KR20000050496A - 평면 브라운관용 패널의 얼라인먼트 마크 - Google Patents

Abstract

본 발명은 평면 브라운관에 관련한 것으로서, 보다 상세하게는 패널의 얼라인먼트 홀 형상을 변경하여 패널과 새도우마스크의 얼라인 정도를 향상시킬 수 있도록 한 평면 브라운관용 패널의 얼라인먼트 마크에 관한 것이다.

이를 위한 본 발명은, 패널의 장변과 단변측 비유효면상에 얼라인 마크를 형성하고, 상기 얼라인 마크를 기준으로 새도우마스크를 패널에 얼라인하는 평면 브라운관에 있어서;

상기 패널(1)에 형성된 얼라인 마크(10)의 형상을 일정한 폭을 가진 선 또는 사각형으로 한 것이다.

Description

평면 브라운관용 패널의 얼라인먼트 마크{mark for alignment of panel for flat type cathode ray tube}

본 발명은 평면 브라운관에 관련한 것으로서, 보다 상세하게는 패널의 얼라인먼트 홀 형상을 변경하여 패널과 새도우마스크의 얼라인 정도를 향상시킬 수 있도록 한 평면 브라운관용 패널의 얼라인먼트 마크에 관한 것이다.

일반적으로, 평면 브라운관은 도 1에 도시된 바와 같이 형광체(1a)가 도포된 평판형 패널(1)의 내면에는 벌브(bulb)형태의 펀넬(2)이 결합되어 있고, 상기 펀넬(2)의 후방으로 후퇴되어 있는 관형상의 네크부(3)에는 전자빔(4)을 발사하는 전자총(5)이 내장되어 있으며, 상기 네크부(3)의 외측에는 전자빔(4)을 수평 또는 수직방향을 편향시켜주는 편향요크(6)가 설치되어 있다.

그리고, 상기 패널(1) 내면의 가장자리측에는 사각틀 형상의 레일(7)이 프릿 글라스(frit glass)에 의해 결합되어 있으며, 상기 레일(7)의 펀넬측에는 공극형상 또는 원형상의 가는 구멍이 무수히 뚫린 새도우마스크(8)가 용접에 의해 고정되어 있다.

따라서 상기 펀넬(2)의 네크부(3)에 봉입되어 있는 전자총(5)으로 영상신호가 입력되면 전자총의 캐소드로부터 전자빔(4)이 방출되고, 방출된 전자빔은 전자총의 각 전극에 인가된 전압에 의해 제어, 가속, 집속된 다음 편향요크(6)의 정자계에 의해 수평 및 수직방향으로 궤도가 수정된 상태로 새도우마스크(8)를 통과하여 패널(1) 내면에 도포된 형광체(1a)를 발광시키므로써 화상이 재현된다.

한편, 상기 패널(1) 내면에 새도우마스크(8)를 적정간격을 두고 고정시키기 위해 패널 내면에 미리 사각틀 형상의 레일(7)을 프릿 글라스에 의해 융착한 후, 상기 레일(7)상에 새도우마스크(8)의 사방을 인장시킨 상태에서 용접에 의해 고정하게 된다.

이 때, 상기 패널(1) 내면에 일정한 패턴으로 형성된 형광막(1a)과, 새도우마스크(8)에 형성된 고정세의 구멍이 정확하게 일치해야만 전자빔이 설정된 형광막(1a)에 정확하게 주사된다.

이를 위해서, 패널(1)과 새도우마스크(8)에 얼라인(aline)용 카메라(도시는 생략함)가 수평선과 수직선을 인식할 수 있도록 얼라인 마크를 각각 형성하여, 얼라인용 카메라가 패널(1)에 형성된 얼라인 마크(9)와 새도우마스크(8)에 형성된 얼라인 마크(도시는 생략함)를 각각 인식하여 가장 이상적인 위치라고 메모리 된 지점으로 위치를 이동시켜가면서 패널(1)과 새도우마스크(8)를 정확하게 얼라인 한 후 용접에 의해 고정시키게 된다.

특히, 상기 패널(1)에 형성된 얼라인 마크(9)는 패널 에지부(edge)(또는 비유효면)(1b) 각 변당 하나씩 형성하여, 양 단변측에 형성된 얼라인 마크(9a)와, 양 장변측에 형성된 얼라인 마크(9b)를 이어 상호 수직으로 교차토록 한다.

이 때, 패널(1)의 양측변(단변)에 형성된 얼라인 마크(9a)를 연결하여 임의의 수평선(X)을 만들고, 패널(1)의 상/하변에 형성된 얼라인 마크(9b)를 연결하여 임의의 수직선(Y)을 만든후, 이들 X,Y선과, 새도우마스크(8)의 수평 및 수직중심선을 일치시킴에 따라 패널(1)과 새도우마스크(8)가 얼라인 되도록 하고 있다.

한편, 상기 패널(1)에 형성된 얼라인 마크(9)는 통상 원형홀로 되어 있으며, 형성과정은 다음과 같다.

패널(1)의 내면에 블랙 메트릭스(black matrix)를 액상으로 주입하여 고르게 도포한 상태에서 이를 응고시키기 위한 건조과정을 거치게 된다.

다음, 광선(light)을 블랙 메트릭스 도포면에 주사하여(노광공정) 고착시키게 되는데, 이 때 원형의 얼라인 마크(9)가 형성될 지점을 광선으로 부터 차단시켜 고착으로부터 제외시키고 그 다음 공정에서 순수에 의해 세척을 하게 되면(에칭공정:etching) 고착되지 않은 부분(얼라인 마크)이 씻겨나가게 되므로 원형상의 얼라인 마크(9)가 형성된다.

상기와 같은 원형의 얼라인 마크(9) 형성과정에서 얼라인 마크가 진원이 아닌 찌그러진 원이 마킹될 경우에는 얼라인용 카메라가 찌그러진 얼라인 마크(9)의 편심된 중심점을 인식하게 되어 정확한 수평 중심선(X) 및 수직 중심선(Y)을 인식하지 못하게 되므로 얼라인 정밀도가 떨어지는 요인이 되어 왔다.

이로 인해, 패널(1)과 새도우마스크(8)가 정확하게 결합되지 못하게 되므로 형광막 패턴과 새도우마스크의 구멍 패턴이 어긋나 정상적인 화면을 얻을 수 없는 문제점이 발생하게 된다.

상술한 바와 같이 얼라인용 카메라에 의해 왜곡된 형상의 얼라인 마크(9)를 피팅(fitting)하여 얻는 평균값은 필연적으로 오차를 가지게 된다.

이 때, 상기 원형 얼라인 마크(9) 형상 정밀도의 개념은 기하학적 형상을 가진 물체를 대상으로 삼차원 측정기로 측정한 좌표 데이터를 일정한 수학적 과정을 통하여 가장 이상적인 형상을 구성하는 것과, 형상을 구성한 후 기하학적 공차(geometric tolerences)를 평가하는 두가지 방법이 있다.

여기서, 기하학적 형상을 가진 물체를 평가하는 방법으로는 크게 두가지로 구분되는데, 이상적 형상과 개별 측정점간의 형상오차(form error)의 제곱의 합을 최소로 하는 형상의 수학적 표현을 얻는 최소자승법(least square method)과, 최소형상오차와 최대형상오차가 이루는 영역을 최소로 하는 형상을 구성하여 얻는 최소간극법(minumum zone evaluation)을 이용하고 있다.

상기 최소간극법은 비선형 최적화 문제를 다루는데 있어 유용한 방법이지만 탐색이나 반복과정이 필요한 관계로 삼차원 측정기에서 사용이 곤란하여 통상 최소자승법을 이용하여 평가를 한다.

참고적으로, 상기 최소자승법을 이용한 원의 중심을 구하는 방법에 대하여 설명하면 아래와 같다.

원의 방정식 (x-x₀)²+(y-y₀)²=r²→(제 1 식)

수식오차 ε_i=r_i ²-r²에 상기 (제 1 식)을 대입하면,

ε_i=r_i ²-(x_i-x₀)²-(y_i-y₀)²→(제 2 식)이 산출된다.

상기 (제 2 식)을 풀어쓰면 ε_i=r_i ²-(x_i ²-2ax_i+a²)-(y_i ²-2by_i+b²) 가 되고,

이를 정리하면, ε_i=-a²-b²+2ax_i+2by_i-x_i ²-y_i ²+r_i ²가 되며,

부호를 정리하면, ε_i=a²+b²-2ax_i-2by_i+x_i ²+y_i ²-r_i ²→(제 3 식)이 산출된다.

동일한 방법에 의해 j번째 측정점의 오차는 ε_j=a²+b²-2ax_j-2by_j+x_j ²+y_j ²-r_j ²가 된다.

상기 i번째와 j번째의 오차의 차이는,

ε_i-ε_j=(a²+b²-2ax_i-2by_i+x_i ²+y_i ²-r_i ²)-(a²+b²-2ax_j-2by_j+x_j ²+y_j ²-r_j ²)

= 2a(x_j-x_i)+2b(y_j-y_i)+x_i ²-x_j ²+y_i ²-y_j ²가 된다.

상기의 수식에서 새로운 선형 형상오차식은,

ε_k=2ar_k+2bs_k+x_i ²-x_j ²+y_i ²-y_j ²가 된다. [여기서, r_k=(x_j-x_i), s_k=(y_j-y_i)].

이와 같이 종래에는 패널(1)의 단변에 형성된 얼라인 마크(9a)의 y 값과, 장변에 형성된 얼라인 마크(9b)의 x 값의 평균값을 산출하여, 이 값을 기준으로 새도우마스크(8)를 결합하게 된다.

이 과정에서 상술한 바 있는 최소자승법에 의하면 사용하지 않는 축의 값(x,y값)을 모두 포함하여 평균값을 산출하게 되므로 산출값의 오차는 커질 수밖에 없었다.

따라서, 오차값을 포함하여 산출된 각 얼라인 마크(9)를 기준으로 패널(1)의 위치를 설정한 상태에서 새도우마스크(8)를 고정하게 되면 패널의 내면에 도포된 형광면과 새도우마스크(8)가 X,Y축 또는 회전방향으로 틀어져 고정되는 문제점이 발생하게 된다.

이로 인해, 형광면과 새도우마스크(8)의 틀어진 양만큼의 오차가 미스랜딩(mislanding)량으로 나타나게 되어 지자기 여유도, 색순도 여유도 등의 특성에 악영향을 미치게 된다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 그 목적은 패널과 새도우마스크를 정확하게 얼라인 하기 위한 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은 패널의 장변과 단변측 비유효면상에 얼라인 마크를 형성하고, 상기 얼라인 마크를 기준으로 새도우마스크를 패널에 얼라인하는 평면 브라운관에 있어서;

상기 패널에 형성된 얼라인 마크의 형상을 일정한 폭을 가진 선 또는 사각형으로 한 것을 특징으로 하는 평면 브라운관용 패널의 얼라인먼트 마크를 제공함에 있다.

도 1은 일반적인 평면 브라운관의 종단면도

도 2는 종래 얼라인 마크가 형성된 패널의 배면도

도 3은 본 발명의 얼라인 마크가 형성된 패널의 배면도

도 4는 본 발명의 다른 실시예를 도시한 패널의 배면도

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 패널 1b : 비유효면

8 : 새도우마스크 10 : 얼라인 마크

도 3은 본 발명의 얼라인 마크가 형성된 패널의 배면도이고, 도 4는 본 발명의 다른 실시예를 도시한 패널의 배면도로서, 이들 첨부도면을 참조하여 본 발명 평면 브라운관용 패널의 얼라인먼트 마크에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 패널(1)과 새도우마스크(8)의 결합공정에서 패널의 형광면 패턴과 새도우마스크의 구멍이 정확하게 일치되도록 하기 위해 패널(1)의 비유효면(1b) 각 변에 형성되는 얼라인 마크(10)의 형상을 변경한 것이다.

특히, 각 얼라인 마크(10)의 형상을 그 중심점 산출에 유리한 선(line) 또는 사각형상으로 한 것이다.

또한, 상기 얼라인 마크(10)는 패널(1) 비유효면(1b)의 각 변당 한 개 또는 그 이상의 개수로 형성하여도 무방하며, 그 길이는 각 얼라인 마크(10)에 인접한 패널(1)의 변 길이에 비해 작거나 같도록 길이를 가변하여도 무방하다.

또한, 그 개수에 있어서도 각 변당 한 개 또는 복수개씩 형성하여도 무방하다.

이상과 같이 일정한 두께를 가진 선형의 얼라인 먼트(10)에서 최소자승법에 의해 그 중심을 구하는 방법에 대해 설명하면 다음과 같다.

선의 방정식 y=ax+b →(제 1 식)

수식오차 ε_i=y_i-y에 상기 (제 1 식)을 대입하면,

ε_i=y_i-(ax+b)=y_i-ax_i-b →(제 2 식)이 산출된다.

오차 제곱의 합(sum of squared error:SSE)=Σε_i ²이 된다.

이 때, SSE를 최소화하기 위한 조건은,

δ SSE/δa=0, δ SSE/δb=0가 되어야 한다.

이에 따라, aΣx_i ²+bΣx_i-Σx_iy_i=0 가 되며, x_i=N으로 치환하면,

aΣx_i+bN-Σy_i=0 이 된다.

이 때의 수직오차 ε_i=(y_i-y)cosθ 이고,

상기 cosθ≒1/1+a²이 되고,

SSE= Σ｛(y_i-y)cosθ｝²=Σ(y_i-ax_i-b)²/(1+a²)이 되며,

이 때, SSE를 최소화하기 위한 조건식에 의해,

a²+a×｛NΣx_i ²-(Σx_i)²｝-｛NΣy_i ²-(Σy_i)²｝/｛NΣx_iy_i-Σx_iΣy_i｝- 1 = 0 가 된다.

여기서, c = Σ(y_i-ax_i)/N이 된다.

위의 오차 산출과정에서와 같이 오차의 크기는 얼라인 마크(10)의 진직도(straughtness)에 의해 결정되므로 얼라인 마크가 원형일 때 보다는 직선형태일때가 정밀도에 있어서 유리하다고 볼 수 있다.

상기의 수식에 의해 산출된 실제 측정값(얼라인 마크의 왜곡량)들은 원형일때와 비슷한 수준이지만 계산된 중심값은 오차가 줄어드는 것을 알 수 있다.

왜냐하면, 종래에서는 얼라인 마크의 중심을 구하는 과정에서 사용되지 않는 축의 값을 포함한 반면, 본 발명에서는 수식에서와 같이 장변측 얼라인 마크의 y값과 단변측 얼라인 마크의 x값만을 이용하여 평균값을 산출하기 때문에 기준축과 관계없는 축의 값에 의한 오차를 줄일 수 있게 된다.

이에 따라 패널(1)의 형광면(1a)과 새도우마스크(8)의 얼라인 작업에 있어서 X, Y축 또는 회전방향으로 틀어지는 량을 현저히 줄일 수 있으므로 결국 형광면과 새도우마스크의 틀어진 양을 줄일 수 있으므로 기존의 문제점으로 지적되었던 미스랜딩량을 줄이게 되어 지자기 여유도, 색순도 여유도 등의 특성을 향상시킬 수 있게 된다.

이상과 같은 본 발명은 패널과 새도우마스크를 얼라인 하기 위한 얼라인 마크의 형상을 원형에서 사각형 또는 선형으로 변형하므로써 그 중심점을 산출함에 있어 정확도를 높일 수 있게 된다.

이에 따라 패널과 새도우마스크의 X,Y 축 또는 회전방향으로의 얼라인먼트 미스량을 줄여 지자기 여유도, 색순도 여유도 등의 특성을 향상시킬 수 있게 된다.

Claims (3)

1. 패널의 장변과 단변측 비유효면상에 얼라인 마크를 형성하고, 상기 얼라인 마크를 기준으로 새도우마스크를 패널에 얼라인하는 평면 브라운관에 있어서;

   상기 패널에 형성된 얼라인 마크의 형상을 일정한 폭을 가진 선 또는 사각형으로 한 것을 특징으로 하는 평면 브라운관용 패널의 얼라인먼트 마크.
2. 제 1 항에 있어서,

   얼라인 마크는 각 장/단변에 적어도 한 개 이상씩 형성한 것을 특징으로 하는 평면 브라운관용 패널의 얼라인먼트 마크.
3. 제 1 항에 있어서,

   얼라인 마크의 길이는 이에 인접하는 패널의 각 변 길이와 같거나 또는 작게 형성한 것을 특징으로 하는 평면 브라운관용 패널의 얼라인먼트 마크.