用于电子设备的不透明颜色堆叠的制作方法

用于电子设备的不透明颜色堆叠的制作方法
【专利摘要】本发明公开涉及用于电子设备的不透明颜色堆叠。提供了用于电容性传感器的不透明盖子。盖子包括透明基板以及布置成与透明基板相邻的黑色堆叠。黑色堆叠包括具有第一介电层、第二介电层以及位于第一和第二介电层之间的第一光吸收层的颜料堆叠。第一介电层具有第一折射率。第二介电层具有与第一折射率不同的第二折射率。黑色堆叠还包括与多个第三介电层交错的多个第二光吸收层。
【专利说明】用于电子设备的不透明颜色堆叠

【技术领域】
[0001]本文所描述的实施例一般而言涉及电子设备的墨水层的着色。更具体而言，实施例涉及用于电子设备的既薄又不透明的不导电黑色着色，这可以允许通过其操作电容性传感器。

【背景技术】
[0002]许多便携式数字设备都结合有至少一个显示屏来向用户或观众提供图形信息。显示屏可以包括液晶显示器(LCD)。这种设备还可以包括位于盖玻璃下的一个或多个传感器，其中盖玻璃覆盖在LCD上面并且通常延伸超出LCD。作为一个例子，这些传感器可以是电容性传感器。
[0003]设备还可以在显示屏外面(例如，在活动显示区域外面)但在盖玻璃下面结合有不透明区域，诸如黑色涂层区域。不透明区域可以包括盖玻璃或蓝宝石下面的像黑墨水的不透明墨水。设备还可以结合有按钮，这是允许用户向设备提供输入的一种非限制性且非排他的方式。当按钮被实现为或者结合有机械开关时，它常常位于该不透明区域中。当按钮是“软”按钮时，例如，是感测施加到软按钮表面上的触摸和/或力的不移动元件时，这同样可以成立。
[0004]传感器，诸如电容性指纹或触摸传感器，可以位于按钮下面。一般而言，黑墨水应当足够薄，以便使传感器灵敏，但是也要光学不透明，以便隐藏传感器并且匹配不透明区域的着色。
[0005]具有这些属性的黑墨水可以包括高百分比的碳颜料，诸如碳黑，以获得足够的光密度。但是，碳颜料通常是导电的，这会影响位于墨水层下面的电容性传感器的操作。另外，墨水层的相对厚度会增加传感器和它试图感测的物体，诸如在按钮顶部的手指，之间的距离。一般而言，电容性传感器的灵敏度随传感器和被感测物体之间的距离的平方相反地变化，因此相对小的距离变化会对传感器性能有大的影响。此外，黑墨水或涂料中的粒子、空穴和污物会影响传感器的性能并造成传感器读数的功能误差。这些问题随着用来给按钮着色的墨水层厚度的增加而增加。因此，更薄、不导电(或不太导电)的黑墨水会是有用的。


【发明内容】

[0006]本文所描述的实施例可以提供使位于盖子基板下面的高灵敏传感器，诸如电容性传感器，不可见的既薄又不透明的不导电黑色堆叠。当盖子基板，诸如盖玻璃或蓝宝石，被触摸时，传感器可以提供清楚的信号。薄的不导电黑墨水堆叠位于盖子基板和电容性传感器之间。不导电的黑色堆叠可以包括不导电的光吸收堆叠，这包括相对薄的一层光吸收材料，诸如锡，以及相对厚的一层介电材料，诸如氮化硅或氧化硅。为了不导电，锡层的厚度保持在低于lOOnm。不导电的黑色堆叠还可以包括顶部颜料堆叠，这包括在两个不同的介电层之间插进光吸收层，诸如锡层。
[0007]与某些类型的黑墨水，诸如利用碳作为颜料的某些墨水相比，该黑色堆叠是不导电的，且具有至少?ο14 Ω Cm的电阻率，并且具有相对低的介电常数。黑色堆叠的高电阻率和相对低的介电常数有助于提高电容性传感器的性能。黑色堆叠足够薄，以允许电容性传感器感测盖玻璃上的手指触摸，而黑色堆叠仍然具有至少3或更大的光密度，以便光学不透明，使得下面的电容性传感器不可见。
[0008]在一种实施例中，提供了用于电容性传感器的不透明盖子。盖子包括透明基板，以及布置成与透明基板的相邻的黑色堆叠。黑色堆叠包括具有第一介电层、第二介电层以及位于第一和第二介电层之间的第一光吸收层的颜料堆叠。第一介电层具有第一折射率。第二介电层具有与第一折射率不同的第二折射率。黑色堆叠还包括与多个第三介电层交错的多个第二光吸收层。
[0009]在另一种实施例中，提供了一种用于在基板之上形成黑色堆叠的方法。该方法包括在透明基板之上沉积颜料堆叠。该颜料堆叠包括被第一光吸收层与第二介电层隔开的第一介电层，第一介电层和第二介电层具有不同的折射率。该方法还包括在颜料堆叠之上沉积不导电的光吸收堆叠，并且与光吸收堆叠相邻地定位电容性传感器。
[0010]附加的实施例和特征部分地在以下描述中阐述，并且部分地将在查阅本说明书之后对本领域技术人员变得显然或者可以通过本文所讨论实施例的实践来习得。对某些实施例的本质和优点的进一步理解可以通过参考本说明书和附图的剩余部分来实现，这些构成本公开内容的一部分。

【专利附图】

【附图说明】
[0011]图1图示了根据本公开的实施例的电子设备的透视图。
[0012]图2图示了根据本公开的第一实施例的电子设备不透明区域的横截面示意图。
[0013]图3图示了根据本公开的第二实施例的电子设备不透明区域的横截面示意图。
[0014]图4A图示了根据本公开的第三实施例的电子设备不透明区域的第一横截面示意图。
[0015]图4B示出了黑色堆叠的样本实施例。
[0016]图5A图示了根据本公开的各种实施例的电子设备不透明区域的样本层的横截面示意图。
[0017]图5B图示了根据本公开的各种实施例的电子设备的不透明区域的样本层的横截面示意图。
[0018]图5C图示了根据本公开的各种实施例的电子设备的不透明区域的样本层的横截面示意图。
[0019]图图示了根据本公开的各种实施例的电子设备的不透明区域的样本层的横截面示意图。
[0020]图5E图示了根据本公开的各种实施例的电子设备的不透明区域的样本层的横截面示意图。
[0021]图5F图示了根据本公开的各种实施例的电子设备的不透明区域的样本层的横截面示意图。
[0022]图6是图示根据本公开的实施例的用于感测指纹或手指触摸的电容性传感器的示意图。
[0023]图7是图示根据本公开的实施例的用于制造显示器盖子的步骤的流程图。
[0024]图8是根据本公开的实施例的金属块的简化图。
[0025]图9是图示根据本公开的实施例的用于向基板施加黑墨水层的步骤的流程图。
[0026]图10示出了根据本公开的实施例的黑墨水层向基板的施加。
[0027]图11是用于样本沉积系统的简化系统图。

【具体实施方式】
[0028]结合如下所述的附图，本公开可以通过参考以下具体描述来理解。应当指出，为了说明的清晰，各个附图中某些元件可以不按比例绘制、可以示意性或概念性地表示，或者以别的方式可以不精确地对应于实施例的某些物理配置。
[0029]本公开讨论可以位于透明盖子或基板，诸如蓝宝石或玻璃基板，和传感器，诸如电容性传感器，之间的不导电黑色堆叠，并且传感器通过该堆叠可以操作以感测基板上的元件位置。黑色堆叠一般位于透明盖子下面，并且使电容性传感器不可见。黑色堆叠可以包括颜料堆叠和相邻的不导电光吸收堆叠。
[0030]颜料堆叠可以包括被光吸收层与第二介电层隔开的第一介电层。第一介电层与第二介电层一般具有不同的折射率。例如，S12与Nb2O5或Si3N4具有不同的折射率。颜料堆叠可以把其黑色调节或调整到任何期望或有用色度的黑色。作为一个例子，通过改变用于两个不同介电层的材料和/或厚度，黑色可以稍微变化或调整，例如，以产生带点黄色的黑、带点蓝色的黑，或者绿黑色。除了使用具有变化的折射率的材料，各个层的厚度都会影响光吸收的波长。
[0031]光吸收堆叠吸收通过盖玻璃的入射光的至少一部分。光吸收堆叠可以包括具有高光吸收的光吸收材料，诸如锡。在有些实施例中，锡可以被氧化铜(CuO)或氧化锌(ZnO)或者比标准黑色颜料中所使用的碳纤维更不导电的另一种光吸收层代替。
[0032]不导电的光吸收堆叠还可以包括介电材料。具体而言，不导电的光吸收堆叠可以包括与光吸收层(例如，锡、CuO或ZnO)交错的介电层(例如，Si3N4' S12或Nb2O5)。
[0033]与诸如具有高介电常数的某些基于碳的墨水之类的某些类型的黑墨水的介电常数相比，Si02、Si3N4和Nb2O5中每一个都具有相对低的介电常数。由于氧化钛具有高介电常数，因此它用来隔离触摸基板(诸如盖玻璃)或与基板(诸如盖玻璃)相邻的被感测元件与电容性传感器。因而，在其中带色墨水覆盖在传感器上或者以别的方式位于传感器和被感测元件之间的应用或实施例中，备选材料可以用来给出颜色。
[0034]在某些实施例中，黑色堆叠可以制成I μ m至2 μ m薄，这可以允许传感器通过墨水层电容性地耦合到被感测元件。
[0035]图1图示了根据本公开的实施例的电子设备的透视图。电子设备100可以包括表面，诸如顶表面，上的显示器102，以便向用户显示信息。在有些实施例中，显示器可以是触摸敏感的。
[0036]显示器可以结合液晶显示器(IXD)技术，这是最广泛使用的显示器技术之一。IXD一般包括诸如发光二极管(LED)的背光模块、底部偏光器、TFT玻璃、液晶层、颜色过滤器玻璃，以及前部偏光器。代替LCD和/或背光，显示器还可以使用有机发光二极管(OLED)、等离子体技术等。
[0037]电子设备100可以是任意多种设备，这些设备大部分采用硬基板作为盖玻璃/窗口。例如，电子设备可以是移动电话、平板电脑、膝上型电脑、仪器窗口、家电屏幕等。应当理解的是，盖玻璃可以是软的或者稍有些柔性的，而不是硬的和/或刚性的，就像在某些膝上型电脑的情况下那样。
[0038]电子设备100可以包括以上提到的盖住显示器102的盖玻璃112，以及通常包围显示器102或与其相邻的不透明区域104。在不透明区域中，盖玻璃112部分地印有不透明涂层，诸如白色涂层或黑色涂层，或者以别的方式让这种涂层施加到其上面。盖玻璃112可以是透明的或者具有允许用户看显示器102的透明部分。例如，盖玻璃112可以完全或部分地由蓝宝石、玻璃(可以被化学处理过)、某些塑料、某些聚合物等制成。
[0039]不透明区域104通常位于显示器102或显示器的活动区域的外面，但这不是必要的。在有些实施例中，按钮或其它输入机制可以位于不透明区域104中。按钮108可以充当控制电子设备某些操作的输入机制，或者对电子设备提供输入。一个或多个电容性传感器或感测元件可以位于按钮108下面。不透明的墨水层和/或粘合剂可以放在按钮108的底表面和传感器的顶表面之间。粘合剂可以把传感器结合到按钮，而墨水层可以给按钮着色。例如，墨水层可以把按钮着色成匹配不透明区域104。按钮和不透明区域104都可以是白色或黑色或任何其它颜色。
[0040]通过在传感器或者其构成元件(如果有多个感测元件的话)的电容的变化，一个样本传感器可以感测到触摸或接近触摸按钮108的手指。当电子设备电容性地感测对例如按钮的触摸时，设备可以激活与电容性传感器关联的某些功能。作为一个例子，传感器可以是指纹传感器并且可以操作成在感测到触摸时捕捉指纹。
[0041]顶部盖玻璃112被外罩110支持。外罩110可以由各种不同材料形成，包括但不限于聚合物材料(例如，塑料)、金属(例如，铝、钢、钛、合金等)、非晶玻璃材料、复合材料，以及其组合。
[0042]图2图示了根据本公开的一种实施例的按钮108的横截面示意图。该横截面可以沿图1的线A-A取得。堆叠200包括位于堆叠顶部的盖子基板202，诸如盖玻璃或盖蓝宝石，以及黑色堆叠204。传感器208可以位于堆叠的底部。(在有些实施例中，传感器可以被空气间隙与堆叠200隔开。)黑色堆叠204包括具有第一介电层204A、光吸收层204B和第二介电层204C的颜料堆叠206。颜料堆叠206可以调整或调节黑色并帮助把按钮下面的颜色匹配到不透明区域104。黑色堆叠204还包括让介电层204A与光吸收层204B交错的不导电的光吸收堆叠210。光吸收层吸收光，以便使不导电的光吸收堆叠210更暗，或者颜色上更黑。光吸收层204A可以包括锡层，当锡层保持非常薄时，这可以是不导电的。介电层204A还有助于确保光吸收堆叠210是不导电的。黑色堆叠204具有大约3或更大的光密度，并且吸收全部入射光。黑色堆叠204还相当薄(例如，小于2微米)并且不导电。
[0043]图3图示了根据本公开的第二实施例的不透明区域104的横截面示意图。堆叠300包括在顶部的盖子基板202以及盖子基板下面的黑色堆叠304。黑色堆叠304包括具有顶部介电层304C、光吸收层304B以及底部介电层304A的颜料堆叠306。黑色堆叠还包括让介电层304A与光吸收层304B交错的不导电的光吸收堆叠310。
[0044]颜料堆叠306可以颠倒颜料堆叠206的介电层204A和204C的位置，如图2中所示，使得顶层是介电层304C，这与在不导电光吸收堆叠310中所使用的介电层304A不同。堆叠300还包括附连到黑色堆叠304底部的电容性传感器208。
[0045]图4A图示了根据本公开的第三实施例的不透明区域104的横截面示意图。堆叠400包括位于顶部的盖子基板202和位于盖子基板下面的黑色堆叠404。黑色堆叠404包括具有第一介电层404A、光吸收层404B以及第二介电层404C的颜料堆叠406。黑色堆叠404还包括让介电层404D与光吸收层404B交错的不导电的光吸收堆叠410。应当指出，黑色堆叠406可以在光吸收堆叠410中使用与颜料堆叠中不同的介电层406D。这种实施例与堆叠200有所不同。作为对比，堆叠200在光吸收堆叠210中使用介电层204A，如图2中所不，而光吸收堆叠210中的介电层204A与颜料堆叠206中的一个介电层相同。堆叠400还包括附连到黑色堆叠304底部的电容性传感器208。如前面所提到的，颜料堆叠406可以着色成黑色，以便把位于按钮108下面的堆叠400的黑色匹配到不透明区域104的黑墨水颜色。
[0046]光吸收层可以包括具有不连续颗粒结构的锡膜，但是在其它实施例中，可以使用不同的金属或材料。具体而言，锡具有对可见光波长的高光吸收。通过在层204B和/或304B中使用既薄又不连续的颗粒结构，可以获得具有高不透明性和高电阻率的黑色涂层。对于在层404B中采用锡，这同样成立，其中锡可以与厚的不导电或介电层(例如，S12层)交错。
[0047]当锡层的厚度保持低于大约10nm时，锡变得不导电。当锡的厚度低于这个阈值时，锡层可以包括或者是不连续的颗粒结构，由此阻止电流的流动。当锡的厚度小于10nm时(例如，当使用40nm厚的锡层时)，锡具有大于16Qcm的电阻率。
[0048]通过包括居间的介电层，黑色堆叠的电阻率显著增加。例如，锡的电阻率比Si3N4或S12的电阻率低得多，并且因此居间的介电层可以用来增加颜色堆叠(color stack)的整体电阻率。例如，S12 —般具有116 Ω cm的电阻率，这稍高于Si3N4的114 Ω cm的电阻率，这两者都超过了薄锡层的电阻率。居间的介电层使堆叠410不导电。
[0049]通过增加黑色堆叠中的层数，黑色堆叠的光密度可以增加。作为例子，可以使用更少的层来产生灰色墨水涂层，使得黑色堆叠具有比灰色墨水涂层更高的光密度。
[0050]在备选实施例中，其它材料可以在光吸收层中代替锡。例如，氧化铜(CuO) —般具有良好的光吸收性质并且可以构成不导电层，或者用作不导电层的一部分。氧化锌(ZnO)也可以用作光吸收层并且同样具有良好的电阻率。
[0051]除别的之外，不导电的光吸收堆叠和/或颜料堆叠中的介电层可以包括氮化硅(Si3N4)、氧化硅(S12)和氧化铌(Nb2O5)。与黑墨水相比，这些材料具有相对低的介电常数。黑色堆叠中的每一层的厚度可以变化，或者多个层可以具有均匀的厚度。
[0052]在一个例子中，顶部颜料堆叠可以包括一层锡上的一层氮化硅，其中锡层覆盖了一层氧化硅。黑色堆叠可以包括颜料堆叠中的三层，以及光吸收堆叠中与19个氮化硅层交错的18个锡层。黑色堆叠可以具有1.3μπι的总厚度，一般不影响标准电容性传感器的性倉泛。
[0053]图4Β示出了黑色堆叠200的样本实施例。如所示出的,颜料堆叠206、306或406可以包括三层，诸如第一或顶部Si3N4层(可以直接沉积在盖玻璃202上)、第二 Sn层和第三S12层。光吸收堆叠210/310/410可以包括与18个锡层交错的19个Si3N4层，如图4Β中所示。底层(可以是第40个层)可以包括Si3N4。在有些实施例中，底层可以与电容性传感器208相邻。
[0054]在有些实施例中，每个或有些介电层(例如，Si3N4)可以具有与另一个(或全部其它)Si3N4层不同的厚度。例如，第26、30、32、…和第40层Si3N4可以具有大约10nm的厚度，而第6、8、10、…和第24层Si3N4可以具有大约30nm的厚度。继续这个例子，第4层Si3N4可以具有1nm的厚度，而第一层Si3N4可以具有40nm的厚度，这两者都与光吸收堆叠中的第四层或其它Si3N4层不同。在这种实施例中，每个锡层都可以具有大约5nm的厚度。通过改变介电层的厚度，不同的光波长可以被每一层吸收。在有些实施例中，每个锡层可以具有基本上相同的厚度。
[0055]颜料堆叠406的各种实施例在图5A-F中说明。图5A示出了 Si3N4和S12层被锡层隔开的颜料堆叠506A。图5B示出了 Si3N4和Nb2O5层被锡层隔开的颜料堆叠506B。图5C示出了 S12和Nb2O5层被锡层隔开的颜料堆叠506C。
[0056]应当理解的是，图5A-C的两个介电层可以交换位置。例如，在图5A实施例的备选方案中，图示出颜料堆叠506D可以在其顶表面包括Si02。类似地，在图5B实施例的备选方案中，图5E示出颜料堆叠506E可以颠倒Si3N4和Nb2O5的位置，让Nb2O5在顶表面上。另外，与图5C相比，图5F示出颜料堆叠506F可以颠倒S12和Nb2O5的位置，让Nb2O5在顶表面上。在有些实施例中，Sn可以用其它的光吸收材料代替，诸如CuO或ZnO。而且，Si02、Nb2O5或Si3N4可以用其它介电材料代替。
[0057]S12, Si3N4和Nb2O5中每一个都具有比某些黑墨水的介电常数更低或显著更低的介电常数。例如，与黑墨水的介电常数相比，S12具有大约3.9的相对低的介电常数。S12还具有良好的光扩散属性，具有大约1.5的折射率。
[0058]类似地，氧化铌(Nb2O5)具有大约42的相对低的介电常数。Nb2O5还具有大约2.3的折射率。Nb2O5是最常见并且健壮的铌化合物。此外，Si3N4具有大约7.5的相对低的介电常数，以及大约2的折射率。
[0059]许多实施例可以采用具有相对低介电常数的无机电介质，诸如氧化物或氮化物。介电层可以通过真空技术沉积，以形成非常薄的膜。在有些实施例中，可以使用树脂层。
[0060]在有些实施例中，既薄又不透明的不导电黑色涂层可以用于包括按钮108在内的整个不透明区域104。另外，按钮的颜色可以匹配到不透明区域104的颜色(见图1)。与按钮108或者覆盖传感器的其它区域形成对比，不透明区域104可以使用传统的打印方法来形成相对更厚的黑墨水涂层，包括碳黑作为颜料。
[0061]作为对比，按钮108或者覆盖传感器的其它区域可以使用具有低介电常数的既薄又不透明的不导电黑色堆叠204、304或404，这会对电容性传感器的性能具有较小的影响。与不透明区域104相比，颜料堆叠还可以用来把不同的颜色赋予按钮108。按钮108下面的颜色涂层可以匹配其它不透明区域104的颜色，这可以包括黑墨水并且比按钮108下面的涂层更导电。
[0062]主要由蓝宝石形成的盖玻璃202可以是合成的或者天然的，并且在有些实施例中可以包括各种形式的氧化铝。蓝宝石是“硬”基板材料并且一般抗刮擦，并且可以比化学处理过的玻璃更抗刮擦。
[0063]在各种实施例中，按钮和/或盖子基板可以是扁平的、弯曲的、圆形的、方形的和/或矩形的。本领域技术人员将理解，按钮和/或盖子基板的形状和/或尺寸可以变化。
[0064]现在将简要讨论电容性传感器的操作。当用户的附属部分(或者合适的物体，诸如触笔)接近或触摸传感器时，电容性传感器检测到电容的变化。存在从电容性传感器208延伸超出盖子基板202的边缘电场。当附属部分进入该边缘场时，电气环境变化，一部分电场分流到地，而不是在电容性传感器终止。因此，电容性传感器208的电容减小，这可以被检测到。
[0065]图6说明了根据本公开的实施例的用于感测指纹和/或触摸(或接近触摸)的样本电容性传感器的图。应当理解，电容性传感器仅仅是作为例子；其它传感器(电容性或不是)可以在各种实施例中使用。例如，热电传感器、超声传感器、光学传感器、触击传感器等全都可以在本文所述的实施例中使用。因此，图6的传感器仅仅是一个非限制性的例子并且是要为本文所述的某些实施例提供上下文。
[0066]电容性传感器208可以用来提供对敏感电子设备和/或数据的安全访问。如图6中所示，电容性传感器208可以包括电容性感测元件602的阵列和驱动环604。电容性感测元件602可以包括关于指纹图像的相对小区域的数据或其它信息。一般而言，电容性传感器208可以用来通过测量通过电容性传感器208的每个电容性感测元件602的电容来确定指纹的图像。
[0067]电容性感测元件602的阵列的电压不被直接驱动或调制，而是驱动环604被驱动放大器606调制。这种调制又激励手指608，并且由于手指608的电压由于驱动环604的调制而改变，在每个电容性感测元件602的电压和/或电荷随着驱动环604被调制而改变。
[0068]对于电容性传感器，施加到驱动环604的电压可以被限制。一般而言，该电压不大于4伏(峰值-峰值)的阈值。用于激励手指608的高于这个阈值的任何电压都可以作为他或她手指的“刺痛感”或者不舒服的感觉被人检测到。虽然每个人能够感觉到刺痛感的确切电压会有变化，但是4伏的峰值-峰值电压一般被认为是阈值，超过这个阈值，不舒服的感觉可以被注意到。
[0069]由于驱动环的电压可以被限制成避免用户察觉，因此覆盖传感器的任何电介质的厚度都是受限的。一般而言，传感器208和手指608之间的电容随着传感器和手指之间间距的增加或者传感器和手指之间介电层或堆叠厚度的增加而减小。例如，当手指远离传感器208时，较低的电容可以在传感器和手指之间生成，并且因此较低电压信号在底层电容性感测元件602上产生。作为对比，当手指更接近传感器208时，较高的电容可以在传感器和手指之间生成，并且因此较高电压信号在底层电容性感测元件上产生。对于减小的电容，指纹图像会变得模糊。如以上所讨论的，在传感器和手指(或者其它被感测物体)之间的材料可以在其间提供更小的电绝缘的情况下，通过使用具有低介电常数的既薄又不透明的不导电黑色堆叠，传感器的性能可以提高。
[0070]在本公开的实施例中，黑色堆叠可以通过沉积方法构造，其中诸如物理汽相沉积、化学汽相沉积、离子束沉积或者喷射沉积。
[0071]图7是图示根据本发明的实施例的用于构造显示器盖子的步骤的流程图，其中显示器盖子包括黑色堆叠和与该黑色堆叠相邻放置的传感器。方法700以在方框702在透明盖子基板202的至少一部分，诸如按钮108 (这可以在显示器102的活动区域外面)，上沉积装饰性涂层堆叠开始。透明盖子基板202可以由玻璃或蓝宝石形成。
[0072]方法700以在方框706在颜料堆叠之上沉积光吸收堆叠继续。其中，该沉积方法可以包括，但不限于，物理汽相沉积(PVD)、化学汽相沉积(CVD)、等离子体增强的化学汽相沉积(PECVD)，和/或离子束辅助沉积(IBAD)。方法700还包括在方框710把电容性传感器208附连到黑色堆叠上与透明盖子基板相对的侧。
[0073]以下讨论用于在不透明区域104上或其中形成黑墨水涂层的各种技术。在这些不透明区域中，黑墨水涂层会比由方法700形成的黑色堆叠更不绝缘。
[0074]黑墨水涂层可以在例如不透明区域104中施加到玻璃基板。这种黑墨水涂层不包括按钮108。对于按钮108，作为代替，使用黑色堆叠。黑墨水涂层包括黑墨水，诸如碳黑。
[0075]在一种实施例中，使用丝网印刷(silk screen)。丝网印刷包括把墨水或可打印材料传送到基板上的编织网。在刮板印刷行程(squeegee stroke)期间,补刀(fill blade)或刮板(squeegee)跨丝网移动，强迫墨水进入编织网的开口，以便通过毛细作用传输。丝网印刷方法会有由于网而造成的涂层厚度一致性问题。例如，它会生成大约Iym的高度差，这会影响电容器传感器208的性能。
[0076]在另一种实施例中，可以使用狭缝涂覆过程。狭缝涂覆是产生落到基板上的不中断流体帘的过程。基板以恒定的速度通过帘子运输到传送带上，以确保基板上的均匀涂敷。帘子是通过使用位于储液槽基部，诸如金属块，的狭缝产生的，由此允许液体落到基板上。
[0077]图8图示了根据本公开的实施例的金属块。如所示出的，金属块802可以包括储料804，诸如液体形式的黑墨水。金属块802还包括位于底部的狭缝806。狭缝806允许黑墨水804经过，以在移动的基板上形成涂层。这种狭缝涂覆方法会有包括空穴、表面状态和均匀性等制造问题。
[0078]在另一种实施例中，可以使用传热方法。具体而言，传热方法使用载体膜把黑墨水滚到载体膜上，并且通过加热把黑墨水施加到玻璃或蓝宝石基板上，之后是从玻璃或蓝宝石基板剥离载体膜。
[0079]图9是图示根据本公开的实施例的用于把黑墨水层施加到基板或被涂覆基板的步骤的流程图。方法900可以通过在方框902把黑墨水子层滚到载体膜上开始，其中载体膜可以是柔性聚合物膜，诸如聚乙烯(对苯二酸盐)(PET)膜。方法900还可以包括在方框906把包括粘合剂的具有黑墨水层的载体膜附连到玻璃或蓝宝石基板202。例如，黑墨水或颜料可以嵌在粘合剂中。方法900还可以包括在方框910加热基板和载体膜并且紧靠基板202对载体膜施加压力，使得黑墨水层粘到基板202。方法900可以在方框914继续，冷却基板和载体膜，以形成被涂覆的基板，并且从被涂覆的基板剥离载体膜。
[0080]图10示出了根据本公开的实施例的载体膜1002、第一黑墨水/粘合剂子层404A以及玻璃或蓝宝石基板202的堆叠。通过重复以上对第一黑墨水层所公开的方法，附加的黑墨水层可以施加到被涂覆的玻璃基板。这种方法可以提供基本上均质并且均匀不透明的薄膜。
[0081]在还有另一种实施例中，旋涂是用来对扁平基板沉积均匀的薄膜的过程。一般而言，少量涂覆材料被施加在基板的中心上。然后，基板高速旋转，以便通过离心力散布涂覆材料。这种旋涂方法可以产生厚度低于1nm的薄膜。因此，更多黑墨水层可以被沉积，以形成黑色涂层，这不同于图2-5中所示的堆叠。
[0082]现在讨论用于沉积黑色堆叠的过程。对于按钮106，黑色堆叠用来使下面的传感器208不可见。本文所讨论的黑色堆叠204、304、404的各个层可以以各种方式在基板202之上形成。例如，这些技术可以包括PVD、CVD、PECVDJP /或IBAD，每种技术都会产生具有稍不同结构的层。不同的结构会影响镜堆叠(mirror stack)的电气属性、光学属性。涂层材料的沉积被过程改变，特殊的条件-包括大气、基板和室的温度、压力、附加能量离子的存在、比率、类型和能量、涂层材料的沉积率和条件-全都对会影响各种材料属性的最终结构、成分和密度起作用。
[0083]图11是根据本公开的实施例的用于包括PVD的沉积系统的简化系统图。沉积系统1100可以对基板202应用表面处理。在这个特定的例子中，沉积系统1100包括用于各种涂层材料1108(例如，Si02、Si3N4、Sn和Nb2O5)的一个或多个储料池1110。惰性气体1112(例如，氩或氮)可以通过吹扫或加压流管1114由气体源1116提供，以便减少储料池1110中的氧化、变湿和/或污染。依赖于设计，储料池1110可以通过一个或多个输送管1122耦合到真空室1118，该管道1122配置为把材料1108从储料池1110输送到供给系统1120。供给系统1120利用管道、泵、阀门和其它组件的合适组合把材料1108指引到蒸发或沉积单元1126，用于沉积到基板202上，如图2中所示。在图11的特定配置中，沉积单元1126以CVD或PVD组件的形式提供。作为选择，其它过程和组件可以用来例如通过喷射、电子束沉积或者电子束蒸发、IBAD, PECVD和/或这种过程的组合处理基板202。
[0084]在有些实施例中，沉积系统1100还控制操作室1118的压力、温度和湿度,其中室1118作为真空室或者其它化学或物理汽相沉积环境。沉积系统1100还可以对表面涂覆过程维持特定的温度，例如，在大约100°c和大约150°C之间，或者在大约100°C和大约170°C之间。空气也可以在室1118中提供，或者在涂覆过程中或者在其之后，以便在从室1118除去之前在受控的过程中把基板202暴露给大气。
[0085]一般而言，供给系统1120和沉积单元1126被控制成以特定的次序和组合把选定数量的材料(例如，S12, Sn和Nb2O5)沉积到基板202上。
[0086]虽然已经描述了若干实施例，但是本领域技术人员将认识到，在不背离本公开内容主旨的情况下，可以使用各种修改、备选构造及等价物。此外，为了避免不必要地模糊本文所公开的实施例，许多众所周知的过程和元件没有描述。因此，以上描述不应当认为是限定本文档的范围。例如，虽然本文的实施例已经在电子设备的上下文中进行了讨论，但是本文所述的颜色堆叠(color stack)、方法和其它实施例可以基本上与任何产品或者在基本任何表面上使用。
[0087]本领域技术人员将理解，目前公开的实施例是作为例子而不是作为限制来讲授的。因此，以上描述中所包含的或者在附图中所示出的主题应当从说明性而不是限制的意义上解释。以下权利要求是要覆盖本文所描述的全部通用和特殊特征，以及语言上可以说成属于其的目前方法和系统的范围的全部陈述。
【权利要求】
1.一种用于电容性传感器的不透明盖子，所述盖子包括: 透明基板；及 布置成与所述透明基板相邻的黑色堆叠，其中所述黑色堆叠包括: 颜料堆叠，包括: 第一介电层； 第二介电层； 第一光吸收层，位于所述第一介电层和所述第二介电层之间，其中: 所述第一介电层具有第一折射率； 所述第二介电层具有与所述第一折射率不同的第二折射率；及 与多个第三介电层交错的多个第二光吸收层。
2.如权利要求1所述的不透明盖子，其中所述第一介电层和所述第二介电层包括选自包括以下的组中的材料:氧化硅、氮化硅和氧化铌。
3.如权利要求1所述的不透明盖子，其中所述黑色堆叠具有至少114Qcm或更大的电阻率。
4.如权利要求1所述的不透明盖子，其中所述黑色堆叠具有至少3或更大的光密度。
5.如权利要求1所述的不透明盖子，其中所述第一介电层、所述第二介电层和所述第三介电层每一个都具有比阈值低的介电常数。
6.如权利要求5所述的不透明盖子，其中所述介电常数的阈值是50。
7.如权利要求1所述的不透明盖子，其中所述第一光吸收层和所述第二光吸收层每一个都包括选自包括以下的组中的材料:锡、氧化铜、氧化锌。
8.如权利要求7所述的不透明盖子，其中锡层具有等于或小于10nm的厚度以使得所述锡层不导电。
9.如权利要求8所述的不透明盖子，其中所述锡层具有大约5nm的厚度。
10.如权利要求1所述的不透明盖子，其中所述第一介电层、所述第二介电层和所述第三介电层每一个都具有1nm到10nm的厚度。
11.如权利要求1所述的不透明盖子，其中所述透明基板包括蓝宝石或玻璃。
12.如权利要求1所述的不透明盖子，其中所述黑色堆叠具有Iμ m到2 μ m的厚度。
13.如权利要求1所述的不透明盖子，其中所述传感器放置成与所述黑色堆叠相邻以使得从所述透明基板的顶部来看，所述传感器被所述黑色堆叠遮蔽。
14.一种用于在基板之上形成黑色堆叠的方法，所述方法包括: 在透明基板之上沉积颜料堆叠，其中所述颜料堆叠包括被第一光吸收层与第二介电层隔开的第一介电层，所述第一介电层和所述第二介电层具有不同的折射率； 在所述颜料堆叠之上沉积不导电光吸收堆叠；及 与所述光吸收堆叠相邻地放置电容性传感器。
15.如权利要求14所述的方法，其中所述不导电光吸收堆叠具有Iμ m到2 μ m的厚度。
16.如权利要求14所述的方法，其中在透明基板之上沉积颜料堆叠是选自包括以下的组中的方法:物理汽相沉积(PVD)、化学汽相沉积(CVD)、等离子体增强化学汽相沉积(PECVD)及离子束辅助沉积(IBAD)。
17.如权利要求14所述的方法，其中所述第一介电层和所述第二介电层包括选自包括以下的组中的材料:氧化硅、氮化硅和氧化铌。
18.如权利要求14所述的方法，其中所述第一光吸收层包括选自包括以下的组中的材料:锡、氧化铜和氧化锌。
19.如权利要求18所述的方法，其中锡层具有等于或小于10nm的厚度以使得所述锡层不导电。
20.如权利要求18所述的方法，其中所述锡层具有大约5nm的厚度。
21.如权利要求14所述的方法，其中所述不导电光吸收堆叠包括与所述第三介电层交错的多个第二光吸收层，所述第三介电层具有低于阈值的介电常数。
22.如权利要求21所述的方法，其中所述第二光吸收层包括选自包括以下的组中的材料:锡、氧化铜和氧化锌。
23.如权利要求22所述的方法，其中锡层具有等于或小于10nm的厚度以使得所述锡层不导电。
24.如权利要求22所述的方法，其中所述锡层具有大约5nm的厚度。
25.如权利要求21所述的方法，其中所述第三介电层包括选自包括以下的组中的材料:氧化硅、氮化硅和氧化铌。
26.如权利要求14所述的方法，其中所述不导电光吸收堆叠包括与19个氮化硅层交错的18个锡层的堆叠。
27.如权利要求14所述的方法，其中所述颜料堆叠具有等于或小于10nm的厚度。
28.如权利要求14所述的方法，其中所述透明基板包括蓝宝石或玻璃。
29.如权利要求14所述的方法，其中所述黑色堆叠具有至少3或更大的光密度。
【文档编号】G06F3/044GK104423762SQ201410433373
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2014年8月29日 优先权日:2013年9月5日
【发明者】松雪直人, D·J·韦伯 申请人:苹果公司