CN1393027A - 阴极射线管 - Google Patents

Abstract

一种在通过适当的张力来保持构成色选别机构的张力屏的平面性能的同时利用张力屏抑制地磁场等外部磁场的影响从而减小电子束偏移的阴极射线管。使用由磁致伸缩材料形成的张力屏，利用能维持其平面特性的范围内的张力来架设张力屏，同时，设定张力的方向和大小，利用由张力对张力屏的磁致伸缩材料产生的磁弹性效应，使张力屏上下方向的导磁系数增大。

Description

阴极射线管

技术领域

本发明涉及通过构成色选别机构的以规定的张力架设的遮屏等张力屏来减小起因于地磁等外部磁场的电子束偏移的阴极射线管。

背景技术

当阴极射线管置于地磁场中时，电子抢发射的电子束受地磁场产生的罗伦兹力的作用。因此，电子运动偏离正常轨道约10μm，不能准确地轰击画面上的荧光体，从而发生所谓击不中(mislanding)的现象。这样的电子束的偏移便成为画面的色差和色斑的原因。

在近年来一直是主流产品的平面TV的阴极射线管中，为了提高画面的平面特性，大多在施加张力的情况下架设遮屏板。但是，若以很强的张力架设遮屏，则会增加电子束的偏移量，使色差色斑更加严重。因此，要求对平面TV的阴极射线管采取有效的地磁场补偿措施。

发明的公开

本发明的目的在于提供一种阴极射线管，既能维持以适当的张力构成色选别机构的遮屏等张力屏的平面特性，又能减小电子束的偏移。再有，在本发明中，所谓张力屏是指孔状遮屏、长孔状遮屏或缝隙状的缝隙栅格屏等作为色选别机构使用的所有的遮蔽的总称。

本发明基本构成中的阴极射线管使用由磁致伸缩材料形成的张力屏，上述张力屏利用能维持其平面特性的范围内的张力架设，同时，设定上述张力的方向和大小，利用由上述张力对上述张力屏的磁致伸缩材料产生的磁弹性效应，使上述张力屏上下方向的导磁系数增大。

在上述基本构成中，当上述磁致伸缩材料的磁致伸缩常数为正时，最好设上述张力屏平面内的容易磁化轴的方向和加在上述张力屏上的上述张力的方向所成的角度在30度以上90度以下。此外，上述磁致伸缩材料的多晶粒的结晶轴最好沿容易磁化轴取向。作为上述磁致伸缩材料的板，可以使用多晶粒在平面内取向结晶轴(100)方向的铁或矽钢片。为了象上述那样来构成，作为一个例子，可以将上述张力屏的上述张力的方向和上述磁致伸缩材料制造过程中的轧制方向所成角度设在30度到90度之间。

在上述基本构成中，当上述磁致伸缩材料的磁致伸缩常数为负时，最好设上述张力屏平面内的容易磁化轴和上述张力的方向所成的角度在0度以上40度以下。此外，上述磁致伸缩材料的多晶粒的结晶轴最好沿容易磁化轴取向。作为上述磁致伸缩材料的板，可以使用多晶粒在平面内取向结晶轴(100)方向，且镍的成分在80％以上，或镍的成分在30％以上50％以下的铁镍合金，或者使用多晶粒在平面内取向结晶轴(111)方向的铁或矽钢片。为了象上述那样来构成，作为一个例子，可以将上述张力屏的上述张力的方向和上述磁致伸缩材料制造过程中的轧制方向所成角度设在0度到40度之间。

附图的简单说明

图1是表示本发明的实施形态的阴极射线管的主要部分的构成的概略截面图。

图2是表示阴极射线管的荧光面内的条状结构的平面图。

图3是等效地示出阴极射线管内部的磁通流的电路图。

图4是表示阴极射线管荧光面内内的电子束的偏移测定点的图。

图5是表示当使用由(100)取向多结晶铁和由(100)取向的Fe₆₄Ni₃₆合金形成的张力屏时的管轴角部的电子束偏移和张力的关系的图。

图6A、图6B是分别表示正和负的磁致伸缩材料和张力屏的张力方向的关系的图。

图7是表示张力屏的张力方向和多结晶铁的(100)取向方向所成的角度和管轴角部的电子束偏移量的关系的图。

图8是表示磁致伸缩常数λ和铁镍合金中的镍的含量的关系的图。

图9是表示张力屏的张力方向和Fe₆₄Ni₃₆合金的(100)取向方向所成的角度和管轴角部的电子束偏移量的关系的图。

实施发明的最佳形态

下面，参照附图说明本发明的实施形态。

图1示出阴极射线管的主要部分的构成和从电子抢射出的电子束的轨迹。1是屏幕，在接近其内面的地方配置张力屏2。张力屏2由框架3支撑。覆盖张力屏2和框架3而配置内部磁屏蔽4。5表示电子束的轨迹。

图示省略了张力屏2的形式，本发明可以使用作为色选别机构使用的已知的所有的形状。即，张力屏2可以包括孔状遮屏、长孔状遮屏或缝隙状的缝隙栅格屏等。

在本发明中，张力屏2由磁致伸缩材料构成，适当设定其张力方向和容易磁化轴之间的关系，利用张力屏2的磁致伸缩材料产生的磁弹性效应，使张力屏2的上下方向的导磁系数增大，减小磁阻，结果，可以有效地减小电子束的偏移。下面说明其工作原理。

在磁屏蔽4的内部空间，电子束5受内部磁场产生的罗伦兹力

f＝q(V×B)                                 …(1)

的作用，击中的位置偏离本来应到达的位置。在式(1)中，f是加给电子的力，q(＜0)是电子的电荷，V是电子的速度矢量，B是磁通密度。×表示矢量积。

图2示出屏幕1上的荧光体的条状结构。这样，因屏幕1上的条状荧光体向y轴方向延伸，故可以不考虑y轴方向的偏离力。也可以不考虑z轴方向(垂直画面的方向)的力。必须考虑的x方向的偏离力。

f_x＝|q|(B_ZV_Y-B_YV_Z)                          …(2)

为了减小该x方向的偏离力，必须抑制通过张力屏2上下方向的磁通的影响。

考虑这样的性质和磁通的流向，再进行考察。通常，因张力屏2和框架3都是磁体，所以，若将它们和内部磁屏蔽4的整体磁性结构画成等效电路并设定磁阻，将磁通流当做电流来进行定性分析，则非常方便。图3示出该等效电路。这里，将内部磁屏蔽4、框架3和张力屏2看成上下对称的电路结构，具有上下分别用导线连接的磁阻。内部磁屏蔽4的磁阻用屏蔽磁阻11表示。与框架3和张力屏2有关的磁阻用框架磁阻12、焊接部磁阻13、张力磁阻14、遮蔽磁阻15表示。此外，与各磁阻并列还存在真空磁阻16。

因这些磁场的场源是地磁场，故可以将其看作是假想的电流源17。从电流源17流出的电流通过屏蔽磁阻11流向框架磁阻12、焊接部磁阻123、张力磁阻14、遮蔽磁阻15和与这些磁阻并联的真空磁阻16，最后，从张力屏2的中央部入地。实际上，若沿管轴方向加0.35G的外部磁场，再使用高斯计追踪磁通的流向，则发现内部磁屏蔽4的开口部边缘是磁通的入口，内部磁屏蔽4的张力屏2一侧的边缘是磁通的出口，该磁通流流向张力屏2，在张力屏2的中央部，该磁通流的方向反向。

从内部磁屏蔽4的张力屏2一侧的边缘流出的磁通形成流入张力屏2的环形磁路。当张力屏2使用铁时，一般，当张力屏2的张力为0时，遮蔽磁阻15变小，磁通容易通过。结果，从内部磁屏蔽4的边缘流出的磁通流几乎全部流入张力屏2，磁通不会泄漏到张力屏2的里面。

但是，当例如架设铁制的张力屏2并施加张力时，张力屏2的导磁系数下降，不能用弱磁化强度简单地将其磁化。即，遮蔽磁阻15增加，磁通流很难流入架设的张力屏2中，很多磁通泄漏到张力屏2的里面空间内。因该漏磁通By的方向是使电子束偏移加强的方向，故偏移增大。

虽然象这样通过等效电路的磁阻利于把握现象，但实际上不能简单地把握。即使使用通用的磁阻评估值，

            Rm＝L/(μS)                       …(3)

磁性材料的导磁系数(μ)并不是材料本身的值，随地点和外加磁场的大小而变，很复杂。在式(3)中，L是样品的长度，S是其横截面积。

作为阴极射线管的地磁校正的指标，其一例是使用在以下3种固定点测定的电子束的偏移量。这3种固定点如图4所示，是指与角评估点P和画面长边的中点的NS评估点Q对应分别加不同磁场时的状态的组合。

横向场角：x、y方向加磁场时的角评估点P

管轴角：y、z方向加磁场时的角评估点P

管轴NS：y、z方向加磁场时的NS评估点Q

在实际的实验中，不在地磁场中进行测定。例如，在去磁后，作为横向场角，在y方向加-0.35Oe、x方向加0.35Oe的静磁场，取画面角部评估点P的电子束偏移的平均值。作为管轴角，在y方向加-0.35Oe、z方向加0.35Oe的静磁场，取画面角部评估点P的电子束偏移的平均值。作为管轴NS，在y方向加-0.35Oe、z方向加0.35Oe的静磁场，取画面长边中点评估点Q的电子束偏移的平均值。为方便起见，将(横向场角的偏移量、管轴角偏移量、管轴NS偏移量)写成象

          (20μm、45μm、40μm)

那样的形式，并将其作为电子束偏移的指标。

若对用厚度约0.1mm的铁合金板以2200N/mm²的张力在画面上下方向架设的张力屏和框架安装普通的内部磁屏蔽后再加外部磁场，并在各测点测定电子束的偏移，则得到

          (20μm、45μm、40μm)

因这里的偏移太大，故在其它条件完全相同只是张力为0的情况下，测定电子束的偏移，则为

          (20μm、25μm、23μm)

有明显的改善。相反，张力屏的平面性能显著下降。因此，需要一种既能保持张力屏的平面性能又能减小电子束偏移的方法。

因此，需要说明因张力屏的张力而使电子束的偏移变化的原因。图5示出当张力屏的张力变化时的管轴角部的电子束偏移的变化。作为张力屏的材料，示出了面内取向结晶轴(100)方向且在(100)方向架设的厚度为0.1mm的多结晶铁板和面内取向结晶轴(100)方向且在(100)方向架设的厚度为0.1mm的Fe₆₄Ni₃₆合金的例子。对于多结晶铁的张力屏材料，在张力增大的同时，管轴角的偏移量显著增大，与此相反，Fe₆₄Ni₃₆合金张力屏的偏移量减小。即，电子束偏移随张力增大的方向因张力屏的材料而异。

这一点可以象下面那样根据磁致伸缩现象进行说明。即，若将长度为L的磁体从去磁状态单方向磁化到饱和，通常，沿磁化方向长度只变化δL。根据这时的长度变化率

          δL/L＝λ                              …(4)

来定义平均磁致伸缩常数λ。该λ值在无取向的多结晶的立方晶粒系统中可由

       λ＝0.4λ100+0.6λ111                 …(5)

表示。在式(5)中，λ100是当磁化方向为单结晶的(100)方向时的长度变化率，λ111是当磁化方向为(111)方向时的长度变化率。典型磁性材料的λ100和λ111的值在文献中有记载，可以通过计算得到λ的评估值。若多结晶的取向率在1个方向高，即使是同一物质，λ也可能是正值或负值。例如，在图6A所示的铁的情况下，λ100为正，λ111为负。若按照式(5)，完全无取向的多结晶铁的长度比非磁性状态时缩短了。然而，取向(100)方向的多结晶铁因λ100为正，故沿该取向方向伸长。该取向方向就是容易磁化轴的方向。

相反，如图6B所示，在作为面心立方体的铁镍合金(镍含量在35％以上)中，当镍的含量在30％以上50％以下或镍的含量在80％以上的范围内时，λ100为负。因此，取向(100)方向的面心立方体的多结晶铁镍合金因λ100为负，故沿该取向方向缩短。该取向方向就是容易磁化轴的方向。

即，即使是多结晶，既有通过磁化伸长的磁性材料，也有缩小的材料。这样，某材料具有正或负的平均磁致伸缩常数λ，当在与磁化方向的夹角为φ的方向上加张力σ时，磁弹性能可以表示为

         E＝-1.5λσcos²φ                    …(6)

这是一种单轴各向异性，当λ＞0，φ＝0时，能量最低。即，磁化方向与张力方向相同时最稳定。相反，当λ＜0时，磁化方向与张力方向垂直时最稳定。

若在这样的状态下在张力方向加磁场，当λ＞0时，因磁化已取向磁场方向故难以进一步磁化。所以，导磁系数μ变小。相反，当λ＞0时，因磁化已取向与磁场垂直的方向故容易在磁场方向磁化。所以，导磁系数μ变大。因磁阻如式(3)所示，与导磁系数μ成反比，故架设时若λ＞0，则张力屏的磁阻大，若λ＜0，则张力屏的磁阻小。结果，如图5所示，当λ＞0时，磁通难以流过架设的张力屏中，更多的磁通流泄漏到张力屏里面的空间内，使电子束偏移增大。相反，当λ＜0时，大部分磁通流进张力屏，很少向内部空间泄漏，结果，使电子束偏移减小。

作为上面的结论，当使用正的磁致伸缩材料作为张力屏材料时，希望架设方向在磁致伸缩方向上，即与容易磁化轴方向垂直的方向。因张力屏架设时在其上下方向加很强的张力，故容易磁化轴方向设置在横方向上。

作为这样的磁致伸缩材料的一个例子，说明已取向的多结晶铁。当做成铁的薄板时，一般将钢材轧制形成。这时，排列在(100)方向上的多晶粒大多在面内取向轧制方向。因此，该轧制铁板在(100)方向即轧制方向因磁致伸缩而伸长。若在磁致伸缩方向上以200N/mm²的力对其进行架设，则张力屏的磁阻增加，管轴角的电子束偏移可达40μm以上。另一方面，若在与(100)方向即轧制方向垂直的方向进行架设，则电子束偏移可减小到30μm左右。

如图7所示，当架设方向偏离垂直方向，(100)方向和架设方向的夹角在30度到90度之间时，也可以得到同样的效果。图7的横轴是张力屏的架设方向与多结晶铁的取向方向的夹角。纵轴是管轴角部的电子束偏移量。该角度最好是从55度到90度，理想的是从70度到90度。

此外，若架设时的张力在100N/mm²到300N/mm²之间，可以得到同样的效果。此外，对于混有微量元素(Cr、Mo等)的体心立方体的铁合金，也观测到了同样的效果。

进而，发现硅含量在8％以下的矽钢片也具有同样的效果。

其次，当使用负的磁致伸缩材料作为张力屏材料时，希望架设方向和磁致伸缩方向、即容易磁化轴方向是同一方向。因张力屏架设时在其上下方向加很强的张力，故容易磁化轴方向设置在上下方向上。

作为这样的磁致伸缩材料的一个例子，说明已取向的铁镍合金。若使用结晶轴在面内取向(100)方向镍或镍浓度为36％的铁镍合金作为张力屏以30N/mm²以上的张力架设，则电子束的偏移减小。这些材料的λ值为负，是-10^-5量级(参照图7)。当做成铁镍合金的薄板时，将原材料轧制形成。这时，排列在(100)方向上的多晶粒大多在面内取向轧制方向。因此，该轧制合金板在(100)方向即轧制方向因磁致伸缩而缩短。若使用它作为张力屏并在磁致伸缩方向上以30N/mm²以上的力对其进行架设，则张力屏的磁阻减小，管轴角的电子束偏移在30μm以下。

如图9所示，当架设方向偏离轧制方向，(100)方向和架设方向的夹角在0度到40度之间时，也可以得到同样的效果。图9的横轴是张力屏的架设方向与Fe₆₄Ni₃₆合金的(100)取向方向的夹角。纵轴是管轴角部的电子束偏移量。该角度最好是从0度到25度，理想的是从0度到10度。

此外，若架设时的张力在20N/mm²到200N/mm²之间，可以得到同样的效果。因而，当使用张力为100N/mm²的Fe₆₄Ni₃₆合金时，与张力为0的情况相比，管轴角部的偏移量从30μm减小到25μm。这样的效果，对于使用镍含量为80％以上的铁镍合金或镍含量在30％以上50％以下的铁镍合金作为张力屏材料的情况，在实用上可以在足够宽的范围内得到。进而，对于多结晶取向结晶轴(111)方向的铁或矽钢片的情况，理论上也可以得到同样的效果。

在以上的说明中，示出了多晶粒的结晶轴沿容易磁化轴取向的磁致伸缩材料的例子，但即使是不满足该条件的材料也可以得到实用效果。但是，在多数情况下，多晶粒的结晶轴沿容易磁化轴取向的磁致伸缩材料容易得到可靠的效果。

工业上利用的可能性

若按照本发明，利用磁致伸缩材料构成张力屏，通过适当的张力来保持张力屏的平面性能，同时，又能实现电子束偏离小的阴极射线管。因此，可以减小地磁场等外部磁场的影响，实用上不会出现由此引起的问题。

Claims (9)

1.一种阴极射线管，其特征在于：使用由磁致伸缩材料形成的张力屏，上述张力屏利用能维持其平面特性的范围内的张力架设，同时，设定上述张力的方向和大小，利用由上述张力对上述张力屏的磁致伸缩材料产生的磁弹性效应，使上述张力屏上下方向的导磁系数增大。

2.权利要求1记载的阴极射线管，其特征在于：上述磁致伸缩材料的磁致伸缩常数为正，上述张力屏平面内的容易磁化轴的方向和加在上述张力屏上的上述张力的方向的夹角在30度以上90度以下。

3.权利要求2记载的阴极射线管，其特征在于：上述磁致伸缩材料的多晶粒的结晶轴沿容易磁化轴取向。

4.权利要求2或3记载的阴极射线管，其特征在于：上述磁致伸缩材料的板是使用多晶粒在平面内取向结晶轴(100)方向的铁或矽钢片。

5.权利要求2记载的阴极射线管，其特征在于：上述张力屏的上述张力的方向和上述磁致伸缩材料板制造过程中的轧制方向的夹角在30度到90度之间。

6.权利要求1记载的阴极射线管，其特征在于：上述磁致伸缩材料的磁致伸缩常数为负，上述张力屏平面内的容易磁化轴和上述张力的方向的夹角在0度以上40度以下。

7.权利要求6记载的阴极射线管，其特征在于：上述磁致伸缩材料的多晶粒的结晶轴沿容易磁化轴取向。

8.权利要求6或7记载的阴极射线管，其特征在于：上述磁致伸缩材料的板是多晶粒在平面内取向结晶轴(100)方向，且镍的成分在80％以上，或镍的成分在30％以上50％以下的铁镍合金，或者是多晶粒在平面内取向结晶轴(111)方向的铁或矽钢片。

9.权利要求6记载的阴极射线管，其特征在于：上述张力屏的上述张力的方向和上述磁致伸缩材料板制造过程中的轧制方向的夹角在0度到40度之间。

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