用于接合锆石基片的方法
【专利说明】用于接合锆石基片的方法
[0001] 相关申请的夺叉引用
[0002] 本申请要求2012年11月26日提交的美国专利申请号13/685, 149的优先权，其 全文通过引用结合入本文。 发明领域
[0003] 本发明总体涉及用于在不使用粘结剂的情况下把耐火组件接合在一起以形成较 大耐火基片的方法。耐火基片可用于制备制造尚精密玻璃基片例如液晶显不器（LCD)和等 离子体显示器时的熔合下拉法中的耐火成形体。
[0004] Μ?
[0005] 目前市售的高性能显示器设备，例如液晶和等离子体显示器，通常使用两块高精 密玻璃板，一块用作电子电路组件的基片，另一片用作滤色器（color filter)的基片。用 于制备这种高质量玻璃基片的领先技术是溢流熔合下拉法，其由康宁有限公司（Corning Incorporated)开发，并如例如美国专利号3, 338, 696和3, 682, 609所述。
[0006] 熔合下拉法通常利用成形体，该成形体包括含两个上部凹槽壁和凹槽底部的上部 凹槽部分以及具有楔状横截面且两个主侧面向下倾斜并在根部连接的下部部分。上部凹槽 壁和下部部分的主侧面形成在根部连接的两个连续的成形表面。操作时，在上部凹槽中填 充熔融的玻璃，并允许熔融的玻璃从凹槽的顶部表面（或堰）沿着两个成形表面向下溢流， 最后在根部汇聚以形成统一玻璃带，该玻璃带具有没有接触成形体表面的两个原始的外部 表面。向下拉制玻璃带并冷却，以形成具有所需厚度和原始表面质量的弹性玻璃板。
[0007] 消费者对尺寸和图像质量要求不断提高的高性能显示器的要求就用于生产大的 原始玻璃板所用的制造工艺提出了挑战。玻璃基片越大，成形体必须更大以制造基片。通 常，成形体通过冷等静压压制单一、一体型块体耐火材料例如锆石来形成。能理解，需要较 大的等静压压力来从一体型耐火材料制备较大成形体。但是，当考虑生坯耐火材料在烧 制时的收缩导致的尺寸减小和后续的用于制备成形体而对耐火基片进行的机械加工时， 随着所需的成形体的尺寸增加，所要求的等静压制机的尺寸可变得显著更大。在这么大 的等静压制机上的高的资金投资可能是成本上不划算的，特别是对于较大玻璃基片例如 Gen-10 (2850x3050mm)和更大尺寸的玻璃基片而言。
[0008] 因此，工业上需要用于制备较大耐火基片的有效和成本有效的方法，可从该耐火 基片加工较大成形体。美国专利号7, 988, 804提出用于制造较大锆石块的方法，包括使用 粘结剂把几块较小锆石组件接合在一起。但是，虽然这些方法在工业上取得了显著的进 步，但这种方法仍然有一些不足例如降低的强度、不兼容、腐蚀和形成斑纹（streaking)问 题。本文所述的方法可提供较大耐火基片且没有上述不足。
[0009]
[0010] 在各种实施方式中，本发明涉及通过在不使用粘结剂的情况下把几个耐火组件接 合在一起用于制备大耐火基片例如锆石基片的方法。根据一种实施方式，通过把多个锆石 组件接合在一起来形成锆石基片，各组件具有至少一个待接合的表面，所述方法包括（a) 抛光各待接合的表面到200nm或更细的表面粗糙度（Ra)，（b)使待接合的表面直接接触以 形成未接合的锆石基片，（c)烧制该未接合的锆石基片，和（d)在烧制的过程中使待接合 的表面经受压缩力。在一些实施方式中，把未接合的锆石基片在一温度下烧制一段时间，所 述温度和时间足以烧结锆石组件和在表面处实现接合。
[0011] 本发明的另一个实施方式涉及通过把多个耐火组件接合在一起来形成耐火基片 的方法，各组件具有至少一个待接合的表面，所述方法包括（a)抛光各待接合的表面 到200nm或更细的表面粗糙度（Ra), (b)使待接合的表面相接触以形成未接合的耐火基 片，（c)烧制该未接合的耐火基片，和（d)在烧制的过程中使待接合的表面经受压缩力，其 中把未接合的耐火基片在一温度下烧制一段时间，所述温度和时间足以烧结耐火组件和在 表面处实现接合。在各种实施方式中，耐火材料可选自例如锆石或氧化铝。
[0012] 本发明的其它实施方式涉及一种制备耐火成形体例如锆石成形体的方法，所述方 法包括：(a)通过把多个耐火组件接合在一起制备耐火基片，所述多个耐火组件各自具有 至少一个待接合的表面，其中所述接合包括（i)把各待接合的表面抛光到200nm或更细的 表面粗糙度（Ra) ;(ii)使待接合的表面直接接触以形成未接合的耐火基片；（iii)烧制所 述未接合的耐火基片；和（iv)在烧制的过程中使待接合的表面经受压缩力；以及（b)把耐 火基片加工成所需的形状和尺寸以形成耐火成形体。在一些实施方式中，把未接合的耐火 基片在一温度下烧制一段时间，所述温度和时间足以烧结耐火组件和在表面处实现接合。 在各种实施方式中，耐火组件可为锆石组件或氧化铝组件。
[0013] 在以下的详细描述中提出了本发明的附加特征和优点，其中的部分特征和优点对 本领域的技术人员而言由所述内容而容易理解，或按文字描述和其权利要求书以及附图中 所述实施本发明而被认识。应理解，前面的一般性描述和以下的详细描述都仅仅是示例性 的，用来提供理解本发明的性质和特性的总体评述或框架。
[0014] 附图简要说明
[0015] 所含附图用于进一步理解本发明，附图被结合在本说明书中并构成说明书的一部 分。【附图说明】了一个或多个示例实施方式，并与说明书一起用来解释各个实施方式的原理 和操作。
[0016] 图1是使用现有技术方法接合在一起的两个锆石组件的背散射电子图像。
[0017] 图2A图形化显示使用现有技术方法接合在一起的两个耐火组件。
[0018] 图2B图形化显示使用现有技术方法接合在一起的两个耐火组件。
[0019] 图2C图形化显示使用根据本发明的方法接合在一起的两个耐火组件。
[0020] 图3A图形化显示待使用根据本发明的方法接合在一起的两个或更多个耐火组 件。
[0021] 图3B图形化显示待使用根据本发明的方法接合在一起的两个或多个耐火组件。
[0022] 图4A是使用根据本发明的方法制造的成形体的侧视图。
[0023] 图4B是使用根据本发明的方法制造的成形体的俯视图。
[0024] 图4C是使用根据本发明的方法制造的成形体的端部视图。
[0025] 图5A是使用根据本发明的方法制造的成形体的侧视图。
[0026] 图5B是使用根据本发明的方法制造的成形体的俯视图。
[0027] 图5C是使用根据本发明的方法制造的成形体的端部视图。
[0028] 图6A是使用根据本发明的方法制造的成形体的侧视图。
[0029] 图6B是使用根据本发明的方法制造的成形体的俯视图。
[0030] 图6C是使用根据本发明的方法制造的成形体的端部视图。
[0031] 图7是使用根据本发明的方法制造的成形体的端部视图。
[0032] 图8A是使用根据本发明的方法接合在一起的两个锆石组件的背散射电子图像。
[0033] 图8B是使用根据本发明的方法接合在一起的两个锆石组件的背散射电子图像。
[0034] 图9A是使用根据本发明的方法接合在一起的两个锆石组件的背散射电子图像。
[0035] 图9B是使用根据本发明的方法接合在一起的两个锆石组件的背散射电子图像。
[0036] 详细描沐
[0037] 根据本发明的各种实施方式，可通过在不使用粘结剂的情况下把至少两个较小 耐火组件接合在一起来制备较大耐火基片。例如，两个或更多个耐火组件可进行抛光 和/或以其它方式制备，进行接触，然后在施加负荷的情况下烧制，从而制备单一耐火基 片。因此，本发明的方法可允许制备大规模的成形体，例如用于成形玻璃基片，却不增加与 更新所需的静态压制设备相关的成本。虽然本发明的设想了制造用于制备较大玻璃基片 例