CN1266272A - 阴极射线管的荫罩 - Google Patents

Abstract

一种用于阴极射线管的荫罩,该阴极射线管具有带内荧光屏的荧光屏面板,所述的荫罩包括:一个前表面,它至少在一个方向具有预定波形图案,所述前表面形成有一导束部分和一无孔部分,该导束部分具有多个孔,无孔部分围绕所述的导束部分,所述的前表面基本是由水平方向上的长的相对边、垂直方向上的短的相对边、和对角线方向的四个棱边构成的矩形;和一个从所述前表面弯曲的侧壁,该侧壁经一个罩框架被固定到所述面板。

Description

阴极射线管的荫罩

本发明涉及阴极射线管的荫罩，尤其涉及具有足够结构强度的荫罩。

通常，阴极射线管(CRT)设置色彩选择荫罩，以确保电子束在荧光屏上正确地着屏。

图12是带有已有技术中荫罩的CRT的剖视图，图13是图12所示荫罩的透视图。

如图12所示，阴极射线管包括一个带有内荧光屏1的荧光屏面板3和依次连接到面板3的锥体5和管颈7。电子枪9安装在管颈7内，用以发射R、G、和B电子束。荫罩11安装在面板3内、且以极近的距离面对荧光屏1。荫罩11由插入的罩框架13固定到面板3。荫罩11有多个导束孔11a，导束孔11a可以使每个R、G、和B电子束只撞击荧光屏1上所要求的荧光体。

如图13所示，荫罩11上形成有导束部分11b，无孔部分和侧壁11c，上述的孔11a处于导束部分11b中，无孔部分围绕导束部分11b，侧壁11c以一角度从该无孔部分弯曲。荫罩11的侧壁11c焊接到罩框架13、使得导束部分11b以较近的距离面对荧光屏1。荫罩11的导束部分11b与荧光屏1之间的距离通常称为“Q值”。

为了始终保持Q值，荫罩11的导束部分11b以与形成荧光屏1位置处的面板3的内表面的曲率半径相对应的曲率半径被弯曲。在这一连接中，面板3变得越平，有效屏幕部分11b的曲率半径就越大。

当导束部分11b的曲率半径增加到很大时，它的机械强度会明显地变差。另外，考虑到荫罩11是由一个极薄的金属板形成的，该金属板上加工有几十万个孔11a，所以荫罩11的导束部分11b的结构强度极低。

在上述结构中，即使受到很小的振动或冲击，荫罩11的导束部分11b也易于产生变形。在这种状态下，形成在导束部分11b的孔11a会偏离设计位置，使得电子束不能正确地撞击荧光屏1上的荧光体，从而导致不良的画面图像。

本发明的一个目的是提供一种用于CRT的荫罩，该荫罩具有足够的结构强度、并能产生良好的画面图像。

利用具有含内荧光屏的面板的CRT的荫罩可以实现上述及其它的目的。该荫罩包括前表面和侧壁。前表面设置具有多个孔的导束部分，和围绕该导束部分的无孔部分。侧壁以一角度从无孔部分弯曲，并经罩框架固定到面板。荫罩的前表面至少在一个方向上具有预定波形图案。

前表面的预定波形图案的结构满足以下条件： $-0.03<\frac{\mathrm{\&Delta;Q}}{Q}<+0.03$ 这里Q表示前表面与荧光屏之间的平均距离，ΔQ表示荫罩孔到达荧光屏的实际距离与该平均距离之间的差值。

通过下文结合附图对本发明的具体说明，则对本发明及其各种优点能够作出更全面地理解和评价，在附图中，相同的标号表示相同的或类似的部件。

图1是根据本发明第一优选实施例，具有荧光屏面板和荫罩的CRT的局部剖视透视图；

图2是图1所示荫罩的透视图；

图3是图1所示荫罩的局部放大透视图；

图4是用于形成图1所示荫罩的波形板的示意图；

图5是表示图1所示荫罩与面板的一般位置关系的示意图；

图6是表示图1所示荫罩与面板的特定位置关系的示意图；

图7是表示图1所示荫罩与面板的又一特定位置关系的示意图；

图8是本发明第二优选实例的荫罩的透视图；

图9是本发明第三优选实例的荫罩的透视图；

图10是本发明第四优选实例的荫罩的透视图；

图11是本发明第五优选实例的荫罩的透视图；

图12是已有技术带有荫罩的CRT的剖视图；

图13是图12所示荫罩的透视图。

下面结合附图说明本发明的优选实施例。

图1是根据本发明第一优选实例，具有荫罩2的CRT的局部剖视透视图。该CRT包括带有荧光屏10的荧光屏面板8、和在荧光屏10后面顺序地连接到面板8的锥体20和管颈22。

电子枪24被安装在管颈22中用以产生R、G、和B电子束14，偏转线圈26被安装在锥体20周围、用以水平和垂直地偏转电子束14。

色彩选择荫罩2借助作为支架的罩框架28而被安装在面板8内。

图2是荫罩2的透视图，图3是荫罩2的局部放大视图。荫罩2具有面对面板8的荧光屏10的前表面4、和以一角度从前表面4弯曲的侧壁6。荫罩2的前表面4由水平方向X的长的相对边、垂直方向Y的短的相对边、和对角线方向的四个棱边构成矩形。

荫罩2的前表面4是由导束部分4a和无孔部分4b形成的，该导束部分4a具有用于选择通过R、G、和B电子束14的许多孔2a，围绕导束部分4a的是无孔部分4b。荫罩2的侧壁6被焊接到罩框架28上。

荫罩2的前表面4被加工成使预定波形图从一个短边到另一个短边，从而使沿水平方向X的剖面构成正弦波的形状。也可以在任何其它方向制作该波形图。

与普通未处理的荫罩相比，表面处理过的荫罩2可以获得改善的结构强度。

下面结合图4说明具有波形图的前表面4的荫罩2的优点。在图4中，示意地说明了具有水平长度a、垂直长度b和厚度t的波形板。假定该板恒定地承受预定负荷p(x，y)，板的波形图案是具有波长2s、振幅2h的正弦波。在该假定条件下，板在水平和垂直方向的抗弯刚度D_x和D_y可分别由数学公式1和2表示，D_xy可由数学公式3表示。 $D_x=\frac{s}{\mathrm{\&lambda;}}\frac{{\mathrm{Et}}^3}{12(1-v)}---\left(1\right)$ 其中，表示波形板中的泊松比(Poisson ratio)，E表示波形板的弹性系数，s表示板上波形图案的半波长，λ由数学公式5表示。

D_y＝EI    (2)其中，I表示波形板的惯性矩。

D_xy＝0    (3)惯性矩I可由数学公式4表示。 $I=0.5h^{2}t(1-\frac{0.81}{1+2.5{\left(\frac{h}{2s}\right)}^2})---\left(4\right)$ 以及 $\mathrm{\&lambda;}=s(1+\frac{{\mathrm{\&pi;}}^2{h}^2}{4s^2})---\left(5\right)$ 作用在波形板上的负荷P(x，y)可由数学公式6表示。 $P(x,y)=D_x\frac{{\&PartialD;}^{4}w}{{\&PartialD;x}^4}+2H\frac{{\&PartialD;}^{4}w}{\&PartialD;x^2{y}^2}+D_y\frac{{\&PartialD;}^{4}w}{{\&PartialD;w}^4}---\left(6\right)$ 波形板的偏转加权w(x，y)可由数学公式7表示。 $w(x,y)=\frac{4}{\mathrm{ab}}\underset{m=1}{\overset{\&infin;}{\mathrm{\&Sigma;}}}\underset{n=1}{\overset{\&infin;}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\&Integral;}_0^b{\&Integral;}_0^a\frac{p(x,y)\sin (\mathrm{m\&pi;x}/a)\sin (\mathrm{n\&pi;y}/b)\mathrm{dxdy}}{(m^4{\mathrm{\&pi;}}^4/a^4)\mathrm{Dx}+2H(m^2{n}^2{\mathrm{\&pi;}}^4/a^2{b}^2)+(n^4{\mathrm{\&pi;}}^4/b^4)D_y}\&times;\sin \left(\frac{\mathrm{m\&pi;x}}{a}\right)\sin \left(\frac{\mathrm{n\&pi;y}}{b}\right)$

                                       (7)这里，H由后续的数学公式8表示。 $H=D_{\mathrm{xy}}+2G_{\mathrm{xy}}=\frac{\mathrm{\&lambda;}}{a}\frac{{\mathrm{Et}}^3}{12(1+v^2)}---\left(8\right)$ 这里，G_xy表示波形板的抗扭刚度。

当抗弯刚度D_X和D_Y与正弦波的波长2s和振幅2h成正比时，波形板的刚度增加、而其偏转加权减小。出于对波形板结构稳定性的考虑，正弦波的波长2s应大于振幅2h。另外，由于抗弯刚度与抗扭刚度如数学公式8所示地相匹配，所以波形板具有抵抗外部振动或冲击的足够强度。

从上述事实可知，具有这种正弦波形的前表面4的荫罩2与普通未经处理的荫罩相比、可具有更大的强度。

同时，在上述结构的荫罩2的前表面4上，当导束部分4a的孔2a距荧光屏10处于不同的距离时，电子束14易于从所需的轨迹偏离、并撞击荧光屏10上的不正确的荧光体。

因此，荫罩2的前表面4的波峰应该被限制、以防止电子束撞击不正确的荧光体。

为了设置适宜的荫罩2前表面4的波峰范围，应当考虑所谓的电子束的西格马б特性。

图5是表示面板8的荧光屏10相对荫罩2前表面4的一般位置关系的示意图。R、G、和B荧光体被插入的黑色矩阵12相互隔开。电子束西格马б的设置用于控制相邻荧光体之间的距离、并使其与落到荧光屏10上的相应电子束14之间的距离相等，从而使电子束14能够撞击正确的荧光体。

电子束西格马б与标准偏差的概念类似。当电子束西格马б是1时，相邻荧光体之间的距离被设置得基本与相应电子束14之间的距离相等。在这种情况下，可以认为，荫罩2的前表面4位于图5所示的D线。

当荫罩2的前表面4从D线移动到E线、而使前表面4更接近面板8时，以G电子束为中心的R和B电子束之间的距离变得更窄。这个现象称作“群集(grouping)”，其中，电子束西格马б小于1。

相反地，当荫罩2的前表面4从D线移动到F线、而使前表面4远离面板8时，以G电子束为中心的R和B电子束之间的距离变得更宽。这个现象称作“去群集(degrouping)”，其中，电子束西格马б大于1。

当由于所谓Q值的变化而发生群集或去群集时，落在荧光屏10上电子束14将撞击不正确的荧光体，所以不能获得所需的屏幕图像。

在这种连接结构中，用于使电子束14在荧光屏10上正确着屏的电子束西格马б的范围可以由数学公式9表示。

数学公式9

       0.97＜б＜1.03    (9)

图6表示荫罩2前表面4与面板8荧光屏10的特定位置关系，图7更详细地表示这一关系。

如图6和7所示，如果电子束西格马б是1，则可假定荫罩2前表面4的基本位置处在D线，位于D线上的导束部分4a的特定孔位于H点。还可进一步假定，通过H点的G电子束落在荧光屏10上的I点。而通过H点的R或B电子束应该落在荧光屏10的J点。在这种情况下，H点与I点之间的距离可用Q表示，I点与J点之间的距离用P表示。

荫罩2前表面4的预定波形由K线画出，并假定K线上的特定峰是L点。

如图7所示，当荫罩2的前表面4远离面板8时，去群集发生，于是相邻的电子束14之间的距离变宽，因此通过L点的B电子束落在J′点。

当用ΔQ表示H点与L点之间的距离、用ΔP表示J点与J′点之间的距离时，可以得出数学公式10和11。 $\tan \mathrm{\&alpha;}=\frac{P+\mathrm{\&Delta;P}}{Q+\mathrm{\&Delta;Q}}---\left(10\right)$ $\tan \mathrm{\&beta;}=\frac{P}{Q}---\left(11\right)$ 当从数学公式10和11导出关系α＞β时，可得出数学公式12。 $\frac{P+\mathrm{\&Delta;P}}{Q+\mathrm{\&Delta;Q}}<\frac{P}{Q}---\left(12\right)$

当在峰点L去群集在电子束西格马б由б′表示时，б’可由数学公式13表示。 ${\mathrm{\&sigma;}}^{\&prime;}=1+\frac{\mathrm{\&Delta;P}}{P}---\left(13\right)$

最佳电子束西格马б的保持是指在峰点L处的电子束西格马б′应该保持在如数学公式9的0.97-1.03范围内。于是可用数学公式14重写数学公式13。

数学公式14 $-0.03<\frac{\mathrm{\&Delta;P}}{P}<+0.03---\left(14\right)$ 数学公式15可从数学公式12导出。 $\frac{\mathrm{\&Delta;P}}{P}<\frac{\mathrm{\&Delta;Q}}{Q}---\left(15\right)$

从而，若使ΔQ/Q保持在数学公式14规定的范围内，则可得出数学公式16。 $-0.03<\frac{\mathrm{\&Delta;Q}}{Q}<+0.03---\left(16\right)$ 其中，Q表示当电子束西格马б是1时、荫罩2前表面4与面板8荧光屏10之间的距离，ΔQ表示因波形图案引起的荫罩2前表面4的位置变化。换言之，Q表示前表面4与荧光屏10之间的平均距离，ΔQ表示孔2a到达荧光屏10的实际距离与该平均距离之间的差值。

当荫罩2的前表面4远离面板8而处于图7所示的L点时，ΔQ/Q的值变为正值。相反地，当荫罩2的前表面4更接近面板8而处于图7所示的M点时，ΔQ/Q的值变为负值。

因此，荫罩2的结构应能满足数学公式16，以便不产生因波形图案所导致的群集或去群集。在这种结构中，R、G、和B电子束14全部撞击荧光屏10上的正确荧光体，所以可得到所需的屏幕图像。

在本发明的下述优选实例中，除了荫罩2前表面4的波形图案的方向或位置采用不同方式外，荫罩2的其它部件结构均与第一优选实施例所述的相同。

图8是本发明第二优选实例的荫罩的透视图。如图8所示，荫罩2前表面4的波形图案从其一个长侧边向另一长侧边，其剖面沿垂直方向Y呈现正弦波的形状。

图9是本发明第三优选实例的荫罩的透视图。如图9所示，荫罩2前表面4的波形图案是由其一个棱边向相对的棱边形成的，其剖面沿对角线方向呈现正弦波的形状。

图10是本发明第四优选实例的荫罩的透视图。如图10所示，荫罩2前表面4的波形图只形成在荫罩2前表面4的左端和右端部分。

具体地说，当假定在垂直方向在荫罩2的前表面4上画中心线B，以及左侧线C和右侧线C分别在相同的(垂直)方向上将从前表面4的左和右短边到中心线B范围的面积分成三份时，该波形图在从左侧线C到左短边以及从右侧线C到右短边范围的面积A处形成。

由于即使Q值的微小变化也会使侧端区A的电子束着屏变差，所以，上述结构可以肯定地抑制这一区内Q值的变化。

图11是本发明第五优选实例的荫罩的透视图。如图11所示，在这个优选实施例中，除了波形图案只形成在荫罩2上的设有孔2a的导束部分4a之外，荫罩2前表面4的波形图案的方向或位置与第四优选实施例相同。

如上所述，波形图荫罩具有抵抗外部振动或冲击的足够强度，且通过在适当范围设置波形图可以产生良好的画面图像。

尽管结合优选实施例具体地说明了本发明，但是本领域的普通技术人员显然可以在不脱离所附的权利要求书所述的本发明构思和范围的前题下对本发明作出各种改进和替代。

Claims (9)

1.一种用于阴极射线管的荫罩，该阴极射线管具有带内荧光屏的荧光屏面板，所述的荫罩包括：

一个前表面，它至少在一个方向具有预定波形图案，所述前表面形成有一导束部分和一无孔部分，该导束部分具有多个孔，无孔部分围绕所述的导束部分，所述的前表面基本是由水平方向上的长的相对边、垂直方向上的短的相对边、和对角线方向的四个棱边构成的矩形；和

一个从所述前表面弯曲的侧壁，该侧壁经一个罩框架被固定到所述面板。

2.如权利要求1所述的荫罩，其中，所述前表面的预定波形图案是从该前表面的一个短边向另一个短边而构成的，使得沿所述水平方向的剖面构成正弦波形。

3.如权利要求1所述的荫罩，其中，所述前表面的预定波形图案是从该前表面的一个长边向另一个长边而构成的，使得沿所述垂直方向的剖面构成正弦波形。

4.如权利要求1所述的荫罩，其中，所述前表面的预定波形图案是从该前表面的一个棱边向相对的棱边而构成，使得沿所述对角线方向的剖面构成正弦波形。

5.如权利要求1所述的荫罩，其中，所述前表面的预定波形图案形成在该前表面的整个区域。

6.如权利要求1所述的荫罩，其中，所述前表面的预定波形图案只在沿所述对角线方向形成在该前表面的侧端部分。

7.如权利要求6所述的荫罩，其中，具有所述预定波形图案的所述前表面的侧端部分分别将从在垂直方向上二等分该前表面的中心线到该前表面的短边范围内的区域分成三部分。

8.如权利要求7所述的荫罩，其中，所述的预定波形图案只形成在所述前表面的具有多个孔的导束部分。

9.如权利要求1所述的荫罩，其中，所述前表面的预定波形图案结构满足以下条件： $-0.03<\frac{\mathrm{\&Delta;Q}}{Q}<+0.03$ 其中，Q表示所述前表面与所述荧光屏之间的平均距离，ΔQ表示所述荫罩的孔到达所述荧光屏的实际距离与所述平均距离之间的差值。

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