用于電子裝置的玻璃防護(hù)罩的制作方法
【專利摘要】一種玻璃防護(hù)罩元件可以延伸至電子裝置的邊緣同時保持玻璃防護(hù)罩所需要的光學(xué)平滑度和厚度?？梢詫⒂兴銎谕暮穸群推交鹊牡谝徊Ａ臒徭I合至經(jīng)機(jī)器加工以包括由所述電子裝置的所述邊緣接收的開口的第二玻璃片材。所產(chǎn)生的三維防護(hù)罩元件形成了比單個玻璃片材顯著堅固的一體成型框架，并且所述邊緣的更大的表面面積提供了改進(jìn)的壓力分布，尤其在化學(xué)加強(qiáng)之后，因而改進(jìn)了所述電子裝置的耐用性。此外，所述熱鍵合工藝使用比諸如熱彎或壓制(其可能潛在地影響所述原始玻璃片材的所述平滑度和光學(xué)清晰度)的工藝更低的溫度。
【專利說明】用于電子裝置的玻璃防護(hù)罩
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
本申請要求2011年9月16日提交的標(biāo)題為“Cover Glass for Electronic Devices”的美國臨時申請?zhí)?1/535，724(代理檔案號20346.0171.PZUS00)以及2012年3月7日提交的標(biāo)題為“Cover Glass for Electronic Devices”的美國非臨時申請?zhí)?3/414，549的權(quán)益，其全部公開通過引用并入本文。
[0002]發(fā)明背景
人們越來越多的利用諸如智能電話和平板計算機(jī)的便攜式計算裝置用于各種任務(wù)。在許多實(shí)例中，這些裝置包括至少一個顯示屏幕，其包括諸如液晶顯示(LCD)元件的顯示元件、至少一個觸控敏感部件和疊加的透明層。該疊加的層通常包括玻璃防護(hù)罩片材，其一般具有均一的厚度以確保與顯示屏幕的各種部件的適當(dāng)?shù)倪B接，以及防止不意欲的光學(xué)假象。隨著顯示屏幕的尺寸增大，以及隨著裝置的厚度減小，透明防護(hù)罩層越來越多地經(jīng)受由于諸如跌落裝置或施加非預(yù)期的點(diǎn)壓力的動作的損壞。防護(hù)罩層的邊緣可以為特別易受損壞影響的，隨著屏幕的邊緣接近各種計算裝置的邊緣，這越來越成為問題。 [0003]附圖簡述
將參考附圖描述根據(jù)本公開的各種實(shí)施方案，其中:
圖1圖示包括常規(guī)玻璃防護(hù)罩的示例計算裝置；
圖2圖示根據(jù)各種實(shí)施方案的包括邊緣對邊緣玻璃防護(hù)罩的示例計算裝置；
圖3圖示根據(jù)各種實(shí)施方案的可以用于形成諸如圖2所示的玻璃防護(hù)罩元件的一對玻
璃層;
圖4圖示根據(jù)一個實(shí)施方案將防護(hù)罩層定位在空洞層上用于融合；
圖5圖示根據(jù)各種實(shí)施方案的可以使用的示例劃線或切塊圖案；
圖6圖示根據(jù)一個實(shí)施方案的切塊之后的示例玻璃防護(hù)罩元件；
圖7圖不根據(jù)一個實(shí)施方案的不例玻璃防護(hù)罩兀件的第一橫截面；
圖8圖示根據(jù)一個實(shí)施方案的示例玻璃防護(hù)罩元件的第二橫截面；
圖9 (a)、圖9 (b)、圖9 (C)和圖9(d)圖不根據(jù)各種實(shí)施方案的不例玻璃防護(hù)罩兀件的各種視圖；
圖10圖示根據(jù)各種實(shí)施方案的用于形成玻璃防護(hù)罩元件的示例工藝；以及 圖11圖示根據(jù)各種實(shí)施方案的用于形成玻璃防護(hù)罩元件的系統(tǒng)的框圖。
[0004]【具體實(shí)施方式】
根據(jù)本公開的各種實(shí)施方案的系統(tǒng)和方法可克服在用于各種電子裝置的常規(guī)的防護(hù)罩層中所經(jīng)歷的一個或多個前面提及的和其它的不足。特別是，各種實(shí)施方案利用玻璃融合工藝以鍵合至少兩個玻璃層，以便形成提供平滑的、一致的玻璃防護(hù)罩表面和堅實(shí)邊緣的玻璃防護(hù)罩元件。玻璃防護(hù)罩元件可以具有對應(yīng)于電子裝置的中心區(qū)以接收該玻璃防護(hù)罩元件并且容納裝置部件同時提供在其它區(qū)具有變化的橫截面尺寸的能力的薄的玻璃橫截面。一示例玻璃防護(hù)罩元件相對于常規(guī)的玻璃防護(hù)罩層在邊緣提供增強(qiáng)的強(qiáng)度，但是保持玻璃防護(hù)罩元件的主要光學(xué)顯示部分所需的均一性。此類方式可以用于同時制造多個玻璃防護(hù)罩元件，以便提供形成此類元件的經(jīng)濟(jì)的方式。
[0005]至少部分由于相對于常規(guī)的防護(hù)罩層的玻璃防護(hù)罩元件的增大的強(qiáng)度，可以將玻璃元件成延伸至和/或超過電子裝置的一個或多個邊緣。圍繞邊緣包裹玻璃防護(hù)罩的能力可以提供平滑的、拋光的邊緣，這對于跌落或其它碰撞動作也為耐用的。此外，此類設(shè)計可以為美觀的，并且也可以使諸如顯示或觸控輸入的其它功能性能夠延伸至裝置的側(cè)邊或邊緣。此類設(shè)計的額外的優(yōu)點(diǎn)為裝置的無線電頻率(RF)透明區(qū)域放大，這提供在天線位置的改進(jìn)的性能和增大的靈活性。
[0006]各種其它應(yīng)用、工藝、實(shí)施方式和使用參照各種實(shí)施方案在下文呈遞。
[0007]圖1圖示示例便攜式計算裝置100，其包括延伸跨越裝置的表面的大部分的常規(guī)的防護(hù)罩層102，但是從裝置的邊緣104分離一距離。雖然示出 便攜式計算裝置(例如智能電話、電子書閱讀器或平板計算機(jī))，但是應(yīng)理解的是根據(jù)本文所述的各種實(shí)施方案，各種其它類型的電子裝置可能夠利用玻璃防護(hù)罩元件。這些裝置可以包括例如筆記本計算機(jī)、個人數(shù)據(jù)助理、蜂窩式電話、視頻游戲控制臺或控制器以及便攜式媒體播放器等等。如所述的，防護(hù)罩層102的邊緣可以為相對易受損壞影響的。在許多情況下，玻璃防護(hù)罩厚度小于1.0mm0盡管在許多情況下玻璃為化學(xué)加強(qiáng)的，但是與玻璃防護(hù)罩的中心區(qū)相比邊緣仍為相對易碎的，并且一般更易受來自點(diǎn)負(fù)載的損壞的影響。防護(hù)罩層因此從邊緣104分離一距離，以便將對于防護(hù)罩層和下面的顯示的損壞的可能性最小化。此類不足限制可以用于顯示元件的裝置的表面的量，這對于潛在的用戶以及
【發(fā)明者】和其它此類人可以為不期望的。
[0008]圖2圖示另一示例計算裝置200，其中裝置具有延伸至裝置的邊緣204的玻璃防護(hù)罩元件202，并且事實(shí)上圍繞裝置的邊角包裹。用玻璃防護(hù)罩包括邊緣區(qū)域的能力可以增大玻璃邊緣的表面面積，這可以從諸如化學(xué)加強(qiáng)的工藝中增大耐用性。此外，邊緣部分比起主要顯示部分可以更厚，這可以提供進(jìn)一步的硬度。又此外，邊緣對邊緣玻璃防護(hù)罩可以使裝置200的整個表面能夠除其它潛在方面以外的潛在為能夠顯示的和/或觸控敏感的。
[0009]然而，形成用于這些類型的裝置的此類成型的玻璃元件不是簡單的。形成三維玻璃元件的某些方式利用諸如玻璃熱彎的工藝，其中加熱玻璃片材超出轉(zhuǎn)變溫度同時放置在單面模具上(或雙面模具中)。重力(或其它施加的力)使玻璃緩慢流入模具。然而，這些工藝對于計算裝置顯示器是不理想的，因為其通常具有均一性和光學(xué)平滑度的問題。此外，對于有觸控敏感顯示器的裝置，通常必須有在觸控傳感器與防護(hù)罩層之間的適當(dāng)?shù)倪B接，以便確保適當(dāng)?shù)挠|控敏感度。由于玻璃防護(hù)罩為顯示屏幕的部分，也可以期望確保盡可能少的光學(xué)缺陷或假象。某些方式試圖使用研磨或拋光工藝來使玻璃變平或平滑，但是此類方式的使用受限于有角的三維形狀和其它難拋光的特征。
[0010]因此，根據(jù)各種實(shí)施方案的系統(tǒng)和方法利用諸如熱鍵合以使多個玻璃片材形成單個玻璃元件的工藝。利用多個片材或?qū)拥牟牧系哪芰κ巩a(chǎn)生的元件的部分能夠通過利用具有這些特征的第一片材在不同的部分呈所控制的厚度和平滑度，并且部分通過利用能夠經(jīng)機(jī)器加工成所期望的質(zhì)量等級而無需擔(dān)心影響第一板的質(zhì)量或拋光復(fù)雜的三維特征的第二片材呈所控制的和拋光的形狀。
[0011]例如，圖3圖示根據(jù)各種實(shí)施方案的可以用于形成玻璃防護(hù)罩元件的材料層300。盡管圖示了某種形成因素的兩種片材，應(yīng)理解的是可以有根據(jù)各種實(shí)施方案使用的額外的或替代的層、片材或部件。在該示例中，本文稱為防護(hù)罩片材302的第一片材從適合的工藝形成以產(chǎn)生在可接受的公差內(nèi)的光學(xué)平滑的并且有用于防護(hù)罩鏡片的一致的厚度(諸如在有可接受的偏差量的大約0.5mm至1.0mm的范圍中的厚度)的片材。防護(hù)罩片材可以由任何合適的類型和材料制成，諸如鈉鈣玻璃、強(qiáng)化玻璃或浮法玻璃，來自諸如Schott AG或Corning的提供商，由諸如硅酸鋁鈉或硅酸鋁鋰的材料形成。
[0012]本文稱為邊緣片材的第二片材304可以由與防護(hù)罩片材類似的材料制成，但是在至少一些實(shí)施方案中不需要具有如防護(hù)罩片材那樣的關(guān)鍵的平滑度或厚度控制要求。邊緣片材可以形成合適的厚度(例如1.6_厚)，其由諸如堅實(shí)度的所期望的量和/或玻璃防護(hù)罩元件圍繞計算裝置的邊緣包裹的距離量的原因而確定。如在圖3中所示，邊緣片材304可以在其中形成對應(yīng)于對應(yīng)的電子裝置的邊緣或外緣形狀而成型的一個或多個開口或空洞306。這些空洞可以由已知的或用于在玻璃片材或其它此類部件中的機(jī)器加工形狀的特征的任何合適的工藝(例如劃線、激光切害I]、燒蝕或刻痕、水射流切割等)而形成，以及防止可以潛在使產(chǎn)生的玻璃防護(hù)罩元件變?nèi)醯奈⒘鸭y或其它缺陷的拋光或其它此類工藝。除能夠使用常規(guī)的玻璃機(jī)器加工設(shè)備形成空洞之外，在片材中的穿孔的存在使諸如在玻璃的內(nèi)部幫助組裝的底切或凹口的其它特征也能夠形成。
[0013]一旦防護(hù)罩片材和邊緣片材形成并且機(jī)器加工成合適的尺寸和形狀，就可以清潔片材至合適的清潔度等級用于熱鍵合工藝。在一個實(shí)施方案中，片材被帶入清潔的環(huán)境已防止顆粒黏附在玻璃上，其中片材可以經(jīng)過諸如超聲波清潔和/或通過鹽浴的合適的清潔工藝。在一些實(shí)施方案中，將鍵合的片材的表面也可以經(jīng)過優(yōu)質(zhì)的微蝕刻或類似的工藝，這可以基本上保持片材的厚度和平滑度但是提供可以有助于熱鍵合工藝并且改進(jìn)在片材之間的附著力的一等級的表面粗糙度。在其它實(shí)施方案中，片材可能在鍵合之前經(jīng)過拋光工藝，以便通過光學(xué)接觸的方式增大其彼此相對的吸引力。
[0014]一旦適當(dāng)?shù)販?zhǔn)備好片材，防護(hù)罩片材302和邊緣片材304可以相對于彼此以所期望的定向而定位，在至少一些實(shí)施方案中涉及如圖4中所示的在防護(hù)罩片材302上的邊緣片材304的組合400。在一些實(shí)施方案中，將組合的片材400放置在真空室中以試圖從片材之間消除任何氣泡。在一些實(shí)施方案中，可施加至少一些額外的壓力以幫助壓出氣泡并且誘導(dǎo)輕微的力以協(xié)助貫穿片材的一致的鍵合。然而在壓力下，在相同的室或不同的機(jī)器或爐中，可以施加一時間量的合適的熱量以使片材熱鍵合或?qū)訅涸谝黄?。片材可以由非常平的壓印板支持，這可為地板以確保光學(xué)平滑度。在至少一些實(shí)施方案中壓印板的平滑度可以為關(guān)鍵的，因為片材將被加熱至接近片材材料的玻璃轉(zhuǎn)變溫度的溫度，并且期望確保玻璃的任何流動不會減小防護(hù)罩片材的平滑度。至少部分由于高溫壓印板的材料也可以為重要的，因為有顯著不同的熱膨脹系數(shù)的材料可在玻璃中引入可導(dǎo)致裂紋或甚至使片材破裂的應(yīng)力。例如，可以在一些實(shí)施方案中使用優(yōu)質(zhì)拋光的碳化硅壓印板。其它示例材料包括有或沒有氮化物涂層的再硅化的碳化硅厚片。在代替熔爐而使用熱壓的實(shí)施方案中，壓印板可以為可以用于將片材按壓在一起并且無需熔爐元件就可加熱的陶瓷板或其它此類部件。在另一實(shí)施方案中，可以使用摻雜的SiC壓印板或者層壓至石墨或殷鋼承受器的壓印板將底板和壓印板升至所期望的鍵合溫度，這導(dǎo)致導(dǎo)通的壓印板，接著可能為諸如感應(yīng)線圈和感應(yīng)發(fā)電機(jī)的加熱的部件。
[0015] 如所指出的，在至少一些實(shí)施方案中，可以首先將防護(hù)罩片材放置在壓印板上以確保平滑度不會被高溫影響。所使用的溫度可以至少部分取決于所使用的材料，但是對于諸如轉(zhuǎn)變溫度大約505攝氏度的LAS80的材料，溫度可以大約或達(dá)到500攝氏度。由于該材料的軟化點(diǎn)大約720攝氏度，片材應(yīng)基本上保留其各自的形狀并且避免平滑度的任何減小。一旦片材在合適的時間量(在一些實(shí)施方案中可以近似為若干分鐘)內(nèi)低于合適的溫度，范德華力將實(shí)際上將兩個片材維持或鍵合在一起，使得組合的片材有效地形成單個玻璃元件。此類方式至少在無需粘合劑以鍵合層的原因下是有優(yōu)勢的，用粘合劑來鍵合層可能影響光學(xué)屬性和/或玻璃防護(hù)罩的外觀，并且可能負(fù)面影響化學(xué)加強(qiáng)工藝。
[0016]應(yīng)理解的是也可以在各種實(shí)施方案的范圍內(nèi)使用各種其它鍵合方式。例如，在一些實(shí)施方案中可以使用浮動方式來代替爐滾筒。此外，一些方式可以使用諸如玻璃熔塊的鍵合中介以協(xié)助鍵合工藝，其中這些中介與在至少一些實(shí)施方案中所使用的化學(xué)加強(qiáng)互不相容。在蝕刻工藝用于增大片材的表面粗糙度的實(shí)施方案中，蝕刻導(dǎo)致的小高點(diǎn)可以在加熱應(yīng)用之后立刻開始流動，使得這些高點(diǎn)可以快速地原子融合在一起。[0017]片材在熔爐或其它此類機(jī)器中鍵合在一起之后，可以使用相對緩慢的溫度斜下降工藝以緩解應(yīng)力和/或防止由于快速和/或不均勻的溫度降低而損壞玻璃。可以根據(jù)諸如材料、底板質(zhì)量、玻璃的尺寸或厚度以及所使用的溫度的因素來變化時間量，但是可以近似為至少幾十分鐘。在鍵合的片材足夠冷卻之后，片材可以經(jīng)過分離工藝，其中單獨(dú)的玻璃元件被切割或以其它方式分離成特定尺寸和形狀的塊，這從單個片材形成了多個元件。在玻璃中切出形狀(尤其是有圓邊緣的形狀)的分離工藝不是簡單的。圖5圖示示例鍵合片材500，其示出將片材分離的位置502。在一些實(shí)施方案中，這些線可以為物理劃的或打印的以協(xié)助機(jī)器加工或控制的裂化工藝。例如，可以將線劃得足夠深入玻璃，使得塊可以通過力的應(yīng)用在劃線處手工分離。在一些實(shí)施方案中，切割機(jī)器可以被配置成根據(jù)無需指導(dǎo)線的來圖案機(jī)器加工片材或?qū)⑵那袎K，但是對于至少某些玻璃片材，此類工藝可以潛在地誘導(dǎo)可以導(dǎo)致?lián)p壞玻璃元件的在玻璃中的不想要的應(yīng)力。在一些實(shí)施方案中，分離工藝可能使用諸如飛秒激光器、皮秒激光器或納秒激光器的超速激光器以給所期望的形狀輪廓刻痕。雖然裸眼注意不到，但是超速激光器的焦點(diǎn)和秒沖持續(xù)時間可以組合以達(dá)到足夠強(qiáng)或強(qiáng)烈的電場以打斷和/或變?nèi)醪ＡУ姆肿渔I。因此，當(dāng)在化學(xué)蝕刻工藝中經(jīng)受弱酸時，由超速激光器刻痕的線將容易地分解。由于玻璃通常不受弱酸影響，所刻痕的線分解留下未受影響的其余的玻璃。最終結(jié)果為有平滑邊緣的潔凈切割，其無需應(yīng)用力而實(shí)現(xiàn)，應(yīng)用力可以潛在損壞玻璃。然而，也可以在各種實(shí)施方案的范圍內(nèi)使用用于分離玻璃片材部分的任何合適的工藝。其它激光器可以根據(jù)各種實(shí)施方案而使用。例如，激光器可能為CO2激光器、高功率UV激光器以及諸如此類。在一個示例中，激光器可能用于微斷裂在玻璃的兩個表面之間的玻璃的內(nèi)部。微斷裂創(chuàng)建弱勢的內(nèi)部線用于所控制的裂化或裂開。在另一示例中，可能選擇UV激光器的波長以本地加熱和燒蝕玻璃。因此，根據(jù)各種實(shí)施方案的系統(tǒng)和方法可利用各種高通量激光器和低通量激光器以燒蝕、切割、刻痕、微斷裂、內(nèi)部斷裂和打斷和/或變?nèi)醪ＡУ姆肿渔I。
[0018]一旦單獨(dú)的防護(hù)罩片材元件分離，元件可以經(jīng)過一個或多個機(jī)器加工工藝以生成元件的最終外部形狀。例如，上文所述的切塊工藝可導(dǎo)致有相對尖利邊緣的基本上為長方形外部形狀的元件。在至少一些實(shí)施方案中，至少一個機(jī)器加工工藝可以用于調(diào)整玻璃防護(hù)罩元件的外部邊緣的形狀，如圓角的樣子以基本上匹配意欲接收玻璃防護(hù)罩的電子裝置的外部邊緣。在至少一些實(shí)施方案中，邊緣層的內(nèi)部邊緣可以用作外部邊緣機(jī)器加工工藝的指導(dǎo)或參考。在至少一些實(shí)施方案中，相同的或不同的機(jī)器加工工藝也可以用于成型、成圓角或花鍵加工防護(hù)罩片材的所暴露的邊緣或角，使得不存在玻璃防護(hù)罩的尖利的暴露的邊緣或應(yīng)力冒口，并且邊緣具有平滑、圓形的感覺。使外部邊緣呈圓角也幫助分布壓力和負(fù)載，這可以幫助增大玻璃防護(hù)罩元件的強(qiáng)度。也可以在合適和/或期望的情況下利用不同的拋光工藝。一旦單獨(dú)的玻璃防護(hù)罩元件具有所期望的最終形狀，至少對于工藝的該部分，元件可以經(jīng)過合適的化學(xué)加強(qiáng)工藝，以便增大玻璃元件的強(qiáng)度和耐用性。例如，玻璃元件可以浸沒在包含鉀鹽或高硝酸鉀的浴容器中，其中在玻璃元件的表面鉀離子代替鈉或其它離子。由于鉀離子較大，表面玻璃進(jìn)入壓縮的狀態(tài)，這可以使元件被加強(qiáng)未處理的玻璃的強(qiáng)度的若干倍。處理之后，可以產(chǎn)生玻璃防護(hù)罩元件602的組600，如圖6中所示的。
[0019]玻璃防護(hù)罩元件也可以經(jīng)過一個或多個檢驗工藝以確保所形成的元件的質(zhì)量。例如，元件可以經(jīng)過至少一個光學(xué)檢驗以搜索鍵合的空隙或?qū)又g的塵粒，如可由在元件中可見的范德華環(huán)或牛頓環(huán)證明的。諸如四點(diǎn)彎曲測試的各種測試也可以用于驗證鍵合，以及檢測厚度變化和諸如此類的優(yōu)質(zhì)測量工藝。
[0020]圖7和圖8圖示沿著根據(jù)至少一個實(shí)施方案而形成的玻璃防護(hù)罩元件的正交軸的示例橫截面。在圖7的橫截面700中，可以看到基本上對應(yīng)于防護(hù)罩片材的中心部分702維持了合適電子裝置的功能性的其厚度和平滑度。基本上對應(yīng)于邊緣片材的邊緣部分704可以基本上更厚并且被設(shè)計成圍繞裝置的至少一部分包裹。如所述的，片材的成圓角的邊緣幫助加強(qiáng)元件。
[0021]圖8圖示沿著另一軸的另一示例橫截面800。在該示例中，可以看到掩膜層802已經(jīng)在玻璃元件的內(nèi)部表面上形成，這留下開窗804或透明部分用于諸如內(nèi)容顯示的目的。在至少一些實(shí)施方案中，掩膜可以對應(yīng)于用于美觀的目的的黑色或其它顏色的層。掩膜在領(lǐng)域中已知用于此類目的，但是由于玻璃元件的內(nèi)部的三維形狀，在至少一些實(shí)施方案中不可以成功使用常規(guī)的屏幕打印工藝。在一些實(shí)施方案中，光阻掩膜可以被沉積或另外形成在窗口區(qū)域804或沒有被黑色掩膜蓋住的其它區(qū)上，并且諸如噴墨、移印或物理氣相沉積(PVD)的工藝可以用于創(chuàng)建掩膜區(qū)。在一些實(shí)施方案中，合適的PVD材料可以被噴到用黑色掩膜蓋住的區(qū)上。在至少一些實(shí)施方案中，一個或多個觸控傳感器可直接施加至玻璃防護(hù)罩元件的內(nèi)部，這要求可能被光阻影響的平滑平面。在此類情況下，激光制成圖案或另一此類工藝可以用于在應(yīng)用之后在掩膜中創(chuàng)建圖案。例如，元件的內(nèi)部可以用氧化物層(例如ΙΤ0)蓋住并且然后根據(jù)所期望的圖案而燒蝕。在至少一些實(shí)施方案中，內(nèi)部邊緣區(qū)域不為光學(xué)關(guān)鍵的，使得可以使用涂抹或另一不精確的工藝以將掩膜材料沉積在內(nèi)部邊緣表面上。
[0022] 在各種實(shí)施方案中也可以使用額外的工藝。例如，雖然孔或盲孔可被鉆出或以其它方式形成在元件的邊緣中，用于諸如啟用用于組裝的螺絲通道、用于音頻的通路、燈照或圖像內(nèi)容等的目的。在一些實(shí)施方案中，可鍵合額外的片材以啟用更多復(fù)雜的三維形狀，同時視關(guān)鍵性維持光學(xué)平滑度。在一些實(shí)施方案中，觸控或顯示功能性可被使用在電子裝置的側(cè)邊或背面，使得在一些實(shí)施方案中在這些區(qū)的厚度和平滑度更重要。在一些實(shí)施方案中，玻璃防護(hù)罩元件可以用在裝置的正面、背面上，如可使用金屬交界面或其它此類方式保持在一起的。圖9 (a)、圖9 (b)、圖9 (c)和圖9 (d)圖示使用諸如本文所述的和所建議的那些工藝而形成的示例玻璃防護(hù)罩元件900的各種視圖。[0023]圖10圖示用于形成可以根據(jù)各種實(shí)施方案而使用的玻璃防護(hù)罩元件的示例工藝1000。應(yīng)理解的是對于本文所述的任何工藝，除非另有陳述，可以有以類似或替代的順序或并行地在各種實(shí)施方案的范圍內(nèi)執(zhí)行的額外、更少或替代的步驟。在該示例中，在1002獲得合適材料的并且具有合適和一致厚度的光學(xué)平滑的防護(hù)罩片材。還在1004獲得類似材料的邊緣片材，其可以具有適當(dāng)在1006機(jī)器加工或形成的空洞和其它合適的元件。一旦片材形成至合適的形狀，防護(hù)罩片材和邊緣片材可以在1008使用本文所述的一個或多個清潔工藝而清潔。在至少一些實(shí)施方案中，微蝕刻工藝可以在1010使用以增大片材的表面粗糙度以鍵合并且協(xié)助鍵合工藝。當(dāng)準(zhǔn)備好時，防護(hù)罩片材和邊緣片材可以在1012定位并且接觸壓印板或其它此類元件，適當(dāng)施加真空或其它壓力以消除氣泡并且強(qiáng)迫片材接觸。然后，片材可以在1014使用例如熔爐或熱壓而加熱至合適的溫度以使片材熱鍵合在一起以形成單個、三維玻璃片材。加熱的片材可以經(jīng)過控制的冷卻以在1016給玻璃退火以防止由于急速溫度改變的不均勻的應(yīng)力在片材上建立，并且然后在1018分離或切塊成單獨(dú)的玻璃防護(hù)罩元件。單獨(dú)的玻璃防護(hù)罩元件的邊緣可以使用至少一個機(jī)器加工工具在1020被機(jī)器加工、拋光和/或另外成型至元件的最終的尺寸和形狀，在此處玻璃元件可以在1022被化學(xué)加強(qiáng)以增大玻璃元件的耐用性。也可以適當(dāng)使用諸如圖案形成或掩膜的額外的工藝來處理玻璃元件，并且在任何合適的測試之后的合適的時間，元件可以在電子裝置的制造期間而使用以變成裝置的防護(hù)罩元件。
[0024]因此，根據(jù)各種實(shí)施方案的系統(tǒng)和方法可利用各種自動的和/或手動的工藝以形成玻璃防護(hù)罩元件。在至少一些實(shí)施方案中，可以利用計算機(jī)輔助設(shè)計(CAD)程序來設(shè)計玻璃防護(hù)罩元件。各種機(jī)器，諸如那些本領(lǐng)域已知用于沿著生產(chǎn)的各個階段來切割/分離、加熱、研磨、拋光和/或清潔玻璃防護(hù)罩元件的，可以利用計算機(jī)輔助制造(CAM)程序來使其自動化。這些程序可以產(chǎn)生計算機(jī)文件，其被闡釋以提取操作其各自的機(jī)器所需的命令，然后被加載至計算機(jī)數(shù)控(CNC)機(jī)器用于生產(chǎn)。各種計算機(jī)和計算機(jī)系統(tǒng)也可以用于控制用于形成玻璃防護(hù)罩元件的部件的各種方面。這些計算機(jī)和計算機(jī)系統(tǒng)可以執(zhí)行各種指令，如可嵌入非暫時性計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)的，其用于執(zhí)行部分(或使部分被執(zhí)行)本文所述的各種工藝。
[0025]圖11圖示用于形成可以根據(jù)各種實(shí)施方案而使用的玻璃防護(hù)罩元件的系統(tǒng)1100的示例框圖。應(yīng)理解的是對于本文所述的任何系統(tǒng)或系統(tǒng)元件，除非另有陳述，可以有以類似或替代的順序或并行地在各種實(shí)施方案的范圍內(nèi)布置的額外、更少或替代的部件。在該示例中，從切割元件1102獲得玻璃的光學(xué)平滑片材。切割元件可為在單個工廠中的用于形成玻璃防護(hù)罩元件的組裝線的部分或切割元件可為非現(xiàn)場的，諸如由第三方承包商提供。一旦將玻璃片材切割至合適的尺寸和形狀，將部分玻璃片材發(fā)送至諸如飛秒激光器的刻痕機(jī)制1104以變成玻璃防護(hù)罩元件的邊緣片材?？毯蹤C(jī)制1104根據(jù)對應(yīng)于電子裝置的部分的尺寸和形狀的刻痕圖案來給邊緣片材刻痕。一旦給邊緣片材刻痕，其進(jìn)行至諸如用于化學(xué)蝕刻的化學(xué)浴的分離機(jī)制1106以在邊緣片材中形成一個或多個孔或空洞。一旦空洞形成至合適的形狀，玻璃片材、防護(hù)罩片材和邊緣片材的其它部分可以在清潔機(jī)制1108使用本文所述的一個或多個清潔工藝而清潔。在一些實(shí)施方案中，微蝕刻工藝可以用于增大片材的表面粗糙度儀協(xié)助在加熱機(jī)制1110發(fā)生的鍵合工藝。當(dāng)準(zhǔn)備好時，防護(hù)罩片材和邊緣片材如先前在工藝1000所述的被定位并且如本文所述的施加真空或其它壓力使其接觸壓印板或其它此類元件，并且由加熱機(jī)制1110加熱至合適的溫度以使片材熱鍵合衣形成單個玻璃防護(hù)罩片材。如先前所述的，加熱的片材可以經(jīng)過控制的冷卻以給玻璃退火。在足夠的冷卻之后，將單個玻璃防護(hù)罩片材發(fā)送至刻痕機(jī)制1112，這在圖11中圖示為分離的元件，但是在其它實(shí)施方案中可能與刻痕機(jī)制1104相同。在刻痕之后，將玻璃防護(hù)罩片材發(fā)送至另一分離機(jī)制1114以從單個防護(hù)罩片材分離成單獨(dú)的玻璃防護(hù)罩元件。類似地，例如分離機(jī)制1114可能為與上文所述的分離機(jī)制1106相同的駐地，或其可能為遠(yuǎn)在組裝線的下方的不同的機(jī)制?？梢曰瘜W(xué)加強(qiáng)單獨(dú)的玻璃防護(hù)罩元件并且最終將其發(fā)送至研磨、花鍵加工或拋光機(jī)制1116以進(jìn)一步成型和/或拋光成最終的尺寸和形狀。
[0026]應(yīng)理解的是說明書和附圖應(yīng)被視為說明性的而非限制性的意義。然而，可在不脫離如權(quán)利要求書中闡述的各種實(shí)施方案的較寬泛的精神和范圍的情況下作出各種修改和改變將是明顯的。
[0027]條款
1.一種形成玻璃防護(hù)罩元件的方法，其包括:
獲得第一玻璃片材和第二玻璃片材，其每個具有特定的厚度和在可接受的平滑度閾值內(nèi)的平滑度；
根據(jù)刻痕圖案用激光給所述第二玻璃片材刻痕；
蝕刻所述刻痕的第二玻璃片材以分離內(nèi)部部分并且限定開口，所述開口的尺寸和形狀對應(yīng)于接收所述玻璃防護(hù)罩元件的電子裝置的一部分；
使所述第一玻璃片材和所述第二玻璃片材呈預(yù)定的定向接觸，其中所述第二玻璃片材的表面與所述第一玻璃片材的表面基本上接觸；
將所述第一玻璃片材和所述第二玻璃片材加熱至并且用壓力使所述第一玻璃片材和第二玻璃片材熱鍵合在一起以形成單個防護(hù)罩片材的溫度；并且
機(jī)器加工所述單個防護(hù)罩片材以形成源自所述第一玻璃片材的具有所述預(yù)定的厚度和平滑度的第一平面區(qū)域的至少一個玻璃防護(hù)罩元件，以及源自所述第二玻璃片材的至少一部分的至少一個邊緣區(qū)域。
[0028]2.根據(jù)條款I(lǐng)所述的方法，其中所述激光器為飛秒激光器、皮秒激光器或納秒激光器中的一個，并且其中所述激光器的焦點(diǎn)和脈沖持續(xù)時間組合以打斷所述玻璃的分子鍵。
[0029]3.根據(jù)條款I(lǐng)所述的方法，其中機(jī)器加工所述單個防護(hù)罩片材以形成至少一個玻璃防護(hù)罩元件包括:
用激光來給所述單個防護(hù)罩片材刻痕；并且
化學(xué)蝕刻所述刻痕的單個防護(hù)罩片材以分離所述至少一個玻璃防護(hù)罩元件。
[0030]4.根據(jù)條款3所述的方法，其中所述激光器為飛秒激光器、皮秒激光器或納秒激光器中的一個。
[0031]5.根據(jù)條款I(lǐng)所述的方法，其中形成所述單個防護(hù)罩片材以接收觸控敏感顯示元件。
[0032]6.一種形成玻璃防護(hù)罩兀件的方法,其包括:
獲得第一玻璃片材和第二玻璃片材，所述第二玻璃片材具有在其中形成的至少一個開
Π ；使所述第一玻璃片材和所述第二玻璃片材接觸，使得具有所述至少一個開口的所述第二玻璃片材的表面與所述第一玻璃片材的表面基本上接觸；
將所述第一玻璃片材和所述第二玻璃片材加熱至足以使所述第一玻璃片材和所述第二玻璃片材鍵合以形成組合的防護(hù)罩片材的溫度；并且
機(jī)器加工所述組合的防護(hù)罩片材以形成源自所述第一玻璃片材的具有厚度和平滑度的第一平面區(qū)域的至少一個玻璃防護(hù)罩元件，以及至少部分由所述第二玻璃片材形成的至少一個邊緣區(qū)域。
[0033]7.根據(jù)條款6所述的方法，其中機(jī)器加工所述組合的防護(hù)罩片材以形成至少一個玻璃防護(hù)罩元件包括:
將所述組合的防護(hù)罩片材切塊以形成多個單獨(dú)的塊；并且
機(jī)器加工所述單獨(dú)的塊中的至少一個呈用于所述至少一個玻璃防護(hù)罩元件的所期望的形狀。
[0034]8.根據(jù)條款6所述的方法，其中機(jī)器加工所述組合的防護(hù)罩片材還包括拋光所述至少一個玻璃防護(hù)罩兀件的外部邊緣。
[0035]9.根據(jù)條款6所述的方法，其中機(jī)器加工所述組合的防護(hù)罩片材還包括使每個玻璃防護(hù)罩元件的 外部邊緣成型、使每個玻璃防護(hù)罩元件的外部邊緣成圓角和花鍵加工每個玻璃防護(hù)罩元件的外部邊緣中的至少一個。
[0036]10.根據(jù)條款6所述的方法，其中所述機(jī)器加工包括用激光在所述組合的防護(hù)罩片材中創(chuàng)建微斷裂并且沿著微斷裂線裂開所述組合的防護(hù)罩片材。
[0037]11.根據(jù)條款6所述的方法，其中所述機(jī)器加工包括用激光燒蝕所述組合的防護(hù)罩片材，其中選擇所述激光的波長以由所述組合的防護(hù)罩片材光學(xué)地吸收。
[0038]12.根據(jù)條款6所述的方法，其還包括:
在所述加熱之前，使用超聲波清潔器或化學(xué)浴中的至少一個來清潔所述第一片材和所述第二片材；
以足以防止至少一些熱應(yīng)力的速度來冷卻所述加熱的組合防護(hù)罩片材；并且 在機(jī)器加工所述至少一個玻璃防護(hù)罩元件之后，化學(xué)加強(qiáng)所述至少一個玻璃防護(hù)罩元件。
[0039]13.根據(jù)條款6所述的方法，其中所述邊緣區(qū)域的內(nèi)部開口對應(yīng)于所述第二玻璃片材中的所述開口，其中形成所述內(nèi)部開口以接收顯示元件。
[0040]14.根據(jù)條款6所述的方法，其中機(jī)器加工所述組合的防護(hù)罩片材以形成至少一個玻璃防護(hù)罩元件包括:
用飛秒激光器來給所述組合的防護(hù)罩片材刻痕；并且
化學(xué)蝕刻所述刻痕的組合防護(hù)罩片材以分離所述至少一個玻璃防護(hù)罩元件。
[0041]15.用于電子裝置的一種玻璃防護(hù)罩元件包括熱鍵合的第一玻璃片材和第二玻璃片材，所述第一玻璃片材具有預(yù)定的厚度和平滑度并且所述第二玻璃片材具有在其中形成的至少一個開口，所述開口的尺寸和形狀對應(yīng)于所述電子裝置的一部分，所述第一玻璃片材和所述第二玻璃片材呈所預(yù)定的定向而接觸并且加熱至使所述第一玻璃片材和所述第二玻璃片材鍵合在一起以形成組合的防護(hù)罩片材的溫度，所述組合的防護(hù)罩片材經(jīng)機(jī)器加工以形成源自所述第一玻璃片材的具有所述預(yù)定的厚度和平滑度的第一平面區(qū)域的至少一個玻璃防護(hù)罩元件，以及源自所述第二玻璃片材的所述開口的至少一個邊緣區(qū)域。
[0042]16.根據(jù)條款15所述的玻璃防護(hù)罩元件，其還包括:
一個或多個觸控傳感器，其被施加至所述至少一個玻璃防護(hù)罩元件的內(nèi)表面。
[0043]17.根據(jù)條款15所述的玻璃防護(hù)罩元件，其中所述至少一個玻璃防護(hù)罩元件在所述組合的防護(hù)罩片材已經(jīng)由激光刻痕之后從所述組合的防護(hù)罩片材通過化學(xué)蝕刻而切割。
[0044]18.根據(jù)條款17所述的玻璃防護(hù)罩元件，其中所述激光器為飛秒激光器、皮秒激光器或納秒激光器中的一個，并且其中所述激光器的焦點(diǎn)和脈沖持續(xù)時間組合以打斷所述玻璃的分子鍵。
[0045]19.根據(jù)條款15所述的玻璃防護(hù)罩元件，其中在將所述第一玻璃片材和所述第二玻璃片材熱鍵合在一起之前使用超聲波清潔器和化學(xué)浴中的至少一個來清潔所述第一玻璃片材和所述第二玻璃片材；其中所述加熱的組合防護(hù)罩片材以足以防止熱應(yīng)力在所述組合的防護(hù)罩片材上發(fā)生的速度而冷卻；并且其中所述至少一個玻璃防護(hù)罩元件被化學(xué)加強(qiáng)。
[0046]20.一種形成玻璃防護(hù)罩元件的系統(tǒng)，其包括:
至少一個切割元件，其用于形成第一玻璃片材和第二玻璃片材；
至少一個激光器，其用于給在所述第二玻璃片材上的至少一個開口刻痕，所述開口的尺寸和形狀對應(yīng)于接收所述玻璃防護(hù)罩元件的電子裝置的一部分；
分離器，其用于從所述刻痕的第二玻璃片材分離所述至少一個開口 ；
定位器，其用于使所述第一玻璃片材和所述第二玻璃片材接觸，其中具有所述至少一個開口的所述第二玻璃片材的表面與所述第一玻璃片材的表面基本上接觸；
加熱源，其用于將所述第一玻璃片材和所述第二玻璃片材加熱至足以使所述第一玻璃片材和所述第二玻璃片材鍵合以形成組合的防護(hù)罩片材的溫度；并且
至少一個機(jī)器加工工具，其用于機(jī)器加工所述組合的防護(hù)罩片材以形成源自所述第一玻璃片材的具有厚度和平滑度的第一平面區(qū)域的至少一個玻璃防護(hù)罩元件，以及由所述第二玻璃片材形成的至少一個邊緣區(qū)域。
[0047]21.根據(jù)條款20所述的系統(tǒng)，其還包括:
拋光機(jī)器，其用于平滑每個玻璃防護(hù)罩元件的外部邊緣。
[0048]22.根據(jù)條款20所述的系統(tǒng)，其中所述激光器為飛秒激光器、皮秒激光器或納秒激光器中的一個，并且其中所述激光器的焦點(diǎn)和脈沖持續(xù)時間組合以打斷所述玻璃的分子鍵。
[0049]23.根據(jù)條款20所述的系統(tǒng)，其中所述分離器包括用于化學(xué)蝕刻所述刻痕的第二玻璃片材以形成在所述第二玻璃片材中的所述至少一個開口的化學(xué)浴。
[0050]24.根據(jù)條款20所述的系統(tǒng)，其還包括:
用于清潔所述第一玻璃片材和所述第二玻璃片材的超聲波清潔器或化學(xué)浴中的至少一個，其中在形成所述第一玻璃片材和所述第二玻璃片材、從所述刻痕的第二玻璃片材分離所述至少一個開口、使所述第一玻璃片材和所述第二玻璃片材接觸、將所述第一玻璃片材和所述第二玻璃片材加熱以形成所述組合的防護(hù)罩片材以及機(jī)器加工所述組合的防護(hù)罩片材以形成至少一個玻璃防護(hù)罩元件中的至少一個之后選擇性地利用超聲波清潔器或化學(xué)浴中的所述至少一個。
[0051]25.根據(jù)條款20所述的系統(tǒng)，其還包括:
冷卻元件，其用于以足以防止熱應(yīng)力在所述組合的防護(hù)罩片材上發(fā)生的速度冷卻所述加熱的組合防護(hù)罩片材；以及
化學(xué)浴，其用于化學(xué)加強(qiáng)所述至少一個玻璃防護(hù)罩元件。
[0052]26.根據(jù)條款20所述的系統(tǒng)，其還包括:
存儲在至少一個計算機(jī)中的控制系統(tǒng)，其用于根據(jù)存儲在所述至少一個計算機(jī)中的刻痕文件來控制所述至少一個激光器的驅(qū)動。
[0053]27.根據(jù)條款20所述的系統(tǒng)， 其中所述至少一個機(jī)器加工工具包括用于將所述組合的防護(hù)罩片材切塊以形成多個單獨(dú)的塊的切割工具，以及用于將每個單獨(dú)的塊研磨成用于所述玻璃防護(hù)罩的所期望的形狀的至少一個研磨機(jī)。
[0054]28.根據(jù)條款20所述的系統(tǒng)，其中所述至少一個機(jī)器加工工具包括用于給所述組合的防護(hù)罩片材刻痕的飛秒激光器、皮秒激光器或納秒激光器中的至少一個，以及用于化學(xué)蝕刻所述刻痕的組合防護(hù)罩片材以分離所述至少一個玻璃防護(hù)罩元件的化學(xué)浴。
【權(quán)利要求】
1.一種形成玻璃防護(hù)罩元件的方法，其包括: 獲得第一玻璃片材和第二玻璃片材，所述第二玻璃片材具有在其中形成的至少一個開口 ； 使所述第一玻璃片材和所述第二玻璃片材接觸，使得具有所述至少一個開口的所述第二玻璃片材的表面與所述第一玻璃片材的表面基本上接觸； 將所述第一玻璃片材和所述 第二玻璃片材加熱至足以使所述第一玻璃片材和所述第二玻璃片材鍵合以形成組合的防護(hù)罩片材的溫度；并且 機(jī)器加工所述組合的防護(hù)罩片材以形成源自所述第一玻璃片材的具有厚度和平滑度的第一平面區(qū)域的至少一個玻璃防護(hù)罩元件，以及至少部分由所述第二玻璃片材形成的至少一個邊緣區(qū)域。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中機(jī)器加工所述組合的防護(hù)罩片材以形成至少一個玻璃防護(hù)罩元件包括: 將所述組合的防護(hù)罩片材切塊以形成多個單獨(dú)的塊；并且 機(jī)器加工所述單獨(dú)的塊中的至少一個呈用于所述至少一個玻璃防護(hù)罩元件的所期望的形狀。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中機(jī)器加工所述組合的防護(hù)罩片材還包括拋光所述至少一個玻璃防護(hù)罩元件的外部邊緣。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中機(jī)器加工所述組合的防護(hù)罩片材還包括使每個玻璃防護(hù)罩元件的外部邊緣成型、使每個玻璃防護(hù)罩元件的外部邊緣成圓角和花鍵加工每個玻璃防護(hù)罩元件的外部邊緣中的至少一個。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述機(jī)器加工包括用激光在所述組合的防護(hù)罩片材中創(chuàng)建微斷裂并且沿著微斷裂線裂開所述組合的防護(hù)罩片材。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述機(jī)器加工包括用激光燒蝕所述組合的防護(hù)罩片材，其中選擇所述激光的波長以由所述組合的防護(hù)罩片材光學(xué)地吸收。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其還包括: 在所述加熱之前，使用超聲波清潔器或化學(xué)浴中的至少一個來清潔所述第一片材和所述第二片材； 以足以防止至少一些熱應(yīng)力的速度來冷卻所述加熱的組合防護(hù)罩片材；并且 在機(jī)器加工所述至少一個玻璃防護(hù)罩元件之后，化學(xué)加強(qiáng)所述至少一個玻璃防護(hù)罩元件。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述邊緣區(qū)域的內(nèi)部開口對應(yīng)于所述第二玻璃片材中的所述開口，其中形成所述內(nèi)部開口以接收顯示元件。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中機(jī)器加工所述組合的防護(hù)罩片材以形成至少一個玻璃防護(hù)罩元件包括: 用飛秒激光器來給所述組合的防護(hù)罩片材刻痕；并且 化學(xué)蝕刻所述刻痕的組合防護(hù)罩片材以分離所述至少一個玻璃防護(hù)罩元件。
10.用于電子裝置的一種玻璃防護(hù)罩元件包括熱鍵合的第一玻璃片材和第二玻璃片材，所述第一玻璃片材具有預(yù)定的厚度和平滑度并且所述第二玻璃片材具有在其中形成的至少一個開口，所述開口的尺寸和形狀對應(yīng)于所述電子裝置的一部分，所述第一玻璃片材和所述第二玻璃片材呈所預(yù)定的定向而接觸并且加熱至使所述第一玻璃片材和所述第二玻璃片材鍵合在一起以形成組合的防護(hù)罩片材的溫度，所述組合的防護(hù)罩片材經(jīng)機(jī)器加工以形成源自所述第一玻璃片材的具有所述預(yù)定的厚度和平滑度的第一平面區(qū)域的至少一個玻璃防護(hù)罩元件，以及源自所述第二玻璃片材的所述開口的至少一個邊緣區(qū)域。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的玻璃防護(hù)罩元件，其還包括: 一個或多個觸控傳感器，其被施加至所述至少一個玻璃防護(hù)罩元件的內(nèi)表面。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的玻璃防護(hù)罩元件，其中所述至少一個玻璃防護(hù)罩元件在所述組合的防護(hù)罩片材已經(jīng)由激光刻痕之后從所述組合的防護(hù)罩片材通過化學(xué)蝕刻而切割。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的玻璃防護(hù)罩元件，其中所述激光器為飛秒激光器、皮秒激光器或納秒激光器中的一個，并且其中所述激光器的焦點(diǎn)和脈沖持續(xù)時間組合以打斷所述玻璃的分子鍵。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的玻璃防護(hù)罩元件，其中在將所述第一玻璃片材和所述第二玻璃片材熱鍵合在一起之前使用超聲波清潔器和化學(xué)浴中的至少一個來清潔所述第一玻璃片材和所述第二玻璃片材；其中所述加熱的組合防護(hù)罩片材以足以防止熱應(yīng)力在所述組合的防護(hù)罩片材上發(fā)生的速度而冷卻；并且其中所述至少一個玻璃防護(hù)罩元件被化學(xué)加強(qiáng)。
【文檔編號】G06F3/147GK103958423SQ201280045129
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2012年9月13日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月16日
【發(fā)明者】大衛(wèi)·N.·比布爾, 利奧·B.·鮑爾溫 申請人:亞馬遜技術(shù)公司