KR100570743B1 - 섀도우 마스크용 플랫 마스크의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 섀도우 마스크용 플랫 마스크의 제조 방법에 관한 것으로서, 이 제조 방법은 AK강으로 형성된 제 1 층과 인바강으로 형성된 제 2 층이 결합된 복합 쉬트를 900∼1000℃의 온도로 1차 소둔하는 단계, 상기 1차 소둔을 실시한 복합 쉬트를 1차 압연하는 단계, 상기 연한 복합 쉬트를 900∼950℃의 온도로 2차 소둔하는 단계, 상기 2차 소둔을 실시한 복합 쉬트를 2차 압연하는 단계 및 상기 2차 압연된 복합 쉬트를 에칭하는 단계를 포함한다. 이 제조 방법으로 제조된 플랫 마스크는 열팽창 계수가 낮은 물질로 이루어진 층과 항복 강도가 낮은 물질로 이루어진 층의 2중층이 강한 결합력으로 접합되어 있으므로, 섀도우 마스크를 제조하는 공정 중, 성형(forming) 공정에서 두 층이 분리되는 것을 방지할 수 있으며, 열팽창에 따른 도우밍 현상을 효과적으로 방지할 수 있다. 또한, 상기 2중층으로 구성된 복합 쉬트를 균일한 두께로 형성할 수 있으므로, 전자빔 통과 구멍을 균일하게 형성할 수 있다.
섀도우마스크,플랫마스크,소둔,식각,복합쉬트

Description

섀도우 마스크용 플랫 마스크의 제조 방법{METHOD OF PREPARING FLAT MASK FOR SHADOW MASK}
[산업상 이용 분야]
본 발명은 섀도우 마스크용 플랫 마스크의 제조 방법에 관한 것으로서, 상세하게는 결합력이 우수하고 두께가 균일한 2중층으로 형성된 섀도우 마스크용 플랫 마스크의 제조 방법에 관한 것이다.
[종래 기술]
칼라 TV 및 칼라 모니터 등에 사용되는 새도우 마스크는 전자총에서 조사된 전자빔을 선별하는 색선별 기능을 갖는다. 전자총에서 조사된 전자빔의 약 20%는 상기 섀도우 마스크에 형성된 구멍을 통과하며, 나머지 약 80%는 섀도우 마스크에 충돌하게 되며, 이에 따라 섀도우 마스크의 온도가 상승되어 섀도우 마스크의 도우밍(doming) 현상이 발생한다. 이와 같은 도우밍 현상으로 인하여 전자빔이 통과하는 섀도우 마스크 구멍의 위치가 기준 위치로부터 변경됨에 따라 색순도가 저하된다.
이와 같은 섀도우 마스크가 열팽창하는 것을 방지하기 위하여 낮은 열팽창 계수를 갖는 물질을 사용하여 섀도우 마스크를 제조하고 잇다. 이러한 낮은 열팽창 계수를 갖는 물질로 0.0000008/℃의 매우 낮는 열팽창 계수를 갖는 인바 합금이 주로 사용된다. 상기한 인바 합금은 열팽창 계수가 매우 낮아 전자빔의 방사충돌에 의한 온도 상승에 관계없이 거의 팽창하지 않는다.
그러나 상기한 인바 합금을 사용하여도 인바 합금이 탄성 계수가 작기 때문에 음파 등의 음성 신호에 의해 섀도우 마스크가 진동하게 되며, 색순도가 저하된다. 아울러, 섀도우 마스크는 매우 얇은 두께의 금속판으로 제조되므로, 외부의 충격 또는 진동에 의해 일부 변형이 발생하는 등의 문제점이 있다.
이러한 문제를 해결하기 위하여, 최근에는 인바강과 철강, 특히 AK(aluminium-killed)강과 복합하여 섀도우 마스크를 제조하는데 사용하고 있다. 그러나 인바강과 철강 또는 AK강의 재질이 서로 다름에 따라, 각 층 사이의 결합력이 약하다. 따라서, 복합 쉬트로 섀도우 마스크를 제조하는 공정 중, 섀도우 마스크에 곡률을 부여하는 성형 공정에서 각 층이 서로 분리되는 문제점이 발생할 수 있다. 또한, 소둔 공정과 압연 공정을 거친 후, 각 층의 압연율이 다름에 따라, 두 층이 결합된 복합 쉬트의 층 두께가 균일하지 않은 문제점이 있다. 이로 인하여, 섀도우 마스크를 제조하는 공정 중 에칭 공정에서 전자빔 통과 구멍을 균일하게 형성하는데 어려움이 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 결합 강도가 우수한 2중층으로 형성된 섀도우 마스크용 플랫 마스크의 제조 방법을 제공 하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 균일한 두께를 갖는 2중층으로 형성된 섀도우 마스크용 플랫 마스크의 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 AK강으로 형성된 제 1 층과 인바강으로 형성된 제 2 층이 결합된 복합 쉬트를 900∼1000℃의 온도로 1차 소둔하는 단계; 상기 1차 소둔을 실시한 복합 쉬트를 1차 압연하는 단계; 상기 압연한 복합 쉬트를 900∼950℃의 온도로 2차 소둔하는 단계; 상기 2차 소둔을 실시한 복합 쉬트를 2차 압연하는 단계; 및 상기 2차 압연된 복합 쉬트를 에칭하는 단계를 포함하는 섀도우 마스크용 플랫 마스크의 제조 방법을 제공한다.
이하 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명의 새도우 마스크용 플랫 마스크를 제조하는 방법은 다음과 같다.
AK강으로 형성된 제 1 층과 인바강으로 형성된 제 2 층을 클래딩(cladding) 방식으로 접합하여 복합 쉬트를 형성한다. 본 명세서에서 클래딩 방식이란 기판의 표면에 다른 재질의 박판을 접합하는 방식을 말한다. 본 발명의 복합 쉬트에서 제 1 층을 형성하는 AK강은 Ni을 0.001∼0.02 중량% 포함하는 것이 바람직하다. 이 범위의 Ni을 포함하는 AK강을 사용하면, 인성(toughness)이 증가되어 바람직하다. 또한, 본 발명의 복합 쉬트에서 제 2 층을 형성하는 인바강은 Cr 0.02∼0.10 중량%을 포함하며, Al 0.005∼0.01 중량%를 포함하는 것이 바람직하다. 상기 범위의 Cr을 포함하는 인바강을 사용하면 영율(Young's modulus)이 향상되어 바람직하며, 상 기 범위의 Al을 포함하는 인바강을 사용하면, 섀도우 마스크용 플랫 마스크 표면의 주름 무늬가 발생되는 스트레쳐 스트레인(strecher strain)을 방지할 수 있어 바람직하다.
제조된 AK강과 인바강이 결합된 복합 쉬트를 1차 소둔로에 투입하여 900∼1000℃에서 1차 소둔 공정을 실시한다. 1차 소둔 공정을 900℃ 미만의 온도에서 실시하면 강질의 쉬트가 얻어져 바람직하지 않다. 또한, 1000℃를 초과하는 온도에서 실시하면 연질의 쉬트가 얻어져 바람직하지 않다. 1차 소둔을 실시한 복합 쉬트를 65∼80%의 압하율로 1차 압연한다. 1차 압연을 65% 미만 또는 80%를 초과하는 압하율 조건으로 실시하면, 얻어지는 쉬트의 두께 및 형상 제어가 어려워 바람직하지 않다.
압연한 복합 쉬트를 2차 소둔로에 투입하여 900∼950℃에서 2차 소둔 공정을 실시한다. 2차 소둔 공정을 900℃ 미만에서 실시하면, 너무 강질의 쉬트가 얻어져 성형이 힘들어 바람직하지 않고, 950℃를 초과하는 온도에서 실시하면, 너무 연질의 쉬트가 얻어져 강도가 너무 낮으므로 바람직하지 않다. 이어서, 2차 소둔을 실시한 복합 쉬트를 15∼25%의 압하율로 2차 압연한다. 2차 압연 공정을 15% 미만의 압하율 조건으로 실시하면 압연 조직이 남아 있어서 두께 방향의 부식 불균형이 일어나서 표면이 고르지 못하게 되는 문제점이 있어 바람직하지 않다.
이어서, 소둔 공정을 실시한 복합 쉬트를 압연하고, 이 압연 방향과 직각 방향으로 에칭(etching)하여 다수개의 전자빔 통과 구멍을 형성한다. 에칭 공정은 일반적인 에칭 공정인, 복합 쉬트에 감광액을 도포하고, 노광한 후 현상하고 에칭 하는 공정으로 구성된다. 일반적으로 에칭 공정은 압연 방향과 동일한 방향으로 에칭을 실시하며, 이 에칭 공정으로 형성된 구멍의 형상이 압연 방향으로 긴 직사각형의 모양이 되도록 에칭을 실시한다. 그러나, 본 발명에서와 같이, 복합 쉬트의 경우에는 직각 방향으로 에칭하는 것이 AK강과 인바강의 경계면에서 구멍의 미끄럼이 감소되므로, AK강과 인바강의 결합력을 증가시킬 수 있어 바람직하다. AK강과 인바강은 그 구조가 각각 체심입방 격자 구조와 면심입방 격자 구조로 다르므로, 압연 방향과 수평 방향으로 에칭을 실시할 경우 AK강과 인바강의 결합력이 감소될 수 있다. 본 명세서에서 압연 방향에 직각 방향이라 함은 압연 방향에 직각이 되도록 에칭을 실시하며, 형성된 구멍의 모양이 압연 방향과 직각으로 긴 직사각형의 모양을 갖는 것을 말한다.
상술한 공정으로 제조된 섀도우 마스크용 플랫 마스크는 제 1 층과 제 2 층 사이의 결합력이 강하여 이후 공정인 성형 공정에서 서로 분리되는 문제점을 방지할 수 있다. 또한, 제 1 층과 제 2 층으로 형성된 복합 쉬트의 두께가 균일하므로, 균일하게 전자빔 통과 구멍을 형성할 수 있다.
이와 같이 전자빔 통과 구멍이 형성된 섀도우 마스크용 플랫 마스크를 약 800℃의 수소 분위기에서 열처리하는 소둔 공정을 실시하여 마스크의 내부 응력을 제거하고 연성을 부여한다.
이어서, 상기 마스크를 프레스로 일정한 형태로 성형한다. 이와 같이, 성형된 마스크에 탈지 공정을 실시하여 오염, 지문 등과 같은 이물질을 제거한다. 이어서 흑화 공정을 실시하여 섀도우 마스크를 제조한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예를 기재한다. 그러나 하기한 실시예 및 비교예는 본 발명의 바람직한 일 실시예일 뿐 본 발명이 하기한 실시예에 한정되는 것은 아니다.
(실시예 1)
하기 표 1에 나타낸 조성물의 AK강으로 형성된 제 1 층과 인바강으로 형성된 제 2 층을 클래딩 방식으로 접합하여 복합 쉬트를 제조하였다. 상기 복합 쉬트를 950℃에서 1차 소둔하고, 70%의 압하율로 1차 압연하였다. 이어서, 1차 압연된 복합 쉬트를 950℃에서 2차 소둔하고, 20%의 압하율로 2차 압연하였다.
2차 압연된 복합 쉬트에 감광액을 도포하였다. 이 복합쉬트를 노광하고 현상한 후 에칭하여 전자빔이 통과할 수 있는 구멍을 형성하였다. 이와 같이, 구멍이 형성된 플랫 마스크를 약 800℃의 수소 분위기에서 열처리하는 소둔 공정을 실시하여 마스크의 내부 응력을 제거하고 연성을 부여하였다.
이어서, 상기 마스크를 프레스로 일정한 형태로 성형하였다, 성형된 마스크을 탈지 공정을 실시하여 오염, 지문 등과 같은 이물질을 제거하였다. 이어서 흑화 공정을 실시하여 섀도우 마스크를 제조하였다.
상기 실시예 1에서 사용한 AK강과 인바강의 화학적 조성을 하기 표 1에 나타내었다. 하기 표 1에서 각 성분의 단위는 중량%이다.
C Si Mn P S Cr Cu Al Ni Fe
AK강 0.05 0.01 0.28 0.013 0.003 0.05 0.01 0.06 0.02 밸런스 (balance)
인바강 0.005 0.06 0.22 0.003 0 0.03 0.03 0.005 36 밸런스
(대조예 1)
1차 소둔 공정을 1200℃에서 실시하고, 1차 압연을 70%의 압하율로 실시한 후, 2차 소둔 공정을 1200℃에서 실시하고, 2차 압연을 50%의 압하율로 실시한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하였다.
(대조예 2)
1차 소둔 공정을 700℃에서 실시하고, 1차 압연을 70%의 압하율로 실시한 후, 2차 소둔 공정을 700℃에서 실시하고, 2차 압연을 20%의 압하율로 실시한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하였다.
상기 실시예 1과 대조예 1 및 2의 방법으로 제조된 섀도우 마스크의 강도를 측정한 결과, 실시예 1의 방법으로 제조된 섀도우 마스크는 섀도우 마스크로 사용하기에 적절한 강도를 갖으나, 대조예 1의 방법으로 제조된 섀도우 마스크는 강도가 낮은 연질의 섀도우 마스크이고, 대조예 2의 방법으로 제조된 섀도우 마스크는 강도가 너무 높은 강질의 섀도우 마스크이다. 따라서, 대조예 1 및 대조예 2의 방법으로 제조된 섀도우 마스크는 적용하기에 적당하지 않다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 플랫 마스크는 열팽창 계수가 낮은 물질로 이루어진 층과 항복 강도가 낮은 물질로 이루어진 층의 2중층이 강한 결합력으로 접합되어 있으므로, 섀도우 마스크를 제조하는 공정 중 성형 공정에서 두 층이 분리되는 것을 방지할 수 있으며, 열팽창에 따른 도우밍 현상을 효과적으로 방지할 수 있다. 또한, 상기 2중층으로 구성된 복합 쉬트를 균일한 두께로 형성할 수 있으므 로, 전자빔 통과 구멍을 균일하게 형성할 수 있다.

Claims (4)

  1. AK강으로 형성된 제 1 층과 인바강으로 형성된 제 2 층이 결합된 복합 쉬트를 900∼1000℃의 온도로 1차 소둔하는 단계;
    상기 1차 소둔을 실시한 복합 쉬트를 65 내지 80%의 압하율로 1차 압연하는 단계;
    상기 압연한 복합 쉬트를 900∼950℃의 온도로 2차 소둔하는 단계;
    상기 2차 소둔을 실시한 복합 쉬트를 15 내지 25%의 압하율로 2차 압연하는 단계; 및
    상기 2차 압연된 복합 쉬트를 에칭하는 단계
    를 포함하는 섀도우 마스크용 플랫 마스크의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 에칭 단계는 상기 1차 및 2차 압연 방향과 수직 방향으로 실시하는 것인 섀도우 마스크용 플랫 마스크의 제조 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 AK강은 0.001∼0.02 중량%의 Ni을 포함하고, 상기 인바강은 0.02∼0.10 중량%의 Cr과 0.005∼0.01 중량%의 Al을 포함하는 것인 섀도우 마스크용 플랫 마스크의 제조 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 층과 제 2 층은 클래드 방법으로 접합되어 형성된 것인 섀도우 마스크용 플랫 마스크의 제조 방법.
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