一种可提升液晶显示设备视角的功能膜的制作方法

1.本发明涉及光学薄膜技术领域，涉及一种光学功能膜，可贴合在现有的液晶显示设备近端偏光片外侧用来提升液晶显示的可视角和画面效果。


背景技术：

2.随着数字校园、智慧办公等的普及，集成触控交互与高清液晶显示的交互平板(ifpd，interactive flat panel display)需求正迎来爆发式的增长。与家庭使用环境不同(客厅、卧室)，适用于教室、会议室等空旷的使用环境下的液晶显示器对光学指标提出了差异化的性能要求，如中心亮度与对比度、亮度可视角等。针对教室环境，国家卫生健康委员会于2021年颁布，2022年执行的《儿童青少年学习用品近视防控卫生要求》国家标准，明确了对教学多媒体产品(电视视频显示系统)的显示技术要求：1、水平亮度视角》120
°
，垂直亮度视角》60
°
；2、亮度对比度≥1000：1；3、教学多媒体产品使用时屏幕亮度范围在300-400cd/m2。针对会议场景，随观影人数减少，ifpd无需具备120
°
的水平亮度视角，需要在提升侧视角下亮度的同时，尽可能地保持中心亮度对比度和色度可视角，来保持中心与靠近中心视角液晶显示的画质。
3.cn201910090524.7公开了一种光学膜层和显示装置。该光学膜层的各向同性光学层的折射率小于单光轴各向异性光学层的寻常光折射率，且凸起结构的宽度在入射光的波长范围内，光从凹槽和凸起结构的交接面通过时将产生绕射作用，以使正视角光型能量分配大视角，改善视角色偏。
4.cn201910090545.9公开了光学膜层和显示装置。该光学膜层包括第一单光轴光学层和第二单光轴光学层，第二单光轴光学层的寻常光折射率小于第一单光轴光学层的非常光折射率，且凸起结构的宽度在入射光的波长范围内。
5.尽管上述技术可以一定程度地改善侧向视角下的色偏问题，但均不能大幅度地提高特定侧向视角下液晶显示器的亮度。
6.cn202222583913.3公开一种va面板偏光片用广视角功能膜，包括逐层分布的低反射表面处理层、视角扩大层和黏着层，其中低反射表面处理层和视角扩大层分别成型于第一超位相差型聚对苯二甲酸乙二醇酯基材的两侧，黏着层背向视角扩大层的一端贴附于第二超位相差型聚对苯二甲酸乙二醇酯基材上，且第二超位相差型聚对苯二甲酸乙二醇酯基材背向黏着层的一侧依次粘合有聚乙烯醇薄膜和光学补偿膜，光学补偿膜背向聚乙烯醇薄膜的一侧涂覆有压敏胶。
7.上述技术着重介绍了广视角功能膜集成在外侧偏光片上的方式，虽说明增加广视角膜后对液晶显示器侧向视角的亮度和色度上有改善效果，却未有改善液晶显示器前、后在亮度、色度与对比度性能上的实际数据。考虑到贴合广视角膜后，液晶显示器在正视角下的中心亮度会发生减损，同时，由于侧向视角光线补偿向正视角光线会进一步造成对比度衰减，因此如何在优化液晶显示器具备较为合理的亮度可视角、色度可视角和对比度可视角的同时，抑制因集成或贴合广视角膜后对于液晶显示器的负面效果，是亟待思考和解决
的内容。
8.cn202210615752.3公开了一种广视角偏光片及其制作方法、和显示装置，广视角偏光片的制作方法包括：提供偏光膜层；在偏光膜层的一侧上形成广视角功能膜层，第一光线从偏光膜层射入后经由广视角功能膜层射出，以得到第二光线，第二光线的视角大于第一光线的视角。
9.上述技术着重在于优化与改善减薄集成广视角功能偏光片厚度偏厚的问题，并未对广视角膜本体光学设计进行优化与改良，以提高液晶显示器具备更加平衡的光学性能，即提高液晶显示器适应场景需求的亮度可视角、对比度可视角和色度可视角，同时最大程度地抑制因贴合广视角膜后对于液晶显示器的负面效果。
10.侧视角亮度提升的方案已知有可通过特殊的视角改善膜来达成。其特征是对称的单元光学结构搭配存在折射率差异的两层uv树脂层。如图1所示，当光线1经由低折射率树脂层折射入高折射率树脂层，进一步地从高折射率树脂层折射出射至空气层，既有从中心出射的光线1经由两次偏折朝向侧视角出射，从而提升侧视角下的亮度和改善液晶显示的色度可视角。同时，原本向侧视角下出射的光线2经由低折射率树脂层向中心视角折射出射，这会造成中心亮度对比度的下降。进一步地，如图2所示，当光线3由高折射率树脂层入射向低折射率树脂层出射，大于临界入射角的中心光线3会在梯形斜边发生全反射，到达梯形的上平台后向低折射率树脂折射出射，进一步地经由低折射率树脂与空气界面出射。与经由低折射率树脂入射高折射率树脂出射的光线1不同，经由低折射率树脂入射高折射率树脂出射的光线3(1次全反射、2次折射)会偏折向更大的侧视角，来提升液晶显示在侧视角下的亮度和色度可视角(图2)。进一步地，色偏值拐点在色偏视角曲线中由于出现在更外侧的视角，色偏值的转变过程不易被觉察到。不过，在中心对比度上，图2示出了原本偏折向更大视角的光线4经由高、低折射率树脂层的折射向正视角出射，造成更大的中心对比度减损。如何降低中心对比度减损是这种光学设计方案中亟待解决的问题。


技术实现要素：

11.为了解决现有液晶显示器亮度可视角小、侧视角对比率不足的问题，本发明提供一种光学功能膜，通过将该光学功能膜用oca胶带外贴在液晶显示器的前端偏光片(front polarizer)，可改善现有液晶显示器可视角不足的问题，同时亦可抑制因贴合该光学功能膜导致液晶显示器正视角中心对比度大幅下降的问题。
12.为了解决现有技术的问题，本发明提供一种可用于改善液晶显示设备可视角的光学功能膜，其中，液晶显示设备的可视角包含亮度可视角、对比度可视角和色度可视角。
13.本发明首先提供一种改善液晶显示设备可视角的光学功能膜，该光学功能膜包含基材层以及形成于基材层上的光学结构层；
14.其中，光学结构层包含：临近基材层的折射率为n1的第一树脂层1，其包含多个等腰梯形图案和相邻等腰梯形图案间的平坦部分(gap，单位为微米)，其中单个等腰梯形图案与其相邻近的等腰梯形图案间平坦部分构成一个单元周期(pitch，单位为微米)；以及折射率为n2的第二树脂层2，其直接形成于图案化的树脂层1中图案上方与相邻图案间的平坦部分；
15.其中第一树脂层1的折射率n1大于第二树脂层2的折射率n2。
16.进一步地，所述基材层为三醋酸纤维酯(tac)、超相位延迟薄膜(srf)、环烯烃(cop)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)等；
17.进一步地，所述基材层的厚度为50-500um，或者为450um、300um、250um、188um、125um、100um、80um，进一步地优选125um、100um和80um。
18.进一步地，所述第一树脂层1是聚丙烯酸树脂、聚酯丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯共聚物或由其改性的可固化聚合物的一种或多种。
19.进一步地，所述第一树脂层2是聚丙烯酸树脂、聚酯丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯共聚物或由其改性的可固化聚合物的一种或多种。
20.进一步地，所述第一树脂层1的等腰梯形图案的底角数值为θ，单位为度，优选70.0
°
至80.0
°
，进一步地，优选底角为73.0
°
至75.0
°
，或者72.0
°
、74.0
°
、76.0
°
、78.0
°
。
21.进一步的，所述第一树脂层1的等腰梯形图案的上平台宽度为a，下平台宽度为b，单位为微米，其中上平台宽度优选4.0-6.5um，进一步地优选4.5-6.0um，或者4.3um、4.8um、5.0um、5.5um、5.8um；梯形的深度为h，单位为微米；梯形的深度对下平台的比值定义为深宽比h/b，优选0.8-1.2，进一步地优选0.9-1.0，或者0.85、0.95；相邻梯形结构间的平坦部分定义为间距c，单位为微米；相邻重复单元梯形结构间的宽度定义为周期p，单位为微米；开口率代表相邻梯形结构间的平坦部分占整个单元周期的占比c/p，优选10.0％至30.0％，进一步地优选16.0％至25.0％，或者14.0％、18.0％、20.0％、28.0％。
22.其中，树脂层1的折射率n1范围在1.60至1.69，进一步地，优选在1.60-1.65，或者1.63、1.66、1.67；树脂层2的折射率n2范围在1.43至1.55，进一步地，优选在1.48-1.52，或者1.44、1.49、1.50；树脂层1与2的折射率差δn(n
1-n2)范围在0.05至0.21；进一步地，优选0.10至0.15，或者0.08、0.12、0.18。
23.本发明同时一种改善液晶显示设备可视角的光学功能膜的制备方法，包括：
24.步骤1，在基板上形成模具结构；
25.步骤2，将液态的第一树脂层的树脂加至基板上，贴覆基材，形成三明治密封结构；
26.步骤3，将第一树脂层的树脂固化，剥离基板，得到沿着二维防眩周期性排列的单元光学结构半成品，所述单元光学结构为等腰梯形及相邻等腰梯形件的平坦部分；
27.步骤4，将液态第二树脂层的树脂加至所述半成品的第一树脂层上方，覆盖离型膜或者基板，形成三明治结构；
28.步骤5，将第二树脂层固化，玻璃离型膜或者基板，得到功能膜。
29.进一步地，所述步骤1，通过雕刻形成模具结构，所述基板为镍板，更进一步地，在镍板上用钻石刀具雕刻出合适大小的模具结构。
30.进一步地，步骤2，将液态的第一树脂层的树脂滴加至基板上。
31.进一步地，步骤2，所述基材为片材。
32.进一步地，步骤3，对第一树脂层进行气泡排除，所述固化为使用uv射线照射固化。
33.进一步地，步骤4，将液态的第二树脂层的树脂滴加至第一树脂层上方。
34.进一步地，步骤4，所述离型膜或基板为镜面光滑。
35.进一步地，步骤4，所述离型膜为具有磨砂离型膜。
36.进一步地，步骤4，所述基板为镍板，进一步地，所述基板为玻璃砂珠打磨的镍板。
37.进一步地，步骤5，对第二树脂层进行气泡排除，所述固化为使用uv射线照射固化。
38.进一步地，步骤6，在功能膜的非光学结构侧备上一层oca胶层，得到背胶的功能膜样品。
39.根据本发明的另一方面，一种改善可视角的液晶显示设备可包含：液晶显示设备及其固定在其前端偏光片上的用于改善可视角的光学膜，其固定方式可以采用框贴、水胶(loca)或光学级透明胶(oca)的全贴合。
40.本发明提供的用于改善可视角的光学功能膜，其可增加液晶显示器在侧视角(侧视角指代偏离正视角大于及等于45
°
所对应的视角)的亮度值，提升液晶显示器的亮度可视角，同时最小化因贴合光学功能膜造成液晶显示器正视角的中心亮度下降。
41.本发明提高的用于改善可视角的光学功能膜，可以改善液晶显示器在侧视角的色度值，提升液晶显示器的色度可视角，进而提高液晶显示器的画质感。
42.本发明提供的用于改善可视角的光学功能膜，其可将亮度对比度较高的中心光线经过光学微结构层偏折到侧视角下，从而提升液晶显示器在侧视角下的亮度对比度。进一步地，其只允许一部分靠近正视角下的光线偏折到正视角，进而极大程度地抑制因贴合光学功能膜造成液晶显示器在正视角下的中心对比度下降。
附图说明
43.图1.从液晶显示设备出射的光线经由低折射率树脂层入射到高折射率树脂层时的光路取向。
44.图2.从液晶显示设备出射的光线经由高折射率树脂层入射到低折射率树脂层时的光路取向。
45.图3a.半成品示意图(侧视)。
46.图3b.半成品示意图(俯视)。
47.图4a.低折射率树脂层表面平整的视角改善膜。
48.图4b.低折射率树脂层表面有一定粗糙度的视角改善膜。
49.图5a.低折射率树脂层表面平整的视角改善膜贴合在液晶显示设备的示意图。
50.图5b.低折射率树脂层表面有一定粗糙度的视角改善膜贴合在液晶显示设备的示意图。
51.图6a.低折射率树脂层表面平整的视角改善膜贴合在液晶显示设备的示意图。
52.图6b.低折射率树脂层表面具有一定粗糙度的视角改善膜贴合在液晶显示设备的示意图。
53.01、视角改善膜
54.01-a、一种视角改善膜
55.01-b、另一种视角改善膜
56.03、高折射率树脂层
57.04、低折射率树脂层
58.04-a、表面平整的低折射率树脂层
59.04-b、表面具有一定粗糙度的低折射率树脂层
60.05、粘接层
61.06、液晶显示设备
62.07、离型膜
63.101、高折射率树脂层与空气层界面
64.102、梯形倾斜边(高、低折射率树脂层界面)
65.103、相邻梯形单元结构间的平坦部分(高、低折射率树脂层界面)
66.104、基材与低折射率树脂层界面
67.105、低折射率树脂层与空气层界面
68.106、梯形上平台(高、低折射率树脂层界面)
69.107、梯形倾斜边(高、低折射率树脂层界面)
70.108、相邻梯形单元结构间的平坦部分(高、低折射率树脂层界面)109、基材与高折射率树脂层界面
71.110、光线出射界面
72.111、光线入射界面
73.112、液晶显示设备近端偏光片一侧
74.a.梯形上平台
75.b.梯形下平台
76.c.相邻梯形单元结构间的平坦部分
77.h.梯形深度
78.p.梯形单元结构的周期
79.θ.梯形单元结构的底角
具体实施方式
80.为了更易理解本发明的结构及所能达成的功能特征和优点，下文将本发明的较佳的实施例，并配合图式做详细说明如下：
81.如图1所示，当光线1经由低折树脂层2入射折射至高折射率树脂层1时，会依次在界面102和界面101上各发生一次折射后，使得原本由中心视角出射的光线1得以向大视角下发生偏转，进而来提升大视角下的亮度和对比度，同时这也造成了中心视角下亮度的衰减。
82.进一步地，原本向大视角出射的光线2会依次在界面104与103上各发生一次折射，在界面102发生一次全反射后，经由界面101准直出射，这一部分光线可以用以弥补本身光线1偏转导致的中心亮度衰减，但由于本身这部分光线的亮度对比度低，从而造成液晶屏幕中心对比度发生下降。
83.如图2所示，当光线3经由高折射树脂层1折射至低折射率树脂层2时，准直入射的光线3会依次在界面107上发生一次全反射后，在界面106与界面105发生两次折射后向大视角下出射，进而提升大视角下液晶屏幕的亮度和对比度，同时这会造成中心亮度的衰减。
84.进一步地，原本朝向大视角出射的光线4会依次在界面109、界面107发生两次折射后，由界面105准直出射用以弥补部分因偏转造成损失的光线3，降低中心光损。同样地，由于原有大视角下出射的光线亮度对比度较低，所以出射的这部分光线造成了贴合功能膜后液晶屏幕中心对比度的下降。
85.无论光线是从高折射率树脂层入射向低折射率树脂层还是从低折射率树脂层入
射向高折射率树脂层，大视角下的光线均会发生偏折向中心视角出射，因此均会不同程度地造成贴合功能膜后液晶屏幕中心对比度的下降。
86.表一示出了当光线经由高折射率树脂层1入射至低折射率树脂层2时光线的偏折规律。具体而言，高、低折射率树脂是由聚丙烯酸树脂、聚酯丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯共聚物或由其改性的可固化聚合物的一种或多种。以高折射率树脂层折射率ri1＝1.67、低折射率树脂折射率ri2＝1.50为例，随着梯形下底角逐渐从86.0
°
减小到70.0
°
，光线2的入射角逐渐从13.5
°
增大至全反射，造成屏幕中心的对比度逐渐下降。与前者不同，当光线4经由从高折射率树脂1入射到低折射率树脂层2时，随着梯形下底角逐渐从86.0
°
减小到70.0
°
时，光线4的入射角逐渐由39.3
°
减小至21.1
°
，这意味着贴合功能膜的液晶屏幕中心对比度下降的程度会逐渐减小。注意到，当梯形角度大于等于81.0
°
时，光路优选为由低折射率树脂层入射，高折射率树脂层出射，来尽量降低因原始大视角光线偏折向中心视角造成中心对比度下降的不良效果。当梯形角度低于80.0
°
时，随梯形下底角减小，偏折向中心视角所对应光线的入射角度逐渐减小，这有利于提升屏幕的中心对比度。
87.进一步地，如图1所示，当光学经由低折射率树脂层入射向高折射率树脂层出射时，准直入射的光线1经由界面102与101的两次折射偏折向侧视角出射。表二示出了光线1出射角度随梯形底角变化时的变化规律。当梯形角度为86.0
°
时，从界面101出射光线的出射角度为39.4
°
。随着梯形底角减小到81.0时，从界面101出射光线的出射角度减小为32.0
°
。因此，对于从低折射率树脂入射向高折射率树脂层出射的光线，梯形角度在86.0至81.0
°
范围内，随梯形角度减小，准直入射光线1的出射角度也减小。如图2所示，从高折射率树脂层入射向低折射率树脂层的准直入射光线3经由界面107一次全反射，界面106与界面105的两次折射，得以偏折向更大的侧向视角。如表二所示，当梯形下底角是80.0
°
时，从界面105出射的光线出射角度为33.6
°
。随着梯形下底角从80.0
°
减小到71.0
°
时，光线3的出射角从33.6
°
逐渐增大到85.8
°
。当梯形底角减小到70.0
°
时，光线3在界面105发生全反射(大于临界角)，无法从界面105出射。其中，国标《40070-2021儿童青少年学习用品近视防控卫生要求》里规定了适用于教室环境下的液晶显示设备需大于120
°
的亮度可视角(1/3中心亮度作为阈值)。此外，考虑到出射大于70
°
视角所对应的光线基本属于无效光线。考虑到实际使用环境，补偿侧视角的光线的出射视角最佳在50至70
°
视角，进一步地优选55至65
°
视角。因此，优选光路从高折射率树脂层入射向低折射率树脂层出射，其中梯形的底角优选为73.0到75.0
°
。
88.表一.由树脂层1入射向树脂层2出射与由树脂层2入射向树脂层1出射光线的入射角度。
89.[0090][0091]
备注：树脂层1的折射率为1.67、树脂层2的折射率为1.50
[0092]
表二.梯形底角对于由树脂层2准直入射光线向树脂层1出射角度的影响规律。
[0093]
梯形底角(
°
)界面1的入射角(
°
)界面1的出射角(
°
)86.022.439.485.021.537.884.020.736.283.019.934.782.019.233.381.018.532.0
[0094]
表三.梯形底角对于由树脂层1准直入射光线向树脂层2出射角度的影响规律。
[0095]
梯形底角(
°
)界面5的入射角(
°
)界面1的出射角(
°
)80.020.034.879.022.038.778.024.047.177.026.051.676.028.049.575.030.056.674.531.059.374.032.062.273.533.065.473.034.069.072.036.079.071.038.0入射角大于界面1的临界角(41.8
°
)70.040.0入射角大于界面1的临界角(41.8
°
)
[0096]
备注：上述实验结果出射角＝arcsin[n
ri1
*sin(α)/n
air
]，其中n
ri1
＝1.67、n
air
＝1.0，α＝界面5的入射角。
[0097]
如表四所示，对于不同梯形底角而言，当光线3经由高折射率树脂层1折射入低折射率树脂层2时，光线3会依次发生一次全反射和两次折射从界面105向侧视角偏折出射。对于固定的梯形底角而言，随着高折射率树脂层折射率的增加，偏折向侧视角的角度增大。对于固定折射率的高折射率树脂层而言，随着梯形底角减小，偏折向侧视角的角度增加。如上文所述，考虑到实际应用，补偿侧视角光线的出射视角最佳在50至70
°
，进一步地优选55至
65
°
视角。
[0098]
进一步地，如表五所示，对于不同梯形底角而言，当光线4经由高折射率树脂层1入射向低折射率树脂层出射，随着高折树脂层1折射率下降，光线4的入射角均逐渐减小。对于相同折射率的高折射率树脂层而言，随着梯形底角下降，光线的入射角也呈现一致的下降趋势。因此，下调高折射率树脂层1的折射率有利于使得贴合功能膜后的液晶显示设备获得更高的对比度。
[0099]
表四.随梯形底角与树脂层1的折射率变化，准直入射光线3的出射角变化规律。
[0100][0101]
备注：光线3的出射角＝arcsin{n
ri1
*sin[2*(90-θ)]}，其中nri为树脂层1的折射率，θ为梯形底角。
[0102]
表五.随树脂层1的折射率变化，可以从界面1准直出射光线4的入射角要求。
[0103][0104][0105]
基于表四、表五的结果分析得知，当高折射率树脂折射率在1.60至1.67范围时，考虑到光线3的偏折视角优选在50.0至70.0
°
范围，梯形底角优选76.0至72.0
°
范围，进一步地考虑到光线3的偏折视角优选在55.0至65.0
°
范围，梯形底角优选75.0至73.0
°
。进一步地，考虑到光线4的入射角，对于相同梯形底角而言，优选树脂层1具备更低的折射率，以防止更
大侧视角的光线由中心出射，使得贴合视角改善功能膜的液晶屏幕正视角下的中心亮度对比度发生显著衰减。
[0106]
制样及测试步骤：
[0107]
功能膜的制样步骤：
[0108]
步骤1，在镍板上用钻石刀具雕刻出合适大小的模具结构；
[0109]
步骤2，用滴管取合适质量的可uv光固化的液态高折射率树脂1，滴加在镍板上后贴覆已裁切的基材片材形成三明治密封结构；
[0110]
步骤3，将树脂内的气泡充分排除后，用一定能量的uv射线从基材一侧照射液态高折射率树脂1完成光固化过程，随后将镍板剥离，得到沿着二维方向周期性排列的单元光学结构(等腰梯形及相邻等腰梯形间的平坦部分)的半成品，如图3所示；
[0111]
步骤4，重复步骤2，将合适质量的可光固化的液态低折射率树脂2，滴加在步骤3制得半成品的树脂层1上方后，覆上一张镜面光滑的离型膜或镍板形成三明治结构；进一步地，可将平整离型膜替换成具有一定雾度的磨砂离型膜，亦或者是用玻璃砂珠打磨过的镍板，从而使得填充的树脂层2具有一定的雾度，这有助于使得出射光线更均匀；
[0112]
步骤5，将离型膜或镍板与树脂层间的气泡充分排除后，用一定能量的uv射线对树脂进行光固化后剥离离型膜或镍板，得到表层没有雾化效果的功能膜测试样品(图4a)和表层有雾化效果的功能膜测试样品(图4b)；
[0113]
步骤6，为了减少光线在不同折射率界面间的反射损失，在功能膜的非光学结构侧备上一层oca胶层，得到背胶的功能膜样品(图5a与图5b)，进一步地，在测试前除去重离型膜将oca胶层一侧贴合在液晶显示设备前偏光片(图6a与6b)上即可测试。
[0114]
液晶显示模组的测试光学效果见下表六和七，关于由不同实施例和对比例制得的液晶显示模组的光学效果差异详见下表。取决于功能膜中单元结构的排列方向，若竖直取向排列，此时可以提升液晶显示设备的水平视角(亮度可视角、侧视角下的对比度与色度可视角)；若水平取向排列，则可以提升液晶显示设备的垂直视角。
[0115]
下述测试仅以液晶显示设备的水平可视角为例。
[0116]
液晶显示设备使用市售的redmia55(液晶采用垂直排列式，vertical alignment)，所述增加功能膜是在redmia55近端偏光片上用oca进行贴合和固定。测试平台和测试亮度色度计分别使用弗士达fs-6500tl和topconbm-5as，测试水平视角范围为-80.0到80.0
°
，每间距5.0
°
步长测试并记录相应的光学数据。
[0117]
(1)液晶显示设备的中心亮度和亮度可视角：测试液晶显示设备在白色模式和黑色模式下量测正视角与不同侧视角下的中心亮度。通过[(贴合功能膜后的液晶显示设备的中心亮度-未贴合功能膜前的液晶显示设备的中心亮度)/未贴合功能膜前的液晶显示设备的中心亮度*100％]来计算因贴合功能膜后造成的中心亮度衰减。目标亮度衰减比例为小于或等于10％。
[0118]
进一步地，通过计算正视角下的1/3中心亮度所对应的水平左、右视角之和作为液晶显示设备的亮度可视角。目标亮度可视角为大于或等于115
°
。
[0119]
(2)液晶显示设备的中心对比度和对比度可视角：使用弗士达fs-6500tl和topconbm-5as测试和记录贴合功能膜前、后液晶显示设备在白色和黑色模式下在正视角与侧视角下的中心亮度。通过(白色模式下的正视角中心亮度/黑色模式下的正视角中心亮
度)计算公式得到贴合前、后的液晶显示器正视角和侧视角下的中心对比度。进一步地，通过[(贴合功能膜后液晶显示设备的中心对比度-未贴合功能膜前液晶显示设备的中心对比度)/未贴合功能膜前液晶显示设备的中心对比度]来计算得到衰减的中心对比度比例。目标中心对比度衰减比例小于或等于60％。
[0120]
(3)液晶显示设备的色度可视角：计算侧视角下色偏值δu’v’《0.02所对应的水平左、右色偏视角之和作为液晶显示设备的色度可视角。
[0121]
目标色度可视角大于或等于140
°
[0122]
测试参考标准：亮度可视角测试参考《gb40070-2021儿童青少年儿童青少年学习用品近视防控卫生要求》与《sj/t11348-2016平板电视显示性能测量方法》、对比度可视角测试参考《sj/t11292-2016计算机用液晶显示器通用规范》。
[0123]
实施例1
[0124]
将高折射率uv树脂1(聚氨酯丙烯酸酯，液态折射率＝1.61)涂布至镍板上，其中镍板上已用钻石刀具雕刻出微结构及相邻微结构间的平坦部分，随着将pet覆在涂布完高折射率树脂层1的镍板上，将其中残留的气泡充分除去后，接着进行光固化，借此得到在pet形成有微结构单元及平坦部分的高折射率树脂层的半成品。其中，微结构单元及其形成于相邻微结构单元间的平坦部分所对应的雕刻图案参考表六所示。
[0125]
进一步地，将低折射率uv树脂2(聚氨酯丙烯酸酯，液态折射率＝1.50)涂布到高折射率树脂层1上，将镜面或磨砂离型膜、磨砂镍板覆盖在低折射率树脂2上，使得低折射率树脂层2得以充分覆盖高折射率树脂层的图案表面以及相邻图案间的平坦部分，充分除去残留的气泡后进行uv光固化，剥离离型膜或镍板后得到用于视角改善的功能膜。进一步地，用oca将制得的功能膜贴合在液晶显示设备的近端偏光片一侧用于光学性能评估。
[0126]
实施例2-9
[0127]
以与实施例1相同的方式制得可以用于视角改善的功能膜，其中高、低折射率树脂均采用上述设计的折射率，但雕刻图案与其间平坦部分有所不同，如表六所示。评测方法参考实施例1。
[0128]
对比例1
[0129]
将高折射率uv树脂1(聚氨酯丙烯酸酯，液态折射率＝1.62)涂布至镍板上，其中镍板上已用钻石刀具雕刻出微结构及相邻微结构间的平坦部分，随着将pet覆在涂布完高折射率树脂层1的镍板上，将其中残留的气泡充分除去后，接着进行光固化，借此得到在pet形成有微结构单元及平坦部分的高折射率树脂层的半成品。其中，微结构单元及其形成于相邻微结构单元间的平坦部分所对应的雕刻图案参考表六所示。进一步地，将低折射率uv树脂2(自制，液态折射率＝1.50)涂布到高折射率树脂层1上，将镜面或磨砂离型膜、磨砂镍板覆盖在低折射率树脂2上，使得低折射率树脂层2得以充分覆盖高折射率树脂层的图案表面以及相邻图案间的平坦部分，待充分除去残留的气泡后进行uv光固化，剥离离型膜或镍板后得到用于视角改善的功能膜。进一步地，用oca将制得的功能膜贴合在液晶显示设备的近端偏光片一侧用于光学性能评估。
[0130]
表六.实施例1-9、参考例与对比例1的结构明细与光学性能评测结果。
[0131][0132][0133]
其中，参考例是未贴合功能膜的液晶显示设备及其基于该设备测试得到的光学数据。
[0134]
表六.实施例1-9、参考例与对比例1的结构明细与光学性能评测结果。
[0135][0136][0137]
其中，参考例是基于未贴合功能膜的液晶显示设备测试得到的光学数据。
[0138]
实施例10-17
[0139]
进一步地，为提升液晶显示设备的亮度和色度可视角，以与实施例1相同的方式制得可以用于视角改善的功能膜实施例10至17，其中高、低折射率树脂均采用上述设计的折射率，但雕刻图案与其间平坦部分有所不同，如表七所示。
[0140]
对比例2-3除具体的雕刻图案、平坦部分和底角不同外，高折树脂的折射率也有所不同。
[0141]
表七.实施例10-17、参考例与对比例2-3的结构明细与光学性能评测结果。
[0142][0143][0144]
表七.实施例10-17、参考例与对比例2-3的结构明细与光学性能评测结果。
[0145][0146]
其中，参考例是基于未贴合功能膜的液晶显示设备测试得到的光学数据。
[0147]
表八.实施例18、对比例4的结构明细与光学性能评测结果。
[0148][0149][0150]
备注：镜面处理的低折射率树脂层雾度约1～3％，磨砂处理的低折射率树脂层雾度约20％，测试使用普通pet化学处理基材；测试标准：iso14782。
[0151]
实施例18
[0152]
进一步地，为了评价低折树脂层表面粗糙度对于视角改善膜光学效果的影响规律，实施例18的低折树脂层表面粗糙度可借由带有磨砂离型膜或磨砂的镍板上的表面粗糙度转印得到，其他的结构参数与实施例3接近。
[0153]
对比例4
[0154]
其他光学结构参数和树脂折射率设计与实施例18相接近，除低折树脂层表面是使
用光滑的离型膜或镜面镍板转印得到外。
[0155]
经确认，与具有一定粗糙度的低折射率树脂层相比，贴合镜面光滑折射率树脂层的视角改善膜的液晶显示设备具有更小的正视角中心亮度衰减，更高的正视角和侧视角对比度，但色度可视角未达到大于140
°
的目标。
[0156]
由上述实施例及对比例的测试结果可以得出，本发明提供的实施例1-9可以在提升液晶显示设备的亮度可视角和侧视角亮度的同时，最小化正视角下中心亮度和中心对比度的衰减。实施例10-17，可以进一步提升液晶显示设备的亮度可视角、色度可视角和侧视角亮度。与镜面光滑的低折射率树脂层相比，优选将低折射率树脂层具备一定的表面粗糙度，以便于达到优异的色度可视角。本发明中，采用测试的液晶显示器为红米a55电视，其亮度可视角为95
°
左右，通过外贴广视角膜后可以提升亮度可视角至120
°
以上。此外，可以将原来约75
°
的色度可视角提升至140
°
以上。
[0157]
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡是根据本发明内容所做的均等变化与修饰，均涵盖在本发明的专利范围内。

技术特征：
1.一种改善液晶显示设备可视角的光学功能膜，该光学功能膜包含基材层以及形成于基材层上的光学结构层；其中，光学结构层包含：临近基材层的折射率为n1的第一树脂层1，其包含多个等腰梯形图案和相邻等腰梯形图案间的平坦部分(gap，单位为微米)，其中单个等腰梯形图案与其相邻近的等腰梯形图案间平坦部分构成一个单元周期(pitch，单位为微米)；以及折射率为n2的第二树脂层2，其直接形成于图案化的树脂层1中图案上方与相邻图案间的平坦部分；其中第一树脂层1的折射率n1大于第二树脂层2的折射率n2。2.根据权利要求1所述的光学功能膜，其特征在于，所述基材层为三醋酸纤维酯(tac)、超相位延迟薄膜(srf)、环烯烃(cop)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)等。3.根据权利要求1或2所述的光学功能膜，其特征在于，所述基材层的厚度为50-500um，或者为450um、300um、250um、188um、125um、100um、80um，进一步地优选125um、100um和80um。4.根据权利要求1至3之一所述的光学功能膜，其特征在于，所述第一树脂层1是聚丙烯酸树脂、聚酯丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯共聚物或由其改性的可固化聚合物的一种或多种。5.根据权利要求1至3之一所述的光学功能膜，其特征在于，所述的光学功能膜，其特征在于，所述第一树脂层2是聚丙烯酸树脂、聚酯丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯共聚物或由其改性的可固化聚合物的一种或多种。6.根据权利要求1至3之一所述的光学功能膜，其特征在于，所述的光学功能膜，其特征在于，所述第一树脂层1的等腰梯形图案的底角数值为θ，单位为度，优选70.0
°
至80.0
°
，进一步地，优选底角为73.0
°
至75.0
°
，或者72.0
°
、74.0
°
、76.0
°
、78.0
°
。7.一种改善液晶显示设备可视角的光学功能膜的制备方法，包括：步骤1，在基板上形成模具结构；步骤2，将液态的第一树脂层的树脂加至基板上，贴覆基材，形成三明治密封结构；步骤3，将第一树脂层的树脂固化，剥离基板，得到沿着二维防眩周期性排列的单元光学结构半成品，所述单元光学结构为等腰梯形及相邻等腰梯形件的平坦部分；步骤4，将液态第二树脂层的树脂加至所述半成品的第一树脂层上方，覆盖离型膜或者基板，形成三明治结构；步骤5，将第二树脂层固化，玻璃离型膜或者基板，得到功能膜。8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1，通过雕刻形成模具结构，所述基板为镍板，更进一步地，在镍板上用钻石刀具雕刻出合适大小的模具结构。9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤2，将液态的第一树脂层的树脂滴加至基板上。10.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤2，所述基材为片材。

技术总结
一种改善液晶显示设备可视角的光学功能膜，该光学功能膜包含基材层以及形成于基材层上的光学结构层，通过将该光学功能膜用OCA胶带外贴在液晶显示器的前端偏光片，可改善现有液晶显示器可视角不足的问题，同时亦可抑制因贴合该光学功能膜导致液晶显示器正视角中心对比度大幅下降的问题。对比度大幅下降的问题。对比度大幅下降的问题。


技术研发人员：李刚 缪锴 王灵杰 卢琳春 唐海江 张彦
受保护的技术使用者：宁波激智科技股份有限公司
技术研发日：2023.07.11
技术公布日：2023/9/22