CN1303118A - 电子枪及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种电子枪,包括一个栅极,栅极具有一个薄板部分,在此薄板部分中形成一个电子束孔,其中,薄板部分是通过以下方式形成的:使用一个模具和一个冲压模具,使一块金属板的一部分在板厚度方向上凸起,凸起量与所述薄板部分的所需尺寸相应,从而形成一个凸起部分;并且切削凸起部分。采用这种结构,可以消除通过冲压加工形成的相关已有技术的电子枪栅极的薄板部分存在的这样一个问题:围绕薄板部分会形成一个凸缘;可以使薄板部分和阴极之间的间隙变窄,因为薄板部分的直径可以加大;并且可以在薄板部分的任意位置形成束孔。

Description

电子枪及其制造方法

本发明涉及阴极射线管用的电子枪以及制造电子枪的方法。

用于电视接收机和计算机显示器的阴极射线管目前已要求能够显示较高分辨率的图象。

顺应这种要求，出现了减小阴极射线管用电子枪的每个栅极的电子束孔(以下称为“束孔”)的直径的趋势。

对于显示器用的电子枪，电子枪的最靠近阴极的第一栅极的束孔直径每年都在改变，例如，从φ0.43mm改变为约φ0.32mm，并且进一步改变为约φ0.30mm。

为了按照与常规电压相同的电压驱动这种束孔直径减小的电子枪，需要减小阴极和第一栅极之间的间隙。

为了减小阴极和第一栅极之间的间隙，需要将构成第一栅极的金属板的厚度做薄。

实际上，随着上述的束孔直径的改变，第一栅极的束孔周围部分的厚度逐渐变薄，例如从0.06mm改变为0.05mm，并且进一步改变为0.045mm。

将用作电子枪栅极材料的金属板的一部分做薄的步骤是制造电子枪的一系列步骤中的一个重要步骤。

通常，通过采用钻机切削金属板而将金属板的一部分做薄是一种可以考虑的方法。

不过，这种方法具有这样的问题：随着要在金属板的部分位置形成的薄板部分的所需厚度变小，通过钻机加工相对变薄的金属板部分可能由于施加在其上的切削力而被切除。

由于这个原因，用作栅极材料的金属板的一部分已通过冲压加工做薄。

冲压加工是通过冲压(冲压)金属板而将其一部分做薄的加工。

图1是显示用于金属板的冲压加工的原理图。

首先，在作为栅极材料的金属板50中，形成具有φD1直径的预备孔51。

冲压金属板50的围绕预备孔51的部分，形成薄板部分52。

此时，金属板50的被冲压的壁部分向内外方向延展。

在冲压加工之后，由于被冲压的壁部分的向内延展，形成了具有φD2直径的遗留孔53。

由于被冲压的壁部分的向外延展，还围绕薄板部分52形成了凸起部分54。

图2是剖视图，它显示出通过冲压加工制造的相关已有技术的第一栅极的主要部分。

图2中所示的第一栅极G1的主要部分位于束孔60周围，通过使金属板61的一部分受到重复几次的冲压加工，该主要部分逐渐变薄。

为了使作为第一栅极G1的材料的金属板61的围绕束孔60的部分的厚度变薄，即从原始厚度T0变为需要的厚度t0，需要通过冲压加工，使上述围绕束孔60的部分之外的部分的厚度变薄为t0’。

为了重复几次冲压加工，对于每次冲压加工，金属板61的被冲压的壁部分都必须向内和向外延展。

相应地，在完成重复的冲压加工之后，围绕具有需要的厚度t0的薄板部分62，形成了环形凸缘63和64。

如上所述，根据相关已有技术的方法，由于为了使金属板的束孔周围部分变薄，需要重复几次进行冲压加工，因此围绕薄板部分62形成了环形凸缘63和64。

围绕薄板部分62的环形凸缘63和64的存在相应地需要多余的空间，此空间用于容纳围绕薄板部分62的环形凸缘63和64。

另一方面，对于一字形电子枪，与红(R)、绿(G)和蓝(B)三种颜色对应的三个阴极必须排列成一字形。

阴极的排列间距必须设定在特定的范围内，通常是从4.5mm-6.6mm。

结果，如果需要保证用于容纳围绕薄板部分62的环形凸缘63和64的多余空间，将阴极的排列间距设定在特定的范围内就变得困难了。

为了减小阴极和第一栅极之间的距离，加大薄板部分62的加工区域S和将阴极的端部设置在加工区域S上是有效的。

不过，在加大薄板部分62的加工区域S的情况下，上述环形凸缘63和64的直径会相应地加大，结果，阴极的排列间距不能设置在特定的范围内。

由于薄板部分62的外部变薄为厚度t0’，因此难以保证电子枪装配所需的栅极的零件强度。

另外，如图1中所示，为了对金属板50进行冲压加工，在金属板50中必须预先提供预备孔51。

预备孔51的形成导致以下问题：也就是说，即使预备孔51的直径被严格控制，根据被冲压的壁部分的延展的不可控程度，由冲压加工形成的遗留孔53的直径和位置也会发生变化。

相应地，在冲压加工之后，具有特定直径的束孔必须按这种方式形成：要满足允许遗留孔53的直径和位置变化的条件，即，能够很好地消除遗留孔53的条件。

另外，随着束孔变小，遗留孔53对束孔的占用率变大，因此，在最坏的情况下，在束孔形成时遗留孔仍可能部分地保留下来。

本发明的目的是要提供一种电子枪，它包括没有因冲压形成的任何环形凸缘和任何遗留孔的栅极，并且本发明涉及制造该电子枪的方法。

为了上述目的，根据本发明的第一方面，提供了一种电子枪，它包括一个栅极，栅极具有一个薄板部分，在此薄板部分中形成一个电子束孔，其中，所述薄板部分是通过以下方式形成的：使一块金属板的一部分在板厚度方向上凸起，凸起量与所述薄板部分的所需尺寸相应，从而形成一个凸起部分；并且切削所述凸起部分。

采用这种结构，可以形成具有高的尺寸精度的薄板部分，同时没有因形成预备孔导致的任何遗留孔和任何环形凸缘。

根据本发明的第二方面，提供了一种制造具有薄板部分的电子枪的方法，包括以下步骤：使作为栅极材料的一块金属板的一部分在板厚度方向上凸起，凸起量与薄板部分的所需厚度相应，从而形成一个凸起部分；和切削凸起部分，最好将凸起部分切削至低于金属板的表面的深度，由此在金属板的此部分形成薄板部分。

采用这种结构，可以形成具有高的尺寸精度的薄板部分，同时没有因形成预备孔导致的任何遗留孔和任何环形凸缘。

结果，可以在薄板部分的任意位置形成具有所需直径的电子束孔。

另外，由于金属板的薄板部分周围的部分的厚度可以保持金属板的原始厚度，因此可以加大薄板部分的加工区域，同时不降低电子枪的栅极所需的机械强度。

图1是金属板的剖视图，其中用虚线显示冲压之前的具有预备孔的金属板，用实线显示冲压之后的具有薄板部分、遗留孔和凸起部分的金属板；

图2是通过冲压制造的相关已有技术的栅极的主要部分的剖视图，特别显示出束孔周围的栅极结构；

图3是一个平面示意图，它显示出本发明的电子枪的结构；

图4A-4C是显示通过对金属板进行加工制造电子枪栅极的方法的剖视图，其中图4A显示出将一个金属板放置在具有一个开口型延展部分的模具和冲压模具之间的步骤，图4B显示出使用冲压模具形成凸起部分的步骤，图4C显示出采用切削工具去除凸起部分的步骤；

图5A和5B是显示通过对金属板进行加工制造电子枪栅极的另一种方法的剖视图，其中图5A显示出将一个金属板放置在具有一个凹口型延展部分的模具和冲压模具之间的步骤，图5B显示出完全去除凸起部分的步骤；

图5C是显示通过对金属板进行加工制造电子枪栅极的再一种方法的剖视图，其中薄板部分是通过采用冲压模具冲压完成的；

图6A和6B均是显示由本发明的制造方法制造的电子枪栅极的薄板部分的剖视图，其中图6A中所示的薄板部分的直径基本等于根据已有技术的方法制造的栅极的薄板部分的直径，图6B中所示的薄板部分的直径大于根据已有技术的方法制造的栅极的薄板部分的直径。

下面将参照附图描述本发明的优选实施例。

图3是一个平面示意图，它显示出根据本发明的实施例构成的电子枪的结构。

参照图3，三个阴极1呈一字形排列，这些阴极适于发射用来显示红色、绿色和蓝色的电子束。

在电子枪的电子束发射侧，用于控制电子束的多个栅极顺序排列。

更具体地讲，在图3中，从左向右，即从阴极侧向电子束发射侧，依次设置有：第一栅极G1；第二栅极G2；第三栅极G3fd，其上施加动态电压；第三栅极G3fs，其上施加静态电压；第四栅极G4；第五棚极G5fs，其上施加静态电压；第三栅极G5fd，其上施加动态电压；中间栅极GM；以及第六栅极G6。

随着减小每个电子束的束点直径的趋势，需要减小这些栅极中的相邻的两个之间的间隙，尤其是第一栅极G1和第二栅极G2之间的间隙，这是通过使相邻的两个栅极中的每一个尤其是栅极G1和G2的束孔周围部分的厚度变薄实现的。

下面将描述根据本发明的制造电子枪的栅极的方法，尤其是制造第一栅极G1或第二栅极G2的方法，该栅极具有束孔。

图4A-4C显示出加工金属板的步骤，该金属板用作制造电子枪的栅极的材料。

首先，如图4A中所示，制备一个金属板10，该金属板用作制造电子枪的栅极，通常为第一栅极G1的材料。

金属板10可以用Kovar(包含53重量％的Fe、28重量％的Ni和18重量％的Co的合金)或不锈钢(JIS中规定的SUS材料)制备。

将金属板10放置在模具11和冲压模具12之间。

模具11具有延展(run-off)部分11A，当金属板10被压在模具11和冲压模具12之间时，延展部分11A允许金属板10的一部分在其中凸起(这将在后面描述)。

当金属板10被压在模具11和冲压模具12之间时，为了使金属板10的一部分容易凸起，并且为了防止在模具11和冲压模具12之间施加剪切力，冲压模具12的外径Dp被设定为小于模具11的内径Dd(Dp＜Dd)。

因此，如图4B所示，冲压模具12在箭头所示的方向上移动，即，向上移动，同时，金属板10的移动受到模具11的限制。

采用这种凸起加工，金属板10的一部分13在模具11的延展部分11A中沿厚度方向(图4B中向上)凸起。金属板10的凸起量根据在金属板10的此部分最终要形成的薄板部分所需的厚度确定。

这种凸起加工的原理与常规的冲压成形加工的原理相同。

也就是说，就象常规的冲压成形加工那样，凸起加工是通过使金属板10的一部分在一个方向上凸起而形成凸起部分13来实现的。

在这个实施例中，如图4B所示，冲压模具12的向上移动的终点设定在这样一个位置：它比金属板10和模具11的接触表面低特定尺寸L。此特定尺寸L根据上述的在金属板10的此部分要形成的薄板部分所需的厚度确定。

不过，为了完成在金属板10的此部分形成的薄板部分(后面将要描述)，冲压模具12可以向上移动到高于上述位置的一个位置。

应当指出的是，凸起加工也可以通过以下方式实现：在与箭头所示方向相反的方向上(即图4B中向下)移动模具11，同时金属板10的移动由冲压模具12限制。

如图4C所示，通过使切削工具14在垂直于金属板10的厚度方向的方向上移动，即在图中箭头所示的方向上移动，凸起部分13被切除。

更具体地讲，凸起部分13被切除，直到凸起部分13的切削平面13A变成与金属板10的未加工平面10A大致在相同水平方位，即，直到凸起部分13几乎被去除，由此在金属板10的此部分形成一个薄板部分15，薄板部分15具有所需的厚度“t”。

在这个切削加工过程中，这个薄板部分15的与切削平面13A相反的平面可以由一个底座(未示出)支撑。

可以通过使切削工具14移动一次或几次来切除凸起部分13。

切削加工也可以采用诸如平面铣刀或端面铣刀之类的铣刀实现。

此后，尽管没有示出，通过用微冲压模具冲压加工，在薄板部分15中形成束孔。

如上所述，凸起加工或切削加工都可以在金属板10中不需要设置任何预留孔的情况下进行。

与相关的已有方法不同，在金属板10的薄板部分15中没有遗留的孔。

相应地，不需要如此地形成束孔：束孔完全包含遗留的孔。

换句话说，具有要求的直径的束孔可以形成在薄板部分15的任意位置。

因此，根据本实施例，可以在薄板部分15的中心部分形成一个束孔，该束孔的直径小于通过相关已有技术形成的束孔的直径。

另外，根据相关已有方法，在制造具有多个束孔的电子枪用栅极(通常是对应每个阴极两个束孔)的情况下，一个束孔需要形成在中心部分，即薄板部分的预留孔部分。

相反，根据本发明，由于薄板部分没有预留孔部分，束孔可以形成在薄板部分15的中心部分之外的多个位置处，例如，围绕薄板部分15的中心的对称位置处。

因此，很明显，本发明的方法特别适于在电子枪栅极的薄板部分中制造多个束孔。

按这种方式，就形成了电子枪的栅极，通常是第一栅极。

下面将参照图5A-5C描述上述实施例的一种变换方式。

将金属板10放置在模具16和冲压模具12之间，模具16具有一个延展部分16A，它在图5所示的剖面图中呈现凹入形状。通过采用模具16和冲压模具12进行冲压加工，金属板10的一部分13凸起。

在凸起加工之后，可以进行切削加工，如图5B中所示，切削加工是通过将凸起部分13切削到低于金属板10的未加工平面10A的深度。通过这种切削加工，凸起部分13可以完全去除。

为了证实上述变换方式的效果，本发明人已进行了产品测试。

厚度为0.25mm的金属板10的一部分凸起，凸起尺寸为0.19mm。

凸起部分13被切削到比金属板10的未加工平面10A低0.02mm的深度。

结果，得到了厚度为O.04mm的薄板部分15。

此外，在图4C所示的切削加工之后，可以对金属板10的薄板部分15进行冲压加工，如图5C中所示。也就是说，薄板部分15被夹持在一个调整模具17和一个调整冲压模具18之间，然后进行冲压。

冲压加工可以在图5B所示的切削加工之后进行。

在图4C所示的切削加工之后进行的薄板部分15的冲压，可以有效地使金属板10的切削平面13A和平面10A平整化。

在图4C和图5B所示的各切削加工之后进行的薄板部分15的冲压，可以有效地使薄板部分15的厚度更薄，并且提高薄板部分15的尺寸精度。

如上所述，在根据本发明的制造电子枪的方法中，薄板部分15是这样形成的：使作为栅极材料的金属板10的一部分在板厚度方向上凸起而形成凸起部分13，凸起量与需要的薄板部分15的厚度相应，然后切削凸起部分13。

因此，本发明的制造方法具有以下优点：

与相关已有方法不同，在薄板部分15周围未形成任何环形凸缘。

与相关已有方法不同，由于金属板10的围绕薄板部分15的部分没有通过冲压做薄，金属板10的这个部分的厚度T(见图4)可以保持金属板10的原始厚度。

这免除了设置额外空间的需求，该额外空间用于容纳围绕薄板部分15的凸缘。

结果，可以使图3中所示的一字形排列的三个阴极1的排列间距更窄。

由于靠近薄板部分15的外周边的部分的厚度足够大，因此可以显著地提高电子枪的栅极的零件强度。

由于薄板部分15外侧的部分的厚度足够大，因此可以保证装配电子枪所需的栅极的零件强度。

围绕薄板部分15没有任何凸缘还有进一步的优点：即，如图6A和6B所示，即使薄板部分15的面积从与相关已有技术的薄板部分(如图2所示)的面积相同的值S1增大到值S2，阴极的排列间距也可以被设定在特定的范围内。

这是因为围绕薄板部分15没有任何凸缘，就免除了设置用于容纳凸缘的额外空间的需求。

例如，薄板部分15的凹入部分的直径可以做得大于阴极端部的直径。

在这种情况下，阴极端部可以被容纳在薄板部分15的凹入部分中。

结果，第一栅极G1的束孔和阴极1的端部(即电子发射部分)之间的间隙可以做得比由相关已有方法形成的第一栅极的束孔和阴极1的端部之间的间隙更窄。

这使得可以降低施加至具有这种第一栅极G1的电子枪的驱动电压。

另外，如上所述，围绕薄板部分15没有形成任何在金属板10的厚度方向上突出的部分，通常而言没有形成任何凸缘。

因此，在如图3所示的多个栅极依次排列的结构中，可以使相邻的两个栅极之间的距离做窄，尤其是可以使第一栅极G1和第二栅极G2之间的距离做窄。

结果，按上述制造方法制造的电子枪，可以充分地满足阴极射线管等装置上显示的图象的更高分辨率的要求。

与已有方法不同，由于不需要考虑冲压引起的壁部分的延展，因此可以提高设计的自由度。

由于按上述制造方法形成的栅极具有足够高的抗变形机械强度，电子枪可以在没有栅极变形的情况下被装配，即使在电子枪装配时对栅极施加了压力。

这使得可以提高电子枪的装配精度，并因此改善束点特性，

尽管已采用特定的技术条件对本发明的优选实施例进行了说明，但这种说明仅仅是描绘性的，并且可以这样理解：在不脱离所附权利要求的精神或范围的情况下，可以作出多种改变或替换。

Claims (13)

1．一种电子枪，包括：

一个栅极，它具有一个薄板部分，在此薄板部分中形成一个电子束孔，

其中，所述薄板部分是通过以下方式形成的：使一块金属板的一部分在板厚度方向上凸起，凸起量与所述薄板部分的所需尺寸相应，从而形成一个凸起部分，并且切削所述凸起部分。

2．根据权利要求1的电子枪，其中，所述薄板部分是这样形成的：将所述凸起部分切削到低于所述金属板的表面的深度。

3．根据权利要求l或2的电子枪，其中，在所述凸起部分切削之后，对所述薄板部分进行冲压加工。

4．根据权利要求1-3中任一权利要求的电子枪，其中，具有所述薄板部分的所述栅极是面对所述电子枪的阴极安装的。

5．根据权利要求1-3中任一权利要求的电子枪，其中，所述栅极的所述薄板部分的直径大于所述阴极的一个端部的直径。

6．根据权利要求1-3中任一权利要求的电子枪，其中，在所述薄板部分的任意位置设有一个、两个或多个电子束孔。

7．根据权利要求1-3中任一权利要求的电子枪，其中，在所述薄板部分的中心部分以外的位置设有一个、两个或多个电子束孔。

8．一种制造具有薄板部分的电子枪的方法，包括以下步骤：

使作为栅极材料的一块金属板的一部分在板厚度方向上凸起，凸起量与薄板部分的所需厚度相应，从而形成一个凸起部分；和

切削凸起部分，由此在金属板的此部分形成薄板部分。

9．根据权利要求8的制造电子枪的方法，其中，所述切削步骤包括以下步骤：将所述凸起部分切削到低于所述金属板的表面的深度。

10．根据权利要求8或9的制造电子枪的方法，还包括以下步骤：在金属板的此部分形成薄板部分之后，对薄板部分进行冲压加工。

11．根据权利要求8-10中任一权利要求的制造电子枪的方法，还包括以下步骤：在金属板的此部分形成薄板部分之后，在薄板部分中形成一个电子束孔。

12．根据权利要求8-10中任一权利要求的制造电子枪的方法，还包括以下步骤：在薄板部分的任意位置形成一个、两个或多个电子束孔。

13．根据权利要求8-10中任一权利要求的制造电子枪的方法，还包括以下步骤：在薄板部分的中心部分以外的位置形成一个、两个或多个电子束孔。

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