不透明盖子和电子设备的制作方法

不透明盖子和电子设备的制作方法
【专利摘要】本申请公开了不透明盖子和电子设备。本申请的一个目的是提供改进的用于电容性传感器的不透明盖子和具有该不透明盖子的电子设备。在一个实施例中，提供了用于电容性传感器的不透明盖子。盖子包括透镜基板，以及包括位于透明基板的至少一部分上的白色颜料的至少一个白色涂层。盖子还包括位于至少一个白色涂层上的不导电的反射镜结构。不导电的反射镜结构包括多个与具有第二折射率的第二介电层交织的具有第一折射率的第一介电层。第一和第二介电层具有低于阈值的介电常数。本申请的至少一个技术效果是提供了改进的用于电容性传感器的不透明盖子和具有该不透明盖子的电子设备。
【专利说明】不透明盖子和电子设备

【技术领域】
[0001]本文所描述的实施例一般而言涉及具有既薄又不透明的不导电白色涂层堆叠(coating stack)的电子设备。更具体而言，实施例涉及结合具有不导电反射镜层的既薄又不透明白色涂层堆叠的电子设备。

【背景技术】
[0002]许多便携式数字设备都结合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(IXD)。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，在活动的显示区域外面)但在盖玻璃下面结合不透明区域，诸如白色涂层区域。不透明区域可以包括盖玻璃或蓝宝石下面像白色墨水的不透明墨水。设备还可以结合按钮，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，白色墨水应当足够薄，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颜色。
[0005]具有良好视觉属性的白色墨水可以包括高百分比的诸如二氧化钛(T12)的颜料，以获得足够的光密度。但是，T12颜料通常具有相对高的介电常数，这会影响位于墨水层下面的电容性传感器的操作，尤其是当白色涂层的厚度增加时。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，黑色墨水或涂料中的粒子、空穴和污染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)的白色墨水会是有用的。
实用新型内容
[0006]本申请的一个目的是提供改进的用于电容性传感器的不透明盖子和具有该不透明盖子的电子设备。
[0007]本文所描述的实施例可以提供使位于盖玻璃或蓝宝石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不导电白色涂层堆叠。当盖玻璃或蓝宝石被触摸时，传感器可以提供非常清楚的信号。既薄又不透明的白色涂层堆叠可以包括不导电的反射镜结构，该结构反射光并可以帮助减小白色涂层的厚度，使得传感器可以对盖玻璃或蓝宝石上的，例如对位于盖玻璃上显示区域外面的按钮的，任何触摸都变得更加灵敏，并且生成比更厚的白色涂层更清楚的信号。反射镜结构还具有相对低的介电常数，这有助于提高电容性传感器的性能。白色涂层非常薄，具有从大约20μπι到25μπι范围的厚度。
[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，以及包括位于透明基板的至少一部分之上的白色颜料的至少一个白色涂层。盖子还包括位于至少一个白色涂层之上的不导电反射镜结构。该不导电反射镜结构包括多个与具有第二折射率的第二介电层交织的具有第一折射率的第一介电层。第一和第二介电层具有低于阈值的介电常数。
[0009]在一个实施例中，不导电的反射镜结构包括第二多个与第三介电层交织的光吸收层，第三介电层具有低于阈值的介电常数。
[0010]在一个实施例中，光吸收层包括从由锡、氧化铜和氧化锌组成的组中选择的材料。
[0011]在一个实施例中，锡层具有等于或小于10nm的厚度，使得锡层不导电。
[0012]在一个实施例中，第三介电层包括从由氧化硅、氮化硅和氧化铌组成的组中选择的材料。
[0013]在一个实施例中，第一和第二介电层当中每一个都包括从由氧化硅、氮化硅和氧化铌组成的组中选择的材料。
[0014]在一个实施例中，第一介电层包括氧化硅，而第二介电层包括氧化铌。
[0015]在一个实施例中，透明基板包括蓝宝石或玻璃。
[0016]在一个实施例中，白色涂层包括氧化钛。
[0017]在一个实施例中，白色涂层具有从20 ym到25 μ m范围的厚度。
[0018]在一个实施例中，不透明盖子具有至少3或者更大的光密度。
[0019]在一个实施例中，传感器配置为附连到反射镜结构，使得传感器是通过透明基板看不到的。
[0020]在另一实施例中，提供电子设备，其特征在于，该电子设备包括如上所述的不透明盖子。
[0021]在另一种实施例中，提供了用于在基板之上形成白色涂层堆叠的方法。该方法包括在透明基板的至少一部分之上涂至少一个白色涂层，以形成被涂覆的基板。该方法还包括在被涂覆的基板之上形成不导电的反射镜结构，其中反射镜结构具有比阈值低的介电常数。该方法还包括把电容性传感器附连到反射镜结构。
[0022]本申请的至少一个技术效果是提供了改进的用于电容性传感器的不透明盖子和具有该不透明盖子的电子设备。
[0023]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学习。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】
[0024]图1说明了根据本公开内容实施例的电子设备的透视图。
[0025]图2说明了根据本公开内容第一实施例的不透明区域的横截面示意图。
[0026]图3说明了根据本公开内容第二实施例的不透明区域的横截面示意图。
[0027]图4说明了根据本公开内容第三实施例的不透明区域的横截面示意图。
[0028]图5说明了根据本公开内容第四实施例的不透明区域的横截面示意图。
[0029]图6说明了根据本公开内容实施例的、包括用于感测指纹或手指触摸的电容性传感器的图。
[0030]图7是根据本公开内容实施例的、说明用于制造显示器盖子的步骤的流程图。
[0031]图8说明了根据本公开内容实施例的金属块。
[0032]图9是说明根据本公开内容实施例的、用于向基板或被涂覆的基板涂白色墨水层的步骤的流程图。
[0033]图10示出了根据本公开内容实施例的载体膜、白色墨水/粘合剂层和玻璃或蓝宝石基板的堆叠。
[0034]图11是根据本公开内容实施例的、用于包括物理气相沉积(PVD)的沉积系统的简化系统图。
[0035]图12说明了具有光吸收堆叠的白色涂层的横截面的扫描型电子显微镜(SEM)图像，其中光吸收堆叠包括氧化锆(ZrO2)/锡(Sn)。
[0036]图13说明了根据本公开内容实施例的管芯涂覆设备。
[0037]结合如下所述的附图，本公开内容可以通过参考以下具体描述来

【具体实施方式】
[0038]结合如下所述的附图，本公开内容可以通过参考以下具体描述来
[0039]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。
[0040]公开内容在白色墨水或涂层和高灵敏的传感器，诸如电容性传感器，之间提供了反射镜结构。白色墨水层可以位于玻璃或蓝宝石上表面，诸如盖玻璃，的下面，并且可以隐藏电容性传感器不被看到。白色墨水层可以包括白色颜料，诸如氧化钛(T12)。反射镜结构可以包括氧化娃(S12)层与五氧化二银(Nb2O5)层交织的第一堆叠。与T1;^相比，S12和Nb2O5具有相对低的介电常数。另外，S1jP Nb 205具有不同的折射率。
[0041]第一堆叠就像镜子一样起作用并且反射很宽范围内的可见光。第一堆叠具有相对低的介电常数并且不导电。通过经盖玻璃反射和/或散射入射光，第一堆叠可以帮助减小白色墨水层的厚度，使得白色墨水层可以足够薄，以便在仍然允许电容性传感器感测盖玻璃或蓝宝石上手指触摸，例如作为盖玻璃一部分的按钮上的触摸，的同时使下面的电容性传感器不可见。如在本文中所使用的，当被结合并放到电子设备顶部时，“盖玻璃”不仅涵盖电子显示器之上的透明覆盖物或层，而且涵盖覆盖或者在传感器或传感器堆叠之上的任何透明材料。诸如鼠标、按钮、开关等输入元件的上表面可以是盖玻璃的例子。
[0042]反射镜结构还可以包括氧化硅层与锡层交织的第二堆叠。第二堆叠可以像隔离层一样起作用，该层进一步吸收可能通过第一堆叠或介电反射镜的入射光。第二堆叠包括锡作为光吸收元素，因为锡具有相对高的光吸收。在有些实施例中，锡可以被氧化铜(CuO)或氧化锌(ZnO)或另一种不导电的光吸收材料代替。氧化硅是具有相对低介电常数的绝缘体，并且因而，与诸如1102的具有相对高介电常数的绝缘体相比，有助于提高电容性传感器的性能。
[0043]反射镜结构可以通过物理气相沉积(PVD)或其它沉积技术形成。除其它的之外，用于在盖玻璃或蓝宝石上涂白色墨水层的方法可以包括传热。
[0044]通过在白色墨水层下面包括反射镜结构，白色墨水层可以制成20 μπι至25 μπι那么薄，这大约是利用大约50% 1102加载的白色涂层的传统40-50 μπι厚度的一半。可能需要20 μ m或更大的厚度来隐藏堆叠中的传感器和/或为具有反射镜结构的不透明盖玻璃实现足够的光密度，例如，具有至少3或更大的光密度。大约25 μ m或更小的厚度可以帮助提高电容性传感器的性能。此外，更薄的白色涂层还可以减小T12的量并且因此减小堆叠中具有相对高介电常数的材料的量。更薄的白色涂层和减小的高介电材料量都会增强电容性传感器的有效范围和/或信号质量。
[0045]图1说明了根据本公开内容实施例的电子设备的透视图。电子设备100可以包括设备外壳表面上(或者构成设备外壳的一部分)的显示器102，该显示器可操作成向用户显示信息。显示器102还可以是触摸敏感的。
[0046]显示器可以是液晶显示器(IXD)、有机发光二极管(OLED)显示器、LED显示器、等离子体显示器等。
[0047]电子设备100可以是利用硬基板作为覆盖物或窗口的任何多种设备。各种设备可以包括移动电话、平板电脑、笔记本电脑、仪器窗口、家电屏幕等。电子设备100可以包括盖住显示器102的顶部盖子112，以及可选地包围显示器102的不透明区域104。在不透明区域104中，盖子112部分地被不透明涂层，诸如白色涂层或黑色涂层，覆盖。盖子112可以具有用于看显示器102的透明窗口(例如，玻璃或蓝宝石基板)。
[0048]如图1中所示，不透明区域104在显示器102或活动区域的外面。不透明区域104可以包括按钮108作为输入机制，用于控制电子设备的操作。一个电容性传感器或多个传感器可以位于按钮108的下面。不透明墨水层和/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。不透明区域104可以是白色或黑色或任何其它颜色。
[0049]传感器可以感测按钮108上的手指触摸并且生成电压信号。传感器还可以通过盖子112的一部分电容性地感测指纹。当电子设备电容性地感测来自用户对例如按钮的触摸时，设备可以在感测到触摸的位置、在该位置下面或该位置附近激活电容性传感器。在有些实施例中，只有对应于触摸位置的电容性传感器可以被激活，而其它电容性传感器保持不活动。
[0050]顶部盖子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、钢等)、非晶玻璃材料、复合材料，以及其组合。
[0051]图2说明了根据本公开内容第一实施例的不透明区域104的横截面示意图。该横截面可以沿图1的箭头A-A取得。堆叠200包括盖子基板202，诸如堆叠顶部的盖玻璃或盖蓝宝石，以及盖玻璃下面的白色涂层204(可以包括白色颜料子层204A-D)。堆叠200还包括白色涂层204下面的灰色墨水层206。堆叠200还包括位于堆叠底部的电容性传感器208。灰色墨水层206主要吸收光，因为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。应当理解的是，不同实施例可以具有比所示出的更多或更少白色颜料子层。
[0052]白色涂层可以是至少大约40?50 μ m厚，以便提供至少3或更高的光密度，这可以隐藏盖子基板202下面的电容性传感器208。对于这种大涂层厚度，传感器208的有效性会显著减小。
[0053]图3说明了根据本公开内容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以及盖玻璃下面的白色墨水层304。白色墨水层304可以包括多个子层(未示出)。堆叠300还包括不导电的光吸收堆叠306，包括与光吸收层306B，诸如锡层306B，交织的一个或多个介电层(例如，氧化硅层)306A。不导电的光吸收堆叠306可以代替图2中所示的灰色墨水层206。堆叠300还包括附连到不导电光吸收堆叠306的底部的电容性传感器208。
[0054]一般而言，关于可见波长，锡具有高光吸收。通过使用与更厚不导电层/介电层(例如，Si0jl)306A交织的锡(Sn)层306B，可以获得具有高不透明性的非常高电阻的涂层。锡通常是导电的。但是，当锡层的厚度保持在低于大约10nm时，锡变得不导电。在这种厚度，锡可以包括某种颗粒结构(或者完全是颗粒结构)，并且因此是不导电的。
[0055]在特定的实施例中，不导电的光吸收堆叠306可以包括与六层锡306B交织的七层氧化硅306A，或者更一般地说是与N-1个锡层交织的N层氧化硅。如图3中所示，顶部的氧化硅层306A附连到或者与白色墨水层304相邻，而底部氧化硅层306A附连到或者与电容性传感器208相邻或在其附近。在有些实施例中，一个氧化硅层可以具有与另一个氧化硅层不同的厚度。同样，一个锡层可以具有与另一个锡层不同的厚度。在特定的实施例中，每个氧化硅层或者每个锡层具有基本相同的厚度。白色墨水层304可以包括白色墨水或颜料子层204A-D并且可以具有大约40-50 μπι的厚度，以便使电容性传感器从顶部的盖子基板202看不到。
[0056]在有些实施例中，不导电的光吸收堆叠306可以包括与六层锡306Β交织的七层氧化锆(ZrO2) 306Α。ZrO2的一个好处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结构。图12说明了具有光吸收堆叠的白色涂层的横截面的扫描型电子显微镜(SEM)图像，其中光吸收堆叠包括氧化锆(ZrO2)/锡(Sn)。Zr02/Sn 1024示出了在白色墨水1202之上的多孔结构。良好的透氧性有助于在电子设备使用期间最小化由于UV光造成的褪色。
[0057]在特定的实施例中，锡层可以是大约15nm厚，使得锡层不导电。为了更好的透氧性，在光吸收堆叠306中，顶部的ZrO2层和底部的ZrOJl可以比中间的ZrOjl更厚。顶部和底部的ZrOJl可以是10nm厚，而中间的ZrO2层可以是大约30nm厚，使得光吸收堆叠306的总厚度可以是大约1070nm厚。本领域技术人员将理解的是，这些层的厚度可以变化。
[0058]在本公开内容内，灰色墨水层206或者不导电的光吸收堆叠306可以用不导电的反射镜结构代替，该结构可以通过沉积方法制造，其中诸如物理气相沉积、化学气相沉积、离子束沉积或者喷射沉积。反射镜结构可以帮助把白色涂层的厚度减小到几乎其正常厚度的一半，即，从大约40 μ m?50 μ m减小到大约20 μ m?25 μ m。白色涂层厚度的减小是通过由反射镜结构散射和/或反射光来实现的，使得光密度维持在与没有反射镜结构的情况下较厚白色涂层相同的水平，诸如与对于堆叠200或300的相同。因此，可以使白色涂层更薄，这会减小传感器和被感测物体之间的距离。
[0059]图4说明了根据本公开内容第三实施例的区域104的横截面示意图。堆叠400包括堆叠顶部的盖子基板202、盖玻璃下面的白色墨水层404，以及在堆叠底部的电容性传感器208。在特定的实施例中，白色墨水层404可以包括子层404A和404B。
[0060]堆叠400还包括位于白色墨水层404和电容性传感器208之间的不导电的反射镜结构406。反射镜结构406包括把入射光210反射和/或散射回白色墨水层404的光反射堆叠406A。反射堆叠406A可以由多层交替的介电材料形成，其中至少一些可以具有不同的折射率。例如，每种都具有不同折射率的第一和第二介电材料可以彼此交织，以形成交替的层。反射镜结构406还可以包括在光反射堆叠406A下面的不导电光吸收堆叠406B。不导电的光吸收堆叠406B可以类似于不导电的光吸收堆叠306，并且可以吸收通过光反射堆叠406A的光。即，光反射堆叠406A可能没有完全反射全部的入射光并且因此有一部分入射光会撞击到光吸收堆叠406上。
[0061]反射镜结构406可以代替图2中所示的灰色墨水层206，或者图3中所示的与锡层306B交织的氧化硅层306A的不导电光吸收堆叠306。
[0062]具有反射镜结构的薄化白色涂层一般比与该薄化白色涂层具有等价光密度的典型基于1102的白色涂层具有更少的T12，并且因此相比较而言具有更低的有效介电常数。薄化的白色涂层和更低的有效介电常数可以帮助传感器提供更清楚的信号，即，具有显著提高的信噪比的信号，和/或感测位于更大距离的物体。
[0063]图5说明了根据本公开内容第四实施例的不透明区域104的横截面示意图。堆叠500可以包括盖子基板202和由盖玻璃下面的白色涂层子层形成的白色墨水层404。堆叠500还在堆叠的基部或者与其相邻包括电容性传感器208。堆叠500还包括传感器208和白色墨水层404之间的反射镜结构406。
[0064]反射镜结构406可以包括由交织的第一和第二介电层形成的光反射堆叠406A。第一介电层可以具有第一折射率506A，而第二介电层可以具有第二个不同的折射率506B。第一和第二介电层都可以具有相对低的介电常数。例如，第一介电层可以由具有相对低介电常数(例如，大约3.9)的S12形成。作为对比，典型的基于T12的白色颜料的介电常数是86-173。S12还是光散射体，具有大约1.5的折射率。S1 2也是常见的电绝缘体。
[0065]第二介电层可以由氧化铌(Nb2O5)形成，它具有大约42的相对低的介电常数。Nb2O5也是电绝缘体。
[0066]此外，第一和/或第二介电层可以由具有大约7.5的相对低介电常数以及大约2的折射率(在S1jP Nb 205的折射率之间)的Si 3N4形成。S1 2、Si3N4和Nb 205当中每一个都具有比氧化钛(T12)的介电常数3低或显著低的介电常数。
[0067]在实施例之间，例如依赖于两个交替的介电层的折射率之间的差，反射镜结构406的反射率可以变化。介电层的厚度会影响光可以被反射的波长。
[0068]使用具有相对低介电常数的无机电介质，诸如氧或氮，会是有用的。在有些实施例中，可以使用薄聚合物膜。氧或氮可以通过真空技术沉积，以形成非常薄的膜。
[0069]基于从交替的介电层反射的光的干扰，由具有不同折射率的交替介电层形成的光反射堆叠406A —般充当不导电的反射镜。在特定的实施例中，光反射堆叠406A可以包括与具有相对低折射率的较厚的层交织的具有相对高折射率的薄层。
[0070]反射镜结构406还可以包括位于光反射堆叠406A下面的不导电的光吸收堆叠406B。不导电的光吸收堆叠406B、306可以包括与光吸收层306B，诸如锡(Sn)层，交织的多个介电层306A，诸如氧化硅层。这种结构一般性地在图3中示出。如前面所提到的，不导电的光吸收堆叠406B、306可以吸收经过光反射堆叠406A的至少一些光。
[0071]不导电的光吸收堆叠406B、306中锡的厚度可以保持低于大约lOOnm，以便确保锡层不导电。锡层通常是颗粒结构而不是连续结构。在某些实施例中，不导电的光吸收堆叠406B、306可以模拟灰色墨水层206。
[0072]此外，当锡的厚度小于10nm时(例如，在使用40nm厚锡层的时候)，锡具有大于16Qcm的电阻率，这仍然比S12的低得多。因而，S1 2的包括会增加不导电的光吸收堆叠406B的电阻率。
[0073]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质量并且可以形成不导电层，或者可以用作不导电层的部分。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。
[0074]在备选实施例中，层中的S12可以用氮化硅代替，诸如Si3N4，或者其它氧化物。本文所描述的层中使用的材料的电阻率可以变化。例如，Si3N4—般具有10 14Qcm的电阻率，这低于S12^ 10 16Qcm的电阻率。
[0075]反射镜结构406中的层506A-B和306A-B中每一层的厚度都可以变化。在有些实施例中，一个S12层或Nb 205层可以具有与另一个S1 2层或Nb 205层不同的厚度。在样本实施例中，每个S12层和/或每个Nb 205层具有基本相同的厚度。光反射堆叠406A和/或不导电光吸收堆叠406B的层厚度可以选择成实现有针对性的光学和电气属性，诸如某个光反射、波长范围、光吸收、电阻率等。这种属性还可以通过改变层的厚度或材料或数量来控制，诸如S12M 506A、Nb2O5层506B、锡层306A和/或S12M 306B。在有些实施例中，堆叠500可以实现具有至少3和/或足够高电阻的光密度，使得堆叠500基本不导电。
[0076]本领域技术人员将理解，其它光学层叠可以用于反射镜结构406。例如，反射镜结构406可以包括不导电真空金属化(NCVM)膜。
[0077]盖子基板202可以是光学透明的并且可以由多种材料形成，诸如玻璃、化学强化玻璃、蓝宝石、塑料等。一般而言，蓝宝石可以是各向异性的并且可以方便电容性传感器的操作。
[0078]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。
[0079]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。
[0080]图6说明了根据本公开内容实施例的、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，光、热电、电容触击、超声和其它传感器可以在不同的实施例中使用，并且因此关于图6所阐述的对电容性传感器的讨论仅仅是例子。
[0081]电容性传感器208可以用来提供对灵敏电子设备和/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和驱动环604的阵列。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。
[0082]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，因为手指608的电压因驱动环604的调制而改变。
[0083]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，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。
[0084]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增加的间距或者传感器和手指之间介电层或堆叠增加的厚度而减小。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，并且因此较低电压的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，并且因此较高的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，通过减小白色涂层厚度并且采用反射镜结构406，传感器的性能可以提尚。
[0085]图7是根据本公开内容实施例的、说明用于制造包括白色涂层和该白色涂层下面传感器的显示器盖子的步骤的流程图。方法700以操作702开始，其中白色涂层涂到透明盖子基板202的至少一部分上。例如，白色涂层可以涂到按钮104或者显示区域之外的其它区域。
[0086]方法700在操作706中继续，该操作在被涂覆的基板之上形成反射镜结构406。其中，涂覆方法可以包括，但不限于，物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)、等离子体增强的化学气相沉积(PECVD)，和/或离子束辅助沉积(IBAD)。方法700还可以包括把电容性传感器208附连到反射镜结构406与透明盖子基板相对侧的操作，如操作710中所示出的。
[0087]以下讨论用于在盖玻璃或蓝宝石基板上涂白色涂层并且形成反射镜结构的各种技术。
_8]用于在玻璃基板i:涂白色涂层的过程
[0089]根据各种方法，白色涂层204、304或404可以涂到玻璃基板。
[0090]在一种实施例中，使用丝网印刷。丝网印刷包括把墨水或可打印材料运输到基板上的编织网。在刮墨行程(squeegee stroke)期间，补刀或刮刀(fill blade or 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关于涂层厚度一致性的问题。例如，它会生成大约I μπι的高度差，这会影响电容器传感器208的性能。
[0091]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。
[0092]图8说明了适于在狭缝涂覆中使用并且根据本公开内容实施例的金属块。如所示出的，金属块802可以包括储料804，诸如液体形式的白色墨水或白色颜料。金属块802还包括位于底部的狭缝806。狭缝806允许白色墨水804经过，以在移动的基板上形成涂层。
[0093]在另一种实施例中，传热方法可以用来沉积白色墨水。具体而言，传热方法使用载体膜把白色墨水滚到载体膜上，并且通过加热把白色墨水涂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。
[0094]图9是根据本公开内容实施例的、说明用于把白色墨水层涂到基板或被涂覆基板的步骤的流程图。方法900可以通过在操作902把白色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。操作906包括把具有白色墨水层的载体膜附连到玻璃或蓝宝石基板202，逆着基板202加热载体膜或者对其施加压力，使得白色墨水层粘到基板202。在某些实施例中，白色墨水或颜料可以嵌在粘合剂中。
[0095]方法900可以在操作910继续，冷却具有载体膜的加热的基板，以形成被涂覆的基板，之后在操作914从被涂覆的玻璃基板剥离载体膜。
[0096]图10示出了根据本公开内容实施例的载体膜1002、第一白色墨水/粘合剂子层404A以及盖子基板202的堆叠。通过重复关于图9所公开的方法，连同白色涂层子层404A一起，附加的白色涂层子层404B可以涂到被涂覆的盖子基板。这可以提供基本上均质并且均匀不透明的薄膜。
[0097]在特定的实施例中，白色涂层子层404A-B和204A-D中每一个都可以是大约10 μπι厚。因而，传热操作可以提供大约20 μ m至25 μ m的白色涂层404，包括两个白色涂层子层404A、404B。这种薄白色涂层404可以具有至少3或者更大的光密度并且还可以对传感器208的性能有最小化的影响。类似地，传热方法可以提供大约40 μπι至50 μπι的白色涂层204，包括四个白色涂层子层204A-D。
[0098]图13示出了根据本公开内容实施例的管芯涂覆设备。管芯涂覆设备1300包括狭缝管芯1302、传送滚筒1304，以及载体膜1308，诸如PET膜。狭缝具有朝着传送滚筒1304的狭缝开口 1306，使得，当传送滚筒1304旋转时，墨水传送到载体膜1308。如所示出的，白色墨水被墨水流压力压到狭缝管芯1302的输入开口 1310中，并且从狭缝开口 1306输出，以便传送到传送滚筒1304上的载体膜1308。然后，载体膜1308被一层均匀的白色墨水涂覆，同时传送滚筒1304可以以恒定的馈送速率旋转。
[0099]涂层厚度可以被几个关键因素控制，其中包括传送滚筒1304到狭缝开口 1306的距离、墨水流压力、传送滚筒1304的馈送速率，以及墨水粘性等。所形成的涂层厚度可以薄，例如，可以等于或小于20 μπι。管芯涂覆过程的一个好处是白色涂层可以具有非常均匀的厚度。
[0100]在还有另一种实施例中，旋涂可以用来沉积白色墨水。旋涂是用来在扁平基板上沉积均匀的薄膜的过程。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，更多白色涂层子层可以被沉积，以形成白色涂层，如在图2-5中所公开的。
[0101]用于制造反射镜结构的过程
[0102]本文讨论的反射镜结构的各个层可以以各种方式在基板202之上形成或沉积。例如，沉积技术可以包括PVD、CVD、PECVD,和/或IBAD，每种技术都会产生具有稍不同结构的层。除其它之外，这些不同的结构会影响反射镜结构的电气属性和/或光学属性。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。
[0103]图11是根据本公开内容实施例的PVD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包括保持各种涂层材料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。
[0104]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可以配置为把材料1108从储料池1110输送到供给系统1120。供给系统1120通常利用管道、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处理基板202，其例子包括喷射、电子束沉积或者电子束蒸发、IBAD, PECVD和/或这种过程的组合。
[0105]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气相沉积环境。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。空气也可以或者在涂覆过程中或者在之后在室1118中提供，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。
[0106]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。
[0107]再次参考图1，不透明区域104 (除按钮108之外，或者盖玻璃覆盖在电容性传感器之上的另一个区域)可以使用传统的打印方法形成相对更厚的白色涂层。在按钮108(或者另一个区域)下面，反射镜结构可以用来帮助把白色涂层的厚度减小到大约不透明区域104的厚度的一半。在有些实施例中，反射镜结构可以在整个不透明区域104下面使用。
[0108]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。
[0109]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，以及根据语言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，其特征在于，该盖子包括: 透明基板； 至少一个白色涂层，包括位于透明基板的至少一部分上的白色颜料；及不导电的反射镜结构，位于所述至少一个白色涂层上，其中不导电的反射镜结构包括第一多个具有第一折射率的第一介电层，第一多个第一介电层与具有第二折射率的第二介电层交织，其中第一和第二介电层具有低于阈值的介电常数。
2.如权利要求1所述的不透明盖子，其特征在于，不导电的反射镜结构包括第二多个与第三介电层交织的光吸收层，第三介电层具有低于阈值的介电常数。
3.如权利要求2所述的不透明盖子，其特征在于，光吸收层由锡、氧化铜和氧化锌之一制成。
4.如权利要求3所述的不透明盖子，其特征在于，锡层具有等于或小于10nm的厚度，使得锡层不导电。
5.如权利要求2所述的不透明盖子，其特征在于，第三介电层由氧化硅、氮化硅和氧化铌之一制成。
6.如权利要求1所述的不透明盖子，其特征在于，第一和第二介电层当中每一个都由氧化娃、氮化娃和氧化银之一制成。
7.如权利要求1所述的不透明盖子，其特征在于，第一介电层由氧化硅制成，而第二介电层由氧化铌制成。
8.如权利要求1所述的不透明盖子，其特征在于，透明基板包括蓝宝石或玻璃。
9.如权利要求1所述的不透明盖子，其特征在于，白色涂层由氧化钛制成。
10.如权利要求1所述的不透明盖子，其特征在于，白色涂层具有从20μπι到25 μπι范围的厚度。
11.如权利要求1所述的不透明盖子，其特征在于，不透明盖子具有至少3或者更大的光密度。
12.如权利要求1所述的不透明盖子，其特征在于，传感器配置为附连到反射镜结构，使得传感器是通过透明基板看不到的。
13.一种电子设备，其特征在于，该电子设备包括如权利要求1-12任一项所述的不透明盖子。
【文档编号】G06F1/16GK204242152SQ201420492439
【公开日】2015年4月1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