在基板、研磨轮和覆盖物中形成凹槽的方法
【技术领域】
[0001] 本公开涉及用于在基板中形成凹槽的方法和材料、以及从其制成的覆盖物。
【背景技术】
[0002] 在平坦基板中形成凹槽已通过蚀刻工艺、模塑工艺和使用磨料混悬液的抛光法进 行。
[0003] 美国专利申请公开2012/0270016 Al(Hashimoto等人）描述用于在移动设备诸如 触摸面板移动电话中使用的具有凹槽的覆盖玻璃，其中当从移动设备前侧观看时，所述凹 槽可被识别为字符或数字，或者当从移动设备的前侧触摸时，可被识别的凹槽是在覆盖玻 璃的相对主表面的至少一个上形成。这种凹槽的表面由化学蚀刻工艺引起。此类方法可涉 及危险化学品，难以控制，和/或可改变覆盖玻璃的表面粗糙度或化学组成。
[0004] 美国专利申请公开2012/0287057 A1 (Wei)描述了包括带有可用于形成用于使用 者装饰或辨别的字母、数字或图案的多个凹面形状或凸面形状的实心雕刻区域的一体化玻 璃。所述形状通过其中向模具压贴受热玻璃预成型件的工艺形成。这种高耗能工艺涉及专 门的设备（例如，用于加热玻璃预成型件的烘箱），并且可能不能很好地适用于低体积或其 中模具制造成本可使其不经济的定制应用。
[0005] 已经可以商购获得各种压痕磨床（例如，E. A. Fischione仪器公司 (E. A. Fischione Instruments, Inc.)销售的型号200压痕磨床）。所述设备通常用于制备 用于透射电子显微镜（TEM)的高质量标本并且用作用于评估涂料磨损的测试。设备包括接 触水平旋转塔板的竖直取向的转轮，其中水平旋转塔具有安装于其中的基板。轮自身（其 可为例如不锈钢、胶纸板或木材）不包含磨料颗粒，但在液体赋形剂中与包含磨料颗粒的 浆液结合地使用。这种工艺相对缓慢、杂乱、浪费磨料颗粒，并且可导致凹槽形状畸变、较差 光洁度并且缺少再现性。
[0006] 需要克服上述缺点中的一些或全部的用于在基板中产生凹槽的新方法和材料。
【发明内容】
[0007] 本公开通过提供能够在基板（诸如，例如，覆盖玻璃）中以快速低公差制造凹槽特 征部的方法和材料，解决上述问题。有利地，根据本公开的方法另外能有效地以简单的工艺 以比浆液抛光工艺高的速率除去材料和/或抛光所得的表面，其具有更少的杂乱和垃圾， 并且具有良好的再现性。在形成凹槽后，表面抛光通常改善玻璃的强度。
[0008] 在一个方面，本公开提供了一种在基板的表面中形成凹槽的方法，所述方法包 括：
[0009] 提供包括沿支撑构件的周向表面设置的结构化磨料构件的磨料制品，其中所述结 构化磨料构件包括结构化磨料层，所述结构化磨料层包含固定到背衬的成形磨料复合物， 其中所述背衬邻近支撑构件，并且其中成形磨料复合物包含保持在粘结剂材料中的磨料颗 粒；
[0010] 使结构化磨料层与基板的表面摩擦接触；
[0011] 相对于基板的表面纵向推进结构化磨料层；
[0012] 围绕垂直于基板的表面的旋转轴线旋转基板，使得结构化磨料层保持接触并研磨 基板的表面，从而在其中形成凹槽。
[0013] 在另一方面，本公开提供包括设置在圆形支撑轮的周向表面上的结构化磨料构件 的研磨轮，其中结构化磨料构件包括结构化磨料层，所述磨料层包含固定到背衬的成形磨 料复合物，其中背衬邻近支撑轮，其中成形磨料复合物包含被保持在粘结剂材料中的磨料 颗粒，其中支撑轮具有外径并且结构化磨料构件具有基本上均匀的宽度，并且其中结构化 磨料构件的宽度对支撑轮的外径的比率小于或等于0. 125。
[0014] 例如，研磨轮可用于操作根据本公开的方法。
[0015] 在另一方面，本公开提供了一种覆盖物，其包括：
[0016] 具有第一主表面和与之相对的第二主表面的片材，其中片材包括玻璃、陶瓷或它 们的组合；
[0017] 邻接第一主表面并从第一主表面向内延伸的球形凹入凹槽，其中球形凹入凹槽具 有最内部分；以及
[0018] 圆柱形通道，该圆柱形通道在第二主表面和球形凹入凹槽的最内部分之间延伸并 邻接第二主表面和球形凹入凹槽的最内部分，并且其中圆柱形通道垂直于第一主表面。
[0019] 在另一方面，本公开提供了一种覆盖物，其包括：
[0020] 具有第一主表面和与之相对的第二主表面的片材，其中片材包括玻璃、陶瓷或它 们的组合；
[0021] 邻接第一主表面并从第一主表面向内延伸的第一球形凹入凹槽，其中第一球形凹 入凹槽具有最内部分；
[0022] 邻接第二主表面并从第二主表面向内延伸的第二球形凹入凹槽，其中第二球形凹 入凹槽具有最内部分；以及
[0023] 圆柱形通道，该圆柱形通道分别在第一球形凹入凹槽的第一最内部分和第二球形 凹入凹槽的第二最内部分之间延伸并邻接第一球形凹入凹槽的第一最内部分和第二球形 凹入凹槽的第二最内部分，并且其中圆柱形通道垂直于第一主表面。
[0024] 根据本公开的覆盖物易于使用本公开的方法和材料生产。
[0025] 如本文中所用，
[0026] "磨料复合物"是指保持在有机粘结剂材料（通常为交联聚合材料）中的磨料颗粒 的混合物；
[0027] "显示器覆盖物"是指能够用作电子显示器的覆盖物的任何透明材料（例如，玻璃 或蓝宝石）；
[0028] "浅凹"是指形成于表面中的凹槽，其中所述凹槽具有对应于球体的部分表面的表 面；
[0029] "摩擦接触"意指迫使接触足够的力以建立摩擦力（例如，如通过静和/或动摩擦 系数表示）；
[0030] "纵向推进"意指在普通使用过程中，当研磨轮或带研磨基板时，沿着研磨轮或带 的最外研磨表面的行进方向移动；
[0031] "成形磨料复合物"是指具有预定形状的磨料复合物，所述预定形状从用于形成成 形磨料复合物的模具腔复制；以及
[0032] "球形凹表面"意指为球体的一部分的形式凹弯曲的表面。
[0033] 在考虑【具体实施方式】以及所附权利要求书之后，将进一步理解本公开的特征和优 点。
【附图说明】
[0034] 图1为用于操作根据本公开的一种方法的示例性配置的示意性侧视图；
[0035] 图1A为图1所示的区域的放大示意性俯视图；
[0036] 图2为适用于操作本公开的结构化研磨轮的示意性透视图。
[0037] 图2A为图2中研磨轮130的一部分的放大示意性俯视图；
[0038] 图3为根据本公开的示例性覆盖物的示意性侧视图；
[0039] 图4为根据本公开的另一个示例性覆盖物的示意性侧视图；
[0040] 图5为根据实例2产生的浅凹的表面轮廓。
[0041] 图6为根据比较例A产生的浅凹的表面轮廓。
[0042] 在说明书和附图中重复使用的标记旨在表示本公开相同或类似的特征部或元件。 应当理解，本领域的技术人员可设计出许多其他修改和实施例，这些修改和实施例落入本 公开原理的范围和精神内。附图可不按比例绘制。
【具体实施方式】
[0043] 图1示出根据本公开的一种示例性方法100。现在参见图1，当由第一电机190驱 动的研磨轮130 (还可参见图2和下文描述）摩擦接触安装在保持组件127中的基板120 的表面122,并且由第二电机192驱动的研磨轮130旋转时，浅凹110 (示例性凹槽）在基板 120中形成。在所示的实施例中，研磨轮130围绕第一旋转轴线162旋转。当它旋转时，研 磨轮130的结构化磨料层136沿第一方向160在基板120的表面122处纵向推进（参见图 1A)。同时，基板120围绕基本垂直于第一旋转轴线162的第二旋转轴线164旋转。随着工 艺继续，浅凹110逐渐形成，其中浅凹的尺寸由磨料制品进入到基板中的渗透深度制约。
[0044] 发生研磨的速率将取决于因素诸如摩擦接触压力、磨粒尺寸、研磨轮（或研磨带） 的旋转速度、磨粒颗粒尺寸和硬度以及成形磨料复合物的形状和密度。通常，较大较硬的磨 粒颗粒研磨最快，但留下比小和/或较软磨粒颗粒粗糙的光洁度。因此，使用相对较大和/ 或较硬的磨料颗粒（例如，使用3M TRIZACT金刚石瓦片677XA 20-微米金刚石标称等级结 构化磨粒）以在凹槽中粗糙进行工艺，然后使用较小和/或较软磨料颗粒（例如，使用3M TRIZACT研磨膜二氧化铈M-568XA(0. 5微米）结构化磨料）重复所述工艺以提供光学抛光 的光洁度是期望的。
[0045] 对于较大凹槽（例如，大于约0. 125英寸的浅凹），通常优选诸如上述的两步过程。 对于较小凹槽，在单次应用所述方法时，单个步骤可足够快以实现细小表面光洁度（例如， 使用二氧化铈磨料）。
[0046] 现在参见图2A，示例性研磨轮130包括沿支撑轮131的周向表面134设置的结构 化研磨构件132。结构化研磨构件132包括固定到背衬139的结构化磨料层136。结构化 磨料层136包含成形磨料复合物138,所述成形磨料复合物138包含保持在有机粘结剂材 料152中的磨料颗粒150。结构化磨料层136具有基本上均匀的宽度142。为了可用于形 成高质量浅凹，支撑轮131具有直径144。宽度142对直径144的比率小于或等于0. 125。
[0047] 有利地，根