Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP3863299B2 - Glass bulb for cathode ray tube - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP3863299B2 - Glass bulb for cathode ray tube - Google Patents

Glass bulb for cathode ray tube Download PDF

Info

Publication number
JP3863299B2
JP3863299B2 JP22590698A JP22590698A JP3863299B2 JP 3863299 B2 JP3863299 B2 JP 3863299B2 JP 22590698 A JP22590698 A JP 22590698A JP 22590698 A JP22590698 A JP 22590698A JP 3863299 B2 JP3863299 B2 JP 3863299B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
glass bulb
stress
glass
cathode ray
ray tube
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP22590698A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH11135039A (en
Inventor
恒彦 菅原
敏英 村上
裕介 小林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
AGC Inc
Original Assignee
Asahi Glass Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Asahi Glass Co Ltd filed Critical Asahi Glass Co Ltd
Publication of JPH11135039A publication Critical patent/JPH11135039A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3863299B2 publication Critical patent/JP3863299B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Vessels, Lead-In Wires, Accessory Apparatuses For Cathode-Ray Tubes (AREA)
  • Manufacture Of Electron Tubes, Discharge Lamp Vessels, Lead-In Wires, And The Like (AREA)

Description

【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σは紙面に沿った応力、σ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/cm、平均250kg/cm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/cm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/cm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、NaOを5〜8%、KOを5〜9%程度含有するSiO−SrO−BaO−Al−ZnO 系ガラス(旭硝子製5001ガラス)からなるパネルを、約450℃に保持したKNO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、パネル表面に1500〜3000kg/cm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/cm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パネルの強化方法としては問題が大きい。また圧縮応力形成と同時にガラス内部に圧縮応力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/t02、0.64≦(t1/t02<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、(t/tは、0.64≦(t/t<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t=t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/cm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/cm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/cm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/cm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の値で表すので、圧縮応力をの値で表す。)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、パルのスカート部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20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7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61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

Figure 0003863299
【0043】
一方、ボールインパクトテストにおいては、パネル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σと表面圧縮応力σKCの和、すなわちσ=σ+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=Cσ+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σ SG /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、封着の強度を向上させる目的で、旭硝子ASF1307のようなPbO−B−ZnO−BaO−SiO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/cm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tとすると、肉厚をtにした場合の最大引張真空応力は、ほぼσVTmax=(t/tσSG/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)<(t/t<1となる。つまり、前式の範囲でフェース部中央肉厚t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、設計時にフェースとネック中心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
Figure 0003863299
【0058】
表3
Figure 0003863299
【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
Figure 0003863299
【0061】
この値は、フェース中央肉厚が14mmの従来品において84kg/cmであったが、フェース中央肉厚を13mmに薄肉化した場合97kg/cm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、パネルの外面内面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/cmであった。これに対し、フェース中央肉厚が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/cmに低下した。この両者の破壊強度σSGを求めると約250kg/cm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/cmとなり、C=3.0(kg/cm)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中央肉厚は14.5mmでC=3であるが、C=2.8としフェース中央肉厚を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/cm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】
Figure 0003863299
【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/cm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/cm 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/cm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/cm)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】
Figure 0003863299
【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】極線管の部分断面図。
【図2】従来の28インチ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
4:ファンネ
5:ネッ
:スカート部
: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[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention is mainly used for televisions and the like.Cathode ray tubeGlass bal forToRelated.
[0002]
[Prior art]
As shown in the partial sectional view of FIG. 1, a cathode ray tube 1 used for a television or the like basically has a panel for displaying an image.Le 3, Funnel to install the deflection coilLe 4And a net for storing the electron gun 175It consists of a glass bulb 2 made of
[0003]
6 in FIG.HaCart part, 7 shows videoSufuAce part, 8 is an explosion-proof reinforcement band to maintain strength, 10 is a panelLe 3And funneLe 412 is a fluorescent film that emits fluorescence when irradiated with an electron beam, 13 is an aluminum film that prevents the return of fluorescence, 14 is a shadow mask that defines the irradiation position of the electron beam, 15 Is the shadow mask 14TheCart part 6ofA stud pin 16 for fixing to the inner surface is an internal doug for preventing high charging by the electron beam of the shadow mask 14 and conducting grounding to the outside. A is the net.5Center axis and panelLe 3The tube axis which connects the center of is shown.
[0004]
A glass bulb of a cathode ray tube as a vacuum vessel generates stress (hereinafter referred to as vacuum stress) because atmospheric pressure is applied to the outer surface, but tensile stress (sign of +) that is imposed on an asymmetric structure different from a spherical shell. 2) exists in a relatively wide range as shown in FIG. 2 together with the compressive stress (sign of-). Here, σ in FIG.RIs the stress along the paper, σTIndicates a stress component perpendicular to the paper surface. The number along the stress distribution in the figure indicates the stress value at that position.
[0005]
There is a two-dimensional stress distribution on the surface of the glass bulb, and the maximum tensile vacuum stress is usually the panel.ofThe edge of the image display surface of the face or the panelLePresent on the side wall. Therefore, if the cathode rayforIf the tensile vacuum stress of the glass bulb is large and the structural strength is not sufficient, static fatigue failure due to atmospheric pressure occurs and the cathode ray tube does not function. Further, in the cathode ray tube manufacturing process, particularly when the exhaust gas is kept at a high temperature of about 380 ° C. and exhausted, a thermal stress is generated in the thermal process and is added to the vacuum stress. There is a danger of causing severe implosion by reaction and causing damage to the surroundings.
[0006]
As a guarantee to prevent such destruction, # 150 emery paper is used in consideration of the strength of scratches on the glass surface generated during the assembly process of the glass bulb and the cathode ray tube and the practical service life of the cathode ray tube. A uniformly damaged glass bulb is pressurized with air pressure or water pressure and an external pressure load test is conducted to determine the internal / external pressure difference when it breaks, and the pressure difference can withstand 3 atmospheres or more.
[0007]
As shown in FIG. 2, the structural fracture strength of the glass bulb subjected to such scratches is two-dimensional because the vacuum stress existing on the outer surface of the glass bulb depends on the structure of the glass bulb. It is not decided uniquely. Various televisions made from the same materialbroadcastFor receivingIn cathode ray tubesThe breaking strength of the glass bulb is shown in FIG. 3, but at most 190 kg / cm2, Average 250 kg / cm2It is only about the extent.
[0008]
On the other hand, when considering fatigue fracture due to vacuum stress, the maximum tensile vacuum stress σVTmaxTherefore, in order to obtain a cathode ray tube glass bulb having a strength of 3 pressures or more, which is a guaranteed value of the pressure resistance, the linearity of the elastic body is high. 3.0σ because of its compatibility with glass bulbsVTmaxSGIt is sufficient to satisfy the conditions. That is, σVTmaxSGSince / 3, conventionally, as shown in FIG.VTmax60-90kg / cm2The geometrical structure of the glass bulb, such as the wall thickness and shape, is determined so as to keep it at a minimum.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, to guarantee the compressive strength, σVTmax60-90 kg / cm as described above2For example, a cathode ray tube for a color television having an effective screen (viewing area) having an aspect ratio of 4: 3 (horizontal: vertical).ofPanels used for glass bulbsLeSince the weight increases in proportion to the maximum outer diameter of approximately 2.0 to 2.4, the productivity of large-sized cathode ray tubes, especially the productivity of glass bulbs, is extremely reduced, and the material cost is greatly increased. Results in an increase.
[0010]
As a solution to such a problem, for example, the surface of the glass bulb can be strengthened by ion exchange treatment to reduce the weight. In this method, alkali ions in the glass are replaced with ions larger than that at a temperature lower than the annealing region, and a compressive stress is created on the surface by increasing the volume. For example, Na25-8% O, K2SiO containing about 5 to 9% of O2-SrO-BaO-Al2O3-ZnO2 SystemLass (Asahi GlassCompany5001 glass)Panel consisting ofWas kept at about 450 ° C.3It is obtained by immersing in a melt of about 4 to 6 hours.
[0011]
Through this process, the panelof1500 ~ 3000kg / cm on the surface2Compression with a size of about 10 to 30 μmstressA layer is formed. In the case of this strengthening method, a large tensile stress layer is not formed inside the glass, but the thickness of the obtained compressive stress layer isTheIs thin. As shown in Table 1, the depth is the same as or less than the depth of scratching by # 150 emery paper. Therefore, during manufacture or useCompressionIt is fully conceivable that scratches that penetrate through the stress layer are considered. In this case, there is a problem that the strengthening effect disappears.
[0012]
It is also known that the glass surface can be strengthened by air cooling strengthening. This is because the glass is heated to a temperature slightly lower than the softening point, and then cooled rapidly by blowing air, so that the glass surface is 500-1000 kg / cm.2This is a method of forming a compressive stress layer of a degree.
[0013]
In other words, since the surface is rapidly cooled while being kept in a temperature range where softening of the glass is somewhat caused, it is accompanied by slight deformation after the treatment, so that the dimensional accuracy is strictly required.ofPanelLeThere is a big problem as a strengthening method. Also compressionstresslayerofCompressive stress inside the glass simultaneously with formationvalueA tensile stress layer having a size half the absolute value of is formed. Therefore, when a crack propagates into the glass, it self-destructs in an attempt to release the stored tensile strain energy, so in a vacuum vessel such as a cathode ray tube, a tensile stress layer that is too large from the point of implosion becomes a problem. .
[0014]
The object of the present invention is to relieve the drawbacks of the prior art and to strengthen the surface of the glass bulb while ensuring safety so as not to cause implosion of the cathode ray tube, and the relationship with the compression stress value of the surface. , A cathode ray tube that is lighter than beforeforTo provide a new glass bulb.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
  The present invention relates to a glass bulb for a cathode ray tube comprising a panel having a substantially rectangular face portion, a funnel and a neck. At least the panel of the glass bulb is subjected to compressive stress σ by physical strengthening.KCA compressive stress layer having the compressive stress σ.KCIs σKC≦ −30kg / cm2And the breaking strength σ of the glass bulbSGAnd the maximum tensile vacuum stress σ, which is the maximum value of the tensile stress generated when atmospheric pressure is applied to the surface of the glass bulb whose vacuum is insideVTmax1 <C · σVTmax/ ΣSG≦ 1- (σKC/ ΣSG(However,C is the pressure strength that satisfies the safety requirements for the glass bulb usage environment.2 ≦ C ≦ 4Initial setting value determined in the range of)
  When the surface shape of the inner and outer surfaces of the face portion is constant and the wall thickness is changed, σVTmax= ΣSGThe wall thickness at the center of the face that is / C is t0The thickness t at the center of the face1Is σSG/ (ΣSG−σKC) ≤ (t1/ T0)2, 0.64 ≦ (t1/ T0)2There is provided a glass bulb for a cathode ray tube, characterized by having a relationship <1.
[0016]
In the present invention, (t1/ T0)2Is 0.64 ≦ (t1/ T0)2<1 is preferable. If it is smaller than 0.64, the thickness of the face portion becomes thin, and implosion tends to occur. T1= T0In this case, it is impossible to reduce the thickness and weight.
[0017]
In the present invention, the maximum value σ of the tensile stressVTmaxIs 70-150kg / cm2This is a value determined by the structure of the glass, and can be set to a value equal to or larger than the conventional value.
[0018]
The compressive stress σKCSpecifically, -30kg / cm2The following is preferable in order to effectively reduce the weight of the glass tube for the cathode ray tube, increase the pressure resistance, and suppress the implosion occurrence rate. Compressive stress σKCThe smaller the better, the better for strengthening the glass bulb for the cathode ray tube.2It is difficult to make it below the level, and as a practical lower limit -300 kg / cm2It is good to do it.
[0019]
  The value of C corresponds to the environment in which the glass bulb is used and is equal to the pressure difference that can be withstood so as to satisfy the required safety and the like, and the pressure strength (P in Tables 4 and 5). Initial setting (unit: kg / cm2).That is, C is a value that is initially set at the time of design as a pressure strength (safety strength) that satisfies the safety suitable for the environment in which the glass bulb is used, and P is manufactured based on such an initial set value C. It is the pressure strength (breaking strength) obtained by measuring the glass bulb.For a setting of a certain value of C, a certain value of σ is set so as to satisfy the conditional expression as in the present invention.KCIs set, as a result, the pressure strength P is improved and C ≦ P. σVTmax, ΣSGIs a value substantially determined by the shape of the glass bulb.
[0020]
That is, for a specific C, a specific σ that satisfies the conditional expressionKC, ΣVTmax, ΣSGCan be determined. The range of C is required to satisfy 2 ≦ C ≦ 4, whereby a glass bulb can be manufactured with a wider range of pressure strength P than conventional.
[0021]
Σ for C <2SG/ C (= σVTmax) Is too big,Unsuitable because it tends to cause spontaneous implosion due to delayed fracture.VTmaxIs too small, that is, σKCWill be too large, and an excessive σKCIt is not suitable to form the film because it causes a deterioration in productivity and is not practical. Further, when C = 3, the pressure strength P is 3 or more, and a glass bulb having a guaranteed pressure strength of 3 or more can be provided, which is preferable.
[0022]
In the present invention, the panelLeIf the part where the maximum tensile vacuum stress is generated is the outer surface of the face,LeIt is preferable to make the compressive stress of the face portion larger than the compressive stress of the skirt portion in order to prevent crack extension on the glass surface due to the maximum tensile vacuum stress and prevent implosion. In this case, the compressive stress of the skirt portion is 50% or more and less than 100% of the compressive stress of the face portion.
[0023]
If the compressive stress of the skirt is greater than that of the face,LeDeformation due to twisting cannot be prevented. If the compressive stress in the skirt is less than 50% of the compressive stress in the face, the skirt will not be strengthened, soTheThere is a problem in that it is necessary to increase the thickness, and weight reduction cannot be achieved.
[0024]
A panel in which the compressive stress of the face portion is larger than the compressive stress of the skirt portion.LeUntil the glass temperature drops to the strain point.LeManufactured mainly by applying cooling air to the face. In this way, the panelLeThe face portion is cooled more rapidly than the skirt portion, and a large compressive stress is formed.
[0025]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The present inventionLe,FunneLeAndOrCompression with a size and thickness that does not lead to implosion of the cathode ray tube due to physical strengthening on the surface of the glass bulb for the cathode ray tube having the glass bulbstressLayer (compressive stress σ by reinforcement σKCIn the present invention, the tensile stress isPositiveThe compression stress is expressed asnegativeRepresented by the value of. ). Especially panelsMake it impracticalDimensional accuracyofThe compression stress σKCThe maximum tensile vacuum stress σ determined by the mechanical properties of the glass bulb and the glass bulb structureVTmaxA cathode ray tube glass bulb that is lighter in weight and has a structure that increases the allowable range of the conventional one.
[0026]
As a particularly preferred embodiment of the present invention, the compressive stress σKCThe absolute value of is the structurally intrinsic fracture strength σ of the glass.SGFor | σKC| ≦ σSGThe maximum value of tensile vacuum stress σVTmaxIs σSG/ C <σVTmax<(ΣSG−σKC) / C.
[0027]
In the present invention, the maximum value σ of the tensile stressVTmaxThe shape and thickness of the panelTheDepending on the distribution of the face, it may exist on the short axis of the effective screen end on the outer surface of the face part or on the long axis. The short axis and long axis areTheAn axis that passes through the center point of the outer surface of the casing and is parallel to the short side of the panel, andBifuIt means an axis that passes through the center point of the outer surface of the ace part and is parallel to the long side of the panel.
[0028]
Further, the compressive stress σKCThe panelLe skirtIt is preferable that the face part is larger than the part.Is paNell'sSkirt part(Side wall)By quickly cooling the face part and forming a compressive stress layer,skirtThis is because the deformation of the face portion accompanying the shrinkage and solidification of the portion can be suppressed and the curvature accuracy of the inner surface of the face portion can be improved.
[0029]
If the skirt is cooled more strongly and faster than the face,LeDuring cooling and solidification, the face portion causes a large deformation along with the movement when the skirt portion contracts. Therefore, face partofBecause the accuracy of the internal curvature fluctuates and becomes unstable,NapaColor using flannelCathode wire for televisionIn the case of a tube, the landing characteristics of the electron beam become poor, and a stable color image cannot be obtained.
[0030]
According to a preferred embodiment of the present invention, PaIt is possible to minimize the deformation of the face portion due to the contracting action accompanying the cooling and solidification of the skirt portion of the flannel.
[0031]
As described above, the present invention has a large compressive stress value but sufficient compression.stressLayer thicknessTheIon-exchange strengthening method that does not provide heat resistance, or wind-cooling strengthening that results in excessive tensile stress inside the glass, resulting in implosion of the cathode ray tube, or when internal tensile stress is suppressed, and compression stress cannot be stably obtained. It is not based on the method, but physical strengthening that obtains a stable compressive stress is performed by manipulating the cooling rate and holding temperature during slow cooling after glass molding.
[0032]
The inventors of the present invention have been able to realize a glass bulb that is lighter without implosion by reducing the wall thickness of the glass bulb by specifying the magnitude of the allowable compressive stress through experiments. AlsoTheThe shape of the ace portion may be any of spherical, cylindrical, and aspherical shapes. However, the present invention has a great advantage when applied to an HDTV (High Definition TV) panel having a large aspect ratio and an aspherical surface.
[0033]
In physical strengthening, when the glass is rapidly cooled from the high temperature range near the softening point, the surface rapidly shrinks and solidifies, but the interior is still in a state of expansion with sufficient fluidity, and the temporary strain is instantaneously generated by the flow. It will ease. When further cooled, the interior will also shrink, but its movement is limited by the presence of a solidified surface layer. As a result, when the temperature of the glass decreases to room temperature and reaches a sufficient equilibrium state, a large compressive stress layer and a tensile stress layer are formed on the surface and remain as residual stress.
[0034]
Occurs at this timecompressionThe magnitude of the stress depends on the time required for the glass surface to drop from the annealing temperature to the strain point. The earlier the cooling, the greater the difference in shrinkage from the inside. Compressive stress σKCIs generated. However, at the same time, σKT= −σKCA tensile stress of the magnitude of / 2 is inevitably formed.
[0035]
A television with a maximum outer diameter of 15 cm or morebroadcastFor receiving cathode ray tubes, PaNeLeSkirt partofTighten the outer surface with a metal explosion-proof band, etc.REven if an impact of a magnitude that is conceivable for handling is applied to the cathode ray tube, the cathode ray tube is not destroyed and safety is ensured.
[0036]
In addition, even if the cathode ray tube glass bulb is broken due to impact, in order to ensure the safety of the user, the UL safety standard of the United States applies the impact to the cathode ray tube and the amount of glass scattered at that time. Safety is judged by the following two types of methods, such as determining whether it is acceptable or not.
[0037]
oneTheAt the top and bottom of the long side near the effective screen display edge of the case partScratch 10cm long with diamond cutterAfter putting up to 20JThe face part is impacted by a missile-like steel object so as to give the energy. A test that breaks the cathode ray tube by the impact and makes a pass / fail judgment based on the size of the glass pieces scattered at that time.testis called.
[0038]
The other is 7 steel balls with a diameter of 50 mm.JEnergyInThe ball impact is a test in which the ball is dropped in a pendulum shape on the effective screen of the ace part, and a pass / fail judgment is made based on the size of the glass pieces scattered at that time.testis called.
[0039]
In these destructive tests, when rapid implosion occurs, the amount of scattered glass increases and the probability of failing is high. In addition, a test called the guillotine method has been carried out to confirm safety, and an upright steel rod is placed on the upper part of the funnel from the top of the cabinet containing the cathode ray tube.JIt gives an impact of a certain degree of energy.
[0040]
The guillotine methodtelevisionIt is a test that forcibly damages and destroys a set by applying a large amount of energy shock, and it cannot be said that the shock that occurs in normal daily life is assumed. Therefore, the guillotine methodTableExcept for the front-reinforced valve with safety glass or the like bonded to the surface, it was deleted from the US safety standard in 1992 and is not adopted in the present invention.
[0041]
In the present invention, by physical strengtheningcompressionIn order to confirm the impact of the presence of the stress layer on the safety, σKTThe allowable range was obtained. Panels in Table 1LeThe depth of the damage | wound generate | occur | produced when it injures using various damage methods is shown. missiletestThen, as shown in Table 1, the depth of the scratch to be entered with the diamond cutter is at most 140 μm, while the compression is compressed.stressLayer thicknessTheGlassthicknessAlmost1/6The compressive stress value σKCThe larger the absolute value of, the greater the degree of inhibition of crack growth from scratch and the tendency to stabilize.
[0042]
[Table 1]
Figure 0003863299
[0043]
Meanwhile, ball impacttestIn the panelofSince there was a compressive stress layer on the outer surface, only a small Hertz crack-shaped dent was generated at the impact portion, and the incidence of repulsion that did not cause cracks in the glass increased. Compressive stress value σKCThis tendency was seen as the absolute value of became larger.
[0044]
When a glass bulb having such a surface compressive stress layer is assembled as a cathode ray tube and the inside is evacuated, the stress σ generated on the outer surface is a vacuum stress based on the principle of superposition of stresses on a linear elastic body. σVAnd surface compressive stress σKCSum, i.e., σ = σV+ ΣKCIt can be expressed as
[0045]
As a guarantee that the cathode ray tube will not be broken during the manufacturing process or use, it must be able to withstand when the pressure difference between the inside and outside is C atm in the pressure strength test described above. When C atmospheric pressure is given as the internal / external pressure difference, the magnitude of the stress generated on the surface of the cathode ray tube glass bulb is σ = CσV+ ΣKCHas changed.
[0046]
Therefore, the breaking strength structurally possessed by the glass bulb is σSG, The maximum tensile vacuum stress at atmospheric pressure σVTmaxAs a condition for not destroying, CσVTmax+ ΣKCSGIt becomes.
[0047]
  On the other hand, σSG/ C <σVTmaxBecause you have to satisfyσ SG / C <σVTmax<(ΣSG−σKC) / C. That is, 1 <C · σVTmax/ ΣSG<1-σKC/ ΣSGThe relationship σVTmaxAnd σKCIt has been found that satisfying the above conditions is a condition that can be physically reduced and lightened safely.
[0048]
In the manufacturing process of color television cathode ray tubes, the panels and funnels are sealed.PartAsahi Glass for the purpose of improving the strength ofCompanyMadeGoodsPbO-B like ASF13072O3-ZnO-BaO-SiO2A series of crystalline solder glass is used, which is fired and sealed at about 440 ° C. for 35 minutes to form an integrated glass bulb structure.
[0049]
However, the bending strength of such a solder glass fired product isLeOnly about 70% of solder glass. Therefore, it is necessary to prevent destruction from the sealing part, and the panel near the sealing part.andThe funnel wall thickness is increased, and the vacuum tensile stress generated at the sealed part is usually 60 kg / cm.2It is suppressed to the extent.
[0050]
By the way, in the manufacturing process of the cathode ray tube for a color television, when the crystalline solder glass is baked and sealed at about 440 ° C. for 35 minutes and cooled to room temperature, the panel is used.LeThe formed compressive stress is relaxed by about 5%. In the present invention, since the compressive stress is formed in consideration of the relaxation of the compressive stress,AndFunnelWhenEven after a cathode ray tube for a color television is manufactured by sealing, a sufficient compressive stress remains and is strengthened.
[0051]
PanelLeWeight reductionTheAce clubHacartPartIt can be obtained by thinning either one,skirtWhen thinning parts, panels and funnelsWhenThis causes an increase in the tensile vacuum stress at the sealed portion, and the occurrence of breakage from the sealed portion becomes a problem. That is, weight reductionHaThinning the case partTheIt is preferable to achieve this.
[0052]
NowTheWith the curvature of the outer surface and the curvature of the inner surface of the ace portion kept constant, one of them is translated to achieve thinning.
[0053]
Television with an aspect ratio of 4: 3 or 16: 9ForCathode ray tubeForFace on short or long axis of glass bulbPartMaximum tensile vacuum stress σ generated near the edge of the image displayVTmaxIncreases or decreases in inverse proportion to the square of the wall thickness at the center of the face. Therefore, σVTmax= ΣSGThe thickness of the center of the face that gives / C is t0Then, the wall thickness is t1The maximum tensile vacuum stress is approximately σVTmax= (T0/ T1)2σSG/ C relationship.
[0054]
As mentioned above, compressive stress σ by physical strengtheningKCFor glass bulbs withVTmaxThe range is σSG/ C <σVTmax<(ΣSG−σKC) / C, so σSG/ (ΣSG−σKC) <(T1/ T0)2<1. That is, the face center thickness t within the range of the previous formula1By reducing the thickness, weight reduction can be achieved without causing implosion of the cathode ray tube.
[0055]
【Example】
(Example 1)
In this embodiment, it is normally used for a cathode ray tube for a color television as shown in FIG. 1 and is designed with C = 3, and has the characteristics shown in Table 2. A glass bulb was prepared using a glass material having the composition (unit: wt%). For each part in FIG. 1, the stress distribution of the glass bulb 2 andBifuExcept that the thickness of the ace portion 7 is reduced, it is the same as the conventional one, and the description thereof is omitted. “Name” in Tables 2 and 3 is the product name (Asahi Glass).CompanyMade).
[0056]
The glass bulb has an aspect ratio of 4: 3, and has the same shape and dimensions as a conventional product for a 29-inch television having an effective screen with a diagonal diameter of 68 cm. AlsoTheWhen designing the inner surface of the casingNiAcePartAnd neckofcenteraxisThe face is thinned by parallel translation outward along the tube axis connectingPartIt has a structure in which the central thickness is changed from a conventional product of 14 mm to 13 mm.
[0057]
[Table 2]
Figure 0003863299
[0058]
[Table 3]
Figure 0003863299
[0059]
When the inside of the glass bulb is evacuated and evacuated, the maximum tensile vacuum stress σ on the minor axis of the effective screen edge on the outer surface of the face partVTmaxForm. The values are shown in Table 4.
[0060]
[Table 4]
Figure 0003863299
[0061]
This value isTheAcePart84kg / cm in the conventional product with a center thickness of 14mm2But facePart97kg / cm when the wall thickness is reduced to 13mm2Increased to.
[0062]
Next, the cooling rate and holding temperature are controlled during the slow cooling of the thinned panel after molding,WhenInsideWhenAlmost uniformly various σKCA compressive stress layer having a value of These σKCThe values of are shown in Case 3 to Case 7 in Table 4.
[0063]
In this way, the compressive stress value σ formed on the panel surfaceKCIn order to confirm the relationship between strength and strength, a reinforced panel and a funnel are sealed to form a glass bulb, and then a pressure resistance test and an explosion-proof process are performed after exhaust.,Missile mentioned abovetestAnd ball impacttestAccording to the explosion-proof test.
[0064]
FacePartIn the case of a conventional glass bulb using a panel with a center wall thickness of 14 mm, the pressure resistance is about 3.0 kg / cm.2Met. In contrast, facePartIn the case of an untempered glass bulb using a thinned panel with a central wall thickness of 13 mm, the pressure resistance is 2.6 kg / cm.2Declined. Fracture strength σ of bothSGIs about 250kg / cm2Met.
[0065]
Further, when the pressure resistance of the thinned tempered glass bulb was obtained, as shown in Table 4, it was almost σ.SG= P · σVT+ ΣKCThe relationship holds. Compressive stress σKCIt has been found that the value of the pressure strength P increases as the absolute value of increases. However, σVTmax<(ΣSG−σKC) In case 3 not satisfying / 3, the pressure strength is 2.9 kg / cm.2C = 3.0 (kg / cm2) Could not be guaranteed.
[0066]
Next, a missile test was conducted to determine the difference in implosion rate. As the absolute value of the compressive stress increased,PartScratches preliminarily placed at the edge of the effective surface showed a tendency to stabilize due to the effect of preventing the growth of cracks.
[0067]
In addition, a ball impact test was performed, and the difference in implosion rate was obtained as in the missile test. As seen in Case 2, implosion occurred at the corner spot (25 mm inside the effective screen edge) in the untempered glass bulb, but the compressive stress σKCThe rate of implosion decreased as the absolute value of was increased, and the rate of repulsion increased due to the effect of preventing cracking.
[0068]
(Example 2)
In the present example, in order to confirm the influence of the structural factors of the glass bulb and the influence of the set pressure strength C, the horizontally long screen having an effective screen with an aspect ratio of approximately 16: 9 and a diagonal diameter of 76 cm. 32-inch televisionCathode ray tubeThe glass bulb for evaluation was evaluated in the same manner as in Example 1.
[0069]
The face of the conventional panel for this 32-inch televisionPartThe central wall thickness is 14.5 mm and C = 3, but C = 2.8PartCenter thickness is 14.0mm13.5mm13.0mmAnd thinned, and C = 2.5PartThe central thickness was reduced to 12.5 mm. Also in this example, the maximum tensile vacuum stress σ on the short axis of the effective surface edge of the outer surface of the face part.VTmaxThe fracture strength σ measured by performing a pressure strength test on this glass bulb.SGIs approximately 260kg / cm2Met. Also, the compressive stress value σ formed on the panel surface by strengtheningKCThe values are shown in Table 5.
[0070]
[Table 5]
Figure 0003863299
[0071]
Regarding the pressure strength, as shown in Table 5, with a thinned glass bulb, σVTmax> (ΣSG−σKC) / C, case 4 has a compressive strength of 2.8 kg / cm2It was less than enough. Moreover, implosion occurred in missile tests and ball impact tests.
[0072]
On the other hand, compressive stress σKC≦ −30kg / cm2 And, ΣVTmax<(ΣSG−σKC) For case 3, 5 and 6 satisfying / C, the pressure strength is 2.8 kg / cm.2In addition, the effect of preventing the crack growth caused by the compressive stress layer is stable in the missile test and ball impact test without implosion. In case 7 where C was 2.5, safety was confirmed in the pressure strength, missile test, and ball impact test.
[0073]
In addition, as seen in Case 2, σVTmax<(ΣSG−σKC) / C in the case where implosion occurs in the ball impact test while satisfying / C, the compressive stress σKCIn case 3 with the addition of, implosion did not occur and the rate of ball repulsion increased.
[0074]
(Example 3)
In this embodiment, a panel for a 29-inch television having an effective screen with an aspect ratio of 4: 3 and a diagonal diameter of 68 cm is the same as that of the first embodiment.LeAnd compressive stress σ as shown in Table 6KC(Kg / cm2)LeOn the outer surface, the face portion is larger than the skirt portion.
[0075]
In this case, the panelLeWhen cooling from the slow cooling point to the strain point, the face portion was cooled so that the cooling air was mainly applied, and the face portion was rapidly cooled from the skirt portion.
[0076]
[Table 6]
Figure 0003863299
[0077]
Sample 1 is an example in which the compressive stress in the skirt portion is larger than the compressive stress in the face portion, and Samples 2 to 4 are examples in which the compressive stress in the skirt portion is 62%, 60%, and 58% of the compressive stress in the face portion. For twist (μm) after cooling, the skirts at the four corners of the panelPartFaces in the center of the panel for two diagonal lines connecting the endsTableIt was determined by measuring the difference in height from the surface. Each sample was measured on 100 panels. Compared with the average value of twist, the twist of sample 1 is about 100 μm, whereas that of samples 2 to 4 is1/4The following has been improved.
[0078]
【The invention's effect】
The present invention performs physical strengthening to obtain a stable compressive stress by manipulating the cooling rate and holding temperature at the time of slow cooling after glass molding of the glass bulb for a cathode ray tube, and allows the magnitude of the compressive stress. By specifying within the range, the glass bulb has an excellent effect that the thickness of the glass bulb is made thinner than that of the conventional product, and a lightweight glass bulb can be realized without causing implosion. In addition, even if it is particularly thin, it has little effect on strength.TheThere is also an effect that the thickness of the ace portion can be reduced by reducing the thickness.
[Brief description of the drawings]
[Figure 1]shadowThe fragmentary sectional view of an polar tube.
Fig. 2 Conventional 28 inchTypeThe stress distribution figure of the glass bulb for cathode ray tubes.
FIG. 3 is a graph showing the breaking strength of various conventional glass tubes for cathode ray tubes.
[Explanation of symbols]
1: Cathode ray tube
2: Glass bulb
3: PanelLe
4: FunneLe
5: NetThe
6: SuCart
7: FAce club
8: Explosion-proof reinforcement band
10: Sealing part
12: Fluorescent film
13: Aluminum film
14: Shadow mask
15: Stud pin
16: Interior doug
17: Electron gun

Claims (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/t02、0.64≦(t1/t02<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。
In a glass tube for a cathode ray tube comprising a panel having a substantially rectangular face portion, a funnel and a neck,
A compression stress layer having a compression stress σ KC is formed on at least the panel of the glass bulb by physical strengthening, and the compression stress σ KC is σ KC ≦ −30 kg / cm 2 ,
Further, between the breaking strength σ SG of the glass bulb and the maximum tensile vacuum stress σ VTmax which is the maximum value of the tensile stress generated when atmospheric pressure is applied to the surface of the glass bulb whose inside is vacuum, 1 < C · σ VTmax / σ SG ≦ 1- (σ KC / σ SG ) (where C is a pressure strength that satisfies the safety conditions that match the glass bulb's usage environment, and is determined within the range of 2 ≦ C ≦ 4. (Initial setting value )
When the thickness of the face portion center is t 0 such that σ VTmax = σ SG / C when the inner and outer surface shapes of the face portion are constant and the wall thickness is changed, The thickness t 1 has a relationship of σ SG / (σ SG −σ KC ) ≦ (t 1 / t 0 ) 2 , 0.64 ≦ (t 1 / t 0 ) 2 <1 A glass bulb for a cathode ray tube.
JP22590698A 1994-09-14 1998-08-10 Glass bulb for cathode ray tube Expired - Fee Related JP3863299B2 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6-220377 1994-09-14
JP22037794 1994-09-14

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP23705995A Division JP2904067B2 (en) 1994-09-14 1995-09-14 Glass bulb for cathode ray tube

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH11135039A JPH11135039A (en) 1999-05-21
JP3863299B2 true JP3863299B2 (en) 2006-12-27

Family

ID=16750174

Family Applications (3)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP23705995A Expired - Fee Related JP2904067B2 (en) 1994-09-14 1995-09-14 Glass bulb for cathode ray tube
JP22590698A Expired - Fee Related JP3863299B2 (en) 1994-09-14 1998-08-10 Glass bulb for cathode ray tube
JP22590798A Pending JPH11135040A (en) 1994-09-14 1998-08-10 Glass bulb for cathode ray tube

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP23705995A Expired - Fee Related JP2904067B2 (en) 1994-09-14 1995-09-14 Glass bulb for cathode ray tube

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP22590798A Pending JPH11135040A (en) 1994-09-14 1998-08-10 Glass bulb for cathode ray tube

Country Status (1)

Country Link
JP (3) JP2904067B2 (en)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
USRE38450E1 (en) 1997-02-06 2004-03-02 Asahi Glass Company, Ltd. Glass panel for a cathode ray tube
GB9905830D0 (en) * 1998-03-26 1999-05-05 Asahi Glass Co Ltd Glass panel for an implosion-protected type cathode ray tube
DE19959694A1 (en) 1998-12-07 2000-06-08 Samsung Corning Co Thin glass screen for a cathode ray tube, e.g. a computer monitor or television picture tube, consists of a toughened glass with a high X-ray absorption coefficient
KR100665028B1 (en) * 1999-12-22 2007-01-04 삼성코닝 주식회사 Glass Bulbs for Cathode Ray Tubes
KR100407410B1 (en) * 1999-12-30 2003-11-28 한국전기초자 주식회사 Strengthening glass panel
JP2001325898A (en) 2000-05-15 2001-11-22 Matsushita Electric Ind Co Ltd Glass bulb for cathode ray tube and cathode ray tube device
EP1361599A4 (en) * 2002-01-22 2006-11-22 Asahi Glass Co Ltd GLASS BULB FOR CATHODIC TUBE AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME
KR20040000332A (en) 2002-06-24 2004-01-03 아사히 가라스 가부시키가이샤 Funnel for cathod-ray tube and its manufacturing method
EP1610357A4 (en) * 2003-03-31 2008-05-07 Mitsui Chemicals Inc VACUUM ENVELOPE FOR A DISPLAY DEVICE AND CLOSURE MATERIAL FOR SAID DEVICE

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB846467A (en) 1956-10-05 1960-08-31 Nat Res Dev Method of and apparatus for prestressing glass articles

Also Published As

Publication number Publication date
JPH11135039A (en) 1999-05-21
JPH11135040A (en) 1999-05-21
JP2904067B2 (en) 1999-06-14
JPH08138579A (en) 1996-05-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2671766B2 (en) Glass bulb for cathode ray tube
US5536995A (en) Glass bulb for a cathode ray and a method of producing the same
KR100353185B1 (en) Glass bulb for a cathode ray tube
JP3863299B2 (en) Glass bulb for cathode ray tube
JP2636706B2 (en) Glass bulb for cathode ray tube
CN1144256C (en) Explosion-proof cathode ray tube and its glass panel
JP2001307662A (en) Glass panel for cathode ray tube
JPWO2000068969A1 (en) Glass bulbs for cathode ray tubes
JP2003051274A (en) Flat cathode ray tube panel
KR100864637B1 (en) Cathode Ray Panel Flat Panel
KR20020080254A (en) Glass bulb for a cathod ray tube and cathod ray tube
KR100671756B1 (en) Windshield for cathode ray tube
JP2000348643A (en) Glass panel for cathode ray tube
RU2177188C2 (en) Cathode-ray tube envelope resistant to confined explosion
KR100665028B1 (en) Glass Bulbs for Cathode Ray Tubes
JP2000040476A (en) Glass panel for cathode-ray tube
KR100572337B1 (en) Windshield for cathode ray tube
JP2000133171A (en) Glass bulb for cathode-ray tube
KR100837247B1 (en) Glass bulb for cathode ray tube
JP2004030984A (en) Glass panel for cathode ray tube, cathode ray tube and beam index type cathode ray tube
CN1389896A (en) Glass bulb for colour cathode ray tube and colour cathode ray tube
US7221082B2 (en) Panel for use in a cathode ray tube
JPH1196941A (en) Glass bulb for cathode-ray tube
JP2003092072A (en) Glass funnel and cathode ray tube for cathode ray tube
US20020011081A1 (en) Method of manufacturing a cathode ray tube

Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20040106

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20060804

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Effective date: 20060928

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

R150 Certificate of patent (=grant) or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees