专利名称：彩色阴极射线管及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种包括荫罩的彩色阴极射线管及其制造方法。
通常，彩色阴极射线管包括一个真空外壳，该外壳有一个大致为矩形的屏盘和锥体，该屏盘有一弯曲的有效部分，该锥体在其一端有圆柱形的颈部，并与屏盘接合在一起。此外，大致为矩形的荫罩设置在荧光屏的内侧，该荧光屏形成在有效部分的内表面上，并包括三色荧光层。
电子枪设置在锥体的颈部中。从电子枪发射的三束电子束被从安装在锥体外面的偏转器(偏转线圈)产生的磁场偏转，穿过荫罩水平地和垂直地扫描荧光屏，从而显示彩色图象。
荫罩包括大致为矩形的罩体和大致为矩形的罩架，该罩体在面对荧光屏的表面上形成有若干电子束通过孔，并具有约为0.1到0.3mm的板厚，该罩架安装在罩体的外周边部分。通常其上形成了电子束通过孔的罩体的表面被制成这样的弯曲表面，使至少其中心部分向荧光屏凸出，以便与屏盘的有效部分的内表面形状相对应。至于弯曲表面的形状，在现有技术中有球面、在其短轴方向曲率半径约为无穷大而在其长轴方向是弯曲的的圆柱形弯曲表面、和由高次多项式表示的弯曲表面。
同时，至于形成荫罩的弯曲表面的方法，有压制形成方法和通过施加张力形成弯曲表面的方法。
压制形成方法是一种通过压制加工，使由具有若干电子束通过孔的金属薄板制成的平板状荫罩塑性变形为所需形状的方法。该方法主要用来形成具有球面或由高次多项式表示的弯曲表面的荫罩。
通过施加张力形成弯曲表面的方法主要用来形成在其短轴方向曲率半径约为无穷大而在其长轴方向是弯曲的圆柱形弯曲表面。按照该方法，使由具有形成在其上的若干电子束通过孔的金属薄板制成的平板状荫罩弯曲，从而面对具有在其短轴方向曲率半径约为无穷大而在其长轴方向是弯曲的罩体接触表面的框架，然后以在短轴方向施加张力的状态将平板状荫罩安装到框架上，由此形成具有所需形状的荫罩。
近来，在彩色阴极射线管中，为提高屏幕的可视度，屏盘的有效部分被作成平坦的。由于屏盘的平坦性，荫罩的弯曲表面被作成平坦的，同时其曲率变得更小。
在通过前述的压制形成制成平坦的荫罩的情况下，由于其曲率小，荫罩的弯曲表面支撑强度变低。结果，如果诸如冲击或类似的外力施加到彩色阴极射线管上，荫罩的弯曲表面部分就有可能变形。此外，如果有震动施加到彩色阴极射线管上，荫罩就有可能发生共振(蜂鸣)。这造成显示图象的色纯方面的退化。
同时，在局部显示高亮度图象的情况下，高密度电子束的撞击使荫罩被局部加热，并且向荧光屏方向局部凸出；即有可能出现所谓的拱起(doming)。特别是，如果发生上述拱起，电子束不能正确落在屏幕中间区域上预定的荧光层处，与如上所述相同，引起色纯的退化。
可通过使荫罩的板厚度较厚来提高平坦化荫罩的弯曲表面支撑强度。但是，如果荫罩的板厚度被做得厚，则不仅难于形成具有所需形状和尺寸的电子束通过孔，而且也增加材料成本。
另一方面，通过施加张力形成弯曲表面的方法是一种通过向其曲率半径约为无穷大的短轴方向施加张力，来向荫罩施加拉应力的方法。为此，长轴方向的曲率半径被做得较大，并且荫罩的弯曲表面也容易做得平坦。此外，可对荫罩给定一个预定的弯曲表面支撑强度。
然而，根据该方法，必须向荫罩施加极大的拉应力；为此要求用于支撑荫罩的框架非常坚固。因此，随着彩色阴极射线管的尺寸增大，框架重量也有很大增加。
为解决上述问题，已提出了一种将荫罩的弯曲表面制成大致为在长轴方向曲率半径约为无穷大而在短轴方向是弯曲的圆柱形弯曲形状或制成由高次多项式表示的形状的方法。此外，为制造上述荫罩，已提出了一种包括下列步骤的方法弯曲由金属薄板制成的平板荫罩，以使其只在短轴方向上具有曲率；使荫罩塑性变形为圆柱形弯曲形状(圆弧)；使荫罩弹性变形，从而使预定的弯曲表面具有大于上述曲率的曲率半径；以及将荫罩安装到框架上。
根据该方法，使曲率半径变小的弹性力，即提高弯曲表面支撑强度的应力被施加到荫罩上。因此，可改善荫罩的弯曲表面支撑强度。
但是，如上所述的荫罩有这样的问题，即如果随着彩色阴极射线管的大尺寸，荫罩也被做成大尺寸，则在靠近荫罩长轴的部分荫罩的弯曲表面支撑强度较低。
本发明是考虑到上述情况作出的，其目的是提供一种即使按照屏盘的有效部分的平坦性将荫罩做成平坦的，也具有足够的荫罩的弯曲表面支撑强度的彩色阴极射线管，及该管的制造方法。
为实现该目的，根据本发明的彩色阴极射线管包括屏盘，包括具有相互垂直的长轴和短轴的大致为矩形的有效部分；荧光屏，形成在屏盘的内表面上；荫罩，设置成面对荧光屏；以及电子枪，用于发射穿过荫罩射向荧光屏的电子束；该荫罩包括大致为矩形的罩体和矩形的罩架，该罩体形成有用于穿过电子束的若干孔，并具有各与屏盘的长轴和短轴相对应的长轴和短轴，该罩架支撑罩体的外围边缘部分，罩体在短轴方向是弯曲的，并以被施加内应力的状态安装到罩架上，该内应力是使短轴方向曲率半径变小的方向上的内应力。
借助这种彩色阴极射线管，施加到罩体上的应力可在其长轴和沿其短轴方向的各端部之间的罩体的区域中保持大致恒定。此外，在长轴附近的罩体区域中保持使罩体的曲率半径变小的方向上的内应力，从而可提高罩体的弯曲表面支撑强度。这样，可大大限制由于在诸如撞击或类似的外力加到荫罩上时出现的罩体的变形或共振、局部拱起或类似原因引起的电子束落点的偏移。因此，本发明可提供能够显示具有更好色纯的图象的彩色阴极射线管。
此外，本发明提供一种制造彩色阴极射线管的方法，该彩色阴极射线管包括以下部分屏盘，包括具有相互垂直的长轴和短轴的大致为矩形的有效部分；荧光屏，形成在屏盘的内表面上；荫罩，设置成面对荧光屏；以及电子枪，用于发射穿过荫罩射向荧光屏的电子束；该荫罩包括大致为矩形的罩体和矩形的罩架，该罩体形成有用于穿过电子束的若干孔，并具有各与屏盘的长轴和短轴相对应的长轴和短轴，该罩架支撑罩体的外围边缘部分，该方法包括以下步骤
制备由其上形成有若干孔的平板制成的罩材料；使罩材料塑性变形，以使其具有这样的弯曲表面，即在罩材料的长轴区域附近的短轴方向曲率半径Rc和在罩材料的各长边的附近区域的短轴方向曲率半径Ra之间的关系为Rc＜Ra，由此形成罩体；使塑性变形的罩体弹性变形，以使其具有这样的弯曲表面，即短轴方向的曲率半径大于曲率半径Rc，并且在短轴方向上是恒定的；以及将弹性变形的罩体安装到罩架上。
根据上述方法，罩体被以在罩体的长轴附近区域中保持内应力的状态安装到罩架上，该内应力是使罩体的曲率半径变小的方向上的内应力，从而可提高罩体的弯曲表面支撑强度。由此，可大大限制由于罩体的变形或共振、局部拱起或类似原因引起的电子束落点的偏移。因此，本发明可制造能够显示具有更好色纯的图象的彩色阴极射线管。
图1是展示根据本发明实施例的彩色阴极射线管的剖视图；图2是展示彩色阴极射线管内表面一侧的前视图；图3是展示荫罩的透视图，其中在罩体的表面上标出了若干矩阵状线，以便可进一步说明罩体的弯曲表面形状；以及图4A到4C是示意地表示制造荫罩的罩体的工艺的各剖视图。
现将参照附图，详细描述根据本发明实施例的彩色阴极射线管。
如图1和图2所示，示出了一个彩色阴极射线管。该彩色阴极射线管是一具有16∶9的屏幕长宽比的横向长的彩色阴极射线管，并包括由玻璃制成的真空外壳10。真空外壳10由屏盘3、锥体4和从锥体4开始延伸的圆柱形颈部7构成，该屏盘3具有大致为矩形的有效部分1和在有效部分1的周边形成的裙边部分2，该锥体4连接到裙边部分2上。
屏盘3的有效部分1被制成具有穿过阴极射线管管轴Z并相互垂直的长轴(水平轴)X和短轴(垂直轴)Y的大致为矩形的形状。此外，有效部分1的内表面是非球面地凹入的弯曲表面。包括分别发蓝、绿和红光的条形三色荧光层20B、20G和20R，及形成在这些荧光材料层之间的条形光遮蔽层23的荧光屏5形成在有效部分1的内表面上。荧光层20B、20G和20R平行于短轴Y延伸，并沿长轴X方向排列。
大致为矩形的荫罩21设置在真空外壳10中，以便面对荧光屏5。如以下将描述的，荫罩21包括具有若干孔25的罩体27和支撑罩体27的外围边缘部分的罩架26。此外，将荫罩21以这样的方式，即固定在罩架26的侧壁上的大致为楔形的弹性支撑件15被分别连接到从屏盘3的裙边部分的内表面伸出的螺栓16上的方式支撑到屏盘3上。因此，罩体27以预定的间距与荧光屏5面对。
向荧光屏5发射三束电子束8B、8G和8R的电子枪9设置在颈部7中。具有前述结构的彩色阴极射线管以下面的方式显示彩色图象。具体来说，从电子枪9发射的三束电子束8B、8G和8R被由安装在锥体4的外面的偏转线圈11产生的水平和垂直磁场所偏转，然后穿过荫罩21水平地和垂直地扫描荧光屏5，从而显示彩色图象。
如图1和3中所示，荫罩21包括大致为矩形的罩体27和大致为矩形的罩架26，该罩体27被设置成面对荧光屏5，并且在其上形成有用于通过电子束的若干孔25，该罩架26被安装在罩体27的外周边部分上。罩架26具有与荫罩21同样的外形，并且罩体27被安装到罩架26的内周边缘部分上。
罩体27具有穿过管轴Z并相互垂直的长轴(水平轴)X和短轴(垂直轴)Y，从而与屏盘3的有效部分1相适应。此外，罩体27构成了具有在长轴方向曲率半径为无穷大，而在短轴方向是弯曲的的大致为圆柱形的弯曲表面24。此外，以向弯曲表面24施加使短轴方向曲率半径变小的方向上的内应力的状态，即弯曲表面24被内应力夹持，从而使弯曲表面24的中心部分可恢复具有大曲率的初始弯曲表面的状态，将罩体27安装到罩架26上。
对荫罩21中是否保持有内应力的判定是按以下方式进行的。具体地说，是根据当从罩架26上卸下罩体27时，卸下的罩体27在短轴方向的曲率半径是恢复到还是接近罩体27被安装到罩架26上之前的初始曲率半径来作出判定的。
如上所述的荫罩21是按照下面的工艺制造的。
首先，利用光刻方法在具有0.10到0.30mm厚度的矩形薄金属板的预定区域上形成若干孔25，然后，制成如图4A所示的矩形平罩(罩材料)27a。
接着，平罩27a受到借助于使用辊子或类似物品进行的弯曲处理，从而塑性变形。由此，如图4B所示，可获得只在短轴Y方向弯曲的罩体27，并且其中在长轴X附近的曲率半径Rc和在沿短轴方向的端部(长边部分)附近的曲率半径Ra互不相同，关系式Rc＜Ra成立。
随后，如图4C所示，使塑性变形的罩体27在使短轴Y方向的曲率半径变小的方向上弹性变形，由此将罩体27制成大致为圆柱形的形状。然后，将被保持在弹性变形状态的罩体27安装到罩架26上。由此，将罩体27以施加内应力的状态安装到罩架26上，该内应力是使沿短轴方向曲率半径变小的方向上的内应力。
在平罩27a被塑性变形的情况下，这样设置曲率半径Rc和Ra，使当塑性变形的罩体27被安装到罩架26上，同时在短轴方向有弹变形时，限定出一个具有预定曲率半径Rm的大致为圆柱形的形状。
在制造彩色阴极射线管的情况下，将按照上述制造出的荫罩21与屏盘3结合在一起，同时借助作为光掩膜的荫罩的使用，利用照相复制方法在屏盘3的有效部分1的内表面上制成荧光屏5。接着，将荫罩21安装到其上已制成了荧光屏的屏盘3上，然后，将屏盘3和锥体4接合(密封)在一起成为一体，由此制备出真空外壳10。随后，将电子枪9密封在锥体4的颈部7中，然后对真空外壳10的外部进行抽气，从而可制造出彩色阴极射线管。
在按上述构成的彩色阴极射线管中，预先使罩体27的弯曲表面塑性变形，以使在长轴X附近的曲率半径Rc和在长边部分附近的曲率半径Ra具有关系式Rc＜Ra。然后，将罩体27以受到弹性变形，以便形成具有预定曲率半径的圆柱形弯曲表面的状态，安装到具有与最终要求的荫罩21的外形同样形状的安装边缘部分的罩架26上。由此，将罩体27以在其中保持用于维持预定弯曲表面支撑强度的内应力的状态安装到罩架26上。
以这种方式，从其长轴附近开始，可在罩体27外围边部分(peripheral side portion)上维持施加到罩体27上的应力基本不变。此外，使罩体27塑性变形，然后沿使其曲率半径变小的方向弹性变形，由此将其安装到罩架26上。为此，使罩体27的曲率半径变小的内应力被施加到其长轴附近。所以可利用内应力改善罩体27的弯曲表面支撑强度。
实际制造出按上述构成的荫罩，然后测量弯曲表面的支撑强度。结果发现，根据本发明实施例的荫罩，在荫罩被安装到罩架之前的状态中，与具有大致圆柱形形状，从而在其整个表面上的短轴方向曲率半径恒定的荫罩相比，荫罩的弯曲表面支撑强度大大提高。
因此，如果诸如撞击、震动或类似的外力加到彩色阴极射线管上，可大大限制由于罩体的变形、共振、局部拱起或类似原因引起的电子束落点的偏移。因此，本发明可提供能够显示具有更好色纯的图象的彩色阴极射线管。
本发明不限于前述实施例，可在本发明范围内作出各种改变和修改。例如罩体在长轴方向的曲率半径是无穷大。如有需要，在长轴方向罩体也可是弯曲的。
权利要求
1．一种彩色阴极射线管包括屏盘，包括具有相互垂直的长轴和短轴的大致为矩形的有效部分；荧光屏，形成在屏盘的内表面上；荫罩，设置成面对荧光屏；以及电子枪，用于发射穿过荫罩射向荧光屏的电子束；该荫罩包括大致为矩形的罩体和矩形的罩架，该罩体形成有用于穿过电子束的若干孔，并具有各与屏盘的长轴和短轴相对应的长轴和短轴，该罩架支持罩体的外围边缘部分，罩体在短轴方向是弯曲的，并以被施加有内应力的状态安装到罩架上，该内应力是使短轴方向曲率半径变小的方向上的内应力。
2．如权利要求1所述的彩色阴极射线管，其特征在于罩体具有在其中长轴方向的曲率半径为无穷大的大致为圆柱形的弯曲形状。
3．一种制造彩色阴极射线管的方法，该彩色阴极射线管包括以下部分屏盘，包括具有相互垂直的长轴和短轴的大致为矩形的有效部分；荧光屏，形成在屏盘的内表面上；荫罩，设置成面对荧光屏；以及电子枪，用于发射穿过荫罩射向荧光屏的电子束；该荫罩包括大致为矩形的罩体和矩形的罩架，该罩体形成有用于穿过电子束的若干孔，并具有各与屏盘的长轴和短轴相对应的长轴和短轴，该罩架支持罩体的外围边缘部分，该方法包括以下步骤制备在其上形成有若干孔的平板状罩材料；使罩材料塑性变形，以便形成具有这样的弯曲表面的罩体，即在罩材料的长轴附近区域的短轴方向的曲率半径Rc和在罩材料的长边附近的那些区域的短轴方向的曲率半径Ra之间的关系为Rc＜Ra；使塑性变形的罩体弹性变形，以使其具有这样的弯曲表面，即短轴方向的曲率半径大于曲率半径Rc，并且在短轴方向是恒定的；以及将弹性变形的罩体安装到罩架上。
4．如权利要求3的方法，其特征在于在使罩材料塑性变形的步骤中，使罩材料塑性变形，以使其在长轴方向的曲率半径为无穷大。
全文摘要
将荫罩设置成面对大致为矩形的屏盘的内表面。该荫罩具有大致为矩形的罩体和矩形的罩架,该罩体有用于穿过电子束的若干孔,该罩架支撑罩体的外围边缘部分。该罩体在短轴方向是弯曲的,并以被施加有内应力的状态安装到罩架上,该内应力是使短轴方向曲率半径变小的方向上的内应力。以这样的方式制造荫罩,即使矩形平罩塑性变形,以便制备具有这样的弯曲表面的罩体,即在长轴附近的短轴方向的曲率半径Rc和在长边附近的短轴方向的曲率半径Ra之间的关系为Rc< Ra,之后,以使罩体在使短轴方向曲率半径变大的方向上发生弹性变形的状态将其安装到罩架上。
文档编号H01J29/07GK1211340SQ97192359
公开日1999年3月17日 申请日期1997年12月18日 优先权日1996年12月18日
发明者中川慎一郎, 大滨真二, 清水纪雄 申请人:株式会社东芝