JP3093307B2 - シャドウマスクの製造方法 - Google Patents

シャドウマスクの製造方法

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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、シャドウマスクの製造
方法に関し、シャドウマスクのエッチング方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】カラーテレビあるいはコンピュータの表
示装置用のカラーブラウン管に使用されているシャドウ
マスクは、アルミキルド鋼等の軟鋼あるいは鉄とニッケ
ルを主成分とする膨張率が小さいアンバー等の厚さ0.
1mmから0.3mmの薄板が主に用いられている。シ
ャドウマスクは基材の薄板の両面にフォトレジストを塗
布した後に乾燥し、所定のパターンが描かれたフォトマ
スクを使用して露光し、続いてフォトレジスト膜を現像
し、フォトレジスト膜にエッチングすべきパターンを形
成した後に、塩化第2鉄を主成分とするエッチング液に
よって基材に所望の開孔を形成している。
【0003】カラーブラウン管では、3本の電子銃から
放射された電子ビームはシャドウマスクの開孔部分にお
いて交わった後に、表示面に設けた赤、緑および青の3
色に発光する3本の電子ビームに対応する蛍光体を励起
している。
【0004】カラーブラウン管の大型化、画像の高品質
化、蛍光体のピッチの高精細化等により、シャドウマス
クに形成される孔にも高い精度が要求されるようになっ
ている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】シャドウマスクに形成
される開孔は、電子銃側は径が小さい小孔であり、蛍光
面側は径が大きくなった大孔が形成されている。このよ
うな径が異なる小孔と大孔とを貫通させ、しかも孔の内
面の形状も電子銃に悪影響を及ぼさないように凹凸の少
ない曲面状とすることが要求されている。更に、多数個
の開孔部の特性を一様とするように注意が払われてい
る。
【0006】シャドウマスクのエッチングは、帯状の金
属の薄板を基材とし、基材上にはフォトレジストのパタ
ーンを形成し、得られた金属の基材を移動させながらエ
ッチングノズルによってエッチング液を噴霧することに
よって行われている。
【0007】図6は、エッチング工程の供給管とノズル
の配置の1例を示す図であり、図6(A)は供給管とエ
ッチングノズルの配置を示す図であり、図6(B)はエ
ッチング液を噴射するエッチング工程の進行方向に直角
の方向の断面図を示したものである。
【0008】所定のパターンが描かれたフォトレジスト
を形成した帯状の被処理基材21が連続して送られ、被
処理基材の上下に設けた供給管22に取り付けたエッチ
ングノズル23からエッチング液24が噴霧される。被
処理基材には、エッチング液が均一に噴霧されるように
エッチングノズルを取り付けた供給管を揺動させたり、
あるいはエッチング液の流れを利用してエッチングノズ
ルを揺動させている。また、均一なエッチング特性を得
るために、エッチングノズルの配置間隔に工夫すること
も行われている。
【0009】しかしながら、シャドウマスクをエッチン
グ液を噴霧して製造する場合には、シャドウマスクの設
計上、シャドウマスクの中心部と外周部の孔径に差があ
るため、シャドウマスクの全面でほぼ同時に貫通孔を得
ることが難しく、貫通後のエッチング時間に場所による
ばらつきが生じ、シャドウマスク品質への悪影響を及ぼ
しているという問題が解決されていない。とくに基材の
板厚が200μm以上の場合に問題となっている。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、被処理基材を
水平方向に移動しながらエッチングする際に、被処理基
材の径の小さなパターン側から噴霧するエッチングノズ
ルについて、被処理基材の幅方向の外周部のエッチング
ノズルの噴霧圧力を、中心部のエッチングノズルの噴霧
圧力よりも低くすることによって中心部と外側との間で
生じるエッチングむらを減少することを可能としたもの
である。
【0011】図7にシャドウマスクのエッチング過程を
示すが、図7(A)は、シャドウマスク基材31の一方
の面のフォトレジスト膜32には大径パターン33を設
け、他方の面には小径パターン34を設けているが、両
面からエッチングを行うと噴霧されたエッチング液によ
って、やがて孔35が生じる。エッチングは深さ方向の
みではなく横方向にも進行するので、フォトレジストの
下面のエッチングも進むが、フォトレジストの下部がエ
ッチングされた結果フォトレジストにオーバーハング部
35が形成される。図7(B)に示すように小径パター
ン34側にもエッチング液が噴霧されているので、やが
て径の大きな孔と径の小さな孔が結びついて貫通孔36
を形成する。
【0012】貫通孔が生じる前は、上面から噴霧されて
開孔部に滞留したエッチング液は連続して噴霧されるエ
ッチング液と置換されながら上部のみへ排出されるが、
貫通孔が生じると上面から供給されたエッチング液は貫
通孔を通じて下方へも落下するので、新しいエッチング
液がエッチング面に供給される機会が増大し、その結
果、エッチング速度は貫通孔の形成の時点から大きくな
る。とくに径の小さな開孔と径の大きな開孔との連通部
分37のエッチング速度が大きくなる。
【0013】図8(A)はカラーブラウン管の断面図を
示したものであるが、3本の電子銃41から放出された
電子ビーム42を偏向コイル43によって偏向し、シャ
ドウマスク44の開孔部分で交差させて所定の蛍光体4
5を励起している。カラーブラウン管の周辺部分は電子
ビームの偏向角度が大きく、また中心部分は偏向角度が
小さいが、図8(B)には中心部の開孔の拡大図を示
し、図8(C)には周辺部の拡大図を示すように、シャ
ドウマスクに設ける孔46および47は周辺部分ほど大
きくする必要がある。そこで、通常シャドウマスクをエ
ッチングによって製造する際に、被処理基材に形成する
フォトレジスト膜のパターンにおいても周辺部ほど大き
な径を設けている。
【0014】シャドウマスクに設ける孔の一例を示すと
径の大きなパターンの側には、300μmないし380
μmの孔を設け、径の小さなパターンの側には50μm
ないしは80μmの孔を設けている。径の大きなパター
ンの側に設ける300μmないし380μmの孔の場合
のように、比較的大きな径の孔の場合には、深さ方向の
エッチング速度は孔の径によらずに被処理基材の全面に
ほぼ一定の速度で形成することができる。一方、50μ
mないし80μm程度の径の小さいパターンの場合に
は、同一の時間でエッチングされる穴の深さは径の大き
さに依存し、径が相対的に大きい場合には深くなり、ま
た径が相対的に小さい場合には浅い穴が形成される。こ
の傾向は、50μmないし80μmの範囲に限らず、径
が約200μm以下の場合に同様の傾向がみられる。
【0015】
【実施例】以下に図面を用いて本発明をさらに詳細に説
明する。図1は本発明の方法を実施するための1実施例
の断面図を示すが、被処理基材1の進行方向と平行に7
本の供給管2を設けている。そして、供給管にはエッチ
ングノズル3が取り付けられており、上面に設ける供給
管のうち3本の中心部の供給管4の圧力に対して3本の
外周部の供給管4の圧力を低下させて、周辺部のパター
ンの径が大きくてもエッチング孔の深さが一定となるよ
うにしたものである。
【0016】そこで、本発明では小径側のパターンへエ
ッチング液を噴霧するエッチングノズルの噴霧圧力を、
中心部に比べて外周部のエッチングノズルの噴霧圧力を
低下させて、中心部から外周部に向けて大きくなるよう
に形成したパターンの開孔が実質的に同一の経過時間で
貫通するようにするものである。
【0017】外側のエッチングノズルの圧力を低下させ
るには、被処理基材の進行方向と平行に複数の供給管を
配置し、各供給管にエッチングノズルを取り付ける場合
には中心部の供給管に比べて外側の供給管へのエッチン
グ液の供給圧力を低下させることによって行うことが可
能である。
【0018】また、本発明における外周部のエッチング
ノズルの低下圧力は、小径のパターンに設ける小孔の径
の分布によって適宜定めることができる。
【0019】
【作用】本発明は、基材の一方の面に大径のパターンを
有し他方の面には小径のパターンを有しており、大径お
よび小径がそれぞれ中心部から外周部に向けて径が増大
するように配置したフォトレジストのパターンに対して
エッチング液をエッチングノズルから噴霧して大径と小
径とが貫通した開孔を設ける際に、小径のパターンを設
けた側のエッチング液の噴霧圧力を、中心部に対して外
周部を相対的に低下することによって、実質的に同一の
経過時間で貫通孔が得られるようにして、エッチングむ
らを生じないようにしたものである。
【0020】
【実施例】以下に図面を用いて本発明をさらに詳細に説
明する。図1は本発明の方法を実施するための1実施例
の断面図を示すが、被処理基材1の進行方向と平行に7
本の供給管2を設けている。そして、供給管にはエッチ
ングノズル3が取り付けられており、下面に設ける供給
管のうち3本の中心部の供給管4の圧力に対して4本の
外周部の供給管4の圧力を低下させて、周辺部のパター
ンの径が大きくてもエッチング孔の深さが一定となるよ
うにしたものである。
【0021】実施例1 幅700mm、厚さ0.25mmのアルミキルド鋼を基
材とし、基材の両面にカゼインに重クロム酸アンモニウ
ムを混合した感光材料からなる厚さ10μmのフォトレ
ジスト膜を形成し、全面に50μm、60μm、70μ
mおよび80μmの孔を設けたパターンを用いて、5k
W超高圧水銀灯によって60秒間密着露光し、30℃で
現像を行った。得られたパターンを上面にして、上面か
らエッチングを行った。エッチング条件はエッチングノ
ズルと被処理基材との距離を300mm、基材の搬送速
度を2.25m/分、120mmの間隔で供給管を7本
設けてノズルの間隔を400mmとして、中央部の3本
の供給管へのエッチング液の供給圧力を4.0kg/c
2とし、外側の各2本の供給管へのエッチング液の供
給圧力を1.5kg/cm2とした。
【0022】図2に、パターンの径をパラメータに中心
部からの距離に対してエッチングで形成された孔の深さ
を示すが、異なる孔径のパターンでも孔の深さを一定に
することができ、中心部から外周部に向かって漸次大と
なるパターンを用いてもシャドウマスク全面で深さをほ
ぼ一定にできることがわかる。
【0023】実施例2 外周部の各2本のエッチング液の供給圧力を1.5kg
/cm2、3.0kg/cm2として実施例1と同様の条
件でエッチングを行い、孔の深さが130μmとなるパ
ターンの径を測定した。
【0024】図3には、中心からの距離を横軸に、パタ
ーンの径を縦軸に、外周部の圧力をパラメータに示す。
(A)は外周部の圧力が1.5kg/cm2の場合、
(B)は3.0kg/cm2の場合を示す。
【0025】比較例1 被処理基材の一方の面の全面にわたり、300μm、3
20μm、340μm、360μm、380μmの開孔
のパターンを形成し、このパターンの面を下側にして下
面からエッチングノズルの圧力をすべて4.0kg/c
2として、実施例1と同様の条件でエッチングを行
い、パターンの径をパラメータに中心部からの距離に対
してエッチングで形成された孔の深さを図4に示すが、
径の大小にかかわらずほぼ一定の深さの孔が得られるこ
とを示している。
【0026】比較例2 エッチング液の供給圧力をすべて4.0kg/cm2
した点を除いて、実施例1と同様の方法でエッチングを
行い。小径のパターンの径をパラメータに中心部からの
距離と深さの関係を図5に示すように、径の大きいほど
エッチング深さが大きいことを示している。
【0027】比較例3 エッチング液の供給圧力をすべて4.0kg/cm2
した点を除いて実施例1と同様の条件でエッチングを行
い、小孔の深さが130μmの孔の、中心部からの距離
とパターンの径との関係を図3に(C)で示す。
【0028】
【発明の効果】本発明は、一方の面に大孔のパターンを
形成し、他方の面には小孔のパターンを形成したフォト
レジストを設けた被処理基材を水平方向に移動しながら
両面からエッチング液を噴霧してシャドウマスクを製造
する際に、小孔のパターンを設けた面にエッチング液を
噴霧するエッチングノズルのうち、外周部のエッチング
ノズルの噴霧圧力を中心部のエッチングノズルの噴霧圧
力よりも低くすることにより、被処理基材の中心部から
外周部にかけて径が増加する開孔について実質的に同一
の時点で貫通孔を得ることができるので、シャドウマス
ク全面についてむらのないエッチングを行うことが可能
となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明におけるノズルの配置の1実施例を示
す。
【図2】外周部の圧力を低下させた場合のパターンの径
をパラメータに中心部からの距離に対してエッチングで
形成された孔の深さを示す。
【図3】外周部の圧力をパラメータに、中心部からの距
離に対して同一の深さが得られるパターンの径を示す。
【図4】大径のパターンを設けた面に形成された孔の深
さを中心からの距離に対して示す。
【図5】外周部の圧力が同一の場合のパターンの径をパ
ラメータに中心部からの距離に対してエッチングで形成
された孔の深さを示す。
【図6】エッチング工程を示す図。
【図7】エッチング過程を示す図。
【図8】カラーブラウン管の断面図を示す図。
【符号の説明】
1…被処理基材、2…供給管、3…エッチングノズル、
4…中心部供給管、5…外周部の供給管、21…被処理
基材、22…供給管、23…エッチングノズル、24…
エッチング液、31…シャドウマスク基材、32…フォ
トレジスト膜、33…大径パターン、34…小径パター
ン、35…孔、36…貫通孔、37…連通部分、41…
電子銃、42…電子ビーム、43…偏向コイル、44…
シャドウマスク、45…蛍光体、46、47…開孔

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】フォトレジストのパターンが形成された帯
    状の被処理基材を水平方向に移動しながら両面からエッ
    チング液を噴霧して開孔を形成するシャドウマスクの製
    造方法において、径の小さなパターン側のエッチング液
    を噴霧するエッチングノズルのうち、被処理基材の幅方
    向の外周部のエッチングノズルの噴霧圧力を中心部のエ
    ッチングノズルの噴霧圧力よりも低くし、被処理基材に
    形成する径の異なる開孔を実質的に同時に貫通させるこ
    とを特徴とするシャドウマスクの製造方法。
  2. 【請求項2】径の小さなパターン側の孔径が200μm
    以下で、被処理基板の厚みが200μm以上であること
    を特徴とする請求項1記載のシャドウマスクの製造方
    法。
  3. 【請求項3】被処理基材の進行方向と平行に等間隔に7
    本配置した供給管の外周部のそれぞれ2本の圧力を中心
    部の3本の供給管に比べて低下させることにより、被処
    理基材の幅方向の外周部のエッチングノズルの噴霧圧力
    を中心部のエッチングノズルの圧力よりも低下させるこ
    とを特徴とする請求項1あるいは請求項2に記載のシャ
    ドウマスクの製造方法。
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