CN111812754B

CN111812754B - 红外通光孔结构及终端

Info

Publication number: CN111812754B
Application number: CN201910287105.2A
Authority: CN
Inventors: 唐彬
Original assignee: Anhui Jingzhuo Optical Display Technology Co Ltd
Current assignee: Anhui Jingzhuo Optical Display Technology Co Ltd
Priority date: 2019-04-10
Filing date: 2019-04-10
Publication date: 2023-01-10
Anticipated expiration: 2039-04-10
Also published as: CN111812754A

Abstract

本申请涉及一种红外通光孔结构。利用依次层叠的基材、IR油墨层和增透膜系，来提高红外通光孔的红外光透过率，同时降低可见光的透过率。其中IR油墨层的粘度范围在10000～50000Pa.s，易于加工。增透膜系包括层叠的氧化硅层和氧化金属层，且其总厚度比控制在(5.2～6.5)：1之间，利用氧化硅层和氧化金属层之间的光程差，通过层叠的方式组合来实现增透膜系提高红外光透过率的同时有效阻止可见光的透过率效果。本申请红外通光孔结构相对简单，易于加工，且实施效果较佳，具备较高的工艺性和经济性。本申请还涉及一种终端产品，采用上述红外通光孔结构，可以提高红外光的透过率，同时增强红外传感器在终端显示面上的隐蔽效果。

Description

红外通光孔结构及终端

技术领域

本申请涉及终端领域，尤其涉及一种红外通光孔结构，以及采用此红外通光孔结构的终端产品。

背景技术

当前，以智能手机为代表的终端产品对于屏占比的要求越来越高。这使得位于终端产品显示面的器材堆叠需要更加紧凑，同时也要保证更好的隐蔽性，使得外观更加统一协调。

2018年9月13日，苹果推出了基于3D结构光技术的iPhone X，实现了3D人脸识别，并以Face ID彻底取代了Touch ID指纹识别，极大的提高了终端显示面的屏占比。各终端厂商也跟进推出了支持3D人脸识别的终端机型，其中的3D人脸识别技术主要有3D结构光和TOF两类。

这两类3D人脸识别技术均需要发射红外光线对用户的面部进行识别，红外光线的工作波长设置在对人眼安全的940nm。随之带来的红外传感器需要设置在显示面的玻璃盖板之下，并由此对通光孔的红外光透过率以及隐蔽性提出了较高的需求。目前常用的红外传感器通光孔采用IR油墨进行印刷遮蔽，保证红外光线通过的同时，对可见光进行遮蔽，起到美观的作用。但这种IR油墨在940nm波段的红外光透过率通常处于在70～90％之间，一定程度上影响了红外传感器的工作效果。Iphone X手机对这种通光孔进行纯镀膜处理，其可见光透过率在5％以下，940nm红外光的透过率在92％以上。但由于镀膜的层数在二十层以上，设备工艺复杂、精度需要严格控制，且成本高昂。

发明内容

本申请提出一种可提高红外光透过率的红外通光孔结构，且成本较低，具体包括如下技术方案：

一种红外通光孔结构，包括依次层叠的基材、IR油墨层和增透膜系，所述基材由透明材质制作，所述IR油墨层的粘度范围在10000～50000Pa.s，所述增透膜系包括层叠的氧化硅层和氧化金属层，且所述氧化硅层与所述氧化金属层的厚度比值在(5.2～6.5)：1之间。

本申请红外通光孔结构，在基材上依次层叠了IR油墨层和增透膜系，其中IR油墨层的粘度范围在10000～50000Pa.s，保证了IR油墨的加工性能。增透膜系包括层叠的氧化硅层和氧化金属层，且其总厚度比控制在(5.2～6.5)：1之间，利用氧化硅层和氧化金属层之间的光程差，通过层叠的方式组合，使得增透膜系可以提高红外光透过率的同时，有效阻止可见光的透过率，提高了本申请红外通光孔结构的红外光透过率，也增强了红外传感器的隐蔽性。本申请红外通光孔结构相对简单，易于加工，且实施效果较佳，具备较高的工艺性和经济性。

其中，所述氧化金属层包括氧化钛或氧化锆。

氧化钛和氧化锆均为常用的膜系材料，具备较高的经济性以及加工工艺基础。

其中，所述增透膜系包括层叠的第一氧化硅层和第一氧化钛层，所述第一氧化硅层的厚度为225.88nm，所述第一氧化钛层厚度为34.95nm。

采用该增透膜系的红外通光孔结构400nm～600nm波段光平均透过率为6.62％，940nm波段光的透过率可达92.85％。

其中，所述增透膜系包括依次层叠的第二氧化硅层、第二氧化钛层、第三氧化硅层、第三氧化钛层和第四氧化硅层，所述第二氧化硅层的厚度为146.8nm，所述第二氧化钛层厚度为23.16nm，所述第三氧化硅层的厚度为112.8nm，所述第三氧化钛层的厚度为61.43nm，所述第四氧化硅层的厚度为202.56nm。

采用该增透膜系的红外通光孔结构400nm～600nm波段光平均透过率为4.01％，940nm波段光的透过率可达94.68％。

其中，所述增透膜系包括依次层叠的第五氧化硅层、第一氧化锆层、第六氧化硅层、第二氧化锆层和第七氧化硅层，所述第五氧化硅层的厚度为145nm，所述第一氧化锆层厚度为24nm，所述第六氧化硅层的厚度为110nm，所述第二氧化锆层的厚度为63nm，所述第七氧化硅层的厚度为205nm。

采用该增透膜系的红外通光孔结构400nm～600nm波段光平均透过率为5.28％，940nm波段光的透过率可达93.05％。

其中，所述IR油墨层采用精工IR 1400N型，或帝国IPX型IR油墨制作。

精工IR 1400N型和帝国IPX型IR油墨也为常用的IR油墨材料，具备较高的经济性以及加工工艺基础。

其中，所述IR油墨层的印刷厚度在3～8um之间。

控制IR油墨的印刷厚度可以保证IR油墨的红外光透过率基础，以及有效阻隔大部分可见光的透过。

其中，所述IR油墨层的网版目数为500目时，其印刷厚度在3～4um之间；

所述IR油墨层的网版目数为420目时，其印刷厚度在4～6um之间；

所述IR油墨层的网版目数为350目时，其印刷厚度在6～8um之间。

制作IR油墨时结合网版目数来控制印刷厚度，可以进一步保证IR油墨层的红外光透过率并降低可见光透过率。

其中，所述基材采用玻璃、PC、PET或PMMA材料制作。

采用以上材料制作基材，可以对IR油墨层和增透膜系提供可靠的保护。

本申请还涉及一种终端，所述终端包括红外传感器，所述红外传感器的通光孔采用上述的红外通光孔结构。

采用本申请红外通光孔结构，可以提高红外传感器发出和接收红外光信号时的红外光利用率，保证红外传感器的工作可靠性。同时，因为本申请红外通光孔结构对可见光的有效屏蔽，可以在终端的显示面上对红外传感器进行有效的隐藏，提高终端产品的外观一致性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1本申请实施例提供的一种红外通光孔结构的示意图；

图2是图1所示红外通光孔结构中增透膜系30的示意图；

图3是图1所示红外通光孔结构中增透膜系30另一实施例的示意图；

图4是图1所示红外通光孔结构中增透膜系30另一实施例的示意图；

图5是图2所示增透膜系30实施例的透光率示意图；

图6是图3所示增透膜系30实施例的透光率示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

请参看图1所示的本申请红外通光孔结构100，依次层叠有基材10、IR油墨层20和增透膜系30。其中IR油墨层20位于基材10和增透膜系30之间。所述基材10由透明材质制作，通常采用玻璃、PC、PET或PMMA等材料制作，用于保护IR油墨层20和增透膜系30。基材10的材料均为常规的基板材质，在本申请红外通光孔结构100的制作过程中相对容易控制工艺。相似的原理，IR油墨层20也可以采用较为常见的IR油墨材料制备，例如精工IR 1400N型、或帝国IPX型IR油墨。这样的选材都有利于提高红外通光孔结构100的经济性和工艺性。进一步的，IR油墨层20的粘度范围控制在10000～50000Pa.s。IR油墨材料本就具有较高的红外光透过率，同时能够有效阻隔可见光波段光线的透过。通常，层叠设置的基材10与IR油墨层20的红外光透过率可以达到70～90％，而可见光波段光线的透过率在10％左右。这样的红外增透效果还不足以完全满足红外传感器的工作需要，因此本申请红外通光孔结构100进一步层叠了增透膜系30来提高红外光的透过率，同时抑制可见光穿过。

增透膜系30包括层叠的氧化硅层31和氧化金属层32组成。氧化硅(SiO2)制作的薄膜具有硬度高、耐磨性好、膜层牢固及结构精细致密等特点，具有光透过率高、散射吸收小和可见光区一直延伸到紫外区等良好的光学性能。氧化硅层31作为介质膜，可以提供绝缘、保护、钝化等功能，同时折射率低。氧化金属可以包括氧化钛(Tio2)或氧化锆(ZrO2)。这两种材料形成的薄膜通常在可见光区有着高透过率和高折射率，牢固稳定，在可见光波段以及红外区波段呈透明，对紫外区波段则有着强烈吸收能力。同时，氧化钛和氧化锆也为常用的膜系材料，具备较高的经济性以及加工工艺基础。

申请人在研究中发现，通过控制氧化硅层31和氧化金属层32的总厚度比，可以控制氧化硅层31和氧化金属层32的光程差，使得增透膜系30具备较好的红外光透过能力，以及有效抑制紫外光和可见光的透过率。氧化硅层31的总厚度与氧化金属层32的总厚度比值需要控制在(5.2～6.5)：1之间，由此本申请红外通光孔结构100的红外光透过率可达到92.5％以上，同时可见光的透过率控制在6.62％及以下。

请参见图2～图4的实施例，本申请红外通光孔结构100提供三种增透膜系实施例来达到以上效果：

实施例1，请参见图2：

增透膜系30包括层叠的第一氧化硅层311和第一氧化钛层321，其中第一氧化硅层311的厚度为225.88nm，第一氧化钛层321的厚度为34.95nm。氧化硅层和氧化钛层两者的厚度厚度比为225.88nm：34.95nm＝6.463：1。

采用该增透膜系30的红外通光孔结构100，在可见光400nm～600nm波段光平均透过率为6.62％，在红外光940nm波段光的透过率可达92.85％。

实施例2，请参见图3：

增透膜系30包括依次层叠的第二氧化硅层312、第二氧化钛层322、第三氧化硅层313、第三氧化钛层323和第四氧化硅层314。其中第二氧化硅层312的厚度为146.8nm，第二氧化钛层322的厚度为23.16nm，第三氧化硅层313的厚度为112.8nm，第三氧化钛层323的厚度为61.43nm，第四氧化硅层314的厚度为202.56nm。氧化硅层总厚度：氧化钛层总厚度为462.16nm：84.59nm＝5.464：1。

采用该增透膜系的红外通光孔结构100，在可见光400nm～600nm波段光平均透过率为4.01％，在红外光940nm波段的透过率可达94.68％。

实施例3，请参见图4：

增透膜系30包括依次层叠的第五氧化硅层315、第一氧化锆层324、第六氧化硅层316、第二氧化锆层325和第七氧化硅层317。第五氧化硅层315的厚度为145nm，第一氧化锆层324厚度为24nm，第六氧化硅层316的厚度为110nm，第二氧化锆层325的厚度为63nm，第七氧化硅层317的厚度为205nm。氧化硅层总厚度：氧化锆层总厚度为460nm：87nm＝5.287：1。

采用该增透膜系的红外通光孔结构100，在可见光400nm～600nm波段光平均透过率为5.28％，在红外光940nm波段光的透过率可达93.05％。

进一步，图5和图6还示出了实施1和实施例2的增透膜系30的透过率示意图。图5和图6中的横轴表示光线的波长，单位为nm。纵轴表示增透膜系30的透过率，单位为百分率。可见，在以上三种实施例中，通过氧化硅层31和氧化金属层32的层叠设置，并控制氧化硅层31的总厚度与氧化金属层32的总厚度比值在(5.2～6.5)：1之间，使得氧化硅层31和氧化金属层32的光程差在预设范围内，可以有效提高增透膜系30对红外光的透过率，同时有效抑制可见光波段光线的通过。氧化硅层31和氧化金属层32相对于大气都属于光密物质，而增透膜系30相对于基材10又属于光疏物质。当红外光波从光疏物质射向光密物质时，反射的红外光会出现半波损失的现象。在基材10上设增透膜系30，基材10表面的红外光反射光比增透膜系30前表面红外光反射光的光程差恰好相差半个红外波长。由此，增透膜系30前后两个表面的红外光反射光相互抵消，即相当于增加了红外光入射光的能量。也即膜系30通过减少红外光的反射从而增加了红外光的透过率。膜系30中的氧化硅层31和氧化金属层32具有不同的折射率，在厚度不同的设置下决定了其作用的反射光的波长。当红外光在增透膜系30上产生二次反射时，会和原红外光的反射光发生干涉，从而减弱红外光的总体反射光。而根据能量守恒，红外光的总能量不变。因此当反射的红外光减少时，透射的红外光增多。

另一方面，因为增透膜系30采用的工艺多为磁控溅射镀膜技术，所溅射的物质都是纳米级别的原子运动形成的光学材料。对基材10本身的性能并没有影响，同时还有加硬的效果，对基材10形成保护作用，附着力极强。

需要提出的是，为了分清三个独立的实施例中各个氧化硅层31以及氧化金属层32的关系，对于不同实施例中的氧化硅层31以及氧化金属层32做“第一”、“第二”、“第三”等命名，只用作区分各个实施例中的氧化硅层31和氧化金属层32。各个实施例中的氧化硅层31和氧化金属层32之间并无连接或对应关系。

另一方面，在三个实施例中，基材10都采用了玻璃制作。而对于实施例1和实施例2中的增透膜系30，其IR油墨层20采用了精工IR 1400N型IR油墨来制作，实施例3中的增透膜系30，其IR油墨层20采用了帝国IPX型IR油墨制作。

对于IR油墨层20，为了保证其通光效果，需要将IR油墨的印刷厚度控制在3～8um之间。前述中提到，IR油墨层20和基材10的层叠关系是本申请红外通光孔结构100在保证红外光透过率上的基础。控制IR油墨层20还可以有效阻隔大部分可见光的透过。

具体的，IR油墨层20的厚度与IR油墨制作过程中使用网版的目数存在对应关系。网版目数越密集，IR油墨层20的厚度越薄。具体的，网版目数为500目时，IR油墨层20的印刷厚度需要控制在3～4um之间；IR油墨层20的网版目数为420目时，IR油墨层20的印刷厚度需要控制在4～6um之间；IR油墨层20的网版目数为350目时，IR油墨层20的印刷厚度需要控制在6～8um之间。

本申请还涉及一种终端(图中未示)，终端包括有红外传感器。红外传感器的通光孔采用上述的红外通光孔结构100。可以理解的，当终端采用了本申请红外通光孔结构100之后，终端上的红外传感器在发出和接收红外光信号时，其红外光的利用率更高，可以保证红外传感器的可靠工作可。同时，因为本申请红外通光孔结构100对可见光的有效屏蔽，用户从外部观测终端时红外传感器具有较好的隐藏效果，提高了终端产品的外观一致性。

以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。

Claims

1.一种红外通光孔结构，其特征在于，包括依次层叠的基材、IR油墨层和增透膜系，所述基材由透明材质制作，所述IR油墨层的粘度范围在10000～50000Pa.s，所述增透膜系包括层叠的氧化硅层和氧化金属层，所述氧化硅层叠设于所述IR油墨层上，且所述氧化硅层与所述氧化金属层的厚度比值在(5.2～6.5)：1之间。

2.根据权利要求1所述的红外通光孔结构，其特征在于，所述氧化金属层包括氧化钛或氧化锆。

3.根据权利要求2所述的红外通光孔结构，其特征在于，所述增透膜系包括层叠的第一氧化硅层和第一氧化钛层，所述第一氧化硅层的厚度为225.88nm，所述第一氧化钛层厚度为34.95nm。

4.根据权利要求2所述的红外通光孔结构，其特征在于，所述增透膜系包括依次层叠的第二氧化硅层、第二氧化钛层、第三氧化硅层、第三氧化钛层和第四氧化硅层，所述第二氧化硅层的厚度为146.8nm，所述第二氧化钛层厚度为23.16nm，所述第三氧化硅层的厚度为112.8nm，所述第三氧化钛层的厚度为61.43nm，所述第四氧化硅层的厚度为202.56nm。

5.根据权利要求2所述的红外通光孔结构，其特征在于，所述增透膜系包括依次层叠的第五氧化硅层、第一氧化锆层、第六氧化硅层、第二氧化锆层和第七氧化硅层，所述第五氧化硅层的厚度为145nm，所述第一氧化锆层厚度为24nm，所述第六氧化硅层的厚度为110nm，所述第二氧化锆层的厚度为63nm，所述第七氧化硅层的厚度为205nm。

6.根据权利要求1～5任一项所述的红外通光孔结构，其特征在于，所述IR油墨层采用精工IR 1400N型，或帝国IPX型IR油墨制作。

7.根据权利要求6所述的红外通光孔结构，其特征在于，所述IR油墨层的印刷厚度在3～8um之间。

8.根据权利要求7所述的红外通光孔结构，其特征在于，所述IR油墨层的网版目数为500目时，其印刷厚度在3～4um之间；

9.根据权利要求1所述的红外通光孔结构，其特征在于，所述基材采用玻璃、PC、PET或PMMA材料制作。

10.一种终端，其特征在于，所述终端包括红外传感器，所述红外传感器的通光孔采用如权利要求1～9任一项所述的红外通光孔结构。