专利名称：带有颜色选择电极的改进的悬挂的彩色显示管的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种彩色显示管，它包括一个带有周向直立的边缘和拐角区域的显示窗和一个颜色选择电极，该电极包括悬挂装置与其相连的拐角部段，该颜色选择电极悬挂在具有自由端部分与拐角区域相连的支持元件上。
本发明还涉及用于彩色显示管中的支持元件，用于彩色显示管颜色选择电极中的弯曲段及含有此弯曲段的颜色选择电极。
美国专利US 5,003,218中公开了一种如上面所述的彩色显示管。按其中所说的彩色显示管装有一个颜色选择电极，其具有一个由四个隔板和四个弯曲段组成的框架，并悬挂在显示窗的拐角内。
US 5,003,218中所描述的彩色显示管设置有一个颜色选择电极，以保证从安装在管颈部的三个电子枪发出的电子束只激发涂在显示窗内侧上的一种颜色的电发光材料。这种对颜色的选择是通过诸如在管中加上一个荫罩等方法来实现的。此荫罩上有大量的孔，这些孔在大多数场合下是做成狭缝形或圆点形。如果颜色选择电极在彩色显示管内的位置不稳定，其微小变化将导致图象质量变坏。当颜色选择电极稍有移动，则其遮庇作用就会改变，因而电子束将不会打到显示窗上适当的电发光材料上。这种不良对准将使颜色不协调，更糟时可能会激发错误颜色的电发光材料。这些不良对准使显示管改变颜色，导致彩色显示管的图象质量下降。在实践中，装有如US 5,003,218描述的悬挂系统的彩色显示管中颜色的改变大到不能满足日益增强的对图象质量的要求。特别是对大屏幕管和显示窗的外表面为纯平或接近纯平的管子，这些问题更为严重。这是现有不良对准很大的彩色显示管的一个缺陷。
本发明的一个目的是提供一种有颜色选择电极的彩色显示管，其悬挂系统比上面所述的那种类型有所改进，能使显示窗上的对准误差急剧减小。
按照本发明，此目的是用这样一种彩显管中得到实现的，此管的特征在于，其自由端部的直径对于宽度在600mm以上的显示窗小于5mm，而对于宽度不到600mm的显示窗小于4mm。
本发明是基于如下的认识，即当悬挂装置和支持元件之间的摩擦减小时，对准的误差降低。当自由端部的直径减小时就能做到这一点。较小的摩擦增加颜色选择电极相对于显示窗的位置精度。
在制造过程中，选色板要插入和拨出显示窗好几次。首先，要采用光敏工艺将黑色衬底层加到显示窗上，然后涂上三种荧光粉。在这四个制备步骤中，要把选色板插进和拨出。插入的重复性是影响选色板位置精度的一个主要因素。若摩擦小，当再次插入颜色选择电极时，它将占据差不多同样的位置，因而改善了插入的重复性。
对准不良的第二个原因是颜色选择电极的位移，这可能发生在已制成的彩色显示管中。这些位移是如在运输等过程中彩色显示管受到剧烈震动而引起的。此外，对于这种情况，悬挂装置和支持元件之间的小摩擦使颜色选择电极的位置稳定性更好。因为摩擦小时，颜色选择电极在遇到振动后较容易回到原来的位置。
在较大管子中，特别是有槽型荫罩的大屏幕管子中，对准不良主要是由颜色选择电极在东/西一般是水平方向的位移引起的。这使得管子的宽度成为决定支持装置的自由端部的直径的主要因素。由于大管子，即显示窗宽度大于600mm的管子的管重及与颜色选择电极有关的重量，最好采用较大的自由端部直径。
通常用于彩色显示管的自由端部都是围绕某一给定轴向轴线旋转地对称的。这样可以把包含自由端部的最小圆柱体且其轴向轴线与支持元件的轴向轴线重合的直径定义为自由端部的直径。这个定义不只适用于球体弯曲的自由端部，也包括圆柱形，圆锥形和其它旋转对称形状。
按本发明的彩色显示管的一种优选实施例的特征在于，自由端部的直径当显示窗宽度大于600mm时在4mm以下，而当显示窗宽度小于600mm时在3mm以下。进一步减小自由端部的直径可使支持元件和悬挂装置间的摩擦进一步降低。这个优选实施例使得摩擦与这种自由端部的机械强度之间达成非常好的折衷。
另一个实施例的特征在于，自由端部基本上为球体地弯曲。从制造的观点看，自由端部为球体地弯曲的支持元件比较容易制造。比如说，若采用组合-两部分-的支持元件，可以使用高精度的标准滚珠获得自由端部。
再有一个实施例的特征在于，悬挂装置包括一个弹性元件，它将一小于6牛顿的力施加在自由端部上。最好是不到4牛顿的力。
这个措施还减小悬挂装置的支持元件的自由端部间的摩擦。带有其包括由弯曲段和隔板部件组成的框架的颜色选择电极的彩色显示管允许重量轻的框架结构。这样就可用该悬挂装置的弹性元件与支持元件的自由端部之间的小的力，因而使摩擦降低。当悬挂装置和支持元件间的力小于6牛顿时，不良对准就很小，从而在彩色显示管上可以重现色纯度高的图象。若这个力小于4牛顿，则由悬挂装置和支持元件间的摩擦引起的不良对准甚至可以忽略。
本发明还涉及用于这种彩色显示管中的支持元件、颜色选择电极的弯曲段以及设置有此弯曲段的颜色选择电极。
本发明的这些以及其它一些特点将通过参照附图及下面要描述的实施例而变得更加明了并作为非限制性例子进行阐述。
在附图中
图1是按照本发明的一个彩色显示管的剖面图；图2是将要安装在图1的管子中的颜色选择电极的立面图；图3是安装在显示窗内的颜色选择电极的立面图，图中表示如何测量位移；图4是表示颜色选择电极的滞后特性的曲线；图5是图1所示管子的一部分的剖面图，表示现有技术的颜色选择电极的悬挂方法；图6是显示窗拐角区域和颜色选择电极的弯曲段的透视图；图7是图1所示管子一部分的剖面图，显示按本发明的颜色选择电极的弯曲段；图8是按本发明的颜色选择电极的弯曲段和相邻的隔板部件的透视图；图9是按本发明的颜色选择电极的弯曲段和相邻的隔板部件的分解透视图；图1所示的彩色显示管包括一个带显示窗3、喇叭形部分4和颈部5的抽空玻壳2。具有如能发不同颜色(如红色、绿色和蓝色)荧光的线状或点状图案的屏面6可以安置在显示窗3的内侧。荧光图形由从电子枪10发出的三个电子束7、8和9激发。电子束7、8和9在飞向屏面的途中被偏转单元11所偏转，以保证电子束7、8和9系统地扫描屏面6。电子在打到屏面6之前要通过一个颜色选择电极12。该颜色选择电极12包括一个荫罩13，它才是真正地选择部件它横切电子束使得电子只打在所需颜色的荧光粉上。荫罩13可以是一个带圆形或拉长形孔的罩子，也可以是一个丝状罩。颜色选择电极12还包括一个用来支持荫罩的框架14。框架14中可以区分的部件包括弯曲段16和连接各弯曲段16的隔板部件15。
颜色选择电极12通过支持元件17悬挂在显示窗3上，而支持元件17是固定在显示窗3拐角区18的直立边缘中。下面把彩色显示管1中这种悬挂颜色选择电极12的方式称为拐角悬挂。
图2是颜色选择电极12的一个立面图。图中的弯曲段16包含两个主要部分，一个是连接隔板部件15的刚性部分19，一个是把颜色选择电极12悬挂在显示窗3上的悬挂元件20。荫罩13可以固定在隔板部件15上。图2中标出的荫罩的部段21仅仅是作为一个例子。在制造过程中要把颜色选择电极12插入并抽出显示窗3几次，其中包括以便进行沉积基底和荧光粉等操作。为了满足对基底和荧光粉图案所需精度的要求，当把颜色选择电极12重新插入时其位置必须能很精确地重置。这就要求彩色显示管1中的颜色选择电极12的位置具有很高的稳定性。
在目前的彩色显示管中变得越来越重要的一个方面是，颜色选择电极12位置的稳定性可能受到运输或震动，特别是在东/西方向的震动的影响。东/西方向一般被用作三个电子束7、8和9所在平面的方向。通常这是水平方向。特别是，宽高比在4∶3，16∶9更好，以上的大屏幕显示管对这些震动非常敏感。颜色选择电极12的位移可以大到100微米，这将使管子1的色纯度产生严重问题。人们常把这种位移的影响称为“摆动效应”。
可以用一个滞后图来解析颜色选择电极12的这种摆动效应，此图可以通过如图3所示的一种测量来构成。颜色选择电极12处在显示窗3内并悬挂在支持元件17上。在中性位置加一个东/西方向的力F到颜色选择电极12上。对一定范围的力-从零至某个最大值，然后回到零，到某个最小值再回到零-可以测出颜色选择电极所产生的位移S。测量结果如图4所示。此图表明，当所加的力减回到零时，仍保留有一定的位移。这就是所谓的滞后效应。这种滞后的结果是，如果管子受到某种外力的作用-并且这个力被减至零-则颜色选择电极12以后仍保留着一个处于Smin和Smax之间的总范围内的位移。现在把这个总范围称为总滞后H(以米为单位)，就是颜色选择电极12的总位置不精确度。在这个范围内，系统设有足够的内力将颜色选择电极12带回到它的中性位置。这个总滞后H与两个因素有关，一个是支持元件17上的悬挂元件20的摩擦力W，一个是颜色选择电极12的刚度C。摩擦力W(以牛顿为单位)定义为位移为零时的力范围；刚度C(以牛顿/米为单位)是滞后曲线在较大的力时的斜率(见图4)。滞后H、摩擦力F和刚度C之间的关系可用下式近似表示H≈WC]]>由上式可清楚看出，颜色选择电极的位置精度是可以提高的-就是说，滞后可以变得较小-方法是增加刚度或减小系统的摩擦。
在本发明中我们讨论降低颜色选择电极(12)的悬挂元件(20)与支持元件(17)间的摩擦力的措施，而其刚度已经被最佳化。
图5和6分别用剖视图和透视图表示现有技术的颜色选择电极的弯曲段16以及显示窗3中的支持元件22。弯曲段16包括一个刚性部分19，隔板部件15和悬挂元件20都与它相连。这个悬挂元件20其中包括以下部件。弹性元件30与刚性部分19相连且其中有一个槽形孔34。如可以采用伸出弹性元件30中的孔33的两个弯钉32将一块滑板31安装于槽形孔34后。此滑板31包括一个锥形部段35，用来与支持元件17的似球形的自由端部22相接合。在第一次将颜色选择电极12插入显示窗后，就将滑板31牢固地固定在弹性元件30上，这可以通过将支持件36焊到弹性元件14上来实现。
图7为本发明的优选实施例。此图为颜色选择电极12一部分的剖面图，此颜色选择电极的弯曲段16与自由端部直径变小的支持元件17相连。为了降低支持元件17的自由端部22与悬挂元件20，尤其是其锥形段35之间的摩擦力，得把自由端部22的直径做得比目前所用的直径小。
颜色选择电极12的位置稳定性主要取决于显示窗3的宽度。应该把这个宽度用作决定自由端部22的直径的参数。我们知道，对于现有技术的宽度在600mm以上的管子，采用6.0mm的直径，而宽度小于600mm的管子采用4.8mm的直径。为了使摩擦力显著地降低，这些直径至少应减少15％，即对于宽度在600mm以上的管子用5mm的直径，而宽度小于600mm的管子用4mm的直径。
例如，4.78mm的直径最好用于28”/16∶9和32”/16∶9的大屏幕管子。其优点是可以用滚珠来作自由端部22，它属于标准产品的范围，因而可获得很高的精度。这种情况下，采用两部件的支持元件17∶自由端部22与支持元件17的下部相连接。当然可选地也可以采用一部件的支持元件17。
自由端部22与锥形段35之间的摩擦力也取决于所有部件的精度。例如，若自由端部22在大边，而锥形段35在小边，则摩擦力会大。因此，为了使适当的摩擦力的值，自由端部22和锥形段35都尽可能精确是非常重要的。
图8和9分别为按本发明的颜色选择电极12的弯曲段16的透视和分解图。这些图也示出了包括锥形段35的滑板31颜色选择电极第一次插入后就牢固地与弹性支持元件30相连的此种滑板3的存在也减小了摩擦力。由于在制造过程中有公差，在四个锥形段35和四个自由端部22之间可能有不精确性。这些不精确性通常会在锥形段35的自由端部22之间引起不希望有的应力。滑板31通过补偿这些加工公差而避免了这种情况。
在带有拐角悬挂系统的彩色显示管中，颜色选择电极12的框架14会具有轻的结构。这种框架14包括四个隔板部件15和四个弯曲段16。如示例，可以采用厚度为0.2mm的钢或殷钢材料来制成隔板部件，使得框架14为重量不会超过300克的结构。颜色选择电极12的强度基本上由其被悬挂于显示窗3的拐角区18的事实给定。轻的框架结构使得在悬挂装置20的锥形段35和支持元件17的自由端部22之间可用很小的力。这个力应当足够大，以将选色板的质量保持到位，因此质量小意味着力也小。实验表明，有可能将力降至4牛顿，甚至可能更低。
这个力是由悬挂装置20的结构决定的。在图7中，弹性元件30设置有线绕弹簧40以便确保用保证颜色选择电极12和支持元件17之间可靠的连接的力将颜色选择电极12安装在显示窗3。弹簧的一端48被附加的支持板41中切出的凸缘42夹持到位，另一端49伸出弹性元件30内的孔50以同时夹持移动板31。这从图9的分解图中能看得最清楚。锥形段35与自由端部22之间的力由线绕弹簧40的强度确定。
与带有需要特别重的框架的轴向悬挂的管子相比，这种重量轻的框架14以及其相随的小的力是带有拐角悬挂的彩色显示管的主要优点。
作为一个例子，将制造彩色显示管的选择与对颜色选择电极12的位置稳定性改进的行为结合得到如表1所示的结果。表中将对现有32”超平显示窗大屏幕管子的测试结果，与一种滞后性能经过改进的32”纯平显示窗大屏幕管子进行比较。
表132”超平大屏幕32”纯平大屏幕现有技术本发明滞后 H(μm) 959摩擦力W(N)7.5 2.5刚度 C(N/mm) 66208该表示出，本文件所描述的措施将使悬挂装置与支持元件之间的摩擦力降低三分之二。如果把刚度的改善也考虑在内，则滞后提高十倍。注意，表中所列的滞后数字实际上是在正常的生产过程中颜色选择电极的真正移动。
对本领域的熟练人员，本发明不局限于此给出的例子。其它用于降低彩色显示管1的悬挂装置与支持元件之间摩擦力的措施也能达到同样的目的。
总之，本发明公开一种带有颜色选择电极12的改进的悬挂的彩色显示管1。为了使彩色显示管具有良好的特性如色纯度等。使颜色选择电极12具有非常高的位置稳定性是特别重要的。尤其是大屏幕管子似乎对外部震动更为敏感，由此可引起颜色选择电极的位移，造成改变颜色。通过降低彩色显示管1的显示窗3内的颜色选择电极12与支持元件17间的摩擦力可使颜色选择电极12的位置稳定性提高。这可以通过施加一个具有小直径的自由端部22的支持元件17，并在悬挂装置20和支持元件17间施加一个小的力来实现。由于颜色选择电极12的轻的结构，该力可以小至4牛顿左右。
权利要求
1.一种彩色显示管(1)，包括一个带有一周向直立边缘和拐角区(18)的显示窗(3)、和一个包括悬挂装置(20)与之连接的弯曲段(16)的颜色选择电极(12)，该颜色选择电极(12)悬挂于具有自由端部(22)并固定于弯曲段(18)的支持元件(17)，其特征在于，该自由端部(22)的直径对宽度大于600mm的显示窗是小于5mm，而对宽度小于600mm的显示窗是小于4mm。
2.如权利要求1所述的彩色显示管(1)，其特征在于，该自由端部(22)的直径对宽度大于600mm的显示窗为小于4mm，而显示窗宽度小于600mm时为小于3mm。
3.如权利要求1或2所述的彩色显示管(1)，其特征在于该自由端部(22)基本上球体地弯曲。
4.如权利要求1、2或3所述的彩色显示管(1)，其特征在于该悬挂装置(20)包括一个弹性元件(30)，其对上述自由端部(22)施加一小于6牛顿的力。
5.如权利要求4所述的彩色显示管(1)，其特征在于由上述弹性元件(30)施加于上述自由端部(22)的力小于4牛顿。
6.一支持元件(17)用于如权利要求1、2或3所述的彩色显示管(2)。
7.一弯曲段(17)用于如权利要求4或5所述的彩色显示管(1)的颜色选择电极(12)。
8.一颜色选择电极(12)设置有如权利要求7所述的弯曲段(16)。
全文摘要
公开了一种带有颜色选择电极(12)的改进的悬挂的彩色显示管(1)。为了使彩色显示管(1)具有良好的特性如色纯度等,颜色选择电极(12)具有一出色的位置稳定性是非常重要的。特别地,大屏幕管子似乎对外部的震动更为敏感,因该震动颜色选择电极(12)会移动并引起变色。通过降低彩色显示管(1)的显示窗(3)内的颜色选择电极(12)与支持元件(17)间的摩擦力,可以提高颜色选择电极(12)的位置稳定性。这可以通过施加一个具有小直径的自由端部(22)的支持元件(17)以及在悬挂装置(20)和支持元件(17)之间施加一个小的力来实现。由于颜色选择电极(12)的重量轻的结构,该力可降低至4牛顿左右。
文档编号H01J29/02GK1345458SQ00805593
公开日2002年4月17日 申请日期2000年11月6日 优先权日1999年11月26日
发明者A·A·M·亨德里克斯, W·M·M·范德斯特恩, J·温特斯, P·C·J·范伦斯 申请人:皇家菲利浦电子有限公司