专利名称：边缘有条纹的荫罩的制作方法
技术领域：
本发明涉及彩色显示的平面荧光屏阴极射线管(CRT)用的一种荫罩，特别涉及边缘有条纹的这种荫罩。
彩色电视和有关显示用的阴极射线管一般都采用荫罩来荫蔽(在空间过滤)来自装在管颈上的三个电子枪的电子束，使各电子束只激发配置在管面内表面上的三色荧光显示屏的一种颜色。这种荫蔽作用是通过在荫罩上设置一系列对应于荧光屏上的一系列荧光屏象素的小孔实现的。
传统的CRT表面是曲面。最近采用了二维(圆柱形)或三维(准球形)曲度。虽然最近CRT已发展到其表面曲度有所降低的程度，但基于一些原因，包括要求美观、减少周围光线的反射和降低制造成本等原因，总希望能有表面完全没有曲度的CRT。
现在有人在研制一种平面荧光屏CRT，其中荫罩系在扁平的显示表面后面绷紧的，就象鼓皮一样，其目的是使其具有牢固的结构，并能解决其在运行过程中的热变形问题。这种荫罩中的应力分布最好是均匀的，因为这样就可以采用较大的绷紧应力，从而进一步完善其结构特性和热性能。该绷紧应力可高达荫罩材料屈服应力的60%至80%。
如果能采用“非结合式”的制造工艺，即荫罩与荧光屏花纹系分开制造，而不是象目前实际制造普通的彩色CRT时那样结合起来制造时，则在管子的设计和自动化的花费方面还能获得其它好处。要实现这种“非结合式”的制造工艺，小孔和荧光屏象素的配置精确度必须始终保证在5至10微米的范围内。
本发明的目的是在绷紧的荫罩小孔(视野)区周围设置边缘条纹，该边缘条纹在荫罩各边缘均匀偏移或承受均匀的边缘载荷时使应力在荫罩的视野区均匀分布。
按照本发明，在矩形荫罩上设置了边缘条纹，用以将荫罩绷紧装设在平面彩色荧光屏CRT上。荫罩的边缘包括条状材料，围绕着荫罩的中心小孔(视野)区。在各条中，彼此平行且垂直于小孔区毗邻边的一些狭缝形成一条条的分支，该分支也垂直于小孔区的边缘。这些分支将小孔区连接到用以将荫罩固定到CRT的边缘条的外部区域。
各狭缝的长度和彼此间的间距系选择得使边缘在受拉力作用时较坚实，但受横向弯曲时较有弹性。各狭缝的长度L对狭缝各毗邻边缘之间的间距W的比值，在这里称之为纵横比，随拉伸刚度对弯曲刚度的比值的平方而变化。
此外，横向弯曲应比长度L小，以确体保张力大致上垂直于小孔区的毗邻边缘。
图1是本发明的平面彩色荧光屏阴极射线管的荫罩的示意图，其中包括具有狭缝条纹的边缘区。
图2是图1划圈部位的放大部分，更详细地示出了边缘区中的狭缝条纹。
图3示意表示了对边缘条纹各毗邻狭缝之间的边缘材料的一个分支进行张应力分析的示意图。
图4是与图3类似的横向弯曲应力分析图。
图5是图1荫罩的右上象限的示意图。
图6是与图1类似，但系不带边缘条纹的处于绷紧状态的荫罩右上象限在均匀的张应力的作用下的示意图。
图7是本发明具有边缘条纹、处于绷紧状态的荫罩与图6类似的示意图。
现在参看图1，图中示出了本发明平面彩色荧光屏CRT的荫罩的一个实施例。荫罩10包括一矩形中心小孔或视野区11和边缘区12，边缘区12则包括构件12a、b、c和d，各构件又包括垂直于视野区的毗邻边缘取向、彼此平行的诸狭缝条纹13。小孔图形和边缘条纹可按公知作法局部化学蚀刻薄金属单片同时形成。
从图2中可以更清楚地看到图1荫罩在划圈部位的放大部分，各边缘元件12的狭缝13形成许多平行分支14，各分支经由各内条16连接视野区11的外硬条15。各硬条15用以将荫罩固定到管上。由于有了该边缘条纹，构件12在受到轴向(即图2所示的箭头方向)的拉力时较坚实，而受到横向(即横切箭头方向)的弯曲时较有弹性。这样，构件12势必有效地传送所需要的拉力，但吸收弯曲力，否则该弯曲力就可能会影响应力在荫罩中所希望有的均匀分布状态。
各狭缝的宽度最好尽量小。用一般的化学蚀刻法刻出狭缝时，在荫罩上部表面的宽度一般约为5密尔，正好够蚀刻剂渗入荫罩的下部表面。
如图2所示，各分支14的长度为L，宽度为W。长度L对宽度W的比值(即本说明书所述的纵横比)应大得足以达到较难拉伸和较易横向弯曲的要求。
参看图3，这是其中一个分支14受如箭头所示的拉应力作用时的应力分析图，该分支的张力刚度K1等于E×A/L，其中E为荫罩材料的杨氏模量，A等于荫罩的厚度t乘以分支的宽度W，L则为分支的长度。
图4与图3类似，是一个分支受箭头所示的弯曲力的作用的示意图。弯曲刚度K2等于12×E×I/L3，其中I等于t×W3/12。这时K1对K2的比值等于(L/W)2。举例说，若希望K1/K2为100时，则纵横比L/W为10。
本发明的荫罩在设计上还应该加以考虑的问题是，横向弯曲应比狭缝的长度小，以确保拉力大体上平行于荫罩与边缘元件相交的轴线。横向弯曲的幅度又取决于荫罩的大小和荫罩的绷紧程度。
图5是图1荫罩的右上部象限的示意图。该象限沿Y轴线的高度为沿X轴线宽度的四分之三。X轴线与Y轴线的交点对应于荫罩的中心。中心至C点的距离以1/2D表示，其中D为视野区的对角线。于是视野区象限的高度和宽度可分别以3/10D和2/5D表示，从而靠近A点的横向弯曲可如下表示B＝σh-2/5D其中σh为平均水平应变。靠近B点的横向弯曲则为B＝σv-3/10D其中σv为平均垂直应变。实际上σh近似地等于σv，σv则近似地等于500×(E-6)。对弹性模量E为30E6磅/平方英寸的荫罩材料来说，对角线D为27英寸，B约等于0.005英寸。对角线D为16英寸，B约等于0.003英寸。由于采用了屈服强度较高的材料，因而应变会因拉力负载增加1至4倍而增加。可提供的狭缝长度可达横向弯曲的100倍，这视乎荫罩视野区周围存在的空处的大小而定。
为举例说明本发明的优点，我们制造了两套实验性的带绷紧的荫罩的平面彩色荧光屏CRT，其中一个的荫罩对角线为27英寸，另一个为16英寸。各套包括荫罩中带边缘条纹的管子，和荫罩中不带边缘条纹的控制管。L、W和ω的值如下所示27英寸16英寸L0.50英寸0.25英寸W0.050英寸0.025英寸ω0.050英寸0.02英寸在这些控制管中，可以观察到屏上的图象在靠近视野区的各边缘处有大约100微米的边缘畸变。而按本发明的教导制造的具有边缘条纹的管子中则没有看到上述畸变。
为进一步显示本发明的优点，对带和不带边缘条纹的两个27英寸对角线的荫罩设计在75磅/英寸的均匀边缘载荷的作用下进行了有限元件分析。分析结果如图6和7所示。图中，沿边缘的成排箭头表示所加的均匀张力载荷，A至E区则表示视野区中各小孔偏移量因张力载荷增加而增加的部位。
从图6可以看到，在不带边缘条纹的荫罩中，由小孔的偏移表现出的应力分布由于应力水平不均匀而不均匀。但从图7可以看到，有了边缘条纹，畸变情况因应力水平均匀而均匀。这种均匀的应力保证我们能够精确预计小孔在加张力载荷之后的花纹，使我们能够将小孔花纹与显示屏上的荧光屏花纹精确套准，从而在可能分开制造显示屏和荫罩。
权利要求
1.一种矩形荫罩，其特征在于，它包括一中心小孔视野区和一环绕的边缘区，边缘区包括由多个分支连接到视野区的一些装配条，各分支彼此平行且垂直于视野区的一毗邻边缘，各边缘区在受拉力作用时较坚实，而受到横向弯曲时较有弹性。
2.根据权利要求1所述的荫罩，其特征在于，各分支由一些彼此平行且垂直于视野区的毗邻边缘的狭缝条纹形成。
3.根据权利要求1所述的荫罩，其特征在于，各分支的纵横比L/W至少为5。
4.根据权利要求1所述的荫罩，其特征在于，各分支的纵横比达10。
5.根据权利要求1所述的荫罩，其特征在于，各边缘区横向弯曲的幅度比各分支的长度L小。
6.一种平面彩色荧光屏CRT，其特征在于，它包括1至5其中一项权利要求所述绷紧装配的荫罩。
全文摘要
一种矩形荫罩，其特征在于，荫罩的各边缘区中有一些狭缝条纹，以便使拉伸应力在荫罩装在CRT中时在荫罩整个表面上均匀分布，从而改进其机械特性和热性能，并使CRT的荫罩和显示屏可以分开制造。
文档编号H01J29/07GK1043406SQ8910908
公开日1990年6月27日 申请日期1989年12月2日 优先权日1988年12月5日
发明者劳伦斯·D·诺克斯 申请人:菲利浦光灯制造公司