CN107884852A - 光方向控制膜及其制备方法和指纹识别面板 - Google Patents

光方向控制膜及其制备方法和指纹识别面板 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种光方向控制膜，其特征在于，在垂直所述光方向控制膜的厚度方向上，所述光方向控制膜的折射率从该光方向控制膜的中部区域向两侧依次变小。本发明还提供一种光方向控制膜的制备方法和一种指纹识别面板。所述光方向控制膜能够减弱甚至消除环境光对指纹识别的影响。

Description

光方向控制膜及其制备方法和指纹识别面板
技术领域
本发明涉及指纹识别设备领域，具体地，涉及一种光方向控制膜、该光方向控制膜的制备方法和包括该光方向控制膜的指纹识别面板
背景技术
随着人们对隐私要求越来越高，指纹识别技术已经应用到了各个领域。例如，可以在显示设备上设置指纹识别模块，开机后采集使用者的指纹，当使用者的指纹与显示设备中预先存储的指纹不一致时，则无法进入操作系统。其他安全防护系统，诸如门禁、保险柜等，也设置有指纹识别模块。
现有的指纹识别模块采集指纹的方式包括如下几种：光学式采集法、电容式采集法、超声成像式采集法等。其中，由于光学式采集法具有识别范围大、成本低等优点，从而得到了广泛的应用。
在识别指纹时，指纹按压在指纹识别模块的表面，光线照射在指纹上，并由接收指纹反射的光强度，并据此对指纹进行识别。但是，由于手指的谷和手指的脊之间的反射光的光能量差别较小，有时无法对指纹进行准确的识别。
因此，如何对指纹进行准确识别成为本领域亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种光方向控制膜、该光方向控制膜的制造方法和包括该光方向控制膜的指纹识别面板。所述指纹识别面板能够准确地识别指纹。
为了实现上述目的，作为本发明的一个方面，提供一种光方向控制膜，其中，在垂直所述光方向控制膜的厚度方向上，所述光方向控制膜的折射率从该光方向控制膜的中部区域向两侧依次变小。
优选地，所述光方向控制膜的厚度在1μm至100μm之间。
优选地，所述光方向控制膜由光致聚合物制成。
作为本发明的第二个方面，提供一种指纹识别面板，所述指纹识别面板包括基板，所述基板上设置有光感单元，其中，所述指纹识别面板还包括本发明所提供的上述光方向控制膜，所述光感单元设置在所述光方向控制膜和所述基板之间，所述光感单元在所述基板上的正投影在所述光方向控制膜在所述基板上的正投影内。
优选地，所述光感单元在所述基板上的正投影与所述光方向控制膜在所述基板上的正投影重叠。
优选地，所述指纹识别面板包括多个像素单元和围绕所述像素单元的不透光区，所述光感单元设置在所述不透光区。
优选地，所述像素单元内设置有发光单元，所述不透光区设置有像素界定层，所述光感单元设置在所述像素界定层上。
优选地，所述发光单元为有机发光二极管。
优选地，所述指纹识别面板还包括保护层，所述保护层设置在所述光方向控制膜背离所述基板的表面上。
优选地，所述指纹识别面板包括多个像素单元，每个所述像素单元内均设置有发光单元，所述光感单元设置在所述像素单元内，且与所述发光单元同层设置。
作为本发明的第三个方面，提供一种光方向控制膜的制备方法，其中，所述制备方法包括：
提供光致聚合物层；
利用紫外光通过掩膜板照射所述光致聚合物层使所述光致聚合物层在光照下发生聚合，以获得光方向控制膜，从所述掩膜板的宽度方向的两侧到所述掩膜板的宽度方向的中间，所述掩膜板的透过率逐渐减，以使得所述光方向控制膜的折射率从该光方向控制膜的中部区域向两侧依次变小，且沿所述光方向控制膜的厚度方向上所述光方向控制膜的折射率均匀。
优选地，所述光方向控制膜的厚度在1μm至100μm之间。
在利用包括本发明所提供的光方向控制膜识别指纹时，可以减小甚至消除环境光对识别结果造成的不良影响，从而可以获得更准确的识别结果。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是大角度的光入射光方向控制膜时在梯度区中传播的光路图；
图2是小角度的光入射光方向控制膜时在梯度区中传播时的光路图；
图3是本发明所提供的指纹识别面板的示意图；
图4是本发明所提供的光方向控制膜的制备方法的流程图；
图5是掩膜板与光方向控制膜之间的关系示意图。
附图标记说明
110：均匀透光膜 120：光方向控制膜
200：基板 210：光感单元
220：发光单元 300：掩膜板
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
作为本发明的一个方面，提供一种光方向控制膜，在垂直所述光方向控制膜的厚度方向上，所述光方向控制膜的折射率从该光方向控制膜的中部区域向两侧依次变小。
需要指出的是，在光方向控制膜的厚度方向上，折射率是相同的。
如图1中所示，从光控制膜的边缘到光控制膜的中部，该光控制膜的折射率分别为n1、n2、n3、…、nx。其中，nx最大，n1最小。
如图1所示，当光线以较大的入射角入射时(如图1中的实心箭头所示)，首先进入光方向控制膜的边缘。由于光控制膜的边缘至光控制膜的中部折射率逐渐变化，因此，如图1所示，大角度入射的光线会照射在光控制膜中折射率不同的部分的分界面上，从而改变传播方向。如上文中所述，光控制膜的中部的折射率大于光控制膜的边缘的折射率，因此，以较大角度入射的光的传播方向逐渐趋于垂直于光方向控制膜的厚度方向。当入射光的方向彻底垂直于光方向控制膜的厚度方向时，即便照射在折射率不同的部分的分界面上，传播方向也不会发生改变，从而可以继续沿垂直于光方向控制膜的厚度方向的方向传播，直至从光方向控制膜中射出为止。
图2中示出了当入射光与光方向控制膜的厚度方向(即，图3中的竖直方向)存在较小角度时光的传播示意图。
由于入射光光与光方向控制膜的厚度方向角度较小，因此，光照射在梯度区中折射率不同的部分的分界面上时，角度超过临界角，将发生全反射。经过多次反射后，出射的光的方向平行于入射光的方向。由此可知，虽然经过了多次反射，但是光中携带的信息并没有发生变化。
本发明所提供的光方向控制膜可以用在指纹识别面板中，消除大角度环境光对识别结果的影响，下文中将对如何将光方向控制膜设置在指纹识别面板上进行详细的介绍，这里先不赘述。
在本发明中，对光方向控制膜的厚度并不做特殊的限制，作为一种优选实施方式，所述光方向控制膜的厚度在1μm至100μm之间。厚度在该范围内的光方向控制膜容易通过制造工艺实现。
在本发明中，对光方向控制膜的具体材料也没有特殊的限制例如，可以将具有不同折射率的膜条粘结在一起，获得所述光控制膜。为了便于制造，优选地，所述光方向控制膜由光致聚合物制成。下文中将对如何利用光致聚合物制成光方向控制膜进行详细的描述，这里先不赘述。
作为本发明的另一个方面，提供一种指纹识别面板，如图3所示，所述指纹识别面板包括基板200，该基板200上设置有光感单元220，其中，所述指纹识别面板还包括光方向控制膜120，其中，该光方向控制膜120为本发明所提供的上述光方向控制膜120。如图3中所示，光感单元220设置在光方向控制膜120和基板200之间，光感单元220在基板200上的正投影在光方向控制膜120在基板200上的正投影内。
当利用指纹识别面板对指纹进行识别时，指纹F覆盖指纹识别面板的表面。来自指纹识别面板的光照射在指纹F上，并由指纹F反射回指纹识别面板，光感单元200根据接收到的光确定指纹的形貌。
当指纹覆盖在指纹识别面板上时，手指周围的环境光也会照射在光方向控制膜120上，并以较大的入射角入射。此处所谓的“较大的角度”是指入射光的方向与光方向控制膜的厚度方向之间存在较大的角度。
如图2所示，当指纹周围的环境光(如图2中的实心箭头所示)通常以较大的入射角入射时，首先进入光方向控制膜的边缘。由于从光方向控制的边缘至光方向控制膜的中部折射率逐渐变化，因此，大角度入射的环境光会照射在光方向控制膜中折射率不同的部分的分界面上，从而改变传播方向。如上文中所述，光方向控制膜的中部的折射率大于光方向控制膜的边缘的折射率，因此，环境光的传播方向逐渐趋于垂直于光方向控制膜的厚度方向。当环境光的方向彻底垂直于光方向控制膜的厚度方向时，即便照射在折射率不同的部分的分界面上，传播方向也不会发生改变，从而可以继续沿垂直于光方向控制膜的厚度方向的方向传播，直至从光方向控制膜中射出为止。
由于指纹直接贴合在光方向控制膜120的表面，因此，指纹反射的光的传播方向与光方向控制膜的厚度方向基本一致，或者存在较小的夹角。当指纹反射的光与光方向控制膜的厚度方向一致时，光的传播方向不变，直接穿过光方向控制膜，并照射在光方向控制膜下方的光敏传感器上。图2中示出了当指纹反射的光与光方向控制膜的厚度方向(即，图3中的竖直方向)存在较小角度时光的传播示意图。
由于指纹反射的光与光方向控制膜的厚度方向角度较小，因此，光照射在梯度区中折射率不同的部分的分界面上时，角度超过临界角，将发生全反射。经过多次反射后，出射的光的方向平行于入射光的方向，最终照射在光感单元210上。由此可知，虽然经过了多次反射，但是光中携带的指纹信息并没有发生变化。
由此可知，利用所述指纹识别面板识别指纹时，可以在确保获得准确指纹信息的同时消除环境光对指纹识别过程造成的影响，提高指纹识别的精度。
为了进一步提高指纹识别精度，优选地，光感单元120在基板200上的正投影与光方向控制膜120在所述基板上的正投影重叠。
作为本发明的一种实施方式，指纹识别面板可以仅具有指纹识别的功能。
作为本发明的另一种优选实施方式，指纹识别面板可以兼具显示功能和指纹识别功能。在这种实施方式中，所述指纹识别面板包括多个像素单元和围绕所述像素单元的不透光区，为了不影响开口率，优选地，所述光感单元设置在所述不透光区。
在本发明所提供的指纹识别面板上，还可以包括与光方向控制膜120同层设置的均匀透光膜110，该均匀透光膜110的折射率与光方向控制膜120的边缘处的折射率相同。均匀透光膜110设置在像素单元的上方，从而不会影响像素单元的正常显示。优选地，均匀透光膜110的上表面与光方向控制膜110的上表面平齐，从而可以防止指纹覆盖在指纹识别面板上时发生变形造成识别误差。
在本发明中，对如何提供“来自指纹识别面板的光”并没有特殊的限制。作为一种优选实施方式，所述像素单元内设置有发光单元210，所述不透光区设置有像素界定层，所述光感单元设置在所述像素界定层上。
发光单元210发出的光既可以实现显示又可以用作检测指纹的光。当指纹覆盖在指纹识别面板的表面时，发光单元210发出的光照射在指纹上。
作为一种优选实施方式，发光单元210为有机发光二极管。
当然，本发明并不限于此，例如，还可以设置背光源，指纹识别面板为液晶面板。背光源发出的光透过像素单元可以照射在覆盖在指纹识别面板的指纹上。
为了防止光方向控制膜被磨损，优选地，所述指纹识别面板还包括保护层，所述保护层设置在所述光方向控制膜背离所述基板的表面上。
作为一种具体实施方式，可以利用PET材料制成所述保护层。
如图3所示，在本发明中，可以将光感单元220设置在像素单元中，且与发光单元210同层设置。
为了提高指纹识别的精度，优选地，每个像素单元中都对应设置一个光感单元220。
优选地，光感单元210的面积与发光单元210的面积相同。通过模拟实验可知，当光敏传感器的面积与有机发光二极管的面积相同时，获得的识别效果最好。
作为本发明的第三个方面，提供一种光方向控制膜的制备方法，其中，如图4和图5所示，所述制备方法包括：
在步骤S410中，提供光致聚合物层；
在步骤S420中，利用紫外光通过掩膜板300照射所述光致聚合物层使所述光致聚合物层在光照下发生聚合，以获得光方向控制膜，从所述掩膜板的宽度方向的两侧到所述掩膜板的宽度方向的中间，所述掩膜板的透过率逐渐减，以使得所述光方向控制膜的折射率从该光方向控制膜的中部区域向两侧依次变小，且沿所述光方向控制膜的厚度方向上所述光方向控制膜的折射率均匀。
利用本发明所提供的制备方法可以获得本发明所提供的上述光方向控制膜。
光致聚合物是一种透明树脂，在没有曝光的状态下呈现特定颜色，能够记录光的信息，因此，光致聚合物也可以被称之为全息记录材料。
光致聚合是以化学方法产生自由基或离子引发单体分子发生聚合的反应。
单体是光化学次级过程中的主体反应物，被初级活性种活化的单体形成单体自由基或者离子，与其他单体发生连锁聚合反应，从而导致不同的聚合物链增长。
光敏引发剂吸收波长及强度合适的光后，发生光物理过程跃迁至某一激发态，产生初级活性种(自由基或离子)。
粘结剂的作用主要是辅助成膜。
全息存储时，利用掩膜板形成非均匀的空间光场，在光强度较大的区域，光化学反应快，单体消耗速度块，从而可以获得本发明所提供的光方向控制膜。
如上文中所述，光致聚合物包括以下组份：
单体：30wt％～60wt％；
光敏引发剂：1wt％～10wt％；
粘结剂：1wt％～20wt％；
成膜剂：10wt％～40wt％。
在本申请中，单体可以是丙烯酰胺，光敏引发剂可以是1-羟基环己基苯基甲酮，粘结剂可以是基丙烯酸酯，成膜剂可以是甲基丙烯酸甲酯。
作为本发明的一种优选实施方式，所述光方向控制膜的厚度在1μm至100μm之间。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种光方向控制膜，其特征在于，在垂直所述光方向控制膜的厚度方向上，所述光方向控制膜的折射率从该光方向控制膜的中部区域向两侧依次变小。
2.根据权利要求1所述的光方向控制膜，其特征在于，所述光方向控制膜的厚度在1μm至100μm之间。
3.根据权利要求1或2所述的光方向控制膜，其特征在于，所述光方向控制膜由光致聚合物制成。
4.一种指纹识别面板，所述指纹识别面板包括基板，所述基板上设置有光感单元，其特征在于，所述指纹识别面板还包括权利要求1至3中任意一项所述的光方向控制膜，所述光感单元设置在所述光方向控制膜和所述基板之间，所述光感单元在所述基板上的正投影在所述光方向控制膜在所述基板上的正投影内。
5.根据权利要求4所述的指纹识别面板，其特征在于，所述光感单元在所述基板上的正投影与所述光方向控制膜在所述基板上的正投影重叠。
6.根据权利要求4或5所述的指纹识别面板，其特征在于，所述指纹识别面板包括多个像素单元和围绕所述像素单元的不透光区，所述光感单元设置在所述不透光区。
7.根据权利要求6所述的指纹识别面板，其特征在于，所述像素单元内设置有发光单元，所述不透光区设置有像素界定层，所述光感单元设置在所述像素界定层上。
8.根据权利要求7所述的指纹识别面板，其特征在于，所述发光单元为有机发光二极管。
9.根据权利要求4或5所述的指纹识别面板，其特征在于，所述指纹识别面板还包括保护层，所述保护层设置在所述光方向控制膜背离所述基板的表面上。
10.根据权利要求4或5所述的指纹识别面板，其特征在于，所述指纹识别面板包括多个像素单元，每个所述像素单元内均设置有发光单元，所述光感单元设置在所述像素单元内，且与所述发光单元同层设置。
11.一种光方向控制膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
提供光致聚合物层；
利用紫外光通过掩膜板照射所述光致聚合物层使所述光致聚合物层在光照下发生聚合，以获得光方向控制膜，从所述掩膜板的宽度方向的两侧到所述掩膜板的宽度方向的中间，所述掩膜板的透过率逐渐减，以使得所述光方向控制膜的折射率从该光方向控制膜的中部区域向两侧依次变小，且沿所述光方向控制膜的厚度方向上所述光方向控制膜的折射率均匀。
12.根据权利要求11所述的制备方法，其特征在于，所述光方向控制膜的厚度在1μm至100μm之间。
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