JP2001294442A

JP2001294442A - 陰極線管用ガラスパネルおよびこれを用いた陰極線管ならびに陰極線管の製造方法

Info

Publication number: JP2001294442A
Application number: JP2000247443A
Authority: JP
Inventors: Masataka Mitoku; 正孝三徳; Fumio Kuramoto; 文雄蔵本; Masamichi Okada; 正道岡田; Yoichi Hachitani; 洋一蜂谷; Itaru Watanabe; 格渡邉
Original assignee: Hoya Corp; Sony Corp
Current assignee: Hoya Corp; Sony Corp
Priority date: 2000-02-10
Filing date: 2000-08-17
Publication date: 2001-10-23
Also published as: KR20010082023A; US20010023230A1; SG99348A1; TW492037B; EP1125900A1; CN1308366A

Abstract

(57)【要約】【課題】パネルの耐圧性、ＣＲＴ用に適した特性を損
なうことなくＣＲＴ全体の軽量化を図ること。【解決手段】本発明は、重量％で、５７％〜６４％の
ＳｉＯ₂、０．１％〜４％のＡｌ₂Ｏ₃、５％〜１０％の
Ｎａ₂Ｏ、５％〜１０％のＫ₂Ｏ、７％〜１３％のＳｒ
Ｏ、７％〜１１％のＢａＯ、０．１％〜２％のＴｉ
Ｏ₂、０．１％〜４％のＺｒＯ₂、０．０１％〜１％のＣ
ｅＯ₂、を含有するガラスを化学強化して得られた陰極
線管用ガラスパネルである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子ビームが照射
される陰極線管用ガラスパネルおよびこれを用いた陰極
線管ならびに陰極線管の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、テレビモニターの大画面化が進
み、それに伴い陰極線管（以下、単に「ＣＲＴ」と言
う。）の重量増加が顕著になってきている。この重量が
増大する最大の原因はガラスの重量である。ＣＲＴセッ
トのうち、ガラス部材が重量全体の約６割を占める。Ｃ
ＲＴ用ガラス部材は大きく分けて、画面を映写するパネ
ルと、背面のファンネル、電子銃部分のネックの３つの
部分から構成されている。そのガラス重量の中で大部分
を占めるのがパネル部分である。

【０００３】例えば、３６インチのＣＲＴパネルの厚さ
は２０ｍｍ以上、重量は４０ｋｇ程度であり、テレビセ
ットは７０ｋｇ程度になる。このため、特に日本の住宅
環境では大画面テレビセットの設置が困難であるばかり
でなく、このような重たいＣＲＴを移送するための配送
運搬にも大きなエネルギーやコストが必要となる。

【０００４】従来のＣＲＴ用ガラスとしては、ＰｂＯや
ＳｒＯ、ＢａＯを多く含有したガラスが用いられてい
る。例えば、特公昭５９−２７７２９号公報には、Ｂａ
Ｏ、ＳｒＯ、ＺｒＯ₂を含有するＣＲＴ用フェースプレ
ートが開示されている。

【０００５】しかし、この種のガラスは、実際に曲げ強
度を測ると５０ＭＰａ程度であり、ＣＲＴセットとして
大気圧に耐えうる強度を確保するためにはガラスを厚く
せざるを得ず、大画面の要求に対応するために大変な重
量増を強いられることになる。しかも、ガラス表面に傷
が付いた場合には曲げ強度が著しく低下し、実質的に２
５ＭＰａ〜３０ＭＰａ程度の強度になってしまう。

【０００６】さらに近年、パネル部分を平面ガラスで作
製した平面ＣＲＴが市販されている。内部が真空状態の
ＣＲＴに平面ガラスを用いるには、大気圧を平面で耐え
るために十分なガラスの強度が必要であり、空冷強化な
どによって作製された強化ガラス（以下、単に「物理強
化ガラス」と言う。）を用いる方法が実用化されてい
る。

【０００７】しかし、物理強化は、どちらかというと厚
いガラスに適している。すなわち、薄いガラスでは高強
度を得るのが困難である。そのため、物理強化ガラスを
用いたＣＲＴはパネル部分のガラス厚が厚く、そのため
実質的な重量軽減効果が少ない。

【０００８】また、ブラウン管の製造工程ではフリット
シールのため４００℃〜４５０℃に加熱する処理が必要
となる。この際、物理強化ガラスでは応力歪みが緩和さ
れやすく、強度の低下を招きやすい。そのため実質的に
は１００ＭＰａ程度の強度のものが多く、軽量化は困難
である。

【０００９】一方、電子線照射によるパネルガラスの着
色（ブラウニング）防止を目的として、イオン交換ガラ
スをパネルガラスに用いることも試みられている。例え
ば、特開昭５０−１０５７０５号公報には、電子線が照
射されるガラスの被照射表面層に存在するリチウムある
いはナトリウムをカリウム、ルビジウム、セシウムある
いは水素のうち少なくとも一種をもってイオン交換する
ことを特徴とする電子線被照射ガラスの製造方法が開示
されている。

【００１０】また、特公平７−１０８７９７号公報に
は、ソーダライムシリカガラス製パネルの少なくとも電
子線が照射される表面のナトリウムイオンをカリウムイ
オンとリチウムイオンとに置換したガラスパネルが開示
されている。

【００１１】さらに、特公平７−４２１４０号公報で
は、Ｎａ₂Ｏをアルカリ酸化物合計量の６５％以上含有
するガラスを用い、そのガラスのナトリウムイオンとカ
リウムイオンとをイオン交換して得る化学強化ＣＲＴ用
ガラスが開示されている。

【００１２】また、ＣＲＴ用ガラスパネルとして、表面
に化学強化を施す技術としては、特開平１−３１９２３
２号公報、特許第２９０４０６７号で開示されている。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開昭
５０−１０５７０５号公報、特公平７−１０８７９７号
公報および特公平７−４２１４０号公報で開示される技
術においては、いずれもブラウニング対策が目的であ
り、加傷強度や曲げ強度について向上を図ることはでき
ない。

【００１４】しかも、特公平７−４２１４０号公報で開
示される技術では、Ｎａ₂Ｏをアルカリ酸化物合計量の
６５％以上含有しているため、熱膨張係数が大きく、耐
失透性や化学的耐久性に問題がある。

【００１５】また、化学強化ガラスで強度を向上させる
観点から特許第２８３７００５号で開示される技術で
は、圧縮応力層の深さが２００μｍ〜２６０μｍと深
く、抗折強度が８２〜９８ｋｇｆ／ｍｍ²と高いことか
ら、深いクラックに対しても十分な強度を得ることがで
きる。

【００１６】ところが、ガラスの強度は向上できるもの
の、ＣＲＴ用ガラスパネルに必要な特性、例えばブラウ
ニング対策については考えられておらず、このままでは
ＣＲＴ用として適用することはできない。

【００１７】さらに、特開平１−３１９２３２号公報や
特許第２９０４０６７号で開示されるような、ＣＲＴ用
ガラスパネルの表面に化学強化を施す技術においては、
イオン交換によって形成される応力歪み層が表面から５
０μｍ以下であることから、ガラス表面に大きな傷を受
けると応力歪み層の大部分に達したり、貫通してしまう
ことになる。これではＣＲＴ用ガラスパネルとして十分
な加傷強度を得ることができず、特に大型でフラットな
ＣＲＴ用として薄型軽量化を実現する上で大きな問題と
なる。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明はこのような課題
を解決するために成されたものである。すなわち、本発
明の陰極線管用ガラスパネルは、重量％で、５７％〜６
４％のＳｉＯ₂、０．１％〜４％のＡｌ₂Ｏ₃、５％〜１
０％のＮａ₂Ｏ、５％〜１０％のＫ₂Ｏ、７％〜１３％の
ＳｒＯ、７％〜１１％のＢａＯ、０．１％〜２％のＴｉ
Ｏ₂、０．１％〜４％のＺｒＯ₂、０．０１％〜１％のＣ
ｅＯ₂、を含有するガラスを化学強化して得られたもの
である。また、このような陰極線管用ガラスパネルを用
いた陰極線管である。

【００１９】さらに、陰極線管用ガラスパネルを構成す
る工程と、陰極線管用ガラスパネルに内部部材取り付け
用の治具を取り付けた後、陰極線管用ガラスパネルの化
学強化を施す工程とを備える陰極線管の製造方法であ
る。

【００２０】このような本発明では、陰極線管用ガラス
パネルとして、ブラウニング対策に優れたものとなると
ともに、化学強化によって深い応力歪み層を得て十分な
強度をもたせることができるようになる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。本実施形態に係るＣＲＴ用ガラスパネル
は、主としてＣＲＴの軽量化を図る観点から、厚さを薄
くしても所望の特性を確保できる点に特徴がある。

【００２２】本実施形態のＣＲＴ用ガラスパネルは、重
量％で、５７％〜６４％のＳｉＯ₂、０．１％〜４％の
Ａｌ₂Ｏ₃、５％〜１０％のＮａ₂Ｏ、５％〜１０％のＫ₂
Ｏ、７％〜１３％のＳｒＯ、７％〜１１％のＢａＯ、
０．１％〜２％のＴｉＯ₂、０．１％〜４％のＺｒＯ₂、
０．０１％〜１％のＣｅＯ₂、を含有するガラスを化学
強化して得られたものである。また、この化学強化は、
表面をイオン交換することによって行われる。

【００２３】次に、本実施形態のＣＲＴ用ガラスパネル
の特徴について詳細に説明する。本実施形態では、上記
のようなガラス組成によってＸ線吸収係数が２８ｃｍ^-1
以上となり、ブラウニングが抑制されたガラスパネルを
製造することができる。また、熱膨張係数が従来から使
用されているファンネルと等しく、信頼性の高いフリッ
トシールが可能となる。さらに、プレス成形が容易であ
り、複雑な形状の大型パネルも製造することができる。

【００２４】また、本実施形態のＣＲＴ用ガラスパネル
では、イオン交換による応力歪み層の厚さが表面から５
０μｍを超えて１５０μｍ程度まで形成できるので、ガ
ラス表面に傷を受けた場合でも、その傷が応力歪み層を
貫通しないようにすることができる。つまり、ガラス表
面に受ける傷としては通常大きくても５０μｍ以下であ
り、本実施形態のように５０μｍを超える応力歪み層を
形成しておくことで、通常の傷であれば応力歪み層を貫
通することはない。このため、ＣＲＴパネルの耐圧性を
低下させずに薄くして軽量化を図ることができるように
なる。

【００２５】さらに、応力歪み層がイオン交換により形
成されているので、ガラスを加熱処理する際、物理強化
ガラスのようにガラスの強度が低下しにくい。したがっ
て、フリットシール工程等の熱処理工程を経ても強度低
下を起こすことなく、ＣＲＴ用パネルとして十分な強度
を保持できるようになる。これにより、ＣＲＴ用ガラス
パネルの厚さを薄くすることができ、ＣＲＴ全体の重量
を軽量化できるようになる。

【００２６】また、本実施形態に係るＣＲＴ用ガラスパ
ネルでは、組成の中のアルカリ酸化物のうち、Ｎａ₂Ｏ
の割合を６５％未満にしている。これにより、耐失透性
や化学的耐久性に優れたガラスを構成でき、しかも熱膨
張係数を大きくしすぎないようにすることができる。

【００２７】このため、大型ＣＲＴパネルのプレス成形
が容易となり、またファンネルとの熱膨張係数の整合を
図りやすいので接合時の剥離やクラックの発生を抑制で
きることになる。

【００２８】さらに、ナトリウム含有割合を低く抑えて
いるのでガラス中のナトリウムイオンの移動が抑制さ
れ、特にフリットシール面においてナトリウムイオンの
拡散に起因する電圧リーク発生を防止できる。しがたっ
て、生産効率よく信頼性、耐久性の優れたＣＲＴを製造
できるようになる。

【００２９】また、本実施形態のＣＲＴ用ガラスパネル
は、上記成分の他、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＺｎＯ、Ｓｂ
₂Ｏ₃、ＮｉＯ、Ｃｏ₂Ｏ₃よりなる群より選ばれた少なく
とも１つの酸化物を含有していてもよい。これらの成分
を任意に加えることで、溶融性の向上、Ｘ線吸収係数や
熱膨張係数、清澄、透過率の調整など、ガラスの製造を
容易にしたり、特性を適宜調整することができる。

【００３０】また、本実施形態のＣＲＴ用ガラスパネル
は、曲げ強度として２００ＭＰａ以上を有するものであ
る。従来のＣＲＴ用ガラスパネルの曲げ強度１００ＭＰ
ａに比べ、２００ＭＰａ以上にすることでガラスの厚さ
を約３割薄くすることができる。つまり、ＣＲＴ用ガラ
スパネルは、ＣＲＴセットとして組み立てた場合、大気
圧に耐えうるための厚さ、曲げ強度が必要となる。一般
に、ＣＲＴ用ガラスパネルの厚さと強度（曲げ強度）と
の間には以下のような関係がある。

【００３１】厚さ∝１／√強度

【００３２】このため、強度が小さいと厚さが増加し
て、ＣＲＴセットの重量増加につながる。本実施形態の
ように、ＣＲＴ用ガラスパネルの曲げ強度を２００ＭＰ
ａ以上、例えば、３００ＭＰａにすると、３６インチの
ＣＲＴで従来（曲げ強度７０ＭＰａの時）２０ｍｍの厚
さが必要であったものが、約９ｍｍまで薄くすることが
可能となる。このような薄型化により、ＣＲＴ用ガラス
パネルの軽量化、すなわちＣＲＴ全体の軽量化を図るこ
とができる。

【００３３】また、ＣＲＴ用ガラスパネルを薄くできる
ことから、パネルとファンネルとをフリットシールガラ
スにより接着する工程において、パネルに急激な温度差
が生じてもパネル内部と表面との温度差が低減され、応
力歪みが低減されることになる。その結果、フリットシ
ール工程などでパネルに急激な温度差が生じても破損し
にくいパネルを提供できる。つまり、フリットシール工
程などにおける従来の加熱スピード、冷却スピードを速
くすることができ、ＣＲＴの生産性を向上させることが
できる。

【００３４】また、本実施形態のＣＲＴ用ガラスパネル
は、３０℃〜３００℃における熱膨張係数が９５〜１０
５×1０^-7／℃である。これにより、従来から使用され
ているファンネルの熱膨張係数と整合させることがで
き、フリットシールの際、接合部の剥離やクラックの発
生を抑制して信頼性の高い接合を行うことができる。さ
らに、製造工程およびその他の材料、例えばファンネル
やネックを変更することなくＣＲＴの軽量化を図ること
ができる。

【００３５】このように、イオン交換によって応力歪み
層を形成する化学強化ガラスは、薄板でも高強度が得ら
れる。また、物理強化ガラスに比べて熱処理による強度
低下が起こりにくく、フリットシール工程を経ても大き
く強度が低下することはない。

【００３６】本実施形態のＣＲＴ用ガラスパネルは、未
強化ガラスに比べて２倍以上の曲げ強度を有している。
これによりＣＲＴのパネルを大幅に薄くでき、軽量化を
図ることができる。また、同じ強度を得るにもパネルを
薄くできるため、耐熱衝撃性に優れ、しかも加熱あるい
は冷却速度を速くできることから生産タクトが向上し、
コストダウンを図ることができる。

【００３７】さらに、本実施形態のＣＲＴ用ガラスパネ
ルを適用したＣＲＴでは、ガラスパネルの応力歪み層が
表面から５０μｍを超えるため、ＣＲＴの外部から衝撃
を受けてもその衝撃が応力歪み層を貫通することがな
く、十分な破損防止効果を得ることができる。

【００３８】この破損防止効果を実証する方法として、
加傷強度試験がある。加傷強度試験とは、＃１５０のサ
ンドペーパーで被試験物の表面に均一に傷を付け（以
下、単に「＃１５０加傷」と言う。）、曲げ強度を測定
することによって、ガラスに傷が付いて荷重を受けたと
きの破壊強度を確認することができる。

【００３９】本実施形態のＣＲＴ用ガラスパネルは、＃
１５０加傷後曲げ強度が１００ＭＰａ以上であり、これ
は未強化ガラスの加傷強度に比べて２倍以上の強度に相
当する。

【００４０】上記のように、本実施形態のＣＲＴ用ガラ
スパネルは応力歪み層の厚さが５０μｍを越えるため、
ガラス表面の傷が応力歪み層を貫通しにくく、傷の先端
が圧縮応力層の内部に位置する可能性が高い。その圧縮
応力のため外部から荷重がかかっても傷が伸展しにく
く、高い加傷強度を実現している。

【００４１】次に、本実施形態のＣＲＴ用ガラスパネル
の組成について説明する。ＳｉＯ₂はガラスの基本成分
であり、５７％未満では熱膨張係数が大きくなるうえ、
化学的耐久性が悪化する。逆に６４％を超えると溶融が
困難となる。そこで、本実施形態では、ＳｉＯ₂の含有
量を５７％〜６４％にしている。好ましくは６０％〜６
２％である。

【００４２】Ａｌ₂Ｏ₃はガラスの耐失透性、化学的耐久
性を向上させる成分であるが、０．１％未満ではその効
果がなく、逆に４％を超えると熱膨張係数が低下する。
そこで、本実施形態では、Ａｌ₂Ｏ₃の含有量を０．１％
〜４％にしている。好ましくは１％〜２％である。ま
た、Ａｌ₂Ｏ₃を含有することにより、イオン交換が促進
され、より応力歪み層の深さを大きくすることができ
る。

【００４３】Ｎａ₂Ｏはガラスの溶融性と耐ブラウニン
グ性を改善する成分であり、かつガラス表層部でイオン
交換処理浴中の主としてＫイオンとイオン交換されるこ
とにより、ガラスを化学強化するための成分である。Ｎ
ａ₂Ｏが５％未満では溶融性が悪化し、逆に１０％を超
えると耐失透性と化学的耐久性が低下し、熱膨張係数も
大きくなる。そこで、本実施形態ではＮａ₂Ｏの含有量
を５％〜１０％にしている。好ましくは６％〜８％であ
る。

【００４４】Ｋ₂Ｏにガラスの溶融性と耐ブラウニング
性を改善する成分である。Ｋ₂Ｏが６％未満では溶融性
が悪化し、逆に１０％を超えると耐失透性と化学的耐久
性が低下する。そこで、本実施形態ではＫ₂Ｏの含有量
を５％〜１０％にしている。好ましくは６％〜８％であ
る。

【００４５】ＳｒＯはガラスの溶融性を向上させ、Ｘ線
吸収係数を高める成分である。ＳｒＯが７％未満ではＸ
線吸収係数が小さくなり、逆に１３％を越えると液相温
度が上昇する。そこで、本実施形態ではＳｒＯの含有量
を８％〜１３％にしている。好ましくは８％〜１０％で
ある。

【００４６】ＢａＯもガラスの溶融性を向上させ、Ｘ線
吸収係数を高める成分である。ＢａＯが７％未満ではＸ
線吸収係数が小さくなり、逆に１１％を越えると液相温
度が上昇する。そこで、本実施形態ではＢａＯの含有量
を７％〜１１％にしている。好ましくは８％〜１０％で
ある。

【００４７】ＴｉＯ₂はガラスのブラウニングを防止す
る成分である。０．１％未満では効果がなく、逆に２％
を超えると耐失透性が低下する。そこで、本実施形態で
はＴｉＯ₂の含有量を０．１％〜２．０％にしている。
好ましくは０．２％〜１％である。

【００４８】ＺｒＯ₂はＸ線吸収係数を高めるとともに
イオン交換を促進し、より深い応力歪み層の形成を可能
とする成分である。０．１％未満では効果がなく、逆に
４％を超えると耐失透性が低下する。そこで、本実施形
態ではＺｒＯ₂の含有量を０．１％〜４％にしている。
好ましくは１％〜２％である。

【００４９】ＭｇＯ、ＣａＯ、ＺｎＯ、Ｓｂ₂Ｏ₃はガラ
スの溶融性の向上、Ｘ線吸収係数の調整、ガラス粘度の
調整、清澄剤として用いられる。ＭｇＯ、ＣａＯ、Ｚｎ
Ｏは各々３％未満、Ｓｂ₂Ｏ₃は１％未満が好ましい。ま
た、ＮｉＯ、Ｃｏ₂Ｏ₃はガラスの透過率を調整するため
に用いられる。ＮｉＯは０．５％未満、Ｃｏ₂Ｏ₃は０．
０１％未満が好ましい。

【００５０】上記組成の中でアルカリ酸化物（Ｎａ
₂Ｏ、Ｋ₂Ｏ）のうちＮａ₂Ｏの割合が６５％以上である
と、ガラスの耐失透性や化学的耐久性が低下するほか、
熱膨張係数が大きくなる。さらにガラス中のナトリウム
イオンの移動が起こりやすく、特にフリットシール面に
おいてナトリウム拡散に起因する電圧リークが発生しや
すい。そこで、本実施形態ではアルカリ酸化物のうちＮ
ａ₂Ｏの割合を６５％未満にしている。好ましくは５５
％未満である。

【００５１】ここで、ガラスの熱膨張係数はＣＲＴ製造
工程、特にフリットシール工程において重要となる。現
在主流のガラスパネルとファンネルとは熱膨張係数が９
８〜１０１×1０^-7／℃である。ガラスパネルの熱膨張
係数がこの範囲から大きく外れると、現在主流のファン
ネルの熱膨張係数と整合しないため、パネルとファンネ
ルとのフリットシールにおいて、接合部の剥離やクラッ
クが発生しやすく、信頼性の高いフリットシールが困難
となる。そこで、本実施形態では３０℃〜３００℃にお
ける熱膨張係数を９５〜１０５×1０^-7／℃にしてい
る。好ましくは９８〜１０１×1０^-7／℃である。

【００５２】本実施形態のＣＲＴ用ガラスパネルにおけ
る製造方法は、例えば以下のような手順が挙げられる。
先ず、上記のガラス原料を先に説明した組成になるよう
秤量し、混合して調合原料とする。これを耐熱坩堝に入
れ、１４００℃〜１５００℃程度の温度で溶融し、攪
拌、清澄して均質な溶融ガラスとする。

【００５３】次いで、ガラスを成形枠に鋳込み、ガラス
ブロックを成形する。あるいはＣＲＴ形状にプレス成形
する。そして、ガラスの徐冷点近くに加熱した炉に移
し、室温まで冷却する。徐冷して得られたガラスブロッ
クはスライス、研磨等が施される。

【００５４】次に、ガラスパネルの内側面に色選別装置
（例えば、アパーチャグリル）を取り付けるためのパネ
ルピン（治具）を埋め込む処理を行う。

【００５５】その後、ガラスパネルをアルカリ溶融塩中
にてイオン交換する。アルカリ溶融塩の組成と処理温
度、処理時間は、ガラス組成に応じて適宜選択する。所
定の時間保持した後、ガラスパネルを取り出し洗浄す
る。本発明のガラス組成には、硝酸カリウムが好ましく
用いられる。好ましい処理温度は３５０℃〜５５０℃で
ある。処理時間は処理温度に依存し、低温であるほど長
時間を要する。深い応力歪み層を得るための好ましい処
理時間は４時間以上、さらに好ましくは１０時間以上で
ある。

【００５６】このように、イオン交換によって化学強化
されるＣＲＴ用ガラスパネルでは、予めパネルピンを取
り付けてから表面の強化を施すことができ、パネルピン
取り付け時の加熱で表面の応力歪み層が緩和されてしま
うことを防止できるようになる。

【００５７】ここで、イオン交換で得られた応力歪み層
の厚さは精密歪み計を用いたバビネ補整器法または偏光
顕微鏡を用いる方法などで求めることができる。また、
偏光顕微鏡を用いる場合は、先ずガラス試料をイオン交
換表面に対して略垂直に切断し、その断面が０．５ｍｍ
以下になるよう薄く研磨する。その後、偏光顕微鏡にて
研磨面に垂直に光を入射し、直行ニコルにて観察する。
強化ガラスは表面近傍に歪み層が形成されるため、表面
から明るさや色の変化している部分の距離を測定するこ
とによって応力歪み層の厚さを測定することができる。

【００５８】歪みの測定にバビネ補整器法を用いること
は、例えばガラス工学ハンドブック（１９９９年７月５
日初版第１刷、編者…山根正之ほか、発行所…朝倉書
店）、３８０頁に記載されている。前記の厚さ０．５ｍ
ｍ以下になるよう薄く研磨した試料をバビネ補整器で観
察し、基準縞の中央とガラス表面で屈曲している縞の中
央とが交差する点の、ガラス表面からの距離を測定する
ことによって応力歪み層の厚さを測定することができ
る。

【００５９】また、化学強化ガラスと物理強化ガラスと
の差異は、ガラスパネル表面近傍に含まれる金属イオン
の分布を調べれば分かる。すなわち、よりイオン半径が
大きな金属イオン（例えばアルカリ金属イオン）と、よ
りイオン半径が小さな金属イオン（例えばアルカリ金属
イオン）の深さの分布を調べる。

【００６０】つまり、（よりイオン半径が大きな金属イ
オンの密度）／（よりイオン半径が小さな金属イオンの
密度）が、ガラスの深層部（例えば、ガラスの厚みの約
半分の深さの部分）よりも表面に近い部分の方が大き
く、曲げ強度も本実施形態の範囲に入っていれば、イオ
ン交換による化学強化が行われたものであることが分か
る。

【００６１】次に、本発明のＣＲＴ用ガラスパネルにお
ける実施例および比較例を示す。図１は、実施例１〜４
および比較例１〜２を説明する図である。

【００６２】（実施例１〜４）酸化物、水酸化物、炭酸
塩、硝酸塩、塩化物、硫酸塩などの原料を図１に示す実
施例１〜４の各組成になるように秤量して混合した調合
原料を、白金坩堝などの耐熱容器に入れ、１３００℃〜
１５００℃に加熱、溶融、攪拌し、均質化、清澄を行っ
た後、鋳型に流し込んだ。得られたガラスブロックか
ら、６５×１０×１ｍｍの両面研磨試料を作製し、イオ
ン交換を行った。イオン交換はＫＮＯ₃を３６０℃〜４
２０℃で保持した溶融塩中に、前記ガラス試料を所定時
間浸漬した後、取り出して洗浄した。図１に、各実施例
の組成と各種測定データを示す。

【００６３】ここで、応力歪み層の厚さは、ガラス試料
をイオン交換表面に対して略垂直に切断し、その断面を
厚さ０．５ｍｍ以下になるよう薄く研磨した後、偏光顕
微鏡にて研磨面に垂直に偏光を入射し直行ニコルにて観
察し、表面からの距離を求めた。

【００６４】さらに、測定方法による差がないことを確
認する目的で、バビネ補整器法による測定も行った。す
なわち、前記の厚さ０．５ｍｍ以下になるよう薄く研磨
した試料を、バビネ補整器法を用いて歪み層の厚さを測
定した。

【００６５】図２に実施例１のバビネ補整器法による観
察結果を示す。基準縞の中央とガラス表面で屈曲してい
る縞の中央とが交差する点の、ガラス表面からの距離ｄ
を測定した。バビネ補整器法による歪み層の厚さは、偏
光顕微鏡法とほぼ同じ結果であった。

【００６６】また、Ｘ線吸収係数は、作製したガラス試
料に波長０．０６ｎｍのＸ線を入射し、ガラス反対面か
ら５０ｍｍ離れた位置の透過線量をもとに吸収係数を計
算したものである。

【００６７】熱膨張係数は、熱機械分析装置（ＴＭＡ）
で測定し、３０℃〜３００℃の温度範囲における平均線
膨張係数を算出したものである。

【００６８】曲げ強度は、ＪＩＳ−Ｒ１６０１の３点曲
げ試験に準じて測定したが、試料形状は前記６５×１０
×１ｍｍで行い、算式で曲げ強度を求めた。また、加傷
強度は化学強化後の前記試料の片面を、＃１５０サンド
ペーパーで均一に傷を付け、その面に引っ張り応力がか
かるように荷重をかけながら曲げ強度を測定した。

【００６９】耐ブラウニング性は、ガラス試料に２１ｋ
Ｖ、電流密度０．９μＡで電子線を１２０分照射し、波
長４００ｎｍにおける透過率の変化を照射前後で測定
し、次式で求めた値である。

【００７０】耐ブラウニング性＝照射前の透過率−照射後の透過率

【００７１】実施例１〜４のガラス試料は、ＣＲＴ用ガ
ラスパネルとして求められるＸ線吸収係数が２８ｃｍ^-1
以上、熱膨張係数が９８〜１００×１０^-7／℃、ブラウ
ニングによる変色がないという特徴を有していながら、
応力歪み層の厚さが７０μｍ以上、未加傷の曲げ強度が
２５０ＭＰａ以上、＃１５０加傷の曲げ強度が１００Ｍ
Ｐａ以上という特徴も有している。したがって、このガ
ラスを用いることによって、従来の耐圧性を維持しなが
らＣＲＴ用ガラスパネルを薄くすることが可能となる。

【００７２】（比較例１）比較例１は、特許第２８３７
００５号で開示されるものに相当する。図１の比較例１
に示す組成となるようガラス試料を作製し、イオン交換
を行った。イオン交換はＮａＮＯ₃（４０％）＋ＫＮＯ₃
（６０％）の混塩を４００℃に保持した処理浴中に、前
記ガラス試料を４時間浸漬した後、取り出して洗浄し
た。各種測定方法は上記実施例を同様である。

【００７３】比較例１のガラス試料は、応力歪み層の厚
さ、曲げ強度はＣＲＴ用ガラスパネルとして十分な数値
を有しているものの、ＣＲＴ用ガラスパネルに不可欠な
Ｘ線吸収係数、耐ブラウニング性を有していない。した
がって、比較例１のガラスはＣＲＴ用ガラスパネルとし
て適するものではない。

【００７４】（比較例２）比較例２は、特公平７−４２
１４０号公報で開示されるものに相当する。図１の比較
例２に示す組成となるようガラス試料を作製し、イオン
交換を行った。イオン交換はＫＮＯ₃を４６０℃に保持
した処理浴中に、前記ガラス試料を１時間浸漬した後、
取り出して洗浄した。各種測定方法は上記実施例を同様
である。

【００７５】比較例２のガラス試料は、ＣＲＴ用ガラス
パネルに必要なＸ線吸収係数と耐ブラウニング性の特徴
を有しているものの、応力歪み層の厚さが薄く、しかも
曲げ強度が不十分である。したがって、このガラスを用
いてもＣＲＴ用ガラスパネルを薄くすることは困難であ
る。

【００７６】ここで、本実施例と各比較例との差異を説
明する。

【００７７】（本実施例と比較例１（特許第２８３７０
０５号）との差異）比較例１（特許第２８３７００５
号）のガラスは、応力歪み層の厚さおよび曲げ強度はＣ
ＲＴ用ガラスパネルとして十分であるものの、Ｘ線吸収
係数、耐ブラウニング性を有していない。

【００７８】すなわち、ＳｉＯ₂はガラスの基本成分で
あり、両者に含有されているが、同時にＸ線吸収係数を
下げる成分でもある。比較例１ではＳｉＯ₂を６２％〜
７５％と本実施例より多く含んでおり、Ｘ線吸収係数が
低い。そのため、ＣＲＴ用ガラスパネルには適していな
い。本実施例ではＳｉＯ₂の含有量を５７％〜６４％に
することで十分なＸ線吸収係数を確保している。

【００７９】また、Ａｌ₂Ｏ₃はガラスの耐失透性、化学
的耐久性およびイオン交換の効率を向上させる成分であ
るが、同時にＸ線吸収係数を下げる成分でもある。比較
例１ではＡｌ₂Ｏ₃を５％〜１５％含有しているのでＸ線
吸収係数が低く、ＣＲＴ用ガラスパネルには適さない。
本実施例では、Ａｌ₂Ｏ₃を０．１％〜４％にすることで
高いＸ線吸収係数を実現している。

【００８０】Ｌｉ₂Ｏはガラスの溶融性を向上させ、か
つガラス表層部でイオン交換処理浴中の主としてＮａイ
オンとイオン交換されることにより、ガラスを化学強化
するための成分として比較例１では用いられている。し
かし、Ｌｉ₂Ｏは著しくＸ線吸収係数を下げる成分であ
るため、比較例１ではＸ線吸収係数が低い。本実施例で
はガラスの溶融性向上のため、Ｌｉ₂ＯよりＸ線吸収係
数向上効果の大きいＫ₂Ｏを含有している。

【００８１】Ｎａ₂Ｏはガラスの溶融性を改善する成分
であり、かつガラス表層部でイオン交換処理浴中の主と
してＫイオンとイオン交換されることにより、ガラスを
化学強化するための成分であり、両者に含有している。

【００８２】Ｋ₂Ｏはガラスの溶融性と耐ブラウニング
性を改善する成分である。比較例１ではＫ₂Ｏを含まな
いためブラウニングによるガラスの変色が起こりやす
い。一方、Ｋ₂Ｏを５％〜１０％含む本実施例では、ブ
ラウニングによる変色が起こりにくい。

【００８３】ＳｒＯはガラスの溶融性を向上させＸ線吸
収係数を高める成分である。本実施例には含まれている
が、比較例１には含まれていない。

【００８４】ＢａＯもガラスの溶融性を向上させＸ線吸
収係数を高める成分である。本実施例には含まれている
が、比較例１には含まれていない。

【００８５】ＴｉＯ₂はガラスのブラウニングを防止す
る成分である。本実施例には含まれているが、比較例１
には含まれていない。

【００８６】ＺｒＯ₂はガラスの化学的耐久性を向上さ
せるとともにＸ線吸収係数およびイオン交換の効率を高
める成分である。しかし同時にガラスに溶けにくく、し
かもガラスの耐失透性を低下させる成分でもある。比較
例１では５％〜１５％含有しているため、失透やとけ残
りの問題が生じてしまう。

【００８７】ＭｇＯ、ＣａＯ、ＺｎＯ、Ｓｂ₂Ｏ₃は両者
とも必須ではないが、ガラスの溶融性の向上、Ｘ線吸収
係数の調整、ガラス粘度の調整、清澄剤として用いるこ
とができる。

【００８８】以上のことから、比較例１のガラス試料
は、応力歪み層の厚さ、曲げ強度についてはＣＲＴ用ガ
ラスパネルとして十分な数値を有しているものの、ＣＲ
Ｔ用ガラスパネルに不可欠なＸ線吸収係数、耐ブラウニ
ング性を有しておらず、ＣＲＴ用ガラスパネルとして適
するものではない。

【００８９】（本実施例と比較例２（特公平７−４２１
４０号公報）との差異）比較例２（特公平７−４２１４
０号公報）のガラスは、ガラス母体中のＫ₂Ｏ含有量を
減らして原料コストを削減し、溶融性を補うためＮａ₂
Ｏを多く含有させている。しかし、これによりブラウニ
ングによる変色が大きくなるので表面から２μｍ〜５μ
ｍの層をイオン交換によってＮａ₂ＯとＫ₂Ｏを共存さ
せ、さらに表面に形成した応力歪み層によって電子線の
進入を妨げることによって耐ブラウニング性を図るもの
である。この点、厚い応力歪み層と高い曲げ強度によっ
てＣＲＴ用ガラスパネルを薄く、軽くするという本実施
例と相違する。

【００９０】比較例２では、イオン交換された深さ方向
の成分分布に関しての記載はあるものの、応力歪み層の
厚さに関して記載がない。しかし、「電子線の侵入深さ
はせいぜい１０μｍと見ておけば十分」という記載があ
ることから、それ以上の応力歪み層の厚さは必要ないと
いえる。

【００９１】比較例２では、明確なガラス組成の限定は
ないが、アルカリ酸化物合計量のうち６５％以上をＮａ
₂Ｏが占めると記載されている。Ｎａ₂Ｏの割合が多いと
溶融性や成形性は向上するものの、ガラスの耐失透性や
化学的耐久性が低下するほか、熱膨張係数が大きくな
る。特公平７−４２１４０号公報の記載からすると、Ｋ
₂Ｏが少なくとも７．５％未満であり、好ましくは３％
程度を意図している。

【００９２】また、比較例２のガラスは特公平７−４２
１４０号公報の実施例試料Ｎｏ．２に記載されているよ
うに、ガラス母体自身の耐ブラウニング性が極めて悪
い。そのため、比較例２ではブラウニングをガラス裏面
のイオン交換層のＮａ₂ＯとＫ₂Ｏとの割合で防止するよ
うにしている。このため、イオン交換の深さが制限さ
れ、応力歪み層の深さを十分に得ることができない。

【００９３】さらに、比較例２ではガラス中のナトリウ
ムイオンの移動が起こりやすく、特にフリットシール面
においてナトリウム拡散に起因する電圧リークが発生し
やすくなる。３０００時間以上の耐久性試験にかけたと
き、特にこの現象が顕著に現れる。

【００９４】以上のことから、比較例２のガラスでは、
Ｘ線吸収係数および耐ブラウニング性に関してはＣＲＴ
用として特性を満たしているものの、応力歪み層の深さ
に関して十分ではない。つまり、応力歪み層の深さが不
足しているため、加傷後曲げ強度が小さく、ＣＲＴパネ
ルとしての使用に耐え得るものではない。

【００９５】本実施例のガラス試料では、Ｎａ₂Ｏが５
％〜１０％、Ｋ₂Ｏが５％〜１０％であり、ガラス母体
自体のブラウニングによる変色が起こりにくく、しかも
イオン交換効率の制約を受けないので応力歪み層が厚
く、曲げ強度が高いＣＲＴ用ガラスパネルを作製でき
る。したがって、本実施例のガラスパネルを用いれば、
薄く軽いＣＲＴ用ガラスパネルを提供できることにな
る。

【００９６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のよれば次
のような効果がある。すなわち、本発明の陰極線管用パ
ネルによれば、パネルの耐圧性を低下させることなく薄
型化を図ることができ、これにより重量を大幅に軽減す
ることが可能となる。しかもフリットシール工程等にお
ける熱処理工程でのガラスの耐性を高めて生産性を向上
させることが可能となる。また、このような陰極線管用
ガラスパネルにより、耐圧性を損なうことなく軽量化さ
れた陰極線管を提供することが可能となる。さらに、本
発明の陰極線管の製造方法により、熱処理工程を経ても
表面の強度を低下させることのない陰極線管を製造する
ことが可能となる。特に本発明は、大型でフラットな陰
極線管に適用することで顕著な効果を得ることが可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

【図1】実施例および比較例を説明する図である。

【図２】バビネ補整器法による観察結果を示す図であ
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者蔵本文雄東京都品川区北品川６丁目７番35号ソニー株式会社内 (72)発明者岡田正道東京都品川区北品川６丁目７番35号ソニー株式会社内 (72)発明者蜂谷洋一東京都新宿区中落合２丁目７番５号ホーヤ株式会社内 (72)発明者渡邉格東京都新宿区中落合２丁目７番５号ホーヤ株式会社内Ｆターム(参考） 4G059 AA07 AC16 AC18 HB03 HB14 HB23 4G062 AA03 BB01 DA06 DB02 DB03 DC01 DD01 DE01 DE02 DF01 EA01 EB03 EC03 ED01 ED02 EE01 EE02 EF03 EF04 EG03 EG04 FA01 FB02 FB03 FC02 FC03 FD01 FE01 FF01 FG01 FH01 FJ01 FK01 FL02 GA01 GA10 GB01 GC01 GD01 GE01 HH01 HH03 HH05 HH07 HH09 HH11 HH12 HH13 HH15 HH17 HH20 JJ01 JJ03 JJ04 JJ05 JJ07 JJ10 KK01 KK03 KK05 KK07 KK10 MM25 NN30 NN33 NN34 5C012 AA01 BB01 5C032 AA01 BB02 BB04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】重量％で、５７％〜６４％のＳｉＯ₂、０．１％〜４％のＡｌ₂Ｏ₃、５％〜１０％のＮａ₂Ｏ、５％〜１０％のＫ₂Ｏ、７％〜１３％のＳｒＯ、７％〜１１％のＢａＯ、０．１％〜２％のＴｉＯ₂、０．１％〜４％のＺｒＯ₂、０．０１％〜１％のＣｅＯ₂、を含有するガラスを化学強化して得られたことを特徴と
する陰極線管用ガラスパネル。
【請求項２】前記化学強化はイオン交換により前記ガ
ラスの表面に応力歪み層を形成するものであることを特
徴とする請求項１記載の陰極線管用ガラスパネル。
【請求項３】前記応力歪み層の深さは、表面から５０
μｍを超えることを特徴とする請求項２記載の陰極線管
用ガラスパネル。
【請求項４】前記Ｎａ₂Ｏと前記Ｋ₂Ｏとの含有割合を
重量比で、０．６５＞Ｎａ₂Ｏ／（Ｎａ₂Ｏ＋Ｋ₂Ｏ）と
することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記
載の陰極線管用ガラスパネル。
【請求項５】請求項１〜４のいずれか一項に記載の陰
極線管用ガラスパネルを構成する成分の他、ＭｇＯ、Ｃ
ａＯ、ＺｎＯ、Ｓｂ₂Ｏ₃、ＮｉＯ、Ｃｏ₂Ｏ₃よりなる群
より選ばれた少なくとも１つの酸化物を含有することを
特徴とする陰極線管用ガラスパネル。
【請求項６】曲げ強度として２００ＭＰａ以上を有す
ることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載
の陰極線管用ガラスパネル。
【請求項７】＃１５０サンドペーパーによる加傷の曲
げ強度で１００ＭＰａ以上を有することを特徴とする請
求項１〜５のいずれか一項に記載の陰極線管用ガラスパ
ネル。
【請求項８】３０℃〜３００℃における熱膨張係数が
９５〜１０５×1０^- ⁷／℃であることを特徴とする請求
項１〜７のいずれか一項に記載の陰極線管用ガラスパネ
ル。
【請求項９】請求項１〜８のいずれか一項に記載の陰
極線管用ガラスパネルを用いたことを特徴とする陰極線
管。
【請求項１０】陰極線管用ガラスパネルを構成する工
程と、前記陰極線管用ガラスパネルに内部部材取り付け用の治
具を取り付けた後、前記陰極線管用ガラスパネルの化学
強化を施す工程とを備えることを特徴とする陰極線管の
製造方法。
【請求項１１】前記陰極線管用ガラスパネルは、重量
％で、５７％〜６４％のＳｉＯ₂、０．１％〜４％のＡｌ₂Ｏ₃、５％〜１０％のＮａ₂Ｏ、５％〜１０％のＫ₂Ｏ、７％〜１３％のＳｒＯ、７％〜１１％のＢａＯ、０．１％〜２％のＴｉＯ₂、０．１％〜４％のＺｒＯ₂、０．０１％〜１％のＣｅＯ₂、を含有するガラスを化学強化して得られたものであるこ
とを特徴とする請求項１０記載の陰極線管の製造方法。
【請求項１２】前記陰極線管用ガラスパネルの化学強
化としてイオン交換を行うことを特徴とする請求項１０
記載の陰極線管の製造方法。