KR890002845B1 - 새도우 마스크의 제조방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

새도우 마스크의 제조방법

제1(a)도 및 제1(b)도는 새도우 마스크의 뚫린 구멍의 둘레 언저리의 구멍 상태를 설명하기 위한 예시도.

제2도는 새도우 마스크의 뚫린 구멍의 벽의 구멍 상태를 설명하기 위한 예시도.

제3(a)도 및 제3(b)도는 새도우 마스크 부식(腐蝕) 계면의 점성층(粘性層)의 상태를 나타낸 예시도.

제4도는 점도와 마스크 품위의 상관성을 나타낸 도면.

제5도는 점도와 양산성의 상관성을 나타낸 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 마스크재(材) 2 : 점성층(粘性層)

3 : 부식요부(腐蝕凹部) 4 : 부식철부(凸部)

본 발명은 칼러 수상관용 새도우 마스크의 제조방법에 관한 것이며 특히, 그 소재가 철-니켈 합금의 경우의 부식 방법에 관한 것이다. 칼러 수상관용 새도우 마스크의 소재에는 보통 림드강(rimmde 鋼) 또는 알루미늄킬드강(aluminm killed 鋼)등의 고순도의 저탄소강판(低炭素鋼板)이 이용되고 있는데 이것은 소재의 공급능력, 코스트, 가공성, 강도등에 의해서 종합적으로 결정된 것이다. 그러나 그 최대의 결점은 열 팽창 계수가 큰(0-100℃, 약12×10^-6/℃)것이다.

새도우 마스크 형 칼러 수상관의 경우, 새도우 마스크의 뚫린 구멍과 그것에 대응하는 형광체층의 위치 관계가 허용범위 밖으로 변위(變位)하게 되면 소위 색이 어긋나는 치명적인 결점으로 된다.

특히 열팽창으로 인한 새도우 마스크의 열변형은 요구되는 새도우 마스크의 곡율(曲率)이 무너져서 새도우 마스크의 뚫린 구멍과 형광체층의 상대적인 위치관계가 흐트러지게 되어 이 새도우 마스크의 열변형을 억제하는 수단이 여러가지 제안되어 있다.

그 하나로서 일본 특공소 42-25446호 공보, 특개소 50-58977호 공보 및 특개소 50-68650호 공보에 나타낸 바와같이 열팽창 계수가 작은 철-니켈 합금 예를들면 36 Ni-Fe 인바아(invar) 합금(0-100℃, dir 0-2.0×10^-6/℃)이나 42 Ni-Fe 합금(0-100℃, 약 5.0×10^-6/℃)을 소재로서 사용하는 새도우 마스크가 제안되어 있다. 그런데 근년, 개인용 컴퓨터의 디스플레이(personal computer display), 문자 다중방송, 위성방송, 캡틴시스템(CAPTAIN system)등으로 화상을 보기 쉬운 것이나 셈세한 것이 요구되며, 이것에 따라서 새도우 마스크의 뚫린 구멍의 피치(pitch)가 미세하고 또한 전자총으로부터의 전자비임(beam)량도 보다 많아지게 되어 왔다.

그 결과 형광면으로의 전자비임의 랜딩(landing) 여유도는 보다 작아져서 새도우 마스크의 열변형으로 인한 색의 어긋남이 심해져서 상술한 바와같은 저열팽창재인 철-니텔 합금의 사용이 중요한 과제로 되어왔다. 그러나 인바아(invar)와 같은 철-니켈 합금은 종래의 철을 주성분으로 하는 저탄소강판에 비교해서 소재중에 압연조직(壓延組織)이 약간만이라도 남아 있었을 경우, 압연 방향과 평행한 방향의 부식속도가 수직으로된 방향(판두께 방향)에 비교해서 제법 빠르므로 부식량에 불균형이 생겨서 제1(a)도, 제1(b)도 및 제2도에 나타낸 바와같이 뚫린 구멍의 둘레의 언저리 및 구멍의 벽이 요철형상으로 된다.

이 결과 구멍의 형상의 흐트러짐으로 인한 구멍의 치수의 미소(微小)한 변동으로 마스크 균일성(mask uniformity)의 품위가 저하된다. 또한, 압연 조직을 남기지 않도록 냉간 강공시에 있어서의 열처리에서 어떠한 크기의 결정립(結晶粒)이 되도록 조정하였을 경우, 부식의 진행은 순철(純鐵)의 경우와 달리 결정립계로 부터의 용해로 인해서 결정면의 용해가 지배적이며, 소재로서는 부식되기 쉬운면과 부식되기 어려운면이 혼합되어 있는 다결정으로 성립되어 있다.

이와같은 이유로, 결과로서 새도우 마스크의 뚫린 구멍은 요철이 발생되어 구멍형상의 흐트러짐으로 인한 구멍치수의 미소한 변동으로 마스크 균일성의 품위가 저하된다.

이와같은 부식면 및 언저리가 평활(平滑)하지 않는 요철부는 대중용과 같이 새도우 마스크의 뚫린 구멍면적이 클 경우 구멍 전체에 차지하는 비율이 작으므로 그다지 문제로는 되지 않으나 뚫린 구멍의 치수 및 구멍 피치가 작은 고정 밀도와 고도의 세밀용으로 되어지는데 따라 그 요철부가 구멍전체에서 차지하는 비율이 증가되어 최종적으로 칼러 수상관의 화이트 유니포미티(white uniformity)의 품위의 저하를 초래하게 된다.

본 발명은 철-니켈 합금재료로된 새도우 마스크의 제조방법에 관한 것인데, 철-니켈 합금재의 결정면으로 인한 부식속도의 불균형을 억제하고 균일하게 부식을 진행시키므로써 구멍 형상 및 균일성의 품위가 우수한 새도우 마스크를 제조하는 수단을 제공하는 것이다.

본 발명은 철 및 니켈을 주성분으로 하는 박판형상의 금속판에 다수의 뚫린 구멍을 뚫는데 있어서 부식용액으로서 염화 제2철을 사용하여, 부식액의 정도를 1 내지 5cps, 부식액속의 염화 제2철의 농도를 35 내지 50중량%, 액체 온도를 40 내지 70℃로 하므로서 부식계면에 생기는 점성층 두께를 제어해서 균일한 부식을 할 수 있도록 하는 것을 목적으로 하는 뚫린 구멍의 형상, 치수 및 균일한 품위의 우수한 새도우 마스크의 제조 방법이다.

철-니켈 합금으로된 새도우 마스크용 소재로서 인바아 합금재를 사용한 실시예에 관하여 아래와 같이 설명한다.

제1표에 인바아 합금과 알루미늄 킬드 저탄소강의 소재 조성을 나타낸다.

[표 1]

새도우 마스크용 소재조성(중량%)

마스크의 뚫린 구멍 피치 0.3mm, 구멍치수 140μm의 원형의 고정밀도와 세밀도의 마스크를 얻기 위하여 상술한 조성의 36Ni 인바아 합금을 소재로서 사용하고 냉간 압연시의 압연유(油) 및 방청유를 제거하기 위해서 고온 알칼리액으로 탈지세정(洗淨) 을 실시한다. 그 다음에 마스크재의 양 주면에 우유 카세인산 알칼리와 중크로뮴산 암모늄으로된 감광액을 도포 건조하고 약 5μm의 막이 두꺼운 감광막을 형성한다.

이어서 양 주면의 감광막에 210μm의 큰 마스크 구멍음상(陰像) 및 75μm의 작은 마스크구멍 음상을 가진 음의 원판을 각각 밀착배치하고 5Kw의 초고압 수은 램프를 사용해서 약 1m의 거리로부터 40초 정도 광에 노출하므로서 마스크 구멍의 잠상(潛像)을 얻는다. 그 다음에 약 40℃의 따뜻하고 순수한물로서 현상을 하여, 건조, 버어닝(burning)을 거쳐서 마스크구멍 형성부의 금속면이 노출되고 다른 부분은 감광막의 두게로 덮혀진 상태의 마스크재를 얻어서 부식을 실시한다. 부식은 염화 제2철 용액의 분무로 실시하였으나, 반응의 율속단계(律速段階)는 부식이온 즉 Fe³⁺의 부식 해야할 마스크재 표면으로의 확산 속도를 말한다. 이 부식액과 마스크 재의 부식계면(界面)에서는 Fe+2Fe³⁺→3Fe²⁺의 반응으로 Fe³⁺가 환원되어서 부식능력이 없는 Fe²⁺로 되어 전 철이온 농도가 부식액중보다 높아진다.

이 결과 농도가 상승하고 소위 점성층의 부식계면에 형성된다. 점성층의 두께가 두꺼울 경우 부식 이온인 Fe³⁺의 이동이 억제되어 부식속도가 더디며, 반대로 얇을 경우 부식속도가 빠르다.

일반적으로 액온(液溫)이 높으며 또한 액비중이 낮으면 부식속도가 빠르다고 말하고 있는 것은 부식계면에 있어서의 점성층의 두께가 얇고 부식 이온의 이동이 활발하게 되는 까닭이다.

인바아 합금은 각종 결정면이 있으며, {100}면이 첫째 활성으로 부식되기 쉬우며, 이어서 {110}면이다.

이와같은 여러가지의 부식속도가 다른 결정면이 있는 이바아재를 부식할 경우 제3(a)도에 나타낸 바와같이 마스크재(1)의 부식계면에 형성되는 점성층(2)의 두께가 얇으면 부식이온인 Fe³⁺이 부식계면으로 이동하는 속도를 억제할 수 없으며 활성인 결정면이 부식종료까지 우선적으로 용해하고 균일한 부식의 진행을 할 수가 없게 된다. 그거나 제3(b)도에 나타낸 바와같이 적당한 두께의 점성층(2)으로 부식계면을 덮었을 경우, 활성을 결정면인 부식요부(凹部)(3)가 두꺼운 점성층이며, 불활성의 결정면인 부식 철부(凸部)(4)가 얇은 점성층으로 덮어지게 되는 것이다.

이와같은 결과 불활성의 결정면인 부식 철부가 활성의 결정면보다 우선적으로 부식되며, 전체의 부식 진행은 균일하게 된다. 이와같이 인바아 합금재에 적합한 부식을 실시하려면 점성층의 두께를 조정하는 것이 필요하며 점성층의 두께에 큰 영향을 주는 것은 부식액의 점도라는 것을 구명하였다.

그래서 점도에 착안하여 액온을 55℃ 염화 제2철 농도를 35-50중량%에 접촉시켜서 점도와 마스크 품위의 관계(제4도) 및 점도와 양산성의 관계(제5도)를 여러가지로 시험하였다.

결과로서 점도는 1-5cps, 바람직하기에는 2-4cps로 관리하게 되면 마스크의 뚫린 구멍 둘레의 언저리 및 뚫린 구멍의 벽의 요철이 없이 목적하는 바의 구멍 형상 및 구멍치수가 있는 뚫린 구멍을 뚫을 수가 있으며 높은 품위의 인바아 재 마스크를 얻을 수가 있었다.

점도를 상술한 범위내에서 어느 정도로 설정하는 것인가는 분무부식의 조건, 즉, 분무 압력, 각도, 유량 등에서 좌우되므로 최종적으로는 개개의 부식장치 및 부식조건에 적합한 것을 실험적으로 선택할 필요가 있으나, 점도가 1cps 이하에서는 얇은 점성측 밖에 형성되지 않으며, 부식속도가 지나치게 빠르므로 뚫린 구멍의 둘레언저리 및 뚫린 구멍의 벽이 평활한 마스크를 얻을 수가 없었다.

한편 5cps 이상에서는 목적하는 바의 품위의 마스크를 얻을 수는 있었으나 부식속도가 지나치게 늦어서 양산에 적합하지 않았다. 부식액 점도에 영향을 주는 인자로서는 액체온도와 농도가 있으나 액체 온도가 40℃ 이하에서는 양산 효율이 극단으로 나쁘며 70℃ 이하에서는 액체의 증발이 심하고 액체 조성이 불안정하게 되기 쉬운것과 감광막의 내(耐) 부식력이 저하되어 구멍의 결점을 유발시키기 쉽다. 따라서 액체온도는 40℃ 이상, 바람직하게는 40-70℃가 좋다.

또한 부식액의 농도에 관해서, 염화 제2철의 농도가 35중량% 이하에서는 부식액의 피로가 지나치게 심해서 부식능력을 일정하게 관리하는 것이 어렵고, 반대로 50중량% 이상에서는 액체 온도를 올려도 부식속도가 지나치게 늦어서 양산에 적합하지 않은 것과 농도로서 포화상태에 가까워서 이 고농도를 안정하게 유지관리 하는 것이 곤란하였었다. 부식액으로서 사용한 염화 제2철은 마스크의 부식으로 염화 제1철로되어 부식 능력을 상실하지만 염소가스의 첨가로 인해서 염화 제2철로 재생이 가능하며, 부식 라인으로서는 염소가스의 주입, 물의 첨가 및 온도 조정을 할 수 있는 기구가 있는 것이 바람직하다.

상술한 바와같은 조건하에서 부식을 실시하여 목적하는 바의 구멍 형상, 구멍의 치수를 가진 뚫린 구멍을 뚫은 다음에, 수세, 고온 알칼리액으로 인한 감광막 제거, 수세, 건조의 각 공정을 거쳐서 새도우 마스크를 얻었다.

이상의 실시예에서는 부식액으로서 염화 제2철을 사용한 예에 관하여 설명하였으나 본 발명은 이것에 한정된 것은 아니며, 염화 제2동, 크롬뮴산과 황산의 혼합산도 동일하게 적용할 수 있는 것은 말할 여지도 없다.

또한, 새도우 마스크의 소재로서 36Ni 인바아 합금을 사용한 예에 관하여 설명하였으나 본 발명은 이것에 한정되는 것이 아니며 42Ni 합금이나 32Ni-5Co등의 특수 인바아를 포함하는 철 및 니켈을 주성분으로 하는 합금이라면 동일하게 적용할 수 있다는 것은 말할 여지도 없다.

이상과 같이 본 발명에 따르면 부식되는 마스크재 표면과 부식액의 부식계면에 형성되는 점성층의 두께를 부식액의 점도 및 조성으로 제어하므로서 마스크재의 금속 결정면의 용해속도의 불균형을 억제하여 균일한 부식을 실시할 수가 있다.

이 결과, 목적하는 바의 구멍 형상 및 치수의 뚫린 구멍을 뚫을 수가 있으며 높은 품위의 새도우 마스크가 있는 백색 균일성의 우수한 칼러 수상관을 제공할 수가 있다.

Claims (3)

1. 철 및 니켈을 주성분으로 하는 얇은 판 형상의 금속판에 감광막을 형성하고, 노광, 현상, 버어닝을 실시한 다음에 부식을 실시하고 다수의 구멍을 뚫는 새도우 마스크의 제조 방법에 있어서, 상술한 부식액의 점도가 1 내지 5cps인 것을 특징으로 하는 새도우 마스크의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 부식액은 염화 제2철을 주성분으로 하고, 그 농도가 35 내지 50중량%이며 부식액의 온도가 40-70℃인 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제1항에 있어서, 상술한 부식은 분무법으로 실시하는 것을 특징으로 하는 방법.

Images