不透明蓋子和電子設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本申請公開了不透明蓋子和電子設(shè)備。本申請的一個目的是提供改進(jìn)的用于電容性傳感器的不透明蓋子和具有該不透明蓋子的電子設(shè)備。在一個實施例中，提供了用于電容性傳感器的不透明蓋子。蓋子包括透鏡基板，以及包括位于透明基板的至少一部分上的白色顏料的至少一個白色涂層。蓋子還包括位于至少一個白色涂層上的不導(dǎo)電的反射鏡結(jié)構(gòu)。不導(dǎo)電的反射鏡結(jié)構(gòu)包括多個與具有第二折射率的第二介電層交織的具有第一折射率的第一介電層。第一和第二介電層具有低于閾值的介電常數(shù)。本申請的至少一個技術(shù)效果是提供了改進(jìn)的用于電容性傳感器的不透明蓋子和具有該不透明蓋子的電子設(shè)備。
【專利說明】不透明蓋子和電子設(shè)備

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本文所描述的實施例一般而言涉及具有既薄又不透明的不導(dǎo)電白色涂層堆疊(coating stack)的電子設(shè)備。更具體而言，實施例涉及結(jié)合具有不導(dǎo)電反射鏡層的既薄又不透明白色涂層堆疊的電子設(shè)備。

【背景技術(shù)】
[0002]許多便攜式數(shù)字設(shè)備都結(jié)合至少一個顯示屏來向用戶或觀眾提供圖形信息。顯示屏可以包括液晶顯示器(IXD)。這種設(shè)備還可以包括位于蓋玻璃下的一個或多個傳感器，其中蓋玻璃覆蓋在LCD上面并且通常延伸超出LCD。作為一個例子，這些傳感器可以是電容性傳感器。
[0003]設(shè)備還可以在顯示屏外面(例如，在活動的顯示區(qū)域外面)但在蓋玻璃下面結(jié)合不透明區(qū)域，諸如白色涂層區(qū)域。不透明區(qū)域可以包括蓋玻璃或藍(lán)寶石下面像白色墨水的不透明墨水。設(shè)備還可以結(jié)合按鈕，這是允許用戶向設(shè)備提供輸入的一種非限制性且非排他的方式。當(dāng)按鈕被實現(xiàn)為或者結(jié)合機械開關(guān)時，它常常位于該不透明區(qū)域中。當(dāng)按鈕是“軟”按鈕時，例如，是感測施加到軟按鈕表面上的觸摸和/或力的不移動元件時，這同樣可以成立。
[0004]傳感器，諸如電容性指紋或觸摸傳感器，可以位于按鈕下面。一般而言，白色墨水應(yīng)當(dāng)足夠薄，以便使傳感器靈敏，但是也要光學(xué)不透明，以便隱藏傳感器并且匹配不透明區(qū)域的顏色。
[0005]具有良好視覺屬性的白色墨水可以包括高百分比的諸如二氧化鈦(T12)的顏料，以獲得足夠的光密度。但是，T12顏料通常具有相對高的介電常數(shù)，這會影響位于墨水層下面的電容性傳感器的操作，尤其是當(dāng)白色涂層的厚度增加時。另外，墨水層的相對厚度會增加傳感器和它試圖感測的物體，諸如在按鈕頂部的手指，之間的距離。一般而言，電容性傳感器的靈敏度隨傳感器和被感測物體之間的距離的平方相反地變化，因此相對小的距離變化會對傳感器性能有大的影響。此外，黑色墨水或涂料中的粒子、空穴和污染會影響傳感器的性能并造成傳感器讀數(shù)的功能誤差。這些問題隨著用來給按鈕著色的墨水層厚度的增加而增加。因此，更薄、不導(dǎo)電(或不太導(dǎo)電)的白色墨水會是有用的。
實用新型內(nèi)容
[0006]本申請的一個目的是提供改進(jìn)的用于電容性傳感器的不透明蓋子和具有該不透明蓋子的電子設(shè)備。
[0007]本文所描述的實施例可以提供使位于蓋玻璃或藍(lán)寶石下面的高靈敏傳感器，諸如電容性傳感器，不可見的既薄又不透明不導(dǎo)電白色涂層堆疊。當(dāng)蓋玻璃或藍(lán)寶石被觸摸時，傳感器可以提供非常清楚的信號。既薄又不透明的白色涂層堆疊可以包括不導(dǎo)電的反射鏡結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)反射光并可以幫助減小白色涂層的厚度，使得傳感器可以對蓋玻璃或藍(lán)寶石上的，例如對位于蓋玻璃上顯示區(qū)域外面的按鈕的，任何觸摸都變得更加靈敏，并且生成比更厚的白色涂層更清楚的信號。反射鏡結(jié)構(gòu)還具有相對低的介電常數(shù)，這有助于提高電容性傳感器的性能。白色涂層非常薄，具有從大約20μπι到25μπι范圍的厚度。
[0008]在一種實施例中，提供了用于電容性傳感器的不透明蓋子。蓋子包括透明基板，以及包括位于透明基板的至少一部分之上的白色顏料的至少一個白色涂層。蓋子還包括位于至少一個白色涂層之上的不導(dǎo)電反射鏡結(jié)構(gòu)。該不導(dǎo)電反射鏡結(jié)構(gòu)包括多個與具有第二折射率的第二介電層交織的具有第一折射率的第一介電層。第一和第二介電層具有低于閾值的介電常數(shù)。
[0009]在一個實施例中，不導(dǎo)電的反射鏡結(jié)構(gòu)包括第二多個與第三介電層交織的光吸收層，第三介電層具有低于閾值的介電常數(shù)。
[0010]在一個實施例中，光吸收層包括從由錫、氧化銅和氧化鋅組成的組中選擇的材料。
[0011]在一個實施例中，錫層具有等于或小于10nm的厚度，使得錫層不導(dǎo)電。
[0012]在一個實施例中，第三介電層包括從由氧化硅、氮化硅和氧化鈮組成的組中選擇的材料。
[0013]在一個實施例中，第一和第二介電層當(dāng)中每一個都包括從由氧化硅、氮化硅和氧化鈮組成的組中選擇的材料。
[0014]在一個實施例中，第一介電層包括氧化硅，而第二介電層包括氧化鈮。
[0015]在一個實施例中，透明基板包括藍(lán)寶石或玻璃。
[0016]在一個實施例中，白色涂層包括氧化鈦。
[0017]在一個實施例中，白色涂層具有從20 ym到25 μ m范圍的厚度。
[0018]在一個實施例中，不透明蓋子具有至少3或者更大的光密度。
[0019]在一個實施例中，傳感器配置為附連到反射鏡結(jié)構(gòu)，使得傳感器是通過透明基板看不到的。
[0020]在另一實施例中，提供電子設(shè)備，其特征在于，該電子設(shè)備包括如上所述的不透明蓋子。
[0021]在另一種實施例中，提供了用于在基板之上形成白色涂層堆疊的方法。該方法包括在透明基板的至少一部分之上涂至少一個白色涂層，以形成被涂覆的基板。該方法還包括在被涂覆的基板之上形成不導(dǎo)電的反射鏡結(jié)構(gòu)，其中反射鏡結(jié)構(gòu)具有比閾值低的介電常數(shù)。該方法還包括把電容性傳感器附連到反射鏡結(jié)構(gòu)。
[0022]本申請的至少一個技術(shù)效果是提供了改進(jìn)的用于電容性傳感器的不透明蓋子和具有該不透明蓋子的電子設(shè)備。
[0023]附加的實施例和特征部分地在以下描述中闡述，并且部分地將在查閱本說明書之后對本領(lǐng)域技術(shù)人員變得顯然或者可以通過本文所討論實施例的實踐來學(xué)習(xí)。對某些實施例的本質(zhì)和優(yōu)點的進(jìn)一步理解可以通過參考本說明書和附圖的剩余部分來實現(xiàn)，這些構(gòu)成本公開內(nèi)容的一部分。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1說明了根據(jù)本公開內(nèi)容實施例的電子設(shè)備的透視圖。
[0025]圖2說明了根據(jù)本公開內(nèi)容第一實施例的不透明區(qū)域的橫截面示意圖。
[0026]圖3說明了根據(jù)本公開內(nèi)容第二實施例的不透明區(qū)域的橫截面示意圖。
[0027]圖4說明了根據(jù)本公開內(nèi)容第三實施例的不透明區(qū)域的橫截面示意圖。
[0028]圖5說明了根據(jù)本公開內(nèi)容第四實施例的不透明區(qū)域的橫截面示意圖。
[0029]圖6說明了根據(jù)本公開內(nèi)容實施例的、包括用于感測指紋或手指觸摸的電容性傳感器的圖。
[0030]圖7是根據(jù)本公開內(nèi)容實施例的、說明用于制造顯示器蓋子的步驟的流程圖。
[0031]圖8說明了根據(jù)本公開內(nèi)容實施例的金屬塊。
[0032]圖9是說明根據(jù)本公開內(nèi)容實施例的、用于向基板或被涂覆的基板涂白色墨水層的步驟的流程圖。
[0033]圖10示出了根據(jù)本公開內(nèi)容實施例的載體膜、白色墨水/粘合劑層和玻璃或藍(lán)寶石基板的堆疊。
[0034]圖11是根據(jù)本公開內(nèi)容實施例的、用于包括物理氣相沉積(PVD)的沉積系統(tǒng)的簡化系統(tǒng)圖。
[0035]圖12說明了具有光吸收堆疊的白色涂層的橫截面的掃描型電子顯微鏡(SEM)圖像，其中光吸收堆疊包括氧化鋯(ZrO2)/錫(Sn)。
[0036]圖13說明了根據(jù)本公開內(nèi)容實施例的管芯涂覆設(shè)備。
[0037]結(jié)合如下所述的附圖，本公開內(nèi)容可以通過參考以下具體描述來

【具體實施方式】
[0038]結(jié)合如下所述的附圖，本公開內(nèi)容可以通過參考以下具體描述來
[0039]理解。應(yīng)當(dāng)指出，為了說明的清晰，各個附圖中某些元件可以不按比例繪制、可以示意性或概念性地表示，或者以別的方式可以不精確地對應(yīng)于實施例的某些物理配置。
[0040]公開內(nèi)容在白色墨水或涂層和高靈敏的傳感器，諸如電容性傳感器，之間提供了反射鏡結(jié)構(gòu)。白色墨水層可以位于玻璃或藍(lán)寶石上表面，諸如蓋玻璃，的下面，并且可以隱藏電容性傳感器不被看到。白色墨水層可以包括白色顏料，諸如氧化鈦(T12)。反射鏡結(jié)構(gòu)可以包括氧化娃(S12)層與五氧化二銀(Nb2O5)層交織的第一堆疊。與T1;^相比，S12和Nb2O5具有相對低的介電常數(shù)。另外，S1jP Nb 205具有不同的折射率。
[0041]第一堆疊就像鏡子一樣起作用并且反射很寬范圍內(nèi)的可見光。第一堆疊具有相對低的介電常數(shù)并且不導(dǎo)電。通過經(jīng)蓋玻璃反射和/或散射入射光，第一堆疊可以幫助減小白色墨水層的厚度，使得白色墨水層可以足夠薄，以便在仍然允許電容性傳感器感測蓋玻璃或藍(lán)寶石上手指觸摸，例如作為蓋玻璃一部分的按鈕上的觸摸，的同時使下面的電容性傳感器不可見。如在本文中所使用的，當(dāng)被結(jié)合并放到電子設(shè)備頂部時，“蓋玻璃”不僅涵蓋電子顯示器之上的透明覆蓋物或?qū)?，而且涵蓋覆蓋或者在傳感器或傳感器堆疊之上的任何透明材料。諸如鼠標(biāo)、按鈕、開關(guān)等輸入元件的上表面可以是蓋玻璃的例子。
[0042]反射鏡結(jié)構(gòu)還可以包括氧化硅層與錫層交織的第二堆疊。第二堆疊可以像隔離層一樣起作用，該層進(jìn)一步吸收可能通過第一堆疊或介電反射鏡的入射光。第二堆疊包括錫作為光吸收元素，因為錫具有相對高的光吸收。在有些實施例中，錫可以被氧化銅(CuO)或氧化鋅(ZnO)或另一種不導(dǎo)電的光吸收材料代替。氧化硅是具有相對低介電常數(shù)的絕緣體，并且因而，與諸如1102的具有相對高介電常數(shù)的絕緣體相比，有助于提高電容性傳感器的性能。
[0043]反射鏡結(jié)構(gòu)可以通過物理氣相沉積(PVD)或其它沉積技術(shù)形成。除其它的之外，用于在蓋玻璃或藍(lán)寶石上涂白色墨水層的方法可以包括傳熱。
[0044]通過在白色墨水層下面包括反射鏡結(jié)構(gòu)，白色墨水層可以制成20 μπι至25 μπι那么薄，這大約是利用大約50% 1102加載的白色涂層的傳統(tǒng)40-50 μπι厚度的一半?？赡苄枰?0 μ m或更大的厚度來隱藏堆疊中的傳感器和/或為具有反射鏡結(jié)構(gòu)的不透明蓋玻璃實現(xiàn)足夠的光密度，例如，具有至少3或更大的光密度。大約25 μ m或更小的厚度可以幫助提高電容性傳感器的性能。此外，更薄的白色涂層還可以減小T12的量并且因此減小堆疊中具有相對高介電常數(shù)的材料的量。更薄的白色涂層和減小的高介電材料量都會增強電容性傳感器的有效范圍和/或信號質(zhì)量。
[0045]圖1說明了根據(jù)本公開內(nèi)容實施例的電子設(shè)備的透視圖。電子設(shè)備100可以包括設(shè)備外殼表面上(或者構(gòu)成設(shè)備外殼的一部分)的顯示器102，該顯示器可操作成向用戶顯示信息。顯示器102還可以是觸摸敏感的。
[0046]顯示器可以是液晶顯示器(IXD)、有機發(fā)光二極管(OLED)顯示器、LED顯示器、等離子體顯示器等。
[0047]電子設(shè)備100可以是利用硬基板作為覆蓋物或窗口的任何多種設(shè)備。各種設(shè)備可以包括移動電話、平板電腦、筆記本電腦、儀器窗口、家電屏幕等。電子設(shè)備100可以包括蓋住顯示器102的頂部蓋子112，以及可選地包圍顯示器102的不透明區(qū)域104。在不透明區(qū)域104中，蓋子112部分地被不透明涂層，諸如白色涂層或黑色涂層，覆蓋。蓋子112可以具有用于看顯示器102的透明窗口(例如，玻璃或藍(lán)寶石基板)。
[0048]如圖1中所示，不透明區(qū)域104在顯示器102或活動區(qū)域的外面。不透明區(qū)域104可以包括按鈕108作為輸入機制，用于控制電子設(shè)備的操作。一個電容性傳感器或多個傳感器可以位于按鈕108的下面。不透明墨水層和/或粘合劑可以放在按鈕108的底表面和傳感器的頂表面之間。粘合劑可以把傳感器結(jié)合到按鈕。不透明區(qū)域104可以是白色或黑色或任何其它顏色。
[0049]傳感器可以感測按鈕108上的手指觸摸并且生成電壓信號。傳感器還可以通過蓋子112的一部分電容性地感測指紋。當(dāng)電子設(shè)備電容性地感測來自用戶對例如按鈕的觸摸時，設(shè)備可以在感測到觸摸的位置、在該位置下面或該位置附近激活電容性傳感器。在有些實施例中，只有對應(yīng)于觸摸位置的電容性傳感器可以被激活，而其它電容性傳感器保持不活動。
[0050]頂部蓋子112被外罩110支持。外罩110可以由各種不同材料形成，包括但不限于聚合物材料(例如，塑料)、金屬(例如，鋁、鋼等)、非晶玻璃材料、復(fù)合材料，以及其組合。
[0051]圖2說明了根據(jù)本公開內(nèi)容第一實施例的不透明區(qū)域104的橫截面示意圖。該橫截面可以沿圖1的箭頭A-A取得。堆疊200包括蓋子基板202，諸如堆疊頂部的蓋玻璃或蓋藍(lán)寶石，以及蓋玻璃下面的白色涂層204(可以包括白色顏料子層204A-D)。堆疊200還包括白色涂層204下面的灰色墨水層206。堆疊200還包括位于堆疊底部的電容性傳感器208?；疑畬?06主要吸收光，因為白色墨水一般具有尚透光率，而灰色墨水一般具有低透光率。應(yīng)當(dāng)理解的是，不同實施例可以具有比所示出的更多或更少白色顏料子層。
[0052]白色涂層可以是至少大約40?50 μ m厚，以便提供至少3或更高的光密度，這可以隱藏蓋子基板202下面的電容性傳感器208。對于這種大涂層厚度，傳感器208的有效性會顯著減小。
[0053]圖3說明了根據(jù)本公開內(nèi)容第二實施例的不透明區(qū)域104的橫截面示意圖。堆疊300包括在頂部的蓋子基板202以及蓋玻璃下面的白色墨水層304。白色墨水層304可以包括多個子層(未示出)。堆疊300還包括不導(dǎo)電的光吸收堆疊306，包括與光吸收層306B，諸如錫層306B，交織的一個或多個介電層(例如，氧化硅層)306A。不導(dǎo)電的光吸收堆疊306可以代替圖2中所示的灰色墨水層206。堆疊300還包括附連到不導(dǎo)電光吸收堆疊306的底部的電容性傳感器208。
[0054]一般而言，關(guān)于可見波長，錫具有高光吸收。通過使用與更厚不導(dǎo)電層/介電層(例如，Si0jl)306A交織的錫(Sn)層306B，可以獲得具有高不透明性的非常高電阻的涂層。錫通常是導(dǎo)電的。但是，當(dāng)錫層的厚度保持在低于大約10nm時，錫變得不導(dǎo)電。在這種厚度，錫可以包括某種顆粒結(jié)構(gòu)(或者完全是顆粒結(jié)構(gòu))，并且因此是不導(dǎo)電的。
[0055]在特定的實施例中，不導(dǎo)電的光吸收堆疊306可以包括與六層錫306B交織的七層氧化硅306A，或者更一般地說是與N-1個錫層交織的N層氧化硅。如圖3中所示，頂部的氧化硅層306A附連到或者與白色墨水層304相鄰，而底部氧化硅層306A附連到或者與電容性傳感器208相鄰或在其附近。在有些實施例中，一個氧化硅層可以具有與另一個氧化硅層不同的厚度。同樣，一個錫層可以具有與另一個錫層不同的厚度。在特定的實施例中，每個氧化硅層或者每個錫層具有基本相同的厚度。白色墨水層304可以包括白色墨水或顏料子層204A-D并且可以具有大約40-50 μπι的厚度，以便使電容性傳感器從頂部的蓋子基板202看不到。
[0056]在有些實施例中，不導(dǎo)電的光吸收堆疊306可以包括與六層錫306Β交織的七層氧化鋯(ZrO2) 306Α。ZrO2的一個好處是它具有非常好的透氧性。非常好的透氧性的原因是由于高多孔微結(jié)構(gòu)。圖12說明了具有光吸收堆疊的白色涂層的橫截面的掃描型電子顯微鏡(SEM)圖像，其中光吸收堆疊包括氧化鋯(ZrO2)/錫(Sn)。Zr02/Sn 1024示出了在白色墨水1202之上的多孔結(jié)構(gòu)。良好的透氧性有助于在電子設(shè)備使用期間最小化由于UV光造成的褪色。
[0057]在特定的實施例中，錫層可以是大約15nm厚，使得錫層不導(dǎo)電。為了更好的透氧性，在光吸收堆疊306中，頂部的ZrO2層和底部的ZrOJl可以比中間的ZrOjl更厚。頂部和底部的ZrOJl可以是10nm厚，而中間的ZrO2層可以是大約30nm厚，使得光吸收堆疊306的總厚度可以是大約1070nm厚。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的是，這些層的厚度可以變化。
[0058]在本公開內(nèi)容內(nèi)，灰色墨水層206或者不導(dǎo)電的光吸收堆疊306可以用不導(dǎo)電的反射鏡結(jié)構(gòu)代替，該結(jié)構(gòu)可以通過沉積方法制造，其中諸如物理氣相沉積、化學(xué)氣相沉積、離子束沉積或者噴射沉積。反射鏡結(jié)構(gòu)可以幫助把白色涂層的厚度減小到幾乎其正常厚度的一半，即，從大約40 μ m?50 μ m減小到大約20 μ m?25 μ m。白色涂層厚度的減小是通過由反射鏡結(jié)構(gòu)散射和/或反射光來實現(xiàn)的，使得光密度維持在與沒有反射鏡結(jié)構(gòu)的情況下較厚白色涂層相同的水平，諸如與對于堆疊200或300的相同。因此，可以使白色涂層更薄，這會減小傳感器和被感測物體之間的距離。
[0059]圖4說明了根據(jù)本公開內(nèi)容第三實施例的區(qū)域104的橫截面示意圖。堆疊400包括堆疊頂部的蓋子基板202、蓋玻璃下面的白色墨水層404，以及在堆疊底部的電容性傳感器208。在特定的實施例中，白色墨水層404可以包括子層404A和404B。
[0060]堆疊400還包括位于白色墨水層404和電容性傳感器208之間的不導(dǎo)電的反射鏡結(jié)構(gòu)406。反射鏡結(jié)構(gòu)406包括把入射光210反射和/或散射回白色墨水層404的光反射堆疊406A。反射堆疊406A可以由多層交替的介電材料形成，其中至少一些可以具有不同的折射率。例如，每種都具有不同折射率的第一和第二介電材料可以彼此交織，以形成交替的層。反射鏡結(jié)構(gòu)406還可以包括在光反射堆疊406A下面的不導(dǎo)電光吸收堆疊406B。不導(dǎo)電的光吸收堆疊406B可以類似于不導(dǎo)電的光吸收堆疊306，并且可以吸收通過光反射堆疊406A的光。即，光反射堆疊406A可能沒有完全反射全部的入射光并且因此有一部分入射光會撞擊到光吸收堆疊406上。
[0061]反射鏡結(jié)構(gòu)406可以代替圖2中所示的灰色墨水層206，或者圖3中所示的與錫層306B交織的氧化硅層306A的不導(dǎo)電光吸收堆疊306。
[0062]具有反射鏡結(jié)構(gòu)的薄化白色涂層一般比與該薄化白色涂層具有等價光密度的典型基于1102的白色涂層具有更少的T12，并且因此相比較而言具有更低的有效介電常數(shù)。薄化的白色涂層和更低的有效介電常數(shù)可以幫助傳感器提供更清楚的信號，即，具有顯著提高的信噪比的信號，和/或感測位于更大距離的物體。
[0063]圖5說明了根據(jù)本公開內(nèi)容第四實施例的不透明區(qū)域104的橫截面示意圖。堆疊500可以包括蓋子基板202和由蓋玻璃下面的白色涂層子層形成的白色墨水層404。堆疊500還在堆疊的基部或者與其相鄰包括電容性傳感器208。堆疊500還包括傳感器208和白色墨水層404之間的反射鏡結(jié)構(gòu)406。
[0064]反射鏡結(jié)構(gòu)406可以包括由交織的第一和第二介電層形成的光反射堆疊406A。第一介電層可以具有第一折射率506A，而第二介電層可以具有第二個不同的折射率506B。第一和第二介電層都可以具有相對低的介電常數(shù)。例如，第一介電層可以由具有相對低介電常數(shù)(例如，大約3.9)的S12形成。作為對比，典型的基于T12的白色顏料的介電常數(shù)是86-173。S12還是光散射體，具有大約1.5的折射率。S1 2也是常見的電絕緣體。
[0065]第二介電層可以由氧化鈮(Nb2O5)形成，它具有大約42的相對低的介電常數(shù)。Nb2O5也是電絕緣體。
[0066]此外，第一和/或第二介電層可以由具有大約7.5的相對低介電常數(shù)以及大約2的折射率(在S1jP Nb 205的折射率之間)的Si 3N4形成。S1 2、Si3N4和Nb 205當(dāng)中每一個都具有比氧化鈦(T12)的介電常數(shù)3低或顯著低的介電常數(shù)。
[0067]在實施例之間，例如依賴于兩個交替的介電層的折射率之間的差，反射鏡結(jié)構(gòu)406的反射率可以變化。介電層的厚度會影響光可以被反射的波長。
[0068]使用具有相對低介電常數(shù)的無機電介質(zhì)，諸如氧或氮，會是有用的。在有些實施例中，可以使用薄聚合物膜。氧或氮可以通過真空技術(shù)沉積，以形成非常薄的膜。
[0069]基于從交替的介電層反射的光的干擾，由具有不同折射率的交替介電層形成的光反射堆疊406A —般充當(dāng)不導(dǎo)電的反射鏡。在特定的實施例中，光反射堆疊406A可以包括與具有相對低折射率的較厚的層交織的具有相對高折射率的薄層。
[0070]反射鏡結(jié)構(gòu)406還可以包括位于光反射堆疊406A下面的不導(dǎo)電的光吸收堆疊406B。不導(dǎo)電的光吸收堆疊406B、306可以包括與光吸收層306B，諸如錫(Sn)層，交織的多個介電層306A，諸如氧化硅層。這種結(jié)構(gòu)一般性地在圖3中示出。如前面所提到的，不導(dǎo)電的光吸收堆疊406B、306可以吸收經(jīng)過光反射堆疊406A的至少一些光。
[0071]不導(dǎo)電的光吸收堆疊406B、306中錫的厚度可以保持低于大約lOOnm，以便確保錫層不導(dǎo)電。錫層通常是顆粒結(jié)構(gòu)而不是連續(xù)結(jié)構(gòu)。在某些實施例中，不導(dǎo)電的光吸收堆疊406B、306可以模擬灰色墨水層206。
[0072]此外，當(dāng)錫的厚度小于10nm時(例如，在使用40nm厚錫層的時候)，錫具有大于16Qcm的電阻率，這仍然比S12的低得多。因而，S1 2的包括會增加不導(dǎo)電的光吸收堆疊406B的電阻率。
[0073]在備選實施例中，其它材料可以在光吸收層中代替錫。例如，氧化銅(CuO) —般具有良好的光吸收質(zhì)量并且可以形成不導(dǎo)電層，或者可以用作不導(dǎo)電層的部分。氧化鋅(ZnO)也可以用作光吸收層并且同樣具有良好的電阻率。
[0074]在備選實施例中，層中的S12可以用氮化硅代替，諸如Si3N4，或者其它氧化物。本文所描述的層中使用的材料的電阻率可以變化。例如，Si3N4—般具有10 14Qcm的電阻率，這低于S12^ 10 16Qcm的電阻率。
[0075]反射鏡結(jié)構(gòu)406中的層506A-B和306A-B中每一層的厚度都可以變化。在有些實施例中，一個S12層或Nb 205層可以具有與另一個S1 2層或Nb 205層不同的厚度。在樣本實施例中，每個S12層和/或每個Nb 205層具有基本相同的厚度。光反射堆疊406A和/或不導(dǎo)電光吸收堆疊406B的層厚度可以選擇成實現(xiàn)有針對性的光學(xué)和電氣屬性，諸如某個光反射、波長范圍、光吸收、電阻率等。這種屬性還可以通過改變層的厚度或材料或數(shù)量來控制，諸如S12M 506A、Nb2O5層506B、錫層306A和/或S12M 306B。在有些實施例中，堆疊500可以實現(xiàn)具有至少3和/或足夠高電阻的光密度，使得堆疊500基本不導(dǎo)電。
[0076]本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，其它光學(xué)層疊可以用于反射鏡結(jié)構(gòu)406。例如，反射鏡結(jié)構(gòu)406可以包括不導(dǎo)電真空金屬化(NCVM)膜。
[0077]蓋子基板202可以是光學(xué)透明的并且可以由多種材料形成，諸如玻璃、化學(xué)強化玻璃、藍(lán)寶石、塑料等。一般而言，藍(lán)寶石可以是各向異性的并且可以方便電容性傳感器的操作。
[0078]在各種實施例中，按鈕和/或蓋子基板可以是扁平的、彎曲的、圓形的、方形的，和/或矩形的。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，按鈕和/或蓋子基板的形狀和/或尺寸可以變化。
[0079]現(xiàn)在將簡要討論電容性傳感器的操作。當(dāng)用戶的附屬部分(或者合適的物體，諸如觸筆)接近或觸摸傳感器時，電容性傳感器檢測到電容的變化。存在從電容性傳感器208延伸超出蓋子基板202的邊緣電場。當(dāng)附屬部分進(jìn)入該邊緣場時，電氣環(huán)境變化，一部分電場分流到地，而不是在電容性傳感器終止。因此，電容性傳感器208的電容減小，這可以被檢測到。
[0080]圖6說明了根據(jù)本公開內(nèi)容實施例的、用于感測指紋和/或觸摸(或接近觸摸)的樣本電容性傳感器的圖。應(yīng)當(dāng)理解，電容性傳感器僅僅是作為例子；其它傳感器(電容性或不是)可以在各種實施例中使用。例如，光、熱電、電容觸擊、超聲和其它傳感器可以在不同的實施例中使用，并且因此關(guān)于圖6所闡述的對電容性傳感器的討論僅僅是例子。
[0081]電容性傳感器208可以用來提供對靈敏電子設(shè)備和/或數(shù)據(jù)的安全訪問。如圖6中所示，電容性傳感器208可以包括電容性感測元件602和驅(qū)動環(huán)604的陣列。電容性感測元件602可以包括關(guān)于指紋圖像的相對小區(qū)域的數(shù)據(jù)或其它信息。一般而言，電容性傳感器208可以用來通過測量通過電容性傳感器208的每個電容性感測元件602的電容來確定指紋的圖像。
[0082]電容性感測元件602的陣列的電壓不被直接驅(qū)動或調(diào)制，而是驅(qū)動環(huán)604被驅(qū)動放大器606調(diào)制。這種調(diào)制又激勵手指608，并且在每個電容性感測元件602的電壓和/或電荷隨著驅(qū)動環(huán)604被調(diào)制而改變，因為手指608的電壓因驅(qū)動環(huán)604的調(diào)制而改變。
[0083]對于電容性傳感器，施加到驅(qū)動環(huán)604的電壓可以被限制。一般而言，電壓不大于4伏(峰值-峰值)的閾值。用于激勵手指608的高于這個閾值的任何電壓都可以作為他或她手指的“刺痛感”或者不舒服的感覺被人檢測到。雖然每個人能夠感覺到刺痛感的確切電壓會有變化，但是4伏的峰值-峰值電壓一般被認(rèn)為是閾值，超過這個閾值，不舒服的感覺可以被注意到。
[0084]由于驅(qū)動環(huán)的電壓可以被限制成避免用戶察覺，因此覆蓋傳感器的任何電介質(zhì)的厚度都是受限的。一般而言，傳感器208和手指608之間的電容隨著傳感器和手指之間增加的間距或者傳感器和手指之間介電層或堆疊增加的厚度而減小。例如，當(dāng)手指遠(yuǎn)離傳感器208時，較低的電容可以在傳感器和手指之間生成，并且因此較低電壓的信號在底層電容性感測元件602上產(chǎn)生。作為對比，當(dāng)手指更接近傳感器208時，較高的電容可以在傳感器和手指之間生成，并且因此較高的電壓信號在底層電容性感測元件上產(chǎn)生。對于減小的電容，指紋圖像會變得模糊。如以上所討論的，通過減小白色涂層厚度并且采用反射鏡結(jié)構(gòu)406，傳感器的性能可以提尚。
[0085]圖7是根據(jù)本公開內(nèi)容實施例的、說明用于制造包括白色涂層和該白色涂層下面?zhèn)鞲衅鞯娘@示器蓋子的步驟的流程圖。方法700以操作702開始，其中白色涂層涂到透明蓋子基板202的至少一部分上。例如，白色涂層可以涂到按鈕104或者顯示區(qū)域之外的其它區(qū)域。
[0086]方法700在操作706中繼續(xù)，該操作在被涂覆的基板之上形成反射鏡結(jié)構(gòu)406。其中，涂覆方法可以包括，但不限于，物理氣相沉積(PVD)、化學(xué)氣相沉積(CVD)、等離子體增強的化學(xué)氣相沉積(PECVD)，和/或離子束輔助沉積(IBAD)。方法700還可以包括把電容性傳感器208附連到反射鏡結(jié)構(gòu)406與透明蓋子基板相對側(cè)的操作，如操作710中所示出的。
[0087]以下討論用于在蓋玻璃或藍(lán)寶石基板上涂白色涂層并且形成反射鏡結(jié)構(gòu)的各種技術(shù)。
_8]用于在玻璃基板i:涂白色涂層的過程
[0089]根據(jù)各種方法，白色涂層204、304或404可以涂到玻璃基板。
[0090]在一種實施例中，使用絲網(wǎng)印刷。絲網(wǎng)印刷包括把墨水或可打印材料運輸?shù)交迳系木幙椌W(wǎng)。在刮墨行程(squeegee stroke)期間，補刀或刮刀(fill blade or squeegee)跨絲網(wǎng)移動，強迫墨水進(jìn)入編織網(wǎng)的開口，以便通過毛細(xì)作用傳輸。絲網(wǎng)印刷方法會有由于網(wǎng)而造成的關(guān)于涂層厚度一致性的問題。例如，它會生成大約I μπι的高度差，這會影響電容器傳感器208的性能。
[0091]在另一種實施例中，可以使用狹縫涂覆過程。狹縫涂覆是產(chǎn)生落到基板上的不中斷流體簾的過程?；逡院愣ǖ乃俣韧ㄟ^簾子運輸?shù)絺魉蛶?，以確?；迳系木鶆蛲糠?。簾子是通過使用位于儲液槽基部，諸如金屬塊，的狹縫產(chǎn)生的，由此允許液體落到基板上。
[0092]圖8說明了適于在狹縫涂覆中使用并且根據(jù)本公開內(nèi)容實施例的金屬塊。如所示出的，金屬塊802可以包括儲料804，諸如液體形式的白色墨水或白色顏料。金屬塊802還包括位于底部的狹縫806。狹縫806允許白色墨水804經(jīng)過，以在移動的基板上形成涂層。
[0093]在另一種實施例中，傳熱方法可以用來沉積白色墨水。具體而言，傳熱方法使用載體膜把白色墨水滾到載體膜上，并且通過加熱把白色墨水涂到玻璃或藍(lán)寶石基板上，之后是從玻璃或藍(lán)寶石基板剝離載體膜。
[0094]圖9是根據(jù)本公開內(nèi)容實施例的、說明用于把白色墨水層涂到基板或被涂覆基板的步驟的流程圖。方法900可以通過在操作902把白色墨水子層滾到載體膜上開始，其中載體膜可以是柔性聚合物膜，諸如聚乙烯(對苯二酸鹽)(PET)膜。操作906包括把具有白色墨水層的載體膜附連到玻璃或藍(lán)寶石基板202，逆著基板202加熱載體膜或者對其施加壓力，使得白色墨水層粘到基板202。在某些實施例中，白色墨水或顏料可以嵌在粘合劑中。
[0095]方法900可以在操作910繼續(xù)，冷卻具有載體膜的加熱的基板，以形成被涂覆的基板，之后在操作914從被涂覆的玻璃基板剝離載體膜。
[0096]圖10示出了根據(jù)本公開內(nèi)容實施例的載體膜1002、第一白色墨水/粘合劑子層404A以及蓋子基板202的堆疊。通過重復(fù)關(guān)于圖9所公開的方法，連同白色涂層子層404A一起，附加的白色涂層子層404B可以涂到被涂覆的蓋子基板。這可以提供基本上均質(zhì)并且均勻不透明的薄膜。
[0097]在特定的實施例中，白色涂層子層404A-B和204A-D中每一個都可以是大約10 μπι厚。因而，傳熱操作可以提供大約20 μ m至25 μ m的白色涂層404，包括兩個白色涂層子層404A、404B。這種薄白色涂層404可以具有至少3或者更大的光密度并且還可以對傳感器208的性能有最小化的影響。類似地，傳熱方法可以提供大約40 μπι至50 μπι的白色涂層204，包括四個白色涂層子層204A-D。
[0098]圖13示出了根據(jù)本公開內(nèi)容實施例的管芯涂覆設(shè)備。管芯涂覆設(shè)備1300包括狹縫管芯1302、傳送滾筒1304，以及載體膜1308，諸如PET膜。狹縫具有朝著傳送滾筒1304的狹縫開口 1306，使得，當(dāng)傳送滾筒1304旋轉(zhuǎn)時，墨水傳送到載體膜1308。如所示出的，白色墨水被墨水流壓力壓到狹縫管芯1302的輸入開口 1310中，并且從狹縫開口 1306輸出，以便傳送到傳送滾筒1304上的載體膜1308。然后，載體膜1308被一層均勻的白色墨水涂覆，同時傳送滾筒1304可以以恒定的饋送速率旋轉(zhuǎn)。
[0099]涂層厚度可以被幾個關(guān)鍵因素控制，其中包括傳送滾筒1304到狹縫開口 1306的距離、墨水流壓力、傳送滾筒1304的饋送速率，以及墨水粘性等。所形成的涂層厚度可以薄，例如，可以等于或小于20 μπι。管芯涂覆過程的一個好處是白色涂層可以具有非常均勻的厚度。
[0100]在還有另一種實施例中，旋涂可以用來沉積白色墨水。旋涂是用來在扁平基板上沉積均勻的薄膜的過程。一般而言，少量涂覆材料涂在基板的中心上。然后，基板高速旋轉(zhuǎn)，以便通過離心力散布涂覆材料。這種旋涂方法可以產(chǎn)生厚度低于1nm的薄膜。因此，更多白色涂層子層可以被沉積，以形成白色涂層，如在圖2-5中所公開的。
[0101]用于制造反射鏡結(jié)構(gòu)的過程
[0102]本文討論的反射鏡結(jié)構(gòu)的各個層可以以各種方式在基板202之上形成或沉積。例如，沉積技術(shù)可以包括PVD、CVD、PECVD,和/或IBAD，每種技術(shù)都會產(chǎn)生具有稍不同結(jié)構(gòu)的層。除其它之外，這些不同的結(jié)構(gòu)會影響反射鏡結(jié)構(gòu)的電氣屬性和/或光學(xué)屬性。涂層材料的沉積被過程改變，特殊的條件-包括大氣、基板和室的溫度、壓力、附加能量離子的存在、比率、類型和能量、涂層材料的沉積率和條件-全都對會影響各種材料屬性的最終結(jié)構(gòu)、成分和密度起作用。
[0103]圖11是根據(jù)本公開內(nèi)容實施例的PVD系統(tǒng)的簡化系統(tǒng)圖。沉積系統(tǒng)1100可以對基板202應(yīng)用表面處理。在這個特定的例子中，沉積系統(tǒng)1100包括保持各種涂層材料1108(例如，Si02、Si3N4、Sn和Nb2O5)的一個或多個儲料池1110。惰性氣體1112 (例如，氬或氮)可以通過吹掃或加壓流管1114由氣體源1116提供，以便減少儲料池1110中的氧化、
變濕和/或污染。
[0104]依賴于設(shè)計，儲料池1110可以通過一個或多個輸送管1122耦合到真空室1118，該管道1122可以配置為把材料1108從儲料池1110輸送到供給系統(tǒng)1120。供給系統(tǒng)1120通常利用管道、泵、閥門和其它組件的合適組合把材料1108指引到蒸發(fā)或沉積單元1126，用于沉積到基板202上，如圖2中所示。在圖11的特定配置中，沉積單元1126以CVD或PVD組件的形式提供。作為選擇，其它過程和組件可以用來處理基板202，其例子包括噴射、電子束沉積或者電子束蒸發(fā)、IBAD, PECVD和/或這種過程的組合。
[0105]在有些實施例中，沉積系統(tǒng)1100還控制操作室1118的壓力、溫度和濕度，其中室1118作為真空室或者其它化學(xué)或物理氣相沉積環(huán)境。沉積系統(tǒng)1100還可以對表面涂覆過程維持特定的溫度，例如，在大約100 °C和大約150°C之間，或者在大約100°C和大約170°C之間?？諝庖部梢曰蛘咴谕扛策^程中或者在之后在室1118中提供，以便在從室1118除去之前在受控的過程中把基板202暴露給大氣。
[0106]一般而言，供給系統(tǒng)1120和沉積單元1126被控制成以特定的次序和組合把選定數(shù)量的材料(例如，S12, Sn和Nb2O5)沉積到基板202上。
[0107]再次參考圖1，不透明區(qū)域104 (除按鈕108之外，或者蓋玻璃覆蓋在電容性傳感器之上的另一個區(qū)域)可以使用傳統(tǒng)的打印方法形成相對更厚的白色涂層。在按鈕108(或者另一個區(qū)域)下面，反射鏡結(jié)構(gòu)可以用來幫助把白色涂層的厚度減小到大約不透明區(qū)域104的厚度的一半。在有些實施例中，反射鏡結(jié)構(gòu)可以在整個不透明區(qū)域104下面使用。
[0108]雖然已經(jīng)描述了若干實施例，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識到，在不背離本公開內(nèi)容主旨的情況下，可以使用各種修改、備選構(gòu)造及等價物。此外，為了避免不必要地模糊本文所公開的實施例，許多眾所周知的過程和元件沒有描述。因此，以上描述不應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是限定本文檔的范圍。
[0109]本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，目前公開的實施例是作為例子而不是作為限制來講授的。因此，以上描述中所包含的或者在附圖中所示出的主題應(yīng)當(dāng)從說明性而不是限制的意義上解釋。以下權(quán)利要求是要覆蓋本文所描述的全部通用和特殊特征，以及根據(jù)語言可以說成屬于其的目前方法和系統(tǒng)的范圍的全部陳述。
【權(quán)利要求】
1.一種用于電容性傳感器的不透明蓋子，其特征在于，該蓋子包括: 透明基板； 至少一個白色涂層，包括位于透明基板的至少一部分上的白色顏料；及不導(dǎo)電的反射鏡結(jié)構(gòu)，位于所述至少一個白色涂層上，其中不導(dǎo)電的反射鏡結(jié)構(gòu)包括第一多個具有第一折射率的第一介電層，第一多個第一介電層與具有第二折射率的第二介電層交織，其中第一和第二介電層具有低于閾值的介電常數(shù)。
2.如權(quán)利要求1所述的不透明蓋子，其特征在于，不導(dǎo)電的反射鏡結(jié)構(gòu)包括第二多個與第三介電層交織的光吸收層，第三介電層具有低于閾值的介電常數(shù)。
3.如權(quán)利要求2所述的不透明蓋子，其特征在于，光吸收層由錫、氧化銅和氧化鋅之一制成。
4.如權(quán)利要求3所述的不透明蓋子，其特征在于，錫層具有等于或小于10nm的厚度，使得錫層不導(dǎo)電。
5.如權(quán)利要求2所述的不透明蓋子，其特征在于，第三介電層由氧化硅、氮化硅和氧化鈮之一制成。
6.如權(quán)利要求1所述的不透明蓋子，其特征在于，第一和第二介電層當(dāng)中每一個都由氧化娃、氮化娃和氧化銀之一制成。
7.如權(quán)利要求1所述的不透明蓋子，其特征在于，第一介電層由氧化硅制成，而第二介電層由氧化鈮制成。
8.如權(quán)利要求1所述的不透明蓋子，其特征在于，透明基板包括藍(lán)寶石或玻璃。
9.如權(quán)利要求1所述的不透明蓋子，其特征在于，白色涂層由氧化鈦制成。
10.如權(quán)利要求1所述的不透明蓋子，其特征在于，白色涂層具有從20μπι到25 μπι范圍的厚度。
11.如權(quán)利要求1所述的不透明蓋子，其特征在于，不透明蓋子具有至少3或者更大的光密度。
12.如權(quán)利要求1所述的不透明蓋子，其特征在于，傳感器配置為附連到反射鏡結(jié)構(gòu)，使得傳感器是通過透明基板看不到的。
13.一種電子設(shè)備，其特征在于，該電子設(shè)備包括如權(quán)利要求1-12任一項所述的不透明蓋子。
【文檔編號】G06F1/16GK204242152SQ201420492439
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年8月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月5日
【發(fā)明者】松雪直人, D·J·韋伯 申請人:蘋果公司