專利名稱：使用膜具在基片上形成陶瓷微結(jié)構(gòu)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及使用一模具在一基片上形成微結(jié)構(gòu)的方法，以及裝置和使用該方法形成的物品。具體來說，本發(fā)明涉及改進(jìn)的模制陶瓷微結(jié)構(gòu)的方法，該微結(jié)構(gòu)在熱處理之后仍保持要求的形狀。本發(fā)明還涉及在用于顯示器用途的有圖形的基片上模制陶瓷結(jié)構(gòu)，涉及具有模制的阻擋肋的顯示器。
背景技術(shù)：
顯示器技術(shù)的進(jìn)步，包括研制等離子體顯示屏(PDP)和等離子體尋址液晶(PALC)顯示器，這種技術(shù)的進(jìn)步已導(dǎo)致人們致力于在玻璃基片上形成絕緣的陶瓷阻擋肋(barrier rib)。陶瓷阻擋肋分離諸個(gè)單元，單元中的惰性氣體可通過相對電極之間施加的電場而被激勵。氣體放電在單元內(nèi)發(fā)射紫外線(uv)。在PDP的情形中，單元內(nèi)部涂敷有磷，當(dāng)被uv輻照時(shí)，磷發(fā)出紅、綠，或藍(lán)可見光。單元的大小確定顯示器內(nèi)畫面元素(像素)的大小。PDP和PALC可用作高清晰度電視(HDTV)或其它數(shù)字電子顯示裝置的顯示器。
陶瓷阻擋肋可形成在玻璃基片上的一種方式是通過直接模制。這包括在基片上層疊一平的剛性模具，用形成玻璃或陶瓷的成分放置在模具與基片之間。然后，固化形成玻璃或陶瓷的成分并移去模具。最后，通過在約550℃至1600℃溫度下烘焙，阻擋肋被熔合或燒結(jié)。形成玻璃或陶瓷的成分具有分散在一有機(jī)粘結(jié)劑內(nèi)的微米大小的玻璃料顆粒。使用有機(jī)粘結(jié)劑允許阻擋肋在生坯狀態(tài)下凝固，這樣，烘烤熔合玻璃顆粒在基片上定位。然而，在諸如PDP基片的應(yīng)用中，要求高精度和均勻的阻擋肋。
發(fā)明概要總的來說，本發(fā)明涉及制造具有設(shè)置在一基片上的微結(jié)構(gòu)的物品和器件用的方法以及由此形成的物品和器件。PDP和其它的顯示器裝置是這種物品和器件的實(shí)例。一個(gè)實(shí)施例是制造微結(jié)構(gòu)的組件的方法?？晒袒牟牧系拇笾戮鶆虻耐繉有纬稍趲в行纬梢磺皩?dǎo)邊緣(leading edge)的涂層的基片上。涂層從前導(dǎo)邊緣開始接觸模具，以在固化的材料中形成多個(gè)被介入的接合區(qū)域(land region)連接的阻擋區(qū)域(barrier region)。固化材料被固化，并移去模具?？扇我膺x擇地，涂層包括一粘結(jié)劑。這樣一涂層可選擇地進(jìn)行脫膠。此外，涂層可被烘焙而形成陶瓷微結(jié)構(gòu)。
另一實(shí)施例也是制造一微結(jié)構(gòu)的組件用的方法。一固化的材料設(shè)置在一基片上，該基片具有一第一端。固化材料從第一端開始接觸模具，并以基本上均勻的速度繼續(xù)，且施加一基本上均勻的壓力。使用一模具，固化的材料形成為多個(gè)被介入的接合區(qū)域連接的阻擋區(qū)域，其中，接合區(qū)域具有一基本上均勻的中心厚度。可任意選擇地，涂層包括一粘結(jié)劑。這樣一涂層可選擇地進(jìn)行脫膠。此外，涂層可被烘焙而形成陶瓷微結(jié)構(gòu)。
另一實(shí)施例是制造一微結(jié)構(gòu)的組件用的另一種方法?？晒袒牟牧系拇笾戮鶆虻耐繉有纬稍趲в行纬梢磺皩?dǎo)邊緣和形成一小于基片的表面區(qū)域的一涂層區(qū)域的涂層的基片上。涂層從前導(dǎo)邊緣開始接觸模具。模具將固化的材料形成為多個(gè)被介入的接合區(qū)域連接的阻擋區(qū)域，而基本上沒有放大的涂層區(qū)域。固化材料被固化，并移去模具。
另一實(shí)施例是一制造一顯示器用的方法。可固化的材料的大致均勻的涂層形成在帶有形成一前導(dǎo)邊緣的涂層的顯示器基片上。涂層從前導(dǎo)邊緣開始接觸模具，以在固化的材料中形成多個(gè)被介入的接合區(qū)域連接的阻擋肋。固化材料被固化，并移去模具。
另一實(shí)施例包括使用上述任一種方法形成的器件和物品。
上述的本發(fā)明的概述并不意圖在描述各個(gè)揭示的實(shí)施例或本發(fā)明的每個(gè)實(shí)施。下面的附圖和詳細(xì)描述將更加具體地示范這些實(shí)施例。
附圖的簡要說明結(jié)合諸附圖考慮下面本發(fā)明各種實(shí)施例的詳細(xì)的描述，可以更加完全地理解本發(fā)明，在諸附圖中

圖1是等離子體顯示屏組件的三維示意圖；圖2是在一基片上制造微結(jié)構(gòu)的一方法的實(shí)施例中的加工工位的示意圖；圖3是在圖2的諸加工工位中的一個(gè)工位上在基片上的一涂層的一實(shí)施例的示意橫截面圖；圖4是在圖2的諸加工工位中的一個(gè)工位上在基片上的一模具和涂層的一實(shí)施例的示意橫截面圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明在基片上的一涂層的一實(shí)施例的示意俯視圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明在基片上的一涂層的另一實(shí)施例的示意俯視圖；以及圖7是根據(jù)本發(fā)明在基片上的一涂層的又一實(shí)施例的示意俯視圖。
盡管本發(fā)明可修改為各種改型和變體形式，但借助于附圖中的實(shí)例示出其具體的形式并將作詳細(xì)的描述。然而，應(yīng)該理解到，并不意圖將本發(fā)明限制在所述的特殊的實(shí)施例中。恰好相反，意在涵蓋落入本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的所有的改型、等價(jià)物和變體。
最佳實(shí)施例的詳細(xì)描述本發(fā)明被認(rèn)為適用于使用一模具在一基片上制造微結(jié)構(gòu)的方法，以及使用該方法制造的物品和器件。具體來說，本發(fā)明涉及使用一模具在一基片上制造陶瓷微結(jié)構(gòu)。可使用該方法來形成等離子體顯示屏(PDP)，并提供一有用的說明方法。應(yīng)該認(rèn)識到使用這些方法可形成其它的器件和物品，例如，包括帶有毛細(xì)現(xiàn)象通道的電泳板(electrophoresis plate)和照明應(yīng)用，尤其是，可使用上述的諸方法來形成可利用模制的陶瓷微結(jié)構(gòu)的器件和物品。盡管本發(fā)明不限于此，但通過對下面提供的實(shí)例的討論，將會獲得對本發(fā)明各個(gè)方面的認(rèn)識。
等離子體顯示屏如圖1所示，等離子體顯示器(PDP)具有各種基片元件。背離觀察者定向的背基片元件具有一帶有獨(dú)立尋址(independently addressable)的平行電極23的背基片21。背基片21可由各種成分形成，例如，玻璃。陶瓷的微結(jié)構(gòu)25形成在背基片21上并包括諸阻擋肋部分32，它們定位在電極23之間并分離紅(R)、綠(G)和藍(lán)(B)磷在其上沉積的諸區(qū)域。前基片元件包括一玻璃基片51和一組獨(dú)立尋址的平行電極53。前電極53也稱之為支撐電極，它們垂直于也稱之為尋址電極(address electrode)的背電極23定向。在一完成的顯示器中，前基片與背基片元件之間的區(qū)域填充惰性氣體。為了照亮像素，一電場施加在交叉的支撐電極53與尋址電極23之間，以足夠的強(qiáng)度激發(fā)其間的惰性氣體原子。激發(fā)的惰性氣體原子發(fā)射uv(紫外線)，致使磷發(fā)射紅、綠或藍(lán)可見光。
背基片21較佳地是一透明的玻璃基片。用于PDP應(yīng)用的背基片21通常由堿石灰玻璃制成，其可選擇地基本上沒有堿金屬。在基片中存在有堿金屬的情形下，加工過程中達(dá)到的溫度可致使電極材料遷移。這種遷移可導(dǎo)致電極之間形成導(dǎo)電路徑，由此，短路鄰近電極或致使稱之為“串?dāng)_(crosstalk)”的電極之間的不希望的電氣干擾。前基片51通常是透明的玻璃基片，它較佳地具有與背基片21相同的或大致相同的熱膨脹系數(shù)。
電極23、53是條帶的導(dǎo)電材料。電極23由諸如銅、鋁或含銀的導(dǎo)電玻璃料之類的導(dǎo)電材料形成。電極也可由諸如銦錫氧化物的透明的導(dǎo)電氧化物材料制成，尤其是，在希望具有透明的顯示屏的情形中。電極在背基片21和前基片51上形成圖形。例如，圖形可形成為間隔約為120μm至360μm的平行的條帶，寬度約為50μm至75μm，厚度約為2μm至15μm，跨越整個(gè)活動顯示區(qū)域的長度范圍從幾個(gè)厘米至幾十個(gè)厘米。在某些實(shí)例中，電極23、53的寬度可以是小于50μm或大于75μm，視微結(jié)構(gòu)25的體系結(jié)構(gòu)而定。
PDP中的阻擋肋部分32的高度通常約為120μm至140μm，寬度約為20μm至75μm。阻擋肋的間距(每單位長度數(shù))較佳地與電極的間距相匹配。在另一實(shí)施例中，模具中的阻擋肋的間距可比電極的間距或大或小，如下文所述，模具可伸展而與電極的間距匹配。
當(dāng)使用本發(fā)明的諸方法在基片(諸如用于PDP的阻擋肋)上制造微結(jié)構(gòu)時(shí)，形成微結(jié)構(gòu)的涂層材料較佳地是一含有至少三種組分的混合物的膠泥或膏。第一組分是陶瓷材料(通常是陶瓷粉)。一般地來說，膠泥或膏的陶瓷材料通過烘焙最后熔合或燒結(jié)而形成具有粘結(jié)在有圖形的基片上的要求的物理特性的微結(jié)構(gòu)。第二組分是可成形和其后通過固化或冷卻而硬化的粘結(jié)劑(例如，一短效粘結(jié)劑)。粘結(jié)劑允許膠泥或膏成形為粘結(jié)到基片上的半剛性的生坯狀態(tài)(green state)的微結(jié)構(gòu)。第三組分是一稀釋劑，它在粘結(jié)劑材料對齊和硬化之后促進(jìn)從模具上釋放，并可在烘焙微結(jié)構(gòu)的陶瓷材料之前促進(jìn)脫膠過程中快速地和完全地?zé)粽辰Y(jié)劑。稀釋劑較佳地在粘結(jié)劑硬化之后仍保持為一液體，這樣，在粘結(jié)劑硬化的過程中，稀釋劑從粘結(jié)劑中相態(tài)分離(phase separate)。
根據(jù)微結(jié)構(gòu)的最終用途和微結(jié)構(gòu)將粘結(jié)到的基片的特性來選擇陶瓷材料。一個(gè)要考慮的問題是基片材料的熱膨脹系數(shù)(CTE)。較佳地，當(dāng)烘焙時(shí)，膠泥的陶瓷材料的CTE不同于基片材料的CTE，約不大于10％。當(dāng)基片材料具有的CTE遠(yuǎn)小于或遠(yuǎn)大于微結(jié)構(gòu)的陶瓷材料的CTE時(shí)，微結(jié)構(gòu)會翹曲、開裂、裂紋、移位，或在加工或使用過程中完全地與基片斷開。此外，由于基片與陶瓷微結(jié)構(gòu)之間CTE的大的差異，所以基片可發(fā)生翹曲。
基片應(yīng)能耐受加工膠泥或膏的陶瓷材料所要求的溫度。適用于膠泥或膏的玻璃或陶瓷材料較佳地具有約600℃或不到的軟化溫度，并通常在約從400℃至600℃范圍內(nèi)。因此，基片的較佳的選擇是玻璃、陶瓷、金屬，或軟化溫度高于膠泥的陶瓷材料的軟化溫度的其它的剛性材料。較佳地，基片的軟化溫度高于微結(jié)構(gòu)被烘焙的溫度。如果材料不將烘焙，則基片也可由諸如塑料之類的材料制成。適用于膠泥或膏的陶瓷材料較佳地具有的熱膨脹系數(shù)約為5×10-6/℃至13×10-6/℃。因此，基片較佳地具有的CTE也近似地在此范圍內(nèi)。
選擇具有低的軟化溫度的陶瓷材料允許使用的基片也具有相對低的軟化溫度。在玻璃基片的情形中，具有低的軟化溫度的堿石灰浮法玻璃通常比具有高的軟化溫度的玻璃便宜。因此，使用低的軟化溫度的陶瓷材料可允許使用較便宜的玻璃基片。此外，在膠泥或膏中的低的軟化溫度的陶瓷材料可使較容易獲得高精度的微結(jié)構(gòu)。例如，當(dāng)在一玻璃基片上加工阻擋肋時(shí)，應(yīng)在整個(gè)加工過程中保持阻擋肋相對于基片上的電極對齊和放置的精度和準(zhǔn)確度。在低溫下烘焙生坯狀態(tài)的阻擋肋的能力可減小熱膨脹和在加熱過程中要求釋放的應(yīng)力數(shù)量，因此，避免了不適當(dāng)?shù)幕冃?、阻擋肋的翹曲以及阻擋肋的分層。
低軟化溫度的陶瓷材料可通過在材料中加入一定量的堿金屬、鉛、鉍而獲得。然而，對于PDP阻擋肋，堿金屬在微結(jié)構(gòu)的阻擋中的存在會在提高的溫度處理過程中致使材料離電極橫貫基片遷移。電極材料的擴(kuò)散可導(dǎo)致干擾或“串?dāng)_”以及在相鄰電極之間短路，從而降低器件的性能。因此，對于PDP應(yīng)用來說，膠泥的陶瓷粉較佳地基本上沒有堿金屬。此外，在膠泥的陶瓷材料中加入鉛或鉍可造成對環(huán)境不利的材料處置問題。當(dāng)不要求加入鉛或鉍時(shí)，低軟化溫度的陶瓷材料可使用磷酸鹽或含有B2O3的化合物而獲得。一個(gè)這樣的組成包括ZnO和B2O3。另一個(gè)這樣的組成包括BaO和B2O3。另一個(gè)這樣的組成包括ZnO、BaO和B2O3。另一個(gè)這樣的組成包括La2O3和B2O3。另一個(gè)這樣的組成包括Al2O3、ZnO和P2O5。
其它完全溶解的、不溶解的，或部分地溶解的組分可加入到膠泥的陶瓷材料中，以便獲得或修改各種的特性。例如，可添加Al2O3或La2O3來增加組分的化學(xué)穩(wěn)定性和減小腐蝕?？商砑覯gO來增加玻璃轉(zhuǎn)變溫度或提高組分的CTE?？商砑覶iO2來給予陶瓷材料較高程度的光學(xué)不透明性，白色度(whiteness)和反射率?？商砑悠渌慕M分或金屬氧化物來修改和定制諸如CTE、軟化溫度、光學(xué)特性、諸如脆性的物理特性等的陶瓷材料的其它的特性。
準(zhǔn)備可在相對低的溫度下進(jìn)行烘焙的組分的其它的方法包括用一層低溫熔合材料涂敷組分中的芯顆粒(core particle)。合適的芯顆粒的實(shí)例包括ZrO2，Al2O3、ZrO2-SiO2，以及TiO2。合適的低的熔合溫度的涂層材料包括B2O3、P2O5，以及基于B2O3、P2O5和SiO2中的一個(gè)或多個(gè)的玻璃。這些涂層可用各種方法進(jìn)行涂敷。一較佳的方法是溶膠與凝膠相互轉(zhuǎn)換的過程，其中，芯顆粒分散在涂層材料的濕的化學(xué)前體(chemical precursor)中。然后，干燥和粉碎(如果必要的話)混合物以分離被涂敷的顆粒。這些顆?？煞稚⒃谀z泥或膏的玻璃或陶瓷粉中，或本身可用于膠泥或膏的玻璃粉。
膠泥或膏中的陶瓷材料以顆粒的形式提供，它們分散在整個(gè)的膠泥或膏中。顆粒的較佳的尺寸取決于被形成和對齊在有圖形的基片上的微結(jié)構(gòu)的尺寸。較佳地，膠泥或膏的陶瓷材料中的顆粒的平均尺寸，或直徑不大于被形成和對齊的微結(jié)構(gòu)的所述最小特征尺寸的約10％至15％。例如，PDP的阻擋肋可具有約20μm的寬度，它們的寬度是最小的特征尺寸。對于這種尺寸的PDP阻擋肋，陶瓷材料中的平均顆粒尺寸較佳地不大于約2或3μm。通過使用這種尺寸或更小尺寸的顆粒，微結(jié)構(gòu)更有可能以理想的保真度予以復(fù)制，且陶瓷的微結(jié)構(gòu)的表面將相當(dāng)?shù)毓饣?。?dāng)平均顆粒尺寸接近微結(jié)構(gòu)的尺寸時(shí)，含有顆粒的膠泥或膏會不再與微結(jié)構(gòu)的外形一致。此外，最大的表面粗糙度可部分地根據(jù)陶瓷顆粒尺寸變化。因此，使用越小的顆粒，越容易形成較光滑的結(jié)構(gòu)。
膠泥或膏的粘結(jié)劑是根據(jù)以下因素進(jìn)行選擇的有機(jī)粘結(jié)劑粘結(jié)到膠泥或膏的陶瓷材料上的能力，固化或以其它方式硬化而保持一模制的微結(jié)構(gòu)的能力，粘結(jié)到有圖形的基片上的能力，以及在比用于烘焙生坯狀態(tài)微結(jié)構(gòu)的溫度至少稍微低一些的溫度下?lián)]發(fā)(或燒毀)的能力。當(dāng)粘結(jié)劑固化或硬化時(shí)，粘結(jié)劑有助于將陶瓷材料的顆粒粘結(jié)在一起，這樣，模具可移去而留下粘附和對齊在有圖形的基片上的剛性的生坯狀態(tài)的微結(jié)構(gòu)。粘結(jié)劑可稱之為“短效粘結(jié)劑”，因?yàn)椋绻蟮脑?，則粘結(jié)劑材料可在熔合或燒結(jié)微結(jié)構(gòu)中的陶瓷材料之前，在提高的溫度下從微結(jié)構(gòu)中燒掉。較佳地，烘焙基本上完全地?zé)舳绦У恼辰Y(jié)劑，以使留在基片的圖形表面上的微結(jié)構(gòu)是熔合過的玻璃或陶瓷的微結(jié)構(gòu)，它們基本上沒有碳?xì)堄?。在微結(jié)構(gòu)用作絕緣阻擋(諸如PDP中的)的應(yīng)用中，粘結(jié)劑較佳地是一能夠在至少稍低于烘焙所要求的溫度下進(jìn)行脫膠的材料，而不留下大量的碳，碳可降低微結(jié)構(gòu)阻擋的絕緣特性。例如，含有顯著比例芳族烴的粘結(jié)劑材料，例如，酚醛樹脂，它們在脫膠過程中，可留下圖形的碳顆粒，它們可要求顯著高的溫度才能完全地除去。
粘結(jié)劑較佳地是一可輻照或熱固化的有機(jī)材料。優(yōu)選級的有機(jī)材料包括丙烯酸鹽和環(huán)氧?；蛘撸辰Y(jié)劑可以是熱塑性材料，它加熱到一液體的狀態(tài)以與模具相一致，然后，冷卻到一硬化的狀態(tài)以形成粘結(jié)在基片上的微結(jié)構(gòu)。當(dāng)要求在基片上精確地放置和對齊微結(jié)構(gòu)時(shí)，較佳地，粘結(jié)劑是可輻照固化的粘結(jié)劑，以使粘結(jié)劑能在等溫條件下硬化。在等溫條件(無溫度變化)下，模具以及模具中的膠泥或膏在粘結(jié)劑材料硬化過程中，可相對于基片的圖形保持在一固定的位置上。這減小模具或基片移位或膨脹的風(fēng)險(xiǎn)，尤其是，由于模具和基片的熱膨脹差異的特征引起的，這樣，當(dāng)膠泥或膏硬化時(shí)，可保持模具的精確定位和對齊。
當(dāng)使用一可輻照固化的粘結(jié)劑時(shí)，較佳地，使用一在輻照下被致動的固化引發(fā)劑(cure initiator)，基片對于輻照基本上是透明的，這樣，膠泥或膏可通過暴露通過基片的輻照而固化。例如，當(dāng)基片是玻璃時(shí)，粘結(jié)劑較佳地是可見光固化的。通過透過基片固化粘結(jié)劑，首先，膠泥或膏粘結(jié)到基片，在固化過程中，粘結(jié)劑材料將趨于發(fā)生背離模具和朝向基片表面的任何收縮。這有助于微結(jié)構(gòu)的脫模，并有助于保持放置在基片圖形上的微結(jié)構(gòu)的定位和精確度。
此外，固化引發(fā)劑的選擇可根據(jù)膠泥或膏的陶瓷材料所使用的材料而定。例如，在要求形成不透明和漫反射的陶瓷微結(jié)構(gòu)的應(yīng)用中，有利地可在膠泥或膏的陶瓷材料中包括一定量的二氧化鈦(TiO2)。盡管二氧化鈦對于提高微結(jié)構(gòu)的反射率可以是有效的，但也可使可見光的固化變得困難，因?yàn)榭梢姽獗荒z泥或膏中的二氧化鈦反射，阻止光線被固化引發(fā)劑充分地吸收而有效地固化粘結(jié)劑。然而，通過選擇同時(shí)傳播通過基片和二氧化鈦顆粒的能被輻照致動的固化引發(fā)劑，則可發(fā)生粘結(jié)劑的有效的固化。這樣的固化引發(fā)劑的一實(shí)例是雙酚磷化氫氧化物(2，4，6-三甲基色氨酸苯甲酰)，一種由NY，Hawthrone的Ciba Specialty Chemicals公司出品可以商標(biāo)名IrgacureTM819在市場上購得的光致引發(fā)劑(photoinitiator)。另一實(shí)例是一如美國專利No.5,545,670中所述的三重的光致引發(fā)劑，例如，包括下列諸物的混合物乙烷基二甲胺安息香酸鹽、樟腦醌，以及二苯基碘翁六氟磷酸鹽。這兩個(gè)實(shí)例在鄰近紫外線邊緣的相對窄的區(qū)域內(nèi)的可見光譜的藍(lán)色區(qū)域內(nèi)是活性的，在此相對窄的區(qū)域內(nèi)，輻照可穿過玻璃基片和膠泥或膏中的二氧化鈦顆粒。例如，可根據(jù)粘結(jié)劑、膠泥或膏中的陶瓷材料的組分，以及模具材料或通過其發(fā)生固化的基片，來選擇用于本發(fā)明的過程中的其它的固化系統(tǒng)。
膠泥或膏的稀釋劑通常是根據(jù)以下因素進(jìn)行選擇的材料例如，在固化短效粘結(jié)劑后提高膠泥的模具釋放特性的能力，以及提高使用膠泥或膏制造的生坯狀態(tài)的結(jié)構(gòu)的脫膠特性的能力。稀釋劑較佳地是一在固化前溶于粘結(jié)劑內(nèi)并在固化粘結(jié)劑之后保持液態(tài)的材料。這可提供兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)第一，當(dāng)粘結(jié)劑硬化時(shí)，通過保持液態(tài)，稀釋劑減小固化的粘結(jié)劑粘結(jié)到模具上的風(fēng)險(xiǎn)；第二，當(dāng)粘結(jié)劑硬化時(shí)，通過保持液態(tài)，稀釋劑從粘結(jié)劑材料中相態(tài)分離，由此，形成小的囊或液滴，分散在整個(gè)固化的粘結(jié)劑基體中的稀釋劑的互相滲透的網(wǎng)絡(luò)。稀釋劑的相態(tài)分離的優(yōu)點(diǎn)將在下面的討論中變得明白。
對于諸如PDP阻擋肋之類的許多應(yīng)用，要求脫膠生坯狀態(tài)的微結(jié)構(gòu)，以便在烘焙之前基本上完成。此外，脫膠通常是熱處理過程中最長和最高溫度的步驟。因此，要求膠泥或膏能夠相對快速和完全地并在相對低的溫度下脫膠。
盡管不希望囿于任何的理論，但脫膠可看作是被兩個(gè)依賴于溫度的過程(即，擴(kuò)散和揮發(fā))限制的動力學(xué)和熱力學(xué)的過程。揮發(fā)是這樣的過程分解的粘結(jié)劑分子從生坯狀態(tài)結(jié)構(gòu)的表面蒸發(fā)，并因此留下一多孔的網(wǎng)絡(luò)，以便以較少阻隔的方式外出進(jìn)展。在一單相的樹脂粘結(jié)劑中，積聚在內(nèi)部的氣體的降解產(chǎn)物可在結(jié)構(gòu)上生成水泡和/或破裂結(jié)構(gòu)。這在表面留下高水平含碳的降解產(chǎn)物的粘結(jié)劑系統(tǒng)中尤為普遍，其可形成一不滲透的表皮層來阻擋粘結(jié)劑降解氣體的外出。在單相的粘結(jié)劑成功的某些情形中，橫截面區(qū)域相對小，粘結(jié)劑降解的加熱率是固有地長，以阻止形成表皮層。
發(fā)生揮發(fā)的速率取決于溫度、揮發(fā)的活化能以及頻率或采樣率。因?yàn)閾]發(fā)主要發(fā)生在表面處或靠近表面，采樣率通常正比于結(jié)構(gòu)的總的表面面積。擴(kuò)散是粘結(jié)劑分子從體積的結(jié)構(gòu)遷移到表面的過程。由于粘結(jié)劑材料從表面揮發(fā)，存在著一濃度的梯度，它趨于驅(qū)動粘結(jié)劑材料朝向低濃度的表面。擴(kuò)散率取決于溫度、擴(kuò)散的活化能以及濃度。
因?yàn)閾]發(fā)受表面面積的限制，所以，如果表面面積相對于微結(jié)構(gòu)的體積較小，則太快的加熱會造成揮發(fā)的核素的聚集。當(dāng)內(nèi)壓達(dá)到足夠大時(shí)，結(jié)構(gòu)會膨脹、破裂或碎裂。為了減輕這種效應(yīng)，脫膠可通過相對逐步地增加溫度來實(shí)現(xiàn)，直到脫膠完成為止。脫膠缺乏敞開的通道，或脫膠太快，還可導(dǎo)致殘余碳形成的高趨勢。這又可要求較高的溫度來確保基本上完全的脫膠。當(dāng)脫膠完成時(shí)，溫度可更快地躍到烘焙溫度，并保持在該溫度，直到烘焙完成為止。然后，物品可在此點(diǎn)上冷卻。
通過提供擴(kuò)散的較短的通道和增加的表面面積，稀釋劑可提高脫膠過程。當(dāng)粘結(jié)劑固化或其它方式硬化時(shí)，稀釋劑較佳地保持一液態(tài)并與粘結(jié)劑相態(tài)分離。這可形成在硬化的粘結(jié)劑材料的基體中分散的稀釋劑囊(pocket)的互相滲透的網(wǎng)絡(luò)。粘結(jié)劑材料固化或硬化發(fā)生得越快，稀釋劑囊也將越小。較佳地，在硬化粘結(jié)劑之后，相對大量的稀釋劑的相對小的囊分散在整個(gè)生坯狀態(tài)結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)中。在脫膠過程中，小分子量的稀釋劑可在其它高分子量的有機(jī)組分的分解之前以相對低的溫度快速蒸發(fā)。稀釋劑的蒸發(fā)留下略呈多孔的結(jié)構(gòu)，由此，增加其余的粘結(jié)劑材料可從中揮發(fā)的表面面積，并減小粘結(jié)劑材料必須擴(kuò)散達(dá)到這些表面的平均通道長度。因此，通過包括稀釋劑，在粘結(jié)劑分解過程中的揮發(fā)率隨可供表面面積的增加而增加，由此，對于相同的溫度，提高揮發(fā)率。由于限制的擴(kuò)散率不太可能發(fā)生，所以，這使壓力積聚。此外，相對多孔的結(jié)構(gòu)允許積聚的壓力容易地和在低閾值下釋放。這結(jié)果在于，脫膠通?？稍谳^快的溫度提升的上升率中執(zhí)行，同時(shí)，減小微結(jié)構(gòu)破裂的風(fēng)險(xiǎn)。此外，因?yàn)樵黾拥谋砻婷娣e和減小的擴(kuò)散長度，脫膠在一較低的溫度下完成。
稀釋劑不僅是用于粘結(jié)劑的溶劑化合物。稀釋劑較佳地能充分溶解，以溶入到未固化狀態(tài)的粘結(jié)劑中。一旦膠泥或膏的粘結(jié)劑固化，稀釋劑應(yīng)從參與交聯(lián)過程的單體和/或低聚體中相態(tài)分離。較佳地，稀釋劑相態(tài)分離以在固化的粘結(jié)劑的連續(xù)的基體中形成離散的液體囊，使固化的粘結(jié)劑連接于玻璃料顆?；蚰z泥或膏的陶瓷材料。這樣，固化的生坯狀態(tài)的微結(jié)構(gòu)的物理完整性不受到嚴(yán)重?fù)p害，即使當(dāng)使用相當(dāng)高水平的稀釋劑時(shí)(即，大于約1∶3的稀釋劑對樹脂的比例)。
較佳地，稀釋劑具有的、連接膠泥或膏的陶瓷材料的親和力小于粘結(jié)劑連接陶瓷材料的親和力。當(dāng)硬化時(shí)，粘結(jié)劑將連接于陶瓷材料的顆粒。這增加生坯狀態(tài)結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)完整性，尤其是，在稀釋劑蒸發(fā)之后。稀釋劑其它要求的特性將取決于陶瓷材料的選擇、粘結(jié)劑材料的選擇、固化引發(fā)劑的選擇(如果有的話)、基片的選擇以及其它添加劑的選擇(如果有的話)。較佳等級的稀釋劑包括乙二醇和多羥基物，它們的實(shí)例包括丁二醇、二烴基醇和其它的多羥基物。
除了陶瓷粉、粘結(jié)劑和稀釋劑之外，膠泥或膏可任意選擇地包括其它的材料。例如，膠泥或膏可包括一粘結(jié)劑促進(jìn)劑，以促進(jìn)與基片的粘結(jié)。對于玻璃基片，或具有氧化硅或金屬氧化物表面的基片，硅烷偶聯(lián)劑較佳地選擇為粘結(jié)劑促進(jìn)劑。一較佳的硅烷偶聯(lián)劑是具有三個(gè)烷氧基組的硅烷偶聯(lián)劑。這樣一硅烷可任選地預(yù)作水解，以促進(jìn)與玻璃基片更佳的粘結(jié)。一特別優(yōu)選的硅烷偶聯(lián)劑是一硅烷底劑，它由MN，St.Paul的3M制造公司出品、以商標(biāo)名ScotchbondTMCeramic Primer可從市場上購得。其它供選擇的添加劑可包括諸如分散劑的材料，它們幫助陶瓷材料與膠泥或膏的其它組分混合。可供選擇的添加劑還可包括表面劑、催化劑、抗老化劑、釋放增強(qiáng)劑等。
總的來說，本發(fā)明的方法通常使用一模具來形成微結(jié)構(gòu)。諸方法較佳地使用一能沿至少一個(gè)方向伸展的模具，以將模具圖形與有圖形的基片的預(yù)定部分對齊。模具較佳地是一彈性的聚合物片，其具有光滑的表面和相對的微結(jié)構(gòu)的表面。模具可使用一具有微結(jié)構(gòu)圖形的主工具，通過熱塑性材料的壓縮模制而制成。模具也可由一澆鑄和固化在一薄而柔性的聚合物膜上的可固化的材料制成。有關(guān)使用弧形表面連接阻擋區(qū)域和接合區(qū)域以及其它的模具/微結(jié)構(gòu)的構(gòu)造的討論可見諸于題為“使用一模具在基片上形成陶瓷微結(jié)構(gòu)的方法及由該方法形成的物品”的美國專利申請No.……，它與本文同一日期歸檔，歸檔號為No.56391US002。
微結(jié)構(gòu)的形成可根據(jù)美國專利5,175,030(Lu等人)和美國專利5,183,597(Lu)中揭示的過程進(jìn)行。形成過程包括下列諸步驟(a)準(zhǔn)備一低聚物的樹脂組分；(b)將低聚物樹脂組分沉積在一負(fù)主微結(jié)構(gòu)工具表面上，其數(shù)量只要足以填滿主工具的凹腔；(c)通過在預(yù)形成的基片與主工具(它們中的至少一個(gè)是彈性的)之間去除珠形組分(bead of the composition)，填充凹腔；以及(d)固化低聚物組分。
步驟(a)的低聚物樹脂組分較佳地是單成分的、無溶劑的、輻照聚合的、交聯(lián)的(crosslinkable)有機(jī)低聚物組分，但也可使用其它合適的材料。低聚物組分較佳地是可固化而形成一彈性和尺寸穩(wěn)定的固化的聚合物的一種聚合物。低聚物樹脂的固化較佳地以低的收縮發(fā)生。合適的低聚物組分的一實(shí)例是一脂肪族尿烷丙烯酸鹽，例如，由PA，Ambler的Henkel Corporation出品的商標(biāo)名為PhotomerTM6010的產(chǎn)品。類似的復(fù)合物也可由其它的供貨商供應(yīng)。
丙烯酸鹽和甲基丙烯酸鹽的功能性單體和低聚物是較佳的，因?yàn)樗鼈冊谄胀ǖ墓袒瘲l件下更快地聚合。此外，市場上有大量的各種丙烯酸聚酯出售。然而，甲基丙烯酸鹽、丙烯酰胺和甲基丙烯酰胺的功能性成分也可無限制地使用。在本文中，使用丙烯酸鹽的地方，甲基丙烯酸鹽應(yīng)理解為可接受的。
聚合化可通過通常的方法實(shí)現(xiàn)，例如，在無自由基引發(fā)劑存在的情況下加熱，在合適的光致引發(fā)劑存在的情況下用紫外線或可見光輻照，以及用電子束輻照。聚合化的一種方法是在光致引發(fā)劑存在的情況下以低聚物的約0.1％至1％(按重量計(jì))的濃度用紫外線或可見光輻照。可使用較高的濃度，但為獲得要求的固化樹脂特性通常并不需要這樣的濃度。
沉積在步驟(b)中的低聚物組分的粘度可以是在500和5000厘泊(500和5000×10-3帕斯卡-秒)之間。如果低聚物組分具有的粘度高于該范圍，則空氣泡會誘陷在組分內(nèi)。此外，組分不能全部地填充在主工具(master tooling)內(nèi)的凹陷中。當(dāng)使用帶有的粘度低于該范圍的低聚物時(shí)，低聚物組分可經(jīng)歷固化時(shí)的收縮，這阻止低聚物組分精確地復(fù)制主工具。
幾乎任何的材料可用作圖形模具的底(基片)，只要該材料基本上對于固化輻照光學(xué)上透明，并在微結(jié)構(gòu)的澆鑄過程中具有足夠的強(qiáng)度允許搬運(yùn)處理。此外，用于基片的材料可選擇為在加工和模具的使用中具有足夠的熱穩(wěn)定性。聚對苯二甲酸乙二醇酯或聚碳酸酯薄膜較佳地用作步驟(c)中的基片，因?yàn)椴牧辖?jīng)濟(jì)，對于固化輻照光學(xué)上透明，以及具有良好的拉伸強(qiáng)度?；暮穸葟?.025毫米至0.5毫米是較佳的，厚度從0.075毫米至0.175毫米尤為優(yōu)選。用于微結(jié)構(gòu)的其它有效的基片包括乙酸丁酸纖維素、醋酸丙酸纖維素、聚醚砜、聚甲基丙烯酸甲酯、聚亞安酯、聚酯，以及聚氯乙烯?；谋砻嬉部蛇M(jìn)行處理，以促進(jìn)與低聚物組分的粘結(jié)。
合適的聚對苯二甲酸乙二醇酯基片材料的實(shí)例包括光學(xué)級的聚對苯二甲酸乙二醇酯；以及，具有根據(jù)美國專利4,340,276中描述的方法形成的表面的聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)。
一用于上述方法的優(yōu)選的主工具是金屬工具。如果固化的溫度和供選擇的同時(shí)的熱處理步驟不太大，則主工具也可由熱塑性材料構(gòu)造，諸如層疊聚乙烯和聚丙烯。
在低聚物樹脂填滿基片和主工具之間的凹陷之后，固化低聚物，從主工具移去，并可以或不可以熱處理，以釋放任何的殘余應(yīng)力。當(dāng)模制樹脂材料的固化導(dǎo)致大于約5％的收縮時(shí)(例如，當(dāng)采用具有大部分單體或低分子量的低聚物時(shí))，業(yè)已觀察到合成的微結(jié)構(gòu)可發(fā)生變形。發(fā)生的變形通常顯現(xiàn)為凹陷的微結(jié)構(gòu)側(cè)壁或微結(jié)構(gòu)的部件上的傾斜的頂部。盡管這些低粘度樹脂對于復(fù)制小的、低的長寬比的微結(jié)構(gòu)表現(xiàn)很好，但它們對于相對高的長寬比的微結(jié)構(gòu)則不是優(yōu)選的，對于這樣的微結(jié)構(gòu)，應(yīng)保持側(cè)壁角和頂部的平整。在形成用于PDP用途的陶瓷阻擋肋中，要求有相對高的長寬比的肋，維護(hù)相對直的側(cè)壁和阻擋肋上的頂部會顯得十分重要。
如上所述，通過壓縮模制一抵靠主金屬工具的合適的熱塑性塑料，模具可交替地進(jìn)行復(fù)制。
制備陶瓷微結(jié)構(gòu)的方法前面已經(jīng)描述了能在有圖形的基片上模制和形成陶瓷微結(jié)構(gòu)的諸種方法。例如，PCT專利出版物WO/0038829和美國專利申請09/219,803描述了在電極有圖形的基片上模制和對齊陶瓷阻擋肋微結(jié)構(gòu)。PCT專利出版物WO/0038829和美國專利出版物09/219,803描述形成陶瓷阻擋肋微結(jié)構(gòu)的方法，它們特別適用于諸如PDP和PALC顯示器之類的電子顯示器，其中，通過在相對基片之間產(chǎn)生等離子體，像素得到尋址或照明。
已經(jīng)研究出使用上述參考文獻(xiàn)中描述的某些特征的各種新方法，并可提供準(zhǔn)確的和均勻的微結(jié)構(gòu)參數(shù)。圖2示出在一基片上形成微結(jié)構(gòu)的一方法的實(shí)施例。一個(gè)或多個(gè)基片102借助于一裝置104被傳送通過幾個(gè)加工工位。這些加工工位可形成為單一的裝置或多個(gè)的裝置。
在涂敷工位106，一含有陶瓷材料的固化的膠泥或膏的涂層設(shè)置在基片102上。通常，采用一能產(chǎn)生基本上均勻涂層的涂敷方法，將涂層108涂敷在基片上。這樣方法的實(shí)例包括刀片涂敷、篩網(wǎng)印刷、擠出涂敷以及倒置的照相凹版涂敷。
涂層108可涂敷在基片102的一個(gè)或多個(gè)區(qū)域內(nèi)。圖5示出一實(shí)施例，其中，涂層108涂敷在基本上全部的基片102上，箭頭175示出圖2所示加工過程的傳送方向。在此實(shí)例中，留有的邊緣沒有陶瓷材料，以便提供拿持基片的區(qū)域，或特別在PDP和其它顯示器技術(shù)的情形中留有沒有陶瓷材料的區(qū)域，其中，可執(zhí)行與前屏的密封，以及可形成與基片上的電極圖形的電氣的連接。圖6和7示出一基片102的實(shí)例，其中，涂層108涂敷在基片102的不同區(qū)域上。當(dāng)微結(jié)構(gòu)僅需在基片的一部分上時(shí)，或當(dāng)多個(gè)器件可從一單一的基片中形成時(shí)，這種情形可以是有效的。例如，如圖6和7所示的基片在形成微結(jié)構(gòu)之后可分離成三個(gè)顯示屏。
一般來說，涂層的厚度變化不大于10％，5％，2％或更小。在一實(shí)施例中，涂層具有約50至75μm的厚度。其它的實(shí)施例可使用或厚或薄的涂層。涂層的均勻性便于形成均勻的微結(jié)構(gòu)，并減少對其它加工步驟的要求。尤其是，如果沒有均勻的涂層，則其后的模制加工步驟(將在下文中描述)會需要使用更多的精確接觸壓力和接觸速度控制。這樣的精度對于這些參數(shù)來說，顯著地比涂層厚度的精度更加難于保持。
在一實(shí)施例中，涂層區(qū)域基本上對應(yīng)于將被微結(jié)構(gòu)(例如，阻擋肋)覆蓋的區(qū)域。換句話說，在圖2所示的加工過程中，涂層(如在加工過程中修改的)基本上不散布超過初始涂層的區(qū)域。在此實(shí)施例中，不需去除推出初始涂層區(qū)域外的多余的涂層。從接合區(qū)域的涂層被推入阻擋區(qū)域內(nèi)。涂敷工位形成最終物品或器件的微結(jié)構(gòu)的框架。
圖3示出帶有含有陶瓷材料的膠泥或膏的涂層108的基片102在它通過涂敷工位后的橫截面圖。在此實(shí)施例中，基片102顯示為帶有電極結(jié)構(gòu)103的圖形，以形成一等離子體顯示屏?？墒褂贸姌O之外的結(jié)構(gòu)來形成其它產(chǎn)品。
回到圖2，涂敷的基片被傳送到一模具施加工位110，其中，模具112施加到涂層108上，通常從涂層的前導(dǎo)邊緣開始。模具112通常具有一形成要求的微結(jié)構(gòu)形式。圖4示出施加模具112之后的基片的橫截面圖。構(gòu)造和布置此實(shí)施例中的模具112，以在電極結(jié)構(gòu)之間103形成阻擋區(qū)域114(例如，阻擋肋)。介入的接合區(qū)域116設(shè)置在阻擋區(qū)域114之間。接合區(qū)域116通?；旧媳茸钃鯀^(qū)域114薄，并較佳地具有a)在電極結(jié)構(gòu)103上的均勻的厚度，或b)在各個(gè)電極結(jié)構(gòu)上大致復(fù)制的電極結(jié)構(gòu)上的任何的厚度的變化。這可在各個(gè)電極上提供一復(fù)制的絕緣層，它可理想地提供顯示器中均勻的像素操作。當(dāng)絕緣層不均勻時(shí)，像素不能合適地操作，或可能要求使用一過電流(例如，一大于操作平均像素所需要的電流)來確保照亮所有的像素。
在一實(shí)施例中，模具112由可形成為一卷筒120的諸如聚合物的材料制成。當(dāng)基片102前進(jìn)通過模具施加工位110時(shí)，模具112可展開和施加到涂層108上。一般來說，設(shè)置一卷筒122或其它的壓力施加裝置來對模具112和涂層108提供壓力，以驅(qū)動一部分的涂層進(jìn)入到模具內(nèi)的阻擋區(qū)域內(nèi)。適合于一實(shí)施例的壓力的實(shí)例的范圍是1至5磅/英寸(約0.2至1公斤/厘米)。如果壓力足以將涂層材料填充到模具內(nèi)的阻擋區(qū)域，且涂層基本上是均勻的，則基片102移動的速度和卷筒122施加的壓力不需精確地控制，以確保接合區(qū)域達(dá)到要求的復(fù)制厚度。另一方面，如果涂層基本上不均勻，則壓力和速度通常需要更精確地控制，以獲得要求的復(fù)制的接合區(qū)域厚度。
模具112可供選擇地伸展，以將模具112的圖形表面的至少一部分與有圖形的基片102的對應(yīng)部分對齊，如被電極103的間距所限定的。在理想條件下，制作的模具的圖形和制作的基片的圖形將完全地匹配。然而，在實(shí)踐中，通常并不是這樣的情形。加工步驟可致使基片和模具的尺寸變化。盡管這些尺寸變化可以很小，但它們可不利地影響使用模具與基片圖形的對齊的微結(jié)構(gòu)的精確的放置。例如，一具有100厘米寬度和一200微米的電極間距的PDP基片各具有精確地放置在鄰近電極之間的5000個(gè)阻擋肋。電極的間距和模具的間距之間的差僅為0.1微米(或0.05％)，意味著阻擋肋的圖形和基片上的電極的圖形將不對齊，并橫貫基片在至少兩個(gè)區(qū)域內(nèi)異相180°。這對顯示器件的功能非常有害。對于這樣的一PDP基片，模具的間距和電極的間距最好具有一0.015％或更小的不匹配(mismatch)。
本發(fā)明的過程可應(yīng)用一能伸展而便于模具圖形與基片圖形精確對齊的模具。首先，模具通過沿與基片圖形相同的定向放置模具圖形而實(shí)現(xiàn)大致的對齊。核查模具和基片對應(yīng)圖形的對齊。模具沿平行于基片平面的一個(gè)或多個(gè)方向伸展，直到達(dá)到要求的對齊。在具有平行線圖形的基片的情形中，例如，PDP基片上的電極，模具較佳地沿一個(gè)方向伸展，或平行于基片圖形，或垂直于基片圖形，視模具的間距是大于還是小于基片圖形的間距而定。當(dāng)模具沿平行于基片102的平行線圖形的方向伸展時(shí)，在伸展而與基片圖形的間距相一致的過程中模具的圖形的間距減小。為了擴(kuò)展模具的間距，模具沿垂直方向伸展。
可使用各種已知技術(shù)來使伸展發(fā)生。例如，模具的邊緣可附連在可調(diào)整的卷筒上，它們可增加或減小在模具上的張力直到實(shí)現(xiàn)對齊為止。在某些要求同時(shí)沿一個(gè)以上方向伸展模具的情形中，可加熱模具使模具熱膨脹直到達(dá)到對齊為止。在某些情形中，可使用照相機(jī)、顯微鏡或其它可顯現(xiàn)的裝置用肉眼來監(jiān)視對齊的情況。在另外的實(shí)施例中，例如，可使用一CCD陣列通過計(jì)算機(jī)執(zhí)行觀察。通?？墒褂靡粋€(gè)以上觀察裝置在不同的點(diǎn)監(jiān)視對齊。
在模具圖形與基片圖形對齊之后，模具112與基片102之間的材料在固化工位124中進(jìn)行固化，以形成粘結(jié)到基片102的表面上的微結(jié)構(gòu)。根據(jù)使用的粘結(jié)劑材料的固化可以各種方式發(fā)生。例如，使用提供可見光、紫外線、電子束輻射的一個(gè)或多個(gè)固化裝置126來固化材料，或通過加熱固化或冷卻以從熔化的狀態(tài)實(shí)現(xiàn)固化。當(dāng)采用輻照固化時(shí)，輻射可通過基片102，通過模具112，或通過基片102和模具112傳播。較佳地，選擇的固化系統(tǒng)便于將固化后的材料粘結(jié)到基片102上。這樣，在使用硬化和輻照固化過程中趨于收縮的材料的情形中，材料最好通過基片102的輻射實(shí)施固化。如果材料僅通過模具112進(jìn)行固化，則在固化過程中，材料通過收縮會拉離基片102，由此不利地影響與基片102的粘結(jié)。在本應(yīng)用中，固化是指可按如上所述進(jìn)行固化的材料。
材料固化而形成粘結(jié)到基片102表面并對齊于基片102的圖形之后，模具112可在模具移去工位128中被移去(例如，通過將模具卷繞到一卷筒130上)。提供一可伸展和彈性的模具112可有助于模具112的移去，因?yàn)槟＞?12可被剝?nèi)?，以使脫模力可集中在較小的表面區(qū)域。當(dāng)具有阻擋區(qū)域114的微結(jié)構(gòu)被模制時(shí)，模具112較佳地通過沿一平行于阻擋區(qū)域114和模具112的圖形的方向的剝離而被移去。這在模具移去的過程中最大程度地減小垂直施加在阻擋區(qū)域114上的壓力，由此，減小損壞阻擋區(qū)域的可能性。較佳地，模具釋放被包括在模具112的圖形表面102上的涂層，或被硬化而形成微結(jié)構(gòu)本身的材料內(nèi)。當(dāng)形成較高的長寬比時(shí)，模具釋放材料變得更加重要。長寬比越高的材料使得脫模越加困難，并可導(dǎo)致?lián)p壞微結(jié)構(gòu)。如上所述，從基片102側(cè)固化材料不僅有助于改進(jìn)硬化的微結(jié)構(gòu)與基片102的粘結(jié)，而且在固化過程中可允許微結(jié)構(gòu)朝向基片102收縮，由此，拉離模具112以使脫模更加容易。
模具112移去之后，保留下來的是具有粘結(jié)在其上并與基片102的圖形對齊的多個(gè)硬化的微結(jié)構(gòu)的圖形的基片102。根據(jù)應(yīng)用情形，這可以是完成的產(chǎn)品。在其它諸如將具有多個(gè)陶瓷微結(jié)構(gòu)的基片102的實(shí)施例中，硬化的材料包含一粘結(jié)劑，它較佳地在脫膠/烘焙工位132中通過提高的溫度下的脫膠而被移去。脫膠或燒毀粘結(jié)劑之后實(shí)施生坯狀態(tài)的陶瓷微結(jié)構(gòu)的烘焙，以在微結(jié)構(gòu)的材料中熔合玻璃顆?；驘Y(jié)陶瓷顆粒。這樣就增加了微結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度。在微結(jié)構(gòu)稠化的烘焙過程中，也可發(fā)生收縮。烘焙的微結(jié)構(gòu)根據(jù)基片102圖形保持位置和其間距。
對于PDP顯示器應(yīng)用，磷材料涂敷在微結(jié)構(gòu)的阻擋區(qū)域之間。然后，基片102可安裝在顯示器組件內(nèi)。這包括將具有支撐電極53的前基片51與具有尋址電極23的背基片21、微結(jié)構(gòu)以及磷對齊，這樣，如圖1所示，支撐電極53與尋址電極23垂直。相對電極交叉的區(qū)域形成顯示器的像素。然后，在基片粘結(jié)在一起和在其邊緣處密封時(shí)，基片之間的空間排空并填充惰性氣體。
微結(jié)構(gòu)的接合區(qū)域116的完整性和一致的絕緣厚度是等離子體顯示屏的重要方面。對于等離子體顯示屏的電氣性能，接合區(qū)域116的厚度是重要的。由于接合區(qū)域116的不相等的厚度而造成的絕緣性的顯著變化，可導(dǎo)致不理想的光發(fā)射圖形(例如，磷的不相等的發(fā)射)，其原因在于在等離子體顯示屏的操作過程中，開關(guān)電壓的顯著的差異。本發(fā)明的方法便于形成基本上均勻的接合區(qū)域。
應(yīng)該認(rèn)識到也可使用帶有模制微結(jié)構(gòu)的基片來形成其它的物品。例如，模制的微結(jié)構(gòu)可用來形成諸如電泳板之類的應(yīng)用中的毛細(xì)現(xiàn)象的通道。此外，模制的微結(jié)構(gòu)可用于等離子體或發(fā)光的其它的應(yīng)用中。
實(shí)例實(shí)例1-10使用模具和光固化的玻璃料膠泥在基片上形成阻擋肋。制備一玻璃料膠泥。用于這些實(shí)例中的玻璃料膠泥的構(gòu)成包括80份(按重量計(jì))RFW030玻璃粉(日本東京的Asahi Glass Co.)，它含有帶有諸如TiO2和Al2O3的難熔填料的硼硅酸鉛玻璃料。對于玻璃粉添加8.034份(按重量計(jì))BisGMA(雙酚-a.二環(huán)氧甘油醚二甲替丙烯酸鹽)，可由PA，Exton的Sartomer Company，Inc.購得，以及4.326份(按重量計(jì))的TEGDMA(三甘醇二甲替丙烯酸鹽)，可由日本的Kyoeisha Chemical Co.，Ltd.購得，以形成固化的短效粘結(jié)劑。使用7份(按重量計(jì))1，3丁二醇(WI，Milwaukee的Aldrich Chemical Co.)，作為稀釋劑。此外，可添加0.12份(按重量計(jì))POCAII(多羥基聚氧烯化磷酸酯)作為擴(kuò)散劑，可由MN，St.Paul的3M Company購得，(可使用其它的多羥基聚氧烯化磷酸酯，并由其它制造商購得)，添加0.16份(按重量計(jì))A174硅烷(WI，Milwaukee的Aldrich Chemical Co.)作為硅烷偶聯(lián)劑，添加0.16份(按重量計(jì))IrgacurTM819(瑞士Basel的Ciba SpecialtyChemicals)作為固化引發(fā)劑。此外，添加0.20份(按重量計(jì))BYK A555(購自CT，Wallingford的BYK Chemie USA)作為一脫氣劑。
所有的液體成分和光引發(fā)劑組合在一不銹鋼混合容器內(nèi)。各成分使用一由氣動馬達(dá)驅(qū)動的整流罩葉片(PA，West Chester的VWR Scientific Products)進(jìn)行混合。在混合葉片轉(zhuǎn)動時(shí)，慢慢地加入固體成分。在所有成分加入之后，混合物繼續(xù)混合5分鐘。膠泥傳送到一高密度聚乙烯容器內(nèi)，容器內(nèi)裝有1/2英寸圓柱形高密度氧化鋁研磨介質(zhì)。使用一涂料調(diào)節(jié)裝置(NJ，Union的Red Devil Model 5100)持續(xù)執(zhí)行研磨30分鐘。然后，從球磨機(jī)中排出膠泥。最后，使用一3輥磨機(jī)(NY，Haupauge的Charles Ross & Son Company的Model 2.5×5TRM)在60℃下膠泥進(jìn)行研磨。
使用一刀形涂復(fù)器將膠泥涂敷在2.3mm厚的堿石灰玻璃基片上(WV，Charleston的Libbey Owen Ford Glass Co.)。對所有試樣刀片間隙設(shè)定在75微米。
涂敷之后，一具有阻擋肋特征的模具層疊在涂敷的基片上。層疊壓力名義為0.68公斤/厘米，且層疊速度名義為3厘米/秒。使用的模具是聚碳酸酯或光致固化的丙烯酸鹽材料，該材料澆鑄和固化在諸如125μm厚的PET(DE，Wilmington的E.I.Du Pont De Nemours and Company)的高剛度背襯材料上。模具通過將丙烯酸鹽樹脂澆鑄和固化在一金屬根據(jù)上而制成。評價(jià)具有不同類型阻擋肋微結(jié)構(gòu)的模具。
模制之后，涂敷的基片暴露在藍(lán)光源下以硬化玻璃料膠泥。在1.5英寸(約3.8厘米)的試樣表面使用一藍(lán)光源來進(jìn)行固化。光源由10個(gè)超光化學(xué)的熒光燈(荷蘭Einhoven的Philips Electronics N.V.，Model TLDK30W/03)各間距2英寸(約5.1cm)構(gòu)成。這些超光化學(xué)燈提供波長范圍約為400至500納米的光。固化時(shí)間通常為30秒。
移去模具，根據(jù)下列熱循環(huán)試樣在空氣中進(jìn)行燒結(jié)3℃/分鐘至300℃，5℃/分鐘至560℃，浸泡20分鐘，在2-3℃/分鐘冷卻至環(huán)境溫度。
下表提供有關(guān)各實(shí)例中形成的產(chǎn)品的信息。所有尺寸是燒結(jié)前的生坯狀態(tài)下的尺寸。斜度角是指阻擋線相對于垂直線的角度。肋底的曲率半徑是指阻擋肋與接合部分相遇處的曲率半徑。
實(shí)例11-14除了使用金屬測隙規(guī)調(diào)整涂敷間隙之外，實(shí)例11-14與實(shí)例1-10相同的方式制成。用于這些模具的阻擋肋的尺寸是360微米間距，213微米高，37微米肋頂寬度，8°斜度角，以及50微米光滑半徑調(diào)和。
這表明接合厚度可通過選擇涂層厚度進(jìn)行控制。
本發(fā)明不應(yīng)被認(rèn)為局限于上述的具體的實(shí)例，相反，應(yīng)理解為涵蓋如權(quán)利要求書中所闡述的本發(fā)明的所有方面。在直接回顧上述的說明書后，本發(fā)明適用的各種改型、等價(jià)工藝以及許多結(jié)構(gòu)，對于本發(fā)明所涉及的技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員來說是十分顯然的。
權(quán)利要求
1.一種制造微結(jié)構(gòu)的組件的方法包括在一基片上形成一基本上均勻的可固化材料的涂層，該涂層形成一前導(dǎo)邊緣；涂層從前導(dǎo)邊緣開始接觸于模具，模具在固化的材料中形成多個(gè)被介入的接合區(qū)域連接的阻擋區(qū)域；固化材料被固化；以及移去模具。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，形成一基本上均勻的涂層包括在基片上形成固化材料的涂層，使其厚度變化不大于5％。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，固化材料包括一陶瓷材料。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，固化材料還包括一粘結(jié)劑。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，還包括在固化材料固化之后，對固化材料進(jìn)行脫膠。
6.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，還包括在移去模具之后烘焙固化材料。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，接觸于涂層包括從涂層的前導(dǎo)邊緣開始展開模具，同時(shí)接觸于涂層。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，移去模具包括將模具卷繞在接受的元件上。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，模具包括一聚合物薄膜。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，涂層接觸于模具包括涂層接觸于模具并形成多個(gè)被介入的接合區(qū)域連接的阻擋區(qū)域，介入的接合區(qū)域具有一基本上均勻的中心厚度。
11.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括多個(gè)設(shè)置在基片上的電極。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，還包括將接合區(qū)域與設(shè)置在基片上的多個(gè)電極對齊。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，對齊接合區(qū)域包括伸展模具以將接合區(qū)域與多個(gè)電極對齊。
14.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，涂層形成一小于基片表面區(qū)域的涂層區(qū)域。
15.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，涂層形成至少兩個(gè)個(gè)別的涂層區(qū)域。
16.一種制造微結(jié)構(gòu)的組件的方法包括在一基片上設(shè)置一固化材料，該基片具有一第一端；固化材料從第一端開始接觸于模具，并以基本上均勻的接觸速度繼續(xù)，且施加一基本上均勻的接觸壓力；以及使用一模具，將固化材料形成為多個(gè)被介入的接合區(qū)域連接的阻擋區(qū)域，其中，接合區(qū)域具有一基本上均勻的中心厚度。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，在基片上設(shè)置固化材料包括將基片上的固化材料設(shè)置成一基本上均勻的涂層。
18.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，還包括固化材料的固化。
19.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，還包括移去模具。
20.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，固化材料包括一陶瓷材料。
21.如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，固化材料還包括一粘結(jié)劑。
22.如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，還包括對固化材料進(jìn)行脫膠。
23.如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，還包括烘焙陶瓷材料。
24.一種制造微結(jié)構(gòu)的組件的方法包括在一基片上形成一基本上均勻的可固化材料的涂層，該涂層形成一前導(dǎo)邊緣和形成一小于基片的表面區(qū)域的一涂層區(qū)域；涂層從前導(dǎo)邊緣開始接觸于模具，模具將固化材料形成為多個(gè)被介入的接合區(qū)域連接的阻擋區(qū)域，而基本上沒有放大的涂層區(qū)域；固化材料被固化；以及移去模具。
25.一種制造一顯示器的方法包括可固化的材料的大致均勻的涂層形成在一基片上形成一基本上均勻的可固化材料的涂層，該涂層形成一前導(dǎo)邊緣；涂層從前導(dǎo)邊緣開始接觸于模具，模具在固化材料中形成多個(gè)被介入的接合區(qū)域連接的阻擋肋；固化材料被固化；以及移去模具。
全文摘要
在一制造微結(jié)構(gòu)的組件的方法中，一可固化的材料的大致均勻的涂層形成在帶有形成一前導(dǎo)邊緣的涂層的基片上形成一基本上均勻的可固化材料的涂層。該涂層從前導(dǎo)邊緣開始接觸于模具，以在固化的材料中形成多個(gè)被介入的接合區(qū)域連接的阻擋區(qū)域。固化材料被固化，并移去模具。可供選擇地，涂層包括一粘結(jié)劑。對這樣一涂層可任意選擇地進(jìn)行脫膠。此外，涂層可被烘焙而形成陶瓷微結(jié)構(gòu)。
文檔編號C03C17/00GK1565040SQ02819893
公開日2005年1月12日 申請日期2002年8月9日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月9日
發(fā)明者R·C·邱, K·R·笛龍 申請人:3M創(chuàng)新有限公司