彩色阴级射线管的制作方法

专利名称：彩色阴级射线管的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种彩色阴极射线管，更确切地说涉及对彩色阴极射线管的面板和荫罩的改进。


图1所示为荫罩式彩色阴极射线管(彩色-CRT)，把彩色阴极射线管50的管轴定为Z轴，长轴方向与Z轴正交，并穿过壳板51的中心，把长轴定为X轴。短轴方向与Z轴和X轴正交，并穿过壳板51的中心，短轴被定为Y轴。彩色阴极射线管50包括有基本上为矩形的面板52、壳板51(壳板51带有延伸自面板52侧缘部位的边缘部件54)、和与壳板51相联的漏斗形壳体56。漏斗形壳体56具有基本上为圆柱形的颈58，颈58内装有电子枪装置。在面板52的内表面上形成有荧光屏，矩形荫罩安装在壳体51上，对着荧光屏。荫罩由一块薄金属板构成，并具有大量狭缝孔。荫罩安装在面板52的内表面一侧上，并与面板52隔开预定距离，荫罩的周围焊接到矩形座框上。把几个可弹性形变的支撑构件焊接到座框上。由于这些支撑构件与安装在壳板51上的壳板销啮合在一起，荫罩便被支撑在壳板51上。
从装在颈58中的电子枪装置发射出来的多束电子被会聚进入荫罩的狭缝孔中，然后落在形成在壳板51上的荧光屏上。荧光屏由多个条形荧光屏构成，多个荧光层在电子束到达时便发出多种颜色的光。荫罩用来使电子束落在预定的荧光层上。
为了使多束电子落在预定的荧光层上，从电子枪发射来的多束电子的2/3以上的电子不是经过狭缝孔，而是轰击在荫罩上并转化为热，从而使荫罩温度升高，金属荫罩发生热膨胀。当荫罩热膨胀时，其狭缝孔与荧光屏的条形荧光层之间的相对位置发生变化，这种变化引起荧光屏上电子束的误落，从而致使彩色阴极射线管的彩色纯度下降。为了校正这种由于荫罩与荧光屏间相对位置的变化所导致的误落，采用了具有双金属(bimetal)的支撑构件，这些支撑构件使膨胀的荫罩根据双金属的运动在朝着荧光屏的方向上运动，由此使荫罩和荧光屏之间的距离总在允许范围内。因此，校正了由于荫罩和荧光屏之间相对位置的变化而引起的误落。但是，在使荧光屏发射亮度高的光而且使电子束的落点在短时间内集中在荧光屏的某部位上时，靠近该部位的荫罩便急剧变热。荫罩的局部变热会引起电子束的局部误落。这种局部误落在常规彩色阴极射线管中是一个严重问题。
美国专利第4，535，907和4，537，322号公开了一种改进的阴极射线管的壳板。美国专利第4，537，321号和日本专利公开第59-158056号(美国专利申请号469，775)公开了一种具有基本上平整的面板的彩色阴极射线管。确切地说，因为美国专利申请号469，775中所述的彩色阴极射线管的面板基本是平整的，所以在荫罩局部变热时，电子束的误落加剧。如图2所示，彩色阴极射线管的面板的中心部位在管轴方向(即Z轴方向)上与短轴上的有效直径端部之间的距离差较大，而面板长轴的有效直径端部与对角线的有效直径端部之间在管轴方向(即Z轴方向)上的距离的差很小。这种壳板的面板具有很大的曲率半径。这样，由于面板的周围部分基本平整，荫罩具有几乎平整的形状。由于荫罩从其中心部位到周围部位愈渐平整，则如果靠近荫罩周围的部位被电子束轰击而变热时，荧光屏与荫罩之间的相对位置便起变化，使电子束的误落加剧。结果，彩色阴极射线管的彩色纯度便显著降低。
在以上问题中，为了检查彩色-CRT的容易发生误落的区域，采用了一个用于产生矩形窗形图案的信号发生器。使窗形图案的位置和形状变化，来测量电子束的误落。图3所示为用于使荧光屏6的几乎整个表面高亮度发光的由大电流产生的电子束图案5。在图3所示的图案5中，由于整个荫罩都膨胀，局部误落便产生得相当少。图4所示为用于使荧光屏6的一部分高亮度发光时、相对拉长的光栅图案7。误落出现最大的区域是图4所示的图案7所处的区域。误落发生的原因如下首先是因为把CRT设计得使平均阳极电流不超过预定值，由于这个原因，图4所示图案中荫罩的每个单元区域的电流密度比图3所示的大窗形图案中的大。由此，在图4所示的图案中，荫罩受热厉害，温度上升迅速。其次，误落量容易发生在图4所示的光栅图案7的位置处。也就是说，荫罩的狭缝孔与荧光屏相应的条形荧光层之间的相对位置在图4所示图案的位置处易于变化。这是因为，由于电子束倾斜地穿过荫罩的狭缝孔，电子束落在荧光屏的相应条形荧光层上的位置便因荫罩的热膨胀而易于变化且变化较大，但是，当图案位于靠近荧光屏的中心部位时，如果荫罩由于受热而膨胀，荫罩热膨胀的方向便对应于电子束的方向，这样，荫罩的狭缝孔与荧光屏的相应条形荧光层之间的相对位置便几乎不变。当图案位于靠近荧光屏的边缘部位时，由于荫罩固定在框上，便可避免热膨胀。所以，误落最易发生在图4所示的光栅图案的区域上。
图5所示为图4所示电子束的误落状态。支撑构件66安装在框座63上，框座63焊接在荫罩62上，支撑构件66与嵌栓64啮合在一起，嵌栓64安装在壳板51的边缘部位的内表面上。当电子束69落下，使荧光屏60低亮度发光时，荫罩62并不那么热，且位于位置A处，在这种情况下，电子束69便落在荧光屏60的正确位置上。当电子束69落下，使荧光屏60局部高亮度发光时，荫罩62局部加热至高温，并且热膨胀，移到位置B，在这种情况下，由于荫罩62的狭缝孔63运动到靠近荧光屏60，故电子束69在荧光屏60上的下落位置发生变化，结果，电子束便不能落在荧光屏的预定位置上。
美国专利第4，677，339号和4，697，119号描述了一种解决以上问题的方法。在上述专利描述的彩色阴极射线管中，在由沿着与Y-Z平面平行的方向剖切荫罩而获得的载面中，在Y轴方向上的曲率半径有变化。上述专利只考虑到了彩色阴极射线管的Y轴方向，而未考虑到X轴方向。
本发明目的之一就是提供一种彩色阴极射线管，该彩色阴极射线管既能减小荫罩的热膨胀，从而能减少电子束的误落，又能消除因外部光的大入射角造成的眼睛的疲劳。
按照本发明提供的一种彩色阴极射线管包括有真空腔，该真空腔具有壳板、漏斗形壳体和颈，还具有一根轴，其中，所述壳板具有面板，该面板带有基本为矩形的前表面和后表面，所述壳板还带有从面板周围边缘的内周围表面延伸过来的边缘部件，漏斗形壳体制成漏斗状，并与壳板的边缘部件邻接，颈部成基本圆柱形，并与漏斗形壳体邻接;电子枪装置，它安装在颈中，用于发射三束落在荧光屏上的电子束;一个荫罩，它安装在壳板中，对着荧光屏，并具有多个狭缝孔使来自电子枪装置的三束电子束从中穿过;用于支撑荫罩的支撑装置;其特征在于如果把管轴定为Z轴，长轴和短轴方向分别定为X轴和Y轴，使Z轴穿过的所述面板的中心定为原点，在所述面板上，在由沿着与X-Z平行的平面所取的截面中，在所述面板的所述有效曲面的中心处的曲率半径大于在Y轴上的有效直径边缘部位处的曲率半径，在X轴上的有效直径边缘部位处的曲率半径小于在对角有效直径边缘部位处的曲率半径。
按照本发明，同时考虑到X轴方向和Y轴方向上的曲率半径，从而，可消除由于荫罩的热膨胀而引起的电子束的误落，又可以消除由于显示在壳板面上的高对比度图象引起的眼睛的疲劳。由此可保持彩色阴极射线管的高彩色纯度。
图1为说明常规彩色阴极射线管的透视图;
图2是说明与常规彩色阴极射线管关联的壳板截面的视图;
图3是说明彩色阴极射线管屏上图案的示意图;
图4是说明彩色阴极射线管屏上图案的示意图;
图5是说明由于变热而引起的荫罩局部形变的视图;
图6是本发明实施例的彩色阴极射线管的透视图;
图7是本发明实施例的彩色阴极射线管的截面图;
图8是说明本发明实施例荫罩的平面视图;
图9是说明本发明实施例荫罩和曲率半径和离开荫罩中心的距离之间关系的曲线;
图10是说明本发明实施例荫罩的曲率半径和离开荫罩上点P的距离之间关系的曲线;
图11是本发明关施例的壳板的剖视图;
图12是说明本发明实施例壳板厚度差距与离开壳板中心的距离之间的关系曲线。
图6和图7所示为本发明实施例的彩色阴极射线管50。彩色阴极射线管50包括壳板51，壳板51具有基本为矩形的面板52和漏斗形壳体56，从壳体51的面板52的侧缘部位延伸过来的边缘部件54在联接部位55处与漏斗形壳体56相联。由此，对彩色阴极射线管50在联接部位55处进行封焊，以形成高真空状态的真空腔。彩色阴极射线管50具有从漏斗形壳体56延伸过来的颈58。荧光屏60安装在面板52的内表面上，三条用于发出三种颜色(即红、绿、兰色)光的荧光条交替地排列到荧光屏60上。荫罩要安装得以预定间距对着荧光屏60。把穿过荫罩62中心O和颈58的中心的管轴定为Z轴，把其方向与Z轴正交且穿过荫罩62中心O的长轴定为X轴，把方向与Z轴及X轴正交且穿过荫罩62中心O的短轴定为Y轴。荫罩62的周围部位焊接到矩形框座63上。框座63具有与嵌栓64啮合的弹性支撑部件66。嵌栓64嵌在壳板51的边缘部件54中。这样，荫罩62便被弹性支撑构件66有弹性地夹持在壳板51上。在与荧光并60的条的延伸方向平行的方向上(即沿Y轴方向)，在荫罩62中，径向地形成有大量狭缝孔65，狭缝孔65形成在图8中由虚线表示的矩形区域74中。矩形区域74构成显示图象的有效区域。用于产生磁场的偏转系统70安装在漏斗形壳体56外面，并靠近颈58。用来发射电子束的直列式(inline)电子枪68装在颈58中。
从直列式电子枪68发射三束电子69。所发射的三束电子69被偏转系统70产生的磁场偏转。经偏转的三束电子69被会聚到荫罩62的狭缝孔65中，并轰出到壳板51上的荧光屏60上。由此，电子束69便对荫罩62和荧光屏60进行扫描。在这种情况下，不能通过荫罩62的狭缝孔的电子束便轰击在荫罩62止，并转化为热。
图8所示为本发明实施例的荫罩62。图9和图10所示为荫罩62的曲率半径R。图9所示为沿着平行于X-Z、且在Y轴方向运动的平面而获得的截面中，靠近Y轴处的曲率半径R。图10所示为在由沿着平行于X-Z、且在Y轴方向运动的平面而获得的截面中，在穿过图8所示短轴方向的有效直径点P及Q的虚线附近的曲率半径R。在图9所示的曲率71中，从荫罩中心到Y轴上的有效直径边缘点N，曲率半径R几乎是单调减小的，因此，在图8所示的边缘点N处，曲率半径R减小到中心O处的大约60%。在图10所示的曲线72中，从X轴上的有效直径边缘点P到角上有效直径边缘点Q，曲率半径R几乎是单调增大的，因此，在图8所示的边缘点Q处，曲率半径增大到X轴上边缘点P处的大约4.5倍。
在荫罩62的有效曲面的X轴方向上，中心O周围的、具有较大曲率半径R的部位相当平整，而点P附近具有减小的曲率半径R的部位其Z轴方向上的变化量较大。所以，荫罩上的点O和L之间的部位在Z轴方向上几乎没有距离差。点N附近具有减小曲率半径R的部位在Z轴方向上的变化量较大。而点Q周围、具有较大曲率半径R的部位则相当平整，因此，点N和M之间的部位在Z轴方向上距离差较大。这样，可把荫罩62制做得在Z轴方向上点L和M之间的距离差距较大。因为在Z轴方向上，从X轴上的点L到边缘部位中间处的点M的距离的差别(变化量)可以减小，则在沿着平行于Y-Z的、且位于荫罩62的点L与M之间的平面而获得的截面中，曲率半径R也可以减小。这样，在靠近荫罩62的点M的区域上由于热形变而引起的误落便可得到有效的校正。至于靠近点Q及P之间边缘部位的部位，由于在沿平行于X-Z的平面而获得的截面中，在靠近点Q的角上曲率关径较大，在Z轴方向上点P与Q之间的距离的差距便可减小。因此，可把荫罩62制做得基本平整。由于荫罩62可制做得使沿着平行于X-Z的平面而获得的截面的曲率半径R单调变化，所以可提供一种简单的结构。
按照另一实施例，可把壳板51制做得与荫罩62的开关相同。更确切地说，在由沿着平行于X-Z的平面而获得的壳板的截面中，靠近Y轴的曲率半径R从壳体的中心部位到Y轴上的有效直径边缘部位单调减小。在沿平行于X-Z的平面而获得的截面中，有效直径边缘部位的曲率半径R，从X轴上的部位到角上的部位单调增大。因此，由于可把壳板制做得具有平整的中心部位，则可使外部光的入射角减小。这样，就可消除由于显示在壳板面上的高对比度图象而引起的眼睛疲劳。因为在由沿平行于X-Z的平面而获得的壳板截面中，靠近角的曲率半径可得到增大，所以在Z轴方向上，在壳板的角上与中心部位之间的距离的差距可得到减小。
可把上述实施例中的荫罩和壳板结合起来使用。在采用以上实施例的荫罩和壳板时，则采用平整框板和易于制造的荫罩。按照以上实施例制做的30″110°偏转彩色阴极射线管能消除大约20%的常规彩色阴极射线管和误落。
应该注意到，如果点O与N之间的曲率半径及点P与Q之间的曲率半径不分别变化到一定程度，就不能预料到本发明的效果。曲率半径的差距最好是10%或大于10%。但是，如果靠近点N的曲率半径太大，则在Z轴方向上从点L到点M的距离的差距减小，本发明的效果也不能达到。所以，如果彩色-CRT的对角有效直径为Smm，则靠近点N的曲率半径最好定为2.5Smm或更小。结合了以上实施例的30″110°偏转彩色阴极射线管的实际数据如下。R1是中心O处的曲率半径，R2是点N处的曲率半径，R3是点P处的曲率半径，R4是点Q处的曲率半径。
R1壳板的外表面 2460mm壳板的内表面2300mm荫罩1810mmR2壳板的外表面 1550mm壳板的内表面1350mm荫罩1120mmR3壳板的外表面 780mm壳板的内表面650mm荫罩540mmR4壳板的外表面 1379mm壳板的内表面2960mm荫罩1510mm当把靠近点Q的曲率半径定为等于或大于靠近点N处的曲率半径时，则正如从以上描述可了解到的那样，本发明的效果能得到加强。
图11和图12示出本发明的第三个实施例。在图11所示的壳板51的有效区75上，将穿过壳板51中心O的管轴定为X轴，与Z轴正交且穿过壳板51中心O的长轴被定为X轴，与Z和X轴正交且穿过壳板51中心O的短轴定为Y轴。壳板51的边缘部位在X轴方向上离开中心O的点为K，壳板51的边缘部位在Y轴方向上离开中心的点用U表示。点J位于点PO和K之间。通过点K并与Y-Z平行的平面的边缘部位被定作点T。通过点J并与Y-Z平行的平面的边缘部位被定作点S。在沿平行于Y-Z的平面所得的截面中，壳板51的中心O处的厚度定作h1，把在Y轴上边缘部位的点U处的厚度定作H1，把h1和H1之间的差定作D1。壳板51点J处的厚度被定作h2，点S处的厚度被定作H2，h2与H2之间的差定为D2。差D1小于差D2。壳板51在点H处的厚度定作h3。在点T处的厚度定作H3，h3与H3的差定作D3，差D3小于差D2。把这些参数表示为D2＝H2-h2＞H1-h1＝D1D2＝H2-h2＞H3-h3＝D3图12示出了从点O到点K的厚度差距的变化。实线76表示本发明的厚度差D，虚线78表示常规CRT的厚度差。在由虚线78代表的相关技术中，厚度差在X＝0处(在X-Z平面)最大，并沿X轴方向减小。在由实线76所代表的本发明实施例中，壳板51制做得使厚度差D在点O和K之间变为最大。
该实施例的30″110°偏转彩色阴极射线管的实际数据如下在这种情况下，X的值为在X轴方向上离开中心的距离。
h1＝13.5mm(X＝0mm)h2＝14.0mm(X＝150mm)h3＝16.6mm(X＝284mm)H1＝17.1mm(X＝0mm)H2＝17.8mm(X＝150mm)H3＝17.0mm(X＝284mm)由此，D1＝3.6mmD2＝3.8mmD3＝0.4mm一般来说，以下范围最佳8＜h1＜200＜D1＜100＜D2-D1＜20＜D2-D3＜8因为壳板51的厚度可如以上所述那样变化(尽管壳板的外表面制成平整的)，所以可以在由沿与Y-Z平行的平面而获得的截面中，减小壳板内表面上靠近点J处的曲率半径。对荫罩62进行模制，以减少荫罩62热膨胀时电子束的误落。也就是说，在由沿着与Y-Z平行的平面而获得的截面中，在靠近与荫罩62的经受最大热形变的区域相对应的点J处，曲率半径减少。出于这个原因，即使壳板的外表面制做得基本平整，也能有效地消除由于荫罩的热形变而引起的误落。按照本发明的该实施例，在30″110°偏转彩色阴极射线管中，可消除15%左右因热形变而引起的误落。尽管如上所述的彩色阴极射线管具有厚度相当小的区域，但这种管的机械强度足够大，未发现机械强度的减弱。
按照本发明，使壳板和面板的厚度按要求变化，即可提供一种基本无误落且能消除眼睛疲劳的彩色阴极射线管。
权利要求
1.一种彩色阴极射线管，它包括真空腔，该真空腔具有壳板(51)、漏斗形壳体(56)、颈(58)，还具有一根管轴，其中，所述壳板(51)具有面板(52)，面板(52)具有基本为矩形的有效曲面(75)和内表面，所述漏斗形壳体(56)被制做成漏斗形，并与所述壳板(51)的边缘部件(54)邻接，所述颈(58)被制成基本是圆柱形，并与所述漏斗形壳体邻接；荧光屏(60)，它形成在所述面板(52)的所述内表面上；电子枪装置(68)，它安装在所述颈(58)中，用于发射落在所述荧光屏(60)上的三束电子(69)；荫罩(62)，它安装在所述壳板(51)中，对着所述荧光屏(60)，并具有基本为矩形的有效曲面(74)和用于使来自所述电子枪装置(68)的三束电子(69)从其中穿过的微孔(65)；支撑装置(64，66)，用于支撑所述荫罩(62)，其特征在于如果把管轴定为Z轴，长轴和短轴方向分别定为X轴和Y轴，使Z轴穿过的所述面板(52)的中心定为原点，在所述面板(52)上，在沿着与X-Z平行的平面而获得的截面中，在所述面板(52)的所述有效曲面(75)的中心处的曲率半径大于在Y轴上的有效直径边缘部位处的曲率半径，在X轴上的有效直径边缘部位处的曲率半径小于在对角有效直径边缘部位处的曲率半径。
2.一种根据权利要求1的彩色阴极射线管，其特征在于，具有曲率半径的所述有效曲面(75)包括有所述面板(52)的所述内表面。
3.一种根据权利要求1的彩色阴极射线管，其特征在于，曲率半径从所述面板(52)的所述有效曲面(75)的中心到靠近Y轴上的有效直径边缘部位处单调地变化，从靠近X轴上的有效直径边缘部位处到靠近对角有效直径边缘部位处单调地变化。
4.一种根据权利要求1的彩色阴极射线管，其特征在于，在所述面板52的所述有效曲面(75)的中心处的曲率半径与在Y轴上的有效直径边缘部位处的曲率相比其变化不小于10%，在X轴上的有效部位处的曲率半径与在对角有效直径边缘部位处的曲率半径相比其变化不小于10%。
5.一种根据权利要求1的彩色阴极射线管，其特征在于，如果把对角有效直径定为Smm，则在Y轴上的有效直径边缘部位处的曲率半径定为不大于2.5Smm。
6.一种根据权利要求1的彩色阴极射线管，其特征在于，靠近对角有效直径边缘部位处的曲率半径等于或大于靠近Y轴上有效直径边缘部位处的曲率半径。
全文摘要
将彩色阴极射线管的荫罩62和/或壳板51制成在沿与X-Z平行的平面所取的截面中，其中心部位的曲率半径大于Y轴上的有效直径边缘部位的曲率半径。X轴上有效直径边缘部位的曲率半径小于对角线有效直径边缘部位的曲率半径。在壳板51中，有效直径边缘部位的厚度与壳板51沿与Y-Z平行的平面所取截面中在X轴上的厚度之间的差在其中心与X轴上的有效直径边缘部位之间处最大。从而既可减少电子束误差落可消除眼睛疲劳。
文档编号H01J29/86GK1083624SQ9310620
公开日1994年3月9日 申请日期1993年5月19日 优先权日1993年5月19日
发明者井上雅及, 时田清, 曾根敏尚, 藤原毅, 中根和则 申请人:株式会社东芝