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CN109815838A - 高分子复合材料的制备方法及指纹识别的显示面板 - Google Patents

高分子复合材料的制备方法及指纹识别的显示面板 Download PDF

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CN109815838A
CN109815838A CN201811637559.XA CN201811637559A CN109815838A CN 109815838 A CN109815838 A CN 109815838A CN 201811637559 A CN201811637559 A CN 201811637559A CN 109815838 A CN109815838 A CN 109815838A
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周永祥
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Wuhan China Star Optoelectronics Technology Co Ltd
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Abstract

一种高分子复合材料的制备方法及指纹识别的显示面板，包括将第一聚合物、第二聚合物、第三聚合物进行混合并进行热处理，得到第一混合物；向所述第一混合物中加入光增透材料，得到第二混合物；向所述第二混合物中加入纳米材料，得到第三混合物；对所述第三混合物进行均匀混合处理；对混合均匀后的第三混合物进行后续处理得到高分子复合材料。该方法制备的复合材料用于超声波指纹识别中的保护层，替代传统的保护玻璃，使得指纹谷和脊的反射率的反差得到提高，进而使得指纹谷和脊的电信号差异得到提升，最终提高指纹识别的精准度。

Description

高分子复合材料的制备方法及指纹识别的显示面板
技术领域
本发明涉及指纹识别的技术领域，尤其涉及一种高分子复合材料的制备方法及指纹识别的显示面板。
背景技术
目前，超声波指纹识别技术由于不受水和油污干扰，具有较强的环境适应能力，从而受到广泛关注，被越来越多地应用于各个领域，如提升手机、电脑、平板和门禁系统等电子产品的安全性，相比于传统的数字密码，由于指纹解锁的快速性，给人们的生活带来很多的便利。
但是，目前所采用的超声波指纹识别模组的识别效果并不理想，由于传统的保护玻璃的声阻介于指纹谷与脊之间，超声波在保护玻璃与手指之间的界面发生反射时，指纹谷和脊的反射率很接近，两者形成的反差很小，导致手指的谷和脊的信号对比度、信噪比都不高，造成了后期信号处理困难，难以精确地识别出指纹的纹路。
发明内容
本发明提供一种高分子复合材料的制备方法，所述复合材料用于超声波指纹识别器件的保护层中，以解决现有的超声波指纹识别模组，由于传统的保护玻璃的声阻介于指纹谷与脊之间，超声波在保护玻璃与手指之间的界面发生反射时，指纹谷和脊的反射率形成的反差较小，导致手指的谷和脊的信号对比度不高，进而导致后期信号处理困难，难以精确识别指纹，进而影响指纹图像采集的清晰度的技术问题。
为解决上述问题，本发明提供的技术方案如下：
本发明提供一种高分子复合材料的制备方法，包括以下步骤：
S10，将第一聚合物、第二聚合物、第三聚合物进行混合和热处理，得到第一混合物；
S20，向所述第一混合物中加入光增透材料，得到第二混合物；
S30，向所述第二混合物中加入纳米材料，得到第三混合物；
S40，对所述第三混合物进行均匀混合处理；
S50，对混合均匀后的第三混合物进行后续处理得到高分子复合材料。
在本发明的至少一种实施例中，所述第一聚合物和所述第二聚合物均选自聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚氨酯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、橡胶以及尼龙中的至少一种材料。
在本发明的至少一种实施例中，所述第三聚合物是由所述第一聚合物和所述第二聚合物反应形成的嵌段共聚物。
在本发明的至少一种实施例中，所述第一聚合物为聚氯乙烯，所述第二聚合物为聚乙烯，所述第三聚合物为聚氯乙烯-聚乙烯的嵌段共聚物。
在本发明的至少一种实施例中，相对于所述高分子复合材料的总质量，所述第一聚合物的分子量为50000～110000、质量分数为5％～90％，所述第二聚合物的分子量为50000～500000、质量分数为5％～90％，所述第三聚合物的分子量为10000～100000、质量分数为5％～90％。
在本发明的至少一种实施例中，所述S10包括：
S101，在室温下，将第一聚合物溶解在第一溶剂中，得到第一溶液；
S102，在60～120摄氏度下，将所述第二聚合物溶解在第二溶剂中，得到第二溶液；
S103，在20～100摄氏度下，将所述第三聚合物溶解在第三溶剂中，得到第三溶液；
S104，将所述第一溶液、所述第二溶液、以及所述第三溶液混合，并加入表面活性剂，得到第一混合物。
在本发明的至少一种实施例中所述S40包括：对所述第三混合物进行超声处理，使得各个组分分散均匀，其中，超声处理的时间为1～3小时，温度为60～100摄氏度；所述S50包括：在80～120摄氏度下，对混合均匀后的所述第三混合物进行蒸发处理，得到所述高分子复合材料。
在本发明的至少一种实施例中，所述S10中，所述热处理温度为100～120摄氏度，使得所述第一混合物为熔融状态。
在本发明的至少一种实施例中，所述S40包括：将所述第三混合物加入到双螺杆挤出机进行共混挤出，使得所述第三混合物混合均匀，其中，混合温度为100～130摄氏度，时间为5～60分钟；所述S50包括：将混合均匀后的所述第三混合物进行冷却，得到所述高分子复合材料，其中，所述冷却温度为-10～10摄氏度，时间为10～120秒。
本发明还提供一种指纹识别的显示面板，其特征在于，包括：阵列基板、压电层和保护层；所述压电层设置于所述阵列基板上，所述压电层包括依次设置在所述阵列基板上的下电极、压电材料层以及上电极；所述保护层设置于所述压电层上，与人体指纹相互接触；其中，所述保护层材料为高分子复合材料。
在本发明的至少一种实施例中，所述保护层材料为聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚氨酯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、橡胶以及尼龙中的至少一种材料。
在本发明的至少一种实施例中，所述保护层的材料采用上述高分子复合材料的制备方法制得。
本发明的有益效果为：本发明提供的复合材料制备方法制备的复合材料用于超声波指纹识别中的保护层，替代传统的保护玻璃，使得指纹谷和脊的反射率的反差得到提高，进而使得指纹谷和脊的电信号差异得到提升，使得指纹图像清洗，最终提高了指纹识别的精准度。
附图说明
为了更清楚地说明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明高分子复合材料的制备方法的步骤流程图；
图2为本发明实施例一的显示面板的结构示意图；
图3为本发明超声波指纹指纹识别中指纹谷和脊的示意图；
图4为本发明实施例一的压电层的结构示意图；
图5为本发明另一实施例的显示面板的结构示意图；
图6为本发明的其他实施例的显示面板的结构示意图。
具体实施方式
以下各实施例的说明是参考附加的图示，用以例示本发明可用以实施的特定实施例。本发明所提到的方向用语，例如[上]、[下]、[前]、[后]、[左]、[右]、[内]、[外]、[侧面]等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用以说明及理解本发明，而非用以限制本发明。在图中，结构相似的单元是用以相同标号表示。
本发明针对现有的超声波指纹识别模组，由于传统的保护玻璃的声阻介于指纹谷与脊之间，超声波在保护玻璃与手指之间的界面发生反射时，指纹谷和脊的反射率形成的反差较小，导致谷和脊的信号对比度不高，进而导致后期信号处理困难，难以精确识别指纹，影响指纹图像采集的清晰度的技术问题，本实施例能够解决该缺陷。
本发明提供一种高分子材料的制备方法，包括：
S10，将第一聚合物、第二聚合物、第三聚合物进行混合和热处理，得到第一混合物；
S20，向所述第一混合物中加入光增透材料，得到第二混合物；
S30，向所述第二混合物中加入纳米材料，得到第三混合物；
S40，对所述第三混合物进行均匀混合处理；
S50，对混合均匀后的第三混合物进行后续处理得到高分子复合材料。
其中，所述第一聚合物和所述第二聚合物均选自聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(PE)、聚氨酯(PU)、聚苯乙烯(PS)、聚碳酸酯(PC)、橡胶以及尼龙中的至少一种材料，采用上述聚合物合成的所述高分子复合材料的声阻抗与指纹脊的声阻抗相接近，因此超声波在指纹脊处的反射率很低，大部分的超声波可以发生透射，穿过该复合材料制备的保护层，而超声波到达指纹谷的时候，大部分的超声波会发生反射，因此指纹脊和谷之间的反射率的差异较大，使得转换的电信号差异较大，最终形成清晰的图像，提高指纹识别的精度。
所述第三聚合物是由所述第一聚合物和所述第二聚合物反应形成的嵌段共聚物。
本实施例以PVC和PE为例对所述制备方法进行说明。
所述第一聚合物为聚氯乙烯(PVC),所述第二聚合物为聚乙烯(PE),所述第三聚合物为嵌段共聚物聚氯乙烯-聚乙烯(PVC-PE)。
相对于所述高分子复合材料的总质量，所述第一聚合物的分子量为50000～110000、质量分数为5％～90％，所述第二聚合物的分子量为50000～500000、质量分数为5％～90％，所述第三聚合物的将分子量为10000～100000、质量分数为5％～90％。
所述S10具体包括：S101，在室温下，将第一聚合物溶解在第一溶剂中，得到第一溶液；S102，在60～120摄氏度下，将所述第二聚合物溶解在第二溶剂中，得到第二溶液；S103，在20～100摄氏度下，将所述第三聚合物溶解在第三溶剂中，得到第三溶液；S104，将所述第一溶液、所述第二溶液、以及所述第三溶液混合，并加入表面活性剂，得到第一混合物。
具体地，所述第一溶剂、第三溶剂均为四氢呋喃(THF)溶液，所述第二溶剂为苯溶液，溶剂的加入量会影响聚合物的溶解速度和蒸发时间，具体的加入量根据聚合物的物理和化学性质而定，在本实施例中，所述第一聚合物与所述第一溶剂的质量比、所述第二聚合物与所述第二溶剂的质量比、以及所述第三聚合物与所述第三溶剂的质量比均为1:3～1:10。
所述S104中，加入的表面活性剂为硬脂酸或者十二烷基苯磺酸钠，降低混合体系的表面张力，增大混合物的溶解性。
在所述S20中，所述光增透材料为氟化镁、氧化钛、硫化铅、硒化铅中的一种，用以提升复合材料的透光率，相对于复合材料的总质量，所述光增透材料的质量分数为1％～5％。
在所述S30中，所述纳米材料为富勒烯、碳纳米管、蒙脱土中的至少一种，或者其它纳米粒子，用以提高复合材料的力学性能，相对复合材料的总质量，所述纳米材料的质量分数为1％～5％。
所述S40步骤具体包括：对所述第三混合物进行超声处理，使得各个组分分散均匀，防止由于分子聚集降低复合材料的性能，其中，超声处理的时间为1～3小时，温度为60～100摄氏度。
所述S50步骤具体包括：在80～120摄氏度下，对混合均匀后的所述第三混合物进行蒸发处理，得到所述高分子复合材料，具体可对所述第三混合物进行旋蒸，使得所述第三混合物中的溶剂快速挥发，抑制材料结晶。
本实施例采用溶剂将各个聚合物分别溶解之后再进行混合，最后除去溶剂杂质，在其他实施例中，可直接将各个聚合物混合进行加热，在熔融状态下混合。
在其他实施例中，所述S10具体包括：将所述第一聚合物、所述第二聚合物、第三聚合物进行混合，并进行加热，加热温度为100～120摄氏度，使得聚合物在高温下呈熔融状态，得到第一混合物。
所述S40步骤具体包括：将所述第三混合物加入到双螺杆挤出机进行共混挤出，使得所述第三混合物混合均匀，其中，混合温度为100～130摄氏度，时间为5～60分钟。
所述S50步骤具体包括：将混合均匀后的所述第三混合物进行冷却，得到所述高分子复合材料，其中，可选择骤冷方式使材料迅速冷却，所述冷却温度为-10～10摄氏度，时间为10～120秒。
如图2所示，本实施例还提供一种指纹识别的显示面板10，包括：阵列基板11、设置于所述阵列基板11上的压电层12、设置于所述压电层12上的保护层13。
本实施例以柔性显示面板为例，所述显示面板10还包括自下而上设置于所述阵列基板11与所述压电层12之间的显示层14、粘合层15、触控层16。
其中，所述阵列基板11包括多个薄膜晶体管阵列，用以控制像素开关，以及输入、输出电信号来驱动和处理超声波信号，所述显示层14包括多个阵列设置的像素单元，用以实现图像显示。
所述触控层16包括多个触控感应电极，用以实现触控功能，所述粘合层15用以实现触控层16与所述阵列基板11的贴合，所述粘合层15可为光学胶。
所述保护层13采用上述方法制备的高分子复合材料，该复合材料包括聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚氨酯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、橡胶以及尼龙中的至少一种材料。
如图3所示，声压反射率是由界面上两种材料之间的声阻抗所决定，所述保护层13用以与人体的指纹接触，所述保护层13的声阻抗与手指的脊21更加接近，使得超声波在脊21处的反射率较低，进而使得指纹谷22与指纹脊21之间的反射率差异得到提升，最后使得指纹谷22与指纹脊21之间的县信号差异得到提升，可提高一倍以上，最终得到清晰的指纹图像。
所述保护层13的厚度小于0.05毫米，远远小于传统保护玻璃的厚度(0.15毫米)，且该保护层13由于采用高分子复合材料，可根据产品定制不同规格的厚度，而玻璃难以进一步进行薄化处理，另外所述保护层13的透光性能和力学性能较保护玻璃更好。
如图4所示，所述压电层12自下而上包括绝缘层121、下电极122、压电材料层123、以及上电极124，所述压电材料层123采用整面涂布的方式，节省了光刻工艺制程，简化了加工工艺，将所述压电层12设置于所述保护层13的下方，降低了超声波需要穿透的厚度，提高了超声波的声压和电信号强度，从而提高了信噪比和指纹识别的精准度。
所述上电极124和所述下电极122可选取银，铝，钼，金，铬，镍，铜，铂等其中的一种金属或者几种的合金。
所述压电层123材料可采取聚偏氟乙烯(PVDF)，或者共聚物为聚偏氟乙烯－三氟乙烯共聚物(PV DF-TrFE)，并且通过调节共聚物的质量比，可以定向调控压电性能，其质量比的范围是(80:20)到(65:35)，本实施例中，其质量比为70:30。可根据器件要求，选择材料的压电性能。
在另一实施例中，如图5所示，所述显示面板30可为液晶显示面板，所述显示面板30自下而上包括下偏光片39、阵列基板31、液晶层34、彩膜基板37、触控层36、上偏光片38、粘合层35、压电层32以及保护层33。
其中，所述触控层36设置于所述上偏光片38与所述彩膜基板37之间，为on cell结构。
所述保护层33与所述压电层32与实施例一相同，这里不再赘述。
在其他实施例中，如图6所示，所述显示面板40自下而上包括下偏光片49、阵列基板41、液晶层44、触控层46、彩膜基板47、上偏光片48、粘合层45、压电层42、以及保护层43。
其中，所述触控层46设置于液晶像素中，为in cell结构。
所述保护层43与所述压电层42与实施例一相同，这里不再赘述。
有益效果：本发明提供的复合材料制备方法制备的复合材料用于超声波指纹识别中的保护层，替代传统的保护玻璃，使得指纹谷和脊的反射率的反差得到提高，进而使得指纹谷和脊的电信号差异得到提升，使得指纹图像清洗，最终提高了指纹识别的精准度；另外，该高分子材料价格更低，可降低生产成本，且该高分子材料的强度和韧性更好，能够延长使用寿命。
综上所述，虽然本发明已以优选实施例揭露如上，但上述优选实施例并非用以限制本发明，本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与润饰，因此本发明的保护范围以权利要求界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种高分子复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S10，将第一聚合物、第二聚合物、第三聚合物进行混合和热处理，得到第一混合物；
S20，向所述第一混合物中加入光增透材料，得到第二混合物；
S30，向所述第二混合物中加入纳米材料，得到第三混合物；
S40，对所述第三混合物进行均匀混合处理；
S50，对混合均匀后的第三混合物进行后续处理得到高分子复合材料。
2.根据权利要求1所述的高分子复合材料的制备方法，其特征在于，所述第一聚合物和所述第二聚合物均选自聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚氨酯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、橡胶以及尼龙中的至少一种材料。
3.根据权利要求2所述的高分子复合材料的制备方法，其特征在于，所述第三聚合物是由所述第一聚合物和所述第二聚合物反应形成的嵌段共聚物。
4.根据权利要求3所述的高分子复合材料的制备方法，其特征在于，所述第一聚合物为聚氯乙烯，所述第二聚合物为聚乙烯，所述第三聚合物为聚氯乙烯-聚乙烯的嵌段共聚物。
5.根据权利要求4所述的高分子复合材料的制备方法，其特征在于，相对于所述高分子复合材料的总质量，所述第一聚合物的分子量为50000～110000、质量分数为5％～90％，所述第二聚合物的分子量为50000～500000、质量分数为5％～90％，所述第三聚合物的分子量为10000～100000、质量分数为5％～90％。
6.根据权利要求5所述的高分子复合材料的制备方法，其特征在于，所述S10包括：
S101，在室温下，将第一聚合物溶解在第一溶剂中，得到第一溶液；
S102，在60～120摄氏度下，将所述第二聚合物溶解在第二溶剂中，得到第二溶液；
S103，在20～100摄氏度下，将所述第三聚合物溶解在第三溶剂中，得到第三溶液；
S104，将所述第一溶液、所述第二溶液、以及所述第三溶液混合，并加入表面活性剂，得到第一混合物。
7.根据权利要求6所述的高分子复合材料的制备方法，其特征在于，
所述S40包括：对所述第三混合物进行超声处理，使得各个组分分散均匀，其中，超声处理的时间为1～3小时，温度为60～100摄氏度；
所述S50包括：在80～120摄氏度下，对混合均匀后的所述第三混合物进行蒸发处理，得到所述高分子复合材料。
8.根据权利要求5所述的高分子复合材料的制备方法，其特征在于，
所述S40包括：将所述第三混合物加入到双螺杆挤出机进行共混挤出，使得所述第三混合物混合均匀，其中，混合温度为100～130摄氏度，时间为5～60分钟；
所述S50包括：将混合均匀后的所述第三混合物进行冷却，得到所述高分子复合材料，其中，所述冷却温度为-10～10摄氏度，时间为10～120秒。
9.一种指纹识别的显示面板，其特征在于，包括：
阵列基板；
压电层，设置于所述阵列基板上，所述压电层包括依次设置在所述阵列基板上的下电极、压电材料层以及上电极；以及
保护层，设置于所述压电层上，与人体指纹相互接触；其中，所述保护层材料为高分子复合材料。
10.根据权利要求9所述的显示面板，其特征在于，所述保护层材料为聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚氨酯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、橡胶以及尼龙中的至少一种材料。
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