彩色阴极射线管 彩色阴极射线管外玻屏表面的平化使得有可能改善屏幕上图象的可视性。可是，在荫罩型的Braun管中，要求把荫罩的有效表面部分弯曲成有规定的曲率，以便使这种荫罩保持所要求的机械强度。为此，一个熟知的方案是在玻屏外表面平化的同时，使对着荫罩的玻屏内表面有一定曲率。当玻屏周边处的玻璃厚度大于玻屏中心部分的厚度时，就会出现下面的问题：(1)在显示屏地周边部分，有效的亮度或发光强度会下降，和/或(2)玻屏的可制造性会降低。因此在玻屏外表面平化的情况下，不再允许明显地增大玻屏内表面的曲率。在这种情况下，就不可能或起码很难使荫罩有足够的曲率，这就会引起关于荫罩的机械强度下降的问题，这是不希望的。
一个改善小曲率(即有较大曲率半径)荫罩强度的先有的已知方案是采用这样的技术，即在这种荫罩的有效表面区域内形成小珠子(bead)或不规则的弯曲/弧形部分，如美国专利No.5,506,466所描述的那样。这种先有技术方案有这样的缺点，即荫罩的小珠子(bead)和/或不规则的弧形/弯曲部分在荧光层或与其相关的荧光屏上造成可见的明显的投影，从而使特性变坏。
美国专利No.4,136,300公开了一种玻屏结构，它有平的内外表面，它利用一种通过改变这种荫罩的孔距来使荫罩有一定的曲率的技术。但是，该美国专利没有包含关于含有线性排列式电子枪和点式荧光屏的显示屏结构的阐述。此外，虽然该文件在其中提出了一种方法，用于在具有槽缝型荫罩、同时把玻屏内表面做成平面的情况下，使荫罩有一定曲率，但它没有包含关于付诸实施时所发生的问题的阐述，也没有任何其布局的细节。
在国际显示器研讨会(IDW)1998年文集pp.413-416中公开了一种技术，用于通过改变偏转角来改变电子束间距(在本专业的技术人员中称为“S尺寸”)，以便使这种荫罩的曲率大于玻屏内表面的曲率。这种技术如所阐述的那样，一定要使用多于一个电磁四极子来使S尺寸随偏转角的改变而改变。
美国专利No.5,479,068公开了一种带线性排列式电子枪组件和点式荧光屏的Braun管，它采用一种技术来增大荫罩孔的纵向孔距值，从而改善色纯度容差，而同时提高了电子束通过率。遗憾的是，美国专利No.5,479,068完全没有提及弧形荫罩的结构，也没有提到与此相关的保持强度的方法。
本发明针对这样一种特定的彩色阴极射线管(彩色显像管)，它有基本上是平的玻屏外表面，同时，玻屏内表面及荫罩具有一定曲率，并且，本发明的目的在于通过增大特别是在短轴附近的荫罩的曲率，来改善短轴处或短轴附近的机械强度。
为了达到这目的，采用本发明原理的彩色阴极射线管具体地这样安排：在与线性排列式电子枪组件和点式荧光屏结合的情况下，在荫罩短轴上或荫罩短轴附近的荫罩上部和下部的水平方向孔距值比荫罩中心处的水平方向孔距值大百分之五(5％)或以上，最好为10％或更大，而同时使得紧靠荫罩短轴的上部和下部的垂直孔距对水平孔距之比在数值上小于荫罩中心处的对应比值。
图1是示意地显示本发明的彩色阴极射线管的原理图。
图2是玻屏的截面图。
图3描绘荫罩孔的布局。
图4表示在荫罩中心和其周边处的荫罩孔布局图案的例子。
图5表示荫罩孔的作为范例的布局图案，其上的一个孔在位置上偏离了等腰三角形形式。
图6表示在荫罩的同心圆上的那些点上的荫罩孔的纵向孔距均相同的例子。
图7是表示荫罩孔的水平孔距的渐变的曲线图。
图8表示作为范例的荫罩有效表面形状。
现在参考图1，其上表示了根据本发明的一个最佳实施例的20V型彩色阴极射线管(彩色显像管)的截面。玻屏1的外表面做成平的，而内表面做成曲面。管颈部分2在其内容纳着一个线性排列式电子枪，并且通过漏斗形玻壳与玻屏连接。在荧光屏4上形成点式荧光材料层。荫罩5有大量的圆形的孔，并且用弹簧8安装在玻屏1上，同时稳固地被支持框架6所支撑。荫罩的有效区具有大量的让电子束从其中穿过的孔。内磁屏蔽7安装在支持框架6上。为电子束偏转提供偏转线圈10，同时使磁组件11进行电子束的会聚和色纯度控制/调整。加固或“张力”带12用来防止玻壳偶然的内破裂。使玻屏外表面平化而同时又让玻屏内表面有一定曲率，是为了允许荫罩同样有一定曲率。由于玻屏内表面与玻屏外表面之间的曲率差的存在，在其中心部分的玻屏的内板厚度为12毫米(mm)，而在玻屏的周边的玻璃板厚度在数值上大于玻屏中心处的厚度。在玻屏对角线有效直径为508mm的情况下，玻屏外表面的定义方程Zo为：
Zo(x，y)＝Rx-{(Rx-Ry+(R2y-y2)1/2-x2)}1/2其中Rx＝50,000mm，而Ry＝80,000mm。此外，玻屏内表面的定义方程Zi为：
Zi(x，y)＝Rx-{(Rx-Ry+(R2y-y2)1/2-x2)}1/2其中Rx＝1,990mm，而Ry＝1,870mm。对于这样安排的玻屏，曲率半径值随不同位置而不同。
因此，如图2中所示，利用下降量(drop-down amount)定义等效曲率半径R如下：
R＝(D2+Z2)/(2Z)其中D是有效直径的半长度，Z是屏中心与有效表面边缘部分的高度差。所述等效曲率半径可以用长轴、短轴和对角轴来定义。正如上面讨论的用R值定义的那样，在玻屏的对角方向上的等效曲率半径为62,500mm，而在短轴方向上的等效曲率半径为77,000mm。
通常，如果玻屏外表面的等效曲率半径为10,000mm或以上，则所形成的表面人眼看起来是平的。
在这种平的外表面的玻屏的情况下，所产生的荫罩的机械强度，特别是在邻近短轴的某些部位的强度是有问题的，因此对此要小心考虑。增加玻屏周边部位的玻屏板的厚度，以便使玻屏内表面成为弯曲面，就有可能使荫罩具有类似的弯曲面。在上述方程定义的玻屏中，沿短轴的内表面等效曲率半径是1,866mm。如果中心与周边的玻璃板厚度差显著，则要付出如下代价：中心与周边的亮度差因而增加；以及由于玻屏内表面的弯曲面的影响，形成的显示屏不够平。在这情况下，中心与沿周边150mm表面区之间的板厚度差为6.04mm，而此厚度差与中心玻璃板厚度的比值大约为百分之50.3(％)。
下面将给出相应的荫罩曲面Z的例子。Z(x，y)＝A1x2+A2x4+B1y2+B2x4+C1x2y2+C2x4y2+C3x2y4+C4x4y4在此，从A1到C4的各个系数的值如下表1所示。表1 系数 值 系数 值 A1 0.3177×10-3 A2 0.7237×10-9 B1 0.2176×10-3 B2 0.5224×10-9 C1 -0.4310×10-9 C2 -0.1219×10-13 C3 0.1951×10-13 C4 -0.3501×10-18
当荫罩的水平方向孔距在短轴上基本上保持恒定值0.41mm时，就能获得表1所表示的曲面。在这情况下，在荫罩短轴上的曲率可以用系数B1，B2来表示。并且，在短轴上的有效曲率半径为2,190mm。
荫罩的孔孔距值的定义示于图3。Ph是水平方向孔距；Pv是垂直方向孔距。根据荫罩在邻近短轴的某些部位的强度较低这样的事实，应该要求减小短轴附近的曲率半径的值，以便增加这些部位的强度。在荫罩与玻屏的结合方面，在一个指定的离中心145mm的位置上，“q”尺寸为10mm。在此要指出，q-尺寸是玻屏与荫罩之间的距离，在线性排列式电子束布局的情况下，这值可以根据偏转中心处相邻电子束之间的间距以及偏转中心与荧光屏之间的距离加上荫罩孔的水平方向孔距来确定。
在短轴上离开中心145mm的指定位置上，当荫罩水平方向孔距增加5％而达到0.431mm时，q-尺寸也增加大约5％而达到10.5mm。在这情况下，荫罩短轴145mm的位置上的下降量增加0.5mm；这样，所得的曲率半径变为1,984mm，而这值是当水平方向孔距在数值上保持恒定时所得的曲率半径的大约91％。另外，当水平方向孔距Ph增加10％而达到0.451mm时，等效曲率半径变为1,813mm，这值是当水平方向孔距保持恒定时所得的曲率半径的大约83％。
由于水平方向孔距Ph增加而造成的曲率半径的减小，使得有可能因此而改善荫罩的机械强度。反之，在荫罩曲率半径不必改变的情况下，有可能使周边玻璃板厚度较小。由于能够使中心与周边之间的玻屏玻璃厚度差减小，因而有可能抑制玻屏中心与周边之间的屏幕显示图像的任何可能出现的亮度不规则性或将其减至最小，这亮度不规则性原本是由于玻璃的光学透过率的差而形成的，通过选用光学吸收率高的玻璃材料，包括但不限于选用所谓“色调(tint)”或“暗色调”材料，就有可能改善这种显示图像的对比度。此外，10.16mm厚的色调玻璃材料的玻璃板的透过率为57％，而暗色调玻璃材料的玻璃板的透射率为46％。
虽然荫罩长轴边缘处的水平方向孔距Ph可以用一种与长轴边缘的水平方向孔距Ph无关的方法来确定，不过长轴边缘的水平方向孔距Ph在数值上最好是等于或大于在中心处的水平方向孔距Ph。
在使荧光体有致密结构的同时，获得和保持所需要的电子束着屏容差或裕度的一种典型的已知方法是，这样设计荫罩孔的布局，使得它基本上由图3所示的三角形图案的集合组成。在这情况下，水平方向孔距Ph与垂直方向孔距Pv的关系由Ph=3Pv]]>给出。为了保持所要求的荧光体致密结构，使显示屏上部的垂直孔距与水平孔距一起增加的做法也认为是有效的；可是，这造成了莫尔条纹(moire)控制困难。由于对与电子束扫描线和荫罩孔纵向孔距有密切关系的电子束通过率的周期性的干扰而出现莫尔图像。因此，如果在中心和有效屏幕区域上和下部位之间，荫罩孔纵向孔距在数值上不同，则在整个显示屏区域上莫尔条纹控制过程就变得困难。
本发明的重要的概念在于，使在特定区域、即在荫罩的上和下部、垂直孔距的增加不能超过水平孔距的增加。更明确地说，如图4所示，通过使短轴附近的上和下有效表面部位的Pv/Ph值保持在小于中心处的值，就能获得所要求的莫尔条纹可控性。虽然取决于与必需的扫描线数的关系，有一定的不确定性，但可以说，在整个显示屏上Pv值小于0.27mm的情况下，莫尔条纹控制变得更容易了。在下面表2中给出了在荫罩的有效区域的中心处的以及在这种荫罩有效区域的上和下部的水平方向孔距Ph和垂直孔距Pv的作为范例的值。表2 测量位置 Ph Pv 中心 0.41mm 0.237mm有效表面的上/下部位 0.451mm 0.237mm
在只在短轴方向上改变荫罩的水平孔距时，在沿着荫罩边缘的某些位置上，三孔一组的布局图案从预期的等腰三角形发生变形，如图5所示，结果降低了色纯度容差。为了防止这一点，使水平孔距Ph在荫罩长轴方向上也以相似于短轴方向的方式那样变化。这样做之后，这程序意味着，对于从中心到那些处在所关心的圆周上的部位的扩展的表面区域，水平孔距在数值上是相同的。换而言之，在图6所示的圆上形成相同的水平孔距。在这情况下，就出现这样的问题，即在荫罩的各对角的周边部位处，水平方向上的屏幕图像分辨率下降，这是不希望的。
本发明可以利用下述的特殊技术来避免这个问题。在紧靠中心的选定部分处荫罩孔的布局图案在纵向被拉长。更明确地说，确立关系Ph<3Pv]]>，而同时预先使Ph在数值上小些。因为在荫罩中心处电子束误着屏问题相对地说是微不足道的，所以就可允许使Ph显著地比较小。使水平孔距Ph对垂直孔距Pv的关系满足Ph≤0.93Pv]]>绝不困难。以这样的安排，就有可能防止玻屏的各对角的周边部位处水平方向上的图像分辨率的明显下降。实际的数值例子示于表3。在这个例子中，荫罩中心处定义为Ph=0.853Pv]]>，而在对角的周边处定义为Ph=3Pv]]>。在这个例子中，在短轴方向上加入10.6％的渐变，而在对角线方向加入17.7％渐变。下表中所用的术语“短轴上部和下部”指的是一个或一些位置，它们在荫罩短轴上离开有效区域边缘3mm；而“对角周边”要理解为指那样一些位置，它们在荫罩对角轴上离开有效区域边缘5mm。表3 位置 Ph Pv 中心 0.384mm 0.261mm 短轴上部和下部 0.425mm 0.261mm 对角周边 0.452mm 0.261mm
还有另外一种可用的设计孔布局的方法，它把孔布局设计成在对角周边处成为侧向拉长或成为“胖”图案，从而达到与中心的纵向长度等级(the degree oflongitudinal length..)的平衡。下面表4表示在荫罩中心规定Ph=0.933Pv]]>，而在对角周边处规定Ph=1.033Pv]]>的例子。表4 位置 Ph Pv 中心 0.420mm 0.261mm 对角周边 0.466mm 0.261mm在中心，将可能进一步使Ph<0.853Pv]]>。在此要指出，如果荫罩孔布局明显地偏离等边三角形的形状，则电子束的着屏容差减小，导致觉得好像需要减小荫罩孔的直径。在这情况下，会降低亮度或发光强度。当以一种按照使孔布局变形成为纵向拉长的形状的方式来拉长孔的形状时，就有可能改善所得的亮度。在图3所示的孔布局的情况下，有可能把在荫罩中心以及在短轴的上和下部的某些部位的孔的形状纵向拉长。
有多种方法可用来使水平孔距Ph渐变。图7中示出一个例子。在图7中，参考符号“a”用来表示一种水平孔距Ph在数值上线性变化的情况，而“b”表示水平孔距Ph非线性变化，例如按照二次曲线或指数变化的情况。从向短轴方向令曲率最大化的观点出发，可推荐在直线与二次曲线之间的中间曲线形状。只要允许在对角周边和那些邻近长轴的部位的水平方向孔距变大，就可以使水平方向孔距的值依照四次曲线或者二次曲线与四次曲线结合在一起的任何可能的曲线变化。
图8表示一种先有的荫罩技术。这样设计荫罩有效区域51，使得它的每个长边呈桶形，而每个短边呈枕形。每个长边的这种桶形的用途是使荧光点对于由于偏转线圈特性的缘故出现在角边缘的电子束的倾斜度来说是相同的。短边是枕形，这是为了使荧光屏的外形基本上呈矩形。虽然荫罩孔出现在相应的各纵向布局线的规定部位，但在这情况下垂直方向孔距Pv也是这样的，即，上和下短边上的Pv值大于在长轴上的值。但是，它们之间的差仍然小到可以定义Php/Phx＝Wp/Wx的程度，其中Phx是长轴上的点P1的水平方向孔距，而Php是长边上的点P2的水平方向孔距。在此，Wp是紧靠着有效区域长边的各部位处水平方向的最大直径，而Wx是长轴直径。在作为范例的20V型彩色显像管中，Wp＝394mm，Wx＝391mm。Php/Phx为1.0077。当用圆的半径逼近图8中的枕形畸变量(pin amount)时，所得的值为7,077mm。本发明将在平行于荫罩短轴而延伸的给定线上使Php/Phx＞Wp/Wx。如果在短轴附近的位置上满足这关系，则能获得更好的结果。此外，本发明的荫罩孔的各纵向对准线是这样的线，它必须有这样一个特殊位置，其枕形畸变大于有效区域51的短边处的枕形畸变。此外，关系Php/Phx＞Wp/Wx也适用于Wp＜Wx的情况。
当使在显示屏周边处或附近的q尺寸较大时，地磁的影响将变得更明显。特别是在大尺寸的管中，这种地磁的影响会经常引起问题。为了避免这一点，可以如图1所示那样使用消地磁的线圈13。这线圈可以由一圈或几圈导线构成，它们以类似于加固带12、也称为防内碎裂带的方式绕在玻屏裙部四周。