JP3591363B2

JP3591363B2 - 防爆型陰極線管用パネルガラス

Info

Publication number: JP3591363B2
Application number: JP07854399A
Authority: JP
Inventors: 敏英村上; 恒彦菅原
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 1998-03-26
Filing date: 1999-03-23
Publication date: 2004-11-17
Anticipated expiration: 2019-03-23
Also published as: JPH11339692A

Description

【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および産業用装置に用いられる陰極線管のためのパネルガラスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３に示すように、陰極線管１は、基本的には映像を表示するパネルガラス３、偏向コイルを装着するファンネル部４および電子銃１７を格納するネック部５からなるガラスバルブ２で構成されている。
【０００３】
図３において、６はスカート部、７は映像を映し出すフェイス部、８は衝撃に対する強度を保持するための補強バンド、９はフェイス部７とスカート部６とを連結するブレンドＲ部、１０はパネルガラス３とファンネル部４を半田ガラス等で封着する封着部、１２は電子線の照射により蛍光を発する蛍光膜、１３は蛍光膜での発光を前方へ反射するアルミニウム膜、１４は蛍光体上の電子線照射位置を特定するシャドウマスク、１５はシャドウマスク１４をスカート部６の内面に固定するためのスタッドピン、１６はシャドウマスク１４の電子線による高帯電位を防ぎ外部へ導通接地するための内装ダッグである。また、Ａはネック部５の中心軸とパネルガラス３の中心を結ぶ管軸である。蛍光膜１２をパネルガラス内面に形成したスクリーンは、管軸Ａを中心とし管軸Ａに直交する長軸および短軸にほぼ平行な４辺で構成されたほぼ矩形をなしている。
【０００４】
陰極線管は、パネルガラス内部で電子線を照射することにより映像を表示するため、内部は高真空に保たれている。そして、球殻とは異なる非対称構造に内外圧差１気圧が負荷されるため、高い変形エネルギーを内在させていると同時に不安定な状態にある。このような状態にある陰極線管用パネルガラスに亀裂が生じた場合、内在する高い変形エネルギーを開放せんがため、亀裂は急激に伸長し、パネルガラス全体に亀裂が伸展するような大規模な破壊に至る。
【０００５】
なかでも、機械的衝撃による破壊のように亀裂の伸展速度が高速になる場合には、瞬間的にパネルガラスは破壊し、爆発的収縮現象とその反作用により、鋭利なガラス片を多量に飛散させる爆縮現象をひき起こす。通常、爆縮現象から使用者を保護するため、補強バンド８がパネルガラス３の側面に装着され、亀裂の伸展、管体の破壊を抑制している。
近年、陰極線管の視認性向上のためパネルガラスのフェイス部はフラット化の傾向にあるが、これにより陰極線管の構造上の非対称性も増大の傾向にあり、爆縮現象が一層発生しやすい。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このような陰極線管用パネルガラスにおいて、構造的に剛性が高いフェイス対角部は、機械的衝撃により衝撃部およびその近傍に発生する応力の時間的変化が先鋭的でかつ大きいため、亀裂の発生確率が高くなるうえ、亀裂の伸展速度が高速になりやすく、爆縮現象が一層発生しやすい。そこで、他の部分の衝撃には充分な強度を有している場合でも、この部分に衝撃が加えられたときに発生する爆縮現象を防止することのみのために、フェイス部の肉厚を増加させ、発生応力の低減を図らなければならないことがある。しかし、この場合には陰極線管の最大の欠点である重量を増加させる。
【０００７】
本発明は、フェイス対角部の剛性を選択的に低下させることにより、機械的衝撃によって発生する応力を低減し、爆縮防止効果の高い安全なパネルガラスの提供を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は前述の課題を解決すべくなされたものであり、ほぼ矩形状のフェイス部とその側壁を構成するスカート部とを有するパネルガラスであって、少なくともフェイス部の外表面に物理強化による圧縮応力σ_cが７ＭＰａ≦｜σ_c｜≦３０ＭＰａの範囲で形成されており、かつフェイス部の対角部において、フェイス部とスカート部を連結するブレンドＲ部の外面の曲率半径Ｒ_bが、パネルガラスの最外径Ｄに対して、Ｒ_b≧０．０１７Ｄ＋４．０であることを特徴とする防爆型陰極線管用パネルガラスを提供する。さらに、前記フェイス部がほぼ平面であり、フェイス部の対角部におけるブレンドＲ部の最大肉厚Ｔ_rがパネルの最外径Ｄに対して、Ｔ_r≦０．０１４Ｄ＋１１．０であることを特徴とする上記の防爆型陰極線管用パネルガラスを提供する。
なお、上記において、曲率半径Ｒ _ｂ、最大径Ｄおよび最大肉厚Ｔ _ｒの単位はすべて（ｍｍ）であり、以下の説明においても同様である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明は、ほぼ矩形状のフェイス部を有するパネルガラスの対角部において、フェイス部とスカート部との連結部分の領域の形状や肉厚を特定することにより、前述のフェイス対角部の構造上の剛性を選択的に低下させ、真空容器としての機能を保持しつつ、機械的衝撃をうけた際に発生する応力を低減し、亀裂の発生および伸展の抑制の効果を得るものである。
【００１０】
通常の陰極線管において、機械的衝撃により衝撃を受ける部位およびその近傍に発生する応力は、その部分の剛性が高いと最大値は大きくなり、応力の発生時間は短くなる。逆に、剛性の低い場合では最大値は小さくなり、発生時間は長くなる傾向にある。また、発生する応力が高ければ高いほど、亀裂の発生確率は高くなる。一方、応力の発生時間が短ければ短いほど、衝撃部近傍に衝撃による変形エネルギーが集中しやすく、この場合も亀裂の発生確率を高めるだけでなく、亀裂の伸展速度を高め、亀裂の伸展量も増大する。
【００１１】
爆縮現象防止の観点からすれば、真空容器として構造を保ちうるかぎりにおいて、衝撃を受ける部位の構造上の剛性は低いことが望ましい。陰極線管用のパネルガラスにおいて、使用時に機械的衝撃を受ける可能性のある部位は、テレビジョン装置等から露出しているフェイス部である。このフェイス部において構造上最も剛性が高い部位は、ほぼ箱型をしているパネルガラスの３面が結合されているフェイス部の対角部（フェイス対角部）であるので、機械的衝撃により爆縮現象が最も発生しやすい部位はフェイス対角部となる。
【００１２】
フェイス対角部に衝撃を受けた際に発生する爆縮現象を抑制するには、フェイス対角部の剛性を低下させる必要があるが、フェイス部自体の形状は陰極線管の画質に与える影響が大きく、形状の自由度が小さい。また、フェイス部はパネルガラスの形状中で最も平坦で面積の広い部分であり、フェイス部の形状、肉厚を変更することは、パネルガラス全体の剛性に影響を与える。
【００１３】
本発明は、パネルガラスの対角部におけるブレンドＲ部（以下単にブレンドＲ部というときは、このブレンドＲ部をいう）の形状が、このフェイス対角部の剛性低下と密接な関係を有することを見出し、該ブレンドＲ部の形状を変えることにより、画質には影響を与えることなく、最も爆縮現象発生の可能性が高いフェイス対角部の剛性を選択的に変え、これを低下させるものである。
【００１４】
次に、本発明を図１および図２に従って詳述する。図２はパネルガラス３の平面図、図１はこのパネルガラス３の対角部の部分断面図で、図２のＢ−Ｂ部における断面図である。図１において、Ｒ_ｂはブレンドＲ部９の外面の曲率半径を、Ｔ_ｒはブレンドＲ部９の最大肉厚を示す。ブレンドＲ部９の曲率半径Ｒ_ｂが均一でない場合には、その最大曲率半径を用いる。また、爆縮現象発生の可能性が高いフェイス対角部は、フェイス部７の隅角付近に位置し、図２のＣはこの部分を便宜的に示している。
【００１５】
上記ブレンドＲ部９の持つ働きは、このフェイス対角部Ｃの機械的衝撃に対してフェイス部７を支持することであるが、前記ブレンドＲ部のＲ_ｂを大きくすることにより、ブレンドＲ部９を柔構造にし、フェイス対角部Ｃの受けた衝撃をこのブレンドＲ部９が逃がす働きをさせる。具体的には、ブレンドＲ部９の外面の曲率半径Ｒ_ｂが、パネルガラス３の最外径Ｄに対して、Ｒ_ｂ≧０．０１７Ｄ＋４．０とされる。
【００１６】
Ｒ_ｂ＜０．０１７Ｄ＋４．０では、フェイス対角部Ｃの剛性の低下効果が弱まり、爆縮現象が発生する確率が高まる。ここで、最外径Ｄは図２に示すようにパネルガラス３の対角軸方位におけるスカート部６の外面間の最大寸法である。なお、ブレンドＲ部９の外面の曲率半径Ｒ_ｂはフェイス部とスカート部の間の範囲で実質的に一定であるが、前記範囲で異なる場合には平均曲率半径として求めうる。
【００１７】
また、本発明は陰極線管の画質に影響を与えないことを前提としているので、上記Ｒ_ｂの実質上の上限は、ブレンドＲ部がフェイス部７のスクリーン面となる有効画面領域の外側にあるように決める。したがって、Ｒ_ｂが大きくなってブレンドＲ部が拡大しても、前記スクリーン面内には及ばないことが望ましい。また、このＲ_ｂが不必要に大きくなると、パネルガラス３のスカート部６の外周に補強バンド８を装着した場合、対角部における補強バンドの緊締効果を阻害することがあるので、Ｒ_ｂの決定に当たってはこの点にも配慮することが重要である。
【００１８】
さらに、これらパネルガラスに物理強化による圧縮応力を表面に施すことにより、亀裂の発生をさらに抑制できる。フェイス面に対する機械的衝撃で発生する引張性の応力は、物理強化により存在している圧縮応力が重ね合わされ見かけ上減少するからである。具体的には、少なくともフェイス部の外表面に圧縮応力σ_ｃを７ＭＰａ≦｜σ_ｃ｜≦３０ＭＰａの範囲で形成する。｜σ_ｃ｜＜７ＭＰａでは充分な効果が得られず、３０ＭＰａ＜｜σ_ｃ｜では、亀裂発生時に、物理強化により内部に貯えられた残留歪みエネルギーを開放しようとする働きにより亀裂の自走性が現れ、亀裂伸展量が増加し爆縮現象抑制の目的には実用的ではない。したがって、パネル外表面に前記圧縮応力値の範囲で物理強化を施すことが本発明の目的を達成するうえで重要である。
【００１９】
しかし、フェイス部の外表面における圧縮応力は、パネルガラスを物理強化することにより形成されるので、一般に圧縮応力はフェイス部の内表面およびスカート部にも同時に形成される。本発明において、少なくともフェイス部の外表面に圧縮応力を形成するとは、このような状態を指す。この場合、フェイス部の外表面以外の部分の圧縮応力の大きさは特定されないが、通常フェイス部の外表面より相対的に小さい。
【００２０】
上記圧縮応力は、フェイス部の任意箇所から所望のサイズの測定片を切り出し、この測定片の表面における圧縮応力をＪＩＳ−Ｓ２３０５直接法（セナルモン法）による光弾性応力計を用いて測定する。
【００２１】
また、陰極線管の視認性を高めたほぼ平面のフェイス部を持つような陰極線管において、亀裂が発生した場合、亀裂により分離されたガラス片同士は曲率を有するフェイス面を持つ陰極線管より爆縮現象が発生しやすい。フェイス部がほぼ平面の陰極線管は構造の非対称性が強くなり、変形エネルギーの偏在性が増加するからである。加えて、曲率を持つフェイス部は、亀裂が発生しガラス片が構造から分離された場合でも、その断面が楔状になり、ガラス片同士が互いを保持しあうのに対し、ほぼ平面のフェイス部はガラス片の断面が矩形となり、ガラス片が分離しやすいため、爆縮現象の発生する可能性が高い。
【００２２】
したがって、このようにフェイス部がほぼ平面の陰極線管の爆縮現象の発生を抑制するには、亀裂の発生の確率をさらに減少させることが重要であり、そのためにはブレンドＲ部の剛性をさらに低下させる必要がある。パネルガラス上のある部位の剛性を決定する因子としては、一般に形状と肉厚が有効である。フェイス部が曲率を有する陰極線管の場合には、前記したようにブレンドＲ部の外側の曲率半径Ｒ_ｂを大きくすることによりかなり目的を達成できるが、フェイス部がほぼ平面つまりフェイス部の曲率半径が大きい陰極線管の場合には、ブレンドＲ部の剛性すなわちフェイス対角部の剛性を一層低下させるため、前述の曲率半径Ｒ_ｂに加え、ブレンドＲ部の肉厚を制御する。
【００２３】
具体的には、ブレンドＲ部の最大肉厚Ｔ_ｒが、パネルの最外径Ｄに対して、Ｔ_ｒ≦０．０１４Ｄ＋１１．０を満たすことにより、ブレンドＲ部の低剛性化を実現する。ブレンドＲ部を薄肉化により柔構造に改善することにより、応力集中を緩和または防止するものであり、Ｔ_ｒ＞０．０１４Ｄ＋１１．０では、その効果が低下し爆縮現象発生の確率を高める。ブレンドＲ部の肉厚は、陰極線管用バルブとしての必要な強度を保証する厚みであることはいうまでもない。
【００２４】
以上の説明では、パネルガラスの対角部以外のブレンドＲ部について特に言及しなかったが、これはフェイス対角部が陰極線管の防爆対策上で極めて重要であり、本発明が前記したようにこのフェイス対角部に近接する、対角部のブレンドＲ部の形状や肉厚の適正化が、パネルガラスの爆縮現象の抑制に特に有効であることに依拠している。したがって、パネルガラスの対角部以外のブレンドＲ部の形状および肉厚は、対角部ほど厳密さが要求されないので、従来と同じようにして適宜決定すればよい。
【００２５】
【実施例】
（実施例１）
本実施例におけるパネルガラスは、図３に示すような陰極線管に通常使用されるもので、いずれも旭硝子製のものを用いた。
【００２６】
前記パネルガラスは、アスペクト比が４：３、対角径が６８ｃｍの有効画面を有する２９型テレビジョン用（偏向角１０８°）のパネルガラスである。その対角部におけるブレンドＲ部の外面の曲率半径Ｒ_ｂは１６．５ｍｍであり、Ｒ_ｂが１２．７ｍｍでフェイス部が曲面である従来品（比較例１）と、対角部のブレンドＲ部を除いて同一形状としている。各パネルガラスを物理強化することにより、少なくともフェイス部の外表面に２５ＭＰａの圧縮応力を施した。本発明の実施例１と比較例１の概略寸法と爆縮発生率を表１に示す。
【００２７】
対角部のブレンドＲ部の外面の半径Ｒ_ｂを１２．７ｍｍ（比較例１）から１６．５ｍｍに変更した結果、爆縮現象の発生率は５％から０％に減少した。また、重量の変化は実質的にない。なお、この際の評価方法はＩＥＣ６５に規定されている方法で、４０ｍｍ直径の鋼球により、５．５Ｊのエネルギーで衝撃する方法を取った。衝撃位置は、フェイス部（正確にはスクリーン部）の対角端から短軸方向に２０ｍｍ、長軸方向に２０ｍｍ内側の点で、前記ＩＥＣ６５に定められた範囲内で最も爆縮現象の発生しやすい点とした。
【００２８】
【表１】

【００２９】
（実施例２）
本実施例のパネルガラスは、実施例１と同一のガラス材料を使用して作製した。前記パネルガラスはフェイス部がほぼ平面で、アスペクト比が１６：９、対角径が６６ｃｍの有効径を有する２８型テレビジョン用（偏向角１０２°）で、物理強化していない比較例２とは、前記曲率半径Ｒ_ｂおよびその対角部におけるブレンドＲ部の最大肉厚Ｔ_ｒ以外は同一形状である。また、比較例３とは物理強化されているか否かの違いのみで、その他は全く同一である。その概略寸法と爆縮発生率を比較例２、比較例３とともに表２に示す。
【００３０】
実施例２のパネルガラスは、前記曲率半径Ｒ_ｂを比較例２の８ｍｍから２０ｍｍに変更し、ブレンドＲ部内面も調整して、ブレンドＲ部の最大肉厚Ｔ_ｒを比較例２の２３．４ｍｍから２０．８ｍｍに変更した。このパネルガラスを物理強化して少なくともフェイス部の外表面に２５ＭＰａの圧縮応力を施した結果、物理強化していない比較例２と比較すると、爆縮現象の発生率は４０％から０％に減少した。また、物理強化による圧縮応力が少なくともフェース外表面に付与されていない比較例３と比較しても５％から０％と減少した。評価方法は実施例１と同一とした。
【００３１】
【表２】

【００３２】
【発明の効果】
本発明は、パネルガラスの物理強化と対角部におけるブレンドＲ部の形状の調整を組み合わせる非常に簡便な方法により、フェイス対角部の剛性を低下せしめて陰極線管使用上で最も危険な現象である爆縮現象の発生を抑制し、安全なパネルガラスを実現する優れた効果を有する。特に、視認性を向上させるため、フェイス面をほぼ平面にした陰極線管では爆縮現象発生の頻度が増すのが通常であるが、本発明の効果により、視認性を損ねることなく爆縮現象を抑制できるうえ、爆縮現象抑制を目的とした重量増加を防止できるだけでなく、軽量で安全な陰極線管用パネルガラスが実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の概略を示すパネルガラスの対角部（図２のＢ−Ｂ部）の断面図。
【図２】本発明の実施例であるパネルガラスの平面図。
【図３】陰極線管の一部を切り欠いた説明図
【符号の説明】
１：陰極線管
３：パネルガラス
６：スカート部
７：フェイス部
９：ブレンドＲ部

Claims

ほぼ矩形状のフェイス部とその側壁を構成するスカート部とを有するパネルガラスであって、少なくともフェイス部の外表面に物理強化による圧縮応力σ_cが７ＭＰａ≦｜σ_c｜≦３０ＭＰａの範囲で形成されており、かつフェイス部の対角部において、フェイス部とスカート部を連結するブレンドＲ部の外面の曲率半径Ｒ_b （ｍｍ）が、パネルガラスの最外径Ｄ（ｍｍ）に対して、Ｒ_b≧０．０１７Ｄ＋４．０であることを特徴とする防爆型陰極線管用パネルガラス。
ほぼ矩形状のフェイス部とその側壁を構成するスカート部とを有するパネルガラスであって、パネルガラスを物理強化することにより少なくともフェイス部の外表面に物理強化による圧縮応力σ_cが７ＭＰａ≦｜σ_c｜≦３０ＭＰａの範囲で形成されており、かつフェイス部の対角部において、フェイス部とスカート部を連結するブレンドＲ部の外面の曲率半径Ｒ_b （ｍｍ）が、パネルガラスの最外径Ｄ（ｍｍ）に対して、Ｒ_b≧０．０１７Ｄ＋４．０であることを特徴とする防爆型陰極線管用パネルガラス。
前記フェイス部がほぼ平面であり、フェイス部の対角部におけるブレンドＲ部の最大肉厚Ｔ_r （ｍｍ）がパネルの最外径Ｄ（ｍｍ）に対して、Ｔ_r≦０．０１４Ｄ＋１１．０であることを特徴とする請求項１または２記載の防爆型陰極線管用パネルガラス。