JP2002533898A - 延伸可能な金型を用いて基板上に構造体を正確に成形し整合させる方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 微細構造金型を使用してパターン形成基板上に微細構造体を成形し整合させる方法。セラミック粉末と硬化可能な消失性結合剤との混合物を含むスラリーが、延伸可能な金型の微細構造とパターン形成基板との間に配置される。金型は、金型の微細構造をパターン形成基板の所定部分と整合させるために延伸することができる。スラリーを金型と基板との間で固化させる。次に金型を取り外すと、基板のパターンと整合して基板と接着した微細構造体が残る。微細構造体を加熱して結合剤を除去することができ、さらに任意に焼成してセラミック粉末を焼結させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 技術分野 本発明は一般に、パターン形成基板上に構造体を形成し位置合わせする方法に
関する。特に、本発明は、ディスプレイ用途のためにガラス、セラミック、およ
び／または金属製の構造体をパターン形成基板上に成形し配列させる方法と、延
伸可能な金型を使用して成形し配列させたバリアリブを有するディスプレイとに
関する。

【０００２】 背景 プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）およびプラズマアドレス液晶（ＰＡＬ
Ｃ）ディスプレイの開発を含むディスプレイ技術の進歩によって、ガラス基板上
に電気絶縁性セラミック製バリアリブを形成することに関心が持たれている。セ
ラミック製バリアリブによってセルが分離され、対向する電極間に適用される電
場によってセル内の不活性ガスを励起させることができる。ガス放電によって、
セル内に紫外（ＵＶ）線が放出される。ＰＤＰの場合、ＵＶ線によって励起され
た場合に赤、緑、または青の可視光を放出する蛍光体でセルの内部がコーティン
グされる。セルの寸法によって、ディスプレイの画素（ピクセル）の寸法が決ま
る。ＰＤＰディスプレイおよびＰＡＬＣディスプレイは、高解像度テレビ（ＨＤ
ＴＶ）または他のデジタルディスプレイのディスプレイ画面などに使用すること
ができる。

【０００３】 ＰＤＰ用のセラミック製バリアリブの製造には種々の方法が使用されてきた。
その１つの方法はスクリーン印刷の繰返しである。この方法では、スクリーンを
基板上に位置合わせして、バリアリブ材料の薄い層の印刷に使用する。このスク
リーンを取り外し、材料を硬化させる。この技術で印刷可能な材料の量は所望の
高さ（通常約１００μｍ〜２００μｍ）を有するリブの形成には不十分であるた
め、次にスクリーンを再度位置合わせしてバリアリブ材料の第２の層を第１の層
の上に印刷する。続いてこの第２の層を硬化させる。所望のバリア高さが達成さ
れるまで、リブ材料の層を繰返し印刷して硬化させる。この方法では複数の位置
合わせおよび硬化工程が必要であるため、工程時間が長くなり、全体のバリアリ
ブ断面形状の制御が困難となる。

【０００４】 別の方法は、マスキングとサンドブラストを含む。この方法では電極を有する
基板が、部分的に焼成されるバリアリブ材料でコーティングされる。次に、常用
のリソグラフィー技術を使用して、バリア材料にマスクが適用される。マスクは
電極間の領域に適用される。次に基板をサンドブラスト処理することによって、
マスクによって露出されるバリアリブ材料が除去される。最後に、マスクが除去
され、バリアリブを焼成して完了する。この方法は位置合わせを１工程しか必要
としないため、多重スクリーン印刷法よりも正確に実施可能である。しかし、バ
リアリブで覆われる完成基板の領域が小さいため、バリアリブ材料の大部分はサ
ンドブラストによって除去される。この廃棄物が多量であるため、製造コストが
増大する。さらにバリアリブ材料は鉛系ガラスを含むことが多いため、除去した
材料の環境に優しい処分が問題となる。また、サンドブラスト後のリブの位置は
非常に正確に決めることが可能であるが、高さ対幅のアスペクト比を含めたリブ
全体の形状は制御することが困難となる場合がある。

【０００５】 別の方法では、バリアリブ材料のパターン形成に常用のフォトリソグラフィ技
術を使用する。この技術では、バリアリブ材料は感光性レジストを含む。大抵は
テープの形態のリブ材料を基板上に積層することによって、バリアリブ材料が基
板の電極上にコーティングされる。バリアリブ材料上にマスクが適用され、材料
が放射線に曝露される。マスクが除去され、材料の露出領域が現われる。次に洗
浄によってバリアリブ材料を除去してリブ構造を形成することができる。この方
法は高い精度および正確さで実施可能である。しかし、最初に基板全体がバリア
リブ材料でコーティングされ、材料を除去することによってリブがパターン形成
されるため、サンドブラストを行う際に多量の材料が無駄になる。

【０００６】 別の方法では、バリアリブの製造に金型を使用する。これは、基板上に直接成
形するか、あるいは転写シート上に成形し、次にリブを基板に移すことによって
実施可能である。基板上に直接成形する場合は、基板または金型のいずれかにバ
リアリブ材料をコーティングし、金型を基板に押し付け、基板上で材料を硬化さ
せ、金型を取り外すことを含む。例えば、特開平９−１３４６７６号公報には、
結合剤に分散させたガラスまたはセラミック粉末からバリアリブをガラス基板上
に成形する金属またはガラス製金型の使用が開示されている。特開平９−１４７
７５４号公報には、金型を使用してバリアリブと同時に電極を基板に移行させる
同じ方法が開示されている。バリアリブ材料を硬化させ金型を取り外した後で、
結合剤を除去するためにバリアリブが焼成される。

【０００７】 欧州特許出願第０ ８３６ ８９２号（Ａ２）には、ガラスまたはセラミック
粉末と結合剤の混合物を転写シート上に印刷する方法が開示されている。ロール
または凹版を使用して材料が印刷され、転写シート上にバリアリブ形状が形成さ
れる。次に基板を転写シート上のリブ材料に押し付けて、材料を基板と接着させ
る。基板上のリブ材料を硬化させた後、リブを焼成する。焼成前に転写フィルム
を除去することができるし、あるいは焼成中に燃焼除去することもできる。

【０００８】 発明の要約 直接成形は、サンドブラストまたはリソグラフィよりも廃棄材料が少なくスク
リーン印刷よりも位置合わせ工程数が少ないが、バリアリブ材料から金型をむら
なく繰返し離型することや、それぞれ独自のディスプレイ基板用の独立した金型
を製造することなどの問題が生じる。例えば、例えばロットの違いや提供元の違
いによるガラス基板の収縮率の変動に適合できるように、バリアリブのピッチ寸
法が微調整可能であることが望ましい。

【０００９】 最初にバリアリブを転写シート上に成形する場合は、この方法は直接成形と同
じ欠点を有する。さらに、リブ材料を有する転写シートは、基板上の電極と位置
合わせしなければならない。可撓性フィルム上へのパターンを印刷するためにこ
の印刷法を使用することができ、このフィルム上のパターンは次にバリアリブの
直接成形における金型として使用することができる。しかし、問題の１つとして
、金型とリブ材料を基板に押し付けてリブ材料を基板に接着させる場合に、金型
が伸長しやすいことが挙げられる。金型がこのように動くと、基板に対して正確
に位置合わせをすることが非常に困難になる。この問題を解決するために開示さ
れた方法は、金型の裏面に金属層を付着させて、金型が伸長しないようにするこ
とである。

【００１０】 本発明は、パターン形成基板上に微細構造を形成し位置合わせする方法を提供
する。本発明の好ましい実施態様では、比較的長い距離にわたって高い精度およ
び正確さで、パターン形成基板の微細構造の形成および位置合わせを行うことが
できる。

【００１１】 第１の態様では、本発明の方法は、最初にパターン形成基板と金型のパターン
形成面との間に硬化性材料を含む混合物を配置することによって行われる、パタ
ーン形成基板上に微細構造を形成し位置合わせする方法である。金型のパターン
形成面上には複数の微細構造を有する。本明細書で使用される微細構造とは、金
型表面のへこみまたは隆起を意味する。金型は、パターン形成基板の所定部分に
対応する金型のパターン形成面の所定部分に位置合わせするために延伸される。
金型と基板の間の硬化性材料は硬化して、基板と固定された状態で接着する。次
に金型が取り外され、基板のパターンと整合した混合物の硬化構造体が残留し、
この硬化構造体は金型のパターン形成面の微細構造が複製されたものである。

【００１２】 別の態様では、本発明は、セラミック微細構造をパターン形成基板上に形成し
位置合わせする方法に関する。セラミック粉末と硬化性で、一時的に存在する消
失性の結合剤との混合物のスラリーが提供される。このスラリーが、パターン形
成ガラス基板と金型のパターン形成面との間に配置され、この金型のパターン形
成面は複数の微細構造を有する。パターン形成基板の所定部分に対応する金型の
パターン形成面の所定部分と整合するように金型が延伸される。スラリーの硬化
性結合剤を硬化させてスラリーを固化し、スラリーを基板と接着させる。次に金
型を取り外すと、基板と接着した未加工状態のスラリーの微細構造が残留しこの
未加工状態の微細構造は金型のパターン形成面の微細構造を実質的に複製したも
のである。未加工状態の微細構造は熱処理することによって、実質的に緻密なセ
ラミック微細構造を形成することができる。

【００１３】 別の態様では、本発明は、基板のパターン形成部分に成形され位置合わせが行
われた微細構造バリアリブを有する電子ディスプレイに使用するための基板要素
に関する。例えば本発明によって、プラズマディスプレイパネル高解像度テレビ
スクリーン組立品が製造される。プラズマディスプレイパネルは、独立にアドレ
ス指定可能でパターンを形成する複数の電極を有する背面ガラス基板と、本発明
の方法により背面基板上に形成され電極パターンと整合した複数のセラミック製
微細構造バリアとを含む。セラミックバリア間には蛍光体粉末を付着させ、前面
ガラス基板の電極が背面基板の電極と直交して対向するような状態で、複数の電
極を有する前面ガラス基板が搭載される。前面基板および背面基板の間には不活
性ガスが充填される。

【００１４】 さらに別の態様では、本発明は、パターン形成基板上にセラミック微細構造を
成形および位置合わせするための装置を提供する。本発明の装置は、パターン形
成基板と非常に近接する位置まで、表面に微細構造を有する延伸可能な金型を延
伸し、パターン形成基板の所定部分と位置が合うように金型の微細構造を配置し
、金型の微細構造と基板の間にセラミック粉末を硬化性結合剤に分散させたスラ
リーを適用し、金型の微細構造がパターン形成基板の所定部分と整合するように
金型を延伸し、基板と金型の間のスラリー中の結合剤を硬化させる。

【００１５】 詳細な説明 本発明の方法によって、パターン形成基板上に微細構造を正確に成形すること
が可能になる。種々の用途で種々のパターン形成基板上に種々の硬化性材料で微
細構造を成形し整合させるために本発明の方法を使用することができるが、便宜
上、特定の用途、すなわち電極パターン形成基板上にセラミック製バリアリブ微
細構造を形成し整合させる用途に関して本発明の態様を説明する。セラミック製
バリアリブ微細構造は、ＰＤＰディスプレイイやＰＡＬＣディスプレイなどの対
向する基板間でプラズマを発生させることによってピクセルがアドレス指定され
るか照明される電子ディスプレイに特に有用である。以下の本発明の方法の説明
におけるセラミック微細構造の用途に関する言及は、本発明の態様を説明するた
めのものであり、本発明の範囲や記載の特許請求の範囲を制限するものとして読
んではならない。

【００１６】 本明細書では、セラミックという用語は一般にセラミック材料またはガラス材
料を意味する。従って、本発明の方法の１つの態様で使用されるスラリー中に含
まれるセラミック粉末は、ガラス粒子でもセラミック粒子でもよいし、それらの
混合物であってもよい。また融解微細構造、焼成微細構造、およびセラミック微
細構造という用語は、高温で焼成して溶融または焼結させたセラミック粒子を含
む本発明の方法を使用して形成された微細構造を意味する。

【００１７】 典型的な面において、本発明の方法は、セラミック粉末、硬化性有機結合剤、
および希釈剤を含むスラリーの使用を含む。このスラリーは、本願と同時出願の
係属中の米国特許出願第 号（出願人整理番号５４５９７ＵＳＡ７Ａ）に
記載されており、その記載内容を本明細書に引用する。結合剤が初期の未硬化状
態にある場合、金型を使用して基板上でスラリーを成形し位置合わせをすること
ができる。結合剤を硬化させた後では、スラリーは少なくとも半剛性状態であり
、成形された形状を維持することができる。この硬化した剛性状態を未加工状態
（グリーン・ステート）と呼び、ちょうど焼結する前の成形セラミック材料が「
未加工（グリーン）」と呼ばれるのと同じである。スラリーを硬化させると、未
加工状態の微細構造から金型を取り外すことができる。続いて未加工状態の材料
は、結合剤の除去および／または焼成に供される。結合剤の除去、すなわち燃焼
除去は、結合剤が材料の表面に拡散して蒸発できる温度まで未加工状態材料が加
熱された場合に起る。通常は結合剤除去の後で、所定の焼成温度まで温度を上昇
させてセラミック粉末の粒子を焼結または溶融させる。焼成後の材料は焼成材料
と呼ぶことができる。焼成微細構造を本明細書ではセラミック微細構造と呼ぶ。

【００１８】 図１は、プラズマディスプレイパネルの基板要素を示している。観察者から離
れた方向にある背面基板要素は、独立にアドレス指定可能な平行電極１２を備え
たガラス基板１０を有する。セラミック製バリアリブ１４は、電極と、赤（Ｒ）
、緑（Ｇ）、および青（Ｂ）の蛍光体が付着する分離領域との間に配置する。前
面基板要素は、ガラス基板１００と、１組の独立にアドレス指定可能な平行電極
１０２とを含む。サステイン電極とも呼ばれる前面電極１０２は、アドレス電極
とも呼ばれる背面電極１２とは垂直方向にある。完成ディスプレイでは、前面基
板要素と背面基板要素との間の領域には不活性ガスが充填される。ピクセルを照
明するためには、交差するサステイン電極とアドレス電極の間に、両者の間の不
活性ガスを励起するために十分な強度の電場を適用する。励起された不活性ガス
原子はＵＶ線を放出し、これによって蛍光体から赤、緑、または青の可視光が放
出される。

【００１９】 背面基板１０には透明ガラス基板が好ましい。通常、基板１０はソーダ石灰ガ
ラス製であり、任意に実質的にアルカリ金属を含まないようにすることができる
。加工中に到達する温度が原因となって、基板中にアルカリ金属が存在すると電
極材料が移行する場合がある。この移行によって電極間に導電性経路が形成され
ることがあり、それによって隣接電極の短絡が起ったり、「クロストーク」とし
て知られる電極間の不要な電気的干渉が起ったりする。基板は、セラミック製バ
リアリブ材料の焼結または焼成に必要な温度に耐えられるものであるべきである
。焼成温度は約４００℃〜１６００℃を広範囲に変動することができるが、ソー
ダ石灰ガラス基板上にＰＤＰを製造する場合の通常の焼成温度は約４００℃〜約
６００℃の範囲であり、スラリー中のセラミック粉末の軟化温度に依存する。前
面基板１００は透明ガラス基板であり、熱膨張係数が背面基板と同じまたはほぼ
同じであることが好ましい。

【００２０】 電極１２は、導電性材料のストリップである。通常、電極はＣｕ、Ａｌ、また
は銀含有導電性フリットである。電極は酸化インジウムスズなどの透明な導電性
酸化物材料であってもよく、特に透明ディスプレイパネルが望ましい場合に使用
される。電極は背面基板１０上にパターン形成され、通常は間隔が約１２０μｍ
〜３６０μｍであり、幅約５０μｍ〜７５μｍ、厚さ約２μｍ〜１５μｍ、およ
び数ｃｍ〜数十ｃｍの範囲をとりうる有効ディスプレイ領域全体に広がる長さを
有する平行のストリップが形成される。

【００２１】 バリアリブ１４は、セラミック粒子を含み、これを焼成により溶融または焼結
させることによって剛性で実質的に緻密であり誘電性のバリアリブが形成される
。バリアリブのセラミック材料はアルカリ金属を含まないことが好ましい。ガラ
スフリットまたはセラミック粉末にアルカリ金属が存在すると、基板上の電極か
ら導電性材料の望ましくない移行が起りうる。バリアリブを形成するセラミック
材料は、基板の軟化温度よりも低い軟化温度を有する。この軟化温度は、ガラス
またはセラミック材料が溶融して表面に連絡する空隙がほとんどまたは全くない
比較的緻密な構造が形成されうる最低温度である。好ましくは、スラリーのセラ
ミック材料の軟化温度は約６００℃より低温であり、より好ましくは約５６０℃
より低温であり、最も好ましくは約５００℃より低温である。好ましくは、バリ
アリブの材料は、ガラス基板の熱膨張係数の１０％以内の熱膨張係数を有する。
バリアリブと基板の膨張係数が非常に近い場合は、加工中にリブが損傷する危険
性が低くなる。また、熱膨張係数に差があると、基板の顕著な反りまたは破壊を
引き起こす可能性がある。ＰＤＰのバリアリブは通常、高さが約１２０μｍ〜１
４０μｍであり、幅が約２０μｍ〜７５μｍである。バリアリブのピッチ（単位
長さ当りの数）は電極のピッチと一致することが好ましい。

【００２２】 ＰＤＰバリアリブは、電極位置の間の基板上に配置することが重要である。言
い換えると、バリアリブのピッチまたは周期性は、ディスプレイ領域の幅全体に
わたって電極のピッチと非常に近い値であるべきである。位置がずれると、ディ
スプレイ機能に悪影響を及ぼす。隣接バリアリブのピーク間の間隔は、ディスプ
レイの幅全体にわたって電極ピッチの数十ｐｐｍの許容差に維持されることが好
ましい。より大きなディスプレイは電極ピッチが約２００μｍで幅が１００ｃｍ
以上となる場合があるので、バリアリブは約１００ｃｍにわたって１０μｍ〜４
０μｍ以内で電極と整合するようにパターン形成されることが好ましい。

【００２３】 作動中のディスプレイで可視光を放出するのは蛍光体であってバリアリブでは
ないが、リブの光学特性によってディスプレイ特性を向上させたり低下させたり
することができる。好ましくは、バリアリブの側面は白色および高反射性であり
、それによって活性化セルから直接放出されない光の有意量が吸収によって損失
されなくなる。

【００２４】 バリアリブは多孔率が低いことも望ましい。非常に多孔質のリブは、分子の捕
捉が可能な大きな表面積を有し、そのためディスプレイが汚染され、ディスプレ
イの寿命が短くなることがある。ディスプレイ基板が互いに接合され封止される
場合は、プラズマ発生のために基板要素の間の空気が不活性ガス混合物で置換さ
れる。多孔質リブに吸着した分子は、ディスプレイ内部に残留し、時間が立つと
脱着して、ディスプレイの汚染および寿命の短縮を引き起こすことがある。

【００２５】 バリアリブ材料を形成し焼成した後で、通常はスクリーン印刷によってバリア
リブの間に蛍光材料を付着させる。線状バリアリブの場合、隣接する１組のバリ
アリブによって画定される各チャネル全体の長さに沿って１種類の蛍光材料を付
着させる。赤、緑、青、赤、緑、青などの繰返しパターンを形成するために隣接
するチャネルで蛍光体の種類が変更される。

【００２６】 本発明の方法によって、パターン形成基板上に微細構造を形成し整合させるこ
とができる。本発明の方法は、金型を提供し、微細構造を形成するために硬化ま
たは固化することができる材料を提供し、金型とパターン形成基板の間にその材
料を配置し、基板のパターンと金型を整合させ、金型と基板の間の材料を固化さ
せ、金型を取り外すことを含む。金型は、ほぼ平坦な面と、パターン形成または
構造化された面との２つの対向する主面を有する。金型のパターン形成面は、パ
ターン形成基板上に形成され整合される微細構造のネガ像を表す複数の微細構造
を有する。後により詳細に説明するように、金型を少なくとも１方向に延伸する
ことによって金型のパターンと基板のパターンを一致させることができるように
金型のパターンが設計されている。位置合わせのため金型をそのように延伸する
ことによって、加工条件の変動、環境の変化（温度や湿度の変化など）、および
金型のパターンのわずかな移動、伸長、または収縮の原因となりうる老化による
金型または基板の変化を、金型で補正することができる。加工中に金型の位置が
なんらかの方法で移動する場合、基板上に形成される微細構造に損傷および／ま
たは位置調整不良が起りうる。

【００２７】 多くの用途では、基板上に形成される微細構造は、基板のパターンに対して正
確な位置に各微細構造が配置するような方法で、基板のパターン形成部分と整合
させるべきである。例えば、複数の平行電極を有するＰＤＰ基板の場合、各電極
間に配置するように均一な寸法のセラミックバリアが形成されることが望ましい
。ＰＤＰ基板は、バリアリブでそれぞれが分離される必要がある１０００〜５０
００本以上の平行アドレス電極を有することができる。これらの各バリアリブは
ある精度で配置される必要があり、この精度は基板の幅全体にわたって維持され
る必要がある。本発明の方法によって、金型パターンを基板パターンと正確かつ
精密に整合させ、基板全体で一貫して維持される正確さおよび精度で基板上に微
細構造を形成することができる。

【００２８】 パターン形成基板上に微細構造を形成するための材料は、種々の方法によって
金型と基板の間に配置することができる。この材料は金型のパターンに直接配置
した後で金型と材料を基板上に配置することができるし、あるいは材料を基板上
に配置した後で金型を基板上の材料に押し付けることもできるし、あるいは機械
的手段またはその他の手段によって金型と基板を接触させるときに材料を金型と
基板の間の間隙に導入することもできる。金型と基板の間に材料を配置するため
に使用される方法は、特に、基板上に形成される構造のアスペクト比、微細構造
形成性材料の粘度、および成型の剛性に依存する。幅と比較すると高さが大きい
構造（高アスペクト比構造）では、比較的深いくぼみを有する金型が必要である
。これらの場合では、材料の粘度次第では、ある程度力を加えて材料を金型のく
ぼみに注入するのでなければ金型のくぼみに完全に材料を充填することは困難で
ある。さらに、材料に混入する気泡または空気ポケットを最小限にしながら、金
型のくぼみに充填する場合には注意すべきである。

【００２９】 金型と基板の間に材料を配置するときに、図２のようにランド厚さＬに設定し
た基板と金型の間に圧力を適用することができる。ランドは、基板と、基板上に
形成された微細構造の基部との間の材料である。ランド厚さは用途に応じて変化
させることができる。ランド厚さ０が望ましい場合は、金型に材料を充填して、
続いて基板と接触させる前にブレードまたはスキージを使用して金型から過剰の
材料を除去することが望ましい場合もある。他の用途の場合では、ランド厚さが
０でないことが望ましい場合もある。ＰＤＰの場合は、微細構造バリアリブを形
成する材料が誘電性であり、ランド厚さによって基板電極１２上に配置される誘
電性材料の厚さが定められる。従ってＰＤＰの場合、ランド厚さは、プラズマを
発生させ画素を活性化させるために電極間に適用すべき電圧を決定するために重
要となりうる。

【００３０】 次の工程は、金型のパターンと基板のパターンの整合である。理想的条件下で
は、金型の製造時のパターンと基板の製造時のパターンが完全に一致する。しか
し、実際はこのような場合はほとんどまれである。加工工程によって、基板と金
型の寸法が変化する場合がある。これらの寸法変化はわずかであるかもしれない
が、基板パターンと整合するように金型を使用して微細構造を正確に配置するた
めにはこのような寸法変化が悪影響を及ぼすことがある。例えば、幅が１００ｃ
ｍで電極ピッチが２００μｍであるＰＤＰ基板では、５０００本のバリアリブの
それぞれが隣接する電極の間に正確に配置される必要がある。電極のピッチと金
型のピッチの間の差がわずか０．１μｍ（すなわち０．０５％）であっても、バ
リアリブのパターンと基板上の電極パターンの位置がずれ、基板全体で少なくと
も２つの領域で位相が１８０°ずれる。このことはディスプレイ装置機能にとっ
ては致命的である。このようなＰＤＰ基板では、金型のピッチと電極のピッチの
ずれは０．０１％以下となるべきである。

【００３１】 本発明の方法では、金型のパターンが基板のパターンと正確に整合しやすくな
るように延伸可能な金型を使用する。最初に、基板のパターンと同じ方向に金型
のパターンを配置することによって、金型を大まかに整合させる。金型と基板に
ついて、それぞれのパターンの整合性を点検する。所望の整合性が得られるまで
、基板面と平行な１つ以上の方向に金型を延伸する。ＰＤＰ基板上の電極などの
基板が平行線のパターンを有する場合は、金型のピッチが基板パターンのピッチ
より大きいか小さいかに依存して、基板パターンと平行方向あるいは基板パター
ンと垂直方向のいずれかの１方向に金型が延伸されることが望ましい。図３は、
基板の平行線パターン３４と平行方向に金型３０が延伸される場合を示している
。この場合、延伸中に金型パターンのピッチが減少することによって、基板パタ
ーンのピッチと一致する。金型のピッチを広げるためには、金型を垂直方向に延
伸させる。

【００３２】 延伸は、種々の公知の技術を使用して行うことができる。例えば、整合するま
で、金型の張力を増加させたり減少させたりすることができる可変ローラーに金
型の端部を取付けることができる。２つ以上の方向に同時に金型を延伸すること
が望ましい場合は、金型を加熱して、整合するまで金型を熱膨脹させることがで
きる。

【００３３】 金型のパターンを基板のパターンと整合させた後で、金型と基板の間の材料を
硬化させると、基板表面に接着した微細構造が形成される。材料の硬化は使用さ
れる結合剤樹脂次第で種々の方法によって行うことができる。例えば、可視光、
紫外光、電子線、または他の形態の放射線を使用する硬化、熱硬化、または溶融
状態から固化させるため冷却することによって材料を硬化させることができる。
放射線硬化の場合、基板および金型の両方を通過するように放射線を伝播させる
ことができる。好ましくは、硬化した材料の基板への接着性が最適化されるよう
に、硬化システムが選択される。従って、硬化中に収縮しやすい材料が使用され
放射線硬化が使用される場合は、放射線が基板を透過することによって材料が硬
化することが好ましい。金型を透過するだけで材料が硬化する場合は、硬化中の
収縮によって材料が基板から引き離されることがあり、このため基板との基板に
対する接着性に悪影響を及ぼす。本明細書では、硬化性は、前述にようにして硬
化させることができる材料を意味する。

【００３４】 材料が硬化して、基板表面に接着し基板のパターンと整合する微細構造が形成
された後で、金型を取り外すことができる。延伸可能で可撓性の金型を提供する
ことによって、離型時の力をより小さな表面積に集中させることができるように
金型を剥離することができるので、金型の除去を容易にすることができる。図４
に示されるように、バリアリブ２４などの線状リブ様微細構造が成形される場合
、リブ２４および金型パターン３４と平行方向に沿って引き剥がすことによって
金型３０を取り外すことが好ましい。この方法では、離型中にリブに対して垂直
方向に適用される圧力が最小限になり、そのためリブの損傷の危険性を減少させ
ることができる。金型のパターン形成面上のコーティング剤として使用するか、
あるいは硬化して微細構造自体を形成する材料中に混入するかのいずれかで離型
剤を混入することが好ましい。硬化性材料に離型剤組成物を混入することの利点
は、ＰＤＰ基板上にセラミック製バリアリブを形成するために使用される成形可
能スラリーに関して後に詳述する。離型材料はより高いアスペクト比構造が形成
される場合により重要となる。より高いアスペクト比構造は離型がより困難とな
り、微細構造の損傷の原因となる場合がある。前述したように、基板側から材料
を硬化させることは、硬化した微細構造の基板との接着を向上させるだけではな
く、構造を硬化中に基板に向かって収縮させることができ、それによって金型か
ら引き剥がされて、離型がより容易になる。

【００３５】 金型を取り外した後には、基板のパターン上に接着し整合された複数の硬化し
た微細構造を有するパターン形成基板が残る。用途次第では、これを完成品とす
ることができる。複数のセラミック微細構造を有する基板などの他の用途の場合
は、硬化した材料は結合剤を含むが、この結合剤は高温で結合剤を除去すること
によって除去することが好ましい。結合剤の除去または結合剤の燃焼消失の後で
、未加工状態のセラミック微細構造を焼成して、微細構造の材料中のガラス粒子
の溶融またはセラミック粒子の焼結が行われる。これによって微細構造の強度お
よび剛性が増大する。焼成中には微細構造の密度が高くなるにつれて収縮も起る
。図５は、パターン形成された電極１２を有する基板１０上の焼成後のセラミッ
ク微細構造１４を示している。焼成によって微細構造１４の密度が増大し、図に
示されるように未加工状態の断面２４から幾分断面が収縮する。図示するように
焼成した微細構造１４は、基板パターンと一致した位置とピッチが維持される。

【００３６】 ＰＤＰディスプレイ用途の場合、焼成したバリアリブに蛍光材料が適用され、
続いて基板をディスプレイ組立品に取付けることができる。これは、サステイン
電極を有する前面基板を、アドレス電極とバリアリブと蛍光体とを有する背面基
板と、サステイン電極がアドレス電極と垂直になるように整合させることを含む
。対向する電極が横断する領域が、ディスプレイのピクセルを画定する。次に端
部で基板を互いに接着して封止しながら、基板間の空間を排気して不活性ガスが
充填される。

【００３７】 本発明の方法は自動化にうまく適合させることができ、連続工程による効率化
の利点を得ることができることに注目されたい。例えば、パターン形成基板をベ
ルトまたは他の機構によって別の場所に移動させることができ、その場所で回転
ドラムなどによって基板と非常に近接した位置に金型を移動させることができる
。金型を基板に近づけながら、金型のパターン形成面と基板のパターン形成面と
の間に硬化性スラリーを適用するために押出ダイまたは他の手段を使用すること
ができる。金型のパターンの基板のパターンに対する大まかな位置決めが、両者
を互いに近づけ両者の間に材料を配置するときに行われるように、基板の運搬手
段および金型の運搬手段が配置される。基板と金型の間に硬化性材料を配置した
後で、金型のパターンと基板のパターンの整合性が光学的検出器などによって自
動的に検査される。光学的検出器によって、整合基準の探索や、金型のパターン
と基板のパターンのずれによるモアレ干渉パターンの検査を行うことができる。
次に、例えば、金型の対向する１組の端部を把持し、光学的検出器によって整合
が確認されるまで引っ張ることによって、金型を延伸することができる。この時
点で、基板、金型、またはその両方を通して材料に放射線を照射することによっ
て金型と基板の間の材料を硬化させることができる。所定の硬化時間の後に、基
板と金型を先に進めて、パターン形成基板に形成され整合された硬化微細構造か
ら回転ドラムが金型を引き剥がすことができる。

【００３８】 図６は、微細構造金型を使用してパターン形成基板に微細構造を成形し、整合
させ、硬化させる装置を示している。ｘ−運動（図では左から右の運動）、ｙ−
運動（図のページの内部から外部の運動）、およびθ−運動（ｘ−ｙ面内の回転
運動）が可能であることが好ましいメカニカルステージ９２上に基板８４が配置
される。このような運動によって、整合および硬化のための位置まで基板８４を
移動させることができ、金型を大まかに整合させ、硬化後に金型を取り外す位置
から離れるように移動させることができる。ロール９０ａおよび９０ｂはそれぞ
れ巻上げロールと巻き戻しロールであり、基板８４を含むライン内で可撓性で延
伸可能な金型８０を移動させるために使用される。基板８４と金型８０の間に硬
化性材料を導入するために、基板８４および金型８０を同時に移動させながら、
ロール８８ａ近傍の金型８０と基板８４の間の間隙に注入手段９８によって硬化
性材料を注入する。基板８４と金型８０を同時に移動させながら、同時に基板の
パターンと金型のパターンの間に所望の量の材料が適用されるまで両者の間に材
料が適用される。図６は、硬化性材料８２が間に配置された基板８４と金型８０
を示しており、光学的検出器９６ａおよび９６ｂによって整合が検査される場所
に移動する。微細構造のパターン次第で、２つ以上の検出器が必要となる場合が
ある。次にローラー８８ａおよび８８ｂを逆方向に回転させ、金型のパターンと
基板のパターンが所望の精度で整合するまで金型を延伸することができる。この
時点で、基板８４を通して硬化性材料８２に照射するために放射線源９４が使用
される。材料８２が硬化した後で、基板と金型を共に移動させ、基板のパターン
と整合して成形された硬化微細構造から金型が剥離されるようにローラー８８ｂ
が作動する。

【００３９】 パターン形成基板上に微細構造を成形し整合させる本発明による別の方法は、
静的延伸法を含む。例えば、基板のパターンの外側で基板の対向する端部上に隆
起またはくぼみを有するパターン形成基板を作製することができる。延伸可能な
金型も金型の微細構造パターンの外側に位置する隆起またはくぼみを有し、これ
らは金型をわずかに延伸した場合に、基板上に形成された隆起またはくぼみと整
合してかみ合う。基板と金型に形成されたかみ合い構造は、金型のパターンを基
板のパターンと整合した状態に維持し、他の機構は必要としない。

【００４０】 本発明の方法は、金型のパターンをパターン形成基板の所定部分と整合させる
ために、少なくとも１方向に延伸可能な金型を使用することが好ましい。金型は
、平滑面と反対側に微細構造面を有する可撓性ポリマーシートが好ましい。金型
は、微細構造パターンを有するマスターツールを使用して熱可塑性材料を圧縮成
形することによって作製することができる。金型は、薄い可撓性ポリマーフィル
ム上に硬化性材料を注型し硬化させることによって作製することもできる。

【００４１】 本発明の微細構造金型は、米国特許第５，１７５，０３０号（Ｌｕら）および
米国特許第５，１８３，５９７号（Ｌｕ）に開示される方法と同様の方法により
作製されることが好ましい。作製工程は、（ａ）オリゴマー樹脂組成物を調製す
る工程と、（ｂ）ネガの微細構造を有するマスターツール表面に、そのマスター
ツールの空隙をかろうじて満たすために十分な量のオリゴマー樹脂組成物を配置
する工程と、（ｃ）少なくとも一方が可撓性である予備成形された基材とマスタ
ーツールとの間で組成物の液滴を移動させることによって空隙に充填する工程と
、（ｄ）オリゴマー組成物を硬化させる工程とを含むことが好ましい。

【００４２】 工程（ａ）のオリゴマー樹脂組成物は、１液系で無溶剤の放射線重合性架橋性
有機オリゴマー組成物が好ましい。オリゴマー組成物は、硬化して可撓性で寸法
安定性の硬化ポリマーを形成するものが好ましい。オリゴマー樹脂は、あまり収
縮せずに硬化するべきである。好ましい好適なオリゴマー組成物の１つは、Ｈｅ
ｎｋｅｌ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ａｍｂｌｅｒ，ＰＡ）より商品名Ｐｈｏｔ
ｏｍｅｒ ６０１０で販売されるものなどの脂肪族ウレタンアクリレートである
が、他の同様の化合物も他の提供元から入手可能である。

【００４３】 通常の硬化条件でより迅速に重合するので、アクリレート官能性モノマーおよ
びオリゴマーが好ましい。さらに、多くの種類のアクリレートエステルが市販さ
れている。しかし、メタクリレート官能性成分、アクリルアミド官能性成分、お
よびメタクリルアミド官能性成分も制限なしに使用することができる。本発明で
は、アクリレートが使用される場合には、メタクリレートも許容されることを理
解されたい。

【００４４】 重合は、フリーラジカル開始剤の存在下での加熱、好適な光開始剤の存在下で
の紫外光または可視光の照射、および電子ビーム照射などの通常手段によって実
施することができる。利便性、設備投資が少ないこと、および生産速度が理由で
、好ましい重合方法は、オリゴマー組成物の約０．１重量％〜約１．０重量％の
濃度の光開始剤の存在下での紫外光または可視光の照射による重合である。より
高濃度で使用することもできるが、所望の硬化樹脂特性を得るためには通常は必
要とされない。

【００４５】 工程（ｂ）で配置されるオリゴマー組成物の粘度は、５００〜５０００センチ
ポアズ（５００〜５０００×１０^-3パスカル・秒）の間が好ましい。オリゴマー
組成物の粘度がこの範囲より高い場合は、気泡が組成物に取込まれる可能性があ
る。さらに組成物は、マスターツールの空隙を完全には満たさない可能性がある
。この理由で、所望の範囲に粘度を低下させるために樹脂を加熱することができ
る。上記範囲より低粘度のオリゴマー組成物を使用する場合は、通常オリゴマー
組成物は硬化によって収縮し、オリゴマー組成物によるマスターツールの複製が
正確でなくなる。

【００４６】 硬化放射線に対して材料が光学的に実質的に透明であり、微細構造の注型中の
取り扱いのために十分な強度を有する限りは、パターン形成金型の主成分（基材
）としてほとんどすべての材料を使用することができる。さらに、主成分として
使用される材料は、加工時および金型の使用中に十分な熱安定性を有するように
選択するべきである。ポリエチレンテレフタレートまたはポリカーボネートのフ
ィルムは、これらの材料が経済的であり、硬化放射線に対して光学的に透明であ
り、良好な引張り強さを有するので、工程（ｃ）の基材としての使用に好適であ
る。基材の厚さは０．０２５ｍｍ〜０．５ｍｍが好ましく、０．０７５ｍｍ〜０
．１７５ｍｍの厚さが特に好ましい。微細構造金型に有用な他の基材としては、
酢酸酪酸セルロース、酢酸プロピオン酸セルロース、ポリエーテルスルホン、ポ
リメタクリル酸メチル、ポリウレタン、ポリエステル、およびポリ塩化ビニルが
挙げられる。オリゴマー組成物との接着力を増大させるために基材の表面を処理
することもできる。

【００４７】 このようなポリエチレンテレフタレート系材料の例としては、写真グレードポ
リエチレンテレフタレート、および米国特許第４，３４０，２７６号に記載され
る方法で形成した表面を有するポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）が挙げら
れる。

【００４８】 上述の方法での使用に好ましいマスターツールは、金属製ツールである。硬化
温度および任意の同時加熱工程の温度があまり高すぎない場合は、ポリエチレン
とポリプロピレンの積層体などの熱可塑性材料からマスターツールを作製するこ
ともできる。

【００４９】 基材とマスターツールの間の空隙にオリゴマー樹脂が充填された後で、オリゴ
マー樹脂を硬化させ、マスターツールから取り外され、続いて残留応力を除くた
めに熱処理を行う場合もあるし行わない場合もある。金型樹脂材料の硬化によっ
て収縮が約５％を超える場合は（例えば、実質的な部分がモノマーであるか低分
子量オリゴマーである樹脂が使用される場合）、得られる微細構造の歪みが観察
される。発生する歪みは、微細構造側壁のくぼみおよび／または微細構造の先端
部形状の傾斜によって通常は確認される。これらの低粘度樹脂は、小さく低アス
ペクト比の微細構造の複製には適しているが、側壁の角度と先端部の平面度が維
持される必要がある比較的高いアスペクト比の微細構造の場合には好ましくない
。ＰＤＰ用途のセラミック製バリアリブを作製する場合は、比較的高いアスペク
ト比のリブが望ましく、バリアリブが比較的まっすぐな側壁および先端部を維持
することが重要となりうる。

【００５０】 前述したように、別の方法として、金属製マスターツールに対して適当な熱可
塑性物質を圧縮成形することによって金型を複製することもできる。

【００５１】 パターン形成されたディスプレイ基板上にセラミック微細構造を成形し整合さ
せる本発明の方法を使用する場合、成形材料には少なくとも３種類の成分の混合
物を含むスラリーが好ましい。第１の成分はセラミック粉末である。スラリーの
セラミック材料は、最終的に焼成によって溶融または焼結して、パターン形成基
板に接着され所望の物理特性を有する微細構造を形成する。第２の成分は、成形
可能であり後の硬化または冷却によって固化する消失性結合剤である。この結合
剤によって、基板と接着された状態の半剛性の未加工状態の微細構造にスラリー
を成形することが可能となり、そのため微細構造の形成および整合に使用される
延伸可能な金型を結合剤除去および焼成の前に取り外すことができる。第３の成
分は希釈剤であり、希釈剤によって結合剤材料の整合および固化の後で金型から
取り外しやすくなり、微細構造のセラミック材料の焼成前の結合剤除去中の結合
剤の燃焼消失を促進し完結させることができる。希釈剤は結合剤が固化した後で
液体のままであることが好ましく、それによって結合剤の固化中に結合剤材料か
ら希釈剤が相分離する。

【００５２】 セラミック粉末、微細構造の最終用途、および微細構造が接着される基板の性
質に基づいて選択される。一例として基板材料の熱膨張係数（ＣＴＥ）が考慮さ
れる。スラリーのセラミック材料のＣＴＥと基板材料のＣＴＥの間の差が約１０
％以下であることが好ましい。基板材料のＣＴＥが微細構造のセラミック材料の
ＣＴＥよりもはるかに小さいかはるかに大きい場合は、工程中または使用中に微
細構造の反り、亀裂、破損、位置の変化、または基板からの完全な剥離が起りう
る。さらに、基板とセラミック微細構造のＣＴＥの差が大きいと基板に反りが生
じることもある。

【００５３】 基板は、スラリーのセラミック材料の加工に必要な温度に対して耐性であるべ
きである。スラリーへの使用に好適なガラスまたはセラミック材料は軟化温度が
約６００℃未満であることが好ましく、通常は約４００℃〜６００℃の間である
。従って、基板としての選択が好ましいものは、スラリーのセラミック材料より
も高い軟化温度を有するガラス、セラミック、金属、または他の剛性材料である
。微細構造が焼成される温度よりも高い軟化温度を基板が有することが好ましい
。さらに、本発明のスラリーへの使用に好適なガラスまたはセラミック材料は熱
膨脹係数が約５×１０^-6／℃〜１３×１０^-6／℃であることが好ましい。従って
、基板も同様にこの範囲付近のＣＴＥを有することが好ましい。

【００５４】 低軟化温度のセラミック粉末を選択することによって、同様に比較的低い軟化
温度の基板を使用することができる。ガラス基板の場合では、低い軟化温度を有
するソーダ石灰フロートガラスは、より高い軟化温度を有するガラスよりも通常
は安価である。従って低軟化温度のセラミック粉末を使用することによって、よ
り安価なガラス基板を使用することができる。さらに本発明のスラリー中に低軟
化温度のセラミック材料を使用することで、高精度の微細構造をより容易に得る
ことができる。例えば、ＰＤＰガラス基板のバリアリブの製造の場合、基板上の
電極に対するバリアリブの整合および配置の精度および正確さは工程全体で維持
されるべきである。より低温で未加工状態バリアリブを焼成できれば、熱膨脹が
最小限に抑えられ、さらに加熱中に必要となる応力緩和量も最小限となり、過度
の基板の変形、バリアリブの反り、およびバリアリブの層間剥離が避けられる。

【００５５】 より低い軟化温度のセラミック材料は、ある量のアルカリ金属、鉛、またはビ
スマスを材料に混入することによって得ることができる。しかしＰＤＰバリアリ
ブの場合、微細構造バリア中にアルカリ金属が存在すると、高温での加工中に電
極から材料が基板に向かって移行することがある。電極材料の拡散は、干渉また
は「クロストーク」、隣接する電極間の短絡、装置性能の劣化の原因となりうる
。従ってＰＤＰ用途の場合、スラリーのセラミック粉末はアルカリ金属を実質的
に含まないことが好ましい。さらに、スラリーのセラミック材料に鉛またはビス
マスを混入すると、環境に優しい材料の廃棄が問題となりうる。鉛またはビスマ
スの混入が望ましくない場合は、低軟化温度セラミック材料はリン酸塩またはＢ ₂ Ｏ₃含有組成物を使用して得ることができる。このような組成物の１つはＺｎＯ
およびＢ₂Ｏ₃を含む。このような組成物の別のものは、ＢａＯおよびＢ₂Ｏ₃を含
む。このような組成物の別のものは、ＺｎＯ、ＢａＯ、およびＢ₂Ｏ₃を含む。こ
のような組成物の別のものは、Ｌａ₂Ｏ₃およびＢ₂Ｏ₃を含む。このような組成物
の別のものは、Ａｌ₂Ｏ₃、ＺｎＯ、およびＰ₂Ｏ₅を含む。

【００５６】 種々の性質を得るためあるいは改質するために、完全溶解性、不溶性、または
部分溶解性の他の成分をスラリーのセラミック材料に混入することができる。例
えば、Ａｌ₂Ｏ₃またはＬａ₂Ｏ₃を加えることによって、組成物の耐薬品性を増加
させ腐食性を低下させることができる。ＭｇＯを加えることによって、ガラス転
移温度を上昇させたり、あるいは組成物のＣＴＥを増加させたりすることができ
る。ＴｉＯ₂を加えることによって、光学的不透明度、白色度、および反射率の
高いセラミック材料を得ることができる。他の成分または金属酸化物を加えるこ
とによって、ＣＴＥ、軟化温度、光学特性、脆性などの物理特性などのセラミッ
ク材料の他の特性を改質および調整することができる。

【００５７】 比較的低温で焼成可能な組成物の他の調製手段としては、組成物のコア粒子を
低温溶融材料層でコーティングすることが挙げられる。好適なコア粒子の例とし
ては、ＺｒＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、ＺｒＯ₂−ＳｉＯ₂、およびＴｉＯ₂が挙げられる。好
適な低溶融温度コーティング材料の例としては、Ｂ₂Ｏ₃、Ｐ₂Ｏ₅、ならびにＢ₂
Ｏ₃、Ｐ₂Ｏ₅、およびＳｉＯ₂の１種類以上を主成分とするガラスが挙げられる。
これらのコーティング剤は種々の方法によって適用可能である。好ましい方法は
、コーティング材料の湿潤性前駆化合物にコア粒子を分散させるゾルゲル法であ
る。次にこの混合物を乾燥させ、（必要であれば）粉砕して、コーティングされ
た粒子を分離する。これらの粒子は、スラリーのガラスまたはセラミック粉末中
に分散させることができるし、スラリーのガラス粉末自体に使用することもでき
る。

【００５８】 本発明の方法に使用することができるスラリー中のセラミック粉末は、スラリ
ー全体に分散する粒子の形態で提供されることが好ましい。粒子の好ましい粒径
は、パターン形成基板上に成形され整合される微細構造の寸法に依存する。好ま
しくは、スラリーのセラミック粉末の粒子の平均粒径すなわち直径は、成形され
整合される微細構造で対象となる最小の特徴的寸法の約１０％〜１５％以下であ
る。例えば、ＰＤＰバリアリブは幅約２０μｍを有することができ、この幅が対
象となる最小特徴寸法となる。この寸法のＰＤＰバリアリブの場合、セラミック
粉末の平均粒径は約２または３μｍ以下が好ましい。この粒径以下の粒子を使用
することによって、所望の忠実度で微細構造を複製し、セラミック微細構造の表
面を比較的平滑にすることがより容易になる。平均粒径が微細構造の寸法に近づ
くと、もはやこの粒子を含むスラリーは微細構造の断面に適合することができな
い。さらに、最大表面粗さは、部分的にはセラミックの粒径によって変動しうる
。従ってより小さな粒子を使用すると、より平滑な構造を形成することがより容
易になる。

【００５９】 スラリーの消失性結合剤は有機結合剤であり、スラリーのセラミック粉末との
結合能力、硬化または他の固化によって成形微細構造を維持する能力、パターン
形成基板と接着する能力、未加工状態の微細構造の焼成に使用される温度よりも
少なくとも幾分低温で揮発（または燃焼消失）する能力などの要因に基づいて選
択される。結合剤を硬化または固化させた場合に、結合剤によってセラミック粉
末を互いに結合しやすくなり、それによってパターン形成基板と接着し整合した
剛性で未加工状態の微細構造から延伸可能な金型を取り外すことができる。この
結合剤は「消失性結合剤」と呼ばれるが、その理由は細構造のセラミック粒子を
溶融または焼結させる前に高温で微細構造から結合剤材料を焼失させることがで
きるからである。焼成によって消失性結合剤が完全に焼失し、その結果基板のパ
ターン形成面上に残留する微細構造が実質的に炭素残留物を含まない溶融ガラス
またはセラミックセラミック微細構造であることが好ましい。例えばＰＤＰの場
合などにおけるように、使用される微細構造が誘電性バリアである用途では、結
合剤は、微細構造バリアの誘電性を劣化させる可能性のある炭素を有意量残留さ
せることなく焼成するために望まれる温度よりも少なくともある程度低温で結合
剤除去が可能な材料が好ましい。例えば、フェノール樹脂材料などの芳香族炭化
水素を有意な比率で含有する結合剤材料は、結合剤除去中に黒鉛炭素粒子が残留
することがあり、これを完全に除去するためには非常に高温が必要となる場合が
ある。

【００６０】 結合剤には、放射線硬化性または熱硬化性である有機材料が好ましい。好まし
い材料の種類としてはアクリレートとエポキシが挙げられる。あるいは、結合剤
は、液体状態となるまで加熱すると金型に適合し、続いて冷却して固化状態にな
ると基板に接着して微細構造を形成する熱可塑性材料であってもよい。基板上で
微細構造の精密な配置および整合が望まれる場合は、結合剤が放射線硬化性であ
ると好ましく、これによって等温条件下で結合剤を固化させることができる。等
温条件下（温度変化がない）では、延伸可能な金型すなわち金型中のスラリーを
、結合剤材料の固化の間に基板パターンに対して固定された位置に維持すること
ができる。これによって特に金型と基板の熱膨脹特性の差による金型または基板
の収縮または膨張の危険性が少なくなり、そのためスラリーの固化中に金型の精
密な配置および整合を維持することができる。

【００６１】 放射線硬化性である消失性結合剤が使用される場合、基板が実質的に透明であ
る放射線であり、基板を透過して曝露されることでスラリーの硬化が可能となる
放射線によって活性化される硬化開始剤を使用することが好ましい。例えば基板
がガラスである場合、消失性結合剤は可視光硬化性であることが好ましい。基板
を透過して結合剤を硬化させることによって、最初スラリー材料は基板と接着し
、硬化中の結合剤材料の収縮は、金型から離れた位置で基板表面に向かう方向で
起こりやすくなる。これによって微細構造の離型が容易になり、さらに基板パタ
ーン上への微細構造の配置の位置および精度の維持が容易となる。

【００６２】 さらに、硬化開始剤の選択は、本発明で使用されるスラリー中のセラミック粉
末にどのような材料が使用されるかに依存しうる。例えば、不透明であり高拡散
反射性であるセラミック微細構造の形成が望ましい用途では、ある量のチタニア
（ＴｉＯ₂）スラリーのセラミック粉末に混入すると好都合となりうる。微細構
造の反射率を増加させるためにチタニアが有用となる場合があるが、スラリー中
のチタニアによる可視光の反射によって、結合剤を効率的に硬化させるための硬
化開始剤による光の十分な吸収が妨げられるので、可視光を使用した硬化も困難
となる。しかし、基板およびチタニア粒子を同時に通過することができる放射線
によって活性化される硬化開始剤を選択することによって、結合剤の効率的な硬
化が可能となる。このような硬化開始剤の一例はビス（２，４，６−トリメチル
ベンゾイル）−フェニルホスフィンオキシドであり、これはＣｉｂａ Ｓｐｅｃ
ｉａｌｔｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ（Ｈａｗｔｈｒｏｎｅ，ＮＹ）より商品名Ｉｒ
ｇａｃｕｒｅ ８１９で市販される光開始剤である。もう１つの例は米国特許第
５，５４５，６７０号に記載されるような方法で調製される三元光開始剤系であ
り、例えばジメチルアミノ安息香酸エチルと、カンホロキノン、およびヘキサフ
ルオロリン酸ジフェニルヨードニウムの混合物が挙げられる。これらの例は両方
とも、紫外領域の端に近い可視スペクトルの青色領域の比較的狭い領域で活性で
あり、この領域ではガラス基板とスラリー中のチタニアの両方を放射線が透過す
ることができる。結合剤、スラリー中のセラミック粒子の材料、および透過によ
って硬化が起る金型または基板の材料に基づいて、他の硬化系を本発明の方法で
使用するために他の硬化系を選択することもできる。

【００６３】 本発明の方法で使用されるスラリーの希釈剤は、消失性結合剤の硬化後のスラ
リーの離型特性を向上させる能力、およびスラリーを使用して形成される未加工
状態の構造の結合剤除去特性を向上させる能力などの要因に基づいて選択される
材料である。希釈剤は、硬化前の結合剤に溶解性であり、消失性結合剤の硬化後
も液体のままある材料が好ましい。これによって２つの利点が得られる。第１は
、結合剤が固化したときに液体のままであることで、結合剤材料が金型に接着す
る危険性が希釈剤によって減少する。第２に、結合剤が固化したときに液体のま
まであることで、希釈剤が結合剤材料から相分離し、それによって硬化結合剤マ
トリックス全体に分散した希釈剤の小さなポケットまたは液滴の相互浸透してい
る網状組織が形成される。希釈剤の相分離の利点は、以下の議論で明らかとなる
であろう。

【００６４】 ＰＤＰバリアリブなどの多くの用途では、未加工状態の微細構造の結合剤除去
は焼成前に実質的に完全に行われることが望ましい。さらに、結合剤除去は熱的
工程の最長かつ最高温度の工程で行われることが多い。従って、比較的低温で比
較的迅速かつ完全に結合剤除去が可能であることがスラリーに望まれる。低温が
好ましい理由は以下で議論する。

【００６５】 何らかの理論と結びつけようとするものではないが、結合剤除去は、拡散と揮
発の２つの温度依存性過程によって動力学的および熱力学的に制限されると考え
ることができる。揮発は未加工状態構造の表面から分解した結合剤分子が蒸発す
る過程であり、これによってより妨害の少ない方法で進行する樹脂から放出され
るために多孔質網状組織が残留する。１相の樹脂結合剤の場合、内部に取込まれ
た気相分解生成物は、ふくれおよび／または構造の破裂を引き起こすことがある
。このことは、結合剤分解ガスの放出を停止させる不透過性スキン層を形成する
ことができる表面に多量の炭素系分解生成物が残留する結合剤系でより発生しや
すい。１層の結合剤がうまくいく場合では、断面積が比較的小さく、結合剤分解
加熱速度が本来遅いために、スキン層の形成が防止される。

【００６６】 揮発が起る速度は、温度、揮発の活性化エネルギー、および頻度またはサンプ
リング速度に依存する。揮発は最初表面または表面付近で起るため、サンプリン
グ速度は構造の全表面積に比例する。拡散は、結合剤分子が構造体から表面に移
行する過程である。結合剤材料が表面から揮発するために、濃度勾配が生じ、濃
度の低い表面に向かって結合剤材料が移行しやすい。拡散速度は、温度、揮発の
活性化エネルギー、および頻度に依存する。

【００６７】 揮発は表面積によって制限されるので、微細構造本体と比べて表面積が小さい
場合は、加熱が速すぎると揮発性成分が閉じ込められることがある。内圧が十分
に大きくなると、構造の膨張、破壊、または破損が起りうる。この影響をなくす
ために、結合剤除去が完了するまで比較的緩やかに温度上昇させることによって
結合剤除去を行うことができる。結合剤除去のためのチャネルの開放がない場合
、あるいは結合剤除去が速すぎる場合は、残留炭素が形成される傾向が高くなる
こともある。このため、結合剤除去を完全に行うためにより高い結合剤除去温度
が必要となる。結合剤除去が完了すると、焼成温度まで温度を急速に上昇させて
、焼成が完了するまでその温度で維持することができる。この時点で、次に物品
を冷却することができる。

【００６８】 希釈剤は、拡散の経路をより短くし表面積を増大させることによって結合剤除
去を促進する。結合剤を硬化させる他の方法で固化させた場合に、希釈剤が液体
のままであり消失性結合剤から希釈剤が層分離することが好ましい。これによっ
て、固化した結合剤材料のマトリックス中に分散した希釈剤のポケットの相互浸
透している網状組織が形成される。結合剤材料の硬化または固化が起るのが速い
ほど、希釈剤のポケットは小さくなる。結合剤の固化後に、希釈剤の比較的小さ
なポケットが比較的大量に未加工状態構造全体に分散して網状組織となることが
好ましい。結合剤除去中、低分子量の希釈剤は、他の高分子量有機成分が分解す
る前に比較的低温で急速に蒸発することができる。希釈剤が蒸発すると幾分多孔
質の構造が残り、それによって残留結合剤材料が蒸発可能な表面積が非常に増加
し、結合剤材料が拡散して表面に達するために必要な平均経路長が非常に減少す
る。従って希釈剤を混入することによって、使用可能な表面積が増加するために
結合剤の分解が起る間の揮発速度が増大し、それによって同一温度での揮発速度
が増大する。これによって、制限された拡散速度を原因とする圧力増加は起こり
にくくなる。さらに、比較的多孔質の構造によって、増加する圧力を開放しやす
くなり、圧力開放の閾値も低くなる。この結果、微細構造が破壊される危険性を
縮小しながら結合剤除去をより速い温度上昇速度で行うことができる。さらに表
面積が増大し拡散長が減少するため、より低温で結合剤除去が完了する。

【００６９】 希釈剤は、単なる樹脂の溶剤化合物ではない。希釈剤は、未硬化状態の樹脂混
合物に混入するために十分な溶解性を有することが好ましい。スラリーの結合剤
を硬化させた場合、架橋過程に関与するモノマーおよび／またはオリゴマーから
希釈剤が相分離するべきである。希釈剤が相分離して硬化した樹脂の連続マトリ
ックス中の液体材料の不連続なポケットを形成し、硬化した樹脂がスラリーのガ
ラスフリットまたはセラミック粉末の粒子を結合させることが好ましい。このよ
うにして、硬化した未加工状態の微細構造の物理的保全性は、かなり大量の希釈
剤を使用した場合（すなわち、希釈剤と樹脂の比が約１：３を超える）でも大き
く損なわれることはない。

【００７０】 結合剤材料とセラミック粉末との結合親和性よりも、希釈剤とスラリーのセラ
ミック粒子材料との結合親和性の方が低いことが好ましい。固化した場合、結合
剤はセラミック粉末の粒子と結合するべきである。このような場合には、未加工
状態構造の構造保全性、特に希釈剤が蒸発した後での構造保全性が増大する。希
釈体に望まれる他の性質は、セラミック粉末の選択、結合剤材料の選択、硬化開
始剤（使用する場合）の選択、基板の選択、および他の添加剤（使用する場合）
によって異なる。好ましい希釈剤の種類としては、グリコール類とポリヒドロキ
シル化合物が挙げられ、その例としてはブタンジオール、エチレングリコール、
およびその他のポリオールが挙げられる。

【００７１】 セラミック粉末、消失性結合剤、および希釈剤以外に、スラリーは任意に他の
材料を含むことができる。例えばスラリーは、基板との接着性を促進する接着促
進剤を含むことができる。ガラス基板、または酸化ケイ素または金属酸化物の表
面を有する他の基板の場合、接着促進剤としてシランカップリング剤を選択する
ことが好ましい。好ましいシランカップリング剤は３つのアルコキシ基を有する
シランカップリング剤である。このようなシランは、ガラス基板との接着性をよ
り促進するために任意に予備加水分解することができる。特に好ましいシランカ
ップリング剤は、Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｃｏ．（３Ｍ）（Ｓｔ．Ｐａｕ
ｌ，ＭＮ）より商品名Ｓｃｏｔｃｈｂｏｎｄ Ｃｅｒａｍｉｃ Ｐｒｉｍｅとし
て販売されるもののようなシラノプライマーである。他の任意の添加剤としては
、セラミック粉末と本発明のスラリーの他の成分との混合を促進する分散剤など
の材料が挙げられる。任意の添加剤としては、界面活性剤、触媒、老化防止成分
、剥離促進剤なども挙げることができる。

【００７２】 通常ＰＤＰ基板は、フロートガラス加工法で作製されるソーダ石灰ガラス材料
である。従来のソーダ石灰ガラスは低コストで幅広い用途で使用されているが、
このようなガラス材料の軟化温度は従来のＰＤＰ工程温度に対して低すぎた。通
常ＰＤＰ用途のガラス基板は、軟化温度を上昇させるために組成的に改質される
。このためにはアルカリ材料量を減少させ、ガラス中のアルミナ量を増加させる
必要がある場合が多い。このように改質したソーダ石灰ガラスのコストは、未改
質ソーダ石灰フロートガラス材料よりも有意に高い。

【００７３】 ＰＤＰ製造における最高工程温度はバリアリブ製造中の温度である。現行の製
造工程では、緻密で残留炭素を含まないバリアリブ材料を得るためには５６０℃
を超える工程温度が必要である。より低温で溶融するガラス材料も使用可能であ
るが、このような材料は結合剤の燃焼消失温度が高くなりすぎるので避けたほう
がよい。本発明の方法の重要な利点は、セラミック微細構造の加工温度が比較的
低く、そのため低コストの未改質ソーダ石灰ガラスを使用できることである。

【００７４】 薄膜法および厚膜法を含む種々の方法によってＰＤＰ背面基板上に電極を適用
することができる。薄膜法は、Ｃｒ／Ｃｕ／ＣｒまたはＡｌが金属材料として通
常使用される物理蒸着を行った後に、所望のパターンを画定するリソグラフィー
およびエッチングを行うことを含む。薄膜電極の厚さは通常２μｍ未満である。
厚膜法は、銀フリット材料をスクリーン印刷し、有機ビヒクルを焼成して除去し
、溶融させて導電性を向上させることを含む。ソーダ石灰ガラス基板で銀の移行
が起りうるので、ベースとなるアルカリ非含有誘電層も厚膜法が必要である。厚
膜電極の厚さは通常５〜１５μｍである。

【００７５】 以下の非限定的な実施例によって本発明を説明する。

【００７６】 実施例実施例１および２ 以下の実施例では、図７に示されるようなポリマー金型のシートを延伸するた
めのジグを作製した。ポリマー金型シートＳを延伸するために、位置ＡおよびＢ
でシートを把持した。次に微細なねじ山を有するスクリューＣを回転させること
によって横力（金型の面内）を適用した。このジグは、延伸時のポリマー工具の
パターンを観察する工具顕微鏡に取付けるように設計された。ポリマー金型のピ
ッチ測定は種々のひずみ量で行った。延伸前と延伸後に自由状態のピッチ測定を
行い、適用したひずみ量で塑性変形または弾性のどちらが起るかを調べた。ポリ
マー金型は幅が約２．５ｃｍで長さが約１５ｃｍであった。

【００７７】 実施例１ Ｖ字型の溝の微細構造を有するポリマー金型を使用した。このポリマー金型は
、表面にアクリレート材料を注型して硬化させＶ字型溝の微細構造を形成した平
坦ＰＥＴフィルムであった。このＰＥＴフィルムは公称厚さ１２７μｍであり、
微細構造を有するアクリレート層の厚さは約２７〜３０μｍであった。自由状態
では、Ｖ字型溝構造のピーク間距離は４９．５５６μｍであった。

【００７８】 前述のように、Ｖ字型溝と平行方向に延伸するためポリマー金型をジグに固定
した。Ｖ字型溝の間隔すなわちピッチは、工具顕微鏡を使用して２００倍で目視
観察することによって種々のひずみ量で測定した。結果を表１にまとめる。荷重
条件はスクリューＣの回転数で示した。

【００７９】

【表１】

【００８０】 微細構造溝の間隔は、ほぼ１９００ｐｐｍ（ｐａｒｔｓ ｐｅｒ ｍｉｌｌｉ
ｏｎ）の影響を受け、永久変形は観測されなかった（すなわち、荷重履歴は厳密
に男性的であった）。この制御範囲は、パターン形成基板と整合させるためにパ
ターン形成微細構造を正確に調節可能であることを示している。

【００８１】 実施例２ 異なる構成および異なるパターンを有するポリマー金型を使用して、実施例１
と同じ手順を繰り返した。この実施例では、金型は矩形のチャネルを有し、全体
がポリカーボネートで作製されたモノリス構造であり、その一方の面は平滑であ
り、もう一方の面は矩形チャネルを有するものであった。金型全体の厚さは５５
０μｍであり、チャネルの深さは１９８μｍであった。チャネルの公称幅は１２
０μｍであり、その間隔は２１９．９４μｍであった。ポリマー工具の面内でチ
ャネルと平行にひずみＳを適用した。ピッチ測定についてを表２にまとめる。

【００８２】

【表２】

【００８３】 実施例１と同様に、ポリマー金型の制御された延伸で特徴的なピッチ間隔の高
精度の制御が示された。今回も、金型の弾性延伸によって最大で１９００ｐｐｍ
のチャネルピッチの収縮が得られた。さらに、微細構造チャネルのピッチはポリ
マー金型の長手方向の方向の有意な部分（幅の約２５％）に沿って均一であった
。荷重点付近の領域（フィルムが把持される部分）まではパターンが延在しない
ポリマー金型を設計することによって、延伸による金型パターンの不均一は実質
的に生じない。従って、金型のパターンの間隔は、パターンの各点において同じ
量で延伸されることによって影響を受ける。

【００８４】実施例３〜７ スラリー中の種々の濃度の希釈剤による、金型剥離および結合剤除去速度に対
する効果を調べた。使用した金型は、ＰＥＴなどの高剛性材料上にポリカーボネ
ートまたは光硬化性アクリレート材料を注型し硬化させたものであった。注型し
硬化させたポリカーボネートまたはアクリレート材料は、金型のパターン形成面
を形成した。スラリーの硬化収縮ならびにスラリーとポリマー金型の間の化学的
相互作用によって離型が困難となる場合がある。スラリーと金型の結合によって
、加工時間の延長、硬化した微細構造の破壊、または金型の破壊が起りうる。離
型特性の向上は、成形加工生産量の増大および金型の寿命の延長、ならびに複製
構造の忠実度の増大に望ましい。ＰＤＰバリアリブの製造の場合、リブの焼成が
迅速であればサイクル時間およびコストを軽減できるので望ましい。迅速な焼成
のためには、結合剤が、迅速かつ完全に除去または燃焼消失する必要がある。本
発明のスラリーの適切な設計および希釈剤成分の混入によって、離型および結合
剤除去の両方を向上させることができる。

【００８５】 実施例３〜７のスラリー試料の調製に、可視光領域で活性の光硬化性樹脂を結
合剤として使用した。スラリーのガラス粉末としてガラスフリットを使用した。
このガラスフリットはＡｓａｈｉ Ｇｌａｓｓ Ｃｏ．より商品名ＲＦＷ０３０
で市販され平均粒径が１．２μｍであるホウケイ酸鉛ガラス粉末であった。ベー
ス樹脂は、５０重量％のビスフェノールＡジグリシジルエーテルジメタクリレー
ト（ＢＩＳＧＭＡ）と５０重量％のトリエチレングリコールジメタクリレート（
ＴＥＧＤＭＡ）で構成されるものであった。スペクトルの青色領域の可視光を使
用して硬化させることができる開始剤系を使用し、これはジメチルアミノ安息香
酸エチル、カンホロキノン、およびヘキサフルオロリン酸ジフェニルヨードニウ
ムで構成されるものであった。開始剤量は、すべての実施例で有機成分の２重量
％に維持した。すべてのスラリーで使用したガラスフリット量は約４５体積％〜
４７体積％であった。ガラスフリットの有機成分への混入を促進するためにリン
酸エステル分散剤を使用した。使用されるガラス基板を透過して照射される青色
光（３８０〜４７０ｎｍ）源を使用して硬化を行った。線量は１〜１．５Ｊ／ｃ
ｍ²の間であった。実施例３〜７の希釈剤には１，３−ブタンジオールを選択し
た。１，３−ブタンジオールはＢＩＳＧＭＡ単独には不溶性であるが、ＢＩＳＧ
ＭＡ／ＴＥＧＤＭＡ混合物には溶解性である。有機成分に対する重量％で表した
希釈剤含有率を表３に示した。

【００８６】

【表３】

【００８７】結合剤除去特性 結合剤の燃焼消失の影響を調べるために、焼成用に実施例３〜７によるスラリ
ーの厚膜をガラス基板上に作製した。ガラス基板は厚さ２．５ｍｍのソーダ石灰
ガラスであり、Ｌｉｂｂｅｙ−Ｏｗｅｎｓ−Ｆｏｒｄ Ｃｏ．（Ｔｏｌｅｄｏ，
ＯＨ）より市販されるものであった。ガラス基板に均一なスラリー層を注型する
ためにナイフコーターを使用した。ナイフコーター間隙は２００μｍに設定した
。コーティング層を青色光で１分間硬化させた。次にこの試料を、３０ｓｃｆｈ
（標準立方フィート／時）の気流が流される箱型炉中で焼成した。この焼成計画
では、５℃／分で上昇させ５４０℃で２０分間保持した。次に、試料を２〜３℃
／分で室温まで冷却した。焼成後、溶融層の厚さは約７０〜８０μｍであった。
実施例３の１０％の配合物試料は、大きな亀裂が見られ、その部分では焼成後に
断片がガラス基板と接着しなかった。希釈剤２０％の実施例４の配合物の試料も
亀裂が生じたが、基板と接着したまま残った。実施例５、６、および７の配合物
では、亀裂は発生せずに無傷のまま基板と接着した状態で残った。これらの結果
は、スラリーに高濃度の希釈剤が存在することで結合剤の燃焼消失がより促進さ
れることを示しており、これは希釈剤の蒸発によって結合剤除去のための経路が
より多く残り、それによって他の場合では破損の原因となる揮発による内部ガス
圧を開放することができるためと推定される。

【００８８】離型特性 Ｉｎｓｔｒａｍｅｎｔｏｒｓ，Ｉｎｃ．（Ｓｔｒｏｎｇｖｉｌｌｅ，ＯＨ）よ
り商品名Ｍｏｄｅｌ ＳＰ−１０２Ｃ−３Ｍ９０で市販される剥離試験機を使用
して硬化後の離型について定量的に調べた。矩形チャネルを有するポリマー金型
のシートを使用して実施例３〜７のガラススラリーからソーダ石灰ガラス基板上
にリブ構造を形成した。金型のチャネルは公称で幅が７５μｍであり、深さ、深
さが１８５μｍであり、ピッチ間隔が２２０μｍであった。試料作製には、ガラ
ス基板と金型の間にガラススラリー試料を積層し、続いて試料を硬化させること
を含んだ。積層中に金型のチャネルにスラリーが実質的に充填され、そのため硬
化後にガラス基板上に金型の構造が複製された。金型は幅が約２．５ｃｍで長さ
が約２２ｃｍであった。チャネルは金型の長手方向と平行であった。積層後に、
線量１〜１．５Ｊ／ｃｍ²の青色光を使用して試料を硬化させた。硬化後、チャ
ネル方向に沿って金型を剥離して除去し、その剥離力を測定した。剥離試験は基
板に対して９０°で行い、速度約２０ｃｍ／分で行った。平均剥離力の測定値を
表４に示す。

【００８９】

【表４】

【００９０】 実施例３の配合物では、金型への接着が強すぎて剥離工程で金型が分裂したた
めに最終的な結果が得られなかった。離型性を向上させる希釈剤の有用性は表４
から明らかである。しかし、非常に高濃度の希釈剤では、液体成分含有率が比較
的高いために硬化した未加工状態構造の物理的保全性が有意に劣化しうることに
注意されたい。実施例７の配合物では、未加工状態構造の破壊のために硬化後に
ある程度の欠陥が見られた。希釈剤含有率が１０％を超え４０％未満である実施
例４、５、および６の配合物では、未加工状態の物理的保全性と離型特性の組み
合わせが最適となった。

【００９１】実施例８ スパチュラを使用してエポキシ結合剤を８２．３重量％（４３．３体積％）の
イットリア安定化ジルコニア粉末（Ｚｉｒｃｏｎｉａ Ｓａｌｅｓ Ａｍｅｒｉ
ｃａより市販されるグレードＨＳＹ−３Ｂ）と混合した。ジルコニア粉末の平均
粒径は０．４μｍであった。このエポキシ結合剤は、５４．２重量％のエポキシ
と、３６．４重量％の希釈剤と、９．４重量％の界面活性剤の量で希釈剤および
界面活性剤と混合した。このエポキシは、ビスフェノールＡエポキシド（Ｃｅｌ
ａｎｅｓｅ Ｃｏｒｐ．（Ｌｏｕｉｓｖｉｌｌｅ，ＫＹ）より商品名Ｃｅｌａｎ
ｅｓｅ ＤＥＲ ３３２で市販される）とアミン硬化剤（Ｃｅｌａｎｅｓｅ Ｃ
ｏｒｐ．より商品名Ｅｐｉ−ｃｕｒｅ８２６で市販される）の混合物であった。
硬化剤量はエポキシの２６重量％であった。希釈剤系は、６５重量％の１，３−
ブタンジオール（Ａｌｄｒｉｃｈ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．（Ｍｉｌｗａｕｋ
ｅｅ，ＷＩ）より市販される）と３５重量％のポリエチレングリコール（Ｓｉｇ
ｍａ Ｃｈｅｍｉｃａｌ（Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ，ＭＯ）より商品名Ｃａｒｂｏｗａ
ｘ ２００で市販される）の混合物であった。ポリエチレングリコールはブタン
ジオールをエポキシ中で可溶化させる働きをした。界面活性剤はＩＣＩ Ａｍｅ
ｒｉｃａｓ Ｉｎｃ．（Ｎｅｗ Ｃａｓｔｌｅ，ＤＥ）より商品名ハイパーマー
（ｈｙｐｅｒｍｅｒ）ＫＤ１で市販される材料であった。界面活性は、樹脂中へ
のジルコニア粉末の混入を促進する働きをした。プラスチック基材上にスラリー
を成形し、アルミナ基材上に移して、次に５℃／分の速度で６００℃まで加熱し
て結合剤除去を行った。次に、１０℃／分の速度で１４００℃まで温度を上昇さ
せその温度で１時間維持することによって材料を焼成した。

【００９２】 実施例８のスラリーは、以下の材料を以下の量で混合することによって作製す
ることができる： ５１．０ｇのイットリア安定化ジルコニア粉末 ４．４０ｇのビスフェノールＡエポキシド １．５６ｇの硬化剤 ２．６０ｇのポリエチレングリコール １．４０ｇの１，３−ブタンジオール １．０２ｇの界面活性剤

【００９３】実施例９ アクリレート結合剤を、８５．５重量％のイットリア安定化ジルコニア粉末と
混合した。このジルコニア粉末は、グレードＨＳＹ−３Ｂ（実施例８で使用）と
同じ企業より市販される１２．３重量％のグレードＨＳＹ−３Ｕの２成分混合物
であった。グレードＨＳＹ−３ＢとＨＳＹ−３Ｕの平均粒径はそれぞれ０．４μ
ｍと０．１μｍであった。結合剤は、５０．５重量％のアクリレート樹脂（後述
）、４４．４重量％の希釈剤、および５．０重量％の界面活性剤であった。具体
的には、樹脂は５０重量％のビスフェノールＡジグリシジルエーテルジメタクリ
レート（ＢＩＳＧＭＡ）と５０重量％のトリエチレングリコールジメタクリレー
ト（ＴＥＧＭＡ）の混合物であった。硬化開始剤は、ジメチルアミノ安息香酸エ
チル、カンホロキノン、およびヘキサフルオロリン酸ジフェニルヨードニウムの
混合物であった。開始剤量はアクリレート系樹脂の２重量％であった。希釈剤は
、５０重量％のフタル酸ジアリルと５０重量％のステアリン酸ブチルであった。
希釈剤中のフタル酸ジアリル可塑剤は、樹脂粘度を低下させて成形性を向上させ
、アクリレート樹脂中でステアリン酸ブチルを可溶化させる働きをした。希釈剤
中のステアリン酸ブチルによって、結合剤硬化時に希釈剤を層分離させてること
で離型が促進され、結合剤除去中の結合剤材料の放出が迅速になった。界面活性
剤（ＩＣＩ Ａｍｅｒｉｃａｓより商品名ハイパーマーＫＤ１より入手できる）
は結合剤中にジルコニア粉末を混入するために使用した。ガラス基板上でスラリ
ーを成形し、基板と金型を透過させて青色光に２．５分間曝露することによって
硬化させ、使用したポリマー金型から離型した。結合剤除去および焼成の計画は
実施例８と同じものを使用した。

【００９４】 実施例９のスラリーは、以下の材料を以下の量で混合することによって作製す
ることができる： ５１０．１０ｇのイットリア安定化ジルコニア粉末グレードＨＳＹ−３Ｂ ７１．５０ｇのイットリア安定化ジルコニア粉末グレードＨＳＹ−３Ｕ ５０．００ｇの５０／５０のＢＩＳＧＭＡ／ＴＥＧＭＡ混合物 ２２．２０ｇのフタル酸ジアリル ２２．２０ｇのステアリン酸ブチル ５．００ｇの界面活性剤

【００９５】実施例１０ ＵＶ硬化性オリゴマー組成物を使用して、微細構造付きの可撓性金型を作製し
た。この組成物は、９９重量％の脂肪族ウレタンアクリレートＰｈｏｔｏｍｅｒ
６０１０と、Ｃｉｂａ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓより商品名
Ｄａｒｏｃｕｒ １１７３で市販される１重量％の光開始剤との混合物であった
。このオリゴマー樹脂を約６０℃まで加熱して、約２５００センチポアズまで粘
度を低下させた。この樹脂を、ＰＤＰバリアリブ作製への使用に好適なポジのリ
ブを有する微細構造を有する金属工具の一端に沿って注ぎ込み、厚さ５ミルのポ
リエステルフィルムを重ねた。得られたスタックを、スタックが配置される平坦
面とスタック上のフレームに取付けられた金属製ローラーの間に通した。平坦面
とローラーとの間の間隙は、金属工具とポリエステルフィルムの間が約０．００
１インチとなるように調節した。この間隙からスタックを引き出すと、オリゴマ
ー樹脂が工具の微細構造に押し付けられ工具に沿って広がった。線量が２００〜
４００ｍＪ／ｃｍ²の範囲内で中圧水銀ランプ下にこのスタックを３回通し、ポ
リエステル基材を透過するよう照射した。この微細構造付きの金型を金属工具か
ら剥離して除去すると、金属工具上に存在する微細構造のほぼ正確なネガが得ら
れた。

【００９６】実施例１１ ＵＶ硬化性オリゴマー組成物を使用して微細構造付きの可撓性金型を作製した
。この組成物は、７５重量％の脂肪族ウレタンアクリレートＰｈｏｔｏｍｅｒ
６０１０と２４重量％の１，６−ヘキサンジオールジアクリレートと、１重量％
の光開始剤Ｄａｒｏｃｕｒ １１７３との混合物であった。オリゴマー樹脂を約
６０℃まで加熱して粘度を約１０００センチポアズまで低下させた。この樹脂を
、ポジのリブを有する微細構造を有する金属工具の一端に沿って注ぎ込み、厚さ
５ミルのポリエステルフィルムを重ねた。得られたスタックを、スタックが配置
される平坦面とスタック上のフレームに取付けられた金属製ローラーの間に通し
た。平坦面とローラーとの間の間隙は、金属工具とポリエステルフィルムの間が
約０．００１インチとなるように調節した。この間隙からスタックを引き出すと
、オリゴマー樹脂が工具の微細構造に押し付けられ工具に沿って広がった。線量
が２００〜４００ｍＪ／ｃｍ²の範囲内で中圧水銀ランプ下にこのスタックを３
回通し、ポリエステル基材を透過するよう照射した。得られた微細構造付き金型
を金属工具から剥離して除去して、さらに検査すると、微細構造が歪曲して側壁
が凹型となり先端部が傾斜した。

【００９７】実施例１２ 以下は、本発明で使用するための微細構造パターン付きの金型を作製するため
の圧縮成形の実施例である。厚紙シート、クロムメッキ黄銅板、９インチ×１３
インチの微細構造金属工具、厚さ０．００５５インチのポリカーボネートフィル
ム（Ｂａｙｅｒ Ｃｏｒｐ．より商品名Ｍａｋｒｏｌｏｎ ２４０７で入手可能
）４枚、続いて第２のクロムメッキ黄銅板、および第２の厚紙シートを連続的に
積層して圧縮成形試料のスタックを作製した。

【００９８】 このスタックを圧縮成型機（Ｗａｂａｓｈ ＭＰＩ（Ｗａｂａｓｈ，ＩＤ）よ
り商品名Ｍｏｄｅｌ Ｖ７５Ｈ−２４−ＣＬＸで市販される）に配置して、１９
０℃まで加熱した。このスタックを荷重５０００ポンドで２分間圧縮した。荷重
を２分間４０，０００ポンドまで増加させ、続いて加圧下で約８０℃まで冷却し
た。このスタックを成型機から取り出して、分解すると微細構造付き金型が得ら
れた。

【図面の簡単な説明】

【図１】 プラズマディスプレイパネル組立品の斜視図である。

【図２】 金型とパターン形成基板の間に配置されるスラリーの断面図である。

【図３】 本発明による構造付き金型の延伸方法の平面図である。

【図４】 未加工状態の微細構造から金型を取り外す方法の斜視図である。

【図５】 パターン形成基板上に成形し整合させたセラミック微細構造の断面図である。

【図６】 微細構造の成形および整合のための装置の略示図である。

【図７】 金型の延伸に使用されるジグの略示図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，Ｅ Ａ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ， ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，Ｇ Ｅ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ， ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，Ｍ Ｎ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ， ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，Ｚ Ｗ (72)発明者 ハンパル，ポール イー． アメリカ合衆国，ミネソタ 55133−3427， セント ポール，ピー．オー．ボックス 33427 (72)発明者 キング，ビンセント ダブリュ． アメリカ合衆国，ミネソタ 55133−3427， セント ポール，ピー．オー．ボックス 33427 (72)発明者 ディロン，ケネス アール． アメリカ合衆国，ミネソタ 55133−3427， セント ポール，ピー．オー．ボックス 33427 Ｆターム(参考） 5C027 AA09 5C040 FA01 GB03 GB14 GF19 JA20 MA22 MA24

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 パターン形成基板上に微細構造を形成し整合させる方法であ
   って、 前記パターン形成基板と金型のパターン形成面との間に硬化性材料を含む混合
   物を配置し、その際、前記金型の前記パターン形成面はその上に複数の微細構造
   を有する工程と、 前記金型の前記パターン形成面の一部を前記パターン形成基板の一部と整合さ
   せるために前記金型を延伸する工程と、 前記基板と剛性状態で接着するために前記硬化性材料を硬化させる工程と、 前記基板の前記パターンと整合した前記混合物の固化構造を残留させるために
   前記金型を除去し、前記固化構造によって前記金型の前記パターン形成面の前記
   微細構造を実質的に複製する工程と、 を含む方法。
2. 【請求項２】 パターン形成基板上にセラミック微細構造を形成し整合させ
   る方法であって、 セラミック粉末と硬化可能な消失性結合剤との混合物を含むスラリーを提供す
   る工程と、 パターン形成基板と金型のパターン形成面との間に前記スラリーを配置し、そ
   の際、前記金型の前記パターン形成面はその上に複数の微細構造を有する工程と
   、 前記金型の前記パターン形成面の一部を前記パターン形成基板の一部と整合さ
   せるために前記金型を延伸する工程と、 前記硬化性結合剤を硬化させて、前記スラリーを固化させて前記スラリーを前
   記基板と接着させる工程と、 前記基板と接着した前記スラリーの未加工状態の微細構造を残留させるために
   前記金型を除去し、前記未加工状態の微細構造によって前記金型の前記パターン
   形成面の前記微細構造を実質的に複製する工程と、 を含む方法。
3. 【請求項３】 前記消失性結合剤を実質的に燃焼除去するために前記未加工
   状態の微細構造から結合剤を除去し、その後結合剤除去で使用した温度よりも高
   温で前記未加工状態の微細構造を焼成して、セラミック微細構造を形成するため
   に前記セラミック粉末を焼結させる工程をさらに含む請求項２に記載の方法。
4. 【請求項４】 前記硬化性結合剤を硬化させる工程が、紫外線または可視光
   を前記基板、前記金型、または前記基板と前記金型の両方を透過させて前記スラ
   リーに曝露することを含む請求項２に記載の方法。
5. 【請求項５】 前記金型を延伸する工程が、前記基板に対して側方の一方向
   に前記金型を機械的に牽引することを含む請求項１または２に記載の方法。
6. 【請求項６】 前記金型が、平滑面と対向する微細構造面とを有する熱可塑
   性材料を含む請求項１または２に記載の方法。
7. 【請求項７】 前記金型がベースフィルム層と硬化性ポリマーから作製され
   たパターン形成層とを含み、前記パターン形成層が前記ベースフィルム層と接着
   される平滑面と、前記ベースフィルム層と対向する微細構造面とを有する請求項
   １または２に記載の方法。
8. 【請求項８】 前記パターン形成ガラス基板が、実質的に平行で独立にアド
   レス指定可能であり一定間隔で配置された一連の電極を含む請求項２に記載の方
   法。
9. 【請求項９】 前記金型の前記パターン形成面の前記微細構造が、前記金型
   の表面から隆起する実質的に平行な一連の稜線を含み、前記稜線が、前記金型の
   延伸工程中に前記基板の前記電極と前記稜線を整合させることができるような寸
   法および間隔を有する請求項８に記載の方法。
10. 【請求項１０】 複数の独立にアドレス指定可能な電極が形成するパターン
    を有する背面ガラス基板と、 請求項２に記載の方法により成形され前記背面基板上の前記電極パターンと整
    合させた複数のセラミック微細構造バリアと、 前記セラミックバリアー間に配置された蛍光体粉末と、 複数の電極を有する前面ガラス基板であって、その電極が前記背面基板の前記
    電極と対向するように搭載される前面ガラス基板と、 前記前面基板と背面基板との間に配置される不活性ガスと、 を含む、プラズマディスプレイパネルを包含する高解像度テレビスクリーン組立
    品。