專利名稱：顯像管控制柵極電壓的產(chǎn)生電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種顯像管(picture tube)的控制電路，特別涉及顯像管中控制柵極電壓(control grid voltage)的產(chǎn)生電路，使得此控制柵極電壓能夠在關(guān)機(power off)時迅速降到極低的負電壓電平上來截止電子束，避免熒光屏上的熒光粉受到損害。
陰極射線管顯示器(以下簡稱CRT顯示器)是相當常見的顯示裝置，例如黑白/彩色電視機、黑白/彩色電腦顯示器等等。CRT顯示器由CRT顯像管(cathode ray tube)以及其外圍的處理電路構(gòu)成，其工作原理主要是利用電子束(electron beam)撞擊熒光材料而發(fā)光，外圍電路則是用來控制電子束的行進路徑。


圖1表示一般陰極射線管的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。參考圖1，CRT的主要部分包括用來產(chǎn)生及加速電子束的前端部(包括燈絲10、陰極12、控制柵極13、簾柵極14、聚焦柵極15、超極16和偏轉(zhuǎn)線圈18)、用來將電子束偏向加速的中間部(包括空腔部20及高壓嘴22)，以及實際發(fā)光的面板部(包括鋁膜30、熒光粉膜32和屏玻璃34)。其中，燈絲10受一燈絲電源(未圖示)加熱產(chǎn)生熱電子，并由陰極12射出，一般的燈絲電壓大約是6.3伏。接著，控制柵極13、簾柵極14、聚焦柵極15和超極16則利用電子聚焦的作用，將陰極12所射出的熱電子聚焦為電子束40。另一方面，偏轉(zhuǎn)線圈18則是利用電磁特性，引導電子束40改變其運動方向。在實際應用上，偏轉(zhuǎn)線圈18一般具有兩組，即水平偏轉(zhuǎn)線圈(horizontal deflection yoke，H-DY)和垂直偏轉(zhuǎn)線圈(vertical deflection yoke V-DY)。這兩組偏轉(zhuǎn)線圈分別根據(jù)水平掃描同步信號(horizontal scanning synchronization signal)和垂直掃描同步信號(vertical scanning synchronization signal)，來控制電子束的水平運動方向和垂直運動方向，使得電子束40能夠進行圖像顯示的掃描。最后，受加速并偏向至掃描角度θ的電子束40，在CRT內(nèi)的空腔部20內(nèi)進行直線運動，直到撞擊面板部的熒光粉膜32產(chǎn)生激光為止。而電子束40在空腔部20行進期間，仍受陽極高壓22牽引加速。
上述CRT顯像管中，控制柵極13用來控制陰極12所射出的電子數(shù)量，借以調(diào)整圖像的顯示亮度。在結(jié)構(gòu)上，控制柵極13是整個蓋住陰極12圓筒，僅在其頂端上留有一個可供電子束通過的小孔。控制柵極13上的電壓一般標為G1。控制柵極電壓G1相對于陰極12則呈現(xiàn)負的極性，用來控制陰極12上電子的電荷分布。詳細地說，當控制柵極電壓G1是較負的電壓值，則會抑制陰極12所射出的電子數(shù)量，使得熒光屏上的顯示亮度變暗。相對地，當控制柵極電壓G1是較正的電壓值，則會使得陰極12所射出的電子數(shù)量增加，因此熒光屏上的顯示亮度也變得較亮。因此控制柵極電壓G1可以調(diào)整顯示亮度。
本發(fā)明所欲解決的是在CRT顯像管關(guān)機(power off)時所發(fā)生的問題。在CRT顯像管正常操作時，電子束40受偏轉(zhuǎn)線圈18的控制，依次且反覆地撞擊面板上的熒光粉膜32，產(chǎn)生圖像。整個掃描過程中，電子束40由左而右、由上至下地依次對熒光粉膜32的各區(qū)域進行掃描，因此各區(qū)域的熒光粉間歇性地受到撞擊。但是當突然關(guān)機時，陽極上由于存在濾波電容的效應，所以其電壓并不會立即消失，另一方面，電子束40仍會在關(guān)機后一段時間內(nèi)持續(xù)性地被射出。然而，此時的掃描線路已經(jīng)停止動作，這將使得電子束40持續(xù)性地對熒光粉膜32上特定區(qū)域進行撞擊，而破壞此特定區(qū)域上熒光粉的特性，倘若此種情況的持續(xù)時間太長，甚至可能燒毀熒光粉。因此，如何在CRT關(guān)機的同時截止電子束的射出，借以達到保護CRT熒光屏，便是相當重要的課題。
本發(fā)明所采用的方法，是利用上述的控制柵極電壓G1在關(guān)機瞬間截止(cut off)電子束。更重要的是，由于上述問題在關(guān)機瞬間發(fā)生，因此如何快速地產(chǎn)生足以截止電子束的控制柵極電壓G1，即為本發(fā)明的重點。
有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提出一種顯像管控制柵極電壓的產(chǎn)生電路，能夠在關(guān)機瞬間，迅速地將控制柵極電壓G1驅(qū)動至一能夠截止電子束的負電壓，達到保護CRT熒光屏的目的。
本發(fā)明的另一目的，在于使上述顯像管控制柵極電壓的產(chǎn)生電路同時采用亮度控制和消隱(blanking)的機制，借以滿足控制柵極電壓所能提供的顯示特性。
根據(jù)上述目的，本發(fā)明提出一種顯像管控制柵極電壓的產(chǎn)生電路，主要包括高電壓源、低電壓源和偏壓于兩參考電壓間的放大器電路。高電壓源提供放大器電路的參考高電壓，并且與接地端之間具有一低阻抗回路；而低電壓源則提供放大器電路的參考低電壓。放大器電路接收一輸入電壓，并放大產(chǎn)生控制柵極電壓G1。當顯像管關(guān)機時，放大器電路可以通過高電壓源和接地端間的低阻抗回路進行放電，迅速地切換到關(guān)閉狀態(tài)，使得控制柵極電壓G1輸出參考低電壓，達到截止顯像管中電子束的目的。在本發(fā)明中，高電壓源可以采用燈絲電源，因為燈絲電路正可以提供上述的低阻抗回路。
另一方面，顯示器中的微控制器可以利用脈沖寬度調(diào)制信號(pulse widthmodulation，PWM)來控制輸入電壓的大小，進而調(diào)整控制柵極電壓G1。另外，垂直消隱信號可以通過一消隱控制電路，在消隱期間內(nèi)將上述的放大器電路切換到關(guān)閉狀態(tài)，借以使得控制柵極電壓G1輸出參考低電壓，達到消隱的目的。
附圖的簡單說明為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文配合附圖詳細說明一較佳實施例，其中圖1表示一般陰極射線管(CRT)的剖面示意圖。
圖2表示本發(fā)明實施例中控制柵極電壓產(chǎn)生電路的電路圖。
符號說明10～燈絲；12～陰極；13～控制柵極；14～簾柵極；15～聚焦柵極；16～超極；18～偏轉(zhuǎn)線圈；20～空腔部；22～高壓嘴；30～鋁膜；32～熒光粉膜；34～屏玻璃；40～電子束；1～放大器電路；3～分壓控制電路；5～消隱控制電路。
本發(fā)明的顯像管控制柵極電壓產(chǎn)生電路，用來產(chǎn)生一般陰極射線管的控制柵極電壓G1，并且能夠在關(guān)機的瞬間，迅速地將控制柵極電壓G1降低到一既定的負電壓上，以截止電子束的射出，避免熒光屏上的熒光粉受持續(xù)性撞擊而損壞或燒毀。另外，在本發(fā)明的控制柵極電壓產(chǎn)生電路中，也同時采用了一般顯示器中控制亮度和垂直消隱的機制。以下以一實施例，配合附圖，說明本發(fā)明的控制柵極電壓產(chǎn)生電路。
圖2表示本實施例中的控制柵極電壓產(chǎn)生電路的電路圖。如圖所示，此控制柵極電壓產(chǎn)生電路包括放大器電路1、分壓控制電路3、消隱控制電路5、以及作為偏壓用的高電壓源Vcc和低電壓源Vbb。其中，分壓控制電路3是讓顯示器中的微控制器(未圖示)控制顯示亮度(亦即發(fā)射熱電子的多少)之用，消隱控制電路5則是用來提供垂直方向上的消隱(blanking)。而放大器電路1、高電壓源Vcc和低電壓源Vbb則是產(chǎn)生控制柵極電壓G1的主要部分，以下先就此一部分加以描述，再就分壓控制電路3和消隱控制電路5進行說明。
如圖所示，放大器電路1耦合于高電壓源Vcc和低電壓源Vbb之間，用來將輸入電壓Va放大為控制柵極電壓G1。放大器電路1由晶體管Q1、電阻R1和電阻R2構(gòu)成。在本實施例中，晶體管Q1為一PNP型雙極型晶體管(bipolar transistor)，其射極和集電極分別連接到電阻R1和電阻R2，而其基極則是受輸入電壓Va的控制，并且集電極所輸出的控制柵極電壓G1會隨著輸入電壓Va的電平而反向變化。
在本發(fā)明中，高電壓源Vcc必須與接地端間存在一低阻抗的回路，此低阻抗回路可以在CRT關(guān)機瞬間，提供晶體管Q1放電的路徑，迫使晶體管Q1能夠迅速地進入關(guān)閉(turn off)狀態(tài)。在本實施例中，高電壓源Vcc選擇以燈絲電源來實施，如此做法具有兩點好處。第一、燈絲電源是用來提供電子槍的燈絲電流，其電壓值大約在6.3伏左右，而燈絲本身的阻抗大約在10歐姆左右，因此能夠直接在燈絲電源和接地端之間作為上述的低阻抗回路。第二、燈絲電源是顯示器中原本即存在的單元，因此不需要另外添加電源電路來作為本實施例中的高電壓源，成本可以較低。另外，由于無須額外的元件，所以也不會有額外的電能消耗。因此，利用燈絲電源作為本實施例中高電壓源的做法，無論在制作成本或是省能上，都是相當?shù)剡m合。
另外，低電壓源Vbb的要求，則是當以其所輸出的參考低電壓值作為控制柵極電壓G1時，能夠有效地截止陰極射出電子束。在本實施例中，參考低電壓值設在-200伏左右，對于大多數(shù)的電子槍都可以適用。另外，此-200伏的低電壓值則可以從顯示器的回掃變壓器(fly-back transformer)次級線圈中拉出。
根據(jù)以上所述，放大器電路1、高電壓源Vcc和低高壓源Vbb的動作可以描述如下。在正常操作模式下，晶體管Q1會被偏壓在主動區(qū)(activeregion)，作為放大器之用。因此，此時的控制柵極電壓G1會隨著輸入電壓Va而調(diào)整，而陰極所射出的電子數(shù)量也隨著控制柵極電壓G1而變化。當CRT關(guān)機時，晶體管Q1即可以通過高電壓源Vcc(燈絲電源)的低阻抗回路(燈絲)進行放電，迫使晶體管Q1迅速地切換到關(guān)閉狀態(tài)。當晶體管Q1為關(guān)閉狀態(tài)時，表示此時無集電極電流，因此控制柵極電壓G1即會被降低到低電壓源Vbb的電平，即-200伏。所以，陰極所射出的電子束即被截止，達到保護CRT熒光屏的目的。
分壓控制電路3則是通過對輸入電壓Va的控制，進而對控制柵極電壓G1進行控制，達到調(diào)整亮度的目的。如圖2所示，本實施例的分壓控制電路3包括電阻R3、電阻R4、電阻R5、電容C1和晶體管Q2。其中，電阻R3連接于高電壓源Vcc和晶體管Q1的基極之間，電阻R4則連接于晶體管Q1的基極和接地端之間。電阻R3和電阻R4、電阻R5、晶體管Q2構(gòu)成一分壓電路，將高電壓值Vcc分壓為輸入電壓Va。在以上敘述中已說明輸入電壓Va的大小可以調(diào)整控制柵極電壓G1，分壓控制電路3則是利用電阻R5和晶體管Q2，對輸入電壓Va進行控制。
電阻R5和晶體管Q2的作用，是與電阻R3、R4分壓電路中的電阻R4并聯(lián)，通過分壓比例的改變來調(diào)整輸入電壓Va。在晶體管Q2的基極上則輸入一脈沖寬度調(diào)制信號P1。此脈沖寬度調(diào)制信號P1由顯示器的微控制器產(chǎn)生，由一連串的脈沖組成，每個脈沖的寬度(即工作周期，duty cycle)則是微控制器根據(jù)使用者所設定的亮度參數(shù)而決定。當脈沖寬度調(diào)制信號P1在高電平時，晶體管Q2則呈導通狀態(tài)，因此電阻R5并聯(lián)上電阻R4并且改變了原來的分壓比例。當脈沖寬度調(diào)制信號P1在低電平時，晶體管Q2則為關(guān)閉狀態(tài)，并且電阻R5的部分呈開路狀態(tài)，因此不會改變其分壓比例。因此，通過脈沖寬度調(diào)制信號的不同脈沖寬度，即可以控制分壓的比例，達到調(diào)整輸入電壓Va的目的。電容C1則作為濾波電容，用來濾除輸入電壓Va上因晶體管Q2的開關(guān)切換而產(chǎn)生的高頻部分。
因此，分壓控制電路3的動作可以敘述如下。當脈沖寬度調(diào)制信號P1上脈沖寬度較長時，晶體管Q2的導通時間變長，所以輸入電壓Va下降。最后，控制柵極電壓G1會升高而使顯示亮度增加。相反地，當脈沖寬度調(diào)制信號P1上脈沖寬度較短時，晶體管Q2的導通時間也變短，所以輸入電壓Va會上升。最后，控制柵極電壓G1會下降而使顯示亮度降低。因此，本實施例中的控制柵極電壓G1可以由微控制器加以調(diào)整。
消隱控制電路5則是根據(jù)垂直消隱信號V_BLK，讓控制柵極電壓G1也能夠在消隱期間截止電子束，達到消隱的效果。垂直消隱信號V_BLK是在圖像場(field)中最后一條掃描線回掃到最初一條掃描線的期間內(nèi)，用來消隱圖像的輸出。一般在消隱期間內(nèi)，垂直消隱信號V_BLK為高電平，而非消隱期間則是低電平。圖2的消隱控制電路5包括電阻R6、電阻R7和晶體管Q3，其構(gòu)成一開關(guān)電路。當垂直消隱信號V_BLK為高電平時(即消隱期間)，晶體管Q3呈導通狀態(tài)，因此晶體管Q1的射極被拉至接地電位而呈關(guān)閉狀態(tài)，使得控制柵極電壓G1下降到低電壓源Vbb的電壓電平(-200伏)，達到消隱的效果。而在非消隱期間，晶體管Q3呈關(guān)閉狀態(tài)，不會影響到放大器電路1的正常操作。另外，本實施例中雖以垂直消隱的情況說明，但是并非用以限定本發(fā)明，同樣的處理方式亦可以適用在水平消隱的情況。
總結(jié)上述的說明，圖2的控制柵極電壓產(chǎn)生電路可以操作在三種不同的模式下，分述如下1.正常模式在此正常開機模式下，控制柵極電壓G1由輸入電壓Va所決定，而輸入電壓Va則可以由顯示器的微控制器根據(jù)使用者所設定的亮度參數(shù)而進行調(diào)整。當脈沖寬度調(diào)制信號P1的脈沖寬度較長時，輸入電壓Va下降而控制柵極電壓G1則上升，使得顯示亮度增加；當脈沖寬度調(diào)制信號P1的脈沖寬度較短時，輸入電壓Va上升而控制柵極電壓G1則下降，使得顯示亮度降低。因此，CRT顯示亮度可以通過本實施例的電路進行調(diào)整。
2.消隱模式在對應的消隱信號為高電平時(即消隱期間)，可以使得放大器電路1中的晶體管Q1呈關(guān)閉狀態(tài)，控制柵極電壓Va則降至-200伏的電平，截止電子束的輸出，達到消隱的目的。
3.關(guān)機模式在關(guān)機時，晶體管Q1可以通過燈絲的放電路徑，迅速地讓晶體管Q1呈關(guān)閉狀態(tài)。同樣地，此時的控制柵極電壓Va也會被降至-200伏的電平，截止子電束的輸出，達到保護CRT熒光屏的目的。
本發(fā)明雖是以一較佳實施例來描述的，然其并非用以限定本發(fā)明，任何本技術(shù)領(lǐng)域的人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以進行任何修改與潤飾，因此本發(fā)明的保護范圍僅由所附權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
1.一種顯像管控制柵極電壓的產(chǎn)生電路，其包括一高電壓源，用以提供一參考高電壓，并且所述高電壓源與接地端之間具有一低阻抗回路；一低電壓源，用以提供一參考低電壓；以及一放大器電路，耦合于所述高電壓源和所述低電壓源，并且偏壓于所述參考高電壓和所述參考低電壓之間，其接收一輸入電壓用以放大產(chǎn)生所述控制柵極電壓，當顯像管關(guān)機時，所述放大器電路通過所述高電壓源和接地端間的所述低阻抗回路進行放電，切換至關(guān)閉狀態(tài)，使得所述控制柵極電壓輸出所述參考低電壓，借以截止顯像管中電子束的輸出。
2.如權(quán)利要求1所述的產(chǎn)生電路，其中所述高電壓源為提供至顯像管的燈絲電源。
3.如權(quán)利要求1所述的產(chǎn)生電路，其中所述參考低電壓由一回掃變壓器的次級線圈產(chǎn)生。
4.如權(quán)利要求1所述的產(chǎn)生電路，其中所述放大器電路包括一第一電阻，其第一端耦合至所述高電壓源；一第二電阻，其第一端耦合至所述低電壓源；以及一第一晶體管元件，其射極耦合至所述第一電阻的第二端，其集電極耦合至所述第二電阻的第二端，其基極耦合至所述輸入電壓，并在其集電極輸出所述控制柵極電壓。
5.如權(quán)利要求1所述的產(chǎn)生電路，其中所述輸入電壓由所述參考高電壓通過一分壓控制電路產(chǎn)生。
6.如權(quán)利要求5所述的產(chǎn)生電路，其中所述分壓控制電路包括一第三電阻，耦合于所述高電壓源和所述放大器電路之間；一第四電阻，耦合于所述放大器電路和接地端之間；一第五電阻，其第一端耦合至所述放大器電路；一第二晶體管元件，耦合于所述第五電阻的第二端及接地端之間，并受控于一脈沖調(diào)制信號，所述脈沖調(diào)制信號控制所述第二晶體管元件的開關(guān)狀態(tài)，借以調(diào)整所述第三電阻和所述第四電阻間所產(chǎn)生的所述輸入電壓。
7.如權(quán)利要求6所述的產(chǎn)生電路，其中所述脈沖調(diào)制信號由一微控制器產(chǎn)生。
8.如權(quán)利要求1所述的產(chǎn)生電路，其中還包括一消隱控制電路，耦合至所述放大器電路并受控于一消隱信號，當所述消隱信號表示消隱期間時，所述消隱控制電路驅(qū)使所述放大器電路呈關(guān)閉狀態(tài)，借以使得所述控制柵極電壓輸出所述參考低電壓。
全文摘要
一種顯像管控制柵極電壓的產(chǎn)生電路,包括高電壓源、低電壓源和放大器電路。高電壓源與接地端間有一低阻抗回路,低電壓源提供截止電子束的負電壓。關(guān)機時,放大器電路通過低阻抗回路放電,切換到關(guān)閉狀態(tài),使得控制柵極電壓輸出負電壓,以截止顯像管中的電子束。顯示器中的微控制器利用脈沖寬度調(diào)制信號調(diào)整控制柵極電壓,垂直消隱信號在消隱期間內(nèi)將放大器電路切換到關(guān)閉狀態(tài),使得控制柵極電壓輸出負電壓,達到消隱的目的。
文檔編號H04N3/18GK1229319SQ9810552
公開日1999年9月22日 申請日期1998年3月12日 優(yōu)先權(quán)日1998年3月12日
發(fā)明者謝長發(fā) 申請人:明碁電腦股份有限公司