(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
略矩形のフェース部を有するパネルと、ファンネルおよびネックとからなる陰極線管用ガラスバルブにおいて、
該ガラスバルブの少なくとも前記パネルに物理強化により圧縮応力σKCを有する圧縮応力層が形成されてなり、前記圧縮応力σKCは、σKC≦−３０ｋｇ／ｃｍ2で、
かつ前記ガラスバルブの破壊強度σSGと、内部が真空のガラスバルブの表面に大気圧が負荷されることによって発生する引張応力の最大値である最大引張真空応力σVTmaxとの間に、１＜Ｃ・σVTmax／σSG≦１−（σKC／σSG）（ただし、Ｃはガラスバルブの使用環境に適合する安全性の条件を満たす耐圧強度として、２≦Ｃ≦４の範囲で決められる初期設定値）なる関係を有しており、
前記フェース部の内面および外面の面形状を一定とし肉厚を変化させたときに、σVTmax＝σSG／Ｃとなるようなフェース部中央の肉厚がｔ0である場合、フェース部中央の肉厚ｔ1が、σSG／（σSG−σKC）≦（ｔ1／ｔ0）2、０．６４≦（ｔ1／ｔ0）2＜１なる関係を有していることを特徴とする陰極線管用ガラスバルブ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主にテレビジョン等に用いる陰極線管のためのガラスバルブに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１の部分断面図に示すように、テレビジョン等に用いる陰極線管１は、基本的には映像を表示するパネル３、偏向コイルを装着するファンネル４および電子銃１７を格納するネック５からなるガラスバルブ２で構成されている。
【０００３】
図１において６はスカート部、７は映像を映し出すフェース部、８は強度を保持するための防爆補強バンド、１０はパネル３とファンネル４をハンダ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は蛍光の戻りを防止するアルミニウム膜、１４は電子線の照射位置を規定するシャドウマスク、１５はシャドウマスク１４をスカート部６の内面に固定するためのスタッドピン、１６はシャドウマスク１４の電子線による高帯電を防ぎ外部へ導通接地するための内装ダッグである。また、Ａはネック５の中心軸とパネル３の中心を結ぶ管軸を示す。
【０００４】
真空容器としての陰極線管のガラスバルブは、大気圧が外表面に加わるため応力（以後真空応力と称する）が発生するが、球殻とは異なる非対称的構造に負うところの引張応力（＋の符号）の領域が、圧縮応力（−の符号）とともに比較的広範囲に図２のように存在する。ここで、図２中のσＲは紙面に沿った応力、σＴは紙面に垂直方向の応力成分を示す。図中の応力分布に沿った数字は、その位置における応力値を示す。
【０００５】
ガラスバルブの表面上には二次元的応力分布が存在し、通常引張真空応力の最大値は、パネルのフェース部の映像表示面端部またはパネルの側壁部に存在する。したがって、もし陰極線用ガラスバルブの前記引張真空応力が大きく、充分に構造的な強度がなければ、大気圧による静的疲労破壊を生じ陰極線管として機能しなくなる。さらに陰極線管の製造工程においては、特に３８０℃程度の高温に保持し排気する際に、その熱工程において熱応力が発生し前記真空応力に加わるため、はなはだしい場合には瞬間的な空気流入とその反作用によって激しい爆縮を発生し、周囲まで損害を及ぼす危険性がある。
【０００６】
このような破壊を防止するための保証としては、ガラスバルブおよび陰極線管の組立て工程で発生するガラス表面への加傷の強さと陰極線管の実用耐用年数等を考慮して、＃１５０エメリー紙により一様に加傷したガラスバルブに空気圧または水圧により加圧して外圧負荷試験をおこない、破壊に至ったときの内外圧力差を求め、かかる圧力差として３気圧以上は耐えうるようにしている。
【０００７】
このような加傷をおこなったガラスバルブが持つ構造的な破壊強度は、図２に示すようにガラスバルブの外表面に存在する真空応力がガラスバルブの構造に左右され、二次元的であるため一義的には決まらない。同じ材質から作られた各種のテレビジョン放送受信用の陰極線管におけるガラスバルブの破壊強度を図３に示すが、たかだか最小値１９０ｋｇ／ｃｍ２、平均２５０ｋｇ／ｃｍ２程度にしかすぎない。
【０００８】
一方、真空応力による疲労破壊を考えると、最大引張真空応力σＶＴｍａｘの存在する領域が起点となって破壊する確率が高いので、前述の耐圧強度の保証値である内外圧力差が３気圧以上の強度を有する陰極線管ガラスバルブにするためには、弾性体の線形性がガラスバルブに適合することからして、３．０σＶＴｍａｘ＜σＳＧの条件を満足すればよい。すなわち、σＶＴｍａｘ＜σＳＧ／３であるから、従来は図２に示すように、σＶＴｍａｘを６０〜９０ｋｇ／ｃｍ２に抑えるようにガラスバルブの肉厚、形状等の幾何学的構造を定めている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、耐圧強度を保証するためσＶＴｍａｘを前述のように６０〜９０ｋｇ／ｃｍ２に定めたガラスバルブの構造にすると、例えばアスペクト比が４：３（横：縦）の有効画面（視像領域）を有するカラーテレビジョン用陰極線管のガラスバルブに用いられるパネルの重量は、その最大外径のほぼ２．０〜２．４乗に比例し増加するので、大型サイズの陰極線管の生産性、とりわけガラスバルブの生産性を極端に低下させ、材料コストも大幅に増大する結果となる。
【００１０】
このような問題に対する解決方法として、例えばガラスバルブの表面をイオン交換処理によって強化させ、軽量化を図ることが考えられる。この方法は、徐冷域以下の温度でガラス中のアルカリイオンをそれよりも大きいイオンで置換し、その容積増加によって表面に圧縮応力を作る方法である。例えば、Ｎａ２Ｏを５〜８％、Ｋ２Ｏを５〜９％程度含有するＳｉＯ２−ＳｒＯ−ＢａＯ−Ａｌ２Ｏ３−ＺｎＯ２系ガラス（旭硝子社製５００１ガラス）からなるパネルを、約４５０℃に保持したＫＮＯ３の溶融液中に約４〜６時間程度浸漬することによって得られる。
【００１１】
この処理により、パネルの表面に１５００〜３０００ｋｇ／ｃｍ２程度の大きさで、深さ１０〜３０μｍ程度の深さを有する圧縮応力層が形成される。この強化法の場合、ガラス内部に大きな引張応力層は形成されないが、得られた圧縮応力層の厚さは薄い。表１に示すように＃１５０エメリー紙による加傷の深さと同程度かそれ以下である。したがって、製造中あるいは使用中に前記圧縮応力層をつき抜ける傷がつくことは充分考えられ、その場合強化の効果が消失する問題がある。
【００１２】
また風冷強化によっても、ガラスの表面を強化できることは知られている。これは、ガラスを軟化点よりも少し低い温度に加熱し、次に空気を吹きつけ急冷し、ガラス表面に５００〜１０００ｋｇ／ｃｍ２程度の圧縮応力層を形成する方法である。
【００１３】
つまり、ガラスの軟化が多少生じる温度域に保持して表面を急冷するため、処理後若干の変形を伴うので、寸法精度が厳密に要求される陰極線管用のパネルの強化方法としては問題が大きい。また圧縮応力層の形成と同時にガラス内部に圧縮応力値の絶対値の半分の大きさの引張応力層が形成される。そのため、亀裂がガラス内部へ進展した場合、貯えられている引張歪のエネルギーを解放しようとして自爆するので、陰極線管のような真空容器では、爆縮の点から大きすぎる引張応力層は問題となる。
【００１４】
本発明の目的は、従来技術におけるこのような欠点を解消しつつ、陰極線管の爆縮を招かないよう安全性を確保しながらガラスバルブの表面を強化し、その表面の圧縮応力値との関係において、従来よりも軽量化された陰極線管用ガラスバルブを新たに提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、略矩形のフェース部を有するパネルと、ファンネルおよびネックとからなる陰極線管用ガラスバルブにおいて、該ガラスバルブの少なくとも前記パネルに物理強化により圧縮応力σKCを有する圧縮応力層が形成されてなり、前記圧縮応力σKCは、σKC≦−３０ｋｇ／ｃｍ2で、かつ前記ガラスバルブの破壊強度σSGと、内部が真空のガラスバルブの表面に大気圧が負荷されることによって発生する引張応力の最大値である最大引張真空応力σVTmaxとの間に、１＜Ｃ・σVTmax／σSG≦１−（σKC／σSG）（ただし、Ｃはガラスバルブの使用環境に適合する安全性の条件を満たす耐圧強度として、２≦Ｃ≦４の範囲で決められる初期設定値）なる関係を有しており、
前記フェース部の内面および外面の面形状を一定とし肉厚を変化させたときに、σVTmax＝σSG／Ｃとなるようなフェース部中央の肉厚がｔ0である場合、フェース部中央の肉厚ｔ1が、σSG／（σSG−σKC）≦（ｔ1／ｔ0）2、０．６４≦（ｔ1／ｔ0）2＜１なる関係を有してい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】
本発明において、（ｔ１／ｔ０）２は、０．６４≦（ｔ１／ｔ０）２＜１とするのが好ましい。０．６４よりも小さいとフェース部の肉厚が薄くなり、爆縮しやすくなる。またｔ１＝ｔ０の場合、薄くして軽量化することができなくなる。
【００１７】
本発明において、前記引張応力の最大値σＶＴｍａｘは７０〜１５０ｋｇ／ｃｍ２であり、これはガラスの構造上決定される値であり、従来と同等かより大きな値に設定できる。
【００１８】
また、前記圧縮応力σＫＣは具体的には−３０ｋｇ／ｃｍ２以下にすることが、陰極線管用ガラスバルブを有効に軽量化しかつ耐圧強度を高め爆縮発生率を抑えるために好ましい。圧縮応力σＫＣは小さければ小さいほど陰極線管用ガラスバルブの強化のためによいが、実際上物理強化により−３００ｋｇ／ｃｍ２程度以下にすることは困難であり、実用的な下限として−３００ｋｇ／ｃｍ２までとするのがよい。
【００１９】
前記Ｃの値は、ガラスバルブが使用される環境に適合し、要求される安全性等の条件を満たすように、耐えうる内外圧力差に等しく、耐圧強度（表４、５中のＰ）の初期設定値（単位：ｋｇ／ｃｍ2）である。つまり、Ｃはガラスバルブが使用される環境に適合する安全性を満たす耐圧強度（安全強度）として設計時に初期設定される値であり、Ｐはこのような初期設定値Ｃに基づいて製造されたガラスバルブについて測定して得た耐圧強度（破壊強度）である。ある値のＣの設定に対して、本発明のような条件式になるよう、ある値のσKCを設定すれば、耐圧強度Ｐが結果的に向上しＣ≦Ｐとなる。σVTmax、σSGはガラスバルブの形状によってほぼ決定される値である。
【００２０】
すなわち、特定のＣに対して、条件式を満たす特定のσＫＣ、σＶＴｍａｘ、σＳＧが決定できる。Ｃの範囲としては２≦Ｃ≦４とすることが必要であり、それによって従来よりも広範囲の耐圧強度Ｐでガラスバルブを製造できることとなる。
【００２１】
Ｃ＜２の場合はσＳＧ／Ｃ（＝σＶＴｍａｘ）が大きくなりすぎ、遅れ破壊による自然爆縮を起こしやすくなるため不適であり、Ｃ＞４の場合はσＶＴｍａｘを小さくしすぎる、すなわちσＫＣを大きくしすぎることになり、過大なσＫＣを形成することは生産性の悪化等を招き実用的でないため不適である。また、Ｃ＝３の場合、耐圧強度Ｐが３以上となり、耐圧強度の保証値３以上のガラスバルブを提供でき、好ましい。
【００２２】
本発明において、パネルの最大引張真空応力が生ずる部分がフェース部の外面である場合は、パネルのスカート部の圧縮応力よりもフェース部の圧縮応力が大きくなるようにすることが、最大引張真空応力によるガラス表面の亀裂伸展を阻止し爆縮を防止するうえで好ましい。この場合、スカート部の圧縮応力はフェース部の圧縮応力の５０％以上１００％未満とする。
【００２３】
スカート部の圧縮応力がフェース部のそれより大きいと、冷却後のパネルの捻れによる変形を防止できなくなる。また、スカート部の圧縮応力がフェース部の圧縮応力の５０％よりも小さいと、スカート部の強化がなされないため厚さを厚くする必要が生じ、軽量化が達成できないという問題がある。
【００２４】
前記のフェース部の圧縮応力がスカート部の圧縮応力よりも大きいパネルは、ガラスの温度が歪点に下がるまでの間に、前記パネルの主にフェース部に冷却風を当てることにより製造される。このような方法により、パネルのスカート部よりもフェース部の方が急冷されることになり、大きな圧縮応力が形成される。
【００２５】
【発明の実施の形態】
本発明は、パネル、ファンネルおよびネックからなるガラスバルブを有してなる陰極線管用ガラスバルブの表面に、物理強化により陰極線管の爆縮を導かない程度の大きさと厚さを有する圧縮応力層（強化による圧縮応力σＫＣで、本発明は引張応力を正の値で表すので、圧縮応力を負の値で表す。）を形成する。特にパネルを非実用的なものとする寸法精度の狂いを生じさせず、前記圧縮応力σＫＣとの関係においてガラスバルブの機械的物性とガラスバルブの構造によって定まる最大引張真空応力σＶＴｍａｘの許容範囲を従来より増大せしめる構造にして、軽量化された陰極線管ガラスバルブを提供する。
【００２６】
本発明の特に好ましい実施態様として、前記圧縮応力σＫＣの絶対値の大きさは、そのガラスが有する構造上本質的な破壊強度σＳＧに対し｜σＫＣ｜≦σＳＧの関係を有し、かつ構造的に定まる引張真空応力の最大値σＶＴｍａｘが、σＳＧ／Ｃ＜σＶＴｍａｘ＜（σＳＧ−σＫＣ）／Ｃとなることが挙げられる。
【００２７】
また本発明において、前記引張応力の最大値σＶＴｍａｘは、パネルの形状および厚さの分布によってフェース部外面の有効画面端の短軸上に存在する場合と長軸上に存在する場合がある。前記短軸および長軸は、フェース部外面の中心点を通りパネルの短辺に平行な軸、およびフェース部外面の中心点を通りパネルの長辺に平行な軸を意味する。
【００２８】
さらに前記圧縮応力σＫＣは、パネルのスカート部よりもフェース部の方で大きくなっていることが好ましく、それはパネルのスカート部（側壁部）よりフェース部を速く冷却して圧縮応力層を形成することにより、スカート部の収縮固化に伴うフェース部の変形を抑制し、フェース部内面の曲率精度の向上が達成できるためである。
【００２９】
スカート部がフェース部よりも強く速く冷却されると、パネルの冷却固化の際、フェース部はスカート部が収縮する際の動きに伴って大きな変形を引き起こす。したがって、フェース部の内面曲率の精度が変動し不安定になるため、このようなパネルを用いたカラーテレビジョン用陰極線管の場合、電子ビームのランディング特性不良の原因となり、安定したカラー画像が得られなくなる。
【００３０】
本発明の好ましい実施態様によると、パネルのスカート部の冷却固化に伴う収縮作用によりフェース部が変形することを最小限に抑えることができる。
【００３１】
本発明は、前述のように圧縮応力値は大きいが充分な圧縮応力層の厚さが得られないイオン交換強化法や、ガラス内部に過大な引張応力を導く結果陰極線管の爆縮を招いたり、内部の引張応力を抑制しようとすると安定的に圧縮応力が得られない風冷強化法によるものではなく、ガラス成型後の徐冷時の冷却速度と保持温度を操作することにより、安定的な圧縮応力が得られる物理強化をおこなうものである。
【００３２】
本発明者らは、実験により、許容されうる圧縮応力の大きさを特定することによりガラスバルブの肉厚を従来品より薄くし、爆縮を招かず軽量化したガラスバルブを実現できた。また、フェース部の形状は球面、円筒面、非球面のいずれの形状であってもよい。ただし、本発明は縦横比が大きくかつ非球面となるＨＤＴＶ（Ｈｉｇｈ  Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ  ＴＶ）用のパネルに適用する場合の利点が大きい。
【００３３】
物理強化においては、ガラスを軟化点近くの高温域から急冷すると、表面は急激に収縮固化する反面、内部はまだ充分流動性を保持し膨張したままの状態にあり、一時歪を流動により瞬時に緩和してしまう。さらに冷却されると内部も収縮しようとするが、その動きは固化した表面層の存在によって制限される。この結果、ガラスの温度が室温まで下がり充分な平衡状態に達したときには、表面には大きな圧縮応力層と内部には引張応力層が形成され残留応力として残る。
【００３４】
この際、発生する圧縮応力の大きさはガラス表面が徐冷温度から歪点に下がるまでに要する時間によって左右され、冷却が早ければ早いほど内部との収縮の差が大きくなり、冷却終了後は表面に絶対値の大きな圧縮応力σＫＣを発生する。しかし、同時にこの圧縮応力を打ち消す形で内部中央にはσＫＴ＝−σＫＣ／２の大きさの引張応力が必然的に形成される。
【００３５】
通常、最大部外径が１５ｃｍ以上のテレビジョン放送受信用陰極線管では、パネルのスカート部の外面を金属製の防爆バンドで締め付ける等の処理をおこなって、取り扱い上考えられる大きさの衝撃が陰極線管に加わっても破壊を生じさせず安全性を確保するようにしている。
【００３６】
また、たとえ衝撃により陰極線管ガラスバルブの破壊が生じたとしても、使用者の安全性を確保するため、米国のＵＬ安全規格では、陰極線管に衝撃を加えて、その際飛散するガラスの量の大小によって可否を判定するというような下記２種類の方法により安全性を判断している。
【００３７】
一つは、フェース部の有効画面表示端近くの長辺側上下２ケ所にダイヤモンドカッタで長さ１０ｃｍのスクラッチを入れた後、最大２０Ｊのエネルギーを与えるようミサイル状の鋼鉄製物体によりフェース部を衝撃する。その衝撃により陰極線管を破壊して、その際飛散するガラス片の大小により合否判定をおこなう試験で、ミサイルテストと呼ばれている。
【００３８】
もう一つは、直径５０ｍｍの鋼球を７Ｊのエネルギーでフェース部の有効画面に振り子状に落下させ、その際飛散するガラス片の大小により合否判定をおこなう試験で、ボールインパクトテストと呼ばれている。
【００３９】
これらの破壊試験において、急激な爆縮を生じた場合にはガラス飛散量が多くなり、不合格になる確率が高い。また、従来ギロチン法と呼ばれるテストが安全性確認のためにおこなわれており、陰極線管を収納したキャビネットの上からファンネル上部相当部分に、直立した鋼鉄製の棒で６１Ｊ程度のエネルギーの衝撃を与えるというものである。
【００４０】
前記ギロチン法は、テレビジョンセットに多大なエネルギーの衝撃を与えて強制的に損傷、破壊させるというテストであり、通常の日常生活で発生するような衝撃を想定しているとはいえない。したがって、ギロチン法は、フェース部表面に安全ガラス等を接着した前面補強型バルブを除いて１９９２年に米国安全規格から削除されており、本発明においても採用していない。
【００４１】
本発明においては、物理強化による圧縮応力層の存在が安全性に与える影響を確認するため、これらの試験を用いて爆縮の発生の有無で、σＫＴの許容範囲を求めた。表１にパネルを各種の加傷方法を用いて加傷した場合に発生する傷の深さを示す。ミサイルテストでは、表１に示したとおりダイヤモンドカッタで入れるスクラッチの深さはたかだか１４０μｍであるのに対し、圧縮応力層の厚さがガラス厚さのほぼ６分の１に相当することから充分に厚く、圧縮応力値σＫＣの絶対値が大きいほどスクラッチからの亀裂進展を阻止する度合が大きくなり安定する傾向を見せた。
【００４２】
【表１】
0003863299.tif 000002
【００４３】
一方、ボールインパクトテストにおいては、パネルの外表面に圧縮応力層があるため、衝撃部にヘルツクラック状の小さな打痕が生じるだけでガラスにクラックを生じさせない反発の発生率が増加する傾向を見せた。圧縮応力値σＫＣの絶対値が大きいほどこの傾向が見られた。
【００４４】
このような表面圧縮応力層を有するガラスバルブが陰極線管として組み立てられ、内部を真空にした際、外表面に発生する応力σは、線形弾性体に関する応力の重ね合わせの原理からして、真空応力σＶと表面圧縮応力σＫＣの和、すなわちσ＝σＶ＋σＫＣとして表せる。
【００４５】
陰極線管の製造工程や使用時に破壊が生じない保証として、前述の耐圧強度試験において、内外圧力差がＣ気圧の場合に耐えうるようにしなければならない。内外圧力差としてＣ気圧を与えた場合、陰極線管ガラスバルブの表面に発生している応力の大きさはσ＝ＣσＶ＋σＫＣに変化している。
【００４６】
したがって、ガラスバルブが構造的に有する破壊強度をσＳＧ、大気圧における最大引張真空応力をσＶＴｍａｘとすれば、破壊しない条件としては、ＣσＶＴｍａｘ＋σＫＣ＜σＳＧとなる。
【００４７】
一方、物理強化により薄肉化、軽量化するとして、σSG／Ｃ＜σVTmaxなる条件を満足しなければならないから、結局σSG／Ｃ＜σVTmax＜（σSG−σKC）／Ｃとなる。すなわち、１＜Ｃ・σVTmax／σSG＜１−σKC／σSGなる関係をσVTmaxとσKCが満足することが、物理強化をおこなって安全に軽量化しうる条件となると判明した。
【００４８】
カラーテレビジョン用陰極線管の製造工程においては、パネルとファンネルとは、封着部の強度を向上させる目的で、旭硝子社製品ＡＳＦ１３０７のようなＰｂＯ−Ｂ２Ｏ３−ＺｎＯ−ＢａＯ−ＳｉＯ２系の結晶性ハンダガラスを用い、約４４０℃で３５分間焼成して封着し、ガラスバルブとして一体化した構造にする。
【００４９】
しかし、このようなハンダガラス焼成体が有する曲げ強度は、パネルやハンダガラスの約７０％しかない。そこで、封着部からの破壊を防止する必要上、封着部近傍のパネルおよびファンネルの肉厚を厚くし、封着部に発生する真空引張応力を通常６０ｋｇ／ｃｍ２程度に抑えている。
【００５０】
ところで、上記カラーテレビジョン用陰極線管の製造工程で、結晶性ハンダガラスを用い約４４０℃で３５分間焼成し封着して室温まで冷却する際に、パネルに形成した圧縮応力が５％程度緩和される。本発明においては、前記の圧縮応力の緩和を加味して圧縮応力を形成しているため、パネルとファンネルとを封着してカラーテレビジョン用陰極線管を製造した後にも充分な圧縮応力が残留し、強化されている。
【００５１】
パネルの軽量化は、フェース部またはスカート部のいずれかを薄肉化しても得られるが、スカート部を薄肉化する場合、パネルとファンネルとの封着部の引張真空応力の増加を招き、封着部からの破壊発生が問題となる。すなわち、軽量化はフェース部を薄肉化して達成するのが好ましい。
【００５２】
いま、フェース部の外面の曲率および内面の曲率を一定にしたまま、どちらか一方を平行移動し薄肉化を達成するものとする。
【００５３】
アスペクト比が４：３または１６：９のテレビジョン向け陰極線管用のガラスバルブの短軸または長軸上のフェース部の画像表示端部の近傍に発生する最大引張真空応力σＶＴｍａｘは、フェース部中央の肉厚のほぼ２乗に反比例して増減する。したがって、σＶＴｍａｘ＝σＳＧ／Ｃを与えるフェース部中央肉厚をｔ０とすると、肉厚をｔ１にした場合の最大引張真空応力は、ほぼσＶＴｍａｘ＝（ｔ０／ｔ１）２σＳＧ／Ｃの関係を有する。
【００５４】
前述したように、物理強化により圧縮応力σＫＣを有するガラスバルブについて、許容されるσＶＴｍａｘの範囲はσＳＧ／Ｃ＜σＶＴｍａｘ＜（σＳＧ−σＫＣ）／Ｃであるから、σＳＧ／（σＳＧ−σＫＣ）＜（ｔ１／ｔ０）２＜１となる。つまり、前式の範囲でフェース部中央肉厚ｔ１を薄くすることにより、陰極線管の爆縮を招かず軽量化を達成できる。
【００５５】
【実施例】
（実施例１）
本実施例においては、図１に示すようなカラーテレビジョン用陰極線管に通常使用されるものでＣ＝３で設計されており、表２に示されるような特性を有し、表３に記載された組成（単位：重量％）からなるガラス材料を用いてガラスバルブを作成した。図１の各部品については、ガラスバルブ２の応力分布およびフェース部７の肉厚が薄肉化しているのを除いて、従来と同様であるのでその説明を省略する。なお、表２、表３における「名称」はいずれも商品名（旭硝子社製）である。
【００５６】
前記ガラスバルブはアスペクト比が４：３で、対角径６８ｃｍの有効画面を有する２９インチ型テレビジョン用の従来品と同一形状、同一寸法の外形をしている。また、フェース部の内面を、設計時にフェース部とネックの中心軸を結ぶ管軸に沿って外方向に平行移動して薄肉化し、フェース部中央肉厚が１４ｍｍの従来品から１３ｍｍに変更した構造になっている。
【００５７】
【表２】
0003863299.tif 000003
【００５８】
【表３】
0003863299.tif 000004
【００５９】
ガラスバルブの内部を排気し真空にすると、フェース部外面の有効画面端の短軸上に最大引張真空応力σＶＴｍａｘを形成する。その値を表４に示す。
【００６０】
【表４】
0003863299.tif 000005
【００６１】
この値は、フェース部中央肉厚が１４ｍｍの従来品において８４ｋｇ／ｃｍ２であったが、フェース部中央肉厚を１３ｍｍに薄肉化した場合９７ｋｇ／ｃｍ２まで増加した。
【００６２】
次に、この薄肉化したパネルを成型後の徐冷時に冷却速度と保持温度を操作し、パネルの外面と内面とにほぼ一様に種々のσＫＣの値を有する圧縮応力層を形成した。これらのσＫＣの値は表４のケース３からケース７に示した。
【００６３】
このようにして、パネル表面に形成された圧縮応力値σＫＣと強度との関係を確認するため、強化されたパネルとファンネルとを封着しガラスバルブを形成後、耐圧強度テストと排気後防爆加工をおこない、前述のミサイルテストとボールインパクトテストにより防爆試験で評価した。
【００６４】
フェース部中央肉厚が１４ｍｍのパネルを用いた従来品のガラスバルブの場合、耐圧強度は約３．０ｋｇ／ｃｍ２であった。これに対し、フェース部中央肉厚が１３ｍｍの薄肉化されたパネルを用いた未強化ガラスバルブの場合、耐圧強度は２．６ｋｇ／ｃｍ２に低下した。この両者の破壊強度σＳＧを求めると約２５０ｋｇ／ｃｍ２であった。
【００６５】
また、薄肉化された強化ガラスバルブについて耐圧強度を求めると、表４に示したように、ほぼσＳＧ＝Ｐ・σＶＴ＋σＫＣの関係が成り立つ。圧縮応力σＫＣの絶対値が増加するにつれて、耐圧強度Ｐの値が大きくなることが判った。しかし、σＶＴｍａｘ＜（σＳＧ−σＫＣ）／３を満たさないケース３の場合、耐圧強度は２．９ｋｇ／ｃｍ２となり、Ｃ＝３．０（ｋｇ／ｃｍ２）を保証できなかった。
【００６６】
次にミサイルテストをおこない爆縮発生率の差異を求めたが、圧縮応力の絶対値が大きくなるにつれて、フェース部有効面端にあらかじめ入れられたスクラッチが伸びた亀裂の進展を阻止する効果によって安定する傾向を示した。
【００６７】
さらに、ボールインパクトテストをおこない、ミサイルテストと同様爆縮発生率の差異を求めた。ケース２にみられるように未強化ガラスバルブではコーナー部打点（有効画面端より２５ｍｍ内側）で爆縮が発生したが、圧縮応力σＫＣの絶対値が増加するにつれて爆縮発生率が低下し、また亀裂の発生を阻止する効果によって反発の発生率が増加する傾向を示した。
【００６８】
（実施例２）
本実施例においては、ガラスバルブの構造的因子が与える影響、設定された耐圧強度Ｃの影響を確認するため、アスペクト比がほぼ１６：９で、対角径が７６ｃｍの有効画面を有する横長の３２インチ型テレビジョン向け陰極線管用ガラスバルブについて、実施例１と同様の評価をおこなった。
【００６９】
この３２インチ型テレビジョン用の従来パネルのフェース部中央肉厚は１４．５ｍｍでＣ＝３であるが、Ｃ＝２．８としフェース部中央肉厚を１４．０ｍｍ、１３．５ｍｍ、１３．０ｍｍとして薄肉化し、さらにＣ＝２．５としフェース部中央肉厚を１２．５ｍｍとして薄肉化した。本実施例においてもフェース部外面の有効面端短軸上に最大引張真空応力σＶＴｍａｘを形成しており、このガラスバルブについて耐圧強度試験をおこなって測定した破壊強度σＳＧはほぼ２６０ｋｇ／ｃｍ２であった。また強化によりパネル表面に形成した圧縮応力値σＫＣの値は表５に示した。
【００７０】
【表５】
0003863299.tif 000006
【００７１】
耐圧強度に関しては、表５に示すとおり、薄肉化されたガラスバルブで、σＶＴｍａｘ＞（σＳＧ−σＫＣ）／Ｃとなるケース４は耐圧強度２．８ｋｇ／ｃｍ２未満となり不充分であった。しかもミサイルテスト、ボールインパクトテストにおいても爆縮が発生した。
【００７２】
一方、圧縮応力σＫＣ≦−３０ｋｇ／ｃｍ２であり、σＶＴｍａｘ＜（σＳＧ−σＫＣ）／Ｃを満足しているケース３、ケース５、ケース６については耐圧強度２．８ｋｇ／ｃｍ２を超えかつ圧縮応力層がもたらす亀裂進展阻止の効果により、ミサイルテスト、ボールインパクトテストにおいても爆縮が発生せず安定している。さらにＣを２．５としたケース７においても耐圧強度、ミサイルテスト、ボールインパクトテストとも安全が確認された。
【００７３】
またケース２にみられるように、未強化でσＶＴｍａｘ＜（σＳＧ−σＫＣ）／Ｃを満足しながらボールインパクトテストで爆縮が発生する場合に対して、圧縮応力σＫＣを付加したケース３では爆縮が発生せず、ボールの反発の発生率も増加した。
【００７４】
（実施例３）
本実施例では、実施例１と同様のアスペクト比が４：３で、対角径６８ｃｍの有効画面を有する２９インチ型テレビジョン用のパネルを用い、表６に示すように圧縮応力σＫＣ（ｋｇ／ｃｍ２）がパネルの外表面においてスカート部よりもフェース部の方で大きくなるようにした。
【００７５】
この場合、パネルを徐冷点から歪点へ冷却する際に、主にフェース部に冷却風が当たるようにし、フェース部がスカート部より急冷されるようにして製造した。
【００７６】
【表６】
0003863299.tif 000007
【００７７】
サンプル１はスカート部の圧縮応力がフェース部の圧縮応力より大きい例であり、サンプル２〜４はスカート部の圧縮応力がフェース部の圧縮応力の６２％、６０％、５８％の例である。冷却後の捻れ（μｍ）については、パネルの４隅のスカート部の端部を結ぶ２本の対角線について、パネル中央におけるフェース部表面からの高さの差を測定して求めた。各サンプルは、１００個ずつのパネルについて測定した。捻れの平均値で比較すると、サンプル１の捻れが約１００μｍであるのに対し、サンプル２〜４のそれは各々サンプル１の４分の１以下に改善された。
【００７８】
【発明の効果】
本発明は、陰極線管用ガラスバルブのガラス成型後の徐冷時の冷却速度と保持温度を操作することにより、安定的な圧縮応力が得られる物理強化をおこない、その圧縮応力の大きさを許容できる範囲内で特定することにより、ガラスバルブの肉厚を従来品より薄くし、爆縮を招かず軽量化したガラスバルブを実現できるという優れた効果を有する。また、特に薄くしても強度的に影響の小さいフェース部の肉厚を薄肉化して軽量化できるという効果も有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】陰極線管の部分断面図。
【図２】従来の２８インチ型陰極線管用ガラスバルブの応力分布図。
【図３】従来の各種陰極線管用ガラスバルブの破壊強度を示すグラフ。
【符号の説明】
１：陰極線管
２：ガラスバルブ
３：パネル
４：ファンネル
５：ネック
６：スカート部
７：フェース部
８：防爆補強バンド
１０：封着部
１２：蛍光膜
１３：アルミニウム膜
１４：シャドウマスク
１５：スタッドピン
１６：内装ダッグ
１７：電子銃
【図１】
0003863299.tif 000008
【図２】
0003863299.tif 000009
【図３】
0003863299.tif 000010