JPH0935659A - シャドウマスクの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】フォトエッチング法を用いたシャドウマスクの
製造方法において、シャドウマスク各部位の開口の径を
一定とし、得られるシャドウマスクに孔径不良の開口が
生じないシャドウマスクの製造方法を提供しようとする
ものである。 【解決手段】フォトエッチング法を用いたシャドウマス
クの製造方法において、パターン露光に用いる小孔パタ
ーンマスクの小孔パターンの大きさを、シャドウマスク
中心部からシャドウマスク周辺部位に向うにつれて大孔
パターンに施されるオフセット量に応じて、逐次大きく
したことを特徴とするシャドウマスクの製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、フォトエッチング
法によってカラー受像管等に用いられるシャドウマスク
を製造する方法に係わり、特に開口の径が小さく開口の
数が多い高精細シャドウマスクの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、カラー受像管等に用いるシャドウ
マスクは、図５に示すような工程で造られる。すなわ
ち、シャドウマスク材１として例えば板厚0.13mmの低炭
素鋼板を用い、その両面を脱脂、整面、洗浄処理した
後、その両面にカゼインやポリビニルアルコールと重ク
ロム酸アンモニウムからなる水溶性感光液を塗布乾燥し
て、フォトレジスト膜２を形成する。次いで、図５
（ａ）に示すように、シャドウマスク材１の一方の面に
小孔パターン8a部を遮光部とした小孔ポジパターンマス
ク7aを、他方の面に大孔パターン8b部を遮光部とした大
孔ポジパターンマスク7bを各々相対する位置に密着して
置き、両面より露光を行う。その後、温水にて、未露光
未硬化のフォトレジスト膜を溶解する現像処理を行なえ
ば、図５（ｂ）に示すように、小孔パターン8aおよび大
孔パターン8bに対応した開孔９を有する小孔レジスト膜
2aと大孔レジスト膜2bが得られる。

【０００３】その後、レジスト膜２に対して硬膜処理お
よびバーニング処理を施し、図５（ｃ）に示すように、
第一段階のエッチングを表裏両面から行なう。エッチン
グ液には塩化第二鉄のボーメ濃度35〜50を用い、スプレ
ー圧 1.5〜3.5kg/cm² のスプレーエッチングで行なうの
が一般的である。

【０００４】次いで、図５（ｄ）に示すように、前段の
エッチングで形成された小孔側の凹部3aを完全に埋め尽
くすエッチング防止層４を塗布形成する。続いて、図５
（ｅ）に示すように、大孔側からのみシャドウマスク材
１をエッチングする第二エッチング工程を行ない、大孔
側から小孔に貫通する開口５を形成する。次いで、図５
（ｆ）に示すように、エッチング防止層４およびレジス
ト膜２を剥がし、水洗乾燥した後、不用部位の断裁除去
等を行い、最終的に図４に示すシャドウマスク６を得る
ものである。なお、シャドウマスクの製造方法として、
この他に、エッチング防止層４を用いず、開孔９を持つ
レジスト膜２が形成されたシャドウマスク材１の両面か
らエッチングを行うことにより開口５を形成する方法等
もある。

【０００５】ここで、図４は上述した製造方法等で得ら
れたシャドウマスク６の一例を示す平面図であり、図中
の画像エリア10は上述した開口５が多数穿設されたシャ
ドウマスクの画面部を示し、スカート成形エリア11は外
形部を示し、カラー受像管に組み込む際に、プレス等に
より成形される部位である。

【０００６】上述した製造方法で得られたシャドウマス
ク６は、カラー受像管に組み込まれるものであり、カラ
ー受像管はシャドウマスクの他に、電子銃、および、例
えば赤、緑、青からなる三色のドット蛍光面から構成さ
れている。シャドウマスクは、電子銃と蛍光面との間
に、蛍光面より一定の距離をもち、かつ、大孔側を蛍光
面に向けて取り付けられるものである。ここで、電子銃
から放出された電子ビームは、上述した製造方法等でシ
ャドウマスク上の画像エリア10に形成された開口５を通
過し、開口５は所定のピッチに従ってシャドウマスク上
の画像エリア10に規則正しく多数配列されている。

【０００７】一つの開口５が赤、緑、青の蛍光体ドット
の一組三個に対応しており、シャドウマスクは電子銃か
ら放出された三本の電子ビームをそれぞれの蛍光体ドッ
トに導く役目を果たしている。

【０００８】通常、電子銃はシャドウマスクの中心線上
に設けられており、シャドウマスクの中心領域では、電
子ビームはシャドウマスク面にほぼ垂直に入射する。す
なわち、シャドウマスクの中心領域の開口５には電子ビ
ームがほぼ垂直に入射するといえる。しかし、シャドウ
マスクの中心からそれぞれ縦方向、横方向および対角方
向に離れるに従い、電子ビームは次第に斜め方向から開
口５に入射することとなる。このため、シャドウマスク
の中心から離れた部位の開口５へ入射した電子ビームが
大孔凹部3bの縁で妨げられることを防ぎ、一定量の電子
ビームの通過量を確保するため、開口５を形成する凹
部、特に大孔凹部3bをシャドウマスクの中心から周辺部
に離れるに従って逐次外方へズラしていくものである。

【０００９】すなわち、シャドウマスクの中心では、図
２左側の開口5xに示すように、大孔凹部3bと小孔凹部3a
の中心を一致させるものである。次いで、小孔凹部3a
は、例えば一定の大きさを持たせた上で、所定のピッチ
に従ってシャドウマスク上に配列させるが、シャドウマ
スク周辺方向に離れるに従い、例えば図２右側の開口5y
に示すように、大孔凹部3bの中心を小孔凹部3aの中心よ
りシャドウマスク周辺方向に逐次ズラすものである。ち
なみに、小孔凹部3aの中心から大孔凹部3bの中心をズラ
す距離をオフセット量と称している。なお、以下に記す
シャドウマスクとは、開口５が形成されたシャドウマス
クの画像エリア10を主に指すものである。

【００１０】シャドウマスクの中心から一番遠く離れた
シャドウマスクのコーナー部のオフセット量は、シャド
ウマスク製造前の設計段階で、シャドウマスクの大き
さ、シャドウマスクの厚み等から計算により求められる
ものである。次いで、シャドウマスク中心からシャドウ
マスク周辺方向に向かった各部位におけるオフセット量
は、例えば以下の（数１）の式で求められる。

【００１１】

【数１】

【００１２】ここで、（数１）の式中Ａは、シャドウマ
スク中心からシャドウマスクのコーナー部に位置する小
孔凹部3aの中心までの距離である。また、Ｂはシャドウ
マスクのコーナー部において、シャドウマスクの性能を
発揮するため設計上必要とされるオフセット量であり、
ＡおよびＢの値は、シャドウマスク設計の段階で求めら
れている。また、ｒはシャドウマスクの中心から各小孔
凹部3aの中心までの距離である。

【００１３】上述した製造方法で記したように、シャド
ウマスク上の凹部３は、パターンマスク７を用いてパタ
ーン露光後現像を行い、開孔９を有するレジスト膜２を
形成後、シャドウマスク材１をエッチングすることによ
り形成される。このため、従来、小孔パターンマスク7a
においては、例えば一定の大きさを持つ小孔パターン8a
を所定のピッチにてパターンマスク上に配列し、大孔パ
ターンマスク7bにおいては、上述した（数１）の式等を
もとに、相対する小孔パターンに対しオフセット量をつ
けた、所定の大きさの大孔パターン8bを設けるものであ
る。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】前述した（従来の技
術）の項で記した製造工程に示すように、開口５は大孔
凹部3bと小孔凹部3aを貫通させることで形成されるもの
である。このため、シャドウマスクの中心から周辺方向
に離れた、大孔凹部3b側にオフセットの掛かった部位の
開口５の径は、シャドウマスクの中心領域にあり、大孔
凹部3b側にオフセットの掛かっていない部位の開口５の
径より小さくなるといえる。なお、本文中、開口５の径
とは、シャドウマスク面を直角方向から見た場合におけ
る、開口５部の径を指すものである。

【００１５】例えば、図２は前述したように、シャドウ
マスクの中心、および、周辺方向に離れた位置に形成し
た開口５の例を示している。ここで、シャドウマスクの
周辺方向に形成された開口5yの径Ｃ’は、シャドウマス
ク中心に形成された開口5xの径Ｃより小さくなるといえ
る。開口５の縁同志の距離、すなわち、図２中開口5xの
縁ＫとＬの直線距離と、開口5yの縁ＭとＮの直線距離と
は、略同一となっているものである。シャドウマスク中
心ではＫとＬの直線距離は、開口5xの径Ｃと同一とな
る。しかし、シャドウマスクの周辺部では、ＭとＮは、
直角三角形でいうところの斜辺となり、開口5yの径Ｃ’
は直角三角形の底辺に相当する。このため、Ｃ’はＭと
Ｎの直線距離より短くなり、これをもって、開口5yの径
Ｃ’は、シャドウマスク中心に形成された開口5xの径Ｃ
より小さくなるといえるものである。

【００１６】従来、シャドウマスク上に形成される開口
５の径は、シャドウマスク各部位で所望する一定の値、
例えば上述したシャドウマスク中心の開口5xの径Ｃであ
ることが要求されている。しかし、上述したように、シ
ャドウマスクの中心から周辺方向に離れた部位では開口
５の径が所定値を外れ、逐次小さく成っていくといえ
る。周辺領域で開口５の径が小さくなり所定値を外れた
シャドウマスクをカラー受像管に組み込むと、開口５を
通過する電子ビームの通過量が規定を外れ、電子銃から
放出された電子ビームを蛍光体ドットに正しく導けなく
なり、その結果、色純度の劣化等カラー受像管としての
表示特性が劣化することになる。

【００１７】本発明は、以上のような事情に鑑み、シャ
ドウマスクの製造方法において、シャドウマスク各部位
の開口の径を一定、かつ、所望する値とする方法を立案
して、本発明に至ったものであり、得られるシャドウマ
スクに孔径不良の開口が生じないシャドウマスクの製造
方法を提供しようとするものである。

【００１８】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、両
面に感光性樹脂層を形成した板状のシャドウマスク金属
素材の片方の面に、小孔の遮光パターンを有する小孔パ
ターンマスクを、かつ、前記シャドウマスク金属素材の
もう一方の片面に、大孔の遮光パターンを有する大孔パ
ターンマスクをそれぞれ介してパターン露光を行う工程
と、前記シャドウマスク金属素材に現像、硬膜処理を行
い、両面に所定パターンに従って一部金属面を露出させ
ているレジスト膜を形成する工程と、前記シャドウマス
ク金属素材をエッチングして、シャドウマスク金属素材
を貫通する開口を形成するエッチング工程と、前記レジ
スト膜を除去する剥膜工程とを少なくとも有するシャド
ウマスクの製造方法において、前記小孔パターンマスク
の小孔パターンの大きさを、シャドウマスク中心部から
シャドウマスク周辺部位に向けて大孔パターンに施され
る小孔パターンとのオフセット量に応じて、逐次大きく
したことを特徴とするシャドウマスクの製造方法を提供
することで、上記の課題を解決するものである。

【００１９】前述したように、開口５は、大孔凹部3bお
よび小孔凹部3aを貫通させることで得られるものであ
り、開口５の径の大小は、貫通前に予め形成される凹部
３の大きさに左右されるといえる。

【００２０】そこで、本発明者らは上記の課題を解決す
べく鋭意検討を行い、凹部３を形成するもととなるパタ
ーンマスク７に設けたパターン８に着目したものであ
る。すなわち、小孔パターンマスク7aに設ける小孔パタ
ーン8aを従来通りに所定のピッチにて設けるものである
が、小孔パターン8aの大きさを、大孔パターン8bとのオ
フセット量に応じシャドウマスク中心部からシャドウマ
スク周辺部位に向けて逐次大きくすることを提案するも
のである。なお、大孔パターンマスク7bは従来通りとす
るものである。

【００２１】すなわち、シャドウマスク中心からシャド
ウマスク周辺方向に向けて小孔パターン8aの大きさを逐
次大きくすることにより、小孔パターン8aを介して形成
される小孔レジスト膜2aの開孔9a部の大きさを、シャド
ウマスク中心からシャドウマスク周辺部位に向けて逐次
大きくするものである。

【００２２】これにより、小孔レジスト膜2aの開孔9a部
より露出したシャドウマスク材１へのエッチングで形成
される小孔凹部3aの大きさは、シャドウマスク中心部か
らシャドウマスク周辺方向に向けて逐次大きくなるもの
である。ここで図１に示すように、前述した（発明が解
決しようとする課題）の項で記した、従来の製造方法で
生じる、オフセットの掛かった凹部３部位で形成される
開口５の径の減少分を補うべく小孔パターン8aを大きく
する、すなわち小孔凹部3aを大きくすることで、大孔凹
部3bおよび小孔凹部3aを貫通して形成される開口５の径
は、シャドウマスク各部位で一定、かつ、所望する値と
することができる。なお、図１中の点線は、従来の小孔
パターンで得られる小孔レジスト膜2aの開孔部、およ
び、小孔凹部を示している。

【００２３】

【発明の実施の形態】通常、パターンマスク７に設ける
孔パターン８の大きさは、シャドウマスク材１へのエッ
チングの際に生じるサイドエッチング量をもとに、設定
されるものである。すなわち、図５（ｃ）に示すよう
に、レジスト膜２の開孔９から露出したシャドウマスク
材１部位にエッチングを行うと、シャドウマスク材１は
サイドエッチングを受け、レジスト膜２の開孔９径より
大きい凹部３を形成する。このため、パターンマスク７
上に設ける孔パターン８の大きさは、シャドウマスクの
設計上必要とされ、シャドウマスク材１上に実際に形成
すべき凹部３の大きさよりも、サイドエッチング量分小
さめに設定するものである。

【００２４】例えば、従来、小孔パターンマスク7aに設
ける小孔パターン8aの大きさは、以下の（数２）の式よ
り得たものである。

【００２５】

【数２】

【００２６】（数２）の式中、（狙い目寸法）とは、シ
ャドウマスクの性能上要求される、シャドウマスク材１
上に実際に形成されるべき設計上の開口５の径を示して
いる。（ＳＥ量）とは、シャドウマスク材１へのエッチ
ングの際に生じるサイドエッチング量を示している。図
３中の例ではＥとＦを加えた値となる。ちなみに、サイ
ドエッチング量は、金属素材へのエッチング条件等から
経験的に得られているものである。

【００２７】次いで、本発明においては、小孔パターン
マスク7aに設ける、各小孔パターン8aの大きさを、相対
する大孔パターン8bのオフセット量の増加に応じて逐次
大きくするものであり、各小孔パターン8aの大きさを、
例えば以下に示す、（数３）の式で得るものである。

【００２８】

【数３】

【００２９】（数３）の式中、（狙い目寸法）とは、シ
ャドウマスクの性能上要求される、シャドウマスク材１
上に実際に形成されるべき設計上の開口５の径を示して
いる。（ＳＥ量）とは、シャドウマスク材１へのエッチ
ングの際に生じるサイドエッチング量を示しており、図
３中の例ではＥとＦを加えた値となる。次いで、Ａは、
シャドウマスク中心からシャドウマスクのコーナー部に
位置する小孔パターン8aの中心までの距離であり、Ｒは
シャドウマスクの中心から各小孔パターン8aの中心まで
の距離である。

【００３０】また、Ｘは、従来の製造方法、すなわち従
来の小孔パターンマスクを用いて得られたシャドウマス
クにおいて、シャドウマスク設計上所望される開口５の
径と、実際にシャドウマスク上に形成され、所望される
値より小さくなったシャドウマスクコーナー部の開口５
の径との差である。例えば、図２左側の開口5xがシャド
ウマスクの中心の開口であり、シャドウマスク設計上所
望される開口５の径Ｃとなっており、また、図２右側の
開口5yがシャドウマスクコーナー部の開口であり、所望
される値より小さくなった開口５の径Ｃ’となっている
とすると、ＸはＣからＣ’を引いた値となる。

【００３１】本発明に用いる小孔パターンマスク7aにお
いては、小孔パターン8aの大きさを、上記（数３）の式
で求めたものとし、小孔パターン8aのピッチは従来通り
とするものである。また、大孔パターンマスク7bに設け
る大孔パターン8bは、従来通りとし、上記（数１）の式
に従い小孔パターン8aに対しオフセットを掛けたものを
用いるものである。

【００３２】次いで、上述した小孔パターンマスク7aお
よび、大孔パターンマスク7bを用い、前述した（従来の
技術）の項で記した製造方法等によりシャドウマスクを
製造するものである。

【００３３】

【実施例】本発明の実施例を、以下に示す。 ＜実施例＞シャドウマスク用金属板として、厚さ0.13mm
の鉄とニッケルを主成分とする長尺帯状の合金材（アン
バー材）を用い、図５に示すように小孔側にエッチング
防止層を形成する製造方法を用いシャドウマスクの製造
を行い、一つ毎に断裁したフラット型シャドウマスクと
して大きさ約31.6×42.0cmの長方形の金属板を得た。前
記金属板中に、大きさ約23.5×31.5cmの長方形の画像エ
リアを形成したものである。

【００３４】上記シャドウマスクの製造に先立ち、シャ
ドウマスク材１に形成されたレジスト膜２へのパターン
露光に用いる大孔および小孔パターンマスク７を以下の
手順で作成した。すなわち、銀塩エマルジョン系の写真
感光層を形成した二枚のガラス基板上に、パターン描画
機（日本精工（株）製、商品名「LZ- 1000」）にて各々
大孔および小孔パターンの露光を行った後、現像、停
止、定着処理を行いマスター原版を作成した。次いで、
マスター原版を、別途用意した、表面に写真感光層を有
するガラス基板に密着露光し現像することで、マスター
原版の遮光部と光透過部とが反転した以外は略同一のマ
スクを得、これを反転マスクとした。さらに別途用意し
た、表面に写真感光層を有するガラス基板に、上記反転
マスクを密着露光し現像することで、遮光部と光透過部
がマスター原版のそれと同一となったマスクを得、これ
をシャドウマスク用金属素材へのパターン露光の際に大
孔および小孔パターンマスク７として使用した。

【００３５】その際、小孔パターンマスク7aを以下のも
のとした。すなわち、各部位の小孔パターン8aの大きさ
を、上記（数３）の式で求めたものとし、小孔パターン
8aのピッチは従来通りとするものである。ここで、（数
３）の式中、Ａは 19.65cmとした。またＸは、前述した
ように、従来の小孔パターンマスクを用いた製造で得ら
れたシャドウマスクにおける、シャドウマスク中心の開
口５の径と、シャドウマスクコーナー部の開口５の径と
の差であり、本実施例の場合、 2μｍとした。また、大
孔パターンマスク7bは、従来通り、上記（数１）の式に
より、小孔パターン8aに対しオフセットを掛けたものを
作成した。また、（数１）の式中、Ａを 19.65cmとし、
Ｂは12μｍとした。なお、本実施例では、パターンマス
ク７を上述したものとした以外は、エッチング条件等、
従来と同様に製造したものである。

【００３６】本実施例で得られたシャドウマスクにおい
ては、シャドウマスク中心の開口５の径と、シャドウマ
スクの各部位に位置する開口５の径とは、一定のものが
得られ、かつ、所望される値の径が得られた。

【００３７】

【発明の効果】本発明によるシャドウマスクの製造方法
では、シャドウマスク上に形成される開口５の径は、シ
ャドウマスク各部位で一定であり、かつ、所望する径が
得られる。これにより、従来の製造方法で生じていた問
題、すなわち、シャドウマスクの中心から周辺領域に離
れた部位は開口５の径が小さくなり、シャドウマスクを
カラー受像管に組み込んだ際、開口５を通過する電子ビ
ームの通過量が規定を外れ、電子銃から放出された電子
ビームを蛍光体ドットに正しく導けず、その結果、色純
度の劣化等カラー受像管としての表示特性が劣化すると
いう問題を防止できる。また、本発明は小孔パターンマ
スクを変更するだけで良いといえ、製造装置、エッチン
グ条件等は変更することなく従来のものがそのまま使用
できる等、本発明は、品質の良いシャドウマスクを得る
上で実用上すぐれた効果がある。

【００３８】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明で形成したシャドウマスクの開口の一例
を示す断面図。

【図２】シャドウマスクに形成した開口の例を示す断面
図。

【図３】サイドエッチングの一例を示す断面図。

【図４】シャドウマスクの一例を示す平面図。

【図５】（ａ）〜（ｆ）はシャドウマスクの製造方法の
一例を工程順に示す説明図。

【符号の説明】

１ シャドウマスク材 ２ レジスト膜 ３ 凹部 ４ エッチング防止層 ５ 開口 ６ シャドウマスク ７ パターンマスク ８ パターン ９ 開孔 10 画像エリア 11 スカート成形エリア

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】両面に感光性樹脂層を形成した板状のシャ
   ドウマスク金属素材の片方の面に、小孔の遮光パターン
   を有する小孔パターンマスクを、かつ、前記シャドウマ
   スク金属素材のもう一方の片面に、大孔の遮光パターン
   を有する大孔パターンマスクをそれぞれ介してパターン
   露光を行う工程と、前記シャドウマスク金属素材に現
   像、硬膜処理を行い、両面に所定パターンに従って一部
   金属面を露出させているレジスト膜を形成する工程と、
   前記シャドウマスク金属素材をエッチングして、シャド
   ウマスク金属素材を貫通する開口を形成するエッチング
   工程と、前記レジスト膜を除去する剥膜工程とを少なく
   とも有するシャドウマスクの製造方法において、前記小
   孔パターンマスクの小孔パターンの大きさを、シャドウ
   マスク中心部からシャドウマスク周辺部位に向けて大孔
   パターンに施される小孔パターンとのオフセット量に応
   じて、逐次大きくしたことを特徴とするシャドウマスク
   の製造方法。