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KR20090043518A - 표면 개질된 비-주조 영역을 갖는 몰드 - Google Patents

표면 개질된 비-주조 영역을 갖는 몰드 Download PDF

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KR20090043518A
KR20090043518A KR1020097003013A KR20097003013A KR20090043518A KR 20090043518 A KR20090043518 A KR 20090043518A KR 1020097003013 A KR1020097003013 A KR 1020097003013A KR 20097003013 A KR20097003013 A KR 20097003013A KR 20090043518 A KR20090043518 A KR 20090043518A
Authority
KR
South Korea
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mold
cast
region
substrate
microstructured
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
KR1020097003013A
Other languages
English (en)
Inventor
아키라 요다
히로시 기쿠치
Original Assignee
쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 filed Critical 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니
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Abstract

몰드, 몰드 제조 방법, 및 몰드로부터 미세구조 요소(예를 들어, 장벽 리브)를 제조하는 방법이 설명된다. 몰드는 동일 평면인 표면을 갖는 평면부에 의해 한정되는 리세스 (예를 들어, 홈) 및 적어도 2개의 대향 측면 상의 주연 평면부에 인접한 비-주조 영역을 포함하는 미세구조 표면을 포함한다. 비-주조 영역은 기판과 비-주조 영역의 접촉 면적을 감소시키는 적어도 하나의 표면 개질부를 포함한다.
몰드, 미세구조, 장벽, 리세스, 표면 개질

Description

표면 개질된 비-주조 영역을 갖는 몰드{MOLD HAVING SURFACE MODIFIED NON-MOLDING REGIONS}
관련 출원 정보
본 출원은 2006년 8월 14일자로 출원된 미국 가출원 제60/822,272호의 이익을 주장한다.
플라즈마 디스플레이 패널(PDP) 및 플라즈마 어드레스형 액정(PALC) 디스플레이의 발전을 포함하여 디스플레이 기술에 있어서의 진보는 유리 기판 상에 전기 절연 장벽 리브를 형성하는 것에 대해 관심을 가졌다. 장벽 리브는 불활성 기체가 대향 전극 사이에 인가된 전계에 의해 여기될 수 있는 셀을 분리한다. 기체 방전은 셀 내에서 자외(UV)선을 방사한다. PDP의 경우에, 셀의 내부는, 자외선에 의해 여기되는 경우 적색, 녹색, 또는 청색의 가시광선을 발하는 형광물질로 코팅된다. 셀의 크기는 디스플레이 내 화소(픽셀)의 크기를 결정한다. PDP 및 PALC 디스플레이는, 예를 들어 고화질 텔레비전(HDTV)용 디스플레이 또는 다른 디지털 전자식 디스플레이 장치로서 사용될 수 있다.
일 방향 장벽 리브는 직접 성형에 의해 유리 기판 상에 형성될 수 있다. 이는 기판 상에 (예를 들어, 가요성) 몰드를 적층하는 단계를 포함하며, 이때 이들 사이에 유리- 또는 세라믹-형성 조성물이 배치된다. 그 후, 유리 또는 세라믹-형 성 조성물이 응고되고 몰드가 제거된다. 최종적으로, 장벽 리브는 약 550℃ 내지 약 1600℃의 온도에서 소성(firing)에 의해 융해 또는 소결된다. 유리- 또는 세라믹-형성 조성물은 유기 결합제에 분산되어 있는 유리 프릿(glass frit)의 마이크로미터 크기의 입자를 갖는다. 유기 결합제의 사용으로 장벽 리브가 그린 상태(green state)로 응고될 수 있게 되어, 소성에 의해 기판 상의 제 위치에서 유리 입자가 융해된다.
국제 출원 공개 WO 2004/064104호는 (예를 들어, 유리) 기판 및 장벽 리브를 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널 백플레이트를 설명한다. 비-리브 영역은 장벽 리브 영역의 주연부의 적어도 일부를 차지하며, 리브 영역과 동일한 재료로 제조된다. 설명된 플라즈마 디스플레이 패널 백플레이트는 (예를 들어, 가요성) 몰드로 경화성 주조 재료를 주조함으로써 제조될 수 있다.
비록, 장벽 리브의 주조에 사용하기에 적합한 다양한 몰드가 설명되었지만, 산업계에서는 새로운 몰드에서 이점을 발견할 것이다.
일 실시 형태에서, (예를 들어, 가요성) 몰드가 설명된다. 몰드는 장벽 리브와 같은 미세구조 물품를 기판 상에 형성하는데 적합하다. 몰드는 공통 평면인 표면을 갖는 평면부에 의해 분리되는 홈을 포함하는 미세구조 주조 표면을 갖는 단일 시트 또는 연속 롤일 수 있다. 몰드는 적어도 2개의 대향 측면 상의 주연 평면부에 인접한 비-주조 영역을 추가로 포함한다. 비-주조 영역은 주조 동안, 기판과 비-주조 영역의 접촉 면적을 감소시키는 적어도 하나의 표면 개질부를 포함하며, 이로써 기판과 몰드의 부착성을 감소시킨다.
일 태양에서, 비-주조 영역의 표면은 물리적으로 개질될 수 있다. 예를 들어, 비-주조 영역의 적어도 일부의 두께는 감소될 수 있다. 다른 태양에서, 비-주조 영역은 거친 표면을 포함할 수 있다. 또 다른 태양에서, 비-주조 영역은 주조 표면 미세구조(예를 들어, 장벽 리브)보다 실질적으로 더 작은 미세구조를 포함할 수 있다. 대안적으로, 비-주조 영역은 화학적으로 개질될 수 있다.
다른 실시 형태에서, 미세구조(예를 들어, 장벽 리브)를 제조하는 방법이 설명된다. 방법은 적어도 2개의 대향 측면 상에 표면 개질된 비-주조 영역을 갖는 몰드를 제공하는 단계, 몰드의 미세구조 표면과 기판 사이에 경화성 재료(예를 들어, 리브 전구체)를 제공하는 단계, 경화성 재료를 경화하는 단계, 및 몰드를 제거하여 경화된 미세구조(예를 들어, 장벽 리브)를 기판 상에 제공하는 단계를 포함한다. 몰드는 전형적으로, 물리적으로 개질된 비-주조 영역에 실질적으로 평행한 방향으로 제거된다. 경화된 미세구조(예를 들어, 장벽 리브)는 (예를 들어, 소결 이전에) 50 ppm 미만의 위치 오차를 갖는다.
다른 실시 형태에서, (예를 들어, 가요성) 미세구조 몰드를 제조하는 방법이 설명된다. 몰드는 공지된 공정으로 제조될 수 있다. 대향하는 비-주조 주연 영역은 몰드가 제조된 후에 표면 개질될 수 있다. 대안적으로, (예를 들어, 가요성) 몰드가 이어서 형성되는 트랜스퍼 몰드 및/또는 마스터 몰드가 적합한 물리적 개질부(들)를 포함할 수 있다.
도 1은 장벽 리브를 제조하기에 적합한 예시적인 가요성 몰드의 사시도.
도 2는 비-주조 주연 영역을 갖는 가요성 몰드의 롤이다.
도 3은 도 1의 몰드의 선(3-3)을 따라 취한 가요성 몰드에 대한 단면도.
도 4는 예시적인 가요성 몰드의 미세구조 주조 영역 (예를 들어, 장벽 리브) 및 비-주조 영역에 대한 치수를 도시하는 평면도.
미세구조 표면을 갖는 몰드, 몰드를 사용하여 미세구조 요소를 제조하는 방법, 및 몰드 제조 방법이 이제 설명된다. 이하, 본 발명의 실시 형태는 장벽 리브와 같은 미세구조를 제조하기에 적합한 가요성 몰드를 참고하여 설명될 것이다. 가요성 몰드는, 예를 들어 모세관 채널을 갖는 전기영동판과 같은 다른 사용뿐만 아니라 디스플레이를 위한 (예를 들어 그의 셀을 형성하기 위한) 다른 미세구조 요소를 제조하기 위해 사용될 수 있다.
도 1은 예시적인 가요성 몰드(100)를 도시하는 부분 사시도이다. 도 3은 선(3-3)을 따라 취해진 도 1의 가요성 몰드에 대한 단면도이다. 가요성 몰드(100)는 평면 지지층(110)과 본 명세서에서 지지층(110) 상에 제공되는 형상-부여층(120)이라고 하는 미세구조 주조 표면을 갖는 2층 구조물을 대체적으로 구비한다. 미세구조 표면은 홈(130)과 같은 복수의 리세스를 포함한다. 홈은 평면부(135)에 의해 분리된다. 이러한 평면부(135)의 표면은 동일한 평면에 있다.
도 1의 가요성 몰드(100)는 제2 세트의 평행 홈과 교차하는 제1 세트의 평행 홈을 포함하며, (예를 들어, 플라즈마) 디스플레이 패널의 (예를 들어, 전극이 패 턴화된) 백패널 상에 장벽 리브의 격자형 리브 패턴을 생성하기에 적합하다. 다른 통상적인 장벽 리브 패턴은 국제 출원 공개 WO 2004/064104호에 설명된 바와 같은, 서로 평행하게 배열되는 복수의 (비-교차) 리브를 포함한다.
형상-부여층의 미세구조 홈(130)의 깊이, 피치 및 폭은 요구되는 최종 요소에 따라 변경될 수 있다. 미세구조(예를 들어, 장벽 리브 높이에 대응하는 홈)의 깊이는 대체로 적어도 100 ㎛이고, 전형적으로는 적어도 150 ㎛이다. 또한, 깊이는 전형적으로 500 ㎛ 이하이고, 전형적으로는 300 ㎛ 미만이다. 미세구조 (예를 들어, 홈) 패턴의 피치는 횡방향과 비교하여 종방향으로 상이할 수 있다. 피치는 대체로 적어도 100 ㎛이고, 전형적으로는 적어도 200 ㎛이다. 피치는 전형적으로 600 ㎛ 이하이며, 바람직하게는 400 ㎛ 미만이다. 미세구조(예를 들어, 홈)의 폭은 상부면과 하부면 사이에서 상이할 수 있으며, 특히 그에 따라 성형된 장벽 리브가 테이퍼지는 경우에 그러하다. 폭은 대체로 적어도 10 ㎛이며, 전형적으로는 적어도 50 ㎛이다. 또한, 폭은 전형적으로 100 ㎛ 이하이며, 전형적으로는 80 ㎛ 미만이다.
대표적인 형상-부여층의 두께는 적어도 5 ㎛이며, 전형적으로는 적어도 10 ㎛이고, 보다 전형적으로는 적어도 50 ㎛이다. 또한, 형상-부여층의 두께는 1,000 ㎛ 이하이며, 전형적으로는 800 ㎛ 미만이고, 보다 전형적으로는 700 ㎛ 미만이다. 형상-부여층의 두께가 5 ㎛ 미만인 경우, 전형적으로는 요구되는 리브 높이를 얻을 수 없다. 형상-부여층의 두께가 1,000 ㎛를 초과하는 경우, 몰드의 치수 정밀도의 왜곡 및 감소는 과도한 수축에 기인할 수 있다.
몰드는 전형적으로 미세구조 주조 영역과 동일한 재료로 구성되는 비-주조 (예를 들어, 비-리브) 영역(160)을 포함한다. 비-주조 (예를 들어, 비-리브) 영역은 여러 이유로 제공된다. 가요성 몰드의 롤을 도시하는 도 2를 참조하면, 비-리브 영역(142)은 미세구조 주조 표면 영역(180a, 180b, 180c) 사이에 제공되어 미세구조 주조 표면을 개별적인 플라즈마 디스플레이 패널에 적합한 크기를 갖는 부분으로 분리한다. 조작이 용이하도록 가요성 몰드를 파지하는 영역을 제공하기 위해, 롤의 길이에 평행한 주연 위치에 비-리브 영역(143)이 또한 제공될 수 있다. 예를 들어, 미국 특허 제6,616,887호 및 미국 특허 공개 제2007/0018363호에 설명된 바와 같이, 미세구조를 정렬하도록 몰드를 연신하기 위해 (예를 들어, 자동화된) 기계가 몰드를 파지할 수 있다. 또한, 비-리브 영역은 미국 특허 공개 제2007/0018348호에 설명된 바와 같이, 연신된 리브의 정렬을 유지하도록 프레임을 결합하기 위한 위치로서 작용할 수 있다.
비-주조 (예를 들어, 비-리브) 영역은 전형적으로 적어도 2개의 대향 측면 상의 몰드의 주연부에 제공된다. 사변형 몰드의 경우에, 대향 측면은 일반적으로 서로 평행하다. (예를 들어, 시트) 몰드의 미세구조 표면의 전체 주연부는 비-주조 영역에 의해 경계 지어질 수 있다.
비-주조 영역의 치수는 변경될 수 있다. 76.2 내지 152.4 ㎝(30 내지 60 인치)의 플라즈마 디스플레이 백패널의 제조를 위해 적합하게 크기가 설정된 가요성 몰드에 대해, 인접한 별개 몰드의 미세구조 주조 영역들 사이의 비-주조 영역의 폭, 즉 도 2의 d1은 전형적으로 적어도 10 ㎜ 내지 100 ㎜이다. 롤의 길이에 평행 하는 비-주조 영역, 즉 도 2의 d2 는 전형적으로 적어도 5 ㎜ 내지 50 ㎜의 폭을 갖는다.
비-주조 영역을 갖는 가요성 몰드는 적어도 2개의 대향 측면 상의 비-주조 영역을 표면 개질시킴으로써 추가로 개선될 수 있다는 것이 알려져 있다. 일반적으로, 비-주조 영역의 표면 개질은 감소된 접촉 면적을 갖는 비-주조 영역을 제공한다. 감소된 접촉 면적은 주조 동안에 기판과 몰드의 비-주조 영역의 부착성을 감소시킬 수 있어, 주조된 장벽 리브의 위치 오차를 감소시킨다.
몰드의 사용 동안, 균일한 두께의 페이스트의 코팅은 전형적으로 국제특허 공개 WO 03/032353호에 설명된 바와 같이 전극 패턴화 기판 상에 제공된다. 이러한 코팅의 폭은 전형적으로 미세구조 주조 표면의 주연 리세스(예를 들어, 홈(130a))를 지나서 연장하지 않는다. 몰드가 페이스트의 균일한 코팅에 접촉하는 경우, 주연 평면부(145)의 평면 표면은 기판에 접촉한다. 그러나, 표면 개질된 비-주조 영역(160)의 최상단 표면은 실질적으로 감소된 두께를 가짐으로써 기판에 전혀 접촉하지 않거나, 또는 다른 물리적 또는 화학적 표면 개질에 의해 기판과의 접촉이 실질적으로 감소된다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 미세구조 표면의 최외측 주연 리세스(예를 들어, 홈(130a))에 바로 인접하는 평면부(145)는, 홈(130a)으로부터 형성되는 미세구조의 형성을 방지하지 않도록 개질되지 않는다. 도 4에 도시된 바와 같이, 이러한 비개질 평면부(145)는 전형적으로 미세구조 주조 표면의 길이("l")로 연장된다. 도 3을 참조하면, 비개질 평면부는 홈의 폭의 적어도 약 10 내지 20배인 폭(d3)을 갖는다. 보다 전형적으로는, 비개질 평면부의 폭(d3)은 홈의 폭의 적어도 30 내지 50배이다. 일부 실시 형태에서, 비개질 평면부(145)는 최외각 주연 홈의 폭의 100배 내지 500배인 폭을 가질 수 있다.
비개질 평면부(145)는 전형적으로 도 4에 도시된 바와 같이, 표면 개질된 비-주조 영역(160)에 비해 상대적으로 작은 접촉 면적을 갖는다. 비개질 평면부(145)는 개질된 비-주조 영역과 비개질 평면부의 전체 면적의 약 1% 내지 10%(예를 들어, 4% 내지 6%)를 구성할 수 있다.
비-주조 영역을 물리적 및/또는 화학적으로 개질시키기 위해 다양한 접근이 사용될 수 있다.
일 태양에서, 비-주조 영역의 접촉 면적은 비개질 주연 평면부(145)에 인접한 비-주조 영역의 적어도 일부의 두께를 감소시킴으로써 감소될 수 있다. 물리적으로 개질된 비-주조 영역의 두께는 전형적으로, 인접한 주연 평면부(135a)에 대해 상대적으로 적어도 10%, 20%, 30% 또는 40%만큼 감소된다. 일부 실시 형태에서, 지지체(110)만이 이러한 물리적으로 개질된 영역 내에 유지되도록 비개질 영역(135a)에 인접한 물리적으로 개질된 비-주조 영역의 100%가 제거된다.
다른 태양에서, 비-주조 영역의 적어도 일부는 거친 표면을 포함할 수 있다. 비-리브 영역은 다른 수단에 의해 샌딩(sanding) 또는 연마될 수 있어, 적어도 1 마이크로미터의 표면 조도(Ra)를 제공한다. 전형적으로, 표면 조도는 약 10 마이 크로미터 이하이다.
비-주조 영역의 일부에서 물리적으로 개질시키는 다른 방법은 비-주조 영역을 미세구조화하는 것이다. 이러한 미세구조는 일반적으로 몰드의 미세구조 표면의 미세구조(예를 들어, 홈)보다 실질적으로 작다. 예를 들어, 비-리브 영역의 미세구조는 몰드의 미세구조 표면의 미세구조 크기의 약 1 내지 약 10%의 크기 범위 일 수 있다.
대안적으로, 비-주조 영역은 본 기술분야에서 공지된 바와 같이 불소화 재료 또는 실리콘 재료로 표면을 코팅함으로써 화학적으로 개질될 수 있다.
본 명세서에서 설명된 물리적 및/또는 화학적 개질 중 임의의 하나 또는 이들의 조합이 사용될 수 있다.
표면 개질은 본 기술분야에서 공지된 방법에 의해 비-주조 영역을 갖는 가요성 몰드를 먼저 제조하고 그 후 가요성 몰드의 적어도 2개의 대향 측면 상에 비-주조 영역의 일부를 표면 개질시킴으로써 가요성 몰드 내에 포함될 수 있다. 그러나, 대안적으로 물리적 개질이, 가요성 몰드가 형성되는 트랜스퍼 몰드 내에 포함될 수 있고, 그리고/또는 트랜스퍼 몰드가 형성되는 마스터 몰드 내에 포함될 수 있다. 마스터 몰드로부터 트랜스퍼 몰드를 제조하는 것은 미국 특허공개 제2005/0206034호에 설명된 바와 같이 공지되어 있다. 또한, 마스터 몰드의 제조는 미국 특허공개 제2006/0225463호에 설명된 바와 같이 공지되어 있다.
트랜스퍼 몰드로부터 가요성 몰드를 제조하는 것은 미국 특허공개 제2006/0231728호에 설명된 바와 같이 공지되어 있다. 가요성 몰드의 제조에 실시된 방법에서, 적어도 가요성 몰드로서 대응하는 역 미세구조 표면 패턴을 갖는 (예를 들어, 중합체) 트랜스퍼 몰드의 미세구조 표면의 리세스 내에 중합 가능한 수지 조성물이 제공된다. 이는 나이프 코터 또는 바아 코터와 같은 공지된 종래의 코팅 수단으로 실행될 수 있다. 가요성 중합체 필름을 포함하는 지지체는 수지가 지지체에 접촉하도록 중합 가능한 수지가 충전된 몰드 상에 적층된다. 이러한 방식으로 적층되는 동안, 중합 가능한 수지 조성물이 경화된다. 전형적으로는 광경화(Photocuring)가 바람직하다. 본 실시 형태에 대해, 중합 가능한 조성물뿐만 아니라 지지체는 경화를 위해 조사되는 광선이 지지체를 통과할 수 있도록 광학적으로 충분히 투명한 것이 바람직하다. 일단 경화되면, 경화된 중합 가능한 수지로 형성된 형상-부여층에 일체로 결합되는 지지 필름을 갖는 가요성 몰드는 트랜스퍼 몰드로부터 분리된다.
가요성 몰드의 형상-부여층을 제조하기 위한 적합한 광경화성 중합 가능한 수지 조성물은 미국 특허공개 제2006/0231728호에 설명된 것과 같이 또한 공지되어 있다.
가요성 몰드의 제조 이전에, 트랜스퍼 몰드 및 지지 필름은 전형적으로 임의의 치수 변경을 최소화하도록, 습도 및 온도가 조절된 챔버(예를 들어, 22℃/55% 상대 습도) 내에서 조건이 설정된다. 또한, 가요성 몰드로부터 장벽 리브를 제조하는 방법 동안, 일정한 습도 및 온도를 유지하는 것이 바람직하다. 이러한 조건 설정은 국제특허 공개 2004/010452호; 국제특허 공개 2004/043664호 및 2004년 4월 1일자로 출원된 일본 출원 제2004-108999호에 추가로 설명된다.
비록 지지체가, 예를 들어 리세스를 충전하는 데만 필요로 하는 양을 초과하는 양으로 트랜스퍼 몰드 상에 중합 가능한 조성물을 코팅함으로써, 형상-부여층과 동일한 재료를 선택적으로 포함할 수 있지만, 지지체는 전형적으로 미리 성형된 중합체 필름이다. 중합체 지지 필름의 두께는 전형적으로 적어도 0.025 밀리미터이며, 보다 전형적으로는 적어도 0.075 밀리미터이다. 또한, 중합체 지지 필름의 두께는 일반적으로 0.5 밀리미터 미만이며, 전형적으로는 0.175 밀리미터 미만이다. 중합체 지지 필름의 인장 강도는 일반적으로 적어도 약 5 ㎏/㎟이며, 전형적으로는 적어도 약 10 ㎏/㎟이다. 중합체 지지 필름은 전형적으로 약 60℃ 내지 약 200℃의 유리 전이 온도(Tg)를 갖는다. 셀룰로오스 아세테이트 부티레이트, 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트, 폴리에테르 술폰, 폴리메틸 메타크릴레이트, 폴리우레탄, 폴리에스테르 및 폴리비닐클로라이드를 포함하여 다양한 재료가 가요성 몰드의 지지체를 위해 사용될 수 있다. 지지체의 표면은 중합 가능한 수지 조성물에 대한 부착성을 증진시키도록 처리될 수 있다. 적합한 폴리에틸렌 테레프탈레이트계 재료의 예에는 미국 특허 제4,340,276호에 설명된 방법에 따라 형성되는 표면을 갖는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 및 포토그레이드 폴리에틸렌 테레프탈레이트가 포함된다.
또한, 가요성 몰드로부터 미세구조 요소를 제조하는 방법은, 예를 들어 미국특허 공개 제2006/0235107호에 설명된 바와 같이 공지되어 있다. 하나의 실현 방법에 있어서, (예를 들어, 스트라이핑된) 전극 패턴을 갖는 편평한 투명 (예를 들어, 유리) 기판이 제공된다. 본 명세서에서 설명된 가요성 몰드는 몰드의 장벽 패 턴이 패턴화된 기판과 정렬되도록, 예를 들어 전하 결합 소자 카메라와 같은 센서의 사용에 의해 배치된다. 경화성 세라믹 페이스트는 다양한 방식으로 가요성 몰드의 형상-부여층과 기판 사이에 제공될 수 있다. 몰드의 패턴에 경화성 재료를 직접 배치한 다음 기판 상에 몰드 및 재료를 배치하거나, 기판 상에 재료를 배치한 다음 기판 상의 재료에 대하여 몰드를 가압하거나, 또는 몰드와 기판이 기계적 수단 또는 기타 수단에 의해 맞닿게 함에 따라 재료가 몰드와 기판 사이의 간극 내로 도입될 수 있다. 예를 들어, 가요성 몰드를 장벽 리브 전구체와 결합하기 위해, (예를 들어, 고무) 롤러가 사용될 수 있다. 리브 전구체는 몰드의 홈 부분을 충전하는 몰드의 형상-부여 표면과 유리 기판 사이에서 확장된다. 다시 말하면, 리브 전구체는 이어서 홈 부분의 공기를 대체한다. 다음으로, 리브 전구체는 경화된다. 리브 전구체는 바람직하게는 투명 기판 및/또는 몰드를 통해 광선(예를 들어, 자외선)에 대한 방사 노출에 의해 경화된다. 결과적으로 경화된 리브가 기판에 결합된 상태로 유지되는 동안 가요성 몰드가 제거된다.
("슬러리" 또는 "페이스트"라고도 하는) 경화성 리브 전구체는 적어도 3개의 성분을 포함한다. 제1 성분은 유리- 또는 세라믹-형성 미립자 재료(예를 들어, 분말)이다. 분말은 궁극적으로 소성에 의해 융해 또는 소결되어 미세구조를 형성할 것이다. 제2 성분은 경화, 가열 또는 냉각에 의해 형상화되고 이어서 경화될 수 있는 경화성 유기 결합제이다. 결합제는 슬러리가 고체 또는 반고체의 "그린 상태"의 미세구조로 형상화될 수 있게 한다. 결합제는 전형적으로 디바인딩(debinding) 및 소성 동안 휘발되어서, "일시적 결합제(fugitive binder)"로 또 한 불릴 수 있다. 제3 성분은 희석제이다. 희석제는 전형적으로 결합제 재료의 경화 후에 몰드로부터의 이형을 촉진한다. 대안적으로 또는 이에 추가적으로, 희석제는 미세구조의 세라믹 재료의 소성 전에 디바인딩 동안 결합제의 소진을 빠르게 촉진하여 사실상 이를 완료할 수 있다. 희석제는 바람직하게는 결합제가 경화된 후에 액체로 남게 되어, 희석제가 경화 동안 결합제 재료로부터 상 분리되게 된다. 리브 전구체는 바람직하게는 20 ㎩-s(20,000 cp) 미만 및 보다 바람직하게는 5 ㎩-s(5,000 cp) 미만의 점성을 가져서, 공기 포획 없이 가요성 몰드의 모든 미세구조 홈 부분을 균일하게 충전한다. 리브 전구체 조성물은 바람직하게는 0.1/초의 전단률에서 약 20 내지 600 ㎩-S의 점성 및 100/초의 전단률에서 1 내지 20 ㎩-S의 점성을 갖는다. 적합한 세라믹 페이스트 조성물은 미국특허 공개 제2006/0235107호에 설명된 바와 같이 공지되어 있다.
일부 실시 형태에서, 형상-부여층의 중합 가능한 조성물의 광개시제는 미국특허 공개 제2006/0113713호에 설명된 세라믹 페이스트의 광개시제와 상이하다.
본 명세서에 설명된 본 발명에 이용될 수 있는 다양한 다른 태양이, 미국 특허 제6,247,986호; 제6,537,645호; 제6,352,763호; 제6,843,952호, 제6,306,948호; 제6,761,607호; 제6,821,178호; PCT 국제특허 공개 WO 99/60446호; WO 2004/062870호; WO 2004/007166호; WO 03/032354호; WO 03/032353호; WO 2004/010452호; WO2004/064104호; WO 2004/043664호; WO2005/042427호; WO2005/019934호; WO2005/021260호; 및 WO2005/013308호; WO2005/052974호; WO2005/068148호; WO2005/097449호; 미국 특허공개 제2006/0043647호; 제2006/0043638호; 제 2006/0043634호 및 미국 특허공개 제2007/0018363호; 제2006/0231728호; 제2007/0018348호; 제2006/0235107호; 제2007/0071948호 각각을 포함하나 이에 한정되지 않는 본 기술분야에 공지되어 있다.
본 발명은 이하의 비-제한적 실시예들에 의해 예시된다. 실시예들에 사용된 성분들은 다음과 같이 표 1에서 설명된다.
Figure 112009009054900-PCT00001
미세구조 가요성 몰드의 제조
미세구조 몰드는 80 중량부(parts by weight: pbw)의 에베크릴(Ebecryl) 270 아크릴레이트화 우레탄 올리고머 및 20 pbw의 POA 및 1 pbw의 다로큐어(Darocure)-1173 광개시제를 함유하는 중합 가능한 조성물로 제조되었다. 중합 가능한 조성물은 주위 온도에서 혼합되었으며, (결과적인 장벽 리브와 동일한) 격자 패턴을 갖는 트랜스퍼 몰드의 표면 상에 코팅되었다. 몰드의 미세구조 주조 표면 및 비-주조 영역의 치수는 도 4에 도시되어 있다. 몰드의 미세구조 표면은 2세트의 평행 교차 홈을 가졌으며, 각 세트는 300 ㎛의 리브 피치, 200 ㎛의 리브 높이, 및 80 ㎛의 리브 상단 폭을 가졌다. 비-주조 (예를 들어, 비-리브) 영역의 두께는 250 ㎛였다. 250 마이크로미터 두께의 폴리에스테르 필름(PET)(테이진 듀퐁(Teijin Dupont)에 의해 테트론 필름(Tetron Film)이란 상표명으로 제조됨)이 코팅된 표면의 상단에 적층되었으며, 352 ㎚의 피크 파장을 갖는 형광등(미쯔비시 일렉트릭 오스람 엘티디(Mitsubishi Electric Osram LTD)에 의해 제조됨)으로 3,000 mj/㎠의 자외선 광으로 PET를 통해 경화되었다. 경화된 수지를 갖는 플라스틱 필름은 포지티브 툴(positive tool)로부터 분리되어 네거티브 패턴(negative pattern)을 갖는 500 마이크로미터 두께의 가요성 투명 몰드를 얻었다.
광경화성 전구체 페이스트의 제조
21.0 g의 에폭시에스테르 3000M, 9.0 g의 TEGDMA, 30.0 g의 1,3-부탄다이올, 3.0 g의 POCA II, 0.3 g의 이르가큐어(Irgacure) 819, 및 180 g의 유리 프릿 RFW-030이 균질시까지 주위 온도에서 컨디셔닝 믹서 AR-250(Conditioning Mixer AR-250)(씽키 코포레이션(THINKY Corporation)에 의해 제조됨)로 혼합되었다.
표면 조도의 측정
면적이 0.15 ㎜ × 0.15 ㎜인 5개의 샘플이 키엔스 코포레이션(KEYENCE Corp.)에 의해 제조된 레이저 현미경 VK9500의 20배 렌즈를 통해 관측되었다. 표면 조도는 0.2 마이크로미터의 깊이 간격으로 측정되었으며, 프로파일(Ra)의 평균산술평균 편차 및 표준 편차는 JIS B 0601-1994에 따라 계산되었다.
미세구조 위치 오차의 측정
몰드 상에 한 지점이 선택되었고, 경화된 장벽 리브 패턴 상의 대응 지점이 위치되었다. 이 지점으로부터 대조 지점까지의 거리가 좌표 측정기(소키아 파인 시스템즈 컴퍼니 엘티디.(Sokkia Fine Systems Co., Ltd.)에 의해 제조됨)의 사용에 의해 측정되었다. 5번의 측정이 몰드 및 경화된 장벽 리브 패턴의 장치수(1000㎜) 및 단치수(500㎜) 양자에서 이루어졌다. 몰드 상의 지점 및 경화된 리브 상의 대응하는 지점의 측정값 사이의 최대 차이가 계산되었다.
실시예 1
경화된 비-주조 영역의 부분을 면도날로 절삭 및 제거함으로써, 2개의 대향하는 비-주조 영역의 주연부로부터 재료가 제거되었다. 도 4를 참조하면, 제거된 부분은 5 ㎜의 폭, 520 ㎜의 길이, 및 250 마이크로미터의 깊이를 가졌다.
유리 기판은 IPA로 희석된 A-174의 1 내지 2% 용액으로 표면을 코팅함으로써 프라이밍되었으며, 15분 동안 주위 조건에서 건조되었다.
광경화성 전구체 페이스트가 프라이밍된 유리 기판 상에 코팅되었으며, 몰드는 롤러의 사용에 의해 코팅된 유리에 적층되었다. 경화성 페이스트는 400-500 ㎚의 피크 파장을 갖는 형광등(필립스(Philips))으로 30 초 동안 가요성 몰드를 통해 조사함으로써, 0.16 ㎽/㎠의 광으로 경화되었다. 그 후, 몰드는 분리되어 유리 기판에 결합된 경화된 장벽 리브를 남겼다. 경화된 장벽 리브의 최대 미세구조 위치 오차는 18 ppm인 것으로 판단되었다.
실시예 2
도 4를 참조하면, 2개의 별개 샘플의 2개의 대향 측면의 비-주조 영역의 일부가 1.95 마이크로미터의 시그마를 갖는 17.95 마이크로미터의 표면 조도(Ra)에 이르기까지 #180 사포로 조면화되었다. 이 몰드는 실시예 1과 동일한 방식으로 장벽 리브 미세구조를 제조하기 위해 사용되었다. 경화된 장벽 리브의 최대 미세구조 위치 오차는 34 ppm인 것으로 판단되었다.
비교예 A
몰드는 비-주조 영역이 물리적으로 개질되지 않았다는 것을 제외하고는 전술된 방법에 따라 제조되었다. 몰드는 실시예 1과 동일한 방식으로 장벽 리브 미세구조를 주조하기 위해 사용되었다. 장벽 리브의 최대 미세구조 위치 오차는 115 ppm인 것으로 판단되었다.

Claims (20)

  1. 장벽 리브를 주조하기에 적합한 미세구조 표면을 포함하고, 미세구조 표면은 공통 평면인 표면을 갖는 평면부에 의해 분리되는 홈 및 적어도 2개의 대향 측면 상의 주연 평면부에 인접한 비-주조 영역을 포함하고, 비-주조 영역은 비-주조 영역의 접촉 면적을 감소시키는 적어도 하나의 표면 개질부를 포함하는, 기판 상에 장벽 리브를 제조하기에 적합한 몰드.
  2. 제1항에 있어서, 주연 평면부는 인접한 홈의 폭의 적어도 10 내지 20배의 폭을 갖는 몰드.
  3. 제1항에 있어서, 비-주조 영역은 주연 평면부에 대해 상대적으로 10% 내지 100%만큼 감소된 높이를 갖는 몰드.
  4. 제1항에 있어서, 비-주조 영역은 거친 표면을 포함하는 몰드.
  5. 제4항에 있어서, 표면은 적어도 약 1 마이크로미터의 조도를 갖는 몰드.
  6. 제1항에 있어서, 비-주조 영역은 장벽 리브보다 실질적으로 작은 미세구조를 갖는 미세구조 표면을 포함하는 몰드.
  7. 제1항에 있어서, 투광성인 몰드.
  8. 제1항에 있어서, 가요성인 몰드.
  9. 제1항에 있어서, 몰드의 미세구조 표면은 중합체 지지 필름 상에 배치되는 경화된 중합체 재료를 포함하는 몰드.
  10. 공통 평면인 표면을 갖는 평면부에 의해 분리되는 홈 및 적어도 2개의 대향 측면 상의 주연 평면부에 인접한 비-주조 주연 영역을 포함하고 비-주조 영역은 기판과 비-주조 영역의 접촉을 감소시키는 적어도 하나의 표면 개질부를 포함하고 장벽 리브를 주조하기에 적합한 미세구조 표면을 포함하는 몰드를 제공하는 단계;
    몰드의 미세구조 표면과 기판 사이에 리브 전구체 재료를 제공하여 홈 및 비-주조 주연 영역을 충전하는 단계;
    리브 전구체 재료를 경화하는 단계; 및
    몰드를 제거하여 기판 상에 경화된 장벽 리브를 제공하는 단계를 포함하는 기판 상에 장벽 리브를 제조하는 방법.
  11. 제10항에 있어서, 몰드는 물리적으로 개질된 비-주조 영역에 실질적으로 평행한 방향으로 제거되는 방법.
  12. 제10항에 있어서, 장벽 리브는 50 ppm 미만의 최대 위치 오차를 포함하는 방법.
  13. 제10항에 있어서, 기판은 무기물 재료이며, 경화된 장벽 리브를 기판 상에 소결하는 단계를 포함하는 방법.
  14. 제10항에 있어서, 몰드, 기판 또는 이들의 조합체는 투광성이며, 리브 전구체 재료는 기판을 통해, 몰드를 통해, 또는 이들의 조합체를 통해 광경화되는 방법.
  15. 공통 평면인 표면을 갖는 평면부에 의해 분리되는 홈 및 주연 평면부에 인접한 비-주조 주연 영역을 포함하고 비-주조 영역은 비-주조 영역의 접촉 면적을 감소시키는 적어도 하나의 표면 개질부를 포함하고 장벽 리브를 주조하기에 적합한 미세구조 표면을 포함하는 몰드를 제공하는 단계; 및
    비-주조 영역의 일부의 접촉 면적을 감소시키는 단계를 포함하는 미세구조 몰드 제조 방법.
  16. 제15항에 있어서, 비-주조 영역의 표면은 비-주조 영역의 적어도 일부의 두께를 샌딩(sanding) 또는 감소시킴으로써 감소된 방법.
  17. 공통 평면인 표면을 갖는 평면부에 의해 한정된 홈 및 적어도 2개의 대향 측면 상의 주연 평면부에 인접한 비-주조 주연 영역을 포함하고 장벽 리브를 주조하기에 적합한 미세구조 표면을 갖는 트랜스퍼 몰드를 제조하기 위해 트랜스퍼 몰드 또는 마스터 몰드를 제공하는 단계;
    비-주조 영역의 접촉 면적을 감소시키기 위해 트랜스퍼 몰드, 마스터 툴 또는 이들의 조합체의 비-주조 영역의 적어도 일부를 물리적으로 개질시키는 단계;
    마스터 툴을 선택적으로 이용하여 트랜스퍼 몰드를 제조하는 단계; 및
    트랜스퍼 몰드를 이용하여 미세구조 몰드를 제조하는 단계를 포함하는 장벽 리브를 제조하기에 적합한 미세구조 몰드 제조 방법.
  18. 제17항에 있어서, 트랜스퍼 몰드는 장벽 리브와 실질적으로 동일한 미세구조 표면을 가지며, 미세구조 몰드는,
    트랜스퍼 몰드의 미세구조 표면의 적어도 리세스 내에 중합 가능한 수지를 제공하고,
    트랜스퍼 몰드 상에 중합체 필름 지지체를 적층하고,
    중합 가능한 수지를 경화시키고, 그리고
    지지체와 함께 경화된 중합된 수지 조성물을 제거하여 트랜스퍼 몰드를 형성함으로써 제조되는 방법.
  19. 미세구조를 주조하는데 적합한 미세구조 표면을 포함하고, 미세구조 표면은 공통 평면인 표면을 갖는 평면부에 의해 분리되는 리세스 및 적어도 2개의 대향 측면 상의 평면부에 인접한 비-주조 주연 영역을 포함하고, 비-주조 영역은 비-주조 영역의 접촉 면적을 감소시키는 적어도 하나의 표면 개질부를 포함하는 기판 상에 미세구조를 제조하기에 적합한 몰드.
  20. 제19항의 몰드를 제공하는 단계;
    몰드의 미세구조 표면과 기판 사이에 경화성 재료를 제공하여 몰드의 리세스를 충전하는 단계;
    경화성 재료를 경화시키는 단계; 및
    몰드를 제거하여 경화된 미세구조를 기판 상에 제공하는 단계를 포함하는 미세구조 제조 방법.
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