KR0139423B1 - 칼라 음극선관 제조에서의 섀도우 마스크 및 프론트 패널의 교환방법 및 장치 - Google Patents

칼라 음극선관 제조에서의 섀도우 마스크 및 프론트 패널의 교환방법 및 장치

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KR0139423B1 KR1019900700597A KR900700597A KR0139423B1 KR 0139423 B1 KR0139423 B1 KR 0139423B1 KR 1019900700597 A KR1019900700597 A KR 1019900700597A KR 900700597 A KR900700597 A KR 900700597A KR 0139423 B1 KR0139423 B1 KR 0139423B1
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Abstract

내용 없음.

Description

칼라 음극선관 제조에서의 섀도우 마스크 및 프론트 패널의 교환 방법 및 장치
[발명의 배경]
본 발명은 플랫 텐션 마스크 칼라 음극선관 제조법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 플랫(flat) 텐션 섀도우 마스크와 이에 관련된 음극선 발광 스크린의 아퍼처(aperture) 패턴을 정합하는 수단을 제공한다.
특히, 본 발명은 플랫 텐션 마스크 칼라 음극선관의 면판(faceplate) 어셈블리 제조에 이용되는 일부의 공정 단계에 관한 것이다. 면판 어셈블리는 유리 프론트 패널, 상기 패널의 내부면상의 지지 구조와, 상기 구조에 부착되는 긴장된 박판 섀도우 마스크를 포함한다.
본원에서, 이용되는 용어 그릴(grille) 및 스크린(screen) 은 일반적으로 프론트 패널의 내부면상의 패턴에 적용된다. 또한 블랙 서라운드(black surround) 또는 블랭크 매트릭스(blank matrix)로서 공지된 그릴은 콘트라스트(contrast) 향상에 널리 이용된다. 이것은 먼저 패널에 적용된다. 이것은 또한 패널상에서 암(dark) 코팅되며, 상기 패널내의 구멍은 빛을 통과시키도록 형성되고, 그 위에는 각 칼라 광을 방출하는 인광체가 스크린을 형성하도록 피복된다.
그릴내의 구멍은 섀도우 마스크내의 구멍 또는 슬롯으로 통과된 전자열과 정합해야 한다. 이것은 그릴-장착 관에서 중요한 정합(registration) 요건이고 인광피복물은 그릴 구멍을 중복시켜, 그의 정합 요건은 정확하지 않다.
다른 한편으로, 그릴없는 관에서, 이것은 전자열과 정합하는 인광 부착물이다. 그래서, 정합 관계에 이용될 때에 용어 스크린은 그릴이 이용될 경우의 그릴과, 그릴이 없을시의 인광 피복물을 포함한다.
[종래 제조 공정의 문제점]
종래, 칼라 음극선관은 다양한 제조 스테이지(stage)을 통하여 특정 패널 공정에 이용되는 섀도우 마스크를 필요로 하여 제조되었다. 그러한 제조 공정은 명백하기 보다는 더더욱 복잡하고, 복잡한 컨베이어 시스템은 각 마스크 어셈블리를 제조 공정을 통해 나온 관련 패널에 결합하는데에 요구된다. 다수의 공정단계에서, 패널은 마스크와, 나중에 패널의 한쪽과 재결합하는데에 카탈로그된 결합 섀도우 마스크로부터 분리되어야 한다.
최근 상업적으로 이용되는 플랫 텐션 마스크 음극석관의 소개로, 마스크 및 패널의 곡률에 관계된 많은 공정 문제점은 완화되거나 감소되었다.
그러나, 플랫 텐션 마스크관의 초기 생산품은 제조 공정을 통해 제공된 마스크를 지정한 프론트 패널에 결합하는 실험된 기술을 계속적으로 이용했었다. 그러나, 플랫 텐션 마스크의 제조 공정동안이나 관의 설치후에 인장력을 필요로 하기 때문에, 얼마간 방해가 되는 인-프로세스 지지 프레임이 필요하게 된다. 이런 프레임은 텐션 마스크형의 칼라 음극선관을 제조하는데에 복잡하고 비용이 많이 든다.
따라서, 통상적인 생산품 공정을 간소화하는 것이 플랫 텐션 마스크형의 음극선관을 제조하는데에 매우 바람직하다.
칼라 음극선관 제조법은 소정의 마스크(통상적으로 교환 가능한 마스크라 칭함)가 소정의 스크린과 정합될 경우에 간소화됨으로써, 마스크 및 스크린은 제각기 더 이상 결합되지 않는다. 오늘날까지, 그러한 부품을 교환하는데에 적당한 상업적으로 이용될 수 있는 어떤 접근법이 구현되거나 기술되어 있지 않다.
[공지된 종래 기술]
2,625,734 로(Law)
2,733,366 그라임(Grime)
3,437,482 야마다등(Yamada et al)
3,451,812 디무라(Tamura)
3,494,267 슈워쯔(Schwartz)
3,563,737 존커즈(Jonkers)
3,638,063 다찌까와(Tachikawa)
3,676,914 피오르(Fiore)
3,768,385 노구찌(Noguchi)
3,889,329 파즈린(Fazlin)
3,894,321 모리(Moore)
3,983,613 파락(Palac)
3,989,524 파락(Palac)
4,593,224 파락(Palac)
4,692,660 아드러(Adler)
4,695,761 펜드리(Fendley)
FR 1,477,706 고베인(Gobain)
GB 2,052,148 소니(Sony)
20853/65 일본인(Japanese)
논문 1954년 1우러 IRE 회보, 페이지 315 내지 326, 그라임에 의한 RCA 세 비임 섀도우-마스크 칼라 키네스코프(kinescope)의 개선
[발명의 목적]
본 발명의 목적은 섀도우 마스크 및 프론트 패널을 제각기 마스크-패널 조립중에 교환 가능한 플랫 텐션 마스크형의 칼라 음극선관 제조 장치 및 공정을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 또한 마스크이 아퍼처(aperture) 패턴이 스크린 패턴과 정합, 즉 일치하도록 마스크의 형태아 위치 사이즈를 조정하는 자동 수단을 제공함으로써 플랫 텐션 마스크 칼라 음극선관의 제조시 섀도우 마스크의 유용한 교환성을 확보하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 스크린 위치 및 기하학적 형상의 에러를 보상하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은, 섀도우 마스크 및 프론트 패널이 제각기 마스크-패널 조립중에 교환될 수 있는 플랫 텐션 마스크형의 칼라 음극선관 제조 공정에 있어서, 스크린 패턴과 일치할 마스크 패턴의 기하학적 형상 파라미터를 변화시키는 방법 및 관련된 장치를 제공하는 것이다.
내용없음
본 발명의 특징은 첨부된 청구범위내에서 설명된다. 본 발명의 다른 목적 및 잇점은 첨부된 도면을 참조로 아래에 기술되며, 여기서 동일 참조 번호는 동일부재이다.
제1도는 본 발명에 따른 형식의 플랫 텐션 마스크 칼라 음극선관의 사시도 및 부분 절취도.
제2도는 본 발명의 실시에 유용한 유니버셜(universal) 유지 고정구의 사시도.
제3도는 라이트하우스(lighthouse)와 함께 사용하기에 적합한 제2도에 도시된 유니버셜 유지 고정구의 변형예의 개략 정면도.
제4도는 마스크 지지 기구의 Q-높이의 넓은 공차를 수용할 고정구의 변형을 나타내는 제3도에 도시된 고정구와 유사한 도면.
제5도는 본 발명의 원리에 따른 마스크의 사이즈, 위치 및 형태를 조정하는 인-프로세스 섀도우 마스크를 감싸는 고정구의 평면도.
제6도는 제5도에 도시된 마스크의 한 엣지를 따라 요구된 힘의 분배를 나타낸 곡선도.
제7도는 제5도에 도시된 마스크의 엣지를 따른 힘을 분배하는 레버의 사용이 개략적으로 도시된 도면.
제8a, 8b 및 8c도는 제5도의 고정구를 변형한 것이 도시된 도면으로서,
제8a도는 독립적으로 가변 인가된 힘을 감소시키는 장치를 도시한 도면.
제8b도는 마스크의 엣지에 대한 접선력을 이용하는 제8a도의 실시예의 변형도.
제8c도는 접선력 적용 수단의 개략도.
제9 및 10도는 제5도의 고정구로 이용된 사분원(quadrant) 검출기 광학감지 시스템의 동작 원리를 나타낸 것으로서, 마스크와 무관한 기준점에 대한 긴장되어 있는 마스크내의 감지 구멍의 위치를 결정하는 일련의 장면이 표시된 도면.
제11도는 사분원 검출기 광학 감지 시스템의 일부를 형성한 매트릭싱 회로부터의 출력 전압을 나타낸 곡선도.
제12도는 다중 피드백 루프를 포함하고, 본 발명의 원리를 이용한 시스템을 개략적으로 나타낸 평면도.
제13a, 13b, 13c, 13e 및 13f도는 제12도에 의해 도시된 시스템에 근거 마스크 장착 고정구의 부품 및 동작을 상세히 도시한 도면으로서,
제13a,13c,13d 및 13f도는 연속한 동작중에 상기 부품을 상세히 나타낸 정면도.
제13b도는 고정구의 평면도.
제14a 및 14b도는 두 바람직한 스크린 상태를 도시한 음극선관 스크린의 두 평면도로서,
제14a도는 공정 위치에 대해 병진 및 회전된 스크린 패턴 위치를 나타내는 개략 평면도.
제14b도는 스크린 패턴의 기하학적 형상이 왜곡된 상태, 즉 패턴의 사이즈 및 형태가 왜곡된 상태를 설명한 도면.
제15도는 수용된 패널의 위치를 조정할 수 있는 패널 유지 고정구의 사시도.
제16도는 제15도에 도시된 조정가능한 고정구를 수용하도록 설계된 스크린 검사기의 표시부와, 상기 고정구를 조정하는 피드백 루프의 정면도.
제17도는 같은 스크린 검사 머신의 표시부의 정면도의 상세도.
제18a, 18b 및 18c도는 비디오 카메라 및 그의 펄스 출력에 도시된 바와 같은 그릴 아퍼처 패턴을 도시한 도면으로서,
제18a도는 그릴의 한 코너의 확대 평면도.
제18b도는 지정한 주사선으로부터의 수평 출력 신호를 나타낸 파형도.
제18c도는 수직 출력 신호를 나타낸 파형도.
제19도는 특히 면판을 받아들이도록 설계된 스크린 검사 머신의 표시부의 정면도.
제20도는 제13도에 도시된 조립 머신의 변형예에 대한 상세 정면도.
제21a 및 제21b도는 스크린 검사 및 조정용 조립 머신의 부분도로서,
제21a도는 상기 머신의 표시부의 정면도.
제21b도는 상기 머신의 최상부로부터의 도면.
제22도는 서보 모터 제어용 차형성 회로의 개략도.
제23도는 제21도의 조립 머신의 단순형을 나타낸 도면으로서,
제23a도는 상기 머신의 표시부의 정면도.
제23b도는 상기 머신의 최상부로부터의 도면.
제24a, 24b 및 24c도는 섀도우 마스크 및 그릴의 위치차를 직접적으로 나타내는 에러 신호를 발생시키는 수단을 개략적으로 도시한 도면으로서,
제24a 및 24b도는 두개의 특정 아퍼처의 조명을 설명하는 정면도.
제24c도는 조명된 아퍼처의 확대된 정면도.
제25도는 서보 모터가 이동가능한 캐리어상에 설치된 조립 머신의 부가적인 도면.
[양호한 실시예의 기술]
본 발명에 따른 장치는 투명한 플랫 프론트 패널상(2)에 긴장시켜 장착된 아퍼처의 중앙 패턴을 가진 섀도우 마스크(4)를 갖는 칼라 음극선관(1)을 제조하는데에 이용된다. 마스크 아퍼처 패턴은 패널의 내부면상의 대응 음극 휘도 스크린 패턴과 정합한다. 프론트 패널은 스크린 패턴의 대향 엣지를 따라 패널의 스크린-베이렁 내부면에 부착된 마스크 지지수단을 갖는다. 섀도우 마스크 및 프론트 패널은 제각기 본 발명에 따라 교환할 수 있다.
제1 내지 13도는 텐션 마스크 아퍼처 패턴과 스크린 패턴의 상호 일치가 마스크를 소정의 표준치로 스트레치(팽팽하게 잡아 당김)하거나 신장함으로써 성취되는 본 발명에 따른 장치 및 방법을 설명한다. 나머지 도면은 스크린의 기하학적 형상(사이즈 및 형태)과 위치 에러(X-Y 회전)가 결정되고 보상되는 방법 및 장치를 설명한 것이다.
제1도는 플랫 텐션 마스크 칼라 음극선관(1)을 도시한 것으로, 상기 음극선관(1)은 네크(9)로 연장하고, 다수의 축 핀(13)을 가진 연결 플러그(7)내에서 종단하는 진공 엔벨로프(5)에 밀봉된 유리 프론트 패널(2)을 포함한다.
내부 파트(parts)는 텐션 섀도우 마스크(4)를 지지하는 패널(2)의 내부면(8)에 영구히 부착된 마스크 지지 구조(3)를 포함한다. 마스크 지지 구조(3)는 내부면(8)의 평면으로부터 고정된 Q 거리에서 평면 표면을 제공하도록 접지된 머신이다. 패널(2)의 내부면(8)상에 스크린(12)이 부착되어 있으며, 상기 스크린(12)은 블랙 그릴과, 지지 구조(3)의 내부 경계면내에 내부면(8)의 넓은 공간에 걸쳐 분배된 칼라 발광 인광 물질의 패턴을 포함한다. 인광 물질(12)은 전자 비임의 충돌로 여기될 때에 붉은 색, 녹색 및 청색광을 발광시킨다.
섀도우 마스크(4)는 많은 비임 통과 아퍼처(6)를 가지며, 레이저로 지지 구조(3)의 접지면에 용접함으로써 영구히 부착된다.
관(1)의 네트(9)에서, r, g 및 b로서 식별된 3개의 전자총의 클러스터(cluster)(10)가 설치된다. 이런 전자총은 마스크(4)로 향한 r', g' 및 b'로서 표시된 3개의 분리 전자 비임을 방출시키나. 전자 비임은 칼라 화상 신호 정보에 따라 전자 변조된다. 관 외부의 요크(yoke)(9a)에 의해 발생된 자계에 의해 편향될 때에, 전자 비임(r', g' 및 b')은 수평 및 수직으로 주사하게 됨으로써, 마스크(4)의 전체면이 주기적인 유형으로 스위프(sweep)되어, 마스크 지지 구조(3)의 내부 경계면내의 스크린의 전체 영역을 통해 연장하는 영상을 형성한다.
아퍼처(6)가 있는, 마스크(4)상의 위치에서, 각각의 3개의 전자 비임은 마스크를 통과하여, 스크린(12) 상에 충돌한다. 따라서, 아퍼처(6)의 패턴을 가진 마스크(4)의 위치, (10)에서의 전자총 r, g 및 b의 위치와, 지지 구조(3)의 높이는 전자 비임(r', g' 및 b')이 스크린(12) 상에 충돌하는 위치를 제어한다.
관(1)의 적당한 동작시에, 충돌하는 전자 비임 r', g' 또는 b'의 칼라 정보에 대응하는 적당한 칼라 특성의 발광 인광 피복물이 스크린(1)상에 있어야 한다. 게다가, 적당한 동작시에, 전자 비임의 충돌 영역의 중심은 관련된 인광 피복물의 중심과 좁은 공차내에서 일치되어야 한다.
이런 조건이 스크린의 전체면을 통해 충족될 때에, 마스크 및 스크린은 정합된다.
영상이 표시되는 직각 영역, 즉 전자 비임에 의해 스크린상에 커버된 영역은 상기 전자 비임이 통과되는 마스크상의 대응 영역보다 크며, 마스크로부터 스크린으로의 선형 배율은 몇 퍼센트 정도이다. 상세한 연구에서는 이런 배율이 스크린을 가로질러 약간 변하는 것을 나타낸다. 그래서, 마스크 및 스크린 패널 사이의 정합 또는 마스크의 아퍼처 패턴 및 스크린 패널 사이의 정합과 같은 위상이 본 명세서에서 이용될 때에, 이는 두 패턴이 사진 네가티브(photographic negative) 및 접촉 프린트와 같이 일치하는 것을 의미하지 않는다. 오히려, 이것은 두 패턴이 예정된 높이의 지지 구조를 이용하고, 마스크에서 스크린까지의 예정된 공간을 가진 기술된 플랫 구성의 칼라관 내에서 요구될 때에 서로 관계됨을 의미한다. 그러한 마스크 및 스크린의 정합은 편향의 전자 비임 중심에 대해 성취된다. 주지된 바와 같이, 통상적인 구성의 칼라관에서, 정합은 쌍을 이룬 섀도우 마스크 및 프론트 패널을 이용함으로써 용이해진다.
통상적인 섀도우 마스크는 플랫 금속 시트내의 아퍼처를 포토 에칭하여, 사발형으로 플랫 시트를 변형시킴으로써 제조된다. 이런 변형 공정후에, 형성된 마스크는 교환할 수 없다. 그러나, 플랫을 유지한 마스크로 공통 마스터로부터 포토 에칭된 플랫 시트의 원 교환 가능성이 있게 된다. 이것은 아래에 기술되는 방법 및 장치에서 중요한 요소이다.
플랫 텐션 마스크관에서, 텐션 마스크는 통상적으로 두께가 약 0.001 인치인 강철 박막으로 구성된다. 이런 마스크는 거의 기계적인 인장력 하에 있어서, 응력은 제곱 인치당 30,000 및 50,000 파운드 사이이다. 그래서, 마스크는 상당한 정도까지 스트레치되며, 탄성 변형은 1000 내의 한 파트를 초과한다. 예를들면, 통상적인 플랫 텐션 마스크 제조 방법은 각 마스크를 포토리소그래피(photolithography)에 의해 상기 마스크로 이용되는 스크린을 생성하기 전에 탄성적으로 변형된 상태로 위치시킨다.
다른 한편으로, 본 발명은 스크린이 교환될 수 있도록 통상의 마스터로부터 형성될 모든 스크린을 필요로 한다. 또한 전술된 바와 같이, 스트레치되지 않은 마스크는 거의 서로 같고, 마스크가 스트레치될 때에 일어나는 마스크의 탄성 변형의 잇점을 갖고 있다. 제어된 힘을 마스크의 주변부를 조이는 각각의 클램프에 인가함으로써, 각 마스크는 그 사이즈 및 형태가 예정된 표준치에 순응하도록 스트레치 될 수 있다. 바람직하다면, 필요한 힘은 스트레칭 공정 동안에 마스크를 가열함으로써 사실상 감소된다.
마스크를 거의 X 및 Y축(마스크 평면의 크고 작은 크기)을 따라 이동시키고, 필요하다면, 상기 마스크상의 다수의 기준 마스크가 마스크의 위치, 사이즈 및 모양이 소정의 표준치에 순응함을 나타낼 대응되는 고정된 마스크와 정렬될 때까지 마스크를 회전시킴으로써 같은 클램프 및 힘은 마스크를 중심 설정한다. 이것이 성취되면 표준화된 스크린을 운반하는 패널 및 마스크는 기술되는 식으로 마스크 지지 구조와 접촉한 마스크와 정합된다. 마스크는 그때 레이저에 의해 용접되는 바와 같이하여 마스크 지지 구조에 고착된다.
제2도는 설정된 데이타 좌표 세트를 참조로 패널(2a)의 재생가능한 위치 설정을 필요로 하는 모든 제조 공정중에 이용될 유리 프론트 패널 어셈블리의 일반적인 6개 포인트 유지 고정구(30)를 도시한 것이다. 마스크 지지 구조(3a)를 운반하는 패널(2a)은 3개의 하프-볼 로케이터(half-ball lacators)(22a, 22b 및 22c)를 포함한 유지 방법을 이용하여 고정구 판(18)상에 도시되며, 상기 고정구판(18)은 횡 위치를 제어할 포스트(19a, 19b 및 19c)에 부착되며, 한편 3개의 수직 정지부(20a, 20b 및 20c)는 수직 위치를 제어한다. 수직 정지부(20a, 20b 및 20c)는 패널(2a)의 내부면을 보호하도록 델린(Delrin)(TM)과 같은 재질로 구성되는, 단단하지만 비교적 부드러운 접촉면(17a, 17b 및 17c)으로 제공된다. 페널(2a) 아래의 점선으로 도시된 압력 소자(21)는 내부면과 3개의 수직 정지부 (20a, 20b 및 20c)사이에서 단단히 접촉하도록 상향으로 수직힘(P)을 가한다. 포스트(19b, 19c) 사이의 코너 방향으로 수평 힘(F)을 가하는 제2압력 소자(24)는 패널(2a)과 3개의 하프-볼(22a, 22b 및 22c) 사이에서 단단히 접촉된다.
수직 정지부(20a, 20b)는 포스트(19a, 19b)와 공동 위치되지만, 3개의 수직 정지부(20c)는 포스트(19c)로부터 완전히 분리된다. 가까운 한계점내에서 3개의 하프-볼 로케이터(22a, 22b 및 22c)의 위치뿐만 아니라, 제조 공정에서 작업 스테이션내의 3개의 수직 정지부(20a, 20b 및 20c)에 의해 한정된 평면을 제어함으로써, 그러한 각 작업 스테이션내의 소정의 패널 위치는 정확히 이중으로 된다. 제3도는 라이트하우스(40)에 적합한 유니버셜 유지 고정구(30)의 변형도이다. 패널(2A) 및 수직 정지부(20a, 20b)가 반전되는 반면에, 포스트(19a, 19c)는 상기로부터 패널(2A)을 삽입하도록 수직으로 된다. 패널(2A)의 무게가 수직 정지부상에 적당히 위치되게 하므로, 압력 소자(21)는 이런 변형에서 선택적이다.
칼라 음극선관 제조 기술에서 공지된 바와 같이, 라이트하우스는 패널(2A)의 내부면(8A)에 인가된 광 감지 재질을 광 노출하는데에 이용된다. 4개의 서로 다른 라이트하우스내의 4개의 분리 노출은 블랙 배경 패턴 및, 스크린(12)을 포함한 3개의 분리 칼라 발광 인광 패턴을 형성하도록 요구된다. 광 노출 마스터(33)는 패널(2A)의 내부면으로부터 매우 작은 거리(예를들어 0.010)의 공간을 이루고, 상향으로 접한 영상 운반층으로 라이트하우스(40) 내에 영구히 설치된다. 광 노출 마스터(33)의 평면으로부터의 고정된 거리 f에서 완성된 관내의 전자비임 경로를 시뮬레이트(simulate)하는 광선(35)을 발광하는 자외선 광원(34)이 위치된다.
세이더판(shader plate)(36)은 마스크의 표면위에서 빛의 강도를 변형시켜, 광원으로부터의 거리의 변화와, 입사각의 변화를 보상함으로써 모든 영역내에서 바람직한 노출을 성취한다. 렌즈(38)는 광선의 경로를 보정하여, 관 동작시에 전자비임의 탄도를 더욱 완전히 시뮬레이트한다.
전술된 과정에 후행함으로써 형성된 스크린 패턴은, 패턴(2A)의 내부면(8A)에서 지지 구조의 머신 접지 최상부면까지 측정된 지지 구조(3A)의 Q높이가 매우 근접한 공차로 유지될 경우에 고 해상도관내의 이용에 매우 정확하다는 것을 실험에서 알 수 있었다.
제4도에 도시된 제3도의 변형은 마스크 지지 구조의 Q높이의 넓은 공차를 수용한다. 여기서, 수직 정지부는 하프-볼(31), 그 내부 표면상이 아니라 그라운드 정상에 있는 패널(2A) 및 지지 구조(3A)의 표면으로 대체된다. 예를 들면, 소정의 패널상의 상기 구조가 0.002로 너무 높을 경우, 상기 패널은 노출시에 더욱 높은 곳에 위치하고, 그것에 기록된 광 패턴은 정상보다 더욱 크다. 이것은 정확히 무엇을 필요로 하는 것을 나타내며, 마스크가 이런 지지 구조에 고착될 때에, 패널로부터 떨어진 0.002이고, 전자 비임의 더욱 큰 패턴을 형성하게 하여, 초과한 수직 높이 Q를 보상한다. 사실상, 그때 교환가능한 스크린은 0.002 에러에도 불구하고 지지 구조 높이 Q내에서 형성 된다.
제3 및 4도와 관련하여 기술된 스크린 패턴 형성 공정은 4개의 각 광 노출에 대한 종래 공정과 다르며, 특정 스크린과 관련된 각 마스터보다는 영구 마스터가 이용된다. 그러나, 본 발명이 각 스크린을 특정 마스크에 정합할 필요가 없기 때문에, 더욱 경제적인 다른 공정은 스크린 패턴을 제조하는데에 이용된다. 예를 들어, 오프셋 프린팅과 같은 공지된 공정은 플랫 유리판상의 요구된 정확한 스크린 패턴을 형성하는데에 매우 적합하다. 오프셋 프린팅을 이용하는 중요한 견지는 다름 공정 동안의 코팅에 선행하는 광 노출, 전개 및 드라잉의 4개의 각 공정은 더이상 필요치 않다. 사실상, 오프셋 프린팅은 본 발명에 의해 요구되는 바와 같이 교환가능한 스크린 패턴을 값싸게 형성하는 기능성을 제공한다.
제5도는 제어된 힘을 마스크의 주변부를 그립핑(gripping)하는 다수의 클램프에 가하고, 마스크의 위치, 사이즈 및 모양이 예정된 표준치에 적합할 때까지 마스크를 이동하고 탄성적으로 변형시킬 수 있는 머신(machine)(50)을 개략적으로 도시한 것이다. 상기 머신은 또한 스크린된 패널을 마스크에 인접한 지정된 위치로 이동시키고, 마스크를 지지 구조에 용접하도록 장비되며, 제5도에 도시되지 않은 이런 특징은 이후 상세히 기술된다.
오프셋 프린팅 또는 유사한 공정이 이용될 경우, 지지 구조(3A)의 높이 Q는 적용의 지정 요건에 적절한 정확도로 제어된다.
제5도는 넓은 주변부를 가진 사각형 인-프로세스 섀도우 마스크(4A)를 도시한 것이다. 이것은 마스크가 광 에칭 공정으로부터 나타나는 형이다. 마스크의 중앙 아퍼처된 영역은 사각형(43)에 의해 한정된다. 이것을 에워싼 이런 상기 사각형 외부에 넓은 공간을 이룬 위치 감지 아퍼처(47)의 열(row)이 있다. 아래에 상세히 기술될 머신(50)에 부착된 광 마커(marker)는 위치 참조물 역할을 하고, 본 실시예에서 전술된 소정의 표준치를 제공한다. 이것은 모든 아퍼처(47)를 대응 광마커와 일치하게 하는 바와 같이 힘의 분배를 마스크에 가할 머신(50)의 작업이다.
한쌍의 작동가능한 입부분(jaws)을 가진 각각의 클램프(44)의 어레이(array)가 마스크(4A)의 주변부에 위치된다. 설명을 위해, 28개의 클램프가 도시된다. 각 측면 상에 다수의 클램프가 있는 이유는 각 클램프가 필요되는 바와 같이 멀리 이동하지 않는다는 것이다. 이때 마스크는 스트레치된다. 같은 다수의 클램프는 또한 마스크(4A)의 주변부에 바람직한 힘의 분배를 가한다.
사각형(43) 내부의 마스크의 아퍼처된 중앙 영역은 고체 주변부의 것보다 훨씬 작은 평균 탄성도를 갖는다는 것을 알아야 한다. 스트레칭 공정에서 중앙 아퍼처된 영역의 사각형 구성을 필수적으로 갖는 것이 바람직함으로, 스트레칭 힘은 각 클램프(44)에서 마주친 국부 탄성도에 관계된 각 힘의 크기로 등급된다. 예를들면, 대향 클램프(101 및 115)는 마스크의 한 단부에서의 고체 재질상에 작용하므로, 크게 아퍼처된 재질을 포함한 일부분상에서 작용하는 대향 클램프(104, 118)보다 훨씬 큰 힘을 필요로 한다.
제6도는 마스크(4A)의 한 엣지를 따라 요구된 힘의 분배를 나타낸 곡선(51)을 도시한 것이다. 코너(corner) 근처에 요구된 힘은 중심 근처에 요구된 힘보다 약 70% 크다.
원리상, 제5도에서와 같이 28개의 클램프에 인가된 힘을 제어할 수 있다. 그러나, 사실상, 대량 생산된 마스크는 서로 같고, 그러한 많은 독립적인 가변힘이 필요치 않다. 사실상, 광 에치된 마스크가 두께, 탄성적인 성질 및 상세한 기하학적 형상에서 정확히 같은 경우, 표준 형태를 갖도록 그에 인가될 힘은 항상 같다. 그러한 힘은 미리 프로그램 되고, 피드백은 요구되지 않는다.
사실상, 대체로 마스크 사이의 두께와 각 마스크 양단의 두께의 불가피한 변화가 있어서, 제조시에 예를들어 온도 변화로 유발된 기하학적 형상의 변화가 약간 있다. 이런 변화를 보상하기 위하여, 약간의 힘 조정이 필요하며, 이것은 본 발명에 따라 피드백으로 제어된다.
지정한 경우에 요구된 많은 독립 조정은 마스크가 제조되는 정확도 및, 특정관 디자인에 요구된 공차에 의존한다. 공차가 공평히 넓은 경우에, 서로 다른 마스크 몫 사이의 두께 변화는 상당히 많다. 이 경우에, 단지 두 독립 조정, 즉 X 및 Y방향으로 인가된 전체 힘은 피드백으로 제어될 필요가 있다. 각 좌표축내의 인가된 힘의 분배부(51)는 그때 예를들어 레버 시스템과 같은 순전히 기계적인 수단에 의해 성취될 수 있다.
제7도는 예정된 비율에 따라 힘을 분배할 레버 사용법을 설명한 것이다. 상기 도면은 마스크의 한 짧은 엣지에 부착될 라벨된 6개의 클램프(109, 114)를 도시한 것이다. 보조 유니트내의 바람직한 힘은 본 실시예에서 1.7, 1.3, 1, 1, 1.3, 1.7이다. 전체 로드에 따른 힘은 도면내에 표시되어 있고, 레버에 관련된 도면은 레버 비율을 나타낸 것이다. 한 엣지에 따른 소정의 수의 클램프에 대한 소정의 비가 그렇게 발생될 수 있다.
제8a도는 제5도의 변형으로서, 28개의 클램프가 있지만, 단지 8개의 위치 감지 아퍼처(47) 및 전체 12개의 독립 가변힘이 있다. 인접한 클램프는 전술된 바와 같은 레버에 의해 상호 연결되도록, 각 측면에 따른 3개의 독립적인 힘이 있다. 코너내에 위치된 4개의 위치 감지 아퍼처는 X 및 Y축을 따라 위치 에러를 검출하도록 설계되고, 각 측면의 중심 근처에 위치된 4개의 상기 아퍼처는 방사상, 즉 내부 또는 외부 변위에만 응답한다. 따라서, 전체수의 위치 에러 신호는 독립 제어가능한 힘의 수와 같은 12개이다.
마스크의 엣지에 대해 우측각으로 작용하는 힘을 인가하는 외에도, 때때로 엣지와 병렬 방향으로 접선힘을 가하는 것이 바람직하다. 제8b도는 경계부(443)내의 아퍼처(406)가 둥근 구멍보다 병렬 슬롯인 텐션 마스크를 예로서 이용하는 장치를 설명한 것이다. 슬롯 마스크는 통상적으로 텔레비젼 수상기에 이용되는 칼라 음극선관내에 이용된다. 슬롯은 통상적으로 수직(Y) 방향을 따라 움직이고, 최상부에서 최하부로 연속하지 않지만, 마스크의 기계적인 안정성을 높이도록 타이-바(tie-bars)만큼 정규 구간에서 브릿지된다.
플랫 텐션 마스크형의 칼라 음극선관에서, 아파처의 유사한 패턴, 즉 Y-축과 병렬이고 정규 구간에서 브릿지된 슬롯이 이용된다. 인광 스트라이프(stripes)가 연속적인 경우에 마스크 패턴이 X-좌표만은 스크린 패턴과 정합할 필요가 있다. Y-축을 따라 슬롯과 병렬로, 높은 기계적인 인장력이 인가되고, 이런 인장력의 정도는 마스크 재질의 탄성 한계가 초과되지 않는 한 임계적이지 않다. X-축을 따라, 제어된 정도의 인장력이 인가되는데, 그 이유는(도시되지 않음) 정교한 브릿지의 기계적인 강도가 오히려 작고, 이런 방향으로의 인장력이 또한 낮아야 한다.
제8b도의 머신(450)은 접선힘을 포함하는 제어된 힘이 슬롯 마스크(404)에 인가하도록 설계된다. 2개의 수직 엣지를 따라, 클램프(444)는 상기 엣지에 대해 우측각으로 작용하는 힘에 의해 외부로 밀어낸다. 각 엣지의 중간 근처에 위치된 4개의 클램프는 레버에 의해 상호 연결된다. 6개의 독립 제어가능한 힘(F1내지 F6)은 이런 두개의 엣지에 인가된다.
두개의 수평 엣지에서, 피드백에 의해 제어되지 않는 예정된 힘(F0)은 마스크의 4개의 코너 근처의 상기 엣지에 대한 우측각으로 인가된다. 그러나, 각 수평 엣지상의 두 중간 클램프는 엣지에 수직이 아니라 제어가능한 접선 성분을 가진 힘 FR(1), FR(2)에 의해 외부로 밀어낸다.
제8c도는 그러한 힘이 발생되는 방법을 나타낸 것이다. 두 스테핑 모터(424a, 424b)는 표시된 바와 같은 ±45도의 각도 하에 머신(450)의 프레임(432)상에 설치된다. 모터는 폴 로드(pull rod)(431a, 431b)내에서 제각기 종단한 감속기어(428a, 428b)를 운반한다. 스프링(425a, 525b)에 의해 제1의 두 풀 로드를 링크된 제3의 풀 로드(430)는 2개의 중간 클램프를 구동하는 레버에 연결된다. 수평 엣지에 따른 클램프(460)는 클램프(444)와 약간 다르게 구성된다. 이들은 도시된 바와 같이 피봇되어, 마스크의 엣지에서 국부 모멘트 발생없이 접선 힘 성분을 이용하게 한다.
동작상, 두 모터는 소정의 힘(FO')이 풀 로드(430) 상에서 발생될 때까지 각 풀 로드(431a, 431b)를 전진시킨다. 이런 힘은 엣지에 대한 우측각으로 작용하고, 그의정확한 값은 임계적이지 않다.
마스크 두께의 변화를 보정할 경우, 마스크의 중심부는 제8b도에서 FR(1)로 설명된 바와 같이 우측으로 밀어낸다. 따라서, 스테핑 모터(424a)는 그의 풀 로드(431a)가 프레임에 근접하여 밀어내도록 전진된다. 동시에, 모터(424b)는 풀 로드(431b)가 정상 위치 이상으로 연장되도록 백 업(back up)된다. 따라서, 풀 로드(430)의 하부 단부는 우측으로 이동하고, 접선력 성분 FT(1)이 발생된다. 수직 성분(FO')과 함께 이것은 바람직한 합성력 FR(1)을 발생시킨다. 위치 감지 아퍼처(447)를 이용한(도시되지 않음) 8개의 위치 감지기는 X의 위치 설정 에러에 유일하게 응답하도록 설계된다. 또한 8개의 독립 제어 가능한 힘(F1내지 F6)과, 2개의 접선 성분(FT(1), FT(2))이 있는데, 상기 성분중의 제1성분만이 제8c도에 도시된다.
접선힘 성분을 마스크 엣지에 인가하는 전술된 기술은 제8b도에 도시된 실행으로 결코 제한되지 않는다. 전술된 원리의 응용은 접선력을 모든 클램프에 인가하는 것으로 이해된다. 게다가, 상기 기술은 도트(dot) 마스크(라운드 아퍼처를 가진 마스크)와 같은 다른형의 마스크에 적용될 수 있다. 상기 기술은 제5도에 도시된 바와 같이 레버되지 않은 클램프 장치내의 클램프에 적용될 수 있다.
제9도는 요구된 위치 설정 에러 신호를 발생시키도록 머신(450)내에 이용될 수 있는 상업적으로 이용 가능한 사분원 검출기 광 감지기(89)의 동작 원리를 설명한 것이다. 이러한 감지기는 캘리포니아 유나이티드 디텍터 테크놀리지가 판매하고, 4개의 90-도 섹터로 분할되는 원형 디스크형의 광 감지 영역을 가진 반도체 칩으로 구성된다. 각 섹터로부터의 광 전류는 제각기 외부로 이용가능하다.
제9도에서, 마스크(4A)는 광 검출 광 감지기(89)와 정합한 위치 감지 아퍼처(47)에 따른 인장력의 정정 상태에 있다. 각 아퍼처(47)는 광 비임(88)을 방출하는 광원(87)에 의해 완전히 조명된다. 광 비임(88)은 한 레이저나 통상적인 광학 소스(source)에 의해 발생될 수 있다.
다수의 사분원 검출기 광 감지기(89)는 이후 제13도에 관련하여 상세히 기술되는 바와 같이 머신(450)의 프레임을 참조로 한 위치가 정확히 한정되는 판(91)상에 설치된다. 사분원 검출기 광 감지기의 활성 영역(92)는 위치 감지 아퍼처(47)의 바람직한 위치와 수직으로 정렬된다. 조명된 영역(47a)은 사분원 검출기 광 감지기(89)의 활성 표면상에 투사된 아퍼처 구멍(47)의 영상을 나타낸다.
광 비임(88)의 직경은 사분원 검출기 광 감지기(89)의 활성 영역(92)의 직경보다 큰 반면에, 위치 감지 아퍼처(47)의 직경은 실제 작다. 위치 감지 아퍼처가 사분원 검출기 광 감지기(89)의 활성 영역(92)과 정확히 편심으로 정렬될 경우, 모든 4개의 섹터는 같은 광 전류를 발생시키며, 섹터 전류 사이에서의 일정 분균형을 나타내도록 설계되고, 본 기술에 공지된 매트릭싱 회로는 그때 X 및 Y 좌표의 0 위치 에러를 나타낸다. 특히, 매트릭싱 회로는 2개의 출력을 제공한다. 제1출력은 2개의 좌측 섹터 전류의 합과 2개의 우측 섹터 전류의 합의 차를 나타내며, 이것은 X 좌표의 에러를 나타낸다. 제2출력은 2개의 상부 섹터 전류의 합과 2개의 하부 섹터 전류의 합의 차를 나타내어, Y 좌표의 에러를 신호 표시한다.
제10도는 위치 감지 아퍼처(47)가 사분원 검출 감지기(89)의 활성 영역(92)과 정렬되지 않으므로, 투사된 영상(47a)은 정렬되지 않고, 4개의 동일하지 않게 조명되며, 그리고 0이 아닌 출력 신호는 발생되는 상태를 설명한 것이다. 특정한 경우에, 좌측 섹터 전류의 합은 우측 섹터 전류의 합보다 크며, 아퍼처(47)가 좌측에 대해 너무 멀리 떨어져 있음을 표시하는 X좌표의 출력을 발생시킨다.
제11도는 아퍼처의 변위 델타 X에 대해 플롯되는 전술된 형의 매트릭싱 회로로부터의 출력 전압 V을 나타낸다. 가파른 중심부 a는 위치 감지 아퍼처(47)의 반경보다 작은 변위에 대응한다. 더욱 큰 변위에 대해, 출력은 상수(b로 도시됨)가 된다. 다른 변위는 위치 감지 아퍼처(47)의 영상이 활성 영역(92)의 엣지를 크로스하게 하며, 도시된 출력은 감소하여, 아퍼처(47)의 영상이 활성 영역을 벗어날시에 0(d)에 도달한다. 포인트 d 및 플롯의 중심간의 거리는 이런 특정 감지기 및 위치 감지 아퍼처 조합이 판독될 수 있는 최대 위치 설정 에러를 나타낸다.
광학 검출은 결코 위치 에러를 결정하는 유일한 방법이 아니다. 예를들면, 매우 정확한 위치 측정은 공기 노즐, 마스크 아퍼처 및 흐름 또는 압력 게이지의 조합을 이용하여 이루어질 수 있다.
위치 에러 신호는 전술된 바와 같이 마스크 위치 및 방향의 어느 에러를 교정하고, 마스크를 스트레치 하며, 그의 형태를 조정하도록 이용된다. 이런 어떤 동작은 백업, 즉 다른 클램프가 마스크 인장력을 증가하지 않고 외부로 이동될 수 있도록 슬랙을 제공할 어떤 클램프(44)를 필요로 한다. 그러나, 각 클램프에 의해 부과된 힘은 항상 외향으로 부과되고, 백업은 대향 클램프의 힘 아래로 한개의 클램프에 의해 순간적으로 부과된 힘을 감소시킴으로써 성취된다.
요구된 밀어내는 힘은 수력, 공기 또는 전기 구동으로 발생될 수 있다. 예를들면, 여기에 기술된 바와 같이, 작은 변위를 가진 큰 힘을 생성하도록 아래로 기어된 전기 스테핑 모터는 컴퓨터 제어될 펄스에 의해 구동되는 데에 적합하다. 상기 한 모터가 제어된 변위보다 오히려 조정가능한 힘을 발생시킬 경우, 스프링은 모터와 클램프 사이에 삽입될 수 있다.
사실상, 한 모터가 제7도에 도시된 바와 같은 힘 분배기를 통해 다수의 클램프를 구동할 수 있다.
본 발명에 따르면, 컴퓨터 수단은 각 모터 또는 다른 힘 발전기로 발생된 힘을 조정하기 위해 제공된다. 단지 한 모터 및 한 에러 감지 수단이 있을 경우, 피드백 루프는 간단한 서보(servo)이고, 계산이 필요치 않다. 각 모터가 각 특정 감지기 위치의 한 좌표의 위치 설정 에어에만 영향을 받을 경우, 각 루프는 그때 각 모터 감지기쌍에 요구되지만, 쌍 사이에서 상호 작용하지 않는다.
사실상, 이런 상황은 매우 복잡하고, 각 모터는 대부분 또는 모든 감지기 위치에서 변위시킨다. 이런 변위는 특정 모터로 구동된 클램프에 가까울 때에 가장 크고, 그밖의 곳에서는 매우 작지만, 다수의 독립 모터가 있을 경우에 이런 분배가 이루어진다. 그러한 각 분배는 매트릭스 계수를 특징으로 하며, 모터 클램프 및 감지기 위치의 소정의 구성에 대해, 이들 분배는 한번 결정되어, 컴퓨터 메모리내에 저장될 수 있다. N 위치 에러를 0으로 감소시키는데에 필요한 N 힘의 값을 결정하는 문제는 단지 N과 유사한 선형식, 컴퓨터에 의해 쉽고 신속하고 수행된 작업을 해결하는 문제이다.
마스크의 주변부로 제어된 힘을 전송하는 클램프는 충분한 안전 마진으로 폭이 인치당 30파운드 정보의 밀어내는 힘을 견딜 수 있어야 한다. 코트되지 않은 강철 조(jaw)는 수백 파운드의 클램핑 힘이 1인치폭에 대한 클램프에 요구되는 경우에 이용되며, 탄성 코팅은 이런 요건을 매우 감소시키지만, 마멸 요소를 유발시킬 수 있다. 수력 구동부는 폐쇄에 필요한 큰 정적힘을 발생시키는데에 적합하다. 이런 조는 양호하게도 수력 압력이 인가되지 않을시에 비교적 약한 스프링으로 개방된다. 머신(450)의 정상 동작시에, 조 압력은 동시에 모든 클램프에 인가되거나 해제됨으로써, 단일 밸브만이 수력 압력을 인가하거나 제거하는 데에 필요하다.
제12도는 전술된 다수 피드백 루프의 개략도이다. 위치 감지 아퍼처(47) 및 사분원 검출 광 감지기(80)로부터의 위치 에러 신호는 아날로그 신호이며, 이는 아날로그/디지탈 변환기(121)내의 디지탈 신호로 변환되어, 컴퓨터(122)로 전송된다. 메모리(123)내에 저장된 적당한 매트릭스 계수를 가진 컴퓨터는 스테핑 모터(124)에 의해 발생될 힘을 계산하고, 각 모터에 의해 발생된 힘을 다수 클램프(44)로 전송하는 힘 분배 시스템(126)의 공지된 상수에 의존하여, 각 모터가 전진되거나 후퇴되는 스텝수를 계산한다. 또한 적당한 수 및 형태(순방향 또는 배향)의 펄스를 발생시킨다. 이런 펄스는 전력 증폭기(127)내에서 증폭되며, 감속 기어(128)로 장비되는 모터(124)에 인가된다.
컴퓨터는 또한 수력 압력을 클램프(44)에 인가하는 수력 밸브(129)의 개폐를 제어하고, 마스크가 클램프될 때에 조기 폐쇄되게 하고, 마스크가 해제될 때에 개방하게 된다.
제12도와 관련하여 기술된 장치는 마스크를 소정의 표준 패턴과 정합시키는 공정으로 제공된다. 제13a 내지 13f도는 상기 장치가 플랫 텐션 마스크 칼라 음극선관용 마스크 패널 어셈블리를 제조하는데 이용된 상황을 설명한 것이다. 제13a 내지 13f도에 도시된 머신(130)은 제12도의 부재를 포함하며, 그와 관련되어 동작된다.
머신(130)의 가장 중요한 부재는 울퉁불퉁한 프레임(131)이다. 이런 프레임의 한 측면은 제13a도의 수직부에 표시되고, 아래에 도시된 바와 같은 프레임의 전체 내부의 도면을 제13b도에 도시된다. 프레임의 최상부는 클램프(44)가 경사질 수 있는 플랫 머신된 표면(132)이다. 프레임은 원래의 커트되지 않은 형의 마스크보다 약간 작은(예를들면, X 및 Y에 대한 1인치만큼) 윈도우형 구멍을 형성한다.
4개의 인덱싱 정지부(133a, 133b, 133c 및 133d)는 프레임의 내부에 부착되는 바와 같이 도시된다. 공통 엣지를 따라 대칭으로 위치된 정지부(133a, 133b)는 수직 정지부(220a, 220b)뿐만 아니라 하프 볼(222a, 222b)을 운반한다. 하프 볼(222c)은 (222b)로부터 코너 주변에 위치 되지만, 제3수직 정지부(220c)는 정지부(133a, 133b)에 대향한 엣지의 중심내에 있다.
모든 6개의 포인트에서 접촉하도록 패널을 상향 및 측면으로 밀어내는(도시되지 않음) 수단과 함께 상기 6개의 인덱싱 소자는 전술된 6개의 포인트의 일반적인 유지 고정구(30)의 형으로 구성된다.
제13c 및 13d도에 도시된 최하부판(91)은 같은 인덱싱 소자에 대해 밀어진다. 프레임(131)내의 윈도우를 거의 충전할 만큼 크고, 좁은 슬릿을 모든 주변을 벗어난다. 이것은 6개의 인덱싱 소자를 수용하도록 4개의 절결부(138)를 가짐으로써, 최하부판(91)이 정확히 시트될 수 있다. 판(91)이 상기와 같이 시트될 때, 그의 플랫 최상부면(139)은 수평이고, 프레임(131)의 머신된 최상부면(132)과 병렬이며, 표면(132)상에 유지된 클램프(44)의 하부 조의 최상부면과 공동 평면화된다.
또한 최하부면(91)의 최상부면(139)에 대해 세트되도록 상부로부터 하향으로 이루어질 수 있는 플랫 수평 최하부면(142)을 가진 최상부판(141)이 있다. 최하부 및 최상부판은 아래에 기술된 광학 소자로 장비된다.
최상부판 대신에, 고전력화된 레이저의 용접 헤드(143)(제 13f도 참조)는 촛점이 최하부판(91)의 머신된 최상부면(139) 바로 위의 평면내에 놓여 있는 곳으로 하향될 수 있다.
제13c도에 도시된 머신(130)의 개시 상태에서, 최하부판(91)은 6개의 인덱싱 소자에 대해 시트된다(도시되지 않음). 2개의 수축가능한 로케이팅 핀은 최상부면(139)으로 부터 돌출된다. 클램프(44)는 수축된다. 마스크(4A)는 2개의 로케이팅 핀을 고정할 적절히 미리 에칭된 아퍼처를 가진 표면(139)상에 위치된다.
그후, 최상부판(141)은 마스크(4A)에 대해 시트될 때까지 낮아진다. 2개의 돌출 로케이팅 핀은 최상부판내의(도시되지 않음) 여유 구멍으로 슬립된다. 클램프(44)는 클램핑하기에 충분한 마스크를 중복할 때까지 전진되어, 폐쇄된다(제13d참조). 그 위에, 최상부판은 마스크가 없이 소량만큼 남겨지고 두 로케이팅 핀은 수축된다.
(제13a 내지 13f도에 도시되지 않은) 마스크내의 모든 위치 감지 아퍼처(47)에 상당하여, 최상부 및 최하부판 내에 원통형 구멍(144)이 있다. 최상부판(141)은 구멍(144) 위의 작은 하우징(146)내에 램프(145)를 운반한다. 마스크와 접촉되는 최하부판(91)은 관(148)의 단부와 렌즈(149)에서 사분원 검출 광 감지기(89)로 구성된 광학 시스템(147)을 운반하며, 상기 렌즈는 사분원 검출 광 감지기(89) 위에 마스크 위치 감지 아퍼처(47)의 영상을 집속한다. 최하부판(91)의 최하부에 부착된 광학 시스템(147)은 고정확도로 위치되도록 작은 횡 기계적인 조정을 하도록 설계된다.
머신(130)의 연속 동작에서, 마스크를 위치 설정하고, 스트레칭하며, 형태를 갖추는 피드백 시스템은 그 후 활성화된다. 양호하게는, 이것은 점차적으로 수행됨으로서, 바람직하지 않은 기계적인 전이를 방지할 수 있다. 모든 위치 설정 에러가 공차내에 있으면, 클램프 위치는 고정된다. 예를들면, 스테핑 모터가 클램프를 밀어내는데에 이용될 경우, 이런 모터는 위치내에 전기 고정된다.
최상부 및 최하부판(141, 91)은 그때 웨이(way)로부터 퇴출되고 이동된다. 스크린된 패널(2B)은 머신내로 삽입되어 6개의 인덱싱 소자에 대해 시트될 때까지 마스크(4A)에 대해 들어 올려진다. 이 점에서, 마스크 지지 구조(3A)의 접지 최상부면은 스트레치된 마스크의 하측면에 접촉되고, 양호하게는 수천분의 1인치만큼 들어올려진다. 용접 헤드(143)는 낮아지고(제13f도), 마스크는 지지구조에 용접된다.
그후, 마스크의 주변부는 양호하게는 같은 레이저를 이용하여 차단되며, 용접 헤드(143)는 웨이로부터 들어 올려지고 이동된다. 클램프(44)는 개방되고 후퇴되어, 제거될 마스크의 차단 주변부를 떠난다. 최종적으로, 패널(2B) 및, 마스크 지지 수단(3A)에 용접되는 마스크(4A)의 완성된 어셈블리는 머신으로부터 낮아지고 제거된다. 두 로케이팅 핀은 다시 한번 연장되고, 머신은 다른 싸이클에 준비한다.
본 명세서의 선행부에 기술된 공정은 면판(2A)이 하프 볼(22a, 22b 및 22c)과 수직 정지부(20a, 20b 및 20c)에 대해 압력될 때에 스크린 패턴이 정확히 위치되는 추정에 의존한다. 그러나 사실상 이상적인 상황으로부터 벗어난다. 이런 벗어남은 두 카테고리로 떨어진다.
(1) 전체 스크린 패턴은 제14a도에 도시된 바와 같이 공칭 위치에 대해 공진되거나 회전되며, 패턴의 기하학적 형상(즉, 사이즈 및 형태)의 변화가 없다.
(2) 스크린 패턴의 기하학적 형상은 비틀려질 수 있다. 이 패턴은 폐로 제14b도에 도시되듯이 한쪽 또는 양쪽으로 연장되거나 좁아질 수 있다. 스크린 비틀림은 또한 패턴 트랜스레이션 또는 로테이션과 연관되어 나타날 수 있다.
어떤 제품 공정에 있어서도 이상적이지 않은 어떤 측정이 있을 수 있음은 예측해야 한다. 그러나 이러한 경우에, 그러한 이상적이지 못한 측정의 효과를 제거하거나 적어도 감소시킬 수 있는 기회가 있다. 이들 기회에 대해 이하 설명하기로 한다.
스크린 패턴의 병진 또는 회전 교정을 위한 면판 위치 조정
스크린이 오프셋 프린팅 또는 비슷한 공정에 의해 면판에 적용된다면, 우세(predominant) 에러는 프린팅 실린더의 회전 이동과 면판의 병진 이동에 대한 불완전한 인덱싱에 의해 발생된 한축 즉 X 또는 Y를 따라 존재하는 위치 조정 에러일 가능성이 있다. 프린팅 프레스에서 면판의 정상 위치에 관하여 그것의 측면 변위 또는 약간의 회전에 의해 발생된 다른 위치 에러일 가능성도 있다. 한편 스크린 패턴의 기하학적 형상에는 상당한 비틀림은 없을 것이므로 조립 머신에서 면판 위치 재조정만이 필요할 것이다.
개념적으로, 가장 간단한 방법은 제13도와 연관하여 앞서 설명한 어셈블리 절차를 따르는 것이지만, 패널을 조립 머신에 삽입하기 전 또는 적어도 마스크를 지지 구조(3A)에 용접하기 전에 패널의 위치를 조정함으로써 표준 위치에 관하여 스크린 패널 즉 병진 운동 또는 회전의 의의 위치 에러를 바로잡는 것이다. 이를 실행하는 방법이 이하 설명된다.
한 방법은 제2도와 연관해 앞서 설명한 유니버셜 유지 고정구(30)의 변형된 형을 이용한다. 변형된 고정구(400)는 제15도에 도시되어 있고 이는 면판(정면 패널)을 수용하는 리셉터클을 형성한다. 제2도의 고정된 하프-볼(22a, 22b 및 22c)은 고정구(400)에서 조정가능한 하프-볼(401a, 401b 및 401c)로 대체되었다. 이들 하프-볼 각각은 윔(worm) 기어(406)을 통해 각각의 스테핑 모터(404)에 의해 회전될 수 있는 마이크로미터 스크루(402)의 단부에 장착되어 있는 것으로 도시된다. 3 하프-볼의 위치를 선택적으로 조정함으로써 봉쇄되어 있는 면판은 유지 고정구판(416)에 대하여 스크린 패턴을 선정된 위치에 가져가기 위해 유지 고정구판(416)에 관하여 이동될 수 있다.
이러한 접근법에 근거한 절차는 면판을 유지 고정구(400)내에 장전시키고, 장전된 유지 고정구를 스크린-검사 머신내에 삽입하고(이는 제16도를 참조로 설명될 것임), 스크린이 올바르게 위치 조정되게 상기 머신이 3 하프-볼 세팅을 조정하게 한 다음, 장전된 유지 고정구를 마스크가 위치 및 기하학적 형상에 있어 표준 패턴에 일치하게 위치되어 신장되는 곳인 조립 머신에 삽입하는 것이다. 그후 마스크는 지지 구조에 용접된다. 이 조립 머신은 면판대신 유지 고정구판(416)을 수용하여 정밀하게 배치하는데 필요한 그러한 변형물 외에는 근본적으로 제13도에 도시된 것과 동일하다.
각각의 면판을 유지 고정구(400)내에 안정하고 정밀하게 배치하기 위하여, 유지 고정구는 수직 스톰(408a, 408b 및 408c), 및 수직 스톱에 대항해 판을 프레스하는 3개의 리프 스프링(leaf spring)(410)을 포함하고 있다. 리프 스프링(410)은 면판(413)이 아래로부터 직사각형 아퍼처(414)를 통해 유지 고정구판(416)에 삽입될 수 있게 피봇(412) 주위를 회전될 수 있다. 면판이 모든 3개의 하프-볼과 확실히 접촉되도록 포스트(420)에 장착된 O-형 리프 스프링(418)이 한 코너에 대항해 프레스한다.
작동시, 면판은 고정구(400)에 장전된 다음, 리프 스프링(410)이 회전되어 도시된 위치에 알맞게 고정되고, 이 고정구는 제16도에 도시된 바와 같이 스크린 검사 머신(430)내에 삽입된다. 그릴(Grille) 위치 에러 dx및 dy는 다수의 지점에서 측정된다. 측정된 데이타로부터 3 마이크로 미터 스크루(402)의 필요한 조정이 계산되고, 적절한 펄스가 3개의 스테핑 모터(404)에 전송된다. 이러한 제1조정후에 남아 있는 임의의 잔여 위치 조정 에러의 검사를 부가의 조정이라 부를 수 있다 ; 여기서 피드백 또는 서보 루프는 면판 위치의 매우 정밀한 조정을 할 수 있게 해 준다. 이 루프는 제16도에 도시되어 있는데, 이는 개략적으로 제15도에 도시된 고정구(400)를 수용하도록 설계되어 있는 스크린 검사 머신(430), 센서(431)(이는 비디오 카메라를 포함할 수 있다)로부터의 위치 에러 신호(434)를 스테핑 모터 펄스(440)로 변환시키는 컴퓨터(432), 컴퓨터 출력을 3개의 스테핑 모터(404)에 연결하기 위한 접속기(438) 및 면판의 위치를 조정하는 마이크로미터 스크루(402)를 도시하고 있다. 앞서 설명했듯이, 그후 조정된 고정구는 머신이 면판보다는 고정구판(416)을 조정하도록 설치되어 있다는 것을 제외하고는 제13도에 도시된 것같이 전반적으로 구성된 조립 머신내의 마스크에 결합된다.
제17도는 스크린-검사 머신의 변형을 상세히 도시하고 있다. 이러한 변형은 검사시에, 알루미늄 막이 스크린에 적용되었거나 또는 통상적으로 보이는 영역의 주변에 대해 측정되는 지점들이 막의 적용중에 마스크 오프되어 이 지점들을 찾기 힘들어졌다면 사용될 수 있다. 그릴(3)을 운반하는 면판(2B)은 유지 고정구(400)에 고정되고, 이 고정구는 차례로 검사 머신(430)내로 삽입되어 테이블(362)에 의해 들어올려져서 하프-볼(360)에 측면으로 대항함은 물론이고 수직 스톱(358)에 대항해서 상향으로 프레스된다. 이 수직 스톱(358)과 하프-볼(360)은 블랭킷(359)에 장착되어 있다. 제17도에는 단지 한개의 블랭킷 만이 도시되어 있다. 테이블(362)의 하면에 장착된 광원(364)은 테이블(362)내의 홀(366)과 고정구판(416)내의 직사각형 아퍼처(414)를 통해 그릴의 주변에 선택된 작은 영역을 비추어 준다. 마이크로스코프가 장착된 비디오 카메라(431)는 머신(430)의 프레임(370)에 단단히 부착되어 작은 선택된 영역에서의 그릴 형태의 대응하는 패턴을 현상한다.
제18a도는 비디오 카메라에 의해 보여진 그릴의 한 코너를 나타내는 패턴을 상당히 확대해 도시하고 있다. 제18a도에는 하나의 수평 주사 라인(367)이 마크되어 있다 ; 도 18b에 대응되는 출력 신호가 도시된다. 다른 수평 주사 라인들은 이들이 그릴 아퍼처를 크로스하는 곳에 따라서 넓거나 좁은 펄스를 발생시킨다. 홀 중앙의 수평 좌표 X는 각 펄스의 시작과 정지 시간으로부터 계산될 수 있고 많은 주사 라인을 이용함으로써 에러가 감소되게 판독 결과를 평균할 수 있다. 유사하게, 수직 주사는 제18c도에 도시된 날카로운 엣지를 가진 펄스를 발생시킴으로 그릴 홀의 수직 좌표 Y에 관한 정보가 제공된다.
컴퓨터(432)(제17도)는 이러한 정보를 받아들여 3개의 마이크로미터 스크루(402)의 필요한 조정을 계산하고, 앞서 설명한 바와 같이 적절한 펄스를 스테핑모터(404)에 발생시킨다. 이 사이클은 잔여 에러가 소정의 허용 레벨 이하로 낮아질 때까지 반복될 수 있다.
제17도에 도시된 다른 변형인 스크린 검사 머신(430)은 그릴의 주변부들조차 알아보기 어렵도록 스크린이 완전히 알루미늄화될 때 사용될 수 있다. 이때 외측으로부터 즉 면판을 통하여 그릴릉 검사할 필요가 있다. 이 목적을 위하여 제15도에 도시된 고정구(400)는 머신(430)내에 삽입되기 전에 역위(inverted)될 수 있다. 제17도에 도시된 광원(364)은 비디오 카메라(431) 가까이에 배치된 광원으로 대체된다. 비디오 카메라(431)는 면판(416)의 전체 두께를통해 그릴을 관찰한다. 면판 두께는 변할 수 있고 비디오 카메라(431)의 포커스(focus)는 그러한 변화를 보상하도록 조정되야만 한다. 이는 종래의 자동 포커싱 시스템 또는 스크린 표면을 감지하여 카메라(431)를 다시 투사함으로써 S(n-1)/n 만큼의 면판 두께증분 S에 응답하도록 설계된 메커니즘에 행해질 수 있다. 여기서 n은 면판 글라스의 굴절율이다.
스크린 패턴을 위해 위치 에러를 교정하는 다른 방법은 특정 유지 고정구를 이용하지 않는 것이다; 면판은 제19도는 도시된 스크린 검사 머신내로 직접 삽입된다. 이러한 머신(530)의 가장 중요한 부품 즉 수직 스톱(558) 및 하프-볼(360), 테이블(562), 광원(564), 홀(566) 및 비디오 카메라(531)는 제17도에 있는 그들의 대응 부분들을 갖고 있음을 주목해야 한다. 중요한 차이는 유지 고정구(400) 및 마이크로미터 스크루(402)와 스테핑 모터(404)가 있는 조정가능한 정지구가 없다는 것이다. 더구나 스톱(558) 및 하프-볼(560)은 큰 고정구판(416)보다는 오히려 면판을 수용하도록 설계되어 있다.
스크린 위치 조정 에러들은 앞서 머신(430)(제17도)과 연관하여 설명된 바와 같이 머신(530) 내에서 측정되고 이들 에러를 교정하는데 필요한 마이크로 미터 조정이 게산된다. 그러나 이 경우에 피드백 루프는 존재하지 않는 대신 교정정보는 후에 조립 머신으로의 전송을 위해 컴퓨터에 저장된다.
제13도의 조립 머신은 수정된 형태의 머신이다. 이 수정은 하프-볼(222)이 조정되었음을 말한다. 이는 제20도에 상세히 도시되어 있다(이 도면은 제13f도와 비교할 수 있다). 하프-볼(380)(단지 하나만 도시되어 있다)은 기어(386, 388)를 통해 스테핑 모터(384)에 의해 조정될 수 있는 마이크로미터 스크루(382)상에 장착되어 있다.
제20도에 수정된 바와 같이, 면판을 제13도에 도시된 수정된 조립 머신내로 삽입하기 전에 이 면판에 대한 저장된 교정 데이타는 스테핑 모터(384)에 전송된다. 그래서 면판이 조립 머신내로 삽입될 때, 스크린을 올바른 위치에 있게 된다. 표준치 및 기하학적 형상에 일치하게 배치되어 신장된 마스크는 어떤 부가의 측정없이도 상기 면판에 결합된다. 그 결과 아퍼처의 정합 및 스크린 패턴이 만들어진다.
스크린 검사용 분리 머신을 이용하면 위치 센서 예로 비디오 카메라(431, 531)를 상기 머신의 프레임(370, 570)에 단단히 부착할 수 있다(제17 및 19도 참조). 그 결과 측정치의 양호한 재현이 가능해진다. 면판 또는 유지 고정구는 통로를 벗어나 센서를 이동시킴이 없이 삽입 또는 이동될 수 있다.
그러나 조립 머신내의 스크린을 검사하는 것도 가능하다. 이러한 대안은 분리 스크린 검사 머신 및 매우 복잡한 대가가 있는 부가의 면판 조정을 필요치 않으며, 조립 머신에 대한 늦은 워킹(working) 사이클은 이 머신에서 실행되어야만 하는 부가의 작업에 의해 발생한다.
그러나 머신의 한 예는 제21도에 도시되어 있다. 이 도면은 제13도에 도시된 머신의 기본적인 특징을 포함하는 조립 머신을 도시하고 있으며, 이 머신은 제21도에 도시된 바와 같이 조정가능한 하프-볼(380)을 구비하고 있으며 또한 마스크 및 그릴을 관측하기 위한 광 센서를 구비하고 있다.
제21a도는 제13도의 머신과 매우 유사한 조립 머신(318)의 상하 면판(321)(제21b도에 도시되어 있음)에 장착되어 있는 두개의 비슷한 게이트형 구조(320a, 320b)을 도시하고 있다. 구조(320a, 320b)는 베이스판(321)에 고정된 컬럼(324a, 324b)에 의해 지지되는 크로스바(322a, 322b)로 구성된다. 지지 구조(332)를 갖고 있는 면판(330)은 머신내에 삽입되어 있는 것으로 도시되어 있고 마스크는 클램프(356)상에 풀-로드(334)에 의해 가해진 힘 때문에 인장력을 받는다.
크로스바(322a, 322b)는 정밀한 베이렁(338)을 가지고 있는 확장부(336)가 구비된다. 실린더형 샤프트(340)는 이들 베이렁내에서 자유롭게 회전한다. 두 광학 소자(342a, 344)는 바(346, 348)와 아웃트리거(outrigger)(350, 352)에 의해 이 샤프트상에 단단히 장착되어 있지만, 그들은 마스크 및 면판 삽입, 용접 및 제거를 위해서 샤프트에서 분리될 수 있고, 또는 그들을 바(348)가 접촉되는 하프-볼(354)에 접촉하고 있는 위치로 이동시킬 수 있다. 상기 하프-볼(354)은 컬럼(324b) 중 하나에 부착되어 있는 것이다.
광학 소자(342, 344) 각각은 광원 및 광학 센서를 포함한다. 예를들면, 소자(342)는 막에 의한 반사후에 마스크 내측상에 밝게 비추어진 스폿을 형성하기 위하여 마스크를 통해 스크린의 알루미늄화된 내측면을 향해서 속빈 깔떼기형 수렴광을 투사하기 위한 수단을 포함할 수 있다. 소자(342) 내의 광학 센서는 소정의 마스크 아퍼처의 X 및 Y내의 위치 에러를 측정하기 위해 그리고 그러한 위치 에러에 관한 에어 신호를 발생시키기 위하여 제13d도의 소자(149, 89)에 비슷한 포커싱렌즈 및 사분원 검출기의 조합으로 구성할 수 있다.
한편, 광학 소자(344)는 소정의 위치에서 그릴의 X 및 Y에 있는 위치 에러를 측정한다. 이 위치에서 그릴은 알루미늄 막에 의해 어두움으로 백-라이팅이 실질적인 것이 될 수 없다고 가정한다. 그러므로 소자(344)의 센서는 물론이고 정면으로부터 스크린의 일부를 비추어 주는 수단을 구비할 수 있다. 상기 센서는 포커싱 렌즈를 갖추고 있는 사분원 검출기일 수 있다. 양호하게는 비디오 카메라를 갖추고 있는 마이크로 소코프 일 수 있다. 앞서 설명했듯이, 소자(344)내의 광학 센서는 자동 포커싱 시스템을 장착하거나 또는 스크린 표면을 감지하도록 설계된 메커니즘에 의해 면판 두께 변화를 보상하도록 설계되어야만 한다.
조립 머신(318)의 동작은 분리 스크린 검사 머신과 연관해 앞서 설명한 절차와 유사하다(제17도 및 19도 참조): 광학 소자(344)의 센서(이는 제16도의 센서 (341)와 동등한 것임)로부터의 그릴 위치 정보는 컴퓨터(제16도의 컴퓨터와 동일함)에 공급되고, 이 컴퓨터는 3개의 하프-볼(제21도의 380)의 필요한 교정을 계산해서 기어(386, 388)를 통해 마이크로미터 스크루(382)를 조정하기 위하여 적절한 펄스를 스테핑 모터(384)에 공급한다. 이는 제16도에 도시된 것과 유사한 폐쇄 피드백 루프이다. 이 사이클의 반복은 스크린 위치에서의 에러를 소정의 허용 레벨 이하까지 감소시킨다.
상기에 설명한 면판 위치 조정에 관계없이, 마스크(333)는 광학 소자(342)의 센서에 의해 모니터되고, 마스크가 설정된 표준 위치 및 기하학적 형상에 일치될 때까지 앞서 설명한 식으로 풀 로드(334)를 통해서 서보 모터(도시 안됨)에 의해 구동된 클램프(356)에 의해 위치조정은 물론이고 스트레치 된다. 면판 및 마스크 조정이 완성되자마자 광학 소자(342, 344)는 분리되어 나오고, 마스크는 지지 구조(332)에 용접되고, 과잉 재료는 잘려지고 어셈블리는 제13도와 연관해서 설명한 식으로 머신에서 제거된다.
스크린 패턴의 병진 또는 회전 교정을 위한 마스크 위치 조정
앞에서는 그릴(스크린)이 제위치에서 벗어났음을 판정하여 마스크가 조립 머신내의 지지 구조에 용접되기 전에 그릴이 그것의 정상 위치에 있게 되도록 면판을 이동시키는데 상기 정보를 이용하는 방법이 대충 설명되었다. 그러나 상기 동일 정보를 이용하는데는 대안적인 방법이 있다. 이는 한 예로서 설명될 것이다.
스크린이 제19도에 도시된 머신내에서 검사되고, 센서는 그릴이 3밀(mils) 오른쪽으로 1밀 상향으로 변위되어 있고 그리고 0.2 밀리리디안(milliradian) 시계방향 회전 에러가 있음을 발견한다고 가정하자. 앞서 설명된 절차에 따르면 고정구(400)(제15도)내의 또는 조립 머신(제20 또는 21도)내의 마이크로웨이브 스크루는 그릴을 정상 위치에 가져가기 위해서 면판을 3밀 왼쪽으로 1밀 아래쪽으로 이동시키고 시계 반대방향으로 2밀리라디안 회전시키도록 조정되었을 것이다. 그러나 적당히 스트레치된 마스크를 그것의 정상 취이에서 3밀 오른쪽으로 이동시키고 1밀 위로 이동시킨 다음 그것을 시계 방향으로 0.2 밀리라디안 회전시킴으로써 면판에 대한 임의 메커니컬한 조정없이도 상기와 동일한 최종 결과를 얻을 수 있을 것이다. 이는 예로 먼저 마스크가 소정의 표준위치 및 기하학적 형상에 일치하게 마스크를 마스크-스트레치 서보 모터가 위치 조정하여 스트레치시키도록 허용해 준 다음 서보 루프를 불능시키고 그것의 사이즈, 모양 또는 인장력을 변형시키지 않고 즉 그것의 기하학적 형상이 그대로 유지되게 필요에 따라 개방-루프 모드로 마스크를 변위시키기 위해 적절한 입력 신호를 모터에 공급하므로써 실행할 수 있다.
다른 가능성은 전체적으로 변위될 수 있는 단단한 캐리어상에 모든 서보 모터를 장착하고 이 캐리어에 대한 위치 교정을 하는 것이다. 이는 제25도에 도시되어 있는데, 이 도면은 프레임(602), 3개의 하프-볼(604)(이중 단지 하나만이 도시되어 있다), 및 면판(608)을 배치하기 위한 3개의 수직 스톱(606)(두개만 도시되어 있음), 및 수직 스톱에 대항해 면판을 프레스하는 수직 이동가능한 테이블(609)을 포함하는 조립 머신(600)을 도시하고 있다. 프레임(602)은 스틸 볼(614)을 통해서 프레임형 캐리어(612)를 지지하는 상면(610)을 갖고 있다. 풀 로드(620)와 클램프(622)를 통해 마스크(618)를 스트레치하기 위한 스테핑 모터(616)는 모두 캐리어(612)의 상면에서 지지된다.
프레임(602)의 상면(610) 위에 있는 캐리어(612)의 높이는 스틸 볼에 의해 정밀하게 제어된다. 그것의 수평 위치는 감속 기어(627, 628)를 통해 스테핑 모터(626)에 의해 제어되는 3개이 마이크로미터 스크루(624)(단지 하나만 도시되어 있음)에 의해 조정될 수 있다. 여기서는 단지 하나의 스테핑 모터만이 도시되어 있지만, 유일하게 캐리어의 수평 위치를 한정하는데도 3개의 스테핑 모터가 필요하다. 개략 도시되어 있는 압축 스프링(630)은 3개의 마이크로 미터 스크루(624)와 캐리어(512) 사이에 접촉이 계속될 수 있게 해준다.
도면을 간단히 하기 위하여 제25도에는 광학 소자를 도시하지 않았다. 또한 도면에서 마스크의 수평 치수는 캐리어(612)의 두 측면이 보여질 수 있도록 줄여졌다.
마스크 서보 모터를 제어하는 피드백 루프를 바이어스시키기 위하여 스크린 검사 머신으로부터의 정보를 이용하는 것도 가능하다. 이러한 접근법은 아날로그 신호의 경우를 들어 제22도에 도시되어 있다. 두 에러 신호는 위치 신호의 선형 함수이며 주어진 전압은 두 소스(마스크 및 그릴)에 대한 동일 에러에 대응한다. 이 회로를 디지탈 식으로 하는 것도 가능하다. 어떤 경우에도 서보 모터는차신호 Xm-Xg, 또는 Ym-Yg가 0으로 감소될 때까지 동작할 것이다.
앞서 개괄한 3가지 접근법은 그릴의 변위를 보상하기 위하여 그것의 표준 위치로부터 이동된다는 원리를 공통적으로 갖고 있다. 세 경우에 마스크는 표준 위치 및 기하학적 형상에 일치되게 스트레치되고 변위된다. 제1 및 제2 접근법에서, 이들 두 동작은 분리되어 실행되고, 제3접근법에서는 그들은 합체되어 실행된다. 모든 세 경우에, 부가의 변위에 대한 지시는 분리 스크린 검사 머신에서 발생되고, 조립 머신내의 면판을 이동시키거나 조사할 필요가 없다. 그러므로, 조립머신은 제2접근법의 경우에 서보 모터를 장착하기 위해 측면으로 이동할 수 있는 캐리어가 부가된 것을 제외하고는 제13도에 도시된 간단한 형태를 취할 수 있다.
지금까지 설명한 방법들은 그릴(스크린)이 그것의 정상 위치로부터 변위할 수 있지만 그것은 올바른 사이즈와 모양을 가짐으로 단지 어떤 관련 변위가 올바르게 된다면 표준 기하학적 형상에 일치되게 스트레치된 마스크가 그릴을 항상 고정시킬 것이라는 가정에 근거한 것이다.
[마스크 모양을 특정 스크린에 대해 조정]
스크린 패턴이 대단히 크게 또는 대단히 작게 되거나 제14b도에 도시된 것과 같은 왜곡을 가질 가능성을 배제할 수 없다. 마스크가 그릴 패턴의 올바른 사이즈 및 모양에서 약간 변한 것을 보상할 수 있는 것은 그것이 스트레치 가능하다는 특성을 갖고 있기 때문이다. 이러한 특성의 장점을 취하는 것외에, 소정의 표준 위치 및 기하학적 형상에 정합시키기 위해 마스크를 스트레치시키는 원리는 개개의 그릴에 정합되게 마스크를 스트레치시킨다는 아이디어로 대체되야만 한다. 스크린 검사 머신이 변위되어 있지만 왜곡되지 않는 그릴상에서 두 점(예를들면, 네 코너) 이상을 측정할 때, 어떤 기하학적 형상 관계가 측정된 데이타 사이에 존재한다. 예를들면, 두 상단 코너의 수평 변위는 동일하다. 세개의 독립적인 측정(예를들면, 각각의 상단 코너의 수직 변위 및 그들의 공통 수평 변위)은 회전은 물론이고 X 및 Y에서 상단 엣지의 병진 운동을 명기하기에 충분하다. 4 코너의 X 및 Y변위를 모두 측정하면 간단한 알고리즘을 이용해 회전은 물론이고 선택된 점(예로 직사각형의 코너)의 병진 운동의 성분을 좀더 정확히 계산할 수 있다.
스크린이 변위 및 왜곡되었다면, 이들 알고리즘은 면판을 이동시킬 목적을 위해 병진 운동 및 회전 성분을 계산하는데 사용될 수 있고, 또는 마스크는 보상을 성취하는데 사용될 수 있지만, 그러한 보상은 아직까지 왜곡 성분이 존재하기 때문에 완전하지 못할 것이다.
한편, 서두에서 개괄된 마지막 언급한 접근법(여기서 피드백 루프는 스크린 검사 머신에서 유도된 그릴 위치 에러 신호에 따라 바이어스됨)은 스크린 왜곡을 적어도 부분적으로 보상하기 위하여 자동적으로 마스크가 표준 기하학적 형상에서 이탈하여 소장되게 한다. 예를 들면, 그릴이 제14b도에 도시된 바와 같이 왜곡된다면 즉 수평 방향으로 대단히 길게된다고 가정하면, 두 상단 코너의 수평 변위는 동일하지 않을 것이다. 즉 오른쪽 상단 코너는 왼쪽 상단 코너보다 더 큰 포지티브 값 Xg(또는 더 작은 네가티브 값)을 발생시킨다. 그러므로 좌우 서보 모터에 제공된 두 바이어스 전압(또는 디지탈 바이어스 신호)이 다르게 되기 때문에 그릴의 초과 길이를 보상하기 위하여 통상의 양보다 더 마스크를 스트레치 시키는 위치에서 모터들이 휴지 상태(rest in position)로 들어간다.
앞서 설명된 절차는 마스크가 표준 위치 및 기하학적 형상에 일치되게 스트레치되는 단계와 각각의 그릴에 정합시키기 위해 스트레치되는 단계 사이의 중간단계를 나타낸다. 이 마스크는 표준에 일치되게 스트레치되지만 그릴 정보는 특정 그릴을 교정하기 이해 피드백 루프내로 공급된다. 이는 우회적인 접근법인 것 같으며 이 실시예에서 표준이 실제로 얼마만큼 필요한 것인지 의문을 제기해 준다.
제23도는 제21도에 도시된 머신의 단순한 변형인 조립 머신을 도시하고 있다. 제21도에 포함된 조정가능한 하프-볼(321)은 고정된 하프-볼로 대체된다. 마스크 표준을 참조하여 마스크 위치 에러를 측정하는 광학 소자(342)의 상단 센서 설계시 및 그릴 표준을 참조하여 그릴 위치 에러를 측정하는 광학 소자(344)의 하단 센서 설계시에는 동일한 위치 에러가 두 세트의 센서로부터의 동일한 에러 전압(또는 동일한 디지탈 신호)이 되도록 고려해야 한다. 이때 센서 출력은 제22도의 차이-형성 회로에 연결되고, 이 회로로부터의 출력은 마스크 서보 모터를 제어하는데 사용된다. 서보가 휴지 상태로 될 때, 마스크는 왜곡 또는 왜곡되지 않는 그릴을 고정시키며 물론 이는 시스템의 메커니컬 한계내에서도 가능하다.
한쌍의 센서(342, 344)는 단단한 샤프트(340)상에 공통으로 장착시키는 것이 유리하다. 왜냐하면 차이-형성 회로(제22도)로부터의 출력 신호가 동일 양만큼 두 센서의 동시 변위에 민감하지 않기 때문이다.
제24도는 마스크내의 소정 포인트 위치를 개개의 그릴상의 대응하는 포인트를 직접 참조하여 측정함으로써 마스크와 그릴 사이의 차이를 가리키는 에러 신호를 발생시키는 좀더 직접적인 접근법을 보여주고 있다. 제24도의 장치는 제13도의 조립 머신을 수정한 것이다. 여기에는 마스크 또는 그릴 표준이 이용되지 않는다. 특히 제24도는 관찰 영역 외측에 있는 지지 구조(3A) 가까이 있는 마스크의 주변 영역에 있는 두개의 둥근 아퍼처(304)(제24도에 확대되어 있음)를 비추어주는 포인트-형 광원(302), 양호하게는, 갈륨 아세나이드 다이오드 레이저가 도시된다. 이 그릴은 스크린과 마스크가 적절하게 일렬로 정렬될 때 두 마스크 아퍼처(304) 각각을 통해 통과하는 빛의 반이 또한 직사각형 창(308)을 통과하도록 위치 조정되어 있는 직사각형 창(308)을 갖고 있다. 제24c도는 창(308)이 왼쪽으로 변위되어 그 결과 오른쪽 보다 좌측 아퍼처로부터의 빛이 더 많이 창을 통해 통과되는 경우를 보여주고 있다. 푸쉬-풀(push-pull)로 접속되는 두개의 분리 광검출기로 구성되는 균형 광 검출기(310)는 불균형을 가리키는 전기 출력을 발생시키기 위해 면판 아래 배치되어 있어, 불균형이 있을 시 위치 에러 신호를 발생시킨다. 제22도에 도시된 형의 차이-형성 회로는 차이 신호가 제24도에 도시된 광학 장치에 의해 직접 발생되기 때문에 여기서 필요없게 된다.
창(308)의 아퍼처(304) 사이즈는 그릴에 관한 마스크의 예상된 초기 스크린-위치 에러의 크기에 따라 다르다. 가시 영역의 엣지를 따라서는 공간이 거의 없으므로, 아퍼처 및 창은 필요이상 크게 만들어져서는 안된다. 아퍼처 사이즈의 하한은 그릴상의 아퍼처 엣지의 섀도우를 흐릿하게 하는 경향이 있는 회절 효과의 출현에 의해 설정된다.
가시 영역과 유지 고정구(3A) 사이에 이용가능한 공간이 충분하지 않다면, 아퍼처(304) 및 창(308)은 제24b도에 도시된 바와 같이 지지 구조 외측에 배치될 수 있다. 동작 모드는 제24a도를 참조로 설명한 것과 동일하다.
제24a 및 24b도는 일정 각도로 아퍼처(304)에 부딪히는 소스(302)로부터의 광빔을 도시하고 있다. 상기의 각도를 만드는 것이 바람직하며, 아퍼처(304)의 중앙은 물론이고 광원을 포함하는 평면상의 투사는 적어도 완성된 튜브내에서 입사 전자 비임에 의해 형성된 대응하는 각도와 실제로 같다. 이는 지지 구조(3A)의 높이에서의 에러가 보상된다는 장점을 갖고 있다. 예를들면 지지 구조가 대단히 낮다면, 아퍼처(304)의 섀도우는 제24c도에 도시된 것같이 우측으로 이동하여 마스크의 부가적 스트레치를 요구하는 에러 신호를 발생시킨다.
조립 절차는 다음의 변화를 제외하고는 제13도를 참조로 설명한 것과 유사하다 : 제13c도의 단계에서, 평 바닥판은 그것이 클램프되기 전에 마스크를 지지하도록 광학 기구-장착판(91)용으로 삽입된다 ; 광학 성분(이는 마스크와 면판을 삽입하기 위해 통로 밖으로 이동되야만 한다)은 적절한 위치에 놓이며, 서로 회로는 턴온(turned on)된다. 모든 마스크 위치 정합과 스트레치는 그릴을 기준하여 실행된다 ; 클램프 모터즐은 개별적으로 (한개의 모터-한개의 광 검출기) 또는 집합적으로 제12도를 참조하여 설명된 매트릭싱 처리를 통해서 균형 광 검출기(310)로부터 유도된 신호들에 의해 제어된다.
선택된 포인트에서, 병진 및 회전 성분을 측정된 변위로부터 추출하기 위한 간단한 알고리즘에 대해서는 이미 설명하였다. 이는 변위가 마스크 대 표준, 그릴 대 표준, 또는 마스크 대 그릴을 기준한 것일지라도 적용된다. 모든 경우에, 병진 및 회전성분은 마스크, 그릴 또는 이들을 변위시킴으로써 보상할 수 있다. 특히 마스크는 클램핑 모터들을 작동시킴으로써 또는 이들 모터들을 마스크 위치 조정을 위한 X-Y 평면에서 병진 및 회전가능한 캐리어 상에 장착함으로써 완전히 이동시킬 수 있다. 이들 동작들은 폐쇄-루프 또는 개방-루프 모드로 실행될 수 있다. 특정 조합의 선택은 디자인 선택의 문제이다.
서두에서는 마스크의 패턴이 스크린에 대하여 바람직한 관계를 갖도록 마스크를 어떻게 위치 조정해야 하는지가 설명되었다. 상기 설명은 다음을 포함한다 :
I. 일반적인 표준에 일치되게 마스크를 스트레치 및 위치 정하고 스크린 위치 정함.
A. 마스크를 소정의 표준 마스크 위치 및 기하학적 형상에 일치되게 위치 설정하고 스트레치함으로써 스크린이 왜곡되지 않고(즉 표준 기하학적 형상을 가짐) 패널상에 올바르게 위치 정해진 것으로 알려진 경우 ;
B. 1. 조립 머신에 관계없은 패널을 조정하기 위해 조정가능한 고정구(제15도)를 제공하고, 분리 스크린 검사 머신(제17도)내의 스크린 위치를 검사하고, 피드백(제16도)을 통해 유지 고정구를 조정함으로써, 또는
2. 요구된 조정에 필요한 정보가 구비된 조립 머신(제20도)에 조정능력을 제공함으로써,
a. 분리 스크린 검사 머신(제19도)으로부터. 또는
b. 조립 머신(제21도) 자체에서 실행된 스크린 검사로부터 유도된 조정을 위한 정보를 조정 능력있는 조립 머신(제20도)에 제공함으로써, 스크린이 왜곡되지 않으나 패널상에 필연적으로 올바르게 위치 설정되지 않는 것으로 알려진 경우.
이들 모든 경우에, 패널은 스크린 위치 에러를 교정하기 위해 이동되고 마스크는 표준 위치 및 기하학적 형상에 정합되게 위치 설정해서 스트레치 된다.
II. 마스크를 스크린에 정합시킴
다른 종류의 해결 방법은 표준에 일치시키는 것이 아니라 오히려 특정 마스크 및 스크린상의 대응하는 포인트를 사이의 차이를 최소한으로 줄이기 위해 마스크가 위치 설정되어 스트레치 된다는 공통적인 특징을 갖고 있다(제22도 참조). 이는 다음의 A와 B에 의해 실행될 수 있다 :
A. 표준 위치 및 기하학적 형상으로부터 스크린 일탈(Xg)을 측정키 위해 분리 머신(제19도)내의 스크린을 검사함; 조립 머신으로부터의 마스크 일탈(Xm)을 측정 ; Xm-Xg를 최소화시키기 위해 마스크를 이동 및 스트레치시킴(제22도 참조).
B. 조립 머신에서 동시에 마스크 및 스크린을 검사함 ; 대응 포인트들 사이의 차이를 최소한으로 줄임.
B는 1. 전기적으로 형성된 차이(제22도)로 마스크와 스크린 위치(제23도)를 측정하는 분리 광학 시스템을 이용하거나, 또는
2. 전기적으로 형성된 차이(제24도)로 마스크와 스크린 위치를 측정하는 마스크 및 스크린과 인접해 있는 싱글 광학 시스템을 이용하여 성취될 수 있다.
표준 기준은 사용되지 않는다.
스크린 에러의 영향을 제거하거나 또는 경감시키는 다수의 접근 방법이 설명되었다. 이들 대안 방법들은 상술된 것외에도 다른 조합을 허용하는 개개의 스텝으로 구성되어 있는 것으로 이해해야 할 것이다.
본 발명의 특정 실시예가 도시되었을 뿐 아니라 상세히 설명되었음으로, 본 발명 분야에 숙련된 사람이면 본 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않고도 새로운 변형 내지는 수정을 할 수 있다. 따라서, 그러한 모든 변형 내지는 수정은 본 발명의 권리 범위에 속하는 것으로 볼 수 있다.
내용없음

Claims (11)

  1. 소정 패턴의 아퍼처(6)를 갖는 섀도우 마스크(4A)를 제공하는 단계와, 음극선 발광 스크린 패턴과 상기 스크린 패턴의 대향 엣지에 나란한 일체식 마스크 지지 수단(3A)을 가지는 프론트 패널(2B)을 제공하는 단계를 포함하며, 마스크 패널 조립 중에 섀도우 마스크 및 프론트 패턴이 각각 교환 가능한 플랫 텐션 마스크형의 칼라 음석선관 제조 공정에 이용되는 방법에 있어서, 마스크(4A)상의 기하학적 기준점(47)과 프론트 패널(2B)상의 스크린 패턴과 관련된 외부의 기하학적 기준점 사이가 대응되도록 마스크(4a)를 가세적으로 스트레치하는 단계; 상기 마스크가 긴장된 상태로 상기 아퍼처(6) 패턴이 스크린 패턴과 정합되도록 스트레치된 마스크(4A)를 상기 마스크 지지 수단(3A)에 부착시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 소정의 기준에 관하여 마스크(4A)의 사이즈 또는 모양의 차이를 감지하는 단계와, 바람직하게는 상기 차이를 0으로 감소시키기 위해 상기 마스크의 사이즈나 모양을 변화시키는 감지된 에러 신호에 응답하는 피드백 시스템에 의해 상기 차이를 0으로 줄이기 위해 상기 마스크(4A)에 인장력을 가하는 것을 포함하는 제어 방식으로 상기 마스크(4A)의 사이즈 또는 모양이 변형되게 하는 단계를 포함하는 기계적 스트레칭 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 스크린 패턴의 기하학적 파라미터를 가리키는 프론트 패널상(2B)에 스크린 패턴과 관련된 스크린 기준 수단을 제공하는 단계와, 상기 마스크 패턴의 대응 개하학적 파라미터를 가리키는 섀도우 마스크(4A)상에 마스크 아퍼처 패턴과 관련된 마스크 기준 수단을 제공하는 단계와, 서로에 관해 상기 마스크 패턴과 스크린 패턴중 하나의 기하학적 파라미터를 변경하는 단계와, 상기 마스크 기준 수단 및 상기 스크린 기준 수단에 응답함에 따른 상기 스크린 패턴 및 상기 마스크 패턴의 상기 기하학적 패턴에 응답하는 피드백 시스템으로 상기 마스크 기준 수단이 상기 스크린 기준 수단에 대한 소정의 관계를 얻도록 상기 변경을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 검사대상으로 미리 지정된 패턴 영역이 마련되어 있는 마스크 아퍼처 패턴을 가지는 박막 섀도우 마스크를 제공하는 단계와, 상기 소정의 마스크 패턴을 검사하는 단계와, 표준 패턴 위치 또는 기하학적 형상에 대한 상기 마스크 아퍼처 패턴의 위치 또는 기하학적 형상의 에러를 가리키는 정보를 포함하고 있는 에러 데이타를 발생시키는 단계와, 상기 미리 지정된 패턴 영역은 상기 검사를 용이하게 하기 위해 옆으로 놓인 음극선관의 수직 관찰 영역 외측에 위치한 특정 영역인 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제4항에 있어서, 프론트 패널을 지지 및 위치 설정하며, 팽행하게 된 박막 섀도우 마스크를 상기 프론트 패널에 인접하게 위치 설정하고, 복사 비임을 발생시킨 다음 상기 마스크 및 상기 스크린을 통해 진행시켜 이 비임을 통과한 후 상기 복사 비임에 응답하여 상기 패턴의 오배열을 검출하여 상기 마스크패턴과 스크린 패턴 사이의 위치 정합에 대한 에러를 가리키는 정보를 포함하고 있는 에러신호를 발생시키고 상기 에러를 최소화하여 상기 스크린 패턴과 마스크 패턴의 정합을 최적화 하기 위해서 상기 에러 신호에 응답하는 피드백 루프를 이용하여 상기 마스크와 상기 스크린 사이의 상대 이동을 일으킴으로써 상기 패널의 스크린 패턴과 상기 마스크의 아퍼처 패턴을 정확히 정합시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 마스크를 스트레치하여 소정의 표준 위치 설정하는 단계와, 상기 마스크와 스크린 패턴을 정합시키기 위해 대응하는 표준에 스크린을 위치설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제6항에 있어서, 패널 스크린 패턴 위치를 측정하여 소정의 스크린 기준 위치에 대한 상기 스크린 패턴의 위치 에러를 가리키는 정보를 포함하고 있는 스크린 위치 에러 데이타를 발생시키는 단계와, 상기 스크린 위치 에러 데이타에 응답하여 마스크 아퍼처 패턴이 상기 스크린 패턴 위치에 대응하는 위치를 취하게 마스크를 늘려 위치 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 투명한 플랫 프론트 패널(2B)상에 긴장시켜 장착된 중앙 아퍼처(6) 패턴을 가진 섀도우 마스크(4A)를 구비하여 마스크 아퍼처 패턴이 섀도우 마스크(4A)와 프론트 패널(2B)이 각각 교환가능한 패널(2B)의 내부면상에 대응되는 음극선 발광스크린 패턴과 정합에 있는 칼라 음극선관 제조에 이용되는 장치에 있어서, 프론트 패널(2B)상에서 스크린 패턴과 관련되며 상기 스크린 패턴의 기하학적 파라미터를 가리키는 스크린 기준 수단; 섀도우 마스크(4A)상에서 마스크 아퍼처 패턴과 관련되며 상기 마스크 패턴의 대응되는 기하학적 파라미터를 가리키는 마스크 기준수단; 상기 스크린 패턴과 관련된 상기 마스크 패턴의 기하학적 파라미터를 변경시키기 위해 마스크(4A)를 기계적으로 스트레칭하는 수단(44)에 의해 특정되며; 상기 마스크 기준 수단이 상기 스크린 기준 수단과 소정의 관계를 갖도록 하기 위해 상기 스트레칭을 제어하기 위한 제어수단(146, 147, 342 및 344) 및; 마스크와 스크린 패턴이 정합된 상기 프론트 패널상에서 상기 마스크를 마스크 지지 수단(3A)에 고정시키기 위한 수단(143)을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제어 수단(146, 147, 342 및 344)은 마스크 기준 수단과 스크린 기준 수단 및 상기 스크린 패턴과 상기 마스크 패턴의 기하학적 파라미터에 반응하는 피드백 시스템을 포함하며, 상기 마스크 패턴의 기하학적 파라미터에서 상기 마스크와 스크린 패턴 사이의 대응관계를 가리키는 상기 스크린 기준수단과 소정의 관계가 되도록 하기 위해 상기 마스크 스트레칭을 제어하는 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 제8항에 있어서, 상기 스크린 기준 수단과 상기 마스크 기준 수단은 광학적 수단이며, 상기 제어 수단(146, 147, 342 및 344)은 상기 마스크 기준 수단이 상기 기하학적 파라미터에서 상기 마스크와 스크린 사이의 대응관계를 가리키는 상기 스크린 기준 수단이 광학적으로 배열되도록 하기 위해 상기 변경을 제어하는 것을 특징으로 하는 장치.
  11. 제3항에 있어서, 상기 스크린 패턴의 기하학적 파라미터에 관해서 상기 마스크 패턴의 상기 기하학적 파라미터를 변경시키기 위해 마스크를 기계적으로 스트레치하는 단계와, 상기 마스크 기준 수단이 상기 스크린 기준 수단에 대한 소정의 관계를 갖도록 상기 스트레치하는 것을 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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