CN101454143B - 制造具有透光区域的面板的方法及具有透光区域的面板 - Google Patents
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Abstract
本发明揭示一种在钻孔之前薄化衬底及在钻孔之后结构性地加强具有通路图案的经薄化衬底的方法及由此所得的产品。衬底或面板具有第一厚度。在所述衬底内形成凹坑，其中所述凹坑具有小于所述第一厚度的第二厚度。在所述凹坑中钻制至少一个通路，并用光学透射材料填充所述通路。
Description
相关申请案交叉参照
本申请案根据35 U.S.C.§119(e)规定主张2006年6月2日提出申请的第60/810,380号美国临时专利及2006年10月18日提出申请的第60/852,592号美国临时专利的权利，所述专利中的每一者的全文均以引用方式并入本文中。此申请案涉及同时申请及共同受让的名称为“用于光学透明通路填充的工艺(PROCESS FOROPTICALLY TRANSPARENT VIA FILLING)”的美国专利申请案，代理人档案号码为ESI-160-B。
技术领域
本发明技术标的物的领域涉及用于在钻孔之前薄化衬底及/或在钻孔之后结构性地加强具有通路图案的经薄化衬底的方法。
背景技术
通过外壳投射光来提供信息是常见的。实例包含但不限于：包含用于例如“大写锁定”或“数字锁定”功能的指示灯的计算机键盘；包含“开/关”灯的计算机监视器；包含指示加热座椅是否启用或气囊是否打开的指示灯的汽车；带指示器灯的电视机；及许多其它消费者电子器件。
通常提供所述照明的方式是提供投射光，当灯熄灭时所述投射光为可见而当灯打开时所述投射光为明亮以便进行指示。大量灯或灯用孔可能会破坏业内设计人员的目的。
发明内容
本发明揭示通过薄化衬底或面板而大致不减少具有通孔通路的衬底的强度及耐用性来改善光透射及激光钻通过量的方法。
本文所教示的用光学透射材料填充衬底内的通路的一个方法包括在所述衬底内形成凹坑，其中所述凹坑具有第二厚度。所述第二厚度小于所述衬底的第一厚度。此实例中的方法进一步包含在所述凹坑中钻制至少一个通路并用光学透射材料填充所述通路。
本文还描述通过所述方法形成的产品。所述产品的一个实例，以一面板为例，具有第一厚度且包含具有第二厚度的区段，其中所述第二厚度小于所述第一厚度。所述面板进一步包含形成于所述面板的具有所述第二厚度的区段内的透光区段，其中所述透光区段由至少一个填充有光学透射材料的通路形成。
下文将参照图示论述所述这些方面及本发明其它发明特征的细节。
附图说明
本文说明书参照附图，其中在通篇若干视图中相同的参考编号指代相同的部件，且其中：
图1是通路几何形状的示意图，而图1A中是从背侧或钻孔表面拍摄的通路阵列的显微照片，且图1B中是从前侧或出口表面拍摄的通路阵列的显微照片；
图2是其中穿过具有约400μm标准厚度的衬底钻制通路的应用的示意图；
图3是其中穿过具有约100μm较薄厚度的衬底钻制通路的应用的示意图；
图4是其中在衬底的经薄化凹坑区域内钻制通路的应用的示意图；
图5是通过固体加强材料来加强具有经薄化凹坑区域的衬底的方法步骤序列的示意图；且
图6是通过液体加强材料来加强具有经薄化凹坑区域的衬底的方法步骤序列的示意图。
具体实施方式
图1中显示根据本文教示方法制作的具有通孔通路(由于其相对较小的尺寸，本文还称之为微型通路)的经薄化衬底或面板。可使用标准的机加工来薄化所述衬底，或可提供具有包含减小厚度的区段的衬底。如图2中所示，所述衬底可在衬底表面中并入微型通路图案阵列10。在衬底12中钻制微型通路图案阵列10之后，可将透明或半透明材料填充剂32施加到所钻制的微型通路。然后，可将具有透明或半透明及加固性质的材料施加到经钻制微型通路的衬底表面以加强经薄化衬底的强度，如图3及4中所示。加强材料36可以是接合到钻孔表面的固体，或是固化以形成固体的液体或粘性物质。在打算通过所述微型通路形成照明图案的应用中，所述加强材料也可用于着色、漫射或应用透镜效果或其它艺术照明效果。
参照图3-6，其显示用透光材料加强具有通路10的薄衬底12的方法及使用所述方法制作的产品，且在下文中予以描述。图5及6中图解说明用透光材料结构性地加强具有通路的薄衬底的方法及步骤。提供面板或衬底12。衬底12是相对较薄的连续材料(例如，阳极氧化铝)片。衬底12包含界定衬底厚度20的第一或钻孔表面14及对置第二或出口表面18。通常，当衬底为铝时，衬底12应为约400微米(μm)厚，以便在衬底钻孔表面14中钻制通路阵列10之后使衬底12保持其结构完整。在本发明的实例中，所提供的铝衬底12具有薄的厚度20a，即，小于400微米(μm)的厚度，如图3中所示。另一选择为，在提供具有约400微米(μm)厚度20的铝衬底12的情况下，可在钻孔表面14上将衬底12的一部分薄化为较薄的厚度20a，如图4中所示。
在提供具有400微米(μm)厚度的铝衬底12的应用中，所述方法包含将钻孔表面14上的凹坑区域22薄化为约100微米(μm)的较薄厚度20a。如图4中所示，可使用镗孔机加工装置或其它机加工装置来机加工经薄化凹坑区域22。经薄化凹坑区域22的尺寸应足够大以容纳所需通路阵列图案10。图4中将经薄化凹坑区域22显示为具有圆形形状，但应理解，经薄化凹坑区域22可以是其它形状及配置。衬底12的经薄化区域22改善光透射并减少通路的激光钻孔时间。
在图5中所示方法的一个应用中，动作(下文中称为S)1包含穿过经薄化衬底12钻制一个或多个微型通路或孔24。如图1中所示，在一个方面中，通路24为圆锥形，且具有侧壁26及衬底钻孔表面14中的第一开口28和衬底出口表面18上的对置第二开口30。第一通路开口28的直径大于第二通路开口30。例如，在衬底12为铝时，第一通路开口28的直径约为90-100微米(μm)且第二通路开口30的直径约为30-40微米(μm)，如图1及1B中所示。应理解，可使用更大或更小的开口及其它通路形状和配置。使用激光(例如，二极管抽送固态脉冲激光40)按照圆形或螺旋图案在衬底上钻制或机加工图1A及1B中的通路24。
视需要，可执行清洗所钻制的通路24以移除在机加工过程期间形成的沉积物的任何碎屑。已证明，CO2雪花喷流清洗及异丙醇可有效地清洗通路。也可使用所属领域的技术人员已知的其它通路清洗技术。可使用(例如)使用超声波槽的超声波清洗。同样，可从以与钻孔机40类似的方式可移动地定位的源施加高压空气(如雪花喷流)来清洗通路。
在图5中所示的S2中，所揭示方法可包含将填充剂材料涂层32施加到通路24中。填充剂材料32可以是可透射可见光的材料。实例性UV可固化填充剂材料32在固化时大致透明。如图1中最佳所见，在通路24的第二或较小开口30的顶部上将填充剂材料32施加到衬底第二表面18，从而填充通路24，如图5中所示。如所示，通过注射器型装置34来施加填充剂材料32。尽管图5中显示填充微型通路的步骤，但所述方法可进行到S3而不用填充剂材料32填充微型通路。
参照图5，在S3中，将加强材料36施加到薄衬底12。将具有透明或半透明性质的加强材料36施加到经钻制微型通路的衬底表面14以加强经薄化衬底12的强度。如图5中所示，加强材料36可以是具有透明或半透明性质的固体预形成及/或预固化材料，例如，塑料或玻璃。可将适合大小的固体透明加强材料36施加到薄衬底(如图3中所示)或可将其施加到衬底的经薄化凹坑区域22(如图4及5中所示)。加强材料36为衬底12提供具有正常厚度(对于铝是400微米(μm))的衬底的结构支撑完整性。
如果已在S2中对通路进行填充及/或如果并未预先固化加强材料36，那么所述方法可进行到S4，其中优选地随后通过将填充剂材料32曝光于穿过透明加强材料36的UV光来固化UV透明填充剂32及/或加强材料36。当固化时，填充剂材料32是光学透明的，从而允许可见光经由通路24穿过填充剂材料32、加强材料36及衬底12。UV透明填充剂材料32的固化可将加强材料36接合到衬底12。
在另一实例中，图6中所示的方法包含在S11中穿过经薄化衬底12钻制一个或多个微型通路24。如图1中所示，通路24为圆锥形，具有侧壁26及衬底第一表面14中的第一开口28及衬底第二表面18上的对置第二开口30，如上文所述。应理解，可使用较大或较小的开口及其它通路形状和配置。可清洗所钻制的通路24以移除在机加工过程期间形成的任何碎屑或沉积物。
填充剂材料32可以是可透射可见光的材料。实例性UV可固化填充剂材料32在固化时大致透明。与可听音穿过衬底12厚度20的传输相比，填充剂材料32还可具有较好的可听音穿过填充剂材料32的传输。如图1中最佳所见，在通路24的第二或较小开口30的顶部上将填充剂材料32施加到衬底第二表面18，从而填充通路24，如图5中所示。如所示，通过注射器型装置34来施加填充剂材料32。尽管图5中显示填充微型通路的步骤，但所述方法可进行到S3而不用填充剂材料32填充微型通路。
在图6中所示的S12中，所揭示的方法可包含将液体填充剂材料涂层32(例如透明UV可固化环氧树脂)施加到通路24中。如图6中所示，用注射器型装置34在通路24的第二或较小开口30的顶部上将填充剂材料32施加到衬底第二表面18。可使用所属领域的技术人员已知的其它填充剂材料32施加装置及技术。例如，可将薄的材料膜而非可固化液体填充剂材料施加到铝衬底12的钻孔表面12，从而导致基本未填充通路。
如果将液体可固化填充剂材料32施加到微型通路24，那么所述方法进行到S13，其中随后通过将填充剂材料32曝光于紫外光来固化填充剂材料32。从衬底12移除任何过量或未固化的填充剂材料。如果必要，所述方法还可包含在通过(例如)简单的异丙醇擦拭来移除过量填充剂材料之后，进行额外的固化。
在S14中，将加强材料36施加到衬底的经薄化凹坑区域22，如图4及6中所示。加强材料36可以是固化以形成固体材料的液体或粘性材料。液体透明加强材料(例如，透明环氧树脂或其它加强材料)为经薄化衬底区域提供结构支撑。如所示，通过注射器型装置38施加加强材料36。可使用所属领域的技术人员已知的其它施加装置及技术。加强材料36在固化时为衬底提供如同具有常规厚度的衬底那样的均匀结构完整性。
使用通路24及光学透明加强材料36及/或填充剂材料32产生对于裸眼来说为平滑且连续的衬底表面，所述衬底表面能够从内部照明通过通路显示受控图像。所得的衬底12可用于各种应用中。所揭示的方法及所得的衬底可适用于几乎所有如下的应用：需要视觉连续及不间断且能够为用户产生照明消息、图像或其它感知特征的面板表面。
例如，图3及4的衬底12呈面板形式。可如先前所述将面板12并入常规外壳中，或可与外壳集成在一起。当用LED、荧光或白炽灯或其它发光装置为面板12(其作为外壳的一部分)提供背光时，从通路发出的光形成观察者可见的图案。
在另一实例中，可在较小的区域中薄化衬底而不向经薄化区域施加加强材料。在此实例中，薄化衬底的较小区域不应减少所述衬底的结构强度，从而消除对加强材料的需要。为维持衬底作为整体的结构完整性，衬底中可行的薄化区域尺寸取决于经钻制微型通路阵列的密度、衬底材料的强度及/或所钻制通孔的形状等。
尽管已结合目前认为最实用及最优选的实施例对所述方法进行描述，但应理解，所述方法并非局限于所揭示的实施例，相反，本发明意欲涵盖包含于本发明及任何所附权利要求书的精神及范围内的各种修改及等效步骤和布置。
Claims (15)
1.一种在面板的一部分制造透光区域的方法，其包含步骤：
在所述面板中形成减小厚度的区域；
使用激光，在所述减小厚度的区域中从其一个表面到另一表面钻制微型孔的图案；及，随后，
用透光材料填充所述孔，其中所述孔大致为圆锥形。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述透光材料是可固化材料。
3.如权利要求1所述的方法，其中所述透光材料是紫外光可固化聚合物。
4.如权利要求1所述的方法，其中填充所述孔的步骤还包含填充所述减小厚度的区域。
5.如权利要求2所述的方法，其中所述方法进一步包括通过暴露于紫外光而固化所述可固化材料的步骤。
6.如权利要求1所述的方法，其中所述微型孔具有当从所述面板的至少一个表面观察时，产生对于裸眼而言平滑且连续的衬底表面的尺寸。
7.一种具有形成于其中的透光区域的面板，其包括：
面板；
所述面板中减小厚度的区域；
激光钻制的穿过所述减小厚度的区域的微型孔图案，其中所述孔从一个表面到另一表面完全穿透所述面板中的所述减小厚度的区域，其中所述微型孔大致为圆锥形；及
填充所述孔的透光材料。
8.如权利要求7所述的面板，其中所述透光材料是可固化材料。
9.如权利要求8所述的方法，其中所述透光材料是紫外光可固化聚合物。
10.如权利要求7所述的面板，其中所述透光材料还至少部分地填充所述减小厚度的区域且在所述区域中结构性地加强所述面板。
11.一种面板，在其局部的部分形成透光孔图案，所述局部的部分厚度小于所述面板周围的区域，所述透光孔图案从一个表面到另一表面完全延伸穿过所述减小厚度的区域，且具有这样的尺寸：当从所述面板的至少一个表面观察时，产生对裸眼而言平滑且连续的衬底表面。
12.如权利要求11所述的面板，其中所述孔大致为圆锥形且用透光材料填充。
13.如权利要求12所述的面板，其中所述透光材料是可固化材料。
14.如权利要求12所述的方法，其中所述透光材料是紫外光可固化聚合物。
15.如权利要求12所述的面板，其中每一圆锥形孔的较小端具有30与40微米之间量级的直径，且每一圆锥形孔的较大端的直径在90与100微米之间。
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