KR100425033B1 - 음극선관, 섀도우 마스크의 제조방법 및 제조장치 - Google Patents

Abstract

음극선관의 섀도우 마스크(shadow mask)는, 다수의 전자빔 통과 구멍이 형성된 마스크 유효부와 이 마스크 유효부의 주연(周緣)에 설치된 스커트(skirt)부를 갖는 마스크 본체와, 상기 스커트부의 외측에 겹쳐서 배치된 마스크 프레임(mask frame)을 구비하고 있다. 마스크 프레임 및 스커트부는 복수 개소에서 저항 용접되어 있다. 각 용접 개소에서 저항 용접용 전극이 맞닿은 스커트부의 내면 부분에는, 각각 전극이 맞닿은 면의 면적보다 작은 면적을 갖는 복수의 오목부 또는 볼록부의 적어도 한쪽이 형성되어 있다.

Description

음극선관, 섀도우 마스크의 제조방법 및 제조장치{CATHODE RAY TUBE AND MANUFACTURING METHOD AND MANUFACTURING DEVICE OF SHADOW MASK}

본 발명은 음극선관에 사용되는 섀도우 마스크, 이것을 구비한 음극선관, 섀도우 마스크의 제조방법 및 제조장치에 관한 것이다.

일반적으로 컬러 텔레비전 등에 사용되는 음극선관은, 패널(panel)과 펀넬(funnel)을 갖는 진공 외위기(外圍器)를 구비하고, 패널의 내면에는 청색(B), 녹색(G) 및 적색(R)의 3색의 형광체, 및 이들 형광체간의 간극에 형성된 흑색막을 갖는 형광면이 형성되어 있다. 또 패널의 내측에는 형광면과 대향하여 섀도우 마스크가 배치되어 있다.

이 섀도우 마스크는 다수의 전자빔 통과 구멍이 형성된 마스크면 및 이 마스크면의 주연(周緣) 단부(端部)의 스커트부를 갖는 마스크 본체와, 마스크 본체의 스커트부에 용접된 마스크 프레임을 구비하고 있다. 마스크 프레임의 코너(corner)부에는 홀더(holder)가 용접되어 있다. 그리고 이 홀더에 형성된 부착 구멍에 패널의 내벽에 심어서 설치된 패널 핀을 끼워 맞춤으로써, 섀도우 마스크는 패널의 내면에 대하여 소정의 위치관계로 패널에 부착된다.

이와 같이 하여 섀도우 마스크가 부착된 패널은 프릿(frit) 유리에 의해서 펀넬에 일체로 용착(溶着)되고, 진공 외위기로서의 유리 벌브(glass bulb)가 구성된다. 또 펀넬의 네크(neck) 내에는 전자총이 장착되고, 또 펀넬의 외주면에는 편향 요크(yoke)가 설치된다.

마스크 본체는 프레스(press) 성형에 의해서 소정의 형상으로 형성되고, 마스크면은 다수의 통과 구멍이 규칙적으로 배열되어 있는 동시에 소정의 곡률로 형성되고, 또 스커트부는 마스크면의 주연부를 구부려서 형성되어 있다. 그리고 마스크 본체는 프레스 성형 후에 세정되고, 흑화처리되어 표면에 산화막의 흑화막의 피막이 형성된다. 이 흑화막은 녹의 방지나 반사 방지의 역할로서 기능한다.

또 섀도우 마스크의 마스크 프레임은 프레스 성형된 후에, 똑같이 세정 및 흑화처리가 실시되고, 그 코너부나 그 근처 위에 홀더가 용접된다. 이 마스크 프레임은 마스크 본체의 스커트부의 외면에 복수 개소에서 용접되어 있다. 여기서 마스크 본체와 마스크 프레임과의 용접에는 저항 용접에 의한 스폿(spot) 용접이 사용된다.

이 스폿 용접에 사용하는 용접장치에 의하면, 마스크 본체는 그 마스크면의 곡면을 따르도록 가공된 아래 금형에, 마스크면이 하향상태로 로딩(loading)된다. 그리고 마스크 본체를 이 아래 금형에 꽉 누른 상태에서 마스크 본체의 스커트부의 외면에 마스크 프레임을 중첩시키고, 용접 헤드에 설치된 한 쌍의 전극, 즉 가압측 전극과 백 전극을 서로 접근하는 방향으로 이동시킨다. 이 동작에 의해서 섀도우 마스크의 스커트부와 마스크 프레임과의 접합부는 한 쌍의 가압측 전극 및 백 전극에 의해서 소정의 압력으로 협지(挾持)된다. 그리고 이들의 전극간에 통전(通電)함으로써, 스커트부와 마스크 프레임이 저항 용접된다. 즉 가압측 전극 및 백 전극간에 전류가 흐르면, 스커트부의 표면 및 마스크 프레임의 표면에 각각 형성되어 있는 산화막인 흑화막이 파괴되고, 그 후 스커트부와 마스크 프레임이 용착되고, 너깃(nugget)이라는 용착부가 형성된다.

여기서 통상 마스크 프레임에는 철, 마스크 본체에는 철이나 인바(invar)재가 사용된다. 그리고 용접시, 가압측 전극과 용접재료 사이에는 도전성이 나쁜 흑화막이 개재하기 때문에, 이 흑화막이 파괴될 때나 금속끼리 용착될 때에 스플래쉬가 발생한다. 그리고 이 스플래쉬는 마스크면에 비산(飛散)되어 구멍이 막히게 되는 일이 있다.

즉 마스크 본체의 마스크면의 표리에는 직경이 100∼200μm 정도의 유발(乳鉢) 형상을 한 복수개의 원 또는 4각형의 구멍이 각각 천공되어 있다. 이들의 개구는 패널(11)의 형광면과 대향하는 면측이 대직경의 구멍이고, 전자총과 대향하는 면측이 소직경의 구멍으로 되어 있다. 그리고 스커트부와 마스크 프레임과의 용접은, 마스크면의 전자총과의 대향면이 상향으로 된 상태, 즉 소직경의 구멍이 용접부 측에 면한 상태에서 행하여지므로 용접부에서 비산한 스플래쉬가 소직경의 구멍으로 들어가기 쉬어 구멍이 막히게 되는 원인으로 된다.

또 섀도우 마스크는 형광면의 형성공정에 사용된다. 즉 형광면은 섀도우 마스크의 개구를 통해서 노광 처리된다. 즉 섀도우 마스크의 1개의 개구를 통과한 광에 의해서 청색, 녹색 및 적색의 3색의 형광체를 노광한다. 따라서 마스크 본체의 개구가 스플래쉬나 쓰레기, 기타의 이물질에 의해서 막혀지면, 결점을 갖는 형광면이 형성된다.

또 용접시에 이 용접부에서는 흑색막이 파괴되면 동시에 전류가 많이 흘러서 용접부의 온도가 상승된다. 이 때문에 가압측 전극의 선단이 마모되고, 또 산화되기 쉬어져 가압측 전극의 연마가 빈번하게 필요하게 되며, 동시에 전극의 수명이 짧아지게 되고 마는 등의 문제를 갖고 있다.

본 발명은 이상의 점에 비추어서 된 것이며, 그 목적은 스플래쉬의 비산을 저감하고, 스플래쉬에 의한 마스크 본체의 구멍 막힘을 방지할 수 있는 섀도우 마스크, 이것을 구비한 음극선관, 섀도우 마스크의 제조방법 및 제조장치를 제공하는 데에 있다.

도1은 본 발명의 실시예에 의한 음극선관을 나타낸 단면도.

도2는 상기 음극선관의 섀도우 마스크의 일부를 나타낸 사시도.

도3은 상기 섀도우 마스크의 용접부 및 전자빔 통과 구멍 부분을 나타낸 단면도,

도4는 본 발명의 실시예에 의한 용접장치를 일부 파단(破斷)하여 나타낸 측면도.

도5는 상기 용접장치의 가압용 전극을 나타낸 분해 사시도.

도6은 상기 섀도우 마스크의 용접부 및 상기 가압용 전극을 나타낸 단면도.

도7은 상기 가압용 전극이 상기 섀도우 마스크의 용접부에 맞닿은 상태를 나타낸 단면도.

도8은 상기 가압용 전극의 변형례를 나타낸 분해 사시도.

도9는 상기 섀도우 마스크의 마스크 본체의 스커트(skirt)부와 마스크 프레임(mask frame)을 스폿(spot) 용접하는 공정을 나타낸 단면도.

도10은 상기 스커트부 내면과 가압용 전극과의 접촉부를 확대하여 나타낸 단면도,

도11은 상기 스커트부 내면의 일부를 확대하여 나타낸 평면도.

도12는 상기 스커트부의 내면인 볼록부를 설치한 경우의 변형례를 나타낸 평면도.

도13은 상기 섀도우 마스크의 스커트부의 양면에 오목부를 설치한 경우의 용접부를 나타낸 단면도.

도14는 섀도우 마스크의 용접부의 용접조건과 스플래쉬(splash) 발생량과의 관계를 나타낸 그래프.

도15는 섀도우 마스크의 용접부의 용접조건과 용접상태의 양부(良否) 관계를 나타낸 그래프.

도16은 섀도우 마스크의 용접부의 용접조건과 용접상태의 감도와의 관계를 나타낸 그래프.

도17은 상기 용접부에 오목부를 설치한 경우와 설치하지 않은 경우에 발생하는 스플래쉬의 크기를 비교한 그래프이다.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ※

1 : 패널

2 : 스커트부(패널)

3 : 네크

4 : 펀넬

6 : 형광체 스크린

7 : 편향 요크

8G, 8B, 8R : 전자빔

9 : 전자총

10 : 진공 외위기(外圍器)

12 : 섀도우 마스크

13 : 마스크 본체

13a : 마스크 유효부(마스크 본체)

13b : 스커트부(마스크 본체)

14 : 마스크 프레임

15 : 홀더

15a : 부착 구멍

16 : 스터드 핀

19 : 용접점

20 : 전자빔 통과 구멍

20a : 대직경 구멍(전자빔 통과 구멍)

20b : 소직경 구멍(전자빔 통과 구멍)

21 : 아래 금형

22 : 흑화막(黑化膜)

23: 오목부(아래 금형)

24 : 오목부

26 : 용접 헤드

28 : 가압측 전극

28a : 선단면

30 : 백 전극

32 : 실린더

33 : 슬라이드 커버

34 : 고정 커버

35 : 압축 스프링

37 : 관통 구멍

38 : 슬릿

40 : 너깃

41 : 배관

42 : 냉각매체 공급부

43 : 통로

44 : 볼록부

상기 목적을 달성하기 위해서 본 발명에 의한 섀도우 마스크는, 다수의 전자빔 통과 구멍이 형성된 마스크 유효부와 이 마스크 유효부의 주연에 설치된 스커트부를 갖는 마스크 본체와; 상기 스커트부의 외측에 배치되어 있는 동시에, 복수 개소에서 상기 스커트부에 저항 용접된 마스크 프레임을 구비하고,

상기 스커트부는 상기 마스크 프레임에 맞닿은 외면과, 이 외면과 반대측에 위치한 내면과, 상기 각 용접 개소에서 저항 용접용 전극이 맞닿은 상기 스커트부의 내면 부분에 형성되어 있는 동시에, 각각 상기 전극이 맞닿은 면의 면적보다 작은 면적을 갖는 복수의 오목부 또는 볼록부의 적어도 한쪽을 구비하고 있다.

또 본 발명에 의한 음극선관은 형광체 스크린이 내면에 설치된 패널과; 상기 형광체 스크린에 대향하여 설치된 섀도우 마스크와; 상기 섀도우 마스크를 통해서 상기 형광체 스크린에 전자 빔을 조사하는 전자총을 구비하고,

상기 섀도우 마스크는 다수의 전자빔 통과 구멍이 형성된 마스크 유효부와 이 마스크 유효부의 주연에 설치된 스커트부를 갖는 마스크 본체와; 상기 스커트부의 외측에 배치되어 있는 동시에, 복수 개소에서 상기 스커트부에 저항 용접된 마스크 프레임을 구비하고,

상기 스커트부는 상기 마스크 프레임에 맞닿은 외면과, 이 외면과 반대측에 위치한 내면과, 상기 각 용접 개소에서 저항 용접용 전극이 맞닿은 상기 스커트부의 내면 부분에 형성되어 있는 동시에, 각각 상기 전극이 맞닿은 면의 면적보다 작은 면적을 갖는 복수의 오목부 또는 볼록부의 적어도 한쪽을 구비하고 있다.

또 본 발명에 의한 섀도우 마스크의 제조방법은, 다수의 전자빔 통과 구멍이 형성된 마스크 유효부와 이 마스크 유효부의 주연에 설치되어 있는 동시에 내면에 복수의 오목부 또는 볼록부의 적어도 한쪽이 형성된 스커트부를 갖는 마스크 본체를 준비하고; 상기 스커트부의 외측에 마스크 프레임을 겹쳐서 배치하고; 소정의 용접위치에서 상기 복수의 오목부 또는 볼록부의 적어도 한쪽이 형성된 상기 스커트부의 내면에 맞닿은 제1전극과 마스크 프레임의 외면에 맞닿은 제2전극에 의해서 상기 스커트부 및 마스크 프레임을 소정의 압력으로 협지하고, 상기 제1 및 제2전극간에 통전하여 상기 스커트부 및 마스크 프레임을 저항 용접한다.

상기한 바와 같이 구성된 섀도우 마스크, 음극선관, 및 섀도우 마스크의 제조방법에 의하면, 마스크 본체의 스커트부와 마스크 프레임과의 용접부에서, 용접용 전극에 맞닿은 스커트부의 내면에 각각 상기 전극이 맞닿은 면의 면적이 작은 면적을 갖는 복수의 오목부 또는 볼록부의 적어도 한쪽을 설치함으로써 용접시, 스커트부와 전극이 맞닿은 면과의 접촉면적이 감소하고, 단위면적당의 압력이 커지고 전류밀도도 커진다. 그 결과 용접부에서 발생하는 스플래쉬의 양이 감소한다. 또 다수의 오목부 또는 볼록부를 형성함으로써 스커트부의 표면 부분이 세분화되고, 전극과의 접촉면적도 작기 때문에 발생하는 스플래쉬의 크기도 작아진다. 그리고 마스크 본체에 형성된 전자빔 통과 구멍보다 작은 스플래쉬는 마스크 유효부까지 비산하여도 구멍 막힘은 발생하지 않아 유리하게 된다.

또 본 발명에 의한 섀도우 마스크의 제조방법에 의하면 다수의 전자빔 통과 구멍이 형성된 마스크 유효부와 이 마스크 유효부의 주연에 설치된 스커트부를 갖는 마스크 본체를 준비하고; 상기 스커트부의 외측에 마스크 프레임을 겹쳐서 배치하고; 소정의 용접위치에서 상기 스커트부의 내면에 맞닿은 제1전극과 마스크 프레임의 외면에 맞닿은 제2전극에 의해서 상기 스커트부 및 마스크 프레임을 소정의 압력으로 협지하고; 상기 제1전극과 스커트부 내면의 접촉부, 및 상기 제1전극의 주위를 스플래쉬 포획용 커버로 포위하고; 상기 제1 및 제2전극간에 통전하여, 상기 스커트부 및 마스크 프레임을 저항 용접한다.

또 본 발명에 의한 섀도우 마스크의 제조장치는 다수의 전자빔 통과 구멍이 형성된 마스크 유효부와 이 마스크 유효부의 주연에 설치된 스커트부를 갖는 마스크 본체와; 상기 스커트부의 외측에 겹쳐서 배치된 마스크 프레임을 지지하는 지지부와; 소정의 용접위치에서 상기 스커트부와 상기 마스크 프레임을 저항 용접하는 용접 헤드를 구비하고,

이 용접 헤드는 상기 스커트부의 내면에 맞닿은 제1전극과, 상기 마스크 프레임의 외면에 맞닿은 제2전극과, 상기 제1 및 제2전극에 의해서 상기 스커트부 및 마스크 프레임을 소정의 압력으로 협지하는 누름부와, 상기 제1전극과 스커트부 내면과의 접촉부 및 상기 제1전극의 주위를 포위하는 스플래쉬 포획용 커버를 구비하고 있다.

상기 구성의 제조방법 및 제조장치에 의하면 커버에 의해서 상기 제1전극과 스커트부 내면과의 접촉부, 및 상기 제1전극의 주위를 포위하고, 이 커버에 의해서스플래쉬를 포획함으로써, 스플래쉬의 비산을 방지할 수 있다.

또 본 발명에 의하면 상기 커버에 의해서 포위된 부분에 냉각매체를 공급함으로써, 제1전극을 냉각하여 스플래쉬가 발생되기 어렵게 할 수 있다.

실시예

이하 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예인 컬러 음극선관에 대하여 상세히 설명하겠다.

도1에 나타낸 바와 같이 컬러 음극선관은 진공 외위기(10)를 구비하고, 이 진공 외위기는 주연에 스커트부(2)를 갖고 외면이 평탄한 대략 4각 형상의 패널(1)과, 패널의 스커트부에 연접된 펀넬(4)과, 펀넬의 소직경부에 연접된 원통상의 네크(neck)(3)를 갖고 있다.

패널(1)의 내면에는 적색, 녹색, 청색으로 각각 발광하는 복수의 점상의 형광체층 및 이들의 형광체층간에 형성된 흑색층으로 된 형광체 스크린(6)이 형성되어 있다. 네크(3)로부터 펀넬(4)에 걸쳐서 그 외주면에는, 수평, 수직 편향 코일을 갖는 편향 요크(7)가 장착되어 있다. 또 네크(3) 내에는 형광체 스크린(6)의 형광체층을 향해서 3전자 빔(8G, 8R, 8B)을 방출하는 전자총(9)이 배치되어 있다.

진공 외위기(10) 내에는 형광체 스크린(6)에 대향하여 섀도우 마스크(12)가 배치되어 있다. 섀도우 마스크(12)는 철이나 인바 등으로 이루어지는 4각 형상의 마스크 본체(13)와, 마스크 본체의 주연에 설치된 마스크 프레임(14)을 구비하고 있다. 도1 및 도2에 나타낸 바와 같이 마스크 본체(13)는 형광체 스크린(6)과 대향하고 있는 동시에 다수의 전자빔 통과 구멍(20)이 형성된 4각 형상의 마스크 유효부(13a)와, 이 마스크 유효부(13a)의 주연부를 구부려서 형성된 스커트부(13b)를 갖고 있다. 또 마스크 프레임(14)은 예를 들면 철에 의해서 형성되고, 마스크 본체(13)의 스커트부(13b)의 외측에 배치되어 있는 동시에 복수개의 개소의 용접점(19)에서 스커트부(13b)에 용접되어 있다.

또 마스크 프레임(14)의 각 코너부에는 탄성지지체로서의 홀더(15)가 용접되어 있다. 이 홀더(15)에는 부착 구멍(15a)이 형성되어 있다. 그리고 섀도우 마스크(12)는 패널(1)의 스커트부(2) 내면에 돌출 설치된 스터드 핀(stud pin)(16)을 홀더(15)의 부착 구멍(15a)에 끼워 맞춤으로써, 패널(1)의 내면에 대한 소정의 위치에 탈착 가능하게 지지되어 있다.

그리고 상기 구성의 컬러 음극선관에서는 전자총(9)으로부터 방출된 3전자빔(8G, 8R, 8B)은 펀넬(4)의 외측에 장착된 편향 요크(7)에 의해서 편향되고, 섀도우 마스크(12)의 전자빔 통과 구멍(20)을 통해서 형광체 스크린(6)을 수평, 수직 주사함으로써 컬러화상을 표시한다.

다음에 섀도우 마스크(12)의 구성에 대하여 더 상세하게 설명하겠다.

도1 내지 도3에 나타낸 바와 같이, 마스크 본체(13)의 마스크 유효부(13a)는 다수의 전자빔 통과 구멍(20)이 규칙적으로 형성되고, 소정의 곡률로 형성되어 있다. 그리고 마스크 본체(13)는 판 두께 0.1∼0.2mm이고, 프레스 성형에 의해서 소정의 형상으로 형성되어 있다. 또 마스크 본체(13)의 내면 및 외면에는 흑화막(22)의 피복이 형성되고, 이 흑화막은 녹의 방지나 전자빔의 반사 방지의 역할로서 기능한다.

각 전자빔 통과 구멍(20)은 직경이 100∼200μm 정도의 유발 형상인 원 또는 4각형의 개구이고 패널(1)의 형광면(6)과 대향하는 면측에 위치한 대직경의 구멍(20a)과, 전자총(9)과 대향하는 면측에 위치한 소직경의 구멍(20b)으로 구성되어 있다.

또 마스크 본체(13)를 지지한 마스크 프레임(14)은 판 두께는 0.8∼1.2mm 정도이고, 프레스 성형에 의해서 대략 4각 형상으로 형성되어 있는 동시에, 그 표면에는 흑화막이 형성되어 있다. 그리고 마스크 프레임(14)은 복수개의 용접점(19)에서 마스크 본체(13)의 스커트부(13b)에 용접되어 있다.

여기서 마스크 본체(13)와 프레임(14)과의 용접에는 저항 용접에 의한 스폿 용접이 사용된다. 그리고 도3에 나타낸 바와 같이 각 용접점(19)의 위치에서 적어도 마스크 본체(13)의 스커트부(13b) 내면에는 복수의 오목부(24)부가 형성되어 있다. 이들 오목부(24)는 후술하는 용접장치의 가압측 전극의 단면 면적보다 작은 면적을 갖는 딤플(dimple) 형상으로 각각 형성되어 있는 동시에, 가압측 전극의 단면 면적보다 큰 영역에 걸쳐서 형성되어 있다.

다음에 이상과 같이 구성된 컬러 음극선관의 제조방법, 특히 섀도우 마스크의 제조방법을 용접장치와 합쳐서 설명하겠다.

먼저 마스크 본체(13)의 스커트부(13b)와 마스크 프레임(14)과의 스폿 용접에 사용하는 용접장치에 대하여 설명하겠다. 도4에 나타낸 바와 같이 이 용접장치는 섀도우 마스크(12)를 지지하는 아래 금형(21), 및 도시하지 않은 지지 프레임에지지된 용접 헤드(26)를 구비하고 있다. 지지부로서 기능하는 아래 금형(21)의 상면에는, 마스크 본체(13)의 마스크 유효부(13a)에 대응한 곡면을 갖는 오목부(23)가 형성되어 있다. 또 용접장치의 용접 헤드(26)는 한 쌍의 전극, 즉 가늘고 긴 막대 형상의 가압측 전극(28) 및 백 전극(30)과, 이들 전극을 서로 접근하는 방향으로 이동시켜서 용접부를 이들의 전극에 의해서 소정의 압력으로 협지하는 누름부로서의 실린더(32)를 구비하고 있다.

도5 및 도6에 나타낸 바와 같이 가압측 전극(28)의 주위에는 용접시에 스플래쉬를 포획하여 비산을 방지하는 원통상의 슬라이드 커버(slide cover)(33)를 설치하고 있다. 이 슬라이드 커버(33)는 가압측 전극(28)의 선단부 가까이에 부착된 원통상의 고정커버(34) 내에 슬라이드 가능하게 보지(保持)되고, 슬라이드 커버(33)의 내측 단부와 고정커버(34)의 내저부(內底部) 사이에는 압축 스프링(35)이 설치되어 있다.

용접시 도4에 나타낸 바와 같이 마스크 본체(13)는 그 마스크 유효부(13a)의 오목 형상의 외면이 오목부(23)에 접촉한 상태에서, 즉 하향 상태에서 아래 금형(21)에 장착된다. 그리고 마스크 유효부(13a)를 이 아래 금형(21)에 꽉 누른 상태에서 섀도우 마스크(13)의 스커트부(13b)의 외면에 마스크 프레임(14)을 중첩한다.

또 도6에 나타낸 바와 같이, 용접 헤드(26)의 백 전극(30)을 마스크 프레임(14)의 용접부 외면에 접촉한 상태에서 위치맞춤하는 동시에, 가압측 전극(28)을 마스크 본체(13)의 스커트부(13) 내면에 대향시킨다. 계속해서 용접 헤드(26)의 가압측 전극(28)과 백 전극(30)을 실린더(32)에 의해서 서로 접근시키는 방향으로 이동시킨다.

이 동작에 의해서 스커트부(13b)와 마스크 프레임(14)과의 접합부는 한 쌍의 가압측 전극(28) 및 백 전극(30)에 의해서 소정의 압력으로 협지된다. 이 때 가압측 전극(28)의 슬라이드 커버(33)는, 통상 가압측 전극(28)의 선단으로부터 돌출되어 있고, 용접시에는 가압측 전극(28)에 선행하여 용접부인 스커트부(13b)의 내면에 접촉하여, 가압측 전극(28) 선단부의 압접(壓接) 개소, 즉 용접부 주위를 포위한다.

이와 같이 백 전극측 전극(30)과 가압측 전극(28) 사이에 용접부를 협지한 상태에서 이들이 전극간에 통전함으로써, 스커트부(13b)와 마스크 프레임(14)이 저항 용접된다. 즉 가압측 전극(28) 및 백 전극(30) 사이에 용접전류가 흐르면, 스커트부(13b)의 표면 및 마스크 프레임(14)의 표면에 각각 형성되어 있는 산화막인 흑화막이 파괴되고, 그 후 스커트부와 마스크 프레임이 용착되어, 너깃(40)(도3 참조)이라는 용착부가 형성된다.

여기서 통상 마스크 프레임(14)에는 철, 마스크 본체(13)에는 철이나 인바재가 사용된다. 그리고 용접시 가압측 전극(28)과 용접재료 사이에는, 도전성이 나쁜 흑화막(22)이 개재하기 때문에 이 흑화막이 파괴될 때나, 금속끼리 용착될 때에 스플래쉬가 발생한다.

그러나 가압측 전극(23) 선단부의 압접 개소, 즉 용접부 주위는 슬라이드 커버(33)에 의해서 포위되어 있기 때문에, 용접동작에 따라 스플래쉬가 발생하여도, 이 슬라이드 커버(33)에 의해서 스플래쉬를 확실하게 포획하여 주위에의 비산을 방지할 수 있다.

도5 내지 도7에 나타낸 바와 같이, 본 실시예에 의하면, 고정 커버(34)의 선단부 외주에는 관통 구멍(37)이 형성되고, 또 고정 커버(34)의 내측에 슬라이드 가능하게 설치된 슬라이드 커버(33)에는 커버의 축방향으로 뻗은 슬릿(38)이 형성되어 있다. 관통 구멍(37)에는 배관(41)을 통해서 냉각매체 공급부(42)가 접속되어 있다.

그리고 용접시 냉각매체 공급부(42)로부터 배관(41), 관통 구멍(37) 및 슬릿(38)을 통해서 냉각용의 불활성 가스, 예를 들면 질소가스(N₂)를 슬라이드 커버(33) 내에 공급하고, 용접부에 대하여 가스 블로우(gas blow)하여도 좋다. 이와 같이 용접부를 불활성가스로 블로우하면, 가압측 전극(28)을 냉각하여 산화를 막을 수 있는 동시에, 스플래쉬가 발생되기 어렵게 할 수 있다. 이에 의해서 용접조건은 안정되어, 가압측 전극(28)의 수명을 길게 유지할 수 있다.

또 이 관통 구멍(37) 및 슬릿(38)과 똑같은 것을 고정 커버(34) 및 슬라이드 커버(33)의 별도의 위치에 각각 설치하고, 이들에 진공(vacuum)장치를 연결함으로써, 커버(33)로 포획된 스플래쉬를 외부에 비산시키지 않고, 진공장치로 확실하게 흡인 제거하는 구성으로 하여도 좋다.

또 상기 실시예에서는 불활성가스의 공급부(42) 또는 스플래쉬의 흡인수단을 고정 커버(34)에 설치한 관통 구멍(37)과 슬라이드 커버(33)에 설치한 슬릿(38)에의해서 구성되어 있지만, 도8로 나타낸 바와 같이 가압측 전극(28) 자체에 선단 근방의 외주면에 개구하고, 축심부(軸心部)를 관통하여 기단부에 달하는 통로(43)를 형성하고, 불활성가스의 공급통로 또는 스플래쉬의 흡인통로로서 사용하여도 좋다.

또 상술한 용접장치에서는 용접부에서 발생한 스플래쉬를 슬라이드 커버(33)에 의해서 포획하여, 주위로의 비산을 방지하고 있으나, 근본적으로는 용접부에서의 스플래쉬의 발생량 자체를 저감하는 것이 바람직하다.

그래서 본 실시예에 의하면 용접부에서의 스플래쉬의 발생량 자체를 저감시키기 위해서, 용접부에서 적어도 마스크 본체(13)의 스커트부(13b) 내면에 복수의 오목부(24)를 설치하고 있다. 즉 도9 내지 도11에 나타낸 바와 같이 스커트부(13b)와 마스크/프레임(14)과의 용접부에서 적어도 스커드부의 내면 즉 가압측 전극(28)의 선단면이 맞닿은 면에 이 가압측 전극(28)의 선단면(28a)보다도 면적이 작은 복수의 오목부(24)를 형성해둔다. 예를 들면 딤플 형상의 오목부(24)를 다수 형성한다.

이들 오목부(24)는 예를 들면 포토 에칭(photo etching)에 의해서 섀도우 마스크(12)의 전자빔 통과 구멍(20)과 동시에 형성한다. 즉 섀도우 마스크(12)의 제조에서는, 소재인 철 또는 인바재의 벨트 형상체의 표리에 레지스트를 도포하고, 노광공정에서 소망하는 패턴을 이들 표리의 레지스트에 베이킹한다. 그 후 현상(現像), 염화 제2철(Ferric Chloride) 용액에 의한 에칭공정을 거침으로써 도3에 나타낸 바와 같이, 단면이 유발 형상을 한 다수의 전자빔 통과 구멍(20)이 형성된다.

그래서 섀도우 마스크(12)의 제조공정에서 마스크 본체(13)에 전자빔 통과구멍(20)을 에칭에 의해서 형성할 때, 이들의 전자빔 통과 구멍과 함께 스커트부(13b)의 내면에도 딤플 형상의 오목부(24)를 형성한다. 여기서 각 전자 빔 통과 구멍(20)은 마스크 유효부(13a)의 표면에 형광체 스크린과 대향하는 외면측이 대직경의 구멍(20a), 전자총에 대향하는 내면측이 소직경의 구멍(20b)으로 되어 있다.

도9 내지 도11에 나타낸 바와 같이 가압측 전극(28)이 맞닿은 것은 스커트부(13b)의 내면측이고, 소직경의 구멍(20b)이 형성되는 면과 같은 면이다. 따라서 마스크 본체(13)의 제조공정에서 스커트부(13b)의 면에도 소망하는 패턴을 베이킹하고, 소직경의 구멍(20b)과 동시에 에칭함으로써, 용접부에서 스커트부(13b)의 내면에는 스커트부를 관통시키지 않도록 두께방향의 일부에만 에칭된 하프 에칭면이 형성되어, 다수의 오목부(24)를 형성할 수 있다.

오목부(24)의 피치(pitch)는 형광시의 네거티브 패턴(negative pattern)을 바꿈으로써 임의로 설정할 수 있다. 이들의 오목부(24)는 깊이 0.01∼0.1mm, 직경 0.2∼0.6mm, 피치 0.3∼0.8mm로 형성된다. 예를 들면 판 두께 0.25mm의 마스크재, 및 선단면(28a)의 직경이 3mm인 가압측 전극(28)을 사용하는 경우, 각 오목부(24)는 깊이 0.05mm, 직경 0.45mm, 피치0.6mm 정도로 형성되어 있다. 그리고 이들 오목부(24)는 가압측 전극(28)의 선단면이 맞닿은 영역보다 넓은 범위에 걸쳐서 스커트부(13b) 내면에 형성되어 있다. 또 스커트부(13b)의 내면에 오목부가 형성되어 있지 않은 경우의 가압측 전극(28)의 선단면과 스커트부 내면과의 접촉면적을 100%로 한 경우, 오목부(24)는 이 접촉면적이 50% 내지 10% 정도로 되는 피치, 직경으로형성되어 있다.

상기한 바와 같이 마스크 본체(13)에 전자빔 통과 구멍(20) 및 오목부(24)를 형성한 후, 마스크 본체의 내면 및 이면에는 흑화막이 형성된다.

이와 같이 용접부에서 스커트부(13b)의 내면에 다수의 오목부(24)가 형성된 상태에서, 상기와 같이 용접장치의 백 전극(30) 및 가압측 전극(28)에 의해서 스커트부(13) 및 마스크 프레임(14)을 소정의 압력으로 협지하여 이들의 전극간에 통전하여 저항 용접을 한다.

이와 같은 구성에 의하면 용접부에 다수의 오목부(24)를 설치함으로써 용접시, 스커트부(13b) 상의 흑화막(22)과 가압측 전극(28)의 선단면(28a)과의 접촉면적이 감소하고, 단위면적당의 압력이 커지고, 용접전류밀도도 커진다. 그 결과 용접부에서 발생하는 스플래쉬의 양이 감소한다. 또 흑화막(22)과 가압측 전극(28)의 선단면(28a)과의 접촉면적이 감소되므로, 용융하여 스플래쉬로서 튀어 나가는 흑화막 자체의 절대량을 저감할 수 있다. 또 흑화막(22)은 다수의 오목부(24)를 형성함으로써 세분화되고, 가압측 전극(28)과의 접촉면적도 작기 때문에, 발생하는 스플래쉬의 크기도 작아진다. 그리고 소직경의 구멍(20b)보다도 작은 스플래쉬는 마스크 유효부(13a)까지 비산되어도 구멍 막힘이 발생하지 않아 유리하게 된다.

또 이들 오목부(24)는 마스크 프레임(14)이나 가압측 전극(28)과의 스커트(13b)의 접촉상태를 양호하게 보지하는 역할을 한다. 즉 오목부(24)가 없는 경우에 비해서 스커트부(13b)를 가압측 전극(28)에서 가압했을 때, 단위면적당의 압력이 커지고, 스커트부를 가압측 전극(28)의 선단면(28a)의 형상에 맞추어서 용이하게 변형시킬 수 있고, 프레임(14)과의 밀착성이 향상된다. 따라서 용접부의 접촉저항이 감소한다. 일반적으로 스플래쉬는 용접부의 가압력이 불충분하거나, 전기저항이 클 경우에 발생하기 때문에, 상기한 바와 같이 전기저항을 저감함으로써 스플래쉬의 발생을 대폭 감소시킬 수 있다.

또 스플래쉬의 발생량을 저감함으로써, 용접 에너지가 스플래쉬를 날리기 위해서 사용되는 것은 아니고, 본래의 용접에 사용되므로 용접강도를 향상시킬 수 있다.

그 결과 스플래쉬의 발생량은 오목부(24)를 설치하지 않은 경우에 비해서 약 절반으로 되고, 용착부인 너깃(40)(도3 참조)의 크기는 직경1.3mm에서 1.9mm로 증대되어 용접부의 강도가 향상되었다. 또 스플래쉬의 감소에 따라, 용접용 전극의 산화나 마모의 진행을 방지하여 전극의 수명을 연장시킬 수 있다. 또 오목부(24)는 섀도우 마스크(12)의 전자빔 통과 구멍(20)과 동시에 형성할 수 있기 때문에 제조공정을 늘리지 않고 용이하게 형성할 수 있다.

또 상술한 실시예에서는 도12에 나타낸 바와 같이 용접부에서 스커트부(13b)의 내면에, 오목부(24)를 바꾸어서 원주 형상의 볼록부(44)를 형성하여도 좋다. 이들 볼록부(44)는 직경 0.6mm 정도로 하고, 가압측 전극(28)의 선단면(28a)의 직경 2∼3mm에 대하여 충분히 작은 크기로 한다. 이들 볼록부(44)도 포토 에칭에 의해서 용이하게 형성할 수 있다.

그리고 이와 같은 볼록부(44)를 사용한 경우에도 상기와 똑같은 효과를 얻을 수 있다. 또 볼록부(44)로 했기 때문에 가압측 전극(28)과 접촉하고 있는 부분이 섬(島)으로 되어 이산하게 되어 스플래쉬의 크기를 더 한층 작게 할 수 있다.

또 도13에 나타낸 바와 같이 용접부에서 섀도우 마스크(13)의 스커트부(13b)의 내면 뿐만 아니라, 마스크 프레임(14)과 접하는 면에도 똑같은 오목부(24)를 설치하여도 좋다. 이와 같은 오목부(24)도 포토 에칭에 의해서 용이하게 형성할 수 있다.

그리고 이와 같이 용접부에서 스커트(13b)의 내외면에 오목부(24)를 설치함으로써 스폿 용접시, 마스크 프레임(14) 사이의 단위면적당의 압력 및 밀착성이 일층 향상된다. 따라서 접촉압력의 향상 및 접촉저항의 감소에 따라 스플래쉬의 발생량을 저감할 수 있는 동시에, 용착부인 너깃 면적의 증대에 의한 용접강도의 향상을 더욱 촉진할 수 있다.

또 본 발명에서 각 오목부(24)는 마스크 본체를 하프 에칭한 것에 한정하지 않고, 스커트부(13b)를 관통한 관통 구멍으로 하여도 좋다. 이와 같은 관통 구멍도 상기 실시예와 같이 마스크 본체(13)를 포토 에칭함으로써 형성할 수 있다. 그리고 용접부에서 스커트부(13b)에 이와 같은 관통 구멍을 형성함으로써 용접시, 가압측 전극(28)과 마스크 프레임(14)과의 접촉면에서의 단위면적당의 압력이 증대되고, 또한 밀착성도 향상함으로써 접촉저항이 감소된다. 따라서 스플래쉬의 발생량을 대폭으로 감소시키어 용접부의 강도를 향상시킬 수 있다.

또 마스크 프레임과 스커트부와의 용접부에서 스커트부 내면에 형성된 오목부(44)에 더하여, 마스크 프레임의 내면, 즉 스커트부와의 접촉면에 상기와 똑같은 오목부 또는 볼록부를 형성하여도 좋다.

도14 내지 도16은 마스크 프레임과 마스크 본체의 스커트부를 용접할 때, 용접용 전극에 수냉(水冷)이 있는 경우(A1) 스커트부에 오목부가 있는 경우(A2), 용접부로의 질소 블로우가 있는 경우(A3)와, 용접용 전극에 수냉이 없는 경우(B1), 스커트부에 오목부가 없는 경우(B2), 용접부로의 질소 블로우가 없는 경우(B3)에 대하여 각각의 효과를 비교하여 나타내고 있다. 각 도면에서 종축은 SN비로 나타내고, 수치가 클수록 즉, 종축에서 위를 향함에 따라 외란(外亂)으로 되는 노이즈에 강하고, 소위 로버스트(robust)성이 있는 조건이라고 할 수 있다.

우선 도14는 스플래쉬의 발생수를 나타낸 것이며, 종축의 수치가 커지는, 즉 종축에서 위를 향함에 따라서 스플래쉬가 작아지는 동시에, 스플래쉬의 개수의 산포(散布)가 작은 것을 나타내고 있다. 그리고 용접용 전극에 수냉이 없는 경우(B1)에 비하여 전극에 수냉이 있는 경우(A1)의 쪽이 스커트부에 오목부가 없는 경우(B2)에 비해서 스커트부에 오목부가 있는 경우(A2) 쪽이, 또 용접부로의 질소 블로우가 없는 경우(B3)에 비해서 용접부로의 질소 블로우가 있는 경우(A3) 쪽이 각각의 스플래쉬가 적어지는 동시에, 스플래쉬의 개수의 산포가 작아져서 적절하다는 것을 알 수 있다.

또 도15는 용접상태의 양부(良否)를 나타낸 것이며, 종축에서 위를 향함에 따라서 용접의 너깃의 면적이 커서 용접강도가 높음과 동시에, 너깃의 면적의 변동이 적다는 것을 나타내고 있다. 용접용 전극에 수냉이 없는 경우(B1)에 비해서 전극에 수냉이 있는 경우(A1)의 쪽이, 스커트부에 오목부가 없는 경우(B2)에 비해시 스커트부에 오목부가 있는 경우(A2) 쪽이, 또 용접부로의 질소 블로우가 없는경우(B3)에 비해서 용접부로의 질소 블로우가 있는 경우(A3) 쪽이 각각 용접의 너깃의 면적이 크고 용접강도가 높은 동시에, 너깃의 면적의 산포가 작아서 적절하다는 것을 알 수 있다.

또 도16은 용접상태의 감도를 나타낸 것이며, 종축에서 위를 향함에 따라서 너깃의 크기의 평균치가 높은 것을 나타내고 있다. 용접용 전극에 수냉이 있는 경우(A1)에 비해서 전극에 수냉이 없는 경우(B1) 쪽이 스커트부에 오목부가 없는 경우(B2)에 비스커트부에 오목부가 있는 경우(A2) 쪽이, 또 용접부로의 질소 블로우가 없는 경우(B3)에 비하여 용접부로의 질소 블로우가 있는 경우(A3) 쪽이, 각각 너깃의 크기의 평균치가 높아져서 적절한 것을 알 수 있다.

이들 도14 내지 도16에서 명백한 바와 같이, 어느 경우에도 마스크 본체의 스커트부에 오목부를 설치함으로써 각 요인에 대하여 우수한 효과가 나타난다.

또 도17은 마스크 본체의 스커트부에 상술한 오목부가 있는 경우(A4)와, 없는 경우(B4)에 대하여, 스플래쉬의 크기를 비교하였을 때의 스플래쉬의 크기의 분포도, 즉 박스(box)도이고, 박스의 상측이 3/4위수(位數), 박스의 하측이 1/4위수이고, 박스의 횡선이 중앙치, 0이 평균치, 위에 뻗어 있는 선은 최대치, 아래로 뻗어 있는 선은 최소치를 각각 나타내고 있다. 그리고 오목부가 있는 경우(A4) 쪽이 없는 경우(B4)에 비하여, 스플래쉬의 크기가 훨씬 작은 것을 알 수 있다.

또 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 범위 내에서 여러 가지 변형이 가능하다. 예를 들면 음극선관의 각 구성요소의 형상, 치수, 및 용접장치에서의 용접용 전극의 치수, 형상 등은 필요에 따라서 여러 가지 선택이 가능하다.

본 발명에 의하면, 스플래쉬의 비산을 저감하고, 스플래쉬에 의한 마스크 본체의 구멍 막힘을 방지할 수 있는 섀도우 마스크, 이것을 구비한 음극선관, 섀도우 마스크의 제조방법 및 제조장치를 제공할 수 있다.

Claims (17)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 형광체 스크린이 내면에 설치된 패널(panel)과,

   상기 형광체 스크린에 대향하여 설치된 섀도우 마스크와,

   상기 섀도우 마스크를 통해서 상기 형광체 스크린에 전자 빔을 조사하는 전자총을 포함하고,

   상기 섀도우 마스크는

   다수의 전자빔 통과 구멍이 형성된 마스크 유효부와 상기 마스크 유효부의 주연(周緣)에 설치된 스커트부를 갖는 마스크 본체와,

   상기 스커트부의 외측에 배치되어 있는 동시에, 복수 개소에서 상기 스커트부에 저항 용접된 마스크 프레임을 구비하고,

   상기 스커트부는 상기 마스크 프레임에 맞닿은 외면과, 상기 외면과 반대측에 위치한 내면과, 상기 각 용접 개소에서 저항 용접용 전극이 맞닿은 상기 스커트부의 내면 부분에 형성되어 있는 동시에, 각각 상기 전극이 맞닿은 면의 면적보다 작은 면적을 갖는 복수의 오목부 또는 볼록부의 적어도 한쪽을 구비하고 있는 음극선관.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 스커트부는 상기 각 용접 개소에서 상기 외면에 형성되어 있는 동시에, 각각 상기 전극이 맞닿은 면의 면적보다 작은 면적을 갖는 복수의 오목부 또는 볼록부의 적어도 한쪽을 구비하고 있는 음극선관.
7. 제 5 항에 있어서,

   상기 오목부 또는 볼록부는 상기 전극이 맞닿은 면과 상기 스커트부 내면과의 접촉면적이, 상기 전극이 맞닿은 면의 면적의 50% 내지 10% 정도로 되는 피치 및 직경으로 형성되어 있는 음극선관.
8. 제 5 항에 있어서,

   상기 마스크 본체는 그 표면 전체를 피복한 산화막을 갖고, 상기 마스크 프레임은 그 표면 전체를 피복한 산화막을 갖고 있는 음극선관.
9. 다수의 전자빔 통과 구멍이 형성된 마스크 유효부와 상기 마스크 유효부의 주연에 설치되어 있는 동시에 내면에 복수의 오목부 또는 볼록부의 적어도 한쪽이 형성된 스커트부를 갖는 마스크 본체를 준비하고,

   상기 스커트부의 외측에 마스크 프레임을 겹쳐서 배치하고,

   소정의 용접위치에서, 저항 용접용 전극이 맞닿은 상기 스커트부의 내면 부분에 형성되어 있는 동시에, 각각 상기 전극이 맞닿은 면의 면적보다 작은 면적을 갖는 상기 복수의 오목부 또는 볼록부의 적어도 한쪽이 형성된 상기 스커트부의 내면에 맞닿은 제1전극과 마스크 프레임의 외면에 맞닿은 제2전극에 의해서 상기 스커트부 및 마스크 프레임을 소정의 압력으로 협지(挾持)하고,

   상기 제1 및 제2전극간에 통전(通電)하여, 상기 스커트부 및 마스크 프레임을 저항 용접하는 섀도우 마스크의 제조방법.
10. 제 9 항에 있어서,

    상기 복수의 오목부 또는 볼록부의 적어도 한쪽, 및 상기 전자빔 통과 구멍을 동일한 에칭공정에 의해서 상기 마스크 본체에 형성하는 섀도우 마스크의 제조방법.
11. 제 9 항에 있어서,

    상기 오목부 또는 볼록부는 각각 상기 제1전극이 맞닿은 면의 면적보다 작은 면적을 갖고 있는 섀도우 마스크의 제조방법.
12. 제 9 항에 있어서,

    상기 오목부 또는 볼록부를 상기 제1전극이 맞닿은 면과 상기 스커트부 내면과의 접촉면적이, 상기 제1전극이 맞닿은 면의 면적의 50% 내지 10% 정도로 되는 피치 및 직경으로 형성하는 섀도우 마스크의 제조방법.
13. 제 10 항에 있어서,

    상기 복수의 오목부 또는 볼록부의 적어도 한쪽, 및 상기 전자빔 통과 구멍을 에칭공정에 의해서 상기 마스크 본체에 형성한 후, 상기 마스크 본체의 외면을 산화막으로 피복하는 섀도우 마스크의 제조방법.
14. 삭제
15. 삭제
16. 다수의 전자빔 통과 구멍이 형성된 마스크 유효부와 상기 마스크 유효부의 주연(周緣)에 설치된 스커트부를 갖는 마스크 본체와, 상기 스커트부의 외측에 겹쳐서 배치된 마스크 프레임을 지지하는 지지부와,

    소정의 용접위치에서 상기 스커트부와 상기 마스크 프레임을 저항 용접하는 용접 헤드 －상기 용접 헤드는 상기 스커트부의 내면에 맞닿은 제1전극과, 상기 마스크 프레임의 외면에 맞닿은 제2전극과, 상기 제1 및 제2전극에 의해서 상기 스커트부 및 마스크 프레임을 소정의 압력으로 협지(挾持)하는 누름부와, 상기 제1전극과 스커트부 내면의 접촉부 및 상기 제1전극의 주위를 포위하는 스플래쉬 포획용 커버를 구비함－ 와,

    상기 커버에 의해서 포위된 부분에 냉각매체를 공급하여, 상기 제1전극을 냉각하는 공급부를 구비하고 있는 섀도우 마스크의 제조장치.
17. 삭제