TW201505757A - 基板內形成凹部之技術及具有凹部之物件 - Google Patents

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Abstract

一種總成可包括界定至少一凹部之一基板,及位置鄰近該凹部且附接至該基板的一組件。在一些實例中,該凹部可由以下步驟形成:使一研磨物件之一結構化研磨層與該基板之一表面摩擦接觸,相對於該基板之該表面縱向前移該結構化研磨層,及圍繞實質上垂直於該基板之該表面的一旋轉軸線旋轉該基板,使得該結構化研磨層維持與該基板之該表面之接觸且研磨該表面,藉此於其中形成該凹部。在一些實例中,該凹部可在該組件附接至該基板之後形成於該基板中。此外,可在不使用附加鬆散研磨粒子或研磨漿之情況下形成該凹部。

Description

基板內形成凹部之技術及具有凹部之物件 對相關申請案之交叉參考
本申請案主張2013年6月7日申請之美國臨時專利申請案第61/832,330號的優先權,該申請案之全部內容被以引用的方式併入本文中。
本發明係關於用於在一基板中形成凹部之方法及材料,及由該等凹部製作之物件。
在平面基板中形成凹部已藉由蝕刻過程、模製過程及使用研磨漿之拋光方法進行。
美國專利申請公開案第2012/0270016 A1號(Hashimoto等人)描述一種供用於諸如觸控面板行動電話之行動器件中之蓋玻璃,該蓋玻璃具有可在自該行動器件之正面觀看時辨識為字元或數字的一凹部,或可在自該行動器件之正面觸摸時辨識出的一凹部形成於該蓋玻璃之相對主要表面中之至少一者上。此凹部之表面產生自化學蝕刻過程。此等方法可涉及危險化學品,難以控制,及/或可更改蓋玻璃之表面粗糙度或化學組合物。
美國專利申請公開案第2012/0287057 A1號(Wei)描述一種整合式 玻璃,該整合式玻璃包括可用以形成供使用者裝飾或識別之字母、數字或圖案的具有若干凹形狀或凸形狀之一實心雕刻區域。該等形狀係由抵靠模具按壓加熱之玻璃預成形坯之一過程形成。此能量集約型過程涉及專門設備(例如,用於加熱玻璃預成形坯之爐),且可能不良好適於模具製造成本可使該過程並不經濟之低容積或定製應用。
各種凹坑研磨機(例如,由E.A.Fischione Instruments,Inc.售出之模型200凹坑研磨機)已可市售。該等器件通常用於透射電子顯微術(TEM)之高品質試樣的製備,且用作用於評估塗層之磨損的測試。該等器件包括一垂直定向之旋轉輪,其接觸安裝有基板之一水平旋轉平台。該輪本身(其可為(例如)不鏽鋼輪、膠木或木頭)不含有研磨粒子,但結合在液體媒劑中含有研磨粒子之漿料使用。此過程相對慢、麻煩、浪費研磨粒子,且可導致凹部形狀之變形,較差之修飾面層及缺乏再現性不足。
本發明描述用於在一基板中形成凹部之技術及包括其中形成有凹部之基板之物件及總成。在一些實例中,該等凹部可形成於一基板中,該基板附接至一組件(諸如,一電子組件)。在其他實例中,該等凹部可形成於包括至少一經改質表面層(例如,基板內的已經化學改質之塗層或區域)的一基板中。在一些實例中,該凹部可包括針對該凹部之深度之至少約98%的一實質上恆定之曲率半徑(其中該凹部之該深度係自該凹部之最低點量測至形成該凹部的該基板之該表面的平面,且處於實質上與該基板之該表面的該平面正交之一方向上)。
在一實例中,本發明描述一種方法,該方法包括形成包含一基板及附接至該基板之一第一表面之組件的一總成,其中該基板進一步包含實質上與該第一表面相對之一第二表面。該方法亦可包括使一研磨物件之一結構化研磨層與該基板之該第二表面摩擦接觸。該研磨物 件可包括沿著一支撐部件之一周邊表面安置的一結構化研磨部件,且該結構化研磨部件包含該結構化研磨層,其包含緊固至一襯底之成形研磨劑複合物。該襯底可最接近該支撐部件,且該成形研磨劑複合物包含保留於一黏合劑材料中之研磨粒子。該方法可進一步包括相對於該基板之該第二表面縱向前移該結構化研磨層,及圍繞垂直於該基板之該第二表面之一旋轉軸線旋轉該基板,使得該結構化研磨層維持與該基板之該第二表面之接觸且研磨該第二表面,藉此於其中形成一凹部。
在另一實例中,本發明描述一種方法,該方法包括:形成包含一改質表面之一經處理基板;及使一研磨物件之一結構化研磨層與該基板之該改質表面摩擦接觸。該研磨物件可包括沿著一支撐部件之一周邊表面安置的一結構化研磨部件,且該結構化研磨部件包含該結構化研磨層,其包含緊固至一襯底之成形研磨劑複合物。該襯底可最接近該支撐部件,且該成形研磨劑複合物包含保留於一黏合劑材料中之研磨粒子。該方法可進一步包括相對於該基板之該改質表面縱向前移該結構化研磨層,且圍繞垂直於該基板之該改質表面之一旋轉軸線旋轉該基板,使得該結構化研磨層維持與該基板之該改質表面之接觸且研磨該改質表面,藉此於其中形成一凹部。
在再一實例中,本發明描述一種物件,該物件包括一基板,該基板包含界定一凹部之一表面。在一些實例中,該凹部具有針對該凹部之深度之至少約98%的實質上垂直於該表面之至少一平面上的一實質上一致之曲率半徑,且該凹部之該深度係自該表面之該平面量測至該凹部的在實質上與該表面之該平面正交之一方向上最遠離該表面之一點。
在一額外實例中,本發明描述一種總成,該總成包括包含一凹部之一基板,及位置鄰近該凹部且附接至該基板之一組件。該凹部係 藉由以下步驟形成:使一研磨物件之一結構化研磨層與該基板之一表面摩擦接觸,相對於該基板之該表面縱向前移該結構化研磨層,及圍繞垂直於該基板之該表面的一旋轉軸線旋轉該基板,使得該結構化研磨層維持與該基板之該表面之接觸且研磨該表面,藉此於其中形成該凹部。該研磨物件可包括沿著一支撐部件之一周邊表面安置的一結構化研磨部件,且該結構化研磨部件包含該結構化研磨層,其包含緊固至一襯底之成形研磨劑複合物。該襯底可最接近該支撐部件,且該成形研磨劑複合物包含保留於一黏合劑材料中之研磨粒子。
如本文中使用的,「研磨劑複合物」指保留於有機黏合劑材料(通常為交聯聚合材料)中之研磨粒子的一混合物;「顯示器罩蓋」指適宜於用作電子顯示器之罩蓋的任何透明材料(例如,玻璃或藍寶石);「凹坑」指形成於表面中之凹部,其中該凹部具有對應於球體之部分表面的一表面;「摩擦接觸」意謂用足夠力推進接觸,從而建立摩擦力(例如,如靜摩擦係數及/或動摩擦係數所表明);「縱向前移」指在一磨輪或磨帶在原始使用期間研磨基板時,沿著該磨輪或磨帶之最外研磨表面之行進方向移動;「成形研磨劑複合物」指具有自用以形成該成形研磨劑複合物之模腔複製之預定形狀的研磨劑複合物;「球形凹表面」意謂呈球體之一部分之形式的凹形彎曲表面;及「邊緣滾降(edge roll off)」指形成凹部之基板的表面與凹部之表面之間的彎曲。
將在考慮【實施方式】及隨附申請專利範圍後進一步理解本發明之特徵及優點。
100‧‧‧方法
110‧‧‧凹坑
120‧‧‧基板
122‧‧‧表面
127‧‧‧固持總成
130‧‧‧磨輪
131‧‧‧支撐輪
132‧‧‧結構化研磨部件
134‧‧‧周邊表面
136‧‧‧結構化研磨層
138‧‧‧成形研磨劑複合物
139‧‧‧襯底
142‧‧‧寬度
144‧‧‧直徑
150‧‧‧研磨粒子
152‧‧‧有機黏合劑材料
160‧‧‧第一方向
162‧‧‧第一旋轉軸線
164‧‧‧第二旋轉軸線
190‧‧‧第一馬達
192‧‧‧第二馬達
300‧‧‧罩蓋
310‧‧‧化學強化玻璃片
320‧‧‧第一主要表面
322‧‧‧第二主要表面
330‧‧‧球形凹部
340‧‧‧圓柱形通道
350‧‧‧最深點
400‧‧‧顯示器罩蓋
410‧‧‧透明薄片
420‧‧‧第一主要表面
422‧‧‧第二主要表面
430‧‧‧第一球形凹部
432‧‧‧第二球形凹部
440‧‧‧圓柱形通道
450‧‧‧最深點
452‧‧‧最深點
500‧‧‧顯示器總成
502‧‧‧蓋玻璃
504‧‧‧光學膜
506‧‧‧液晶層
508‧‧‧背光
600‧‧‧總成
602‧‧‧蓋片
604‧‧‧電子模組
700‧‧‧總成
702‧‧‧經處理玻璃基板
704‧‧‧化學改質層/表層
706‧‧‧表面
800‧‧‧基板
802‧‧‧凹坑
804‧‧‧組件
806‧‧‧第一表面
808‧‧‧第二表面
900‧‧‧總成
902‧‧‧基板
904‧‧‧凹坑
906‧‧‧組件
908‧‧‧第一表面
910‧‧‧第二表面
1000‧‧‧總成
1002‧‧‧基板
1004‧‧‧凹坑
1006‧‧‧組件
1008‧‧‧第一表面
1010‧‧‧第二表面
1012‧‧‧圓柱形通道
1100‧‧‧總成
1102‧‧‧基板
1104‧‧‧第一凹坑
1106‧‧‧第二凹坑
1108‧‧‧第一表面
1110‧‧‧第二表面
1112‧‧‧可撓性薄膜
1114‧‧‧儲集器
1116‧‧‧流體
1118‧‧‧圓柱形通道
1200‧‧‧基板
1202‧‧‧凹陷環
1204‧‧‧平線區
1300‧‧‧基板
1302a-1302e‧‧‧凹坑
1400‧‧‧基板
1402‧‧‧凹坑
1500‧‧‧基板
1502‧‧‧凹坑
1504‧‧‧字元
1600‧‧‧蓋片
1602‧‧‧第一凹部
1604‧‧‧第二凹部
1606‧‧‧第三凹部
1608‧‧‧第四凹部
1700‧‧‧外殼
1702‧‧‧第一凹部
1704‧‧‧第二凹部
1706‧‧‧第三凹部
1708‧‧‧第四凹部
1710‧‧‧第五凹部
1712‧‧‧第六凹部
1714‧‧‧第七凹部
1716‧‧‧第八凹部
圖1為用於實踐根據本發明之一方法的一例示性組態之示意性側視圖。
圖1A為圖1中展示之區域1A之放大示意性俯視圖。
圖2為適合於實踐本發明的一結構化磨輪之示意性透視圖。
圖2A為圖2之磨輪130之一部分之放大示意性俯視圖。
圖3為根據本發明的一例示性罩蓋之示意性側視圖。
圖4為根據本發明的另一例示性罩蓋之示意性側視圖。
圖5為一實例顯示器總成之一概念及示意圖。
圖6為包括一玻璃罩蓋的另一實例總成之概念及示意圖。
圖7為包括一玻璃罩蓋的另一實例總成之概念及示意圖。
圖8為說明包括一凹坑之一實例基板及至少部分安置於由該凹坑界定之容積內的一組件之概念及示意圖,其中該凹坑形成於該基板之第一表面中。
圖9為說明一實例總成之概念及示意圖,該實例總成包括一基板、一凹坑及位置鄰近與該凹坑相對之一表面的一組件。
圖10為說明實例總成之概念及示意圖,該實例總成包括形成於基板之第一表面中的一凹坑及位置鄰近基板之第二表面的一組件。
圖11為說明一實例總成之概念及示意圖,該實例總成包括形成於基板之第一表面中的第一凹坑及形成於具有用於流體、氣體或聚合物之儲集器的基板之第二表面中的第二凹坑。
圖12A及圖12B為說明包括一凹陷環之一實例基板之概念及示意圖,該凹陷環具有成形為一段環面之一表面。
圖13至圖15為說明形成於基板中的凹坑之實例陣列之概念及示意圖。
圖16為說明其中形成有四個凹部之一實例蓋片之概念及示意 圖。
圖17為說明一外殼之一實例部分之概念及示意圖,該實例部分包括可充當用於使用者在與電子器件互動時的夾持輔助或定位輔助之複數個凹部。
圖18為根據實例2產生之凹坑之表面型態。
圖19為根據比較實例A產生之凹坑之表面型態。
在說明書及圖式中重複使用參考字元意欲表示本發明之相同或相似特徵或元件。應理解,熟習此項技術者可設計在本發明之原理的範疇及精神內之眾多其他修改及實施例。該等圖可能未按比例繪製。
圖1說明根據本發明之一例示性方法100。現參看圖1,隨著摩擦接觸安裝於固持總成127中且由第二馬達192驅動之基板120之表面122的由第一馬達190驅動之磨輪130(亦見圖2及下文描述)旋轉,凹坑110(一例示性凹部)形成於基板120中。在所展示之實施例中,磨輪130圍繞第一旋轉軸線162旋轉。隨著該磨輪旋轉,磨輪130之結構化研磨層136在基板120之表面122處沿著第一方向160縱向前移(見圖1A)。同時,基板120圍繞實質上與第一旋轉軸線162正交之第二旋轉軸線164旋轉。隨著過程繼續,凹坑110逐漸成形,其中該凹坑之大小由研磨物件至基板內之穿透深度控管。
研磨出現之速率將取決於若干因素,諸如,摩擦接觸壓力、研磨粒度大小、磨輪(或磨帶)之旋轉速度、研磨粒子大小及硬度,及成形研磨劑複合物之形狀及密度。通常,較大及/或較硬研磨粒子研磨基板120最快,但導致比較小及/或較軟研磨粒子粗糙的修飾面層。因此,可能需要進行使用相對較大及/或較硬研磨粒子(例如,使用可自St.Paul,MN之3M Company購得的3M TRIZACT DIAMOND TILE 677XA 20微米金剛石標稱級結構化研磨劑)的過程以使凹部粗糙,接 著重複使用較小及/或較軟研磨粒子(例如,使用可自St.Paul,MN之3M Company購得的3M TRIZACT LAPPING FILM CERIUM OXIDE M-568XA(0.5微米)結構化研磨劑)的過程以提供經光學拋光之修飾面層。
對於較大凹部(例如,直徑大於約0.125吋之凹坑110),諸如上文描述之程序的兩步驟程序通常係較佳的。對於較小凹部,單個步驟可足以快速地在該方法之一單一應用中達成精細修飾面層(例如,使用二氧化鈰研磨劑)。
現參看圖2及圖2A,例示性磨輪130包含沿著支撐輪131之周邊表面134安置的結構化研磨部件132。結構化研磨部件132包含緊固至襯底139之結構化研磨層136。結構化研磨層136包含成形研磨劑複合物138,該成形研磨劑複合物包含保留於有機黏合劑材料152中之研磨粒子150。結構化研磨層136具有一實質上均勻的寬度142。為適用於形成高品質凹坑,支撐輪131具有直徑144。寬度142與直徑144之比小於或等於0.125。
有利地,儘管並非要求,但可在不存在附加鬆散研磨粒子及/或在液體媒劑中包含研磨粒子之附加研磨漿的情況下進行根據本發明之方法。此通常導致雜亂及浪費減少,且在凹坑110接觸基板120之周圍表面122處提供更清晰的邊緣界定。
該研磨物件可包括(例如)磨輪130(例如,如圖1及圖2中所示)、磨輥、磨筒或磨帶。較佳地,儘管並非要求,但支撐部件(例如,支撐輪131)之寬度(例如,寬度142)應大約與安裝至其外部周邊表面(例如,周邊表面134)之結構化研磨層(例如,結構化研磨層136)的寬度相同。在一些實例中,研磨物件之表面亦可具有跨輪面之寬度(例如,寬度142)的凸形狀,其中該凸形狀之曲率實質上等於研磨物件(例如,磨輪130)之半徑。此可用保形背襯之研磨劑達成,或藉由在研磨 基板之前將形狀處理成研磨物件之表面來達成。儘管亦可使用人力,但該研磨物件通常由馬達(例如,第一馬達190)驅動。
較佳地,結構化研磨層136係在其與基板之表面(例如,圖1中的基板120之表面122)摩擦接觸處圍繞一旋轉軸線縱向前移。此係在研磨物件為磨輪130、磨輥或磨筒且亦對應於磨帶圍繞輪(例如,驅動輪或導輪)之行進之狀況下固有地達成。在此等實施例中,研磨物件(例如,磨輪130)之旋轉軸線與基板之表面(例如,圖1中的基板120之表面122)不應平行。在一些實施例中,旋轉軸線實質上正交;然而,此不作要求。
為在基板120中形成凹坑110,研磨物件(磨輪130)與基板120之間的摩擦接觸之區一般包括基板120之旋轉軸線上的對應於凹坑110之最深點的一點。
在其他實施例中,研磨物件(例如,磨輪130)與基板120之間的摩擦接觸之位置可相對於基板120之旋轉中心而移動及/或偏移。舉例而言,若基板120之表面122圍繞第一旋轉軸線旋轉,且磨輪130圍繞第二旋轉軸線(例如,其並不平行於第一旋轉軸線)旋轉,則磨輪130及/或基板120可沿著平行於基板120之表面122的平面中之第三不同方向平移。此運動可導致具有成形為具有球形圓端之圓柱之一部分的一表面之凹槽,例如,溝渠、卵形或橢圓形。
在又另外實施例中,研磨物件(例如,磨輪130)與基板120之間的摩擦接觸之區可自基板120之旋轉軸線偏移。舉例而言,若基板120之表面122圍繞自摩擦接觸之區側向偏移的第一旋轉軸線旋轉,且磨輪130圍繞第二旋轉軸線(意即,不平行於第一旋轉軸線)旋轉,則該方法將通常導致具有對應於環面之一部分的一表面之環形凹部。
在根據本發明之方法的實踐中,摩擦接觸建立於研磨物件(例如,磨輪130)與基板120之表面122之間,從而隨時間過去導致該研磨 物件穿透至基板120中。因此藉由將一級別之力施加至研磨物件及/或基板120而達成基板120之研磨及凹坑110(例如,凹部)之形成,該研磨物件及/或基板結合研磨物件及基板120之其他運動向著彼此推進。選擇適當量的所施加之力係處於一般熟習此項技術者之能力範圍內。較佳地,該力足以達成良好研磨速率,但並不高得會出現靜摩擦。
在一些實施例中,研磨物件(例如,磨輪130)在研磨基板120時實質上垂直(例如,垂直或近乎垂直)於基板120之表面122對準。在一些實施例中,研磨物件可相對於基板120之表面122以小於90度、80度、70度、60度、50度、40度、30度或甚至小於20度之一角度傾斜。
在基板120之研磨期間,亦可使用研磨液來減少熱累積及/或運走殘渣。研磨液包括(例如)水、含有一或多種表面活性劑(例如,如Woo等人之美國專利第7,278,904號中所描述)之水、油、乙二醇或其他潤滑劑。
基板120可包括任何形狀。在一些實施例中,基板120具有一實質上平坦之表面,而在其他實施例中,基板120之表面可為凸形、凹形、平坦的或其組合。合適基板之實例包括薄片、塊、圓片及厚板。基板120可包括任何材料,但較佳地,基板120(且尤其待研磨之基板表面122)包含玻璃、陶瓷(諸如,藍寶石)或玻璃陶瓷材料中之至少一者。合適玻璃之實例包括鈉鈣二氧化矽玻璃、硼矽酸鹽玻璃、氟化物玻璃、鋁矽酸鹽玻璃(例如,磷酸鹽玻璃、硼酸鹽玻璃及硫族化物玻璃)、鋁硼矽酸鹽玻璃(諸如,Ellison等人之美國專利申請公開案第2012/0135852號中描述的鋁硼矽酸鹽玻璃)及化學強化玻璃(例如,由Corning,New York以商品名稱GORILLA GLASS售出的鹼鋁矽酸鹽薄片韌化玻璃)。合適陶瓷之實例包括氧化鋁、藍寶石、紅寶石、氧化鋯、氧化釔及/或含有玻璃陶瓷之稀土氧化物及其組合。在較佳實施例中,儘管並非要求,但基板120係透明的。在彼等實施例中之一些 實施例中,基板120實質上無色。在一些實施例中,基板120包含金屬或金屬合金。
有利地,根據本發明之方法可創造多種凹部,包括(例如)凹坑、橢圓形凹部(意即,具有成形為橢圓形之一部分的表面)、卵形凹部、溝槽凹部及環形凹部(例如,具有成形為一段環面之一表面的凹陷環或凹槽)。在典型實施例中,儘管並非要求,但凹部可具有一平滑連續凹表面。在一些實例中,凹部可包括針對該凹部之至少約98%深度的一實質上一致(例如,恆定)的曲率半徑(例如,其中該深度係在實質上與表面122正交之一方向上自凹部(例如,凹坑110)之最深點量測至表面122的平面)。在一些實例中,該凹部之曲率半徑可在與表面122之平面正交的所有平面中實質上一致(例如,恆定)(例如,當凹部包括凹坑110時)。在其他實例中,該凹部之曲率半徑可在與表面122之平面正交的至少一平面中實質上一致(例如,恆定)(例如,當凹部包括橢圓形凹部及卵形凹部、溝槽凹部及環形凹部時)。
又,在典型實施例中,儘管並非要求,但凹部在該凹部毗鄰基板120之表面122處的一良好界定之邊界處突然終止。在一些實例中,邊緣滾降被限為小於凹部之總深度的約2%(例如,其中該深度係在實質上與表面122正交的一方向上自凹部之最深點量測至表面122之平面),諸如,介於該凹部之總深度的約0.1%與約2%之間。邊緣滾降指基板120之表面122與凹部之表面之間的彎曲部,例如,而非表面122與凹部之表面之間的一經清晰界定之邊緣。凹部之此等特性使該方法良好地適合於製備電子顯示器罩蓋(例如,適宜於使用手指或觸控筆之觸覺互動的顯示器罩蓋)。
根據本發明之方法可用以在基板中形成具有複雜形狀之凹部,其包括顯示器罩蓋、蓋片及/或外殼,諸如,電子顯示器罩蓋、醫療器件罩蓋、感測器裝置罩蓋及/或攜帶型電子器件外殼。現將描述包 括凹部之一些實例結構。
舉例而言,可形成在延伸穿過基板延伸之一圓柱孔(意即,通孔)上居中的一凹坑。在此個例中,通常較佳在實踐根據本發明之一或多個方法之前形成圓柱孔(例如,藉由鑽孔)。藉由如此進行,可在研磨過程期間移除基板中的可已藉由鑽孔形成之任何碎片。一實例結構展示於圖3中。罩蓋300包含化學強化玻璃片310,該化學強化玻璃片具有第一及第二相對的平行主要表面320、322。球形凹部330毗鄰第一主要表面320且自該第一主要表面向內延伸。在其最深點350處,球形凹部330毗鄰圓柱形通道340,該圓柱形通道在球形凹部330與第二主要表面322之間延伸,且毗鄰該球形凹部及第二主要表面。圓柱形通道340實質上垂直於第一及第二相對的平行主要表面320、322。在一些實例中,圓柱形通道340可用以電連接位置鄰近第一平行主要表面320及第二平行主要表面322之組件。舉例而言,一或多個電子組件(諸如,壓力感測器、電容性感測器、觸覺器件或類似者)可安置於球形凹部330中,且使用圓柱形通道340(例如,使用形成於圓柱形通道340之一表面上的導電塗層)電連接至位置鄰近第二平行主要表面322之另一電組件。
現參看圖4,顯示器罩蓋400包含透明薄片410,該透明薄片具有第一及第二相對的平行主要表面420、422。第一球形凹部430毗鄰第一主要表面420且自該第一主要表面向內延伸。第二球形凹部432毗鄰第二主要表面422且自該第二主要表面向內延伸。在第一球形凹部430與第二球形凹部432之間延伸且在其最深點450、452處毗鄰第一及第二球形凹部的圓柱形通道440垂直於第一及第二相對的平行主要表面420、422。在一些實例中,圓柱形通道440可用以(例如)使用形成於圓柱形通道440之一表面上的導電塗層電連接位置鄰近第一平行主要表面420及第二平行主要表面422(例如,安置於第一球形凹部430及 第二球形凹部432中)的組件。在其他實例中,一或多個組件可至少部分位於圖3之圓柱形通道340或圖4之圓柱形通道440內。諸如圖3及圖4中展示之凹部的凹部可適用於製造為最接近顯示器罩蓋之互動元件之製造中的一組件。
在一些實例中,本文中描述之技術可用以在基板中形成凹部(例如,凹坑110、橢圓形凹部、卵形凹部、溝槽凹部及環形凹部),該基板上或該基板中(例如)藉由基板之先前處理而形成有至少一額外層。在一些個例中,可使用諸如夾具、黏著劑或類似者之緊固件將至少一層以機械方式附接至基板。舉例而言,本文中描述之技術可用以在一玻璃基板中形成凹部,其中該玻璃基板為顯示器總成之一部分。圖5為一實例顯示器總成500之概念及示意圖。顯示器總成500可包括(例如)一蓋玻璃502、一或多個光學膜504、一液晶層506及一背光508。在一些實例中,蓋玻璃502可附接至光學膜504中之一或多者,液晶層506可附接至一或多個光學膜504之相對側,且背光508可安置於液晶層506的與蓋玻璃502相對的一側上。在其他實例中,顯示器總成可包括額外層,諸如,安置於背光508與液晶層506之間的額外光學膜層。液晶層506及背光508可電連接至一控制電路(圖5中未展示),該控制電路控制液晶層506及背光508之操作。
圖6為包括一蓋片及附接至玻璃罩蓋之一組件的另一實例總成之概念及示意圖。在圖6之實例中,總成600包括一蓋片602及一電子模組604。電子模組604可包括(例如)光學感測器、紅外線感測器、觸覺器件、存在敏感性感測器、生物測定感測器或本文中描述之任何其他電子器件或模組。在一些實例中,電子模組604可包括光學及/或紅外線感測器(諸如,電荷耦合器件(CCD)感測器或互補金屬氧化物半導體(CMOS)感測器)連同隨附處理電路。在一些實例中,形成於蓋片602中之凹部可充當光學及/或紅外線感測器之透鏡。
圖7為包括一玻璃罩蓋的另一實例總成之概念及示意圖。圖7中展示之總成700可包括一經處理玻璃基板702,例如,其中藉由化學處理一玻璃基板702以形成最接近玻璃基板702之表面706的一化學改質層704或形成於玻璃基板702之表面706上的化學塗層而形成至少一層。儘管僅有一單一化學改質層704,但在其他實例中,玻璃基板702之所有表面可包括最接近該表面之一化學改質層704。在一些實例中,經處理玻璃基板702可包括一層壓玻璃,諸如,塗佈有使用(例如)浸漬、輥塗或噴塗而形成於玻璃基板702之表面上的丙烯酸或甲基丙烯酸塗層之玻璃基板。在一些實例中,玻璃基板702可由熔融下拉製程形成。丙烯酸或甲基丙烯酸塗層可包括(例如)丙烯酸或甲基丙烯酸共聚物。一旦塗層已經沈積於玻璃基板之表面上,該塗層可經乾燥、固化或烘乾。可用於本發明之技術中的層壓玻璃之實例包括在美國專利申請公開案第2009/0258187 A1號(Brady等人)中描述之層壓玻璃。
在其他實例中,經處理玻璃基板702可包括化學強化玻璃,諸如,鋁矽酸鹽玻璃材料。在一些實例中,鋁矽酸鹽玻璃材料可包括鹼鋁矽酸鹽玻璃材料。在其他實例中,鋁矽酸鹽玻璃材料可無鹼。
在一些實例中,鋁矽酸鹽玻璃材料可包括已經曝露至離子交換處理之至少一表面。在離子交換處理中,可用較大金屬離子替換存在於玻璃中之較小金屬離子。在一些個例中,較小金屬離子及較大金屬離子具有相同價。離子交換處理可處理鋁矽酸鹽玻璃之一表層。藉由用較大金屬離子替換較小金屬離子,表層704中產生壓應力,該壓應力強化鋁矽酸鹽玻璃之表層704。
在一些實例中,可藉由將鋁矽酸鹽玻璃浸入較大金屬離子之熔鹽中來執行離子交換過程。表層704可具有大於或等於鋁矽酸鹽玻璃之厚度的2%之深度。關於化學強化鋁矽酸鹽玻璃之另外細節可發現 於美國專利申請公開案第2011/0165380 A1號(Gahagan等人)中。
因為可在無附加鬆散研磨粒子及/或附加研磨漿的情況下執行本發明中描述之技術,所以可在其中或其上形成有至少一額外層之玻璃基板上執行該等技術。此可允許用電子組件與凹部之間的緊密對齊來進行器件之製造。舉例而言,凹部可形成於位於電子模組604(圖6)上方且與該電子模組緊密對齊的玻璃或藍寶石罩蓋層中。在一些實例中,凹部可經組態為用於電子模組604之透鏡。作為另一實例,凹部可形成於位於一感測器上方且與該感測器緊密對齊之玻璃或藍寶石罩蓋層中,該感測器位於罩蓋層之下。
相比而言,在將一電子組件附接至基板之後使用化學蝕刻或基於漿料之研磨以在基板中形成凹部可能並不實際,此係歸因於電子組件對漿料及/或粗糙蝕刻化學品中之液體的敏感性。類似地,在將一電子組件附接至基板或形成層壓玻璃或經化學處理玻璃之後使用模製以在基板中形成凹部可能並不實際,此係歸因於電子組件或塗層/經處理表面對用以模製玻璃之溫度的敏感性。因此,本文中描述之技術可在製造包括形成有凹部之基板之物件時提供附加靈活性。
用於在基板中形成凹部之技術可用以促進多種器件及總成之建構及製造。現將描述包括使用本文中描述之技術形成之凹部的實例器件及總成。
在一些實例中,因為凹坑110可包括具有相對較低表面粗糙度及經控制曲率的一拋光表面,所以凹坑110可經組態為一透鏡。在一些實例中,可控制包括成形研磨劑複合物138之結構化研磨層136的可壓縮性以控制凹坑110之曲率,該研磨粒子包含保留於有機黏合劑材料152中之研磨粒子150。舉例而言,當結構化研磨層136相對不大可壓縮時,凹坑110之形狀可更接近地再現磨輪130之形狀。舉例而言,球形凹坑之曲率半徑可實質上等於磨輪130之半徑。因此,當磨輪130成 形為一圓且結構化研磨層136相對不大可壓縮時,凹坑110之形狀可描述為隨球體之表面而變。在一些實例中,凹坑110可包括針對該凹部之至少約98%深度的一實質上一致(例如,恆定)的曲率半徑(例如,其中該深度係在實質上與表面122正交之一方向上自凹部(例如,凹坑110)之最深點量測至表面122之平面)。相比之下,當結構化研磨層136相對更可壓縮時,凹坑110之形狀可相比磨輪130之形狀偏離更多,且因此可偏離球形。
在一些實例中,凹坑110之表面的表面粗糙度可相對低,從而導致光學平滑表面。舉例而言,藉由使用適當研磨粒子150,凹坑110之表面的平均表面粗糙度可小於約30埃(Å)。在一些實例中,凹坑110之表面的平均表面粗糙度可遍及凹坑110之表面實質上一致,且可藉由選擇用於結構化研磨層136中之研磨劑的級別及礦物類型而進行控制。
在一些實例中,凹坑110可用以允許一組件至少部分置放於由凹坑110界定之容積內。圖8為說明包括一凹坑802之一實例基板800及至少部分安置於由該凹坑802界定之容積內的一組件804之概念及示意圖,該凹坑形成於該基板800之第一表面806中。如圖8中所示,凹坑802允許組件804位置更靠近基板800之第二表面808。此可提供一或多個優點,包括(例如)相比組件804未被至少部分安置於由凹坑802界定之容積內的實例更薄之器件,及組件804與基板800之第二表面808之間的材料得以減少。
組件804可包括(例如)一電子模組,諸如,電子模組604(圖6)。該電子模組可包括(例如)光學感測器或IR感測器,連同隨附處理電路。因為基板800之第二表面808與組件804之間存在較少材料,所以與未包括凹部之基板相比,光學或IR感測器之路徑長度可減小。在一些實例中,此可減少由基板800引起之變形。
在一些實例中,凹坑802可為位置鄰近凹坑802之電子模組(例如,光學感測器或IR感測器)的聚焦鏡。作為其他實例,凹坑802可為用於電子器件之顯示器的透鏡,例如,用於(例如)電視遙控、行動計算器件或類似者之顯示器之一部分的放大透鏡;用於太陽電池板之集光器(聚焦)透鏡、用於藉由凹坑802與凹坑802下方之影像之組合形成的三維(3D)光學效應之透鏡;或類似者。
在一些實例中,凹坑802可經塗佈、層壓或氣相沈積有一或多個塗層。在一些個例中,塗層可包括一光學塗層,諸如,抗反射塗層、高反射體塗層、介電塗層(例如,使用具有與基板800不同之折射率之一或多種材料),或類似者。在其他實例中,該塗層可包括抗刮擦塗層。在其他實例中,該塗層可包括發光塗層。舉例而言,當所使用之凹坑802被用作觸敏型或壓敏型輸入器件中之按鈕時,發光塗層可允許使用者更容易地使該按鈕位於低亮度位置中。
在其他實例中,組件804可包括一觸覺器件。藉由使觸覺器件至少部分位於由凹坑802界定之容積內,觸覺器件可位置更靠近基板800之第二表面808。在一些實例中,使觸覺器件位置更靠近第二基板808可減少在第二表面808處產生類似觸覺效應所需的電力。此外,在一些實例中,使觸覺器件位置更靠近第二基板808可促進更高清晰度觸覺信號。更高清晰度觸覺信號可包括被更局部化於(例如)最接近觸覺器件(而非最接近整合觸覺器件之器件的較大區或容積)的一位置處的觸覺信號。
在一些實例中,凹坑802可經定大小,使得該觸覺器件經安置,實質上完全位於由凹坑802界定之容積內。此可對觸覺器件提供保護,且亦可增強自觸覺器件至基板800之震動傳輸的效率。在一些實例中,觸覺器件及凹坑802可經定大小,使得觸覺器件不接觸凹坑802之側壁(例如,觸覺器件僅在凹坑802中的靠近第二表面808之位置處 接觸基板800)。此亦可增強自觸覺器件至基板800之震動傳輸的效率。
在一些實例中,觸覺器件可產生觸感或動覺。如本文中所使用,觸覺器件產生震動、紋理或熱,而動覺器件為主動器件(諸如,壓電致動器)或提供阻力回饋。
在一些實例中,組件804可包括存在敏感型器件之組件,諸如,電容性感測器。在一些實例中,類似於觸覺器件,使存在敏感型感測器位置更靠近第二表面808可減少在第二表面808處產生感測敏感性所需的電力,且此外可允許併有基板800之器件更薄。
在其他實例中,替代組件804至少部分位於由凹坑802界定之容積內且第二基板808為面朝使用者之表面,凹坑802可經定向於基板的面朝使用者之表面上。圖9為說明一實例總成900之概念及示意圖,該實例總成包括一基板902、一凹坑904及位置鄰近與該凹坑904相對之一表面910的一組件906。凹坑904經界定於基板900之第一表面908中,且組件906位置鄰近第二表面910。
在一些實例中,組件906可為一電子模組(例如,圖6之電子模組604),且凹坑904可允許電子模組在模組與基板908之相對側上的環境之間具有較少材料。另外或替代地,凹坑904可經組態為用於聚焦電子模組之感測器上之光的透鏡。
在其他實例中,組件906可為一存在敏感型感測器。凹坑904可經組態為(例如)作為觸敏型或存在敏感型輸入器件之一部分的觸覺按鈕。舉例而言,基板902可形成用於存在敏感型輸入器件之一蓋玻璃。該存在敏感型輸入器件可基於(例如)電阻性感測、表面聲波感測、電容性感測、紅外線感測、光學感測、分散信號感測、聲脈波感測或任何其他適當存在敏感型技術操作。在各種實例中,存在敏感型輸入器件可包括一計算器件(諸如,智慧型手機或平板電腦、汽車使 用者介面或類似者)或與該計算器件相關聯。因為凹坑904在與表面908及一平滑彎曲部會合時界定一相對清晰邊緣,所以凹坑904可易於由使用者僅使用觸碰來定位。此可使得凹坑904適用作用於接收使用者輸入之觸覺按鈕。此在凹坑904位於在正面包括一顯示器之電子器件的背部上或汽車顯示器上時可有用,其中底部可用於在看不見的情況下操作。在一些實例中,觸覺按鈕可與專用功能相關聯(諸如,主頁功能、返回功能),或可組態或經組態以執行單一相關聯應用程式,例如,為專用於該相關聯應用程式之啟動按鈕。在其他實例中,觸覺按鈕可與取決於位於觸覺按鈕下方之顯示器件處所顯示之內容的功能相關聯。
在其他實例中,組件906可為一生物測定感測器。凹坑904可呈現一可再現表面,在該可再現表面處,使用者可將其指尖呈現至生物測定感測器。實例生物測定感測器包括指紋感測器、生物醫學感測器或其他診斷器件。
在一些實例中,圖8及圖9中說明之實例可與介於凹坑與基板之相對表面之間的一圓柱形通道(例如,圖3之圓柱形通道340或圖4之圓柱形通道440)組合。圓柱形通道440可提供用於電連接自基板800或900之一側行進至基板800或900之相對側的通路。
舉例而言,圖10為說明實例總成1000之概念及示意圖,該實例總成包括形成於基板1002之第一表面1008中的一凹坑1004及位置鄰近該基板1002之第二表面1010的一組件1006。另外,總成1000包括在凹坑1004與第二表面1010之間延伸的一圓柱形通道1012。圓柱形通道1012可提供用於安置於凹坑1004內之組件與組件1006之間的電連接之通路。
在其他實例中,組件可安置於圓柱形通道1012內。舉例而言,壓力感測器可安置於圓柱形通道1012內,其中該壓力感測器之一表面 在凹坑1004之表面附近,使得該壓力感測器可感測施加至凹坑1004之表面的壓力。以此方式,凹坑1004可為在壓力經施加至凹坑1004之表面時致動的一按鈕。在一些實例中,凹坑1004可位於器件的使用者難以看見或視覺注視之一位置處。舉例而言,凹坑1004可位於行動計算器件(例如,智慧型手機或平板電腦)之背部(與螢幕相對之側)上,或可為汽車使用者介面之部分。凹坑1004可允許使用者主要或僅使用觸碰(而非依賴於視力)定位按鈕。
作為另一實例,可將揚聲器或麥克風定位於圓柱形通道1012內,且凹坑1004可充當揚聲器或麥克風之波導。此可增強揚聲器或麥克風之效率。
圖11為說明實例總成1100之概念及示意圖,該實例總成包括形成於基板1102之第一表面1108中的第一凹坑1104,及形成於基板1102之第二表面1110中的第二凹坑1106。另外,總成1100包括在第一凹坑1104與第二凹坑1106之間延伸的一圓柱形通道1118。總成1100進一步包括鄰近第一表面1108之儲集器1114,及附接至第一表面1110且覆蓋第二凹坑1106之可撓性薄膜1112。
總成1100可為回應於預定事件可用的一實體抬高按鈕。舉例而言,總成1100可為用於顯示器之蓋玻璃的一部分。回應於一使用者介面元件顯示於與總成1100(例如,與第二凹坑1106)對齊之一位置處的顯示器處,控制模組可得按鈕抬高,呈現一實體按鈕,使用者可與該實體按鈕互動以選擇該使用者介面元件。
圖11說明在偏轉位置中之可撓性薄膜1112,其對應於正被抬高之按鈕。為使可撓性薄膜1112偏轉,迫使儲集器1114內之流體1116(例如,液體、氣體或聚合物)穿過圓柱形通道1118至第二凹坑1106。流體1116之壓力使可撓性薄膜1112偏轉,從而使薄膜1112自第一表面1110突出。當不再需要按鈕時(例如,當使用者介面元件不再顯示於 顯示器處時),施加於儲集器1114內之流體1116上的壓力可減小,此允許流體自第二凹坑1106流回至儲集器1114中。隨著流體之壓力減小,薄膜1112可不再偏轉。在一適當流體壓力下,薄膜1112可形成實質上平行於表面1110且與該表面共面之一表面。
在一些實例中,凹部可不形成為一凹坑。替代地,凹部可形成為凹陷環或具有成形為一段環面之一表面的凹槽。圖12A及圖12B為說明包括一凹陷環1202之一實例基板1200之概念及示意圖,該凹陷環具有成形為一段環面之一表面。凹陷環1202界定凹陷環1202內之一平線區1204。在一些實例中,凹陷環1202可為第一使用者介面元件(例如,基板1200之第一存在敏感部分),且平線區1204可為第二使用者介面元件(例如,基板1200之第二存在敏感部分)。舉例而言,凹陷環1202可充當旋鈕或可旋轉控制,而平線區1204可充當按鈕。在一些實例中,作為凹陷環1202內之部分包括平線區1204的代替,該部分可包括一凹坑或其他凹部。
儘管前述實例已描繪包括單一凹部(例如,凹坑)之總成,但在其他實施中,總成可包括按一陣列形成之複數個凹部。圖13至圖15為說明凹坑之實例陣列之概念及示意圖。如圖13中所示,基板1300可包括凹坑1302a至1302e之線性陣列。在一些實例中,凹坑1302a至1302e可經形成,使得該等凹坑至少部分重疊,如圖13中所示。在其他實例中,凹坑1302a至1302e可經形成,使得該等凹坑不重疊。
圖14為說明包括凹坑1402之一陣列的基板1400之概念及示意圖。圖14之實例中的陣列包括一規則網格,其中凹坑1402實質上按照行(例如,在圖14之y軸方向上,其中僅出於說明之目的展示正交的x-y-z軸)及列(例如,在x軸方向上)對準。在其他實例中,凹坑1402可在x軸、y軸或兩者上彼此偏移。隨著凹坑1402經遍及基板1400之區間隔,觸覺器件(或其他組件)可經遍及基板1400之區間隔。藉由遍及基 板1400之區域間隔觸覺器件,觸覺器件之陣列可用以在基板1400之複數個位置處提供局部化觸覺回饋。此可允許觸覺回饋被實質上局部化於最接近基板1400的發生觸碰事件之位置的一位置。
圖15為說明包括凹坑1502之一陣列的另一實例基板1500之概念及示意圖。如圖15之實例中所示,凹坑1502之陣列形成於類似於QWERTY鍵盤佈局之一組態中。圖15亦說明複數個字元1504。複數個字元1504中之各別者實質上與凹坑1502中之各別者對準。以此方式,凹坑1502中之每一者可充當針對複數個字元中之一對應者的按鈕。舉例而言,存在敏感感測器(例如,電容性感測器或壓力感測器)可位於凹坑1502中之每一者處,從而允許使用者藉由接觸凹坑1502中之各別者而選擇該字元。在一些實例中,複數個字元1504可顯示在鄰近基板1500之一顯示器件處,且基板1500可包括一蓋玻璃。以此方式,複數個字元1504可能夠改變為(例如)其他字元或反映選定格式化選項(例如,豐富文字格式化)。在其他實例中,複數個字元1504可經印刷或以其他方式永久性地形成於基板1500之下的一層中。
在其他實例中,替代處在類似於QWERTY鍵盤佈局之組態中的凹坑1502之陣列,凹坑1502之陣列可以任何選擇之佈局形成。可基於基板1500將被投入之用途而選擇該佈局。舉例而言,凹坑1502之陣列在被用作汽車使用者介面(例如,用於氣候控制、音訊控制或類似者)時可與在被用作遙控(例如,用於電視或立體聲)時具有不同佈局。
在其他實例中,器件或總成可包括形成於電子器件之外殼或蓋片(例如,蓋玻璃)中(例如,在外殼或蓋片中的使用者手指可在拿著該電子器件時擱置的位置處)的一凹部陣列。此等凹部陣列可充當輔助使用者抓握電子器件或用手將電子器件固持於特定位置中之特徵。圖16為說明其中形成有四個凹部1602、1604、1606及1608之一實例蓋片1600之概念及示意圖。在圖16中描繪之實例中,凹部1602至1608為凹 坑。在其他實例中,凹部1602至1608中之至少一者可包括不同形狀,諸如,橢圓形凹部、溝槽、卵形凹部或環形凹部。另外,在一些實例中,蓋片1600可包括比四個凹部1602至1608少或多之凹部。
凹部1602至1608中之每一者可在經判定大致為使用者在將電子器件固持於特定位置或定向中時擱置其手指(例如,拇指)處的一位置處形成於蓋片1600中。舉例而言,第一凹部1602及第二凹部1604可經定位使得當使用者將電子器件固持於第一位置或定向中時,使用者之拇指分別擱置於第一凹部1602及第二凹部1604上或附近。作為另一實例,第三凹部1606及第四凹部1608可經定位使得當使用者將電子器件固持於第二位置或定向中時,使用者之拇指分別擱置於第三凹部1606及第四凹部1608上或附近。以此方式,凹部1602至1608可充當用於使用者在與電子器件互動時的定位輔助。
圖17為說明一外殼1700之一實例部分之概念及示意圖,該實例部分包括可充當用於使用者在與電子器件互動時的夾持輔助或定位輔助之複數個凹部1702至1716。與圖16中描繪之實例對比,複數個凹部1702至1716形成於電子器件之外殼1700的部分中。舉例而言,外殼1700之部分可界定實質上與由電子器件之顯示器界定之表面相對的一表面,意即,外殼1700之部分可為電子器件的背部。在一些實例中,電子器件可為攜帶型計算器件,諸如,膝上型電腦、平板電腦或智慧型手機。在圖17中描繪之實例中,凹部1702至1716為凹坑。在其他實例中,凹部1702至1716中之至少一者可包括不同形狀,諸如,橢圓形凹部、溝槽、卵形凹部或環形凹部。
在一些實例中,如圖17中所展示,第一凹部1702、第二凹部1704、第三凹部1706及第四凹部1708可以一實體組態定位,使得當使用者正拿著電子器件時,使用者一隻手的食指、中指、無名指及小指分別擱置於第一凹部1702、第二凹部1704、第三凹部1706及第四凹部 1708上或附近。類似地,第五凹部1710、第六凹部1712、第七凹部1714,及第八凹部1716可以一實體組態定位,使得當使用者正拿著電子器件時,使用者另一隻手的食指、中指、無名指及小指分別擱置於第五凹部1710、第六凹部1712、第七凹部1714,及第八凹部1716上或附近。以此方式,凹部1702至1716可充當用於使用者在與電子器件互動時之定位輔助。在一些實例中,替代包括凹部1702至1716之單一集合,外殼1700之部分可包括複數個凹部集合,例如,以容納使用者的具有不同大小之手。
在本發明之方法的開發過程中,本發明之發明者開發研磨粒子及經調適以供本發明之方法使用的用於製作該等研磨粒子之方法。現將詳細論述此等。
可使用諸如(例如)圖2A中之結構化研磨部件132的結構化研磨劑來形成用於實踐本發明之磨輪、磨筒、磨輥及磨帶。在一方法中,將結構化研磨劑之條帶黏附至支撐輪(通常配合於合適機械收緊系統中以連接至驅動源)之周邊表面(意即,邊緣)。儘管可使用能夠形成緊固接合之任何材料,但合適黏著劑之實例包括膠及環氧樹脂。
雖然在圖2A中,結構化研磨部件132被緊固至支撐輪,但藉由省略支撐輪,可例如根據熟知技術製造結構化磨帶。
合適結構化研磨劑具有緊固至襯底之一主要表面的一結構化研磨層。合適襯底通常具有一正面及一背面。適用於製備襯底之材料的代表性實例包括聚合膜(包括塗有底漆之聚合膜)、可壓縮回彈發泡體(例如,彈性發泡體)、編織品、針織物、非編織品及其組合。為用於磨輪中,襯底較佳地包含一聚合膜。為用於磨帶中,襯底應具有足夠尺寸之穩定性及耐久性,且較佳地包含一編織或針織材料。可使用膜襯底,且該等膜襯底可包括助黏劑或防滑塗層。在一些較佳實施例中,襯底可為具有自約2密耳至8密耳(50微米至200微米)之厚度的聚 對苯二甲酸伸乙酯膜。
儘管並非要求,但襯底可對紫外線或可見輻射為透射的或不透明的,或對紫外線及可見輻射兩者均為透射的或不透明的。襯底亦可經受一或多個處理,以密封該襯底或改質襯底的一些物理性質,或進行兩者。此等處理在此項技術中係熟知的。舉例而言,布料襯底可含有飽和塗層、背部大小塗層、預先大小塗層或其任何組合。飽和塗層使得襯底飽和,且填充襯底中之小開口。被塗敷至襯底之背側的背部大小塗層可在使用期間保護纖維或紗繩。預先大小塗層被塗敷至襯底之正面。布料之正面上的預先大小塗層起到密封布料的作用。適用於處理布料之樹脂的實例包括酚醛樹脂、乳膠、環氧樹脂、丙烯酸酯、丙烯酸酯環氧樹脂、丙烯酸酯胺甲酸乙酯、聚酯、澱粉及其組合。用於處理布料之樹脂可進一步包含添加劑,諸如,填料、纖維、耦合劑、潤濕劑、染料及顏料。
結構化研磨層可藉由以下步驟形成於襯底上:用研磨粒子與可固化黏合劑前驅體之混合物填充生產工具中之腔,使襯底與該生產工具及黏合劑前驅體接觸,且接著充分固化黏合劑前驅體,使得襯底與生產工具之分離使形成於生產工具中之成形研磨劑複合物保持緊固至襯底,藉此形成一結構化研磨層。
結構化研磨層緊固定至襯底,使得在意欲之使用期間不與襯底分離。成形研磨劑複合物可具有任何形狀,但通常包含角椎體(例如,3面或4面角椎體)、截角錐(例如,3面或4面截角錐)、稜柱(例如,3、4或6面稜柱)、桿、圓錐體、截圓錐及其組合。可使用不同成形之研磨劑複合物及/或不同高度之成形研磨劑複合物的組合。舉例而言,角錐狀成形研磨劑複合物可與具有較小高度之截角錐狀成形研磨劑複合物散置開。成形研磨劑複合物可為規則(所有面相同)或不規則的。
成形研磨劑複合物界定結構化研磨層,且通常按密集配置(例如,陣列)配置,其中儘管至少一些鄰近研磨劑複合物之間的分離係准許的,但鄰近成形研磨劑複合物在其各別底座處彼此接觸。外形結構化研磨層中可存在間隙(例如,條帶)。
儘管亦可使用較大或較小高度,但成形研磨劑複合物相對於襯底之高度通常處於自10微米至900微米之範圍中。更通常地,研磨劑複合物相對於襯底之高度處於自50微米至850微米之範圍中,或甚至處於自75微米至800微米之範圍中。
儘管亦可使用較大或較小研磨劑複合物密度,但在一些實施例中,外形結構化研磨層中的研磨劑複合物之面積密度通常處於自每平方吋至少1,000、10,000或甚至至少20,000研磨劑複合物(例如,每平方公分至少150、1,500或甚至7,800研磨劑複合物)直至且包括每平方吋50,000、70,000或甚至多達100,000研磨劑複合物(直至且包括每平方公分7,800、11,000或甚至多達15,000研磨劑複合物)的範圍中。
成形研磨劑複合物亦可包含通常與研磨粒子具有相同數量級之大小的稀釋劑粒子。此等稀釋劑粒子之實例可包括石膏、大理石、石灰石、燧石、二氧化矽、玻璃氣泡、玻璃珠及矽酸鋁。
待用以形成研磨劑複合物之混合物包含分散於黏合劑前驅體中之複數個研磨粒子。如本文中所使用,術語「混合物」意謂包含分散於黏合劑前驅體中之複數個研磨粒子的任何組合物。較佳地,該混合物為可流動的。然而,若該混合物不可流動,則可藉由其他方式(例如,熱、壓力或兩者)將該混合物擠壓或強迫至生產工具之接觸表面上或至襯底之前表面上。該混合物可特性為可保形,亦即,可迫使該混合物呈與生產工具之接觸表面及襯底之前表面相同的形狀、輪廓或外形。
儘管亦可使用其他大小,但研磨粒子通常具有範圍為自約0.1微 米至100微米、較佳地自約0.2微米至50微米且更較佳地自0.5微米至45微米之大小。適合於在根據本發明之結構化研磨劑中使用的研磨粒子之實例包括熔融氧化鋁、陶瓷氧化鋁、經熱處理之氧化鋁、白氧化鋁、綠碳化矽、碳化矽、氧化鋁、氧化鋯、金剛石、二氧化鈰、立方氮化硼、石榴石、二氧化矽或其組合。片語「研磨粒子」包括黏合在一起以形成聚結塊之個別研磨粗粒及複數個個別研磨粗粒兩者。研磨粒子可於其上具有一表面處理。在一些個例中,表面處理可增加至黏合劑之黏著力,更改研磨粒子之研磨特性或類似者。表面處理之實例包括耦合劑(例如,矽烷耦合劑)、鹵化物鹽、包括二氧化矽之金屬氧化物、耐火金屬氮化物及耐火金屬碳化物。
黏合劑前驅體能夠藉由能量(較佳地輻射能,更佳地來自紫外線、可見光或電子束源之輻射能)固化。其他能量源包括紅外線、熱及微波。較佳地,能量不不利地影響用於本發明之方法中的生產工具,因此,該工具可重新使用。黏合劑前驅體可經由自由基機制或陽離子機制聚合。能夠藉由曝露至輻射能而聚合之黏合劑前驅體的實例包括:(甲基)丙烯酸酯、丙烯酸酯胺基甲酸酯、丙烯酸酯環氧樹脂、乙烯不飽和化合物、具有懸垂不飽和羧基之胺基塑膠衍生物、具有至少一懸垂丙烯酸酯基團之異氰尿酸酯衍生物、具有至少一懸垂(甲基)丙烯酸酯基團之異氰酸酯衍生物、乙烯醚、環氧樹脂及其組合。如本文中所使用,術語「(甲基)丙烯酸酯」指丙烯酸酯及/或甲基丙烯酸酯。
若將使用紫外線輻射或可見光輻射,則較佳地,黏合劑前驅體進一步包含自由基光引發劑及/或陽離子光催化劑以促進黏合劑前驅體之固化。自由基光引發劑之實例包括有機過氧化物、偶氮化合物、醌、二苯甲酮、亞硝基化合物、醯基鹵化物、腙、巰基化合物、吡喃基化合物、雙咪唑、膦氧化物、氯烷三嗪、安息香醚、二苯基乙二 酮、噻噸酮(thioxanthone)、苯乙酮衍生物、敏化錪鹽及其組合物。
陽離子光催化劑產生酸源,(例如)以起始環氧樹脂之聚合。陽離子光催化劑可包括具有鎓陽離子之鹽,及含有金屬或類金屬之錯陰離子的鹵素。其他陽離子光催化劑包括具有有機金屬錯合物陽離子之鹽,及含有金屬或類金屬之錯陰離子的鹵素。陽離子光催化劑進一步描述於美國專利第4,751,138號(Tumey等人)及第4,985,340號(Palazzotto等人)中。
除輻射可固化樹脂之外,黏合劑前驅體可進一步包含可藉由輻射能之外的能量源固化的樹脂,諸如,縮合可固化樹脂。此等縮合可固化樹脂之實例包括酚樹脂、三聚氰胺-甲醛樹脂及尿素-甲醛樹脂。
黏合劑前驅體可進一步包含可選添加劑,諸如,填料(包括助磨劑)、纖維、潤滑劑、潤濕劑、表面活性劑、顏料、染料、耦合劑、塑化劑及懸浮劑。可調整此等材料之量以提供所要的性質。填料之實例包括碳酸鈣、二氧化矽、石英、硫酸鋁、黏土、白雲石、偏矽酸鈣及其組合物。助磨劑之實例包括四氟硼酸鉀、冰晶石、硫、黃鐵礦、石墨、氯化鈉及其組合。混合物可含有高達70重量百分比(wt.%)(通常高達40重量%,較佳地自1重量%至10重量%,且更較佳地自1重量%至5重量%)之填料或助磨劑。
可藉由較佳地用低剪力混合器混合成份來製備混合物。亦可使用高剪力混合器。通常,將研磨粒子逐漸添加至黏合劑前驅體中。另外,最小化混合物中之氣泡的量係可能的。此可藉由在混合步驟期間應用真空來實現。
在製造期間,輻射能通常經由生產工具及/或襯底傳輸且至混合物中,以至少部分固化黏合劑前驅體。片語「部分固化」意謂該黏合劑前驅體經聚合至所得混合物自生產工具脫模之一狀態。黏合劑前驅體一旦自生產工具移除便可藉由任何能量源完全固化,諸如,熱能或 輻射能。黏合劑前驅體亦可在成形研磨劑複合物自生產工具移除之前完全固化。
較佳用於根據本發明之結構化研磨劑的輻射能之源包括電子束、紫外光及可見光。其他輻射能之源包括紅外線及微波。亦可使用熱能。可以大約2百萬雷得(Mrad)至25Mrad之劑量(較佳地,以約10Mrad至20Mrad之劑量)使用亦被稱為游離輻射之電子束輻射。紫外線輻射指具有在約200奈米至約400奈米之範圍內(較佳地,在約250奈米至400奈米之範圍內)之波長的非微粒輻射。較佳地,紫外線輻射由紫外光提供。可見輻射指具有在約400奈米至約800奈米之範圍內(較佳地,在約400奈米至約550奈米之範圍內)之波長的非微粒輻射。
若輻射能係經由生產工具及/或襯底傳輸且直接傳輸至混合物中,則較佳地,使製造生產工具及/或襯底之材料不吸收適當量之輻射能或由該輻射能降級。舉例而言,若使用電子束能,則較佳地,不自纖維素材料製成生產工具及/或襯底,因為電子將使纖維素降級。若使用紫外線輻射或可見光輻射,則生產工具及/或襯底材料應分別傳輸足夠的紫外線或可見光輻射,以引起所要級別之固化。
應在足以避免藉由輻射之源造成的工具及/或襯底之降級的速度下操作生產工具。在生產工具及/或襯底對由輻射之源造成的降級具有相對高抵抗性之實例中,可在相對較低速度下操作生產工具。在生產工具及/或襯底對由輻射之源造成的降級具有相對低抵抗性之實例中,可在相對較高速度下操作生產工具。簡而言之,生產工具之適當速度取決於製造生產工具及/或襯底之材料。
生產工具可呈皮帶之形式,例如,無端皮帶、薄片、連續薄片或腹板、塗佈輥、安裝於塗佈輥上之套筒或模。生產工具的將接觸混合物之表面可為平滑的或可具有外形或圖案。此表面在本文中被稱作「接觸表面」。若生產工具呈皮帶、薄片、腹板或套筒之形式,則該生 產工具將具有一接觸表面及一非接觸表面。若生產工具呈輥之形式,則該生產工具將僅具有一接觸表面。由根據本發明之結構化研磨劑之方法形成的研磨粒子之外形將具有生產工具之接觸表面之圖案的逆圖案。生產工具之接觸表面的圖案將通常特性在於複數個腔或凹部。此等腔之開口可具有任何形狀,諸如,規則或不規則矩形、半圓形、圓形、三角形、正方形、六邊形或八邊形。該等腔之壁可為垂直的或錐形的。由該等腔形成之圖案可根據一指定計劃配置,或可為隨機的。該等腔可抵靠彼此對接。
可用以建構生產工具之熱塑性材料包括聚酯、聚碳酸酯、聚(醚碸)、聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚胺甲酸酯、聚氯乙烯、聚烯烴、聚苯乙烯或其組合。熱塑性材料可包括添加劑,諸如,塑化劑、自由基清除劑或穩定劑、熱穩定劑、抗氧化劑及紫外線輻射吸收劑。
熱塑性生產工具可(例如)根據以下程序製成。首先提供一主工具。該主工具較佳由金屬(例如,鎳)製成。主工具可由任何習知技術(諸如,雕刻、滾齒、滾紋、電鑄、金剛石車削或雷射加工)製造。主工具應具有生產工具之表面所要的圖案之逆圖案。熱塑性材料可藉由主工具壓印以形成圖案。可在熱塑性材料處於可流動狀態中時進行壓印。在被壓印之後,可冷卻熱塑性材料以引起凝固。
生產工具亦可由經固化熱固性樹脂製成。可根據以下程序製造由熱固性材料製成之生產工具。將未經固化之熱固性樹脂塗敷至先前描述之類型的主工具。雖然未經固化之樹脂在主工具之表面上,但該樹脂可藉由加熱進行固化或聚合,便利該樹脂將經設定以具有主工具之表面之圖案的逆形狀。接著,自主工具之表面移除經固化之熱固性樹脂。生產工具可由經固化之可輻射固化樹脂製成,諸如,丙烯酸酯胺基甲酸酯寡聚物。經輻射固化之生產工具係按與由熱固性樹脂製成之生產工具相同的方式製造,例外情況為固化係藉由至輻射之曝露而 進行(例如,紫外線輻射)。
生產工具之接觸表面亦可含有脫模塗層,以准許研磨粒子更容易地自生產工具脫模。此等脫模塗層之實例包括聚矽氧及氟化學品。
關於用於製成緊固至襯底之結構化研磨層的材料及方法之另外細節可發現於(例如)美國專利第5,435,816號(Spurgeon等人)、第5,672,097號(Hoopman)、第5,681,217號(Hoopman等人)、第5,454,844號(Hibbard等人)、第5,851,247號(Stoetzel等人)、第6,139,594號(Kincaid等人)及第8,251,774 B2號(Joseph等人)中。
各種合適的結構化研磨劑可(例如)自Saint Paul,Minnesota之3M Company以商品名稱「TRIZACT」購得。實例包括:3M TRIZACT LAPPING FILM 162XA(46微米標稱級,莫氏硬度<3);3M TRIZACT LAPPING FILM ALUMINUM OXIDE 268XA(在5微米、10微米、20微米及35微米標稱級中可用);3M TRIZACT LAPPING FILM CERIUM OXIDE M-568XA(0.5微米標稱級);3M TRIZACT DIAMOND LAPPING FILM(在0.5微米、2微米及9微米金剛石標稱級中可用);3M TRIZACT DIAMOND TILE 677XA結構化研磨薄片(在3微米、6微米、9微米及20微米金剛石標稱級中可用)。可接著根據已知方法將因而製備之結構化研磨劑轉換成磨帶。亦可將其緊固至支撐輪之周邊表面以形成一磨輪。
較佳地,結構化研磨層之寬度小於或等於研磨粒子之直徑(在使用輪的狀況下)的約1/8(百分之12.5)、小於1/10(百分之10)或甚至小於1/20(百分之5),及/或所要的凹部之大小及形狀(例如,凹坑之直徑或環之寬度(意即,寬度而非直徑))。通常,結構化研磨層之寬度及輪之直徑的選擇將由特定應用規定,且將由凹坑之大小及研磨過程之精度及速度判定。
選擇本發明之實例
在第一實例中,本發明提供一種方法,該方法包括形成包含一基板及附接至該基板之一第一表面之組件的一總成,其中該基板進一步包含實質上與該第一表面相對之一第二表面。該方法亦可包括使一研磨物件之一結構化研磨層與該基板之該第二表面摩擦接觸。該研磨物件可包括沿著一支撐部件之一周邊表面安置的一結構化研磨部件,且該結構化研磨部件包含該結構化研磨層,該結構化研磨層包含緊固至一襯底之成形研磨劑複合物。該襯底可最接近該支撐部件,且該成形研磨劑複合物包含保留於一黏合劑材料中之研磨粒子。該方法可進一步包括相對於該基板之該第二表面縱向前移該結構化研磨層,及圍繞實質上垂直於該基板之該第二表面之一旋轉軸線旋轉該基板,使得該結構化研磨層維持與該基板之該第二表面之接觸且研磨該第二表面,藉此於其中形成一凹部。
在第二實例中,本發明提供根據該第一實例之一方法,其中該方法係在不存在附加鬆散研磨粒子或研磨漿之情況下進行。
在第三實例中,本發明提供根據該第一實例之一方法,其中該凹部包含以下各者中之至少一者:一凹坑、橢圓形凹部、一卵形凹部、一溝槽及一環形凹部,且其中該凹部之曲率半徑在實質上垂直於該第二表面之至少一平面上實質上一致。
在第四實例中,本發明提供根據該第一實例之一方法,其中該基板具有延伸穿過其的垂直於該基板之該表面的一圓柱形通道,且其中該旋轉軸線與該圓柱形通道共線。
在第五實例中,本發明提供根據該第一實例之一方法,其中該基板係選自由一玻璃基板及一藍寶石基板組成之群組。
在第六實例中,本發明提供根據該第一實例之一方法,其中該組件係選自由一電子模組、一顯示器之一組件、一生物測定感測器、一生物醫學感測器、一揚聲器、一麥克風、一觸覺器件、一存在敏感 感測器及其組合組成之群組。
在第七實例中,本發明描述一種方法,該方法包括:形成包含一改質表面之一經處理基板;及使一研磨物件之一結構化研磨層與該基板之該改質表面摩擦接觸。該研磨物件可包括沿著一支撐部件之一周邊表面安置的一結構化研磨部件,且該結構化研磨部件包含該結構化研磨層,該結構化研磨層包含緊固至一襯底之成形研磨劑複合物。該襯底可最接近該支撐部件,且該成形研磨劑複合物包含保留於一黏合劑材料中之研磨粒子。該方法可進一步包括相對於該基板之該改質表面縱向前移該結構化研磨層,且圍繞實質上垂直於該基板之該改質表面的一旋轉軸線旋轉該基板,使得該結構化研磨層維持與該基板之該改質表面之接觸且研磨該改質表面,藉此於其中形成一凹部。
在第八實例中,本發明提供根據該第七實例之一方法,其中形成該經處理基板包含將一膜塗佈或層壓至一基板以形成該改質表面。
在第九實例中,本發明提供根據該第七實例之一方法,其中形成該經處理玻璃基板包含離子交換處理一玻璃基板之一表面以形成該改質表面。
在第十實例中,本發明提供根據該第七實例之一方法,其中該經處理基板係選自由一經處理玻璃基板及一經處理藍寶石基板組成之群組。
在第十一實例中,本發明提供根據該第七實例之一方法,其中該方法係在不存在附加鬆散研磨粒子或研磨漿之情況下進行。
在第十二實例中,本發明描述一種物件,該物件包括一基板,該基板包含界定一凹部之一表面。根據此實例,該凹部具有針對該凹部之一深度之至少約98%的實質上垂直於該表面之至少一平面中的一實質上一致之曲率半徑,且該凹部之該深度係自該表面之該平面量測至該凹部的在實質上與該表面之該平面正交之一方向上最遠離該表面 之一點。
在第十三實例中,本發明描述根據該第十二實例之一物件,其中自該凹部至該基板之該表面的邊緣滾降被限為小於該凹部之該深度的約2%。
在第十四實例中,本發明描述根據該第十二實例之一物件,其中該基板包含玻璃或藍寶石中之至少一者。
在第十五實例中,本發明描述根據該第十二實例之一物件,其中該物件包含包括一外殼及顯示器之一電子器件,且其中該基板包含該外殼的面朝該顯示器之一相對方向的一部分。
在第十六實例中,本發明描述根據該第十二實例之一物件,其中該表面界定複數個凹部,且其中該等凹部位於該表面的經選擇使得一使用者之一各別手指在該使用者正在一選定定向上拿著該電子器件時將擱置於該複數個凹部中之各別凹部處或附近的位置。
在第十七實例中,本發明描述根據該第十二實例之一物件,其中該物件包含包括一顯示器之一電子器件,且其中該基板包含該顯示器之一蓋片。
在第十八實例中,本發明描述根據該第十二實例之一物件,其進一步包含選自由一電子模組、一顯示器之一組件、一生物測定感測器、一生物醫學感測器、一揚聲器、一麥克風、一觸覺器件、一存在敏感感測器及其組合組成之群組的一組件,且其中該組件附接至該基板。
在第十九實例中,本發明描述根據該第十八實例之一物件,其中該表面包含一第一表面,其中基板進一步包含實質上與該第一表面相對之一第二表面,且其中該組件附接至最接近該凹部之該第二表面。
在第二十實例中,本發明描述根據該第十八實例之一物件,其 中該組件至少部分安置於由該凹部界定之一容積內。
在第二十一實例中,本發明描述根據該第十二實例之一物件,其中該表面包含一第一表面,其中基板進一步包含實質上與該第一表面相對之一第二表面,該物件進一步包含於該凹部與該第二表面之間延伸的一圓柱形通道。
在第二十二實例中,本發明描述很據該第二十一實例之一物件,其進一步包含至少部分安置於該圓柱形通道內之一組件,其中該組件係選自由一壓力感測器、一麥克風、一揚聲器、一電導體及其組合組成之群組。
在第二十三實例中,本發明描述根據該第二十一實例之一物件,其進一步包含覆蓋該凹部且附接至該第一表面之一可撓性薄膜,及安置於該凹部及該圓柱形通道中之液體,且其中該組件包含一儲集器。
在第二十四實例中,本發明描述根據該第十二實例之一物件,其中該凹部包含一凹坑、一橢圓形凹部、一卵形凹部、一溝槽及一環形凹部中之至少一者。
在第二十五實例中,本發明描述一種總成,該總成包括包含一凹部之一基板,及位置鄰近該凹部且附接至該基板之一組件。該凹部係藉由以下步驟形成:使一研磨物件之一結構化研磨層摩擦與該基板之一表面接觸,相對於該基板之該表面縱向前移該結構化研磨層,及圍繞實質上垂直於該基板之該表面的一旋轉軸線旋轉該基板,使得該結構化研磨層維持與該基板之該表面之接觸且研磨該表面,藉此於其中形成該凹部。該研磨物件可包括沿著一支撐部件之一周邊表面安置的一結構化研磨部件,且該結構化研磨部件包含該結構化研磨層,該結構化研磨層包含緊固至一襯底之成形研磨劑複合物。該襯底可最接近該支撐部件,且該成形研磨劑複合物包含保留於一黏合劑材料中之 研磨粒子。
在第二十六實例中,本發明提供根據該第二十五實例之一方法,其中該組件至少部分安置於由該凹部界定之一容積內。
在第二十七實例中,本發明提供根據該第二十五實例之一方法,其中該組件係選自由一電子模組、一顯示器之一組件、一生物測定感測器、一生物醫學感測器、一揚聲器、一麥克風、一觸覺器件、一存在敏感感測器及其組合組成之群組。
在第二十八實例中,本發明提供根據該第二十五實例之一方法,其中該凹部形成於該基板之一第一表面中,且其中該組件位置鄰近實質上與該第一表面相對之一第二表面。
在第二十九實例中,本發明提供根據該第二十五實例之一方法,其中該凹部包含一凹坑、一橢圓形凹部、一卵形凹部、一溝槽及一環形凹部中之至少一者。
實例
除非另有指出,否則本說明書之實例和其他部分中之所有份額、百分比、比率等係以重量計。
測試方法 輪廓測繪
接觸輪廓測繪係使用可自Milpitas California之KLA-Tencor Corporation購得之P16+觸控筆測繪器進行。掃描長度為8.0mm且掃描速率為100μm/s。觸控筆上之負載為0.5mg,且觸控筆筆尖半徑為0.15μm。對使用本發明中描述之技術形成的具有描述為球體之一部分之一表面的凹坑執行接觸輪廓測繪。該凹坑具有針對該特徵之至少約98%深度的一實質上一致(例如,一致或近乎一致)之曲率半徑(ROC)(其中凹部之深度係自該凹部之最低點量測至形成該凹部的該基板之表面的平面,且處於實質上與基板之該表面正交的平面的一方 向上)。該凹部之邊緣形狀係清晰的,且邊緣滾降小於凹部之總深度的約2%(例如,介於凹部之深度的約0.1%與2%之間)。相比較而言,漿料研磨製程導致變化之ROC(主要在邊緣處),且取決於該製程,導致邊緣滾降為凹部之深度的10%至20%。
實例1
此實例描述根據本發明之磨輪的製備。將可自St.Paul,Minnesota之3M Company購得的3M TRIZACT 568XA二氧化鈰研磨薄片切割成0.045吋(0.11cm)寬且12吋(30.5cm)長的條帶。將可自3M Company購得的3M SCOTCH-WELD瞬時黏著劑塗敷至研磨劑條帶之末端的背側,覆蓋該條帶之約0.5吋(1.3cm)長度。使該研磨條帶的具有黏著劑之背側接觸具有整體中心軸的88mm直徑×0.1吋(0.25cm)厚之金屬支撐部件的外周邊表面。允許該黏著劑固化。將額外黏著劑以約0.5吋(1.3cm)長度塗敷至該研磨條帶之背側。使具有研磨劑之黏著劑接觸支撐部件之外周邊表面。繼續此過程,直至支撐部件之整個周邊表面覆蓋有研磨劑。在將最後一段研磨表面緊固至周邊表面之前,將研磨條帶切割至適當長度,使得該最後一段研磨條帶不與附接至支撐部件的第一段研磨條帶重疊。允許黏著劑固化,從而產生磨輪。
實例2
此實例描述一種用於製造根據本發明之凹坑的單步驟研光方法。將實例1中產生之磨輪安裝於一可旋轉驅動之夾盤中,使得輪之主要表面與地面平行。將2吋(5.1cm)×3吋(7.6cm)×0.12cm之鈉鈣玻璃板安裝於可自Lake Bluff,Illinois之Buehler購得的#69-3000-160型號FIBERMET光學纖維拋光機之可旋轉固定件上。在將玻璃板安裝至固定件之前,使用雙面膠帶將約2吋(5.1cm)×3吋(7.6cm)×1mm之橡膠薄片安裝於固定件之面上。使用雙面膠帶將玻璃板安裝至橡膠薄片。固定器件之主要表面(意即,玻璃板安裝至之表面)與地面垂直的。拋 光機安裝於可程式化x-y平台上,使得該拋光機可橫越。具有拋光機之該平台經鄰近磨輪定位,使得磨輪之周邊表面可接觸拋光機之可旋轉固定件的中心軸。磨輪以1,000rpm旋轉,且玻璃板以150rpm旋轉。拋光機經由x-y平台橫越,使得所安裝之玻璃板的旋轉軸線接觸旋轉之磨輪的前緣。在接觸之前,使冷卻劑(8ml/min之水)流至緊鄰玻璃板之旋轉輪的邊緣上。拋光機以12μm/min之速率連續橫越至磨輪之邊緣中。拋光機之橫越持續4分鐘,在此時,拋光機處於固定位置中,且在另外30秒內繼續研光。此時,玻璃板及磨輪兩者之旋轉停止。自拋光機移除玻璃。依照上文測試方法,在玻璃板之重疊區域上進行表面輪廓儀掃描,且玻璃板經觀察具有深度為約48μm且直徑為約4.5mm之一半球形凹部。
實例3
此實例描述根據本發明之磨輪的製備。磨輪係使用與實例1相同的程序來製備,惟用可自3M Company購得的3M TRIZACT DIAMOND TILE 677XA 20μm研磨薄片替換3M TRIZACT 568XA二氧化鈰研磨薄片且研磨薄片被切割成0.100吋(0.25cm)寬且12吋(30.5cm)長之條帶除外,從而產生磨輪。
實例4
此實例描述根據本發明之磨輪的製備。磨輪係使用與實例1相同的程序來製備,惟3M TRIZACT 568XA二氧化鈰研磨劑被切割成0.075吋(0.19cm)寬且12吋(30.5cm)長之條帶除外,從而產生一磨輪。
實例5
此實例描述一種用於製造根據本發明之凹坑的兩步研光方法。實例2中描述之設備、設備組態及一般研光程序係用於兩步驟研光過程。將實例3中產生之磨輪安裝於可旋轉驅動之夾盤中。將2吋(5.1 cm)×3吋(7.6cm)×0.12cm之鈉鈣玻璃板安裝於拋光機之可旋轉固定件上。磨輪以2000rpm旋轉,且玻璃板以150rpm旋轉。再次將以20ml/min流動之水用作冷卻劑。具有拋光機之平台以1.25mm/min之速率在15秒內連續橫越至磨輪之邊緣中,在此時,拋光機處於固定位置中,且在另外5秒內繼續研光。經由平台移除玻璃板而使其不接觸磨輪,且玻璃板及磨輪之旋轉停止。自夾盤移除磨輪,且將實例4中產生之磨輪安裝於夾盤中。磨輪以1,000rpm旋轉,且玻璃板以150rpm旋轉。再次將以8ml/min流動的水用作冷卻劑。具有拋光機之平台以25μm/min之速率在2分鐘內連續橫越至磨輪之邊緣中,在此時,拋光機處於固定位置中,且在另外30秒內繼續研光。自拋光機移除玻璃。依照上文測試方法,在玻璃板之重疊區域上進行表面輪廓儀掃描(圖18中所示),且玻璃板經觀察具有深度為約340μm且直徑為約11mm之半球形凹部。半球形凹部之曲率半徑實質上等於磨輪之半徑。
比較實例A
此實例描述根據本發明之一非研磨輪的製備。非研磨輪係使用與實例1相同的程序來製備,惟用可自3M Company購得的3M POLISHING FILM 968M(非研磨材料)替換3M TRIZACT 568XA二氧化鈰研磨薄片除外,從而產生非研磨輪(意即,覆蓋有無研磨劑之拋光墊)。
比較實例B
此實例描述一種用於結合研磨漿使用非研磨輪製造凹坑之方法。實例1中描述之設備、設備組態及一般研光程序用於漿料過程。將比較實例A之非研磨輪安裝於可旋轉驅動之夾盤中。將2吋(5.1cm)×3吋(7.6cm)×0.12cm之鈉鈣玻璃板安裝於拋光機之可旋轉固定件上。非研磨輪以1,000rpm旋轉,且玻璃板以120rpm旋轉。使漿料在該過程期間流至非研磨輪/玻璃界面。漿料為去離子水中之0.5μm二 氧化鈰的10重量%混合物。具有拋光機之平台以25μm/min之速率在3分鐘內連續橫越至磨輪之邊緣中,在此時,拋光機處於固定位置中,且在另外30秒內繼續研光。自拋光機移除玻璃。依照上文測試方法,在玻璃板之重疊區域上進行表面輪廓儀掃描,且玻璃板經觀察具有深度為約45μm且直徑為約5.5mm之半球形凹部。
將實例2之結果(見圖18)與比較實例B之結果(見圖19)進行比較,使用研磨劑墊輪之研光過程產生一凹部,該凹部具有比使用非研磨墊結合二氧化鈰漿料之製程產生的凹部清晰的邊緣外形及小的直徑。
不同於在先前技術章節中,上述申請案中的針對專利證之所有引證之參考、專利或專利申請案的全部內容以一致之方式被以引用的方式併入本文中。在出現所併入之引用與本申請案之間存在不一致或矛盾之情況下,先前描述中之資訊應處於支配地位。經給出以便使一般熟習此項技術者能夠實踐所主張之發明的先前描述不應解釋為限制本發明之範疇,發明之範疇由申請專利範圍及所有等效物定義。
100‧‧‧方法
110‧‧‧凹坑
120‧‧‧基板
122‧‧‧表面
127‧‧‧固持總成
130‧‧‧磨輪
136‧‧‧結構化研磨層
162‧‧‧第一旋轉軸線
164‧‧‧第二旋轉軸線
190‧‧‧第一馬達
192‧‧‧第二馬達

Claims (29)

  1. 一種方法,其包含:形成包含一基板及附接至該基板之一第一表面之組件的一總成,其中該基板進一步包含實質上與該第一表面相對之一第二表面;使一研磨物件之一結構化研磨層與該基板之該第二表面摩擦接觸,其中該研磨物件包含沿著一支撐部件之一周邊表面安置的一結構化研磨部件,其中該結構化研磨部件包含該結構化研磨層,該結構化研磨層包含緊固至一襯底之成形研磨劑複合物,其中該襯底最接近該支撐部件,且其中該成形研磨劑複合物包含保留於一黏合劑材料中之研磨粒子;相對於該基板之該第二表面縱向前移該結構化研磨層;及圍繞實質上垂直於該基板之該第二表面之一旋轉軸線旋轉該基板,使得該結構化研磨層維持與該基板之該第二表面之接觸且研磨該第二表面,藉此於其中形成一凹部。
  2. 如請求項1之方法,其中該方法係在不存在附加鬆散研磨粒子或研磨漿之情況下進行。
  3. 如請求項1之方法,其中該凹部包含以下各者中之至少一者:一凹坑、橢圓形凹部、一卵形凹部、一溝槽及一環形凹部,且其中該凹部之曲率半徑在實質上垂直於該第二表面之至少一平面上實質上一致。
  4. 如請求項1之方法,其中該基板具有延伸穿過其的垂直於該基板之該表面的一圓柱形通道,且其中該旋轉軸線與該圓柱形通道共線。
  5. 如請求項1之方法,其中該基板係選自由一玻璃基板及一藍寶石 基板組成之群組。
  6. 如請求項1之方法,其中該組件係選自由一電子模組、一顯示器之一組件、一生物測定感測器、一生物醫學感測器、一揚聲器、一麥克風、一觸覺器件、一存在敏感感測器、一塗層及其組合組成之群組。
  7. 一種方法,其包含:形成包含一改質表面之一經處理基板;使一研磨物件之一結構化研磨層與該基板之該改質表面摩擦接觸,其中該研磨物件包含沿著一支撐部件之一周邊表面安置的一結構化研磨部件,其中該結構化研磨部件包含該結構化研磨層,該結構化研磨層包含緊固至一襯底之成形研磨劑複合物,其中該襯底最接近該支撐部件,且其中該成形研磨劑複合物包含保留於一黏合劑材料中之研磨粒子;相對於該基板之該改質表面縱向前移該結構化研磨層;及圍繞實質上垂直於該基板之該改質表面的一旋轉軸線旋轉該基板,使得該結構化研磨層維持與該基板之該改質表面之接觸且研磨該改質表面,藉此於其中形成一凹部。
  8. 如請求項7之方法,其中形成該經處理基板包含將一膜塗佈或層壓至一基板以形成該改質表面。
  9. 如請求項7之方法,其中形成該經處理玻璃基板包含離子交換處理一玻璃基板之一表面以形成該改質表面。
  10. 如請求項7之方法,其中該經處理基板係選自由一經處理玻璃基板及一經處理藍寶石基板組成之群組。
  11. 如請求項7之方法,其中該方法係在不存在附加鬆散研磨粒子或研磨漿之情況下進行。
  12. 一種物件,其包含: 一基板,其包含界定一凹部之一表面,其中該凹部具有針對該凹部之一深度之至少約98%的實質上垂直於該表面之至少一平面中的一實質上一致之曲率半徑,其中該凹部之該深度係自該表面之該平面量測至該凹部的在實質上與該表面之該平面正交之一方向上最遠離該表面之一點。
  13. 如請求項12之物件,其中自該凹部至該基板之該表面的邊緣滾降被限為小於該凹部之該深度的約2%。
  14. 如請求項12之物件,其中該基板包含玻璃或藍寶石中之至少一者。
  15. 如請求項12之物件,其中該物件包含包括一外殼及顯示器之一電子器件,且其中該基板包含該外殼的面朝該顯示器之一相對方向的一部分。
  16. 如請求項12之物件,其中該表面界定複數個凹部,且其中該等凹部位於該表面的經選擇使得一使用者之一各別手指在該使用者正在一選定定向上拿著該電子器件時將擱置於該複數個凹部中之各別凹部處或附近的位置。
  17. 如請求項12之物件,其中該物件包含包括一顯示器之一電子器件,且其中該基板包含該顯示器之一蓋片。
  18. 如請求項12之物件,其進一步包含選自由一電子模組、一顯示器之一組件、一生物測定感測器、一生物醫學感測器、一揚聲器、一麥克風、一觸覺器件、一存在敏感感測器及其組合組成之群組的一組件,且其中該組件附接至該基板。
  19. 如請求項18之物件,其中該表面包含一第一表面,其中基板進一步包含實質上與該第一表面相對之一第二表面,且其中該組件附接至最接近該凹部之該第二表面。
  20. 如請求項18之物件,其中該組件至少部分安置於由該凹部界定 之一容積內。
  21. 如請求項12之物件,其中該表面包含一第一表面,其中基板進一步包含實質上與該第一表面相對之一第二表面,該物件進一步包含於該凹部與該第二表面之間延伸的一圓柱形通道。
  22. 如請求項21之物件,其進一步包含至少部分安置於該圓柱形通道內之一組件,其中該組件係選自一壓力感測器、一麥克風、一揚聲器、一電導體及其組合組成之群組。
  23. 如請求項21之物件,其進一步包含覆蓋該凹部且附接至該第一表面之一可撓性薄膜,及安置於該凹部及該圓柱形通道中之液體,且其中該組件包含一儲集器。
  24. 如請求項12之物件,其中該凹部包含一凹坑、一橢圓形凹部、一卵形凹部、一溝槽及一環形凹部中之至少一者。
  25. 一種總成,其包含:一基板,其包含一凹部,其中該凹部係藉由以下步驟形成:使一研磨物件之一結構化研磨層與該基板之一表面摩擦接觸,其中該研磨物件包含沿著一支撐部件之一周邊表面安置的一結構化研磨部件,其中該結構化研磨部件包含該結構化研磨層,該結構化研磨層包含緊固至一襯底之成形研磨劑複合物,其中該襯底最接近該支撐部件,且其中該成形研磨劑複合物包含保留於一黏合劑材料中之研磨粒子;相對於該基板之該表面縱向前移該結構化研磨層;及圍繞實質上垂直於該基板之該表面之一旋轉軸線旋轉該基板,使得該結構化研磨層維持與該基板之該表面之接觸且研磨該表面,藉此於其中形成一凹部;及一組件,其位置鄰近該凹部且附接至該基板。
  26. 如請求項25之總成,其中該組件至少部分安置於由該凹部界定 之一容積內。
  27. 如請求項25之總成,其中該組件係選自由一電子模組、一顯示器之一組件、一生物測定感測器、一生物醫學感測器、一揚聲器、一麥克風、一觸覺器件、一存在敏感感測器及其組合組成之群組。
  28. 如請求項25之總成,其中該凹部形成於該基板之一第一表面中,且其中該組件位置鄰近實質上與該第一表面相對之一第二表面。
  29. 如請求項25之總成,其中該凹部包含一凹坑、一橢圓形凹部、一卵形凹部、一溝槽及一環形凹部中之至少一者。
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