本发明涉及阴极射线管，更具体地，涉及一种观看屏面的表面轮廓的宽高比大约为16×9的阴极射线管。 目前，在宽高比为4×3的阴极射线管中有着几种不同的屏面轮廓。最普通的两种是球面和柱面。其它使用的轮廓包括双极座标型和更为复杂的双极座标轮廓的变型。最近已开始发展有着宽高比为16×9的阴极射线管。目前需要设计这样一种阴极射线管，其屏面轮廓的宽高比为16×9，这种管子将满足某些需要，比如在高分辨率电视（HDTV）中对阴极射线管提出的要求。
一种阴极射线管，比如彩色显象管，如果要适用于高分辨率电视，它必须有几个特点。首先，这种管子的屏面轮廓应当足够地平坦以供实用。这种管子必须有足够的分辨率以满足将来地任何高分辨率电视标准。这种管子也必须在高电子束电流密度下具有好的色纯度和白均匀性。还希望这种管子具有最佳的光栅几何形状，而无需附加电路来校正光栅畸变。这种管子应当具有良好的防爆性能，同时，使用的玻璃有着最小的厚度，以降低成本和管子重量。最后，这种管子应当对条状和点状荧光屏都是适用的。
上述这些特点与屏面轮廓和屏盘的设计多少有些关系并且会对其带来影响。（一个屏盘包括一个屏面和由屏面延伸出的周边侧壁）。某些所希望的特点与其余特点是不一致的，即保证了一个特点，就会给另一个特点带来不良影响。本发明提供了一种屏面轮廓，经过妥善处理，确保了使上述所有特点在某种程度上都得到实现，尽管任何具体的特点都不是最佳的。
在本说明书和权利要求书中使用了词语“等效半径”。使用这个词语并不意味着在屏面的任何横截面的轮廓曲线是圆形。这种轮廓是较为复杂并且仅能根据本文提出的方程加以限定。当使用这个词“等效半径”时表示接触观看屏屏面中心和在边界的极端位置的一个圆。
本发明提供了一种改进的阴极射线管，它包括一个有着两个长边和两个短边的矩形屏面，其中，长边的长度与短边的长度之比大约为16×9。管子包括一条与两条长边平行的主轴线和一条与两条短边平行的副轴线。所作的改进包括使沿主轴线的屏面弯曲部分的等效半径与沿副轴的屏面弯曲部分的等效半径之比大约在1.5到1.6的范围内。而沿屏面长边的屏面弯曲部分的等效半径与主轴线的屏面弯曲部分的等效半径之比大约在1.12到1.15的范围内，以及沿屏面长边的屏面弯曲部分的等效半径与沿短边的屏面弯曲部分的等效半径之比大约在1.30到1.36的范围之内。
附图中：
图1是包含了本发明的一个实施例的荫罩型彩色显象管在轴向截面上的部分侧视图。
图2是图1的显象管屏面的正视图。
图3是图2的屏面内表面的投影图。
图4、5和6是包括在本发明的范围之内的一组屏面轮廓实施方案的投影线图。
图7、8和9是图2的半个屏面的横截面图，分别沿着屏面的副轴线、主轴线和对角线取向而得到。
图1表明了有着玻璃外壳11的矩形彩色显象管，外壳11包括一个矩形屏盘12和一个由矩形管锥15相连接的管状管颈14。管锥15内有一层自阳极接头16延伸到管颈14的导电被覆层（未示出）。屏盘12包括一个矩形观看屏面18和一个周边侧壁20，侧壁20以玻璃焊料17与管锥15相封接。在屏面18的内表面上载有三色荧光屏22。荧光屏22最好是条状荧光屏，荧光粉条按三色组方式安置，每一个三色组包括一条具有三种色彩的荧光粉条。或者，荧光屏可以是点状屏幕，它可以包括或不包括吸光基质（ligh-absorbing matrix）。一个多栏孔彩色选择电极或荫罩24可移动地安装在相对于屏幕22预定间隔处。由图1中的虚线所图示地表明的电子枪26对中地安装在管颈14内，以产生三个电子束28并使其沿着会聚通路通过荫罩24到达屏幕22。
图1的显象管设计得与外部磁偏转轭（比如图中管锥与管颈接头附近所示的偏转轭30）一起使用。当偏转轭30被激励时，它使三个电子束28受到磁场作用，使电子束在荧光屏22上按矩形光栅作水平和垂直扫描。偏转的初始平面（在零偏转时）大约是在偏转轭30的中部。因为边缘磁场的作用，显象管的偏转区域由偏转轭30轴向延伸到电子枪26的区域中。为了简化起见，图1未表示出在偏转区域中偏转的电子束路径的实际曲线。
如图2所示，矩形屏面18包括两个正交轴线，一个主轴线X和一个副轴线Y，以及对角线D。屏面18的两条长边L基本上平行于主轴线X，而两条短边S基本上平行于副轴线Y。
图3表明了屏面18内表面的一些主要等效半径。主轴线等效半径表示为RX，而副轴线等效半径表示为RY。屏面的每一长边的等效半径表示为RL，而每一短边的等效半径表示为RS。屏面的每一对角线的等效半径表示为RD。
屏面18的内表面的轮廓由下式所限定。
Z＝C（1）X2+C（2）X4+C（3）Y2+C（4）X4Y2+C（5）Y4（1）
式中：Z是自与内表面轮廓中心相切的平面起的距离，
X和Y分别代表在主轴线和副轴线方向上自内表面轮廓中心起的距离，
C（1）到C（5）是取决于屏面对角线尺寸的系数。
对于观看屏幕的对角线尺寸为66厘米的显象管屏面，表Ⅰ中示出了最佳的系数C（1）到C（5）。在使用表Ⅰ中的系数时，X和Y的大小应以毫米计。
表Ⅰ
C（1）＝0.338678×10-03
C（2）＝0.629894×10-09
C（3）＝0.603681×10-03
C（4）＝-0.222411×10-13
C（5）＝0.172513×10-09
使用表Ⅰ中给出的C（1）到C（5）的数值，式（1）限定出一个在本发明的范围之内的66厘米对角线显象管的屏面轮廓实施例。在本发明的范围之内的其它尺寸的显象管的轮廓能够利用下式计算系数C（1）到C（5）换算确定。
C′（I）＝K·C（I）/F[J（I）+L（I）-1]（2）
式中：C′（I）是对其它尺寸管子的修正系数，
C（I）是与表Ⅰ相应的系数，
F是比例系数，等于其它尺寸显象管的以厘米计的观看对角线尺寸除以66厘米所得数，
K是改变屏面内表面轮廓的曲率的系数，它或等于1或近于1，
J（I）和L（I）分别为与式（1）中系数C（1）到C（5）相关连的X和Y的幂。
利用式（2），能把式（1）重写成如下的通用形式：
Z＝ΣIC（I）·K/F[J（I）+K（I）-1]·XJ（I）·YK（I）（3）
式（3）描述了一组具有任何尺寸和足够平面度的16/9屏盘屏面（如果根据比例系数F按比例增大或减小的活），平面度系数K选择为
0.95＜K＜1.10
K＝1适用于A66 16/9参考管，
K＜1 表明屏面比参考管更平，
K＞1 表明屏面比参考管较为弯曲。
例如，在一个76厘米观看对角线的显象管中，比例因数F等于76/66。如果K大于1，比如为1.05，屏面的轮廓将比66厘米显象管屏面稍微弯曲。如果K小于1，屏面将比66厘米屏面弯曲得较小。
对于选定尺寸，比如66厘米显象管，这时F＝1，如果K因数在0.95到1.10之间改变，就可描述出一组在精确范围内分布的屏面，如图4中所示的“云”状或成簇状。应当理解，可能由所示的精确曲线有所偏移，然而仍在本发明的范围之内。例如在图5中表明对角线范围中的屏面曲线40。该屏面有着66厘米的对角线，因此F＝1，但稍微修改了式（1）从而使曲线40相比曲线簇中的其它曲线有所改变。希望能够判定，是否曲线40代表了利用本发明的屏面轮廓，或者它是否代表了在本发明范围之外的某些其它类型的轮廓。为了作出这个判定，可以把曲线40与曲线簇中表明的最靠近的曲线进行比较。最靠近的曲线是在曲线簇中的、与曲线40有着最小差别δ的一条曲线。如图6所示，用来与曲线40比较的最适宜的屏面曲线是最大正δ等于最大负δ的一条曲线，即δ（+）＝δ（-）的曲线。沿着图6的对角线截面，在屏面的许多X、Y点计算δ。对于在本发明范围之内的曲线40，δ的数值必须不超过合理的数值或公差ε。
1δ1≤ε
这个公差必须限定在沿对角线自中心到端点的最大跌落ZD的2.5%，即
ε＝0.025ZD
对于长宽比为16/9的66厘米显象管，ZD等于41.27毫米。因此，ε＝0.025×41.27＝1.03毫米。
有一些近似的比值，这些比值对于达到原先讨论的最佳轮廓折衷值来说显然是临界的。这些比值之一是沿主轴线X的等效半径RX与沿副轴线Y的等效半径RY之比。这个比值RX/RY的优选范围为1.5到1.6。另一个比值是轮廓的长边的等效值半径RL与轮廓短边的等效半径RS的比值。这个比值RL/RS的优选范围为1.30到1.36。第三个比值是长边的等效半径RL与沿主轴线的等效半径RS的比值。这个比值RL/RS的优选范围为1.12到1.15。由以上给出的系数，式（1）、（2）和（3）提供了落在这些严格比值之内的屏面内表面轮廓。对于66厘米对角线显象管，使用式（1）的轮廓和表Ⅰ的系数，得出的屏面内表面轮廓的各个等效半径表示在表Ⅱ中。
表Ⅱ
RX＝1295毫米
RY＝830毫米
RL＝1476毫米
RS＝1107毫米
对于以上限定的66厘米显象管的比值为：RX/RY＝1.56、RL/RS＝1.33而RL/RX＝1.14。
图7、8和9分别表明了屏盘12沿副轴线Y、主轴线X和对角线D的横截面。在屏面18和侧壁20连接处的屏盘12的厚度以字母T来表示，侧壁的高度以字母H表示，而屏面内表面的等效半径以字母R来表示。侧壁的各高度的关系为如下：HY＞HX＞HD。随着从屏面中心到屏面边缘，屏面的厚度是增加的。这种增加被看成是一种楔形。这种楔形加到屏盘上，用来为显象管提供它被抽空时为经受大气压强所需要的强度。屏面外表面的轮廓类似于屏面内表面的轮廓，所不同的是前者的弯曲程度因玻璃屏盘的附加楔形而较小。