屏幕保护膜及其制备方法、电子设备与流程

1.本技术涉及一种屏幕保护膜及其制备方法，以及应用该屏幕保护膜的电子设备。


背景技术：

2.现有的一种有机发光二极管(organic light-emitting diode，oled)显示屏，其屏幕下方设置有光学指纹识别模组；光学指纹识别模组利用oled显示屏的自发光为光源，以植入到oled屏幕下方的图像传感器作为成像原件。在oled显示屏中，为了防止oled像素单元中的金属电极对环境光的反射而造成的眩光问题，通常需要在oled显示屏的外层加一层线偏振片，从而降低环境光的反射。
3.当前用户使用手机等便携式智能电子设备时，为了防止电子装置的屏幕出现爆裂、划痕等，通常会在屏幕的表面贴一层保护膜。保护膜经过拉伸工艺制备而具有各向异性，导致保护膜具有偏振特性。若保护膜的偏振方向与oled屏幕的偏振方向(线偏振片的偏振方向)不一致，则将导致光学指纹识别模组进行指纹识别时光信号量大幅下降，进而影响指纹识别解锁体验。


技术实现要素：

4.本技术实施例第一方面提供了一种屏幕保护膜，包括：
5.透明的塑料膜；
6.透明的光栅层，位于所述塑料膜的至少一表面上，所述光栅层包括间隔设置的多个光栅单元以及填充在相邻的光栅单元之间的填充胶，所述多个光栅单元直接结合在所述塑料膜上，每一个光栅单元呈长条状，所述多个光栅单元等宽等间距且相互平行，所述填充胶的折射率小于所述光栅单元的折射率且不同于所述塑料膜的折射率。
7.本技术将光栅层的光栅单元结合在塑料膜上，光栅单元与塑料膜之间未设置胶水，避免了因胶水的使用导致屏幕保护膜的厚度过度增加；且通过高折射率的光栅单元以及低折射率的填充胶构建所述光栅层，可有效减少电子装置因屏幕保护膜极化效应而损失的光信号，提升屏幕出光效率的同时提升光学指纹解锁性能。
8.本技术实施方式中，所述屏幕保护膜用以贴附在显示屏上，所述光栅层的极化方向与待贴附的显示屏的偏振片的偏振方向平行。
9.通过将光栅层的极化方向设置为与显示屏的偏振片偏振方向平行，可有效增大屏幕保护膜的光透过率，防止因为贴附屏幕保护膜导致的光透过率的下降。
10.本技术实施方式中，所述光栅层的厚度小于等于2微米。
11.光栅层的厚度较薄容易通过压印工艺实现，节省成本的同时也不会导致额外的屏幕保护膜的厚度增加。
12.本技术实施方式中，每相邻两个光栅单元之间的间隙为一个狭缝，所述光栅层的多个光栅单元和多个狭缝依次交替排布，所述光栅层为亚波长光栅，一个光栅单元和一个狭缝的宽度之和小于300纳米。
13.本技术实施方式中，一个光栅单元的宽度占一个光栅单元和一个狭缝的宽度之和的0.4～0.6倍。
14.通过设置光栅单元的宽度为一个光栅单元的宽度和一个狭缝的宽度之和的0.4～0.6倍，如此可有效降低光栅层的高度/厚度。
15.本技术实施方式中，所述填充胶的厚度与所述光栅单元的厚度相等。
16.所述填充胶的厚度与所述光栅单元的厚度相等，以使填充胶和光栅单元的表面平齐，从而得到平整的光栅层。
17.本技术实施方式中，所述多个光栅单元的材料包括氧化钛、氧化锆、氧化锌、氧化铝、氟化镁中的至少一种。
18.本技术实施方式中，所述塑料膜的材质为聚乙烯对苯二甲酸醋或聚酰亚胺。
19.所述塑料膜可为现有的屏幕保护膜，且具有平整的表面。
20.本技术实施方式中，所述塑料膜具有相对的上表面和下表面，所述上表面和所述下表面均分别设置有所述光栅层。
21.屏幕保护膜的上下表面同时构造光栅层可进一步降低光栅层的高度，并且可通过调整上表面和下表面的光栅单元之间的夹角从而实现更高效的偏振补偿。
22.本技术实施例第二方面提供了一种屏幕保护膜的制备方法，包括：
23.提供一透明的塑料膜；
24.采用纳米压印的方法在所述塑料膜的至少一表面形成间隔排布的多个光栅单元，每一个光栅单元为透明的且呈长条状，所述多个光栅单元等宽等间距且相互平行；
25.在所述塑料膜上形成位于光栅单元之间的透明的填充胶，所述填充胶的折射率小于所述光栅单元的折射率且不同于所述塑料膜的折射率。
26.本技术的制备方法使用纳米压印技术将多个光栅单元形成塑料膜上，如此，塑料膜与光栅单元之间未设置胶水，避免了因胶水的使用导致屏幕保护膜的厚度过度增加；且通过高折射率的光栅单元以及低折射率的填充胶构建所述光栅层，可有效减少电子装置因屏幕保护膜极化效应而损失的光信号，提升屏幕出光效率的同时提升光学指纹解锁性能。
27.本技术实施方式中，采用纳米压印的方法形成所述多个光栅单元包括采用一金属的印模板，所述印模板包括底板以及形成在所述底板一表面上且相互间隔的多个光栅，所述多个光栅等宽等间距且相互平行；在所述印模板的每相邻的两个光栅之间的间隙中填充包括氧化钛、氧化锆、氧化锌、氧化铝、氟化镁中的至少一种的材料，然后将所述印模板具有光栅的一侧对准所述塑料膜的一表面进行压印，使所述材料转移结合到所述塑料膜上。
28.使用印模板可快速将多个光栅单元形成塑料膜上，且光栅单元与塑料膜之间结合不需要胶水，避免了因胶水的使用导致屏幕保护膜的厚度过度增加。
29.本技术实施方式中，采用纳米压印的方法形成的每相邻的两个光栅单元之间的间隙为一个狭缝，所述多个光栅单元和多个狭缝依次交替排布，一个光栅单元和一个狭缝的宽度之和小于300纳米；一个光栅单元的宽度占一个光栅单元和一个狭缝的宽度之和的0.4～0.6倍。
30.通过设置一个光栅单元的宽度和一个狭缝的宽度之和小于300纳米，光栅单元的宽度的占空比，可有效降低光栅层的高度/厚度。
31.本技术实施方式中，所述多个光栅单元和所述填充胶形成光栅层，所述光栅层的
厚度小于等于2微米。
32.通过纳米压印工艺可形成厚度较薄小于等于2微米的光栅层，节省成本的同时也不会导致额外的屏幕保护膜的厚度增加。
33.本技术实施方式中，提供所述塑料膜的步骤包括提供聚乙烯对苯二甲酸醋或聚酰亚胺的塑料膜；形成所述多个光栅单元包括形成材料包括氧化钛、氧化锆、氧化锌、氧化铝、氟化镁中的至少一种的多个光栅单元；形成所述填充胶包括形成透明的树脂胶或紫外光固化胶的填充胶。
34.在现有的薄膜膜上构建折射率差异较大的两种材料，光栅单元的折射率高于填充胶的折射率，提升去极化效率，同时减小光栅层的制备厚度。
35.本技术实施方式中，所述塑料膜具有相对的上表面和下表面，所述制备方法包括在所述上表面和所述下表面分别形成所述多个光栅单元和所述填充胶。
36.屏幕保护膜的上下表面同时构造光栅层可进一步降低光栅层的高度，并且可通过调整上表面和下表面的光栅单元之间的夹角从而实现更高效的偏振补偿。
37.本技术实施例第三方面提供了一种电子设备，具有显示屏幕，所述显示屏幕的表面贴附有上述的屏幕保护膜。
38.上述屏幕保护膜不仅可贴附在具有屏下光学指纹识别模组的电子设备的显示屏幕表面，避免光学指纹信号的减小，提升指纹解锁性能；普通的具有显示屏幕的电子设备均可贴附屏幕保护膜，屏幕保护膜不仅能够起到防止电子设备的显示屏幕出现爆裂、划痕等问题，而且还不会因为贴附了屏幕保护膜导致光透过率的下降。
附图说明
39.图1是本技术实施例应用屏幕保护膜的电子设备示意图。
40.图2是第一实施例的屏幕保护膜的剖面结构示意图。
41.图3a是呈现屏幕保护膜的光栅层的各物理参数的剖面示意图；图3b是屏幕保护膜的光栅层的te光和tm光的等效折射率与占空比f的关系图。
42.图4是第二实施例的屏幕保护膜的剖面结构示意图。
43.图5是第三实施例的屏幕保护膜的剖面结构示意图。
44.图6是本技术实施例的屏幕保护膜的制备流程图。
45.图7至图8是压印时使用的印模板的制备流程的示意图。
46.图9是压印过程的剖面示意图。
47.主要元件符号说明
48.电子设备
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500
49.显示屏幕
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510
50.屏幕保护膜
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100、200、300
51.塑料膜
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10
52.上表面
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11
53.下表面
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13
54.光栅层
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30
55.光栅单元
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31
56.狭缝
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33
57.填充胶
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35
58.印模板
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60
59.底板
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61
60.光栅
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63
61.高折射率的材料
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80
62.基板
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20
63.光刻胶层
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40
64.狭槽
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41
65.导电金属
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43
具体实施方式
66.下面结合本技术实施例中的附图对本技术实施例进行描述。
67.请参阅图1，电子设备500的显示屏幕510的表面上通常贴附有保护膜，以防止电子设备500的显示屏幕510出现爆裂、划痕等问题。然而，现有的保护膜极易导致光学指纹识别模组进行指纹识别解锁时光信号量大幅下降，进而影响解锁体验。
68.本技术实施例的屏幕保护膜100不仅能够像常规的保护膜那样起到保护显示屏幕510的功效，还可有效避免光学指纹信号的减小，提升指纹解锁性能。
69.请参阅图2，本技术第一实施例的屏幕保护膜100包括透明的塑料膜10以及位于所述塑料膜10的至少一表面上的透明的光栅层30。所述光栅层30包括间隔设置的多个光栅单元31和填充在光栅单元31之间的填充胶35。所述多个光栅单元31和所述填充胶35均位于所述塑料膜10上且直接连接所述塑料膜10。每一个光栅单元31为透明的，呈长条状且宽度相同。所述多个光栅单元31等间距且相互平行设置。每相邻的两个光栅单元31之间的间隙为贯穿所述光栅层30的一个狭缝33，狭缝33使所述塑料膜10相对露出。所述填充胶35填充在狭缝33中。每一个狭缝33呈长条状。所述光栅层30的多个光栅单元31和所述多个狭缝33为依次交替周期性排布。所述填充胶35为透明的且填充在至狭缝33中。通过所述填充胶35填充在狭缝33中，使所述光栅层30牢固结合在塑料膜10上。
70.所述塑料膜10具有相对的上表面11和下表面13，其中当屏幕保护膜100贴附于电子设备的显示屏幕时，下表面13相对上表面11更靠近电子设备500。本实施例中，光栅层30形成在上表面11上。
71.所述光栅单元31通过压印的方式直接结合在所述塑料膜10上。所述塑料膜10具有平整的上表面11和下表面13。所述塑料膜10可为现有的屏幕保护膜。所述塑料膜10的材质可为聚乙烯对苯二甲酸醋(polyethyleneterephthalate，pet)、聚酰亚胺(polyimide，pi)等，但不限于此。所述光栅单元31的材料包括高折射率的材料，例如氧化钛、氧化锆、氧化锌、氧化铝、氟化镁中的至少一种，但不限于此。所述填充胶35的折射率与所述光栅单元31的折射率不相同，也不同于塑料膜10的折射率，所述填充胶35选取低折射率的材料。所述填充胶35的折射率与所述光栅单元31的折射率差异越大越好，可有效提升光栅层30的去极化效率，同时可减小光栅层30的制备厚度。所述填充胶35可为透明的树脂胶(例如环氧树脂胶)或紫外光固化胶。本实施例中，所述填充胶35的厚度与所述光栅单元31的厚度相等，以
使填充胶35和光栅单元31的表面平齐，从而得到平整的光栅层30。
72.本技术使用纳米压印技术将光栅层30的光栅单元31形成塑料膜10上，光栅单元31与塑料膜10之间未设置胶水，避免了因胶水的使用导致屏幕保护膜100的厚度过度增加；通过高折射率的光栅单元31以及低折射率的填充胶35构建的光栅层30，可有效减少电子装置因屏幕保护膜极化效应而损失的光信号，提升屏幕出光效率的同时提升光学指纹解锁性能。
73.所述塑料膜10的面积大小可根据电子设备500的显示屏幕510的大小进行调整，至少要大于等于电子设备500的显示屏幕510以完全覆盖电子设备500的显示屏幕510。所述光栅层30可以局部覆盖所述塑料膜10，例如所述光栅层30的面积大小可为仅覆盖所述指纹识别按压区(图未示)。所述光栅层30也可完全覆盖所述塑料膜10的一个表面。
74.当电子设备500具有oled显示屏时，所述oled显示屏仅有一个偏振片(图未示)，如图1所示，所述光栅层30的极化方向与该偏振片的偏振方向平行。当电子设备500具有液晶显示屏时，所述液晶显示屏具有两个偏振片，分别为靠近电子设备500的显示屏幕510表面的上偏振片(图未示)和相对远离所述电子设备500的显示屏幕510表面的下偏振片(图未示)；所述光栅层30的极化方向与上偏振片的偏振方向平行。通过将光栅层30的极化方向设置为与显示屏的偏振片偏振方向平行，可有效增大屏幕保护膜的光透过率，防止因为贴附屏幕保护膜导致的光透过率的下降，进而避免光信号的损失。
75.所述光栅层30为亚波长光栅，光栅的排列周期小于300纳米，即一个光栅单元31的宽度和一个狭缝33的宽度之和小于300纳米。
76.所述光栅层30的厚度小于等于2微米。光栅层30的厚度较薄容易通过压印工艺实现，节省成本的同时也不会导致额外的屏幕保护膜的厚度增加。
77.当通过所述光栅层30的横电(transverse electric，te)光和横磁(transverse magnetic,tm)光的等效折射率差异最大时，可有效降低光栅层30的高度/厚度。根据公式(1)和(2)，可获得图3b所示的曲线图。
[0078][0079][0080]
其中n
tm
与n
te
为不同振动方向的te光和tm光的等效折射率，结合参阅图3a，n
l
为狭缝33的宽度，nh为光栅单元31的厚度，f为光栅单元31的宽度占据一个光栅单元31和一个狭缝33的宽度之和λ的比例，称为光栅单元31的占空比，则光栅单元31的宽度为f
×
λ。
[0081]
根据图3b的曲线图，可知当f的值为0.4～0.6时，此时n
tm
与n
te
二者的差值最大，即te光和tm光的等效折射率差异最大。因此，本技术实施例中，光栅单元31的宽度为一个光栅单元31的宽度和一个狭缝33的宽度之和的0.4～0.6倍(包括端值)，如此可有效降低光栅层30的高度/厚度。
[0082]
可以理解的，可根据屏幕保护膜的各向异性极化大小和塑料膜10的厚度，合理选取光栅单元31的宽度，保证屏幕保护膜为无极化的。
[0083]
请参阅图4，本技术第二实施例的屏幕保护膜200与所述屏幕保护膜100基本相似，不同在于：所述光栅层30设置在所述塑料膜10的下表面13上。如果将此屏幕保护膜200贴附于电子设备的显示屏幕时，所述光栅层30位于下表面13与电子设备之间。
[0084]
请参阅图5，本技术第三实施例的屏幕保护膜300与所述屏幕保护膜100基本相似，不同在于：光栅层30设置在所述塑料膜10的相对表面，即上表面11和所述下表面13均设置有光栅层30。上表面11的光栅层30的极化方向和下表面13的光栅层30的极化方向均平行偏振片的偏振方向。屏幕保护膜300的上下表面13同时构造光栅层30可进一步降低光栅层30的高度，并且可通过调整上表面11和下表面13的光栅单元31之间的夹角从而实现更高效的偏振补偿。
[0085]
可以理解的，可根据屏幕保护膜的各向异性极化大小和塑料膜10的厚度，合理选取光栅单元31的宽度以及上下表面13的光栅层30的极化主轴的夹角使得这样就可以保证屏幕保护膜为无极化的。
[0086]
所述光栅单元31(高折射率)和所述填充胶35(低折射率)的材料选用折射率差异较大的两种材料，提升去极化效率，同时减小光栅层30的制备厚度。
[0087]
控制光栅单元31之间的间距周期(狭缝33的宽度)，使光栅层的位置处不产生色差，减少因增加光栅产生的炫光效应。
[0088]
可以理解的，上述屏幕保护膜100，200，300不仅可贴附在具有屏下光学指纹识别模组的电子设备的显示屏幕表面，避免光学指纹信号的减小，提升指纹解锁性能；普通的具有显示屏幕的电子设备均可贴附屏幕保护膜100，因为贴附屏幕保护膜100不仅能够起到防止电子设备的显示屏幕出现爆裂、划痕等问题，而且还不会因为贴附了屏幕保护膜导致光透过率的下降。
[0089]
请参阅图6，本技术还提供上述屏幕保护膜的制备方法，包括：
[0090]
s1:提供一透明的塑料膜；
[0091]
s2:采用纳米压印的方法在所述塑料膜的至少一表面形成间隔排布的多个光栅单元，每一个光栅单元为透明的且呈长条状，所述多个光栅单元等宽等间距且相互平行；
[0092]
s3:在所述塑料膜上形成位于光栅单元之间的透明的填充胶，所述填充胶的折射率小于所述光栅单元的折射率且不同于所述塑料膜的折射率。
[0093]
所述塑料膜10为的材质可为透明的pet、透明的pi等，但不限于此。
[0094]
如图9所示，每相邻的两个光栅单元31之间的间隙为一个狭缝33，狭缝33使所述塑料膜10相对露出。每一个狭缝33呈长条状。所述多个光栅单元31和所述多个狭缝33为依次交替周期性排布。采用旋涂或涂布的方式将填充胶35填充在狭缝33中。
[0095]
所述光栅单元31的材料选用高折射率的材料，包括例如氧化钛、氧化锆、氧化锌、氧化铝、氟化镁中的至少一种，但不限于此；而所述填充胶35选取低折射率的材料，可为透明的树脂胶(例如环氧树脂胶)或紫外光固化胶，但不限于此。
[0096]
如图8所示，压印所述塑料膜10的步骤采用一印模板60，所述印模板60包括底板61以及形成在所述底板61一表面上的相互间隔的多个光栅63，所述多个光栅63等宽等间距且相互平行。本实施例中，所述印模板60的材质为金属，例如金属镍，但不限于金属镍。
[0097]
如图9所示，压印时，先在所述印模板60的每相邻的两个光栅63之间填充高折射率的材料80，例如氧化钛、氧化锆、氧化锌、氧化铝、氟化镁中的至少一种，然后将所述印模板60具有光栅63的一侧对准所述塑料膜10的一表面进行压印，使所述高折射率的材料80转移结合到塑料膜10上，然后移除印模板60，使塑料膜10上形成间隔设置的多个光栅单元31。
[0098]
所述印模板60的相邻两个光栅63的间距尺寸与需压印形成的屏幕保护膜的光栅
层30的光栅单元31的宽度尺寸相同，而所述印模板60的光栅63的宽度尺寸与需压印形成的屏幕保护膜的光栅层30的狭缝33的宽度尺寸相同。
[0099]
请参阅图7和图8，所述印模板60的制备方法，包括:
[0100]
提供一基板20，本实施例中，所述基板20为玻璃基板但不限于玻璃基板；
[0101]
在所述基板20的一表面上形成一光刻胶层40，可采用旋涂或涂布的方式形成光刻胶层40；
[0102]
去除所述光刻胶层40的部分使光刻胶层40中形成等宽等间距且相互平行的多个狭槽41，该步骤可采用曝光显影技术；
[0103]
在所述光刻胶层40远离所述基板20的表面引入导电金属43，该步骤是为了给后续电铸的步骤引入导电物质；
[0104]
以所述基板20和所述光刻胶层40为芯模，采用电铸工艺形成金属材质的印模板60。
[0105]
所述电铸是指在芯模上电沉积导电金属，然后将导电金属与芯模分离以制造(或复制)金属制品的工艺。电铸的基本原理和电镀相同；但电镀时要求得到与基体结合牢固的金属镀层，以达到防护、装饰等目的，而电铸层要和芯模分离，其厚度也远大于电镀层。
[0106]
需要说明的是，以上仅为本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内；在不冲突的情况下，本技术的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。因此，本技术的保护范围应以权利要求的保护范围为准。