CN1322537C - 阴极射线管荧光粉保护 - Google Patents

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Abstract

一种阴极射线管视频显示器，包含一个阴极射线管(CRT)，用于显示耦合至它上面的视频信号(Vin)。一个阴极射线管电子束消隐电路(201)连接至阴极射线管上，对消隐触发信号(Gk)起响应而使阴极射线管内的电子束(e)消隐。一个消隐控制器(200)连接至阴极射线管电子束消隐电路(201)上，产生出消隐触发信号用以控制电子束消隐，其中，根据热启动和冷启动状态之一而使电子束(e)消隐不同的时间长度。

Description

阴极射线管荧光粉保护
技术领域
本发明涉及阴极射线管显象装置，具体涉及防止显像荧光粉损伤。
背景技术
阴极射线管显示中在诸如扫描缺失或者偏转电源终结或故障的场合下，往往使用电路结构来保护显像荧光粉免受损伤或是呈现虚假影像。通常，用这类保护电路检知或预测上述事件的发生，当检测后，起作用的电路例如可对显像管栅极施加一个偏压，足以消隐或截止显像管内的电子束。在三色显像管中，通常使用一片金属荫罩板来确保各别的彩色荧光粉只受到相应电子枪发出的电子束的轰击。结果，该荫罩板对投射向荧光粉显示面的电子束电流将截获其极大部分。因此，可以使不偏转电子束造成的荧光粉损伤或者发射疲劳的可能性大为减小。然而，为了消除虚假的关机影像，使用此类显像管的显示器又常应用电路来偏置或截断CRT栅极使其达到消隐或截止电位，以防止显示出这类不希望的关机伪痕。
人们知道，在某些阴极射线管装置中往往使用与偏转发生器在电气上分离的阴极射线管电源以便能选择性地工作于多个扫描频率上。显然，这样的显示器中需要荧光粉保护电路，因为对显像管的供电并不是由偏转波形激励、供能或是从中得出的，由此，荧光粉损伤会是在持续性CRT供电下由偏转故障引起的。
在阴极射线管式投影显示装置中，荧光粉保护电路最为严格，因为每个显像管只有单色的荧光粉，故而没有三色显示器中的内部金属荫罩板。此外，投影管尺寸小，与32英寸三色显像管相比较，例如直径仅7英寸，这使得它比之直视式显像管其图像功率与管子尺寸之比显著地较大。因此，投影管中的束电流密度导致荧光粉要耗散明显地更大的功率。于是，没有保护电路时，任何的开机或关机瞬间或通断图像时电子束将射向管面正中央，造成荧光粉损伤。荧光粉受到局部轰击而疲劳时将永久性地减小光输出，由此残留一种图像斑点。如果瞬变情况严重，荧光粉会被烧毁，从而导致该处的荧光粉不能再发光。
发明概述
在一种有利的电路结构中，阴极射线管视频显示装置中包含一个阴极射线管，能显示耦合到它上面的视频信号。一个阴极射线管电子束消隐电路连接至显像管上，它对消隐触发信号起响应而消隐掉显像管内的电子束。有一个消隐控制器连接至所述显像管电子束消隐电路上，产生出消隐触发信号用以控制电子束消隐，其中，根据热启动和冷启动之一种状态，对电子束的消隐有不同的时间长度。
再一个有利的电路结构中，阴极射线管视频显示装置中包含一个阴极射线管，能显示耦合到它上面的视频信号。一个阴极射线管电子束消隐电路连接至阴极射线管上，它对消隐触发信号起响应而消隐掉显像管内的电子束。有一个消隐控制器连接至所述显像管电子束消隐电路上，产生出消隐触发信号用以控制电子束消隐，其中，根据开机和关机之一种状态，对电子束的消隐有不同的时间长度。
附图简要说明
图1示明一种带有扫描和功率损耗检测的荧光粉保护电路结构。
图2示明本发明的荧光粉保护电路结构。
图3示出由图2上本发明的荧光粉保护电路结构产生的触发波形。
图4示明一个示例的CRT栅极偏压电路结构。
详细说明
人们知道，保护电路是对扫描波形或电源的损耗进行检测，这样一种示例的三色显像管电路结构示明于图1。然而，图1的电路结构同等地可应用于这样的CRT保护电路结构，其中连接于每个显像管控制栅极上的各栅极截断电路均由单个电源和扫描故障电路结构予以驱动。
图1中，对场扫描信号提供一个自动显像管偏置(AKB)电路，作为场扫描缺失检测电路的一部分。当场扫描缺失时，使显像管偏压慢慢改变以减小电子束电流，直至电子束截止。然而，这种方法响应时间慢，不能防止显像管的损坏。图1中，由晶体管Q3和二极管D1给出12V电源感知信息。晶体管Q3发射极上二极管D1和电容C3的组合其作用是当12V电源缺失时，例如关机或电源故障时，可防止12V电源快速地跌落。关机后，晶体管Q3基极上所施加的12V电压通过电阻R1下降而趋向地电位，使得晶体管Q3导通，由此启动栅极截断电路，该示例的电路结构如图4所示那样。
虽然，图1中示明的电路对场扫描故障和12V电源缺失均可以检测，但它不能够对开机瞬间的损伤提供保护。此外，当扫描发生故障时由于AKB电路表现出长的响应时间，所以在CRT未消隐之前该AKB电路结构会使衰减(Collapsing)的扫描显示出来。
在显示器的通电和断电时刻，在电子束消隐要求上有着重大的差别。下列工作状态下，都要求阴极射线管荧光粉保护：
断电：
对用户控制的关机起响应，消隐电子束，
偏转电源故障时消隐电子束，
在偏转发生故障时消隐电子束；
通电：
冷开机时的消隐电子束，
热开机时的消隐电子束。
关机时会出现两种可见的伪痕，也就是有短时间的、但可能是高亮度的闪亮或扫描紊乱，随后是代表最终图像的光亮慢慢衰减。显然，要求关机时电子束消隐能快速动作，以防止可见的闪亮，此外，消隐须保持一段足够时间以抑制任何的图像余辉。
显示器通电时也会呈现可见的伪痕，但它的时长和强度取决于上次关机时显示器的工作状况以及离上次关机的间隔时间。例如，断电-通电循环时间短于几分种时可称为热启动，因为这时显像管灯丝没有完全冷却而能够快速地发射电子，它不像显像管灯丝已静止一小时或更长时间的情况。于是，可以知道，需要有快速的开机检测，尤其是对于热启动状况。此外，为了免得用户焦躁，必须避免电子束消隐期不必要地长，要防止图像呈现上任何额外的延时。然而，对于所谓冷启动的冷态显像管灯丝，相对于热启动状态来说，开机的显示伪痕常常被推迟，因此，要求稍微长些的电子束消隐期。
对于通电和断电要区辨出不同的电子束消隐要求，也即开机时快速消隐和不消隐而关机时快速又持续地消隐，这形成了图2的有利电路结构。开机时，必须由电子束消隐阻止任何的开机伪痕显示，但是，在阴极射线管阴极上得到视频信号之前必须结束消隐。对于任何的断电情况，必须立即启动电子束消隐，并维持消隐状态一段时间，它比之开机时所需的消隐时间要长得多。换言之，开机时电子束先即刻消隐然后又不消隐，避免延长屏幕图像的任何丢失，而断电时电子束应立即被消隐并持续下去，以抑制屏幕上任何的图像可见性。
为了防止显示器开机闪烁，应用图2中的有利电路结构200来激励栅极截断或栅极偏压电路，它使CRT电子束(e)消隐。虽然，在图2的电路结构中示例成三色显像管，但本发明的检测电路200同等地可应用于CRT投影电路结构，那里连接于每个显像管控制栅极上的各栅极截断电路是由单个电源和扫描故障电路结构驱动的。检测电路200的电路结构还能够检知场偏转故障和关机事件(诸如发生停电和用户关机)。此外，与图1的电路结构相比较，能够快速检知场扫描故障。
在图2的本发明的电路200中，在场消隐期间发生的5V的场频脉冲Vp馈送至场扫描缺失和12V电源传感电路上。场脉冲由晶体管Q1予以放大，并且场脉冲的出现使得晶体管Q2持续地饱和。晶体管Q2的集电极通过电阻R5连接至晶体管Q3的基极上，当晶体管Q2饱和时使晶体管Q3截止。场脉冲失去时晶体管Q2迅速截止，使晶体管Q2的集电极电压也即电容C2与电阻R4并联连接点上的电压开始向地电位降落。下降的电压馈送至晶体管Q3的基极上，使Q3导通而在晶体管Q3的集电极上产生信号Gk。该栅极截断触发信号Gk由示例的图3中的脉冲B和D表明，并馈送出去激励图4中示例的栅极截断电路。由于电容C2和电阻R4构成的时间常数大，所以示例的图3中脉冲B和D具有的长衰减时间是很大的。
如果框200的12V电源失去，则晶体管Q1、Q2和二极管D1截止，电容C2上的电压将通过电阻R4放电至地电位。电容C2上的电压通过电阻R5加到晶体管Q3的基极上，当该电压下降到大约10.4V时将使晶体管Q3导通，在集电极上产生信号Gk，去激励栅极截断电路。随着12V电源的失去，二极管D1使电容C3从电源上断开，由电容C3对晶体管Q3的发射极供电而维持Q3导通。
显示器通电由图3中示例的Gk脉冲波形A表明。电容C2连接于晶体管Q2的集电极与地之间，在显示器断电之后通过电阻R4放电。然而，当通电时，电容C2通过电阻R5和晶体管Q3基极慢慢充电，充向连接于二极管D1阳极上的12V电源值。该充电电流在时间期t1内维持晶体管Q3导通，而t1期间栅极截断电路被激励。该t1的宽度，或者不如说Gk脉冲A的结束，决定于晶体管Q2的导通状况，该导通是在建立的场脉冲输入给晶体管Q1基极之后，它使得晶体管Q2达到饱和状态。随着晶体管Q2饱和，电容C2经由晶体管Q2的集电极迅速充电至12V电源减去饱和压降Vcesat的值上。当电容C2上的电压上升到一个值，比之12V电源低两个标称的PN结电压时(大约上升至10.6V)，此时栅极截断触发晶体管Q3截止，由栅极截断电路结束电子束的截止。
如前面所述，开机栅极截断脉冲A由场脉冲Vp的出现予以终结，场脉冲Vp使晶体管Q2饱和、电容C2放电和脉冲A结束。前面已经讨论了促发栅极消隐中希望达到不同时长的问题，简单地说，由图2中示明的本发明的电路可以充分地保护三色显像管的热启动。然而，对于三色显像管的冷启动情况，本发明的电路200虽可提供荧光粉灼伤保护，但在CRT和电源稳定时它不能够完全地防止显示虚假图像。为了对消隐促发提供不同的可控时长，在向晶体管Q2供给12V电源的虚线框处加入了框250中示明的有利的延时单元。当开始冷启动状态时，电容C4是放电的，从而保持晶体管Q4截止，阻止住向晶体管Q2供给电流。正电源12V通过电阻R7使电容C4充电，充到某一点时电容C4上的电压足以导致晶体管Q4导通，便向晶体管Q2供给电流，然后如前面所述地工作下去。电容C4继续得到+12V电源的充电而使得晶体管Q4饱和，于是对供给晶体管Q2的电流呈现为一个低阻抗。因此，电容C4和电阻R7的数值选择能有效地决定开机脉冲A的宽度。二极管D2对电容C4提供放电通路，它可以确保促发消隐的脉冲A在热启动和冷启动下有相同的宽度。
在三色显像管的热启动状态下，依靠去掉或省略二极管D2能有利地缩短消隐脉冲A的宽度，因为容许有残余电荷保留在电容C4上，可以使串联接入的晶体管Q4早些导通。因此，对于温热的三色显像管，可使开机消隐时间与显像管冷却时间成比例地缩短。然而，对于投影阴极射线管，二极管D2的存在能确保无论是热启动状态或冷启动状态，电容C4都可以完全放电。
为了对显像管上发生的电弧提供保护，在晶体管Q2的集电极与发射极之间连接电容C1。于是，借助于当电源处于其工作值上时使得晶体管Q3的基极保持低电位，达到了显示器通电时的显像管消隐。在图2上本发明的开机/关机触发脉冲发生器200中，栅极截断电路被触发而使得电子束截止不同的时间长度，具体取决于是显示器通电时的电子束消隐还是各式断电或故障事件(诸如发生停电或扫描故障)时的电子束消隐。
图3示明晶体管Q3集电极上产生的示例性触发电压Gk，以及在显示器的示例性通断循环期间对栅极截断电路的施加触发。可以看到，与宽度大约为5秒或更长的脉冲B或D相比较，触发脉冲A的宽度要窄得多。脉冲C表示的情况是显示器在断电后的短时间内重新启动，它示明脉冲C的宽度实质上类似于脉冲A。
一个示例性的栅极截断或即栅极偏压控制示出于图4。正常工作期间，示例的栅极偏压电路结构中的晶体管61被控制信号Gk偏置到截止状态。在此情况下，电容65由经过电阻63的电流充电，充电到的电位等于电源电压Vs减去分压器输出端(节点70)上的电位。分压器中电阻71和72的数值选择成在电路节点70上给出一个特定的输出电压Vo，该分压器输出电压的选择对显示图像的峰值亮度有重大影响。
由Gk触发时，晶体管61导通，使电容65连接集电极的一侧箝位于地电位。然而，正常工作期间，电容65充电到的电位将等于电源电压Vs(例如是200V)减去分压器输出电压(25V)。因此，当控制信号Gk起作用而使电容65连接集电极的一侧箝位于地电位时，电容65的另一侧将趋向大约-175V的电位。该电位加到CRT栅极G上，给出负的栅极截止电压，从而避免显像管荧光粉出现斑点灼伤。在此状态下，分压器中的二极管73被反向偏置，电阻72和稳压二极管75两者与电容65隔离开，从而只是电阻71对电容65提供放电通路。

Claims (6)

1.一种阴极射线管视频显示器，特征在于：
一个阴极射线管，用于显示耦合至其上的视频信号(Vin)；
阴极射线管电子束消隐器(201)，连接于所述阴极射线管上，对消隐触发信号(Gk)起响应而消隐掉在所述阴极射线管内的电子束(e)；以及
消隐控制器(200)，连接于所述阴极射线管电子束消隐器(201)上，产生出所述消隐触发信号(Gk)用以控制电子束消隐，其中，使所述电子束(e)对于热启动和冷启动状态被消隐不同的持续时间。
2.一种阴极射线管视频显示器，特征在于：
一个阴极射线管，用于显示耦合至其上的视频信号(Vin)：
阴极射线管电子束消隐器(201)，连接于所述阴极射线管上，对消隐触发信号(Gk)起响应而消隐掉所述显像管内的电子束(e)；以及
消隐控制器，连接于所述阴极射线管电子束消隐器(201)上，产生所述消隐触发信号(Gk)用以控制电子束消隐，其中，使所述电子束(e)对于开机和关机状态被消隐不同的持续时间。
3.权利要求2的阴极射线管视频显示器，特征在于，开机时，所述电子束(e)被消隐一预定的持续时间，而关机时，所述电子束(e)被消隐一比所述预定的持续时间大的持续时间。
4.权利要求3的阴极射线管视频显示器，特征在于，所述显示器在比所述预定持续时间大的所述持续时间内通电，所述电子束(e)不被消隐。
5.权利要求1的阴极射线管视频显示器，特征在于，所述电子束(e)对于开机和关机状态被消隐不同的持续时间。
6.权利要求1的阴极射线管视频显示器，特征在于，所述阴极射线管组成投影显示器的一部分。
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