JPS6254228B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はカラー受像管に内装されるシヤドウマ
スクの製造方法に関するものである。 カラー受像管に内装されるシヤドウマスクは通
常一枚のシヤドウマスク材に所定の配列で多数の
矩形状開口部を例えば写真蝕刻技術により穿設
し、この矩形状開孔部の穿設された平板状シヤド
ウマスクを前記カラー受像管のフエースプレート
内面に形成された螢光面の湾曲（曲率）と関係を
持たせてプレス加工により湾曲（曲率）を持たせ
シヤドウマスクを形成し、その後マスクフレーム
を介するか、直接シヤドウマスク支持構体を介し
て前記フエースプレートの側壁部にパネルピンな
どを介して固定し、電子銃からの複数電子ビーム
を前記矩形状開孔部により選択して前記螢光面を
形成する青、緑、赤各色に発光する螢光体層に射
突させ色画像を再現するようになつており、前記
矩形状開孔部は前記シヤドウマスクの一主面（電
子銃側）に於ては小矩形であり、他の主面（螢光
面側）に於ては大矩形であるように穿設されてい
る。 次にこの様なシヤドウマスクの製造方法を第１
図乃至第５図によつて説明する。 先ず第１図のように或る一定の厚さからなるシ
ヤドウマスク材１の両主面に光硬化性樹脂液（フ
オトレジスト）を塗布、乾燥して感光膜２，３を
全面に形成したのち、第２図のように小矩形状開
孔部に適応するパターン４が黒色となるようにし
た焼付用小矩形パターン用ネガ原板５を感光膜２
の表面に、大矩形開孔部に適応するパターン６が
黒色となるようにした焼付用大矩形パターン用ネ
ガ原板７を感光膜６の表面にそれぞれ位置合せを
行ない密着配置したのち、紫外線光源などを使用
し各々のパターン４，６を感光膜２，３に焼付け
たのち、前記ネガ原板５，７を取りはずし、第３
図に示すように前記感光膜２，３の前記パターン
４に適応する部分４_１パターン６に適応する部分
６_１を除いて光硬化させる。次に第４図のように
温水などにより現像し未感光未硬化感光膜を溶解
除去し、シヤドウマスク１のパターン４及び６に
適応する部分４_２，６_２のシヤドウマスク材１表
面を露出させたのち、残存感光膜２，３とシヤド
ウマスク材１との密着性を向上させてエツチング
液による分解剥離を防止するために高温熱処理を
施す。次に前記４_２，６_２から塩化第２鉄などの
エツチング液を用いて蝕刻させ、第５図のように
所望の矩形状開孔部７の穿設を終わり、多数の矩
形状開孔部７が穿設された平板状のシヤドウマス
ク８を完成する。 この様にして形成された平板状シヤドウマスク
８は前述した様にカラー受像管に組込まれる前に
前記カラー受像管のフエースプレート内面に被着
形成された螢光面の湾曲と関係を持つようプレス
加工により湾曲を持たせ第６図に示す様に矩形状
開孔部の長辺方向に沿つた中心軸（垂直軸）ｙと
短辺方向に沿つた中心軸（水平軸）ｘを２軸とす
るシヤドウマスク１１として図示しない支持構体
を介して同じく図示しないカラー受像管に装着さ
れ、電子銃から射出された電子ビームは偏向装置
により水平軸ｘ及び垂直軸ｙ方向に走査されなが
ら前記シヤドウマスク１１の総ての矩形状開孔部
を介して螢光面に射突されカラー画像を再現させ
るが、この場合シヤドウマスク１１の湾曲と、電
子ビームの開孔部に斜めに入射する角度の関係に
より電子ビームが矩形状開孔部の側壁部に衝突し
例えば第６図の矩形状開孔部１２を通過した形状
は第７図ａに示す１２ａの様になり、矩形状開孔
部１３を通過した形状は第７図ｂに示す１３ａの
様になり、矩形状開孔部１４を通過した形状は第
７図ｃに示す１４ａの様になり、第６図の中心近
傍の矩形状開孔部１５を通過した形状のみがほぼ
矩形状の電子ビーム１５ａを得ることが出来る。
即ちシヤドウマスク１１の中央部のみが理想的形
状になり他の部分に於ては所謂電子ビーム欠けを
起し、特に周辺部に行くに従つてこの現象が起り
易すく螢光面を照射する電子ビームの射突面積が
減少し、再生画像の周辺部の輝度を低下させると
共に、ホワイトユニフオーミテイの劣化を起すば
かりでなく矩形状開孔部の側壁に衝突した電子ビ
ームが螢光面の不所望部の螢光体に射突し発光さ
せる所謂管内散乱光障害の一要因となつている。 前述した電子ビーム欠けを防止するために大孔
ドツトの中心位置をずらしてドツト状開孔部を穿
設することにより電子ビームの入射角に合せた傾
斜を持たせ開孔部の側壁への電子ビームの衝突を
避けるという方法は特公昭47−7670号公報及び米
国特許第2663821号明細書にみられる。これらの
方法はドツト形シヤドウマスクに関して述べられ
たものであり、シヤドウマスクの中心部を除いて
螢光面側の開孔部中心を対応する電子銃面側の開
孔部中心に対してシヤドウマスクの周辺部に於け
る電子ビームの偏向角度に適合するようにずらし
てシヤドウマスクの開孔部を穿設することにより
基板の面に対して傾斜した開孔部を形成し、この
結果電子ビームの開孔部内壁への射突量を軽減で
き散乱光障害及び電子ビーム欠けを減少させると
いうものである。しかしこれらの方法は単に偏向
角に適合した傾斜を有するシヤドウマスク開孔部
を設けるのみであり、平板状シヤドウマスクのプ
レス成形後に於けるシヤドウマスクの湾曲を考え
ていない。これに対し通常カラー受像管に使用さ
れているシヤドウマスクは前述したようにエツチ
ングにより所望の開孔部を形成した平板状シヤド
ウマスクを螢光面の湾曲に適応した湾曲を有する
ようにプレス成形される。このためもし平板状シ
ヤドウマスクで偏向角に適合した傾斜を有する開
孔部を形成してもプレス成形後のシヤドウマスク
の開孔部の傾斜は平板状シヤドウマスクで考慮し
た偏向角との対応が取れない。従つて平板状シヤ
ドウマスクに開孔部を設ける場合には偏向角とと
もにマスク湾曲（曲率）によるずれを補正しなけ
れば、カラー受像管に装着されるシヤドウマスク
は正確に偏向角に適合した傾斜を有する開孔部と
云うことは出来ない。 本発明は前述した従来の欠点に鑑みなされたも
のであり、プレス成形後に於ても開孔部側壁への
電子ビームの衝突がなく、かつこの衝突によつて
発生する電子ビーム欠けがなく、更にシヤドウマ
スクの熱膨張によつて発生するピユリテイドリフ
トの少ないシヤドウマスクの製造方法を提供する
ことを目的としている。 次に本発明のシヤドウマスクの製造方法の基本
を第８図乃至第１２図によつて説明する。 先ず第８図のように或る一定の厚さからなるシ
ヤドウマスク材２１の両主面に光硬化性樹脂液
（フオトレジスト）を塗布、乾燥して感光膜２
２，２３を形成する。次に第９図のように、小矩
形開孔部（電子銃側）に適応する黒色のパターン
２４を有した焼付用小矩形パターン用ネガ原板２
５を感光膜２２の表面に密着し、蛍光面側には大
矩形開孔部に適応する黒色のパターン２６を有し
た焼付用大矩形パターン用ネガ原板２７を感光膜
２３の表面に位置合わせを行ない密着配置する。
この時、前記大矩形パターン用ネガ原板２７のパ
ターン２６の中心は、シヤドウマスク材２１を平
板状シヤドウマスクを介してシヤドウマスクにし
た時の中心部を除き対応するパターン２４の中心
に対してこのパターン２４が位置する偏向角とシ
ヤドウマスクの傾斜角とを適合させて求めた位置
にずらしてある。次に、紫外線光源などを使用
し、各々のパターン２４，２６を感光膜２２，２
３に焼付けたのち、前記ネガ原板２５，２７を取
りはずし、第１０図に示すように前記感光膜２
２，２３の前記パターン２４に適応する部分２４
_１とパターン６に適応する部分２６_１を除いて光
硬化させる。次に、第１１図のように、温水など
により現像し、未感光未硬化フオトレジストを溶
解除去し、金属板２１のパターン２４及び２６に
適応する部分２４_２，２６_２のシヤドウマスク材
２１表面を露出させる。しかる後、残存感光膜２
２，２３とシヤドウマスク材２１との密着性を向
上させてエツチング液による分解剥離を防止する
ために高温熱処理を施す。次に、前記２４_２，２
６_２から塩化第２鉄などのエツチング液を用いて
蝕刻させ、第１２図のように所望の矩形状開孔部
２７の穿設を終わり、多数の矩形状開孔部２７が
穿設された平板状シヤドウマスク２８を完成す
る。 この様にして形成された平板状シヤドウマスク
２８は前述した様にカラー受像管に組込まれる前
に前記カラー受像管のフエースプレート内面に被
着形成された螢光面の湾曲（曲率）と関係を持つ
ようプレス加工により湾曲（曲率）を持たせ第１
３図に示す様に矩形状開孔部の長辺方向に沿つた
中心軸（垂直軸）ｙと短辺方向に沿つた中心軸
（水平軸）ｘを２軸とするシヤドウマスク３１と
して図示しない支持構体を介して同じく図示しな
いカラー受像管に装着される。電子銃から射出さ
れた電子ビームは偏向装置により水平軸ｘ及び垂
直軸ｙ方向に走査されながら、前記シヤドウマス
ク１１の総ての矩形状開孔部を介して螢光面に射
突され、カラー画像を再現させる。この場合シヤ
ドウマスクの開孔部は中心部の開孔部３５を除き
他の開孔部３２，３３，３４はシヤドウマスク材
２１及び平板状シヤドウマスク材２８に於て、前
もつて大矩形とこれに対応する小矩形のパターン
が、プレス加工した後のシヤドウマスク３１の傾
斜角と、この部分の電子ビームの偏向角とを加味
して形成してある。そのため従来の第７図の様な
電子ビーム欠けの現象もなく、螢光面上のむらも
なく、またホワイトユニフオーミテイも良好であ
り、また管内散乱光障害も極めて少なくすること
が可能となる。 次に前述したシヤドウマスクの中心を除いて対
応する小矩形パターンの中心に対する大矩形パタ
ーンのずらし量について第１４図により詳細に説
明する。 先ず第１４図の記号について説明すると、垂直
線はシヤドウマスクの中心軸Ｚであり、破線４１
の厚さ(l)からなるシヤドウマスク材または平板状
シヤドウマスクの電子ビーム入射角（偏向角）
（θｄ）とシヤドウマスクの曲率による傾斜角
（θｍ）を考慮した時の理想的な開孔部形状であ
る。この時小矩形パターンの中心を４３にもつて
行き、この４３から中心軸Ｚに平行な中心線Z′を
設け、この中心線Z′かＤ＝ｌ／tan（θｄ−θ
ｍ）の一般式で表わされる距離(D)、即ちずらし量
をもつ点４４を大矩形パターンの中心にしておく
と、平板状シヤドウマスクをプレス加工したシヤ
ドウマスクの矩形状開孔部４２は小矩形パターン
の中心４３′大矩形パターンの中心４４′とを結ぶ
直線が電子ビーム入射線４５と一致し理想的な開
孔部形状となる。この場合従来の様に平板状シヤ
ドウマスクに於て電子ビーム入射線４５に沿つて
理想的な開口部形状４６を取るよう、即ち小矩形
パターンの中心を４３とし大矩形パターンの中心
を中心線Z′に対しDd＝ｌ／tanθｄになるよう４
７とすると、プレス加工後の矩形状開口部は４８
の様な形状になり側壁部４９に電子ビームの衝突
が起こることになり理想的な開孔部とはならな
い。 前述したずらし量（補正量）は第１３図、第１
５図、第１６図、第１７図及び第１８図を参照し
て説明すると先ず第１３図及び第１５図に示すｙ
軸上の開口部３２_１は電子ビーム偏向角（垂直偏
向角）からｙ軸方向のシヤドウマスクの傾斜角を
引いた係数に補正量は比例し、図の様に大矩形パ
ターンの中心の小矩形パターンの中心に対する補
正量はｙ軸方向に沿つて上側、同じくｙ軸上の開
口部３２_２はこの逆で下側にずらせる。 次に第１３図及び第１６図に示すｘ軸上の開孔
部３４_１は電子ビーム偏向角（水平偏向角）から
ｘ軸方向のシヤドウマスクの傾斜角を引いた係数
に補正量は比例し、図の様に大矩形パターンの中
心の小矩形パターンの中心に対する補正量はｘ軸
方向に沿つて右側、同じくｘ軸上の開孔部３４_２
はこの逆で左側にずらせる。 また第１３図及び第１７図に示す対角方向の開
孔部３３_１に関しては垂直偏向（θｖ）と水平偏
向角（θＨ）両者の合成された角度θＤ＝tan^-1
√²＋²からなるｘ軸方向のシヤド
ウマスク傾斜角（θｘ）と、ｙ軸方向のシヤドウ
マスク傾斜角（θｙ）両者の合成された角度θｍ
＝tan^-1√₂＋²を引いた係数に補
正
量は比例し、図に示したように大矩形パターンの
中心の小矩形パターンの中心に対するずらし量は
ｘ軸方向に沿つて右側、且つｙ軸方向に沿つて上
側になる。また同じく対角方向の開孔部３２_２は
この逆であり、ｘ軸方向に沿つて左側、且つｙ軸
方向に沿つて下側、また開孔部３３_３はｘ軸方向
に沿つて左側、且つｙ軸方向に沿つて上側、開孔
部３３_４はｘ軸方向に沿つて右側、且つｙ軸方向
に沿つて下側にずれている。 前述した開孔部形状を更に第１５図乃至第１８
図によつて説明すると第１５図に示すｙ軸上の開
孔部３２_１はａ図の様な平面図を有し、その横断
面図ｂは大矩形パターンと小矩形パターンとの中
心が一致しているため略対称的であるが縦断面図
ｃに於ては中心がずれているためブリツヂ３２_A
は非対称となる。次に第１６図に示すｘ軸上の開
孔部３４_１はａ図の様な平面図を有し、その横断
面図ｂは大矩形パターンと小矩形パターンとの中
心がずれているため非対称的であるが縦断面図ｃ
に於ては中心が一致しているためブリツヂ３４_A
は略対称的である。次に第１７図に示す対角方向
の開孔部３３_１はａ図の様な平面図を有し、その
横断面図ｂも縦断面図ｃに於けるブリツヂ３３_A
も共に比対称的となる。最後の第１８図に示す中
心部の開孔部３５は平面図ａ横断面図ｂ及び縦断
面図ｃに於けるブリツヂ３５_A共に対称的となつ
ている。 前述するように大矩形パターンと小矩形パター
ンとをシヤドウマスク材に於て、プレス加工後の
シヤドウマスクの曲率（湾曲）による傾斜角とこ
の時の電子ビーム入射角を考慮して各パターンの
中心のずらし量（補正量）をきめてから矩形状開
孔部を形成する為に、プレス加工後のシヤドウマ
スクには前述した電子ビーム入射角方向に沿つて
開孔部が形成されており、従来の如く開孔部の内
側面に於て反射する電子ビームもほとんど皆無と
なりまた、開孔部を介しての電子ビームの欠けも
なく、これによつて均一輝度を有する螢光面を形
成することが出来る。そしてこの様に補正量の複
雑さも最近パターンを自由に変化させることが可
能なプロツタが開発されているので、プレス後の
シヤドウマスクの形状電子ビームの入射角などを
計算してこのブロツタに入力することにより自由
に図形の補正が可能である。 次に、大矩形パターンの形状について詳細に説
明する。すなわち、第１３図にも示すように、シ
ヤドウマスクのｙ軸上の開孔部３２_１、対角上の
開孔部３３_１，３３_５、ｘ軸上の開孔部３４_５、
中央の開孔部３５の大矩形パターンの大きさを変
化させながら前述した補正量を附加することによ
り、一定面積におけるシヤドウマスク材の占有す
る体積を減少させるものである。この結果、前述
した電子ビーム欠けなども防止出来るが更にこの
シヤドウマスクの熱膨張によつて発生するピユリ
テイドリフト（色純度ずれ）が軽減される効果も
生じる。即ち、第１９図に示す様に、第１９図ａ
図に示す正常なシヤドウマスク６１が、このシヤ
ドウマスクの開孔部以外に射突することによつて
生じるｂ図のような中央部が突出する形状６１_１
に熱変形された場合に生じるピユリテイドリフト
を、第１３図の様に、大矩形パターンの大きさを
周辺部に行くに従つて大きくすることにより、こ
の周辺部の平均したシヤドウマスク厚を減少する
ことにより機械的に弱くし、ｃ図の様に周辺部に
於てふくらみ６３を持たせるようにし、ｂ図の突
出を防止することにより理想的なａ図のものに比
較し大差なく、また、ｂ図即ち大矩形パターンを
ほゞ同じとしたものに比較し大幅に軽減すること
が出来る。第１９図に於て６２はマスクフレーム
である。 前述したように本発明のシヤドウマスクの製造
方法によれば、シヤドウマスクの中心を除き小矩
形パターンの中心に対応する大矩形パターンの中
心をシヤドウマスクの開孔部の位置に対応する電
子ビームの水平偏向角・垂直偏向角または水平偏
向角と垂直偏向角との合成角からシヤドウマスク
の各位置に於けるシヤドウマスクの傾斜角を各々
引いたものからなる係数にシヤドウマスクの板厚
をかけた距離だけ補正し、この大矩形パターンと
対応する小矩形パターンを用いてシヤドウマスク
材に矩形状開孔部を穿設する。このようにするこ
とによりプレス成形後の各位置に於けるシヤドウ
マスクの開孔部は各々電子ビームの入射角に一致
した傾斜を有し、開孔部内壁への電子ビーム衝突
が発生しないため電子ビーム欠けが起らず、小矩
形パターン通りの形状を有する電子ビームを螢光
面に射突することが出来るので周辺部の輝度劣化
は発生せず設計基準通りの輝度グレードを持つホ
ワイトユニフオミテイの良好なカラー受像管を得
ることが出来るし更に周辺部に行くに従つて大矩
形パターンを大きくすることによりピユリテイド
リフトの少ないカラー受像管が得られる優れた製
造方法でありその工業的価値は極めて大である。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第５図は従来のシヤドウマスクの製
造方法を工程順に示す断面図であり、第１図は金
属板の両主面に感光膜を被着形成した状態を示
し、第２図は小矩形孔パターンと大矩形孔パター
ンを密着させた状態を示し、第３図は所望部以外
の感光膜を光硬化した状態を示し、第４図は所望
部の金属主面を露出した状態を示し、第５図は金
属板に開口部を穿設した状態を示す図、第６図は
従来のプレス加工したシヤドウマスクを螢光面側
から見た平面図、第７図は第６図のそれぞれの開
孔部を介して螢光面に射突した電子ビームの形状
を示す簡略形状図、第８図乃至第１２図は本発明
のシヤドウマスクの製造方法を工程順に示す断面
図であり、第８図は金属板の両主面に感光膜を被
着形成した状態を示し、第９図小矩形孔パターン
の中心に対し、大矩形孔パターンの中心をずらし
て密着させた状態を示し、第１０図は所望部以外
の感光膜を光硬化した状態を示し、第１１図は所
望部の金属主面を露出した状態を示し、第１２図
は金属板に開口部を穿設した状態を示す図、第１
３図は本発明のプレス加工したシヤドウマスクを
螢光面側から見た平面図、第１４図は本発明の小
矩形孔パターンの中心に対し大矩形孔パターンの
中心のずらし量をきめる説明図、第１５図乃至第
１８図は第１３図の開孔部近傍の開孔部形状、横
断面及び縦断面を示す図であり、第１５図は第１
３図の開孔部３２_１近傍を示しａ図は平面図、ｂ
図は横断面図、ｃ図は縦断面図、第１６図は第１
３図の開孔部３４_１近傍を示し、ａ図は平面図ｂ
図は横断面図、ｃ図は縦断面図、第１７図は第１
３図の開孔部３３_１近傍を示し、ａ図は平面図、
ｂ図は横断面図、ｃ図は縦断面図、第１８図は第
１３図の開孔部３５近傍を示し、ａ図は平面図、
ｂ図は横断面図、ｃ図は縦断面図、第１９図はシ
ヤドウマスクの熱変形を示す図であり、ａ図は理
想的なシヤドウマスクの形状、ｂ図は中央部のみ
突出する様に熱変形した状態、ｃ図は第１３図の
様に形成したシヤドウマスクの熱変形の状態のそ
れぞれ簡略断面図である。 １，２１……シヤドウマスク材、２，３，２
２，２３……感光膜、５，２５……焼付用小矩形
パターン用ネガ原板、６，２６……焼付用大矩形
パターン用ネガ原板、８，２８……平板状シヤド
ウマスク、１１，３１，６１，６１_１，６１_２…
…シヤドウマスク、７，１２，１３，１４，１
５，２７，３２，３２_２，３３_１，３３_２，３３
_１，３３_２，３３_３，３３_４，３４_１，３４_２，
３５，４１，４２、……矩形状開口部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ シヤドウマスク材の両主面に感光膜を形成す
   る工程と、前記シヤドウマスク材の電子銃側の一
   主面に焼付用小矩形パターン用ネガ原板を密着す
   る工程と、前記シヤドウマスク材の蛍光面側の他
   の主面に前記焼付用小矩形パターン用ネガ原板の
   小矩形の中心が位置する電子ビームの入射角から
   シヤドウマスク成形後の前記小矩形の中心が位置
   する前記シヤドウマスクの傾斜角を補正して求め
   た角度に適合した位置に中心を有し周辺に行くに
   従い面積を増加する大矩形を有する焼付用大矩形
   パターン用ネガ原板を密着する工程と、前記焼付
   用小矩形パターン用ネガ原板と前記焼付用大矩形
   パターン用ネガ原板を介して前記シヤドウマスク
   材の両主面の感光膜を露光、現像する工程と、エ
   ツチングを行ない前記シヤドウマスク材に前記電
   子銃側が小矩形であり、前記蛍光面側が大矩形で
   ある矩形状開孔部を穿設する工程と、前記矩形状
   開孔部を形成した平板状シヤドウマスクを所望形
   状に成形する工程とを有することを特徴とするシ
   ヤドウマスクの製造方法。