專利名稱：邊緣有條紋的蔭罩的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及彩色顯示的平面熒光屏陰極射線管(CRT)用的一種蔭罩，特別涉及邊緣有條紋的這種蔭罩。
彩色電視和有關(guān)顯示用的陰極射線管一般都采用蔭罩來蔭蔽(在空間過濾)來自裝在管頸上的三個電子槍的電子束，使各電子束只激發(fā)配置在管面內(nèi)表面上的三色熒光顯示屏的一種顏色。這種蔭蔽作用是通過在蔭罩上設(shè)置一系列對應(yīng)于熒光屏上的一系列熒光屏象素的小孔實(shí)現(xiàn)的。
傳統(tǒng)的CRT表面是曲面。最近采用了二維(圓柱形)或三維(準(zhǔn)球形)曲度。雖然最近CRT已發(fā)展到其表面曲度有所降低的程度，但基于一些原因，包括要求美觀、減少周圍光線的反射和降低制造成本等原因，總希望能有表面完全沒有曲度的CRT。
現(xiàn)在有人在研制一種平面熒光屏CRT，其中蔭罩系在扁平的顯示表面后面繃緊的，就象鼓皮一樣，其目的是使其具有牢固的結(jié)構(gòu)，并能解決其在運(yùn)行過程中的熱變形問題。這種蔭罩中的應(yīng)力分布最好是均勻的，因?yàn)檫@樣就可以采用較大的繃緊應(yīng)力，從而進(jìn)一步完善其結(jié)構(gòu)特性和熱性能。該繃緊應(yīng)力可高達(dá)蔭罩材料屈服應(yīng)力的60%至80%。
如果能采用“非結(jié)合式”的制造工藝，即蔭罩與熒光屏花紋系分開制造，而不是象目前實(shí)際制造普通的彩色CRT時那樣結(jié)合起來制造時，則在管子的設(shè)計和自動化的花費(fèi)方面還能獲得其它好處。要實(shí)現(xiàn)這種“非結(jié)合式”的制造工藝，小孔和熒光屏象素的配置精確度必須始終保證在5至10微米的范圍內(nèi)。
本發(fā)明的目的是在繃緊的蔭罩小孔(視野)區(qū)周圍設(shè)置邊緣條紋，該邊緣條紋在蔭罩各邊緣均勻偏移或承受均勻的邊緣載荷時使應(yīng)力在蔭罩的視野區(qū)均勻分布。
按照本發(fā)明，在矩形蔭罩上設(shè)置了邊緣條紋，用以將蔭罩繃緊裝設(shè)在平面彩色熒光屏CRT上。蔭罩的邊緣包括條狀材料，圍繞著蔭罩的中心小孔(視野)區(qū)。在各條中，彼此平行且垂直于小孔區(qū)毗鄰邊的一些狹縫形成一條條的分支，該分支也垂直于小孔區(qū)的邊緣。這些分支將小孔區(qū)連接到用以將蔭罩固定到CRT的邊緣條的外部區(qū)域。
各狹縫的長度和彼此間的間距系選擇得使邊緣在受拉力作用時較堅實(shí)，但受橫向彎曲時較有彈性。各狹縫的長度L對狹縫各毗鄰邊緣之間的間距W的比值，在這里稱之為縱橫比，隨拉伸剛度對彎曲剛度的比值的平方而變化。
此外，橫向彎曲應(yīng)比長度L小，以確體保張力大致上垂直于小孔區(qū)的毗鄰邊緣。


圖1是本發(fā)明的平面彩色熒光屏陰極射線管的蔭罩的示意圖，其中包括具有狹縫條紋的邊緣區(qū)。
圖2是圖1劃圈部位的放大部分，更詳細(xì)地示出了邊緣區(qū)中的狹縫條紋。
圖3示意表示了對邊緣條紋各毗鄰狹縫之間的邊緣材料的一個分支進(jìn)行張應(yīng)力分析的示意圖。
圖4是與圖3類似的橫向彎曲應(yīng)力分析圖。
圖5是圖1蔭罩的右上象限的示意圖。
圖6是與圖1類似，但系不帶邊緣條紋的處于繃緊狀態(tài)的蔭罩右上象限在均勻的張應(yīng)力的作用下的示意圖。
圖7是本發(fā)明具有邊緣條紋、處于繃緊狀態(tài)的蔭罩與圖6類似的示意圖。
現(xiàn)在參看圖1，圖中示出了本發(fā)明平面彩色熒光屏CRT的蔭罩的一個實(shí)施例。蔭罩10包括一矩形中心小孔或視野區(qū)11和邊緣區(qū)12，邊緣區(qū)12則包括構(gòu)件12a、b、c和d，各構(gòu)件又包括垂直于視野區(qū)的毗鄰邊緣取向、彼此平行的諸狹縫條紋13。小孔圖形和邊緣條紋可按公知作法局部化學(xué)蝕刻薄金屬單片同時形成。
從圖2中可以更清楚地看到圖1蔭罩在劃圈部位的放大部分，各邊緣元件12的狹縫13形成許多平行分支14，各分支經(jīng)由各內(nèi)條16連接視野區(qū)11的外硬條15。各硬條15用以將蔭罩固定到管上。由于有了該邊緣條紋，構(gòu)件12在受到軸向(即圖2所示的箭頭方向)的拉力時較堅實(shí)，而受到橫向(即橫切箭頭方向)的彎曲時較有彈性。這樣，構(gòu)件12勢必有效地傳送所需要的拉力，但吸收彎曲力，否則該彎曲力就可能會影響應(yīng)力在蔭罩中所希望有的均勻分布狀態(tài)。
各狹縫的寬度最好盡量小。用一般的化學(xué)蝕刻法刻出狹縫時，在蔭罩上部表面的寬度一般約為5密爾，正好夠蝕刻劑滲入蔭罩的下部表面。
如圖2所示，各分支14的長度為L，寬度為W。長度L對寬度W的比值(即本說明書所述的縱橫比)應(yīng)大得足以達(dá)到較難拉伸和較易橫向彎曲的要求。
參看圖3，這是其中一個分支14受如箭頭所示的拉應(yīng)力作用時的應(yīng)力分析圖，該分支的張力剛度K1等于E×A/L，其中E為蔭罩材料的楊氏模量，A等于蔭罩的厚度t乘以分支的寬度W，L則為分支的長度。
圖4與圖3類似，是一個分支受箭頭所示的彎曲力的作用的示意圖。彎曲剛度K2等于12×E×I/L3，其中I等于t×W3/12。這時K1對K2的比值等于(L/W)2。舉例說，若希望K1/K2為100時，則縱橫比L/W為10。
本發(fā)明的蔭罩在設(shè)計上還應(yīng)該加以考慮的問題是，橫向彎曲應(yīng)比狹縫的長度小，以確保拉力大體上平行于蔭罩與邊緣元件相交的軸線。橫向彎曲的幅度又取決于蔭罩的大小和蔭罩的繃緊程度。
圖5是圖1蔭罩的右上部象限的示意圖。該象限沿Y軸線的高度為沿X軸線寬度的四分之三。X軸線與Y軸線的交點(diǎn)對應(yīng)于蔭罩的中心。中心至C點(diǎn)的距離以1/2D表示，其中D為視野區(qū)的對角線。于是視野區(qū)象限的高度和寬度可分別以3/10D和2/5D表示，從而靠近A點(diǎn)的橫向彎曲可如下表示B＝σh-2/5D其中σh為平均水平應(yīng)變?？拷麭點(diǎn)的橫向彎曲則為B＝σv-3/10D其中σv為平均垂直應(yīng)變。實(shí)際上σh近似地等于σv，σv則近似地等于500×(E-6)。對彈性模量E為30E6磅/平方英寸的蔭罩材料來說，對角線D為27英寸，B約等于0.005英寸。對角線D為16英寸，B約等于0.003英寸。由于采用了屈服強(qiáng)度較高的材料，因而應(yīng)變會因拉力負(fù)載增加1至4倍而增加。可提供的狹縫長度可達(dá)橫向彎曲的100倍，這視乎蔭罩視野區(qū)周圍存在的空處的大小而定。
為舉例說明本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)，我們制造了兩套實(shí)驗(yàn)性的帶繃緊的蔭罩的平面彩色熒光屏CRT，其中一個的蔭罩對角線為27英寸，另一個為16英寸。各套包括蔭罩中帶邊緣條紋的管子，和蔭罩中不帶邊緣條紋的控制管。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英寸在這些控制管中，可以觀察到屏上的圖象在靠近視野區(qū)的各邊緣處有大約100微米的邊緣畸變。而按本發(fā)明的教導(dǎo)制造的具有邊緣條紋的管子中則沒有看到上述畸變。
為進(jìn)一步顯示本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)，對帶和不帶邊緣條紋的兩個27英寸對角線的蔭罩設(shè)計在75磅/英寸的均勻邊緣載荷的作用下進(jìn)行了有限元件分析。分析結(jié)果如圖6和7所示。圖中，沿邊緣的成排箭頭表示所加的均勻張力載荷，A至E區(qū)則表示視野區(qū)中各小孔偏移量因張力載荷增加而增加的部位。
從圖6可以看到，在不帶邊緣條紋的蔭罩中，由小孔的偏移表現(xiàn)出的應(yīng)力分布由于應(yīng)力水平不均勻而不均勻。但從圖7可以看到，有了邊緣條紋，畸變情況因應(yīng)力水平均勻而均勻。這種均勻的應(yīng)力保證我們能夠精確預(yù)計小孔在加張力載荷之后的花紋，使我們能夠?qū)⑿】谆y與顯示屏上的熒光屏花紋精確套準(zhǔn)，從而在可能分開制造顯示屏和蔭罩。
權(quán)利要求
1.一種矩形蔭罩，其特征在于，它包括一中心小孔視野區(qū)和一環(huán)繞的邊緣區(qū)，邊緣區(qū)包括由多個分支連接到視野區(qū)的一些裝配條，各分支彼此平行且垂直于視野區(qū)的一毗鄰邊緣，各邊緣區(qū)在受拉力作用時較堅實(shí)，而受到橫向彎曲時較有彈性。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蔭罩，其特征在于，各分支由一些彼此平行且垂直于視野區(qū)的毗鄰邊緣的狹縫條紋形成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蔭罩，其特征在于，各分支的縱橫比L/W至少為5。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蔭罩，其特征在于，各分支的縱橫比達(dá)10。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蔭罩，其特征在于，各邊緣區(qū)橫向彎曲的幅度比各分支的長度L小。
6.一種平面彩色熒光屏CRT，其特征在于，它包括1至5其中一項(xiàng)權(quán)利要求所述繃緊裝配的蔭罩。
全文摘要
一種矩形蔭罩，其特征在于，蔭罩的各邊緣區(qū)中有一些狹縫條紋，以便使拉伸應(yīng)力在蔭罩裝在CRT中時在蔭罩整個表面上均勻分布，從而改進(jìn)其機(jī)械特性和熱性能，并使CRT的蔭罩和顯示屏可以分開制造。
文檔編號H01J29/07GK1043406SQ8910908
公開日1990年6月27日 申請日期1989年12月2日 優(yōu)先權(quán)日1988年12月5日
發(fā)明者勞倫斯·D·諾克斯 申請人:菲利浦光燈制造公司