JP2008511124A - テンプレートで微細構造を形成する方法 - Google Patents

Abstract

ディスプレイパネルのためのバリヤリブなどの微細構造化物品を製造する方法を説明する。この方法は、硬化性材料の別個のコーティングを提供するためにテンプレートを使用する。

Description

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（ＰＡＬＣ）ディスプレイの開発を含むディスプレイ技術における進歩が、ガラス基板上に電気絶縁セラミックバリヤリブを形成することへの関心をもたらしている。セラミックバリヤリブは、対向する電極の間に印加された電界によって不活性ガスを励起することができるセルを分離する。ガス放電は、セル内で紫外（ＵＶ）放射線を発する。ＰＤＰの場合、セルの内部は、ＵＶ放射線によって励起されると、赤色、緑色、または青色可視光を発する蛍光体でコーティングされる。セルのサイズは、ディスプレイ内の画素（ピクセル）のサイズを定める。ＰＤＰおよびＰＡＬＣディスプレイを、たとえば、高精細度テレビジョン（ＨＤＴＶ）用ディスプレイ、または他のデジタル電子ディスプレイデバイスとして使用することができる。

セラミックバリヤリブをガラス基板上に形成することができる１つの方法は、直接成形による。これは、平面剛性モールドを、基板上に、ガラスまたはセラミック形成組成物がそれらの間に配置された状態で積層することを伴った。次に、ガラスまたはセラミック形成組成物を固化させ、モールドを取外す。最後に、バリヤリブを、約５５０℃から約１６００℃の温度で焼成することによって、溶融または焼結する。ガラスまたはセラミック形成組成物は、有機バインダー中に分散されたガラスフリットのマイクロメートルサイズの粒子を有する。有機バインダーの使用は、バリヤリブがグリーン状態で固化されることを可能にし、そのため、焼成が、ガラス粒子を基板上で所定位置に溶融する。

バリヤリブなどの微細構造を製造するさまざまな方法が説明されているが、産業は代替方法に利点を見出すであろう。

ディスプレイパネルのためのバリヤリブなどの微細構造化物品を製造する方法を説明する。この方法は、硬化性材料の離散の（ｄｉｓｃｒｅｔｅ）コーティングを提供するためにテンプレートを使用する。この方法は、基板、および微細構造化表面（たとえばバリヤリブを製造するのに適した）を有するモールドを提供する工程と、
少なくとも１つの開口部を有するテンプレートを、基板上にまたはモールドの微細構造化表面上に配置する工程と、
硬化性（たとえばセラミックペースト）材料を少なくとも各開口部に分配する工程と、
テンプレートを取外し、セラミックペーストの少なくとも１つの離散コーティングを形成する工程と、
硬化性材料の離散コーティングをモールドまたは基板と接触させ、そのような硬化性材料がモールドの微細構造化表面と基板との間に配置される工程と、
硬化性材料を硬化させる工程と、
を含む。

テンプレートは、代わりに、モールドを離散のコーティングと接触させた後、または硬化性（たとえばセラミックペースト）材料を硬化させた後、取外すことができる。好ましくは、テンプレートは２つ以上の開口部を有する。各開口部は、１つの（たとえばプラズマ）ディスプレイパネルに対応する寸法を有することができる。各開口部は、約１ｃｍ²から約２ｍ²である面積を有することができる。テンプレートの開口部は一定の寸法を有することができるか、テンプレート寸法は調整可能であることができる。テンプレートは、２つ以上の離散のピースのアセンブリ、または第２のテンプレートの上に配置された第１のテンプレートを含むことができる。テンプレートは、微細構造（たとえばバリヤリブ）の高さに実質的に等しい厚さ、ランド層と組合されたバリヤリブの高さに実質的に等しい厚さを有することができる。テンプレートは、任意に、少なくとも開口部の周縁において５０ミクロン未満の厚さを有することができる。テンプレート、モールド、またはそれらの組合せは、硬化セラミックペースト中に切込み線（ｓｃｏｒｅ ｌｉｎｅ）を作るのに適した端縁部分を有することができる。

硬化性セラミックペーストは、実質的にテンプレート全体をコーティングする手段によって、または各開口部よりわずかに大きい離散の領域をコーティングする手段によって、分配することができる。

一態様において、基板は転写シート（ｔｒａｎｓｆｅｒ ｓｈｅｅｔ）であることができる。硬化性（たとえばセラミックペースト）材料をモールドと接触させる前、たとえば、コーティングの露出された表面をガラス基板に接触させ、転写シートを取外すことによって、セラミックペーストの離散コーティングを転写することができる。転写シートは、可撓性フィルムと、剛性支持層と、を含むことができる。可撓性フィルムは、剛性支持層を取外すのと同時に取外すことができる。

モールドは、任意に透明である。硬化性（たとえばセラミックペースト）は、モールドを介して硬化させることができる。モールドは、典型的には可撓性である。基板は、任意にパターニングされた電極を有するガラスシートであることができる。モールドは、離散したものであり、１つのディスプレイパネルに寸法が対応することができる。

本発明は、モールドを使用して基板上に微細構造を製造する方法、ならびにこれらの方法を用いて製造された物品に適用できると考えられる。特に、本発明は、モールドを使用して基板上に無機（たとえば、セラミック）微細構造を製造することに向けられる。プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）は、これらの方法を用いて形成することができ、これらの方法の有用な例を提供する。たとえば、毛管チャネルを有する電気泳動プレート、および照明用途を含む他のデバイスおよび物品を、これらの方法を用いて形成することができることが認められるであろう。特に、成形されたセラミック微細構造を使用することができるデバイスおよび物品を、ここで説明される方法を用いて形成することができる。本発明はそのように限定されないが、本発明のさまざまな態様の理解が、以下で提供される例の説明によって得られるであろう。

プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）は、図１に示されているように、さまざまな構成要素を有する。見る人から離れて配向された背面基板は、独立してアドレス可能な平行な電極２３を有する。背面基板２１は、さまざまな組成物、たとえばガラスから形成することができる。セラミック微細構造２５が、背面基板２１上に形成され、かつ、電極２３間に位置決めされ、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、および青色（Ｂ）蛍光体が堆積された領域を分離するバリヤリブ部分３２を含む。前面基板５１は、典型的には、１組の独立してアドレス可能な平行な電極５３を含むガラス基板である。サステイン（ｓｕｓｔａｉｎ）電極とも呼ばれるこれらの前面電極５３は、アドレス電極とも呼ばれる背面電極２３に垂直に配向される。完成されたディスプレイにおいて、前面基板要素と背面基板要素との間の領域は、不活性ガスで充填される。ピクセルを明るくするために、電界が、交差されたサステイン電極５３およびアドレス電極２３の間に、それらの間の不活性ガス原子を励起するのに十分な強度で印加される。励起された不活性ガス原子は、紫外（ＵＶ）放射線を発し、それは、蛍光体が、赤色、緑色、または青色可視光を発することを引起す。

背面基板２１は、好ましくは、透明なガラス基板である。典型的には、ＰＤＰ用途の場合、背面基板２１は、任意に実質的にアルカリ金属がないソーダ石灰ガラスから製造される。処理の間に達する温度は、基板内のアルカリ金属の存在下で電極材料の移動を引起すことがある。この移動は、電極間の導電性経路をもたらすことがあり、それにより、隣接した電極を短絡させるか、「クロストーク」として知られている、電極間の望ましくない電気的干渉を引起す。前面基板５１は、典型的には透明なガラス基板であり、これは、好ましくは、背面基板２１の熱膨張係数と同じまたはほぼ同じ熱膨張係数を有する。

電極２３、５３は、導電性材料のストリップである。電極２３は、たとえば、銅、アルミニウム、または銀含有導電性フリットなどの導電性材料から形成される。電極は、また、特に、透明なディスプレイパネルを有することが望ましい場合、酸化インジウムスズなどの透明な導電性材料であることができる。電極は、背面基板２１および前面基板５１上にパターニングされる。たとえば、電極は、約５０μｍから７５μｍの幅、約２μｍから１５μｍの厚さ、および数センチメートルから数十センチメートルであることができるアクティブディスプレイ領域全体にわたる長さを有する、約１２０μｍから３６０μｍ隔置された平行なストリップとして形成することができる。いくつかの場合、電極２３、５３の幅は、微細構造２５の構造によって、５０μｍより狭いか、７５μｍより広いことができる。

ＰＤＰ内の微細構造化バリヤリブ部分３２の高さ、ピッチ、および幅は、所望の完成された物品によって変わることができる。バリヤリブのピッチ（単位長さあたりの数）は、好ましくは、電極のピッチと一致する。バリヤリブの高さは、一般に少なくとも１００μｍ、典型的には少なくとも１５０μｍである。さらに、高さは、典型的には５００μｍ以下、典型的には３００μｍ未満である。バリヤリブパターンのピッチは、横断方向と比較して、長手方向において異なることができる。ピッチは、一般に少なくとも１００μｍ、典型的には少なくとも２００μｍである。ピッチは、典型的には６００μｍ以下、典型的には４００μｍ未満である。バリヤリブパターンの幅は、特に、こうして形成されたバリヤリブがテーパを付けられる場合、上面と下面との間で異なることができる。幅は、一般に少なくとも１０μｍ、典型的には少なくとも５０μｍである。さらに、幅は、一般に１００μｍ以下、典型的には８０μｍ未満である。

本発明の方法を用いて基板上の微細構造（ＰＤＰのためのバリヤリブなど）を製造する場合、微細構造が形成されるコーティング材料は、好ましくは、少なくとも３つの成分の混合物を含有するスラリーまたはペーストである。第１の成分は、ガラスまたはセラミック形成微粒子無機材料（たとえば、セラミック粉末）である。一般に、スラリーまたはペーストの微粒子無機は、最終的に、焼成によって溶融または焼結されて、パターニングされた基板に接着された、望ましい物理的特性を有する微細構造を形成する。第２の成分は、成形し、その後、硬化（ｃｕｒｉｎｇ）または冷却によって硬化させる（ｈａｒｄｅｎｅｄ）ことができるバインダー（たとえば、一時的な（ｆｕｇｉｔｉｖｅ）バインダー）である。バインダーは、スラリーまたはペーストが、基板に接着された半剛性グリーン状態微細構造に成形されることを可能にする。第３の成分は、整列およびバインダー材料の硬化後、モールドからのリリースを促進することができ、かつ、微細構造の無機材料を焼成する前、脱バインダー（ｄｅｂｉｎｄｉｎｇ）の間、バインダーの速く完全なバーンアウトを促進することができる希釈剤である。希釈剤は、好ましくは、バインダーが硬化された後、液体のままであり、そのため、希釈剤は、バインダー硬化の間、バインダーから相分離する。スラリーは、好ましくは、空気を閉じ込めることなく可撓性モールドの微細構造化溝部分をすべて均一に充填するために、２０，０００ｃｐｓ未満、より好ましくは５，０００ｃｐｓ未満の粘度を有する。

硬化性ペースト組成物中の硬化性有機バインダーの量は、典型的には少なくとも２ｗｔ％、より典型的には少なくとも５ｗｔ％、より典型的には少なくとも１０ｗｔ％である。リブ前駆体組成物中の希釈剤の量は、典型的には少なくとも２ｗｔ％、より典型的には少なくとも５ｗｔ％、より典型的には少なくとも１０ｗｔ％である。有機成分の総量は、典型的には少なくとも１０ｗｔ％、少なくとも１５ｗｔ％、または少なくとも２０ｗｔ％である。さらに、有機化合物の総量は、典型的には５０ｗｔ％以下である。無機微粒子材料の量は、典型的には少なくとも４０ｗｔ％、少なくとも５０ｗｔ％、または少なくとも６０ｗｔ％である。無機微粒子材料の量は９５ｗｔ％以下である。添加剤の量は、一般に１０ｗｔ％未満である。

本発明のバリヤリブを製造する方法は、少なくとも１つの開口部を有するテンプレートを使用する。テンプレートは、離散のコーティングを提供するために使用される。テンプレートの各開口部は、典型的には、１つのプラズマディスプレイパネル（たとえば約１ｃｍ²から約２ｍ²）にサイズが対応する長さおよび幅を有する。この方法を用いて、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）のためのバリヤリブを製造する場合、基板は、典型的にはガラス基板（たとえば電極を有する）である。しかし、この方法が逆の順序で行われる実施形態の場合、テンプレートは、ガラス基板ではなくモールド上に提供される。

テンプレートは、好ましくは、硬化性材料（たとえばスラリーまたはペースト）が基板上の離散の領域内に提供されることを可能にする開口部を有する名目上薄い構造である。テンプレートの設計または形状は、意図された最終用途によって変わる。典型的には、テンプレートは、大部分平面であり、薄い平坦な断面を有する。厚さが、それが構成された材料によって変わるが、典型的には、テンプレートの厚さは、少なくとも１０ミル、および約０．５インチ（１．２５ｃｍ）以下である。

テンプレートは、さまざまなプラスチックおよび金属材料から構成することができる。テンプレートは、また、繊維強化プラスチックおよび金属の両方の積層体などの複合体であることができる。適切な材料としては、たとえば、ポリエチレンテレフタレートフィルムまたはポリカーボネートフィルム、および良好な引張強度を有する他のフィルムが挙げられる。他の有用な基板としては、セルロースアセテートブチレート、セルロースアセテートプロピオネート、ポリエーテルスルホン、ポリメチルメタクリレート、ポリウレタン、ポリエステル、ポリ塩化ビニル、ポリイミド、ポリオレフィン、ポリプロピレン、ポリエチレン、およびポリシクロ−オレフィンが挙げられる。テンプレートが、無機材料が硬化された後まで取外されない実施形態の場合、テンプレートは、好ましくは、シリコーンゴムおよびポリテトラフルオロエチレンなどの、高耐熱性および良好なリリース特性を有するポリマー材料から製造される。フォトリソグラフィプロセスのためのさまざまなマスクを、マスクが適切な厚さで提供されるのであれば、テンプレートとして使用することができる。

テンプレートは、典型的には、取扱いを促進するのに十分に剛性である。たとえば、テンプレートは、Ｅ^*ｔ＝５００ｋＮ／ｍより大きい剛性を有することができる。テンプレートは、実質的に非可撓性であることができる。あるいは、剛性支持体は、少なくとも１つの方向におけるある程度の曲げを可能にすることができ、したがって、円筒形ロールなどの非平面表面上の配置に適している。

テンプレートは、好都合に、１つのシート、２つ以上のシートとして、または１つ以上の連続ロールで提供することができる。１つまたは多数の開口部を有する１つの離散の（すなわち、別々の、個別の）テンプレートを提供することができる。たとえば、図２は、４つの開口部２１０Ａ〜２１０Ｄを有するテンプレート２００を示す。あるいは、各テンプレートが１つまたは多数の開口部を有する多数のテンプレートを提供することができる。

テンプレートは、いくつかの別々のシートから製造することができる。電極がパターニングされた領域の間に小さい間隙があり、かつパターニングされた領域が非常に大きい場合、テンプレートを形成する別々のシートは、所望のサイズの開口部を有するテンプレートを作るために、ガラス基板を横切って置かれた独立したロール上のフィルムの狭いストリップであることができる。テンプレートを形成するフィルムの領域を、各使用後捨てることができる。

テンプレートの表面は、硬化性材料との、湿潤、リリース特徴、および接着特徴を制御するために修正することができる。たとえば、テンプレートの少なくとも１つの表面を、粗くするか処理することができる。そのような粗くすることおよび／または処理は、テンプレート表面上に硬化性材料を維持するのを助ける。テンプレートの表面は、表面コーティング、微細構造化、および／またはプラズマ処理を含む他の手段によっても修正することができる。

いったん、テンプレートが（たとえばガラス）基板上に配置されると、テンプレートの１つ以上の端縁が、テンプレートを、さまざまな適切な手段によって、基板上に所定位置に保持することができる。たとえば、テンプレートの端縁の１つ以上を、クランプ、ローラ上のニップ、または支持部材への機械的ファスナによって保持することができる。

図２を参照すると、クランピングバー２５０が、テンプレートの２つの対向する端縁を保持することができる。これらのバーは、テンプレートのいくらかの張力を維持し、かつ小さい範囲（±２ｍｍ）にわたって±５ミクロンの正確さで取付具２８０内で移動可能である構造２６０内に装着される。構造２６０を保持する取付具２８０は、典型的には小さい範囲（±５０ｍｍおよび±２０°）にわたって±２５０μの正確さで、３つの軸（平面Ｘ、Ｙ、およびθ）内で移動可能である。取付具は、より大きい運動範囲（１．５ｍまたは２．５ｍ）にわたってより低い正確さ（±１０ｍｍ）で、大範囲位置決めシステムによって、１つの軸内で移動可能である。取付具は、力の制御が加えられた状態で、小さい運動範囲（５０ｍｍ）について、垂直軸（Ｚ）内でさらに移動可能である。大きい運動範囲は、リニアボールベアリングガイドによって案内される空気圧、液圧、またはボールねじ伝動駆動装置で生じさせることができる。正確な運動は、３自由度を制御する３つのサーボモータで生じさせることができる。サーボモータは、繰返し可能なハードストップ２７０に対して安定化される大範囲運動システム上に装着することができる。次に、３つのサーボモータは、テンプレートを保持するクランピングバーの微細な位置運動を制御する。垂直運動は、力を調整するために制御圧力調節器を有する空気圧アクチュエータで生じさせることができる。

テンプレートは、少なくとも開口部の周縁で、（たとえばガラス）基板と密に接触して保たれる。これは、たとえば、真空、静電、または接着剤で、テンプレートを基板の表面に引くことによって行うことができる。テンプレートは、任意に、テンプレートの端縁でのみ基板と接触する（たとえば、かつ、テンプレートの残り全体にわたって引っ込められ、基板およびテンプレートの残りは接触しない）ように彫刻することができる。基板と接触するテンプレートの端縁（すなわち開口部の周縁）は、図３に示されたテンプレートの断面図に示されているように、たとえば２０μ未満の厚さに、テーパを付けることができる。テーパ付けは、硬化性材料コーティングの厚さのばらつきを導入することがある厚い端縁の形成を防止するのを助ける。さらに、テンプレートおよび／または構造化されたバリヤリブの外側のモールドの周縁は、硬化無機ペースト中に切込み線を作るのに適した端縁部分を有することができる。端縁は、鋭いまたは平坦、連続的または鋸歯状であることができる。硬化スラリーは、テンプレートおよび／またはモールドの端縁によって作られた切込み線で優先的に破壊することができる。

硬化性材料（たとえばスラリーまたはペースト）は、テンプレートの表面全体を実質的に横切ってコーティングすることができ、少なくともテンプレートの開口部を被覆する。好ましくは、コーティングのいかなる前、後、または端縁欠陥も、テンプレート上にのみ存在し、開口部内に存在しないことを確実にするために、少なくともテンプレートの各開口部よりわずかに大きい領域がコーティングされる。

硬化性材料をテンプレート上にコーティングするために、さまざまなコーティング方法を用いることができる。適切な方法としては、ナイフコーティング、グラビアコーティング、マイヤー（Ｍａｙｅｒ）バーコーティング、カーテンコーティング、またはコーティングの厚さを正確に制御するように設計された任意の他の技術が挙げられる。適切な方法が、硬化性材料を広い領域にわたって正確な厚さにコーティングすることができる。たとえば、テンプレートは、テキサス州ダラスのＦＡＳテクノロジーズ・ＬＬＣ（ＦＡＳ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ， ＬＬＣ Ｄａｌｌａｓ， Ｔｅｘａｓ）による市販のシステムなどの従来のスロットダイコーティング設備でコーティングすることができる。製造における向上された効率ため、多数の（たとえばパネル）開口部、および（たとえばパネル）開口部を囲むテンプレートを含む大きい領域がコーティングされる。用いられる態様に関わらず、スラリーは、空気の閉じ込めを最小にするようにコーティングされる。

コーティング技術は、テンプレートと接触し、テンプレートの厚さを一定の間隙として用いて、コーティングの厚さを制御するのを助けることができる。テンプレートが基板から移動された後、過剰の硬化性材料をテンプレートの頂部から除去することができる。たとえば、テンプレートを、スラリーを掻き落とすワイピングバー下でまたはワイピングニップを通して搬送することができる。テンプレートを、その表面からスラリーを洗う溶液で清掃することができる。次に、テンプレートを、再使用前、乾燥させることができる。あるいは、真空システムが、テンプレートからスラリーを引くことができる。

あるいは、テンプレートを基板から離れて移動させ、それとともに過剰のスラリーを運ぶことができる。さまざまな技術で、テンプレートを、コーティングされた基板から取外すことができる。１つの適切な技術は、１つの方向においてテンプレートを基板から剥離することである。別の技術は、テンプレートを基板に保持する力をリリースし、テンプレートを実質的に垂直に引いて、テンプレートからの硬化性材料のいかなる滴りも防止することを伴う。別の技術は、剛性プレートを、プレートの前縁を用いてテンプレート下で移動させて、テンプレートの表面を実質的に水平に保ち、テンプレートと基板との間のバリヤを作りながら、テンプレートを基板表面から離れて一直線に引くことを用いる。別の技術は、テンプレートの異なった部分を異なった時間に取外すことを伴う。テンプレートがフィルムの別々の薄いストリップから構成される場合、これらのフィルムの各々を巻き、それとともにスラリーを運ぶことができる。

一態様において、２００４年８月２６日に出願された米国仮特許出願代理人事件番号６０／６０４５５８および同時に出願された米国特許出願代理人事件番号６０１０６ＵＳ００３にさらに記載されているように、スラリーの離散コーティングを転写シート上に配置することができる。

テンプレートは、硬化前または後、取外すことができる。スラリーが基板を通して硬化される実施形態の場合、不透明なテンプレートが、また、フォトマスクとして役立つことができ、テンプレート上のスラリーが硬化するのを防止する。

ガラスまたはセラミック形成微粒子材料は、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特性に基いて、選択される。１つの考慮事項は、基板材料の熱膨張係数（ＣＴＥ）である。好ましくは、焼成されたときのスラリーの無機材料のＣＴＥは、基板材料のＣＴＥと約１０％以下だけ異なる。基板材料が、微細構造の無機材料のＣＴＥよりはるかに小さいまたははるかに大きいＣＴＥを有する場合、微細構造は、処理または使用の間、反るか、亀裂するか、破壊するか、位置をシフトするか、基板から完全に外れることがある。さらに、基板は、基板と無機微細構造との間の高いＣＴＥの差によって、反ることがある。

基板は、典型的には、スラリーまたはペーストの無機材料を処理するために必要な温度に耐えることができる。スラリーまたはペーストでの使用に適したガラス材料またはセラミック材料は、好ましくは、約６００℃以下、通常約４００℃から６００℃の範囲内の軟化温度を有する。したがって、基板の好ましい選択は、ガラス、セラミック、金属、またはスラリーの無機材料の軟化温度より高い軟化温度を有する他の剛性材料である。好ましくは、基板は、微細構造が焼成されるべきである温度より高い軟化温度を有する。材料が焼成されない場合、基板は、また、プラスチックなどの材料から製造することができる。スラリーまたはペーストでの使用に適した無機材料は、好ましくは、約５×１０^-6／℃から１３×１０^-6／℃の熱膨張係数を有する。したがって、基板も、好ましくは、ほぼこの範囲内のＣＴＥを有する。

低軟化温度を有する無機材料を選択することが、また比較的低い軟化温度を有する基板の使用を可能にする。ガラス基板の場合、低軟化温度を有するソーダ石灰フロートガラスが、典型的には、より高い軟化温度を有するガラスより高価でない。したがって、低軟化温度無機材料の使用は、より高価でないガラス基板の使用を可能にすることができる。グリーン状態バリヤリブをより低い温度で焼成する能力は、熱膨張、および加熱の間必要な応力除去の量を低減することができ、したがって、不適当な基板歪み、バリヤリブ反り、およびバリヤリブ剥離を回避する。

より低い軟化温度のセラミック材料を、特定の量のアルカリ金属、鉛、またはビスマスを材料に組入れることによって得ることができる。しかし、ＰＤＰバリヤリブの場合、微細構造化バリヤ内のアルカリ金属の存在が、電極からの材料が、高温処理の間、基板を横切って移動することを引起すことがある。電極材料の拡散は、干渉、または「クロストーク」、および隣接した電極間の短絡を引起すことがあり、デバイス性能を劣化させる。したがって、ＰＤＰ用途の場合、スラリーのセラミック粉末は、好ましくは、実質的にアルカリ金属がない。鉛またはビスマスの組入れが用いられる場合、低軟化温度セラミック材料を、ホスフェートまたはＢ₂Ｏ₃含有組成物を使用して得ることができる。１つのそのような組成物は、ＺｎＯと、Ｂ₂Ｏ₃とを含む。別のそのような組成物は、ＢａＯと、Ｂ₂Ｏ₃とを含む。別のそのような組成物は、ＺｎＯと、ＢａＯと、Ｂ₂Ｏ₃とを含む。別のそのような組成物は、Ｌａ₂Ｏ₃と、Ｂ₂Ｏ₃とを含む。別のそのような組成物は、Ａｌ₂Ｏ₃と、ＺｎＯと、Ｐ₂Ｏ₅とを含む。

さまざまな特性を達成または修正するために、他の完全に可溶性、不溶性、または部分的に可溶性の成分を、スラリーのセラミック材料に組入れることができる。たとえば、組成物の化学的耐久性を増加させ、かつ腐食を減少させるために、Ａｌ₂Ｏ₃またはＬａ₂Ｏ₃を加えることができる。ガラス転移温度を上昇させるために、または、組成物のＣＴＥを増加させるために、ＭｇＯを加えることができる。セラミック材料に、より高い程度の光学不透明度、白さ、および反射性を与えるために、ＴｉＯ₂を加えることができる。ＣＴＥ、軟化温度、光学特性、脆性などの物理的特性などの、セラミック材料の他の特性を修正し調整するために、他の成分または金属酸化物を加えることができる。

比較的低い温度で焼成することができる組成物を調製する他の手段は、組成物中のコア粒子を低温溶融材料の層でコーティングすることを含む。適切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。適切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Ｂ₂Ｏ₃、Ｐ₂Ｏ₅、およびＳｉＯ₂の１つ以上をベースとしたガラスが挙げられる。これらのコーティングを、さまざまな方法によって被着することができる。好ましい方法は、ゾル−ゲルプロセスであり、コア粒子はコーティング材料の湿潤化学前駆体中に分散される。次に、混合物は、乾燥され、粉砕されて（必要な場合）、コーティングされた粒子を分離する。これらの粒子は、スラリーまたはペーストのガラス粉末またはセラミック粉末中に分散させることができるか、スラリーまたはペーストのガラス粉末のために単独で使用することができる。

スラリーまたはペーストのガラスまたはセラミック形成材料は、好ましくは、スラリーまたはペースト全体にわたって分散された粒子の形態で提供される。粒子の好ましいサイズは、パターニングされた基板上に形成され整列されるべき微細構造のサイズによる。好ましくは、スラリーまたはペーストの無機材料中の粒子の平均サイズ、または直径は、形成され整列されるべき微細構造の、関心のある最も小さい特徴寸法のサイズの約１０％から１５％以下である。たとえば、ＰＤＰバリヤリブが、約２０μｍの幅を有することができ、それらの幅は、関心のある最も小さい特徴寸法である。このサイズのＰＤＰバリヤリブの場合、無機材料の平均粒度は、好ましくは約２または３μｍ以下である。このサイズ以下の粒子を使用することによって、微細構造が所望の忠実度で複製され、無機微細構造の表面が比較的滑らかである可能性がより高い。平均粒度が微細構造のサイズに近づくにつれて、粒子を含有するスラリーまたはペーストは、もはや微細構造化プロファイルに適合しないであろう。さらに、最大表面粗さは、部分的に無機粒子サイズに基いて変わることができる。したがって、より小さい粒子を使用してより滑らかな構造を形成することがより容易である。

スラリーまたはペーストのバインダーは、スラリーまたはペーストの無機材料を結合する能力、成形された微細構造を維持するために硬化される（ｃｕｒｅｄ）か他の態様で硬化される（ｈａｒｄｅｎｅｄ）能力、パターニングされた基板に接着する能力、およびグリーン状態微細構造を焼成するために使用される温度より少なくとも幾分低い温度で揮発する（またはバーンアウトする）能力などの要因に基いて選択された有機バインダーである。バインダーは、バインダーが硬化された（ｃｕｒｅｄ）か硬化された（ｈａｒｄｅｎｅｄ）とき無機材料の粒子をともに結合するのを助け、そのため、モールドを取外して、パターニングされた基板に接着され、かつパターニングされた基板と整列された剛性グリーン状態微細構造を残すことができる。バインダーは、「一時的なバインダー」と呼ぶことができ、というのは、望ましい場合、微細構造内のセラミック材料を溶融または焼結する前、バインダー材料を、高温で微細構造からバーンアウトすることができるからである。好ましくは、焼成が、一時的なバインダーを実質的に完全にバーンアウトし、そのため、基板のパターニングされた表面上に残された微細構造は、実質的に炭素残留物がない溶融セラミック微細構造である。ＰＤＰなどの、使用される微細構造が誘電体バリヤである用途において、バインダーは、好ましくは、微細構造化バリヤの誘電性特性を劣化させることがある著しい量の炭素をあとに残すことなく焼成するのに望まれる温度より少なくとも幾分低い温度で脱バインダーすることができる材料である。たとえば、フェノール樹脂材料などの芳香族炭化水素の著しい部分を含有するバインダー材料が、脱バインダーの間、完全に除去するために著しくより高い温度を必要とし得る黒鉛炭素粒子を残すことがある。

バインダーは、好ましくは、放射線硬化性または熱硬化性である有機材料である。好ましい種類の材料としては、アクリレートおよびエポキシが挙げられる。あるいは、バインダーは、液体状態に加熱されて、モールドに適合し、次に、硬化状態に冷却されて、基板に接着された微細構造を形成する熱可塑性材料であることができる。基板上の微細構造の精密な配置および整列が望まれる場合、バインダーを等温条件下で硬化させることができるように、バインダーが放射線硬化性であることが好ましい。等温条件（温度の変化なし）下で、バインダー材料の硬化の間、モールド、およびしたがってモールド内のスラリーまたはペーストを、基板のパターンに対して定位置に保持することができる。これは、特にモールドおよび基板の差異熱膨張特徴による、モールドまたは基板のシフトまたは膨張のリスクを低減し、そのため、スラリーまたはペーストが硬化されると、モールドの精密な配置および整列を維持することができる。

放射線硬化性であるバインダーを使用する場合、スラリーまたはペーストを、基板を通しての照射によって硬化させることができるように、それに対して基板が実質的に透明であ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。たとえば、基板がガラスである場合、バインダーは、好ましくは可視光硬化性である。バインダーを、基板を通して硬化させることによって、スラリーまたはペーストは、最初、基板に接着し、硬化の間のバインダー材料のいかなる収縮も、モールドから離れて、基板の表面の方に生じる傾向がある。これは、微細構造脱型（ｄｅｍｏｌｄ）を助け、かつ基板のパターン上の微細構造配置の位置および正確さを維持するのを助ける。

さらに、硬化開始剤の選択は、どんな材料が、スラリーまたはペーストのセラミック材料のために使用されるかによることができる。たとえば、不透明かつ拡散反射性であるセラミック微細構造を形成することが望ましい用途において、スラリーまたはペーストのセラミック材料中に特定の量のチタニア（ＴｉＯ₂）を含むことが有利であることができる。チタニアは、微細構造の反射性を増加させるのに有用であることができるが、それは、また、可視光での硬化を困難にすることがあり、というのは、スラリーまたはペースト中のチタニアによる可視光反射が、バインダーを効果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を妨げることがあるからである。しかし、同時に基板およびチタニア粒子を通って伝播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、バインダーの効果的な硬化を行うことができる。そのような硬化開始剤の一例が、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、ニューヨーク州ホーソンのチバ・スペシャルティ・ケミカルズ（Ｃｉｂａ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ， Ｈａｗｔｈｒｏｎｅ， ＮＹ）から商品名イルガキュア（Ｉｒｇａｃｕｒｅ）（登録商標）８１９で市販されている光開始剤である。別の例が、たとえば、エチルジメチルアミノベンゾエート、カンホロキノン（ｃａｍｐｈｏｒｏｑｕｉｎｏｎｅ）、およびジフェニルヨードニウムヘキサフルオロホスフェートの混合物を含む、米国特許第５，５４５，６７０号明細書に記載されているような、三成分光開始剤系である。これらの例の両方が、放射線が、ガラス基板、およびスラリーまたはペースト中のチタニア粒子の両方を貫通することができる比較的狭い領域内の紫外線の端縁に近い可視スペクトルの青色領域内で活性である。たとえば、バインダー、スラリーまたはペースト中の無機材料の成分、および、モールド、またはそれを通して硬化が行われるべきである基板の材料に基いて、他の硬化系を、本発明のプロセスでの使用のために選択することができる。

スラリーまたはペーストの希釈剤は、一般に、たとえば、一時的なバインダーを硬化させた後スラリーの離型特性を向上させる能力、およびスラリーまたはペーストを使用して製造されたグリーン状態構造の脱バインダー特性を向上させる能力などの要因に基いて選択された材料である。希釈剤は、好ましくは、硬化前バインダーに可溶性であり、バインダーを硬化させた後液体のままである材料である。バインダーが硬化されたときに液体のままであることによって、希釈剤は、硬化バインダー材料がモールドに接着するリスクを低減する。さらに、バインダーが硬化されたときに液体のままであることによって、希釈剤は、バインダー材料から相分離し、それにより、硬化バインダーマトリックス全体にわたって分散された希釈剤の小さいポケット、または小滴の相互貫入網目を形成する。

硬化性有機バインダーの選択によって、さまざまな有機希釈剤を使用することができる。一般に、適切な希釈剤としては、アルキレングリコール（たとえば、エチレングリコール、プロピレングリコール、トリプロピレングリコール）、アルキルジオール（たとえば１，３ブタンジオール，）、およびアルコキシアルコール（たとえば、２−ヘキシルオキシエタノール、２−（２−ヘキシルオキシ）エタノール、２−エチルヘキシルオキシエタノール）などのさまざまなアルコールおよびグリコール；ジアルキレングリコールアルキルエーテル（たとえば、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノプロピルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル）などのエーテル；ラクテートおよびアセテートおよび特にジアルキルグリコールアルキルエーテルアセテート（たとえばジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート）などのエステル；アルキルスクシネート（たとえばジエチルスクシネート）、アルキルグルタレート（たとえばジエチルグルタレート）、およびアルキルアジペート（たとえばジエチルアジペート）が挙げられる。

ＰＤＰバリヤリブなどの多くの用途の場合、グリーン状態微細構造の脱バインダーが、焼成前実質的に完全であることが望ましい。さらに、脱バインダーは、しばしば、熱処理における最も長く最も高い温度工程である。したがって、スラリーまたはペーストが、比較的迅速にかつ完全にかつ比較的低い温度で脱バインダーすることができることが望ましい。

いかなる理論にも縛られることを望まないが、脱バインダーは、２つの温度依存プロセス、すなわち、拡散および揮発によって、運動学的にかつ熱力学的に制限されるとみなすことができる。揮発は、分解されたバインダー分子がグリーン状態構造の表面から蒸発し、したがって、外出がより妨げられないように進むための多孔性網目を残すプロセスである。単相樹脂バインダーにおいて、内部に補捉された気体分解生成物が、構造に膨れを生じさせ、および／または構造を破断することがある。これは、バインダー分解気体の外出を止める不浸透性スキン層を形成することがある高レベルの炭素質分解生成物を表面に残すバインダー系において、より一般的である。単相バインダーが成功しているいくつかの場合、断面積は、比較的小さく、バインダー分解加熱速度は、スキン層が形成するのを防止するのに十分に長い。

揮発が生じる速度は、温度、揮発のための活性化エネルギー、および頻度またはサンプリングレートによる。揮発が、主として表面でまたは表面の近くで生じるので、サンプリングレートは、典型的には、構造の総表面積に比例する。拡散は、バインダー分子が構造のバルクから表面に移動するプロセスである。表面からのバインダー材料の揮発によって、バインダー材料を、より低い濃度がある表面の方に追いやる傾向がある濃度勾配がある。拡散の速度は、たとえば、温度、拡散のための活性化エネルギー、および濃度による。

揮発が表面積によって制限されるので、表面積が微細構造のバルクに対して小さい場合、あまりに迅速に加熱することが、揮発性種が補捉されることをを引起すことがある。内圧が十分に大きくなると、構造は、膨らむか、破断するか、破壊することがある。この影響を減ずるために、脱バインダーが完全になるまでの、温度の比較的漸進的な増加によって、脱バインダーを行うことができる。脱バインダーのための開いたチャネルがないこと、またはあまりに迅速に脱バインダーすることが、また、残留炭素形成のより高い傾向をもたらすことがある。これは、実質的に完全な脱バインダーを確実にするために、より高い脱バインダー温度を必要とすることがある。脱バインダーが完全であると、温度をより迅速に焼成温度に上昇させ、焼成が完全になるまでその温度で保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。

希釈剤は、拡散のためのより短い経路、および増加された表面積を提供することによって、脱バインダーを向上させる。希釈剤は、好ましくは、バインダーが硬化された（ｃｕｒｅｄ）か他の態様で硬化された（ｈａｒｄｅｎｅｄ）とき、液体のままであり、バインダーから相分離する。これは、硬化バインダー材料のマトリックス中に分散された希釈剤のポケットの相互貫入網目を作る。バインダー材料のその硬化（ｃｕｒｉｎｇ）または硬化（ｈａｒｄｅｎｉｎｇ）が速く起こるほど、希釈剤のポケットは小さくなる。好ましくは、バインダーを硬化させた後、希釈剤の比較的小さいポケットの比較的大きい量が、グリーン状態構造全体にわたって網目内に分散される。脱バインダーの間、低分子量希釈剤は、他の高分子量有機成分の分解前、比較的低い温度で迅速に蒸発することができる。希釈剤の蒸発は、幾分多孔性の構造をあとに残し、それにより、残っているバインダー材料が揮発することができる表面積を増加させ、かつ、バインダー材料が、これらの表面に達するために拡散しなければならない平均経路長さを減少させる。したがって、希釈剤を含むことによって、バインダー分解の間の揮発の速度は、利用可能な表面積を増加させることによって増加され、それにより、同じ温度についての揮発の速度を増加させる。これは、制限された拡散速度による圧力蓄積をより生じにくくする。さらに、比較的多孔性の構造は、蓄積された圧力が、より容易に、かつより低いしきい値でリリースされることを可能にする。結果は、脱バインダーを、典型的には、微細構造破壊のリスクを少なくしながら、より速い温度上昇速度で行うことができるものである。さらに、増加された表面積および減少された拡散長さのため、脱バインダーは、より低い温度で完全である。

希釈剤は、単にバインダーのための溶媒化合物ではない。希釈剤は、好ましくは、未硬化状態のバインダーに組入れられるのに十分に可溶性である。スラリーまたはペーストのバインダーが硬化すると、希釈剤は、架橋プロセスに関与するモノマーおよび／またはオリゴマーから相分離しなければならない。好ましくは、希釈剤は、相分離して、硬化バインダーの連続マトリックス中に液体材料の離散のポケットを形成し、硬化バインダーは、スラリーまたはペーストのガラスフリットまたはセラミック材料の粒子を結合する。このように、硬化グリーン状態微細構造の物理的一体性は、かなり高いレベルの希釈剤が使用される（すなわち、約１：３の希釈剤対樹脂比より大きい）場合でも、大きく損なわれない。

好ましくは、希釈剤は、バインダーの、無機材料との結合のための親和性より低い、スラリーまたはペーストの無機材料との結合のための親和性を有する。硬化されると、バインダーは、無機材料の粒子と結合しなければならない。これは、特に希釈剤の蒸発後、グリーン状態構造の構造的一体性を増加させる。希釈剤の他の望ましい特性は、無機材料の選択、バインダー材料の選択、硬化開始剤（もしあれば）の選択、基板の選択、および他の添加剤（もしあれば）による。好ましい種類の希釈剤としては、グリコールおよびポリヒドロキシルが挙げられ、これらの例としては、ブタンジオール、エチレングリコール、および他のポリオールが挙げられる。

無機粉末、バインダー、および希釈剤に加えて、スラリーまたはペーストは、任意に、他の材料を含むことができる。たとえば、スラリーまたはペーストは、基板への接着を促進するために、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表面を有する他の基板の場合、シランカップリング剤が、接着促進剤として好ましい選択である。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。そのようなシランは、任意に、ガラス基板へのより良好な接着を促進するために、予め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、ミネソタ州セントポールの３Ｍカンパニー（３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙ， Ｓｔ． Ｐａｕｌ， ＭＮ）によって商品名スコッチボンド（Ｓｃｏｔｃｈｂｏｎｄ）（登録商標）セラミック・プライマー（Ｃｅｒａｍｉｃ Ｐｒｉｍｅｒ）で販売される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、無機材料をスラリーまたはペーストの他の成分と混合するのを助ける分散剤などの材料を挙げることができる。任意の添加剤としては、また、界面活性剤、触媒、アンチエイジング成分、リリース向上剤（ｒｅｌｅａｓｅ ｅｎｈａｎｃｅｒｓ）などを挙げることができる。

一般に、本発明の方法は、典型的には、微細構造を形成するためにモールドを使用する。モールドは、２つの対向する主面を有し、これらの少なくとも１つが微細構造化表面である。対向する表面は、典型的には、略平面非構造化表面である。モールドの微細構造化表面は、パターニングされた基板上に形成され整列されるべき微細構造の逆の構造を表す複数の微細構造を有する。モールドは、典型的には、シートまたは連続ロールの形態の可撓性ポリマー材料を含む。整列されたモールドは、１つのプラズマディスプレイパネルにサイズが対応する（たとえば約１ｃｍ²から約２ｍ²の面積）か、シートまたはロールの一部であることができる。モールドは、微細構造化パターンを有するマスター工具を使用して、熱可塑性材料の圧縮成形によって製造することができる。モールドは、また、薄い可撓性ポリマーフィルム上にキャストされ硬化される硬化性材料から製造することができる。モールドは、米国特許出願公報第２００３／０１００１９２−Ａ１号明細書に記載されているようなバリヤ領域およびランド領域を連結する湾曲した表面を有することができる。さらに、ランド部分の材料は、バリヤ部分の材料と連続していることができる。

微細構造化モールドは、たとえば、米国特許第５，１７５，０３０号明細書（ルー（Ｌｕ）ら）および米国特許第５，１８３，５９７号明細書（ルー（Ｌｕ））に開示されたプロセスのようなプロセスに従って、形成することができる。形成プロセスは、次の工程、すなわち、（ａ）オリゴマー樹脂組成物を調製する工程、（ｂ）オリゴマー樹脂組成物を、マスターのキャビティを充填するのにかろうじて十分な量で、マスターネガティブ微細構造化工具表面上に堆積させる工程、（ｃ）組成物のビーズを、少なくとも一方が可撓性である予め形成された基板とマスターとの間で移動させることによって、キャビティを充填する工程、および（ｄ）オリゴマー組成物を硬化させる工程を含む。

工程（ａ）のオリゴマー樹脂組成物は、好ましくは、一部分（ｏｎｅ−ｐａｒｔ）、溶媒のない、放射線重合性、架橋性、有機オリゴマー組成物であるが、他の適切な材料を使用することができる。オリゴマー組成物は、好ましくは、可撓性寸法安定性硬化ポリマーを形成するために硬化性であるものである。オリゴマー樹脂の硬化は、好ましくは、低収縮で生じる。適切なオリゴマー組成物の一例が、ペンシルバニア州アンブラーのヘンケル・コーポレーション（Ｈｅｎｋｅｌ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ， Ａｍｂｌｅｒ， ＰＡ）によって商品名フォトマー（Ｐｈｏｔｏｍｅｒ）（登録商標）６０１０で販売されるような脂肪族ウレタンアクリレートである。同様の化合物が、他の供給業者から入手可能である。

アクリレートおよびメタクリレート官能性モノマー、ならびにアクリレートおよびメタクリレート官能性オリゴマーが、通常の硬化条件下でより迅速に重合するので好ましい。さらに、多種多様な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、アクリルアミド、およびメタクリルアミド官能性成分も、使用することができる。好ましいオリゴマー組成物は、オリゴマー樹脂組成物において説明されるような、少なくとも１つのアクリルオリゴマーと、少なくとも１つのアクリルモノマーとを含み、ＰＣＴ公報国際公開第２００５／０２１２６０号パンフレット；ＰＣＴ公報国際公開第２００５／０２１２６０号パンフレットおよび２００５年４月１５日に出願された米国特許出願第１１／１０７５５４号明細書に記載されている。

重合を、フリーラジカル開始剤の存在下での加熱、適切な光開始剤の存在下での紫外光または可視光での照射、および電子ビームでの照射などの通常の手段によって行うことができる。重合の１つの方法は、オリゴマー組成物の約０．１重量パーセントから約１重量パーセントの濃度における光開始剤の存在下での紫外光または可視光での照射による。より高い濃度を用いることができるが、通常、所望の硬化樹脂特性を得るために必要ではない。

工程（ｂ）で堆積されたオリゴマー組成物の粘度は、たとえば、５００から５０００センチポアズ（５００から５０００×１０^-3パスカル秒）であることができる。オリゴマー組成物がこの範囲より高い粘度を有する場合、気泡が組成物中に閉じ込められるようになるかもしれない。さらに、組成物は、マスター工具のキャビティを完全に充填しないかもしれない。この理由のため、樹脂を加熱して、粘度を所望の範囲内に低下させることができる。その範囲より低い粘度を有するオリゴマー組成物が使用される場合、オリゴマー組成物は、硬化すると収縮を経験することがあり、それは、オリゴマー組成物がマスターを正確に複製するのを妨げる。

さまざまな材料を、パターニングされたモールドのベース（基板）のために使用することができる。典型的には、材料は、硬化放射線に実質的に光学的に透明であり、かつ微細構造のキャストの間取扱いを可能にするのに十分な強度を有する。さらに、ベースのために使用される材料を、それがモールドの処理および使用の間十分な熱安定性を有するように選択することができる。ポリエチレンテレフタレートフィルムまたはポリカーボネートフィルムが、工程（ｃ）での基板としての使用のために好ましく、というのは、材料は、経済的であり、硬化放射線に光学的に透明であり、良好な引張強度を有するからである。０．０２５ミリメートルから０．５ミリメートルの基板厚さが好ましく、０．０７５ミリメートルから０．１７５ミリメートルの厚さが特に好ましい。微細構造化モールドのための他の有用な基板としては、セルロースアセテートブチレート、セルロースアセテートプロピオネート、ポリエーテルスルホン、ポリメチルメタクリレート、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。基板の表面は、また、オリゴマー組成物への接着を促進するために処理することができる。

適切なポリエチレンテレフタレートベースの材料の例としては、フォトグレード（ｐｈｏｔｏｇｒａｄｅ）ポリエチレンテレフタレート、および米国特許第４，３４０，２７６号明細書に記載された方法に従って形成され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。

上述された方法での使用のための好ましいマスターは、金属工具である。硬化および任意の同時の熱処理工程の温度が高すぎない場合、マスターは、また、ポリエチレンおよびポリプロピレンの積層体などの熱可塑性材料から構成することができる。

オリゴマー樹脂が基板とマスターとの間のキャビティを充填した後、オリゴマー樹脂は、硬化され、マスターから取出され、いかなる残留応力も除去するために熱処理してもしなくてもよい。モールド樹脂材料の硬化が約５％より大きい収縮をもたらす場合（たとえば、モノマーまたは低分子量オリゴマーの実質的な部分を有する樹脂が使用される場合）、結果として生じる微細構造が歪むことがあることが観察されている。生じる歪みは、典型的には、微細構造の特徴上の凹状微細構造側壁または傾斜頂部によって証明される。これらの低粘度樹脂は、小さい低アスペクト比微細構造の複製のためによく働くが、それらは、側壁角度および頂部平坦を維持しなければならない比較的高いアスペクト比の微細構造には好ましくない。ＰＤＰ用途のためのバリヤリブを形成する際に、比較的高いアスペクト比のリブが望ましく、バリヤリブ上の比較的まっすぐな側壁および頂部の維持は、重要であり得る。

モールドを、代わりに、適切な熱可塑性樹脂をマスター金属工具に対して圧縮成形することによって複製することができる。

次の特許の各々を含むがこれに限定されない、ここで説明される本発明に用いることができるさまざまな他の態様が、当該技術において知られている：
米国特許第６，２４７，９８６号明細書；米国特許第６，５３７，６４５号明細書；米国特許第６，７１３，５２６号明細書；米国特許第６８４３９５２号明細書、米国特許第６，３０６，９４８号明細書；国際公開第９９／６０４４６号パンフレット；国際公開第２００４／０６２８７０号パンフレット；国際公開第２００４／００７１６６号パンフレット；国際公開第０３／０３２３５４号パンフレット；米国特許出願公開第２００３／００９８５２８号明細書；国際公開第２００４／０１０４５２号パンフレット；国際公開第２００４／０６４１０４号パンフレット；米国特許第６，７６１，６０７号明細書；米国特許第６，８２１，１７８号明細書；国際公開第２００４／０４３６６４号パンフレット；国際公開第２００４／０６２８７０号パンフレット；ＰＣＴ出願第ＵＳ２００５／００９３２０２号パンフレット；ＰＣＴ国際公開第２００５／０１９９３４号パンフレット；ＰＣＴ国際公開第２００５／０２１２６０号パンフレット；ＰＣＴ国際公開第２００５／０１３３０８号パンフレット；ＰＣＴ国際公開第２００５／０５２９７４号パンフレット；２００４年１２月２２日に出願されたＰＣＴ第ＵＳ０４／４３４７１号パンフレット；各々０４年８月２６日に出願された米国仮特許出願第６０／６０４５５６号明細書、米国仮特許出願第６０／６０４５５７号明細書、米国仮特許出願第６０／６０４５５８号明細書、および米国仮特許出願第６０／６０４５５９号明細書。

本発明の利点を、次の実施例によって、さらに例示するが、実施例に記載された特定の材料およびそれらの量、ならびに他の条件および詳細は、本発明を不当に限定するように解釈されるべきではない。ここでのパーセンテージおよび比はすべて、特に明記しない限り、重量による。

これらの実施例での使用に適したガラスフリットスラリー配合物が、ＴｉＯ₂およびＡｌ₂Ｏ₃などの耐火性充填剤とともにホウケイ酸鉛（ｌｅａｄ ｂｏｒｏｓｉｌｉｃａｔｅ）ガラスフリットを含有するＲＦＷ０３０ガラス粉末（日本、東京の旭硝子株式会社（Ａｓａｈｉ Ｇｌａｓｓ Ｃｏ．， Ｔｏｋｙｏ， Ｊａｐａｎ）８０重量部を含む。ガラス粉末に、ペンシルバニア州エクストンのサートマー・カンパニー・インコーポレイテッド（Ｓａｒｔｏｍｅｒ Ｃｏｍｐａｎｙ， Ｉｎｃ．， Ｅｘｔｏｎ， ＰＡ）から入手可能なＢｉｓＧＭＡ（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）８．０３４重量部、および日本の共栄社化学株式会社（Ｋｙｏｅｉｓｈａ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．， Ｌｔｄ．， Ｊａｐａｎ）から入手可能なＴＥＧＤＭＡ（トリエチレングリコールジメタクリレート）４．３２６重量部を加えて、硬化性一時バインダーを形成する。希釈剤として、１，３ブタンジオール（ウィスコンシン州ミルウォーキーのアルドリッチ・ケミカル・カンパニー（Ａｌｄｒｉｃｈ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．， Ｍｉｌｗａｕｋｅｅ， ＷＩ））７重量部を使用する。さらに、ミネソタ州セントポールの３Ｍカンパニー（３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙ， Ｓｔ． Ｐａｕｌ， ＭＮ）から入手可能なＰＯＣＡＩＩ（ホスフェートポリオキシアルキルポリオール）（他のホスフェートポリオキシアルキルポリオールを使用することができ、他の製造業者から入手可能である）０．１２重量部を分散剤として加え、０．１６重量部のＡ１７４シラン（ウィスコンシン州ミルウォーキーのアルドリッチ・ケミカル・カンパニー）をシランカップリング剤として加え、０．１６重量部のイルガカー（Ｉｒｇａｃｕｒ）（登録商標）８１９（スイス、バーゼルのチバ・スペシャルティ・ケミカルズ（Ｃｉｂａ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ， Ｂａｓｅｌ， Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ））を硬化開始剤として加える。さらに、コネチカット州ウォリングフォードのビックケミーＵＳＡ（ＢＹＫ Ｃｈｅｍｉｅ ＵＳＡ， Ｗａｌｌｉｎｇｆｏｒｄ， ＣＴ）からのＢＹＫ Ａ５５５ ０．２０部を脱空気剤（ｄｅ−ａｉｒｉｎｇ ａｇｅｎｔ）として加える。

すべての液体成分および光開始剤を、ステンレス鋼混合容器内で組合せる。成分を、空気圧モータによって駆動されるコールズブレード（ｃｏｗｌｅｓ ｂｌａｄｅ）（ペンシルバニア州ウェストチェスターのＶＷＲサイエンティフィック・プロダクツ（ＶＷＲ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ， Ｗｅｓｔ Ｃｈｅｓｔｅｒ， ＰＡ））を使用してブレンドする。混合ブレードを動作させながら、固体成分をゆっくり加える。すべての成分を組入れた後、混合物をさらに５分間ブレンドした。スラリーを、１／２インチ円筒形高密度酸化アルミニウムミリング媒体が投入された高密度ポリエチレン容器に転写する。ミリングを、ペイントコンディショナ（ニュージャージー州ユニオンのレッド・デビル・モデル５１００（Ｒｅｄ Ｄｅｖｉｌ Ｍｏｄｅｌ ５１００， Ｕｎｉｏｎ， ＮＪ））を使用して３０分間行う。次に、スラリーをボールミルから排出する。最後に、スラリーを、６０℃で３ロールミル（ニューヨーク州ホーポージのチャールズ・ロス＆サン・カンパニー（Ｃｈａｒｌｅｓ Ｒｏｓｓ ＆ Ｓｏｎ Ｃｏｍｐａｎｙ， Ｈａｕｐａｕｇｅ， ＮＹ）のモデル２．５×５ＴＲＭ）を使用してミリングする。

実施例１
テンプレートをポリプロピレンから成形する。テンプレートは、幅１．２５ｍ×長さ２．３０ｍである。テンプレートは、４つの４２”プラズマディスプレイパネルを製造するために適切なサイズの５２３ｍｍ×９３０ｍｍである４つの開口部を有する。テンプレートを、４つの開口部の周縁における厚さ２０μの薄い端縁から、開口部から２５ｍｍを超える領域内の５００μの厚さにテーパが付くように成形する。テンプレートは、テーパを付けられた２５ｍｍの領域が、テンプレートの残りから下方に突出し、テンプレートの名目底面より１００μ下の距離に達するように設計される。テンプレートは、図３に示されているように、開口部から５０ｍｍ離れた領域内のテンプレートの底面上の長い溝で設計される。これは、空気移動を考慮して、テンプレート下の気泡を防止し、かつテンプレートが真空によって基板にくっつけられるのを防止する。図２に示されているように、長さ少なくとも１．２５ｍのクランピングバーが、テンプレートの２つの対向する端縁を保持する。

基板は、１．２５ｍ×２．３０ｍの範囲内のガラスの大きいピースである。基板上の４つの領域が、プラズマディスプレイパネルのために電極でパターニングされた。基板を部品取扱いシステムによって積層領域内の位置に移動させ、テンプレートを表面から離れて位置決めする。これは、輸送ベルト、ピックアンドプレイスデバイス、人間操作者、またはロボットであることができる。積層領域は平坦な花崗岩表面を有する。次に、テンプレートを、垂直位置決めシステムによってガラスの上に移動させる。ビジョンフィードバックシステムが、ガラス上の基準を突き止め、テンプレートの開口部の端縁を突き止め、サーボモータが、開口部がガラス上の電極と整列されるように、テンプレートを位置決めするためのフィードバックとして機能する。テンプレートが基板と接触するように、クランピングバーを低下させる。

次に、システムと一体化された従来の大面積押出ダイコーティングシステムが、テンプレート全体の周囲外縁よりわずかに小さく横切って、スラリーの層をコーティングする。これは、少なくとも４つの開いた領域内で均一なコーティングを生じさせ、すべての端縁影響がテンプレート上にある。

次に、クランピングバーを上昇させ、テンプレートを、過剰のスラリーがそれの上にある状態で、その最も低い点が、残っているスラリーの頂部より１０ｍｍ上であるように持上げる。テンプレートが上昇している間、薄い移動可能なプレートをテンプレート下に移動させて、テンプレートをガラスパネルから分離するのを助け、スラリーがガラスパネル上に滴るのを防止する。次に、テンプレートを、大範囲位置決めシステムによって基板から離れて移動させる。基板は、ここで、電極上に整列された４つの別個のスラリーのパッチを有する。

テンプレートを真空ワイパーによって掻き、それは、過剰のスラリーをテンプレートから除去し、過剰のスラリーを再使用のため溜めに戻す。これは、好ましくは、次の基板が花崗岩表面上の位置に移動される間行われる。

バリヤリブを成形するのに適した成形表面を有する４つの別々のモールド工具を、基板の電極がモールドのバリヤリブと整列されるように、スラリー中に押圧することができる。成形後、コーティング基板を青色光源に曝して、ガラスフリットスラリーを硬化させる。硬化を、１．５インチ（約３．８ｃｍ）のサンプル表面において青色光源を使用して行う。光源は、２インチ（約５．１ｃｍ）隔置された１０の超化学線（ｓｕｐｅｒ−ａｃｔｉｎｉｃ）蛍光ランプ（オランダ、アインホーフェンのフィリップス・エレクトロニクスＮ．Ｖ．（Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｎ．Ｖ．， Ｅｉｎｈｏｖｅｎ， Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ）のモデルＴＬＤＫ ３０Ｗ／０３）から構成される。これらの超化学線ランプは、約４００から５００ｎｍの波長範囲内の光を提供する。硬化時間は、典型的には３０秒である。

次に、４つのモールド工具を取外す。４つの成形領域を有する基板を、部品取扱いシステムによって、花崗岩表面から離れて移動させる。次に、硬化構造を有するガラス基板を、次の熱サイクルに従って、空気中で焼結する：３００℃まで３℃／分、５６０℃まで５℃／分、２０分間ソーク、２〜３℃／分で周囲に冷却する。

実施例２
次のことを除いて、実施例１を繰返すことができる。硬化スラリーの取出しを向上させるために、テンプレートを、デュポン（Ｄｕｐｏｎｔ）から商品名「テフロン（登録商標）（Ｔｅｆｌｏｎ）」で市販されているようなポリテトラフルオロエチレンから形成する。バリヤリブ構造化領域の外側のモールド工具の周縁は、スラリー中にカットするために尖った端縁を有する。端縁は、鋭いまたは平坦、連続的または鋸歯状であることができる。次に、少なくともすべてのモールド工具からなる領域を放射線に曝して、スラリーを硬化させる。そのようなスラリーの硬化後、モールド工具を取外す。次に、クランピングバーを上昇させ、テンプレートを、過剰のスラリーがそれの上にある状態で、その最も低い点が、残っているスラリーの頂部より１０ｍｍ上であるように持上げる。硬化スラリーは、モールド工具の端縁によって作られた切込み線で優先的に破壊する。次に、テンプレートを、大範囲位置決めシステムによって基板から離れて移動させる。基板を、部品取扱いシステムによって花崗岩表面から離れて移動させる。スラリーをオーブン内で焼結する。

例示的なプラズマディスプレイパネルの概略図である。 移動可能な構造内のテンプレートの平面図である。 線３−３を通る図２のテンプレートの代表的な断面図である。

Claims (20)

1. ディスプレイパネルのためのバリヤリブを製造する方法であって、
   基板、およびバリヤリブを製造するのに適した微細構造化表面を有するモールドを提供する工程と、
   少なくとも１つの開口部を有するテンプレートを、前記基板上にまたは前記モールドの微細構造化表面上に配置する工程と、
   硬化性無機ペーストを少なくとも各開口部に分配する工程と、
   前記テンプレートを取外し、無機ペーストの少なくとも１つの離散コーティングを形成する工程と、
   前記無機ペーストの離散コーティングを、無機ペーストが前記モールドの微細構造化表面と前記基板との間に配置されるように、前記モールドまたは前記基板と接触させる工程と、
   前記無機ペーストを硬化させる工程と、
   を含む方法。
2. 前記モールドを前記離散のコーティングと接触させた後、または前記無機ペーストを硬化させた後、前記テンプレートが取外される、請求項１に記載の方法。
3. 各開口部が、１つのプラズマディスプレイパネルに対応する寸法を有する、請求項１に記載の方法。
4. 各開口部が、約１ｃｍ²から約２ｍ²である面積を有する、請求項１に記載の方法。
5. 前記テンプレートが２つ以上の開口部を有する、請求項１に記載の方法。
6. 前記バリヤリブが高さを有し、前記テンプレートが、前記バリヤリブの高さに実質的に等しい厚さを有するか、ランド層と組合された前記バリヤリブが高さを有し、前記テンプレートが、前記バリヤリブおよびランド層の高さに実質的に等しい厚さを有する、請求項１に記載の方法。
7. 前記モールドが透明であり、前記無機ペーストが前記モールドを介して硬化される、請求項１に記載の方法。
8. 前記モールドが可撓性である、請求項１に記載の方法。
9. 前記硬化性無機ペーストが、実質的にテンプレート全体をコーティングする手段によって、または各開口部よりわずかに大きい離散の領域をコーティングする手段によって、分配される、請求項１に記載の方法。
10. 前記基板が、任意にパターニングされた電極を有するガラスシートである、請求項１に記載の方法。
11. 前記基板が転写シートである、請求項１に記載の方法。
12. 前記無機ペーストを前記モールドと接触させる前、前記無機ペーストの離散コーティングがガラス基板上に転写される、請求項１１に記載の方法。
13. 前記コーティングの露出された表面をガラス基板に接触させ、前記転写シートを取外すことによって、前記無機ペーストの離散コーティングが転写される、請求項１２に記載の方法。
14. 前記転写シートが、可撓性フィルムと、剛性支持層と、を含む、請求項１１に記載の方法。
15. 前記可撓性フィルムが、前記剛性支持層を取外すのと同時に取外される、請求項１１に記載の方法。
16. 前記テンプレートの前記開口部が、一定の寸法を有するか、前記寸法を変えることができるように調整可能である、請求項１に記載の方法。
17. 前記テンプレートが、２つ以上の離散のピースのアセンブリ、または第２のテンプレートの上に配置された第１のテンプレートを含む、請求項１に記載の方法。
18. 前記テンプレートが、少なくとも前記開口部の周縁において５０ミクロン未満の厚さを有する、請求項１に記載の方法。
19. 前記テンプレート、前記モールド、またはそれらの組合せが、前記硬化無機ペースト中に切込み線を作るのに適した端縁部分を有する、請求項１に記載の方法。
20. 微細構造化物品を製造する方法であって、
    基板、および微細構造化表面を有するモールドを提供する工程と、
    少なくとも１つの開口部を有するテンプレートを、前記基板上にまたは前記モールドの微細構造化表面上に配置する工程と、
    硬化性材料を少なくとも各開口部に分配する工程と、
    前記テンプレートを取外し、硬化性材料の少なくとも１つの離散コーティングを形成する工程と、
    前記離散のコーティングを、前記硬化性材料が前記モールドと前記基板との間に配置されるように、前記モールドの微細構造化表面または前記基板と接触させる工程と、
    前記硬化性材料を硬化させる工程と、
    を含む方法。

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