CN1175463C - 彩色阴极射线管 - Google Patents

Abstract

彩色阴极射线管包括一外表面基本上是平面、内表面有曲率的面板和一位于面板后部、有曲率的荫罩。其中，在Rxp表示面板内表面长轴方向的曲率半径，Ryp表示面板内表面短轴方向的曲率半径，Rdm表示荫罩在对角线轴方向的曲率半径，‘W’表示面板有效表面边缘部分的厚度与面板中心部分的厚度的比时，面板内表面长轴方向的曲率半径Rxp和面板内表面短轴方向的曲率半径Ryp可表为：R_xp＝(A·W+B)·R_dm(A＝-0.217，1.607＜B＜2.446)R_yp＝(C·W+D)·R_dm(C＝-0.074，0.799＜D＜1.227)借此，可改善结构强度。

Description

彩色阴极射线管

技术领域

本发明涉及一种彩色阴极射线管，特别是涉及一种具有为显示图象所要求的曲率和曲率半径的彩色阴极射线管中的面板和荫罩。

背景技术

通常，彩色阴极射线管是显示器中显示图象主要部件，如电视接收机和计算机监视器。图1是彩色阴极射线管的侧视图和局部剖视图。

参照图1，在面板1的内表面有一红色、绿色和蓝色荧光物质的荧光膜，在面板1背后有一用熔接玻璃焊接在那里的漏斗2，漏斗的颈部2a有一电子枪4。为了从电子枪4发出的电子束3选择彩色，有一荫罩5装在画面框6上。画面框6通过固定在画面框6上的支撑弹簧8插入固定在面板1侧壁上的柱销1b内。为了防止射向荧光膜1a的电子束3受外部地磁场的影响，有一内罩7装在画面框6的一侧。为了校正电子束3的路线以准确击中所需要的荧光物质，有一具有多个极的偏转线圈10装在颈部2a的外沿，而为了防止阴极射线管遭受外部撞击的伤害，阴极射线管缠有加固带9。在阴极射线管的基本结构中，面板1和荫罩5构成一具有所需几何相互关系的组件。也就是说，荫罩5的制作要相对于面板1的曲率有一所需的曲率，而它的安装要相对与面板1有一所需间隙，以致来自电子枪4的三个电子束能通过荫罩5击中面板内表面的荧光物质，以再现图像。所以，为了再现高质量的图像，需要精确设计荫罩5，起初要把面板1的内表面曲率作为一个设计条件。图2是面板组件的一个切面，面板1内表面曲率与荫罩的曲率的关系将参照这图加以说明。

参照图2，面板1有弯曲的内外表面，其中，面板1弯曲外表面的曲率半径R_op和面板1弯曲内表面的曲率半径R_ip要制作成具有R_op＞R_ip的关系，以致面板1能承受阴极射线管内的真空。由于曲率半径R_op和R_ip与它们的曲率成反比，所以面板1弯曲内表面的曲率大于面板1弯曲外表面的曲率。因为为了显示图像实际上要求面板1和荫罩5的几何特征相同，故要把面板1内表面曲率看成是确定荫罩5曲率的一个因素，而荫罩5的曲率与荫罩5的结构强度和热变形特征有密切关系。也就是说，荫罩5的曲率越大，结构强度和热变形特征的改善越多。

除了曲率与曲率半径的关系，如图2所示，在可用于面板1和荫罩5的曲率形式中，还有一种以实线表示的弧曲率和一种以虚线表示的超弧曲率。弧曲率是一个球一部分在那里的曲率，超弧曲率是一种曲率：越往球外，曲率变得越大。曲率的这些形式可选择性地用于面板1的内表面，据此，荫罩5也或者有弧曲率，或者有超弧曲率。如图2所示，因为对于荫罩5，超弧曲率有相对小于弧曲率的高度变化，故超弧曲率在热变形方面有利。虽然弧曲率和超弧曲率已用于面板1和荫罩5，无所谓优选，但在考虑热变形时则广泛使用超弧曲率。此外，因为从结构强度的观点看，不仅面板1的曲率，而且荫罩5的曲率，都设计得足够大，所以在那里没有特别要给与注意的。然而，为了改善图像质量，最近制造的面板1，其外表面有全平面的曲率半径R_op，或其曲率半径R_op大于40,000mm，近乎一个完善平面。据此，随面板1外表面曲率半径R_op而变的面板1内表面曲率半径R_ip也加大了，相应地，取决于面板1内表面曲率半径的R_ip荫罩5的曲率半径也跟着加大了。换句话说，根据曲率与曲率半径呈反比关系，面板1的曲率和荫罩5的曲率分别被减小了。

正如所解释的，荫罩5的减小了的曲率使荫罩5的结构强度和热变形性能变差了。特别地，差的结构强度会引起震颤效应，因碰撞或扬声器的声音而使图像摇动，再现有缺陷的彩色，造成图像彩色的变异，以及因外部碰撞或载荷使荫罩5发生变形。现在，由于热变形问题不是通过改变荫罩5的曲率或与此类似的方式，而是通过涂在电子束3撞击面上的一层反射膜把热电子反射而被解决，所以需要一种方法来提高荫罩5的结构强度。

发明内容

因此，本发明旨在提供一种彩色阴极射线管，这种彩色阴极射线管基本上排除了由于相关技术的限制和缺陷所产生的一个或一个以上的问题。

本发明的一个目的是提供一种具有提高了结构强度的荫罩的彩色阴极射线管，本发明的另一目的是提供一种确保图像质量和彩色的纯正的彩色阴极射线管。

本发明的其他特征和优点将在下面的描述中介绍，部分将从描述中明显看出，或者可通过实施本发明领会。本发明的这些目的和其他优点还可通过在说明书和权利要求书以及附图中特别指出的结构实现。

为了实现这些以及其他优点，根据本发明的目的，如所实施和一般性描述的，彩色阴极射线管包括一个外表面基本上是平面、内表面有曲率的面板，和一个位于面板后部、具有曲率的荫罩。其中，在R_xp表示面板内表面长轴方向的曲率半径，R_yp表示面板内表面短轴方向的曲率半径，R_dm表示对角线轴方向的曲率半径，‘W’表示面板有效表面边缘部分的厚度与面板中心部分的厚度的比时，面板内表面长轴方向的曲率半径R_xp和面板内表面短轴方向的曲率半径R_yp可以分别表为：

R_xp＝(A·W+B)·R_dm(A＝-0.217，1.607＜B＜2.446)

R_yp＝(C·W+D)·R_dm(C＝-0.074，0.799＜D＜1.227)

当Rdp表示面板内表面对角线方向的曲率半径时，R_dp可表为：

$R_{\mathrm{dp}}=\frac{(4\·R_{\mathrm{xp}}+3\·R_{\mathrm{yp}})}{(E\·W+f)}(E=0.011,F=6.655)$

面板有效表面边缘部分的厚度与面板中心部分的厚度的比‘W’落在1.5＜W＜2.5范围内是优选的。

当L_dme表示荫罩中心到荫罩有效表面边缘部分沿对角线方向的距离，H_dme表示荫罩边缘沿对角线方向的高度，荫罩沿对角线方向的曲率半径R_dm可表为：

$R_{\mathrm{dm}}=\frac{\sqrt{L_{\mathrm{dme}}^2+H_{\mathrm{dme}}^2}}{2H_{\mathrm{dme}}}$

当X_m表示荫罩长轴的坐标，Y_m表示荫罩短轴的坐标，Z_m表示荫罩高度轴的坐标时，荫罩的曲率可表为：

$Z_m=R_{\mathrm{dm}}-\sqrt{R_{\mathrm{dm}}^2-(X_m^2+Y_m^2)}$

在‘α’表示来自制造过程和偏转线圈的弥散，而又在考虑弥散时，荫罩的曲率结构可表为：

$Z_m=R_{\mathrm{dm}}-\sqrt{R_{\mathrm{dm}}^2-(X_m^2+Y_m^2)}\±\mathrm{\α}$

式中， $\mathrm{\α}=\frac{\sqrt{X_m^2+Y_m^2}\×(L_{\mathrm{dme}}-\sqrt{X_m^2+Y_m^2})}{{44.456L}_{\mathrm{dme}}}$

本发明的曲率结构大为增强了荫罩的结构强度，可防止荫罩因外部撞击产生振动和变形而导致彩色再现性能的劣化。

上述一般描述和下述详细描述都应被理解成是示范的和解释性的，旨在对要求权利的本发明提供进一步说明。

附图说明

附图是说明书的一部分，提供了对本发明的进一步的理解，连同说明书一起用来说明本发明的实施，并解释本发明的原理。

在附图中：

图1是彩色阴极射线管的侧视图和局部剖视图；

图2是彩色阴极射线管面板组件的切面图；

图3是弧曲率和超弧曲率的示意比较；

图4是根据本发明一个优选实施例示意表示的荫罩对角线方向的曲率结构；

图5A是根据本发明一个优选实施例示意表示的面板内表面长轴方向和短轴方向的曲率结构；

图5B是根据本发明一个优选实施例示意表示的面板内表面对角线方向的曲率结构。

具体实施方式

下面将详细说明本发明的优选实施例，其中一些例子示于附图中。在解释本发明时，相同的部件将给与相同的名称和参考符号，额外的解释将省略。

与设计了面板1内外表面的曲率后再设计荫罩5的曲率的相关技术不同，本发明的彩色阴极射线管建议首先设计荫罩的最佳曲率结构，然后参照荫罩的最佳曲率结构设计，设计具有平面外表面面板1的内表面的最佳曲率结构，以使图像的再现最优化。图4是根据本发明一个优选实施例示意表示的荫罩对角线方向的曲率结构，荫罩的最佳曲率结构将参照这张图加以解释。

参照图4，荫罩5的几何结构可以用一个二维平面上的三个坐标轴表达，即长轴X、短轴Y和对角线轴D。与基本坐标轴X和Y不同，对角线轴D是为检查荫罩5的曲率变化而设立的。荫罩5的几何结构可以用一个三维空间上的三个坐标轴表达，即长轴X、短轴Y和高度轴Z。这些坐标轴即长轴X、短轴Y、对角线轴D和高度轴Z的原点设定在荫罩5的中心。L_dm表示从荫罩5的中心到这个二维平面内坐标X_m和Y_m的距离，其中，X_m、Y_m和Z_m表示荫罩5一个点在三维坐标轴上的坐标。

荫罩5可以有不同的强度特征，即使荫罩5到其有效表面的边缘5a都有相同的高度也是如此，这取决于所使用的曲率形式。也就是说，如所解释的，虽然超弧曲率在热变形方面有利，但弧曲率实际上有利于强度，这可由实验或结构分析证实。据此，不用相关技术中所用的超弧曲率，而用弧曲率于本发明的荫罩5。因为荫罩5使用弧曲率，即球的一部分，故荫罩5在相同坐标轴上有相同的曲率半径。

本发明荫罩5的曲率结构可根据荫罩5所用的曲率形式详细加以解释。

荫罩5的曲率结构可通过表示包含长轴(X轴)和短轴(Y轴)的对角线轴(D轴)方向上的高度轴(Z轴)坐标加以充分说明。在对角线轴方向上的曲率结构中，R_dm是对角线轴的曲率半径，如所解释的，对角线轴上任何点的曲率R_dm是相同的，不管对角线轴的位置如何。如图4所示，一个点在高度轴上的坐标Z_m是荫罩5中心处对角线轴的曲率半径R_dm′减去长度‘A’：

Z_m＝R_dm′-A                                            (1)

方程(1)中的‘A’可从一点处曲率半径R_dm″与长度‘B’的一种几何关系获得：

$A=\sqrt{R_{{\mathrm{dm}}^{\′\′}}^2-B}-----\left(2\right)$

式中，长度‘B’是在二维平面上的距离L_dm，它可用二维坐标X_m和Y_m的一种几何关系来定义。于是有

$A=\sqrt{R_{{\mathrm{dm}}^{\′\′}}^2-(X_m^2+Y_m^2)}----\left(3\right)$

如所解释的，因为方程(1)到(3)中的R_dm、R_dm′和R_dm″是相同的(R_dm＝R_dm′＝R_dm″)，故荫罩5的曲率结构可表为：

$Z_m=R_{\mathrm{dm}}-\sqrt{R_{\mathrm{dm}}^2-(X_m^2+Y_m^2)}----\left(4\right)$

荫罩5的曲率结构可能有取决于制造过程和偏转线圈的弥散。如果设‘α’是弥散，曲率结构可表为：

$Z_m=R_{\mathrm{dm}}-\sqrt{R_{\mathrm{dm}}^2-(X_m^2+Y_m^2)}\±\mathrm{\α}----\left(5\right)$

弥散‘ α’可用一经验方程定义，将它代入方程(5)得到方程(6)：

$Z_m=R_{\mathrm{dm}}-\sqrt{R_{\mathrm{dm}}^2-(X_m^2+Y_m^2)}\±\frac{\sqrt{X_m^2+Y_m^2}\×(L_{\mathrm{dme}}-\sqrt{X_m^2+Y_m^2})}{{44.456L}_{\mathrm{dme}}}----\left(6\right)$

同时，在荫罩5的曲率结构中，L_dme表示从荫罩5中心到其有效表面边缘5a沿对角线轴方向的距离，H_dme表示荫罩5对角线轴方向上的高度，这两者在根据所制造的阴极射线管的规格在设计荫罩5时都已事前加以定义。最后，决定荫罩5曲率的曲率半径R_dm可从图4所示几何关系表为方程(7)：

$R_{\mathrm{dm}}=\frac{L_{\mathrm{dme}}^2+H_{\mathrm{dme}}^2}{{2H}_{\mathrm{dme}}}----\left(7\right)$

一旦距离L_dme被确定，因而曲率半径R_dm也被确定，这时方程(6)所表达的荫罩5的曲率结构就完全被定义了。因为本发明荫罩5的曲率结构使用了具有高强度特征的曲率形式，即弧曲率，所以基本上可以说，结构强度被最佳化了，也包括弥散在内，故本发明荫罩5的曲率结构也提供一种相对于超弧曲率来说的高强度。

同时，为了确保图像质量和彩色阴极射线管的彩色的纯正，还必须考虑荫罩5与面板1之间的几何特征。为了满足这些几何特征，荫罩5和面板1内表面的曲率结构的关系需要加以最佳化。所以，本发明面板1的内表面结构必须设计得适合荫罩5的最佳化的曲率结构。图5A是根据本发明一个优选实施例示意表示的面板内表面长轴方向和短轴方向的曲率结构，而图5B是根据本发明一个优选实施例示意表示的面板内表面对角线轴方向的曲率结构。参照这两张图，面板内表面适应荫罩曲率结构的最佳化曲率结构将得到解释。

在二维平面坐标和三维空间坐标中，面板1的坐标轴与荫罩5的坐标轴相同，这一点的详细解释将省略。在所给定的坐标轴中，R_xp、R_yp和R_dp分别表示面板1内表面长轴方向、短轴方向和对角线方向的曲率半径。如图5B所示，T_c表示面板1中心的厚度，T_e表示面板1在有效表面边缘1c处的厚度。就面板1的基本曲率结构而言，在制造具有曲面外表面的面板的阴极射线管的相关技术中，面板1的内表面被设计成具有纯球形的曲率结构，其中，长轴方向的曲率半径R_xp和短轴方向的曲率半径R_yp是相同的。然而，在本发明的阴极射线管中，由于设计，面板1有一种全平的或接近全平的外表面，而面板1的内表面有基本上不同的曲率结构，其中，长轴方向的曲率半径R_xp和短轴方向曲率半径R_yp是不同的。当厚度T_c和厚度T_e的比(称为楔形比)用‘W’表示时，长轴(X轴)方向的曲率半径R_xp可表为：

R_xp＝(A·W+B)·R_dm(A＝-0.217，1.607＜B＜2.446)            (8)

短轴(Y轴)方向曲率半径R_yp可表为：

R_yp＝(C·W+D)·R_dm(C＝-0.074，0.799＜D＜1.227)    (9)

正如从方程(8)和(9)所能知道的，长轴方向的曲率半径R_xp和短轴方向曲率半径R_yp是根据曲率半径R_dm确定的，以反映最佳化的几何特征，即荫罩5的最佳化曲率结构。所以，参数‘A、B、C和D’可通过基于前述条件—即曲率半径R_dm和楔形比‘W’—的结构分析来确定，再基于此，长轴方向曲率半径R_xp和短轴方向曲率半径R_yp可相对于面板1内表面的曲率半径来说最佳化。参数“E和F”可通过基于楔形比‘W’以及长轴方向曲率半径R_xp和短轴方向曲率半径R_yp的结构分析来确定，其方程如下：

$R_{\mathrm{dp}}=\frac{(4\·R_{\mathrm{xp}}+3\·R_{\mathrm{yp}})}{(E\·W+F)}(E=0.011,F=6.655)----\left(10\right)$

如方程(10)所示，对角线方向的曲率半径R_dp包括长轴方向曲率半径R_xp和短轴方向曲率半径R_yp，定义为曲率半径R_xp与R_yp之间的一种关系。最后，本发明面板1内表面的曲率实际上可用对角线方向的曲率半径R_dp来表达。

同时，楔形比小于1.5，反映面板1有一种相对薄的边缘厚度，这使抗阴极射线管内真空的强度变差，与此相反，方程(1)的值大于2.5，反映面板有一种过厚的边缘厚度，这可使热导率变差，引起一种起因于面板1内外表面之间温度差的热应力，可在制造或工作期间产生破裂。所以，在设计面板1内表面的曲率时，楔形比‘W’落在大于1.5而小于2.5的范围内是最优的。

如已经解释的，荫罩5的设计要最佳化是为了提供一种高强度，面板1内表面的曲率要设计得满足于一种与荫罩5的几何关系。所以，本发明的彩色阴极射线管，在其保持一种适当的图像质量时，能为荫罩5提供一种高的结构强度。而且，这种高的结构强度可改善荫罩的振动阻尼特征，防止荫罩使彩色再现性能变坏。改善了的结构强度可使荫罩因外部载荷所引起的变形最小化。

在本发明的彩色阴极射线管中，不背离本发明的精神或范围，可做各种改进和变化，这对精通这种技术的那些业内人士来说是显而易见的。因此，所希望的是，本发明应覆盖这些进入本发明所附权利要求范围内的对本发明所提供的改进和变化，以及这些改进和变化的等同物。

Claims (5)

1.彩色阴极射线管，包括：

一外表面基本上是平面、内表面有曲率的面板；

一位于面板后部、有曲率的荫罩；

其中，在R_xp表示面板内表面长轴方向的曲率半径，R_yp表示面板内表面短轴方向的曲率半径，R_dm表示荫罩在对角线轴方向的曲率半径，‘W’表示面板有效表面边缘部分的厚度与面板中心部分的厚度的比时，面板内表面长轴方向的曲率半径R_xp和面板内表面短轴方向的曲率半径R_yp可以分别表为：

R_xp＝(A·W+B)·R_dm

    其中的A＝-0.217，1.607＜B＜2.446

R_yp＝(C·W+D)·R_dm

    其中的C＝-0.074，0.799＜D＜1.227，

其中，面板有效表面边缘部分的厚度与面板中心部分的厚度的比‘W’落在1.5＜W＜2.5范围内。

2.如权利要求1的彩色阴极射线管，其中，当Rdp表示面板内表面对角线方向的曲率半径时，Rdp可表为：

$R_{\mathrm{dp}}=\frac{(4\·R_{\mathrm{xp}}+3\·R_{\mathrm{yp}})}{(E\·W+F)}$

    其中的E＝0.011，F＝6.665。

3.如权利要求1的彩色阴极射线管，其中，当L_dme表示荫罩中心到荫罩有效表面边缘部分沿对角线方向的距离，H_dme表示荫罩沿对角线方向边缘的高度，荫罩沿对角线方向的曲率半径R_dm可表为：

$R_{\mathrm{dm}}=\frac{\sqrt{L_{\mathrm{dme}}^2+H_{\mathrm{dme}}^2}}{{2H}_{\mathrm{dme}}}.$

4.如权利要求1的彩色阴极射线管，其中，当Xm表示荫罩长轴的坐标，Ym表示荫罩短轴的坐标，Zm表示荫罩高度轴的坐标时，荫罩的曲率可表为：

$Z_m=R_{\mathrm{dm}}-\sqrt{R_{\mathrm{dm}}^2-(X_m^2+Y_m^2)}.$

5.如权利要求4的彩色阴极射线管，其中，在‘α’表示来自制造过程和偏转线圈的弥散，而又在考虑弥散时，荫罩的曲率结构可表为：

$Z_m=R_{\mathrm{dm}}-\sqrt{R_{\mathrm{dm}}^2-(X_m^2+Y_m^2)}\±\mathrm{\α}$

式中， $\mathrm{\α}=\frac{\sqrt{X_m^2+Y_m^2}\×(L_{\mathrm{dme}}-\sqrt{X_m^2+Y_m^2})}{{44.456L}_{\mathrm{dme}}}$

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