專利名稱：使用模具在基片上形成陶瓷微結(jié)構(gòu)的方法和用該方法形成的物品的制作方法
技術領域：
本發(fā)明總地涉及在圖形基片上形成結(jié)構(gòu)的方法。具體來說，本發(fā)明涉及改進的模制陶瓷結(jié)構(gòu)的方法，該結(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圖形基片上模制陶瓷結(jié)構(gòu)，涉及具有模制的阻擋肋的顯示器。
背景技術：
顯示器技術的進步，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，這種技術的進步已導致人們致力于在玻璃基片上形成絕緣的陶瓷阻擋肋。陶瓷阻擋肋分離諸個單元，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，當被uv輻照時，磷發(fā)出紅、綠，或藍可見光。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內(nèi)。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粘結(jié)劑內(nèi)的微米大小的玻璃料顆粒。使用有機粘結(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基片的應用中，要求很少或沒有缺陷或裂縫的高精度和均勻的阻擋肋。這可引起挑戰(zhàn)，尤其是在從生坯狀態(tài)的阻擋中取下模具的過程中，或在生坯狀態(tài)阻擋肋烘焙的過程中。
由于模具釋放的困難性，移去模具可損壞阻擋。因為阻擋肋在烘焙過程中趨于收縮，所以，生坯狀態(tài)的阻擋肋一般大于熔合后的阻擋所要求的尺寸。較長的結(jié)構(gòu)可使脫模變得更加困難。移去模具還可損壞模具。如果材料不能從模具中完全地取出，則該模具通常被丟棄。此外，在烘焙要求的溫度下阻擋肋會開裂，從基片中分成細層或翹曲。由于熱膨脹和內(nèi)應力的消除，基片在烘焙過程中還經(jīng)歷尺寸的變化。
諸如阻擋肋的微結(jié)構(gòu)還可用于其它的用途。
發(fā)明概要一般來說，本發(fā)明涉及具有設置在一基片上的微結(jié)構(gòu)的物品和器件以及制造這些物品和器件的方法。PDP和其它的顯示器裝置是這種物品和器件的實例。一個實施例是微結(jié)構(gòu)的組件。微結(jié)構(gòu)具有交替地分別帶有阻擋表面和接合表面的阻擋部分和接合部分。各阻擋表面和接合表面由弧形表面連接，該弧形表面是弧形部分的部分。阻擋表面和接合表面基本上是連續(xù)的。
本發(fā)明的另一實施例是一微結(jié)構(gòu)的組件。該組件包括在一具有設定地址的電極的圖形的玻璃基片上模制和硬化的陶瓷微結(jié)構(gòu)。微結(jié)構(gòu)具有交替地分別帶有阻擋表面和接合表面的阻擋部分和接合部分。各阻擋表面和接合表面由弧形表面連接，該弧形表面是弧形部分的部分。阻擋表面和接合表面基本上是連續(xù)的。微結(jié)構(gòu)的接合部分也與玻璃基片的電極的圖形對齊。
本發(fā)明的另一實施例是一微結(jié)構(gòu)的組件。該組件包括在基片上模制和硬化的微結(jié)構(gòu)。微結(jié)構(gòu)具有交替的阻擋部分和接合部分。阻擋部分在其頂端處的寬度不大于75μm。
本發(fā)明的另一實施例是一微結(jié)構(gòu)的組件。該組件包括在基片上模制和硬化的陶瓷微結(jié)構(gòu)。微結(jié)構(gòu)具有交替地分別帶有阻擋表面和接合表面的阻擋部分和接合部分。阻擋部分還具有臺階形的端部。
本發(fā)明的另一實施例是一制造微結(jié)構(gòu)的組件的工藝。一可固化的材料設置在一圖形的基片上。一模具將該材料成形為具有交替地分別帶有阻擋表面和接合表面的阻擋部分和接合部分的微結(jié)構(gòu)。各阻擋表面和接合表面由弧形表面連接，該弧形表面是弧形部分的部分。阻擋表面和接合表面基本上是連續(xù)的。模具可被移去?？蛇x擇地是該材料被固化或處理，以便硬化該微結(jié)構(gòu)。可選擇地是模具伸展而將微結(jié)構(gòu)與圖形的基片對齊。
本發(fā)明的另一實施例是一制造微結(jié)構(gòu)的組件的方法。一包括陶瓷粉和可固化的短效粘結(jié)劑的膠泥設置在帶有電極圖形的玻璃基片(glass substrate patternedwith electrodes)上。膠泥隨模具成形為具有交替地分別帶有阻擋表面和接合表面的阻擋部分和接合部分的微結(jié)構(gòu)。各阻擋表面和接合表面由弧形表面連接，該弧形表面是弧形部分的部分?；⌒伪砻婧徒雍媳砻婊旧鲜沁B續(xù)的。粘結(jié)劑固化而硬化膠泥并將膠泥粘結(jié)到基片上。移去模具而在基片上留下復制模具圖形的生坯狀態(tài)的微結(jié)構(gòu)。生坯狀態(tài)的微結(jié)構(gòu)被脫去粘結(jié)，并烘焙燒去粘結(jié)劑，燒結(jié)陶瓷粉形成陶瓷的微結(jié)構(gòu)。
另一實施例是成形微結(jié)構(gòu)的阻擋端部的工藝。一重物施加在生坯狀態(tài)(greenstate)的微結(jié)構(gòu)的阻擋端部。重物的一部分底部接觸阻擋端部的頂角。微結(jié)構(gòu)烘焙，而重物被移去。
附圖簡要說明結(jié)合諸附圖考慮下面本發(fā)明各種實施例的詳細的描述，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是模制和對齊在圖形基片上的微結(jié)構(gòu)的橫截面示意圖；圖3是從生坯狀態(tài)的微結(jié)構(gòu)移去模具的方法的示意圖；圖4是在圖形基片上的微結(jié)構(gòu)的橫截面示意圖，示出從生坯狀態(tài)收縮的一圖形；圖5是一陶瓷微結(jié)構(gòu)阻擋部分的端部的側(cè)視截面示意圖，示出從生坯狀態(tài)收縮的一圖形；圖6是帶有在基片上的彎曲部的微結(jié)構(gòu)的第一實施例的橫截面示意圖；圖7是帶有在基片上的彎曲部的微結(jié)構(gòu)的第二實施例的橫截面示意圖；圖8是帶有在基片上的彎曲部的微結(jié)構(gòu)的第三實施例的橫截面示意圖；圖9是帶有減小的阻擋部分(barrier portion)寬度的微結(jié)構(gòu)的一實施例的橫截面示意圖；圖10是帶有臺階端部的微結(jié)構(gòu)阻擋部分的第一實施例的側(cè)視截面示意圖；圖11是帶有臺階端部的微結(jié)構(gòu)阻擋部分的第二實施例的側(cè)視截面示意圖；圖12是帶有錐形端部的微結(jié)構(gòu)阻擋部分的側(cè)視截面示意圖；圖13是帶有一重物的微結(jié)構(gòu)阻擋部分的側(cè)視截面示意圖；以及圖14是一微結(jié)構(gòu)的一表面的一部分的示意圖的截面圖。
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例示出其具體的形式并將作詳細的描述。然而，應該理解到，不意圖將本發(fā)明限制在所述的特殊的實施例中。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、等價物和變體。
詳細說明先前已描述了能在圖形基片上精確地模制和形成微結(jié)構(gòu)的方法。例如，PCT專利出版物No.WO/0038829和美國專利出版物No.09/219,803描述在電極圖形基片上的陶瓷阻擋微結(jié)構(gòu)的模制和對齊。PCT專利出版物No.WO/0038829和美國專利出版物No.09/219,803描述描述形成陶瓷阻擋微結(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，像素得到尋址和照明。與本文同一日期提交的歸檔號No.56390US002的題為“使用一模具在一基片上形成微結(jié)構(gòu)的方法”的美國專利申請，描述了使用一模具在一基片上形成陶瓷微結(jié)構(gòu)的方法。
如圖1所示，這樣的等離子體顯示器具有各種基片元件。背離觀察者定向的背基片元件具有一帶有獨立尋址的平行電極23的背基片21。背基片21可由各種成分形成，例如，玻璃、陶瓷、金屬，或塑料。陶瓷的微結(jié)構(gòu)25包括諸阻擋部分32，它們定位在背電極23之間并分離紅(R)、綠(G)和藍(B)磷沉積的諸區(qū)域。前基片元件包括一玻璃基片51和一組獨立尋址的平行電極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的背電極23定向。在一完成的顯示器中，前基片和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和尋址電極23之間，以足夠的強度激發(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、綠或藍可見光。
背基片21較佳地是一透明的玻璃基片。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，加工過程中達到的溫度可致使電極材料遷移。這種遷移可導致電極之間形成導電路徑，由此，短路鄰近電極或致使稱之為“串擾(crosstalk)”的電極之間的不希望的電氣干擾。背基片21應能耐受燒結(jié)、烘焙陶瓷阻擋材料所要求的溫度。烘焙溫度可從約400℃至1600℃的寬范圍內(nèi)變化，但通常在堿石灰玻璃基片上制造PDP的烘焙溫度約從400℃至600℃范圍內(nèi)變化，視膠泥內(nèi)陶瓷粉軟化溫度而定。前基片是透明玻璃基片，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)。
電極是條帶的導電材料。通常，電極是銅、鋁或含銀的導電玻璃料。電極也可由透明的導電氧化物材料制成，例如，銦錫氧化物，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上或背基片內(nèi)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，跨越整個活動顯示區(qū)域的長度范圍從幾個厘米至幾十個厘米。在某些實例中，背基片23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。例如，在高清晰度等離子體顯示屏中，電極的寬度較佳地為小于50μm。
用于形成微結(jié)構(gòu)25的材料通常包括陶瓷顆粒，它們可通過烘焙進行熔合或燒結(jié)而形成剛性的基本致密的絕緣結(jié)構(gòu)。微結(jié)構(gòu)25的陶瓷材料較佳地是無堿金屬且包括玻璃和其它非結(jié)晶氧化物。在玻璃料或陶瓷粉中存在堿金屬可導致不希望的導電材料從基片上的電極遷移。形成阻擋的陶瓷材料具有低于基片軟化溫度的軟化溫度。軟化溫度是玻璃或陶瓷材料可熔合到一沒有表面連接的多孔性的相對致密的結(jié)構(gòu)的最低的溫度。較佳地，膠泥的陶瓷材料的軟化溫度約不大于600℃，更加較佳地約不大于560℃，最佳地是約不大于500℃。較佳地，微結(jié)構(gòu)25的材料具有的熱膨脹系數(shù)在玻璃基片的熱膨脹系數(shù)的10％之內(nèi)。微結(jié)構(gòu)25的熱膨脹系數(shù)和背基片21的熱膨脹系數(shù)的接近的匹配，可在加工過程中減小損壞微結(jié)25的機會。再者，熱膨脹系數(shù)的差異可造成基片顯著的翹曲或碎裂。
PDP中的阻擋部分32的高度約為100μm至170μm，寬度約為20μm至80μm。阻擋的間距(每橫向截面的單位長度的阻擋數(shù))較佳地與電極的間距相匹配。
PCT專利出版物No.WO/0038829和美國專利申請No.09/219,803，以及與本文同一日期提交的歸檔號No.56390US002的題為“使用一模具在一基片上形成微結(jié)構(gòu)的方法”的美國專利申請，描述了在一有圖形基片上形成和對齊微結(jié)構(gòu)的方法。通過在有圖形基片和有圖形的模具表面之間放置包括固化材料的混合物來進行該方法。圖2示出模具30、形成微結(jié)構(gòu)25的固化材料，以及帶有背電極23的背基片21的橫向截面圖。模具30的圖形表面能從模具30和背基片21之間的固化材料形成多個微結(jié)構(gòu)25。模具30可任意選擇地伸展，以使模具30的圖形表面的預定部分與圖形背基片21的對應的預定部分對齊，如背電極23的間距所限定的。
在有圖形的背基片21上形成微結(jié)構(gòu)25的材料可以各種方式放置在模具30和背基片21之間。材料可直接地放置在模具30的圖形上，然后將模具30和材料放置在背基片21上；材料可放置在背基片21，然后，模具30壓靠背基片21上的材料；材料可放置在背基片21上，然后接觸模具30；或者，在模具30和背基片21通過機械的或其它的方法放置在一起時，材料可引入到模具30和背基片21之間的間隙內(nèi)。用來在模具30和背基片21之間放置材料所采用的方法，取決于將在背基片21上形成的微結(jié)構(gòu)25的長寬比，形成微結(jié)構(gòu)的材料的粘度，以及模具30的剛度。一般來說，具有的長度比其寬度大的微結(jié)構(gòu)25(高的長寬比結(jié)構(gòu))，使用具有相對深的凹陷的模具30。在這些情形中，根據(jù)材料的粘度，難于完全地填充模具30的凹陷，除非用力將材料注入到模具30的凹陷內(nèi)。較佳地，模具30的凹陷完全地被填充，同時，在材料中盡可能地減少引入氣泡或空氣囊。
在模具30和背基片21之間放置固化材料時，可在背基片21和模具30之間施加壓力，如圖2所示，以設定接合部分34的厚度。接合部分34一般是諸阻擋部分32之間的微結(jié)構(gòu)25的部分，它部分地包圍或定位在背電極23上方。如果要求零厚度的接合部分34，則可用材料填充模具30，然后，使用刀片或擠壓在接觸背基片21之前從模具30移去任何多余的材料。對于其它的應用，可要求具有一非零厚度的接合部分34。在PDP的情形中，形成微結(jié)構(gòu)25的材料一般是絕緣的，且接合部分34的厚度確定定位在背電極23上的絕緣材料的厚度。因此，對于PDP來說，接合部分34的厚度對于確定在背電極23和支撐電極53之間施加多大的電壓來產(chǎn)生等離子體和激勵畫面元件是重要的。
在模具30的圖形與基片的圖形對齊之后，模具30和背基片21之間的材料固化而形成粘附在背基片21的表面的上的生坯狀態(tài)的微結(jié)構(gòu)45。在去除粘結(jié)之前，微結(jié)構(gòu)可被稱之為生坯狀態(tài)的微結(jié)構(gòu)。材料的固化可以多種方式發(fā)生，視所使用的粘結(jié)劑樹脂而定。例如，可使用可見光、紫外線、電子束輻照、其它形式的輻照、熱固化，或從熔化狀態(tài)冷卻到固化，來固化材料。當采用輻照固化時，輻照可通過背基片21，通過模具30，或通過背基片21和模具30傳播。較佳地，選擇的固化系統(tǒng)便于將固化的材料粘結(jié)到背基片21。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，該材料較佳地采用輻照通過背基片21來進行固化。如果材料的固化僅通過模具30，則在固化過程中通過收縮材料可從背基片21被拉出，由此，不利地影響與背基片21的粘結(jié)。在本應用中，可固化的是指材料能如上所述地進行固化。
在材料固化而形成粘結(jié)到背基片21表面上并對齊于背基片21的圖形的生坯狀態(tài)的微結(jié)構(gòu)45之后，可移去模具30。提供伸展的和彈性的模具30可有助于模具30的移去，因為模具30可被剝?nèi)ィ允姑撃Ａ杉性谳^小的表面區(qū)域上。如圖3所示，當模制具有阻擋部分32的生坯狀態(tài)的微結(jié)構(gòu)45時，模具30較佳地沿平行于阻擋部分32和模具30的圖形的方向剝?nèi)ザ灰迫?。這在模具去除過程中減小垂直于阻擋部分32施加的壓力，由此，減小損壞阻擋部分32的可能性。較佳地，一模具釋放既可包括在模具30的圖形表面上的涂層，也可包括在用來形成微結(jié)構(gòu)25本身的材料中。當形成更高長寬比的結(jié)構(gòu)時，一模具釋放材料可變得更加重要。較高長寬比的結(jié)構(gòu)使得脫模更加困難，并可導致?lián)p壞微結(jié)構(gòu)25。如上所述，從背基片21側(cè)固化材料不僅幫助改進硬化的生坯狀態(tài)的微結(jié)構(gòu)45與背基片21的粘結(jié)，而且在固化過程中可允許生坯狀態(tài)的微結(jié)構(gòu)45朝向背基片21收縮，由此，從模具30拉離而方便脫模。
在模具30移去之后，留下的是具有多個粘結(jié)在其上并與背基片21的圖形對齊的硬化多大生坯狀態(tài)的微結(jié)構(gòu)45的圖形的背基片21。。根據(jù)應用，這可以是完成的產(chǎn)品。在另一些應用中，硬化的材料包含一粘結(jié)劑，粘結(jié)劑最好在提高的溫度下通過脫膠而移去。脫膠或燒去粘結(jié)劑之后，執(zhí)行生坯狀態(tài)的微結(jié)構(gòu)的烘焙，以在微結(jié)構(gòu)材料中熔合玻璃顆?；驘Y(jié)陶瓷顆粒。這提高微結(jié)構(gòu)25的強度和剛度。收縮也可在微結(jié)構(gòu)25稠化的烘焙過程中發(fā)生。圖4示出烘焙具有圖形的背電極23的背基片21之后的陶瓷微結(jié)構(gòu)25。烘焙可稠化微結(jié)構(gòu)25，以使其外形從所示的生坯狀態(tài)的微結(jié)構(gòu)45的外形稍有收縮。如圖所示，烘焙過的微結(jié)構(gòu)25根據(jù)背基片21圖形保持其位置和間距。
對于PDP顯示器應用，磷材料涂復到微結(jié)構(gòu)25的通道16上。然后，帶有烘焙過的微結(jié)構(gòu)25的背基片21可安裝到顯示器組件內(nèi)。這可包括將具有支撐電極53的前基片51與具有背電極23、微結(jié)構(gòu)25和磷的背基片21對齊，這樣，如圖1所示，支撐電極53垂直于背電極23。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進行密封時，基片之間的空間排空并填充惰性氣體。
包括絕緣厚度的微結(jié)構(gòu)25的接合部分34的厚度外形可以是等離子體顯示屏的一重要方面。接合部分34的厚度可影響等離子體顯示屏的電氣性能。微結(jié)構(gòu)25可以模制或以其它方式形成，以建立接合部分34的厚度外形。厚度外形可設計成在接合部分34的寬度上提供恒定不變的厚度。在其它的情形中，接合部分34的厚度外形可設計成在接合部分34的寬度上提供變化的厚度。變化的厚度外形可與PDP的其它方面相比擬，例如，背電極23的放置和尺寸或阻擋32的體系結(jié)構(gòu)。然而，在加工處理過程中，可在微結(jié)構(gòu)25的材料中發(fā)生變化，它們對PDP的電氣性能具有不理想的作用。
個別的接合部分31之間的顯著的區(qū)別，例如，接合部分34的不同的厚度或不同的厚度外形，它們可導致不理想的光發(fā)射圖形(例如，磷的不相等的發(fā)射)。例如，這可以是由于個別接合部分之間的顯著的差別而在等離子體顯示屏的操作過程中產(chǎn)生的對于個別像素的開關電壓的顯著的差別的結(jié)果。這些不理想的光發(fā)射圖形可通過像素對像素的亮度或照亮某些像素的難度上的變化而得到放大。
電氣性能還可通過制造步驟(例如，固化步驟或熱處理步驟)后引入到微結(jié)構(gòu)25內(nèi)的缺陷而受到損害。微結(jié)構(gòu)25可遭受的缺陷，例如，裂紋、開裂、斷裂、不均勻收縮、爆裂，以及凸出。如圖4所示，微結(jié)構(gòu)25內(nèi)的裂紋33或其它的缺陷可暴露背電極23、背基片21的部分，或兩者兼而有之。在等離子體顯示屏的操作過程中，通過開關電壓上形成的顯著的差異，這些缺陷可造成等離子體顯示器的不理想的電氣性能。此外，裂紋可捕獲氣體核素，它們在操作過程中在一段時間內(nèi)擴散到鄰近的單元中。這降低等離子體顯示屏在使用過程中性能，并最終縮短其壽命。
除了要求的成形的幾個步驟之外，模制有均勻接合部分34和阻擋部分32的微結(jié)構(gòu)可具有理想的物理特性。接合部分34的存在可對模制的微結(jié)構(gòu)25提供整體的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。然而，在脫膠和燒結(jié)過程中引入在接合部分34內(nèi)的或鄰近接合部分34的裂紋可能損害阻擋部分32與背基片21的附連。
在烘焙過程中隨著微結(jié)構(gòu)25稠化發(fā)生收縮。圖4示出烘焙之后背基片21上的微結(jié)構(gòu)25的橫截面圖，而圖5示出烘焙之后背基片21上的微結(jié)構(gòu)25的一端部的側(cè)截面圖。烘焙可稠化微結(jié)構(gòu)25，以使其外形從圖示的生坯狀態(tài)的外形45稍有收縮。如圖所示，大部分的烘焙的微結(jié)構(gòu)25，根據(jù)生坯狀態(tài)的微結(jié)構(gòu)45的形狀大致地保持其相對的形狀。圖4還示出烘焙的微結(jié)構(gòu)25相對于背基片21和背基片21上圖形的背電極23大致地保持其位置和間距。然而，在烘焙過程中微結(jié)構(gòu)25的收縮可造成烘焙材料內(nèi)應力的增加。在烘焙或冷卻過程中該應力釋放，并導致在微結(jié)構(gòu)25內(nèi)開裂或裂紋。
裂紋33可歸結(jié)于(至少部分地)熱處理之前的生坯狀態(tài)的微結(jié)構(gòu)45的形狀。模制而形成類似于圖4中所示的形狀的生坯狀態(tài)的微結(jié)構(gòu)45特別可能在烘焙之后遭受裂紋。這在生坯狀態(tài)的微結(jié)構(gòu)45的橫截面外形在靠近接合部分34處包含表面的不連續(xù)性時尤為如此。如圖4所示，微結(jié)構(gòu)25包含具有一表面61的通道16，該表面61包括一阻擋表面barrier surface52和一接合表面(land surface)54。表面的不連續(xù)性43是這樣一個點，在此點上，表面61的兩個部分相遇(如圖4所示，阻擋表面52與接合表面54相遇的點)，并在斜率上有顯著的不連續(xù)，例如，阻擋表面52的斜率相對于接合表面54的斜率有顯著的不連續(xù)。
另一實例示于圖6中，它示出具有一弧形部分36的微結(jié)構(gòu)25。在此實例中，當接合表面54的斜率基本上顯著不同于點43處的弧形表面56的斜率時，在點43處的表面不連續(xù)性可存在于弧形表面56和接合表面54之間的一表面61上。表面的不連續(xù)性可以看作表面61的光順性上的一個中斷。表面不連續(xù)性還可存在于這樣點，例如，弧形表面56與阻擋表面52相遇處，然而，裂紋通常發(fā)生在鄰近接合部分34的表面不連續(xù)處或其附近。
如圖14所示，如果當從一個方向接近該點時在該點43處的斜率102與當從相對方向接近該點時在該點43處的斜率104之間存在顯著的差別，則表面61在該點43處被認為不連續(xù)。換句話說，如這里所采用的，如果沿表面61從兩個方向接近該點而得出的瞬時的線性斜率102、104，其如圖14所示線性地延伸時形成的角度106的差不大于約5度，較佳地不大于3度，則表面61在該點100是連續(xù)的。
作為微結(jié)構(gòu)的另一困難之處，在微結(jié)構(gòu)烘焙過程中發(fā)生的收縮可影響阻擋部分的端部。如圖5所示，一側(cè)向截面圖示出熱處理后出現(xiàn)在微結(jié)構(gòu)25的阻擋部分端部29處的變形(例如，變形37)。烘焙可稠化微結(jié)構(gòu)25，以使其外形從所示的生坯狀態(tài)的外形45收縮。在至少某些的情形中，烘焙之后該收縮范圍從30％至40％。
如圖所示，阻擋部分的頂部48在阻擋部分32的大部分長度上保持相對平的表面。然而，阻擋部分端部29一般對于阻擋部分32的其余部分不均勻地收縮，阻擋部分的端部29通常發(fā)生輕微的卷曲，導致變形37。該變形37可在等離子體顯示屏或其它的器件的組合和功能中產(chǎn)生諸多的問題。首先，在顯示器密封和搬運過程中，機械力可造成變形而碎裂。碎裂的端部碎片可有害于PDP的功能和壽命。第二，如果變形37在顯示器中完整保持，則變形37將相對于前基片51提供一提升的區(qū)域。前基片51沿阻擋部分32的長度與阻擋部分的頂部48不齊平，并在阻擋部分的頂部48和前基片51的表面之間形成一間隙。這可在鄰近單元的激發(fā)的氣體核素之間引起亮度色度干擾，以及在操作過程中造成大的開關電壓差。
已經(jīng)研制出包括新穎形狀的微結(jié)構(gòu)。如果要求的話，可使用本發(fā)明來克服與材料熱處理相關的一個或多個問題，例如，材料的裂紋和變形。這對于制備包括一接合部分和一阻擋部分的微結(jié)構(gòu)可以特別地有用。在一實施例中，提供的微結(jié)構(gòu)具有與接合部分的接合表面連續(xù)的一弧形部分的弧形表面。在另一實施例中，提供的微結(jié)構(gòu)具有一窄的阻擋寬度外形。在這些實施例中，微結(jié)構(gòu)的形狀或尺寸通常提供增加的耐裂紋性。在本發(fā)明的另一實施例中，微結(jié)構(gòu)包括帶有成形的端部的阻擋部分，尤其是，臺階形的端部。在還有一實施例中，提供一通過在阻擋部分的端部加重物而成形微結(jié)構(gòu)的阻擋端部的方法。此外，允許模制和成形微結(jié)構(gòu)的技術也屬于本發(fā)明的實施例。
微結(jié)構(gòu)25的形狀通過一有圖形的模具30而成形，模具30一般制成為形成在背基片21上的生坯狀態(tài)的微結(jié)構(gòu)的倒置的圖像。微結(jié)構(gòu)25一般通過在背基片21和模具30的圖形表面之間放置材料而形成。在一實施例中，如圖6所示，有圖形的模具30將材料成形為多個重復的微結(jié)構(gòu)單元15，各重復具有三個主要部分的微結(jié)構(gòu)單元15一阻擋部分32、一接合部分34，以及一弧形部分36。該重復的微結(jié)構(gòu)單元15在材料中形成多個通道16，通道16具有這樣的表面61，它的一部分呈弧形，并由阻擋部分32、接合部分34，以及弧形部分36的形狀形成。通道16的表面61可包括對應于各自部分的表面的一阻擋表面52、一接合表面54，以及一弧形表面56。
微結(jié)構(gòu)25可成形(如需要的話)來減小將在微結(jié)構(gòu)25的區(qū)域附近形成裂紋的可能性，如圖4所示，所述區(qū)域中阻擋部分32與接合部分34相遇。在一實施例中，該實例示于圖6中，設置一從弧形部分36到接合部分24的基本上連續(xù)的表面61。如本文所討論的，本發(fā)明描述微結(jié)構(gòu)25和制作該微結(jié)構(gòu)25的技術，它們包括一具有一與接合表面54連續(xù)的弧形表面56的弧形部分36。下面描述概括微結(jié)構(gòu)25(包括表面61)的全部形狀的參數(shù)的實例。
對于典型的等離子體顯示屏(圖1)，有圖形的模具30可在背基片21上形成1000至5000或更多的重復的微結(jié)構(gòu)單元15。背基片21的表面通常圖形有平行的尋址的電極23，且當微結(jié)構(gòu)25形成時，微結(jié)構(gòu)25與背電極23對齊。通常接合表面34與背電極23對齊。
阻擋部分32形成一實體地包含等離子體顯示屏的惰性氣體的阻擋結(jié)構(gòu)。盡管阻擋部分32的材料物理上與接合部分34和弧形部分36的材料連續(xù)，但通過限定阻擋部分32的人為的邊界，可便于描述本發(fā)明的細節(jié)。阻擋部分32的各側(cè)被一阻擋線(barrier line)42定界。阻擋線42從阻擋部分頂部48延續(xù)到微結(jié)構(gòu)/基片41上的一點。阻擋線42循著靠近阻擋部分頂部48的阻擋部分32的垂直表面的斜率。一阻擋線角度49由阻擋線42和微結(jié)構(gòu)/基片接界面41形成。阻擋線角49一般地在130°至90°的范圍內(nèi)，典型地在115°至90°的范圍內(nèi)，還可在95°至90°的范圍內(nèi)。
等離子體顯示屏的一實例包括具有高度在80至200μm范圍內(nèi)或在100至170μm范圍內(nèi)的阻擋部分32(hBP)，其從微結(jié)構(gòu)/基片交界面41到阻擋部分頂部48量得。在阻擋部分頂部48，阻擋部分32的寬度通常在20至80μm范圍內(nèi)。在微結(jié)構(gòu)/基片交界面41處，阻擋部分32的寬度通常在20至120μm范圍內(nèi)。
在某些情形中，接合部分34可形成一絕緣層，它包括在背基片21的表面上的背電極23的頂面和側(cè)面。例如，當背電極23形成在背基片21的表面上(例如，在微結(jié)構(gòu)/基片交界面41上)時，微結(jié)構(gòu)25的材料與背電極23的頂面和側(cè)面接觸。在其它的情形中，背電極23可形成在背基片21，這樣，微結(jié)構(gòu)25的材料僅與背電極23的頂面接觸，或根本不與背電極23接觸。
接合部分34的材料與阻擋部分32和弧形部分36的材料毗鄰。接合部分36的各側(cè)被鄰近的阻擋部分32的阻擋線42定界；因此，阻擋線42可限定接合部分34的寬度。接合部分34的底部被微結(jié)構(gòu)/基片交界面41定界，接合部分34的頂部被沿接合表面54走向的水平線的接合線44定界。當表面61背離接合部分34成弧形時，接合線44偏離接合表面54。
在等離子體顯示屏的一實例中，接合部分具有8至25μm范圍內(nèi)的厚度，從微結(jié)構(gòu)/基片交界面41到接合表面54量測。例如，接合部分的寬度在100至400μm范圍內(nèi)，量測為鄰近阻擋部分32的阻擋線42之間的距離。由于接合部分34的材料的一部分在背電極23上形成一絕緣層，所以，在某些情形中，要求背電極23的寬度的至少一部分上保持該絕緣層厚度不變。例如，在電極的至少75％、85％、95％上，或較佳地在100％上厚度保持不變。
在本發(fā)明的一實施例中，如圖6所示，表面61從弧形表面56到接合表面54基本上連續(xù)。表面61可供選擇地包括一在弧形表面56和阻擋表面52之間的表面不連續(xù)。因此，弧形表面56與阻擋表面52可不連續(xù)。通過形成從阻擋表面52起始到接合表面54終止的弧形表面56，可便于描述本實施例的細節(jié)。在一實施例中，弧形表面56較佳地從比阻擋部分頂部48更靠近微結(jié)構(gòu)/基片交界面41的阻擋線42起始。弧形表面56較佳地終止在比背電極23更靠近阻擋線42的接合線44上。
在本發(fā)明的另一實施例中，如圖7所示，表面61可在阻擋表面52和接合表面54之間基本上連續(xù)。沿表面61的不連續(xù)性不在通道16內(nèi)提供一表面的不連續(xù)性。在一實施例中，弧形表面56較佳地從比阻擋部分頂部48更靠近微結(jié)構(gòu)/基片交界面41的阻擋線42起始。在一實施例中，弧形表面56較佳地終止在比背電極23更靠近阻擋線42的接合線44上。
在本發(fā)明的另一實施例中，如圖8所示，弧形表面56起始于阻擋頂部角63，并水平地終止在接合表面54上。由于弧形表面56起始于阻擋頂部角63處，所以，阻擋部分32的側(cè)邊一般具有弧度。在一實施例中，弧形表面56較佳地終止在比背電極23更靠近阻擋線42的側(cè)邊的接合線44上的一點。
在某些情形中，有效地用一曲率半徑R來定義表面61或弧形表面56。該曲率半徑R和曲率k彼此成反比，并可用方程表示R＝1/k當曲率半徑R增加時，曲率k減小?；⌒伪砻娴那拾霃絉可相對于微結(jié)構(gòu)25的其它的尺寸進行描述，例如，阻擋部分高度hBP，阻擋部分寬度wBP，或接合部分厚度hLP。
在本發(fā)明的一實施例中，微結(jié)構(gòu)25的弧形表面56具有一單一的曲率半徑。這表明沿弧形表面56的任何點處曲率k不變化?；⌒伪砻?6的形狀可與一圓的圓弧形狀一致，其中，圓的半徑等于弧形表面56的曲率半徑R。曲率半徑R可根據(jù)微結(jié)構(gòu)25的其它尺寸來選擇。例如，曲率半徑R可以是阻擋部分高度hBP的分數(shù)。在本發(fā)明的有用的實施例中，其中，微結(jié)構(gòu)25具有一弧形表面56，而該弧形表面56由一單一的曲率半徑R定義，該曲率半徑R在阻擋部分高度hBP的5％至80％的范圍內(nèi)，在阻擋部分高度hBP的10％至50％的范圍內(nèi)，或在阻擋部分高度hBP的12％至25％的范圍內(nèi)。
在本發(fā)明的另一實施例中，弧形表面56由一個以上的曲率半徑定義。在該實施例的一實例中，如圖6所示，兩個曲率半徑R1和R2定義弧形表面56，其中，分別地，接合表面54相遇弧形表面56，而弧形表面56相遇阻擋表面52?？墒褂脙蓚€以上的曲率半徑。在某些實施例中，包括一個以上曲率半徑的弧形表面56基本上是連續(xù)的(即，不含有表面不連續(xù))。例如，弧形表面包括多個曲率半徑，它們對于弧形表面56上的個別的點介于值R1和R2之間。沿著弧形表面的諸點的曲率半徑的變化，遵循弧形表面56的函數(shù)。應該理解的是，曲率半徑的變化可結(jié)合如圖6、7和8所示的實施例中任何一個所述的微結(jié)構(gòu)25的弧形表面56的任何的形狀來使用。
本發(fā)明的另一方面涉及通過修整微結(jié)構(gòu)25的尺寸來減少或防止裂紋。業(yè)已發(fā)現(xiàn)，阻擋部分寬度的減小也減小或防止在脫膠和燒結(jié)微結(jié)構(gòu)材料時發(fā)生的與應力相關的裂紋。因此，在另一實施例中，如圖9所示，本發(fā)明包括帶有減小的阻擋部分寬度wBP的阻擋部分32的微結(jié)構(gòu)。在次實施例中，如在微結(jié)構(gòu)/基片交界面41處測量的阻擋部分寬度Wbp，較佳地在25-75μm的范圍內(nèi)，更加較佳地在50-75μm的范圍內(nèi)，最佳地在65-75μm的范圍內(nèi)。阻擋部分高度hBP通常在100-170μm的范圍內(nèi)。
一般來說，這里所述的方法和結(jié)構(gòu)可用來形成具有減小的裂紋的微結(jié)構(gòu)的物品和器件。例如，物品和器件可形成有在基片上的微結(jié)構(gòu)，其中，微結(jié)構(gòu)的至少99％，且較佳地微結(jié)構(gòu)的100％不具有裂紋，它們具有的深度等于在微結(jié)構(gòu)/基片交界面41和接合線44之間的測得的接合的厚度的25％或以上。
在脫膠和燒結(jié)之后，通常要求阻擋部分的頂部48是平的基本上沒有不規(guī)則的部分。這平坦度有利于沿著它們的全長，面對的玻璃表面51與阻擋部分的頂部48的接觸。該完全的接觸也“密封”由阻擋部分32形成的通道，并防止或基本上阻礙鄰近通道15內(nèi)的其它核素通過阻擋部分的頂部和面對的玻璃基片51之間的間隙逃逸。
在脫膠和燒結(jié)過程中，微結(jié)構(gòu)25的阻擋部分32的端部經(jīng)歷收縮，并遭受不相等的應力釋放。如圖5所示，一側(cè)向截面圖示出脫膠和燒結(jié)之后微結(jié)構(gòu)25的阻擋部分32的端部內(nèi)的變形。烘焙可稠化微結(jié)構(gòu)25，這樣，它們的外形從所示的生坯狀態(tài)的外形45收縮。如圖所示，阻擋部分的頂部48，在阻擋部分端部29之間，并在阻擋部分32的大部分長度上，根據(jù)生坯狀態(tài)的微結(jié)構(gòu)45的形狀保持平的表面。然而，阻擋部分端部29與阻擋部分32的其余部分不一起地均勻收縮，發(fā)生阻擋部分端部29的輕微的卷起，導致發(fā)生變形37。變形37的存在可在阻擋部分端部29附近的阻擋部分的頂部48上形成一提升的區(qū)域。一變形37可在等離子體顯示屏的組合和功能中產(chǎn)生諸多的問題。首先，在顯示器密封和搬運過程中，機械力可造成變形37而碎裂。碎裂的阻擋端部碎片可有害于PDP的功能和壽命。第二，如上所述，變形37可防止面對的玻璃基片51與阻擋部分的頂部48的完全接觸。在沒有完全接觸的情形下，間隙可存在于阻擋部分的頂部48和前基片51的表面之間。這可在鄰近單元的激發(fā)的氣體核素之間引起亮度色度干擾，以及在操作過程中造成開關電壓差。
因此，要求成形生坯狀態(tài)的微結(jié)構(gòu)45的阻擋端部，以防止變形干擾PDP的適當?shù)慕M合或功能。如圖10所示，本發(fā)明的一實施例提供模制的生坯狀態(tài)的微結(jié)構(gòu)45，以便具有臺階形端部47，特別地克服在脫膠和燒結(jié)微結(jié)構(gòu)時發(fā)生的與變形37相關的諸問題。
如圖10所示，阻擋部分的臺階形端部47具有一第一臺階58，一第二臺階68，以及一第三臺階78。較佳地，臺階形端部47具有至少兩個臺階。臺階形端部47的各臺階具有一臺階高度hS，一臺階寬度wS，以及一臺階角67。臺階形端部47的各臺階可分別具有不同的臺階高度hS，不同的臺階寬度wS，以及不同的臺階角67。較佳地，各臺階的臺階高度hS至少為20μm，而較佳地，臺階寬度wS等于或大于臺階高度hS。臺階角一般在90至175°的范圍內(nèi)，典型地在90至145°的范圍內(nèi)，并可在90至125°或90至110°的范圍內(nèi)。烘焙后的微結(jié)構(gòu)25的形狀可在包括臺階形端部47的阻擋部分32的全部的側(cè)向截面外形上，模仿生坯狀態(tài)的微結(jié)構(gòu)45的形狀。在臺階形端部47上的一部位處，通常在鄰近背基片21的臺階上，例如，在第三臺階78上，臺階形端部47可顯示一出現(xiàn)在脫膠和燒結(jié)之后的變形37。然而，在臺階形端部47內(nèi)，變形37不可能損害PDP的組合或功能。
如圖11所示，在該實施例的另一變化中，鄰近背基片21的臺階，例如，第三臺階78，是細長的。較佳地，對于鄰近背基片21的臺階，例如，第三臺階78，臺階高度hS對臺階寬度wS的比(hS∶wS)在1∶1至1∶10的范圍內(nèi)，較佳地在1∶1.5至1∶8的范圍內(nèi)，最佳地在1∶2至1∶6的范圍內(nèi)。
在本發(fā)明的另一實施例中，如圖12所示，阻擋部分32的端部47從阻擋部分頂部48到背基片21表面成錐形。阻擋部分32的錐形端部47可以是各種的形狀或幾何形，并提供一生坯的結(jié)構(gòu)形狀47，在熱處理時，該結(jié)構(gòu)形狀結(jié)構(gòu)合理并不在阻擋部分頂部48上形成顯著的變形，較佳地，生坯狀態(tài)錐形端部47的錐形端部角57不大于60°，但不小于15°。
如圖12所示，生坯結(jié)構(gòu)狀態(tài)的阻擋部分32的錐形端部47的合適的形狀包括一從生坯狀態(tài)微結(jié)構(gòu)45的頂部到背基片21的表面走向的一直線。在熱處理之后，微結(jié)構(gòu)從其生坯狀態(tài)形狀45收縮到處理后的狀態(tài)25。然而，由于錐形的端部47，在熱處理過程中發(fā)生的阻擋部分32的端部處的形狀的任何變化，基本上不影響阻擋部分頂部48的平坦度或阻擋部分的端部的完整性。
另一實施例是一在脫膠和燒結(jié)微結(jié)構(gòu)25的過程中防止或減小阻擋部分32的端部翹曲的可能性或翹曲量的工藝。如圖13所示，一重物19放置并接觸阻擋部分的頂角77。通常一重物將接觸阻擋部分的至少一個頂角77。多個重物可呈現(xiàn)在具有阻擋端部的組件的各邊緣上。在一優(yōu)選的實施例中，一重物可放置在具有阻擋端部的組件的各邊緣上，且重物接觸阻擋部分的大部分或所有的頂角。
較佳地，重力施加在阻擋部分頂角77上的壓力足以防止在脫膠和燒結(jié)過程中的變形37的出現(xiàn)(例如，如圖5所示)。在脫膠和燒結(jié)過程中由重力施加的壓力可形成一傾斜的阻擋端角87。該壓力不應太大而將阻擋部分32的端部壓平到背基片21的表面。通常充足的壓力較佳地在每阻擋端0.0001至0.002N(牛頓)的范圍內(nèi)，更為較佳地在每阻擋端0.0001至0.001N(牛頓)的范圍內(nèi)，最佳地在每阻擋端0.0001至0.0005N(牛頓)的范圍內(nèi)。重物19可以是各種形狀，例如，矩形形狀，三角形形狀，梯形形狀，或菱形形狀。較佳地，重物19的底部是平的，然而，也可使用稍有弧形或傾斜的底部75，只要重物19的重量底部明顯地接觸阻擋部分的頂部角77。
在一實施例中，如圖13所示，阻擋部分的頂部角77和重物底部75上的一點之間形成接觸，且在背基片21表面上的一點處的外側(cè)底部角71和背基片21之間也形成接觸。然而，外側(cè)底部角71可交替地接觸另一表面，例如，不與組件相關的一物體的表面。在背基片21表面上的一點處的外側(cè)底部角71和背基片21的接觸可形成一重物/基片角85。重物/基片角85一般地在0.5至2.5°之間，典型地在0.5至1°之間，并可在0.5至0.8°之間。
重物19通常由能耐受在脫膠和燒結(jié)陶瓷材料過程中達到的溫度的材料組成，例如，玻璃或金屬。較佳地，這些材料在脫膠和燒結(jié)過程中不粘結(jié)到陶瓷材料上，或與陶瓷材料化學反應。合適的材料的實例包括氧化鋁，堿石灰玻璃，以及氧化鋯。優(yōu)選的材料是氧化鋯。未填裝的堿石灰玻璃在燒結(jié)過程中略微地粘結(jié)到肋的成形上。鋁和氧化鋯不會粘結(jié)。氧化鋯很少發(fā)生反應。
應該認識到，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用中的毛細現(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)光的其它的應用中。
實例實例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。用于這些實例中的玻璃料膠泥的構(gòu)成包括80份(按重量計)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)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)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。作為稀釋劑，使用7份(按重量計)1，3丁二醇(WI，Milwaukee的Aldrich Chemical Co.)。此外，可添加0.12份(按重量計)POCAII(多羥基聚氧烯化磷酸酯)作為擴散劑，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)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)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)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驅(qū)動的整流罩葉片(PA，West Chester的VWR Scientific Products)進行混合。在混合葉片轉(zhuǎn)動時，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，從球磨機中排出膠泥。最后，使用一3輥磨機(NY，Haupauge的Charles Ross & Son Company的Model 2.5×5TRM)在60℃下膠泥進行研磨。
使用一刀形涂復器將膠泥涂敷在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，Wil分鐘gton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光源來進行固化。光源由10個超光化學的熒光燈(荷蘭Einhoven的Philips Electronics N.V.，Model TLDK30W/03)各間距2英寸(約5.1厘米)構(gòu)成。這些超光化學燈提供波長范圍約為400至500nm的光。固化時間通常為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。
在燒結(jié)過程中，阻擋肋約束在剛性玻璃基片。由于這種約束，在燒結(jié)過程中隨著阻擋肋稠化和收縮，產(chǎn)生平面內(nèi)的應力。此外，因為在阻擋肋和鄰近連續(xù)的接合區(qū)域之間，存在特征厚度之間的大的差異，所以，在燒結(jié)過程中，可形成大的應力差。因此，在阻擋肋底部處的鋒利角顯現(xiàn)高的開裂的趨向。在該區(qū)域設置斜切，結(jié)果并無二樣。為了減緩這種開裂，從阻擋肋到接合部分的過渡應做得相對地光順。從數(shù)學上講，如果要將從阻擋肋側(cè)壁到接合部分的過渡表示為一連續(xù)線，則該函數(shù)的導數(shù)較佳地是連續(xù)的，以避免形成大的應力集中。在實例4-8和10中，試驗了具有各種肋底部曲率半徑的阻擋肋。所有試樣沒有產(chǎn)生開裂部分。在實例3和9的情形中，半徑的調(diào)和沒有完全地與接合層相切，觀察到有裂紋產(chǎn)生。
使用光學顯微鏡(通過透射的光)(德國Wetzlar的Leica Mikroskopie &System GmbH，Leitz DMRBE)和掃描電子顯微鏡(MA，Bedford的AMPAX model 1920)來評價肋裂紋。所有裂紋在肋底觀察。下表提供有關各實例中形成的產(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。

實例11-14除了使用金屬測隙規(guī)調(diào)整涂敷間隙之外，實例11-14與實例1-10相同的方式制成。用于這些模具的阻擋肋的尺寸是360μm間距，213μm高，37μm肋頂寬度，8°斜度角，以及50μm光滑半徑調(diào)和。

這表明接合厚度可通過選擇涂層厚度進行控制。
實例15如對于實例1至10所述地在基片上形成微結(jié)構(gòu)阻擋肋。在脫膠和燒結(jié)過程中，阻擋肋端部加重物防止變形。使用三個不同的材料帶，其重量為1)98％鋁，2)釔穩(wěn)定的氧化鋯，以及3)堿石灰玻璃。鋁塊尺寸為102厘米×25.4厘米×0.060厘米，6.0克，以360um間距覆蓋近似282肋。玻璃塊尺寸為14.2×2×0.28厘米，19.8克，以360um間距覆蓋近似394肋。氧化鋯塊尺寸為5.8×2×0.5厘米，34.8克，覆蓋近似161肋。如下表所列不同載荷施加在肋邊緣上。對于所有試樣肋高為202um，間距為360um。肋數(shù)＝長度/間距。根據(jù)角度，重量和重物寬度，可計算出肋的載荷(牛頓/肋)。

在各種情形中，在脫膠和燒結(jié)之后，肋端部在燒結(jié)過程中基本上不提升。當在加工過程中使用氧化鋯重物時，肋端部短10-20微米。在脫膠和燒結(jié)之后，氧化鋯重物顯示最小的與玻璃料粘結(jié)的量，而堿石灰玻璃顯示最大的粘結(jié)量。在燒結(jié)之后，氧化鋯重物上沒有觀察到殘余的玻璃料。燒結(jié)之后，小的玻璃料的碎塊粘結(jié)到堿石灰玻璃帶上。
本發(fā)明不應被認為局限于上述的具體的實例，相反，應理解為涵蓋如權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、等價工藝，以及許多結(jié)構(gòu)，對于本發(fā)明所涉及的技術領域內(nèi)的技術人員來說是十分顯然的。
權利要求
1.一組件包括一基片；以及多個設置在基片上的微結(jié)構(gòu)，多個微結(jié)構(gòu)包括交替地分別帶有阻擋表面和接合表面的阻擋部分和接合部分，各阻擋部分和鄰近接合部分由弧形部分連接，該弧形部分具有從接合表面延伸的弧形表面，并與接合表面基本上是連續(xù)的。
2.如權利要求1所述的組件，其特征在于，基片是一玻璃基片，它包括多個設置在玻璃基片上的電極。
3.如權利要求2所述的組件，其特征在于，微結(jié)構(gòu)與基片上的多個電極對齊。
4.如權利要求1所述的組件，其特征在于，弧形表面由單一的曲率半徑限定。
5.如權利要求4所述的組件，其特征在于，弧形表面包括一曲率半徑，它在阻擋部分高度的5-200％的范圍內(nèi)。
6.如權利要求1所述的組件，其特征在于，弧形表面至少由兩個曲率半徑限定。
7.如權利要求6所述的組件，其特征在于，最小的曲率半徑至少是阻擋部分高度的5％，最大的曲率半徑不大于阻擋部分高度的200％。
8.如權利要求6所述的組件，其特征在于，弧形表面包括一靠近接合表面的第一曲率半徑，以及一靠近阻擋表面的第二曲率半徑，其中，所述第二曲率半徑小于所述第一曲率半徑。
9.如權利要求1所述的組件，其特征在于，弧形表面起始于比阻擋部分的頂部更靠近基片的阻擋斜線。
10.如權利要求1所述的組件，其特征在于，弧形表面終止于比阻擋斜線更靠近鄰近阻擋部分的電極的一側(cè)的接合線。
11.如權利要求1所述的組件，其特征在于，弧形部分的截面區(qū)域在阻擋部分的區(qū)域的5-80％的范圍內(nèi)。
12.如權利要求1所述的組件，其特征在于，所述阻擋部分還包括臺階形端部。
13.如權利要求12所述的組件，其特征在于，所述臺階形端部包括至少兩個臺階。
14.如權利要求13所述的組件，其特征在于，各臺階包括一垂直臺階形表面，其高度至少為20μm，一水平臺階形表面，其寬度大于垂直臺階形表面的所述高度，其中，所述垂直臺階形表面和所述水平臺階形表面形成一臺階角，所述臺階角至少為90°。
15.如權利要求1所述的組件，其特征在于，弧形表面和阻擋表面基本上是連續(xù)的。
16.一組件包括一基片；以及多個設置在基片上的微結(jié)構(gòu)，多個微結(jié)構(gòu)包括交替的阻擋部分和接合部分，其中，各阻擋部分在其頂部處的寬度不大于75μm。
17.一組件包括一玻璃背基片，它具有多個形成圖形的獨立尋址的電極；以及多個陶瓷微結(jié)構(gòu)，包括交替地分別帶有阻擋表面和接合表面的阻擋部分和接合部分，各阻擋部分和鄰近接合部分由弧形部分連接，該弧形部分具有從接合表面延伸的弧形表面，并與接合表面基本上是連續(xù)的，陶瓷微結(jié)構(gòu)與基片上的電極對齊。
18.一用來形成微結(jié)構(gòu)的工藝包括在一有圖形的基片上設置一可固化的材料；用一模具將可固化的材料成形為多個設置在有圖形基片上的微結(jié)構(gòu)，多個微結(jié)構(gòu)包括交替地分別帶有阻擋表面和接合表面的阻擋部分和接合部分，各阻擋部分和鄰近接合部分由弧形部分連接，該弧形部分具有從接合表面延伸的弧形表面，并與接合表面基本上是連續(xù)的；以及移去該模具。
19.如權利要求18所述的工藝，其特征在于，成形步驟包括固化可固化的材料。
20.如權利要求18所述的工藝，其特征在于，成形步驟包括處理微結(jié)構(gòu)，以基本上硬化微結(jié)構(gòu)。
21.如權利要求18所述的工藝，其特征在于，成形步驟包括脫膠和烘焙微結(jié)構(gòu)，以基本上硬化微結(jié)構(gòu)。
22.如權利要求18所述的工藝，其特征在于，還包括伸展模具，以將多個微結(jié)構(gòu)的至少一部分與有圖形的基片對齊。
23.一形成微結(jié)構(gòu)的工藝包括將一膠泥設置在帶有多個電極的有圖形的玻璃基片上，膠泥包括陶瓷粉和可固化的短效的粘結(jié)劑；用圖形的模具將膠泥成形為設置在基片上的多個微結(jié)構(gòu)，多個微結(jié)構(gòu)包括交替地分別帶有阻擋表面和接合表面的阻擋部分和接合部分，各阻擋部分和鄰近接合部分由弧形部分連接，該弧形部分具有從接合表面延伸的弧形表面，并與接合表面基本上是連續(xù)的；固化可固化的短效粘結(jié)劑，以硬化膠泥和將膠泥粘結(jié)到基片上；移去模具，以留下粘結(jié)到玻璃基片上的膠泥的生坯狀態(tài)的微結(jié)構(gòu)，生坯狀態(tài)的微結(jié)構(gòu)基本上復制有圖形的模具；以及脫膠和烘焙生坯狀態(tài)的微結(jié)構(gòu)，以基本上燒去短效粘結(jié)劑，燒結(jié)陶瓷粉以形成陶瓷微結(jié)構(gòu)。
24.一成形微結(jié)構(gòu)的阻擋端部的工藝包括施加一重物到至少一個生坯狀態(tài)微結(jié)構(gòu)的阻擋端部，其中，重物底部的一部分接觸阻擋端部的頂角；脫膠和烘焙生坯狀態(tài)的微結(jié)構(gòu)；以及移去該重物。
25.如權利要求24所述的工藝，其特征在于，重物包括氧化鋯。
全文摘要
本文描述一包括一阻擋部分(32)和接合部分(54)的微結(jié)構(gòu)組件。該微結(jié)構(gòu)具有交替地分別帶有阻擋表面和接合表面的阻擋部分和接合部分。各阻擋表面和接合表面由弧形表面(36)連接，該弧形表面是弧形部分的部分。弧形表面與接合表面基本上是連續(xù)的。
文檔編號H01J9/02GK1565041SQ02819894
公開日2005年1月12日 申請日期2002年8月27日 優(yōu)先權日2001年10月9日
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