(57)【要約】  金型、金型を作る方法、ならびにディスプレイパネルなどの微細構造化（例えばバリアリブ）物品を作る方法について説明する。
2009502552.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バリアリブを作るのに好適な微細構造化表面を有するアライメントされた金型を設ける工程と、
前記アライメントされた金型に取り付けられた剛性支持体を設ける工程と、を含む、アライメントされ支持された金型を作る方法。
【請求項２】
前記剛性支持体は、前記金型のアライメントを維持する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記アライメントされた金型は、１０ｐｐｍ未満の位置決め誤差を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
アライメントされる前の前記金型は、１０ｐｐｍ〜１００ｐｐｍの範囲に及ぶ位置決め誤差を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記金型は柔軟性を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記アライメントされた金型を設けるために前記金型を延伸する工程を含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記金型は、第１の方向と、その第１の方向に実質的に直角な第２の方向とに延伸される、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記金型は、ある距離だけ延伸され、前記アライメントされた金型は、前記距離の５％未満復元する、請求項５に記載の方法。
【請求項９】
前記金型および剛性支持体はそれぞれ、ある弾性率を有する材料からなり、前記支持体の材料の弾性率は、前記金型の材料の弾性率の少なくとも５倍である、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記剛性支持体は、機械的手段、化学的手段、熱的手段、またはそれらの組み合わせによって取り付けられる、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記金型は、寸法において、単一のプラズマディスプレイパネルに対応する、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記金型は、約１ｃｍ２から約２ｍ２の範囲に及ぶ面積を有する、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記金型は、シートまたはロールの一部分である、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
微細構造化表面を有するアライメントされた金型と、
前記金型に取り付けられた剛性支持体と、を備える支持アライメント式金型。
【請求項１５】
前記金型は、ポリマーシートを備える、請求項１４に記載の支持アライメント式金型。
【請求項１６】
前記剛性支持体は、少なくとも１つの金属材料、少なくとも１つのポリマー材料、またはそれらの組み合わせを含む、請求項１４に記載の支持アライメント式金型。
【請求項１７】
前記剛性支持体は、前記金型の前記微細構造化表面、前記金型の対向する表面、またはそれらの組み合わせに取り付けられる、請求項１４に記載の支持アライメント式金型。
【請求項１８】
前記剛性支持体は、前記アライメントされた金型の周囲に設けられる、請求項１４に記載の支持アライメント式金型。
【請求項１９】
前記剛性支持体は、前記アライメントされた金型の面積全体にわたって実質的に連続している透明フィルムである、請求項１６に記載の支持アライメント式金型。
【請求項２０】
ロール形式で設けられる、請求項１６に記載の複数の支持アライメント式金型。
【請求項２１】
プラズマディスプレイパネル用のバリアリブを作る方法であって、
前記微細構造化表面は、バリアリブを作るのに好適である、請求項１６に記載の前記支持アライメント式金型を設ける工程と、
前記金型の前記微細構造化表面と電極がパターン形成されたガラスパネルとの間に、硬化性材料を設ける工程と、
ペーストを硬化させる工程と、
前記金型を取り外す工程と、を含む方法。
【請求項２２】
微細構造化表面を有するアライメントされた金型を設ける工程と、
前記アライメントされた金型に剛性支持体を取り付ける工程と、を含む、金型を作る方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
ディスプレイ技術の進歩には、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が挙げられるが、この進歩に伴って、電気絶縁性のバリアリブをガラス基材上に形成することに関心が寄せられている。バリアリブはセルを分離するものであり、そのセルにおいて、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。ガス放電によって、紫外（ＵＶ）線がセル内で放射される。ＰＤＰの場合、セルの内部は、紫外線によって励起されると赤色、緑色、または青色の可視光線を発する蛍光体でコーティングされる。セルの寸法により、ディスプレイ内の画像素子（ピクセル）の寸法が決まる。ＰＤＰおよびＰＡＬＣディスプレイは、例えば、高品位テレビ（ＨＤＴＶ）または他のデジタル電子ディスプレイ装置用のディスプレイとして使用することができる。
【０００２】
米国特許第６，２４７，９８６号（要約）には、微細構造化された金型を使用してパターン形成基材上に微細構造体を成形しアライメントするための方法が記載されている。セラミック粉末と硬化性の消失性結合剤との混合物を含有するスラリーが、延伸可能な金型の微細構造化表面とパターン形成基材との間に配置される。金型は、金型の微細構造体をパターン形成基材の所定部分とアライメントするように延伸することができる。スラリーは、金型と基材との間で硬化する。次いで金型を取り外すと、基材に付着しかつ基材のパターンとアライメントされた微細構造体が残る。微細構造体は、結合剤を除去するように加熱することができ、またセラミック粉末を焼結するように最適に焼成することができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
バリアリブなどの微細構造体をアライメントする様々な金型および方法について説明したが、産業界では、改善することに利点が見出されるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
一態様において、本発明は、アライメントされた金型を設ける工程と、そのアライメントされた金型に取り付けられた剛性支持体を設ける工程とを含む、金型を作る方法に関する。
【０００５】
別の態様において、本発明は、微細構造化表面を有するアライメントされた金型と、その金型に取り付けられた剛性支持体とを備える支持アライメント式金型に関する。
【０００６】
他の態様において、本発明は、支持アライメント式金型で微細構造化物品を作る方法に関する。一実施形態において、その方法は、金型の微細構造化表面と、電極を有するガラスパネルなどのパターン形成基材との間に、硬化性材料を配置することによって、プラズマディスプレイパネル用のバリアリブを作る工程と、ペーストを硬化させる工程と、金型を取り外す工程とを含んでいる。金型は好ましくは透明である。剛性支持体も同様に、透明であってもよい。硬化性材料（例えばセラミックペースト）は好ましくは、パターン形成基材を通じて、金型を通じて、剛性支持体を通じて、またはそれらを組み合わせて硬化される。金型は、平面移送組立体内に設けてもよい。
【０００７】
これらの態様のそれぞれにおいて、剛性支持体は好ましくは、金型のアライメントを維持する。アライメントされた金型は好ましくは、１０ｐｐｍ未満の位置決め誤差を有し、一方、アライメントされる前の金型の少なくとも一部分は、１０ｐｐｍから１００ｐｐｍの位置決め誤差を有する。
【０００８】
好ましい一実施形態において、金型は柔軟性を有している。その方法は好ましくは、アライメントされた金型を設けるために金型を延伸する工程を含んでいる。金型は、少なくとも１つの方向に、好ましくは少なくとも２つの異なる方向（例えば、第２の方向が第１の方向に実質的に垂直である）に延伸される。支持体は十分に剛性を有しており、したがって、延伸された柔軟金型の復元率は、金型が延伸された全距離の５％未満となっている。支持体材料の弾性率は、典型的には、金型材料の弾性率の少なくとも５倍である。
【０００９】
剛性支持体は、少なくとも１つの金属材料、少なくとも１つのポリマー材料、またはそれらの組み合わせを含んでいてもよい。剛性支持体は、機械的手段、化学的手段、熱的手段、またはそれらの組み合わせによって取り付けることができる。あるいは、剛性支持体は、アライメントされた金型に張り付けられ硬化される、溶融しておりかつ／または未反応のポリマー組成物として設けてもよい。
【００１０】
金型は典型的には、シートまたは連続ロールの形式のポリマー材料を含んでいる。アライメントされた金型は、寸法において単一のプラズマディスプレイパネル（例えば、約１ｃｍ２から約２ｍ２の面積）に対応するものであってもよく、また、シートまたはロールの一部分であってもよい。剛性支持体は、金型の微細構造化表面に取り付けられるか、金型の対向する表面に取り付けられるか、またはそれらの組み合わせに取り付けられる。剛性支持体は、アライメントされた金型の周囲（例えばその周囲のみ）に設けてもよい。剛性支持体は、アライメントされた金型の対向する表面に接合された硬質フィルムであってもよい（例えば、アライメントされた金型の面積全体にわたって実質的に連続する）。複数の支持アライメント式金型を、（例えば連続した）ロール形式で設けてもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明は、（例えば支持アライメント式）金型、金型を作る方法、ならびに、微細構造化物品（例えばＰＤＰバックパネル）を作る方法に関する。具体的には、本発明は、ガラスまたはセラミックの微細構造体を基材上に作るのに好適な金型に関する。本発明はそれらに限定されないが、ＰＤＰ用のバリアリブの製造に好適な金型および方法を論じることによって、本発明の様々な態様が理解されよう。
【００１２】
プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）は、図１に示すように様々な構成要素を有している。視聴者から離れた側にある背面基材は、独立にアドレス指定可能な平行電極２３を有している。背面基材２１は、多様な組成物、例えばガラスから形成することができる。セラミックの微小構造体２５が背面基材２１上に形成されており、また、電極２３の間に位置するバリアリブ部分３２と、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、および青（Ｂ）の蛍光体が付着される別個の領域とを有している。前面基材は、ガラス基材５１と、一組みの独立にアドレス指定可能な平行電極５３とを有している。サステイン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に対して垂直な方向に向いている。完成したディスプレイにおいて、前面基材要素と背面基材要素との間の領域は不活性ガスで充填される。ピクセルを照明するためには、交差するサステイン電極５３とアドレス電極２３との間に、それらの電極の間の不活性ガスを励起するのに十分な強度の電界を印加する。励起された不活性ガス原子は紫外（ＵＶ）線を放出し、この紫外線によって、蛍光体が赤、緑、または青の可視光を放出する。
【００１３】
背面基材２１は、好ましくは透明なガラス基材である。典型的には、ＰＤＰ用途の場合、背面基材２１はソーダ石灰ガラスでできている。前面基材５１は典型的には、背面基材と同じかまたはほぼ同じ熱膨張係数を好ましくは有する透明なガラス基材である。電極２３、５３は、導電材料のストリップである。電極２３は、例えば銅、アルミニウム、または銀を含有する導電フリットなどの導電材料で形成されている。電極は、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には特に、酸化インジウムスズなどの透明な導電材料とすることができる。電極は、背面基材２１および前面基材５１の上にパターンが形成されている。例えば、電極は、約５０μｍから７５μｍの幅と、約２μｍから１５μｍの厚さと、数センチメートルから数十センチメートルの範囲に及びうるアクティブディスプレイ領域全体にわたる長さとを有する、約１２０μｍから３６０μｍ離間した平行ストリップとして形成することができる。場合によっては、電極２３、５３の幅は、ミクロ構造体２５の構造に応じて、５０μｍよりも狭くても７５μｍよりも広くてもよい。
【００１４】
ＰＤＰにおける微細構造化バリアリブ部分３２の高さ、ピッチおよび幅は、所望の完成品に応じて異なっていてもよい。バリアリブの高さは、一般的には少なくとも１００μｍ、典型的には少なくとも１５０μｍである。さらに、その高さは、典型的には５００μｍ以下、また典型的には３００μｍ未満である。バリアリブパターンのピッチは、長手方向においては横断方向と比較して異なっていてもよい。ピッチは、一般的には少なくとも１００μｍ、典型的には少なくとも２００μｍである。また、ピッチは、典型的には６００μｍ以下、また典型的には４００μｍ未満であるバリアリブパターンの幅は、そのようにして形成されたバリアリブが先細になっているときには特に、上側表面と下側表面との間で異なっていてもよい。幅は、一般的には少なくとも１０μｍ、典型的には少なくとも５０μｍである。さらに、その幅は、一般的には１００μｍ以下、典型的には８０μｍ未満である。
【００１５】
本明細書において、金型を作る方法について説明する。その方法は、（例えばバリアリブを作るのに好適な）微細構造化表面を有するアライメントされた金型を設ける工程と、その金型に取り付けられた剛性支持体を設ける工程とを含んでいる。その剛性支持体により、金型がポリマーフィルムなどの薄い軟質材料を含むときには特に、金型の取り扱い性が改善する。しかしながら、好ましくは、剛性支持体はさらに、金型のアライメントを維持する。剛性支持体を有するアライメントされた金型（以下「支持アライメント式金型」とする）は、後にバリアリブなどの微細構造体の製造に使用することができる完成成形品である。
【００１６】
金型は２つの対向する主要表面を有しており、その少なくとも一方は、微細構造化表面である。それに対向する表面は典型的には、概ね平面的な非構造化表面である。金型の微細構造化表面は、パターン形成基材上に形成されアライメントされる微細構造体の反転構造を表す複数の微細構造体を有している。金型は、微細構造化パターンを有する（例えばメタル）マスター成形型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ることができる。金型はまた、硬化性材料から作ることもでき、その硬化性材料は、薄い可撓性ポリマーフィルム上に流しかけられ硬化される。
【００１７】
微細構造化表面を有する金型とパターン形成基材とのアライメントは、微細構造化表面の少なくとも一部分を位置決めすることを含む様々な技法を使用して達成することができる。アライメント前の金型は、１０百万分率（すなわちｐｐｍであり、１メートルの距離に対して１０ミクロンの誤差である）を超える位置決め誤差を有することがある。典型的には、位置決め誤差は１００百万分率もの範囲に及びうる。アライメントの後、位置決め誤差は１０百万分率未満となる。
【００１８】
金型を少なくとも１つの方向に延伸することによって、金型の微細構造化表面と基材のパターンとのアライメントを達成することができるように、金型は十分に柔軟なものであることが好ましい。例えば、バリアリブとガラスパネルの電極パターンとのアライメントは、米国特許第６，２４７，９８６号に記載されているように、延伸可能な柔軟金型を用いることによって達成することができる。アライメントのために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）、および金型のわずかな移動、伸長、または収縮を生じうる経年変化による金型または基材の変化に対して、金型を修正することができる。
【００１９】
柔軟金型のアライメントは好ましくは、所望の位置合わせが達成されるまで、基材の平面と平行な１つ以上の方向にその柔軟金型を延伸することによって達成される。例えば、電極はしばしば、ガラスパネル上に平行線のパターンで設けられる。金型の微細構造化表面は、典型的には、平行リブパターン、グリッド（すなわち格子）パターン、または他のパターンを形成する複数の凹部を備えている。平行リブを形成する金型に関連して言えば、その金型は、金型のピッチが基材パターンのピッチよりも大きいかまたは小さいかに応じて、基材パターンに対して平行なまたは基材パターンに対して垂直な方向に延伸することができる。図２は、基材の平行バリアリブパターン２３４に対して平行な方向に金型２００を延伸する場合を示す。この場合、金型のパターンのピッチを延伸の間に減じて、そのピッチを基材のパターンのピッチに一致させる。金型のピッチを広げるためには、金型を垂直方向に延伸する。
【００２０】
延伸は、様々な好適な手動および自動による技法を使用して行うことができる。
【００２１】
例えば、米国特許第６，２４７，９８６号には、電極を有するガラスパネルなどのパターン形成基材上にバリアリブを製造する間、金型をその場でアライメントするように特定的に順応可能なプロセスが記載されている。しかしながら、この同じ機構は、アライメントされた金型を実現するために、（すなわちアライメントされていない）金型の延伸に用いることもできる。柔軟金型の縁部は（例えばロール成形において）、アライメントが達成されるまで金型への張力を増加または減少することができる調節式ローラーに取り付けることができる。複数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、アライメントが達成されるまでその金型を熱膨脹させることができる。
【００２２】
米国特許第６，２４７，９８６号に記載されているように、柔軟金型のアライメントは、静的な伸張方法によって達成することができる。例えば、パターン形成基準基材を設けることができ、そのパターン形成基準基材は、基材のパターンの外側でかつ基材の対向端部の上に配置された突出部または凹部を有する。延伸可能な金型もまた、金型の微細構造パターンの外側に位置する突出部または凹部を有し、その突出部または凹部は、金型をわずかに延伸すると、基材上に形成された突出部または凹部とアライメントし、かみ合う。基材と金型の上のこれらの付加かみ合い形体は、他の機械を使用することなく、金型のパターンを基材のパターンとアライメントした状態に保持する。
【００２３】
いくつかの実施形態において、柔軟金型は、少なくとも２つの方向に延伸される。例えば、金型は、平行線パターンに対して平行な方向に、さらには平行線パターンに対して垂直な方向にも延伸してもよい。少なくとも２つの方向における延伸は、同時に生じても順次に生じてもよい。この延伸は、例えば、２００５年７月２０日に出願された係属中の米国特許出願第１１／１８５０９７号に記載されているように、（例えば個別の）金型の周囲に取り付けられた枠機構を使用することによって達成してもよい。
【００２４】
さらに別の実施形態において、金型の一部分を、金型の他の部分に対して独立して（例えば異なる量だけ）延伸してもよい。この延伸は、２００５年７月２０日に出願された係属中の米国特許出願第１１／１８５０９７号にさらに記載されているように、分割された枠機構および／または分割された金型を使用することによって達成することができる。
【００２５】
金型のアライメント（例えば延伸）に好適な様々な延伸機構を修正して、剛性支持体を設けて取り付けるための手段を含めることができる。好ましくは、アライメント装置内に柔軟金型を配置すること、ならびに剛性支持体を取り付けたアライメントされた金型を取り外すことは、自動化された手段によって達成される。
【００２６】
図３は、柔軟金型をアライメントし、そのアライメントした金型に剛性支持体を取り付けるのに好適な具象化した機構の斜視図であり、図４はその機構の横断面図である。機構３００はアライメント装置を有しており、そのアライメント装置は、平板３０１と、２つの連続したクランプ３１０および３１１とを有している。複数の（例えば独立して作動される）超音波溶接装置３５１などの取り付け装置３５０が、アライメント装置との協働的な配列で配置されている。この機構はまた、好ましくは、様々な装置の動作を調和させるために、フィードバック装置（不表示）と中央処理システム（同様に不表示のコンピュータ）とを備えている。
【００２７】
平板３０１は、０．０００４ｍｍ（１６ミクロンインチ）の表面仕上げで約５ｍｍの厚さを有するステンレス鋼からなっていてもよい。平板は、下にある支持構造体と共に、平板の上面の移動を防止するのに十分な剛性をもたらしている。平板は、取り付け装置を収容するための領域を備えていてもよい。例えば、平板は、超音波溶接用のアンビル面を設けるために（例えば周囲において）補強してもよい。
【００２８】
連続クランプ３１０および３１１は、柔軟金型の対向する平行な縁部の実質的に全縁部をクランプするように設計されている。柔軟金型は、例えば寸法において単一のプラズマディスプレイパネルに対応する個別の金型であってもよい。あるいは、柔軟金型は、シートの一部分であっても、金型の連続ロールの一部分であってもよい。
【００２９】
パターン形成基準基材（例えば、電極をパターン形成したガラスパネル）は、平板の上に配置してもよい。あるいは、パターン形成基準基材の像または単にモデル基準基材の電子的な座標を、コンピュータに記憶してもよい。
【００３０】
図４を参照すると、実施する方法の間に、連続クランプが開放されている。柔軟金型３７０は、平板３０１の上に、好ましくは非負荷で（すなわち平板３０１への外力を伴わずに）配置されている。成形シートの２つの対向する平行な縁部が、開いたクランプ３１０および３１１のかみ合い部内に配置されている。双方のクランプが閉じられて、成形シートの向かい合う縁部が把持される。
【００３１】
成形シートは、連続クランプの少なくとも一方に加えられた力によって延伸される。加える力は、手動の手段で加えてもよいが、好ましくは、視覚的なフィードバックシステムを利用して柔軟金型上の基準点の場所をモニタリングすると共に、連続クランプの移動を基準点のモニタリングに呼応して制御する自動化システムが用いられる。次いで、微細構造化表面の微細構造体が、パターン形成基準基材、パターン形成基準基材のイメージ、またはモデル基準基材とアライメントするように、金型が延伸される。また、剛性支持体は所望により、微細構造化成形品の製造において使用する間の金型の位置決めを支援するために、基準点を有してもよい。
【００３２】
金型が適切にアライメントされた後、アライメントを維持するために、剛性支持体３９０が、アライメントした金型に取り付けられる。例えば、プラスコライト社（Plaskolite, Inc）から商標表記オプティックス（ＯＰＴＩＸ）として商業的に入手可能なものなどの、０．３２ｃｍ（０．１２５インチ）の厚さを有する１ｍ×１ｍのポリメチルメタクリレートの連続シートを、デュポン社（DuPont）から商標表記メリネックス（Ｍｅｌｉｎｅｘ）として商業的に入手可能なものなどのＰＥＴからなるアライメントされた金型に超音波接合することができ、ここで、金型は１軸に１％伸張することによってアライメントされる。ブランソン・ウルトラソニックス社（Branson Ultrasonics）から商標表記ブランソン２０００シリーズ  ２０ＫＨウルトラソニック（Ｂｒａｎｓｏｎ  ２０００  Ｓｅｒｉｅｓ  ２０  ＫＨｚ  Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ）として商業的に入手可能なものなどの超音波溶接機を用いると、１：１．５のブースタおよび刻み付きアンビルを使用して、８０３ｋｇ（３６５ポンド）の溶接力、２２ｋｇ（１０ポンド）のトリガ力（trigger force）、０．７５秒の溶接時間、および５０％の振幅（amplitude）を適用することができる。溶接の領域を３．１７ｃｍ×１．２７ｃｍ（１．２５インチ×０．５インチ）とすると、結果として生じる溶接部は、０．６９ＭＰａ（１００．１ｐｓｉ（６９０，０００Ｎ／ｍ２））の強度を有することになる。これらの溶接部の配列は、０．１３ｍ（５インチ）ごとに１ｍ×１ｍの柔軟金型シートの周囲で繰り返され、その柔軟金型シートの周囲で各溶接部は１０ｍｍの平均幅を有しているが、その配列によって、延伸した金型の収縮を防止するための、計算で求められた力の６０倍を超える１２７ｍｍあたり２８０Ｎ、すなわち２，２００Ｎ／ｍの力がもたらされる。
【００３３】
支持アライメント式金型のシートは、そのシートを形成した柔軟金型と比べて、占有する面積を小さくすることができる。異なる量の過剰な柔軟金型が、剛性支持体の周囲縁部から突出していてもよい。過剰な金型材料は取り除くことができる。
【００３４】
剛性支持体は典型的には、少なくとも１つのプラスチック材料、少なくとも１つの金属材料、ならびにそれらの様々な組み合わせを含んでいる。通常はあまり好ましくはないが、剛性支持体は、ガラスまたはセラミック材料をさらに備えてもよい。剛性支持体はまた、積層体、繊維強化プラスチック、ならびに繊維強化金属などの複合材であってもよい。好適なプラスチックには、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、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。好適な金属には、アルミニウム、ステンレス鋼、銅、黄銅、チタン、およびそれらの合金が挙げられる。
【００３５】
剛性支持体は、典型的には、金型に取り付けられる別個の部品として事前に製造される。あるいは、ポリマー製の剛性支持体を、アライメントされた金型に張り付けられ硬化された、溶融しておりかつ／または未反応の硬化性組成物として設けてもよい。
【００３６】
剛性支持体の意匠または形状は、意図する最終用途に応じて異なる。典型的には、剛性支持体は、大部分が平面的であり、薄く扁平な横断面を有している。その厚さは、剛性支持体を構成している材料によって異なるが、典型的には、（例えば枠形状の）剛性支持体の厚さは、少なくとも０．２５ｍｍ（１０ミル）でかつ約１．２５ｃｍ（０．５インチ）以下である。
【００３７】
剛性支持体におけるＥ＊ｔ＝５００ｋＮ／ｍを超える剛性が、取り扱いを容易にするためには好ましい。剛性支持体は、アライメントした金型シートが変形してアライメント前の形状となるのを防止するように、金型シートの平面内で十分に剛性を有している。剛性支持体は、全く柔軟性のないものであってもよい。あるいは、剛性支持体は、少なくとも１つの方向に幾分か撓むことが可能なものであってもよく、したがって、２００４年８月２６日に出願された米国仮特許出願番号６０／６０４５５９号に記載されているような円筒形のロールなど、非平面的な表面への配置にも好適となる。
【００３８】
剛性支持体の寸法は、金型シートの材料特性（例えば弾性係数および形状）、剛性支持体の材料特性（例えば弾性係数および形状）、金型シートの延伸の大きさに応じて異なる。
【００３９】
一例として、寸法が１ｍ×１ｍで１００μの厚さを有する正方形の柔軟金型シートを、矩形断面の枠形状をした支持体と共に使用してもよい。金型シートは、距離ΔＬだけ延伸することができる。１軸における最大たわみ０．０１ΔＬを選択した場合、単純な静的解析によって次式が導かれる。
【００４０】
【数１】
2009502552.tif 000003
【００４１】
上式で、Ｅは弾性係数を表し、
【００４２】
【数２】
2009502552.tif 000004
【００４３】
は、枠支持体の縁部の慣性モーメントである。
【００４４】
ステンレス鋼を枠に使用し（Ｅ＝１９０，０００ＭＰａ）、ポリエチレンテレフタレートを金型シートに（Ｅ＝３４５０ＭＰａ）、それらの弾性係数の値を式に入れると、枠の慣性モーメントは約４．７Ｅ−７ｍ４となる。厚さ８ｍｍ、幅９０ｍｍのステンレス鋼の枠は上式を満たす。より大きな応力弛緩が好適である場合、より小さな枠を用いることができる。
【００４５】
別の一例として、寸法が１ｍ×１ｍで１００μの厚さを有するポリエチレンテレフタレートの正方形の柔軟金型シートを、金型シートの周囲に接合された同じ寸法の第２のポリマーシートからなる支持体と共に使用して、金型シートのアライメントを維持してもよい。２枚のシートが同じ平面内に束縛されていると仮定すると、以下の式を導出することができる。
【００４６】
【数３】
2009502552.tif 000005
【００４７】
上式で、Ｅは弾性係数であり、ε＝ΔＬ／Ｌはひずみであり、ｔは厚さである。延伸したシートが、初期の延伸距離ΔＬの１％以下の復元率を有すると仮定すると、結果的に以下の式が得られる。
【００４８】
【数４】
2009502552.tif 000006
【００４９】
例えば、ポリエチレンテレフタレートを金型シート（Ｅ＝３４５０Ｍｐａ）に使用し、炭素繊維強化ポリカーボネート／アクリル（ＲＴＰ社（RTP Company）から商標表記「ＲＴＰ  １８８７Ａ」として商業的に入手可能）（Ｅ＝２４，１００ＭＰａ）を剛性支持体として使用する場合、剛性支持体は、金型シートの厚さよりも１４倍厚いものとなる。この厚さでは、金型は、初期になされた延伸の１％のみ弛緩する。精度のレベルをより高くし、また剛性支持体が過剰に厚くなるのを防止するために、金型シート／剛性支持体の組み合わせの弛緩を予測するかまたは実験的に見出し、補正することができる。換言すれば、金型をより大きな距離で延伸し、次いで所望のアライメントに弛緩させることができる。
【００５０】
この解析は、連続的に接合された剛性支持体に拡張することができる。延伸される長さＬが特異に小さな部分に減じられるという制限下で、同じ解析が有効となり、また同じ材料特性が要求される。しかしながら、接合に要求される性能は異なるものである。
【００５１】
剛性支持体の厚さが、柔軟金型と比べてきわめて大きな厚さとならないようにするため、典型的には、剛性支持体材料の弾性係数は、柔軟金型の弾性係数と比べて少なくとも５倍となっている。様々な材料の弾性係数が、製造業者によって報告されている。ステンレス鋼などの様々な従来の材料の弾性係数が、様々な便覧で報告されている。
【００５２】
剛性支持体は、金型の微細構造化表面に取り付けても、金型の対向する表面に取り付けても、それらの組み合わせに取り付けてもよい。
【００５３】
一実施形態において、剛性支持体は、連続シート（例えばロールの形式で）または金型の対向する表面に取り付けられた分離シートとして設けられる。剛性支持体は好ましくは、単一または複数の開口部を有する枠形状をなしている。枠形状の剛性支持体は、微細構造化表面、対向する表面、またはそれらの組み合わせの上で金型の外周に取り付けられており、金型は枠の開口部内に設けられている。一実施形態において、金型は、ＷＯ２００４／０６４１０４に記載されているように、金型の周囲領域を占有する非構造化（すなわち非リブ）領域を含んでいてもよい。その枠形状の剛性支持体は、この非構造化領域に取り付けられる。また、微細構造化表面に取り付けられた枠形状の支持体を有利にもこのようにして設けると、２００４年８月２６日に出願された米国特許出願第６０／６０４５５７号に記載されているように、型板としても機能することができる。図５Ａ〜５Ｃおよび図６に示す他の実施形態において、枠形状の剛性支持体５０１が、金型５３０、５４０、５６０、５７０および５８０の対向する表面上に設けられている。
【００５４】
剛性支持体（例えば枠形状の連続シート）は、図５Ａに示すような矩形、および図５Ｃに示すような円形など、様々な形状を有していてもよい。２つ以上の支持アライメント式金型を他の支持アライメント式金型に取り付けて、様々な配列を形成してもよい。例えば、図５Ｂは、複数の開口部を有する枠形状の支持体を示すが、ここで、アライメントされた別個の金型５４０、５５０、および５６０が枠によってそれぞれ境界を画されている。剛性支持体は、所望により互いに接合された２つ以上の個別部品の組立体であってもよい。例えば、剛性支持体は、図５Ｄに示すように対角線方向に配置された２つの剛性支持部材を備えていてもよい。別の実施形態において、複数の支持アライメント式金型６０１、６０２、６０３、および６０４が、図６に示すように、アライメントされた金型シートの連続ロールに設けられている。そのような連続した配列は、支持アライメント式金型のシートからバリアリブを取り扱い、保管し、製造するのを自動化するのに有利となりうるものである。
【００５５】
支持アライメント式金型が引き続き、放射線への曝露による硬化が可能な組成物を成形するために使用される実施形態に対しては、その金型は、硬化性組成物をその金型を通じて硬化することができるように、十分に透明であることが好ましい。また、この実施形態に対しては、剛性支持体を、このような使用によって損なうことのないような方式で設けることが好ましい。一実施形態において、このことは、金型の外周に取り付けられた枠形状の剛性支持体を使用して、剛性支持体を金型の成形可能な領域の外側に設けることによって達成することができる。別の実施形態において、このことは、硬化性組成物を剛性支持体を通じて硬化することができるように、十分に透明な剛性支持体を用いることによって達成することができる。
【００５６】
剛性支持体は、アライメントした金型に一時的に取り付けてもよいが、剛性支持体は永久に取り付けられていることが好ましい。永久に取り付けるとは、金型を相当に損傷せずには剛性支持体を金型から取り外すことができないということを意味する。剛性支持体は、機械的手段、化学的手段、熱的手段、ならびにそれらの様々な組み合わせを含めた様々な既知の手段によって、金型に取り付けることができる。化学的手段には、熱、水分、または放射線にさらされると架橋する、様々な一液型および二液型の硬化性接着剤組成物の使用が挙げられる。例えば、ミネソタ州セントポールのスリーエム社（3M Company）から商標表記スコッチ・ウェルド・ＤＰ−１００  クリヤ（Ｓｃｏｔｃｈ−Ｗｅｌｄ  ＤＰ−１００  Ｃｌｅａｒ）として商業的に入手可能なものなどのエポキシ接着剤の幅１０ｍｍの滴を使用して、ＰＥＴ製のアライメントされた金型（例えば１００ミクロンだけ延伸された）をＰＭＭＡ製の支持体に接合することができる。
【００５７】
機械的手段には、例として、クランプ、ステッチ、ステープル、リベット、ブラケット、フック、フックループ式ファスナが挙げられる。さらに別の実施形態においては、二部構成の枠形状の剛性支持体が用いられるが、ここで、各枠形状の剛性支持体は、アライメントされた金型が、かみ合った枠の開口部内に設けられるように互いにかみ合う突出部または凹部を有している。
【００５８】
他の取り付け手段には、例えば加熱した型押ローラー、高周波（ＲＦ）溶接、および超音波溶接を含めた様々な熱的手段が挙げられる。高周波（ＲＦ）溶接は、ポリマーの金型をポリマーの剛性支持体に接合するための好ましい取り付け手段である。高周波エネルギーの周波数および電界強度は、操作者によって変更可能であり、金型および剛性支持体のポリマー成分に応じて好適に選択される。その選択は、個々のポリマーの誘電損率、誘電率、融解温度、および層の厚さのような要因に依存する。高周波エネルギーは、適切な圧盤内に装着されたアンテナを通じて送られ、その圧盤は、適切な圧力量と高周波エネルギーの適切な持続時間とを適用して、適切な表面に押し付けられる。Ｊ．レイトン（Ｊ．Ｌｅｉｇｈｔｏｎ）、Ｔ．ブラントリ（Brantley）、およびＥ．シャボ（Szabo）著、「アンテック」（ＡＮＴＥＣ）  １９９２年、７２４ページ〜７２８ページの記事「ＰＶＣおよび他の熱可塑性組成物のＲＦ溶接（RF Welding of PVC and Other Thermoplastic Compounds）」、ならびに米国特許第５，９６２，１０８号を参照しているが、これらは本願に援用される。
【００５９】
支持体が、アライメントされた柔軟金型シートの縁部でのみ接合している場合、そのシートのひずみ（延伸に起因）による全体的な力は、シートの縁部に沿って剛性支持体に伝えられる。金型シートにおける一軸の延伸に対して、単位長さ当たりの必要な力は、以下の式に従って計算することができる。
【００６０】
【数５】
2009502552.tif 000007
【００６１】
一例として、０．０００１のひずみ（１ｍにつき１００μの延伸）に対して、力はＦ＝３４．５Ｎ／ｍ（ｔ＝１００μ、Ｅ＝３４５０ＭＰａ）となる。留意されたいこととして、その力はひずみに直接関連しており、したがって、１ｍｍ（すなわち１％）の延伸を作用させて金型をアライメントした場合、その力は１０倍の約３４５Ｎ／ｍとなる。
【００６２】
鋼とポリエチレンとの典型的な摩擦係数は、０．２である（機械便覧（Machinery's Handbook））。１００ミクロンだけ延伸された１ｍ×１ｍの金型シートを保持するクランプ機構は、３５Ｎ／０．２＝１７５Ｎ［３９ポンド］のクランプ力をもたらす。したがって、１つ以上の圧縮バネを装着したはさみ形式のクランプなど、単純な機械的クランプ機構によって、金型シートを剛性支持体と結合した状態に維持するのに必要な５．５Ｎ（４０ポンドのクランプ力）を超える力を容易に伝えることができる。クランプ力は好ましくは、２つのクランプの縁部すべてにわたって、また主として角部に分布して、クランプされていない領域における延伸した金型シートの変形を防止する。
【００６３】
本発明の微細構造化された柔軟な（例えばアライメントされていない）金型は、好ましくは、米国特許第５，１７５，０３０号（ルー（Lu）ら）および米国特許第５，１８３，５９７号（ルー（Lu））に開示されるプロセスと類似したプロセスに従って形成される。形成プロセスは好ましくは、（ａ）オリゴマー樹脂組成物を調製する工程と、（ｂ）ネガの微細構造化がなされたマスター成形型の表面に、そのマスター成形型の空孔を満たすのにかろうじて十分な量でオリゴマー樹脂組成物を付着させる工程と、（ｃ）少なくとも一方が柔軟である予備成形された基材とマスター成形型との間で組成物の滴を移動させることによって、空孔を充填する工程と、（ｄ）オリゴマー組成物を硬化させる工程とを含む。好ましいマスターは、金属の成形型である。硬化および所望による同時熱処理の工程の温度が過度に高くない場合、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を構成することもできる。
【００６４】
工程（ａ）のオリゴマー樹脂組成物は好ましくは、１液型で無溶剤の（例えば放射線重合性の）架橋性有機オリゴマー組成物である。オリゴマー組成物は好ましくは、柔軟でかつ寸法安定性を有する硬化ポリマーを形成するように硬化可能である。オリゴマー樹脂の硬化は好ましくは、低収縮性で生じる。オリゴマー樹脂のブルックフィールド粘度は、典型的には少なくとも０．０１Ｐａ．ｓ（１０ｃｐｓ）でかつ、典型的には３５Ｐａ．ｓ（３５，０００ｃｐｓ）以下であり、より好ましくは０．０５Ｐａ．ｓ（５０ｃｐｓ）から１０Ｐａ．ｓ（１０，０００ｃｐｓ）の範囲内の粘度を有する。
【００６５】
好ましいオリゴマー組成物は、ＰＣＴ公報ＷＯ２００５／０２１２６０、ＰＣＴ公報ＷＯ２００５／０２１２６０および２００５年４月１５日出願の米国特許出願第１１／１０７５５４号に記載されているオリゴマー樹脂組成物など、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んでいる。
【００６６】
重合は、フリーラジカル反応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、および電子ビームの照射など、典型的な手段によって達成することができる。利便性、設備投資の少なさ、および生産速度の理由により、好ましい重合方法は、オリゴマー樹脂組成物の約０．１重量％〜約１．０重量％の濃度の光開始剤の存在下で紫外光または可視光を照射することによるものである。
【００６７】
様々な材料を、柔軟金型の基礎材料（基材）に使用することができる。典型的には、その材料は、硬化用放射線に対して実質的に光学的に明澄であり、かつ微細構造体の鋳造中の取り扱いを可能にするのに十分な強度を有している。さらに、基礎材料として使用する材料は、加工中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ことができる。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、工程（ｃ）における基材としての使用に好ましいが、それは、これらの材料が経済的であり、硬化用放射線に対して光学的に明澄であり、かつ良好な引張り強さを有するためである。０．０２５ミリメートル〜０．５ミリメートルの基材厚さが好ましく、また０．０７５ミリメートル〜０．１７５ミリメートルの厚さが特に好ましい。微細構造化金型に有用な他の基材には、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。また、基材の表面を処理して、オリゴマー組成物との接着を促進させてもよい。
【００６８】
好適なポリエチレンテレフタレート系材料の例には、写真グレードのポリエチレンテレフタレート、および米国特許第４，３４０，２７６号に記載されている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。
【００６９】
ベース金型の基材（例えばプラスチックフィルム）の硬度は、例えば張力に対する剛性によって、または引張り強度によって表すことができる。ベース金型の基材の引張り強度は一般に、少なくとも約５ｋｇ／ｍｍ２、好ましくは少なくとも約１０ｋｇ／ｍｍ２である。ベース金型の基材の引張り強度が５ｋｇ／ｍｍ２である場合、取り扱い性状は、結果として生じる金型がその金型から解放されたとき、またはＰＤＰリブがその金型から解放されたときに低下し、したがって破壊および引き裂きを生じがちとなる。しかしながら、剛性支持体がもたらす強度を鑑みると、より低強度のベース金型の基材を利用してもよい。
【００７０】
本明細書で説明する支持アライメント式金型は、当該技術分野で述べられている様々な既知の方法において使用することができる。その方法は一般に、金型の微細構造化表面と電極がパターン形成されたパネルとの間に硬化性材料を設ける工程と、ペーストを硬化させる工程と、金型を取り外す工程とを含んでいる。金型は典型的には透明である。ペーストは、ガラスパネルを通じて、金型を通じて、支持体を通じて、またはそれらを組み合わせて硬化させることができる。
【００７１】
微細構造体を形成するための好適な硬化性材料は、金型とパターン形成基材（例えばガラスパネル）との間に種々の方式で設けることができる。この材料を金型のパターンに直接配置した後に金型と材料を基材上に配置してもよく、この材料を基材上に配置した後に金型を基材上の材料に押し付けてもよく、また、機械的手段またはその他の手段によって金型と基材を合わせるときに、この材料を金型と基材の間隙に導入してもよい。用いる方式にかかわらず、空気の取り込みを最小にするように注意しなければならない。
【００７２】
金型の材料は好ましくは、少なくとも３つの構成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の構成成分は、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、パターン形成基材に接着された、所望の物理特性を有する微細構造を形成する。第２の構成成分は、成形しかつ後の硬化または冷却によって硬化することが可能な消失性結合剤である。この結合剤によって、基材と接着された半硬質で未冷却状態の微細構造体にスラリーを成形することが可能となり、したがって、微細構造体の形成およびアライメントに使用する延伸可能な金型を、結合剤の除去および焼成に備えて取り外すことができる。第３の構成成分は、結合剤材料をアライメントし硬化させた後の金型からの取り外しを容易にする希釈剤であり、この第３の構成成分によって、微細構造体のセラミック材料を焼成する前の結合剤除去の間、結合剤の迅速かつ完全な燃焼が促進される。希釈剤は好ましくは、結合剤が硬化した後も依然として液体であり、したがって、希釈剤は、結合剤の硬化中に結合剤材料から相分離する。さまざまなペースト組成物が知られており、また、例えば、２００５年４月１５日に出願された米国特許出願第１１／１０７６０８号およびＰＣＴ公報ＷＯ２００５／０１９９３４に記載されている。
【００７３】
パターン形成基材は、スラリーのセラミック材料を加工するのに必要な温度に耐えることが可能である。スラリーでの使用に好適なガラスまたはセラミック材料は好ましくは、約６００℃未満、通常は約４００℃〜６００℃の間の軟化温度を有している。したがって、基材に対する好ましい選択は、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。好ましくは、基材は、微細構造体が焼成される温度よりも高い軟化温度を有している。加えて、本発明のスラリーでの使用に好適なガラスまたはセラミック材料は、好ましくは、約５×１０−６／℃〜１３×１０−６／℃の熱膨脹係数を有している。したがって、基材は好ましくは、ほぼこの範囲内のＣＴＥを同様に有している。
【００７４】
本明細書で説明する本発明において利用しうる様々な他の態様が、米国特許第６，２４７，９８６号、米国特許第６，５３７，６４５号、米国特許第６，７１３，５２６号、ＷＯ００／５８９９０、ＵＳ６，３０６，９４８、ＷＯ９９／６０４４６、ＷＯ２００４／０６２８７０、ＷＯ２００４／００７１６６、ＷＯ０３／０３２３５４、ＷＯ０３／０３２３５３、ＷＯ２００４／０１０４５２、ＷＯ２００４／０６４１０４、米国特許第６，７６１，６０７号、米国特許第６，８２１，１７８号、ＷＯ２００４／０４３６６４、ＷＯ２００４／０６２８７０、ＰＣＴ公報ＷＯ２００５／０４２４２７、ＰＣＴ公報ＷＯ２００５／０１９９３４、ＰＣＴ公報ＷＯ２００５／０２１２６０、ＰＣＴ公報ＷＯ２００５／０１３３０８、ＰＣＴ公報ＷＯ２００５／０５２９７４、ＰＣＴ公報ＷＯ２００５／０６８１４８、それぞれ２００４年８月２６日に出願された米国特許出願第６０／６０４５５６号、第６０／６０４５５７号、６０／６０４５５８号および第６０／６０４５５９号を含む当該技術分野において既知であるが、これらの特許のそれぞれに限定はされない。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】プラズマディスプレイパネル組立体の略図。
【図２】柔軟金型をアライメントする様子の略図。
【図３】金型をアライメントし支持体を取り付けるための機構および方法の略図。
【図４】アライメントされた金型に溶接されている枠形状の支持体の横断面図。
【図５Ａ】様々な実施された支持アライメント式金型の平面図。
【図５Ｂ】様々な実施された支持アライメント式金型の平面図。
【図５Ｃ】様々な実施された支持アライメント式金型の平面図。
【図５Ｄ】様々な実施された支持アライメント式金型の平面図。
【図６】支持アライメント式金型の別の実施形態を示す図。
【図１】
2009502552.tif 000008
【図２】
2009502552.tif 000009
【図３】
2009502552.tif 000010
【図４】
2009502552.tif 000011
【図５Ａ】
2009502552.tif 000012
【図５Ｂ】
2009502552.tif 000013
【図５Ｃ】
2009502552.tif 000014
【図５Ｄ】
2009502552.tif 000015
【図６】
2009502552.tif 000016
【国際調査報告】
2009502552.tif 000017
2009502552.tif 000018