TW200940478A - Method for producing polycrystal transparent ceramic substrate, and method for producing spinel substrate - Google Patents

Description

200940478 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種多晶透明陶瓷基板之製造方法及尖晶 石基板之製造方法，且其係關於一種用於電子設備中之光 學製品、尤其是液晶投影儀之透明基板等中所使用之多晶 透明陶瓷基板之製造方法及尖晶石基板之製造方法。 【先前技術】 近年來，市售有將液晶晝面之表背面透明化而作為液晶 ®板’自表背面中之一方射出光、且以透鏡等來調整透過 光之液晶投影儀。對於保護此種液晶投影儀中之液晶晝面 之透明基板，不僅要求其保護液晶畫面免受污染或外部氣 體之影響，而且要求進行熱保護，以免液晶晝面受到附近 之光源的影響，且要求使伴隨著由於來自該光源之光而於 液晶晝面上產生之吸熱現象而形成的升溫散熱等。 而且，作為此種透明基板，最近使用以尖晶石 ❹ （Mg0.nAl2〇3;n=1〜3)為代表之透光性優異之多晶透明陶 瓷基板。除此以夕卜，作為多晶透明陶冑，可列舉氧化鎂 (MgO)、氮化鋁（A1N)，硫化辞（ZnS)等。 ’而且，透純良好之尖晶石基板或其製造方法於專利文 獻1〜3等中有所揭示。 [專利文獻1]曰本專利特公平6_72〇45號公報 [專利文獻2]日本專利特開2〇〇6_273679號公報 [專利文獻3]日本專利特表平4_5〇2748號公報 【發明内容】 136448.doc 200940478 [發明所欲解決之問題] 然而專利文獻】〜3申所揭示之先前之尖晶石基板的製 造方法係如τ者，，對按既定之尺寸-塊-塊地製作之 尖晶石燒結體進行研磨，其後，實施AR(Anti_Refiecti〇n， 抗反射）塗布，從而製成既定之尖晶石基板，該製造方法 並不能廉價地提供尖晶石基板。

而且業界要求製造方法不僅能廉價地提供尖晶石基 板，亦能廉價地提供多晶透明陶瓷基板。 因此’本發明之課題在於提供—種用於液晶投影儀之透 明基板等中之多晶透明陶究基板之廉價的製造方法。 [解決問題之技術手段] 本發明者發現，若根據以下之請求項所示之製造方法， 則可廉價地製造多晶透明陶究基板，從而完成本發明。 以下’對各請求項之發明進行說明。 請求項1中所揭示之發明係， -種多晶透明陶竟基板之製造方法，其特徵在於包括以 來製作多晶透明 來製作複數個多 對形成既定之形狀之陶瓷體進行燒結 陶瓷燒結體； 對上述多晶透明陶瓷燒結體進行切割 晶透明陶竟切割體； 對上述多晶透明陶瓷切割體之切割面進行研磨，來 多晶透明陶瓷研磨體；以及 作 對上述多晶透明陶瓷研磨體實施AR塗布，來製作夕 136448.doc 200940478 透明陶瓷塗布體。 於请求項1之發明中，由於對製作成既定之形狀（例如棒 狀、方塊狀）的多晶透明陶竟燒結體進行切割、研磨、 塗布後，將其切割成既定之形狀而製成多晶透明陶竟基 板’因此，與先前之一塊一塊製作之製造方法不同，其可 人製&出多塊多晶透明陶瓷基板’從而可廉價地製造多 晶透明陶瓷基板。 請求項2中所揭示之發明係， -種尖晶石基板之製造方法，其特徵在於包括以下步 驟： 對形成既疋之形狀之尖晶石成形體進行燒結，來製作尖 晶石燒結體； 對上述尖晶石燒結體進行切割，來製作複數個尖晶石切 割體； 對上述尖晶石切割體之切割面進行研磨，來製作尖晶石 研磨體；以及 對上述尖晶石研磨體實施AR塗布，來製作尖晶石塗布 體。 請求項2之發明係、，使用有尖晶石燒結體之多晶透明陶 竞基板、即尖晶石基板之製造方法。 於請求項2之發明中，由於對製作成既定之形狀（例如棒 狀、方塊狀）之尖晶石燒結體進行切割、研磨、AR塗布 後，將其切割成既定之形狀而製成尖晶石基板，因此，與 先前之一塊一塊製作之製造方法不同，其可一次製造多塊 136448.doc -8 - 200940478 尖晶石基板，從而可廉價地製造尖晶石基板。 以下’就請求項2中所揭示之各步驟加以說明。 (製作尖晶石燒結體之步驟） 利用壓製等使尖晶石粉末形成既定之形狀後，於真空中 或既定之環境中進行燒結來製作尖晶石燒結體。再者，於 該階段中’存在燒結密度尚不充分、透光性尚不充分之情 形。於此種情形時，進而使用熱壓法或HIP(Hot Isostatic

Pressing ’熱等靜壓法）來製成緻密化且透光性優異之尖晶 石燒結體。 於上述說明中，由於使用HIP時所製作之尖晶石燒結體 之厚度為1 mm，且透過84%以上之波長為45〇 nm之可見 光’與使用熱壓法之情形相比表現出更高之透過性，因此 使用HIP更好。再者，作為HIP之力，較好的是100〜200 Pa左右又，作為HIP之溫度，較好的是17〇〇〜i85〇£>c。 (對尖晶石燒結體進行切割之步驟） 以既定之厚度對所製作之尖晶石燒結體進行切割，來製 :複數個尖晶石切割體。由於可同時製作複數個尖晶石切 。·體’因此與先前之製造方法相比較效率更高。 =者，於上述說明中，所謂既定之厚 驟中之研磨量等之厚度。 亏愿到後步 ’刀狀厚度錢為㈣之厚度，村^同 切#卜由於可製作厚度 可ifl、丰机* 疋夫日日石切割體，因此 速曰對應於厚度不同之尖晶石透明基板之要求。 、尖日日石切割體進行研磨之步驟） 136448.doc 200940478 由於尖晶石切割體之切割面因切割而粗面化，因此若保 留該粗面，則切割面方向之透光性會惡化。因此，對切割 面進行研磨，並使其平滑化，藉此恢復透光性。關於研磨 方法，可使用與先前之製造方法中之研磨相同之方法（例 如使用游離研磨粒之研磨等）。作為研磨面，較理想的是 表面粗链度為RaSO.Ol μηι，平行度或翹曲分別為1〇 _以 • 下。 (對尖晶石研磨體進行AR塗布之步驟） ❹ 為了提昇尖晶石研磨體之透光性與表面穩定性，對其表 面（上下面或一面）實施AR塗布處理。作為塗布材料以及塗 布方法，可直接使用先前之製造方法中所使用者（例如作 為塗布材料係使用MgFr Ti〇2等，作為塗布方法係使用真 空蒸鍍法或CVD法（Chemical Vapor Deposition，化學氣相 沈積法）等）。 經過以上步驟所獲得之尖晶石塗布體係用作尖晶石基 ❹ 板，但亦可預先製作較大尺寸之尖晶石塗布體，使用切割 機等將其切割成既定之尺寸’藉此可獲得所需尺寸之尖晶 石基板。此時’由於上述尖晶石塗布體已成為上下面或一 面經塗布之尖晶石燒結體’因此，進行切割的同時可獲得 多塊尖晶石基板，從而可廉價地且高效地製造尖晶石基 板。 請求項3中所揭示之發明係， 如請求項2之尖晶石基板之製造方法，其中 利用常規壓製及/或冷等靜壓使上述尖晶石成形體成 136448.doc -10· 200940478 形。 於請求項3之發明中，於尖晶石粉末之成形中，通常可 使用與既定之形狀相對應之壓製成形，又，於欲進一步提 尚填充率之情形時可使用CIp(冷等靜壓）。藉此，能製作 更均勻之尖晶石成形體。 就成形體中之密度之均勻性方面而言，更好的是CIp。 作為CIP之壓力，較好的是100〜200 MPa左右。 ❹ 又，利用壓製成形進行一次成形後，使用CIP進行二次 成形亦較好。 請求項4中所揭示之發明係， 如明求項2或3之尖晶石基板之製造方法，其中 上述製作尖晶石燒結體之步驟係，利用真空燒結、大氣 燒L、氣風燒結（atmosphere sintering)中之任一種方法來 進行製作之步驟。 於請求項4之發明中，對尖晶石成形體進行燒結時，使 ® 用大氣燒結或真空燒結。該等燒結法，可藉由尖晶石粉末 内部之雜質量而適當決定。例如，於含有有機黏合劑之情 形時，採用大氣燒結。 '進而’於大氣燒結或真空燒結結束後，若使用氣氛燒結 *行壓製燒結’則可進··步提昇透過特性，故而較好。再 者，於氣氛燒結中，較好的是氮氣、氬氣、氧氣中之任一 種環境》 請求項5中所揭示之發明係， 如請求項2至4中任一項之尖晶石基板之製造方法，其中 136448.doc 200940478 上述製作複數個尖晶石切割體之步驟係於藉由研削而調 整尖晶石燒結體之外形後，使用線鋸（wire saw)或鑛刀 (blade saw)而製作者》 於請求項5之發明中，由於在藉由研削而調整尖晶石燒 結體之外形後，使用線鋸或鋸刀來製作尖晶石切割體，因 此可進行高效之切割。

由於藉由研削尖晶石燒結體之外形來去除尖晶石燒結體 表面之凹凸，因此，可減少切割時造成之浪費。進而，藉 由該步驟，可對液晶投影儀用之尖晶石基板所需之尺寸或 平行度等進行調整。 又，於使用線鋸進行切割之情形時，可一次切割多塊尖 晶石燒結體，從而可更高效地獲得尖晶石基板。 請求項6中所揭示之發明係， 如請求項2至5中任一項之尖晶石基板之製造方法，其中 上述製作尖晶石研磨體之步驟係使用研磨板❿沖㈣ plate)來進行製作者。 於請求項6之發明中，由於使用研磨板對尖晶石切割彳 進行研磨，因此可更平滑地研磨切割面。 以上’於請求項2至請求項6中，對利用尖晶石燒結心 尖晶石基板之製造方法進行了說明，但各請求項所示之』 造方法並不僅適用於尖晶石燒結體，亦可適用於氧化鎮 氮化鋁、硫化鋅等各種多晶透明陶瓷體。 再者’於此情形時’作為CIP之壓力，較好的是100〜20 胳左右…作為ΗΠ>之溫度，較好的是14〇〇〜測。c， I36448.doc •12- 200940478 使用贈所製成之多日日日透日㈣錢結體之厚度&画，且 可透卿以上之波長為450 nm之可見光。又，藉由於一 面或上下面上適當地塗布抗反射膜，可獲得直線透過性優 異之透明多晶陶究燒結體。作為抗反射膜，可較好地使用 • MgF2、YF3、LaF3、⑽、BaF2等金屬氟化物。又，亦可 與 Si〇2、Ti〇2、从〇3、丫2〇3、Ta2〇5、Zr〇2等金屬氣化物 形成複層。作為設置抗反射膜之方法，可利用物理蒸鍍 法，具體而言，例如可列舉濺鍍法、離子電鍍法、真空蒸 罾 鍍法等。 … [發明之效果] 藉由使用本發明之多晶透明陶瓷基板之製造方法，可廉 價地製造出液晶投影儀之透明基板等中所使用之多晶透明 陶瓷基板。 【實施方式】 以下，基於實施例，以最佳實施形態對本發明加以說 ❹ 明。再者，本發明並不限於以下之實施形態。可在與本發 明相同及等價之範圍内，對以下之實施形態加以各種變 更。 再者’於以下之實施例中係使用尖晶石，但亦可使用氧 化鎂、氮化鋁、硫化鋅等各種多晶透明陶瓷體。 [實施例] 以下，分步驟說明實施例。 (尖晶石燒結體之製作） 利用壓製使尖晶石粉末（Mg0.nA!2〇3，n=l.〇5〜1 3〇)—-欠 136448.doc 200940478 成形（成形條件：196 MPa)成棒狀，進而使用CIP(條件： 190 MPa)使其二次成形而製成尖晶石成形體。 其次’對該尖晶石成形體進行真空燒結（條件： 1650 C x4 H)，製成尖晶石燒結體。進而，使用hip進行加 壓、加熱（條件：1750。〇2 H，200 MPa)後，對其表面進 行研削來去除凹凸，最終獲得2〇xl 8x130 mm之棒狀尖晶 石燒結體。 (尖晶石燒結體之切割） 〇 使用多線鋸（Yasunaga公司製造），將棒狀尖晶石燒結體 切割成厚度為1.2 mm，製作80塊尖晶石切割體。 (尖晶石切割體之研磨） 使用研磨板對各尖晶石切割體之切割面進行研磨，製作 出20x18x1 mm(厚度）之尖晶石研磨體。（條件：使用9 μπι、3 μηι、1 μπι之金剛石游離研磨粒）。此處，表面粗輪 度為Ra=0.007 μπι ’平行度為5.2 μιη，翹曲為2.3 μιη。 g (抗反射膜之塗布） 使用真空蒸鍍法’於研磨完畢之尖晶石研磨體之一面上 塗布0.1 μηι之一層MgF2。 於波長為450 nm之可見光下，塗布後之透光性為91。/〇以 上。 如上所述，當使用本發明之製造方法之情形時，可一次 性製造出多塊尖晶石基板。 136448.doc -14-

Claims (1)

1. 200940478 十、申請專利範圍： i. 一種多晶透明陶究基板之製造方法，其特徵在於包括以 下步驟： 對形成為既定之形狀之陶瓷體進行燒結，以製作多晶 透明陶瓷燒結體； 對上述多晶透明陶瓷燒結體進行切割，以製作複數個 多晶透明陶瓷切割體； 對上述多晶透明陶瓷切割體之切割面進行研磨，以製 作多晶透明陶瓷研磨體；以及 對上述多晶透明陶瓷研磨體實施AR塗布，以製作多晶 透明陶瓷塗布體。 2- 一種尖晶石基板之製造方法，其特徵在於包括以下步 驟： 對Φ成為既定之形狀之尖晶石成形體進行燒結，以製 作尖晶石燒結體； p 對上述尖晶石燒結體進行切割，以製作複數個尖晶石 切割體； 對上述尖晶石切割體之切割面進行研磨，以製作尖晶 石研磨體；以及 對上述尖晶石研磨體實施AR塗布，以製作尖晶石塗布 體。 3_如請求項2之尖晶石基板之製造方法，其中上述尖晶石 成形體係利用常規壓製及/或冷等靜壓而成形。 4.如請求項2或3之尖晶石基板之製造方法，其中上述製作 136448.doc 200940478 ， 尖晶石燒結體之步驟係利用真空燒結、大氣燒結、氣& 燒結中之任一種方法來進行製作者。 ；汛 5. 如請求項2至4中任一項之尖晶石基板之製造方法，其中 上述製作複數個尖晶石切割體之步驟係於藉由研削而調 整尖晶石燒結體之外形後，使用線鋸或鋸刀而製作者。 6. 如δ耷求項2至5中任一項之尖晶石基板之製造方法，其中 上述製作尖晶石研磨體之步驟係使用研磨板而製作者。

   136448.doc •2· 200940478 七、指定代表圖： (一) 本案指定代表圖為：（無） (二) 本代表圖之元件符號簡單說明： 〇 八、本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學式： (無）

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