专利名称：荧光屏多个区域被彼此无关地扫描的阴极射线管的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种例如黑白或者彩色显象管的阴极射线管，尤其涉及这样一种阴极射线管，其中，荧光屏被涂覆在面板的内表面，并具有多个区域，多个区域被彼此无关地扫描。
近来，在具有为高质量广播设计的大屏幕的高质量广播和高清晰度显象管方面作了各种研究工作。通常，为实现显象管的高清晰，射在荧光屏上的电子束斑点直径必须减小。为实现这个目的。在已有技术中，对电子枪的电极结构进行了改进，或者，增加电子枪的口径和/或长度。然而，均未获得令人满意的效果。主要原因在于电子枪和荧光屏之间的距离随着显象管尺寸的增加而增大，因此，电子透镜的放大率过分地增大了。因此，为实现高分辨率，缩短电子枪和荧光屏之间的距离(深度)是重要的。另外，当电子束的偏转角增加时，荧光屏的中心区域和边缘区域之间放大率的差异增加了。因而，对于实现高清晰度来说大角度的偏转是不利的。
在已有技术的这种结构中，人们都知道一种排列多个独立的小尺寸的显象管的方法，由此来构成高清晰度和大屏幕。这种方法对于具有大量分开的区域的大屏幕显示是有效的，这种大屏幕显示是为装设在户外而设计的。然而，当这种方法用于中等大小的屏幕显示时(例如，屏幕大小大约为40英寸)，屏幕分开的区域之间的连接部分很明显，导致图象质量降低。因此，当用这种方法进行的显示用于家庭电视接收机或者计算机辅助设计(CAD)时，屏幕上的连接部分是一个严重的缺陷。
另一方面，美国专利第4，714，856号揭示了一种显象管，在这种显象管中，把多个独立的显象管连续地排列，并且使这些显象管的屏幕成为一体。按照这种具有整体的荧光屏的显象管，真空外壳由在内表面上涂覆荧光屏的面板与荧光屏相对的后板，与后板相邻的漏斗状外壳和设置在漏斗状外壳上的管颈所构成。荧光屏由玻璃制成，后板由玻璃或金属制成。
然而，在这种结构的真空外壳中，如果屏幕表面做得很大，就要增加荧光屏或后板的厚度以能承受大气压力(外部压力)。另外，还需要提供在管子轴向上有高曲度的荧光屏。结果，使真空外壳的重量相当重，而且，荧光屏在管子轴向上有如此高的曲度使具有这种荧光屏的显象管不能清晰地出现在视野内。另外，荧光屏和密封在管颈内的电子枪之间的距离增大，则电子透镜的放大率将受到相反的影响。
为解决上述问题，需要提供一种荧光屏，尤其是具有相对平坦和相对较大区域的荧光屏。在这种情况下，也需要在真空外壳内提供支撑装置，以支撑作用于荧光屏上的大气压力负荷。
在公开的未审日本专利(PUJPA)第64-10553中公开了一种具有这种支撑装置的显象管。按照这种显象管，在平面板和后板之间设置细长板状支撑部件作为承受作用于抽空的平面外壳上的大气压力的支撑装置。在另一个例子中，除了这种支撑部件外，还设置有针状支撑部件。
如有可能的话，人们希望该支撑装置位于电子束轨迹之外，以防止当电子束与支撑装置碰撞时阴影投射到荧光屏上，并且尽可能减少支撑装置和荧光屏之间的接触面积，由此减少由这种接触产生的不发射光线的部分。
然而，在这种结构中，即在面板和后板之间设置细长板状和针状支撑部件以承受施加于抽空的平面外壳上的大气压力的负荷，存在许多问题。例如，细长板状支持部件有这些问题(a)加工精度;(b)抗负荷强度;(c)固定方法;(d)成本等。针状支撑部件还有这一问题(e)使用的支撑部件数量的增加。
上述的显象管是有效果的，尤其是当屏幕尺寸较大的，但，当把这种显象管用于显示彩色图象的阴极射线管时，即其内具有用作彩色选择电极的荫罩的彩色显象管时，会产生各种问题。
第一，在固定荫罩的方法中存在的问题。具体地说，在传统的具有球面荧光屏的彩色显象管的情况下，荫罩也是球面状的。在这种情况下，通过把荫罩的外缘部分固定到金属框架(荫罩框架)上，能给荫罩一个有用的机械强度，并且使得容易把荫罩相对在面板的内表面上形成的荧光屏固定在它们之间预定的位置关系上。然而，在平面荧光屏的情况下，荫罩也必须制成平面的，因此，荫罩的机械强度较低。因此，如在已有技术中仅通过固定荫罩的外缘部分不能容易地把该荫罩按其与在面板的内表面上形成的荧光屏之间的预定的位置关系定位。
通常，对于仅在一个方向上具有曲度的平面荫罩或柱面荫罩，用一可拉伸力作用于荫罩上，使它固定在坚固的金属框架上，可向荫罩提供足够的机械强度，并且通过该金属框架把荫罩设置在面板上。然而，在该方法中，如果荫罩的尺寸随着屏幕尺寸的增加而增加，相应地施加于荫罩上的拉伸力也必须随之增加。所以，需要更坚固的金属框架。在这种情况下，不仅整个显象管的重量增加，而且把荫罩通过金属框架连接到面板上的连接装置必须具有特殊的结构。而且，需要足够的空间以装备连接装置。
第二，在荫罩的排列精度方面存在的问题。普通的彩色显象管的荧光屏是借助设置在彩色显象管内的荫罩根据通过该荫罩的投射图象，通过光刻制板方法形成在面板的内表面上的。因此，如果荫罩和面板内表面之间的距离(q值)与预定值不一致，荧光层的排列间距离受到影响，但整个荧光屏的连续性不受影响。另一方面，在其整体荧光屏内具有多个彼此被独立扫描地区域的彩色显象管的情况下，荧光屏的连续性，即投射到荫罩相邻区域的图象的连续性受q值影响。尤其，当q值大于预定值时，相邻区域的投射图象相互重叠;当q值小于预定值时，相邻区域的投射图象之间将产生间隙。
另外，当用称作主模(mastermask)方法形成荧光屏，即使用暴光模(exposuremask)或干片形成荧光屏时，荫罩和形成有荧光屏的显象管的面板的内表面之间的距离必须精确地确定。如果q值不精确，则电子束不能射到预定的荧光层上，相邻区域间的光栅相互重叠，或者在光栅之间产生间隙。而且，虽然q值与水平偏转角或荫罩排列间距有关，但q值的精度也达到约0.05mm。传统的彩色显象管所需要的制造精度约为0.5mm，从中可以看出，q值需要非常高的精度。换句话说，通过传统已知的装置提供具有高精度的荫罩是困难的。
例如，国际专利申请PCT/US87/02869揭示了一种显象管，其中，荫罩通过连接部件被支撑在面板的内表即荧光屏上。该荫罩以其两端部被连接到连接部件上的状态来支撑。然而在这种结构的情况下，连接部件不能安装在荧光屏的中央部位，以防止由于电子束与连接部件碰撞在荧光屏上产生阴影和产生不发射光线的部分。因此，连接部件仅设置在荧光屏的外边缘部分，并且仅仅荫罩的两个端部由连接部件支撑。所以，荫罩的中央部分不能由连接部件支撑。尤其，当屏幕很大时，荫罩的中央部分容易变形。
结果，对于这种显象管，高精度地把荫罩支撑在荧光屏上也是困难的。
本发明解决了上述问题，本发明的目的是提供一种阴极射线管，其中，形成在面板内表面上的荧光屏具有多个彼此无关地被独立扫描的区域，荫罩能高精度地面向荧光屏设置，用于荫罩的固定部件被简单化，并且重量被减轻，由此，提供一种具有高实用和工业上优点的阴极射线管。
为实现上述目的，提供的彩色阴极射线管包含一抽空外壳，具有一基本上成矩形的第一平板和一与第一平板基本平行且相对的基本上成矩形的第二平板;一在第一平板的内表面形成的荧光屏，且具有许多相互平行的条形荧光层和多个区域;一设置在真空外壳内的荫罩;荫罩支撑装置，用于支撑荫罩，使荫罩与荧光屏相对成一距离;所述的荫罩支撑装置包含第一支撑部分，它被固定在第二平板的内表面上，并被设置成面向荧光层的第一纵向端部;第二支撑部分，它被固定在第二平板的内表面上，并被设置成面向荧光层的第二纵向端部;和中间支撑部分，它被固定在第二平板的内表面上，并被设置在第一和第二支撑部分之间，所述荫罩以在荧光层的延伸方向施加拉伸力的方式支撑在第一、第二和中间支撑部分上;和电子束发射装置，它被连接到第二平板上，用来发射电子束，以便对荧光屏的各区域彼此无关独立地扫描。
按照具有上述结构的阴极射线管，荫罩的两端部由第一和第二支撑部分支撑，荫罩的中央部分由中间支撑部分支撑，这样，能使荫罩相对于荧光屏高精度地定位。进一步，每个支撑部分被固定在第二平板的内表面上。因此，即使在设置有中间支撑部分的情况下，例如，在面对荧光屏中央部位的位置上，从发射装置发射的电子束不会与中间支撑部分相碰撞，能够防止在荧光屏上产生阴影或者形成不发射光线的部分。
按照本发明，阴极射线管内设置有固定部分，该固定部分被固定在第二平板的内表面上，支撑荫罩的支撑装置的支撑部分被固定在固定部分上。
按照上述结构，固定部分事先用如烧结玻璃被固定在第二平板上，通过在常温下用激光焊接的方法把支撑部分焊接到固定部分上。当熔结玻璃被熔化使固定部分固定在第二平板上时，需要通过定位卡具对固定部分定位，并把相差部分加热至高温(摄氏几百度)。因此，在加热时，相差部分的温度分布变化上升，结果，固定固定部分的精度较低。然而，如通过激光焊接能在低温时把支撑部分固定到固定部分上，能忽略相关部分的热膨胀和收缩。因此，即使固定固定部分的精度稍低，但支撑部分仍能高精度地以在与第二平板和荫罩相关的预定的位置关系固定。所以，通过把荫罩连接到支撑部件上，能获得高装配精度的阴极射线管。
更进一步，按照本发明的阴极射线管包含固定在第二面板内表面上的固定部分和支撑第一平板的平板支撑装置。平板支撑装置具有固定在固定部分上的平板支撑部件，平板支撑部件具有与第一平板的内表面接触的接触部分。
按照具有上述结构的阴极射线管，固定部分通过使用如烧结玻璃预先固定在第二平板上，在常温下，通过如激光焊接精确地把支撑部件焊接到固定部分上。因此，如上面一样，平板支撑部件能精确地高精度地连接到第二平板上，平板支撑部件的高度变化能够被减小。
根据下面的结合附图的详细描述，能对本发明有进一步的全面了解，其中
图1至图8示出了本发明的第一个实施例的彩色阴极射线管，其中图1是阴极射线管结构透视图;
图2是沿图1A-A线的剖视图;
图3是阴极射线管装配结构的分解透视图;
图4是荧光屏的放大剖视图;
图5是阴极射线管荫罩支撑部件安装结构的剖视图;
图6是平板支撑部件的放大透视图;
图7是平板支撑部件的安装结构的剖视图;
图8是平板支撑部件的尖部和荧光屏的放大剖视图;
图9至图13示出了本发明的第二实施例的彩色阴极射线管;其中图9是阴极射线管的分解透视图;
图10是荫罩支撑部件安装结构的剖视图;
图11是第一固定部件的平面视图;
图12是平板支撑部件的安装结构的剖视图;
图13是第二固定部件的平面视图;
图14是用于平板支撑部件的校直卡具的剖视图;
图15是第一固定部件的第一种变化的平面视图;
图16是第一固定部件的第二种变化的平面视图;
图17是第一固定部件的第三种变化的透视图;
现在将参照附图描述本发明的第一实施例。
图1至图8示出了应用于彩色阴极射线管的本发明的一个实施例。阴极射线管具有一真空的外壳14，真空外壳14包含基本上成矩形的平面玻璃面板10(第一平板)、一如侧壁被固定在面板10周缘上并垂直延伸的矩形框架11、一矩形平面玻璃后板12(第二平板)被固定在侧壁11上并与平面板10相对且平行、和固定在后板12上的漏斗状外壳13。后板12上有矩形开口15，例如20个开口。开口15以矩阵排列，例如5(垂直)×4(水平)。漏斗状外壳13与后板12的外表面相连，以围住相应的开口15。
如图4所示，荧光屏17形成在面板10的内表面上，荧光屏17具有条形三色荧光层17B、17G和17R，分别发射蓝、绿和红色光，黑条18设置在三色荧光层之间。所有的条形荧光层互相平行垂直延伸(图1到图3)。在面板10和后板12之间设置有荫罩20，荫罩20具有许多孔，用以通过电子束，并且面向荧光屏17。荫罩20由荫罩支撑部件19支撑在后板12上(后面描述)。发射电子束的电子枪22(电子束发射装置)设置在每个漏斗状外壳13的管颈21内。穿入荫罩20的柱状平板支撑部件23(后面描述)设置在面板10和后板12之间。
从电子枪22发射的电子束由安装在漏斗状外壳21的外表面上的偏转线圈25作垂直和水平偏转。因此，穿过荫罩20的电子束各自扫描荧光屏17的20个区域R1、R2、R3…R20(每行5个区域，每列4个区域)。由这种分割扫描在荧光屏17上形成的光栅通过施加于电子枪22和偏转线圈25的信号被相互连接起来，由此在整个荧光屏17上形成单一连续的大光栅。
如图2、图3和图5所示，荫罩支撑部件19通过熔结玻璃以5行水平延伸方向即与荧光屏17的荧光层延伸的方向相垂直的方向固定在后板12的内表面上。具体地说，例如，荫罩支撑部件19包含5个沿着后板12的上边沿排列的第一支撑部件19a、5个沿着后板12的下边沿排列的第二支撑部件19b、5个沿着后板中心线排列的中央支撑部件19c、排列在第一支撑部件和中央支撑部件之间的第三支撑部件19d和排列在第二支撑部件和中央支撑部件之间的第四支撑部件19e。中央支撑部件19c、第三支撑部件19d和第四支撑部件19e固定在两垂直相邻的开口15之间的区域内。因此，这些支撑部件19c、19d和19e面向独立扫描区域R1至R20之间的水平界线部分。
每个支撑部件19均用与玻璃后板12的热膨胀特性相似的弹性材料如镍合金等制成。除了中央支撑部件19c外，第一至第四支撑部件19a、19b、19d和19e的每一支撑部件的横截面呈U形，并形成矩形平面板，其上、下端部向一个方向弯折成近似直角。从图2中可以看出，支撑部件19a、19b、19d、19e中的每一部件的两个弯折部分中的一个被固定到后板12的内表面，支撑部件的纵轴沿水平方向延伸。固定第一和第三支撑部件19a和19d的弯折部分并使之向中央支撑部件19c延伸，固定第二和第四支撑部件，使之向中央支撑部件19c延伸。
中央支撑部件19c的横截面大致呈I形，并且固定到后板12的内表面上，其纵轴向水平方向延伸。
与荧光屏相比，荫罩20是这样构成，为在区域R1、R2、R3…R20之间形成连续的单个光栅，以及为在有效区域之间或在荫罩周缘部分不形成电子束穿过的孔，电子束穿过的孔仅形成在相应于荧光屏17的区域R1、R2、R3…R20的那些区域(有效区域)内。荫罩20上的有效区域之间的区域和荫罩20的周缘部分焊接到荫罩支撑部件19上。由此，通过支撑部件19在相对于荧光屏17的预定的位置上固定荫罩。尤其，面向荧光层的纵向上端部分的荫罩20的上端部由第一支撑部件19a支撑，面向荧光层的纵向上端部分的荫罩20的上端部由第二支撑部件19b支撑。荫罩20的上端部和下端部之间的部分由中间支撑部件，即中央、第三和第四支撑部件19c、19d和19e支撑。
设置的平板支撑部件23用于承受因大气压力引起的施加于真空外壳14的面板10和后板12上的负荷。如图6所示，每个平板支撑部件23由与后板12的热膨胀特性相似的镍合金圆柱棒形成。支撑部件23的末端部形成楔形(V形)，并且具有一个细长平面的接触面23a。支撑部件23的邻近末端的外圆周上形成有轮缘24。接触面23a的长度L约为15mm。每个平板支撑部件23的邻近末端通过熔结玻璃固定到后板12的内表面上。每个支撑部件23延伸通过形成在荫罩20内的通孔。每个支撑部件23的接触面23a与荧光屏17接触。
尤其，每个支撑部件23位于水平相邻的荫罩部件19之间，并穿过荫罩20未设置电子束穿过的孔的那部分。但在相邻的第一支撑部件19a之间或在相邻的第二部件19b之间不设置支撑部件23。如图4所示，支撑部件23固定到后阳板12上，这样它们的接触面23a与在扫描区域R1、R2、R3…R20的横断面上的荧光屏17的黑条相接触，并且接触面23a的纵向与黑条纵向一致。而且，每个接触面23a置于相应黑条的中心线上，至少使之不落在黑条纵向侧边缘外。
在这种情况下，例如，当三色荧光层17B、17G和17R的排列间距为0.6mm，黑条18对整个荧光屏17的面积比率为50%，每个黑条的宽度为0.1mm。因此，希望每个平板支撑部件23的接触面23a的宽度必须为0.01mm或更小。接触面23a的宽度可以通过研磨工艺制作成0.01mm或更小。在形成真空外壳14之前，平板支撑部件23置于后板12上，并且以±0.03mm的精度定位在黑条18上。
上述的彩色阴极射线管以下列工艺制造。
首先，在面板10的内表面上形荧光屏17。荫罩支撑部件19和平板支撑部件23定义在后板12的内表面上。在把熔结玻璃敷在后板12内表面上后，熔结玻璃被烧结。由此，把荫罩支撑部件19和平板支撑部件23固定在后板12内表面上的预定位置上。荫罩20被焊接在固定到后板12上的荫罩支撑部件19上，同时用下述的方法把拉伸力作用于荫罩上。电子枪22密封在每个漏斗状外壳13的管颈部分21内。形成有荧光屏17的面板10、侧壁11、连接有荫罩支撑部件19、平板支撑部件23和荫罩20的后板12和具有密封在管颈部分的电子枪22的漏斗状外壳13被以预定位置关系定位，然后用熔结玻璃把这些构件连接成一整体。此后，把这整体外壳抽空，从而获得彩色阴极射线管。
还有其它各种制造彩色阴极射线管方法。例如，按照其中一个方法，形成有发光板17的面板10、侧壁11和连接有荫罩支撑部件19、平板支撑部件23和荫罩20的后板12以预定位置关系定位，并且用熔结玻璃连接成整体。然后，把密封有电子枪22的漏斗状外壳13用熔结玻璃固定到后板上，从而把所有这些部件结合成单个单元。
如上所述，在把荫罩支撑部件19固定到后板12上，然后把荫罩20焊接到这些支撑部件上的情况下，即使支撑部件19排列在面向荧光屏17的中央部分的区域上，支撑部件19也不会遮挡从电子枪22发射的电子束。因此，不仅仅荫罩20的两个端部而且荫罩20的中央部分也可由荫罩支撑部件19支撑。结果，整个荫罩20能相对于荧光屏17精确地定位。
在上述结构中，事先以预定的加工精度形成荫罩支撑部件19，能使支撑部件的荫罩连接面的高度恒定在所希望的精度上。因此，能精确地保持荫罩20的整个前表面和荧光屏17之间的距离。
另外，有一个优点，即不要求每个荫罩支撑部件19有很高的加工精度。例如，在面板10内表面上形成的荧光屏17的条状三色荧光层的排列间距为0.6mm，以及在每个黑条宽度约为0.1mm的情况下，为了连续地排列荧光层，从相邻两电子枪22发射出来的电子束的重迭宽度或间隙必须为黑条宽度的1/2或更小。在该实施例的阴极射线管中，每个区域R1、R2、R3…R20的水平长度为80mm，荧光屏17和每个偏转线圈25的偏转中心之间的距离L(图5)为56mm，荧光屏17和荫罩18之间的距离q为8mm。当电子束在区域R1、R2、R3…R20的边界部分的重叠宽度为D(见图8)时，预定的q值的偏移△q可由下式表示△q＝D·(L-q)/(H/2+D)所以，该阴极射线管的q值所需的精度即荫罩支撑部件19所需要的加工精度为0.06mm。因此，该阴极射线管能以传统的低成本的加工方法大量生产。
由于该阴极射线管的荫罩20是平面的，无曲度，象平面面板10一样，因此需要在荫罩20上施加拉伸力，以控制热变形或振动。如图2、图5所示，按照把拉伸力施加于该实施例的阴极射线管的荫罩20的一个方法，在以箭头31方向的力26(即从侧壁11向荫罩中心)作用于荫罩支撑部件19a、19b、19d和19e的同时，把荫罩20焊接到荫罩支撑部件19上，这样荫罩支撑部件有弹性地发生形变和稍稍倾斜。当箭头31指示的力在焊接后释放时，由变形的荫罩支撑部件19存储的力所产生的拉伸力作用于荫罩20上。
在这种情况下，拉伸力以条状三色荧光层的轴线方向作用于荫罩20上。在传统的彩色阴极射线管中，拉伸力随屏幕尺寸的大小按指数规律增大。但，在本实施例的阴极射线管中，荫罩20基本上被荫罩支撑部件19分割成多个平行的区域。因此，位于荫罩支撑部件19之间的荫罩18的每个区域的大小基本上与小尺寸的彩色显象管的荫罩大小(宽度)相同。所以，控制荫罩20的每个区域的热形变或振动所需的拉伸力可以等于小尺寸的彩色显象管的荫罩所需的拉伸力。
例如，每个荫罩支撑部件19由0.8mm厚、20mm高的U形的镍合金板形成。如图2所示，当荫罩20连接到荫罩支撑部件19上时，最外行的荫罩支撑部件19a和19b向荫罩中心倾斜约3mm，中间行的荫罩支撑部件19d和19e向荫罩中心倾斜约1.5mm，中央支撑部件19c不倾斜。在这种状态下，连接荫罩。由此，能把基本均匀一致的拉伸力施加于整个荫罩20上。
由于能高精度地固定荫罩支撑部件19，能防止因被安装的荫罩支撑部件19的位置偏差而引起的荫罩20的扭曲或者褶皱，并且荫罩20的所有区域的拉伸力能均匀一致。
另外，如上所述，荫罩20是这样构成，电子束穿过的孔仅形成在那些与荧光屏17的区域R1、R2、R3…R20相对应的有效部分，这是为在R1、R2、R3…R20区域之间形成一个单一连续的光栅和在有效部分之间存在的部分或在周缘部分不形成电子束穿过的孔之必需。因此，即使电子束扫描超出预定的有效范围，荧光屏17的相邻区域的荧光层也不发光，图象能长时间稳定的显示。而且，由于荫罩支撑部件19焊接在荫罩20上有效部分之间的部分上和焊接在未设置有电子束穿过的孔的周缘部分上，因此，可以防止荫罩由于焊接加热引起的变形。另外，平板支撑部件23穿过有效部分之间的部分和穿过未设置有电子束穿过的孔的周缘部分。所以，荫罩支撑部件19和平板支撑部件23不影响电子束扫描荧光屏17的区域R1、R2、R3…R20，并且能在荧光屏上显示连续的图象。
图9到图13示出了本发明的第二个实施例。
在第一个实施例中，支撑荫罩20的荫罩支持部件19和承受施加于面板10的负荷的平板支撑部件23直接被固定到后板12上。但，按照第二个实施例，支撑部件19和23分别通过第一和第二固定部件28和30固定到后板12上。
具体地说，如图9至图11所示，每个第一固定部件28由镍合金平板形成，呈直角平板形，镍合金平板具有与玻璃制成的后板12相似的热膨胀特性。这些固定部件28固定在后板12的内表面上与分开扫描的荧光屏17的区域R1、R2、R3…R20中垂直相邻的区域的边界部分相对应的那些部分上。具体地说，每个固定部件28位于后板12的垂直相邻的开口15之间，每个固定部件28的纵向与水平方向一致。每个固定部件28的面积大于每个荫罩支撑部件19的弯折部分的面积。每个固定部件28具有一个中央平板部分32，在平板部分32的外周缘上形成槽纹边缘部分34。在每个固定部件28置于后板12上的状态下，熔结玻璃36覆盖在槽纹边缘部分34的表面(正平面一侧上表面)上，该表面与面板10相对，并覆盖在边缘部分34的侧表面上。通过烧结熔结玻璃36，把固定部件28紧紧地附着在后板12的内表面上，在后板12和平面部分32之间基本上没有熔结玻璃。然后，把荫罩支撑部件19的弯折部分焊接到相应的固定部件28的平面部分32上。
如图9、图12和图13所示，像第一固定部件28一样，第二固定部件30由镍合金平板形成，呈碟形，镍合金平板具有与玻璃制成的后板12相似的热膨胀特性。这些部件30固定在后板12的内表面上，处于两相邻的第一固定部件28之间的部分。每个固定部件30具有一个中央平板部分38，在平板部分38的外周缘上形成有槽纹边缘部分40。在每个固定部件30置于后板12上时，熔结玻璃42覆盖在槽纹边缘部分40的表面上，该表面与面板10相比，并覆盖在边缘部分40的侧表面上。通过烧结熔结玻璃42，能把固定部件30紧紧地附在后板12的内表面上，在后板12和平面部分38之间基本上无熔结玻璃。然后，把平板支撑部件23的近侧端焊接到相应的固定部件30的平板部分上。
支撑部件19和23焊接到第一和第二固定部件28和30上的理想的方法是能尽可能避免在焊接期间和焊接之后引起的有关部分的热变形。因此，能使除了焊接部分的其它部分保持常规的激光焊接方法是最佳的。
因其它的结构与第一实施例相同，相同的参考标号表示同一部件，因此，省略了对它们的详细描述。
按下述工艺制造具有上述结构的彩色阴极射线管。在用熔结玻璃连接面板10、侧壁11、后板12和漏斗状外壳13制成外壳之前，把具有预定尺寸和形状的第一和第二固定部件28和30定位在后板12的内表面上。这些固定部件28和30通过熔结玻璃固定到后板12上。在这种情况下，最好在用这些固定部件紧压住后板的同时，把固定部件28和30固定到后板12上，由此防止熔结玻璃进入固定部件28和30的平面部分32和38的后表面和后板12之间的间隙中。每个第一固定部件28的平面部分32的面积大于荫罩支撑部件19的弯折部分的面积，相似地，每个第二固定部件30的平面部分38的面积大于每个平板支撑部件23的近侧端部的面积。因此，固定部件28和30的固定位置不需要很高的精度。
接着，如图14所示，通过使用下夹具46和上夹具50，把支撑部件23定位在固定到后板12上的第二固定部件30上。下夹具46具有一水平参考平面44H和位于水平参考平面44H一端的垂直参考平面44V。上夹具50具有对平板支撑部件23定位的参考平面48。具体地说，连接有第一和第二固定部件28和30的后板12设置在下夹具46的水平参考平面44H上，固定部件面向上面。后板12的一端紧靠在垂直参考平面44V上，使后板12定位。平板支撑部件23被竖立在已定位的后板12上的第二固定部件30上。上夹具50以适当的压力置于支撑部件23上。当上夹具50的一端面靠紧下夹具46的垂直参考平面44V时，把以箭头53方向的力通过垫块52施加于支撑部件23的尖顶部的侧面，把支撑部件23压向上夹具50的参考平面48。因此实现了对支持部件23的定位。精确地确定上夹具50的一端面和上夹具50的最右侧参考平面48之间的距离L1和两相邻参考平面48之间的距离L2，借此可以通过上夹具50和下夹具46精确地对平板支撑部件23进行定位。此后，通过激光焊接把已定位的平板支持部件23焊接到相应的第二固定部件30上。
接着上面所述，把荫罩支撑部件19排列在第一固定部件28上，并用为支撑部件19设计的另一个上夹具(未画出)代替上夹具50，并以适当的压力将其放置在支撑部件19上。在用与上述相似的方法对荫罩支撑部件19定位之后，用激光焊接的方法把支撑部件19焊接到相应的第一固定部件28上。然后，用与第一个实施例中相同的方法把荫罩20焊接到荫罩支撑部件19上。
此后，用固定有荫罩支撑部件19、平板支撑部件23和荫罩20的后板12，构成外壳14，这样完成了阴极射线管。
构成外壳有几种方法。按照一个例子，用夹具(图中未示出)把在内表面上设置有荧光屏17的面板10、侧壁11、其上固定有支撑部件19和23的后板12和具有密封电子枪22的管颈21的漏斗状外壳13以预定的位置关系定位，一个荫罩被排列成组合的结构形式。然后，用熔结玻璃把这些部件10、11和12彼此联系起来。把组合的外壳抽空，构成阴极射线管。像第一个实施例一样，把荫罩20焊接到荫罩支撑部件19，而使荫罩支撑部件，除了中央支撑部件19c之外，稍稍向内有弹地变形，这样，把拉伸力以三色荧光层延伸的方向施加于荫罩20上。
在上面的实施例中，用熔结玻璃把面板、侧壁、后板和漏斗状外壳连接成外壳。然而，外壳的各部件也可以不用熔结玻璃连接。例如，面板和侧壁可以形成一体，或者把单独形成的面板和侧壁互相焊接起来。
按照具有上述结构的第二实施例，除了第一个实施例的优点之外，还可以获得下面的优点。在第二个实施例中，第一和第二固定部件28和30被固定到后板12上，荫罩支撑部件19和平板支撑部件23被固定到这些固定部件上。由支撑部件19和23相对于固定部件28和30的位置精度决定支撑部件19和23相对于后板12的位置精度，而不是由固定部件相对于后板的位置精度决定。所以当烧结已涂覆的熔结玻璃把固定部件28和30固定到后板12上时不需要特殊的高精度定位夹具(即使使用了夹具，结构简单的夹具就能满足要求)。例如，在荫罩支撑部件19的弯折部分的宽度和平板支撑部件23的靠近末端部分的直径为10mm的情况下，第一固定部件28的宽度和第二固定部件30的直径约为15mm，为支撑部件19和23的定位提供了足够的余量。因此，即使在用熔结玻璃把固定部件28和30固定到后板时发生微小的移动，荫罩支撑部件和平板支撑部件仍能被精确地定位，无需考虑固定部件的移动。
另外，用激光焊接把荫罩支撑部件19和平板支撑部件23固定到相应的固定部件上，同时使这些支撑部件定位。因此，支撑部件和固定部件的焊接和固定基本上是在常温下进行的，不被加热到高温。所以，固定支撑部件19和23既不受热膨胀的影响，也不受温度分布变化的影响，热膨胀和温度分布的变化可以在用熔结玻璃固定支撑部件19和23时发生。结果，支撑部件可以被精确地固定在预定的位置上。
第一和第二固定部件28和30具有槽纹边缘部分34和40，形成在平面部分32和38周围，在平面部分32和38上安装有荫罩支撑部件19和平板支撑部件23。熔结玻璃36和42覆盖在这些边缘部分34和40，并被烧结，由此把边缘部分34和40固定到后平板12上。在这种情况下，覆盖的熔结玻璃36、42进入边缘部分34和40的槽内，并把固定部件28和30稳固地固定到后平板12上。尤其，当把荫罩20固定到第一固定部件28上的荫罩支撑部件19时，为对荫罩20施加一个拉伸力，把荫罩焊接到支撑部件19上，同时，支撑部件由如图10中箭头54所指示的从侧壁11向内作用的力而稍稍向内倾斜。结果，与箭头54的方向的力相应的外力作用于第一固定部件28上。但按照上述的结构，固定部件28在箭头54方向上的固定强度能显著地增加，这样能防止固定部件28从后板12上脱落或浮动。
与为把固定部件固定到后板上在固定部件的表面形成氧化膜的情况不同，按照第二个实施例，在固定部件的边缘部分34和40涂覆熔结玻璃36、42大大地有助于固定部件的固定。因此，固定部件28和30的固定是可靠的，不受固定部件28和30的边缘部分26和31的形变、弯曲、杂质或者不利的氧化膜的影响。
安装荫罩支撑部件19的第一固定部件28和安装平板支撑部件23的第二固定部件30分别具有平面部分32和38。平面部分32和38紧紧地贴住后板12，这样在平面部分32和38与后板12的内表面之间基本上不放置熔结玻璃。如果在它们之间夹入熔结玻璃来固定固定部件和后板12的内表面，则熔结玻璃的厚度在0到0.5mm范围内变化。但在本实施例的情况下，固定部件28和30的高度仅由每个固定部件的厚度决定。通过精确地确定每个固定部件的厚度，在固定部件28和30固定到后板12后其高度能被精确地维持在预定的范围内或稍带变动，而与覆盖的熔结玻璃36，42的量的多少无关。所以，固定在第一和第二固定部件28和30上的荫罩支撑部件19和平板支撑部件23的高度可以保持高的精度。
本发明人用实际的真空外壳进行了各种计算机模拟和实验。他们发现，具有预定的对因大气压力负荷引起的大气压力阻力的真空外壳的平面板10的形变量在与平板支撑部件23接触的部分接近零，在两相邻平板支撑部件之间的中间部分的形变量最大(约为0.5mm)。这一结果是在所有平板支撑部件23的高度相等、作用于所有支撑部件23的大气压力的负荷一致的情况下获得的。如果有一些支撑部件23不具有预定的高度，则由于大气压力而引起的负荷将不均匀地作用在平面板上。当三个相邻的平板支撑部件23的中间一个比其它高时，负荷的不均匀性最显著。
为分析这种不均匀负荷的影响，发明人分析了平板支撑部件高度变化时外壳14强度对大气压力的变化，发现虽然在正常情况下保证的真空外壳的强度必须是大气压力的三倍，但当一平板支撑部件23的高度比其它支撑部件约高出最大形变量的50%时，真空外壳对大气压力的强度的下降30%。然而，当一个支撑部件23的高度比其它支撑部件仅约高出最大形变量的20%时，对大气压力的强度不变化。
从上述结果可以看出，在本实施例的阴极射线管中，所需要的平板支撑部件23高度的精度为0.1mm，它对应于平面板的最大形变量的20%。事实上，对于具有楔形尖部的支撑部件23的加工精度来说，该值是不高的，这将使支撑部件23的大量生产成为可能。另外，该值表示与用夹于两者之间的熔结玻璃把固定部件固定到后板的内表面上时后板的内表面和固定部件之间的熔结玻璃的厚度在0到0.5mm范围内变化的情况相比;支撑部件高度的变化是小的。
另外，由于能以预定的加工精度容易地制造荫罩支撑部件19，因此，能把所有荫罩支撑部件19的高度制得一致。所以，附着在荫罩支撑部件19上的荫罩20的位置精度可以做得很高，并且可以精确地确定面板10的内表面和荫罩20的表面之间的距离(q值)。像平板支撑部件23的情况一样，q值的精度依赖于荫罩支撑部件19的加工精度。实际上，q值的精度不比普通的单个部件的精度高。如在上述实施例的描述一样，q值的允许误差△q可用表达式△p＝D·(L-q)/(H/2+D)表示。在该实施例的阴极射线管中的q值所需的精度即荫罩支撑部件19所需要的加工精度为0.06mm。这精度可以由传统的低成本的加工方法来实现。
如上所述，按照第二个实施例，能精确地确定平板支撑部件的附着位置和高度，面板和后板能均匀地承受大气压力施加的负荷，这样可以得到能充分地承受大气压力的负荷的阴极射线管。而且，由于能精确地确定荫罩支撑部件的附着位置和高度，因而能精确地确定荧光屏和荫罩之间的距离。结果，可以获得能无色彩错位地显示图象的阴极射线管。
本发明不限于上述的实施例，不脱离本发明的精神可以作出各种变化和改良。
例如，在上述实施例中，第一至第四荫罩支撑部件19a、19b、19d和19e的横截面基本上呈U形。但，这些部件的横截面也可以呈其它形状，如I形。中央支撑部件19c的硬度可以提高，以便能防止它们的塌陷。
在上述实施例，荫罩焊接到所有荫罩支撑部件上。但，荫罩也可以仅焊接到位于条状荧光层延伸方向两则上的第一和第二支撑部件上，与其它的第三、第四和中央支撑部件简单地接触。在这种情况下，也能用荫罩支撑部件防止荫罩弯曲，荫罩能相对于荧光屏精确地保持在预定的位置上。在这种情况下，最好用加力装置如弹簧把荫罩压向第三、第四和中央支撑部件。
在上述实施例中，安装有荫罩支撑部件和平板支撑部件的第一和第二固定部件形成平板形。但，这些固定部件也可以形成有一定厚度的三维形状。只要这些固定部件的侧面和后板面覆盖有熔结玻璃，通过烧结熔结玻璃就可以把这些固定部件固定到后板上。
而且，在上述实施例中，荫罩支撑部件的横截面基本上呈U形。当这些支撑部件应用于屏幕尺寸较大的阴极射线管时，很可能发生电子束碰撞引起的荫罩热膨胀而产生的色彩错位。在热膨胀聚集的屏幕周缘部分上色彩错位尤其显著。因此，对于具有较大屏幕的阴极射线管时，最好在垂直于条状荧光层的纵轴方向的水平方向上把荫罩划分成几个部分。通过划分荫罩，可以减少热膨胀的聚集，防止色彩错位。
在上述实施例中，第一和第二固定部件的边缘部分具有齿形槽纹。但这些边缘部分也可以有其它形状的槽纹，例如如图15所示的锯齿形槽纹，或者如图16所示的波纹形槽纹。在这些情况下，也可以获得如第二个实施例中所述的相同的优点。另外，如图17所示，不仅可以在固定部件边缘部分的圆周方向上，也可以在高度方向上设置槽纹。而且，固定部件边缘部分的槽纹也可以仅在每个固定部件的边缘的一部分上形成，而不是整个边缘。此外，也可以把熔结玻璃非连续地覆盖在每个固定部件的边缘上。
如上所述，为减少荫罩支撑部件和平板支撑部件高度的变化，使固定部件的平面部分紧紧地与后板的内表面接触并固定是很重要的。但，即使涂覆或烧结时覆盖在固定部件的边缘部分上的熔结玻璃进入固定部件的平面部分和后板之间，如果熔结玻璃的量较小，则对精度没有问题，能获得如上述实施例中所述的相同的优点。在上述实施例中，分别设置用于固定荫罩支撑部件的第一固定部件和用于固定平板支撑部件的第二固定部件。但，这些固定部件也可以以水平行组的形式形成整体。
在上述实施例中，荫罩支撑部件和平板支撑部件通过固定部件固定在后板上。在用固定部件时，可以通过仅以一个方向把熔结玻璃涂覆于固定部件上来固定各种部件。因此，上述结构不仅可以用于固定支撑部件，也可以用于固定其它部件，例如，提供正极高压的端子、测量和设置各种部件位置的参考平面等。
上面的实施例所述的阴极射线管具有与带有荫罩的彩色显象管一样的功能。但，本发明也可以用于其它的阴极射线管，例如，无荫罩的黑白显象管、电子束指引型彩色显象管等。
上述实施例所述的阴极射线管具有用作电子束发射装置的电子枪。但，电子束发射装置也可以设置一个线性电子放电源。
而且，在上述实施例中，电子束通过偏转线圈进行电磁偏转。但，也可以用静电偏转板对电子束进行电磁偏转。
权利要求
1.一种阴极射线管，包含一外壳(14)具有基本上呈矩形的第一平板(10)和基本上呈矩形的平面的第二平板(12)，平面第二平面(12)以一距离相对于第一平板；一荧光屏(17)，形成在第一平板的内表面上，具有许多彼此平行延伸的条状荧光层(17R、17G、17B)和多个区域(R1到R20)，所述荧光层的每一个都具有第一和第二端；被设置在外壳内的荫罩(20)，荫罩支撑装置，用来支撑荫罩，使荫罩以一距离相对于荧光屏；和电子束发射装置，连接在第二平板上，发射彼此独立地扫描荧光屏区域的电子束；其特征在于所述荫罩支撑装置包含第一支撑部分(19a)，被固定到第二平板(12)的内表面并且面对荧光层(17R、17G、17B)的第一纵轴端；第二支撑部分(19b)，被固定到第二平板的内表面并且面向荧光层的第二纵轴端；和中间支撑部分(19c、19d、19e)，被固定到第二平板的内表面并且位于第一和第二支撑部分之间；以及所述荫罩(20)用第一、第二和中间支撑部分支撑，同时把拉伸力以荧光层的纵向施加于所述荫罩上。
2.如权利要求1所述的阴极射线管，其特征在于所述第一支撑部分具有第一荫罩支撑部件(19a)，被固定在第二平板(12)的内表面上，并且以基本垂直于荧光层(17R、17G、17B)的方向排列;所述第二支撑部分具有第二荫罩支撑部件(19b)，被固定在第二平板的内表面上，并且以基本垂直于荧光层的方向排列;所述的中间支撑部分具有中央荫罩支撑部件(19c)，被固定在第一和第二荫罩支撑部件之间的第二平板的内表面上，并且以基本垂直于荧光层的方向排列。
3.如权利要求2所述的阴极射线管，其特征在于所述第二平板(12)具有多个以矩阵排列的开口(15)，所述电子束发射装置包含多个固定在第二平板外表面上的漏斗状外壳(13)，以覆盖各开口，各个所述中央荫罩支撑部件(19c)被固定在两个相邻的所述开口之间的第二平板上。
4.如权利要求3所述的阴极射线管，其特征在于所述荫罩(20)具有多个有效部分，每个有效部件具有许多以矩阵形式排列的用于穿过电子束的通孔，周缘部分无通孔，位于有效部分之间的边界部分上无通孔，所述第一和第二荫罩支撑部件(19a、19b)支撑荫罩的周缘部分，所述中央荫罩支撑部件(19c)支撑荫罩的边界部分。
5.如权利要求2所述的阴极射线管，其特征在于所述第二平板(12)由玻璃形成，所述第一、第二和中央荫罩支撑部件(19a、19b、19c)由具有与玻璃基本相同的热膨胀特性的金属形成，并且通过粘接剂固定到第二平板上。
6.如权利要求2所述的阴极射线管，其特征在于所述第二平板(12)由玻璃形成，所述支撑装置包含多个固定部件(28)，由具有与玻璃基本相同的热膨胀特性的金属形成，并且固定在第二平板上，所述第一、第二和中央荫罩支撑部件(19a、19b、19c)分别固定到固定部件上。
7.如权利要求6所述的阴极射线管，其特征在于每个所述固定部件(28)的下表面紧密地与第二平板(12)接触，所述固定部件(28)的上表面与荫罩(20)相对，并用涂覆在固定部件上表面的周缘部分上的粘接剂固定到第二平板上。
8.如权利要求7所述的阴极射线管，其特征在于各个所述固定部件(28)具有槽纹部分(34)，槽纹部分被形成在固定部件的周缘部分上。
9.如权利要求8所述的阴极射线管，其特征在于所述的第一、第二和中央荫罩支撑部件(19a、19b、19c)由具有弹性的金属形成，并焊接到固定部件(28)的上表面上。
10.如权利要求9所述的阴极射线管，其特征在于每个所述第一和第二荫罩支撑部件(19a、19b)具有一基本上垂直于第二平板(12)延伸的垂直部分，一个以平行于第二平板和基本上垂直于荧光层(17R、17G、17B)的方向延伸并固定到相应的固定部件(28)的上表面上的下端部分，和一个以平行于第二平板和基本上垂直于荧光层的方向延伸并固定到荫罩(20)上的上端部分，所述上端部分和下端部分从垂直部分向中央荫罩支撑部件(19c)延伸。
11.如权利要求6所述的阴极射线管，其特征在于进一步包含平板支撑装置，承受作用于第一和第二平板(10、12)上的大气压力负荷，所述平板支撑装置包含多个第二固定部件(30)和多个平板支撑部件(23)，每个第二固定部件(30)由具有基本上与玻璃相同的热膨胀特性的金属形成，并用粘结剂(42)固定到第二平板(12)的内表面上;每个平板支撑部件(23)具有一个固定到相应的第二固定部件的近侧端和一个与荧光屏(17)接触的远侧端。
12.如权利要求11所述的阴极射线管，其特征在于每个所述第二固定部件(30)具有一个与第二平板(12)紧密接触的下表面和一个与荫罩(20)相对的上表面，并且用涂覆于上表面周缘部分的粘接剂(42)固定到第二平板上。
13.如权利要求12所述的阴极射线管，其特征在于每个所述第二固定部件(30)具有在其周缘部分形成的槽纹部分(40)，槽纹部分上涂覆有粘接剂(42)。
14.如权利要求13所述的阴极射线管，其特征在于所述平板支撑部件(23)由金属形成，并被焊接到相应的第二固定部件(30)的上表面上。
15.如权利要求11所述的阴极射线管，其特征在于所述荧光屏(17)具有黑条(18)，形成在相邻荧光层(17R、17G、17B)之间，每个平板支撑部件(23)具有一个在其远侧端形成的细长接触面(23a)，与相应的黑条接触，并且沿黑条纵轴方向延伸。
16.一种阴极射线管，包含一外壳(14)，具有一基本上呈矩形的第一平板(10)和一基本上呈矩形的平面第二平板(12)，平面第二平板由玻璃制成，并以一距离相对于第一平板;一荧光屏(17)形成在第一平板的内表面上，并具有许多彼此平行延伸的条状荧光层(17R、17G、17B)和多个区域(R1到R20)，所述荧光层的每一个都具有第一和第二纵轴端;荫罩20，被设置在外壳内;荫罩支撑装置，用于支撑荫罩，使荫罩以一距离相对于荧光屏;和电子束发射装置，连接在第二平板上，用来发射彼此独立地扫描荧光屏区域的电子束，其特征在于所述荫罩支撑装置包含多个固定部件(28)，由具有与玻璃基本相同的热膨胀特征的金属制成并用粘接剂(36)固定到第二平板(12)的内表面上;第一荫罩支撑部件(19a)被固定到固定部件上，并面向荧光层(17R、17G、17B)的第一纵轴端;和第二荫罩支撑部件(19b)被固定到固定部件上，并面向荧光层的第二纵轴端;以及所述荫罩(20)用第一和第二支撑部件支撑，同时把拉伸力以荧光层的纵轴方向施加于所述荫罩上。
17.如权利要求16所述的阴极射线管，其特征在于每个所述固定部件(28)具有与第二平板(12)紧密接触的下表面和相对于荫罩(20)的上表面，并且用涂覆于上表面周缘部分的粘接剂(36)固定到第二平板上。
18.如权利要求17所述的阴极射线管，其特征在于每个所述固定部件(28)在其上表面的周缘部分上具有槽纹部分(34)，槽纹部分上涂覆有粘接剂(36)。
19.如权利要求17所述的阴极射线管，其特征在于所述第一和第二荫罩支撑部件(19a、19b)由有弹性的金属形成，并且被焊接到相应的固定部件(28)的上表面上。
20.一种阴极射线管，包含一外壳(14)，具有一基本上呈矩形的第一平板(10)和一基本上呈矩形的平面第二平板(12)，平面第二平板由玻璃制成，并以一距离相对于第一平板;一荧光屏17，形成在第一平板的内表面上，具有许多彼此平行延伸的条状荧光屏(17R、17G、17B)和多个区域(R1到R20);平板支撑装置，承受作用于第一和第二平板上的大气压力负荷;和电子束发射装置，它被连接在第二平板上，发射彼此独立地扫描荧光屏区域的电子束，其特征在于所述的平板支撑装置包含多个固定部件(30)，每一个固定部件由具有与玻璃基本相同的热膨胀特性的金属形成，并且用粘接剂(42)固定到第二平板(12)的内表面上，和多个平板支撑部件(23)，每一个平板支撑部件具有固定到相应固定部件和近侧端和与荧光屏(17)相接触的远侧端。
全文摘要
一种阴极射线包括具有矩形面板和矩形平面后板的外壳。荧光屏具有许多条状荧光层，并具有多个由电子束独立扫描的区域。在外壳内支撑荫罩的荫罩支撑机构包含固定到后板内表面上并面向荧光层第一纵轴端的第一荫罩支撑部件、固定到后板内表面上并面向荧光层第二纵轴端的第二荫罩支撑部件和固定到后板内表面上并位于第一和第二支撑部分之间的中央荫罩支撑部件。荫罩由荫罩支撑部件支撑，同时把荧光层的纵轴方向的拉伸力施加于荫罩上。
文档编号H01J31/20GK1076309SQ9211500
公开日1993年9月15日 申请日期1992年12月18日 优先权日1991年12月26日
发明者清野和之, 西村孝司, 蒲原英治 申请人:东芝株式会社