JP3986386B2

JP3986386B2 - 微細構造体の製造方法

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Publication number: JP3986386B2
Application number: JP2002208326A
Authority: JP
Inventors: 周史横山; 貴之河合
Original assignee: 3M Innovative Properties Co
Current assignee: 3M Innovative Properties Co
Priority date: 2002-07-17
Filing date: 2002-07-17
Publication date: 2007-10-03
Anticipated expiration: 2022-07-17
Also published as: US20050212182A1; EP1525079B9; AU2003245601A8; ATE390260T1; KR20050039831A; EP1525079B1; CA2491415A1; CN1668435A; JP2004050493A; TW200408521A; EP1525079A2; CN1668435B; TWI275465B; AU2003245601A1; KR100951278B1; WO2004010452A3; DE60319988D1; WO2004010452A2; DE60319988T2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、成形技術に関し、さらに詳しく述べると、可とう性成形型及びそれを用いた微細構造体の製造方法に関する。本発明の微細構造体の製造方法は、例えば、プラズマディスプレイパネル用背面板のリブの製造に有利である。
【０００２】
【従来の技術】
テレビジョン技術のこれまでの進歩・発展に伴い、陰極線管（Cathode Ray Tube: CRT）の表示装置が経済的に量産化されてきたことはよく知られるところである。しかし、近年になっては、このＣＲＴの表示装置に代わって、薄型かつ軽量のフラットパネルディスプレイが次世代の表示装置として注目されている。
【０００３】
代表的なフラットパネルディスプレイの一つは液晶ディスプレイ（Liquid Crystal Display: LCD）で、ノート型パーソナルコンピュータ、携帯電話、携帯情報端末（Personal Digital Assistant: PDA）又はその他の携帯電子情報機器の小型表示装置として既に使用されている。他方、薄型で大画面のフラットパネルディスプレイとしては、プラズマディスプレイパネル（Plasma Display Panel: PDP）が典型的で、実際、業務用でまた最近は家庭用で壁掛けテレビとして使用され始めている。
【０００４】
参考のために例示すると、図１には、ＰＤＰの一例が模式的に示されている。ＰＤＰ５０は、図示の例では簡略化のために１個の放電表示セル５６しか示されていないが、通常、多数個の微細な放電表示セルを含んでいる。詳細に述べると、それぞれの放電表示セル５６は、離隔対向した一対のガラス基板、すなわち、前面ガラス基板６１及び背面ガラス基板５１と、これらのガラス基板間に所定形状をもって配置された微細構造のリブ５４とによって囲まれて画定されている。前面ガラス基板６１は、走査電極及び維持電極からなる透明な表示電極６３と、透明な誘電体層６２と、透明な保護層６４とをその上に備えている。また、背面ガラス基板５１は、アドレス電極５３と、誘電体層５２とをその上に備えている。走査電極及び維持電極からなる表示電極６３とアドレス電極５３は、直交しており、かつ、それぞれ、間隔をあけて一定のパターンで配置されている。各放電表示セル５６は、その内壁に蛍光体層５５を有するとともに、希ガス（例えば、Ｎｅ−Ｘｅガス）が封入されており、上記電極間のプラズマ放電により自発光表示をできるようになっている。
【０００５】
一般に、リブはセラミックの微細構造体からなり、通常は、アドレス電極と共に背面ガラス基板上に予め設けられてＰＤＰ用背面板を構成している。特に、国際公開第００／３９８２９号パンフレット、特開２００１−１９１３４５号公報及び特開平８−２７３５３８号公報には、このようなＰＤＰ用背面板の製造に、硬化性セラミックペーストと可とう性成形型を使用することが開示されている。この可とう性成形型は、一定パターンの溝部を表面にもった成形層を支持体上に設けており、その可とう性により、この溝部に気泡を含むことなく硬化性セラミックペーストを容易に充填することができるようになっている。また、この可とう性成形型を使用した場合には、ペーストの硬化後における成形型の離型を、セラミック微細構造体（すなわちリブ）及びガラス基板の破損を伴わないで行うことができる。
【０００６】
ところで、ＰＤＰ用背面板の製造においては、アドレス電極に対してほとんどずれることなく所定位置にリブが設けられることがさらに求められる。これは、リブが所定の位置に正確に設けられ、かつ寸法精度が高ければ高いほど、ＰＤＰにおける優れた自発光表示が可能となるためである。
【０００７】
特に、上述のような可とう性成形型を用いてＰＤＰ用背面板を製造する場合において、熟練を必要とすることなく、所定位置にリブを容易かつ正確に、高い寸法精度で設けることができれば、非常に望ましい。可とう性成形型によってリブが形成されるときは、前述のように気泡が取り込まれることがなく、リブの破損も伴わないので、得られるリブ自体は品質に優れているからである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述のような従来の技術の問題点を解決することを目的としており、その目的の１つは、ＰＤＰリブあるいはその他の微細構造体を製造するのに有用で、熟練を必要とすることなく、所定位置にリブ等の突起物を容易かつ正確に、高い寸法精度で設けることができる可とう性成形型を提供することにある。
【０００９】
また、本発明のもう１つの目的は、ＰＤＰリブあるいはその他の微細構造体を製造するのに有用で、気泡の発生、パターンの変形等の欠陥を伴わないで高精度に製造できる可とう性成形型を提供することにある。
【００１０】
また、本発明のもう１つの目的は、ＰＤＰリブあるいはその他の微細構造体を比較的簡便かつ広範囲に製造するために有効な可とう性成形型を提供することにある。
【００１１】
さらに、本発明は、このような可とう性成形型を用いた、例えばセラミック微細構造体などの微細構造体の製造方法を提供することも目的とする。
【００１２】
本発明のこれらの目的やその他の目的は、以下の詳細な説明から容易に理解することができるであろう。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記した目的を達成するために鋭意研究した結果、従来の可とう性成形型において認められる上述のような問題点には、その成形型を構成する支持体の寸法の使用環境、すなわち、使用時の温度及び相対湿度条件による変動が大きく関与しており、したがって、成形型が、少なくともその使用環境において、所望の一定寸法を一定期間維持することができれば、今まで解決不可能と考えられていた問題点を解決できるということを発見し、本発明を完成するに至った。本発明者らがその有用性を見いだした支持体は、引張りに対して剛性を有する材料からなり、かつ予め施された吸湿処理によってその含水量がほぼ飽和の状態にある支持体である。
【００１４】
したがって、本発明は、その1つの面において、少なくとも５ｋｇ／ｍｍ^２の引張り強度を有する材料からなり、かつ予め施された吸湿処理によって、使用時の温度及び相対湿度で水分を飽和している支持体と、
前記支持体上に設けられ、予め定められた形状及び寸法を有する溝パターンを表面に備えた成形層と、
を備えてなることを特徴とする可とう性成形型にある。
【００１５】
また、本発明は、そのもう１つの面において、予め定められた形状及び寸法を有する突起パターンを基板の表面に備えた微細構造体を製造する方法であって、下記の工程：
少なくとも５ｋｇ／ｍｍ^２の引張り強度を有する材料からなり、かつ予め施された吸湿処理によって、使用時の温度及び相対湿度で水分を飽和している支持体と、前記支持体上に設けられ、前記突起パターンに対応する形状及び寸法を有する溝パターンを表面に備えた成形層とを備えた可とう性成形型を用意する工程、前記基板と前記成形型の成形層との間に硬化性の成形材料を配置して、前記成形材料を前記成形型の溝パターンに充填する工程、
前記成形材料を硬化させ、前記基板とそれに一体的に結合した突起パターンとからなる微細構造体を形成する工程、
前記微細構造体を前記成形型から取り去る工程、
を含んでなることを特徴とする微細構造体の製造方法にある。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明者らは、上記したように、引張りに対して剛性を有する材料からなり、かつ予め施された吸湿処理によってその含水量がほぼ飽和の状態、換言すると、実質上飽和吸水している状態にある支持体を可とう性成形型で使用するのが有用であることをこのたび発見し、本発明を完成した。以下、この経緯について図２を参照しながら説明する。
【００１７】
すでに図１を参照して説明したように、ＰＤＰのリブ５４は、背面ガラス基板５１の上に設けられてＰＤＰ用背面板を構成している。リブ５４の間隔（セルピッチ）ｃは、画面サイズなどによって変動するけれども、通常、約１５０〜４００μｍの範囲である。一般的に、リブには、「気泡の混入や変形などの欠陥のないこと」及び「ピッチ精度がよいこと」の２点が必要とされる。ピッチ精度に関して言えば、リブは、その形成時、アドレス電極に対してほとんどずれることなく所定位置に設けられることが求められ、実際、数十μｍ以内の位置誤差しか許容されない。位置誤差が数十μｍを上回った場合、可視光の放出条件等に悪影響が生じ、満足のいく自発光表示が不可能となる。画面サイズの大型化が進んでいる今日、このようなリブのピッチ精度の問題は深刻である。
【００１８】
リブ５４を全体として見た場合、基板のサイズ及びリブの形状によって若干の差はあるものの、一般的に、リブ５４のトータルピッチ（両端のリブ５４の距離）Ｒは、数十ｐｐｍ以下の寸法精度が必要とされる。また、支持体１と成形層１１とからなる可とう性成形型１０を用いてリブ５４を成形するのが有用であるが、そのような成形方法の場合、成形型１０のトータルピッチ（両端の溝部４の距離）Ｍにも、リブ５４と同様に数十ｐｐｍ以下の寸法精度が必要とされる。
【００１９】
ところで、従来の可とう性成形型１０の場合、その支持体１に硬質プラスチックフィルムを使用するとともに、溝部４を備えた成形層１１を光硬化性樹脂の成形によって形成している。支持体として使用するプラスチックフィルムは、一般的に、プラスチック原料をシート化したもので、ロールに巻き取った状態で商業的に入手可能である。ロール状のプラスチックフィルムは、その製造工程で水分を失ってしまうためにほとんど水分を含んでおらず、乾燥状態にある。このような乾燥状態にあるプラスチックフィルムに金型を併用して成形型を製造する場合、ロールからプラスチックフィルムを巻き出した段階でフィルムの吸湿がはじまり、フィルムの膨脹の結果として寸法の変動が発生する。特にこの寸法の変動は金型から成形型を取り出した直後に顕著に発生し、フィルムの寸法変動は約３００〜５００ｐｐｍの大きさにまで達する。よって、このような慣用の手法を使用したのでは、ＰＤＰリブ用成形型として必要とされる数十ｐｐｍ以下の寸法精度を達成することができない。
【００２０】
本発明者らは、金型に供給する前の成形型製造用プラスチックフィルムに適切な前処理を行うことで寸法精度の問題を解決できるのではないかと考えた結果、使用前のプラスチックフィルムに積極的に吸湿処理を施すという今までまったく予想されなかった簡単な前処理の実行に到達した。プラスチックフィルムに、例えば水又は水蒸気の吹き付け、水中又は温水中における浸漬、高温多湿雰囲気の通過などによって適切な吸湿処理を施して、フィルム中の含水量がほぼ飽和の状態とした場合、金型に供給してから金型から取り出すまでの間に、プラスチックフィルムはもはやさらに水分を吸収できない程度まで安定化されているからである。
【００２１】
ここで、可とう性成形型の溝部のピッチ精度を数十ｐｐｍ以内にコントロールするためには、溝部の形成に関与する成形層を構成する成形材料（好ましくは、光硬化性樹脂などの光硬化性材料）よりもはるかに硬いプラスチックフィルムを支持体に選択する必要がある。一般的に、光硬化性樹脂の硬化収縮率は数％程度であるため、軟質のプラスチックフィルムを支持体に使用した場合、前者の硬化収縮によって、支持体自体の寸法も変化し、溝部のピッチ精度を数十ｐｐｍ以内にコントロールすることはできない。一方、硬質のプラスチックフィルムを使用したとすると、光硬化性樹脂が硬化収縮したとしても支持体自体の寸法精度が維持されるので、溝部のピッチ精度を高精度で維持することができる。また、プラスチックフィルムが硬質であると、リブを形成する際のピッチ変動も小さく抑えることができるため、成形性及び寸法精度の両面で有利である。本発明の実施に好適な硬質なプラスチックフィルムの例は、以下に列挙する通りである。なお、上記からも理解されるように、「硬い」あるいは「硬質」とは、これらの用語を本願明細書において使用した場合、支持体に所要の硬さを有するとともに、使用時に横方向に変形しにくく、したがって、成形型に対して所要の可とう性を付与できるような性質を指している。
【００２２】
プラスチックフィルムが硬い場合、成形型の溝部のピッチ精度は、プラスチックフィルムの寸法変化にのみ依存することになるため、安定的に所望のピッチ精度を有する成形型を製造するためには、製造の前後で、フィルムの寸法が変化しないように管理することが必要である。
【００２３】
一般的に、プラスチックフィルムの寸法は、周囲環境の温度及び相対湿度によって可逆的に変化する。前記したように、商業的に入手可能なプラスチックフィルムのロールは、通常、その製造工程で水分を失ってしまうためにほとんど水分を含んでいない。このため、通常の使用環境でロールからプラスチックフィルムを巻き出した場合、空気中の水分を吸収してフィルムの膨脹がおこり、寸法が増大する。例えば、厚さ１８８μｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムをそのロールから２２℃及び５５％ＲＨの環境で巻き出した場合、吸湿に原因してその寸法が徐々に増大し、約６時間を経過して３１０ｐｐｍの寸法増で安定化する。
【００２４】
以下に説明する比較例１から理解されるように、ロールから巻き出した直後のＰＥＴフィルムを用いて成形型を製造した場合、その成形型の寸法は、製造直後では、所望の寸法をもったピッチが得られたものの、１日の経過後にはピッチの寸法が３１０ｐｐｍも増大した。つまり、このように、巻き出し直後のプラスチックフィルムを用いて成形型を製造した場合、所望のピッチ精度を有する成形型を得ることができない。一方、実施例１で示すように、巻き出し直後のＰＥＴフィルムを、製造環境と同一の環境（２２℃及び５５％ＲＨ）に曝した後、比較例１と同様な手法に従って成形型を製造した場合、所望の寸法をもったピッチが得られるとともに、そのピッチの寸法は、１日の経過後にも変化はなく、併用した金型の寸法にほぼ同じであった。つまり、フィルムを十分に吸湿させてその寸法を安定化させた後に成形型を製造した場合には、驚くべきことに、製造後の成形型の寸法変化を大幅に抑制することができる。
【００２５】
また、生産性の観点から、プラスチックフィルムの吸湿処理は、できるかぎりすばやく行うことが望ましい。よって、吸湿処理を比較的に高い温度の適用下に実施することが推奨される。プラスチックフィルムの吸湿速度は、温度が上昇すればするほど速くなり、よって、前処理を高温で行えば行うほど飽和含水量への到達時間が短縮されるからである。例えば、厚さ１８８μｍのＰＥＴフィルムの寸法を安定化するため、２２℃及び５５％ＲＨの条件下では約６時間を必要としたが、この処理条件を変更して４５℃及び５５％ＲＨとした場合、約１時間で寸法の安定化が可能であった。
【００２６】
成形前のプラスチックフィルムに本発明に従って吸湿処理を行う場合、上述のようにできるだけ高い温度を適用して処理を実施するのが有利である。ただし、プラスチックフィルムの不所望な熱変形を抑制するため、この処理で適用する高温は、それぞれのプラスチックフィルムのガラス転移温度（Ｔｇ）を下回るものでなければならない。よって、吸湿処理に好適な処理温度は、プラスチックフィルムのＴｇよりも低く、かつ、なるべく高い温度ということになる。また、好適な処理温度は、使用するプラスチックフィルムごとに変動してくる。例えば、ＰＥＴフィルムを使用する場合には、そのＴｇは約７０℃であるため、６０℃近傍の温度で吸湿処理を実施するのが好ましい。このように、高温下で吸湿処理を行うことで、前処理時間を大幅に短縮させることができ、生産性を上げることが可能である。
【００２７】
一方、プラスチックフィルムの飽和含水量は、相対湿度によって決まるものであり、温度は影響しない。このため、吸湿工程の相対湿度は、プラスチックフィルムの製造工程と同じであることが好ましい。したがって、吸湿工程の最も好ましい処理条件は、プラスチックフィルムのＴｇよりも若干低い温度で、かつフィルム製造条件とほぼ同一の相対湿度ということとなる。このような処理条件の下でプラスチックフィルムの吸湿処理を施すと、製造環境の相対湿度と平衡状態となるに十分な量の水分を短時間のうちにフィルムに付与することができ、製造後の成形型の寸法変動を最小限に抑えることができる。
【００２８】
以上を要するに、本発明の可とう性成形型において、その支持体は、それが引張りに対して剛性を有する材料からなり、かつ予め施された吸湿処理によってその含水量がほぼ飽和の状態にある限り、特に限定されるものではない。但し、引張りに対する剛性は、それを引張り強度で表した場合、通常、少なくとも約５ｋｇ／ｍｍ^２であり、好ましくは、少なくとも約１０ｋｇ／ｍｍ^２である。支持体の引張り強度が５ｋｇ／ｍｍ^２を下回った場合、得られた成形型を金型から取り出す時や成形型からＰＤＰリブを取り出す時などに取り扱い性が低下し、破損や引裂けが生じることもある。
【００２９】
本発明の実施において好ましい支持体は、吸湿処理の容易さ、取り扱い性などを考慮して、吸湿性のプラスチックフィルムであり、さらには硬質のプラスチックフィルムである。支持体に好適なプラスチックフィルムの例としては、以下に列挙するものに限定されるわけではないけれども、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、延伸ポリプロピレン、ポリカーボネート、トリアセテートなどを挙げることができる。これらのプラスチックフィルムは、単層フィルムとして使用してもよく、２種類以上を組み合わせて複合もしくは積層フィルムとして使用してもよい。
【００３０】
支持体として有利に使用することのできるこれらのプラスチックフィルムは、いろいろな引張り強度を有することができる。例えば、ＰＥＴの引張り強度は１８ｋｇ／ｍｍ^２であり、ＰＥＮのそれは２８ｋｇ／ｍｍ^２であり、延伸ポリプロピレンのそれは１９ｋｇ／ｍｍ^２であり、ポリカーボネートのそれは１０ｋｇ／ｍｍ^２であり、そしてトリアセテートのそれは１２ｋｇ／ｍｍ^２である。
【００３１】
また、上述のプラスチックフィルムは、材質や使用環境に応じて変動するけれども、いろいろな飽和含水量を示すことができる。例えば、ＰＥＴの含水量（２２℃で）は、３０％ＲＨで０．１７重量％、４０％ＲＨで０．２１重量％、５０％ＲＨで０．２５重量％、６０％ＲＨで０．３２重量％、そして７０％ＲＨで０．３８重量％である。また、２０℃及び５０％ＲＨで測定して、ＰＥＴの含水量は０．３重量％、ＰＥＮのそれは０．４重量％、延伸ポリプロピレンのそれは０．０１重量％、ポリカーボネートのそれは０．２重量％、そしてトリアセテートのそれは４．４重量％である。一般的に、それぞれのプラスチックフィルムの含水量は、上記した数値の＋／−５０％の範囲が有効であろうと推察される。
【００３２】
また、上記のようなプラスチックフィルムもしくはその他の支持体は、成形型及びＰＤＰの構成などに応じていろいろな厚さで使用することができるけれども、通常、約０.０５〜０.５ｍｍの範囲であり、好ましくは、約０．１〜０．４ｍｍの範囲である。支持体の厚さが上記の範囲を外れた場合には取り扱い性などが低下する。なお、支持体の厚さは、大きいほうが強度の面で有利である。
【００３３】
本発明の可とう性成形型は、上述のような支持体とともに、その上に設けられ成形層を有する。成形層は、以下に詳細に説明するように、成形対象のＰＤＰリブやその他の突起物に対応する、所定の形状及び寸法を有する溝パターンを表面に備えている。成形層は、単層で形成されていてもよいが、以下に説明するように、基層と被覆層の２層構造を有するのがさらに好ましい。なお、光硬化性成形材料を使用することを特に考慮に入れた場合、支持体及び成形層のどちらも透明であることが好ましい。
【００３４】
本発明は、可とう性成形型及びそれを用いた微細構造体の製造方法にある。以下、添付の図面を参照しながら、これらの発明の好適な実施形態を説明する。ただし、当業者ならば容易に想到されるように、本発明は下記の実施形態に限定されるものではない。また、図面中、同一部分又は相当部分に対しては同一の符号を付することとする。
【００３５】
図３は、本発明の可とう性成形型の好適な一実施形態を模式的に示す部分斜視図であり、図４は、図３の線分IV−IVにそった断面図である。
【００３６】
可とう性成形型１０は、図示のように、予め定められた形状及び寸法をもった溝パターンをその表面に有している。溝パターンは、一定の間隔を開けて互いに交差しながら略平行に配置された複数本の溝部４をもって構成された格子状パターンである。可とう性成形型１０は、もちろんその他の微細構造体の製造にも適用可能であるけれども、このように開口した格子状パターンの溝部を表面に設けて構成されているので、例えば格子状突起パターンをもったＰＤＰリブの成形に有利に使用可能になっている。可とう性成形型１０は、必要に応じて追加の層を有していたり型を構成する各層に任意の処理や加工を施していてもよいけれども、基本的には、図４に示されるように、支持体１と、その上の溝部４をもった成形層１１とから構成される。なお、図示の成形層１１は、基層２と被覆層３の２層からなる。
【００３７】
成形層１１の基層２は、１０〜８０℃の温度で測定した時に３０００〜１０００００ｃｐｓの範囲の粘度を示す比較的に高い粘度をもった第１硬化性材料によってほぼ一様に形成され、気泡を実質的に又は全く含まないようになっている。また、このような第１硬化性材料は硬化しても一般に収縮し難い。したがって、この第１硬化性材料からなる溝付きの成形型は、変形し難く寸法安定性に優れるようになる。
【００３８】
第１硬化性材料は、熱硬化性材料又は光硬化性材料である。特に、第１硬化性材料が光硬化性材料である場合は、可とう性成形型は長大な加熱炉を必要とすることなく比較的短時間で製造可能である。第１硬化性材料に有用な光硬化性材料には、入手の容易性から、オリゴマー（硬化性オリゴマー）が主に含まれる。特に、そのオリゴマーがウレタンアクリレートオリゴマー及び／又はエポキシアクリレートオリゴマー等のアクリル系オリゴマーである場合は、基層が光学的に透明になる。したがって、後述する透明な被覆層との組み合わせにより、可とう性成形型は、光硬化性の成形材料を使用することができるようになる。可とう性成形型を介しても、かかる成形材料に光を照射することができるからである。
【００３９】
基層２の表面には、それと密着して被覆層３が設けられ、また、その際、基層２とその上の被覆層３の間には気泡が存在しないようになっている。被覆層３は、１０〜８０℃の温度で測定した時に２００ｃｐｓ以下の粘度を示す比較的に低い粘度をもった第２硬化性材料によってほぼ一様に形成され、気泡を実質的に又は全く含まないようになっている。また、この第２硬化性材料は、好ましくは、低タック性である。被覆層３が低タック性を示すことにより、可とう性成形型の表面の粘着性が低くなり、ハンドリング性が向上するばかりでなく、成形型が基板や製造装置に貼り付くことが防止される。
【００４０】
第２硬化性材料は、第１硬化性材料と同様、熱硬化性材料及び光硬化性材料のいずれであってもよい。ただし、第１硬化性材料と異なり、第２硬化性材料に有用な光硬化性材料にはモノマー（硬化性モノマー）が含まれる。特に、モノマーがアクリルアミド、アクリロニトリル、アクリル酸、アクリル酸エステルその他のアクリル系モノマーであると、被覆層が光学的に透明になる。したがって、そのような可とう性成形型は、上述したように、透明な基層との組み合わせにより、光硬化性の成形材料を使用可能となる。
【００４１】
成形層１１を担持する支持体１は、すでに詳細に説明したように、好ましくはプラスチックフィルムであり、また、その厚さは、通常、約０．０５〜０．５ｍｍの範囲である。また、支持体は、好ましくは光学的に透明である。支持体が光学的に透明であると、硬化のために照射する光がこの支持体を透過可能であるので、光硬化性の第１硬化性材料及び第２硬化性材料を用いてそれぞれ基層及び被覆層を形成することができる。特に、支持体が透明材料によって均一に形成されている場合は、均一な基層及び被覆層をより効果的に形成することができる。典型的な透明の支持体の例は、上記した通りである。
【００４２】
本発明の可とう性成形型は、いろいろな技法に従って製造することができる。例えば光硬化性の第１硬化性材料と第２硬化性材料を成形層の形成に用いた場合、図５及び図６に順を追って示すような手順によって本発明の成形型を有利に製造することができる。
【００４３】
まず、図５（Ａ）に示すように、製造対象の可とう性成形型に対応する形状及び寸法を備えた金型５、透明なプラスチックフィルムからなる支持体（以下、支持フィルムと呼ぶ）１及び及びラミネートロール２３を用意する。ここで、可とう性成形型は特にＰＤＰ用背面板の製造に用いられるものであるので、金型５は、ＰＤＰ用背面板のリブと同じパターン及び形状の隔壁１４をその表面に備え、また、したがって、相隣りあう隔壁１４によって規定される空間（凹部）１５が、ＰＤＰの放電表示セルとなるところである。ラミネートロール２３は、支持フィルム１を金型５に押し付けるもので、必要ならば、これに代えてその他の周知・慣用のラミネート手段を使用してもよい。
【００４４】
次いで、図５（Ｂ）に示すように、例えばナイフコータやバーコータ等の周知・慣用のコーティング手段（図示せず）により、支持フィルム１の片面に光硬化性の第１硬化性材料２を所定の厚さで均一に塗布する。また、同様の方法で、金型５の隔壁保持表面に光硬化性の第２硬化性材料３を所定の厚さで塗布し、隔壁１４の間隙に形成された凹部１５に充填する。本発明によれば、この第２硬化性材料３は低粘度のために流動し易くなっている。したがって、金型５に高いアスペクト比をもった隔壁１４があったとしても、気泡を取り込むことなく第２硬化性材料３を均一に充填可能となる。
【００４５】
その後、図５（Ｃ）に示すように、ラミネートロール２３を金型５の上を矢印Ａの方向に、第１硬化性材料２と第２硬化性材料３とを密着させながら滑動させる。このラミネート処理の結果、第２硬化性材料３を凹部１５の実質的な部分から均一に排除できる。
【００４６】
また、このラミネート処理の際、隔壁１４の頂部（自由端部）から支持フィルム１までの距離を隔壁の高さより十分に長く（例えば、隔壁の高さの１／１０以上に）保ちながら、両硬化性材料を密着させるのが好適である。図７に示されるように、第２硬化性材料３の大部分を隔壁１４の間隙から効果的に排除して、第１硬化性材料２に置換できるからである。その結果、成形型の溝パターンを、被覆層３のほか基層２によっても形成することができるようになる。
【００４７】
ラミネート処理が完了した後、図６（Ｄ）に示すように、支持フィルム１を金型５に積層した状態で、支持フィルム１を介して、光（ｈν）を矢印で示すように第１硬化性材料２と第２硬化性材料３に照射する。ここで、支持フィルム１が気泡等の光散乱要素を含むことなく、透明材料によって一様に形成されていれば、照射光は、ほとんど減衰することがなく、第１硬化性材料２と第２硬化性材料３に均等に到達可能である。その結果、第１硬化性材料は効率的に硬化して支持フィルム１に接着した均一な基層２になる。また、第２硬化性材料も同様に硬化して、基層２と接着した均一な被覆層３になる。
【００４８】
上述のような一連の製造工程を経て、支持フィルム１、基層２、そして被覆層３が一体的に接合した可とう性成形型が得られる。その後、図６（Ｅ）に示すように、可とう性成形型１０をその一体性を保持したまま金型５から分離する。
【００４９】
この可とう性成形型は、寸法・大きさによらず、それに応じた周知・慣用のラミネート手段及びコーティング手段を使用しさえすれば、比較的簡便に製造可能である。したがって、本発明によれば、真空プレス成形機等の真空設備を使用した従来の製造方法とは異なり、何らの制限を受けることなく大型の可とう性成形型を簡便に製造可能となる。
【００５０】
さらに加えて、本発明の可とう性成形型は、いろいろな微細構造体の製造において有用である。特に、本発明の成形型は、例えば特開２００１−１９１３４５号公報に開示されているように、格子パターンをもったＰＤＰのリブの成形に極めて有用である。この可とう性成形型を使用すれば、真空設備及び／又は複雑なプロセスの代わりにラミネートロールを用いただけで、放電表示セルから外部に紫外線が漏れ難い格子状リブを有する大画面のＰＤＰを簡便に製造することができるからである。
【００５１】
次いで、特開２００１−１９１３４５号公報の図１〜図３に示した製造装置を使用してガラス平板上にリブを設けたＰＤＰ用基板を製造する方法を、図８及び図９を参照して説明する。
【００５２】
まず、図８（Ａ）に示すように、一定の間隔をあけて互いに平行に電極３２を配設したガラス平板３１を予め用意して支持台２１上に配置する。また、図示しないけれども、もしも変位可能なステージを使用しているのであるならば、そのステージの上に、ガラス平板３１を配置した支持台２１を所定位置に載置する。
【００５３】
次いで、溝パターンを表面に有する本発明の可とう性成形型１０をガラス平板３１上の所定の位置に設置する。
【００５４】
次いで、ガラス平板３１と成形型１０との位置合わせを行う。詳細に述べると、この位置合わせは、目視によって行うか、さもなければ、図８（Ｂ）に示すように、例えばＣＣＤカメラのようなセンサ２９を用いて、成形型１０の溝部とガラス平板３１の電極とを平行にするようにして行う。このとき、必要により、温度及び湿度を調整して成形型１０の溝部とガラス平板３１上の相隣れる電極間の間隔を一致させてもよい。通常、成形型１０とガラス平板３１は温度及び湿度の変化に応じて伸縮し、また、その程度は互いに異なるからである。したがって、ガラス平板３１と成形型１０との位置合わせが完了した後は、そのときの温度及び湿度を一定に維持するよう制御する。かかる制御方法は、大面積のＰＤＰ用基板の製造に当たって特に有効である。
【００５５】
引き続いて、図８（Ｃ）に示すように、ラミネートロール２３を成形型１０の一端部に載置する。このとき、成形型１０の一端部はガラス平板３１上に固定されているのが好ましい。先に位置合わせが完了したガラス平板３１と成形型１０との位置ずれが防止され得るからである。
【００５６】
次に、図８（Ｄ）に示すように、成形型１０の自由な他端部をホルダー２８によって持ち上げてラミネートロール２３の上方に移動させ、ガラス平板３１を露出させる。このとき、成形型１０には張力を与えないようにする。成形型１０にしわが入るのを防止したり、成形型１０とガラス平板３１の位置合わせを維持したりするためである。但し、その位置合わせを維持し得る限り、他の手段を使用してもよい。それから、リブの形成に必要な一定量のリブ前駆体３３をガラス平板３１の上に供給する。図示の例では、リブ前駆体供給装置としてノズル付きのペースト用ホッパー２７を使用している。
【００５７】
ここで、リブ前駆体とは、最終的に目的とするリブ成形体を形成可能な任意の成形材料を意味し、リブ成形体を形成できる限り特に限定されるものではない。リブ前駆体は、熱硬化性でも光硬化性でもよい。特に、光硬化性のリブ前駆体は、図９（Ｆ）に示すように、上述した透明の可とう性成形型と組み合せてきわめて効果的に使用可能である。上記可とう性成形型は気泡や変形等の欠陥をほとんど伴わず、光の不均一な散乱等を抑制することができる。かくして、成形材料が均一に硬化され、一定かつ良好な品質をもったリブになる。
【００５８】
リブ前駆体に好適な組成の一例を挙げると、（１）リブの形状を与える、例えば酸化アルミニウムのようなセラミック成分、（２）セラミック成分間の隙間を埋めてリブに緻密性を付与する鉛ガラスやリン酸ガラスのようなガラス成分、及び（３）セラミック成分を収容及び保持して互いに結合するバインダ成分とその硬化剤又は重合開始剤を基本的に含む組成物である。バインダ成分の硬化は、加熱又は加温によらず光の照射によってなされることが望ましい。かかる場合、ガラス平板の熱変形を考慮する必要はなくなる。また、必要に応じて、この組成物には、クロム(Cr)、マンガン(Mn)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、銅(Cu)、亜鉛(Zn)、インジウム(In)又は錫(Sn)、ルテニウム(Ru)、ロジウム(Rh)、パラジウム(Pd)、銀(Ag)、イリジウム(Ir)、プラチナ(Pt)、金(Au)もしくはセリウム(Ce)の酸化物、塩又は錯体からなる酸化触媒が添加されて、バインダ成分の除去温度を低下させてもよい。
【００５９】
また、図示の製造方法の実施に当たっては、リブ前駆体３３をガラス平板３１上の全体に均一に供給しない。図８（Ｄ）に示すように、ラミネートロール２３の近傍のガラス平板３１上にリブ前駆体３３を供給するだけでよい。後述の工程でラミネートロール２３が成形型１０上を移動するときにガラス平板３１の上に均一にリブ前駆体３３を広げることができるからである。ただし、このような場合、リブ前駆体３３には通常約１００，０００ｃｐｓ以下、好適には約２０，０００ｃｐｓ以下の粘度が付与されていることが望ましい。リブ前駆体の粘度が約１００，０００ｃｐｓより高いと、ラミネートロールによってリブ前駆体が十分に広がり難くなり、その結果、成形型の溝部に空気が巻き込まれ、リブの欠陥の原因となるおそれがある。実際、リブ前駆体の粘度が約１００，０００ｃｐｓ以下であると、ラミネートロールをガラス平板の一端部から他端部に一回だけ移動させるだけで、ガラス平板と成形型の間にリブ前駆体が均一に広がり、全ての溝部に気泡を含むことなく均一に充填できる。但し、リブ前駆体の供給は、上述の方法に限定されるものではない。例えば、図示しないが、リブ前駆体をガラス平板の全面にコーティングしてもよい。このとき、コーティング用のリブ前駆体は、上記と同様の粘度を有している。特に、格子状パターンのリブを形成する場合には、その粘度は、約２０，０００ｃｐｓ以下、好ましくは約５，０００ｃｐｓ以下である。
【００６０】
次に、回転モータ（図示せず）を駆動させ、図９（Ｅ）において矢印で示すように、ラミネートロール２３を成形型１０上を所定の速度で移動させる。ラミネートロール２３がこのようにして成形型１０上を移動している間、成形型１０にはその一端部から他端部に圧力がラミネートロール２３の自重によって順次印加されて、ガラス平板３１と成形型１０の間にリブ前駆体３３が広がり、成形型１０の溝部に成形材料が充填される。すなわち、リブ前駆体３３が順次溝部の空気と置換されて充填されていく。このとき、リブ前駆体の厚さは、リブ前駆体の粘度又はラミネートロールの直径、重量もしくは移動速度を適当に制御することにより、数μｍから数十μｍの範囲にすることができる。
【００６１】
また、図示の製造方法によれば、成形型の溝部は空気のチャネルにもなって、空気をそこに捕捉したとしても、上述した印加圧力を受けたときには空気を効率よく成形型の外部又は周囲に排除することができる。その結果、本製造方法は、リブ前駆体の充填を大気圧下で行っても、気泡の残存を防止することができるようになる。換言すれば、リブ前駆体の充填に当たって減圧を適用する必要はなくなる。もちろん、減圧を行って、気泡の除去を一層容易に行ってもよい。
【００６２】
引き続いて、リブ前駆体を硬化させる。ガラス平板３１上に広げたリブ前駆体３３が光硬化可能である場合は、特に、図９（Ｆ）に示すように、ガラス平板３１及び成形型１０と共にリブ前駆体（図示せず）を光照射装置２６に入れ、紫外線（ＵＶ）のような光をガラス平板３１及び／又は成形型１０を介してリブ前駆体に照射して硬化させる。このようにして、リブ前駆体の成形体、すなわち、リブそのものが得られる。
【００６３】
最後に、得られたリブをガラス平板３１に接着させたまま、ガラス平板３１及び成形型１０を光照射装置から取り出した後、図９（Ｇ）に示されるように成形型１０を剥離除去する。本発明の成形型はハンドリング性にも優れるので、この成形型において被覆層に粘着性の低い材料を用いた場合、ガラス平板に接着したリブを破損させることなく成形型を容易に剥離除去できる。
【００６４】
以上、本発明を好適な実施形態にしたがって説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００６５】
本発明の目的及び作用効果を達成することができる限り、可とう性成形型は上記した形態のものに限定されない。例えば、ここでは図示していないが、可とう性成形型が、複数本の溝部を上述のように交差させないで、一定の間隔をあけて互いに略平行に配置して形成した、いわゆるストレートの溝パターンを備えてもよい。このような可とう性成形型は、ストレートパターンのＰＤＰのリブを成形するために使用可能である。
【００６６】
また、本発明の可とう性成形型は、ＰＤＰのリブの成形にのみ使用されるのではなく、同様な形状、パターンを有する各種の微細構造体の成形にも有利に応用することができる。
【００６７】
さらに、本発明によれば、先に図１を参照して説明したＰＤＰやその他のタイプのＰＤＰを有利に製造することができる。ＰＤＰの構造、寸法等の詳細は、すでに広く知られているので、ここでの説明を省略する。
【００６８】
【実施例】
本発明をその実施例にしたがって具体的に説明する。なお、本発明は下記の実施例に限定されるものでないことは、当業者ならば容易に理解されるであろう。実施例１
本例では、ＰＤＰ用背面板の製造のため、ストレートパターンのリブ（隔壁）をもった長方形の金型を用意した。詳細に述べると、この金型は、その長手方向に沿って等脚台形の断面をもったリブを一定のピッチで配置したもので、相隣接するリブによって規定される空間（凹部）が、ＰＤＰの放電表示セルに対応する。それぞれのリブは、高さ２０８μｍ、頂部幅５５μｍ、底部幅１１５μｍ、そしてピッチ（隣接するリブの中心間の距離）３５９．９９０μｍであり、また、リブの本数は、２９４３本であった。また、リブのトータルピッチ（両端のリブの中心間の距離）は、（２９４３−１）×０．３５９９９＝１０５９．０９１ｍｍであった。
【００６９】
また、８０重量％の脂肪族ウレタンアクリレートオリゴマー（ヘンケル社製、商品名「フォトマー６０１０」）、２０重量％の１,６−ヘキサンジオールジアクリレート（新中村化学社製）及び１重量％の２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニル−プロパン−１−オン（チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製、商品名「ダロキュア１１７３」）を混合して光硬化性樹脂を調製した。この光硬化性樹脂の粘度をブルックフィールド粘度計（Ｂ型粘度計）を用いて測定したところ、２２℃で８５００ｃｐｓであった。
【００７０】
さらに、成形型の支持体として使用するため、ロールに巻かれた幅１３００ｍｍ及び厚さ１８８μｍのＰＥＴフィルム（テイジン社製、商品名「ＨＰＥ１８８」）を用意した。このＰＥＴフィルムを２２℃及び５５％ＲＨの環境下でロールから巻き出し、そのまま６時間放置した。ＰＥＴフィルムの含水量は、約０．３０重量％であった。
【００７１】
引き続いて、２２℃及び５５％ＲＨの環境を維持した状態で、以下の手順に従って成形型を製造し、検査を行った。
【００７２】
用意しておいた金型の上流端に、先の工程で調製した光硬化性樹脂をライン状に塗布した。次いで、その金型の表面を覆うように、上記のようにして吸湿処理を完了したＰＥＴフィルムをラミネートした。ラミネートロールを使用してＰＥＴフィルムを入念に押し付けたところ、金型の凹部に光硬化性樹脂が充填された。
【００７３】
この状態で、三菱電機オスラム社製の蛍光ランプを用い、３００〜４００ｎｍに波長をもった光を、ＰＥＴフィルムを介して、光硬化性樹脂に３０秒間照射した。光硬化性樹脂が硬化し、成形層が得られた。引き続いてＰＥＴフィルムを成形層と共に金型から剥離し、金型のリブに対応する形状及び寸法を有する多数の溝部を備えた可とう性成形型を得た。
【００７４】
成形型を金型から剥離直後を始点として、成形型のトータルピッチを経時的に測定したところ、下記の第１表に記載のような測定結果が得られた。
比較例１
前記実施例１に記載の手法に従って可とう性成形型を製造し、検査したが、本例では、比較のため、ロールに巻かれたＰＥＴフィルムに吸湿処理を施すことなく、２２℃及び５５％ＲＨの環境下でロールから巻き出した直後にただちに使用した。
【００７５】
実施例１と同様に、成形型を金型から剥離直後を始点として、成形型のトータルピッチを経時的に測定したところ、下記の第１表に記載のような測定結果が得られた。
【００７６】
【表１】

【００７７】
上記第１表の測定結果から理解されるように、実施例１の成形型では、そのトータルピッチは、製造直後から１日経過後の間で約２０ｐｐｍの変化量しか示さなかった。この変化量は、ターゲットとなる金型のトータルピッチに対して最大でも約２０ｐｐｍの誤差しかないことを意味し、ＰＤＰリブ用の成形型に必要とされる数十ｐｐｍ以内の寸法精度を十分に満たしていると言える。
【００７８】
これに対して、比較例１の成形型では、そのトータルピッチは、製造直後では実施例１のそれにほぼ同じであったけれども、経時とともに徐々に増大し、１日経過後で約３１０ｐｐｍの変化量を示した。つまり、ターゲットとなる金型のトータルピッチに対して、１日経過後の成形型のトータルピッチは約３１０ｐｐｍも大きく、ＰＤＰリブ用の成形型に必要とされる寸法精度を満たすことができなかった。
【００７９】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によれば、ＰＤＰリブあるいはその他の微細構造体を製造するのに有用で、熟練を必要とすることなく、所定位置にリブ等の突起物を容易かつ正確に、高い寸法精度で設けることができる可とう性成形型を提供することができる。
【００８０】
また、本発明によれば、ＰＤＰリブあるいはその他の微細構造体を製造するのに有用で、気泡の発生、パターンの変形等の欠陥を伴わないで高精度に製造できる可とう性成形型を提供することができる。
【００８１】
また、本発明によれば、ＰＤＰリブあるいはその他の微細構造体を比較的簡便かつ広範囲に製造するために有効な可とう性成形型を提供することができる。
【００８２】
さらに、本発明によれば、このような可とう性成形型を用いた、例えばセラミック微細構造体などの微細構造体の製造方法を提供することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明も適用可能な、従来のＰＤＰの一例を模式的に示した断面図である。
【図２】可とう性成形型における寸法精度の重要性を説明した断面図である。
【図３】本発明による可とう性成形型の１実施形態を示した斜視図である。
【図４】図３の線分IV−IVにそった断面図である。
【図５】本発明による可とう性成形型の１製造方法（前半の工程）を順を追って示した断面図である。
【図６】本発明による可とう性成形型の１製造方法（後半の工程）を順を追って示した断面図である。
【図７】本発明の成形型の製造工程における第１及び第２硬化性材料の分布を示した断面図である。
【図８】本発明によるＰＤＰ用背面板の１製造方法（前半の工程）を順を追って示した断面図である。
【図９】本発明によるＰＤＰ用背面板の１製造方法（後半の工程）を順を追って示した断面図である。
【符号の説明】
１…支持体
２…基層
３…被覆層
４…溝部
５…金型
１０…可とう性成形型
１１…成形層

Claims

予め定められた形状及び寸法を有する突起パターンを基板の表面に備えた微細構造体を可とう性成形型から製造する方法であって、下記の工程：
少なくとも５ｋｇ／ｍｍ²の引張り強度を有する材料からなり、かつ予め施された吸湿処理によって、成形型の製造環境と同一の温度及び相対湿度で水分を飽和している支持体と、前記支持体上に設けられ、前記突起パターンに対応する形状及び寸法を有する溝パターンを表面に備えた成形層とを備えた可とう性成形型を用意する工程、
前記基板と前記成形型の成形層との間に硬化性の成形材料を配置して、前記成形材料を前記成形型の溝パターンに充填する工程、
前記成形材料を硬化させ、前記基板とそれに一体的に結合した突起パターンとからなる微細構造体を形成する工程、
前記微細構造体を前記成形型から取り去る工程、
を含んでなることを特徴とする微細構造体の製造方法。
前記支持体及び前記成形層が透明である、請求項１に記載の製造方法。
前記支持体が、吸湿性プラスチック材料のフィルムである、請求項１又は２に記載の製造方法。
前記吸湿性プラスチック材料が、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、延伸ポリプロピレン、ポリカーボネート及びトリアセテートからなる群から選ばれた少なくとも１種類のプラスチック材料である、請求項３に記載の製造方法。
前記成形材料が光硬化性材料である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の製造方法。
前記微細構造体がプラズマディスプレイパネル用背面板である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の製造方法。