CN101010770A - 采用模具制造阻隔肋微结构的方法 - Google Patents

Abstract

在一个实施例中，本发明涉及微结构制品(例如，采用下面的方法制造的阻隔肋，所述方法包括在转移片上设置至少一个离散的浆料涂层)。

Description

采用模具制造阻隔肋微结构的方法

背景技术

包括等离子体显示屏(PDPs)和等离子体寻址液晶(PALC)显示器在内的显示技术的发展使人们对于在玻璃基板上形成无机电绝缘阻隔肋(barrier rib)产生了兴趣。阻隔肋隔开各单元，通过在相对的电极之间施加电场可以激发单元内部的惰性气体。在单元内，气体放电发出紫外(UV)光。在等离子体显示屏中，采用荧光物质涂覆单元的内部，该荧光物质在受紫外线激发时发出红色、绿的或蓝色的可见光。单元的大小决定了图像元素(像素)的大小。举例来说，等离子体显示屏和等离子体寻址液晶显示器可以用作高清晰度电视(HDTV)的显示器或其它数字电子显示装置。

在玻璃基板上制造阻隔肋的一种方法是直接成型。这种方法涉及将平面刚性模具层压到基板上，在模具与基板之间设置有形成玻璃或陶瓷的组合物，然后，使形成玻璃或陶瓷的组合物固化，并且去除模具。最后，通过在约550℃至约1600℃温度下烧制，熔融或烧结阻隔肋。形成玻璃或陶瓷的组合物具有分散在有机粘结剂中的微米大小的微粒，有机粘结剂的使用使得可以在生坯状态下使阻隔肋固化，以便烧制过程将玻璃微粒熔融在基板上的相应位置中。

尽管已经描述了制造微结构诸如阻隔肋等的各种方法，但是工业上仍未发现更好的方法。

发明内容

在一方面，本发明涉及具有微结构表面的制品或制品部件(例如，等离子体显示屏的阻隔肋)的制造方法，包括：提供转移片；采用至少一个可固化组合物的离散涂层涂覆该转移片；将该离散涂层转移至基板上；使该离散涂层与具有微结构表面(例如，适于制造阻隔肋)的模具接触；固化可固化组合物；以及去除模具。可固化组合物优选包括至少一种无机微粒材料、至少一种可固化的有机粘结剂和至少一种稀释剂。

转移片优选采用至少两个离散涂层涂覆。转移片可以是基本平坦的基板或者可以置于圆辊上。每个离散涂层可以具有与单个等离子体显示屏相应的面积(例如从约1cm²至约2m²)。转移片可以包括柔性膜和刚性支持层。柔性膜可以在去除刚性支持层的同时去除。离散涂层可以通过使用模板来提供。模具通常是柔性且透明的。可固化材料可以透过模具、玻璃基板或它们的组合来固化。制造方法优选至少是半自动化的。

附图说明

图1是等离子体显示屏组件的示意图。

图2是转移片的具体刚性支撑层的示意性横截面图。

图3A-3C是使用转移片的具体方法的侧视图。

图4A-4D是在旋转框架中将涂层从转移片转移到基板的示意图。

具体实施方式

本发明可以应用于采用模具在基板上制造微结构的方法，以及使用该方法制造的制品。特别地，本发明涉及采用模具在基板上制造无机微结构，通过这些方法可以制造等离子体显示屏(PDPs)并且以此作为对这些方法的有利说明。可以理解，通过这些方法可以制造其它器件和制品，例如包括具有毛细孔道的电泳板和照明应用，特别地，可以采用本发明描述的方法来制造使用成型陶瓷微结构的器件和制品。本发明并不限于此，通过下面对具体实例的描述可以获得对本发明各个方面的认识。

等离子体显示屏(PDPs)具有各种部件，如图1所示。背向观察者的后基板具有可独立寻址的平行电极23。后基板21可以采用多种组合物例如玻璃等制造。陶瓷微结构25形成于后基板21上，并且包括位于电极23之间的阻隔肋部分32以及其中填充有红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)荧光物质的独立区域。前基板包括玻璃基板51和一系列可独立寻址的平行电极53。前电极53也称为维持电极，其取向与后电极23(也称为寻址电极)垂直。在完整的显示器中，前、后基板元件之间的区域填充有惰性气体。为了点亮像素，在交叉的维持电极53和寻址电极23之间施加电场，该电场的强度足以激发电极之间的惰性气体原子。被激发的惰性气体原子发出紫外(UV)光，该紫外光使荧光物质发出红色、绿色或蓝色的可见光。

后基板21优选为透明的玻璃基板。一般来说，在等离子体显示屏中，后基板21由钠钙玻璃制成，这种玻璃可选地基本不含有碱金属。在基板中存在碱金属的情况下，处理过程中所达到的温度会使电极材料发生迁移。这种迁移可以导致电极之间出现传导通路，因而使相邻电极发生短路或者导致电极之间出现电干扰(称为串扰)。前基板51通常为透明玻璃基板，其优选具有与后基板21相同或大致相同的热膨胀系数。

电极23和53为条形导电材料。电极23由导电材料例如铜、铝或含银的导电玻璃料制成。特别是在期望具有透明显示面板的情况下，电极可以采用透明导电材料例如氧化铟锡(ITO)。电极在后基板21和前基板51上形成图案。例如，电极可以形成为这样的平行条带，即间隔为约120微米至360微米，宽度为约50微米至75微米，厚度为约2微米至15微米，电极长度跨越从几厘米至几十厘米的整个有效显示区域。在某些情况下，电极23和53的宽度可以小于50微米或者大于75微米，这取决于微结构25的结构。

等离子体显示屏中微结构阻隔肋部分32的高度、间距和宽度可以根据所期望的最终产品来改变。阻隔肋的间距(即单位长度的数量)优选与电极间距相匹配。阻隔肋的高度一般情况下至少为100微米，通常至少为150微米。此外，阻隔肋的高度通常不大于500微米并且通常小于300微米。阻隔肋图案在纵向和横向的间距可以不同。阻隔肋的间距一般情况下至少为100微米，通常至少为200微米。阻隔肋的间距通常不大于600微米并且通常小于400微米。特别是当如此形成的阻隔肋为锥形时，阻隔肋图案的宽度在上表面和下表面之间可以不同。该宽度一般情况下至少为10微米，通常为至少50微米。此外，该宽度通常不大于100微米并且通常小于80微米。

当采用本发明的方法制造基板上的微结构(例如等离子体显示屏的阻隔肋)时，用来制造微结构的涂层材料最好是含有至少三种组分的混合物的浆料或者糊剂。第一种组分为形成玻璃或者陶瓷的微粒无机材料(例如陶瓷粉末)。一般情况下，无机微粒状的浆料或者糊剂最终通过进行烧制而熔融或烧结，从而形成附着在图案化基板上的具有期望物理性质的微结构。第二种组分为可以成形并且在后面通过固化或冷却而硬化的粘结剂(例如短效粘结剂)。粘结剂可以使浆料或糊剂成形为附着在基板上的半刚性生坯状态的微结构。第三种组分为稀释剂，该稀释剂能够在粘结剂材料排列和硬化之后促进与模具分离，并且可以在烧制微结构的陶瓷材料之前，在脱脂期间促进粘结剂快速而完全地烧尽。优选的是，该稀释剂在粘结剂硬化后保持液态，以便稀释剂在粘结剂硬化期间从粘结剂中进行相分离。优选的是，浆料具有小于20000cps(厘泊)的粘度，更优选的是，粘性小于5000cps，以便能够不夹带空气地均匀填充柔性模具的全部微结构沟槽部分。

可固化有机粘结剂在可固化糊剂中的比例通常至少为2wt％(按重量百分比计，以下同)，更通常的是，至少为5wt％，并且更通常的是，至少为10wt％。稀释剂在阻隔肋前体组合物中的比例通常至少为2wt％，更通常的是，至少为5wt％，并且更通常的是，至少为10wt％。全部有机组分所占的比例通常至少为10wt％，或至少为15wt％，或至少为20wt％。此外，全部有机化合物所占的比例通常不大于50wt％。无机微粒材料所占的比例通常至少为40wt％，或至少为50wt％，或至少为60wt％。无机微粒材料所占的比例不大于95wt％。添加剂所占的比例一般小于10wt％。

在一个实施例中，本发明涉及通过一种方法制造的阻隔肋，该方法包括在转移片上提供至少一个离散的浆料涂层。

转移片是通常由刚性(例如可移动的)支撑层支撑的柔性薄膜层。柔性薄膜层可以以沿着玻璃基板表面缩进的刚性活动支撑件的边缘所限定的锐角从浆料上剥离。合适的柔性薄膜包括聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯膜、乙酸丁酸纤维素、乙酸丙酸纤维素、聚醚砜、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氨酯、聚酯、聚氯乙烯、聚酰亚胺、聚烯烃、聚丙烯、聚乙烯和聚环烯烃。

转移片通常包括脱模涂层，该脱模涂层使得转移片可以剥离，而基本上将全部浆料留在玻璃基板上。通常用于塑料薄膜上的脱模涂层包含低表面能的有机材料，这些材料包括碳氢化合物、硅酮和碳氟化合物。碳氢化合物可以包括油、蜡、聚烯烃和聚合物诸如聚丙烯酸酯或侧链为烷基段的聚氨酯等。硅酮可以包括非官能化的聚(二甲基硅氧烷)流体以及分别通过缩合或硅氢化反应而交联的硅烷醇或乙烯基官能化的聚二甲基硅氧烷。碳氟化合物可以包括氟化油、全氟聚醚和含氟聚合物，其中含氟聚合物可以通过诸如四氟乙烯、偏二氟乙烯和六氟丙烯的氟化烯烃和诸如聚丙烯酸酯、聚氨酯或侧链为氟代烷基的聚环氧化物等聚合物的聚合化来制备。特别优选的脱模材料种类是带有诸如丙烯酸酯、硅烷或者环氧基团等可固化官能团的全氟聚醚，它们能通过交联形成对于很多种有机材料诸如树脂和粘接剂具有低表面能和良好脱模特性的坚固涂层。

图2是合适的示例性刚性支撑件200的横截面图。例如，刚性支撑件可以采用适当尺寸(例如，25毫米厚)的铝板210来制造，将铝板加工成两边深度为10毫米，从而留下支撑肋220的格子。可以将一对(例如，5毫米厚)铝板结合到支撑肋220上，从而分别在顶部和底部形成平坦的表面230和240。刚性支撑件的边缘260(也就是转移膜滑动的位置)优选形成至少30度的角，通常该角不大于90度，更优选的是具有45度的锥度。此外，刚性支撑件的边缘通常具有为0至10毫米的半径，优选的是0.5毫米。

刚性支撑件具有使转移膜保持接近刚性支撑件表面的装置以及使转移膜表面脱离的装置。一种合适的装置包括设置在刚性支撑件的顶面和底面上的孔250(例如100微米直径)，这些孔与真空源(未示出)相连接。可以在刚性支撑件的边缘处设置一些配件(未示出)，以便可以选择性地通过真空作用将转移膜吸在支撑件的顶面或底面上。阀门(未示出)使得可以将压缩空气交替地引至配件，以便转移膜可以沿着一个或两个表面移动。

可以采用2004年8月26日提交的美国专利申请No.60/604557中描述的模板来完成用一个或多个离散涂层涂覆转移片。作为选择，可以采用丝网印刷术、转移印刷术或者其它能够将浆料置于特定区域的传统方法来形成离散涂层。合适的方法能够将可固化材料以准确的厚度涂覆并实现合适的边缘限定。不论采用何种方式，只要能够在浆料涂覆时尽可能少的引入空气即可。

使具有图案化电极的玻璃基板接触被涂覆的转移片，使得朝着浆料的电极与最终的阻隔肋区域对准。这可以采用多种不同的方法来实现。

一方面，当玻璃基板倒置(即，电极向下)于转移片顶部时，转移片可以保持水平状态。然后玻璃基板和转移片一起旋转使得玻璃基板位于下部。请参考图3A-3C，图3A是涂覆区的横截面图，其中涂覆区具有平坦表面310(例如桌面)、合适的刚性支撑件320和转移膜330。将离散的多片浆料片430置于转移膜的表面上。之后将玻璃基板350置于(也就是，电极朝下)离散的浆料片上(未示出)。接下来，如图3B所示将玻璃基板和转移片一起旋转，使玻璃基板位于转移片之下。然后通过如下方式将转移片从浆料片上去除，该方式即，在以图3C所示的角度去除转移片的同时，沿着与玻璃基板基本平行的方向拉动刚性支撑件320。在去除转移片期间所形成的角度通常至少为5度并且不大于约90度。

另一方面，可以旋转转移片并将其置于玻璃基板的顶部(也就是，转移片的浆料一侧朝下)。然后去除转移片，将浆料留在玻璃基板上。这一过程可以通过下面的方式完成，即在旋转框架中将涂层从转移片转移至图案化基板(例如玻璃基板)上。

请参考图4A-4D，转移膜405可以是连续网状结构，其从圆辊410供给，经过刚性活动支撑件415的顶面，绕过刚性活动支撑件的一个边缘420，经过刚性活动支撑件的底面到达另一个圆辊425。保持转移膜的圆辊410和425安装在基座上，并且其取向使得圆辊可以拉动转移膜经过刚性活动支撑件。圆辊410和425都可以由伺服电动机系统(未示出)来驱动，该系统具有对圆辊旋转进行反馈的编码器以及监控柔性膜张力的传感器。

刚性活动支撑件可以置于平移框架450内，框架可以让转移片在一定运动范围内滑动(例如2-3米)。可以通过伺服电动机(未示出)驱动滚珠螺旋致动器来完成平移，致动器与两个极端位置处的挡块接触。平移框架可以安装在旋转框架460内，旋转框架460可以在360度运动范围内连续转动。该旋转框架能够将转移片从涂覆区旋转到位于涂覆区平面内的层压区(诸如平坦的花岗岩表面)，其中在涂覆区，转移膜的被涂覆表面面向上，而在层压区，转移膜的被涂覆表面面向下。

机器人零件处理系统(未示出)可以将电极面向上地为层压区中的平坦平面435提供具有图案化电极区的玻璃基板440。当放置玻璃基板时，视觉系统引导该机器人零件处理系统的运动，以使电极区朝向浆料片。旋转框架将转移片和浆料旋转到位于层压区的平坦(例如花岗岩)表面435上的玻璃基板上。

请参考图4B，可以在转移膜上保持恒定的张力来传送转移膜，以实现转移片的这种运动。请参考图4C和4D，在浆料接触玻璃基板之后，用低压压缩空气(20-30psi)代替真空，并且平移框架水平滑动转移片使其返回涂覆区。在平移框架滑动时，下部的圆辊保持在其位置，而上部的圆辊施加恒定的张力拉动转移膜经过刚性活动支撑件的两个表面。当转移膜到达涂覆区时，转移膜的顶面具有准备进行涂覆的未涂覆区。

作为选择，玻璃基板440可以电极面向下地置于涂覆的浆料上。当旋转框架将转移片、浆料和玻璃基板的叠层结构旋转到层压区的平坦表面435上时，安装在平移框架上的夹具可以将玻璃基板与转移片保持在一起。

不论采用何种方式将浆料从转移片转移到玻璃基板上，之后，使模具(例如，适宜制造阻隔肋)的微结构表面与浆料片接触，使得玻璃基板的电极图案与模具的微结构图案对准。在去除模具之前，使浆料充分固化(例如，通过模具暴露于光源)。然后烧结位于玻璃基板上的固化的阻隔肋。在浆料转移到玻璃上后，可以如前所述使浆料与模具接触、固化、去除模具并进行烧结。在刚刚涂覆的玻璃基板正在进行接下来的成型步骤时，转移片工作台能够用于涂覆另一个玻璃基板。

基于微结构的最终应用和微结构所粘附的基板的特性来选择浆料或者糊剂中的无机微粒材料。一个需要考虑的事项是基板材料的热膨胀系数(CTE)。优选地，在烧制时，浆料中的无机材料的热膨胀系数与基板材料的热膨胀系数相差不超过约10％。当基板材料的热膨胀系数比微结构中无机材料的热膨胀系数小很多或者大很多时，微结构在制造或使用时就会出现翘曲、破裂、破碎、移位或者从基板完全脱落。而且，由于基板和微结构之间具有大的热膨胀系数差，基板可能出现翘曲。

基板通常能够经受住处理浆料或糊剂中的无机材料所需的温度。优选地，适合用于浆料或糊剂中的无机材料的软化温度约为600℃，并且通常在大约400℃至600℃之间。这样，优选的基板可以是玻璃、陶瓷、金属或者软化温度高于浆料中无机材料的软化温度的其它刚性材料。优选地，基板的软化温度高于烧制微结构时的温度。如果不对材料进行烧制，那么基板也可以采用诸如塑料等材料制造。适合用于浆料或糊剂中的无机材料优选地具有大约5×10^-6/℃至13×10^-6/℃的热膨胀系数。因此，基板也优选具有近似处于该范围内的热膨胀系数。

如果选择软化温度较低的无机材料，那么基板也可以使用软化温度相对较低的材料。在玻璃基板中，软化温度较低的钠钙浮法玻璃通常价格要低于软化温度较高的玻璃。因此，如果使用软化温度较低的无机材料，就可以使用价格相对较低的玻璃基板。在较低的温度下烧制生坯状态的阻隔肋能够降低加热过程中的热膨胀和加热过程中需要的应力释放量，因而避免基板过度扭曲，阻隔肋翘曲和阻隔肋分层。

可以通过在材料中混合一定量的碱金属、铅或铋来获得软化温度较低的陶瓷材料。然而，对于等离子体显示屏的阻隔肋，微结构阻隔肋中碱金属的存在会导致电极材料在升温处理期间经过基板迁移。电极材料的扩散会导致干扰或串扰以及相邻电极之间出现短路，从而降低器件的性能。因此，对于等离子体显示屏，浆料的陶瓷粉末优选地基本上不含有碱金属。当加入铅或铋时，可以使用含磷酸盐或B₂O₃的组合物来获得软化温度较低的陶瓷材料。一种这样的组合物包括ZnO和B₂O₃。另一种这样的组合物包括BaO和B₂O₃。另一种这样的组合物包括ZnO、BaO和B₂O₃。另一种这样的组合物包括La₂O₃和B₂O₃。另一种这样的组合物包括Al₂O₃、ZnO和P₂O₅。

其它完全可溶、不可溶或部分可溶的组分也可以加入浆料的陶瓷材料中，以获得或者改变各种特性。例如，可以加入Al₂O₃或者La₂O₃以增加组合物的化学稳定性并降低侵蚀。可以加入MgO以提高组合物的玻璃转化温度或者增加组合物的热膨胀系数。可以加入TiO₂以使陶瓷材料获得更高的光学不透明度、白度和反射率。也可以加入其它组分或金属氧化物以改变并调节陶瓷材料的其它特性，例如热膨胀系数、软化温度、光学特性、物理特性如脆度等等。

可以在相对较低的温度下烧制的组合物的其它制备方式包括：采用低温熔融材料层涂覆组合物中的核心微粒。合适的核心微粒的例子包括ZrO₂、Al₂O₃、ZrO₂-SiO₂和TiO₂。合适的低熔融温度的涂层材料的例子包括B₂O₃、P₂O₅以及以B₂O₃、P₂O₅和SiO₂中一种或多种组分为基体的玻璃。可以采用多种方法来应用这些涂层。一种优选的方法是溶胶凝胶法，其中核心微粒分散在涂层材料的湿化学前体中。之后干燥和粉碎(如果有必要)混合物，以分离涂层微粒。这些微粒可以分散到浆料或糊剂的玻璃或陶瓷粉末中，或者这些微粒本身可以用作浆料或糊剂的玻璃粉末。

浆料或糊剂中的无机材料优选地以分散在整个浆料或糊剂中的微粒的形式来提供。微粒的优选尺寸依赖于在图案化基板上要制造和排列的微结构的尺寸。优选的是，浆料或糊剂的无机材料中微粒的平均尺寸或直径不大于要制造和排列的微结构的最小目标特征维度的尺寸的约10％至15％。例如，等离子体显示屏阻隔肋可以具有约20微米的宽度，阻隔肋的宽度为最小目标特征尺寸。对于这样尺寸的等离子体显示屏阻隔肋，无机材料中的平均微粒尺寸优选不大于约2微米或3微米。采用这个尺寸或更小的微粒，使得更有可能以期望的重现精度来复制微结构并且无机微结构的表面相对平滑。当平均微粒尺寸接近微结构的尺寸时，包含微粒的浆料或糊剂不再适应微结构的外形。此外，最大的表面粗糙度会部分因为无机微粒的尺寸而发生改变。因此，使用更小的微粒更易于形成更加平滑的结构。

浆料或糊剂中的粘结剂是有机粘结剂，它的选择依赖于一些因素，诸如粘结于浆料或糊剂中的无机材料的能力、固化或者以其它方式硬化以保持成型微结构的能力、粘附于图案化基板的能力和在至少比烧制生坯状态微结构的温度稍低的温度下挥发(或烧尽)的能力。当粘结剂固化或者硬化时，粘结剂帮助使无机材料微粒粘结在一起，以便去除模具而留下粘附在图案化基板上并与图案化基板对准的刚性微结构。这种粘结剂可以称为“短效粘结剂”，因为，如果期望的话，在熔融或烧结微结构中的陶瓷材料之前的升温过程中，粘结剂材料可以从微结构中烧尽。优选的是，烧制使短效粘结剂基本上完全烧尽，使得留在基板图案化表面上的微结构为基本不含有炭渣的熔融无机微结构。在所使用的微结构为电介质阻隔肋的应用中，诸如在等离子体显示屏中，粘结剂优选为这样的材料，其在至少比进行烧制所期望的温度稍低的温度下脱脂，并且不残留大量的碳元素，因为碳元素可以降低微结构阻隔肋的电介质特性。例如，包含较大比例芳香烃(如酚醛树脂材料)的粘结剂材料在脱脂过程中会残留石墨碳微粒，而这些石墨碳微粒需要非常高的温度才能去除。

粘结剂优选为能够辐射固化或加热固化的有机材料，优选的材料种类包括丙烯酸酯和环氧树脂。可选地，粘结剂可以为热塑性材料，通过加热使热塑性材料成为液态以适应模具的形状，然后冷却至硬化状态以形成粘附在基板上的微结构。当希望将微结构精确地放置和排列在基板上时，优选的是，粘结剂能够辐射固化，以便粘结剂能在等温条件下硬化。在等温条件下(温度不改变)，模具及模具中的浆料或糊剂在粘结剂材料硬化期间能够相对于基板上的图案保持在固定的位置。这能够减小模具或基板移动或膨胀的风险，尤其是模具和基板的热膨胀系数不同时，这样可以在浆料或糊剂硬化时保持模具的精确放置和排列。

当使用可辐射固化的粘结剂时，优选地采用通过辐射来激发的固化引发剂，基板对于所采用的辐射基本上为透明的，以便浆料或糊剂因为通过基板被曝光而固化。例如，当基板为玻璃时，粘结剂优选可以通过可见光固化。通过经由基板使粘结剂固化，首先，浆料或糊剂粘附到基板上，固化期间粘结剂材料的任何收缩将趋向于发生在远离模具并朝向基板表面的位置处。这有助于微结构从模具分离并且保持微结构放置在基板图案上的位置和精确度。

另外，固化引发剂的选择依赖于浆料或糊剂中选用的是何种无机材料。例如，在期望形成不透明的和漫反射的陶瓷微结构的应用中，在浆料或糊剂的陶瓷材料中包含一定量的二氧化钛(TiO₂)是有利的。二氧化钛在用来增加微结构的反射率的同时，也会使得难以采用可见光进行固化，这是因为浆料或糊剂中的二氧化钛引起的可见光反射会阻止固化引发剂充分地吸收光从而有效固化粘结剂。然而，通过选择由可以同时在基板和二氧化钛微粒中传播的辐射激发的固化引发剂，就可以有效地固化粘结剂。这样的固化引发剂的一个实例是二(2，4，6-三甲基苯甲酰基)苯基氧化膦，这是一种可以从Ciba SpecialtyChemicals，Hawthrone，NY商业上获得的产品名称为“Irgacure 819”的光引发剂。另一个例子是如美国专利No.5545670中描述的三元光引发剂体系，它包含如二甲氨基苯甲酸乙酯、樟脑醌和二苯基碘鎓六氟磷酸酯(diphenyl iodonium hexafluorophosphate)的混合物。这两个实例都在相对较窄范围内接近紫外边缘的可见光谱中的蓝光区域中起作用，这个光谱范围内的辐射可以穿透玻璃基板和浆料或糊剂中的二氧化钛微粒。可以根据例如粘结剂、浆料或糊剂中无机材料的组分以及将要发生固化的模具或基板的材料而选择其它固化体系，以用于本发明的工艺中。

通常基于这样一些因素来选择浆料或糊剂的稀释剂，例如，在固化短效粘结剂之后增强浆料脱模特性的能力，以及增强浆料或糊剂所制造的生坯状态结构的脱脂特性的能力。稀释剂优选为这样的材料，其在固化前可以溶解于粘结剂并在固化粘结剂之后保持液态。通过在粘结剂硬化时保持液态，稀释剂可以降低固化的粘结剂粘附在模具上的风险。此外，通过在粘结剂硬化时保持液态，稀释剂从粘结剂材料中相分离，从而形成散布在整个固化粘结剂基体中的稀释剂小包或小滴的互相贯通的网络。

根据可固化有机粘结剂的选择，可以采用不同的有机稀释剂。一般情况下，适宜的稀释剂包括各种醇类和乙二醇类，诸如亚烷基二醇(例如乙二醇、丙二醇、三丙二醇)、烷基二醇(例如1，3丁二醇)和烷氧基醇(例如2-己氧基乙醇、2-(2-己氧基)乙醇、2-乙基己氧基乙醇)；醚类，诸如二烯基乙二醇烷基醚类(例如二乙二醇单乙醚、二丙二醇单丙醚、三丙二醇单甲醚)；酯类，诸如乳酸酯和乙酸酯，特别是二烃基乙二醇烷基醚醋酸酯(例如二乙二醇单乙醚醋酸酯)；烷基丁二酸酯(例如丁二酸二乙酯)，烷基戊二酸酯(例如戊二酸二乙酯)，和烷基己二酸酯(例如己二酸二乙酯)。

对于很多应用，诸如等离子体显示屏阻隔肋，希望在烧制前能够使生坯状态的微结构基本上完全脱脂。而且，在热处理工艺中，脱脂步骤经常是时间最长和温度最高的步骤。因此，期望浆料或糊剂能够在相对较低的温度下相对快速而完全地脱脂。

虽然不希望局限于任何理论，但是可以将脱脂看作在动力学和热动力学上受限于两个温度依赖的过程，即扩散和挥发。挥发是这样的过程，即，分解的粘结剂分子从生坯状态结构的表面蒸发，并因此留下多孔的网状结构用于以阻碍更小的方式继续排出。在单相树脂粘结剂中，内部滞留的气态降解产物会导致结构起泡和/或破裂。在粘结剂体系中，这种现象更常见，从而使表面残留大量含碳降解产物，这可以形成密闭的表面层，以阻止粘结剂的降解气体放出。在单相粘结剂有效的某些情况下，横截面积相对较小，并且粘结剂降解加热速率足够高，以阻止密封表面层形成。

挥发速率决定于温度、挥发的活化能和频率或采样率。因为挥发主要发生在表面或接近表面的位置，因此采样率通常与结构的总表面积成正比。扩散是粘结剂分子从结构本体内迁移到表面的过程。由于粘结剂材料从表面挥发，产生了浓度梯度，这趋向于驱使粘结剂材料朝向浓度较低的表面运动。扩散速率决定于例如温度、扩散的活化能和浓度。

因为挥发受到表面积的限制，如果表面积与微结构的体积相比相对较小，加热过快会导致挥发物滞留在结构中。当内部压力足够大时，结构就会膨胀、断裂或破裂。为了减小这种效应，可以通过相对平缓升温过程实现脱脂，直至脱脂完成为止。脱脂缺乏开放孔道或脱脂过快也会导致更容易形成碳残留。这转而使得需要更高的脱脂温度以确保基本上完全地脱脂。当脱脂完成时，可以更快速地升温至烧制温度，并保持在烧制温度直到烧制完成。然后使制品冷却。

稀释剂通过提供更短的扩散通道并增加表面积来促进脱脂。在粘结剂固化或以其它方式硬化时，稀释剂优选地保持液态并与粘结剂相分离。这形成散布在硬化粘结剂材料基体中的稀释剂小包的互相贯通的网络。粘结剂材料固化或者硬化得越快，稀释剂凹坑就越小。优选的是，在硬化粘结剂之后，相对较大量的体积相对较小的稀释剂凹坑以网状形式分散在整个生坯状态结构中。脱脂期间，在其它高分子量的有机组分分解之前，低分子量的稀释剂可以在相对较低的温度下快速蒸发。稀释剂的蒸发会留下稍微多孔的结构，从而增加粘结剂材料挥发的表面积，并减小粘结剂材料扩散到这些表面所必须经历的平均路径长度。因此，通过加入稀释剂，粘结剂分解期间的挥发速率因为增大的有效表面积而得以增加，从而增加相同温度下的挥发速率。这导致更不可能因为有限的扩散速率而出现压力累积。而且，相对多孔的结构使得累积的压力很容易在较低的阈值即释放出来。最终的结果是通常可以在较快的升温速率下执行脱脂，同时降低微结构遭受破坏的风险。另外，因为增加了表面积并且减小了扩散距离，可以在较低温度下完成脱脂。

稀释剂并非仅仅是粘结剂的溶剂化合物。优选的是，稀释剂能够溶解以至于足以结合在非固化状态的粘结剂中。在浆料或糊剂的粘结剂固化之后，稀释剂应该与参与交联过程的单体和/或低聚物相分离。优选地，稀释剂相分离出来，从而在固化粘结剂的连续基体中形成分离的液体材料的凹坑，而固化粘结剂使浆料或糊剂的玻璃粉或陶瓷材料的微粒粘结到一起。通过这种方式，即使当使用的稀释剂量相当多时(也就是，稀释剂与树脂的比率超过大约1∶3)，固化生坯状态微结构的物理整体性也不会降低。

优选地，同粘结剂与无机材料的粘结亲和力相比，稀释剂与无机材料的粘结亲和力比较小。在硬化时，粘结剂应该与无机材料的微粒粘结到一起。这增加生坯状态结构的结构整体性，尤其是在稀释剂蒸发之后如此。稀释剂的其它所希望的特性决定于无机材料的选择、粘结剂材料的选择、硬化引发剂(如果必要)的选择、基板的选择和其它添加剂(如果必要)的选择。优选的稀释剂种类包括乙二醇和聚羟基化合物，其例子包含丁二醇、乙二醇和其它多羟基化合物。

除了无机粉末、粘结剂和稀释剂，浆料或糊剂可以选择地包含其它材料。例如，浆料或糊剂可以包括粘结促进剂来促进与基板的粘附。对于玻璃基板或者其它含二氧化硅或金属氧化物表面的基板，硅烷耦联剂可以作为优选的粘结促进剂。优选的硅烷耦联剂应该含有三烷氧基族化合物。这样的硅烷可以可选地预先水解以促进与玻璃基板更好的粘附。特别优选的硅烷耦联剂是硅烷底漆，这种材料可以从3M Company，St.Paul，MN购买，产品名称为“Scotchbond CeramicPrimer”。其它可选添加剂可以包括分散剂等其它材料，这样的分散剂能够促进无机材料与浆料或糊剂的其它组分的混合。可选的添加剂也可以包括表面活化剂、催化剂、抗老化组分、脱模增强剂等等。

一般情况下，本发明所述的方法使用模具来制造微结构。模具优选是具有光滑表面和相对微结构表面的柔性聚合物片。使用具有微结构图案的母模，通过将热塑材料压模成型来制造模具。也可以使用可固化材料来制造模具，将可固化材料浇铸在薄的柔性聚合物薄膜上成型并固化后形成模具。如美国专利申请公开No.2003/0100192A1中所述的，模具可以具有连接阻隔肋区域和平坦区域的弯曲表面。而且，平坦部的材料可以是阻隔肋部分的材料的延续。

可以采用如美国专利No.5175030(Lu等人)和No.5183597(Lu)中公开的工艺来制造微结构模具。制造工艺包括下面的步骤：(a)准备低聚树脂组合物；(b)将低聚树脂组合物沉积在一个母模负像微结构工具表面上，沉积的量只要刚刚填充母模的型腔即可；(c)通过在预制的基板和母模之间移动珠状组合物来填充型腔，基板和母模至少之一是柔性的；以及(d)固化低聚组合物。优选的母模是金属模具。如果固化以及可选的同时进行的热处理步骤的温度不高，也可以采用热塑材料制造母模，如聚乙烯和聚丙烯的层压制品。

步骤(a)中的低聚树脂组合物尽管可以使用其它合适的材料，但优选的是单组分的、无溶剂的、可辐射聚合的、可交联的有机低聚组合物。低聚组合物优选可固化以形成柔性并且尺寸稳定的固化聚合物。低聚树脂优选以较小的收缩固化。

步骤(a)中的低聚树脂组合物优选是单组分的、无溶剂的、(例如，可辐射聚合的)可交联的有机低聚组合物。低聚组合物优选可固化以形成柔性并且尺寸稳定的固化聚合物。低聚树脂优选以较小的收缩固化。低聚树脂的布氏粘度通常至少为10cps，并且通常不大于35000cps，更优选地，粘度在50cps至10000cps范围内。

优选的低聚组合物包括至少一种丙烯低聚物和至少一种丙烯单体。这里所使用的丙烯包括(甲基)丙烯类。丙烯单体和聚氨酯丙烯酸酯低聚物优选分别具有约-80℃至约0℃的玻璃转化温度(Tg)，这也意味着它们的同聚物具有这样的玻璃转化温度。

具有约-80℃至约0℃玻璃转化温度的丙烯单体的例子包括例如聚醚丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、丙烯酰胺、丙烯腈、丙烯酸、丙烯酸酯等等。具有约-80℃至约0℃玻璃转化温度的丙烯低聚物包括例如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环氧丙烯酸酯低聚物。例如，聚氨酯丙烯酸酯低聚物和丙烯单体可以分别以约10wt％至约90wt％的比例混合，更优选的是以约20wt％至约80wt的比例混合。在PCT公开文献No.WO2005/021260、PCT公开文献No.WO2005/021260和2005年4月15日提交的美国专利申请No.11/107554中描述了优选的低聚树脂组合物。

聚合作用可以通过常用的手段实现，诸如在存在自由基引发剂的条件下加热，在存在合适的光引发剂的条件下用紫外光或可见光辐射，以及采用电子束辐射。一种聚合的方法是在光引发剂的浓度为低聚组合物重量的约0.1％至约1％的条件下采用紫外光或可见光辐射。可以采用更高的浓度，但这并不是获得所期望的固化树脂的性质所必须的。

图案化模具的底板(基板)可以使用多种材料。典型的材料必须是对于固化辐射是基本上光学透明的，并且具有足够的强度以允许在微结构的铸造过程中进行搬移。而且，可以选择那些在模具制造和使用期间具有足够热稳定性的材料来作为底板。优选地使用聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚碳酸酯薄膜作为步骤(c)中的基板，因为这两种材料成本较低，对于固化辐射的光学透明性好，并且具有优良的抗拉强度。基板的厚度优选为0.025毫米至0.5毫米，该厚度特别优选为0.075毫米至0.175毫米。微结构模具的其它可用基板包括乙酸丁酸纤维素、乙酸丙酸纤维素、聚醚砜、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氨基甲酸酯、聚酯和聚氯乙烯。为了促进与低聚组合物的粘附，还可以对基板表面进行处理。

适宜使用的基于聚对苯二甲酸乙二醇酯的材料的例子包括：照片级(photograde)聚对苯二甲酸乙二醇酯，以及这样的聚对苯二甲酸乙二醇酯，其具有按照美国专利No.4340276中所述的方法形成的表面。

本发明中采用的多个其它方面在本领域中属于公知技术，包括下面一些专利文献描述的，但不限于它们中的任何一个，这些文献包括：美国专利No.6247986；美国专利No.6537645；美国专利No.6713526；WO00/58990，U.S.6306948；WO99/60446；WO2004/062870；WO2004/007166；WO03/032354；WO03/032353；WO2004/010452；WO2004/064104；美国专利No.6761607；美国专利No.6821178；WO2004/043664；WO2004/062870；2004年10月8日提交的PCT申请No.US04/33170；2004年8月17日提交的PCT申请No.US04/26701；2004年8月18日提交的PCT申请No.US04/26845；2004年7月21日提交的PCT申请No.US04/23472；2004年10月6日提交的PCT申请No.US04/32801；2004年12月22日提交的PCT申请No.US04/43471；2004年8月26日提交的美国专利申请No.60/604556、60/604557、60/604558和60/604559。

在下面的实例中将进一步说明本发明的优点，但实施例中所述的具体材料及其用量，以及其它条件和细节均不应该作为本发明的限制。除非另外声明，所使用的所有百分数和比率均按重量计。

实例

一种适宜在这些实例中使用的玻璃粉浆料的配方包括按重量计80份的玻璃粉末，这种粉末可以从Asahi Glass Co.，Tokyo，Japan获得，商品名称为“RFWW030”，这种粉末包含加入了耐火填料如TiO₂和Al₂O₃的硼硅酸铅玻璃粉。在上述玻璃粉末中加入按重量计8.034份的BisGMA(双酚A丙烯酸缩水甘油酯，可以从SartomerCompany，Inc.，Exton，PA获得)以及按重量计4.326份的TEGDMA(二缩三乙二醇二甲基丙烯酸酯，可以从Kyoeisha Chemical Co.，Ltd.，Japan获得)，以形成可固化的短效粘结剂。对于稀释剂，使用按重量计7份的1，3丁二醇(Aldrich Chemical Co.，Milwaukee，WI)。另外，加入按重量计0.12份的POCAII(聚烷氧基多元醇磷酸酯，可以从3M Company，St.Paul，MN获得)作为发散剂，加入按重量计0.16份的A174硅烷(Aldrich Chemical Co.，Milwaukee，WI)作为硅烷耦联剂，并加入按重量计0.16份的固化引发剂(可以从Ciba SpecialtyChemicals，Basel，Switzerland获得，商品名称为“Irgacur 819”)。另外，可以加入按重量计0.2份的消泡剂，其可以从BYK ChemieUSA，Wallingford，CT获得，商品名称为“BYK A555”。

所有的液体成分和光引发剂在不锈钢混合容器中进行混合。使用气动电动机驱动的考莱斯叶片(VWR Scientific Products，WestChester，PA)进行搅拌。在叶片搅拌时，缓慢加入固体成分。在所有成分都加入后，继续搅拌混合物5分钟。然后，将浆料转移至填充有1/2英寸柱状高密度氧化铝研磨介质的高密度聚乙烯容器中。使用涂料调节机(Red Devil Model 5100，Union，NJ)研磨30分钟。然后从球磨机中排出浆料。最后，在60℃温度下使用三辊磨(Model2.5×5TRM，Charles Ross&Son Company，Haupauge，NY)研磨浆料。

实例1

提供具有两个可离散层的转移片。第一层为刚性支撑件，第二层为柔性薄膜。

请参考图2，刚性支撑件为1.5米×2.5米的25毫米厚铝板，并且加工为在两边深度为10毫米，从而留下支撑肋的格子。将5毫米厚的铝板粘贴到支撑肋上，从而在顶面和底面上形成平坦的表面。薄膜滑动处刚性支撑件的边缘具有尖锐的500微米半径的边缘和45度的锥度。

刚性支撑件的顶面和底面设置有100微米直径的孔。配件安装于支撑件的边缘，以便柔性膜能够选择地通过真空吸附到支撑件的底面和顶面。可以通过阀将压缩空气可选择地引入配件，以便柔性膜可以移动经过一个或两个表面。

在一侧具有脱模涂层的5mil厚聚乙烯用作图4A-4D中的装置的柔性膜。

涂覆系统用来放置4个离散的浆料片，每个浆料片的大小为523毫米×930毫米(大约可以生产4个42”的等离子体显示屏)，在转移片顶面上的预定位置中具有165微米的均匀厚度。

前面所述，图4A-4D中的装置可以用来将离散的浆料片转移至图案化电极的玻璃基板上。

然后，将四个(例如柔性聚合物的)模具挤压到浆料片上，以便阻隔肋结构对准电极图案。成型之后，将涂覆的基板暴露于蓝光光源，使玻璃粉浆料硬化。采用置于样品表面上方1.5英寸(约3.8厘米)位置处的蓝光光源来进行固化。光源由发光波长范围约400纳米至500纳米并且间隔2英寸(约5.1厘米)的10支超光化荧光灯(ModelTLDK 30W/03，Philips Electronics N.V.，Einhoven，Netherlands)构成。固化时间通常为30秒。

去除四个模具。采用零件处理系统移动基板。按照下面的热循环在空气中烧结带有固化结构的玻璃基板：3℃/分钟到300℃，5℃/分钟到560℃，浸泡20分钟并以2-3℃/分钟的速度冷却至环境温度。

Claims (20)

1.一种制造等离子体显示屏阻隔肋的方法，包括：

提供转移片；

采用至少一个可固化组合物的离散涂层涂覆所述转移片，所述可固化组合物包括：

至少一种无机微粒材料，

至少一种可固化的有机粘结剂，以及

至少一种稀释剂；

转移离散涂层的步骤，即，将所述离散涂层转移到基板上；

使所述离散涂层与适于制造阻隔肋的模具接触；

固化所述可固化组合物；以及

去除所述模具。

2.如权利要求1所述的方法，其中，

所述转移片被至少两个离散涂层涂覆。

3.如权利要求1所述的方法，其中，

所述转移片置于基本平坦的刚性支撑件上。

4.如权利要求1所述的方法，其中，

所述转移片置于圆辊上。

5.如权利要求1所述的方法，其中，

所述转移离散涂层的步骤包括：在转移片保持水平的同时使所述基板与被涂覆的转移片接触，并且将所述被涂覆的转移片和所述基板一起转动，使得所述基板位于所述转移片之下。

6.如权利要求1所述的方法，其中，

所述转移离散涂层的步骤包括：在旋转框架中将涂层从转移片转移至基板上。

7.如权利要求1所述的方法，其中，

每个离散涂层具有与单个等离子体显示屏相应的面积。

8.如权利要求1所述的方法，其中，

每个离散涂层具有从约1cm²至约2m²的面积。

9.如权利要求1所述的方法，其中，

所述转移片包括柔性膜和刚性支持层。

10.如权利要求1所述的方法，其中，

所述柔性膜在去除所述刚性支持层的同时被去除。

11.如权利要求1所述的方法，其中，

所述基板是可选地包括电极图案的玻璃基板。

12.如权利要求1所述的方法，其中，

使用模板来提供所述离散涂层。

13.如权利要求1所述的方法，其中，

所述模具是透明的。

14.如权利要求1所述的方法，其中，

所述可固化组合物透过所述模具被固化，或者透过所述基板被固化，或者通过所述模具和所述基板的组合来固化。

15.如权利要求1所述的方法，其中，

所述模具是柔性的。

16.如权利要求1所述的方法，其中，

所述方法至少为半自动化的。

17.如权利要求1所述的方法，其中，

所述可固化组合物包括稀释剂，其中稀释剂所占的比例为至少2wt％，或至少5wt％，或至少10wt％。

18.如权利要求1所述的方法，其中，

所述浆料具有小于20000cps或小于5000cps的粘度。

19.如权利要求1所述的方法，其中，

两个或者更多个离散涂层被转移到单个玻璃基板上。

20.一种制造制品的方法，包括：

提供转移片；

采用至少一个可固化材料的离散涂层涂覆所述转移片；

将所述离散涂层转移到基板上；

使所述离散涂层与微结构的模具表面接触；

固化所述可固化材料；以及

去除所述模具。

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