陰極射線管的偏轉單元的製作方法
2023-09-21 10:48:55
專利名稱：陰極射線管的偏轉單元的製作方法
技術領域：
本發明涉及陰極射線管的偏轉單元，該偏轉單元包括行偏轉線圈、圍繞行偏轉線圈的幀偏轉線圈和具有磁導率μr並圍繞幀偏轉線圈的軛環。
本發明還涉及提供有偏轉單元的陰極射線管和包括這種陰極射線管的顯示裝置。
從WO-A 98/26574中可知包括幀偏轉線圈和行偏轉線圈的偏轉單元。這種類型的偏轉單元一般是用如下方式構成的，即兩個線圈安裝在中空的支架(一個在內側，一個在外側)上並且軛環圍繞這些線圈。軛環的作用是使工作期間由幀和行偏轉線圈產生的在線圈外部的磁力線短路。由此軛環減少不希望的外部雜散磁場。軛環還將雜散磁場反射到偏轉容積內，即產生電子束偏轉的陰極射線管內的容積內。這還導致偏轉線圈中消耗的功率減少。然而，還減少了所希望的部分。
本發明的目的是提供陰極射線管的偏轉單元，其中減少了偏轉消耗的功率。為此，根據本發明的偏轉單元的特徵在於偏轉單元包括存在於行偏轉線圈和幀偏轉線圈之間的磁材料並具有滿足μ1＜μr關係的磁導率μ1。
在根據本發明的偏轉單元中，由於行線圈產生的磁場被磁材料反射到偏轉容積內，因此減少了能量消耗。但是，合適地選擇μ1的值是很重要的。本發明人已經認識到，如果μ1＜μr，由幀線圈產生的磁場將向偏轉區域傳導，則可得到消耗能量的減少。對於幀線圈，磁材料的功能取決於偏轉單元內的磁材料的磁導率μ1的值。如果這個區域中的磁導率與軛環的磁導率μr可比或比它高，則磁材料用做反射器。於是，由幀線圈產生的磁場遠離偏轉容積反射。這降低了幀線圈的性能。
然而，如果滿足μ1＜μr條件，磁材料將用做磁通量引導，這將導致偏轉容積內的幀線圈的磁場的增強。因而，可以減小通過幀線圈的電流，並導致在幀線圈中的歐姆損失的減少和電子驅動電路的消耗的減少。
應該指出，WO-A 00/44028介紹了一種偏轉單元，其中用磁材料填充幀偏轉線圈內的線股之間的間隙和/或軛環和幀線圈之間的空隙。在這種情況下對磁材料的相對磁導率沒有限制。
本發明的有利實施例在從屬權利要求中確定。
參照以下所述的實施例說明本發明的這些和其它方案。
附圖中
圖1示意性地並且部分截面、部分側視地示出了具有根據本發明的偏轉單元的實施例的陰極射線管的一部分，圖2是根據本發明的偏轉單元的示意截面圖，圖3是表示根據本發明的偏轉單元中的能量消耗的減少的曲線，圖4是根據本發明的實施例的幀偏轉線圈的透視圖，圖5示意性地並且部分截面、部分側視地示出了具有根據本發明的偏轉單元的另一實施例的陰極射線管的一部分，圖6示出了根據本發明的顯示裝置，圖7是彩色顯示器件的截面圖，圖8A、8B示出了根據本發明的環形元件的第一和第二部分，圖9示出了根據本發明的偏轉單元，圖10A、10B示出了本發明的實施例，和圖11示出了根據本發明的另一實施例的軛環。
一般情況下，相同的參考標記表示相同的元件。
參照圖1，所示的偏轉單元10安裝在外殼14的頸部11和玻錐部分12之間的區域中、陰極射線管的玻璃外殼14上。偏轉單元10包括一般為截頭錐形的線圈支架15，支架15載有在鄰近外殼表面的其內側上的一組兩個行(水平)偏轉線圈17和在其外側上的一組兩個幀(垂直)偏轉線圈18。
線圈支架15與固定到其上的偏轉線圈17和18組形成偏轉線圈組件。一般與線圈組件的外形相符合的擴口環形的中空軛環22安裝在組件的外側並固定其上。軛環22用其前和後端、底部、靠著線圈組件的徑向延伸部分的內部設置的面圍繞線圈組件，而其後部、頸部、端部端接在線圈組件的中間部分上。
軛環22是具有一般為500的相對磁導率μr的軟磁材料的燒結組件。軛環22用於使在工作期間由幀和行線圈產生的線圈外部的磁力線短路。通過這種方式，減少了不希望的外部雜散磁場，並增加了行和幀偏轉的靈敏度。雖然軛環22的存在有助於減少這些雜散磁場，但是仍留有小的外部磁場並且希望進一步減少這個磁場和減少線圈中消耗的功率。
由於行線圈17、線圈支架15和幀線圈18之間沒有完美的配合，因此在這些元件之間存在空隙101。或者，為了得到用磁材料填充的空間，也可以通過選擇去掉部分線圈支架15，在行和幀線圈之間形成空隙，或者可以完全去掉線圈支架。已經實驗性地示出了如果用具有相對磁導率μ1＜μr的磁材料填充空隙101得到的功耗的減少的有限元件模擬。這是由於由行線圈產生的磁場的磁材料引起的附加反射和由幀線圈產生的磁場的磁力線的磁材料的附加引導引起的。
圖2是根據本發明的偏轉單元的示意截面圖。軛環22圍繞幀線圈18，幀線圈18圍繞行線圈17。示出了幀線圈和行線圈之間的空隙101，和幀線圈18和軛環22之間的第二空隙102(如圖1中的元件54所示)。進行計算和實驗以觀察用磁材料填充空隙101、102的效果。這些計算的結果示於圖3中，其中對於磁性填充材料的各種磁導率μ的各個值繪出了偏轉單元相對於常規偏轉單元的消耗減少DR。
曲線61表示只填充空隙101情況的結果。得到相對於常規偏轉單元的最大能量減少約15％，這取決於填充材料的磁導率的值。對於這個特殊偏轉單元(對於32」CRT)的幾何形狀，使用對於軛環的典型值μr＝500，在約5的磁導率值μ1得到最大值。對於其它線圈組，可在不同磁導率得到最大值。對於所有類型的偏轉單元，必須滿足μ1＜μr(與本例子中的情況一樣很清楚)，因為只有那樣能得到能量消耗的減少。
在軛環22和幀偏轉線圈18之間有第二空隙102。圖4是要用在圖1所示的偏轉單元中的幀偏轉線圈18的透視圖。幀線圈18包括線股50並具有在線股50之間的第三空隙52。根據本發明的的有利實施例，用具有磁導率μ2的磁材料56填充第二空隙102和/或第三空隙52。通過填充第二和第三空隙，除了空隙101之外，進一步得到能量消耗的減少，如圖3所示。曲線63代表對於相同偏轉單元用相同磁性填充材料(因此μ1＝μ2)填充空隙101和102的情況的結果。對於約等於或大於10(但小於μr)的填充材料的磁導率，得到約30％的總消耗的減少。實驗證明了相同的消耗減少。
用於填充第二和第三空隙的磁材料可以是與用於填充第一空隙的磁材料相同的材料。當使用不同的磁材料時，磁導率滿足μ2≥μ1是很重要的。否則，發生將遠離偏轉容積反射幀偏轉磁場的鏡面效果，因此增加而不是減少了所需偏轉能量而。
填充空隙的合適方法是注入模製和插入模製。在注入模製法中，在對喊有該材料的容器施加壓力之後，使材料流出噴嘴進入空隙。通過接下來加熱或烘乾，材料在空隙中不動。在插入模製法中，用專用模具圍繞要填充的目標，而後在相對高的壓力下將材料引入空隙。通過這種方式，得到填充空隙的好的程度。
已經發現，填充DU的附加優點是偏轉磁場的形狀、因此螢光屏前面性能(FOS)變得對於軛環的內部邊界的形狀不靈敏。這允許使用對偏離圓度的不太嚴格的限制的軛環，這製造起來較容易/便宜。
利用可塑性變形的磁材料可得到好的結果，這種磁材料包括含有磁性顆粒的填充劑的樹脂材料，如塑性鐵氧體。材料的塑性變形性導致很好地容納空隙的局部形狀。通常，μ1和μ2具有相同的10數量級的值。
本發明的另一實施例包括偏轉單元10，該偏轉單元10還包括用於承載幀和行線圈17、18的支架15，該支架包括具有磁性顆粒的材料。該實施例的優點是對於附加的填充空隙不需要附加的工藝步驟。
圖5表示本發明的又一有利實施例，包括偏轉單元22，其中軛環包括兩個部分，第一部分22a比第二部分22b更靠近電子槍，並且只有被軛環的第一部分22a圍繞的空隙(第一101和/或第二102和/或第三52)用磁材料填充。注意第二空隙102由圖1中的元件54表示。實驗證明，在這種情況下已經得到線圈的能量消耗的充分減少，這是因為這種情況下的偏轉線圈對偏轉具有最大的貢獻。這將減少所需磁材料的數量和相應地減少偏轉單元的成本。
圖6表示顯示裝置，包括陰極射線管組件、被耦合成接收視頻信號VS以便根據視頻信號VS給陰極射線管14施加顯示信號和給偏轉單元10施加偏轉信號的控制電子部件E。
本發明的又一實施例示於圖7中，其中所示的顯示裝置包括具有真空外殼701的彩色陰極射線管，真空外殼701包括顯示窗口702、錐部703和頸部704。頸部704容納在矩形X-Z坐標系的X方向延伸的一字形電子槍705，該電子槍705產生在一個平面即一字形平面內延伸的三束電子束706、707和708。在未偏轉的狀態中，中心電子束707基本上與在Z-方向延伸的管軸709一致。第三方向即Y-方向在垂直於一字平面的方向延伸(圖中未示出)。通常，在工作條件期間，管子以如下方式設置X-Z平面與水平面一致，Y-方向與垂直方向一致。
顯示窗口的內表面提供有顯示螢光屏710。顯示螢光屏710包括發紅、綠和藍光的大量螢光體元件。在到顯示螢光屏的路徑中，藉助電磁偏轉單元，使電子束穿過顯示螢光屏偏轉，並穿過設置在顯示窗口702前面並包括有孔712的薄板的選色電極711。三束電子束706、707和708以互相小角度穿過選色電極的孔712。於是每束電子束只撞擊一種顏色的螢光體元件上。除了線圈固定器713之外，偏轉單元751包括用於在兩個互相垂直的方向偏轉電子束的偏轉線圈713』。環形元件721』即軛環圍繞偏轉線圈713』設置。顯示器件還包括用於產生電壓的裝置，在工作期間該電壓經過引線饋送給電子槍的部件。示意性地示出了偏轉平面720和在這個平面中的電子束707和708之間的距離p、和選色電極與顯示螢光屏之間的距離q。距離q與距離p成反比。
彩色顯示器件包括兩個電子束會聚影響單元714、714』，在工作中第一單元714用於動態地使最外側電子束互相靠近彎曲，即作為在一個方向的偏轉功能，第二單元714』用於動態使最外側電子束在相反方向彎曲。裝置714使電子互相靠近彎曲，裝置714』使電子束在相反方向彎曲。結果是，電子束之間的距離對於被偏轉的電子束比未偏轉的電子束的小。由於距離p較小，因此距離q可以增加，這將導致對於選色電極的曲率的附加設計自由度。設計自由度用於增加選色電極的曲率，而對於隆起和振動的靈敏度降低。
兩個單元714、714』彼此相隔一段距離。第一單元714設置成靠近電子槍並將稱為「電子槍四極」，而第二單元714』位於偏轉單元附近或在偏轉單元上，並將稱為「軛四極」。通過在環形元件721』上纏繞四個線圈可以方便地集成裝置714』和偏轉單元751，所述線圈產生動態電磁四極場。
在工作期間，單元714、714』影響電子束的偏轉，這將導致在窗口702顯示的圖象中的不希望的贗象。在常規陰極射線管(CRTs)中，垂直(Y-)尺寸的偏轉是非線性現象，即電子束的位移是通過線圈的電流的非線性函數。電子束的偏轉需要在顯示窗口的最外側的相對小的電流。在採用該陰極射線管的電視機中，發生校正非線性的電學方法，所謂的垂直S-校正。由於軛四極的作用，電子束的偏轉是一個更線性的過程，這暗示S-校正過校正非線性偏轉現象。這是不希望的。
常規CRTs也被校正，用於東-西枕形光柵失真(東和西表示為顯示窗口的兩個垂直側)。這意味著在螢光屏上顯示了作為失真的襯墊形的由水平和垂直線的矩形光柵構成的圖象，其中靠近顯示窗口邊緣的垂直線向內彎曲。顯然採用單元714』增加了這個圖象贗象。
單元714』的影響主要發生在環形元件721』的面對顯示窗口702的一側。優選將環形元件721』分成兩個(軸向分離)部分，並在兩個部分之一上纏繞四極線圈。優選，四極線圈圍繞最靠近電子槍的芯部纏繞。這個方法給兩個芯部互相獨立地偏移提供機會，因此提高了陰極射線管的光柵和會聚性能。實驗表明，如果根據本發明用磁材料填充空隙，則可減少消耗的偏轉能量。
圖8A和8B表示了本發明的又一實施例。圖8A表示環形元件721』的第一部分760，該部分最靠近電子槍705。部分760提供有用於產生四極磁場的四個線圈722』。所示線圈環形地圍繞環形元件纏繞。然而，該纏繞方式對本發明不是主要的。還可以圍繞鞍狀的環形元件纏繞四極線圈。為便於纏繞工藝和保持線圈722』的單個線元件在第一部分760上的正確位置，第一部分在其最外側提供有環764、766，該環具有設置線圈股的凹槽。圖8B表示環形元件721』的第二部分768，該部分最靠近顯示窗口702。當施加於管子時，兩個部分760、768可以通過任何常規連接方式互相連接，如粘接劑、膠帶等。兩部分的連接對於合適的性能來說不是主要的。
圖9表示當圍繞偏轉線圈713』和線圈固定器713設置時的根據本發明的兩部分760、768。第一部分760提供有環764、766和用於產生四極磁場的四個線圈722』。
圖10A和10B表示本發明的實施例，其中從導電線得到圍繞環形元件721的第一部分760的線圈722』，該導電線在纏繞方向並根據下面給出的纏繞密度分布N(φ)環形地纏繞
N(φ)＝N0cos(2φ)其中φ是由X方向和線圈的元件與中心之間的線圍成的角度，該角度在0°-360°之間，N0是在φ等於0°時的纏繞密度，N(φ)的標記表示纏繞的方向。
本例的優點是可產生幾乎純四極磁場，即大大抑制了其它多磁場的存在。
實際上，由於導線的有限尺寸，因此只能實現上述纏繞密度的近似值。該實施例包括導電線的封裝730，它根據上述纏繞密度環形地圍繞軛環721』纏繞N(φ)＝N0cos(2φ)。
在該具體實施例中，繞組位於隔開15度的環764、766的凹槽734中。該纏繞方法如下在Ф＝0度(位置a)時，18個繞組在凹槽中，在Ф＝15度(位置b)時，15個繞組在凹槽中，在Ф＝30度(位置c)時，9個繞組，在Ф＝45度(位置d)時，無繞組，在Ф＝60度(位置e)時，具有在相反方向的電流的9個繞組在凹槽中，在Ф＝75度(位置f)時，15個繞組，在Ф＝90度(位置g)時，18個繞組，等。實踐證明這個理想纏繞密度N(φ)的近似值給出很好的結果。
本發明的另一實施例示於圖11中，其中所示軛環還包括比第一部分22a更靠近陰極射線管的頸部(11)設置的第三部分22c，並且只有被軛環的第一部分22a包圍的空隙用磁材料填充。這樣做的優點是通過填充被第一部分22a包圍的空隙，而不是通過填充被第二部分22b和第三部分22c包圍的空隙，同時減少了偏轉能量，通過偏移和/或斜置軛環的這些部分，校正了所謂的不對稱錯誤。
完全填充偏轉單元的缺點是通過偏移和/或斜置軛環不再校正產生的磁場中的不對稱錯誤。這可以部分地通過採用分成兩部分的軛環來解決，其中軛環只有頸部一側被填充，螢光屏環用於匹配，這是通過偏移和/或斜置軛環減少不對稱的過程。這樣的缺點是所謂的拉回，即內部玻璃輪廓和最外側電子束之間的最小距離變得太小。這可以通過使線圈最佳化來校正，但是是以能量消耗增加為代價的。因而，消耗減少的一部分優點損失了。這可以通過以下事實來理解。在頸部一側填充兩部分軛環在該位置比在螢光屏一側更增強了磁場。這意味著偏轉點將偏向偏轉單元的頸部，這是因為偏轉過早開始。為了使偏轉點往回偏向原始位置，必須在螢光屏一側產生額外磁場，這需要附加的磁場能量。用最小拉回減少來實現最大消耗增益的直接方法是填充軛環的整個長度。然而，在必須藉助附加校正線圈電校正不對稱錯誤的情況下，這是不希望的。
因此，建議將軛環分成三部分22a、22b和22c，如圖11所示。只有第一(中間)部分22a用磁材料填充。另外兩部分22b和22c可用於在頸部一側(第三部分22c)和在螢光屏一側(22b)匹配。不填充第三部分22c，這個區域中的磁場不增強。這將導致較小消耗增加。然而，這可以通過填充也在偏轉點以外的中間環22a來補償(即，通過採用比在單個分離軛環的情況下更小的螢光屏環)。而且，通過不填充頸環而減少了偏轉點的頸向偏移。
總之，本發明涉及陰極射線管的偏轉單元10，其中減少了偏轉能量。這是通過在偏轉單元的幀線圈18和行線圈17之間提供磁材料56實現的。在本發明的有利實施例中，填充了第一空隙101及幀線圈和軛環之間的第二空隙102、54和/或幀線圈的線股之間的第三空隙52。可得到偏轉能量減少高達30％。
應該指出，上述實施例只是示意性的，而不限制本發明，並且在不脫離所附權利要求書的範圍的情況下，本領域技術人員可以設計出各種修改實施例。在權利要求書中，任何位於括號中的參考標記都不限制該權利要求。動詞「包括」及其變形的使用不排除存在中所述以外的元件或步驟。在元件前面使用「一個」不排除存在多個這種元件。
權利要求
1.陰極射線管(14)的偏轉單元(10)，該偏轉單元(10)包括行偏轉線圈(17)，圍繞行偏轉線圈(17)的幀偏轉線圈(18)，和具有磁導率μr並圍繞幀偏轉線圈(18)的軛環(22)，其中偏轉單元(10)包括位於行偏轉線圈(17)和幀偏轉線圈(18)之間並具有磁導率μ1的磁材料，其中磁導率滿足以下關係μ1＜μr。
2.如權利要求1的偏轉單元(10)，其特徵在於在行偏轉線圈(17)和幀偏轉線圈(18)之間存在空隙(101)，並且用磁材料填充該空隙(101)。
3.如權利要求2的偏轉單元(10)，其特徵在於在幀偏轉線圈(18)和軛環(22)之間存在第二空隙(54、102)，在幀偏轉線圈(18)的線股(50)之間存在第三空隙(52)，並且用具有磁導率μ2的磁材料(56)填充第二和/或第三空隙，其中磁導率μ2滿足以下關係μ2≥μ1。
4.如權利要求3的偏轉單元(10)，其特徵在於軛環包括至少兩部分，第一部分(22a)比第二部分(22b)設置得更靠近陰極射線管的頸部(11)，並且只有被軛環的第一部分(22a)包圍的空隙用磁材料填充。
5.如權利要求1的偏轉單元(751)，其特徵在於偏轉單元(10)還包括用於承載幀和行偏轉線圈的支架，所述支架包括磁材料。
6.如權利要求4的偏轉單元(751)，其特徵在於第一(760)和/或第二(768)部分具有用於產生四極磁場的四個線圈(722』)。
7.如權利要求6的偏轉單元(751)，其特徵在於所述線圈(722』)包括在纏繞方向並根據由N(φ)＝N0cos(2φ)給定的纏繞密度分布N(φ)環形纏繞的導電線；其中φ是由X-方向與線圈的元件和中心之間的線圍成的角度，並且在0°和360°之間的範圍內，N0是在φ等於0°時的纏繞密度，N(φ)的符號表示纏繞方向。
8.如權利要求4的偏轉單元，其特徵在於軛環還包括比第一部分(22a)更靠近陰極射線管的頸部(11)設置的第三部分(22c)。
9.一種包括如權利要求1所限定的偏轉單元(10)的陰極射線管組件(10、14)。
10.一種顯示裝置，包括如權利要求9所限定的陰極射線管組件，控制電子部件(E)，被耦合成以接收視頻信號(VS)，以便根據視頻信號(VS)將顯示信號施加給陰極射線管(14)和將偏轉信號施加給偏轉單元(10)。
全文摘要
本發明涉及一種陰極射線管的偏轉單元,其中減少了偏轉能量。這是通過在偏轉單元的幀線圈(18)和行線圈(17)之間提供磁材料實現的。在本發明的有利實施例中,幀線圈和軛環之間的第一空隙(101)和第二空隙(102、54)和/或幀線圈的線股之間的第三空隙(52)被填充。可得到高達30%的偏轉能量減少。
文檔編號H01J29/76GK1383575SQ01801830
公開日2002年12月4日 申請日期2001年4月13日 優先權日2000年4月27日
發明者P·T·圖伊爾斯, M·C·J·M·維森伯格, J·M·馬爾森, N·G·文克, A·A·S·斯魯伊特曼, W·H·C·託伊斯, T·G·斯潘耶 申請人:皇家菲利浦電子有限公司