CN212061206U

CN212061206U - 指纹识别用光学膜

Info

Publication number: CN212061206U
Application number: CN202021212438.3U
Authority: CN
Inventors: 罗羽柱; 李基旭
Original assignee: Suzhou Lemaoxing Photoelectric Co ltd
Current assignee: Suzhou Lemaoxing Photoelectric Co ltd
Priority date: 2020-06-28
Filing date: 2020-06-28
Publication date: 2020-12-01
Anticipated expiration: 2030-06-28

Abstract

公开一种使红外线透过的指纹识别用光学膜。指纹识别用光学膜可以包括：基底膜；和扩散图案层，形成在所述基底膜的一面和所述基底膜的另一面中的至少一个上。在此，所述扩散图案层可以包括大小为15nm至1000nm的多个无机粒子。

Description

指纹识别用光学膜

技术领域

本实用新型涉及指纹识别用光学膜，更详细而言涉及可实现红外线透过的指纹识别用光学膜。

背景技术

最近，智能手机、平板电脑等便携式电子设备得到了普及。这些便携式电子设备保存有使用者的地址、邮件、金融信息等个人信息，因此确保基于使用者认证的安保性很重要。

使用者认证技术正在发展为利用使用者的生物体信息的方法。在此，生物体信息例如可以是指纹、虹膜、脸部或者声音等信息。尤其是，指纹认证由于具有便利性和高的安保性，因此正在被大多数便携式电子设备采用。

识别指纹的方法中，代表性的有静电式、超声波式、光学式等。最近，在智能手机上安装有基于半导体传感器的静电式指纹识别功能，其维持不会影响设计的程度的薄且小的尺寸的同时具有高的识别率。另外，在智能手机上也安装有超声波式指纹识别功能，其测量辐射超声波后反射的超声波的到达时间来识别指纹的高度差。但是，静电式指纹传感器与光学式指纹传感器相比，一次识别的指纹区域的大小非常小，与光学式相比识别错误率高，因此安保性可能会有所下降。超声波式虽然准确性和耐久性比较好，但是制作稍微严格，在价格方面存在不利的一面。

另一方面，光学式指纹识别方式保证高的可靠性且耐久性出色，因此被各种电子设备采用。光学式指纹识别方法可分为：所谓的散射方式，其检测从与装置的透明的指纹接触部直接接触的指纹的嵴(ridge)部分散射的光；和所谓的全反射方式，其检测从与指纹的谷(valley)部分对应的指纹接触部的表面全反射的光。

如智能手机这样的小型电子设备的背光单元具备各种光学膜，因此红外线很难透过。由此，很难适用利用红外线的光学式指纹识别方式。

实用新型内容

本实用新型用于解决上述的问题，其目的在于，提供一种在如智能手机这样的小型电子设备中也能使红外线顺利透过来实现利用红外线的光学指纹认证的指纹识别用光学膜。

本实用新型的一实施例涉及的使红外线(infrared)透过的指纹识别用光学膜可以包括：基底膜；和扩散图案层，形成在所述基底膜的一面和所述基底膜另一面中的至少一个上。在此，所述扩散图案层可以包括大小为15nm至1000nm的多个无机粒子。

(实用新型的效果)

根据本实用新型的各实施例，指纹识别用光学膜可以使红外线顺利透过。

根据本实用新型的各实施例，指纹识别用光学膜可以在如智能手机这样的小型电子设备的屏幕上实现指纹识别，从而可以简化智能手机的显示结构且可以提高使用者的便利性。

附图说明

图1是本实用新型的一实施例涉及的背光单元的分解立体图。

图2是本实用新型的一实施例涉及的指纹识别用光学膜的剖视图。

图3表示本实用新型的一实施例涉及的按无机粒子的大小进行的红外线透过率的实验结果。

图4表示本实用新型的一实施例涉及的红外线透过路径。

图5是本实用新型的一实施例涉及的按无机粒子的大小的针对红外线透过率的柱状图。

图6表示本实用新型的一实施例涉及的无机粒子。

图7表示本实用新型的其他实施例涉及的无机粒子。

图8表示本实用新型的一实施例涉及的按雾影Hz的针对扩散图案层的红外线透过率的实验结果。

图9是本实用新型的其他实施例涉及的指纹识别用光学膜的剖视图。

图10表示本实用新型的一实施例涉及的光学指纹识别系统。

具体实施方式

以下，参照附图详细说明本实用新型的优选实施例的工作原理。另外，在说明针对实用新型的实施例时，在判断为相关的公知功能或者对构成的具体说明有可能影响本公开的主旨的情况下，省略对其的详细说明。此外，在以下所使用的用语是考虑在本实用新型中的功能而定义的用语，其可以根据使用者、运用者的意图或者惯例等而不同。因此，应当基于在整个本说明书中的内容及与其相应的功能来解释所使用的用语的定义。

以下说明的本实用新型的各实施例涉及的指纹识别用光学膜可以适用于各种形态的液晶显示装置(LCD(liquid crystal display)装置)的背光单元。但是，本实用新型的各实施例涉及的指纹识别用光学膜当然也可以单独使用，或者可以在液晶显示装置以外的各种装置中包括于提供背光单元的手段中来使用。

图1是本实用新型的一实施例涉及的背光单元的分解立体图。

通常，液晶显示装置与以往的阴极射线管(CRT)方式不同，需要向整个画面提供均匀的光的背光单元10。背光单元10可以设置在液晶面板的后方以便向液晶面板照射光。

背光单元10包括光源11、反射板12、导光板13、光学膜14和反射偏振片15。

光源11辐射光。光源11可以由辐射光的发光体构成。光源11可以在导光板13的侧部发光，并朝向导光板13的方向传递光。从光源11辐射的光照射至液晶面板的背面，从而可实现能够识别的图像。

作为一例，光源11可以是冷阴极荧光灯管(cold cathode fluorescent lamp：CCFL)、外部电极荧光灯管(external electrode fluorescent lamp)和发光二极管(lightemitting diode：LED，以下称为LED)中的一个。

光源11根据排列结构划分为边缘型(edge type)和直下型(direct type)，直下型与边缘型相比可实现分区驱动且可以实现比边缘型更加细致的图像。

反射板12配置在导光板13的后方，将射出到导光板13的后方的光反射到导光板13来使其入射，从而将光的损失最小化。

导光板13将通过光源11和反射板12入射的光变换为面光源的形态。

光学膜14使光扩散。在此，光学膜14可以被定义为指纹识别用。作为一例，光学膜14可以根据入射的光的波长，以光不会泄漏到外部的方式使光透过。例如，光学膜14可以使可见光(约380nm至770nm)的透过率和红外线(约780nm以上)的透过率不同。根据本实用新型的一实施例，光学膜14形成为红外线的透过率高于可见光的透过率，使得可以实现能够适用于基于红外线的指纹识别系统。

反射偏振片15设置在光学膜14的上部，起到对于从下部入射的光，使一部分偏振光透过并使其他偏振光反射到下部来使光再次循环的作用。作为一例，反射偏振片15可以使P偏振光透过并反射S偏振光。

包括于上述的背光单元10中的构成当然可以由各种组合来实现。例如，背光单元10可以是光源11、反射板12、导光板13、光学膜14和反射偏振片15中的一部分被省略或者还包括追加的构成。

作为一例，背光单元10还可以包括棱镜片。棱镜片配置在导光板13的上部或者光学膜14的上部，将从导光板13或者光学膜14传递的光聚光并使其移动到上部。例如，棱镜片可以由两枚接合结构形成，也可以配置单个或者多个反棱镜来在内部对所传递的光进行全反射，从而将其折射到上部。

以下，参照图，详细说明光学膜14的各实施例。以下，对于与上述的光学膜14重复的构成，为了便于说明而省略详细说明。

参照图2，指纹识别用光学膜200包括基底膜210、扩散图案层(220、230)。在此，扩散图案层(220、230)可以分为第一扩散图案层220和第二扩散图案层230来进行定义。

基底膜210是使从下部传递的光容易透过的透光性膜。基底膜210例如可以是PET、PC、PP等材质。

另外，基底膜210可以支承扩散图案层(220、230)。例如，基底膜210可以在一面配置第一扩散图案层220，或者在另一面配置第二扩散图案层230，或者在一面和另一面配置第一扩散图案层220和第二扩散图案层230。

扩散图案层(220、230)例如可以使从上述的导光板13入射的光均匀地散射或者扩散。作为一例，扩散图案层(220、230)可以涂布添加有多个无机粒子或者光扩散剂珠子(beads)的固化树脂溶液来引发光的扩散。作为一例，无机粒子可以定义为包括Ti、Zr、Ce、Sn、Si、Cu、Zn、Al、Sr、Ba和Ca中的一种和氧的化合物。或者，无机粒子可以定义为单一元素与氧之间的单一结合或多种元素与氧结合的化合物。作为一例，固化树脂溶液可以选择氨酯丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯、丙烯酸酯和自由基生成单体中的至少一种来定义为单独的溶液或者混合的溶液。

另一方面，在扩散图案层(220、230)的一面可以配置多个无机粒子。具体而言，在扩散图案层(220、230)的表面可以分散有多个无机粒子，从而配置成多个无机离子被粘接或者向外部突出。

所述无机粒子引发光的扩散，因此会减小光的透过率。此时，在本实用新型中，控制所述无机粒子的大小，从而使可见光散射或者扩散，使红外线透过或者直行而透过，从而可以提高红外线的透过率或者红外线的直行透过率。由此，可以在LCD背光结构中实现利用了红外线的指纹识别。以下，参照图3来详细说明按无机粒子的大小进行的红外线透过率的实验。

在图3的实验中，指纹识别用光学膜200的大小是横向50mm且纵向50mm，指纹识别用光学膜200的扩散图案层(220、230)由氨酯丙烯酸酯系的树脂形成，包括于指纹识别用光学膜200的扩散图案层(220、230)的无机粒子是TiO₂，指纹识别用光学膜200的扩散图案层(220、230)未形成后述的微图案，向指纹识别用光学膜200照射的光源的种类是卤钨灯，从所述卤钨灯辐射的光的波段是300nm至950nm。

在图3的实验中，通过单色化装置，将从卤钨灯辐射的光分散成各成分的波长，选择性地使分散成窄带的光照射到指纹识别用光学膜200。在该情况下，光检测器通过指纹识别用光学膜200检测分散成各成分的波段的光。

定义无机粒子的总含量比率是扩散图案层(220、230)的总重量的10％。另外，在光学式指纹识别系统中利用的红外线的波长一般位于950nm的波段，因此在图3的实验中关注对于950nm波段的红外线的透过率改善结果。

此外，下述的表1示出在图3的实验中测量出的粒子大小与红外线的直行透过率的关系。如表1所示，第一实验301中无机粒子的大小是1000nm，第二实验302中无机粒子的大小是700nm，第三实验303中无机粒子的大小是300nm，第四实验304中无机粒子的大小是250nm，第五实验305中无机粒子的大小是150nm，第六实验306中无机粒子的大小是100nm，第七实验307中无机粒子的大小是50nm，第八实验308中无机粒子的大小是15nm。

【表1】

参照表1可知，测量出，第一实验301的红外线的直行透过率是30％，第二实验302的红外线的直行透过率是34％，第三实验303的红外线的直行透过率是37％，第四实验304的红外线的直行透过率是43％，第五实验305的红外线的直行透过率是46％，第六实验306的红外线的直行透过率是55％，第七实验307的红外线的直行透过率是45％，第八实验308的红外线的直行透过率是30％。

根据上述的图3的实验结果可知随着无机粒子的大小不同，针对指纹识别用光学膜200的红外线的直行透过率不同。在此，红外线的直行透过率需要满足在光学指纹识别系统中要求的一定基准(以下，称为红外线有效透过率)，通常，红外线有效透过率被定义为30％以上。

例如，参照图4，从红外线光源41辐射的红外线一次透过光学膜42(过程A)之后，被指纹44反射，从而二次透过光学膜41(过程B)，然后被红外线传感器43接收。在此，红外线有效透过率需要考虑两次透过过程A和B。在该情况下，红外线有效透过率可以考虑两次透过过程A和B来决定为30％以上。

以下，参照图5，基于红外线有效透过率30％来分析上述的图3的实验结果。

参照图5，包括于扩散图案层(220、230)的无机粒子的大小为100nm(第六实验306)时，实现最高的直行透过率，所述无机粒子的大小大于或者小于100nm时，直行透过率逐渐减小。尤其是，在无机粒子的大小为15nm的情况下(第八实验308)，直行透过率减小至30％，在无机粒子的大小为1000nm的情况下(第一实验301)，直行透过率减小至30％。因此，包括于指纹识别用光学膜200的无机粒子的大小小于15nm的情况以及超过1000nm的情况下，红外线的直行透过率在上述的作为红外线有效透过率的30％以下，因此所述指纹识别用光学膜200很难被用作红外线透过用。相反，在所述无机粒子的大小为15nm至1000nm的情况下，在光学式指纹识别系统中利用的950nm波段的红外线的透过率是作为红外线有效透过率的30％以上，因此所述指纹识别用光学膜200可以被用作红外线透过用。

其结果，在所述无机粒子的大小为15nm至1000nm的情况下，红外线可以最有效地透过所述指纹识别用光学膜200。

可以以各种方式定义上述的无机粒子的大小。作为一例，参照图6，在无机粒子为椭圆形的情况下，无机粒子的大小可以定义为长半径C与短半径D的平均值。作为其他例，参照图7，在无机粒子为不规则形的情况下，无机粒子的大小可以定义为虚拟的椭圆形710的长半径E与短半径F的平均值。

如上所述，由于利用长半径C、E与短半径D、F的平均，因此所述无机粒子的形状可以多样地形成为多边形和不规则的形状。

另一方面，参照图2，在包括于第一扩散图案层220和第二扩散图案层230的扩散图案222的一面配置有微图案层222-1。在此，扩散图案222由凸图案层形成，但是可以多样地实现为凹图案层以及组合了凸图案层与凹图案层的图案层等。另外，在微图案层222-1以与上述的无机粒子的大小相同或者类似的大小形成的情况下，可以使红外线的直行透过率急剧上升。作为一例，微图案层222-1可以形成为15nm至1000nm的大小。在此，微图案层222-1的大小可以以微图案层的图案突起的大小来进行定义，可以在扩散图案222的表面形成微图案层的图案突起。

在此，在组合所述无机粒子和微图案层222-1的情况下，可以更有效地提高红外线的直行透过率。另外，根据设计，微图案层222-1也可以仅形成在第一扩散图案层220和第二扩散图案层230中的任一个中。由此，可以根据情况来适当控制可见光的扩散效率和红外线的直行透过率。

作为一例，微图案层222-1可以仅形成在第一扩散图案层220中与指纹的位置对应的区域以及第二扩散图案层230中与指纹的位置对应的区域。

图8表示本实用新型的一实施例涉及的按雾影Hz的针对扩散图案层的红外线透过率的实验结果。在此，雾影(Haze)或者雾影特性可以定义为光通过透明的介质时光根据介质的固有特性扩散而表现出不透明的现象(例如，阴的现象)的情况。

这种雾影值可以通过扩散图案层(220、230)的图案与无机粒子和微图案层222-1的组合来实现。

在图8的实验中，实验1(801)中，由凹图案形成的扩散图案层(220、230)的雾影值是15％且包括TiO₂，实验2(802)中，由凸图案形成的扩散图案层(220、230)的雾影值是25％且包括TiO₂，实验3(803)中，由平坦花纹图案形成的扩散图案层(220、230)的雾影值是60％且包括TiO₂，实验4(804)中，由凹图案形成的扩散图案层(220、230)的雾影值是90％且包括TiO₂，在实验5(805)中，由凸图案形成的扩散图案层(220、230)的雾影值是90％且不包括TiO₂，在实验6(806)中，由凸图案形成的扩散图案层(220、230)的雾影值是90％且包括TiO₂。

根据上述的图8的实验可知，扩散图案层(220、230)的雾影值为15％至60％时的红外线透过率与雾影值为15％至60％的情况以外的红外线透过率相比比较剧增。尤其是，可以确认出，扩散图案层(220、230)与凹图案、凸图案、平坦花纹图案等无关地，红外线透过率随着雾影值而得到提高。

另外，在雾影值为15％至60％的情况以外的情况下，与扩散图案层(220、230)的图案形状和无机粒子的有无无关地，红外线透过率显著减小。因此，在将扩散图案层(220、230)的雾影值控制为15％至60％的情况下，红外线可以最有效地透过，在雾影值为15％至60％以外的情况下，与无机粒子的有无以及扩散图案层(220、230)的图案形状无关地，红外线透过率显著下降，因此很难用作指纹识别用。

通过如上所述的实验可以确认出，在指纹识别用光学膜200形成为扩散图案层(220、230)包括无机粒子的同时具有15％至60％的雾影值的情况下，红外线的直行透过率急剧上升。在此，扩散图案层(220、230)可以多样地形成为如图2中说明的那样仅形成有扩散图案222或者除了扩散图案222外还形成有微图案层222-1的结构等。

以下，为了便于说明，省略对于与上述的指纹识别用光学膜200重复的内容的详细说明。

参照图9，指纹识别用光学膜900包括基底膜910、扩散图案层(920、930)。在此，扩散图案层(920、930)可以分成第一扩散图案层920和第二扩散图案层930来进行定义。

在此，可以由平坦花纹图案层定义扩散图案层(920、930)。扩散图案层(920、930)可以包括多个无机粒子921。另外，可以在扩散图案层(920、930)的一面形成微图案层922。在此，在微图案层922以与多个无机粒子921的大小相同或者相似的大小形成的情况下，可以使红外线的直行透过率急剧上升。

图10表示本实用新型的一实施例涉及的光学指纹识别系统。

参照图10，光学指纹识别系统1000可以包括红外线光源1010、图像传感器1020、反射装置1030和光学膜1040。

红外线光源1010可以辐射红外线LED光(光路径是G和H)。作为一例，红外线光源1010可以照射波长为950nm的红外线。红外线的波长相对长，因此光的损失小，且漫反射少，因此可以从图像传感器1020获得鲜明的图像。

图像传感器1020感应指纹图像。图像传感器1020将被指纹反射的红外线变换成电信号来存储。作为一例，图像传感器1020可以是CCD(charge coupled device)或者CMOS(complementary metal-oxide semiconductor)。

反射装置1030可以使红外线折射。作为一例，反射装置1030使从红外线光源1010辐射的红外线折射，或者使被指纹反射的红外线折射。作为一例，反射装置1030可以包括至少一个棱镜、分束器(Beam splitter)等对光的方向就行折射的各种应用。

在此，反射装置1030可以形成于在图1中说明的反射板12的下部。另外，反射装置1030也可以由使可见光透过的材质形成而形成在反射板12的上部。

光学膜1040可以被定义为上述的指纹识别用光学膜200、900。

上述的根据本实用新型的各实施例，指纹识别用光学膜200、900、1040可以使红外线顺利透过。另外，指纹识别用光学膜200、900、1040能够在如智能手机这样的小型电子设备的屏幕上实现指纹识别，从而可以简化智能手机的显示结构并提高使用者的便利性。

以上，图示并说明了本实用新型的各实施例，但是本领域技术人员应当能够理解在不超出权利要求书及其等同物定义的本实施例的思想以及范围的情况下，可以对方式以及细节进行各种变更。

Claims

1.一种指纹识别用光学膜，使红外线透过，该指纹识别用光学膜的特征在于，包括：

基底膜；和

扩散图案层，形成在所述基底膜的一面和所述基底膜的另一面中的至少一个上，

所述扩散图案层包括大小为15nm至1000nm的多个无机粒子。

2.根据权利要求1所述的指纹识别用光学膜，其特征在于，

所述多个无机粒子的大小是所述多个无机粒子的长半径与所述多个无机粒子的短半径的平均值。

3.根据权利要求1所述的指纹识别用光学膜，其特征在于，

所述无机粒子是包括Ti、Zr、Ce、Sn、Si、Cu、Zn、Al、Sr、Ba和Ca中的一种和氧的化合物。

4.根据权利要求3所述的指纹识别用光学膜，其特征在于，

所述无机粒子是TiO₂。

5.根据权利要求1所述的指纹识别用光学膜，其特征在于，

在所述扩散图案层的一面形成有15nm至1000nm的微图案层。

6.根据权利要求5所述的指纹识别用光学膜，其特征在于，

所述扩散图案层包括:

第一扩散图案层，形成在所述基底膜的所述一面；和

第二扩散图案层，形成在所述基底膜的所述另一面，

所述微图案层形成在所述第一扩散图案层和所述第二扩散图案层中的至少一个中。

7.根据权利要求5所述的指纹识别用光学膜，其特征在于，

所述微图案层仅形成在所述扩散图案层中与指纹的位置对应的区域。

8.根据权利要求1所述的指纹识别用光学膜，其特征在于，

所述扩散图案层包括：

第一扩散图案层，形成在所述基底膜的所述一面；和

第二扩散图案层，形成在所述基底膜的所述另一面，

所述第一扩散图案层的雾影值和所述第二扩散图案层的雾影值是15％至60％。

9.根据权利要求8所述的指纹识别用光学膜，其特征在于，

所述第一扩散图案层的雾影值和所述第二扩散图案层的雾影值彼此不同。

10.根据权利要求1所述的指纹识别用光学膜，其特征在于，

所述多个无机粒子配置在所述扩散图案层的所述一面的表面且向外部突出。