阴极射线管的制作方法

专利名称：阴极射线管的制作方法
技术领域：
本发明涉及阴极射线管，特别是涉及补偿由外部磁场引起的其内部的电子束偏移的技术。
虽然是所谓的众所周知的事情，然而由于与本发明的宗旨有直接的关系，因此极简单地对其进行说明。
在内部磁屏蔽体的内部的空间中，如果地磁漏泄并侵入到该内部空间，则电子束(或者电子线)受到侵入到内部的磁场产生的洛仑兹力f，在这里表示为f＝q(V×B)的影响。其结果，到达从原来的到达点沿着洛仑兹力的方向偏移的位置。
另外，这里，f是加入到电子上的力，q(＜0)是电子的电荷量，V是电子的运动矢量，B是磁通密度。另外×表示矢量的积。
因此，在当前的阴极射线管中，在构成其边界壁的玻璃管即所谓的阴极射线管内，为了补偿地磁(除此以外，虽然电视接收机的高频头等自身电路多少也发生，但是可以忽略。)的恶劣影响，设置从管轴方向电子枪部分向显示面部扩展而且剖面为长方形的内部磁屏蔽体以及与显示面平行而且从荧光体部分的内面一侧(电子枪一侧)的护罩。

图1示出该状况。
在本图中，1是构成阴极射线管本体的外壁的玻璃管。10是由涂敷在玻璃管显示面部分内侧的荧光物质构成的荧光面。另外，该荧光面是条纹构造，如图中右部分的圆内所示那样，沿着上下方向，把宽度180μm左右的条形的黑矩阵11夹在中间的方式重复排列宽度150μm左右的条形的红(R)12，绿(G)13，蓝(B)14用的荧光物质。
30是上述的内部磁屏蔽体，20是相同的护罩，25是安装该护罩的护罩·框架。进而，110是管轴方向(与显示面正交而且水平)磁场，100是与管轴正交的横(而且水平，左右)方向磁场，120是上下方向磁场。
另外，以后把左右方向记为X轴，把管轴方向记为Z轴，把上下方向记为Y轴。在本图的上部分中示出该状况。
(另外，根据电视接收机的设置方向，X轴与Y轴方向的磁场有时是与图互差180度的反方向)。
200是原本应该具有的电子的轨迹，201是荧光体面上的电子原本应该到达的点。2001是在没有补偿装置时由于地磁等而摆动的电子的轨迹，2011是该情况下的到达点。
另外，在这里，例如不是采用在玻璃管内表面蒸镀极薄的铁，屏蔽外部磁场等其它的构造，而是做成由内部磁屏蔽体和护罩补偿的，即在容许了某种程度的地磁向阴极射线管内的侵入的基础上调整其磁流，减少其恶劣影响的结构，这是因为考虑了生产性以及制造成本等。(从本发明要解决的课题方面看的背景技术)然而，虽然是地球上的磁场，但是在其方向以及每个方向的强度因场所而极为不同。例如，在马来西亚，印度尼西亚等赤道或者接近赤道的场所，其水平方向成分比日本(东京)大20～70％左右。因此，在不完全阻断地磁，容许多少侵入而进行补偿的构造的情况下，还需要补偿由于地球上的场所而引起的地磁的差异。
在现有的阴极射线管中，其显示面是所谓的圆型，用冲压机制造框架。因此，材料是在短时间内的磁场变化下与其相对应地易于磁化的软铁或者其系统的材料，例如比导磁率为1000以上的相对大的软磁性体，进而，即使是上述简单的构造该补偿也能够一个人单独完成。但是，近年来根据需要者，使用者对于显示品质的高度化要求，电视接收机等的显示面也正在从所谓的圆型向完全平坦的平面型转移。
但是，在该平面型的情况下，在对角线为20～30英寸(1英寸是25.4mm)左右而且纵横比为3比4左右的四边形的显示面的内部一侧需要正确地设置而且在角隅部分也需要设置没有凹凸或者迟缓的薄的护罩。因此如图2(1)所示那样，不得不采用在显示面内部设置用剖面L型的钢材，架设护罩的框架21，在该框架的细的端部具有张力的状态下，焊接并保持护罩22的构造。为此，护罩框架的材料成为含有铬或者钼的钢材。另外，图2(2)示出不是在L型的框架的水平方向的顶端部分，而是在外部一侧(图中是上侧)的水平方向面的部分中固定护罩的端部的状况。
由于以很大的力架设该材料，其结果根据磁畸变效果，比导磁率相对减小成为10以下，因此成为在短时间内的磁场变化下不磁化，或者磁化的形状不变化的硬磁性材料。其结果，不具有对于由地球上的位置差异引起的地磁变化的自动补偿功能。
除此以外，还不具有对于高压输电线，船舶，钢架的钢构造物引起的磁紊乱的自动补偿功能。
作为其对策，提高加速电压，或者减小当前10英寸左右的管轴方向长度，但是从功耗、荧光物质的寿命，显示面积，成本等方面出发难以进行。
因此，特别是在平面型的彩色显示用阴极射线管的情况下，希望实现无论地球上的设置场所或者设置方向如何，都能够适当地补偿外磁，能够进行没有变色的漂亮显示，而且在生产性，成本等方面也出色的阴极射线管。
发明的公开本发明是以解决上述课题为目的分析了阴极射线管内的磁性体中的磁通的状况及流动的结果，使得来自内部磁屏蔽体的磁通在护罩框架部分中逃逸到其荧光面一侧外部中。另外，还注意到在彩色显示是条纹的情况下，电子的带方向的到达点的偏移难以成为变色等的原因这一点。具体地讲，采用以下的结构。
在方案1记述的发明中(在1的aspect中)，在构成外壁的玻璃的管体内部，在由软铁等软磁性体材料构成的而且向荧光面方向扩展的内部磁屏蔽体与由硬磁性体材料构成的框架或者护罩之间(依据护罩向护罩用的框架安装方法)，设置使电子束对显示面内部到达点的水平方面的偏移减小，或者使由显示面的位置引起的到达点的水平方向的偏移均衡化的装置，其中，软铁等软磁性体材料沿着管轴方向而且从电子枪发射电子的行进方向设置，硬磁性体材料设置在该内部磁屏蔽体的显示面一侧的内部(也包含从显示面一侧端部多少存在于显示面一侧的情况)，而且在荧光面电子枪一侧。
在方案2以及方案3记述的发明中(在其它的2个aspect中)，在构成外壁的玻璃等管体内部，在由软铁等软磁性材料构成的而且向荧光面方向扩展的内部磁屏蔽体与由硬磁性体材料构成的框或者护罩(把护罩的上下端固定在框架的上下的外侧的水平部分中的情况)之间，具有以一定尺寸的空隙(从而真空)或者由铝合金等相对导磁率为1的物质的非磁性体或者这两者构成的磁外部一侧漏泄构造装置(为了引起注意，也包括由记载为「构造装置」的简单切口等的空隙构成的构造，另外，即使称为「空隙」，由于用销等把护罩·框架与内部磁屏蔽体连接，因此根据需要还可以存在某种程度的构造材料和物质。)。其中，软铁等软磁性体材料沿着管轴方向而且从电子枪发射的电子的行进方向设置，硬磁性体材料设置在该内部磁屏蔽体的显示面一侧的内部(也包括从显示面一侧端部多少存在于显示面一侧的情况)，而且在荧光面的电子枪一侧。
如果依据该构造装置，则由于原本护罩·框架是硬磁性体，因此从电子枪附近通过内部磁屏蔽体进而向护罩·框架中央部分方向流动的阴极射线管内的由地磁产生的磁当然要向其电子枪一侧漏泄(或者，成为那样的磁通分布)，然而由于磁外部一侧漏泄构造装置，相反流出到电子枪一侧的外部。为此，能够降低地磁对于从电子枪向荧光物发射的电子轨迹的恶劣影响。
另外，除上述以外，当然也能够并用在内部磁屏蔽体上设置预定的切口的并且对其形状下了功夫等的其它的装置。
在方案4以及方案5记述的发明中(在其它的2个aspect中)，磁外部一侧漏泄构造装置具有铁铬合金等硬磁性体材料(当然，在上下也可以存在空隙，也可以并用非磁性体。)。由此，可以在内部磁屏蔽体与护罩·框架的固定方面作出贡献。
在方案6记述的发明中(在其它的aspect中)，硬磁性体材料的相对导磁率(对于真空的导磁率的比)为1以上1000(例如，铁-Si合金)以下，理想的是100以下，更理想的是10(例如，塑性变形后的铁)以下，最好是5以下。由此，能够进一步加大内部磁屏蔽体与护罩·框架的连接部分中的磁通向荧光面一侧外部的漏泄。
通常，阴极射线管是把黑矩阵夹在中间，相互而且顺序排列了红，绿，蓝的荧光物质的条带(如果是热带地用阴极射线管则原则上沿着上下方向)的条纹型的彩色显示用阴极射线管。因此，可以容许电子线向条带(上下)方向的少许偏移。
另外，磁外部一侧漏泄构造装置仅存在于条纹的带方向(上下)，由此减少电子的轨迹上对于水平(左右)方向产生恶劣影响的上下方向的磁力线。进而，能够加大对于内磁的不统一、紊乱的容许值。
在方案7以及方案8中记述的发明中(在其它的2个aspect中)，作为条纹型的彩色显示用阴极射线管的磁外部一侧漏泄构造装置，采用空隙等，而该空隙等在大约长边(水平)为4，短边(上下)为3的比例的即主要在彩色电视接收机中使用的形状阴极射线管的情况下，对于对角线尺寸取为0.9％以上，1.4％以下。因此，例如在所谓25英寸(显示面的对角线尺寸)左右的显示面的情况下取为5.7～8.9，最好取为6～8mm左右。而且由此加大磁通向荧光面一侧外部的漏泄。
在方案9～方案12中记述的发明中(在其它的4个aspect中)，阴极射线管做成平面型。因此，不仅能够充分发挥本发明的效果，所显示的图像由于具有平面型的效果因此成为漂亮的彩色显示。
图2示出在平面型的阴极射线管内设置单纯的内部磁屏蔽体和护罩时的构造。
图3示出用于图1的阴极射线管等中的内部磁通分析的等效电路。
图4示出在阴极射线管的磁补偿的评价中使用的显示面上的点。
图5示出在侧面设置了切口的内部磁屏蔽体(IMS)。
图6示出本发明实施形态的阴极射线管的主要部分的结构。
图7示出电子束的偏移与插入物的厚度或者缝隙尺寸的关系(偏移的值是相对值)。
如图1所示，荧光屏上的荧光体沿着Y轴(上下)方向延伸成条带，因此Y轴方向的到达位置的偏移，而且产生其偏移的力可以不作为问题。当然事实上Z轴(管轴)方向的力也是考虑之外。而必须考虑的是成为向X方向偏移的原因的力fx。
这里，表示为fx＝|q|(BzVy-ByVz)。
在进行彩色显示用阴极射线管中的偏移的补偿时，考虑到这样的性质，而且取入磁通流进行分析。
虽然是进行分析，然而由于护罩用框架是磁性体，因此通常把加上内部磁屏蔽体并一体化了的磁构造变换为等效电路，设定假想的磁阻，定性地进行分析是方便的。即，把磁力线的密度和方向，所谓的磁流模拟为流过假想的电阻的电流或者流过流路阻抗的流体进行分析。而这恰好是由质量，弹簧，阻尼器等或者流体，流路阻抗，贮槽等构成的力学系统与由电流，电阻，电容等构成的电磁系统的对偶原理。图3示出其等效电路。
在本图中，由于Y方向的磁场主要成为问题，因此把内部磁屏蔽体或者框架与护罩的上半部分与下半部分分别考虑为串联连接的电阻。本图的300是电流(磁通)源。301是真空的磁阻。302是上或下半部分的屏蔽体的磁阻。303是框架的磁阻。304是护罩与框架等的焊接部分的磁阻。305是用于架设了护罩而添加的磁阻。306是护罩的磁阻。310是管轴中央部分的接地点。
由于本图中的模拟为电流的磁力线的源泉是地磁，因此能够把其视为假想的电流源(磁力线)。可以认为磁通流从阴极射线管的背部，电子枪附近的源涌出，通过上下的串联电阻，从护罩的中央部分降落到接地点。实际进行实验观察，确认在电子枪的偏移成为问题的内部磁屏蔽体内其开口部分边缘成为磁通的吸入口，在护罩的中央部分其磁通流的方向反转。
然而，沿着真空的磁阻流动的磁通流换言之真空中的磁通的动作能够认为在磁性体的附近沿其中间流通的磁通泄漏。特别是，在护罩用框架是由硬磁性体材料构成的部件，因此在地磁程度的弱磁场中不能简单地磁化，从而与软磁性体材料的内部磁屏蔽体相比较护罩用框架部分的磁阻增大。因此，护罩用框架部分附近的磁通流更多地流过与护罩用框架并联的真空的磁阻。即，更多的磁通流在护罩内部的空间中，与其说是漏泄，不如说是溢出。
这样的等效电路的磁阻不能够用简单的理论计算求出。即，即使使用教课书中的磁阻的评价值Rm＝L/(μS)在计算中使用的磁性材料的导磁率(μ)也不是元件本身的值，而是根据场所或者施加磁场的大小复杂地变化。因此，在实际设备的设计中不得不更多地依赖于分析或实验。另外，这里，公式中的L是材料的长度，S是其横截面积。
在由这些分析或者实验进行的补偿阴极射线管中的地磁的目标是通常如图4所示，评价在显示面上的以下3个定点所测定的电子束的横方向的偏移量来完成的。另外，在实际的实验中由于存在随日期和时间引起的变动等，因此不进行地磁中的测定，而是在进行了地磁消除的实验室内的环境内提供与地磁相当的外部(人工)磁场进行测定。
横磁角隅(沿着X，Y短方向加入了磁场时的South·East的角隅。以350示出。)管轴角隅(沿着Y，Z方向加入了磁场时的South·East的角隅。以350示出。)管轴NS(沿着Y，Z方向加入了磁场时的长边的中点附近。以351示出。)例如在横磁角隅中，沿着Y方向加入-0.35Oe(奥斯特)，对于X方向加入静磁场(0.3G)，取画面的(角隅部分)的South·East的角隅中的电子束偏移的平均值。
在管轴角隅中，沿着Y方向加入-0.35Oe，对于Z方向加入静磁场(0.3G)，取画面的South·East的角隅中的电子束偏移的平均值。
在管轴NS中，在角隅中，沿着Y方向加入-0.35Oe，对于Z方向加入静磁场(0.3G)，取画面的长边中点中的电子束偏移的平均值。
而且，为了方便，把(横磁角隅的偏移，管轴角隅的偏移，管轴NS的偏移)表示为(20μm，45μm，40μm)把它们作为某种磁构造的偏移的数据。
以下，说明有效地修正与条纹构造中的变色相关联的横磁角隅中的电子束的偏移的方法。
如图2所示，在钢铁制的护罩和框架中安装通常的内部磁屏蔽体，并且如果在各个测定点特定电子束的偏移，例如，在具有25英寸的铁的架设护罩的深度10英寸左右的阴极射线管中，成为(20μm，45μm，40μm)。
这里，偏移过大。于是，如图5所示，如果在与管轴方向正交的面切断，则在具有与显示面几乎相似的长方形的外部剖面形状的内部磁屏蔽体的4个侧面中，在与框架的短边连接的侧面的中央部分，加入宽度80mm，深度150mm左右的切口。在本图中，30是内部磁屏蔽体，31是其切口。另外，32和33是用于调整内部磁场的切口，这是原来就已经存在的。另外，110是管轴方向磁场，100是横方向磁场。另外22是护罩。
使用该切口31，加强偏移补偿方向的内部磁场，管轴角部的偏移急剧减少，成为(21μm，1μm，23μm)。另外，仍然是该理由，通过该切口阴极射线管内的磁场的流动如图3所示分为上下，其结果判断为向护罩的内部一侧的漏泄减少。
但是，在该状态下，横磁角的偏移仍然是20μm以上，而管轴角的值过小，由于不能够取得各部分偏移的平衡，因此是不充分的。为此，通过焊接使内部磁屏蔽体短边罩的顶端部分与保持支撑护罩用框架的上下长边框21的短边210密切接触，如图6(a)所示那样，在内部磁屏蔽体30的长边罩的顶端部分与管轴方向长为2cm左右的长边框21之间设置空隙23。如果这样做，则在管轴NS部分的偏移的大小几乎保持恒定的状态下，加大管轴角部分的偏移，另一方面还能够减少横轴角中的偏移。另外，图5的211示出长边框端部的罩。
图7中示出其结果。在该图中，211是横轴角的偏移，222是管轴角的偏移，223是管轴NS中的偏移。
如从该图所明确的那样，内部磁屏蔽体的长边罩与长边罩框架之间的空隙是6mm左右，横磁角中的偏移从21μm改善到17μm。管轴角虽然与此相伴而恶化，但是直到15μm大小的偏移在这里认为是允许范围。管轴NS的偏移虽然从23μm移动到25μm但是变化很小。而且，如果把缝隙厚度加大到10mm以上，则在所有的测定点电子束的偏移都将恶化。
其理由考虑如下。
即，从根据加入的外部磁场而磁化的内部磁屏蔽体向框架和护罩一方流动的磁通(磁流)由于护罩用框架部分的磁阻高，因此所有的磁通不能够直接流入到护罩和框架部分中。于是，磁通的一部分溢出到屏蔽内部，电子枪方向的空间内，这一部分成为横磁角部分的大偏移的原因。
因此，像本实施形态这样，如果沿着上下设置缝隙，则能够使来自内部磁屏蔽体的磁通部分地流入到屏蔽外部荧光面一侧。而且由此认为把漏泄到屏蔽框内部中的磁流减少某种程度。
根据以上的理由，在长边与内部磁屏蔽体罩的缝隙厚度是6mm时，成为(17μm，15μm，25μm)。其结果显著地改善了横磁角及其管轴角的平衡。
这样的改善还确认了除去μ＝1时的包含空隙的非磁性的缝隙以外，在相对导磁率比较低的硬磁性体中也能够进行。这种情况下，当硬磁性体的相对导磁率是1＜μ＜1000时，能够确认偏移改善的效果。而且特别是μ在1以上到10左右之间其效果最大。图6(b)示出这种情况下插入的状况。在该图中，24是硬磁性体等插入物。
另外，如上述那样在内部磁屏蔽体与护罩用框架短边之间加入了切口的情况下，能够用该插入物进行由于切口引起的支撑强度降低的补偿。
以上，根据实施形态说明了本发明，但是本发明当然并不是限定于该实施形态。即，例如还可以是如下所示。
1)阴极射线管的用途是除去平面电视接收机以外的设备。
另外，不是彩色显示而是黑白显示。
另外，彩色显示不是条纹，而是δ，嵌镶等其它的形式。
2)根据阴极射线管的使用环境或者使用条件，条纹可以取为水平方向。
3)伴随着将来技术的发展，荧光物质考虑电子束的地磁的偏移配置。例如端部的黑矩阵部分狭窄等。
4)插入物不是上下架设长度那样充满，而是取为断续形状。
产业上的可用性如以上说明所知，如果依据本发明，则能够以极其简单的构造在几乎保持管轴NS部分的偏移的状态下，调节横轴角部分与管轴角部分的平衡。由此，无论地球磁场如何，都能够有效地进行阴极射线管的地磁补偿。
特别是，在采用了条纹的平面型的电视接收器中，没有其角隅部分和上下的中央部分等的变色。
权利要求
1.一种阴极射线管，其特征在于在由软磁性体体材料构成的内部磁屏蔽体与由硬磁性体材料构成的护罩或者框架之间具有磁流调整装置，其中，软磁性体材料设置成沿着管轴方向并且其剖面向显示面一侧扩展，硬磁性体材料设置在该内部磁屏蔽体的显示面一侧内部而且荧光面的电子枪一侧，磁流调整装置为了使电子束在显示面上的到达点的偏移减少，或者使各部分的偏移均衡，调整从内部磁屏蔽体流入到护罩中的磁通。
2.一种阴极射线管，其特征在于在由软磁性体材料构成的内部磁屏蔽体与由硬磁性体材料构成的而且安装在框架的外部一侧水平面部分的护罩之间具有由空隙，非磁性体或者空隙和非磁性体构成的磁外部一侧漏泄构造装置，其中，软磁性体材料设置成沿着管轴方向而且其剖面向显示面一侧扩展，硬磁性体材料设置在该内部磁屏蔽体的显示面一侧内部而且荧光面的电子枪一侧。
3.一种阴极射线管，其特征在于在由软磁性体材料构成的内部磁屏蔽体与由硬磁性体材料构成的框架之间具有由空隙，非磁性体或者空隙和非磁性体构成的磁外部一侧漏泄构造装置，其中，软磁性体材料设置成沿着管轴方向而且其剖面向显示面一侧扩展，硬磁性体材料设置在该内部磁屏蔽体的显示面一侧内部而且荧光面的电子枪一侧。
4.一种阴极射线管，其特征在于在由软磁性体材料构成的内部磁屏蔽体与由硬磁性体材料构成的而且安装在框架的外部一侧水平面部分的护罩之间具有由硬磁性体，硬磁性体和空隙，或者硬磁性体、空隙和非磁性体构成的磁外部一侧漏泄构造装置，其中，软磁性体材料设置成沿着管轴方向而且其剖面向显示面一侧扩展，硬磁性体材料设置在该内部磁屏蔽体的显示面一侧内部而且荧光面的电子枪一侧。
5.一种阴极射线管，其特征在于在由软磁性体材料构成的内部磁屏蔽体与由硬磁性体材料构成的框架之间具有由硬磁性体，硬磁性体和空隙，或者硬磁性体、空隙和非磁性体构成的磁外部一侧漏泄构造装置，其中，软磁性体材料设置成沿着管轴方向而且其剖面向显示面一侧扩展，硬磁性体材料设置在该内部磁屏蔽体的显示面一侧内部而且荧光面的电子枪一侧。
6.根据权利要求4或5所述的阴极射线管，其特征在于形成上述磁外部一侧漏泄构造装置的硬磁性体是相对导磁率μ为1以上1000以下的物质。
7.根据权利要求2、3、4或5所述的阴极射线管，其特征在于上述阴极射线管是采用了条纹型的彩色显示用阴极射线管，上述磁外部一侧漏泄构造装置是厚度为阴极射线管显示面的对角线尺寸的0.9％以上1.4％以下的显示面对应尺寸的磁外部一侧漏泄构造装置。
8.根据权利要求6所述的阴极射线管，其特征在于上述阴极射线管是采用了条纹型的彩色显示用阴极射线管，上述磁外部一侧漏泄构造装置是厚度为阴极射线管显示面的对角线尺寸的0.9％以上1.4％以下的显示面对应尺寸的磁外部一侧漏泄构造装置。
9.根据权利要求1、2、3、4或5所述的阴极射线管，其特征在于上述阴极射线管的显示面是平面型。
10.根据权利要求6所述的阴极射线管，其特征在于上述阴极射线管的显示面是平面型。
11.根据权利要求7所述的阴极射线管，其特征在于上述阴极射线管的显示面是平面型。
12.根据权利要求8所述的阴极射线管，其特征在于上述阴极射线管的显示面是平面型。
全文摘要
提供一种阴极射线管。地球上的地磁分布是复杂的,因此根据地球上的使用场所,在平面型的彩色显示CRT中仅简单地安装内部磁屏蔽体和护罩,对于由地磁等外部磁场引起的电子束在荧光面上的到达点的偏移将难以进行充分的补偿,作为其解决方法,首先使用对于电子的到达点的上下方向的偏移允许值大的条纹型的彩色显示用阴极射线管,其次,在护罩用框架与内部磁屏蔽体之间设定非磁性体或者硬磁性体的缝隙,使得从内部磁屏蔽体的框架(根据情况有时是护罩端部)部分流入到护罩内部一侧的磁通流流出到护罩的外部一侧。
文档编号H01J29/02GK1390358SQ00815681
公开日2003年1月8日 申请日期2000年12月19日 优先权日1999年12月28日
发明者八田真一郎, 村井隆一, 岩本洋, 中寺茂夫, 小泽哲郎 申请人:松下电器产业株式会社