(57)【要約】【課題】外傷に対する強度が大きい陰極線管用ガラスバルブを提供する。【解決手段】電子銃が格納されるネック部と、外側に偏向ヨークが取り付けられるヨーク部と、略矩形状の開口端部を有するボディ部とからなる陰極線管用ガラスファンネルであって、該ボディ部の引張り真空応力が発生する部分の外面の少なくとも一部に、尖鋭でない凹凸を有する粗面領域が設けられており、前記粗面領域における凸部の平均ピッチが１〜３ｍｍであり、平均高さが０．５〜２ｍｍであることを特徴とする陰極線管用ガラスファンネル。【選択図】図１
2006294523.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子銃が格納されるネック部と、外側に偏向ヨークが取り付けられるヨーク部と、略矩形状の開口端部を有するボディ部とからなる陰極線管用ガラスファンネルであって、該ボディ部の引張り真空応力が発生する部分の外面の少なくとも一部に、尖鋭でない凹凸を有する粗面領域が設けられており、前記粗面領域における凸部の平均ピッチが１〜３ｍｍであり、平均高さが０．５〜２ｍｍであることを特徴とする陰極線管用ガラスファンネル。
【請求項２】
前記凸部は、頂部が球面状または略球面状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ファンネル。
【請求項３】
前記粗面領域がドット状またはストライブ状の凹凸によって形成されている請求項１または２に記載の陰極線管用ガラスファンネル。
【請求項４】
前記粗面領域が、ボディ部の少なくとも長辺部および／または短辺部のそれぞれの中央部で、かつ開口端部近傍に設けられている請求項１、２または３に記載の陰極線管用ガラスファンネル。
【請求項５】
ボディ部の粗面領域と粗面領域以外の部分との境界部は、粗面領域以外の部分の表面に対し凹部となっている請求項１〜４のいずれかに記載の陰極線管用ガラスファンネル。
【請求項６】
前記粗面領域がストライブ状の凹凸である場合、ストライブ状の凹凸が粗面領域における真空引張り応力の方向に対し実質的に直交する方向に設けられている請求項１〜５のいずれかに記載の陰極線管用ガラスファンネル。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の陰極線管用ガラスファンネルを用いて製造することを特徴とする陰極線管。
【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機および産業用映像表示装置に用いられる陰極線管のためのガラスファンネルに関する。
【背景技術】
【０００２】
陰極線管は、図５に示すように基本的には映像を表示するガラスパネル２と、ガラスファンネル１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１は、電子銃６を格納するネック部３、偏向コイルを装着するヨーク部４、およびヨーク部からガラスパネル２と封着するための開口端部までを形成するボディ部５からなり、ボディ部５はヨーク部から漏斗状に拡大して略矩形状の開口端部に連続している。
【０００３】
陰極線管は、ガラスバルブ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、その内部は高真空に保たれる。この高真空により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に、真空外囲器を構成しているガラスバルブには高い変形エネルギーの内在によって大きな真空応力が発生する。とりわけ、ガラスファンネルの長短辺の中央部で開口端部に近い領域には大きな引張り真空応力が発生しやすい。このように大きな引張り真空応力状態にあるガラスファンネルのボディ部に加傷などによって亀裂が生じた場合、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ファンネルは破壊することが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
近年、陰極線管以外の薄型の表示装置が多数提案され、これらに対抗するために陰極線管の奥行きを短縮する傾向にある。この目的のためにガラスファンネルのボディ部はますます扁平化し、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。この応力の増大は、破壊による安全性の低下や信頼性の低下を引き起こす。また、応力の増大を防止するために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。
【０００５】
このような問題の対策のひとつとして、従来、ガラスファンネルのボディ部の内外面の少なくとも一方に、凸部や膨出部を設ける方法が知られている（例えば、特許文献２参照）。この方法は、ボディ部に凸部や膨出部を設けることによってボディ部を構造的に強化し、大気圧による大きな引張り真空応力の発生を抑制しようとするものである。
【０００６】
しかしながら、このような方法では、大気圧強度の向上はある程度改善できるものの、引張り真空応力状態にある、ボディ部の長短辺の中央で開口端部に近い領域が加傷しやすいことは何ら改善されることなく変わらない。そのため、この傷が原因でガラスファンネルが破壊するおそれがあり、安全性が十分に得られないことがある。また、ボディ部に凸部や膨出部を設けるために、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、成形性が悪くなるばかりでなく、ガラス冷却の不均一性が増大し、生産性を低下させるおそれがある。
【０００７】
さらに、ガラスは本来は大きな強度を持っているが、ガラス特有の性質として加傷を受けると著しく強度が低下する。そして、本発明が対象としているガラスファンネルは、その製造加工の工程や更に陰極線管の製造工程において硬い治具との接触で加傷しやすい状況にあるため、この加傷対策はガラスファンネルの強度と安全性の面から大きな課題である。
【特許文献１】特開２００２−１１００７１号公報
【特許文献１】特開平８−７７９４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
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、ボディ部の引張り真空応力が発生しかつ外傷を受けやすい部分の外面に凹凸を設けたガラスファンネルであって、凸部が実質的に外傷を受けてもガラスファンネルの強度が保持できる陰極線管用ガラスファンネル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】
【０００９】
本発明者は、上記目的を達成するために鋭意検討した結果、ガラスファンネルのボディ部の引張り真空応力が発生しやすい部分の外面に凹凸を設けると、凸部の応力が低減され、凹部はその反作用で応力が増加すること、外傷は突出している凸部が実質的に受け凹部は外傷を受けないこと、および凸部が外傷を受けても引張り真空応力が低減されているために、ガラスファンネルの破損を防止できることを見出し、本発明に至ったものである。すなわち、本発明は次の陰極線管用ガラスファンネルを提供する。
【００１０】
（１）電子銃が格納されるネック部と、外側に偏向ヨークが取り付けられるヨーク部と、略矩形状の開口端部を有するボディ部とからなる陰極線管用ガラスファンネルであって、該ボディ部の引張り真空応力が発生する部分の外面の少なくとも一部に、尖鋭でない凹凸を有する粗面領域が設けられており、前記粗面領域における凸部の平均ピッチが１〜３ｍｍであり、平均高さが０．５〜２ｍｍであることを特徴とする陰極線管用ガラスファンネル。
（２）前記粗面領域がドット状またはストライブ状の凹凸によって形成されている上記（１）の陰極線管用ガラスファンネル。
（３）前記粗面領域が、ボディ部の少なくとも長辺部および／または短辺部のそれぞれの中央部で、かつ開口端部近傍に設けられている上記（１）または（２）の陰極線管用ガラスファンネル。
（４）ボディ部の粗面領域と粗面領域以外の部分との境界部は、粗面領域以外の部分の表面に対し凹部となっている上記（１）、（２）または（３）に記載の陰極線管用ガラスファンネル。
（５）前記粗面領域がストライブ状の凹凸からなる場合、ストライブ状の凹凸が粗面領域における真空引張り応力の方向に対し実質的に直交する方向に設けられている上記（１）〜（４）のいずれかの陰極線管用ガラスファンネル。
（６）上記（１）〜（５）の何れかに記載の陰極線管用ガラスファンネルを用いて製造することを特徴とする陰極線管。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、ボディ部の引張り真空応力が発生しかつ傷を受けやすい部分の外面に、凹凸を有する粗面領域を設けることにより、加傷しやすい凸部の引張り真空応力を低減できる。従来の粗面領域を設けないガラスファンネルでは、特に引張り真空応力が大きいボディ部外面が傷を受けると、この傷を起点にして破損するおそれがあるが、本発明では引張り真空応力が大きい凹部での傷はくぼみ構造によって回避し、加傷しやすい凸部は上記したように引張り真空応力が低減されるので、該凸部が傷を受けてもこの傷を起点とする破損を防止でき、ガラスファンネルの強度を向上できる。
【００１２】
また、本発明において凹凸を有する粗面領域は、ガラスファンネルの加傷された場合にガラスの強度が低下する領域に設けられるので、加傷で強度が低下するマーク領域を目視で判断できるように明示する機能を併せ持っている。これにより、ガラスファンネルや陰極線管の製造工程における加傷の低減と作業性の向上が図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の陰極線管用ガラスファンネル（以下、ファンネルということもある。）を具体的に説明する。但し、以下の図面は、本発明の理解を容易にするために例示したものであり、本発明はこれに限定されない。
【００１４】
図１は、本発明の好ましい実施形態のファンネルの斜視図であり、図２は図１のＡ−Ａ部における断面図、図３は図２の粗面領域の模式的な拡大断面図をそれぞれ示す。本発明のファンネル１は、前記したように電子銃が格納されるネック部３と、外側に偏向ヨークが取り付けられるヨーク部４と、略矩形状の開口端部７を有するボディ部５とから形成されている。このファンネルの基本形体は従来と同じで、ボディ部５はヨーク部４から漏斗状に大きく拡径して、ガラスパネル（図５参照）と封着する略矩形状の開口端部７に接続している。
【００１５】
本発明は、このファンネル１を真空外囲器として陰極線管を製造したとき、ボディ部５の少なくとも大きな引張り真空応力が発生しかつ外傷を受けやすい部分の外面に、凹凸を有する粗面領域８を設けることを特徴とする。陰極線管のボディ部５に発生する真空応力は非球殻な形状によって複雑に分布し、ボディ部５には引張り真空応力が例えば７ＭＰａ以上となるような領域が部分的に発生する。このような領域として略矩形状のファンネルの長辺部および／または短辺部におけるそれぞれの中央部で、かつ開口端部近傍の部分が知られており、特に長辺部の中央部に大きな引張り真空応力が生じる。ここで開口端部近傍とは、開口端部７に近接する部分または開口端部７から例えば３〜４０ｍｍ程度離れた部分で、ファンネルの仕様などに基づいて決めることができる。なお、このようなボディ部５の開口端部近傍は、拡径しているためファンネルの製造時や陰極線管の製造時、あるいは搬送時等において外傷を受けやすい部分の有力な一つとして挙げられる。
【００１６】
そこで、本発明において前記粗面領域８は、他部分に比べて大きい引張り真空応力が発生し、かつ外傷を受けやすい、ボディ部の長辺部および／または短辺部におけるそれぞれの中央部で、かつ開口端部近傍の部分の外面に設けるのが好ましい。本発明の目的達成には少なくともこのような部分に粗面領域８が設けられていることが必要であるが、さらにその他の部分にも必要に応じて粗面領域８を設けてもよい。
【００１７】
本発明において前記粗面領域８は、ドット状またはストライブ状の凹凸によって形成されるのが好ましい。すなわち、粗面領域８は図１に示すようなドット状の凹凸、または図４に示すストライブ状の凹凸によって形成することができる。ドット状の凹凸は、所望の形状の凸部９をボディ部の外面に配設することによって得られる。凸部９の形状は厳格に限定されないが、尖鋭でない頂部を有しており、その平面輪郭が円形状または楕円状であるものが好ましく、特に平面輪郭が円形状の凸部が好ましい。そして、粗面領域８における凸部と凹部の占有割合がほぼ均衡するように、粗面領域８の表面の凹凸曲線がサイクロイド曲線に近似するような形状が好ましい。また、凸部９で粗面領域８を形成する場合、通常はすべて同一形状の凸部９で形成するが、異なる形状の凸部を組み合わせることもできる。
【００１８】
更に、凸部９の頂部は平面でなく平滑な球面状または略球面状であるのが好ましい。凸部９の頂部が平面であると、角部が生じるために応力集中が発生し、応力の低減効果に悪影響を与えるので好ましくない。したがって、凸部９の形状としては頂部が平面状であってもシャープな角部のない凹凸曲線が得られる形状が好ましい。
【００１９】
一方、ストライブ状の凹凸は所定の方向に並列する線条の凸部によって形成され、通常は直線状の線条で設けられるが、曲率半径の大きい曲線状または波状の凸部を並列しても同様な効果が得れる。そして、線条の凸部の場合もその頂部は前記したドット状の凸部と同様に尖鋭でない頂部を有し、滑らかな凹凸曲線の得られるものが好ましい。
【００２０】
本発明において、粗面領域８を形成する凹凸がドット状であってもストライブ状であっても、機能面の差異は実質的に認められない。しかし、次の点でドット状の凹凸の方が優れている。すなわち、ボディ部５のガラス表面には引張り真空応力が図４に示すように管軸Ｚと同方向のＹ方向の成分とＺに直交するＸ方向の成分の２方向に分布し、これら両方向の応力の大きさは、ファンネル１またはボディ部５の形状が広角または超広角であるかなどによって、同一の場合とどちらか一方が大きい場合とがあり、ドット状の凹凸はこれらのいずれの応力状態にも対応できる。しかし、ストライブ状の凹凸は、Ｘ方向およびＹ方向の応力のどちらか一方が他方に比べて著しく大きい場合に制約され、しかもストライブ状の凹凸を大きい応力の方向と実質的に直交するように設けることが要求される。例えば、図４ではＹ方向の応力が大きいので、ストライブ状の凹凸はＹ方向と直交する方向に設けるのが好ましい。この場合、ストライブ状の凹凸をＹ方向と同方向に設けると、凸部の応力を十分に低減できなくなるおそれが生じ、凸部が受けた外傷でガラスファンネルが破損し強度の向上が得られなくなるからである。また、Ｘ方向およびＹ方向の応力が均衡しかつ大きい場合には、ストライブ状の凹凸をいずれかの方向と直交するように設けても、他方の方向における応力を十分に低減できなくなる。
【００２１】
なお、粗面領域８を設ける位置およびその大きさは、ファンネルごとに引張り真空応力の分布状況から適宜決める。
【００２２】
本発明において、上記凸部の平均ピッチは１〜３ｍｍであり、好ましくは１．５〜２．５ｍｍである。また、上記凸部の平均高さは０．５〜２ｍｍであり、好ましくは１〜１．５ｍｍである。以下、この凸部の平均ピッチおよび平均高さについて、粗面領域がドット状の凹凸の場合を例に図３に従って説明する。
【００２３】
最初に凸部の平均ピッチについて説明する。図３は、図２の粗面領域８の模式的な拡大断面図で、粗面領域８における凹凸曲線を示している。粗面領域８の任意の位置における断面も実質的にこれと同じである。図３に示すように、凸部９はボディ部５の外面に所定のピッチで形成されており、隣り合う凸部９と凸部９との間には凹部１０が形成される。図３には簡略化して６個の凸部しか示してないが、実際の凸部９の個数は粗面領域の大きさとピッチとによって変わり、ファンネルごとにファンネルのサイズや引張り真空応力の分布状況などに基づいて適宜決められる。凸部９のピッチは隣り合う凸部９の頂点と頂点との間隔として特定でき、図３のＰ１、Ｐ２、・・・Ｐｎは、このように特定した凸部９のピッチを示す。凸部９の平均ピッチは、これらＰ１、Ｐ２、・・・Ｐｎの平均値（Ｐ１、Ｐ２、・・・Ｐｎ／ｎ）として求めることができる。なお、凸部９の頂部が平面状であるときの頂点は平面部の幾何学的中心とする。
【００２４】
凸部９のピッチの測定は、粗面領域８の凹凸曲線から測定できる。その際、粗面領域８がボディ部５の広範囲に形成されているときは、任意に取り出した基準長さＬ（例えば、２０ｍｍ以上）における平均ピッチで代表させることができる。凸部９のピッチのばらつきが小さいほど、粗面領域内における凸部９の分布を均一にできるが、凸部９のピッチは目的が達成できる範囲であれば必ずしも一定でなくてもよい。上記の範囲はこのような凸部９のピッチのばらつきの目途となる。
【００２５】
凸部９の平均ピッチが１ｍｍ未満では、平均高さが０．５ｍｍ以上の凸部の形成が困難となるため、応力を十分に低減できなくなるおそれがある。また、凸部９の平均ピッチが３ｍｍ超になると、応力の低減に適合する凸部９の単位面積当たりの個数が減少するために、同様に応力低減が十分に得られなくなる。
【００２６】
次に、凸部９の平均高さについて説明する。凸部９の平均高さは、粗面領域おける凹凸曲線から、（ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１−１９９４）で規定される平均表面粗さＲａの算出と同じ手法で求めることができる。すなわち、凹凸曲線から中心線１１の上部における平均凹凸高さＨａ（図３参照）を算出し、凸部９の平均高さはこのＨａを２倍することにより２Ｈａとして得られる。
【００２７】
凸部９の平均高さが０．５ｍｍ未満であると、凸部９と凹部１０における引張り真空応力差が小さくなり、凹部１０における引張り真空応力を増加させてその分凸部９の引張り真空応力を低減させ難くなるため、粗面領域における引張り真空応力を凸部９で十分に低減できなくなる。また、凸部９の平均高さが２ｍｍ超になると、凸部９の低減効果は得られるものの、凸部９がボディ部５の外面から過度に突出するために外傷を受けやすくなる、あるいは凹部１０がボディ部５の内部深く形成されるために、その部分のボディ部の肉厚が薄くなり強度が低下する、ので好ましくない。凸部９の高さのばらつきも前記ピッチと同様にある程度は許容されるが、例えば高さが２ｍｍを超えるような凸部は外傷や薄肉化を招き、また０．５ｍｍ未満の凸部は凹部が浅くなることにより外傷を受けやすくなるので好ましくない。
【００２８】
なお、粗面領域８がストライブ状の凹凸で形成されているときの平均ピッチと平均高さは、ストライブ状の凹凸の方向と直交する方向の断面の凹凸曲線から同様にして求めることができる。
【００２９】
ファンネル１のボディ部５に粗面領域８を設ける場合、粗面領域８の断面における凹凸曲線の中心線１１は、図３に示すように粗面領域８に隣接するボディ部の表面１２とほぼ一致するように設けるのが好ましい。中心線１１がボディ部の表面１２とほぼ一致するように粗面領域８を設けることにより、凸部９の突出度を抑えることができるとともに、凹部１０がボディ部のガラスに深く入らないようにできるので、外傷を受ける程度をできるだけ小さくし、ボディ部の強度の低下を防止できる。しかし、凹凸曲線の中心線１１は、ボディ部５の強度が保持される範囲で前記表面１２よりガラス部側（図３において下側）に入ってもよいし、粗面領域の凸部９が外傷を受けにくいような場合には、表面１２の外側にくるように凸部９を設けてもよい。
【００３０】
また、ボディ部５の粗面領域８の周縁、すなわち粗面領域８と該粗面領域を囲む粗面領域以外の部分との境界部は、図３に示すように粗面領域以外の部分の表面に対し凹部１０’となっているのが好ましい。前記境界部に凹部１０’を設けないで凸部９が設けられると、境界部が外傷を受けやすい上に境界部に応力が集中して大きい引張り真空応力が発生するために、この部分が外傷を受け破損しやすくなる。しかし、本例のように前記境界部に凹部１０’を設けることにより、境界部が外傷を受け難くなるので破損を未然に防ぐことができる。
【００３１】
本発明においてボディ部の粗面領域は、ファンネルの成形用金型（下型）の成形面に前記凸部に対応する凹部を予め設けることによって容易に製造できる。この場合、ボディ部の粗面領域以外の部分を成形する金型の成形面に、離型性の向上のために必要に応じて梨地またはフロスト加工を施してもよい。
【実施例】
【００３２】
以下に、本発明の実施例及び比較例を説明する。有効画面対角径が７６ｃｍである陰極線管のための広角ファンネル（偏向角１２５°、開口端の対角軸上の最外経８１０．６ｍｍ）について、以下の実験を行った。説明において、前記ファンネルを本件ファンネルとする。
【００３３】
（実施例）
本件ファンネルのボディ部には、長辺部の中央部の開口端部近傍（以下、長辺領域とする。）に約内部を真空にすることにより約１０〜１１ＭＰａの引張り真空応力が発生することが確認されている。そこで、本件ファンネルのボディ部の該長辺領域に平均ピッチが１．５ｍｍ、平均高さが１ｍｍのドット状の凸部によって粗面領域が形成できるように、本件ファンネルの成形用金型の該長辺領域を成形する成形面に凹凸を設け、この金型を用いて本件ファンネルを成形し、長辺領域に粗面領域を設けた本件ファンネルを６個用意した。なお、粗面領域は一方の長辺領域のみに設け、粗面領域の大きさは横幅が約１５ｃｍ、面積が約１１０ｃｍ２とした。
【００３４】
次いで、６個の本件ファンネルを旭硝子社製の７６ｃｍパネルと組み合わせて封着し、内部を陰極線管と同様に真空状態にした後、粗面領域の開口端から１〜５ｃｍの短軸上に位置する凸部に、＃１５０のエミリー紙を用いて無作為に引っ掻き傷を付け、湿度が１００％の空気中に放置したがいずれも破損しなかった。
【００３５】
（比較例）
ボディ部に粗面領域を設けない本件ファンネルを６個用意し、このファンネルを用いて実施例と同一の方法で陰極線管と同様に内部を真空にしたガラスバルブを用意し、各ファンネルの一方の長辺領域に実施例と同様の方法で無作為に引っ掻き傷を付けた後、上記と同一の環境に放置したところ、半数ものファンネルが３ケ月以内に前記引っ掻き傷を起点にして破損した。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明の陰極線管用ガラスファンネルは、ボディ部の大きな引張り真空応力が発生する部分の外面に、尖鋭でない凹凸を有する粗面領域を設けることによって強度の向上が得られるので、偏向角度が大きい大型の陰極線管に好ましく適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施形態に係わるガラスファンネルの斜視図。
【図２】図１のＡ−Ａ部の断面図。
【図３】図２の粗面領域の模式的な拡大断面図。
【図４】本発明の他の実施形態に係わるガラスファンネルの斜視図。
【図５】陰極線管の概略断面図。
【符号の説明】
【００３８】
１：ガラスファンネル、                        ２：ガラスパネル、
３：ネック部、                                ４：ヨーク部、
５：ボディ部、                                ６：電子銃、
７：開口端部、                                ８：粗面領域、
９：凸部、                                  １０、１０’：凹部、
１１：中心線、                              １２：ボディ部の表面、
【図１】
2006294523.tif 000003
【図２】
2006294523.tif 000004
【図３】
2006294523.tif 000005
【図４】
2006294523.tif 000006
【図５】
2006294523.tif 000007