(57)【要約】【課題】軽量で奥行きが短くかつ高い安全性を有しヨーク部断面形状を非円形とすることにより電子線を偏向させるための消費電力の低減が可能な陰極線管用ガラスバルブおよび陰極線管の提供。【解決手段】ヨーク部断面が非円形でフェース部内表面中央からリファレンス線までの距離Ｈとスクリーンの対角線長さＤとがＤ／Ｈ≧３．０であり、ヨーク端からボディ部表面に沿ってシールエッジ部側へ５０ｍｍ移動した位置をヨーク端近傍位置、ネック部とヨーク部との境界をネックシール位置と定義し、バルブ内部を真空にした際に前記ヨーク端近傍位置からネックシール位置までの間の８ＭＰａ以上の引張応力が発生する領域を高歪み領域とするとき、ヨーク端近傍位置からヨーク端までの高歪み領域および／またはネックシール位置からヨーク端までの高歪み領域の少なくとも外側表面に化学強化圧縮応力層を有する陰極線管用ガラスバルブ。【選択図】図２
2005183185.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
略矩形のスクリーンを備えたフェース部と該フェース部の側壁を構成し、端部にシールエッジ部を有するスカート部とからなるパネルと、該パネルのシールエッジ部の形状と実質的に合同であるシールエッジ部をボディ部の開口部として有し、他方の開口部が電子銃を内装する円筒状のネック部に接合され、前記ボディ部とネック部との間にヨーク部が一体的に連接された略漏斗形状のファンネルとが、それぞれのシールエッジ部で封着され、封着部を形成する陰極線管用ガラスバルブにおいて、
前記ネック部の中心軸と平行で、かつ前記フェース部の内表面中央を通過する直線をバルブ中心軸とするとき、前記ヨーク部のバルブ中心軸に垂直な断面が非円形であって、
前記フェース部の内表面中央から、ファンネルのリファレンス線とバルブ中心軸とが交差する位置までの距離Ｈと、前記スクリーンの対角線長さＤとが、Ｄ／Ｈ≧３．０なる関係を有し、
前記ボディ部とヨーク部との境界であるヨーク端からボディ部表面に沿ってシールエッジ部側へ５０ｍｍ移動した位置をヨーク端近傍位置、前記ネック部とヨーク部との境界をネックシール位置と定義し、陰極線管用ガラスバルブ内部を真空にした際に前記ヨーク端近傍位置からネックシール位置までの間において８ＭＰａ以上の引っ張り性の応力が発生する領域を高歪み領域とするとき、
前記ヨーク端近傍位置からヨーク端までの間の高歪み領域、および／または、前記ネックシール位置からヨーク端までの間の高歪み領域の少なくとも外側表面に化学強化法によって圧縮応力が付与された化学強化圧縮応力層を有することを特徴とする陰極線管用ガラスバルブ。
【請求項２】
前記化学強化圧縮応力層における圧縮応力値σｃが、２０ＭＰａ≦｜σｃ｜≦３００ＭＰａ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バルブ。
【請求項３】
前記化学強化圧縮応力層の厚さが２０μｍ以上であることを特徴とする請求項２に記載の陰極線管用ガラスバルブ。
【請求項４】
前記ヨーク部とネック部との対が複数設けられていることを特徴とする請求項１、請求項２または請求項３に記載の陰極線管用ガラスバルブ。
【請求項５】
前記請求項１から請求項４までのいずれかに記載の陰極線管用ガラスバルブを用いた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、テレビジョン放送受信機（以下、テレビという）やコンピュータ用ディスプレイ等に用いられる陰極線管用ガラスバルブ（以下、バルブという）および該バルブを用いた陰極線管に関する。
【背景技術】
【０００２】
まず、陰極線管の構成を図に基づいて説明する。図２は陰極線管の断面を示す説明図である。
陰極線管は、ガラスバルブ（以下、陰極線管用のガラスバルブを、単に「バルブ」と記載する）１を外囲器とし、該バルブ１はパネル２とファンネル３とから構成されている。前記パネル２は、映像を表示するスクリーン４を備えたフェース部５と、該フェース部５の側壁を構成するスカート部６とからなり、該スカート部６の端部にはシールエッジ部７を有している。
【０００３】
また、前記ファンネル３は、パネル２のシールエッジ部７の形状と実質的に合同であるシールエッジ部８をボディ部９の開口部として有し、他方の開口部が円筒状のネック部１０に接合され、前記ボディ部９とネック部１０との間にヨーク部１１が一体的に連接されて略漏斗状を形成している。
【０００４】
前記ネック部１０には電子銃１２が格納されており、該電子銃１２から照射された電子線は、前記ヨーク部１１の周囲に装着された偏向ヨーク１３によって偏向され、蛍光膜１４を発光させる。
【０００５】
これらの他、蛍光膜１４での発光を前方に反射させるアルミニウム膜１５、蛍光膜１４上の電子線照射位置を規定するシャドウマスク１６、該シャドウマスク１６をパネル２の内側に固定するためのスタッドピン１７、電子線によるシャドウマスク１６の高帯電位を防ぎ、外部へ導電接地するためのアノードボタン１８等が設けられており、パネル２のシールエッジ部７とファンネル３のシールエッジ部８とが密封接合されている。また、図中の一点鎖線１９は、ネック部１０の中心軸とフェース部５の中心を結ぶ管軸を示している。
【０００６】
さらに、図２中の二点鎖線２０は、バルブ１のリファレンス線を示している。前記リファレンス線２０とは、社団法人電子情報技術産業協会（ＪＥＩＴＡ）の規格ＥＤ−２１３４Ｂにおいて「リファレンス線ゲージを用いて規定されるファンネルヨーク部の管軸と垂直な仮想基準線」として定義されているものをいう。
【０００７】
また、前記フェース部５は、これを管軸１９方向（図２中の矢印Ａ）に見ると略矩形状を呈している。
【０００８】
以上に詳述した構成の陰極線管は、電子線を照射することにより映像を表示するためバルブ１の内部を高真空に保っている。しかし、該バルブ１は球殻と異なる非対称の形状に内外圧力差１気圧が負荷されるため、高い歪みエネルギーを生じ不安定な状態となっている。したがって、パネル２やファンネル３を形成するガラスにたとえ微小な亀裂が生じた場合であっても、前記の歪みエネルギーを解放しようとして亀裂が伸張し、破壊につながる可能性が高い。また、パネル２やファンネル３の外表面に高い引っ張り性の応力が発生している場合、大気中の水分の作用により遅れ破壊が生じ、陰極線管の信頼性低下の原因となっていた。
【０００９】
さらに近年、液晶ディスプレイやプラズマディスプレイパネル等が開発・実用化され、これらと陰極線管を用いたディスプレイとを比べた場合、陰極線管の奥行きの長さが欠点として指摘されている。そのため、陰極線管に用いるバルブの奥行き（管軸１９方向の長さ）を短縮することが試みられているが、その結果バルブ形状の非対称性がさらに増大することになり、バルブの外表面に発生する引っ張り性の応力が増大する。
【００１０】
前記ファンネル３のボディ部９は略角錐台形に形成され、パネル２側に向かって大きく開口する形状であるため、バルブ１内部が真空になった場合、前記ボディ部９には管軸１９方向にパネル２側へ向かって押し込まれるように変形しようとする。また、ボディ部９の管軸１９に垂直な断面は略矩形状であるため、矩形の長辺部分、短辺部分およびコーナー部分における剛性がそれぞれ大きく異なる。そのうえボディ部９が大気圧により受ける力に差異が存在するため、各部位が変形しようとしてアンバランスな状態になる。そして、このような力が前記ヨーク部９に集中し、該ヨーク部９に高い応力が発生するようになる。
なお、以下本文において、バルブ内部を真空にすることによってその表面に発生する引っ張り性の応力を「引っ張り性真空応力」と記載する。
【００１１】
さらに、近年においては、前記偏向ヨーク１３によって電子線を偏向させるための電力（偏向電力）の低減を目的として、偏向ヨーク１３に種々の工夫がなされ、中でも特開平９−３０６３８８号（特許文献１）に記載の発明をはじめとして、ヨーク部１１の管軸１９に垂直な断面が非円形であるものが数多く提案されている。しかしながら、このようにヨーク部９を非円形としたファンネルはより一層球殻から遠ざかる形状になるので、前記のヨーク部９に高い引っ張り性真空応力が生じやすいという問題がある。
【００１２】
その結果、陰極線管の破壊による安全性の低下や、大気中の水分に起因する遅れ破壊による信頼性低下の原因となる。また、以上のような高い引っ張り性真空応力の問題を解決するためにボディ部９、シールエッジ部７，８のガラスの肉厚を増加すると、奥行きの問題と並び陰極線管の大きな欠点とされる質量が増加することになるという問題を生じる。
【００１３】
さらに、ヨーク部１１の外側には前述のように偏向ヨーク１３が取り付けられるため外径を大きくすることは不可能であり、ヨーク部１１を肉厚化するには内径を小さくすることしかできないが、内径を小さくすると電子線がヨーク部１１の内壁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。
【００１４】
また、ヨーク部１１は陰極線管を組み立てる工程において支持装置等によって支持されることが多いため、機械装置との接触によって傷が付くことが多い。特に前述のような非円形断面、例えば略矩形断面のヨーク部における前記矩形のコーナー部分は接触によって傷が付く可能性が高くなることが容易に想定される。その上、前記略矩形断面のヨーク部における前記矩形のコーナー部分には高い引っ張り性真空応力が発生しているため、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の原因となる。
【００１５】
そこで、ガラスを強化することにより前記の高い引っ張り性真空応力の問題解決を図ることが考えられるが、広く行われている物理強化法ではガラスに付与される圧縮応力値が低い。ヨーク部１１はファンネルの中で最も肉厚が薄いため高い引っ張り性真空応力が発生するが、このような引っ張り性真空応力も高い圧縮応力を物理強化法によって付与することは非常に困難である。
【００１６】
仮に、前記の引っ張り性真空応力も高い圧縮応力を物理強化法によってヨーク部へ付与することができたとしても、その作用によりアノードボタン１８の周辺に高い引っ張り性の応力が発生するので、陰極線管の信頼性低下につながるという問題がある。また、ヨーク部に対して局所的な物理強化を行うには、ファンネルに吹き付ける冷却空気の複雑な制御が必要になり、工業的実用性の点で問題を有する。
【００１７】
陰極線管用ガラスの強化方法としては、前記の物理強化法以外に化学強化法が知られており、特開２００２−３４３２７４号公報（特許文献２）、特開２００２−３７３６０６号公報（特許文献３）、特開２００３−０５１２７３号公報（特許文献４）、特開２００２−０６０２４２号公報（特許文献５）、特開２００１−３４８２４８号公報（特許文献６）、特開２００１−２９４４４２号公報（特許文献７）等にて開示されている。また特願２００２−０１３０２５号明細書、特願２００２−１８２９９４号明細書、特願２００２−２２７５２７号明細書等によっても提案されている。
【００１８】
【特許文献１】特開平９−３０６３８８号公報
【特許文献２】特開２００２−３４３２７４号公報
【特許文献３】特開２００２−３７３６０６号公報
【特許文献４】特開２００３−０５１２７３号公報
【特許文献５】特開２００２−０６０２４２号公報
【特許文献６】特開２００１−３４８２４８号公報
【特許文献７】特開２００１−２９４４４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
本発明は、以上の問題に鑑みなされたものであって、軽量で奥行きが短く、かつ高い安全性を有し、さらにヨーク部の断面形状を非円形とすることにより電子線を偏向させるための消費電力の低減可能な陰極線管用ガラスバルブおよび該バルブを用いた陰極線管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】
【００２０】
本発明は、前記の課題を解決するために、
略矩形のスクリーンを備えたフェース部と該フェース部の側壁を構成し、端部にシールエッジ部を有するスカート部とからなるパネルと、該パネルのシールエッジ部の形状と実質的に合同であるシールエッジ部をボディ部の開口部として有し、他方の開口部が電子銃を内装する円筒状のネック部に接合され、前記ボディ部とネック部との間にヨーク部が一体的に連接された略漏斗形状のファンネルとが、それぞれのシールエッジ部で封着され、封着部を形成する陰極線管用ガラスバルブにおいて、
前記ネック部の中心軸と平行で、かつ前記フェース部の内表面中央を通過する直線をバルブ中心軸とするとき、前記ヨーク部のバルブ中心軸に垂直な断面が非円形であって、
前記フェース部の内表面中央から、ファンネルのリファレンス線とバルブ中心軸とが交差する位置までの距離Ｈと、前記スクリーンの対角線長さＤとが、Ｄ／Ｈ≧３．０なる関係を有し、
前記ボディ部とヨーク部との境界であるヨーク端からボディ部表面に沿ってシールエッジ部側へ５０ｍｍ移動した位置をヨーク端近傍位置、前記ネック部とヨーク部との境界をネックシール位置と定義し、陰極線管用ガラスバルブ内部を真空にした際に前記ヨーク端近傍位置からネックシール位置までの間において８ＭＰａ以上の引っ張り性の応力が発生する領域を高歪み領域とするとき、
前記ヨーク端近傍位置からヨーク端までの間の高歪み領域、および／または、前記ネックシール位置からヨーク端までの間の高歪み領域の少なくとも外側表面に化学強化法によって圧縮応力が付与された化学強化圧縮応力層を有す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。
【００２１】
本発明の陰極線管用ガラスバルブにおいては、前記化学強化圧縮応力層における圧縮応力値σｃが、２０ＭＰａ≦｜σｃ｜≦３００ＭＰａであることが好ましく、また前記化学強化圧縮応力層の厚さは、２０μｍ以上であることが好ましい。
【００２２】
さらに本発明は、前述した構成のバルブであって、かつファンネルにヨーク部とネック部との対が複数設けられているバルブを提供し、また前述のバルブを用いた陰極線管を提供する。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の陰極線管用ガラスバルブは前述のように構成されているので、奥行きの短縮による省スペース化と軽量化とを同時に満足できるうえ、ヨーク部の断面形状を略矩形のような非円形にした場合であっても前記ヨーク部に高い化学強化圧縮応力層が付与されているので、軽量性、省スペース性、安全性および省電力性の点で従来の製品より優れた陰極線管を製造することができる。
【００２４】
また、本発明の陰極線管用ガラスバルブの高歪み領域には、化学強化圧縮応力層の圧縮応力値σｃが２０ＭＰａ≦｜σｃ｜≦３００ＭＰａになるように強化されているので、高い引っ張り性真空圧縮応力が発生してもヨーク部を起点として破壊することがなく高い安全性を有する。
【００２５】
さらに、高歪み領域に形成された前記化学強化圧縮応力層の厚さを２０μｍ以上とした本発明の陰極線管用ガラスバルブは、未強化のものに比べて大幅に耐圧強度が向上しているので高い引っ張り性真空圧縮応力が発生してもヨーク部を起点として破壊しないだけでなく、陰極線管の組み立て工程等において機械設備に接触し傷が付いた場合であっても、その傷に起因して破壊する確率を大幅に低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明のバルブ図１、図２および図３に基づいて説明する。図１はバルブの正面図、図２は陰極線管の管軸を通過する断面図、図３はネック部１０が上に、シールエッジ部８が下になるように表した本発明のファンネルの斜視図である。なお、図２は従来の陰極線管の説明の際にも用いたが、断面の構成については本発明のバルブと同じであるので、本発明のバルブの説明においても図２を用いる。
【００２７】
図１、図２に示すように、本発明のバルブ１は従来と同様に、パネル２とファンネル３とがそれぞれのシールエッジ部で封着され、前記パネル２は、略矩形のスクリーン４を備えたフェース部５と、該フェース部５の側壁を構成し端部にシールエッジ部７を有するスカート部６とからなり、前記ファンネル３は、前記パネル２のシールエッジ部７の形状と実質的に合同であるシールエッジ部８をボディ部９の開口部として有し、他方の開口部が電子銃を内装する円筒状のネック部１０に接合され、前記ボディ部９とネック部１０との間にヨーク部１１が一体的に連接されて略漏斗状を形成するものである。
【００２８】
また、本発明においては、前記ネック部１０の中心軸と平行で、かつ前記フェース部の内表面中央２１を通過する直線をバルブ中心軸２２と定義し、略矩形の前記スクリーン４における対角線の長さをＤと定義する。ただし、一対のヨーク部１１およびネック部１０が設けられている通常のファンネル３を用いたバルブ１の場合、管軸とバルブ中心軸２２とは同一となる。なお、本発明において、バルブ中心軸２２に垂直な方向における前記ヨーク部１１の断面は、略矩形のような非円形の形状であるものとする。
【００２９】
さらに、図２に示すように、フェース部５の内表面中央から、ファンネル３のリファレンス線２０とバルブ中心軸２２とが交差する位置４３までの距離をＨと定義するとき、本発明のバルブにおいては、Ｄ／Ｈ≧３．０なる関係を有する。前記Ｄ／Ｈの値が３．０未満であると、バルブの奥行きに比べてスクリーンが小さく、換言すればスクリーンの面積に比べて奥行きが長いバルブとなる。本発明における前記のリファレンス線２０については、既に述べたように社団法人電子情報技術産業協会（ＪＥＩＴＡ）の規格ＥＤ−２１３４Ｂにおいて「リファレンス線ゲージを用いて規定されるファンネルヨーク部の管軸と垂直な仮想基準線」として定義されているものをいう。
【００３０】
また、ボディ部９とヨーク部１１との境界であるヨーク端３０からボディ部９の表面に沿ってシールエッジ部８側へ５０ｍｍ移動した位置をヨーク端近傍位置３１とする。ここで前記ヨーク端３０とは、ファンネルの外表面を形成する曲線の変曲点にあたる位置をいうものであり、「ヨーク端３０からボディ部９の表面に沿ってシールエッジ部８側へ５０ｍｍ移動」とは、バルブ中心軸２２を通過する断面でファンネル３を切断した断面におけるボディ部９の切り口に沿ってシールエッジ部８側へ移動した距離が５０ｍｍであることをいう。具体的には、図１における曲線Ｓの長さが５０ｍｍである。さらに、ネック部１０とヨーク部１１との境界にあたる位置をネックシール位置３２とする。
【００３１】
そして、ヨーク端近傍位置３１とネックシール位置３２との間の領域、すなわち図１中における斜線部の領域のうち、バルブの内部を真空にした際に８ＭＰａ以上の引っ張り性の応力が発生する領域を高歪み領域とするとき、本発明のバルブは前記ヨーク端近傍位置３１からヨーク端３０までの間の高歪み領域、および／または、前記ネックシール位置３２からヨーク端４３までの間の高歪み領域の少なくともヨーク部１１の外側の表面に、化学強化法によって圧縮応力が付与された化学強化圧縮応力層を有するものである。
【００３２】
ところで、奥行き（管軸方向の長さ）が長く、ヨーク部９の断面が円形である従来のファンネルの場合、ヨーク部１１に発生する引っ張り性真空応力（以下「ヨーク部応力」と記載する）が８ＭＰａに達することはないため、陰極線管としての信頼性においては問題が生じなかった。
【００３３】
しかし、本発明のバルブのように奥行きを短縮しＤ／Ｈ≧３．０となるようにして、かつヨーク部１１におけるバルブ中心軸２２に垂直な断面が非円形となるようにした場合、ヨーク部応力が１０ＭＰａを越える可能性が想定される。さらに一層奥行きを短縮しＤ／Ｈ≧４．０とした場合には、ヨーク部応力が２０ＭＰａに達する場合もあり得る。また、ヨーク部の非円形断面を一つとっても各位置によってそれぞれ剛性が異なるので、アンバランスな状態が助長される結果となり、前記ヨーク部応力の大きな箇所を生み出す結果となる。
そのため前記ヨーク部１１を強化する必要が生じるが、本発明においては化学強化法によって圧縮応力を付与し、前記化学強化圧縮応力層を形成する。
【００３４】
既に述べたように、物理強化法ではガラスに付与される圧縮応力値が低く、ヨーク部１１に発生する高い引っ張り性真空応力を低減し得る圧縮応力を付与することは非常に困難であり、高い圧縮応力を物理強化法によってヨーク部１１へ付与することができたとしても、その作用によりアノードボタン１８の周辺に高い引っ張り性の応力が発生し陰極線管の信頼性低下につながるという問題があるため、物理強化法による強化は好ましくない。
一方、化学強化法では、｜σｃ｜≧１００ＭＰａとなる高い圧縮応力を容易に付与することができるため、本発明のようにヨーク部１１の断面が非円形であって奥行きの短いバルブの強化には好適な強化法である。
【００３５】
前記化学強化法とは、前述のようにガラス表面層のアルカリイオンを外部媒体中の、よりイオン半径の大きな１価陽イオンと交換することによってガラスの網目の構造を押し縮めて圧縮応力を発生させる方法である。珪酸塩ガラスでは、Ｓｉ−Ｏ結合で構成された網目骨格の中にアルカリおよびアルカリ土類の元素が網目修飾イオンとして不規則に入り込んでいるが、網目修飾イオンのうち１価陽イオンが比較的自由にガラス内部を移動できる特性を利用して、ガラス表面層のアルカリイオンを外部媒体中のよりイオン半径の大きな１価陽イオンと交換することができる。その結果、アルカリイオンの抜け出た位置に、それより大きなイオンが周囲の網目の構造を押し縮めながら入り込むことによって圧縮応力が発生する。通常、Ｎａ＋を含むガラスをＫＮＯ３溶融液中に浸漬し、Ｎａ＋とＫ＋とを交換する方法（ディップ式化学強化法）が一般的な化学強化法として行われている。
【００３６】
特に本発明においては、化学強化法の中でも特公昭４０−２８６７４号に記載される方法、具体的にはファンネル３のガラス中のアルカリイオンよりもイオン半径の大きなアルカリイオンを含む化合物、例えば硝酸カリウムと、粘土のような粘性材料とを水等の溶媒で混合しペースト化させて得られたペースト状物を、ガラス製品の所望の位置に塗布し乾燥させた後、電気炉等で加熱させる方法（本発明においては、この方法を「ペースト化学強化法」という）を用いれば、ファンネル３の所望の位置のみに部分的に圧縮応力を付与することができるので、物理強化法の場合に問題となるアノードボタン１８の周辺に発生する高い引っ張り性の応力の問題も解消できる。
【００３７】
また、前述のようにヨーク部１１に発生する引っ張り性真空応力は、最大約２０ＭＰａ程度となるので、前記化学強化圧縮応力層の圧縮応力値はσｃは、２０ＭＰａ≦｜σｃ｜とすることが好ましい。ただし、化学強化圧縮応力層へ過度に高い圧縮応力を付与すると、化学強化を施した部分と化学強化を施していない部分との境界部において、前記圧縮応力の反力として引っ張り性の応力が生じるため、前記圧縮応力値はσｃは、３００ＭＰａ≧｜σｃ｜とすることが好ましい。したがって、本発明において、前記化学強化圧縮応力層の圧縮応力値はσｃは、２０ＭＰａ≦｜σｃ｜≦３００ＭＰａであることが好ましい。こうすることにより、引っ張り性真空応力を相殺しうると同時に、過度の強化に伴う余分な引っ張り性応力の発生を抑制することができる。
【００３８】
前記化学強化圧縮応力層の圧縮応力値はσｃは、４０ＭＰａ≦｜σｃ｜≦２００ＭＰａであればより好ましい。前述のように陰極線管の奥行きがより短縮されて偏平化が進むと引張り性真空応力が高くなり、ヨーク部においては２０ＭＰａに達する場合もあり得るため、４０ＭＰａ≦｜σｃ｜とすることにより信頼性の高いファンネルとすることができる。また、２００ＭＰａ＜｜σｃ｜となる化学強化圧縮応力層を形成しようとすると低温で処理する必要があるため、長時間を要するようになる。さらに、前記圧縮応力値はσｃは、８０ＭＰａ≦｜σｃ｜≦２００ＭＰａであれば最も好ましい。前述のディップ式化学強化法やペースト化学強化法等の化学強化法により圧縮応力を付与する場合、８０ＭＰａ≦｜σｃ｜≦２００ＭＰａとなるように条件設定することが、工業的生産性とファンネルの信頼性とを両立させる上で好適である。
【００３９】
また、前記化学強化圧縮応力層の厚さは２０μｍ以上とすることが好ましい。陰極線管の組み立て工程においてはヨーク部１１に傷が付きやすいことは既に説明したとおりであるが、化学強化圧縮応力層の厚さが２０μｍ未満の場合、傷が化学強化圧縮応力層を突き抜け、ガラス内部の未強化部分まで傷が到達する確率が高くなるため、破壊の確率が上昇する。ただし、化学強化圧縮応力層の厚さを２００μｍ以上にしようとすると、極めて長い時間処理する、またはガラス組成の変更する、といったことが必要なため工業生産上好ましくない。したがって、化学強化圧縮応力層の厚さは２０〜２００μｍであると好ましい。さらに、前記化学強化圧縮応力層の厚さは、６０〜２００μｍであるとより好ましく、６０μｍ以上の厚さとすることにより、加傷に起因する破壊確率を大幅に減少させることができる。
【００４０】
なお、これまでヨーク部１１を中心に化学強化圧縮応力層の説明を行ったが、ヨーク部１１のシールエッジ部８側、具体的には前記ヨーク端３０からヨーク端近傍位置３１までの間の領域についても同様である。種々の研究を行った結果、引っ張り性真空応力が発生しやすい部位は、ヨーク端３０からボディ部９表面に沿ってシールエッジ部８側へ５０ｍｍ移動したヨーク端近傍位置３１までの間の領域であることが分かっている。
【００４１】
したがって、ヨーク端近傍位置３１からネックシール位置３２までの間の領域を対象とし、その中でも８ＭＰａ以上の引っ張り性真空応力が発生する領域、すなわち高歪み領域において前記化学強化圧縮応力層を設けることによって、前述のような本発明の課題を解決できるようになるのである。また化学強化法によって高い圧縮応力を付与することによりガラスの薄肉化が図れるので、ファンネル形状を変更することなく軽量化することもできる。
【００４２】
なお、ネック部とヨーク部とを複数対設けた図４のような複雑な形状であっても高歪み領域に前記の化学強化圧縮応力層を設けることによって同様に引っ張り性真空応力を低減できるので、さらにスクリーンの大きさに対するバルブの奥行きを短縮、すなわちＤ／Ｈの値を大きくすることができる。
【実施例】
【００４３】
次いで、実施例に基づいて具体的に説明する。なお、以下に説明するバルブに使用するパネルは、いずれも旭硝子社製のガラス素地５００８を用い、アスペクト比１６：９、フェース部外表面曲率半径１０００００ｍｍ、スクリーン部対角径７６０ｍｍ、パネル最外対角径８１３．２ｍｍである３２型テレビ用のものである。ファンネルは、すべて偏向角１２０°であり、管軸に垂直なヨーク部の断面が略矩形状となるように成型し、ガラス素地には旭硝子社製０１３８を用いる。なお、管軸に垂直かつリファレンス線を通過するヨーク部の略矩形断面における最大径と最小径との比（最大径／最小径）は、１．２４とする。
【００４４】
また、前記のパネルとファンネルとを、旭硝子社製ガラスフリットＡＳＦ１３０７Ｒを用いて４５０℃、６０分加熱することで密封接合する。こうして得られたバルブに＃１５０のエメリー紙を用いて加傷し、バルブ内部を大気圧とし、外部から水圧を付加する耐水圧試験を行い、バルブが破壊した時点での水圧と、バルブの破壊の起点を測定する。なお、前記＃１５０のエメリー紙による加傷の位置は下表に示す。
【００４５】
実施例１〜９のバルブに用いたファンネルのヨーク部については、８ＭＰａ以上の引っ張り性真空応力が発生する位置を、それぞれのファンネル形状に基づいて有限要素法による数値解析を行い、高歪み領域を特定する。そして、前述のペースト化学強化法により、所望の部位の前記高歪み領域に化学強化圧縮応力層を形成させる。具体的には、二酸化珪素を主成分とする粘土と硝酸カリウムとを、水を溶媒として混合して得たペースト状物を、ファンネルの所望の部位の前記高歪み領域に塗布し乾燥させ、電気炉を用い加熱する。
【００４６】
なお、実施例において、圧縮応力値および化学強化圧縮応力層の厚さは偏光顕微鏡を用いて測定する。この方法は、まずファンネルのヨーク部のガラスを前記化学強化圧縮応力層の表面に垂直に切断してガラス試料とし、該ガラス試料の厚さが０．５ｍｍ以下となるように研磨し、ガラスの屈折率に近い液体に浸漬し断面方向から観察することで測定する。圧縮応力値は偏光顕微鏡に回転式ベレックコンペンセータを取り付け、圧縮応力層内の光の光路差を測定し光弾性定数より算出する。光弾性定数は２．４０を用いる。化学強化圧縮応力層の厚さは、偏光顕微鏡に鋭敏色板を取り付け観察する。化学強化圧縮応力層は明るさ・色が変化して見えるため、その厚さ方向の距離を測定できる。
【００４７】
（例１：実施例）
ヨーク部を管軸に垂直な方向でリファレンス線を通過するように切断した場合の略矩形断面の対角部（図３に符号４１で表す）の厚さ（以下、「ヨーク部厚さ」という）が４．２ｍｍ、ファンネルのシールエッジ部の長辺中央からネック側へ向けて管軸方向に６０ｍｍにあたる位置（図３に符号４２で表す）のボディ部の厚さ（以下、「ボディ部厚さ」という）が６．５ｍｍ、Ｄ／Ｈ＝３．５である形状のファンネルを製作する。質量は１０．８ｋｇである。この形状のファンネルを用いたバルブに発生し得る最大の引っ張り性真空応力の値を前述の数値解析により求めたところ１０ＭＰａである。
【００４８】
前記ファンネルのうち、ネックシール位置からヨーク端までの間の高歪み領域に前述のペースト状物を塗布し、ペースト化学強化法を行う。なお、電気炉での保持の条件は４５０℃、４時間とする。その結果、ペースト状物を塗布した高歪み領域に｜σｃ｜＝１２１ＭＰａ、厚さ１０μｍの化学強化圧縮応力層を設けることができる。こうして得られるファンネルを前述のようにパネルと封着してバルブとする。
【００４９】
（例２：実施例）
ペースト化学強化法における電気炉での保持時間を１０時間とする以外は例１と全く同じ条件のバルブとする。その結果、ペースト状物を塗布した高歪み領域に｜σｃ｜＝１２０ＭＰａ、厚さ２０μｍの化学強化圧縮応力層を設けることができる。
【００５０】
（例３：実施例）
ペースト化学強化法における電気炉での保持時間を２４時間とする以外は例１と全く同じ条件のバルブとする。その結果、ペースト状物を塗布した高歪み領域に｜σｃ｜＝１１７ＭＰａ、厚さ４０μｍの化学強化圧縮応力層を設けることができる。
【００５１】
（例４：比較例）
例１と全く同じ形状で、一切の強化処理（化学強化法、物理強化とも）行っていないファンネルを用いたバルブを例４とする。
【００５２】
（例５：比較例）
ヨーク部厚さが５．５ｍｍ、ボディ部厚さが７．５、質量が１１．５ｋｇ、Ｄ／Ｈ＝３．５であって、一切の強化処理（化学強化法、物理強化とも）行っていないファンネルを用いたバルブを例５とする。
【００５３】
（例６：実施例）
ヨーク部厚さが４．２ｍｍ、ボディ部厚さが７．５ｍｍ、Ｄ／Ｈ＝４．１である形状のファンネルを製作する。質量は１１．３ｋｇである。この形状のファンネルを用いたバルブに発生し得る最大の引っ張り性真空応力の値を前述の数値解析により求めたところ２０ＭＰａである。
【００５４】
前記ファンネルのうち、ネックシール位置からヨーク端までの間の高歪み領域に前述のペースト状物を塗布し、ペースト化学強化法を行う。なお、電気炉での保持の条件は４５０℃、４時間とする。その結果、ペースト状物を塗布した高歪み領域に｜σｃ｜＝１１９ＭＰａ、厚さ１１μｍの化学強化圧縮応力層を設けることができる。
【００５５】
（例７：実施例）
ペースト化学強化法における電気炉での保持時間を１０時間とする以外は例６と全く同じ条件のバルブとする。その結果、ペースト状物を塗布した高歪み領域に｜σｃ｜＝１１５ＭＰａ、厚さ２１μｍの化学強化圧縮応力層を設けることができる。
【００５６】
（例８：実施例）
ペースト化学強化法における電気炉での保持時間を２４時間とする以外は例１と全く同じ条件のバルブとする。その結果、ペースト状物を塗布した高歪み領域に｜σｃ｜＝１２１ＭＰａ、厚さ３９μｍの化学強化圧縮応力層を設けることができる。
【００５７】
（例９：比較例）
例６と全く同じ形状で、一切の強化処理（化学強化法、物理強化とも）行っていないファンネルを用いたバルブを例９とする。
【００５８】
（例１０：比較例）
ヨーク部厚さが７．０ｍｍ、ボディ部厚さが１１．０、質量が１３．７ｋｇ、Ｄ／Ｈ＝４．１であって、一切の強化処理（化学強化法、物理強化とも）行っていないファンネルを用いたバルブを例１０とする。
【００５９】
（例１１：実施例）
例１と全く同じ形状のファンネルを用い、ペースト状物を塗布する位置を、ヨーク端近傍位置からヨーク端までの間の高歪み領域とする。そして電気炉での加熱温度と加熱時間を例１と同様にして化学強化を行う。このようにして得られるファンネルを用いてバルブを製作し例１１とする。その結果、ペースト状物を塗布した高歪み領域に｜σｃ｜＝１１７ＭＰａ、厚さ１２μｍの化学強化圧縮応力層を設けることができる。
【００６０】
（例１２：実施例）
例１と全く同じ形状のファンネルを用い、ペースト状物を塗布する位置を、ヨーク端近傍位置からヨーク端までの間の高歪み領域とする。そして電気炉での加熱温度と加熱時間を例２と同様にして化学強化を行う。このようにして得たファンネルを用いてバルブを製作し例１２とする。その結果、ペースト状物を塗布した高歪み領域に｜σｃ｜＝１１５ＭＰａ、厚さ２１μｍの化学強化圧縮応力層を設けることができる。
【００６１】
（例１３：実施例）
例１と全く同じ形状のファンネルを用い、ペースト状物を塗布する位置を、ヨーク端近傍位置からヨーク端までの間の高歪み領域とする。そして電気炉での加熱温度と加熱時間を例３と同様にして化学強化を行う。このようにして得たファンネルを用いてバルブを製作し例１３とする。その結果、ペースト状物を塗布した高歪み領域に｜σｃ｜＝１２１ＭＰａ、厚さ４１μｍの化学強化圧縮応力層を設けることができる。
【００６２】
（例１４：実施例）
例１と全く同じ形状のファンネルを用い、ペースト状物を塗布する位置を、ヨーク端近傍位置からヨーク端までの間の高歪み領域、およびネックシール位置からヨーク端までの間の高歪み領域とする。そして電気炉での加熱温度と加熱時間を例１と同様にして化学強化を行う。このようにして得たファンネルを用いてバルブを製作し例１４とする。その結果、ペースト状物を塗布した高歪み領域に｜σｃ｜＝１１７ＭＰａ、厚さ１０μｍの化学強化圧縮応力層を設けることができる。
【００６３】
（例１５：実施例）
例１と全く同じ形状のファンネルを用い、ペースト状物を塗布する位置を、ヨーク端近傍位置からヨーク端までの間の高歪み領域、およびネックシール位置からヨーク端までの間の高歪み領域とする。そして電気炉での加熱温度と加熱時間を例２と同様にして化学強化を行う。このようにして得たファンネルを用いてバルブを製作し例１５とする。その結果、ペースト状物を塗布した高歪み領域に｜σｃ｜＝１２２ＭＰａ、厚さ２１μｍの化学強化圧縮応力層を設けることができる。
【００６４】
（例１６：実施例）
例１と全く同じ形状のファンネルを用い、ペースト状物を塗布する位置を、ヨーク端近傍位置からヨーク端までの間の高歪み領域、およびネックシール位置からヨーク端までの間の高歪み領域とする。そして電気炉での加熱温度と加熱時間を例３と同様にして化学強化を行う。このようにして得たファンネルを用いてバルブを製作し例１６とする。その結果、ペースト状物を塗布した高歪み領域に｜σｃ｜＝１２０ＭＰａ、厚さ４１μｍの化学強化圧縮応力層を設けることができる。
【００６５】
以上の例１から例１６までのバルブについて、耐水圧試験の結果を以下の表１〜表４に示す。なお、表に示す各記号は、下記の各値を示す。また表中の加傷位置および強化位置の欄については、＃エメリー紙にて加傷した位置および前記のペースト状物を塗布し化学強化を行った位置が、ネックシール位置からヨーク端までの間の高歪み領域である場合にはＡと記載し、ヨーク端近傍位置からヨーク端までの間の高歪み領域である場合にはＢと記載し、ネックシール位置からヨーク端までの間の高歪み領域とヨーク端近傍位置からヨーク端までの間の高歪み領域の両方である場合にはＡ＋Ｂと記載している。
ＴＹ：ヨーク分厚さ（ｍｍ）
ＴＢ：ボディー部分厚さ（ｍｍ）
ｍＢ：バルブ質量（ｋｇ）
σＶＴｍａｘ：最大の引っ張り性真空応力（ＭＰａ）
Ｔ：ペースト状物を塗布した後の、電気炉内のバルブの保持温度（℃）
ｈ：ペースト状物を塗布した後の、電気炉内のバルブの保持時間（時間）
σｃ：化学強化圧縮応力層の圧縮応力値（ＭＰａ）
Ｔｃ：化学強化圧縮応力層の厚さ（μｍ）
Ｄ：スクリーンの対角線長さ（ｍｍ）
Ｈ：フェース部の内表面中央からファンネルのリファレンス線とバルブ中心軸とが交差する位置までの距離（ｍｍ）
Ｐｄ：バルブ破壊時の水圧（ＭＰａ）
【００６６】
【表１】
2005183185.tif 000003
【００６７】
【表２】
2005183185.tif 000004
【００６８】
【表３】
2005183185.tif 000005
【００６９】
【表４】
2005183185.tif 000006
【００７０】
以上の結果、ネックシール位置からヨーク端までの間の高歪み領域に化学強化圧縮応力層を有する例１〜例３および例６〜例８のバルブは、化学強化処理を施していない例４、例９に比べて耐圧強度（バルブ破壊時の水圧）が向上していることが分かる。なお、化学強化圧縮応力層の厚さが２０μｍ未満である例１、例６のバルブは破壊の起点がヨーク部であるが、化学強化圧縮応力層の厚さが２０μｍ以上とした例２、例３、例７および例８のバルブの破壊の起点は、ヨーク部以外の部位（ブレンドＲ部）であった。また前記例２、例３、例７および例８のバルブは、未強化である例４、例９のバルブに比べて破壊時の水圧が５０％以上高く、耐圧強度が大幅に向上していることが分かる。
【００７１】
さらに、化学強化を施さず肉厚化によって強度向上を図った例５、例１０のバルブの場合、耐圧強度は向上したものの電子線がヨーク部内壁に衝突し、画質を大幅に低下させるものであって、化学強化を施したバルブに比べて相対的に重いものである。
【００７２】
また、ヨーク端近傍位置からヨーク端までの間の高歪み領域に化学強化圧縮応力層を有する例１１〜例１３のバルブは、同形状であって化学強化処理を施していない例４のバルブに比べて耐圧強度が向上していることが分かる。なお、化学強化圧縮応力層の厚さが２０μｍ未満である例１１のバルブは破壊の起点がヨーク部であるが、化学強化圧縮応力層の厚さが２０μｍ以上とした例１２、例１３のバルブの破壊の起点は、ヨーク部以外の部位（ブレンドＲ部）であった。また前記例１２、例１３のバルブは、同形状であって未強化である例４のバルブに比べて破壊時の水圧が４５％以上高く、耐圧強度が大幅に向上していることが分かる。
【００７３】
さらに、ヨーク端近傍位置からヨーク端までの間の高歪み領域と、ネックシール位置からヨーク端までの間の高歪み領域との両方に化学強化圧縮応力層を有する例１４〜例１６のバルブは、同形状であって化学強化処理を施していない例４のバルブに比べて耐圧強度が向上していることが分かる。なお、化学強化圧縮応力層の厚さが２０μｍ未満である例１４のバルブは破壊の起点がヨーク部であるが、化学強化圧縮応力層の厚さが２０μｍ以上とした例１５、例１６のバルブの破壊の起点は、ヨーク部以外の部位（ブレンドＲ部）である。また前記例１５、例１６のバルブは、同形状であって未強化である例４のバルブに比べて破壊時の水圧が４０％以上高く、耐圧強度が大幅に向上していることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明のバルブを示す説明図。
【図２】陰極線管の構造を示す断面図。
【図３】本発明のバルブを構成するファンネルを示す説明図。
【図４】ヨーク部とネック部とが２対設けられたバルブの例を示す説明図。
【符号の説明】
【００７５】
１：バルブ
２：パネル
３：ファンネル
４：スクリーン
５：フェース部
６：スカート部
７：パネルのシールエッジ部
８：ファンネルのシールエッジ部
９：ボディ部
１０：ネック部
１１：ヨーク部
１２：電子銃
１３：偏向ヨーク
１４：蛍光膜
１５：アルミニウム膜
１６：シャドウマスク
１７：スタッドピン
１８：アノードボタン
１９：管軸
２０：リファレンス線
２１：フェース部の内表面中央
２２：バルブ中心軸
３０：ヨーク端
３１：ヨーク端近傍位置
３２：ネックシール位置
【図１】
2005183185.tif 000007
【図２】
2005183185.tif 000008
【図３】
2005183185.tif 000009
【図４】
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