挠性模子、其制造方法以及制造精细结构的方法

专利名称：挠性模子、其制造方法以及制造精细结构的方法
技术领域：
本发明涉及模制工艺。更具体地说，本发明涉及挠性模子、其制造方法以及制造精细结构的方法。本发明可有利地用于制造各种精细结构，并且可特别有利地用于制造等离子体显示面板后板的隔肋。
背景技术：
众所周知，近年来，薄而轻的平板显示器作为下一代显示器器件已经受到越来越多的关注。一种典型的平板显示器是液晶显示器(LCD)，另一种典型的平板显示器是等离子体显示面板(PDP)。PDP的特点是较薄并具有大显示屏幕。因此，PDP已经开始用于商业目的，并且最近也开始作为壁挂电视用于家庭。
PDP通常包含很多精细的放电显示单元。如

图1所示意性示出的那样，每个放电显示单元56均由两块玻璃基板(即前表面玻璃基板61及后表面玻璃基板51)及在这两块玻璃基板之间被排布成预定形状的具有精细结构的隔肋(rib)(也称为“障肋”、“隔离物”或“障壁”)54所限定。在前表面玻璃基板61上设置有由扫描电极及维持电极组成的透明显示电极63、透明介质层62及透明保护层64。在后表面玻璃基板51上设置有寻址电极53及介质层52。具有扫描电极和维持电极的显示电极63与寻址电极53互相垂直，并且分别以一定间距排布成预定图形。每个放电显示单元56在其内壁上都具有荧光剂层55，所述单元还包含稀有气体(例如，氖-氙气体)，而且由于在上述电极之间的等离子体放电，每个放电显示单元56能够激发自发光的发光显示。
隔肋54通常由陶瓷的精细结构组成。一般来说，如图2所示意性示出的那样，隔肋54同寻址电极53一起预先排布在后表面玻璃基板51上，并且构成了PDP后表面板。由于隔肋的形状精度及尺寸精度对PDP的性能有很大影响，所以过去对用于制造隔肋的模子以及制造隔肋的方法已经作出了多种改进。例如，专利参考文献1和2已经提出了制造PDP放电显示单元障栅的方法，该方法包括以下步骤将可辐射固化的树脂填满轮转凹版(roll intaglio)印刷板的凹部，所述轮转凹版印刷板具有与PDP放电显示单元障栅形状一致的板表面；将膜层基板与该轮转凹版印刷板接触；照射可辐射固化的树脂并固化该树脂以形成固化的树脂层；将固化的树脂层与所述膜层基板一起剥离，从而产生具有片状凹部的模片，所述片状凹部具有与放电显示单元障栅形状相反的反向凸凹形状；将用于形成障栅的玻璃糊剂填满该模片的片状凹部；将该模片与玻璃基板紧密接触；剥离该模片并将玻璃糊剂从片状凹部转移到玻璃基板；并且烘烤并固化该玻璃糊剂。
将进一步解释PDP后板的隔肋。隔肋结构一般分为条状型和网格状(矩阵)型，近来网格状图形隔肋已经占主导地位。然而，在制造用于生产具有网格状图形的隔肋的模子的过程中，已经出现了严重的问题。如上所述，通过以下步骤来制造隔肋模子将可辐射固化的树脂填满模子(诸如轮转凹版印刷板)的凹部；照射可辐射固化的树脂并固化该树脂以形成固化的树脂层；并且将固化的树脂层与膜层基板一起剥离。但是，在模子用于制造具有较大表面面积和复杂形状的网格状隔肋图形时，在剥离步骤中必需用较大的力才能将成品从模子上剥离。结果，由于剥离而导致该固化的树脂层的支撑体发生变形，并且出现诸如模子翘曲、隔肋转印时的不均匀性及尺寸精度劣化之类的问题。顺便提及，在用于制造条状隔肋图形的模子中，因为隔肋互相平行排列，所以在模子的剥离方向上根本不存在任何障碍，从而通常容易剥离，并且无需可引起支撑体变形的较大的剥离力。
附图简要说明图1为示意性地示出现有技术的PDP例子的剖视图，对该PDP也可应用本发明。
图2为示出用于图1所示PDP的PDP后板的立体图。
图3为示出根据本发明的实施方案的挠性模子的透视图。
图4为沿图3的线IV-IV截取的模子的剖视图。
图5A-5C为分步地示出制造根据本发明的挠性模子的方法的剖视图。
图6A-6C为分步地示出制造根据本发明的PDP后板的方法的剖视图。
发明概述根据本发明的一个方面，提供了一种挠性模子，该挠性模子具有支撑体和由该支撑体支撑的形状赋予层，所述形状赋予层在其表面上有具有预定形状和预定尺寸的凹槽图案，其中，所述支撑体具有塑料材料的挠性膜；所述形状赋予层包含这样一种固化的树脂组合物，该组合物包含至少一种聚氨酯丙烯酸酯(urethane acrylate)低聚物和至少一种(甲基)丙烯酰基单体；其中所述固化的树脂的玻璃化转变温度为0℃或0℃以下。
根据本发明的另一个方面，提供了一种制造具有支撑体和形状赋予层的挠性模子的方法，该方法包括以下步骤通过施加刚描述过的可固化的组合物，按照预定膜厚形成可(例如，UV)固化的组合物层；将包含塑料材料的挠性膜支撑体堆叠到母模上，从而形成母模、可固化的组合物层和支撑体的堆叠体；通过例如对所述堆叠体照射紫外线(例如，从所述支撑体侧照射)来进行固化；并且使在固化所述组合物层时形成的形状赋予层和所述支撑体从所述母模上一起剥离。
根据本发明的另一个方面，提供了一种制造精细结构的方法，该方法包括以下步骤提供具有支撑体和形状赋予层的挠性模子，所述形状赋予层具有与所述精细结构凸起图形的形状和尺寸对应的凹槽图案；在基板和所述模子的形状赋予层之间的空隙内提供可固化的材料，以填满所述模子的所述凹槽图案；固化所述材料，从而形成与所述基板一体地结合的精细结构；以及从所述模子上剥离该精细结构。
在本文所述的每一种实施方案中，所述挠性模子可具有多种特征中的任何一种或这些特征的任何组合，所述特征包括每一种(甲基)丙烯酰基单体均选自于单官能度(甲基)丙烯酰基单体和双官能度(甲基)丙烯酰基单体；每一种聚氨酯丙烯酸酯低聚物的均聚物的玻璃化转变温度在-80℃至0℃的范围内；每一种(甲基)丙烯酰基单体的均聚物的玻璃化转变温度在-80℃至0℃的范围内；所述可聚合的组合物含有10重量％至90重量％的聚氨酯丙烯酸酯低聚物；所述支撑体的玻璃化转变温度为60℃至200℃；所述可聚合的组合物是用紫外线固化的；所述支撑体和形状赋予层是透明的；所述可固化的组合物的粘度在室温下在10至35,000cps的范围内；以及本文所述的其它特征。
优选实施方案详述根据本发明的挠性模子、其制造方法以及制造精细结构的方法可有利地通过不同实施方案实施。在下文中，对本发明的实施方案将在作为精细结构典型例子的PDP隔肋的制造过程方面进行说明，但本发明显然并不局限于制造PDP隔肋。
如参照图2已说明的那样，PDP的隔肋54排布在后表面玻璃基板51上，并且构成了PDP的后板。隔肋54的间隙(放电显示单元节距)C随着屏幕尺寸而变化，但是通常在大约150μm至大约400μm的范围内。这些隔肋一般必须满足两个要求，即“既无气泡也无缺陷(诸如变形)”以及“节距精度高”。关于节距精度，每个隔肋相对于寻址电极必须形成在预定的位置上，基本上没有位置误差。事实上，位置误差的容许量仅在几十个微米的范围内。当该位置误差超出该范围时，对可见光线的发射条件等会产生不利影响，从而不可能实现令人满意的自发光的发光显示。目前当屏幕尺寸增大时，节距精度问题变得十分严重了。
当隔肋54被视为一个整体时，总节距R(两端的隔肋54之间的距离；尽管附图中仅示出了五个隔肋，但是隔肋的数量通常是大约3,000)的误差必须是几十个ppm。一般而言，使用具有支撑体和形状赋予层的挠性模子制造隔肋是有利的，所述形状赋予层由所述支撑体支撑，并且具有凹槽图案。在这样的模制方法中，如对隔肋所要求的那样，对于模子的总节距(两端的凹槽之间的距离)要求其尺寸精度在大约几十个ppm或以下。
使用本发明的挠性模子可容易并高精度地制造附图所示的PDP隔肋，所述挠性模子是从与隔肋的形状和尺寸相符的母模中复制出来的。本发明的挠性模子一般为具有支撑体和由该支撑体支撑的形状赋予层的两层结构。但是，当形状赋予层本身可充当支撑体时，在本发明的模子中可以省略使用支撑体。尽管本发明的挠性模子基本上具有支撑体和形状赋予层的两层结构，但是如果需要的话，该挠性模子可具有一个或多个附加层或涂层。
只要支撑体具有足够的挠性及适当的硬度以能够支撑形状赋予层并确保模子的挠性，本发明的挠性模子中的支撑体的外形、材料及厚度都不受限制。一般来说，挠性膜(塑料膜)的塑料材料所具有的玻璃化转变温度(Tg)为大约60℃至大约200℃时，挠性膜可有利地用作支撑体。大约60至大约200℃的玻璃化转变温度适合给塑料膜提供合适的硬度。塑料膜优选为透明的，而且必须具有足够的透明度，以至少透射用于形成形状赋予层而照射的紫外线。尤其当考虑使用最后所得到的模子由可光固化的模制材料制造PDP隔肋及其它精细结构时，支撑体及形状赋予层都优选为透明的。
为了将用作支撑体的塑料膜中的挠性模子的凹槽部分的节距精度控制在几十个ppm，优选地选择比所述模制材料(优选为可光固化的材料诸如可UV固化的组合物)硬得多的塑料材料作为塑料膜，其中所述模制材料构成参与凹槽形成的形状赋予层。当使用软塑料膜作为支撑体时，可光固化的形状赋予层的固化收缩会引起支撑体本身的尺寸变化，并且因为可光固化的材料的固化收缩比通常为几个百分比，所以无法将凹槽部分的节距精度控制在几十个ppm。另一方面，当塑料膜较硬时，即使当可光固化的材料发生固化收缩时，也可保持支撑体本身的尺寸精度。因此，凹槽部分的节距精度可保持高精度。当塑料膜较硬时，在形成隔肋时节距的变动可限制在较低水平。因此，硬塑料膜有利于模压加工性和尺寸精度。此外，当塑料膜较硬时，模子的凹槽部分的节距精度仅依赖于塑料膜的尺寸变化。因此，为了稳定地提供具有期望的节距精度的模子，只需进行后处理，使得在制造后塑料膜的尺寸保持预定尺寸而且在模子中一点不变。
塑料膜的硬度可以通过(例如)刚度与张力的比(rigidity againsttension)或者拉伸强度来表示。塑料膜的拉伸强度通常至少为约5kg/mm2，优选地至少为约10kg/mm2。当塑料膜的拉伸强度低于5kg/mm2时，一旦从该模子中剥离最后所得到的模子或者从该模子中剥离PDP隔肋时，加工性能下降，从而很可能出现破裂或撕裂。
用于形成本发明的塑料膜的塑料材料的合适例子包括(但并不限于)聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)、工程塑料、超级工程塑料、聚碳酸酯及三乙酸酯。在它们之中，PET膜特别适合作支撑体，并且聚酯膜(如TetoronTM膜)可有利地用作支撑体。这些塑料膜可以作为单层膜或者由两种或多种塑料材料组合而成的叠层膜使用。
根据模子及PDP的结构，可使用各种不同厚度的上述塑料膜或其它支撑体。然而，该厚度通常在约50到500μm的范围内，并且优选在约100到约400μm的范围内。当支撑体的厚度小于50μm时，该膜的刚性变得很低以至很可能出现皱纹和破裂。相反，当支撑体的厚度超过500μm时，该膜的挠性下降，这使得加工性能也下降。
一般来说，通过将塑料材料模制成薄片而获得塑料膜。可以购到该塑料膜切成片或绕成卷的形式。如果需要，可对塑料膜进行任意的表面处理，以提高形状赋予层对塑料膜的粘附强度。
根据本发明的挠性模子的特征尤其体现在形状赋予层的结构上，其中所述形状赋予层被置于上述支撑体上。也就是说，形状赋予层具有以下特征(1)所述形状赋予层由可UV固化的组合物的固化后的树脂形成，其中可UV固化的组合物含丙烯酰基单体和(或)低聚物作为主要组分；以及(2)构成所述形状赋予层的所述固化树脂的玻璃化转变温度为0℃或0℃以下。
首先，形状赋予层由固化的树脂形成，该固化的树脂通过紫外线照射含丙烯酰基单体和/或低聚物的可UV固化的组合物固化形成。由于不必使用加长的加热炉来形成形状赋予层，而且，通过固化所述组合物可在相对较短时间内获得固化的树脂，所以由可UV固化的组合物来形成形状赋予层的方法是有用的。丙烯酰基单体和聚氨酯丙烯酸酯低聚物的玻璃化转变温度(Tg)优选分别为大约-80至大约0℃，这说明其均聚物具有这样的玻璃化转变温度。
玻璃化转变温度为大约-80至大约0℃并适用于形成形状赋予层的丙烯酰基单体的例子包括聚醚丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、丙烯酰胺、丙烯腈、丙烯酸、丙烯酸酯等。但是，它们不是限制性的。玻璃化转变温度为大约-80至大约0℃并适用于形成形状赋予层的丙烯酰基低聚物包括聚氨酯丙烯酸酯低聚物、聚醚丙烯酸酯低聚物、聚酯丙烯酸酯低聚物、环氧丙烯酸酯低聚物等，但这些不是限制性的例子。聚氨酯丙烯酸酯低聚物在固化后能够提供软而结实的固化的树脂层，而且总体来说聚氨酯丙烯酸酯低聚物在丙烯酸酯中具有极高的固化速率，并且有助于提高模子的生产率。当使用这些丙烯酰基单体及低聚物时，形状赋予层是光学透明的。因此，在制造PDP隔肋及其它精细结构时，具有这种形状赋予层的挠性模子使得使用可光固化的模制材料成为可能。
根据所期望的模子的结构及其它因素，上述的丙烯酰基单体及低聚物可以单独使用或者以两种或多种的任意组合形式使用。本申请的发明者已经发现，尤其当丙烯酰基单体和/或低聚物为具有大约-80至大约0℃的玻璃化转变温度的聚氨酯丙烯酸酯低聚物与具有大约-80至大约0℃的玻璃化转变温度的单官能度和/或双官能度丙烯酰基单体的混合物时，可以获得令人满意的结果。在这样的混合物中，聚氨酯丙烯酸酯低聚物与丙烯酰基单体的混合比可以在较宽范围内变化，但是通常使用的聚氨酯丙烯酸酯低聚物优选占所述低聚物和单体总量的大约10重量％至大约90重量％，更优选地占大约20重量％至大约80重量％。因此，使用的单官能度和/或双官能度丙烯酰基单体优选占大约10重量％至大约90重量％，更优选地为大约20重量％至大约80重量％。因为聚氨酯丙烯酸酯低聚物和丙烯酰基单体可以在较宽范围内以这样的方式混合，同时形状赋予层的固化的树脂的玻璃化转变温度在最后所得到的模子中保持在0℃或0℃以下，所以用于形成形状赋予层的可UV固化的组合物的粘度可以在较宽范围内设定为适合于模制操作的值。因此，由于在制造模子的过程中容易实施该操作，所以可以实现各种改进，可以保持膜厚不变等等。
如果需要，可UV固化的组合物通常包含光聚合引发剂及其它添加剂。光聚合引发剂的例子包括2-羟基-2-甲基-1-苯基丙-1-酮。可UV固化的组合物中可使用不同含量的光聚合引发剂，但所述光聚合引发剂优选占丙烯酰基单体和/或低聚物总量的约0.1重量％到约10重量％。当光聚合引发剂的含量低于0.1重量％时，会延迟固化反应或者使固化不能充分进行。相反，当光聚合引发剂的含量大于10重量％时，即使在完成固化步骤后仍存在不反应的光聚合引发剂，而且存在诸如由蒸发作用引起的树脂发黄变质及树脂收缩的问题。其它有用的添加剂的例子为抗静电剂。
为了形成形状赋予层，可以使用各种粘度(使用布鲁克费尔德粘度计测量；该粘度被称为“B型粘度”)的可UV固化的组合物。然而，在室温(大约22℃)下，该粘度优选在大约10至大约35,000cps的范围内，更优选在大约50至大约10,000cps的范围内。当可UV固化的组合物的粘度在上述范围之外时，在形状赋予层的形成过程中很难形成膜，并且固化处理不能充分地进行。
在根据本发明的挠性模子中，固化的树脂(源自构成形状赋予层的可UV固化的组合物)具有大约0℃或0℃以下的玻璃化转变温度(Tg)，这也是重要的。以常规的方式测量在本说明书中经常出现的玻璃化转变温度(Tg)。例如，用JIS K7244-1(等同于ISO 6721-11994，塑料-动态力学性能的测定，第1部分总则)中规定的通过1Hz频率的拉伸振动而测试动态力学性能的方法来测量固化的树脂的Tg。Tg表示当使固化的树脂以恒定速率发生变形时在损失系数(损失弹性模量/储存弹性模量)处于最大值时的温度。也就是说，储存的力不能有效地用于固化的树脂的变形，而被损失掉。(换句话说，储存的力被转换为所述树脂的热能。)因此，当使用其Tg充分低于室温的固化的树脂来作为模子(形状赋予层)的材料时，用于将模子从母模中剥离而施加的力的损失保持最小，从而容易剥离模子。事实上，当固化的树脂的Tg保持在0℃或0℃以下时，就非常容易实施从母模上剥离模子的操作，其中所述母模用于制造具有较大表面面积和复杂形状的隔肋(诸如网格状隔肋)。因此，与复杂的隔肋形状相应的模子的形成过程变得容易，在从母模上剥离时不会引起膜状支撑体变形。
虽然构成形状赋予层的固化的树脂的Tg包括大约0℃以下的任意温度，但是Tg优选在大约-80至大约0℃的范围内，更优选在大约-50至大约0℃的范围内。当固化的树脂的Tg高于0℃时，由于与支撑形状赋予层的支撑体产生应力，所以模子中出现翘曲。而且，当从母模中剥离模子时，该模子会变形。因此，在模子中会出现尺寸精度劣化及其它问题。相反，当固化的树脂的Tg低于-80℃时，树脂的弹性模量或其内聚力很可能会下降。因此，在隔肋形成过程中会出现模子变形或破裂的问题，或者出现模子端部上的形状赋予层部分(固化的树脂部分)破裂的问题。
根据模子及PDP的结构，可使用各种不同厚度的形状赋予层。但是，该厚度通常在约5到约1,000μm的范围内，优选在约10到约800μm的范围内，并且更优选在约50到约700μm的范围内。当形状赋予层的厚度低于5μm时，不能获得必要的隔肋高度。在根据本发明的形状赋予层中，即使当为确保较大的隔肋高度而使形状赋予层的厚度大到1,000μm时，从母模上除去模子也不会出现任何问题。当形状赋予层的厚度大于1,000μm时，由于可UV固化的组合物的固化收缩而导致应力变大，因此出现诸如模子翘曲及尺寸精度劣化的问题。重要的是，在根据本发明的模子中，即使当增加凹槽图案的深度使其与隔肋高度相符时，也就是说，即使当形状赋予层的厚度设计成较大值时，也可容易地用较小的力从母模上除去已完成的模子。
随后，将更详细地说明根据本发明的挠性模子的结构及其制造方法。
图3为代表性地示出根据本发明的优选实施方案的挠性模子的部分透视图，图4为沿图3的线IV-IV截取的剖视图。从这些附图可知，挠性模子10用于制造具有多个相互之间以一定间隙基本上平行交叉的隔肋(即网格状隔肋图形)的后表面玻璃基板(但未示出)，而不用于制造图2所示的条状隔肋图形后表面玻璃基板51，其中该后表面玻璃基板51具有多个彼此平行排布的隔肋54。在没有引起上面所述的变形和破裂的情况下，可容易从母模中除去用于制造表面积较大而且形状复杂的精细结构的本发明的模子。因此，该模子可特别有利地用作成形模子，其中所述成形模子用于制造具有这样网格状隔肋图形的后表面玻璃基板。
如附图所示，挠性模子10在其表面上具有凹槽图案，该凹槽图案具有预定形状及预定尺寸。凹槽图案为由多个凹槽部分4组成的网格状图形，其中所述凹槽部分4相互之间以预定间隙基本平行交叉排布。换句话说，尽管由于挠性模子10在其表面上具有开口网格状图形的凹槽部分，所以其可有利地用于形成网格状PDP隔肋，但是挠性模子10显然可用于制造其它精细结构。若有需要，挠性模子10可具有一个或多个附加层，或者可对构成模子的每一层进行任意处理或加工。然而，挠性模子10基本上具有支撑体1及形状赋予层11，其中所述形状赋予层11具有凹槽部分4并被置于该支撑体1上。
形状赋予层11由固化的树脂构成，其中所述固化的树脂通过UV固化可UV固化的组合物而形成。已经描述了用于形成形状赋予层11的可UV固化的组合物。这里，将说明在形状赋予层11的表面上形成的凹槽图案4。根据预期的PDP隔肋的图形(条状图形或网格状图形)或者形状赋予层本身的厚度，凹槽图案4的深度、节距和宽度可在较宽的范围内变化。在网格状PDP隔肋的模子如图3所示的情况下，凹槽图案4的深度(对应于隔肋高度)通常在大约100至500μm的范围内，优选在大约150至大约300μm的范围内。凹槽图案4的节距在纵向方向和横向方向上可以不同，并通常在大约100至600μm的范围内，优选在大约200至大约400μm的范围内。凹槽图案4的宽度在上表面和下表面上可以不同，并通常在大约10至100μm的范围内，优选在大约50至大约80μm的范围内。为了通过使用可光固化的材料有效地以高尺寸精度制造PDP隔肋，形状赋予层11优选是透明的。
如已经详述的那样，用于支撑形状赋予层11的支撑体1是这样一种塑料膜，该塑料膜的玻璃化转变温度(Tg)为大约60至大约200℃，并且其厚度通常在大约50至大约500μm的范围内。该支撑体优选是光学透明的。当该支撑体是光学透明的时，为固化而照射的光线可通过该支撑体。因此，可使用根据本发明的可UV固化的形成组合物来形成形状赋予层，并且这种支撑体还可用于制造使用可光固化的材料的PDP隔肋。
可根据各种技术制造本发明的挠性模子。例如，根据图5中连续示出的工序，可有利地制造出用于制造图3和4所示的网格状PDP隔肋的挠性模子。
首先，如图5A所示，准备母模5、由透明的塑料膜构成的支撑体(下文称为“支撑膜”)1及碾压辊23，其中母模5具有与作为制造目标的PDP隔肋相符的形状及尺寸。母模5在其表面上具有障栅14，障栅14具有与PDP后表面板的隔肋相同的图形和形状。因此，由相邻障栅14限定的空间(凹部)6起到PDP放电显示单元的作用。为了阻止气泡残留可使障栅14的上端部变细。当准备与最后的隔肋形式相同的母模时，在制造隔肋后不必进行端部处理，并且可以消除由端部处理产生的碎片所导致的缺陷的出现。在这种制造方法中，完全固化用于形成形状赋予层的模制材料，从而在该母模上模制材料的残留量变得很少。因此可以容易地重复使用该母模。碾压辊23用于使支撑膜1压向母模5，该辊由橡胶辊构成。如果需要，也可以使用其它公知的/常规的碾压工具代替碾压辊。支撑膜1由上述聚酯膜或其它透明塑料膜组成。
然后，使用公知的/常规的涂覆工具(未示出)(诸如刮刀涂覆机或刮棒涂覆机)向母模的端面上涂覆预定量的可UV固化的模制材料11。当支撑膜1使用具有挠性及弹性的材料时，即使当可UV固化的模制材料11发生收缩时，由于模制材料11保持与支撑膜1的粘附，所以如果支撑膜1本身不变形，尺寸变动就不会超过10ppm。
在碾压处理前，在模子的生产环境中优选实施老化处理，以消除由湿度引起的所得支撑膜的尺寸变化。如果不实施这种老化处理，在最后所得到的模子中很可能出现不可容许的尺寸误差(例如，在300ppm的数量级内)。
然后，将碾压辊23在母模5上沿箭头指示方向滚动。这种碾压处理的结果是，模制材料11以预定厚度均匀地分布并填充障栅14的间隙。由于支撑膜1使模制材料11分布开来，所以消泡作用比在过去通常使用的涂覆方法更佳。
如图5B所示，在完成碾压处理后，在支撑膜1堆叠到母模5上的状态下使紫外线(hv)如箭头所示穿过支撑膜1照射模制材料11。当支撑膜1由不含散光成分(例如气泡)的透明材料均匀形成时，照射的光线能几乎没有减弱并能均匀到达模制材料11。结果，模制材料被有效地固化并形成与支撑膜1结合的均匀的形状赋予层11。因此，可以获得具有一体地结合的支撑膜1及形状赋予层11的挠性模子。顺便提及，由于这个过程可使用(例如)波长为350到450nm的紫外线，所以存在以下优点不需要使用产生高热量的光源(诸如象Fusion灯一样的高压汞灯)。此外，由于支撑膜及形状赋予层没有发生热变形，所以还存在另一个优点可以高精度地控制节距。
然后，如图5C所示，从母模5上分离挠性模子10，而又保持挠性模子10的完整性。
不考虑其尺寸，本发明的挠性模子可通过使用适当的公知的/常规的碾压工具及涂覆工具而被相对容易地制成。因此，本发明能容易且不受任何限制地制造大型挠性模子，这与使用真空装置(诸如真空压模机)的现有技术的制造方法不同。
另外，根据本发明的挠性模子可用于模制具有条状隔肋图形或网格状隔肋图形的PDP隔肋。当使用这种挠性模子时，仅仅使用碾压辊代替真空设备和/或复杂的工艺就可有利地制造大屏幕的PDP。
本发明的另一特征在于使用本发明的挠性模子制造精细结构的方法。该精细结构可包括多种结构，其典型的例子为具有形成在平玻璃片上的隔肋的PDP基板(后板)。接下来，参照图6，将对使用挠性模子10制造具有网格状隔肋图形的PDP隔肋的方法进行分步说明，其中挠性模子10通过图5所示的方法制造而成。顺便提及，日本未审查的专利公开No.2001-191345中图1至图3所示的生产设备可有利地用于实施本发明的方法。
可使用挠性模子10制造PDP隔肋(例如，具有网格状图形的PDP隔肋)，其中挠性模子10通过图5所示的方法制造而成。参照图6，准备在其上以预定图形排布了条状电极的平玻璃片(未示出)，然后将该平玻璃片设置在托架上。接下来，如图6A所示，将在其表面上具有凹槽图案的本发明的挠性模子10放到平玻璃片31的预定位置上，并且对平玻璃片31及模子10定位(对准)。由于模子10是透明的，所以用平玻璃片31上的电极容易确定模子10的位置。在下文中，将进行详细的说明。例如，可以用眼睛或使用传感器如CCD相机来实施这种定位。在这种情况下，如果需要，可通过调节温度及湿度来使模子10的凹槽部分及在平玻璃片31上的相邻电极之间的间隙相符。一般来说，根据温度及湿度的变化，模子10及平玻璃片31会伸长或收缩，而且程度互不相同。因此，在完成平玻璃片31及模子10的定位后，对温度及湿度进行控制以恒定地保持那时的温度和湿度。这种控制方法对于制造面积大的PDP基板特别有效。
随后，将碾压辊23放在模子10的一端上。碾压辊23优选为橡胶辊。这样，模子10的一端优选固定在平玻璃片31上，因为以前已经完成了平玻璃片31与模子10的定位，所以可避免定位误差。
然后，使用夹具(未示出)提起模子10的另一自由端，并且移到碾压辊23之上，以暴露平玻璃片31。这时，不能向模子10施加拉力，以防止模子10起皱并保持模子10和平玻璃片31之间的定位。然而，只要能保持这种定位，也可使用其它方法。在这种制造方法中，由于模子10具有挠性，即使当卷起模子10(如附图所示)时，模子10也能准确地返回到最初的定位状态。
接下来，向平玻璃片31供给用于形成隔肋所需的预定量的隔肋前体33。例如，可使用有嘴的糊剂加料斗来供给隔肋前体。
这里，术语“隔肋前体”是指能最终形成所期望的隔肋造型的任意模制材料，而且只要该前体能够形成隔肋造型就没有特别的限制。该前体可以是可热固化的或可光固化的。当与透明的挠性模子结合时，可非常有效地使用可光固化的隔肋前体。如上所述，该挠性模子能够抑制不均匀的光散射而不涉及缺陷(诸如气泡)及变形。因而，模制材料可被均匀地固化，并且得到具有稳定而优异质量的隔肋。
适用于隔肋前体的组合物的例子为基本上包含以下组分的组合物(1)提供隔肋形状的陶瓷组分，如氧化铝；(2)填充陶瓷组分之间间隙及赋予隔肋致密性的玻璃组分，如铅玻璃或磷酸盐玻璃；以及(3)用于容纳及保持陶瓷组分并用于结合陶瓷组分的粘结剂组分，以及该粘结剂组分的固化剂或聚合引发剂。固化该粘结剂组分优选通过光辐照实现，而不依赖加热。在这种情况下，不必考虑平玻璃片的热变形。如果需要，向这种组合物中加入由铬(Cr)、锰(Mn)、铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni)、铜(Cu)、锌(Zn)、铟(In)、锡(Sn)、钌(Ru)、铑(Rh)、钯(Pd)、银(Ag)、铱(Ir)、铂(Pt)、金(Au)或铈(Ce)的氧化物、盐或络合物构成的氧化催化剂，从而降低粘结剂组分的去除温度。
当实施附图所示的制造方法时，隔肋前体33没有被均匀地供给到平玻璃片31的整个部分上。如图6A所示，仅需将隔肋前体33供给到平玻璃片31接近碾压辊23的地方。在随后的步骤中，当碾压辊23在模子10上移动时，碾压辊23能将隔肋前体33均匀地展开在平玻璃片31上。然而，在这种情况下，隔肋前体33的粘度通常为约20,000cps或更低，并且更优选为约5,000cps或更低。当隔肋前体的粘度大于约20,000cps时，碾压辊不能充分地展开隔肋前体。因此，空气会陷入模子的凹槽部分并且可导致隔肋缺陷。事实上，当隔肋前体的粘度为约20,000cps或更低时，当碾压辊从平玻璃片的一端向另一端仅移动一次时，隔肋前体就均匀地在平玻璃片和模子之间铺开，并且能够在没有空气陷入的情况下均匀地填充所有凹槽部分。然而，隔肋前体的给料方法不受上述方法的限制。例如，可以将隔肋前体适当地涂覆到平玻璃片的整个表面上，不过在附图中未示出这种方法。在这种情况下，用于涂覆过程的隔肋前体具有与上述的粘度相同的粘度。具体而言，当形成具有网格状图形的隔肋时，该粘度为约20,000cps或更低，优选为约10,000cps或更低，并且在一些实施方案中为约5,000cps或更低。
然后，如图6A所示，驱动电机(未示出)并在模子10上以预定速度移动碾压辊23。当碾压辊23在模子10上以这种方式移动时，由于碾压辊23的重量而从模子10的一端向另一端给模子10施加压力，从而隔肋前体33在平玻璃片31和模子10之间铺开并同时填充模子10的凹槽部分。换句话说，隔肋前体33继而取代凹槽部分的空气并填充凹槽部分。这时，当适当调整了隔肋前体的粘度、碾压辊的直径、重量及移动速度时，隔肋前体的厚度可调整在几微米到几十个微米的范围内。
根据附图所示的制造方法，模子的凹槽部分也起到气流通道的作用。即使当凹槽部分聚集空气时，只要施加上述压力，空气也就可能有效地从模子及其周围部分排出去。因此，即使在大气压下填装隔肋前体时，这种制造方法也能阻止气泡留下。换句话说，不必为填装隔肋前体而施加减少的压力。然而，不必说也应知道，在减压状态下可更容易除去气泡。
随后，固化隔肋前体。当在平玻璃片31上铺开的隔肋前体33属于可光固化的类型时，将平玻璃片31与模子10的堆叠体放进光辐照设备中(未示出)，并且使光线(例如紫外线)穿过平玻璃片31及模子10照射到隔肋前体33，以固化隔肋前体33。可通过这种方式获得隔肋前体的模制品(即隔肋本身)。
最后，由于最后所得到的隔肋34仍保持与平玻璃片31结合，所以从光辐照设备中取出平玻璃片31及模子10，并且如图6C所示，剥离并除去模子10。而且，由于本发明的模子10的加工性能优异，所以用有限的力就可容易地剥离并除去模子10，而不会破坏与平玻璃片31结合的隔肋34。不必说也应知道，这种剥离/除去操作不需要大规模设备。
实施例参照以下实施例，将对本发明进行具体地说明。顺便提及，本领域的技术人员能容易地理解本发明并不限于这些实施例。
挠性模子的制造为了制造具有网格状图形隔肋的PDP后板，以如下的方式制造九种挠性模子。顺便提及，在本实施例中制造的模子是在其表面上具有网格状凹槽图案的模子，所述网格状凹槽图案由多个以预定间隙彼此基本平行交叉排布的凹槽部分组成。
首先，准备具有网格状隔肋图形的矩形母模，所述网格状隔肋图形与每个PDP后板的网格状隔肋图形相符。该母模的尺寸是125mm长×250mm宽。母模的每个隔肋交叉点上都有纵向隔肋和横向隔肋，其中每个隔肋都具有等腰梯形的截面形状。这些纵向隔肋和横向隔肋相互之间以预定间隙彼此基本平行交叉排布。每个隔肋(包括纵向隔肋和横向隔肋)都具有210μm的高度、60μm的顶宽和120μm的底宽，纵向隔肋的节距(相邻纵向隔肋的中心之间的距离)为300μm，横向隔肋的节距为510μm。
为了形成模子的形状赋予层，将下列聚氨酯丙烯酸酯低聚物、丙烯酰基单体和光聚合引发剂按列于表1中的不同含量(重量％)混合，以得到可UV固化的组合物1至9。
聚氨酯丙烯酸酯低聚物A脂肪族双官能度聚氨酯丙烯酸酯低聚物(分子量4,000，Daicel-UBC公司的产品)，Tg15℃聚氨酯丙烯酸酯低聚物B脂肪族双官能度聚氨酯丙烯酸酯低聚物(分子量13,000，Daicel-UBC公司的产品)，Tg-55℃丙烯酰基单体C丙烯酸异冰片酯(分子量208)，Tg94℃丙烯酰基单体D丙烯酸苯氧基乙酯(分子量193)，Tg10℃丙烯酰基单体E
丙烯酸丁氧基乙酯(分子量172)，Tg-50℃丙烯酰基单体F二甘醇一乙醚丙烯酸酯(ethylcarbitol acrylate)(分子量188)，Tg-67℃丙烯酰基单体G二甘醇2-乙基己醚丙烯酸酯(2-ethylhexyl-diglycol acrylate)(分子量272)，Tg-65℃丙烯酰基单体H2-丁基-2-乙基-1，3-丙二醇丙烯酸酯(分子量268)，Tg108℃光聚合引发剂2-羟基-2-甲基-1-苯基丙-1-酮(汽巴精化公司的产品，产品名为“Darocure 1173”)此外，准备这样一种PET膜(帝人公司的产品，商品名为“HPE18”，Tg约80℃)，该膜的尺寸为400mm长、300mm宽及188μm厚，以用作模子的支撑体。
接下来，将每种可UV固化的组合物以直线的形式涂覆在这样准备的母模的上游端上。然后，将上述的PET膜以覆盖母模表面的方式层压。PET膜的纵向方向平行于母模的纵向隔肋，并且夹在PET膜和母模之间的空隙内的可UV固化的组合物的厚度设定为大约250μm。当使用碾压辊充分地推压PET膜时，母模的凹部完全充满可UV固化的组合物，并且观察不到气泡陷入。
在这种情况下，从荧光灯(Mitsubishi Denki-Oslam公司的产品)发出的波长为300到400nm(峰值波长352nm)的紫外线穿过PET膜照射可UV固化的组合物60秒。紫外线的照射剂量为200到300mJ/cm2。使可UV固化的组合物固化，以获得形状赋予层。随后，当从母模上剥离PET膜及形状赋予层后，就获得了具有很多凹槽部分的挠性模子，所述凹槽部分具有与母模的隔肋相符的形状及尺寸。
测试方法对制造挠性模子过程中所用的可UV固化的组合物1至9中的每一种进行如下测定(1)在橡胶态下的弹性模量(Pa)；(2)固化的树脂的玻璃化转变温度(Tg，℃)；以及(3)未固化的树脂的粘度(cps，在22℃下)结果在表1中列出。
(1)在橡胶态下的弹性模量以与上述方式相同的方式，使每一种可UV固化的组合物通过紫外线的照射而固化，并制备矩形固化的树脂膜(长22.7mm，宽10mm，厚200μm)。使用动态粘弹仪(Rheometrics公司的产品，型号为“RSAII”)测量该测试件的弹性模量。
(2)固化的树脂的玻璃化转变温度以与上述方式相同的方式，使每一种可UV固化的组合物通过紫外线的照射而固化，并制备矩形固化的树脂膜(长22.7mm，宽10mm，厚200μm)。根据JIS K7244-1中规定的测试方法测量该测试件的玻璃化转变温度(Tg)。将该测试件装配到动态粘弹仪(Rheometrics公司的产品，型号为“RSAII”)，在1Hz的变形频率、0.04％的最大变形量和5℃/min的温度上升速率下测定动态力学性能。从所得到的测量值中计算玻璃化转变温度。
(3)粘度使用B型粘度计在室温(22℃)下测量布鲁克费尔德粘度。
评估测试在上述制造挠性模子的过程中，评估当从母模中剥离该模子时该模子是否发生剥离变形(由于剥离而导致PET膜变形)。另外，分析剥离变形的存在与否与每一种可UV固化的组合物的玻璃化转变温度(Tg)之间的关系。
在通过固化可UV固化的组合物来形成形状赋予层之后，对PET膜和与该PET膜成一体的形状赋予层在某一拉伸方向上以大约100mm/s的拉伸速度进行180°的剥离，其中所述拉伸方向与母模的纵向隔肋平行，并且与该模子的表面平行，然后从母模中除下该模子。接下来，从母模中剥离该模子之后，立即确定PET膜的纵向方向，并且使该方向与该模子的垂直壁表面接触。当PET膜保持与该壁表面接触时，使用粘合胶带将PET膜的上端侧(一部分)粘结并固定在该壁表面上。当该PET膜解脱时测量其中心部分的翘曲，如果该翘曲量为30mm或30mm以上，则该PET膜被评为“有剥离变形”。如果该翘曲量小于30mm，则该PET膜被评为“无剥离变形”。所得到的评估结果在下表1中列出。
表1

从表1可知，存在很多满足本文所述标准的可UV固化的组合物，从而这些组合物可用于形成PDP隔肋的模子，而不涉及剥离变形。
制造PDP后板使用可UV固化的组合物4、5、7和8中的每一种以上述方式制造挠性模子，将该挠性模子设置并定位在PDP玻璃基板上。将该模子的凹槽图案设置成与所述玻璃基板相对。接下来，在模子和玻璃基板之间的空隙内装填感光性陶瓷糊剂。这里所用的陶瓷糊剂包含以下组合物。
可光固化的低聚物甲基丙烯酸双酚A二缩水甘油酯的酸加成物(Kyoeisha KagakuK.K.公司的产品) 21.0g可光固化的单体二甲基丙烯酸三甘醇酯(Wako Junyaku Kogyo K.K.公司的产品)9.0g稀释剂1，3-丁二醇(Wako Junyaku Kogyo K.K.公司的产品) 30.0g光聚合引发剂氧化双(2，4，6-三甲基苯甲酰基)-苯膦(得自Chiba Specialties公司，商品名为“Irgacure 819”) 0.3g表面活性剂磷酸酯丙氧基烃基多元醇(phosphate propoxyalkylpolyol)3.0g无机颗粒铅玻璃和陶瓷的混合粉末(旭硝子株式会社的产品)180.0g在完成陶瓷糊剂的填充后，以覆盖玻璃基板表面的方式碾压模子。当使用碾压辊充分推压模子时，可将陶瓷糊剂完全充满该模子的凹槽部分。
在这种情况下，用从荧光灯(飞利浦公司的产品)发出的波长为300到450nm(峰值波长352nm)的紫外线照射模子和玻璃基板的两个表面30秒。紫外线的照射剂量为200到300mJ/cm2。该陶瓷糊剂被固化并变成隔肋。随后，使玻璃基板与在玻璃基板上的隔肋一起从母模上剥离，以获得预期的PDP后板，该中PDP后板由具有隔肋的玻璃基板组成。在每一块后板上，隔肋的形状和尺寸与用于制造模子的母模的隔肋完全一致，并且没有观察到缺陷(例如隔肋的破裂)。
权利要求
1.一种挠性模子，该挠性模子具有支撑体和由所述支撑体支撑的形状赋予层，其中所述支撑体具有塑料材料的挠性膜；所述形状赋予层包含可聚合的组合物的反应产物，所述可聚合的组合物包含至少一种聚氨酯丙烯酸酯低聚物和至少一种(甲基)丙烯酰基单体；其中所述固化的树脂的玻璃化转变温度不高于0℃。
2.根据权利要求1所述的挠性模子，其中，每一种(甲基)丙烯酰基单体均选自单官能度(甲基)丙烯酰基单体和双官能度(甲基)丙烯酰基单体。
3.根据权利要求1或2所述的挠性模子，其中，每一种聚氨酯丙烯酸酯低聚物的均聚物的玻璃化转变温度在-80℃至0℃的范围内。
4.根据权利要求1或2所述的挠性模子，其中，每一种(甲基)丙烯酰基单体的均聚物的玻璃化转变温度在-80℃至0℃的范围内。
5.根据权利要求1或2所述的挠性模子，其中，所述可聚合的组合物含有10重量％至90重量％的聚氨酯丙烯酸酯低聚物。
6.根据权利要求1或2所述的挠性模子，其中，所述支撑体的玻璃化转变温度为60℃至200℃。
7.根据权利要求1或2所述的挠性模子，其中，所述可聚合的组合物是用紫外线固化的。
8.根据权利要求1或2所述的挠性模子，其中，所述支撑体和所述形状赋予层是透明的。
9.根据权利要求1或2所述的挠性模子，其中，在室温下所述可聚合的组合物的粘度在10cps至35,000cps的范围内。
10.根据权利要求1或2所述的挠性模子，其中，所述塑料材料为选自聚对苯二甲酸乙二酯、聚萘二甲酸乙二酯、拉伸的聚丙烯、聚碳酸酯及三乙酸酯中的至少一种塑料材料。
11.根据权利要求1或2所述的挠性模子，其中，所述支撑体的厚度在50μm至500μm的范围内。
12.一种制造挠性模子的方法，该方法包括以下步骤将可聚合的组合物施加到母模上，其中所述可聚合的组合物包含至少一种聚氨酯丙烯酸酯低聚物和至少一种(甲基)丙烯酰基单体；其中所述固化的组合物表现出的玻璃化转变温度不高于0℃；将包含塑料材料的挠性膜支撑体堆叠到所述母模上；固化所述可聚合的组合物；以及除去所述母模。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，每一种(甲基)丙烯酰基单体均选自于单官能度(甲基)丙烯酰基单体和双官能度(甲基)丙烯酰基单体。
14.根据权利要求11或12所述的方法，其中，每一种聚氨酯丙烯酸酯低聚物的均聚物的玻璃化转变温度在-80℃至0℃的范围内。
15.根据权利要求11或12所述的方法，其中，每一种(甲基)丙烯酰基单体的均聚物的玻璃化转变温度在-80℃至0℃的范围内。
16.根据权利要求11或12所述的方法，其中，所述可聚合的组合物含有10重量％至90重量％的聚氨酯丙烯酸酯低聚物。
17.根据权利要求11或12所述的方法，其中，所述支撑体的玻璃化转变温度为60℃至200℃。
18.根据权利要求11或12所述的方法，其中，所述可聚合的组合物是用紫外线固化的。
19.一种制造精细结构的方法，该方法包括以下步骤提供由权利要求1或2限定的模子；在基板和所述模子的所述形状赋予层之间的空隙内提供可固化的材料；固化所述材料，从而形成与所述基板一体地结合的精细结构；以及从所述模子上剥离所述精细结构。
20.根据权利要求19所述的方法，其中，所述固化包括光固化。
21.根据权利要求19所述的方法，其中，所述精细结构是在等离子体显示面板的后板上的隔肋。
全文摘要
本发明涉及模制工艺。更具体地说，本发明涉及挠性模子、其制造方法以及制造精细结构的方法。本发明可用于制造各种精细结构诸如等离子体显示面板后板的隔肋。
文档编号H01J17/49GK1839041SQ200480024064
公开日2006年9月27日 申请日期2004年8月18日 优先权日2003年8月22日
发明者杉元崇纪 申请人:3M创新有限公司