JPH0615718B2

JPH0615718B2 - シヤドウマスクの製造方法

Info

Publication number: JPH0615718B2
Application number: JP11661185A
Authority: JP
Inventors: 康久大竹; 誠張替
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1985-05-31
Filing date: 1985-05-31
Publication date: 1994-03-02
Anticipated expiration: 2009-03-02
Also published as: JPS61276983A

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の技術分野〕この発明は、カラーブラウン管用シャドウマスクの製造
方法に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

カラーブラウン管は、外囲器前面部内側に形成された蛍
光面に対向して、その内側に多数の透孔が規則的に配列
されたシャドウマスクを有する。このシャドウマスク
は、蛍光面形成に用いられ、また電子銃から放出された
電子ビームを蛍光面に正しく入射させるように制御す
る。

従来、このシャドウマスクの製造は、厚さ0.15mm程度の
金属板の両面に感光性樹脂を塗布し、その樹脂膜に上記
シャドウマスクの透孔に対応するパターンをもつ一対の
ネガを介して露光焼付け、現像して、上記透孔に対応す
る開孔領域をもつレジスト膜を形成する。しかるのち、
この金属板の両面に同時にエッチング液をスプレイして
形成される。

所要のシャドウマスクを形成するために、一対のネガパ
ターンは、大きさが異なり、金属板に穿設される透孔
は、一方の面からエッチングされた小凹孔と他方の面か
らエッチングされた大凹孔がそれらの底部において貫通
した形状をなす。

カラー放送の再生など一般に用いられるカラーブラウン
管においては、上記シャドウマスクの透孔は、金属板の
板厚寸法より大きく、上記両面同時エッチング方法によ
って容易に製造することができる。しかしより高い解像
度が要求されるディスプレイなどに用いられるシャドウ
マスクとして、透孔が金属板の板厚寸法より小さい高精
細度シャドウマスクに対しては、必然的に生ずるサイド
エッチングのために、上記方法ではその製造がきわめて
困難である。

特公昭57-26345号公報には、かかる高精細度シャドウマ
スクを製造する一方法が示されている。この方法は、エ
ッチングを前後２段階に分け、その前段において、一方
の面の小凹孔が所要シャドウマスクの透孔の対応部分と
ほぼ同一寸法になるまで、金属板を両面からエッチング
する。その後、上記小凹孔が耐エッチング剤で埋るよう
に一方の面にエッチング抵抗層を形成し、後段におい
て、他方の面からのみエッチングして両面の凹孔を貫通
させている。この方法では、前段のエッチングで形成さ
れた小凹孔を耐エッチング剤で埋めることにより、後段
でのエッチングの進行を防止し、後段では、大凹孔のみ
をエッチングするので、透孔寸法に大きく関与する小凹
孔のサイドエッチングを少くして所要のシャドウマスク
が得られる。

また、特公昭51-9035号公報には、エッチングを前後２
段階に分け、前段においては、一方の面（小凹孔側）に
ラバーまたは有機フイルムなどの保護シートを張り付け
てエッチングを防止して、他方の大凹孔側の面のみをエ
ッチングし、その後、上記保護シートを剥して両面から
エッチングし、透孔を形成する方法が示されている。こ
の方法では、前段で大凹孔のみエッチングして、透孔を
形成する部分の板厚を薄くしたのち、後段で両面からエ
ッチングするので、実際の金属板より薄い金属板に透孔
を形成する場合と同じことになり、小凹孔のサイドエッ
チングを少くして所要のシャドウマスクが得られる。

したがって、透孔が板厚寸法より小さい高精細度シャド
ウマスクを製造する場合、上記のように前後２段階に分
けてエッチングすることができる設備を用いれば、板厚
および透孔の大きさが一定であるかぎり、エッチング条
件すなわち金属板の送り速度、エッチング液の温度、比
重、濃度などを一定にすれば、連続して所要のシャドウ
マスクを製造することができる。しかし、透孔の大きさ
が同じでも板厚が異なった場合、たとえば板厚が厚くな
ったとすると、そのエッチング増加分に対応して、金属
板の送り速度を遅くし、エッチング時間を長くすると
か、エッチング液の組成を変えてエッチング速度を上げ
ることなどが必要となる。

しかし、仮に金属板の送り速度を遅くしたとすると、特
公昭57-26345号公報の方法では、前段のエッチング量が
多くなり、透孔の大きさを決定する小凹孔が大きくなり
すぎる。これをさけるためには、送り速度を遅くしても
過剰のサイドエッチングを生じないようにレジスト膜の
開孔領域を小さくしなければならず、そのためには、ネ
ガパターンを小さくしなければならず、ネガ品位が低下
する。また焼付け現像後の感光性樹脂の滲み出し部分の
開孔領域に対する割合が増加し、透孔の大きさ形状が一
定しないためにおこるマスクむらが生ずる。さらにまた
前段のエッチング後に耐エッチング剤を埋め込む際、サ
イドエッチングによって小凹孔上に突き出たレジスト膜
が耐エッチング剤の充填を妨害し、透孔形状が異状にな
る。したがって所要のシャドウマスクを形成するために
は、前段のエッチングでは、板厚に関係なく小凹孔のサ
イドエッチングを少くし、後段のエッチングを多くする
ことが必要となる。

また特開昭51-9035号公報の方法では、後段のエッチン
グ量が増加するため、小凹孔のサイドエッチングが多く
なりすぎる。したがって、所要の透孔を形成するために
は、小凹孔側のレジスト膜の開孔領域を小さくする必要
がある。しかし、これをおこなうには、前記特公昭57-2
6345号公報の場合と同様、ネガパターンを小さくしなけ
ればならず、結果的にマスク品位が低下する。したがっ
て所要のシャドウマスクを形成するためには、前段の大
凹孔のエッチングを多くし、後段の両面エッチングにお
ける小凹孔のサイドエッチングを少くすることが必要と
なる。

しかし上記各公報に示されているエッチング装置は、前
段と後段のエッチングチャンバ比が一定であるため、金
属板の送り速度を変えるだけでは、前段と後段のエッチ
ング比率を変化させることはできない。この前段と後段
のエッチング比率を可変にするためには、たとえばチャ
ンバに遮蔽板を取り付けて、エッチングチャンバ長を変
えることができるようにすればよいが、このようなエッ
チング装置は、製造コストが高く、また実効チャンバ長
さを変えるため、装置の利用効率が悪い。また、各エッ
チングチャンバに供給するエッチング液の温度、比重、
濃度などを変えて、前段と後段のエッチング比率を変え
ようとすると、その変更に長時間要し、その間エッチン
グが停止させなければならないので、生産能率が大幅に
低下する。

〔発明の目的〕

この発明は、カラーブラウン管のシャドウマスク、特に
透孔が板厚寸法より小さい高精細度シャドウマスクを容
易に製造しうる方法を得ることにある。

〔発明の概要〕

金属板の両面に規則的に配列された相対向する多数の開
孔領域をもち、一方の面の開孔領域の大きさが他方の面
の開孔領域の大きさと異なるレジスト膜を形成したの
ち、上記金属板をエッチングして上記相対向する多数の
開孔領域に透孔を形成するシャドウマスクの製造方法に
おいて、上記エッチングを前段２段階に分け、その前段
と後段のエッチング比率をエッチング液の温度を変えて
おこなうことにより、所要のシャドウマスクを容易に製
造しうるようにした。

〔発明の実施例〕

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。

一定幅、一定長さのフープ状に巻き付けられた鋼板を巻
き戻しながら脱脂洗滌し、その両面に感光性樹脂を塗布
し乾燥して感光性樹脂膜を形成する。しかるのちこの両
面の感光性樹脂に、大小大きさの異なるパターンが対応
する位置に形成された一対のネガを密着して露光し、上
記樹脂膜にネガパターンを焼付けたのち、これを現像し
て上記鋼板の両面に、相対向しかつ大きさの異なる開孔
領域をもつレジスト膜を形成する。

この鋼板の両面のレジスト膜を形成する方法は、従来の
シャドウマスクと同じであって既知であるので、そのよ
り詳細な説明を省略する。

上記レジスト膜が形成された鋼板は、つぎにエッチング
される。第３図にそのエッチング装置を示す。このエッ
チング装置は鋼板(1)の走行方向に順次前段エッチング
(2)、水洗(3a)、レジスト膜剥離(4)、水洗(3b)、乾燥(5
a)、耐エッチング剤塗布(6)、乾燥(5b)、後段エッチン
グ(7)の各チャンバが配設され、前段エッチングチャン
バ(2)の上部および後段エッチングチャンバ(7)の下部に
は、複数個のエッチング液スプレイノズル(8a)，(8b)
が、また水洗チャンバ(3a)，(3b)の上部および下部に
は、複数個の水スプレイノズル(9)が、またレジスト膜
剥離チャンバ(4)の上部には、複数個の剥離液スプレイ
ノズル(10)が設けられている。また乾燥チャンバ(5a)，
(5b)の上部および下部には熱源(11)が、耐エッチング材
塗布チャンバ(6)には、耐エッチング剤塗布装置(12)が
設けられている。この耐エッチング剤としては、牛乳カ
ゼイン、ポリビニルアルコール、エポキシ系ディスパー
ジョン液、アルキド樹脂またはそれらの混合液が用いら
れ、塗布装置(12)としては、ナイフコート、ローラコー
ト、スプレイコート、浸漬コート、バーコートなど、利
用される耐エッチング剤の物性に適した装置が設置され
る。長尺の鋼板(1)は、図示しないローラにより案内さ
れて、小さな開孔領域が形成された一方の面を上にして
上記各チャンバ内を走行する。この鋼板(1)が前段エッ
チングチャンバ(2)から耐エッチング材塗布チャンバ(6)
を通過するまで、その大きな開孔領域が形成された他方
の面を保護するため、前段エッチングチャンバ(2)の手
前および耐エッチング剤塗布装置(6)の背後には、それ
ぞれ長尺の保護フイルム(13)を供給してこれを他方の面
に密着させるとともに、これを引き剥す装置(14)が設け
られている。

上記前段および後段のエッチングチャンバ(2)，(7)は、
第１図に示すようにそれぞれ専用のエッチングタンク(1
6)を有する。これらタンク(16)内のエッチング液は、ポ
ンプ(17)によってエッチングチャンバ(2)または(7)内の
ノズル(8a)または(8b)に圧送され、各ノズル(8a),(8b)
からスプレイされたエッチング液は、それぞれ各チャン
バ(2),(7)の底部からタンク(16)に還流されるようにな
っている。また、ポンプ(17)の出口側には、ポンプ(17)
によって圧送されるエッチング液の一部をタンク(16)に
還流するバイパス(18)が設けられている。上記ノズル(8
a)または(8b)に供給されるエッチング液は、それぞれエ
ッチングチャンバ(2)または(7)に入る直前にそのエッチ
ング液回路に設けられた熱交換器(19)により、またバイ
パス(18)を通ってタンク(16)に還流するエッチング液
は、このバイパス(18)の中間に設けられた熱交換器(20)
により温度調整される。これら熱交換器(19),(20)は、
第２図に示すように、図示しない制御装置から送出され
る制御信号により開閉するバルブ(21a),(21b)を介して
供給されるスチームまたは冷水と熱交換するように構成
されたものであり、ノズル(8a)または(8b)に供給される
エッチング液の温度は、上記制御装置の演算処理部で、
所要のエッチングをおこなうためにあらかじめ実験など
により求められた指定のエッチング液温度と、タンク(1
6)に取り付けられた温度センサ(22)から得られるタンク
内エッチング液温度の差を算出し、この差と熱交換器(1
9)を流れる規定のエッチング液流量すなわちチャンバ
(2)または(7)へのエッチング液供給量とから加熱または
冷却に必要なスチームまたは冷水流量を算出し、それに
より上記制御装置を構成する制御部から送出される制御
信号に基づいて上記バルブ(21a)または(21b)を開閉し、
かつ熱交換器(19)の出口側に取り付けられた温度センサ
(23)の出力を制御装置にフイードバックしておこなわれ
る。またタンク(16)内のエッチング液温度は、熱交換器
(20)により一定に保たれるが、上記熱交換器(19)の制御
と同時に熱交換器(20)を同じ制御信号に基づいて制御す
ると、熱交換器(19)の負担を軽くし、より精密な温度制
御が可能となる。なお、熱交換器(19)を流れる規定のエ
ッチング液流量は、そのエッチング液回路に設けられた
流量計により、上記回路に設けられたバルブ、たとえば
バルブ(24a),(24b)を開閉することでおこなうことがで
きる。また上記制御装置において、規定のエッチング液
流量と流量計を流れるエッチング液流量との差を求め、
その差に基づいてたとえばバルブ(24a),(24b)などを自
動開閉するように制御することは任意である。

なお、エッチングチャンバ(2)または(7)から還流するエ
ッチング液は、塩化第１鉄が増加し、エッチング能力が
低下しているので、これをエッチング能力をもつ塩化第
２鉄に戻すため、タンク(16)には塩素ガスが注入され
る。また鋼板(1)の溶解による比重増加を調整するため
に水が、またエッチング液中のフリー塩酸の消耗を補う
ために塩酸が添加される。なお、第１図に示したエッチ
ングチャンバ(2)または(7)はエッチングの多様性に対応
できるようにチャンバの上部および下部にノズル(8a),
(8b)が配設されているが、これらは、その手前に配設さ
れた(25a),(25b)を適宜開閉することにより、前段のエ
ッチングチャンバ(2)または後段のエッチングチャンバ
(7)と同一機能をもつものになることは明白である。

両面にレジスト膜が形成された前記鋼板(1)は、つぎの
ようにエッチングされる。

小さな開孔領域が形成された一方の面を上にして走行す
る鋼板(1)は、第４図(A)図に示すように、まず前段のエ
ッチングチャンバ(2)に入る手前で、その下面すなわち
大きな開孔領域(27)が形成された他方の面に保護フイル
ム(13)が取り付けられ、前段のエッチングチャンバ(2)
に入る。この前段のエッチングチャンバ(2)に入った鋼
板(1)は、その上部に設けられたスプレイノズル(8a)か
ら熱交換器(19)により指定の温度に調整されたエッチン
グ液がスプレイされ、(B)図に示すように上記一方の面
に小さな開孔領域(28)に対応する所定の大きさの小凹孔
(29)が形成される。この前段のエッチングでは、他方の
面は、保護フイルム(13)で保護されているのでエッチン
グされない。

前段のエッチングチャンバ(2)を通過した鋼板(1)は、つ
ぎに水洗チャンバ(3a)を通過する間に水洗され、つぎの
レジスト膜剥離チャンバ(4)でその一方の面に設けられ
たレジスト膜(30)が除去される。この一方の面のレジス
ト膜(30)が除去された鋼板(1)は、つぎの水洗チャンバ
(3b)で再び水洗され、つぎの乾燥チャンバ(5a)で乾燥さ
れる。乾燥された鋼板(1)は、つぎの耐エッチング剤塗
布チャンバ(6)で、上記一方の面に一定の膜厚でしかも
小凹孔(29)内に完全に充填されるように耐エッチング剤
が塗布され、つぎの乾燥チャンバ(5b)で乾燥される。上
記耐エッチング剤塗布チャンバ(6)を出るとき、鋼板(1)
の他方の面を被覆していた保護フイルム(13)は分離され
る。

上記一方の面に耐エッチング剤が塗布され、他方の面を
被覆していた保護フイルム(13)が取り去られた鋼板(1)
は、つぎに後段のエッチングチャンバ(7)で、その下部
に設けられたスプレイノズル(8b)から、上記前段のエッ
チングとは独立に熱交換器(19)により指定の温度に調整
されたエッチング液がスプレイされ、(C)図に示すよう
に、上記他方の面に形成された大きな開孔領域(27)に対
応する大凹孔(31)が形成される。この大凹孔(31)は、底
部において一方の面に形成された小凹孔(29)の底部に貫
通する。この後段のエッチングを終了した鋼板(1)は、
その後上記一方の面に形成された耐エッチング剤被覆(3
2)および他方の面に形成されたレジスト膜(33)が除去さ
れ、(D)に示すように、鋼板(1)の板厚より小さな透孔(3
4)をもつ所要のシャドウマスクとなる。

上記のようにシャドウマスクのエッチングを前後２段階
に分け、その前段と後段のエッチング比率をエッチング
液の温度で変えるようにしたので、所要のシャドウマス
クを容易に製造することができる。また各エッチングチ
ャンバ(2),(7)の手前に熱交換器(19)を設けて、エッチ
ング液の温度を瞬時に変えられるようにしたので、板厚
などが変化しても、それに即応してエッチングを停止す
ることなく、連続してシャドウマスクを製造することが
できる。

つぎに他の実施例について述べる。

この実施例に用いられるエッチング装置は、第５図に示
すように、前段のエッチングチャンバ(2)では、その下
部に設けられたスプレイノズル(36a)からスプレイさ
れ、後段のエッチングチャンバ(7)では、上下両方に設
けられたスプレイノズル(36b),(36c)からスプレイする
ようになっている。鋼板(1)は小さな開孔領域が形成さ
れた一方の面を上にして、かつ前段のエッチングチャン
バ(2)に入る手前でその一方の面が保護フイルム(13)で
保護される。この状態を第６図(A)図に示す。前段のエ
ッチングチャンバ(2)では、前記実施例同様、チャンバ
(2)の手前に設けられた熱交換器により指定の温度に調
整されたエッチング液がその下部からスプレイされ、
(B)図に示すように、鋼板(1)の他方の面に形成された大
きな開孔領域(27)に対応する所定の大きさの大凹孔(37)
が形成される。この鋼板(1)は、つぎの後段のエッチン
グチャンバ(7)に入る手前で、保護フイルム(13)が分離
される。後段のエッチングチャンバ(7)では、その上部
および下部から上記同様熱交換器により指定の温度に調
整されたエッチング液が同時にスプレイされ、鋼板(1)
は両面からエッチングされて、(C)図に示すように所要
の透孔(34)が形成される。この鋼板(1)の両面のレジス
ト膜(30),(33)は、その後剥離除去される。

〔発明の効果〕

シャドウマスクのエッチングを前後２段階に分け、その
前段と後段のエッチング比率をエッチング液の温度で変
えるようにしたので、透孔が板厚寸法より小さいシャド
ウマスクなど、所要のシャドウマスクを容易に製造する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はエッチングチャンバのエッチング液回路の構成
図、第２図はその一構成である熱交換器の構成図、第３
図はエッチング装置の一実施例を示す構成図、第４図
(A)ないし(D)図は第３図示エッチング装置を用いたエッ
チング方法説明図、第５図はエッチング装置の他の実施
例を示す構成図、第６図(A)ないし(C)図は第５図示エッ
チング装置を用いたエッチング方法説明図である。 (1)……鋼板 (2)……前段のエッチングチャンバ (3a),(3b)……水洗チャンバ (4)……レジスト膜剥離チャンバ (5a),(5b)……乾燥チャンバ (6)……耐エッチング剤塗布チャンバ (7)……後段のエッチングチャンバ (8a),(8b)……スプレイノズル (13)……保護フイルム、(16)……エッチングタンク (17)……ポンプ、(18)……バイパス (19)……熱交換器、(20)……熱交換器 (22)……温度センサ、(23)……温度センサ (27)……大きな開孔領域、(28)……小さな開孔領域 (29)……小凹孔、(30)……レジスト膜 (31)……大凹孔、(33)……レジスト膜 (34)……透孔

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属板の両面に規則的に配列された相対向
する多数の開孔領域をもち一方の面の開孔領域の大きさ
が他方の開孔領域の大きさと異なるレジスト膜を形成し
たのち、上記金属板をエッチングして上記相対向する多
数の開孔領域に透孔を形成するシャドウマスクの製造方
法において、上記エッチングを前後２段階に分け、その前段と後段と
のエッチング比率をエッチング液の温度を変えておこな
うことを特徴とするシャドウマスクの製造方法。
【請求項２】前後２段階のエッチングはそれぞれ独立の
エッチングタンクをもつ各別のエッチングチャンバでお
こなわれ、上記各エッチングタンクから上記各エッチン
グチャンバに供給されるエッチング液の温度が上記各エ
ッチングチャンバに入る前に熱交換器で調整されるよう
にしたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のシ
ャドウマスクの製造方法。
【請求項３】エッチングチャンバに供給されるエッチン
グ液の温度は熱交換器出口側のエッチング液の温度をフ
イードバック信号として、エッチングタンク内のエッチ
ング液の温度と指定のエッチング液温度との差および上
記エッチングチャンバへのエッチング液供給量から上記
熱交換器を自動制御して調整されることを特徴とする特
許請求の範囲第２項記載のシャドウマスクの製造方法。
【請求項４】エッチングタンクから熱交換器を介してエ
ッチングチャンバに供給されるエッチング液の一部を上
記熱交換器の入口側で上記熱交換器とは別の熱交換器を
介して上記エッチングタンクに還流して上記エッチング
タンク内のエッチング液の温度を調整することを特徴と
する特許請求の範囲第２項記載のシャドウマスクの製造
方法。
【請求項５】エッチングチャンバに供給されるエッチン
グ液の温度はエッチングタンクと上記エッチングチャン
バとの間に介在する熱交換器出口側のエッチング液の温
度をフイードバック信号として、上記エッチングタンク
内のエッチング液温度と指定のエッチング液温度との差
および上記エッチングチャンバへのエッチング液供給量
から上記エッチングタンクに還流するエッチング液の温
度を調整する熱交換器を自動制御して調整されることを
特徴とする特許請求の範囲第４項記載のシャドウマスク
の製造方法。