JP2715637B2 - シャドウマスク - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、CRT等のブラウン管に用いるシャドウマス
クに係わる。

〈従来の技術〉 通常、シャドウマスクは、ブラウン管の中央奥にある
電子銃から離れて設置されている。そして、シャドウマ
スクには、電子銃から照射された電子を入射及び出射さ
せるための貫通した穴が多数形成されている。

従来、シャドウマスクに多数形成されている穴は、出
射面側より形成した凹部と入射面側より形成した凹部を
接合させることで形成されていた。シャドウマスクの垂
直方向から見ると、入射面側の凹部の開口形状において
も、また出射面側の凹部の開口形状においても円形をし
ていた。しかしながら、電子銃から照射される電子は、
その蛍光面が面積を持った広がりをもつので、シャドウ
マスクの中央部分から離れて（シャドウマスクの端部に
接近して）形成されている穴には、電子が斜めに入射す
る事となる。そのため、シャドウマスクの端部に近接し
て形成されている穴において、入射面側で見える円形
（以下入射面側の円形状という）の中心点、すなわち入
射面側凹部の中心点と、出射面側で見える円形（以下出
射面側の円形状という）の中心点、すなわち出射面側凹
部の中心点とが同じであると、斜め方向から入射する電
子線に対応できず、その一部が遮蔽される。そして、斜
め方向からの電子線の遮蔽が起こらないようにするた
め、入射面の円形状の中心点を出射面の円形状の中心点
よりもシャドウマスクの中央側にずらすことが行われて
いた。このとき、シャドウマスクの中央部から離れて形
成されている穴ほど、前記入射面側と出射面側の円形状
の中心点のずらす量は大きいものであった。

〈発明が解決しようとする課題〉 以上の技術により、入射面側と出射面側の円形状の中
心点のずらし量を変化させていくと、第４図及び第５図
のように出射面（22）側の凹部（23）は入射面（21）側
の凹部（26）の一方に偏る。一般的に、凹部（23）及び
（26）は、シャドウマスク基板に対する等方エッチング
により形成されており、例えば、凹部（23）は、出射面
（22）側に施された円形状のパターンに対して等方エッ
チングすることにより、第４図のような半球面状となっ
ているものであった。そして、等方エッチングで形成さ
れた凹部（23）は、上記円形状における外周円付近より
も中心点付近の方が深くエッチングされ、結果として、
該中心点付近では、入射面（21）近くまでエッチングさ
れていた。すなわち、凹部（23）を形成した後のシャド
ウマスク基板の厚みは、凹部（23）の円形状の中心点付
近が最も小さく、外周円に向かうに従って大きくなるも
のであった。そして、凹部（23）の中心点付近にあって
は、シャドウマスク基板の厚みの小さい薄膜部分（28）
が形成されていた。

上記出射面側の凹部（23）の形成されたシャドウマス
ク基板に対して凹部（26）を形成する際、凹部（23）と
中心点をずらした円形状のエッチングを入射面（21）側
から行なうと、前記シャドウマスクの厚みの大きい部分
よりも薄膜部分（28）の方が凹部（23）と凹部（26）と
が容易に貫通する（出会う）。この貫通された部分が、
シャドウマスクの穴の大きさとなるものである。そのた
め、任意の大きさの穴を形成するために凹部（23）と凹
部（26）とが一部貫通してもなおエッチングを続けてい
くと、シャドウマスク基板の厚みの大きい部分よりも小
さい部分すなわち、薄膜部分（28）の方向へとエッチン
グが進んでいき、エッチング速度が速くなってしまう。
このエッチング速度の速い薄膜部分（28）にあっては、
他の部分より膜減りが起こるだけではなく、その早いエ
ッチング速度の制御が困難となるためエッチング状態に
変化が起き易くなり、結果的には、第５図に示すよう
に、エッチング端の凹凸（27）が形成される。

以上の障害を防止する為、第６図の様に、出射面（3
2）側の凹部（33）のエッチング量を少なくして凹部（3
3）の中心点付近のシャドウマスク基板の厚みを大きく
し、入射面（31）側の凹部（36）のエッチングの影響を
少なくすることも考えられる。この場合、薄膜部分は形
成されず、第５図のような膜減りやエッチング端の凹凸
が生じることはない。

しかしながら、凹部（33）形成のためのエッチング量
を少なくすると、凹部（33）の円形状の外周円付近にお
けるシャドウマスク基板の厚みも比例して大きくなる。
この場合、入射面（31）側からのエッチングを行うと、
凹部（33）と（36）の出会い部分は、第４図のシャドウ
マスクと比較して、出射面（32）側に寄り、その結果、
シャドウマスク基板の厚みの中央には、凹部（33）及び
（36）のエッチング残部である張出部分（39）が形成さ
れてしまう。張出部分（39）は、その形成位置がシャド
ウマスク基板の厚み方向の出射面（32）側に寄ると、高
さをもって穴の中心方向へと張出す。第７図に示すよう
に、この張出部分（39）は穴を小さくする突起となり、
穴が所望する大きさにならない。このため、第６図に示
すように、張出部分（39）が斜め方向から入射する電子
線αの一部を遮断してしまうものであった。

以上の問題点に鑑み、穴形状がエッチング工程で影響
をうけることなく正確で、かつ入射光を遮断しない構造
のシャドウマスクが望まれていた。

〈課題を解決するための手段〉 本発明は、エッチングにより出射面側より形成した凹
部と入射面側より形成した凹部とが接合することによっ
て貫通した穴を有するシャドウマスクにおいて、該入射
側の凹部の開口形状が、中心点のずれた２つの円が接合
した重複円形を元とし、該２つの円の接合部位へのサイ
ドエッチングにより楕円形状となっていることを特徴と
するシャドウマスクを用い、上述の課題を解決しようと
するものである。

〈作用〉 上記入射面側の凹部の開口形状を２つの円の重複形
状、さらにいえば楕円形状に形成することにより、出射
面側の凹部のエッチング量を少なくしても穴の内部に不
要に張出部分が形成されることはない。すなわち、上記
入射面側の開口形状が円形状である場合に生じ、電子線
の一部を遮断していた張出部分は、該円形に接合する中
心点のずれたもう一つの円形状により削除することがで
きるため、斜め方向から入射する電子線は、遮断される
ことなく出射面から出射される。また、出射面側の凹部
のエッチング量を少なくし、入射面側の凹部の形成前の
シャドウマスク基板に厚みをもたせて薄膜部分の形成を
防ぐことができるので、エッチング速度の制御が容易に
なり、エッチング状態に変化が起ることなく、平滑なエ
ッチング端面を得ることができる。

〈実施例〉 本発明のシャドウマスクにつき詳細に説明する。シャ
ドウマスクは、電子銃の蛍光面の広がりに対応して曲面
加工の施された広い面積をもつ一枚の金属板（シャドウ
マスク基板）からなるものである。また、該シャドウマ
スクの外枠部分を除いた全面には多数の穴が形成されて
いるが、この穴は、シャドウマスクの入射面の開口形状
がそのまま出射面に対して垂直に貫通した状態ではな
く、入射面よりも出射面の方がその開口形状の径が大き
い。

そして、従来のシャドウマスクと同様に出射面（12）
側には半球面状の凹部（13）が形成されているが、入射
面（11）側の凹部は、穴のシャドウマスク全体における
形成位置によってその形状が異なり、一部のものは半球
面状を呈してはいない、これが本発明のシャドウマスク
の特徴である。

なお、一般的に、シャドウマスクを製造する場合、凹
部の形成は殆どの場合エッチング方法によるものであ
る。すなわち、所望部のエッチングパターンに対応する
マスクパターンを用いて部分露光することにより、該所
望部以外にレジストを形成し、続いてレジストの未形成
部分の所望部に対して等方エッチングを施し、凹部を形
成しているものである。

以下に上記入射面（11）側の凹部について、図面に基
づき説明する。

第１図に示すように、本発明のシャドウマスクの入射
面（11）側には、中心点のずれた２つの円形がそれぞれ
の断面形状である２つの半球面状の凹部（14）及び（1
5）が形成されている。そして、凹部（14）及び（15）
の一部は結合して疑似複球面状の凹部（16）を形成して
おり、また、疑似複球面状の凹部（16）によって形成さ
れる入射面側の開口形状は、前記中心点のずれた２つの
円形が接合した重複円形である。ここで、凹部（14）、
（15）及び疑似複球面状の凹部（16）の径は、各々出射
面の凹部（13）よりも小さい。

また、凹部（13）と疑似複球面状の凹部（16）とは貫
通して穴を形成している。ここで、凹部（14）及び（1
5）の形成にあたり施された等方エッチングにより、前
記入射面側の開口形状の重複円形は第３図のように楕円
形となる。

第３図はシャドウマスクの凹部を入射面（11）側から
見た図であり、疑似複球面状の凹部（16）の奥には、凹
部（13）と凹部（14）との出会い部分である張出部分
（19）と、同じく凹部（13）と凹部（15）とからなる張
出部分（19'）とからなる穴（20）が見える。また、第
２図はシャドウマスクの凹部を出射面（12）側から見た
図であるが、凹部（13）の奥にも、穴（20）が見える。

そして、凹部（13）と凹部（14）とから形成される張
出部分のうち、シャドウマスクの中央寄りの一部分は、
凹部（15）の形成によってその高さ（シャドウマスクの
端部方向への突出幅）が小さくなるので、シャドウマス
クの垂直方向から見た穴（20）は、円形となる。

以上の点を、シャドウマスクの製造工程の一例に基づ
き、さらに説明を行う。

上述したように、シャドウマスクはエッチング方法を
用いて製造されるものであり、本実施例のシャドウマス
クもエッチング方法により得ているものである。

すなわち、シャドウマスクとなるシャドウマスク基板
表面に所定の開孔部を有するレジストを形成後、シャド
ウマスク基板をエッチングし、レジストの未形成部分
（開孔部）に対して等方エッチングを行うものである。
ここで、本実施例のシャドウマスクを得るにあたり、シ
ャドウマスク基板の入射面側に形成するレジスト（40）
を第８図のようにするものである。なお、第８図は、シ
ャドウマスク基板の入射面側に形成したレジスト（40）
を入射面側より見た平面図である。

第８図のレジスト（40）では、レジスト未成部分、す
なわちシャドウマスク基板を露出する開孔部の形状を、
中心点のずれた２つの円形（50）より構成される重複円
形（瓢箪形）としている。ここで、重複円形を構成する
円形（50a）は、例えば第６図に示す従来のシャドウマ
スクを得る場合のレジスト部位に形成していた開孔部位
である。また、円形（50b）は、本実施例のシャドウマ
スクを得るにあたり、中心を円形（50a）の中心よりシ
ャドウマスクの中央方向にずらすよう、新たに追加した
開孔部位である。

第８図に示す、重複円形の開孔部を有するレジスト
（40）を形成したシャドウマスク基板に入射面側よりエ
ッチングを行い、第１図および第９図に示す、本実施例
のシャドウマスクを得たものである。なお、第１図およ
び第９図の出射面（12）側には従来通り円形の開孔部を
有するレジストを形成した後、等方エッチングを行った
ものであり、入射面側へのエッチングに先立ち、出射面
側へのエッチングを先に行ったものである。また、出射
側へのエッチングは、穴に薄膜部分が形成されないよ
う、前述した（発明が解決しようとする課題）の項の第
６図で説明したようにエッチング量を少なくしているも
のである。

ここで、入射面（11）側への等方エッチングの際、レ
ジスト（40）の開孔形状に応じてシャドウマスク基板に
等方エッチングが行われるため、シャドウマスクの入射
面（11）側には、中心点のずれた２つの円形がそれぞれ
の断面形状である２つの半球面状の凹部（14）及び（1
5）が形成される。そして、凹部（14）及び（15）は結
合して疑似複球面状の凹部（16）を形成することにな
る。しかし、シャドウマスク基板への等方エッチングを
行うにあたり、シャドウマスク基板がサイドエッチング
現象、すなわちレジストに形成された開孔の境界部位で
余分にシャドウマスク基板がエッチングされる現象を受
けることは避けられないものである。すなわち、エッチ
ング開始当初においては、入射面側のレジスト（40）に
形成された重複円形の開孔形状に従い、シャドウマスク
基板には重複円形を構成する円を断面形状とする２つの
半球面状の接合した疑似複球面状の凹部が形成されてい
くものである。しかし、エッチングが進むにつれ、上述
したサイドエッチングが進み、特に２つの半球面が接合
する部位（第８図の瓢箪型開孔のくびれ部を基にしたエ
ッチング箇所）は、両側よりサイドエッチングを受ける
ことになり、２つの半球面状の接合部位が削りとられ滑
らかな曲面になり、最終的に、第３図に示すように、楕
円形の開孔形状となるものである。

上記入射面側の凹部（16）の開口形状を重複円形状、
さらにいえば楕円形状に形成することにより、出射面側
の凹部（13）を形成する際にエッチング量を少なくして
も、不要に張出部分が形成されることはない。すなわ
ち、入射面側の開口形状が従来通り円形状である場合に
生じる、第６図に示す張出部分（39）は、該円形に接合
する中心点のずれたもう一つの円形状により削除するこ
とができるため、斜め方向から入射する電子線は、遮断
されることなく出射面から出射される。

このことを図９に基づき説明する。

仮に、入射面側のレジスト（40）に形成した開孔を従
来通り円形（50a）のみとしてエッチングを行った場
合、前述したように第９図中に点線で示す張出部分（3
9）を生じるものである。しかるに、本実施例のシャド
ウマスクを得るにあたり、第８図に示すように、レジス
ト（40）の開孔部として、円形（50a）に加えて新たに
円形（50b）を設けている。このため、円形（50b）の開
孔を基とするエッチングにより、第９図の点線で示す張
出部位（39）が削除され高さが低くなり、所望する高さ
の張出部分（19'）となる。これにより、従来、斜め方
向から入射し張出部位（39）で遮断されていた電子線α
であっても遮断されず、第１図に示すように出射面より
射出されるものである。

また、レジスト（40）のシャドウマスクの端部方向に
形成した円形（50a）からなる開孔部位は従来通りの位
置および形状としており、かつ、前述したように出射側
へのエッチングはエッチング量を少なくしている。この
ため、凹部（14）のシャドウマスク端部方向の形状は、
第６図に示す凹部（36）のシャドウマスク端部方向の形
状と略同じものとなり、凹凸のないエッチング端となっ
ているものである。

次いで、上記シャドウマスクを構成する凹部（13）、
（14）及び（15）の位置関係は以下の通りである。すな
わち、シャドウマスクの中央部分においては凹部（1
3）、（14）及び（15）の中心点が一致している。すな
わち、凹部（14）は（15）と重複している。そして、シ
ャドウマスクの中央部分からの間隔が大きい穴では、凹
部（14）及び（15）の中心点の中央を凹部（13）の中心
点よりもシャドウマスクの中央部分方向へ偏心させる。
また、凹部（14）及び（15）各々の中心点間の距離も、
穴の位置がシャドウマスクの中央部分からの間隔が大き
いものほど離す。

前記凹部（14）及び（15）の中心点間の距離を離す場
合には、シャドウマスクの端部方向で出射面（12）側の
凹部（13）によってシャドウマスクの厚みが極端に小さ
くなる部分が生じないようにするとともに、シャドウマ
スクの中央部分では、前記張出部分による遮光が生じな
いように設ける。

凹部（13）、（14）及び（15）の位置関係は、例えば
以下のように決めることができる。

すなわち、シャドウマスクの中央部分から凹部（13）
の中心点までの距離をｒとし、疑似複球面状の凹部（1
6）を構成する２つの凹部のうち、マスクの中央部分か
ら離れている方の凹部（14）の中心点のずらし量δは、
ブラウン管の表示サイズによって、経験的に設けられた
関数である。例えば、17型CRTに用いられるシャドウマ
スクの場合、以下の式によって表される。

’δ＝br² （但しｂ＝7.48×10^-7） また、疑似複球面状の凹部（16）を構成する２つの凹
部（14）及び（15）の中心点のずらし量δ’も、δと同
様にブラウン管の表示サイズによって経験的に設けられ
た関数である。例えば、17型CRTに用いられるシャドウ
マスクの場合、以下の式によって表される。

’δ＝ar⁶ （但し、ａ＝1.06×10^-16） すでに記したように、実際にこのシャドウマスクを製
造する場合、凹部の形成は殆どの場合エッチング方法に
よるものである。すなわち、所望部のエッチングパター
ンに対応するマスクパターンを用いて部分露光すること
により、該所望部以外にレジストを形成し、続いてレジ
ストの未形成部分の所望部に対して等方エッチングを施
し、凹部を形成する。この場合、等方エッチングは入射
面（11）及び出射面（12）の片面づつ行うが、後から行
なう等方エッチングは、ニス止めをしながら行なう。

〈発明の効果〉 本発明により、シャドウマスクの穴形状としては平滑
な、すなわち、入射面側の凹部と出射面側の凹部とが貫
通した穴部位において平滑なエッチング端面が得られ
る。

また、斜めに入射する電子線に対して遮断することが
ない。

従って、ブラウン管の表示が正確なものとなり、表示
品質を向上させる事が可能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すシャドウマスクの部分
断面図、第２図は同部分平面図、第３図は同部分底面
図、第４図は従来の技術例の部分断面図、第５図は第４
図の部分平面図、第６図は別の従来の技術例の部分断面
図、第７図は第６図の部分平面図、第８図は本発明のシ
ャドウマスクを得るため入射面側に形成するレジストの
例を示す部分平面図、第９図は張出部分の削除の例を示
す部分断面図である。 11,21,31……入射面 12,22,32……出射面 13,23,33……（出射面）の凹部 14,15……（入射面）の凹部 16……疑似複球面状の凹部 19,39……張出部分 20……穴 26,36……入射面の凹部 28……薄膜部分 40……レジスト 50……円形

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エッチングにより出射面側より形成した凹
   部と入射面側より形成した凹部とが接合することによっ
   て貫通した穴を有するシャドウマスクにおいて、該入射
   側の凹部の開口形状が、中心点のずれた２つの円が接合
   した重複円形を元とし、該２つの円の接合部位へのサイ
   ドエッチングにより楕円形状となっていることを特徴と
   するシャドウマスク。
2. 【請求項２】上記出射面の凹部が半球面状であることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載のシャドウマス
   ク。
3. 【請求項３】上記重複円形を構成する２つの円の各中心
   点が、シャドウマスクの中央部分では一致しており、シ
   ャドウマスクの中央部分からの間隔が大きくなるにつれ
   て離れていることを特徴とする特許請求の範囲第１項又
   は第２項記載のシャドウマスク。
4. 【請求項４】前記重複円形を構成する２つの円の各中心
   点の中央が、シャドウマスクの中央部分では出射面の凹
   部の中心点である中点と一致しており、シャドウマスク
   の中央部分からの間隔が大きくなるに従って、前記中点
   よりもシャドウマスクの中央方向に偏心していることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第３項のうちいず
   れか１項記載のシャドウマスク。