DE69630685T2

DE69630685T2 - Kathodenstrahlröhrenanzeige mit Ablenkeinheit vom Satteltyp

Info

Publication number: DE69630685T2
Application number: DE69630685T
Authority: DE
Inventors: Masanobu Honda; Toshio Osaka-shi Ose
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1996-08-07
Filing date: 1996-08-07
Publication date: 2004-09-23
Anticipated expiration: 2016-08-08
Also published as: DE69630685D1; EP0823723A1; EP0823723B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Kathodenstrahlröhrendisplays mit sattelartigen Ablenkspulen, insbesondere Kathodenstrahlröhrendisplays, die so verbessert sind, daß der Temperaturanstieg ihrer Ablenkjoche reduziert ist.
In jüngster Zeit steigt die auf Monitoren angezeigte Informationsmenge, da die Anforderungen von Betriebssystemen wie etwa Windows (das Betriebssystem von Microsoft) zunehmen. Dadurch werden höhere Displayauflösungen gefordert. Beispielsweise ist eine Auflösung von 1024 × 768 Punkten für PCs verallgemeinert worden, und eine Auflösung von 1600 × 1028 Punkten ist für die Verwendung von Workstations populärer geworden. Displays mit einem weißen Hintergrund werden häufig in Windows verwendet. Dadurch nimmt die mittlere Luminanz des Schirms zu und Flimmern wird oft bemerkt. Deshalb wird die Vertikalablenkfrequenz im allgemeinen mit 70 Hz im voraus bestimmt, während die herkömmliche Frequenz 60 Hz beträgt.
Mit zunehmender Auflösung und zunehmender Vertikalablenkfrequenz steigt unvermeidlicherweise die Horizontalablenkfrequenz. Dadurch wird die erhöhte Temperatur des an einem Kathodenstrahlröhrendisplay angebrachten Ablenkjochs problematisch.
Mehrere Verfahren, einen derartigen Temperaturanstieg zu reduzieren, sind in verschiedenen Literaturstellen offenbart worden, einschließlich der veröffentlichten ungeprüften japanischen Patentanmeldung Nr. Sho 59-186239. Beispielsweise wird durch Reduzieren des Durchmessers des blanken Drahts, der die sattelartigen Spulen des Ablenkjochs bildet, auf höchstens 0,15 mm der Temperaturanstieg aufgrund des Skineffekts reduziert. Außerdem kann der Temperaturanstieg aufgrund von Wirbelstromverlust durch die Verwendung von Litzendrähten reduziert werden.
Bei den oben erwähnten Verfahren zur Ausbildung von sattelartigen Spulen findet man jedoch mehrere Mängel. Beispielsweise brechen die Drähte leicht beim Wicklungsprozeß, oder die Kosten des Drahtmaterials sind unannehmbar.
EP-A-0 424 946 A2 betrifft eine Kathodenstrahlröhrenvorrichtung mit Reflexionsmittel in Form von sattelartigen Horizontal- und sattelartigen Vertikalspulen. Die Strahlröhrenvorrichtung weist einen verlängerten zylindrischen Hals auf, der eine Elektronenkanone zur Ausgabe von drei Inline-Elektronenstrahlen aufnimmt. Die Ablenkmittel sind so angeordnet, daß sie sich auf größeren Oberflächen des Halses und des Trichters erstrecken. Die Länge der sattelartigen Horizontalablenkspule in einer Richtung zur Röhrenachse sollte nicht unter 90 mm liegen, um die Wärmestrahlungscharakteristiken zu verbessern.
Aus den Patent Abstracts of JP, Band 10, Nr. 11 (E-374) & JP-A-60175345 ist ein Ablenkjoch mit einer sattelartigen Horizontalablenkspule bekannt. Um den Spulenflächeninhalt zu vergrößern, damit die Strahlungseffizienz verbessert wird, wird vorgeschlagen, den leitenden Teil des vorderen Endes oder des hinteren Endes der Horizontalablenkspule als Sattelform auf dem Kern anzuordnen während selbige in der Mittelrichtung des Ablenkjochs außerhalb des Kerns gebogen wird.
Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, Kathodenstrahlröhrendisplays bereitzustellen, die den Temperaturanstieg der Ablenkjoche reduzieren, ohne daß extra feine Drähte oder Litzendrähte verwendet werden. Dazu wird die Wärmestrahlung von den sattelartigen Spulen vergrößert.
Um dieses Ziel zu erreichen, umfaßt das Kathodenstrahlröhrendisplay der vorliegenden Erfindung nach Anspruch 1 einen Kathodenstrahlröhren-Hauptkörper und ein Ablenkjoch, das an der hinteren Peripherie des Hauptkörpers angeordnet ist. Das Ablenkjoch umfaßt eine sattelartige Horizontalspule, einen Isolierrahmen, der außerhalb der sattelartigen Horizontalspule angeordnet ist, eine Vertikalspule und einen Ferritkern, die außerhalb des Isolierrahmens angeordnet sind. Die sattelartige Horizontalspule liegt teilweise von einer schirmseitigen Stirnfläche des Ferritkerns in Richtung des Schirms frei. Die erste strukturelle Eigenschaft der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß der Flächeninhalt des freiliegenden Teils der sattelartigen Horizontalspule nach Vorbestimmung zwischen 100 cm² und 298 cm² liegt.
Die Vertikalspule kann eine sattelartige Vertikalspule oder eine Ringspule sein.
Die sattelartige Vertikalspule liegt ebenfalls teilweise von der schirmseitigen Stirnfläche des Ferritkerns in Richtung des Schirms frei. Die zweite strukturelle Eigenschaft der vorliegenden Erfindung nach Anspruch 3 besteht darin, daß der Flächeninhalt des freiliegenden Teils der sattelartigen oder ringförmigen Vertikalspule nach Vorbestimmung zwischen 55 cm² und 185 cm² liegt.
Gemäß der ersten oder zweiten Struktur wird der freiliegende Teil entweder der sattelartigen Horizontalspule oder der sattelartigen Vertikalspule so vergrößert, daß der Wärmestrahlungseffekt verbessert wird. Deshalb kann der Temperaturanstieg des Ablenkjochs reduziert werden, ohne daß extra feine Drähte oder Litzendrähte verwendet werden. Folgendes sind die Einzelheiten.
Wenn ein Ablenkjoch arbeitet, verwandelt sich sein Energieverlust in Wärme, wodurch die Temperatur ansteigt. Die Temperatur beginnt anzusteigen, wenn der Betrieb beginnt, und sie erreicht ein Gleichgewicht nach einer vorbestimmten Zeitdauer. Der Energieverlust der sattelartigen Spulen ist sehr hoch und der Hauptfaktor beim Temperaturanstieg des Ablenkjochs. Wenn die Horizontalablenkfrequenz hoch wird, nehmen der ohmsche Verlust aufgrund des Skineffekts der die sattelartigen Spulen bildenden Drähte und der Wirbelstromverlust der sattelartigen Spulen zu. Dadurch steigt die Temperatur des Ablenkjochs stark an. Um einen derartigen Temperaturanstieg zu reduzieren, sind mehrere Verfahren vorgeschlagen worden. Die Erwärmung wird beispielsweise reduziert, indem der ohmsche Verlust und der Wirbelstromverlust der sattelartigen Spulen gesenkt wird. Ein weiteres Verfahren besteht darin, die Wärmestrahlung des Ablenkjochs zu fördern (sattelartige Spulen). Die vorliegenden Erfindung konzentriert sich auf letzteres Verfahren.
Die Temperatur der sattelartigen Spulen des Ablenkjochs ändert sich entsprechend der Zeit. In der folgenden Gleichung gibt „Q" die Wärme an, die die sattelartigen Spulen in einer Zeiteinheit erzeugen. „W" gibt die Masse der sattelartigen Spulen an. „A" bezeichnet den Flächeninhalt der sattelartigen Spulen. „a" bezeichnet den Wärmestrahlungskoeffizienten. „c" bezeichnet die spezifische Wärme der sattelartigen Spulen, und „θ" bezeichnet den Temperaturanstieg. Die während der Zeit dT erzeugte Wärme ist Qdt. Diese Wärme erhöht teilweise die Temperatur der sattelartigen Spulen um dθ, und der Rest der Wärme wird während der Zeit dT von der Oberfläche der sattelartigen Spulen abgestrahlt. Das Wärmegleichgewicht kann deshalb durch Gleichung (1) dargestellt werden. Q·dT = c·W·dθ + a·A·θ·dT (1)
Folgende Gleichung (2) erhält man durch Lösen der Gleichung (1), wobei die Anfangsbedingung des Temperaturanstiegs θ Null ist. θ = θf·(1 – e–t/T) (2)
Hierbei bezeichnet θ_f die Endtemperatur der sattelartigen Spulen und T die Zeitkonstante, die man beide aus der folgenden Gleichung (3) oder (4) erhält. θf = Q/(a·A) (3) T = c·W/(a·A) (4)
Wenn der Strahlungskoeffizient „a" fest ist, sollte im Vergleich zu Gleichung (3) Q abnehmen oder A ansteigen, damit der Temperaturanstieg der sattelartigen Spulen reduziert wird. Ein Senken von Q bedeutet, daß der ohmsche Verlust oder der Wirbelstromverlust der sattelartigen Spulen reduziert wird, oder es bedeutet eine Abnahme des Verbrauchsstroms durch Verbessern der Ablenkempfindlichkeit der sattelartigen Spulen. Eine Erhöhung von „A" bedeutet eine Vergrößerung des Flächeninhalts der sattelartigen Spulen.
Bei der Verbesserung des Wärmestrahlungseffekts der sattelartigen Spulen sollte auch das Wärmekonvektionsphänomen berücksichtigt werden. Wenn wie in 3 gezeigt ein Objekt von t°C sich in Luft von t_o°C befindet (t > t_o), empfängt die Luft in der Nähe der Oberfläche des Objekts die Wärme des Objekts durch Kontakt und Strahlung und wird durch den Temperaturanstieg leichter. Somit werden Konvektionsströmungen erzeugt, so daß die Luft die Wärme mitführt. „a_c" bezeichnet die Wärme, die in einer Zeiteinheit aufgrund dieser Wärmekonvektion von einer Flächeneinheit weggeführt wird. Der Wert von a_c wird größer, wenn die Differenz (t – t_o) zwischen den Temperaturen des Objekts und der der Luft größer wird (siehe Gleichung (5)). ao = C·H–1/4(t – to)5/4[W/(m2·°C)] (5)
In dieser Gleichung bezeichnet C die Konstante und H die Höhe des Objekts. Die das Objekt kontaktierende Luft sollte deshalb so kühl wie möglich sein, so daß der Temperaturanstieg der sattelartigen Spulen reduziert werden kann.
Auf der Basis dieser Gründe verbessern die sattelartigen Spulen des Kathodenstrahlröhrendisplays der vorliegenden Erfindung den Wärmestrahlungseffekt. Dazu wird der Flächeninhalt des Ablenkjochs, der nicht von dem Ferritkern umgeben ist, vergrößert, so daß der wärmeabstrahlende Flächeninhalt vergrößert wird und die Wärmekonvektion gefördert wird.
1 ist eine Draufsicht auf ein Kathodenstrahlröhrendisplay der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine Seitenansicht eines Kathodenstrahlröhrendisplays der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
3 ist eine schematische Ansicht, die die Wärmestrahlung aufgrund von Wärmekonvektion beschreibt.
4 ist eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen dem freiliegenden Flächeninhalt der sattelartigen Horizontalspule und dem Temperaturanstieg der gleichen Spule zeigt. Die sattelartige Horizontalspule liegt von der schirmseitigen Stirnfläche des Ferritkerns der Ablenkspule teilweise zum Schirm frei.
5 ist eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen dem freiliegenden Flächeninhalt der sattelartigen Vertikalspule und dem Temperaturanstieg der gleichen Spule zeigt. Die sattelartige Vertikalspule liegt von der schirmseitigen Stirnfläche des Ferritkerns der Ablenkspule teilweise zum Schirm frei.
Die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden unten unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert.
1 ist eine Draufsicht auf ein 41 cm (17'')·90° großes Kathodenstrahlendisplay gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Ein Kathodenstrahlröhren-Hauptkörper 1 umfaßt eine Glasplatte 2 und einen Glastrichter 3, der mit dem hinteren Teil der Glasplatte 2 verbunden ist. Eine nicht gezeigte Elektronenkanone ist mit dem hinteren Teil des Glastrichters 3 verbunden. Ein Ablenkjoch 8 ist an der hinteren Peripherie des Glastrichters 3 angebracht. Das Ablenkjoch 8 umfaßt eine sattelartige Horizontalspule 4, einen Isolierrahmen 5, der außerhalb der sattelartigen Horizontalspule 4 angeordnet ist, eine sattelartige Vertikalspule 6, die außerhalb des Isolierrahmens 5 angeordnet ist, und einen Ferritkern 7, der außerhalb der sattelartigen Vertikalspule 6 angeordnet ist. Die sattelartigen Spulen (4, 6) werden gebildet durch Wickeln eines Bündels normaler Drähte (keine Litzendrähte) von 0,25 mm Durchmesser. Die Zahl 9 bezeichnet die schirmseitige Stirnfläche des Ferritkerns 7. Die sattelartige Horizontalspule liegt von der Stirnfläche 9 teilweise zum Schirm frei, und der Flächeninhalt des freiliegenden Teils ist auf 185 cm² eingestellt.
4 gibt die Beziehung zwischen dem freiliegenden Flächeninhalt S_H der sattelartigen Horizontalspule 4 und dem Temperaturanstieg Δt_H der gleichen Spule an. Die Formen und Positionen des Isolierrahmens 5, der sattelartigen Vertikalspule 6 und des Ferritkerns 7 sind in 1 dargestellt. Das Ablenkjoch 8 wird so betrieben, daß die Horizontalablenkfrequenz 82 kHz, die Vertikalablenkfrequenz 71 Hz, die Anodenspannung 25 kV und die Rastergröße 309 × 232 mm betragen. Der Temperaturanstieg Δt_H der sattelartigen Horizontalspule 4 wird durch die Differenz zwischen der höchsten Temperatur der sattelartigen Horizontalspule 4 und der mittleren Umgebungstemperatur um das Ablenkjoch 8 definiert. Der Flächeninhalt S_H wird variiert durch Fixieren des Drahtwickelwinkels und Verlängern der Spule zur Schirmseite.
Nach 4 erscheint der Effekt, der Δt_H reduziert, wenn S_H 100 cm² oder mehr beträgt. Der Wert von Δt_H ist am kleinsten, wenn S_H 185 cm² beträgt, und später steigt der Wert von Δt_H an. Zu diesen Ergebnissen kommt es, wenn die Spulenlänge der sattelartigen Horizontalspule 4 zur Schirmseite verlängert wird, um S_H zu vergrößern. Dadurch wird die Ablenkmitte zur Schirmseite verschoben und die Ablenkempfindlichkeit verschlechtert sich, wodurch der Effekt, der Δt_H reduziert, abnimmt. Wenn S_H über 298 cm² ansteigt, geht der Effekt verloren, der Δt_H reduziert. Der Flächeninhalt S_H wird deshalb bei dieser Ausführungsform mit 185 cm² vorbestimmt. Der Temperaturanstieg Δt_H der sattelartigen Horizontalspule 4 kann jedoch reduziert werden, wenn S_H im Bereich zwischen 100 und 298 cm² liegt.
2 ist eine Seitenansicht auf ein 41 cm (17'')·90° großes Kathodenstrahlendisplay gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Ein Kathodenstrahlröhren-Hauptkörper 10 umfaßt eine Glasplatte 11 und einen Glastrichter 12, der mit dem hinteren Teil der Glasplatte 11 verbunden ist. Eine nicht gezeigte Elektronenkanone ist mit dem hinteren Teil des Glastrichters 12 verbunden. Ein Ablenkjoch 17 ist an der hinteren Peripherie des Glastrichters 12 angebracht. Das Ablenkjoch 17 umfaßt eine sattelartige Horizontalspule 13, einen Isolierrahmen 14, der außerhalb der sattelartigen Horizontalspule 13 angeordnet ist, eine sattelartige Vertikalspule 15, die außerhalb des Isolierrahmens 14 angeordnet ist, und einen Ferritkern 16, der außerhalb der sattelartigen Vertikalspule 15 angeordnet ist. Die sattelartigen Spulen (13, 15) werden gebildet durch Wickeln eines Bündels normaler Drähte (keine Litzendrähte) von 0,25 mm Durchmesser. Die Zahl 18 bezeichnet die schirmseitige Stirnfläche des Ferritkerns 16. Die sattelartige Vertikalspule liegt von der Stirnfläche 18 teilweise zum Schirm frei, und der Flächeninhalt des freiliegenden Teils ist auf 115 cm² eingestellt.
5 gibt die Beziehung zwischen dem freiliegenden Flächeninhalt S_V der sattelartigen Vertikalspule 15 und dem Temperaturanstieg Δt_V der gleichen Spule an. Die Formen und Positionen des Isolierrahmens 14, der sattelartigen Horizontalspule 13 und des Ferritkerns 16 sind in 2 dargestellt. Das Ablenkjoch 17 wird so betrieben, daß die Horizontalablenkfrequenz 82 kHz, die Vertikalablenkfrequenz 71 Hz, die Anodenspannung 25 kV und die Rastergröße 309 × 232 mm betragen. Der Temperaturanstieg Δt_V der sattelartigen Vertikalspule 15 wird durch die Differenz zwischen der höchsten Temperatur der sattelartigen Vertikalspule 15 und der mittleren Umgebungstemperatur um das Ablenkjoch 17 definiert. Der Flächeninhalt S_V wird variiert durch Fixieren des Drahtwickelwinkels und Verlängern der Spule zur Schirmseite.
Gemäß 5 erscheint der Effekt, der Δt_V reduziert, wenn S_V 55 cm² oder mehr beträgt. Der Wert von Δt_V ist am niedrigsten, wenn S_V 115 cm² beträgt. Zwischen einem S_V von 115 cm² und 185 cm² steigt der Wert von Δt_V weiter an, bis Δt_V bei 185 cm² wieder abnimmt. Zu diesem Ergebnis kommt es, wegen eines Wirbelstromverlustes aufgrund der Zunahme der Kupplung zwischen dem Magnetfeld für die Horizontalablenkung und der sattelartigen Vertikalspule 15, wenn S_V größer wird. Die Kopplung und der Wirbelstromvelust sind gesättigt, falls der Wert von S_V 185 cm² übersteigt. Wenn der Wert von S_V 185 cm² übersteigt, wird die sattelartige Vertikalspule 15 zu groß, und der Gleichstromwiderstand nimmt zu. Derartige Vorrichtungen können in der Praxis nicht verwendet werden.
Der Flächeninhalt S_V ist deshalb bei dieser Ausführungsform auf 115 cm² eingestellt. Der Temperaturanstieg Δt_V der sattelartigen Vertikalspule 15 kann jedoch reduziert werden, wenn S_V im Bereich zwischen 55 und 185 cm² liegt.
Das Ablenkjoch jeder oben erläuterten Ausführungsform umfaßt eine sattelartige Vertikalspule. Die Vertikalspule kann jedoch durch eine ringförmige Spule ersetzt werden. Eine ringförmige Vertikalspule kann auf den Ferritkern gewickelt werden.
Wie oben erwähnt kann das Kathodenstrahlröhrendisplay der vorliegenden Erfindung seinen Wärmestrahlungseffekt verbessern und die Temperaturerhöhung reduzieren. Dazu wird der Flächeninhalt des sattelartigen Spulenteils, der von der schirmseitigen Stirnfläche des Ferritkerns des Ablenkjochs zum Schirm freiliegt, vergrößert, um den Effekt eines vergrößerten Strahlungsflächeninhalts und Konvektion der Wärme zu erzeugen. Für diese sattelartigen Spulen werden somit weder teure extra feine Drähte noch Litzendrähte benötigt. Außerdem kann der Bruch von Drähten während des Spulenwicklungsprozesses reduziert werden.

Claims

Kathodenstrahlröhrendisplay, das folgendes umfaßt: – einen Kathodenstrahlröhrendisplay-Hauptkörper (1, 10) mit einer Glasplatte (2, 11) und einem Glastrichter (3, 12), der mit dem hinteren Teil der Glasplatte (2, 11) verbunden ist; – eine Elektronenkanone, die mit einem hinteren Abschnitt des Hauptkörpers (1, 10) verbunden ist; und – ein in einem hinteren Peripherieteil des Hauptkörpers (1, 10) angeordnetes Ablenkjoch (8, 17), das folgendes umfaßt: eine sattelartige Horizontalspule (4, 13), einen Isolierrahmen (5, 14), der außerhalb der sattelartigen Horizontalspule (4, 13) angeordnet ist, und eine Vertikalspule und einen Ferritkern (7, 16), die außerhalb des Isolierrahmens (5, 14) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein Flächeninhalt der sattelartigen Horizontalspule (4, 13), der von einer schirmseitigen Stirnfläche des Ferritkerns (7, 16) freiliegt, im Bereich zwischen 100 und 298 cm² liegt, und das Ablenkjoch (8) derart betrieben werden kann, daß die Horizontalablenkfrequenz 82 kHz, die Vertikalablenkfrequenz 71 Hz und die Anodenspannung 25 kV betragen.
Kathodenstrahlröhrendisplay nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertikalspule eine sattelartige Vertikalspule (6, 15) oder eine Ringspule ist.
Kathodenstrahlröhrendisplay, das folgendes umfaßt: – einen Kathodenstrahlröhrendisplay-Hauptkörper (1, 10) mit einer Glasplatte (2, 11) und einem Glastrichter (3, 12), der mit dem hinteren Teil der Glasplatte (2, 11) verbunden ist; – eine Elektronenkanone, die mit einem hinteren – Abschnitt des Hauptkörpers (1, 10) verbunden ist; und – ein in einem hinteren Peripherieteil des Hauptkörpers (1, 10) angeordnetes Ablenkjoch (8, 17), das folgendes umfaßt: eine sattelartige Horizontalspule (4, 13), einen Isolierrahmen (5, 14), der außerhalb der sattelartigen Horizontalspule (4, 13) angeordnet ist, und eine sattelartige Vertikalspule (6, 15) oder ringförmige Vertikalspule und einen Ferritkern (7, 16), die außerhalb des Isolierrahmens (5, 14) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein Flächeninhalt der sattelartigen Vertikalspule (6, 15) oder der ringförmigen Vertikalspule, der von einer schirmseitigen Stirnfläche des Ferritkerns (7, 16) freiliegt, im Bereich zwischen 55 und 185 cm² liegt, und das Ablenkjoch (8) derart betrieben werden kann, daß die Horizontalablenkfrequenz 82 kHz, die Vertikalablenkfrequenz 71 Hz und die Anodenspannung 25 kV betragen.