TUBO DE RAYOS l CATÓDICOS DE COLOR Ql IE TIENE UNA
MÁSCARA DE FOCO i DE TENSIÓN UNIAXIAL Y MÉTODO PARA HACER UNA MASCARA
Esta invención se refiere a un tubo de rayos catódicos de color (CRT) y, más particularmente, a un CRT de color que tiene una máscara de tensión de foco uniaxial y al método para hacer dicha máscara.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Un CRT de color de tipo de máscara de sombra convencional comprende generalmente una envoltura evacuada que tiene en la misma una pantalla luminiscente con elementos de fósforo de tres diferentes colores emisores colocados en grupos de color, en un orden cíclico, medios para producir tres haces electrónicos convergentes dirigidos hacia la pantalla, y estructura de selección de color, tal como una placa de máscara, entre la pantalla y los medios de producción de haz. La placa de máscara actúa como una barrera de paralaje que sombrea la pantalla. Las diferencias en los ángulos de convergencia de los haces electrónicos incidentes permiten que las porciones transmitidas de los haces exciten los elementos de fósforo del color emisor correcto. Una desventaja del CRT de tipo de máscara de sombra es que la placa de máscara, en el centro de la pantalla, intercepta casi aproximadamente 18-22% de la corriente de haz, es decir, la placa de máscara tiene, por decir, una transmisión de tan sólo 18-2% aproximadamente Por tanto, el área de las aberturas en la placa es de aproximadamente 18-22% del área de la placa de máscara Ya que no hay campos de enfoque asociados con la placa de máscara, una porción correspondiente de la pantalla es excitada por los haces electrónicos Para incrementar la transmisión del electrodo de selección de color sin incrementar el tamaño de las porciones excitadas de la pantalla se requieren estructuras de selección de color con enfoque de post-deflección Las características de enfoque de tales estructuras permite que se usen aberturas de mayor tamaño para obtener mayor transmisión de haz electrónico que el que puede obtenerse con la máscara de sombra convencional. Una estructura así se describe en la Patente Japonesa No De Publicación SHO 39-24981, de Sony, publicada el 6 de Noviembre de 1964. En esa estructura, los alambres conductores mutuamente ortogonales están unidos en sus puntos de cruce mediante aislantes para proporcionar aberturas de ventana grandes a través de las cuales pasan los haces electrónicos. Una desventaja de tal estructura es que las conexiones individuales, presumiblemente, deben hacerse para cada uno de los cables conductores para aplicar los potenciales suficientes a la misma. Otra estructura de enfoque de electrodo de selección de color que supera parcialmente esta desventaja se describe en la Solicitud de Patente de los Estados Unidos No. 4,443,499, emitida el 17 de Abril de 1984 para Lipp. La estructura descrita en la Patente de los Estados Unidos No 4,443,499 usa una placa de mascara con una pluralidad de aberturas rectangulares a través de la misma como el primer electrodo Los rebordes metálicos separan las columnas de aberturas Las partes superiores de los rebordes metálicos están provistas con un recubrimiento aislante adecuado Un recubrimiento metalizado se extiende sobre el recubrimiento aislante para formar un segundo electrodo que proporciona el enfoque de haz electrónico requerido cuando los potenciales adecuados se aplican a la placa de mascara y al recubrimiento metalizado Alternativamente, como se describe en la Patente de los Estados Unidos No 4,650,435, emitida el 17 de Marzo de 1987 para Tamutus, una placa de mascara metálica que forma el primer electrodo, es grabada desde una superficie para proporcionar tres fosos paralelos en los cuales el material aislante se deposita y acumula hasta formar rebordes aislantes La placa de máscara es procesada además por medio de una serie de etapas de fotoexposición, desarrollo y grabado para proporcionar las aberturas entre los rebordes de material aislante que residen sobre la placa de soporte La metalización sobre las partes superiores de los rebordes aislantes forma el segundo electrodo Las dos Patentes de los Estados Unidos antes mencionadas eliminan el problema de los cortos circuitos eléctricos entre los conductores separados que era una desventaja en la estructura japonesa anterior, sin embargo, las placas de mascara abiertas de las patentes de los Estados Unidos tienen cada una miembros transversales de dimensión substancial que reducen la transmisión del haz electrónico Adicionalmente, el espesor de las placas de mascara es tal que los electrones desviados impactarán todavía y cargaran electrostáticamente los rebordes del material aislante Por tanto, existe la necesidad de una estructura de máscara de foco que supere las desventajas de las estructuras anteriores
BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
La presente invención se refiere a un tubo de rayos catódicos de color que tiene una envoltura evacuada con un cañón electrónico en la misma para generar por lo menos un haz electrónico La envoltura incluye además un panel de placa frontal que tiene una pantalla luminiscente con líneas de fósforo sobre una superficie interna de la misma Una máscara de foco de tensión uniaxial, que tiene una pluralidad de primeros filamentos metálicos separados, está ubicada adyacente a un área efectiva de la pantalla La separación entre los primeros filamentos metálicos define una pluralidad de ranuras substancialmente paralelas a las líneas de fósforo de la pantalla Cada uno de los primeros filamentos metálicos, a través del área de imagen efectiva de la pantalla, tiene una primera capa aislante substancialmente continua sobre la cara lateral de los mismos que confronta la pantalla. Una segunda capa aislante se ubica sobre la primera capa aislante Una pluralidad de segundos filamentos metálicos están orientados substancialmente perpendiculares a los primeros filamentos metálicos y están unidos a los mismos mediante una la segunda capa aislante.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
La invención se describirá ahora con mayor detalle, con relación a los dibujos anexos, en los cuales; La Figura 1 (Hoja 1) es una vista en planta, parcialmente en sección axial, de un CRT de color que modaliza la invención; La Figura 2 (Hoja 2) es una vista en planta de un ensamble de armazón de máscara de foco de tensión uniaxial usado en el CRT de la Fig. 1; La Figura 3 (Hoja 2) es una vista frontal del ensamble de armazón máscara tomada a lo largo de la línea 3-3 de la Fig. 2; La Figura 4 (Hoja 3) es una vista en sección alargada de la máscara de foco de tensión uniaxial mostrada dentro del círculo 4 de la Fig. 2; La Figura 5 (Hoja 3) es una sección de máscara de foco de tensión uniaxial y la pantalla luminiscente tomada a lo largo de las líneas 5-5 de la Fig. 4; La Fig. 6 (Hoja 2) es una vista alargada de una porción de la máscara de foco de tensión uniaxial dentro del círculo 6 de la Fig. 5; y La Fig. 7 (Hoja 3) es una vista alargada de otra porción de la máscara de foco de tensión uniaxial dentro del círculo 7 de la Fig. 5.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA MODALIDAD PREFERIDA
La Fig. 1 muestra un CRT de color 10 que tiene una envoltura de vidrio 11 que comprende un panel de placa frontal rectangular 12 y un cuello tubular 14 conectado mediante un embudo rectangular 15. El embudo tiene un recubrimiento conductor interno (no mostrado) que está en contacto con, y se extiende desde, un primer botón de ánodo 16 hacia el cuello 14. Un segundo botón de ánodo 17, ubicado opuesto al primer botón de ánodo 16, no está contactado por el recubrimiento conductor. El panel 12 comprende una placa frontal de visión cilindrica 18 y una pestaña periférica o pared lateral 20 que está sellada al embudo 15 mediante una frita de vidrio 21. Una pantalla de fósforo luminiscente de tres colores 22 es transportada por la superficie interna de la placa frontal 18. La pantalla 22 es una pantalla de línea, mostrada en detalle en la Fig. 5, que incluye una multiplicidad de elementos de pantalla comprendidos de líneas de fósforo emisora de rojo, emisora de verde y emisora de azul, R, G y B, respectivamente, colocadas en triadas, cada triada que incluye una línea de fósforo de cada uno de los tres colores. Preferiblemente, una matriz de absorción de luz 23 separa las líneas de fósforo. Una capa conductora delgada 24, preferiblemente de aluminio se extiende sobre la pantalla 22 y proporciona medios para aplicar un primer potencial de ánodo uniforme a la pantalla así como para reflejar luz, emitida desde los elementos de fósforo, a través de la placa frontal 18. Un electrodo de selección de color de abertura múltiple cilindrico o, máscara de foco de tensión uniaxial 25 está montado removiblemente, por medios convencionales, dentro del panel 12, en relación separada predeterminada a la pantalla 22 Un cañón electrónico 26, mostrado esquemáticamente por líneas punteadas en la Fig 1, está centralmente montado dentro del cuello 14 para generar y dirigir tres haces electrónicos en línea 28, un haz central y dos haces laterales o externos, a lo largo de trayectorias convergentes a través de la máscara 25 hacia la pantalla 22 La dirección en línea de los haces 28 es normal al plano del papel El CRT de la Fig 1 está diseñado para usarse con un yugo deflector magnético externo, tal como el yugo 30, mostrado en la cercanía de la unión embudo a cuello Cuando se activa, el yugo 30 somete a los tres haces a campos magnéticos que provocan que los haces exploren una trama rectangular horizontal y vertical sobre la pantalla 22 La máscara de foco de tensión uniaxial 25 se forma, preferiblemente, a partir de una hoja rectangular de aproximadamente 0.05 mm de espesor de acero suave, que se muestra en la Fig 2 e incluye dos lados largos 32, 34 y dos lados cortos 36, 38. Los dos lados largos 32, 34 de la máscara paralelos al eje mayor central X, del CRT y los dos lados cortos 36, 38 paralelos al eje menor central Y, del CRT. El acero tiene una composición, en peso, de aproximadamente 0005% de carbono, 001% de sílice, 0 12% de fósforo, 0.43% de manganeso y 0.007% de azufre.
Preferiblemente, el tamaño de grano ASTM del material de máscara está dentro de la escala de 9 a 10 La mascara 25 incluye una porción abierta que es adyacente a y se ubica sobre un área de imagen efectiva de la pantalla 22 que se ubica dentro de las lineas punteadas centrales de la Fig 2 que define el perímetro de la máscara 25 Como se muestra en la Fig 4, la mascara de foco de tensión uniaxial 25 incluye una pluralidad de primeros filamentos metálicos alargados 40, cada uno que tiene una dimensión transversal o ancho, de aproximadamente 03 mm separados por ranuras substancialmente equidistanciadas 42, cada una de las cuales tiene un ancho de aproximadamente 055 mm que son paralelas al eje menor Y, del CRT y las líneas de fósforo de la pantalla 22 En un CRT de color que tiene dimensión diagonal de 68 cm (27V), hay aproximadamente 600 de los primeros filamentos metálicos 40 Cada una de las ranuras 42 se extiende desde el lado largo 32 de la máscara al otro lado largo 34, no mostrado en la Fig 4 Un armazón 44, para la máscara 25, se muestra en las Figs 1-3 e incluye cuatro miembros principales, dos tubos de torsión o miembros curvados 46 y 48 y dos brazos de tensión o miembros verticales 50 y 52 Los dos miembros curvados 46 y 48, son paralelos al eje mayor X y entre sí Como se muestra en la Fig 3, cada uno de los miembros verticales 50 y 52 incluye dos miembros parciales sobrepuestos o partes 54 y 56, cada parte teniendo una sección transversal en forma de L Las partes sobrepuestas 54 y 56 están soldadas juntas donde están sobrepuestas Un extremo de cada una de las partes 54 y 56 está unido a un extremo de uno de los miembros curvados 46 y 48. La curvatura de los miembros curvados 46 y 48 acopla la curvatura cilindrica de la máscara de foco de tensión uniaxial 25. Los lados largos 32, 34 de la máscara de foco de tensión uniaxial 25 están soldados entre los dos miembros curvados 46 y 48 lo que proporciona la tensión necesaria a la máscara. Antes de soldar el armazón 44, el material de máscara es pre-tensado y obscurecido tensando el material de máscara mientras se calienta, en una atmósfera controlada de nitrógeno y oxígeno, a una temperatura de aproximadamente 500°C durante una hora. El armazón 44 y el material de máscara, cuando se soldán juntos, comprenden un ensamble de máscara de tensión uniaxial. Con referencia a las Figs. 4 y 5, una pluralidad de segundos filamentos metálicos 60, cada uno teniendo un diámetro de aproximadamente 0.025 mm, están colocados substancialmente perpendiculares a los primeros filamentos metálicos 40 y están separados de los mismos mediante un aislante 62 formado sobre el lado que confronta a la pantalla de cada uno de los primeros filamentos metálicos. Los segundos filamentos metálicos 60 forman miembros transversales que facilitan la aplicación de un segundo ánodo, o enfoque, potencial a la máscara 25. El material preferido para los segundos filamentos metálicos es alambre HyMudO, disponible de Carpenter Technology, Reading, PA. La separación vertical o paso, entre segundos filamentos adyacentes 60 es de aproximadamente 0.41 mm. A diferencia de los miembros transversales descritos en la técnica anterior que tienen una dimensión substancial que reduce significativamente la transmisión del haz electrónico de la placa de máscara, los segundos filamentos relativamente delgados 60 proporcionan la función de enfoque esencial para la máscara de tensión de foco uniaxial 25 sin afectar de manera adversa la transmisión de haz electrónico de la misma. La máscara de foco de tensión uniaxial 25, descrita en la presente, proporciona una transmisión de máscara, en el centro de la pantalla, de aproximadamente 60% y requiere que el segundo ánodo, o enfoque, voltaje, AV, aplicado a los segundos filamentos 60, difiera del voltaje del primer ánodo aplicado a los primeros filamentos metálicos 40 por menos de aproximadamente 1 kV, para un primer voltaje de ánodo de aproximadamente 30 kV. Los aislantes 62, mostrados en las Figs. 4 y 5, están colocados substancialmente de manera continua sobre el lado que confronta la pantalla de cada uno de los primeros filamentos metálicos 40. Los segundos filamentos metálicos 60 están unidos a los aislantes 62 para aislar eléctricamente los segundos filamentos metálicos 60 a partir de los primeros filamentos metálicos 40. El método para hacer la máscara de foco de tensión uniaxial 25 incluye proporcionar, por ejemplo, medíante aspersión, un primer recubrimiento de un vidrio soldador desvitrifícante, aislante sobre el lado que confronta a la pantalla de los primeros filamentos metálicos 40. Un solvente adecuado y un aglutinante acrílico se mezclan con el vidrio soldador desvitrificante para dar al primer recubrimiento un grado moderado de resistencia mecánica El primer recubrimiento tiene un espesor de aproximadamente 0 14 mm El armazón 44, al cual se unen los primeros filamentos metálicos, se coloca en un horno y el primer recubrimiento es secado a una temperatura de aproximadamente 80°C Un vidrio soldador desvitpficante es uno que se funde a una temperatura específica para formar un aislante de vidrio cristalizado El aislante de vidrio cristalizado resultante es estable y no se funde de nuevo al recalentar a la misma temperatura Después del secado, el primer recubrimiento es perfilado de manera que es protegido por los primeros filamentos metálicos 40 para evitar que los haces electrónicos 28, que pasan a través de las ranuras 42, de que impacten sobre el aislante y lo carguen El perfilado se ejecuta sobre el primer recubrimiento mediante abrasión o de otro modo removiendo cualquier material de vidrio soldador del primer recubrimiento que se extiende más allá del borde de los filamentos 40 y estaría de otra manera contactado por los haces electrónicos flexionados o no flexionados 28 El primer recubrimiento es completamente removido, mediante acción mecánica moderada, desde los filamentos metálicos inicial y final, es decir el derecho y el izquierdo, en lo sucesivo designados como los primeros filamentos metálicos extremos 140, antes de que el primer recubrimiento sea calentado a la temperatura de sellado Los primeros filamentos metálicos extremos 140, que están fuera del área efectiva de imagen, subsecuentemente se usarán como barras colectoras para dirigir los segundos filamentos metálicos 60 Para asegurar además la integridad eléctrica de la máscara de foco de tensión uniaxial 25 reduciendo al mínimo la posibilidad de un corto circuito, por lo menos un primer filamento adicional 40 es retirado entre los primeros filamentos metálicos extremos 140 y los primeros filamentos metálicos 40 que se sobreponen al área de imagen efectiva de la pantalla, para reducir al mínimo la posibilidad de un corto circuito. Por tanto, los primeros filamentos metálicos extremos derecho e izquierdo 140, fuera del área de imagen efectiva, están separados de los primeros filamentos metálicos 40 que se sobreponen al área de imagen mediante una distancia de por lo menos 1.4 mm, la cual es mayor que el ancho de las ranuras equidistanciadas 42 que separan los primeros filamentos metálicos 40 a través del área de imagen. El armazón 44 con los primeros filamentos metálicos 40 y los filamentos extremos 140 unidos al mismo (en lo sucesivo referidos como el ensamble) se coloca dentro de un horno y se caliente en aire. El ensamble es calentado durante un período de 30 minutos a una temperatura de 300°C y se mantiene a 300°C durante 20 minutos. Después, durante un período de 20 minutos, la temperatura del horno se incrementa a 460°C y se mantiene a esa temperatura durante una hora para fundir y cristalizar el primer recubrimiento para formar una primera capa aislante 64 sobre los primeros filamentos metálicos 40, como se muestra en la Fig. 6. La primera capa aislante resultante 64, después del encendido, tiene un espesor dentro de la escala de 0.5 hasta 0.9 mm a través de cada uno de los filamentos 40. El vidrio soldador preferido para el primer recubrimiento es un vidrio soldador desvitrificado de borosilicato de plomo-zinc que se funde en la escala de 400 hasta 450°C y está comercialmente disponible, como SCC-11, de un número de proveedores de vidrio, incluyendo SEM-COM, Toledo, OH y Corning Glass, Corning, NY. A continuación, un segundo recubrimiento de un material aislante adecuado, mezclado con un solvente, se aplica, por ejemplo, mediante aspersión, a la primera capa aislante 64. Preferiblemente, el segundo recubrimiento es un vidrio soldador no desvitrificante (es decir vitreo) que tiene una composición de 80% en peso de Pb, 5% en peso de ZnO, 14% en peso de B2O3, 0.75% en peso de SnO2 y, opcionalmente, 0.25% de CoO. Un material vitreo es preferido para el segundo recubrimiento ya que cuando se funde, llenará cualquier hueco en la superficie de la primera capa aislante 64 sin afectar adversamente las características eléctricas y mecánicas de la primera capa. Alternativamente, un vidrio soldador desvitrificante puede usarse para formar el segundo recubrimiento. El segundo recubrimiento se aplica a un espesor de aproximadamente 0.025 hasta 0.05 mm. El segundo recubrimiento es secado a una temperatura de 80°C y perfilado, como se describió antes, para remover cualquier material en exceso que podría ser impactado por los haces electrónicos 28. Como se muestra en las Figs. 4, 5 y 7, un recubrimiento grueso de un vidrio soldador desvitrificador que contiene plata, para volverlo conductor, se proporciona sobre el lado que confronta la pantalla de los primeros filamentos metálicos extremos izquierdo y derecho 140. Un cable conductor 65, formado a partir de una longitud corta de cable de níquel, está incrustado dentro de los primeros filamentos metálicos extremos. Entonces, el ensamble, que tiene el recubrimiento secado y perfilado sobrepuesto a la primera capa aislante 64, tiene los segundos filamentos metálicos 60 aplicados a los mismos de manera los segundos filamentos metálicos se sobreponen al segundo recubrimiento de material aislante y son substancialmente perpendicular a los primeros filamentos metálicos 40. Los segundos filamentos metálicos 60 están aplicados usando un accesorio de devanado, no mostrado, que mantiene de manera precisa la separación deseada de aproximadamente 0.41 mm entre los segundos filamentos adyacentes. Los segundos filamentos metálicos 60 hacen contacto también con el vidrio soldador conductivo sobre los primeros filamentos metálicos extremos 140. Alternativamente, el vidrio soldador conductor puede aplicarse en la unión entre los segundos filamentos metálicos 60 y los primeros filamentos metálicos extremos 140 durante, o después, de la operación de devanado. Después, el ensamble, que incluye el accesorio de devanado, es calentado durante 7 horas a la temperatura de 460°C para fundir el segundo recubrimiento de material aislante, así como el vidrio soldador conductor, para unir los segundos filamentos metálicos 60 dentro de una segunda capa aislante 66 y a una capa conductora de vidrio 68. La segunda capa aislante 66 tiene un espesor, después del sellado de aproximadamente 0.013 hasta 0.025 mm. La altura de la capa conductora de vidrio 68 no es crítica, pero debe ser suficientemente gruesa para anclar de manera firme los segundos filamentos metálicos 60 y el cable conductor 65 en la misma. Las porciones de los segundos filamentos metálicos 60 que se extienden más allá de la capa conductora de vidrio 68 son cortados para liberar el ensamble desde el accesorio de devanado. Los primeros filamentos metálicos extremos 140 son cortados en los extremos adyacentes al lado largo o la porción superior 32, mostrada en la Fíg. 4, y el lado largo o la porción inferior 34 (no mostrada) de la máscara 25 para proporcionar los espacios de aproximadamente 0.4 mm entre ellos que aislan eléctricamente los primeros filamentos metálicos extremos 140 y forman barras colectoras que permiten que se aplique un segundo voltaje de ánodo a los segundos filamentos metálicos 60 cuando el cable conductor 65, incrustado en la capa conductora de vidrio 68, está conectado al segundo botón de ánodo 17.