專利名稱：透明基材上的凸起特征及相關(guān)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及玻璃材料的表面織構(gòu)化，更具體涉及通過局部施加能量引起的透 明玻璃材料的表面織構(gòu)化。所述織構(gòu)化可包括形成凸塊、隆脊，以及由其組合形成的各種更 復(fù)雜的表面特征。
背景技術(shù)：
已知用激光進(jìn)行局部輻照會(huì)產(chǎn)生玻璃膨脹效果。該效果基于吸收高能激光輻射， 使得玻璃熔化并流動(dòng)，從而在玻璃表面上形成凸塊。在可用的高能激光波長(zhǎng)具有足夠吸收 的玻璃在可見光譜(即約380-750納米范圍)中通常是暗色或不透明的。使用暗色或不透 明的玻璃對(duì)需要具有更好可見度和透明度的透明玻璃的應(yīng)用造成顯著障礙。但是，可用的 透明玻璃在可用的高能激光波長(zhǎng)處具有非常小的吸收。這些波長(zhǎng)包括800-1600微米的近 紅外(NIR)帶，在該帶中可以很好地選擇尾纖型二極管激光器和光纖激光器，或者在紫外 帶中進(jìn)行選擇。發(fā)射10. 6微米輻照的(X)2激光器一般是不適用的，因?yàn)檠趸锊Ａг谶@種 波長(zhǎng)處的吸收深度在波長(zhǎng)的量級(jí)范圍。但是人們期望能夠在透明玻璃上形成凸起的特征。發(fā)明概述本發(fā)明一方面是在透明基材上形成凸起特征的方法。在一種實(shí)施方式中，該方法 包括以下步驟提供具有表面的透明基材，該基材在加工波長(zhǎng)范圍內(nèi)的吸收小于約20%;用 加工波長(zhǎng)范圍內(nèi)的加工光束輻照該透明基材的一部分，以增大該基材的輻照部分在加工波 長(zhǎng)范圍中的吸收；在加工波長(zhǎng)范圍內(nèi)繼續(xù)輻照該部分透明基材，使得該基材發(fā)生局部加熱 并膨脹，從而在基材表面上形成凸起的特征；結(jié)束輻照，停止對(duì)基材的加熱，從而固定凸起 的特征。在另一種實(shí)施方式中，該方法包括以下步驟提供具有表面的透明基材，該基材在 第一波長(zhǎng)范圍內(nèi)的吸收小于約20% ；用第一波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光輻照該透明基材的一部分，使 該透明基材的輻照部分中的吸收增大至超過第二波長(zhǎng)范圍內(nèi)的約40% ；用第二波長(zhǎng)范圍內(nèi) 的光輻照該部分透明基材，使得該基材發(fā)生局部加熱并膨脹，從而在基材表面上形成凸起 的特征；結(jié)束輻照以停止對(duì)基材的加熱，從而固定凸起的特征。本發(fā)明另一方面是一種透明玻璃制品，該制品的表面具有在其上形成的一個(gè)或多 個(gè)凸起的特征，所述特征通過在相應(yīng)的一個(gè)或多個(gè)位置局部輻照基材從而引起基材的玻璃 膨脹而形成。以下描述部分中將提出本發(fā)明的其他特征，部分特征對(duì)于了解了說明書的本領(lǐng)域 普通技術(shù)人員是顯而易見的，或者可以通過如本文所述(包括以下詳細(xì)說明、權(quán)利要求書 和附圖)實(shí)施本發(fā)明而了解。
應(yīng)該理解，以上一般描述和以下詳細(xì)描述都提出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，意在 提供對(duì)理解要求權(quán)利的本發(fā)明性質(zhì)和特征的概況或框架。包括附圖以提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一 步理解，附圖結(jié)合在說明書中并構(gòu)成說明書的一部分。


根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方 式，與說明書一起用于解釋本發(fā)明的原理和操作。附圖簡(jiǎn)要描述圖IA和IB顯示透明堿土鋁硅酸鹽玻璃(圖1A)和透明鈉鈣玻璃(圖1B)在紫外 和可見波長(zhǎng)光譜中的典型透射曲線。圖2是用于根據(jù)本發(fā)明在透明基材上形成凸起特征的示例性系統(tǒng)的一種實(shí)施方 式的示意圖。圖3是根據(jù)本發(fā)明在透明基材上形成的單獨(dú)的凸起特征的示意圖。圖4A和4B顯示355納米輻射在堿土鋁硅酸鹽玻璃(圖4A)和鈉鈣玻璃(圖4B) 中的動(dòng)態(tài)透射變化。圖5顯示透明基材中的光引發(fā)吸收的形成和衰減。圖6是用于根據(jù)本發(fā)明在透明基材上形成凸起特征的具有第二加熱源的示例性 系統(tǒng)的一種實(shí)施方式的示意圖。圖7是說明用于根據(jù)本發(fā)明在透明基材上形成凸起特征的方法的一種實(shí)施方式 的框圖。圖8是用于保持兩個(gè)基材之間的間隔的凸起特征的示意圖。圖9是改進(jìn)透明基材的表面形貌的多個(gè)凸起特征的照片。圖10是在透明基材表面上形成文本的凸起特征的照片。發(fā)明詳述以下詳細(xì)說明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，附圖中顯示了實(shí)施例。在盡可能的情況下， 在所有附圖中使用相同的附圖標(biāo)記表示相同或類似的部件。在本文中為了說明的目的，術(shù)語“上，，、“下，，、“右，，、“左，，、“后，，、“前，，、“垂直，，、“水
平”和它們的變體與附圖中所示實(shí)施方式的取向相關(guān)。但是，應(yīng)該理解，除非有相反的明確 表示，否則，各種實(shí)施方式可以采取各種另外的取向和步驟順序。還應(yīng)該理解，附圖中所示 和以下說明中描述的具體裝置和過程是所附權(quán)利要求中限定的本發(fā)明理念的實(shí)施方式。因 此，涉及本文揭示的實(shí)施方式的具體尺度和其他物理特性不應(yīng)理解為是限制性的，除非權(quán) 利要求中有另外的明確表示。術(shù)語“光”廣義理解為表示任何種類的電磁輻射，包括但并不限于紫外、近紫外、可 見、近紅外和紅外波長(zhǎng)。術(shù)語“光吸收基材”理解為表示能在吸收波長(zhǎng)或波長(zhǎng)范圍處吸收光的基材或基材 的一部分，所述波長(zhǎng)包括但并不限于紫外、近紫外、可見、近紅外和/或紅外波長(zhǎng)，其中基材 在一種或多種吸收波長(zhǎng)處對(duì)光的局部吸收造成對(duì)基材的局部加熱。光吸收基材在波長(zhǎng)光譜 上可具有高吸收帶和低吸收帶。術(shù)語“透明基材”應(yīng)理解為表示透射一定波長(zhǎng)范圍的光的基材，所述波長(zhǎng)包括全部 或至少一部分的可見光譜(即約380-750納米范圍)。術(shù)語“凸起特征”廣義理解為包括基材表面上因?yàn)榛牡木植考訜岷团蛎浽斐傻?任何凸起的特征，包括凸塊、隆脊，以及由凸塊和隆脊的組合產(chǎn)生的各種更復(fù)雜的表面特征。術(shù)語“光引發(fā)吸收”廣義理解為表示因?yàn)閷?duì)基材進(jìn)行輻照而造成的基材吸收光譜 的變化。光引發(fā)吸收可包括在一定波長(zhǎng)或波長(zhǎng)范圍處的吸收的變化，所述波長(zhǎng)包括但并不 限于紫外、近紫外、可見、近紅外和/或紅外波長(zhǎng)。透明玻璃基材中的光引發(fā)吸收的例子包 括，例如但并不限于，色彩中心形成、暫時(shí)玻璃缺陷形成、和永久玻璃缺陷形成。例如在2007年8月30公開的、題為“玻璃基微定位系統(tǒng)和方法”的美國(guó)專利公開 第US2007/0201797號(hào)中已經(jīng)提出使用高能激光在玻璃基材上形成微凸塊，所述基材在輻 照波長(zhǎng)處有吸收，該文獻(xiàn)通過參考全文結(jié)合于此。但是如上所述，在可用的高能激光波長(zhǎng)處 具有足夠吸收的玻璃基材在可見光譜(即約380-750納米范圍)中通常是暗色或不透明 的?？捎玫耐该鞑Ａг诳捎玫母吣芗す獠ㄩL(zhǎng)(例如約800-1600微米的近紅外(NIR) 帶，或在約340-380納米工作的紫外帶)處具有非常小的吸收。例如，堿土鋁硅酸鹽玻璃 和鋁硅酸鈉玻璃(例如可以從康寧公司(Corning Incorporated)獲得的 玻璃、 fegleXG 玻璃、1317玻璃和Gorilla 玻璃之類的玻璃)通常具有如圖IA所示的透射光 譜，鈉鈣玻璃(如窗玻璃)通常具有如圖IB所示的透射光譜。如圖IA和IB所示，堿土鋁 硅酸鹽玻璃和鈉鈣玻璃在355納米的透射率大于約85% (例如通過在355納米工作的三次 諧振Nd基激光器提供)，不足以將甚至小體積的玻璃加熱至接近工作點(diǎn)(約105泊)的溫 度，除非使用可用輸出功率為幾百瓦的激光器。出乎意料的是，對(duì)于包括堿土鋁硅酸鹽玻璃(例如可以從康寧公司獲得的 Eagle2000 玻璃和fegleXG 玻璃之類的IXD玻璃)、鈉鈣玻璃(如窗玻璃)和鋁硅酸鈉玻 璃(例如可以從康寧公司獲得的1317玻璃和Gorilla 玻璃)的透明基材，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)可以 通過將高重復(fù)率的納秒紫外激光器的輸出聚焦在透明基材上，將感興趣的波長(zhǎng)(即，可用 高能激光波長(zhǎng))處的吸收提高到足夠的水平。具體來說，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)幾秒的曝射就能導(dǎo)致透 明玻璃基材發(fā)生光引發(fā)吸收。因此，玻璃基材在紫外波長(zhǎng)處的吸收顯著增大，從而能夠?qū)⒉?璃基材加熱至其工作溫度，導(dǎo)致在基材表面上形成凸起的特征。參見圖2，顯示了用于根據(jù)本發(fā)明形成凸起特征的示例性制造系統(tǒng)10。制造系統(tǒng) 10包括用于產(chǎn)生加工光束14的加工光源12。加工光束14從光源12射向具有表面16的基 材18。表面16是準(zhǔn)備形成至少一個(gè)凸起特征30的表面(圖幻。基材18包括透明基材。 在一種實(shí)施方式中，加工光束14通過光學(xué)系統(tǒng)20導(dǎo)向基材18。在一種實(shí)施方式中，光源 12產(chǎn)生的加工光束14是紫外激光。在一種實(shí)施方式中，光學(xué)系統(tǒng)20包括用于將光束14導(dǎo)向基材18的選定區(qū)域的掃 描器21。掃描器21能夠例如在基材表面上寫出各種圖案。通過固定光束14的位置并使用 馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的平臺(tái)操控基材18，可以獲得類似的結(jié)果，如圖2中所示。例如，可以使用定位機(jī) 械裝置40 (如X-Y平臺(tái))將基材18相對(duì)于加工光束14定位于所需的位置。需要時(shí)，定位 機(jī)械裝置40還可包括Z軸平臺(tái)，用于控制光束點(diǎn)22的尺寸，從而控制凸起特征30的直徑。 提供合適的控制器44用于操作定位機(jī)械裝置40，任選地還對(duì)加工光源12進(jìn)行操作。使用圖2所示的系統(tǒng)10可以觀察透明玻璃基材在激光輻射下曝光時(shí)發(fā)生光引發(fā) 吸收的過程以及產(chǎn)生的透射變化。使用焦距為150毫米的透鏡，將三次諧振Nd基紫外激光 器聚焦在基材18上，該激光器在355納米工作且重復(fù)率約為50千赫。將功率計(jì)放置在基材之后，以監(jiān)控基材的透射動(dòng)力學(xué)。Eagle XG 玻璃和鈉鈣玻璃的透射結(jié)果分別如圖4A和 4B所示，可以清楚看到，355納米輻射的透射隨著曝光時(shí)間而降低(即，吸收隨著時(shí)間而增 大)。圖4A還顯示，增大激光功率導(dǎo)致透射減小的速度提高。當(dāng)透射率降低至約50%時(shí)， 開始形成凸塊，然后由于光在形成的凸塊處發(fā)生折射，導(dǎo)致測(cè)得的透射率突然降低。由于光 引發(fā)吸收造成的透射率降低的速率取決于輻照激光的功率水平，較高功率的激光器在基材 中導(dǎo)致發(fā)生光引發(fā)吸收所需的時(shí)間較短。在一種實(shí)施方式中，光引發(fā)吸收是不穩(wěn)定的，隨著 時(shí)間發(fā)生衰減。如圖5所示，當(dāng)關(guān)閉激光器時(shí)，透射水平提高，如附圖標(biāo)記50所示。用合適波長(zhǎng)的激光進(jìn)行輻照時(shí)，玻璃中的元素在玻璃中產(chǎn)生缺陷或改變其氧化 態(tài)，從而導(dǎo)致發(fā)生光引發(fā)吸收。例如，透明基材中的離子會(huì)改變其氧化態(tài)，從而導(dǎo)致基材在 輻照位置的吸收光譜發(fā)生變化。在上述過程的一種實(shí)施方式中，如圖4A、4B和5所示，因?yàn)?紫外輻射造成的光引發(fā)吸收導(dǎo)致相同紫外光譜中的吸收增大(即，透明基材在紫外光譜中 產(chǎn)生“顏色”)。因此，在一種實(shí)施方式中，凸起特征的形成按單步過程實(shí)施，該過程中使用 單個(gè)激光器產(chǎn)生光引發(fā)吸收并對(duì)玻璃進(jìn)行局部加熱，從而形成凸起的特征。在另一種實(shí)施 方式中，所述過程按多步過程實(shí)施，該過程中，通過用具有第一波長(zhǎng)范圍的第一激光源進(jìn)行 輻照以產(chǎn)生光引發(fā)吸收，并在第二波長(zhǎng)范圍中使吸收增大。然后使用在第二波長(zhǎng)范圍工作 的第二激光源來加熱基材并形成凸起特征。在一種實(shí)施方式中，第一和第二波長(zhǎng)范圍是獨(dú) 立和不同的波長(zhǎng)范圍。在另一種實(shí)施方式中，第一和第二波長(zhǎng)范圍完全或部分地重合。多 步過程中的各步驟可以分不同時(shí)間進(jìn)行，這取決于光引發(fā)吸收的時(shí)間性質(zhì)。在一種實(shí)施方 式中，使用紫外燈和掩模來產(chǎn)生光引發(fā)吸收。在增大吸收的波長(zhǎng)(例如在一種實(shí)施方式中 是紫外波長(zhǎng))處進(jìn)行持續(xù)輻照，基材18的福照位置(由光束點(diǎn)22限定)吸收光能，導(dǎo)致基 材18發(fā)生局部加熱。在一種實(shí)施方式中，光引發(fā)吸收不會(huì)使在可見光波長(zhǎng)光譜的全部或部分光譜中的 吸收增大。在一種實(shí)施方式中，因?yàn)檩椪帐沟貌⒉辉诳梢姽獠ㄩL(zhǎng)的全部或部分光譜中吸收 的離子的氧化態(tài)改變而導(dǎo)致發(fā)生光引發(fā)吸收。透明基材包含至少一種在接受激光輻照時(shí)能 導(dǎo)致發(fā)生光引發(fā)吸收的成分。在一種實(shí)施方式中，透明基材中存在至少一種以下組分銻 (Sb)、砷(As)、錫(Sn)、鐵(Fe)、鈰(Ce)、鉛0 )、過渡金屬(如鈦(Ti)、銅(Cu)等)和/ 或它們的氧化物，所述組分參與透明基材的光引發(fā)吸收?；?8從加工光束14局部吸收光，局部地加熱基材18，使得基材18的輻照部分 的溫度按照與加工光束14的強(qiáng)度成比例的方式升高。當(dāng)基材18局部地吸收加工光束14 時(shí)，形成有限膨脹區(qū)對(duì)(圖3)，在該區(qū)之內(nèi)，溫度升高導(dǎo)致熔化，并使基材18的密度降低。 由于膨脹區(qū)M受到其周圍的基材18的固體區(qū)的限制，膨脹區(qū)M內(nèi)的熔融材料被推動(dòng)向著 表面16流動(dòng)，從而在表面16上形成凸起特征30 (如凸塊)。通過快速冷卻固定該凸起特征 30。在一種示例的實(shí)施方式中，這個(gè)步驟通過結(jié)束加工光束14對(duì)基材18的輻照而完成?？梢酝ㄟ^在基材18上以合適的速度平移光束14，來形成更復(fù)雜的凸起特征，例如 線條、隆脊、或其他復(fù)雜的凸起結(jié)構(gòu)。在一種實(shí)施方式中，在起點(diǎn)形成初始的凸塊之后，以約 0. 5-2毫米/秒的速度平移光束14，從而按照任何所需的路徑形成凸起的隆脊。參見圖6，在一種實(shí)施方式中，提供對(duì)基材18的額外加熱，以加快凸起特征30的生 長(zhǎng)。在一種實(shí)施方式中，通過第二加熱源60提供對(duì)基材18的額外加熱。在一種實(shí)施方式 中，第二加熱源60是激光輻射。在一種實(shí)施方式中，通過中等功率(如約10瓦)且具有大光束點(diǎn)(例如約為3-5毫米范圍)的(X)2激光器提供激光輻射。影響凸起特征的形成和得到的凸起特征的性質(zhì)(物理和光學(xué)性質(zhì))的參數(shù)主要來 源于基材18的組成(例如，熱機(jī)械性質(zhì)，存在適合于在感興趣的波長(zhǎng)處發(fā)生光引發(fā)吸收的 元素，等)，表面16上光束點(diǎn)22的尺寸，工作光束14的波長(zhǎng)和功率密度，以及輻照曝射的持 續(xù)時(shí)間?？梢酝ㄟ^單獨(dú)或組合地改變一個(gè)或多個(gè)這些因素，形成具有不同尺寸、形狀和光學(xué) 特性的凸起特征30。例如，合適實(shí)現(xiàn)寬范圍的凸塊直徑、曲率和高度。凸塊的曲率與其高度 和直徑相關(guān)。因此，可以通過改變曝光時(shí)間、加工光源12的功率、和/或加工光束14的直 徑，獲得寬范圍的凸起特征30。在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式中，凸塊直徑在小于約10微米到 約1000微米(1毫米)范圍變化；曲率在約10微米到約1毫米范圍變化；高度在約10微米 到約150微米或以上范圍變化。在一種實(shí)施方式中，基材18的熱膨脹系數(shù)(CTE)范圍為約30-120。在一種實(shí)施方 式中，基材18的退火點(diǎn)小于約900°C。在一種實(shí)施方式中，基材18的退火點(diǎn)在約500-800°C 范圍。在一種實(shí)施方式中，基材18在初始曝光于加工光束14時(shí)，在加工光束波長(zhǎng)處的吸收 小于約20%。在一種實(shí)施方式中，基材18在曝光于加工光束14之后，在加工光束波長(zhǎng)處的 吸收大于約40%，在一種實(shí)施方式中為大于約50%。在一些實(shí)施方式中，在單個(gè)凸起特征30的形成過程中，通過以下方式對(duì)凸起特征 30的特性進(jìn)行控制或者使其發(fā)生變化，例如，在形成凸起特征30時(shí)調(diào)節(jié)加工光束14的強(qiáng) 度、光束點(diǎn)22的尺寸、位置和/或形狀、以及/或者輻照持續(xù)時(shí)間。另外，在一些實(shí)施方式 中，通過額外或第二次將基材曝光于加工光束14，改進(jìn)凸起特征30的參數(shù)。例如，可以通過 首先制造較大直徑的凸塊、然后在該早期形成的較大的凸塊上形成一個(gè)或多個(gè)較小直徑的 凸塊，來形成復(fù)雜輪廓的凸起特征30。圖7中顯示了根據(jù)本發(fā)明形成凸起特征的方法的一種實(shí)施方式，用附圖標(biāo)記70表 示。該方法包括第一步驟72，定義為提供在加工光束的加工波長(zhǎng)范圍內(nèi)的吸收小于約20% 的玻璃透明基材。第二步驟74定義為用加工光束輻照透明基材的一部分，從而通過光引發(fā) 吸收增大基材的輻照部分在加工波長(zhǎng)范圍的吸收。第三步驟76定義為對(duì)該部分基材進(jìn)行 輻照，使基材局部加熱并膨脹，從而在基材表面上形成凸起特征。第四步驟78定義為結(jié)束 輻照，以停止對(duì)基材的加熱，從而固定凸起特征。根據(jù)本文揭示的方法在透明玻璃基材上制造的凸起特征30具有一些有益的應(yīng) 用。在初始形成時(shí)，凸起特征30的形狀一般大致為球形表面，因?yàn)樵撔纬蛇^程與液滴 (droplet)形成有關(guān)。因此，在一種實(shí)施方式中，凸起特征30為微凸塊，可以在光學(xué)系統(tǒng)中 作為光的折射微透鏡。如果在凸起特征30的形成過程中，在基材18上以合適的速度平移光 束14，則初始的微凸塊可以伸長(zhǎng)形成隆脊。在一種實(shí)施方式中，如此形成的隆脊大致為圓柱 形表面。如此形成的凸塊和隆脊的各種組合可以用于許多應(yīng)用中。例如，在一些實(shí)施方式 中，凸起特征30(為隆脊、凸塊或其組合的形式)用作分隔件(圖8)。在其他實(shí)施方式中， 凸起特征改進(jìn)基材的表面形貌(圖9)，以達(dá)到例如以下目的，在表面上提供觸覺特征(例如 盲人使用的觸摸屏)，通過凸起特征產(chǎn)生的光散射和/或光俘獲，提高太陽能電池或OLED顯 示器的效率，或者制造用于任何所需目的的透明基材。如本文形成的凸起特征可以用于在 透明基材上形成裝飾性或觀賞性特征，包括但并不限于設(shè)計(jì)、標(biāo)志、符號(hào)、記號(hào)、徽章、證章、 文本等(圖10)。
通過本文提供的說明，顯然可以采用所述的方法和過程實(shí)現(xiàn)任何所需的微透鏡設(shè) 置。例如，在一種實(shí)施方式中，可以在基材18的兩側(cè)之上形成微透鏡，從而形成雙面的微透 鏡。而且通過本說明書，顯然對(duì)如此形成的微透鏡可以進(jìn)一步加工，例如通過使用相同或不 同的加工光源參數(shù)進(jìn)行額外的加工，通過對(duì)微透鏡進(jìn)行微模塑來形成非球面形狀等。通過 閱讀本說明書還可以了解，可以選擇在真空中或在一定氣氛中形成微透鏡，來影響熔融基 材的冷卻速率和/或其他參數(shù)。
實(shí)施例通過以下實(shí)施例可以進(jìn)一步理解和闡述本發(fā)明的各方面。實(shí)施例1使用圖2的結(jié)構(gòu)，將在355納米工作的AVIA 355-20激光器(可以從Coherent， Inc. of Santa Clara, CA, U. S. Α.獲得)的激光射向厚度為0. 67毫米的堿土鋁硅酸鹽玻璃 (即，可以從康寧公司獲得的fegle XG 玻璃)的透明基材。在355納米的激光波長(zhǎng)處，基 材的初始吸收約為15%。將激光源功率從約3瓦變化到約7瓦，重復(fù)率從約30千赫變化到 約50千赫、10納秒長(zhǎng)度脈沖，曝光時(shí)間約為1秒。用具有150毫米焦距的焦闌透鏡的激光 掃描器實(shí)現(xiàn)光束傳輸。掃描器輸入處的光束直徑約為1毫米。在基材的前表面上形成凸起 特征?？梢詫?duì)凸起特征(即凸塊)的高度進(jìn)行控制，該高度隨著光束焦點(diǎn)與基材背表面之 間的距離以及曝光持續(xù)時(shí)間而變化。通過改變這些條件獲得的最高的凸塊為53. 3微米。實(shí)施例2為在厚度約3毫米的鈉鈣玻璃上形成凸起特征，將來自AVIA 355-20激光器的 355納米輸出光束聚焦在具有F = 20毫米的透鏡的透明基材上。有影響的參數(shù)是激光平均 功率和曝光時(shí)間。較長(zhǎng)的曝光時(shí)間和較高的激光器功率形成較高的凸塊。實(shí)現(xiàn)的最大凸塊 高度為167微米。曝光時(shí)間在2秒和2. 5秒之間變化。用于形成凸起特征的輻照參數(shù)如表 1中總結(jié)。表 權(quán)利要求
1.一種在透明基材上形成凸起特征的方法，該方法包括以下步驟提供具有表面的透明基材，該基材在加工波長(zhǎng)范圍內(nèi)的吸收小于約20% ；用加工波長(zhǎng)范圍內(nèi)的加工光束輻照透明基材的一部分，以增大該基材的輻照部分在加 工波長(zhǎng)范圍中的吸收；在加工波長(zhǎng)范圍內(nèi)繼續(xù)輻照該部分的透明基材，使得該基材局部加熱并膨脹，從而在 基材表面上形成凸起的特征；和結(jié)束輻照，以停止對(duì)基材的加熱，從而固定凸起特征。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，用加工光束輻照透明基材的一部分以增大 該基材的輻照部分在加工波長(zhǎng)范圍中的吸收的步驟包括在該基材輻照部分中產(chǎn)生加工波 長(zhǎng)范圍內(nèi)的光引發(fā)吸收。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，產(chǎn)生光引發(fā)吸收的步驟包括改變?cè)谠摶?的輻照部分中的離子的氧化態(tài)。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，改變?cè)谠摶牡妮椪詹糠种械碾x子的氧化 態(tài)的步驟包括改變?cè)诳梢姽獠ㄩL(zhǎng)不發(fā)生吸收的離子的氧化態(tài)。
5.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，產(chǎn)生光引發(fā)吸收的步驟包括在該基材的輻 照部分中形成光吸收缺陷。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述透明基材包括堿土鋁硅酸鹽玻璃、鈉鈣 玻璃、和鋁硅酸鈉玻璃中的一種。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述透明基材中包含至少一種以下組分銻 (Sb)、砷(As)、錫(Sn)、鐵0 )、鈰(Ce)、鉛0 )、過渡金屬、及它們的氧化物。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述透明基材的熱膨脹系數(shù)約為30-120。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述透明基材的退火點(diǎn)小于約900°C。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述加工光束包括以下的一種紫外波長(zhǎng)、 近紫外波長(zhǎng)、近紅外波長(zhǎng)、和紅外波長(zhǎng)。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述加工光束的波長(zhǎng)小于約380納米。
12.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在加工波長(zhǎng)范圍內(nèi)繼續(xù)輻照該部分透明基 材的步驟包括用該加工光束繼續(xù)輻照該部分透明基材。
13.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，用加工波長(zhǎng)范圍內(nèi)的加工光束輻照透明基 材的一部分的步驟包括用具有第一波長(zhǎng)的第一加工光束輻照該部分透明基材；在加工波長(zhǎng) 范圍內(nèi)繼續(xù)輻照該部分透明基材的部分的步驟包括用具有第二波長(zhǎng)的第二加工光束輻照 該部分。
14.一種在透明基材上形成凸起特征的方法，該方法包括以下步驟提供具有表面的透明基材，該基材在第一波長(zhǎng)范圍內(nèi)的吸收小于約20% ；用第一波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光輻照該透明基材的一部分，使得該透明基材的輻照部分中的吸 收大于第二波長(zhǎng)范圍內(nèi)的約40% ；用第二波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光輻照該部分透明基材，使得該基材局部加熱并膨脹，從而在基 材表面上形成凸起特征；和結(jié)束輻照以停止基材的加熱，從而固定凸起特征。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述第一波長(zhǎng)范圍和第二波長(zhǎng)范圍至少部分重合。
16.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述第一波長(zhǎng)范圍和第二波長(zhǎng)范圍并不重合。
17.—種包括透明玻璃基材的制品，該基材的表面上形成有一個(gè)或多個(gè)凸起特征，所述 特征通過在基材中相應(yīng)的一個(gè)或多個(gè)位置進(jìn)行局部輻照使基材的玻璃膨脹而形成。
18.如權(quán)利要求17所述的制品，其特征在于，所述透明玻璃基材中包含至少一種以下 組分銻(Sb)、砷(As)、錫(Sn)、鐵(Fe)、鈰(Ce)、鉛(Pb)、過渡金屬、及它們的氧化物，對(duì)基 材進(jìn)行局部輻照導(dǎo)致發(fā)生光引發(fā)吸收。
19.如權(quán)利要求18所述的制品，其特征在于，所述光引發(fā)吸收基本在可見光波長(zhǎng)光譜 以外。
20.如權(quán)利要求17所述的制品，其特征在于，所述透明玻璃基材包括以下中的一種堿 土鋁硅酸鹽玻璃、鈉鈣玻璃、和鋁硅酸鈉玻璃。
全文摘要
在加工波長(zhǎng)范圍內(nèi)的吸收小于約20％的透明基材上形成凸起的特征。用光束輻照該基材的一部分，以增大該基材的輻照部分的吸收。連續(xù)輻照導(dǎo)致該基材發(fā)生局部加熱和膨脹，從而在該基材表面上形成凸起的特征。
文檔編號(hào)H01J17/16GK102076621SQ200980125911
公開日2011年5月25日 申請(qǐng)日期2009年5月1日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月1日
發(fā)明者A·M·斯特列利佐夫, R·R·格里滋布朗斯基, S·L·羅格諾弗 申請(qǐng)人:康寧股份有限公司