(57)【要約】【課題】部分化学強化したガラスファンネルと未強化のガラスファンネルとを目視で判別する。【解決手段】ガラスファンネル１のボディ部３の、最大引張り真空応力が発生する領域６および必要に応じて更に最大熱応力が発生する領域７の少なくとも外表面を、硝酸カリウムと硝酸銀を含むペーストを用いて電界アシスト法により化学強化して圧縮応力層を形成すると同時に、該化学強化した領域のガラスに銀イオンを注入してイオン交換着色する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端に略矩形の開口端を有し、他端にネック部を備え、略矩形のフェース部を有するガラスパネルとともに陰極線管に用いられるガラスバルブを構成する陰極線管用ガラスファンネルであって、前記ガラスファンネルを構成するガラスには、モル百分率でＳｉＯ２が６０％以上、ＰｂＯが７％以上含有されており、前記ガラスに含有されるＮａ２ＯおよびＫ２Ｏのモル百分率をそれぞれＷＮａおよびＷＫとしたとき、０．３５≦ＷＫ／（ＷＮａ＋ＷＫ）≦０．６であり、陰極線管を製造するべくガラスバルブの内部を真空にしたときに発生する引張応力が最大となるべき位置を含む領域の少なくとも外表面に、化学強化により圧縮応力層が形成されており、かつ化学強化された領域の外表面および該外表面に対向する内表面の一方または両方がイオン交換によって着色されてい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】
陰極線管組立て時に発生する熱応力が最大となる位置を含む領域、および陰極線管動作時に発生する熱応力が最大となる位置を含む領域のうちの何れか一方の領域または両方の領域の少なくとも外表面に、化学強化により圧縮応力層が形成されており、かつ化学強化された領域の外表面および該外表面に対向する内表面の一方または両方がイオン交換着色されている請求項１に記載の陰極線管用ガラスファンネル。
【請求項３】
化学強化によってガラス中に注入されている強化用イオンがカリウムイオンであり、イオン交換着色用イオンが銀イオン、コバルトイオン、ニッケルイオン、銅イオン、鉄イオンおよび錫イオンからなる群より選ばれる少なくとも１つ以上である請求項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】
化学強化によってガラス中に注入されたカリウムイオンの濃度が、前記圧縮応力層の厚さ方向に略階段関数的に分布している請求項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】
ガラスバルブ内部を真空にすることにより前記ファンネル部の外表面に発生する引張応力の最大値をσＶＦ、前記圧縮応力層の最大圧縮応力値をσｃｍとしたとき、該σｃｍとσＶＦとの関係が、０．０３≦｜σＶＦ／σｃｍ｜≦０．５である請求項１〜４のいずれか一つに記載の陰極線管用ガラスファンネル。
【請求項６】
前記ガラスファンネルの電子ビーム偏向角が１２０度以上である請求項１〜５のいずれか一つに記載の陰極線管用ガラスファンネル。
【請求項７】
陰極線管用ガラスファンネルにおいて化学強化される領域のガラスと、該ガラス中のアルカリイオンよりも大きいイオン半径を持つアルカリイオンを含む溶融塩とを接触させるとともに、前記ガラスに両側から電圧を印加し、ガラス中のアルカリイオンと、前記溶融塩中におけるガラス中のアルカリイオンより大きいイオン半径をもつアルカリイオンとをイオン交換させる電界アシスト型化学強化法によって前記領域のガラスを化学強化する際、前記溶融塩にイオン交換着色用イオンを共存させて化学強化領域のガラスをイオン交換着色することを特徴とする陰極線管用ガラスファンネルの製造方法。
【請求項８】
前記溶融塩が硝酸カリウムであり、該溶融塩に硝酸銀を５〜５０モル％混合する請求項７に記載の陰極線管用ガラスファンネルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、部分的に化学強化された領域がイオン交換によって着色されている陰極線管用ガラスファンネルおよびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年において陰極線管以外の映像表示装置が数多く実用化され、陰極線管はそれらとの対比から表示装置としての奥行きと重さが、大型化に伴なって大きな欠点として取り上げられている。そのため、奥行きを短縮したり、軽量化することが強く求められている。しかし、従来の陰極線管において奥行きを短縮すれば、陰極線管の構造上の非対称性も増大して、ガラスの破壊強度をはるかに超える大きな引張り真空応力がガラスファンネルに形成されるという問題が生じる。同時に、陰極線管の上記非対称性と大型化による肉厚差の増大は、陰極線管の製造工程や動作時に発生する熱応力をも増加させる。
【０００３】
また、ガラス肉厚を薄くして軽量化を行うと、通常ガラスの剛性低下により変形エネルギーの増加を引き起こし、変形エネルギーの増加はとりわけ引張応力を増大させるので、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助長させる。ガラス肉厚を増加させれば、変形エネルギーを抑制して前記応力の増大を防止できるが、その反面として質量が増加する。
【０００４】
従来、陰極線管用ガラスファンネルの軽量化を図る手段としては、特許第２９０４０６７号に例示されているように、物理強化法等を用いてガラスパネルの表面にガラス厚さの１／６程度の厚さの圧縮応力層を形成することが実用化されている。
【０００５】
しかし、ガラスファンネルの場合、例えば、対角径が８６ｃｍの画面を有し、偏向角が１１０度の陰極線管用ガラスファンネルでは、一般にガラスパネルとの封着部の最大ガラス厚さは１３ｍｍを上回り、一方ネック部との封着部の最小ガラス厚さは３ｍｍを下回る。つまり、最大肉厚が、最小肉厚の４倍を超えることから、このように不均一肉厚分布を有するガラスファンネルを均一に急冷することは不可能である。その結果、不均一な温度分布に依存して表面に大きな引っ張り性の残留応力が圧縮応力と共存的に発生することから、物理強化法によるガラスファンネルの強化は実用に至っていない。
【０００６】
一方、ガラスファンネルの表面を化学強化法によって強化し、軽量化を図ることが知られている。この方法は、徐冷域以下の温度でガラス中の特定のアルカリイオンをそれよりも大きいイオンで置換し、その容積増加で表面に圧縮応力層を作る方法である。このような熱拡散による化学強化法（以下、熱拡散法とする）は、比較的大きな圧縮応力が得られ、かつ不要な引張応力を形成しない点で、物理強化法より軽量化に有利である。
【０００７】
一般に、ガラスファンネルに用いられるガラスは、主要成分として、ＳｉＯ２を６０モル％以上、またＸ線吸収能を高めるために、ＰｂＯを７〜８．５モル％程度含有している。さらに、熱膨張係数を他の材料のそれと整合させる必要性や、ガラスの溶解性、成型性を考慮し適度な高温粘性を確保する必要性から、ナトリウムやカリウムなどのアルカリ金属酸化物を含有している。
【０００８】
一方、上記ガラスは、陰極線管動作中の高電圧に耐え絶縁破壊を起こさぬよう、高電気抵抗であることを必要とする。このため、ナトリウムとカリウムの２成分をバランスさせ、混合アルカリ効果により高電気抵抗にしている。例えば、ガラスファンネルに用いている一般的なガラスの組成は、ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３−ＰｂＯ−Ｒ２Ｏ−Ｒ’Ｏ系（Ｒ２Ｏ：アルカリ金属酸化物、Ｒ’Ｏ：アルカリ土類酸化物）を採用している。電気抵抗を高めるためには、易動度が高いリチウムイオン、ナトリウムイオンおよびカリウムイオン等の比較的イオン半径が小さいアルカリの含有量に注目すればよい。通常、ガラスファンネルの組成にはリチウム酸化物を含む必要はなく、ナトリウム酸化物とカリウム酸化物が共に、モル百分率で５〜９％程度含有されている。
【０００９】
前記ガラスに、熱拡散によりナトリウムイオンをカリウムイオンに置換する化学強化法を用いた場合、ナトリウム酸化物とカリウム酸化物の量を既にバランスさせているので、カリウムイオンの易動度が低く、例え約４５０℃でＫＮＯ３の溶融液中に２４時間浸漬したとしても、圧縮応力層として高々３０μｍから４０μｍ程度しか得られない。また、圧縮応力値は、表面で８０ＭＰａ程度の値を有するものの、深さ方向にすなわちガラスの表面から内部に向かって指数関数的に減衰する。陰極線管の製造工程や市場で受ける加傷の深さは、圧縮応力層と同程度のため、圧縮応力層が薄すぎると圧縮応力層の厚さを超える加傷に対しては効果が失われる。さらに、陰極線管の状態では、真空応力が負荷され、前記引張り真空応力と強化圧縮応力が重畳される結果、有効な圧縮応力層の厚さが大幅に減少し信頼性が損なわれる欠点を有している。
【００１０】
一方、熱拡散によるイオン交換以外にも、電界アシスト型化学強化法（以下、電界アシスト法という）による化学強化が知られている。この方法は、特開２００１−３０２２７８号公報に例示されているように、硝酸カリウム溶融液もしくは硝酸ナトリウム溶融液またはこれらを混合した溶融液中に浸漬し、イオン交換するガラス表面側の溶融液中に陽極を設け、逆側の面が浸漬する溶融液中に陰極を設け、直流電圧を印加し、歪点以下の温度でイオン交換を行うのが一般的である。
【００１１】
この方法の特徴は、電界を印加することによって、比較的イオン半径の大きな注入イオンの易動度を高めてガラス内の比較的イオン半径の小さなイオンと置換させ、短時間内に充分な圧縮応力値と圧縮応力層深さ（厚さ）を形成することにある。本発明者は、これまでに前記の電界アシスト型化学強化法を応用し、ガラスファンネルの特定領域を部分的に化学強化することによって、軽量でかつ超扁平なガラスファンネルを製造することに成功している。
【００１２】
このような新規の製造加工技術の実施化により、ガラスファンネルの製造加工工程あるいは陰極線管の製造工程には、仕様の異なる多品種のガラスファンネルが同時に供給される場合があり、例えば、化学強化されたガラスファンネルと未強化のガラスファンネルとが共存すると、両者は外観上で全く区別がつかいないために、製造工程や製品の管理が困難であるばかりでなく、両者が混入し合う等のトラブルが発生する恐れがあった。
【００１３】
一方、ガラスの着色法としては、ガラス原料中に着色成分を添加して溶解し、発色させる方法、ガラス表面に銀塩または銅塩の水溶液またはこれらの水溶液と粘土などの混合物等を塗布して加熱し、ガラス中のアルカリイオンと、銀イオンまたは銅イオンとをイオン交換し、その後還元雰囲気中で加熱し前記イオンを還元して原子状とした後、さらにコロイド凝集させて発色させるいわゆるステイニング法、高温のガラスと溶融金属を接触させ、前記ガラスと溶融金属との間に電圧を印加してガラス中に前記金属を注入する方法等があるが、これらの方法はいずれも化学強化部分を着色する技術思想は持っていない。
【００１４】
また、化学的方法（イオン交換法）によりガラスの強化と着色を行う試みが以前より検討されている。この方法ではガラス中のアルカリイオンよりイオン半径の大きいカリウムイオンで強化し、銀イオンで着色している。例えば、特開昭４６−１３２９号公報には、カリウムイオンと銀イオンを含有している溶融塩浴中に浸漬する方法が知られているが、この方法で自動車用板ガラスのようなソーダライムガラスを熱拡散法により処理しても、所望の強化と充分な着色とを同時に得ることができないので、先に銀塩浴中に浸漬し、その後カリウム塩浴中に浸漬して着色と強化を２工程でする方法が記載されている。
【００１５】
【特許文献１】
特開２００１−３０２２７８号公報（第９２段落）
【特許文献２】
特開昭４８−７１６７２号公報（特許請求の範囲）
【特許文献３】
特開昭５５−１４４４５１号公報（特許請求の範囲）
【特許文献４】
特開昭６１−２３２２５０号公報（特許請求の範囲）
【特許文献５】
特開昭５７−１７５７５１号公報（第１頁右欄第８行〜第１４行）
【特許文献６】
特開昭５５−１６７１５８号公報（特許請求の範囲）
【特許文献７】
特開昭５５−１６７１５７号公報（特許請求の範囲）
【特許文献８】
特開昭５４−２１３６６号公報（特許請求の範囲）
【特許文献９】
特開昭４６−１３２９号公報（特許請求の範囲）
【特許文献１０】
特許第２９３９４１５号（特許請求の範囲）
【特許文献１１】
特許第２９０４０６７号
【特許文献１２】
特開２００１−２９４４４２号公報（第１７段落）
【特許文献１３】
特開２００１−３４８２４５号公報（第６８段落）
【特許文献１４】
特開２００１−３４８２４８号公報（第２７〜２８段落）
【特許文献１５】
特開２００２−６０２４２号公報（第２５段落）
【特許文献１６】
特開昭４９−２３２１６号公報（特許請求の範囲）
【特許文献１７】
特開昭５３−３４１３号公報（特許請求の範囲）
【特許文献１８】
特開昭５５−１５４３５２号公報
【特許文献１９】
特開平０４−２８５０３９号公報
【特許文献２０】
特開平０６−１１５９７４号公報（特許請求の範囲）
【特許文献２１】
特公昭５３−４１６９１号公報
【特許文献２２】
特公昭５４−３０６８８号公報
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
部分的に化学強化されたガラスファンネルは、前記した如く形状が類似している未強化のガラスファンネルとの識別を容易にしかも確実に行う目的で、強化した部分を目視で判別できるように該部分を着色することが求められている。しかしながら、前述した板ガラスのような一般ガラス製品における従来技術では化学的方法により強化と着色を行うとき、強化工程と着色工程を別々に行うため、各工程毎に設備と作業スペースが必要となり、また時間や人手もそれぞれの工程にかかることから、製造コストが高くなるという問題がある。
【００１７】
前述のカリウムイオンと銀イオンとを同時に含有している無機塩浴中に浸漬する方法は１工程で済むが、銀イオンとカリウムイオンとを主成分とする混合塩浴の銀含有率が微妙に影響し、銀含有率が低いと強化は充分であるが、着色はきわめてわずかであり、また銀含有率が高いと着色は鮮明になるが強化は不十分になり、満足できる製品は得られないとされていた。
【００１８】
また、通常のソーダライムガラスと組成が全く異なるガラスファンネルの化学強化部分を、強化と同時にイオン交換法で着色することは知られていない。本発明はかかるガラスファンネルを化学的方法によって部分的に強化と着色を同時に行ない、該強化部分が着色されているガラスファンネルとその製造方法を提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前述の課題と目的に鑑みてなされたもので、ガラスファンネルのガラス組成を特定するとともに、該ガラスファンネルを化学強化に寄与する塩と着色に寄与する塩とを共存させて電界アシスト法で部分化学強化と着色を同時に行うことにより、化学強化部分と着色部分とが完全に一致したガラスファンネルが得られることを見出し完成したもので、次の陰極線管用ガラスファンネルとその製造方法を提供する。
【００２０】
１．一端に略矩形の開口端を有し、他端にネック部を備え、略矩形のフェース部を有するガラスパネルとともに陰極線管に用いられるガラスバルブを構成する陰極線管用ガラスファンネルであって、前記ガラスファンネルを構成するガラスには、モル百分率でＳｉＯ２が６０％以上、ＰｂＯが７％以上含有されており、さらに前記ガラスに含有されるＮａ２Ｏ、Ｋ２Ｏのモル百分率をそれぞれＷＮａ、ＷＫとしたとき、０．３５≦ＷＫ／（ＷＮａ＋ＷＫ）≦０．６であり、陰極線管を製造するべくガラスバルブの内部を真空にしたときに発生する引張応力が最大となるべき位置を含む領域の少なくとも外表面に、化学強化により圧縮応力層が形成されており、かつ化学強化された領域の外表面および該外表面に対向する内表面の一方または両方がイオン交換着色されていることを特徴とする陰極線管用ガラスファンネル。
２．陰極線管組立て時に発生する熱応力が最大となる位置を含む領域、および陰極線管動作時に発生する熱応力が最大となる位置を含む領域のうちの何れか一方の領域または両方の領域の少なくとも外表面に、化学強化により圧縮応力層が形成されており、かつ化学強化された領域の外表面および該外表面に対向する内表面の一方または両方がイオン交換着色されている上記１の陰極線管用ガラスファンネル。
３．化学強化によってガラス中に注入されている強化用イオンがカリウムイオンであり、イオン交換着色用イオンが銀イオン、コバルトイオン、ニッケルイオン、銅イオン、鉄イオンおよび錫イオンからなる群より選ばれる少なくとも１つ以上である上記１または２の陰極線管用ガラスファンネル。
４．化学強化によってガラス中に注入されたカリウムイオンの濃度が、前記圧縮応力層の厚さ方向に略階段関数的に分布している上記１、２または３の陰極線管用ガラスファンネル。
５．ガラスバルブ内部を真空にすることにより前記ファンネル部の外表面に発生する引張応力の最大値をσＶＦ、前記圧縮応力層の最大圧縮応力値をσｃｍとしたとき、該σｃｍとσＶＦとの関係が、０．０３≦｜σＶＦ／σｃｍ｜≦０．５である上記１〜４のいずれか一つの陰極線管用ガラスファンネル。
６．前記ガラスファンネルの電子ビーム偏向角が１２０度以上である上記１〜５のいずれか一つの陰極線管用ガラスファンネル。
７．陰極線管用ガラスファンネルにおいて化学強化される領域のガラスと、該ガラス中のアルカリイオンよりも大きいイオン半径を持つアルカリイオンを含む溶融塩とを接触させるとともに、前記ガラスに両側から電圧を印加し、ガラス中のアルカリイオンと、前記溶融塩中におけるガラス中のアルカリイオンより大きいイオン半径をもつアルカリイオンとをイオン交換させる電界アシスト型化学強化法によって前記領域のガラスを化学強化する際、前記溶融塩にイオン交換着色用イオンを共存させて化学強化領域のガラスをイオン交換着色することを特徴とする陰極線管用ガラスファンネルの製造方法。
８．前記溶融塩が硝酸カリウムであり、該溶融塩に硝酸銀を５〜５０モル％混合する上記７の陰極線管用ガラスファンネルの製造方法。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明において、陰極線管用ガラスバルブを形成するガラスファンネルは、陰極線管にしたとき内部が真空の外表面に大気圧が負荷されることによって発生する引張り真空応力が最大となる位置を含む領域、および更に必要に応じて陰極線管組立て工程もしくは陰極線管動作時において発生する熱応力が最大となる位置を含む領域の少なくとも外表面に、化学強化により圧縮応力層が形成されており、かつ該化学強化された領域のガラスがイオン交換着色されている。
【００２２】
前記陰極線管用ガラスバルブは、図１に示す如く、略矩形のフェース部を有するガラスパネル２と、略矩形の開口端を有するボディ部３の端部にネック部４を備えたガラスファンネル１からなっている。図２は該ガラスファンネル１の一例を示す斜視図で、その基本形体は従来のものと実質同一で全体的に漏斗状をしており、ボディ部３は端部に略矩形の開口端５を有している。
【００２３】
このようなガラスファンネル１を用いて陰極線管を製造したとき、最大引張り真空応力は長辺側のボディ部３の外表面の短軸上で開口端５の近傍部分６、すなわち長辺側ボディ部外表面の中央部で開口端５に近い領域に発生することが多い。この最大引張り真空応力は、ガラスファンネル１の形状、大きさあるいは肉厚などによって変わるため一定でないが、特に奥行きを短縮するために偏向角を大きくすると非球性が強くなるため増大し、例えば対角径が７６ｃｍ、偏向角が１３５度のガラスファンネルでは、１６ＭＰａ程度に達することがある。この最大引張り真空応力のために、この部分は外力や加傷に対して強度的に一番弱い箇所とされている。さらに、ガラスファンネル１には、陰極線管組立てにおける封着工程もしくは陰極線管動作時において発生する熱によって熱応力が生じる。その最大応力は、図２に点線で示すように通常はボディ部３の外表面のヨーク部に近い領域７に発生し、その応力値としては１０〜１５ＭＰａ程度である。したがって、前記の真空応力に比べると小さいため、該領域を起点にガラスファンネル１が破壊することはほとんどないが、ガラスファンネル１の強度を低下させる要因の一つであることに変わりない。
【００２４】
そこで、本発明はこのようなガラスファンネルにおいて前記の最大引張り真空応力が発生する箇所およびその周辺の領域、すなわち前記引張り真空応力の最大値を含む領域の少なくとも外表面を化学強化し、該領域のガラスの少なくとも外表面に圧縮応力層を形成している。さらに、必要があれば前記最大熱応力が発生する箇所およびその周辺の領域、すなわち熱応力の最大値を含む領域の少なくとも外表面をも化学強化し、同様に圧縮応力層を形成している。前記の各領域の内表面には圧縮応力が発生しているので、通常は外表面だけを化学強化すれば充分であるが、必要があれば内表面を化学強化してもよい。
【００２５】
さらに、本発明は前記化学強化を電界アシスト法により行う際に、化学強化に寄与する塩と、着色に寄与する塩とを混合して用いることによって、化学強化部分のガラスをイオン交換によって着色する。本発明においては、このような着色をイオン交換着色という。
【００２６】
以下に、本発明について詳細に説明する。
本発明において、ガラスファンネルのボディ部（ネック部を除く部分）のガラスは、ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３−ＰｂＯ−Ｒ２Ｏ−Ｒ’Ｏ系（Ｒ２Ｏ：アルカリ金属酸化物、Ｒ’Ｏ：アルカリ土類酸化物）を採用している。この系のガラスはガラスファンネルの組成として知られているもので、電気特性とＸ線遮蔽効果を得るために、ＳｉＯ２が６０モル％以上、ＰｂＯが７モル％以上含有されている。このような系のガラス組成で混合アルカリ効果を発現し、所望の化学強化を実現させるために、モル百分率でＮａ２ＯとＫ２Ｏの含有量の総和に対するＫ２Ｏ含有量を次のように規定している。
【００２７】
すなわち、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏのモル百分率をそれぞれＷＮａ、ＷＫとすると、Ｋ２Ｏ含有量が０．３５≦ＷＫ／（ＷＮａ＋ＷＫ）≦０．６を満たすようにする。ＷＫ／（ＷＮａ＋ＷＫ）が０．３５〜０．６の範囲であれば、高い電気抵抗が得られ、化学強化にも適合する。また、化学強化を容易するためにリチウムを加えた組成の系にしたとしても、モル百分率で２％を超える含有量は、膨張係数の整合性や経済性から現実的ではない。２％未満のリチウムが含有される組成の系においても、リチウム酸化物とナトリウム酸化物とカリウム酸化物の含有量の総和に対するカリウム酸化物含有量の比が０．３５〜０．６の範囲であれば、混合アルカリ効果を発現し高い電気抵抗が得られる。
【００２８】
陰極線管に作用する内外圧力差は面内で一様な分布荷重のため、ガラスファンネルにおいて引張り真空応力が生じる領域は、最大引張り真空応力σＶＦが生じる箇所から圧縮性の真空応力に変わる中立点まで徐々に変化して分布し、ガラスファンネル表面で無視し得ない面積を占有する。
【００２９】
最大引張り真空応力σＶＦを１０ＭＰａ未満にしたガラスファンネルの形状仕様にすると、強化を必要とする領域が狭まる利点はあるものの、軽量化が充分達成されなくなる。一方、σＶＦが４０ＭＰａを超える仕様にすると、軽量化には充分に対応できても、引張り性の真空応力の領域が拡大し、ガラスパネルとの封着部付近に生じる引張り真空応力が高くなる。封着材料の強度は、ガラスファンネルの材料強度よりも低いため、封着部付近に生じる前記の引張り真空応力を封着材料の強度以下に抑制することが困難になる。したがって、このようなガラスファンネルは、それ自体の強度は仮に部分的な化学強化によって達成できたとしても、封着部の強度が得られなくなるために、部分強化する利点を損なうので好ましくない。
【００３０】
また、部分強化する利点を最大限に活かすためには、ガラスファンネルのボディ部を構成する双対の短辺部または長辺部のうちいずれか一方のみを部分強化すればよいような形状仕様が好ましい。すなわち、最大引張り真空応力σＶＦを含まない辺側の引張り真空応力が１０ＭＰａ未満になるガラスファンネルの形状仕様の場合、そのような領域を強化する必要がなくなるのでより好ましい。
【００３１】
本発明において、ガラスファンネルの最大引張り真空応力σＶＦを含む領域と最大熱応力を含む領域の化学強化は、位置が異なるだけで他は同じであること、および、最大熱応力は最大引張り真空応力に比べると小さく、通常は最大引張り真空応力を含む領域の部分強化で充分であることから、最大引張り真空応力σＶＦを含む領域の化学強化についてのみ説明し、最大熱応力を含む領域の化学強化については説明を省略する。
【００３２】
ガラスファンネルのガラス組成のように、注入アルカリイオンと置換されるアルカリイオンがバランスしているガラスの化学強化の場合、熱拡散法と電界アシスト法とでは、図３に示すようにガラス内に注入されたアルカリイオンの濃度の分布および深さが全く異なる。熱拡散法では、注入アルカリイオンの濃度の増分が、表面から指数関数的に急激に減衰し、表面から比較的浅いところでガラス組成が有する本来の濃度に均衡する。
【００３３】
一方、電界アシスト法を用いた場合、陽極側から陰極側に向かって、電界の助けによりイオンの易動度が高まり、比較的容易にイオンを注入することが可能となるので、表面からかなり深いところまで比較的大きな濃度増分が得られる。それより更に深くなると、注入アルカリイオン濃度は垂直に近い分布で急激に減衰する。イオン交換処理条件によりその分布に微妙な差異は生じても、電界アシスト法の特有のものであるので、分布の基本は同じである。電界アシスト法で注入されるアルカリイオンの濃度分布は、表面から内部に向かってこのように略階段関数的に変化し、熱拡散法の指数関数的な分布とは著しく異なっている。なお、注入アルカリイオン濃度の測定は、例えば化学強化された部分のガラスを表面から垂直に切断し、その切断面を鏡面まで加工して試料を作成し、該試料をＸ線マイクロアナライザーでガラスの表面方向からその厚さ方向へ走査させることにより、アルカリイオンの濃度分布として測定できる。
【００３４】
化学強化により得られた圧縮応力層の応力分布は、前記注入アルカリイオン濃度に比例するので、注入アルカリイオンの濃度分布が略階段関数的であれば、図４に示す如く応力分布も同様に略階段関数的となる。したがって、電界アシスト法による圧縮応力層は、熱拡散法の圧縮応力層に比べて圧縮応力が表面からガラス内部に向かってそれほど減衰しないで分布し、かつ圧縮応力層も数倍程度に厚い。また電界アシスト法は、イオン注入に要する時間が短いことも有利である。
【００３５】
電界アシスト法を用いて、ガラスの歪点より例えば２０℃程度低い比較的低温域でイオン交換を行なった場合、前記圧縮応力層内の圧縮応力値は、図４に示すように表面付近の最大値σｃｍから漸減し深さｔｃの点でゼロに減衰する。また、表面からｔｃまでの強化圧縮応力の分布は、前述の注入アルカリイオンの濃度変化に比例する。したがって、仮に引張り真空応力が作用し重畳されたとしても、略階段関数的な強化圧縮応力の分布を有するので、熱拡散法の場合のように圧縮応力層の有効厚さが大幅に減少することが避けられる。
【００３６】
また、電界アシスト法において処理温度をより低くすると、応力緩和が抑制されるのでより高い圧縮応力値が得られる。しかし、強化圧縮応力σｃｍが３５０ＭＰａを超えた場合、圧縮応力層に隣接する内部の層に過大な引張応力を形成するので好ましくない。すなわち、機械衝撃を受けた際に、強化領域以外で生じた亀裂が強化領域に伸展して、かかる引張応力層を貫通する際に、蓄えられた引張りエネルギーを開放しようとして一瞬のうちに破壊し、陰極線管の真空作用により激しい爆縮を招く問題を生じる。
【００３７】
ガラスの歪点近傍または歪点から２０℃程度まで高い比較的高温域で電界アシスト法によりイオン交換を行なった場合、図４に示すように、表面近くでは、電界アシスト法によるイオン交換処理の間に応力緩和が生じて強化応力が減少する。その結果、応力緩和が生じている深さまでは、強化圧縮応力の分布と注入アルカリイオン濃度分布が比例しなくなるが、温度が高すぎたり、処理時間が長すぎたりしなければ応力緩和を比較的浅い範囲内に抑制でき、表面から深さｔｃまでの間のいずれかの点で最大圧縮応力σｃｍを確保することが可能である。この最大圧縮応力σｃｍより深い領域では、注入アルカリイオンの濃度分布と強化圧縮応力分布の比例関係がほぼ保たれる。表面近くの前記応力緩和は、僅かであるから何ら支障ない。
【００３８】
前記温度より更に高い温度でイオン交換を行うと、応力緩和が大きくなり、最大圧縮応力σｃｍが８０ＭＰａ未満に低下するのみならず、前記比例関係が失われ好ましくない。したがって、処理温度としては、−５０℃≦ガラスの歪点≦１０℃の範囲が好ましく、より好ましい範囲は−３０℃≦ガラスの歪点≦０℃である。
【００３９】
以上から、σＶＦ（ＭＰａ）とσｃｍ（ＭＰａ）との関係は、０．０３≦｜σＶＦ／σｃｍ｜≦０．５である範囲が好ましい。すなわち、｜σＶＦ／σｃｍ｜が０．０３未満であると、前記したように３５０ＭＰａを超えるようなσｃｍが必要になるために、破壊特性が悪化し安全性が低下する。また、｜σＶＦ／σｃｍ｜が０．５を超えると、最大引張り真空応力σＶＦに対するσｃｍの割合が小さくなり、陰極線管に要求される所期の安全度が得られなくなる。
【００４０】
また、本発明においてσＶＦおよびσｃｍは、それぞれ主にガラスファンネルの設計仕様および化学強化条件により決められるが、ガラスファンネルの軽量化と化学強化の効率化を図りながら前記条件を満たすことができるようにするためには、前記の理由からσＶＦは１０〜４０ＭＰａの範囲が望ましい。また、σｃｍは８０〜３５０ＭＰａの範囲が望ましい。
【００４１】
ガラスの遅れ破壊が、表面に存在する水分に影響される応力腐食現象であることから、たとえガラス表面に破壊の起点となり得る傷が存在していても、圧縮応力が付与されている状態にあれば、亀裂が進行せず遅れ破壊は生じないことが知られている。このことを化学強化されたガラスファンネルを用いた陰極線管にあてはめて考えると、最大引張り真空応力が存在する領域が圧縮応力が付与されている状態にあるならば、遅れ破壊は生じない。
【００４２】
熱拡散法によって形成された強化圧縮応力の分布は、前述したように指数関数的であるため、強化圧縮応力に匹敵する大きさの引張り真空応力が作用した場合、圧縮応力層の有効な厚さが急激に減少する。これに対し、電界アシスト法で得られる圧縮応力層の応力分布は、略階段関数的であるから、たとえ強化圧縮応力に匹敵する程度の大きさの引張り真空応力が作用したとしても、圧縮応力層の有効な厚さ減少はほとんど無視し得る。
【００４３】
また、圧縮応力層の有効な厚さは、図４に示すように強化圧縮応力と最大引張り真空応力σＶＦがバランスする点ｔ１までの深さと見なすことができる。このｔ１としては、６０〜２００μｍであるのが好ましい。最大引張り真空応力σＶＦや加傷に対する圧縮応力層の有効な厚さを確保するために、ｔ１としては６０μｍ以上を確保する必要がある。通常の使用状態で、動作中の陰極線管の表面が受ける加傷の深さは、＃１５０エメリー紙による加傷の深さと同程度の３０μｍまたはそれ以下であることが知られている。また、鋭利なカッターナイフなどによる加傷は、６０μｍ程度の深さを想定すればよい。したがって、圧縮応力層の厚さが６０μｍより小さくなると、最大引張り真空応力が作用したとき、所要の厚さの確保が困難になるとともに、想定される加傷に対する安全度が得られなくなる恐れがある。
【００４４】
しかし、ｔ１が２００μｍを超えた場合、イオン交換に要する時間が長くなるばかりでなく、長すぎることに起因して表面で応力緩和が発生する。さらに、前記したように圧縮応力層に隣接するガラスの厚さ方向の中心部に大きな引張応力層を形成し実用性がなくなる。
【００４５】
ガラスファンネルの形状仕様を決める場合、軽量化やガラスファンネルの成型性の観点から、最大引張り真空応力σＶＦが発生しない辺側に、例えばσＶＦが長辺側に生じるときは該長辺側と隣り合う短辺側のボディ部外表面に、１０ＭＰａ以上の大きさで、σＶＦに次ぐ第二のピークとなるような引張り真空応力の領域を設けることがある。このような場合には、前記したように最大引張り真空応力σＶＦが発生する長辺側のボディ部外表面を部分的に化学強化するとともに、短辺側の該領域も部分的に化学強化するのが好ましい。つまり、ボディ部外表面において１０ＭＰａ以上の引張り真空応力が発生する領域を、必要に応じ適宜化学強化する。
【００４６】
この場合、長辺側と短辺側のそれぞれの化学強化領域同志は、必要とされる強化圧縮応力の大きさも強化圧縮応力層の厚さも異なるので、一対の電極のみを設けて、隣り合う辺にまたがる領域を該電極でイオン交換し連続的な化学強化領域にすることは避け、少なくとも陽極に関しては、電圧や時間の制御が容易なように四辺すべてのボディ部外表面に独立して設け、分離した電極構造にするのが好ましい。
【００４７】
本発明は、前記した如くガラスファンネルの化学強化領域のガラスをイオン交換着色し、これにより目視で化学強化製品あるいは化学強化領域の判別もしくは識別ができるようにしている。つまり、化学強化領域のガラスに着色用イオンを注入して、該領域のガラスをガラスファンネルの固有の色と異なる色に着色する。前記着色用イオンとしては、銀イオン、コバルトイオン、ニッケルイオン、銅イオン、鉄イオンおよび錫イオンからなる群より選ばれる少なくとも１つ以上を挙げることができる。これらのうち、とりわけ着色性やイオン注入のしやすさなどの点で銀イオンが優れているので、通常は銀イオンを注入する。
【００４８】
化学強化領域のガラスに対して着色用イオンを注入する場合、通常は後述するように化学強化用の溶融塩に着色用イオンを含有する塩を混入して着色用イオンと強化用イオンとを共存させ、イオン交換による強化処理と同時に着色用イオンを注入して着色する。したがって、例えば、カリウムイオンを用いてイオン交換してガラスファンネルの最大引張り真空応力を含む領域の外表面を化学強化するときには、該外表面の化学強化部分のガラスがイオン交換着色される。もちろん、化学強化が前記領域の内表面にもできるように、該内表面をイオン交換着色することも可能である。化学強化とイオン交換着色とを同時に行う場合、着色用イオンの注入量が多すぎると、化学強化で得られる圧縮応力が減少し充分な強度が得られなくなり、また注入量が少なすぎると圧縮応力はほとんど減少しないが、着色にむらが生じ良好な着色が得られない。着色用イオンの注入によって、前記圧縮応力は着色用イオンを注入しないときに比べて減少するが、本発明はガラスファンネルのガラス組成に着色用イオンの注入量を適正化させることによって、前記圧縮応力の減少量を小さくし所望の強度を確保している。
【００４９】
本発明は、電子ビームの偏向角が大きいガラスファンネルおよび該ガラスファンネルを使用した偏平化された（管軸長さが短縮された）陰極線管に効果的である。図５は、旭硝子社製の例えば対角径が８６ｃｍ、アスペクト比１６：９のスクリーンを有する陰極線管用ガラスファンネルについて、電子ビームの対角偏向角を大きくした場合の、ガラスファンネルのボディ部に発生する最大引張り真空応力と偏向角との関係を示したものである。なお、偏向角は、仮想基準線であるリファレンス線の中心とフェース内面対角軸の有効端を結ぶ線の角度により決定され、社団法人電子情報技術産業協会の規格ＥＩＡＪ　ＥＤ−２１３４Ｂにより定義される。
【００５０】
図５から明らかなように、ガラスファンネルは偏向角が大きくなるにつれてボディ部の最大引張り真空応力が高くなり、偏向角が１１０度の場合の１０ＭＰａから、１３５度の場合の６７ＭＰａまで急激に高くなる。このように高い引張り真空応力に対し、物理強化で充分な強度を確保することはほぼ不可能である。このことから本発明が偏平化されたガラスファンネル、特に偏向角が実質的に１２０度以上の広角のガラスファンネルに対し、軽量化の効果が大きいことが分かる。
次に、本発明の電界アシスト法による化学強化方法およびイオン交換着色方法について具体的に説明する。
【００５１】
本発明は、前記したように混合アルカリ効果を得るためにアルカリ酸化物をバランスさせたガラス組成のガラスファンネルに適し、該ガラスファンネルの引張り真空応力や熱応力が局部的に高い領域を、部分的または選択的に強化するとともにイオン交換着色するものである。つまり、ガラスファンネルのボディ部外表面を一様に電界アシスト法で強化、着色するのではなく、ボディ部外表面のうち大きい引張り真空応力が発生し破壊しやすい部分、具体的には最大引張り真空応力σＶＦが発生する箇所を含む領域や熱応力の最大値を含む領域、更に必要に応じ強度的に障害となるような一定以上の引張り真空応力が発生する領域（以下、高引張応力領域と総称する）を、部分的に処理するものである。
【００５２】
このようなガラスファンネルの高引張応力領域をイオン交換により部分強化および部分着色するのには、ペースト化学強化法が好適である。この方法によれば、ガラスファンネルのボディ部外表面の高引張応力領域に、ガラス中のアルカリイオンよりもイオン半径が大きいかまたは等しいアルカリイオンを含有する塩と、着色用の例えば銀イオンを含有する塩とを含むペーストにより陽極を形成し、ガラス中のアルカリイオンを該ペースト中のアルカリオインで置換し、同時に銀イオンを注入することにより、前記陽極を設けた領域のみを部分的に化学強化とイオン交換着色ができるからである。
【００５３】
本発明においてペーストは、前記塩に粘土と溶媒を加えて混合してペースト化することにより得られる。ペーストの粘度は、塗布の作業性や溶媒のしみ出し防止等から２００Ｐａ・ｓ程度になるように溶媒量を加減して調整する。前記のアルカリイオンを含有する塩としては、硝酸カリウム、炭酸カリウムなどが代表的なものとして挙げられるが、通常は硝酸カリウムが用いられる。また、複数の塩を組み合わせて使用したり、必要に応じて他の成分を添加することもできる。銀イオンを含有する塩としては、通常硝酸銀が用いられる。前記粘土は塩を均一に分散混合して溶媒によりペースト化する機能を有しており、二酸化珪素を主成分とするカオリン等が好ましく使用できる。
【００５４】
強化用のアルカリイオンを含有する塩として硝酸カリウム、着色用の銀イオンを含む塩として硝酸銀を使用する場合、硝酸カリウムと硝酸銀との混合比率は、硝酸銀が５〜５０モル％の範囲が好ましく、１０〜４０モル％の範囲であれば更に好ましい。硝酸銀が５モル％未満であると、着色が不均一となりカリウムイオンによる圧縮応力にむらを生ぜしめるので好ましくない。また、硝酸銀が５０モル％を超えると、前記圧縮応力が低下し所望の化学強化を得ることが困難となる。
【００５５】
前記溶媒としては前記塩の融点以下の温度で完全に分解消失または揮発する有機溶媒が最も好ましい。従来使用されている水は、前記したようにガラスファンネルのボディ部のような三次元的構造を有するガラス表面に対しては、ペーストを塗布した後、塗布部分からしみ出して広がるため、ペーストを塗布した部分より広い範囲が化学強化される。そして、この水の広がりが、ペースト厚さ、湿度、ガラス表面の凹凸や傾斜などの形態などにより変わるため、化学強化する範囲を一定にすることが実質的に難しくなる。
【００５６】
これに対し、有機溶媒は水溶媒におけるこのような問題を容易に解消できる点で優れている。該有機溶媒としては、プロプレングリコール、エチレングリコール、グリセリンなどを例挙でき、特にプロプレングリコール、エチレングリコールが好ましい。なお、選択された有機溶媒は、常温で液体となる所望の分子量を持っているものが用いられる。
【００５７】
前記ペーストは、ガラスファンネルの少なくともボディ部外表面の高引張応力領域に陽極として部分的に設けられる。この場合、陽極はペーストをガラス表面に直接塗布して設けてもよいし、事前に電極部材にペーストを塗布して固着し、この電極部材を高引張応力領域のガラス表面に被着してもよい。また、陽極をどのくらいの面積で設けるかは、真空応力が１０ＭＰａ以上の範囲を覆えることが有力な目安となる。もちろん、より広い部分に設けてもよいが、強度上問題ない部分に化学強化を行っても特段の効果は得られない。。なお、陽極の厚さは限定されないが、薄すぎると所望のイオン交換ができなくなる恐れが生じるので、１〜５ｍｍ程度が好ましい。
【００５８】
一方、ガラスファンネルのボディ部の内側には陰極が設けられる。この陰極は前記陽極と同じペーストを用いて同様にして設けることができるが、これに限定されない。また、陰極はボディ部の内側に共通電極として連続する単一形態で設けてもよいし、前記陽極にそれぞれ対応する単独電極として分離形態で設けても構わない。しかし、イオン交換時に印加する電圧を別々に制御するためには後者が適している。
【００５９】
ガラスファンネルに使用されるガラスはその要求される特性上、通常のソーダライムガラスと比べ電気抵抗値が非常に高い。例えば、ガラスファンネルに用いられているガラスの比抵抗値が３．１６×１０１２Ωｃｍであるのに対し、ソーダライムガラスのそれは３．１６×１０８Ωｃｍである。このガラスに電流を流すためには、かなり高い電圧が必要となる。しかし、あまり高い電圧を印加すると、ガラスがその電圧に耐え切れなくなり絶縁破壊を起こす。逆に低い電圧の場合、ガラスに流れる電流値が小さくなり、アルカリイオン交換のためのアシスト効果が充分に得られなくなるので、化学強化処理に非常に長時間を要し工業的実用性が乏しくなる。
【００６０】
電界アシスト法によるイオン交換において、このように電気抵抗が大きいガラスを絶縁破壊させることなく効率よく短時間でイオン交換するには、印加する電圧をイオン交換部分のガラスの厚さに合わせて、適切に制御することが重要である。ガラスを介して印加する電圧をＶ（Ｖ）、ガラスの歪点における比抵抗値をρ（Ωｃｍ）、化学強化する領域におけるガラスの最小厚さをＴ（ｍｍ）とするとき、５≦（Ｖ／Ｌｏｇｅρ）／Ｔ≦１５の範囲で行うのが望ましい。特に７≦（Ｖ／Ｌｏｇｅρ）／Ｔ≦１１の範囲であれば一層好ましい。化学強化処理時間を短縮したい場合には、印加電圧Ｖを高くして（Ｖ／Ｌｏｇｅρ）／Ｔを大きくすればよいが、（Ｖ／Ｌｏｇｅρ）／Ｔが１５を超えるとガラスが絶縁破壊を起こす恐れがある。逆に印加電圧を低くした場合、処理時間は急激に増加する。実際に、電気抵抗が高いガラスファンネルをできるだけ短時間で化学強化するには、（Ｖ／Ｌｏｇｅρ）／Ｔが５以上であることが望ましい。
【００６１】
かくして、陽極と陰極を設けたガラスファンネルを実際に化学強化とイオン交換着色するには、ガラスファンネルを例えば約４５０℃に加熱する。この加熱の過程でペースト中の溶媒は完全に分解消失または揮発し、そして温度が約４５０℃に達すると、前記電極に含有されている塩、例えば硝酸カリウムおよび硝酸銀が溶解しガラス表面に融着する。この状態で陽極と陰極との間に２００〜５００Ｖ程度の電圧を印加し、溶解した硝酸カリウムのカリウムイオンを所定の電圧印加条件下でガラスファンネルに注入し、カリウムイオンよりイオン径が小さいガラス中のアルカリイオンと交換する。それと同時に銀イオンをガラス中に注入して着色する。なお、銀イオンは電圧の印加を停止した後も溶融塩が接触していると僅かながら注入を続ける。かくして、ガラスファンネルは高引張応力領域が化学強化されて所望の圧縮応力層が形成されるとともに注入された銀イオンによって暗褐色もしくは赤褐色にイオン交換着色され、該ガラスファンネルが化学強化されたものであることが目視で瞬時に判別できる。
なお図示はしないが、本発明は一つのガラスファンネルのボディ部に複数個のネック部を設けた多電子銃陰極線管用のガラスファンネルに対しても適用できる。
【００６２】
【実施例】
硝酸カリウムと硝酸銀のモル比を変えてペーストを作り、このペーストを５０ｍｍ□×１０ｍｍ厚のガラスサンプル（旭硝子製ガラスファンネルの商品コード０１３８ガラスと同じガラス組成）の両面に塗布して陽極と陰極を形成し、該ガラスサンプルを電界アシスト法を用いて後述の電界印加条件で化学強化する。次いで、該ガラスサンプルの陽極側に形成される圧縮応力層について着色判定、偏光顕微鏡による圧縮応力値、圧縮応力深さを測定する。その結果を表１に示す。
【００６３】
本実施例において、前記ペーストは質量比で硝酸塩（硝酸カリウム＋硝酸銀）：カオリン：プロピレングリコール＝６．５：３．５：３に調製して用い、電界アシスト法の電界印加条件は、温度４５０℃、印加電圧３００Ｖ、電気量４クーロン／ｃｍ２（印加時間約４０分）とする。なお、表１の「Ａｇモル％」は、全硝酸塩に対する硝酸銀のモル％である。
なお、本実施例において、圧縮応力値は以下のように測定する。
【００６４】
ガラスの応力測定法の一つとして、ガラスが力を受けた時に生じる主応力方向の屈折率の差がその応力差に比例するという性質を利用して測定する方法がある。応力の加わったガラスに直線偏光を通すとその透過光はそれぞれの主応力の方向に互いに直交する偏光面を持ち、かつ速度の異なる成分波に分解される。それぞれの成分波はガラスを透過した後に一方は他方よりも遅れ、またガラスの屈折率も成分波の速度に応じて、各主応力方向に異なっている。ガラスの応力差は、屈折率の差、いわゆる複屈折に比例するので、成分波の位相差がわかれば応力を測定することができる。
【００６５】
この原理を利用した偏光顕微鏡により、残留応力のあるガラス断面に光を透過して、透過後の主応力方向に振動する成分の位相差を測定することにより応力を測定する。この際、ガラス透過前に偏光子を配設し、ガラス透過後に位相差を持つ板と偏光を検出する検光子を配設する。位相差を持つ板の例として、ベレックコンペンセータ、バビネコンペンセータおよび１／４波長板がある。これらを利用することにより測定したい領域の位相差をゼロとするように暗線をつくることができるので、コンペンセータの調節量から応力の値を知ることができる。
【００６６】
また、上記各種コンペンセータの変わりに、５６５ｎｍ前後の光路差を持たせた、わずかな光路差の変化で干渉色が変化する鋭敏色板を利用することにより、ガラス透過後のわずかな複屈折による位相差に応じた干渉色を表すことができ、色によって応力のレベルを識別可能にすることができる。この性質を利用して、ガラス断面を観察し、応力層の厚さを測定する。本実施例においては、位相差を持つ板として、ベレックコンペンセータを用いる。
【００６７】
この結果より、全硝酸塩に対する硝酸銀の割合が変わっても、圧縮応力層の厚さ（深さ）はほとんど変わらないが、その他は大きな影響を受けることが分かる。すなわち、硝酸銀が１２モル％の実施例１と２５モル％の実施例２は、化学強化部分が均一に着色され、かつ所望の圧縮応力値が得られるが、比較例１のように５モル％を下まわると、圧縮応力値は充分であるものの着色がまだら状となり満足とは言えない。逆に、比較例２のように５０モル％を超えると着色は良好であるが、圧縮応力値は絶対値が最大引張り真空応力の近くまで低下し強度的に充分とは言えない。また、圧縮応力層における圧縮応力が略階段間数的に分布していることが確認できる。
【００６８】
【表１】
2004083395.tif 000003
【００６９】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したようにガラスファンネルのボディ部の高引張応力領域を部分的に化学強化するとともに、該化学強化部分のガラスに着色用イオンを注入して着色しているので、軽量で強度的に安全でありかつ電子ビームの偏向角を大きくして奥行きを短縮できるガラスファンネルが得られるのはもちろん、該ガラスファンネルが化学強化されていることを目視で瞬時に判別できる。これにより、ガラスファンネルの製造加工工程や陰極線管の製造工程における管理が容易となり、かつトラブルを解消できる。
【００７０】
また、本発明はガラスファンネルの前記化学強化と着色を電界アシスト法で行うことにより、化学強化と着色を同じ設備で同時に効率的に行うことができるので、イオン交換着色した化学強化ガラスファンネルを低コストで製造できる。さらに、圧縮応力をガラスの厚さ方向に略階段関数的に分布させることができるので、陰極線管にしたとき大きい引張り真空応力が作用しても、前記圧縮応力層の有効な厚さを引き続き確保できる。さらにまた、前記化学強化を電界アシスト法とペースト化学強化法の併用で行うことにより、大型でしかも三次元構造を有するガラスファンネルの化学強化とイオン着色を簡便にできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のガラスファンネルを用いた陰極線管用ガラスバルブの正面図。
【図２】本発明に係るガラスファンネルの一例を示す斜視図。
【図３】化学強化における電界アシスト法と熱拡散法によるイオン注入深さと注入イオン濃度との関係を示すグラフ。
【図４】本発明における電界アシスト法の強化圧縮応力の分布図。
【図５】ガラスファンネルにおける偏向角と最大引張り真空応力との関係を示すグラフ。
【符号の説明】
１：ガラスファンネル
２：ガラスパネル
３：ボディ部
４：ネック部
５：開口端
６：最大引張り真空応力を含む領域
９：最大熱応力を含む領域
【図１】
2004083395.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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