在基板、研磨輪和覆蓋物中形成凹槽的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本公開(kāi)涉及用于在基板中形成凹槽的方法和材料、以及從其制成的覆蓋物。
【背景技術(shù)】
[0002] 在平坦基板中形成凹槽已通過(guò)蝕刻工藝、模塑工藝和使用磨料混懸液的拋光法進(jìn) 行。
[0003] 美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)2012/0270016 Al(Hashimoto等人）描述用于在移動(dòng)設(shè)備諸如 觸摸面板移動(dòng)電話中使用的具有凹槽的覆蓋玻璃，其中當(dāng)從移動(dòng)設(shè)備前側(cè)觀看時(shí)，所述凹 槽可被識(shí)別為字符或數(shù)字，或者當(dāng)從移動(dòng)設(shè)備的前側(cè)觸摸時(shí)，可被識(shí)別的凹槽是在覆蓋玻 璃的相對(duì)主表面的至少一個(gè)上形成。這種凹槽的表面由化學(xué)蝕刻工藝引起。此類(lèi)方法可涉 及危險(xiǎn)化學(xué)品，難以控制，和/或可改變覆蓋玻璃的表面粗糙度或化學(xué)組成。
[0004] 美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)2012/0287057 A1 (Wei)描述了包括帶有可用于形成用于使用 者裝飾或辨別的字母、數(shù)字或圖案的多個(gè)凹面形狀或凸面形狀的實(shí)心雕刻區(qū)域的一體化玻 璃。所述形狀通過(guò)其中向模具壓貼受熱玻璃預(yù)成型件的工藝形成。這種高耗能工藝涉及專(zhuān) 門(mén)的設(shè)備（例如，用于加熱玻璃預(yù)成型件的烘箱），并且可能不能很好地適用于低體積或其 中模具制造成本可使其不經(jīng)濟(jì)的定制應(yīng)用。
[0005] 已經(jīng)可以商購(gòu)獲得各種壓痕磨床（例如，E. A. Fischione儀器公司 (E. A. Fischione Instruments, Inc.)銷(xiāo)售的型號(hào)200壓痕磨床）。所述設(shè)備通常用于制備 用于透射電子顯微鏡（TEM)的高質(zhì)量標(biāo)本并且用作用于評(píng)估涂料磨損的測(cè)試。設(shè)備包括接 觸水平旋轉(zhuǎn)塔板的豎直取向的轉(zhuǎn)輪，其中水平旋轉(zhuǎn)塔具有安裝于其中的基板。輪自身（其 可為例如不銹鋼、膠紙板或木材）不包含磨料顆粒，但在液體賦形劑中與包含磨料顆粒的 漿液結(jié)合地使用。這種工藝相對(duì)緩慢、雜亂、浪費(fèi)磨料顆粒，并且可導(dǎo)致凹槽形狀畸變、較差 光潔度并且缺少再現(xiàn)性。
[0006] 需要克服上述缺點(diǎn)中的一些或全部的用于在基板中產(chǎn)生凹槽的新方法和材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本公開(kāi)通過(guò)提供能夠在基板（諸如，例如，覆蓋玻璃）中以快速低公差制造凹槽特 征部的方法和材料，解決上述問(wèn)題。有利地，根據(jù)本公開(kāi)的方法另外能有效地以簡(jiǎn)單的工藝 以比漿液拋光工藝高的速率除去材料和/或拋光所得的表面，其具有更少的雜亂和垃圾， 并且具有良好的再現(xiàn)性。在形成凹槽后，表面拋光通常改善玻璃的強(qiáng)度。
[0008] 在一個(gè)方面，本公開(kāi)提供了一種在基板的表面中形成凹槽的方法，所述方法包 括：
[0009] 提供包括沿支撐構(gòu)件的周向表面設(shè)置的結(jié)構(gòu)化磨料構(gòu)件的磨料制品，其中所述結(jié) 構(gòu)化磨料構(gòu)件包括結(jié)構(gòu)化磨料層，所述結(jié)構(gòu)化磨料層包含固定到背襯的成形磨料復(fù)合物， 其中所述背襯鄰近支撐構(gòu)件，并且其中成形磨料復(fù)合物包含保持在粘結(jié)劑材料中的磨料顆 粒；
[0010] 使結(jié)構(gòu)化磨料層與基板的表面摩擦接觸；
[0011] 相對(duì)于基板的表面縱向推進(jìn)結(jié)構(gòu)化磨料層；
[0012] 圍繞垂直于基板的表面的旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)基板，使得結(jié)構(gòu)化磨料層保持接觸并研磨 基板的表面，從而在其中形成凹槽。
[0013] 在另一方面，本公開(kāi)提供包括設(shè)置在圓形支撐輪的周向表面上的結(jié)構(gòu)化磨料構(gòu)件 的研磨輪，其中結(jié)構(gòu)化磨料構(gòu)件包括結(jié)構(gòu)化磨料層，所述磨料層包含固定到背襯的成形磨 料復(fù)合物，其中背襯鄰近支撐輪，其中成形磨料復(fù)合物包含被保持在粘結(jié)劑材料中的磨料 顆粒，其中支撐輪具有外徑并且結(jié)構(gòu)化磨料構(gòu)件具有基本上均勻的寬度，并且其中結(jié)構(gòu)化 磨料構(gòu)件的寬度對(duì)支撐輪的外徑的比率小于或等于0. 125。
[0014] 例如，研磨輪可用于操作根據(jù)本公開(kāi)的方法。
[0015] 在另一方面，本公開(kāi)提供了一種覆蓋物，其包括：
[0016] 具有第一主表面和與之相對(duì)的第二主表面的片材，其中片材包括玻璃、陶瓷或它 們的組合；
[0017] 鄰接第一主表面并從第一主表面向內(nèi)延伸的球形凹入凹槽，其中球形凹入凹槽具 有最內(nèi)部分；以及
[0018] 圓柱形通道，該圓柱形通道在第二主表面和球形凹入凹槽的最內(nèi)部分之間延伸并 鄰接第二主表面和球形凹入凹槽的最內(nèi)部分，并且其中圓柱形通道垂直于第一主表面。
[0019] 在另一方面，本公開(kāi)提供了一種覆蓋物，其包括：
[0020] 具有第一主表面和與之相對(duì)的第二主表面的片材，其中片材包括玻璃、陶瓷或它 們的組合；
[0021] 鄰接第一主表面并從第一主表面向內(nèi)延伸的第一球形凹入凹槽，其中第一球形凹 入凹槽具有最內(nèi)部分；
[0022] 鄰接第二主表面并從第二主表面向內(nèi)延伸的第二球形凹入凹槽，其中第二球形凹 入凹槽具有最內(nèi)部分；以及
[0023] 圓柱形通道，該圓柱形通道分別在第一球形凹入凹槽的第一最內(nèi)部分和第二球形 凹入凹槽的第二最內(nèi)部分之間延伸并鄰接第一球形凹入凹槽的第一最內(nèi)部分和第二球形 凹入凹槽的第二最內(nèi)部分，并且其中圓柱形通道垂直于第一主表面。
[0024] 根據(jù)本公開(kāi)的覆蓋物易于使用本公開(kāi)的方法和材料生產(chǎn)。
[0025] 如本文中所用，
[0026] "磨料復(fù)合物"是指保持在有機(jī)粘結(jié)劑材料（通常為交聯(lián)聚合材料）中的磨料顆粒 的混合物；
[0027] "顯示器覆蓋物"是指能夠用作電子顯示器的覆蓋物的任何透明材料（例如，玻璃 或藍(lán)寶石）；
[0028] "淺凹"是指形成于表面中的凹槽，其中所述凹槽具有對(duì)應(yīng)于球體的部分表面的表 面；
[0029] "摩擦接觸"意指迫使接觸足夠的力以建立摩擦力（例如，如通過(guò)靜和/或動(dòng)摩擦 系數(shù)表示）；
[0030] "縱向推進(jìn)"意指在普通使用過(guò)程中，當(dāng)研磨輪或帶研磨基板時(shí)，沿著研磨輪或帶 的最外研磨表面的行進(jìn)方向移動(dòng)；
[0031] "成形磨料復(fù)合物"是指具有預(yù)定形狀的磨料復(fù)合物，所述預(yù)定形狀從用于形成成 形磨料復(fù)合物的模具腔復(fù)制；以及
[0032] "球形凹表面"意指為球體的一部分的形式凹彎曲的表面。
[0033] 在考慮【具體實(shí)施方式】以及所附權(quán)利要求書(shū)之后，將進(jìn)一步理解本公開(kāi)的特征和優(yōu) 點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0034] 圖1為用于操作根據(jù)本公開(kāi)的一種方法的示例性配置的示意性側(cè)視圖；
[0035] 圖1A為圖1所示的區(qū)域的放大示意性俯視圖；
[0036] 圖2為適用于操作本公開(kāi)的結(jié)構(gòu)化研磨輪的示意性透視圖。
[0037] 圖2A為圖2中研磨輪130的一部分的放大示意性俯視圖；
[0038] 圖3為根據(jù)本公開(kāi)的示例性覆蓋物的示意性側(cè)視圖；
[0039] 圖4為根據(jù)本公開(kāi)的另一個(gè)示例性覆蓋物的示意性側(cè)視圖；
[0040] 圖5為根據(jù)實(shí)例2產(chǎn)生的淺凹的表面輪廓。
[0041] 圖6為根據(jù)比較例A產(chǎn)生的淺凹的表面輪廓。
[0042] 在說(shuō)明書(shū)和附圖中重復(fù)使用的標(biāo)記旨在表示本公開(kāi)相同或類(lèi)似的特征部或元件。 應(yīng)當(dāng)理解，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可設(shè)計(jì)出許多其他修改和實(shí)施例，這些修改和實(shí)施例落入本 公開(kāi)原理的范圍和精神內(nèi)。附圖可不按比例繪制。
【具體實(shí)施方式】
[0043] 圖1示出根據(jù)本公開(kāi)的一種示例性方法100?，F(xiàn)在參見(jiàn)圖1，當(dāng)由第一電機(jī)190驅(qū) 動(dòng)的研磨輪130 (還可參見(jiàn)圖2和下文描述）摩擦接觸安裝在保持組件127中的基板120 的表面122,并且由第二電機(jī)192驅(qū)動(dòng)的研磨輪130旋轉(zhuǎn)時(shí)，淺凹110 (示例性凹槽）在基板 120中形成。在所示的實(shí)施例中，研磨輪130圍繞第一旋轉(zhuǎn)軸線162旋轉(zhuǎn)。當(dāng)它旋轉(zhuǎn)時(shí)，研 磨輪130的結(jié)構(gòu)化磨料層136沿第一方向160在基板120的表面122處縱向推進(jìn)（參見(jiàn)圖 1A)。同時(shí)，基板120圍繞基本垂直于第一旋轉(zhuǎn)軸線162的第二旋轉(zhuǎn)軸線164旋轉(zhuǎn)。隨著工 藝?yán)^續(xù)，淺凹110逐漸形成，其中淺凹的尺寸由磨料制品進(jìn)入到基板中的滲透深度制約。
[0044] 發(fā)生研磨的速率將取決于因素諸如摩擦接觸壓力、磨粒尺寸、研磨輪（或研磨帶） 的旋轉(zhuǎn)速度、磨粒顆粒尺寸和硬度以及成形磨料復(fù)合物的形狀和密度。通常，較大較硬的磨 粒顆粒研磨最快，但留下比小和/或較軟磨粒顆粒粗糙的光潔度。因此，使用相對(duì)較大和/ 或較硬的磨料顆粒（例如，使用3M TRIZACT金剛石瓦片677XA 20-微米金剛石標(biāo)稱(chēng)等級(jí)結(jié) 構(gòu)化磨粒）以在凹槽中粗糙進(jìn)行工藝，然后使用較小和/或較軟磨料顆粒（例如，使用3M TRIZACT研磨膜二氧化鈰M-568XA(0. 5微米）結(jié)構(gòu)化磨料）重復(fù)所述工藝以提供光學(xué)拋光 的光潔度是期望的。
[0045] 對(duì)于較大凹槽（例如，大于約0. 125英寸的淺凹），通常優(yōu)選諸如上述的兩步過(guò)程。 對(duì)于較小凹槽，在單次應(yīng)用所述方法時(shí)，單個(gè)步驟可足夠快以實(shí)現(xiàn)細(xì)小表面光潔度（例如， 使用二氧化鈰磨料）。
[0046] 現(xiàn)在參見(jiàn)圖2A，示例性研磨輪130包括沿支撐輪131的周向表面134設(shè)置的結(jié)構(gòu) 化研磨構(gòu)件132。結(jié)構(gòu)化研磨構(gòu)件132包括固定到背襯139的結(jié)構(gòu)化磨料層136。結(jié)構(gòu)化 磨料層136包含成形磨料復(fù)合物138,所述成形磨料復(fù)合物138包含保持在有機(jī)粘結(jié)劑材 料152中的磨料顆粒150。結(jié)構(gòu)化磨料層136具有基本上均勻的寬度142。為了可用于形 成高質(zhì)量淺凹，支撐輪131具有直徑144。寬度142對(duì)直徑144的比率小于或等于0. 125。
[0047] 有利地，根