CN210109371U - 一种增亮膜 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于LCD屏内指纹识别的增亮膜，增亮膜的表面设有多个透镜结构和多个平台结构；所述平台结构包括平台部；以及所述平台结构设于多个透镜结构之间和/或多个透镜结构之上，使得外部光基本垂直透过增亮膜的平面。增亮膜使得LCD模组能够使得指纹识别信号在LCD模组上有效穿透并精确收集，实现LCD显示设备的屏内指纹识别功能识别。

Description

一种增亮膜

技术领域

本实用新型涉及通信技术领域，尤其涉及一种用于LCD屏内指纹识别的增亮膜。

背景技术

指纹感测和匹配是一种可靠且广泛使用的技术。指纹识别的常见方法涉及扫描样本指纹或其图像并存储指纹图像的图像和/或独特特征，可以将样本指纹的特征与已经存在于数据库中的参考指纹的信息进行比较，以确定用户的正确识别，例如用于验证目的。特别地，目前屏内(in display)指纹识别凭借其易操作性和多功能性以及适用于紧凑型便携式电子设备，而变得越来越流行。

目前，屏内指纹识别显示设备主要采用的是OLED显示器，这主要是因为OLED显示器更薄更轻也更容易整合指纹识别传感器。然而，液晶显示器(LCD)相对于OLED更具成本优势。现有的LCD屏内指纹识别显示设备的解决方案是LCD屏下(under display)使用CMOS 图像传感器(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体)，CMOS图像传感器不完全内置于显示器中，但可以在显示器的活动区域内通过牺牲一些厚度实现指纹感应。但是，基于 LCD显示器的屏内指纹识别显示设备尚未完全成熟，特别是无法兼顾指纹识别信号在LCD模组上的有效穿透和精确收集。

在LCD显示器的屏内指纹识别显示设备中，如图1所示，通过识别按压覆盖在LCD显示屏上的玻璃盖板140上的指纹；然而用于识别指纹的光学信号至少要穿过LCD显示屏和玻璃盖板140，且由于LCD 显示屏由LCD模组130和背光模组120构成，另外玻璃盖板具备一定的厚度。因此，光学信号在透过LCD模组、背光模组和玻璃盖板的过程中会发生比较严重的折射和散射，甚至全反射。尤其是，携带生物指纹信息的反馈光学信号受背光模组中多个功能光学膜片的严重影响，如增亮膜、扩散片、反射片等对反馈光信号的折射、散射和反射，从而造成反馈光信号损失或光学噪声污染严重，导致LCD屏幕底下的光学传感器110收集不到有效并且精确的信号，进而无法识别生物指纹信息。

背光模组中对光学信号精确收集影响最大的光学膜片是增亮膜。现有技术中，增亮膜设置在LCD的背光模组中，以提高发光效率。图 2是常规增亮膜的图示。如图2所示，增亮膜310包括主体部分320和多个透镜结构330。透镜结构130是等腰直角三角形棱柱并且重复排列地形成在主体部分320并且布置成阵列。图3是示出图2的增亮膜的视角与亮度之间的关系的曲线图。如图3所示，其中横坐标表示光通过传统增亮膜后的光输出角，纵坐标表示光的亮度。图3中的粗线表示视角与传统增亮膜的亮度的在垂直方向上关系曲线，而细线表示视角与传统增亮膜的亮度的在水平方向上关系曲线。因此，传统增亮膜具有光聚集的作用。但是，用来采集生物指纹信息的光学信号在通过传统增亮膜时，也会发生聚集和不定向散射，从而造成目标反馈光信号损失或光学噪声污染严重。

因此，LCD显示器的屏内指纹识别功能的实现，需要对背光模组的整体设计改进，特别是增亮膜的光学机构设计和与之相匹配设计其他光学膜片的调整。

实用新型内容

本实用新型主要解决的技术问题是提供一种用于LCD屏内指纹识别的增亮膜，能够使得指纹识别信号在LCD模组上有效穿透并精确收集。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是：提供一种增亮膜，其中，增亮膜的表面设有多个透镜结构和多个平台结构；平台结构包括平台部；平台结构设于多个透镜结构之间和/或多个透镜结构之上，使得外部光基本垂直透过增亮膜的平面。这里，基本垂直透过是指透过平台结构的光学信号与增亮膜平面的夹角在90±15°范围内。这里，平台结构将入射或出射的光学信号调整为基本垂直增亮膜平面的平行光，平台结构的设置解决了光在传统增亮膜的透镜结构中全反射和不定向散射的问题。本实用新型的增亮膜用于探测的出射光学信号准确传播至被检测对象进行探测，另一方面检测对象的反馈光信号可以接近无损地透过增亮膜和背光模组，并被LCD屏幕底下的光学传感器精确有效地采集，进而实现LCD显示器的屏内指纹识别功能识别。平台结构连续或非连续设于多个透镜结构之间和/或多个透镜结构之上。

优选的，增亮膜包括第一高分子层和第二高分子层。第一高分子层具有微结构化表面，透镜结构和平台结构设置于微结构化表面上；透镜结构和平台结构在微结构化表面上阵列排布。第二高分子层，其位于第一高分子层下方并与第一高分子层相邻设置。第一高分子层的微结构化表面与导光板或反射片平行设置，使得背光源的光和指纹识别光学信号可以充分穿透。第一高分子层和第二高分子层还具有紫外光吸收功能，填充在第一高分子层和第二高分子层的紫外吸收剂可以降低LCD和高分子光学膜的因紫外辐射劣化。

优选的，平台部的平面与微结构化表面的平面之间的夹角小于 10°。

优选的，平台部的宽度小于相邻透镜结构之间最小距离的1/2。

优选的，平台结构的折射率基本等于第一高分子层的折射率。

优选的，平台结构的折射率小于第一高分子层的折射率。

优选的，透镜结构和平台结构也设置于第二高分子层上。

优选的，第一高分子层的微结构化表面上之透镜结构的取向，不同于第二高分子层上的透镜结构的取向。进一步的，第一高分子层的微结构化表面上之透镜结构的取向，基本垂直于第二高分子层上的透镜结构的取向。

优选的，第一高分子层的微结构化表面上之透镜结构和第二高分子层上的透镜结构各自包括多个三角形棱镜或具有圆形顶点的圆角三角形棱镜。

根据本实用新型之实施例，本实用新型之增亮膜可应用于LCD 显示器和用于指纹识别的电子装置。本实用新型之增亮膜应用于指纹识别的电子装置，可以实现对生物指纹信息的精确识别和验证。

附图说明

本实用新型及其优点将通过研究以非限制性实施例的方式给出，并通过所附附图所示的特定实施方式的详细描述而更好的理解，其中：

图1是现有技术的LCD显示器的屏内指纹识别显示设备。

图2是现有技术中的增亮膜的图示。

图3是现有技术中增亮膜的视角与亮度之间的关系的曲线图。

图4是依照本实用新型实施例1的背光模组的示意图。

图5是本实用新型实施例1的增亮膜的截面结构示图。

图6是本实用新型的实施例7的增亮膜的截面结构示图。

图7是本实用新型的图5所示的平台结构中光行进方向的剖视图。

图8是本实用新型实施例1的增亮膜的第一高分子层和第二高分子层的截面结构示图。

图9是本实用新型的实施例2的增亮膜的第一高分子层和第二高分子层的截面结构示图。

图10是本实用新型的实施例3的增亮膜的第一高分子层和第二高分子层的截面结构示图。

图11是本实用新型的实施例4的增亮膜的第一高分子层和第二高分子层的截面结构示图。

图12是本实用新型的实施例5背光模组的增亮膜之第一高分子层截面结构示图。

图13是本实用新型的实施例6背光模组的增亮膜之第一高分子层截面结构示图。

图14是本实用新型的实施例8背光模组的增亮膜之第一高分子层截面结构示图。

图15是本实用新型的实施例9背光模组的增亮膜之第一高分子层截面结构示图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的较佳实施例进行详细阐述，以使本实用新型的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本实用新型的保护范围做出更为清楚明确的界定。

实施例1

首先，通过图4、图5、图7，就本实用新型的实施例1的增亮膜进行说明。依照本实用新型实施例1应用于背光模组，常规背光模组包括光源221以及设置在光源221的一侧的导光板220，设置在导光板220下方的反射片210，设置在导光板220上侧的扩散片230，设置在扩散片上侧的增亮膜240；其中，增亮膜240的基材2401表面设有多个透镜结构2402和多个平台结构2403；平台结构包括平台部24031；平台结构设于多个透镜结构2402之间，使得外部光基本垂直入射和基本垂直出射透过增亮膜240的平面。

这里，如图7所示，平台结构2403将入射或出射的光学信号调整为基本垂直增亮膜240平面的平行光。透过平台部出射的主要有两种方式，不在平台结构2403侧面上光直接穿过平台部出射L1；另一方面，光学信号经过平台结构2403的侧面的反射后，再次经过反射片210反射后从平台部出射L2。这里，经过平台结构2403侧面反射的光学信号，可以从该平台结构2403出射，也可以从该平台结构相邻的其他平台结构出射。因此，检测对象的反馈光信号可以接近无损地透过增亮膜240和背光模组，另一方面用于探测的出射光学信号准确传播至被检测对象进行探测，并被LCD屏幕底下的光学传感器精确有效地采集，进而实现LCD显示器的屏内指纹识别功能识别。

增亮膜240包括第一高分子层310和第二高分子层320。第一高分子层310具有微结构化表面，透镜结构2402和平台结构2403设置于微结构化表面上；透镜结构2402和平台结构2403在微结构化表面上阵列排布。第二高分子层320，其位于第一高分子层310下方并与第一高分子层310相邻设置。第一高分子层310的微结构化表面与导光板或反射片平行设置，使得背光源的光和指纹识别光学信号可以充分穿透。第一高分子层310和第二高分子层320还具有紫外光吸收功能，填充在第一高分子层310和第二高分子层320的紫外吸收剂可以降低LCD和高分子光学膜的因紫外辐射劣化。

平台部的平面与微结构化表面的平面之间的夹角为0°；平台部的宽度等于相邻透镜结构2402之间最小距离的1/5。平台结构2403 的折射率基本等于第一高分子层310的折射率，平台结构2403与第一高分子层310可以为同一光学材料。

如图8所示，透镜结构2402和平台结构2403也设置于第二高分子层320上，第一高分子上的平台结构2403与第二高分子层320上的平台结构2403相对应，平台结构2403凸出第一高分子层310或第二高分子层320平面，具有梯形截面，其进一步提升光信号可以透过增亮膜240的效率和精确性。第一高分子层310的微结构化表面上之透镜结构2402A的取向，基本垂直于第二高分子层320上的透镜结构2402B的取向。

第一高分子层310的微结构化表面上之透镜结构2402和第二高分子层320上的透镜结构2402各自包括多个三角形棱镜。第一高分子层310的微结构化表面上平台结构2403非连续设于多个透镜结构 2402之间，这里，平台结构2403与透镜结构2402设置为交替排列的阵列。

实施例2

请参照图9，是本实用新型的实施例2增亮膜之第一高分子层310 和第二高分子层320的截面结构示图。以下仅就实施例2与实施例1 的相异之处进行说明，关于相似之处在此不再赘述，增亮膜的第二高分子层320上仅设置有透镜结构2402，没有设置平台结构2403。此时，光线可藉由透镜结构2402来进行聚光动作和发散动作，以均匀化分别由第一高分子层310所发出的光线，避免出光不均(Mura)的情形。

实施例3

请参照图10，是本实用新型的实施例3的增亮膜之第一高分子层310和第二高分子层320的截面结构示图。以下仅就实施例3与实施例1的相异之处进行说明，关于相似之处在此不再赘述，增亮膜的第一高分子层310上表面设置有具有梯形截面的平台结构2403A，第一高分子层310下表面之与平台结构2403A相对的位置设置有平台结构2403B。这里，平台结构2403B与第一高分子层310为同种材料，设置于透镜结构2402阵列的间隙。

第二高分子层320上的平台结构2403C与第二高分子层320为同种材料，设置于透镜结构2402阵列的间隙。这里，第一高分子层 310的平台结构2403B与第二高分子层320上的平台结构2403C相对应。

实施例4

请参照图11，是本实用新型的实施例4的增亮膜之第一高分子层310和第二高分子层320的截面结构示图。以下仅就实施例4与实施例1的相异之处进行说明，关于相似之处在此不再赘述，增亮膜的第一高分子层310上表面和下表面均设置有具有梯形截面的平台结构2403，其位置相对。这里，平台结构2403与第一高分子层310材料不同，平台结构2403的折射率低于与第一高分子层310的折射率，平台结构2403设置于透镜结构2402阵列的间隙。

第二高分子层320上的平台结构2403的折射率低于第二高分子层320，其平台结构2403设置于透镜结构2402阵列的间隙。这里，第一高分子层310的平台结构2403与第二高分子层320上的平台结构2403相对应。

实施例5

请参照图12，是本实用新型的实施例5的增亮膜之第一高分子层310截面结构示图。以下仅就实施例5与实施例1的相异之处进行说明，关于相似之处在此不再赘述，增亮膜的第一高分子层310上表面设置有立方体的平台结构2403，其位置相对。这里，平台结构2403 与第一高分子层310材料不同，平台结构2403的折射率低于与第一高分子层310的折射率，平台结构2403设置于透镜结构2402阵列的间隙。

实施例6

请参照图13，是本实用新型的实施例6增亮膜之第一高分子层 310截面结构示图。以下仅就实施例5与实施例1的相异之处进行说明，关于相似之处在此不再赘述，增亮膜的第一高分子层310上表面设置有具有倒置的梯形截面之平台结构2403，平台结构2403设置于透镜结构2402上并填充透镜结构2402阵列的间隙。这里，平台结构 2403与第一高分子层310材料相同。

实施例7

请参照图6，是本实用新型的实施例7背光模组的增亮膜之第一高分子层310截面结构示图。以下仅就实施例7与实施例1的相异之处进行说明，关于相似之处在此不再赘述，增亮膜的第一高分子层 310上表面连续设置有具有梯形截面的平台结构2403。这里，平台结构2403与第一高分子层310的基材2401材料不同，平台结构2403 的折射率低于与第一高分子层310的折射率，平台结构2403阵列设置于透镜结构2402阵列的间隙。

实施例8

请参照图14，是本实用新型的实施例8背光模组的增亮膜之第一高分子层310截面结构示图。以下仅就实施例8与实施例1的相异之处进行说明，关于相似之处在此不再赘述，增亮膜的第一高分子层 310上表面内嵌设置有具有倒置的梯形截面之平台结构2403。这里，平台结构2403与第一高分子层310的基材2401材料不同，平台结构 2403的折射率等于第一高分子层310的折射率，平台结构2403阵列设置于透镜结构2402阵列的间隙。

实施例9

请参照图15，是本实用新型的实施例9背光模组的增亮膜之第一高分子层310截面结构示图。以下仅就实施例9与实施例1的相异之处进行说明，关于相似之处在此不再赘述，增亮膜的第一高分子层310上表面内嵌设置有具有三角形截面的平台结构2403，平台结构2403可以为三角圆锥体或者四面体。这里，平台结构2403与第一高分子层310的基材2401材料不同，平台结构2403的折射率等于第一高分子层310的折射率，平台结构2403设置于透镜结构2402阵列的间隙。

虽然在上文中已经参考一些实施例对本实用新型进行了描述，然而在不脱离本实用新型的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，本实用新型所披露的各个实施例中的各项特征均可通过任意方式相互结合起来使用，在本说明书中未对这些组合的情况进行穷举性的描述是出于省略篇幅和节约资源的考虑。因此，本实用新型并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (9)

1.一种增亮膜，其特征在于，所述增亮膜的表面设有多个透镜结构和多个平台结构；所述平台结构包括平台部；以及

所述平台结构设于多个透镜结构之间和/或多个透镜结构之上，使得外部光基本垂直透过增亮膜的平面。

2.根据权利要求1所述的增亮膜，其特征在于：所述增亮膜包括第一高分子层和第二高分子层；

其中，所述第一高分子层和所述第二高分子层相邻设置；所述第一高分子层具有微结构化表面，所述透镜结构和所述平台结构设置于微结构化表面上；所述第二高分子层位于所述第一高分子层下方；所述第二高分子层表面上也设置有所述透镜结构。

3.根据权利要求2所述的增亮膜，其特征在于：所述平台部的平面与所述微结构化表面的平面之间的夹角小于10°。

4.根据权利要求2所述的增亮膜，其特征在于：所述平台部的宽度小于相邻透镜结构之间最小距离的1/2。

5.根据权利要求2所述的增亮膜，其特征在于：所述平台结构的折射率基本等于所述第一高分子层的折射率；或者所述平台结构的折射率小于所述第一高分子层的折射率。

6.根据权利要求2-5任一所述的增亮膜，其特征在于：所述第二高分子层表面也设置有所述平台结构。

7.根据权利要求6所述的增亮膜，其特征在于：所述第一高分子层的所述微结构化表面上之所述透镜结构的取向，不同于所述第二高分子层上的透镜结构的取向。

8.根据权利要求7所述的增亮膜，其特征在于：所述第一高分子层的所述微结构化表面上之所述透镜结构的取向，基本垂直于所述第二高分子层上的透镜结构的取向。

9.根据权利要求2所述的增亮膜，其特征在于：所述第一高分子层的所述微结构化表面上之所述透镜结构和所述第二高分子层上的透镜结构各自包括多个三角形棱镜或具有圆形顶点的类三角形棱镜。

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