KR100778398B1 - 플랫 마스크와 이 마스크의 조립 방법 및 이 방법에 의해제조된 텐션 마스크 조립체 - Google Patents

Abstract

곡률을 갖는 단변측 무효부의 폭을 그의 길이방향으로 동일하게 형성하면서도 양호한 열팽창 특성과 균일한 응력 분포 및 직선성을 갖는 유효부를 얻을 수 있으며 텐션 인가후에 열처리 공정에 따른 변형을 방지한 플랫 마스크와, 이 마스크를 마스크 프레임에 조립하는 조립 방법 및 이 방법에 의해 제조된 텐션 마스크 조립체에 관한 것으로, 본 발명의 플랫 마스크는, 전자빔 통과용 슬롯들을 형성하며 핀쿠션(pin cushion) 또는 배럴(barrel) 형상으로 형성되는 복수의 스트립들과, 인접하는 스트립들을 상호 연결하며 상기 슬롯을 구획하는 복수의 리얼 브리지와, 상기 리얼 브리지에 의해 구획된 슬롯에 제공되는 더미 브리지를 포함하는 유효부와; 상기 유효부의 장변측과 단변측 가장자리에 구비되는 무효부;로 이루어지며, 단변측 무효부는 수직방향으로 중앙부와 상하측부가 동일한 폭을 가지며 유효부의 인접한 스트립과 동일한 곡률로 만곡 형성되고, 상기 단변측 무효부의 각각의 폭(a)은 유효부 전체 폭을 (2d)라 할 때 부등식 0.02d ≤a ≤0.05d를 만족하며, 상기 무효부의 중앙부 만곡 깊이(c)가 부등식 0㎜〈 ±c ≤3.0㎜ 을 만족한다.

텐션, 마스크, 무공부, 무효부, 유효부, 브리지, 타이바, 배럴, 핀쿠션

Description

플랫 마스크와 이 마스크의 조립 방법 및 이 방법에 의해 제조된 텐션 마스크 조립체{FLAT MASK AND METHODE FOR ASSEMBLING THEREOF, AND TENSION MASK ASSEMBLY MADE IN ACCORDANCE WITH THIS METHOD}

도 1은 본 발명에 따른 플랫 마스크를 갖는 텐션 마스크 조립체의 분해 사시도.

도 2는 본 발명에 따른 플랫 마스크를 갖는 텐션 마스크 조립체의 조립 상태도.

도 3은 본 발명에 따른 플랫 마스크의 주요부 평면도.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 플랫 마스크의 주요부 평면도.

도 5a 및 도 5b는 도 4의 주요부 단면도.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 플랫 마스크의 유효부 중심에 대한 주변의 인장력 변화를 나타내는 그림.

도 7은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 플랫 마스크의 주요부 평면도.

본 발명은 마스크 원판으로서의 플랫 마스크와 이 마스크의 조립 방법 및 이 방법에 의해 제조된 텐션 마스크 조립체에 관한 것으로, 보다 상세하게는 곡률을 갖는 단변측 무효부의 폭을 그의 길이방향으로 동일하게 형성하면서도 양호한 열팽창 특성과 균일한 응력 분포 및 직선성을 갖는 유효부를 얻을 수 있으며 텐션 인가후에 열처리 공정에 따른 변형을 방지한 플랫 마스크와, 이 마스크를 마스크 프레임에 조립하는 조립 방법 및 이 방법에 의해 제조된 텐션 마스크 조립체에 관한 것이다.

통상적으로, 컴퓨터의 모니터, 텔레비젼 등에 사용되는 칼라 음극선관은 전자총에서 방출된 세 전자빔을 섀도우 마스크(shadow mask)의 전자빔 통과공을 통해 형광막 스크린의 RㆍGㆍB 형광체에 랜딩시켜 상기 형광체를 여기시킴으로써 화상을 구현하는 표시장치이다.

이와 같이 화상을 구현하는 칼라 음극선관의 스크린면은 편향 요크에 의해 편향된 전자빔의 편향 궤적을 감안하여 소정의 곡률을 갖도록 설계되며, 상기 섀도우 마스크는 스크린면의 내면 곡률과 대응되는 곡률을 갖도록 설계된다.

그런데, 이러한 섀도우 마스크는 전자빔 통과공을 통과하지 못하는 전자빔에 의해 열팽창되어 마스크가 패널측을 향해 부풀어 오르는 도밍 현상이 발생되는바, 이러한 도밍 현상은 전자빔의 랜딩 위치가 변하게 하여 타색의 형광체를 여기시키게 되는 색순도 저하를 유발한다.

따라서, 상기한 단점을 극복하고 화면의 대형화 및 평면화 추세에 대응하기 위하여, 인장력이 가해진 상태에서 프레임에 고정되는 텐션 마스크가 개발되었다.

이러한 텐션 마스크의 하나로, 미국특허 제3,638,063호에는 어퍼쳐 그릴(aperture grill) 방식의 텐션 마스크가 개시되어 있다.

이 마스크는 복수의 스트립들이 소정 간격 이격된 상태에서 수직방향으로 장력이 인가되도록 프레임에 지지되는 구성을 갖는다.

이러한 구조의 섀도우 마스크는 음극선관의 작동중에 발생하는 열팽창이 스트립들의 장착시에 인가한 인장력에 의해 흡수되도록 하여 도밍 현상을 방지하게 된다.

그러나, 상기 마스크는 두께가 0.1㎜의 박판 스틸로 만들어진 스트립들이 인접하는 스트립과 연결되지 않고 각각의 스트립이 양단부만 프레임에 지지된 상태이므로 작은 충격에도 스트립이 독립적으로 진동하여 화상의 떨림을 유발하게 된다.

상기한 문제점을 개선하기 위한 텐션 마스크가 미국특허 제4,942,332호에 개시되어 있다.

이 마스크는 유효부가 상호 소정 간격 이격되어 슬롯을 형성하는 복수의 스트립과, 상기 스트립을 상호 연결하는 리얼 브리지(real bridge)에 의해 형성된 복수의 슬롯들을 구비하며, 마스크의 수직방향으로 텐션을 인가한 상태에서 장변부가 도시하지 않은 지지 부재에 고정된다.

여기에서, 상기 슬롯들은 도시하지 않은 전자총에서 방출된 전자빔이 통과되는 전자빔 통과공으로 작용한다.

이러한 마스크는 스트립이 리얼 브리지에 의해 상호 연결되어 있으므로 외부 충격으로 인해 마스크가 떨려 발생되는 화면 떨림 현상(howling)을 어느 정도는 줄일 수 있지만, 유효부의 수평방향 외측에 제공된 무효부의 강도가 유효부에 비해 높기 때문에 무효부에 응력이 집중하게 되고, 그 결과로서 유효부의 수평방향 주변부(무효부 부근)에서 진동이 발생하기 쉽다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 일본 특개평 제12-133161호에는 수직방향으로 텐션이 인가된 상태에서 프레임에 지지되며, 소정의 피치로 배열된 복수의 슬롯을 갖는 유효부와 장축방향으로 유효부의 외측에 배치되는 무효부를 갖고, 무효부의 폭을 그의 길이방향(수직방향)으로 중앙부에서 상하측부로 갈수록 점차적으로 넓게 형성한 텐션 마스크가 개시되어 있다.

여기에서, 플랫 마스크(텐션을 인가하기 전의 마스크 원판)의 무효부 중앙부 폭을 a, 상하측부 폭을 b로 할 때, 무효부의 폭은 2≤b/a ≤6의 관계를 만족한다.

또한, 상기한 플랫 마스크에는 무효부의 일면에 하프 에칭(half etching)을 행하여 무효부의 응력을 감소시킴으로써 유효부의 수평방향 주변부에 관련된 텐션을 증가시킬 수 있도록 하였다.

이러한 플랫 마스크를 갖는 텐션 마스크 조립체는 플랫 마스크의 무효부 상하측부 폭을 중앙부 폭에 비해 일정비 이상만큼 크게 형성하고 무효부의 일면에 하프 에칭을 행함으로써 유효부의 주변부에 있어서 텐션을 중심부와 거의 동등하게 할 수 있다.

그런데, 상기 일본 특개평 제2000-133161호의 선행 기술은 유효부에 있어 수평방향 주변부에서 중심부에 비해 텐션이 작게 되는 것을 방지하기 위해 대각부 폭을 중앙부 폭에 대해 2배 이상으로 형성하도록 한정하고 있다.

또한, 플랫 마스크의 유효부가 직사각형의 형상을 이루도록 형성하고 있는데 유효부를 이와 같이 구성하면, 마스크를 탄성 한계내에서 수직방향으로 텐션을 인가할 때 마스크가 수직방향(마스크의 단축방향)으로는 신장되고 수평방향(마스크의 장축방향)으로는 수축되므로, 수평방향으로 유효부의 주변부에 위치된 슬롯의 위치가 변하게 된다.

따라서, 인장 마스크의 설치후 유효부가 직선성(직사각형 형상을 의미함)을 유지하지 못하게 되는 문제점이 있다.

또한, 상기한 선행 기술은 마스크의 무효부 일면에만 하프 에칭을 행함으로써 마스크가 인장되어진 후 에칭이 형성된 면의 방향으로 휘어지는 현상이 발생하기 쉽다.

이에, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 곡률을 갖는 단변측 무효부의 폭을 그의 길이방향으로 동일하게 형성하면서도 양호한 열팽창 특성과 균일한 응력 분포 및 직선성을 갖는 유효부를 얻을 수 있으며, 텐션 인가후에 열처리 공정에 따른 변형을 방지한 플랫 마스크를 제공함을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 이러한 플랫 마스크를 마스크 프레임의 지지부재에 조립하는 조립 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 상기 조립 방법에 의해 제조된 텐션 마스크 조립체를 제공하는 것이다.

상기와 같은 본 발명의 목적은,

상호 소정 간격만큼 이격되어 전자빔 통과용 슬롯들을 형성하며 핀쿠션(pin cushion) 또는 배럴(barrel) 형상으로 형성되는 복수의 스트립들과, 인접하는 스트립들을 상호 연결하며 상기 슬롯을 구획하는 복수의 리얼 브리지와, 상기 리얼 브리지에 의해 구획된 슬롯에 제공되는 더미 브리지를 포함하는 유효부와;

상기 유효부의 장변측과 단변측 가장자리에 구비되는 무효부;

로 이루어지며, 단변측 무효부는 수직방향으로 중앙부와 상하측부가 동일한 폭을 가지며 유효부의 인접한 스트립과 동일한 곡률로 만곡 형성되고, 상기 단변측 무효부의 각각의 폭(a)은 유효부 전체 폭을 (2d)라 할 때 부등식 0.02d ≤a ≤0.05d를 만족하며, 상기 무효부의 중앙부 만곡 깊이(c)가 부등식 0㎜〈 ±c ≤3.0㎜ 을 만족하는 플랫 마스크에 의해 달성된다.

여기에서, 상기 c는 단변측 무효부의 중앙부가 유효부 측으로 만곡된 핀 쿠션형인 경우의 만곡 깊이이고, -c는 이 무효부의 중앙부가 유효부 반대측으로 만곡된 배럴형인 경우의 만곡 깊이이다.

이러한 플랫 마스크를 수직방향으로 텐션을 인가한 상태에서 마스크 프레임에 설치하면 인장된 텐션 마스크는 초기 도우밍량은 물론 일정한 시간이 경과한 후의 전자빔의 이동량, 즉 안정량에 있어서 유리하므로, 양호한 열팽창 특성을 얻을 수 있다.

따라서, 열팽창에 의한 색순도(purity) 저하를 방지할 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 무효부 중에서 장변측 무효부와 단변측 무효부가 만나 는 대각 모서리부의 대각 무효부에 경사면을 제공하고, 수직방향에 대한 경사면의 경사각(θ)이 부등식 0°〈 θ〈 60°를 만족하도록 함으로써, 단변측 무효부를 따라 형성되는 응력을 마스크의 대각 방향으로 고르게 분산시킨다.

또한, 본 발명은 상기 리얼 브리지의 수직 피치(Pv)에 대한 수평 피치(Ph)의 비(Pv/Ph)가 부등식 5.0 ≤(Pv/Ph) ≤12.0을 만족하며, 상기 유효부와 무효부는 철(Fe)로 이루어진다.

또한, 본 발명은 단변측 무효부의 전면 및 후면에 하프 에칭(half etching)에 의한 복수의 홈을 제공하여 무효부의 체적률이 유효부의 체적률 이상이 되도록 함으로써, 특히, 리얼 브리지의 수직 피치(Pv)가 부등식 2.0㎜ ≤Pv ≤ 10.0㎜ 를 만족하는 플랫 마스크에 있어서 텐션 인가후의 텐션 마스크의 유효부와 무효부의 경계면에서의 변형을 억제한다.

여기에서, 상기 홈은 수직방향으로 길게 형성하며, 단변측 무효부의 곡률과 동일한 곡률로 형성한다.

이때, 상기 홈의 피치는 유효부의 인접한 슬롯과 동일한 수평 피치로 형성하거나, 단변측 무효부의 폭이 10㎜ 미만인 경우 일단변측 무효부 폭의 10% 미만으로 형성하고, 홈의 깊이는 무효부 두께의 30∼70%로 형성하며, 홈의 폭은 홈 피치의 30∼70% 이내에서 형성하며, 상기 전후면 홈은 서로 어긋난 위치 또는 동일한 위치에 제공한다.

이러한 특징을 갖는 플랫 마스크는 이 마스크의 수평방향 주변부가 중심부에 비해 큰 인장력으로 인장되도록 수직방향으로 인장되고, 인장된 플랫 마스크의 장 변측 무효부가 마스크 프레임의 지지부재에 용접 고정된 후, 지지부재의 외측으로 돌출된 장변측 무효부의 일부가 수평방향으로 절단 및 제거됨으로써 마스크 프레임에 조립된다.

이하, 첨부도면을 참조로 하여 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 플랫 마스크를 갖는 텐션 마스크 조립체의 분해 사시도 및 조립 상태도를 도시한 것이고, 도 3은 본 발명에 따른 플랫 마스크의 주요부 구성을 나타내기 위해 1/4분면을 도시한 것으로, 본 발명을 설명함에 있어서 플랫 마스크(10')는 마스크 원판을 의미하고, 텐션 마스크(10)는 조립이 완료된 마스크 조립체상에서의 플랫 마스크를 의미한다.

도시한 바와 같이, 형광막 스크린과 일정한 간격을 두고 패널에 설치되는 마스크 조립체는 플랫 마스크(10')에 의해 이루어지며 색 선별 전극으로서 작용하는 텐션 마스크(10)와, 텐션 마스크(10)를 지지하는 마스크 프레임(20)과, 마스크 프레임(20)을 패널에 고정시키는 도시하지 않은 다수개의 스프링 조립체를 포함하며, 상기 프레임(20)은 수직방향(Y축방향)으로 텐션이 인가된 플랫 마스크(10')의 장변부와 마주하도록 배치되는 한쌍의 지지부재(22,22)와, 이들 지지부재(22,22)를 일정 간격으로 유지하는 한쌍의 강성부재(24,24)로 구성된다.

이때, 상기 지지부재(22,22)는 음극선관의 스크린면의 곡률에 근거하여 직선상으로 형성되거나 소정의 곡률을 갖도록 벤딩될 수 있다.

그리고, 상기 플랫 마스크(10')는 박판 소재의 철(Fe)을 소정의 패턴으로 식 각하는 것에 의해 제조되는 것으로, 상기 식각에 의해 형성된 플랫 마스크(10')에는 전자총에서 방출된 전자빔이 통과되는 유효부(12)가 제공되고, 이러한 유효부(12)는 상호 소정 간격 이격되어 슬롯(slot :12a)을 형성하는 복수의 스트립(12b)과, 인접하는 스트립(12b)을 상호 연결하는 복수의 리얼 브리지(real bridge :12c)와, 리얼 브리지(12c)에 의해 구획된 슬롯에 제공되며 인접하는 스트립과 서로 연결되지 않는 복수의 더미 브리지(dummy bridge :12d)를 포함한다.

그리고, 유효부(12)의 가장자리에는 유효부에 작용하는 응력을 분산시킴과 동시에 취급성을 향상시키기 위해 장변측 무효부(14a 또는 도 7의 14a')와 단변측 무효부(14b 또는 도 7의 14b')를 포함하는 무효부(14)가 제공된다.

여기에서, 플랫 마스크(10')의 유효부(12)는 양호한 열팽창(thermal drift) 특성과 텐션 인가시 유효부에 가해지는 응력의 균일한 분포를 위해 핀쿠션(pin cushion) 또는 도 7에 도시한 바와 같이 배럴(barrel)형으로 형성되고, 단변측 무효부(14b 또는 14b')는 유효부(12 또는 12')의 주변부 스트립과 동일한 양으로 만곡지게 형성되며, 또한 유효부(12 또는 12')와의 응력차를 고려하여 수직방향으로 중앙부 폭(a)과 상하측부 폭(b)이 동일하게 형성된다.

상기 만곡은 도 1 및 도 3에 도시한 바와 같이 단변측 무효부(14b)와 이로부터 유효부(12)의 중앙부 측으로 배열된 스트립(12b)들이 중앙부측으로 소정의 곡률을 갖도록 형성됨으로써 이루어지거나(핀쿠션형의 경우) 또는 도 7에 도시한 바와 같이 단변측 무효부(14b')와 이로부터 유효부(12')의 내측에 배열된 스트립들이 외측으로 소정의 곡률을 갖도록 형성됨으로써 이루어지며(배럴형의 경우), 유효부(12 또는 12')와 단변측 무효부(14b 또는 14b')가 일정한 양으로 만곡지게 형성되면, 열팽창에 의한 색순도(purity) 저하를 방지할 수 있는 장점을 가진다.

이는 플랫 마스크(10')가 포아송 수축(Poison contraction)에 의해 어느 일정한 양만큼 수축되면 열팽창에 의한 전자빔의 이탈을 방지할 수 있는 효과를 얻을 수 있기 때문이다.

실제로, 플랫 마스크(10')가 직사각형인 경우와 핀쿠션(또는 배럴형)인 경우 수평방향(X축 방향) 끝단부와 대각부의 열팽창 경향을 보면, 텐션 마스크(10)의 초기 도우밍량은 물론 일정한 시간이 경과한 후의 전자빔 이동량, 즉 안정량에 있어서도 핀쿠션(또는 배럴형) 플랫 마스크의 경우가 더욱 유리한 경향을 나타내는 것을 실험을 통해 알 수 있었다.

본 발명인의 실험에 의하면, 단변측 무효부(14b)의 중앙부 만곡 깊이를 c라 하고, 이 무효부의 중앙부가 유효부 측으로 만곡된 핀 쿠션형인 경우의 만곡 깊이를 양(+)의 값으로 하며(도 3 참조), 무효부(14b')의 중앙부가 유효부(12b') 반대측으로 만곡된 배럴형인 경우의 만곡 깊이를 음(-)의 값으로 할 때(도 7 참조), 만곡 깊이(±c)가 0㎜를 초과하면 유효부(12 또는 12')의 주변부 슬롯 이동량이 축소되기 시작함을 알 수 있었다.

따라서, 단변측 무효부(14b 또는 14b')의 중앙부 만곡 깊이(±c)는 0㎜를 초과하는 값이면 무방하다.

또한, 단변측 무효부의 만곡 깊이(±c)가 증가되면 스트립(12b)과 단변측 무효부(14b 또는 14b')의 수축이 발생할 수 있는데, 텐션 마스크의 경우 상기 만곡 깊이(±c)가 3.0㎜일 때 스트립의 수축량이 최대 0.5㎜가 된다.

그런데, 이 정도의 수축량은 스트립(12b)에 의해 형성되는 슬롯(12a)을 통과하는 전자빔에 큰 영향을 미치지 않는 것을 알 수 있으므로, 단변측 무효부(14b 또는 14b')의 만곡 깊이(±c)는 3.0㎜ 이하여야 한다는 것을 알 수 있다.

따라서, 상기 만곡 깊이(±c)는 부등식 0㎜〈 ±c ≤3.0㎜를 만족하는 것이 바람직하다.

그런데, 만곡 깊이(±c)에 대한 상기 부등식을 만족한다고 해서 양호한 열팽창 특성과 균일한 응력분포를 얻을 수 있는 것은 무리이다.

즉, 이러한 효과를 얻기 위해서는, 플랫 마스크(10')의 수평방향의 유효부 전체 폭을 (2d)라 할 때 단변측 무효부의 각각의 폭(a 또는 b)이 부등식 0.02d ≤a(또는 b) ≤0.05d 를 만족해야 한다.

이는, 무효부의 폭(a 또는 b)이 유효부의 이등분 폭(d)의 0.02배 미만이면 유효부의 끝단에서 파탄이 발생하는 문제가 있고, 상기 폭(a 또는 b)이 유효부의 이등분 폭(d)의 0.05배를 초과하면 무효부와 유효부의 응력차로 인해 유효부 주변에서 주름이 발생하는 문제가 있기 때문이다.

또한, 본 발명은 수평축상보다 상대적으로 약한 응력을 가지는 유효부 대각의 응력을 증가시키기 위해 상기 무효부 중에서 장변측 무효부(14a 또는 14a')와 단변측 무효부(14b 또는 14b')가 만나는 지점인 대각 모서리에 위치하는 대각 무효부에 경사면(14c)을 제공한다.

플랫 마스크(10')를 마스크 프레임에 용접하기 전에 가해주는 서브 텐션(sub-tension)의 인가시 무효부에 주어지는 응력을 보면, 도 3에 화살표로 도시한 바와 같이, 무효부(14b)의 외측을 따라 형성되는 응력(Fo)은 무효부(14b)의 내측을 따라 형성되는 응력(Fi)에 비해 크며, 또한 대각보다는 수평축상의 끝단부가 더 큰 값을 갖는다. 이는 실제로 텐션 마스크를 가지는 음극선관에 있어서 진동에 취약한 부분이 마스크의 수평축상이므로 대각부보다는 수평축상의 응력이 큰 값을 가져야만 한다.

그러나, 수평축상의 응력이 대각부의 응력보다 상당히 크면 응력차에 의해 마스크 전체에 가해지는 응력의 불균형이 초래되어 열팽창에 불리하다. 따라서, 이러한 응력차를 방지하기 위해 무효부의 형상을 대각 무효부에서 일정한 경사면(14c)을 가지는 구조로 형성한다.

대각 무공부가 형성된 방향으로 형성되는 응력(Fd)은 경사면(14c)이 수직방향과 이루는 경사각( θ)에 의해 형성하는 응력으로서, 응력(Fd)의 방향은 경사각(θ)과 동일한 방향이므로 상기 경사각( θ)에 따라 유효부(12)에도 영향을 주게 된다.

따라서, 상기 응력(Fd)은 수평축상보다 상대적으로 약한 응력을 가지는 유공부 대각의 응력을 증가시켜 주는 경향을 가진다.

하기 표 1은 경사각( θ)에 따른 응력분포의 실험 데이터를 나타내는 것으로, 플랫 마스크(10')의 수평방향 전체 길이가 580㎜이고, 수직방향 전체 길이가 545㎜이며, 유효부의 수평방향 1/2 길이가 253.436㎜이고, 수직방향 1/2 길이가 193.775㎜이며, 단변측 무효부의 폭이 각각 7㎜이고, 무효부의 만곡 깊이가 1.0㎜인 텐션 마스크를 수직방향으로 57.4kgf/m²의 힘으로 가압한 경우이다.

표 1

	응력 분포(kgf/㎡)
	max	max 위치	min	min 위치
θ= 0°	29.6	2/3 지점	27.7	대각
θ= 30°	29.9	수평 끝단	28.8	대각
θ= 45°	30.1	수평 끝단	29.2	대각
θ= 60°	30.2	수평 끝단	29.2	대각

이 실험에서 알 수 있는 바와 같이, 수직방향에 대한 경사면의 경사각( θ)은 최대 응력값(max)과 최소 응력값(min)의 차가 일정치 이하인 범위, 즉 0°〈 θ〈 60°를 만족하는 범위 내에서 형성하는 것이 바람직하다.

이러한 플랫 마스크(10')는 수직방향(마스크의 단축방향)으로의 텐션 인가시 초기 도우밍량은 물론 일정한 시간이 경과한 후의 전자빔의 이동량, 즉 안정량에 있어서 유리하므로 양호한 열팽창 특성을 얻을 수 있고, 균일한 응력 분포를 얻을 수 있으며, 또한 직선성을 갖는 유효부를 얻을 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 상기 리얼 브리지의 수직 피치(Pv)에 대한 수평 피치(Ph)의 비(Pv/Ph)가 부등식 5.0 ≤(Pv/Ph) ≤12.0을 만족하는 것이 바람직한데, 이는 Pv/Ph가 5.0 미만인 경우에는 도우밍(doming)의 문제가 있고, Pv/Ph가 12.0을 초과하는 경우에는 하울링(howling)의 문제가 있기 때문이다.

도 4 및 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 텐션 마스크를 도시한 것으 로, 특히 단변측 무효부(14b)의 전면 및 후면에 하프 에칭에 의한 홈(16)을 형성하여 무효부(14b)의 체적률이 유효부(12)의 체적률 이상의 값이 되도록 한 것이다.

일반적으로, 2.0㎜ 미만의 수직 피치(Pv)를 갖는 텐션 마스크는 유효부와 무효부의 체적률(플랫 마스크가 에칭에 의해 제거된 부분을 의미함)이 다르더라도, 즉 응력차가 발생하더라도 유효부와 무효부의 경계면에서의 변형이 극히 작다. 그러나 수직 피치(Pv)가 2.0㎜ 이상인 텐션 마스크에서는 유효부와 무효부가 가지는 체적률이 달라 물성치(여기서는 무효부와 유효부가 이루는 형상이 다르므로 물성치라고 정의한다)가 다른 경우에는 유효부와 무효부의 크리프(creep) 변형량이 다르기 때문에 경계면에서 응력차가 발생하고 이에 의해 변형이 발생하게 된다.

실제로, 마스크의 주변부에서 유효부가 에칭되어 슬롯을 형성하는 부분은 전체 체적의 35±5% 정도이며, 나머지는 에칭되지 않은 부분으로 존재하게 된다.

따라서, 유효부와 무효부에는 대략 35% 정도의 체적차가 존재하는데, 이때 동일한 인장력이 마스크에 가해진다면 상기한 체적률 차이로 인해 유효부와 무효부에는 서로 다른 응력이 발생하고, 이러한 응력차는 그 경계부에서 변형을 초래한다. 만약, 마스크의 용접 후 변형이 없었다 하더라도 열처리 공정 후에는 프레임의 구조도 열에 의해 변형이 되므로 마스크에 가해지는 인장력의 차이는 훨씬 커지게 되고 마스크의 변형은 더욱 심하게 발생된다.

그러나, 유효부의 응력이 무효부의 응력 이상인 경우, 즉 무효부의 체적률이 유효부 이상인 경우에는 무효부에 의해 바깥으로 향하는 힘이 유효부에 비해 작기 때문에 경계면에서의 변형이 작아지게 된다.

이러한 이유로, 본 실시예는 리얼 브리지(12c :도 1 및 도 2 참조)의 수직 피치(Pv)가 2.0㎜ 이상인 텐션 마스크, 특히 상기 수직 피치가 부등식 2.0㎜ ≤Pv ≤10.0㎜를 만족하는 텐션 마스크에 있어서, 유효부(12)의 슬롯 배열과 동일한 방향으로 단변측 무효부(14b)의 전후면 각각에 하프 에칭(half etching)에 의한 홈(16)을 형성한다.

여기에서, 상기 리얼 브리지(12c)의 수직 피치(Pv)를 10.0㎜ 이하로 제한하는 것은 상기 수직 피치(Pv)가 10.0㎜ 이상인 경우 하울링(howling)이 발생되기 때문이다.

이때의 홈(16)의 수평 피치(Ph')는 일정(constant) 또는 가변(variable) 형성할 수 있는 것으로, 특히 유효부(12)의 주변부 슬롯 피치(Ph)와 동일한 값을 갖도록 형성할 수 있다.

또한, 무효부(14b)의 폭이 10㎜ 미만일 경우에는 체적률을 고려하여 홈(16)의 수평 피치(Ph')를 무효부 폭의 10% 미만이 되도록 형성한다.

또한, 상기 실시예를 실시함에 있어, 홈(16)의 깊이(h)는 마스크 두께(t)의 30∼70%의 범위내에서 형성하는 것이 가능하고, 홈(16)의 폭(w)은 홈(16)의 수평 피치(Ph')의 30∼70%의 범위내에서 형성하는 것이 가능하다.

본 발명인의 실험에 의하면, 마스크의 두께(t)가 0.13㎜이고 유효부(12)의 체적률이 35%인 마스크에서, 홈 피치(Ph')를 0.6㎜, 홈 깊이(h)를 0.06㎜, 홈 폭(w)을 0.2㎜로 하여 무효부(14b)의 체적률을 22%로 한 경우에는 열처리 공정 후에 유효부(12)의 끝단에서 마스크의 미세한 변형이 발생함을 관찰할 수 있었으나, 홈 피치(Ph')를 0.6㎜, 홈 깊이(h)를 0.08㎜, 홈 폭(w)을 0.3㎜로 하여 무효부(14b)의 체적률을 43%로 한 경우에는 열처리 공정 후에도 유효부의 끝단에서 변형이 발생되지 않는 것이 증명되었다.

그리고, 상기 실험을 실시함에 있어, 플랫 마스크(10')의 수직방향으로 가해지는 인장력은 도 6에 도시한 바와 같이 수평방향으로 플랫 마스크(10')의 중심에 비해 주변에 큰 인장력을 인가하였다.

한편, 상기 하프 에칭을 실시할 때 전면 및 후면의 홈(16)은 도 5a에 도시한 바와 같이 서로 어긋난 위치에 제공할 수도 있고, 도 5b에 도시한 바와 같이 동일한 위치에 제공할 수도 있다.

물론, 전후면의 홈(16)을 동일한 위치에 제공하는 경우에는 홈의 깊이(h)를 마스크 두께(t)의 50% 미만으로 형성해야 함은 자명한 사실이다.

이와 같이, 무효부(14b)의 체적률이 유효부(12)의 체적률 이상이 되도록 무효부(14b)의 전면 및 후면에 하프 에칭에 의한 홈(16)을 각각 형성하면, 열처리 공정에 따른 변형을 방지할 수 있다.

이러한 구성의 플랫 마스크를 사용한 텐션 마스크 조립체는 플랫 마스크(10')를 수직방향으로 인장하되, 이 마스크(10')의 수평방향 주변부를 중심부에 비해 큰 인장력으로 인장하고(도 6 참조), 인장된 플랫 마스크(10')의 장변측 무효부를 마스크 프레임(20)의 지지부재(22,22)에 용접 고정한 후, 도 1의 이점쇄선으로 도시한 바와 같이 지지부재의 외측으로 돌출된 장변측 무효부(14a 또는 14a')의 일부를 수평방향으로 절단 및 제거하는 단계에 따라 조립이 완료된다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

이와 같이 본 발명은 플랫 마스크의 유효부와 무효부를 핀쿠션 또는 배럴형으로 형성하고, 유효부의 좌우측 가장자리에 구비되는 단변측 무효부를 그의 길이 방향으로 중앙부와 상하측부가 동일한 폭을 갖도록 하는 한편 유효부의 인접한 스트립과 동일한 곡률로 만곡 형성하며, 단변측 무효부의 각각의 폭을 유효부 이등분 폭의 0.02∼0.05배가 되도록 형성하고, 무효부의 중앙부 만곡 깊이(c)를 부등식 0㎜〈 ±c ≤3.0㎜ 을 만족시킴으로써, 텐션 마스크의 유효부를 직선으로 얻을 수 있고 수평축상에서의 열팽창을 감소시킬 수 있다.

따라서, 열팽창에 의한 색순도(purity) 저하를 방지할 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 무효부 중에서 대각 무효부에 경사면을 제공하고, 수직방향에 대한 경사면의 경사각( θ)이 부등식 0°〈 θ〈 60°를 만족시키도록 함으로써, 단변측 무효부를 따라 형성되는 응력을 마스크의 대각 방향으로 고르게 분산시켜 유효부 대각의 응력을 증가시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 단변측 무효부의 전면 및 후면에 하프 에칭(half etching)에 의한 복수의 홈을 제공하여 무효부의 체적률이 유효부의 체적률 이상이 되도록 함으로써, 수평방향으로 유효부 중심에 비해 주변에 큰 인장력을 인가할 수 있으 며, 유효부와 무효부의 경계면에서의 변형을 억제할 수 있는 등의 효과를 얻을 수 있다.

Claims (20)

1. 상호 이격되어 전자빔 통과용 슬롯들을 형성하며 핀쿠션(pin cushion) 또는 배럴(barrel) 형상으로 형성되는 복수의 스트립들과, 인접하는 상기 스트립들을 상호 연결하며 상기 슬롯들을 구획하는 복수의 리얼 브리지들과, 상기 각 슬롯들에 제공되는 더미 브리지를 포함하는 유효부와;

   상기 유효부의 장변측과 단변측 가장자리에 구비되는 무효부;

   를 포함하고, 상기 단변측 무효부는 수직방향으로 중앙부와 상하측부가 동일한 폭을 가지며 상기 유효부의 주변부에 위치한 스트립과 동일한 곡률로 만곡 형성되고, 상기 단변측 무효부의 각각의 폭(a)은 상기 유효부 전체 폭을 (2d)라 할 때 부등식 0.02d ≤a ≤0.05d를 만족하며, 상기 무효부의 중앙부 만곡 깊이(c)가 부등식 0㎜〈 ±c ≤3.0㎜ 을 만족하는 플랫 마스크.

   여기에서, 상기 c는 상기 단변측 무효부의 중앙부가 상기 유효부 측으로 만곡된 핀 쿠션형인 경우의 만곡 깊이이고, -c는 상기 단변측 무효부의 중앙부가 상기 유효부 반대측으로 만곡된 배럴형인 경우의 만곡 깊이이다.
2. 제 1항에 있어서, 상기 장변측 무효부와 상기 단변측 무효부가 만나는 대각 무효부를 더욱 포함하고, 상기 대각 무효부에는 경사면이 제공되며, 상기 플랫 마스크의 단축방향에 대한 상기 경사면의 경사각(θ)은 부등식 0°〈 θ〈 60°를 만족하는 플랫 마스크.
3. 제 1항에 있어서, 상기 리얼 브리지의 수직 피치(Pv)에 대한 수평 피치(Ph)의 비(Pv/Ph)가 부등식 5.0 ≤(Pv/Ph) ≤12.0을 만족하는 플랫 마스크.
4. 제 1항에 있어서, 상기 유효부와 무효부가 철(Fe)로 이루어지는 플랫 마스크.
5. 제 1항에 있어서, 상기 리얼 브리지의 수직 피치(Pv)가 부등식 2.0㎜ ≤Pv ≤ 10.0㎜ 를 만족하며, 상기 단변측 무효부의 체적율(V₂)은 상기 유효부의 체적율(V₁)에 대해 부등식 V₂ ≥V₁ 을 만족하는 플랫 마스크.
6. 제 5항에 있어서, 상기 단변측 무효부의 전면 및 후면에는 하프 에칭(half etching)에 의한 복수의 홈이 제공되는 플랫 마스크.
7. 제 6항에 있어서, 상기 홈은 상기 플랫 마스크의 단축방향으로 길게 형성되는 플랫 마스크.
8. 제 7항에 있어서, 상기 홈은 상기 단변측 무효부의 곡률과 동일한 곡률로 형성되는 플랫 마스크.
9. 제 7항에 있어서, 상기 홈의 피치는 상기 유효부의 주변부에 인접한 상기 슬롯과 동일한 수평 피치로 이루어지는 플랫 마스크.
10. 제 9항에 있어서, 상기 홈의 깊이는 상기 무효부 두께의 30∼70%인 플랫 마스크.
11. 제 9항에 있어서, 상기 홈의 폭은 상기 홈 피치의 30∼70%인 플랫 마스크.
12. 제 9항에 있어서, 상기 전면에 제공된 홈과 상기 후면에 제공된 홈이 서로 어긋난 위치에 제공되는 플랫 마스크.
13. 제 9항에 있어서, 상기 전면에 제공된 홈과 상기 후면에 제공된 홈이 동일한 위치에 제공되는 플랫 마스크.
14. 제 7항에 있어서, 상기 단변측 무효부의 폭이 10㎜ 미만이고, 상기 홈의 피치는 일측 무효부 폭의 10% 미만인 플랫 마스크.
15. 제 14항에 있어서, 상기 홈의 깊이는 상기 무효부 두께의 30∼70%인 플랫 마스크.
16. 제 14항에 있어서, 상기 홈의 폭은 상기 홈 피치의 30∼70%인 플랫 마스크.
17. 제 14항에 있어서, 상기 전면에 제공된 홈과 상기 후면에 제공된 홈이 서로 어긋난 위치에 제공되는 플랫 마스크.
18. 제 14항에 있어서, 상기 전면에 제공된 홈과 상기 후면에 제공된 홈이 동일한 위치에 제공되는 플랫 마스크.
19. 제 1항 내지 제 18항중 어느 한 항에 따라 제조한 플랫 마스크를 상기 플랫 마스크의 수직방향으로 인장하되, 상기 플랫 마스크의 수평방향 주변부를 중심부에 비해 큰 인장력으로 인장하고, 인장된 상기 플랫 마스크의 장변측 무효부를 마스크 프레임의 지지부재에 용접 고정한 후, 상기 지지부재의 외측으로 돌출된 상기 장변측 무효부의 일부를 상기 플랫 마스크의 수평방향으로 절단 및 제거하는 플랫 마스크의 조립 방법.
20. 제 19항의 방법에 의해 제조된 텐션 마스크 조립체.

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