JPH07105205B2 - スロット型シャドウマスクおよびその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 この発明は、シャドウマスク型カラー受像管に用いられ
るスロット型シャドウマスクおよびその製造方法に関す
るものである。

背景技術 シャドウマスク型カラー受像管は例えば第７図に示すよ
うに、３本の電子銃１と、各電子銃１から射出される電
子ビームＢによって赤・緑・青に発光する蛍光スクリー
ン２と、蛍光スクリーン２の手前に配置され、各電子ビ
ームＢのうち、必要な方向の電子ビームだけをビームア
パーチャ3Aより通過させて不要な方向の電子ビームを遮
断するシャドウマスク３とを備え、画像信号に応じて電
子銃１から射出される電子ビームで蛍光スクリーン上の
必要なストライプ状蛍光体を発光させてカラー画像を映
し出すように構成されている。

そして、上記受像管に用いられるスロット型シャドウマ
スク３は通常、例えば厚さ0.1〜0.3mmの鉄板に、横方
向.08mm〜0.25mm、縦方向0.3〜1.0mmの短冊型のビーム
アパーチャ3Aが約10万〜数10万個、レンガ積状に規則正
しくあけられ、各ビームアパーチャ3Aはエッチング処理
によつて開口形成されている。

ところで、カラー受像管に映し出されるカラー画像はで
きるだけ明かるい方が望ましく、そうするためには、少
しでもシャドウマスク３の電子ビーム透過率を良くする
必要がある。一方、スロット型シャドウマスクにおいて
は、赤・緑・青の蛍光体の配置とビームアパーチャ3Aの
横方向の配列ピッチとの関係から、各ビームアパーチャ
の幅が規定され、また、シャドウマスクをカラー受像管
に装着する等に際しての成型加工時にシャドウマスクが
破損しないように各ビームアパーチャの縦方向の長さが
規定される。つまり、むやみに各ビームアパーチャ間の
ブリッジ部分を細くしてビームアパーチャの開口寸法を
縦長にすることはできないのである。

そこで従来では、スロット型シャドウマスクの電子ビー
ム透過率を改善する技術として、米国特許第4293792号
明細書において第８図に示すようなスロット型シャドウ
マスク13が提案されている。

それは、一枚のマスク板体14に縦長のビームアパーチャ
13Aを縦横に多数配列して成り、縦列方向の各ビームア
パーチャ13A間に介在するブリッジ16a・16bのうち１つ
おきのブリッジ16aをマスク板体14の表面S₁寄り側へ、
他の１つおきのブリッジ16bをマスク板体14の裏面S₂寄
り側へ偏位させ、かつ各ブリッジ16a・16bをマスク板体
14の厚さＴよりも薄く形成したものである。

しかしながら、このようなスロット型シャドウマスクを
エッチング処理技術で製造することは困難である。それ
は以下のような理由による。

シャドウマスクは、金属薄板の表裏両面にフォトレジス
トを塗布、乾燥し、次に露光工程で表裏両面のシャドウ
マスクパターンを所定の位置関係で密着焼付し、次いで
現像、硬膜、バーニングの各工程を経てエッチング工程
でスプレーエッチングされ、最終的にフォトレジスト膜
を剥離して製作されている。

ところで、１つおきのブリッジ16aをマスク板体14の表
面S₁寄り側へ、他の１つおきのブリッジ16bをマスク板
体14の裏面S₂寄り側へ偏位させるには、１枚のマスク板
体14を表裏両側面よりエッチング処理する必要があり、
しかも、エッチング処理時のマスク板体14の搬送速度、
エッチング液をマスク板体14に噴射するためのスプレイ
ノズルのスプレイ圧等を極めて厳格に制御する必要があ
る。これは、マスク板体14の材料である金属薄板の厚
み、フォトレジスト塗膜の厚み、フォトレジストの感度
等にバラツキが存在することを前提としながら、エッチ
ング処理においてビームアパーチャ13Aの開口寸法と、
ブリッジ16a・16bの寸法および厚さを同時に管理するこ
とを意味する。しかしながら、実際にはビームアパーチ
ャ13Aの開口寸法に最も重点をおいてエッチング処理す
る必要があるため、材料の厚みが変動すれば、それに伴
ってブリッジ16a・16bの厚みも変動する。従って、ブリ
ッジが所要の厚みよりも薄くなると強度低下を招き、成
型加工時の破損のおそれも生ずる。

また、シャドウマスクのビームアパーチャを通過した電
子ビームは対応する蛍光体を発光させるため、シャドウ
マスクのビームアパーチャとストライプ状の蛍光体の位
置関係が正確に合致している必要がある。

ところが、シャドウマスクは蛍光体とともにカラー受像
管の陽極となっているため、シャドウマスクの電子ビー
ム透過率は約20％しかなく、陽極での電力損失は80％に
も達する。例えば、20型カラー受像管において陽極電力
が約25ワット（Ｗ）の場合、シャドウマスクではこのう
ち20Wが消費されることになり、これによってシャドウ
マスクに約40℃の温度上昇が生じ、その結果、シャドウ
マスクはおよそ100μｍ膨張する。かかる熱膨張がシャ
ドウマスクに生ずると、電子ビームと蛍光体との一致が
得られずカラー受像管の色純度が低下することとなる。

そこで従来では、例えば特開昭49−79170号公報に開示
されているように、シャドウマスクを２枚の板体で構成
し、第１の板体のスロット孔に対応する第２の板体のス
ロット孔を密着もしくは微小間隙を設けて対面させてシ
ャドウマスクの強度を大きくしたもの、あるいは特開昭
49−131676号公報に開示されているように、シャドウマ
スクを構成する２枚のスライス状シャドウマスク（板
体）の多数の開孔が全て重なるように積層して、局部的
な熱膨張を防止するものが知られている。しかしなが
ら、上記特開昭49−79190号および特開昭49−131676号
公報に開示されたシャドウマスクには、重ね合わせた各
板体のスロット孔（開孔）の位置が、例えばシャドウマ
スクパターンの焼付に用いられるマスターパターンの熱
膨張、シャドウマスクのエッチング工程における孔形状
の歪、および各板体相互の位置合わせ精度等に起因して
ずれることにより電子ビーム透過率が変化する問題点が
ある。

さらに、シャドウマスクにおいては、各ビームアパーチ
ャの孔形状のバラツキによって生ずる透過ムラが問題と
なるが、重ね合わせる各板体のスロット孔が同一形状と
なるように製作した場合は、各板体を重ね合わせた際の
透過ムラが各板体単体の透過ムラより相乗的に悪くなる
と云う問題がある。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、実施
が容易で、電子ビームの透過率が高く、かつ強度的にも
優れ、しかも透過ムラが少ないスロット型シャドウマス
クおよびその製造方法を提供することをその目的とす
る。

発明の開示 上記目的を達成するために本発明に係るスロット型シャ
ドウマスクの製造方法は次のようにして構成される。

即ち、マスク板体に縦長のビームアパーチャを縦横に多
数配列して成り、縦列方向の各ビームアパーチャ間に介
在するブリッジを、マスク板体の表面側および裏面側へ
偏位させ、かつ、各ブリッジをマスク板体の厚さよりも
薄く形成したスロット型シャドウマスクの製造方法にお
いて、マスク板体は表板と裏板とから成り、表板および
裏板に縦長のスロット孔を縦横に配列して開孔する工程
と、表板側と裏板側との相互間で一方側のブリッジが他
方側のスロット孔を分割することにより、上記ビームア
パーチャを形成するように、表板と裏板とを接合する工
程とを含むことを特徴とするものである。

本発明では、表板と裏板とを別々にエッチング処理し
て、それぞれに縦長のスロット孔を形成する。従ってエ
ッチング処理に際しては、当該スロット孔の開口形状寸
法のみを管理するだけで、所定寸法のブリッジが形成さ
れ、しかもブリッジの厚さは、当該表板、又は裏板の厚
さと同一になる。これにより、強度的に優れ、成型加工
時に破損のおそれはない。

また、表板と裏板とは相互に一方側のブリッジが他方側
のアパーチャ用スロット孔を分割することにより、所定
サイズのビームアパーチャを形成するように配置接合さ
れているため、ブリッジは、周期的にマスク表面側およ
びマスク裏面側へ偏位することになり、かつ、各ブリッ
ジはシャドウマスクの約1/2の厚さに形成されることに
なる。従って従来例と同様、ブリッジの厚さが薄い分だ
け電子ビーム透過率が、とくにシャドウマスクの周辺部
で改善されるのである。

本発明に係るスロット型シャドウマスクは、好ましくは
マスク板体に縦長のビームアパーチャを縦横に多数配列
して成り、縦列方向の各ビームアパーチャ間に介在する
ブリッジを、マスク板体の表面側および裏面側へ偏位さ
せ、かつ、各ブリッジをマスク板体の厚さよりも薄く形
成したスロット型シャドウマスクにおいて、マスク板体
は表板と裏板から成り、表板および裏板に縦長のスロッ
ト孔を縦横に配列して開口し、表板側と裏板側との相互
間で一方側のブリッジが他方側のスロット孔を分割する
ことにより、上記ビームアパーチャを形成するように、
表板と裏板とを接合するとともに、一方側のスロット孔
の開口幅を他方側のスロット孔の開口幅より大きくした
ことを特徴とするものである。

この場合、表板と裏板のスロット孔の開口幅の差は、こ
の表板と裏板を重ね合わせた場合に生じるずれを考慮し
て決定することにより、ずれによる電子ビーム透過率の
変化をなくすことができる。

さらに、開口幅の大きい板体（例えば表板）の孔形状の
バラツキを考慮して、開口幅の差を大きくすれば、重ね
合わされて出来上がったシャドウマスクの透過ムラは、
開口幅の小さい板体の透過ムラでほとんど決まることに
なる。この理由は、スロット型シャドウマスクのビーム
アパーチャは短冊型をしていることから透光部分の面積
は、このビームアパチャの開口幅すなわち小さい側の開
口幅が大きく影響し、ブリッジ幅のバラツキの影響は少
ないことによる。

さらに、本発明に係るスロット型シャドウマスクは、ス
ロット孔の開口幅を各板体で異ならせることに加え、各
板体の板厚を変えることが好ましい。即ち、スロット孔
の開口幅が小さい方の板体の板厚を、開口幅が大きい方
の板体の板厚より薄くする。この場合、板厚の薄い板体
の方が、エッチング工程でスロット孔の孔形状にバラツ
キが発生しにくく、それだけ電子ビーム透過率に与える
影響は少なくなる。

図面の簡単な説明 第１図は、本発明に係るスロット型シャドウマスクの要
部拡大斜視図、 第２図は、別実施例を示すスロット型シャドウマスクの
要部拡大正面図、 第３図は、第２図のIII−III線矢視断面を模式的に示す
断面図、 第４図は、さらに別実施例を模式的に示すスロット型シ
ャドウマスクの拡大断面図、 第5a図〜第5c図は、さらに別実施例を模式的に示すスロ
ット孔の幅方向における断面図、 第6a図〜第6d図は、さらに別実施例を模式的に示すスロ
ット孔の幅方向における断面図、 第７図は、カラー受像管の概要図、 第８図は、スロット型シャドウマスクの従来例を示す要
部拡大斜視図である。

発明を実施するための最良の形態 第１図は本発明に係るスロット型シャドウマスクの要部
を拡大して示す斜視図である。

このスロット型シャドウマスク３は表板4aと裏板4bとを
接合してマスク板体４を構成し、表板4aと裏板4bにはそ
れぞれ両面からエッチング処理して縦長のスロット孔5a
・5bが縦横に配列、形成されている。

そして、表板4aと裏板4bとを接合した状態では、相互に
一方側のブリッジ6a・6bが他方側のスロット孔5b・5aを
均等に分割するように、スロット孔5a・5bの縦方向の位
置が1/2ピッチだけずらした状態で形成されている。従
って、ブリッジ6a・6bによつて２分割された１つ１つの
スロット孔がビームアパーチャ3Aを構成することにな
る。

この表板4aおよび裏板4bは、例えばアルミキルド鋼（Al
−Killed Steel）や、ニッケル含有率36％のインバー
（Inver）合金を材料とする薄い金属板を用いて形成さ
れ、スカート部と称する当該シャドウマスクの周縁部を
スポット溶接したり、ポリイミド樹脂系接着剤で接着す
ることにより接合する。

なお、カラー選択装置における電子ビーム透過率を増大
することにより、表示画像の輝度を増大する後段集束型
のカラー受像管が、例えば米国特許第4374452号明細書
にも開示されているが、云うまでもなく本発明のシャド
ウマスクとはその構成、作用効果を異にするものであ
る。

第２図は表板4aおよび4bのスロット孔5a・5bを表面S₁側
よりエッチング処理して形成したものを例示する要部拡
大正面図、第３図は第２図のIII−III線矢視縦断面図で
ある。即ち、マスク板体４を構成する表板4aおよび裏板
4bには、例えば、横方向約0.2mm、縦方向約1.2mmの短冊
型のスロット孔5a・5bが縦横に規制正しく並び、その１
つ１つがすりばち状に開孔形成されている。なお、表板
4aと裏板4bとを接合した状態では第１図に示すものと同
様、相互に一方側のブリッジ6a・6bが他方側のスロット
孔5b・5aを均等に分割することにより、ビームアパーチ
ャ3Aが形成される。従って、縦列方向の各ビームアパー
チャ3A間に介在する１つおきのブリッジ6aはシャドウマ
スクの表面S₁側へ、他の１つおきのブリッジ6bは裏面S₂
側へ偏位し、かつ、マスク板体全体の厚さよりも十分薄
くなり、ブリッジの厚さが薄くなつた分だけ電子ビーム
Ｂの透過率は改善される。

第４図は、本発明に係るスロット型シャドウマスクの他
の実施例を示す断面であり、ここでは、第３図に示す如
くブリッジ6a・6bがシャドウマスクの表面側S₁と裏面側
S₂に交互に偏位させるのではなく、ブリッジ6a・6bをシ
ャドウマスクの表面側S₁と裏面側S₂で、例えば2:1の比
率で周期的に偏位させたもので、第３図と同様両面もし
くは片面からのエッチング処理により所定のスロット孔
が形成された表板4a、裏板4bを接合して形成される。

なお、上記したブリッジ6a・6bの偏位比率は、2:1に限
定されるものでなく、例えば3:2、4:5等、整数対整数の
比率であれば良く、必ずしも周期的に偏位させる必要も
ない。

第5a図〜第5c図は、さらに別の実施例を説明するための
スロット孔幅方向の断面図を示すものである。第5a図は
表板4aのスロット孔開口幅l₁を裏板4bのスロット孔開口
幅l₂より小さく形成し、スロット孔の両側に例えば20μ
ｍの差を設けて接合した例を示すもので、l₁を200μ
ｍ、l₂を240μｍとしている。この場合の電子ビーム透
過率は表板4aのスロット孔によってのみ影響を受ける。

第5b図は裏板4bを第5a図とは逆にして接合した例を示す
もので、この場合の電子ビーム透過率も表板4aのスロッ
ト孔によってのみ影響を受けることになる。

また、第5c図は、第5b図とは逆に表板4aのスロット孔開
口幅より裏板4bのスロット幅を小さく形成して接合した
例を示すもので、この場合には電子ビーム透過率は裏板
4bのスロット孔によって影響を受ける。

なお、スロット孔の両側に設ける差は、シャドウマスク
に要求される解像度によりスロット孔の配列ピッチ、ス
ロット孔開口幅が変わるため、５〜50μｍに設定される
ことが多い。

このように、接合する板体の対応する一方のスロット孔
開口幅を他方のスロット孔開口幅より小さく形成してお
くことにより、エッチング工程等でスロット幅の大き
い、一方の板体のスロット孔の孔形状に歪が生じても、
従来のように電子ビーム透過率に影響することがないた
め、実用的により優れたシャドウマスクが得られること
になる。

第6a図〜第6d図は、第5a図〜第5c図同様スロット孔幅方
向の断面図であり、本発明に係るシャドウマスクのさら
に別の実施例を示すものである。ここでは、接合する各
板体のスロット孔開口幅を異ならしめることに加え、接
合する板体の板厚をも考慮して、さらに電子ビーム透過
率への影響を少なくしたもので、接合する板体のうち、
スロット孔開口幅の小さな方の板体の板厚を薄く形成す
ることで達成できる。

一般的に、シャドウマスクの製造においては、板厚の薄
い方がエッチング処理によりスロット孔を形成しても孔
形状のバラツキによる透過ムラの発生が少ないため、板
厚の薄い板体にスロット孔開口幅の小さいスロット孔を
形成すると、たとえ板厚が厚い板体に透過ムラが発生し
ても、両板体を接合した場合には板厚の厚い板体の透過
ムラが一体となったマスク板体の透過ムラに影響するこ
とがなく、実用的にさらに優れたシャドウマスクを得る
ことができる。

実際にも板厚が0.25mmの板体を２枚接合して形成したシ
ャドウマスクより、0.2mmと0.3mmの板厚の板体を接合し
たシャドウマスクのほうが、透過ムラは良好であった。

なお、第5a図〜第5c図、第6a図〜第6d図における実施例
は、電子ビームが下から上に透過する場合を想定して図
示されている。

上記した実施例では、一方側のブリッジが他方側のスロ
ット孔を等分割にする場合について記載したが、必ずし
も等分割にする必要はなく、その接合方法等について
も、適宜変形を加えて実施し得ることは云うまでもな
い。

産業上の利用可能性 上述の説明からも明らかなように、カラー受像管のシャ
ドウマスクに本発明に適用される。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】マスク板体に縦長のビームアパーチャを縦
   横に多数配列して成り、縦列方向の各ビームアパーチャ
   間に介在するブリッジを、マスク板体の表面側および裏
   面側へ偏位させ、かつ、各ブリッジをマスク板体の厚さ
   よりも薄く形成したスロット型シャドウマスクを製造す
   るための方法において、マスク板体は表板と裏板とから
   成り、前記方法は、表板および裏板に縦長のスロット孔
   を縦横に配列して開孔する工程と、表板側と裏板側との
   相互間で一方側のブリッジが他方側のスロット孔を分割
   することにより、上記ビームアパーチャを形成するよう
   に、表板と裏板とを接合する工程とを含むことを特徴と
   するスロット型シャドウマスクの製造方法。
2. 【請求項２】マスク板体に縦長のビームアパーチャを縦
   横に多数配列して成り、縦列方向の各ビームアパーチャ
   間に介在するブリッジを、マスク板体の表面側および裏
   面側へ偏位させ、かつ、各ブリッジをマスク板体の厚さ
   よりも薄く形成したスロット型シャドウマスクにおい
   て、マスク板体は表板と裏板とから成り、表板および裏
   板に縦長のスロット孔を縦横に配列して開孔し、表板側
   と裏板側との相互間で一方側のブリッジが他方側のスロ
   ット孔を分割することにより、上記ビームアパーチャを
   形成するように、表板と裏板とを接合するとともに、一
   方側のスロット孔の開口幅を、他方側のスロット孔の開
   口幅より大きくしたことを特徴とするスロット型シャド
   ウマスク。
3. 【請求項３】マスク板体に縦長のビームアパーチャを縦
   横に多数配列して成り、縦列方向の各ビームアパーチャ
   間に介在するブリッジを、マスク板体の表面側および裏
   面側へ偏位させ、かつ、各ブリッジをマスク板体の厚さ
   よりも薄く形成したスロット型シャドウマスクにおい
   て、マスク板体は表板と裏板とから成り、表板および裏
   板に縦長のスロット孔を縦横に配列して開孔し、表板側
   と裏板側との相互間で一方側のブリッジが他方側のスロ
   ット孔を分割することにより、上記ビームアパーチャを
   形成するように、表板と裏板とを接合するとともに、表
   板もしくは裏板のいずれか一方の板厚を他方より薄く構
   成し、かつ薄い板厚の板体のスロット孔開口幅を、他方
   の板体のスロット孔開口幅より小さくしたこと特徴とす
   るスロット型シャドウマスク。