能避免荫罩不良振动的荫罩结构 本发明的背景
本发明涉及一种用于阴极射线管(CRT)中的荫罩结构和使用该荫罩结构的彩色CRT。
目前，具有外表面平坦的玻璃面板的彩色CRT已经广泛地投入使用。这样的彩色CRT称为平面彩色CRT。但是，尽管玻璃面板的外表面是平坦的，其内表面却并不平坦，而是一个圆柱形表面的一部分。这样做的第一个原因是因为玻璃面板的抗压性能较低，如果每一处的厚度都一样，玻璃面板可能会爆裂。第二个原因是如果玻璃面板上每一处的厚度都相等，则面板上显示地图象会不自然，看起来是凹陷的。因此，为了避免玻璃面板发生爆裂和图象的不自然，玻璃面板被制成凹透镜的形状，中间区域较薄，而周围区域较厚。
通常，为了保证在玻璃面板内表面和荫罩之间处处都具有相等的距离(Q值)，荫罩也相应于玻璃面板的内表面制成为一个圆柱形表面的一部分。玻璃面板内表面的半径和荫罩表面的半径大体上是相等的。
荫罩结构用于对角线长度为19英寸的彩色平面CRT上，荫罩结构由一个荫罩架和一个荫罩组成。荫罩架由框板、一对长侧壁、一对侧壁组成。框板具有矩形轮廓的形状，由一对长板边和一对短板边所限定。长侧壁从长板边上垂直立起，短侧壁从短板边上垂直立起。
荫罩是矩形的，由一对长罩边和一对短罩边所限定。长、短罩边分别对应于长、短板边。通过缝焊将长罩边焊在长侧壁末端，荫罩就跨展在长侧壁之间并被张紧，从而使荫罩的主要表面形成预定的曲率。
荫罩有一个栅孔区，栅孔区有大量的电子束(EB)通过孔。另一方面，荫罩上不含电子束通过孔的无栅孔区则从栅孔区延伸到外围区域。因为长侧壁的端部成向上拱起的弧形，荫罩的表面就形成了圆柱体表面的一部分。
荫罩结构按如下所述进行制造和组装：
在长侧壁的上段施加一个预定的向内的压力，从而荫罩架发生弹性变形，使长侧壁向内倾斜。然后，将荫罩跨展在长侧壁末端之间，将长罩边对缝焊合在长侧壁末端之上。接下来，放松长侧壁上的力。这样，荫罩就在平行于短侧壁和短罩边的副方向上永久地以预定的张力被张紧。荫罩像通常所见的那样被单向张紧。
如上所述，只有荫罩的长罩边被焊接，而短罩边是不焊的，也就是自由的。而且，荫罩的尺寸相对较大，短罩边的长度有280毫米，长罩边的长度有360毫米，但厚度非常小，只有0.1毫米。这样，荫罩的刚性不足。典型地，荫罩结构与扬声器一起安装在一个框架上，作为电视机或显示器使用。因此，如果荫罩受到扬声器声波振动的影响，就很容易产生振动，并持续振动很长一段时间。
根据发明者的实验，一旦荫罩结构受到一个强冲击，荫罩将持续地阻尼振动大约60秒钟。阻尼振动造成Q值的波动。特别是与短罩边相邻的短罩边区Q值的变化会造成电子束偏离原始方向。当荫罩结构的Q值发生变化时，具有荫罩结构的彩色平面CRT的色彩纯度会下降。因此，具有荫罩结构的彩色平面CRT，其屏幕的左、右边区域会因为荫罩的振动而造成色彩纯度的持续下降。
为了解决以上所述的问题，在日本未审查专利公报第77936/1996，274867/1997和274868/1997号(特开平8-77936，9-274867和9-274868)中分别公开了一种防止振动的机械结构，其减振器或阻尼器为T型、Z型和弹簧型圈状结构。但是，这些结构需要减振器具有复杂的构造，并需要减振器与荫罩结构精确地配合，以保证荫罩的曲率不发生变化。这样，零件、装配和调整的成本会很高，并且荫罩结构的重量也会增加。
另外，公开了一种防止孔栅振动的结构，尽管它不是给荫罩使用的。孔栅也是彩色CRT中的一个零件，用于选择色彩。这个结构公布于日本未审查专利公报第106449/1998号(特开平10-106449)。在这种结构中，穿越孔栅的表面布置着阻尼线，阻尼线阻止孔栅的振动。当把这种结构使用在荫罩上时，可以把阻尼线布置在荫罩的表面以阻止荫罩的振动。但是，因为阻尼线会在屏幕上投显出影子，所以这种使用阻尼线的结构既不适用于孔栅，也不适用于荫罩。特别是当使用荫罩或孔栅的彩色CRT是高精度显示器时，这种结构更不适用。本发明概述
本发明的一个目的是提供一种荫罩结构，能够在短时间内将不希望有的振动衰减，并具有简单的结构和低的成本。
本发明的另一个目的是提供一种具有上述荫罩结构的阴极射线管，在屏幕亮度和色彩纯度方面表现优秀。
随着下面的说明，本发明的其他目的、特点和优势将更为明了。
本发明是一种荫罩结构，由荫罩架和连接在荫罩架上的荫罩组成。荫罩架配备有框板和一对长侧壁。框板具有矩形轮廓的形状，由一对长板边和一对短板边所限定。长侧壁从长板边上垂直立起。荫罩是矩形的，由一对长罩边和一对短罩边所限定。长、短罩边分别对应于长、短板边。荫罩跨展在长侧壁之间并被张紧，这样荫罩的主要表面就形成了预定的曲率。此荫罩结构还具有一对弹性丝，每个弹性丝具有连接在短侧壁上的固定端区和一个与短罩边接触的自由端区。自由端区以不使荫罩的曲率发生变化的强度与短罩边接触。附图简介
图1是一个常规的荫罩结构的立体图；
图2是依照本发明第一个实施例的荫罩结构的立体图；
图3是依照本发明第二个实施例的荫罩结构的立体图；
图4是依照本发明第三个实施例的荫罩结构的立体图。最佳实施例描述
为便于对本发明的理解，首先参考关于本说明书导言中描述的常规荫罩结构类型的附图进行说明。
图1所示是一个常规的荫罩结构的示例，荫罩结构40安装在对角线长度为19英寸的彩色平面CRT上。
参考图1，这个荫罩结构40的总体尺寸为：长边为360毫米，短边为270毫米，最大高度40毫米。荫罩结构40包括荫罩架41和与荫罩架41连接的荫罩42。荫罩架41配备有框板41C，一对长侧壁41A，和一对短侧壁41B。框板41C具有矩形轮廓的形状，由一对长板边和一对短板边所限定。长侧壁41A从长板边上垂直立起，短侧壁41B从短板边上垂直立起。
荫罩42是矩形的，由一对长罩边42A和一对短罩边42B所限定。长、短罩边42A、42B分别对应于长、短板边。通过缝焊将长罩边42A焊在长侧壁41A末端，荫罩42就跨展在长侧壁41A之间并被张紧，以使荫罩的主要表面形成预定的曲率。在图1中，缝焊的区域用虚框表示。
在荫罩42上设置有一个栅孔区42C(在图1中双点划线所限定的范围)。栅孔区42C占据荫罩42中央的矩形区域。栅孔区42C上有大量的电子束(EB)通过孔。另一方面，荫罩42上不含电子束通过孔的无栅孔区则从栅孔区42C延伸到周围区域。因为长侧壁41A的端部向上弯曲，荫罩42就形成为圆柱形表面的一部分。
荫罩结构40按如下所述进行制造和组装。
在长侧壁41A的上段施加预定的向内的压力，从而荫罩架41发生弹性变形，长侧壁向内倾斜。然后，将荫罩42跨展在长侧壁41A末端之间，将长罩边42A缝焊在长侧壁41A端部。接下来，放松长侧壁41A上的压力。这样，荫罩42就在平行于短侧壁和短罩边42B的副方向上永久地以预定的张力被张紧。因为荫罩42的形状是圆柱形的一部分，很难将其在两个方向上张紧，所以荫罩像通常所见的那样被单向张紧。
荫罩架41上除了长侧壁41A外都是由13-Cr不锈钢板压弯而成。13-Cr不锈钢是一种具有高硬度的金属。另一方面，荫罩42和长侧壁41A是由英瓦合金(Invar)所制。英瓦合金是一种具有很低的热膨胀系数的金属。尽管英瓦合金的价格相对昂贵，但仍然用英瓦合金制造荫罩42的原因是英瓦合金具有较低的热膨胀系数。另一方面，尽管英瓦合金的价格相对昂贵而仍用英瓦合金制造长侧壁41A的原因如下。即，如果荫罩42和长侧壁41A的膨胀系数是相等的，就可在长侧壁41A发生热膨胀时防止荫罩42发生翘曲。
如上所述，只有荫罩42的长罩边42A被焊接，而短罩边42B是不焊的，也就是自由的。而且，荫罩42的尺寸相对较大，短罩边的长度有280毫米，长罩边的长度有360毫米，但厚度非常小，只有0.1毫米。这样，荫罩的刚性不足。因此，如果荫罩42受到扬声器声波振动的影响，荫罩42就很容易产生振动，并持续振动很长一段时间。
根据本发明的发明者的实验，一旦荫罩结构40受到一个较强的冲击，荫罩42将持续地阻尼振动大约60秒钟。阻尼振动造成Q值的波动。特别是与短罩边42B相邻的短罩边区Q值发生明显变化，并且电子束显著偏离原始方向。当荫罩结构的Q值发生变化时，具有荫罩的彩色平面CRT的色彩纯度会降低。因此具有荫罩42的彩色平面CRT，其屏幕的左、右边区域会因为荫罩42的振动而造成色彩纯度的持续降低。
现在，根据参考图描述本发明的最佳实施例。第一个实施例
参照图2，根据本发明的第一个实施例，荫罩结构10像图1所示的常规结构那样，被安装在一个对角线长度为19英寸的彩色平面CRT上。荫罩结构10具有和图1中类似参考标号所指示的相似的部件。因此略去对荫罩结构10中相似部件的描述。荫罩结构10的总体尺寸为：长边为360毫米，短边为270毫米，最大高度40毫米。
荫罩结构10包括荫罩架11和荫罩12。荫罩架11配备有框板11C、一对长侧壁11A、和一对短侧壁11B。框板11C具有矩形轮廓的形状，由一对长板边和一对短板边所限定。长侧壁11A从长板边上垂直立起，短侧壁11B从短板边上垂直立起。荫罩12是矩形的，由一对长罩边12A和一对短罩边12B所限定。长、短罩边12A、12B分别对应于长、短板边。利用缝焊将长罩边12A焊在长侧壁11A末端，荫罩12就跨展在长侧壁11A之间并被张紧，这样荫罩的主要表面就形成了预定的曲率。在图2中，缝焊的区域用虚框表示。在荫罩12上有一个栅孔区12C(双点划线所限定的范围)。栅孔区12C占据荫罩12中央的矩形区域。栅孔区12C上有未图示的大量的电子束通过孔。另一方面，荫罩12上不含电子束通过孔的无栅孔区则从栅孔区12C延伸到周围区域。因为长侧壁11A的端部成向上拱起的弧形，荫罩12就形成为圆柱形表面的一部分。
荫罩结构10按如下所述进行制造和组装。在长侧壁11A的上段施加一个预定的向内的压力，从而荫罩架11发生弹性变形，长侧壁11A向内倾斜。然后，将荫罩12跨展在长侧壁11A末端之间，将长罩边12A缝焊在长侧壁11A端部。接下来，放松长侧壁11A上的压力。这样，荫罩12就在平行于短侧壁和短罩边12B的副方向上始终被预定的张力张紧。荫罩架11上除了长侧壁11A外都是由13-Cr不锈钢板压弯而成。13-Cr不锈钢板的厚度是2.2毫米。另一方面，荫罩12和长侧壁11A是由英瓦合金制成。荫罩12的厚度是100微米，长侧壁11A的厚度是2.2毫米。
第一个实施例中荫罩结构10的优点在于，荫罩结构10还具有两对弹性丝13。每个弹性丝13具有一个连接在短侧壁11B上的固定端区和一个与短罩边12B接触的自由端区。自由端区以不使荫罩12的曲率发生变化的强度与短罩边12B接触。弹性丝13是由磷青铜线制成，直径为0.5毫米。在第一个实施例中，弹性丝13与短罩边12B在两个点接触。
弹性丝13至少可以由弹簧钢、磷青铜、镍银合金、铍青铜、银铜合金和铬铜合金中的一种制造。
弹性丝13如下所述被安装在荫罩结构10上：将一根弹性丝部件做成U型，通过四个点(在图2中以X符号表示)焊接在荫罩架11的短侧壁11B上。除此之外，弹性丝13还可以按下述方法安装：将一根长的弹性丝焊接在短侧壁11B上，将其弯成U形，焊在短侧壁11B上，再将其切断，这样弹性丝就结合在荫罩架11之上了。
在荫罩结构10中，荫罩12的振动能量通过荫罩12的短罩边12B和弹性丝13之间的摩擦转化成热能。这样，荫罩12的振动能量就被迅速有效地衰减和吸收了。
根据本发明人的实验，当施加在普通结构40上的力冲击同样地施加在荫罩结构10上时，荫罩12持续地阻尼振动大约6秒钟。也就是说，阻尼振动的持续时间缩减到荫罩结构40的十分之一。这是因为荫罩12的振动被荫罩12和弹性丝13之间的摩擦有效地吸收和衰减了。因为振动的持续时间缩减到这么短，色彩纯度的减弱实际上是觉察不到的，也就不成为问题。第二个实施例
参照图3，根据本发明第二个实施例的荫罩结构20具有和图2中类似的参考标号所指示的相似的部件。因此略去对荫罩结构20中相似部件的描述。
第二个实施例的优点是荫罩结构20具有一对与长侧壁21A顶端和外部区域连接的荫罩支持梁24。荫罩22跨展在荫罩支持梁24的顶端之间，这样就通过荫罩支持梁24间接地跨展在长侧壁21A顶端之间。
荫罩支持梁24由低热膨胀率的金属制成，具体来说，荫罩支持梁24是由宽15毫米、厚3.0毫米的英瓦合金制成的。荫罩架21是由13-Cr不锈钢板压弯而成，13-Cr不锈钢板的厚度为2.2毫米。
荫罩22具有和荫罩架21的框板21C一致的矩形形状。荫罩22是由英瓦合金制成的。荫罩22跨展在荫罩支持梁24的顶端之间，并被张紧。通过缝焊将荫罩22焊合在荫罩支持梁24的端部(图3中以虚线表示)。荫罩支持梁24的端部和长侧壁21A的端部处于同一水平面上。
显然，荫罩支持梁24和荫罩22具有同样的热膨胀系数。
和荫罩结构10一样，荫罩结构20也具有两对弹性丝23。每个弹性丝23具有一个连接在短侧壁21B上的固定端区和一个与短罩边22B接触的自由端区。自由端区以不使荫罩的曲率发生变化的强度与短罩边22B接触。弹性丝23是由磷青铜线制成，直径为0.5毫米。弹性丝23可以和第一个实施例中的弹性丝13一样被连接在荫罩架21上。
在第二个实施例中，因为荫罩支持梁24和荫罩22一样是由英瓦合金制成，如果荫罩架21和长侧壁21A发生热膨胀，荫罩22也不会发生翘曲。虽然英瓦合金相对较为昂贵，荫罩结构20仍能以低于荫罩结构10的成本制造，因为荫罩支持梁24的使用量小于长侧壁21A。弹性丝23衰减荫罩22振动的效果同第一个实施例的效果一样。第三个实施例
参照图4，根据本发明第三个实施例的荫罩结构30具有和图3中类似的参考标号指示的相似的部件。这样就略去对荫罩结构30中相似部件的描述。
第三个实施例的优点是每个弹性丝33都是M形或W形的。每个弹性丝33在四个点上与短罩边32B接触，是第二个实施例中的两倍。这样，要达到与第二个实施例同样的衰减效果，每个点上的接触力只需第二个实施例中的一半。这样就能比第二个实施例更有效地保证荫罩32的曲率不发生变化。
以上结合几个实施例对本发明进行了详细的描述，这样本领域技术人员就可以很容易地以不同的方式实现本发明。