專利名稱：用于陰極射線管的蔭罩及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于陰極射線管(CRT)的蔭罩及其制造方法，特別涉及用碳氮共滲工藝生產(chǎn)的具有改進(jìn)的拉伸強(qiáng)度和延伸特性的蔭罩以及制造方法。
常規(guī)蔭罩型CRT包括帶有視屏的真空外殼，視屏包括按照周期順序排列的三個不同發(fā)射顏色的熒光粉單元陣列；用于產(chǎn)生指向熒光屏的三個會聚電子束的裝置和選色結(jié)構(gòu)或蔭罩，其包括精確配置在熒光屏和電子束產(chǎn)生裝置之間的薄金屬多孔板。蔭罩遮蔽熒光屏，并且會聚角度的差值容許每個電子束的傳輸部分有選擇地激發(fā)所要求的發(fā)射顏色熒光粉單元。
常規(guī)CRT蔭罩一般是以下面的方式制造的。首先，在由Invar鋼或鋁鎮(zhèn)靜鋼制成的薄金屬板上涂敷光刻膠。然后該金屬板被曝光，并顯影和腐蝕，從而在其中形成多個孔。此后，在氫氣氛中于高溫下使用熱處理工藝對形成有多孔的板進(jìn)行退火，由此消除內(nèi)部應(yīng)力并使板具有可鍛性。然后通過沖壓使金屬板形成為預(yù)定蔭罩形狀，這之后，清洗金屬板，從而從板的表面上清洗掉包括指紋、灰塵和其它雜質(zhì)的污物。最后，在成形板上進(jìn)行涂黑處理以防止拱頂現(xiàn)象，由此完成蔭罩的制造。
蔭罩用作三個電子槍(用于產(chǎn)生三個會聚電子束的裝置)發(fā)射的電子束和形成在面板上的R、G、B熒光粉像素之間的橋梁，保證電子束著落在正確的熒光粉像素上。因而，蔭罩從其初始位置的任何偏離都會錯誤引導(dǎo)電子束而激發(fā)錯誤的熒光粉像素。
如果蔭罩接收外部撞擊或振動，或者來自安裝在CRT使用的系統(tǒng)中的揚(yáng)聲器的沖擊，蔭罩可在CRT中改變位置。即，如果CRT接收相當(dāng)程度的這種力，則蔭罩會在CRT中移動，從而使穿過它的電子束著落在錯誤熒光粉像素上，由此使顏色純度變壞。對此下面將詳細(xì)說明。


圖1表示用于說明由外部撞擊引起的蔭罩移位的常規(guī)CRT的部分截面圖。如圖中所示，CRT包括面板1，形成在面板1內(nèi)表面上的熒光屏2，和固定懸掛在距離熒光屏2預(yù)定距離并具有形成在其中的多個孔(未示出)的蔭罩6。蔭罩6安裝在面板1的側(cè)壁上。也就是，與蔭罩6的周邊連接的蔭罩框架5和彈簧4連接，并且彈簧4與從面板1的側(cè)壁突出的螺栓3連接。電子槍11安裝在CRT的玻錐(未示出)中并沿指向蔭罩6的方向發(fā)射電子束10。
當(dāng)CRT受到相當(dāng)大的外部撞擊或振動時(shí)，蔭罩6振動并從其初始位置移動到偏離位置7。結(jié)果，從電子槍11發(fā)射的電子束10穿過蔭罩6的錯誤孔。也就是，穿過蔭罩6的預(yù)定孔8的電子束由于蔭罩6移動到偏離位置7而穿過錯誤孔9。因而，電子束10著落在其上的熒光屏2上的位置P1變?yōu)槠x位置P2，結(jié)果激發(fā)了錯誤的熒光粉像素。這將引起顯示圖像振動、顏色純度減小和其它圖像質(zhì)量問題。
另外，在CRT受到劇烈撞擊情況下，例如如果其中安裝有CRT的系統(tǒng)跌落，則蔭罩6可能會變形。這樣的例子在其中表示了變形區(qū)12的圖2中示出。在電子束穿過變形區(qū)域12時(shí)，除了產(chǎn)生亂真顏色之外，還會出現(xiàn)顯示圖像抖動和顏色純度減小的上述問題。
為解決上述問題，日本專利特許公開昭62-223950公開了通過在其上形成鍍層而改進(jìn)蔭罩的拉伸強(qiáng)度的技術(shù)。但是當(dāng)使用這技術(shù)時(shí)孔的尺寸減小。
而且，日本特許公開昭56-121257和平1-276542都公開了通過在氣體氣氛中熱處理蔭罩而改進(jìn)蔭罩的拉伸強(qiáng)度的技術(shù)。但是，在這些常規(guī)方法中，由于在制造過程中長時(shí)間熱處理蔭罩而導(dǎo)致蔭罩熱變形。
做出本發(fā)明力圖解決上述問題。
本發(fā)明的一個目的是提供用于CRT的蔭罩，其中實(shí)現(xiàn)了蔭罩的拉伸強(qiáng)度和延伸特性的改進(jìn)，從而防止了由外部撞擊引起的蔭罩變形。
本發(fā)明的另一目的是提供用于CRT的蔭罩，其中實(shí)現(xiàn)了蔭罩的彈性模量的改進(jìn)，從而使蔭罩不受外部振動和由使用CRT的系統(tǒng)中的揚(yáng)聲器的操作引起的振動的影響。
本發(fā)明的又一目的是提供用于CRT的蔭罩的制造方法，其中在制造蔭罩過程中不會發(fā)生蔭罩的熱變形。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供用于CRT的蔭罩及其制造方法，其中在表面上形成氮化合物或?qū)⑵鋼饺氲绞a罩中。該方法包括以下步驟使用硝基滲碳?xì)怏w對其中形成有多個孔的金屬板進(jìn)行熱處理，和沖壓金屬板使其形成蔭罩形狀。
根據(jù)本發(fā)明的特性，硝基滲碳?xì)怏w是氨氣。
根據(jù)本發(fā)明的另一特征，蔭罩中氮化合物的含量在重量上占蔭罩重量的0.01到2.0份。
根據(jù)本發(fā)明的又一特征，蔭罩是由低熱膨脹材料制成。
根據(jù)本發(fā)明的又一特征，蔭罩是由鋁鎮(zhèn)靜鋼或Invar鋼制成。
根據(jù)本發(fā)明的又一特征，熱處理步驟的溫度是400到700℃。
根據(jù)本發(fā)明的又一特征，熱處理步驟進(jìn)行0.1到5小時(shí)。
構(gòu)成說明書的一部分的附圖表示本發(fā)明的實(shí)施例，它們和說明書一起用于解決本發(fā)明的原理。
圖1是用于說明由外部撞擊引起的蔭罩移位的常規(guī)CRT部分截面圖；圖2是用于說明由劇烈外部撞擊引起蔭罩損壞的常規(guī)CRT的部分截面圖；圖3是表示沒有進(jìn)行常規(guī)退火處理而制造的蔭罩的拉伸強(qiáng)度和延伸率的曲線；圖4是表示在已經(jīng)進(jìn)行常規(guī)退火處理之后制造的蔭罩的拉伸強(qiáng)度和延伸率的曲線；和圖5是表示根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例利用碳氮共滲處理制造的蔭罩的拉伸強(qiáng)度和延伸率的曲線。
本發(fā)明的CRT蔭罩是由低熱膨脹材料制成，例如含有氮化合物的鋁鎮(zhèn)靜鋼或Invar鋼。
下面說明本發(fā)明制造蔭罩的方法。
把由低熱膨脹材料例如鋁鎮(zhèn)靜或Invar鋼制成并在預(yù)定區(qū)域中形成有多個孔的預(yù)定數(shù)量的金屬板堆疊起來并裝載在托盤中。將預(yù)熱爐的溫度設(shè)置在300和500℃之間后，把其上具有堆疊金屬板的托盤放在預(yù)熱爐中。
然后，在反應(yīng)爐中的溫度增加到超過150℃之后，給反應(yīng)爐中傳送硝基滲碳氨氣(NH3)。硝基滲碳氨氣以每分鐘1到15升的速率注入到反應(yīng)爐中。接下來，反應(yīng)爐中的溫度增加到400和700℃之間，并且適當(dāng)?shù)乇３制渲械臍怏w氣氛，之后預(yù)熱爐中的金屬板被輸送到反應(yīng)爐中。
在上述中，如果反應(yīng)爐中的溫度保持在上述范圍內(nèi)，則氨氣分解成自由氮，其可以有效地穿過蔭罩。低于400℃的反應(yīng)爐的溫度不足以使氨氣分解成自由氮。同時(shí)由于在達(dá)到700℃之前氨氣就已完全分解成自由氮，因此溫度不必超過700℃。
雖然可以不必把金屬板在預(yù)熱爐中首先加熱而直接將其放到反應(yīng)爐中，但是將反應(yīng)爐暴露于相對冷的外部環(huán)境空氣中是擔(dān)有風(fēng)險(xiǎn)的。通過將金屬板首先放在預(yù)熱爐中可以使金屬板的溫度更加平緩的增加，另外還可防止在熱處理工藝之后金屬板的溫度急劇下降。
金屬板在反應(yīng)爐中的硝基滲碳?xì)怏w中熱處理0.1和1.0小時(shí)。0.1到2小時(shí)的熱處理時(shí)間結(jié)果導(dǎo)致氮化合物只形成在蔭罩的表面上，而熱處理金屬板2到10小時(shí)結(jié)果導(dǎo)致氮化合物摻入蔭罩中。更具體地說，對于厚度為120μm的蔭罩，熱處理0.1到2小時(shí)，形成在蔭罩的表面上氮化合物的厚度為5到20μm，在重量上占蔭罩重量的0.01到2.0份。熱處理相同厚度的蔭罩2到10小時(shí)使氮化合物摻入整個蔭罩中。少于0.1小時(shí)的熱處理時(shí)間導(dǎo)致金屬和氣體之間的反應(yīng)不充分，同時(shí)由于在10小時(shí)之前就完全實(shí)現(xiàn)了金屬板的熱處理效果，所以不必超過10小時(shí)。
完成碳氮共滲處理之后，反應(yīng)爐中的溫度降低到150℃，同時(shí)反應(yīng)爐中的氣氛保持在當(dāng)前狀態(tài)。當(dāng)達(dá)到此溫度時(shí)，停止向反應(yīng)爐中輸入氣體。然后，從反應(yīng)爐取出金屬板，然后金屬板被沖壓形成所要求的蔭罩形狀。
由于用于形成蔭罩的金屬板的厚度受限制，所以在制造過程中必須多次進(jìn)行滾軋?zhí)幚怼Ｒ虼嗽谑褂酶g工藝在金屬板中形成孔之后，在把金屬板沖壓形成為所要求的形狀之前需要進(jìn)行退火處理。如圖3中所示，如果不進(jìn)行退火處理，雖然蔭罩的拉伸強(qiáng)度很高，但是延伸率很低，因此不可能把金屬板沖壓形成為蔭罩形狀。因而，必須進(jìn)行退火處理。但是，如圖4中所示，對金屬板退火會大大降低拉伸強(qiáng)度，同時(shí)增加延伸率。
因此，在本發(fā)明中，不是利用常規(guī)退火處理，而是使用碳氮共滲，由此可以同時(shí)增加用于蔭罩的金屬板的延伸率和拉伸強(qiáng)度。碳氮共滲中，在保持在某一溫度的反應(yīng)爐中使用氨氣產(chǎn)生自由氮。自由氮穿透或擴(kuò)散在蔭罩中，從而由于自由氮和蔭罩之間的反應(yīng)而產(chǎn)生例如Fe2N、FeN、Fe4N的Fe-Ni-N化合物或反應(yīng)材料。結(jié)果，氮化合物形成在蔭罩表面上或摻在整個蔭罩中。
正如從曲線中可看到的那樣，使用本發(fā)明的方法制造的蔭罩的拉伸強(qiáng)度大大增加了，比常規(guī)退火的蔭罩增加了至少100MPa。另外，發(fā)明的蔭罩的延伸率也遠(yuǎn)大于未退火常規(guī)的蔭罩，并且在退火的常規(guī)蔭罩上稍微有所改進(jìn)。
因而，在各種制造工過程中發(fā)生的蔭罩的損傷被減至最小，并且減少了由外部撞擊引起的蔭罩偏移和變形。此外，在金屬板已經(jīng)進(jìn)行了熱處理工藝之后用于制造蔭罩的金屬板的滾軋成型就更容易進(jìn)行了，并且可以形成更均勻地晶粒，從而可以提到足夠的延伸率。另外，由于發(fā)明的蔭罩的彈性模量增加，所以減少了由外部振動引起的偏移和/由揚(yáng)聲器產(chǎn)生的振動。
參照下面的例子詳細(xì)解釋本發(fā)明。
例1把在預(yù)定區(qū)域上形成有多個孔的預(yù)定數(shù)量的金屬板堆疊起來并裝載在托盤上。然后，設(shè)置預(yù)熱爐的溫度并保持在4000℃，之后，其上具有堆疊金屬板的托盤放置在預(yù)熱爐中。
把反應(yīng)爐中的溫度增加150℃，以每分鐘5升的速率把硝基滲碳氨氣NH3注入到反應(yīng)爐中。接著，反應(yīng)爐中的溫度增加到850℃，并適當(dāng)保持其中的氣體氣氛，之后，預(yù)熱爐中的金屬板被輸送到反應(yīng)爐中。
然后，在反應(yīng)爐內(nèi)在硝基滲碳?xì)怏w氣氛中熱處理金屬板1小時(shí)，然后反應(yīng)爐中的溫度降低到150℃，同時(shí)保持它的氣體氣氛。在達(dá)到該溫度之后。停止向反應(yīng)爐中注入氣體。接著，從反應(yīng)爐中取出金屬板，然后沖壓形成所要求的蔭罩形狀。
蔭罩中含有氮化合物的厚度為10μm，其重量占蔭罩重量的1份。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，利用上述硝基滲碳處理得到的本發(fā)明的蔭罩已經(jīng)大大改進(jìn)了其拉伸強(qiáng)度和延伸特性，如圖5所示。
圖3和圖4分別表示未退火的和退火的常規(guī)蔭罩的拉伸強(qiáng)度和延伸率。
例2把在預(yù)定區(qū)域形成有多個孔的預(yù)定數(shù)量的金屬板堆疊起來并裝載在托盤上。然后，設(shè)置預(yù)熱爐的溫度，并保持在400℃，之后，其上具有堆疊金屬板的托盤放在預(yù)熱爐中。
把反應(yīng)爐中的溫度增加150℃，并以每分鐘5升的速率把硝基滲碳氨氣NH3注入到反應(yīng)爐中。接著，反應(yīng)爐中的溫度增加到850℃，并適當(dāng)保持其中的氣體氣氛，之后，預(yù)熱爐中的金屬板被輸送到反應(yīng)爐中。
然后，在反應(yīng)爐內(nèi)在硝基滲碳?xì)怏w氣氛中熱處理金屬板5小時(shí)，然后反應(yīng)爐中的溫度降低到150℃，同時(shí)保持它的氣體氣氛。在達(dá)到該溫度之后，停止向反應(yīng)爐中注入氣體。接著，從反應(yīng)爐中取出金屬板，然后沖壓形成為所要求的蔭罩形狀。
結(jié)果發(fā)現(xiàn)重量占蔭罩重量的1.5份的氮化合物摻入整個蔭罩中。
如上所述，在本發(fā)明中，通過對已經(jīng)被蝕刻和滾軋成型的蔭罩進(jìn)行硝基滲碳處理而不是退火處理，得到與退火蔭罩相比拉伸強(qiáng)度增加50％蔭罩。
雖然上面已詳細(xì)說明了本發(fā)明，但是顯然應(yīng)該理解，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員顯而易見的本發(fā)明的各種改型和/或修改都應(yīng)該落入由所附權(quán)利要求書所確定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1．一種蔭罩，包括氮化合物。
2．如權(quán)利要求1的蔭罩，其特征在于，氮化合物形成在蔭罩的表面上或摻入到蔭罩中。
3．如權(quán)利要求1的蔭罩，其特征在于，蔭罩中含有的氮化合物的量在重上占蔭罩重量的0.01到2.0份。
4．如權(quán)利要求1的蔭罩，其特征在于，蔭罩是由低熱膨脹材料組成。
5．如權(quán)利要求1的蔭罩，其特征在于，蔭罩是由鋁鎮(zhèn)靜鋼或Invar鋼制成。
6．制造蔭罩的方法，包括以下步驟使用硝基滲碳?xì)怏w對其上進(jìn)行有多個孔的金屬板進(jìn)行熱處理；把金屬板沖壓形成為蔭罩形狀。
7．如權(quán)利要求6的蔭罩，其特征在于，蔭罩是由低熱膨脹材料制成。
8．如權(quán)利要求6的蔭罩，其特征在于，蔭罩是由鋁鎮(zhèn)靜鋼或Invar鋼制成。
9．如權(quán)利要求6的蔭罩，其特征在于，硝基滲碳?xì)怏w包括氨氣。
10．如權(quán)利要求6的蔭罩，其特征在于，熱處理步驟的溫度是400℃到700℃。
11．如權(quán)利要求6的蔭罩，其特征在于，熱處理步驟進(jìn)行的時(shí)間為0.1到5小時(shí)。
全文摘要
本發(fā)明公開了用于陰極射線管的蔭罩及其制造方法。蔭罩包括氮化合的。制造方法包括的步驟有:使用硝基滲碳?xì)怏w對其上形成有多個孔的金屬板進(jìn)行熱處理;以及把金屬板沖壓形成為蔭罩形狀。
文檔編號H01J29/07GK1224916SQ9910069
公開日1999年8月4日 申請日期1999年1月22日 優(yōu)先權(quán)日1999年1月22日
發(fā)明者韓東熙, 文圣晥, 韓承權(quán) 申請人:三星電管株式會社