CN112218470B - 具有玻璃层涂层的电子设备 - Google Patents

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Abstract

本发明题为“具有玻璃层涂层的电子设备”。本发明提供了一种电子设备，所述电子设备可具有显示器和背部外壳。涂层可在用于所述显示器的显示器覆盖层的内表面上或在所述背部外壳的内表面上形成。所述涂层可包括一个或多个无机层诸如薄膜干涉滤光器中的无机层或其他材料层。具有聚合物的缓冲层可插置在所述涂层与形成所述背部外壳的玻璃层之间或者插置在显示器覆盖层上的图案化氧化铟锡涂层与将像素阵列附接到所述显示器覆盖层的粘合剂层之间，所述聚合物具有促粘添加剂和嵌入氧化硅颗粒。

Description

具有玻璃层涂层的电子设备
本申请是申请日为2018年8月8日、申请号为201810893541.X、发明名称为“具有玻璃层涂层的电子设备”的发明专利申请的分案申请。
本申请要求于2017年11月10日提交的美国专利申请No.15/809,886以及于2017年8月8日提交的临时专利申请No.62/542,762的优先权，这些申请据此全文以引用方式并入本文。
技术领域
本发明整体涉及电子设备，并且更具体涉及形成用于电子设备中的结构的涂层。
背景技术
电子设备诸如蜂窝电话、计算机、手表和其他设备可包含使用涂层的结构。例如，电子设备可具有显示器，显示器包括用于形成像素阵列和触摸传感器的材料层。在一些设备中，外壳结构诸如外壳壁可用玻璃层覆盖。涂层可在电子设备中的显示器、外壳壁和其他材料层上形成。
发明内容
电子设备可包括安装在外壳内部的电子部件。设备可具有在设备的正面上的显示器，并且可具有在设备的背面上形成外壳的一部分的玻璃层。涂层可在结构诸如显示器中的显示器覆盖层和形成外壳的一部分的玻璃层上形成。例如，涂层可在面向内部的显示器覆盖层的内表面或面向内部的玻璃背部外壳壁的内表面上形成。
涂层可包括一个或多个金属层、一个或多个有机和/或无机电介质层(例如，由无机电介质层叠堆形成的薄膜干涉滤光器)、一个或多个半导体层、透明导电层和/或其他材料层。
具有聚合物的缓冲层可插置在涂层与玻璃层或其他层之间，该聚合物具有促粘添加剂和嵌入氧化硅颗粒。例如，背部外壳壁中的玻璃层可在其内表面上设置有缓冲层，并且涂层可在缓冲层上形成。在显示器中，缓冲层可在显示器覆盖层的内表面上的图案化氧化铟锡层或其他透明导电层的内表面上形成。该缓冲层可用于将粘合剂层耦接到透明导电层。可使用粘合剂层将像素阵列或其他显示器结构耦接到显示器覆盖层。
附图说明
图1是根据一个实施方案的例示性电子设备的透视图。
图2是根据一个实施方案的例示性电子设备的横截面侧视图。
图3是根据一个实施方案的层诸如具有缓冲层和附加层的玻璃层的横截面侧视图。
图4是根据一个实施方案的例示性显示器覆盖层和相关联的缓冲层和其他层的横截面侧视图。
具体实施方式
电子设备可设置有其上形成有涂层的结构。例如，显示器覆盖层、外壳壁、光学窗、按钮和其他结构可由玻璃层和/或其上形成有涂层的其他材料形成。这些层上的涂层可包括装饰性修饰结构、阻挡光线并且提供具有期望外观的表面的毯式涂层，以及/或者形成徽标、文本或其他视觉元素的图案化涂层。
涂层可使用物理气相沉积(PVD)技术或其他沉积技术沉积，并且可包括电介质、金属和/或半导体。在一些构造中，涂层可包括子层，诸如形成薄膜干涉滤光器(例如，充当完全反射或部分反射镜面的滤光器、将期望的颜色赋予基底的滤光器等)且具有交替的高折射率值和低折射率值的电介质层叠堆。
存在将物理气相沉积涂层沉积到基底诸如玻璃层上可能产生基底中应力过度的风险。为了避免应力引起的损坏，可在基底与物理气相沉积涂层之间形成缓冲层。
如果不小心，缓冲层有时可能无法令人满意地工作。例如，缓冲层可能不利地影响重叠涂层的外观(例如，通过将不期望的波浪状或其他不期望的属性赋予涂层)。由于热膨胀系数不匹配和缺乏粘附性的问题，缓冲层有时也可能允许重叠的物理气相沉积涂层分层。
为了解决这些问题，用于涂层诸如物理气相沉积涂层的缓冲层可包括增强缓冲层性能的材料。例如，缓冲层可由具有嵌入颗粒的聚合物形成。颗粒可有助于使缓冲层的热膨胀系数与重叠涂层的热膨胀系数相匹配，并且可增强粘附性。缓冲层的聚合物还可包括促粘添加剂。利用这种方法，可提供具有增强性能和可靠性的用于结构诸如电子设备中的玻璃层和其他层的涂层。
图1示出了例示性电子设备。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(例如，具有腕带的手表)、挂式设备、耳机或听筒设备、嵌入眼镜中的设备或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安装在信息亭或汽车中的系统、实现这些设备中的两个或更多个的功能性的设备或其他电子设备。在图1的例示性构造中，设备10是便携式设备，诸如蜂窝电话、媒体播放器、平板电脑、手腕设备或其他便携式计算设备。如果需要，其他构造可用于设备10。图1的示例仅是例示性的。
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。外壳12(有时可称为壳体或壳件)可由塑料、玻璃、陶瓷、纤维复合物、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阵列、电润湿像素阵列或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(有时可称为显示器覆盖层)可由坚硬的透明材料诸如玻璃形成，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中的壁诸如背部外壳壁可由玻璃形成。
图2是包含玻璃结构的例示性设备诸如图1的设备10的横截面侧视图。如图2所示，设备10可具有相对的正面和背面。显示器14可在设备10的正面上形成。外壳12可具有由设备10的相对的背面上的层24形成的背部外壳壁。外壳12的部分也可形成用于设备10的侧壁。外壳12的这些侧壁部分可由材料诸如前部玻璃层和/或后部玻璃层的金属部分或整体部分等形成。
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，形成像素阵列的显示层，该像素阵列在设备10的正面上为用户呈现图像)。显示模块18可为液晶显示器结构、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(有时可称为像素阵列)可呈现通过显示器覆盖层16可见的图像。用于设备10的外壳的背部可由玻璃结构形成(例如，层24可为玻璃层)。层24的厚度可为0.2mm至5mm、至少0.05mm、至少0.1mm、至少0.2mm、至少0.5mm、至少0.75mm、小于1mm、小于2mm或其他合适的厚度。如果需要，可将金属板或其他增强结构层压到层24的内表面，以增加强度。可将设备10中的内部部件诸如部件22(例如，电子部件诸如集成电路、传感器等)安装到一个或多个基底诸如设备10的内部中的印刷电路20上。
层16中的无效边界区域、层16的其他部分以及设备10中的其他玻璃结构的部分诸如部分或全部玻璃层24可用涂层和其他结构覆盖。在一些布置中，涂层可主要用于阻挡光线(例如，以隐藏内部设备结构以免被看到)。例如，毯式涂层可在玻璃层24的内表面上形成，以隐藏内部部件以免被用户诸如正沿方向28观看设备10的观看者26看到。在其他布置中，图案化涂层可用于形成文本、徽标、修饰和/或其他可见图案。在其他布置中，透明涂层诸如图案化氧化铟锡涂层或其他透明导电层可用于形成设备部件(例如，在显示器覆盖层的内表面上由氧化铟锡焊盘的阵列形成的二维触摸传感器等)。
图3示出了具有涂层的设备10的例示性部分的横截面侧视图。在图3的示例中，涂层36和可选的附加涂层诸如涂层38已经在玻璃基底30的内(面向内部的)表面上形成。玻璃基底可为例如图2的显示器覆盖层16、背部外壳壁玻璃层24和/或设备10中的其他玻璃结构(例如，用于光学部件的透明玻璃窗口)的一部分。用于设备10中的玻璃结构的涂层诸如涂层36(和可选的涂层38)可为黑色或其他中性颜色，或者可具有非黑色(非中性)颜色(例如，蓝色、红色、黄色、金色、玫瑰金色、红紫色、粉红色等)。在一些构造中，用于设备10中的玻璃结构的一些或全部涂层诸如涂层36(和可选的层38)可为闪亮的(例如，表现出具有至少50％、至少80％、至少95％、小于99.99％的反射率或其他合适的反射率的镜面状反射表面)。
在图3的示例中，涂层36和38已经在玻璃层30的内表面(面向设备10和外壳12的内部)上形成，以在从设备10的外部沿方向28通过玻璃层30观看时将期望的外观赋予设备10。如果需要，可使用其中层36(和层38，如果需要)在玻璃层30的相对外表面上形成的构造。一般来讲，层30上的一个或多个涂层可用于形成防反射层、部分反射层、光线阻挡滤光器、滤色器层、防刮擦涂层、防污涂层、纹理化涂层、图案化电极涂层、多功能涂层和/或其他涂层。
层30上的涂层诸如涂层36和38以及/或者设备10中的其他玻璃结构上的涂层可由金属、半导体和/或电介质形成。用于涂层的电介质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(例如，氧化硅、金属氧化物诸如氧化铝等)、氮化物层和/或其他无机电介质材料。在期望闪亮外观的布置中，具有高反射率的金属涂层或具有电介质层(例如，交替的较高折射率值和较低折射率值的电介质层叠堆)的薄膜干涉滤光器可被构造成充当镜面涂层(反射涂层)。如果需要，涂层36可为由将期望的颜色赋予设备10和/或阻挡红外线的无机电介质层叠堆形成的薄膜干涉滤光器。如果需要，一个或多个油墨涂层(例如，涂层38中的层)可在玻璃层30上形成(例如，以提供期望的颜色、不透明度等)。
在图3的例示性构造中，玻璃层30可为例如外壳12中的窗口、显示器覆盖层16、由层24形成的背部外壳壁和/或其他基底层。一般来讲，玻璃层基底可为不透明的或透明的，可具有低雾度，可具有高雾度，并且/或者可具有其他光学特性。在图3的示例中，其中观看者26正通过玻璃层30观看层36，玻璃层30是透明的并且可具有低雾度。
如图3所示，缓冲层32可在涂层36与玻璃层30之间且在玻璃层30上形成。层32可例如具有直接接触并粘附到玻璃层30的内表面30'的第一(外)表面，并且可具有直接接触并粘附到层36的外表面36'的相对第二(内)表面。层32的厚度可为1微米至3微米、至少0.5微米、至少1微米、小于4微米或其他合适的厚度。
缓冲层32可包括粘结剂材料，诸如具有嵌入透明无机填料颗粒34的聚合物50。聚合物50可为透明聚合物，诸如丙烯酸-聚酯混合物(例如，包含丙烯酸且包含聚酯的聚合物)。如果需要，其他聚合物材料诸如环氧树脂、聚酯等可用于聚合物50。
聚合物50可包括促粘添加剂，诸如硅氧烷(例如，在聚合物50中的丙烯酸链末端处形成SiOR基团的添加剂)。例如，聚合物50可为光致抗蚀剂，诸如混合丙烯酸酯/硅氧烷聚合物。促粘添加剂(硅氧烷)有助于在玻璃层30中形成聚合物50与氧化硅之间的粘结，从而增强表面30'处缓冲层32与玻璃层30之间的粘附性。聚合物50可具有与涂层36化学键合的极性基团，从而增强表面36'处的粘附性。涂层36还可表现出对无机颗粒34材料的良好粘附性，因此包括颗粒34还可增强与涂层36的粘附性。
颗粒34(有时可称为纳米颗粒)可具有10nm至15nm、10nm至50nm、至少7nm、至少10nm、小于15nm、小于60nm、小于100nm的直径或其他合适的直径。为了有助于使缓冲层的热膨胀系数与层30的热膨胀系数相匹配，从而有助于防止层36分层，颗粒34可由热膨胀系数与层30的热膨胀系数相匹配的材料诸如氧化硅(二氧化硅)形成。如果需要，可使用其他类型的颗粒(例如，其他透明无机电介质颗粒)。还可通过在聚合物50中使用丙烯酸单体来控制(例如，降低)层32的热膨胀系数，所述聚合物在层32中形成高度交联的网络。可使用任何合适的沉积技术(例如，喷墨印刷)来沉积层32。
层32可具有5GPa至10GPa、至少5GPa、小于15GPa、8.4GPa的杨氏模量(弹性模量)或其他合适的杨氏模量。层32的硬度可为300MPa至500MPa、至少350MPa、小于450MPa、410MPa或其他合适的硬度。层32的热膨胀系数可为200至270*10-6/C、至少100*10-6/C、小于400*10-6/C或其他合适的值。
层38可由一个或多个子层诸如层38'形成。层38'可在层36的内表面上形成以调节层36的外观。例如，层36可为部分透光的，并且因此可具有可通过调节层38'中的一个或多个的颜色来(至少部分地)调节的颜色。层38'可包括任何合适的涂层材料。在一个例示性构造中，层38'可包括一个或多个油墨层。例如，层38可具有在涂层36上形成的第一层诸如第一有色油墨层(例如，深灰色油墨层、浅灰色油墨层、实心非中性有色油墨层等)，可具有第二层诸如第二有色油墨层(例如，深灰色油墨层、浅灰色油墨层、实心非中性有色油墨层等)，可具有第三层诸如不透明层(例如，由金属、黑色油墨等形成的光学致密层)，并且可具有附加层诸如一个或两个耐胶层、透明涂层(例如，被优化用于粘附到粘合剂的透明涂层)和粘合剂层(例如，将层38附接到外壳框架的粘合剂层)。在这种例示性构造中使用两个有色油墨层可有助于减少针孔。如果需要，可使用用于层38的其他构造。
在图4的例示性布置中，缓冲层32充当涂层42与粘合剂层40之间的缓冲。涂层42可在层44的内表面上形成。层44可为显示器覆盖层诸如图2的层16。层42可为图案化氧化铟锡层(例如，通过物理气相沉积法在层42的内表面42'上沉积的层)。层40可为用于将像素阵列14P附接到缓冲层32(并且因此附接到层42和44)的粘合剂层。像素阵列14PA可为液晶显示层、有机发光二极管层或其他像素阵列诸如图2的像素阵列(显示模块)18，该像素阵列具有用于通过层44为观看者25显示图像的可单独调节的像素46阵列。在这种类型的布置中，层42可被图案化以形成用于触摸传感器的透明导电电极阵列(例如，显示器覆盖层的内表面上的电容性触摸传感器电极阵列)。
一般来讲，缓冲层32可用于其中无机PVD层或使用其他合适的技术沉积的层被耦接到另一层(例如，耦接到玻璃层、耦接到粘合剂层等)的任何合适构造中。前述构造仅是例示性的。
根据一个实施方案，提供了一种电子设备，该电子设备包括具有内部的外壳、内部中的电子部件、具有表面的无机材料层以及与表面接触的缓冲层，缓冲层包括具有嵌入颗粒的聚合物。
根据另一个实施方案，外壳包括具有表面的玻璃层，缓冲层具有相对的第一表面和第二表面，并且第一表面与无机材料层的表面接触，并且第二表面与玻璃层的表面接触。
根据另一个实施方案，电子设备包括聚合物中被构造成增强缓冲层与玻璃层之间的粘附性的促粘添加剂。
根据另一个实施方案，促粘添加剂包括硅氧烷。
根据另一个实施方案，嵌入颗粒包括氧化硅颗粒。
根据另一个实施方案，无机材料层包括电介质层，并且电子设备包括由包括无机材料层的无机电介质层叠堆形成的薄膜干涉滤光器。
根据另一个实施方案，无机材料层包括与缓冲层接触的金属层。
根据另一个实施方案，无机材料层具有背离内部的外表面和面向内部的相对的内表面，并且电子设备包括无机材料层的内表面上的至少一个油墨层。
根据另一个实施方案，嵌入颗粒包括无机颗粒。
根据另一个实施方案，嵌入颗粒为透明的。
根据另一个实施方案，嵌入颗粒包括氧化硅颗粒。
根据另一个实施方案，聚合物包括丙烯酸聚酯混合物。
根据另一个实施方案，电子设备包括具有显示器覆盖层的显示器，并且无机材料层为显示器覆盖层上的涂层。
根据另一个实施方案，无机材料层包括透明导电层。
根据另一个实施方案，透明导电层被构造成形成电容性触摸传感器电极阵列，并且透明导电层包括氧化铟锡。
根据另一个实施方案，电子设备包括与缓冲层接触的粘合剂层。
根据另一个实施方案，电子设备包括像素阵列，粘合剂层将像素阵列附接到无机层。
根据一个实施方案，提供了一种具有相对的正面和背面并且具有内部的电子设备，该电子设备包括正面上的显示器、在背面上形成外壳壁的玻璃层、在面向内部的玻璃层上的缓冲层以及无机涂层，缓冲层包括具有嵌入颗粒的聚合物层，具有接触玻璃层的第一表面，并且具有接触无机涂层的相对的第二表面。
根据另一个实施方案，电子设备包括薄膜干涉滤光器，无机涂层包括薄膜干涉滤光器中的电介质层叠堆中的电介质层，并且聚合物层包括硅氧烷促粘添加剂。
根据一个实施方案，提供了一种装置，该装置包括玻璃层、缓冲层、具有不同折射率的至少两个无机电介质层叠堆以及叠堆上的油墨层，缓冲层包括具有嵌入二氧化硅颗粒的聚合物层，缓冲层具有接触玻璃层的第一表面，并且缓冲层具有接触至少两个无机电介质层叠堆的相对的第二表面。
前述内容仅为示例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。

Claims (19)

1.一种具有内部和外部的电子设备，所述电子设备包括：
形成外部表面的透明层，其中所述透明层具有面向外部的第一表面和面向内部的相对的第二表面；
在所述透明层的第二表面上的缓冲层；
至少一个无机层，其中所述至少一个无机层具有下表面和相对的上表面，其中所述至少一个无机层的整个下表面直接在所述缓冲层上，以及其中所述缓冲层插置在所述至少一个无机层和所述透明层之间；以及
在所述至少一个无机层上的至少一个油墨层，其中所述至少一个油墨层直接在所述至少一个无机层的所述上表面上。
2.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述缓冲层包括粘结剂材料和嵌入在所述粘结剂材料中的无机填料颗粒。
3.根据权利要求2所述的电子设备，其中所述透明层为玻璃层，其中所述无机填料颗粒为透明纳米颗粒，并且其中所述粘结剂材料包括丙烯酸聚酯混合物。
4.根据权利要求3所述的电子设备，其中所述粘结剂材料包括硅氧烷促进添加剂，并且其中所述纳米颗粒包括氧化硅纳米颗粒。
5.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述至少一个无机层包括具有交替的较高折射率值和较低折射率值的电介质层的叠堆。
6.根据权利要求5所述的电子设备，其中所述至少一个油墨层包括多个油墨层，并且其中所述多个油墨层中的最下油墨层与所述电介质层的叠堆中的最上电介质层直接接触。
7.根据权利要求6所述的电子设备，其中所述缓冲层具有相对的第一表面和第二表面，其中所述缓冲层的第一表面在所述透明层的第二表面上，并且其中所述第二表面与所述电介质层的叠堆中的最下电介质层直接接触。
8.根据权利要求1所述的电子设备，还包括具有覆盖玻璃的显示器，所述覆盖玻璃形成与由所述透明层形成的外部表面相对的附加外部表面。
9.一种具有相对的正面和背面并且具有内部的电子设备，所述电子设备包括：
在所述正面上的显示器；
在所述背面上的玻璃层；
在所述玻璃层上的面向内部的缓冲层；
直接在所述缓冲层上的金属层，其中所述缓冲层插置在所述金属层和所述玻璃层之间，其中所述金属层具有相对的第一表面和第二表面，其中所述第一表面与所述缓冲层直接接触，并且其中所述金属层的第一表面直接在所述缓冲层上；以及
直接在所述金属层的第二表面上的至少一个油墨层。
10.根据权利要求9所述的电子设备，其中所述金属层包括选自由以下组成的组的金属：不锈钢、铝和钛。
11.根据权利要求10所述的电子设备，其中所述缓冲层包括无机嵌入颗粒和促粘添加剂。
12.根据权利要求10所述的电子设备，其中所述至少一个油墨层包括多个油墨层，并且其中所述多个油墨层中的最下油墨层与所述金属层直接接触。
13.根据权利要求10所述的电子设备，其中所述缓冲层直接在所述玻璃层上，并且其中所述金属层是直接在所述缓冲层上的物理气相沉积层。
14.根据权利要求9所述的电子设备，还包括：
外壳，所述外壳具有分别形成所述正面和所述背面的第一表面和第二表面，其中所述玻璃层形成所述外壳的第二表面，并且其中所述显示器在前表面处安装在所述外壳中。
15.一种具有内部和外部的电子设备，所述电子设备包括：
将所述内部与所述外部分开的玻璃层；
直接在所述玻璃层上的缓冲层，其中所述缓冲层包括具有嵌入氧化硅颗粒的聚合物层，其中所述缓冲层具有相对的第一表面和第二表面，并且其中所述第一表面接触所述玻璃层；
至少两个无机电介质层的叠堆，其中所述叠堆具有下表面和相对的上表面，其中整个下表面与缓冲层接触，并且其中所述叠堆的整个下表面直接在所述缓冲层的第二表面上；以及
所述叠堆上的多个油墨层，其中所述叠堆插置在所述多个油墨层与所述缓冲层之间，并且其中所述多个油墨层的最下油墨层直接在所述叠堆的所述上表面上。
16.根据权利要求15所述的电子设备，其中所述至少两个无机电介质层的叠堆包括形成薄膜干涉滤光器的具有交替的高折射率值和低折射率值的多个无机电介质层。
17.根据权利要求16所述的电子设备，其中所述玻璃层具有面向外部的第一表面和相对的第二表面，并且其中所述薄膜干涉滤光器在所述玻璃层的第二表面上形成部分反射镜面。
18.根据权利要求17所述的电子设备，其中所述多个无机电介质层是所述缓冲层上的物理气相沉积层，并且其中所述多个无机电介质层中的最下无机电介质层与所述缓冲层的第二表面直接接触。
19.根据权利要求18所述的电子设备，其中所述多个无机电介质层中的最上无机电介质层与所述多个油墨层中的最下油墨层直接接触。
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