CN1023047C - 防止荧光屏不良带电的阴极射线管 - Google Patents

Abstract

阴极射线管有一层在该管的屏部分的表面之上构成的导电薄膜，一层在导电薄膜上构成的透明电绝缘层，以及在该电绝缘层上构成的电极装置，该电极装置与公用电位线连接，从阳极电压的电源角度来看，在该阴极射线管的阳极与导电薄膜之间构成的电容器和由导电薄膜、绝缘层和电极装置构成的电容器串联连接，图1。

Description

本发明涉及抑制往往会在荧光屏的外表面出现的不良带电的阴极射线管，例如该阴极射线管可用作电视接收机的显象管，计算机终端设备的显示单元，或示波器的显示单元。

在阴极射线管中，当电子束扫描在玻壳内表面上形成的荧光屏（屏背后金属薄膜）时，该荧光屏被保持在高压阳极的电位。因此，玻壳屏部分的外表面往往会带电，并且将具有一高电位，该高电位将造成各种有害的后果，诸如，使用户或观看者触电、因产生放电而引起安置在阴极射线管附近的电子设备操作失灵。

为了研究这类问题，过去已提出过各种建议。例如，日本实用新型JP-U-62-131356（1987年8月19日公开）和JP-U-63-19755（1988年2月9日公开）公开了一种在管屏部分的外表面上涂有前玻璃层的阴极射线管。在所公开的阴极射线管中，面对屏部分的前玻璃层的表面上或在所述屏部分的外表面上形成透明的导电薄膜，并把该导电薄膜接地以便防止在阴极射线管荧光屏的外表面上出现高电位。

本发明的一个目的在于提供一种类型的阴极射线管，例如，在其屏部分的外表面有一层起防反射作用的透明的电绝缘层，其中，提供用于防止由于带电而在该绝缘层的外表面上出现高电位的装置。

按照本发明的一个方向，相对于阴极射线管玻壳屏部分的外表面固定一层透明导电薄膜。“相对固定”的说法意指可以在屏部分的外表面上形成导电薄膜，或者也可以通过一层插入的透明电绝缘层（例如，玻璃层）而在屏部分的外表面上形成导电薄膜。例如，在导电薄膜上面提供一层起防反射作用的透明电绝缘层。在导电薄膜上形成的电绝缘层上面形成一电极装置。该电极装置设置在不会防碍观看者观 看图象的位置上。该电极装置被连接到供阴极射线管阳极电压用的电位线上。这样，电极装置、导电薄膜和插入其间的绝缘层构成一个电容器。当从供给阳极电压的电源角度来看时，这个电容器与另一电容相串联。所述另一电容由导电薄膜、包括屏部分（玻璃制成的）的打底绝缘层和阳极（屏背后金属薄膜）组合所构成。因此，当将前一电容器的电容选择成显著大于后一电容器的电容时，就能够抑制在阴极射线管屏部分的外表面或荧光屏上往往会发生的不希望有的带电。

图1是按照本发明的阴极射线管的一个实施例的部分示意性剖视图。

图2A和2B是表示图1所示实施例中所使用的两种防反射层结构的示意性剖视图。

图3是说明实施本发明的阴极射线管的工作的等效电路图。

图4是表示在实施本发明的阴极射线管电极装置上出现的电压如何随时间相应变化的曲线。

图5是表示当实施本发明的阴极射线管开始工作时，流经各部分的电流如何随时间相应变化的曲线。

图6是表示将本发明应用到14英寸阴极射线管的前立视图。

图7是本发明另一实施例的部分示意性剖视图。

图1是按照本发明的实施例所提供的、具有防反射层阴极射线管的实施例中屏部分及其邻接部分的示意性剖视图。参照图1，用一层粘接剂（一种树脂）8把一层透明电绝缘层（例如，玻璃层）1粘接到阴极射线管玻壳屏部分7的外表面上。在电绝缘层1上形成一层透明导电薄膜（例如，一层ITO薄膜，即，氧化铟-氧化锡薄膜）2。另外，在防反射层3上、在不妨碍用户或观看者观看图象的位置上设置电极装置4。围绕屏部分7的侧缘设置张力带5，而导电胶粘带6将电极装置4与诸如接地导体的公用电位线电连接。因为张力带5 通常是导电的并与诸如接地导体的公用电位线连接，所以，提供导电胶粘带6以便既连接电极装置4又连接张力带5，因此使它们电连接。玻壳包含管锥部分9，并且，形成一层部分地复盖住该管锥部分9的外表面的外涂石墨层10。在所说明的布置中，张力带5和外涂石墨层10二者都接地。在阴极射线管工作期间，基本上等于阳极电压的电压被加到在屏部分7的内表面上构成的荧光屏（未示出）背后金属层上。在本发明的阴极射线管中本质上并非必须有树脂层8和透明绝缘层1。

图3展示图1中示出的阴极射线管其实施例的主要部件的等效电路图。图3中，符号v₀表示供阳极电压的电源电压，而R₀表示电源的内阻。符号C₁表示在ITO薄膜（氧化铟-氧化锡薄膜）2与阳极间构成的电容，而R₁表示该ITO薄膜2的电阻。该电阻R₁与电容C₁串联连接，同时，电流i₂流经串联连接的电容C₁和电阻R₁。符号C₂表示在ITO薄膜2与电极装置4之间构成的电容，并且，当从电压为v₀的电源的角度来看时，该电容C₂与电容C₁串联连接。符号R₂表示ITO薄膜2与电极装置4之间的漏电阻，并且，该漏电阻R₂与电容C₂并联连接。符号C₃表示外涂石墨层10的电容。该电容C₃构成高压整流电路的一部分。加到由ITO薄膜2与电极4组合成的电容C₂两端的电压v₂，相当于给与用户或观看者电击的电压。当该电压v₂太高时，在插入ITO薄膜2与电极装置4之间的防反射层3中发生介质击穿，ITO薄膜2就同时受到损坏。图3中示出的等效电路中，除电容C₂和电阻R₂之外各种因素不但由阴极射线管而且由装有该阴极射线管的电视机所确定。因此，必须借助于恰当地选定电容C₂和电阻R₂二者的值来把电压v₂的峰值设定得尽可能低。

解图3中随开关S接通而出现的瞬变现象方程（也就是说，当阴 极射线管开始工作时）求出v₂，求解如下：

Ro²c₃ ²R₁c₂(d³v₂)/(dt³) + R_oc₃(1+ (R₁)/(R₂) )+ (c₂R_O)/(c₁) (c₁+c₃)+

R₁c₂｝ (d²v₂)/(dt²) +Ro｛(c₁+c₃) (R_oc₃)/(c₁) +(1+ (R₁)/(R₂) )c₃｝ (dv₂)/(dt) +

(R_Oc₃)/(c₁R₂) v₂=R_Oc₃(dv_O)/(dt)

在初始状态，t＝0，v₂＝0时，

(dv₂)/(dt₂) = O, (d²v₂)/(dt²) = (v_O)/(R₁R₂C₁C₃) ，

在改变参数C₂和R₂值的同时，对以上方程进行求解。图4展示电压v₂（该电压出现于阴极射线管荧光屏的外表面上）如何随时间的变化而变化。如已说明的电阻R₂是ITO薄膜2与电极装置4的漏电阻。因此，该漏电阻R₂将不是那么小的，而通常约为2×10¹⁰Ω。为了比较起见，将该电阻R₂的最小值设定为200Ω，而将其他常数设定成和用于14英寸阴极射线管情况下的相同的值。图4中，曲线Ⅰ代表省略电极装置4时的情况，而导电粘接带6是直接形成在防反射层3上的。另一方面，曲线Ⅱ和Ⅲ代表由石墨构成电极装置4、并在电极装置4上形成导电粘接带6的情况。如从图4可见到的，电容C₂是一个尤其重要的因数，电压v₂的峰值几乎是由C₂值确定的。电阻R₂确定随着充电的电容器C₂的逐渐放电、直到电压 v₂降到零时经过的时间周期。显然，即使当电阻R₂可能是无穷大（∞）时，因为当电容C₂足够大时电压v₂是足够低的，所以也不会出现任何实际的严重问题。

在这种情况下，v₂的值等于电源电压经由电容C₁和C₂的串联分压所得到的值。也就是说，v₂值可由v₂＝c₁v₀/（c₁+c₂）而求得，进而可见，C₂的值与C₁的值相比愈大，则v₂的值就愈小。从实际出发，v₂的值必须小于防反射层3的介质击穿电压。例如，当防反射层3的厚度是3，000埃时，防反射层3的介质击穿起始电压大约为120V。因此，增大C₂使得v₂值不可超出上述击穿起始电压的电平。也就是说，与防反射层3接触的电极装置4的接触面积要予以扩大。另外，在漏电阻R₂足够小时，v₂的峰值可以如图4所示减小。

如上所述，当加上直流电压时，防反射层3的击穿起始电压为120V。另一方面，就快速变化的带电防护电流而言，有效的击穿电起始电压将会更高。例如，在如图5所示情况下，有效的击穿起始电压增大到约高达120V值的十倍，于是，这时其值约为1200V。因此，在该情况下，电容C₁和C₂间的比例可设定为至少1∶20左右。

图5展示在开关S接通时，导致阴极射线管荧光屏的外表面带电的电流i₁是如何变化的。图5中，在用石墨构成电极装置4的典型情况下，将C2和R2值选定为C2＝0.1μF和R2＝20KΩ。从图5可见电流i₂的大部分流经电容C2，而电阻R2在电容C2已充完电后起为其放电的作用。这样，当由电极装置4与ITO薄膜2之间的电容C2和其间的漏电阻R2组成的并联电路，与电容C1串联连接时，在从具有供电电压vo的电源角度来看时，建立起导致阴极射线管荧光屏外表面带电的电荷的放电路径。因而，电容器C2起一 个特别重要的元件的作用。

图2A展示防反射层结构的一种形式。在图2A中示出的形式中，各自具有不同厚度和折射率的四层31至41被叠合。作为实例，各独立层的主要组分和厚度列举如下：

主要组分    厚度（埃）

层31 Pr₆O₁₁和TiO₂200

层32    MgF2    300

层33 Pr₆O₁₁和TiO₂2，000

层34    MgF2    1，125

图2B展示用于图1中示出的实施例的防反射层3结构的一种形式。图2B示出的层3是由上述三层32至34叠合构成的，并且层32至34的材料和厚度与图2A所述的那些层是相同的。可选择ITO薄膜2的厚度等于层34的厚度。ITO薄膜2与防反射层3结合以呈现光反射防护效应。

与ITO薄膜2一起构成电容器C2的电极装置4可由任一种其亲合力或吸湿度足以与防反射层3紧密接触并提供所要求的电容量的材料构成。例如，该材料可以是下述材料中的任何一种：石墨软膏（举例来说，在这种石墨软膏中，粒径为1μm或更小的石墨微粒被弥散在环氧树脂、酚醛树脂、硅氧树脂、丙烯酸树脂和类似物之中），银软膏（举例来说，在这种银软膏中，粒径为5或6μm的银微粒被弥散在一种有机树脂中），铝软膏（举例来说，在这种银软膏中，粒径为5或6μm的银微粒被弥散在一种有机树脂中），等等。准备包含在这些导电软膏的导电材料不需要是微粒而可以是细纤维。在上述软膏中，使用包含粒度小于其他微粒的石墨微粒的石墨软膏其特别有利点在于：该石墨微粒能够渗透防反射层3的小孔，与ITO薄膜2形成电接触，因此形成与电容C2并联连接的漏电阻R2，使得积聚在电容 器C2中的电荷能够成功地放电。然而，利用石墨微粒与ITO薄膜2间的这种电接触来提供如上所述的漏电阻本质上并非是必要的，实质上需要的条件是：电容C2的电容值与电容C1的电容值比较应足够的大。例如，电容C2的电容值可以是电容C1的电容值的20倍以上。可以将电极装置4形成在由透明绝缘层1、ITO薄膜2和防反射层3整体层叠而成的组合体上，然后，可以把包括电极装置4的组合体设置在阴极射线管玻壳的屏部分7上面。但是，电极装置4也可以在把由透明绝缘层1、ITO薄膜2和防反射层3组成的组合体用树脂8粘接到阴极射线管的屏部分7的加热步骤中同时形成。然而，在树脂8进行热凝固之前，用来把组合件粘接到阴极射线管的屏部分7上的树脂8通常只具有低粘度。因此，在上述同时形成电极装置4的情况下，为了使树脂不与构成电极装置4的导电软膏掺和，必须加以充分的注意。据此，最好在将该组合件固定到屏部分7之前，通过涂敷、烘干和固化导电软膏来构成电极装置4。

通过把电极装置4连接到与公用电位线相连的张力带5上，可以使构成在防反射层3上的电极装置4方便地与该公用电位线（该线是接地的）电连接。可以用导电粘接带6把电极装置4方便地电连接到张力带5上。导电粘带6备有多种形式，它包括：用导电粘接剂涂覆的铜箔带，用导电粘接剂涂覆的铝箔带，以及在加热时呈现粘接性能的导电带。

另外，如图1所示，为了保护导电粘接带6，可提供复盖所述带6的防护带11。例如，由3M公司制作型号为No.10的电绝缘层粘接带就可用作这种防护带。

以上说明主要涉及了装备有透明绝缘层（例如，玻璃层）1的阴极射线管。然而，很明显，本发明同样可有效地应用于未装备有这种透明绝缘层的阴极射线管。

图6是把本发明应用到14英寸阴极射线管的正视图。图6示出的阴极射线管中，电极装置4包括沿屏部分外表面的较短侧边缘构成的两个电极。然而，电极装置4也可包括沿较长侧，四个角，或全部侧边的边缘而构成的多个电极。当用石墨来构成电极时，可适当地选择它的厚度以便不容易剥离同时不损害外观。在构成这样的石墨电极的情况下，从外观方面着眼并为了使薄膜厚度和薄膜表面二者都均匀，最好用印刷方法来涂敷石墨。

图7是本发明的阴极射线管的另一实施例中屏部分及其结合部分的示意性剖视图。参考图7，该图说明图1中示出的实施例的一种变型，形成具有粗糙表面的透明导电薄膜20以复盖住阴极射线管屏部分7的整个外表面。举例来说，该透明导电薄膜20是通过把一种乙醇为89.99wt%（重量百分率）、盐酸为0.01wt%、纯水等为7.5wt%，并包含弥散在其中的SnO2和Sb2O3细微粒（粒度为50埃至100埃，SnO2为1.52wt%、Sb2O3为0.08wt%）的混合溶液喷射到屏面部分7的外表面上而构成的。该导电薄膜20的厚度为1，000埃至5，000埃，其表面电阻不大于10³Ω/口（欧姆/平方），一般约为10⁶至10⁹Ω/口。形成在导电薄膜20上面的是一层具有粗糙表面的透明电绝缘层21。举例来说，该绝缘层21是通过把一种含硅酸乙酯为7.51wt%、乙醇为74.07wt%、硝酸为0.89wt%、异丙醇为8.45wt%、甲基。乙基（甲）酮（CH3CH2COCH3）、纯水，等等为1.39wt%的混合溶液喷射到导电薄膜20上而构成的。该绝缘层21的厚度为1，000埃至5，000埃，并且，其表面电阻应不小于10¹⁰Ω/口，一般约为10¹⁰至10¹⁴Ω/口。在喷射溶液分别形成导电薄膜20和绝缘层21以后，将已涂上的溶液加热到约160℃达60分钟左右时，各溶剂被蒸发， 因此导电薄膜20由SnO2或Sb2O3和SiO2组成，而绝缘层仅由SiO2组成。

和第一实施例的情况一样，在绝缘层21上形成电极装置4、导电粘接带6（以及视情况需要还有防护带11）。因此，电极装置4、导电粘接带6（以及防护带11）的排列和材料与关于图1至6所描述的那些都是类似的。

在图7示出的实施例中，具有弄糙表面的导电薄膜20和也具有弄糙表面的绝缘层21的组合提供一种防止光反射的功能。然而，导电薄膜20的表面也可以不弄糙。

Claims (23)

1、一种内含以高电压工作的阳极的阴极射线管，它包括：

一个具有屏面部分的玻璃外壳；

一层透明导电薄膜，固定在上述屏面部分的外表面上；以及

一层透明电绝缘层，形成在所述导电薄膜上，

其特征在于：

一个电极装置，设置在上述绝缘层上并在电气上与一条公用电位线相连接，上述高电压是相对于上述公用电位而建立，上述电极装置、上述电绝缘层和上述导电薄膜形成一个电容器。

2、根据权利要求1所述的阴极射线管，其特征在于，所述电极装置、所述绝缘层和所述导电薄膜还形成一个与上述电容器并联的电阻。

3、根据权利要求2所述的阴极射线管，其特征在于，所述电极装置是由与所述绝缘层具有亲合力的材料制成的，以使它们之间的接触面积增加到最大限度，以为上述电容器提供最大可能的电容量。

4、根据权利要求3所述的阴极射线管，其特征在于，所述电极装置的上述材料是一种包含导电微粒或细纤维的导电软膏。

5、根据权利要求4所述的阴极射线管，其特征在于，所述导电软膏是由其内弥散石墨微粒以使微粒通过上述绝缘层中的小孔渗透在上述绝缘层内以构成所述电阻的环氧树脂、酚醛树脂、硅树脂或丙烯酸树脂制成的。

6、根据权利要求3所述的阴极射线管，其特征在于，所述电极装置的所述材料是含有机树脂和其内弥散银微粒或铝微粒的导电软膏。

7、根据权利要求1所述的阴极射线管，其特征在于还包括，用以使所述电极装置与供上述高电压用的上述公用电位线相连接的装置。

8、根据权利要求7所述的阴极射线管，其特征在于，所述的电极连接装置包含一条导电带。

9、根据权利要求7的阴极射线管，其特征在于，所述电极连接装置含有一种导电软膏。

10、根据权利要求7所述的阴极射线管，其特征在于还包括，一条复盖所述电极连接装置的防护带。

11、根据权利要求1所述的阴极射线管，其特征在于，所述电绝缘层和所述导电薄膜用作为一层防反射层。

12、根据权利要求11所述的阴极射线管，其特征在于，所述的防反射层包含多层不同折射率的透明薄膜的叠层。

13、根据权利要求11所述的阴极射线管，其特征在于，所述防反射层包含具有表面弄糙的一层透明电绝缘层。

14、根据权利要求13所述的阴极射线管，其特征在于，在所述绝缘层上提供的所述导电薄膜的表面也是弄糙的。

15、根据权利要求1所述的阴极射线管，其特征在于还包括，在所述的屏面部分与所述的透明导电薄膜之间形成的另一层透明绝缘层。

16、根据权利要求1所述的阴极射线管，其特征在于，从所述高压电源的角度来看，在所述透明导电薄膜与所述阳极之间形成一个电容器与由上述电极装置、上述电绝缘层和上述导电薄膜形成的上述电容器在电气上串联连接。

17、根据权利要求16所述的阴极射线管，其特征在于，由上述电极装置、上述电绝缘层和上述导电薄膜形成的上述电容器的电容量，至少是在上述透明导电薄膜与上述阳极之间形成上述电容器的电容量的20倍。

18、根据权利要求1所述的阴极射线管，其特征在于还包括，在上述屏面部分周围提供的张力带，上述电极装置在电气上与上述张力带连接。

19、一种内含高电压工作的阳极的阴极射线管，它包括：

一个具有屏面部分的玻璃外壳;

一层第一透明电绝缘层，设在上述屏面部分的外表面上;

一层透明导电薄膜，设在上述绝缘层上;

一层第二透明电绝缘层，设在上述导电薄膜上;

一条围绕上述屏面部分的裙部的张力带，

其特征在于：

设在上述第二绝缘层上的一个电极装置，以及

一条导电粘接带，它附着于上述电极装置和上述张力带，并且在电气上与供上述高电压用的一条公用电位线连接，上述电极装置、上述第二绝缘层和上述导电薄膜形成一个电容器。

20、一种内含高电压工作的阳极的阴极射线管，它包括：

一个具有屏面部分的玻璃外壳;

一层透明导电薄膜，设在上述屏面部分的表面上;

一条围绕上述屏面部分的裙部设置的张力带，

其特征在于：

一层透明电绝缘层，设在上述导电薄膜上，至少将上述绝缘层弄糙，以防止光反射;

一个电极装置，设在上述防反射层上;

一条导电粘接带，附着于上述电极装置和所述张力带上，并且在电气上与供上述高电压用的一条公用电位线连接，上述电极装置、上述防反射层和上述导电薄膜形成一个电容器。

21、根据权利要求20所述的阴极射线管，其特征在于还包括，复盖上述粘接带一条防护带。

22、根据权利要求20所述的阴极射线管，其特征在于，上述导电薄膜的表面电阻不大于10⁹Ω/单位面积，而所述电绝缘层的表面电阻不小于10¹⁰Ω/单位面积。

23、根据权利要求22所述的阴极射线管，其特征在于还包括，复盖上述粘接带的一条防护带。

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