CN1254176A - 彩色阴极射线管 - Google Patents

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清水纪雄
真下拓也
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Abstract

本发明揭示一种彩色阴极射线管,其荫罩包含:具有由与所述荧光屏相对的曲面形成的且形成许多电子束通过孔的、大致矩形形状的有效面的荫罩主体,以及安装在所述荫罩主体边缘部分的、大致矩形形状的荫罩框架。荫罩主体的有效面由按下述方式变化的曲面形成:沿所述长轴方向的曲率,在从有效面中心至长轴方向中间部约为0～3×10-4(1/mm);在长轴方向边缘部比所述中间部的曲率大;在所述短轴上沿短轴方向的曲率,从所述中心至所述中心与所述短轴的有效端间的距离的至少2/3区域中,连续变大。

Description

彩色阴极射线管
本发明涉及备有荫罩的彩色阴极射线管。
通常，彩色阴极射线管包括真空管壳，该真空管壳包括；具有由曲面构成的大致矩形形状的有效部及设置在有效部边缘的裙部的、大致矩形形状的管屏及与管屏的裙部结合的管锥。在管屏的有效部内表面，设置由黑色非发光层及以嵌入非发光层间隙方式形成的3色荧光层构成的荧光屏。与该荧光屏相对，在其内侧配置大致矩形的荫罩。又，在管锥的颈部内配设发射3束电子束的电子枪。
该彩色阴极射线管由安装在管锥外侧的偏转装置产生的磁场偏转电子枪发射的电子束，经荫罩水平、垂直扫描荧光屏，由此显示彩色图像。
荫罩用于相应于3色荧光屏选择电子枪发射的3束电子束，它具有在由与荧光屏相对的曲面构成的有效面上形成许多通过孔的、大致矩形的荫罩主体及安装在该荫罩主体边缘部分的大致矩形的荫罩框架。荫罩通过把安装在荫罩框架各角部的楔形弹性支承体与固定在管屏裙部的各角部的柱状螺栓销结合，从而可脱卸地支持在管屏内侧。
通常，为了在彩色阴极射线管的荧光屏上显示无色差的图像，必须选择通过荫罩主体的电子束通过孔的3束电子束，使正确着屏在预定的3色荧光层。为此，必须正确保持管屏与荫罩的位置关系，尤其须使管屏有效部内表面与荫罩主体的有效面之间的间隔(q值)保持在预定的允许范围内。
近年来，彩色阴极射线管为了提高目视性能及减少外部光映入，迫切希望管屏的有效部外表面的曲率变小(曲率半径变大)而接近于平面。这种管屏从真空管壳的制造及目视性能这两方面考虑，必须把有效部内表面的曲率制小。又，随着有效部内表面曲率半径增大，为了获得适当的电子束着屏，必须使荫罩主体有效面的曲率也变小。
但是，一旦荫罩主体有效面的曲率变小，则曲面支承强度降低，在彩色阴极射线管制造工序中会产生荫罩主体变形。
又，彩色阴极射线管中，在工作原理上，经荫罩的电子束通过孔而到达荧光屏的电子束仅为电子枪发射的全部电子束的1/3以下，其他电子束撞击荫罩电子束通过孔以外的部分而变换成热能，加热荫罩。由此，荫罩热膨胀，产生在荧光屏方向膨胀的拱凸。
若因这种拱凸使荧光屏与荫罩主体的有效面间的间隔接近至超过预定的允许范围，则对于3色荧光屏电子束着屏位置产生偏移，从而色纯度恶化。荫罩热膨胀引起的电子束着屏偏移的大小随成像图形辉度、该图形持续时间等不同差异很大，尤其在高辉度成像图形局部显示时，产生局部拱凸，在短时间中出现局部电子束着屏偏移变大。
又，已知在荫罩主体的曲率变小时，局部拱凸变大，这种情况下也会产生局部电子束着屏偏移，从而色纯度恶化。
作为如上所述的在荫罩主体的曲率变小时电子束着屏偏移的对策，在特开平10-199417号公报中揭示了一种方案，使管屏外表面的曲率大致为零，作为平坦化的彩色阴极射线管的荫罩，荫罩主体的有效面形成长轴方向曲率大致为零、短轴方向具有预定曲率的圆筒状曲面。
通过制成这种曲面，荫罩拱凸问题可大致得到解决，但这种荫罩，其曲面支承强度不够，由于荫罩变形产生的色纯度恶化问题依然存在，并没有解决。
本发明是鉴于上述问题而作出的，其目的在于提供一种可减少工作时荫罩拱凸及制造工序中荫罩主体变形而产生的色纯度恶化的彩色阴极射线管，该彩色阴极射线管其外表面具有设定的管屏，使目视性能提高并使外部光映入降低。
为了达到上述目的，本发明所述的一种彩色阴极射线管，它包括：备有含大致矩形形状有效部的管屏的真空管壳；在所述有效部内表面上形成的荧光屏；与所述荧光屏相对设置的、大致矩形形状的荫罩；所述荫罩包含：具有由与所述荧光屏相对的曲面形成的且形成许多电子束通过孔的、大致矩形形状的有效面的荫罩主体，以及安装在所述荫罩主体边缘部分的、大致矩形形状的荫罩框架；所述荫罩和管屏具有管轴通过的中心、通过所述中心且相互正交的长轴和短轴；
所述荫罩主体的有效面由按下述方式变化的曲面形成：沿所述长轴方向的曲率，在从有效面中心至长轴方向中间部约为0～3×10-4(1/mm)；在长轴方向边缘部比所述中间部的曲率大；在所述短轴上沿短轴方向的曲率，从所述中心至所述中心与所述短轴的有效端间的距离的至少2/3区域中，连续变大。
设上述有效面中心附近长轴X方向的曲率半径为RmHc、短轴Y方向的曲率半径为RmVc、短轴Y有效端附近有效面短轴Y方向的曲率半径为RmVp，荫罩主体有效面形成RmHc、RmVc、RmVp满足下式的曲面：
                0＜RmVp/RmVc＜0.6
                RmVc/RmHc＜0.8
最好，所述有效面形成RmHc、RmVc、RmVp满足下式的曲面：
                0＜RmVp/RmVc＜0.4
                RmVc/RmHc＜0.3
又，根据本发明的彩色阴极射线管，所述管屏有效面的内表面形成以下述方式变化的曲面：沿所述长轴方向的曲率，从有效部中心至长轴方向中间部为约0～3×10-4(1/mm)；在长轴方向边缘部比所述中间部的曲率大；在所述短轴上沿短轴方向的曲率，从所述中心到所述中心至所述短轴有效端的距离的至少2/3区域中，连续变大。
设所述有效部中心附近长轴方向的曲率半径为RpHc、短轴方向的曲率半径为RpVc、短轴有效端附近短轴方向的曲率半径为RpVp，则所述有效部的内表面形成RpHc、RpVc、RpVp满足下式的曲面：
            0＜RpVp/RpVc＜0.6
            RpVc/RpHc＜0.8
最好，上述有效部内表面，成为RpHc、RpVc、RpVp满足下式的曲面：
            0＜RpVp/RpVc＜0.4
            RpVc/RpHc＜0.3
根据上述构成的彩色阴极射线管，如上文所述设定荫罩主体的有效面的长轴方向曲率和短轴方向曲率，由此可使荧光屏上显示的图像品位良好且可减少荫罩拱凸产生的色纯度恶化。同时，可减小彩色阴极射线管制造工序中荫罩主体变形及电子束着屏偏差产生的色纯度恶化。
图1是本发明一个实施例的彩色阴极射线管的剖面图。
图2是概略显示上述彩色阴极射线管中的电子枪、荫罩及荧光屏的立体图。
图3A是上述荫罩的俯视图。
图3B是沿图3A的IIIA～IIIB线的剖面图。
图4A是上述荫罩有效面的长轴上沿长轴方向的曲率示图。
图4B是上述有效面的短轴上沿短轴方向的曲率示图。
图5是3色荧光层由短轴方向细长的条构成的荧光屏与电子束着屏偏差关系的说明图。
图6是本发明具体例1的荫罩沿荫罩主体的有效面短轴方向的变形量与以往荫罩的上述变形例的比较示图。
图7A是本发明具体例2的荫罩有效面长轴上沿长轴方向的曲率示图。
图7B是上述有效面的短轴上沿短轴方向的曲率示图。
下文，参照附图，详细说明本发明的彩色阴极射线管。
如图1所示，彩色阴极射线管包含真空管壳10，该真空管壳具有管屏23及管锥24。管屏23具有由曲面构成的大致矩形形状的有效部20、在有效部边缘竖直设置的裙部21。该裙部21上接合管锥24。如图1和图2所示，在管屏23的有效部20的内表面上形成荧光屏25，该荧光屏25由黑色的非发光层11与以嵌入这些非发光层间隙的方式形成的条状3色荧光层12R、12G、12B构成。
又，在该管屏23的内侧配设大致矩形形状的荫罩31，与荧光屏25相对。如图1或图3B所示，荫罩31具有大致矩形形状的荫罩主体29、支持在荫罩主体边缘部的大致矩形形状的荫罩框架30。管屏23的有效部20和荫罩31具有管轴Z通过的中心O、通过中心O相互正交的长轴(X轴)和短轴(Y轴)。
荫罩主体29具有由与荧光屏25相对的曲面构成的、大致矩形形状的有效面27，在该有效面上形成许多电子束通过孔28。安装在荫罩主体29边缘的荫罩框架30具有L形的剖面。通过把安装在荫罩框架30的各角部的楔形弹性支承体33与固定在管屏23的裙部21的各角部的柱状螺栓销结合，荫罩31可脱卸地支承在管屏23上。
另一方面，在管锥24的管颈部35内配设发射3束电子束36G、36B、36R的电子枪37。在管锥24的外周安装偏转装置38。
上述构成的彩色阴极射线管，由偏转装置38产生的磁场偏转电子枪37发射的3束电子束36B、36G、36R，经荫罩31后水平、垂直扫描荧光屏25，从而显示彩色图像。
在上述彩色阴极射线管中，管屏23的有效部20及荫罩31的荫罩主体29的有效面27如下构成。
具体说，对于荫罩31的荫罩主体29的有效面27，沿长轴X方向的曲率，从有效面27的中心O至有效面中间部设定在0～3×10-4(1/mm)、最好为0～2×10-4(1/mm)的范围，边缘部曲率设定成比中间部曲率大。又，设有效面27的中心O与短轴有效端的距离为Lv，在自有效面27的中心O至2/3 Lv的区域中，有效面27沿短轴Y方向的曲率在短轴Y上连续变化，随着从中心O移至短轴有效端逐渐增大。
设有效面27的中心O附近的长轴X方向的曲率半径为RmHc、短轴Y方向的曲率半径为RmVc、短轴Y有效端附近的有效面短轴Y方向的曲率半径为RmVp，则荫罩主体29的有效面27形成RmHc、RmVc、RmVp满足下式的曲面。
            0＜RmVp/RmVc＜0.6    …(1)
            RmVc/RmHc＜0.8       …(2)
又，有效面27最好形成RmHc、RmVc、RmVp满足下式的曲面：
            0＜RmVp/RmVc＜0.4
            RmVc/RmHc＜0.3
另一方面，对于管屏23的有效部20，考虑提高目视性能及减少外部光映入，使外表面的曲率半径为10000mm以上从而接近于平面。又，对于有效部20的内表面，与荫罩主体29的有效面27同样，沿长轴X方向的曲率，从有效部20的中央至中间部为约0～2×10-4(1/mm)，在长轴方向边缘，其曲率比中间部的曲率大。设有效部20的中心O至短轴方向有效端的距离为L，在有效部20的中心O至2/3L的区域中，沿内表面的短轴Y方向的曲率，在短轴Y上连续变化，随着从中心O移至短轴有效端逐渐变大。
又，设有效部20的中央附近的长轴方向的曲率半径为RpHc、短轴方向的曲率半径为RpVc、短轴有效端附近的短轴方向的曲率半径为RpVp时，管屏有效部20的内表面为RpHc、RpVc、RpVp满足下式的曲面：
                0＜RpVp/RpVc＜0.6    …(2)
                RpVc/RpHc＜0.8       …(3)
最好，有效部20的内表面为RpHc、RpVc、RpVp满足下述关系式的曲面：
                        0＜RpVp/RpVc＜0.4
                        RpVc/RpHc＜0.3
若如上所述构成管屏23和荫罩31，则可提高目视性能并减少外部光映入，从而使荧光屏25上显示的图像品位良好且可减轻彩色阴极射线管工作时荫罩31拱凸引起的色纯度恶化及由于彩色阴极射线管制造工序中荫罩主体29变形使对3色荧光屏电子束着屏产生偏移导致的色纯度恶化。
下文对管屏对角尺寸为76cm、宽高比为16∶9的彩色阴极射线管的具体例子加以说明。(具体例1)
在具体例1的彩色阴极射线管中，荫罩主体29的有效面27在长轴X上沿长轴方向的曲率设定成如图4A所示且在短轴Y上沿短轴方向的曲率设定成如图4B所示。如图4A中曲线40所示，长轴X上沿长轴方向的有效面27的曲率，在自有效面27的中心O至离中心约200mm的中间部(中心附近)为几乎无限大，从中间部至长轴X的有效端，其曲率逐渐变大。
另一方面，如图4B曲线41所示，短轴Y上沿短轴方向的有效面27的曲率，在有效面的中心O约为0.0008(曲率半径约1300mm)、离中心约100mm的中间部约为0.001(曲率半径为1000mm)、在短轴Y的有效端约为0.003(曲率半径约300mm)，曲率光滑地连续变化使从有效面中心至中间部逐渐增大、从中间部至短轴有效端其曲率变得更大。
有效面27中心O附近的长轴X方向的曲率半径RmHc、短轴Y方向的曲率半径RmVc、短轴有效端附近的短轴方向的曲率半径RmVp，其RmVp/RmVc为0.23，RmVc/RmHc大致为零，满足上述式(1)、(2)的关系。
如上所述形成荫罩主体29的有效面27时，可提高荫罩31的曲面支承强度，抑制荫罩主体有效面变形，从而可减少荫罩主体有效面变形引起的电子束着屏偏差导致的色纯度恶化。而且，因有效面27成为中央O附近与边缘附近两者之间不具有弯曲点的连续曲面，故管屏23内表面的反射像中不会产生失调感，可构成能显示品位良好的图像的彩色阴极射线管。
在特开平10-199417号公报中揭示的长轴上长轴方向曲率半径在有效面中心附近为无限大、短轴上短轴方向曲率半径大致恒定的那种荫罩，如前所述，对于拱凸引起的对荧光屏的电子束着屏偏差产生的色纯度恶化，可得到大致满意的特性，但曲面支承强度不足。与此相反，若如本实施例那样设定荫罩主体的有效面，则可提高该曲面支承强度，大幅度减轻有效面变形产生的色纯度恶化。
下表1比较表示荫罩主体的有效面分别为球面、长轴X方向具有曲率的圆筒面、短轴Y方向具有曲率的圆筒面的以往荫罩和本具体例1的荫罩各自组装的彩色阴极射线管因拱凸而产生的电子束着屏移动量。表2比较表示在向上述各个荫罩主体的有效面施加约1G负荷时的变形量模拟结果。又，表中所示的各荫罩中，相对于荫罩主体的有效面中心其对角轴端部的落差量均设定在20mm内。
                 表1
    有效面形状 电子束着屏移动量(μm)
(a)球面         189
(b)长轴方向圆筒面         363
(c)短轴方向圆筒面         88
(d)具体例1         89
                                表2
    有效面形状     中心(mm)   短轴中间(mm)   长轴中间(mm)  对角轴中间(mm)
(a)球面    0.200    0.192     0.175     0.173
(b)长轴方向圆筒面    0.228    0.185     0.745     0.079
(c)短轴方向圆筒面    0.213    0.533     0.049     0.390
(d)具体例1    0.084    0.239     0.069     0.184
在上述表1、表2中，(c)是上述特开平10-199417号公报中揭示的荫罩，从表1中可知，与(a)、(b)的荫罩相比，拱凸产生的电子束着屏移动量得到大幅度改善。在示于(d)的本具体例1的荫罩的场合，拱凸产生的电子束着屏移动量与(c)情况下大致相同。
又，从表2可知，(c)场合的荫罩长轴方向难于变形，而短轴方向易产生变形。因此，(c)若是同一变形量，与(a)、(b)场合比较虽然可降低色纯度恶化，但作为变形量不能说是足够小。与此相反，显然，本具体例1的荫罩与(c)的荫罩比较，其短轴方向的变形量大幅度降低。
有效面变形对电子束相对于3色荧光层着屏偏移的影响随电子束偏转方向而不同。图5分别示出在荧光屏25的3色荧光层43B、43G、43R由短轴方向细长的条组成的情况下，荫罩主体的有效面不变形时的电子束斑44和有效面变形时的电子束斑45。由图可见，有效面变形对电子束着屏偏移的影响，即，对色纯度恶化的影响，在有效面短轴方向变形时变得最小。
图6分别以实线曲线46与虚线曲线47比较并画出对于本具体例的荫罩和上述(c)场合的荫罩，向荫罩主体的有效面施加1G负荷时短轴方向变形量。由图可知，与(c)场合的荫罩相比，本具体例的荫罩可大幅度抑制有效面的短轴方向变形量。
上述构成的荫罩31的荫罩主体29的有效面27的曲面形状，设相对于其中心O的短轴Y上某点的落差量为Zm、至中心的距离为Ym，则可以下述6次函数表达。
Zm＝3.77×10-4Ym2+8.30×10-11Ym4+9.16×10-9Ym6
与此相对应，与上述荫罩组合的管屏23，有效部20外表面制成曲率半径为100000mm的大致平面形状，若设相对其中心O短轴Y有效端的落差量为Zp、至中心的距离为Yp，则有效面20内表面的曲面形状可以下式表示：
Zp＝4.33×10-4Yp2-9.32×10-10Yp4+4.04×10-14Yp6
如上所述，与以往的荫罩比较，尤其即使与短轴方向的曲率在有效面中心附近为一定、在边缘附近具有比中心附近小的预定曲率的荫罩比较，具体例1的荫罩可减少承受负荷时的有效面的变形量，且在有效面的中央附近与边缘附近之间没有弯曲点。由此，采用上述荫罩，在管屏内表面的反射像中不会有失调感，从而可构成显示品位良好图像的彩色阴极射线管。(具体例2)
在上述(c)场合的荫罩中，长轴上沿长轴方向的曲率半径在有效面中心附近为无限大，短轴上沿短轴方向的曲率半径大致恒定。在该荫罩中，如图6中虚线47所示，经受负荷时，从短轴中间点稍偏向外侧，变形大。
因此，在具体例2中，如图7A中曲线40所示，设定成荫罩主体29的有效面27长轴X上沿长轴方向的曲率与示于图4A的具体例1中长轴上长轴方向的曲率大致相同，而短轴Y上沿短轴方向的曲率，如图7B中曲线41所示，从有效面短轴方向的中间点稍偏向外侧变大。由此，在荫罩经受负荷时，可有效抑制有效面27变形。
即，有效面27长轴X上沿长轴方向的曲率设定得稍大。又，如图3A所示，设有效面27的中心O与短轴Y有效端的距离为Lv时，在从有效面的中心至2/3 Lv的区域中，短轴Y上沿短轴方向的曲率，在从中心O至短轴有效端逐渐变大，在从2/3 Lv至短轴有效端的区域中，沿短轴方向的曲率变小，成为连续且平滑变化的曲面。这时，长轴上沿长轴方向的曲率半径，在从有效面27的中心向长轴有效端侧100mm的点处设定为9000mm，距中心200mm点处设定成2000mm。
这样构成的荫罩31，因荫罩拱凸产生的电子束着屏偏移虽然比具体例1的场合大一些，但可保持足够的曲面支承强度，可提供具有与具体例1大致相同效果的彩色阴极射线管。

Claims (13)

1.一种彩色阴极射线管，它包括：备有含大致矩形形状有效部的管屏的真空管壳；在所述有效部内表面上形成的荧光屏；与所述荧光屏相对设置的、大致矩形形状的荫罩；所述荫罩包含：具有由与所述荧光屏相对的曲面形成的且形成许多电子束通过孔的、大致矩形形状的有效面的荫罩主体，以及安装在所述荫罩主体边缘部分的、大致矩形形状的荫罩框架；所述荫罩和管屏具有管轴通过的中心、通过所述中心且相互正交的长轴和短轴；其特征在于，
所述荫罩主体的有效面由按下述方式变化的曲面形成：沿所述长轴方向的曲率，在从有效面中心至长轴方向中间部约为0～3×10-4(1/mm)；在长轴方向边缘部比所述中间部的曲率大；在所述短轴上沿短轴方向的曲率，从所述中心至所述中心与所述短轴的有效端间的距离的至少2/3区域中，连续变大。
2.如权利要求1所述的彩色阴极射线管，其特征在于，设有效面中心附近沿短轴方向的曲率半径为RmVc、短轴有效端附近沿有效面短轴方向的曲率半径为RmVp，则所述有效面满足下述关系式：0＜RmVp/RmVc＜0.6。
3.如权利要求2所述的彩色阴极射线管，其特征在于，所述有效面满足下述关系式：0＜RmVp/RmVc＜0.4。
4.如权利要求1所述的彩色阴极射线管，其特征在于，设所述有效面中心附近，沿长轴方向的曲率半径为RmHc、沿短轴方向曲率半径为RmVc，则所述有效面满足下述关系式：RmVc/RmHc＜0.8。
5.如权利要求4所述的彩色阴极射线管，其特征在于，所述有效面，满足下述关系式：RmVc/RmHc＜0.3。
6.如权利要求1所述的彩色阴极射线管，其特征在于，所述荫罩主体的有效面，其沿所述长轴方向的曲率，从有效面中心至长轴方向中间部，设定在约0～2×10-4(1/mm)范围内。
7.如权利要求1所述的彩色阴极射线管，其特征在于，所述管屏有效面的内表面形成以下述方式变化的曲面：沿所述长轴方向的曲率，从有效部中心至长轴方向中间部为约0～3×10-4(1/mm)；在长轴方向边缘部比所述中间部的曲率大；在所述短轴上沿短轴方向的曲率，从所述中心到所述中心至所述短轴有效端的距离的至少2/3区域中，连续变大。
8.如权利要求7所述的彩色阴极射线管，其特征在于，设所述有效部内表面中心附近沿短轴方向的曲率半径为RpVc、短轴有效端附近沿有效面短轴方向的曲率半径为RpVp，则所述有效面满足下述关系式：0＜RpVp/RpVc＜0.6。
9.如权利要求8所述的彩色阴极射线管，其特征在于，所述有效面满足下述关系式：0＜RpVp/RpVc＜0.4。
10.如权利要求7所述的彩色阴极射线管，其特征在于，设所述有效面内表面中心附近，沿长轴方向的曲率半径为RpHc、沿短轴方向的曲率半径为RpVc，则所述有效面满足下述关系式：RpVc/RpHc＜0.8.
11.如权利要求10所述的彩色阴极射线管，其特征在于，所述有效面满足下述关系式：RpVc/RpHc＜0.3
12.如权利要求7所述的彩色阴极射线管，其特征在于，所述荫罩主体的有效面，其沿长轴方向的曲率，从有效面中心至长轴方向中间部设定在约0～2×10-4(1/mm)范围。
13.如权利要求7所述的彩色阴极射线管，其特征在于，所述有效部具有曲率半径设定为10m以上的外表面。
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