JP2636706B2

JP2636706B2 - 陰極線管用ガラスバルブ

Info

Publication number: JP2636706B2
Application number: JP28684193A
Authority: JP
Inventors: 恒彦菅原; 敏英村上; 裕介小林
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 1993-11-16
Filing date: 1993-11-16
Publication date: 1997-07-30
Anticipated expiration: 2012-07-30
Also published as: JPH07142012A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はテレビジョン等に用いる
陰極線管（ブラウン管）用ガラスバルブに関し、特にそ
の表示面側を構成するガラスパネルの構成に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】図３にテレビジョン等に用いる陰極線管
の構成を示す。陰極線管１は、基本的に映像表示面側の
ガラスパネル部３と、このガラスパネル部３に対し密封
的に接合されるじょうご状のファンネル部４と、電子銃
１７を格納したネック部５とからなるガラスバルブ２に
より構成される。ガラスパネル３は映像表示面を構成す
る実質的に矩形のフェース部７と、このフェース部７に
対しその周縁部から実質的に垂直方向に延在するスカー
ト部６とにより構成される。

【０００３】スカート部６の外周には、パネル強度を保
持し破損時の飛散を防止するための防爆補強バンド８が
巻回される。フェース部７の内面側には電子銃からの電
子線衝撃により蛍光を発する蛍光膜１２、およびこの蛍
光膜１２からの陰極線管後方への発光を反射するための
アルミニウム膜１３が積層され、さらにその内部側に電
子線の照射位置を規定するシャドウマスク１４が設けら
れる。シャドウマスク１４は、スタッドピン１５により
スカート部６の内面に固定される。

【０００４】このようなガラスパネル部３は封着部１０
に設けたハンダガラス等のシール剤によりファンネル部
４に対し密封接合される。ファンネル部４の内側には、
シャドウマスク１４の電子線による高帯電を防ぎ外部へ
導通接地するための内部コーティング１６が施される。

【０００５】上記構成の陰極線管用ガラスバルブは、真
空容器として用いられるため、大気圧が外表面に作用し
応力が発生する。この場合、ガラスバルブは球殻とは異
なる非対称構造でありこれに起因して引っ張り応力の領
域が圧縮応力とともに比較的広範囲に存在する。このた
め、何らかの機械的衝撃が加わり局部的に亀裂や破壊が
生じると、貯えられた歪エネルギーを解放しようとして
瞬時にこの亀裂等を進展させ爆縮を招く。

【０００６】このような危険性を防止するため、従来前
述のように、ガラスパネル３のスカート部６に金属製の
補強バンド８を装着したり、あるいはガラスバルブを極
力球殻に近い構造にしてガラスパネルの曲率半径を小さ
くし（例えば１Ｒ程度：ここで１Ｒ＝４２．５×Ｖ／２
５．４＋４５．０で表わされ、Ｖは有効表示面対角径
（ｍｍ）である）、これにより衝撃に対する強度を確保
していた。また、ガラスパネルのフェース部を厚くして
強度を高める方法も行われていた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の陰極線管用ガラスバルブにおいて、衝撃に対する強
度を高めるためにガラスパネルの曲率半径を小さくする
と視認性が悪くなり画面が見づらくなる。このためフェ
ースのフラット化が要求され１．５Ｒ〜２Ｒ程度の曲率
半径として画面を平坦化して見やすくする必要がある。
ところがこのようにフェースを平坦化すると機械的衝撃
に対し弱くなるという問題が生ずる。

【０００８】また、前述の補強バンドをガラスパネルに
装着した場合、締め付け力がフェース周縁のスカート部
に沿って不均一となり、安定した信頼性の高い防爆機能
が得られずフェース補強が充分達成されなかった。

【０００９】また、補強のためにフェース部全体を厚く
すると重量が重くなり取扱性が悪くなる。この点に対処
するため、フェース部の外表面をフラットにし、内表面
の曲率半径を小さくしてフェース周辺部特に４隅のコー
ナー部を厚肉化した構成が用いられている。このような
構成により、全体の重量の軽減は図られるが、フェース
中央部と周辺部での厚さの違いにより、透過率に差が生
じ画像の輝度差が大きくなって表示品質が低下するとい
う問題を生ずる。

【００１０】なお、輝度Ｂは、Ｂ＝ρＴ_m Ｔ_p Ｖ^a Ｉ^b
／Ｓで表わされる。ここで、ρは蛍光体の発光効率、Ｔ
_m はマスクの透過率、Ｔ_p はガラスパネルの透過率、Ｖ
は陽極電圧、Ｉはビーム電流、Ｓはスクリーン面積、
ａ、ｂは定数である。

【００１１】また、ガラスパネルの透過率Ｔは、Ｔ＝
（１−Ｒ）² ・ｅｘｐ（−ｋ・ｔ）で表わされる。ここ
で、Ｒはガラスの反射率（４〜４．５％）、ｋは吸光係
数、ｔはガラス肉厚である。旭硝子社製の２種類のガラ
スパネル材料についての透過率と吸光係数を以下の表１
に示す。

【００１２】

【表１】

【００１３】また、以下の表２には、同一ガラス材料に
より形成した各種サイズのガラスパネルについて、フェ
ース中央と周辺部での肉厚およびその比とフラット性、
および透過率とその比を示す。

【００１４】

【表２】

【００１５】表２のサイズの欄において、カッコ内は画
面のアスペクト比を示し、表示のないものはアスペクト
比が４：３のものを示す。この表から分かるように、サ
イズに応じてフラット性を変えることによりパネル周縁
部での厚さが変わり透過率が変化する。これにより、フ
ェース中央部と端部との間で透過率の差を小さくしその
比を１００％に近づけて輝度分布の均一化を図ることが
できる。

【００１６】しかしながら、前述のように、等肉厚性を
保ってフラット化を図ると防爆性が弱くなり、僅かな衝
撃によっても破壊しやすくなる。強度を高めるために厚
さを厚くすると重量が増加し取扱性が低下する。重量を
軽減するために、フェース内表面の曲率半径を小さくし
てフェース中央部を薄く、端部を厚く形成すると、フェ
ース中央部と端部との間で輝度格差が大きくなり視認性
が低下する。

【００１７】本発明は上記従来技術の欠点に鑑みなされ
たものであって、フェース中央部と周辺部との輝度差を
大きくすることなくフェース外表面の平坦化およびガラ
スパネル全体の薄型化を図り、かつ機械的衝撃に対し強
度を高めた陰極線管用ガラスバルブの提供を目的とす
る。

【００１８】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明では、表示画面を構成するほぼ矩形のフェー
ス部と該フェース部に対しその周縁部から実質的に垂直
方向に延在するスカート部とからなるガラスパネル部
と、該ガラスパネル部に対し密封的に接合されるじょう
ご状のファンネル部と、電子銃を格納する前記ファンネ
ル部根元のネック部とにより構成された陰極線管用ガラ
スバルブにおいて、前記ガラスパネルのフェース部の有
効画面部の中央およびその端部近傍のガラス肉厚をそれ
ぞれｔ₀ およびｔ_d とするとき、該フェース部の対角線
上において、１．０≦ｔ_d ／ｔ₀ ≦１．２であり、かつ
該フェース部の外表面および内表面にｔ₀ ／１０以上の
厚さの圧縮応力層が形成されたことを特徴とする陰極線
管用ガラスバルブを提供するものである。

【００１９】また、本発明の好ましい態様として、前記
フェース部の有効画面部の対角線を含む領域内におい
て、前記圧縮応力層の応力値をσ_c とするとき、６０ｋ
ｇ／ｃｍ² ≦σ_c ≦２００ｋｇ／ｃｍ² であることを特
徴とする。

【００２０】本発明において、前記圧縮応力層は、ガラ
スパネル成形後の冷却処理により形成されるものであ
る。

【００２１】本発明でいうフェース部の端部近傍のガラ
ス肉厚ｔ_d とは、実質的にフェース部の有効画面端部の
肉厚をいう。フェース部の有効画面端部とは、パネルフ
ェース内曲面とブレンドＲ（内曲面とスカートとの接
円）との接点部を示す。

【００２２】

【作用】ガラスパネルのフェース中央部と周辺部の厚さ
の差が小さくほぼ等肉厚形状であって、フェースの内外
両面に形成された圧縮応力層によりガラスが強化され、
薄型フラット化が可能になる。

【００２３】即ち、ガラスパネルの少なくともフェース
部に、物理強化により亀裂の進展を阻止したり遅延させ
るのに充分な応力値と応力厚みを有する圧縮層を形成す
る。これにより、１．５Ｒから２．０Ｒ程度のフラット
性を確保しながら、重量を軽減するとともに中央部と端
部との間の輝度差を小さくし、しかも衝撃に耐え得る強
度の大きい陰極線管用ガラスバルブが実現可能になる。

【００２４】

【実施例】図１は本発明の実施例に係る陰極線管用ガラ
スバルブのガラスパネル部３の断面構成図である。この
実施例においては、フェース部７の中央部の厚さをｔ₀
とし、周辺部の厚さをｔ_d としたとき、１．０≦ｔ_d ／
ｔ₀ ≦１．２となるようにガラスパネルが形成されてい
る。即ち、フェース中央部と周辺部との厚さの比を１ま
たはそれに近くして厚さの差を小さくし、等肉厚化が図
られている。このように等肉厚化することにより、ガラ
スの光透過率や吸光係数がフェース全面にわたってほぼ
均一化し、中央部と周辺部での輝度差が減少し画面が見
やすくなる。図２は、上記ガラスパネル３のフェース部
７の平面図である。Ｘ、Ｙはそれぞれ横方向および縦方
向の中心軸を示す。点線は画面を１６分割している。フ
ェース７の内表面の曲率半径は外表面の曲率半径より小
さいため、フェース中心から距離が遠くなるほどガラス
肉厚が厚くなる。したがって、フェース７の４隅部の
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄで示す部分の肉厚が一番厚くなる。本発
明に係るガラスパネルにおいては、この４隅部Ａ、Ｂ、
Ｃ、Ｄを含む対角線上において上記厚さに関する条件式
１．０≦ｔ_d ／ｔ₀ ≦１．２を満足することが望まし
い。

【００２５】上記実施例において、図１の点線で示すよ
うに、フェース部７の有効画面部の外側表面および内側
表面には圧縮応力層２０、２１が形成されている。これ
らの圧縮応力層２０、２１の厚さはｔ₀ ／１０以上であ
る。またこれらの圧縮応力層２０、２１の応力値をσ_c
とするとき、６０ｋｇ／ｃｍ² ≦σ_c ≦２００ｋｇ／ｃ
ｍ² であることが望ましい。

【００２６】このような圧縮応力層２０、２１を形成す
る方法としては、溶融ガラスをプレス成形してガラスパ
ネルを形成後、これを徐冷炉内で冷却して物理強化する
ことによってガラス表面側に圧縮応力層を形成する。こ
の場合、発生する応力の大きさはガラス表面が徐冷温度
から歪点に下がるまでに要する時間によって左右され、
冷却が早ければ早い程内部との収縮の差が大きくなり、
冷却終了後は表面に大きな圧縮応力が発生する。このよ
うな圧縮応力層の存在によりガラス表面の機械的強度が
高められる。

【００２７】本発明でいう物理強化においては、ガラス
の軟化点近くの高温域から急冷すると、表面は急激に収
縮固化する反面、内部はまだ充分流動性を保持し膨張し
たままの状態にあり、一時歪を流動により瞬時に緩和し
てしまう。さらに冷却されると内部も収縮しようとする
が、その動きは固化した表面層の存在によって制限され
る。この結果、ガラスの温度が室温まで下がり充分な平
衡状態に達した時には、表面には大きな圧縮応力層と内
部には引張応力層が形成され残留応力として残る。

【００２８】この際発生する応力の大きさは、ガラス表
面が徐冷温度から歪点に下がるまでに要する時間によっ
て左右され、冷却が早ければ早いほど内部との収縮の差
が大きくなる。そして、徐冷後は表面に大きな圧縮応力
層σ_c が発生する。しかし、同時にこの圧縮応力を打ち
消す形で内部中央にはσ_t ＝−σ_c ／２の大きさの引張
応力が必然的に形成される。

【００２９】したがって、表面の圧縮応力層の存在が強
度を向上させる反面、内部中央の引張応力が大き過ぎる
と、内部中央付近に存在する未溶解物質等の欠陥が引き
金となって、内部に貯えられた引張歪エネルギーを解放
しようとして、自爆する危険性がある。

【００３０】通常の陰極線管組み立て工程における熱衝
撃等をも考慮すると、自爆を発生させないためには、１
００ｋｇ／ｃｍ² を超えない範囲に内部中央の引張応力
を抑制する必要があることが、ガラスバルブの熱衝撃試
験から判明した。したがって、σ_c ＝−２σ_t の関係か
ら圧縮応力としては２００ｋｇ／ｃｍ² を超えない範囲
に設定する必要がある。

【００３１】このような物理強化による圧縮応力層を設
けることにより、ガラスパネルの平坦化、薄型化および
等肉厚化が可能となり視認性が向上するとともに透過率
が向上しフェース輝度の均一化を図ることができる。

【００３２】表３は、フェース部の曲率半径や肉厚、透
過率等の条件を変えて実際に作成したガラスパネルの６
種類のサンプルデータを示す。

【００３３】

【表３】

【００３４】

【表４】

【００３５】

【表５】

【００３６】各サンプル１〜６は、カラーテレビジョン
用の陰極線管に使用されるガラスバルブであって、表４
に示す特性を有し、表５に記載された組成からなるガラ
ス材料を用いて形成したガラスバルブである。このガラ
スバルブのフェース部は、アスペクト比が４：３で、対
角径が３６ｃｍの有効画面を有する１５形テレビジョン
用のものであり、通常の製造工程にしたがって陰極線管
の組み立てを行ったものである。

【００３７】表３において、防爆試験不合格率のデータ
は、米国のＵＬ安全規格に規定されているように、陰極
線管ガラスパネルのフェース部を鋼球を用いて７Ｊのエ
ネルギーで衝撃し、その際飛散するガラスの量の大小に
よって安全性の可否を判定したものである。この場合、
衝撃位置は防爆特性に対しフェース部の肉厚分布の影響
を受け易い有効画面端から対角線上３０ｍｍの位置とし
た。

【００３８】（サンプル−１）圧縮応力層は形成されて
いない。外面および内面の曲率半径が小さくサンプル中
最も球殻構造に近い。このため衝撃に対し強く、防爆試
験の不合格品を出さずに対角線上の表示端部近傍の肉厚
を１２．５ｍｍと比較的薄くすることができた。またフ
ェース中央と対角線上端部との間の光透過率比は９３％
と良好である。しかしながら、外面曲率半径が６４０ｍ
ｍと小さいため視認性が悪く画面が見づらい。

【００３９】（サンプル−２）圧縮応力層は形成されて
いない。外面の曲率半径を１２００ｍｍと大きくして視
認性を改善した。フェース中央部肉厚と有効画面部の端
部肉厚との比は１．１０であり等肉厚性は良好である。
また、表示面端部の肉厚を１１．０ｍｍと薄くして光透
過率を９５．４％と向上させた。しかしながら、有効画
面の端部肉厚が薄くなったため、強度が低下し、防爆試
験の不合格率が約５０％（２０個中９個が不合格）と極
めて悪かった。

【００４０】（サンプル−３）パネル形状はサンプル−
２と同一である。防爆強度を向上させるために、パネル
表面に物理強化による圧縮応力層を形成した。圧縮応力
値はフェース中央部で４３ｋｇ／ｃｍ² 、フェース端部
で４０ｋｇ／ｃｍ² であり、フェース有効表示画面内で
ほぼ一様に分布している。またこの圧縮応力層の厚さは
１．５ｍｍから１．８ｍｍであって、ガラス中央部の厚
さの１／１０以上であった。このような圧縮応力層を形
成することにより、衝撃に対する強度が高まり、同一形
状のサンプル−２に比べ防爆試験結果が向上した。しか
しながら、１０％の不合格率が発生している。

【００４１】（サンプル−４）パネル形状はサンプル−
２と同一である。圧縮応力層の応力値をサンプル−３の
約１．５倍としフェース中央部で６５ｋｇ／ｃｍ² 、フ
ェース端部で６３ｋｇ／ｃｍ² まで高めて防爆強度を強
めた。この結果防爆試験の合格率が１００％となり不良
品は発生しなかった。

【００４２】（サンプル−５）パネル形状はサンプル−
２と同一である。圧縮応力層の応力値をサンプル−４よ
りさらに高めてフェース中央部で１８７ｋｇ／ｃｍ² 、
フェース端部で１８３ｋｇ／ｃｍ² とした。この場合に
も、防爆試験の合格率は１００％となり不良品は発生し
なかった。

【００４３】（サンプル−６）圧縮応力層を形成せずに
強度を高め防爆試験の合格率を１００％にしたものであ
る。しかしながら、このサンプルでは内面曲率半径が小
さくフェース端部の肉厚が厚くなり重量が大きくなり
（４．２ｋｇ）、取扱いが不便になる。また、中央部と
端部との間の肉厚差が大きくなり、このため透過率の格
差が拡がり視認性が悪くなるという結果となった。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る陰極
線管用ガラスバルブにおいては、ガラスパネルフェース
面に物理強化により所定厚さで所定強さの圧縮応力層を
形成しているため、強度が高まり衝撃による亀裂の進展
が阻止あるいは遅延され、爆縮の発生が抑制される。ま
た、充分な強度を保持しながら、フラット性を高めかつ
表示面内での輝度格差を抑制し、視認性の向上を図ると
ともに、全体のガラス肉厚の薄型化および軽量化を図る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係るガラスパネルの断面図。

【図２】図１のガラスパネルの平面図。

【図３】本発明が適用される陰極線管の構成図。

【符号の説明】

３：ガラスパネル６：スカート部７：フェース部２０、２１：圧縮応力層

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】表示画面を構成するほぼ矩形のフェース部
と該フェース部に対しその周縁部から実質的に垂直方向
に延在するスカート部とからなるガラスパネル部と、該
ガラスパネル部に対し密封的に接合されるじょうご状の
ファンネル部と、電子銃を格納する前記ファンネル部根
元のネック部とにより構成された陰極線管用ガラスバル
ブにおいて、前記ガラスパネルのフェース部の有効画面
部の中央およびその端部近傍のガラス肉厚をそれぞれｔ
₀ およびｔ_d とするとき、該フェース部の対角線上にお
いて、１．０≦ｔ_d ／ｔ₀ ≦１．２であり、かつ該フェ
ース部の外表面および内表面にｔ₀ ／１０以上の厚さの
圧縮応力層が形成されたことを特徴とする陰極線管用ガ
ラスバルブ。
【請求項２】前記フェース部の有効画面部の対角線を含
む領域内において、前記圧縮応力層の応力値をσ_c とす
るとき、６０ｋｇ／ｃｍ² ≦σ_c ≦２００ｋｇ／ｃｍ²
であることを特徴とする請求項１に記載の陰極線管用ガ
ラスバルブ。