CN212061207U

CN212061207U - 指纹识别用光学膜

Info

Publication number: CN212061207U
Application number: CN202021212483.9U
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(infrared)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粘接在所述基底膜的一侧的棱镜图案层。在此，所述棱镜图案层中，可以以预定的间隔彼此平行地配置多个棱镜来形成使所述红外线透过的线(line)图案，将所述多个棱镜的突出方向配置成与光源对置。

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识别的安保性很重要。

使用者识别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，指纹识别由于具有便利性和高的安保性，因此正在被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；和棱镜图案层，与所述基底膜的一侧粘接。在此，所述棱镜图案层中，可以以预定的间隔彼此平行地配置多个棱镜来形成使所述红外线透过的线(line)图案，并且配置成所述多个棱镜的突出方向与光源对置。

(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，从而能够简化智能手机的显示结构且能够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光学膜的立体图。

图3是本实用新型的一实施例涉及的光学膜的性能实验配置图。

图4表示本实用新型的一实施例涉及的棱镜片的性能实验结果。

图5表示本实用新型的其他实施例涉及的棱镜片的性能实验结果。

图6表示本实用新型的一实施例涉及的光学指纹识别系统。

图7表示本实用新型的其他实施例涉及的光学指纹识别系统。

图8表示本实用新型又一实施例涉及的光学指纹识别系统。

图9表示本实用新型又一实施例涉及的光学指纹识别系统。

(符号说明)

光学膜：14、20、33、640、740、840、940；

基底膜：14-1、21、33-2、641、741、841、941；

棱镜图案层：14-2、22、33-1、642、742、842、942；

光学指纹识别系统：60、70、80、90；

红外线光源：610、710、810、910。

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，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配置在导光板13的上部，并将从导光板13传递的光聚光来使其移动至上部。在光学膜14配置有多个反棱镜，从而在内部对所传递的光进行全反射来将其折射到上部。

光学膜14可以包括基底膜14-1和棱镜图案层14-2。

基底膜14-1支承棱镜图案层14-2。

作为一例，基底膜14-1可以是容易使从下部传递的光透过的透光性膜。在该情况下，基底膜14-1例如可以是PET、PC、PP等材质。

作为其他例，基底膜14-1可以是反射偏振片14-1。在该情况下，反射偏振片14-1起到对于从多个棱镜14-2聚光的光使一部分偏振光透过并将其他偏振光反射到下部来使光再次循环的作用。例如，反射偏振片14-1可以使P偏振光透过并反射S偏振光。

在此，通过层叠折射率彼此不同的多个阵列来构成反射偏振片14-1。作为一例，可以层叠数十、数百或数千个彼此不同的高折射率阵列和低折射率阵列来构成反射偏振片14-1。

基底膜14-1可以与棱镜图案层14-2一体化。

棱镜图案层14-2将入射的光聚光并射出到上部。在棱镜图案层14-2可以以预定的间隔配置有多个棱镜。

作为一例，棱镜图案层14-2可以为了提高射出的光的亮度而在透光性的基底膜14-1的下部由光学图案层形成，在该光学图案层形成有具有倾斜面的三角阵列(array)形态的光学图案。

由于对反射偏振片15的说明与对上述的反射偏振片14-1的说明重复，因此省略详细的说明。在基底膜14-1由反射偏振片14-1构成的情况下，背光单元10可以包括或不包括反射偏振片15。

包括于上述的背光单元10的构成当然可以由各种组合实现。例如，背光单元10可以在光源11、反射板12、导光板13、光学膜14和反射偏振片15中省略一部分或者还包括追加的构成。

例如，背光单元10还可以包括扩散片。在此，扩散片可以使从导光板13入射的光均匀地分散。扩散片可以涂布添加有光扩散剂珠子(beads)的固化树脂(例如，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以上来单独或者混合而成)溶液，通过光扩散剂珠子引发光扩散。另外，在扩散片可以形成有均匀或者不均匀大小的形状(例如，球形)的突起图案(或者突起部)来促进光的扩散。

以下，为了便于说明，省略对于与上述的光学膜14重复构成的详细说明。

图2是本实用新型的一实施例涉及的光学膜的立体图。

参照图2，光学膜20包括基底膜21和棱镜图案层22。

基底膜21支承棱镜图案层22。

棱镜图案层22粘接在基底膜21的一侧而聚光。具体而言，棱镜图案层22可以对从光源辐射并通过了导光板的光进行聚光。作为一例，包括于棱镜图案层22的多个棱镜的顶角θ可以被设定为大于0°且小于90°。

另外，棱镜图案层22可以使红外线透过。例如，棱镜图案层22可以使由红外线光源辐射的红外线透过。在此，可以与辐射可见光的光源分开设置红外线光源。作为一例，红外线光源可以包括于后述的光学式指纹识别系统而辐射指纹识别用红外线。

棱镜图案层22可以包括以预定的间隔A彼此平行地配置的多个棱镜22-1。在此，棱镜图案层22可以被配置成多个棱镜22-1的突出方向与光源和红外线光源对置。

另外，棱镜图案层22可以形成以所述预定的间隔A作为宽度的线(line)图案。在此，线图案可以是使红外线透过的多个平面线。具体而言，线图案中的各线其宽度可以为A。一般的棱镜对红外线进行反射和折射，从而红外线透过率显著低，但是多个线图案使红外线透过，因此可以实现基于红外线的指纹识别。由此，可以实现后述的光学指纹识别系统的驱动。另外，光学膜20改善红外线很难透过的通常的棱镜图案层22来大幅提高红外线透过率，从而即使在小型化的显示装置中也能够实现光学式指纹识别。

作为一例，线图案可以在与指纹的位置对于的区域形成得比所述预定的间隔A大。根据这种本实用新型的一实施例，在与指纹位置对应的区域，可以通过形成得比预定的间隔A大的线图案来提高用于指纹识别的红外线透过率，而在与指纹位置对应的区域以外的区域，可以使线图案维持预定的间隔A来最小化光的亮度的减小和聚光效率的损失。

可以通过粘接剂在上述的基底膜21的一侧粘接棱镜图案层22的一侧。在此，粘接剂可以是压敏胶(PSA：pressure sensitive adhesive)。由此，光学膜20可以粘接基底膜21和棱镜图案层22来实现一体化。

光学膜33的性能实验包括LED光源31、导光板32、光学膜33、前表面检测器(FrontDetector)34和后表面检测器(Back Detector)35。以下，定义光学膜33的棱镜图案层的33-1多个棱镜的顶角θ是68°，多个棱镜的折射率n₁是1.50，基底膜33-2的厚度是125μm，折射率n₂是1.62(在基底膜33-2为反射偏振片的情况下折射率n₂是1.6)，棱镜间隔33-3(以下，由将棱镜间隔形成的线图案也用符号33-3来表示)是0μm、2μm、4μm、6μm中的一个。另外，为了测量，光学膜33利用了5×5mm的大小。

前表面检测器34检测由LED光源31辐射后被光学膜33聚光的光。前表面检测器34的光检测在没有配置指纹33-4的状态下执行。

后表面检测器35检测被指纹33-4反射的光。

以下，参照图4和图5来详细说明对上述的光学膜33的性能实验的实验结果。

图4公开了由前表面检测器34和后表面检测器35检测出的光的中心增益。通过前表面检测器34可以确认根据线图案33-3的间隔向上部传递的光的亮度的变化，通过后表面检测器35可以确认根据线图案33-3的间隔被指纹33-4反射而传递到下部的光的亮度的变化。

具体而言，参照图4，实验1(在图4中用符号41表示)设定成线图案33-3的间隔为0μm，定义为参考实验。在实验1(41)中，定义前表面检测器34和后表面检测器35的中心增益(Center Gain)是100％。在此，可以确认出通过后表面检测器35几乎没有光的检测。

实验2(在图4中用符号42表示)设定成线图案33-3的间隔为2μm。实验2(42)与实验1(41)相比，前表面检测器34的中心增益是99％，减少了一部分，但是后表面检测器35的中心增益是271％，显著上升。

实验3(在图4中用符号43表示)设定成线图案33-3的间隔为4μm。实验3(43)与实验1(41)相比，前表面检测器34的中心增益是98％，减少了一部分，但是后表面检测器35的中心增益是365％，显著上升。

实验4(在图4中用符号44表示)设定成线图案33-3的间隔为6μm。实验4(44)与实验1(41)相比，前表面检测器34的中心增益是98％，减少了一部分，但是后表面检测器35的中心增益是456％，显著上升。

参照图4的实验1(41)至实验4(44)，可以确认出线图案33-3的间隔越增加，传递到光学膜33的上部的光的亮度降低至非常微弱，但是被指纹33-4反射而透过光学膜33的光的检测率大幅上升。

由此，在确保线图案33-3的间隔的情况下，指纹识别率大幅上升，可以大幅降低指纹识别错误率。本实用新型的一实施例涉及的光学膜33可以提供能够在如智能手机这样的小型显示装置采用光学式指纹识别系统的方案。

图5公开了由前表面检测器34检测出的光的中心增益。在此，图5的实验条件是与图4的实验相同的条件。图5的实验结果包括线图案33-3的间隔为6um、9um和12um时的中心增益。

实验1(在图5中用符号51表示)设定了线图案33-3的间隔为6μm，定义中心增益为100％。

实验2(在图5中用符号52表示)设定成线图案33-3的间隔为9μm。实验2(52)的情况下，前表面检测器34的中心增益是54.7％，与在实验1(51)中测量出的中心增益100％相比大幅减小。

实验3(在图5中用符号53表示)设定成线图案33-3的间隔为12μm。实验3(53)的情况下，前表面检测器34的中心增益是17.3％，与在实验1(51)中测量出的中心增益100％或在实验2(52)中测量出的中心增益54.7％相比大幅减小。

参照图5的实验1(51)至实验3(53)可知，在线图案33-3的间隔超过6μm的情况下，中心增益或者中心亮度急剧下降，从而光学膜33的聚光性能大幅下降。根据这种实验结果可知，只有线图案33-3的间隔形成为在6μm以下才能将光学膜33用作聚光片，在超过6μm的情况下，正面亮度下降，因此不适合用作聚光片。

图6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6，光学指纹识别系统60可以包括红外线光源610、图像传感器620、反射装置630和光学膜640。

红外线光源610可以辐射红外线LED光。作为一例，红外线光源610可以照射波长在750nm以上的红外线。红外线其波长相对长，因此光的损失少且漫反射少，可以通过图像传感器620获得鲜明的图像。

图像传感器620感应指纹图像。图像传感器62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620可以是CCD(charge coupled device)或者CMOS(complementary metal-Oxide semiconductor).

反射装置630可以使红外线折射。作为一例，反射装置630可以使从红外线光源610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630可以包括至少一个棱镜、分束器(Beam splitter)等折射光的方向的各种应用。

在此，反射装置630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630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640可以包括基底膜641和棱镜图案层642。

棱镜图案层642可以配置成与红外线光源610对置。具体而言，棱镜图案层642可以配置在向棱镜图案层642入射红外线的方向B上。在该情况下，棱镜图案层642的配置方向可以被定义为反方向配置。

包括于棱镜图案层642的多个棱镜可以以预定的间隔C被平行地配置。

作为一例，预定的间隔C可以预先设定为2μm、4μm、6μm等。或者，预定的间隔C也可以定义为在6μm以下。或者，预定的间隔C也可以定义为在2μm以上且6μm以下。

作为一例，多个棱镜的顶角可以形成为大于0°且小于90°。在此，多个棱镜可以由三角形或者等边三角形形成。

作为一例，多个棱镜中与指纹的位置650对应的多个第三棱镜642-1、642-2、642-3间的间隔可以设定成大于预定的间隔C。由此，比起相对于与指纹的位置650以外的区域对应的光学膜640的位置的红外线透过率，相对于与指纹的位置650对应的光学膜640的位置的红外线透过率可以相对上升。

以下，在图7中，为了便于说明，省略对与上述的光学指纹识别系统60的构成重复的内容的详细说明。

图7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7，光学指纹识别系统70可以包括红外线光源710、图像传感器720、反射装置730和光学膜740。

光学膜740可以包括基底膜741和棱镜图案层742。

棱镜图案层742可以以预定的间隔平行地配置多个棱镜。在此，棱镜图案层742的多个棱镜中与指纹的位置750对应的棱镜间的宽度可以不同于棱镜图案层742的多个棱镜中与指纹的位置750以外的位置对应的棱镜间的宽度。

作为一例，包括于棱镜图案层742的多个棱镜中的一部分(742-1、742-2、742-5、742-6)可以以预定的间隔D被平行地配置。在该情况下，包括于棱镜图案层742的多个棱镜中的另一部分(742-3、742-4)可以以大于预定的间隔D的间隔被配置。

根据上述的本实用新型的实施例，将与指纹的位置750对应的多个棱镜中的一部分(742-3、742-4)的间隔形成得大于包括于棱镜图案层742的多个棱镜中的另一部分(742-1、742-2、742-5、742-6)的间隔，从而相对于与指纹的位置750对应的光学膜740的区域，可以提高红外线的透过率，相对于与指纹的位置750以外的位置对应的光学膜740的区域，可以最小化聚光性能和亮度的降低。

图8表示本实用新型的其他实施例涉及的光学指纹识别系统。

参照图8，光学指纹识别系统80可以包括红外线光源810、图像传感器820、反射装置830和光学膜840。

光学膜840可以包括基底膜841和棱镜图案层842。

作为一例，光学膜840可以包括多个贯通孔801。在此，多个贯通孔801形成在行进方向F或者G上使得红外线透过。由此，红外线可以同时透过(或者通过)基底膜841和棱镜图案层842。在此，可以以预定的间隔配置多个贯通孔801。在该情况下，可以将从多个贯通孔801中选出的两个贯通孔之间的最远的距离设定为10mm。另外，当然也可以多样地将从多个贯通孔801中选出的两个贯通孔之间的最远的距离设定为小于10mm或者大于或等于10mm等。

根据图8，光学膜840可以通过根据预定的间隔E确保的棱镜图案层842的平面线和多个贯通孔801使红外线有效地透过。

图9表示本实用新型又一实施例涉及的光学指纹识别系统。

参照图9，光学指纹识别系统90可以包括红外线光源910、图像传感器920、反射装置930和光学膜940。

光学膜940可以包括基底膜941和棱镜图案层942。

作为一例，光学膜940可以包括多个贯通孔901。在此，多个贯通孔901可以形成在红外线的行进方向I或者J上使得红外线透过。由此，红外线可以同时透过(或者通过)基底膜941和棱镜图案层942。在此，多个贯通孔901可以以预定的间隔配置在与指纹的位置对应的区域。

作为一例，包括于棱镜图案层942的多个棱镜的截面可以形成为梯形。在该情况下，梯形可以是等边梯形。

根据图9，光学膜940可以通过根据在多个棱镜942-1中设定的预定的间隔H确保的面和多个贯通孔901，使红外线有效地透过。另外，光学膜940中多个棱镜942-1的截面形成为梯形，从而由于多个棱镜942-1的上端面为平面，因此可以将红外线的透过率极大化。

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

棱镜图案层，粘接在所述基底膜的一侧，

所述棱镜图案层中，以预定的间隔彼此平行地配置多个棱镜来形成使所述红外线透过的线图案，将所述多个棱镜的突出方向配置成与光源对置。

2.根据权利要求1所述的指纹识别用光学膜，其特征在于，

所述线图案包括将所述预定的间隔作为宽度的多个平面线。

3.根据权利要求2所述的指纹识别用光学膜，其特征在于，

所述线图案的间隔在与指纹的位置对应的区域形成得比所述预定的间隔大。

4.根据权利要求1所述的指纹识别用光学膜，其特征在于，

所述多个棱镜的顶角大于0°且小于90°。

5.根据权利要求1所述的指纹识别用光学膜，其特征在于，

所述多个棱镜的截面是三角形或者梯形。

6.根据权利要求1所述的指纹识别用光学膜，其特征在于，

所述多个棱镜的所述预定的间隔被设定为2μm、4μm或者6μm。

7.根据权利要求1所述的指纹识别用光学膜，其特征在于，

在所述基底膜和所述棱镜图案层配置有在所述红外线的行进方向上形成使得所述红外线透过的多个贯通孔。

8.根据权利要求7所述的指纹识别用光学膜，其特征在于，

所述多个贯通孔之中两个贯通孔之间的最远的距离被设定为所述预定的距离。

9.根据权利要求7所述的指纹识别用光学膜，其特征在于，

所述多个贯通孔以所述预定的间隔配置在与指纹的位置对应的区域。

10.根据权利要求1所述的指纹识别用光学膜，其特征在于，

所述基底膜是使一部分偏振光透过且反射其他偏振光的反射偏振片。