JP2006144074A - Etching device and method for producing shadow mask using the same - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、カラー受像管用のシャドウマスクを製造するエッチング装置及びシャドウマスクの製造方法に関し、特に、シャドウマスク製造工程中のエッチング工程でのエッチング方法に改良を加えたエッチング装置及びそれを用いたシャドウマスクの製造方法に関する。 The present invention relates to an etching apparatus for manufacturing a shadow mask for a color picture tube and a method for manufacturing a shadow mask, and more particularly to an etching apparatus with an improved etching method in an etching process in the shadow mask manufacturing process and a shadow using the etching apparatus. The present invention relates to a mask manufacturing method.
一般に、シャドウマスク型カラー受像管は多数の電子ビーム開孔が所定のピッチで配列され、蛍光面に近接対向して配置されたシャドウマスクを有している。
このシャドウマスクは、電子銃から射出された赤、青及び緑に対応する3本の電子ビームを1つの電子ビーム開孔近傍で集中させ、赤、青及び緑に対応するように塗り分けられた蛍光面に正しく対応射突して、カラー映像を再現する、いわゆる色選別機能を有する重要な部材の1つである。
In general, a shadow mask type color picture tube has a shadow mask in which a large number of electron beam apertures are arranged at a predetermined pitch and are arranged in close proximity to and facing a phosphor screen.
This shadow mask was concentrated so that three electron beams corresponding to red, blue and green emitted from the electron gun were concentrated in the vicinity of one electron beam aperture, and corresponding to red, blue and green. This is one of the important members having a so-called color selection function that reproduces a color image by correspondingly colliding with a fluorescent screen.
従って、シャドウマスクの電子ビーム開孔形状の歪み、電子ビーム開孔と対応する蛍光体との配置歪み及びシャドウマスクと蛍光面の一定の距離の歪みは、その許容範囲を越えると、いずれの場合も色純度の劣化などの特性上の重大な支障をもたらすことになる。
このようなシャドウマスクの電子ビーム開孔は、一般に斜めに入射する電子ビームに対しても一定の通過量を確保するために、図6に示すような断面形状を有している。
Therefore, if the distortion of the electron beam aperture shape of the shadow mask, the distortion of the arrangement of the electron beam aperture and the corresponding phosphor, and the distortion of a certain distance between the shadow mask and the phosphor screen exceed the allowable range, However, this will cause serious troubles in characteristics such as deterioration of color purity.
Such an electron beam aperture of the shadow mask generally has a cross-sectional shape as shown in FIG. 6 in order to ensure a certain amount of passage even for an obliquely incident electron beam.
即ち、被エッチング材11からなるシャドウマスクの蛍光面側の開孔12(以下、大孔と称す)は、電子銃側の開孔13(以下、小孔と称す)よりも大きな面積を有するように穿設されており、大孔12の面積は小孔13の面積の約3倍にも達する。このようなシャドウマスクの電子ビーム開孔は以下のような工程を経て製造される。
That is, the opening 12 (hereinafter referred to as a large hole) on the phosphor screen side of the shadow mask made of the material to be etched 11 has a larger area than the opening 13 (hereinafter referred to as a small hole) on the electron gun side. The area of the
以下、フォトエッチング法によるシャドウマスクの製造方法について説明する。
図7(a)〜(c)にシャドウマスクの製造主要工程における加工形状の一例を、図8(a)〜(g)にシャドウマスクの製造主要工程を示す。
一般的なシャドウマスクの製造方法は、まず、鉄合金よりなるインバー材等の長尺帯状の金属薄板からなる被エッチング材11の受入検査を行い、カール量、材料幅、板厚、外観等が規定値に入っているかを検査する(図8(a)参照)。
次に、長尺帯状の金属薄板からなる被エッチング材11の整面処理を行い、両面にフォトレジストを塗布、乾燥してレジスト膜を形成する(図8(b)参照)。
Hereinafter, a method for manufacturing a shadow mask by a photoetching method will be described.
FIGS. 7A to 7C show an example of a processing shape in the shadow mask manufacturing main process, and FIGS. 8A to 8G show the shadow mask manufacturing main process.
A general method for manufacturing a shadow mask is to first perform an acceptance inspection of a material to be etched 11 made of a long metal strip such as an invar material made of an iron alloy, and the curl amount, material width, plate thickness, appearance, etc. It is inspected whether it is within the specified value (see FIG. 8A).
Next, a surface-treating process is performed on the material to be etched 11 made of a long strip-shaped metal thin plate, and a photoresist is applied to both surfaces and dried to form a resist film (see FIG. 8B).
次に、巻き取り連続プリンターにて、所定のパターンを有する露光用マスク(多くの場合、表裏2枚のマスク)を用いて、所定の露光量でレジスト膜にパターン露光を行い、所定の薬液で現像、硬膜処理等を行い、被エッチング材11の一方の面に大孔用のレジストパターン15a、他方の面に小孔用のレジストパターン15bを形成する(図8(c)及び図7(a)参照)。
Next, with a continuous winding printer, pattern exposure is performed on the resist film with a predetermined exposure amount using an exposure mask having a predetermined pattern (in many cases, two masks on the front and back sides), and a predetermined chemical solution is used. Development, hardening, etc. are performed to form a
次に、レジストパターン15a及び15bをマスクにして塩化第2鉄等のエッチング液にて金属薄板11の両面からスプレーエッチングにてエッチングする(図8(d)及び図7(b)参照)。
次に、アルカリ(NaOH)液にてレジストパターン15a及び15bを剥離し、被エッチング材11の両面に大孔12及び小孔13を形成する(図8(e)及び図7(c)参照)。
さらに、シート状に断裁して(図8(f)参照)、透過率及び外観検査等の検査を実施し
て出荷される(図8(g)参照)。
Next, the
Next, the
Further, the sheet is cut into a sheet (see FIG. 8 (f)), and inspections such as transmittance and appearance inspection are performed before shipment (see FIG. 8 (g)).
上記大孔12及び小孔13を有するシャドウマスクを作製するエッチング方法及びエッチング装置として、図5(a)及び(b)に示すような、被エッチング材11の進行方向と平行に、複数の腐食液供給パイプ21を配し、腐食液供給パイプ21には一定間隔でスプレーノズルを配置して、被エッチング材11の両側からエッチング液をスプレーして、被エッチング材11を連続的にエッチングする方法、装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
As an etching method and an etching apparatus for producing a shadow mask having the
シャドウマスクのエッチング装置は、複数のエッチングチャンバーから構成されており、エッチングチャンバー内は図5(a)に示すように、被エッチング材11の進行方向と平行に、複数の腐食液供給パイプ21が配設され、腐食液供給パイプ21の各々には所定間隔でスプレーノズル31が配設され、スプレーノズル31からエッチング液をスプレーして、被エッチング材11を両面からエッチングして、被エッチング材11に所定サイズの大孔12及び小孔13を形成する。
被エッチング材11の孔形状の均一化を図るため、腐食液供給パイプ21の間隔、スプレーノズル31のピッチ、スプレー圧力、揺動回数等を最適条件に調整しているが、どうしても被エッチング材11の幅方向に局部的なエッチング形状のバラツキが発生し、上記設定条件の調整では対応しきれないという問題がある。
The shadow mask etching apparatus is composed of a plurality of etching chambers. As shown in FIG. 5A, the etching chamber has a plurality of corrosive
In order to make the hole shape of the material to be etched 11 uniform, the interval between the corrosive
最近は、被エッチング材11の幅広化、シャドウマスクの多面付け化及びシャドウマスクの高精細化が進んでおり、上記局部的なエッチング形状のバラツキはシャドウマスクの透過率不良を発生させ、シャドウマスクの製造歩留まりを低下させる。
特に、エッチングラインの縦方向で、局部的にエッチング過多や、エッチング不足が発生し、上記シャドウマスクの検査工程で、スジムラとして検出される。
In particular, excessive etching or insufficient etching occurs locally in the vertical direction of the etching line, and is detected as uneven stripes in the shadow mask inspection process.
本発明は、上記問題点に鑑みなされたもので、スプレーエッチングにて被エッチング材をエッチングするエッチング工程で発生する局部的なエッチングバラツキを防止し、多面付けシャドウマスクの製造歩留まりを向上させるエッチング装置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。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and is an etching apparatus that prevents local etching variations that occur in an etching process that etches a material to be etched by spray etching, and that improves the production yield of a multifaceted shadow mask. And it aims at providing the manufacturing method of a shadow mask.
本発明に於いて上記課題を達成するために、まず請求項1においては、少なくとも複数の腐食液供給パイプと、腐食液供給パイプに所定間隔で配設されたスプレーノズルと、被エッチング材を搬送するコンベアと、エッチングチャンバーとからなる両面スプレーエッチング装置において、
前記スプレーノズルと前記被エッチング材との間に、被エッチング材のエッチング量を局部的に制御する腐食制御ネットを配設したことを特徴とするエッチング装置としたものである。
In order to achieve the above object in the present invention, first, in claim 1, at least a plurality of corrosive liquid supply pipes, spray nozzles arranged at predetermined intervals in the corrosive liquid supply pipes, and a material to be etched are conveyed. In a double-sided spray etching apparatus consisting of a conveyor and an etching chamber,
The etching apparatus is characterized in that a corrosion control net for locally controlling the etching amount of the etching target material is disposed between the spray nozzle and the etching target material.
また、請求項2においては、少なくとも長尺の帯状金属薄板からなる被エッチング材の両面にフォトレジストを塗布し、パターン露光、現像してレジストパターンを形成するレジストパターン形成工程と、請求項1に記載のエッチング装置を用いてレジストパターンが形成された被エッチング材をスプレーエッチングするエッチング工程と、レジストパターンを剥離するレジストパターン剥離工程とを有するシャドウマスクの製造方法としたものである。 Further, in claim 2, a resist pattern forming step of forming a resist pattern by applying a photoresist on both surfaces of an etching target material comprising at least a long strip-shaped metal thin plate, pattern exposure and development, and The shadow mask manufacturing method includes an etching process of spray-etching a material to be etched on which a resist pattern is formed using the etching apparatus described above, and a resist pattern peeling process of peeling the resist pattern.
さらにまた、請求項3においては、前記エッチング工程において、前記被エッチング材のエッチング量を前記腐食制御ネットの目の粗さで局部的に調整することを特徴とする請求項2に記載のシャドウマスクの製造方法としたものである。 The shadow mask according to claim 2, wherein in the etching step, the etching amount of the material to be etched is locally adjusted by the roughness of the mesh of the corrosion control net. This is a manufacturing method.
本発明のエッチング装置は、スプレーノズルと被エッチング材との間に、被エッチング材のエッチング量を局部的に制御する腐食制御ネットを配設しているため、前記被エッチング材のエッチング量を局部的に制御することができる。
本発明のシャドウマスクの製造方法は、上記エッチング装置を使用しているため、スプレーエッチング工程での局部的なエッチング量を制御でき、結果としてスジムラ不良を減少させ、多面付けシャドウマスクの製造歩留まりを向上させることができる。
In the etching apparatus of the present invention, since the corrosion control net for locally controlling the etching amount of the etching target material is disposed between the spray nozzle and the etching target material, the etching amount of the etching target material is locally determined. Can be controlled.
Since the shadow mask manufacturing method of the present invention uses the above-described etching apparatus, the amount of local etching in the spray etching process can be controlled, and as a result, non-uniform stripe defects can be reduced and the manufacturing yield of multi-faceted shadow masks can be reduced. Can be improved.
以下、本発明の実施の形態につき説明する。
図1は、本発明のエッチング装置の一実施例を示す模式構成断面図である。
本発明のエッチング装置は、腐食液供給パイプ21と、腐食液供給パイプ21に所定間隔で配設されたスプレーノズル31と、被エッチング材11を搬送するコンベア42と、エッチングチャンバー41と、スプレーノズル31と被エッチング材11との間に配設された腐食制御ネット51とから構成されている。
腐食制御ネット51は、被エッチング材11のエッチング量を局部的に制御するために設けられたもので、例えば、チタン、タングステン、合成繊維などの耐食性のある線を網目状に織ったものが使用される。
チタン、タングステン、合成繊維などの耐食性のある線の線形としては、100〜1000μm、網目の間隔としては0.2〜10mmが適用される。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
FIG. 1 is a schematic sectional view showing an embodiment of an etching apparatus according to the present invention.
The etching apparatus of the present invention includes a corrosive
The corrosion control net 51 is provided in order to locally control the etching amount of the
As the linear shape of the corrosion-resistant line such as titanium, tungsten, and synthetic fiber, 100 to 1000 μm and a mesh interval of 0.2 to 10 mm are applied.
図2(a)〜(e)にシャドウマスクの製造工程を工程順に示す加工形状の模式構成断面図を示す。
以下、本発明のエッチング装置を用いたシャドウマスクの製造方法について説明する。
まず、鉄合金よりなるインバー材等の長尺帯状の金属薄板からなる被エッチング材11の受入検査を行い、カール量、材料幅、板厚、外観等が規定値に入っているかを検査する(図2(a)参照)。
次に、被エッチング材11の整面処理を行い、PVA溶液またはカゼイン溶液を塗布し、被膜乾燥して、被エッチング材11の両面にレジスト膜15を形成する(図2(b)参照)。
2A to 2E are schematic cross-sectional views of processed shapes showing the manufacturing process of the shadow mask in the order of steps.
A shadow mask manufacturing method using the etching apparatus of the present invention will be described below.
First, an acceptance inspection of the material to be etched 11 made of a long thin metal plate such as an invar material made of an iron alloy is performed to inspect whether the curl amount, material width, plate thickness, appearance, etc. are within the specified values ( (See FIG. 2 (a)).
Next, the surface of the material to be etched 11 is adjusted, a PVA solution or a casein solution is applied, and the film is dried to form resist
次に、巻き取り連続プリンターにて、所定のパターンを有する露光用マスク(多くの場合、表裏2枚のマスク)を用いて、所定の露光量でレジスト膜にパターン露光を行い、所定の薬液で現像、硬膜処理等を行い、被エッチング材11の一方の面に大孔用のレジストパターン15a、他方の面に小孔用のレジストパターン15bを形成する(図2(c)参照)。
Next, with a continuous winding printer, pattern exposure is performed on the resist film with a predetermined exposure amount using an exposure mask having a predetermined pattern (in many cases, two masks on the front and back sides), and a predetermined chemical solution is used. Development, hardening, etc. are performed to form a resist
次に、エッチングチャンバー41内の腐食液送液パイプ2121bに配設されたスプレーノズル31と被エッチング材11との間に腐食制御ネット51bが配設された上記エッチング装置を用いて、塩化第2鉄液にてスプレーエッチングを行い、被エッチング材11に所定形状の開孔部を形成する(図2(d)参照)。
エッチング条件の一例として、60〜85℃に加熱された比重1.48〜1.54の塩化第2鉄液が使用される。
Next, using the above etching apparatus in which the corrosion control net 51b is disposed between the
As an example of the etching conditions, a ferric chloride solution having a specific gravity of 1.48 to 1.54 heated to 60 to 85 ° C. is used.
上記エッチング装置には、予め最適な腐食制御ネット51bがセットされた状態を示し
ているが、ここで、腐食制御ネット51bの網目の設定方法について説明する。
図3(a)には、腐食制御ネットの一実施例を示す腐食制御ネット51aを、図3(b)には、腐食制御ネット51aをエッチング装置に配設して作製した多面付けシャドウマスクの透過率状態をそれぞれ示す。
まず、上記エッチング装置のスプレーノズル31と被エッチング材11との間に図3(a)に示す標準の腐食制御ネット51aを配設し、スプレーエッチングして多面付けシャドウマスクを作製し、シャドウマスクの透過率検査を行い、図3(b)に示すようなシャドウマスク61b、61eに規定値よりも透過率の低い領域と、シャドウマスク61c及び61fに規定値よりも透過率の高い領域とができたとする。
In the above etching apparatus, an optimal corrosion control net 51b is set in advance. Here, a method for setting the mesh of the corrosion control net 51b will be described.
FIG. 3 (a) shows a corrosion control net 51a showing an embodiment of the corrosion control net, and FIG. 3 (b) shows a multi-sided shadow mask produced by arranging the corrosion control net 51a in an etching apparatus. Each transmittance state is shown.
First, a standard corrosion control net 51a shown in FIG. 3A is disposed between the
次に、この透過率測定結果をもとに、腐食制御ネットの網目設計を行い、図4に示すような、透過率が低い領域に相当する位置の腐食制御ネットの網目を粗くし、透過率が高い領域に相当する位置の腐食制御ネットの網目を細かくした腐食制御ネット51bを作製する。
腐食制御ネット51a及び51bは、被エッチング材の種類、板厚、シャドウマスクのサイズ、品種等によって変わってくるため、最適な腐食制御ネットを作製するためには、テストエッチングの積み重ねを必要とするが、エッチングデータと透過率のデータが蓄積されると、設計シュミレーションでもかなりの精度で、腐食制御ネット51a及び51bの網目設定を行うことが可能となる。
Next, based on the transmittance measurement results, the mesh of the corrosion control net is designed, and the mesh of the corrosion control net in the position corresponding to the low transmittance region as shown in FIG. The corrosion control net 51b is made by making the mesh of the corrosion control net at a position corresponding to a high area.
Since the corrosion control nets 51a and 51b vary depending on the type of material to be etched, the plate thickness, the size of the shadow mask, the type, etc., it is necessary to stack test etchings in order to produce an optimal corrosion control net. However, when the etching data and the transmittance data are accumulated, it is possible to set the meshes of the corrosion control nets 51a and 51b with considerable accuracy even in the design simulation.
最後に、剥膜装置にて、被エッチング11材上のレジストパターン15a及び15bを加熱アルカリ水溶液にて剥離処理して、長尺帯状の金属基材からなる被エッチング材11に大孔12及び小孔13が形成された多面付けシャドウマスクを得る(図2(e)参照)。
剥離処理条件の1例として、50〜90℃に加熱された濃度10〜40%のNaOH溶液が使用される。
Finally, the resist
As an example of the peeling treatment condition, a NaOH solution having a concentration of 10 to 40% heated to 50 to 90 ° C. is used.
上記したように、スプレーノズルと被エッチング材との間に腐食制御ネットを配設したエッチング装置を用いて、被エッチング材をスプレーエッチングすることにより、被エッチング材の局部的なエッチング量を制御でき、結果としてスジムラ不良を減少させ、多面付けされたシャドウマスクの製造歩留まりを向上させることができる。 As described above, the local etching amount of the material to be etched can be controlled by spray etching the material to be etched using the etching apparatus in which the corrosion control net is disposed between the spray nozzle and the material to be etched. As a result, it is possible to reduce defective stripes and improve the production yield of a multifaceted shadow mask.
11……被エッチング材
12……大孔
13……小孔
15……レジスト膜
15a、15b……レジストパターン
21……腐食液供給パイプ
31……スプレーノズル
41……エッチングチャンバー
42……コンベア
51a、51b……腐食制御ネット
61a、61b、61c、61d、61e、61f……シャドウマスク
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記スプレーノズルと前記被エッチング材との間に、被エッチング材のエッチング量を局部的に制御する腐食制御ネットを配設したことを特徴とするエッチング装置。 In a double-sided spray etching apparatus comprising at least a plurality of corrosive liquid supply pipes, spray nozzles arranged at predetermined intervals in the corrosive liquid supply pipe, a conveyor for conveying the material to be etched, and an etching chamber,
An etching apparatus comprising a corrosion control net for locally controlling an etching amount of the etching target material between the spray nozzle and the etching target material.
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