KR100295388B1 - 적층할수있는어퍼처마스크 - Google Patents

Abstract

텔레비젼 튜브형성에 쓰이는 섀도우 마스크는 다수의 개구를 가진 금속시트를 구성하며 그 섀도우 마스크 경사면이 콘면의 평균 중심선 조도 Rac 보다 더 작은 평균 중심선 조도 Rag 를 구비하여 다수의 어퍼처 마스크(aperture masks)가 ]하나의 섀도우 마스크의 경사면을 인접 섀도우 마스크의 콘측면과 접촉시켜 적층할 때 그 섀도우 마스크 사이에는 그 콘면의 조도가 더 커져 충분한 공간(간격)을 형성하며 가스가 적층한 섀도우 마스크 사이에 유입되어 어닐링 프로세스(annealing process)를 밟을 때 그 적층 섀도우 마스크가 서로 부착됨이 없이 섀도우 마스크의 스택(stack)의 배치어닐링을 하도록 한다.

Description

적층할 수 있는 어퍼처 마스크

제1도는 종래의 섀도우 마스크의 콘면(cone side)을 나타낸 섀도우 마스크(Shadow mask)의 일부사시도.

제2도는 경사(grade side)를 나타낸 제1도의 섀도우 마스크 배면도.

제3도는 고도의 예리함을 가진 섀도우 마스크 일부 경사면을 나타낸 개략도.

제4도는 제3도의 4-4 선 단면도.

제5도는 배치어닐링(batch annealing)을 한 어퍼처 마스크 스택(stack)의 개략도.

제6도는 제5도에서 배치어닐링을 한 섀도우 마스크의 일부확대도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

20 : 섀도우 마스크(shadow mask) 21 : 경사면(grade side)

22 : 경사면 조도(grade side roughness)

23 : 개구(opening) 25 : 콘면(cone side)

28 : 측벽(side wall) 29 : 개구(opening)

40 : 스택(stack)

41, 42, 43, 44, 45 : 섀도우 마스크

41c, 42c, 43c, 44c, 45c : 콘면

41G, 42G, 43G, 44G, 45G : 경사면

Rac : 콘면 조도(cone side roughness)

Rag : 경사면 조도(grade side roughness)

이 발명은 일반적으로 섀도우 마스크에 관한 것으로, 더 자세하게 말하면 어닐링 프로세스(annealing process)를 밟을 때 서로 부착되지 않는 고도의 예리함(high acuity)을 가진 섀도우 마스크의 제조방법에 관한 것이다.

칼라 음극선 수상관에 있어서는 섀도우 마스크 또는 어퍼처 마스크가 그 칼라 음극선 수상관 배면의 전자총(electron guns)과 그 칼라 음극선 수상관 전면의 인코팅면판(phosphor coated face plate)사이에 위치되어 있다.

전자빔이 그 섀도우 마스크의 작은 개구 또는 어퍼처를 관통하여 3원색 각각에 대하여 3개군 한 도트(triad one dot)로서 적당한 발색인 도트(color producing phosphor dots)에 충돌한다.

그 수상관이 작동중에 있을 때 그 섀도우 마스크의 개구는 전자빔의 가이드(guide)로 사용된다.

칼라모니터(color monitors)에 사용되는 칼라 음극선 수상관에 쓰이는 섀도우 마스크를 제조하기 위해서 적합한 크기와 위치의 작은 정밀개구(precision openings)를 가진 섀도우 마스크로 금속제웨브(metal web)를 에칭(etching) 시키는 다수의 공정을 통하여 처리할 필요가 있다. 대표적인 섀도우 마스크 제조프로세스에서는 글라스베이스(glass base)를 가진 포토그라픽 프린팅플레이트(photographic printing plate)를 제조한다. 그 포토그라픽 프린팅플레이트는 포토프린팅 플레이트로, 금속제웨브 표면에 위치되어있는 세신레지스트(caesin resist)층내에서 에칭액 레지스트 패턴(etchant resist pattern)을 돌설하는데 사용되는 마스터 패턴(master pattern)을 포함한다. 그 다음으로, 그 금속제웨브에는 개구를 에칭시키며, 그 금속제웨브는 배치어닐링(batch annealing)용으로 적층(stack)하는 각각의 섀도우 마스크로 분리된다.

섀도우 마스크를 에칭하는데 따르는 문제중 하나는 배치어닐링 프로세스(batch annealing process)를 밟을 때 서로 그 섀도우 마스크가 부착됨이 없이 어떻게 예리함(acuity)이 형성되느냐 또는 어떻게 그 섀도우 마스크에 개구를 형성시키느냐에 있다.

일반적으로, 그 섀도우 마스크면상에서 조도(rough)와 경사(skewness)가 더 커질수록 그 섀도우 마스크내에서 그 어퍼처의 예리함(acuity)은 더 떨어진다. 반면에, 그 섀도우 마스크면상에서의 조도가 어느 레벨을 초과하지 않으면 그 섀도우 마스크는 배치어닐링 프로세스를 밟을 때 서로 부착되어 그 섀도우 마스크는 결국 파괴된다.

그 배치어닐링 프로세스를 밟을 때 시징 프로세스(seizing process)를 극복하는 하나의 방법은 데르벤트(Derwent)의 특허출원의 요약서에 기재되어있다.

이 요약서에는 어닐링 시켜 적층한 섀도우 마스크에 대해서 기재되어있다. 그 배치어닐링 프로세스를 밟을 때 그 섀도우 마스크의 시징(seizing)을 방지하기 위하여 발명자 데르벤트는 그 금속웨브의 대향측면에 특정의 조도와 특정의 경사를 형성시켰다.

그 섀도우 마스크의 시징을 피하기위하여 그 발명자 데르벤트의 특허출원의 요약서에는 평균 중심선 조도(average centerline roughness)(Ra)는 0.3~0.7 미크론의 범위를 가져야 한다. 이와같은 표면의 조도값으로는 전체 예리함(overall acuity)이 떨어지는 어퍼처 마스크가 얻어진다.

따라서, 이 발명은 고도의 예리함(acuity)을 가진 섀도우 마스크를 제조함과 동시에 섀도우 마스크의 배치어닐링을 하도록 하는 수단을 제공한다.

이 발명은 고도의 예리함을 얻음과 동시에 배치어닐링을 할 수 있는 능력(ability)을 유지하기 위하여 그 섀도우 마스크의 경사면상의 표면 조도보다 상당히 더큰 콘면(cone side)상의 표면 조도를 가진 섀도우 마스크를 사용하여 그 어닐링 프로세스를 밟을 때 그 적층 마스크 사이에 가스를 유입하도록 한다.

그 섀도우 마스크의 경사면상의 표면 조도는 대단히 작아 그 섀도우 마스크가 프린트되어 에칭될 때(etching) 그 어퍼처는 고도의 예리함을 가진다. 그 섀도우 마스크의 콘면에 그다음 경사면에 대부분의 표면 조도를 가짐으로써 그 어퍼처 마스크의 고도의 예리함을 가진 개구를 형성시킴과 동시에 그 섀도우 마스크를 배치어닐링 할 수 있는 능력을 유지할 수 있다.

텔레비젼 튜브를 형성하는데 사용되는 섀도우 마스크는 콘면보다 낮은 평균 중심선 조도 Ra 의 경사면을 가진 금속시트 일측면에 콘면, 그 대향측면상에 경사면을 가진 금속제 시트로서 다수의 개구를 가진 금속시트를 구성하여, 다수의 어퍼처 마스크가 인접마스크의 콘면과 접속된 상태에서 하나의 마스크의 경사면과 적층될 때 그 콘면과 경사면의 병합 조도는 그 섀도우 마스크 사이에 충분한 공간(간격)을 형성함으로써 그 적층 마스크 사이에서 가스를 유입하도록하여 서로 어닐링된 적층 마스크를 형성함이 없이 마스크적층의 배치어닐링을 하도록 한다.

첨도 도면에 따라 이 발명을 설명하면 다음과 같다.

제1도에서 부호 10 은 상방향으로 대향하는 섀도우 마스크(10)의 콘면(cone side)(16)을 가진 종래의 섀도우 마스크의 일부이다. 콘면(16)에 거의 평행한 저면섹션(bottom section)(12)과 에지(edge)(13)에 의해 구성된 개구(opening)(19)를 가진 콘형상리세스(cone-shaped recess)(11)가 그 섀도우 마스크(10)의 콘면(16)에 위치하여 있다.

그 섀도우 마스크 구조의 표면 조도(surface roughness) Ra 는 부호 14로 나타낸다. 그 표면 조도는 그 섀도우 마스크의 표면전체에 걸쳐 형성할 수 있으나 설명하기위하여 일부만을 나타낸다.

제2도는 그 섀도우 마스크(10)의 대향면상에 있는 표면 조도 Ra(제1도)와 같이 동일한 표면 조도 Ra 를 가진 섀도우 마스크(10)의 경사면(17)을 나타낸 종래의 섀도우 마스크(10)의 대향면을 도시한 것이다.

제2도에 나타낸 경사면 개략도는 섀도우 마스크(10) 개구(19)의 에지(13)를 중심으로하여 예리함(acuity)이 결여되어있는 것을 나타낸다. 일반적으로, 그 섀도우마스크(10)에 있어서 예리함이 결여되어있으면 그 배치어닐링 프로세스를 밟을 때 그 섀도우 표면 조도를 유지해야 한다. 즉, 표면 조도 Ra 값을 0.3 미크론 또는 그 이상으로 하여 충분한 공간을 구성함으로써 배치어닐링을 밟을 때 그 섀도우마스크의 시징을 방지하도록 한다.

대비하기위하여, 제3도는 이 발명에 의해 배치어닐링 프로세스로 어닐링을한 섀도우 마스크(20) 일부의 경사면(grade side)(21)을 나타낸다.

제3도는 부호 22로 나타낸 표면 조도의 구조를 가진 섀도우 마스크(20)의 경사면을 나타낸다.

부호 22 로 나타낸 표면 조도는 섀도우 마스크 전체에 걸처 형성되나 일부만을 나타낸다.

제2도의 섀도우 마스크(10)에서 개구(19)의 예리함에 대하여 비교한 섀도우 마스크(20)의 개구(29)의 예리함을 나타낸 것이다. 제2도와 제3도를 비교할 때, 개구(23)의 에지(edge)가 예리하고 만족스러운 구성을 나타내고 있으나 그 에지(13)는 그 섀도우 마스크(10)의 표면 조도 형성 결과로서 빈약하게 구성되어 있다.

제4도는 제3도의 4-4 선 횡단면도를 나타내며, 더 구체적으로는 섀도우 마스크 일부와 그 섀도우 마스크의 대향면의 표면 조도를 나타낸 것이다.

부호 25 는 Rac 로 나타낸 콘면 조도(cone side roughness)를 가진 섀도우 마스크(20)의 콘면을 나타내며, 부호 22 는 Rag로 경사면 조도를 나타낸다.

부호 28 은 그 금속시트의 캐비티(cavity)의 측벽(side wall)을 나타낸다.

용어 "Ra"는 섀도우 마스크의 표면의 평균 중심선 조도를 확인하기 위하여 사용되는 산업분야의 용어이다. 그 경사면의 Rag 로 나타낸 실시예에서는 0.1 미크론의 값을 가지며 콘면의 표면 조도 Rac 는 약 0.6 미크론의 값을 가진다. 그 섀도우 마스크의 콘면과 경사면의 표면 다듬질(surface finish) 사이는 상당한 차이가 있음을 알 수 있다.

제5도는 서로 상부면에 적층시켜 어닐링용으로 쓰이는 스택(stack)(40)을 형성한 다수의 섀도우 마스크(20)를 나타낸다.

제6도는 섀도우 마스크(41, 42, 43, 44, 45)가 서로 적층되어있는 제5도의 섀도우 마스크 스택에서 일부확대도이다.

제6도에서 알 수 있는 바와같이, 섀도우 마스크(41)는 섀도우 마스크 (42)의 콘면(42c)을 접촉한 경사면(41g)를 가진다.

동일하게, 섀도우 마스크 경사면(42g)은 섀도우 마스크(43)의 콘면(43c)을 접촉하고, 섀도우 마스크 경사면(43g)은 섀도우 마스크(44)의 콘면(44c)을 접촉한다. 그리고 섀도우 마스크 경사면(44g)은 섀도우 마스크(44)의 콘면(45c)를 접촉한다.

그 결과, 그 경사면과 콘면이 접촉하는 섀도우 마스크의 적층으로 최대 평균 조도 Rac 및 Rag 는 그 대향면에 최저의 공간(간격)을 형성하도록 함으로써 그 섀도우 마스크가 분리를 충분히 할 수 있도록하여 그 가스는 어닐링 프로세스를 밟을 때 그 어퍼처 마스크(aperture masks) 사이에서 유입시킬 수 있다.

이와같이, 종래의 것은 0.3~0.7 미크론 사이의 섀도우 마스크 양측면상에 Ra 의 값을 가지나 이 발명은 Ra = 0.3 미크론과 동일 또는 더큰 조도로 일측면만을 유지한다.

온도 750~950℃ 의 범위에서 어닐링을 한 섀도우 마스크(40)는 그 콘면 조도가 위에서와같이 유지될 경우 어닐링 프로세스를 밟을 때 서로 부착되지 않는다는 것을 확인하였다.

Claims (10)

1. 다수의 개구(openings)와, 경사면(grade side) 및 콘면(cone side)을 가진 금속시트를 구성하는 텔레비젼 튜브형성에 쓰이는 섀도우 마스크(shadow mask)에 있어서, 그 콘면은 평균 중심선 조도(average centerline roughness) Rag 를 가지며, 그 경사면은 경사면의 평균 중심선 조도 Rag 이하의 평균 중심선조도 Rag 을 가져 다수의 섀도우 마스크가 배치어닐링(batch annealing)을 위하여 서로 상부면에 적층하도록 함을 특징으로 하는 섀도우 마스크.
2. 제1항에 있어서, 평균 중심선 조도 Rac 는 약 0.6 미크론임을 특징으로한 섀도우 마스크.
3. 제1항에 있어서, 평균 중심선 조도 Rag는 약 0.1 미크론임을 특징으로한 섀도우 마스크.
4. 제1항에 있어서, 그 섀도우 마스크의 경사면상의 평균 중심선 조도 Rag 는 약 0.1 미크론 미만임을 특징으로한 섀도우 마스크.
5. 제3항에 있어서, 그 섀도우 마스크의 콘면상의 평균 중심선 조도 Rac 는 약 0.7 미크론 이상임을 특징으로한 섀도우 마스크.
6. 제1항에 있어서, 그 콘면의 평균 중심선 조도 Rac 는 그 경사면의 평균 중심선 조도 Rag보다 더큰 최소한 0.5 미크론임을 특징으로한 섀도우 마스크.
7. 텔레비젼 튜브 형성에 사용되는 섀도우 마스크에 있어서, 금속시트는 다수의 개구를 구비하고 그 일측면상의 콘면(cone side)과 그 대향측면상의 경사면을 가져 그 경사면은 평균 중심선 조도 Rag 를, 그리고 그 콘면은 그 평균 중심선 조도 Rag 보다 더큰 평균 중심선 조도 Rac 를 각각 가짐으로써 다수의 어퍼처 마스크(aperture masks)를 서로 상부면에 적층할 때 하나의 섀도우 마스크의 경사면이 인접 섀도우 마스크의 콘면과 접촉하여 콘면의 조도 Rac 및 Rag 가 적층 섀도우 마스크 사이에 통로를 형성하도록 하여 가스가 그 적층 섀도우 마스크 사이에 유입되어 고도의 예리함이 있는 섀도우 마스크의 스택(stack)을 배치어닐링 할 수 있도록함을 특징으로한 섀도우 마스크.
8. 섀도우 마스크의 배치(batch)를 형성하는 방법에 있어서, 일측면이 타측면보다 조도(roughness)가 더큰 다수의 금속시트를 형성시켜; 경사면 개구와 콘면 개구를 가진 어퍼처(apertures)가 조도가 더 작은 측면에 있는 경사면 개구와 조도가 더 큰 측면에 있는 콘면 개구로 형성될때까지 다수의 금속시트 각각을 에칭(etching)시키고; 섀도우 마스크의 에칭시킨 금속시트를 스택(Stack)으로 적층시켜 하나의 섀도우 마스크의 경사면을 인접 섀도우 마스크의 콘면에 접촉시키며; 고온 오븐(oven)에서 섀도우 마스크의 스택을 어닐링(annealing)하여; 그 섀도우 마스크가 서로 접촉됨이 없이 그 스택에서 각 섀도우 마스크를 이탈시키는 공정으로 구성함을 특징으로 하는 방법.
9. 제8항에 있어서, 어퍼처 마스크의 스택을 온도 750~950℃ 의 범위에서 어닐링(annealing)하는 공정을 포함함을 특징으로 하는 방법.
10. 제8항에 있어서, 닉켈-철합금의 금속시트를 형성하는 공정을 포함함을 특징으로 하는 방법.