CN1317822A - 平面型阴极射线管 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种平面型阴极射线管，更具体地说，通过改善显示屏内表面的曲率，本发明改善了图象的亮度和色纯度，以便防止电子束的误着屏，由此防止了隆起、振鸣、地磁磁场和类似的情况。为了实现这一目的，本发明的平面型阴极射线管包括一个显示图象的显示屏，其中显示屏的外表面是平面，其内表面沿垂直轴方向和水平轴方向分别具有内表面曲率。

Description

平面型阴极射线管

本发明涉及一种平面型阴极射线管(CRT)，特别涉及一种对CRT显示屏曲率的改进。

通常，CRT是一种将其接收到的图象信号显示为一种图象的图象显示装置，且CRT分为曲面型和平面型，曲面型CRT在显示屏的内外表面具有一个预定的曲率，平面型CRT的显示屏内表面具有一个预定的曲率，而其外表面实质上是平的。

图1表示通用的曲面型CRT的剖视图，图2表示构成图1所示曲面型CRT的一个荫罩和一个框架的分解透视图。图3a表示具有一个荫罩和一个与其结合的内屏蔽的显示屏组件的顶视图，图3b表示显示屏组件的工作视图。

通常使用的曲面型CRT将参考相关附图进行描述。

如图1所示，常规的曲面型CRT包括一个其外表面具有预定曲率的矩形显示屏，一个裸露式锥体和一个电子枪组件。

更具体地说，显示屏1包括一个荧光屏4，一个荫罩3，所述荧光屏通过在显示屏1的内表面淀积红、绿和蓝色荧光粉而形成，所述荫罩被安装在显示屏1的内表面内，并与之有一个预定间距，该荫罩具有一个固定到其后侧的矩形框架7。而且，内屏蔽板9安装在所述框架7的后侧。锥体2包括一个颈部，根据所接收的图象信号发射电子束6的电子枪组件插入到所述颈部内。

进一步，如图2所示，荫罩3包括许多小孔31，用于通过从电子枪发射的电子束，其整个裙部通过焊接工序焊接到框架7的内壁或外壁。

而且，框架7在其外壁的每一边包括一个平行于其短轴方向的扁平部分，并且具有一个固定到扁平部分一侧的弹性支撑件即弹簧8。

弹簧8具有一个第一臂部和一个第二臂部，它们相互之间以一个预定角度接触，其中第一臂部在其表面上带有一个被保持在框架的柱螺栓销上的孔(未示出)，第二臂部通过焊接固定到所述扁平部分上。

如上所述，通过将带有固定到其上的荫罩3的框架7安装到显示屏1的内表面上，并且将内屏蔽板9安装在框架7的后侧，就形成了如图3a所示的显示屏组件。

特别地，显示屏1具有由显示屏1内表面中心和其有效区域外端之间的水平差限定的曲率半径，并且包括锚定在显示屏1内壁的两个或三个边缘部分上的几个柱螺栓销10。

下面将介绍具有这种构造的常规CRT的显像过程。

当图象信号被输入到电子枪内时，作为图象信号的电子束6从电子枪发射到荧光屏4上。被发射的电子束6由偏转线圈进行偏转，穿过荫罩的许多小孔31并辐射淀积在显示屏1内表面的荧光屏上的红、绿和蓝色荧光粉，由此显示图象。

此时，约20％的电子束穿过荫罩的小孔31，剩余的80％与荫罩发生碰撞，导致荫罩和框架温度升高。

这样，在包括AK材料或低热膨胀系数的因瓦合金材料的荫罩中，和包括高热膨胀系数的铁的框架中，在早期升温期间框架膨胀，然后随时间推移荫罩3也膨胀。

参看图3b所示的工作过程，虚线表示工作之前曲面型CRT荫罩3和框架7的形状，而实线表示CRT的荫罩3和框架7的形状，其中荫罩3和框架7的位置由于工作过程中电子束引起的温度升高而移动。

也就是说，荫罩3和框架7(由于其温度的升高而体积膨胀)向着荧光屏移动。这种荫罩和框架的移动可以通过作为弹性支撑件的弹簧8的反抗力而得到补偿，可是，要使荫罩返回到其工作之前的位置是困难的。

所以，当电子束扫描在显示屏内表面荧光屏的荧光粉上时，由于由荫罩3的移动引起的小孔31的位置变化，出现电子束在荧光粉上的着屏的变化量(

LE)(此后被称之为“误着屏量( LE))”。

而且，当由外部冲击或扬声器的声压产生的冲击能量通过柱螺栓销10和弹簧8到达框架7和荫罩3时，就出现了所谓的引起荫罩震颤的隆起现象(domming phenomenon)。结果，小孔31的位置改变，出现电子束的误着屏量(

LE)，由此恶化电子束的透射率和图象的亮度，由于错误的电子束排列而降低图象的颜色纯度。

进一步，因为曲面型显示屏沿短轴方向的框架高度低，该框架不能充分包封荫罩的外部，由此引起荫罩在生产过程中的严重变形，或者由于电子束的误着屏而在屏幕上出现黑带。

此外，因为内屏蔽板(其安装在框架后侧以防止地磁的磁场)在长周边部分和短周边部分上也具有平滑的平面形状，所以磁通量不易集中在所述长周边部分、短周边部分以及角部上。结果，地磁磁场没有被有效地屏蔽，这样电子束就被偏转，导致出现电子束的误着屏量(

LE)和图象颜色纯度的恶化。

为了解决上述问题，本发明的目的是通过减少电子束的误着屏来改善图象的亮度和颜色纯度，由此防止隆起、振鸣(howling)、地磁磁场和其它类似情况。

为了实现这一目的，本发明提供了一种平面型阴极射线管，其包括显示图象的显示屏，其中显示屏外表面为平面，显示屏内表面沿垂直轴方向和水平轴方向分别具有内表面曲率。

图1是常规的曲面型CRT的剖视图；

图2是构成图1所示曲面型CRT的一个荫罩和一个框架的分解透视图；

图3a是显示屏-框架组件的顶视图；

图3b是显示屏-框架组件的工作视图；

图4是按照本发明的平面型阴极射线管的剖视图；

图5是按照本发明的平面型阴极射线管的显示屏组件的顶视图；

图6是平面型阴极射线管的显示屏的平面图；

图7a、7b和7c是相对于图6分别沿长周边方向、短周边方向和对角线方向截取的剖视图；

图8a和8b是表示本发明的显示屏内表面曲率在每一个位置的变化的曲线图。

按照本发明一个优选实施例的平面型阴极射线管将参照附图进行说明。

如图4所示，本发明的平面型阴极射线管包括一个矩形平面显示屏1，一个构成一外壳的裸露式锥体2和一个电子枪。

本发明的作为显示图象的部分的平面型显示屏1带有一块防止爆炸的安全玻璃(其安装在显示屏的外表面)和一个荧光屏(通过有规律地淀积红、绿和蓝色荧光粉在显示屏1的内表面上形成)。而且，显示屏1的端部沿其后部方向弯曲，由此形成一个内侧壁。柱螺栓销10锚定在该内壁边缘部分。荫罩3安装在显示屏1后侧，其与显示屏1之间有一个预定的间隔。

在本发明的阴极射线管中，仅有20％的电子束6(由从电子枪发射的红、绿和蓝色荧光粉构成)穿过所述荫罩的小孔31并辐射荧光粉以发射每一种颜色。

详细地说，如图2所示，荫罩3由具有低热膨胀系数的不胀钢材料形成，厚度为0.1mm到0.3mm，并且具有许多以规则间隔在其上排列的小孔31。矩形形状的框架7由具有高热膨胀系数的铁构成，厚度为0.5mm到2mm。而且，在框架7的外壁边缘上形成一平行于其短轴方向的扁平部分。

在上面描述的荫罩3中，荫罩3的裙部被焊接而与框架的内壁接触，或者通过形成大于框架7的荫罩3而被焊接到框架7的外边缘。

而且，由0.2mm到1.5mm厚的高弹性材料制成的弹簧8的第二臂部被固定焊接到所述框架7的扁平部分上，以一个预定的角度与所述第二臂部接触的弹簧8的第一臂部带有一个孔。

如图4和图5所示，其表示平面型阴极射线管显示屏的平面图，为了将带有焊接在其上的所述荫罩3的框架7安装在显示屏1上，将所述的柱螺栓销10插入弹簧8的第一臂部分的孔中，以在荫罩3和荧光屏4之间保持一个预定间距。

具有这种构造的平面型阴极射线管不能防止通常的由荫罩的位置变化引起的隆起和振鸣现象，导致图象亮度和色纯度的退化。

这样，按照本发明，为了解决通用曲面型阴极射线管(其中图象失真严重，反射外部光的反射率高)的缺陷，将显示屏1的外表面设计为平面，并且以这样的方式设计显示屏1的内表面，即可以有效地防止隆起、振鸣和爆炸等，如下面详细描述的那样。

通常，当显示屏弯曲外表面变平时显示屏强度也同样降低，因此本发明的显示屏1应当首先被设计成在耐久性达到满足下列公式爆炸程度的情况下被变平：

(Pi)cr=(0.14×3.2/λ²)Kc……公式(1)

将下列系数插入上述公式(1)：

Kc=2/3(1-γ²)E(t/R)2

  =[12(1-γ²)]1/4 R/t 2sin(θ/2)其中

γ：泊松比

E：弹性系数

R：曲率半径

φ：中心部分和端部限定的角度

Kc,λ：系数

(Pi)cr：临界弯曲重量(critical curving weight)

为了表示根据CRT显示屏曲率半径R的公式(1)，表示为

(Pi)cr∞1/R

也就是说，虽然当曲率半径降低时显示屏1的强度增加，但是显示屏内表面的曲率被限制到使得所述增加的曲率具有的耐久性满足爆炸特性的程度，这是因为应当降低显示图象的图象失真和光线的反射。

所以，为了使曲率半径能够防止显示屏1平面度和强度的劣化，以及防止荫罩由于冲击能量而引起的震颤，矩形显示屏内表面的曲率被设计成分为长周边部分、短周边部分和对角周边部分。

为了限制显示屏1内表面的曲率范围以达到这样的效果，分开设计所述长轴和短轴。

0.51＜(Zmin-Zcen)-(Zcor-Zmaj)＜0.6

0.51＜(Zmaj-Zcen)-(Zcor-Zmin)＜0.6其中：Zcen是显示屏内表面中心的厚度，Zmin是显示屏内表面中心处厚度和长边部分有效区域端部处厚度之差，Zcor是显示屏内表面中心处厚度和对角线部分有效区域端部处厚度之差。

在荫罩的弯曲结构中，如果一个方向，即，部分(Zmin-Zcen)-(Zcor-Zmaj)超过0.6，则长轴和长边部分端部之间的曲率半径增加，这引起其沿长轴方向的支撑强度的劣化和震颤荫罩的振鸣现象。结果，由于CRT的色纯度在工作时退化，所以难以获得精细的图象。

图6表示本发明显示屏内表面的一个平面图。图7a、7b和7c是分别沿显示屏中心截取的长边部分、短边方向和对角线方向的剖视图。

图7a是表示显示屏1长边部分的剖视图。由绕短轴方向的长边部分内表面中心看来，长边部分有效区域(电子束撞击在该部分上)端部的厚度与显示屏内表面中心的厚度之差被定义为Zmaj，长边部分有效区域端部和其中心之间的一半位置处的厚度与内表面中心处的厚度之差被定义为Zmajp。

图7b是表示显示屏1短边部分的剖视图。由显示屏1短边部分的内表面中心看来，短边部分有效区域(电子束撞击在该部分上)端部的厚度与显示屏内表面中心的厚度之差被定义为Zmin，短边部分有效区域端部和其中心之间的一半位置处的厚度与内表面中心处的厚度之差被定义为Zminp。

而且，图7c是表示显示屏1对角线部分的剖视图。对角线部分有效区域(电子束撞击在该部分上)端部的厚度与显示屏内表面中心的厚度之差被定义为Zcor。

作为本发明的一个优选实施例，当按照上述定义设计显示屏时，屏幕长宽比为16∶9的平面型CRT显示屏内表面的曲率半径可具有下列范围。

0.5＜(Zmaj-Zcen)/(Zcor-Zcen)＜0.7

0.35＜(Zmin-Zcen)/(Zcor-Zcen)＜0.45

进一步，如果显示屏1有效区域每一轴的端部与其中心一半位置间的比率被设置到范围0.2＜(Zmajp-Zcen)/(Zmaj-Zcen)＜3和0.2＜(Zminp-Zcen)/(Zmin-Zcen)，则可以防止荫罩的隆起和振鸣现象。

图8a描绘出沿短轴的从显示屏中心到沿长边部分的显示屏有效区域长轴端部的高度差。如所示那样，从显示屏中心到显示屏有效区域长轴端部的高度差(Zpoint)大大增加。

而且，这种增加看来与图8b所示的沿短边部分的增加相同。

在图8a和图8b所示的曲线图中，系列1表示在0.2＜(Zmajp-Zcen)/(Zmaj-Zcen)＜0.3和0.2＜(Zminp-Zcen)/(Zmin-Zcen)＜0.3情况下形成的曲率，系列2表示在0.5＜(Zmaj-Zcen)-(Zcor-Zcen)＜0.7和0.35＜(Zmin-Zcen)-(Zcor-Zcen)＜0.45情况下形成的曲率。

所以，显示屏1在其厚度上可以被形成为，其外表面制造为平面，内表面中心制造得较薄，但从其上部/底部向着其周边厚度增加，由此具有抗爆耐久性，并减小由于冲击能量引起的荫罩的震颤，以及减小地磁的磁场作用。

一方面，与常规的圆形显示屏相比，由于沿短轴方向从沿向后方向弯曲的显示屏外端到显示屏外表面的高度差可以随着显示屏曲率的增加而增加，所以显示屏的裙部的高度增加，并且沿短轴方向从显示屏内表面的中心(Zcen)到柱螺栓销10的距离差PA变大。

进一步，可以插入显示屏内部的框架7的插入间距也变宽，由此增加了框架沿短轴方向的高度。

显示屏沿短轴方向的裙部11的这一高度OAH可以通过一种有限元法给定。作为实际测量中校验的结果，与通用的28”屏幕阴极射线管的显示屏结构的一个例子相比给出下列结果。

                                表1

项目	现有技术	本发明
			显示屏高度	99.7	104.7
显示屏内表面中心和柱螺栓销之间的距离(PA)	64	69

也就是说，如图7a所示，如果穿过显示屏内表面中心的一个延伸平面与柱螺栓销的中心之间的最短距离为PA，并且显示屏裙部11沿短轴方向的高度为OHA，则显示屏裙部沿短轴方向的高度等于0.65＜(PA)/(OAH)＜0.7。

结果，显示屏和框架之间的距离比现有技术中增加很多，由此改善了由于框架体积增加引起的框架热容量，并因此减小了框架在同样条件下的热膨胀量。

即，按照本发明优选实施例的一个平面型阴极射线管被制造成：荫罩的热膨胀系数低，荫罩和框架的热膨胀系数差被设定为小于0.1，显示屏1内表面的曲率范围在0.51＜(Zmin-Zcen)-(Zcor-Zmaj)＜0.6和0.51＜(Zmaj-Zcen)-(Zcor-Zmin)＜0.6范围内，显示屏裙部沿短轴方向的高度范围在0.65＜(PA)/(OAH)＜0.7内。

所以，当具有上述构造的本发明的CRT在工作过程中从电子枪发射的电子束撞击在荫罩内并引起荫罩温度增加时，尽管框架与通用框架具有相同的热容量、密度和重量，但本发明的框架由于其增加的体积而使得温度升高相对低。

因此，可以获得表2所示的结果。

                                       表2

显示屏每一位置的热膨胀量	本发明的例子	现有技术的例子
			最大	最小
	隆起部分	12μm			22μm
长轴端部			10μm	17μm
	角部	11μm			16μm

也就是说，由于框架的低膨胀量，荫罩的移动量也小，因此就减小了隆起现象，由此消除了显示质量劣化的原因。

同时，由于框架沿短轴方向的高度与现有技术相比可以被增加，防止了制造和操作荫罩时的变形。

进一步，由于框架高度增加，安装在框架后部的内屏蔽板能够被急剧地变成锥形。这引起内屏蔽板内外磁场差别的增加，由此有效地屏蔽磁场，防止电子束着屏的变化。

而且，通过矩形框架可以将荫罩沿显示屏内表面曲率保持在一个固定位置，并且显示屏内表面被设计为在范围0.51＜(Zmin-Zcen)-(Zcor-Zmaj)＜0.6和0.51＜(Zmaj-Zcen)-(Zcor-Zmin)＜0.6范围内，由此改善显示屏的弹性系数并防止荫罩由于冲击能量而引起的振鸣(振动)现象。

这可以从表示出实验结果的表3中看到，该实验是将具有本发明显示屏内表面曲率的CRT与具有与本发明相同尺寸的常规CRT进行比较而完成的。

                                     表3

	本发明CRT	常规CRT
			固有振动数	135Hz	52Hz

也就是说，本发明的具有其改进固有振动数的显示屏可以吸收由于外部振动和类似情况引起的冲击能量，并因此通过减小传送到荫罩的冲击能量而防止了荫罩的振动。

如上面详细地描述的那样，具有设计为平面的外表面的显示屏能够解决诸如显示屏图象失真、光线反射和类似的问题。

进一步，显示屏内表面被设计为分成长轴方向部分和短轴方向部分，由此具有能够满足爆炸特性的耐久性。而且，其弹性力的增加防止了由于冲击能量而引起的荫罩振鸣现象，所以减小了着屏变化量，改善了图象的色纯度和亮度。

此外，由于依照显示屏平坦度沿短轴方向的高度增加，所以框架热容量增加，防止了荫罩隆起现象，并且有效地屏蔽了地磁磁场。所以，也可以减小着屏变化量，改善图象色纯度。而且，当制造荫罩和操作CRT时，可以降低偏差率。

Claims (4)

1．一种平面型阴极射线管，其特征在于，它包括：

显示屏，其具有淀积在显示屏内表面的荧光屏，其中显示屏的外表面实质上是一个平面，而其内表面具有一个预定曲率；

锥体，其安装在所述显示屏的后端部；

电子枪，其设置在锥体颈部内用于发射电子束；以及

荫罩，其安装在显示屏内表面内并与显示屏有一预定间隔，并且具有多个用于穿过电子束的小孔，

显示屏的内表面曲率范围由下列公式给定：

0.51＜(Zmin-Zcen)-(Zcor-Zmaj)＜0.6

0.51＜(Zmaj-Zcen)-(Zcor-Zmin)＜0.6

其中：Zcen是显示屏内表面中心的厚度，Zmin是显示屏内表面中心处厚度与长边部分有效区域端部厚度之差，Zcor是显示屏内表面中心处厚度与对角线部分有效区域端部厚度之差。

2．一种平面型阴极射线管，其特征在于，它包括：

显示屏，其具有淀积在显示屏内表面的荧光屏，其中显示屏的外表面实质上是一个平面，而其内表面具有一个预定曲率；

锥体，其安装在所述显示屏的后端部；

电子枪，其设置在锥体颈部内用于发射电子束；以及

荫罩，其安装在显示屏内表面内并与显示屏有一预定间隔，并且具有多个用于穿过电子束的小孔，

显示屏的内表面曲率范围由下列公式给定：

0.2＜(Zmajp-Zcen)/(Zmaj-Zcen)＜0.3

0.2＜(Zminp-Zcen)/(Zmin-Zcen)＜0.3

其中，Zmajp是长边部分有效区域端部和其中心之间的一半位置处的厚度与内表面中心处的厚度之差，Zminp是短边部分有效区域端部和其中心之间的一半位置处的厚度与内表面中心处的厚度之差，Zcen是显示屏内表面的中心厚度，Zmin是显示屏内表面中心处厚度与长边部分有效区域端部处的厚度之差，Zcor是显示屏内表面中心处厚度与对角线部分有效区域端部厚度之差。

3．如权利要求2所述的平面型阴极射线管，其特征在于，显示屏裙部沿短轴方向的距离范围由下列公式给定：

0.65＜(PA)/(OAH)＜0.7

其中，PA是从穿过显示屏内表面的中心延伸的平面到柱螺栓销中心的最短距离，OHA是沿短轴方向的显示屏裙部的厚度。

4．一种平面型阴极射线管，其特征在于，它包括：

显示屏，其具有淀积在显示屏内表面的荧光屏，其中显示屏的外表面实质上是一个平面，而其内表面具有一个预定曲率；

锥体，其安装在所述显示屏的后端部；

电子枪，其设置在锥体颈部内用于发射电子束；以及

荫罩，其安装在显示屏内表面内并与显示屏有一预定间隔，并且具有多个用于穿过电子束的小孔，其中：

显示屏是矩形的，且具有16∶9的屏幕长宽比；并且

显示屏内表面的曲率由下列公式给定：

0.5＜(Zmaj-Zcen)/(Zcor-Zcen)＜0.7

0.35＜(Zmin-Zcen)/(Zcor-Zcen)＜0.45

其中，Zcen是显示屏内表面中心处的厚度，Zmin是显示屏内表面中心处厚度与长边部分有效区域端部厚度之差，Zcor是显示屏内表面中心处厚度与对角线部分有效区域端部厚度之差。

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