DE3935710A1 - Magnetfeld-unterdrueckungsvorrichtung fuer eine kathodenstrahlroehre - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Magnetfeld-Unterdrückungsvorrich­ tung für eine Kathodenstrahlröhre nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Insbesondere dreht es sich darum, daß ein externes magnetisches Feld, zum Beispiel das Erdmagnetfeld, welches auf eine Kathodenstrahlröhre einwirkt, unterdrückt wird, um so eine Störung der Farbreinheit des Schirms zu ver­ meiden.

Fig. 1 zeigt einen Querschnitt zur Erläuterung der Beziehung zwischen Elektronenstrahlen und der Leuchtschicht auf einer Kathodenstrahlfarbbildröhre (im folgenden "CRT" genannt). In dieser Abbildung ist mit der Bezugsziffer 1 die Bildschirm­ fläche bezeichnet. Der auf der Rückseite der Bildschirmfläche 1 angebrachte Leuchtstoff ist mit 2 bezeichnet. Eine Abschattungsmaske 3 ist kurz hinter der Bildschirmfläche 1 vorgesehen. In der Abschattungsmaske 3 sind kleine Löcher 4 vorgesehen. Der Elektronenstrahl 5 fällt durch die schmalen Löcher 4 auf den Leuchtstoff 2.

Fig. 2 zeigt eine perspektivische Darstellung zur Erläuterung eines externen magnetischen Feldes, was auf eine Anzeigevor­ richtung einwirkt, die mit einem CRT versehen ist. In dieser Abbildung ist mit 6 die Anzeigeeinheit selbst bezeichnet. Die­ se weist ein Gehäuse 7 auf. Mit der Bezugsziffer 8 ist ein vertikal auf die Anzeigeeinheit 6 wirkendes vertikales magne­ tisches Feld bezeichnet. Mit der Bezugsziffer 9 ist ein hori­ zontales magnetisches Feld bezeichnet, das horizontal auf die Anzeigeeinheit 6 (senkrecht zur CRT-Achse) wirkt. Mit der Be­ zugsziffer 10 ist ein axiales magnetisches Feld bezeichnet, das auf die Anzeigeeinheit 6 in Richtung der Achse des CRT wirkt.

Im folgenden werden die Funktion des CRT sowie die Wirkung der magnetischen Felder beschrieben.

Aus einer Elektronenkanone (nicht gezeigt) werden Elektronen­ strahlen 5 zum Beispiel für die Farben Rot, Grün und Blau aus­ gesandt und gelangen durch die kleinen Löcher 4 in der Abschat­ tungsmaske 3 und fallen auf den Leuchtstoff 2 der jeweiligen entsprechenden Farben. Daraufhin emittiert der Leuchtstoff 2 Licht und zeigt ein vorbestimmtes Farbbild. Wenn externe mag­ netische Felder, z. B. der Erdmagnetismus, nicht auf die Dis­ play-Einheit 6 einwirken, wenn also das vertikale, das hori­ zontale und das axiale magnetische Feld 8, 9 und 10 alle gleich Null sind, so treffen die Elektronenstrahlen mittig auf das Zentrum einer jeden Leuchtstoffschicht 2, wobei alle Elektro­ nenstrahlen 5 koinzident zueinander sind, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist. Wenn ein externes magnetisches Feld, z. B. der Erdmagnetismus, auf die Anzeigeeinheit 6 wirkt, so werden die Wege der Elektronenstrahlen 5 gebogen, so daß kein mittiges Auftreffen gesichert ist und Fehlpositionierungen möglich sind, wie dies in Fig. 4 gezeigt ist. Wenn insbesondere (siehe Fig. 4A) ein vertikales magnetisches Feld 8 von oben nach unten wirkt, so werden die Elektronenstrahlen 5 insgesamt in der Abbildung nach links (bezüglich zum Leuchtstoff 2) auf dem Schirm 1 ver­ schoben. Wenn ein horizontales magnetisches Feld 9 von links nach rechts durch die Anzeigeeinheit verläuft, so werden die gesamten Elektronenstrahlen 5 bezüglich der Leuchtstoffschicht 2 nach unten verschoben, wie dies in Fig. 4B gezeigt ist. Wenn ein axiales magnetisches Feld 10 von der Schirmseite 1 in Rich­ tung auf die Elektronenkanone wirkt, so werden die Elektronen­ strahlen 5 im Uhrzeigersinn bezüglich des Leuchtstoffes 2 auf dem Schirm 1 verschoben, wie dies in Fig. 4C gezeigt ist. Der­ artige Fehl-Auftreffpunkte führen zu einer Störung der Farb­ reinheit des Schirmes.

Es sind Vorrichtungen zum Ausschalten magnetischer Einflüsse bekannt, um ein Fehl-Auftreffen der Elektronenstrahlen 5 auf den Leuchtstoff 2 zu verhindern. Bei diesen bekannten Vorrich­ tungen wird innerhalb des CRT eine innere Magnetabschirmung aus einem magnetischen Material angebracht. Weiterhin ist eine Vorrichtung zur Unterdrückung von Erdmagnetismus bekannt aus "Technical Reports of the Institute of Television Engineers of Japan, ED913 IPD101-16, 15. November 1986. Bei dieser Vor­ richtung zur Unterdrückung von Erdmagneteinflüssen ist an ei­ nem CRT eine Unterdrückungsspule angebracht. Dadurch, daß man einen elektrischen Strom durch die Unterdrückungsspule flie­ ßen läßt, wird ein magnetisches Feld in einer Richtung er­ zeugt, welche zur Unterdrückung des Erdmagnetfeldes geeignet ist.

Bei der herkömmlichen Vorrichtung zur Unterdrückung magneti­ scher Einflüsse für einen CRT, bei welcher eine innere Magnet­ feld-Abschirmung vorliegt, kann man keinen befriedigenden Mag­ netfeld-Unterdrückungseffekt erzielen. Insbesondere entsteht bei Einwirkung eines axialen Magnetfeldes 10 ein sogenanntes "Clipping"-Phänomen, bei welchem ein Elektronenstrahl 5, der an sich auf einen grünen Leuchtstoff 2 fallen sollte, auf den angrenzenden roten oder blauen Leuchtstoff 2 fällt. Dies Phä­ nomen tritt insbesondere bei einem CRT mit einer geringen Elektronenkanonen-Trennung auf. Um ein solches Clipping zu ver­ hindern, wird die Fläche oder der Durchmesser einer jeden Leuchtstoffschicht 2 am Rand des Schirms geringer gemacht als im mittleren Abschnitt des Schirms. Wenn man dies tut, so er­ geben sich jedoch Helligkeitsunterschiede zwischen den zentra­ len und den Randabschnitten des Schirms, die Randabschnitte werden also dunkel.

Bei der oben erwähnten Vorrichtung zur Unterdrückung von Ein­ flüssen durch Erdmagnetismus wird nach Ausrichtung des CRT in eine bestimmte (neue) Richtung der Strom in der Unterdrückungs­ spule manuell eingestellt, um die besten Ergebnisse bzw. höch­ ste Farbreinheit zu erreichen. Jedesmal also, wenn die Anzeige­ einheit 6 in ihrer Ausrichtung verändert wird, ergibt sich ei­ ne Störung der Farbreinheit. Nach jeder Neuausrichtung des Bildschirms muß man somit die manuelle Einstellung erneuern, was unangenehm ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die oben genannten Probleme zu lösen. Insbesondere ist es Aufgabe der Erfindung, eine Magnetfeld-Unterdrückungsvorrichtung für eine Kathoden­ strahlröhre dahingehend weiterzubilden, daß die Helligkeit in der Mitte und am Rand des Bildschirms gleich sind und die Auf­ treffpunkte der Elektronenstrahlen sich auch bei Änderung eines äußeren einwirkenden magnetischen Feldes (Erdmagnetismus) oder bei einer Neuausrichtung des Bildschirms nicht verändern.

Bei der erfindungsgemäßen Magnetfeld-Unterdrückungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Magnetsensor vorge­ sehen, um das in einer vorbestimmten Richtung auf den CRT wir­ kende Magnetfeld festzustellen. Sein Ausgangssignal wird ver­ stärkt und einer Unterdrückungsspule zugeführt. Insbesondere fließt in der Magnetfeld-Unterdrückungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ein elektrischer Strom mit einer Ampli­ tude entsprechend einem externen magnetischen Feld, das in einer vorbestimmten Richtung auf den CRT wirkt, auf der Basis des Ausgangs des Magnetsensors, wodurch ein Magnetfeld erzeugt wird, das das oben erwähnte externe magnetische Feld unterdrückt bzw. eliminiert oder kompensiert. Auch dann, wenn sich das ex­ terne magnetische Feld ändert, so wird das auf den CRT wirken­ de magnetische Feld bei Null gehalten, so daß keine Änderungen in den Auftreffpunkten der Elektronenstrahlen auftreten.

Weitere wesentliche Merkmale ergeben sich aus den Unteransprü­ chen und der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausfüh­ rungsformen, die anhand von Abbildungen näher erläutert werden. Hierbei zeigen:.

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Schirmfläche zur Erläute­ rung der Beziehung zwischen Elektronenstrahl und Leuchtstoff auf einem CRT;

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung zur Erläuterung ex­ terner magnetischer Felder, die auf eine, mit einem CRT ausgestattete Anzeigeeinheit wirken;

Fig. 3 eine schematisierte Draufsicht auf einen korrekten Auftreffpunkt eines Elektronenstrahls;

Fig. 4 eine Darstellung zur Erläuterung von Fehl-Auftreff­ punkten;

Fig. 5 einen Schnitt zur Erläuterung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Magnetfeld-Unterdrückungsvor­ richtung für einen CRT;

Fig. 6 eine Kennlinie zur Erläuterung der Beziehung zwischen Erdmagnetfeld und Spulenstrom bei der Vorrichtung nach Fig. 5; und

Fig. 7 eine perspektivische Darstellung einer weiteren bevor­ zugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Magnet­ feld-Unterdrückungsvorrichtung.

Im folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung unter Bezug auf die Zeichnungen erläutert.

In Fig. 5 werden diejenigen Teile, die schon in Fig. 1 und 2 enthalten sind, mit denselben Bezugsziffern bezeichnet und werden nicht nochmals beschrieben. Mit der Bezugsziffer 11 ist ein CRT bezeichnet, der in einem Gehäuse 7 einer Anzeige­ einheit 6 angebracht ist. Der CRT 11 ist wieder mit der Bild­ schirmfläche 1 versehen. Mit der Bezugsziffer 12 ist ein Mag­ netsensor bezeichnet, der im Gehäuse 7 oder an einem anderen geeigneten Ort angebracht ist, um ein axiales Magnetfeld 10 festzustellen, das von der Bildschirmfläche 1 des CRT 11 in Richtung auf dessen nicht gezeigte Elektronenkanone gerichtet ist. Mit der Bezugsziffer 13 ist ein Verstärker bezeichnet, der das Ausgangssignal aus dem Magnetsensor 12 verstärkt. Die Bezugsziffer 14 bezeichnet eine Unterdrückungsspule, die vom Ausgangssignal des Verstärkers 13 gespeist wird. Die Unter­ drückungsspule 14 ist um einen Umfangsflächenabschnitt des Bildschirms 1 gewickelt. Mit der Bezugsziffer 15 ist ein Unter­ drückungsmagnetfeld bezeichnet, das in einer solchen Richtung verläuft, daß das axiale Magnetfeld 10 durch den Spulenstrom durch die Unterdrückungsspule 14 unterdrückt wird. Mit der Bezugsziffer 16 ist ein Ablenkungsjoch bezeichnet, das am Halsabschnitt des CRT 11 angebracht ist. Der Magnetsensor 12 ist in einer Position angebracht, die weit genug von der Unter­ drückungsspule 14 entfernt ist, um durch das Unterdrückungs­ magnetfeld 15 nicht beeinflußt zu werden.

Fig. 6 zeigt eine Kennlinie des Spulenstroms, der durch die Unterdrückungsspule 14 fließt über dem Erdmagnetfeld Bz, unter der Annahme, daß das axiale magnetische Feld 10 das Erdmagnet­ feld Bz ist.

Im folgenden wird die Wirkungsweise der Ausführungsform be­ schrieben. Wenn das axiale Magnetfeld 10 basierend auf dem Erdmagnetfeld Bz auf den Bildschirm 11 wirkt, so stellt der Magnetsensor 12 das axiale Magnetfeld 10 fest und gibt ein Ausgangssignal an den Verstärker 13 ab, das der Größe des Magnetfeldes proportional ist. Das Ausgangssignal wird mit einem vorbestimmten Faktor durch den Verstärker 13 verstärkt und der Unterdrückungsspule 14 zugeführt, so daß ein elektrischer Strom in der Unterdrückungsspule 14 fließt, wo­ durch wiederum ein Unterdrückungsmagnetfeld 15 erregt wird, welches das axiale magnetische Feld 10 kompensiert. Demzufolge wird das innere Magnetfeld im CRT 11 im wesentlichen zu Null. Der Verstärkungsfaktor des Verstärkers 13 wird so gewählt, daß in der Unterdrückungsspule 14 ein elektrischer Strom mit einer Amplitude fließt, welche das interne magnetische Feld im wesentlichen auf Null bringt, und zwar in Übereinstimmung mit dem Ausgangssignal des Magnetsensors 12.

Auch dann, wenn das Erdmagnetfeld Bz bzw. das axiale Magnet­ feld 10 sich ändert, z. B. wenn die Anzeigeeinheit 6 in ihrer Ausrichtung verändert wird, kann das innere Magnetfeld im CRT 11 im wesentlichen bei Null gehalten werden, da der Spulen­ strom proportional zum Erdmagnetfeld Bz wie in Fig. 6 gezeigt verändert wird, wodurch wiederum keine Änderung im Auftreff­ punkt der Elektronenstrahlen durch eine Richtungsänderung er­ folgt.

Bei der oben beschriebenen Ausführungsform der Erfindung wur­ de die Unterdrückungsspule 14 ringförmig um den Schirm des CRT 11 gewickelt. Sie kann aber auch an einer anderen Stelle, zum Beispiel am Umfang eines stirnseitigen Separators des Ablenk­ jochs 16 angebracht sein. Auch in diesem Fall kann der oben beschriebene Effekt erzielt werden.

Das zuvor beschriebene Beispiel bezieht sich auf den Fall, in welchem das Magnetfeld 10 axial wirkt, also den Fall, welcher den größten Einfluß auf die Farbreinheit des CRT 11 hat. Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist nun so aufgebaut, daß auch das vertikale und das horizontale Magnet­ feld 8, 9 kompensiert werden, wie dies in Fig. 7 gezeigt ist.

In Fig. 7 ist ein Magnetsensor 17 zum Feststellen des vertika­ len Magnetfeldes 8 auf der linken inneren Seitenfläche des Gehäuses 7 und eine Unterdrückungsspule 18 zum Erzeugen eines Unterdrückungsmagnetfeldes für das vertikale Magnetfeld 8 an der oberen und an der unteren Fläche des Gehäuses 7 angebracht.

Darüber hinaus ist ein Magnetsensor 19 zum Feststellen des horizontalen Magnetfeldes 9 an der rechten Seitenfläche im Inneren des Gehäuses 7 angebracht. Eine Unterdrückungsspule 20 zur Erzeugung eines Unterdrückungsmagnetfeldes für das horizontale Magnetfeld 9 ist sowohl an der rechten als auch an der linken Seitenfläche des Gehäuses 7 angebracht.

Weiterhin sind (nicht gezeigte) Verstärker vorgesehen, um die Ausgangssignale der Magnetsensoren 17 und 19 zu verstärken und die Unterdrückungsspulen 18 und 20 mit Strom zu versorgen.

Als Magnetsensoren 12, 17 und 19 werden vorzugsweise solche verwendet, die einen Arbeitsbereich von 0 bis 1,0 Gauss auf­ weisen. Solche sind beschrieben in "The Development of a Field Magnetometer", Mitsubishi Denki Giho: Vol. 61, Nr. 8, 1987.

Als wesentliche Magnetfeldquelle wurde oben der Erdmagnetis­ mus beschrieben, der durch die erfindungsgemäße Vorrichtung kompensierbar ist. Dieselben Effekte können aber auch zur Kom­ pensation anderer Magnetfelder verwendet werden, z. B. Streu­ magnetfelder von Transformatoren oder Magnetfelder aus Maschi­ nen (z. B. Züge oder Motoren).

Wie oben beschrieben, wird gemäß der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung vorgeschlagen, die so ausgebildet ist, daß das in einer vorbestimmten Richtung verlaufende magnetische Feld von einem Magnet-Sensor erfaßt wird. Eine Unterdrückungs­ oder Kompensationsspule wird in Übereinstimmung mit der Er­ kennung erregt. Das innere Magnetfeld eines CRT kann im we­ sentlichen bei Null gehalten werden, und zwar auch dann, wenn eine Änderung in der Richtung des Magnetfeldes auftritt. Im Falle der Verwendung zur Kompensation des Erdmagnetfeldes ist also auch eine Ausrichtungsänderung des CRT unschädlich. Auf diese Weise kann die Ortsbeziehung zwischen Elektronenstrah­ len und Leuchtflächen immer in den beabsichtigten Zuständen gehalten werden, so daß die Farbreinheit genauestens beibe­ halten bleibt.

Claims (5)

1. Magnetfeld-Unterdrückungsvorrichtung für eine Kathoden­ strahlröhre, insbesondere eine Farb-Kathodenstrahlröhre, gekennzeichnet durch
mindestens einen Magnetsensor (13, 17, 19) zum Feststellen eines Magnetfeldes (8, 9, 10), das in einer vorbestimmten Richtung auf die Elektronenstrahlröhre (11) wirkt,
einen Verstärker (13) zum Verstärken des Ausgangssignals aus dem Magnetsensor (13, 17, 19), und
mindestens eine Unterdrückungsspule (14, 18, 20), die über ein Ausgangssignal aus dem Verstärker (13) erregt wird, um ein Unterdrückungsmagnetfeld zum Unterdrücken des in die vorbestimmte Richtung verlaufenden Magnetfeldes zu erzeugen.

2. Magnetfeld-Unterdrückungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterdrückungsspule (14) ringförmig um den Umfang eines Bildschirmflächenabschnittes (1) der Farbbildröhre (11) gewickelt ist.

3. Magnetfeld-Unterdrückungsvorrichtung nach einem der An­ sprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterdrückungsspule (14) gegebenenfalls zusätzlich am Umfang eines bildschirmflächenseitigen Separators eines Ablenkjochs (16) der Farbbildröhre vorgesehen ist, um ein in Richtung der Bildröhrenachse wirkendes Bild zu unter­ drücken.

4. Magnetfeld-Unterdrückungsvorrichtung nach einem der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetsensor (17) an einer Stelle angebracht ist, in welcher er ein vertikales magnetisches Feld (8) feststel­ len kann, und daß die Unterdrückungsspule über und/oder unter der Farbbildröhre (11) zur Unterdrückung des vertikalen Magnetfeldes angebracht ist.

5. Magnetfeld-Unterdrückungsvorrichtung nach einem der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetsensor (19) an einer Stelle angebracht ist, die dazu geeignet ist, ein horizontales magnetisches Feld (9) zu erkennen, und daß die Unterdrückungsspule (20) an den Seiten der Farbbildröhre (11) angebracht ist, um das hori­ zontale magnetische Feld zu unterdrücken.