本发明属于屏幕保护膜技术领域，尤其涉及一种屏下指纹光学解锁屏幕保护膜及其制备方法。
背景技术：
除了虹膜识别、静脉识别和人脸识别等生物识别技术，指纹识别技术是目前移动终端所搭载的最主流的生物识别方式之一。随着全面屏的流行，传统指纹解锁，例如正面解锁或背面解锁，需要指纹采集窗，势必会影响全面屏的屏占比，进而影响手机等智能设备的外观。因此，屏下指纹识别技术应运而生。目前的屏下指纹识别技术主要采用屏下指纹光学识别和屏下指纹超声波识别两种方式。屏下指纹超声波识别技术被samsung成熟地运用于手机量产机型，而屏下指纹光学识别技术是国内主要品牌华为、oppo、vivo和小米等成熟运用的主流技术。
屏下指纹光学识别技术原理为：当用户手指按压oled屏幕时，oled屏幕所发出的光线将手指指纹区域照亮，照亮手指指纹的反射光线透过oled屏幕像素的间隙返回到屏下的传感器上，最终形成的指纹图像通过与数据库中已存的指纹图像进行对比分析，进行匹配性识别判断后解锁屏幕。
屏幕保护膜用的基膜一般是透明的光学薄膜。通常高分子光学薄膜都使用熔融挤出后单向或双向拉伸的工艺来制备，因为单向或双向拉伸工艺处理可以提高光学薄膜的机械强度等综合性能。但是，拉伸工艺又不可避免地会导致光学薄膜的各向异性，进而导致双折射现象的生成。双折射现象会让光通过薄膜时产生相位差，这些都会极大得影响光的路径与改变光的特性，会使得反射到屏下指纹光学传感器的光学信息紊乱，无法获取正确的指纹信息，从而导致屏下指纹光学识别的延迟甚至是失效。相对的，如果光学薄膜的相位差为零时，则光在通过薄膜时将不会产生路径的影响和特性的改变，就不会导致屏下指纹光学识别的延迟和失效，才能满足作为屏下指纹光学解锁屏幕保护膜基膜的要求。
目前市面上不影响屏下指纹光学解锁的薄膜基材，主要有聚碳酸酯(polycarbonate,pc)薄膜、三醋酸纤维素(cellulosetriacetate,tac)薄膜、热塑性聚氨酯(thermoplasticpolyurethane,tpu)薄膜和toyobo的超复屈折聚酯(polyethyleneterephthalate,pet)薄膜“cosmoshine
因此，开发一种零相位差、贴合大弧度曲面屏不翘边、适用于屏下指纹光学解锁系统的光学屏幕保护膜，是亟待解决的一项技术难题。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种屏下指纹光学解锁屏幕保护膜及其制备方法，该屏幕保护膜零相位差(是指相位差非常低，接近于零)，贴合大弧度曲面屏不翘边。
本发明提供了一种屏下指纹光学解锁屏幕保护膜，包括依次接触的硬化涂层、二醋酸纤维素薄膜层、压敏胶粘结剂层和离型膜层。
优选地，所述二醋酸纤维素薄膜层的厚度为14～500μm，所述硬化涂层的厚度为1-10μm，所述压敏胶粘结剂层的厚度为20-80μm。
优选地，所述二醋酸纤维素薄膜层的透光率>90％，雾度<3％，零相位差，拉伸强度>80n/mm2。
优选地，所述硬化涂层为丙烯酸酯涂层，断裂伸长率>150％，动摩擦系数<0.1。
优选地，所述硬化涂层的表面贴合保护膜层。
优选地，所述压敏胶粘结剂层对防指纹镀膜玻璃的剥离力>15gf/25mm。
优选地，所述二醋酸纤维素薄膜层和压敏胶粘结剂层之间还可设置光学级热塑性聚氨酯(tpu)薄膜层。
本发明提供了一种上述技术方案所述屏下指纹光学解锁屏幕保护膜的制备方法，包括以下步骤：
将硬化涂液涂布于二醋酸纤维素薄膜上，烘干后紫外光固化，得到硬化涂层-二醋酸纤维素薄膜复合层；
在所述硬化涂层-二醋酸纤维素薄膜复合层的二醋酸纤维素薄膜表面涂布压敏胶粘结剂后再贴合离型膜或直接贴合带有离型膜的压敏胶粘结剂，得到屏下指纹光学解锁屏幕保护膜；
优选地，所述屏下指纹光学解锁屏幕保护膜再热弯成型，得到曲面屏下指纹光学解锁屏幕保护膜。
或将二醋酸纤维素薄膜热弯成型后冷却；
将硬化涂液涂布于二醋酸纤维素薄膜上，烘干后紫外光固化，得到硬化涂层-二醋酸纤维素薄膜复合层；
在硬化涂层-二醋酸纤维素薄膜复合层的二醋酸纤维素薄膜表面贴合带离型膜的压敏胶粘结剂，得到屏下指纹光学解锁屏幕保护膜。
优选地，所述热弯成型的温度为＞200℃。
优选地，所述硬化涂液选自日本shin-etsusy-5211或东莞贝特利btf-220。
优选地，所述烘干的温度为75～125℃，烘干的时间为4～6min；固化为紫外光固化，紫外光能量为280～620mj/cm2。
本发明提供了一种屏下指纹光学解锁屏幕保护膜，包括依次接触的硬化涂层、二醋酸纤维素薄膜层、压敏胶粘结剂层和离型膜层。本发明提供的保护膜采用二醋酸纤维素薄膜层作为基膜，与其它层复合，使得保护膜零相位差，透光率>90％，雾度<3％，对屏下光学识别系统响应灵敏度高；硬挺度好，拉伸强度>80n/mm2，不会使光学屏幕保护膜留下压痕；硬度高，>2h(500g)，耐磨性好，＞1000次(#0000钢丝绒，1kg)；表面摩擦力小，动摩擦系数＜0.1；能够热弯成型，且成型曲面精度高，贴合大弧度曲面屏不翘边；生物易降解，环境友好。
附图说明
图1为本发明提供的屏下指纹光学解锁屏幕保护膜的结构示意图。
具体实施方式
本发明提供了一种屏下指纹光学解锁屏幕保护膜，包括依次接触的硬化涂层、二醋酸纤维素薄膜层、压敏胶粘结剂层和离型膜层。
本发明提供的保护膜采用二醋酸纤维素薄膜层作为基膜，与其它层复合，使得保护膜零相位差，透光率>90％，雾度<3％，对屏下光学识别系统响应灵敏度高；硬挺度好，拉伸强度>80nmm-2，不会使光学屏幕保护膜留下压痕；硬度高，>2h(500g)，耐磨性好，＞1000次(#0000钢丝绒，1kg)；表面摩擦力小，动摩擦系数＜0.1；能够热弯成型，且成型曲面精度高，贴合大弧度曲面屏不翘边；生物易降解，环境友好。
参见图1，图1为本发明提供的屏下指纹光学解锁屏幕保护膜的结构示意图；其中，1为保护膜层(可选)，2为硬化涂层、3为二醋酸纤维素薄膜层、4为压敏胶粘结剂层和5为离型膜层。
本发明提供的屏下指纹光学解锁屏幕保护膜优选包括保护膜层1；所述保护膜层主要起保护本屏幕保护膜在生产、运输过程带来的不必要损伤。所述保护膜要求移除无残胶、无鬼影。所述保护膜层优选选自市售的丙烯酸保护膜、硅胶保护膜和聚氨酯保护膜中的一种，更优选为丙烯酸保护膜。所述保护膜的厚度优选为20～200μm。具体实施例中，所述保护膜选自深圳博创达st36065l或东莞文乐wl003。
本发明提供的屏下指纹光学解锁屏幕保护膜包括与所述保护膜层接触的硬化涂层2。所述硬化涂层的硬度优选>2h(500g)；耐磨性优选＞1000次(#0000钢丝绒，1kg)；表面摩擦力优选动摩擦系数＜0.1。所述硬化涂层优选采用硬化涂液涂布制得，更优选采用丙烯酸酯涂料涂布制得。所述硬化涂层的厚度优选为1～10μm，更优选为3～8μm。具体实施例中，硬化涂液选自日本shin-etsusy-5211和/或东莞贝特利btf-220。硬化涂层的厚度为3μm，硬度为3h，附着力为5b。
本发明提供的屏下指纹光学解锁屏幕保护膜包括与所述硬化涂层接触的透明二醋酸纤维素薄膜层3。二醋酸纤维素薄膜层的厚度优选为14～500μm，更优选为30～300μm，最优选为40～150μm。具体实施例中，所述透明二醋酸纤维素薄膜层的厚度为50μm、75μm、100μm或125μm二醋酸纤维素，具体为型号celaneseclarifoil的二醋酸纤维素薄膜。
在本发明中，所述二醋酸纤维素薄膜层的透光率>90％，雾度<3％，零相位差，拉伸强度>80n/mm2。所述二醋酸纤维素薄膜层的表面易做硬化和耐刮擦处理，对光学级压敏胶粘结剂附着力良好，表面能>38dyn/cm，其非常适用于作为屏下指纹光学解锁屏幕保护膜的基膜。更重要的是，二醋酸纤维素薄膜具有优异的热可塑性，能够通过热弯成型制备出满足大弧度曲面屏幕需求的光学屏幕保护膜，且成型曲面精度高，贴合大弧度曲面屏不翘边。同时，二醋酸纤维素薄膜本身是生物易降解的环境友好型材料，满足绿色环保的要求。二醋酸纤维素薄膜的酯化度优选为2.28～2.49，具有可热弯特性。所述醋酸纤维素分子式为[c6h7o2(ococh3)x(oh)3-x]n，n＝200～400。当酯化度x＝2.28～2.49(相当于醋酸含量53％～56％)时为二醋酸纤维素，其乙酰基含量为38％～40％。当酯化度x＞2.7(相当于醋酸含量＞59％)时为三醋酸纤维素(cellulosetriacetate,tac)，其乙酰基含量为＞45％。
表1各级酯化度醋酸纤维素的性质
本发明提供的屏下指纹光学解锁屏幕保护膜包括与所述二醋酸纤维素薄膜接触的压敏胶粘结剂层4。所述压敏胶粘结剂层用于和屏幕表面玻璃贴合。所述压敏胶粘结剂层对防指纹镀膜玻璃的剥离力>15gf/25mm。所述压敏胶粘结剂层优选选自丙烯酸酯压敏胶粘结剂、有机硅压敏胶粘结剂或聚氨酯压敏胶粘结剂中的一种。所述压敏胶粘结剂层的厚度优选为20～80μm。所述压敏胶粘结剂层采用的压敏胶粘结剂具体为台湾长兴化学7712g或美国dow-corning7657。
本发明提供的屏下指纹光学解锁屏幕保护膜包括与所述压敏胶粘结剂层接触的离型膜层5。所述离型膜层主要起保护压敏胶粘结剂层的作用，可以为市售的普通离型膜。所述离型膜层的厚度优选为20～100μm。本发明具体实施例中，所述离型膜层为东莞原彩f5070或深圳德固赛诺2330a03。
本发明提供的屏下指纹光学解锁屏幕保护膜，所述二醋酸纤维素薄膜层和压敏胶粘结剂层之间优选还可设置光学级热塑性聚氨酯(tpu)薄膜层。所述光学级热塑性聚氨酯薄膜层可以复合或涂布在所述二醋酸纤维素薄膜层和压敏胶粘结剂层之间。所述热塑性聚氨酯薄膜的作用在于可增加保护膜整体的柔韧性，在曲面屏的应用中具有更好的贴服性和抗翘曲性能。
优选地，所述光学级热塑性聚氨酯薄膜层的厚度为10～500μm，断裂伸长率>200％，雾度<3％。本发明具体实施例中，所述热塑性聚氨酯薄膜为日本西登dus6056wpet，厚度为100μm。
本发明提供了一种上述技术方案所述屏下指纹光学解锁屏幕保护膜的制备方法，包括以下步骤：
将硬化涂液涂布于二醋酸纤维素薄膜上，烘干后紫外光固化，得到硬化涂层-二醋酸纤维素薄膜复合层；
将所述硬化涂层-二醋酸纤维素薄膜复合层的硬化涂层表面贴合保护膜，二醋酸纤维素薄膜层的表面涂布压敏胶粘结剂后再贴合离型膜或直接贴合带有离型膜的压敏胶粘结剂，得到屏下指纹光学解锁屏幕保护膜。
在本发明中，所述屏下指纹光学解锁屏幕保护膜优选再热弯成型，得到曲面屏下指纹光学解锁屏幕保护膜。
或本发明按照以下方法制得屏下指纹光学解锁屏幕保护膜：
将二醋酸纤维素薄膜热弯成型后冷却；
将硬化涂液涂布于二醋酸纤维素薄膜上，烘干后紫外光固化，得到硬化涂层-二醋酸纤维素薄膜复合层；
在硬化涂层-二醋酸纤维素薄膜复合层的二醋酸纤维素薄膜表面贴合带离型膜的压敏胶粘结剂，得到屏下指纹光学解锁屏幕保护膜。
在所述二醋酸纤维素薄膜层和压敏胶粘结剂层之间优选还复合或涂布光学级热塑性聚氨酯薄膜层。所述光学级热塑性聚氨酯薄膜层的层数可以为一层，也可以为多层。具体实施例中，所述光学级热塑性聚氨酯薄膜层复合在二醋酸纤维素薄膜层上。
所述热弯成型的温度优选＞200℃。本发明中，烘干优选在本领域技术人员公知的烘箱中进行；烘干的温度优选为75～125℃，烘干的时间为4～6min；具体实施例中，烘干的温度为80℃，时间为5min。紫外光固化的能量优选为280～620mj/cm2；具体实施例中，紫外光固化的能量为400mj/cm2。
本发明提供的方法简单，易于工业化。
本发明按照以下测试方法测试所述屏下指纹光学解锁屏幕保护膜的性能：透光率和雾度的测试方法为astmd1003；硬度的测试方法为astmd3363(500g)；耐磨性能的测试方法为astmd4060(#0000钢丝绒，1kg)；彩虹纹和极化角的测试方法采用光照度计法；拉伸强度和断裂强度的测试方法为astmd882；曲度88°屏幕贴合度测试方法使用实机贴合保护膜，检验其贴合度。
为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的一种屏下指纹光学解锁屏幕保护膜及其制备方法进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
首先将硬化涂液(日本shin-etsusy-5211)涂布于50μm厚型号为celaneseclarifoil的二醋酸纤维素基膜层之上，经烘箱烘干，烘箱温度设置为80℃，保持5min；然后经过紫外灯照射固化，uv能量为400mj/cm2；形成硬化涂层，厚度为3μm，硬度为3h，附着力5b。贴合普通保护膜(深圳博创达st36065l)。在加硬二醋酸纤维素薄膜的另一侧涂布压敏胶粘结剂(美国dow-corning7657)，烘干固化。贴合离型膜(东莞原彩f5070)，得到屏下指纹光学解锁屏幕保护膜。
实施例2
首先将硬化涂液(日本shin-etsusy-5211)涂布于75μm厚型号为celaneseclarifoil的二醋酸纤维素基膜层之上，经烘箱烘干，烘箱温度设置为80℃，保持5min；然后经过紫外灯照射固化，uv能量为400mj/cm2；形成硬化涂层，厚度为3μm，硬度为3h，附着力5b。贴合普通保护膜(深圳博创达st36065l)。在加硬二醋酸纤维素薄膜的另一侧涂布压敏胶粘结剂(美国dow-corning7657)，烘干固化。贴合离型膜(东莞原彩f5070)。使用热压机>200℃热弯成型，得到曲面屏下指纹光学解锁屏幕保护膜。
实施例3
首先将硬化涂液(东莞贝特利btf-220)涂布于50μm厚型号为celaneseclarifoil的二醋酸纤维素基膜层之上，经烘箱烘干，烘箱温度设置为80℃，保持5min；然后经过紫外灯照射固化，uv能量为400mj/cm2；形成硬化涂层，厚度为3μm，硬度为3h，附着力5b。贴合普通保护膜(东莞文乐wl003)。在加硬二醋酸纤维素薄膜的另一侧涂布压敏胶粘结剂(台湾长兴化学7712g)，烘干固化。贴合离型膜(深圳德固赛诺2330a03)，得到屏下指纹光学解锁屏幕保护膜。
实施例4
首先将硬化涂液(东莞贝特利btf-220)涂布于75μm厚型号为celaneseclarifoil的二醋酸纤维素基膜层之上，经烘箱烘干，烘箱温度设置为80℃，保持5min；然后经过紫外灯照射固化，uv能量为400mj/cm2；形成硬化涂层，厚度为3μm，硬度为3h，附着力5b。贴合普通保护膜(东莞文乐wl003)。在加硬二醋酸纤维素薄膜的另一侧涂布压敏胶粘结剂(台湾长兴化学7712g)，烘干固化。贴合离型膜(深圳德固赛诺2330a03)。使用热压机>200℃热弯成型，得到曲面屏下指纹光学解锁屏幕保护膜。
实施例5
首先使用热压机＞200℃将二醋酸纤维素薄膜热弯成型，冷却；将硬化涂液(东莞贝特利btf-220)涂布于热弯成型的50μm厚型号为celaneseclarifoil二醋酸纤维素薄膜之上，经烘箱烘干，烘箱温度设置为80℃，保持5min；然后经过紫外灯照射固化，uv能量为400mj/cm2；形成硬化涂层，厚度为3μm，硬度为3h，附着力5b。贴合普通保护膜(东莞文乐wl003)。将涂布好的压敏胶(台湾长兴化学7712g)贴合于热弯成型并加硬的二醋酸纤维素薄膜的另一侧。贴合离型膜(深圳德固赛诺2330a03)，得到曲面屏下指纹光学解锁屏幕保护膜。
实施例6
首先50μm厚型号为celaneseclarifoil的二醋酸纤维素基膜层与100μm的热塑性聚氨酯薄膜(日本西登dus6056wpet)复合。然后将硬化涂液(东莞贝特利btf-220)涂布于复合薄膜的二醋酸纤维素基膜面之上，经烘箱烘干，烘箱温度设置为80℃，保持5min；然后经过紫外灯照射固化，uv能量为400mj/cm2；形成硬化涂层，厚度为3μm，硬度为3h，附着力5b。贴合普通保护膜(东莞文乐wl003)。在加硬复合薄膜的热塑性聚氨酯面涂布压敏胶粘结剂(台湾长兴化学7712g)，烘干固化。贴合离型膜(深圳德固赛诺2330a03)。使用热压机>200℃热弯成型，得到曲面屏下指纹光学解锁屏幕保护膜。
对比例1
对比例1与实施例1基本相同，不同之处在于，所用的基膜材料为市售三醋酸纤维素薄膜(东莞美琪)，厚度100μm。
将膜层置于曲度88°模具上，温度240℃下，热弯成型后，基膜碎裂。热弯失败。
在平膜上，首先三醋酸纤维素薄膜上涂布硬化涂液(日本shin-etsusy-5211)，经烘箱烘干，烘箱温度设置为80℃保持5min；然后经过紫外灯照射固化，uv能量为400mj/cm2；形成硬化涂层，厚度为3μm，硬度为3h，附着力5b。贴合普通保护膜(深圳博创达st36065l)。在加硬tac薄膜的另一侧涂布压敏胶粘结剂(美国dow-corning7657)，烘干固化。贴合离型膜(东莞原彩f5070)，得到成品。
对比例2
对比例2与实施例1基本相同，不同之处在于，所用的基膜材料为非零相位差膜，基膜层选用市售醋酸纤维素膜(东莞美琪)，厚度100μm。
将膜层置于曲度88°模具上，温度240℃下，热弯成型后，基膜变形严重。热弯失败。
在平膜上，首先醋酸纤维素薄膜上涂布硬化涂液(日本shin-etsusy-5211)，经烘箱烘干，烘箱温度设置为80℃保持5min；然后经过紫外灯照射固化，uv能量为400mj/cm2；形成硬化涂层，厚度为3μm，硬度为3h，附着力5b。贴合普通保护膜(深圳博创达st36065l)。在加硬ca薄膜的另一侧涂布压敏胶粘结剂(美国dow-corning7657)，烘干固化。贴合离型膜(东莞原彩f5070)，得到成品。
对比例3
对比例3与实施例2基本相同，不同之处在于，所用的基膜层选用市售透明热塑性聚氨酯膜(德国拜耳786l)，厚度100μm。
首先在热塑性聚氨酯基膜上涂布硬化涂液(日本shin-etsusy-5211)，经烘箱烘干，烘箱温度设置为80℃保持5min；然后经过紫外灯照射固化，uv能量为400mj/cm2；形成硬化涂层，厚度为3μm，硬度为3h，附着力5b。贴合普通保护膜(深圳博创达st36065l)。在加硬tpu薄膜的另一侧涂布压敏胶粘结剂(美国dow-corning7657)，烘干固化。贴合离型膜(东莞原彩f5070)。使用热压机200℃热弯成型，得到成品。
对比例4
对比例4选用toyobocosmoshine
将膜层置于曲度88°模具上，温度240℃下，热弯成型后，基膜变形严重。热弯失败。
在平膜上，首先toyobosrf薄膜上涂布硬化涂液(日本shin-etsusy-5211)，经烘箱烘干，烘箱温度设置为80℃保持5min；然后经过紫外灯照射固化，uv能量为400mj/cm2；形成硬化涂层，厚度为3μm，硬度为3h，附着力5b。贴合普通保护膜(深圳博创达st36065l)。在加硬pet薄膜的另一侧涂布压敏胶粘结剂(美国dow-corning7657)，烘干固化。贴合离型膜(东莞原彩f5070)，得到成品。
对比例5
对比例5选用聚碳酸酯薄膜(四川龙华811)做基膜，厚度100μm。该材质薄膜无法加硬。材质较脆，无法热弯成型。
首先聚碳酸酯薄膜(四川龙华pc811)上贴合普通保护膜(深圳博创达st36065l)。在聚碳酸酯薄膜的另一侧涂布压敏胶粘结剂(美国dow-corning7657)，烘干固化。贴合离型膜(东莞原彩f5070)，得到成品。
表2本发明实施例1～6和对比例1～5制备的薄膜的性能测试结果
由以上实施例可知，本发明提供了一种屏下指纹光学解锁屏幕保护膜，包括依次接触的硬化涂层、二醋酸纤维素薄膜层、压敏胶粘结剂层和离型膜层。本发明提供的保护膜采用零相位差的透明二醋酸纤维素薄膜层作为基膜，与其它层复合，使得保护膜零相位差，透光率>90％，雾度<3％，对屏下光学识别系统响应灵敏度高；硬挺度好，拉伸强度>80n/mm2，不会使光学屏幕保护膜留下压痕；硬度高，>2h(500g)，耐磨性好，＞1000次(#0000钢丝绒，1kg)，表面摩擦力小，动摩擦系数＜0.1)；能够热弯成型，且成型曲面精度高，贴合大弧度曲面屏不翘边；生物易降解，环境友好。实验结果表明：透光率为90～92％；雾度为0.3～0.5；硬度为3h；耐磨性＞1000次；无相位差；拉伸强度td/md为(150～200)/(230～250)mpa；断裂伸长率td/md为(150～250)/(140～240)％；曲面膜时曲度88°平面贴合度优异。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
本文用于企业家、创业者技术爱好者查询，结果仅供参考。
