(57)【要約】【課題】軽量で生産性の良い扁平な陰極線管用ガラスバルブを実現する。【解決手段】ヨーク部近傍のボディ部３の管軸に垂直な断面の外形を、略斜方形または略糸巻き形状にし、略斜方形断面の最大径方向をファンネルの長軸方向と同一にし、略糸巻き形状のときはその最大径部を長軸と対角軸の間に配し、かつ管軸に垂直な方向におけるヨーク端からの距離をｓとするとき、ｈ＝ｆ（ｓ）の微分値の最小値を０以上にして、ボディ部を段部や突起またはくぼみのない滑らかな連続面で形成することにより、ヨーク部分に発生する応力を低減して信頼性の高い扁平な陰極線管を実現する。【選択図】図２
2006185871.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラスパネルおよびガラスファンネルからなる陰極線管用ガラスバルブであって、
前記ガラスパネルは、略矩形状の蛍光体スクリーンを形成する内面を有し、
前記ガラスファンネルは、電子銃を格納するネック部、ネックシール位置からヨーク端までの間のヨーク部、およびヨーク端からシールエッジ部までのボディ部からなり、
前記蛍光体スクリーンの対角線の長さをＤとし、前記対角線の端部から前記ガラスファンネルのリファレンス線までの間の管軸に平行な方向における距離をＨとするとき、ＤおよびＨが３．２≦Ｄ／Ｈ≦４．８を満足し、
前記ヨーク部のリファレンス線部は、管軸に垂直な断面における外形が略矩形であり、
前記ボディ部の管軸方向の高さをＨｂとするとき、ボディ部におけるヨーク端からの管軸方向高さｈが０．１Ｈｂ＜ｈ＜０．３Ｈｂである領域において、管軸に垂直な断面の外形が略斜方形で、該略斜方形の最大径方向がファンネルの長軸方向と同一であり、かつ管軸に垂直な方向におけるヨーク端からの距離をｓとするとき、ｈ＝ｆ（ｓ）の微分値の最小値が０以上であることを特徴とする陰極線管用ガラスバルブ。
【請求項２】
高さｈが０．１Ｈｂ＜ｈ＜０．３Ｈｂの領域におけるボディ部の管軸に垂直な断面の外形が略斜方形であり、該外形における長軸の直径がＤａ、短軸の直径がＤｉであるとき、外形線上の任意の点の座標（ｘ，ｙ）が、（２ｘ／Ｄａ）ｎ＋（２ｙ／Ｄｉ）ｎ＝１で表せる曲線の１．４≦ｎ＜２．０の領域内に含まれ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。
【請求項３】
ガラスパネルおよびガラスファンネルからなる陰極線管用ガラスバルブであって、
前記ガラスパネルは、略矩形状の蛍光体スクリーンを形成する内面を有し、
前記ガラスファンネルは、電子銃を格納するネック部、ネックシール位置からヨーク端までの間のヨーク部、およびヨーク端からシールエッジ部までのボディ部からなり、
前記蛍光体スクリーンの対角線の長さをＤとし、前記対角線の端部から前記ガラスファンネルのリファレンス線までの間の管軸に平行な方向における距離をＨとするとき、ＤおよびＨが３．２≦Ｄ／Ｈ≦４．８を満足し、
前記ヨーク部は、管軸に垂直な断面における外形が略矩形であり、
前記ボディ部の管軸方向の高さをＨｂとするとき、ボディ部のヨーク端からの管軸方向高さｈが０．１Ｈｂ＜ｈ＜０．３Ｈｂである領域において、管軸に垂直な断面の外形が、該外形の最大径部が長軸と対角軸の間にそれぞれあり、かつ長辺側の左右にある２個の最大径部の間が内側に凹んだ略糸巻き状であり、さらに該外形の管軸に垂直な方向におけるヨーク端からの距離をｓとするとき、ｈ＝ｆ（ｓ）の微分値の最小値が０以上であることを特徴とする陰極線管用ガラスバルブ。
【請求項４】
前記長辺側の２個の最大径部同士を結ぶ直線がガラスファンネルの長軸に交差する点と管軸との距離をｄ、長辺側の左右にある２個の最大径部の間の内側に凹んだ部分の外形がガラスファンネルの長軸に交差する点と管軸との距離をｄ’としたとき、ｄ’≧ｄ／２である請求項３に記載の陰極線管用ガラスバルブ。
【請求項５】
前記微分値が０．０９以上である請求項１〜４のいずれかに記載の陰極線管用ガラスバルブ。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかの陰極線管用ガラスバルブを用いて製造してなる陰極線管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主にテレビジョン放送受信および産業用端末装置に用いられる陰極線管のためのガラスバルブに関する。
【背景技術】
【０００２】
陰極線管は、図６に示すように基本的には映像を表示するガラスパネル１と、ガラスファンネル２とからなるガラスバルブで真空外囲器が構成されている。そして、ガラスファンネル２は、電子銃６を格納するネック部５、偏向コイルを装着するヨーク部４、ヨーク部からガラスパネルとのシールエッジ部までを形成するボディ部３からなる。図６において、１６は衝撃に対する強度を保持するための補強バンド、１０はガラスパネル３とガラスファンネル２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ュウム膜、１４は蛍光体上の電子線照射位置を特定するシャドーマスク、１５はシャドーマスク１４をガラスパネル１の内面に固定する為のスタッドピン、１７はシャドーマスク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アノードボタンである。
【０００３】
アノードボタン１７は内装黒鉛９を介してシャドーマスクと導通している。内装黒鉛９はさらにファンネルガラスの内面全体に塗布され、外光が陰極線管内に入るのを防ぎ画像のコントラストを向上させる役目も果たしている。Ａはネック部５の中心軸とボディ部３の中心を結ぶ管軸を示しており、Ｂは偏向の中心を示す仮想の基準線のリファレンス線である。前記蛍光膜１２をガラスパネル１の内面に形成してなるスクリーンは、前記管軸Ａを中心点とし管軸に直交する長軸Ｘ及び短軸Ｙにほぼ平行な４辺で構成される略矩形をなしている。
【０００４】
陰極線管はガラスバルブ内部で電子線１１を照射することにより映像を表示するため、その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力差の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応力状態にある。このような状態にある陰極線管用ガラスバルブ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しようとするため、亀裂が急速に伸長しガラスバルブは破壊する。また、外表面に高い応力が負荷されている状態では、大気中の水分が作用して遅れ破壊が生じ、信頼性を低下させる。
【０００５】
近年、陰極線管以外の表示装置が多数提案され、それらとの対比から陰極線管の表示装置としての奥行きが大きな欠点として取り上げられている。そのため、陰極線管の奥行きを短縮する傾向にある。具体的には、蛍光体スクリーンの対角線の長さをＤ、該対角線の端部からガラスファンネルのリファレンス線までの間の、管軸に平行な方向における距離をＨとするとき、３．２≦Ｄ／Ｈとなるような扁平なガラスファンネルが開発の対象となっている。これにより、陰極線管の構造上の非対称性も増大し、外表面に発生する応力も一層増大する。特に、ボディ部の変形が集中するヨーク部は応力の増大が顕著である。この応力の増大は、破壊による安全性の低下や遅れ破壊による信頼性の低下を引き起こす。また、応力の増大を防止しようとボディ部のガラス肉厚を増加させれば、陰極線管のもう一つの欠点である質量が大幅に増加する。一方、ヨーク部を厚肉にすれば、電子線がヨーク部内面に衝突して画質を大幅に低下させる等の大きな問題を生じさせる。
【０００６】
このような問題の対策として、従来、ガラスファンネルのボディ部に段部や突起様の形状を設置する方法が知られている。例えば特許文献１にはボディ部の対角方位に図８や図９に示すような段部１８を設ける方法、特許文献２には突起を設ける方法がそれぞれ開示されている。また、特許文献３には図７に示すようにネック部５の小径部からヨーク部を経て次第に拡径する部分のボディ部にくぼみ１９を設ける方法が開示されている。
【０００７】
しかしながら、特許文献１や特許文献２のように段部や突起を設ける方法では、溶融ガラスを金型内でプレス成型するガラスファンネル製造においては、ガラス冷却の不均一性を増大させ、大幅に生産性を低下させてしまう。つまり、図８や図９のｄのように必ず他より厚い部分ができるため、このような部分では冷却が不足して他の部分より温度が高くなり、温度が高すぎた場合には変形の原因となったり、温度差が大きい場合には膨張差によるひずみで割れを発生する。また、陰極線管製造の際にファンネルガラスの内面に黒鉛を塗布するが、段差やくぼみがある場合には、図８のように内装黒鉛９の膜厚が不均一になり、黒鉛の剥離を起こすことがある。その理由は、凹部の膜厚はａのように厚くなり、凸部ではｂのように薄くなるため、乾燥速さに不均一性が発生し、黒鉛は乾燥の際に収縮するので、内部ひずみでひびが入り剥離すると考えられる。剥離した黒鉛は、前記シャドーマスクにつまり画質の低下を招く。
【０００８】
そのため、一般に陰極線管製造の工程では、前記の剥離した黒鉛やガラスくずのような異物を排出する工程を設ける。この方法は、ガラスパネルとガラスファンネルを封着した後、ネック部分を下方に向け陰極線管を振動もしくは打撃して、開放しているネック部分から異物を排出させることによって行われる。通常のガラスファンネルは単純な漏斗状の形状であるので、異物はガラスファンネルのボディ部を滑り落ち、ヨーク部からネック部を通り抜け外に排出される。しかし、ボディ部に前記したように段差や突起が設けられていると、これらの段差や突起が異物の排出の妨げとなり十分に排出できなくなるおそれがある。
【０００９】
これは、特許文献３のボディ部にくぼみ１９を設けたガラスファンネルでも同様である。すなわち、図７のようにくぼみ１９を設けたガラスファンネルでは、内面側に凹部２０が生じ該凹部２０が異物８を捕らえるため完全に排出できなくなる。陰極線管は、ＴＶセットに組みつけられるまでに向きが種々の方向に変えられるため、このように凹部２０に異物が残っていると、この間に異物が管内に出て結局シャドーマスクの目詰まりの原因となり画質を低下させる。さらに、図７のようにボディ部にくぼみ１９を設けたガラスファンネルは、真空応力の集中を回避するのに有効であるが、その軽量化は困難である。
【００１０】
奥行きを短縮した場合でも、陰極線管は後方部分に偏向装置を装着し電子銃を格納しているため、他の表示装置と比較しても数倍以上の奥行きを有している。このため、周辺部だけでも扁平に見えるようにＴＶセットの意匠を工夫するのに、ガラスファンネルもボディ部の開口端側はできるだけ奥行きが小さくコンパクトなものが望まれる。図７の形状を採用した場合には、ボディ全体の奥行きが増大し意匠的にも不具合を生じる。
【００１１】
【特許文献１】特開２００１−３３２１９０号公報
【特許文献２】国際公開第０３／２４４６１号パンフレット
【特許文献３】特許第３３８３０８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、このような従来技術の問題に鑑みてなされたもので、奥行きを短縮したガラスファンネルであってヨーク部への応力の集中を回避でき、陰極線管の製造において内部の異物を容易に排出させることのできる陰極線管用ガラスバルブを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するため、本発明は、ガラスパネルおよびガラスファンネルからなる陰極線管用ガラスバルブであって、前記ガラスパネルは、略矩形状の蛍光体スクリーンを形成する内面を有し、前記ガラスファンネルは、電子銃を格納するネック部、ネックシール位置からヨーク端までの間のヨーク部、およびヨーク端からシールエッジ部までのボディ部からなり、前記蛍光体スクリーンの対角線の長さをＤとし、該対角線の端部から前記ガラスファンネルのリファレンス線までの間の管軸に平行な方向における距離をＨとするとき、ＤおよびＨが３．２≦Ｄ／Ｈ≦４．８を満足し、前記ヨーク部のリファレンス線部は、管軸に垂直な断面における外形が略矩形であり、前記ボディ部の管軸方向の高さをＨｂとするとき、ボディ部のヨーク端からの管軸方向高さｈが０．１Ｈｂ＜ｈ＜０．３Ｈｂである領域において、管軸に垂直な断面の外形が略斜方形で、該略斜方形の最大径方向がファンネルの長軸方向と同一であり、かつ管軸に垂直な方向におけるヨーク端からの距離をｓとするとき、ｈ＝ｆ（ｓ）の微分値の最小値が０以上であることを特徴とする陰極線管用ガラスバルブを提供する。
【００１４】
上記陰極線管用ガラスバルブにおいて、高さｈが０．１Ｈｂ＜ｈ＜０．３Ｈｂの領域におけるボディ部の管軸に垂直な断面の外形が、該外形における長軸の直径がＤａ、短軸の直径がＤｉであるとき、外形線上の任意の点の座標（ｘ，ｙ）が、（２ｘ／Ｄａ）ｎ＋（２ｙ／Ｄｉ）ｎ＝１で表せる曲線の１．４≦ｎ＜２．０の領域内に含まれることが好ましい。
【００１５】
また、本発明は、ガラスパネルおよびガラスファンネルからなる陰極線管用ガラスバルブであって、前記ガラスパネルは、略矩形状の蛍光体スクリーンを形成する内面を有し、前記ガラスファンネルは、電子銃を格納するネック部、ネックシール位置からヨーク端までの間のヨーク部、およびヨーク端からシールエッジ部までのボディ部からなり、前記蛍光体スクリーンの対角線の長さをＤとし、前記対角線の端部から前記ガラスファンネルのリファレンス線までの間の管軸に平行な方向における距離をＨとするとき、ＤおよびＨが３．２≦Ｄ／Ｈ≦４．８を満足し、前記ヨーク部は、管軸に垂直な断面の外形が略矩形であり、前記ボディ部の管軸方向の高さをＨｂとするとき、ボディ部のヨーク端からの管軸方向高さｈが０．１Ｈｂ＜ｈ＜０．３Ｈｂである領域において、管軸に垂直な断面の外形が、該外形の最大径部が長軸と対角軸の間にあり、かつ長辺側の左右にある２個の最大径部の間が内側に凹んだ略糸巻き状であり、さらに該外形の管軸に垂直な方向におけるヨーク端からの距離をｓとするとき、ｈ＝ｆ（ｓ）の微分値の最小値が０以上であることを特徴とする陰極線管用ガラスバルブを提供する。
【００１６】
上記陰極線管用ガラスバルブにおいて、長辺側の左右にある２個の最大径部同士を結ぶ直線がガラスファンネルの長軸に交差する点と管軸との距離をｄ、長辺側の左右にある２個の最大径部の間の内側に凹んだ部分の外形がガラスファンネルの長軸に交差する点と管軸との距離をｄ’としたとき、ｄ’≧ｄ／２であるのが好ましい。
上記の各陰極線管用ガラスバルブにおいて、前記微分値は０．０９以上であることが好ましい。
さらに、本発明は上記のいずれかの陰極線管用ガラスバルブを用いてなる陰極線管を提供する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、奥行きを短縮した扁平な陰極線管において、ガラスファンネルのヨーク端に近い部分のボディ部を上記のような形状にすることにより、ガラスファンネルに発生する真空応力の均衡化を図ることができる。これにより、陰極線管が扁平化および大型化しても質量の増加を抑え、ヨーク部への応力集中を回避してヨーク部の応力を抑制し高い信頼性を保持することができる。加えて、ボディ部に段部や突起またはくぼみがないので、内面に黒鉛を均一の膜厚で塗布でき、かつガラスバルブの内部に存在する異物を容易に除去できる。また、ボディ部に目立つ凹凸がないため、テレビジョンセットの外観をより扁平に見せる効果も有している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明において陰極線管の真空外囲器は、略矩形状のガラスパネル（以下、パネルともいう）およびガラスファンネルからなる陰極線管用ガラスバルブによって形成される。本発明は、該ファンネルガラスのヨーク部周辺のボディ部の形状を所定の形状にすることにより、ボディ部の変形に起因するヨーク部の応力を抑制するものである。
【００１９】
通常の陰極線管においては、ネック部がもっとも後方にあり、その前にヨーク部が位置し、ヨーク部とガラスパネルを繋ぐようにボディ部が設置されている。また、陰極線管の奥行きを小さくするため、ガラスファンネルの奥行きは幅に比べ小さくなっている。具体的には、パネルに形成した略矩形状の蛍光体スクリーンの対角線の長さをＤ、前記対角線の端部からガラスファンネルのリファレンス線までの間の管軸に平行な方向における距離をＨとするとき、３．２≦Ｄ／Ｈで示すことができる。Ｄは陰極線管の映像面の大きさとして決められるので、奥行きを小さくするためにはＨを該Ｄに対し１／３．２以下にする必要がある。上記において、ガラスファンネルのリファレンス線は、社団法人電子情報技術産業協会（ＪＥＩＴＡ）の規格ＥＤ−２１３４Ｂにおいて定義されているもので、陰極線管の設計上で基準として特定される位置であり、ヨーク部に設定される偏向中心を通る管軸に垂直な直線として得ることができる。
【００２０】
一方、ガラスファンネルのボディ部は、このような扁平形状のため内部が減圧されると、パネル方向に押し込まれるような変形を強く受ける。前述のようにヨーク部がボディ部の中心部分に突出するように接続されているため、ボディ部の変形は最終的にはヨーク部に集中し、陰極線管の強度を低下させる。
【００２１】
さらに、真空応力によるボディ部の変形は、略矩形状のシールエッジ部（開口部）を有するガラスファンネルの漏斗状形状のために、その部位によって剛性に差が生じることにより、短辺部分、長辺部分及び対角部分で異なる。具体的には、短辺部が最も押し込まれるように変形し、次いで長辺部が大きく変形し、対角部は最も変形し難い。このため、陰極線管内部を真空（減圧）にすると、ヨーク部の対角部は長辺側の部分や短辺側の部分に引き込まれるように変形し、更には短辺側に全体的に引っ張られるような複雑な変形を受ける。その結果、ヨーク部の対角部もしくはその短辺側に高い引張り性の応力が発生する。
【００２２】
このようなヨーク部の応力を抑制するためには、ボディ部の変形をヨーク部に伝わる前に調整すればよい。前述のように従来技術では、ボディ部のヨーク部に近い領域、すなわちヨーク部の周辺領域に剛性の高い突起や段差を設け、変形の調整や変形自体の低減を図っているが、これらの突起や段差が陰極線管製造工程において生産性の低下を招いていた。そのため、ファンネルガラスのボディ部内面は、滑らかでヨーク部に向かって単調な傾斜を持つ形状、つまり段部や突起あるいはくぼみを有しない滑らかな形状にする必要がある。そこで、本発明は、ヨーク部周辺のボディ部に短辺側の変形を長辺側に伝達する滑らかな形状を採用する。これにより、ヨーク部に伝わる変形が平均化され、かつヨーク部の変形も平準化されるため、ヨーク部に発生する応力を減少させることができる。さらに、このようなボディ部の形状は陰極線管の生産性を損なうこともなく、かつボディ部が突起や段差のような付加的形状を持たないので、質量を増加させることなしに実施でき、意匠的にもスリムな外観を実現できる。
【００２３】
次に、本発明を図面に従って詳述する。図面は本発明の好ましい実施形態を示すものであって、本発明はこれに限定されない。図１は陰極線管用ガラスバルブの対角軸部における縦断面の概略図、図２は該ガラスバルブをファンネルガラス側から見た平面図である。なお、図６と同じ構成要素には同一の符号を付け、その説明を省略する。
【００２４】
図１において、Ａは陰極線管の管軸、Ｒは偏向中心、Ｂはリファレンス線、Ｔはヨーク端、Ｆはボディ部３のシールエッジ部（開口端）、Ｇはネック部５の端部である。上記リファレンス線Ｂは、前記したように偏向中心Ｒを通り管軸Ａに垂直な直線で、陰極線管の設計において設定できる。ヨーク端Ｔはヨーク部４の上端とボディ部３の下端との接続界部であり、これによりヨーク部４とボディ部３とを区分できる。実際には、偏向コイルを装着するヨーク部４の表面がボディ部３より概して精細であることや両者の曲率の差異などによって特定できる。また、ボディ部３の上端Ｆは、ガラスパネル１と封着する際のシールエッジ部（開口端）で略矩形状をなしている。
【００２５】
本発明のガラスファンネル２において、ヨーク部４は一般に角型ヨーク部と呼ばれているもので、そのリファレンス線Ｂ部は、管軸Ａに垂直な断面の外形が図２のＣ４に示すように略矩形状になっている。この場合、ヨーク部４がヨーク端Ｔに向かってラッパ状に拡大しているので、ヨーク部４の管軸Ａに垂直な断面の外形は管軸方向において一様でなく、その形状や大きさは管軸Ａの方向に沿って連続的に変わる。すなわち、ヨーク部４の下端部は、ネック部５と封着するためにネック部５の形状と同一または近似しているが、ヨーク端に向かって次第に拡大しながら角型化し、リファレンス線Ｂの付近でＣ４のような略矩形状となり、最終的にはボディ部３の下端部の形状に近くなって、ヨーク端Ｔにおいてボディ部３に滑らかに連続する。本発明は、このような角型ヨーク部をリファレンス線Ｂ部の管軸Ａに垂直な断面の外形で代表し規定したものである。
【００２６】
なお、本発明に係わるガラスバルブにおいて、内面形状は外側と形状的には同一または実質同一であるので、例えばヨーク部４の管軸Ａに垂直な断面の内形は外形に相似している。これはヨーク部以外の部分についても同様である。本発明がガラスファンネルのヨーク部やボディ部の形状を、管軸に垂直な断面の外形すなわち外面で特定するのは、このような内外面の形状の同一性とガラスファンネルの強度が主に外面の応力に支配されることに基づいている。
【００２７】
一方、ガラスパネル１は図１に示すように略矩形状の蛍光体スクリーン１２が形成される内面を有している。図１においてＤは該蛍光体スクリーン１２の対角線の長さを示し、Ｈは蛍光体スクリーン１２の対角線の端部Ｄからリファレンス線Ｂまでの管軸Ａに平行な方向における距離である。また、Ｈｂはボディ部３の管軸方向の高さで、ヨーク端Ｔとシールエッジ部Ｆとの距離として得られる。図１のｈは、ボディ部３におけるヨーク端Ｔからの管軸方向高さを示す。
【００２８】
図２に示す３本の輪郭線Ｃ３、Ｃ２、Ｃ１は、図１においてｈがそれぞれ０．１８Ｈｂ、０．６Ｈｂ、０．８Ｈｂである位置の、管軸に垂直な平面Ｌ３、Ｌ２、Ｌ１とファンネルガラス外面との交線である。換言すれば、ボディ部３のＬ３、Ｌ２、Ｌ１における断面の外形を示している。本例は、ボディ部３の変形を最終的に調整するための方法として、ｈが０．１Ｈｂ＜ｈ＜０．３Ｈｂである領域における、ボディ部３の管軸に垂直な断面の外形を、Ｃ３のように長軸側が最大径となるような略斜方形にすることを特徴とする。つまり、Ｃ３はｈが０．１Ｈｂ＜ｈ＜０．３Ｈｂである領域のボディ部の外形を代表して示したもので、Ｐ１〜Ｐ４は該略斜方形の頂部（角部）である。この場合、略斜方形としては概観して斜方形状と視認できればよくその形状は限定されない。またこの略斜方形はｈが０．１Ｈｂ＜ｈ＜０．３Ｈｂである領域において一様である必要はなく、後述するようにボディ部の断面位置によって、すなわちｈによってその形状を連続的に変えることができる。
【００２９】
上記において、ｈを０．１Ｈｂ以上としたのは、ボディ部３のｈが０．１Ｈｂ以下の領域はヨーク部４との隣接領域であるため、該領域のボディ部の外形を略斜方形にすると、前記角型ヨーク部と滑らかな連続性が得られなくなるおそれがあることに拠る。一方、ｈが０．３Ｈｂ以上の領域は、ヨーク部から離れているため構造的に本発明の目的に直接関係しないと共に、０．３Ｈｂを超えてボディ部３の上部まで略斜方形にすると、略矩形状のシールエッジ部との連続性が得られなくなるので、設計の面からも困難となる。
【００３０】
図２のＣ３のような略斜方形は、対向する頂部を押すと辺上に力が伝達し、他の２つの頂角を突出させる方向に変形する。ガラスファンネル２の短辺は最も変形が大きいため、Ｐ１とＰ２は両側から強く押される。その結果、斜方形の輪郭は力をＰ３とＰ４へ伝え、長辺側の変形とバランスさせる。対角方向では、剛性の高い角部は変形が消失しているため、対角部は短辺や長辺に追従するように変形する。したがって、ボディ部３の０．１Ｈｂ＜ｈ＜０．３Ｈｂにおける断面の外形を、長軸側が最大径となる略斜方形にすることにより、ボディ部３の変形はヨーク部４に波及する前にバランスするように調整され、変形がヨーク部４に集中しないようにできる。これによりヨーク部に発生する応力を低減できる。この効果は、斜方形で最も効果があるが、ボディ部を滑らかな面で構成するため、斜方形の頂部を丸めて滑らかな連続面にしても所望の効果が得られる。
【００３１】
また、ｈが０．１Ｈｂ＜ｈ＜０．３Ｈｂの領域におけるボディ部３の管軸に垂直な断面の外形が略斜方形である場合、該略斜方形における長軸の直径がＤａ、短軸の直径がＤｉであるとき、外形線上の任意の点の座標（ｘ，ｙ）が、（２ｘ／Ｄａ）ｎ＋（２ｙ／Ｄｉ）ｎ＝１で表せる曲線の１．４≦ｎ＜２．０の領域内に含まれるようにすればより一層高い効果が得られる。ｎ＝２では上式は正楕円を示すため、斜方形の効果が得られない。ｎを２より小さくした場合に略斜方形になり、所期の効果を得ることができる。また、ｎが１．４より小さい場合には、斜方形の効果は十分に得られるものの、頂部の丸みが小さすぎて滑らかな曲面が得られず、内装黒鉛の剥離などの原因になる。なお、図２のＣ２は、上記したヨーク部近傍の略斜方形（Ｃ３）とシールエッジ部付近の略矩形（Ｃ１）を滑らかに連続させる部分の外形である。図中では略八角形をしているが、滑らかに連続できる形状であればよくこれに限定されない。
【００３２】
本発明は、ボディ部３のｈが０．１Ｈｂ＜ｈ＜０．３Ｈｂである領域において、管軸に垂直な断面の外形をこのように略斜方形にすると共に、管軸Ａに垂直な方向におけるヨーク端、正確には前記断面の外形におけるヨーク端からの距離をｓとするとき、ｈ＝ｆ（ｓ）の微分値Δｈ／Δｓの最小値を０以上にすることを特徴とする。以下、これについて図３に従って説明する。
【００３３】
図３（Ａ）は、ヨーク端からの距離をｓとしてガラスファンネル断面の外形を示したものである。図中、ｈ１はｈ＝０．１Ｈｂ、ｈ２はｈ＝０．３Ｈｂの位置を示し、ｈが０．１Ｈｂ＜ｈ＜０．３Ｈｂの領域である。したがって、本発明はこのｈの領域におけるボディ部外形の微分値Δｈ／Δｓの最小値を０以上にする。図３（Ｂ）は、ｈの領域における外形の微分値（ｆ’（ｓ））である導関数を示したもので、（Ａ）のような外形の曲線では図示のような双曲線状となる。この微分値（導関数）を見れば該領域における外形の様子を推察できる。すなわち、ｈがｓと共に増加する外形では導関数はプラスとなるが、例えば該領域のボディ部にくぼみが形成されているような場合には、該くぼみの変曲部においてｈがｓに対し減少するためマイナスとなる。また、ｓに対するｈの増加率が小さいほど微分値は小さくなるので、導関数がｓの一定範囲において全体的に小さいということは、該範囲における外形が管軸方向より管軸の垂直方向に大きく変化していることを示す。つまり、緩やかな傾斜面であることを示している。
【００３４】
本発明は、ｈが０．１Ｈｂ＜ｈ＜０．３Ｈｂの領域におけるボディ部の外形を、前記形状（略斜方形）と相まって微分値の最小値を０以上にすることにより、該領域をくぼみのないボディ部で形成し、異物の排出に支障が生じないようにできる。更に好ましくは前記微分値を０．０９以上にすることにより、ヨーク部に近接する周辺領域を、屈曲や段部などの急激な変化がなく滑らかに連続する緩やかな傾斜面で形成できる。これにより、該領域のボディ部の管軸方向の高さが短縮できるので、信頼度が高く質量を抑制した扁平のガラスファンネルが得られやすくなる。
【００３５】
図４は、図２のＳ１乃至Ｓ５の各線におけるガラスファンネルの縦断面図である。図４から明らかのように本発明のガラスファンネルでは、ボディ部のどの方向においても屈曲はなく、ヨーク部に向かって単調な傾斜を有しているので異物の排出は容易である。また、段差や凹凸がないため、ボディ部奥行きを増大させることなく、コンパクトな形状となる。このような段差や凹凸がないコンパクトな形状は、意匠的にも優れている。
なお、本例の上記効果は、後述する他の実施形態のガラスファンネルでも全く同様である。
【００３６】
図５は、本発明の他の実施形態に係わる陰極線管をガラスファンネル側から見た平面図である。図５のＣ３、Ｃ２、Ｃ１は、前記した図２のＣ３、Ｃ２、Ｃ１にそれぞれ対応しており、図２と同様にｈがそれぞれ０．１８Ｈｂ、０．６Ｈｂ、０．８Ｈｂの位置における（図１参照）ボディ部の管軸に垂直な断面の外形である。本例のガラスファンネルは、図２のガラスファンネルとＣ３およびＣ２の外形が異なっているほかは同じであり、Ｃ３とＣ２のうちでも特にＣ３の違いが目立っている。以下、本例のガラスファンネルについて図５を参照して説明する。なお、図２と重複する部分については説明を省略する。
【００３７】
本例のガラスファンネルにおいて、Ｃ３とＣ２は図５に示すように略矩形状であり、その長軸および短軸はそれぞれガラスファンネル２の長軸Ｄおよび短軸Ｅと実質的に一致している。そして、ｈが０．１Ｈｂ＜ｈ＜０．３Ｈｂの領域内にあるボディ部の断面外形を示すＣ３では、図５に示すように外形の最大径部Ｐ５が長軸Ｄと対角軸Ｃとの間に配されている。最大径部Ｐ５は、長軸Ｄと対角軸Ｃの間にあればどこにあってもよい。また、Ｃ３の最大径は管軸を挟んで対角方位にある最大径部Ｐ５を連結してなる直線であるので、該最大径も同様に長軸Ｄと対角軸Ｃとの間に配される。
【００３８】
したがって、本例のガラスファンネルは、Ｃ３の形状が略斜方形でその最大径方向がガラスファンネルの長軸方向と同じである図２のガラスファンネルとは異なっているが、ヨーク部近傍のボディ部の形状を改善することによって、扁平のガラスファンネルの角型ヨーク部に発生する応力の減少を図る点で共通している。すなわち、最大径部Ｐ５をこのように長軸Ｄと対角軸Ｃとの間に配することにより、ヨーク部近傍のボディ部の長辺側に緩やかな隆起部が形成され、該隆起部の作用でボディ部からヨーク部に伝わる変形を平均化できるので、ヨーク部に発生する応力を低減できる。
【００３９】
さらに、最大径部Ｐ５を長軸と対角軸の間に配したガラスファンネルでは、ｈが０．１Ｈｂ＜ｈ＜０．３Ｈｂの領域内にあるボディ部の断面外形が、図５のＣ３のように長辺側の左右にそれぞれある２個の最大径部の間が内側に凹んだ略糸巻き状をなしている。この略糸巻き状の凹みの程度は、０．１Ｈｂ＜ｈ＜０．３Ｈｂの領域内においてｈの断面位置によって変わることができる。典型的にはｈが０．１Ｈｂに近い部分では凹みが小さく、次第にその程度を大きくし、ｈが０．３Ｈｂに近づくに従って凹みは再び小さくなっている。したがって、ｈが０．１Ｈｂおよび０．３Ｈｂに近い部分では限りなく略矩形に近似する形状となっており、両者のほぼ中間で顕著な糸巻き形状となる。
【００４０】
このような略糸巻き状の断面外形において、長辺側にある２個の最大径部の間を内側に凹ませすぎると、その分凹みの両側に大きな隆起が生じ、この部分のボディ部の形状が急激に変化するため、滑らかに連続するボディ部が得られ難くなる。本発明では、この凹みの好ましい範囲を次の方法によって特定できる。すなわち、図５に示すように長辺側の２個の最大径部Ｐ５を結ぶ直線がガラスファンネル２の長軸Ｄに交差する点Ｍと管軸との距離をｄ、長辺側の２個の最大径部Ｐ５の間の内側に凹んだ外形がガラスファンネル２の長軸Ｄに交差する点Ｎ（最大径部Ｐ５の間の凹みの頂点に相当する）と管軸との距離をｄ’としたとき、ｄ’≧ｄ／２であるのが好ましい。ｄ’＜ｄ／２では前記したように長辺側のボディ部にかなり深い溝または凹みが形成されるため、応力集中が生じたり、ガラスファンネル製造時の冷却に不具合が生じるばかりでなく、滑らかに連続するボディ部が形成できにくくなるので好ましくない。
【００４１】
一方、ｈ≧０．３Ｈｂの領域におけるボディ部の外形は、図５のＣ２で代表される略矩形状であり、矩形状のシールエッジ部に滑らかに連続する。この結果、本例のガラスファンネルはヨーク部からシールエッジ部まで全体的に矩形状のボディ部によって形成されている。
【００４２】
このようにｈが０．１Ｈｂ＜ｈ＜０．３Ｈｂの領域のボディ部の外形を、最大径部Ｐ５を長軸と対角軸との間に配しかつその形状を略糸巻き状にすることにより、該領域のボディ部に短辺側から長辺側に向かって緩やかな隆起を形成できる。この糸巻き形状の外形は、前記の斜方形状にする場合と同様、短辺側の変形を長辺側に伝達すると共に対角部の剛性を低下させ、変形の調整を行う機能を有している。
【００４３】
また、ヨーク部に近い部分のボディ部外形を糸巻き形状にすることによりヨーク部周辺の剛性の異方性が増大する。すなわち、短辺側つまり長軸に沿う方向では剛性が相対的高くなり、長辺側つまり短軸方向では剛性は相対的に低くなる。これにより、ヨーク部を含め、長軸側には曲がり難いが短軸側には曲がりやすい構造ができる。その結果、短辺側の変形は抑制され、ヨーク部を介し長辺側を短辺側が支えることになり、長辺側の変形が増大する従って両者の変形はバランスする。
【００４４】
本発明は、ボディ部形状の改善を図ることによりボディ部の剛性のバランスを巧みに調整しているが、Ｄ／Ｈ＜４．８のような扁平度の高いガラスバルブでは全体の構造が扁平になりすぎ、ボディ部自体も平面に近い扁平な形状になるため、各部位に剛性の差をつけられず本発明は適さない。
【実施例】
【００４５】
以下に、本発明の実施例及び比較例を説明する。本実施例および比較例におけるガラスは、表４に示すような陰極線管に通常使用されるものを用いる。各実施例および比較例のガラスファンネルは三次元ＣＡＤ上で形状を構成し、応力は有限要素法を用いて算出することにより設計を行った。ヨーク部の応力σｙとボディ部の応力σｂは遅れ破壊防止の観点から９ＭＰａを上限として、シール部の応力σｓは８ＭＰａを上限として設計した。表１に、有効画面最大径が６７６ｍｍで縦横比が４：３の例を示した。表２には、有効画面最大径が７６０ｍｍで縦横比が１６：９の例を示した。表３には、外形が略糸巻き状である場合（図５参照）の例として、有効画面最大径が７６０ｍｍと８６０ｍｍで縦横比が１６：９の例を示した。
〔実施例１〕
有効画面最大径が６７６ｍｍで、ボディ部の０．１Ｈｂ＜ｈ＜０．３Ｈｂの領域（以下、本発明部位とする）の断面外形が図２に示される略斜方形である場合の実施例で、各部の応力も基準内であり、質量も最も軽く設計できた。
〔実施例２〕
実施例１における略斜方形断面の形状を変更したもので、ヨーク部の応力はさらに低く設計できた。
〔実施例３〕
有効画面最大径が７６０ｍｍで、本発明部位の断面外形が図２に示される略斜方形である場合の実施例であり、本発明の構造を持たない比較例４のヨーク部の応力より１．４ＭＰａ低くでき、応力の基準も満足するものである。質量は比較例４とほぼ同じに設計できた。
〔実施例４〕
実施例２の略斜方形断面の形状を変更したもので、実施例２と同様の効果を得る設計ができた。
〔実施例５〕
有効画面最大径が７６０ｍｍで、本発明部位の断面外形が図５に示される略糸巻き状である場合の実施例で、本発明部位が本発明の構造を持たない比較例５のヨーク部の応力より２．２ＭＰａ低く、応力の基準も満足する。質量も比較例５より軽く設計できた。
〔実施例６〕
有効画面最大径が８６０ｍｍで、本発明部位の断面外形が図５に示される略糸巻き状である場合の実施例で、ヨーク部の応力が本発明の構造を持たない比較例６のヨーク部の応力より１．４ＭＰａ低く応力の基準も満足する。
〔比較例１〕
本発明部位のボディ部の断面外形が略矩形状である点を除き、実施例１と同一の設計条件で設計された例。ヨーク部の応力が基準より高く、信頼性が低いため使用できない。
〔比較例２〕
図９に示される例で実施例１と同一の設計条件で設計されている。ヨーク部の応力は基準内であるが、Ｔ１及びＴ２を比較してわかるように２０ｍｍの間隔で肉厚が大幅に異なる部位があり、ガラスファンネルの製造に適さない。
〔比較例３〕
図７に示される例で実施例１と同一の設計条件で設計されている。ヨーク部の応力は基準内であるが、最下点ＨＬが図７のようにボディ部の下端（ヨーク端Ｔに相当）より下方にあり、異物排出が困難で陰極線管製造に適さない。加えて、０．１８Ｈｂでの直径を比較すると、各軸方向において１００ｍｍ以上大きく意匠的にも不利である。
〔比較例４〕
本発明部位のボディ部の断面外形が略矩形状である点を除き、実施例４と同一の設計条件で設計された例。ヨーク部の応力が基準より高く、信頼性が低いため使用できない。
〔比較例５〕
本発明部位のボディ部の断面外形が略矩形状である点を除き、実施例５と同一の設計条件で設計された例。ヨーク部の応力が基準より高く、信頼性が低いため使用できない。
〔比較例６〕
本発明部位のボディ部の断面外形が略矩形状である点を除き、実施例６と同一の設計条件で設計された例。ヨーク部の応力が基準より高く、信頼性が低いため使用できない。
【００４６】
【表１】
2006185871.tif 000003
【００４７】
【表２】
2006185871.tif 000004
【００４８】
【表３】
2006185871.tif 000005
【００４９】
【表４】
2006185871.tif 000006
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明は、陰極線管の奥行きの短縮を容易にするためであるので、主にテレビジョン放送受信および産業用表示装置に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の実施形態に係わるガラスバルブの対角線部断面図である。
【図２】図１のガラスバルブのガラスファンネル側から見た底面図である。
【図３】（Ａ）は本発明の実施形態に係わるガラスファンネルの断面外形を示すグラフ、（Ｂ）は（Ａ）の断面外形の導関数を示すグラフである。
【図４】図２のガラスファンネルにおける各方位の断面図である。
【図５】本発明の他の実施形態に係わるガラスバルブの図２に相当する底面図である。
【図６】従来の陰極線管の構造を示す断面図である。
【図７】従来のガラスバルブ（特許文献３）の断面図である。
【図８】従来のガラスファンネル（特許文献２）の部分断面図である
【図９】従来のガラスファンネル（特許文献１）の部分断面図である
【符号の説明】
【００５２】
１    ガラスパネル、                          ２    ガラスファンネル、
３    ボディ部、                              ４    ヨーク部、
５    ネック部、                              ６    電子銃、
７    偏向コイル、                            ８    異物、
９    内装黒鉛、                              １０  シール部、
１１  電子線、                                １２  蛍光膜、
１３  アルミニウム膜、                        １４  シャドーマスク、
１５  スタッドピン、                          １６  補強バンド、
１７  アノードボタン、                        １８  段部、
１９  くぼみ、                                ２０  凹部、
Ａ    管軸、                                  Ｂ    リファレンス線、
Ｃ    対角軸、                                Ｄ    長軸、
Ｅ    短軸、                                  Ｆ    シールエッジ部（開口端）、
Ｇ    ネック端、                              Ｔ    ヨーク端、
【図１】
2006185871.tif 000007
【図２】
2006185871.tif 000008
【図３】
2006185871.tif 000009
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2006185871.tif 000013
【図８】
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【図９】
2006185871.tif 000015