專利名稱：具有帶部分導(dǎo)電的絕緣體的聚焦蔭罩的陰極射線管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種彩色陰極射線管(CRT)，更具體地涉及一種具有聚焦蔭罩的彩色CRT。
背景技術(shù)：
彩色陰極射線管(CRT)通常包括電子槍、蔭罩和屏幕。蔭罩插入在電子槍和屏幕之間。屏幕位于CRT管的熒光屏的內(nèi)表面上。屏幕上形成有三種不同的彩色熒光體(如綠、藍(lán)、紅)的陣列。蔭罩用于將在電子槍中產(chǎn)生的電子束引導(dǎo)到CRT管的屏幕上的適當(dāng)彩色熒光體上。
蔭罩可以是聚焦蔭罩。彩色CRT的聚焦蔭罩設(shè)計(jì)基本上包括至少兩組金屬電極，其由適當(dāng)?shù)碾娊^緣材料隔開并設(shè)置成可產(chǎn)生周期性的開孔結(jié)構(gòu)，電子束通過這些開孔沿其路徑到達(dá)熒光屏。在對(duì)金屬電極施加適當(dāng)?shù)钠珘簳r(shí)，在各個(gè)蔭罩孔處就產(chǎn)生了電場(chǎng)，從而形成了電子光學(xué)透鏡，其提供了電子束在熒光屏上的所需聚焦。
聚焦蔭罩中的一種類型是張力聚焦蔭罩，其中金屬電極中的至少一組處于張緊狀態(tài)。通常對(duì)于張力聚焦蔭罩來說，垂直的那組金屬電極處于張緊狀態(tài)，而水平的那組金屬電極重疊在垂直張緊的電極之上。
在兩組金屬電極相互重疊的情況下，這種電極通常在其交叉點(diǎn)(連接)處通過絕緣材料相連。當(dāng)在蔭罩的兩組金屬電極之間施加電壓以在蔭罩孔上產(chǎn)生多極聚焦透鏡時(shí)，可能會(huì)發(fā)生高壓(HV)飛弧。HV飛弧是在將這兩組導(dǎo)線分隔開的絕緣材料上發(fā)生的電荷放電。HV飛弧是不希望發(fā)生的，這是因?yàn)樗鼤?huì)在這兩組導(dǎo)電電極之間導(dǎo)致電短路，從而在此之后引起聚焦蔭罩失效。
另外，當(dāng)來自電子槍的電子束被引導(dǎo)到屏幕上的彩色熒光體上時(shí)，來自熒光屏的重新定向的電子(反向散射電子)會(huì)撞擊在絕緣材料的表面上，使得這些表面被充電。這種表面充電改變了蔭罩孔處的所需位場(chǎng)，并可能損害顯示于熒光屏上的圖像質(zhì)量。
因此，存在著對(duì)可克服上述缺點(diǎn)的適用于CRT聚焦蔭罩的絕緣材料的需求。
發(fā)明概要本發(fā)明涉及一種彩色陰極射線管，其具有抽空的外殼，外殼內(nèi)設(shè)有用于產(chǎn)生電子束的電子槍。外殼還包括熒光屏面板，其具有內(nèi)表面上帶熒光元素的發(fā)光屏幕。在屏幕的有效圖像區(qū)域的附近設(shè)有聚焦蔭罩，其具有多個(gè)間隔開的電極。第一導(dǎo)電金屬線束之間的間距形成了多個(gè)基本上平行于屏幕上的熒光元素的開孔。各條第一導(dǎo)電線束均具有形成在其朝向屏幕的一側(cè)上的基本上連續(xù)的絕緣材料層。多條第二導(dǎo)線基本上垂直于多條第一導(dǎo)電線束而定位，并通過絕緣材料層與之粘合。絕緣材料層是部分導(dǎo)電或輕微導(dǎo)電的，其程度足以防止顯著的電荷積累。
附圖簡(jiǎn)介下面將參考附圖來詳細(xì)地介紹本發(fā)明。


圖1是包括有本發(fā)明的聚焦蔭罩-框架組件的彩色陰極射線管(CRT)的部分軸向剖開的平面圖；圖2是圖1所示的聚焦蔭罩-框架組件的平面圖；圖3是沿圖2中線3-3看去的蔭罩-框架組件的正視圖；圖4是顯示于圖2中圓4內(nèi)的聚焦蔭罩的放大視圖；圖5是沿圖4中線5-5看去的聚焦蔭罩和發(fā)光屏幕的視圖；和圖6是顯示于圖5中圓6內(nèi)的聚焦蔭罩的另一部分的放大視圖。
詳細(xì)介紹圖1顯示了具有玻殼11的彩色陰極射線管(CRT)10，玻殼11包括通過矩形錐體15而連接起來的矩形熒光屏面板12和管頸14。錐體15具有內(nèi)導(dǎo)電涂層(未示出)，其從第一陽極按鈕16處延伸至管頸14并與之接觸。位于與第一陽極按鈕16相對(duì)的第二陽極按鈕17與導(dǎo)電涂層不接觸。
面板12包括柱形觀看屏18以及周邊凸緣或側(cè)壁20，其通過玻璃粉21密封在錐體15上。熒光屏18的內(nèi)表面上涂覆了三色的發(fā)光熒光屏22。如圖5中的詳細(xì)顯示，屏幕22是條形屏幕，其包括分別由紅色、綠色、藍(lán)色熒光元素R、G、B組成的多個(gè)屏幕元素，三個(gè)熒光元素設(shè)成一組，每個(gè)三色熒光組都包括三種顏色的熒光元素各一個(gè)。最好采用光吸收基體23來隔開熒光元素。最好由鋁形成的薄導(dǎo)電層24覆蓋在屏幕22上，提供了用于在屏幕上施加均勻的第一陽極電位以及反射由熒光元素發(fā)出的通過熒光屏18的光線的元件。
在面板12內(nèi)通過傳統(tǒng)方式安裝了圓柱形多孔色彩選擇電極或聚焦蔭罩25，其相對(duì)于屏幕22形成預(yù)定的間隔。如圖1中的虛線示意性表示的電子槍26安裝在管頸14的中心，產(chǎn)生并引導(dǎo)三條成直線的電子束28，電子束28包括一條中心束和兩條側(cè)束或外束，其沿會(huì)聚路徑通過蔭罩25到達(dá)屏幕22。電子束28的直線方向垂直于圖紙平面。
圖1所示的CRT10設(shè)計(jì)成與顯示于錐體-管頸連接處附近的外部磁偏轉(zhuǎn)線圈如偏轉(zhuǎn)線圈30一起使用。當(dāng)受到激勵(lì)時(shí)，偏轉(zhuǎn)線圈30使三條電子束受到磁場(chǎng)作用，使得電子束在屏幕22上掃描水平和垂直的矩形光柵。蔭罩25最好由約0.05毫米(2密耳)厚的低碳鋼(約0.005％重量的碳)矩形薄板形成。用于蔭罩25的合適材料可包括熱膨脹系數(shù)(COE)在約120-160×10-7/攝氏度范圍內(nèi)的高膨脹低碳鋼；中等膨脹合金，例如熱膨脹系數(shù)在約40-60×10-7/攝氏度范圍內(nèi)的鐵鈷鎳合金(如KOVAR)；以及低膨脹合金，例如熱膨脹系數(shù)在約15-30×10-7/攝氏度范圍內(nèi)的鐵鎳合金(如INVARTM)。
如圖2所示，蔭罩25包括兩個(gè)長(zhǎng)邊32，34和兩個(gè)短邊36，38。蔭罩25的兩個(gè)長(zhǎng)邊32，34平行于CRT10的中心長(zhǎng)軸X，而兩個(gè)短邊36，38平行于CRT10的中心短軸Y。蔭罩25包括帶孔部分，其靠近并重疊在屏幕22的有效圖像區(qū)域上，有效圖像區(qū)域處于圖2的中央虛線內(nèi)，此虛線限定了蔭罩25的邊界。如圖4所示，聚焦蔭罩25包括多條第一導(dǎo)電金屬線束40，各線束的橫向尺寸或?qū)挾葹榧s0.3毫米(12密耳)，其由基本上等距隔開的開孔42間隔開，各開孔42的寬度為約0.55毫米(21.5密耳)，并平行于CRT10的短軸Y和屏幕22的熒光元素。在對(duì)角線尺寸為68厘米(27V)的彩色CRT中，約有600條第一金屬線束40。各開孔42從蔭罩25的一個(gè)長(zhǎng)邊32延伸到其另一長(zhǎng)邊34上(圖4中未示出)。
圖1-2中顯示了用于蔭罩25的框架44，其包括四個(gè)主要部件，二個(gè)扭管或曲形件46，48和兩個(gè)張力臂或伸直件50，52。兩個(gè)曲形件46，48平行于長(zhǎng)軸X并相互平行。如圖3所示，各伸直件50，52包括兩個(gè)部分地重疊的部件或部分54，56，各部分54，56均具有L形截面。伸直件50，52和部分54，56在重疊處焊接在一起。各部分54，56的一端與曲形件46，48中的一個(gè)的一端相連。曲形件46，48的曲率與聚焦蔭罩25的圓柱曲率大致相符。聚焦蔭罩25的長(zhǎng)邊32，34焊接在兩個(gè)曲形件46，48之間，為蔭罩25提供了必要的張力。在將蔭罩25的長(zhǎng)邊32，34焊接到框架44上之前，必須對(duì)蔭罩材料施加預(yù)應(yīng)力并使其變黑，這可通過在氮?dú)夂脱鯕獾氖芸丨h(huán)境中以約500攝氏度的溫度對(duì)蔭罩材料加熱約一小時(shí)并同時(shí)張緊蔭罩材料來實(shí)現(xiàn)。框架44和蔭罩材料在焊接在一起時(shí)構(gòu)成了張力蔭罩組件。
參考圖4和5，設(shè)置了多條第二金屬線60，其均具有約0.025毫米(1密耳)的直徑，它們基本上垂直于第一金屬線束40，并通過形成在各第一金屬線束40的朝向屏幕的一側(cè)上的絕緣體62而與之隔開。第二金屬線60形成了交叉件，其便于將第二陽極按鈕17所提供的第二陽極電位或聚焦電位施加給蔭罩25。第二金屬線60的合適材料包括鐵鎳鋼如INVAR，或碳鋼如HyMu80線(可以從美國賓夕法尼亞州Reading的Carpenter Technology公司買到)。
圖4顯示了母線140，第二金屬線60端接于其上。第二金屬線60連接在母線上，并通過導(dǎo)電粘合材料68而彼此電連接。電接頭65通過導(dǎo)電粘合材料68將交叉線60連接在第二陽極按鈕17上。
相鄰第二金屬線60之間的垂直距離或間距約為0.33毫米(13密耳)。相對(duì)較細(xì)的第二金屬線60提供了聚焦蔭罩25的必要聚焦功能，而不會(huì)對(duì)電子束的傳輸產(chǎn)生負(fù)面影響。這里介紹的聚焦蔭罩25在屏幕中央提供了約40-45％的蔭罩穿透率，并且對(duì)于約為30千伏的最終陽極或最高壓極電壓來說，施加給第二金屬線60的第二陽極電壓或聚焦電壓與施加給第一金屬線束40的電壓的電壓差應(yīng)小于約1千伏。
圖4-6所示的絕緣體62基本上連續(xù)地設(shè)置在各第一金屬線束40的朝向屏幕的一側(cè)。第二金屬線60與絕緣體62粘合，從而將第二金屬線60與第一金屬線束40電絕緣。
絕緣體62由熱膨脹系數(shù)與聚焦蔭罩25的材料相容的材料形成。絕緣體62的材料最好具有相對(duì)較低的熔化溫度，使其在低于約450攝氏度的溫度范圍內(nèi)可流動(dòng)、燒結(jié)并粘附在第一金屬線束40和第二金屬線60上。絕緣體材料還應(yīng)具有超過約4000伏/毫米(100伏/密耳)的介質(zhì)擊穿強(qiáng)度。圖6顯示了絕緣體62可以是多層的結(jié)構(gòu)，其中底涂層64與第一金屬導(dǎo)線束40相接觸，而頂涂層66與第二金屬導(dǎo)線60相接觸。
另外，絕緣體材料在用于將CRT熒光屏面板12密封在錐體15上的溫度(通常在約450攝氏度到約500攝氏度的溫度)下應(yīng)當(dāng)是穩(wěn)定的，而且應(yīng)具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和彈性模量，并且在CRT的輻射環(huán)境下的長(zhǎng)期處理和操作過程中具有很低的排氣性。
絕緣體62的體積電導(dǎo)率最好應(yīng)在約10-10(歐姆-厘米)-1到10-12(歐姆-厘米)-1的范圍內(nèi)。表面電阻率應(yīng)為約1012歐姆/平方。絕緣體的泄漏率為電荷因體積或表面電導(dǎo)率而從絕緣體上排出的速率，在電子束電流約為2.5毫安以及可允許的絕緣體表面電位積累為40伏的條件下，對(duì)于所施加的聚焦蔭罩電壓差(即第一陽極按鈕16和第二陽極按鈕17之間的電位差)為500伏以及因體積導(dǎo)電率而引起電荷排放來說，該泄漏率最小必須為約100微安，對(duì)于相同聚焦蔭罩電壓差以及因表面導(dǎo)電率而引起電荷排放來說，該泄漏率最小必須為約80微安。在兩種情況下，最大的容許泄漏由電壓差供給所需的充足電壓調(diào)節(jié)以及由電源分配到這種泄漏上的許可電量來決定，并且必須考慮具體的蔭罩設(shè)計(jì)參數(shù)。
已發(fā)現(xiàn)可很好地工作的絕緣體材料為硼硅酸鉛鋅玻璃，如摻雜有Fe2O3(5-10％重量)的SCC-11。SCC-11可從美國俄亥俄州的Toledo的SEM-COM公司買到。
權(quán)利要求
1.一種包括聚焦蔭罩(25)的陰極射線管(10)，其中所述聚焦蔭罩包括多個(gè)由絕緣材料(62)隔開的電極，所述絕緣材料是部分導(dǎo)電或輕微導(dǎo)電的，其程度足以防止顯著的電荷積累。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陰極射線管，其特征在于，所述絕緣材料具有10-10(歐姆-厘米)-1到10-12(歐姆-厘米)-1之間的體積電導(dǎo)率值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陰極射線管，其特征在于，所述絕緣材料具有約1012歐姆/平方的表面電阻率值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陰極射線管，其特征在于，所述絕緣材料主要包括摻雜有Fe203的硼硅酸鉛鋅玻璃。
5.一種包括聚焦蔭罩(25)的陰極射線管(10)，其中所述聚焦蔭罩包括多條間隔開的其上具有絕緣材料(62)的第一導(dǎo)電線束(40)，以及多條間隔開的第二導(dǎo)線(60)，其基本垂直于所述多條間隔開的第一導(dǎo)電線束而定位，所述多條間隔開的第二導(dǎo)線與所述絕緣材料粘合，所述絕緣材料是部分導(dǎo)電或輕微導(dǎo)電的，其程度足以防止顯著的電荷積累。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的陰極射線管，其特征在于，所述絕緣材料具有10-10(歐姆-厘米)-1到10-12(歐姆-厘米)-1之間的體積電導(dǎo)率值。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的陰極射線管，其特征在于，所述絕緣材料具有約1012歐姆/平方的表面電阻率值。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的陰極射線管，其特征在于，所述絕緣材料主要包括摻雜有Fe2O3的硼硅酸鉛鋅玻璃。
全文摘要
本發(fā)明是一種包括聚焦蔭罩(25)的彩色陰極射線管(10)，聚焦蔭罩具有多條間隔開的第一導(dǎo)電線束(40)。各第一導(dǎo)電線束均具有形成在其朝向屏幕的一側(cè)上的基本上連續(xù)的絕緣材料層(62)，該絕緣材料層是部分導(dǎo)電或輕微導(dǎo)電的，其程度足以防止顯著的電荷積累。多條第二導(dǎo)線(60)基本上垂直于多條第一導(dǎo)電線束而定位，并通過絕緣材料層與之粘合。
文檔編號(hào)H01J29/46GK1503984SQ01820929
公開日2004年6月9日 申請(qǐng)日期2001年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月22日
發(fā)明者S·P·貝尼尼, W·C·斯圖爾特, P·M·海曼, R·W·諾斯克爾, S P 貝尼尼, 斯圖爾特, 海曼, 諾斯克爾 申請(qǐng)人:湯姆森許可公司