阴极射线管用玻锥和阴极射线管 【技术领域】
本发明涉及主要用于电视接收机及计算机用监视器等图像显示装置的阴极射线管用玻壳和使用该阴极射线管用玻壳的阴极射线管。
背景技术
图9是已有的阴极射线管51的剖面图。如该图所示，阴极射线管51将由显示图像的玻璃面板52(以下简称为“面板”)、具有安装偏转线圈53的偏转线圈部54的漏斗状的玻璃玻锥55(以下简称为“玻锥”)、和容纳电子枪56的管颈57构成的玻璃外壳58(以下都简称为“玻壳”)作成外壳。
图9中，59是裙部、60是映出图像的面部、61是连接所述面部60与裙部59的混合(blend)R部、62是将所述面板52与玻锥55用焊料(solder)玻璃等密封的密封部、63是利用电子射线照射发出萤光的荧光膜、64是将荧光膜的发光向前方反射的铝膜、65是确定在荧光体上电子射线的照射位置地掩模、66是用于将掩模65固定在裙部59的内表面上用的柱销、67是防止掩模65因电子射线引起高电位而向外部导通接地用的电钮(button)。
又，在所述裙部59的周围，卷绕着用于保持对付冲击的强度用的加强带。在所述玻锥55上，将偏转线圈部54与密封部62之间的部位称作玻锥主体部68。又，69是将管颈57的中心轴与面部60的中心连接的管轴。
阴极射线管51为了通过在荧光膜63上照射电子射线而显示图像，因此使其内部保持高真空。将面部显示图像的区域称作有效画面。又，如上所述，由于各部位的功能不同，故玻壳58为非球壳形。并且，与球壳不同的非对称形状的玻壳58，由于在其表面上负载1个大气压的内外压差，故处于不稳定的变形状态，在外表面上发生较大的拉伸应力。
在处于如上所述状态的玻壳58发生龟裂时，欲使内在的高变形能释放而使龟裂延长，该龟裂波及整个玻壳58，以至于有时发生大规模破坏。又，由于大气中的水分与高拉伸应力的相互作用，还发生因疲劳破坏而陷于不能工作的状态的情况。
近年来，等离子显示面板、液晶显示器，有机EL显示器等的平面面板显示器的开发很活跃，与这些相比，阴极射线管存在进深尺寸长的缺点，因此近年来的阴极射线管正在试图使偏转角广角化，使进深缩短。又，所述的偏转角是日本社团法人电子信息技术产业协会(JEITA)的标准“EIAJ-ED-2134B”中所规定的角度，是连接作为假想基准线的基准线的中心与在面板内表面上的对角轴的有效端的直线的角度。
作为缩短阴极射线管的进深的尝试的一个例子，由本申请人在日本专利特开2000-251766号公报上揭示了下述内容，即“一种阴极射线管用玻锥，由在一端具有大致为矩形的开口端部的主体部、与主体部的另一端连接所形成的偏转线圈部、与偏转线圈部的端部连接的管颈构成，可在偏转线圈部的外侧安装使从内装于管颈的电子枪发射的电子射线偏转用的偏转机构，其特征在于，通过使所述偏转线圈部周边的主体部向外侧突出，与主体部连接的偏转线圈部的前端，位于比距离开口端部最远的主体部更靠近开口端部侧，且在偏转线圈部的周围利用向外侧突出的主体部形成凹部。”
但是，随着偏转角的广角化，玻壳形状的非对称性也就增大，玻壳外表面上发生的拉伸应力也增大，其结果是，也存在发生破坏的可能性增大的问题。作为解决该问题的对策，虽有使玻璃壁厚度增加的方法，但这又造成阴极射线管的一大缺点即重量的增加。
对此，以前还进行了利用化学强化法使玻璃强化、防止重量增加的试验。作为化学强化法的一例，有将含有5～8％的Na2O、5～9％的K2O的锶(Sr)-钡(Ba)-碱-氧化铝-硅酸盐玻璃浸渍在约450℃的KNO3熔融液中的方法。这里将该方法称作“热扩散型化学强化法”。
通常，用于玻锥的玻璃，作为主要成分含有60摩尔％以上的SiO2，并且为了提高X线吸收能力而含有7～8.5摩尔％的PbO。又，考虑使玻锥与面板的热膨胀系数均衡的必要性及玻璃的熔化性和成型性，从确保适度的高温粘性的观点出发，最好含有钠或钾等的碱金属氧化物。
又，用于玻锥的所述玻璃需要具有高电阻，在阴极射线管工作中耐高压且不产生绝缘破坏。因此，调整钠和钾2个成分的含有量，利用混合碱效应形成高电阻。例如，用于玻锥的一般玻璃的组成是SiO2-Al2O3-PbO-R2O-R’O系的玻璃(R2O是碱金属氧化物、R’O是碱土类的氧化物)。
为了提高玻锥的玻璃的电阻，只要关注易动度高的锂离子、钠离子和钾离子等离子半径较小的碱的含量。通常，玻锥的玻璃组成中不必含有锂氧化物，而钠氧化物和钾氧化物的摩尔％含有率都为5～9％。
在利用所述的热扩散型化学强化法将玻璃中的钠离子置换成钾离子的情况下，由于已调整钠氧化物和钾氧化物的含有量，因此即使钾离子的易动度较低，在约450℃的KNO3熔化液中浸渍24小时，压缩应力层的应力值在最表面上也具有约80MPa左右的值，但是在玻璃的厚度方向，即从玻璃的表面向内部按指数函数衰减。
其结果是，由于在从玻璃的表面起约40μm深度的位置上压缩应力值大致为0MPa，故在阴极射线管的组装工序等中受到的伤痕的深度超过压缩应力层的厚度(约40μm)时，将失去压缩应力层引起的强度提高的效果。还有，内部为真空的阴极射线管，在玻壳的表面上发生真空拉伸应力，所以利用化学强化法所获得的压缩应力与真空拉伸应力相抵消，故存在导致所述压缩应力层的厚度大幅度减少的问题。又，在热扩散型化学强化法的情况下，由于是在熔融液中浸渍玻锥的方法，虽然容易对整体进行强化，但是仅对局部进行强化是困难的。
对此，为了消除上述热扩散型化学强化法的缺点，有通过仅对玻锥的局部进行离子交换，形成压缩应力层，以不增大阴极射线管的重量地局部提高玻璃的强度的关于阴极射线管用玻壳的设想。
利用化学强化法形成压缩应力层的玻璃的表面比通常的玻璃表面有数倍的强度，因此通过使变形集中在被强化的部分，抑制在未实施强化部分上变形的发生，能提高玻壳整体的强度。
但是，通常当玻壳的偏转角变大时，由于作为面板与玻锥的接点的密封部与偏转线圈部的距离接近，必然使玻锥主体部减小。因此，当在玻锥主体部发生高拉伸应力时，在密封部上也与玻锥主体部相关连地发生高拉伸应力。
以下，在有效画面的对角长度为860mm，且玻锥主体部为相同的壁厚，具有各种偏转角的玻壳中，将各玻壳的内部抽真空时，在玻锥主体部上发生的最大拉伸应力σVTmax(MPa)和在密封部发生的最大拉伸应力σVTSmax(MPa)以图10的曲线图表示。图10中，实线表示σVTmax(MPa)，双点划线表示σVTSmax(MPa)。
图10所示的玻壳的情况下，玻锥主体部的容许拉伸应力为8.5MPa，密封部的容许拉伸应力为8MPa。但是，当偏转角为120°以上时，所谓σVTmax和σVTSmax都超过容许拉伸应力值。
但是，对于玻锥主体部，采用上述设想的化学强化法可将容许拉伸应力提高至约100MPa，故能使σVTmax小于容许拉伸应力。但是，由于密封部的焊接玻璃的组成与面板及玻锥都不同，故即使用化学强化法进行处理也不能使其强化。因此，所述设想的化学强化法，虽对在玻锥主体部上发生的最大拉伸应力σVTmax为有效的解决手段，但要减低密封部发生的最大拉伸应力σVTSmax是困难的。因此，希望有能比以往大幅度减轻玻锥重量的新的技术。
本发明鉴于所述各问题而作，其目的在于，提供不会增加重量，而能提高玻璃的强度，抑制外表面上发生的变形应力的增大，从而能制造偏转角为广角，重量轻、安全且进深短的阴极射线管用的玻锥。
特别是，其目的在于，提供通过使以往在密封部发生的拉伸应力减少，使拉伸应力的发生部位集中在利用化学强化法强化后的玻锥主体部，从而能提高整体的强度的玻锥。而且目的还在于提供使用该玻锥的阴极射线管。
【发明内容】
第1发明
为了达到所述目的，本发明提供一种阴极射线管用玻锥，该玻锥具有大致为矩形开口状的密封边缘部，由圆筒状的管颈、安装偏转线圈的偏转线圈部、和位于该偏转线圈部与所述密封边缘部之间的玻锥主体部构成，与玻璃面板一起构成用于阴极射线管的玻壳的偏转角为120°以上，其特征在于，所述玻锥主体部在偏转线圈部的周围形成凹陷部，在作为包含所述密封边缘部的外周中最靠近管轴的点PS1和管轴的剖面的第1玻锥剖面上，在管轴方向上最靠近管颈侧的玻锥主体部外表面上的点与管轴方向上最远离管颈的所述凹陷部外表面上的点之间的管轴方向距离、即凹陷部深度为10mm以上，在将为制造阴极射线管把玻壳的内部抽真空时，在玻锥主体部的外表面发生的拉伸应力应为最大值σVTmax的位置上形成压缩应力层，该压缩应力层的压缩应力值σc为80～350MPa，且压缩应力层的厚度为60μm以上，所述σVTmax为10～100Mpa。
所述“在作为包含所述密封边缘部的外周中最靠近管轴的点PS1和管轴的剖面的第1玻锥剖面上，在管轴方向上最靠近管颈侧的玻锥主体部外表面上的点与管轴方向上最远离管颈的所述凹陷部外表面上的点之间的管轴方向距离、即凹陷部深度为10mm以上”，更具体地进行说明，是指“在将所述密封边缘部的外周中最靠近管轴的点定义为密封边缘部长边中央PS1并将包含该密封边缘部长边中央PS1与管轴的平面上的剖面定义为第1玻锥剖面时，在该第1玻锥剖面，在管轴方向上最靠近管颈侧的玻锥主体部外表面上的点PT1与管轴方向上最远离管颈的所述凹陷部外表面上的点PC1的管轴方向上的距离Lc为10mm以上”。
第2发明
本发明的阴极射线管用玻锥，其特征在于，在所述第1玻锥的剖面上，将从密封边缘部在管轴方向向管颈侧移动30mm的位置上的玻锥主体部的外表面上的点记为PB1时，最好是从该PB1至管轴的最短距离比从所述PS1至管轴的最短距离短，连接所述PS1与PB1的直线和与管轴平行的直线之间的锐角θ1为1～7°。
也就是说，若更具体地进行说明，是指本发明的阴极射线管用玻锥在第1玻锥剖面上，将从密封边缘部在管轴方向向管颈侧移动30mm的位置上的玻锥主体部的外表面上的点定义为玻锥主体部长边中央PB1时，最好是从所述密封边缘部长边中央PS1至管轴的最短距离Ls与从玻锥主体部长边中央至管轴的最短距离LB的关系为Ls＞LB，所述密封边缘部长边中央PS1与玻锥主体部长边中央PB1连接的直线和与管轴平行的直线之间的锐角θ1为1～7°。
第3发明
又，本发明的阴极射线管用玻锥，在包含管轴与所述第1玻锥剖面正交的剖面上，将在管轴方向上最靠近管颈侧的玻锥主体部外表面上的点记为PT2，将在从包含该PT2并与所述第1玻锥剖面平行的剖面上的密封边缘部外周上的点PS3在管轴方向向管颈侧移动30mm的位置上的玻锥主体部的外表面上的点记为PB3，将连接所述PS3与PB3的直线和与管轴平行的直线之间的锐角记为θ3时，最好|θ1-θ3|≤2°。
亦即，更具体地说，是指本发明的阴极射线管用玻锥，在将与所述第1玻锥剖面正交并包含管轴的剖面设为第2玻锥剖面，将在该第2玻锥剖面上在管轴方向最靠近管颈侧的玻锥主体部外表面上的点记为PT2，将包含该PT2并与所述第1玻锥剖面平行的剖面设为第3玻锥剖面，将从该第3玻锥剖面上的密封边缘部外周上的点PS3在管轴方向向管颈侧移动30mm的位置上的玻锥主体部的外表面上的点记为PB3，将连接所述PS3与PB3的直线和与管轴平行的直线之间的锐角角度记为θ3时，该θ3与所述θ1的关系最好为|θ1-θ3|≤2°。
第4发明
又，本发明的阴极射线管用玻锥，在所述第1玻锥剖面上，将切线相对管轴为70°的玻锥主体部外表面上的点设为边界点，将该边界点中最远离管轴的点设为第1边界点，将位于该第1边界点与管轴之间，最靠近第1边界点的边界点设为第2边界点，将第1边界点与第2边界点之间设为顶板部，将连接第1边界点与第2边界点的直线设为假想顶面线时，最好是所述顶板部的平均曲率半径为1000mm以上，假想顶面线的长度为20～100mm，且管轴与所述假想顶面线构成的角度为80～100°。
亦即，更具体地说，本发明的阴极射线管用玻锥，在第1玻锥剖面上，将切线相对管轴为70°的玻锥主体部外表面上的点设为边界点，将该边界点中最远离管轴的点设为第1边界点，将位于该第1边界点与管轴之间最靠近第1边界点的边界点设为第2边界点，将玻锥主体部中第1边界点与第2边界点之间设为顶板部，将连接第1边界点与第2边界点的直线设为假想顶面线时，最好是所述顶板部的平均曲率半径RRF为1000mm以上，假想顶面线的长度LVR为20～100mm，且管轴与所述假想顶面线构成的角度θR最好为80～100°。
第5发明
还有，本发明提供玻壳的玻锥为上述阴极射线管用玻锥的阴极射线管。
【附图说明】
图1是使用本发明的玻锥的玻壳的说明图。
图2是本发明的玻锥的说明图。
图3是本发明的玻锥中的第1玻锥剖面的说明图。
图4是本发明的玻锥的俯视图。
图5是本发明的玻锥中的第1玻锥剖面的密封边缘部的放大图。
图6是本发明的玻锥中的第2玻锥剖面的说明图。
图7是本发明的玻锥中的第3玻锥剖面的说明图。
图8是本发明的玻锥的凹陷部及其附近的放大说明图。
图9是表示已有的阴极射线管的剖面的说明图。
图10是已有的阴极射线管中的偏转角与最大真空拉伸应力的关系曲线图。
【具体实施方式】
以下对本发明的玻锥进行说明。下述说明中“面板”是指阴极射线管用玻璃面板，“玻锥”是指阴极射线管用玻璃锥体，“玻壳”是指阴极射线管用玻璃外壳。
玻壳的结构
图1是具有本发明的玻锥的玻壳的说明图。如该图所示，玻壳1由面板2和具有圆筒状的管颈4的玻锥3构成。这里，玻锥3的偏转角为120°以上。所述面板2具有映出图像的面部(在图1所示姿势的玻壳中的底面)，并具有作为所述面部侧壁的裙部5。又，所述管颈4为内部安装电子枪用的圆筒状。符号6表示将管颈4的中心轴与面部的中心点连接的玻壳1的管轴。又，所述偏转角，是按日本社团法人电子情报技术产业协会标准EIAJ-ED-2134B所规定的角度，是根据将作为假想基准线的基准线的中心与面板内表面对角轴的有效端相连接的直线的角度来确定的。当所述的偏转角小于120°时，玻壳的管轴方向的长度变长而不能实现进深的缩短。因此，在本发明的玻锥中偏转角要求在120°以上。又，在本发明中所谓“管轴方向”是指与管轴平行的方向。
玻锥的结构
图2是在图1所示的玻壳1中仅表示玻锥3的说明图。本发明的玻锥3具有矩形开口状的密封边缘部7和圆筒状的管颈4，并由安装偏转线圈的圆锥台形或角锥台形的偏转线圈部9和位于该偏转线圈部9与所述密封边缘部7之间的玻锥主体部10构成。该玻锥3在密封边缘部7处与所述面板2进行密封。
又，矩形开口状的密封边缘部7，不限于严格的几何学定义的矩形(长方形)，而是包括角部由曲线所构成的形状以及长边和/或短边为非直线状的形状。
设在玻锥上的凹陷部的说明
并且，本发明的玻锥3，在所述玻锥主体部10中管轴6方向上的最接近管颈4的位置、即在图1和图2中玻锥主体部10中的最上方的位置沿偏转线圈部9的全周比偏转线圈部9与玻锥主体部10的边界11更向管颈4方向突出，在偏转线圈部9的周围形成凹陷部12。
凹陷部的作用
玻锥3是在偏转线圈部9的周围具有凹陷部12的形状，以此能降低在低强度的密封边缘部7及其周边发生的拉伸应力，在玻锥主体部10上发生的拉伸应力增大。亦即，拉伸应力在玻锥主体部10集中发生。
第1玻锥剖面
图3是本发明的玻锥3在第1玻锥剖面上切断的剖视图，图4是从管颈侧朝管轴方向看本发明的玻锥3时的俯视图。所谓所述的第1玻锥剖面，在图2所示的玻锥3的密封边缘部7的外周中，将最接近管轴6的点定义为密封边缘部长边中央PS1(图2中表示PS1的位置)时，是指包含该密封边缘部长边中央PS1和管轴6的平面上的剖面。即第1玻锥剖面是图4中的V1-V1’剖面，是含玻锥3的短轴的剖面。又，第1玻锥剖面由于是以管轴6为中心的线对称，故在图3中仅表示出一侧。
凹陷部深度：Lc
并且，本发明的玻锥3，其特征在于，在第1玻锥剖面，在管轴6方向最接近管颈4的玻锥主体部10上的点PT1与在管轴方向最远离管颈4的所述凹陷部12的外表面上的点PC1的管轴方向距离Lc为10mm以上。又，所述的Lc，不是直接连接PT1与PC1的直线距离，而是管轴方向上的PT1与PC1之间的距离，是图3中表示为Lc的长度。以下将所述Lc称作“凹陷部深度Lc”。
如上所述，将玻锥3的形状作成在偏转线圈部9的周围形成凹陷部12的形状，以此能降低在强度弱的密封边缘部7及其周边发生的拉伸应力，在玻锥主体部10发生的拉伸应力增大，而由于将凹陷部深度Lc做成10mm以上，故该效果变得更显著。又，本发明的玻锥3利用压制成型方法制造，因此从利用金属模挤压熔融玻璃块时的成型容易性的观点看，所述凹陷部深度Lc若为30mm以下则更好。
最大真空拉伸应力和强化压缩应力
又，具备本发明的玻锥3的玻壳1，其特征在于，由于为制造阴极射线管而将其内部抽真空，在所述玻锥主体部10的外表面上发生的拉伸应力的最大值σVTmax为10～100MPa，至少在所述σVTmax发生的位置上形成压缩应力层，该压缩应力层的压缩应力值σc为80～350MPa，且所述压缩应力层的深度为60μm以上。
如上所述，利用将凹陷部深度Lc作成10mm以上，能够降低在密封边缘部7及其周边发生的拉伸应力，增大在玻锥主体部10上发生的拉伸应力。亦即，能使在玻壳1上发生的拉伸应力集中在玻锥主体部10上。具体地说，通过将玻壳1的内部抽真空，在玻锥主体部10的外表面发生的拉伸应力的最大值σVTmax成为10～100MPa。
以下将通过将玻壳的内部抽真空而发生的拉伸应力称作“真空拉伸应力”，并将在玻锥主体部10的外表面发生的真空拉伸应力的最大值σVTmax称作“最大真空拉伸应力σVTmax”。
如上所述，甚至在用通常的原料制造以往的形状的玻锥的情况下，玻锥主体部10的容许拉伸应力值至少为8.5Mpa。因此，当所述最大真空拉伸应力σVTmax小于10Mpa时，最大真空拉伸应力与容许拉伸应力值的差小于1.5Mpa，未能充分发挥化学强化的效果。
又，当σVTmax超过100Mpa时，由于玻锥的形状和壁厚的微小误差的原因，σVTmax的值有大的变化，因此不能获得均质的制品。因此，使用本发明的玻锥，为制造阴极射线管将玻壳的内部抽真空时使发生的最大真空拉伸应力σVTmax为10～100MPa。为了使玻锥做得更轻，最好是所述最大真空拉伸应力σVTmax为13～100MPa，从化学强化工序中的生产率的观点出发，更加理想的是13～40MPa。
并且，在所述玻锥主体部10中，至少在所述σVTmax发生的位置形成压缩应力层，该压缩应力层的压缩应力值σc为80～350MPa，并且在σVTmax发生的位置上的压缩应力层的深度为60μm以上。当所述压缩应力值σc低于80MPa时，有可能因机械冲击等原因引起以玻锥主体部为起点的破坏。又，当超过350MPa时，由于在面板破坏时不仅压缩应力层剥离而微细化使危险性增高，并在生产上引起各种问题，故将所述压缩应力值σc作成取80～350MPa。
压缩应力层的形成
作为在玻璃上形成压缩应力层的方法，通常已知有物理强化法和化学强化法。所谓物理强化法，是将熔融玻璃块通过压力成型后急冷，以使表面残留压缩应力的方法，另一方面，所谓化学强化法，是在应变点以下的温度将玻璃中的特定的碱离子(以下称作“玻璃内离子”)用半径比其更大的注入离子(以下称作“大直径离子”)进行置换，以其体积增加在表面上作成压缩应力层的方法。
但是，由于利用所述物理强化法赋予80MPa以上的压缩应力值σc是非常困难的，故在制造本发明的玻锥中不大合适。另一方面，在化学强化法的情况下，能容易地设置至约350MPa的压缩应力层，并且不产生不需要的拉伸应力，故在本发明的玻锥制造中，与所述物理强化法相比化学强化法比较合适。
化学强化法：电场辅助型化学强化法
但是，如上所述，即使在化学强化法中，热扩散型化学强化法也有各种问题。另外，作为热扩散型化学强化法以外的化学强化法，已知有在施加电场的状态下进行离子交换的化学强化法(以下称作“电场辅助型化学强化法”)。
该方法例示于日本专利特开2001-302278号公报。具体地说，是在硝酸钾溶液、或硝酸钠溶液、或它们的混合溶液中将玻璃浸渍，在进行离子交换的玻璃表面侧浸渍的熔融液中设置阳极，在玻璃背面侧浸渍的熔融液中设置阴极，施加直流电压，在应变点以下的温度进行离子交换的方法。
所述电场辅助型化学强化法的特征在于，通过施加电场，提高注入的大直径离子的易动度，高效地与玻璃内离子进行置换，在短时间内能形成足够的压缩应力值和压缩应力层深度(厚度)。
化学强化法：电场辅助型浆液化学强化法
又，作为所述电场辅助型化学强化法中的另一具体形态，有电场辅助型浆液化学强化法。所谓该电场辅助型浆液化学强化法，是将含有大直径离子的盐、粘土与水混合作成的浆液涂布在玻璃上，加热至所述盐熔化的温度进行离子交换的方法。该电场辅助型浆液化学强化法能仅对涂布浆液的部分进行化学强化。因此，对于使玻璃物品的限定的区域部分强化(以下称作“部分强化”)是最合适的。
第1玻锥剖面上的玻锥主体部的倾斜
图5是表示玻锥主体部长边中央PB1及其附近的说明图。所述玻锥主体部长边中央PB1，是在第1玻锥剖面上，从密封边缘部在管轴方向上向管颈侧移动30mm的位置上的玻锥主体部10的外表面上的点。
在本发明的玻锥3中，从密封边缘部长边中央PS1至管轴的最短距离Ls与从玻锥主体部长边中央PB1至管轴的最短距离LB的关系如图3所示，Ls＞LB，又，连结所述密封边缘部长边中央PS1与玻锥主体部长边中央PB1的直线和与管轴平行的直线之间的锐角θ1(如图5所示)最好为1～7°。
所谓从所述的密封边缘部长边中央PS1至管轴的最短距离Ls，是连结所述PS1与管轴6的与管轴6垂直的直线的长度。同样，从玻锥主体部长边中央PB1至管轴的最短距离LB，是连结所述PB1与管轴6的与管轴6垂直的直线的长度。
当所述θ1小于1°时，为了在玻锥3压力成型后从模具取出而设置的斜度、即所谓的“脱模斜度”不够，因此从生产率的观点看来是不理想的。而当θ1为1～7°时，能降低在密封边缘部7发生的真空拉伸应力，提高在玻锥主体部10上发生的真空拉伸应力。即能够使真空拉伸应力的发生部位集中在玻锥主体部10上。
又由于玻锥主体部10与面板2的裙部5形成连续的大致平坦的面，故在将阴极射线管内部抽真空时，将密封边缘部7向内侧(向管轴接近的方向)推压的力起作用，在密封边缘部7的外表面上产生压缩性的应力成分。其结果是，作为总和使在密封边缘部7上发生的真空拉伸应力减少。
另一方面，欲使密封边缘部7向内侧变形的力，即产生压缩性的应力成分的力就被玻锥主体部10引起的反方向的力，即被产生拉伸性的应力成分的力所抑制。因此，使在玻锥主体部10真空拉伸应力变得更高。
将玻锥主体部10作成上述的形状，以此可降低在密封边缘部7发生的真空拉伸应力，提高在玻锥主体部10上发生的真空拉伸应力。亦即使真空拉伸应力的发生部位集中在玻锥主体部10上。
第3玻锥剖面上的玻锥主体部的倾斜
又，在所述玻锥3，将与第1玻锥剖面正交，包含管轴的剖面作为第2玻锥剖面。即第2玻锥剖面是图4中的V2-V2’剖面，是包含玻锥3的长轴的剖面。第2玻锥剖面示于图6。又，第2玻锥剖面的形状是以管轴为中心的线对称，故在图6上仅表示单侧。
又如图6所示，在第2玻锥剖面，将成为在管轴6方向最靠近管颈4侧的玻锥主体部10的外表面上的点记为PT2。再将包含该PT2，与第1玻锥剖面平行的剖面记为第3玻锥剖面。即，第3玻锥剖面是图4中的V3-V3’剖面，将第3玻锥剖面示于图7。又，与第1玻锥剖面和第2玻锥剖面同样，第3玻锥剖面的形状由于也是以管轴为中心的线对称，故在图7上仅表示单侧。
在图7所示的第3玻锥剖面中，将密封边缘部7的外周上的点设为PS3，将从该点PS3在管轴方向向管颈4侧移动30mm位置上的玻锥主体部10的外表面上的点记为PB3，将连结所述PS3与PB3的直线和与管轴6平行的直线之间的角度记为θ3。并且，在本发明的玻锥3，所述θ3与θ1的关系最好是|θ1-θ3|≤2°。
在偏转线圈部9的周围有凹陷部的本发明的玻锥3，偏转线圈部9的周边上刚性特别高，因此在支承这样的高刚性区域的第3玻锥剖面上的密封边缘部7的外周上的点PS3的位置上有时产生较高的真空拉伸应力。但是，做成使|θ1-θ3|小于2°的形状，也就是第1玻锥剖面上的玻锥主体部10的斜度与第3玻锥剖面上的玻锥主体部10的斜度之差做得小，以此可使力分散时，抑制在所述PS3的位置及其附近发生的较高的真空拉伸应力。
又，所述θ3，用正(+)值的角度表示管颈4侧靠近管轴6的倾斜。同样，将管颈4侧从管轴6离开的倾斜表示为负(-)值。
玻锥主体部的顶板部
接着，图8是表示第1玻锥剖面上的玻锥主体部10的凹陷部12的周边的放大剖视图。如图8所示，在本发明中，将切线相对于管轴构成70°的角度的玻锥主体部10的外表面上的点作为边界点13。并且，将该边界点中离管轴最远的点作为第1边界点13a，将位于该第1边界点13a与管轴6之间最靠近第1边界点13a的边界点作为第2边界点13b。
又，在第1玻锥剖面的玻锥主体部10中，将在第1边界点13a与第2边界点13b之间定义为顶板部14，将连结第1边界点13a与第2边界点13b的直线定义为假想顶面线15。并且，在本发明的玻锥3中，最好是所述顶板部14的平均曲率半径RRF取1000mm以上，假想顶面线15的长度LVR取20～100mm，并将管轴与所述假想顶面线构成的角度θR取80～100°。
所述顶板部14的平均曲率半径RRF取1000mm以上，并且将管轴6与所述假想顶面线15构成的角度θR作成80～100°，就是要将在玻锥主体部10上最靠近管颈4侧的区域、即顶板部14作成大致平坦并大致与管轴6垂直的面。通过满足这些条件，提高顶板部14的刚性，增大在密封边缘部7产生的压缩性的应力的成分，故能进一步降低在密封边缘部7发生的真空拉伸应力。
假想顶面线15的长度LVR如果小于20mm时，则压力加工时成型会阻碍在上模(冲头(plunger))与下模(底模)之间的熔融玻璃块的流动，故生产率降低。另外，当所述LVR大于100mm时，就会使顶板部14的刚性降低。因此，所述LVR最好为20～100mm。
以上是本发明的玻锥的说明，通过使用这样构成的玻锥，与面板一起形成玻壳来制造阴极射线管，能提供进深(管轴方向的长度)短，且重量轻的阴极射线管。
实施例
以下根据从例1～7所示的实施例和比较例的玻壳对本发明进行说明。又，对任一个玻壳都将具有表1所示特性的旭硝子株式会社制造的玻璃原料用于面板、玻锥和管颈。又，将对各玻壳共同的设计值示于表2。
表1 面板玻锥(除管颈外) 管颈 名称(商品名称) 5008 0138 0150 密度(g/cm3) 2.79 3.00 3.29 杨氏模量(Gpa) 75 69 62 泊松比 0.21 0.21 0.23 软化点(℃) 703 663 643 徐冷点(℃) 521 491 466 应变点(℃) 477 453 428
表2 有效画面的纵横尺寸比 16∶9 有效画面的对角径 760mm 面板的最大外径 814.8mm 面部外表面的平均曲率半径 50000mm 玻锥的偏转角 135° 管颈部的外径 29.1mm 玻壳的进深(管轴方向最大长度) 340.0mm
例1～3是实施例，例4～7是比较例。对这些所有的玻壳，进行利用有限要素法的数值分析，在求出最大真空拉伸应力的发生位置及其值(单位：MPa)的情况下，在任一个例子中最大真空拉伸应力的发生位置，都是在长边侧的玻锥主体部上。又，对于例1～3、例6、例7的玻壳，利用所述的电场辅助型浆液化学强化法在所述最大真空拉伸应力的发生位置上形成压缩应力层。
以下对本实施例和比较例中的电场辅助型浆液化学强化法进行说明。在浆液中含有的盐，使用将作为试剂的硝酸钾用研钵粉碎作成平均粒径为5μm左右的盐。作为粘土，使用平均粒径为2μm的高岭土。硝酸钾与高岭土的比例为65∶35。
又，将溶剂加入于硝酸钾与高岭土的混合物中，调整成使浆液的粘度成为约200Pa·s。作为所述溶剂，使用常温的丙二醇的液体。使用这样获得的浆液进行例1～3和例6的玻锥的玻璃的强化中，各例子都在下述条件下进行，即温度为450℃；施加电压为300V；每单位面积的电量为9库仑/cm2；电场施加时间约为90分钟。
下面对利用所述的强化法获得的压缩应力层的应力值和压缩应力层的厚度的测定法进行说明。作为玻璃的应力值的测定法之一，有利用在玻璃受力时产生的主应力方向的折射率的差与其应力差成正比的性质进行测定的方法。当使直线偏振光通过施加应力的玻璃时，该透射光具有与各主应力方向互相正交的偏光面，并分解成速度不同的子波。
分解后的子波的之一，在透过玻璃后比另一子波慢，又，玻璃的折射率也相应于子波的速度在各主应力方向不同。玻璃的应力差与折射率的差、即所谓双折射成正比，故只要知道子波的相位差就能测定应力值。使用利用该原理的偏振显微镜，使光透过有残留应力的玻璃断面，通过测定在透过后的主应力方向上振动的成分的相位差来测定应力值。
这时，将起偏器配设在光透过玻璃之前的位置，并将具有相位差的板和检测偏光的检偏器配设在光透过玻璃后的位置。作为具有相位差的板的例子，有贝来克(ベレツク)补偿器、巴比涅(バビネ)补偿器和1/4波长板。通过利用这些板，能作成暗线，使想测定的区域的相位差为零，故从补偿器的调节量能知道应力的值。在本发明的实施例和比较例中，将贝来克补偿器用作具有相位差的板。
又可以采用具有约565nm的光程差的，因微小的光程差干涉色就发生变化的灵敏色板代替所述补偿器，以此能显示与由透过玻璃后的微小的双折射引起的相位差相应的干涉色。其结果是，能根据所述干涉色可识别应力的水平。利用该性质，观察玻璃剖面，测定应力层的厚度。
接着，以下对例1～6的各玻壳进行说明。又，玻锥的玻锥主体部的壁厚和密封边缘部的壁厚，将各自位置上的最大真空拉伸应力小于容许真空拉伸应力作为条件，尽可能薄壁化。
例1：实施例
例1的玻壳的玻锥，在玻锥主体部偏转线圈部的周围形成凹陷部，将第1玻锥剖面的凹陷部的深度Lc取18.0mm。又将在第1玻锥剖面的密封边缘部附近的玻锥主体部的斜度θ1取8°，将第3玻锥剖面上的密封边缘部附近的玻锥主体部的斜度θ3取11°。将玻锥主体部的顶板部的平均曲率半径RRF取120mm。
在玻锥主体部发生的最大真空拉伸应力σVTmax为13.7MPa，在该σVTmax的发生位置采用电场辅助型浆液化学强化法形成压缩应力层。在所述σVTmax的发生位置上压缩应力层的应力值σc为200MPa，压缩应力层的厚度为75μm。
例2：实施例
例2的玻壳的玻锥，在玻锥主体部，偏转线圈部的周围形成凹陷部，第1玻锥剖面上的凹陷部的深度Lc取22.0mm。又将在第1玻锥剖面上的密封边缘部附近的玻锥主体部的斜度θ1取3°，将在第3玻锥剖面上的密封边缘部附近的玻锥主体部的斜度θ3也取3°。将玻锥主体部的顶板部的平均曲率半径RRF作成110mm。
在玻锥主体部上发生的最大真空拉伸应力σVTmax为14.1MPa，在该σVTmax的发生位置上采用电场辅助型浆液化学强化法形成压缩应力层。在所述σVTmax的发生位置上，压缩应力层的应力值σc为120MPa，压缩应力层的厚度为60μm。
例3：实施例
例3的玻壳的玻锥，在玻锥主体部偏转线圈部的周围形成凹陷部，将第1玻锥剖面上的凹陷部的深度Lc取17.0mm。又，与例2的玻锥一样，在第1玻锥剖面上的密封边缘部附近的玻锥主体部的斜度θ1取3°，在第3玻锥剖面上的密封边缘部附近的玻锥主体部的斜度θ3也取3°。将玻锥主体部的顶板部的平均曲率半径RRF取1500mm。这时，假想顶面线的长度LVR为35mm。
在玻锥主体部发生的最大真空拉伸应力σVTmax为15.2MPa，在该σVTmax的发生位置上采用所述的电场辅助型浆液化学强化法形成压缩应力层。在所述σVTmax的发生位置，压缩应力层的应力值σc为80MPa，压缩应力层的厚度为65μm。
例4：比较例
例4的玻壳，是用根据传统技术制造的漏斗状的玻锥。因此，在偏转线圈部周围的玻锥主体部未形成凹陷部，在玻锥主体部上发生的最大真空拉伸应力σVTmax为7.8MPa。但是，由于未全部实施玻璃的强化处理，故必须将玻锥主体部增厚，其结果是，重达60.4kg。在与后述的其它例的比较中，以该例4作为基准。
例5：比较例
在例5的玻壳中，使用在特开2000-251766号公报中所揭示的发明的玻锥。即在玻锥主体部，密封边缘部的周围形成凹陷部，将第1玻锥剖面上的凹陷部深度Lc作成30.0mm。又，与例2的玻锥一样，将第1玻锥剖面上的密封边缘部附近的玻锥主体部的斜度θ1作成3°，将第3玻锥剖面上的密封边缘部附近的玻锥主体部的斜度θ3也作成3°。将玻锥主体部的顶板部的平均曲率半径RRF作成120mm。
在玻锥主体部上发生的最大真空拉伸应力σVTmax为7.8Mpa。但是，在本例中，未实施玻璃的强化处理。
例6：比较例
在例6的玻壳中，使用按照说明书的导入部叙述的设想制造的玻锥。因此，在偏转线圈部周围的玻锥主体部不形成凹陷部，为漏斗状。在玻锥主体部发生的最大真空拉伸应力σVTmax为10.5MPa，在该σVTmax的发生位置上采用所述电场辅助型浆液化学强化法形成压缩应力层。在所述σVTmax的发生位置上，压缩应力层的应力值σc为80MPa，压缩应力层的厚度为60μm。
例7：比较例
在例7的玻壳中，在玻锥上设置凹陷部，并对玻锥主体部的σVTmax的发生位置采用电场辅助型浆液化学强化法形成压缩应力层。也就是说，是将日本特愿2002-13025号发明与特开2000-251766号公报揭示的发明加以组合的发明。但是，将第1玻锥剖面上的凹陷部的深度Lc作成5.0mm。又，将在第1玻锥剖面上的密封边缘部附近的玻锥主体部的斜度θ1作成8°，将在第3玻锥剖面上的密封边缘部附近的玻锥主体部的斜度θ3作成11°。将玻锥主体部的顶板部的平均曲率半径RRF作成120mm。
在玻锥主体部上发生的最大真空拉伸应力σVTmax为12.2MPa，在该σVTmax的发生位置上形成的压缩应力层的应力值σc为200MPa，压缩应力层的厚度为75μm。
对如上所述制造的各例的玻壳，各测定值示于以下的表3中。又，表3所示的各记号，分别表示下述值。
[Lc]是玻锥的第1玻锥剖面上的凹陷部深度。单位：mm。
[θ1]是连结玻锥的密封边缘部长边中央PS1与玻锥主体部长边中央PB1的直线和与管轴平行的直线之间的锐角的角度(第1玻锥剖面上的玻锥主体部的斜度)。单位：°(度)。
[θ3]是连结玻锥的第3玻锥剖面上的点PS3与PB3的直线和与管轴平行的直线之间的锐角的角度(第3玻锥剖面上的玻锥主体部的斜度)。单位：°(度)。
[RRF]是玻锥的第1玻锥剖面上的顶板部的平均曲率半径。单位：mm。
[LVR]是玻锥的第1玻锥剖面上的假想顶面线的长度。单位：mm。
[TSE]是玻锥的密封边缘部的壁厚。单位：mm。
[TFC]是面板的面部中央的壁厚。单位：mm。
[σAVT]是玻锥的玻锥主体部的容许真空拉伸应力。单位：MPa。
[σAVTS]是玻壳的密封部(玻锥的密封边缘部)的容许真空拉伸应力。单位：MPa。
[σVTmax]是玻锥的玻锥主体部发生的最大真空拉伸应力。单位：MPa。
[σVTSmax]是玻壳的密封部(玻锥的密封边缘部)发生的最大真空拉伸应力。单位：MPa。
[σC]是施加于所述σVTmax的发生位置的压缩应力值。单位：MPa。
[TCSL]是所述σVtmax的发生位置上的压缩应力层的厚度。单位：μm。
[mS]是玻壳的重量。单位：kg。
[mR]是将例4的玻壳的重量作为100％时的各例的玻壳的重量比。单位：％。
表3单位例1例2例3例4例5例6例7 Lc mm 18.0 22.0 17.0 - 30.0 - 5.0 θ1 ° 8 3 3 3 3 3 8 θ3 ° 11 3 3 - 3 - 11 |θ1-θ3| ° 3 0 0 - 0 - 3 RRF mm 120 110 1500 - 120 - 120 LVR mm - - 35 - - - - TSE mm 13.5 12.0 12.0 25.0 20.0 22.0 15.0 TFC mm 20.0 20.0 19.5 27.0 24.5 26.0 22.5 σAVT MPa 80.0 48.0 32.0 8.5 8.5 32.0 80.0 σAVTS MPa 8.0 8.0 8.0 8.0 8.0 8.0 8.0 σVTmax MPa 13.7 14.1 15.2 7.8 7.8 10.5 12.2 σVTSmax MPa 7.6 7.9 7.8 8.1 7.9 7.9 7.6 σC MPa 200 120 80 - - 80 200 TCSL μm 75 60 65 - - 60 75 mB kg 42.7 40.5 39.4 60.4 50.1 52.0 45.6 mR ％ 70.7 67.1 65.2 100 82.9 86.1 75.5
如上所述，利用日本特开2000-251766号公报所揭示的发明，谋求进深缩短的例5的玻壳，与例4的玻壳相比，重量减轻17.1％。按照说明书的导入部叙述的设想将玻锥主体部的玻璃强化的例6的玻壳，与例4的玻壳相比，重量减轻约13.9％。又，只不过将所述日本特开2000-251766号公报揭示的发明与说明书的导入部叙述的设想组合的例7的玻壳与例4相比，重量减轻24.5％。
另一方面，相对于所述比较例(例4～7)，使用本发明的玻锥的例1～3的玻壳都能达到重量减轻29％以上。尤其是，将密封边缘部附近的玻锥主体部形成与管轴大致平行状态的例2的玻壳重量减轻32.9％，例3的玻壳重量减轻34.8％。即与采用传统技术的玻锥及采用传统技术的组合的玻锥相比，本发明的玻锥能提供重量大幅度减轻的阴极射线管。
发明效果
本发明的玻锥，由于具有120°以上的偏转角，还能够比已有的玻锥明显减轻重量，故能不导致阴极射线管增大重量地缩短进深。又由于将压缩应力层设置在发生最大真空拉伸应力的位置上，能防止因强度不足引起的破坏，因此是极安全的。