CN1044188A - 在制造彩色阴极射线管过程中确保荫罩和面板互换性的方法及其设备 - Google Patents

Abstract

一种制造具有带中间孔隙图形荫罩的彩色阴极射线管的方法和装置。该荫罩拉延安装在透明平直面板上。荫罩的孔隙图形对准面板内表面上具有相应位置和几何形状的阴极发光的荧光屏图形。荫罩和面板可互换。可通过拉延或其它方式将荫罩延展到预定标准来使荧光屏图形与拉延荫罩孔隙配准。亦可根据表示机械拉延的荫罩孔隙图形和相应面板上荧光屏图形的相对位置或相对于基准的位置的信号来调节荫罩和荧光屏的相对位置，直至图形相互对准。

Description

本发明适用于制造平拉荫罩彩色阴极射线管，更具体地说，本发明提供了将平拉荫罩的孔隙图形与相应的阴极发光荧光屏对准的装置。

特别地，本发明涉及到平拉荫罩彩色阴极射线管的面板组件的制造工序的一部分。面板组件包括一个玻璃面板、在面板内表面上的支承结构、以及一个附属在支承结构上的拉延的薄金属片荫罩。

本说明书中，使用了术语“格栅”和“荧光屏”，它们通常是指面板内表面上的图形结构。格栅，也就是公知的黑色环绕物（black    Surround）、或空白基底（blank    matrix），它被广泛用于增强对比度。它首先被用于面板上。它包括一层位于面板上的暗色涂层，在面板上有开孔使光可以通过，整个面板上涂有相应的靠激发产生彩色光的荧光粉，从而形成了荧光屏。

格栅中的孔必须与通过荫罩上孔或槽隙的电子束对准，这是格栅显象管的初始的对准要求。荧光粉涂层可以盖住格栅孔，因而，对它们的精密度要求不太高。

另一方面，在没有格栅的显象管中，荧光粉涂层必须与电子束对准。因而，就对准来说，词“荧光屏”包括有格栅时所用的格栅、以及没有格栅时的荧光粉涂层。

根据历史的方法，制造彩色阴极射线管要求一个荫罩在制造过程的每一个工序中都对应于一个特定的面板，这样的工艺显然是比较复杂的，需要一个复杂的传送系统来保证每个荫罩与其相应的面板在整个制造过程中保持对应。在全过程的某些步骤中，面板必须与荫罩分开，而相配的荫罩必须编号以便以便以后与相应的面板配对。

在近期所介绍的平拉荫罩阴极射线管中，许多涉及到荫罩和面板弯曲的工艺问题已经缓解或减轻了。然而，平拉荫罩显象管的最初产品必然是基于继续使用已证明了的在整个制造过程中将所用的荫罩与特定的面板对应的技术。因此，由于平拉荫罩在制造过程中以及在安装到显象中以后都需要拉延力，从而必须有一个较笨重的中间框架，这些框架使得拉延荫罩型彩色阴极射线管的制造工艺变得复杂和昂贵。

因而，简化传统生产工艺的愿望在制造平拉荫罩型阴极射线管的整个过程中始终很强烈。

可以看出，如果每一个荫罩都与各个荧光屏（通常称为“可互换的”荫罩）对准，那么，彩色显象管的制造过程就可以得到简化，因此，就不再必须分别将荫罩和荧光屏进行一一对应。直至今天，仍然没有公开或实施过任何一种可批量生产的能达到这种元件互换性的方法。

公知的现有技术为：

2625734    Law

2733366    Grimm

3437482    Yamada    et    al

3451812    Tamura

3494267    Schwartz

3563737    Jonkers

3638063    Tachikawa

3676914    Fiore

3768385    Noguchi

3889329    Fazlin

3894321    Moore

3983613    Palac

3989524    Palac

4593224    Palac

4692660    Adler

4695761    Fendley

FR1477706    Gobain

GB2052148    Sony

20853/65    Japanese

文章“美国无线电公司（RCA）三束荫罩彩色显象管的改进”

无线电工程师协会通报（Proceedings    of    the    IRE），

1954年1月，第315-326页，Grime于1954年著。

本发明的一个目的是提供平拉荫罩型彩色阴极射线管的制造方法和设备，其中，荫罩和面板在荫罩-面板组装过程中可以分别互换。

本发明的另一个目的是提供一种在制造平拉荫罩彩色阴极射线管的过程中，使荫罩能够进行互换的方法，其互换是通过自动调节荫罩的位置尺寸和/或形状而使其多孔图形与荧光屏的图形对准。

本发明的又一个目的是提供一种校正荧光屏位置和几何误差的方法和设备。

本发明的再一个目的是在荫罩和面板在荫罩-面板组装过程中可以分别互换的平拉荫罩型彩色阴极射线管的制造过程中，提供一种改变荫罩图形的几何参数使其与荧光屏的图形一致的方法及其相应的设备。

本发明的特征是新颖的，这些新颖的特征具体表达在后面的权利要求书中。通过下面参考附图的描述可以更好地理解本发明，包括本发明的目的和优点（注意图不是按比例的），这些附图中同样的标号代表同样的部件。其中：

图1是一个局部剖视的透视图，表示一种本发明涉及的平拉荫罩彩色阴极射线管。

图2表示一个在实施本发明时所用的通用夹具。

图3是图2所示的通用夹具经改进后的正视图，它适合于与曝光台一起使用。

图4与图3一样，也表示一个改进后的夹具，它使荫罩支承结构的高度Q可以有比较大的公差范围。

图5是夹具的一个顶视图，其中，夹具夹住荫罩的中间产品以便调节根据本发明的荫罩的尺寸、位置和/或形状。

图6是一条曲线，表示图5所示的荫罩的一条边上所要求的力的分布情况。

图7表示利用扛杆使图5所示的荫罩的一边产生的力的分布。

图8表示图5所示夹具的改进型式，其中：

图8a所示的设备中减少了可独立变化的力的数量。

图8b所示的设备与图8a不同，它加了一个与荫罩边缘相切的力。

图8c是一个示意图，表示施加切向力的装置。

图9和图10表示一个扇形光学检测传感系统的工作原理，该系统用于图5中的夹具中，在绷紧的状态下，荫罩上指示孔的位置相对于基准位置的误差被显示出来，上述基准点的位置与荫罩无关。

图11是一条曲线，表示矩阵变换电路的输出电压波形，该电路是扇形光学检测传感系统的一部分。

图12是一个示意图，表示本发明原理的一个系统，包括多个反馈回路。

图13表示各元件的具体细节以及荫罩安装夹具的工作过程，该夹具位于图12所示的系统中，其中：

图13a、13c、13d和13f的正面视图，表示工作过程元件的具体细节。

图13b是一个夹具的示意图。

图14中包括两幅阴极极射线管荧光屏的示意图，分别表示荧光屏的不希望的两种状态。其中：

图14a是简化了的示意图，表示荧光屏的几何位置偏离正确位置或转离正确位置时的情形。

图14b表示荧光屏的周边几何形状已经变形的情况，例如周边尺寸和/或形状发生变形。

图15是一个面板夹具的透视图，它能够对所夹持的板进行位置调节。

图16是荧光屏校正机构和反馈回路的有代表性的部分的正面视图，上述校正机构用于接受图12所示的可调夹具，上述反馈回路用于调节上述夹具。

图17是同一个荧光屏校正机构的有代表性部分的更详细的正视图。

图18表示从电视摄象机中所看到的格栅多孔图形，还表示最终的输出。其中：

图18a是一个放大了许多倍的平面图，表示格栅的一个角部。

图18b表示一个特定扫描线路的水平输出信号的波形，以及

图18c表示纵向输出信号的波形。

图19是荧光屏校正机构的有代表性部分的正面视图，该荧光屏校正机构是特别设计用于接受面板的。

图20表示图13所示的组合机构经改进后的具体细节的正面视图。

图21是组合机构的局部视图，该组合机构用来校正和调节荧光屏。图21中包括图21a和图21b，图21a是机构的有代表性部分的正面视图，图21b是机构的顶视图。

图22是产生差分信号的电路的示意图，该电路是用来控制饲服电机的。

图23表示图21所示的组合机构的改进型式。图23包括图23a和图23b，图23a是这种机构有代表性部分的正面视图，图23b是这个机构的顶视图。

图24简要地表示产生误差信号的装置，该误差信号直接表示荫罩和格栅之间的位置之差。图24包括图24a、图24b和图24c，图24a和图24b是正面视图，表示两个特殊孔眼的照射情况，图24c是受照射的孔眼经许多倍放大后的平面视图。

图25是组合机构的另外一个视图，其中饲服电机安装在一个可移动的支座上。

本发明的设备用来制造具有荫罩的彩色阴极射线管，荫罩上具有孔眼，并且荫罩以拉延的方式安装在透明的平面板上。整个荫罩的多孔图形与相应的阴极发光的荧光屏图形对准。荧光屏安装在面板的内表面上。面板上具有荫罩支承装置，荫罩支承装置沿着荧光屏的相对的边固定在面板的安装荧光屏的内表面上。根据本发明，荫罩和面板可以分别互换。

图1-13示出了设备和方法，其中，通过使荫罩延展或者拉延到一个预定的标准，而达到使荧光屏图形与荫罩图形对准的目的。其余的图示出了检测和校正荧光屏的位置误差（X-Y旋转）和几何误差（尺寸和形状）的设备和方法。

图1表示一个平拉荫罩彩色阴极射线管1，它包括玻璃面板2，该面板2牢牢地封接到抽真空的外壳5上，外壳5延伸到颈部9，并且延伸到插塞7为止，插塞上有许多插柱13。

内部零件包括荫罩支承结构3，它永久地固定在面板12的内表面8上，并且该支承结构3支承着拉延的荫罩4，荫罩支承结构3经过机械磨削加工，从而提供了一个平面，该平面到内表面8的距离为固定值“Q”。在面板12的内表面8上涂屏12，屏12包括黑的格栅和彩色光激发的荧光粉，荧光粉分布在整个内表面8上，而其边界则是支承结构3的内边界，当荧光粉12被电子束撞击而激发时，就产生了红色、绿色和蓝色的光。

荫罩4上具有大量的束通过孔6，并用激光焊的方法将荫罩4永久性地固定到支承结构3的磨过的面上。

在显象管1的颈部9中，安装有一个由三个电子枪组成的组件10，这三个电子枪为r、g、b，它们直接向荫罩4发出三个独立的电子束r′、g′、b′。根据彩色图象信号对这些电子束进行电子调节。当显象管外围的偏转线圈产生的磁场使电子束r′、g′和b′产生偏移时，电子束r′、g′和b′就在水平方向和垂直方向扫描，以致于整个荫罩表面4上被周期性地扫描，这样基本上在整个荧光屏12上由荫罩支承结构3的内边界所限定的范围内就产生了图象。

在荫罩4上布满了孔6，三个电子束的每一束都通过孔6并撞击荧光屏12。这样，调节带有孔隙结构6的荫罩4的位置、电子枪r′、g′和b的位置10、以及支承结构3的高度，使电子束r′、g′和b′撞击荧光屏12。

为了使显象管1更好地工作，在荧光屏12上的光激发荧光涂粉层必须具有与撞击的电子束r′、g′或b′的彩色信息相应的彩色特性。而且，为了更好地工作，电子束撞击的中心区域必须与相应的荧光粉涂层重合，其允许公差范围很小。

在整个荧光屏满足这些条件时，就认为荫罩和荧光屏对准了。

显示图象的矩形区域，即荧光屏上由电子束覆盖的区域，大于荫罩上相应的电子束通过的区域，从荫罩到荧光屏的线性放大倍数是百分之几的数量级。进一步地研究表明，在荧光屏的不同地方，放大倍数稍微有些不同。因此，在本说明书中，当使用短语“荫罩和荧光屏图形对准”或“荫罩的多孔图形和荧光屏图形对准”时，并不意味着象用照相负片进行接触印相一样使两个图形完全重合，而是意味着在所述显象管的扁平结构中，用一个具有预定高度的支承结构，并使荫罩和荧光屏隔开一定的距离来使得两个图形的相互关系满足要求，荫罩和荧光屏的这种对准是就偏移的电子束的中心而言的。注意，在传统结构的彩色显象管中，通过使所用的荫罩和面板配对来促使它们对准。

传统的荫罩是通过在平的金属板上光刻孔、然后使金属板变成碗形而制成的。在变形工序以后，所产生的荫罩不能互相。然而;荫罩仍保持平直时，用公共母模光刻而成的平面板的原始互换性就被保留下来。在后面叙述的方法和设备中，这是一个重要的因素。

在平拉延荫罩的显象管中，拉延的荫罩具体由厚度为0.01吋的钢箔制成。荫罩受到巨大的机械拉力，其应为可以在30000到50000磅/吋²之间。因此荫罩被延展到有用的程度，弹性变形超过千分之一，例如，传统的平拉延荫罩的制造方法使每个荫罩在用光刻法制造荧光屏以前就处于弹性变形状态，这里所说的荧光屏与所说的荫罩一起使用。

另一方面，本发明要求所有的荧光屏用通用的掩模制成，以使得它们可以互换。还应该认识到，前面提到过的未延展的荫罩几乎就是相同的，而且它具有这样的优点，即当荫罩被延展时，荫罩产生弹性变形。通过对一组夹住荫罩周边部分的夹具施如受控制的力，而使得每个荫罩可延展到使其尺寸和形状与预定的标准一致。如果需要，可以在拉延过程中对荫罩进行加热，以此来大大减小所要求的力。

用同样的夹子和同样的力，通过使荫罩沿其X轴和Y轴（荫罩平面内的主轴和副轴）移动，以及通过使荫罩在需要时旋转，直到荫罩上的参考标记与相应的表示其位置的固定标记对齐为止，这样就可以使荫罩位于中心，这时荫罩的尺寸和形状就与预定的标准一致。一旦做到了这一点，带有标准荧光屏的面板和荫罩就对齐了，其对齐是通过下述方式进行的，即荫罩与荫罩支承结构接触。然后利用激光焊热的方法，将荫罩固定到荫罩支承结构上。

图2表示一个通用的六点式夹具30，这种夹具用来在所有的制造过程中夹持玻璃面板组件，所说的制造过程都要求面板2a在已建立的数据座标系中保持原有的位置。面板2a上带有荫罩支承结构3a，它位于夹具板18上面，用三个附着在定柱19a、19b和19c上的半球定位件22a、22b和22c来调节横向位置，同时用三个垂直止动件20a、20b和20c调节垂直位置。垂直止动件20a、20b和20c上具有稳固的但又轻软的接触面17a、17b和17c，以保护面板2a的表面，上述接触面由一种例如为Delrin（TM）的材料制成。在面板2a下面用虚线表示的加压装置21施加一个垂直向上的力P使面板2a的内表面和三个垂直止动件20a、20b和20c之间保持稳固的接触。第二加压装置24向定柱19b和19c之间的角部方向施加力F，使面板2a和三个半球22a、22b和22c之间保持稳固的接触。

垂直止动件20a和20b与定柱19a和19b分别定在同一位置上，而第三个垂直止动件20c与定柱19c完全分开。在制造过程中的不同工作时刻，通过将三个半球定位件22a、22b和22c的位置以及由三个垂直止动件20a、20b和20c所确定的平面控制在极小的范围内，就可以使给定的面板在每一个工作时刻都能重复定位。图3表示改进的通用夹具30，它适用于曝光台40。注意，面板2A和垂直止动件（示出了其中的两个20a和20c）已被倒置，同时，定柱（示出其中两个19a和19c）保持垂直，使面板2A可以从上面垂直插入。在这种改进型式中加压装置21可有可无，因为面板2A的重量足以能保证它能够位于垂直止动件上。

众所周知，在制造彩色阴极射线管的技术中，曝光台用于将涂到面板2A的内表面8A上的光敏材料曝光。为了产生黑色的基底图形和三个分离的彩色光激发荧光粉图形，包括荧光屏12，需要在四个不同的曝光台上进行四次曝光。曝光的掩模33永久地安装在曝光台40上，掩模33上所带的图形层朝向面板2A的内表面，并与内表面相隔很小的距离（例如0.010吋）。在与曝光掩模33的面之间有一定距离“f”的位置上放一个紫外线光源34，该光源模拟完成显象管中的电子束轨迹而发射出光线35。

遮光板36使荫罩面上的光的强度得以改善，以便补偿到光源的距离偏差和入射角偏差，从而达到所要求的在全部区域上曝光之目的。透镜38用来修正光线的路线，以便更精确地模拟显象管工件时电子束的轨迹。

经验表明，根据刚才所述的工序制造的荧光屏具有足够的精度，完全可以用于高清晰度显象管中，经验还告诉我们，支承结构3A的高度Q保持十分紧密的公差，这里的高度Q是指从面板2A的内表面8A到机械磨削的支承结构顶面之间的距离。

图4是图3的改进型式，图4所示的设备使荫罩支承结构可以具有较大的公差。这里，用半球体31代替了垂直止动件，并且面板2A不是靠其内表面来安放，而是靠支承结构3A上磨光的顶面来安放的。如果给定面板上的支承结构较高，例如高出0.002吋，那么，在随后的曝光过程中，面板就处在比较高的位置上，而且面板上所产生的光图形比普通情况下的大。这正是所需要的;当荫罩最终固定到支承结构上时，它将远离面板0.002吋，使那些电子束也产生一个较大的图形，并由此补偿了过量的垂直高度Q。其后，尽管支承结构的高度Q具有0.002吋的误差，但事实上，仍制造出具有互换性的荧光屏。

根据图3和图4制造荧光屏的工艺不同于传统的制造工艺，其中，就四次曝光的每一次来说，宁可使用永久性的掩模而不使用只适用于具体荧光屏的单个荫罩。然而，由于本发明不需要使各个荧光屏与具体的荫罩匹配，因此，就可以采用另外一些更经济的工艺来制造荧光屏。公知的印刷工艺，例如胶印法印刷工艺非常适合于在平面玻璃板上制作所要求的精密的荧光屏图形。采用胶印法印刷工艺的一个重要方面是不再需要曝光、显影、干燥以及随后的涂敷这四个独立的工序。在实施过程中，胶印法印刷工艺提供了一种廉价制造本发明所要求的可互换的荧光屏的可能性。

图5表示一个给一组夹持荫罩边缘部分的夹子施加受控制的力的机构50，该机构能够使荫罩移动并产生弹性变形，最终使其位置、尺寸和形状与预定的标准一致。机构50还用来将荧光屏的面板移动到靠近荫罩的特定位置上，并且将荫罩焊接在支承结构上。这些特征在图5中没有示出，将在后面详细说明。

如果采用胶印法印刷工艺或类似的工艺，那么，支承结构3A的高度必须控制到一定的精度，以满足涂敷的特殊要求。

图5示出了一个矩形荫罩的中间产品4A，它具有一个宽的周边部分。这是荫罩在光刻过程中的形式。荫罩中间开孔的区域被限制在矩形43的范围内。在矩形43的外围有一组间隔比较大的位置指示孔47。在机构50上安装光学标志，这将在后面详细说明，这些光学标志用来作为定位基准，并且成为本实施例前面所说的预定标准。机构50的任务是给荫罩施加一定分布的力，以使所有的孔与各自对应的光学标志对齐。

在荫罩4A的周围是一组夹子44，每个夹子都有一对被动夹板。为了便于说明而示出了二十八个夹子。在每一边都有一组夹子，这是为了在荫罩被拉延时，每个夹子必须都能独立地自由移动。用一组夹子还可以使荫罩周边的力达到所要求的分布状态。

在脑子里必须有这样的概念，即在矩形43内荫罩中间的开孔区域，其平均弹性强度远远小于周边实体部分的弹性强度。由于在拉延过程中要求中间有开孔的区域保持矩形形状，因此，每个夹子上所加的拉延力应该有所不同，每个力的大小必须与夹头所在位置的弹性强度有关。例如，相对的夹子101和115作用在荫罩一端的实体材料上，而夹子104和118所作用的部分具有许多孔，因此，夹子101和115上所要求的力要比夹子104和118上所要求的力大得多。

图6所示的曲线表示荫罩4A的一条边上所要求的力的分布情况。可以看出，靠近角的地方所要求的力比靠近中间的地方所要求的力大大约70%。

原则上，可以分别控制加在这许多夹子（图5中为28个）上的动力。但实际上，批量生产的荫罩是相同的，并且不需要分别施加不同的力。事实上，如果光刻后的荫罩在厚度、弹性和具体的几何形状方向完全相同，那么，为获得标准形状而施加在这些荫罩上的力将总是相同的。这种力可以预先设计好，不需要再反复调整。

实际上，各个荫罩之间以及同一个荫罩的不同部分都不可避免地存在厚度的差别，并且会存在几何形状方面的差别，例如在制造过程中由于温度的变化而引起几何形状的变化。为了补偿这些差别，必须调节某些力，这些力的调节是通过本发明的反馈系统来控制的。

很明显，在具体情况下所要求单独调节的数量取决于荫罩的制造精度和具体显象管的设计公差。在公差相当宽的极端情况下，可以只考虑荫罩与荫罩之间的厚度差别。这时，只需要用反馈系统来控制两组力，即在X方向施加的一组力和在Y方向施加的一组力。在各个座标方向上可以利用纯粹的机械装置例如扛杆系统来获得按曲线51分布的力。

图7表示利用扛杆系统来按照预定比例分配力的情况。图中示出了六个夹子，其标号为109-114，假设这六个夹子夹持荫罩的一个短边。在任意单元中，所要求的力（在该实施例中）为1.7、1.3、1、1、1.3、1.7。图中，表示拉杆力的数字下方划了线;从扛杆处引出的数字表示扛杆的比例。可以看出，对于处在一边的任何所要求数量的夹子来说，可以这样产生所要求的任何比例的力。

图8a是图5的一种改进型式，其中，仍然有28个夹子，但只有8个位置指示孔，以及12个可以单独变化的力。用刚刚描述的扛杆将相邻的夹子内连接在一起，其结果是使一边只有三个独立的力。位于角上的四个位置指示孔既用来检测X方向的误差又用来检测Y方向的误差;位于各边中间的四个孔仅仅反映出径向位移，例如向内的或者向外的位移。从而，位置误差信号有12个，这与可单独控制的力的数量是相等的。

除了在荫罩边缘的垂直方向施加力之外，有时还希望在平行于边的方向施如切向力。图8b就表示这样一种设备，图中用这样一种拉延荫罩作例子，即这种荫罩在框线范围内的孔406是平行槽隙而不是圆孔。槽隙式荫罩通常用在电视机的彩色阴极射线管中。槽隙一般开在纵向（Y方向）;这些槽隙从上到下是不连续的，而每隔一定的距离就用条来将它们桥接起来，以增强荫罩的机械稳定性。

在平拉荫罩型彩色阴极射线管中，可以采用类似的孔隙图形，即平行于Y轴方向并每隔一定距离桥接起来的槽隙。假设荧光粉带都是连续的，那么只有荫罩图形的X座标需要与荧光屏图形对准。在平行于槽隙、沿着Y轴的方向，施如大的机械拉力;只要不超过荫罩材料的弹性极限，这种拉力的大小是不受限制的。在X轴方向，所施加的拉力的大小受到严格限制;因为细小的桥的机械强度相当低。因而这个方向的拉力也必须相当小。

图8b中的机构450用来给槽隙式荫罩施加受控制的力，包括切向力。在两个垂直的边上，夹子444在垂直于这些边的方向上向外施加拉力。每条边中间的四个夹子用扛杆连接在一起。六个可以独立控制的力F₁到F₆作用在这两条边上。

现在再来看两条水平的边，在靠近荫罩四个角的位置上，施加预定的垂直于这两条边的力F₀，力F₀不需要由反馈系统来控制。然而，每个水平边中间的两个夹子受到通常向外的拉力F（1）_R、F（2）_R，这两个力不垂直于这两条边，而是具有可控制的切向分量。

图8c表示如何产生这样的力。在机构450的框架432上安装有两个步进电机424a和424b，其安装角度分别为正负45°，如图所示。电机带动减速齿轮机构428a、428b，这两个齿轮机构428a、428b分别端接于拉杆431a和431b上。这两个拉杆通过弹簧425a连接到第三根拉杆430上，拉杆430与带动中间两个夹子的扛杆连接。水平边上的夹子460的结构与夹子444的结构有所不同。夹子460安装有枢轴，以便能在荫罩边缘不产生局部力矩的情况下产生力的切向分量。

工作时，使两个电机运转以带动各自的拉杆431a和431b，直到在拉杆430上产生预定的力F^′ ₀为止。这个力作用在边的垂直方向上，其大小是无关紧要的。

假设现在来补偿荫罩的厚度误差，荫罩的中间部分需要向右拉，如图8b中的F（1）_R所示。为了达到这个目的，驱动电机424a，使其拉杆431a向靠近框架的方向拉。这时，电机424b反转，使拉杆431b伸出超过正常位置。从而，拉杆430的下端就向右移动，并产生了切向分量的力F（1）_T。这个力与垂直分量F₀′一起合成为所要求的合力F（1）_R。采用位置指示孔47的八个位置传感器反映X方向的位置误差。同样，也有八个可独立控制的力：F₁至F₆以及两个切向分量F（1）_T和F（2）_T，图8c中只示出了F（1）_T。

给荫罩边缘施加切向力分量的技术不是局限于图8b所示的实施方案中。所述的原理还可以用来给所有夹子施加切向力。进一步地，这个技术也可以用于其它型式的荫罩上，例如“圆点”荫罩（带有圆孔的荫罩）上。这个技术还可以用在图5所示的没有扛杆的夹子上。

图9表示可以买到的扇形光学检测传感器（quadrant    detector    optical    sensor）89的工作原理，该传感器89可以用来在机构450中产生所需要的位置误差信号。这种传感器由加里福尼亚的联邦检测技术公司销售（United    Detector    Technology    of    California），并且这种传感器由半导体芯片组成，其形状为圆盘形，该圆盘被分成四个90°角的扇形，半导体芯片上具有一个光敏区。在外部分别存在来自各个扇形部分的光电流。

图9中，假设荫罩4A处于正确的拉延状态，位置指示孔47与光学检测传感器89对准。每个孔47都被光源87发出的光束88充分地照射。光束88可以由激光源或更普通的光源产生。

一组扇形光学检测传感器89安装在板91上，板91被精确地定位在机构450的框架上，这将在后面的参考图13中详细说明。扇形光学检测传感器的工作区域在垂直方向对准位置指示孔47的所要求的位置。有光照射的区域47a是孔47在扇形光学检测传感器89的工作面92上的投影图形。

光束88的直径大于扇形光学检测传感器89上的工作区域92的直径，同时，位置指示孔47的直径实际上比较小。如果位置指示孔的中心和扇形光学检测传感器的工作区域92的中心绝对对准，那么，四个扇形就产生同样的光电流，从而，用来表示扇形电流不平衡的公知的矩阵变换电路将显示X和Y方向的误差都为零。更确切地说，矩阵变换电路有两个输出信号，第一个表示在左边两个扇形电流之和与右边两个扇形电流之和的差值，用来表示X方向的误差，第二个表示上边两个扇形电流之和与下边两个扇形电流之和的差值，从而，使Y方向的误差转化为信号。

图10表示位置指示孔47与扇形检测传感器89的工作区域没有对准的情况，这时，投影图形47不在中间，四个扇形部分上所照射的光不相等，产生的输出信号不为零。在这个具体情况下，左边扇形电流之和大于右边扇形电流之和，产生的X方向的输出表明孔47偏左边太多。

图11表示孔的偏移量△X与上述矩阵变换电路的输出电压V的关系曲线。陡峭的中心部分a对应的偏移量小于位置指示孔47的半径。偏移较大时，输出就变成恒定的值（b所示的一段）。进一步，当偏移量继续增大使位置指示孔47的投影图形横跨工作区域92的边缘时，输出就减小（c所示的一段），当孔47的投影图形离开工作区域时，输出就变成O（d）。点d与曲线中点之间的距离表示这种特定的传感器和位置指示孔组合起来所能测出的最大位置误差。

光学测量不是检测位置误差的唯一方法。例如，可以先将气嘴、荫罩孔和流量计或压力计组合起来进行十分精确的位置测量。

如前所述，位置误差信号用来校正荫罩的位置和取向的任何误差。拉延荫罩、校正荫罩的形状。这些工作过程中的某些工作过程要求某些夹子44向反方向移动，即松动一下使其它夹子能够在不增加荫罩拉延力的情况下向外移动。然而，每个夹子所加的力总是保持方向向外，因而，通过减小一个夹子上的力，使其在瞬间低于对面的一个或多个夹子上的力就可以达到使这个夹子向反方向移动的目的。

所需要的拉力可以由液压、气压或电动装置产生。例如，正象这里所说的，步进电机经过齿轮减速机构以产生大力小位移，这种步进电机非常适合于由计算机控制的脉冲来驱动。如果只要求调节力而不要求控制位移，那么可以在电机和夹子之间加上一个弹簧。

应该记住，实际上，可以利用力的分配器例如图7所示的那种分配器使一个电机驱动一组夹子。

根据本发明，用计算机装置来调节各个电机或其它力产生器所产生的力。如果只有一个电机和一个误差传感装置，那么反馈回路就是一个简单的饲服系统，并且不需要计算。同样，如果每个电机只用来校正某一个传感器处的一个座标方向的位置误差，那么，对每个电机-传感器对来说都需要一个独立的回路，而电机-传感器对之间没有相互影响。

实际上情况比较复杂，每个电机在多数或全部的传感器位置上都会引起位移。在紧靠由这个电机驱动的夹子的地方，这种位移最大，其它地方则小多了，但是如果有几个或多个独立的电机，则这些作用因素相互叠加。每个这样的作用因素可以用矩阵系数来表示其特征，并且对给定的电机、夹子和传感器位置的分布来说这些系数可以一次全部测出，并且可以将这些测出的系数存入计算机的存储器中。因此，要决定N个力的大小，使得在这N个力的作用下，N个位置误差都减小到零，只要解出N个联立的线性方程，这是一个计算机能容易并迅速完成的任务。

用来将受控制的力传递到荫罩边缘上的夹子必须能够承受每吋宽30磅的力，并有足够的安全系数。可以采用未涂敷的钢材夹片，在这种情况下，大约一吋宽的夹子需要几百磅的夹持力;除了引入一种磨损元件外弹性涂层能大大降低这种要求。液压装置非常适合于在密闭状态下产生所要求的很大的静力，当液压没有施加时，最好用比较好的弹簧使夹片保持张开的状态。在机构450正常工作时，给所有的夹子同时施加或释放夹持压力，因此，只需要一个阀来控制液压的供给或释放。

图12是一个示意图，表示上面所说的组合的反馈回路。来自位置指示孔47和扇形光学检测传感器89的位置误差信号是模拟信号;这些信号在模/数转换器121中转换成数字信号，然后被送到计算机122中。在计算机的存储器123中存有合适的矩阵系数，计算机计算出步进电机124将要产生的力，并且根据已知的弹簧125的常数和力的分配系统126的常数，计算出各个电机应该前进或延迟的步数，上述的力分配系统126将各个电机所产生的力传递到一组夹子44上。计算还产生出适量的脉冲并给出脉冲的型式（向前或向后）。这些脉冲经过功率放大器127放大以后供给电机124，电机124上装有齿轮减速装置128。

计算机还控制液压阀129的打开和关闭，液压阀129是给夹子44供给液压的，当要夹住荫罩时，就给夹片加力使夹片合拢，而当要松开荫罩时，就使夹片能够张开。

图12所示的排布适宜于使荫罩与预定的标准图形对准。图13a-13f表示一个外部设备，其中，用这种设备来制造平拉荫罩彩色阴极射线管的荫罩-面板组件。将会理解，图13a-13f所示的设备包括了图12中的元件，或者与图12中的元件共同工作。

机构130中最重要的元件是坚固的框架131。图13a示出了这种框架一边的垂直截面，图13b表示这种框架的内侧部分的仰视图。框架的顶部是一个机加工过的平面132，夹子44可以在平面132上滑动。框架形成有窗式开孔，这个开孔比原始的、未切割的荫罩稍微小一些（例如，在X方向和Y方向都小1吋）。

所示的四个转位止动件（indexing    stops）133a、133b、133c和133d固定在框架的内侧。沿着一条边对称设置的止动件133a和133b带有半球体222a、222b以及垂直止动件220a、220b。半球体222c位于222b的另一个角边上，而第三个垂直止动件220c位于止动件133a和133b的对边的中间。

这六个转位止动件连同推动装置（未示出）一起构成前面所说的六点式通用夹具30，这里的推动装置用来将面板向上以及向侧面推顶以使得面板与六个点都保持接触。

如图13c和13d所示，底板91也能被推至顶在这六个转位止动件上。底板91足够大以致于几乎占满框架131的窗孔，周围只留很小的缝隙。在底板91上有四个切掉的部分138，它用来接纳六个转位止动件，从而使底板91能够被精确地定位。当板91这样定位时，其上面的平面是水平的并平行于框架131的机加工过的顶面132，而且还与夹子44下夹片的上表面共面，夹子44位于表面32上。

还有一个顶板141，该顶板的底面是一个水平的平面，它可以从上向下降落，使其压向底板91的顶面139。顶板和底板都装在光学装置上，这里的光学装置将在后面说明。

用大功率激光器的焊头143（见图13f）替换顶板，焊头143可以降落到使其焦点落在这样的平面上，即此平面正好在底板91的机加工过的顶面139上。

如图13c所示，在机构130处于初始状态时，底板91被六个转位元件定位。两个可伸缩的定位销（未示出）从顶面139上伸出。收回夹子44。这时将荫罩4A放在表面139上，荫罩4A上有预先蚀刻的孔，这些孔适于使两个定位销穿过。

下一步，将顶板141下降，直到它压在荫罩4A上为止。两个伸出的定位销迅速穿进顶板上的间隙孔（未示出）中。再使夹子44伸出，直到它们能完全夹持荫罩为止;然后使夹子合拢（图13d）。这时，使顶板离开一点让荫罩松驰，并将两个定位销收回。

在顶板和底板上具有柱形孔，每一个柱形孔与荫罩上的每一个位置指示孔47（在图13a-13f中未示出）相对应。顶板141上带有一个灯145，灯145置于孔144上面的小壳体146中。与荫罩保持接触的底板91上带有一个光学系统147，光学系统147由位于管道148端部的一个扇形光学检测传感器89以及一个透镜149组成，透镜149用来使荫罩位置指示孔47的投影聚焦于传感器89上。固定在底板91底部的光学系统能够进行细微的横向机械调节以使其能高精度定位。

现在回过头来操纵机构130，接着，给反馈系统供给能量，该反馈系统用来将荫罩进行定位、拉延、整形。供给能量的过程最好慢慢进行，以防止不希望的机械瞬变。一旦定位误差落在公差范围内，则夹子的位置就不变了;例如，如果用步进电机来拉夹子，则这些电机就电锁定在适当的位置上。

然后撤掉顶板141和底板91，并将它们移开（见图13e）。将涂屏的面板2B插入机构中，并使面板2B顶着荫罩4A上升，直到它顶到六个转位元件为止。这时，荫罩支承结构3A的磨过的顶面顶触着已拉延的荫罩的下面，并且最好将荫罩向上顶千分之几吋。现在，使焊头143下降（图13f），并将荫罩焊到支承结构上。

接着，将荫罩的周边切掉，最好用同样的激光器来切割，将焊头143上升并移开。夹子44张开并收回，将切下的荫罩周边切下作废品处理。最后，使完整的面板2B的组件（已将荫罩4A焊接在该组件的支承结构3A上）下降并将它从机构上取下来。两个定位销又立即重新伸出，机构上又可以制作另一个面板组件。

本说明书的上述部分所描述的方法是基于这样的假设条件下，即当面板2A被推压顶在半球体22a、22b和22c以及垂直止动件20a、20b和20c上时，荧光屏图形被精确地定位在它应该在的位置上。但实际情况与理想状况有时有些差异，这些差异可分为两类：

（1）整个荧光屏可能会偏离或/和转离其正确位置，如图14a所示;注意，它的几何图形（即大小和形状）没有变化。

（2）荧光屏的几何图形可能会产生变形。例如，它可能会在一个座标方向或两个座标方向被拉长或变窄，如图14b所示。荧光屏还可能既产生变形又发生偏离和/或转离。

在任何制造过程中，都必定要求对与理想状况的差异进行一定的测量。然而，在这种情况下，存在这样的机会，即消除或者至少减小这些差异的影响。现在将回顾这样的机会。

调节面板的位置以校正荧光屏的偏离或转离

如果用转印法印刷工艺或者类似的工艺在面板上涂屏，那么主要误差将是在某个轴向即X或Y轴向的位置误差，这是由于印刷滚筒转动使面板产生不完美的平移变位所引起的。在印刷过程中，由于面板横向位移或相对其正确位置轻微转动都可能产生位置误差。另一方面，荧光屏几何图形的变形可以忽略不计，因此，只要求调整面板在组装机构中的位置。

理论上，最简单的方法是采用前面参照图13所述的组装工艺，但实际上是，在面板插入组装机构以前，或者至少在荫罩焊到支承结构3A上以前，通过调节面板的位置来校正荧光屏的所有位置误差，即相对于正确位置产生的偏离或转离。进行上述过程的方法将在下面说明。

一个方法是将前面参考图2所描述的通用夹具30进行改进。图15表示改进后的夹具400，该夹具400上有一个容座，用来容纳面板。图2中的固定的半球体在夹具400中被可调节的半球体401a、401b和401c所替换。图中，每一个半球体都安装在微调螺杆402的端部，每个微调螺杆402都由一个单独的步进电机404经过蜗轮蜗杆机构406来驱动。通过分别调节三个半球体的位置，可以使面板相对于夹具板416移动，从而使荧光屏相对于夹具板416移到预定位置上。

这种方法的具体过程是：将面板夹在夹具400上;将这个夹有面板的夹具插入到一个检验荧光屏的机构中（将结合图16说明这种检验荧光屏的机构）;用上述机构来调节三个半球体定位装置，从而使荧光屏能精确地定位;然后将这个夹有面板的夹具插入组装机构中，在该组装机构中，荫罩的位置已经固定到标准位置上，荫罩的图形已经被拉延得与标准图形一致。这时将荫罩焊到支承结构上。这种组装机构与图13所示的组装机构基本相同，只不过这样的改进要求组装机构接纳并固定夹具板416而不是面板。

为了确保每一个夹具400中的面板能够稳定并精确地定位，夹具还包括垂直止动件408a、408b和408c，以及三个压迫面板使面板顶在垂直止动件上的弹簧片410。弹簧片410可以绕框轴412转动，以使得面板413能够从底下穿过矩形孔414而插到夹具板416上。为了保证面板与三个半球体都保持接触，用一个O形弹簧片418来顶压面板的一个角，O形弹簧片安装在柱420上。

操作时，面板被夹持在夹具400上，通过将弹簧片410转到所示的位置而使面板锁定在适当的位置上，再将夹具插入图16所示的检验荧光屏的机构中。测量出几个点的格栅位置误差dx和dy。根据测量数据计算出三个微调螺杆402所需的调节量，以及传送到三个步进电机404上的适量脉冲。在第一次调节以后，如果测出还存在位置误差，则可以进一步的调节;这里有一个反馈回路或饲服系统，它能够对面板的位置进行非常精确的调节。这种回路（或称系统）如图16所示，图16表示一个检验荧光屏的机构430，该机构用于接纳图15所示的夹具400，计算机430用于将传感器431（它可以包括一个摄象机）上的位置误差信号434转换成步进电机的脉冲信号440，连接器438用于将计算机的输出端连接到三个步进电机404上，以及微调螺丝402用于调节面板的位置。正如前面所描述的那样，再将已调节的夹具组装机构上与荫罩配对，这种组装机构的结构通常与图13所示的相同，只不过这种机构是操纵夹具板416而不是面板。

图17表示荧光屏检验机构的一种具体的改进型式。如果在检测时，荫罩上没有附着铝膜，或者在附膜过程中，检测区域四周的测量点没有盖住，那么，可以用这种改型的机构，从而使它们保持清晰。带有格栅3的面板2B被固定在夹具400上，然后将夹具400插入检验机构430中，用平板362使夹具400上升，并使它向上顶着垂直止动件358以及水平顶向半球体360，垂直止动件358和半球体360都安在悬架359上（图中只示出了一个悬架）。安装于平板362的底面上的光源364发出的光通过平板362上的孔366以及夹具板416上的矩形孔414照射到格栅四周的局部区域上。在机构430的支架370上紧紧固定着装有摄象机的显微镜431，显微镜431将局部区域上的格栅结构拍摄下来。

图18a表示格栅的一个角部的图形，这个图形是通过摄象机所看到的，并经过许多倍放大。在图18a中，标出了一条水平扫描线367，其相应的输出信号如图18b所示。其它的水平扫描线将产生较宽的或者较窄的脉冲，脉冲的宽度取决于扫描线横截格栅孔的位置。根据每个脉冲的起动和停止时间，可以计算出孔中心的水平座标X，并且可以通过用许多扫描线，取其读数的平均值来减少误差。同样，垂直扫描产生图18所示的尖缘脉冲，这样就提供了有关格栅孔的垂直座标Y的信息。

计算机432（图17中）接收这个信息，计算出三个微调螺丝所需要的调节量，并产生适当的脉冲传送给步进电机430，正如前面所描述的那样。可以重复上述过程，直到误差减小到低于预定的公差。

如果在检测时，荧光屏上敷满铝，那么就必须改变图17所示的荧光屏检验机构430的使用方式，从而使平坦的格栅周边部分清晰可见。这样就必须从外侧去检测格栅，即透过面板去检测格栅。为此，图15所示的夹具400可以在插入机构430以前倒过来;图17所示的光源364由摄象机431附近的光源来代替。摄象机431透过厚的面板416来观测格栅。面板的厚度可以改变，而摄象机431的聚焦点必须调节以补偿这种厚度的变化。这样的过程可以通过传统的自动聚焦系统来进行，或者用一个机构来自动检测荧光屏表面的位置，并将摄象机431相对于面板的厚度增量S缩小S（n-1）/n，这里n是面板玻璃的折射率。

校正荧光屏位置误差的另一个方法避免了特殊夹具的使用;面板直接插入图19所示的检验荧光屏的机构中。应该注意到，这个机构530的大部分重要零部件，即垂直止动件558和半球件560、平板562、光源564、孔566、以及摄象机531在图17中有其对应的部分。其主要差别在于没有夹具400。可调节的止动件及其微调螺丝402和步进电机404。另外，止动件558和半球体560用来接纳面板而不是接纳比较大的夹具416。

正象前面结合机构430（图17）所描述的那样，在机构530中测出荧光屏的位置误差，并计算出校正这些误差所需要的调整量。然而，在这种情况下，没有反馈回路，而是将校正数据存储在计算机中，然后将校正数据传送给组装机构。

这种组装机构是图13所示的机构的改进型式。其改进包括将半球体222做成可调的，具体细节如图20所示（应将该图与图13f比较）。半球体380（只示出了一个）安装在微调螺丝382上，微调螺丝382可以由步进电机384经齿轮386和388来调节。

在面板插入图20所示的经改进的机构（这是图13所示机构的改进型式）中以前，存储的面板的校正数据被传送到步进电机384。因而，当面板插入到组装机构中时，荧光屏就处于校准位置上。因此，不需要任何进一步的测量，就将位置和形状都符合标准的荫罩焊到该面板上，并且多孔图形和荧光屏图形对准。

采用独立的检验荧光屏的机构能够使得位置传感器（例如摄象机431或531）牢固地固定在这种机构（分别参见图17和图19）的支架370或570上，从而使测量结果具有良好的再现性。不需要将传感器移走，就可以将面板或夹具插入或移走。

然而，也可以在组装机构中检验荧光屏。这种替代的方法是以组装机构变得复杂和工作周期变得更长为代价，而不需要各个荧光屏检验机构和相应的操作面板的附属装置的，并产生了另外的工作程序，现在这些工作程序必须在这种机构中完成。

这样一种机构的一个实例如图21所示。该图所示的组装机构中包含图13所示的机构的基本零部件，其改进在于包括可调节的半球体380，如图21所示，该半球体380用于调节面板的位置，并且其进一步的改进在于包括光学传感器，这种光学传感器不仅用来检测荫罩还用来检测格栅。

图21a表示两个相同的门状构件320a和320b，它们分别安装在组装机构318的上基板和下基板321上（图21b所示），可以看出，这通常与图13所示的机构是类似的。构件320a和320b由横梁322a和322b组成，横梁322a和322b由固定在基板321上的立柱324a和324b支撑。带有支承结构332的面板330按所示的位置插入该机构中，而荫罩333处于拉延状态下，通过对夹子356上的拉杆334施如力来拉延荫罩333。

横梁322a和322b上具有伸出的部分336，伸出的部分336带有精密的轴承338。这些轴承中的圆轴340可以自由转动。借助于臂346和348以及悬臂350和352将两个光学装置342和344牢固安装在轴340上。它们可以转离工作位置，以便荫罩和面板能够插入、焊接和移去，或者可以将它们移到所示的位置，在这个位置上，臂348与半球体354保持接触，这个半球体354固定在一根立柱324b上。

每个光学装置342和344都包含一个光源和一个光学传感器。例如，光学装置342可以包括这样的装置，即该装置投射出一束会聚的空心锥形光束（a    convengent    hollow    cone    oflight），这个锥形光束透过荫罩射向荧光屏的敷铝的内表面，以便经膜反射后在荫罩的内侧产生一个明亮的光点。装置342中的光学传感器由聚焦的透镜和扇形检测器组成，该光学传感器用来测量一个预定的荫罩孔在X方向和Y方向的位置误差，并产生与这种位置误差相应的误差信号，这里的扇形检测器类似于图13d中的元件149和89。

另一方面，光学装置344的任务是测量在预定位置上的格栅在X方向和Y方向的位置误差。这里假设在这个位置上的格栅被铝膜遮住，因而没有背光。因此装置344可以包含这样的装置，即使这种装置从前面照射荧光屏的一部分以及一个传感器，该传感器可以是一个装有聚焦透镜的检测器，但最好是一个带有摄象机的显微镜。正如前面所述，装置344中的光学传感器必须用来补偿面板的厚度差异，或者装备一个自动聚焦系统来补偿，或者借助于一个检测荧光屏表面的机构来补偿。

组装机构318的工作过程与前面的结合单个荧光屏检验机构（图17和图19）所描述的过程是类似的，组装机构318的工作过程是：将来自光学装置344（与图16中的传感器431等效）的传感器上的格栅位置数据传送给计算机（与图16中的计算机432等效），计算机算出三个半球体（图21中的380）所需的校正量，并提供合适的脉冲给步进电机384，以便经过齿轮386和388来调节微调螺丝382。这是一个闭合反馈回路，这个回路类似于图16中所示的回路;重复上述工作过程使荧光屏的位置误差减小到低于预定的公差。

对荫罩333的调节与刚才所述的对面板位置的调节完全无关。用光学装置342的传感器来检测荫罩333，并且，按照前面所述方式，用饲服电机（未示出）所驱动的夹子356将荫罩拉延和定位，直到荫罩的位置和几何形状都符合给定的标准，其中，饲服电机通过拉杆连接到夹子356上。一旦面板和荫罩调节完毕，光学装置342和344就转离工作位置;然后将荫罩焊到支承结构332上，切掉多余的部分，并按照结合图13所说明的方式将组件从该机构上取下。为了校正荧光屏的偏移和/或转离而调节荫罩的位置

本说明书中上述部分所描述的方法概括起来是：测定格栅（荧光屏）的孔偏离其标准位置的量，并根据这些数据来移动面板，以便在组装机构中，在将荫罩焊到支承结构上之前，使格栅位于其标准位置上。然而，还存在使用这些数据的另一种方法。这在实施例中得到最好地说明。

让我们假设：在图19所示的机构中检测荧光屏，并且传感器发现格栅向右的偏移误差为3密耳，向上的偏移误差为1密耳，顺时针方向的转离误差为0.2毫弧度。为了使格栅移到标准位置上，根据前面叙述的步骤，调节夹具（图15）或组装机构（图20或21）中的微调螺丝，以便使面板向左移3密耳，向下移1密耳，并逆时针转动0.2毫弧度。但是也可以不对面板进行任何机械调节，而是将荫罩从标准位置适当地向右拉延3密耳，向上拉延1密耳，并顺时针转动0.2毫弧度，这样将获得同样的结果。这个过程可以完成，例如，首先用拉延荫罩的饲服电机将荫罩定位和拉延，使荫罩的位置和几何形状符合预定标准，然后，使饲服回路停止工作，并给电机提供适当的输入信号，以便使荫罩移动，这种移动是按所要求的开环方式进行的，并且不改变荫罩的尺寸、形状或拉力即保持其几何形状不变。

另一种可能性在于将所有的饲服电机安装在一个坚固的、可整体移动的支座上，以及校正该支座的位置。如图25所示，组装机构600包括框架602、三个半球体604（只示出了一个）、三个垂直止动件606（只示出了两个）以及一个可垂直移动的平板609。三个垂直止动件606用于将面板608定位，一个可垂直移动的平板609用于将面板顶触在垂直止动件上。框架602具有平的顶面610，该顶面通过钢球614支承框形支座612。步进电机616全部安装在支座612的顶面上，并通过拉杆620和夹子622拉延荫罩618。

位于框架602顶面610上的支座612的高度由钢球来精确地控制，其水平位置可以由三个微调螺丝624（只示出一个）来调整，三个微调螺丝624由步进电机626经过减速齿轮627和628来控制。虽然只示出了一个步进电机，但只有用三个步进电机才能限定支座的水平位置;一个压簧630（图中画出了示意图）使得支座612和三个微调螺丝624的端部之间持续地保持接触。

为了简化附图，图25没有示出光学装置，荫罩的水平尺寸也画得较短，从而使支座612的两侧能在图上表示出来。

还可以利用来自荧光屏检测机构的数据给反馈回路加偏压，该反馈回路是控制荫罩饲服电机的。这种方法如图22所示，图22中所采用的是模拟信号。两个误差信号与位置误差之间的关系基本上是线性关系，而且给定的电压基本上对应于同样的两个误差源（荫罩和格栅）的误差。很明显，这种电路采用数字式也是可行的。无论那种情况，电机都将运动，直到差分信号Xm-Xg或Ym-Yg减小到零为止。

刚刚概述的三种方法有一个共同的步骤，即移动处于标准位置的荫罩，以补偿格栅的偏移。在这三种情况下，都是将荫罩拉延使其位置和几何形状符合标准，并且使荫罩位移。在第一和第二种方法中，这两个过程是分开进行的，而在第三种方法中，这两个过程则给合在一起。在这三种情况下，用来产生附加位移的装置都来自于各个荧光屏检验机构，而且都不需要在组装机构中移动或查看面板。因此，组装机构可以采用图13所示的那种简单的型式，只是在第二种方法的情况下附加了一个可横向移动的支座来安装饲服电机。

到此为止所叙述的方法都是基于这样一种假设，即格栅（荧光屏）可以从标准位置上移动，但它具有正确的位置和形状，从而，其几何图形被拉延得符合标准的荫罩将总是与格栅相吻合，上述方法只用来校正任意的相互位置偏移。

调节荫罩的形状以适合特殊的荧光屏

荫罩可能会太大或者太小，或者具有图14b所示的变形，这些可能性不能不考虑。就可拉延的荫罩来说，可以通过校正格栅图形的形状和大小来补偿小的偏差。但为了利用这个特点，必须将这个原则即将荫罩拉延得符合预定的标准位置和形状，改为将荫罩拉延得与一个格栅相对应。在一个有位移偏移但没有变形的格栅上，当荧光屏检验机构测量多于两个点时（例如，四个角），在测量数据之间存在一定的几何关系。例如，上面两个角的偏移是相同的。三个独立的测量值（例如，上面各个角的垂直偏移量以及它们共同的水平偏移量）足以确定上面的边在X方向和Y方向的偏移量及偏转量。对所有四个角的X和Y方向偏移量的测量提供了更多的受欢迎的数据，根据这些数据用简单的计算方法能更精确地计算出所选择的点（例如矩形的中心点）的平移分量以及偏转量。

如果荧光屏不仅有位置偏移而且还产生了变形，那么，这种计算方法仍然能够用来计算平移分量和偏移分量，以便移动面板或荫罩进行校正。但是，由于变形仍然存在，因而就不会完全校正。

另一方面，在前面部分概述的最后一种方法中，根据荧光屏检验机构的格栅位置误差信号给反馈回路加偏压，这种方法将自动使荫罩偏离其标准的几何形状，并且被拉延，使得它至少部分地补偿荧光屏的变形。例如，假设格栅象图14b所示的那样产生了变形，即水平方向太长，而上面两个角的水平偏移不一样，右上角产生一个比左上角大的正值（或者比左上角小的负值）X_g。因而加在左右两个饲服电机上的偏置电压（或数字偏置信号）就不一样，这两个偏置电压（或数字偏置信号）使电机逐步移到各自的适当位置上，从而将荫罩拉延一定的量，这个量大于其正常的值以补偿格栅的过量长度。

刚才所叙述的方法代表了一个中间步骤，这个中间步骤介于拉延荫罩使其位置和形状符合标准的步骤和拉延荫罩使其与格栅对应的步骤之间。荫罩被拉延得符合标准，而格栅数据被馈送给反馈回路以校正特殊的格栅。这似乎是一种迂回的方法，并且产生了这样一个问题，即在这个实施例中，确实需要一个标准。

图23表示一种组装机构，这种机构是图21所示机构的改进型式，其中，图21中的可调节的半球体改换成固定的半球体。在设计光学装置342的上传感器和光学装置344的下传感器时，注意保证在两套传感器中，同样的位置误差产生同样的误差电压（或者同样的数字信号），这里，光学装置342的上传感器用来根据荫罩的标准测量荫罩的位置误差，光学装置344的下传感器根据格栅的标准测量格栅的位置误差。这两个传感器的输出被传送到图22所示的差分信号形成电路，这个电路的输出用来控制荫罩饲服电机。当饲服机构渐渐停止后，荫罩就对准格栅（变形的或未变形的），而且这也是在系统的机械极限范围可以做到的。

一般在坚固的轴340上安装一对传感器（342和344）是有利的，这是因为差分信号形成电路（图22）所产生的输出信号对两个传感器同时产生的两个相等的位移不敏感。

图24表示一种更直接的方法，在该方法中，通过直接测量荫罩上所选择的点的位置相对于格栅上对应点的位置，直接得到荫罩和格栅之间的差异，根据这个差异产生误差信号。图24的设备对图13的组装机构作了改进。不使用荫罩或者格栅标准。尤其是，图24示出了一个点光源302（最好是一个砷化镓二极管激光器），这个点光源302从外侧照射荫罩上靠近支承结构3a的区域上的圆孔304（如图24c所示，图24c将圆孔304放大了许多倍）。通过两个孔的光照射到黑色的格栅306上。格栅具有一个矩形窗308，矩形窗308这样定位，以致于当荧光屏和荫罩完全对准时，通过两个荫孔304的每一个的一半光线也可以通过该窗孔。图24c表示荧光屏及其窗孔308向左产生偏移，其结果，通过窗孔的光中，从左边的孔射来的光多于从右边的孔射来的光。在面板下面设置一个平衡的光测器310，该光测器310由两个推挽式连接的独立光测器组成，用来产生一个代表不平衡量的电输出，从而产生一个位置误差信号。这里不需要图22所示的那种差分信号形成电路，因为差分信号直接由图24所示的光学装置来产生。

窗孔308和304的大小取决于所希望的荫罩相对于格栅的初始荧光屏位置误差的大小。沿观测区边上的空间是非常珍贵的，因此，孔和窗孔不应做得比需要的还要大。孔大小的下限以出现衍射效应为界，出现衍射效应时，孔边缘在格栅上的投影模糊不清。

如果在观测区和支承结构3A之间没有足够的可用空间，那么，孔304和窗孔308可以设置在支承结构的外侧，如图24b所示。其操作方式与结合图24a所叙述的方式是相同的。

图24a和图24b示出了由光源302射出的光束，该光束呈一个角度射向孔304。最好使这个角度基本上等于完整显象管中的相应的电子束的入射角，或者至少使其在一个面（这个面包含了光源以及孔304的中心）上的投影基本上等于完整显象管中的相应电子束的入射角。这具有这样的优点，即支承结构3A的高度误差得到补偿，例如，当支承结构太低时，孔304的投影则向右移动，如图24c所示，并产生一个误差信号，该误差信号表示要将荫罩进行附加的拉延。

组装过程与结合图13所述的组装过程是类似的，只不过作了下列改变：在图13c所示的步骤中，用平面底板代替了具有光学装置的板91，该平面板用来在荫罩被夹持以前简单地支撑荫罩。在夹持以后，底板就被撤走，面板被插入，如图13f所示。光学元件（该光学元件必须移开以便将荫罩和面板插入）被置于其适当的位置上，并且开通饲服电路。荫罩的拉延和定位都是以格栅为基准而进行的，夹子的驱动电机由来自平衡的光测器310的信号控制，电机和光测器之间或者单独控制（一个电机-一个光测器），或者，最好采用总体的矩阵方法（结合图12所述的方法）。

前面已经提到，有一种简单的计算方法，这种方法可以根据在选择的点上所测得的偏移量来计算直线偏移分量和转动偏移分量。这种偏移是荫罩相对于其标准的偏移，或者格栅相对于其标准的偏移，或者荫罩相对于格栅的偏移。在所有情况下，直线偏移分量和转动偏移分量可以通过移动荫罩、或者移动格栅、或两者都移动的方法来补偿。更具体地说，可通过驱动夹具电机，或通过在支座上安装这些电机，使荫罩整体移动，这里所说的支座可以在X-Y平面内移动或转动以调节荫罩的位置。可以利用几个实施例中所说的微调螺丝，或者利用能在X-Y平面内使面板移动或转动的其它装置，使格栅移动。这些过程可以以开环的方式或者闭环的方式进行。具体的组合方式在设计时予以选择。

前面已经叙述了如何将荫罩拉延和定位以致于使其图形与荧光屏之间的关系达到要求。上面所述方法包括：

Ⅰ.将荫罩拉延和定位、并将荧光屏定位，使其符合一般标准。

A.如果已知的荧光屏没有变形（即具有“标准”的几何形状）并且精确地定位在面板上，则将荫罩定位和拉延使其位置和几何形状符合标准;

B.如果已知的荧光屏没有变形，但不一定精确地定位在面板上，则：

1.用一个可调的夹具（图15）来控制面板，该夹具独立于组装机构;通过反馈回路（图16）在独立的荧光屏检验机构中检测荧光屏的位置;调节夹具;或者

2.根据用来调节的数据，在组装机构中进行调节，这些用来调节的数据是：

a.由各个独立的荧光屏检验机构（图19）产生的，或者

b.由组装机构（图21）本身对荧光屏进行检测而产生的。

在所有这些情况下，都是移动面板来校正荧光屏的位置误差，定位和拉延荫罩使其位置和几何形状符合标准。

Ⅱ.使荫罩和荧光屏对准

另一种解决方案利用了一般的特征，即，将荫罩拉延和定位，不是使荫罩与其标准对应，而是使特殊荫罩上的对应点与荧光屏之间的差异减小到最低限度（图22）。这可以这样实现：

A.在独立的机构（图19）中检测荧光屏，以便测出荧光屏相对于其标准位置和标准几何图形的偏差（X_g）;在组装机构中，测出荫罩相对于其标准位置和标准几何图形的偏差（X_m）;移动和拉延荫罩使X_m-X_g（图22）减小到最小值。

B.在组装机构中同时检测荫罩和荧光屏;将各相应点之间的差异减小到最小值。这可通下面的方法来完成：

1.用独立的光学系统测量荫罩和荧光屏的位置（图23），并产生电差值信号，或者

2.用单独的连接荫罩和荧光屏的光学系统，产生光学差值信号（图24）。

不用标准来作基准。

上面已经叙述了消除或减小荧光屏误差的一些方法。可以理解，这些可供选择的方法由各个步骤组合而成，这些步骤除了有上述的组合方式以外，还可以有另外的组合方式。

这里虽然表示和叙述了本发明的具体实施例，但是，非常明显，本领域的普通技术人员完全可以对本发明的装置和方法进行变更和改进，而不超出本发明的范围，因此，附加的权利要求将覆盖这些属于本发明的构思和范围的变更和改进。

Claims (20)

1、一种在组装荫罩-面板组件的过程中确保荫罩和面板互换性的方法，用于平拉延荫罩型彩色阴极射线管的制造过程，该方法包括下列步骤：提供一个具有预定孔隙图形的荫罩，再将荫罩进行机械拉延，以使荫罩上的几何基准点与外部的几何基准点相对应。

2、根据权利要求1所述的方法，包括下列步骤：提供一个面板，该面板具有阴极发光的荧光屏，并且沿所说荧光屏的对边具有构成整体所必须的荫罩支承装置;将已拉延的荫罩固定到所说的支承装置上，固定后，所说的荫罩处于拉延状态，而所说的孔隙图形与荧光屏图形对准。

3、一种在制造彩色阴极射线管的过程中确保荫罩和面板互换性的方法，所说的阴极射线管具有一个带中间孔隙结构的荫罩，该荫罩在拉延状态下安装到透明的平直面板上，荫罩的孔隙图形与面板内表面上的相应的阴极发光的荧光屏图形对准，所说方法包括下列步骤：提供与面板上的荧光屏图形相应的荧光屏基准装置，这个荧光屏基准装置表示出所说荧光屏图形的几何参量;提供与荫罩上的荫罩孔隙图形相应的荫罩基准装置。这个荫罩基准装置表示出所说荫罩图形的几何参量;机械地拉延荫罩，使所说荫罩图形的所说几何参量对应于所说荧光屏图形的所说几何参量;控制所说的拉延，所致于所说的荫罩基准装置与所说的荧光屏基准装置之间满足预定的关系。

4、一种在组装荫罩一面板组件的过程中确保荫罩和面板互换性的方法，用于平拉延荫罩型彩色阴极射线管的制造过程，该方法包括下列步骤：提供一个具有预定孔隙图形的荫罩;测量荫罩的大小或形状相对于预定基准的误差;以控制的方式操作荫罩以改变荫罩的大小和形状，包括对所说的荫罩施加拉延力以便使差异向趋于零的方向减小。

5、根据权利要求4所说的方法，其中，施加在所说荫罩上的拉延力由一个对所说的误差信号敏感的反馈系统来控制，以改变所说荫罩的大小和形状，使误差向趋于零的方向减小。

6、一种在制造彩色阴极射线管的过程中确保荫罩和面板互换性的方法，所说阴极射线管具有一个带中间孔隙结构的荫罩，该荫罩在拉延状态下安装到透明的平直面板上，荫罩的孔隙图形与面板内表面上相应的阴极发光的荧光屏图形对准，所说方法包括下列步骤：提供与面板上的荧光屏图形相应的荧光屏基准装置，这个荧光屏基准装置表示出所说荧光屏图形的几何参量;提供与荫罩上的荫罩孔隙图形相应的荫罩基准装置，这个荫罩基准装置表示出所说荫罩图形的几何参量;在所说的荫罩图形和荧光屏图形中，改变一种图形的几何参量使其与另一种图形的几何参量相对应;利用一个反馈系统，该反馈装统敏感于所说荫罩基准装置和所说荧光屏基准装置并因而敏感于所说荧光屏图形的所说几何参量和所说荫罩图形的所说几何参量;控制所说的改变，以致于使所说的荫罩基准与所说的荧光屏基准装置之间满足预定的关系。

7、根据权利要求6所说的方法，其中，提供与面板相关的光学荧光屏基准装置，它表示出所说荧光屏图形的几何参量;并且还在荫罩上提供光学荫罩基准装置，它表示出所说荫罩的相应几何参量;然后所说的反馈控制系统响应所说的荫罩基准装置和所说的荧光屏基准装置，以控制和改变所说的参量，从而使所说的荫罩基准装置与所说的荧光屏基准装置实现光学对准，其表现为所说荫罩图形和所说荧光屏图形在所说的几何参量方面是对应的。

8、一种在制造彩色阴极射线管过程中测量荫罩孔隙图形的位置或几何形状的方法，所说阴极射线管具有一个带有中间孔隙结构的荫罩，该荫罩在拉延状态下安装到透明的平直面板上，在所说面板的内表面上具有与荫罩图形相应的阴极发光的荧光屏图形结构，所说荫罩的孔隙图形对准具有相应位置和相应几何形状的所说荧光屏图形，并且，其中的荫罩和面板可以分别互换，所说方法包括：将荫罩拉延而产生一个箔式荫罩，该荫罩上具有荫罩孔隙图形，并带有一个用来检测的图形区域，然后检测所说的预定的荫罩图形，并获得误差数据，这些误差数据表示所说荫罩孔隙图形的位置或几何形状相对于标准图形位置或标准几何形状的误差。

9、根据权利要求8所说的方法，其中，所说的用来检测的图形区域是一个位于所说阴极射线管的正常观测区域外的特殊区域，该特殊区域被设置在一边以便于进行所说的检测。

10、根据权利要求8或9所说的方法，包括将面板支起和定位的步骤，使拉延的箔式荫罩靠近所说面板，并使所说荫罩的孔隙图形与所说面板的荧光屏图形稳确对准，其具体过程是：产生一个光射束，并使这个光射束通过所说的荫罩和所说荧光屏，在所说的光射束通过所说的荫罩和荧光屏后接收所说光射束，检测所说图形的相对偏差并产生一个误差信号，该误差信号反映了所说荫罩图形和所说荧光屏图形之间的相对位置偏差，用所说误差信号控制一个反馈回路，从而使所说荫罩和所说荧光屏相对移动，以致于使所说荧光屏图形和所说荫罩图形达到最佳的对准状态。

11、一种在制造彩色阴极射线管过程中测量荧光屏图形的位置或几何形状的方法，所说荧光屏图形位于面板上，所说阴极射线管具有一个带中间孔隙结构的荫罩，该荫罩在拉延状态下安装到透明的平直面板上，所说荫罩的孔隙图形对准具有相应位置和相应几何形状的所说荧光屏图形，并且，其中的荫罩和面板可以分别互换，所说方法包括下列步骤：提供一个平面板，该面板上沉积有荧光屏图形，并有一个预定的用于检测的图形区域;检测所说图形区域并获得误差数据，这些误差数据表示所说荧光屏图形的位置或几何形状相对于标准荧光屏位置或几何形状的误差。

12、根据权利要求11所说方法，其中，所说的图形区域是一个位于所说荧光屏的正常观测区域外侧的特殊区域，该特殊区域被设置在一边，以便于进行所说的检测。

13、一种在制造彩色阴极射线管过程中使可互换的荫罩和面板对准的方法，所说的阴极射线管具有一个带中间孔隙结构的荫罩，该荫罩在拉延状态下安装到透明的平直面板上，在所说面板的内表面上具有与荫罩图形相应的阴极发光的荧光屏图形结构，所说荫罩的孔隙图形对准具有相应位置和相应几何形状的所说荧光屏图形，所说方法包括下列步骤：（不一定按所述顺序），产生一个信号，该信号表示机械拉延的荫罩的孔隙图形和相应面板的荧光屏图形相对于基准的位置，或它们之间的相对位置;根据所说的信号来相应调节所说荫罩和荧光屏的位置，直至所说的图形相互对准为止。

14、一种在制造彩色阴极射线管过程中使可互换的荫罩和面板对准的方法，所说的阴极射线管具有一个带中间孔隙结构的荫罩，该荫罩在拉延状态下安装到透明的平直面板上，在所说面板的内表面上具有与荫罩图形相应的阴极发光的荧光屏图形结构，所说荫罩的孔隙图形对准具有相应位置和相应几何形状的所说荧光屏图形，所说方法包括下列步骤：将荫罩拉延和定位使其达到预定的标准;将荧光屏定位使其也达到一个相应的标准，以使得所说荫罩图形与所说荧光屏图形对准;将所说荫罩永久性地固定，从而使荫罩就这样对准荧光屏，并与荧光屏之间有一个相邻间距。

15、一种在制造彩色阴极射线管过程中使可互换的荫罩和面板对准的方法，所说阴极射线管具有一个带中间孔隙结构的荫罩，该荫罩在拉延状态下安装到透明的平直面板上，在所说面板的内表面上具有与荫罩图形相应的极射发光的荧光屏图形结构，所说荫罩的孔隙图形对准具有相应位置和相应几何形状的所说荧光屏图形，所说方法包括下列步骤：（不一定按所说顺序），检测面板荧光屏图形的位置并获得荧光屏位置的误差数据，这些误差数据反映所说荧光屏图形相对于预定的荧光屏基准位置的位置误差;根据所说荧光屏位置误差数据，拉延荫罩并将其定位，以致于使其孔隙图形与所说荧光屏图形相对应;以及将所说拉延状态下的荫罩固定到所说面板上，固定后，所说荫罩图形和所说荧光屏图形的位置相互对准。

16、根据权利要求15所说的方法，包括下列步骤：检测荫罩的孔隙图形并获得荫罩孔的位置误差数据，这些误差数据反映了所说的孔隙图形相对于预定的荫罩基准位置的误差;根据所说荫罩孔位置误差数据和荧光屏位置误差数据，将荫罩拉延并定位，使所说荫罩以及荧光屏图形的位置达到最佳的定位状态;以及将所说的拉延状态下的荫罩固定到所说面板上，固定后，所说的荫罩图形和所说的荧光屏图形的位置相互对准。

17、一种在制造彩色阴极射线管过程中使可互换的荫罩和面板对准的方法，所说阴极射线管具有一个带中间孔隙结构的荫罩，该荫罩在拉延状态下安装到透明的平直面板上，在所说面板的内表面上具有与荫罩图形相应的阴极发光的荧光屏图形结构，所说荫罩的孔隙图形对准具有相应位置和相应几何形状的所说荧光屏图形，所说方法包括下列步骤：（不一定按所说的顺序），将荫罩拉延并定位，以致于使其孔隙图形到达预定的荫罩基准位置并具有预定的荫罩基准几何形状，所说的预定的荫罩基准几何形状对应于标准荧光屏图形的几何形状;将带有荧光屏图形的面板定位，该荧光屏具有所说的标准几何形状，面板定位后，使所说的荧光屏图形处在荧光屏位置上，由于位置误差的存在，因此这个所说的荧光屏偏离荧光屏的基准位置;调节荫罩相对于面板的位置，来补偿所说荧光屏的位置误差;以及在拉延状态下将所述荫罩固定到所说的面板上，固定后，所说的荫罩和荧光屏图形的几何形状和位置都对准。

18、根据权利要求17所说的方法，其中，荫罩被机械地拉延和延展，以致于使其孔隙图形到达预定的荫罩基准位置并具有预定的荫罩基准几何形状，所说预定的荫罩基准几何形状对应于标准荧光屏图形的几何形状;调节面板的位置并将其定位，以致于使荧光屏图形到达荧光屏的基准位置，所说荧光屏的基准位置对应于所说荫罩图形的所说的预定的基准位置。

19、实施前面的任意一个权利要求所说的方法而使用的设备。

20、在制造彩色阴极射线管过程中调节可互换的面板和荫罩的位置的设备，所说的阴极射线管包括一个带中间孔隙结构的荫罩;该荫罩在拉延状态下安装到透明的平直面板上，在所说面板的内表面上具有与荫罩图形相应的阴极发光的荧光屏图形结构，所说荫罩的孔隙图形对准具有相应位置和相应几何形状的所说荧光屏图形，其中，在将荫罩固定到面板上之前，所说设备调节面板的位置，所说设备包括：框架装置，在该框架装置上具有矩形面板接受座，该接受座具有三个止动装置，其中，两个止动装置位于所说面板接受座的一边，用来约束被接受的面板的一边，而第三个止动装置被设置在所说面板接受座的相应的邻边上，用来约束相说面板的相应的邻边，从而限定了位于框架中的面板的位置;所说设备还包括：调节装置，该调节装置用来调节所说止动装置的相对位置，以改变位于所说接受座中的面板的位置。

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