JPH02103841A

JPH02103841A - シャドウマスクの製造方法

Info

Publication number: JPH02103841A
Application number: JP25569388A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Tanaka; 裕田中; Makoto Kudo; 誠工藤
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1988-10-11
Filing date: 1988-10-11
Publication date: 1990-04-16

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）この発明は、カラー受像管用シャドウマスクの製造方法
に関する。

（従来の技術）一般に、シャドウマスク型カラー受像管は、第５図に示
すように、球面状のパネル（１）とこのパネル（１）に
一体に接合された漏斗状のファンネル（２）からなる外
囲器を有し、そのパネル（１）内面に形成された３色蛍
光体層からなる蛍光面（３）と所定間隔離間しかつ対向
して、その内側にシャドウマスク（４）が配設されてい
る。

このシャドウマスク（４）は、ファンネル（２）のネッ
ク（５）内に配設された電子銃（６）から放出さるれ３
電子ビーム（７Ｂ）、　（７Ｇ）、　（７Ｒ）を選別し
て、３色蛍光体層に正しく射突さぜるだめのものであり
、蛍光面（３）と所定間隔離間して対向する多数の電子
ビーム通過孔の形成されたマスク本体（８）と、このマ
スク本体（８）の周辺部を支持するマスクフレーム（９
）とから構成され、第６図に示すように、マスク本体（
８）の電子ビーム通過孔は、シャドウマスク（４）に衝
突した電子ビームの蛍光面（３）方向への反則を少４【
りするために、蛍光面開口Ｄｐか電子銃側聞口Ｄｅより
大きい形状に形成されている（Ｄｐ＞Ｄｅ）。

ところで、最近、ビデオやオーデオ機器のコンポウネン
トとして、球面状のパネルを平面化するとともに、画面
四隅部の画像の切れをなくすためにフル・スクエア（Ｆ
ｕｌｌ　５ｑｕａｒｅ　）型にしたカラー受像管か実用
化されている。一方、画面の粗さについても、文字放送
対応のため、各種デイスプレィ管やキャラクタ−管など
のように中・高精細化されたものか実用化されており、
その用途の拡大にともなって、小型から超大型のものま
で出現している。

このような中・高精細カラー受像管では、特にシャドウ
マスクを精細化することか必要であり、通常のカラー受
像管のシャドウマスクにくらべて、マスク本体の電子ビ
ーム通過孔およびその配列ピッチが小さいシャドウマス
クが使用されている。

また、パネルが平面化されたカラー受像管や超大型のカ
ラー受像管に組込まれるシャドウマスクとしては、電子
ビームの衝突による熱膨張のためにおこるドーミング現
象やスピーカーなどの外部振動に基づくハウリングを防
止するために、炭素鋼（Δにかえて、これをアンバーな
どの低熱膨張材で形成したり、あるいはそのマスク素材
の板厚を厚くすることが実施されている。

一般に、このようなシャドウマスクは、帯板状のマスク
素材を使用して、写真製版法により感光膜形成→露光→
現像→バーニング→エツチングの各工程により製作され
、特に電子ビーム通過孔やその配列ピッチの小さい中・
高精細シャドウマスクや板厚の厚いシャドウマスクにつ
いては、従来一般的におこなわれているシャドウマスク
の製造方法では製作か困難であり、いわゆる２段エツチ
ング法で製作されている。

その−例として特公昭５７−２６３４５号公報には、つ
ぎの製造方法か示されている。

この製造方法は、第７図（Ａ）に示すように、マスク素
材（１２）の両面に大小大きざの異なる開孔パターンを
もつレジスト膜（１３ａ）、　（１３ｂ）を形成したの
ち、（Ｂ）に示すように、このマスク素材（１２）の小
さな開孔パターン側を上向きにして両面からエツチング
しく前段エツチング）、特に小さな凹孔パターン側の凹
孔（１４ａ）か所定寸法になるように両面に凹孔（１４
ａ）、　（１４ｂ）を形成する。ついで水洗し乾燥した
のら、（Ｃ）に示すように、上記率さな凹孔パターン側
（凹孔（１４ａ）形成面）に７スフアル１〜、パラフィ
ン、合成樹脂などの耐エツチング性材料をスプレィ塗布
してエツチング抵抗層（１５）を形成する。つぎに、大
きな凹孔パターン側からのみエツチング（後段エツチン
グ）して、（Ｄ）に示すように、その大きな開孔パター
ン側の凹孔（１／Ｉｂ）を拡大して凹孔（１４ａ）に連
通する凹孔（１４Ｃ）を形成する。その後、水洗し、さ
らに抵抗層（１５）およびレジスト膜（１３ａ）、　（
１３ｂ）を剥離する。

この製造方法によれば、マスク索１Δ（１２）板厚の４
０％程度の孔寸法のシャドウマスクを形成することがで
きる。しかし、この方法によりシャドウマスクを製造す
ると、前段エツチングにおいて、レジスト膜（１３ａ）
、　（１３ｂ）の耐蝕性すなわちレジスト膜（１３ａ）
、　（１３ｂ）の付着力の低下や開孔パターンの歪みが
生じ、後段エツチング時に、上記レジスト膜（１３ｂ）
の付着力低下によるサイドエツチングが進行し−Ｃ孔刈
法のばらつきが大きくなる。また、凹孔パターンの歪み
による孔形状の乱れが生じ、シャドウマスクの品位を低
下さける。また、この製造方法では、前段エツチング後
のエツチング抵抗層（１５）が、第８図に示すように、
サイドエツチングにより凹孔（１４ａ）上に張出したレ
ジス１へ膜（１３ａ）の張出し部（１６）のために、耐
エツチング性材料の凹孔（１４ａ）内への流れ込みが■
害され、凹孔（１４ａ）内に気泡を残存しゃすく、この
気泡の残存部分のエツチングが他の部分より速く進行す
るために花形状が変化する。さらに、前段エツチング時
に小さな凹孔パターン側を上向きにしておこ４Ｔうため
、マスク素材（１２）上に不均一なエツチング液溜りか
でき、この液溜りが均一なエツチングを妨害覆るために
孔寸法決定上重要な凹孔（１４ａ）の寸法かばらつ＜　
’ｃ’にどの問題かある。

（発明か解決しようとする課題）上記のように、通常のシャドウマスクにくらべて電子ビ
ーム）Ｉｌ！ｌｌ過孔やその配列ピッチの小さい中・高
精細シャドウマスクや板厚の厚いシャドウマスクの製造
方法として、エツチングを前後２段に分りてｄ３こなう
方法がある。しかし、従来の２段ＪツＪング法では、前
段のエツチング時のサイトエツチングにより凹孔上にレ
ジスト膜の張出し部かでき、エツチング抵抗層を形成す
るとき、その張出し部のために凹孔内に気泡ができ、こ
れが後段のエツチング時に花形状を変化させる。また、
前段のエツチング時に小さな凹孔パターン側を上向きに
しておこなうため、マスク素材上に不均一なエツチング
液溜りができ、孔寸法決定上重要な小さな凹孔パターン
側の凹孔寸法をばらつかすという問題がある。

この発明は、上記問題点を解決するためになされたもの
であり、電子ビーム通過孔の孔寸法およびその配列ピッ
チの小さい中・高精細シャドウマスクや板厚の厚いシャ
ドウマスクに対して、所要の電子ビーム通過孔を容易に
形成できるシャドウマスクの製造方法を得ることを目的
とする。

［発明の構成］（課題を解決づるための手段）写真製版法によるシャドウマスクの製造方法において、
マスク素材の両面に大小大きさの異なる開孔パターンを
もつレジスト膜を形成したのち、まずその小さな開孔パ
ターン側を下向きにして両面を同時にエツチングしく前
段のエツチング）、上記小さな開孔パターン側に所定寸
法の凹孔を形成し、ついで大きな開孔パターン側を保護
して、上記小さな凹孔パターン側のレジスト膜を剥離し
、さらにこのレジスト膜の剥離された面にエラチング抵
抗層を形成する。その後、このエツチング抵抗層形成側
を一ト向きにし、かつ大きな開孔パターン側の保護を解
除して、大きな開孔パターン側をエツチングしく後段の
エツチング）、この大きな開孔パターン形成側に上記小
さな開孔パターン側の凹孔に連通づ−る凹孔を形成よう
にした。

また、特にこのシ（？ドウマスクの製造方法において、
前段のエツチング工程と後段のエツチング工程とを分離
して独立におこなうものである。

（作　用）上記のように前段のエツチング後、小さな開孔パターン
側のレジスト膜を剥離してその剥離面にエツチング抵抗
層を形成すると、従来凹孔上のレジスト膜の張出しのた
めに凹孔内に発生した気泡をなくすことができ、この気
泡のために生ずる花形状の変化をなくすことができる。

また、前段のエツチング時に小さな凹孔パターン側を下
向きにしてエツチングすると、この小さな凹孔パターン
側に不均一なエツチング液溜りがなくなり、孔寸法決定
上重要な小さな凹孔パターン側の凹孔寸法のばらつきを
軽減できる。

特にその前段のエツチング工程と後段のエツチング工程
とを分離して独立させると、前段および後段のエツチン
グをそれぞれ独立した最適のエツチング条件でエツチン
グすることができる。

（実施例）以下、図面を参照してこの発明を実施例に基づいて説明
する。

第１図（Ａ）に示すように、アルミキルト低炭素鋼から
なる板厚的０．１３．の帯板状のマスク素材（１２）の
両面に、カゼイン酸アルカリと重クロム酸アンモニウム
とを主成分とする感光剤を塗布し乾燥して、厚さ約５μ
ｍの感光膜（２０）を形成する。

つぎに（Ｂ）に示すように、この感光膜（２０）の形成
されたマスク素材（１２）の両面に、それぞれ直径がｏ
、ｏａｏ＃、０．１５０．のドツトパターンが同一ピッ
チで形成された一対のネガ原版（２１ａ）、　（２１ｂ
）を密着し、たとえば５呻超高圧水銀ランプの発光を１
７ｒＬ離れた位置から約３０秒照射して、感光膜（２０
）に各ネガ原版（２１ａＬ　（２１ｂ）のパターンを焼
付ける。

つぎに（Ｃ）に示すように、この感光膜（２０）を現像
して未感光部分を除去し、マスク素ＩＪ（１２）の両面
に上記一対のネカ原版（２１ａ）、　（２１ｂ）のドラ
１〜パタンに対応する大小人きさ異なる凹孔パターンを
もつレジスト膜（２２ａ）、　（２２ｂ）を形成する。

さらに、このレジスト膜（２２ａ）、　（２２ｂ）の耐
蝕性を増強するため、１５０°Ｃの雰囲気中で約２分乾
燥したのら、２００’Ｃの雰囲気中で約２分ベーキング
する。

しかるのち、このマスク素ＩＪ（１２）を水平かつ（Ｄ
）に示すように小さな凹孔パターン側を下向きにして両
面に］ツチング液をスプレィし、小さな開孔パターン側
の凹孔（２３ａ）が所定の深さになるまで両面に凹孔（
２３ａ）、　（２３ｂ）を形成する（前段のエツチング
）。その後水洗し乾燥し、さらに（［）に示すように、
大きな凹孔パターン側（凹孔（２３ｂ）側）にボリエヂ
レン、ポリプロピレンあるいは塩化ビニルなどの保護フ
ィルム（２４）を張付け、小さな凹孔パターン側に濃度
１５％、６０’Ｃの苛性ソダ溶液をスプレィして、その
小さな開孔パターン側のレジスト膜（２２ａ）を剥離す
る。ついでげ）に示すように、マスク素材（１２）を反
転して小さな凹孔パターン側を上向きにし、その上向き
のレジスト膜の剥離された面にローラーコーターにより
牛乳カゼイン酸アルカリ、ポリビニルアルコール・エポ
キシ系ディスバージョン樹脂あるいはアルキッド樹脂な
ど水溶性のエツチング抵抗材を塗布し乾燥してエツチン
グ抵抗層（２５）を形成する。

なお、上記エツチング抵抗層は、水溶性のものばかりで
なく、パラフィン、石油ピッチ、ラッカーなど非水溶性
のものも使用可能である。ただし非水溶性の場合には、
レジスト膜剥離後、十分に水洗し乾燥してから塗布する
ことが必要である。

また、水溶性、非水溶性を問わず、塗布方法としては、
ローラーコーター法の他、スプレィ法、浸漬法、バーコ
ーター法などでも利用可能である。

つぎに、（Ｇ）に示ずＪ：うに、上記大きな凹孔パター
ン側の保護フィルム（２４）を取外し、その大きな凹孔
パターン側を下向きにしてエツチング液をスプレィして
、凹孔（２３ｂ　）部分に上記前段のエラチングにより
形成された所定寸法の凹孔（２３ａ）に連通する凹孔（
２３Ｃ）を形成する（後段のエツチング）。その１ｌ（
ＩＪ）に示づように、レジスト膜（２２ｂ）およびエツ
チング抵抗層（２５）を剥がして所要のフラジ１〜ンス
ク（２６）を１昇る。

第２図は上記シＶトウマスクの製造方法のうち、特にそ
のエツチングにおける製造ラインを示したものである。

この製造ラインでは、板面を水平にして走行移動される
マスク素材（１２）に沿って複数のチャンバーが連設さ
れている。すなわち、矢印で示すマスク素＋Ｊ（１２）
の走行方向に順次、マスク素材（１２）の両面にエツチ
ング液をスプレィする多数のノズル（２８）か配置され
た前段のエツチングチャンバー（ａ）、水洗スプレィノ
ズル（２９）ｃ１５よび乾燥装置（図示けり−）を倫え
る水洗乾燥チャンバー（ｂ）、上向ぎの面に保護フィル
ム（２４）を張付け、下向きの小さな凹孔パターン側の
レジスト膜を剥離するスプレィノズル（３０）が配置さ
れたレジスト膜剥離ヂャンバー（Ｃ）、水洗スプレィノ
ズル（３１）および要ずれば乾燥装置を備える水洗乾燥
チャンバー（ｄ）、反転されたマスク素材（１２）のレ
ジスト膜の剥離した面を上面として、その上面にエツチ
ング抵抗材を塗布するローラーコーター（３２）を煤え
るエツチング抵抗′ｖＪ塗布チセンバー（ｅ）、保護フ
ィルム（２４）を取外し、前工程で塗布されたエツチン
グ抵抗材を乾燥さける乾燥装置（３３）を備える乾燥チ
ャンバー（ｆ）、マスク索１／ｊ（１２）の下面にエツ
チング液をスプレィする多数のノズル（２８）の配置さ
れた後段のエツチングチャンバー（ｇ）が設置され、前
段のエツチングおよび後段のエツチングを連続しておこ
なう構造となっている。

ところで、この例の製造方法のように前段のエツチング
後、所定寸法の凹孔（２３ａ）の形成された小さな開孔
パターン側のレジスト膜（２２ａ）を剥離してエツチン
グ抵抗ＩＷ　（２５）を形成すると、従来凹孔上のレジ
スト膜の張出しのために凹孔内に生じた気泡を発生しな
いようにすることができ、その気泡の残存部分に発生し
た花形状の変化をなくすことかできる。また、エツチン
グ抵抗層（２５）を形成するとぎ、その反対側の面を保
護フィルム（２４）により保訴しＣ形成り−るので、１
多段のエツチングをおこなうその反対側面の汚染を確実
に防止し、最終的に得られる孔マ１法のばらつきを軽減
できる。

ざらに、前段のエツチング時、小さな凹孔パターン側を
下向ぎにして］−ツヂングをおこなうので、従来のよう
にマスク素ｖＪ’（１２）Ｊ＝に不均一なエツチング）
ｆ々溜りか【きす、所定孔寸法決定ト重要な小さな凹孔
パターン側の凹孔（２３ａ）寸法のばらつきを軽減−で
きるなどの効果がある。

つぎに、第３図および第４図に上記実施例に示したエツ
チングの”Ａ造うインとは異なる他の製造ラインを示す
。この製造ラインでは、前段のエツチングと後段のエツ
チングを分離して独立におこ４１ｉ′う製造ラインであ
り、第３図に示すように、マスク＋−Ｊｆ（１２）は、
前記実施例に示したエラチンラインと同様の下ツヂング
ヂャンバ−（ａ）〜（ｆ）を通過して前段のエツチング
を終了したのち、−旦「１−ラ（３４）に巻き取られる
。後段のエツチングは、第４図に示Ｔ　、ｌうに、その
巻き取られたマスク素４、Ｊ（１２）を巻き戻し４１が
らおこ４ｒわれる。なおこの第４図において、（ｇ）は
前記実施例に示したエラチンラインと同様の後段のエツ
チングチャンバー（ｈ）は上下に水洗ノズル（２９）が
配置された水洗チャンバー、（ｉ）はレジスト膜および
エツチング抵抗層を剥離するスプレィノズル（３０）が
配置された剥離チャンバー、（ｊ）は上下に水洗ノズル
（２９）か配置された水洗チャンバー（ｈ）と同様の水
洗チャンバー、（ｋ）は乾燥装置（３３）を備える乾燥
チャンバーである。

このように、製造ラインを前段のエツチングラインと後
段のエツチングラインとに分離すると、前段のエツチン
グ後、小さな凹孔パターン側の凹孔寸法を計測確認し、
その凹孔寸法に基づいて後段のエツチングを制御するこ
とにより、容易に最終的に必要とする正確な孔寸法にす
ることかできる。

すなわち、シャドウマスクのエツチングは、マスク素材
が低炭素鋼材の場合は、エツチング液である塩化第２鉄
溶液の温度、比重、スプレィ流量、溶液中のＦｅ＋＋４
イオン、Ｆｅ１士イオン、遊離塩酸、またマスクメＨＡ
かＮ１−ｒｅ合金からなる低熱膨張材の場合は、そのほ
かにＮｉ（＋イオンの制御か必要であり、それらを正確
に制御したうえでマスク素材の走行速度を適切に制御し
て所定孔寸法にし−でいる。そのため、前段のエツチン
グと後段のエツチングを同一ラインで連続的にｄ３こな
うと、前段のエツチングで小さな凹孔パターン側の凹孔
用法を正確に制御しても、そのときのマスク素材の走行
速度で後段のエツチングをａ３こなわな（プればならず
、マスク素材の走行速度で後段のエツチングを制御する
ことかできなくなる。つまり、孔寸法制御に最も有効な
走行速度でエツチングを制御することかＣきず、所定の
孔寸法にすることか困難と４Ｔる。しかし、この例のよ
うに前段のエツチングと後段のエツチングを分離して独
立のラインでおこなうようにすると、前段のエツチング
に関係なく任意の走行速度で後段のエツチングをおこな
うことかでき、容易かつ正確に所定の孔寸法にすること
かできる。したかつて、このような方法は、前記した低
炭素調相、低熱膨張材、板厚の厚いもの、薄いものなど
多様化しているシャドウマスクの製造に適した方法とい
える。

たとえば板厚の厚いシャドウマスクのエツチングについ
て説明すると、マスク素材の板厚か厚くても、前段のエ
ツチングで形成する小さな凹孔パターン側の凹孔寸法を
板厚に関係なく一定とで−ると、この場合、後段のエツ
チングは、当然マスク素材の走行速度を遅くすることが
望まれるが、前段のエツチングと後段のエツチングを同
一ラインで連続的におこなう場合は、マスク素材の走行
速度を遅くすると、エツチング量が増加するため、たと
えば前段のエツチングの液温ヤスプレイ流量をマスク素
材の板厚に応じて変更する面倒な調整作業か必要となる
。しかし、この例のように前段のエツチングと後段のエ
ツチングを分離して独立のラインでおこなうようにする
と、前段のエツチングは、所定の凹孔寸法を１■る最適
条件で゛エツチングしてよく、したがって、その小さな
開孔バタン側に所定寸法の凹孔を安定に形成することか
できる。また前段のエツチングと関係なく後段のエツチ
ングにおい−では、エツチング溶液の温度、比手、スプ
レィ流量などを調整して所要の走行速度でエツチングす
ることかてぎる。このことは、たとえば後段のエツチン
グ後のエツチング抵抗層の剥がしか十分てない場合でも
、この後段のエツチングのエツチング溶液の温度を下げ
てマスク素材の走行速度を遅くしてエツチングをおこな
い、十分な時間をかけてエツチング抵抗層の剥がしをす
るなど、エツチング以外の制御も容易にする。

［発明の効果］両面に大小大ぎざの異なる開孔パターンをもつレジメｌ
〜膜の形成されたマスク素材の小さな開孔パターン側を
下向きにして両面を同時にエツチングし、ついで大きな
開孔パターン形成側を保護して上記率さな凹孔パターン
形成側のレジスト膜を剥離し、さらにこのレジスト膜の
剥離された面にエツチング抵抗層を形成し、その後、こ
のエツチング抵抗層形成側を上向きにして大きな開孔パ
タン側をエツチング液グすると、従来前段のエツチング
により凹孔上のレジスト膜の張出しのために生じた気泡
をなくＪことができ、その気泡のために生ずる花形状の
変化をなくすことができる。

また、エツチング抵抗層を形成するとき、その反対側の
面を保護して形成するので、後段のエツチングがおこな
われるその反対側の面の汚染を防ＬＬでき、孔寸法のば
らつきを軽減できる。さらに、前段のエツチング時に小
さな開孔パターン形成側を下向きにしてエツチングをお
こなうと、この小さな開孔パターン側の不均一なエツチ
ング液溜りがなくなり、孔寸法決定に重要な小さな開孔
バタン側の凹孔寸法のばらつきを軽減できる。したがっ
てそれらにより、所定寸法の電子ビーム通過孔をもつシ
ャドウマスクを容易に製作することかできる。

特にこのシャドウマスクの製造方法において、前段のエ
ツチングと後段のエツチングとを分離して独立におこな
うにすると、マスク素材の′ｖＪ質や板厚に関係なく、
前段のエツチングにおいて小さな開孔パターン側に所定
寸法の凹孔を安定に形成し、その後、この前段のエツチ
ングに関係なく工ッヂング条件を制御して後段のエツチ
ングをおこなうことができ、容易に所要のシャド１クマ
スクを製作することかできる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第４図はこの発明の詳細な説明図で、第１図
（Ａ）乃至（旧はそれぞれその一実施例であるシャドウ
マスクの製造方法を説明するための工程図、第２図は前
段のエツチングと後段のエツチングとを連続しておこな
う製造グラインの構成図、第３図および第４図は前段の
エツチングと後段のエツチングとを分離した製造ライン
の構成図で、第３図は前段］−ツチングラインの構成図
、第４図は後段エツチングラインの構成図、第５図はカ
ラー受像管の構成図、第６図はそのシャドウマスクの電
子ビーム通過孔の形状を示ず断面図、第７図（Ａ）乃至
（Ｄ）はそれぞれ従来のシャドウマスクの製造方法を説
明するための工程図、第８図はその前段のエツチング後
に牛１゛るレジスト膜の張出しを示す図である。１２・・・マスク索ｉ、’Ｊ　　　　　　２０・・・感
光膜２２ａ、　２２ｂ・・・レジス１へ膜２３ａ、２３ｂ　・・・凹孔２４・・・保護フィルム２５・・・エツチング抵抗層

Claims

【特許請求の範囲】

（１）マスク素材の両面に感光膜を形成し、この両面の
感光膜に原版のパターンを焼付け現像して上記マスク素
材の両面に大小大きさの異なる開孔パターンをもつレジ
スト膜を形成する工程と、上記小さな開孔パターン側を
下向きにして上記レジスト膜の形成されたマスク素材の
両面を同時にエッチングし、上記小さな開孔パターン側
に所定寸法の凹孔を形成する前段エッチング工程と、上
記大きな開孔パターン側を保護して上記小さな開孔パタ
ーン側のレジスト膜を剥離したのち、このレジスト膜の
剥離された面にエッチング抵抗層を形成する工程と、こ
のエッチング抵抗層形成側を上向きにしかつ上記大きな
開孔パターン側の保護を解除してこの大きな開孔パター
ン側をエッチングし、この大きな開孔パターン側に上記
小さな開孔パターン側の凹孔に連通する凹孔を形成する
後段エツチング工程とを備えることを特徴とするシャド
ウマスクの製造方法。
（２）前段エッチング工程と後段エッチング工程とを分
離して独立におこなうことを特徴とする請求項１記載の
シヤドウマスクの製造方法。