(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属薄板の一方の面側に複数の大孔用開口部を有する大孔側レジスト膜を、また、他方の面側に前記大孔用開口部と対となった小孔用開口部を有する小孔側レジスト膜を形成するレジスト膜形成工程と、前記金属薄板にエッチングを行うエッチング工程と、前記レジスト膜を剥膜する剥膜工程とを少なくとも有するシャドウマスクの製造方法において、
大孔用開口部の形状を円形とし、かつ、前記小孔用開口部は大孔用開孔部に対しオフセットをかけ、その形状を、表示領域の中央で円形とし、表示領域の中央より離れるにしたがい、表示領域の中央に向かう辺を中央に向け拡張した略楕円形状とすることを特徴とするシャドウマスクの製造方法。
【請求項２】
金属薄板の一方の面側に複数の大孔用開口部を有する大孔側レジスト膜を、また、他方の面側に前記大孔用開口部と対となった小孔用開口部を有する小孔側レジスト膜を形成するレジスト膜形成工程と、前記金属薄板にエッチングを行うエッチング工程と、前記レジスト膜を剥膜する剥膜工程とを少なくとも有するシャドウマスクの製造方法において、
大孔用開口部の形状を円形とし、かつ、前記小孔用開口部は大孔用開孔部に対しオフセットをかけ、その形状を、表示領域の中央で円形とし、表示領域の中央より離れるにしたがい、表示領域の中央に向かう辺を中央に向け拡張した文字通り楕円形状とすることを特徴とするシャドウマスクの製造方法。
【請求項３】
金属薄板の一方の面側に複数の大孔用開口部を有する大孔側レジスト膜を、また、他方の面側に前記大孔用開口部と対となった小孔用開口部を有する小孔側レジスト膜を形成するレジスト膜形成工程と、前記金属薄板にエッチングを行うエッチング工程と、前記レジスト膜を剥膜する剥膜工程とを少なくとも有するシャドウマスクの製造方法において、
大孔用開口部の形状を円形とし、かつ、前記小孔用開口部は大孔用開孔部に対しオフセットをかけ、その形状を、表示領域の中央で円形とし、表示領域の中央より離れるにしたがい、表示領域の中央に向かう辺に中央に向けて三日月形状の拡張部を設けた形状とすることを特徴とするシャドウマスクの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属薄板を素材とし、複数の貫通孔を有するシャドウマスクを製造する方法に係わる。
【０００２】
【従来の技術】
従来、カラー受像管等に用いられるシャドウマスクは、金属薄板を素材とし、フォトエッチング法を用いて製造されている。
以下に、フォトエッチング法を用いたシャドウマスクの製造方法の例につき説明する。
金属薄板（シャドウマスク材１）として例えば板厚  ０．１ｍｍ程度の低炭素鋼板を用い、その両面を脱脂、整面、洗浄処理した後、その両面にカゼイン、ゼラチンまたは、ポリビニルアルコールと重クロム酸アンモニウムからなる水溶性感光液を塗布乾燥して、フォトレジスト膜２を形成する。次いで、露光用マスクを介して、シャドウマスク材１の一方の面に小孔像のネガパターンを、他方の面に大孔像のネガパターンを露光する。その後、温水にて、未露光未硬化のフォトレジスト膜を溶解する現像処理を行なえば、図７（ａ）に示すように、小孔用開口部７ａよりシャドウマスク材１を露出する小孔側レジスト膜２ａと大孔用開口部７ｂよりシャドウマスク材１を露出する大孔側レジスト膜２ｂとを表裏に有するシャドウマスク材１が得られる。
【０００３】
その後、レジスト膜２に対して硬膜処理およびバーニング処理等を施した後、第一段階のエッチングを表裏両面から行ないシャドウマスク材１に凹部３を形成する。エッチング液には塩化第二鉄を用い、スプレーエッチングで行なうのが一般的である。この第一エッチング工程では、図７（ｂ）に示すように、小孔側レジスト膜２ａ側に形成した小孔側凹部３ａと大孔側レジスト膜２ｂ側に形成した大孔側凹部３ｂとが貫通しないよう、エッチング進度は途中で止めるのが肝要である。
【０００４】
次いで、シャドウマスク材１を水洗洗浄および乾燥後、例えば光硬化型の樹脂をグラビアコート法等により塗布後、樹脂に光照射を行うことで、図７（ｃ）に示すように、前段のエッチングで形成された小孔側凹部３ａを完全に埋め尽くすニス層４（耐エッチング層）を形成する。なお、ニス層４の形成面は、小孔側であっても大孔側であっても、差し支えないが、多くの場合、小孔側に形成される。
【０００５】
続いて、図７（ｄ）に示すように、大孔側からのみシャドウマスク材１をエッチングする第二エッチング工程を行ない、大孔側凹部３ｂを拡大することで、大孔側から小孔に貫通する貫通孔５（貫通部）を形成する。最後に、ニス層４およびレジスト膜２を剥膜除去する剥膜工程を行った後、不要部の断裁等を行い図７（ｅ）に示すシャドウマスク６を得るものである。
【０００６】
このニス層４を用いた従来法では、フォトエッチング法では避けることのできないサイドエッチング現象を小孔側で抑えている、ということができる。すなわち、小孔側の凹部にニス層４を充填することで、第二エッチング工程において小孔はサイドエッチングされないことになり、第一エッチング工程における正確な小孔パターンを維持できる。したがって、例えば材料金属板の厚さより小さい孔径の貫通孔の形成も可能としている。
【０００７】
ここで、シャドウマスクには種々の品質が要求されるが、その要求品質の中に、高いパターン精度および、高い機械的強度があげられる。
すなわち、近年、カラー受像管等に代表される画像表示機器は高精細化の要求が高まっている。このため、電子銃より発せられた電子線を正しく蛍光面に導くためカラー受像管に組み込まれるシャドウマスクにも高いパターン精度が要求される。すなわち、電子線透過のための貫通孔を形成する際に所望する形状に形良く孔を開けることが要求される。
【０００８】
また、シャドウマスクには、シャドウマスク製造後の搬送中に掛かる外力、または、カラー受像管に組み込む際の加工成形時に掛かる外力等により破断、変形しないよう高い機械的強度も要求される。
【０００９】
シャドウマスクに要求される高い機械的強度を得るには、複数の貫通孔を形成する際、各貫通孔を極力小さくし残された金属部分をなるべく多くする、すなわちシャドウマスクの重量をなるべく重くすることが必要といえる。
そのためには、エッチングにより貫通孔を形成する際、エッチングで削られる金属素材部位をなるべく小さくしつつ、精度の良い孔を開ける必要がある。
【００１０】
シャドウマスクの種類としてドット型のシャドウマスクがあげられる。ドット型のシャドウマスクを製造する際、小孔側レジスト膜２ａと大孔側レジスト膜２ｂに穿設するシャドウマスク材１を露出する開口部７の形状は円形としていた。
ここで、カラー受像管では電子銃はシャドウマスクの表示領域（貫通孔が形成される領域）の中央部上に配設される。このため、電子銃から発せられた電子線９はシャドウマスクの表示領域の中央部近傍では略垂直にシャドウマスクに入射するが、表示領域の中央から周辺領域に向かうにつれ、図５に示すようにシャドウマスク１面に斜めに入射するようになる。
【００１１】
このため、表示領域の中央では小孔用開口部７ａと大孔用開口部７ｂは同心円とするが、表示領域の中央から周辺領域に向かうにつれ、図６に示すように、小孔用開口部７ａの中心と大孔用開口部７ｂの中心とをズラして形成する（いわゆるオフセットをつけて形成する）ことが行われている。これにより、エッチングで形成される凹部も中心がズレたものが得られ、図５に示すように斜め入射する電子線９の透過を可能としている。
【００１２】
また、斜め入射する電子線を考慮しシャドウマスクを加工成形し湾曲させた上でカラー受像管に組み込み、シャドウマスク周辺領域で斜め入射する電子線への対応をとることも行われていた。
しかるに近年はカラー受像管の平面化（フラット化）が進んでおり、シャドウマスクも平板状でカラー受像管に組み込まれるようになっている。
このため、平板状に組み込まれたシャドウマスクの表示領域の周辺部領域では電子線９のシャドウマスクへの入射角は従来より大きくなっているといえる。
【００１３】
ここで、表示領域の周辺部領域で電子線の斜め入射角が大きくなったのに従い、小孔側レジスト膜２ａに形成する円形の小孔用開口部７ａの中心と大孔側レジスト膜２ｂに形成する円形の大孔用開口部７ｂの中心とのズラし量を大きくしていくと、すなわちオフセット量を大きくしていくと、表示領域の周辺部領域に近づくにつれ電子線の入射方向から見た貫通孔の形状が所望する円形から外れていくという問題が生じる。
【００１４】
すなわち、図５に示すように、大孔側凹部３ｂと小孔側凹部３ａで形成される貫通孔部位における周辺部方向寄りのシャドウマスク材１の板厚は薄いものであり、逆に中央部方向寄りのシャドウマスク材１の板厚は厚いものとなる。このため、エッチングに差異が生じ電子線の入射方向から見た貫通孔５の形状は図４に示すように、周辺方向寄りの辺は所望する円弧状となっても、中央方向寄りでは円弧状とならず例えば直線状となり、円形とはならなくなる。この傾向は貫通孔５が表示領域の周辺寄りに形成されるほど著しくなるといえる。
【００１５】
電子線の入射方向から見た貫通孔の形状が所望する円形とならない場合、電子線の一部が遮断される等で電子線が正しく蛍光面に導かれず、カラー受像管の画像表示品位を低下させることになる。
また、平板状のシャドウマスクにあっては、表示領域の周辺部で電子線の入射角が大きくなるのに対応させて大孔側の凹部を大きくしている。このため、エッチング後に残される金属部分が少なくなりシャドウマスクの機械的強度が低下し、シャドウマスク搬送中の変形、カラー受像管に組み込む際の加工成形時に破断が発生するという問題が生じる。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の問題点に鑑みなされたもので、所望する形状となった貫通孔が得られ、また、機械的強度の高いシャドウマスクを製造する方法を提供しようとするものである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明の請求項１においては、金属薄板の一方の面側に複数の大孔用開口部を有する大孔側レジスト膜を、また、他方の面側に前記大孔用開口部と対となった小孔用開口部を有する小孔側レジスト膜を形成するレジスト膜形成工程と、前記金属薄板にエッチングを行うエッチング工程と、前記レジスト膜を剥膜する剥膜工程とを少なくとも有するシャドウマスクの製造方法において、大孔用開口部の形状を円形とし、かつ、前記小孔用開口部は大孔用開孔部に対しオフセットをかけ、その形状を、表示領域の中央で円形とし、表示領域の中央より離れるにしたがい、表示領域の中央に向かう辺を中央に向け拡張した略楕円形状とすることを特徴とするシャドウマスクの製造方法としたものである。
【００１８】
また、請求項２においては、金属薄板の一方の面側に複数の大孔用開口部を有する大孔側レジスト膜を、また、他方の面側に前記大孔用開口部と対となった小孔用開口部を有する小孔側レジスト膜を形成するレジスト膜形成工程と、前記金属薄板にエッチングを行うエッチング工程と、前記レジスト膜を剥膜する剥膜工程とを少なくとも有するシャドウマスクの製造方法において、大孔用開口部の形状を円形とし、かつ、前記小孔用開口部は大孔用開孔部に対しオフセットをかけ、その形状を、表示領域の中央で円形とし、表示領域の中央より離れるにしたがい、表示領域の中央に向かう辺を中央に向け拡張した文字通り楕円形状とすることを特徴とするシャドウマスクの製造方法としたものである。
【００１９】
さらにまた、請求項３においては、金属薄板の一方の面側に複数の大孔用開口部を有する大孔側レジスト膜を、また、他方の面側に前記大孔用開口部と対となった小孔用開口部を有する小孔側レジスト膜を形成するレジスト膜形成工程と、前記金属薄板にエッチングを行うエッチング工程と、前記レジスト膜を剥膜する剥膜工程とを少なくとも有するシャドウマスクの製造方法において、大孔用開口部の形状を円形とし、かつ、前記小孔用開口部は大孔用開孔部に対しオフセットをかけ、その形状を、表示領域の中央で円形とし、表示領域の中央より離れるにしたがい、表示領域の中央に向かう辺に中央に向けて三日月形状の拡張部を設けた形状とすることを特徴とするシャドウマスクの製造方法としたものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下に説明図を用い、本発明の実施の形態の一例につき説明を行う。
図１は、シャドウマスクの表示領域の周辺部寄りに形成したレジスト膜２の開口部７の一つを模式的に示す平面図面である。
ここで本発明の特徴として、小孔側レジスト膜２ａに形成する小孔用開口部７ａの形状は、表示領域の中央部では従来通り円形とし、中央より離れるにしたがい、表示領域の中央に向かう辺を中央に向け逐次拡張した略楕円形状とし、表示領域の周辺領域に向かう辺は従来通りの円弧状としている。
図１中の破線部は、従来形成していた小孔用開口部における表示領域の中央に向かう辺の形状（円弧状）を示している。
なお、大孔側レジスト膜２ｂに形成する大孔用開口部７ｂは従来通り円形としている。
【００２１】
次いで、小孔用開口部７ａの形状は、表示領域の中央に向かう辺を中央に向け逐次拡張した文字通り楕円形状としても構わず、または、表示領域の中央に向かう辺に中央に向けて三日月形状の拡張部を設けた略楕円形状とすることであっても構わない。
【００２２】
なお、中央部から周辺部に向かった際につける大孔用開口部と小孔用開口部とのズラし量（オフセット量）は、小孔用開口部が従来通りの円形であった場合のズラし量と同様とする。すなわち、本発明に係わる小孔用開口部７ａの楕円形状は、従来通りにオフセットをかけて配置された円形パターンの表示領域の中央に向かう辺を中央に向け逐次拡張して楕円形状としたと見なすことができる。
【００２３】
レジスト膜２に形成する開口部７の形状をかかる形状とした場合、エッチングで形成される貫通孔の形状、中でも特に電子線の入射方向から見た貫通孔５の形状を円形とすることができる。
すなわち図３に示すように、表示領域の周辺部に向かうにつれ、小孔用開口部７ａは、従来通りの円形にした場合と比べて中央部寄りに拡張している。このため、エッチングの際に小孔用開口部７ａが拡張された部位（図３中の破線に示す部位）だけ余分にエッチングが行われ中央部寄りのシャドウマスク材１が余分に削られることになる。これにより、従来は中央方向寄りで直線状となっていた貫通孔の縁部が削られ電子線の入射方向から見て円弧状とすることができる。周辺方向寄りの貫通孔部位は従来通り円弧状となることから、上述した楕円形状の小孔用開口部７ａを有する小孔レジスト膜２ａを形成することで表示領域の周辺部であっても斜め入射する電子線の方向から見て円形状となった貫通孔５を得ることができる。
【００２４】
上述したように本発明の製造方法で得られたシャドウマスクでは、従来は直線状となっていた中央方向寄りの貫通孔部位が削られている。これにより、従来は直線状部位で遮断されていた電子線であっても透過することが可能となる。すなわち、本発明で得られたシャドウマスクでは、電子線の斜め入射角が大きくなった場合でも、大孔側凹部をいたずらに大きくする必要が無くなる。そのため、大孔側凹部とするためエッチング除去するシャドウマスク材部位を減らせることで、エッチング後に残る金属部分を多くできシャドウマスクの重量を重くすることができる。これによりシャドウマスクは高い機械的強度を得られる。
【００２５】
【実施例】
以下に実施例を説明する。
本実施例においてシャドウマスク材１は、板厚０．１３ｍｍの低膨張性のアンバー材を用いた。
シャドウマスク材１の両面を脱脂、整面、洗浄処理した後、その両面にゼラチンと重クロム酸アンモニウムからなる水溶性感光液を塗布乾燥して、フォトレジスト膜２（膜厚６μｍ）を形成した。次いで、パターン露光用マスクを介して、シャドウマスク材１の一方の面に小孔像のネガパターンを、他方の面に大孔像のネガパターンを露光した（露光量１０００〜２０００ｍＪ／ｃｍ２  ）。その後、温水にて、未露光未硬化のフォトレジスト膜を溶解する現像処理を行ない、図７（ａ）に示す、小孔用開口部７ａよりシャドウマスク材１を露出する小孔側レジスト膜２ａと大孔用開口部７ｂよりシャドウマスク材１を露出する大孔側レジスト膜２ｂとを表裏に有するシャドウマスク材１を得た。
このときシャドウマスク材１を露出するため大孔側レジスト膜２ｂに形成した大孔用開口部７ｂの形状は、従来と同様に円形とした。
【００２６】
小孔用開口部７ａの形状は、本発明のシャドウマスクの製造方法に基づき以下の形状とした。
すなわち、表示領域の中央では従来通りの直径Ｌとした円形とした。
ここで、表示領域の中央から周辺領域に離れるに従って従来と同様に小孔用開口部にはオフセットをかけた。またオフセットをかけると同時に、小孔用開口部７ａを、表示領域の中央より離すにしたがい表示領域の中央に向かう辺を中央に向け拡張した楕円形状とした。すなわち、従来の円の中心から表示領域の中央に向かう径を長径とした楕円形状としたものであり、楕円の長径は（Ｌ＋ａ×ｘ２  ）とした（ｘは、従来通りに円形とみなしたした場合の小孔用開口部の中心から表示領域の中央までの距離）。
【００２７】
次いで、上述したレジスト膜を形成したシャドウマスク材１の両面より第一エッチングを行った。
エッチングには、５０ボーメ濃度、液温８０℃の塩化第２鉄液を用いたスプレーエッチングとしたものであり、スプレー圧は３〜６気圧とした。
【００２８】
次いで、第一エッチングが終了し図７（ｂ）に示すように小孔凹部３ａおよび、大孔凹部３ｂが形成されたシャドウマスク材１の小孔側にニス層４を塗布、形成し小孔凹部３ａの充填を行った。
なお、ニス層４の塗布にはロールコーターを用いた。
【００２９】
次いで、ニス層４の塗布、形成が終了したシャドウマスク材１の大孔側に、第二エッチングを行った。エッチングには、５０ボーメ濃度、液温８０℃の塩化第２鉄液を用いたスプレーエッチングとしたものであり、スプレー圧は３〜６気圧とした。
【００３０】
第二エッチングにより図７（ｄ）に示すように貫通孔５を形成した後、シャドウマスク材１への剥膜液の接触および水洗洗浄を行うことで、レジスト膜２およびニス層４の剥膜を行った。剥膜液には液温７０〜９０℃、３０重量％のＮａＯＨ水溶液を用いた。
次いで、シャドウマスク材１の断裁、不要部の除去等を行い、図７（ｅ）に示すシャドウマスク６を得た。
【００３１】
上述した実施例で得られたシャドウマスクでは、電子線の入射方向から見た貫通孔５の形状は、表示領域の中央部はもちろんのこと、表示領域の周辺部であっても、図２に示すように、円形となっていた。
【００３２】
【発明の効果】
本発明の製造方法で得られるシャドウマスクは、電子線の入射方向から見て、従来は直線状となっていた中央方向寄りの貫通孔部位が削られた円形状の貫通孔が得られる。これにより、従来は直線状部位で遮断されていた電子線であっても透過することが可能となり、本発明で得られたシャドウマスクを組み込むカラー受像管の表示品位を向上できる。
また、本発明で得られたシャドウマスクでは、電子線の斜め入射角が大きくなる部位でも、大孔側凹部をいたずらに大きくする必要が無くなる。そのため、大孔側凹部とするためエッチング除去する金属素材部位を減らせることで、エッチング後に残る金属部分を多くできシャドウマスクの重量を重くすることができる。これによりシャドウマスクは高い機械的強度を得られ、シャドウマスクの成形工程での破断不良や変形不良が生じにくくなるという効果を奏する。
【００３３】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のシャドウマスクの製造方法においてレジスト膜に形成する開口の一例を模式的に示す説明図。
【図２】本発明のシャドウマスクの製造方法で得られた貫通孔における電子線の入射方向から見た形状の一例を模式的に示す説明図。
【図３】本発明のシャドウマスクの製造方法で得られる貫通孔の形状の一例を模式的に示す断面説明図。
【図４】従来のシャドウマスクの製造方法で得られた貫通孔における電子線の入射方向から見た形状の一例を模式的に示す平面説明図。
【図５】シャドウマスクに入射する電子線の例を示す断面説明図。
【図６】従来のシャドウマスクの製造方法において表示領域の周辺部でレジスト膜に形成する開口の一例を模式的に示す平面説明図。
【図７】（ａ）〜（ｅ）は、シャドウマスクの製造工程の一例を工程順に示す説明図。
【符号の説明】
１  シャドウマスク材
２  レジスト膜
３  凹部
４  ニス層
５  貫通孔
６  シャドウマスク
７  開口部
９  電子線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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