用于復制精細結構的母模及其制造方法

專利名稱：用于復制精細結構的母模及其制造方法
技術領域：
本發明涉及加工成形工藝。更具體地說，本發明涉及用于制造精細結構模子的母模及制造該母模的方法。該精細結構通常為等離子體顯示器后板的隔肋。
背景技術：
眾所周知，等離子體顯示器(PDP)具有較薄、能夠大屏幕顯示的特點。因此，PDP已經開始用于商業目的，并且最近也開始作為壁掛電視用于家庭。PDP通常包含很多細小的放電顯示單元。如

圖1所示意性示出的，每個放電顯示單元56均由兩塊彼此間隔開的玻璃基板(即前表面玻璃基板61及后表面玻璃基板51)及具有精細結構并在玻璃基板之間被排布成預定形狀的隔肋(rib)(也稱為“障肋”、“隔離物”或“障壁”)54所包圍和限定。在前表面玻璃基板61上設置有由掃描電極及維持電極組成的透明顯示電極63、透明介質層62及透明保護層64。在后表面玻璃基板51上設置有尋址電極53及介質層52。每個放電顯示單元56在其內壁上都具有熒光粉層55，所述單元還包含密封在其中的稀有氣體(例如，氖-氙氣體)，因此由于在上述電極之間的等離子體放電而能夠激發自發光顯示。
隔肋54通常由陶瓷的精細結構形成。一般來說，如圖2所示意性示出的，隔肋54同尋址電極53一起預先排布在后表面玻璃基板51上，并且構成了PDP后表面板。由于隔肋的形狀精度及尺寸精度對PDP的性能有很大影響，所以隔肋54形成各種各樣的圖形。隔肋54一般具有圖2所示的條狀隔肋圖形54。每個放電顯示單元56也都具有條狀圖形。另一個例子是圖3A所示的矩陣(網格狀)隔肋圖形54，或圖3B所示的δ(回紋)隔肋圖形54。在這些隔肋圖形的情況下，每個放電顯示單元56都具有由隔肋圖形54分成的較小區域的形狀，從而改善了顯示性能。
為了制造PDP隔肋，在某些情況下使用了撓性模子。一般來說，撓性模子由預先準備的母模(也稱為“標準工具”)復制出，而不是通過機械加工如磨削直接由原材料制造的。例如JP 8-273537和JP8-273538，滾軋凹板(roll intaglio)可用來做母模，該凹板具有與PDP隔肋形狀一致的板表面。為了制造滾軋凹板及其它母模，通常采用這樣的方法，即在金屬基板的表面上通過電加工、機械加工和/或物理加工(諸如端銑削、放電處理、超聲磨削等)方法形成細小的凸起(或與放電顯示單元一致的細孔)。然而在PDP為大屏幕(如42英寸的類型)的情況下，PDP放電顯示單元的數量多至2到3百萬。因此，當通過上述加工方法制造用于制造模子的母模時，需要花費非常長的時間，增加生產成本，并且必須小心地控制生產條件才能獲得較高的尺寸精度。
為了解決上述加工方法存在的問題，已經提出使用通過光刻法整體形成與隔肋一致的凸起的方法。例如，JP 2000-11865已經提出了用于轉印隔離物的凹板的母模。在這篇參考文獻中，首先準備透光基板，所述透光基板在其表面上具有成預定圖形的遮光材料，并且在該圖形上具有感光材料層。從基板后面進行曝光，然后進行顯影以在基板上形成期望圖形的凸起。根據這種方法，放電顯示單元不必一個一個地形成，并且可以縮短了生產過程。然而，母模仍存在耐久性較低的問題。由于母模的凸起由感光材料(含光可聚合的化合物或干膜抗蝕劑的感光材料)形成，所以化學耐久性及機械耐久性都較低，而且母模在不涉及變形、斷裂等情況下也不能重復使用。
在PDP隔肋中，如上所述，隔肋結構包括條狀隔肋圖形及網格狀圖形。在網格狀隔肋圖形具有較大表面積及復雜形狀的情況下，不容易獲得較高的尺寸精度，而且在母模的制造過程還需要小心。在隔肋為條狀隔肋圖形的情況下，由于隔肋彼此平行地排布，所以母模的制造相對較容易。
本發明的目的在于解決上述現有技術中用于制造模子的母模存在的問題。

發明內容
本發明提供了一種用于復制精細結構的母模，該母模可用于制造PDP隔肋或其他精細結構如微流體制品的模子。該母模采用不太復雜的工藝制造，從而能夠縮短生產過程。該母模能夠由耐久性優異的材料制造精細結構圖形如凸起。
本發明的一個方面在于提供了一種母模(用于復制精細結構，該母模可用于制造精細結構的模子)，該母模包括圖形支撐層及精細結構圖形(具有預定形狀及預定尺寸，并且由所述圖形支撐層支撐)，其中所述圖形支撐層由具有相對較低磨削速度的第一材料形成(并且沒有支撐圖形的區域為平坦表面)，以及所述精細結構圖形(在所述圖形支撐層上通過形成步驟形成)為第二材料層，所述第二材料的磨削速度高于所述圖形支撐層材料的磨削速度。所述精細結構圖形優選通過選擇性地除去(例如，磨削或蝕刻)與所述精細結構圖形相應的所述第二材料層而形成。
所述磨削速度較低的材料優選為金屬材料。所述磨削速度較高的材料優選為玻璃材料或陶瓷材料。
另一個方面，本發明描述了一種母模，該母模包括由磨削速度較低的材料(例如，金屬)形成的支撐層及由磨削速度較高的材料(例如，玻璃或陶瓷)形成的精細結構圖形，該精細結構圖形形成在所述支撐層上；其中所述精細結構圖形包括隔肋，所述隔肋具有150到300μm的肋高、150到800μm的肋節距以及50到80μm的肋寬。
本發明的另一個方面在于提供了一種制造母模(用于復制精細結構，該母模可用于制造精細結構的模子，所述母模包括圖形支撐層及由所述圖形支撐層支撐的精細結構圖形，該精細結構圖形具有預定形狀及預定尺寸)的方法，該方法包括以下步驟由具有相對較低磨削速度的第一材料形成所述圖形支撐層；在所述圖形支撐層上沉積其磨削速度比所述圖形支撐層材料更高的第二材料層，以形成復合材料層；在所述復合材料層上形成與所述精細結構圖形具有相同平面圖形的(例如，耐磨削的或耐蝕刻的)掩模；借助所述掩模除去(例如，通過噴砂法或化學蝕刻法)所述復合材料層，以選擇性地除去所述第二材料層并暴露作為基底的所述圖形支撐層的平坦表面；以及從所述第二材料層上剝離所述掩模。
附圖的簡要說明圖1為示出現有技術的PDP例子的剖視圖。
圖2為示出用于圖1所示PDP的PDP后板的透視圖。
圖3A-3B為示意性地示出包含在PDP后板中的隔肋的形狀的平面圖。
圖4為根據本發明的實施方式的用于復制精細結構的母模的透視圖。
圖5為圖4中用于復制精細結構的母模沿線V-V截取的剖視圖。
圖6A-6F為分步地示出本發明的用于復制精細結構的母模的制造方法的剖視圖。
圖7A-7C為分步地示出使用本發明的用于復制精細結構的母模來制造撓性模子的方法的剖視圖。
圖8為由圖7所示的制造方法制造的撓性模子的透視圖。
圖9A-9C為分步地示出使用由圖7所示的制造方法制造的撓性模子來制造PDP后板的方法的剖視圖。
圖10為示出由實施例1所制造的撓性模子的精細結構剖面狀況的電子顯微照片的比例圖，該撓性模子是使用用于制造網格狀隔肋的母模得到的。
圖11為示出由實施例2所制造的撓性模子的精細結構剖面狀況的電子顯微照片的比例圖，該撓性模子是使用用于制造網格狀隔肋的母模得到的。
圖12為示出由比較例1所制造的撓性模子的精細結構剖面狀況的電子顯微照片的比例圖，該撓性模子是使用用于制造網格狀隔肋的母模得到的。
優選實施方式的詳細描述本發明的用于復制精細結構的母模及其制造方法可方便地通過不同實施方式實施。在下文中，本發明的實施方式將對制造作為精細結構典型例子的PDP隔肋進行說明，但本發明顯然并不限于制造PDP隔肋。除用于復制精細結構的母模及其制造方法之外，本發明還包括使用這種母模制造的精細結構，如撓性模子及PDP隔肋。
本發明首先提供了一種用于復制精細結構的母模，其用于制造精細結構的模子，該母模包括圖形支撐層及由所述圖形支撐層支撐的精細結構圖形，該精細結構圖形具有預定形狀及預定尺寸。在這里，術語“精細結構”是指在其表面上具有不同精細結構(具有各種不同圖形的凹凸結構)的不同制品，并且該“精細結構”通常表現為等離子體顯示器(PDP)后板的隔肋。具體地說，PDP隔肋包括如上所述的條狀隔肋圖形及網格狀圖形，但是本發明還可以適用于非條狀隔肋圖形如網格狀圖形。
本發明的用于復制精細結構的母模至少包括(1)圖形支撐層；及(2)由所述圖形支撐層支撐的精細結構圖形。
如上所述，所述精細結構圖形具有預定形狀及預定尺寸。精細結構圖形與PDP隔肋的條狀隔肋圖形或網格狀圖形一致，因此該精細結構圖形包括條狀凸起圖形及網格狀凸起圖形，所述條狀凸起圖形通常包括多個相互之間以預定間隙基本平行排布的脊狀凸起，所述網格狀凸起圖形包括多個相互之間以預定間隙基本平行排布同時又彼此交叉的脊狀凸起。
圖4為示意性地示出根據本發明的優選實施方式的用于復制精細結構的母模的部分透視圖。圖5為圖4中沿線V-V截取的剖視圖。從這些附圖可知，用于復制精細結構的母模10不是為制造如圖2所示的條狀圖形后表面玻璃基板51(該后表面玻璃基板51具有多個彼此基本平行排布的隔肋54)而設計，而是為制造如圖3A所示的后表面玻璃基板即網格狀圖形而設計，在該后表面基板上多個隔肋54相互之間以預定間隙排布同時又彼此交叉，其中隔肋54限定放電顯示單元56。有利的是，本發明的母模尤其可用于復制這樣一種模子，該模子用于制造具有這種網格狀隔肋圖形的后表面玻璃基板。
如附圖所示，本發明的母模10具有圖形支撐層1。圖形支撐層1支撐著具有預定形狀及預定尺寸的精細結構圖形4。精細結構圖形4為網格狀凸起圖形，該網格狀凸起圖形包括多個相互之間以預定間隙基本平行排布同時又彼此交叉的凸起4。由于母模10在其表面上具有網格狀圖形凸起4及由凸起4限定的開口部分6，所以母模10可以方便地用于形成網格狀PDP隔肋，不過母模10顯然也可以應用于制造其他精細結構(例如，微流體制品)。如果需要，母模10可具有一層或多層附加層，或者可對組成母模的每一層進行任意處理或加工。
在本發明的母模10中，精細結構圖形4通過如下步驟形成在圖形支撐層上形成一層材料(以下稱為“第二材料”)，該材料的磨削速度高于圖形支撐層材料(以下稱為“第一材料”)的磨削速度；然后遵照精細結構圖形選擇性地除去(例如，磨削或蝕刻)第二材料層。精細結構圖形可通過各種不同第二材料的圖形形成而形成，而優選的材料為玻璃或陶瓷。該材料可為包含諸如硅、鎂、鋁、磷、鋅、鉛、鉻、鈦等元素的氧化物或其他化合物。這些材料可單獨使用或以兩種或多種材料組合的形式使用。考慮耐水性、熔點及熱膨脹系數，合適的玻璃可選自多種玻璃諸如氧化物玻璃，例如硅酸鹽玻璃、鋁硅酸鹽玻璃、硼酸鹽玻璃、鋁硼酸鹽玻璃、硼硅酸鹽玻璃、鋁硼硅酸鹽玻璃及磷酸鹽玻璃。其中，含鉛的硅酸鹽玻璃、含硼的硅酸鹽玻璃、硼硅酸鹽玻璃及磷酸鹽玻璃都適于形成精細結構。
精細結構圖形通常為單層，但如果希望進一步改善(例如)耐久性等性能，精細結構圖形可形成為具有兩層或更多層的復合結構或疊層結構。此外，精細結構圖形的外表面可用增強性涂料等完全涂覆。
可使用各種圖形形成方法(例如，機械除去法、化學除去法即蝕刻)將精細結構圖形4形成期望的形狀及期望的尺寸。然而，精細結構圖形優選使用噴砂法形成。換句話說，精細結構圖形通過在圖形支撐層上形成預定厚度的第二材料層及借助(即，耐磨削的或耐蝕刻的)掩模選擇性地除去(例如，通過磨削或蝕刻)第二材料層的步驟方便地形成，該第二材料的磨削速度高于圖形支撐層第一材料的磨削速度，該第二材料層通過諸如噴涂法、上釉法或溶膠-凝膠法之類的方法形成。當玻璃或陶瓷通過噴砂法進行磨削或蝕刻時，可以非常精確地控制精細結構圖形的高度。順便提及，噴砂法及其實施也將在下文對母模制造方法的描述中進行說明。
這里，將說明精細結構圖形4的形狀及尺寸。如上所述，精細結構圖形的形狀為條狀凸起圖形或網格狀凸起圖形。這些凸起圖形的剖面形狀沒有特別的限制，但諸如矩形或梯形的剖面形狀就比較合適。當形成PDP隔肋時，精細結構圖形4(例如)具有如圖5所示的剖面形狀，而且該剖面形狀的高寬比優選較大。
精細結構圖形4的尺寸可在較寬范圍內變化。精細結構圖形4的高度、節距及寬度根據預期PDP隔肋的圖形(條狀圖形或網格狀圖形)可在較寬范圍內變化。在如圖4及圖5所示的用于復制網格狀PDP隔肋的母模10的情況下，精細結構圖形4的高度h(對應于肋高)通常為約50到約500μm，并且優選在約150到300μm的范圍內。精細結構圖形4的節距p通常在約100到約1,000μm的范圍內，并且優選在約150到800μm的范圍內。精細結構圖形4的寬度w(上表面和下表面可互不相同)通常在約10到100μm的范圍內，并且優選在約50到80μm的范圍內。
在本發明的用于復制精細結構的模子10中，精細結構圖形4由圖形支撐層1支撐。換句話說，精細結構圖形4的底層一體地結合在圖形支撐層1的一個表面上。圖形支撐層1可由任何材料形成，但優選由具有相對較低磨削速度的材料形成，以免圖形支撐層的表面在精細結構圖形形成過程中被磨削，從而產生非理想的表面粗糙度。適于形成圖形支撐層1的材料優選為金屬材料。這種金屬材料的例子包括鎂、鋁、鋅、銅、鉛、鎳、鉻、鐵、鈦、鎢及其合金，但是它們不受任何方式的限制。這種金屬的磨削速度通常約為玻璃或陶瓷的磨削速度的十分之一。
優選地，圖形支撐層1的表面在沒有支撐圖形的區域6上根本不具有表面粗糙度，而是基本平坦的表面。例如，當最后獲得的精細結構為PDP隔肋時，沒有支撐圖形的區域6限定了由隔肋限定的放電顯示單元。當圖形支撐層1的表面是平坦的時，在最后所得到的PDP隔肋的放電顯示單元底部可形成平坦的區域，從而最終可改善PDP的性能。
此外，圖形支撐層1的厚度t可在較寬范圍內變化，但通常在約0.5到100mm的范圍內，并且優選在約5到約50mm的范圍內。當圖形支撐層1的厚度低于0.5mm時，該圖形支撐層1不能穩定地支撐精細結構圖形4，而且母模10的加工性能也將下降。相反，當圖形支撐層1的厚度超過100mm時，母模10的加工性能也將由于其重量的增加而下降。圖形支撐層1通常以單層或單片的形式使用，但也可以具有兩層(或片)或多層(或片)的復合結構或疊層結構的形式使用。
本發明還提供了一種用于復制精細結構的母模的制造方法，該母模可用于制造精細結構的模子，該母模包括圖形支撐層及由所述圖形支撐層支撐的精細結構圖形，該精細結構圖形具有預定形狀及預定尺寸。這個制造方法包括以下步驟(1)圖形支撐層的形成步驟由具有相對較低磨削速度的第一材料形成圖形支撐層。
(2)復合材料層的形成步驟在所述圖形支撐層上形成第二材料層，以形成復合材料層，該第二材料的磨削速度高于所述圖形支撐層材料的磨削速度。
(3)掩模的形成步驟在所述復合材料層上形成耐磨削的掩模，該掩模的平面圖形與所述精細結構圖形的平面圖形相同。
(4)第二材料的除去步驟(例如，噴砂步驟)借助所述耐磨削的掩模，通過噴砂法磨削所述復合材料層，以選擇性地除去所述第二材料層并暴露所述作為底層的圖形支撐層的平坦表面。
(5)掩模的剝離步驟從所述作為其下層的第二材料層上剝離所用的(例如，耐磨削的)掩模。順便提及，當改變上述步驟的次序時也可實施本發明的方法。
除了除去第二材料的方法由噴砂法換為化學蝕刻法之外，一種供替換的制造方法所包括的所有步驟恰好與上述步驟相同。在這種可選擇的制造方法中，借助耐蝕刻的掩模通過化學蝕刻法蝕刻所述復合材料層，以選擇性地除去第二材料層并暴露作為底層的圖形支撐層的平坦表面。
本發明的用于復制精細結構的母模的制造方法可方便地通過各種各樣的方式來實施。在下文中，參照圖6將對優選方式進行說明。
(1)圖形支撐層的形成步驟如圖6A所示，具有預定厚度的圖形支撐層1由第一材料形成。第一材料優選為具有相對較低磨削速度的金屬材料，如上所述，該金屬材料的例子包括鎂、鋁、鋅、銅、鉛、鎳、鉻、鐵、鈦、鎢及其合金。對圖形支撐層1的表面可應用清潔處理，而且還可以應用底涂處理以提高精細結構圖形對圖形支撐層1的粘附強度。圖形支撐層1的厚度通常在約0.5到約100mm的范圍內。
(2)復合材料層的形成步驟如圖6B所示，將第二材料層14結合到前述步驟準備的圖形支撐層1上，該第二材料的磨削速度高于圖形支撐層1的材料的磨削速度。用于形成層14的第二材料是精細結構的形成材料。因此，這層可稱為“圖形形成層14”。如上所述，適于形成圖形形成層14的第二材料為玻璃或陶瓷。可使用不同的方法將這些材料與圖形支撐層1結合并形成一體。合適的結合方法包括噴涂法(例如等離子噴涂法)、上釉法及溶膠-凝膠法。考慮各自的優點，可以從這些方法中選擇最佳的方法。噴涂法的優點是能夠在較低溫度下成膜，這種方法是一種干法工藝，并且能夠形成厚膜。上釉法的優點是能夠形成致密厚膜。溶膠-凝膠法的優點是能夠在相對較低溫度下形成膜及能夠形成致密膜。
將進一步對結合方法進行具體說明。等離子噴涂法是使用等離子噴涂設備來實施的，該設備設有等離子噴射槍、射頻起動器、電源、冷卻裝置等。噴涂過程包括以下一系列工藝步驟用于圖形形成層的第二材料的粉末或顆粒(噴涂的粉末顆粒)供給等離子體流發生裝置(plasma jet)，所述粉末或顆粒在加速的同時被熔化，飛射到圖形支撐層，與圖形支撐層一起被弄濕，然后放熱并凝固成膜。噴涂的粉末顆粒可使用各種不同的粒徑，但通常所述粉末顆粒的粒徑在約10到約80μm的范圍內。噴涂的粉末顆粒的飛行速度通常在約100到約300m/s的范圍內。在等離子噴涂之前，優選對圖形支撐層的表面實施預處理(例如，洗滌處理、噴砂處理等)，以提高噴涂的粉末顆粒對圖形支撐層的粘附強度。
上釉法可通過與形成多種釉(玻璃或陶瓷涂層)相同的方式實施，所述釉被廣泛地用于日用商品及建筑材料。例如，將用于形成圖形形成層的第二材料的粉末(釉料)涂覆到圖形支撐層的表面上，并且所述粉末(釉料)在高溫下被再熔化。因此，可以形成與圖形支撐層穩固結合的圖形形成層。
根據溶膠-凝膠法，用于形成圖形形成層的第二材料的起始物料通過浸涂法或旋涂法涂覆到圖形支撐層的表面上，然后進一步在高溫下進行烘烤。
如果需要的話，除了上述的結合方法之外，還可使用通常用于形成薄膜的干法工藝諸如化學氣相沉積法(CVD)、濺射法、真空沉積法等。
如上所述，由各種不同材料形成的圖形形成層14的厚度根據與期望的隔肋一致的凸起圖形的高度可在較寬的范圍內變化，但該厚度通常在約50到約500μm的范圍內。這樣，可獲得包括圖形支撐層1及圖形形成層14的兩層結構的復合材料層。
(3)掩模的形成步驟首先，如圖6C所示，在前述步驟形成的復合材料層15上形成預定厚度的(耐磨削的或耐蝕刻的)掩模形成材料層(掩模形成層)13。在此使用的掩模形成材料沒有特別的限制，可以使用任意材料，只要該材料可通過光刻法形成預期形狀的圖形并且在隨后的選擇性除去步驟(例如，噴砂處理)中具有充分的耐磨削性或耐蝕刻性。例如，可以使用通常作為抗蝕劑的有機樹脂材料，諸如酚醛清漆樹脂及聚氨酯樹脂。例如，在使用抗蝕劑材料時，在復合材料層15上涂覆預定厚度的抗蝕劑溶體，然后固化，這樣就可以容易地形成掩模形成層13。代替涂覆抗蝕劑溶體，也可將干膜抗蝕劑結合到復合材料層15上以形成掩模形成層13。掩模形成層13的厚度沒有特別的限制，該厚度通常在約25到約100μm的范圍內。
掩模形成層13以上述方式形成在復合材料層15上之后，通過光刻法使掩模形成層13形成圖形。如圖6D所示，這使(耐磨削的或耐蝕刻的)掩模3形成具有與期望的精細結構圖形相同的平面圖形，而且這個過程可使用通常的光刻法實施。換句話說，通常按照預期的精細結構圖形對掩模形成層13進行圖形曝光，隨后用顯影液溶解并除去多余部分，以獲得期望的掩模3。順便提及，根據所使用的抗蝕劑的性質，可以使用任意光源諸如紫外線、電子束、準分子激光器等進行圖形曝光。
(4)噴砂步驟形成掩模3之后，借助掩模3通過例如噴砂法對底層復合材料層15進行磨削或蝕刻。復合材料層15包括圖形支撐層1及圖形形成層14，這兩層具有互不相同的耐磨削性或耐蝕刻性。因此，如圖6E所示，在圖形支撐層1的表面被暴露時，停止磨削步驟或蝕刻步驟，由此形成精細結構圖形4。精細結構圖形4在圖形之間不包括象山的邊緣一樣的殘留物，而具有輪廓清晰的外形，并且其高寬比也較大。在精細結構圖形4之間的空間6(對應于放電顯示單元)中，作為底層的圖形支撐層1的平坦表面被暴露。
將進一步對噴砂法進行具體說明。這種方法也稱為“干噴砂法”或“機械蝕刻法”，并且根據預期精細結構圖形(凸起圖形)的細節可在各種不同條件下實施該方法。一般來說，磨削材料或蝕刻材料的細顆粒(磨料)從直徑很小的噴嘴射向覆蓋掩模的圖形形成層，并且通過切去暴露面的方式除去圖形形成層的暴露面。氧化鋁、氧化鋯、金剛砂及二氧化硅的有機細顆粒或鋼砂都可以用作磨料。這些磨料可以不同粒徑使用，但通常在約#100到約#1,000的范圍內。
(5)掩模的剝離步驟最后，從作為底層的精細結構圖形4的表面剝離所使用的掩模。可以使用通常的剝離方法剝離掩模3。因此，如圖6F所示，可獲得參照圖4及圖5詳細說明的用于復制精細結構的母模10。
如上所述，本發明的用于復制精細結構的母模可方便地用于制造PDP隔肋及其他精細結構。這種母模可特別方便地用于制造PDP隔肋，該隔肋具有由多個脊狀凸起組成的網格狀隔肋圖形，所述脊狀凸起相互之間以預定間隙基本平行排布，同時又彼此交叉。順便提及，參照圖1及圖2，已經說明了PDP及其隔肋的結構，因此省略了對此的詳細說明。
本發明的用于復制精細結構的母模在其表面上具有精細結構圖形，該精細結構圖形具有與隔肋一致的形狀及尺寸。因此，首先使用作為原型的母模制造撓性模子，然后可使用撓性模子復制期望的精細結構(PDP隔肋)。在本發明中，撓性模子及PDP隔肋都可方便地使用轉印法復制。當使用母模時，可容易并精確地制造撓性模子及復制PDP隔肋。
可使用本發明的用于復制精細結構的母模根據各種不同技術來制造撓性模子。例如，按照圖7所示的步驟次序，用于制造具有圖3A所示的網格狀隔肋圖形的PDP隔肋的撓性模子可方便地使用圖4及圖5所示的母模10來制造。
首先，如圖7A所示，準備本發明的母模10及支撐體，該母模具有與作為制造目標的PDP隔肋一致的形狀及尺寸，該支撐體由塑料膜(下文稱為“支撐膜”)21及碾壓輥23組成。母模10包括圖形支撐層1及由圖形支撐層1支撐的網格狀凸起圖形4。網格狀凸起圖形4與PDP后板的隔肋圖形基本相同。因此，每個由相鄰凸起圖形4限定的空間(凹部)6起到PDP放電顯示單元的作用。為了阻止氣泡殘留可使凸起圖形的上端部變細。由于準備的母模具有與最后隔肋外形的形狀相同的形狀，所以在制造隔肋后不必進行端部處理，并且可以消除由端部處理產生的碎片所導致的缺陷的出現。根據這種制造方法，完全固化用于形成形狀賦予層的模制材料，在母模上模制材料的殘留量變得很少，使得可以容易地重復使用母模。碾壓輥23用于使支撐膜21壓向母模10，該輥由橡膠輥形成。如果需要，也可以使用其他公知的常規工具代替碾壓輥。支撐膜21為聚酯膜或上述的其他透明塑料膜。
然后，使用公知的常規涂布工具諸如刮刀涂布機或刮棒涂布機(未示出)向母模10的端面上涂覆預定量的可UV固化的模制材料22。當支撐膜21使用柔軟且具有撓性的材料時，即使當可UV固化的模制材料22經歷收縮時，模制材料22也能保持與支撐膜21的粘附力，而且如果支撐膜21本身不變形，模制材料22也不會引起10ppm或更大的尺寸變化。
在碾壓處理前，在模子的生產環境中優選實施老化處理，以消除由濕度引起的支撐膜的尺寸變化。如果不實施這種老化處理，在模子中很可能出現最后所得到的模子所不允許的尺寸變化(例如，在300ppm的數量級內的變化)。
然后，碾壓輥23在母模10上沿箭頭指示方向滑動。這種碾壓處理的結果是，模制材料22以預定厚度均勻地展開并填充凸起圖形4的間隙。由于支撐膜21推進模制材料22，所以消泡作用比通常在過去使用的涂布方法的消泡作用更佳。
如圖7B所示，在完成碾壓處理后，在支撐膜21保持壓在母模10上時，使用紫外線(hv)如箭頭指示的方向穿過支撐膜21照射模制材料22。這里，當支撐膜21一律由不含散光成分(例如氣泡)的透明材料形成時，照射的光線能幾乎沒有衰減地均勻到達模制材料22。結果，模制材料被有效地固化并形成與支撐膜21結合的均勻的形狀賦予層22。因此，可以獲得包括相互一體地結合的支撐膜21及形狀賦予層22的撓性模子。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，所以存在以下優點不需要使用產生高熱量的光源諸如以Fusion燈(fusion lamp)為代表的高壓汞燈。此外，由于支撐膜及形狀賦予層沒有經歷熱變形，所以還存在另一個優點可以高精確度地控制節距。
然后，如圖7C所示，從母模10上分離撓性模子20，而又保持撓性模子20的完整性。不考慮其尺寸，本發明的撓性模子20可相對容易地使用適當的公知/常規的碾壓工具及涂布工具形成。因此，本發明能容易且不受任何限制地制造大型撓性模子，這與真空裝置諸如真空壓模機的現有技術的制造方法不同。
圖8為通過上述步驟制造的撓性模子20的透視圖。從這張附圖可知，撓性模子10可用于制造具有這樣一種圖形的后表面玻璃基板，在該圖形中多個隔肋54相互之間以一定間隙基本平行排布，同時又彼此交叉，該圖形即為如圖3所示的網格狀隔肋圖形。由于撓性模子20用于制造具有復雜形狀的大型精細結構可容易地實施并且當其從母模上取下時沒有引入任何問題如變形及破裂，所以撓性模子20可特別方便地用于制造具有這種網格狀隔肋圖形的后表面板。
如附圖所示，撓性模子20在其表面上具有凹槽圖形，該凹槽圖形具有預定形狀及預定尺寸。凹槽圖形為具有多個凹槽部分24的網格狀圖形，所述凹槽部分24相互之間以預定間隙基本平行排布，同時又彼此交叉。撓性模子20顯然可用于制造其他精細結構，但由于撓性模子20在其表面上具有開口網格狀圖形的凹槽部分，所以其可方便地用于形成網格狀PDP隔肋。若有需要，撓性模子20可具有一層或多層附加層，或者可對組成撓性模子的每一層進行任意處理。然而，如附圖所示，撓性模子20基本上包括支撐膜21及具有凹槽部分24的形狀賦予層22。
形狀賦予層22由固化的樹脂形成，該固化的樹脂通過紫外線照射可UV固化的組合物固化形成。用于形成形狀賦予層22的可UV固化的組合物沒有特別的限制。例如，可方便地使用含丙烯酸酯單體和/或低聚物作為主要組分的可UV固化的組合物。由于不必使用細長的加熱爐形成形狀賦予層，而且，通過固化可UV固化的組合物可在相對較短時間內獲得固化的樹脂，所以由可UV固化的組合物形成形狀賦予層的方法是有用的。
適用于形成形狀賦予層的丙烯酸酯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、丙烯酸酯等。然而，它們并未受到限制。適用于形成形狀賦予層的丙烯酸酯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、環氧丙烯酸酯低聚物等，但這些是不受限制的例子。具體而言，聚氨酯丙烯酸酯及其低聚物在固化后能夠提供軟而堅固的固化樹脂層，而且總體來說聚氨酯丙烯酸酯及其低聚物在丙烯酸酯中具有極低的固化速率，并且有助于提高模子的生產率。當使用這些丙烯酸酯單體及低聚物時，形狀賦予層在光學上成為透明的。因此，在制造PDP隔肋及其他精細結構時，具有這種形狀賦予層的撓性模子可能使用可光固化的模制材料。
如果需要，可UV固化的組合物可任意地包含光聚合引發劑及其他添加劑。光聚合引發劑的例子包括2-羥基-2-甲基-1-苯基丙-1-酮。可UV固化的組合物中可使用不同含量的光聚合引發劑，但所述光聚合引發劑優選占丙烯酸酯單體和/或低聚物總量的約0.1到約10重量％。當光聚合引發劑的含量低于0.1重量％時，會延遲固化反應或者使固化不能充分進行。相反，當光聚合引發劑的含量大于10重量％時，即使在完成固化步驟后仍存在不反應的光聚合引發劑，而且存在諸如由蒸發作用引起的樹脂發黃變質及樹脂收縮的問題。其他有用的添加劑的例子為抗靜電劑。
根據模子及PDP的結構，可使用各種不同厚度的形狀賦予層22。但是，該厚度通常在約5到約1,000μm的范圍內，并且優選在約10到約800μm的范圍內，更優選在約50到約700μm的范圍內。當形狀賦予層的厚度低于5μm時，不能獲得必要的肋高。在本發明的形狀賦予層中，即使當確保較大的肋高而形狀賦予層的厚度大至1,000μm時，從母模上除去模子也不會出現任何問題。當形狀賦予層的厚度大于1,000μm時，由于可UV固化的組合物的固化收縮而導致應力變大，因此出現諸如模子歪曲及尺寸精度劣化的問題。在本發明的模子中，重要的是，即使當增加凹槽圖形的深度使其與肋高一致時，也就是說，即使當形狀賦予層的厚度設計成較大值時，也可容易地用較小的力從母模上除去已完成的模子。
這里，將對在形狀賦予層22表面上形成的凹槽圖形24進行說明。根據期望的PDP隔肋的圖形(條狀圖形或網格狀圖形)及形狀賦予層本身的厚度，凹槽圖形24的深度、節距及寬度可在較寬的范圍內變化。在如圖8所示的網格狀PDP隔肋的模子20的情況下，凹槽圖形24的深度(與肋高一致)通常在約50到約500μm的范圍內，并且優選在150到300μm的范圍內。凹槽圖形24的節距通常在100到約1,000μm的范圍內，并且優選在約150到800μm的范圍內。凹槽圖形24的寬度(上表面和下表面的寬度可不同)通常在約10到約100μm的范圍內，并且優選在約50到約80μm的范圍內。為了有效地使用可光固化的材料制造具有較高尺寸精度的PDP隔肋，形狀賦予層22優選為透明的。
只要支撐膜21具有足夠的撓性及適當的硬度以保證模子的撓性，用于支撐形狀賦予層22的支撐膜21的外形、材料及厚度都不受限制。一般來說，塑料材料的撓性膜(塑料膜)可方便地用作支撐膜。塑料膜優選為透明的，而且至少必須具有足夠的透明度，以透射用于形成形狀賦予層而照射的紫外線。當考慮使用最后所得到的模子由可光固化的材料制造PDP隔肋及其他精細結構時，支撐膜及形狀賦予層都優選為透明的。
適用于形成塑料膜以實施本發明的塑料材料的例子包括聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、拉伸的聚丙烯、聚碳酸酯及三乙酸酯，但它們從沒有受到限制。其中，PET膜可用作支撐膜。例如，聚酯膜如TetolonTM膜可方便地用作支撐膜。這些塑料膜可以作為單層膜或者具有兩層或多層的復合膜或疊層膜使用。
根據模子及PDP的結構，可使用各種不同厚度的上述塑料膜或其他支撐膜，但該厚度通常在約50到約500μm的范圍內，并且優選在約100到約400μm的范圍內。當支撐膜的厚度低于50μm時，該膜的剛性變得很低以至很可能出現皺裂。相反，當支撐膜的厚度超過500μm時，該膜的撓性下降使得加工性能下降。
塑料膜通常通過將塑料材料模塑成薄片而獲得，并且該塑料膜可以切成片或繞成卷的形式市購到。如果需要，可對塑料膜進行任意的表面處理，以提高形狀賦予層對塑料膜的粘附強度。
另外，通過上述方式制造的撓性模子可用于形成具有網格狀隔肋圖形的PDP隔肋。當使用這種撓性模子時，僅僅使用碾壓輥代替真空設備和/或復雜的工藝就可容易地制造具有隔肋結構的大屏幕PDP，在所述隔肋結構中的紫外線不容易從放電顯示單元泄漏到外面。
使用撓性的成形模子制造PDP隔肋的典型例子為制造具有形成在平玻璃片上的隔肋的PDP基板(后板)。接下來，參照圖9，將對使用圖8的撓性成形模子20制造的具有網格狀隔肋圖形的PDP的方法進行分步說明，圖8的撓性成形模子20通過圖7所示的方法制造。順便提及，日本未審查的專利公開公報No.2001-191345中圖1至圖3所示的生產設備可方便地用于實施本發明的方法。
首先，準備在其上具有以預定圖形排布的條狀電極的平玻璃片(未示出)，然后將該平玻璃片設置在托架上。接下來，如圖9A所示，將在其表面上具有凹槽圖形的本發明的撓性模子20放到平玻璃片51的預定位置上，并且調整(校正)平玻璃片51及成形模子20的位置。由于成形模子20是透明的，所以用平玻璃片51上的電極容易確定成形模子20的位置。在下文中，將進行詳細的說明。例如，可以用眼睛或使用傳感器如CCD相機來實施這種定位。在這個例子中，如果需要，可通過調節溫度及濕度來使成形模子20的凹槽部分及在平玻璃片51上的相鄰電極之間的間隙一致。一般來說，根據溫度及濕度的變化，成形模子20及平玻璃片51會伸長或收縮，而且程度互不相同。因此，在完成平玻璃片51及成形模子20的定位后，對溫度及濕度進行控制以恒定地保持那時的溫度和濕度。這種控制方法對于制造大面積的PDP基板特別有效。
隨后，將碾壓輥23放在成形模子20的一端上。碾壓輥23優選為橡膠輥。這時，成形模子20的一端優選固定在平玻璃片51上。因為以前已經完成了平玻璃片51與成形模子20的定位，所以可避免定位誤差。
然后，使用夾具(未示出)提起成形模子20的另一自由端，并且移到碾壓輥23之上，以暴露平玻璃片51。這時，不必向成形模子20施加拉力，以防止成形模子20起皺并保持成形模子20和平玻璃片51之間的定位。然而，只要可保持這種定位，也可使用其他方法。在這種制造方法中，由于成形模子20具有撓性，即使當卷起成形模子20(如附圖所示)時，成形模子20也能準確地返回到最初的定位狀態。
接下來，向平玻璃片51供給用于形成隔肋所需的預定量的隔肋前體53。例如，可使用具有噴嘴的漿料加料斗來供給隔肋前體。
這里，術語“隔肋前體”是指能最終形成期望隔肋造型的任意模制材料，而且只要該前體能夠形成隔肋造型就沒有特別的限制。該前體可以是可熱固化的或可光固化的。當與透明的撓性模子結合時，可非常有效地使用可光固化的隔肋前體。如上所述，該撓性模子能夠抑制不均勻的光散射而不涉及缺陷諸如氣泡及變形。因而，模制材料可均勻地固化，并且提供具有穩定而優異質量的隔肋。
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)提供隔肋形狀的陶瓷組分，如氧化鋁，(2)填充陶瓷組分之間間隙及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)用于儲備及保持陶瓷組分并用于結合陶瓷組分的粘結組分，以及該粘結組分的固化劑或聚合引發劑。固化該粘結組分優選通過光輻照實現，而不依賴加熱。在這種情況下，不必考慮平玻璃片的熱變形。如果需要，向這種組合物中加入由鉻(Cr)、錳(Mn)、鐵(Fe)、鈷(Co)、鎳(Ni)、銅(Cu)、鋅(Zn)、銦(In)、錫(Sn)、釕(Ru)、銠(Rh)、鈀(Pd)、銀(Ag)、銥(Ir)、鉑(Pt)、金(Au)或鈰(Ce)的氧化物、鹽或絡合物組成的氧化催化劑，從而降低粘結組分的除去溫度。
當實施附圖所示的制造方法時，隔肋前體53沒有均勻地供給平玻璃片51的整個部分。如圖9A所示，隔肋前體53僅需供給平玻璃片51接近碾壓輥23的地方。在隨后的步驟中，當碾壓輥23在模子20上移動時，碾壓輥23能將隔肋前體53均勻地展開在平玻璃片51上。然而，在這種情況下，隔肋前體53通常具有約20,000cps或更低的粘度，并且更優選具有約5,000cps或更低的粘度。當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，空氣會陷入模子的凹槽部分并且可導致隔肋缺陷。事實上，當隔肋前體的粘度為約20,000cps或更低時，當碾壓輥從平玻璃片的一端向另一端僅移動一次時，隔肋前體就均勻地展開在平玻璃片和模子之間，并且能夠在無空氣陷入的情況下均勻地填充所有凹槽部分。然而，隔肋前體的給料方法不受上述方法的限制。例如，很有可能將隔肋前體涂覆到平玻璃片的整個表面上，不過在附圖中未示出這種方法。在這種情況下，用于涂層的隔肋前體具有與上述的粘度相同的粘度。具體而言，當形成具有網格狀圖形的隔肋時，該粘度為約20,000cps或更低，并且優選為約5,000cps或更低。
然后，如圖9A所示，驅動電機(未示出)并在模子20上以預定速度移動碾壓輥23。當碾壓輥23在模子20上以這種方式移動時，由于碾壓輥23的重量而從模子20的一端向另一端給模子20施加壓力，從而隔肋前體53在平玻璃片51和模子20之間展開并同時填充模子20的凹槽部分。換句話說，隔肋前體53繼而取代凹槽部分的空氣并填充凹槽部分。這時，在適當調整隔肋前體的粘度、碾壓輥的直徑、碾壓輥的重量及移動速度的同時，隔肋前體的厚度可調整在幾微米到幾十微米的范圍內。
根據附圖所示的制造方法，模子的凹槽部分也起到通氣道的作用。即使當凹槽部分收集空氣時，只要施加上述壓力，空氣也就可能有效地從模子及其周圍部分排出去。因此，即使當隔肋前體在大氣壓下裝料時，這種制造方法也能阻止氣泡留下。換句話說，不必為隔肋前體的裝料施加減少的壓力。然而，不必說，在減壓狀態下可更容易除去氣泡。
隨后，固化隔肋前體。如圖9B所示，當展開在平玻璃片51上的隔肋前體53屬于可光固化的類型時，將平玻璃片51的層疊體及模子20放進光輻照設備中(未示出)，并且使光線例如紫外線穿過平玻璃片51及模子20照射到隔肋前體53，以固化隔肋前體53。可通過這種方式獲得隔肋前體的造型即隔肋本身。
最后，如圖9C所示，當最后所得到的隔肋54保持與平玻璃片51結合時，從光輻照設備中取出平玻璃片51及模子20，并且剝離并除去成形模子20。由于本發明的模子20的加工性能優異，所以在不破壞與平玻璃片51結合的隔肋54的情況下，用有限的力可容易地剝離并除去模子20。不必說，這種剝離/除去操作不需要大規模設備。
上面具體地參照PDP隔肋的制造來描述本發明的用于復制精細結構的母模及其制造方法。然而，從以上描述可知，本發明還可以方便地用于制造其他精細結構。
本發明可應用的另一個例子為液體傳輸元件，該元件在其表面上具有精細結構圖形。該精細結構圖形能起到用于定向流動液體的微通道的作用。例如，液體傳輸元件可方便地以在國際專利公表公報No.2002-535039及WO 99/09923中所披露的制品的形式使用。另外，例如，本發明的液體傳輸元件可用作建筑物的外墻。在這些及其他應用中，液體傳輸元件的表面優選用光催化劑如氧化鈦涂覆。除了顯著效果如阻止污染及除去污染物之外，使用光催化劑涂層使得進一步促進液體傳輸成為可能。
另外，本發明可應用的另一個例子為微流體制品，該制品可用于檢測及計算微生物的數目，并且可由多個在培養物裝置中的微艙形成。多個這樣的微艙或微結構組件也能夠起到生物或化學試驗裝置的作用。例如，精細結構圖形可方便地以在美國專利No.6,696,286中所披露的制品的形式使用。
實施例參照以下實施例，將對本發明進行具體地說明。順便提及，本領域的技術人員能容易地理解到本發明并不限于這些實施例。
實施例1制造用于復制PDP隔肋的母模準備厚5mm、寬100mm及長100mm的鋁片，將其用作母模的圖形支撐層。向鋁片的一個表面沉積膜厚為50μm的Ni-Al合金薄膜。然后，在這樣準備的鋁片的Ni-Al合金上等離子噴涂200μm厚的陶瓷膜層。陶瓷層起圖形形成層的作用，該圖形形成層用于形成與網格狀隔肋圖形一致的凸起圖形，由此所使用的陶瓷為MgO-SiO2。
接著，以下面的方法在所得到的層疊鋁片的MgO-SiO2層上形成用于使MgO-SiO2層形成圖形的掩模，該掩模具有耐噴砂性。
首先，將干膜抗蝕劑(DuPont MRC干膜公司的產品，商品名為“ListonTMSA100”)結合到層疊鋁片的MgO-SiO2層上。然后，用均勻的紫外線從上方照射干膜抗蝕劑，以形成與期望的網格狀隔肋圖形一致的潛影。為了形成潛影，使用超高壓汞燈(Ushio Denki K.K.公司的產品)。紫外線的照射劑量為150到200mJ/cm2。完成圖形曝光之后，使用碳酸鈉水溶液對曝光的干膜抗蝕劑進行顯影，然后用水沖洗并進行干燥。這樣獲得的掩模具有有規律形成的矩形開口部分，并且在每個開口部分暴露出MgO-SiO2層。經過測量，最后所得到的掩模的開口部分具有的矩形的長為680μm，寬為230μm。開口部分以長730μm、寬280μm的周期有規律地重復，并且開口部分在縱向方向上的數量為108及在橫向方向上的數量為284。換句話說，在掩模中矩形開口部分的總數為30,672。順便提及，這些開口部分與PDP隔肋的放電顯示單元一致。
以上述方法形成耐噴砂的掩模之后，使用噴砂法對作為底層的MgO-SiO2層進行磨削，并且選擇性地僅除去暴露部分。所使用的噴砂條件如下磨料WA#600，壓力0.35Mpa。
繼續磨料的磨削處理直到在掩模的開口部分均勻地暴露出MgO-SiO2底層的Ni-Al合金表面為止。
完成磨削及除去該層之后，使用氫氧化鈉水溶液剝離并除去多余的掩模，然后用水進行沖洗并進行干燥。在這樣獲得的用于復制PDP隔肋的母模上，在掩模的開口部分完全磨削并除去了MgO-SiO2層，并且在與隔肋對應的部分留下MgO-SiO2層作為輪廓清晰的凸起圖形。制造撓性模子為了遵循上述母模的精細結構的狀態，向可UV固化的組合物轉印母模的網格狀圖形，從而制造撓性模子。
向這樣制備的母模的精細結構表面涂覆可UV固化的組合物。其后，將具有188μm厚的PET膜(Teijin公司的產品，商品名為“HPE188”)以覆蓋母模表面的方式層壓。當使用碾壓輥小心地推壓PET膜時，可UV固化的組合物完全充滿母模的凹部，并且沒有觀察到殘留的空氣。
在這種情況下，從熒光燈(Mitsubishi Denki-Oslam公司的產品)發出的波長為300到400nm(峰值波長352nm)的紫外線穿過PET膜照射可UV固化的組合物60秒。紫外線的照射劑量為200到300mJ/cm2。固化可UV固化的組合物，然后獲得形狀賦予層。隨后，當從母模上除去PET膜及形狀賦予層后，就獲得了具有很多凹槽部分的撓性模子，所述凹槽部分具有與母模的凸起圖形一致的形狀及尺寸。
通過掃描電子顯微鏡(放大倍率70X)觀測最后所得到的撓性模子表面的精細結構的狀態。經過測量，在PET膜上形成了與母模的網格狀凸起圖形一致的網格狀凹槽圖形，該圖形的縱向凹槽具有280μm的節距及50μm的上端寬度，該圖形的橫向凹槽具有730μm的節距及50μm的上端寬度。
然后，在縱向方向上垂直切割上述撓性模子，通過掃描電子顯微鏡(放大倍率70X)觀察切割的表面。如圖10(電子顯微照片)所示，可以確認形成了具有適合復制PDP隔肋的精細結構的模子。形狀賦予層22的表面區域22a(對應于由隔肋包圍的放電顯示單元的底面)基本為平坦的，并且其寬度約為100μm。
實施例2制造用于復制PDP隔肋的母模準備厚5mm、寬400mm及長300mm的不銹鋼片，將其用作母模的圖形支撐層。這個不銹鋼片的平均表面厚度Ra約為1.6μm。然后，在這樣準備的不銹鋼片上通過上釉法形成200μm厚的玻璃層。這個玻璃層起圖形形成層的作用，該圖形形成層用于形成與網格狀隔肋圖形一致的凸起圖形。由此所使用的玻璃為低熔點玻璃(PbO-B2O3-SiO2型玻璃，DTA轉變點451℃，熱膨脹系數7.2ppm/℃)。
接下來，以下面的方法在所得到的層疊片的低熔點玻璃層上形成用于使低熔點玻璃層形成圖形的掩模，該掩模具有耐噴砂性。
首先，將干膜抗蝕劑(DuPont MRC干膜公司的產品，商品名為“ListonTMSA100”)結合到層疊片的低熔點玻璃層上。然后，用均勻的紫外線從上方照射干膜抗蝕劑，以形成與期望的網格狀隔肋圖形一致的潛影。為了形成潛影，使用超高壓汞燈(Ushio Denki K.K.公司的產品)。紫外線的照射劑量為150到200mJ/cm2。完成圖形曝光之后，使用碳酸鈉水溶液對曝光的干膜抗蝕劑進行顯影，然后用水沖洗并進行干燥。這樣獲得的掩模具有有規律形成的矩形開口部分，并且在每個開口部分暴露出低熔點玻璃層。經過測量，最后所得到的掩模的開口部分具有的矩形的長為700μm，寬為200μm。開口部分以長800μm、寬270μm的周期有規律地重復，并且開口部分在縱向方向上的數量為180及在橫向方向上的數量為840。換句話說，在掩模中矩形開口部分的總數為151,200。順便提及，這些開口部分與PDP隔肋的放電顯示單元對應。
以上述方法形成耐噴砂的掩模之后，使用噴砂法對作為底層的低熔點玻璃層進行磨削，并且選擇性地僅除去暴露部分。由此所使用的噴砂條件與實施例1相同。繼續磨料的磨削處理直到在掩模的開口部分均勻地暴露出低熔點玻璃層底層的不銹鋼片為止。
完成磨削及除去低熔點玻璃層之后，使用氫氧化鈉水溶液剝離并除去多余的掩模，然后用水進行沖洗并進行干燥。在這樣獲得的用于復制PDP隔肋的母模上，在掩模的開口部分完全磨削并除去了低熔點玻璃層，并且在與隔肋對應的部分留下低熔點玻璃層作為輪廓清晰的凸起圖形。
制造撓性模子為了遵循上述母模的精細結構的狀態，向可UV固化的組合物轉印母模的網格狀圖形，從而制造撓性模子。用于制造撓性模子的方法與實施例1相同。當從母模上剝離PET膜及形狀賦予層后，就獲得了具有很多凹槽部分的撓性模子，所述凹槽部分具有與母模的凸起圖形一致的形狀及尺寸。
通過掃描電子顯微鏡(放大倍率100X)觀測最后所得到的撓性模子表面的精細結構的狀態。經過測量，在PET膜上形成了與母模的網格狀凸起圖形一致的網格狀凹槽圖形，該圖形的縱向凹槽具有270μm的節距及70μm的上端寬度，該圖形的橫向凹槽具有800μm的節距及100μm的上端寬度。
然后，在縱向方向上垂直切割上述撓性模子，通過掃描電子顯微鏡(放大倍率100X)觀察切割的表面。如圖11(電子顯微照片)所示，可以確認形成了具有適合復制PDP隔肋的精細結構的模子。形狀賦予層22的表面區域22b(對應于由隔肋包圍的放電顯示單元的底面)基本為平坦的，并且其寬度約為100μm。
比較例1制造用于復制PDP隔肋的母模準備厚5mm、寬100mm及長100mm的玻璃基板，將其用作母模的圖形支撐層。這里，用作基板的玻璃為鈉鈣硅酸鹽玻璃。
然后，使用實施例1中描述的方法在玻璃基板上形成用于使玻璃基板形成圖形的掩模，該掩模具有耐噴砂性。經過測量，最后所得到的掩模的開口部分具有的矩形的長為680μm，寬為230μm。開口部分以長730μm、寬280μm的周期有規律地重復，并且開口部分在縱向方向上的數量為108及在橫向方向上的數量為284。換句話說，在掩模中矩形開口部分的總數為30,672。順便提及，這些開口部分與PDP隔肋的放電顯示單元對應。
以上述方法形成耐噴砂的掩模之后，使用噴砂法對玻璃基板的表面層進行磨削，并且選擇性地僅除去暴露部分。由此所使用的噴砂條件與實施例1相同。繼續磨料的磨削處理直到槽眼最深部分的深度達到200μm為止。
完成磨料的磨削處理之后，使用氫氧化鈉水溶液剝離并除去了多余的掩模，然后用水進行沖洗并進行干燥。在這樣獲得的用于復制PDP隔肋的母模上，在掩模的開口部分基本上以V形的形狀磨削并除去了玻璃基板，并且在與隔肋對應的部分留下玻璃基板作為具有三角形剖面形狀的凸起圖形。
制造撓性模子為了遵循上述母模的精細結構的狀態，向可UV固化的組合物轉印母模的網格狀圖形，從而制造撓性模子。用于制造撓性模子的方法與實施例1相同。當從母模上剝離PET膜及形狀賦予層后，就獲得了具有很多V形凹槽部分的撓性模子，所述V形凹槽部分具有與母模的凸起圖形一致的形狀及尺寸。
通過掃描電子顯微鏡(放大倍率70X)觀測最后所得到的撓性模子表面的精細結構的狀態。經過測量，在PET膜上形成了與母模的網格狀凸起圖形一致的網格狀凹槽圖形，該圖形的縱向凹槽具有280μm的節距及50μm的上端寬度，該圖形的橫向凹槽具有730μm的節距及50μm的上端寬度。
然后，在縱向方向上垂直切割上述軟膜，通過掃描電子顯微鏡(放大倍率70X)觀察切割的表面。如圖12(電子顯微照片)所示，可以確認形成了具有適合復制PDP隔肋的精細結構的模子。形狀賦予層22的表面區域22c(對應于由隔肋包圍的放電顯示單元的底面)不具有平坦的部分，并且存在具有R約25到約35μm的曲線形狀。
權利要求
1.一種母模，包括支撐層，和由所述支撐層支撐的精細結構圖形，所述支撐層由磨削速度較高的材料形成，所述精細結構圖形由磨削速度較低的材料形成。
2.根據權利要求1所述的母模，其中所述磨削速度較高的材料為金屬材料。
3.根據權利要求1或2所述的母模，其中所述磨削速度較低的材料為玻璃或陶瓷。
4.根據權利要求1-3中任一項權利要求所述的母模，其中所述模子適于制作等離子體顯示器平板的隔肋。
5.根據權利要求1-3所述的母模，其中所述模子適于制作微流體制品。
6.根據權利要求1所述的母模，其中所述精細結構圖形為包括多個脊狀凸起的網格狀凸起圖形，所述脊狀凸起相互之間以預定間隙基本平行排布，同時又彼此交叉。
7.一種母模，包括由金屬材料形成的支撐層；形成在所述支撐層上的精細結構圖形，所述精細結構圖形由玻璃材料或陶瓷材料形成；其中所述精細結構圖形包括隔肋，所述隔肋具有150到300μm的肋高，150到800μm的肋節距，及50到80μm的肋寬。
8.一種母模，包括支撐層，和由所述支撐層支撐的精細結構圖形，所述支撐層由磨削速度較高的材料形成，所述精細結構圖形由磨削速度較低的材料形成，其中所述精細結構圖形通過選擇性地除去所述磨削速度較低的材料而形成，從而形成精細結構圖形。
9.根據權利要求8所述的母模，其中所述磨削較低的材料通過噴砂法除去。
10.根據權利要求8所述的母模，其中所述磨削較低的材料通過化學蝕刻法除去。
11.一種制造母模的方法，包括以下步驟由磨削速度較低的材料形成支撐層；在所述支撐層上沉積磨削速度較高的材料層，以形成復合材料層；在所述復合材料層上形成掩模；選擇性地除去所述磨削速度較高的材料層，使得暴露出所述支撐層；以及從所述磨削速度較高的材料層上剝離所述掩模。
12.根據權利要求11所述的方法，其中所述磨削速度較高的材料為金屬材料。
13.根據權利要求11或12所述的方法，其中所述磨削速度較低的材料為玻璃或陶瓷。
14.根據權利要求11-13中任一項權利要求所述的方法，其中所述磨削速度較高的材料通過噴砂法除去。
15.根據權利要求11-13中任一項權利要求所述的方法，其中所述磨削速度較高的材料通過化學蝕刻法除去。
16.根據權利要求11-15中任一項權利要求所述的方法，其中所述磨削速度較高的材料通過噴涂法、上釉法或溶膠-凝膠法形成。
17.根據權利要求11-16中任一項權利要求所述的方法，其中所述掩模通過如下步驟來形成在所述復合材料層上形成掩模形成材料層；然后通過光刻法將所述掩模形成材料層制成期望形狀的圖形。
全文摘要
本發明提供了包括金屬支撐層(1)及精細結構圖形(4)的母模(10)及其制造方法，所述精細結構圖形由玻璃材料或陶瓷材料形成，其中所述圖形支撐層由具有相對較低磨削速度的第一材料形成，并且所述精細結構圖形由第二材料層形成，所述第二材料的磨削速度高于所述圖形支撐層材料的磨削速度。
文檔編號H01J11/36GK1830052SQ200480021741
公開日2006年9月6日 申請日期2004年7月21日 優先權日2003年7月31日
發明者杉元崇紀, 托德·R·威廉姆斯, 帕德里克·S·麥圭爾 申請人:3M創新有限公司