CN105837055A - 玻璃镀层结构的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种玻璃镀层结构的制造方法，其中，该制造方法包括：向上部设置有玻璃基板的真空空间中，通入比例在0.4:1到0.6:1之间的氮气和氧气；交替执行钛氮氧化物镀膜层生成工序和硅氮氧化物镀膜层生成工序，在玻璃基板的下表面向下形成交替层叠的硅氮氧化物镀膜层和钛氮氧化物镀膜层。本发明通过在玻璃基板的下表面交替镀钛氮氧化物镀膜层和硅氮氧化物镀膜层，并使镀层化合物中的氮与氧的比例保持在0.4:1到0.6:1之间，从而在保证绝缘性的前提下，实现了呈现锖色的镜面效果的玻璃镀层结构，并且将镀层本身的厚度对指纹检测的影响控制在非常小的范围内。

Description

玻璃镀层结构的制造方法

技术领域

本发明涉及一种玻璃镀层结构的制造方法，尤其涉及一种应用于指纹检测的玻璃镀层结构的制造方法。

背景技术

目前，指纹识别技术已经应用于移动终端(如，电脑)等产品上。其中，电容按压式指纹检测方法应用较为广泛，具体又分为主动式按压检测和被动式按压检测。

被动式按压检测的基本原理如图1所示，整个检测系统包括：位于底部的电容式指纹传感器10和覆盖在电容式指纹传感器10之上的隔离层(或者叫保护层，也是手指直接接触的区域)11，其中，电容式指纹传感器10包括以二维阵列排列的多个电容极板(图中示例性的标注出了5个电容极板P1-P5)，当手指12的皮肤与隔离层11贴合后，手指12的皮肤与电容极板之间形成电容，由于指纹的存在，在微观上形成如图1所示的情形，手指12的皮肤与隔离层11表面形成了多处嵴和峪，手指12的皮肤的不同位置与各个电容极板之间的距离是不相等的，由此，各个电容极板便与手指12的皮肤之间产生了不同的电容值。例如在嵴处形成的电容值为Cv，在峪处形成的电容值为Cr，通过度量这些电容值，能够获得指纹图像信息，即每一个电容极板作为一个像素，来收集指纹图像信息。

主动式按压检测的原理如图2所示，在被动式检测系统的基础上增加了环绕在隔离层11周围的金属环13，金属环13与底层电路连接，金属环13的作用是用来唤醒底层的电容式指纹传感器10以及通过金属环13向手指12施加一定的电流信号，从而增加手指12的皮肤上的电荷数量，进而增强了电容极板所检测到的信号。如图3所示，其示出了通过电容式指纹传感器的检测所呈现的指纹图像信号。

在上述的指纹检测系统中，隔离层11的上下表面必须要由绝缘材料形成，不然将会破坏手指12的皮肤与电容极板之间的电容，从而无法检测到指纹信息。此外，在带有金属环13的检测系统中，隔离层11与金属环13接触的部分也必须是绝缘的，如果隔离层11导电，金属环13上的电流将会流过隔离层11，从而造成信号混乱，同样无法检测到指纹信息。

此外，由于电容式指纹传感器10的电容极板阵列的检测范围很小，这就需要手指12距离电容极板阵列很近，即要求隔离层11厚度不能很大，不然也会影响指纹检测效果，尤其是对于被动式按压检测的系统，电容式指纹传感器10对上部覆盖的隔离层11的厚度更加敏感，无法使用厚度较大的隔离层11。

随着手机、平板电脑等移动终端的迅速发展，移动终端在趋向于薄型化的同时也不断追究美观效果，隔离层11所覆盖的区域也就是进行指纹识别的区域，其在移动终端上一般处于较为突出的位置，例如设置在手机的后盖中间位置，或者设置在手机正面的下部等。因此，指纹识别区域美观程度将会直接影响手机的整体外观。但是，由于上述的诸多限制，现有技术中的采用电容按压式的指纹检测方式的移动终端，其指纹识别区域的隔离层11大多采用陶瓷或者塑料等材质，在功能上仅仅简单实现了保护电容式指纹传感器10的隔离封装作用，但是，在指纹检测装置上无法实现玻璃镜面。

现有技术中，玻璃镜面的镀膜技术较为成熟，但是，由于一般的镜面镀膜，不会对绝缘性和厚度要求较高，一般会采用直接镀金属的方式，或者通过多层的镀膜来实现想要的效果，这样形成的镀膜层一般较厚或者不绝缘，因此，无法满足指纹检测的厚度要求。此外，上述的指纹检测系统本身采用的是电容检测原理，手指12的皮肤与电容极板阵列分别作为电容的两极，根据电容计算公式可知，电容的大小除了与电容极板之间的距离有关，还与电容极板之间的介质有关，镀膜层的引入将会增加电容极板之间的介质数量，从而影响电容值的大小，镀膜层的厚度越大，对电容值的影响也越大，因此，为了不对指纹检测造成严重的影响，客观上也无法允许存在很厚的镀膜层存在。

发明内容

本发明的目的在于提供一种玻璃镀层结构的制造方法，其制造出来的玻璃镀层结构能够对指纹检测效果影响较小的前提下，使得指纹检测区域呈现锖色的镜面效果。

为了实现上述目的，本发明提供了一种玻璃镀层结构的制造方法，包括：

向上部设置有玻璃基板的真空空间中，通入比例在0.4:1到0.6:1之间的氮气和氧气；

交替执行钛氮氧化物镀膜层生成工序和硅氮氧化物镀膜层生成工序，在玻璃基板的下表面向下形成交替层叠的硅氮氧化物镀膜层和钛氮氧化物镀膜层；

所述钛氮氧化物镀膜层生成工序包括：通过电子枪激发设置在所述密闭空间中的钛原料，使所述钛原料蒸发，与所述密闭空间中的氮气和氧气发生反应后，在玻璃基板的下表面向下形成钛氮氧化物镀膜层；

所述硅氮氧化物镀膜层生成工序包括：通过电子枪激发设置在所述密闭空间中的硅原料，使所述硅原料蒸发，与所述密闭空间中的氮气和氧气发生反应后，在玻璃基板的下表面向下形成硅氮氧化物镀膜层。

本发明提供的玻璃镀层结构的制造方法，通过在玻璃基板的下表面交替镀钛氮氧化物镀膜层和硅氮氧化物镀膜层，并使镀层化合物中的氮与氧的比例保持在在0.4:1到0.6:1之间，从而在保证绝缘性的前提下，实现了呈现锖色的镜面效果的玻璃镀层结构，并且将镀层本身的厚度对指纹检测的影响控制在非常小的范围内。

附图说明

图1为现有技术的指纹检测原理的示意图之一；

图2为现有技术的指纹检测原理的示意图之二；

图3为现有技术的指纹检测图像信号的示意图；

图4本发明实施例一的玻璃镀层结构的示意图；

图5为本发明实施例三的玻璃镀层结构的示意图；

图6为本发明实施例六的镀膜原理示意图；

图7为本发明实施例二中第一组膜系结构对应的反射率曲线示意图之一；

图8为本发明实施例二中第二组膜系结构对应的反射率曲线示意图之二；

图9为本发明实施例二中第三组膜系结构对应的反射率曲线示意图之三。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。

本发明实施例的原理在于，通过在玻璃基板的下表面交替镀钛氮氧化物镀膜层和硅氮氧化物镀膜层，来实现具有特定颜色的镜面效果，同时还要保证绝缘性并且要将整体镀层的厚度控制在非常薄的范围内，从而减小对指纹检测的影响。

实施例一

如图4所示，本实施例涉及一种玻璃镀层结构，主要应用于电容按压式指纹检测系统中，充当覆盖在电容式指纹传感器之上的隔离层，该玻璃镀层的结构包括玻璃基板1和在所述玻璃基板1的下表面向下设置的交替层叠的钛氮氧化物镀膜层2和硅氮氧化物镀膜层3，多层镀膜层所形成的整体的镀膜层结构也称为膜系。

其中，钛氮氧化物与硅氮氧化物的分子式中，氮与氧的比例大致在0.4:1到0.6:1之间，在实际应用中，较为优选地，将氮与氧的比例定位在0.5:1，即钛氮氧化物和硅氮氧化物分子式可以表示为TIN_xO_y和SIN_xO_y，其中x＝0.5y。

在上述结构中，采用了钛氮氧化物镀膜层和所述硅氮氧化物镀膜层交替层叠的镀层结构，来实现玻璃基板的镜面效果，在保证绝缘性的前提下，能够以整体厚度较薄的镀层来实现颜色鲜艳的镜面效果。

具体地，通过将钛氮氧化物和硅氮氧化物中氮原子与氧原子的比例控制在0.4:1到0.6:1之间，来对钛氮氧化物和硅氮氧化物的反射率进行调整，将钛氮氧化物的折射率控制在2.08左右，将硅氮氧化物的折射率控制在1.39左右，同时结合层数和层厚的控制，在整体厚度较薄的情况下，实现了效果较为亮丽的锖色的镜面效果。这里所说的锖色的L＝54、A值＝-3.5-2.9、B值＝-7.6-6.1。

另外，由于电容值的大小受到电容极板之间的距离的影响，在本发明实施例的结构中，能够将整体的镀膜厚度控制得很薄(在满足所需效果的前提下，能够控制在1um以内)，因此，对于指纹传感器的电容值检测影响很小。

此外，电容值的大小也会受到电容极板之间的填充的介质的影响，当填充物质种类越多时，也会对电容值造成一定的影响，在本发明的实施例的镀层结构中，仅采用了两种氮氧化物作为镀层，因此，在手指皮肤与电容极板阵列之间的物质的种类较少，并且没有金属类镀层，而且镀层的整体厚度又很薄，从电容极板之间填充物质的角度来说，影响也降低到了很小。

较为优选地，将钛氮氧化物镀膜层位于第一层，即最先镀上钛氮氧化物镀膜层，由于钛氮氧化物的反射率比较高，因此，将其设在第一层能够使整个膜系呈现出更加艳丽的颜色。

在本实施例中，所述钛氮氧化物镀膜层2和所述硅氮氧化物镀膜层3的镀膜层总数为4层，镀层总厚度可以控制在100nm至150nm之间。另外，在本发明的实施例中，玻璃基板的厚度可以在170-180um的范围内，优选为175um。

实施例二

本实施例在实施例一的基础上，给出了一种具体的镀层结构：所述镀膜层总数为4层，所述钛氮氧化物的镀膜层的总厚度与所述硅氮氧化物的镀膜层的总厚度之比在0.4到0.5之间，保证这个比例就能够在仅镀4层镀膜层的情况下实现锖色的镜面效果，并且能够将总厚度控制在150nm以下，从而减小对电容检测的影响。

其中，每层的结构可以采用如下厚度分配：

所述第一层镀膜层为钛氮氧化物镀层，厚度范围为5-10nm；

所述第二层镀膜层为硅氮氧化物镀层，厚度范围为50-85nm；

所述第三层镀膜层为钛氮氧化物镀层，厚度范围为25-40nm；

所述第四层镀膜层为硅氮氧化物镀层，厚度范围为15-25nm。

具体地，给出下表中三组具体膜系结构示例：

表一

上表中三组膜系结构的反射率曲线如图7至图9所示，其中横轴坐标为波长(nm)，纵轴为折射率(％)，以下实施例的曲线图横纵坐标相同。

实施例三

如图5所示，本实施例在上述各实施例的基础上，在整个镀层的下方设置有一层黑色油墨层，通过设置油墨层，能够更好地进行遮光，防止杂光的干扰。

进一步地，还可以在印刷黑色油墨层的时候，印刷一定的镂空图案，例如，印刷指纹图形的镂空图案，镂空部分和非镂空的部分，在透光性和反射性上存在差异，从而在从上层玻璃观察将会在镜面背景下呈现出相应的图案，从而能够实现指纹区域进行标识或者装饰。优选地，可以在镂空图案中再设置区别于黑色的颜料，更优选地，填充与灰色形成反差的颜料，例如，填充白色颜料，从而让图案更加明显。

实施例四

本实施例主要说明制造上述实施例一的玻璃镀层结构制造方法，如6所示，本实施例的玻璃镀层结构可以采用NCVM(不导电真空电镀)工艺来实现。

具体地，设置如图6所示的真空空间，并向其中通入比例在0.4:1到0.6:1之间的氮气和氧气(优选地，氮气和氧气的比例为0.5:1)，然后交替执行钛氮氧化物镀膜层生成工序和硅氮氧化物镀膜层生成工序，从而在玻璃基板的下表面向下形成交替层叠的硅氮氧化物镀膜层和钛氮氧化物镀膜层。

其中，钛氮氧化物镀膜层生成工序具体为：通过电子枪激发设置在所述密闭空间中的钛原料，使所述钛原料蒸发，与所述密闭空间中的氮气和氧气发生反应后，在玻璃基板的下表面向下形成钛氮氧化物镀膜层。

硅氮氧化物镀膜层生成工序包括：通过电子枪激发设置在所述密闭空间中的硅原料，使所述硅原料蒸发，与所述密闭空间中的氮气和氧气发生反应后，在玻璃基板的下表面向下形成硅氮氧化物镀膜层。

交替执行钛氮氧化物镀膜层生成工序和硅氮氧化物镀膜层生成工序的次数取决于最终想要获得的层数，而每层的厚度通过控制每次钛氮氧化物镀膜层生成工序和硅氮氧化物镀膜层生成工序来实现。

在上述工艺中，通过控制通入的氮气和氧气的比例，来实现对镀膜层的化合物中氮原子和氧原子的比例的控制，从而达到对钛氮氧化物和硅氮氧化物的反射率的调整，从而将钛氮氧化物的折射率控制在2.08左右，将硅氮氧化物的折射率控制在1.39左右，同时结合层数和层厚的控制，在整体厚度较薄的情况下，实现了效果较为亮丽的锖色的镜面效果。本实施例采用工艺，由于仅使用了两种常见的金属和半导体材料，因此，其工艺实现上较为简单，便于进行批量生成。

此外，较为优选地，在镀膜工艺中，首先进行钛氮氧化物镀膜层生成工序，使得钛氮氧化物镀膜层位于第一层，由于钛氮氧化物的反射率比较高，因此，将其设在第一层能够使整个膜系呈现出更加艳丽的颜色。

此外，在本实施例中，镀膜层总数可以控制在4层，镀层总厚度可以控制在100nm至150nm之间，另外，在本发明的实施例中，玻璃基板的厚度可以在170-180um的范围内，优选为175um。

实施例五

本实施例涉及制造上述实施例二的镀层结构的制造方法，包括：交替执行钛氮氧化物镀膜层生成工序和硅氮氧化物镀膜层生成工序(可以交替执行四次即可实现)，使所述镀膜层总数为4层，并且所述钛氮氧化物的镀膜层的总厚度与所述硅氮氧化物的镀膜层的总厚度之比在0.4到0.5之间。

具体地，通过交替执行钛氮氧化物镀膜层生成工序和硅氮氧化物镀膜层工序，生成如下厚度的镀层结构：

所述第一层镀膜层为钛氮氧化物镀层，厚度范围为5-10nm；

所述第二层镀膜层为硅氮氧化物镀层，厚度范围为50-85nm；

所述第三层镀膜层为钛氮氧化物镀层，厚度范围为25-40nm；

所述第四层镀膜层为硅氮氧化物镀层，厚度范围为15-25nm。

其中，每层的厚度可以通过控制镀膜时间来实现，每层的具体厚度的示例在实施例二中已经说明，在此不在赘述。

实施例六

本实施例主要说明制作上述实施例三涉及的结构。在本实施例中通过油墨印刷设备，在交替执行钛氮氧化物镀膜层生成工序和硅氮氧化物镀膜层生成工序后，在镀层的下方印刷一层黑色油墨层，从而能够更好地进行遮光，防止杂光的干扰。

进一步地，在镀层下方印刷一层黑色油墨层可以包括：印刷具有指纹图形镂空图案的黑色油墨层，在具有镂空的部分填充区别于灰色的颜料；也可以只印刷镂空图案而不填充颜料。其中，填充优选与黑色形成反差的颜料，例如，填充白色颜料，从而让图案更加明显。

实施例七

本实施例涉及一种指纹检测装置，包括：电容式指纹传感器，该电容式指纹传感器可以为现有技术中采用的任一一款电容式指纹传感器，可以是主动式的电容式指纹传感器(例如FPC公司生产的指纹传感器)，也可以是被动式电容式指纹传感器。在上述电容式指纹传感器的上部贴附有上述各实施例的玻璃镀层结构，以作为隔离层或者保护层，镀膜的一面朝向电容式指纹传感器的电容极板阵列，玻璃的上面对外，用于接触指纹皮肤。

实施例八

本实施例涉及一种包含实施例七的指纹检测装置的移动终端，例如手机、平板电脑等，在移动终端的后盖上开设有用于进行指纹检测的开口，所述指纹检测装置位于所述开口下部，所述指纹检测装置的玻璃镀层结构的上面从所述开口露出。上述结构中，将指纹识别的区域设置在了移动终端的后面，通过在后盖上开设开口，让具有镜面效果的锖色的玻璃露出，作为指纹识别的区域。由于本发明实施例的玻璃镀层能够呈现亮丽的锖色镜面效果，因此，能够使得移动终端的指纹识别区域异常明显和美观，能够提成移动终端的整体美观效果。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (16)

1.一种玻璃镀层结构的制造方法，其特征在于，包括：

向一侧设置有玻璃基板的密闭空间中，通入氮气和氧气，所述密闭空间为真空空间；其中，通入的氮气与氧气的比例在0.4:1到0.6:1之间；

执行氮氧化合物生成工序，在所述玻璃基板的一侧形成氮氧化合物镀膜层。

2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述执行氮氧化合物生成工序，在所述玻璃基板的一侧形成氮氧化合物镀膜层包括：

交替地执行氮氧化合物生成工序，在所述玻璃基板的一侧形成交替层叠的氮氧化合物镀膜层。

3.根据权利要求2所述的制造方法，其特征在于，所述交替地执行氮氧化合物生成工序，在所述玻璃基板的一侧形成交替层叠的氮氧化合物镀膜层包括：

交替地执行至少两种氮氧化合物的生成工序，在所述玻璃基板的一侧形成交替层叠的至少两种氮氧化合物的镀膜层。

4.根据权利要求3所述的制造方法，其特征在于，所述交替地执行至少两种氮氧化合物的生成工序，在所述玻璃基板的一侧形成交替层叠的至少两种氮氧化合物的镀膜层包括：

交替地执行钛氮氧化物镀膜层生成工序和硅氮氧化物镀膜层生成工序，在所述玻璃基板的一侧形成交替层叠的硅氮氧化物镀膜层和钛氮氧化物镀膜层。

5.根据权利要求4所述的制造方法，其特征在于，所述执行钛氮氧化物镀膜层生成工序包括：

通过电子枪激发设置在所述密闭空间中的钛原料，使所述钛原料蒸发，与所述密闭空间中的氮气和氧气发生反应后形成钛氮氧化物镀膜层。

6.根据权利要求4所述的制造方法，其特征在于，所述执行硅氮氧化物镀膜层生成工序包括：

通过电子枪激发设置在所述密闭空间中的硅原料，使所述硅原料蒸发，与所述密闭空间中的氮气和氧气发生反应后形成硅氮氧化物镀膜层。

7.根据权利要求4所述的制造方法，其特征在于，所述交替地执行钛氮氧化物镀膜层生成工序和硅氮氧化物镀膜层生成工序包括：

先执行镀钛氮氧化物镀膜层生成工序，再执行硅氮氧化物镀膜层生成工序。

8.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，通入的氮气与氧气的比例为0.5:1。

9.根据权利要求4所述的制造方法，其特征在于，交替地执行的所述钛氮氧化物镀膜层生成工序和所述硅氮氧化物镀膜层生成工序的总次数为4次，使所述钛氮氧化物镀膜层和所述硅氮氧化物镀膜层的总层数为4层，并且所述钛氮氧化物镀膜层的总厚度与所述硅氮氧化物镀膜层的总厚度之比在0.4到0.5之间。

10.根据权利要求9所述的制造方法，其特征在于，交替地执行钛氮氧化物镀膜层生成工序和硅氮氧化物镀膜层工序，生成如下镀膜层：

所述第一层镀膜层为钛氮氧化物镀膜层，厚度范围为5-10nm；

所述第二层镀膜层为硅氮氧化物镀膜层，厚度范围为50-85nm；

所述第三层镀膜层为钛氮氧化物镀膜层，厚度范围为25-40nm；

所述第四层镀膜层为硅氮氧化物镀膜层，厚度范围为15-25nm。

11.根据权利要求1至10任一所述的制造方法，其特征在于，在所述交替地执行钛氮氧化物镀膜层生成工序和硅氮氧化物镀膜层生成工序后，还包括：

在最后一次生成的镀膜层的一侧印刷一层黑色油墨层。

12.根据权利要求11所述的制造方法，其特征在于，所述在最后一次生成的镀膜层的一侧印刷一层黑色油墨层包括：

在最后一次生成的镀膜层的一侧印刷具有镂空图案的黑色油墨层。

13.根据权利要求12所述的制造方法，其特征在于，所述镂空图案为指纹图形的镂空图案。

14.根据权利要求12所述的制造方法，其特征在于，在所述镂空图案中具有镂空的部分填充区别于黑色的颜料。

15.根据权利要求1至10任一所述的制造方法，其特征在于，所述玻璃基板的厚度在170-180um。

16.根据权利要求15所述的制造方法，其特征在于，所述玻璃基板的厚度为175um。