KR100528255B1 - 수상관의 마스크 프레임의 체결요소 결합방법 및 장치 - Google Patents

수상관의 마스크 프레임의 체결요소 결합방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 레이저 빔을 사용하여 수상관의 마스크 프레임의 체결 요소를 결합하기 위한 방법 및 장치에 관한 것으로서, 특히, 텔레비젼과 컴퓨터 모니터용 칼라 수상관의 생산에 적용될 수 있다.
본 발명에 따른 방법의 원리는 체결요소가 위치 설정 후에 적어도 하나의 레이저원으로부터 나오는 레이저 빔에 의해 용접되는 것으로서, 상기 레이저원은 마스크 프레임의 외부에 배열되고, 상기 레이저 빔은 용접이 이루어지기 전에 스크린부의 유리벽을 통하여 유도된다.

Description

수상관의 마스크 프레임의 체결요소 결합방법 및 장치
본 발명은 수상관의 마스크 프레임 서브조립체에 포함되는 체결요소를 레이저 빔의 도움으로 결합하는 방법 및 장치에 관한 것으로서, 칼라 수상관의 생산에 적용할 수 있다.
칼라 수상관의 생산에 있어서, 스크린부에 대한 마스크 프레임 서브조립체의 설치는 특별한 주의가 요구된다. 스크린부의 내면 윤곽에 대한 마스크의 규정 위치 뿐만 아니라, 서브조립체의 반복적인 설치 재현성은 대단히 중요하다.
상기 마스크는 포토레지스트와 형광막의 노출에 사용되므로, 정확하게 동일한 위치에 대한 반복적인 설치 재현성이 완성된 수상관의 칼라 품질을 결정한다.
스크린부에 마스크 프레임 서브조립체를 설치하기 위해서, 상기 스크린부의 벽에는 높은 위치 정밀도로 융착된 핀이 구비된다. 상기 마스크 프레임 서브조립체를 유지하기 위해서, 일반적으로 상기 서브조립체는 네 개의 탄력성있는 바이메탈식 홀더를 주요부로 가지는데, 상기 바이메탈식 홀더 각각의 일단은 상기 프레임에 견고하게 용접되고, 그 타단에는 핀이 끼워지는 대응홀이 형성되어 있다. 설치된 마스크 프레임 서브조립체의 왜곡을 야기시키는 핀 위치와 홀더의 공차를 방지하기 위해서, 상기 서브조립체의 긴 측벽중 하나에 있는 한 개의 홀더에는 상기 대응홀이 없는 대신에, 상기 마스크 프레임 서브조립체가 완전히 왜곡없이 결합 가능하도록 확대된 구멍이 형성되어 있다. 따라서, 상기 서브조립체는 그 일부에 대응홀이 형성된 고정와셔에 의해 상기 위치에 고정되고, 홀더에 의해 핀에 가압된다. 상기 고정와셔와 홀더를 함께 용접함으로써, 스크린부의 마스크 프레임 서브조립체의 무왜곡 조건이 유지되고, 다수회의 재설치 재현성을 보장하게 된다.
알려진 종래 기술에 따르면, 상기 고정와셔와 홀더는 저항 용접공정을 통하여 결합된다. 이 과정에서는, 거의 불가피하게 발생하는 용접튀김(spatter)에 의해 유리 부품이 손상되는 문제가 발생한다. 더욱이, 후속적인 고온 공정 단계에 있어서 용접 공정의 결과인 다양한 홀더들의 서로 다른 가공처리에 기인하여 마스크 프레임 서브조립체의 왜곡이 발생할 수 있다. 이것은 수상관의 광학 변수들의 악화를 초래한다.
그러한 결과를 방지하기 위하여, 고정와셔와 홀더의 무장력 결합법이 독일 특허출원공개 42 08 319 A1에 의해 알려져 있다. 이 방법에서, 상기 고정와셔와 홀더는 레이저 용접 기술을 사용하여 결합된다. 이 방법에 있어서 레이저 빔은 프레임-마스크 결합체 내부로부터 유도된다. 상기 레이저 빔은 프레임과 직면한 홀더의 측면에 부딪히며, 상기 홀더에는 소위 용접 덕트가 구비된다. 용접은 상기 고정와셔와 직면하는 용접 덕트의 가장자리에서 수행된다.
상기 방법의 결점은, 마스크 프레임 내에 레이저원을 설치한 결과로서, 프레임에 의해 그림자가 발생하므로 고정와셔와 홀더 결합의 원하는 모든 지점에 대해 용접이 될 수는 없다는 것이다. 그러므로, 특별한 배치의 용접점이 선택되어야만 한다. 더욱이, 입사되는 레이저 빔에 따라 또한 경사져야 하는 용접 덕트의 선택은 와셔와 홀더의 위치 정확성, 장치 전체의 조정 및 용접 덕트의 생산에 대한 강렬한 요구에 그 주안점을 둔다.
본 발명의 목적은 고정와셔와 홀더 사이에 영구적인 결합을 가능케하도록 수상관의 마스크 프레임의 체결요소를 결합하기 위한 방법 및 장치를 제공하는 것으로서, 본 발명은 모든 용접 튀김의 발생을 방지하며 결합에 따른 마스크 프레임 서브조립체의 왜곡이 수반되지 않는다. 더욱이, 결합 요소들의 구조적인 변형없이 수행될 수 있고, 용접 과정에서 요구되는 조정의 정밀도는 가능한 낮게 유지될 수 있다.
본 발명에 따르면, 상기 목적은 청구항 1 및 9에 있어서, 각각의 전제부에 나타난 특징과 결합된 특징부의 특징들에 의하여 달성되는데, 이에 따르면 결합될 요소들은 어떠한 구조적 변형없이 레이저의 보조로 상호 용접된다. 이 방법에서, 레이저 빔은 스크린 유리벽을 통하여 고정와셔에 집속되고, 용접은 점 용접으로 수행된다. 놀랍게도, 본 발명에 따라 상술된 주의조치를 취함으로써, 유리에 대한 손상이나 다른 어떠한 영향도 발생하지 않는다. 본 발명의 적절한 실시예들은 종속항에 기재되어 있다.
본 발명의 특별한 이점은 위치결정된 체결요소들을 적어도 하나의 레이저원으로부터 나오는 레이저 빔에 의해 용접함으로써 수상관 생산 방법을 합리화하고 효율화시키는데 있다. 이에 따르면, 상기 레이저원은 마스크 프레임 외부에 위치하고, 상기 레이저 빔은 용접이 이루어지기 전에 스크린의 유리벽을 통하여 유도된다. 또한, 점 용접의 사용이 유리한 것으로 입증되었다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 1a 내지 도 1c에 도시된 프레임 마스크 서브조립체는 용접된 마스크(1)를 가진 마스크 프레임(2) 및 각각 대응홀을 가진 용접된 세 개의 홀더(12)뿐만 아니라 확대된 구멍을 가진 제4홀더(3)로 구성된다. 이 프레임 마스크 서브조립체는 스크린부(4)의 벽(7)에 인서터에 의해 결합된다. 스크린부(4)에 융착된 핀(6)은 스크린 내면에 대한 상기 프레임 마스크 서브조립체의 정확한 위치를 결정한다. 이 위치를 고정하기 위하여, 대응홀이 있는 고정와셔(9)가 확대된 구멍이 형성된 홀더(3)에 결합될 핀(6)으로 푸시된다. 이 고정와셔(9)는 홀더(3)에 의하여 핀(6) 상에 견고하게 가압된다. 상기 고정와셔(9)와 홀더(3)는 그들 두 부품사이에 밀착 접촉이 이루어질 수 있도록 구조적으로 설계된다. 다음으로, 레이저 용접에 의해 영구적인 결합이 이루어진다. 도 2에 예시된 것처럼, 이 과정에서 레이저는, 레이저 빔(8)이 레이저 광학 시스템(11)에 의해 상기 스크린부(4)의 유리벽을 투과하여 상기 고정와셔(9)에 집속될 수 있도록 위치한다. 상기 유리벽은 상기 초점을 단지 수직으로만 이동시킨다. 상기 고정와셔(9)는 충분히 크므로, 상기 스크린부(4)의 위치 정확성에 대한 요구는 낮다. 본 실시예에서의 Nd;야그(YAG) 레이저와 같은 레이저의 에너지는 적당한 출력의 단일 펄스나 또는 펄스화된 CW모드에 적용될 수 있다.
상집속을 확실히 하고, 불필요하게 높은 레이저 출력을 피하기 위해서는, 스크린부(4) 외벽의 적어도 레이저 임팩트 영역(13)에서 점각(높은 표면 거칠기)의 특성이 없는 것이 유익한 것으로 입증되었다. 점 용접의 바람직한 위치에 따르면, 용접은 연속적으로 이루어지거나 또는 집속장치의 적절한 선택과 함께 병렬적으로 동시에 수행된다. 유리에서 발생되는 어떠한 장력도 수상관 생산 과정동안 수행되는 임의의 열처리에 의하여 완화될 수 있다.
도 3은 레이저 용접 장치를 개략적으로 도시한 것이다. 상기 방법의 설명에서 이미 언급된 모든 구성요소들은 여기서도 마찬가지로 찾을 수 있다. 특별히 주목할 만한 것은, 용접시 발생하는 기체(스모그)가 완전히 흡입되어 제거될 수 있도록 위치하고 치수가공된 적절한 흡입 장치(10)가 사용되는 장치의 설계이다. 본 실시예에서, 상기 흡입 장치(10)는 공정이 진행되는 동안 상기 스크린부 내에 정렬된 마스크 프레임 서브조립체가 놓여 이송되는 이송 벨트(5)를 통하여 작용할 수 있도록 위치한다. 만약 그러한 장치가 없다면, 내부 유리벽에 용착 금속이 형성되는데, 이것은 이 영역에서 레이저 방사 흡수의 증가를 초래하여, 결국 최악의 경우 유리에 대해 돌이킬 수 없는 손상을 입힐 수도 있다. 더욱이, 레이저 빔(8)의 적정한 포커싱에 주의해야 하는데, 즉 레이저 빔(8)이 상기 핀(6)에 주사되어서는 안된다.
본 발명은 위치결정된 체결요소들을 적어도 하나의 레이저원으로부터 나오는 레이저 빔에 의해 용접함으로써 수상관 생산 방법을 합리화하고 효용화시킬 수 있다.
또한 본 발명에 있어서, 용접 공정은, 프레임 마스크 서브조립체의 어떠한 분리없이 또는 서브조립체에 수행되어야 할 어떠한 조작없이, 조립된 스크린부에 대해 직접적으로 수행될 수 있으므로, 상기 방법은 기존의 이송 시스템을 이용하여 자동적으로 수행될 수 있다. 나아가, 용접공정 동안 체결요소들의 위치에 대한 어떠한 기계적인 수정도 일어나지 않으므로, 시스템의 무왜곡 조건을 설정하는 것이 가능하다.
본 발명은 여기에 나타낸 실시예에 제한되는 것은 아니다. 사실상, 인용된 수단과 특징을 조합하고 수정하는 것에 의하여 발명의 범위로부터 벗어남이 없이 또 다른 대안적 실시예들을 실현시키는 것이 가능하다.
도 1a 및 도 1b는 각각 스크린부에 결합된 칼라 수상관의 마스크 프레임 서브조립체의 평면도 및 측면도.
도 1c는 도 1b의 B부분에 대한 확대도.
도 2는 레이저 용접에 의해 칼라 수상관의 홀더 및 고정와셔를 결합하는 방법의 원리를 나타낸 도면.
도 3은 레이저 용접장치 및 흡입 장치의 배치를 나타낸 개략적 도면.
＜도면의 주요부품에 대한 참조번호＞
1. 마스크 2. 마스크 프레임
3. 확대된 구멍을 가진 홀더 4. 스크린부(스크린 표면)
5. 이송 벨트 6. 핀
7. 스크린부의 벽 8. 레이저 빔
9. 고정와셔 10. 흡입 장치
11. 레이저 광학 시스템 12. 대응홀을 가진 홀더
13. 레이저 임팩터 영역

Claims (10)

  1. 컬러 수상관의 스크린부 내에 마스크 프레임 서브조립체의 위치를 고정하기 위해, 레이저 빔 용접에 의해 마스크 프레임의 체결요소를 결합하는 방법에 있어서,
    상기 스크린부의 벽에는 핀이 융착되어 있고, 상기 마스크 프레임에는 복수의 홀더가 용접되어 있고, 상기 홀더는 상기 핀에 결합되고, 상기 핀과 홀더 사이에는 고정와셔가 가압되어서 스크린부 내면에 대한 마스크 프레임 서브조립체의 위치를 결정하고,
    상기 스크린부의 외부에 배치된 적어도 하나의 레이저원으로부터 나오는 레이저 빔으로 고정와셔와 홀더는 영구적인 결합이 이루어지고, 상기 레이저 빔은 용접이 이루어지기전에 상기 스크린부의 벽을 투과하고, 상기 레이저 빔은 상기 핀과 접촉되지 않도록 고정와셔에 접속되는 것을 특징으로 하는 마스크 프레임의 체결요소 결합방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 용접은 점용접으로 수행되는 것을 특징으로 하는 마스크 프레임의 체결요소 결합방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    Nd;야그(YAG) 레이저가 레이저원으로서 사용되고, 상기 Nd:야그 레이저는 펄스 모드 또는 펄스화된 CW 모드로 작동되는 것을 특징으로 하는 마스크 프레임의 체결요소 결합방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 레이저 방사에 의하여 투과되는 유리부의 표면 영역은 낮은 표면 거칠기를 가지는 것을 특징으로 하는 마스크 프레임의 체결요소 결합방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 레이저 용접 진행후에, 스크린 유리벽의 장력이 완화되는 것을 특징으로 하는 마스크 프레임의 체결요소 결합방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 유리에 발생가능한 장력은 수상관 생산공정 동안 수행되는 임의의 열처리에 의하여 완화되는 것을 특징으로 하는 마스크 프레임의 체결요소 결합방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 레이저 용접동안 발생하는 기체는 흡입되어 제거되는 것을 특징으로 하는 마스크 프레임의 체결요소 결합방법.
  8. 컬러 수상관의 스크린부 내에 결합되는 마스크 프레임의 홀더와, 고정와셔 레이저 용접장치에 있어서,
    상기 스크린부의 벽에 융착된 핀에 대하여 마스크 프레임에 용접된 홀더가 결합되고, 상기 핀과 홀더 사이에는 고정와셔가 고정되도록,
    레이저원은 상기 고정와셔와 홀더를 영구적으로 결합시키기 위하여 용접되는 고정와셔의 반대편에 배치되는 동시에 스크린부의 벽뒤에 위치하고, 레이저 빔은 상기 고정와셔에 도달하기 전에 스크린부의 벽을 투과하도록 된 것을 특징으로 하는 마스크 프레임의 홀더와, 고정와셔 레이저 용접장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    레이저 용접동안 발생하는 기체를 제거하기 위한 흡입장치(10)가 구비된 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 흡입 장치(10)에 의한 흡입은 이송 벨트(5)를 통하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 장치.
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