JPH07320652A - カラー受像管及びシャドウマスクの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 この発明は、マスク板厚を厚くすることな
く、大小孔のオフセンター量を大きくすることなく、ビ
ーム欠けを効果的に防止し、プレス成形後の変形を生じ
ない機械的強度を有するシャドウマスクを備えたカラー
受像管を提供することを目的とする。 【構成】 マスク開孔の断面構造において、大孔側開孔
端面から板厚中の大小孔合致部を結ぶ曲線は滑らかにな
っている。さらに、開孔中心軸に対してマスク周辺側壁
面が開孔中心側に必要量だけ膨出した変曲部35を有して
いる。変曲部35から大孔側開孔端面間での膨出部の膨出
量ｗは、電子ビームの入射角が大きくなる周辺ほど大き
くなっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、カラー受像管及びカ
ラー受像管用シャドウマスクの製造方法に係り、特にシ
ャドウマスクの電子ビーム開孔およびその製造方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】シャドウマスク型カラー受像管は、パネ
ル内面に形成された多数の蛍光体ドットからなる蛍光面
と、この蛍光面に対向配置され複数の電子ビームを射出
するネック部に内装された電子銃と、蛍光面と電子銃の
間にあって蛍光面に近接対向して配置され多数の電子ビ
ーム開孔を有するシャドウマスクを少なくとも備えてい
る。

【０００３】このシャドウマスクに穿設された多数の電
子ビーム開孔は、パララックスの原理により、電子銃か
ら射出された複数の電子ビームを、電子ビーム開孔と幾
何学的に対応する関係にある蛍光体ドットに正しく射突
発光させるように通過させる機能を有する重要な部材の
一つであり、色選別電極とも称されている。

【０００４】この電子ビーム開孔は、シャドウマスクの
周辺部に到達する電子ビームが管軸に対して一定の角度
を有するために、電子ビームがより通過しやすいように
特定の形状を有している。即ち、電子ビーム開孔の蛍光
面側の開孔面積は電子銃側の開孔面積よりも大きく形成
されており、この両者の開孔面積の違いを区別するため
に、一般に蛍光面側の開孔面積を大孔、電子銃側の開孔
面積を小孔と称している。

【０００５】このようなシャドウマスクの種類は、電子
ビーム開孔の形状から、円形開孔と矩形開孔に大別され
る。文字や図形を表示するディスプレイ用カラー受像管
としては円形開孔のシャドウマスクが、一般家庭で使用
される民生用カラー受像管としては矩形開孔のシャドウ
マスクが用いられることが多い。

【０００６】近年、パソコン、オフコンあるいは各種Ｏ
Ａ用端末機器の表示装置として、ディスプレイ用カラー
受像管は多用されており、解像度の向上はもちろんのこ
と、人間工学的な見地から外光反射が少なく、且つ画像
歪みが少ないより平坦なパネルを有するカラー受像管と
されている。

【０００７】これに伴いパネルと相似形状であるシャド
ウマスクも、より平坦化された曲率半径の大きなものが
用いられている。従って、従来の曲率半径の小さいシャ
ドウマスクと比較して、マスク開孔に入射する電子ビー
ムのマスク法線に対する入射角度は全体に大きくなる。

【０００８】当然のことながら、この電子ビームの入射
角度はシャドウマスクの中央部よりも周辺部でより大き
くなり、入射した電子ビームの一部がマスク開孔の孔縁
または孔壁に射突する割合が増加する。電子ビームがこ
のマスク開孔の孔縁または孔壁に射突すると、電子ビー
ム形状が歪むいわゆるビーム欠けを生じ、輝度や色純度
均一性を低下させるとともに、反射電子ビームによる目
的外の蛍光体ドットの発光によりコントラストの低下を
生ずる。

【０００９】このような現象は、開孔のピッチが小さ
く、且つシャドウマスク材の板厚が厚くなるほど生じや
すい。また、より平坦化された曲率半径の大きなシャド
ウマスクのように、マスク開孔への電子ビームの入射角
が大きくなるに従ってより顕著化し、カラー受像管の品
位を低下させる。

【００１０】さらに、シャドウマスクの曲率半径が大き
くなると、従来の曲率半径の小さいシャドウマスクと比
較してシャドウマスクの緊張強度が低下し、カラー受像
管の製造工程中や輸送中およびテレビセットに組み込ま
れる時に加わる衝撃によってシャドウマスクの変形が生
じやすくなる。このようなシャドウマスクの変形が生じ
た部分は、シャドウマスクと蛍光面との間隔が変化する
ため色ずれが生じやすくなり、カラー受像管の品質の信
頼性が損なわれることと、許容度を越した変形は完全な
部分的色ずれを生じカラー受像管自体が不良となる。

【００１１】このような円形開孔を有するシャドウマス
クのビーム欠け問題を解決する簡便な手段として、マス
ク開孔の蛍光面側の大孔の寸法を大きく取ることも考え
られる。しかしこの方法では、エッチングによるマスク
開孔の穿設時に大孔側からのエッチング量を多くしなけ
ればならない。これによって、シャドウマスクの機械的
強度が弱くなり、シャドウマスクのプレス成形後のマス
ク緊張強度の低下を引き起こし、マスク変形を生じやす
い問題を生ずる。

【００１２】一方、高解像度用としてのマスク開孔ピッ
チが小さいシャドウマスクでは、隣接する大孔同志がシ
ャドウマスクの表面上で連結するまで大孔寸法を大きく
しても、なお電子ビームが完全に抜けるに必要な開孔壁
のテーパー寸法Δ１が得られない。

【００１３】この問題の対処策として、図７（Ａ）に示
すような断面構造のマスク開孔が特公昭４７−７６７０
号公報で提案されている。即ち、小孔32に対して大孔31
を電子ビームが抜ける方向にずらした、いわゆるオフセ
ンターマスクである。このように、大小孔の中心軸を必
要量ずらす方式は、入射する電子ビームがマスク開孔の
孔壁や大孔縁に射突してビーム欠けを生じないようにす
ることと、大孔寸法を小さくしてマスクの機械的強度を
低下させないことで有効な構造である。

【００１４】しかしながら、このようなオフセンターマ
スクでは有効にビーム欠けを防止するためには大小孔の
中心軸のずらし量を多く取らなければならない。従っ
て、図７（Ｂ）に示すように、シャドウマスクの板厚方
向から見たマスク開孔の物理的貫通寸法Ａと、実際にマ
スク開孔を通過し蛍光面に到達する電子ビーム径Ｂとは
異なる寸法となってしまう。さらに、図８に示すよう
に、形成されるマスク開孔形状は破線で示す円形ではな
く実線で示す変形孔となり形状が安定しない。このた
め、蛍光面上での電子ビームのランディング余裕度の少
ないカラー受像管では色純度均一性の劣化を生じやすく
なる。

【００１５】例えば、シャドウマスクの板厚をＴ、電子
ビームの入射角をθ、小孔側表面から大小孔合致部まで
の高さをｔとするとき、電子ビームがマスク開孔内およ
び大孔開孔端でけられないようにするために必要なテー
パーΔ１の値は幾何学的な位置関係で決まり、Ｔ×ｔａ
ｎ（θ）または（Ｔ−ｔ）×ｔａｎ（θ）から求められ
る。

【００１６】また、マスク開孔寸法をｄ、電子ビームが
抜ける側のマスク開孔壁テーパーをΔ１、シャドウマス
クの中心側のマスク開孔壁テーパーをΔ２、シャドウマ
スク材表面に形成されたレジスト膜に開孔パターンを焼
き付ける露光工程時の大小孔パターン合わせの中心軸ず
れ量（オフセンター量）をαとしたとき、マスク開孔ピ
ッチが大きくシャドウマスクの強度に問題がない場合、
大孔開孔Ｄの寸法設計も幾何学的な位置関係で決まる。
すなわち、大孔開孔Ｄは、Δ１×２＋ｄ＋αで求めら
れ、このような設計で求められたＤ寸法がマスク開孔ピ
ッチよりも大きくなる高精細マスクの場合は、Δ１＋Δ
２＋ｄ＋αで求められる。

【００１７】ここで、Δ２の値を小さく取ればＤ寸法も
小さくなるが、あまり小さくし過ぎるとΔ１とΔ２の寸
法差が大きくなり、図７（Ｂ）に示すように、小孔側表
面から大小孔合致部までの高さｔが異なることによって
マスク開孔の寸法がばらつき形状が歪むことになる。

【００１８】また、オフセンター量αは｜Δ１ーΔ２｜
／２で求められるが、例えば１４インチ型のより平坦な
曲率半径のシャドウマスクでマスク開孔ピッチが０．２
７mmの場合、オフセンター量αが２５μｍを越え、且つ
Δ２が４０μｍ以下となるとマスク開孔の変形が生ずる
ようになる。

【００１９】従って、このオフセンターマスク構造では
マスク開孔のピッチによって制約される寸法限度まで大
孔寸法を大きくしなければならない。ところが、大孔寸
法を大きく取るほどシャドウマスクの機械的強度が低下
するので、シャドウマスクの変形発生頻度が高くなるこ
とは避けられなくなる。

【００２０】ビーム欠けを防止するその他の手段とし
て、例えば図９に示すように、板厚中の大小孔の合致部
の小孔側からの高さｔを高くして必要とするΔ１を小さ
くすることも考えられる。しかしながら、この構造で
は、大小孔合致部で形成されるｔに相当する壁の部分に
射突する電子ビームの量が増加し、反射電子34によるコ
ントラストの低下を引き起こす。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、マスク
開孔を通過した電子ビームがマスク開孔壁や大孔の縁に
射突して発生するビーム欠けを防止するために、大孔の
中心座標を小孔の中心座標に対して必要量だけＸ軸方向
およびＹ軸方向にずらすオフセンターマスク構造は有効
ではあるが問題点も有している。

【００２２】即ち、そのオフセンター量が大きくなるほ
どマスク開孔径とマスク開孔を通過する有効電子ビーム
径とは異なったものとなり、電子ビーム形状も変形す
る。このためにオフセンター量を少なくしてなおかつ必
要とするΔ１を得るためには大孔の寸法を極力大きく取
らなければならない。

【００２３】しかしながら、より平坦で曲率半径の大き
なシャドウマスクでは、シャドウマスクのプレス成形後
の緊張強度が弱くなり、大孔寸法を大きくするほどシャ
ドウマスクの機械的強度は低下し変形を生じやすくな
る。

【００２４】一方、シャドウマスクの機械的強度を上げ
るためにシャドウマスクの板厚を厚くすると、マスク開
孔穿設のためのエッチング制御が困難となり、シャドウ
マスクのむら品位が劣化する。さらに、必要とするΔ１
も増加するのでオフセンター量を大きくしなければなら
ず、上記の問題が繰り返される結果となる。

【００２５】この発明は以上の問題点に鑑みてなされた
もので、より平坦で曲率半径の大きなシャドウマスクに
おいても、板厚を厚くすることなく、大小孔のオフセン
ター量を大きくすることなく、ビーム欠けを効果的に防
止しながら電子ビームを蛍光面側に通過させ、プレス成
形後の外部衝撃にも充分な耐性を有しマスク変形を生じ
ない機械的強度を有するシャドウマスクを備えたカラー
受像管及びシャドウマスクの製造方法を提供することを
目的とする。

【００２６】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、パネル内面に形成された多数の蛍光体ドットからな
る蛍光面と、この蛍光面に対向配置され複数の電子ビー
ムを射出する電子銃と、前記蛍光面と電子銃の間にあっ
て前記蛍光面に近接対向して配置され多数の電子ビーム
開孔を有し、前記電子ビーム開孔の前記蛍光面側は大孔
となり前記電子銃側は小孔となるシャドウマスクとを少
なくとも備えたカラー受像管において、前記シャドウマ
スクの前記電子ビーム開孔の断面は前記大小孔の合致点
から前記蛍光面側の開孔面端を結ぶ曲線は滑らかな曲線
で形成されるとともに、前記大小孔の合致点から前記蛍
光面側の開孔面端の間に開孔中心側に膨出する少なくと
も一つの変曲部を有するカラー受像管である。

【００２７】請求項２に記載の発明は、多数の電子ビー
ム開孔を有し、前記電子ビーム開孔の一方の面側の開孔
面積は他方の面側の開孔面積よりも大きく形成されてな
るカラー受像管用シャドウマスクの前記電子ビーム開孔
を穿設するに際し、前記電子ビーム開孔を形成すべき対
応部分に不透光な焼き付け用パターンをそれぞれ用いて
前記電子ビーム開孔の対応部分を露光し現像しエッチン
グするシャドウマスクの製造方法において、前記小さい
開孔面積側の前記不透光な焼き付け用パターンとしてシ
ャドウマスクの全面で実質的に均一かもしくは周辺部ほ
ど変化するパターンを用い、前記大きい開孔面積側の前
記不透光な焼き付け用パターンとしてシャドウマスクの
全面で実質的に均一かもしくはシャドウマスクの周辺部
ほど漸次変化する第１のパターンとともに、少なくとも
前記シャドウマスクの周辺部に位置する個々の不透光な
焼き付け用パターンの外周部に独立した幅小の第２のパ
ターンを用いるシャドウマスクの製造方法である。

【００２８】請求項３に記載の発明は、請求項２記載の
シャドウマスクの製造方法において、前記大きい開孔面
積側の前記不透光な焼き付け用パターンの外周部に独立
した第２のパターンは環状放射状の円弧状もしくはスリ
ット状であるシャドウマスクの製造方法である。

【００２９】請求項４に記載の発明は、請求項２記載の
シャドウマスクの製造方法において、前記大きい開孔面
積側の前記不透光な焼き付け用パターンの外周部に独立
した第２のパターンの幅、長さおよび前記不透光な焼き
付け用パターンとの間隔は実質的に均一かまたは漸次変
化するシャドウマスクの製造方法である。

【００３０】

【作用】マスク開孔の大孔の中心座標を小孔の中心座標
に対して必要量だけＸ軸方向およびＹ軸方向にずらすオ
フセンターマスク構造は、マスク開孔を通過した電子ビ
ームがマスク開孔壁や大孔の縁に射突して発生するビー
ム欠けを有効に防止することができる。しかしながら、
そのオフセンター量が大きくなるほどマスク開孔径とマ
スク開孔を通過する有効電子ビーム径とは異なったもの
となり、電子ビーム形状も変形する。このためにオフセ
ンター量を少なくしてなおかつ必要とするΔ１を得るた
めには大孔の寸法を極力大きく取らなければならない。

【００３１】即ち、マスク開孔のオフセンター量は少な
くし、且つ大孔の寸法を極力大きく取ればビーム欠けを
より効果的に防止することができる。ここで、より平坦
で曲率半径の大きなシャドウマスクでは、シャドウマス
クのプレス成形後の緊張強度が弱くなり、大孔寸法を大
きくするほどシャドウマスクの機械的強度は低下し変形
を生じやすくなる 従って、マスク開孔のオフセンター量は少なくし、且つ
大孔の寸法を極力大きく取った上で、さらにシャドウマ
スクの機械的強度を保証したマスク開孔構造としなけれ
ばならない。即ち、従来のマスク開孔の構造では大孔の
寸法を大きく取ることによってシャドウマスクの機械的
強度が低下している。

【００３２】この大孔の寸法を大きく取ることは、エッ
チングによるマスク開孔の穿設時に大孔側からのエッチ
ング量を多くしなければならないことを意味する。マス
ク開孔の断面構造として、大孔側開孔端面から板厚中の
大小孔の合致部を結ぶ曲線は滑らかな曲線で形成されて
いる。

【００３３】即ち、マスク開孔の断面構造としてビーム
欠けを発生する可能性のあるのは、開孔の中心軸に対し
て小孔の電子ビーム入射側（管軸側）の開孔端面と、電
子ビームが抜ける側の小孔側開孔端面から板厚中の大小
孔の合致部までの高さｔの部分と、電子ビームが抜ける
側（マスク周辺側）の大孔側開孔端面の部分である。こ
の内、特に大孔側開孔端面から板厚中の大小孔の合致部
を結ぶ曲線で示される断面は、大孔の寸法を大きく取る
ことによって大きく抉られた形状となる。この大きく抉
られた曲線部分は、ビーム欠けの発生防止のための必要
性以上にマスク体積を減少させている。このビーム欠け
発生防止のための必要性以上のマスク体積の減少がシャ
ドウマスクの機械的強度を低下させている主因である。

【００３４】従って、この大孔側開孔端面から板厚中の
大小孔の合致部を結ぶ曲線で示される断面部分に、開孔
中心側に膨出する少なくとも一つの変曲部を形成する構
造とする。即ち、ビーム欠け発生防止のために必要とす
る以上に大きく抉られない形状とすることによってマス
ク体積の減少を抑制し、シャドウマスクの機械的強度を
向上することが可能となる。

【００３５】以上のようなマスク開孔断面構造におい
て、ビーム欠け発生防止のために大孔側開孔端面の寸法
を大きく取る必要性のあるのは、少なくとも電子ビーム
が抜ける側である。従って、大孔側開孔端面から板厚中
の大小孔の合致部を結ぶ曲線で示される断面部分と開孔
中心線との距離はビーム欠けを発生しない程度に小さく
取り、少なくとも電子ビームが抜ける側の大孔側開孔端
面の寸法を大きく取ればよい。

【００３６】このような断面構造のマスク開孔とするた
めのマスク開孔穿設時のエッチングは、電子ビーム開孔
を形成すべき対応部分に設けられる不透光な焼き付け用
パターンの形状を特定することによって行われる。

【００３７】即ち、大孔側の露光用の不透光な焼き付け
用パターンとして、板厚中の大小孔の合致部から板厚中
の開孔中心側に膨出する変曲部までを決定する焼き付け
用パターンは、ビーム欠けを発生しない程度の大きさの
焼き付け用円形のパターンとする。そして、この焼き付
け用円形パターンの少なくとも電子ビームが抜ける側の
外周部は、独立した幅小の補助パターンを別個に設け
る。この別個に設けられた独立した幅小の補助パターン
は、大孔側開孔端面でビーム欠けを発生しない程度の寸
法が取られている。

【００３８】このような焼き付け用パターン形状を用い
て露光、現像しエッチングすることによって、大孔側開
孔端面から板厚中の大小孔の合致部を結ぶ曲線で示され
る断面部分に、開孔中心側に膨出する少なくとも一つの
変曲部を形成する構造とすることができる。

【００３９】

【実施例】以下に本発明の実施例について詳細に説明す
る。尚、本発明のカラー受像管はシャドウマスクのマス
ク開孔部分以外の構成は従来と同様であるのでカラー受
像管全体の説明は省略し、以下に本発明の要部について
のみ説明する。

【００４０】図１（Ａ）に本発明の実施例のマスク開孔
の電子ビームの進行方向に沿った断面構造を示す。この
実施例の大孔31のマスク開孔は均一な円形孔ではなく、
また断面構造において電子ビームが抜ける方向に相当す
る一部分が必要量だけ膨出した変曲部35を有している。
この変曲部35から大孔側開孔端面までの膨出部36の膨出
量ｗは、電子ビームの入射角が大きくなるシャドウマス
クの周辺ほど大きくなるが、明らかに膨出部となる変曲
部35を形成するのはシャドウマスクの中心からある程度
の距離を置いた部分からである。

【００４１】基本的な大孔寸法Ｄの設計は、（Δ１＋Δ
2i＋ｄ）で表されるが、（Ｄ−ｗ）で形成される大孔は
実質的に円形孔で、その中心とマスク開孔ｄの中心は基
本的に同一軸上にある。そして、電子ビームが抜ける側
のΔ2oが、電子ビームが抜けるために必要な量以下にな
った箇所から膨出が開始される。従って、開孔断面の電
子銃側は開孔中心軸に対し略対称となり、蛍光面側は非
対称な形状となる。但し、シャドウマスクの仕様によっ
ては、Δ2iとΔ2oが等しくない場合もある。

【００４２】図２（Ａ）はこのようなマスク開孔のシャ
ドウマスク上の分布を大孔側から見た第１象限の状態を
示す。膨出部36の形成は、各マスク開孔とも電子ビーム
が抜ける側に形成されており、その幅ｌはマスク開孔ｄ
かそれ以上であればよい。

【００４３】例えば、１４インチ型のより平坦な曲率半
径のシャドウマスクでマスク開孔ピッチが０．２７mmの
場合の設計例は、シャドウマスクの厚さＴが０．１３m
m、大孔寸法Ｄが０．２０５mm、マスク開孔ｄが０．１
２５mm、小孔側表面から大小孔合致部までの高さｔが
０．０２mm、膨出量ｗが０．０３５mm、大孔31開孔面か
ら膨出部の変曲部35までの高さｃが０．０３mm、膨出幅
ｌが０．１３mmである。

【００４４】次に、このような構造のマスク開孔を製造
するための焼き付け用パターンは大小孔各々に必要であ
るが、その形態は大小孔で異なる。すなわち、小孔パタ
ーンは図３（Ａ）に示すように不透光のドットパターン
40で形成され、そのドット径は基本的にシャドウマスク
全面で同じである。但し、エッチングによって形成され
たマスク開孔径が均一なマスク仕様にもかかわらずエッ
チングによってグレードがつく場合や、グレードがつく
マスク仕様の場合には小孔パターンのドット径も適当に
変化させる必要がある。

【００４５】一方、大孔パターンのシャドウマスク上の
第１象限の各軸端部に位置する状態を図３（Ｂ）に示
す。径は小孔よりも大きいが、小孔と同じ形態の不透光
の円形ドットパターン41からなる第１のパターンと、そ
の電子ビームが抜ける側に膨出部を形成するための独立
した円弧パターン42からなる第２のパターンが配置され
ている。ここで、大孔側の円形ドットパターン41の各ド
ットの中心は小孔側のドットパターンの各ドットの中心
と略対応している。尚、図示していないが、シャドウマ
スクの中心から任意の位置まではマスク開孔への電子ビ
ーム入射角が小さく、大孔開孔端でのビームのけられを
発生させないために必要なΔ１の値は小さいので、小孔
と同じ形態の不透光の円形ドットパターンのみで形成さ
れている。

【００４６】ここで、シャドウマスクの水平軸端に用い
られる大孔パターンを図４（Ａ）に示し詳細に説明す
る。小孔のパターンドット径Ｄｓが一定でも大孔のパタ
ーンドット径Ｄｎを変化させた場合、エッチングによっ
て得られるマスク開孔寸法ｄが変化する。従って、大孔
のパターンドット径Ｄｎは基本的にマスク全面で均一で
ある。

【００４７】一方、大孔のドットパターン41とは独立し
て電子ビームが抜ける側に配置される円弧パターン42
は、マスクの中心からある程度離れたところから形成さ
れる。円弧パターン42の半径方向の幅ａ、円周方向の長
さｂ、パターンドット41とのギャップｇの各寸法に関し
ては、円弧パターン42が形成され始めた箇所から放射状
に最外周まで同一とする場合と、漸次変化する場合とが
ある。円弧パターン42の円周方向の長さｂは、必要なΔ
１を形成するための膨出部を通過する電子ビームが完全
に蛍光面側に抜けるに必要な長さが要求され、少なくと
もエッチング後の小孔径ｄかそれ以上になるように設計
する必要がある。

【００４８】また、エッチング工程によって、図４
（Ａ）の斜線部は腐食され、ドットパターンと円弧パタ
ーンとの間に存在するレジスト膜は浮いた状態となりや
すい。マスクの種類によってはスプレーされたエッチン
グ液の衝撃力によってこの部分のレジスト膜が剥離され
やすくなる恐れがあり、剥離したエッチング液中のレジ
スト膜がスプレーノズルを詰まらせる恐れもある。この
ような場合は図４（Ｂ）に示すように、円弧パターンを
適当な間隔で分断された破断円弧パターン、または直線
状パターンで構成するとよい。但し、破断円弧パターン
の破断の間隔は目的とする膨出部形成に影響を与えない
範囲で設定する必要があり、１０乃至３０μｍの範囲で
選択するのが望ましい。

【００４９】パターンドットとのギャップｇは、あまり
小さいとエッチング工程でのサイドエッチングの進行に
よって短時間に大孔ドット部と連結し、必要とする膨出
部が形成されないだけでなく、開孔の変形を生ずる恐れ
がある。一方、ギャップｇが大き過ぎると大孔ドッパタ
ーンと連結しにくくなり目的とする膨出部が形成された
開孔形状とすることができなくなる。従って、大孔ドッ
パターンと円弧パターンの各サイドエッチング量と両者
が連結した後の連結部の深さ方向のエッチング量を加味
して設計する必要がある。

【００５０】パターンの半径方向の幅ａは、この幅を大
きくするほどサイドエッチング量および深さ方向のエッ
チング量が増加する方向となる。即ち、この幅を大きく
取り過ぎるとマスク開孔形状が膨出部の形成方向に変形
しやすくなり、目的とする膨出部を形成することができ
なくなる。

【００５１】従って、膨出部の深さ方向のエッチング量
を抑制することによってシャドウマスクの強度を高める
ことができるので、このパターンの半径方向の幅ａはむ
しろ細い方がよい。しかしながら、実際にレジスト膜に
焼き付けられる幅は、マスク材表面の粗度状態とレジス
ト膜の解像度およびレジスト膜厚に依存する。従って、
レジスト材として一般的なカゼインと重クロム酸アンモ
ニウムを用いる場合は、１０乃至３０μｍの範囲で選択
するのが望ましい。

【００５２】以上、説明したマスク焼き付け用パターン
の作成は、フォトプロッターを用いて自動作画される。
まず、高解像度用ガラス乾板の乳剤面を上にしてプロッ
ター上に吸着固定する。そして、磁気記録データに記録
されたパターン作画データをコンピュータを介してプロ
ッタ上に伝達し、乳剤面上にデータに従って光を照射し
パターン潜像を形成する。

【００５３】作画終了後、現像・水洗・停止・定着・水
洗・乾燥工程を順次経て目的とするマスク焼き付け用パ
ターンを作成する。尚、実際にはシャドウマスク製造工
程に用いるワーキングパターンはフォトプロッターによ
って作画されたパターンそのものではなく、これをガラ
ス乾板と密着反転して反対の像を形成し、欠点などを修
正してマスクパターンとする。

【００５４】次いで、このマスクパターンにガラス乾板
と密着反転して作成したパターンをワーキングパターン
とする。マスクパターンが準備されれば、必要な枚数分
の密着反転を行うことによって必要数のワーキングパタ
ーンを容易に作成することができる。尚、大孔の円弧パ
ターンは直線捕間によって円弧を形成する作画手段を用
いてもよい。

【００５５】例えば、１４インチ型のより平坦な曲率半
径の厚さＴが０．１３mmのシャドウマスクでマスク開孔
ピッチが０．２７mmの場合の設計例は、小孔のパターン
ドット径Ｄｓが０．０９mm、大孔のパターンドット径Ｄ
ｎが０．１０５mm、パターンドットとのギャップｇが
０．０２mm、円弧パターンの半径方向の幅ａが０．０２
mm、円弧パターンの円周方向の長さｂが０．０７５mmで
ある。

【００５６】次に上述のドットパターンを用いてのシャ
ドウマスクの製造方法について説明する。まず、所定の
板厚のシャドウマスク材をアルカリ溶液などによって脱
脂洗浄後、マスク材の両面に所定の厚さのフォトレジス
ト膜を塗布し乾燥する。このマスク材両面に塗布された
レジスト膜に上述のようにして準備した大小孔焼き付け
用パターンを各々密着配置し、紫外線光源を用いてマス
クパターンの潜像をレジスト膜に形成する。

【００５７】そして、40℃程度の温水をスプレーするこ
とにより未露光のレジスト膜を溶解除去し、以降のエッ
チングによってマスク開孔を穿設すべき部分のマスク材
を露出させる。現像終了後、残存するレジスト膜の耐エ
ッチング性を向上させるため２００℃程度の高温で熱処
理する。

【００５８】次いでエッチング工程に移るが、マスク材
が鉄を主成分とするものであれば、エッチング液として
は高温の塩化第２鉄溶液をスプレーすることによって行
われる。マスク開孔のピッチおよび孔寸法が小さい高解
像度用のシャドウマスクでは、例えば２段エッチングの
手法を用いてエッチングを行う。この２段エッチングに
は種々の手法が提案されているが、その一例を以下に示
す。

【００５９】まず、大孔側のマスク材表面に保護フィル
ムを張り付け、小孔側表面のみからエッチング溶液を吹
き付けて目的の寸法となるまで小孔側を穿設する。即
ち、この段階では大孔側は保護フィルムで保護されてい
るので大孔側からのエッチングは全く行われない。そし
て、水洗後小孔側レジスト膜を剥離するとともに大孔側
の保護フィルムを剥がし、再度水洗乾燥させる。

【００６０】次に、図６（Ａ）に示すように、小孔側の
エッチングによって穿設された小孔３内を含めて小孔側
表面をエッチング抵抗材７となるニスで充填し、さらに
その上に保護フィルム６を張り付ける。この状態ではマ
スク材１の小孔３側表面はエッチング抵抗材７および保
護フィルム６で保護されているので小孔側からのエッチ
ングは全く行われない。

【００６１】次いで、２段目の大孔側からのエッチング
が行われる。この工程では、大孔側のレジスト膜２でパ
ターニングされた大孔およびその外周の円弧状パターン
からエッチング溶液８によって、大孔４および円弧状パ
ターン対応部５のエッチングが進行する。そして、図６
（Ｂ）に示すように、大孔４および円弧状パターン対応
部５は連結することなく深さ方向および横方向（サイド
エッチング）にエッチングが進行する。

【００６２】さらにエッチングが進行すると、図６
（Ｃ）に示すように、サイドエッチングの進行によって
大孔４および円弧状パターン対応部５は連結する。この
連結によって板厚中に変曲部となる膨出部35が形成され
る。また、深さ方向のエッチングの進行によって小孔３
と大孔４が合致する。そして、目的とするマスク開孔寸
法が得られた時点でエッチングを終了する。

【００６３】その後、小孔３側表面のエッチング抵抗材
７および保護フィルム６、大孔側のレジスト膜２を除去
することによって、図６（Ｄ）に示すように、目的とす
るマスク開孔を有するシャドウマスクのエッチング工程
が終了する。

【００６４】このエッチング工程において、膨出部を形
成するための大孔側の円弧状レジストパターンの半径方
向の幅ａは細いほどサイドエッチングおよび深さ方向の
エッチング速度は遅くなる。また、大孔パターンドット
とのギャップｇは大きいほど大孔と円弧状パターン対応
部の連結発生は遅くなり、その結果、膨出部は幅が大き
く且つ深さは浅くなる。

【００６５】大孔開孔面から膨出部の変曲部までの高さ
ｃは、その値が大きくなるほどシャドウマスクの残存体
積は減少するので、少なくともマスク板厚Ｔの１／３以
下に抑えることが望ましい。この変曲部を有する膨出部
の形状は、パターン設計に依存することはもちろんのこ
と、エッチング液温、濃度およびスプレー圧などのエッ
チング条件によっても影響を受けるので、最終的なマス
クパターン設計は実際の製造ラインを経て得られた結果
をフィードバックして確認することが望まれる。

【００６６】次に本発明の他の実施例について説明す
る。以上の実施例では、大孔側外周の環状パターンとし
て円弧状パターンを用いた例について説明したが、この
実施例では電子ビームが抜ける側だけではなく、全周に
環状パターンを設けている。

【００６７】即ち、マスク開孔の断面構造は、図１
（Ｂ）に示すように、ほぼ左右対称となる。また、図２
（Ｂ）にこのようなマスク開孔のシャドウマスク上の分
布を大孔側から見た第１象限の状態を示す。このような
マスク開孔の大孔側のマスクパターンは、図５（Ａ）お
よび図５（Ｂ）に示すように構成される。そして、大孔
側の全周を取り巻く環状パターンは、図５（Ｃ）に示す
ように、破断状パターンとしてもよい。また、この実施
例での焼き付け用マスクパターンの形成、およびエッチ
ング工程は先に説明した実施例と同様でよい。

【００６８】尚、上述の実施例では第２のパターンは円
弧状もしくは環状のものについて説明したが、第２のパ
ターンの形状はこれらに限定されるものではなく、図３
（Ｃ）に示すようにスリット状のものも可能である。ま
た、スリット状パターンは図４（Ｃ）に示すものだけで
なく、図４（Ｄ）に示すような破断スリット状でもよ
い。スリット44、45の幅ａ、長さｂ、第１のパターンで
あるドットとの間隔ｇ、さらには破断の間隔の各寸法
は、上述の実施例と同様に適宜選択すればよい。

【００６９】この実施例によるシャドウマスクにおいて
も、従来のシャドウマスクと比較して、シャドウマスク
の体積減少は各段に少ないので、シュドウマスクの機械
的強度は高く変形が発生することも防止できる。

【００７０】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、シャドウ
マスクのマスク開孔の大孔側開孔端面から板厚中の大小
孔の合致部を結ぶ曲線で示される断面部分に、開孔中心
側に膨出する少なくとも一つの変曲部が形成される構造
を有している。

【００７１】この開孔中心側に膨出する少なくとも一つ
の変曲部を形成することによって、シャドウマスクの体
積を減少させる余分なエッチングを施していないので、
従来のマスクよりも機械的強度が高く変形が発生するこ
とも防止できる。

【００７２】また、シャドウマスク全面に渡って、電子
銃より射出された電子ビームがマスク開孔の縁や壁でけ
られを生ずることなく、所定の電子ビーム形状を以て蛍
光面に到達させることができる。

【００７３】この結果、高精細で曲率半径が大きくより
平坦なシャドウマスクを有するカラー１像管において
も、中央部と周辺部とで不均一な輝度差が発生せず、色
純度の均一性に優れたカラー受像管を得ることができ
る。さらに、形成後のマスク緊張強度が強いので、製造
工程中の衝撃や輸送中およびテレビセット組み込み後の
衝撃によるてシャドウマスクの変形を防止することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）及び（Ｂ）は本発明の実施例のマスク開
孔の断面構造を示す断面図である。

【図２】（Ａ）及び（Ｂ）は図１のマスク開孔のシャド
ウマスクの第１象限の状態を示す概略図である。

【図３】（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）は図１のマスク開
孔の焼き付け用パターンを示す概略図である。

【図４】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）および（Ｄ）は図１の
大孔焼き付け用パターンを示す概略図である。

【図５】（Ａ）乃至（Ｃ）は本発明の他の実施例のマス
ク開孔の構造を示す断面図である。

【図６】（Ａ）乃至（Ｄ）は図１のマスク開孔のエッチ
ング工程を説明するための概略図である。

【図７】（Ａ）及び（Ｂ）は従来のマスク開孔の構造を
示す断面図である。

【図８】従来のマスク開孔形状を示す平面図である。

【図９】従来のマスク開孔の構造を示す断面図である。

【符号の説明】

１…マスク材、２…レジスト膜、３、32…小孔、４、31
…大孔、５、35…変曲部、６…保護フィルム、７…エッ
チング抵抗層、８…エッチング液、33…電子ビーム、34
…反射電子ビーム、41…ドットパターン、42…円弧パタ
ーン。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村松 祥子 埼玉県深谷市幡羅町一丁目９番地２号 株 式会社東芝深谷電子工場内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 パネル内面に形成された多数の蛍光体ド
   ットからなる蛍光面と、この蛍光面に対向配置され複数
   の電子ビームを射出する電子銃と、前記蛍光面と電子銃
   の間にあって前記蛍光面に近接対向して配置され多数の
   電子ビーム開孔を有し、前記電子ビーム開孔の前記蛍光
   面側は大孔となり前記電子銃側は小孔となるシャドウマ
   スクとを少なくとも備えたカラー受像管において、前記
   シャドウマスクの前記電子ビーム開孔の断面は前記大小
   孔の合致点から前記蛍光面側の開孔面端を結ぶ曲線は滑
   らかな曲線で形成されるとともに、前記大小孔合致点か
   ら前記蛍光面側の開孔面端の間に開孔中心側に膨出する
   少なくとも一つの変曲部を有することを特徴とするカラ
   ー受像管。
2. 【請求項２】 多数の電子ビーム開孔を有し、前記電子
   ビーム開孔の一方の面側の開孔面積は他方の面側の開孔
   面積よりも大きく形成されてなるカラー受像管用シャド
   ウマスクの前記電子ビーム開孔を穿設するに際し、前記
   電子ビーム開孔を形成すべき対応部分に不透光な焼き付
   け用パターンをそれぞれ用いて前記電子ビーム開孔の対
   応部分を露光し現像しエッチングするシャドウマスクの
   製造方法において、前記小さい開孔面積側の前記不透光
   な焼き付け用パターンとしてシャドウマスクの全面で実
   質的に均一かもしくは周辺部ほど変化するパターンを用
   い、前記大きい開孔面積側の前記不透光な焼き付け用パ
   ターンとしてシャドウマスクの全面で実質的に均一かも
   しくはシャドウマスクの周辺部ほど漸次変化する第１の
   パターンとともに、少なくとも前記シャドウマスクの周
   辺部に位置する個々の不透光な焼き付け用パターンの外
   周部に独立した幅小の第２のパターンを用いることを特
   徴とするシャドウマスクの製造方法。
3. 【請求項３】 請求項２記載のシャドウマスクの製造方
   法において、前記大きい開孔面積側の前記不透光な焼き
   付け用パターンの外周部に独立した第２のパターンは環
   状放射状の円弧状もしくはスリット状であることを特徴
   とするシャドウマスクの製造方法。
4. 【請求項４】 請求項２記載のシャドウマスクの製造方
   法において、前記大きい開孔面積側の前記不透光な焼き
   付け用パターンの外周部に独立した第２のパターンの
   幅、長さおよび前記不透光な焼き付け用パターンとの間
   隔は実質的に均一かまたは漸次変化することを特徴とす
   るシャドウマスクの製造方法。