JP2001325881A - 透孔形成方法及び透孔形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 所定方向に圧延した金属薄板からシャドウマ
スクを切り出す方向に関わらず、透孔の孔径を一定にす
る。 【解決手段】 金属薄板１の所定の領域に、所定のパタ
ーンで透孔８を形成し、シャドウマスク10を形成する。
透孔８は、金属薄板１を表裏両面からエッチングして形
成する。透孔８を形成するパターンは、シャドウマスク
10の長手方向を圧延方向Ｆと合わせる横取りパターン
と、シャドウマスク10の短手方向を圧延方向Ｆと垂直に
する縦取りパターンとの２種類を用意する。横撮りパタ
ーンにおける短手方向の端部に位置する小孔用透孔形成
パターンの径寸法を、縦撮りパターンにおける長手方向
の端部に位置する小孔用透孔形成パターンの径寸法より
２μｍ以上大きく形成することにより、エッチングで形
成する透孔８の孔径を一定にできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、所定の圧延方向に
圧延された素材の所定領域をエッチングして透孔を形成
する透孔形成方法及び透孔形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】カラー受像管は、一般に、３本の電子ビ
ームを放射する電子銃と、この電子銃から放射された電
子ビームを受けて３原色に発光する蛍光体と、この蛍光
体と電子銃との間に配置され、各電子ビームのうちの必
要な方向の電子ビームだけを選択的に通過させ不要な方
向の電子ビームは遮断する透孔が多数形成されたシャド
ウマスクとを備えて構成されている。ところで、近年、
カラー受像管は、一般のテレビジョン放送受信用のカラ
ー受像管以外に、コンピュータなどのディスプレイ用や
モニタ用などとして広く利用されるようになっており、
このような用途の多様化とともに、各用途のカラー受像
管に対して極めて高精細な画質が要求されている。この
ため、ディスプレイやモニタに利用されるカラー受像管
に使用されるシャドウマスクは、微細で、かつ、形状の
ばらつきのない透孔を有することが要求される。

【０００３】ここで、シャドウマスクは、例えば、図２
に示す工程を経て製造することが可能である。すなわ
ち、板厚が０．１〜０．３mm程度の低炭素アルミキルド
鋼あるいはアンバー合金をシャドウマスク材として用
い、まずこのシャドウマスク材の表面を脱脂（ステップ
１）し、水洗（ステップ２）した後、そのシャドウマス
ク材の両面に感光液を塗布（ステップ３）し、乾燥（ス
テップ４）させて、シャドウマスク材の両面に数μｍの
厚みのフォトレジスト膜を各々被着形成する。次に、シ
ャドウマスク材の両面の各フォトレジスト膜の表面に、
形成しようとする電子ビーム通過孔に対応したパターン
状画像を有する露光用マスクを表裏で画像位置を一致さ
せて各々密着させ、各露光用マスクを介して露光（ステ
ップ５）を行った後、現像（ステップ６）し、続いて硬
膜処理（ステップ７）を施すことにより、シャドウマス
ク材の表裏両面に、パターン状画像の耐食性皮膜を各々
形成する。そして、塩化第二鉄水溶液を用いてスプレー
エッチング（ステップ８）を行い、耐食性皮膜で被覆さ
れずに露出している金属部分を腐食することにより、板
材に所望の形状の多数の透孔を形成する。そして、エッ
チング終了後に、板材の表裏両面から耐食性皮膜を剥離
（ステップ９）し、水洗（ステップ１０）し、乾燥（ス
テップ１１）し、さらに所定形状に切断（ステップ１
２）することにより、シャドウマスクが得られる。

【０００４】また、高解像度受像管用のシャドウマスク
では、シャドウマスク材の板厚と比較して透孔の直径が
略同等もしくは若干小さくなることもあり、このような
シャドウマスクを１回のエッチングで透孔を形成する方
法により作製すると、所望の設計通りの形状に透孔を形
成することは困難であり、実用に供し得ないシャドウマ
スクしか得られない。

【０００５】このような高解像度受像管用のシャドウマ
スクを作製する方法として、図３のエッチング工程を示
す各部分拡大縦断面図に示すように、エッチングを２回
に分けて段階的に行う方法が可能である。すなわち、こ
の方法は、図３（ａ）に示すように、金属板を圧延した
金属薄板１の表裏両面に、パターン状画像のレジスト像
のレジスト膜2a，2bを各々被着形成し、図３（ｂ）に示
すように、この金属薄板１の片側にスプレーノズル3aか
らエッチング液４を吹き付け、第１回目のエッチングを
行う。そして、金属薄板１に貫通孔が形成される前の段
階で一旦エッチングを中止し、水洗、乾燥を行い、図３
（ｃ）に示すように、金属薄板１の片面側に微細凹窩部
５を形成する。この時、反対側面のエッチングを防止す
るために、ポリフィルム、例えば、ポリエチレン、ポリ
エステル、ポリオレフィン、ポリプロピレンなどのフィ
ルム基板上に粘着剤を均一に塗布したものを金属薄板１
の他面にラミネートしておく。なお、エッチング液のス
プレーは、必要がある場合は、表裏両面から吹き付けて
も良い。次に、図３（ｄ）に示すように、エッチングし
た一面をエッチング抵抗層６により被覆する。このエッ
チング抵抗層６の形成は、パラフィン、アスファルト、
ラッカー、紫外線硬化樹脂（ＵＶ樹脂）などを、スプレ
ー、ロールコーターなどにより、レジスト膜2aの表面を
含めて金属薄板１の片面側前面に塗布する。次に、図３
（ｅ）に示すように、金属薄板１の他側すなわちエッチ
ング抵抗層６で被覆されていない側にスプレーノズル3b
からエッチング液４を吹き付け、第２回目のエッチング
を行い、図３（ｆ）に示すように、金属薄板１の他面側
から微細凹窩部７を形成し、各々一面側の微細凹窩部５
と連通させる。そして、エッチング終了後に、金属薄板
１の両面からエッチング抵抗層６及びレジスト膜2a，2b
を各々剥離し、水洗、乾燥を行い、図３（ｇ）に示すよ
うに、所望の透孔８を形成したシャドウマスクを得る。

【０００６】しかしながら、図３に示す製造方法におい
て、２回目のエッチング工程の終了後のシャドウマスク
を検査したところ、図１及び表１に示すように、シャド
ウマスク配列パターンを、図１（ａ）に示すように、素
材の金属薄板１の圧延方向に対して短手方向すなわちＶ
軸方向を平行にするいわゆる縦撮りパターンとした場合
と、図１（ｂ）に示すように、素材の金属薄板１の圧延
方向に対して長手方向すなわちＨ軸方向を平行にするい
わゆる横撮りパターンとした場合とで、透孔に孔径差が
生じ、特にＨ軸方向で孔径差が大きくなる問題が生じ
る。

【０００７】

【表１】 すなわち、Ｖ軸方向の端部であるＶ端について考えた場
合、縦撮りパターンでは、大孔側の長径が大きくなるの
に対し、横撮りパターンでは、長径はあまり大きくなら
ない。また、Ｈ軸方向の端部であるＨ端を考えた場合、
逆に、縦撮りパターンでは、大孔側の長径はあまり大き
くならず、横撮りパターンでは、長径が大きくなる。

【０００８】その結果、シャドウマスクの孔径は、縦撮
りパターンを基準とすると、横撮りパターンでは、孔径
は、Ｖ端では小さく、Ｈ端では大きくなる傾向がある。

【０００９】この現象の理由は、以下のように考えられ
る。すなわち、通常、大孔側のネガパターンは、図１に
示すように、シャドウマスクの中心からラジアル方向す
なわち放射方向を長手方向とする楕円状となる。また、
エッチングは圧延方向に沿って進みやすい。そこで、ネ
ガパターンサイズが同じであると、素材の圧延方向に対
してＶ端が平行ないわゆる縦撮りパターンの場合、圧延
方向に対してＶ端が垂直ないわゆる横撮りパターンに比
べ、Ｖ端において、より大孔側長径方向のエッチングが
進みやすく、孔径が大きくなる。逆に、Ｈ端の場合は、
Ｖ端ほど顕著ではないが、縦撮りパターンに比べ、横撮
りパターンの方が大きくなる傾向がある。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、所定方
向に圧延された素材を複数回エッチングして微細な透孔
を形成した矩形状の金属薄板を構成する場合、圧延方向
に対する金属薄板の配置方向により、透孔の孔径を一定
にしにくい問題を有している。

【００１１】本発明は、このような点に鑑みなされたも
ので、圧延された素材をエッチングして形成した透孔の
孔径を容易に一定にできる透孔形成方法及び透孔形成装
置を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の透孔形成方法
は、所定の圧延方向に圧延された素材の所定領域にエッ
チングにより所定のパターンに配置された透孔を形成す
る透孔形成方法であって、前記素材の両面を互いに対応
した所定の被覆パターンの耐食性皮膜で覆い、大孔を形
成する大孔用透孔形成パターンと小孔を形成する小孔用
透孔形成パターンとを形成するエッチング用パターン形
成工程と、前記素材の両面の前記各透孔形成パターンを
エッチングし、前記大孔と前記小孔とを互いに連通させ
て前記透孔を構成するエッチング工程とを備え、前記所
定領域は、前記圧延方向に沿った方向を長手方向とする
横撮りパターンと、前記圧延方向と交差する方向に沿っ
た方向を長手方向とする縦撮りパターンとが選択可能で
あり、前記横撮りパターンにおける前記長手方向と直角
の方向となる短手方向の端部に位置する小孔用透孔形成
パターンの径寸法は、前記縦撮りパターンにおける前記
長手方向と直角の方向となる短手方向の端部に位置する
小孔用透孔形成パターンの径寸法より大きく形成された
ものである。このため、横撮りパターンと縦撮りパター
ンとを混合して使用することが可能になり、効率良く素
材を利用して製造コストが低減される。

【００１３】そして、この構成では、所定方向に圧延さ
れた素材の所定領域をエッチングして形成する透孔につ
き、所定領域を圧延方向に沿った方向を長手方向とする
横撮りパターンと、所定領域を圧延方向と交差する方向
に沿った方向を長手方向とする縦撮りパターンとについ
て、横撮りパターンの小孔用透孔形成パターンの径寸法
を縦撮りパターンの小孔用透孔形成パターンの径寸法よ
り大きく形成したため、圧延方向によるエッチングの進
行速度の影響を抑制し、孔径が容易に一定になる。

【００１４】また、横撮りパターンにおける前記短手方
向の端部に位置する小孔用透孔形成パターンの径寸法
は、前記縦撮りパターンにおける前記短手方向の端部に
位置する小孔用透孔形成パターンの径寸法に対して２μ
ｍ以上大きく形成することにより、より容易に孔径が一
定になる。また、金属薄板である素材に好適で、所定領
域はシャドウマスクを構成するのに好適である。そし
て、エッチング工程は、前記素材のいずれか一方の面の
透孔形成パターンをエッチングする第１のエッチング工
程と、前記素材のいずれか他方の面の透孔形成パターン
をエッチングする第２のエッチング工程とを備えた微細
な透孔を形成する構成に好適である。

【００１５】本発明の透孔形成装置は、所定の圧延方向
に圧延された素材の所定領域にエッチングにより所定の
パターンに配置された透孔を形成する透孔形成装置であ
って、前記圧延方向に沿った方向を前記所定領域の長手
方向とするエッチング露光用の横撮り用マスクと、前記
圧延方向と交差する方向を前記所定領域の長手方向とす
るエッチング露光用の縦撮り用マスクとを備え、前記横
撮り用マスクの長手方向と直角の方向となる短手方向の
端部で透孔を形成する透孔形成パターンの径寸法は、前
記縦撮り用マスクの長手方向と直角の方向となる短手方
向の端部で透孔を形成する透孔形成パターンの径寸法よ
りも大きく設定されたものである。

【００１６】そして、この構成では、所定方向に圧延さ
れた素材の所定領域をエッチングして形成する透孔につ
き、所定領域を圧延方向に沿った方向を長手方向とする
横撮り用マスクと、所定領域を圧延方向と交差する方向
に沿った方向を長手方向とする縦撮り用マスクとを用
い、横撮り用マスクの長手方向と直角の方向となる短手
方向の端部で透孔を形成する透孔形成パターンの径寸法
を、縦撮り用マスクの長手方向と直角の方向となる短手
方向の端部で透孔を形成する透孔形成パターンの径寸法
よりも大きく設定したため、圧延方向によるエッチング
の進行速度の影響を抑制し、孔径が容易に一定になる。
このため、横撮り用マスクを用いる横撮りパターンと縦
撮り用マスクを用いる縦撮りパターンとを混合して使用
することが可能になり、効率良く素材を利用して製造コ
ストが低減される。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の透孔形成方法及び
透孔形成装置の一実施の形態を図面を参照して説明す
る。

【００１８】図１において、10は所定領域としてのシャ
ドウマスクで、このシャドウマスク10は、例えば高解像
度のカラー受像管に用いられるもので、素材としての金
属薄板１に、所定のパターンで複数の微細な透孔８を形
成している。そして、各透孔８の平面形状は、シャドウ
マスク10の中心を中心とする放射方向を長軸とする楕円
状をなしている。また、各透孔８の断面形状は、図３に
示す構成と同様に、金属薄板１の両面から段階的に形成
した大孔と小孔とを連通して形成されている。

【００１９】次に、このシャドウマスク10の製造工程を
図１及び図３を用いて説明する。

【００２０】

【表２】 まず、金属板を所定の圧延方向Ｆに圧延し、厚さ０．１
２t、幅４００mmのアンバー材である金属薄板１を形成
する。

【００２１】そして、エッチング用パターン形成工程と
して、まず、この金属薄板１の表裏両面に、カゼインを
主成分とする耐食性皮膜であるフォトレジスト層を約５
〜１５μｍの厚さに形成する。そして、７６２．０mm×
１０９２．２mm（３０インチ×４３インチ）のガラス乾
板に、表２に示すネガパターン、すなわち、一方に大孔
を形成する大孔用透孔形成パターン、他方に小孔を形成
する小孔用透孔形成パターンを形成した４１cm、０．２
５ピッチのシャドウマスク用縦撮りパターンを縦に３個
配列した縦撮り用マスクである縦撮りパターンを金属薄
板１の表裏両面に密着する。

【００２２】あるいは、厚さ０．１２t、幅６２０mmの
アンバー材である金属薄板１を用い、エッチング用パタ
ーン形成工程として、まず、この金属薄板１の表裏両面
に、カゼインを主成分とする耐食性皮膜であるフォトレ
ジスト層を約５〜１５μｍの厚さに形成する。そして、
７６２．０mm×１０９２．２mm（３０インチ×４３イン
チ）のガラス乾板に、表２に示すネガパターン、すなわ
ち、一方に大孔を形成する大孔用透孔形成パターン、他
方に小孔を形成する小孔用透孔形成パターンを形成した
４１cm、０．２５ピッチのシャドウマスク用横撮りパタ
ーンを横２段４個配列した横撮り用マスクである横撮り
パターンを金属薄板１の表裏両面に密着する。

【００２３】次いで、７kWの超高圧水銀灯にて約１５〜
４５秒露光し、現像、硬膜処理を施し、図３（ａ）に示
すように、表裏両面で互いに対応したパターン状画像で
ある所定パターンのレジスト像のレジスト膜2a，2bを各
々被着形成する。

【００２４】次に、エッチング工程として、図３（ｂ）
に示すように、この金属薄板１の片側にスプレーノズル
3aから塩化第二鉄水溶液などのエッチング液４を吹き付
け、被覆されていない露呈部分に片面側から第１回目の
エッチング工程を行う。そして、金属薄板１に貫通孔が
形成される前の段階で一旦エッチングを中止し、水洗、
乾燥を行い、図３（ｃ）に示すように、金属薄板１の片
面側に微細凹窩部５を形成する。この時、反対側面のエ
ッチングを防止するために、ポリフィルム、例えば、ポ
リエチレン、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリプロ
ピレンなどのフィルム基板上に粘着剤を均一に塗布した
ものを金属薄板１の他面にラミネートしておく。なお、
エッチング液のスプレーは、必要がある場合は、表裏両
面から吹き付けても良い。次に、図３（ｄ）に示すよう
に、エッチングした一面をエッチング抵抗層６により被
覆する被覆工程を行う。このエッチング抵抗層６の形成
は、パラフィン、アスファルト、ラッカー、紫外線硬化
樹脂（ＵＶ樹脂）などを、スプレー、ロールコーターな
どにより、レジスト膜2aの表面を含めて金属薄板１の片
面側前面に塗布する。次に、図３（ｅ）に示すように、
金属薄板１の他側すなわちエッチング抵抗層６で被覆さ
れていない側にスプレーノズル3bからエッチング液４を
吹き付け、第２回目のエッチング工程を行い、図３
（ｆ）に示すように、金属薄板１の他面側から微細凹窩
部７を形成し、各々一面側の微細凹窩部５と連通させ
る。そして、エッチング終了後に、金属薄板１の両面か
らエッチング抵抗層６及びレジスト膜2a，2bを各々剥離
し、水洗、乾燥、切断を行い、図３（ｇ）に示すよう
に、所望の透孔８を形成したシャドウマスク10を得る。

【００２５】そして、縦撮りパターンあるいは横撮りパ
ターンを用いたシャドウマスク10の透孔８について、孔
径を測定した結果を、表３に示す。なお、センターはシ
ャドウマスク10の中央部、Ｖ端は、シャドウマスク短手
方向すなわちＶ軸方向の端部、Ｈ端は、シャドウマスク
の長手方向すなわちＨ軸方向の端部である。

【００２６】

【表３】 このように、本実施の形態では、小孔側のネガサイズを
変更することにより、シャドウマスク10の透孔８の孔径
を、素材となる金属薄板１の圧延方向に依存することな
く、切り出し方向がことなる縦撮りパターンあるいは横
撮りパターンのいずれについても、同じ孔径で形成でき
る。

【００２７】すなわち、本実施の形態の金属薄板への微
細透孔形成方法によれば、金属薄板を両面側からエッチ
ングすることにより、この金属薄板に微細な透孔を形成
する方法に関し、例えば、カラー受像管用のシャドウマ
スクの製造に関して、シャドウマスク10のパターン撮り
が異なるネガパターンから製作されたシャドウマスクに
ついて、金属薄板１の圧延方向Ｆとシャドウマスク10の
縦撮り横撮りのパターン配列との関係において、横撮り
パターンにおける短手方向の端部に位置する小孔用透孔
形成パターンの径寸法を、縦撮りパターンにおける短手
方向の端部に位置する小孔用透孔形成パターンの径寸法
より大きく形成し、特に、２μｍ以上大きく形成するこ
とにより、すなわち、 ［横撮りパターンでのＶ端小孔サイズ］−［縦撮りパタ
ーンでのＶ端小孔サイズ］≧２μｍ とすることにより、孔径差を解消でき、特に、シャドウ
マスク10のＶ端での孔径差を解消でき、両パターンで製
作されたシャドウマスク10を混合生産できる。すなわ
ち、縦撮りパターンと横撮りパターンとを素材の形状な
どに合わせて適宜使用し、材料取りを良好にできる。そ
して、この混合生産により、縦撮りパターンと横撮りパ
ターンとの相互の切換の時に、素材の幅違いによる切換
ロスを抑制でき、製造コストを低減できる。

【００２８】

【発明の効果】本発明によれば、所定方向に圧延された
素材の所定領域をエッチングして形成する透孔につき、
所定領域を圧延方向に沿った方向を長手方向とする横撮
りパターンと、所定領域を圧延方向と交差する方向に沿
った方向を長手方向とする縦撮りパターンとについて、
透孔の孔径を容易に一定にできる。そこで、横撮りパタ
ーンと縦撮りパターンとを混合して使用でき、効率良く
素材を利用して製造コストを低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の透孔形成方法及び透孔形成装置の一実
施の形態を示す説明図である。 （ａ）は縦撮りパターン （ｂ）は横撮りパターン

【図２】シャドウマスクの製造工程を示すフローチャー
トである。

【図３】シャドウマスクの製造工程を示す説明図であ
る。

【符号の説明】

１ 素材としての金属薄板 ８ 透孔 10 所定領域としてのシャドウマスク Ｆ 圧延方向

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の圧延方向に圧延された素材の所定
   領域にエッチングにより所定のパターンに配置された透
   孔を形成する透孔形成方法であって、 前記素材の両面を互いに対応した所定の被覆パターンの
   耐食性皮膜で覆い、大孔を形成する大孔用透孔形成パタ
   ーンと小孔を形成する小孔用透孔形成パターンとを形成
   するエッチング用パターン形成工程と、 前記素材の両面の前記各透孔形成パターンをエッチング
   し、前記大孔と前記小孔とを互いに連通させて前記透孔
   を構成するエッチング工程とを備え、 前記所定領域は、前記圧延方向に沿った方向を長手方向
   とする横撮りパターンと、前記圧延方向と交差する方向
   に沿った方向を長手方向とする縦撮りパターンとが選択
   可能であり、 前記横撮りパターンにおける前記長手方向と直角の方向
   となる短手方向の端部に位置する小孔用透孔形成パター
   ンの径寸法は、前記縦撮りパターンにおける前記長手方
   向と直角の方向となる短手方向の端部に位置する小孔用
   透孔形成パターンの径寸法より大きく形成されたことを
   特徴とする透孔形成方法。
2. 【請求項２】 横撮りパターンにおける前記短手方向の
   端部に位置する小孔用透孔形成パターンの径寸法は、前
   記縦撮りパターンにおける前記短手方向の端部に位置す
   る小孔用透孔形成パターンの径寸法に対して２μｍ以上
   大きく形成されたことを特徴とする請求項１記載の透孔
   形成方法。
3. 【請求項３】 素材は、金属薄板であることを特徴とす
   る請求項１または２記載の透孔形成方法。
4. 【請求項４】 所定領域はシャドウマスクを構成するこ
   とを特徴とする請求項１ないし３いずれか記載の透孔形
   成方法。
5. 【請求項５】 エッチング工程は、前記素材のいずれか
   一方の面の透孔形成パターンをエッチングする第１のエ
   ッチング工程と、前記素材のいずれか他方の面の透孔形
   成パターンをエッチングする第２のエッチング工程とを
   備えたことを特徴とする請求項１ないし４いずれか記載
   の透孔形成方法。
6. 【請求項６】 所定の圧延方向に圧延された素材の所定
   領域にエッチングにより所定のパターンに配置された透
   孔を形成する透孔形成装置であって、 前記圧延方向に沿った方向を前記所定領域の長手方向と
   するエッチング露光用の横撮り用マスクと、 前記圧延方向と交差する方向を前記所定領域の長手方向
   とするエッチング露光用の縦撮り用マスクとを備え、 前記横撮り用マスクの長手方向と直角の方向となる短手
   方向の端部で透孔を形成する透孔形成パターンの径寸法
   は、前記縦撮り用マスクの長手方向と直角の方向となる
   短手方向の端部で透孔を形成する透孔形成パターンの径
   寸法よりも大きく設定されたことを特徴とする透孔形成
   装置