专利名称：阴极射线管及其管壳的制作方法
技术领域：
本发明涉及阴极射线管，尤其涉及多颈结构阴极射线管的管壳。
对用于高清晰度电视系统的大尺寸、高亮度、高分辨率的彩色电视接收机的彩色阴极射线管，或对用于计算机终端的大尺寸、高分辨率的图象显示单元，人们的要求不同于对一般彩色电视机和计算机图象显示单元所用的阴极射线管的要求。
目前市场上可以买到的是一种小屏幕高亮度、高分辨率的荫罩式彩色阴极射线管。而大屏幕的具有足够高亮度、高分辨率的管子还未出现在市场上。主要原因是管子尺寸的增加要求电子枪的电子光学的放大系数增加，而这又势必带来管子深度的增加。此外，屏幕增大后，屏幕表面上的电子束能量密度就将下降。
为了解决这样的问题，欧洲专利申请Nos.86106262.8(公布号0201865)、86106263.6(公布号0201098)和86309531.1(公布号0226423)中提出了一种具有高分辨率和高亮度的多颈结构的彩色阴极射线管。这种多颈彩色阴极射线管如
图1剖视图所示。在管子1中，真空管壳2包含面板部分3，它由具有长方形内表面的一块单一的面板4和从该面板4四周平行于中心轴Z延伸的裙部5组成;漏斗状部分6，它的末端气密地与裙部5相连;多个管颈7a、7b、7c和7d。在每个管颈7a、7b、7c和7d中，分别为电子枪部件8a、8b、8c和8d，各自发射三电子束9a、9b、9c和9d。图中，为了简明起见，三条电子束分别画成一条线。荧光屏10形成在面板4的内表面上，它通过电子束9a、9b、9c和9d的激发而重现彩色图象。多孔荫罩11设在面板部分3内，荫罩11上有电子束可以通过的许多小孔，荫罩由罩支架12支撑着，荧光屏10和荫罩11之间有一预定的距离。
在上述管子工作期间，电子束9a、9b、9c和9d由偏转线圈13a、13b、13c和13d加以偏转，以便分别扫描荧光屏10的第一、第二、第三和第四区域。
从图1可见，由于外壳2、特别是漏斗状部分6构造复杂，不易形成，因此外壳2不适合大批量生产。这种外壳必须要有圆形开孔14a、14b、14c和14d分别气密地连接于管颈8a、8b、8c和8d。此外，分别形成圆形开孔14a、14b、14c和14d的壁15a、15b、15c、15d和15e，应该逐渐倾斜，以便允许电子束9a、9b、9c和9d分别从电子枪部件8a、8b、8c和8d通向荧光屏10。此外，为了使电子束准确地落在荧光屏的对应区域上，将管颈7a、7b、7c和7d气密而准确地分别与漏斗状部分6的圆形开孔14a、14b、14c、14d处的壁15a、15b、15c、15d和15e相连接也是很困难的。
而且，当管壳2的尺寸增加时，必须使漏斗状部分6的玻璃厚度与面板部分3的玻璃厚度几乎一样厚，以便维持抵抗大气压强的强度。另一方面，与漏斗状部分6气密相连的管颈7a、7b、7c和7d通常由很薄的约1毫米的玻璃制成。这样，从漏斗状部分6到管颈7a、7b、7c和7d的热分布是突然改变的。结果，在管子制造期间多次的加热过程中，热应变增加，在管壳的管颈和漏斗状部分的连接处容易碎裂。因此，具有上述结构的管壳不适合批量生产。
作为用于平面显示器件的管壳，美国专利号4325489公开了一种适合于显示器件生产的管壳。该管壳包含底板和面板。底板和面板通过用叶片和叶片接头形成的多个侧壁和多个支撑壁保持平行而且彼此之间有一定的间隔。该支撑壁支撑着底板和面板使之能承受大气压强，并且将管壳分割成多个轴(纵)向延伸的通道。该管壳也包含一留有间隙的柔性密封结构，该间隙用来调节侧壁和支撑间的尺寸差。
该柔性密封结构由一对分别融接到玻璃面板和金属侧壁上的连续部件构成。因为这对部件具有柔性且形变时不会沿部件焊缝折裂，所以熔接过程中不同热膨胀系数产生的应变会减至最小。
阴极射线管的屏幕尺寸越大，面板和边壁之间的热膨胀量的差值越大。因为柔性密封结构不足以补偿大屏幕管情况下的增加了的热膨胀量的差值，所以在熔接密封部位上会发生破裂。
本发明的一个目的是提供一种高质量的彩色阴极射线管。
因此，本发明可提供一种彩色阴极射线管，该管包含真空管壳，该管壳包括一具有内表面和中心轴的一块单一玻璃面板的面板部分，和从面板延伸的裙部;一后金属板，它通过第一连接装置气密地连到裙部上;多个漏斗状部分，它们通过第二连接装置气密地和后板相连接;从漏斗状部分延伸的多个管颈;多个电子枪部件，它们各自安装在管颈中用以发射多个电子束;屏幕，它形成在面板的内表面上，由来自电子枪部件的电子束的激发而发出可见光;荫罩，它安装在真空管壳中，面对着屏幕，荫罩上有有效作用区以便允许电子束冲击在屏幕上。
第一和第二连接装置中的至少一个设有吸收应变装置，它用来吸收分别由后板与面板部分之间及后板与漏斗状部分之间的热膨胀量的差值所产生的应变。
按照本发明，通过使用第一和第二连接装置分别气密地将面板部分与后板及后板与管颈相连接，能实现一种包括后板的阴极射线管，这种阴极射线管与传统的阴极射线管的漏斗状部分结构相比具有简单得多的结构。由于在面板部分和漏斗状部分之间用后板过渡，这种阴极射线管非常适合于批量生产。而且，因为采用了能吸收由面板部分与后板及后板与管颈之间的热膨胀量的差值产生的应变的第一和第二连接装置，分别连接面板部分和后板，并通过漏斗状部分进行后板与颈部的连接，所以，当加热过程中玻璃的面板部分和金属的后板之间出现很大的热膨胀量的差值时，这种阴极射管不会发生破裂。因此，在管子制造过程中管子的意外损坏可大大减少。
进而，因为管子包含第一和第二连接装置，通过漏斗状部分将玻璃制作的面板部分和管颈连接起来的后板能用比密封用合金材料便宜的软钢制作，结果管子的价格下降。
下以参照附图，以举例的形式来描述本发明的几个实施例，附图中图1是传统的多管颈彩色阴极射线管的剖视图;
图2是按本发明最佳实施例的彩色阴极射线管的透视图;
图3是图2所示的彩色阴极射线管的剖视图;
图4是第一和第二连接部件放大了的剖视图;
图5是处于连接状态时第一连接部件的剖示图;
图6是完成连接后的第一连接部件的剖示图;
图7是本发明另一实施例的彩色阴极射线管的局部剖示图;
图8是本发明另一实施例的彩色阴极射线管的局部剖示图;
图9是本发明再一个实施例的彩色阴极射线管的局部剖示图。
下面参照附图解释本发明的最佳实施例。在图2和图3中，具有多管颈结构的彩色阴极射线管20包含管壳21。管壳21又包含面板部22，它由大致为长方形的一块单一的玻璃面板23和玻璃裙部24组成，该裙部24从面板23的四周以近似平行于面板23的中心轴Z的方向延伸;后金属板25，它通过环形的第一连接件26气密地与裙部24相连，并有一个近似与面板23平行的主表面;十二个玻璃漏斗状部分27a、27b、……和271每一个都呈圆锥形，通过环形的第二连接件28a、28b、……和281气密地与后板25相连;十二个玻璃管颈29a、29b……和291，分别气密地与漏斗状部分27a、27b、……和271相连接。在管壳21中，加强板30a、30b和30c各有一近似与后板25的主表面相垂直的主表面，用于加强后板25。
这种阴极射线管20还包含12个电子枪组件31a、31b……和311，它们分别安装在管颈28a、29b……和291中，用于发射三电子束;荧光屏32，它由众多的三种磷光条带组成，以便能分别发出红、绿、和蓝光;荫罩33，它有众多的小孔，而且放置得距荧光屏32有一预定的距离;荫罩框架34，它支撑着荫罩33。
在阴极射线管20工作期间，电子枪组件按图象信号中彩色的要求，发射三电子束35a、35b、……351。电子束对荧光屏32的指定区域进行扫描。在本实施例中，荧光屏32一共被分成12个区域，垂直方向分成3个区域，水平方向4个区域。
因为这种彩色显像管能看作由依次排列的多个小尺寸彩色显像管所组成，所以图像质量，即会聚度和分辨率(荧光屏上电子束点的直径)与小尺寸彩色显像管中的相同，优于通常尺寸的彩色显像管。
下面更详细地解释管子20的管壳21。管壳的面板有一足以形成尺寸为609.6毫米×457.2毫米的荧光屏32的内表面。裙部24的高度约115毫米。由面板23和裙部24组成的面板部分22由软玻璃制作。第一连接件26是宽度30毫米的环形薄金属板，它的外围大致与裙部24的外围形状相同。该第一连接件26由厚度0.1毫米含镍合金50%的密封合金材料制成。连接件26还有一个具有半径约4毫米的环形突起部分36，它在裙部24内，通过突起部分36的形变吸收由裙部24和后板25之间的热膨胀量的差值产生的应变。
具有12个开口的后板25由厚2毫米的软钢材料制成，且其外围与裙部24的外围相似。
第二连接件28a、28b、……和281分别为宽度5毫米的环形薄金属板。它们每一个由厚度0.2毫米含镍合金50%的密封合金材料制成。每个漏斗状部分27a、27b、……和271都呈锥形，其宽端开口对角长度约50毫米，与每个外直径22.5毫米的管颈29a、29b、……和291气密相连。漏斗状部分27a、27b、……和271及管颈29a、29b、……291均由软玻璃制成。
后板25的那些开口的形状、第二连接件28a、28b、……281的内周和漏斗状部分27a、27b、……和271的内周，都近似地相同，以便气密地相互连接起来。
加强板30a、30b和30c固定到后板25上，它们分别由2毫米厚度的软钢制成，高度各为40毫米。
接着参见图4。下面说明面板部分22、后板25和漏斗状部分通过第一和第二连接件26和28的连接方法。
在根据本实施例的阴极射线管20的管壳21中，熔接用于玻璃-金属的封接，而缝(滚)焊用于金属-金属的封接。即，裙部24的终端和第一连接件26的第一扁平部分26a，通过熔接玻璃层40相互气密地连接。同样，漏斗状部分27h的终端和第二连接件28h的一个表面通过第二个熔接玻璃层41相互气密地连接。这种熔接玻璃层的连接是通过在450℃的温度下加热约1小时完成的。为了增加熔接玻璃层40和41与第一和第二连接件26和28h之间的连接强度，在第一和第二连接件26和28h的与熔接玻璃层40和41相连接处的表面上各形成一层氧化层。
按上述方法连接之后，因为第一和第二连接件26和28h的热膨胀系数是99×10-7/℃，而面板部分22和漏斗状部分27h是100×10-7/℃，所以残留的应变小到可忽略不计。
第一连接件和第二连接件的第二扁平部分26b，是通过缝(滚)焊连接到后板25上的。焊接时，最好进行焊接的部位尽可能地与要熔接封焊的连接部位分开，这是为了防止在焊接期间，由于加热产生的热形变而发生熔接玻璃层的脱落。
虽然，在本实施例中，是用接触焊接(电阻焊)来把后板25焊接到第一和第二连接件26和28h上的，但其它焊接方法也能采用，如等离子焊接、激光焊接、超声波焊接等。
第一连接件26有一第三扁平部分26c，用来把突起部分36与封接于裙部24的第一扁平部分26a隔开。与突起部分36的形变相比，这第三扁平部分26c，由后板25和面板部分22之间的热膨胀量的差值所产生的应变几乎不会使其形变。
现在进一步来说明第一和第二连接件的工作原理。因为两者工作原理相同，所以参照图5和图6来阐述有关第一连接件的工作原理。
假如构成管壳的所有部件均具有同样的热膨胀系数和相等的热容量，则在连接之后，任何部件中都不会有应变存在，因此不存在自然(发)破裂。
在连接玻璃件和金属件的情况下，玻璃承受熔接产生的应变的强度比金属为弱，尤其是玻璃的抗拉强度非常弱。另一方面，因为金属承受应变的强度比玻璃的强得多，所以金属件在应变条件下几乎不会破裂。熔接造成玻璃件的破裂有两个主要原因。一个原因是玻璃和金属之间的热膨胀系数之差。另一原因是玻璃件和金属件之间的热膨胀量(或热收缩量)之差。换句话说，后面的原因取决于部件的热容量。前一原因产生的破裂不取决于部件的尺寸大小。而由于后一原因产生的破裂取决于部件的尺寸，包括在整个管子内的不同热膨胀材料的比值。通常，管子尺寸越大，影响越大。
本实施例中，上述第一连接件通过突起部分36的形变，能吸收热膨胀量差产生的应变。这一机理，下面参照图5和图6详细加以阐述。图5示出了通过熔接密封连接的状况，当事先已在点S焊接到后板25的第一连接件26，现在通过熔接玻璃连到裙部24的终端时，因为熔接玻璃在高温下熔化，所以突起36部分不会形变。如图6所示，当这些连接部件达到常温时，因为后板25的热膨胀量比面板部分22大，所以后板25向里热收缩(如箭头方向)。
因为热收缩，突起部分36发生形变，如图6所示，它吸收面板部分22和后板25间的热膨胀差。当突起部分36形变时，把突起部分36与第一焊封部分分开的第三扁平部分26c几乎不会变形。由于热收缩产生的应变不会传到熔接密封部分。因此，由后板25的热收缩产生的破裂能被防止。
如图6所示，裙部24不直接焊封到后板25。然而因为裙部24由于大气压强而紧抵着后板25，所以裙部终端位置在后板25上不会移动。
在上述实施例中，吸收由热膨胀差产生的应变的突起部分36只设在第一连接件26上，环形板的第二连接件没有突起部分。因为漏斗状部件27和第二连接件28的连接表面较小，且热膨胀差也小，所以不会出现那种使漏斗状部件27破裂的应变。
如果由于连接表面增大因而第二连接件也需要有突起部分时，也能获得同样的效果。
在这实施例中，突起36部分的截面形状为半圆形。但是，突起部分36也能采用其他形状，只要它能膨胀和收缩从而能通过其形变吸收热膨胀差产生的应变就可以。例如，它可以是椭圆形或三角形。
连接件可以有一个或多个突起部分。此外，连接件也可以用含52%镍-6%铬的密封合金制作。
突起部分最好是半圆形，其突起半径范围在本实施例中在3毫米到5毫米左右。如果超过5毫米，突起部分将因大气压力而碎裂。突起部分合适的具体尺寸视管子尺寸和连接件尺寸而定。
突起部分最好平滑地与连接件的两扁平部分相连。
虽然，在本实施例中，通过点接触焊焊接到后板25上、用作加强板30a30b和30c的是具有“L”形截面的部件，但当板30a、30b和30c通过电弧焊或等离子焊焊接时，也能采用平板形部件作为加强板30a、30b和30c。
关于加强板的位置及数目，在大气压引起的变形大的地方就需要提供足够数量的加强板。
此外，在如图2和图3中所示的阴极射线管中，使用薄金属板作为后板以减轻管壳的重量，该薄金属板用来增强其承受大气压的能力。然而，如果后板有足够厚度，则加强板可省略。例如，当使用厚度8毫米的后板时，因后板的形变极小加强板可以省掉。
下面参照图7阐述另一实施例。图7中所示阴极射线管的管壳50有设在面板部分52外面的第一连接件51。与前面所解释的第一连接件相同，该第一连接件51有包围面板部分52的裙部54的突起部分53和平坦部分51a，这一部分相对于突起部分53来说，不易因受面板部分52和后板56之间的热膨胀量的差所产生应变的影响而发生形变。同样，连接件51的一端通过熔接玻璃层与裙部54的端部相连，且在S点处焊接于后板56。这样，玻璃面板部分52通过第一连接件51气密地连接到后金属板56。连接件51通过突起部分53的形变能吸收由面板部分52和后板56之间的热膨胀差所产生的应变。
因为第一和第二连接件是管壳的一部分，所以要防止这些连接件生锈。即，如图8所示，第一连接件60被填在面板部分63的裙部62的壁和后板65的平行于裙部62壁延伸的凸缘部分64之间的空间的封装材料所覆盖。当然，连接件60有突起部分66以吸收由面板部分63和后板65之间的热膨胀量的差所产生的应变。同样，连接件60通过熔接玻璃层66连接到面板部分63，且在S线上焊接到后板65。
此外，如果第一连接件70设置在面板部分71的里面，如图9所示，则可以用封装材料层72覆盖裙部73和后板74之间的空间。通过层72将连接件70与大气隔开，防止其生锈。
对于封装材料，任何用于封装的材料都可以用，如液体树脂、和硅橡胶等。
按照实施例的彩色阴极射线管的管壳也适用于用作黑白阴极射线管的管壳。
本发明可适用于显示器件，在这种显示器件中，由于电子束激励由荧光材料组成的荧光屏而使图像再现。
权利要求
1.一种彩色阴极射线管20包含真空管壳21，它包含面板部分22，该面板部分22包含单一的一块玻璃面板23和从该面板23延伸的裙部24，该玻璃面板23包含内表面和中心轴线Z；多个管颈29a、……和291，和用于分别连接所述管颈到所述面板的漏斗状部分27a、……和271；多个电子枪组件31a、……和311，它们分别安装在所述管颈中用于发射多个电子束；荧光屏32，它形成在所述面板的内表面上、通过来自所述电子枪组件的电子束的激励发出可见光；和荫罩33，它安装在所述真空管壳中，与所述荧光屏相对，荫罩上有允许电子束轰击荧光屏的有效区域，其特征在于，有一通过第一连接装置26气密地与所述裙部相连接和通过第二连接装置28a、……和281气密地与所述漏斗状部分相连接的后金属板25；所述第一和第二连接装置中至少有一个具有应变吸收装置，用来吸收由所述后板与所述面板部分之间、及所述后板与所述漏斗状部件之间的热膨胀量的差值所分别产生的应变。
2.根据权利要求1所述的彩色阴极射线管，其特征在于，所述应变吸收装置包含用于吸收由热膨胀量差值产生的应变的可形变部分36。
3.根据权利要求2所述的彩色阴极射线管，其特征在于，所述应变吸收装置包含用于吸收由热膨胀量差值产生的应变的可形变部分36，和对于由热膨胀量差值产生的应变比可形变部分难于形变的平坦部分26c。
4.根据权利要求2所述的彩色阴极射线管，其特征在于，所述可形变部分安置在所述面板部分的里面。
5.根据权利要求2所述的彩色阴极射线管，其特征在于，所述可形变部分安置在所述面板部分的外面。
6.根据权利要求2所述的彩色阴极射线管，其特征在于，所述可形变部分至少包含一个朝着垂直于所述后板表面的方向突起的突起部分。
7.根据权利要求6所述的彩色阴极射线管，其特征在于，所述突起部分的截面形状是半圆形。
8.根据权利要求6所述的彩色阴极射线管，其特征在于，所述突起部分的截面形状是三角形。
9.根据权利要求1所述的彩色阴极射线管，其特征在于，它还包含用于加强所述后板机械强度的加强装置。
10.根据权利要求9所述的彩色阴极射线管，其特征在于，所述加强装置包含多个L形金属板。
11.根据权利要求5所述的彩色阴极射线管，其特征在于，它还包含密封装置，它用于封盖所述可形变部分。
12.根据权利要求4所述的彩色阴极射线管，其特征在于，它还包含用于把所述可形变部分与大气隔离的密封装置。
13.根据权利要求11所述的彩色阴极射线管，其特征在于，所述密封装置包含在垂直于所述后板表面的方向从所述后板延伸的凸缘，它包围所述可形变部分和封盖所述可形变部分的密封层。
14.一种显示器件的真空管壳21，它包含荧光屏32，后者具有发射可见光的荧光材料;电子束源31a、……和311，它朝着所述荧光屏发射电子束以激励所述荧光材料;玻璃的前面部分22，它具有内表面，用于在其上形成所述的荧光屏;和后面部分27a、……271，29a、……和291，它用于安装所述电子束源，其特征在于，所述后面部分包含一金属部分25，它通过连接部分26与所述前面部分气密地连接，所述连接部分包含与所述前面部分气密封接的第一端部26a和与所述金属的后面部分气密封接的第二端部26b;和吸收应变装置，它设在所述的第一和第二端部26a和26b之间，且包含一可形变部分36，该可形变部分用于吸收由所述前面部分与所述后面部分之间的热膨胀量差值所产生的应变;该吸收应变装置还包含平坦部分，它设在所述可形变部分与所述第一端部之间，对于由热膨胀量的差值产生的应变，它比所述可形变部分难于形变。
15.如权利要求14所述真空管壳，其特征在于，所述可形变部分36至少包含一个朝着垂直于所述后面部分表面的方向突起的突起部分36。
16.一种阴极射线管20的管壳21，它包含多个电子枪组件31a、……和311，它发射多个电子束;荧光屏32，它根据所述电子束的激发发射可见光;面板部分22，它包含单一的一块玻璃面板23和从所述面板延伸的裙部24，所述面板包含其上形成所述荧光屏的内表面;多个管颈29a、……和291;和多个漏斗状部27a、……和271，它们分别地所述管颈连接到所述面板，其特征在于，它具有通过第一连接装置26气密地与所述裙部相连、通过第二连接装置28a、……和281气密地与所述漏斗状部分相连的后金属板25;所述的第一连接装置和第二连接装置中的至少一种装置包含吸收应变装置，它用来吸收分别由所述后板与所述裙部之间及所述后板与所述漏斗状部分之间的热膨胀量差值所产生的应变。
17.如权利16所述的真空管壳，其特征在于，所述吸收应变装置包含可形变部分，用以吸收由热膨胀量差值产生的应变。
18.如权利16所述的真空管壳，其特征在于，所述吸收应变装置包含用于吸收由热膨胀量差值产生的应变的可形变部分，和对于这种热膨胀量差值产生的应变比所述可形变部分难于形变的平坦部分。
全文摘要
一种彩色阴极射线管包含其空管壳，该管壳包含面板部分，后者具有单一的一块玻璃面板和从面板延伸的裙部，该玻璃面板具有内表面和中心轴线；后金属板，它通过第一连接装置气密地与裙部相连；多个漏斗状部分，它们通过第二连接装置与后板相连；多个管颈分别从漏斗状部分延伸。管壳中，有多个电子枪组件分别安装在管颈中，用于发射多个电子束；荧光屏，和荫罩。第一连接装置有应变吸收装置，用来吸收由后板与裙部间的热膨胀量差值所产生的应变。
文档编号H01J29/86GK1042803SQ8910778
公开日1990年6月6日 申请日期1989年10月6日 优先权日1988年11月16日
发明者竹中滋男, 西村孝司 申请人:株式会社东芝