具有带部分导电的绝缘体的聚焦荫罩的阴极射线管 本发明涉及一种彩色阴极射线管(CRT)，更具体地涉及一种具有聚焦荫罩的彩色CRT。
【发明背景】
彩色阴极射线管(CRT)通常包括电子枪、荫罩和屏幕。荫罩插入在电子枪和屏幕之间。屏幕位于CRT管的荧光屏的内表面上。屏幕上形成有三种不同的彩色荧光体(如绿、蓝、红)的阵列。荫罩用于将在电子枪中产生的电子束引导到CRT管的屏幕上的适当彩色荧光体上。
荫罩可以是聚焦荫罩。彩色CRT的聚焦荫罩设计基本上包括至少两组金属电极，其由适当的电绝缘材料隔开并设置成可产生周期性的开孔结构，电子束通过这些开孔沿其路径到达荧光屏。在对金属电极施加适当的偏压时，在各个荫罩孔处就产生了电场，从而形成了电子光学透镜，其提供了电子束在荧光屏上的所需聚焦。
聚焦荫罩中的一种类型是张力聚焦荫罩，其中金属电极中的至少一组处于张紧状态。通常对于张力聚焦荫罩来说，垂直的那组金属电极处于张紧状态，而水平地那组金属电极重叠在垂直张紧的电极之上。
在两组金属电极相互重叠的情况下，这种电极通常在其交叉点(连接)处通过绝缘材料相连。当在荫罩的两组金属电极之间施加电压以在荫罩孔上产生多极聚焦透镜时，可能会发生高压(HV)飞弧。HV飞弧是在将这两组导线分隔开的绝缘材料上发生的电荷放电。HV飞弧是不希望发生的，这是因为它会在这两组导电电极之间导致电短路，从而在此之后引起聚焦荫罩失效。
另外，当来自电子枪的电子束被引导到屏幕上的彩色荧光体上时，来自荧光屏的重新定向的电子(反向散射电子)会撞击在绝缘材料的表面上，使得这些表面被充电。这种表面充电改变了荫罩孔处的所需位场，并可能损害显示于荧光屏上的图像质量。
因此，存在着对可克服上述缺点的适用于CRT聚焦荫罩的绝缘材料的需求。
发明概要
本发明涉及一种彩色阴极射线管，其具有抽空的外壳，外壳内设有用于产生电子束的电子枪。外壳还包括荧光屏面板，其具有内表面上带荧光元素的发光屏幕。在屏幕的有效图像区域的附近设有聚焦荫罩，其具有多个间隔开的电极。第一导电金属线束之间的间距形成了多个基本上平行于屏幕上的荧光元素的开孔。各条第一导电线束均具有形成在其朝向屏幕的一侧上的基本上连续的绝缘材料层。多条第二导线基本上垂直于多条第一导电线束而定位，并通过绝缘材料层与之粘合。绝缘材料层是部分导电或轻微导电的，其程度足以防止显著的电荷积累。
附图简介
下面将参考附图来详细地介绍本发明。
图1是包括有本发明的聚焦荫罩-框架组件的彩色阴极射线管(CRT)的部分轴向剖开的平面图；
图2是图1所示的聚焦荫罩-框架组件的平面图；
图3是沿图2中线3-3看去的荫罩-框架组件的正视图；
图4是显示于图2中圆4内的聚焦荫罩的放大视图；
图5是沿图4中线5-5看去的聚焦荫罩和发光屏幕的视图；和
图6是显示于图5中圆6内的聚焦荫罩的另一部分的放大视图。
详细介绍
图1显示了具有玻壳11的彩色阴极射线管(CRT)10，玻壳11包括通过矩形锥体15而连接起来的矩形荧光屏面板12和管颈14。锥体15具有内导电涂层(未示出)，其从第一阳极按钮16处延伸至管颈14并与之接触。位于与第一阳极按钮16相对的第二阳极按钮17与导电涂层不接触。
面板12包括柱形观看屏18以及周边凸缘或侧壁20，其通过玻璃粉21密封在锥体15上。荧光屏18的内表面上涂覆了三色的发光荧光屏22。如图5中的详细显示，屏幕22是条形屏幕，其包括分别由红色、绿色、蓝色荧光元素R、G、B组成的多个屏幕元素，三个荧光元素设成一组，每个三色荧光组都包括三种颜色的荧光元素各一个。最好采用光吸收基体23来隔开荧光元素。最好由铝形成的薄导电层24覆盖在屏幕22上，提供了用于在屏幕上施加均匀的第一阳极电位以及反射由荧光元素发出的通过荧光屏18的光线的元件。
在面板12内通过传统方式安装了圆柱形多孔色彩选择电极或聚焦荫罩25，其相对于屏幕22形成预定的间隔。如图1中的虚线示意性表示的电子枪26安装在管颈14的中心，产生并引导三条成直线的电子束28，电子束28包括一条中心束和两条侧束或外束，其沿会聚路径通过荫罩25到达屏幕22。电子束28的直线方向垂直于图纸平面。
图1所示的CRT10设计成与显示于锥体-管颈连接处附近的外部磁偏转线圈如偏转线圈30一起使用。当受到激励时，偏转线圈30使三条电子束受到磁场作用，使得电子束在屏幕22上扫描水平和垂直的矩形光栅。荫罩25最好由约0.05毫米(2密耳)厚的低碳钢(约0.005％重量的碳)矩形薄板形成。用于荫罩25的合适材料可包括热膨胀系数(COE)在约120-160×10-7/摄氏度范围内的高膨胀低碳钢；中等膨胀合金，例如热膨胀系数在约40-60×10-7/摄氏度范围内的铁钴镍合金(如KOVAR)；以及低膨胀合金，例如热膨胀系数在约15-30×10-7/摄氏度范围内的铁镍合金(如INVARTM)。
如图2所示，荫罩25包括两个长边32，34和两个短边36，38。荫罩25的两个长边32，34平行于CRT10的中心长轴X，而两个短边36，38平行于CRT10的中心短轴Y。荫罩25包括带孔部分，其靠近并重叠在屏幕22的有效图像区域上，有效图像区域处于图2的中央虚线内，此虚线限定了荫罩25的边界。如图4所示，聚焦荫罩25包括多条第一导电金属线束40，各线束的横向尺寸或宽度为约0.3毫米(12密耳)，其由基本上等距隔开的开孔42间隔开，各开孔42的宽度为约0.55毫米(21.5密耳)，并平行于CRT10的短轴Y和屏幕22的荧光元素。在对角线尺寸为68厘米(27V)的彩色CRT中，约有600条第一金属线束40。各开孔42从荫罩25的一个长边32延伸到其另一长边34上(图4中未示出)。
图1-2中显示了用于荫罩25的框架44，其包括四个主要部件，二个扭管或曲形件46，48和两个张力臂或伸直件50，52。两个曲形件46，48平行于长轴X并相互平行。如图3所示，各伸直件50，52包括两个部分地重叠的部件或部分54，56，各部分54，56均具有L形截面。伸直件50，52和部分54，56在重叠处焊接在一起。各部分54，56的一端与曲形件46，48中的一个的一端相连。曲形件46，48的曲率与聚焦荫罩25的圆柱曲率大致相符。聚焦荫罩25的长边32，34焊接在两个曲形件46，48之间，为荫罩25提供了必要的张力。在将荫罩25的长边32，34焊接到框架44上之前，必须对荫罩材料施加预应力并使其变黑，这可通过在氮气和氧气的受控环境中以约500摄氏度的温度对荫罩材料加热约一小时并同时张紧荫罩材料来实现。框架44和荫罩材料在焊接在一起时构成了张力荫罩组件。
参考图4和5，设置了多条第二金属线60，其均具有约0.025毫米(1密耳)的直径，它们基本上垂直于第一金属线束40，并通过形成在各第一金属线束40的朝向屏幕的一侧上的绝缘体62而与之隔开。第二金属线60形成了交叉件，其便于将第二阳极按钮17所提供的第二阳极电位或聚焦电位施加给荫罩25。第二金属线60的合适材料包括铁镍钢如INVAR，或碳钢如HyMu80线(可以从美国宾夕法尼亚州Reading的Carpenter Technology公司买到)。
图4显示了母线140，第二金属线60端接于其上。第二金属线60连接在母线上，并通过导电粘合材料68而彼此电连接。电接头65通过导电粘合材料68将交叉线60连接在第二阳极按钮17上。
相邻第二金属线60之间的垂直距离或间距约为0.33毫米(13密耳)。相对较细的第二金属线60提供了聚焦荫罩25的必要聚焦功能，而不会对电子束的传输产生负面影响。这里介绍的聚焦荫罩25在屏幕中央提供了约40-45％的荫罩穿透率，并且对于约为30千伏的最终阳极或最高压极电压来说，施加给第二金属线60的第二阳极电压或聚焦电压与施加给第一金属线束40的电压的电压差应小于约1千伏。
图4-6所示的绝缘体62基本上连续地设置在各第一金属线束40的朝向屏幕的一侧。第二金属线60与绝缘体62粘合，从而将第二金属线60与第一金属线束40电绝缘。
绝缘体62由热膨胀系数与聚焦荫罩25的材料相容的材料形成。绝缘体62的材料最好具有相对较低的熔化温度，使其在低于约450摄氏度的温度范围内可流动、烧结并粘附在第一金属线束40和第二金属线60上。绝缘体材料还应具有超过约4000伏/毫米(100伏/密耳)的介质击穿强度。图6显示了绝缘体62可以是多层的结构，其中底涂层64与第一金属导线束40相接触，而顶涂层66与第二金属导线60相接触。
另外，绝缘体材料在用于将CRT荧光屏面板12密封在锥体15上的温度(通常在约450摄氏度到约500摄氏度的温度)下应当是稳定的，而且应具有足够的机械强度和弹性模量，并且在CRT的辐射环境下的长期处理和操作过程中具有很低的排气性。
绝缘体62的体积电导率最好应在约10-10(欧姆-厘米)-1到10-12(欧姆-厘米)-1的范围内。表面电阻率应为约1012欧姆/平方。绝缘体的泄漏率为电荷因体积或表面电导率而从绝缘体上排出的速率，在电子束电流约为2.5毫安以及可允许的绝缘体表面电位积累为40伏的条件下，对于所施加的聚焦荫罩电压差(即第一阳极按钮16和第二阳极按钮17之间的电位差)为500伏以及因体积导电率而引起电荷排放来说，该泄漏率最小必须为约100微安，对于相同聚焦荫罩电压差以及因表面导电率而引起电荷排放来说，该泄漏率最小必须为约80微安。在两种情况下，最大的容许泄漏由电压差供给所需的充足电压调节以及由电源分配到这种泄漏上的许可电量来决定，并且必须考虑具体的荫罩设计参数。
已发现可很好地工作的绝缘体材料为硼硅酸铅锌玻璃，如掺杂有Fe2O3(5-10％重量)的SCC-11。SCC-11可从美国俄亥俄州的Toledo的SEM-COM公司买到。