专利名称：具有改进的阴罩-框组件支撑装置的彩色显象管的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种彩色显象管，这种彩色显象管有一个装在四周框架上的阴罩，该罩与阴极射线发光屏成悬垂关系，而发光屏上含有发兰光、绿光和红光的荧光元素。本发明具体涉及这种显象管中支撑阴罩-框组件的一种改进的支撑装置，使电子枪产生的电子束能轰击到荧光元素的正确位置上。
在目前流行的大多数彩色显象管中，支撑阴罩的四周框架是以直接焊接在框架上或焊在平板上的弹簧而悬垂在一平的面板内。其中所述平板则又焊接在框架上。在直接焊接情况下，弹簧通常以双金属材料制成;而在平板焊接情况下，这些平板均为双金属。弹簧或平板因受到经过框架而从阴罩传来的热量的加热而升温，于是双金属有不同程度的膨胀，从而使弹簧或平板弯曲，产生了阴罩-框组件向设置在面板上的荧光屏移动。另外亦知，利用弹簧的几何形状，通过膨胀的阴罩-框组件对弹簧产生的力的作用，也能产生同样的移动。
通常可利用三或四个弹簧来支撑设在显象管矩形面板内的阴罩-框组件。在三个弹簧的支撑系统中，一个弹簧通常设在阴罩上面的中心位置，另两个弹簧则沿管的两侧设在阴罩侧边的中心与阴罩下面两个角之间。在四个弹簧的支撑系统中，通常将其放在阴罩的顶部、底部、左边、和右边的中心部位。无论在上述三个或四个的弹簧支撑系统中，阴罩-框组件在显象管制造和/或工作期间都可能稍许扭转而相对于面板有所移位。已知的为减小阴罩-框组件的这种扭转和移位的方法是在框架的四个角上设置支撑弹簧。
对于平板焊接情况，上述结构的问题在于很难用无损的方法去评估将弹簧焊接到平板上和再将平板焊接到框架上的焊接质量。焊接不良的原因可能是热变化或机械震动，于是在焊接过程中产生焊渣，即从焊接面上因待焊在一起的部分与焊接电极之间接触不良而渗出的金属颗粒。这些焊渣颗粒可能在密封管内游走，造成管表面损害或电气问题。另一个与焊接有关的问题是，如果待连接的部分不平整，则在其间会形成焊核，从而成为一旋转点，使焊接失败，或在外力冲击下造成焊接部分相对于阴罩旋转。这种情况使得阴罩上的小孔与阴极射线发光屏上的荧光元素不能对齐，于是产生电子束不能轰击到荧光屏上正确区域的结果。
按照本发明对此作出改进的彩色显象管，包括一个抽空的玻璃外壳，其上有一面板，面板上有一阴极射线荧光屏。该面板包括一个以支撑装置支撑在其中的彩色选择电极组件，所述支撑装置设在面板内与其周边相隔开的位置上。在间隔开的位置每一处所设的支撑装置均包括一个连在波璃外壳上的柱螺栓、带有一开孔以便连到柱螺栓上的一个弹簧、以及焊接在弹簧与彩色选择电极组件之间的一块平板。其改进之处在于以机械方式将弹簧与平板连接起来，即以一突出物沿两部分的一边缘在两个间隔开的位置上使两部分互相锁紧。
图1为本发明彩色显象管的轴向剖面侧示图;
图2为本发明最佳实施例的支撑阴罩组件的面板的后视图;
图3为图2沿3-3线的剖面图，示出了阴罩组件及其支撑装置的一部分;
图4为图3沿4-4线的剖面图，示出了支撑装置的互锁突出物的细节;
图5为本发明另一最佳实施例的面板和阴罩组件的四分之一部分的后视图;
图6为图5所示面板-阴罩组件之一角的局部剖示图;
图7为图5沿7-7线的剖面图，示出了一个角的支撑装置。
图1示出一个矩形彩色显象管8，其有一玻璃外壳10，该外壳包括一矩形面板12和一个与矩形漏斗16连接在一起的管颈14。面板12包含一观看面板18和四周突缘即侧壁20，与漏斗密封。面板12有两条正交轴主轴X-X，与其宽度方向(通常呈水平)平行，和副轴Y-Y，与其窄面方向(通常呈垂直)平行。主副轴均与通过管颈14的中心及面板12的中心的显象管的中央纵轴Z-Z垂直。包含兰、绿、红色荧光发光元素的三色荧光屏22装在面板18的内表面上。荧光屏最好为线式荧光屏，即其上具有基本上沿平行于副轴Y-Y延伸的荧光扫描线的荧光屏。当然，该荧光屏也可以是点式荧光屏。一个多孔的彩色选择电极即阴罩24以一种改进了的方式按预先确定的与荧光屏22的间隔关系而装设成可折卸的。电子枪26装在管颈14内的中心部位，以产生和射出三束电子束，使之沿会聚路径通过阴罩24的一个多孔的弯曲部分25的小孔射到荧光屏22上。
图1所示显象管使用了一个外部磁偏转系统，例如偏转线圈28，装在漏斗与管颈接合处附近。偏转线圈28通电后，使三束电子束在磁场作用下进行水平和垂直扫描，从而在荧光屏上形成矩形光栅。
阴罩24是阴罩-框组件30的一部分，组件30还包括四周的阴罩框架部分32。由图1和图2可看出阴罩-框组件30位于面板12之内。该组件以四个改进了的支撑装置34支撑在面板12上，如图2、3和4所示。
阴罩24包括一个多孔的弯曲部分25、一个围绕着多孔部分25的无孔的边界部分27、和一个裙部29，该裙部29从边界部分27向后弯曲并背向荧光屏22延伸。阴罩24的裙部29插入框架32内并靠在其里边，再焊在其内表面上。
支撑装置34位于阴罩-框组件30及面板12周围隔开的位置。每个支撑装置34包含一柱螺栓44、一弹簧46和一平板48。各柱螺栓为一锥状金属件，该金属件装在面板侧壁20上，例如，沿着对角线尺寸为66厘米的26V显象管主副轴而装设的柱螺栓。弹簧46中有一孔60与柱螺栓44的自由端连接。平板48为一双金属元件，包括第一金属层48a和第二金属层48b，这两层被分层或者以面对面方式粘接在一起。弹簧46与平板48的第一金属层48a接触并附在其上，而第二金属层48b附在框架32上。平板48的双金属材料应选择成当加热时使该平板朝框架移动，从而使阴罩-框组件30朝着荧光屏22移位。这样，紧靠框架的金属层48b的热膨胀系数必须低于附在弹簧上的金属层48a的热膨胀系数。这种温度补偿结构在1974年4月9日授予Morrell的美国专利3803436中曾作过讨论。
与已有技术不同，本发明中弹簧46不是以焊接方式附在平板48上的，而是用突出物使各部件沿面对的表面互锁，使其按机械方式连接在一起的。在沿连接部件一条边缘52的两个间隔开的位置50和51处形成突出物。一个互锁的突出物的剖面示于图4上。在这一实施例中，两突出物的中心相隔约19.05毫米(0.750英寸)，其与连接部件边缘52的距离约为4.78毫米(0.188英寸)。平板48的其他边缘用传统的焊接方式或上述的突出物而附到框架32上。附着接点53、54相距约25.4毫米(1.00英寸)，而与平板48的相对边缘55相距约4.78毫米(0.188英寸)，如图3中所示。附着位置50、51与附着接点53、54之间的横向间隔A约为22.20毫米(0.874英寸)，以使平板48有足够空间移动从而达到温度补偿。
位置50、51处的互锁突出物可以利用通常的钳制工具做出，这类工具可从例如美国密执安州Marren城的Tech-Line工程公司或该州Marysville市的BTM公司购得。
互锁突出物较常规固紧方式(如焊接、铆接)有其突出优点，它能消除焊渣，无损检查封接质量，具有高精度的封接定位，无须预制铆接孔，以及不用供铆接使用的一些其他构件。互锁突出物的缺点在于它只具有相当尺寸的优良焊接块的强度的70%，然而，只要稍微增大一些突出物封接的尺寸，就可达到差不多的封接强度。
内锁突出物的一个意外优点是，对于装有阴罩组件的、利用一种新颖的内锁突出物以将有关的弹簧46与平板48连接在一起的面板，其震动及静负荷测试结果均良好。震动测试曾在12个测试面板组件上进行，其50和51处带有内锁突出物。将这些测试组件与8个传统的(控制)面板组件(即其中弹簧与平板是焊接的)作了对比，对其进行了评估。上述测试组件和控制组件的平板均以焊接方式固定在阴罩组件的框架上。
面板是以常规的列阵程序制备的，如1977年9月20日授予Nekut的美国专利4049452号中所述。将一种在光照射下熔解度可改变的光阻溶液沉积在面板的内表面上，然后使其干燥。在面板内放入阴罩组件，使一光源射出的光通过阴罩上的孔照射，从而使光阻上所选定的部分曝光。在一这实例中，光源以与电子束相同的角度照射出光，例如这里我们取轰击发绿光的荧光元素的电子束。将阴罩从面板上折下，未曝光的、能更多溶解的光阻部分用清洗的方法除去。然后，将一种光吸收的矩阵材料沉积到面板的裸露区域及已曝光的光阻的保留区域。使矩阵溶液干燥，然后用适当的腐蚀剂腐蚀，软化和除去基底的光阻保留区域和叠上的矩阵材料，留下面板主区的光吸收矩阵材料，在原先由下面的光阻保留区域和上面的矩阵材料占有的位置形成清晰的窗口。
矩阵中的这些窗口提供了一种测量寄存体(register)移位的方法。当重新将阴罩组件插入面板时，用上述形成的窗口，从暴露的光源发出的光穿过开启的窗口，于是可用一种称为矩阵寄存体阅读机的设备准确地读出光的位置。然后让面板经受跌落试验的冲击，该试验能使装有阴罩组件的面板受到35g的冲击。其中g为重力加速度。在表1中以“Y”表示面板在正常观看方向时面板组件的震动，而用“FD”表示面板组件面向下时的震动，用“FU”表示面向上时的震动。每次测试用不同的面板。冲击试验之前，使面板组件通过一个温度为450±15℃的稳定工作的炉子，以经受一定周期的热应力。对于每一块面板，热应力周期循环重复5次，以提供一个“最恶劣”情况。跌落试验的结果列于表1中。其中“C”表示具有传统的焊接弹簧和平板的控制管，“T”表示具有以图3和图4所示突出物互锁的弹簧和平板的测试管。对于每一个面板组件，在七个位置上测量寄存体的移位在中心(CTR);沿每一对角线，距荧光屏边缘25毫米处(2D、8D、4D和10D);以及沿主轴(3∶00和9∶00)两个位置。记录测量是通过使光穿过阴罩组件及窗口投射，然后测量在35g冲击下产生的移位(即“错位”)量而完成的，其中投射光源是与用于形成矩阵中的窗口相同的光源。记录值以微米(μ)表示。移位的绝对值越小，表示寄存体的移位越小。正(+)负(-)号表示一个方向或其他方向的移位。
表135g冲击试验后的变化试样N跌落CTR2D3:004D8D9:0010DC2Y17432-4-5C3Y288100-4-4平均=Y17661-4-4C4FU1111312-12-12-11C5FU4252123-6-10-16C6FU1161313-6-8-11平均=FU2171616-8-10-12C7FD2-27-23-19293435C9FD4-20-15-13293429C10FD1-24-24-31313030平均=FD2-23-21-21303231T1Y220161-2T2Y3634941T3Y-132-131-2平均=Y132162-1T4FU-11397-12-16T5FU3131315-14-14-13T6FU21298-8-13-13T7FU111911-11-12-14平均=FU1121010-11-13-14T8FD-2-28-36-40282618T9FD-2-36-40-45352919T10FD1-30-24-22212929T11FD1-22-28-29252425T12FD2-21-25-26272723平均=FD0-27-31-32272722
比较按正常观看方向(Y)跌落的带面板组件的控制面板与测试面板的寄存体移位可知，在中心处，测试面板与控制面板有相同的错位量;但在2D、3∶00、4D、9∶00和10D位置，测试面板的错位量的绝对值小于控制面板的范围在2至5μ;而在8D位置，前者的平均值则比后者大5μ。平均说来，对于Y向的冲击试验，经验表明，测试面板的错位量几乎都小于控制面板有错位量。以面向上(FU)位置的跌落试验结果对测试面板也是理想的，其错位量在中心处和在2D、3∶00及4D位置均较小，只是在8D、9∶00和10D位置才比控制面板的稍大一些。在以面向下(FD)的试验中，测试面板比控制面板要差，但它们的性能都不佳。
对另外两个以传统焊接方式制成的控制管，以及两个用新颖的互锁突出物将弹簧装到平板上的测试管所进行的静态负荷试验，其结果分别列于表2和表3中。
表2试样C11磅,在2D处2D3:004D8D9:0010D00000005-1112101000131015-20111120-30-302-125-40-312-130-8-1-2-42-435-100-300-740-17-110-1-1145-27-324-2-1850-37-898-2-3155-47-916160-35试样C12磅,在2D处2D3:004D8D9:0010D0000000510-2000100-2-3-1-211500-2-1-2020-5-1-4-2-2-325-7-1-4-2-1-230-7-1-4-2-3-335-9-2-4-2-2-840-15-3-20-2-1245-25-703-5-2050-35-947-6-2755-49-131717-6-40
表3试样T13磅,在2D处2D3:004D8D9:0010D00000005-21212310-21002615-32322520-700-13525-11-2-1-22230-15-4-3-31335-21-6-6-4-2-140-22-6-7-5-3-445-27-6-3-2-3-950-34-601-4-1355-43-833-2-19试样T14磅,在2D处2D3:004D8D9:0010D00000005681075410547856152578562004710672513775430-42775535-100563240-15-1684045-19-1693-450-23-111124-855-37-316173-13在静态负荷试验中，在框架的一个角，如2D(两点钟位置处)上施加一推力，然后在各个角(2D、4D、8D和10D)及主轴(3∶00和9∶00)上记录通过矩阵开口的光源的位移。全部读数均是对离荧光屏边缘约25毫米处作出的。推力以5磅(2.268千克力)的增量值而增大，并相应记录其位移。
测试管T13和T14的平板和弹簧之间以新颖的互锁两部件的突出物连接。而控制管C11和C12的平板和弹簧之间则是以传统的焊接方式连接的。测试管和控制管的平板都是焊接到阴罩框上的，如对管子所作的上述冲击试验中所述的那样。测试管T13和T14的平板与弹簧之间以互锁方式连接比控制管的二者以焊接方式连接表现出对移位(错位)有更大的阻滞作用。
这一结论是在2D角处将静态负荷从40磅增大到55磅的测试中比较一个非接触角(10D)的最大位移而得出的。如果装有阴罩-框组件的面板在制造期间处理不当而使阴罩框架碰触时，就可用45磅的试验负荷来模拟阴罩-框组件上所受的力。
参看表2，当以40磅的负荷加到控制管的2D角上时，非接触角处的最大位移出现在控制管的10D角处，这时两个控制管分别有11μ和12μ的位移量。但是对于测试管，如表3所示，同样的40磅负荷加在2D角处，在10D角处只分别产生了4μ和0μ的位移。将2D角处的负荷增至55磅时，对于控制管，其10D角处相应的位移为35μ和40μ，如表2所示;而对于测试管，则只分别有19μ和13μ的位移，如表3所示。
如本发明以上所描述的，支撑装置是装在面板的主副轴上和阴罩-框组件上的，但是该支撑装置也可装在面板和阴罩-框组件的其他位置。如图5、6和7所示，支撑装置34′是装在阴罩-框组件30′和面板12′的四个角的每一角上的。其中与图1-4中所示部件相同的部件用相同的标号表示，但加上一撇。各支撑装置34′都包括一个柱螺栓44′、一个弹簧46′、和一个平板48′。每一平板48′均焊接在框架32′的截顶角一端附近。可以用传统的焊接方式，也可以用一对在点35′和54′处的新颖的突出物将框架32′锁紧到平板48′上。用50′和51′处的突出物将弹簧46′的两端之一附装到平板48′的另一端上，使各部件按图4对于第一个实施例所示的方式互锁在一起。弹簧46′的自由端附近开有一个孔60′，以使与柱螺栓44′的锥状部分连接。
平板48′有层状双金属结构，如图6所示。面向框架32′的一层金属层48a′用热膨胀系数高的材料制成，另一层面向弹簧46′的金属层以热膨胀系数低的材料制成。弹簧46′和平板48′各自都对阴罩-框组件30′相对于荧光屏的必要移动的补偿作用作出贡献，以补偿显象管工作期间阴罩24′的热膨胀影响。弹簧和平板这种作用的情况可参见1991年11月5日授予Ragland，Jr.的美国5063325号专利中的说明。
权利要求
1.一种彩色显像管，包括一个抽空的玻璃外壳，其上有一面板，该面板的内表面上配置有阴极射线荧光屏；一个与所述荧光屏间隔开的彩色选择电极组件，该组件以设在周边隔开位置上的支撑装置固定到所述面板上，所述设在周边每一相隔开位置上的支撑装置都包含一个附在所述面板上的柱螺栓、一个弹簧和一个平板，所述弹簧附装在所述平板上，该弹簧上开有一个用以与柱螺栓连接的孔，而所述平板固定在框架上；其特征在于，所述弹簧(46，46′)与所述平板(48，48′)是用突出物机械地连接在一起的，该突出物在沿所述弹簧和所述平板的一个边缘(52，52′)的两个相隔开的位置(50，51；50′，51′)上将所述弹簧与所述平板互锁在一起。
2.如权利要求1所述的显象管，其特征在于，所述面板(12)呈矩形，所述支撑装置(34)的周边相隔开的位置是指沿所述面板侧边相对配置的位置。
3.如权利要求1所述的显象管，其特征在于，所述面板(12′)呈矩形，所述支撑装置(34′)的周边相隔开的位置是指在所述面板的各角的位置。
4.如权利要求1所述的显象管，其特征在于，所述平板(48，48′)是用突出物以机械方式连接到所述框架(32，32′)上的，该突出物在两个相隔开的点处(53，54;53′，54′)将所述平板与所述框架互锁在一起。
5.如权利要求4所述的显象管，其特征在于，所述相隔开的点(53，54;53′，54′)是分布在沿所述平板(48，48′)的对着附在所述弹簧(46，46′)一边缘(52，52′)的另一边缘(55，55′)上的。
6.一种彩色显象管，包括一个抽空的玻璃外壳，其上有一矩形面板，面板分为观看部分和与观看部分相连的四周侧壁，所述面板观看部分的内表面上配置有含不同彩色发光的荧光元素的阴极射线荧光屏;一个与所述荧光屏间隔开的装在所述面板里面的矩形阴罩组件，该阴罩组件包含一个开孔部分和一个框架，所述开孔部分的这些孔处于对应带有所述荧光屏的荧光元素的寄存体位置上，所述组件以设在周边隔开位置上的支撑装置装在所述面板上，所述设在每一相隔开位置上的支撑装置都包含一个附在所述面板侧壁上的柱螺栓、一个弹簧、和一个具有第一金属层及第二金属层的双金属平板，两金属层面对面配置，且有不同的热膨胀系数，所述弹簧与所述平板的第一金属层接触且附装在其上，该弹簧上开有一个用以与柱螺栓连接的孔，所述平板的第二金属层固定在所述框架上;其特征在于，所述弹簧(46，46′)与所述平板(48，48′)是用突出物机械地连接在一起的，该突出物在沿所述弹簧和所述平板的一个边缘(52，52′)的两个相隔开的位置(50，51;50′，51′)上将所述弹簧与所述平板互锁在一起，所述突出物从所述平板伸到所述弹簧中，从而使该弹簧与该平板沿其相对表面相接触;这些互锁用的突出物使所述弹簧及平板对由扭转所引起的冲击具有阻滞作用，于是减小了所述阴罩(24，24′)上的孔与所述荧光屏(22)的荧光元素之间的错位。
7.如权利要求6所述的显象管，其特征在于，所述支撑装置(34)的周边相隔开的位置处在所述面板(12)的相对配置的侧边上。
8.如权利要求6所述的显象管，其特征在于，所述支撑装置(34′)的周边相隔开的位置处在所述面板(12′)的各角上。
9.如权利要求6所述的显象管，其特征在于，所述平板(48，48′)是用突出物以机械方式连接到所述框架(32，32′)上的，该突出物在两个相隔开的点处(53，54;53′，54′)将所述平板与所述框架互锁在一起。
10.如权利要求9所述的显象管，其特征在于，所述相隔开的点(53，54;53′，54′)是分布在沿所述平板(48，48′)的对着附在所述弹簧(46，46′)一边缘(52，52′)的另一边缘(55，55′)上的。
全文摘要
一种彩色显象管(8)，其外壳(10)面板(12)内设有阴罩-框组件(30)，面板四周以支撑装置(34)支撑，阴罩(24)孔与荧光屏的荧光元素寄存体对应。支撑装置包含附在外壳上的柱螺栓(44)、开有与螺栓连接的孔(60)的弹簧(46)、和焊接在弹簧与阴罩-框组件间的平板(48)。改进之处在于弹簧与平板是以突出物机械连接的，突出物在沿两部件二边缘(52)的两位置(50，51)上将其互锁在一起，使之对震动具有阻滞作用，从而减小阴罩孔与荧光元素间的错位。
文档编号H01J31/20GK1104803SQ94116100
公开日1995年7月5日 申请日期1994年9月20日 优先权日1993年9月21日
发明者R·E·凯勒, J·J·皮亚辛斯基, N·E·西斯 申请人:汤姆森消费电子有限公司