專利名稱：一種前體糊劑及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種感光性糊劑，更具體地說，本發(fā)明涉及一種在形成精細(xì)結(jié)構(gòu)時(shí)可十分有利地試用的前體糊劑。本發(fā)明還涉及一種通過使用該糊劑生產(chǎn)精細(xì)結(jié)構(gòu)的方法，以及由此方法生產(chǎn)的精細(xì)結(jié)構(gòu)。一個(gè)精細(xì)結(jié)構(gòu)的典型例子是在等離子體顯示面板后板上形成的隔肋(rib)。
背景技術(shù)：
厚度薄且質(zhì)量輕的平板顯示器作為下一代顯示器已經(jīng)受到頗多關(guān)注。作為具有大屏幕的薄平板顯示器的實(shí)例，等離子體顯示面板(PDP)已經(jīng)用于商業(yè)用途，并且最近也開始作為壁掛電視用于家庭用途。
PDP具有如

圖1所示意性示出的構(gòu)造。而為了簡(jiǎn)化，在PDP 50中僅僅顯示出一個(gè)放電單元56，放電單元56由前玻璃基板61、后玻璃基板51及具有精細(xì)結(jié)構(gòu)的隔肋(也稱為障肋、隔離物或障壁)54所限定。在前玻璃基板61上形成有透明顯示電極63(由掃描電極及維持電極組成)、透明介質(zhì)層62及透明保護(hù)層64。在后玻璃基板51上形成有尋址電極53及介質(zhì)層52。由掃描電極和維持電極組成的顯示電極63與尋址電極53彼此垂直，并且各自以相同的間隔排列。每個(gè)放電單元56在其內(nèi)壁上都形成有熒光劑層55，并充滿稀有氣體(例如，氖-氙氣體)，以使得通過電極之間的等離子體放電來激發(fā)自發(fā)光。
在上述的PDP 50中，隔肋54通常以陶瓷的精細(xì)結(jié)構(gòu)制成，本發(fā)明的精細(xì)結(jié)構(gòu)可以應(yīng)用于這種隔肋。將在下文中進(jìn)行詳述的本發(fā)明的隔肋54在圖2中示意性地示出，隔肋54同尋址電極53一起設(shè)置在后玻璃基板51上以形成PDP的后板。
由于隔肋的形狀精度及尺寸精度對(duì)PDP的性能有很大影響，所以人們提出了許多建造隔肋的方法。其中一個(gè)方法涉及到將前體陶瓷糊劑模制成所需形狀，然后燒結(jié)此糊劑以形成強(qiáng)化的陶瓷隔肋。人們已對(duì)模子及其制造所用方法進(jìn)行了各種各樣的改進(jìn)。例如，有人提出形成隔肋的一個(gè)方法是使用金屬或者玻璃作為模子材料，將可固化的涂料溶液置于玻璃基板的表面和模子之間以形成隔肋。在涂料溶液固化后移走模子，將轉(zhuǎn)移有已固化了的涂料溶液的基板燒結(jié)(請(qǐng)參見JP9-12336)。所述涂料溶液是一種糊狀物，其含有作為主要成分的低熔點(diǎn)的玻璃粉末。然而，這種形成隔肋的方法有著各種各樣的問題，例如模子必須以高機(jī)械加工精度生產(chǎn)；隔肋易于含有氣泡；隔肋很容易從玻璃基板上剝離，并且需要在減壓條件下保持模子和基板相互緊密接觸，這樣就需要安裝減壓裝置，這增加了生產(chǎn)成本并且需要熟練的操作人員來操作。
除了對(duì)模子和生產(chǎn)方法的改進(jìn)外，人們還對(duì)形成隔肋的糊劑進(jìn)行了各種改進(jìn)，例如，為了能夠使糊劑形成高寬比大和精度高的圖形，人們提出了一種感光性糊劑，此感光性糊劑含有含磷化合物、感光性有機(jī)組分及精細(xì)無機(jī)顆粒來作為必需的組分，其重點(diǎn)是限制膠凝作用(請(qǐng)參見JP 9-218509)。
發(fā)明概述本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)使用粘度為26,000cps的感光性糊劑以撓性模子制備隔肋時(shí)，由于捕獲了氣泡，因此出現(xiàn)了各種缺陷。由于捕獲氣泡而出現(xiàn)的缺陷在網(wǎng)格狀圖形中十分顯著。
本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)含有磷系化合物和磺酸系化合物的表面活性劑與感光性糊劑混合時(shí)，在保持高含量的精細(xì)陶瓷顆粒的同時(shí)，糊劑中精細(xì)顆粒的分散能力得到改善。因此可以使粘度減少到20,000cps或者更低。
因此在一個(gè)方面，本發(fā)明涉及前體糊劑，此糊劑含有感光性材料；作為主要顆粒被分散在所述感光性材料中的精細(xì)陶瓷顆粒；以及表面活性劑，此表面活性劑中含有磷系化合物及具有磺酸基團(tuán)的磺酸系化合物，所述磷系化合物含有至少一個(gè)磷原子，且該磷原子帶有至少一個(gè)-OH基團(tuán)。優(yōu)選該前體糊劑的粘度在22℃下為1,500cps到20,000cps。
在本發(fā)明的另一個(gè)方面中，本發(fā)明涉及精細(xì)結(jié)構(gòu)，該精細(xì)結(jié)構(gòu)具有基板以及在該基板表面上形成的具有預(yù)定形狀和預(yù)定尺寸的凸起圖形，該凸起圖形由本發(fā)明中的前體糊劑經(jīng)光固化后形成。
在本發(fā)明的另一個(gè)方面中，本發(fā)明涉及制備精細(xì)結(jié)構(gòu)的方法，該精細(xì)結(jié)構(gòu)具有基板以及在該基板表面上形成的具有預(yù)定形狀和預(yù)定尺寸的凸起圖形，該方法包括如下步驟制備撓性模子，該模子具有與將要在基板表面上形成的凸起圖形在形狀和尺寸上對(duì)應(yīng)的凹槽圖案；用糊劑填滿模子的凹槽，例如把糊劑置于基板和模子的凹槽圖案之間的空隙內(nèi)；將所述模子疊壓在基板上；用預(yù)定波長(zhǎng)的光照射糊劑以進(jìn)行光固化，從而形成一精細(xì)結(jié)構(gòu)，該精細(xì)結(jié)構(gòu)具有基板和與該基板一體地粘合在一起的凸起圖形；及從所形成的精細(xì)結(jié)構(gòu)上移走模子。
附圖簡(jiǎn)要說明圖1為示意性地示出現(xiàn)有技術(shù)的PDP例子的剖視圖，本發(fā)明也可應(yīng)用于該P(yáng)DP。
圖2為具有本發(fā)明隔肋的PDP后板的立體圖，該隔肋為本發(fā)明精細(xì)結(jié)構(gòu)的一個(gè)實(shí)施方案。
圖3為用于本發(fā)明的撓性模子的一個(gè)實(shí)施方案的透視圖。
圖4為圖3所示的模子沿線IV-IV截取的剖視圖。
圖5A-5C為相繼地示出制造具有本發(fā)明隔肋的PDP后板的方法的剖視圖。
優(yōu)選實(shí)施方案詳述本發(fā)明涉及陶瓷糊劑(例如感光性陶瓷糊劑)，該陶瓷糊劑適宜用于通過光固化模制該糊劑來生產(chǎn)精細(xì)結(jié)構(gòu)，例如PDP隔肋。
本發(fā)明的感光性陶瓷糊劑包含如下三類組分(1)感光性材料，(2)作為主要顆粒分散在糊劑中的精細(xì)陶瓷顆粒；(3)表面活性劑，此表面活性劑中含有磷系化合物及具有磺酸基團(tuán)的磺酸系化合物，所述磷系化合物的分子含有至少一個(gè)磷原子，且該磷原子帶有至少一個(gè)-OH基團(tuán)。該感光性陶瓷糊劑還可任選地包含其它額外的組分。
在本發(fā)明的感光性陶瓷糊劑中，作為第一組分的感光性材料可以是各種通常用在普通感光性糊劑中的感光性材料，但是，感光性材料優(yōu)選為這樣的感光性材料，其含有在分子中具有(甲基)丙烯?；鶊F(tuán)的單體或低聚物。
適合實(shí)施本發(fā)明的具有甲基丙烯?；膯误w或低聚物的例子包括(但并不限于)二甲基丙烯酸三甘醇酯、二甲基丙烯酸二甘醇酯、二甲基丙烯酸乙二酯、二甲基丙烯酸1，6-己二酯、二甲基丙烯酸丙三酯、甲基丙烯酸2-羥基-3-丙烯酰氧基丙酯、二甲基丙烯酸新戊二酯、二甲基丙烯酸1，10-癸二酯、雙酚A二縮水甘油醚甲基丙烯酸加成物，及環(huán)氧乙烷與雙酚A二甲基丙烯酸酯的加成物。這些單體或聚合物可以單獨(dú)使用，也可以將兩種或兩種以上的這些單體或聚合物混合使用。
第二組分，即精細(xì)陶瓷顆粒，包括通常用于感光性材料中的各種精細(xì)陶瓷顆粒。在本發(fā)明的實(shí)施方案中，可有利地以精細(xì)顆粒形式使用的陶瓷材料包括(但并不限于)玻璃、氧化鋁、二氧化鈦、氧化鋯和二氧化硅。這些陶瓷材料的精細(xì)顆?？梢詥为?dú)使用，或者可將兩種或兩種以上的這些陶瓷材料的精細(xì)顆?；旌鲜褂?。一種陶瓷材料的精細(xì)顆粒也可以由其它類型的陶瓷材料一層或多層薄的涂層包覆，或者，如果必要的話可以用聚合物涂層代替陶瓷材料來包覆。
雖然精細(xì)陶瓷顆?？梢杂懈鞣N各樣的粒徑，但當(dāng)考慮到用于形成隔肋或類似物時(shí)，其平均粒徑優(yōu)選為大約0.1μm到大約10μm，更為優(yōu)選為大約0.5μm到5.0μm。
另外，對(duì)在分子中含有至少一個(gè)磷原子、并且該磷原子帶有至少一個(gè)-OH基團(tuán)(即，至少具有一個(gè)磷系酸基)的磷系化合物而言，其作為第三組分(表面活性劑)與感光性樹脂和精細(xì)陶瓷顆粒一起用于感光性陶瓷糊劑時(shí)，對(duì)其沒有特別的限制，但是，其優(yōu)選為如下通式(I)、(II)、(III)或(IV)表示的磷系化合物 在上述的通式中，R1到R7可以相同也可以不同，并代表具有1到60個(gè)碳原子的烴基基團(tuán)，所述基團(tuán)可任選地含有1到30個(gè)雜原子，例如氧、氮、硫等，X代表氧原子或者硫原子，并且m代表1到4的整數(shù)。
磷系化合物的典型例子包括(但并不限于)亞磷酸單烴(C1-10)酯和亞磷酸二烴(C1-10)酯(例如亞磷酸二丁酯、亞磷酸丁酯、亞磷酸二甲酯、亞磷酸甲酯、亞磷酸丙酯、亞磷酸二丙酯、亞磷酸二苯酯、亞磷酸苯酯、亞磷酸異丙酯、亞磷酸二異丙酯和亞磷酸正丁基-2-乙基己酯)；磷酸單烴(C1-10)酯和磷酸二烴(C1-10)酯(例如磷酸二丁酯、磷酸丁酯、磷酸甲酯、磷酸丙酯、磷酸二丙酯、磷酸二苯酯、磷酸苯酯、磷酸異丙酯、磷酸二異丙酯和磷酸丁基-2-乙基己酯)；硫代磷酸酯化合物，其中上述提及的磷酸酯中的氧被硫代替。另外，還可使用在亞磷酸烴酯中烴基部分含有不飽和基團(tuán)的化合物，這些不飽和基團(tuán)的例子有丙烯酰基、甲基丙烯?；蛞蚁┗?。另外，可以使用含有磷酸基基團(tuán)或者次磷酸基基團(tuán)的化合物。更為優(yōu)選的是，磷系化合物包括含有兩個(gè)或兩個(gè)以上的磷酸基團(tuán)或者次磷酸基團(tuán)的磷系化合物，例如烴基二膦酸(例如羥基亞乙基二膦酸)。
對(duì)在分子中含有磺酸基團(tuán)的磺酸系化合物而言，這樣的磺酸系化合物作為表面活性劑和磷系化合物混合使用時(shí)并沒有特別的限制，這樣的磺酸系化合物的例子包括烷基苯磺酸鈉、烷基苯磺酸鈣、烷基萘磺酸鈉、萘磺酸-福爾馬林縮合物、磺基琥珀酸二烴酯鈉(sodiumsulfosuccinic acid dialkyl ester)、烷基二苯基醚二磺酸鈉等。
對(duì)于本發(fā)明中的感光性陶瓷糊劑，需要將上述兩類化合物混合來作為表面活性劑使用。當(dāng)這些化合物混合時(shí)，磷系化合物與磺酸系化合物的混合比率(重量比率)通常在大約99∶1到1∶99的范圍內(nèi)，優(yōu)選的是在大約90∶10到10∶90的范圍內(nèi)。當(dāng)混合比率在上述范圍之外時(shí)，精細(xì)陶瓷顆粒不能被分散到主要顆粒的水平，這就不可能將粘度降到期望的水平。
在22℃條件下測(cè)量時(shí)，本發(fā)明中的感光性陶瓷糊劑的粘度為20,000cps或更低，優(yōu)選粘度范圍是2,000cps到10,000cps。當(dāng)通過降低糊劑中精細(xì)玻璃顆粒含量來降低粘度時(shí)，在煅燒期間產(chǎn)生的收縮將增加，因而會(huì)產(chǎn)生不可避免的問題，例如隔肋缺陷的增加和隔肋變形的加劇。根據(jù)本發(fā)明，含有磷酸基團(tuán)的表面活性劑與含有磺酸基團(tuán)的表面活性劑的混合使用會(huì)產(chǎn)生協(xié)同增效的效果。通過此方式，出乎意料地使在感光性糊劑中將玻璃或者陶瓷的精細(xì)顆粒分散到主要顆粒的水平變?yōu)榭赡?。結(jié)果，例如對(duì)于含有80重量％的精細(xì)玻璃顆粒的感光性糊劑，其粘度能夠降低到10,000cps或者更低。
如在所附實(shí)施例中將要描述的那樣，當(dāng)只將含有磷酸基的磷系化合物作為表面活性劑加入時(shí)，對(duì)于含有80重量％的精細(xì)玻璃顆粒的感光性糊劑，其粘度只能被降低到26,000cps的高粘度值。另外，當(dāng)只將含有磺酸基團(tuán)的磺酸系化合物作為表面活性劑加入時(shí)，所述感光性糊劑的粘度只能被降低到35,000cps的高粘度值。然而，作為實(shí)例，如果當(dāng)含有磷酸基的磷系化合物與含有磺酸基團(tuán)的磺酸系化合物混合使用時(shí)，感光性糊劑的粘度就能夠被降低到較低的6,000cps。另外，本發(fā)明糊劑的最大粒徑為大約2μm到3μm，并且精細(xì)玻璃顆粒被分散為主要顆粒(平均粒徑為2μm到3μm)，這一點(diǎn)對(duì)本發(fā)明的效果做出了極大的貢獻(xiàn)。
還發(fā)現(xiàn)本文所描述的糊劑的有效期得以延長(zhǎng)。例如在22℃的條件下，將本發(fā)明的糊劑靜置兩個(gè)月，沒有發(fā)現(xiàn)由于膠凝作用而顯示出的變質(zhì)。
本發(fā)明中感光性陶瓷糊劑中精細(xì)陶瓷顆粒的含量通常在60重量％到90重量％的范圍內(nèi)，優(yōu)選地是在70重量％到85重量％的范圍內(nèi)。當(dāng)糊劑中精細(xì)陶瓷顆粒的含量在上述范圍之外時(shí)，它將對(duì)精細(xì)結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)和特性產(chǎn)生負(fù)面影響?？梢杂^察到的負(fù)面影響的例子是糊劑的施用不善、諸如隔肋之類的精細(xì)結(jié)構(gòu)的毀壞或缺陷以及很難脫模。
在上述組分之外，本發(fā)明中的感光性陶瓷糊劑可任選地含有添加劑，這些添加劑通常用于一般用途的感光性糊劑之中。合適的添加劑包括粘合劑、光致聚合作用引發(fā)劑、稀釋劑、紫外線吸收劑、增敏劑、輔助增敏劑、聚合作用引發(fā)劑、增塑劑、增稠劑和有機(jī)溶劑。
就滿足上述成分特點(diǎn)的本發(fā)明的感光性陶瓷糊劑而言，其可以有各種各樣的組成，優(yōu)選的組成含有5重量份到15重量份的感光性樹脂；60重量份到90重量份的精細(xì)陶瓷顆粒；0.1重量份到1.0重量份的由磷系化合物制成的表面活性劑；0.1重量份到1.0重量份的由磺酸系化合物制成的表面活性劑；5重量份到15重量份的稀釋劑；以及
0.02重量份到0.25重量份的光致聚合反應(yīng)的引發(fā)劑。
具有如此組成的陶瓷糊劑可以含有一般使用量的可任選的添加劑。
優(yōu)選借助在模子表面上形成了具有預(yù)定形狀和預(yù)定尺寸的凹槽圖案的撓性模子，通過光照射進(jìn)行光固化，來使本發(fā)明的感光性陶瓷糊劑固化，因此本發(fā)明的感光性陶瓷糊劑可用作用于提供精細(xì)結(jié)構(gòu)的前體糊劑。所述精細(xì)結(jié)構(gòu)的典型例子是在PDP后板上形成的隔肋。對(duì)于用于制備PDP后板上的隔肋的撓性模子，其凹槽圖案可以是由多個(gè)條狀凹槽間隔相等且彼此基本平行排列成的圖形，但是，優(yōu)選是由多個(gè)凹槽間隔相等且彼此基本平行又相互交叉排列成的網(wǎng)格狀圖形。簡(jiǎn)而言之，PDP后板的隔肋可形成為條狀圖形或網(wǎng)格狀圖形，然而網(wǎng)格狀圖形是優(yōu)選的。
本發(fā)明提供一種在基板表面上形成了具有預(yù)定形狀和預(yù)定尺寸的凸起圖形的精細(xì)結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的精細(xì)結(jié)構(gòu)優(yōu)選為PDP后板的隔肋，在PDP后板中，凸起的隔肋構(gòu)成的圖形可以是間隔相等且彼此基本平行排列的多個(gè)隔肋的條狀圖形，或者是間隔相等且平行又相互交叉排列的多個(gè)隔肋的網(wǎng)格狀圖形。但隔肋的網(wǎng)格狀圖形是優(yōu)選的。
本發(fā)明還提供一種方法，該方法是制備在基板表面上形成了具有預(yù)定形狀和預(yù)定尺寸的凸起圖形的精細(xì)結(jié)構(gòu)的方法。本發(fā)明的方法包括如下步驟準(zhǔn)備撓性模子，該模子在其表面上具有與所述凸起圖形在形狀和尺寸上對(duì)應(yīng)的凹槽圖案；將本發(fā)明的感光性陶瓷糊劑(精細(xì)結(jié)構(gòu)前體糊劑)置于基板和模子的凹槽圖案之間空隙內(nèi)，填滿模子的凹槽并將所述模子疊壓在基板上；用預(yù)定波長(zhǎng)的光照射陶瓷糊劑以進(jìn)行光固化，從而形成精細(xì)結(jié)構(gòu)，該精細(xì)結(jié)構(gòu)具有基板和與基板一體地粘合在一起的凸起圖形；以及從精細(xì)結(jié)構(gòu)上移走模子。
如前所述，所述精細(xì)結(jié)構(gòu)優(yōu)選地為PDP后板的隔肋。因此，本發(fā)明的方法還優(yōu)選地包括在基板表面上形成一套間隔相等且彼此基本平行并相互獨(dú)立的尋址電極的步驟。
用于實(shí)施本發(fā)明的模子優(yōu)選地為撓性模子，該撓性模子具有支撐體和模制層，該模制層被設(shè)置在支撐體上，并在該模制層的表面上形成了具有預(yù)定形狀及預(yù)定尺寸的凹槽圖案，該凹槽圖案與所述凸起圖形對(duì)應(yīng)。撓性模子將在下文進(jìn)行詳述。
參照附圖，將在下文進(jìn)一步詳述本發(fā)明的實(shí)施。
圖2顯示出PDP的隔肋54，其為本發(fā)明精細(xì)結(jié)構(gòu)的典型例子。PDP的隔肋54形成在后板玻璃基板51上，從而構(gòu)成PDP的后板，當(dāng)隔肋54與圖1所示的PDP 50結(jié)合時(shí)，其可有利地使用。雖然，圖示隔肋54成形為條狀圖形，但是彼此相互垂直交叉的隔肋構(gòu)成的網(wǎng)格狀圖形也在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。當(dāng)隔肋形成網(wǎng)格狀圖形時(shí)，本發(fā)明的感光性陶瓷糊劑能夠完全達(dá)到其優(yōu)異的效果。
附圖中，隔肋54的間距(放電單元節(jié)距)c可隨著屏幕尺寸和/或其它因素的變化而變化，但是通常在大約150μm至大約400μm的范圍內(nèi)。通常需要隔肋沒有缺陷并且尺寸精度高。就尺寸精度而言，隔肋必須形成在對(duì)應(yīng)于尋址電極的預(yù)定的位置上，而基本上沒有誤差，容許的誤差僅在幾十個(gè)微米的范圍內(nèi)。當(dāng)位置誤差超出幾十個(gè)微米時(shí)，對(duì)發(fā)射可見光的狀態(tài)會(huì)產(chǎn)生不利影響，從而不可能實(shí)現(xiàn)令人滿意的自發(fā)發(fā)光。因?yàn)槟壳傲餍写笃聊怀叽?，因此隔肋?jié)距的精度問題十分重要。
當(dāng)隔肋54被視為一個(gè)整體時(shí)，雖然所述隔肋的總節(jié)距R(最外側(cè)隔肋之間的距離，盡管圖中僅示出五個(gè)隔肋，但是實(shí)際上隔肋的數(shù)目是大約3,000)的精度必須是幾十個(gè)ppm，然而這一精度會(huì)隨著基板尺寸和隔肋形狀不同而稍有變化。當(dāng)在本發(fā)明的實(shí)施中有利地使用具有支撐體和模制層的撓性模子(其中所述模制層被所述支撐體支撐，并且具有凹槽圖案)時(shí)，對(duì)于該模子的總節(jié)距R(最外側(cè)凹槽之間的距離)的精度要求在幾十個(gè)ppm。根據(jù)本發(fā)明，能夠解決這樣的尺寸精度的問題。
雖然任何撓性模子都可有利地用于本發(fā)明的實(shí)施，但是模子優(yōu)選地具有支撐體和模制層，其中所述支撐體具有塑料膜，并且所述模制層在支撐體的一側(cè)上具有通過模制可光固化的樹脂而形成的凹槽圖案(凹槽部分)。
適于實(shí)施本發(fā)明的支撐體為塑料材料制成的膜。適合用作形成支撐體的塑料材料的例子包括(但并不限于)聚對(duì)苯二甲酸乙二酯(PET)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)、拉伸的聚丙烯、聚碳酸酯及三乙酸酯。在這些塑料材料中，PET膜可用作支撐體，例如，聚酯膜如TetoronTM膜可有利地用作支撐體。這些塑料膜可以作為單層膜使用，或者兩種或多種塑料膜可作為多層膜組合使用。
雖然依賴于模子和PDP的構(gòu)造，塑料膜可具有各種厚度，但是，膜厚通常在0.01mm到1.0mm范圍內(nèi)，優(yōu)選地在0.1mm到0.4mm范圍內(nèi)。當(dāng)支撐體的厚度在此范圍之外時(shí)，其很難操作。因此，較厚的支撐體是十分有利的。
除了上述的支撐體，所述撓性模子具有在該支撐體上形成的模制層。如將在下文詳述的那樣，模制層在其表面上形成了具有預(yù)定形狀和預(yù)定尺寸的凹槽圖案，該圖案對(duì)應(yīng)于通過使用該模子將被制成的凸起圖形，如PDP后板的隔肋和其它精細(xì)結(jié)構(gòu)，該模制層還可以被稱為形狀形成層。通常模制層由單層組成，但是如果需要，模制層也可以為由不同特性的兩種或兩種以上材料制成的多層結(jié)構(gòu)。支撐體和模制層優(yōu)選是透明的，當(dāng)考慮到這一點(diǎn)時(shí)可使用可光固化的模制材料。
參照?qǐng)D3和圖4，撓性模子的構(gòu)造將描述如下。通過如下描述，將很容易理解通過使用撓性模子經(jīng)光固化形成的網(wǎng)格狀的隔肋結(jié)構(gòu)。
圖3為示例性地示出撓性模子的優(yōu)選實(shí)施方案的一部分的透視圖，圖4為沿圖3的線IV-IV截取的剖視圖。從這些附圖可知，撓性模子10不是被設(shè)計(jì)成用于制造圖2所示的具有隔肋的條狀圖形的后玻璃基板51的，其中所述隔肋的條狀圖形含有相互平行的多個(gè)隔肋54。撓性模子10用于制造具有隔肋的網(wǎng)格狀圖形(但未示出)的后玻璃基板，其中隔肋的網(wǎng)格狀圖形具有基本平行又相互交叉的多個(gè)隔肋。本發(fā)明中的感光性陶瓷糊劑特別適用于制造具有這樣網(wǎng)格狀隔肋圖形的后玻璃基板。
如圖示說明的那樣，撓性模子10在其表面上具有凹槽圖案，該凹槽圖案中的槽具有預(yù)定形狀及預(yù)定尺寸。凹槽圖案由間隔相同且基本平行又相互交叉排布的多個(gè)凹槽4構(gòu)成。因此，雖然撓性模子10可用于制造其它精細(xì)結(jié)構(gòu)，但是這種在表面上形成了網(wǎng)格狀圖形的凹槽結(jié)構(gòu)對(duì)制備具有網(wǎng)格狀圖形的凸起形式的PDP隔肋十分地有用。若有需要，撓性模子10可具有附加層，或可根據(jù)要求加工其構(gòu)造層，然而，撓性模子10基本上由支撐體1及在該支撐體上形成的模制層11構(gòu)成，其中所述模制層11具有如圖3所示的凹槽部分4。
優(yōu)選的是，模制層11由可固化的材料制得?？晒袒牟牧峡梢允强蔁峁袒牟牧匣蛘呤强晒夤袒牟牧??？晒夤袒牟牧咸貏e有用，這是因?yàn)樵谛纬赡Ｖ茖訒r(shí)它可以在較短的時(shí)間內(nèi)固化而不需要又長(zhǎng)又大的加熱爐。優(yōu)選可光固化的材料為可光固化的單體或者低聚物，更優(yōu)選的是丙烯酸類單體或低聚物。該可固化的材料中可以含有可任選的添加劑。合適的添加劑包括聚合作用引發(fā)劑(例如光引發(fā)劑)和抗靜電劑。
適合形成模制層的丙烯酸類單體的例子包括(并不限于)聚氨酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯、丙烯酰胺、丙烯腈、丙烯酸和丙烯酸酯。適合形成模制層的丙烯酸低聚物的例子包括(并不限于)聚氨酯丙烯酸酯低聚物、環(huán)氧丙烯酸酯低聚物。特別的是，聚氨酯丙烯酸酯及其低聚物經(jīng)固化后可以得到具有撓性和韌性的固化后的制品，并且因?yàn)樵诒┧狨ヮ愔校郯滨ケ┧狨サ途畚锕袒俣瓤?，所以它有助于改善模子的生產(chǎn)率。另外，當(dāng)使用這些丙烯酸類單體或低聚物時(shí)，模制層變成具有光學(xué)透明性。因此，當(dāng)生產(chǎn)諸如PDP隔肋之類的精細(xì)結(jié)構(gòu)時(shí)，具有這種模制層的模子使得可光固化的模制材料的使用成為可能。這些丙烯酸類單體或低聚物可以單獨(dú)使用，也可以將它們中的兩種或更多種可任選地混合使用。
已經(jīng)提到，支撐模制層11的支撐層1優(yōu)選地為塑料膜，通常其厚度范圍為大約0.05mm到1.0mm。該支撐層優(yōu)選是光學(xué)透明的。當(dāng)支撐層光學(xué)透明時(shí)，由于固化用照射光可以透過支撐層，因此通過使用可光固化的材料可以形成模制層。透明支撐層的典型例子如上所述。
當(dāng)在模制操作中將上述的撓性模子與本發(fā)明的精細(xì)陶瓷結(jié)構(gòu)相結(jié)合時(shí)，根據(jù)模子和糊劑性質(zhì)可以生產(chǎn)出各種精細(xì)結(jié)構(gòu)。例如，使用圖3和圖4所示的撓性模子能夠生產(chǎn)出具有網(wǎng)格狀圖形的PDP隔肋，而不需要技巧并且不會(huì)引起缺陷，其中所述隔肋具有大的高寬比和高精度。當(dāng)使用這種撓性模子時(shí)，僅僅使用碾壓輥代替真空設(shè)備和/或復(fù)雜的工藝就可有利地制造具有如此隔肋結(jié)構(gòu)的大屏幕的PDP。
本發(fā)明還提供精細(xì)結(jié)構(gòu)及其生產(chǎn)方法。雖然該精細(xì)結(jié)構(gòu)可形成為多種結(jié)構(gòu)，但其典型的例子為PDP基板(后板)上的隔肋部分，其中該隔肋在平玻璃片上形成。目前，通過使用圖3和圖4所示的撓性模子生產(chǎn)具有由隔肋構(gòu)成的網(wǎng)格狀圖形的PDP的方法將在下面參照?qǐng)D5進(jìn)行描述。日本未審查的專利公開No.2001-191345中圖1至圖3所示的生產(chǎn)設(shè)備可有利地用于實(shí)施本發(fā)明的方法。
雖然沒有圖解，然而可以預(yù)先準(zhǔn)備一片平板玻璃，在其上面設(shè)置間隔相等且互相平行的電極，并且該平玻璃片被安放在面板上。接下來，如圖5A所示，將具有凹槽圖案的本發(fā)明的撓性模子10放到平玻璃片31的預(yù)定位置上，并且對(duì)準(zhǔn)平玻璃片31及模子10的位置。由于模子10是透明的，所以平玻璃片31和電極的對(duì)準(zhǔn)可十分容易地進(jìn)行。更具體地說，可以目視觀察或使用傳感器如CCD相機(jī)來實(shí)施這種對(duì)準(zhǔn)，從而使模子10的凹槽部分與平玻璃片31上的電極互相平行。此時(shí)，如需要的那樣，可通過調(diào)節(jié)溫度及濕度來使模子10與在平玻璃片31上的相鄰電極之間的間隔一致。這是因?yàn)槟Ｗ?0和平玻璃片31隨著溫度和濕度變化的膨脹和收縮的速度互不相同。因此，在完成對(duì)平玻璃片31及模子10的對(duì)準(zhǔn)后，對(duì)溫度及濕度進(jìn)行控制以保持溫度和濕度恒定在對(duì)準(zhǔn)時(shí)的值。這種控制方法對(duì)于制造大面積的PDP基板特別有效。
隨后，將碾壓輥23放在模子10的一端上。碾壓輥23優(yōu)選為橡膠輥。這樣，模子10的一端優(yōu)選固定在平玻璃片31上。通過這種方式，在隨后的操作的過程中，平玻璃片31(帶有電極)和模子10的對(duì)準(zhǔn)可得到保持。
然后，使用夾具(未示出)提起模子10的另一自由端，并且升到碾壓輥23之上，以暴露平玻璃片31。這時(shí)，操作要十分小心，以使得不對(duì)模子10產(chǎn)生張力，以防止模子10起皺并保持模子10和平玻璃片31之間的定位關(guān)系。然而，只要能保持這種定位，也可使用其它方法。在這種制造方法中，由于模子10具有彈性，即使卷起模子10(如附圖所示)，當(dāng)經(jīng)過碾壓后模子10也能準(zhǔn)確地返回到所對(duì)準(zhǔn)的位置。
接下來，向平玻璃片31上供給用于形成隔肋所需的預(yù)定量的感光性糊劑33。感光性糊劑33含有前述的本發(fā)明的感光性陶瓷糊劑。例如，可使用有嘴的糊劑加料斗來供給感光性陶瓷糊劑33。
當(dāng)實(shí)施附圖所示的制造方法時(shí)，感光性陶瓷糊劑33不是被均勻地供給到平玻璃片31上。如圖5A所示，隔肋前體33僅被供給到平玻璃片31接近碾壓輥23的地方。這是因?yàn)?，在后面將被描述的過程中，當(dāng)碾壓輥23在模子10上移動(dòng)時(shí)，感光性陶瓷糊劑33就在平玻璃片31上均勻地展開。優(yōu)選感光性陶瓷糊劑33的粘度范圍為2,000cps到10,000cps，以進(jìn)行平穩(wěn)操作。然而，感光性陶瓷糊劑的供料方法不受上述方式的限制。例如，可以將感光性陶瓷糊劑涂覆到平玻璃片的整個(gè)表面上而供料，雖然在附圖中未示出這種方法。
然后，如圖5A中箭頭所示，通過驅(qū)動(dòng)電機(jī)(未示出)在模子10上以預(yù)定速度移動(dòng)碾壓輥23。當(dāng)碾壓輥23在模子10上移動(dòng)時(shí)，通過碾壓輥23的重量從模子10的一端向另一端不斷地給模子10施加壓力，以將感光性陶瓷糊劑33在平玻璃片31和模子10之間鋪開，從而將糊劑填充模子10的凹槽。也就是說，感光性陶瓷糊劑33取代凹槽中的空氣而相繼地填充了凹槽。這時(shí)，通過調(diào)整陶瓷糊劑的粘度或碾壓輥的直徑、重量及移動(dòng)速度，感光性陶瓷糊劑的厚度可被控制在幾微米到幾十個(gè)微米的范圍內(nèi)。
根據(jù)附圖所示的制造方法，模子的凹槽也起到氣流通道的作用。即使當(dāng)凹槽中捕獲空氣時(shí)，當(dāng)如上所述施加上述壓力時(shí)，空氣就可能有效地向模子外部排出去。因此，即使當(dāng)感光性陶瓷糊劑在大氣壓下供料時(shí)，用這種制造方法也能阻止氣泡留在凹槽中。換句話說，不必為施加感光性陶瓷糊劑而減少壓力。然而，不必說也應(yīng)知道可減少壓力以更容易除去氣泡。
隨后，固化感光性陶瓷糊劑。如圖5B所示，當(dāng)展開在平玻璃片31上的陶瓷糊劑33屬于可光固化的類型時(shí)，將平玻璃片31和模子10的疊層放進(jìn)光輻照設(shè)備中(未示出)，以用紫外線(UL)穿過平玻璃片31及模子10照射陶瓷糊劑33。這樣由感光性陶瓷糊劑制成隔肋。
最后，從光輻照設(shè)備中取出平玻璃片31及模子10，其中隔肋34粘在平玻璃片31上，并且移走模子10，如圖5C所示。通常該模子的剝離性能優(yōu)異。然而，可任選地向模子中施加剝離涂層，以有助于在不破壞與平玻璃片31粘合的隔肋34的情況下，用更少的力容易地除去模子10。當(dāng)然，這種脫模操作不需要較大設(shè)備。
實(shí)施例實(shí)施例1制備感光性玻璃糊劑為了制備玻璃糊劑準(zhǔn)備含量如下的材料。
可光固化的低聚物甲基丙烯酯的雙酚A二縮水甘油的酸加成物(共榮社化學(xué)株式會(huì)社的產(chǎn)品)318.5g可光固化的單體二甲基丙烯酸三甘醇酯(和光純藥工業(yè)株式會(huì)社的產(chǎn)品) 136.5g稀釋劑1，3-丁二醇(和光純藥工業(yè)株式會(huì)社的產(chǎn)品) 455.0g光固化引發(fā)劑氧化雙(2，4，6-三甲基苯甲酰基)-苯膦(得自汽巴精化公司，商品名為“Irgacure 819”) 6.4g精細(xì)陶瓷顆粒鉛玻璃和陶瓷的混合粉末(得自旭硝子株式會(huì)社，商品名為“RFW-030”) 4093.0g磷系表面活性劑丙氧基烴基多元醇磷酸酯(phosphatepropoxyalkyl polyol)(得自3M公司，商品名為“POCA”)25.3g磺酸系表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉(得自花王株式會(huì)社，商品名為“NeoPelex#25”)25.3g所有這些材料放于磨碎機(jī)中，用直徑為7mm的氧化鋯作為分散介質(zhì)在30℃下分散1小時(shí)。
分散過程完成后，從磨碎機(jī)中取出糊劑，在22℃的條件下放置一天一夜。用布氏B粘度計(jì)測(cè)量糊劑粘度，測(cè)量的條件為使用#5轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)速為20rpm。糊劑粘度為6,000cps。
制備PDP后板用撓性樹脂模子制備PDP后板，該模子具有2593個(gè)隔肋，每個(gè)隔肋是200μm高、頂部寬度100μm、長(zhǎng)度540mm、節(jié)距360μm。
用涂刀將如上制備的感光性陶瓷糊劑涂覆在PDP玻璃基板上，糊劑厚度大約為100μm。然后將撓性模子疊壓在涂覆有玻璃糊劑的玻璃載體上，并使模子彎曲變形及進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)。使直徑為200mm、重量為100kg的碾壓輥以40mm/s的速度移動(dòng)。施加在模子上的壓力僅僅是由碾壓輥重力產(chǎn)生的壓力。
在模子和玻璃基板兩側(cè)用波長(zhǎng)為400到450nm的一組熒光燈照射層疊在玻璃基板上的模子30秒鐘，其中熒光燈由飛利浦公司生產(chǎn)。這樣感光性玻璃糊劑被固化并變成隔肋。將在表面上形成有隔肋的玻璃基板從模子上移走，從而得到具有隔肋的玻璃基板。
在模子(在模制過程中使用)和所得玻璃基板上的五點(diǎn)處測(cè)量總節(jié)距(最外側(cè)隔肋的距離)，測(cè)量結(jié)果列表1中。
表1

從表1中所示的測(cè)量結(jié)果我們可以知道，通過在本發(fā)明的糊劑中使用磷系表面活性劑和磺酸系表面活性劑而制得的隔肋顯示出與這些模子在尺寸上幾乎相同，由此表明這些隔肋的形成具有高尺寸精度。
將表面上形成有隔肋的玻璃基板在550℃下煅燒1小時(shí)，以通過燃燒除去含在糊劑中的有機(jī)成分，從而形成由玻璃組分構(gòu)成的隔肋。用光學(xué)顯微鏡觀察在后板上形成的隔肋，沒有發(fā)現(xiàn)缺陷。
比較例1按實(shí)施例1所述的過程操作，不同之處在于，當(dāng)制備感光性陶瓷糊劑時(shí)，用50.6g磷系表面活性劑(丙氧基烴基多元醇磷酸酯)代替磷系表面活性劑與磺酸系表面活性劑的混合物，以進(jìn)行比較。測(cè)得的糊劑的B粘度為26,000cps(#5轉(zhuǎn)子，20rpm)。
然后，使用如上所述制備的感光性陶瓷糊劑，按實(shí)施例1所述的方法制備在表面上形成有隔肋的玻璃基板。由于在這個(gè)比較例中玻璃糊劑具有26,000cps的高粘度，因此當(dāng)在涂覆有玻璃糊劑的玻璃基板上碾壓模子時(shí)需要施加更大的壓力。具體而言，使一個(gè)直徑為200mm重量為250kg的碾壓輥以20mm/s的速度移動(dòng)。從模子上移走在表面上形成有隔肋的玻璃基板，并獲得具有隔肋的玻璃基板。
在模子(在模制過程中使用)和所得玻璃基板上的五點(diǎn)處測(cè)量總節(jié)距(最外側(cè)隔肋的距離)，測(cè)量結(jié)果列表2中。
表2

從表2中所示的測(cè)量結(jié)果我們可以知道，通過使用僅含有磷系表面活性劑的糊劑所制得的隔肋與模子的尺寸不同，最大相差約70μm，在這個(gè)例子中不能容易地形成尺寸精度高的隔肋。
將表面上形成有隔肋的玻璃基板在550℃下煅燒1小時(shí)，以通過燃燒除去含在糊劑中的有機(jī)成分，從而形成由玻璃組分構(gòu)成的隔肋。用光學(xué)顯微鏡觀察在后板上形成的隔肋，發(fā)現(xiàn)很多缺陷。
比較例2按實(shí)施例1所述的過程操作，不同之處在于，當(dāng)制備感光性陶瓷糊劑時(shí)，用50.6g磺酸系表面活性劑(十二烷基苯磺酸鈉)代替磷系表面活性劑與磺酸系表面活性劑的混合物，以進(jìn)行比較。測(cè)得糊劑的B粘度為35,000cps(#5轉(zhuǎn)子，20rpm)。
然后，使用如上所述制備的感光性陶瓷糊劑，按實(shí)施例1所述的方法制備在表面上形成有隔肋的玻璃基板。由于在這個(gè)比較例中玻璃糊劑具有35,000cps的高粘度，因此當(dāng)在涂覆有玻璃糊劑的玻璃基板上碾壓模子時(shí)需要施加更大的壓力。具體而言，使一個(gè)直徑為200mm重量為250kg的碾壓輥以10mm/s的速度移動(dòng)。將表面上形成有隔肋的玻璃基板從模子上移走，并獲得具有隔肋的玻璃基板。
在模子(在模制過程中使用)和所得玻璃基板上的五點(diǎn)處測(cè)量總節(jié)距(最外側(cè)隔肋的距離)。與比較例1相似，測(cè)量結(jié)果表明隔肋與模子的尺寸不同。最大相差約100μm，總之，在這個(gè)比較例中不能形成尺寸精度高的隔肋。
將表面上形成有隔肋的玻璃基板在550℃下煅燒1小時(shí)，以通過燃燒除去含在糊劑中的有機(jī)成分，從而形成由玻璃組分構(gòu)成的隔肋。用光學(xué)顯微鏡觀察在后板上形成的隔肋，發(fā)現(xiàn)很多缺陷。
權(quán)利要求
1.一種前體糊劑，其包含感光性材料；分散在所述感光性材料中的陶瓷顆粒；第一種表面活性劑，該表面活性劑中含有磷系化合物，所述磷系化合物含有至少一個(gè)磷原子，且該磷原子帶有至少一個(gè)-OH基團(tuán)；第二種表面活性劑，該表面活性劑含有具有磺酸基團(tuán)的磺酸系化合物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的前體糊劑，其中在22℃時(shí)所述糊劑的粘度為1500cps到20000cps。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的前體糊劑，其中所述陶瓷顆粒的含量范圍為60重量％到90重量％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的前體糊劑，其中所述感光性材料含有具有(甲基)丙烯?；膯误w或低聚物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1到3中任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的前體糊劑，其中所述陶瓷顆粒含有至少一種選自玻璃、氧化鋁、二氧化鈦、氧化鋯、二氧化硅及其混合物的材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求1到3中任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的前體糊劑，其中所述陶瓷顆粒的平均粒徑為0.1μm到10μm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1到3中任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的前體糊劑，其中所述第一種表面活性劑與所述第二種表面活性劑的比率為99∶1到1∶99。
8.根據(jù)權(quán)利要求1到3中任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的前體糊劑，其中所述糊劑含有5重量份到15重量份的感光性樹脂；60重量份到90重量份的陶瓷顆粒；0.1重量份到1.0重量份的由磷系化合物組成的第一種表面活性劑；0.1重量份到1.0重量份的由磺酸系化合物組成的第二種表面活性劑；5重量份到15重量份的稀釋劑；以及0.02重量份到0.25重量份的光致聚合反應(yīng)的引發(fā)劑。
9.一種制品，該制品具有基板以及在所述基板表面上形成的具有預(yù)定形狀和預(yù)定尺寸的凸起圖形，該制品由權(quán)利要求1到3中任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的精細(xì)結(jié)構(gòu)前體糊劑經(jīng)光固化后形成。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的制品，其中所述凸起圖形為條狀圖形，該條狀圖形通過設(shè)置間隔相等且彼此基本平行的多個(gè)隔肋而形成。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的制品，其中所述凸起圖形為網(wǎng)格狀圖形，該網(wǎng)格狀圖形通過設(shè)置間隔相等且彼此基本平行又相互交叉的多個(gè)隔肋而形成。
12.一種制造制品的方法，該方法包括以下步驟提供撓性模子，該模子具有與將要形成的所述凸起圖形在形狀和尺寸上對(duì)應(yīng)的凹槽圖案；用權(quán)利要求1到3中任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的前體糊劑填充所述模子的所述凹槽；將所述模子疊壓在基板上；光固化所述糊劑；以及除去所述模子。
13.一種由權(quán)利要求12所述的方法形成的等離子體顯示面板的隔肋。
全文摘要
本發(fā)明提供一種精細(xì)結(jié)構(gòu)前體糊劑，該前體糊劑可用于生產(chǎn)高寬比大和精度高的PDP隔肋和其它精細(xì)結(jié)構(gòu)，而不會(huì)引起圖形變形或者其它缺陷。感光性糊劑包含感光性材料、作為主要顆粒分散到糊劑中的精細(xì)陶瓷顆粒以及含有磷系化合物和磺酸系化合物的表面活性劑。
文檔編號(hào)H01J11/22GK1839352SQ200480024065
公開日2006年9月27日 申請(qǐng)日期2004年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月22日
發(fā)明者橫山周史 申請(qǐng)人:3M創(chuàng)新有限公司