平面阴极射线管荫罩的阻尼振动结构

摘要

平面阴极射线管中荫罩阻尼振动结构包括装在荫罩支撑体上的荫罩和多条阻尼线,每条阻尼线都固定在荫罩支撑体上,以在张力下在荫罩上电子束穿过的孔之间把荫罩束紧,其中,阻尼线第一级自然频率落在荫罩第三级自然频率的±10%范围外的一个范围内,借此,可提高振动阻尼效应,减少所需部件的数量,简化制造过程。

说明书

本发明涉及一种平面阴极射线管，特别是涉及一种阻尼在平面阴极射线管(CRT)中选择彩色的荫罩的振动的结构。

CRT是图像显示系统中实际显示图象的一种装置，最近开发了平面CRT，并已付诸实用，消除了图像的畸变，使外来光的反射最小化，视界最大化。如图1所示，平面CRT有外部结构，其中包括一内表面涂有荧光物质的、基本上是平面的面板1，和一用熔接玻璃熔接在面板1后半部的漏斗2。面板1有一用树脂粘在外表面上的安全玻璃1b，还有一基本上呈长方形的、支撑装在面板1内表面上的荫罩的支架3。把荫罩4张力地装在支架3上，其具有许多允许电子束通过的孔4a，以使电子束选择彩色。电子枪6密封在漏斗2的颈部2a，以发射R、G、B三色电子束6a；偏转系统7装在颈部2a的外沿，以在水平方向和垂直方向偏转电子束。虽然荫罩4的刚性能通过在彩色CRT相关技术中给荫罩一种曲率来保持，但如所解释的，平面CRT中基本上是平面的荫罩4的刚性，与相关技术中曲面的荫罩相比，实际上相当地减弱了，这可引起强的震颤效应，使荫罩因外部声波而发生振动，恶化再现图象的彩色纯度。

为了防止平面CRT中的这种震颤效应，相关技术有不同的方法，作为其中之一，一种利用阻尼线防止荫罩振动的结构将在下面加以说明。

参照图2，相关技术利用阻尼线防止荫罩振动的结构基本上包括荫罩4和阻尼线8两部分。把荫罩4张力地装在支架，即荫罩的支撑体上，支撑体是固定在面板1上的；阻尼线8通过固紧构件8a和8b加以固定，以束紧荫罩4。阻尼线8不能直接焊在支架上，因为它有很小的直径，而为了固定住阻尼线8，需要围紧构件8a和8b，然后，把阻尼线8与固紧构件8a和8b焊在一起。阻尼线8要在固定在荫罩上之前与固紧构件8a和8b连在一起，因此制造阻尼结构需要许多部件。为了防止有阻尼线的阴影在图像中显示出来，在把阻尼线8组件焊接到支架上时应小心，务使阻尼线8位于过荫罩4上的孔4a的电子束间的狭窄间隙内。为了给阻尼线8选择这种准确位置，应在荫罩4上制造一种非有效区，以便使有预定大小的孔4b与过荫罩4有效区上的电子束穿过的孔的间隙区在同一条线上。这要用照相机给阻尼线8相对于孔4b定位，使制造振动阻尼结构需要花大量工作时间。

最后，虽然需要许多阻尼线8-更详细地说是阻尼线组件-通过上述过程安装，以获得振动阻尼效应，如所解释的，但这需要许多部件和复杂的工艺，降低了生产率，增加了成本。

因此，本发明旨在提供一种荫罩的振动阻尼结构，这种振动阻尼结构基本上排除了由于相关技术的限制和缺陷所产生的一个或一个以上的问题。

本发明的一个目的是提供一种荫罩的振动阻尼结构，这种振动阻尼结构具有一种最佳的振动阻尼条件。

本发明的另一个目的是提供一种荫罩的振动阻尼结构，这种振动阻尼结构有一种与这种最佳条件对应的简单的系统。

本发明的其他特征和优点将在下面的描述中介绍，部分将从描述中明显看出，或者可通过实施本发明领会。本发明的这些目的和其他优点还可通过在说明书的文字描述和权利要求以及附图中特别指出的结构得到认识。

为了实现这些以及其他优点，根据本发明的目的，如所实施和广泛描述的，平面阴极射线管荫罩的振动阻尼结构包括装在荫罩支撑体上的荫罩和许多阻尼线，每条阻尼线都被固定在荫罩支撑体上，以在电子束穿过的荫罩上的孔之间把荫罩固定，其中，阻尼线的第一级自然频率落在荫罩第三级自然频率±10％范围外的一个范围内。

荫罩有一个40μm-80μm厚度范围；阻尼线有一个65μm-100μm的直径范围，并有一个250gf-1200gf的张力(tension)范围，不包括各个阻尼线直径对应的谐振张力。

阻尼线满足条件其中，(fm)_n表示荫罩第n级自然频率，‘T’表示阻尼线的张力，‘ρ’表示每单位长度阻尼线的质量，‘L’表示阻尼线的总长度。

荫罩有一个在50μm-80μm厚度范围的厚度；阻尼线有一个在80μm-100μm直径范围的直径，并有一个在250gf-500gf的张力范围的张力。

上述一般描述和下述详细描述都应被理解成是示范的和解释性的，旨在对要求权利的本发明提供进一步说明。

附图是这份说明书的一部分，提供了对本发明的进一步的理解，说明了本发明的实施，连同描述一起用来解释本发明的原理。

在附图中：

图1是相关技术制造的平面阴极射线管的纵剖面；

图2是相关技术制造的荫罩阻尼振动结构的透视图；

图3是示意表示的相关技术制造的荫罩阻尼振动结构的振动分析模型；

图4A和4B是不同厚度的荫罩施加振动时的时间-位移图谱；

图5A-5E是荫罩位移对不同直径阻尼线张力的标绘曲线；

图6是本发明一个优选实施例中荫罩阻尼振动结构的透视图；

图7A和7B是相关技术提供的荫罩与本发明提供的荫罩施加振动时时间-位移图谱的比较。

下面将详细说到本发明的优选例，其中一些例子示于附图中。本发明建议计算振动阻尼部件的最佳条件，以改善荫罩的抗振性能。也就是说，本发明给出了振动阻尼的最佳化阻尼线直径和张力以及最佳化荫罩厚度。最佳设计条件是通过比较阻尼一个振动最低必要条件下的自然频率逼近的，因此，实际设计判据是通过分析等价模型确定的。

更详细地说，本发明的最低必要条件是基于阻尼线第一级自然频率和荫罩第三级自然频率确定的。除此之外，不同厚度荫罩的自然频率和不同直径和张力阻尼线的自然频率是通过自然频率分析计算的，因此，阻尼线能够产生谐振、结果使振动阻尼效应减小的直径和张力，可以通过基于最低必要条件的比较来预测。最后，荫罩厚度与阻尼线直径和张力的判据是在一个排除了所预测的阻尼线直径和张力的范围内通过分析等价振动模型确定的。

关于阻尼振动结构，在阻尼线第一级自然频率在荫罩受到外部振动的第三级自然频率±10％范围内时，阻尼线和荫罩之间发生谐振，振动阻尼效应显著降低，这可以通过实验和分析证实，也见于以同样方式所使用的所有荫罩规格中。所以，本发明的最低必要条件中，阻尼线第一级自然频率必须落在荫罩第三级自然频率的±10％外的范围内。换句话说，荫罩第三级自然频率的±10％必须小于阻尼线第一级自然频率与荫罩第三级自然频率之差的绝对值。

为了确定满足最低必要条件的范围，下面要计算其尺度适用于阻尼振动结构的荫罩和阻尼线的自然频率值。由于荫罩的物理性质在长度方向和宽度方向上实际上是不同的，所以用方程精确计算荫罩的自然频率是困难的。荫罩的自然频率可以用有限元法预测一个近似解。因为荫罩必须有一预定的张力以保持热膨胀特征，所以在计算自然频率时只考虑荫罩的厚度。另一方面，虽然阻尼线不同直径和张力时的自然频率很容易用方程来计算，但为了对比的可靠性也用有限元法。表1给出了不同厚度荫罩的自然频率。表1

表2-表6给出了不同直径的阻尼线的自然频率和张力。表2直径65μm的阻尼线表3直径70μm的阻尼线表4直径80μm的阻尼线表5直径90μm的阻尼线表6直径100μm的阻尼线

相对于所计算的这些自然频率，表7以50μm厚荫罩为例给出了阻尼线的直径和张力。表7

阻尼线直径65μm70μm80μm 90μm 100μm谐振张力400gf 600gf 800gf 800gf 1000gf

亦即，如表1-表6所示，张力400gf、直径65μm的阻尼线的第一级自然频率(512Hz)落在50μm厚荫罩第三级自然频率±10％(505±50.5Hz)范围内。也就是说，对50μm厚的荫罩使用张力400gf、直径65μm的阻尼线实际上产生谐振，振动阻尼能力降低。类似地，张力600gf、直径70μm的阻尼线(539Hz)、张力800gf、直径80μm的阻尼线(545Hz)、张力800gf、直径90μm的阻尼线(480Hz)和张力1000gf、直径100μm的阻尼线(484Hz)落在同一范围。于是，通过计算荫罩和阻尼线的自然频率，并加上前述最低条件，将可以对某一特定厚度的荫罩预测阻尼线的谐振直径和张力的范围。根据预测结果，荫罩阻尼振动结构部件的详细设计判据可通过分析等价振动模型确定。

参照图3，在等价振动模型中，m₁表示荫罩的质量，c₁表示荫罩的阻尼系数，k₁表示荫罩的刚性，类似地，m₂、c₂和k₂是对阻尼线分别定义的。‘ε’表示荫罩与阻尼线间的空隙，x₁和x₂表示相应的位移，x表示所施振动的振幅。由于阻尼线和荫罩都固定在支撑结构(支架)上，假设阻尼线和荫罩分别有某种自由度，以利用这两个构件振动时碰撞的回跳系数。上述模型在实际振动中的振动机制如下。假设先对荫罩施加外部振动。也就是说，由一初始振动在荫罩上引起自由振动，于是由于荫罩和阻尼线的碰撞和回跳而引起荫罩和阻尼线的自由振动。这个过程在不断继续，即碰撞、回跳和自由振动反复发生在荫罩和阻尼线上。荫罩在时间进程中相对于施加于荫罩初始振动时的振动阻尼行为可解析地得到确定。

荫罩的设计判据可参照图4A和4B所示荫罩受到外部振动时的时间-位移图谱加以确定。图4A表示的是25μm厚的荫罩的分析结果，图4B是表示的50μm厚的荫罩的分析结果，两者都使用了相同的阻尼线。比较图4A和4B可以知道，50μm厚的荫罩有相对小的位移(振动减小)，而分析荫罩所有不同厚度的情况则可知，随着荫罩厚度增大，振动的减小量不断增大。这样看来，虽然为了改善振动性能可以增大荫罩厚度，但荫罩易于从其狭缝的角落开始被撕裂，因为荫罩上的应力相对于坐标轴方向上不对称的。所以，荫罩厚度最好定在80μm以下。同时，虽然在分析结果中提到25μm厚的荫罩，但为了提供足以减小振动的刚性，荫罩必须有40μm的最小厚度。因此，荫罩的厚度必须在40μm的最小厚度与80μm的最大厚度之间，而大于50μm厚的荫罩已可以得到振动阻尼效应。

图5A-5E是荫罩位移对不同直径阻尼线张力的标绘曲线，阻尼线的详细设计判据可参照这些图得到。图5A-5E是荫罩取同一厚度50μm、而阻尼线直径取65μm、70μm、80μm、90μm和100μm时的曲线，最佳厚度范围的起始点是前定的。荫罩位移是施加振动一秒后的位移。

参照图5A-5E，荫罩位移在所预测的谐振张力(直径65μm-张力400gf，直径70μm-张力600gf，直径80μm-张力800gf，直径90μm-张力800gf和直径100μm-张力1000gf)上最大。荫罩位移在这个张力范围外的一些张力范围内下降。这种趋势虽然在图中没有表示出来，但对所定荫罩整个设定厚度范围上是同样的。尽管有荫罩的总位移减小效应，增大张力是困难的，问题出在阻尼线直径大于100μm时它自己的直径上，在实际安装阻尼线时，阻尼线的阴影易于显示在荧光屏上，因为这时阻尼线由于它的大直径而与过荫罩上电子束穿过的孔重叠。而且，直径小于65μm的阻尼线经不住高于一定值的张力，更详细地说，张力实际上是对阻尼振动有效的。因此，基本上说，本发明的阻尼线直径优选地定在65μm-100μm范围内。在位移减小区，250gf以下的张力，保持张力的可靠性很低，而所定直径范围内的阻尼线都经不住大于1200gf的张力。所以，张力必须在250gf-1200gf范围内，不包括相应直径的谐振张力。所定阻尼线直径和张力的范围，基本上满足前面所定荫罩厚度范围(40μm-80μm)所述的最低必要条件，与相关技术相比，提供了一种最佳振动阻尼。

下面将对分析结果作更详细地评述。

参照图5A和5B，总的来看，直径65μm和70μm的阻尼线比同一荫罩下其他直径的阻尼线显示大的荫罩位移。也就是说，直径65μm和70μm的阻尼线不能提供大的阻尼效应。然而，直径80μm、90μm和100μm的阻尼线显示相对小的荫罩位移。特别地，大致在谐振张力范围以下，位移急剧下降，更详细地说，即基本上是在小于500gf的张力时。如表1-表6所示，下降范围基本上落在一个阻尼线第一级自然频率低于荫罩第三级自然频率的范围内。所以，下降范围可表为下述方程(1)：

  (fm)_n＞(fw)_l                                 (1)其中，(fm)n表示荫罩的第(n)个自然频率，(fw)n表示阻尼线的第(n)个自然频率。

如果假设‘T’表示阻尼线的张力，‘ρ’表示每单位长度阻尼线的质量，‘L’表示阻尼线的总长度，阻尼线第第(n)个自然频率(fw)n可以如下刻画一条线的方程(2)来表达： $>>>>(>fw>)>>n>>=>>n>>2>L>>>>>T>\rho >\; >>(>n>=>1>)>>->->->>(>2>)>>>s>$

下降范围可根据方程(1)和(2)的关系相对于‘T’表为：

如结合图5C-5E所述，这种范围减小的趋势，在荫罩厚50μm、阻尼线有80μm-100μm直径和500gf张力时，是显而易见的。正如在表1中可注意到的，荫罩自然频率在荫罩厚度大于50μm时，就同级频率而言，基本上是相同的。所以，虽然没有表示出来，但这种下降趋势，对于阻尼线直径和张力分别在80μm-100μm和250gf-500gf范围、厚度大于50μm的荫罩，也是同样的。最后，50μm-80μm的荫罩厚度、80μm-100μm的阻尼线直径和250gf-500gf的阻尼线，是提供进一步改善的振动阻尼效应的最佳设计判据。

因为振动阻尼效应的改善预期在所定的最佳范围内，故可以在不使相关技术制造的振动阻尼结构的阻尼效应变差的情况下考虑结构的简化。荫罩的这种阻尼振动的简化结构将参照图6加以说明。本发明荫罩的阻尼振动结构包括一个在张力下装在的面板1的一个支架上的荫罩4，和通过固紧构件8a和8b束紧荫罩4的阻尼线8。然而，如在本发明荫罩阻尼振动结构中所表示的，为了适当地发挥阻尼效应，这种结构只使用一个阻尼线组件，而相关技术提供的荫罩阻尼振动结构使用三个阻尼线组件。据此可见，阻尼线的数量以及支架和面板固紧构件的数量都减少了。而且，定位和焊接阻尼线的步骤也减少了。

图7A和7B是相关技术提供的荫罩与本发明提供的荫罩受到振动时的时间-位移图谱的比较，本发明的振动阻尼效应可从这两张图得知。更详细地说，图7A所表示的是相关技术所提供的荫罩阻尼振动结构的图谱，条件是：荫罩厚度25μm，三条阻尼线，每条的直径是60μm、张力是600gf；图7B所表示的是本发明所提供的荫罩阻尼振动结构的图谱，条件是：荫罩厚度50μm，三条阻尼线，每条的直径是80μm、张力是600gf。

参照图7A和7B，相关技术所提供的荫罩阻尼振动结构显示荫罩振动有大的振幅和长的持续时间，而本发明所提供的荫罩阻尼振动结构显示荫罩振动有小的振幅和短的持续时间。最后，尽管采用最佳设计判据所简化的结构，本发明所提供的荫罩阻尼振动结构可提供与相关技术所提供的荫罩阻尼振动结构一样的，或改善了的振动阻尼效应。

正如已经解释的，本发明荫罩阻尼振动结构有下述优点。

采用通过对本发明荫罩阻尼振动结构进行结构分析所得到的荫罩和阻尼线的最佳设计判据，可改善荫罩的振动阻尼效应。而且，把这种最佳设计判据用于本发明荫罩阻尼振动结构可减少制造步骤和荫罩阻尼振动结构的部件数量，而不使振动阻尼效应变差，从而可提高生产率，降低CRT的生产成本。

在本发明荫罩阻尼振动结构中，不背离本发明的精神或范围，可做各种改进和变化，这对业内人士来说是显而易见的。因此，所希望的是，本发明意在覆盖其在本发明所附权利要求范围内对本发明所提供的改进和变化，以及这些改进和变化的等同物。