ軸及びＺ軸を含む面（ＸＺ面）に沿った断面図、図４はパネル３のＹ軸及びＺ軸を含む面（ＹＺ面）に沿った断面図である。

本発明において「有効部３１」とは、パネル３の内面上の蛍光体２が形成された領域、又はこの領域に対応するパネル３の外面上の領域を意味する。有効部３１の外面はほぼ平らである。具体的には、有効部３１においてＺ軸が通過する点を中央Ｐｃ、有効部３１の対角軸及びＺ軸を含む面と有効部３１の周縁とが交差する点を対角軸端Ｐｄとしたとき、対角軸方向に並ぶ２つの対角軸端Ｐｄと中央Ｐｃによって定義される円弧の曲率半径は８，０００ｍｍ以上であることが好ましい。有効部３１の外面がほぼ平らであることにより、表示画像の視認性が向上する。図１〜図４では、図面を簡略化するために、有効部３１を含むフェースプレート３０の外面は平面として図示されている。

ＸＺ面と有効部３１の周縁とが交差する点（以下、「Ｘ軸端」という）Ｐｘでのパネル３のＺ軸方向に沿った厚みをＴｘ（ｍｍ）、ＹＺ面と有効部３１の周縁とが交差する点（以下、「Ｙ軸端」という）Ｐｙでのパネル３のＺ軸方向に沿った厚みをＴｙ（ｍｍ）、有効部３１の中央Ｐｃでのパネル３のＺ軸方向に沿った厚みをＴｃ（ｍｍ）、対角軸端Ｐｄでのパネル３のＺ軸方向に沿った厚みをＴｄ（ｍｍ）とする。また、パネル３の対角軸方向の寸法をＤ（ｍｍ）とする。これらパネル３の各部の寸法と、陰極線管の製造工程のうちの一工程である排気工程においてパネル３とファンネル５との封着部に発生する応力との関係を解析により検討した。

排気工程においては、パネル３の封着部には、外気圧による応力と熱による応力とを合成した応力が作用する。一般的にパネル３の厚みが薄くなると、外気圧による応力は大きくなるが、熱による応力は小さくなる。

図２に示すように、スカート部３３のうちＸ軸に平行な部分（長辺スカート部３３ｘ）及びＹ軸に平行な部分（短辺スカート部３３ｙ）の各内壁面の面積をそれぞれＳｘ，Ｓｙとしたとき、従来の一般的なパネルではＳｘ＞Ｓｙであるから、外気圧によって受ける総荷重は、短辺スカート部３３ｙより長辺スカート部３３ｘの方が大きくなる。従って、外気圧によって封着部に発生する応力の最大値は、短辺スカート部３３ｙ側ではなく、長辺スカート部３３ｘ側に存在する。その結果、排気工程では、封着部は短辺スカート部３３ｙ側より長辺スカート部３３ｘ側においてより割れやすい。

そこで、本発明では、Ｙ軸端Ｐｙでのパネル３の厚みＴｙに対するＸ軸端Ｐｘでのパネル３の厚みＴｘの比Ｔｘ／Ｔｙを小さくすることにより、面積Ｓｘと面積Ｓｙとの差を小さくする。これにより、長辺スカート部３３ｘ側と短辺スカート部３３ｙ側とで封着部に発生する応力を略均等化することができる。即ち、長辺スカート部３３ｘ側の封着部に発生する応力を緩和することができる。更に、封着部に発生する応力の最大値が小さくなるので、パネル３の厚みを薄くすることが可能となる。これは、パネル３の軽量化及び低コスト化を可能にする。また、パネル３を薄肉化することにより、排気工程での熱による応力を低下させることができるので、封着部の割れの可能性を一層低減できる。

表１に、排気工程時に封着部に作用する最大応力を、パネル３の各部の寸法を種々に変更して解析により求めた結果を示す。表１において、「従来品」は、従来の代表的なパネルを示す。「長辺側Ｌ」は、排気工程時に長辺スカート部３３ｘ側の封着部に作用する応力の最大値を示し、「短辺側Ｓ」は、排気工程時に長辺スカート部３３ｘ側の封着部に作用する応力の最大値を示し、これらはいずれも相対値として示している。「Ｌ／Ｓ」は、「長辺側Ｌ」と「短辺側Ｓ」との比を意味する。また、「重量比」は、パネル３の重量を、「従来品」に対する相対値として示している。図５は、表１のパラメータ「（１００×Ｔｃ／Ｄ）²×（Ｔｘ／Ｔｙ）」と比「Ｌ／Ｓ」との関係を示している。

表１及び図５より、
（１００×Ｔｃ／Ｄ）²×（Ｔｘ／Ｔｙ）≦２．２ ・・・（１）
を満足する場合（サンプルＴ−１〜Ｔ−６）には、長辺スカート部３３ｘ側の応力Ｌ及び短辺スカート部３３ｙ側の応力Ｓは均等化されており、且つ、その値は「従来品」の長辺スカート部３３ｘ側の応力Ｌに比べて小さい。従って、排気工程での応力に十分に耐えることができ、パネル３の割れ発生の可能性を低減できる。実際に、表１に示したサンプルＴ−１〜Ｔ−６の全ての陰極線管を試作してみたところ、いずれも「従来品」と同じ製造条件で割れなく製造できることを確認した。

また、上記式（１）を満足する場合には、「従来品」に比べて、パネル３が薄肉化され、且つ軽量化されている。従って、排気工程の時間短縮及び供給熱量の低減が可能になる。更に、封着工程においても、パネル３を均一に昇温させるのに必要な時間の短縮及び供給熱量の低減が可能になる。

例えば、表１のサンプルＴ−５について、封着工程での封着部の熱応力を解析したところ、「従来品」に比べて約２３％小さかった。実際に封着工程の時間を「従来品」の場合に比べて２０％短縮化したところ、問題なく封着を行えることを確認した。更に、パネル３の重量は「従来品」に比べて約２０％軽いため、排気工程での供給熱量を約１０％低減できた。

表１のサンプルＴ−６は、有効部３１の中央Ｐｃでの厚みＴｃが「従来品」に比べて約４０％薄肉化されており、パネル３は「従来品」に比べて３０％以上軽量化されているにもかかわらず、排気工程での封着部の応力は「従来品」の長辺スカート部３３ｘ側の応力Ｌより小さく抑えられている。従って、排気工程でパネル３が割れることはない。

但し、排気工程での割れに加えて、陰極線管の外囲器１０の爆縮破壊を考慮する必要がある。爆縮破壊は、排気工程を経て内部が真空に維持された外囲器１０が、外部から激しい衝撃が加えられることにより大気圧により破壊される現象である。爆縮破壊時にパネル３のガラス片が飛散しないことを規定する安全規格が存在する。上記のように、有効部３１の中央Ｐｃでの厚みＴｃが薄くなると、一般に、陰極線管の外囲器１０は大気圧により爆縮破壊されやすくなる。爆縮防止の観点からは、パネル３の対角軸方向寸法Ｄに対する有効部３１の中央Ｐｃでの厚みＴｃの比Ｔｃ／Ｄが大きいほうが好ましい。Ｔｃ／Ｄ≧０．０１２を満足し、更に、図６に示すように、パネル３のスカート部３３の外周面に金属バンド１２を装着し、且つ、パネル３の有効部３１の外面を少なくとも覆うように樹脂シート１５を貼付すれば、爆縮発生の可能性を低減でき、且つ、仮に爆縮が生じても、ガラス片がパネル３より前方に飛散する可能性を低減できる。本発明者らは、この条件を満足する場合に、電気用品取締法、ＵＬ（Underwriters Laboratories Inc.）規格、ＣＳＡ（Canadian Standards Association）規格等の安全規格を十分に満足することを実験により確認した。

なお、比Ｔｃ／Ｄが大きくなると、一般に爆縮防止特性は向上するが、パネル３の重量は増加する。本発明者らの実験によれば、Ｔｃ／Ｄ＞０．０１６であると、樹脂シート１５を貼付しなくても各種安全規格を十分に満足することができることが分かった。従って、パネル３の軽量化、低コスト化、工程時間及び供給熱量の低減の観点からは、Ｔｃ／Ｄ≦０．０１６が好ましい。

金属バンド１２としては、特に制限はなく、外囲器１０が大気圧により爆縮するのを防止するために従来から陰極線管に使用されている周知のものを使用できる。防爆バンド１２は、大気圧がフェースプレート３０に作用することにより、スカート部３３が外方向に拡大しようとする歪みを抑えることで、パネル３の爆縮を防止する。

また、樹脂シート１５も特に制限はなく、例えば、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等からなるシートを用いることができる。樹脂シート１５のパネル３に貼り合わされる側の面には粘着剤が付与されていることが好ましい。粘着剤としては、特に制限はないが、例えばアクリル系粘着剤を使用できる。樹脂シート１５は、そのパネル３とは反対側の面に反射防止層及び／又は帯電防止層等が設けられた機能性フィルムであっても良い。

樹脂シート１５の厚みは、貼付領域、材料、機械的特性、貼付作業性などに応じて適宜決定される。

例えば、図６に示すように、樹脂シート１５を、フェースプレート３０の領域内のみに貼付する場合は、樹脂シート１５の厚みは５０μｍ以上であると、各種安全規格を十分に満足することを確認した。

また、図７に示すように、樹脂シート１５を、有効部３１からフェースプレート３０の両長辺を越えて、金属バンド１２のＸ軸に平行に配置された部分の少なくとも一部までを覆うように貼付する場合、及び、図８に示すように、樹脂シート１５を、有効部３１からフェースプレート３０の両短辺を越えて、金属バンド１２のＹ軸に平行に配置された部分の少なくとも一部までを覆うように貼付する場合は、樹脂シート１５の厚みは２５μｍ以上であると、各種安全規格を十分に満足することを確認した。

有効部の対角軸方向寸法が５９ｃｍの陰極線管においては、Ｔｃ＝９ｍｍ、Ｔｘ＝１３．４ｍｍ、Ｔｙ＝１９．１ｍｍ、Ｔｄ＝２２．３ｍｍ、Ｄ＝６３２．２ｍｍであるパネル３を用いた場合、有効部の対角軸方向寸法が６８ｃｍの陰極線管においては、Ｔｃ＝１０．５ｍｍ、Ｔｘ＝１６．９ｍｍ、Ｔｙ＝２３．５ｍｍ、Ｔｄ＝２７．９ｍｍ、Ｄ＝７２４ｍｍであるパネル３を用いた場合、いずれも上記と同様の効果が得られることを確認した。また、有効部３１のアスペクト比が１６：９であるパネル３を用いた場合にも、上記の式（１）を満足する場合には上記と同様の効果が得られることを確認した。

本発明の利用分野は特に制限はなく、各種用途の陰極線管に使用することができる。特に、外面がほぼ平らな有効部を有し、有効部の対角軸方向寸法が略４１ｃｍ以上の中型〜大型の陰極線管に特に好ましく利用できる。

本発明の一実施例に係る陰極線管用のパネルの前面側から見た斜視図である。 本発明の一実施例に係る陰極線管用のパネルの裏面側から見た斜視図である。 本発明の一実施例に係る陰極線管用のパネルのＸＺ面に沿った断面図である。 本発明の一実施例に係る陰極線管用のパネルのＹＺ面に沿った断面図である。 本発明の効果を示すグラフでる。 本発明の一実施形態に係る陰極線管の外観を示した斜視図である。 本発明の別の実施形態に係る陰極線管の外観を示した斜視図である。 本発明の更に別の実施形態に係る陰極線管の外観を示した斜視図である。 一般的な陰極線管の断面図である。 外気圧に対する機械的強度を向上させる、従来の陰極線管の製造方法を示した断面図である。

符号の説明

１ 陰極線管
２ 蛍光体
３ パネル
４ 導電膜
５ ファンネル
５ａ ネック部
６ 電子銃
７ プラスチック製補強材
８ フリットガラス
１０ 外囲器
１２ 金属バンド
１５ 樹脂シート
３０ フェースプレート
３１ 有効部
３３ スカート部
３３ｘ 長辺スカート部
３３ｙ 短辺スカート部

Claims (6)

1. ガラス製のファンネルと、略矩形状で外面がほぼ平らな有効部を有するガラス製のパネルとが接続された外囲器を備える陰極線管であって、
   管軸をＺ軸、前記Ｚ軸と直交し前記有効部の長辺方向と平行な軸をＸ軸、前記Ｚ軸と直交し前記有効部の短辺方向と平行な軸をＹ軸、前記Ｘ軸及び前記Ｚ軸を含む面と前記有効部の周縁とが交差する点での前記パネルの厚みをＴｘ（ｍｍ）、前記Ｙ軸及び前記Ｚ軸を含む面と前記有効部の周縁とが交差する点での前記パネルの厚みをＴｙ（ｍｍ）、前記有効部の中央での前記パネルの厚みをＴｃ（ｍｍ）、前記パネルの対角軸方向の寸法をＤ（ｍｍ）としたとき、以下の式（１）を満たすことを特徴とする陰極線管。
   （１００×Ｔｃ／Ｄ）²×（Ｔｘ／Ｔｙ）≦２．２ ・・・（１）
2. 更に、前記パネルのスカート部の外周面に装着された金属バンドと、前記有効部の外面を少なくとも覆うように貼付された樹脂シートとを備え、以下の式（２）を満たす請求項１に記載の陰極線管。
   ０．０１２≦Ｔｃ／Ｄ≦０．０１６ ・・・（２）
3. 前記樹脂シートの厚みが５０μｍ以上である請求項２に記載の陰極線管。
4. 前記樹脂シートの厚みが２５μｍ以上であり、前記樹脂シートが、前記有効部から前記金属バンドの前記Ｘ軸に平行に配置された部分の少なくとも一部までを覆うように貼付されている請求項２に記載の陰極線管。
5. 前記樹脂シートの厚みが２５μｍ以上であり、前記樹脂シートが、前記有効部から前記金属バンドの前記Ｙ軸に平行に配置された部分の少なくとも一部までを覆うように貼付されている請求項２に記載の陰極線管。
6. 前記有効部の対角軸方向寸法が略４１ｃｍ以上である請求項１〜５のいずれかに記載の陰極線管。

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