NO174079B

NO174079B - DEPRESSION OF LEAK FIELD PREVENTS IN FRONT OF SCREEN SCREWS AND SIMILAR

Info

Publication number: NO174079B
Application number: NO87874535A
Authority: NO
Inventors: Stefan Blixt
Original assignee: Blixt Autovision
Priority date: 1986-03-04
Filing date: 1987-10-30
Publication date: 1993-11-29
Also published as: NO874535L; NO874535D0; NO174079C; DK576287D0; DK576287A

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en anordning til anvendelse sammen med apparater, såsom billedskjermer for terminaler, fjernsynsmottagere, billedskjermer for radar av PPI-typen og personlige datamaskiner med et katodestrålerør som arbeider med elektromagnetisk avbøyning av elektronstrålen, som angitt i innledningen til krav 1. The present invention relates to a device for use with devices, such as display screens for terminals, television receivers, display screens for radar of the PPI type and personal computers with a cathode ray tube which works with electromagnetic deflection of the electron beam, as stated in the introduction to claim 1.

Patentpublikasjon DE 30 05 763 viser en avmagnetiseringsinn-retning for katodestrålerør i en fargefjernsynsmottaker. Denne innretningen har til oppgave å ta bort eventuell gjenstående magnetisering av den magnetiske skjermen og skyggemaskin i fargebilderøret for at denne kan forstyrre fargerenheten. Avmagnetiseringen skjer her temporært når apparatet slås på ved at de deler som skal avmagnetiseres utsettes for et relativt sterkt vekselfelt som minsker suksessivt til null (eller nesten null), hvorpå de små magnetiske områdene i materialet ved ulike tidspunkter slutter å følge de påførte feltet slik at omtrent halvparten står igjen i parallellretning og den andre halvparten i antiparallell, jevnført med det påførte feltets feltlinjer. Områdenes magnetiske moment opphever derved hverandre og den gjenstående magnetiseringen blir null. Avmagnetiserings-feltets retning, tidsforløp og frekvens har ingen større betydning, normalt går man ut fra nettspenningen. Patent publication DE 30 05 763 shows a demagnetization device for cathode ray tubes in a color television receiver. This device has the task of removing any remaining magnetization of the magnetic screen and shadow machine in the color picture tube so that this can disturb the color unity. The demagnetization takes place here temporarily when the device is switched on by exposing the parts to be demagnetized to a relatively strong alternating field that decreases successively to zero (or almost zero), after which the small magnetic areas in the material at various times stop following the applied field so that approximately half remain in the parallel direction and the other half in antiparallel, aligned with the field lines of the applied field. The areas' magnetic moments thereby cancel each other out and the remaining magnetization becomes zero. The demagnetization field's direction, time course and frequency are of no great importance, normally one starts from the mains voltage.

Hovedhensikten med oppfinnelsen er å redusere de deler av de magnetiske felt som frembringes av avbøyningsviklingene og som i form av uønsket lekkasjefelt opptrer på utsiden av apparatet, særlig i området foran billedskjermen på katode-strålerøret. The main purpose of the invention is to reduce the parts of the magnetic fields which are produced by the deflection windings and which appear in the form of an unwanted leakage field on the outside of the device, particularly in the area in front of the picture screen on the cathode ray tube.

I de senere år har det i forskjellige media foregått disku-sjoner om feltene som lekker ut fra apparater av den art som er angitt ovenfor, er helseskadelige. De felt det gjelder er både de elektromagnetiske felt som stråler ut fra de elektromagnetiske avbøyningsviklinger for katodestrålerøret og et elektrostatisk felt som skapes av anodespenningen for røret. Selv om den påvirkning disse felt har på det menneskelige legemet ikke er kjent i detalj er det betraktet som forholdsvis sikkert at svangre kvinner utgjør en risikogruppe som er særlig utsatt fordi statistikk synes å vise en høyere frekvens av aborter og fosterskader for kvinner som under svangerskapet i lengre perioder har arbeidet foran billedskjermer. Videre er det betraktet som selvinnlysende at i den utstrekning de magnetiske felt har en skadelig virkning vil denne være proporsjonal (ikke nødvendigvis direkte proporsjonal) med den tidsderiverte av feltstyrken som på sin side er en funksjon av amplituden for feltstyrken og for dens forandringshastighet. Den tilsvarende betraktning er basert på den antagelse at den eneste sannsynlige forklaring på den medisinske virkning er at de hurtige forandringer i feltstyrken ved induksjon frembringer elektriske strømmer i legemet - selv om strømmene er overordentlig svake. In recent years, there have been discussions in various media about whether the fields that leak out from devices of the type indicated above are harmful to health. The fields in question are both the electromagnetic fields radiating from the electromagnetic deflection windings for the cathode ray tube and an electrostatic field created by the anode voltage for the tube. Although the impact these fields have on the human body is not known in detail, it is considered relatively certain that pregnant women constitute a risk group that is particularly exposed because statistics seem to show a higher frequency of abortions and birth defects for women who during pregnancy in longer periods have worked in front of video screens. Furthermore, it is considered self-evident that to the extent that the magnetic fields have a harmful effect, this will be proportional (not necessarily directly proportional) to the time derivative of the field strength, which in turn is a function of the amplitude of the field strength and of its rate of change. The corresponding consideration is based on the assumption that the only probable explanation for the medical effect is that the rapid changes in the field strength during induction produce electric currents in the body - even if the currents are extremely weak.

Avbøyningsanordningen for katodestrålerøret har to sett av-bøyningsviklinger, nemlig for linjeavbøyning og for feltav-bøyning. Hvert billedfelt omfatter hundrevis av avsøknings-linjer, minst 300 og noen ganger opp til 1000. Den tidligere nevnte betydning av den tidsderiverte medfører at påvirk-ningen fra det magnetiske felt som styrer billedfeltets av-bøyning er ubetydelig sammenlignet med virkningen av det magnetiske felt fra linjeavbøyningsviklingene. Av den grunn vil den følgende beskrivelse hovedsakelig omhandle det sist-nevnte magnetfelt. The deflection device for the cathode ray tube has two sets of deflection windings, namely for line deflection and for field deflection. Each image field comprises hundreds of scanning lines, at least 300 and sometimes up to 1000. The previously mentioned importance of the time derivative means that the influence from the magnetic field that controls the deflection of the image field is negligible compared to the effect of the magnetic field from the line deflection windings. For that reason, the following description will mainly deal with the last-mentioned magnetic field.

Det elektrostatiske felt kan hindres i å lekke ut fra apparatet ved at det "fanges opp" ved billedskjermen ved hjelp av en eller annen passende elektrisk ledende anordning. Denne kan bestå av et finmasket metalltrådgitter eller av et gjennomsiktig lag på glassflaten, hvilket lag består av et ledende materiale som f.eks. tinnoksyd. En slik anordning er i en viss utstrekning i stand til å redusere også den elektromagnetiske feltstyrke utenfor apparatet, men for at en slik reduksjon skal finne sted må trådnettingen eller den tilsvarende anordning ha slike dimensjoner at lesbarheten blir betydelig forringet. Av denne grunn har det vært gjort forsøk på å eliminere de uønskede elektromagnetiske felt utenfor apparatet etter andre prinsipper. Disse forsøk vil bli kort kommentert i det følgende, men før dette kan det være riktig å summere opp oppbygningen og strukturen av det magnetiske felt fra linjeavbøyningsviklingene. The electrostatic field can be prevented from leaking out of the apparatus by being "trapped" at the screen by means of some suitable electrically conductive device. This can consist of a fine-mesh metal wire grid or of a transparent layer on the glass surface, which layer consists of a conductive material such as e.g. tin oxide. Such a device is to a certain extent capable of also reducing the electromagnetic field strength outside the device, but for such a reduction to take place the wire netting or the corresponding device must have such dimensions that readability is significantly impaired. For this reason, attempts have been made to eliminate the unwanted electromagnetic fields outside the device according to other principles. These experiments will be briefly commented on in the following, but before this it may be correct to summarize the build-up and structure of the magnetic field from the line deflection windings.

Disse viklinger er plassert på den del av katodestrålerøret der dettes hals går over i den koniske del. I og for seg vil det være mulig å ikke la viklingene strekke seg inn i dette overgangsparti hvorved elektronstrålen bare ville bli på-virket i den rørformede hals. Imidlertid ville, i moderne billedrør av vidvinkeltypen - med konusvinkler opp til 114°-en slik anordning være upraktisk og uøkonomisk både når det gjelder plassbehov og behov for en høyere strømstyrke i viklingene. Av disse årsaker vil viklingene normalt strekke seg et stykke opp langs den koniske del av røret. En følge av dette er at feltet vil forplante seg forover og oppvise en forholdsvis høy feltstyrke også i planet for billedskjermen og utenfor dette plan. En lavere men fremdeles målbar feltstyrke er tilstede også i andre retninger utenfor billed-røret. Selv om det er riktig at feltstyrken er omvendt proporsjonal med tredje potens av avstanden fra strålings-kilden vil den fremdeles være betydelig også i nærheten av apparatet fordi strålingen er høy ved kilden - strømstyrken i avbøyningsviklingene kan være på flere ampere. Når man kjenner til disse faktiske omstendigheter vil mange myndig-heter som arbeider med strålingsbeskyttelse ikke lenger begrense deres målinger av utvendige magnetfelt til området like foran billedskjermen, men vil også måle i andre retninger. These windings are placed on the part of the cathode ray tube where its neck passes into the conical part. In and of itself, it will be possible not to allow the windings to extend into this transitional part, whereby the electron beam would only be affected in the tubular neck. However, in modern picture tubes of the wide-angle type - with cone angles up to 114°, such a device would be impractical and uneconomical both in terms of space requirements and the need for a higher current strength in the windings. For these reasons, the windings will normally extend some distance up along the conical part of the pipe. A consequence of this is that the field will propagate forwards and exhibit a relatively high field strength also in the plane of the picture screen and outside this plane. A lower but still measurable field strength is also present in other directions outside the picture tube. Although it is true that the field strength is inversely proportional to the third power of the distance from the radiation source, it will still be significant even near the device because the radiation is high at the source - the current in the deflection windings can be several amperes. When these actual circumstances are known, many authorities working with radiation protection will no longer limit their measurements of external magnetic fields to the area just in front of the screen, but will also measure in other directions.

En kjent måte til å sette ned den nødvendige magnetiske feltstyrke inne i katodestrålerøret og dermed også feltstyrken for det utvendige lekkasjefelt er å benytte et rør med en liten konusvinkel som tilsvarende reduserer verdien for den nødvendige elektromagnetiske avbøyningskraft. Hvis man imidlertid skal ha en skjerm av bestemt størrelse, vil denne løsning kreve et lengre rør som på sin side gjør hele apparatet mer plasskrevende. A known way to reduce the required magnetic field strength inside the cathode ray tube and thus also the field strength for the external leakage field is to use a tube with a small cone angle which correspondingly reduces the value for the required electromagnetic deflection force. If, however, you are going to have a screen of a certain size, this solution will require a longer tube, which in turn makes the whole device more space-consuming.

Det er også blitt foreslått å redusere den tidsderiverte av feltstyrken ved å senke linjefrekvensen. Dette gjør det imidlertid nødvendig enten å senke billedfrekvensen, noe som fører til mer flimmer eller redusere antallet av billed-linjer, noe som fører til en forringet oppløsning, og begge disse forhold er synergonomiske ulemper. It has also been proposed to reduce the time derivative of the field strength by lowering the line frequency. However, this makes it necessary either to lower the image frequency, which leads to more flickering, or to reduce the number of image lines, which leads to a reduced resolution, and both of these conditions are synergonomic disadvantages.

En annen måte å senke den tidsderiverte på er å redusere den hastighet hvormed elektronstrålen kommer tilbake mellom av-søkningslinjene. Hvis denne hastighet blir redusert uten noen reduksjon av linjefrekvensen eller oppløsningen, blir det imidlertid nødvendig å øke videobitfrekvensen, noe som stiller høyere krav til videoforsterkere og det digitale system som frembringer videosignalet med dermed høyere frem-still ingsomkostninger . Teoretisk er det mulig å ha stråle-genererte videoinformasjoner også under tilbakeløpet. Dette krever imidlertid meget nøyaktig linearitet for avsøknings-signalet og en stabil faseposisjon og vil sannsynligvis ikke være oppnåelig med fornuftige omkostninger. Another way to lower the time derivative is to reduce the speed at which the electron beam returns between the scanning lines. If this speed is reduced without any reduction of the line frequency or the resolution, however, it becomes necessary to increase the video bit rate, which places higher demands on video amplifiers and the digital system that produces the video signal with thus higher production costs. Theoretically, it is possible to have beam-generated video information also during the return. However, this requires very accurate linearity for the scanning signal and a stable phase position and will probably not be achievable at reasonable cost.

Sluttelig er det blitt foreslått å kople i serie med avbøy-ningsspolene strømledere som strekker seg i skjermens plan langs de øvre og nedre kanter såvel som bakover langs den koniske del av billedrøret. Formålet er at disse strøm-ledere skal frembringe et utlignende utvendig felt som er rettet mot lekkasjefeltet fra avbøyningsspolene, slik at lekkasjefeltet oppheves. Et utlignende felt som frembringes på denne måte vil imidlertid ha sin hovedvirkning bak skjermen. Man kunne etter denne metode redusere styrken på det utvendige felt direkte foran skjermen, men i stedet vil man få en øket styrke på tverrfeltet fordi utligningsvik-1ingen i disse områder summeres sammen med lekkasjefeltet. En ytterligere ulempe ved et utlignende felt som er frembragt på denne måte er at hele feltet vil passere gjennom katode-strålerøret og dermed få innvirkning på avbøyningsprosessen, dvs. deformere bildet. Finally, it has been proposed to connect in series with the deflection coils current conductors which extend in the plane of the screen along the upper and lower edges as well as backwards along the conical part of the picture tube. The purpose is for these current conductors to produce a compensating external field which is directed towards the leakage field from the deflection coils, so that the leakage field is cancelled. However, an equalizing field produced in this way will have its main effect behind the screen. Using this method, you could reduce the strength of the external field directly in front of the screen, but instead you will get an increased strength of the transverse field because the compensation deflection in these areas is added together with the leakage field. A further disadvantage of an equalizing field produced in this way is that the entire field will pass through the cathode ray tube and thus have an impact on the deflection process, i.e. deform the image.

I forhold til teknikkens stand slik den er omhandlet ovenfor er en mer detaljert hensikt med foreliggende oppfinnelse å komme frem til en anordning av den type som er omhandlet og som er i stand til å redusere det primære lekkasjefelt uten å innføre noen av de ulemper som er knyttet til de hittil benyttede eller foreslåtte prinsipper. Det skulle med andre ord være mulig å redusere det primære lekkasjefelt samtidig med at man bibeholder dimensjonene på apparatet og lesbarheten på skjermen og uten å sette større driftskrav til videoforsterkere eller på avsøkningsgeneratoren. Sluttelig må omkostningsøkningen, være ubetydelig, hvis den eksisterer i det hele tatt. In relation to the state of the art as discussed above, a more detailed purpose of the present invention is to arrive at a device of the type discussed and which is able to reduce the primary leakage field without introducing any of the disadvantages that are linked to the hitherto used or proposed principles. In other words, it should be possible to reduce the primary leakage field while maintaining the dimensions of the device and the readability of the screen and without placing greater operational demands on the video amplifiers or on the scanning generator. Finally, the cost increase must be negligible, if it exists at all.

Ovenfornevnte tilveiebringes ved hjelp av en anordning av den innledningsvis nevnte art hvis karakteristiske trekk fremgår av krav 1. Ytterligere trekk ved oppfinnelsen fremgår av de øvrige uselvstendige kravene. The above is provided by means of a device of the kind mentioned at the outset, the characteristic features of which appear in claim 1. Further features of the invention appear in the other independent claims.

En utførelsesform for oppfinnelsen vil nu bli beskrevet under henvisning til tegningene, der figurene er meget skjematiske og bare viser de komponenter som er av interesse i denne for-bindelse . An embodiment of the invention will now be described with reference to the drawings, where the figures are very schematic and only show the components that are of interest in this connection.

Figur 1 er et vertikalt snitt gjennom en billedskjermterminal der man ser forplantningen foran apparatet av magnetfeltet BL/D som stråler ut fra avbøyningsspolene, Figure 1 is a vertical section through a display terminal where one sees the propagation in front of the device of the magnetic field BL/D radiating from the deflection coils,

figur 2 tilsvarer figur 1, men viser et apparat som er forsynt med en utligningsanordning i henhold til oppfinnelsen. Foran skjermen er det vist feltmønsteret for det utlignende figure 2 corresponds to figure 1, but shows an apparatus which is provided with an equalization device according to the invention. The field pattern for the compensator is shown in front of the screen

magnetiske felt Bq, idet det forutsettes at det ikke flyter noen strøm gjennom avbøyningsspolene. Figur 3 viser det resulterende magnetfelt Bjj, som fåes ved vektoraddisjon av de to felt som er vist på figurene 1 og 2. Figur 4 viser prinsippet ved et koplingsskjerna for en anordning i henhold til oppfinnelsen. Figur 5 er en grafisk fremstilling hvis to kurver gjengir den kraftige reduksjon av den resulterende feltstyrke foran skjermen som kan oppnås ved det utlignende magnetfelt. magnetic fields Bq, assuming that no current flows through the deflection coils. Figure 3 shows the resulting magnetic field Bjj, which is obtained by vector addition of the two fields shown in Figures 1 and 2. Figure 4 shows the principle of a connection core for a device according to the invention. Figure 5 is a graphical representation whose two curves reproduce the strong reduction of the resulting field strength in front of the screen which can be achieved by the compensating magnetic field.

Henvisningstallet 1 betegner et katodestrålerør med en billedskjerm 2 og et halsparti 3. I overgangen mellom den koniske del og halspartiet finnes det en avbøyningsanordning 4 med viklinger av sadeltypen. Som tidligere nevnt betyr denne oppbygning at feltet Bl/d strekker seg et langt stykke i retning forover. Henvisningstallet 5 betegner chassiset for apparatet. Apparatet er omgitt av et hus 6 som i alminnelighet er et hus av plast. The reference number 1 denotes a cathode ray tube with a picture screen 2 and a neck part 3. In the transition between the conical part and the neck part there is a deflection device 4 with windings of the saddle type. As previously mentioned, this structure means that the field Bl/d extends a long way in the forward direction. The reference number 5 denotes the chassis of the device. The device is surrounded by a housing 6 which is generally a plastic housing.

Figur 2 viser et apparat som er forsynt med en utligningsanordning i henhold til oppfinnelsen. I den viste utførelses-form omfatter denne anordning tre viklinger 7,8 og 9. Viklingene 7 og 8 setter opp det utlignende magnetfelt B^ som, slik det fremgår er antiparallelt med feltet Bl/d fra linjeavbøyningsenheten. Antallet av amperevinninger i viklingene er valgt slik at i området foran skjermen er styrkene på de to felt tilnærmet like. Forplantningsbanen for feltet B^ er sluttet tilbake gjennom chassiset 5 som forutsettes på vanlig måte å bestå av metall. Det skal imidlertid påpekes at banen langs hvilken den magnetiske fluks passerer tilbake fra viklingen 7 og mot viklingen 8, ikke behøver utgjøres av chassiset, men kan bestå av en hvilken som helst egnet del med høy magnetisk permeabilitet, f.eks. en ferrittkjerne. Dessuten er det ikke nødvendig at hele fluksen passerer gjennom en slik komponent. Tvertimot, for å få til et optimalt feltmønster er det ofte en fordel at noen av feltlinjene bare forplanter seg gjennom luft. Dette er angitt på figur 2, der henvisningstallet 9 viser til en hjelpevikling som har til formål å drive frem utligningsfeltet i området bak skjermen. Figur 4 viser skjematisk koplingen for viklingene 7,8 og 9 som er koplet i serie og også i serie med avbøyningsenheten 4 og linjetransformatoren 10. Retningene for strømmene og det magnetiske felt er angitt. Denne utførelse av utligningsviklingene represen-terer en praktisk og optimal måte som gjør det mulig å til-fredsstille kravene til synkron variasjon av de to felt. Denne betingelse kan imidlertid også som et alternativ til-fredsstilles på andre måter. Figure 2 shows an apparatus which is provided with an equalization device according to the invention. In the embodiment shown, this device comprises three windings 7, 8 and 9. The windings 7 and 8 set up the compensating magnetic field B^ which, as can be seen, is antiparallel to the field Bl/d from the line deflection unit. The number of ampere gains in the windings is chosen so that in the area in front of the screen the strengths of the two fields are approximately equal. The propagation path for the field B^ is closed back through the chassis 5 which is assumed in the usual way to consist of metal. However, it should be pointed out that the path along which the magnetic flux passes back from the winding 7 and towards the winding 8 need not be constituted by the chassis, but may consist of any suitable part with high magnetic permeability, e.g. a ferrite core. Moreover, it is not necessary that the entire flux passes through such a component. On the contrary, in order to achieve an optimal field pattern, it is often an advantage that some of the field lines only propagate through air. This is indicated in Figure 2, where the reference number 9 refers to an auxiliary winding whose purpose is to drive forward the equalizing field in the area behind the screen. Figure 4 schematically shows the connection for the windings 7,8 and 9 which are connected in series and also in series with the deflection unit 4 and the line transformer 10. The directions of the currents and the magnetic field are indicated. This design of the compensation windings represents a practical and optimal way which makes it possible to satisfy the requirements for synchronous variation of the two fields. However, this condition can also, as an alternative, be satisfied in other ways.

Sluttelig viser figur 5 den tidsderiverte av feltstyrken, ut-trykt i mT/s, som en funksjon av avstanden fra skjermen i centimeter. Den øvre kurve eller et apparat med et ikke-utlignet lekkasjefelt Bl/d mens den nedre kurve viser den tidsderiverte for et apparat med utligningsanordning i hen-henhold til oppfinnelsen. Man ser at i området for normal betraktningsavstand, omtrent 30-50 cm, vil den resulterende feltstyrke være praktisk talt null, mens den, hvis man ikke har noen utligning, vil være minst en 10-potens høyere. Finally, Figure 5 shows the time derivative of the field strength, expressed in mT/s, as a function of the distance from the screen in centimeters. The upper curve or a device with a non-compensated leakage field Bl/d, while the lower curve shows the time derivative for a device with a compensation device according to the invention. One sees that in the range of normal viewing distance, approximately 30-50 cm, the resulting field strength will be practically zero, while, if one has no compensation, it will be at least a power of 10 higher.

Claims

Device for use in an apparatus of the type of video display terminals, television receivers, PPI radar units and personal computers, comprising a cathode ray tube (1) operating with electromagnetic deflection of the electron beam, which device shall reduce the parts of the magnetic fields produced by the deflection coils (4) and which appear in the form of unwanted leakage fields (Bl/d) in front of the screen (2) for the cathode ray tube, characterized in that in a plane which is at least mainly parallel to the plane of the screen, there are windings (7,8) which is arranged to be fed with a current that varies synchronously with the current through the deflection coils so as to produce in front of the screen an equalizing field (Bq), whose field lines are antiparallel to the field lines for the leakage field and where the field strength for this is essentially equal to the field strength for the leakage field so that this is almost equalized in an area in front of the screen that corresponds to normal viewing distances.

2. Device as stated in claim 1, characterized in that the windings (7,8) are connected in series with each other and with the line transformer (10) in the device.

3. Device as specified in claim 1 or 2, characterized in that the propagation path for the exclusion field (Bc) behind the screen (2) is terminated through a flux path which at least partially consists of material with low reluctance, preferably ferrite or sheet steel.

4. Device as stated in claim 3, characterized in that the said part of the flux path comprises the chassis (5) of the device.

5. Device as stated in claim 3 or 4, characterized by an auxiliary winding (9) which drives the compensation field (Bq) behind the screen (2).

6. Device as stated in any of claims 3-5, characterized in that the auxiliary winding (9) surrounds the said part with low reluctance.