KR20060064609A - 미세 구조 복제를 위한 마스터 주형 및 그 제작 방법 - Google Patents

Abstract

금속 지지층(1)과, 유리 또는 세라믹으로 구성된 미세 구조 패턴(pattern)을 포함하는 마스터 주형(master mold) 및 그 제조 방법으로서, 여기서 패턴 지지층은 상대적으로 낮은 연삭속도를 가진 제1 재료로 형성되고, 미세 구조 패턴은 패턴 지지층 재료보다 높은 연삭속도를 가진 제2 재료의 층으로 형성된다.

마스터 주형, 지지층, 미세 구조 패턴, 가요성 주형, PDP 리브, 미세유체 물품

Description

미세 구조 복제를 위한 마스터 주형 및 그 제작 방법 {MASTER MOLD FOR DUPLICATING FINE STRUCTURE AND PRODUCTION METHOD THEREOF}

본 발명은 성형 기술에 관한 것이다. 특히, 발명은 미세 구조의 주형을 제작하기 위한 마스터 주형, 및 마스터 주형을 제작하는 방법에 관한 것이다. 미세 구조는 전형적으로는 플라즈마 디스플레이 패널(plasma display panel)의 배면 판의 리브들이다.

잘 알려진 바와 같이, 플라즈마 디스플레이 패널(PDP)은 얇고 대형 디스플레이 스크린을 디스플레이할 수 있다는 특징을 가진다. 따라서, 사업 목적용 및 최근에는 벽걸이 TV로 가정용으로 PDP의 사용이 시작되었다. PDP는 일반적으로 미세 방전 디스플레이 셀(cell)을 다수 포함한다. 도1에서 모식적으로 도시된 바와 같이, 각각의 방전 디스플레이 셀(56)은 서로 이격된 한 쌍의 유리 기판, 즉 전면 유리 기판(61) 및 배면 유리 기판(51)과 미세 구조를 가지고 유리 기판 사이에 미리 정해진 형상으로 배치되는 리브("차단 리브","격벽" 또는 "차단벽"으로도 불림) (54)로 둘러싸이고 한정된다. 전면 유리 기판(61)은 그 위에 스캐닝(scanning) 전극 및 리테이닝(retaining) 전극을 포함하는 투명 디스플레이 전극(63), 투명 절연층(62) 및 투명 보호층(64)을 구비한다. 배면 유리 기판(51)은 그 위에 어드레 스 전극(53 ) 및 절연층(52)을 구비한다. 각각의 방전 디스플레이 셀(56)은 그 내벽에 형광층(55)을 가지고, 그 안에 밀봉된 희(稀) 가스(예, Ne-Xe 가스)를 포함하며, 상술한 전극 사이의 플라즈마 방전으로 자발적 발광 디스플레이를 일으킬 수 있다.

리브(54)는 일반적으로 세라믹 미세 구조로 구성된다. 일반적으로, 리브(54 )는 배면 유리 기판(51) 위에 어드레서 전극(53)에 대해 미리 배치되고 도2에서 모식적으로 도시된 바와 같이 PDP 배면 판을 구성한다.

리브의 형상 정확성과 치수 정확성이 PDP 성능에 크게 영향을 미치기 때문에 , 리브(54)는 다양한 패턴으로 성형된다. 리브(54)는 전형적으로는 도2에서 도시된 스트라이프 패턴(54)을 가진다. 각각의 방전 디스플레이 셀(56)도 또한 스트라이프 패턴을 가진다. 다른 실시예는 도3a에서 도시된 매트릭스(격자 모양) 리브 패턴(54) 또는 도3b에서 도시된 델타(미앤더(meander)) 리브 패턴이다. 이들 리브 패턴의 경우에, 각각의 방전 디스플레이 셀(56)은 리브 패턴(54)에 의해 작은 구역으로 분할된 형태를 가지고, 디스플레이 성능의 향상이 기대된다.

PDP 리브를 제작하기 위해, 가요성 주형이 몇몇 경우에 사용된다. 일반적으로, 가요성 주형은 미리 준비된 마스터 주형("마스터 공구"로도 불림)으로부터 복제되고 연삭 같은 기계적 처리를 통하여 원자재로부터 직접 제작되지 않는다. PDP 리브 형상에 대응하는 판 면을 가진 음각 롤이 예를 들면 JP8-27357 및 JP8-273538 과 같은 마스터 주형으로 사용된다. 음각 롤 및 다른 마스터 주형을 제작하기 위해, 엔드 밀(end mill), 방전 처리, 초음파 연삭 등과 같은 전기적, 기계적 및/또 는 물리적 처리에 의해 금속 기판의 면 위에 미세 돌출부(또는 셀에 대응하는 미세 구멍)를 성형하는 방법을 사용하는 것이 통례였다. 그러나, 42인치 급과 같은 대형 PDP의 경우에, 방전 디스플레이 셀의 숫자는 2백만 내지 3백만개 만큼이나 된다. 따라서, 주형을 제작하기 위한 마스터 주형이 상기 기술된 처리 방법으로 제작될 때, 대단히 긴 시간이 필요하고, 제작 단가가 상승하며, 높은 치수 정확성을 얻기 위해 제작 조건이 신중히 조절되어야 한다.

상기 기술된 처리 방법의 문제점을 해결하기 위해, 리브에 대응하는 돌출부를 포토리소그래피(photolithography)를 통하여 한꺼번에 성형하는 방법이 제안되었다. 예를 들면, 격벽을 전달하기 위한 음각 마스터 주형이 제안되어 있다(JP 2000-11865). 이 문헌에서, 표면에 미리 정해진 차광물질 패턴을 가진 빛 전송 기판 및 패턴 위에 감광성 재료층이 먼저 준비된다. 기판 뒤에서부터 노출이 되고, 기판 위에 소정의 패턴의 돌출부를 형성하도록 현상이 된다. 이 방법에 따르면, 셀들이 하나씩 성형될 필요가 없고, 제작 공정이 단축될 수 있다. 그러나, 마스터 주형의 내구성이 낮다는 문제점이 남는다. 마스터 주형의 돌출부가 감광성 재료(드라이 필름 레지스트(dry film resist) 또는 광고분자화합물을 포함하는 감광성 재료)로 성형되기 때문에, 화학적 및 기계적 내구성이 낮고 마스터 주형이 변형, 파괴 등의 문제 없이 반복적으로 사용될 수 없다.

PDP 리브에서, 리브 구조는 상기 기술된 바와 같이 직선 리브 패턴 및 격자 모양 패턴을 포함한다. 대형 면적 및 복잡한 형상을 갖는 격자 모양 리브 패턴의 경우에, 높은 치수 정확성이 쉽게 얻어질 수 없고, 마스터 주형의 제작 동안에 세 심한 주의가 요구된다. 직선 리브 패턴의 경우에 리브가 서로에게 평행하게 배치되기 때문에, 마스터 주형의 제작이 상대적으로 쉽다.

본 발명은 상기 기술된 선행 기술에 따른 주형 제작용 마스터 주형의 문제점의 해결을 목표로 한다.

본 발명은 PDP 리브 또는 미세유체 물품과 같은 다른 미세 구조의 주형을 제작하는데 유용한 미세 구조를 복제하기 위한 마스터 주형을 제공한다.

마스터 주형은 덜 복잡한 공정을 활용하고 따라서 제작 공정을 단축할 수 있다. 마스터 주형은 내구성이 훌륭한 재료로부터 돌출부 같은 미세 구조 패턴을 제작할 수 있다.

발명의 일 형태에 따르면, 패턴 지지층 및 (패턴 지지층으로 지지되고 미리 정해진 형상 및 크기를 가진)미세 구조 패턴을 포함하는 (미세 구조의 주형을 제작하기 위해 사용되는 미세 구조 복제를 위한)마스터 주형이 제공되는데, 패턴 지지층은 상대적으로 저연삭속도(및 패턴 미지지 구역의 평탄한 면)를 가진 제1 재료로 형성되고, 미세 구조 패턴은 패턴 지지층의 재료보다 고연삭속도를 가진 제2 재료의 (패턴 지지층 위에 성형하는 단계로 형성되는)층이다. 미세 구조 패턴은 바람직하게는 미세 구조 패턴에 맞추어 제2 재료의 층을 선택적으로 제거(예,연삭 또는 에칭(etching))하여 성형된다.

저연삭속도 재료는 바람직하게는 금속 재료이다. 고연삭속도 재료는 바람직하게는 유리 또는 세라믹 재료이다.

다른 형태에서, 발명은 저연삭속도 재료(예,금속)로 구성된 지지층 및 상기 지지층 위에 성형되는 고연삭속도 재료(예,유리 또는 세라믹)로 구성된 미세 구조 패턴을 포함하는 마스터 주형을 기술한다. 여기서 상기 미세 구조 패턴은 150 내지 300㎛ 의 리브 높이, 150 내지 800㎛ 의 리브 피치, 50 내지 80㎛의 리브 폭을 가진 리브로 구성된다.

발명의 다른 형태에 따르면, 마스터 주형(패턴 지지층 및 패턴 지지층으로 지지되는 미리 정해진 형상 및 크기를 가진 미세 구조 패턴을 포함하고, 미세 구조 주형을 제작하기 위해 사용되는 미세 구조를 복제하기 위한 마스터 주형)을 제작하는 방법, 패턴 지지층을 상대적으로 저연삭속도를 가진 제1 재료로부터 성형하고, 복합 재료층을 형성하기 위해 패턴 지지층 위에 패턴 지지층의 재료보다 고연삭속도를 가진 제2 재료의 층을 놓고, 복합 재료층 위에 미세 구조 패턴과 같은 평면 패턴을 가진 (예컨대,내연삭성 또는 내에칭성)마스크를 형성하고, 제2 재료의 층을 선택적으로 제거하기 위해 마스크가 있는 상태에서 복합 재료층을 (예컨대,샌드 블라스트(sand blast) 방법 또는 화학 에칭 방법으로)제거하고 패턴 지지층의 편평한 면을 기부로 노출시키며, 마스크를 제2 재료의 층으로부터 벗겨내는 단계를 포함하는 방법이 제공된다.

도1은 종래 기술에 따른 PDP의 예를 모식적으로 도시하는 단면도이다.

도2는 도1에서 도시된 PDP에 사용되는 PDP 배면 판을 도시하는 사시도이다.

도3a 및 도3b는 PDP 배면 판에 포함된 리브들의 형상을 모식적으로 도시하는 평면도이다.

도4는 발명의 실시예에 따른 미세 구조를 복제하기 위한 마스터 주형의 사시도이다.

도5는 도4의 선V-V에 따른 미세 구조 복제를 위한 마스터 주형의 단면도이다.

도6a 내지 도6f는 발명에 따른 미세 구조 복제를 위한 마스터 주형의 제작 방법을 단계적으로 도시하는 단면도이다.

도7a 내지 도7c는 발명에 따른 미세 구조 복제를 위한 마스터 주형을 사용한 가요성 주형의 제작 방법을 단계적으로 도시하는 단면도이다.

도8은 도7에 도시된 제작 방법으로 제작되는 가요성 주형의 사시도이다.

도9a 내지 도9c는 도7에서 도시된 제작 방법으로 제작되는 가요성 주형을 사용한 PDP 배면 판의 제작 방법을 단계적으로 도시하는 단면도이다.

도10은 실시예1에서 제작된 격자 모양 리브 제작을 위한 마스터 주형의 사용으로 얻어진 가요성 주형의 미세 구조 단면 조건을 도시하는 전자 현미경사진의 확대도면이다.

도11은 실시예2에서 제작된 격자 모양 리브 제작을 위한 마스터 주형의 사용으로 얻어진 가요성 주형의 미세 구조 단면 조건을 도시하는 전자 현미경사진의 확대도면이다.

도12는 비교 예1에서 제작된 격자 모양 리브 제작을 위한 마스터 주형의 사용으로 얻어진 가요성 주형의 미세 구조 단면 조건을 도시하는 전자 현미경사진의 확대도면이다.

발명에 따른 미세 구조 복제를 위한 마스터 주형 및 제작 방법은 다양한 실시예로 유용하게 실행될 수 있다.

이후에, 발명의 실시예들이 미세 구조의 대표적 예로 PDP 리브의 제작에 관해서 설명되지만, 물론 발명이 PDP 리브의 제작에 한정되지 않는다. 미세 구조 복제를 위한 마스터 주형 및 제작 방법에 더하여, 발명은 또한 가요성 주형 및 PDP 리브와 같은, 마스터 주형의 사용으로 제작되는 미세 구조를 포함한다.

발명은 먼저 미세 구조 복제를 위한 마스터 주형을 제공하고, 패턴 지지층 및 패턴 지지층으로 지지되고 미리 정해진 형상 및 크기를 갖는 미세 구조 패턴을 포함하는 미세 구조 주형을 제작하기 위해 사용된다. 여기서, "미세 구조"란 용어는 표면에 다양한 미세 구조들(다양한 패턴을 가진 오목-볼록 구조)을 가진 다양한 물품들을 의미하고, 전형적으로는 플라즈마 디스플레이 패널(PDP) 배면 판의 리브를 나타낸다. PDP 리브는 이미 설명된 바와 같이 직선 리브 패턴 및 격자 모양 패턴을 포함하지만, 발명은 특히 격자 모양과 같은 직선이 아닌 리브 패턴에도 적절하게 적용될 수 있다.

발명에 따른 미세 구조 복제를 위한 마스터 주형은 최소한 (1)패턴 지지층, 및 (2)패턴 지지층으로 지지되는 미세 구조 패턴을 포함한다.

미세 구조 패턴은 상기 설명된 바와 같이 미리 정해진 형상 및 크기를 가진다. 미세 구조 패턴은 PDP 리브의 직선 리브 패턴 또는 격자 모양 패턴에 대응하 고, 따라서 일반적으로 소정의 간격으로 실질적으로 평행하게 배치된 복수의 릿지(ridge) 모양 돌출부들을 포함하는 직선 돌출부 패턴 및 서로 교차하면서 소정의 간격으로 실질적으로 평행하게 배치된 복수의 릿지 모양 돌출부들을 포함하는 격자 모양 돌출부 패턴을 포함한다.

도4는 발명의 바람직한 실시예에 따른 미세 구조 복제를 위한 마스터 주형을 모식적으로 도시하는 부분 사시도이다. 도5는 도4의 선V-V에 따른 단면도이다. 도면들로부터 이해할 수 있는 바와 같이, 미세 구조 복제를 위한 마스터 주형(10)은 도2에서 도시된 바와 같이 서로 실질적으로 평행하게 배치된 복수의 리브(54)를 가진 직선 패턴 배면 유리 기판(51)의 제작이 아니라, 도3a에서 도시된 바와 같이 복수의 리브(54)가 서로 교차하면서 소정의 간격으로 배치되는 배면 유리 기판의 제작을 위해 디자인된 것이고, 리브(54)들이 방전 디스플레이 셀(56)들을 형성한다. 발명에 따른 마스터 주형은 특히 격자 모양 리브 패턴을 가진 배면 유리 기판 제작을 위한 주형을 복제하기 위해 유용하게 사용될 수 있다.

도면에 도시된 바와 같이, 발명에 따른 마스터 주형(10)은 패턴 지지층(1)을 가진다. 패턴 지지층(1)은 미리 정해진 형상 및 크기를 가진 미세 구조 패턴(4)을 지지한다. 미세 구조 패턴(4)은 소정의 간격으로 서로 교차하면서 실질적으로 평행하게 배치된 복수의 돌출부들(4)을 포함하는 격자 모양 돌출부 패턴이다. 마스터 주형(10)은 표면에 격자 모양 패턴 돌출부들(4) 및 돌출부들(4)로 정의되는 개방 부분들(6)을 가지기 때문에, 물론 다른 미세 구조(예,미세유체 물품)의 제작에 적용될 수 있지만, 마스터 주형(10)이 격자 모양 PDP 리브 성형에 유용하게 사용될 수 있다. 마스터 주형(10)은 추가층(들)을 가질 수 있고, 필요할 때는 언제든지 임의의 공정 처리 또는 기계가공이 마스터 주형을 구성하는 각각의 층에 적용될 수 있다.

발명에 따른 마스터 주형(10)에서, 미세 구조 패턴(4)은 패턴 지지층 위에 패턴 지지층의 재료(이후,"제1 재료"라 함)보다 고연삭속도를 가진 재료(이후,"제2 재료"라 함)을 성형하고, 미세 구조 패턴에 맞추어 제2 재료층을 선택적으로 제거(예컨대,연삭 또는 에칭)하는 단계로 성형된다. 미세 구조 패턴은 다양한 제2 재료들의 패터닝(patterning)을 통하여 성형될 수 있지만, 바람직한 재료는 유리 및 세라믹이다. 재료들은 실리콘(silicon),마그네슘(magnesium),알루미늄(aluminum),인(phosphorus),아연(zinc), 납(lead), 크롬(chromium), 티타늄(titanium) 등과 같은 원소들을 포함하는 산화물 또는 다른 화합물일 수 있다. 재료들은 개별적으로 또는 2개 이상의 종류를 조합하여 사용될 수 있다. 적절한 유리는 방수, 녹는점 및 열팽창계수를 고려하여 산화물 타입 유리, 예를 들면, 규산염 유리, 알루미늄-규산염 유리, 붕산염 유리, 알루미늄-붕산염 유리, 붕규산 유리, 알루미늄-붕규산 유리 및 인산염 유리와 같은 다양한 유리로부터 선택할 수 있다. 특히, 납함유 규산염 유리, 붕소함유 규산염 유리, 붕규산 유리 및 인산염 유리가 미세 구조의 성형에 적절하다.

미세 구조 패턴은 일반적으로 단층으로 사용되지만, 만약 내구성 등을 더욱 향상시키는 것이 바람직하다면, 예를 들면, 미세 구조 패턴은 2개 이상의 층들의 복합 재료 또는 적층 구조로 성형될 수 있다. 또한, 미세 구조 패턴의 바깥 면은 강화 코팅(coating) 등으로 완전히 덮여진다.

미세 구조 패턴(4)은 다양한 패터닝 방법들(예컨대,기계적 제거, 화학적 제거 즉 에칭)을 사용하여 소정의 형상 및 크기로 형성될 수 있다. 그러나, 미세 구조 패턴은 바람직하게는 샌드 블라스트 방법을 사용하여 형성된다. 다시 말하면, 미세 구조 패턴은 스프레잉(spraying), 에나멜링(enameling) 또는 졸-겔(sol-gel) 방법과 같은 수단으로 패턴 지지층 위에 패턴 지지층의 제1 재료보다 고연삭속도를 갖는 제2 재료의 층을 미리 정해진 두께로 성형하고, 마스크(즉,내연삭성 또는 내에칭성)가 있는 상태에서 제2 재료의 층을 선택적으로 제거하는 단계로 유용하게 성형된다. 유리 또는 세라믹이 샌드 블라스트 방법으로 연삭되거나 에칭될 때, 미세 구조 패턴의 높이가 매우 정밀하게 조절될 수 있다. 샌드 블라스트 방법 및 실행은 마스터 주형의 제작 방법의 다음에서 설명될 것이다.

여기서는, 미세 구조 패턴(4)의 형상 및 크기가 설명된다. 미세 구조 패턴의 모양은 상기 기술된 바와 같이 직선 돌출부 패턴 또는 격자 모양 돌출부 패턴이다. 돌출부 패턴의 단면 형상은 특별히 제한적이지 않지만 사각형 또는 사다리꼴 같은 단면 형상이 적절하다. PDP 리브가 성형될 때, 미세 구조 패턴(4)은 예를 들면 도5에 도시된 바와 같이 단면 형상을 갖고, 또한 그 종횡비가 바람직하게는 크다.

미세 구조 패턴(4)의 크기는 넓은 범위에서 변할 수 있다. 미세 구조 패턴(4)의 높이, 피치 및 폭이 계획된 PDP 리브의 패턴(직선 패턴 또는 격자 모양 패턴)에 따라 넓은 범위에서 변할 수 있다. 도4 및 도5에서 도시된 격자 모양 PDP 리브를 복제하기 위한 마스터 주형(10)의 경우에, (리브 높이에 대응하는)미세 구조 패턴(4)의 높이(h)는 일반적으로 약 50 내지 약 500㎛ 이고 바람직하게는 약 150 내지 300㎛ 범위 이내이다. 미세 구조 패턴(4)의 피치(p)는 일반적으로 약 100 내지 약 1000㎛ 범위 이내이고 바람직하게는 약 150 내지 800㎛ 범위 이내이다. 상부 면과 하부 면 사이에 상호 다를 수 있는, 미세 구조 패턴(4)의 폭(w)은 일반적으로 약 10 내지 약 100㎛ 범위 이내이고 바람직하게는 약 50 내지 약 80㎛ 범위 이내이다.

발명에 따른 미세 구조 복제를 위한 주형(10)에서, 미세 구조 패턴(4)은 패턴 지지층(1)으로 지지된다. 다시 말하면, 미세 구조 패턴(4)의 기판이 패턴 지지층(1)의 면 중 하나에 일체로 접착된다. 패턴 지지층(1)은 어떤 재료로도 성형될 수 있지만, 바람직하게는 패턴 지지층이 미세 구조 패턴의 성형 동안 연삭되고 원하지 않는 거친 면이 생기지 않도록 하기 위해 상대적으로 저연삭속도를 가진 재료로 성형된다. 패턴 지지층(1)을 성형하기 위한 적절한 재료는 바람직하게는 금속 재료이다. 이런 금속 재료들의 예는 결코 제한되지는 않지만, 마그네슘(magnesium ),알루미늄(aluminum),아연(zinc),구리(copper),납(lead),니켈(nickel),크롬(chromium),철(iron),티타늄(titanium),텅스텐(tungsten) 및 이들의 합금을 포함한다. 이런 금속의 연삭속도는 일반적으로 유리 또는 세라믹의 연삭 속도의 약 1/10이다.

바람직하게는, 패턴 지지층(1)의 표면은 전혀 거친 면을 갖지 않고 패턴 미지지 구역(6)에서 실질적으로 편평한 면을 가진다. 최종적으로 얻어진 미세 구조가, 예를 들면, 리브 일때, 패턴 미지지 구역(6)은 리브로 형성되는 방전 디스플레 이 셀을 형성한다. 패턴 지지층(1)의 면이 편평할 때, 생성된 PDP 리브의 셀 바닥 부분에서 편평한 구역들이 성형될 수 있고 결국 PDP의 성능이 향상될 수 있다.

또한, 패턴 지지층(1)의 두께(t)는 넓은 범위에서 변할 수 있지만, 일반적으로 약 0.5 내지 100mm 범위 이내이고 바람직하게는 약 5 내지 50mm 범위 이내이다. 패턴 지지층(1)의 두께가 0.5mm 이하일 때, 미세 구조 패턴(4)은 안정적으로 지지될 수 없고 게다가 마스터 주형(10)의 취급 특성이 떨어진다. 반대로, 패턴 지지층(1)의 두께가 100mm 를 초과할 때, 마스터 주형(10)의 취급 특성이 무게의 증가로 인하여 떨어진다. 패턴 지지층(1)은 일반적으로 단일층 또는 단일시트(sheet)의 형태로 사용되지만 2개 이상의 층들 또는 시트들의 복합 또는 적층 구조의 형태로 사용될 수 있다.

발명은 또한 패턴 지지층 및 패턴 지지층으로 지지되고 미리 정해진 형상 및 크기를 가진 미세 구조 패턴을 포함하고, 미세 구조의 주형을 제작하기 위해 사용되는, 미세 구조 복제를 위한 마스터 주형의 제작 방법을 제공한다. 제작 방법은 다음 단계를 포함한다.

(1)패턴 지지층의 성형 단계:

패턴 지지층이 상대적으로 저연삭속도를 갖는 제1 재료로부터 성형된다.

(2)복합 재료층의 성형 단계:

패턴 지지층의 재료보다 고연삭속도를 갖는 제2 재료의 층이 복합 재료층을 성형하기 위해 패턴 지지층 위에 성형된다.

(3)마스크 형성 단계:

미세 구조패턴의 평면 패턴과 같은 평면 패턴을 갖는 내연삭성 마스크가 복합 재료층 위에 성형된다.

(4)제2 재료의 제거(예컨대,샌드 블라스트 단계):

제2 재료의 층을 선택적으로 제거하고 패턴 지지층의 편평한 면을 기재층으로 노출시키기 위해 내연삭성 마스크가 있는 상태에서 샌드 블라스트 방법으로 복합 재료층이 연삭된다.

(5)마스크 제거 단계:

사용된 (예컨대,내연삭성)마스크는 하부 층인 제2 재료층으로부터 벗겨진다. 그런데, 발명의 방법이 상기 기술된 단계들의 순서가 바뀌어서 실행될 수 있다.

다른 제작 방법은 제2 재료의 제거가 샌드 블라스트 방법 대신에 화학 에칭 방법으로 구성된다는 점을 제외하고, 상기 시술된 것과 정확히 같은 단계들을 모두 포함한다. 다른 제작 방법에서, 제2 재료의 층을 선택적으로 제거하고 패턴 지지층의 편평한 면을 기재층으로 노출시키기 위해 복합 재료층은 내에칭성 마스크가 있는 상태에서 화학적 에칭 방법으로 에칭된다.

발명에 따른 미세 구조 복제를 위한 마스터 주형의 제작 방법은 다양한 형태로 유용하게 실행될 수 있다. 이하에, 바람직한 형태들이 도6을 참조하여 설명된다.

(1)패턴 지지층의 성형 단계:

미리 정해진 두께를 갖는 패턴 지지층(1)은 도6a에 도시된 바와 같이 제1 재료로부터 성형된다. 제1 재료는 바람직하게는 상대적으로 저연삭속도를 갖는 금속 재료이고, 예를 들면 상술한 바와 같이 마그네슘(magnesium),알루미늄(aluminum),아연(zinc),구리(copper),납(lead),니켈(nickel),크롬(chromium),철(iron),티타늄(titanium),텅스텐(tungsten) 및 이들의 합금을 포함한다. 세정 처리가 패턴 지지층(1)의 면에 적용될 수 있고, 프라이머(primer) 처리가 또한 패턴 지지층(1)에 미세 구조 패턴의 접착력을 향상시키기 위해 적용될 수 있다. 패턴 지지층(1)의 두께는 일반적으로 약 0.5 내지 약 100mm 범위 이내이다.

(2)복합 재료층의 성형 단계:

패턴 지지층(1)의 재료보다 고연삭속도를 갖는 제2 재료의 층(14)은 도6b 에서 도시된 바와 같이 이전 단계에서 준비된 패턴 지지층(1) 위에 접착된다. 층(14)를 성형하기 위해 사용된 제2 재료는 미세 구조 패턴 주형 재료이다. 따라서, 이 층은 "패턴 성형 층(14)"으로 불려질 수 있다. 패턴 성형 층(14)를 성형하기 위해 적절한 제2 재료는 상기 기술된 바와 같이 유리 또는 세라믹이다. 이 재료들은 다양한 방법들을 사용하여 패턴 지지층(1)과 접착되고 결합될 수 있다. 적절한 접착 방법들은 플라즈마 스프레잉 같은 스프레잉, 에나멜링, 및 졸-겔 방법을 포함한다. 최적의 방법은 각각의 이점을 고려하여 이들 중 선택될 수 있다. 스프레잉 방법은 낮은 온도에서 필름을 성형할 수 있고, 드라이 공정이며, 두꺼운 필름을 성형할 수 있다는 점에서 이점을 가진다. 에나멜링은 콤팩트(compact)하고 두꺼운 필름을 성형할 수 있다는 점에서 이점을 가진다. 졸-겔 방법은 상대적으로 낮은 온도에서 필름을 성형할 수 있고 콤팩트한 필름을 성형할 수 있다는 점에서 이점을 가진다.

접착 방법이 더욱 상세히 설명된다. 플라즈마 스프레잉 방법은 플라즈마 스프레잉 건(gun), 라디오 주파수 시동기, 동력원, 냉각 장치 등을 구비한 플라즈마 스프레잉 장치를 사용하여 실행된다. 스프레잉 현상은 패턴 성형층을 위한 제2 재료의 분말 또는 입자들(스프레잉 분말 입자들)이 플라즈마 제트로 공급되고, 용융된 상태로 가속되고, 비행하여 패턴 지지층에 충돌하여, 패턴 지지층을 습윤하게 하고, 열기를 빼앗겨서 고체화되어 필름을 성형하도록 일련의 공정 단계들을 포함한다. 스프레잉 분말 입자들은 다양한 직경의 입자로 사용될 수 있지만 일반적으로 약 10 내지 약 80㎛ 범위 이내에 입자 직경을 가진다. 스프레잉 분말 입자들의 비행 속도는 일반적으로 약 100 내지 약 300m/sec 범위 이내이다. 스프레잉 분말 입자들의 패턴 지지층에 대한 접착력을 향상시키기 위해 플라즈마 스프레잉 전에 패턴 지지층의 면에 사전처리(예, 세정, 샌드 블라스트 처리 등)를 하는 것이 바람직하다.

에나멜링은 가정 용품 및 건축 자재에 널리 실행되어 왔던 다양한 에나멜들(유리 또는 세라믹 코팅)의 성형과 같은 방식으로 실행될 수 있다. 예를 들면, 패턴 성형 층을 성형하기 위한 제2 재료의 분말(프릿(frit))이 패턴 지지층의 면에 코팅되고 고온에서 재용융된다. 결과적으로, 패턴 지지층에 단단히 접착된 패턴 성형 층이 성형될 수 있다.

졸-겔 방법에 따라, 패턴 성형 층을 성형하기 위한 제2 재료의 출발 재료가 담금 코팅 또는 스핀 코팅 방법에 따라 패턴 지지층의 면에 적용되고, 고온에서 구워진다.

필요할 때는 언제든지, 화학증착(chemical vapor deposition(CVD)), 스퍼터링(sputtering), 진공 침착(vacuum deposition) 등과 같은 얇은 필름의 성형에 종래 사용된 드라이 공정이 상기 기술된 접착 방법들 이외에 사용될 수 있다.

상기 기술된 바와 같이 다양한 재료들로 성형된 패턴 성형 층(14)의 두께는 소정의 리브에 대응하는 돌출부 패턴의 높이에 따라 넓은 범위에서 변할 수 있지만, 일반적으로 약 50 내지 500㎛ 범위 이내이다. 따라서, 패턴 지지층(1) 및 패턴 성형 층(14)을 포함하는 2층 구조의 복합 재료층이 얻어질 수 있다.

(3)마스크 형성 단계:

먼저, (내연삭성 또는 내에칭성)마스크 주형 재료의 층(마스크 성형 층)(13)이 도6c에 도시된 바와 같이 이전 단계에서 성형된 복합 재료층(15) 위에 미리 정해진 두께로 성형된다. 사용된 마스크 주형 재료는 포토리소그래피에 따라 소정의 형상으로 패턴화될 수 있고 이후의 선택적 제거 단계(예컨데,샌드 블라스트)에서 충분한 내연삭성 또는 내에칭성을 갖는 한 특별히 한정되지 않고, 임의의 재료가 사용될 수 있다. 예를 들면, 노볼락(novolak) 수지 및 우레탄(urethane) 수지와 같은 일반적으로 레지스트로 사용되는 유기 수지 재료가 사용될 수 있다. 예를 들면, 레지스트 재료가 사용될 때, 레지스트 용액이 복합 재료층(15) 위에 미리 정해진 두께로 적용되고 경화되며 이런 방식으로, 마스크 형성 층(13)이 쉽게 성형된다. 레지스트 용액을 적용하는 대신에 마스크 형성 층(13)을 성형하기 위해 복합 재료층(15)에 드라이 필름 레지스트를 접착시키는 것 또한 가능하다. 마스크 형성 층(13)의 두께는 특별히 한정적이지 않고, 일반적으로 약 25 내지 100㎛ 범위 이내 이다.

상기 기술된 방식으로 마스크 형성 층(13)이 복합 재료층(15) 위에 성형된 뒤에, 마스크 형성 층(13)은 포토리소그래피에 따라 패턴화된다. 이는 도6d에 도시된 바와 같이 계획된 미세 구조 패턴과 같은 평면 패턴을 가진 (내연삭성 또는 내에칭성) 마스크(3)를 성형하는 것이고, 공정은 종래의 포토리소그래피를 사용하여 실행될 수 있다. 다시 말하면, 패턴 노출이 일반적으로 계획된 미세 구조 패턴에 따라 마스크 형성 층(13)에 적용되고 불필요한 부분들은 이어서 현상액으로 용해되고 제거되어 계획된 마스크(3)가 된다. 한편, 자외선, 전자비임, 엑시머(excimer) 레이져 등과 같은 임의의 광원이 사용된 레지스트의 성질에 따라 패턴 노출을 위해 사용될 수 있다.

(4)샌드 블라스트 단계:

마스크(3)가 성형된 후에, 기재층의 복합 재료층(15)이 마스크(3)가 있는 상태에서 예를 들면 샌드 블라스트 방법에 따라 연삭되거나 에칭된다. 복합 재료층(15)은 서로 다른 내연삭성 또는 내에칭성을 갖는 패턴 성형층(1) 및 패턴 성형층(14)을 포함한다. 따라서, 패턴 지지층(1)의 면이 도6e에 도시된 바와 같이 노출되는 단계에서 연삭 또는 에칭 단계가 멈추고, 이로써 미세 구조 패턴(4)을 성형한다. 미세 구조 패턴(4)은 패턴들 사이에 산자락 같은 잔사(residue)를 포함하지 않지만 날카로운 프로파일(profile)을 갖고, 종횡비 또한 크다. 기재층으로서 패턴 지지층(1)의 편평한 면은 미세 구조 패턴(4) 사이의 (방전 디스플레이 셀에 대응하는)공간(6)에서 노출된다.

샌드 블라스트 방법이 더욱 상세히 설명된다. 이 방법은 또한 "드라이 블라스트 방법" 또는 "기계적 에칭 방법"으로 불려지고 계획된 미세 구조 패턴(돌출부 패턴)의 세부사항에 따라 다양한 조건하에서 실행될 수 있다. 일반적으로, 재료를 연삭 또는 에칭하는 미세 입자들(연마제)이 매우 작은 직경을 갖는 노즐에서 마스킹된 패턴 성형 층에 사출되고, 패턴 성형 층의 노출된 면이 노출된 면을 깍아내는 방식으로 제거된다. 알루미나(alumina), 산화지르코늄(zirconia), 카본런듐(carbonrumdum) 및 규소(silica) 또는 철 그리드(grid)의 유기 미세 입자들이 연마제로 사용될 수 있다. 이 연마제들은 다양한 입자 직경으로 사용되지만, 약 #100 내지 약 #1,000 범위가 통상적이다.

(5)마스크 제거 단계:

최종적으로, 사용된 마스크가 기재층으로 미세 구조 패턴(4)의 면으로부터 벗겨진다. 종래의 제거 용액이 마스크(3)을 벗기기 위해 사용될 수 있다. 결과적으로, 도4 및 5를 참조하여 상세히 설명된 미세 구조 복제를 위한 마스터 주형(10)이 도6f에 도시된 바와 같이 얻어질 수 있다.

상기 기술된 바와 같이, 발명에 따른 미세 구조 복제를 위한 마스터 주형은 PDP 리브 및 다른 미세 구조들의 제작을 위해 유용하게 사용될 수 있다. 마스터 주형은 소정의 간격으로 서로 교차하면서 실질적으로 평행하게 배치된 복수의 릿지 모양 돌출부들로 구성된 격자 모양 리브 패턴 같은 PDP 리브의 제작에 특히 유용하게 사용될 수 있다. PDP 및 리브 구조는 이미 도1 및 도2를 참조하여 설명되었고, 상세한 설명은 생략하기로 한다.

발명에 따른 미세 구조 복제를 위한 마스터 주형은 리브에 대응하는 형상 및 크기를 가진 미세 구조 패턴을 표면에 갖고 있다. 따라서, 가요성 주형이 먼저 원형으로 마스터 주형을 사용하여 제작되고, 계획된 미세 구조(PDP 리브)가 가요성 주형을 사용하여 복제될 수 있다. 발명에서, 가요성 주형 및 PDP 리브 모두 전달 방법을 사용하여 유용하게 복제될 수 있다. 마스터 주형이 사용될 때, 가요성 주형을 제작하고 PDP 리브를 쉽고 높은 정밀도로 복제하는 것이 가능하다.

가요성 주형은 발명에 따른 미세 구조 복제를 위한 마스터 주형을 사용하여 다양한 기술에 따라 제작될 수 있다. 예를 들면, 도3a에 도시된 격자 모양 리브 패턴을 가진 PDP 리브를 제작하기 위한 가요성 주형이 도7에서 단계적으로 도시된 순서로 도4 및 도5에서 도시된 마스터 주형(10)을 사용하여 유용하게 제작될 수 있다.

먼저, 도7a에서 도시된 바와 같이, 제작 대상으로 PDP 리브에 대응하는 형상 및 크기를 갖는 발명의 마스터 주형(10), 플리스틱 필름으로 구성된 지지부(이후에 "지지 필름"으로 함)(21), 및 적층 롤(23)이 준비된다. 마스터 주형(10)은 패턴 지지층(1) 및 패턴 지지층으로 지지되는 격자 모양 돌출부 패턴(4)을 포함한다. 격자 모양 돌출부 패턴(4)은 실질적으로 PDP 배면 판의 패턴과 같다. 따라서, 인접한 돌출부 패턴(4)으로 형성되는 각각의 공간(함몰부)이 PDP의 방전 디스플레이 셀로서 작동한다. 기포 발생을 방지하기 위한 테이퍼(taper)가 돌출부 패턴의 상부 단부 부분에 끼워질 수 있다. 최종 리브 형태와 같은 형상을 가진 마스터 주형이 준비되기 때문에, 리브 제작 뒤에 단부 부분 처리가 불필요해지고, 단부 부분 처리로 생기는 파편들에 의한 결함들의 발생도 없앨 수 있다. 이 제작 방법에 따라, 형상-전달(shape imparting) 층을 성형하기 위한 주형 재료들이 모두 경화되고, 마스터 주형 위에 주형 재료들의 잔사량이 작아져서 마스터 주형의 재활용이 쉽게 이루어질 수 있다. 적층 롤(23)은 지지 필름(21)을 마스터 주형(10)으로 밀기 위해 사용되고 고무 롤로 구성된다. 필요하다면, 다른 공지의 종래 방법들이 적층 롤을 대신하여 사용될 수 있다. 지지 필름(21)은 폴리에스테르(polyester) 또는 상기 기술된 다른 투명 플라스틱 필름이다.

다음으로, UV 경화 주형 재료(22)의 미리 정해진 양이 나이프 코터(coater) 또는 바아(bar) 코터(도시 않음)와 같은 공지의 종래의 코팅 수단을 사용하여 마스터 주형(10)의 단부 면에 적용된다. 부드럽고 가요성 있는 재료가 지지 필름(21)으로 사용될 때, 주형 재료(22)는 UV 경화 주형 재료(22)가 수축될 때조차 지지 필름(21)과 접착력을 유지하고 지지 필름(21)이 자체적으로 변형하지 않는다면 10ppm 이상의 치수 변화를 일으키지 않는다.

바람직하게는 습기로 인한 지지 필름의 치수 변화를 제거하기 위해 적층 처리 전에 주형의 제작 환경에서 에이징(ageing)이 실행된다. 에이징 처리가 실행되지 않으면, 생성된 주형에서 허용될 수 없는 크기의 변동(예를 들면, 300ppm 정도의 변동)이 나타날 수 있다.

다음으로, 적층 롤(23)이 화살표로 지시된 방향으로 마스터 주형(10) 위에 미끄러진다. 이 적층 처리의 결과로, 주형 재료(22)가 미리 정해진 두께로 균일하게 분포되고 돌출부 패턴(4)의 틈을 채운다. 지지 필름(21)이 주형 재료(22)를 밀 기 때문에, 과거에 일반적으로 사용된 코팅 방법들 보다 거품 제거가 낫다.

적층 처리가 완성된 후에, 지지 필름(21)이 도7b에서 도시된 바와 같이 마스터 주형(10) 위에 적층되어 있는 동안 자외선(hv)이 화살표로 지시된 대로 지지 필름(21)을 통하여 주형 재료(22)에 방사된다. 여기서, 지지 필름(21)이 기포 같은 빛 분산 요소를 포함하지 않고 투명 재료로 균일하게 성형될 때, 방사된 광선이 거의 감쇠 없이 주형 재료(22)에 균일하게 도달할 수 있다. 결과적으로, 주형 재료가 효과적으로 경화되고 지지 필름(21)에 접착된 균일한 형상-전달 층(22)을 성형한다. 따라서, 서로 단일하게 접착된 지지 필름(21) 및 형상-전달 층(22)을 포함하는 가요성 주형이 얻어질 수 있다. 그런데, 예를 들면 350 내지 450nm의 파장을 갖는 자외선이 이 공정에 사용될 수 있기 때문에, 융합 램프로 상징되는 고압 수은 램프와 같은 고열을 발생시키는 광원이 사용될 필요가 없다는 장점이 있다. 또한, 지지 필름 및 형상-전달 층이 열 변형하지 않기 때문에, 피치 조절을 높은 수준의 정밀도로 할 수 있다는 장점이 있다.

다음으로, 도7c에서 도시된 바와 같이, 가요성 주형(20)이 일체성을 유지한 상태에서 마스터 주형(10)에서 분리된다. 발명에 따른 가요성 주형(20)이 적절한 공지의/종래 적층 수단 및 코팅 수단들을 사용하여 크기에 상관없이 상대적으로 쉽게 성형될 수 있다. 따라서, 발명은 진공 가압 성형 기계와 같은 진공 설비를 사용하는 종래 기술의 제작 방법과 달리 어떤 제한 없이 대형 가요성 주형을 쉽게 제작할 수 있다.

도8은 상기 기술된 순서로 제작된 가요성 주형(20)의 사시도이다. 이 도면 으로부터 이해될 수 있듯이, 가요성 주형(10)은 복수의 리브(54)가 간격을 두고 서로 교차하면서 실질적으로 평행하게 배치된 패턴, 즉 도3에 도시된 격자 모양 리브 패턴을 갖는 배면 유리 기판을 제작하기 위해 사용될 수 있다.

가요성 주형이 복잡한 형상을 갖는 대형 미세 구조를 제작하기 위한 마스터 주형으로부터 제거될 때 변형 및 파손 같은 문제들을 야기하지 않고 쉽게 실행될 수 있기 때문에 가요성 주형(20)은 그러한 격자 모양 리브 패턴을 갖는 배면 판을 제작하기 위해 특히 유용하게 사용될 수 있다.

가요성 주형(20)은 표면에 도면에서 도시된 바와 같이 미리 정해진 형상 및 크기를 갖는 홈 패턴을 가진다. 홈 패턴은 소정의 간격으로 서로 교차하면서 실질적으로 평행하게 배치된 복수의 홈 부분들(24)을 갖는 격자 모양 패턴이다. 가요성 주형(20)은 물론 다른 미세 구조 제작을 위해 사용될 수 있지만, 표면에 개방 격자 모양 패턴의 홈 부분들을 갖기 때문에 격자 모양 PDP 리브들을 성형하는데 유용하게 사용될 수 있다. 가요성 주형(20)은 추가층(들)을 가질 수 있고, 필요할 때는 언제든지, 임의의 처리가 가요성 주형을 구성하는 각각의 층에 적용될 수 있다. 그러나, 기본적으로 가요성 주형(20)은 지지부(21) 및 도면에 도시된 바와 같은 홈 부분들(24)을 가진 형상-전달 층(22)을 포함한다.

형상 전달 층(22)은 자외선의 방사로 UV 경화성 화합물을 경화시켜서 성형되는 경화된 수지로 성형된다. 형상-전달 층(22)을 성형하기 위해 사용되는 UV 경화성 화합물은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 주성분으로 아크릴 단량체 및/또는 저중합체를 포함하는 UV 경화성 화합물이 유용하게 사용될 수 있다. UV 경화 성 화합물로부터 형상-전달 층을 성형하는 방법은 긴 가열로가 형상-전달 층 성형을 위해 요구되지 않기 때문에 유용하고, 게다가 화합물을 경화함으로써 상대적으로 짧은 시간 내에 경화된 수지가 얻어질 수 있다.

형상-전달 층을 성형하기에 적절한 아크릴 단량체의 예들은 아크릴산우레탄(urethane acrylate), 아크릴산폴리에테르(polyether acrylate), 아크릴산폴리에스테르(polyester acrylate), 아크릴아미드(acrylamide), 아크릴로니트릴(acrylonitr ile), 아크릴산(acrylic acid), 아크릴산에스테르(acrylic acid ester) 등을 포함한다. 그러나, 이에 제한되지 않는다. 형상-전달 층을 성형하기에 적절한 아크릴 저중합체의 예들은 아크릴산우레탄저중합체(urethane acrylate oligomer), 아크릴산폴리에테르저중합체(polyether acrylate oligomer), 아크릴산폴리에스테르저중합체(polyester acrylate oligomer), 아크릴산에폭시저중합체(epoxy acrylate oligom er) 등을 포함하고, 이들에 제한되지 않는다. 아크릴산우레탄 및 그 저중합체는 특히 경화 후에 부드럽고 강한 경화된 수지 층을 경화 후에 제공할 수 있고, 대체로 아크릴산 중에서 대단히 낮은 경화율을 갖는다. 따라서, 주형의 생산성 향상에 기여할 수 있다. 이 아크릴 단량체 및 저중합체가 사용될 때, 형상-전달 층은 광학적으로 투명하게 된다. 따라서, 이러한 형상-전달 층을 갖는 가요성 주형은 PDP 리브 또는 다른 미세 구조들이 제작될 때 광-경화성 주형 재료를 사용할 수 있게 한다.

UV-경화성 화합물은 광고분자화 기폭제(initiator) 및 다른 첨가물들을 필요할 때는 언제든지 임의로 포함할 수 있다. 광고분자화 기폭제의 예들은 2-하이드 록시-2-메틸-1-페닐프로판-1-온(2-hydroxy-2-methyl-1-phenylpropane-1-on)을 포함한다. 광고분자화 기폭제는 UV-경화성 화합물에 다양한 양으로 사용될 수 있지만, 양은 바람직하게는 아크릴 단량체 및/또는 저중합체의 총량에 대해 약 0.1 내지 약 10wt% 이다. 광고분자화 기폭제의 양이 0.1wt% 보다 적으면, 경화 반응이 지체되거나 경화가 충분히 이루어지지 않는다. 반대로, 광고분자화 기폭제의 양이 10wt% 보다 많으면, 경화 단계가 끝난 이후에도 미반응 광고분자화 기폭제가 남고, 수지의 황색화 및 오염 같은 문제들 및 증발로 인한 수지의 수축이 일어난다. 다른 유용한 첨가물의 예는 정전기 방지제이다.

형상-전달 층(22)은 주형 및 PDP 의 구조에 따라 다양한 두께로 사용될 수 있다. 그러나, 두께는 일반적으로 약 5 내지 1000㎛ 범위 이내이고, 바람직하게는 약 10 내지 약 800㎛ 범위 이내이고, 더욱 바람직하게는 약 50 내지 약 700㎛ 범위 이내이다. 형상-전달 층의 두께가 5㎛ 이하일 때, 필요한 리브 높이가 얻어질 수 없다. 발명에 따른 형상-전달 층에서, 대형 리브 높이를 보장하기 위해 형상-전달 층의 두께가 1,000㎛ 만큼 클 때조차 마스터 주형으로부터 주형을 제거하는 데 문제가 발생하지 않는다. 형상-전달 층의 두께가 1,000㎛ 보다 클 때, UV-경화성 화합물의 경화 수축으로 인해 응력이 커져서, 주형의 뒤틀림 및 치수 정확성의 열화 같은 문제들이 발생한다. 발명에 따른 주형에서는, 홈 패턴의 깊이가 리브 높이에 대응하는 방식으로 증가될 때, 즉 형상-전달 층의 두께가 큰 값으로 설계된 때조차 완성된 주형이 작은 힘으로 마스터 주형으로부터 쉽게 제거될 수 있는 것이 중요하다.

여기에서, 형상-전달 층(22)의 표면에 성형된 홈 패턴(24)이 설명된다. 홈 패턴(24)의 깊이, 피치 및 폭은 계획된 PDP 리브의 패턴(직선 패턴 또는 격자 모양 패턴) 및 형상-전달 층 자체의 두께에 따라 넓은 범위에서 변할 수 있다. 도8에 도시된 격자 모양 PDP 리브의 주형(20)의 경우에, (리브 높이에 대응하는)홈 패턴들(24)의 깊이는 일반적으로 약 50 내지 약 500㎛ 범위 이내이고, 바람직하게는 150 내지 300㎛ 범위 이내이다. 홈 패턴(4)의 피치는 일반적으로 100 내지 약 1,000㎛ 범위 이내이고, 바람직하게는 약 150 내지 800㎛ 범위 이내이다. 상부 면과 하부 면 사이에 다를 수 있는, 홈 패턴(4)의 폭은 일반적으로 약 10 내지 약 100㎛ 범위 이내이고 바람직하게는 약 50 내지 약 80㎛ 범위 이내이다. 광-경화 재료를 사용하여 높은 치수 정확성으로 PDP 리브를 효율적으로 제작하기 위해, 형상-전달 층(22)은 바람직하게는 투명하다.

형상-전달 층(22)을 지지하기 위한 지지부(21)의 형태, 재료 및 두께는 지지부(21)가 충분한 가요성 및 주형의 가요성을 보장하기에 적절한 경도를 갖는 한 이에 제한되지 않는다. 일반적으로, 플라스틱 재료(플라스틱 필름)의 가요성 필름이 지지부로서 유용하게 사용될 수 있다. 바람직하게는 플라스틱 필름은 투명하고, 최소한 형상-전달 층의 성형을 위해 방사되는 자외선을 통과시키기에 충분한 투명성을 가져야 한다. 생성된 주형을 사용하여 광-경화성 재료로부터 PDP 리브 및 다른 미세 구조들을 제작할 때, 지지부 및 형상-전달 층 모두가 바람직하게는 투명하다.

본 발명을 실행하는 플라스틱 필름을 성형하기에 적절한 플라스틱 재료들의 예들은, 테레프탈산 폴리에틸렌(polyethylene terephthalate)(PET), 나프탈렌산 폴리에틸렌(polyethylene naphthalate)(PEN), 신장된 폴리프로필렌(stretched poly propylene), 폴리카보네이트(polycarbonate) 및 트리아세테이트(triacetate)를 포함하고, 결코 이에 제한되지는 않는다. 예를 들면, 테토론(Tetolon™) 필름 같은 폴리에스테르 필름이 지지부로서 유용하게 사용될 수 있다. 플라스틱 필름들은 단층 필름 또는 2개 이상의 복합 또는 적층 필름으로 사용될 수 있다.

상기 기술된 플라스틱 필름들 또는 다른 지지부들은 주형 및 PDP의 구조에 따라 다양한 두께로 사용될 수 있지만, 두께는 일반적으로 약 50 내지 약 500㎛ 범위 이내이고 바람직하게는 약 100 내지 약 400㎛ 범위 이내이다. 지지부의 두께가 50㎛ 이하일 때, 필름의 강성이 낮아져서 주름 및 파손이 일어나기 쉽다. 지지부의 두께가 500㎛를 초과할 때, 반대로, 필름의 가요성이 떨어져서 취급 특성이 나빠진다.

플라스틱 필름은 일반적으로 플라스틱 재료를 시트로 성형하여 얻어지고, 시트로 절단되거나 롤로 감겨지는 형태로 통상적으로 이용 가능하다. 필요하다면, 플라스틱 필름에 형상-전달 층의 접착력을 향상시키기 위해 플라스틱 필름에 임의의 표면 처리가 적용될 수 있다.

게다가, 상기 기술된 방식으로 제작된 가요성 주형은 격자 모양 리브 패턴을 갖는 PDP 리브를 성형하는데 유용하다. 가요성 주형이 사용될 때, 자외선이 방전 디스플레이 셀로부터 바깥으로 쉽게 빠지지 않는 리브 구조를 갖는 대형 스크린 PDP가 진공 장비 및/또는 복잡한 공정을 대신하여 단지 적층 롤을 사용하여 쉽게 제작될 수 있다.

가요성 성형 주형을 사용하여 PDP 리브 제작하는 대표적 예는 편평한 유리 시트 위에 성형된 리브들을 갖는 PDP 기판(배면 판)의 제작이다. 다음으로, 도7에 도시된 방법으로 제작된 도8의 가요성 성형 주형(20)의 사용으로 격자 모양 리브 패턴을 가진 PDP 리브 제작 방법이 도9를 참조하여 단계적으로 설명된다. 그런데, 일본 미심사특허공개 제2004-191345호의 도1 내지 도3에서 도시된 제작 장치가 발명의 방법을 실행하는데 유용하게 사용될 수 있다.

먼저, 도시되지 않은, 스트라이프 모양 전극들이 미리 정해진 패턴으로 배치된 편평한 유리 시트가 준비되고 스툴(stool)에 놓여진다. 다음, 도9a에 도시된 바와 같이, 표면에 홈 패턴을 갖는 발명의 가요성 주형(20)이 편평한 유리 시트(51)의 미리 정해진 위치에 놓여지고, 편평한 유리 시트(51) 및 성형 주형(10)이 정렬된다. 성형 주형(20)이 투명하기 때문에, 편평한 유리 시트(51) 위에 전극들과 위치 설정하기가 쉽다. 이하, 상세히 설명한다. 위치설정은 눈 또는 예를 들면, CCD 카메라와 같은 센서를 사용하여 실행될 수 있다. 이 경우에, 필요할 때는 언제든지, 성형 주형(20)의 홈 부분들 및 편평한 유리 시트(31)상의 인접 전극들 사이에 간격들이 온도 및 습도를 조정하여 일치될 수 있다. 일반적으로, 성형 주형(20) 및 편평한 유리 시트(51)는 온도 및 습도의 변화에 따라 팽창과 수축을 겪고, 그 정도가 서로 다르다. 따라서, 편평한 유리 시트(51) 및 성형 주형(20)의 위치설정이 끝난 후에, 그 순간의 온도 및 습도를 유지하기 위해 조절이 된다. 이러한 조절 방법은 특히 대형 면적을 갖는 PDP 기판을 제작하기에 효과적이다.

이어서, 적층 롤(23)이 성형 주형(20)의 단부들 중 일단에 놓여진다. 적층 롤(23)은 바람직하게는 고무 롤이다. 이 때에, 성형 주형(20)의 단부들 중 일단은 바람직하게는 편평한 유리 시트(51) 위에 고정된다. 왜냐하면, 이전에 위치설정이 끝난 편평한 유리 시트(51) 및 성형 주형(20)의 위치설정 에러를 방지할 수 있기 때문이다.

다음으로, 성형 주형(20)의 다른 자유 단이 홀더(도시 않음)를 사용하여 들려지고 편평한 유리 시트(51)을 노출시키기 위해 적층 롤(23) 위로 이동된다. 이 때에 성형 주형(20)의 주름을 방지하고 성형 주형(20) 및 편평한 유리 시트(51) 사이 위치를 유지하기 위해서 성형 주형(20)에 장력이 가해져서는 안된다. 그러나, 위치가 유지되는 한 다른 방법들이 사용될 수 있다. 성형 주형(20)이 이 제작 방법에서 가요성을 가지기 때문에, 도면에서 도시된 바와 같이 성형 주형(20)이 접어올려질 때조차, 성형 주형(20)은 원래 위치 상태로 정확히 돌아올 수 있다.

다음으로, 리브 성형을 위해 필요한 미리 정해진 양의 리브 전구물질(53)이 편평한 유리 시트(51) 위에 제공된다. 예를 들면, 노즐을 가진 반죽 호퍼(hopper)가 리브 전구물질을 공급하기 위해 사용될 수 있다.

여기에서, "리브 전구물질"이라는 용어는 최종적으로 계획된 리브 주형을 성형할 수 있는 임의의 주형 재료를 의미하고, 리브 주형을 성형할 수 있는 한 특별히 제한되지 않는다. 전구물질은 열경화성 또는 광경화성일 수 있다. 광경화성 리브 전구물질은 투명 가요성 주형과 함께 조합될 때 대단히 효과적으로 사용될 수 있다. 상기 기술된 바와 같이, 가요성 주형은 기포 및 변형과 같은 결함들을 수반 하지 않고 빛의 불균일한 분산을 억제할 수 있다. 따라서, 주형 재료는 균일하게 경화될 수 있고, 안정적이고 우수한 품질을 갖는 리브를 제공한다.

리브 전구물질에 적절한 화합물의 예는 기본적으로 (1)알루미늄 산화물 같은 리브 형상을 제공하는 세라믹 성분, (2)세라믹 성분 사이 틈을 채우고 리브들에 콤팩트함을 전달하는, 납유리 또는 인산유리 같은 유리 성분, (3)세라믹 성분과 결합되고 세라믹 성분을 저장하고 유지하기 위한 바인더(binder) 성분, 및 그것의 경화제 또는 중합화 기폭제를 포함하는 화합물이다. 바인더 성분의 경화는 바람직하게는 열에 의존하지 않고 빛의 방사를 통해 달성된다. 이런 경우에, 편평한 유리 시트의 열변형이 고려될 필요가 없다. 필요할 때는 언제든지, 산화물, 소금 또는 망간(manganese,Mn), 철(iron,Fe), 코발트(cobalt,Co), 니켈(nickel,Ni), 구리(copp er,Cu), 아연(zinc,Zn), 인듐(indium,In), 주석(tin,Sn), 루테늄(ruthenium,Ru), 로듐(rhodium,Rh), 팔라듐(palladium,Pd), 은(silver,Ag), 이리듐(iridium,Ir), 백금(platinum,Pt), 금(gold,Au) 또는 세륨(cerium,Ce), 크롬(chromium,Cr) 합성물을 포함하는 산화 촉매가 화합물에 부가되어서 바인더 성분의 제거 온도를 낮춘다.

도면에 도시된 제작 방법이 실행될 때, 리브 전구물질(53)은 편평한 유리 시트(31) 위 전체 부분에 균일하게 공급되지 않는다. 도9a에 도시된 바와 같이 리브 전구물질(53)은 적층 롤(23)에 근접하여서만 편평한 유리 시트(31)에 공급될 필요가 있다. 적층 롤(23)이 이후 단계에서 주형(20) 위를 움직일 때, 편평한 유리 시트(51) 위에 리브 전구물질(53)을 균일하게 펼 수 있다. 이러한 경우에, 리브 전구물질(53)은 일반적으로 약 20,000cps 이하의 점성을 가지고, 더욱 바람직하게는 약 5,000cps 이하이다. 리브 전구물질의 점성이 20,000cps 보다 높을 때, 적층 롤은 충분히 리브 전구물질을 펼 수 없다. 결과적으로, 공기가 주형의 홈 부분들에 갇히고 리브 결함이 유발된다. 사실, 리브 전구물질의 점성이 약 20,000cps 이하일 때, 적층 롤이 단부들 중 일단부터 편평한 유리 시트의 다른 단부까지 단지 한번 움직일 때 리브 전구 물질은 편평한 유리 시트 및 주형 사이에 균일하게 분포되고, 공기를 가두지 않고 모든 홈 부분들을 균일하게 채울 수 있다. 그러나, 리브 전구물질의 공급 방법이 상기 기술된 방법에 한정되지 않는다. 예를 들면, 도면에 도시되지는 않았지만, 리브 전구물질이 편평한 유리 시트의 전면에 코팅될 수도 있다. 이 경우에, 코팅을 위한 리브 전구물질은 상기 기술된 것과 같은 점성을 갖는다. 특히, 격자 모양 패턴을 갖는 리브들이 성형될 때, 점성은 약 20,000cps 이하이고 바람직하게는 약 5,000cps 이하이다.

다음으로, 모터(도시 않음)가 구동되고 적층 롤(23)이 도9a에서 도시된 바와 같이 주형(20) 위에 미리 정해진 속도로 이동한다. 적층 롤(23)이 주형(20) 위에서 이런 방식으로 이동하는 동안, 적층 롤(23)의 무게로 인하여 단부들 중 일단에서부터 다른 단부까지 주형(20)에 압력이 가해지고, 리브 전구물질(53)이 편평한 유리 시트(51) 및 주형(20) 사이에 분포되고 또한 주형(20)의 홈 부분들을 채운다. 다시 말하면, 리브 전구물질(53)이 순차적으로 홈 부분들의 공기를 대체하며 홈 부분들을 채운다. 이때에, 리브 전구물질의 점성, 적층 롤의 직경, 적층 롤의 무게 또는 이동 속도가 적절히 조절될 때 리브 전구물질의 두께가 수십 미크론(micron) 범위에서 조절될 수 있다.

도면에 도시된 제작 방법에 따라, 주형의 홈 부분들이 또한 공기 채널로 작용한다. 홈 부분들이 공기를 모을 때조차, 상기 기술된 압력이 가해질 때 공기가 주형 및 주변 부분 밖으로 효율적으로 방출될 수 있다. 결과적으로, 이러한 제작 방법은 리브 전구물질이 대기압에서 충전될 때조차 기포가 남는 것을 방지할 수 있다. 다시 말하면, 감소된 압력이 리브 전구물질을 충전하기 위해 적용될 필요가 없다. 그러나, 말할 필요도 없이, 기포들은 감소된 압력 상태 하에서 더욱 쉽게 제거될 수 있다.

이어서, 리브 전구물질이 경화된다. 편평한 유리 시트(51) 위에 펼쳐진 리브 전구물질(53)이 광경화성 타입일 때, 도9b에서 도시된 바와 같이, 편평한 유리 시트(51) 및 주형(20)의 적층체가 빛 방사 장치(도시 않음)에 놓여지고, 자외선 같은 광선이 리브 전구물질(53)을 경화시키기 위해서 편평한 유리 시트(51) 및 주형(20)을 통하여 리브 전구물질(53)에 방사된다. 리브 전구물질의 주형, 즉 리브 그 자체가 이런 방식으로 얻어질 수 있다.

최종적으로, 생성된 리브(54)들이 편평한 유리 시트(51)에 접착되어 남는 반면, 편평한 유리 시트(51) 및 주형(20)은 빛 방사 장치로부터 꺼내지고 성형 주형(20)은 도9c에 도시된 바와 같이 벗겨지고 제거된다. 발명에 따른 주형(10)은 취급 특성 또한 우수하기 때문에, 편평한 유리 시트(31)에 접착된 리브(54)들을 파괴하지 않고 주형(10)은 제한된 힘으로 쉽게 벗겨지고 제거될 수 있다. 말할 필요도 없이, 벗김/제거 작업을 위해 대형 장치가 필요하지 않다.

본 발명에 따른 미세 구조 복제를 위한 마스터 주형 및 제작 공정이 특별히 PDP 리브들의 제작을 참조하여 위에서 기술되었다. 그러나, 상기 기술들로부터 이해되는 바와 같이, 본 발명은 다른 미세 구조들의 제작에 유용하게 사용될 수 있다.

본 발명이 적용될 수 있는 다른 예로서, 표면에 미세 구조 패턴을 갖는 액체 운송부재가 있다. 미세 구조 패턴은 액체를 직접 흐르게 하기 위한 마이크로채널로서 작용할 수 있다. 예를 들면, 액체 운송부재는 국제 특허공개(공보) 제2002-535039호 및 WO99/09923호에서 공개된 물품들 형태로 유용하게 사용될 수 있다. 게다가, 본 발명의 액체 운송부재는 예를 들면, 건물 외벽으로 유용하다. 이들 및 다른 적용예들에서, 액체 운송부재의 표면은 바람직하게는 산화티타늄과 같은 광촉매로 코팅된다. 광촉매 코팅을 사용하여, 오염의 방지 및 오염물질 제거와 같은 현저한 효과에 더하여, 액체의 운송을 더욱 가속시키는 것이 가능하다.

본 발명이 적용될 수 있는 또 다른 예는 미생물들을 찾고 열거하는데 유용한미세유체 물품이고, 배양 장치의 복수의 미세 구획들로부터 성형될 수 있다. 복수의 이들 미세 구획들 또는 미세 구조 조립물들이 또한 생물학적 또는 화학적 조립품 장치로서 작용할 수 있다. 예를 들면, 미세 구조 패턴이 미국 특허 제6,696,286호에서 공개된 물품 형태로 유용하게 사용될 수 있다.

예들

본 발명이 다음 예들을 참조하여 상세히 설명된다. 기술 분야에서 숙련된 자들은 발명이 이들 예들에 제한되지 않는다는 것을 쉽게 이해할 수 있다.

예1

PDP 리브 복제를 위한 마스터 주형의 제작:

두께 5mm, 폭 100mm, 길이 100m 를 가진 알루미늄 시트가 마스터 주형의 패턴 지지층으로 사용되기 위해 준비되었다. 니켈-알루미늄(Ni-Al) 합금의 얇은 필름이 알루미늄 시트의 표면들 중 한 면에 두께 50㎛ 필름으로 적층되었다. 다음에, 세라믹 층 필름이 준비된 알루미늄 시트 위 니켈-알루미늄 합금 위에 두께 200㎛ 로 플라즈마 스프레이되었다. 세라믹 층이 격자 모양 리브 패턴에 대응하는 돌출부 패턴을 성형하기 위한 패턴 성형 층으로 작용하였고, 사용된 세라믹은 Mg0-SiO₂였다.

다음으로, Mg0-SiO₂층을 패턴화하기 위한 샌드 블라스트 내성을 가진 마스크가 생성된 적층 알루미늄 시트의 Mg0-SiO₂층 위에 다음 방식으로 형성되었다.

먼저, 드라이 필름 레지스트(듀퐁 MRC 드라이 필름 사의 제품으로서 상표명, "리스톤 사(Liston™ SA)100")가 적층 알루미늄 시트의 Mg0-SiO₂층에 접착되었다. 다음, 균일한 자외선이 소정의 격자 모양 리브 패턴에 대응하는 잠상을 형성하기 위해 드라이 필름 레지스트에 위에서부터 방사되었다. 잠상을 성형하기 위해, 우시오 덴키 케이. 케이.(Ushio Denki K.K.)의 제품인 초고압력 수은 램프가 사용되었다. 자외선 방사량은 150 내지 200 mJ/㎠ 이었다. 패턴 노출이 끝난 후에, 노출된 드라이 필름 레지스트는 수성 탄산나트륨 용액을 사용하여 현상되었고, 물세정되었고, 건조되었다. 따라서 규칙적으로 형성된 사각형 개방 부분들을 갖고 Mg0-SiO₂층이 각각의 개방 부분에서 노출된 마스크가 얻어졌다. 측정되었을 때, 생성된 마스크의 개방 부분은 길이 680㎛ 및 폭 230㎛ 의 사각형을 가졌다. 개방 부분들은 길이 730㎛ 및 폭 280㎛ 의 주기로 규칙적으로 반복되었고, 수는 종방향으로 108 및 횡방향으로 284 개였다. 다시 말하면, 마스크의 사각형 개방 부분들의 총수는 30,672개였다. 한편, 개방 부분들은 PDP 리브의 방전 디스플레이 셀들에 대응되었다.

샌드 블라스트 내성 마스크가 상기 기술된 방식으로 형성된 후에, 기재층으로서 Mg0-SiO₂층이 샌드 블라스트 방법을 사용하여 연삭되었고 노출된 부분들만이 선택적으로 제거되었다. 사용된 샌드 블라스트 조건은 다음과 같았다.

연마제: WA#600

압력: 0.35MPa

연마제의 사출이 Mg0-SiO₂기재층의 니켈-알루미늄(Ni-Al)합금면이 마스크의 개방 부분들에서 균일하게 노출될 때까지 계속되었다.

층의 연삭 및 제거가 완성된 후에, 불필요한 마스크는 수성 수산화나크륨 용액을 사용하여 벗겨지고 제거되었고, 물세정되었고, 건조되었다. 따라서, Mg0-SiO₂층이 마스크의 개방 부분들에서 완전히 연삭되고 제거된 PDP 리브 복제를 위한 마스터 주형이 얻어졌고, Mg0-SiO₂층이 리브에 대응하는 부분들에 날카로운 돌출부 패턴으로 남았다.

가요성 주형의 제작:

상기 기술된 마스터 주형의 미세 구조 조건을 지키기 위하여, 마스터 주형의 격자 모양 패턴이 UV-경화성 화합물에 전달되었고 가요성 주형이 제작되었다.

UV-경화성 화합물이 제작된 마스터 주형의 미세 구조 표면에 적용되었다. 그 후에, 188㎛ 두께를 갖는 PET 필름(테진사 제품으로서 상표명,"HPE188")이 마스터 주형의 표면을 덮는 방식으로 적층되었다. PET 필름이 신중하게 적층 롤을 사용하여 밀어졌을 때, UV-경화성 화합물이 마스터 주형의 함몰부로 완전히 채워졌고 공기 포착이 없었다.

이 조건하에, 300 내지 400nm의 파장(피크(peak) 파장:352nm)을 가진 자외선 이 미츠비시 덴키-오슬람사(Mitsubishi Denki-Oslam Co)의 형광램프 제품으로부터 UV-경화성 화합물에 60초 동안 PET 필름을 통하여 방사되었다. 자외선의 방사량은 200 내지 300 mJ/㎠ 이었다. UV-경화성 화합물이 경화되었고 형상-전달 층이 만들어졌다. 이어서, PET 필름 및 형상-전달 층이 마스터 주형으로부터 벗겨졌을 때, 마스터 주형의 돌출부 패턴에 대응하는 형상 및 크기를 갖는 많은 수의 홈 부분들을 가진 가요성 주형이 만들어졌다.

생성된 가요성 주형의 표면의 미세 구조 조건은 스캐닝 전자현미경(배율 70배)을 통하여 검사되었다. 마스터 주형의 격자 모양 돌출부 패턴에 대응하는 상부 단부에 730㎛ 피치 및 50㎛ 폭을 가진 횡방향 홈들 및 상부 단부에 280㎛ 피치 및 50㎛ 폭을 가진 종방향 홈들을 가진 격자 모양 홈 패턴이 PET 필름에 성형되었는지 검사되었다.

다음으로, 같은 가요성 주형이 종방향으로 수직으로 절단되었고, 절단면이 스캐닝 전자현미경(배율 70배)을 통하여 검사되었다. 도10(전자현미경사진)에 도시된 바와 같이 PDP 리브 복제에 적절한 미세 구조를 갖는 주형이 성형되었는지 확인되었다. (리브들로 둘러싸인 셀들의 바닥 면에 대응하는)형상-전달 층(22)의 표 면 구역은 실질적으로 편평하였고, 폭은 약 100㎛ 이었다.

예2

PDP 리브 복제를 위한 마스터 주형의 제작:

두께 5mm, 폭 400mm, 길이 300mm 를 갖는 스테인레스 스틸(stainless steel) 시트가 마스터 주형의 패턴 지지층으로 사용하기 위해 준비되었다. 스테인레스 시트의 평균 표면 두께(Ra)는 약 1.6㎛ 이었다. 다음으로, 준비된 스테인레스 스틸 시트 위에 유리층이 200㎛ 두께로 에나멜링으로 형성되었다. 유리 층은 격자 모양 리브 패턴에 대응하는 돌출부 패턴을 성형하기 위한 패턴 성형 층으로 작용하였다. 여기서 사용된 유리는 저융해 유리(

)타입유리,DTA 천이점:451℃,열팽창계수:7.2ppm/℃)이었다.

다음으로, 저융해 유리층을 패턴화하기 위한 샌드 블라스트 내성을 갖는 마스크가 생성된 적층 시트의 저융해 유리층 위에 다음 방식으로 형성된다.

먼저, 드라이 필름 레지스트(듀퐁 MRC 드라이 필름 사의 제품인 상표명 "리스톤 사(Liston™ SA)100")가 적층 알루미늄 시트의 저융해 유리층에 접착되었다. 다음, 균일한 자외선이 소정의 격자 모양 리브 패턴에 대응하는 잠상을 형성하기 위해 드라이 필름 레지스트에 위에서부터 방사되었다. 잠상을 형성하기 위해, 우시오 덴키 케이. 케이.(Ushio Denki K.K.)의 제품인 초고압력 수은 램프가 사용되었다. 자외선 방사량은 150 내지 200 mJ/㎠ 이었다. 패턴 노출이 끝난 후에, 노출된 드라이 필름 레지스트은 수성 탄산나트륨 용액을 사용하여 현상되었고, 물로 세정되었고, 건조되었다. 따라서 규칙적으로 성형된 사각형 개방 부분들을 갖고 저융해 유리층이 각각의 개방 부분에서 노출된 마스크가 얻어졌다. 측정되었을 때, 생성된 마스크의 개방 부분은 길이 700㎛ 및 폭 200㎛ 의 사각형을 가졌다. 개방 부분들은 길이 800㎛ 및 폭 270㎛ 의 주기로 규칙적으로 반복되었고, 수는 종방향으로 180 및 횡방향으로 840 개이었다. 다시 말하면, 마스크의 사각형 개방 부분들의 총수는 151,200개이었다. 한편, 개방 부분들은 PDP 리브의 방전 디스플레이 셀들에 대응되었다.

샌드 블라스트 내성 마스크가 상기 기술된 방식으로 형성된 후에, 기재층으로서 저융해 유리층이 샌드 블라스트 방법을 사용하여 연삭되었고 노출된 부분들만이 선택적으로 제거되었다. 사용되는 샌드블라스트 조건은 예1의 조건과 같았다. 저융해 유리층의 기재층 스테인레스 스틸 시트가 마스크의 개방 부분들에서 균일하게 노출될 때까지 연마제의 사출이 계속되었다.

저융해 유리층의 연삭 및 제거가 끝난 후에, 불필요한 마스크가 수성 수산화나크륨 용액을 사용하여 벗겨지고 제거되었고, 물세정되었고, 건조되었다. 따라서 저융해 유리층이 마스크의 개방 부분들에서 완전히 연삭되었고 제거된 PDP 리브 복제를 위한 마스터 주형이 얻어졌고, 저융해 유리층이 리브에 대응하는 부분들에 날카로운 돌출부 패턴이 남았다.

가요성 주형의 제작:

상기 기술된 마스터 주형의 미세 구조의 조건을 지키기 위해, 마스터 주형의 격자 모양 패턴이 UV-경화성 화합물로 전달되었고 가요성 주형이 제작되었다. 가요성 주형을 제작하기 위한 절차는 예1과 같았다. PET 필름 및 형상-전달 층이 마 스터 주형으로부터 벗겨졌을 때, 마스터 주형의 돌출부 패턴에 대응하는 형상 및 크기를 갖는 다수의 홈 부분들을 갖는 가요성 주형이 얻어졌다.

생성된 가요성 주형의 표면의 미세 구조 조건은 스캐닝 전자현미경(배율 100배)을 통하여 검사되었다. 마스터 주형의 격자 모양 돌출부 패턴에 대응하는 상부 단부에 800㎛ 피치 및 100㎛ 폭을 가진 횡방향 홈들 및 상부 단부에 270㎛ 피치 및 70㎛ 폭을 가진 종방향 홈들을 가진 격자 모양 홈 패턴이 PET 필름에 성형되었는지 검사되었다.

다음으로, 같은 가요성 주형이 종방향으로 수직으로 절단되었고, 절단면이 스캐닝 전자현미경(배율 100배)을 통하여 검사되었다. 도11(전자현미경사진)에 도시된 바와 같은 PDP 리브 복제에 적절한 미세 구조를 갖는 주형이 성형되었는지 확인되었다. (리브들로 둘러싸인 셀들의 바닥 면에 대응하는)형상-전달 층(22)의 표면 구역은 실질적으로 편평하였고, 폭은 약 100㎛ 이었다.

비교예1

PDP 리브 복제를 위한 마스터 주형의 제작:

두께 5mm, 폭 100mm, 길이 100m 를 가진 유리 기판이 마스터 주형의 패턴 지지층으로 사용되기 위해 준비되었다. 기판을 위해 사용되는 유리는 소다 석회 유리였다.

다음으로, 유리 기판을 패턴화하기 위한 샌드 블라스트 내성을 가진 마스크가 예1에서 기술된 방식을 사용하여 유리 기판 위에 형성되었다. 측정되었을 때, 생성된 마스크의 개방 부분은 길이 680㎛ 및 폭 230㎛ 의 사각형을 가졌다. 개방 부분들은 길이 730㎛ 및 폭 280㎛ 의 주기로 규칙적으로 반복되었고, 수는 종방향으로 108 및 횡방향으로 284 개이었다. 다시 말하면, 마스크의 사각형 개방 부분들의 총수는 30,672개이었다. 한편, 개방 부분들은 PDP 리브의 방전 디스플레이 셀들에 대응되었다.

샌드 블라스트 내성 마스크가 상기 기술된 방식으로 형성된 후에, 유리 기판의 표면층이 샌드 블라스트 방법을 사용하여 연삭되었고 노출된 부분들만이 선택적으로 제거되었다. 사용된 샌드 블라스트 조건은 예1과 같았다. 연마제의 사출이 절단 구멍의 가장 깊은 부분 깊이가 200㎛ 에 이를 때까지 계속되었다.

연마제의 사출이 완성된 후에, 불필요한 마스크는 수성 수산화나크륨 용액을 사용하여 벗겨지고 제거되었고, 물세정되었고, 건조되었다. 따라서 유리 기판이 마스크의 개방 부분들에서 실질적으로 V-형상으로 연삭되고 제거된 PDP 리브 복제를 위한 마스터 주형이 얻어졌고, 리브에 대응하는 부분들에 삼각형 단면 형상을 가진 돌출부 패턴으로 남았다.

가요성 주형의 제작:

상기 기술된 마스터 주형의 미세 구조 조건을 지키기 위하여, 마스터 주형의 격자 모양 패턴이 UV-경화성 화합물에 전달되었고 가요성 주형이 제작되었다. 가요성 주형 제작을 위한 절차는 예1과 같았다. PET 필름 및 형상-전달 층이 마스터 주형에서 벗겨졌을 때, 마스터 주형의 돌출부 패턴에 대응하는 형상 및 크기를 갖는 많은 수의 V-모양 홈 부분들을 가진 가요성 주형이 만들어졌다.

생성된 가요성 주형의 표면의 미세 구조 조건은 스캐닝 전자현미경(배율 70 배)을 통하여 검사되었다. 마스터 주형의 격자 모양 돌출부 패턴에 대응하는 상부 단부에 730㎛ 피치 및 50㎛ 폭을 가진 횡방향 홈들 및 상부 단부에 280㎛ 피치 및 50㎛ 폭을 가진 종방향 홈들을 가진 격자 모양 홈 패턴이 PET 필름에 성형되었는지 검사되었다.

다음으로, 같은 가요성 주형이 종방향으로 수직으로 절단되었고, 절단면이 스캐닝 전자현미경(배율 70배)을 통하여 검사되었다. 도12(전자현미경사진)에 도시된 바와 같은 PDP 리브 복제에 적절하지 않은 미세 구조를 갖는 주형이 성형되었는지 확인되었다. (리브들로 둘러싸인 셀들의 바닥 면에 대응하는)형상-전달 층(22)의 표면구역(22c)은 편평한 부분을 가지지 않았고, 약 25 내지 약35㎛ 의 반경(R)을 가진 커브 형상이 존재하였다.

Claims (17)

1. 고연삭속도 재료로 구성된 지지층 및 상기 지지층으로 지지되는 저연삭속도 재료로 구성된 미세 구조 패턴을 포함하는 마스터 주형.
2. 제1항에 있어서, 상기 고연삭속도 재료가 금속 재료인 마스터 주형.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 저연삭속도 재료가 유리 또는 세라믹인 마스터 주형.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 주형이 플라즈마 디스플레이 패널 리브들을 제작하기에 적절한 마스터 주형.
5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 주형이 미세유체 물품들을 제작하기에 적절한 마스터 주형.
6. 제1항에 있어서, 상기 미세 구조 패턴이 미리 정해진 간격으로 서로 교차하면서 실질적으로 평행하게 배치된 복수의 릿지 모양 돌출부들을 포함하는 격자 모양 돌출부 패턴인 마스터 주형.
7. 금속 재료로 구성된 지지층과,

   상기 지지층 위에 형성된 유리 또는 세라믹 재료로 구성된 미세 구조 패턴을 포함하고, 상기 미세 구조 패턴이 150 내지 300㎛의 높이, 150 내지 800㎛의 피치, 50 내지 80㎛의 폭을 갖는 리브들을 포함하는 마스터 주형.
8. 고연삭속도 재료로 구성된 지지층 및 상기 지지층으로 지지되는 저연삭속도 재료로 구성된 미세 구조 패턴을 포함하며, 미세 구조 패턴이 형성되도록 상기 저연삭속도 재료를 선택적으로 제거하여 상기 미세 구조 패턴이 형성되는 마스터 주형.
9. 제8항에 있어서, 저연삭 재료가 샌드 블라스팅으로 제거되는 마스터 주형.
10. 제8항에 있어서, 저연삭 재료가 화학적 에칭으로 제거되는 마스터 주형.
11. 저연삭속도 재료로부터 지지층을 형성하는 단계,

    복합 재료층을 형성하기 위해 상기 지지층 위에 고연삭속도 재료의 층을 배치하는 단계,

    상기 복합 재료층 위에 마스크를 형성하는 단계,

    지지층이 노출되도록 고연삭속도 재료의 상기 층을 선택적으로 제거하는 단계 및,

    상기 고연삭속도 재료의 상기 층으로부터 상기 마스크를 벗겨내는 단계를 포함하는 마스터 주형 제작 방법.
12. 제11항에 있어서, 상기 고연삭속도 재료가 금속 재료인 마스터 주형 제작 방법.
13. 제11항 또는 제12항에 있어서, 저연삭속도 재료가 유리 또는 세라믹인 마스터 주형 제작 방법.
14. 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 고연삭속도 재료가 샌드 블라스팅으로 제거되는 마스터 주형 제작 방법.
15. 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 고연삭속도 재료가 화학적 에칭으로 제거되는 마스터 주형 제작 방법.
16. 제11항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 고연삭속도 재료가 스프레잉,에나멜링,또는 졸-겔 방법으로 형성되는 마스터 주형 제작 방법.
17. 제11항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 마스크가 상기 복합 재료층 위에 마스크 형성 재료층을 형성하는 단계와 포토리소그래피에 의해 소정의 형 상으로 패터닝하는 단계들에 의해 형성되는 마스터 주형 제작 방법.

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