JP2003229073A - カラー陰極線管用シャドウマスク及びシャドウマスクの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 シャドウマスクの電子ビーム通過孔を形成す
る際に、金属薄板にフォトマスクパターンに対応したフ
ォトレジスト膜を形成した後に、エッチング処理を施し
て電子ビーム通過孔を形成しているが、フォトレジスト
膜の乾燥が不充分であると、後工程でフォトレジスト膜
の剥れや欠損が発生し、このためにフォトレジスト膜の
密着が不充分な状態となり、所定の孔径の電子ビーム通
過孔が形成できないという問題が発生していたが、この
ような不具合点を抑制して高品位なシャドウマスクが得
られるカラー陰極線管用シャドウマスク及びシャドウマ
スクの製造方法を提供する。 【解決手段】 Ｆｅ−Ｎｉ系合金にて形成された金属薄
板１３の表面に、電解処理を施すことによってＣｒ膜１
２をコーティングし、このＣｒ膜１２上にフォトレジス
ト膜１８を形成して、露光現像した後にエッチング処理
を行い、金属薄板１３に電子ビーム通過孔１４を形成す
る。

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
法を用いて形成されるカラー陰極線管用シャドウマスク
及びシャドウマスクの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在のカラーテレビジョン受像機やカラ
ー端末ディスプレイ等に使用されているカラー陰極線管
は、図５に示すように、画面が略矩形状を呈するフェー
スパネル５１と、このフェースパネル５１に一体的に接
合されたファンネル５２を有する外囲器を有している。
このフェースパネル５１の内面には、青、緑、赤に発光
する３色蛍光体層を有するブラックマトリクス形または
ブラックストライプ形の蛍光体スクリーン５３が形成さ
れている。また、外囲器内には、この蛍光体スクリーン
５３に対向して、センタービーム５４Ｇ及び一対のサイ
ドビーム５４Ｂ，５４Ｒからなる３電子ビーム５４Ｂ，
５４Ｇ，５４Ｒが通過し、色選別を行うためのシャドウ
マスク５５が配置されている。このシャドウマスク５５
は、マスクフレーム５６に固定されるとともに、このマ
スクフレーム５６は、フェースパネル５１の内側面にス
タッドピン（図示せず）を介して取着されている。また
マスクフレーム５６には、磁気シールド５７も取着され
ている。更に、ファンネル５２のネック５８内には、電
子ビーム５４Ｂ，５４Ｇ，５４Ｒを放出する、例えばイ
ンライン型の電子銃５９が配設されている。この電子銃
５９から放出された電子ビーム５４Ｂ，５４Ｇ，５４Ｒ
を、ファンネル５２の外側に装着された偏向ヨーク６０
の発生する磁界によって偏向し、電子ビーム５４Ｂ，５
４Ｇ，５４Ｒにて蛍光体スクリーン５３を水平、垂直方
向に走査することによって、蛍光体スクリーン５３上に
カラー画像を再生表示している。

【０００３】この偏向ヨーク６０は、水平偏向コイルに
て発生する水平偏向磁界をピンクッション形に、垂直偏
向コイルにて発生する垂直偏向磁界をバレル形とする非
斉一磁界として３電子ビーム５４Ｂ，５４Ｇ，５４Ｒを
自己集中させるセルフコンバーゼンス方式が採用されて
いる。

【０００４】上記シャドウマスク５５は、図６に示すよ
うに、略矩形状の金属薄板６１に、多数の電子ビーム通
過孔６２が穿設された構成となっている。この電子ビー
ム通過孔６２の開孔形状には、大別して円形状のドット
タイプと、矩形状のスロットタイプの２種類があり、電
子銃５９側を小孔６３、蛍光体スクリーン５３側を大孔
６４とする連通孔６５から構成されている。主に文字や
図形を表示するディスプレイ用のカラー陰極線管には、
主として円形状のドットタイプの電子ビーム通過孔６２
を有するシャドウマスク５５が用いられ、カラーテレビ
ジョン受像機等の民生用のカラー陰極線管には、主とし
て矩形状のスロットタイプの電子ビーム通過孔６２を有
するシャドウマスク５５が用いられている。

【０００５】このシャドウマスク５５は、一般にフォト
エッチング法によって図７に示すような工程を経て製造
されている。

【０００６】即ち、図８（ａ）に示すようなシャドウマ
スク５５の基材となるＦｅ−Ｎｉ系合金のアンバー材か
らなる板厚０．１１ｍｍ〜０．２５ｍｍ程度の非常に薄
い金属薄板６１の表面を脱脂洗浄した後に水洗し（図７
のステップａ）、その両面に感光剤を塗布して膜厚７〜
８μｍ程度の図８（ｂ）に示すフォトレジスト膜６６を
形成する（図７のステップｂ）。

【０００７】次に、この両面のフォトレジスト膜６６に
シャドウマスク５５を構成する大孔６４及び小孔６３に
対応するパターンが形成された一対のフォトマスク（図
示せず）を真空密着させてから露光して（図７のステッ
プｃ）、両面のフォトレジスト膜６６にフォトマスクの
パターンを焼付ける。

【０００８】次いで、このパターンの焼付けられたフォ
トレジスト膜６６を温水で現像して未感光部を除去し、
図８（ｃ）に示すような連通孔６５を形成しようとする
部分の金属薄板６１面が露出したレジストパターン６７
を形成する（図７のステップｄ）。

【０００９】次に、このレジストパターンを、その後に
行われるエッチングの耐蝕性を高めるために、約２００
℃でベーキングする（図７のステップｅ）。レジストパ
ターン６７の形成された金属薄板６１の両面に、塩化第
２鉄溶液からなるエッチング液をスプレーして、金属薄
板６１の一方の面から大孔６４を、他方の面から小孔６
３をエッチングし、これら大孔６４と小孔６３とが連通
した連通孔６５を形成する（図７のステップｆ）。

【００１０】その後、金属薄板６１の両面に残存するレ
ジストパターン６７を剥離除去してフラットマスクを得
る（図７のステップｇ）。その後、フラットマスクを所
定の形状にプレス成型することにより（図７のステップ
ｈ）、シャドウマスク５５が製造される。

【００１１】一般に、カラー陰極線管の蛍光体スクリー
ン５３は、シャドウマスク５５をフォトマスクとしてフ
ォトリソグラフィー法によって形成されるため、この蛍
光体スクリーン５３を構成するブラックマトリクス形や
ブラックストライプ形の黒色光吸収層や、ドットもしく
はストライプ状の３色蛍光体層の寸法や形状が、シャド
ウマスク５５の開孔寸法や形状に大きく依存している。
このため、シャドウマスク５５の開孔寸法や形状のばら
つきが、そのまま表示される画像の斑として現れ、画像
品位を損なうために、高精細化及び高品質化への強い要
求に伴ってシャドウマスク５５の開孔寸法の微細化や開
孔寸法のばらつきの低減化が計られている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】このシャドウマスク５
５の素材となる金属薄板６１には、ドーミングに対して
効果のある低膨張材のＦｅ−Ｎｉ系合金が使用されてい
る。この金属薄板６１に感光剤を塗布してフォトレジス
ト膜６６を形成する際に、フォトレジスト膜６６の乾燥
不足によって、フォトレジスト膜６６と金属薄板６１と
の密着性が悪くなる。このフォトレジスト膜６６を充分
に乾燥させれば密着性は向上するが、乾燥温度を高くし
たり、湿度条件等を考慮した設備を必要とし、現状使用
している設備を廃却して、新たに高価な設備を導入する
ための設備交換が必要となる。

【００１３】しかしながら、これに伴なう投資効率の面
から、現状設備を使用してフォトレジスト膜６６を形成
すると、フォトレジスト膜６６の密着性が悪くなること
により、フォトレジスト膜６６が形成される現像以降の
工程中において、フォトレジスト膜６６の剥れや欠損が
発生し、この結果、歩留りが低下したり、フォトレジス
ト膜６６の強度が弱くなって耐エッチング性が悪化す
る。

【００１４】このように、フォトレジスト膜６６の密着
が不均一、もしくはフォトレジスト膜６６が変形したり
すると、エッチングの進行速度に微妙な差が生じて均等
なエッチング処理を行うことができず、電子ビーム通過
孔６２の孔径が所定値よりも大きく、あるいは小さくな
ったり、もしくは図９に示すように、電子ビーム通過孔
６２の周辺が抉り取られたような変形部６８が発生した
りして、所定の孔径の電子ビーム通過孔６２が形成でき
ないといった問題が発生している。

【００１５】本発明は、これらの課題に対処してなされ
たものであり、現有設備をそのまま利用することを可能
とし、シャドウマスクの孔径の不揃いや変形を抑制し、
高品位なシャドウマスクを得ることができるカラー陰極
線管用シャドウマスク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。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明は、Ｆｅ−Ｎｉ系
合金にて形成された金属薄板と、この金属薄板の表面上
に形成されたＣｒ膜と、このＣｒ膜及び金属薄板を貫通
するように穿設された多数の電子ビーム通過孔を有する
構成とした。

【００１７】また、Ｆｅ−Ｎｉ系合金にて形成された金
属薄板の表面に感光剤を塗布してレジスト膜を形成する
工程と、このレジスト膜面を露光、現像して所定のレジ
ストパターンを形成する工程と、このレジストパターン
が形成された金属薄板をエッチングする工程と、このエ
ッチングされた金属薄板をレジスト剥離用の溶液を用い
てレジスト膜を除去する除去処理工程からなるシャドウ
マスクの製造方法において、金属薄板の表面上にＣｒ膜
を形成し、このＣｒ膜上に感光剤を塗布するようにし
た。

【００１８】このように金属薄板の表面上にＣｒ膜を形
成することで、エッチングに際してレジスト膜の剥れや
欠損を抑制することができるので、シャドウマスクの孔
径の不揃いや変形を抑制し、高品位なシャドウマスクを
得ることが可能となる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るカラー陰極線
管用シャドウマスク及びシャドウマスクの製造方法につ
いて、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、カラ
ー陰極線管の全体的な構成は、従来の構成と同様な構成
を採るので、ここではその詳細な説明は省略する。

【００２０】本発明に係るシャドウマスク１１は、図１
に示すように、Ｃｒ膜１２によって表面がコーティング
された略矩形状の金属薄板１３に、多数の電子ビーム通
過孔１４が穿設された構成となっている。この電子ビー
ム通過孔１４の開孔形状には、大別して円形状のドット
タイプと、矩形状のスロットタイプの２種類があり、電
子銃５９側を小孔１５、蛍光体スクリーン５３側を大孔
１６とする連通孔１７から構成されている。主に文字や
図形を表示するディスプレイ用のカラー陰極線管には、
主として円形状のドットタイプの電子ビーム通過孔１４
を有するシャドウマスク１１が用いられ、カラーテレビ
ジョン受像機等の民生用のカラー陰極線管には、主とし
て矩形状のスロットタイプの電子ビーム通過孔１４を有
するシャドウマスク１１が用いられている。

【００２１】このように構成されるシャドウマスク１１
は、例えば図２に示すような工程を経て製造される。

【００２２】まず、Ｎｉを３０〜５０重量％含有し、残
部がＦｅ及び不可避不純物からなるＦｅ−Ｎｉ系合金
（アンバー材）にて、図３（ａ）のように板厚が約０．
１１〜０．２５ｍｍの板状の金属薄板１３を形成し、こ
の金属薄板１３の両面に脱脂用の溶液をスプレーして金
属薄板１３の両面を洗浄し、次いで水洗して溶液を洗い
流す（図２のステップａ）。

【００２３】次に、この金属薄板１３を電解処理して、
厚さ０．５μｍのＣｒ膜１２を、図３（ｂ）に示すよう
に、金属薄板１３の表面にコーティングする（図２のス
テップｂ）。その後、この金属薄板１３の表面にコーテ
ィングされたＣｒ膜１２表面上に、重クロム酸アンモニ
ウムからなる感光剤を塗布し、この塗布された感光剤を
約１００℃で乾燥して、図３（ｃ）に示すように、厚さ
が約５μｍのフォトレジスト膜１８を形成する（図２の
ステップｃ）。

【００２４】次に、そのフォトレジスト膜１８上に、大
孔１６に対応するドットまたはスロット状のパターン、
及び小孔１５に対応するドットまたはスロット状のパタ
ーンが形成された一対のフォトマスク（図示せず）を真
空密着し、例えばこれらから約１ｍ離して配置された５
ｋｗの水銀ランプによって約３０秒間露光して、その両
面のフォトレジスト膜１８にフォトマスクのパターンを
焼付ける（図２のステップｄ）。

【００２５】そして、その後にフォトレジスト膜１８に
約４０℃の温水をスプレーして現像し、未感光部を除去
することによって、一対のフォトマスクのドットまたは
スロット状パターンに対応するパターンを持つレジスト
パターン１９を形成する（図２のステップｅ）。更に、
このレジストパターン１９を約１５０℃で乾燥し、次い
で約２００℃でベーキングする（図２のステップｆ）。

【００２６】しかる後に、レジストパターン１９の形成
された金属板１３の両面に、夫々塩化第２鉄溶液からな
るエッチング液をスプレーし、ドットまたはスロット状
パターンに対応する大孔１６及び小孔１５からなる連通
孔１７を形成する（図２のステップｇ）。

【００２７】次いで、レジストパターン１９に水酸化ナ
トリウムからなる処理液をスプレーして、レジストパタ
ーン１９を剥離し（図２のステップｈ）、水洗及び乾燥
させることにより、大孔１６と小孔１５とが連通した連
通孔１７からなる所定の形状及び大きさの電子ビーム通
過孔１４が形成されたフラットマスクを得る。最後にプ
レス成形することによって、所定の曲面形状のシャドウ
マスク１１を得ることができる。

【００２８】このようなシャドウマスクの製造方法にお
いて、金属薄板１３の表面上にＣｒ膜１２を形成するた
めに、次のような条件に設定された電解処理によって行
っている。

【００２９】［電解処理設定条件］ 洗浄液 ：Ｃｒ元素を含むアルカリ液 電解温度：２５℃ 電解電流：４０ｍＡ／ｃｍ^２；（−）電解 電解時間：６０秒 この結果、Ｃｒ膜１２をコーティングしていない金属薄
板１３（従来の金属薄板６１に相当する）の表面を分析
した結果は、図４（ａ）のＡＥＳ（オージェ電子分光
法）チャートに示すように、何等Ｃｒの存在は確認され
なかったが、金属薄板１３に電解処理を施した金属薄板
１３の表面を分析した結果、図４（ｂ）のＡＥＳチャー
トに示すように、Ｃｒの存在が確認され、その膜厚は
０．５μｍとなっている。

【００３０】このように、本発明に係る条件で処理を行
って形成したシャドウマスク（実施品）と、従来の条件
で処理を行って形成したシャドウマスク（従来品）との
シャドウマスクの不良率を測定したところ、表１に示す
ような結果が得られた。

【表１】 この表１からも判るように、従来品では孔変形不良率が
３．０％発生していたのに対して、実施品では僅か０．
５％に留まっており、８３％の大幅な改善がなされてい
る。また、膜はがれ不良率に至っては、従来品で１．０
％の発生が確認されたのに対し、実施品においては全く
発生が見られず、こちらも同様に大幅な改善が図られて
おり、本発明の効果が優れていることが判る。これは、
金属薄板１３の表面上に形成したＣｒ膜１２が、フォト
レジスト膜１８に作用して、フォトレジスト膜１８を硬
くする硬膜作用が発生し、また密着性も向上しているた
めと推察できる。

【００３１】なお、上記説明では、エッチング処理後の
フォトレジスト膜１８の剥離除去の後においてもＣｒ膜
１２が残存している場合について説明しているが、もし
Ｃｒ膜１２がエッチング残部のフォトレジスト膜１８の
剥離性に影響を及ぼして、完成後のシャドウマスク１１
に悪影響を及ぼすものであれば、このＣｒ膜１２は少な
くともエッチング処理が完了するまで最低限必要として
いるが、フォトレジスト膜１８の剥離除去の際に併せ
て、もしくはその後にＣｒ膜１２を除去するようにして
も良いことは明らかであり、このフォトレジスト膜１８
が剥離除去された段階でのＣｒ膜１２を備えた状態も、
本発明でいうシャドウマスク１１の範疇に含まれるもの
とする。

【００３２】

【発明の効果】以上述べてきたように、本発明に係るカ
ラー陰極線管用シャドウマスク及びシャドウマスクの製
造方法によれば、シャドウマスクの孔径の不揃いや変形
の不良率の発生を抑制し、高品位のシャドウマスクとす
ることが可能であり、またシャドウマスクの製造に際し
ても、フォトレジスト膜の剥れや孔変形等を抑制するこ
とができるばかりでなく、現有の製造設備をそのまま利
用することを可能とした優れた効果を有するものであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るカラー陰極線管用シャドウマスク
を示す平面及び断面図。

【図２】本発明に係るシャドウマスクの製造方法を説明
するための工程説明図。

【図３】同じく製造工程中の金属薄板の状態を示す断面
図。

【図４】同じく金属薄板に電解処理を施す前と後の金属
薄板の表面分析チャート図。

【図５】従来のカラー陰極線管を示す断面図。

【図６】従来のシャドウマスクを示す正面及び断面図。

【図７】従来のシャドウマスクの製造方法を説明するた
めの工程説明図。

【図８】同じく製造工程中の金属薄板の状態を示す断面
図。

【図９】同じくシャドウマスクの電子ビーム通過孔の欠
陥発生状態を示す説明図。

【符号の説明】

１１：シャドウマスク １２：Ｃｒ膜 １３：金属薄板 １４：電子ビーム通過孔 １８：フォトレジスト膜

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｆｅ−Ｎｉ系合金にて形成された金属薄
   板と、 この金属薄板の表面上に形成されたＣｒ膜と、 このＣｒ膜及び前記金属薄板を貫通するように穿設され
   た多数の電子ビーム通過孔とを具備したことを特徴とす
   るカラー陰極線管用シャドウマスク。
2. 【請求項２】 Ｆｅ−Ｎｉ系合金にて形成された金属薄
   板の表面に感光剤を塗布してレジスト膜を形成する工程
   と、 このレジスト膜面を露光、現像して所定のレジストパタ
   ーンを形成する工程と、 このレジストパターンが形成された金属薄板をエッチン
   グする工程と、 このエッチングされた金属薄板をレジスト剥離用の溶液
   を用いてレジスト膜を除去する除去処理工程からなるシ
   ャドウマスクの製造方法において、 前記金属薄板の表面上にＣｒ膜を形成し、このＣｒ膜上
   に感光剤を塗布することを特徴とするシャドウマスクの
   製造方法。