JPH11260257A - 高精細度管用色選別マスクの製造方法 - Google Patents

高精細度管用色選別マスクの製造方法

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JPH11260257A
JPH11260257A JP10061468A JP6146898A JPH11260257A JP H11260257 A JPH11260257 A JP H11260257A JP 10061468 A JP10061468 A JP 10061468A JP 6146898 A JP6146898 A JP 6146898A JP H11260257 A JPH11260257 A JP H11260257A
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Shinzo Takei
慎三 武井
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Abstract

(57)【要約】 【課題】マスク素材鋼板の板厚による制約を受けずに、
マスク孔ピッチが微細化された高精細度管用色選別マス
クの製造方法を提供する。 【解決手段】低炭素鋼板からなる素材鋼板1の電子銃側
(小口径側)および蛍光面側(大口径側)の両面に、第
1のレジスト2を堆積し、フォトリソグラフィによりレ
ジストパターニングを行う工程と、素材鋼板1電子銃側
の第1のレジスト2が形成されていない部分に、電着金
属層3を形成する工程と、素材鋼板1電子銃側の全面に
第2のレジスト4を堆積し、第1のレジスト2および電
着金属層3を被覆する工程と、第1のレジスト2をマス
クとして、素材鋼板1の蛍光面側をエッチングする工程
と、第1のレジスト2および第2のレジスト4を除去す
る工程とを有する高精細度管用色選別マスクの製造方
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、従来の高精細度管
用色選別マスクに比較して、孔ピッチが微細化された高
精細度管用マスクの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】ブラウン管あるいはCRT(Catho
de Ray Tube)と呼ばれる受像管は、テレビ
受信機やコンピュータ用表示装置として広く用いられて
いる。カラー受像管は、色選別マスクと、色選別マスク
上の個々の孔に対応する3色(赤、緑、青)の蛍光体面
を受像管内面に有する。電子銃から発射される電子ビー
ムの色選別マスクに対する入射角により、異なる色の蛍
光体が選択的に発光し、色選別が行われる。
【0003】実用されている色選別マスクは、その孔形
状により、円孔を有するシャドウマスクと、スリット状
(矩形)の開口を有するアパーチャーグリルに大別され
るが、シャドウマスクと総称されることも多い。一般の
テレビ用には、幅200〜250μm程度のスリットが
0.5〜1.0mm程度のピッチで配列されたアパーチ
ャーグリルが用いられることが多い(トリニトロン方
式)。
【0004】シャドウマスクの場合は、直径約200〜
250μmのドット状の円孔が約0.6mmピッチで規
則的に配列されている。孔ピッチは小さいほど解像度が
高いため、高精細度管用色選別マスクとしては、ピッチ
を0.2mm程度まで微細化したシャドウマスクが用い
られている。
【0005】色選別マスクの通常の製造方法を、以下に
説明する。まず、100〜300μm厚程度の素材鋼板
にレジストを塗布して、レジスト膜を形成する。次に、
色選別マスクのパターンに合わせてレジストを露光現像
し、レジストパターニングを行う。レジストをマスクと
して鋼板にエッチングで所要の孔を開口し、その後、レ
ジストを剥離する。
【0006】色選別マスクをエッチングにより穿孔した
後、所定の曲率半径の湾曲面に成形加工する。その後、
変成ガスで400〜500℃の加熱酸化を行うことによ
り、表面に黒化処理を施す。黒化処理は、乱反射防止の
ために行われる。上記の方法に従って製造された色選別
マスクは、蛍光面の手前(電子銃側)約10mmのとこ
ろに設置される。
【0007】上記の従来の色選別マスクの製造方法にお
いては、マスクの穿孔がエッチング法によってのみ行わ
れる。エッチング法の場合の微細加工の一般的な限界
は、孔ピッチが加工板厚と同程度、加工精度は指定寸法
の約15%とされる。したがって、従来の色選別マスク
の製造方法により、高精細度管用マスクを製造する場
合、マスク孔ピッチの微細化限界はマスク素材鋼板の板
厚と同程度となり、すなわち約0.2mmである。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】上記の従来の方法によ
り高精細度管用マスクを製造する場合、マスク孔ピッチ
の微細化限界はマスク素材鋼板の板厚程度となるため、
より微細なマスク孔を形成するには、加工素材鋼板の板
厚を薄くする方法が一般的である。
【0009】単に薄膜化するのであれば、従来の、所定
の板厚の鋼板をエッチングにより穿孔する方法のかわり
に、電鋳法(electrofineforming)
によりマスク孔以外の部分に金属層を形成すれば、精度
よく微細孔を加工することができる。特開昭60−30
038号公報には、エッチングによる穿孔を行わず、電
鋳法のみにより製造された、鋼板の板厚100μm、孔
ピッチ0.2mm程度のシャドウマスクが開示されてい
る。
【0010】しかしながら、色選択マスクのマスク孔
は、通過する電子ビームを妨げないよう、断面をテーパ
状(すり鉢状)に加工する必要がある。電鋳法のみで色
選別マスクを形成する場合、上記の特開昭60−300
38号公報記載のシャドウマスクよりもさらに孔ピッチ
が狭い高精細度管用マスクにおいて、微細なマスク孔を
テーパ状の断面形状とするのは困難である。図8に示す
ように、マスク孔のテーパ幅(図8にAで示す)が狭く
なり、マスク孔の側壁が垂直に近づくほど、マスク孔内
面での電子ビームの乱反射による散乱電子の発生(ハレ
ーション)が起こりやすくなる。
【0011】一方、色選別マスクの蛍光面となる側から
エッチングを行う、片面エッチング法においては、所定
の精度を有する開口を形成するために、オーバーエッチ
ング気味にエッチングを行う。その結果、特に素材鋼板
を薄くした場合には、図8Aに示すテーパ幅が狭くなる
傾向がある。テーパ幅が狭くなっても孔ピッチが0.6
mm以上の色選別マスクにおいては問題はあまり生じな
いが、孔ピッチが0.4mm以下の色選別マスクにおい
ては、テーパ幅が狭くなると上記のようなハレーション
が問題となる。
【0012】マスクの素材鋼板を薄層化した場合、上記
のように、マスク孔の断面形状をテーパ状に微細加工す
るのが困難となるだけでなく、マスク部材の機械的強度
の問題も生じる。マスクの素材鋼板には、色選別マスク
を受像管フレームに溶接して組み込む際の抗張力を維持
させる必要もある。従来の製造方法によれば、マスク孔
を穿孔する際のエッチングムラを避け、均一性を高める
ためにも、色選別マスクの板厚の薄層化にはある程度の
限界があり、板厚を80μmよりも薄くすることは困難
である。
【0013】本発明は上記の問題点を鑑みてなされたも
のであり、従って、本発明は、マスク素材鋼板の板厚に
よる制約を受けずに、孔ピッチが微細化された高精細度
管用色選別マスクの製造方法を提供することを目的とす
る。
【0014】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の高精細度管用色選別マスクの製造方法は、
素材鋼板の電子銃側となる面および蛍光面側となる面の
両面に、第1のレジストを堆積し、フォトリソグラフィ
によりレジストパターニングを行う工程と、前記素材鋼
板の電子銃側の前記第1のレジストが形成されていない
部分に、金属を電着させて電着金属層を形成する工程
と、前記素材鋼板の電子銃側となる面の全面に第2のレ
ジストを堆積し、前記第1のレジストおよび前記電着金
属層を被覆する工程と、前記第1のレジストをマスクと
して、前記素材鋼板の蛍光面側となる面をエッチングす
る工程と、前記第1のレジストおよび前記第2のレジス
トを除去する工程とを有することを特徴とする。
【0015】電鋳法を用いて電着金属層を形成すること
により、マスクの電子銃側(マスク孔の小口径側)に、
テーパ状の断面形状のマスク孔を、高精度(精度±5%
以下)で形成することができる。これにより、電子銃側
(小口径側)の開口径15μm程度、孔ピッチ0.06
mm程度の超高精細度管用マスクを製造することがで
き、受像管の解像度を向上させることができる。
【0016】また、電鋳法によれば、高硬度(Hv45
0〜550)の電着金属層を形成することが可能なた
め、マスク部材の機械的強度を大きくすることができ
る。したがって、素材鋼板の板厚で、色選別マスクを受
像管フレームに溶接して組み込む際の抗張力を確保する
ことができる。素材鋼板の板厚は、マスクを曲面に成形
する場合等の二次成形加工において、マスク孔に歪みが
生じないような二次成形加工の限界まで薄くすることが
できる。本発明の製造方法によれば、例えば、アパーチ
ャーグリルの板厚を30μm程度まで薄くすることがで
きる。
【0017】また、本発明の製造方法の実施には、膨大
な新規設備を投資を伴わず、従来の色選別マスク製造装
置の一部を変更するのみでよい。例えば、両面エッチン
グ製造装置の場合は、第1エッチング槽を電鋳槽に切り
替えるのみでよい。
【0018】上記の本発明の高精細度管用色選別マスク
の製造方法は、好適には、前記電着金属層を形成する工
程において、前記素材鋼板の蛍光面側は、ラミネートフ
ィルムを貼付することにより絶縁されていることを特徴
とする。これにより、電子銃側の面に電着金属層を形成
する工程において、蛍光面側の面に電着金属層が形成さ
れるのを防ぐことができる。したがって、続く工程で行
われる蛍光面側のエッチングのエッチング性を向上させ
ることができる。
【0019】上記の本発明の高精細度管用色選別マスク
の製造方法は、好適には、前記電着金属層を形成する工
程において、前記素材鋼板の蛍光面側にも同時に金属を
電着させることを特徴とする。これにより、蛍光面側に
絶縁ラミネートフィルムを形成する場合に比較して、フ
ィルム形成および剥離工程を省くことができるので、生
産性を向上させることができる。
【0020】上記の本発明の高精細度管用色選別マスク
の製造方法は、好適には、前記素材鋼板と前記電着金属
層は、異種の金属であることを特徴とする。シャドウマ
スクは、通常、電子ビームの透過率が15〜20%であ
り、残りの80%〜85%の電子ビームはシャドウマス
クに衝突し、シャドウマスク内を電流として流れるた
め、ジュール熱を発生させ、シャドウマスクの温度を上
昇させる。このため、使用中にシャドウマスクが熱膨張
し、シャドウマスクと穴と蛍光体との相対的な位置関係
が変化し、極端な場合には、画面上での色純度および白
色均一性(ホワイトユニフォーミティ)の低下が起こ
る。この現象はドーミング現象と呼ばれる。
【0021】従来、色選択マスクのドーミングを防ぐた
めに、低膨張材としてアンバー(鉄−ニッケル合金)を
使用したり、マスク保持部にバイメタルを使用して熱膨
張を補正したり、マスク面に各種材料のコーティングを
行ってマスクの剛性を上げたりすることが行われてい
る。
【0022】本発明の製造方法においては、電着金属層
として上記のような機能を有する金属層を、マスク孔の
小口径側に形成する。したがって、ドーミング現象が防
止され、また、テーパ状断面のマスク孔が形成されたマ
スクに、さらに機能性膜をコーティングする場合に比較
して、マスクを薄層化することができる。
【0023】本発明の製造方法によれば、組み合わせる
金属の種類を適宜選択することにより、上記の熱膨張に
よるドーミング現象の他、固有振動によるAGゆれ、磁
気特性による電子ビームのドリフト、2次電子によるハ
レーション等を低減させることができる。組み合わせる
金属の例としては、Fe層とFe−(35〜45%)N
i層、Cr層もしくはCr合金とFe−(35〜45
%)Ni層等が挙げられる。
【0024】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の高精細度管用色
選別マスクの製造方法の実施の形態について、図面を参
照して説明する。
【0025】(実施形態1)図1は本実施形態の製造方
法により製造された高精細度管用色選別マスクの断面図
である。素材鋼板1がテーパ状に加工され、素材鋼板1
の電子銃側に電着金属層3が形成されている。次に、上
記の本実施形態の高精細度管用色選別マスクの製造方法
について説明する。図1〜図5は、本実施形態の高精細
度管用色選別マスクの製造方法による製造工程を示した
断面図である。
【0026】まず、素材となる低炭素鋼板(素材鋼板)
1をアルカリ脱脂剤により洗浄する。素材鋼板1の材料
には、エッチング加工性、マスク穿孔後に曲面成形加工
を行うためのプレス成形性、黒化処理を施すための黒化
特性等が要求される。特に、プレス成形時に降伏点伸び
に起因した不均一変形が生じると、孔ピッチのずれが生
じて、色純度の低下を招く。降伏点伸びの一因として、
鋼板中に残留する固溶炭素が挙げられる。そのため、素
材鋼板1としては、例えば、溶鋼段階で脱炭素処理した
り、鋼板段階で強脱炭焼鈍する(特公昭60−3072
7、特公昭63−40848号公報)ことにより残留炭
素が低減された材料を使用する。
【0027】素材鋼板1の材料としては、例えば、低炭
素アルミキルド鋼箔、熱膨張係数の小さいアンバー鋼板
や、冷延鋼板、例えば、炭素含有量0.001〜0.0
035重量%の鋼を、熱間圧延および酸洗後、冷間圧延
してから連続焼鈍し、冷間圧延したシャドウマスク原板
(特開平9−53122号公報記載)等を用いることが
できる。また、降伏点伸びの他の一因である固溶窒素を
低減し、結果として降伏点伸びを0.6%以下とするこ
とにより不均一変形の発生を抑制したシャドウマスク素
材(特開平9−256062号公報記載)を使用するこ
ともできる。
【0028】素材鋼板1の両面に、第1のレジスト2を
塗布する。第1のレジスト2の樹脂としては、例えば、
カゼインと、カゼインに対して1重量%の重クロム酸ア
ンモニウムとからなる感光樹脂を用いることができる。
第1のレジスト2を塗布するには、例えば、素材鋼板1
を感光樹脂に浸漬させるディップ塗布法により行い、そ
の後、ヒーターを用いて約80〜100℃でレジストを
乾燥させる。これにより、素材鋼板1の表面に膜厚7〜
10μmの第1のレジスト2が形成される。第1のレジ
スト2は、あるいは、ロールコーター等、各種の塗布装
置を用いて形成させることもできる。
【0029】その後、別途作製したガラス原版をマスク
とし、メタルハライド灯等の紫外線光源を用いて露光、
焼き付けを行った後、水現像することにより、図2に示
すように、素材鋼板1両面に所定のパターンの第1のレ
ジスト2が形成される。次に、第1のレジスト2を5〜
10%のクロム酸に浸漬して、レジスト硬膜処理を行っ
た後、水洗する。引き続き、約200〜250℃のバー
ニング処理(熱処理)を施し、第1のレジスト2の耐エ
ッチング性を向上させる。
【0030】次に、第1のレジスト2が形成された素材
鋼板1を電鋳槽に通し、素材鋼板1の露出している部分
に、金属を5〜10μmの膜厚で電着させる。電着金属
層3を過度に厚く形成するのは避ける。これにより図3
に示すように、電着金属層3が素材鋼板1の両面に形成
される。
【0031】電鋳法で電着金属層3を形成することによ
り、制御された断面形状が得られる。また、加工精度に
ついても、エッチング法の場合は指定寸法の約15%で
あるのに対し、電鋳法の場合は指定寸法の±5%と高精
度であり、電鋳法は、マスク孔の小口径側の微細加工に
適している。電着させる金属としては、例えば、フェラ
イト、ニッケル、クロム、金等が挙げられ、それぞれの
金属の特性に応じて適宜選択すればよい。
【0032】また、電着金属層3の密着性を向上させる
目的で、素材鋼板1上に直接、電着金属層3を形成する
かわりに、例えば、鉄、ニッケル、アルミニウム等の導
電性層を素材鋼板1に形成した上層に、電着金属層3を
形成することもできる。ただし、電着金属層3を極めて
薄く(5μm程度)形成する場合には、顕著な効果はみ
られない。
【0033】電着終了後、図4に示すように、素材鋼板
1の電子銃側となる面の全面に、第2のレジスト(バッ
クコート)4を堆積し、第1のレジスト2および電着金
属層3を被覆する。第2のレジスト4は、続く工程で素
材鋼板1の蛍光面側をエッチングする際に、エッチング
液が回り込み、既に電子銃側の面に形成されたパターン
が浸食されるのを防ぐために設けられる。第2のレジス
ト4の材料としては、第1のレジスト2と同様なものを
使用できる他、ワックス、紫外線硬化樹脂等を使用する
こともできる。
【0034】第1のレジスト2をマスクとして、図5に
示すように、蛍光面側の電着金属層3および素材鋼板1
をエッチングする。エッチングは素材鋼板1の板厚がエ
ッチングされるまで行う。エッチング液としては、例え
ば、ボーメ度45〜48°Beの塩化第二鉄を用いる。
搬送ローラーにより搬送された素材鋼板1の被エッチン
グ面に、スプレー部からエッチング液をスプレーし、鉄
系金属薄板である素材鋼板1をエッチングする。エッチ
ング液のスプレー圧は、1.5〜2.5kg/cm2
Gとする。
【0035】その後、第1のレジスト2および第2のレ
ジスト4を、例えば、界面活性剤を含む10〜20%の
苛性ソーダを用いて、80〜90℃に加熱することによ
り剥離、除去すると、図1に断面図を示す高精細度管用
色選別マスクが得られる。
【0036】(実施形態2)図1は本実施形態の製造方
法により製造された高精細度管用色選別マスクの断面図
である。実施形態1と同様に、素材鋼板1がテーパ状に
加工され、素材鋼板1の電子銃側に電着金属層3が形成
されている。次に、上記の本実施形態の高精細度管用色
選別マスクの製造方法について説明する。図1、図2お
よび図4〜図6は、本実施形態の高精細度管用色選別マ
スクの製造方法による製造工程を示した断面図である。
【0037】まず、素材となる低炭素鋼板(素材鋼板)
1をアルカリ脱脂剤により洗浄し、実施形態1と同様
に、第1のレジスト2を両面に塗布する。その後、ガラ
ス原版により露光、現像すると、図2に示すように、素
材鋼板1両面に、所定のパターンのレジスト2が形成さ
れる。
【0038】また、第1のレジスト2としては、上記の
実施形態1に示すカゼイン−重クロム酸塩からなる液状
レジストのかわりに、特開平8−184962号公報記
載のベースポリマー、光重合性ポリマーおよび光重合開
始剤を含有する感光性塗膜が形成されたドライフィルム
を用いることもできる。上記のドライフィルムをエッチ
ングレジストとして使用する場合、カゼイン−重クロム
酸塩からなる液状レジストの場合と異なり、レジスト剥
離時の排水中に有毒な6価クロムが排出されないため、
排水処理の問題が解消される。
【0039】さらに、ドライフィルムをレジストとする
場合は、膜厚15〜50μm程度のドライフィルムを素
材鋼板1上にラミネートすればよいため、液状レジスト
の場合のような塗布、乾燥、熱硬化の工程は不要とな
る。すなわち、色選別マスクの製造工程を簡略すること
もできる。
【0040】次に、蛍光面側をラミネートフィルム5に
より被覆、絶縁する。この状態で、レジスト2が形成さ
れた素材鋼板1を電鋳槽に通し、素材鋼板1の電子銃側
の露出部分に、金属を5〜10μmの膜厚で電着させ
る。これにより図6に示すように、電着金属層3が素材
鋼板1の電子銃側の面に形成される。実施形態1と同様
に、電鋳法によれば、マスク孔の小口径側の微細加工が
可能であり、高精度(±5%)で制御された断面形状を
得ることができる。電着させる金属としては、例えば、
フェライト、ニッケル、クロム、金等が挙げられ、それ
ぞれの金属の特性に応じて適宜選択すればよい。
【0041】電着終了後、図4に示すように、素材鋼板
1の電子銃側となる面の全面に、第2のレジスト(バッ
クコート)4を堆積し、第1のレジスト2および電着金
属層3を被覆する。ラミネートフィルム5を剥離した
後、第1のレジスト2をマスクとして、図7に示すよう
に、蛍光面側から素材鋼板1をエッチングする。エッチ
ングは素材鋼板1の板厚がエッチングされるまで行う。
その後、第1のレジスト2および第2のレジスト4を実
施形態1と同様にして除去することにより、図1に断面
図を示す高精細度管用色選別マスクが得られる。
【0042】上記の本発明の実施形態の高精細度管用色
選別マスクの製造方法によれば、孔ピッチが0.06m
m程度まで微細化された高精細度管用色選別マスクを製
造することができ、これにより、高精細度管の解像度を
向上させることができる。
【0043】本発明の高精細度管用色選別マスクの製造
方法は、上記の実施の形態に限定されない。例えば、上
記の実施形態をアパーチャーグリルに適用させることも
可能である。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲
で、種々の変更が可能である。
【0044】
【発明の効果】本発明の高精細度管用色選別マスクの製
造方法によれば、従来のエッチング法のみでマスクの孔
を形成する場合に比較して、微細加工精度を2倍に上げ
ることができる。孔ピッチの微細化に伴いエッチングム
ラが改善され、マスクの均一性(ユニフォーミティ)が
大幅に向上し、歩留りの向上も期待できる。さらに、素
材鋼板の板厚でマスクのフォーミング特性または抗張力
の確保ができるため、マスクの2次加工限界(30μm
程度)まで、素材板厚を薄層化することもできる。
【0045】素材鋼板上に、電鋳法を用いて、電着金属
層として素材鋼板と異種の金属を形成させることによ
り、熱膨張によるドーミング現象や、固有振動特性によ
るAG揺れ、地磁気による電子ビームのドリフト、2次
電子によるハレーション等を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の高精細度管用色選別マスクの製造方法
により製造された、高精細度管用色選別マスクの断面図
である。
【図2】本発明の高精細度管用色選別マスクの製造方法
の製造工程を示す断面図である。
【図3】本発明の高精細度管用色選別マスクの製造方法
の製造工程を示す断面図である。
【図4】本発明の高精細度管用色選別マスクの製造方法
の製造工程を示す断面図である。
【図5】本発明の高精細度管用色選別マスクの製造方法
の製造工程を示す断面図である。
【図6】本発明の高精細度管用色選別マスクの製造方法
の製造工程を示す断面図である。
【図7】本発明の高精細度管用色選別マスクの製造方法
の製造工程を示す断面図である。
【図8】従来の高精細度管用色選別マスクの製造方法に
より製造された高精細度管用色選別マスクの断面図の例
である。
【符号の説明】
1…素材鋼板、2…第1のレジスト、3…電着金属層、
4…第2のレジスト(バックコート)、5…絶縁ラミネ
ートフィルム。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】素材鋼板の電子銃側となる面および蛍光面
    側となる面の両面に、第1のレジストを堆積し、フォト
    リソグラフィによりレジストパターニングを行う工程
    と、 前記素材鋼板の電子銃側の前記第1のレジストが形成さ
    れていない部分に、金属を電着させて電着金属層を形成
    する工程と、 前記素材鋼板の電子銃側となる面の全面に第2のレジス
    トを堆積し、前記第1のレジストおよび前記電着金属層
    を被覆する工程と、 前記第1のレジストをマスクとして、前記素材鋼板の蛍
    光面側となる面をエッチングする工程と、 前記第1のレジストおよび前記第2のレジストを除去す
    る工程とを有する高精細度管用色選別マスクの製造方
    法。
  2. 【請求項2】前記電着金属層を形成する工程において、
    前記素材鋼板の蛍光面側は、ラミネートフィルムを貼付
    することにより絶縁されている請求項1記載の高精細度
    管用色選別マスクの製造方法。
  3. 【請求項3】前記電着金属層を形成する工程において、
    前記素材鋼板の蛍光面側にも同時に金属を電着させる請
    求項1記載の高精細度管用色選別マスクの製造方法。
  4. 【請求項4】前記素材鋼板と前記電着金属層は、異種の
    金属である請求項2記載の高精細度管用色選別マスクの
    製造方法。
  5. 【請求項5】前記素材鋼板と前記電着金属層は、異種の
    金属である請求項3記載の高精細度管用色選別マスクの
    製造方法。
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