WO2000046835A1

WO2000046835A1 - Tube cathodique et son procede de fabrication

Info

Publication number: WO2000046835A1
Application number: PCT/JP2000/000378
Authority: WO
Inventors: Hiroki Yamazaki; Hiroshi Komori; Yoshiharu Miwa
Original assignee: Nippon Electric Glass Co., Ltd.
Priority date: 1999-02-01
Filing date: 2000-01-26
Publication date: 2000-08-10
Also published as: EP1152450A4; CN1339170A; EP1152450A1; KR20010101901A

Description

明細書陰極線管及びその製造方法技術分野

本発明は、含浸（インプレダネィト）型力ソード付き電子銃を装着したカラー陰極線管として好適な陰極線管及びその製造方法に関するものである。特に、外囲器を構成するガラス部材を溶着または封止する際に空冷装置の使用なしで電子銃におけるエミッシヨン特性の劣化防止および加熱部分における汚染抑止を可能とする陰極線管及びその製造方法に関するものである。背景技術

従来から、陰極線管の外囲器は、映像が映し出される表示パネルと、内部に電子銃を備える管状ネックと、表示パネルと管状ネックとを接続する漏斗状ファンネルと、管状ネックの開口端に溶着されるステムと、ステムの外面に溶着される排気管とから構成される。

一般に陰極線管の外囲器を構成する表示パネル、管状ネック、ファンネル、ステム、および排気管はガラス部材である。通常、これらのガラス部材は溶着により封止されている。更に、他の構成部品であるアノードボタン、リード線、開口端においても溶着が実施されている。

溶着により封止する方法としては、ガス一酸素バーナーやガス—空気バーナー等の燃焼手段でガラス部材の所定箇所を加熱軟化させる方法、またはニクロムやカンタル等の抵抗線に電流を流してガラス部材の所定箇所を加熱軟化させる方法が採られている。

このような陰極線管において、電子銃から出た電子線は、表示パネルの内面に設けられた蛍光体を発光させて表示パネルに映像を映し出す。しかし、この時に制動 X線が陰極線管の内部に発生する。この X線は外囲器を通して管外に漏れた場合に人体に悪影響を及ぼすため、外囲器を構成する各ガラス部材は、高い X線吸収能を有するガラスから作製されている。特に管状ネックにおいては、一般に平均肉厚が約 2. 4 mmであるように、表示パネルまたはファンネルに比べて管壁の肉厚が薄いため、高い X線吸収能を有することが要求されている。従って、通常の管状ネックは、ガラスの X線吸収能を最も高める成分である P b Oを 3 5重量％程度含有し、 0. 6オングストロームの波長の X線に対する吸収係数が 8 0 c m— ¹以上のガラスから作製されている。またファンネルは、 P b Oを 1 0〜3 0重量％含有し、 0. 6オングストロームの波長の X線に対する吸収係数が 4 0 c m一¹以上のガラスから作製されている。さらにステムは、金属と封止されるため、電気抵抗が高く、熱加工性に優れていることも要求され、また排気管は、陰極線管をべ一キングしながら減圧排気してから封止されるため、熱加工性に優れていることも要求される。従ってステムおよび排気管のそれぞれは、 X線吸収能、電気絶縁性、熱加工性に優れた高鉛含有ガラスから作製される。

ところで、従来からカラー陰極線管に装着される電子銃のカソ一ド材料としてはバリウムが使用されている。しかし、近年、フォ一カスをより向上させ、画質を高めることができるという理由から、カソ一ド材料としてタングステンカーバイドを使用したインプレダネイト型力ソード（以後、インプレカソードと略称する）付き電子銃が普及しつつある。

しかしながら、タングステン力一パイドは、バリウムに比べて低温で酸化されやすい。従って、インプレカソード付き電子銃を 6 0 0 °C以上の高温下に曝すと、カソード材料が酸化されるので、エミッション特性が劣化しやすいという問題があ。

そのため、インプレカソード付き電子銃を管状ネック内に装着し、この管状ネックにステムを溶着する際、従来の作業方法では、空冷装置を用いて電子銃に窒素ガスを供給することによってカソ一ドを冷却する必要がある。また陰極線管を減圧排気した後に排気管を封止する際にも、空冷装置を用いて電子銃のカソードの温度上昇を抑える必要がある。しかしながら、このような空冷装置は、極めて高価で、しかも窒素ガスの供給方向や供給量を調整するのが非常に困難であり、作業性が悪かった。

またバーナーによる燃焼を利用した加熱方法の場合には、燃焼ガス中の不純物等により、加熱部分に金属異物が付着して汚染されやすいという問題もある。このようにガラス部材に金属異物が付着した場合、ガラスの電気抵抗が小さくなるために絶縁破壊を起こし、また陰極線管の解像度または照度を低下させる可能性があるため好ましくない。

近年、陰極線管の大型化が進むにつれて、ガラス中の引っ張り歪みに起因する破損、絶縁破壊、解像度または照度の低下が起こりやすくなつている。このため外囲器を構成するガラス部材を溶着したり、封止する際の汚染を防止することが、ますます要求されるようになってきている。

従って、本発明は、外囲器を構成するガラス部材を溶着しかつ封止する際に、加熱時間の短縮または加熱温度の低下を図ることにより、空冷装置を使用しなくとも、インプレカソード付き電子銃のエミッション特性が劣化することがなく、また加熱部分の汚染を抑えることができる陰極線管とその製造方法とを提供することを目的としている。発明の開示

本発明は、外囲器を構成するパネル、ファンネル、ネック、ステム及び排気管がガラス部材により形成される陰極線管において、ファンネル、ネック、ステム及び排気管のうち少なくとも一つのガラス部材が赤外線吸収ガラスから形成され、肉厚方向の波長 1 0 5 0 n mの赤外線透過率が 7 0 %以下であることを特徴とする陰極線管に関するものである。

また本発明の陰極線管の製造方法は、パネル、ファンネル、ネック、ステム及び排気管の各ガラス部材を加熱軟化させて溶着しかつ封止を行うものであって、ファンネル、ネック、ステム及び排気管のうち少なくとも一つのガラス部材を赤外線吸収ガラスから形成し、そのガラス部材を主に赤外線を利用して加熱軟化させることを特徴としている。

上述したように、構成するガラス部材は、赤外線吸収ガラスから形成され、その肉厚方向の波長 1 0 5 0 n mの赤外線透過率が 7 0 %以下であるため、熱線を吸収しやすい。従って、このガラス部材を溶着しかつ封止する際における加熱時間の短縮または加熱温度の低下を図ることができる。更に、赤外線ランプまたはレ一ザ一等の加熱手段によってガラス部材の所定部位のみをスポット加熱することができる。

管状ネック、ステム及び排気管のいずれか一つが、上記のような赤外線吸収ガラスから形成されている場合、これを溶着しかつ封止する際に、管状ネック内に装着される電子銃に熱が伝わるのを防止することができる。また、インプレカソ —ド付き電子銃を装着する場合でも、空冷装置を使用することなく、力ソード材料の酸化を抑えることが可能となる。特に管状ネックとステムの溶着は、電子銃と近接する部分で行われるため効果的である。更に、管状ネックとステムの両方を赤外線吸収ガラスから形成することが望ましい。

またパーナ一加熱の際における加熱部分の汚染の程度は、加熱時間が長くなるほど、また加熱温度が高くなるほど、大きくなる。しかし、ガラス部材が、上記のような赤外線吸収ガラスから形成されている場合、大幅に時間短縮と温度低下を図ることができるため、加熱部分の汚染を抑えることができる。

本発明の陰極線管の製造方法は、主要のガラス部材を赤外線吸収ガラスから形成し、そのガラス部材を主に赤外線を利用して加熱軟化させるため、ガラス部材の所定部位のみをスポット加熱して溶着しかつ封止を行うことが可能である。つまり従来のバーナーによる燃焼や電気抵抗を利用した加熱方法では、加熱を必要とする部分だけをスポット加熱することが困難である。すなわち、その周辺の加熱する必要のない部分まで加熱され、またはガラス部材の固定治具および雰囲気も加熱される。従って、無駄な熱量が必要となり、しかも昇温速度または冷却速度が制限されるため、ガラス部材に大きな引っ張り歪が入りやすく、破損の原因となる恐れがある。

一方、本発明のようにガラス部材を主に赤外線を利用して加熱軟化させる場合には、赤外線が照射されていない部分は直接の温度上昇はみられず、また赤外線吸収率の小さいガラスに赤外線を照射しても、直接の温度上昇はみられない。そのためガラス部材を赤外線吸収率の高い材質から形成し、ハロゲンランプやキセノンランプ等の赤外線ランプから照射された赤外線をレンズやミラ一によつて集光、拡散させて必要な部分のみに適切な密度分布で照射することができる。この結果、必要な部分のみを短時間で加熱軟化することが可能となる。更に、バーナ一による燃焼加熱のようにガラス部材が汚染されることもない。このように本発明の方法が、外囲器を構成するガラス部材に対し、赤外線を照射し、スポット加熱することによって溶着や封止を行うため、表示パネルとファンネルの溶着、管状ネックとファンネルの溶着、管状ネックとステムの溶着、ステムと排気管の溶着、排気管の封止、ファンネルへのアノードボタンの溶着（封着）に適用することができる。従って、従来の溶着、封止方法に比べて、大幅に加熱作業の時間を短縮し、かつ熱量を削減することが可能となる。またインプレ力ソード付き電子銃を用いた場合でも、管状ネックとステムを溶着し、または排気管を封止する際に、力ソード材料の酸化を防止することが可能となる。特に管状ネックとステムの溶着は、電子銃と近接する部分で行われるため、スポット加熱が可能な本発明の方法は、管状ネックとステムの溶着に最も適している。図面の簡単な説明

第 1図は、陰極線管を示す説明図であり、第 2図は、管状ネックとステムとを赤外線を利用して溶着する際の方法を示す説明図である。発明を実施するための最良の形態

本発明をより詳細に説述するために、添付の図面に従ってこれを説明する。第 1図に示すように陰極線管の外囲器は、映像が映し出される表示用のパネル 1 0と、管状のネック 1 1と、パネル 1 0とネック 1 1とを接続する漏斗状のフアンネル 1 2と、ネック 1 1の開口端に溶着されるステム 1 3と、ステム 1 3の外面に溶着される排気管 1 4とから構成される。

通常、パネル 1 0とファンネル 1 2の結合は、溶着やフリットシールによって行われ、ファンネル 1 2とネック 1 1の結合は、溶着によって行われる。さらにファンネル 1 2の所定箇所には、アノードボタン 1 5も溶着（封着）される。またネック 1 1内には、電子銃 1 6が装着され、電子銃 1 6は内部リード 1 7でステム 1 3と繋がっている。ステム 1 3の外周面は、ネック 1 1の開口端に溶着され、ステム 1 3の外面には、排気管 1 4の一端が溶着されている。また、内部リ ―ド 1 7は、ステム 1 3に封入された外部取り出しリード 1 8と繋がっている。さらに排気管 1 4の他端は、陰極線管をべ一キングしながら減圧排気した後、封止される。

尚、図中には、パネル 1 0の強度を保持し、破損時の飛散を防止するための補強バンド 2 0、蛍光体 1 9からの蛍光の戻りを防止するためのアルミニウム膜 2 1、電子線の照射位置を規定するシャドウマスク 2 2、シャドウマスク 2 2を固定するためのスタッドビン 2 3、シャドウマスク 2 2の電子線による高帯電を防ぎ、外部に導通接地するための導電膜 2 4それぞれが示されている。

一般に陰極線管の外囲器を構成するパネル 1 0、ネック 1 1、ファンネル 1 2、ステム 1 3、および排気管 1 4はガラス部材である。これらガラス部材を溶着しかつ封止するためには、ガラス部材の所定箇所を加熱軟化させる必要がある。本発明の陰極線管は、外囲器を構成するガラス部材である管状ネック 1 1、フアンネル 1 2、ステム 1 3、および排気管 1 4が赤外線吸収ガラスから形成されており、かつ肉厚方向の波長 1 0 5 0 n mの赤外線透過率が 7 0 %以下である。このため、陰極線管は外囲器において熱線を吸収しやすく、このガラス部材を溶着したり、封止する際の加熱時間の短縮や加熱温度の低下を図ることができる。更に、熱線を吸収しやすいという理由から赤外線ランプやレーザー等の加熱手段によってガラス部材の所定部位のみをスポット加熱することができる。

上記説明では、最良の形態としてガラス部材である管状ネック 1 1、フアンネル 1 2、ステム 1 3、および排気管 1 4の全てが赤外線吸収ガラスから形成されるとしたが、各ガラス部材のうちの少なくとも一つが赤外線吸収ガラスから形成されていても十分な効果を発揮することができる。

まず、本発明においてネックを赤外線吸収ガラスから形成する場合について説明する。

ネックを赤外線吸収ガラスから形成する場合には、波長 1 0 5 0 n mの赤外線透過率が、肉厚 2. 4 mmで、 6 0 %以下であることが好ましく、より好ましくは 5 0 %以下、さらに好ましくは 3 0 %以下であることが望ましい。

また一般にネック 1 1の内部に電子銃 1 6を挿入する場合、電子銃 1 6が正確な位置に配置されるように確認しながら作業を行う必要があるため、一定以上の可視光透過率を有することが望ましい。そのためネック 1 1は、可視光である 5 70 nmの波長における光透過率が、肉厚 2. 4mm換算で、 10%以上、好ましくは 20%以上となるように形成される。

因みに一般に用いられているネック 1 1の平均肉厚は約 2. 4 mmであるが、本発明のネックはこれに限定されるものではなく、それより大きい、例えば平均肉厚が 3mm、または小さい、例えば平均肉厚が 2 mmのネックであってもよい。尚、ネックの溶着時間を短縮し、または溶着温度を低下するためには、ガラスの粘度を下げれば良い。しかし、他の要求特性を維持したまま、粘度だけを変化させることは非常に困難である。しかもネックガラスの粘性を下げた場合にはこれを既存のファンネルまたはステムと溶着する際に大きな応力が発生することになり、破損の原因となりやすい。

ネックに使用されるガラスの赤外線透過率を低下させるためには、ガラス中に Fe ₂0₃を 0. 03〜10重量％ (好ましくは 0. 05〜8重量％、より好ましくは 0. 1〜7重量％、さらに好ましくは 1〜7重量％) 含有させることが好ましい。更に、 Fe ₂0₃を還元させて Fe^{2 +}の割合を増加させることがより効果的である。従って、 Fe^{2 +}の含有量を 0. 003重量％以上、または、 Fe²⁺/F e³⁺の比率を 0. 08以上にすることが好ましい。

ガラス中の F e^{2 +}を増加させるためには、金属 S i等の還元剤を含有させることが好ましい。還元剤の含有量としては、 0. 002〜0. 5重量％が適当である。また還元剤を含有させた場合、ネックの可視光域の光透過率を維持したまま、赤外線域の光透過率を低下させることも可能となる。

ただし F e²⁺ZF e³⁺の比率を 0. 5より大きくしょうとすると、還元をかなり強くする必要があり、その結果、ガラス中の PbOが金属化してブッ（スト一ン）となり、またはガラス組成が変動しやすくなるため好ましくない。

また本発明におけるネックは、？ 0を20〜40重量％含有する赤外線吸収ガラスから形成することが好ましい。すなわち PbO量が 20重量％より少ない場合、ネックガラスとして十分な X線吸収係数が得られない。すなわちこの場合では 0. 6オングストロームの波長の X線に対する吸収係数が 80 cm— ¹以上にならず、 X線の透過量が多くなりすぎるので、人体に悪影響を与える虞れが生じる。逆に PbO量が 40重量％より多い場合には、ガラスの粘性が低くなりすぎるので、ネックを管状に成形するのが困難になる。

さらに本発明のネックは、重量百分率で、 Pb〇 20~40%、 S i O₂ 3 8〜58%、 A 1₂0₃ 0〜5%、 MgO 0〜5%、 C a 0 0〜6%、 S r 0 0〜9%、 BaO 0〜9%、 Na ₂0 0〜5%、 K₂0 6〜15%、 S b₂O₃ 0~1%、 Fe₂0₃ 0. 03〜： L 0 %の組成を有する赤外線吸収ガラスから形成されることが好ましい。

このようにガラス中の S i 0₂、 A 1₂O₃、 MgO、 C aO、 S r 0、 B a 0、 Na₂0、 K₂0、 S b₂0₃および F e₂0₃の含有量を限定した理由は、次のとおりである。

すなわち S i 0₂は、ガラスのネットワークフォーマ一となる成分である。しかし、 S i 0₂が 38%より少ない場合、ガラスの粘度が低くなるため成形が困難となる一方、 58%より多い場合には、ガラスの熱膨張係数が低くなりすぎるので、ファンネルガラスの熱膨張係数と整合しなくなる。

Α1₂Ο₃も、ガラスのネットトワークフォーマーとなる成分である。しかし、 5%より多い場合にはガラスが失透しやすくなるので成形が困難となると共に、熱膨張係数も低くなりすぎる。

MgOと CaOとは、いずれもガラスを溶融しやすくすると共に、熱膨張係数と粘度を調整する成分である。しかし、 MgOが 5%より多い場合、または Ca 0が 6%より多い場合には、ガラスが失透しやすくなるので成形が困難となる。

SrOと BaOとは、いずれもガラスを溶融しやすくすると共に、熱膨張係数と粘度を調整し、さらに X線吸収能を高める成分である。しかし、各々が 9%より多い場合には、ガラスが失透しやすくなるので成形が困難となる。

Na₂0は、熱膨張係数と粘度を調整する成分である。しかし、これが 5%より多い場合には、粘度が低くなりすぎるので成形が困難となる。

K₂0も、 Na₂0と同様、熱膨張係数と粘度を調整する成分である。しかし、これが 6%より少ない場合には、熱膨張係数が低くなりすぎ、 15%より多い場合には、粘度が低くなりすぎる。

Sb₂0₃は、清澄剤として使用できる。しかし、これが 1%より多いと、ガラスが失透しやすくなるので成形が困難となる。 F e ₂0₃は、ガラスの赤外線透過率を下げる成分である。しかし、これが 0. 0 3 %より少ない場合には、赤外線透過率を下げる効果が小さくなる。一方、 F e ₂0₃が 1 0 %より多い場合には、ガラスが失透しやすくなるので成形が困難となると共にネックが黄褐色に着色し、可視光域における光透過率が大幅に低下する。さらにこの場合には、溶融ガラスと耐火物との界面にリューサイトと呼ばれる結晶が析出するので、この結晶に起因してガラスの機械的強度が低下しやすくなる。

次に本発明において、ステムまたは排気管を赤外線吸収ガラスから形成する場合について説明する。

ステムまたは排気管に形成されたガラスは、波長 1 0 5 0 n mの赤外線透過率が、ガラス肉厚 1 . 5 mmで、 6 0 %以下、好ましくは 5 0 %以下であることが望ましい。

尚、ステムの溶着時間を短縮しまたは溶着温度を低下するためには、また排気管の封止時間を短縮しまたは封止温度を低下するためには、それらのガラスの粘度を下げれば良い。しかし、他の要求特性を維持したまま、粘度だけを変化させることは非常に困難である。仮に粘性だけを変化させたステムガラスを既存のネックと溶着する場合には、ガラスが固化する際の粘性カーブの差によって大きな応力が発生する。従って、この溶着は破損の原因となりやすい。

ステムまたは排気管に使用されるガラスの赤外線透過率を低下させるためには、ガラス中に F e ₂0₃を 0. 0 5〜1 0重量％ (好ましくは 0. 1 ~ 8重量％、より好ましくは 0. 2〜5重量％) 含有させることが好ましい。さらに F e ^{3 +}を還元させて F e ^{2 +}の割合を増加させることがより効果的なので、 F e ^{2 +}の含有量を 0. 0 0 5重量％以上とすること、または、 F θ ΖΡ ε の比率を 0. 0 8以上にすることが好ましい。

ガラス中の F e ^{2 +}を増加させるためには、金属 S i等の還元剤を含有させることが好ましい。この場合、還元剤の含有量としては、 0. 0 0 2〜0. 5重量％が適当である。また還元剤を含有させることは、ステムおよび排気管の可視光城の光透過率を 3 0 %以上にして透明性を維持したまま、赤外線域の光透過率を低下させることが可能となるため、好ましい。ただし Fe²⁺ノ Fe^{3 +}の比率が 0. 5より大きくなつた場合、還元がかなり強くなる。その結果、ガラス中の PbOが金属化してブッ（ストーン）となったり、ガラス組成が変動しゃすくなるため好ましくない。

本発明によるステム及び排気管それぞれは、重量百分率で、 S i〇₂ 48〜6 8%、 A 1₂0₃ 0-5%, PbO 18〜40%、 Na₂O 5〜15%、 K₂ Ο 0〜6%、 S b₂0₃ 0〜1%、 Fe₂0₃ 0. 05〜： L 0%の組成を有する赤外線吸収ガラスから形成されることが好ましい。更に好ましい組成は、重量百分率で、 S i 0₂ 50〜66%、 Α1₂Ο₃ 0. l〜4%、 PbO 20~3 8%、 Na ₂0 6〜14%、 K₂0 1〜5%、 S b₂0₃ 0〜0. 6%、 F e ₂0₃ 0. 2〜5%である。

このようにガラス中の S i 0₂、 A 1₂0₃、 PbO、 Na₂0、 K₂0、 S b₂0 ₃および F e ₂0₃の含有量を限定した理由は、次のとおりである。

すなわち S i 0₂は、ガラスのネットワークフォーマーとなる成分である。しかし、 48%より少ない場合にはガラスの粘度が低くなるため成形が困難となり、 68%より多い場合にはガラスの熱膨張係数が低くなりすぎて、既存のガラスの熱膨張係数と整合せず、溶着不良が発生しやすくなる。

A 1₂0₃も、ガラスのネットワークフォーマ一となる成分である。しかし、 5% より多い場合にはガラスが失透しやすく、成形が困難となると共に、熱膨張係数も低くなりすぎる。

PbOは、ガラスの X線吸収能、電気絶縁性及び熱加工性を向上させるための成分である。しかし、 18%より少ない場合には十分な X線吸収能を得ることが困難になり、 40%より多い場合には十分な電気絶縁性または熱加工性を得ることが困難になる。

Na₂0は、熱膨張係数と粘度を調整する成分である。しかし、 5%より少ない場合にはガラスの熱膨張係数が低くなりすぎて、既存のガラスの熱膨張係数と整合しなくなり、 15%より多い場合には粘度が低くなりすぎて、成形が困難となる。

K₂0も、 Na₂0と同様、熱膨張係数と粘度を調整する成分である。しかし、 6%より多い場合には粘度が低くなりすぎて成形が困難となり、また、ガラスの電気抵抗が低くなるので、絶縁破壊等の問題が起こりやすくなる。

Sb₂0₃は、清澄剤として使用できる。しかし、 1 %より多い場合にはガラスが失透しやすく、成形が困難となる。

Fe ₂0₃は、ガラスの赤外線透過率を下げる成分である。しかし、 0. 05% より少ない場合には赤外線透過率を下げる効果が小さく、 10%より多い場合にはガラスが失透しやすく、成形が困難となる。

次に本発明において、ファンネルを赤外線吸収ガラスから形成する場合について説明する。

ファンネルを赤外線吸収ガラスから形成する場合には、波長 1050 nmの赤外線透過率が、ガラス肉厚 1 Ommで 60%以下、好ましくは 50%以下、より好ましくは 30 %以下であることが望ましい。

因みに上記のようにファンネルの赤外線透過率は、肉厚 1 Ommを基準にして規定した。一般に、市販されているファンネルの肉厚は、サイズによって様々であり、平均肉厚が 2 Ommの大型のものおよび平均肉厚が 1 mmの小型のものが存在している。しかし、本発明におけるファンネルは、これら全てのサイズのファンネルに適用される。

尚、ファンネルの溶着時間を短縮したり、溶着温度を低下するには、ガラスの粘度を下げれば良い。しかし、他の要求特性を維持したまま、粘度だけを変化させることは非常に困難である。しかもファンネルガラスの粘性だけを変化させ、これを既存のネックと溶着する際には、ガラスが固化する際の粘性カーブの差によって大きな応力が発生する。従って、粘度を変化させた溶着は破損の原因となりやすい。

ファンネルに使用されるガラスの赤外線透過率を低下させるためには、ガラス中に Fe ₂0₃を 0. 2〜： 10重量％ (好ましくは 0. 5〜8重量％、より好ましくは 1~5重量％) 含有させることが好ましい。さらに効果的にするには、 Fe³ +を還元させて Fe^{2 +}の割合を増加させれば良い。従って、 Fe^{2 +}の含有量を 0. 015重量％以上とすること、または、重量比で Fe²⁺ノ Fe^{3 +}の比率を 0. 0 8以上にすることが好ましい。

ガラス中の F e ^{2 +}を増加させるためには、金属 S i等の還元剤を含有させることが好ましい。この場合、還元剤の含有量としては、 0. 002〜0. 5重量％が適当である。また還元剤を含有させた場合には、ファンネルの可視光域の光透過率を 30%以上にして透明性を維持したまま、赤外線域の光透過率を低下させることも可能となる。

ただし Fe²⁺ZFe^{3 +}の比率を 0. 5より大きくしょうとすると、還元をかなり強くする必要がある。その結果、ガラス中の PbOが金属化してブッ（スト一ン）となるため、またはガラス組成が変動しやすくなるため好ましくない。

また本発明におけるファンネルは、 P bOを 10〜30重量％含有する赤外線吸収ガラスから形成することが好ましい。すなわち P b 0量が 10重量％ょり少ないと、ファンネルガラスとして十分な X線吸収係数、すなわち 0. 6オングストロームの波長の X線に対する吸収係数が 40 cm—¹以上にならない。従って、 X線の透過量が多くなりすぎるので、人体に悪影響を与える虞れが生じる。逆に PbO量が 30重量％より多い場合には、ガラスの粘性が低くなりすぎるので、ファンネルに成形するのが困難になる。

本発明のファンネルは、重量百分率で、 S i 0₂ 48〜58%、 Α1₂Ο₃ 0. 5〜6%、 PbO 10〜30%、 Mg 0 0〜5%、 C a 0 0〜6%、 S r 0 0〜9%、 B a 0 0〜9%、 Na ₂0 3~9%、 K₂0 4〜11%、 S b₂0₃ 0〜1%、 Fe₂0₃ 0. 2 ~ 10 %の組成を有する赤外線吸収ガラスから形成されることが好ましい。更に、好ましくは重量百分率で S i 0₂ 49〜 57%、 A 1₂0₃ 1~5%, PbO 15〜27%、 MgO 0〜4%、 C a 0 1〜5%、 SrO 0〜4%、 B a 0 0〜4%、 Na₂0 4〜8%、 K₂ 0 5〜： L 0%、 Sb₂0₃ 0〜0. 6%、 F e ₂0₃ 1〜5%の組成を有することである。

このようにガラス中の S i 0₂、 A 1₂0₃、 PbO, MgO, C a 0、 S r 0、 BaO、 Na₂0、 K₂0、 S b ₂ O ₃および F e ₂0₃の含有量を限定した理由は、次のとおりである。

すなわち S i 0₂は、ガラスのネットワークフォーマーとなる成分である。しかし、 48%より少ない場合にはガラスの粘度が低くなるため成形が困難となり、 58 %より多い場合にはガラスの熱膨張係数が低くなりすぎるので、ネックガラスの熱膨張係数と整合しなくなる。

A 1₂0₃も、ガラスのネットワークフォーマーとなる成分である。しかし、 0. 5%より少ない場合には、ガラスの粘度が低くなるため成形が困難となり、 6% より多い場合にはガラスが失透しやすく、成形が困難となると共に、熱膨張係数が低くなりすぎる。

MgOと CaOとは、いずれもガラスを溶融しやすくすると共に、熱膨張係数と粘度を調整する成分である。しかし、 MgOが 5%より多くなり、または Ca 0が 6%より多くなる場合にはガラスが失透しやすく成形が困難となる。

SrOと BaOとは、いずれもガラスを溶融しやすくすると共に、熱膨張係数と粘度を調整し、さらに X線吸収係数を高める成分である。しかし、各々が 9% より多い場合にはガラスが失透しやすく、成形が困難となる。

Na₂0は、熱膨張係数と粘度を調整する成分である。しかし、 3%より少ないと場合にはガラスの熱膨張係数が低くなりすぎるので、ネックガラスの熱膨張係数と整合しなくなり、 9%より多い場合には粘度が低くなりすぎるので、成形が困難となる。

K₂0も、 Na₂0と同様、熱膨張係数と粘度を調整する成分である。しかし、 4 %より少ない場合にはガラスの熱膨張係数が低くなりすぎるので、ネックガラスの熱膨張係数と整合しなくなり、 1 1%より多い場合には粘度が低くなりすぎるので、成形が困難となる。

Sb₂〇₃は、清澄剤として使用できる。しかし、 1%より多い場合にはガラスが失透しやすく、成形が困難となる。

Fe₂〇₃は、ガラスの赤外線透過率を下げる成分である。しかし、 0. 2%より少ない場合には赤外線透過率を下げる効果が小さく、 10%より多い場合にはガラスが失透しやすく、成形が困難となる。

以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明する。

表 1はネックに用いられるガラスの実施例（試料 No. 1〜5) を示すものであり、表 2はネックに用いられるガラスの比較例（試料 No. 6〜8) を示すものである。

ム εοο/ooduyjod S£89f/00 OM [表 2]

表 1および表 2中の各試料は、次のようにして調製した。

まず表中のガラス組成（重量％) となるように調合した原料バッチを白金坩堝に入れ、約 1480でで 4時間溶融した。尚、均質なガラスを得るため、途中で白金攪拌棒を使って 3分間攪拌して脱泡を行った。その後、溶融ガラスを金型に流し出し、所定形状に成形した後、徐冷した。

こうして得られた各試料の F e ²⁺量、 Ρ ε ,Ρ ε の比率、赤外線透過率、軟化変形時間及び X線吸収係数を調べ、表に示した。

表から明らかなように、実施例である No. 1〜5の各試料は、 Fe ₂0₃量が 0. 30重量％以上、 6²⁺量が0. 0300重量％以上、 Fe²⁺ZFe^{3 +}の比が 0. 13以上であり、赤外線透過率が 0. 2~68. 0%であるため、軟化変形時間が 170秒以内であった。またこれらの各試料の X線吸収係数は 92 cm一 ¹以上であった。さらに No. 5の試料について、 570 nmの波長における可視光透過率（肉厚 2. 4mm) を測定したところ、 21%であった。

それに対し、比較例である No. 6の試料は、 F e ₂0₃量が 0. 02重量％と少なく、？ 6²⁺量が0. 0008重量％と少なく、 F e ²⁺/F e ^{3 +}の比が 0. 0 6と小さく、赤外線透過率が 90. 1%と高いため、軟化変形時間が 178秒と長かった。

また No. 7の試料は、 Fe ₂0₃量が 0. 02重量％と少なく、 F e ²⁺量が 0. 0014重量％と少なく、赤外線透過率が 89. 9%と高いため、軟化変形時間が 176秒と長かった。

さらに No. 8の試料は、 Fe²⁺量が 0. 0020重量％と少なく、 FeS+Z Fe^{3 +}の比が 0. 06と小さく、赤外線透過率が 88. 4%と高いため、軟化変形時間が 173秒と長かった。

上記の結果から、実施例の各試料から作製したネックは、比較例の各試料から作製したネックに比べて、ステムとの溶着温度を低下したり、溶着時間を短縮できることが明らかである。

次に実施例である試料 No. 4の組成を有するガラスを周知のダンナー法によつて管状に成形した後、これを切断加工することによってネックを作製してから、このネック内にインプレカソ一ド付き電子銃を装着し、バーナー加熱によって空冷することなく、ステムを溶着したところ、電子銃のェミッション特性を劣化することなく、良好に溶着することができた。

表 3はステム及び排気管に用いられるガラスの実施例（試料 No. 9〜13) を示すものであり、表 4は比較例（試料 No. 14〜1 6) を示すものである。

[表 3 ]

表 3および表 4中の各試料は、次のようにして調製した。

まず表中のガラス組成（重量％) となるように調合した原料バッチを白金坩堝に入れ、約 1480°Cで 4時間溶融した。尚、均質なガラスを得るため、途中で白金撹拌棒を使って 3分間撹拌して脱泡を行った。その後、溶融ガラスを金型に流し出し、所定形状に成形した後、徐冷した。

こうして得られた各試料の Fe²⁺量、 Fe²⁺/Fe^{3 +}の比率、赤外線透過率及び軟化変形時間を調べ、表に示した。

表から明らかなように、実施例である No. 9~13の各試料は、 Fe₂〇₃量が 0. 1重量％以上、？6²⁺量が0. 008重量％以上、 Fe²⁺ZFe^{3 +}の比が 0. 1 1以上であり、赤外線透過率が 2〜69%であるため、軟化変形時間が 1 65秒以内であった。

それに対し、比較例である No. 14の試料は、 F e ₂0₃量が 0. 02重量％、 Fe²⁺量が 0. 0007重量％と少なく、 Fe²⁺ Fe^{3 +}の比が 0. 05と小さく、赤外線透過率が 90%と高いため、軟化変形時間が 185秒と長かった。また No. 15の試料は、 6₂〇₃量が0. 02重量％、 6²⁺量が0. 00 1重量％と少なく、赤外線透過率が 87%と高いため、軟化変形時間が 182秒と長かった。

さらに No. 16の試料は、 Fe²⁺量が0. 0014重量％と少なく、 Fe^{2 +} ZFe^{3 +}の比が 0. 05と小さく、赤外線透過率が 88%と高いため、軟化変形時間が 183秒と長かった。

上記の結果から、実施例の各試料から作製したガラスは、比較例の各試料から作製したガラスに比べて、溶着温度および封止温度を低下し、また溶着時間および封止時間を短縮できることが明らかである。

次に実施例である試料 No. 10の組成を有するガラスを周知のダンナー法によって管状に成形した後、これを熱加工することによってステムと排気管を作製した。また表 1の試料 No. 5の組成を有するガラスからネックも作製し、これらのステム、排気管、ネックを用いて陰極線管を作製した。尚、パネルとしては、日本電気硝子株式会社製 PT— 28を用い、ファンネルとしては、日本電気硝子株式会社製 FT— 22 Hを用いた。

上記の陰極線管は、電子銃としてインプレカソード付き電子銃を用い、これをネック内に装着した後、空冷することなく、バーナーによる燃焼加熱で、ネックとステムを溶着したが、電子銃のェミッション特性を劣化することなく、良好に溶着することができた。さらに陰極線管を減圧排気した後、排気管をバーナーによる燃焼加熱で封止したが、電子銃のェミッション特性を劣化することなく、良好に封止することができた。

また上記のバーナー加熱に代えて、赤外線ランプによる加熱で各ガラス部材の溶着を行った。すなわちパネルとファンネルとの結合は、フリットシールによつて行ったが、ファンネルとネックとの結合、ネックとステムとの結合、ステムと排気管との結合は、赤外線を所定箇所に照射し、加熱軟化させて溶着することによって行った。またファンネルへのアノードボタンの溶着および排気管の封止も、赤外線加熱によって行った。

以下、ネックとステムとを赤外線を用いて溶着する方法について第 2図を用いて詳述する。

まずネック 1 1の近傍に、赤外線ランプ 2 5とミラー 2 6を配置し、内部に電子銃 1 6が装着されたネック 1 1の開口端に対し、予め排気管 1 4が溶着されたステム 1 3を接触させ、その状態で赤外線ランプ 2 5から赤外線を照射した。この結果、赤外線がミラ一 2 6で集光されてネック 1 1とステム 1 3との接触部に照射されるスポット加熱が行われた。ついで、ネック 1 1を軸方向に回転させることによって、その全周に亘つて赤外線が照射されることにより、ガラスが加熱軟化し、ネック 1 1とステム 1 3とが完全に溶着された。この時、電子銃 1 6のカソ一ドの温度を測定したところ、 6 0 0 °Cに達することはなかった。

表 5は、ファンネルに用いられるガラスの実施例（試料 N o . 1 7 ~ 2 1 ) を示すものであり、表 6は比較例（試料 N o . 2 2〜2 4 ) を示すものである。

oz

[s拏] Z,e00/00df/X3d S£89画 O [表 6]

表 5および表 6中の各試料は、次のようにして作製した。

まず表中のガラス組成（重量％) となるように調合した原料バッチを白金坩堝に入れ、約 1500でで 4時間溶融した。尚、均質なガラスを得るため、途中で白金撹拌棒を使って 3分間撹拌して脱泡を行った。その後、溶融ガラスを金型に流し出した後、徐冷した。

こうして得られた各試料の F e²⁺量、 F e²⁺ZFe^{3 +}の比率、赤外線透過率、軟化変形時間および X線吸収係数を調べ、表に示した。

表から明らかなように、実施例である No. 17〜21の各試料は、 Fe₂0₃ 量が 0. 2重量％以上、？6²⁺量が0. 016重量％以上、 Fe²⁺ZFe^{3 +}の比が 0. 1 1以上であり、赤外線透過率が 1 ~65%であるため、軟化変形時間が 175秒以内であった。またこれらの試料の X線吸収係数は 61 cm一¹以上であつた。

それに対し、比較例である No. 22の試料は、 F e ₂0₃量が 0. 1重暈％、 F e²⁺量が 0. 004重量％と少なく、 F e e ^{3 +}の比が 0. 06と小さく、赤外線透過率が 78%と高いため、軟化変形時間が 190秒と長かった。

また No. 23の試料は、 Fe₂〇₃量が 0. 1重量％、 6²⁺量が0. 008 重量％と少なく、赤外線透過率が 73%と高いため、軟化変形時間が 186秒と力、つた。

さらに No. 24の試料は、 6²⁺量が0. 006重量％と少なく、 Fe²⁺/ ? 6^{3 +}の比が0. 06と小さく、赤外線透過率が 71%と高いため、軟化変形時間が 184秒と長かった。

上記の結果から、実施例の各試料から作製したファンネルは、比較例の各試料から作製したファンネルに比べて、ネックとの溶着温度を低下し、または溶着時間を短縮できることが明らかである。

次に実施例である試料 No. 17の組成を有するガラスを、周知のプレス成形法によりファンネル形状に成形した後、赤外線ランプを用いて既存のネックガラスと溶着したところ、ガラスからの揮発物が付着することなく、良好に溶着一体化することができた。

尚、各表中の Fe²⁺量と F e S+ZFe の比率は、硫酸分解、塩酸融解による化学分析値によって求めたものである。また赤外線透過率は、各試料を板状に成形し、所定の肉厚（ネック用ガラスは 2. 4mm、ステム及び排気管用ガラスは 1. 5 mm. ファンネル用ガラスは 10 mm) となるように光学研磨した後、可視 ·赤外分光光度計によって、 1050 nmの波長の光透過率を測定したものであ。

さらに軟化変形時間は、各試料を 6 ø X 100mmの大きさのムク棒に加工してから電気炉中に吊し、その長手方向の中心部 2 cmを所定の温度で加熱し、ムク棒が軟化変形して全長 1000mmまで伸びる時間を測定したものである。上記所定の温度は、ネック用、ステム用、排気管用ガラスでは 750°C、またファンネル用ガラスでは 700°Cである。

また X線吸収係数は、ガラス組成と密度に基づいて、 0. 6オングストロームの波長に対する吸収係数を計算して求めたものである。産業上の利用の可能性

以上のように、本発明にかかる陰極線管は、ファンネル、ネック、ステム及び排気管のうちの少なくとも一つが熱線を吸収しやすく、加熱することによって軟化変形しやすいため、溶着や封止を行う際の加熱時間の短縮や加熟温度の低下を図ると共に、赤外線ランプやレーザ一等によってスポット加熱するのに適してい従って、力ソード材料としてバリウムを使用した一般の電子銃のみならず、ィンプレカソ一ド付き電子銃を装着する場合でも、空冷装置を使用せずに電子銃のェミッション特性を劣化させることなく、溶着や封止を行うことができる。

また本発明にかかる陰極線管の製造方法は、ファンネル、ネック、ステム及び排気管の少なくとも一つが熱線を吸収しやすく、赤外線によってガラス部材の所定部位のみをスポット加熱して溶着および封止を行うことができるため、インプレカソ一ド付き電子銃を装着する場合でも、空冷装置を使用せずに電子銃のエミッシヨン特性を劣化させることなく、溶着や封止を行うのに適している。さらに従来のバーナーによる燃焼加熱のように加熱部を汚染することもない。従って本発明による方法は、高温に曝されるとエミッション特性が劣化しやすいィンプレカソ一ド付き電子銃を使用した力ラー陰極線管のネックとステムとの溶着に好適である。

Claims

請求の範囲

1. 外囲器を構成するパネル、ファンネル、ネック、ステム及び排気管がガラス部材により形成される陰極線管において、ファンネル、ネック、ステム及び排気管のうち少なくとも一つのガラス部材が赤外線吸収ガラスから形成され、肉厚方向の波長 1050 nmの赤外線透過率が 70%以下であることを特徴とする陰極

2. ネックが、赤外線吸収ガラスから形成され、波長 1050 nmの赤外線透過率が、ガラス肉厚 2. 4 mmで 60%以下であることを特徴とする請求項 1記載の陰極線管。

3. ネックが、 6₂0₃を0. 03〜 10重量％含有する赤外線吸収ガラスから形成されてなることを特徴とする請求項 1記載の陰極線管。

4. ネックが、 6^{2 +}を0. 003重量％以上含有する赤外線吸収ガラスから形成されてなることを特徴とする請求項 1記載の陰極線管。

5. ネックが、重量比で、 Fe²⁺ZFe^{3 +}の比率が、 0. 08以上の赤外線吸収ガラスから形成されてなることを特徴とする請求項 1記載の陰極線管。

6. ネックが、 PbOを 20〜40重量％含有し、 0. 6オングストロームの波長の X線に対する吸収係数が 80 cm一¹以上である赤外線吸収ガラスから形成されてなることを特徴とする請求項 1記載の陰極線管。

7. ネックが、重量百分率で、 PbO 20〜40%、 S i O₂ 38〜58%、 A 1₂0₃ 0〜5%、 MgO 0〜5%、 CaO 0〜6%、 SrO 0-9%, B a O 0〜9%、Na₂O 0〜5%、K₂O 6〜15%、 Sb₂0₃ 0〜1%、 Fe₂0₃ 0. 03〜 10%の組成を有する赤外線吸収ガラスから形成されてなることを特徴とする請求項 1記載の陰極線管。

8. ステム及び排気管の少なくとも一方が、赤外線吸収ガラスから形成され、波長 1050 nmの赤外線透過率が、ガラス肉厚 1. 5 mmで 60%以下であることを特徴とする請求項 1記載の陰極線管。

9. ステム及び排気管の少なくとも一方が、 6₂0₃を0. 05〜10重量％含有する赤外線吸収ガラスから形成されてなることを特徴とする請求項 1記載の陰極線管。

10. ステム及び排気管の少なくとも一方が、 Fe^{2 +}を 0. 005重量％以上含有する赤外線吸収ガラスから形成されてなることを特徴とする請求項 1記載の陰極線管。

1 1. ステム及び排気管の少なくとも一方が、重量比で、 Fe²⁺ZFe^{3 +}の比率が、 0. 08以上の赤外線吸収ガラスから形成されてなることを特徴とする請求項 1記載の陰極線管。

12. ステム及び排気管の少なくとも一方が、重量百分率で、 S i 0₂ 48〜6 8%、 A 1₂0₃ 0〜5%、 PbO 18〜40%、 Na₂O 5~15%、 K₂ Ο 0〜6%、 Sb₂0₃ 0〜1%、 F e ₂0₃ 0. 05〜； 10%の組成を有する赤外線吸収ガラスから形成されてなることを特徴とする請求項 1記載の陰極線管。

13. ファンネルが、赤外線吸収ガラスから形成され、波長 1050nmの赤外線透過率が、ガラス肉厚 10mmで 60%以下であることを特徴とする請求項 1 記載の陰極線管。

14. ファンネルが、 Fe ₂0₃を、 0. 2〜 10重量％含有する赤外線吸収ガラスから形成されてなることを特徴とする請求項 1記載の陰極線管。

15. ファンネルが、 Fe^{2 +}を、 0. 015重量％以上含有する赤外線吸収ガラスから形成されてなることを特徴とする請求項 1記載の陰極線管。

16. ファンネルが、重量比で、 6²⁺ノ 6^{3 +}の比率が、 0. 08以上の赤外線吸収ガラスから形成されてなることを特徴とする請求項 1記載の陰極線管。

17. ファンネルが、 P bOを 10〜30重量％含有し、 0. 6オングストロームの波長の X線に対する吸収係数が 40 cm一¹以上であることを特徴とする請求項 1記載の陰極線管。

18. ファンネルが、重量百分率で、 S i 0₂ 48〜58%、 A 1₂0₃ 0. 5 〜6%、 PbO 10〜30%、MgO 0〜5%、 CaO 0〜6%、 S rO 0 ~9%、BaO 0~9%、Na₂O 3〜9%、K₂0 4〜： l l%、Sb₂0₃ 0 〜1%、 F e₂0₃ 0. 2〜10%の組成を有する赤外線吸収ガラスから形成されてなることを特徴とする請求項 1記載の陰極線管。

19. パネル、ファンネル、ネック、ステム及び排気管の中のガラス部材を加熱軟化させて溶着および封止を行う陰極線管の製造方法において、前記ファンネル、ネック、ステム及び排気管のうち少なくとも一つのガラス部材を赤外線吸収ガラスから形成し、そのガラス部材を主に赤外線を利用して加熱軟化させることを特徴とする陰極線管の製造方法。

20. 赤外線の発光源に赤外線ランプを使用することを特徴とする請求項 19記載の陰極線管の製造方法。

21. 赤外線の集光及び拡散にレンズ及びミラ一を使用することを特徴とする請求項 19記載の陰極線管の製造方法。