KR20020080254A - 음극선관용 유리벌브 및 음극선관 - Google Patents

Abstract

(과제) 외상에 대하여 안전하고 경량인 유리벌브.

(해결수단) 패널부의 페이스부에서의 인장응력의 최대값을 σ_VP로 했을 때, 페이스부의 적어도 σ_VP가 발생하는 영역의 외표면에는 화학강화에 의해 압축응력층이 형성되어 있고, 이 압축응력층의 압축응력의 크기가 σ_C㎫, 압축응력층의 두께가 t_C㎛ 일 때, σ_VP≥20 ㎫ 이고, σ_VP와 σ_C와 t_C는 120/t_C≥(1 - ｜σ_VP/σ_C｜) 〉30/t_C의 관계를 갖는다.

Description

음극선관용 유리벌브 및 음극선관 {GLASS BULB FOR A CATHOD RAY TUBE AND CATHOD RAY TUBE}

본 발명은 주로 텔레비젼 방송수신 등에 사용되는 음극선관 및 음극선관용 유리벌브에 관한 것이다.

텔레비젼 방송수신 등에 사용하는 음극선관 (1) 은, 도 2 에 나타낸 바와 같이, 기본적으로는 영상을 표시하는 패널부 (3), 전자총 (11) 을 격납하는 네크부 (5), 편향코일을 장착하는 요크부 (6), 및 보디부 (4) 로 이루어진 대략 깔때기형의 퍼넬부 (2) 가 밀봉부 (10) 로 접착되어 외관용기가 구성되어 있다. 그리고, 패널부 (3) 는 퍼넬부 (2), 밀봉하기 위한 스커트부 (8), 및 영상을 비추는 페이스부 (7) 로 이루어져 있고, 이 패널부 (3) 와 퍼넬부 (2) 가 유리벌브이다.

도 2 에 있어서, 12 는 전자선의 조사에 의해 형광을 발하는 형광막, 14 는 전자선이 조사하는 형광체의 위치를 특정하는 새도우 마스크, 13 은 새도우 마스크 (14) 를 스커트부 (8) 의 내면에 고정하는 스터드핀이다. 또한, A 는 네크부 (5) 의 중심축과 패널부 (3) 의 중심을 연결하는 관축이다. 패널부 (3) 의 페이스부 (7) 는, 관축 A 과 직교하는 장축 및 단축과 실질적으로 평행인 4 변으로 구성된 대략 직사각형을 이루고 있다.

또한, 음극선관의 내부는, 고속전자선을 형광체에 충돌시켜 형광체를 여기시키고 발광시킴으로써 영상을 표시하기 위해, 고진공으로 유지된다. 이에 따라, 구각 (spherical shell) 과는 다른 비대칭구조의 유리벌브에는 내외압력차에 의해 외력이 부하되기 때문에 진공응력이 발생하고, 패널부의 페이스부 주변이나 스커트부의 외표면 및 퍼넬부의 밀봉부 근방의 외표면에는 큰 인장응력, 즉 인장진공응력이 발생한다. 특히, 패널부의 단축이나 장축상의 페이스부 주변 (페이스부 가장자리) 에는 큰 인장진공응력이 발생한다.

도 3 은 유리벌브의 단축 및 장축에서 발생하는 응력분포를 예시한 것으로,실선은 지면에 따른 방향으로 발생한 진공응력, 점선은 지면에 수직방향으로 발생한 진공응력을 각각 나타내고, 응력분포에 따른 숫자는 그 위치에서의 응력값을 나타낸다. 도 3 으로부터 명확한 바와 같이, 인장진공응력은 일반적으로 단축상에서 크고, 패널부는 페이스부의 가장자리에서 최대로 되며, 퍼넬부에서는 보디부의 밀봉단에 가까운 부분 (근방) 에서 큰 값을 나타내고 있다. 이 인장진공응력은 유리두께가 얇을수록 증대하고, 응력의 최대값이 존재하는 영역에서 손상을 받은 경우에는 유리벌브의 기계적 파괴가 발생할 확률이 높아진다.

이와 같은 상태에 있는 음극선관용 유리벌브에 균열이 발생한 경우, 내재하는 높은 변형에너지를 개방하려고 하기 때문에, 균열은 신장되어 파괴된다. 또한, 외표면에 높은 인장응력이 부하되고 있는 상태에서는, 대기중의 수분이 작용하여 지연파괴가 발생하여 신뢰성을 저하시키는 경우가 있다. 유리벌브의 기계적강도를 확보하는 간단한 방법은 유리벌브의 두께를 충분히 크게 하는 것이지만, 그 결과, 예컨대, 화면 사이즈가 76 ㎝ 정도인 유리벌브의 질량이 37 ㎏ 정도까지로 된다.

또한, 최근에는 음극선관 이외의 영상표시장치가 많이 실용화되어, 음극선관은 이들에 비해 표시장치로서의 내부깊이 및 질량이 큰 결점으로 지적되고 있다. 따라서, 내부깊이를 단축하거나 경량화하는 것이 강하게 요구되고 있다. 그러나, 종래의 음극선관에서 내부깊이를 단축하면 음극선관의 구조상의 비대칭성도 증대하여, 더욱 큰 변형에너지가 유리벌브에 축적되는 문제가 발생한다. 또한, 경량화를 실행하는 경우에는 통상적으로 유리의 강성저하에 의해 변형에너지의 증가를 일으키고, 변형에너지의 증가는 특히 인장응력을 증대시키므로, 파괴에 의한 안전성의 저하나 지연파괴에 의한 신뢰성의 저하를 조장시킨다. 유리 두께를 증가시키면, 변형에너지를 억제하여 응력의 증대를 방지할 수 있지만, 상술한 바와 같이 질량이 증가한다.

종래 음극선관용 유리벌브의 경량화를 도모하는 수단으로는, 일본특허 제 2904067 호에 예시되어 있는 바와 같이 물리강화법 등을 이용하여 유리벌브의 표면에 유리두께의 1/6 정도 두께의 압축응력층을 형성하는 것이 실용화되고 있다. 그러나, 3차원 구조로 불균일한 두께분포를 갖는 패널부나 퍼넬부를 균일하게 급냉시키는 것은 불가능하다. 그 결과, 불균일한 온도분포에 의존하여 큰 인장성의 잔류응력이 압축응력과 함께 공존하며 발생하기 때문에, 이 압축응력의 크기는 고작 30 ㎫ 정도로 제한되어, 비교적 큰 압축응력을 부여할 수 없었다. 즉, 물리강화법을 이용한 경우, 유리벌브의 경량화의 정도는 부여되는 압축응력이 비교적 작기 때문에 제한된다.

한편, 유리벌브의 표면을 화학강화법에 의해 강화하고 경량화를 도모하는 방법이 알려져 있다. 이 방법은, 서냉영역 이하의 온도에서 유리 내의 특정 알칼리이온을 보다 큰 이온으로 치환하고, 그 용적증가로 표면에 압축응력층을 만드는 방법이다. 예컨대, Na₂O 를 5∼8 %, K₂O 를 5∼9 % 정도 함유하는 스트론튬-바륨-알칼리-알루미나-실리케이트 유리를 약 450 ℃ 에서 KNO₃의 용융액 중에 침지함으로써 얻어진다. 화학강화법의 경우, 90 ㎫ 내지 300 ㎫ 정도의 큰 압축응력을 얻을 수 있을 뿐만 아니라 불필요한 인장응력을 형성하지 않으며 물리강화보다 경량화에 유리하다.

그러나, 물리강화에 비하여, 통상 얻어지는 압축응력층의 두께가 20㎛ 내지 200㎛ 정도로 비교적 작아 음극선관의 제조공정이나 시장에서 받는 손상의 깊이와 동일한 정도이기 때문에, 압축응력층이 너무 얇으면 압축응력층의 두께를 초과하는 손상에 대해서는 효과를 잃게 되는 결점을 갖는다. 또한, 압축응력층의 두께를 충분히 확보하기 위해서 서냉영역에 가까운 온도에서 장시간 유리를 유지시키기 때문에, 유리가 변형되거나 응력완화에 의해 응력이 감소되는 문제를 일으킨다. 또한, 종래기술에서는, 충분히 신뢰성을 확보하면서 화학강화에 의해 유리벌브에 형성된 압축응력층의 응력값이나 두께에 알맞은 경량화가 어느 정도까지 가능한지가, 즉 경량화할 수 있는 한계가 명확하지 않았다.

본 발명은 유리벌브의 경량화에서의 종래기술의 결점을 해소하는 것을 목적으로 한다. 즉, 화학강화법으로 유리벌브의 경량화를 도모할 경우, 종래의 방법은 상술한 바와 같이 화학강화로 형성하는 압축응력층의 두께에 대하여, 음극선관의 제조공정이나 시장에서 받는 손상의 깊이로부터 단순하게 결정되고 있고, 음극선관의 내외압력차에 의해 유리벌브에 발생하는 인장진공응력이 압축응력층에 미치는 영향은 전혀 고려되고 있지 않다. 즉, 인장진공응력과 유효한 압축응력층의 두께와의 관계가 충분히 규명되지 않았다.

따라서, 인장진공응력이 작용하여도 음극선관의 제조공정이나 시장에서 받는손상에 충분히 대항할 수 있는 경량 유리벌브가 실용화되고 있지 않은 상황에서, 그 실현이 강하게 요구되고 있다.

도 1 은 본 발명의 화학강화에 의한 압축응력층의 응력과 두께 및 인장진공응력의 관계를 나타낸 설명도.

도 2 는 음극선관의 일부를 잘라낸 정면도.

도 3 은 유리벌브의 진공응력분포도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 음극선관 2 : 퍼넬부

3 : 패널부 4 : 보디부

5 : 네크부 6 : 요크부

7 : 페이스부 8 : 스커트부

10 : 밀봉부 11 : 전자총

본 발명은 전술한 과제와 목적을 감안하여 이루어진 것으로, 유리벌브의 화학강화법에 의한 경량화의 정도를, 음극선관의 내외압력차에 의해 발생하고 유리벌브의 구조와 두께에 의해 결정되는 최대 인장진공응력의 크기, 및 최대인장진공응력이 발생하는 영역에서의 화학강화에 의한 압축응력층의 두께와 압축응력값의 관계에 의해 특정함으로써, 음극선관의 내외압력차에 견딜 수 있는 충분한 신뢰성을 확보할 수 있는 유리벌브와 이를 사용한 음극선관을 제공한다.

즉, 본 발명은, 대략 직사각형의 페이스부를 갖는 패널부와 네크부를 구비한 퍼넬부로 이루어지는 유리벌브로서, 음극선관으로 했을 때에 내부가 진공인 유리벌브의 외표면에 대기압이 부하됨으로써 발생하는 인장응력의 영역을 갖고, 이 인장응력의 페이스부에서의 최대값을 σ_VP로 했을 때, 패널부의 페이스부 중 적어도 σ_VP가 발생하는 영역의 외표면에는 화학강화에 의해 압축응력층이 형성되어 있고, 이 압축응력층의 압축응력의 크기가 σ_C㎫, 압축응력층의 두께가 t_C㎛ 일 때, σ_VP≥20 ㎫ 이고, σ_VP와 σ_C와 t_C사이에, 120/t_C≥(1 - ｜σ_VP/σ_C｜) 〉30/t_C인 관계가 성립하는 것을 특징으로 하는 음극선관용 유리벌브를 제공한다.

또한, 본 발명은 대략 직사각형의 페이스부를 갖는 패널부와 네크부를 구비한 퍼넬부로 이루어지는 유리벌브로서, 음극선관으로 했을 때에 내부가 진공인 유리벌브의 외표면에 대기압이 부하됨으로써 발생하는 인장응력의 영역을 갖고, 이 인장응력의 퍼넬부에서의 최대값을 σ_VF로 했을 때, 퍼넬부의 적어도 σ_VF가 발생하는 영역의 외표면에는 화학강화에 의해 압축응력층이 형성되어 있고, 이 압축응력층의 압축응력의 크기가 σ_C㎫, 압축응력층의 두께가 t_C㎛ 일 때, σ_VF≥10 ㎫ 이고, σ_VF와 σ_C와 t_C사이에, 120/t_C≥(1 - ｜σ_VF/σ_C｜)〉30/t_C인 관계가 성립하는 것을 특징으로 하는 음극선관용 유리벌브를 제공한다.

또한, 본 발명은 상술한 음극선관용 유리벌브를 사용하여 제조한 음극선관을 제공한다.

발명의 실시형태

본 발명은 전술한 바와 같이 유리벌브의 구조와 두께에 의해 결정되는 최대인장진공응력의 크기를, 화학강화에 의한 압축응력층의 두께와 압축응력값의 관계에서 특정함으로써, 신뢰성이 확보되고 또한 충분히 경량화된 유리벌브를 제공하는 것이다.

일반적으로, 이온교환에 의해 유리에 형성되는 압축응력층의 두께 t_C(㎛: 이하 동일) 는, 표면으로부터 칼륨 등의 특정 알칼리이온의 농도가 본래의 유리조성이 갖는 농도와 대략 균형을 이루는 지점까지의 깊이와 일치한다. 또한, 압축응력층의 압축응력은 표면에서 최대값 σ_C을 갖고 깊이 t_C의 지점에서 제로로 변화한다. 이 압축응력층의 깊이방향으로의 압축응력 변화는 전술한 알칼리이온의 농도변화에 비례한다.

또한, 통상의 사용상태에서, 동작중인 음극선관의 표면이 받는 손상의 깊이는, 표 1 에 나타낸 바와 같이 #150 에머리 페이퍼 (사포) 에 의한 손상의 깊이와 동일한 정도의 30 ㎛ 또는 그 이하인 것으로 알려져 있다. 만약, 내외압력차가 음극선관에 부하되지 않는 경우라면, 이와 같은 손상의 깊이를 초과하는 압축응력층이 얻어지는 화학강화를 실시하면, 강도가 충분히 높아지게 된다.

손상수단	평균깊이(㎛)	최대깊이(㎛)
#400 에머리 페이퍼	10	12
#150 에머리 페이퍼	21	30
커터 나이프	30	56
다이아몬드커터	115	140

그러나, 통상의 사용상태에서는 음극선관에 내외압력차가 부하되기 때문에, 고작 손상의 깊이를 초과하는 정도의 압축응력층의 두께에서는, 내외압력차에 의해 유리벌브에 발생하는 인장응력 때문에, 유효한 압축응력층의 두께가 감소되어 손상에 견딜 수 없게 된다. 따라서, 통상적으로는 유리벌브의 두께를 늘려 인장진공응력을 억제하기 때문에, 충분한 경량화가 달성되지 않을 뿐만 아니라 강도를 높이는 효과가 전혀 나타나지 않을 수도 있다.

다음, 이 인장진공응력이 압축응력층에 미치는 영향에 대하여 설명한다. 전술한 바와 같이, 구각과는 다른 비대칭구조에 내외압력차가 부하되기 때문에, 유리벌브의 단축이나 장축상의 외표면에는 큰 인장진공응력의 영역이 비교적 광범위하게 존재한다. 예컨대, 패널부에서는 페이스부의 가장자리에 최대인장진공응력 σ_VP가 발생하고, 퍼넬부에서는 보디부의 밀봉 가장자리 근처에 최대인장진공응력 σ_VF가 발생한다. 패널부의 최대인장진공응력 σ_VP나 퍼넬부의 최대인장진공응력 σ_VF는 유리벌브의 형상이나 유리의 두께에 의존하므로, 경량화를 위해 얇게 하면 할수록 커지게 된다.

패널부의 최대인장진공응력 σ_VP가 존재하는 지점에서의 두께방향의 진공응력분포는 압력차에 기인하는 굽힘변형에 의해 발생하기 때문에 거의 직선적으로 변화하고, 두께방향의 중앙에서는 진공응력값이 거의 제로이고, 내표면에서는 외표면의 인장응력과 거의 동일한 크기의 압축응력으로 된다. 예컨대, 화면의 종횡비가 16:9 이며 최대 유효 스크린직경이 86 ㎝ 인 음극선관의 경우, 페이스부의 σ_VP가 존재하는 지점의 유리두께는 11 ㎜ 로 두껍고 (표 2 참조), 이에 비하여 화학강화의 압축응력층의 두께 t_C는 매우 얇다. 따라서, 압축응력층 범위의 인장진공응력은 그 감소분이 작고, 그 크기를 일정한 σ_VP와 근사한 것으로 볼 수 있다.

따라서, 페이스부의 이와 같은 지점의 표면근방에서는, 화학강화에 의한 압축응력과 진공응력의 σ_VP가 중첩되므로, 유효한 압축응력의 크기는 σ_VP를 뺀 값이 된다. 도 1 은 σ_VP가 발생하고 있는 페이스부의 표면에 화학강화에 의해 응력값이 σ_C, 두께가 t_C인 압축응력층을 형성하고, 이 부분에 인장성의 진공응력 σ_VP가 작용했을 때의 유효한 압축응력층의 두께 t_E를 나타내고 있다. σ_C의층두께방향의 분포는, 화학강화처리의 시간이나 습도, 유리조성, 강화처리의 용융액의 차이 등에 의해 다양하게 변화하지만, 거의 직선으로 근사할 수 있다.

그 결과, 도 1 에 나타낸 바와 같이 유리벌브에 인장진공응력이 작용하면, 이 부분의 유효한 압축응력층의 두께 t_E(㎛) 는, 거의 t_E= (1 - ｜σ_VP/σ_C｜)ㆍt_C인 관계에 의하여 감소하는 것으로 볼 수 있다. 즉, 구조상 σ_VP를 갖는 음극선관에서는, σ_VP에 의한 굽힘변형에서 유효한 압축응력층의 두께가 t_C로부터 t_E로 감소된다. 어느 정도 감소하는지는 σ_VP와 σ_C에 의해 결정된다.

그 결과, 진공응력이 부하되지 않은 상태에서, 화학강화에 의한 압축응력층의 두께가 상정되는 손상깊이에 대하여 충분하더라도, 진공응력이 부하되면 충분하지 않게 될 우려가 있다. 진공응력을 받았을 때의 유효한 압축응력층의 두께를, 예컨대, 패널부에 대하여 살펴보면, σ_VP가 20 ㎫ 이상인 경우 30 ㎛ 이상이다. 퍼넬부의 경우에는, 주로 형태로 인해 10 ㎫ 이상으로 되지만, 유효한 압축응력층의 두께는 패널부와 마찬가지로 30 ㎛ 이상이다. 30 ㎛ 미만에서는 상정되는 손상깊이에 대하여 유효한 압축응력층의 깊이가 부족하여 충분한 강도나 신뢰성을 얻을 수 없다. 바꿔 말하면, 압축응력층의 두께가 t_C인 화학강화에 의해 경량화를 실행하는 경우, (1 - ｜σ_VP/σ_C｜) 〉30/t_C의 범위내에 σ_VP가 포함되는 구조의 패널부로 할 필요가 있다.

한편, t_E가 120 ㎛ 를 초과하도록 화학강화를 실행하면, 강도 면에서는 바람직하지만 서냉영역에 가까운 온도에서 장시간의 이온교환처리가 필요하게 되어, 유리벌브가 점성변형을 일으키므로 바람직하지 않다.

이상, 패널부의 최대인장진공응력 σ_VP의 영역에 대하여 설명하였는데, 인장진공응력이 화학강화의 압축응력층에 미치는 영향은 퍼넬부의 최대인장진공응력 σ_VF이 발생하는 영역에 대해서도 완전히 동일하므로 설명은 생략한다.

본 발명에서 σ_VP는 20 ㎫ 이상이어야 한다. σ_VP가 20 ㎫ 미만일 때에는, 유리벌브의 강성이 높아 진공변형이 작은 경우이므로, 패널부의 유리의 두께가 커져 대폭적인 경량화가 달성되지 않는다. 그리고, 당연히 σ_VP가 화학강화에 의한 압축응력층에 미치는 영향도 작아지므로, σ_VP의 영향을 실질적으로 고려하지 않아도 된다. 따라서, σ_VP는 20 ㎫ 이상인 것이 필요하다.

또한, σ_VF는 전술한 바와 같이 퍼넬부와 패널부의 형태의 차이로부터 10 ㎫ 이상이면 된다. σ_VF가 10 ㎫ 미만일 때는, 패널부와 마찬가지로 유리가 두꺼워져 경량화가 달성되기 어려워진다.

또한, 본 발명은 전술한 바와 같이 유리벌브의 적어도 최대인장진공응력 σ_VP및 σ_VF가 발생하는 영역에 대하여, 화학강화에 의한 압축응력층의 형성과 σ_VP, σ_VF의 작용 하에서의 이 압축응력층의 유효한 두께 범위를 규정하고 있다. 그 이유는, 음극선관이 외력이나 손상을 받았을 때, 유리벌브가 이 영역으로부터파괴되기 쉽기 때문이다. σ_VP및 σ_VF가 발생하는 영역 이외의 부분은 이 영역을 기준으로 결정하면 된다. 또한, 패널부와 퍼넬부에서 σ_VP및 σ_VF가 각각 발생하는 영역은, 유리벌브의 형태와 두께에 의해 결정된다. 통상, 패널부에서는 단축 또는 장축상의 페이스부 가장자리이고, 퍼넬부에서는 단축 또는 장축에서의 보디부의 밀봉 가장자리 근방이다.

본 발명에서 유리벌브를 화학강화하는 경우, 통상적으로 유리벌브의 σ_VP및 σ_VF가 발생하는 영역을 포함하는 전체 또는 주요부를 화학강화하고 있다. 또한, 예컨대 유리벌브를 침지법으로 화학강화하면, 유리벌브의 침지된 부분은 동일하게 화학강화된다. 따라서, σ_VP및 σ_VF영역의 강도를 충분히 얻을 수 있도록 화학강화되면, 그외 영역의 강도는 보증된다. 또한, 화학강화는 패널부 및 퍼넬부의 한쪽 또는 양쪽을 실행하지만, 실제로는 실시효과가 큰 패널부만을 실행하는 경우가 많다.

또한, 유리벌브를 화학강화하는 경우, 통상적으로 유리벌브의 외표면만으로 충분하지만, 당연히 그 내표면까지 강화해도 된다. 또한, 패널부는 전체를 화학강화하지 않고, 페이스부만을 강화할 수 있다. 퍼넬부에 대해서도 통상 보디부가 강화되어 있으면 충분하다.

본 발명은 상기한 패널부와 퍼넬부를 사용하여 음극선관을 종래와 동일하게 제조할 수 있고, 이에 의해 안전성을 보증하면서 음극선관을 한계까지 경량화할 수있다.

실시예

종횡비 16:9, 페이스부의 유효화면 대각직경 860 ㎜, 페이스부 외표면 곡률반경 100000 ㎜, 패널전체높이 120 ㎜ 이고, 두께가 다른 5 종류의 패널부를 제조하고, 이 패널부와 편향각이 103 도인 퍼넬부를 조합하여 유리벌브를 구성하여 실시예 및 비교예로 하였다. 이때, 유리재료로서는 모두 아사히가라스사에서 제조된 것을 사용하고, 패널유리는 상품코드: 5008, 퍼넬부 유리는 상품코드: 0138 을 사용하였다.

다음, 실시예 1, 실시예 2, 비교예 2, 및 비교예 3 의 패널부와 실시예 3, 비교예 5 및 비교예 8 의 퍼넬부에 대하여, 450 ℃ 의 KNO₃용융액 중에 다른 시간 동안 침지하여 이온교환강화법에 의한 처리를 실행하고, 표면에 다른 두께의 압축응력층을 형성하였다. 이들 유리벌브의 전체면을, 내부를 진공으로 한 후에, #150 에머리 페이퍼로 손상시키고, 그외의 것에 대해서는, 유리벌브를 진공으로 한 후에, #150 에머리 페이퍼로 손상시켰다. 이들의 각 유리벌브에 내외압력차를 작용시켜 강도를 비교하였다. 또한, 각 실시예 및 비교예는 각각 25 개의 유리벌브에 대하여 실험하였다.

시험수 25 개의 평균내압강도를 구함과 동시에, 25 개 중에서 가장 작은 내외압력차로 파괴한 것을 최소내압강도로 하고 이 최소내압강도를 비교함으로써, 균열이 압축응력층을 관통하는 것에 대한 평가를 실행하였다. 손상에 의한 균열이 압축응력층을 관통한 경우에는 대폭적인 강도저하가 관찰되므로, 그때의 내외압력차는 당연히 낮아진다. 또한, 관통하지 않은 경우에는, 화학강화를 실시하지 않은 종래기술의 유리벌브와 동등하거나 그 이상으로 된다. 이하, 각 실시예와 비교예에 대하여 설명한다.

실시예 1

본 실시예는 유리벌브의 패널부에 관한 것으로, 유리벌브의 내부를 음극선관과 동일한 진공도로 했을 때의 압축응력층의 두께 t_E가 35 ㎛ 되도록 화학강화가 실시되어 있다. 본 실시예의 결과를 비교예와 함께 표 2 에 나타낸다. 화학강화를 실시하지 않은 종래기술로 설계된 비교예 1 과 비교하여, 35 % 의 경량화를 달성하고 있다.

또한, 평균내압강도도 종래제품과 동일할 뿐만 아니라 최소내압강도가 동일하기 때문에, 본 발명이 과제로 하고 있는 화학강화의 압축응력층을 초과하는 깊이의 손상에 대해서도 충분한 보증이 이루어지고 있음을 알 수 있다.

실시예 2

본 실시예는 실시예 1 의 화학강화조건을 변경한 예로, 경량화하여 σ_VP가 증가하여도 신뢰성이 높고, 37 % 의 경량화를 실현할 수 있었다.

실시예 3

본 실시예는 유리벌브의 퍼넬부에 관한 것으로, 유리벌브의 내부를 음극선관과 동일한 진공도로 했을 때의 압축응력층의 두께 t_E가 31 ㎛ 로 되도록 화학강화가 실시되고 있다. 본 실시예의 결과를 비교예와 함께 표 3 에 나타낸다. 표 3 으로부터 명확한 바와 같이, 화학강화를 실시하지 않은 종래기술로 설계된 비교예 4 에 비하여, 12 % 의 경량화를 달성하고 있다.

또한, 평균내압강도도 종래품에 비하여 높을 뿐만 아니라, 최소내압강도도 대폭 높아지기 때문에, 본 발명이 과제로 하고 있는 화학강화의 압축응력층을 초과하는 깊이의 손상에 대해서도 충분한 보증이 이루어져 있음을 알 수 있다.

비교예 1

화학강화를 실시하지 않은 종래기술로 설계, 제조된 패널부.

비교예 2

형태는 실시예 1 과 동일하지만, 화학강화에 의한 압축응력층의 두께가 부족하기 때문에 t_E가 충분하지 않은 패널부. 화학강화에 의한 압축응력 σ_C이 실시예 1 과 동일함에도 불구하고, t_E가 20 ㎛ 로 얇기 때문에, 내외압력차가 부하되었을 때 균열이 압축응력층을 관통하는 것이 보인다. 낮은 압력차로도 파괴되는 것이 많고, 실시예 1 보다 평균내압강도가 저하되었을 뿐만 아니라, 최소내압강도가 통상적으로 사용상태인 0.1 ㎫ 를 밑돌고 있어 실용할 수 없다.

비교예 3

비교예 2 와 동일한 화학강화를 전제로 하여, t_E가 34 ㎛ 로 되도록, σ_VP를 18 ㎫ 로 조정하여 설계제조된 패널부. σ_VP를 낮추기 위한 두께로 되어 있으므로, 화학강화의 성능을 발휘할 수 없어 충분한 경량화가 불가능하다.

비교예 4

화학강화를 실행하지 않은 종래기술로 설계, 제조된 퍼넬부.

비교예 5

형태는 실시예 3 과 동일하지만, 화학강화에 의한 압축응력층의 두께가 부족하기 때문에 t_E가 충분하지 않은 퍼넬부. 퍼넬부에 실시된 화학강화에 의한 σ_C은 실시예 3 과 동일함에도 불구하고, t_E가 23 ㎛ 로 얇기 때문에, 균열이 압축응력층을 관통하는 것이 보인다. 비교예 2 와 동일한 결과로 실용할 수 없다.

비교예 6

비교예 5 와 동일한 화학강화를 전제로 하여, t_E가 35 ㎛ 로 되도록, σ_VF를 8 ㎫ 로 조정하여 설계제조된 퍼넬부. σ_VF를 낮추기 위한 두께로 되어 있으므로, 내압강도는 커지지만 화학강화의 성능을 발휘할 수 없어 충분한 경량화가 불가능하다.

	실시예1	실시예2	비교예1	비교예2	비교예3
패널페이스 중간의 두께 (㎜)	10.5	10.0	21.0	10.5	17.0
σVP점의 두께 (㎜)	11.0	10.5	21.5	11.0	17.5
σVP(㎫)	60	70	9	60	18
화학강화의 유무	유	유	무	유	유
σC(㎫)	120	100	0	120	120
tC(㎛)	70	160	0	40	40
tE(㎛)	35	48	0	20	34
평균내압강도 (㎫)	0.32	0.27	0.29	0.19	1.0 이상
최소내압강도 (㎫)	0.25	0.23	0.26	0.09	0.82
패널부질량 (㎏)	24.2	23.6	37.2	24.2	32.3

	실시예3	비교예4	비교예5	비교예6
σVP점의 두께 (㎜)	7.0	13.0	7.0	12.5
σVP(㎫)	15	9	15	8
화학강화의 유무	유	무	유	유
σC(㎫)	70	0	70	70
tC(㎛)	40	0	35	40
tE(㎛)	31	0	23	35
평균내압강도 (㎫)	0.98	0.29	0.26	1.0 이상
최소내압강도 (㎫)	0.46	0.26	0.08	0.86
퍼넬부질량 (㎏)	15.0	17.0	15.0	16.5

본 발명은 이상 서술한 바와 같이 화학강화된 유리벌브의 압축응력층의 두께를, 이 유리벌브를 사용하여 음극선관을 제조했을 때 유리벌브의 외표면에 부하되는 내외압력차에 의해 발생하는 인장진공응력의 적정화와 이 진공응력의 영향을 고려함으로써 규정하고 있으므로, 경량이고 손상에 대하여 안전성이 높은 유리벌브를 얻을 수 있다.

즉, 인장진공응력이 비교적 큰 얇은 유리벌브를 화학강화함으로써 내압강도의 향상을 도모함과 동시에, 화학강화에 의한 압축응력층의 두께가 이 인장진공응력에 의한 변형응력이 유리벌브에 작용하여도 통상의 외상에 의한 균열이 압축응력층을 초과하지 않는 범위로 되어 있으므로, 유리벌브는 파손되지 않는다. 또한, 이 압축응력층의 두께를 인장진공응력과 압축응력층의 응력의 관계에 의해 최적화시키므로, 안전을 확보하면서 유리벌브의 경량화가 가능하다.

Claims (4)

1. 대략 직사각형의 페이스부를 갖는 패널부와 네크부를 구비한 퍼넬부로 이루어지는 유리벌브로서,

   상기 유리벌브는 음극선관으로 했을 때에 내부가 진공인 상기 유리벌브의 외표면에 대기압이 부하됨으로써 발생하는 인장응력 영역을 갖고, 상기 인장응력의 상기 페이스부에서의 최대값을 σ_VP로 했을 때, 상기 패널부의 상기 페이스부 중 적어도 σ_VP가 발생하는 영역의 외표면에는 화학강화에 의해 압축응력층이 형성되어 있고, 상기 압축응력층의 압축응력의 크기가 σ_C㎫, 압축응력층의 두께가 t_C㎛ 일 때, σ_VP≥20 ㎫ 이고, σ_VP와 σ_C와 t_C사이에,

   120/t_C≥(1 - ｜σ_VP/σ_C｜) 〉30/t_C

   인 관계가 성립하는 것을 특징으로 하는 음극선관용 유리벌브.
2. 대략 직사각형의 페이스부를 갖는 패널부와 네크부를 구비한 퍼넬부로 이루어지는 유리벌브로서,

   상기 유리벌브는 음극선관으로 했을 때에 내부가 진공인 상기 유리벌브의 외표면에 대기압이 부하됨으로써 발생하는 인장응력 영역을 갖고, 상기 인장응력의 상기 퍼넬부에서의 최대값을 σ_VF로 했을 때, 상기 퍼넬부의 적어도 σ_VF가 발생하는 영역의 외표면에는 화학강화에 의해 압축응력층이 형성되어 있고, 상기 압축응력층의 압축응력의 크기가 σ_C㎫, 압축응력층의 두께가 t_C㎛ 일 때, σ_VF≥10 ㎫ 이고, σ_VF와 σ_C와 t_C사이에,

   120/t_C≥(1 - ｜σ_VF/σ_C｜) 〉30/t_C

   인 관계가 성립하는 것을 특징으로 하는 음극선관용 유리벌브.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 화학강화에 의한 상기 압축응력층이 상기 패널부 중 적어도 상기 페이스부의 외표면과 내표면 및 상기 퍼넬부의 적어도 보디부의 외표면과 내표면에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 음극선관용 유리벌브.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 음극선관용 유리벌브를 사용하여 제조된 것을 특징으로 하는 음극선관.