选色电极的单轴张力聚焦荫罩上形成绝缘体的方法及设备 本发明涉及在阴极射线管(CRT)的选色电极的主表面上形成绝缘体的方法及设备，更具体地说，涉及一种具有用本发明的方法及设备制成的单轴张力聚焦荫罩的彩色CRT。
一种单轴张力聚焦荫罩具有配置成邻靠CRT屏幕的有效图像的众多间隔分开的第一金属绞线。各第一金属绞线间的间隔界定与屏幕荧光体线平行的众多隙缝。通过屏幕有效图像面积地每一第一金属绞线具有在其对向屏幕表面上的连续绝缘体层。第二绝缘体层重叠于第一绝缘体层。众多第二金属绞线取向成实质上垂直于第一金属绞线，及藉第二绝缘体层结合于其上。单轴张力聚焦荫罩在工作期间，二不同电势加于第一及第二金属绞线而将经聚焦荫罩中的槽缝透射的电子束聚焦。
制造单轴张力聚焦荫罩的方法包括藉例如传统喷涂法提供绝缘反玻璃化玻璃焊料(devitifying solder glass)的第一覆盖层于荫罩板的第一金属绞线的对向屏幕侧面。适用溶剂及丙酸烯粘合剂与反玻璃化玻璃焊料混合，以使第一覆盖层有适度的机械强度。反玻璃化玻璃焊料为一种在特定温度熔化而形成结晶玻璃绝缘体的玻璃。产生的结晶玻璃绝缘体稳定，且再加热至同一温度时将不再熔化。此第一覆盖层厚约0.14mm。将荫罩固着于框架上，并放入烘箱内，且使第一覆盖层在约80℃的温度下予以干燥。干燥后，将第一覆盖层定型，使其受第一金属绞线屏蔽，以阻止通过隙缝的电子束冲击在绝缘体上及使其充电。定型作用在第一覆盖层上进行，刮除或以他种方法除去伸出第一金属绞线边缘的及将被偏转或不偏转电子束接触的第一覆盖层的任何玻璃焊料。将其上固着有荫罩的框架放入烘箱及在空气中加热。包括框架及荫罩的结构物在30分钟期间加热至300℃的温度，及在300℃下保持20分钟。然后，在20分钟期间，烘箱温度增加至460℃及在此温度下保持一小时，以使第一覆盖层熔化及结晶而在第一金属绞线上形成第一绝缘体层。所产生的第一绝缘体层仅为大致连续性，亦即层中包含孔隙，这些孔隙是由由烘除用以沉积传统式喷涂的第一覆盖层的粘合剂与溶剂所导致的。烘烤后，第一绝缘体层具有横过每一第一金属绞线的0.5至0.9mm(2至3.5密尔)范围的厚度。其次，与溶剂混合的适宜绝缘材料的第二覆盖层例如藉传统喷涂法涂敷于第一绝缘体层。第二覆盖层最好为非反玻璃化(亦即玻璃质)玻璃焊料。选用玻璃质玻璃焊料为第二覆盖层，因其熔化时，将填充上述第一绝缘体层表面上的孔隙而对第一绝缘体层的电学及机械特性无不利影响。另一种替代方式，可使用反玻璃化的玻璃焊料形成第二覆盖层。涂敷的第二覆盖层厚约0.025至0.05mm(1至2密尔)。第二覆盖层如前文所说在80℃温度予以干燥及定型，除去能被电子束冲击的任何多余材料。随后，于绝缘材料的第二覆盖层上重叠涂敷第二金属绞线。第二金属绞线实质上垂直于第一金属绞线。
第一及第二绝缘体层的传统式喷涂步骤需使干玻璃材料与至少一种适宜溶剂及通常一种粘合剂混合。传统式喷涂步骤浪费绝缘材料，因大部份绝缘材料通过荫罩板上的大隙缝或孔。此外，多余材料不能回收利用，且在固化喷涂的混合物成玻璃绝缘体层的烘烤步骤前，需要干燥步骤。进而言之，传统式喷涂材料通常不仅粘着于荫罩孔边缘，且常泼浅至第一金属绞线的反向设置的电子的相向表面，及必须予以除去以及自孔边缘除去，以防止电子束对绝缘体层充电。
通过简化涂敷绝缘材料以在荫罩板上形成绝缘体的步骤，以消除前文说明的材料浪费及减少制作单轴张力聚焦荫罩所需时间。亦需提供不包含孔隙的第一绝缘体，以增加单轴张力聚焦荫罩的电整体性。
一种在单轴张力聚焦荫罩一个主表面上形成绝缘体的方法及设备，包括下列步骤：将具有自其第一主表面延伸穿过主体部份至相向设置的第二主表面的众多孔的荫罩板，与具有一干粉状绝缘材料源之一的充电枪配置成一距离；充电及导引干粉状绝缘材料趋向荫罩板的第一主表面，在至少一部份主表面上提供一层带电荷的干粉状绝缘材料的覆盖层，及设有设备用以阻止带电荷的干粉状绝缘材料进入各孔及沉积于荫罩板周围的各孔的主体部份及第二主表面上。本说明书亦说明实施此一方法的设备。
本发明将参照附图予以详细说明。
图1为根据本发明制成的彩色CRT的部份轴向断面的平面图。
图2为用于图1的CRT的单轴张力聚焦荫罩的平面图。
图3为沿图2线3-3所取的单轴张力聚焦荫罩的正视图。
图4为图2圆圈4内所示单轴张力聚焦荫罩的放大断面图。
图5为沿图4线5-5所取单轴张力聚焦荫罩及发光屏幕的断面图。
图6为图5圆圈6内部份单轴张力聚焦荫罩的放大图。
图7为图5圆圈7内另一部分单轴张力聚焦荫罩的放大图。
图8显示在单轴张力聚焦荫罩板上形成绝缘材料覆盖层的第一种方法。
图9显示在单轴张力聚焦荫罩板上形成绝缘材料覆盖层的第二种方法。
图10显示根据本发明的绝缘材料覆盖层。
图1显示具有玻璃壳11的彩色CRT10，包括长方形面板12及由长方形玻锥15连接的管颈14。玻锥具有与第一阳极钮16接触并延伸至管颈部14的内部导电覆盖层(未示)。位置与第一阳极钮16相对的第二阳极钮17不和导电覆盖层接触。面板12包括圆柱形观看面板18，及藉玻璃料21密封于玻锥15周边突缘或边壁20。面板18内表面承载的三色发光荧光屏22。屏22为条型屏幕(line screen)，详细示于图5，包含多个屏幕元素，这些屏幕元素分别由发红色光、发绿色光及发蓝色光的荧光线条R、G及B组成，而这些荧光线条配置成每三条线为一组，这种三线一组中每组包括三种颜色中各一种的荧光线条。最好用吸光矩阵23将各荧光线条分隔开。一般为铝的薄导电层24重叠于屏幕22，用以给屏幕施加一均匀的第一阳极电势，以及用以反射自各荧光单元发射的光通过面板18。圆柱形多孔选色电极如单轴张力聚焦荫罩25藉传统装置与屏幕22成预定间隔关系可拆除地安装于板12内。图1中虚线概略显示的电子枪26就对中地安装于管颈14内，以产生及导引三条成一字型排列的电子束28，一中心及二侧边或外侧电子束，沿会聚路径通过荫罩25至屏幕22。电子束28的一字排列方向与图纸平面成正交。
图1的CRT设计成与管外磁偏转线圈一起使用，如示于玻锥与管颈连接处附近的偏转线圈30。当激发时，偏转线圈30使三电子束受到磁场的作用，使各电子束在屏幕22上扫描出一水平及垂直的长方形光栅。单轴张力聚焦荫罩25最好由约0.05mm(2密尔)厚的低碳钢薄长方形荫罩板27制成，及如图2所示，包含二长边32、34及二短边36、38。二长边32、34与CRT的中心长轴线X平行，而二短边36、38与CRT之中心短轴线Y平行。这种钢具有以重量计约0.005％碳，0.01％硅，0.12％磷，0.43％锰及0.007％硫的组成。荫罩板的ASTM(美国材料试验标准)粒度最好在9至10的范围内。单轴张力聚焦荫罩25包含邻接并重叠于屏幕22的位于图2中央虚线内的有效图像面积的有孔部份，图2中虚线界定荫罩25的周边。如图4所示，单轴张力聚焦荫罩25的长方形荫罩板27包含多条细长第一金属绞线40，各具有约0.3mm(12密尔)的横向尺度或宽度及被实质上成等间隔隙缝42分隔，每一隙缝42具有约0.55mm(21.5密尔)宽度并与CRT的短轴线Y及屏幕22的荧光线条平行。具有对角线为68cm(27吋)的彩色CRT中，有约600条第一金属绞线40。每一隙缝42自荫罩板的长边孔延伸至未示于图4的另一长边34。荫罩25的框架44示于图1及2，包含四个主元件，二扭力管或弯形元件46及48与二张力臂或直形元件50及52。二弯形元件46及48与长轴线X平行并互相平行。如图3所示，每一直形元件50及52包括各具有L形断面的二重叠元件或零件54及56。重叠零件54与56在二者重叠处熔接在一起。每一零件54有56的一端固着于弯形元件46及48之一的一端。弯形元件46及48的曲率配合单轴张力聚焦荫罩25的圆柱形曲率。荫罩板27的长边32、34熔接于对25提供必要张力的二弯形元件46与48之间。熔接于框架44之前，荫罩板27藉将荫罩板加有张力下在有控制的氮及氧气氛及约500℃温度加热一小时而预加应力及暗化。
参阅图4及5，各具有约0.025mm(1密尔)直径的多条第二金属绞线配置成实质上与第一金属绞线40成正交，并藉形成在第一第一金属绞线的对向屏幕侧上的绝缘体62而与第一金属绞线成间隔。第二金属绞线60构成能便于施加第二阳极或聚焦电势于荫罩25的线担。第二金属绞线的较佳材料为Carpenter Technology，Reading，PA供应的HyMu80线。相邻第二绞线60的垂直间隔或间距为约0.41mm(16密尔)。较薄第二金属绞线60提供本发明的单轴张力聚焦荫罩25的必要聚焦功能，且对荫罩电子束传输无不利影响。所说明的单轴张力聚焦荫罩25提供在屏幕中心约60％的荫罩传输。传统式阴罩则具有仅约18-22％的中心传输，且需要第二阳极或加于第二绞线60的聚焦电压与加于第一金属绞线40的第一阳极电压不同，较约30kV的第一阳极电压小约1kV。
示于图4、5及6的绝缘体62连续置于每一第一金属绞线40的对向屏幕一侧上。第二金属绞线60结合于绝缘体62，以使第二金属绞线60与第一金属绞线40成电隔离。
例1
在第一金属绞线40的对向屏幕侧或第一主表面上形成绝缘体62的第一种方法及设备示于图8。将固着有框架44的荫罩27板置于封闭空间69内，并配置成邻接处于+8 kV的遮蔽板70。遮蔽板70具有与荫罩框架44及荫罩板27曲率相对应的曲率，及可为静电式充电至所需电势的绝缘体或加有所需电势的导体。荫罩板27接地，及与枪72成一距离。枪72具有包容于其中的干粉状绝缘材料如反玻璃化玻璃焊料微粒源74。枪72以可枢转式安装，故其将对荫罩板的X轴线及Y轴线旋转而完全涵盖第一金属绞线40的第一主要表面。选用的玻璃焊料为OINEG，TV products Inc，Columbus，OH供应的CV 685。枪72可为摩擦生电枪，藉摩擦使玻璃微粒充电至一正电势小于加在遮蔽板70的电势。摩擦生电枪72导引带正电荷玻璃微粒趋向绞线40的接地第一主表面而在其上提供一连续覆盖层。遮蔽板70上约8kV的正电荷足以排斥带较小正电荷的玻璃微粒离开荫罩板27的各开敞区，及阻止玻璃微粒进入各孔或隙缝42及沉积于荫罩板的包围隙缝42的主体部份上。此外，亦阻止带电荷玻璃微粒沉积于第一金属绞线40的对向枪侧或第二主表面上。反玻璃化玻璃焊料沉积成具有约0.5至0.9mm(2至3.5密尔)连续覆盖厚度的干带电荷材料。所产生的层厚度将视喷涂时间而定。例如，可藉喷涂较长时间而增加层厚度。此外，遮蔽板70提供的排斥场足以影响带电荷玻璃微粒在第一金属绞线40上的分配。在第一金属绞线40的来自遮蔽板70的场排斥效应较强的边缘，玻璃微粒覆盖层较在第一金属绞线的场排斥效应较弱的中心为薄。因此在覆盖层烘烤之前，无须为阻止电子束以后冲击于其上而进行覆盖层的边缘定型。遮蔽片所排斥及不沉积于第一金属绞线40的玻璃微粒被聚集于敞式容器76中供再循环。第一覆盖层加热至烧结温度之前，藉适度机器作用将第一覆盖层自开始及最后亦即右侧及左侧第一金属绞线，下文中称为末端第一金属绞线140，完全除去。有效图像面积外的各末端第一金属绞线140将用为将第二金属绞线60定位址的汇流排。为进一步确保单轴张力聚焦荫罩25的电整体性，将各末端第一金属绞线140与重叠于屏幕的有效图像面积的各第一金属绞线40间的至少另一第一金属绞线40除去，以将短路可能性减至最小。如此，位于有效图像面积外的右侧及左侧末端第一金属绞线140与重叠于图像面积的各第一金属绞线40分隔成至少1.4mm(55密尔)的距离，此距离大于跨过图像面积的各第一金属绞线40的各等间隔隙缝42的宽度。
将荫罩板27及其上固着有的框架44置于烘箱中(未示)，及以约1℃/分钟的速率在空气中加热至约460℃温度，以使第一覆盖层的玻璃熔化及结晶而在第一金属绞线40上形成第一绝缘体层64，如图10所示。烘烤后，产生的第一绝缘体层64的厚度实质上等于所涂敷的覆盖层厚度，因没有在烘烤中将烘烤的粘合剂或熔剂加在第一覆盖层的玻璃微粒中。第一覆盖层中无粘合剂及溶剂亦阻止形成孔隙。因第一覆盖层由干带电荷玻璃微粒形成，故在此方法中，在烘烤加热熔化或烧结反玻璃化玻璃微粒以形成绝缘体62的第一层64之前，无须干燥覆盖层。
形成第一绝缘体层64后，施加第二金属绞线60于其上，使第二金属绞线重叠于第一绝缘层并实质上与第一金属绞线40成正交。利用准确保持相邻第二金属绞线间所需约0.41mm间隔的绕组夹具(未示)施加第二金属绞线60。
如图4、5及7所示，在左侧及右侧末端第一金属绞线140对向屏幕的一侧上提供一层厚的上述玻璃焊料的覆盖层，此覆盖层包含一定量的银而使其导电。导电玻璃焊料如下文所说明提供。在导电玻璃焊料内的末端第一金属绞线140之一上提供由一短镍线股段制成的导线65。
然后将荫罩板27，框架44及绕组夹具(未示)接地，及再定位成邻靠处于约+8 kV电势的遮蔽板70。荫罩板定置成与具有干粉状绝缘材料源74成一距离，以提供涂敷在第一绝缘体层64的适宜绝缘材料的第二覆盖层。可使玻璃质玻璃焊料或用以形成第一绝缘体层64的相同反玻璃化玻璃焊料形成第二覆盖层。第二覆盖层涂敷至厚约0.013至0.025mm(0.5至1密尔)。因第二覆盖由干带电荷玻璃微粒构，故此一方法中，亦无需在烘烤使反玻璃化玻璃焊料熔化或烧结而形成第二绝缘体层66之前干燥覆盖层。
所产生的包括绕组夹具的结构物加热至460℃温度，以熔化绝缘材料的第二覆盖层以及导电玻璃焊料而结合第二金属绞线60于绝缘体62的绝缘体层66内，如图6所示。烧结步骤亦在左侧及右侧末端第一金属绞线140上形成玻璃导电层68。烘烤后，产生的第二绝缘体层66厚度大致等于0.013至0.125mm的覆盖层厚度，因烘烤过程中玻璃粉末压实作用极小。玻璃导电层68的高度无临界性，但应厚至足以牢固固定第二金属绞线60及导线65于其中。将延伸于玻璃导电层68餐的第二金属绞线60的部分修除而自绕组夹具释出组合件。烘烤后，完成的结构物构成单轴张力聚焦荫罩25。
末端第一金属绞线140的邻接图4所示荫罩25顶部或长边32及底部或长边34(未示)的端部予以切断，在其间提供约0.4mm(15密尔)的间隙。此等间隙使各末端第一金属绞线140成电隔离，及当嵌置于玻璃导体层68中导线65连接于第二阳极钮17时，构成容许第二阳极电压加于各第二金属绞线60的汇流排。
例2
在第一金属绞线40上形成绝缘体62及末端第一金属绞线140上形成玻璃导电层68的第二种方法中，主静电枪172与副静电枪272在适宜封闭空间169内安装成面对面关系，如图9所示。适用的静电枪包括ITW Ransburg，Toledo，OH供应的701、702及705型。玻璃焊料微粒源174与枪172连通。枪172具有将玻璃微粒静电充电至约+80kV电势的能力。副静电枪272安装成与主静电枪172相对，及能将一股空气流静电充电至约-80kV的相等且相反电势。每一静电枪172及272可枢转式安装，以提供对荫罩板27的第一金属绞线40的完全X轴线及Y轴线涵盖。事实上，副枪272的运动为循迹主枪172的运动，及排出通过荫罩板27上隙缝42的任何带静电荷的玻璃焊料微粒。排出的玻璃微粒累积于收集器176中供再循环。主静电枪172在每一第一金属绞线40的第一主表面上提供一实质上均匀的反玻璃化玻璃焊料层。将第一覆盖层加热至烧结温度之前，藉适度机器作用，将第一覆盖层完全自右侧及左侧末端第一金属绞线140除去。位于有效图像面积外的各末端第一金属绞线140随后将用作将第二金属绞线60定址的汇流排。为进一步确保单轴张力聚焦荫罩25的电整体性，末端第一金属绞线140与重叠于屏幕有效图像面积的第一金属绞线40间的至少另一第一绞线40予以取除以将短路可能性减至最小。如此，有效图像面积外的右侧及左而末端第一金属绞线140与重叠于有效图像面积的第一金属绞合线40间隔成至少1.4mm(55密尔)的距离，此距离大于跨过图像面积的各第一金属绞线40成等间隔隙缝42的宽度。
将荫罩板27及连接于其上的框架44置于烘箱中(未示)中，及以约1℃/分钟的速度在空气中加热至约460℃的温度，以使第一覆盖层熔化及结晶而在第一金属绞线40上形成第一绝缘体层64。烘烤后，所产生的第一绝缘体层64具有0.5至0.9mm(2至3.5密尔)范围内的厚度。覆盖层厚度亦视沉积时间而定。因覆盖层为干带电荷玻璃微粒形成，故此一方法中，烘烤熔化或烧结反玻璃化玻璃微粒形成绝缘体62的第一层64前，亦无须干燥覆盖层。此外，覆盖层沉积于第一金属绞线40上时，藉调整第一静电枪172及272的空气压力，能将覆盖层的玻璃微粒分配定型。构成第一绝缘体层64的经定型覆盖层在绞线40的边缘较在中心部分为薄，如图10所示。
然后，将第二金属绞线60加在第一绝缘体层64，使第二金属绞线60重叠于第一绝缘层及实质上与第一金属绞线40正交。利用准确保持相邻第二金属绞线间所需约0.41mm间隔的绕组夹具(未示)，施加第二金属绞线60。
将荫罩板27，框架44及绕组夹具(未示)连同构成横绞线的第二金属绞线60置于第一与第二静电枪172与272之间，并将适宜绝缘材料的第二覆盖层加于第一绝缘体层64。
如图4、5及7所示，然后于左侧及右侧末端第一金属绞线140对向屏幕的一侧提供一层厚的上述反玻璃化玻璃焊料的覆盖层，这层覆盖层包含一些银而使其成导电性。导电玻璃焊料藉静电充电及喷涂干导电性玻璃而沉积于左侧及右侧末端第一金属绞线140对向屏幕的一侧上，或藉传统式喷涂导电性玻璃焊料并在需要时用适宜溶剂与粘合剂沉积于末端第一金属绞线上。于传导性玻璃焊料内的末端第一金属绞线140之一上，提供由一短段镍线制成的导线65。然后将包括绕组夹具的组合件加热至460℃温度，以熔化绝缘材料的第二覆盖层以及导电性玻璃焊料60以在第二绝缘体层66以及玻璃导体层68内接合第二金属绞线。烧结后，第二绝缘体层66具有约0.013至0.025mm厚度。
将各末端第一金属绞线140的邻接单轴张力聚焦荫罩25的图4所示顶部或长边32及底部或长边(未示)的端部切除，以在其间提供约0.4mml(15密尔)的间隙。此等间隙电隔离各末端第一金属绞线140，及当嵌置于玻璃传导层68内的导线65连接于第二阳极扭17时，构成容许第二阳极电压加于第二金属绞线60的汇流排。