电子设备中玻璃结构的内部涂层的制作方法

背景技术：

这通常涉及涂层，并且更具体地涉及用于电子设备中的玻璃结构的涂层。

电子设备诸如蜂窝电话、计算机、手表和其他设备可包含玻璃结构。例如，电子设备可具有显示器，其中像素阵列用透明玻璃层覆盖。在一些设备中，后壳壁可覆盖有玻璃层。

如果不小心，玻璃结构在经受升高的应力诸如在意外跌落事件期间可能容易破裂。可通过在玻璃结构上形成薄膜涂层来改善电子设备中的玻璃结构的外观。然而，在内部玻璃表面上存在薄膜涂层具有产生应力集中的可能性，该应力集中使得玻璃结构易于断裂。

技术实现要素：

电子设备可包括安装在外壳内的电子部件和其他部件。该设备可包括玻璃结构。例如，该设备可在设备的正面上具有显示器，并且可具有在设备的背面上形成外壳的一部分的玻璃层。电子设备中的玻璃层和其他玻璃结构可具有涂层。玻璃层上的内部涂层可包括多个材料层，诸如粘附促进层，诸如硅，氧化铌和其他金属氧化物之类的材料薄膜层，以及有助于调节涂层外观以及因此调节电子设备的外观的金属。金属层可在涂层的顶部上形成，以用作环境保护层和不透明度加强层。

在一些构型中，涂层可包括四个材料层。这些层可包括在玻璃层的内表面上的层。该层可由用作粘附促进层的材料诸如钛形成。高模量材料诸如钛在玻璃层的内表面上的厚度可被限制为相对较小的值，以防止这些材料向玻璃赋予应力。涂层中的钛层和/或附加层可用作缓冲层，该缓冲层防止来自易碎材料诸如金属氧化物和涂层中的其他材料的应力不利地影响玻璃层的强度。诸如铜之类的软金属可用于缓冲层和/或涂层中的其他地方以调节颜色和帮助块应力。钛加盖层或其他加盖层可在涂层中使用，以防止涂层从空气暴露中降解，并确保涂层具有所需的不透明度。

附图说明

图1为根据实施方案的可包括具有涂层玻璃结构的类型的例示性电子设备的透视图。

图2为根据实施方案的具有涂层的例示性电子设备的横截面侧视图。

图3、图4和图5是根据实施方案的具有涂层的例示性玻璃层。

具体实施方式

电子设备和其他物品可设有由玻璃形成的结构。例如，电子设备可包括显示器。显示器可具有像素阵列以用于为用户显示图像。为了保护像素阵列免受损坏，显示器可覆盖有用作显示器覆盖层的玻璃层。电子设备的其他部分也可包括玻璃结构。例如，电子设备的背面可覆盖有玻璃层。在这种类型的布置方式中，玻璃形成令人愉悦触摸的外壳表面。玻璃结构也可用作电子设备中的光学窗，按钮和/或其他结构。

可能期望在玻璃结构上形成涂层以改变玻璃结构的外观。例如，可在电子设备中在玻璃层的内表面上形成覆盖层或图案化涂层，其形状为徽标，装饰性修剪，文本或其他形状。涂层可以是反射性的，可表现出具有所需颜色的外观，可有助于阻挡内部设备部件被看到，和/或可具有其他所需的光学特性。通过在玻璃层的内部形成涂层，可减小刮痕对涂层的损坏。也可使用在玻璃结构的外表面上形成玻璃涂层的构型。

图1中示出了可包括玻璃结构的类型的例示性电子设备。电子设备10可为计算设备诸如膝上型计算机、包含嵌入式计算机的计算机监视器、平板电脑、蜂窝电话、媒体播放器、或其他手持式或便携式电子设备、较小的设备诸如腕表设备(诸如具有腕部表带的表)、挂式设备、耳机或听筒设备、被嵌入在眼镜中的设备或者佩戴在用户的头部上的其他设备，或其他可佩戴式或微型设备、电视机、不包含嵌入式计算机的计算机显示器、游戏设备、导航设备、嵌入式系统(诸如其中具有显示器的电子设备被安装在信息亭或汽车中的系统)、实现这些设备的功能中的两种或更多种功能的设备、或其他电子设备。在图1的例示性配置中，设备10是便携式设备，诸如蜂窝电话、媒体播放器、平板电脑、腕部设备或者其他便携式计算设备。如果需要，其他配置可用于设备10。图1的示例仅为例示性的。

在图1的示例中，设备10包括显示器诸如安装在外壳12中的显示器14。有时可被称为壳体(“enclosure”或“case”)的外壳12可由塑料、玻璃、陶瓷、纤维复合材料、金属(例如，不锈钢、铝、钛、金等)、其他合适的材料或这些材料的任意两种或更多种的组合形成。外壳12可使用一体式构造形成，在该一体式构造中，外壳12中的一些或全部外壳被加工或模制成单一结构，或者外壳可使用多个结构(例如，内部框架结构、形成外部外壳表面的一种或多种结构等)形成。

显示器14可为结合了导电电容触摸传感器电极层或者其他触摸传感器部件(例如，电阻触摸传感器部件、声学触摸传感器部件、基于力的触摸传感器部件、基于光的触摸传感器部件等)的触摸屏显示器或者可为非触敏的显示器。电容触摸屏电极可由氧化铟锡焊盘或者其他透明导电结构的阵列形成。

显示器14可包括由液晶显示器(lcd)部件形成的像素阵列、电泳像素阵列、等离子体像素阵列、有机发光二极管像素阵列或其他发光二极管、电润湿像素阵列、或者基于其他显示器技术的像素。

显示器14可包括一个或多个玻璃层。例如，显示器14的最外层有时可被称为显示器覆盖层，可由诸如玻璃之类的硬透明材料形成，以有助于保护显示器14免受损坏。设备10的其他部分诸如外壳12和/或其他结构的部分也可由玻璃形成。例如，外壳12中的壁诸如后壳壁可由玻璃形成。

图2为包括玻璃结构诸如图1的设备10的例示性设备的横截面侧视图。在图2的设备10的例示性构型中，设备10的外壳12具有限定设备10的侧壁的部分。外壳12的这些侧壁部分可由诸如此类金属(作为示例)的材料形成。显示器14可包括显示器覆盖层16(例如，玻璃层)和显示模块18(例如，形成用于在设备10的正面上的用户呈现图像的像素阵列的显示层)。显示模块18可以是液晶显示器结构、有机发光二极管显示器结构或其他合适的显示器。在操作期间，模块18可呈现通过显示器覆盖层16可见的图像。设备10的外壳的后部可由玻璃结构诸如玻璃层24形成。设备10中的内部部件诸如部件22(例如，诸如集成电路，传感器等的电气部件等)可安装在一个或多个基板诸如印刷电路20上。

为了隐藏内部部件诸如部件22，层16中的非活动边界区域和设备10中的其他玻璃结构的部分诸如一些或全部玻璃层24可覆盖有涂层。在一些构造中，涂层可主要用于阻挡光(例如，以隐藏内部设备结构)。在其他构造中，可使用图案化涂层来形成文本、徽标、修剪和/或其他装饰性图案。设备10中玻璃结构的涂层可以是黑色的或可具有非黑色(例如蓝色、红色、黄色、金、玫瑰金、红-紫罗兰色、粉红色等)。如果需要，设备10中的玻璃结构的涂层可以是闪亮的。设备10中的玻璃层24和/或其他玻璃结构上的涂层可由金属、半导体和/或电介质形成。用于涂层的材料可包括有机材料，诸如聚合物层和/或无机材料，诸如氧化物层、氮化物层和/或其他无机电介质材料。

如果未加小心，在玻璃结构上存在涂层诸如层24会容易使得玻璃结构受损。例如，当在跌落事件或在玻璃结构上产生应力的其他事件中暴露于大量应力时，设备10中的玻璃结构的可能性会因脆性涂层的存在而增加。裂缝可形成在易碎涂层中，并且这些裂缝可在涂层与玻璃之间的界面处产生应力集中，所述应力集中在跌落事件期间可传播到玻璃中。

为了确保设备10中的玻璃结构诸如层24具有令人满意的大强度以承受设备10的使用期间遇到的应力，可使用减少涂层诱导应力的构型来形成层24上的涂层。

在一个例示性布置中，玻璃层24上的涂层中的一些或全部材料层可由具有与玻璃层24的杨氏弹性模量匹配的材料的材料形成。玻璃层24可例如具有70gpa的弹性模量(杨氏模量)。涂层诱导应力可通过在玻璃层24上由具有杨氏模量的材料形成涂层而减少，所述杨氏模量在70gpa的20％以内，在10％内，5％以内或其他合适量。例如，玻璃层24上的反射涂层可由铝层(杨氏模量69gpa-70gpa)形成。具有接近玻璃层24的模量值的材料的其他示例包括锡和铜。

具有不匹配的弹性模量值的层(例如，具有200gpa的弹性模量的材料)将趋于在层24上产生不可取的应力，除非这些层的厚度具有适当低的值。如果作为示例，在层24上用作涂层的钛层(其具有高模量)，则该钛层可形成为5纳米-10纳米、小于20纳米、小于50纳米、至少为1纳米或适当低以确保不赋予玻璃层24过度的应力的其他值的厚度。在玻璃层的表面上直接形成的100纳米或以上的钛层可赋予玻璃层比期望更大的应力。

在另一个例示性构型中，可能易碎的材料诸如金属氧化物可用于玻璃层24的涂层中，前提条件是在易碎材料和玻璃层24之间形成可延展材料诸如金属的缓冲层。例如，如果在涂层中使用氧化铌层以产生薄膜干扰效应，从而有助于涂层当通过玻璃层24观察时产生期望的外观(例如，期望的颜色)，可以将较软的材料(例如铜)插入在氧化铌层和玻璃层24之间，以帮助减少由铌层赋予玻璃层24的应力的量。软材料诸如铜或其他软金属(al、sn等)也可插入在涂层和玻璃24中的易碎涂层材料(例如易碎的无机层)之间以有助于保护玻璃层24。在一些构型中，诸如钛的金属薄层可用作脆性层诸如氧化铌层的缓冲层。

使用应力减轻技术诸如这些可允许在设备10中的玻璃层24内表面上和/或在其他玻璃结构上形成涂层，而不会在设备10掉落或换句话讲经受高应力事件时过度增加损坏的风险。

图3中示出了包括易碎无机材料诸如金属氧化物的玻璃层24的例示性涂层构型。如图3的示例中所示，涂层30可在玻璃层24的内表面上形成。玻璃层24(例如，诸如图2的玻璃层24的外壳壁结构)可具有在z维度为800微米、至少300微米、至少500微米、至少600微米、小于2000微米、小于1200微米、小于1000微米、或其他合适的厚度的厚度。层30可具有至少10纳米、至少50纳米、至少250纳米、小于500纳米、小于100纳米或其他合适厚度的厚度。

在图3的示例中，层30包括四个层。如果需要，可使用包括至少两个层、至少三个层、至少四个层、至少五个层、或较少的六层的层30的构型。层30可通过物理气相沉积技术或其他合适的制造技术来沉积。如果需要，阴影掩膜，光刻和/或其他图案化技术可任选用于在玻璃层24上形成涂层(例如，这些图案化技术可用于图案化图3的层30)。

构成层30的材料和材料厚度可被配置为在玻璃层24的内表面上产生涂层的同时减少玻璃层24上的应力，该涂层在由设备10的使用者通过层24观看时呈现期望的外观。在一些情况下，层30可被配置为表现出玫瑰金外观或红-紫罗兰色(潮红)外观。可通过调节构成层30的层的厚度和材料来制备其他颜色。用于产生设备10的后外壳壁的玫瑰金或红-紫罗兰色外观的涂层30的使用仅为例示性的。

在图3的例示性构型中，层32为金属诸如钛的层。层32可具有5纳米-7纳米的厚度，至少2纳米、至少3纳米、小于15纳米、小于10纳米、或其他合适的厚度。层32可用作涂层30的粘附促进层。可通过溅射来沉积用于层32的钛(作为示例)以形成用于涂层30的稳定基底层。图3的层32的厚度不足够大以使层32完全不透明，因此层30中的附加层可被配置为调整层30的外观。

层34可沉积在层32上。在图3的例示性构型中，层34为用于调节层30的外观(例如，层30的颜色)的无机电介质层。层34可以是例如金属氧化物诸如氧化铌。层34的厚度可为3纳米-6纳米，至少1纳米、至少2纳米、至少3纳米、小于20纳米、小于7纳米、或其他合适的厚度。当层34由诸如氧化铌的材料形成时，层34将相对易碎。足够薄以避免在层24上施加不期望的应力的钛层32用作可有助于减小层24上来自层34的应力的可延展缓冲层。在这种类型的构型中，涂层30中的缓冲层由诸如钛或其他金属之类的具有相对较高弹性模量(例如，超过75gpa、或超过100gpa)的材料形成，可能理想的是，缓冲层材料的厚度ta(例如，图3的层32的厚度)与易碎材料的厚度tb(例如，层34的厚度)的比率大于1.5。当观察到ta与tb的最小比率时，涂层30将不会过度弱化玻璃层24。

图3的涂层30的层36可由诸如铜的金属形成，所述金属帮助赋予层30所需的颜色，并且可阻止随后沉积的层诸如层38的应力。层36的厚度可为24纳米-35纳米，至少10纳米、至少15纳米、小于70纳米、小于40纳米、或其他合适的厚度。

层38可形成在层36上。层38可由诸如钛的材料形成，并且可具有50纳米、至少10纳米、至少20纳米、至少30纳米、至少40纳米、小于100纳米、小于75纳米、或小于60纳米的厚度。涂层30的最内表面(面向内部部件诸如图2的设备10的部件22的涂层30的表面)可暴露于设备10内部的空气。暴露的铜可与空气反应，因此不是高度稳定的。通过在层36的顶部上形成层38，涂层30受到保护而免于受到环境劣化的影响。层30的不透明度以及因此层30通过层24和层30防止外部观察内部部件的能力也可通过层38的存在而增强。

保护性金属层38(例如，钛)可具有高模量，因此软底层诸如铜层36的存在可有助于减小由层38赋予到层24的任何应力。为了调节涂层30的颜色，可调节用于层32,34,36和38的材料的相对厚度和类型(例如，调节薄膜干扰效应和/或与这些层相关联的整体光谱效应)。在一些构型中，附加层和/或较少的层可用于形成涂层30。图3的布置为例示性的。

如果需要，可将软金属(例如，铜、锡、银等)置于易碎层诸如氧化铌层和玻璃24之间。例如，在涂层30中，层34可以是铜层(例如，厚度为至少5纳米的铜层，厚度小于50纳米的铜层，或其他合适的厚度)，并且层36可为氧化铌层(例如，厚度为至少5纳米的层，厚度小于10纳米的层，或其他合适的厚度)。在这种类型的布置中，层30底部的钛和铜层用作阻挡来自厚度tb的覆盖氧化铌层的应力的总体厚度ta的缓冲层。在诸如涂覆层30中的缓冲层包含软金属的情况下，ta与tb的比率通常应为至少1.0以有效地阻止应力。

玻璃层24的另一个例示性涂层配置如图4所示。在该示例中，涂层(涂层)40具有层诸如层42,44,46和48。在层40中可存在至少两个材料层，至少三个层、至少四个层、至少五个层、少于六个层、或层40中的其他合适数量的层，以在使用者通过玻璃层24观察时实现层40的期望外观。借助一个例示性构型，层40的层被配置为使得层40在通过玻璃层24观察时赋予设备10的深灰色外观。如果需要，可通过层40来制备其他颜色(例如，黑色、蓝黑色、银等)。

层42可为金属层，诸如用作层40的粘附促进层的钛层。层42的厚度可为15纳米-20纳米，至少5纳米、至少10纳米、小于20纳米、小于30纳米、小于25纳米或其他合适的厚度。

层44和46可由无机材料形成。例如，层44可由诸如硅的材料或诸如氧化铌或其他无机电介质材料(例如金属氧化物等)形成。层46可由允许层44和46以及涂层40的其他薄膜层为设备10产生所需颜色(例如，通过薄膜干扰效应和其他光学效应)的材料形成。例如，如果层44为硅层，则层46可为氧化铌层，并且如果层44为氧化铌层，则层46可为硅层。层44的厚度可为5纳米-8纳米，至少2纳米、至少4纳米、小于20纳米、小于10纳米、或其他合适的厚度。层46的厚度可为7纳米-8纳米，至少3纳米、至少5纳米、小于20纳米、小于10纳米、或其他合适的厚度。

层48可在层46上形成，以为层40提供环境保护和期望的不透明度。层48可为(例如)厚度为50纳米的钛层，至少10纳米、至少30纳米、至少40纳米、小于75纳米、或其他合适的厚度。

在图4所示类型的构型中，层42可用作有助于阻止来自易碎层诸如层44和46的过量应力的金属缓冲层。为了帮助确保层42充分缓冲来自层44和46的应力，钛层42的厚度ta与涂层40中的易碎材料的总体厚度tb的比率(例如，层44和46的总体厚度)可大于1.5。

在一些构型中，层24上的涂层可包括有机材料诸如有色油墨。如图5所示，例如，涂层50可包括在一个或多个其他层诸如层52,54和56的顶部上的油墨层58。层58可涂覆有钛层或其他环境覆盖层，或者可被留下未覆盖的。

图5的层52可以是由金属诸如钛(例如，厚度为至少5纳米的钛层，厚度小于10纳米，厚度小于20纳米，或其他适合的厚度)形成的粘附促进层。层54可以是铜层或其他软金属层(例如，厚度为至少5纳米的层，厚度小于50纳米的层，或其他合适的厚度)，并且层56可以为氧化铌层，其他金属氧化物层或其他材料层(例如，厚度为至少5纳米的层，小于10纳米的层，或其他合适的厚度)，以帮助产生薄膜干扰效果来调节颜色。如果需要，层56可以是铜层或其他软金属层(例如，厚度为至少5纳米的层、厚度小于50纳米的层、或其他合适的厚度)，并且层54可以为氧化铌层，其他金属氧化物层或其他材料层(例如，厚度为至少5纳米的层，小于10纳米的层、或其他合适的厚度)，以帮助产生薄膜干扰效果来调节颜色。层58可由包含所需颜色的染料和/或颜料的聚合物粘合剂形成，以帮助调节层50的外观。

根据实施方案，提供了具有相对的正面和背面的电子设备，所述电子设备包括在所述正面上的显示器，在内表面上具有玻璃层的外壳和玻璃层上的涂层，所述涂层包括位于所述玻璃层的内表面上的第一层，第二层，和与插入在所述第一层和所述第二层中的由不同于第一层和第二层中的至少一者的材料形成的第三层。

根据另一个实施方案，第一层包括金属粘附促进层。

根据另一个实施方案，第二层被配置成对涂层环境保护以免暴露于空气。

根据另一个实施方案，第三层包括金属氧化物。

根据另一个实施方案，金属氧化物包括氧化铌。

根据另一个实施方案，第三层包括硅。

根据另一个实施方案，电子设备包括插入在第一层和第二层之间的第四层，其中第四层包括金属氧化物。

根据另一个实施方案，第四层包括氧化铌。

根据另一个实施方案，第三层包括金属。

根据另一个实施方案，第三层包括选自锡、铜和铝的金属。

根据另一个实施方案，第二层包括钛。

根据另一个实施方案，第一层包括钛。

根据另一个实施方案，第一层和第二层由共同材料形成。

根据另一个实施方案，共同材料为钛并且第一层具有小于20纳米的厚度。

根据另一个实施方案，第一层具有第一厚度，所述第二层具有第二厚度，所述第三层具有第三厚度，所述第二层包括金属氧化物层，并且所述第一厚度和所述第三厚度的总和与所述第二厚度的比率至少为一。

根据另一个实施方案，第一层和第三层由不同的金属形成。

根据另一个实施方案，第一层包括钛层。

根据另一个实施方案，第三层包括铜层。

根据另一个实施方案，第二层包括氧化铌层。

根据另一个实施方案，第一层具有第一厚度，第二层具有第二厚度，并且第三层具有第三厚度，并且第一厚度与第二厚度和第三厚度的总和的比率至少为1.5。

根据另一个实施方案，第一层包括金属层。

根据另一个实施方案，第二层包括金属氧化物层。

根据另一个实施方案，第三层包括不是金属层的层。

根据另一个实施方案，第三层包括硅层。

根据另一个实施方案，第二层包括氧化铌层。

根据另一个实施方案，第一层包括钛层。

根据另一个实施方案，第三层包括金属氧化物层。

根据另一个实施方案，第二层包括不是金属层的层。

根据另一个实施方案，第二层包括硅层。

根据另一个实施方案，第三层包括氧化铌层。

根据另一个实施方案，第一层包括钛。

根据实施方案，提供了一种包括外壳壁的电子设备，该外壳壁包括至少一个玻璃层和在所述玻璃层上的涂层，所述涂层包括玻璃层上的第一层，所述第一层上的第二层，所述第二层上的第三层和所述第三层上的第四层，所述第二层和第三层由不同于所述第一层和第四层的材料形成。

根据另一个实施方案，第一层包括金属层，并且第二层和第三层中的至少一者为金属氧化物。

根据另一个实施方案，第二层和第三层由不同的材料形成。

根据另一个实施方案，第二层和第三层中的至少一者包括金属。

根据另一个实施方案，第二层和第三层中的至少一者包括硅。

根据实施方案，提供了一种设备，该设备包括至少一个玻璃结构和在所述玻璃结构上的涂层，该涂层包括玻璃层上的第一层，所述第一层为金属层，所述第一层上的第二层，第二层上的第三层和所述第三层上的第四层，第二层和第三层由不同于第一层和第四层的材料形成，所述第四层为金属层，并且所述第二层和所述第三层中的至少一者为金属氧化物层。

前述内容仅为例示性的并且可对所述实施方案作出各种修改。前述实施方案可单独实施或可以任意组合实施。