Цветная электронно-лучевая трубка, имеющая маску, фокусирующую напряжение по одной оси

Цветная электронно-лучевая трубка, имеющая маску, фокусирующую напряжение по одной оси

Реферат

 

Предлагаемое изобретение относится к цветной электронно-лучевой трубке, которая имеет колбу с откачанным воздухом и находящейся в ней электронной пушкой для формирования, по меньшей мере, одного электронного пучка. Колба дополнительно включает в себя лицевую панель, имеющую люминесцентный экран с фосфорными линиями, расположенными на внутренней поверхности. Маска, фокусирующая напряжение по одной оси и имеющая множество расположенных отдельно первых металлических жил, расположена рядом с эффективной областью изображения экрана. Промежутки между первыми металлическими жилами соответствуют многочисленным щелям, параллельным фосфорным линиям экрана. Каждая первая металлическая жила, расположенная поперек эффективной области изображения экрана, имеет на лицевой стороне экрана непрерывный первый слой изолятора. Второй слой изолятора покрывает первый слой изолятора. Многочисленные вторые металлические жилы, расположенные перпендикулярно к первым металлическим жилам, связаны с ними посредством второго слоя изолятора. Первый изолирующий слой имеет коэффициент теплового расширения, равный или менее коэффициента теплового расширения первого слоя изолятора. Второй изолирующий слой имеет коэффициент теплового расширения по равному коэффициенту теплового расширения первого изолирующего слоя. Техническим результатом является увеличение направленной передачи электрода селекции цвета без увеличения размера возбужденных частей экрана. 2 с. и 18 з.п. ф-лы, 4 табл., 7 ил.

Настоящее изобретение относится к цветной электронно-лучевой трубке (ЭЛТ), а более конкретно - к цветной ЭЛТ, которая имеет фокусирующую маску, находящуюся в одноосевом напряженном состоянии, и к материалам, которые используются при изготовлении такой маски.

Предшествующий уровень техники Известная цветная ЭЛТ с теневой маской обычно содержит колбу с откачанным воздухом, в которой имеется люминесцентный экран с фосфорными элементами с тремя различными цветами эмиссии, которые установлены по цветовым группам в циклическом порядке, средство для формирования трех сходящихся пучков электронов, направленных на экран, и структуру селекции цвета, такую как масочная пластина, которая расположена между экраном и средством формирования пуска электронов. Масочная пластина действует в качестве паралаксной перегородки, которая затеняет экран. Различия между углами сведения падающих электронных пучков позволяют передаваемым частям пучков возбуждать фосфорные элементы точного цвета эмиссии. Недостаток ЭЛТ с теневой маской такого типа заключается в том, что масочная пластина, расположенная в центре экрана, перехватывает приблизительно от 18 до 22% потока пучка электронов, то есть, масочная пластина должна иметь направленную передачу только в пределах 18-22%. Таким образом, площадь отверстий в пластине составляет приблизительно 18-22% от площади масочной пластины. Поскольку фокусирующие поля, связанные с масочной пластиной, отсутствуют, то соответствующая часть экрана возбуждается с помощью электронных пучков.

Для увеличения направленной передачи электрода селекции цвета без увеличения размера возбужденных частей экрана требуются структуры селекции цвета, обеспечивающие фокусировку после отклонения. Фокусирующие характеристики таких структур позволяют увеличить площадь используемых отверстий и получить при этом более высокую направленную передачу электронного пучка по сравнению с известной теневой маской. Одна из таких структур описана в японском патенте N SHO 39-24981 фирмы Sony, опубликованном 6 ноября 1964. В этой запатентованной структуре взаимно ортогональные питающие провода прикрепляются в точках пересечения при помощи изоляторов для того, чтобы получить большие сечения окон, через которые будут проходить электронные пучки. Один из недостатков такой структуры заключается в том, что перекрестные провода обеспечивают малое экранирование изоляторов так, что отклоненные электронные пучки будут бомбардировать и электростатически заряжать изоляторы. Электростатически заряженные изоляторы будут искривлять траектории электронных пучков, которые проходят через сечения окон, вызывая несовмещенное изображение пучков с фосфорными элементами экрана. Другой недостаток структуры заключается в том, что вследствие электрического короткого замыкания между перекрестными сеточными проводами будет происходить механическое повреждение изолятора. Другая фокусирующая структура электрода селекции цвета, которая устраняет некоторые из недостатков вышеупомянутого японского патента, описана в патенте США N 4443499, выданного 17 апреля 1984 г. на имя Липпа (Lipp). В структуре, описанной в патенте США N 4443499, используется масочная пластина, которая имеет толщину, приблизительно 0,15 мм с множеством сквозных прямоугольных отверстий, в качестве первого электрода. Металлические выступы разделяют столбцы отверстий. Вершины металлических выступов имеют подходящее изолирующее покрытие. На изолирующее покрытие наносят металлизированное покрытие для формирования второго электрода, который обеспечивает требуемую фокусировку электронного пучка в случае, когда на масочную пластину и на металлизированное покрытие подают подходящие потенциалы. С другой стороны, как описано в патенте США N 4650435, выданном 17 марта 1987 на имя Тамутус (Tamutus), металлическую масочную пластину, которая образует первый электрод, протравливают с одной стороны поверхности, чтобы получить параллельные канавки, в которые в дальнейшем осаждают изолирующий материал и наращивают до образования изоляционных выступов. Масочную пластину дополнительно обрабатывают при помощи ряда операций, таких как фотоэкспонирование, проявление и травление, для получения отверстий между выступами изолирующего материала, который находится на опорной пластине. При помощи металлизации, которая выполняется на вершинах изолирующих выступов, формируют второй электрод. Оба описанных выше патента США устраняют недостаток, связанный с электрическим коротким замыканием между расположенными отдельно проводниками, который имелся в предыдущей японской конструкции. Однако каждая масочная пластина с отверстиями, описанная в патентах США, имеет поперечные элементы существенных размеров, которые уменьшают направленную передачу электронного пучка. Кроме того, толщина масочных пластин является таковой, что отклоненные электроны будут продолжать ударяться и заряжать электростатически выступы изолирующего материала, таким образом, существует потребность в конструкции фокусирующей маски, которая устраняет недостатки предыдущих конструкций. Одна из таких конструкций фокусирующей маски описана Р.В. Носкером и другими (R. W. Nosker et al.) в заявке США номер N 08/509321 (RSA 87639), поданной 26 июля 1995 года. Конструкция, описанная в указанной заявке, содержит множество расположенных отдельно первых металлических жил, которые имеют толщину приблизительно 0,051 мм и проходят поперек эффективной области изображения экрана ЭЛТ. По существу непрерывный первый слой изолятора, имеющий толщину, приблизительно равную толщине первых металлических жил, расположен на ее передней стороне, обращенной к экрану. Второй слой изолятора выполнен над первым слоем изолятора для облегчения связывания множества вторых металлических жил, по существу перпендикулярных первым металлическим жилам, с первым изолирующим слоем. Второй изолирующий слой имеет толщину, приблизительно равную половине толщины первого изолирующего слоя.

Сущность изобретения В основу изобретения положена задача устранить вышеуказанные недостатки.

Поставленная задача решается тем, что в цветной электронно-лучевой трубке, содержащей колбу с откачанным воздухом, имеющую электронную пушку для формирования, по меньшей мере, одного электронного пучка, лицевую панель, имеющую люминесцентный экран с фосфорными линиями на его внутренней поверхности и маску, фокусирующую напряжение по одной оси, которая имеет множество расположенных отдельно первых металлических жил, находящихся рядом с эффективной областью изображения экрана и определяющих границы множества щелей, по существу параллельных фосфорным линиям, причем каждая из первых металлических жил, проходящая поперек эффективной области изображения, имеет по существу непрерывный изолятор на лицевой стороне экрана, изолятор содержит более одного слоя изолятора и множество вторых металлических жил, расположенных перпендикулярно первым металлическим жилам, при этом вторые металлические жилы связаны с изолятором, согласно изобретению изолятор содержит первый слой изолятора, имеющий коэффициент теплового расширения, равный или менее коэффициента теплового расширения первых металлических жил, и второй слой изолятора, имеющий коэффициент теплового расширения, равный коэффициенту теплового расширения первого слоя изолятора.

Поставленная задача решается также тем, что в цветной электронно-лучевой трубке, содержащей колбу с откачанным воздухом, имеющую электронную пушку для формирования трех электронных пучков лицевую панель, имеющую люминесцентный экран с фосфорными линиями на его внутренней поверхности и маску, фокусирующую напряжение по одной оси, рядом с экраном, причем маска, фокусирующая напряжение по одной оси, имеет две длинные стороны с множеством расположенных поперек и отдельно первых металлических жил, проходящих между ними, при этом промежуток между соседними первыми металлическими жилами определяет границы равномерно расположенных щелей, параллельных фосфорным линиям экрана, длинные стороны маски прикреплены к прямоугольной рамке, имеющей две длинные стороны и две короткие стороны, каждая из первых металлических жил, расположенная поперек эффективной области изображения экрана, имеет непрерывный первый слой изолятора, расположенный на лицевой стороне экрана, второй слой изолятора, покрывающий первый слой изолятора, и множество вторых металлических жил, расположенных перпендикулярно к первым металлическим жилам, причем вторые металлические жилы связаны с вторым слоем изолятора, согласно изобретению первый слой изолятора имеет коэффициент теплового расширения, равный или менее коэффициента теплового расширения первых металлических жил, а второй слой изолятора имеет коэффициент теплового расширения, по существу, равный коэффициенту теплового расширения первого слоя изолятора.

В электронно-лучевой трубке согласно изобретению первые металлические жилы могут иметь коэффициент теплового расширения в пределах 15-16010^-7/^oC.

В электронно-лучевой трубке согласно изобретению первый слой изолятора может иметь коэффициент теплового расширения больше 0, но меньше, чем 14010^-7/^oC.

В электронно-лучевой трубке согласно изобретению первые металлические жилы могут содержать низкоуглеродистую сталь, которая имеет коэффициент теплового расширения в пределах 120-16010^-7/^oC.

В электронно-лучевой трубке согласно изобретению первый слой изолятора может содержать непрозрачную стеклянную матрицу для припоя, имеющую коэффициент теплового расширения в пределах 75-12010^-7/^oC, причем матрица может быть выбрана из группы, состоящей из PbO-ZnO-B₂O₃ и PbO-ZnO-В₂O₃-SiO₂.

В электронно-лучевой трубке согласно изобретению первый слой изолятора может содержать композиционный материал, включающий в себя непрозрачную стеклянную матрицу для припоя и наполнитель, выбранный из группы, состоящей из кристобалита, фтористого соединения и кварца, причем содержание кристобалита может составлять не более 10% по весу, содержание, по меньшей мере, одного фтористого соединения и кварца может составлять 40% по весу, а содержание непрозрачной стеклянной матрицы для припоя может составлять остальное.

В электронно-лучевой трубке согласно изобретению первые металлические жилы могут содержать железо-никелевый сплав с низким расширением, имеющий коэффициент теплового расширения в пределах 15-3010^-7/^oC.

В электронно-лучевой трубке согласно изобретению первый слой изолятора может содержать композиционный материал, состоящий из непрозрачной стеклянной матрицы для припоя, который имеет коэффициент теплового расширения в пределах 75-12010^-7/^oC, причем матрица может быть выбрана из группы, состоящей из PbO-ZnO-В₂О₃ и PbO-ZnO-B₂O₃-SiO₂, и, по меньшей мере, два наполнителя с более низким коэффициентом теплового расширения, который находится в пределах 10-2510^-7/^oC, при этом один из наполнителей имеет низкий коэффициент теплового расширения, а другой имеет высокий коэффициент теплового расширения с изменением, происходящим при температуре, на которой железо-никелевый сплав подвергается изгибу благодаря магнитному переходу.

В электронно-лучевой трубке согласно изобретению наполнитель с низким коэффициентом теплового расширения может быть выбран из группы, состоящей из Li₂Al₂SiO₆, AlTiO₅, прозрачного SiO₂ и Li₂Al₂Si₄O₁₂, а наполнитель, имеющий высокий коэффициент теплового расширения, может содержать кристобалит.

В электронно-лучевой трубке согласно изобретению наполнитель, имеющий низкий коэффициент теплового расширения, может содержать вплоть до 40% по весу композиционного материала, причем содержание кристобалита может составлять вплоть до 5% по весу, а содержание непрозрачной стеклянной матрицы для припоя может составлять остальное.

В электронно-лучевой трубке согласно изобретению первые металлические жилы могут содержать сплав со средним расширением, имеющий коэффициент теплового расширения в пределах 40-6010^-7/^oC.

В электронно-лучевой трубке согласно изобретению первый слой изолятора может содержать композиционный материал, состоящий из непрозрачной стеклянной матрицы для припоя, который имеет коэффициент теплового расширения в пределах 75-12010^-7/^oC, причем матрица может быть выбрана из группы, состоящей из PbO-ZnO-В₂О₃ и PbO-ZnO-В₂О₃-SiO₂, и, по меньшей мере, один наполнитель с более низким коэффициентом теплового расширения, который находится в пределах 45-6010^-7/^oC, при этом наполнитель может иметь низкий или средний коэффициент теплового расширения.

В электронно-лучевой трубке согласно изобретению наполнитель может быть выбран из группы наполнителей с низким коэффициентом теплового расширения, состоящей из Li₂Al₂SiO₆, AlTiO₅, прозрачного SiO₂ и Li₂Al₂Si₄O₁₂, и из группы наполнителей со средним значением коэффициента теплового расширения, состоящей из Zn₂SiO₄, Mg₂Al₄Si₅O₁₈, BaAl₂Si₂O₈, ZnAl₂O₄, BN, Al₆Si₂O₁₃, CaAl₂Si₂O₈, MgSiO₃, MgTiO₃, Al₂O₃, Mg₂SiO₄ и CaSiO₃, причем содержание наполнителя может составлять вплоть до 40% по весу композиционного материала первого слоя изолятора.

В электронно-лучевой трубке согласно изобретению второй слои изолятора может содержать прозрачное стекло для припоя, состоящее из PbO-ZnO-В₂O₃-SnO₂ и необязательно CoO.

В электронно-лучевой трубке согласно изобретению второй слой изолятора может содержать прозрачную стеклянную матрицу для припоя, имеющую состав, содержащий 80% по весу PbO, 5% по весу ZnO, 14% по весу B₂O₃, 0,75 по весу SnO₂ и 0,25% по весу CoO, с коэффициентом теплового расширения приблизительно 11010^-7/^oC, и, по меньшей мере, два наполнителя с более низкими значениями коэффициентами теплового расширения, которые находятся в пределах 10-2510^-7/^oC, причем один из наполнителей может иметь низкий коэффициент теплового расширения, а другой - может иметь высокий коэффициент теплового расширения с изменением, происходящим при температуре, на которой железо-никелевый сплав подвергается изгибу вследствие магнитных переходов.

В электронно-лучевой трубке согласно изобретению наполнитель с низким коэффициентом теплового расширения может быть выбран из группы, состоящей из Li₂Al₂SiO₆, AlTiO₅, прозрачного SiO₂ и Li₂Al₂Si₄O₁₂, а наполнитель, имеющий высокий коэффициент теплового расширения с изменением, может содержать кристобалит.

В электронно-лучевой трубке согласно изобретению наполнитель с низким коэффициентом теплового расширения может содержать вплоть до 40% по весу второго слоя изолятора, причем содержание кристобалита может составлять вплоть до 5% по весу, а содержание непрозрачной стеклянной матрицы для припоя может составлять остальное.

В электронно-лучевой трубке согласно изобретению второй слой изолятора может содержать прозрачную стеклянную матрицу для припоя, имеющую состав, содержащий 80% по весу PbO, 5% по весу ZnO, 14% по весу В₂O₃, 0,75% по весу SnO₂ и 0,25% по весу CoO, с коэффициентом теплового расширения приблизительно 11010^-7/^oC, и, по меньшей мере, один наполнитель с более низким значением коэффициента теплового расширения, который находится в пределах 40-6010^-7/^oC, при этом наполнители могут иметь низкий и средний коэффициент теплового расширения.

В электронно-лучевой трубке согласно изобретению наполнитель может быть выбран из группы наполнителей с низким расширением, состоящей из Li₂Al₂SiO₆, AlTiO₅, прозрачного SiO₂ и Li₂Al₂Si₄O₁₂, и группы наполнителей со средним расширением, состоящей из Zn₂SiO₄, Mg₂Al₄Si₅O₁₈, BaAl₂Si₂O₈, ZnAl₂O₄, BN, Al₆Si₂O₁₃, CaAl₂Si₂O₈, MgSiO₃, MgTiO₃, Al₂O₃, Mg₂SiO₄ и CaSiO₃, причем содержание наполнителя может достигать вплоть до 40% по весу второго слоя (66) изолятора.

Краткое описание чертежей Ниже изобретение описано более подробно со ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых: фиг. 1 изображает вид сверху с частичным осевым разрезом цветной ЭЛТ, согласно варианту осуществления изобретения; фиг. 2 изображает вид сверху сборки маски-рамки, фокусирующей напряжение по одной оси и использующейся в ЭЛТ (фиг. 1); фиг. 3 изображает вид спереди сборки маски-рамки по линии 3-3 (фиг. 2); фиг. 4 изображает сечение в увеличенном виде маски, фокусирующей напряжение по одной оси, показанное внутри круга 4 (фиг. 2); фиг. 5 изображает сечение маски, фокусирующей напряжение по одной оси, и люминесцентного экрана, выполненное по линии 5-5 (фиг. 4); фиг. 6 изображает в увеличенном виде часть маски, фокусирующей напряжение по одной оси, внутри круга 6 (фиг. 5); и фиг. 7 изображает в увеличенном виде другую часть маски, фокусирующей напряжение по одной оси, внутри круга 7 (фиг. 5).

Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления На фиг. 1 показана цветная ЭЛТ 10, имеющая стеклянную колбу 11, которая содержит прямоугольную лицевую панель 12 и трубчатую горловину 14, соединенную с прямоугольным раструбом 15. Раструб имеет внутреннее проводящее покрытие (не показано), которое находится в контакте с первым анодом 16 и проходит от него к горловине 14. Второй анод 17, расположенный напротив первого анода 16, не контактирует с проводящим покрытием. Панель 12 содержит цилиндрическую лицевую пластину 18 изображения и периферийный фланец или боковую стенку 20, которую припаивают к раструбу 15 при помощи оплавления стекла 21. На внутренней поверхности лицевой пластины 18 выполнен трехцветный люминесцентный фосфорный экран 22. Экран 22 представляет собой линейный экран, показанный подробно на фиг. 5, и включает в себя многочисленные элементы экрана, содержащие фосфорные линии, излучающие красный, зеленый и синий цвет, R, G и В, соответственно, и расположенные в виде триад, причем каждая триада включает в себя фосфорную линию с каждым из трех цветов. Предпочтительно, фосфорные линии разделены матрицей 23, поглощающей свет. Тонкий проводящий слой 24, предпочтительно из алюминия, покрывает экран 22 и служит средством для прикладывания одинакового потенциала первого анода к экрану, а также для отражения света, который испускается фосфорными элементами, через лицевую пластину 18 изображения. Цилиндрический многоапертурный электрод селекции цвета или маска 25, фокусирующая напряжение по одной оси, крепится к экрану с возможностью перемещения с помощью известного средства внутри панели 12 предварительно заданном расстоянии от экрана 22. Электронная пушка 26, показанная схематически пунктирными линиями на фиг. 1, устанавливается по центру внутри горловины 14 для того, чтобы вырабатывать и направлять три электронных пучка 28 в одну линию (центральный пучок и два боковых или внешних пучка) вдоль сходящихся траекторий через маску 25 на экран 22. Направление пучков 28, проходящих по одной линии, перпендикулярно плоскости чертежа.

ЭЛТ (фиг. 1) выполнена с возможностью использования внешней магнитной отклоняющей системы, такой как отклоняющая система 30, показанная рядом с соединением раструб-горловина. Во время работы отклоняющая система 30 воздействует на три пучка посредством магнитных полей, которые вызывают развертку лучей в горизонтальном и вертикальном направлениях по прямоугольному раструбу на экране 22. Маска 25, фокусирующая напряжение по одной оси, выполнена из тонкого прямоугольного листа с толщиной металла приблизительно 0,05 мм, которая показана на фиг. 2, и включает в себя две длинные стороны 32, 34 и две короткие стороны 36, 38. Две длинные стороны, 32, 34 маски параллельны большой оси X ЭЛТ, а две короткие стороны 36, 38 параллельны малой оси Y ЭЛТ.

Маска 25 включает в себя часть с отверстиями, которая прилегает к эффективной области изображения экрана 22 и закрывает ее, эффективная область экрана показана пунктирными линиями (фиг. 2), определяющими периметр маски 25. Как показано на фиг. 4, маска 25, фокусирующая напряжение по одной оси, включает в себя многочисленные длинные первые металлические жилы 40, каждая из которых имеет поперечный размер или ширину приблизительно 0,3 мм и отделена друг от друга по существу расположенными на равном расстоянии щелями 42, каждая из которых имеет ширину примерно 0,55 мм и параллельна малой оси Y ЭЛТ и фосфорным линиям экрана 22. В цветной ЭЛТ с размером по диагонали 68 см (27 В) имеется приблизительно 600 первых металлических жил 40. Каждая из щелей 42 проходит от одной длинной стороны 32 маски по другой длинной стороны 34 (не показано на фиг. 4). Рамка 44 (для маски 25), показанная на фиг. 1 и 3, включает в себя четыре основных элемента, две скрученные трубки или изогнутые элементы 46 и 48 и два растягивающих кронштейна или прямых элемента 50 и 52. Оба изогнутых элемента 46 и 48 параллельны основной оси X и друг другу. Как показано на фиг. 3, каждый из прямых элементов 50 и 52 включает в себя два частично перекрывающих друг друга элемента или части 54 и 56, при этом каждая часть имеет L-образное поперечное сечение. Части 54, 56, соединенные внахлестку, свариваются вместе в местах перекрытия. Конец каждой части 54, 56 прикрепляется к концу одного из изогнутых элементов 46 и 48. Кривизна изогнутых элементов 46 и 48 совпадает с кривизной цилиндрической маски 25, фокусирующей напряжение по одной оси. Длинные стороны 32, 34 маски 25, фокусирующей напряжение по одной оси, приваривают между двух изогнутых элементов 46 и 48, которые обеспечивают необходимое напряжение маски. Перед привариванием к рамке 44 материал маски предварительно приводят в напряженное состояние и чернят посредством напряжения материала маски при его нагревании в контролируемой атмосфере азота и кислорода при температуре приблизительно 500^oC в течение одного часа. Рамка 44 и материал маски после того, как их сварили вместе, представляет собой сборку маски с напряжением по одной оси.

На фиг. 4 и 5 показаны многочисленные вторые металлические жилы 60, каждая из которых имеет диаметр приблизительно 0,025 мм, расположена по существу перпендикулярно к первым металлическим жилам 40 и размещается на расстоянии от них при помощи изолятора 62, который выполнен на стороне, обращенной к экрану, каждой первой металлической жилы. Вторые металлические жилы 60 образуют поперечные элементы, которые позволяют облегчить подачу или фокусировку потенциала второго анода в маску 25. Предпочтительным материалом для вторых металлических жил является проволока, изготовленная из HyMu80, который поставляется фирмой Carpenter Technology, Reading, PA. Расстояние по вертикали или шаг между соседними вторыми жилами 60 составляет приблизительно 0,41 мм. В отличие от перекрестных элементов, описанных в предшествующем уровне технике, которые имеют по существу размер, значительно уменьшающий направленную передачу электронов масочной пластины, относительно тонкие вторые металлические жилы 60 выполняют по существу функцию фокусировки в настоящей маске 25, фокусирующей напряжения по одной оси, без неблагоприятного влияния на направленную передачу электронов. Маска, фокусирующая напряжение по одной оси, которая описана здесь, обеспечивает передачу маски в центре экрана приблизительно 60% и предусматривает, чтобы напряжение на втором аноде (или фокусировка) V, прикладываемое ко вторым жилам 60, отличалось от напряжения на первом аноде, которое прикладывается к первым металлическим жилам 40 не более, чем на 1 кВ, при напряжении на первом аноде приблизительно 30 кВ.

Изоляторы 62, показанные на фиг. 4 и 5, расположены по существу непрерывно на стороне, обращенной к экрану, каждой первой металлической жилы 40. Вторые металлические жилы 60 связаны с изоляторами 62 для обеспечения электрической изоляции вторых металлических жил 60 относительно первых металлических жил 40. Как показано на фиг. 6, каждый из изоляторов 62 образован, по меньшей мере, двумя слоями. Первый слой 64 изолятора выполнен из подходящего материала, который имеет свойство теплового расширения и характеристики сжатия, согласованные с материалом маски 25. Кроме того, материал для первого слоя 64 изолятора должен иметь относительно низкую температуру плавления для того, чтобы он мог протекать, спекаться и приклеиваться к жилам маски в пределах диапазона температур 450 - 500^oC. Однако материал изолятора также должен иметь стабильные свойства во время пайки путем сплавления лицевой панели 12 ЭЛТ и раструба 15, которое происходит при повышенной температуре приблизительно 450 - 500^oC. Кроме того, первый слой 64 изолятора должен иметь электрическую прочность пробоя в пределах 4000 В/мм, с объемным и поверхностным электрическим сопротивлением в пределах 10¹³ Ом/см³ и 10¹³ Ом/см², соответственно. Первый слой 64 изолятора также должен иметь адекватную механическую прочность и модули упругости, низкое значение дегазации во время обработки и работы и сохранять эти технические характеристики в течение длительного периода времени внутри излучательной среды ЭЛТ.

Второй слой 66 изолятора должен быть химически, электрически и механически совместим с первым слоем 64 изолятора. Второй слой 66 также должен иметь хорошие характеристики потока, сохранять стабильность во время запайки сплавлением лицевой панели 12 и раструба 15 и должен хорошо приклеиваться ко вторым жилам 60. Второй слой 66 изолятора также запаивает любые дефекты, находящиеся под первым слоем 64 изолятора. Хотя описано только два слоя 64, 66 изолятора, очевидно, что можно использовать дополнительные слои, если требуется, настолько длинные, насколько слой является совместимым с каждым слоем, находящимся под первыми металлическими жилами 40.

Подходящие материалы для маски 25 включают в себя низкоуглеродистую сталь с высоким коэффициентом теплового расширения (КТР) в пределах 120 - 16010^-7/^oC, сплав со средним значением коэффициента теплового расширения, такой как железо-кобальт-никелевый сплав, например, ковар (KOVAR^TM), который имеет коэффициент теплового расширения в диапазоне 40 - 6010^-7/^oC и сплав с низким коэффициентом теплового расширения, такой как железо-никелевый сплав, например, инвар (INVAR^TM), который имеет коэффициент теплового расширения в пределах 15-3010^-7/^oC.

Подходящие материалы с хорошими электрическими свойствами, которые могут использоваться для получения первого изолирующего слоя 64 перечислены в таблице 1.

В таблице 1 за исключением прозрачных и непрозрачных стекол для припоя перечислены другие системы материалов, которые имеют описанные выше номинальные значения наружной температуры обработки порядка 500^oC, однако, эти системы материалов можно адаптировать для использования в качестве первых изолирующих слоев, при этом краткое описание подходов представлено в последнем столбце таблицы 1. Непрозрачное стекло для припоя является одним из таких материалов, которое плавится при определенной температуре и обеспечивает получение изолятора по существу с высоким содержанием кристаллических веществ, и не переплавляется на той же самой или более низкой температуре, тогда как прозрачное стекло для припоя не позволяет получить изолятор из кристаллических веществ и стекла.

Наполнители, которые можно использовать в комбинации со стеклами для припоя, описанными в таблице 1, представлены в таблице 2.

Предпочтительные способы синтезирования изоляторов с согласованными коэффициентами расширения для трех диапазонов расширения металлов, описанных выше, приведены в таблице 3.

Способы обработки изоляторов, показанные в таблице 1 для применения в первых металлических жилах 40 маски 25, зависят от выбора изолятора. Несколько примеров параметров применяемых изоляторов представлены в таблице 4.

Пример N 1 Согласно предпочтительному способу изготовления маски 25, фокусирующей напряжение по одной оси, выполняют первое покрытие из изолирующего и непрозрачного стекла для припоя, например, при помощи напыления, на стороне, обращенной к экрану, первых металлических жил 40. В этом примере первые металлические жилы изготовлены из низкоуглеродистой стали с высоким расширением, которая имеет коэффициент теплового расширения в пределах 120 - 16010^-7/^oC. Непрозрачное стекло для припоя может быть системой PbO-ZnO-B₂O₃, которая в таблице 3 представлена как PZB, или системой PbO-ZnO-B₂O₃-SiO₂, которая в таблице 3 представлена как PZBS. Каждая из систем стекла имеет коэффициент теплового расширения приблизительно 75 - 12010^-7/^oC в зависимости от состава, выраженного в процентах по весу, входящих компонент. Подходящий раствор или акриловое связующее вещество смешивают с непрозрачным стеклом для припоя, чтобы получить первое покрытие с достаточной степенью механической прочности. Так как система стекла припоя имеет коэффициент теплового расширения незначительно меньше, чем у жил 40, изготовленных из стали с высоким коэффициентом теплового расширения, то необходимо добавить какой-либо материал наполнителя в систему стекла для припоя, между тем, один или несколько наполнителей из кварца или фтористого соединения (fluorospar) и кристобалит можно добавить, чтобы получить точные значения коэффициентов теплового расширения стекла и стали. В случае, когда требуется добавлять наполнители, можно добавить кварц и/или фтористое соединение вплоть до 40% по весу и кристобалита не менее 10% по весу от состава прозрачного стекла для наполнителя. Остальное составляет содержание либо PZB либо PZBS. Первое покрытие имеет толщину приблизительно 0,14 мм. Рамку 44, к которой прикреплены первые металлические жилы 40, размещают в печи и сушат первое покрытие при температуре приблизительно 80^oC. После сушки первое покрытие приобретает контур, который экранируют при помощи первых металлических жил 40 для предотвращения столкновения электронных пучков 28, которые приходят через щели 42, с изолятором и его заряда. На первом покрытии выполняют построение контура при помощи шлифования или другого устранения какого-либо материала стекла для припоя первого покрытия, которое проходит на определенном расстоянии от края жилы 40 и находится в контакте с отклоненными или не отклоненными электронными пучками 28. Первое покрытие полностью устраняют из начальных и концевых, то есть из правых и левых первых металлических жил, которые обозначены здесь как первые металлические концевые жилы 140, перед нагреванием первого покрытия до температуры пайки. Первые металлические концевые жилы 140, которые находятся снаружи эффективной области изображения, впоследствии будут использоваться в качестве шин адреса вторых металлических жил 60. Чтобы в дальнейшем гарантировать электрическую прочность маски 25, фокусирующей напряжение по одной оси, устраняют, по меньшей мере, одну дополнительную первую металлическую жилу 40, которая находится между первыми металлическими концевыми жилами 140 и первыми металлическими жилами 40, закрывающими эффективную область изображения экрана для того, чтобы уменьшить вероятность короткого замыкания. Таким образом, правые и левые первые металлические концевые жилы 140, которые находятся снаружи эффективной области изображения, размещают от первых металлических жил 40, которые закрывают область изображения, на расстоянии по меньшей мере 1,4 мм, которое больше, чем ширина равномерно расположенных щелей 42, разделяющих первые металлические жилы 40, расположенные поперек области изображения.

Рамку 44 с первыми металлическими жилами 40 и концевыми жилами 140, прикрепленными к ней (в дальнейшем упоминается как сборка), размещают в печи и нагревают воздухом. Сборку нагревают в течение 30 мин до температуры 300^oC и выдерживают при температуре 300^oC в течение 20 мин. Затем в течение 20 мин повышают температуру в печи до 460^oC и сборку выдерживают при этой температуре в течение одного часа до расплавления и кристаллизации первого покрытия, чтобы получить первый слой 64 изолятора на первых металлических жилах 40 (фиг. 6). Полученный в результате первый слой 64 изолятора после обжига приобретает стабильные свойства и повторно не плавится во время запайки сплавлением лицевой панели 12 и раструба 15 и имеет толщину в пределах 0,5 - 0,9 мм поперек каждой жилы 40. Предпочтительным материалом для первого покрытия является непрозрачное свинец-цинк-боросиликатное стекло для припоя, которое плавится в диапазоне температур 400 - 450^oC, и коммерчески используется под маркой SCC-11 и поставляется рядом фирм-поставщиков стекла, включая SEMСОМ, Toledo, ОН и Corning Glass, Corning, NY.

Далее, второе покрытие подходящего изолирующего материала, которое смешивается с растворителем и связующим веществом, наносится, например, посредством напыления, на первый слой 64 изолятора. Предпочтительно, второе покрытие является прозрачным стеклом для припоя, которое имеет состав 80% по весу PbO, 5% по весу ZnО, 14% по весу B₂O₃, 0,75% по весу SnO₂, и необязательно 0,25% по весу CoO. Прозрачный материал является предпочтительным для второго покрытия, потому что при его расплавлении он будет заполнять любые полости на поверхности первого слоя 64 изолятора без неблагоприятного влияния на его электрические и механические характеристики, а также не будет изменяться температурная стабильность находящегося под ним первого слоя изолятора. С другой стороны, непрозрачное стекло для припоя можно использовать для получения второго покрытия. Второе покрытие используется с толщиной, равной приблизительно 0,025 - 0,05 мм. Второе покрытие сушат при температуре 80^oC для приобретения контура, как описано выше, для того, чтобы устранить какие-либо излишки материала, которые могут бомбардироваться электронными пучками 28. Второе покрытие имеет коэффициент теплового расширения приблизительно 110 10^-7/