用于接合鋯石基片的方法
【專利說明】用于接合鋯石基片的方法
[0001] 相關申請的奪叉引用
[0002] 本申請要求2012年11月26日提交的美國專利申請號13/685, 149的優先權，其 全文通過引用結合入本文。 發明領域
[0003] 本發明總體涉及用于在不使用粘結劑的情況下把耐火組件接合在一起以形成較 大耐火基片的方法。耐火基片可用于制備制造尚精密玻璃基片例如液晶顯不器（LCD)和等 離子體顯示器時的熔合下拉法中的耐火成形體。
[0004] Μ?
[0005] 目前市售的高性能顯示器設備，例如液晶和等離子體顯示器，通常使用兩塊高精 密玻璃板，一塊用作電子電路組件的基片，另一片用作濾色器（color filter)的基片。用 于制備這種高質量玻璃基片的領先技術是溢流熔合下拉法，其由康寧有限公司（Corning Incorporated)開發，并如例如美國專利號3, 338, 696和3, 682, 609所述。
[0006] 熔合下拉法通常利用成形體，該成形體包括含兩個上部凹槽壁和凹槽底部的上部 凹槽部分以及具有楔狀橫截面且兩個主側面向下傾斜并在根部連接的下部部分。上部凹槽 壁和下部部分的主側面形成在根部連接的兩個連續的成形表面。操作時，在上部凹槽中填 充熔融的玻璃，并允許熔融的玻璃從凹槽的頂部表面（或堰）沿著兩個成形表面向下溢流， 最后在根部匯聚以形成統一玻璃帶，該玻璃帶具有沒有接觸成形體表面的兩個原始的外部 表面。向下拉制玻璃帶并冷卻，以形成具有所需厚度和原始表面質量的彈性玻璃板。
[0007] 消費者對尺寸和圖像質量要求不斷提高的高性能顯示器的要求就用于生產大的 原始玻璃板所用的制造工藝提出了挑戰。玻璃基片越大，成形體必須更大以制造基片。通 常，成形體通過冷等靜壓壓制單一、一體型塊體耐火材料例如鋯石來形成。能理解，需要較 大的等靜壓壓力來從一體型耐火材料制備較大成形體。但是，當考慮生坯耐火材料在燒 制時的收縮導致的尺寸減小和后續的用于制備成形體而對耐火基片進行的機械加工時， 隨著所需的成形體的尺寸增加，所要求的等靜壓制機的尺寸可變得顯著更大。在這么大 的等靜壓制機上的高的資金投資可能是成本上不劃算的，特別是對于較大玻璃基片例如 Gen-10 (2850x3050mm)和更大尺寸的玻璃基片而言。
[0008] 因此，工業上需要用于制備較大耐火基片的有效和成本有效的方法，可從該耐火 基片加工較大成形體。美國專利號7, 988, 804提出用于制造較大鋯石塊的方法，包括使用 粘結劑把幾塊較小鋯石組件接合在一起。但是，雖然這些方法在工業上取得了顯著的進 步，但這種方法仍然有一些不足例如降低的強度、不兼容、腐蝕和形成斑紋（streaking)問 題。本文所述的方法可提供較大耐火基片且沒有上述不足。
[0009]
[0010] 在各種實施方式中，本發明涉及通過在不使用粘結劑的情況下把幾個耐火組件接 合在一起用于制備大耐火基片例如鋯石基片的方法。根據一種實施方式，通過把多個鋯石 組件接合在一起來形成鋯石基片，各組件具有至少一個待接合的表面，所述方法包括（a) 拋光各待接合的表面到200nm或更細的表面粗糙度（Ra)，（b)使待接合的表面直接接觸以 形成未接合的鋯石基片，（c)燒制該未接合的鋯石基片，和（d)在燒制的過程中使待接合 的表面經受壓縮力。在一些實施方式中，把未接合的鋯石基片在一溫度下燒制一段時間，所 述溫度和時間足以燒結鋯石組件和在表面處實現接合。
[0011] 本發明的另一個實施方式涉及通過把多個耐火組件接合在一起來形成耐火基片 的方法，各組件具有至少一個待接合的表面，所述方法包括（a)拋光各待接合的表面 到200nm或更細的表面粗糙度（Ra), (b)使待接合的表面相接觸以形成未接合的耐火基 片，（c)燒制該未接合的耐火基片，和（d)在燒制的過程中使待接合的表面經受壓縮力，其 中把未接合的耐火基片在一溫度下燒制一段時間，所述溫度和時間足以燒結耐火組件和在 表面處實現接合。在各種實施方式中，耐火材料可選自例如鋯石或氧化鋁。
[0012] 本發明的其它實施方式涉及一種制備耐火成形體例如鋯石成形體的方法，所述方 法包括：(a)通過把多個耐火組件接合在一起制備耐火基片，所述多個耐火組件各自具有 至少一個待接合的表面，其中所述接合包括（i)把各待接合的表面拋光到200nm或更細的 表面粗糙度（Ra) ;(ii)使待接合的表面直接接觸以形成未接合的耐火基片；（iii)燒制所 述未接合的耐火基片；和（iv)在燒制的過程中使待接合的表面經受壓縮力；以及（b)把耐 火基片加工成所需的形狀和尺寸以形成耐火成形體。在一些實施方式中，把未接合的耐火 基片在一溫度下燒制一段時間，所述溫度和時間足以燒結耐火組件和在表面處實現接合。 在各種實施方式中，耐火組件可為鋯石組件或氧化鋁組件。
[0013] 在以下的詳細描述中提出了本發明的附加特征和優點，其中的部分特征和優點對 本領域的技術人員而言由所述內容而容易理解，或按文字描述和其權利要求書以及附圖中 所述實施本發明而被認識。應理解，前面的一般性描述和以下的詳細描述都僅僅是示例性 的，用來提供理解本發明的性質和特性的總體評述或框架。
[0014] 附圖簡要說明
[0015] 所含附圖用于進一步理解本發明，附圖被結合在本說明書中并構成說明書的一部 分。【附圖說明】了一個或多個示例實施方式，并與說明書一起用來解釋各個實施方式的原理 和操作。
[0016] 圖1是使用現有技術方法接合在一起的兩個鋯石組件的背散射電子圖像。
[0017] 圖2A圖形化顯示使用現有技術方法接合在一起的兩個耐火組件。
[0018] 圖2B圖形化顯示使用現有技術方法接合在一起的兩個耐火組件。
[0019] 圖2C圖形化顯示使用根據本發明的方法接合在一起的兩個耐火組件。
[0020] 圖3A圖形化顯示待使用根據本發明的方法接合在一起的兩個或更多個耐火組 件。
[0021] 圖3B圖形化顯示待使用根據本發明的方法接合在一起的兩個或多個耐火組件。
[0022] 圖4A是使用根據本發明的方法制造的成形體的側視圖。
[0023] 圖4B是使用根據本發明的方法制造的成形體的俯視圖。
[0024] 圖4C是使用根據本發明的方法制造的成形體的端部視圖。
[0025] 圖5A是使用根據本發明的方法制造的成形體的側視圖。
[0026] 圖5B是使用根據本發明的方法制造的成形體的俯視圖。
[0027] 圖5C是使用根據本發明的方法制造的成形體的端部視圖。
[0028] 圖6A是使用根據本發明的方法制造的成形體的側視圖。
[0029] 圖6B是使用根據本發明的方法制造的成形體的俯視圖。
[0030] 圖6C是使用根據本發明的方法制造的成形體的端部視圖。
[0031] 圖7是使用根據本發明的方法制造的成形體的端部視圖。
[0032] 圖8A是使用根據本發明的方法接合在一起的兩個鋯石組件的背散射電子圖像。
[0033] 圖8B是使用根據本發明的方法接合在一起的兩個鋯石組件的背散射電子圖像。
[0034] 圖9A是使用根據本發明的方法接合在一起的兩個鋯石組件的背散射電子圖像。
[0035] 圖9B是使用根據本發明的方法接合在一起的兩個鋯石組件的背散射電子圖像。
[0036] 詳細描沐
[0037] 根據本發明的各種實施方式，可通過在不使用粘結劑的情況下把至少兩個較小 耐火組件接合在一起來制備較大耐火基片。例如，兩個或更多個耐火組件可進行拋光 和/或以其它方式制備，進行接觸，然后在施加負荷的情況下燒制，從而制備單一耐火基 片。因此，本發明的方法可允許制備大規模的成形體，例如用于成形玻璃基片，卻不增加與 更新所需的靜態壓制設備相關的成本。雖然本發明的設想了制造用于制備較大玻璃基片 例