专利名称：用于阴极射线管的荫罩及其制造方法
技术领域：
本发明涉及用于阴极射线管(CRT)的荫罩及其制造方法，特别涉及用碳氮共渗工艺生产的具有改进的拉伸强度和延伸特性的荫罩以及制造方法。
常规荫罩型CRT包括带有视屏的真空外壳，视屏包括按照周期顺序排列的三个不同发射颜色的荧光粉单元阵列；用于产生指向荧光屏的三个会聚电子束的装置和选色结构或荫罩，其包括精确配置在荧光屏和电子束产生装置之间的薄金属多孔板。荫罩遮蔽荧光屏，并且会聚角度的差值容许每个电子束的传输部分有选择地激发所要求的发射颜色荧光粉单元。
常规CRT荫罩一般是以下面的方式制造的。首先，在由Invar钢或铝镇静钢制成的薄金属板上涂敷光刻胶。然后该金属板被曝光，并显影和腐蚀，从而在其中形成多个孔。此后，在氢气氛中于高温下使用热处理工艺对形成有多孔的板进行退火，由此消除内部应力并使板具有可锻性。然后通过冲压使金属板形成为预定荫罩形状，这之后，清洗金属板，从而从板的表面上清洗掉包括指纹、灰尘和其它杂质的污物。最后，在成形板上进行涂黑处理以防止拱顶现象，由此完成荫罩的制造。
荫罩用作三个电子枪(用于产生三个会聚电子束的装置)发射的电子束和形成在面板上的R、G、B荧光粉像素之间的桥梁，保证电子束着落在正确的荧光粉像素上。因而，荫罩从其初始位置的任何偏离都会错误引导电子束而激发错误的荧光粉像素。
如果荫罩接收外部撞击或振动，或者来自安装在CRT使用的系统中的扬声器的冲击，荫罩可在CRT中改变位置。即，如果CRT接收相当程度的这种力，则荫罩会在CRT中移动，从而使穿过它的电子束着落在错误荧光粉像素上，由此使颜色纯度变坏。对此下面将详细说明。
图1表示用于说明由外部撞击引起的荫罩移位的常规CRT的部分截面图。如图中所示，CRT包括面板1，形成在面板1内表面上的荧光屏2，和固定悬挂在距离荧光屏2预定距离并具有形成在其中的多个孔(未示出)的荫罩6。荫罩6安装在面板1的侧壁上。也就是，与荫罩6的周边连接的荫罩框架5和弹簧4连接，并且弹簧4与从面板1的侧壁突出的螺栓3连接。电子枪11安装在CRT的玻锥(未示出)中并沿指向荫罩6的方向发射电子束10。
当CRT受到相当大的外部撞击或振动时，荫罩6振动并从其初始位置移动到偏离位置7。结果，从电子枪11发射的电子束10穿过荫罩6的错误孔。也就是，穿过荫罩6的预定孔8的电子束由于荫罩6移动到偏离位置7而穿过错误孔9。因而，电子束10着落在其上的荧光屏2上的位置P1变为偏离位置P2，结果激发了错误的荧光粉像素。这将引起显示图像振动、颜色纯度减小和其它图像质量问题。
另外，在CRT受到剧烈撞击情况下，例如如果其中安装有CRT的系统跌落，则荫罩6可能会变形。这样的例子在其中表示了变形区12的图2中示出。在电子束穿过变形区域12时，除了产生乱真颜色之外，还会出现显示图像抖动和颜色纯度减小的上述问题。
为解决上述问题，日本专利特许公开昭62-223950公开了通过在其上形成镀层而改进荫罩的拉伸强度的技术。但是当使用这技术时孔的尺寸减小。
而且，日本特许公开昭56-121257和平1-276542都公开了通过在气体气氛中热处理荫罩而改进荫罩的拉伸强度的技术。但是，在这些常规方法中，由于在制造过程中长时间热处理荫罩而导致荫罩热变形。
做出本发明力图解决上述问题。
本发明的一个目的是提供用于CRT的荫罩，其中实现了荫罩的拉伸强度和延伸特性的改进，从而防止了由外部撞击引起的荫罩变形。
本发明的另一目的是提供用于CRT的荫罩，其中实现了荫罩的弹性模量的改进，从而使荫罩不受外部振动和由使用CRT的系统中的扬声器的操作引起的振动的影响。
本发明的又一目的是提供用于CRT的荫罩的制造方法，其中在制造荫罩过程中不会发生荫罩的热变形。
为实现上述目的，本发明提供用于CRT的荫罩及其制造方法，其中在表面上形成氮化合物或将其掺入到荫罩中。该方法包括以下步骤使用硝基渗碳气体对其中形成有多个孔的金属板进行热处理，和冲压金属板使其形成荫罩形状。
根据本发明的特性，硝基渗碳气体是氨气。
根据本发明的另一特征，荫罩中氮化合物的含量在重量上占荫罩重量的0.01到2.0份。
根据本发明的又一特征，荫罩是由低热膨胀材料制成。
根据本发明的又一特征，荫罩是由铝镇静钢或Invar钢制成。
根据本发明的又一特征，热处理步骤的温度是400到700℃。
根据本发明的又一特征，热处理步骤进行0.1到5小时。
构成说明书的一部分的附图表示本发明的实施例，它们和说明书一起用于解决本发明的原理。
图1是用于说明由外部撞击引起的荫罩移位的常规CRT部分截面图；图2是用于说明由剧烈外部撞击引起荫罩损坏的常规CRT的部分截面图；图3是表示没有进行常规退火处理而制造的荫罩的拉伸强度和延伸率的曲线；图4是表示在已经进行常规退火处理之后制造的荫罩的拉伸强度和延伸率的曲线；和图5是表示根据本发明的优选实施例利用碳氮共渗处理制造的荫罩的拉伸强度和延伸率的曲线。
本发明的CRT荫罩是由低热膨胀材料制成，例如含有氮化合物的铝镇静钢或Invar钢。
下面说明本发明制造荫罩的方法。
把由低热膨胀材料例如铝镇静或Invar钢制成并在预定区域中形成有多个孔的预定数量的金属板堆叠起来并装载在托盘中。将预热炉的温度设置在300和500℃之间后，把其上具有堆叠金属板的托盘放在预热炉中。
然后，在反应炉中的温度增加到超过150℃之后，给反应炉中传送硝基渗碳氨气(NH3)。硝基渗碳氨气以每分钟1到15升的速率注入到反应炉中。接下来，反应炉中的温度增加到400和700℃之间，并且适当地保持其中的气体气氛，之后预热炉中的金属板被输送到反应炉中。
在上述中，如果反应炉中的温度保持在上述范围内，则氨气分解成自由氮，其可以有效地穿过荫罩。低于400℃的反应炉的温度不足以使氨气分解成自由氮。同时由于在达到700℃之前氨气就已完全分解成自由氮，因此温度不必超过700℃。
虽然可以不必把金属板在预热炉中首先加热而直接将其放到反应炉中，但是将反应炉暴露于相对冷的外部环境空气中是担有风险的。通过将金属板首先放在预热炉中可以使金属板的温度更加平缓的增加，另外还可防止在热处理工艺之后金属板的温度急剧下降。
金属板在反应炉中的硝基渗碳气体中热处理0.1和1.0小时。0.1到2小时的热处理时间结果导致氮化合物只形成在荫罩的表面上，而热处理金属板2到10小时结果导致氮化合物掺入荫罩中。更具体地说，对于厚度为120μm的荫罩，热处理0.1到2小时，形成在荫罩的表面上氮化合物的厚度为5到20μm，在重量上占荫罩重量的0.01到2.0份。热处理相同厚度的荫罩2到10小时使氮化合物掺入整个荫罩中。少于0.1小时的热处理时间导致金属和气体之间的反应不充分，同时由于在10小时之前就完全实现了金属板的热处理效果，所以不必超过10小时。
完成碳氮共渗处理之后，反应炉中的温度降低到150℃，同时反应炉中的气氛保持在当前状态。当达到此温度时，停止向反应炉中输入气体。然后，从反应炉取出金属板，然后金属板被冲压形成所要求的荫罩形状。
由于用于形成荫罩的金属板的厚度受限制，所以在制造过程中必须多次进行滚轧处理。因此在使用腐蚀工艺在金属板中形成孔之后，在把金属板冲压形成为所要求的形状之前需要进行退火处理。如图3中所示，如果不进行退火处理，虽然荫罩的拉伸强度很高，但是延伸率很低，因此不可能把金属板冲压形成为荫罩形状。因而，必须进行退火处理。但是，如图4中所示，对金属板退火会大大降低拉伸强度，同时增加延伸率。
因此，在本发明中，不是利用常规退火处理，而是使用碳氮共渗，由此可以同时增加用于荫罩的金属板的延伸率和拉伸强度。碳氮共渗中，在保持在某一温度的反应炉中使用氨气产生自由氮。自由氮穿透或扩散在荫罩中，从而由于自由氮和荫罩之间的反应而产生例如Fe2N、FeN、Fe4N的Fe-Ni-N化合物或反应材料。结果，氮化合物形成在荫罩表面上或掺在整个荫罩中。
正如从曲线中可看到的那样，使用本发明的方法制造的荫罩的拉伸强度大大增加了，比常规退火的荫罩增加了至少100MPa。另外，发明的荫罩的延伸率也远大于未退火常规的荫罩，并且在退火的常规荫罩上稍微有所改进。
因而，在各种制造工过程中发生的荫罩的损伤被减至最小，并且减少了由外部撞击引起的荫罩偏移和变形。此外，在金属板已经进行了热处理工艺之后用于制造荫罩的金属板的滚轧成型就更容易进行了，并且可以形成更均匀地晶粒，从而可以提到足够的延伸率。另外，由于发明的荫罩的弹性模量增加，所以减少了由外部振动引起的偏移和/由扬声器产生的振动。
参照下面的例子详细解释本发明。
例1把在预定区域上形成有多个孔的预定数量的金属板堆叠起来并装载在托盘上。然后，设置预热炉的温度并保持在4000℃，之后，其上具有堆叠金属板的托盘放置在预热炉中。
把反应炉中的温度增加150℃，以每分钟5升的速率把硝基渗碳氨气NH3注入到反应炉中。接着，反应炉中的温度增加到850℃，并适当保持其中的气体气氛，之后，预热炉中的金属板被输送到反应炉中。
然后，在反应炉内在硝基渗碳气体气氛中热处理金属板1小时，然后反应炉中的温度降低到150℃，同时保持它的气体气氛。在达到该温度之后。停止向反应炉中注入气体。接着，从反应炉中取出金属板，然后冲压形成所要求的荫罩形状。
荫罩中含有氮化合物的厚度为10μm，其重量占荫罩重量的1份。
已经发现，利用上述硝基渗碳处理得到的本发明的荫罩已经大大改进了其拉伸强度和延伸特性，如图5所示。
图3和图4分别表示未退火的和退火的常规荫罩的拉伸强度和延伸率。
例2把在预定区域形成有多个孔的预定数量的金属板堆叠起来并装载在托盘上。然后，设置预热炉的温度，并保持在400℃，之后，其上具有堆叠金属板的托盘放在预热炉中。
把反应炉中的温度增加150℃，并以每分钟5升的速率把硝基渗碳氨气NH3注入到反应炉中。接着，反应炉中的温度增加到850℃，并适当保持其中的气体气氛，之后，预热炉中的金属板被输送到反应炉中。
然后，在反应炉内在硝基渗碳气体气氛中热处理金属板5小时，然后反应炉中的温度降低到150℃，同时保持它的气体气氛。在达到该温度之后，停止向反应炉中注入气体。接着，从反应炉中取出金属板，然后冲压形成为所要求的荫罩形状。
结果发现重量占荫罩重量的1.5份的氮化合物掺入整个荫罩中。
如上所述，在本发明中，通过对已经被蚀刻和滚轧成型的荫罩进行硝基渗碳处理而不是退火处理，得到与退火荫罩相比拉伸强度增加50％荫罩。
虽然上面已详细说明了本发明，但是显然应该理解，对本领域普通技术人员显而易见的本发明的各种改型和/或修改都应该落入由所附权利要求书所确定的本发明的精神和范围内。
权利要求
1．一种荫罩，包括氮化合物。
2．如权利要求1的荫罩，其特征在于，氮化合物形成在荫罩的表面上或掺入到荫罩中。
3．如权利要求1的荫罩，其特征在于，荫罩中含有的氮化合物的量在重上占荫罩重量的0.01到2.0份。
4．如权利要求1的荫罩，其特征在于，荫罩是由低热膨胀材料组成。
5．如权利要求1的荫罩，其特征在于，荫罩是由铝镇静钢或Invar钢制成。
6．制造荫罩的方法，包括以下步骤使用硝基渗碳气体对其上进行有多个孔的金属板进行热处理；把金属板冲压形成为荫罩形状。
7．如权利要求6的荫罩，其特征在于，荫罩是由低热膨胀材料制成。
8．如权利要求6的荫罩，其特征在于，荫罩是由铝镇静钢或Invar钢制成。
9．如权利要求6的荫罩，其特征在于，硝基渗碳气体包括氨气。
10．如权利要求6的荫罩，其特征在于，热处理步骤的温度是400℃到700℃。
11．如权利要求6的荫罩，其特征在于，热处理步骤进行的时间为0.1到5小时。
全文摘要
本发明公开了用于阴极射线管的荫罩及其制造方法。荫罩包括氮化合的。制造方法包括的步骤有:使用硝基渗碳气体对其上形成有多个孔的金属板进行热处理;以及把金属板冲压形成为荫罩形状。
文档编号H01J29/07GK1224916SQ9910069
公开日1999年8月4日 申请日期1999年1月22日 优先权日1999年1月22日
发明者韩东熙, 文圣晥, 韩承权 申请人:三星电管株式会社