KR20050017574A - 칼라음극선관용 새도우 마스크 - Google Patents

칼라음극선관용 새도우 마스크

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KR20050017574A
KR20050017574A KR1020030056616A KR20030056616A KR20050017574A KR 20050017574 A KR20050017574 A KR 20050017574A KR 1020030056616 A KR1020030056616 A KR 1020030056616A KR 20030056616 A KR20030056616 A KR 20030056616A KR 20050017574 A KR20050017574 A KR 20050017574A
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electron
color cathode
ray tube
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김상문
김성연
김동석
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엘지.필립스 디스플레이 주식회사
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Abstract

본 발명은 칼라음극선관용 새도우 마스크에 관한 것으로서, 보다 상세하게는AK 새도우 마스크의 적어도 일측 표면에 니켈/인-바 층을 형성한 후, 전자총 대향면의 마스크 표면에 전자 반사막을 형성하여 도밍 현상으로 인한 화질의 열화 문제를 해결하고, 원가를 절감할 수 있도록 한 칼라음극선관용 새도우 마스크에 관한 것이다.
본 발명에 따른 칼라음극선관용 새도우 마스크는 전자총으로부터 방출된 전자빔이 편향요크에 의해 선택적으로 편향된 후, 프레임에 지지된 새도우 마스크의 구멍을 통과하여 색 선별되어 형광 막에 도달됨으로써, 화상을 구현하도록 된 칼라음극선관에 있어서,
상기 새도우 마스크의 재질은 AK강을 사용하며, 상기 새도우 마스크 일측면에 인-바(Fe-Ni)를 플라즈마 증착시켜 인-바 층을 형성하고, 그 반대쪽 측면에 전자 반사막이 형성되도록 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 AK강 새도우 마스크의 표면을 인-바화 시켜 도밍특성을 개선함으로써, 원가 절감하는 효과가 있다.
그리고, 본 발명은 인-바 층을 증착하고 난 후, 한 번의 열처리를 통해, 성형과 결정화를 동시에 진행하게 되어 공정을 단축하게 되는 효과가 있다.

Description

칼라음극선관용 새도우 마스크{Shadow mask of color Cathode Ray Tube}
본 발명은 칼라음극선관용 새도우 마스크에 관한 것으로서, 보다 상세하게는AK 새도우 마스크의 적어도 일측 표면에 니켈/인-바 층을 형성한 후, 전자총 대향면의 마스크 표면에 전자 반사막을 형성하여 도밍 현상으로 인한 화질의 열화 문제를 해결하고, 원가를 절감할 수 있도록 한 칼라음극선관용 새도우 마스크에 관한 것이다.
도 1은 일반적인 칼라음극선관의 구조를 보인 개략단면도로서, 동 도면에서 보여지는 바와 같이 일반적인 칼라음극선관은 내측면에 형광막이 형성된 판넬(6)과 내측면에 전도성을 갖는 흑연이 도포된 펀넬(5)은 약 450℃의 로에서 융착 글라스로 서로 봉합되어지며, 펀넬(5)의 네크부에 전자빔을 발생시키는 전자총(1)이 장착되어 있고, 상기 판넬(6)의 내측에는 색 선별 전극인 새도우 마스크(8)가 프레임(7)에 의해 지지되어 있으며, 펀넬(5)의 외주면에는 전자빔을 좌우로 편향시켜주는 편향요크(2)가 삽입되는 구성으로 이루어진다.
상기와 같이 구성된 칼라음극선관은 전자총(1)에 영상신호를 입력하면 전자총(1)의 캐소드로부터 열전자가 방출되며 방출된 전자는 전자총(1)의 각 전극에서 인가된 전압에 의해 판넬(6)쪽으로 가속 및 집속과정을 거치면서 진행하며, 이때 전자는 펀넬(5)의 네크부에 장착된 마그네트의 자계에 의해 전자빔의 진행경로가 조정되며 조정된 전자빔은 편향요크(2)에 의해 판넬(6)의 내면에 주사되는데, 편향된 전자빔은 판넬(6)의 내측면 프레임(7)에 결합된 새도우 마스크(8)의 슬롯을 통과하면서 색 선별이 이루어지고, 선별된 전자빔은 판넬(6) 내면 각각의 형광막에 충돌하여 형광체를 발광시킴으로서 영상신호를 재현한다.
그리고, 전자빔이 새도우 마스크(8)의 슬롯을 통과하여 형광막에 도달되는데 있어서, 지자기에 의한 영향으로 전자빔의 편향이 일어나는 것을 방지하기 위하여 판넬(6) 쪽에서 볼 때, 새도우 마스크(8)가 결합된 프레임(7) 뒤쪽에 지자기 차폐 구조물인 인너쉴드(3)가 부착되어 있다.
상기와 같이 구성된 종래의 칼라음극선관은 전자총(1)으로부터 방출된 전자빔이 형광막 위의 주사 위치에 따라 선택적으로 편향요크(2)에 의하여 편향된 후 프레임(7)에 지지된 새도우 마스크(8)의 구멍을 통과하여 형광막에 도달됨으로써 화상을 형성하게 된다.
이때, 새도우 마스크(8)의 슬롯을 통과하는 전자빔은 약 30 % 정도에 불과하고, 나머지 70%정도는 새도우 마스크(8) 표면에 충돌하여 열에너지로 변환된다.
그리고, 변환된 열에너지는 새도우 마스크(8) 표면의 온도를 상승시켜 새도우 마스크(8)의 열팽창을 유발시키게 된다. 이로 인해, 새도우 마스크(8)의 슬롯을 통과하여 형광막에 도달되는 전자빔의 위치가 변하게 되고, 색 번짐을 유발시키는 도밍 현상이 발생하게 된다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 종래에는 프레임(7)과 판넬(6) 사이를 지지하는 마스크 스프링의 길이와 용접점 등을 변화시켜 새도우 마스크(8)를 형광막 쪽으로 이동시키거나 멀어지게 하여, 새도우 마스크(8)의 도밍현상을 보상하고자 하였다.
그러나, 상기와 같은 방법으로 새도우 마스크(8)의 도밍현상을 보정하는 것은 새도우 마스크(8)가 열 팽창되어 도밍이 완료되는 시점에서 이루어지는 것으로서, 초기 도밍 현상에 따른 해상도의 저하를 방지할 수 없는 문제점이 있다.
이러한, 문제점을 해결하기 위해 다른 종래 기술(미국특허 제647934호, 제4528246호 및 일본특허공개 제59-15861호)에서는 새도우 마스크를 인-바(Fe-Ni)강을 이용해 제작하는 것을 제안하고 있다.
이처럼, 인-바(Fe-Ni)강으로 새도우 마스크를 제작하는 것은, 새도우 마스크의 열팽창을 줄일 수 있게 되는 반면, 가격과 가공성 면에서 불리한 점이 있다.
그리고, 또 다른 종래 기술(유럽특허 제0139379호)에서는 새도우 마스크의 열팽창을 줄이기 위한 방법으로 새도우 마스크 표면에 열팽창이 작은, 납 또는 붕산 염 등의 물질을 도포하는 방법을 제안하고 있다.
또한, 또 다른 종래 기술에서는 도밍 현상을 방지하기 위한 방법으로서 단열성이 뛰어난 세라믹계의 절연물질을 새도우 마스크 표면에 코팅하는 방법과, 새도우 마스크 또는 전자총 표면에 열적 절연물질, 열방사물질, 전자 반사물질과 같은 물질들을 스프레이 방법과 스퍼트링 방법을 통해 코팅하는 방법이 제안되고 있다.
그러나, 이러한 방법에 따르면, 스프레이 공정이 정교하게 조절되었다고 하더라도 새도우 마스크 면의 구멍의 일부가 막히는 경우가 빈번하게 발생되고, 이 방법으로 형성된 코팅면은 균일하지 않다는 문제점이 있다. 특히, 스퍼터링 방법에 의한 것은 피복층의 두께가 얇고 또 증착 장비가 고가이고 생산 효율성이 낮다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 AK 새도우 마스크의 적어도 일측 표면에 니켈/인-바 층을 형성한 후, 전자총 대향면의 마스크 표면에 전자 반사막을 형성하여 도밍 현상으로 인한 화질의 열화 문제를 해결하고, 원가를 절감할 수 있도록 한 칼라음극선관용 새도우 마스크를 제공하는데 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 칼라음극선관용 새도우 마스크는 전자총으로부터 방출된 전자빔이 편향요크에 의해 선택적으로 편향된 후, 프레임에 지지된 새도우 마스크의 구멍을 통과하여 색 선별되어 형광 막에 도달됨으로써, 화상을 구현하도록 된 칼라음극선관에 있어서,
상기 새도우 마스크의 재질은 AK강을 사용하며, 상기 새도우 마스크의 적어도 일측에 인-바(Fe-Ni)를 플라즈마 증착시켜 인-바 층을 형성하고나서, 새도우 마스크의 전자총 대향면에 전자 반사막이 형성되도록 하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 새도우 마스크의 재질은 AK강을 사용하며, 상기 새도우 마스크의 적어도 일측면에 니켈(Ni)을 플라즈마 증착시켜 니켈 층을 형성하고, 상기 니켈 층 위에 인-바(Fe-Ni)를 플라즈마 증착시켜 인-바 층을 차례로 형성하며, 새도우 마스크의 전자총 대향면에 전자 반사막이 형성되도록 하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 인-바는 Fe를 베이스로 하고, 상기 Fe에 Ni이 34~38% 함유된 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 전자 반사막은 전자총 대향면에 형성되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 플라즈마 증착된 막의 총 두께는 2 ~ 20㎛인 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 인-바 층의 두께는 니켈 층의 두께 대비 1.5배 ~ 4배인 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 전자 반사막은 WO3, B2O3와 같은 전자 반사재와, 무기질 프릿 바인더, 비히클이 혼합된 페이스트를 이용하여 형성되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 전자 반사막은 스크린 인쇄방법으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 전자 반사막은 전자 반사재와 무기질 프릿 바인더 원료의 총합 량이 60 ~ 85중량부 첨가된 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 전자 반사막은 비히클의 함량이 15 ~ 40중량부 첨가된 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 전자 반사막의 두께를 2 ~ 10㎛로 형성하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 자세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 새도우 마스크, 도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 새도우 마스크, 도 4는 니켈(Ni) 함량에 따른 합금의 열팽창 계수 변화를 보인 그래프이고, 도 5는 인-바 10㎛를 증착하고 각 온도에서 13분간 열처리 한 후의 X선 회절분석 결과, 도 6은 인-바 10㎛를 증착하고 각 온도에서 13분간 열처리 한 후 증착막에서 니켈(Ni)함량 분석 결과, 도 7은 니켈/인-바를 증착하고 800??에서 어닐링 열처리 한 후의 X선 회절 분석 결과, 도 8은 니켈/인-바를 증착하고 800??에서 어닐링 열처리 한 후 증착막에서 니켈(Ni)함량 분석 결과를 나타낸다.
상기 도 2내지 도 3에서 보여지는 바와 같이 본 발명은 AK강 새도우 마스크(18)의 양면 중 적어도 1면에 플라즈마 증착으로 인-바(Fe-Ni) 층(181)을 형성하고, 전자총 대향면에 스크린 인쇄 방법에 의한 전자 반사막(183)을 형성함으로써, 저 열팽창성과 아울러 전자 반사 효과를 갖도록 하여 도밍 특성을 향상시킬 수 있도록 구성하였다.
특히, 본 발명은 새도우 마스크(18)의 열팽창 특성을 저감하기 위하여 AK강 새도우 마스크(18)의 양면 중 적어도 1면에 플라즈마 증착법을 이용하여 인-바(Fe-Ni) 층(181)을 형성시키는데 있어 다음 두 가지 방법을 시도하였다.
첫 번째 방법은 성형을 위한 어닐링 열처리 후, 새도우 마스크(18)의 적어도 일측면에 Fe를 베이스로 하고, 상기 Fe에 Ni이 34~38% 함유된 인-바를 증착시키도록 하고, 결정화 열처리를 통하여 상기 증착막 자체가 결정화되도록 하여 인-바(Fe-Ni) 층(181)을 형성하는 방법이다. 이때, 상기 증착 막에서의 니켈(Ni)의 함량이 31 ~ 36%를 유지하도록 한다.
두 번째 방법은 에칭이 완료된 AK강 새도우 마스크(18)의 적어도 일측면에 니켈(Ni) 층(185)과 인-바(Fe-Ni) 층(181)을 차례로 증착한 후, 성형을 위한 어닐링 열처리를 통하여 상기 니켈(Ni) 층(185)과 인-바(Fe-Ni) 층(181)의 결정화를 동시에 이루도록 하는 방법이다.
이때, 상기 증착 막에서의 니켈(Ni)의 함량이 31 ~ 36%를 유지하도록 함으로써, 인-바(Fe-Ni)합금의 결정을 가지는 저 열팽창 특성의 코팅 막을 형성하였다.
상기 두 번째 방법에 의하면 첫 번째 방법과는 달리 열처리를 한번에 마칠 수 있게 되어 열 처리 작업 공정을 줄일 수 있게 된다.
상기의 두 가지 방법에 의한 인-바(Fe-Ni)합금 막의 형성은 결국, 새도우 마스크(18)의 열팽창 특성을 저감시켜 주기 위한 것이다.
이와 관련하여 플라즈마 증착법에 대해 설명하면 다음과 같다. 플라즈마란　이온화된 기체　즉, 음의 전위를 갖는 전자, 양의 전위를 갖는 이온, 이온화되지 않은 자연 상태의 원자나 분자들의 집합체로 구성되어 있는 가스를 말하며, 플라즈마의 전기적, 자기적, 화학적 특성을 진공 증착에 응용할 경우 막 조직이 치밀하고 결합력이 우수한 박막이 제조될 수 있다. 이러한 방법으로 금속 막을 증착하는 것을 건식 도금이라고 한다.
본 발명에서는 이러한 플라즈마 건식 도금법을 사용하고, 증착 막의 두께는 2~20㎛로 형성한다.
만약, 2㎛보다 작으면, 막이 얇아서 열팽창 저감 효과가 떨어지게 되고, 만약 20㎛이상이 되면, 증착 막 형성에 시간이 많이 소요될 뿐만 아니라 비용이 많이 들어 실용적이지 못하게 된다. 따라서, 상기 증착 막의 두께를 4내지 10 ㎛로 형성하는 것이 바람직하다.
상기의 첫 번째 방법에 의한 본 발명의 새도우 마스크(18) 제조공정을 설명하면 다음과 같다. 우선, 플라즈마 증착 전에 성형을 위한 어닐링 열처리를 실시한다. 이때, 열처리 온도와 시간은 일반적으로 780 ~ 820℃에서 1시간 정도 열처리한다.
그리고, 상기 어닐링 열처리가 완료된 AK강 새도우 마스크(18) 위에 플라즈마 증착에 의한 인-바 층(181)을 형성한다. 이때 상기 인-바는 Fe를 베이스로 하고, 상기 Fe에 Ni이 34~38% 함유된다.
그런 다음, 상기 증착 막의 결정화를 위하여 결정화 열처리를 실시한다. 이때의 열처리 온도는 630 ~ 700℃에서 실시하며, 열처리 시간은 1분 ~ 1시간으로 한다.
만약, 1분 이내로 할 경우에는 결정화되는데 시간이 부족하고, 만약 1시간 이상으로 하면 증착 막 속의 니켈(Ni)성분이 AK강 새도우 마스크(18) 표면 속으로 확산되어버려 막에서 인-바와 같은 열팽창 특성을 얻기 어렵게 된다.
따라서, 열처리 온도가 높아지면 원자의 열 진동에 의한 확산이 쉽게 일어나기 때문에 열처리 시간은 상대적으로 짧게 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 650℃에서 13분 정도로 실시한다.
상기의 두 번째 방법에 의한 본 발명의 새도우 마스크(18) 제조공정을 설명하면 다음과 같다. 먼저, 새도우 마스크(18) 슬롯(18a)형성을 위한 에칭을 완료한 후, 상기 새도우 마스크(18) 일측면에 니켈 층(185)과 인-바 층(181)을 차례로 증착하는 복층 구조의 증착 막을 형성한다. 그런 다음, 성형을 위한 어닐링 열처리를 실시한다.
이때, 800℃의 어닐링 열처리 과정 속에서 결정화와 니켈(Ni), 철(Fe)성분 사이에 확산이 일어나고, 상기 확산으로 인하여 저 열팽창 막이 형성된다. 여기서, 철원자의 크기가 1.25Å, 니켈 원자의 크기가 1.24Å로 거의 유사한 크기여서 두 원자 상호간의 치환 확산이 일어나게 된다.
그리고, 새도우 마스크(18) 속으로 확산하는 정도를 가늠하게 되는 각 원소의 확산 계수(D)는 다음 식과 같다.
D = A exp(-Q/RT).........(1)
여기서 A는 상수, Q는 확산에 필요한 활성화 에너지, R은 기체상수, T는 열처리 온도이다.
그리고, 새도우 마스크(18) 속으로 단위시간(dt)당 단위거리(dx)만큼 확산되는 니켈(Ni)의 농도(dC)는 확산계수(D), 시간(t)에 관계되고 이는 다음 식과 같다.
dC/dt = d/dx (D dC/dx).........(2)
상기의 (1)식, (2)식으로부터 열처리 온도, 열처리 시간, 니켈(Ni)의 농도가 확산에 미치는 영향 인자로 작용하는 것을 알 수 있다.
본 발명은 800??의 온도에서 1시간 동안 열처리하여 증착 막이 결정화되도록 하고 있다. 이때, 결정화된 증착 막이 인-바와 유사한 조성으로 존재하기 위해서 니켈(Ni) 층(185)을 증착하고, 그 위에 인-바(Fe-Ni) 층(181)을 증착하는 복층 구조의 증착 막이 형성되도록 하고있다.
이렇게 하는 이유에 대해 설명하면, 단층 막으로 형성 할 경우 열처리 후 표면으로부터 새도우 마스크(18) 내면으로 확산되는 거리에 따라 니켈(Ni)의 함량이 다르게 분포하기 때문에 인-바(Fe-Ni)와 유사한 조성을 형성하기가 매우 어렵기 때문이다.
따라서, 본 발명에서는 먼저 니켈(Ni)층을 증착하고, 상기 니켈(Ni)층(185) 위에 인-바(Fe-Ni)층(181)을 증착하는 복층 구조의 증착막을 형성시키고 난 후, 열처리를 실시하도록 하였다.
이때, 열처리 과정에서 니켈(Ni) 층(185)을 이루는 니켈(Ni) 원소들은 AK강 새도우 마스크(18)와 인-바(Fe-Ni) 증착막(181) 속으로 확산된다,
그리고, 상기 인-바(Fe-Ni) 증착막(181) 속으로 들어온 니켈(Ni) 원소는 다시 AK강 새도우 마스크(18) 속으로 확산되어 니켈(Ni)이 31 ~ 60% 존재하게 되는 인-바(Fe-Ni)와 유사한 저열팽창 합금 막을 형성시킬 수 있게 된다.
이때, 중요한 것 중에 하나가 니켈(Ni)층(185)과 인-바(Fe-Ni)층(181)의 두께를 조절하는 것이다.
이때, 상기 니켈 층(185)과 인-바 층(181)의 두께 총합이 20㎛으로 설계될 때, 상기 인-바 층(181) 두께는 니켈 층(185) 두께 대비 1.5배 내지 4배로 설계한다.
만약, 1.5배 이하가 되면, 열처리 후, 증착 막에서의 니켈(Ni) 함량이 31% 이하가 되며, 4배 이상이 되면 니켈(Ni) 함량이 60%이상이 되어 도 2에서 나타난 바와 같이 열팽창 계수가 AK강 새도우 마스크(18)와 유사하게 되어 증착 및 열처리 효과가 없게 된다.
여기서, 상기 니켈 층 두께 대비 인-바 층의 두께를 3배로 하는 것이 보다 바람직하다.
그리고, 본 발명에 있어서, 새도우 마스크(18)의 전자총 대향면 위에 스크린 인쇄법으로 전자 반사막(183)을 형성할 경우, 상기 스크린 인쇄 조성물의 원료인 WO3, B2O3등의 전자 반사재와, 무기질 프릿트 바인더 원료의 총합 량이 스크린 인쇄 조성물에서 60 ~ 85중량부가 되게 하고, 비히클은 15 ~ 40중량부가 되도록 혼합하여 스크린 인쇄 조성물을 만들도록 한다.
그리고, 이것을 스크린 인쇄방법으로 새도우 마스크(18)에 도포시킨 후, 열처리할 경우, 도포 막에서 WO3, B2O3와 같은 전자반사재가 30 ~ 70중량부, PbO이 포함된 프릿트이 70 ~ 30중량부로 구성되도록 한다.
이때, 만약 상기 WO3, B2O3와 같은 전자반사재와 PbO와 열방사재 및 무기질 원료의 총합 량이 85중량부 이상이 되면, 점도가 높아져 스크린 인쇄가 어려울 뿐만 아니라 접착력이 저하되는 문제가 발생하고, 60중량부 이하가 되면, 점도가 낮아져 스크린 인쇄 시, 마스크 구멍 막힘 등이 발생하게 된다. 따라서, WO3, B2O3 와 같은 전자반사재와 PbO와 열방사재 및 무기질 원료의 총합 량이 60 ~ 85중량부가 되도록 하는 것이 바람직하다.
그리고, 비히클은 15중량부 이하로 사용하면 인쇄 조성물의 점도가 높아져 인쇄가 어려워지며, 40중량부 이상 사용하면 인쇄 조성물의 점도가 저하되어 인쇄 시 마스크 막힘 등이 발생할 수 있다. 따라서, 상기 비히클의 함량은 15 ~ 40 중량부로 하는 것이 바람직하다.
상기 비히클을 구성하는 유기 바인더를 녹이기 위하여 사용되는 용제는 휘발점 180~250℃의 용제를 사용한다.
그 예로서는 부틸카비톨, 부틸카비톨아세테이트 등을 들 수 있으며, 거기에 첨가되는 첨가제로서 부틸아세테이트 등을 사용할 수도 있다. 그리고, 유기바인더로 에틸셀루로즈, 나이트로셀루로즈, 에폭시 등을 사용할 수 있다.
이에 대한 작용을 설명하면 다음과 같다. 먼저, 상기의 비히클에 무기질 원료를 넣은 후, 믹서로 반죽한 다음 3본 롤러(Roller)로 믹싱하여 스크린 인쇄용 조성물을 제조한다.
이렇게, 제조된 스크린 인쇄 조성물은 증착 후, 결정화 열처리가 끝난 새도우 마스크(18) 전자총 대향면 위에 스크린 인쇄하여 도포 막을 형성한다.
이때, 인쇄 시, 사용되는 제판은 스테인레스 제판 또는 실크 제판을 사용할 수 있고 마스크와 동일한 형상으로 패턴닝 할 수도 있고, 패터닝 되지 않은 망사제판을 사용할 수도 있다.
상기 도포 막의 두께는 2 ~ 10㎛으로 형성하는데, 만약 2㎛ 이하가 되면 전자 반사막(183)의 효과가 떨어지고, 10㎛이상이 되면 막의 박리현상이 일어날 위험이 있다.
상기와 같이 새도우 마스크(18) 위에 스크린 인쇄 막을 형성한 후, 건조하여 새도우 마스크(18)를 성형한 다음, 600℃의 분위기에서 흑화처리하여 새도우 마스크(18) 제조를 완료한다.
이하, 준비된 표를 통해 본 발명의 실시 예와 비교 예를 각각 설명하도록 한다.
하기 <표 1>에서는 인-바를 Ak강 새도우 마스크(18) 위에 10㎛ 두께로 증착 후, 600, 630, 650, 680, 700, 750, 800℃에서 각각 13분간 열처리하고 막의 결정화정도와 열팽창 계수를 측정하였다.
<표 1>
열처리 온도 열팽창 계수(×10-6)
샘플1 600℃ 12.0
샘플2 630℃ 12.0
샘플3 650℃ 10.7
샘플4 680℃ 11.0
샘플5 700℃ 11.2
샘플6 750℃ 11.6
샘플7 800℃ 11.8
상기 <표 1>과 도 5, 도 6에서 보여지는 바와 같이 인-바 증착 후, 결정화만 시키고 니켈(Ni)의 확산이 거의 없는 열처리 조건은 630℃ ~ 700℃구간이며, 특히 650℃에서 열처리 시, 열팽창 특성이 가장 우수하고 결정화정도 및 니켈(Ni)함량이 인-바와 동일함을 알 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시 예와 비교 예를 들어보면 다음과 같다.
하기 <표2>에서는 Ak강 새도우 마스크(18) 위에 니켈(Ni)을 증착한 후, 인-바를 증착하여 총 두께가 10㎛되도록 만든 후 800??에서 1시간 열처리하여 열팽창 계수를 측정하였다. 그리고, 결정화도와 증착 막에서의 니켈(Ni)함량을 평가하여 도 7과 도 8에 나타내었다.
<표 2>
Ni층 두께 인-바층 두께 열팽창 계수(×10-6)
샘플 8 1㎛ 9㎛ 11.7
샘플 9 2㎛ 8㎛ 10.6
샘플 10 2.5㎛ 7.5㎛ 10.4
샘플 11 3㎛ 7㎛ 10.9
샘플 12 4㎛ 6㎛ 11.0
샘플 13 5㎛ 5㎛ 11.8
상기 <표 2>와 도7, 도8에서 보여지는 바와 같이 전체 증착 두께를 10㎛로 설계할 경우, 인-바 층(181)은 니켈 층(185) 두께 대비 1.5배 내지 4배로 설계하여 증착 후, 800℃에서 1시간 열처리한 결과, 증착 막은 열팽창 계수가 11.5~12.0인 AK강 보다 열팽창 계수가 낮아지며 니켈(Ni)함량이 30~50%의 증착 막을 얻게 됨을 알 수 있다.
하기 <표 3>은 본 발명의 또 다른 실시 예와 비교 예에 대하여 도밍특성을 측정하여 그 결과를 나타내었다. <표 3>을 설명하기에 앞서, 표에서 나타난 실시 예와 비교 예를 설명한다.
먼저, 실시 예1을 설명하면, 성형을 위한 어닐링 열처리가 끝난 Ak강 새도우 마스크(18) 위에 인-바를 10㎛ 두께로 증착 후, 650℃에서 13분간 열처리하고, 산화텅스텐을 이용한 스크린 인쇄용 페이스트를 전자총 대향면에 스크린 인쇄하여 180℃에서 30분간 건조한 다음 성형하여 칼라음극선관용 새도우 마스크(18)를 제조한다.
그리고, 실시 예2를 설명하면, Ak강 새도우 마스크(18) 위에 니켈(Ni)을 2.5㎛ 두께로 증착 후, 인-바를 7.5㎛ 두께로 증착하고, 800℃에서 1시간 열처리한 다음, 산화텅스텐을 이용한 스크린 인쇄용 페이스트를 전자총 대향면에 스크린 인쇄하여 180℃에서 30분간 건조한 후 성형하여 칼라음극선관용 새도우 마스크(18)를 제조한다.
다음으로, 비교 예1을 설명하면, 성형을 위한, 어닐링 열처리가 끝난 Ak강 새도우 마스크(18)의 전자총 대향면 위에 산화텅스텐을 이용한 스크린 인쇄용 페이스트를 전자총 대향면에 스크린 인쇄하여 180℃에서 30분간 건조한 후 성형하여 칼라음극선관용 새도우 마스크(18)를 제조한다.
그리고, 비교 예2를 설명하면, 성형을 위한, 어닐링 열처리가 끝난 Ak강 새도우 마스크(18)를 성형하고, 패널에 형광체를 도포한 후, 펀넬과 봉착하기 전에 새도우 마스크(18)의 전자총 대향면 위에 종래에 사용해 왔던 산화 비스무스를 스프레이 도포하고 실링한 후, 봉지하여 칼라음극선관을 만들었다.
<표3. 도밍(doming) 측정 결과>
실시 예1 실시 예2 비교 예1 비교 예2
최대 도밍량 55㎛ 49㎛ 58㎛ 61㎛
상기 <표 3>에서 보여지는 바와 같이 실시 예1, 실시 예2에서처럼 증착 막의 표면을 인-바화시키고 전자 반사막(183)을 형성할 경우, 도밍 특성이 월등히 개선되어짐을 볼 수 있다.
상기와 같은 본 발명은 무엇보다도 저가의 AK강을 사용하여 인-바 재질의 효과를 나타낼 수 있다는 장점이 있는 것으로 원가를 크게 절감할 수 있다. 그리고, 한 번의 열처리를 통해, 성형과 결정화를 동시에 진행하게 되어 공정을 단축할 수 있게 된다.
본 발명은 AK강 새도우 마스크 일측면에 인-바 층을 형성하고, 새도우 마스크의 전자총 대향면에 전자 반사막이 형성되도록 함으로써, AK강 새도우 마스크의 표면을 인-바화 시켜 도밍특성을 개선하게 되는 효과가 있다.
또한, 저가의 AK강을 사용하여 인-바 재질의 효과를 나타낼 수 있게 되어 원가 절감의 효과가 있다.
그리고, 본 발명은 인-바 층을 증착하고 난 후, 한 번의 열처리를 통해, 성형과 결정화를 동시에 진행하게 되어 공정을 단축하게 되는 효과가 있다.
도 1은 일반적인 칼라음극선관의 구조를 보인 개략단면도.
도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 새도우 마스크.
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 새도우 마스크.
도 4는 니켈(Ni) 함량에 따른 합금의 열팽창 계수 변화를 보인 그래프.
도 5는 인-바 10㎛를 증착하고 각 온도에서 13분간 열처리 한 후의 X선 회절분석 결과.
도 6은 인-바 10㎛를 증착하고 각 온도에서 13분간 열처리 한 후 증착막에서 니켈(Ni)함량 분석 결과.
도 7은 니켈/인-바를 증착하고 800℃에서 어닐링 열처리 한 후의 X선 회절 분석 결과.
도 8은 니켈/인-바를 증착하고 800℃에서 어닐링 열처리 한 후 증착막에서 니켈(Ni)함량 분석 결과.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
1: 전자총 2: 편향요크
3: 인너쉴드 5: 펀넬
6: 판넬 7: 프레임
8: 종래의 새도우 마스크 18: 본 발명의 새도우 마스크
18a: 슬롯 181: 인-바 층
183: 전자 반사막 185: 니켈 층

Claims (11)

  1. 전자총으로부터 방출된 전자빔이 편향요크에 의해 선택적으로 편향된 후, 프레임에 지지된 새도우 마스크의 구멍을 통과하여 색 선별되어 형광 막에 도달됨으로써, 화상을 구현하도록 된 칼라음극선관에 있어서,
    상기 새도우 마스크의 재질은 AK강을 사용하며, 상기 새도우 마스크의 적어도 일측면에 인-바(Fe-Ni)를 플라즈마 증착시켜 인-바 층을 형성하고, 새도우 마스크의 전자총 대향면에 전자 반사막이 형성되도록 하는 것을 특징으로 하는 칼라음극선관용 새도우 마스크.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 새도우 마스크의 재질은 AK강을 사용하며, 상기 새도우 마스크의 적어도 일측면에 니켈(Ni)을 플라즈마 증착시켜 니켈 층을 형성하고, 상기 니켈 층 위에 인-바(Fe-Ni)를 플라즈마 증착시켜 인-바 층을 차례로 형성하며, 새도우 마스크의 전자총 대향면에 전자 반사막이 형성되도록 하는 것을 특징으로 하는 칼라음극 선관의 새도우 마스크.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 인-바는 Fe를 베이스로 하고, 상기 Fe에 Ni이 34~38% 함유된 것을 특징으로 하는 칼라음극선관용 새도우 마스크.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 전자 반사막은 전자총 대향면에 형성되는 것을 특징으로 하는 칼라음극선관용 새도우 마스크.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 플라즈마 증착된 막의 총 두께는 2 ~ 20㎛인 것을 특징으로 하는 칼라음극선관용 새도우 마스크.
  6. 제2항에 있어서
    상기 인-바 층의 두께는 니켈 층의 두께 대비 1.5배 ~ 4배인 것을 특징으로 하는 칼라음극선관용 새도우 마스크.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 전자 반사막은 WO3, B2O3와 같은 전자 반사재와, 무기질 프릿 바인더, 비히클이 혼합된 페이스트를 이용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 칼라음극선관용 새도우 마스크.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 전자 반사막은 스크린 인쇄방법으로 형성되는 것을 특징으로 하는 칼라음극선관용 새도우 마스크.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 전자 반사막은 전자 반사재와 무기질 프릿 바인더 원료의 총합 량이 60 ~ 85중량부 첨가된 것을 특징으로 하는 칼라음극선관용 새도우 마스크.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 전자 반사막은 비히클의 함량이 15 ~ 40중량부 첨가된 것을 특징으로 하는 칼라음극선관용 새도우 마스크.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 전자 반사막의 두께를 2 ~ 10㎛로 형성하는 것을 특징으로 하는 칼라음극선관용 새도우 마스크.
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