專利名稱：陰極射線管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有輕型漏斗和輕型面板的陰極射線管。
圖6示出了一個(gè)陰極射線管的原理圖。在圖6中，D(mm)表示在日本的電子工業(yè)協(xié)會(huì)的EIAJED-2136A標(biāo)準(zhǔn)中定義的對角軸的有效尺寸的對角軸長度。
圖7顯示了設(shè)置陰極射線管的對角軸長度D的長度。在圖7中，顯示了方法1和方法2。方法1可以通過將內(nèi)壁表面的曲率半徑R轉(zhuǎn)彎的30度長度加到內(nèi)壁表面的曲率半徑R轉(zhuǎn)彎的中心位置，同時(shí)使用拐角部分的R形狀和面板內(nèi)壁表面的R形狀的中心位置(IL，IS，ID分別為圖6所示的在沿長軸、短軸和對稱軸的各個(gè)剖面形狀中的面板內(nèi)壁表面的R轉(zhuǎn)彎處的中心位置)來提供一個(gè)有效形狀(W，H，D分別為圖6所示的長軸、短軸和對角軸的有效長度)。方法2可以通過使用一個(gè)內(nèi)曲面Z=f(x，y)和轉(zhuǎn)彎R的觸點(diǎn)P來提供一個(gè)有效直徑，如圖7的右側(cè)中所示。
在圖6中沿A-A’所取的剖面如圖8所示。在圖8中，1a表示一個(gè)面板；11，為形成在面板1a上的表面并具有一個(gè)基本為正方形的外表面，而圖象顯示在其上；12；外壁表面的轉(zhuǎn)彎R部分部分；13，由表面11的所有邊緣區(qū)域基本垂直地延伸到表面11的環(huán)繞部分；1b，具有一個(gè)漏斗形狀的漏斗形管；14，用于將面板1a和漏斗形管1b連接的密封部分；121，一個(gè)位于轉(zhuǎn)彎R部分12和表面11直徑的結(jié)合點(diǎn)的鄰近位置的F0點(diǎn)；122，一個(gè)位于轉(zhuǎn)彎R部分12和環(huán)繞部分13的結(jié)合點(diǎn)附近的F1點(diǎn)；18。作為漏斗形管1b的一部分的管頸部分，其中電子槍安裝于其中；17，作為漏斗形管1b的一部分的偏轉(zhuǎn)線圈部分，其上固定有用于偏轉(zhuǎn)電子束的偏轉(zhuǎn)線圈；15，作為圖8所示的漏斗形管1b的一部分，并延伸到連接于面板上的密封部分14的管身部分；和16，作為在偏轉(zhuǎn)線圈部分17和管身部分15的分界線上的變形點(diǎn)的圓的頂點(diǎn)，它位于在密封部分方向上遠(yuǎn)離偏轉(zhuǎn)線圈基準(zhǔn)線40到50mm處的位置。在此情形中，偏轉(zhuǎn)線圈基準(zhǔn)線是在漏斗形管的管軸上的基準(zhǔn)線，這是在EIAJ ED-2134B標(biāo)準(zhǔn)中設(shè)置的。
如同對于漏斗形管1b的形狀，圖9中所示的漏斗形管1b的剖面的各個(gè)尺寸在表1中作為例子給出。
漏斗形管的外部形狀
圖9所示的漏斗形管1b的外部形狀由管頸部分18光滑地連接到錐形偏轉(zhuǎn)線圈部分17，然后，在經(jīng)圓的頂點(diǎn)16連接到密封部分14，其中管頸部分為與管軸方向平行的小于φ40mm的導(dǎo)管形狀，而偏轉(zhuǎn)線圈固定到偏轉(zhuǎn)線圈部分，該偏轉(zhuǎn)線圈部分是用幾個(gè)R-形狀來形成的。
通常，如果設(shè)計(jì)一個(gè)由面板1a和漏斗形管1b構(gòu)成的玻殼，則當(dāng)玻殼內(nèi)部抽空時(shí)產(chǎn)生的最大拉伸真空壓力是由可靠性的角度出發(fā)來確定的，尤其是從延遲斷裂性能的角度考慮的，然后，通過將該壓力作為一個(gè)閾值來確定一個(gè)厚度。另外，其中產(chǎn)生真空壓力使得可靠性降低的部分位于面板的表面11的轉(zhuǎn)彎R部分12的附近，而在許多情況中，這種真空壓力主要在位于轉(zhuǎn)彎R兩端位置開始的20mm寬度內(nèi)的F0點(diǎn)121或F1點(diǎn)122上產(chǎn)生。
首先，在F0點(diǎn)121和F1點(diǎn)122處的厚度是從最大真空壓力的角度出發(fā)來確定。然后，在環(huán)繞部分13的厚度分布是這樣確定，使得在玻殼的制造步驟中的加熱步驟中不會(huì)產(chǎn)生玻璃等的破裂。因此，直至密封部分14的厚度被確定，從而可以完成面板1a的厚度設(shè)計(jì)。
然后，漏斗形管1b的厚度是基于密封部分14的厚度來確定，從而可以完成漏斗形管1b的形狀設(shè)計(jì)。也即，管身部分15和偏轉(zhuǎn)線圈部分17的厚度是根據(jù)被光滑連接到管頸部分18處的密封部分14的厚度來決定。
例如，至于具有其對角軸長度為410mm并施加有一個(gè)物理增強(qiáng)層的面板1a的障柵型陰極射線管，而其中當(dāng)玻殼被抽成真空時(shí)在面板1a表面產(chǎn)生的張力的最大值小于8.85Mpa，如其中表面11的外部形狀R大約為大于R30000mm，面板1a的中心厚度被設(shè)置為12mm，密封部分14的厚度被設(shè)為大約9mm，而管身部分15的厚度在圖8所示管身15的由B-B’剖面形狀到C-C’剖面形狀的范圍內(nèi)的最小尺寸被設(shè)為大約5.4mm。
在此情形中，B-B’剖面形狀位于在漏斗形管身部分在高度方向一半的位置處。還，正好位于B-B’剖面形狀和圓頂部的中間位置處以將高度分為兩部分的剖面形狀被設(shè)為C-C’剖面形狀。
玻殼形狀每個(gè)對角軸長度D的厚度尺寸被設(shè)為，如下表2。
表二
這里，中心厚度指面板1a的中心厚度，密封表面厚度指密封部分14的厚度，而管身部分中心厚度指在圖8所示管身部分的由B-G’剖面形狀到C-C’剖面形狀(相對于漏斗形管身部分15沿管軸方向的長度的50-75％的位置)的范圍中厚度的最小值(在此，在短軸上的厚度)。
在現(xiàn)有技術(shù)中的陰極射線管的結(jié)構(gòu)中，因?yàn)槭怯芍T如轉(zhuǎn)彎R部分12等的角度出發(fā)實(shí)施該設(shè)計(jì)，這種設(shè)計(jì)很大程度上依賴于設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)，從而陰極射線管具有必然不必要的不必要厚度。具體地，具有扁平面板表面的陰極射線管將增大其厚度，從而陰極射線管的重量將變大。
本發(fā)明是為了克服上述問題，它的一個(gè)目的是為了通過檢測漏斗形管部分的最佳厚度來提供輕型的陰極射線管。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明，提供了一種陰極射線管，它包括一個(gè)具有其外部形狀基本為垂直的表面，和由該表面的外部邊緣部分的所有區(qū)域基本垂直地延伸到表面的環(huán)繞部分的面板；一個(gè)具有其漏斗形狀的最大開口部分的外部形狀具有與面板的環(huán)繞部分相同的外部形狀的漏斗形狀的漏斗形管；和一個(gè)用于連接面板的密封部分，其中漏斗形管包括一個(gè)具有連接到密封部分的密封表面的管身部分，連接到管身部分的偏轉(zhuǎn)線圈部分，和一個(gè)連接到偏轉(zhuǎn)線圈部分的管頸部分，而其中陰極射線管包括一個(gè)其厚度變?yōu)橄铝谐叽绲牟糠?2.78+0.0038×D)≤t1≤(3.7+0.0038×D)[mm]其中D為在面板有效屏幕的垂直拐角部分中間的對角軸長度[mm]，而t1是在占管身部分由管身部分的密封表面沿管軸方向延伸到偏轉(zhuǎn)線圈部分的長度的75％的位置處的厚度[mm]。


圖1是一個(gè)根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)化分析方案的流程圖。
圖2為比較起見，顯示了一個(gè)傳統(tǒng)玻殼和根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)玻殼的剖面視圖。
圖3為圖8所示的陰極射線管在C-C’剖面形狀中的漏斗形管身部分的厚度的實(shí)際測量值。
圖4為圖8所示的陰極射線管在由B-B’剖面形狀到C-C’剖面形狀的范圍中的漏斗形管身部分的最小厚度值。
圖5為比較起見，顯示了漏斗形管身部分的最小厚度值和陰極射線管的密封部分的厚度w。
圖6示意性地顯示了陰極射線管外表的一個(gè)透視圖。
圖7為設(shè)置陰極射線管的對角軸長度D的方法。
圖8為陰極射線管沿圖6所示的A-A’線的形狀的平面圖。
圖9為陰極射線管的漏斗形管部分的形狀的平面圖。
為了獲得根據(jù)本發(fā)明的陰極射線管，采用在日本專利申請No.Hei10-159674中公開的設(shè)計(jì)方案。然后，下面將討論該設(shè)計(jì)方案。
該設(shè)計(jì)方案是一個(gè)優(yōu)化分析方案，其中在現(xiàn)有的產(chǎn)生算法(在此簡稱為“GA”)增加了一個(gè)獨(dú)特的改善。該設(shè)計(jì)方案通過將玻殼的厚度作為參量來執(zhí)行該分析，以獲得可具有最佳厚度的玻殼。
圖1為根據(jù)本發(fā)明的最佳分析方案的流程圖。在圖1中，(1)對于n個(gè)個(gè)體(在此稱為“個(gè)體”)的分析模式的各個(gè)元件的初始板厚度是基于隨機(jī)數(shù)來確定的。該n個(gè)個(gè)體采用FEM來分析以計(jì)算最大張力。還有，α、β、γ、δ對于每一個(gè)個(gè)體來確定，和各個(gè)參量的0.0到1.0值被表示為8-比特基因。也即，該8-比特基因的表示意味著各個(gè)參量的值被等分為在范圍中的256相等的部分，并被表示為8-位二進(jìn)制數(shù)。
(2)通過FEM-分析各個(gè)個(gè)體以基于下述公式(c)計(jì)算適應(yīng)度來計(jì)算最大壓力和重量。
(3)執(zhí)行收斂判定。
(4)選擇(淘汰)具有低適應(yīng)度的個(gè)體(模型)并使具有高適應(yīng)度的個(gè)體倍增(模式數(shù)目增加)。從而，壽命組演化。
(5)參量α、β、γ、δ的值被改變。作為一個(gè)方法的變化，參量的鄰近值，一些兩個(gè)個(gè)體(模型)可以被選擇(這被稱為突變(mutation))(6)板厚度是基于下述公式(a)來改變的公式(a) 公式(d)C=g×g/G換句話說，如果壓力比率σj/σa小于α，則板厚度是由公式(a)的第一公式來指定的。還有，如果壓力比率σj/σa大于γ，則板厚度是由公式(a)的第二公式來指定的。在此，考慮其中彎曲壓力占主要的情況，(σj/σa)1/2用作板厚度改變參量。
這里，β和δ是與板厚度的增加和減少有關(guān)的參量。在公式(a)中，thgj是在代g中的元件j的厚度，σj是元件j的最大張力(絕對值)，而σa是組件的允許張力。
還有，在受限優(yōu)化問題的情況中，提出了這樣一個(gè)解決方安，當(dāng)限制條件未滿足時(shí)，補(bǔ)償項(xiàng)(penalty term)被加到評估值中以降低適應(yīng)度。然而，這有一種可能性，當(dāng)補(bǔ)償項(xiàng)的加權(quán)系數(shù)太小，則可能不能獲得滿足改限制條件的解，但是如果加權(quán)系數(shù)太大，則很難獲得寬域優(yōu)化解。因此，在上述應(yīng)用中，一個(gè)解搜索效率可以通過將補(bǔ)償項(xiàng)作為代數(shù)目的函數(shù)來確定而得到改善。
作為FEM分析的結(jié)果，如果元件張力超過允許張力，則補(bǔ)償值P被確定為超額張力，如公式(b)指示，而其中補(bǔ)償值乘以C的補(bǔ)償項(xiàng)備加到在適應(yīng)度中的非空間加權(quán)上，如公式(c)所示。這里，C=0是在其中代數(shù)目還很小的階段被設(shè)置的，如公式(d)所示，而不能滿足限制條件的個(gè)體準(zhǔn)備通過隨著代數(shù)目的增加而增大C以增大補(bǔ)償項(xiàng)，從而來被選擇。
在公式(c)中，F(xiàn)it表示適應(yīng)度；W為加權(quán)；Wo，為參考加權(quán)；P為補(bǔ)償值；C為加權(quán)常數(shù)；σj為元件j的元件壓力；而g的代的數(shù)目。還有，在上述應(yīng)用中，代的數(shù)目被用作計(jì)算關(guān)閉的條件，G指代的最終數(shù)目，而n指元件數(shù)目。
在此情形中，作為特征值，彈性系數(shù)E(GPa)=71.5，泊松比率v=0.21，密度r(kg/mm3)=2.5×10-6被施于面板1a。還有，彈性系數(shù)E(GPa)=69.2，泊松比率v=0.19，密度r(kg/mm3)=3.0×10-6被施于漏斗形管1b。
作為根據(jù)本發(fā)明的陰極射線管，如果使用其中的玻璃具有增強(qiáng)層的這種陰極射線管，則當(dāng)玻殼的內(nèi)部被抽真空時(shí)，在面板的外表面所產(chǎn)生的最大張力被設(shè)為10.2Mpa，該面板的寬高比設(shè)為3∶4，面板表面為一個(gè)具有R30000mm或更大的基本為平的表面，而選色電極，例如，采用障柵類型，管身部分15的厚度沿短軸薄到4.4mm，因此密封部分1a的厚度可以薄到7.5mm，當(dāng)選擇，例如，410mm的對稱軸長度時(shí)的面板的表面部分的中心厚度可以薄到大約10mm。為了進(jìn)行比較，圖2中顯示了傳統(tǒng)玻殼和根據(jù)本發(fā)明的玻殼的剖面形狀，其中兩者都具有410mm的對角軸長度。
因?yàn)槊芊獠糠?4在漏斗形管1b一側(cè)的寬度必須相對于密封部分14在面板1a一側(cè)的寬度來精確給出，所以在漏斗形管1b的密封部分附近中的厚度不能與密封部分14在面板1a上的厚度無關(guān)地單獨(dú)減薄。例如，即使管身部分15的厚度在4.4mm處最佳，管身部分15的密封部分14附近的厚度也不能設(shè)為接近4.4mm，這是因?yàn)橛勺鳛槊姘?a的密封部分14的厚度的7.5mm開始的光滑分布必須保持。然而，例如，厚度的減少可以在由圖8所示的漏斗形管身的B-B’剖面到C-C’剖面形狀的位置處實(shí)現(xiàn)。
作為根據(jù)本發(fā)明的陰極射線管。表3給出了玻殼形狀的結(jié)果。
表3
在此例子中，管身部分中心厚度是作為短軸上的一個(gè)值來設(shè)置的。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，可以獲得一個(gè)省略一定量的無用玻璃的輕型陰極射線管。
表4同時(shí)給出了傳統(tǒng)陰極射線管和根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的陰極射線管的各種尺寸。在表4中的數(shù)值(*標(biāo)記)相應(yīng)于這些實(shí)施例。
表4
圖3按表4所繪制出的曲線顯示了漏斗形管身部分的厚度的測量值。在此，橫坐標(biāo)表示面板的有效屏幕的對角軸長度D，而縱坐標(biāo)表示管身部分15在短軸上的C-C’剖面形狀中的厚度t1的最小厚度ts。在此情形中，圖3的顯示確保了一個(gè)級別，其中此時(shí)根據(jù)本發(fā)明的陰極射線管可以相對于傳統(tǒng)的陰極射線管得到改善。
在圖3中，圍繞一個(gè)圓的點(diǎn)指示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，而其他的點(diǎn)指示傳統(tǒng)實(shí)例。在曲線中兩條直線之外，通過基于最小二乘法的線性化近似獲得一個(gè)較低的直線以獲得在根據(jù)本發(fā)明的陰極射線管的短軸上的管身部分15的厚度ts和對稱軸長度D中間的關(guān)系。因?yàn)榭梢约俣ê穸鹊南孪薷鶕?jù)對稱軸長度D而改變，從而最小厚度值隨著對角軸長度D的增加而變厚，這一關(guān)系可以由一條右上走向的直線來表示。
該較低直線的一個(gè)近似表示可以給出為ts=2.78+0.0038×D[mm]。這可以將厚度ts降低到該值。
同時(shí)，可以通過將一根較低直線太高至傳統(tǒng)陰極射線管的水平同時(shí)保持該較低直線的傾斜度0.0038來繪制圖3的一根更高直線。該較高直線具有一個(gè)近似表示tsts=3.7+0.0038×D[mm]。
這是因?yàn)椋绻o出預(yù)定的限制條件，漏斗形管身部分的厚度具有一個(gè)相對于玻殼尺寸的線性關(guān)系，該關(guān)系如上述近似表示具有相同的傾斜度0.0038。
在此，ts為短軸上的厚度以提供t1的最厚部分。因?yàn)閠s的下限指t1最低部分的下限，這種下限換句話說，是t1的下限。
因?yàn)?，這種形狀可以獲得為包含一個(gè)其在占據(jù)管身部分15沿管軸方向由管身部分15的密封表面延伸到偏轉(zhuǎn)線圈部分17的長度的75％的位置的厚度t1變?yōu)橐韵鹿降牟糠?2.78+0.0038×D)≤t1≤(3.7+0.0038×D)[mm]另外，表5指示出在管身部分的厚度的最低值t2[mm]與有效屏幕的對角軸長度D之間的關(guān)系，該管身部分是由B-B’剖面形狀延伸到C-C’剖面形狀。
表5
圖4通過表5繪制出的曲線顯示了管身部分的測量的最小厚度值。這種形狀被獲得，它包含其在B-B’剖面形狀和C-C’剖面形狀之間的范圍，即，在占據(jù)管身部分15沿管軸方向由密封部分14延伸到管頸部分18的長度的50％到70％的位置處的厚度t2變?yōu)橐韵鹿降牟糠?2.78+0.0038×D)≤t2≤(3.5+0.0038×D)[mm]因?yàn)?，管身部?5的厚度可以作為在B-B’剖面形狀和C-C’剖面形狀之間的總體而減少。
表6表示了在傳統(tǒng)的和管頸本發(fā)明的陰極射線管中的，相對于面板的有效屏幕的對角軸長度D屏蔽部分的厚度w與漏斗形管身部分的厚度ts的和。
表6
圖5顯示了作為曲線的，在傳統(tǒng)的和根據(jù)本發(fā)明的陰極射線管中的表6中的測量值，其中橫坐標(biāo)指面板的有效屏幕的對角軸長度D而縱坐標(biāo)指屏蔽部分的厚度w和管身部分在短軸上的厚度t1的最小厚度ts的和。圍繞圓的點(diǎn)指示了根據(jù)本發(fā)明的陰極射線管的實(shí)例。如果由密封部分延伸到管身部分的漏斗形管部分的剖面形狀假定為一個(gè)具有上基底和下基底的梯形，則重量可以隨漏斗形管的面積越來越小而變得更輕。因?yàn)?，如果由密封部分到管身部分的高度厚度ts假定為常數(shù)，則輕型漏斗形管可以通過降低一個(gè)值(ts+w)而獲得。
至于圖5中的曲線圖的兩條直線，可以通過基于最小二乘法的線性化近似獲得一條較低直線以得到在根據(jù)本發(fā)明的陰極射線管管身部分15的厚度ts和密封部分的厚度w的和(ts+w)和對角軸長度D之間的關(guān)系。這種近似的直線可以給出和(ts+w)=(6.2+0.0138×D)[mm]其中在利用本壓床制造面板玻璃和漏斗形管玻璃的方法中限制條件為w≥ts≥4.4[mm]。從而，可能將和(ts+w)減少到上述值。
在此，ts為短軸上的厚度以提供厚度t1的最薄部分。因此，因?yàn)閠s的下限值指t1的最薄部分的下限值，這種下限值可以換句話說為t1的下限值。因?yàn)橄孪拗?t1+w)變?yōu)?ts+w)，(6.2+0.0138×D)≤(w+t1)可以在w≥t1≥4.4的范圍中獲得。在此情形中，圖5中曲線圖中的較高直線可以通過將較低直線抬高到傳統(tǒng)陰極射線管的一個(gè)水平，同時(shí)保持較低直線的傾斜度來繪制。
結(jié)果，可以獲得一個(gè)關(guān)系(6.2+0.0138×D)≤(w+t1)≤(7.9+0.0138×D)[mm]其中w≥t1≥4.4。
因?yàn)楸景l(fā)明是如上所述來構(gòu)建，可以將陰極射線管的玻殼形成為有用形狀，而因?yàn)椴ぶ亓康慕档?，所以可以?shí)現(xiàn)成本的降低和處理特性的改善。
權(quán)利要求
1．陰極射線管包括一個(gè)具有其外部形狀基本垂直的表面和一個(gè)由表面的外部邊緣部分的所有區(qū)域基本垂直地延伸到表面的環(huán)繞部分的面板；一個(gè)具有其漏斗形狀的最寬開口部分的外部形狀具有與面板的環(huán)繞部分相同外部形狀的漏斗形狀的漏斗形管；和一個(gè)用于連接面板和漏斗形管的密封部分；其中漏斗形管包括一個(gè)具有連接到密封部分的密封表面，一個(gè)連接到管身部分的偏轉(zhuǎn)線圈部分和一個(gè)連接到偏轉(zhuǎn)線圈部分的管頸部分的管身部分；和其中陰極射線管包括一個(gè)部分，其厚度變?yōu)?2.78+0.0038×D)≤t1≤(3.7+0.0038×D)[mm]其中D為在面板有效屏幕的直角拐角部分之間的對角軸長度[mm]，而t1為在占管身部分沿管軸方向由管身部分的密封表面延伸到偏轉(zhuǎn)線圈部分的長度的75％的位置處的厚度[mm]。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的陰極射線管，還包括一個(gè)部分，其厚度變?yōu)?2.78+0.0038×D)≤t2≤(3.5+0.0038×D)[mm]其中t2為在占管身部分沿管軸方向由管身部分的密封表面延伸到偏轉(zhuǎn)線圈部分的長度的50％到75％的位置處的厚度[mm]。
3．根據(jù)權(quán)利要求2的陰極射線管，還包括一個(gè)部分，其厚度變?yōu)?6.2+0.0138×D)≤(w+t1)≤(7.9+0.0138×D)[mm]其中w為密封部分的厚度[mm]而w≥t1≥4.4[mm]。
全文摘要
一種陰極射線管包括一個(gè)部分,其厚度變?yōu)?2.78+0.0038×D)≤tl≤(3.7+0.0038×D)[mm]其中D為在面板的有效屏幕的直角拐角部分之間的對角軸長度,而tl為在占管身部分沿管軸方向由管身部分的密封表面延伸到偏轉(zhuǎn)線圈部分的長度的75%的位置處的厚度[mm]。
文檔編號(hào)H01J29/86GK1288249SQ0012245
公開日2001年3月21日 申請日期2000年8月1日 優(yōu)先權(quán)日1999年9月13日
發(fā)明者長澤和史, 矢頭鐵臣, 伊藤英也, 菅原喬, 坂本博夫, 高田志郎, 伊藤順子, 宮崎政行 申請人:三菱電機(jī)株式會(huì)社