一般的阴极射线管具有玻璃制的真空管壳和形成电子束偏转用的偏转磁场 的偏转线圈。真空管壳由矩形的面板部、圆筒状的管颈部、以及将面板部与管 颈部接合的漏斗部构成。偏转线圈从管颈部起装到漏斗部内的偏转线圈部。
在这样的阴极射线管装置上，供给偏转线圈的偏转电力是主要的电力消耗 源。近年来，为了满足阴极射线管装置的高亮度及高清晰度化要求，有日益增 大偏转电力的倾向。为了减少阴极射线管装置的电力消耗，就必须降低该偏转 电力。另外，在这种阴极射线管装置上，还必须减少从偏转线圈向阴极射线管 装置外部泄漏的漏磁场。
一般为了降低偏转电力及漏磁场，最好是缩小管颈部的外径及偏转线圈部 的外径。通过采用这种结构，可以缩小偏转磁场的作用空间，提高作用于电子 束的偏转磁场的工作效率。
然而，在传统的阴极射线管装置上，电子束是接近偏转线圈部内面通过的。 因此，如果缩小管颈部及偏转线圈部的外径，偏转角度、即电子束轨道对管轴 形成的角度很大的电子束就会与偏转线圈部内壁碰撞。这种电子束不在荧光屏 上碰撞，从而产生显示不良。因此，采用这种结构的阴极射线管时，难以缩小 管颈部及偏转线圈部的外径以降低偏转电力及漏磁场。
USP3,731,129号中公开了一种阴极射线管，是近似于电子束的通过区域， 使垂直于偏转线圈部管轴的截面形状从管颈部向着面板一侧逐渐由圆形变化 成矩形。这样，一旦将偏转线圈部做成角锥形，则即使缩小管颈部及偏转线圈 部的外径，也可避免电子束与偏转线圈部内壁之间的碰撞。另外，采用这种结 构时，偏转磁场能较为有效地作用于电子束。
然而，采用这种结构的阴极射线管装置时，偏转线圈部的截面形状越是接 近矩形，偏转线圈部的侧面就越平，故真空管壳上的偏转线圈部的密封强度低 下。因此影响安全性。
另外，近年来，面板部的外侧面平面化的平面显示器已实用化。外侧面的 曲率半径为荧光屏有效对角尺寸2倍以上(当曲率半径无限大晨，面板部就是 完全的平面)的平面显示器不仅面板部的密封强度低下，而且如果再将偏转线 圈部做成角锥形状，则偏转线圈部的密封性也会降低，难以保证安全方面所必 需的真空管壳整体的机械性强度。以下将真空管壳的强度、即密封强度及机械 性强度统称为玻壳强度。
如上所述，传统的阴极射线管装置难以达到在为了充分降低偏转电力及漏 磁场而将偏转线圈部的截面形状做成矩形的同时又能确保玻壳足够强度的双 重目的。特别是平面显示器用的阴极射线管装置，难以做到在降低偏转电力及 漏磁场的同时确保面板足够的强度。
发明的公开
鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种阴极射线管装置，它能在将真 空管壳的偏转线圈部做成实质性角锥形的同时确保足够的玻壳强度，而且能在 降低偏转电力及漏磁场的同时满足高亮度和高清晰度的要求。
本发明的技术方案是，
(1)一种阴极射线管装置，设有真空管壳和偏转线圈，
真空管壳具有：面板部，其内面具有垂直于管轴的水平轴方向长度与垂直 于管轴及水平轴的垂直轴方向长度之间的纵横比为M∶N的矩形荧光屏；圆 筒状管颈部，其内部装备沿管轴方向射出电子束的电子枪构架；连接前述面板 部和管颈部的漏斗部；偏转线圈部，垂直于管轴的截面从在前述漏斗部的靠管 颈部一侧与管颈部相同直径的圆形变形为在水平轴及垂直轴方向以外的方向 具有最大直径的非圆形，
偏转线圈安装在从前述管颈部到偏转线圈部的真空管壳的外侧面，形成对 电子束进行偏转用的偏转磁场，
其特点是，前述偏转线圈具有筒状的铁心部，该铁心部由形成前述偏转磁 场用的围住水平偏转线圈及垂直偏转线圈中至少一方的磁性体做成，
前述铁心部的垂直于前述管轴的至少1个截面在以前述管轴与前述铁心部 内面之间的距离为内径时，形成在前述垂直轴方向及水平轴方向以外的方向具 有最大内径的非圆形状，且在设前述垂直轴方向的内径为SB、水平轴方向的 内径为LB、最大内径为DB时，
(M+N)/(2*(M2+N2)1/2)＜(SB+LB)/(2DB)≤0.90。
对附图的简单说明
图1是概略地表示本发明阴极射线管装置的结构的剖视图。
图2是概略地表示图1阴极射线管装置的外观及内部结构的局部剖视图。
图3是适用于图1阴极射线管装置的偏转线圈的外观及内部结构的概略表 示局部剖视图。
图4是将图1的阴极射线管装置的偏转线圈部在偏转基准位置上垂直于管 轴切断并用此时的截面概略地表示外侧面形状的图。
图5A是将图1的阴极射线管装置的面板部沿对角轴切断时的剖视图，图 5B是图1的阴极射线管装置的面板部的俯视图。
图6表示阴极射线管装置的偏转电力与偏转线圈部平坦度之间的关系。
图7是将图1的阴极射线管装置的偏转线圈部及偏转线圈在偏转基准位置 上垂直于管轴切断时的剖视图。
图8A表示图7的偏转线圈的铁心部中靠垂直于管轴的屏幕一侧的端部形 状，图8B表示靠垂直于管轴的管颈一侧的端部形状。
图9表示本发明一实施例的阴极射线管装置的偏转线圈部相对于管轴位置 的最大外径、水平轴方向的外径以及垂直轴方向的外径的关系。
实施发明的最佳形态 
以下结合附图详细说明本发明的阴极射线管装置的实施形态。
本发明提供一种阴极射线管装置，具有真空管壳和偏转线圈，该真空管壳 具有即使将真空管壳的偏转线圈部做成角锥形状时也能既降低偏转电力又确 保玻壳强度的最佳形状的偏转线圈部，在该偏转线圈部安装着最佳形状的偏转 线圈。
如图1所示，该阴极射线管装置1具有玻璃制的真空管壳11和形成对电子 束进行偏转用的偏转磁场的偏转线圈20。真空管壳11具有：包括实质上呈矩 形的有效面板面12的面板部P、具有与管轴一致的中心轴的圆筒状管颈部N、 将面板部P与管颈部N接合的漏斗部F。漏斗部F在靠管颈部N一侧包括装 有偏转线圈20的偏转线圈部Y。
面板部P的内面设有荧光屏17，该荧光屏17具有分别发红、绿、蓝光的 条状或点状的3色荧光体层。这里，面板部P的平坦度用面板P的外侧面形状 近似圆弧的曲率半径来规定。即，面板部P的曲率半径是以从荧光屏的中央17a 起到对角端17d止沿管轴Z方向向管颈部N一侧的落差d为基础，通过近似圆 弧方式得到。在本实施形态中，面板部P的平坦度是，曲率半径为有效面板面 12的对角尺寸的2倍以上。当曲率半径无限大时，面板部P的外侧面相当于全 平。即，本发明适用于具有实质上平坦的外侧面形状的面板部P、即所谓的平 面显示器。
面板部P具有在与荧光屏17相对的位置上隔开规定间隔设置的荫罩19。 该荫罩19的内侧具有供电子束通过的多个小孔18。
管颈部N的内部设有在同一水平面上的排成一列射出3条电子束e的电子 枪构架18、即所谓一字排列式电子枪构架。这3条电子束e沿水平轴H排列 成一排，沿平行于管轴Z的方向射出。3条电子束中作为中心束的电子束沿最 接近管颈部N的中心轴的轨道前进。作为一对侧束的电子束则沿中心束两侧的 轨道前进。
该电子枪构架18将3条电子束e向着荧光屏17会聚，同时将3条电子束e 分别在荧光屏17上聚集。
偏转线圈20如图3所示，由形成枕形水平偏转磁场的水平偏转线圈22、 形成桶形垂直偏转磁场的垂直偏转线圈23、夹在水平偏转线圈22与垂直偏转 线圈23中间的筒状隔离体21，及形成筒状的高透磁率铁心部24构成。偏转 线圈20通过水平偏转线圈22及垂直偏转线圈23构成对电子束进行偏转用的 非一致偏转磁场。
隔离体21用管颈部N一侧的开口直径小于面板部P一侧的喇叭形合成树 脂做成。水平偏转线圈22为鞍形，固定在隔离体21的内壁上所形成的槽内。 垂直偏转线圈23为鞍形，固定在隔离体21的外壁上。通过分别将鞍形的水平 偏转线圈22及垂直偏转线圈23进行组合，可以减少从偏转线圈20泄漏的漏 磁场。铁心部24包围水平偏转线圈22及垂直偏转线圈23的外侧并固定，成 为偏转磁场的磁心。
这种结构的阴极射线管装置的从电子枪构架18射出的3条电子束e由于偏 转线圈20产生的非一致偏转磁场的作用而一边自聚集一边偏转。即，3条电 子束e通过荫罩19而对荧光屏17在水平轴H及垂直轴V方向分别进行扫描。 由此显示出彩色图象。
如图1所示，漏斗部F的沿着管轴Z的外侧面形状是从面板部P一侧到达 管颈部N一侧，形成大致S形曲线。即，漏斗部F在面板部P一侧形成凸状， 而在偏转线圈部Y的管颈部N一侧则形成凹状。偏转线圈部Y的靠面板部P 一侧的边界14a是S形曲线的拐点。偏转线圈部Y的靠管颈部N一侧的边界 14b则是与管颈部N间的连接部。偏转线圈20安装成其靠面板部一侧的端部 20a位于边界14a附近的状态。偏转线圈20的靠管颈部一侧的端部20b则位于 比边界14b更靠管颈部一侧的位置。偏转基准位置25位于偏转线圈部Y的区 域内。
这里，关于偏转基准位置25作如下规定。即，如图5A及图5B所示，当 从夹着管轴Z的屏幕对角两端17d起与管轴Z上的某一点O作直线连接时， 把2条直线所夹的角相当于阴极射线管装置规格最大偏转角θ的那个管轴上的 点O作为偏转基准位置25。该偏转基准位置25是对电子束进行偏转时成为偏 转中心的位置。
如图4所示，与偏转基准位置25上的管轴垂直的偏转线圈部外侧面的截面 形状是非圆形。即，设水平轴H与偏转线圈部的外侧面之间的交点为HP、垂 直轴V与偏转线圈部外侧面之间的交点为VP、对角轴D与偏转线圈部外侧面 之间的交点为DP。另外，设从管轴Z到交点HP的距离为LA、从管轴Z到 交点VP的距离为SA、从管轴Z到交点DP的距离为DA。
这时，偏转线圈部的外侧面形状为水平轴H及垂直轴V以外方向的外径为 最大的非圆形状。图4所示的偏转线圈部外侧面的截面形状是LA及SA小于 DA、且DA为最大的大致矩形。
从而，具有这种形状的偏转线圈部的阴极射线管装置能够使设置在交点HP 及VP附近的偏转线圈接近电子束，可提高作用于电子束的偏转磁场的工作效 率。因此，可以降低偏转电力及漏磁场。
另外，在图4所示的例子中，对角轴D方向的直径为最大直径，但是并不 限于对角轴D方向的直径为最大直径。
在偏转线圈部外侧面的截面形状中，与垂直轴V交叉的主面VS形成在垂 直轴V上具有曲率中心的曲率半径为Rv的圆弧状。另外，与水平轴H交叉的 主面HS形成在水平轴H上具有曲率中心的曲率半径为Rh的圆弧状。而交点 Dp附近的外侧面是在对角轴D上具有曲率中心的曲率半径为Rd的圆弧状。偏 转线圈部的外侧面形状就是将这些圆弧连接后的形状。另外，这些面也可用其 他各种数学式限定。这样，偏转线圈部的外侧面形状就是与矩形的长边L及短 边S相比向与管轴Z相反一侧凸出的非圆形状。图4所示的例子是偏转线圈的 外侧面形状具有桶形的截面，实质上形成角锥形。
偏转线圈部的截面形状越是接近矩形，作为真空管壳的玻壳强度越差，但 可以降低偏转电力及漏磁场。这里，作为表示截面形状的矩形度的指标值设定 如下，
X＝(LA+SA)/(2DA)
当偏转线圈部的外侧面形状为具有圆形截面形状的圆锥形时，LA及SA 与DA相等，故指标值X为1。当偏转线圈部的外侧面形状具有矩形截面形状 的角锥形时，DA要确保最外侧电子束轨道与偏转线圈部内壁之间的空白，故 DA与圆锥形的场合相等，但LA及SA小于圆锥形的场合。即，LA及SA小 于DA，故指标值X小于1。
当偏转线圈部的外侧面形状为完全的角锥形时，设矩形截面的纵横比(水 平轴方向的长度：垂直轴方向的长度)为M∶N，则指标值X为，
X＝(M+N)/(2*(M2+N2)1/2)。
在将偏转线圈部的外侧面形状做成矩形时，该指标值X是与水平方向及垂 直方向的外径缩小量一致的形状。而根据模拟分析结果，无论是只将水平方向 矩形化还是只将垂直方向矩形化，降低偏转电力的效果大致相等，故LA及SA 中的一个可以忽略不计。
另外，还对在将偏转线圈部的外侧面形状矩形化时从管轴上某一位置起实 行矩形化是否效果更佳进行了分析。结果发现在从偏转基准位置25起到偏转 线圈20的靠屏幕一侧的端部20a为止的区域内实行矩形化很重要。
图1表示电子束e由于偏转磁场的作用而向荧光屏对角端17d的方向偏转 时的电子束e的轨道一例。。一旦偏转磁场中心比偏转基准位置25更接近管 颈部一侧，由于管颈一侧的偏转磁场增强，使电子束e更靠管颈部一侧偏转。 因此，向对角端17d方向偏转的电子束e就与偏转线圈部的内壁碰撞。相反， 一旦偏转磁场中心比偏转基准位置25更靠屏幕一侧，电子束e和偏转线圈部 内壁之间的边距就会增宽。因此，能够延长偏转线圈靠管颈部一侧的端部20b， 还可降低偏转电力。
另外，即使是在外径与上述的管颈部不同的阴极射线管装置上，虽然偏转 线圈部的形状在到达偏转基准位置25的距离略有不同，但比偏转基准位置25 更靠屏幕的一侧则大致相同。因此，可以说分析结果是大致相同。
以下说明偏转电力的降低效果。
图6表示与矩形度的指标值X相对的偏转电力的模拟结果。
这里，将偏转线圈的规格固定，并按偏转线圈部矩形化的量使偏转线圈 22、23及铁心部24接近电子束来进行模拟。偏转电力是供给水平偏转线圈 22的水平偏转电力。在指标值X＝1的阴极射线管装置上，以规定的偏转量 对电子束e进行偏转时的偏转电力设为100％。
如图6所示，一旦指标值X大致小于0.86，偏转电力立刻急剧降低。即， 在用规定的偏转量对电子束e进行偏转时，与设偏转线圈部为圆锥状(X＝ 1)的场合相比，可削减约10～30％的偏转电力。相反，如果指标值X大于 0.86，则偏转电力的降低效果不过在10％以下。
总之，通过把真空管壳的偏转线圈部做成满足以下条件的大致角锥形，就 可既降低偏转电力又确保玻壳的强度。即，当大致矩形的荧光屏的纵横比设为 M∶N时，使形成角锥形的偏转线圈部的矩形截面的纵横比与荧光屏的纵横 比实质上一致，偏转线圈部截面的纵横比为M∶N。另外，在偏转基准位置 25的垂直于管轴的截面上，当设垂直轴方向的偏转线圈部外径为SA、水平轴 方向的偏转线圈部外径为LA、偏转线圈部的最大外径为DA时，成为满足
(M+N)/(2*(M2+N2)1/2)＜(SA+LA)/(2DA)≤0.86 条件的截面形状。
另外，如图4所示，在偏转基准位置25上垂直于管轴的截面的偏转线圈部 外侧面形状做成不向管轴Z一侧凸出的大致矩形。该矩形的外侧面由在垂直轴 上具有曲率中心的曲率半径Rv、在水平轴上具有曲率中心的曲率半径Rh、以 及在将成为最大外径的点和管轴连接的直线上具有曲率中心的曲率半径Rd的 三条近似的圆弧构成。这时，构成Rh或Rv在900mm以下的偏转线圈部的截 面形状。这样就能确保足够的玻壳强度。
以上结构可适用于纵横比为4∶3、16∶9以及3∶4等的荧光屏。
另外，为了进一步降低偏转电力，考虑到构成偏转线圈的线圈线的截面积， 将设在偏转线圈20中的铁心部24的矩形度指标值设定如下。
即，如图7所示，水平偏转线圈22为了形成枕形偏转磁场，是集中于水平 轴H附近绕线。离水平轴H越远，水平偏转线圈22的绕线圈数越少。而为了 形成桶形的偏转磁场，构成垂直偏转线圈23的线圈线的截面积在垂直轴V附 近最大，越是远离垂直轴V越是减小。
考虑到这些线圈的截面积和偏转电力的降低，把铁心部24内面的指标值X 设定在大致0.90以下最为有效。在图7中，表示了在铁心部24的内面形成开 槽24c的有槽铁心的结构。当铁心部24的结构如图7所示时，水平轴方向的 内径LB、垂直轴方向的内径SB以及铁心部24的最大内径DB设为从管轴Z 到开槽底部24d为止的直径和从管轴Z到开槽顶部24e为止的直径之间的平均 值。
图8A及图8B表示典型的偏转线圈20的铁心部24的端部形状。即，铁心 部24的靠管颈部一侧的端部24b如图8B所示，形成与管颈部的外径一致的圆 形。在垂直于管轴Z的截面上，铁心部24的内径在从端部24b到边界14b为 止的区域内与管颈部的外侧面形状一致，为大致相同的圆形。水平轴方向的内 径LB及垂直轴方向的内径SB随着从边界14b起沿管轴Z逐渐接近屏幕一侧 而逐渐缩小。这样，比边界4b更靠屏幕一侧的垂直于管轴Z的截面就成为具 有大于LB及SB的最大内径DB的非圆形状、即矩形。该铁心部24的靠屏幕 一侧的端部24a如图8A所示，与角锥形的偏转线圈部外侧面形状对应地形成 矩形的内径。在图8A所示的例子中，内径的纵横比与屏幕的纵横比实质上一 致，譬如，M∶N＝4∶3。
即，管颈部的垂直于管轴的截面的外侧面形状为圆形，偏转线圈部从与管 颈部的边界起向着面板一侧变化成非圆形。沿这种外侧面形状的管颈部及偏转 线圈部安装的偏转线圈具有如下规定的那种形状的铁心部。即，垂直于铁心部 的管轴的至少1个截面比管颈部与偏转线圈部之间的边界14b更靠管颈部一 侧，是与管颈部的外侧面形状相同的圆形。另外，铁心部的垂直于管轴的至少 1个截面比边界14b更靠屏幕一侧，是在垂直轴方向及水平轴方向以外的方向 具有最大内径的非圆形。比边界14b更靠屏幕一侧的该截面在将大致矩形的荧 光屏的纵横比设为M∶N时为矩形。其截面的内径的纵横比与荧光屏的纵横 比实质上一致，且设铁心部内径的纵横比为M∶N。另外，在该截面上，在 设垂直轴方向的铁心部内径为SB、水平轴方向的铁心部内径为LB、铁心部 最大内径为DB时，其截面成为满足以下条件的形状，
(M+N)/(2*(M2+N2)1/2)＜(SB+LB)/(2DB)≤0.90。
另外，在铁心部的靠管颈部一侧的端部24b，如果设垂直轴方向铁心部内 径为SBN、水平轴方向铁心部内径为LBN、最大铁心部内径为DBN，则最 好满足以下条件：
0.95≤SBN/DBN≤1.05
0.95≤LBN/DBN≤1.05
以下说明较佳实施例。
基本结构如上所述，省略详细说明。
如图1所示，本实施例的阴极射线管装置1的真空管壳11具有玻璃制的面 板部P、漏斗部F、偏转线圈部Y及管颈部N。面板部P的有效面板面12中 央部的壁厚为10～14mm。偏转线圈部Y的壁厚为2～8mm，形成对角轴附 近的壁厚较薄、水平轴及垂直轴附近的壁厚较厚的角锥形。
如图3所示，偏转线圈20安装在偏转线圈部Y上，靠其屏幕一侧的端部 位于边界14a的附近。该偏转线圈20具有被喇叭形的分隔体21相互绝缘的水 平偏转线圈22及垂直偏转线圈23。这些偏转线圈为鞍形，且是所谓鞍-鞍形。 即，水平偏转线圈22固定在分隔体21的内壁上所设的槽中。垂直偏转线圈23 固定在分隔体21的外壁上。由高透磁率的磁性体形成的筒状铁心部24固定成 包围垂直偏转线圈23外侧的状态。
铁心部24具有沿角锥形偏转线圈部14的外侧面形状的内面形状。该铁心 部24的垂直于管轴Z的截面如图8B所示，在靠管颈部一侧的端部24b具有大 致圆形的内面形状，且如图8A所示，在靠屏幕一侧的端部24a具有非圆形、 即大致矩形的内面形状。铁心部24的垂直于管轴Z的截面从管颈部一侧的端 部24b起向着屏幕一侧的端部24a而逐渐由圆形变形为非圆形，且在靠屏幕一 侧的端部24a成为最大直径。
更具体地说，偏转线圈部Y在管轴Z上的位置具有图9所示的各种长度尺 寸的垂直截面。即，图9中横轴表示从管颈部N与偏转线圈部Y间边界14b 起的偏转线圈20的靠屏幕一侧端部20a的位置。这时，设偏转基准位置25为 0，设屏幕一侧为正、管颈一侧为负。曲线26表示对角轴方向的外径DA，曲 线27表示水平轴方向的外径LA，曲线28表示垂直轴方向的外径SA。
如这些曲线26～28所示，在边界14b附近，对角轴方向、水平轴方向及 垂直轴方向的外径DA、LA及SA均相等。水平轴及垂直轴方向的外径LA及 SA随着向屏幕一侧延伸而比对角轴方向的外径DA相对性缩小。即，在偏转 线圈部Y的边界14b附近，截面形状为大致与管颈部N同一直径的圆形。另 外，偏转线圈部Y的靠屏幕一侧的截面形状是在对角轴方向具有最大直径的大 致矩形。
在这种场合，荧光屏17的纵横比M∶N为4∶3。
而在偏转基准位置25上的偏转线圈部Y的截面为：
DA＝30.2mm、LA＝27.5mm、SA＝22.5mm，
且：
(LA+SA)/(2DA)＝0.83。
另外，在偏转基准位置25上的偏转线圈部Y的截面，偏转线圈部外侧面 的曲率半径分别为：
Rh＝113mm、Rv＝312mm、Rd＝8.8mm。
这时，偏转线圈部Y的最大真空应力为8.07HPa，作为真空管壳的玻壳强 度是足够了。
另外，偏转线圈20的铁心部24的靠屏幕一侧的端部24a的截面为：
DB＝48.2mm、LB＝44.7mm、SB＝39.8mm，
且：
(LB+SB)/(2DB)＝0.88。
具有这种结构的阴极射线管装置相对具有圆锥形偏转线圈部的阴极射线管 装置可以降低约18％的偏转电力。这样，如果能够降低偏转电力，就也能降 低漏磁场。
还有，偏转线圈20的铁心部24在靠管颈部一侧的端部24b的截面上具有 大致圆形的内面形状。该内径、即从管轴到内面为止的距离为45mm。在这种 场合，有时是根据水平偏转线圈及垂直偏转线圈的端部形状和分隔体的形状按 基准使圆形变形，但其程度最好将铁心部内径在水平轴方向、垂直轴方向的比 例控制在5％±以内，这样有利于降低偏转电力。
以上以鞍-鞍形偏转线圈作为本发明的实施例作了说明，当然也适用于使 用鞍-螺旋形的偏转线圈的阴极射线管装置。在这种场合，铁心部为螺旋线圈 的铁心。
工业上利用的可能性
如上所述，本发明通过在真空管壳上安装适宜的偏转线圈，该真空管壳的 偏转线圈部具有可确保足够的玻壳强度且能有效降低偏转电力的外侧面形 状，从而可以得到能满足高亮度和高频偏转要求的阴极射线管装置。