CN1317824A

CN1317824A - 彩色阴极射线管及其调节方法

Info

Publication number: CN1317824A
Application number: CN01112392A
Authority: CN
Inventors: 山下洋
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2000-04-12
Filing date: 2001-04-06
Publication date: 2001-10-17
Also published as: US20020017870A1; US6541927B2; TW494369B; JP2001296826A; KR20010098504A

Abstract

识别已经从视频放大器电路输入到CPU的颜色视频信号的格式，并按照这种识别的格式根据指定参数变量，确定第二栅极电压和对于三种基色的阴极的阴极偏置电压，以此按照适合于该视频信号格式的最佳驱动条件驱动阴极射线管。可以通过人工操作调节这一参数变量，以使用户能对于阴极射线管设置所需的驱动条件。

Description

彩色阴极射线管及其调节方法

本发明涉及一种计算机监视器等使用的彩色阴极射线管及其调节方法，更具体地说，涉及这样一种彩色阴极射线管，其至少包含关于三种基色的阴极以及第一和第二栅极，其中可以按照需要调节关于三种基色的对应阴极的截止电压和所述第二栅极电压。

在一种例如计算机监视器使用的彩色阴极射线管中，通常建立一用于优化精细图像着色(rendering)，例如直线图像着色等的调节机构以及不很强调亮度，这是由于通常将计算机用于数据或文字处理。因此，尽管亮度取决于显示器的大小而不同，仍将亮度值维持例如约100-150尼特的低等级。然而，随着在计算机系统的所谓多媒体的应用近来不断增长，对计算机监视器的要求不断提高，以显示动态画面的图像。然而，已有人指出，由于屏幕太暗，这种亮度有限的画面图像不会增进鲜明的和真实的感觉。

因此，在利用具有预定阴极截止电压和栅极电压的常规阴极射线管的计算机监视器的情况下，试图例如通过增加输入信号的电平来增强亮度。然而，这种方案具有的缺点是明显降低阴极射线管的亮度寿命。因此，在常规装置中，仅在低于指定最大亮度级的范围内进行调节，以及任何尝试将亮度级调节到超过一预定值通常会在信号中导致峰值减弱，这是由于在其部分视频信号电路内产生饱和，或者该装置建立保护机构，防止亮度级超过一预定值，使得这种尝试会失败。

考虑到上述论点，本发明试图解决对于指定提供低亮度级的常规计算机监视器指出的这些问题，即，对于提供动态画面的图像的鲜明的和真实的显示屏幕太暗，以及通过建立保护机构等用于防止例如由于增加输入信号电平导致亮度过于增加，将亮度限制到一定数值的亮度级，这是由于增加输入信号电平会明显降低阴极射线管的亮度寿命。

根据本发明，提供一种彩色阴极射线管，所述彩色阴极射线管至少包含关于三种基色的阴极以及第一和第二栅极，并且其按照这样一种方式构成，即，利用一公用的变量计算关于三种基色的对应阴极的截止电压和所述第二栅极电压；以及按任选方式设定这些电压，使得通过按任选方式设定关于三种基色的对应阴极的截止电压和所述第二栅极的电压实现适当的亮度级控制，同时可以按照简单方式形成这些相互关联的电压。

图1是表示根据本发明的一个实施例的阴极射线管的示范配置的方块示意图，按该配置实施本发明的调节方法。

图2是表示在本发明中采用的颜色视频信号格式和变量[ADJ-VALUE]之间相互关系的曲线图。

图3是表示一用于利用变量[ADJ-VALUE]计算截止电压的关系表达式的表。

图4是列出示范性的具体数值的表。

图5是表示阴极射线管示范性的驱动特性的曲线图。

图6是利用阴极射线管的第二栅极电压作为参数表示示范性的驱动特性的曲线图。

本发明提供一种彩色阴极射线管，其至少包含关于三种基色的阴极以及第一和第二栅极，所述彩色阴极射线管包含：计算装置，用于利用一公用的变量计算关于三种基色的对应阴极的截止电压和所述第二栅极电压；控制装置，其该变量变化；以及设定装置，用于根据通过所述计算得到的数值，设定关于三种基色的对应阴极的截止电压和所述第二栅极的电压。

本发明还提供一种彩色阴极射线管的调节方法，该彩色阴极射线管至少包含关于三种基色的阴极以及第一和第二栅极，其中通过利用一公用的变量计算关于三种基色的对应阴极的截止电压和所述第二栅极电压；以及根据通过所述计算得到的数值，随着该变量变化，设定关于三种基色的所述阴极的对应阴极的截止电压和所述第二栅极的电压。

图5表示例如三种基色中之一的电子枪驱动特性的曲线图，描绘用水平轴代表的阴极电压Ek与用垂直轴代表的与亮度相对应的阴极电流Ik的相互关系。在这个实例中，第一栅极维持在地电位(0伏)，第二栅极固定在恒定值。在该图中的波形30代表施加到阴极上的驱动电压Ed，波形31代表电子束电流。这里，当阴极驱动电压Ed(波形30)达到区分(pedestal)电位时，阴极电流Ik必下降到近于0，在此点的阴极电压和第一栅极电压之间的电位差称为截止电压Ekco。

即，在上述阴极射线管中，对相对于阴极电压的截止电压Ekco进行调节，使得当阴极驱动电压达到区分电位时，阴极电流Ik会下降到近于0。然而，这种驱动特性对每一单个的电子枪呈现不同的曲线。因此，这种截止电压的调节必须对每一电子枪分别进行，使得这一操作极为复杂。当例如对关于三种基色(RGB)的每一电子枪独立设立第一栅极时，这种调节可以按照固定的阴极电位在第一栅极侧进行。然而，该操作仍然复杂。

驱动电压Ed与阴极电流Ik之间的相互关系通常用下列公式(1)表示：

Ik=K·Ed^γ ……(1)

其中，数值K是一称为驱动系数的系数，随着截止电压Ekco变大，其相反变小。数值γ是一指数，在通常的阴极射线管中，其通常约为2.5，随第二栅极电压Vg增加而趋于稍微降低。

根据这一公式，随第二栅极电压Vg增加，阴极截止电压Ekco几乎线性变化。图6表示通过改变第二栅极电压Vg得到的上述曲线的变化。对于每一相应的实例提供一条曲线，其中Vg分别等于a,b,c，数值a,b,c之间的相互关系可以表示为c＜b＜a。在图6中，对于每一对应的第二栅极电压Vg存在一截止电压，尽管驱动电压Ed是恒定的，这一截止电压Ekco的变化ΔEk引起阴极电流Ik的变化ΔIk。

因此，在适当地控制第二栅极电压Vg和截止电压Ekco的同时通过改变阴极射线管的截止条件，阴极电流Ik可以随驱动电压Ed均匀变化，以此使屏幕的亮度能改变。然而，在常规的装置中，该驱动特性可能对于如上所述的每个单个的电子枪产生不同的曲线，因此，对于每个电子枪必须分别进行这种截止调节，从而使该调节极为复杂。

考虑到上述论点本发明是具有创造性的。

各实施例

下面参照图1更详细地解释本发明。图1是表示根据本发明的一个实施例的阴极射线管的示范配置的方块示意图，按该配置实施本发明的调节方法。

图1中所示的阴极射线管1(局部示出)包含：构成关于三种基色(RGB)的3枪结构的阴极Kr,Kg和Kb；以及第一栅极G1和第二栅极G2；并且在阴极Kr,Kg和Kb产生的电子束朝向显示屏(未示出)发射。在所示的这种配置中，所示第一栅极G1是接地的，然而，可以代之以负电压偏置第一栅极G1。

例如来自复合视频信号输入端11的颜色视频信号和同步信号提供到视频放大器电路12，以及在该视频放大器电路12中形成的三种基色(RGB)的视频信号经过箝位电路13r,13g和13b分别提供到阴极Kr,Kg和Kb。另一方面，来自视频放大器电路12的同步信号提供到垂直/水平偏转电路14，以及在其中形成的垂直/水平偏转电流提供到装在彩色阴极射线管1颈部的偏转线圈(yoke)2。来自偏转电路14的信号还提供到高压电路15，高压电路15中形成的高电压提供到彩色阴极射线管1中的阳极(未示出)。

利用三种基色(RGB)的视频信号对从阴极Kr,Kg和Kb发射的电子束进行调制，同时，利用偏转线圈(yoke)2使电子束偏转，同时利用阳极(未示出)使之加速，然后使在显示屏(未示出)上的萤光物质发光。按照这种方式，提供到输入端11的复合视频信号所代表的图像显示在彩色阴极射线管1的屏幕上。上述视频放大器电路12主要包含视频放大器，用于将视频信号放大到驱动阴极Kr,Kg和Kb所需的电平，然而，还可以包含用于其它视频信号处理的电路，例如处理垂直和水平信号的电路。

此外，将来自这一视频放大器电路12的信号提供到微计算机(下面称为CPU)16。响应于这一信号，CPU 16识别(61)例如输入的颜色视频信号的格式。这一格式例如由[水平分辨率]×[垂直分辨率]表示，以及由于不能根据在监视器侧的视频信号直接检测例如为水平分辨率等的数值，所以根据水平和垂直频率和同步信号的极性通过计算或利用一参照表等推算这些数值。在这一实施例中，针对特别关注的水平分辨率，进行一系列处理。

根据这一识别的格式，确定指定的变量[ADJ-VALUE](62)。即，按照图2中所示的方式确定相对于水平分辨率的这一变量[ADJ-VALUE]。在图2中，当用水平轴代表的水平分辨率处在例如低于600的范围内时，则变量[ADJ-VALUE]会为最小值“0”，以及其处在1200和更大的范围内时，变量[ADJ-VALUE]会为最大值“255”，以及其落入这两个值的范围之间时，该变量[ADJ-VALUE]将在最小值“0”和最大值“255”之间线性变化。可以代之以根据例如水平频率利用30千赫和60千赫作为边界进行确定这一变量[ADJ-VALUE]。

在此之后，利用一来自用户即通过人工输入端17提供的控制输入，在指定的变化范围内调节这一确定的变量(63)。然后，将这一经调节的变量[ADJ-VALUE]用于计算(64)。在这一计算(64)中，根据上述变量[ADJ-VALUE]即在存储器18中或在装入在CPU16的存储装置中存储的寄存器数值，进行计算，如在图3中列出的计算。

在图3中在最左列中表示的寄存器数值[R_ECO_MAX],[R_ECO_MIN],[G_ECO_MAX],[G_ECO_MIN],[B_ECO_MAX][B_ECO-MIN],[G2_MAX],[G2_MIN]表示例如以8位数字值表达的数值，当变量[ADJ-VALUE]为最大值“255”或最小值“0”时，按照这些数值对阴极Kr,Kg和Kb以及第二栅极G2进行截止调节。在制造阶段进行调节处理期间预先测量这些寄存器数值，以及预存储在存储器18中或装入在CPU16的存储装置中。在这些调节过程中，可以进行所需的测量，以及通过例如利用通信接口(IF)19控制CPU16，可以存储任何所需的数值。

利用这些寄存器数值和上述变量[ADJ-VALUE]进行计算，以实现所谓的线性内插，例如在图3中在中央列中表示的。即，在这些计算中的每一计算中，根据所确定的变量[ADJ-VALUE]，利用使变量[ADJ-VALUE]为最大值“255”时的数值或使变量[ADJ-VALUE]为最小值“0”时的数值，通过线性内插得到中间的数值。这些计算将提供与各个阴极Kr,Kg和Kb的截止电压Ekco以及第二栅极G2的电压Vg相应的数字值，它们根据适合于输入信号的格式的变量[ADJ-VALUE]已线性内插。

然后将这些得到的数字值提供到D/A变换器20并变换为模拟信号21r，21g,21b和22a，然后将这些信号分别提供到阴极电压形成电路21和栅极电压形成电路22。在这些电压形成电路21和22中，根据提供到它们上的对应模拟信号，形成与截止电压Ekco(R),Ekco(G),Ekco(B)，第二栅极G2的栅极电压Vg相对应的电压。将在阴极电压形成电路21中形成的电压提供到箝位电路13r,13g和13b，以实现对各对应阴极Kr,Kg和Kb的截止电压Ekco的调节，同时，将在电压形成电路22中形成的栅极电压Vg提供到第二栅极G2。

按照这种方式，可以根据输入信号的格式已确定的然后利用经过人工输入端17的控制输入进行调节的变量[ADJ-VALUE]，选择各对应阴极Kr,Kg和Kb的截止电压Ekco和第二栅极G2的栅极电压Vg。在这种情况下，如参照图6上面介绍的，即使当驱动电压Ed保持恒定时，通过改变各对应阴极Kr,Kg和Kb的截止电压Ekco和第二栅极G2的电压Vg，也可以改变阴极电流Ik因此亦即改变屏幕亮度。

换句话说，在这种装置中，通过改变变量[ADJ-VALUE]，可以改变屏幕亮度。因此，通过根据上面解释的输入信号的格式确定变量[ADJ-VALUE]，可以将屏幕亮度设定为适合于输入信号格式预定的亮度级。同时，通过利用例如经过人工输入端17的控制输入调节这一变量[ADJ-VALUE]，可以根据用户的指令按任选方式控制屏幕亮度。以这种方式，可以将屏幕亮度设定到所需的亮度级。

阴极射线管的亮度寿命很大程度上决定于阴极电流密度，以及该阴极电流密度决定于驱动电压Ed和截止电压Ekco。根据前面介绍的公式(1)，增大驱动电压Ed会使与亮度相对应的阴极电流Ik增加。在这种情况下，在阴极的导出电流的有效面积基本上不变的同时，由阴极导出的电流的量值变化，这使得导致电流密度的增加，又会使阴极射线管的亮度寿命降低。

另一方面，在按照上面解释的改变阴极的截止电压Ekco和第二栅极G2的电压Vg的情况下，这些变化的数值作为工作效率值K当在公式(1)中的截止电压Ekco增加时相反变小，以及指数γ随第二栅极电压Vg增加而降低。因此，在这种情况下，随阴极电流Ik增加，导出该电流的阴极面积将按比例扩展，使得阴极电流Ik的增加将不会对阴极射线管的亮度寿命产生很大的有害影响。而是，由于形成该电子束的面积增加，电子束光点的尺寸将增加。

即，这些数值之间的相互关系可以用如下的公式(2)表达：

Jk≈Ik/((Ed/Ekco)·S) ……(2)

其中，数值Jk代表阴极电流密度，数值S代表在第一栅极中的孔的面积。按照这样方式，虽然由于电子束光点增加，精细数据的再现能力下降，但最大亮度可以明显提高，不会由于通过改变阴极电压Ek以及第一栅极和第二栅极电压Vg来改变阴极电流Ik相对于驱动电压Ed的特性而牺牲阴极射线管的亮度寿命。

图4表示各电极电压和全白亮度以及光点尺寸之间的相互关系。例如，对于阴极Kr,Kg和Kb驱动电压分别设定为36Vp-p(伏(峰值-峰值))，36Vp-p,37Vp-p通过分别将第二栅极电压Vg从557伏变化到257伏，以及阴极Kr的截止电压Ekco(R)从94伏到47伏，阴极Kg的截止电压Ekco(G)从100伏到50伏和阴极Kb的截止电压Ekco(B)从98伏到49伏将全白亮度可以从123尼特变化到255尼特。此外，这会引起光点尺寸从φ0.55改变到φ0.78，使得随亮度增加，光点尺寸扩展。

因此，根据本实施例，通过按照这样一种方式配置一至少包含关于三种基色的阴极以及第一和第二栅极的彩色阴极射线管，其中利用一公用变量计算关于三种基色的各阴极的截止电压和第二栅极电压，以及可按任选的方式设定这些电压，可以按照需要控制的亮度级，同时，可以易于形成这些彼此关联的电压。

在常规的指定用于例如提供低亮度级的计算机监视器的情况下，已看出，对于要提供鲜明的和真实的显示动态画面的图像来说其屏幕太暗，以及由于通过增加的输入信号电平增加亮度级会降低阴极射线管的亮度寿命，因此，这种监视器已经这样指定，即通过建立保护机构使其亮度不会超过指定的亮度级，然而，在本发明的情况下，这些问题易于解决。

在上述装置中，人工输入端17的输入可以是在可变电阻中形成的经A/D变换的电压信号，或者是经过输入装置提供的信号，该输入装置可以是任选的开关(未示出)。这一人工输入端17也另外可以配置，以便为用户提供一可调节由CPU 16控制的监视器的除了变量[ADJ-VALUE]以外各种其它参数的装置。

在上述装置中，在指定根据例如输入信号的识别格式得到变量[ADJ-VALUE]时，可以在存储器等中预先提供对于各对应格式的变量[ADJ-VALUE]预定的最佳值，以便根据识别的格式产生变量[ADJ-VALUE]。在正如前面所解释的指定根据水平分辨率确定变量[ADJ-VALUE]时，可以这样构成截止条件，即对于例如640×480较低的分辨率的信号提供较高的亮度，而对于例如1600×1200那些高分辨率的信号优先聚焦特性而不是亮度。

此外，可以提供D/A变换器20作为CPU 16的一部分，或者装入电压形成电路21和22中。另外，也可以尝试无D/A变换器实现的配置，在这种情况下，利用电子式电位器改变对应电压形成电路21和22的输出。再者，输入信号的格式的确定方法并不局限于上述的在CPU 16内实施的确定方法，该方法可以利用专用的分立电路等按照另外方式实施。在存储器18内存储的寄存器数值的构成并不局限于上述的构成，运算表达式并不局限于上述的线性内插的表达式，可以采用另外任选的方案。

正如前面所解释的，其中公开的彩色阴极射线管至少包含关于三种基色的阴极以及第一和第二栅极，还包含：计算装置，用于利用一公用的变量计算关于三种基色的对应阴极的截止电压和所述第二栅极电压；以及控制装置，其该变量变化；以及设定装置，用于设定关于三种基色的所述阴极的对应阴极的截止电压和所述第二栅极的电压。以此，由于能以任选方式设定关于三种基色的对应阴极的截止电压和所述第二栅极电压，可按需要对亮度级进行控制，以及简单形成这些相互关联的电压。

此外，其中公开的用于调节阴极射线管的方法是彩色阴极射线管的调节方法，该彩色阴极射线管至少包含关于三种基色的阴极以及第一和第二栅极，该方法包含的步骤有：利用一公用的变量计算关于三种基色的对应阴极的截止电压和所述第二栅极电压；以及根据通过所述计算得到的数值，随着该变量变化设定关于三种基色的所述阴极的对应阴极的截止电压和所述第二栅极的电压。以此，由于能以任选方式设定关于三种基色的对应阴极的截止电压和所述第二栅极电压，可按需要对亮度级进行控制，以及简单形成这些相互关联的电压。

应当认识到，本发明并不局限于其中公开的各实施例，在不脱离本发明的构思的前提下，可以尝试进行各种改进。

效果

根据本发明的第一个方面，至少包含关于三种基色的阴极以及第一和第二栅极的彩色阴极射线管按照这样一种方式构成，使得利用一公用的变量计算关于三种基色的对应阴极的截止电压和所述第二栅极电压，以及它们可以按任选方式设定，从而通过以任选方式设定关于三种基色的对应阴极的截止电压和所述第二栅极电压，可以按照需要控制的亮度级，同时，可以易于形成这些彼此关联的电压。

根据本发明的第二个方面，提供一种确定装置，用于根据所述识别的格式确定所述变量，使得可以以极为简单的方式设定适合于输入信号的格式的关于三种基色的对应阴极的截止电压和所述第二栅极电压。

根据本发明的第三个方面，提供一种调节装置，用于对在一任选变化范围内的所述确定的变量进行调节，以此使得用户能按任选方式控制亮度级。

根据本发明的第四个方面，按照这样一种方式构成一种彩色阴极射线管，彩色阴极射线管至少包含关于三种基色的阴极以及第一和第二栅极，使得利用一公用的变量计算关于三种基色的对应阴极的截止电压和所述第二栅极电压；以及可以按任选方式设定这些电压，使得通过按任选方式设定关于三种基色的所述阴极的对应阴极的截止电压和所述第二栅极，同时可以按照所需方式控制亮度级以及可以易于形成这些彼此关联的电压。

根据本发明的第五个方面，通过根据识别的格式确定变量进行调节，以极为简单的方式设定适合于输入信号的格式的关于三种基色的对应阴极的截止电压和所述第二栅极电压。

根据本发明的第六个方面，通过确定在任选变化范围内的变量，用户可以按任选方式控制亮度级。

因此，本发明提供了对于例如指定提供低亮度级的常规计算机监视器指出的问题的简单的解决方案，常规计算机监视器中对于提供鲜明的和真实的显示动态画面的图像其屏幕太暗，以及必须建立限制亮度的保护机构，控制仅使之高达指定的亮度级，因为当例如尝试通过增加的输入信号的电平时提高亮度会降低阴极射线管的亮度寿命。

Claims

1．一种彩色阴极射线管，至少包含关于三种基色的阴极以及第一和第二栅极，还包含：

计算装置，用于利用一公用的变量计算关于三种基色的对应阴极的截止电压和所述第二栅极电压；以及

设定装置，用于根据通过所述计算得到的数值，设定关于三种基色的所述阴极的对应阴极的截止电压和所述第二栅极的电压。

2．如权利要求1所述的彩色阴极射线管，其中所述设定装置是一D/A变换器，该D/A变换器将从所述计算装置提供的数字输出变换为对应的电压。

3．如权利要求1所述的彩色阴极射线管，其中还包含：

识别装置，用于识别输入信号的格式；以及

确定装置，用于根据所述识别的格式确定所述变量。

4．如权利要求3所述的彩色阴极射线管，其中所述确定装置通过采用水平分辨率确定所述变量。

5．如权利要求3所述的彩色阴极射线管，其中所述确定装置通过采用行同步信号的频率确定所述变量。

6．如权利要求3所述的彩色阴极射线管，其中还包含：

调节装置，用于对在一任选变化范围内的所述确定的变量能够进行人工调节。

7．一种彩色阴极射线管的调节方法，该彩色阴极射线管至少包含关于三种基色的阴极以及第一和第二栅极，该方法包含的步骤有：

利用一公用的变量计算关于三种基色的对应阴极的截止电压和所述第二栅极电压；以及

根据通过所述计算得到的数值，设定关于三种基色的所述对应阴极的截止电压和所述第二栅极的电压。

8．如权利要求7所述的彩色阴极射线管调节方法，包含的步骤有：

识别输入信号的格式；以及

根据所述识别的格式确定所述变量。

9．如权利要求7所述的彩色阴极射线管调节方法，其中通过采用所述识别的格式的水平分辨率确定所述变量。

10．如权利要求7所述的彩色阴极射线管调节方法，其中通过采用所述识别的格式的行同步信号的频率确定所述变量。

11．如权利要求7所述的彩色阴极射线管调节方法，包含的步骤有：

对在一任选变化范围内的所述确定的变量进行人工调节。