CN1383575A - 阴极射线管的偏转单元 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种阴极射线管的偏转单元,其中减少了偏转能量。这是通过在偏转单元的帧线圈(18)和行线圈(17)之间提供磁材料实现的。在本发明的有利实施例中,帧线圈和轭环之间的第一空隙(101)和第二空隙(102、54)和/或帧线圈的线股之间的第三空隙(52)被填充。可得到高达30%的偏转能量减少。

Description

阴极射线管的偏转单元

本发明涉及阴极射线管的偏转单元，该偏转单元包括行偏转线圈、围绕行偏转线圈的帧偏转线圈和具有磁导率μ_r并围绕帧偏转线圈的轭环。

本发明还涉及提供有偏转单元的阴极射线管和包括这种阴极射线管的显示装置。

从WO-A 98/26574中可知包括帧偏转线圈和行偏转线圈的偏转单元。这种类型的偏转单元一般是用如下方式构成的，即两个线圈安装在中空的支架(一个在内侧，一个在外侧)上并且轭环围绕这些线圈。轭环的作用是使工作期间由帧和行偏转线圈产生的在线圈外部的磁力线短路。由此轭环减少不希望的外部杂散磁场。轭环还将杂散磁场反射到偏转容积内，即产生电子束偏转的阴极射线管内的容积内。这还导致偏转线圈中消耗的功率减少。然而，还减少了所希望的部分。

本发明的目的是提供阴极射线管的偏转单元，其中减少了偏转消耗的功率。为此，根据本发明的偏转单元的特征在于偏转单元包括存在于行偏转线圈和帧偏转线圈之间的磁材料并具有满足μ₁＜μ_r关系的磁导率μ₁。

在根据本发明的偏转单元中，由于行线圈产生的磁场被磁材料反射到偏转容积内，因此减少了能量消耗。但是，合适地选择μ₁的值是很重要的。本发明人已经认识到，如果μ₁＜μ_r，由帧线圈产生的磁场将向偏转区域传导，则可得到消耗能量的减少。对于帧线圈，磁材料的功能取决于偏转单元内的磁材料的磁导率μ₁的值。如果这个区域中的磁导率与轭环的磁导率μ_r可比或比它高，则磁材料用做反射器。于是，由帧线圈产生的磁场远离偏转容积反射。这降低了帧线圈的性能。

然而，如果满足μ₁＜μ_r条件，磁材料将用做磁通量引导，这将导致偏转容积内的帧线圈的磁场的增强。因而，可以减小通过帧线圈的电流，并导致在帧线圈中的欧姆损失的减少和电子驱动电路的消耗的减少。

应该指出，WO-A 00/44028介绍了一种偏转单元，其中用磁材料填充帧偏转线圈内的线股之间的间隙和/或轭环和帧线圈之间的空隙。在这种情况下对磁材料的相对磁导率没有限制。

本发明的有利实施例在从属权利要求中确定。

参照以下所述的实施例说明本发明的这些和其它方案。

附图中：

图1示意性地并且部分截面、部分侧视地示出了具有根据本发明的偏转单元的实施例的阴极射线管的一部分，

图2是根据本发明的偏转单元的示意截面图，

图3是表示根据本发明的偏转单元中的能量消耗的减少的曲线，

图4是根据本发明的实施例的帧偏转线圈的透视图，

图5示意性地并且部分截面、部分侧视地示出了具有根据本发明的偏转单元的另一实施例的阴极射线管的一部分，

图6示出了根据本发明的显示装置，

图7是彩色显示器件的截面图，

图8A、8B示出了根据本发明的环形元件的第一和第二部分，

图9示出了根据本发明的偏转单元，

图10A、10B示出了本发明的实施例，和

图11示出了根据本发明的另一实施例的轭环。

一般情况下，相同的参考标记表示相同的元件。

参照图1，所示的偏转单元10安装在外壳14的颈部11和玻锥部分12之间的区域中、阴极射线管的玻璃外壳14上。偏转单元10包括一般为截头锥形的线圈支架15，支架15载有在邻近外壳表面的其内侧上的一组两个行(水平)偏转线圈17和在其外侧上的一组两个帧(垂直)偏转线圈18。

线圈支架15与固定到其上的偏转线圈17和18组形成偏转线圈组件。一般与线圈组件的外形相符合的扩口环形的中空轭环22安装在组件的外侧并固定其上。轭环22用其前和后端、底部、靠着线圈组件的径向延伸部分的内部设置的面围绕线圈组件，而其后部、颈部、端部端接在线圈组件的中间部分上。

轭环22是具有一般为500的相对磁导率μ_r的软磁材料的烧结组件。轭环22用于使在工作期间由帧和行线圈产生的线圈外部的磁力线短路。通过这种方式，减少了不希望的外部杂散磁场，并增加了行和帧偏转的灵敏度。虽然轭环22的存在有助于减少这些杂散磁场，但是仍留有小的外部磁场并且希望进一步减少这个磁场和减少线圈中消耗的功率。

由于行线圈17、线圈支架15和帧线圈18之间没有完美的配合，因此在这些元件之间存在空隙101。或者，为了得到用磁材料填充的空间，也可以通过选择去掉部分线圈支架15，在行和帧线圈之间形成空隙，或者可以完全去掉线圈支架。已经实验性地示出了如果用具有相对磁导率μ₁＜μ_r的磁材料填充空隙101得到的功耗的减少的有限元件模拟。这是由于由行线圈产生的磁场的磁材料引起的附加反射和由帧线圈产生的磁场的磁力线的磁材料的附加引导引起的。

图2是根据本发明的偏转单元的示意截面图。轭环22围绕帧线圈18，帧线圈18围绕行线圈17。示出了帧线圈和行线圈之间的空隙101，和帧线圈18和轭环22之间的第二空隙102(如图1中的元件54所示)。进行计算和实验以观察用磁材料填充空隙101、102的效果。这些计算的结果示于图3中，其中对于磁性填充材料的各种磁导率μ的各个值绘出了偏转单元相对于常规偏转单元的消耗减少DR。

曲线61表示只填充空隙101情况的结果。得到相对于常规偏转单元的最大能量减少约15％，这取决于填充材料的磁导率的值。对于这个特殊偏转单元(对于32”CRT)的几何形状，使用对于轭环的典型值μ_r＝500，在约5的磁导率值μ₁得到最大值。对于其它线圈组，可在不同磁导率得到最大值。对于所有类型的偏转单元，必须满足μ₁＜μ_r(与本例子中的情况一样很清楚)，因为只有那样能得到能量消耗的减少。

在轭环22和帧偏转线圈18之间有第二空隙102。图4是要用在图1所示的偏转单元中的帧偏转线圈18的透视图。帧线圈18包括线股50并具有在线股50之间的第三空隙52。根据本发明的的有利实施例，用具有磁导率μ2的磁材料56填充第二空隙102和/或第三空隙52。通过填充第二和第三空隙，除了空隙101之外，进一步得到能量消耗的减少，如图3所示。曲线63代表对于相同偏转单元用相同磁性填充材料(因此μ₁＝μ₂)填充空隙101和102的情况的结果。对于约等于或大于10(但小于μ_r)的填充材料的磁导率，得到约30％的总消耗的减少。实验证明了相同的消耗减少。

用于填充第二和第三空隙的磁材料可以是与用于填充第一空隙的磁材料相同的材料。当使用不同的磁材料时，磁导率满足μ₂≥μ₁是很重要的。否则，发生将远离偏转容积反射帧偏转磁场的镜面效果，因此增加而不是减少了所需偏转能量而。

填充空隙的合适方法是注入模制和插入模制。在注入模制法中，在对喊有该材料的容器施加压力之后，使材料流出喷嘴进入空隙。通过接下来加热或烘干，材料在空隙中不动。在插入模制法中，用专用模具围绕要填充的目标，而后在相对高的压力下将材料引入空隙。通过这种方式，得到填充空隙的好的程度。

已经发现，填充DU的附加优点是偏转磁场的形状、因此荧光屏前面性能(FOS)变得对于轭环的内部边界的形状不灵敏。这允许使用对偏离圆度的不太严格的限制的轭环，这制造起来较容易/便宜。

利用可塑性变形的磁材料可得到好的结果，这种磁材料包括含有磁性颗粒的填充剂的树脂材料，如塑性铁氧体。材料的塑性变形性导致很好地容纳空隙的局部形状。通常，μ₁和μ₂具有相同的10数量级的值。

本发明的另一实施例包括偏转单元10，该偏转单元10还包括用于承载帧和行线圈17、18的支架15，该支架包括具有磁性颗粒的材料。该实施例的优点是对于附加的填充空隙不需要附加的工艺步骤。

图5表示本发明的又一有利实施例，包括偏转单元22，其中轭环包括两个部分，第一部分22a比第二部分22b更靠近电子枪，并且只有被轭环的第一部分22a围绕的空隙(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由图1中的元件54表示。实验证明，在这种情况下已经得到线圈的能量消耗的充分减少，这是因为这种情况下的偏转线圈对偏转具有最大的贡献。这将减少所需磁材料的数量和相应地减少偏转单元的成本。

图6表示显示装置，包括阴极射线管组件、被耦合成接收视频信号VS以便根据视频信号VS给阴极射线管14施加显示信号和给偏转单元10施加偏转信号的控制电子部件E。

本发明的又一实施例示于图7中，其中所示的显示装置包括具有真空外壳701的彩色阴极射线管，真空外壳701包括显示窗口702、锥部703和颈部704。颈部704容纳在矩形X-Z坐标系的X方向延伸的一字形电子枪705，该电子枪705产生在一个平面即一字形平面内延伸的三束电子束706、707和708。在未偏转的状态中，中心电子束707基本上与在Z-方向延伸的管轴709一致。第三方向即Y-方向在垂直于一字平面的方向延伸(图中未示出)。通常，在工作条件期间，管子以如下方式设置：X-Z平面与水平面一致，Y-方向与垂直方向一致。

显示窗口的内表面提供有显示荧光屏710。显示荧光屏710包括发红、绿和蓝光的大量荧光体元件。在到显示荧光屏的路径中，借助电磁偏转单元，使电子束穿过显示荧光屏偏转，并穿过设置在显示窗口702前面并包括有孔712的薄板的选色电极711。三束电子束706、707和708以互相小角度穿过选色电极的孔712。于是每束电子束只撞击一种颜色的荧光体元件上。除了线圈固定器713之外，偏转单元751包括用于在两个互相垂直的方向偏转电子束的偏转线圈713’。环形元件721’即轭环围绕偏转线圈713’设置。显示器件还包括用于产生电压的装置，在工作期间该电压经过引线馈送给电子枪的部件。示意性地示出了偏转平面720和在这个平面中的电子束707和708之间的距离p、和选色电极与显示荧光屏之间的距离q。距离q与距离p成反比。

彩色显示器件包括两个电子束会聚影响单元714、714’，在工作中第一单元714用于动态地使最外侧电子束互相靠近弯曲，即作为在一个方向的偏转功能，第二单元714’用于动态使最外侧电子束在相反方向弯曲。装置714使电子互相靠近弯曲，装置714’使电子束在相反方向弯曲。结果是，电子束之间的距离对于被偏转的电子束比未偏转的电子束的小。由于距离p较小，因此距离q可以增加，这将导致对于选色电极的曲率的附加设计自由度。设计自由度用于增加选色电极的曲率，而对于隆起和振动的灵敏度降低。

两个单元714、714’彼此相隔一段距离。第一单元714设置成靠近电子枪并将称为“电子枪四极”，而第二单元714’位于偏转单元附近或在偏转单元上，并将称为“轭四极”。通过在环形元件721’上缠绕四个线圈可以方便地集成装置714’和偏转单元751，所述线圈产生动态电磁四极场。

在工作期间，单元714、714’影响电子束的偏转，这将导致在窗口702显示的图象中的不希望的赝象。在常规阴极射线管(CRTs)中，垂直(Y-)尺寸的偏转是非线性现象，即电子束的位移是通过线圈的电流的非线性函数。电子束的偏转需要在显示窗口的最外侧的相对小的电流。在采用该阴极射线管的电视机中，发生校正非线性的电学方法，所谓的垂直S-校正。由于轭四极的作用，电子束的偏转是一个更线性的过程，这暗示S-校正过校正非线性偏转现象。这是不希望的。

常规CRTs也被校正，用于东-西枕形光栅失真(东和西表示为显示窗口的两个垂直侧)。这意味着在荧光屏上显示了作为失真的衬垫形的由水平和垂直线的矩形光栅构成的图象，其中靠近显示窗口边缘的垂直线向内弯曲。显然采用单元714’增加了这个图象赝象。

单元714’的影响主要发生在环形元件721’的面对显示窗口702的一侧。优选将环形元件721’分成两个(轴向分离)部分，并在两个部分之一上缠绕四极线圈。优选，四极线圈围绕最靠近电子枪的芯部缠绕。这个方法给两个芯部互相独立地偏移提供机会，因此提高了阴极射线管的光栅和会聚性能。实验表明，如果根据本发明用磁材料填充空隙，则可减少消耗的偏转能量。

图8A和8B表示了本发明的又一实施例。图8A表示环形元件721’的第一部分760，该部分最靠近电子枪705。部分760提供有用于产生四极磁场的四个线圈722’。所示线圈环形地围绕环形元件缠绕。然而，该缠绕方式对本发明不是主要的。还可以围绕鞍状的环形元件缠绕四极线圈。为便于缠绕工艺和保持线圈722’的单个线元件在第一部分760上的正确位置，第一部分在其最外侧提供有环764、766，该环具有设置线圈股的凹槽。图8B表示环形元件721’的第二部分768，该部分最靠近显示窗口702。当施加于管子时，两个部分760、768可以通过任何常规连接方式互相连接，如粘接剂、胶带等。两部分的连接对于合适的性能来说不是主要的。

图9表示当围绕偏转线圈713’和线圈固定器713设置时的根据本发明的两部分760、768。第一部分760提供有环764、766和用于产生四极磁场的四个线圈722’。

图10A和10B表示本发明的实施例，其中从导电线得到围绕环形元件721的第一部分760的线圈722’，该导电线在缠绕方向并根据下面给出的缠绕密度分布N(φ)环形地缠绕：

N(φ)＝N₀cos(2φ)

其中φ是由X方向和线圈的元件与中心之间的线围成的角度，该角度在0°-360°之间，N₀是在φ等于0°时的缠绕密度，N(φ)的标记表示缠绕的方向。

本例的优点是可产生几乎纯四极磁场，即大大抑制了其它多磁场的存在。

实际上，由于导线的有限尺寸，因此只能实现上述缠绕密度的近似值。该实施例包括导电线的封装730，它根据上述缠绕密度环形地围绕轭环721’缠绕：

N(φ)＝N₀cos(2φ)。

在该具体实施例中，绕组位于隔开15度的环764、766的凹槽734中。该缠绕方法如下：

在Ф＝0度(位置a)时，18个绕组在凹槽中，

在Ф＝15度(位置b)时，15个绕组在凹槽中，

在Ф＝30度(位置c)时，9个绕组，

在Ф＝45度(位置d)时，无绕组，

在Ф＝60度(位置e)时，具有在相反方向的电流的9个绕组在凹槽中，

在Ф＝75度(位置f)时，15个绕组，

在Ф＝90度(位置g)时，18个绕组，等。实践证明这个理想缠绕密度N(φ)的近似值给出很好的结果。

本发明的另一实施例示于图11中，其中所示轭环还包括比第一部分22a更靠近阴极射线管的颈部(11)设置的第三部分22c，并且只有被轭环的第一部分22a包围的空隙用磁材料填充。这样做的优点是通过填充被第一部分22a包围的空隙，而不是通过填充被第二部分22b和第三部分22c包围的空隙，同时减少了偏转能量，通过偏移和/或斜置轭环的这些部分，校正了所谓的不对称错误。

完全填充偏转单元的缺点是通过偏移和/或斜置轭环不再校正产生的磁场中的不对称错误。这可以部分地通过采用分成两部分的轭环来解决，其中轭环只有颈部一侧被填充，荧光屏环用于匹配，这是通过偏移和/或斜置轭环减少不对称的过程。这样的缺点是所谓的拉回，即内部玻璃轮廓和最外侧电子束之间的最小距离变得太小。这可以通过使线圈最佳化来校正，但是是以能量消耗增加为代价的。因而，消耗减少的一部分优点损失了。这可以通过以下事实来理解。在颈部一侧填充两部分轭环在该位置比在荧光屏一侧更增强了磁场。这意味着偏转点将偏向偏转单元的颈部，这是因为偏转过早开始。为了使偏转点往回偏向原始位置，必须在荧光屏一侧产生额外磁场，这需要附加的磁场能量。用最小拉回减少来实现最大消耗增益的直接方法是填充轭环的整个长度。然而，在必须借助附加校正线圈电校正不对称错误的情况下，这是不希望的。

因此，建议将轭环分成三部分22a、22b和22c，如图11所示。只有第一(中间)部分22a用磁材料填充。另外两部分22b和22c可用于在颈部一侧(第三部分22c)和在荧光屏一侧(22b)匹配。不填充第三部分22c，这个区域中的磁场不增强。这将导致较小消耗增加。然而，这可以通过填充也在偏转点以外的中间环22a来补偿(即，通过采用比在单个分离轭环的情况下更小的荧光屏环)。而且，通过不填充颈环而减少了偏转点的颈向偏移。

总之，本发明涉及阴极射线管的偏转单元10，其中减少了偏转能量。这是通过在偏转单元的帧线圈18和行线圈17之间提供磁材料56实现的。在本发明的有利实施例中，填充了第一空隙101及帧线圈和轭环之间的第二空隙102、54和/或帧线圈的线股之间的第三空隙52。可得到偏转能量减少高达30％。

应该指出，上述实施例只是示意性的，而不限制本发明，并且在不脱离所附权利要求书的范围的情况下，本领域技术人员可以设计出各种修改实施例。在权利要求书中，任何位于括号中的参考标记都不限制该权利要求。动词“包括”及其变形的使用不排除存在 中所述以外的元件或步骤。在元件前面使用“一个”不排除存在多个这种元件。

Claims (10)

1、阴极射线管(14)的偏转单元(10)，该偏转单元(10)包括：

行偏转线圈(17)，

围绕行偏转线圈(17)的帧偏转线圈(18)，和

具有磁导率μ_r并围绕帧偏转线圈(18)的轭环(22)，其中：

偏转单元(10)包括位于行偏转线圈(17)和帧偏转线圈(18)之间并具有磁导率μ₁的磁材料，其中磁导率满足以下关系：

μ₁＜μ_r。

2、如权利要求1的偏转单元(10)，其特征在于在行偏转线圈(17)和帧偏转线圈(18)之间存在空隙(101)，并且用磁材料填充该空隙(101)。

3、如权利要求2的偏转单元(10)，其特征在于在帧偏转线圈(18)和轭环(22)之间存在第二空隙(54、102)，在帧偏转线圈(18)的线股(50)之间存在第三空隙(52)，并且用具有磁导率μ2的磁材料(56)填充第二和/或第三空隙，其中磁导率μ₂满足以下关系：μ₂≥μ₁。

4、如权利要求3的偏转单元(10)，其特征在于轭环包括至少两部分，第一部分(22a)比第二部分(22b)设置得更靠近阴极射线管的颈部(11)，并且只有被轭环的第一部分(22a)包围的空隙用磁材料填充。

5、如权利要求1的偏转单元(751)，其特征在于偏转单元(10)还包括用于承载帧和行偏转线圈的支架，所述支架包括磁材料。

6、如权利要求4的偏转单元(751)，其特征在于第一(760)和/或第二(768)部分具有用于产生四极磁场的四个线圈(722’)。

7、如权利要求6的偏转单元(751)，其特征在于所述线圈(722’)包括在缠绕方向并根据由N(φ)＝N₀cos(2φ)给定的缠绕密度分布N(φ)环形缠绕的导电线；其中φ是由X-方向与线圈的元件和中心之间的线围成的角度，并且在0°和360°之间的范围内，N₀是在φ等于0°时的缠绕密度，N(φ)的符号表示缠绕方向。

8、如权利要求4的偏转单元，其特征在于轭环还包括比第一部分(22a)更靠近阴极射线管的颈部(11)设置的第三部分(22c)。

9、一种包括如权利要求1所限定的偏转单元(10)的阴极射线管组件(10、14)。

10、一种显示装置，包括：

如权利要求9所限定的阴极射线管组件，

控制电子部件(E)，被耦合成以接收视频信号(VS)，以便根据视频信号(VS)将显示信号施加给阴极射线管(14)和将偏转信号施加给偏转单元(10)。

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