專利名稱：轉(zhuǎn)印模及其制造方法和精細結(jié)構(gòu)的制造方法
背景技術(shù)：
近年來，等離子體顯示面板(PDP)作為薄的并具有大屏幕的平板顯示器已經(jīng)引起人們越來越多的關(guān)注。這種面板被用于商業(yè)目的，并且被用作壁掛電視。
等離子體顯示面板(PDP)通常包含很多精細的放電顯示單元。每個放電顯示單元均由兩塊相互分開的玻璃基板所包圍和限定，在這兩塊玻璃基板之間有隔離體(也稱為“障肋”)。障肋通常由陶瓷材料的精細結(jié)構(gòu)構(gòu)成。當(dāng)使用單組平行的障肋時，所述障肋形成條狀圖案。在這種實施方式中，放電顯示單元是位于障肋之間的凹槽區(qū)?？晒┻x用的另一種方式是，隔離體可以具有網(wǎng)格狀圖案。
幾種形成障肋的方法是已知的。參見例如專利文獻JP 9-283017和JP 10-134705。


圖1為示出PDP例子的剖視圖。
圖2為示出用于圖1所示的PDP中的PDP后板的立體圖。
圖3為示出根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)印模的立體圖。
圖4為沿著圖3中的線IV-IV截取的剖視圖。
圖5A-5C為相繼地示出根據(jù)本發(fā)明制造轉(zhuǎn)印模的方法的剖視圖。
圖6為在圖5所示的制造方法中被用作模版的母模的立體圖。
圖7為示出根據(jù)本發(fā)明制造精細結(jié)構(gòu)的方法的基本構(gòu)思的流程圖。
圖8A-8C為相繼地示出制造撓性模的方法的剖視圖，在使用本發(fā)明的轉(zhuǎn)印模作為第一轉(zhuǎn)印模的精細結(jié)構(gòu)制造過程中，使用該撓性模作為第二轉(zhuǎn)印模。
圖9A-9C為相繼地示出精細結(jié)構(gòu)的制造方法的剖視圖，該制造方法使用由圖8所示方法制成的撓性模。

發(fā)明內(nèi)容
如JP-10-134705所述，當(dāng)在模具的制造過程中熱壓有機硅板時，會發(fā)生尺寸變化。因此，本行業(yè)會受益于尺寸精度得到提高的模具及其制造方法。
本發(fā)明的一個方面涉及具有轉(zhuǎn)印圖案層的轉(zhuǎn)印模，該轉(zhuǎn)印圖案層具有包含聚合物材料的、具有陽紋突出圖案的表面，并且被基底層支承，該基底層含有與該轉(zhuǎn)印圖案層不同的材料。
另一方面，本發(fā)明涉及制造轉(zhuǎn)印模的方法，該方法包括提供基底板；由可固化的聚合組合物形成具有陽紋突出圖案的轉(zhuǎn)印圖案層，其中所述的可固化的組合物包含與基底板不同的材料；以及固化該轉(zhuǎn)印圖案層(優(yōu)選在環(huán)境溫度下進行固化)。轉(zhuǎn)印圖案層優(yōu)選地由其表面上具有陰紋凹槽圖案的母模形成，例如通過將可固化的組合物施加到母模的具有陰紋凹槽圖案的表面，并將基底板疊加到母模上而形成轉(zhuǎn)印圖案層。
另一方面，本發(fā)明還涉及制造轉(zhuǎn)印模的正相復(fù)制物和反相復(fù)制物的方法，以及由轉(zhuǎn)印模的模制復(fù)制物制造精細結(jié)構(gòu)(例如，等離子體隔肋)的方法。
上述各個方面可以包括例如以下所述的各種特征中的一種或其組合?；變?yōu)選地包括這樣的材料，該材料的楊氏模量為1GPa到250GPa，更優(yōu)選為100GPa到250GPa。金屬材料(例如不銹鋼、銅和其合金)是優(yōu)選的基底材料。轉(zhuǎn)印圖案層的厚度通常為0.005mm到10mm，而基底的厚度為0.1mm到5mm。轉(zhuǎn)印圖案層的突出圖案可以包括適合于等離子體顯示面板的圖案，例如平行隔肋圖案或網(wǎng)格狀圖案。轉(zhuǎn)印圖案層優(yōu)選地包含可在環(huán)境溫度下固化的組合物，例如硅橡膠和(例如聚酯)聚氨酯。可以將底漆層置于基底層和轉(zhuǎn)印圖案層之間。
優(yōu)選實施方式的具體描述本發(fā)明涉及轉(zhuǎn)印模及其制造方法以及精細結(jié)構(gòu)的制造方法。在以下描述中，將參照PDP隔肋(作為精細結(jié)構(gòu)的典型例子)的制造過程來具體說明本發(fā)明的實施方式。據(jù)推測，本發(fā)明可以用于其它結(jié)構(gòu)，因此本發(fā)明不局限于制造PDP隔肋。
參照圖1和圖2，每一個放電顯示單元56均被兩塊彼此相對、其間具有間隔的玻璃基板(即，前玻璃基板61和后玻璃基板51)和精細結(jié)構(gòu)隔肋(“障肋”，也稱為“隔離體”或“障壁”)54所包圍和限定。前玻璃基板61上具有由掃描電極和維持電極組成的透明電極63、透明介質(zhì)層62及透明保護層64。后玻璃基板51上具有尋址電極53及介質(zhì)層52。具有掃描電極和維持電極的顯示電極63與尋址電極53相互之間交叉，并分別以預(yù)定間隙排布。每一個放電顯示單元56在其內(nèi)壁上都具有熒光劑層55，所述單元還包含密封于其中的稀有氣體(例如，氖-氙氣體)，因此，由于電極之間的等離子體放電，而能夠形成自發(fā)光顯示。
PDP的隔肋54被排布在后表面玻璃基板51上，并且構(gòu)成了PDP后表面板。隔肋54的間隔(單元節(jié)距)C隨著屏幕尺寸的變化而變化，但是通常為至少約150μm，并且一般不超過約400μm。
這些隔肋一般必須滿足兩個要求，即“沒有諸如氣泡和變形兩者混合形式之類的缺陷”以及“節(jié)距精度高”。關(guān)于節(jié)距精度，在模制過程中，將隔肋相對于尋址電極以很小的位置誤差排布在預(yù)定的位置上。位置誤差不超過平均節(jié)距的三分之一。位置誤差一般小于平均節(jié)距的25％，優(yōu)選為小于平均節(jié)距的20％，更優(yōu)選為小于平均節(jié)距的15％，甚至更優(yōu)選為小于平均節(jié)距的10％。
隨著屏幕尺寸變大，隔肋的節(jié)距精度變得更為重要。當(dāng)把隔肋54視為整體時，隔肋54的總節(jié)距R(位于兩端的隔肋54之間的距離；雖然附圖中僅示出5個隔肋，但是一般存在約3,000個隔肋)的尺寸精度一般在10μm至30μm以內(nèi)。
通常有利的是，使用撓性模(包括支承體及形狀賦予層，該形狀賦予層具有被該支承體支承的凹槽圖案)來模制隔肋。在這樣的模制方法中，可以達到所需的尺寸精度。
鑒于下述原因，根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)印模對于形成PDP的網(wǎng)格狀隔肋是特別有利的。
在42英寸級的大尺寸PDP的情況中，放電顯示單元的數(shù)目高達二百萬到三百萬。因此，機械加工模具需要很長的時間。例如，在具有3,000列縱向隔肋和1,000行橫向隔肋的網(wǎng)格狀隔肋的情況中，需鉆出3,000,000(3,000×1,000)個放電單元以制備具有網(wǎng)格狀突出圖案的母模。取而代之的是，當(dāng)根據(jù)本發(fā)明這樣改變設(shè)計方案，以將網(wǎng)格狀凹槽圖案加工到母模上時，僅需要線性切削和形成4,000(3,000+1,000)個凹槽。換言之，本發(fā)明可以縮短母模的加工時間，由此可以降低成本。通過使用轉(zhuǎn)印模作為制造精細結(jié)構(gòu)的模，本發(fā)明不需要制造大量母模。
為了說明，用于說明網(wǎng)格狀隔肋的術(shù)語“網(wǎng)格狀圖案”不僅指典型的網(wǎng)格狀圖案(將在下文中參照圖4和6進行說明)，還指結(jié)構(gòu)近似為網(wǎng)格的類似圖案。對實施本發(fā)明有效的圖案例子包括回紋圖案、格柵圖案、菱形圖案等。
如下文詳細說明，可以通過以下步驟有利地制造示例性的PDP隔肋通過使用形狀和尺寸與隔肋相對應(yīng)的母模作為模子，來形成轉(zhuǎn)印模；從轉(zhuǎn)印模復(fù)制撓性模，即，通過使用轉(zhuǎn)印模作為堅實的模版，來形成撓性模。當(dāng)使用撓性模時，可以容易并且高精度地制造所需的PDP隔肋。
首先，本發(fā)明涉及用于轉(zhuǎn)印的模具(下文簡稱為“轉(zhuǎn)印模”)，在制造精細結(jié)構(gòu)的過程中，使用該模轉(zhuǎn)印精細結(jié)構(gòu)圖案。圖3是根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)印模的優(yōu)選形式的立體圖，圖4是沿著圖3中的線IV-IV截取的剖視圖。如這些附圖所示，轉(zhuǎn)印模10包括基底11和轉(zhuǎn)印圖案層12，轉(zhuǎn)印圖案層12在其背面由基底11支承，并且在其表面上具有陽紋突出圖案14，陽紋突出圖案14的形狀和尺寸與精細結(jié)構(gòu)圖案(附圖中的網(wǎng)格狀圖案)相對應(yīng)。
根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)印模10具有由固化的雙組分組合物形成的轉(zhuǎn)印圖案層12。該轉(zhuǎn)印圖案層優(yōu)選地由室溫固化型組合物(例如硅橡膠和聚氨酯)形成。
對通過使用附圖所示的轉(zhuǎn)印模而制成的精細結(jié)構(gòu)沒有特別限定。在實施本發(fā)明的過程中，優(yōu)選的精細結(jié)構(gòu)圖案是如上所述的PDP隔肋的精細結(jié)構(gòu)圖案。轉(zhuǎn)印模的陽紋突出圖案一般是由多個突出部分彼此之間以預(yù)定間隙基本平行排布而構(gòu)成的條狀圖案，或者是由多個突出圖案彼此之間以預(yù)定間隙基本平行排布并相互交叉而構(gòu)成的網(wǎng)格狀圖案14(如圖3所示)。例如，彼此相鄰的網(wǎng)格狀圖案14限定了與PDP面板的放電顯示單元相對應(yīng)的模穴15。即使是在精細結(jié)構(gòu)圖案具有以網(wǎng)格狀圖案為代表的復(fù)雜圖案時，當(dāng)從母模剝離轉(zhuǎn)印模時，根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)印模通常也會表現(xiàn)出相對較低的剝離力。根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)印模表現(xiàn)出較少的突出部分的破裂。
在本文所述的轉(zhuǎn)印模中，優(yōu)選基底所包含的材料與轉(zhuǎn)印層不同?；變?yōu)選由楊氏模量至少為1GPa并且一般不超過300GPa的硬質(zhì)材料形成。各種材料的楊氏模量(即，縱向彈性模量)是已知的，并且在諸如JSME Mechanical Engineers′Handbook(由日本機械工程師協(xié)會(Japan Society of Mechanical Engineers)于1984年出版)之類的文獻中有所描述。優(yōu)選的是，基底的楊氏模量為至少約100GPa，并且一般不超過220GPa。為了在由母模制成用于轉(zhuǎn)印的模具(轉(zhuǎn)印模)時使得母模的高尺寸精度得以保持，上述這類硬質(zhì)材料是優(yōu)選的。換言之，當(dāng)將轉(zhuǎn)印圖案層的模制材料施加到母模并在母模上固化時，一般很難精確地保持所得到的轉(zhuǎn)印圖案的尺寸精度，這是因為轉(zhuǎn)印圖案層的模制材料在固化時發(fā)生收縮。當(dāng)把具有高彈性模量的硬質(zhì)材料用于基底時，本發(fā)明可以提供高尺寸精度。
適用于基底的硬質(zhì)材料包括范圍廣泛的金屬和塑料材料。金屬材料是特別適用的。合適的金屬材料的例子包括不銹鋼(例如，楊氏模量為約200GPa)、銅(例如，楊氏模量為約130GPa)和黃銅(例如，楊氏模量為約100GPa)。如果需要，金屬材料既可以單獨使用，也可以以合金的形式使用。具有所需的楊氏模量的塑料材料包括(例如)尼龍(例如，楊氏模量為約1.2至2.9GPa)、聚苯乙烯(例如，楊氏模量為約2.7至約4.2GPa)，以及某些聚乙烯材料。
基底通常以由單一一種硬質(zhì)材料制成的片或板的形式使用，但是如果需要，基底也可以以復(fù)合物或疊層(堆疊體)的形式使用?；椎暮穸瓤梢愿鶕?jù)轉(zhuǎn)印模的具體情況而在廣泛的范圍內(nèi)變化，但是一般為約0.1至5mm，更優(yōu)選為約0.5至3mm。當(dāng)基體的厚度小于0.1mm時，轉(zhuǎn)印模的加工性能下降，并且難以保持該模的高尺寸精度。例如，當(dāng)使用PET膜代替具有預(yù)定厚度的金屬板作為基底時，轉(zhuǎn)印模的重量變輕，但是該模變得難以繼續(xù)保持高尺寸精度。與此形成對比的是，當(dāng)轉(zhuǎn)印模的厚度超過5mm時，轉(zhuǎn)印模的加工性能由于重量增大而下降。
其背面由基底支承的轉(zhuǎn)印圖案層是由可固化的組合物(優(yōu)選為室溫固化型組合物)形成的。在至少某些實施方式中，可固化的組合物優(yōu)選為(例如，雙組分的)硅橡膠或聚氨酯。當(dāng)轉(zhuǎn)印圖案層由室溫固化型組合物形成時，對基底和母模不需要進行熱處理，這一點與熱塑性樹脂不同。因此，可以避免由于受熱而導(dǎo)致的變形以及由該變形所導(dǎo)致的尺寸精度下降。還應(yīng)該看到，可使用光致固化型樹脂和潮氣固化型樹脂形成轉(zhuǎn)印圖案層。但是，應(yīng)該理解的是，當(dāng)樹脂被夾在母模和基底之間時，這樣的組合物更加難以被充分固化。
轉(zhuǎn)印圖案層組合物優(yōu)選地具有低表面能和低撓性。因此，從母模除去轉(zhuǎn)印模(第一轉(zhuǎn)印模)的剝離力、以及在模制精細結(jié)構(gòu)(從第一轉(zhuǎn)印模制成的第二轉(zhuǎn)印模)之后除去轉(zhuǎn)印模的剝離功都相對較低。在至少某些優(yōu)選實施方式中，經(jīng)過24小時調(diào)節(jié)之后的180°剝離力小于5千克力/100mm，更優(yōu)選為小于1千克力/100mm(例如，小于0.5千克力/100mm)。
可固化的(例如，室溫固化型)轉(zhuǎn)印圖案層組合物一般可以在數(shù)小時內(nèi)固化。因此，可以在數(shù)小時內(nèi)制成轉(zhuǎn)印模。因為轉(zhuǎn)印圖案層具有能夠經(jīng)受重復(fù)使用的強度，所以由此制成的轉(zhuǎn)印?？梢源娉Ｒ?guī)的母模使用(例如，被用作堅實的模版)。與直接加工模具的制造方法相比，這樣可以縮短加工時間。
室溫固化型硅橡膠可以在環(huán)境溫度下固化(約20至25℃)，并且一般分為單組分型產(chǎn)品和雙組分型產(chǎn)品，單組分型產(chǎn)品通過與空氣中的潮氣反應(yīng)而固化，雙組分型產(chǎn)品中主要成分和固化劑在使用時以預(yù)定的比例混合，并且可以通過主要成分和固化劑相互反應(yīng)而固化?？梢允褂酶鞣N可固化的硅橡膠組合物，只要其能形成所需的轉(zhuǎn)印圖案層即可。在一種實施方式中，室溫固化型硅橡膠包含至少一種(例如，雙官能的)有機聚硅氧烷、交聯(lián)劑和催化劑。
有機聚硅氧烷可以由下式(I)來表示 式(I)其中R1至R4分別獨立地為氫原子或有機基團，優(yōu)選為取代的烷基或未被取代的烷基(例如甲基或乙基)；X1和X2分別獨立地為活性基團，優(yōu)選為官能團(例如羥基)；以及n為約100至1,000的整數(shù)。
例如交聯(lián)劑優(yōu)選為硅烷或者例如每分子具有至少兩個官能團(例如羥基)的聚硅氧烷。
使用常規(guī)的催化劑(例如錫化合物、胺、鉑化合物等)作為催化劑。
上述成分可以以各種比例混合。例如，有機聚硅氧烷和交聯(lián)劑的混合比一般為約100∶0.5至100∶10(縮合反應(yīng)型硅橡膠)或為約100∶3至100∶100(加成反應(yīng)型硅橡膠)。
可任選地包含各種添加劑的硅橡膠是合乎需要的。合適的添加劑的例子包括反應(yīng)抑制劑、脫模劑、脫模促進劑、流化調(diào)節(jié)劑等。具體地說，雙組分型室溫固化型硅橡膠可購自例如GE東芝有機硅(GEToshiba Silicone)株式會社，商品名為“TSE3503”、“TSE350”、“TSE3504”、“TSE3502”、“XE12-246”、“TSE3508”、“XE12-A4001”、“TSE3562”“TSE3453”、“TSE3453T”、“TSE3455T”、“TSE3456T”、“TSE3457T”和“TSE3450”。其它的雙組分型室溫固化型硅橡膠可購自東麗道康寧有機硅(Toray DowCorning Silicone)公司，商品名為“SH9550RTV”、“SH9551RTV”、“SH9552RTV”、“SH9555RTV”、“SH9556RTV”和“SH9557RTV”。除了上述產(chǎn)品以外，雙組分型室溫固化型硅橡膠還可以購自住友3M株式會社，商品名為“61601”、“7322H”和“0425H”。有關(guān)雙組分型室溫固化型硅橡膠的細節(jié)在Kumada和Wada編著的“RecentApplication Technologies of Silicone”(1987年2月26日由KabushikiKaisha CMC出版)中有所描述。
多種聚氨酯適用于轉(zhuǎn)印圖案層。聚氨酯通常由至少帶有羥基的材料與至少一種聚異氰酸酯反應(yīng)而制成。“聚異氰酸酯”是指任何在單個分子中具有兩個或多個反應(yīng)性異氰酸酯基(-NCO)的有機化合物，例如二異氰酸酯、三異氰酸酯、四異氰酸酯等、及其混合物?？梢杂欣夭捎铆h(huán)狀及/或線性聚異氰酸酯分子。
多種合適的聚異氰酸酯可購自三井武田化學(xué)株式會社，包括“Takenate D100”系列(例如D-101A、D-102、D-103、D-103H、D-103M2、D-104)的甲苯二異氰酸酯(TDI)加成物；“Takenate D200”系列(例如D-204、D-204EA、D-212、D-212L、D-212M6、D-262、D-215、D-217、D-218、D-219、D-268、D-251D)的TDI聚合異氰酸酯加成物；以及“Takenate D110”系列(D-110N、D-120N、D-127N、D-140N、D-160N、D-165N、D-170N、D-170HN、D-172N、D-177N、D-178N)的苯二甲基二異氰酸酯(XDI)、異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)、六亞甲基二異氰酸酯(HDI)加成物。
雖然帶有羥基的材料通常為帶有兩個或多個羥基的多元醇，但是帶有單個羥基的材料可以單獨使用或者與多元醇結(jié)合使用。在改性異氰酸酯成分的制備中可以利用多種多元醇。合適的多元醇包括聚酯多元醇、聚醚多元醇、聚二烯多元醇、氫化聚二烯多元醇、聚碳酸酯多元醇和烴多元醇。雖然多元醇可以帶有兩個以上的羥基，但是至少在部分實施方式中，多元醇優(yōu)選是雙官能的。
多種聚酯多元醇可購自三井武田化學(xué)株式會社，例如“TakelecU”系列(例如U-21、U-24、U-25、U-27、U-53、U253、U-502、U-118A)的聚酯多元醇；“Takelec UA”系列(例如UA-702、UA-902、UA-906)的丙烯酸酯多元醇；以及“Takelec E”系列(例如E-158、E-550、E-551T、E-553、E-900)的聚氨酯多元醇。
通過使可固化的組合物(例如室溫固化型組合物)(也稱為“轉(zhuǎn)印圖案層的前體”)固化而形成的轉(zhuǎn)印圖案層具有足夠的強度和其它性能，因此可以依原樣用作轉(zhuǎn)印模的形狀賦予模制元件?？梢栽诟鞣N條件下進行固化。但是優(yōu)選的是，使轉(zhuǎn)印層的組合物在環(huán)境溫度(25℃至100℃)下固化。例如，可以在25℃下使硅橡膠轉(zhuǎn)印層固化約16小時，或者在100℃下固化約2小時。
可以可任選地將底漆層置于轉(zhuǎn)印層和基底之間，以提供這些層之間的粘附力。本技術(shù)領(lǐng)域已知有各種底漆組合物適用于該目的。在硅橡膠轉(zhuǎn)印層的情況中，聚烷基硅氧烷、聚烷氧基硅烷及其混合物可形成合適的底漆層。在聚氨酯的情況中，異氰酸酯或羥基官能材料可形成合適的底漆層。
轉(zhuǎn)印圖案層的厚度可以是多樣的，但是一般為至少約0.005mm，并且一般不超過10mm。優(yōu)選的是，轉(zhuǎn)印圖案層為至少約20μm并且優(yōu)選為不超過200μm。當(dāng)轉(zhuǎn)印圖案層的厚度小于0.005mm時，會變得難以將陽紋突出圖案賦予該層的表面。當(dāng)轉(zhuǎn)印圖案層的厚度超過10mm時，材料成本提高。
陽紋突出轉(zhuǎn)印模采用其表面上具有陰紋凹槽圖案(凹陷圖案)的母模，該圖案的形狀和尺寸與精細結(jié)構(gòu)的精細結(jié)構(gòu)圖案的形狀和尺寸相對應(yīng)。因此，轉(zhuǎn)印模還具有這樣的效果母模的加工可以容易地并且在相對較短的時間內(nèi)完成。母模的網(wǎng)格狀凹陷圖案可以被加工成金屬桶(metal drum)。在PDP的情況中，通常通過在平坦的平面基材中加工溝槽而制成母模。母模優(yōu)選包括可加工的金屬，例如黃銅、銅、鋁、鈹-銅合金、以及電解的無電鍍的鎳-磷合金。當(dāng)精細結(jié)構(gòu)(例如，PDP隔肋)是通過從其表面上具有凹陷圖案的母模轉(zhuǎn)印而直接制成(如現(xiàn)有技術(shù)所制成的那樣)的時候，產(chǎn)生了諸如突出部分(例如隔肋)破裂之類的問題。與此形成對比，因為本發(fā)明使用具有特定結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)印模，所以本發(fā)明可以避免這類問題。簡而言之，具有網(wǎng)格狀凹陷圖案的母模可被容易地加工，并且可以在不引入隔肋缺陷的情況下形成網(wǎng)格狀的隔肋。
如將在下文中參照圖7進行說明的那樣，精細結(jié)構(gòu)優(yōu)選為通過以下步驟(例如，依次)制成
制造具有網(wǎng)格狀凹陷圖案的模版(母模)；制造具有網(wǎng)格狀突出圖案的轉(zhuǎn)印模(第一轉(zhuǎn)印模)；制造用于形成精細結(jié)構(gòu)的、具有網(wǎng)格狀凹陷圖案的模子(第二轉(zhuǎn)印模)；以及制造精細結(jié)構(gòu)。
因為這種制造工藝涉及多個加工步驟，所以增加了引入尺度精度誤差的可能性。然而，因為如上所述，本發(fā)明采用具有特定結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)印模作為第一轉(zhuǎn)印模，因此本發(fā)明可以容易地保持尺寸精度。通過使用接下來要進行說明的撓性模作為第二轉(zhuǎn)印模，可以進一步增強這種效果。
根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)印模可以通過各種方法制成，但是優(yōu)選為通過包括以下步驟的方法制成由(例如雙組分)室溫固化型組合物(例如硅橡膠或聚氨酯)形成表面上具有陽紋圖案(陽紋突出圖案)的轉(zhuǎn)印圖案層，該圖案的形狀和尺寸與所需精細結(jié)構(gòu)的精細結(jié)構(gòu)圖案的形狀和尺寸相對應(yīng)；以及通過使用基底來支承該轉(zhuǎn)印圖案層的背面，該基底優(yōu)選由彈性模量高的硬質(zhì)材料形成。
此外，在實施這種制造方法的過程中，優(yōu)選使用其表面上具有陰紋凹槽圖案的母模作為模版，該圖案的形狀和尺寸與精細結(jié)構(gòu)的精細結(jié)構(gòu)圖案的形狀和尺寸相對應(yīng)，以轉(zhuǎn)印母模的凹槽圖案并且形成轉(zhuǎn)印圖案層的陽紋突出圖案。
更具體地說，根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)印?？梢酝ㄟ^依次實施以下步驟而制成將可固化的(例如，室溫固化型)雙組分組合物(例如硅橡膠或聚氨酯)以預(yù)定厚度施加到母模的表面上，由此形成上述轉(zhuǎn)印圖案層的前體層；將基底疊加到母模上，由此形成包括母模、轉(zhuǎn)印圖案層前體和基底的堆疊體；使組合物固化；以及將由組合物固化而形成的轉(zhuǎn)印圖案層與基底一起從母模脫下。
圖5典型地示出根據(jù)本發(fā)明制造轉(zhuǎn)印模的方法。
首先制備由圖6中的立體圖和沿著圖6中的線V(A)-V(A)所截取的剖視圖所示出的母模1。當(dāng)制造圖3和4所示的根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)印模10時，使用母模1作為模版，并且母模1是由例如黃銅平板制成的。母模1的表面上具有形狀和尺寸與精細結(jié)構(gòu)的精細結(jié)構(gòu)圖案相對應(yīng)的陰紋凹槽圖案4。順便提及，該示例性的例子假設(shè)制造網(wǎng)格狀的PDP隔肋作為精細結(jié)構(gòu)。因此，陰紋凹槽圖案4是如圖6所示的網(wǎng)格狀凹槽圖案。雖然陰紋凹槽圖案4具有比條狀圖案更復(fù)雜的排布方式，但是與在模表面上加工突出圖案相比，對陰紋凹槽圖案4的加工要容易得多并且加工時間更短。可以通過使用銑削加工和放電加工在模的表面上得到精細凹槽，來形成凹槽圖案。由已經(jīng)解釋過的PDP隔肋的說明內(nèi)容可以容易地理解陰紋凹槽圖案4的形狀和尺寸。
接下來，如圖5(B)所示，把被用作為轉(zhuǎn)印圖案前體的可固化的組合物(例如，雙組分室溫固化型組合物)(例如硅橡膠或聚氨酯)2以預(yù)定膜厚施加到如此制成的母模1的表面上。示例性的例子采用這樣的方法將可固化的組合物2施加到母模1的表面上，并且(例如，連續(xù)地)填充凹槽圖案4。但是也可以使用其它方法。根據(jù)另一種方法，將母模和轉(zhuǎn)印模的基底以預(yù)定間隙排布，然后把可固化的組合物加入該間隙中?？梢酝ㄟ^上述方法中的任意一種以預(yù)定厚度形成轉(zhuǎn)印圖案層的前體層2。或者，可以將可固化組合物加工成(例如，部分固化成)板狀，然后將其疊加到母模1的圖案表面上，以使組合物和母模1相接觸。
然后，如圖5(C)所示，將轉(zhuǎn)印模的基底11放置在母模1上，并且形成包括母模1、轉(zhuǎn)印圖案層的前體層和基底11的堆疊體。順便提及，該圖示出了由前體固化而形成的轉(zhuǎn)印圖案層12。換言之，當(dāng)使前體固化時，可以獲得包括基底11和由基底11支承的轉(zhuǎn)印圖案層12的轉(zhuǎn)印模10?？晒袒慕M合物通常在數(shù)小時內(nèi)固化。
最后，從母模脫下所得到的轉(zhuǎn)印模，但是不參照附圖對該步驟進行說明。根據(jù)需要，可將脫模之后的模子在室溫下固化或者進行升溫固化。
在另一個方面，本發(fā)明涉及精細結(jié)構(gòu)的制造方法?？梢酝ㄟ^任何制造加工步驟來實施這種制造方法，只要該加工步驟使用了根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)印模即可。通過圖7所示的順序可以特別有利地實施本發(fā)明的制造方法。
首先，如上所述制備具有陰紋圖案的母模作為模版1。
然后，以與上述相同的方法轉(zhuǎn)印(即，反像轉(zhuǎn)印)模版1的陰紋圖案，以制成具有陽紋圖案的轉(zhuǎn)印模(第一轉(zhuǎn)印模)10。
如此制成的第一轉(zhuǎn)印模10的陽紋圖案被轉(zhuǎn)印(即，反像轉(zhuǎn)印)，以制成具有陰紋圖案的、用于精細結(jié)構(gòu)的模子(第二轉(zhuǎn)印模)20。順便提及，制造轉(zhuǎn)印模20作為撓性模是有利的，這一點將在下文進行說明。在實施本發(fā)明的過程中，由單一一個第一轉(zhuǎn)印模10可以高精度地得到大量的第二轉(zhuǎn)印模20。
可以通過涉及利用第二轉(zhuǎn)印模20進行轉(zhuǎn)印(即，反像轉(zhuǎn)印)的各種方法來進行具有陽紋圖案的精細結(jié)構(gòu)30的制造。
在一個優(yōu)選實施方式中，可以通過依次進行以下步驟有利地實施根據(jù)本發(fā)明的精細結(jié)構(gòu)的制造方法將可固化的樹脂組合物以預(yù)定的膜厚施加到轉(zhuǎn)印模的圖案形成表面，并且形成形狀賦予層的前體層；進一步將由塑料材料的撓性膜制成的支承體疊加到轉(zhuǎn)印模上，并且形成包括所述轉(zhuǎn)印模、形狀賦予層的前體層和支承體的堆疊體；使可固化的樹脂組合物固化；將由可固化的樹脂組合物固化而形成的形狀賦予層連同支承體一起從轉(zhuǎn)印模脫下，制成具有支承體和形狀賦予層的撓性模(第二轉(zhuǎn)印模)，形狀賦予層在其背面由支承體支承，并且該撓性模的表面上具有形狀和尺寸與精細結(jié)構(gòu)圖案相對應(yīng)的陰紋凹槽圖案；將可固化的突出圖案形成材料施加到基板和撓性模的形狀賦予層之間，從而將突出圖案形成材料引入撓性模的凹槽圖案中；使突出圖案形成材料固化，并且制成包括基板和與基板一體粘結(jié)的具有突出圖案的精細結(jié)構(gòu)；以及從撓性模脫下精細結(jié)構(gòu)。
在根據(jù)本發(fā)明的精細結(jié)構(gòu)的制造方法中，對具有陰紋凹槽圖案的第二轉(zhuǎn)印模的形狀和構(gòu)造沒有特別限定，但是如上所述可以有利地使用撓性模。撓性模一般具有由支承體和被支承體支承的形狀賦予層所組成的兩層結(jié)構(gòu)。但是，只要形狀賦予層本身具有支承作用，則可以不使用支承體。撓性模基本上具有兩層結(jié)構(gòu)，但是如果需要也可以添加一層或多層附加層或添加涂層。
對撓性模中的支承體的形式、材料和厚度沒有限定，只要該支承體可以支承形狀賦予層并且具有足夠的撓性和合適的硬度以保證模的撓性即可。但是通常，可以有利地將塑料材料的撓性膜(塑料膜)用于支承體。塑料膜優(yōu)選是透明的，并且其透明度至少足以透射為形成形狀賦予層而輻射的紫外線。尤其當(dāng)考慮到通過使用所得到的撓性模，由光致固化型模制材料制造PDP隔肋及其它精細結(jié)構(gòu)這一事實時，支承體及形狀賦予層都優(yōu)選是透明的。
為了控制塑料膜中的撓性模的凹槽部分的節(jié)距精度，優(yōu)先選擇比所述模制材料硬得多的塑料膜，其中所述模制材料構(gòu)成參與凹槽部分成形的形狀賦予層。在一種實施方式中，使用光致固化型材料例如UV固化型組合物作為塑料材料。通常，光致固化型材料的固化收縮率為幾個百分比。當(dāng)塑料膜很硬時，即使當(dāng)光致固化型材料發(fā)生固化收縮時，也可保持支承體的尺寸精度。因此，凹槽部分的節(jié)距精度可保持高精度。當(dāng)塑料膜很硬時，在形成隔肋時可將節(jié)距的變動限制在很低的水平，因此，從模制加工性和尺寸精度的方面來說，使用硬塑料膜是有利的。此外，當(dāng)塑料膜很硬時，模的凹槽部分的節(jié)距精度僅依賴于塑料膜的尺寸變化。因此，為了穩(wěn)定地得到具有期望的節(jié)距精度的模，只需進行后處理，使得在制造后塑料膜的尺寸保持預(yù)定尺寸而且該尺寸在模中一點不變。
塑料膜的硬度可以通過剛度與張力的比(rigidity to tension)，即，拉伸強度來表示。如Handbook of Chemistry and Physics(由CRC出版社出版)所報告，塑料膜的拉伸強度通常為約5kg/mm2。拉伸強度優(yōu)選為至少約10kg/mm2。當(dāng)塑料膜的拉伸強度低于5kg/mm2時，一旦從母模中取出所得到的模或者從所得到的模中取出PDP隔肋時，加工性能下降，從而有可能出現(xiàn)破裂或撕裂。
一般來說，通過將塑料原材料模制成薄片而獲得塑料膜，并且可以購到該塑料膜被切成片或繞成卷的形式。如果需要，可以對塑料膜進行表面處理，以提高形狀賦予層對塑料膜的粘附強度。
形狀賦予層優(yōu)選由固化的樹脂構(gòu)成，該固化的樹脂優(yōu)選由含有丙烯酸類單體及/或低聚物作為主要成分的UV固化型組合物固化形成。由UV固化型組合物形成形狀賦予層的方法是有利的，這是因為不必使用加長的加熱爐來形成形狀賦予層，而且，可以通過在相對較短的時間內(nèi)固化所述組合物而獲得固化的樹脂。
適用于形成形狀賦予層的丙烯酸類單體的例子包括聚氨酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、丙烯酰胺、丙烯腈、丙烯酸和丙烯酸酯，但它們不是限制性的例子。適用于形成形狀賦予層的丙烯酸類低聚物的例子包括聚氨酯丙烯酸酯低聚物、聚醚丙烯酸酯低聚物、聚酯丙烯酸酯低聚物和環(huán)氧丙烯酸酯低聚物，但它們不是限制性的例子。特別是，丙烯酸酯和聚氨酯丙烯酸酯低聚物在固化后能夠提供具有撓性和韌性的固化樹脂層，而且總體來說丙烯酸酯和聚氨酯丙烯酸酯低聚物在丙烯酸酯類中具有極高的固化速率，并且有助于提高模子的生產(chǎn)率。此外，當(dāng)使用這些丙烯酸類單體及低聚物時，形狀賦予層是光學(xué)透明的。因此，在制造PDP隔肋及其它精細結(jié)構(gòu)時，具有這種形狀賦予層的撓性模使得使用光致固化型模制材料成為可能。
上述丙烯酸類單體和低聚物可以單獨使用或者將它們中的兩種或多種結(jié)合使用。當(dāng)丙烯酸類單體及/或低聚物是聚氨酯丙烯酸酯低聚物和單官能度及/或雙官能度丙烯?；鶈误w的混合物時，可以得到優(yōu)選的結(jié)果。這種混合物中的聚氨酯丙烯酸酯低聚物和丙烯酰基單體的混合比可以廣泛變化，但是優(yōu)選使用占低聚物和單體的總量的約20重量％至80重量％的聚氨酯丙烯酸酯低聚物。2004年8月18日提交的PCT專利申請US04/26845中描述了撓性模的形狀賦予層所優(yōu)選的樹脂組合物，該專利文獻在此以引用方式并入本文。
如果需要，UV固化型組合物可以包含光致聚合引發(fā)劑及其它添加劑。光致聚合引發(fā)劑包括例如2-羥基-2-甲基-1-苯基丙-1-酮。光致聚合引發(fā)劑可以以不同的含量使用，但通常并且優(yōu)選的是其用量為占丙烯?；鶈误w和/或低聚物總量的約0.1重量％到約10重量％。當(dāng)光致聚合引發(fā)劑的含量低于0.1重量％時，會顯著延遲固化反應(yīng)或者使固化不能充分進行。相反，當(dāng)光致聚合引發(fā)劑的含量大于10重量％時，即使在完成固化步驟后仍存在未反應(yīng)的光致聚合引發(fā)劑，而且存在諸如樹脂發(fā)黃、降解以及由蒸發(fā)作用引起的樹脂收縮等問題。通常用200mJ/cm2至2000mJ/cm2的UV光劑量對光致固化型組合物進行照射。其它可用的添加劑的例子是抗靜電劑。
在形成形狀賦予層的過程中，可以使用各種粘度(布魯克費爾德粘度；該粘度被稱為“B型”粘度)的UV固化型組合物，然而，優(yōu)選的粘度一般在大約10至35,000cps的范圍內(nèi)，優(yōu)選在大約50至大約10,000cps的范圍內(nèi)。當(dāng)UV固化型組合物的粘度在上述范圍之外時，則有可能在形狀賦予層的形成過程中產(chǎn)生以下問題難以成膜，固化處理不能充分地進行等問題。
根據(jù)所用模子及PDP的結(jié)構(gòu)，可使用各種不同厚度的形狀賦予層，但是，該厚度通常在約5到1,000μm的范圍內(nèi)，優(yōu)選在約10到800μm的范圍內(nèi)，并且更優(yōu)選在約50到700μm的范圍內(nèi)。當(dāng)形狀賦予層的厚度小于5μm時，通常隔肋高度不能達到。當(dāng)形狀賦予層的厚度超過1,000μm時，因UV固化型組合物的固化收縮而導(dǎo)致應(yīng)力變大，并且出現(xiàn)諸如模翹曲及尺寸精度劣化的問題。在根據(jù)本發(fā)明的模中，優(yōu)選的是，即使是在把與隔肋高度相對應(yīng)的凹槽圖案的深度(即，形狀賦予層的厚度)設(shè)計成較大值時，也可容易地用很小的力從母模脫下成品模子。
下面將說明在形狀賦予層的表面上所形成的凹槽圖案。根據(jù)作為目標(biāo)的PDP隔肋的圖案(條狀圖案或網(wǎng)格狀圖案)和形狀賦予層本身的厚度，凹槽圖案的深度、節(jié)距和寬度可在廣泛的范圍內(nèi)變化。在由圖3和4所示的轉(zhuǎn)印模形成用于網(wǎng)格狀PDP隔肋的撓性模時，凹槽圖案的深度(對應(yīng)于隔肋高度)通常在大約100至500μm的范圍內(nèi)，優(yōu)選在大約150至300μm的范圍內(nèi)。凹槽圖案的節(jié)距在縱向方向和橫向方向上可以不同，并通常在大約100至600μm的范圍內(nèi)，優(yōu)選在大約200至400μm的范圍內(nèi)。凹槽圖案的寬度在上表面和下表面上可以不同，并通常在大約10至100μm的范圍內(nèi)，優(yōu)選在大約50至80μm的范圍內(nèi)。
可根據(jù)各種方法制造被用作第二轉(zhuǎn)印模的撓性模。例如，根據(jù)圖8中連續(xù)示出的工序，可有利地制造出撓性模。順便提及，以下將說明以PDP隔肋(作為精細結(jié)構(gòu)的例子)為制造目標(biāo)的相關(guān)附圖。
首先，如圖8(A)所示，通過已經(jīng)參照圖5進行了說明的方法制成轉(zhuǎn)印模(第一轉(zhuǎn)印模)10，該轉(zhuǎn)印模具有與PDP隔肋相對應(yīng)的形狀和尺寸。第一轉(zhuǎn)印模10包括基底11和由基底11支承的轉(zhuǎn)印圖案層12。第一模10的表面隔離體14上具有與PDP后板相同的圖案和相同的形狀。因此，由相鄰隔離體14所限定的模穴(凹陷)15起到PDP放電顯示單元的作用。為了防止陷入氣泡，可以在隔離體14的上端部形成錐形。當(dāng)制備與最后的隔肋形式相同的轉(zhuǎn)印模時，在形成隔肋后不必進行端部處理，并且可以消除由端部處理產(chǎn)生的碎片所導(dǎo)致的缺陷的出現(xiàn)。根據(jù)這種制造方法，由于用于形成形狀賦予層的模制材料被完全固化，所以在該轉(zhuǎn)印模上殘留的模制材料的量極低。因此可以容易地重復(fù)使用該轉(zhuǎn)印模。由透明塑料膜形成的支承體(以下稱之為“支承膜”)21和碾壓輥23與第一轉(zhuǎn)印模10一起準(zhǔn)備。碾壓輥23用于在轉(zhuǎn)印模10上推壓支承膜21，并且碾壓輥23是橡膠輥。如果需要，也可以使用其它公知的或常規(guī)的碾壓工具代替碾壓輥。支承膜21是如上所述的聚酯膜或其它透明塑料膜。
然后，使用公知的或常規(guī)的涂敷工具(圖中未示出)(諸如刮刀涂敷機或刮條涂敷機)向轉(zhuǎn)印模10的端面上施加預(yù)定量的UV固化型模制材料3。為了使被填充的轉(zhuǎn)印模排氣，優(yōu)選把該模中形成圖案的區(qū)域周圍密封成真空室。然后除去真空，并用例如刮刀除去任何過量的樹脂。
然后，使碾壓輥23沿著箭頭指示方向與轉(zhuǎn)印模相接觸。這種碾壓處理的結(jié)果是，可以以預(yù)定厚度均勻地分布模制材料3，并且用模制材料3填充了隔離體14的間隙。
在完成碾壓處理后，在支承膜21保持疊加在轉(zhuǎn)印模10上的狀態(tài)下，使紫外線(hv)如圖8(B)的箭頭所示穿過支承膜21照射模制材料3。在此，當(dāng)支承膜21由不含散光成分(例如氣泡)的透明材料均勻形成時，照射的光線可以均勻到達模制材料3而幾乎不被減弱。結(jié)果，模制材料被有效地固化并轉(zhuǎn)化成與支承膜21結(jié)合的均勻的形狀賦予層22。順便提及，由于這個過程可使用(例如)波長為350到450nm的紫外線，所以優(yōu)點是不需要使用產(chǎn)生高熱量的光源(諸如以Fusion燈為代表的高壓汞燈)。此外，由于在紫外線照射過程中，支承膜及形狀賦予層都沒有發(fā)生熱變形，所以還存在另一個優(yōu)點可以高度控制節(jié)距。
然后，如圖8(C)所示，從轉(zhuǎn)印模上脫下?lián)闲阅?0，而又保持撓性模20的完整性。
撓性?？捎糜谥圃旄鞣N精細結(jié)構(gòu)。例如，撓性模可用于模制具有條狀隔肋圖案或網(wǎng)格狀隔肋圖案的PDP隔肋。當(dāng)使用這種撓性模時，僅僅使用碾壓輥代替真空設(shè)備及/或復(fù)雜的工藝就可以容易地制成具有隔肋結(jié)構(gòu)的、其中紫外線不容易從放電顯示單元泄漏到外部的大屏幕尺寸的PDP。
撓性模特別適用于制造網(wǎng)格狀PDP隔肋，其中多個隔肋彼此之間以預(yù)定間隙基本平行排布并相互交叉。雖然這類撓性模是用于制造尺寸大、形狀復(fù)雜的隔肋的模，但是它可以容易地從轉(zhuǎn)印模脫下，而不會產(chǎn)生諸如變形和破裂之類的問題。
通過使用上述方法或其它方法制成的撓性?？梢杂欣谥圃霵DP隔肋。下文將參照圖9，對通過使用撓性模20制造具有網(wǎng)格狀隔肋圖案的PDP隔肋的方法進行分步說明，其中撓性模20通過圖8所示的方法制造而成。順便提及，可有利地使用例如日本未審查的專利公開No.2001-191345中圖1至圖3所示的制造方法。
首先，準(zhǔn)備這樣的玻璃平板，在其上表面上具有以預(yù)定圖案排布的條狀電極(圖中未示出)。接下來，如圖9(A)所示，將在其表面上具有凹槽圖案的撓性模20放到玻璃平板31的預(yù)定位置上，并且將玻璃平板31及模20定位(對準(zhǔn))。在此，玻璃平板31具有如圖2所示的尋址電極和介質(zhì)層，但是為了簡化說明，所以省略了尋址電極和介質(zhì)層。由于模20是透明的，所以與玻璃平板31上的電極的定位是很容易做到的。在下文中，將進行更詳細的說明?？梢杂醚劬蚴褂脗鞲衅?如CCD相機)來實施這種定位。如果需要，此時可調(diào)節(jié)溫度及濕度，以使模20的凹槽部分與相鄰電極之間的間隙相符。一般來說，由于溫度及濕度，模子20及玻璃平板31會發(fā)生不同程度的伸長和收縮。因此，在完成玻璃平板31和模20的定位后，實施控制以保持溫度和濕度恒定在定位時的值。這種控制方法對于制造面積大的PDP基板特別有效。
隨后，將碾壓輥23放在模20的一端上。碾壓輥23優(yōu)選為橡膠輥。此時，模20的一端優(yōu)選被固定在玻璃平板31上，這是因為之前已經(jīng)完成了玻璃平板31與模20的定位，這樣就可避免定位誤差。
然后，使用夾具(圖中未示出)提起模20的另一自由端，并且移到碾壓輥23之上，以暴露玻璃平板31。這時，注意不要對模20施加拉力。這是為了防止模20起皺并保持模20和玻璃平板31之間的定位。然而，只要能保持定位，也可使用其它方法。順便提及，由于在本發(fā)明的制造方法中模20具有撓性，所以即使當(dāng)翻起模20(如附圖所示)時，模20也能準(zhǔn)確地返回到最初的定位。
接下來，將形成隔肋所需的預(yù)定量的隔肋前體33提供到玻璃平板31上。例如，可使用有嘴的糊劑加料斗來供給隔肋前體。
這里，術(shù)語“隔肋前體”是指能最終形成所期望的隔肋造型的任意模制材料，而且只要該前體能夠形成隔肋模制品就沒有特別的限制。該隔肋前體可以是熱固型的或光致固化型的。特別是，當(dāng)與上述的透明的撓性模結(jié)合使用時，光致固化型隔肋前體是非常有效的。如上所述，該撓性模沒有諸如變形之類的缺陷并且能夠抑制不均勻的光散射等。因而，模制材料被均勻地固化，從而得到質(zhì)量穩(wěn)定而優(yōu)異的隔肋。
適用于隔肋前體的組合物的例子為基本上包含以下組分的組合物(1)賦予隔肋形狀的陶瓷組分，如氧化鋁；(2)填充陶瓷組分之間間隙并賦予隔肋致密性的玻璃組分，如鉛玻璃或磷酸鹽玻璃；以及(3)用于容納、保持并將陶瓷組分相互粘結(jié)的粘結(jié)劑組分，以及該粘結(jié)劑組分的固化劑或聚合引發(fā)劑。該粘結(jié)劑組分的固化優(yōu)選通過光輻射實現(xiàn)，而不依賴于加熱或潤濕。在這種情況下，不必考慮玻璃平板的熱變形。
在實施示例性的制造方法時，將隔肋前體33提供到玻璃平板31的整個表面上。前體33的粘度通常為約20,000cps或更低，并且優(yōu)選為約5,000cps或更低。當(dāng)隔肋前體的粘度大于約20,000cps時，碾壓輥不能充分地展開隔肋前體，因此，空氣會陷入所用模具的凹槽部分并且有可能導(dǎo)致隔肋缺陷。事實上，當(dāng)隔肋前體的粘度低于約20,000cps時，當(dāng)碾壓輥從玻璃平板的一端向另一端僅移動一次時，隔肋前體就可以均勻地在玻璃平板和模之間鋪開，并且能夠均勻填充所有凹槽部分而不含氣泡。
然后，驅(qū)動電機(圖中未示出)，使得碾壓輥23在模20上以預(yù)定速度沿著圖9(A)箭頭所示的方向移動。當(dāng)碾壓輥23在模20上以這種方式移動時，通過碾壓輥23的重量而從模20的一端向另一端對模20施加壓力。從而使隔肋前體33在玻璃平板31和模20之間鋪開并且還填充模20的凹槽部分。換言之，隔肋前體33依次取代凹槽部分內(nèi)的空氣并填充凹槽部分。這時，通過適當(dāng)控制隔肋前體的粘度或者碾壓輥的直徑、重量或移動速度，就可以將隔肋前體的厚度調(diào)整在幾微米(μm)到幾十個微米(μm)的范圍內(nèi)。
根據(jù)示例性的制造方法，即使模的凹槽部分也起到氣流通道的作用并儲存空氣，當(dāng)如上所述對模施加壓力時，也可以有效地將空氣排出模之外或者排到其周圍部分。因此，即使在大氣壓下填充隔肋前體時，這種制造方法也能阻止氣泡留下。換言之，不需要減壓來填充隔肋前體。不必說也應(yīng)知道，在減壓時可以更容易地除去氣泡。
隨后固化隔肋前體。當(dāng)在玻璃平板上鋪開的隔肋前體33屬于光致固化型時，如圖9(B)所示，將玻璃平板31與模20的堆疊體放進光輻照設(shè)備中(圖中未示出)，并且使紫外線或類似光線穿過玻璃平板31及模20來照射隔肋前體33，從而使隔肋前體33固化。通過這種方式獲得隔肋前體的模制品，即，隔肋本身。
最后，在所得到的隔肋32仍保持與玻璃平板31結(jié)合的同時，從光輻照設(shè)備中取出玻璃平板31及模20，并且如圖9(C)所示，剝離并除去模。由于在此所用的撓性模20還具有優(yōu)異的操作性能，所以用有限的力就可以容易地剝離并脫去模20，而不會破壞與玻璃平板31結(jié)合的隔肋32。這種剝離和脫模操作不需要大規(guī)模設(shè)備。
最后，在例如約550℃至約1600℃的溫度下燒制，使障肋熔合或燒結(jié)。玻璃形式或陶瓷形式的組合物具有分散在有機粘結(jié)劑中的微米尺寸的玻璃粉顆粒。使用有機粘結(jié)劑使障肋在坯體狀態(tài)(green state)下得以固化，這樣燒制過程使得玻璃顆粒原位熔合在基板上。但是，在諸如PDP基板之類的應(yīng)用中，精度高并且均勻的障肋是合乎需要的。
接下來，本發(fā)明將參照其實施例進行說明。不必說也應(yīng)知道，本發(fā)明不受實施例的限制。
實施例實施例1母模的制造為了制造具有呈網(wǎng)格狀圖案的隔肋(隔離體)的PDP后板，制造被用作模版的母模。本實施例中制造的母模是其表面上具有網(wǎng)格狀凹槽圖案的模具，如之前參照圖6所作的說明，該圖案通過大量精細凹槽彼此之間以預(yù)定間隙基本平行排布并相互交叉而構(gòu)成。
準(zhǔn)備一塊長400mm、寬700mm、厚5mm的銅片，并且如圖6所示，在銅片的一個表面上進行切削并形成1,845列縱向凹槽(對應(yīng)于縱向隔肋)和608行橫向凹槽(對應(yīng)于橫向隔肋)。縱向凹槽的節(jié)距為約300μm(相鄰縱向凹槽的中心距離)、深度(對應(yīng)于隔肋高度)為約210μm、凹槽底部寬度(對應(yīng)于隔肋頂部寬度)為約200μm、凹槽頂部寬度(對應(yīng)于隔肋底部寬度)為約200μm。橫向凹槽的節(jié)距為約510μm(相鄰橫向凹槽的中心距離)、深度(對應(yīng)于隔肋高度)為約210μm、凹槽底部寬度(對應(yīng)于隔肋頂部寬度)為約40μm、凹槽頂部寬度(對應(yīng)于隔肋底部寬度)為約200μm。對于如此制成的母模，在五個位置處測量每一個縱向凹槽(對應(yīng)于縱向隔肋)的總節(jié)距(位于兩端的隔肋的中心距離)和橫向凹槽(對應(yīng)于橫向隔肋)的總節(jié)距(位于兩端的隔肋的中心距離)，得到了列于下表1中的結(jié)果。
包含硅橡膠轉(zhuǎn)印層的(第一)轉(zhuǎn)印模的制造根據(jù)之前參照圖5說明的方法，使用如上所述得到的母模來制備第一轉(zhuǎn)印模。該轉(zhuǎn)印模的立體圖示于圖3中，沿著圖3中的線IV-IV截取的剖視圖示于圖4中。
準(zhǔn)備一塊長400mm、寬700、厚1mm的不銹鋼板作為轉(zhuǎn)印模的基底。對該不銹鋼板的轉(zhuǎn)印圖案形成表面實施底漆處理(用聚烷基硅氧烷和四乙氧基硅烷，可購自GE東芝有機硅株式會社，商品名為“ME121”)，以提高不銹鋼板和轉(zhuǎn)印圖案層(硅橡膠層)之間的粘附力。在涂敷底漆以進行底漆處理之后，將底漆在150℃下干燥1小時。
把在之前步驟中制成的母模凹槽圖案表面置于與基底的底漆處理表面相面對，并把雙組分型室溫固化型硅橡膠(可購自GE東芝有機硅株式會社，商品名為“XE12-A4001”)填充到母模凹槽圖案表面和底漆處理表面之間的間隙(約100μm)中，將其靜置12小時以固化。所得到的硅橡膠轉(zhuǎn)印模具有如圖3和4所示的網(wǎng)格狀突出圖案，并且突出部分的形狀和尺寸分別與母模網(wǎng)格狀凹槽圖案相對應(yīng)。換言之，所得到的轉(zhuǎn)印模的突出部分具有縱向突出部分和橫向突出部分，每一個突出部分都具有等腰梯形部件并且彼此之間以預(yù)定間隙基本平行排布并相互交叉。每一個突出部分的高度為210μm(縱向和橫向突出部分高度相同)、縱向突出部分的頂部寬度為110μm且底部寬度為200μm、橫向突出部分的頂部寬度為40μm且底部寬度為200μm、縱向突出部分的節(jié)距(相鄰的縱向突出部分的中心距離)為300μm、橫向突出部分的節(jié)距為510μm。當(dāng)在五個位置處分別對如此制成的硅橡膠轉(zhuǎn)印模的縱向突出部分(對應(yīng)于縱向隔肋)和橫向突出部分(對應(yīng)于橫向隔肋)測量其總節(jié)距(位于兩端的突出部分之間的距離)時，得到了列于下表1中的測量結(jié)果。此外，通過光學(xué)顯微鏡觀察所得到的轉(zhuǎn)印模的突出部分的狀態(tài)，在精細突出部分中完全沒有觀測到缺陷。
表1

由表1所示的測量結(jié)果可以理解，在制造PDP隔肋所用的轉(zhuǎn)印模時，當(dāng)使用其表面上具有陰紋凹槽圖案的母模(如本發(fā)明所規(guī)定)、并且通過在彈性模量高的硬質(zhì)材料所形成的基底上模制硅橡膠而形成轉(zhuǎn)印圖案層時，可以將母模的尺寸精度極為精確地轉(zhuǎn)到硅橡膠轉(zhuǎn)印模上。
撓性模的制造(第二轉(zhuǎn)印模)通過使用如上所述制成的第一轉(zhuǎn)印模并且通過之前所說明的方法來制造撓性模(第二轉(zhuǎn)印模)。
為了形成該撓性模的形狀賦予層，準(zhǔn)備兩種含有下列組分的UV固化型樹脂組合物。
粘度高的UV固化型樹脂組合物(A)80重量％的脂肪族聚氨酯丙烯酸酯低聚物(“Photomer 6010”)20重量％的二丙烯酸1，6-己二酯1重量％的2-羥基-2-甲基-1-苯基-丙-1-酮，其為光致聚合引發(fā)劑(“Darocure 1173”)粘度低的UV固化型樹脂組合物(B)40重量％的脂肪族聚氨酯丙烯酸酯低聚物(“Photomer 6010”)60重量％的二丙烯酸1，6-己二酯1重量％的光引發(fā)劑(“Darocure 1173”)當(dāng)使用布魯克費爾德(B型)粘度計測量各樹脂組合物的粘度時，樹脂組合物(A)的粘度為8,500cps，而樹脂組合物(B)的粘度為110cps(測試條件為5#轉(zhuǎn)子、20rpm、22℃)。
準(zhǔn)備一塊長700mm、寬700mm、厚188μm的PET膜(可購自帝人株式會社，商品名為“HPE188”)作為模的支承體。
接下來，將如上所述制備的UV固化型樹脂組合物(A)施加到PET膜的一個表面上，施加厚度為約200μm。另一方面，將UV固化型樹脂組合物(B)施加到制成的轉(zhuǎn)印模的轉(zhuǎn)印圖案表面上，方法是將該組合物倒在轉(zhuǎn)印模的轉(zhuǎn)印圖案表面上，然后用刮刀將其鋪開。之后，將PET膜和轉(zhuǎn)印模疊加放置，使得各樹脂涂層相互面對。將PET膜的縱向方向設(shè)定為平行于轉(zhuǎn)印模的縱向突出部分，并且把夾在PET膜和轉(zhuǎn)印模之間的UV固化型組合物的總厚度設(shè)定為大約250μm。當(dāng)使用碾壓輥小心地推壓PET膜時，轉(zhuǎn)印模的凹部完全充滿UV固化型樹脂組合物，并且觀察不到氣泡陷入。
在這種情況下，使用熒光燈(三菱電機-歐司朗公司的產(chǎn)品)，使波長為300到400nm(峰值波長325nm)的紫外線穿過PET膜照射UV固化型樹脂組合物30秒。紫外線的照射劑量為200到300mJ/cm2。當(dāng)這兩種UV固化型樹脂組合物都被固化時，可獲得形狀賦予層。隨后，當(dāng)把PET膜與形狀賦予層一起從轉(zhuǎn)印模上剝離時，就獲得了具有網(wǎng)格狀凹槽圖案的撓性模，所述凹槽圖案具有與轉(zhuǎn)印模的網(wǎng)格狀突出圖案相對應(yīng)的形狀和尺寸。
制造PDP后板通過使用如上所述制成的撓性模并通過之前參照圖9說明的方法來制造PDP板(根據(jù)本發(fā)明的精細結(jié)構(gòu))。
將該撓性模定位并設(shè)置在PDP后板上。將該模的凹槽圖案設(shè)置成與所述玻璃基板相面對。接下來，在模和玻璃基板之間填充110μm厚的感光性陶瓷糊劑。這里所用的陶瓷糊劑包含以下組合物。
光致固化型低聚物21.0g的甲基丙烯酸雙酚A二縮水甘油酯的酸加成物(可購自共容社化學(xué)株式會社，商品名為“3000M”)光致固化型單體9.0g的二甲基丙烯酸三甘醇酯(可購自和光純藥工業(yè)株式會社)稀釋劑30.0g的1，3-丁二醇(可購自和光純藥工業(yè)株式會社)光致聚合引發(fā)劑0.3g的氧化雙(2，4，6-三甲基苯甲?；?-苯膦(可購自汽巴精化公司，商品名為“Irgacure 819”)表面活性劑1.5g的磷酸酯丙氧基烷基多元醇(phosphatepropoxyalkylpolyol)(得自3M公司)磺酸型表面活性劑1.5g，可購自花王株式會社，商品名為“NerPelex #25”無機顆粒270.0g的鉛玻璃和陶瓷的混合粉末(可購自旭硝子株式會社，商品名為“RFW-030”)當(dāng)使用布魯克費爾德(B型)粘度計測量這種陶瓷糊劑的粘度時，其粘度為7,300cps(測試條件為5#轉(zhuǎn)子、20rpm、22℃)。
在將陶瓷糊劑施加到玻璃基板的整個表面上之后，以覆蓋玻璃基板表面的方式將撓性模層疊在玻璃基板上。通過使用直徑為200mm、重量為30kg的橡膠碾壓輥來小心推壓模，并且使陶瓷糊劑完全充滿該模的凹槽部分。
在這種情況下，用從熒光燈(飛利浦公司的產(chǎn)品)發(fā)出的波長為400到500nm(峰值波長450nm)的藍光從撓性模的表面和玻璃基板的表面都進行照射。UV光的照射劑量為200到300mJ/cm2。將該陶瓷糊劑固化以得到隔肋。隨后，當(dāng)把玻璃基板與玻璃基板上的隔肋一起從模上剝離時，獲得具有網(wǎng)格狀隔肋的玻璃基板。在所得到的玻璃基板上，隔肋的形狀和尺寸與用于制造轉(zhuǎn)印模的母模的凹槽部分完全對應(yīng)。最后，將玻璃基板在550℃下烘焙1小時，以燒掉并除去糊劑中的有機組分。由此獲得具有僅由玻璃組分構(gòu)成的網(wǎng)格狀隔肋的PDP后板。當(dāng)通過光學(xué)顯微鏡觀察隔肋是否有任何缺陷時，沒有觀察到缺陷。
實施例2將底漆(“ME 121”)涂敷在100cm×100cm×1mm厚的不銹鋼板(日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SUS430)上，隨后在環(huán)境條件下干燥30分鐘，然后在150℃下熱處理1小時。
將室溫固化型硅橡膠(“XE12-A4001”)置于熱處理后的不銹鋼基底和表面上具有格狀凹槽的金屬母模工件之間，并且調(diào)理12小時。然后將具有硅橡膠的不銹鋼基底從金屬母模上分離，獲得第一轉(zhuǎn)印模。
將脂肪族聚氨酯丙烯酸酯低聚物(可購自大賽璐(Daicel)UCB公司，商品名為“Ebecryl 270”)和1％的光引發(fā)劑(“Darocure 1173”)的混合物置于聚對苯二甲酸乙二醇酯膜(可購自帝人株式會社，商品名為“Tetron Film”)和第一轉(zhuǎn)印模之間，隨后使用熒光燈(三菱-歐司朗公司制造)通過波長為300到400nm的UV光輻照30秒。然后將塑料膜和固化的樹脂一起從第一轉(zhuǎn)印模上分離，從而獲得第二轉(zhuǎn)印模。
由一個第一轉(zhuǎn)印模制備了十個第二轉(zhuǎn)印模。仔細觀察所有這十個模后發(fā)現(xiàn)沒有由第一轉(zhuǎn)印模的分層而產(chǎn)生的缺陷。還觀察了第一轉(zhuǎn)印模，該第一轉(zhuǎn)印模沒有表現(xiàn)出任何分層。
實施例3制備包含聚氨酯轉(zhuǎn)印層的(第一)轉(zhuǎn)印模將氟型脫模劑(可購自大金工業(yè)株式會社，商品名為“DAIFREEGA-6010”)噴在母模工件的表面上，以免母模工件和聚氨酯之間粘合。
準(zhǔn)備厚度為1mm的不銹鋼板以用作基底板。包含異氰酸酯化合物的底漆(可購自3M公司，商品名為“N200”)被涂敷在不銹鋼板上，并在100℃下干燥1小時，以提高聚氨酯和不銹鋼板之間的粘附力。
將200g的聚酯多元醇(“Takelec U-118A”)和240g的異氰酸酯(Takenate D-103)混合，真空排氣，填充在母模工件和鋼板之間，并且在室溫下固化，從而變成聚酯型聚氨酯。將結(jié)構(gòu)化的聚氨酯與基底一起從母模工件脫下，從而獲得具有格子圖案的第一轉(zhuǎn)印模。總節(jié)距的數(shù)據(jù)總結(jié)在表1中。第一轉(zhuǎn)印模的總節(jié)距與母模工件的相同，這表明在從母模工件轉(zhuǎn)印到第一轉(zhuǎn)印模的過程中保持住了尺寸精度。
通過重復(fù)性地由第一轉(zhuǎn)印模制備第二轉(zhuǎn)印模來研究第一轉(zhuǎn)印模的耐久性。丙烯酸酯樹脂配方如下所述45重量％的脂肪族二丙烯酸酯低聚物(Daicel UCB公司的產(chǎn)品)，45重量％的丙烯酸2-乙基-己基二甘醇酯，9重量％的二丙烯酸2-丁基-2-乙基-1，3-丙二酯和1重量％的Darocure 1173。聚合的樹脂的Tg為-40℃。
將丙烯酸酯填充在第一轉(zhuǎn)印模和PET膜之間，通過暴露在波長為300至400nm的光下30秒使丙烯酸酯固化，并將丙烯酸酯與PET膜一起從第一轉(zhuǎn)印模脫下，從而獲得撓性塑料模(即，第二轉(zhuǎn)印模)。將制模過程重復(fù)40次。通過測量與第一轉(zhuǎn)印模的圖案頂部寬度相對應(yīng)的該撓性模的凹槽底部寬度，來研究圖案化的聚氨酯的變形。如表2所述，沒有觀察到凹槽底部寬度的變化。此外，聚氨酯第一轉(zhuǎn)印模本身在使用40次后也沒有表現(xiàn)出圖案變形。該試驗表明聚氨酯第一轉(zhuǎn)印模表現(xiàn)出高度的耐久性。
權(quán)利要求
1.一種轉(zhuǎn)印模，該轉(zhuǎn)印模包括轉(zhuǎn)印圖案層，該轉(zhuǎn)印圖案層具有包含聚合物材料的、具有陽紋突出圖案的表面，并由基底層支承，所述基底層包含與所述轉(zhuǎn)印圖案層不同的材料。
2.權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)印模，其中所述基底包含楊氏模量為1GPa至250GPa的材料。
3.權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)印模，其中所述基底包含楊氏模量為100GPa至250GPa的材料。
4.權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)印模，其中所述基底是選自不銹鋼、銅、及其合金的金屬材料。
5.權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)印模，其中所述轉(zhuǎn)印圖案層的厚度為0.005mm至10mm。
6.權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)印模，其中所述基底的厚度為0.1mm至5mm。
7.權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)印模，其中所述轉(zhuǎn)印圖案層的所述突出圖案包括多個基本相互平行排布的隔肋。
8.權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)印模，其中所述轉(zhuǎn)印圖案層的所述突出圖案表面是網(wǎng)格狀圖案。
9.權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)印模，其中所述的陽紋突出圖案與適合于等離子體顯示面板的障肋圖案相對應(yīng)。
10.權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)印模，其中所述轉(zhuǎn)印圖案層包含室溫固化型組合物。
11.權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)印模，其中所述轉(zhuǎn)印圖案層包含選自硅橡膠和聚氨酯的固化組合物。
12.權(quán)利要求11所述的轉(zhuǎn)印模，其中所述聚氨酯是聚酯型聚氨酯。
13.權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)印模，其中底漆層被置于所述基底層和所述轉(zhuǎn)印圖案層之間。
14.權(quán)利要求13所述的轉(zhuǎn)印模，其中所述轉(zhuǎn)印圖案層包含硅橡膠，并且所述的底漆層選自聚烷基硅烷、聚烷基硅氧烷及其混合物。
15.權(quán)利要求13所述的轉(zhuǎn)印模，其中所述轉(zhuǎn)印圖案層包含聚氨酯，并且所述的底漆層選自異氰酸酯和具有羥基官能的材料。
16.一種制造轉(zhuǎn)印模的方法，該方法包括以下步驟提供基底板；由可固化的聚合組合物形成具有陽紋突出圖案的轉(zhuǎn)印圖案層，其中該可固化的組合物包含與所述基底板不同的材料；以及將所述轉(zhuǎn)印圖案層固化。
17.權(quán)利要求16所述的方法，其中將所述轉(zhuǎn)印圖案層在室溫下固化。
18.權(quán)利要求11所述的方法，其中所述轉(zhuǎn)印圖案層由其表面上具有陰紋凹槽圖案的母模形成。
19.權(quán)利要求18所述的方法，其中所述轉(zhuǎn)印層是通過將所述的可固化的組合物施加到所述母模的所述陰紋凹槽圖案的表面上、并且將所述基底板疊加到所述母模上而形成的。
20.一種制造具有陰紋凹槽圖案的轉(zhuǎn)印模的方法，該方法包括提供權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)印模；將可固化的組合物施加到所述轉(zhuǎn)印模的所述轉(zhuǎn)印圖案層上；將包含塑料材料制成的撓性膜的支承體疊加在所述的轉(zhuǎn)印模上；將所述的可固化的組合物固化；將所述的可固化樹脂組合物與所述的支承體一起從所述的轉(zhuǎn)印模上脫下，從而形成撓性模，該撓性模包括支承體和具有陰紋凹槽圖案的形狀賦予層。
21.權(quán)利要求20所述的方法，其中所述的可固化樹脂組合物包括光致固化型樹脂組合物。
22.權(quán)利要求21所述的方法，其中所述的光致固化型樹脂組合物包括UV固化型組合物，該UV固化型組合物含有至少一種選自丙烯?；鶈误w和丙烯?；途畚锏目晒袒M分。
23.權(quán)利要求20所述的方法，其中所述的支承體是透明的。
24.一種制造精細結(jié)構(gòu)的方法，該方法包括以下步驟提供權(quán)利要求20所述的撓性模；在基板和所述的形狀賦予層之間提供可固化的模制材料；將所述的模制材料固化，從而制成包括所述基板和被一體地結(jié)合到該基板上的突出圖案的精細結(jié)構(gòu)；以及將所述精細結(jié)構(gòu)從所述撓性模上脫下。
25.權(quán)利要求24所述的方法，其中所述的可固化的模制材料是光致固化型的。
26.權(quán)利要求24所述的方法，其中所述精細結(jié)構(gòu)的所述突出圖案是等離子體顯示面板的后板的隔肋。
全文摘要
本發(fā)明涉及具有轉(zhuǎn)印圖案層的轉(zhuǎn)印模，該轉(zhuǎn)印圖案層具有含有聚合物材料的、具有陽紋突出圖案的表面，并且被基底層支承，該基底層含有與該轉(zhuǎn)印圖案層不同的材料。本發(fā)明還涉及轉(zhuǎn)印模的正相復(fù)制品和反相復(fù)制品的制造方法，以及由轉(zhuǎn)印模的模制復(fù)制品得到精細結(jié)構(gòu)(例如等離子體障肋)的方法。
文檔編號H01J11/36GK1902035SQ200480040019
公開日2007年1月24日 申請日期2004年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月6日
發(fā)明者橫山周史, 陽田彰, 菊池寬 申請人:3M創(chuàng)新有限公司