专利名称:一种解决显示装置荫罩热拱现象的电路及方法
技术领域：
本发明涉及一种CRT电视机或显示器的电路及其方法，尤其涉及的是一种解决显示装置荫罩热拱现象的电路及方法。
背景技术：
目前的电视机和显示器等显示装置虽然已经出现液晶、等离子等平板技术，但在很多行业中，CRT显示装置还是主流产品。由于用AK材制作荫罩的彩色显像管比用殷钢制作荫罩的彩管成本低等优点，加上彩电行业微利化的现状要求，近年来各彩管供应商相继推出了AK材质的彩管。
殷钢荫罩是成熟技术，其热膨胀系数小，着屏偏差仅为AK钢荫罩管的1/5，可以有效的解决彩管色纯漂移问题，提高彩管的内在品质，但是由于弹性大，屈服强度高，常温下难以成型，需要加热成型，其价格昂贵，约为AK材质彩管的7倍左右；因此，目前很多CRT电视机和显示器等都采用AK材质的荫罩。AK材质的荫罩弹性小，屈服强度低，在常温下可以成型，因此价格低廉，但是由于其热膨胀系数大，为殷钢热膨胀系数的10倍，AK材质的荫罩就会因为热变形引起色纯漂移大，不利于提高彩管的内在品质。
所谓色纯漂移，在AK材质荫罩中是由于荫罩的热拱变形造成的，其表现在局部白电平较高时，例如主持人穿了一件白衬衫，从实际效果上看白衬衫不再是纯白色的。所谓热拱，是指彩色CRT使用的荫罩由于具有从由电子枪中发射的电子束中选择对应于特定颜色的电子束的作用，荫罩如采用AK钢制造，它具有光刻法形成的十几万割孔，从电子枪发射的并且到达荫罩的电子束中，大约20％穿过荫罩并导致荧光屏发光，80％的其余电子束在荫罩中被吸收并导致荫罩热膨胀。在这种情况下，荫罩的温度升高至约80-90℃，荫罩的热膨胀导致孔在荫罩中的移动，这就导致发光位置的变化，并进一步导致不同色彩的发光，降低了色纯度。
若画面长时间停留在静态画面上，屏幕两侧会出现两块较严重的暗斑(颜色发黄)，并且使用消磁器也无法消除这些色异的现象，这是热拱现象，因为在屏幕上如果有局部相对静止的白图像，在相应的位置上由于电子束轰击荫罩发热，导致荫罩产生轻微的热变形而使电子束不能正确的激发对应的荧光粉。但当静态图像转换为动态后，如局部相对静止的白图像消失，则图像的颜色会渐渐地恢复正常，这是荫罩热变形恢复的原因。
现行解决上述问题的做法包括采用与殷钢彩管相同的电路参数，认为用户都是在正常活动图像下收看电视，即白电平一定峰值在画面局部常时间驻留发生热拱现象的几率很低，但这种做法事实上会导致如在新闻节目(主持人着白衬衫)、部分体育节目(球静止时、白棋子定格时)等场合出现严重的色彩异常，影响画面品质，有的甚至达到使用户不能接受的程度。
采用AK材荫罩的彩色显像管(缩写CPT)，在整场局部大电流持续工作状态下，荫罩会产生较大的热拱形变，从而导致电子束发生较大的漂移。原因在于，荫罩的作用是将各色阴极射线透过打到显像管前端的荧光粉上发出对应的光和图像，但荫罩将吸收大约80％的电子射线，从而导致荫罩发热。例如上述主持人穿白衬衣的情形下，阴极射线通过荫罩后到达显像管前端白衬衣位置的各色R、G、B由于荫罩热拱形变而偏移，尤其在用户调高亮度和对比度(即白场电平)时极易造成着屏不良，色纯漂移不正，严重地影响着彩管的亮度均匀性及色彩再现，这是目前困扰彩管及彩电制造商的一大难题。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
发明内容本发明的目的在于提供一种解决显示装置荫罩热拱现象的电路及方法，通过增加电路芯片判断输出图像信号中的行场信号和时间，能有效预防当前AK材质荫罩彩管发生热拱现象引起的色纯漂移问题，并能保证图像整体亮度，改善画面质量。
本发明的技术方案包括一种解决显示装置荫罩热拱现象的电路，其中，包括一单片机，以及一行同步取样电路、场同步取样电路和亮度Y合成电路；所述行同步取样电路连接彩电机芯的行同步信号；所述场同步取样电路连接彩电机芯的场同步信号；所述亮度Y合成电路连接彩电机芯解码的R、G、B输出端子；所述单片机用于从所述行同步取样电路和场同步取样电路以及亮度Y合成电路获取并判断是否超过预警峰值电平，如果超过且持续预定时间，所述单片机还用于发出控制束流控制电路(ABL)的控制电压，用于调整彩电机芯解码电路的R、G、B输出亮度。
所述的电路，其中，所述单片机输出的控制束流控制电路的控制电压为PWM脉宽调制波。
所述的电路，其中，所述行同步取样电路从彩电机芯板彩管输入端之一的灯丝(HEAT)处取样行同步信号。
所述的电路，其中，所述行同步取样电路还包括第一隔离电阻R12、第一晶体管Q4、和第一负载电阻R11，用于隔离转换所述行同步信号成单片机识别的行同步电平脉冲信号(Hsyn)，所述第一晶体管Q4的基极通过所述第一隔离电阻R12连接行同步信号，其发射极接地，从其集电极输出行同步电平脉冲信号。
所述的电路，其中，所述场同步取样电路从彩电机芯板彩管场偏转线圈的输入端(VOUT)处取样场同步信号。
所述的电路，其中，所述场同步取样电路包括隔离电容C1、第二隔离电阻R14、第二晶体管Q5、和第二负载电阻R13，用于隔离转换所述场同步信号成单片机识别的场同步电平脉冲信号(Vsyn)；所述第二晶体管Q5的基极通过所述第二隔离电阻R14和隔离电容C1连接场同步信号，其发射极接地，从其集电极输出行同步电平脉冲信号。
所述的电路，其中，所述亮度合成电路从彩电机芯板彩管视放前R、G、B输入端(CRTR、CRTG、CRTB)处取样RGB信号。
所述的电路，其中，所述亮度合成电路包括分别连接所述RGB输入端的第一、第二和第三合成电阻R1、R2、R3以及接地负载R4的电阻网络，用于生成Y亮度信号，并经第三晶体管Q1、第四晶体管Q2和第五晶体管Q3构成白电平峰值门槛设置比较电路，以及通过可调电阻VR1设置的预警峰值电平，将超过设置预警峰值电平的Y亮度信号转为高电平、低于预警峰值电平的Y信号转成低电平，并送给单片机的对应针脚----图像信号超峰值电平识别(Hsig)。
一种解决显示装置荫罩热拱现象的方法，包括以下步骤A、设置一单片机，获取行同步电平脉冲信号、场同步电平脉冲信号以及图像信号超峰值电平识别，并对显像管各位置的Y亮度与预警峰值电平比较；B、如果存在高于预警峰值电平的Y亮度位置，且超过预定时间，所述单片机向解码的束流控制电路(ABL)发送促使其调节RGB输出亮度的控制电压；否则，保持原有亮度值。
所述的方法，其中，所述单片机向束流控制电路发送的控制电压初始为PWM脉宽调制波。
所述的方法，其中，还包括C、在所述单片机控制所述束流控制电路降低所述RGB输出亮度后，循环判断所述行同步电平脉冲信号、场同步电平脉冲信号以及图像信号超峰值电平识别，在不超过所述预警峰值电平时，所述单片机控制所述束流控制电路逐步恢复原有亮度。
本发明所提供的一种解决显示装置荫罩热拱现象的电路及方法，由于采用了判断电路对输出的行场信号和白电平时间进行检测，并设置预定峰值，解决了采用AK材质的电视机和显示器的色纯漂移问题，其实现电路简单，有效提高了AK材质荫罩的电视机的成品率，其能兼容当前所有彩电机芯，有着功能实用性强，超低电路成本等特点，有着较好的经济效益和社会效益。
图1为本发明的解决显示装置荫罩热拱现象的电路原理框图；图2为本发明的解决显示装置荫罩热拱现象的方法流程示意图；图3为本发明的解决显示装置荫罩热拱现象的电路及方法具体电路原理图。
具体实施方式以下结合附图，将对本发明的各较佳实施例进行更为详细的说明。
本发明的解决显示装置荫罩热拱现象的电路及方法，如图1和图3所示的，其信号输入部分包括行同步信号，由行同步取样电路获得，可从彩电机芯板彩管输入端之一的灯丝(HEAT)处取样，也可以在电路板上的解码电路中获得，经第一隔离电阻R12、第一晶体管Q4、和第一负载电阻R11隔离转换成单片机IC1识别的行同步电平脉冲信号(Hsyn)，所述第一晶体管Q4的基极通过所述第一隔离电阻R12连接行同步信号，其发射极接地，从其集电极输出行同步电平脉冲信号。
场同步信号，由场同步取样电路获得，可从彩电机芯板彩管场偏转线圈的输入端(VOUT)处取样，也可以从电路板上的其他位置获得，只需要是场同步信号即可，经隔离电容C1、第二隔离电阻R14、第二晶体管Q5、和第二负载电阻R13隔离转换成单片机IC1识别的场同步电平脉冲信号(Vsyn)；所述第二晶体管Q5的基极通过所述第二隔离电阻R14和隔离电容C1连接场同步信号，其发射极接地，从其集电极输出行同步电平脉冲信号。
亮度信号，由亮度合成电路获得，可从彩电机芯板彩管视放前RGB输入端(CRTR、CRTG、CRTB)处取样，或者在电路板上的机芯解码电路中任意位置获取，只要是RGB的输入端即可。所述RGB输入端经第一、第二和第三合成电阻R1、R2、R3以及接地负载R4的电阻网络生成Y亮度信号，再经第三晶体管Q1、第四晶体管Q2和第五晶体管Q3构成白电平峰值门槛设置比较电路，以及通过可调电阻VR1设置的预警峰值电平，将超过设置预警峰值电平的Y亮度信号转为高电平、低于预警峰值电平的Y信号转成低电平，并送给单片机IC1的对应针脚上----图像信号超峰值电平识别(Hsig)；其中VR1用于调整设置预警峰值参考电平。
通过上述输入电路，本发明解决显示装置荫罩热拱现象的电路及方法随时可获得输出图像中的Y亮度信号超过预警峰值电平的时间，以及通过行、场同步信号可以确定其在图像中的位置。本发明解决显示装置荫罩热拱现象的电路的输出部分包括由单片机IC1对应输出针脚输出的PWM波，将影响电压加到彩电机芯的束流控制电路ABL中，最终由彩电机芯解码控制R、G、B幅值，调整图像白电平峰值，达到预防热拱问题及撤消PWM保证图像整体亮度的目的。上述束流控制电路ABL为现有技术的公知电路，因此不再赘述。
由于PWM波具有控制的光滑性，如图1所示的，单片机MCU在上述控制过程中，根据行、场同步信号和Y亮度信号，可以判断超出预警峰值电平的位置和时间，在超过预定时间时，就向束流控制电路ABL发送PWM波控制，以用户不能察觉的程度降低整个图像的亮度和对比度，即白场电平，由此减少荫罩的发热程度和膨胀变形程度。在预定时间后，所述单片机MCU还会发出PWM波控制所述束流控制电路ABL恢复亮度，其调节等级也是用户很难觉察到的。
本发明电路的控制核心IC1，即图1中的MCU，采用宏晶单周期高速、低功耗、超低价ST12C1052单片机芯片，内嵌有软件程式；其中外围电路中的负载R15、电容C2为IC1单片机提供通电复位信号，晶振单元X1、电容C3、C4构成IC1的外部时钟电路，6、7引脚外部中断0、1输入脚分别接行、场同步信号，9脚接图像信号超峰值电平识别Hsig信号，11脚提供PWM峰值控制波形，C5、C6为IC1+5V供电滤波。
本发明的解决显示装置荫罩热拱现象的方法，如图2所示的，其包括进行必要的初始化后，设置单片机中断0、1下降沿触发，先允许中断1，当7脚检测到场下降沿(场同步)到来，使能中断0，开始检测6脚行同步的到来，当第1个行同步触发中断，说明首场首行信号到来，开始启动定时器0，50ns自动计数值+1，开始检测9脚此时图像亮度信号峰值电平是否超过预警峰值电平，如该脚为高电平，则根据当前的场号(如本实施例中每轮共参与3个有效场，但记录2个有效场，每隔50场为1有效场)、当前行号(本实施例中共记录143有效行，每隔1行为1有效行)、当前定时器0的计数值及每行间隔块宽度(即单行分割成若干段)确定CRT屏幕信号位置与单片机RAM位的对应关系，将对应位写1，否则写0，直到该行结束、该场结束。
第2有效场开始继续上述过程即连续记录屏幕信号状态到对应RAM位单元，第3有效场由于RAM位限制，所以不进行另外记录，在检测有效行峰值信号后(隔行不检测)期间，比较前2次有效场同一位置对应的RAM位，若3有效场对应位都为1，则设置PWM波开启标志，同时将第3有效场行峰值信号状态刷新到第1场对应RAM位，等该场结束；开始处理PWM，如开启标志为1，则启动PWM控制输出，注意占空比缓慢由小变大，使图像平稳变稍暗。
此过程中重复上述检测，即第4有效场检测到的信号峰值电平状态及位置信息与第2、3对比并决定置或取消PWM启动标志，及覆盖原第2有效场对应RAM位，如标志继续有效则继续加大占空比控制，开始第5有效场检测，直到启动标志为0；当启动标志为0，等待数秒(本实施例设置为3秒)，逐渐恢复PWM＝0，即不影响原机芯电路，使图像平稳回到原电路参数，图像变稍亮。
再重复上述过程，实时监测连续超白电平预警峰值的信号，对其进行反馈控制和恢复不控制的循环，注意如未监测到超峰值电平信号，PWM波不起作用，彩电仍按原电路参数工作。
目前由于电视场景的变化是动态连续的，本发明电路和方法用高速单片机自动跟踪了输入到显像管信号的强弱变化，对超过亮度预警峰值电平的信号在屏幕上的位置信息进行连续记录，当检测到屏幕同一位置持续有高出某一峰值电平的信号出现，由单片机发出PWM波形平稳地影响原机芯束流电路ABL。原机芯解码电路监测到上述影响则降低输入到显像管的RGB信号，即如图1所示的负反馈控制，从而达到预防热拱出现的目的，在PWM进行精确反馈控制的同时不断监测该屏幕各位置的峰值电平的变化，如仍存同一位置持续有高出某一峰值电平的信号则继续平稳加大PWM波的反馈，如此控制显像管RGB亮度的降低；否则延时数秒，逐步平稳取消PWM波反馈，使图像逐渐恢复原亮度参数。继续重复上述过程。
通过上述本发明的电路和方法，在图像整体亮度和防止热拱现象之间取得了平衡，达到预期效果。本发明电路和方法可以将图像整体亮度仍维持在殷钢彩管同级参数上，在检测到易出现热拱现象的信号时适时降低图像白电平峰值，预防了荫罩热拱现象的产生。在一定时间后再恢复原机芯白电平峰值控制参数，同时检测图像白电平峰值及位置情况，做到图像预警白电平的动态亮度控制及调整，平衡解决了图像整体亮度与热拱变形的问题；本发明电路结构简单，成本极低；并可以实现彩电各机芯方案的通用化，即能解决所有机芯配AK管的问题，而无需更改原机芯电路和软件，因此，该解决方式兼容性好，实现简单。
应当理解的是，上述针对本发明较佳实施例的描述较为具体，并不能因此而理解为对本发明专利保护范围的限制，本发明的专利保护范围应以所附权利要求
为准。
权利要求
1.一种解决显示装置荫罩热拱现象的电路，其特征在于，包括一单片机，以及一行同步取样电路、场同步取样电路和亮度Y合成电路；所述行同步取样电路连接彩电机芯的行同步信号；所述场同步取样电路连接彩电机芯的场同步信号；所述亮度Y合成电路连接彩电机芯解码的R、G、B输出端子；所述单片机用于从所述行同步取样电路和场同步取样电路以及亮度Y合成电路获取并判断是否超过预警峰值电平，如果超过且持续预定时间，所述单片机还用于发出控制束流控制电路(ABL)的控制电压，用于调整彩电机芯解码电路的R、G、B输出亮度。
2.根据权利要求
1所述的电路，其特征在于，所述单片机输出的控制束流控制电路的控制电压为PWM脉宽调制波。
3.根据权利要求
1所述的电路，其特征在于，所述行同步取样电路从彩电机芯板彩管输入端之一的灯丝(HEAT)处取样行同步信号。
4.根据权利要求
3所述的电路，其特征在于，所述行同步取样电路还包括第一隔离电阻R12、第一晶体管Q4、和第一负载电阻R11，用于隔离转换所述行同步信号成单片机识别的行同步电平脉冲信号(Hsyn)，所述第一晶体管Q4的基极通过所述第一隔离电阻R12连接行同步信号，其发射极接地，从其集电极输出行同步电平脉冲信号。
5.根据权利要求
1所述的电路，其特征在于，所述场同步取样电路从彩电机芯板彩管场偏转线圈的输入端(VOUT)处取样场同步信号。
6.根据权利要求
5所述的电路，其特征在于，所述场同步取样电路包括隔离电容C1、第二隔离电阻R14、第二晶体管Q5、和第二负载电阻R13，用于隔离转换所述场同步信号成单片机识别的场同步电平脉冲信号(Vsyn)；所述第二晶体管Q5的基极通过所述第二隔离电阻R14和隔离电容C1连接场同步信号，其发射极接地，从其集电极输出行同步电平脉冲信号。
7.根据权利要求
1所述的电路，其特征在于，所述亮度合成电路从彩电机芯板彩管视放前R、G、B输入端(CRT R、CRT G、CRT B)处取样RGB信号。
8.根据权利要求
7所述的电路，其特征在于，所述亮度合成电路包括分别连接所述RGB输入端的第一、第二和第三合成电阻R1、R2、R3以及接地负载R4的电阻网络，用于生成Y亮度信号，并经第三晶体管Q1、第四晶体管Q2和第五晶体管Q3构成白电平峰值门槛设置比较电路，以及通过可调电阻VR1设置的预警峰值电平，将超过设置预警峰值电平的Y亮度信号转为高电平、低于预警峰值电平的Y信号转成低电平，并送给单片机的对应针脚----图像信号超峰值电平识别(Hsig)。
9.一种解决显示装置荫罩热拱现象的方法，包括以下步骤A、设置一单片机，获取行同步电平脉冲信号、场同步电平脉冲信号以及图像信号超峰值电平识别，并对显像管各位置的Y亮度与预警峰值电平比较；B、如果存在高于预警峰值电平的Y亮度位置，且超过预定时间，所述单片机向解码的束流控制电路(ABL)发送促使其调节RGB输出亮度的控制电压；否则，保持原有亮度值。
10.根据权利要求
9所述的方法，其特征在于，所述单片机向束流控制电路发送的控制电压初始为PWM脉宽调制波。
11.根据权利要求
9所述的方法，其特征在于，还包括C、在所述单片机控制所述束流控制电路降低所述RGB输出亮度后，循环判断所述行同步电平脉冲信号、场同步电平脉冲信号以及图像信号超峰值电平识别，在不超过所述预警峰值电平时，所述单片机控制所述束流控制电路逐步恢复原有亮度。
专利摘要
本发明提供了一种解决显示装置荫罩热拱现象的电路及方法，所述电路包括一单片机，以及一行同步取样电路、场同步取样电路和亮度Y合成电路；所述行同步取样电路连接彩电机芯的行同步信号；所述场同步取样电路连接彩电机芯的场同步信号；所述亮度Y合成电路连接彩电机芯解码的R、G、B输出端子；所述单片机用于判断Y亮度信号电平是否超过设置的预警峰值电平，如果超过且持续预定时间，所述单片机还用于发出控制束流控制电路(ABL)的控制电压，用于促使彩电机芯解码电路调整R、G、B输出亮度。据此有效提高和保证了AK材质荫罩的CRT电视机的画面品质，有效预防了热拱现象的产生，本发明其能兼容当前所有彩电机芯。
文档编号G09G5/10GK1996439SQ200610157669
公开日2007年7月11日 申请日期2006年12月16日
发明者杨军治, 王勇 申请人:深圳创维－Rgb电子有限公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan