光学膜层和显示装置的制作方法

本发明涉及显示技术领域，特别是涉及一种光学膜层和显示装置。

背景技术：

现行大尺寸液晶显示面板通常采用va(verticalalignment，垂直排列)液晶面板或者ips(in-planeswitching，平面转换)液晶面板，va型液晶面板相较于ips液晶面板存在较高的生产效率及低制造成本得优势，但光学性质上相较于ips液晶面板存在较明显得光学性质缺陷，尤其是大尺寸面板在商业应用方面需要较大的视角呈现。例如，va型液晶面板驱动在大视角亮度随电压快速饱和而造成视角画质对比及色偏相较于正视画质品质恶化严重，产生视角色偏。

因此，示例性的va型液晶面板存在大视角画质对比及色偏相较于正视画质品质恶化严重，产生视角色偏的问题。

技术实现要素：

基于此，有必要提供一种能够改善显示面板的大视角色偏的光学膜层和显示装置。

为了实现本发明的目的，本发明采用如下技术方案：

一种光学膜层，包括：

单光轴各向异性光学层，所述单光轴各向异性光学层的一侧上形成有多个凹槽；

各向同性光学层，包括板状部和贴合在所述板状部一侧上的多个与所述凹槽形状、尺寸相匹配的凸起结构，所述各向同性光学层的折射率大于所述单光轴各向异性光学层的寻常光折射率；

第一光栅层，层叠在所述各向同性光学层远离所述单光轴各向异性光学层的一侧上；或内嵌在所述各向同性光学层远离所述单光轴各向异性光学层的一侧上。

在其中一个实施例中，所述单光轴各向异性光学层的寻常光折射率为1.0-2.5；和/或所述各向同性光学层的折射率为1.0-2.5。

在其中一个实施例中，所述各向同性光学层的折射率与所述单光轴各向异性光学层的寻常光折射率之差为0.01-2。

在其中一个实施例中，所述凸起结构为三棱柱结构，且三棱柱结构的一侧面贴合所述板状部延伸，多个所述凸起结构的延伸方向平行，相邻的两个凸起结构间隔设置。

在其中一个实施例中，所述凸起结构为三棱锥结构，多个所述凸起结构呈二维矩阵阵列排布，相邻的两个凸起结构间隔设置。

在其中一个实施例中，所述单光轴各向异性光学层的材料包括向列相液晶分子材料。

在其中一个实施例中，所述第一光栅层层叠在各向同性光学层远离所述单光轴各向异性光学层的一侧上，所述第一光栅层包括透明基板和形成在所述透明基板上的多个条形的金属层，多个所述金属层间隔且平行设置；或者

所述第一光栅层内嵌在所述各向同性光学层远离所述单光轴各向异性光学层的一侧上，所述第一光栅层包括形成在所述各向同性光学层一侧上的多个条形的金属层，多个所述金属层间隔且平行设置。

在其中一个实施例中，所述金属层的宽度为50nm-150nm，所述金属层的厚度为100nm-200nm，相邻两个所述金属层的间距为100nm-200nm。

一种光学膜层，包括：

单光轴各向异性光学层，所述单光轴各向异性光学层的一侧上形成有多个凹槽；

各向同性光学层，包括板状部和贴合在所述板状部一侧上的多个与所述凹槽形状、尺寸相匹配的凸起结构，所述各向同性光学层的折射率大于所述单光轴各向异性光学层的寻常光折射率；

第一光栅层，层叠在所述各向同性光学层远离所述单光轴各向异性光学层的一侧上；或内嵌在所述各向同性光学层远离所述单光轴各向异性光学层的一侧上；

其中，所述单光轴各向异性光学层的寻常光折射率为1.0-2.5，所述各向同性光学层的折射率为1.0-2.5；

所述各向同性光学层的折射率与所述单光轴各向异性光学层的寻常光折射率之差为0.01-2。

为了实现本发明的目的，本发明采用如下技术方案：

一种显示装置，包括：

背光模组，用于提供入射光；

显示面板，置于所述背光模组上方，用于接收所述入射光并显示画面；

其中，所述显示面板包括：

如上所述的光学膜层；

设置在所述光学膜层远离所述单光轴各向异性光学层一侧上的第一基板；

与所述第一基板相对设置的第二基板；

设置在所述第一基板与所述第二基板之间的显示层；

设置在所述显示层和所述第二基板之间的第二光栅层；

设置在所述第二光栅层和所述第二基板之间的光阻层，或者设置在所述第一基板和所述显示层之间的光阻层。

在其中一个实施例中，所述光阻层设置在所述第二光栅层和所述第二基板之间，所述显示面板还包括：

设置在所述显示层和所述第二光栅层之间的补偿膜层；和/或

设置在所述显示层和所述第一基板之间的补偿膜层。

在其中一个实施例中，所述光阻层设置在所述第一基板和所述显示层之间；所述显示面板还包括：

设置在所述显示层和所述第二光栅层之间的补偿膜层；和/或

设置在所述光阻层和所述第一基板之间的补偿膜层。

上述光学膜层，包括单光轴各向异性光学层、各向同性光学层及第一光栅层，各向同性光学层的折射率大于单光轴各向异性光学层的寻常光折射率，光从凹槽和凸起结构的交接面通过时将产生折射作用，以使正视角光型能量分配大视角，改善视角色偏；第一光栅层层叠在各向同性光学层远离单光轴各向异性光学层的一侧上，或内嵌在各向同性光学层远离单光轴各向异性光学层的一侧上，能够使自然光变成偏振光，而替代厚度较厚的偏光板。由此，上述光学膜层不仅能够改善显示面板的大视角色偏，而且还能够使显示面板厚度较薄。

上述显示装置，包括指向性高的背光光型输出的背光模组，以及具有大视角且色偏得到改善、薄型化的显示面板。其中，显示面板一方面通过光学膜层的设置，能将正视角的光型能量分配到大视角，解决显示面板的大视角色偏问题；另一方面，由于第一光栅层和第二光栅层均能够使自然光变成偏振光，而替代厚度较厚的偏光板，而使显示面板的厚度较薄，从而显示装置体积轻薄、显示色偏率低且具有高的显示效率，能够提高用户的体验度。

附图说明

图1为一实施方式的光学膜层的结构示意图；

图2为一实施方式的光学膜层的结构示意图；

图3为非与光前进方向垂直的交接面产生折射效应的示意图；

图4为一实施方式的各向同性光学层的立体结构示意图；

图5为对应图4的各向同性光学层的横截面结构示意图；

图6为另一实施方式的各向同性光学层的立体结构示意图；

图7为对应图6的各向同性光学层的横截面结构示意图；

图8为图2所示的光学膜层的第一光栅层的结构示意图；

图9为一实施方式的显示装置的结构示意图；

图10为图9所示的显示装置的背光模组的结构示意图；

图11为图9所示的显示装置中一实施例的显示面板的结构示意图；

图12为图9所示的显示装置中一实施例的显示面板的结构示意图；

图13为对应图11另一实施方式的显示面板的结构示意图；

图14为对应图11另一实施方式的显示面板的结构示意图；

图15为对应图11另一实施方式的显示面板的结构示意图；

图16为对应图12另一实施方式的显示面板的结构示意图；

图17为对应图12另一实施方式的显示面板的结构示意图；

图18为对应图12另一实施方式的显示面板的结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体地实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

参见图1和图2，图1和图2为本实施例中的光学膜层的结构示意图。

在本实施例中，光学膜层210包括单光轴各向异性光学层211、各向同性光学层212以及第一光栅层213。其中，第一光栅层层叠213在各向同性光学层212远离单光轴各向异性光学层211的一侧上(参见图1)；或内嵌在各向同性光学层212远离单光轴各向异性光学层211的一侧上(参见图2)。

其中，单光轴各向异性光学层211一侧上形成有多个凹槽，单光轴各向异性光学层211具有光学各向异性，具备非常光折射率ne1和寻常光折射率no1。在一个实施例中，单光轴各向异性光学层211为正型单光轴性光学层，即ne1>no1。其中，非寻常光折射率ne1为单光轴各向异性光学层211当光线偏振方向与光轴平行的等效折射率；寻常光折射率no1为单光轴各向异性光学层211当光线偏振方向与光轴垂直的等效折射率，当光通过单光轴各向异性光学层211会产生双折射现象。具体地，建立xyz坐标系，nx1为单光轴各向异性光学层211在x方向的折射率，ny1为单光轴各向异性光学层211在y方向的折射率，nz1为单光轴各向异性光学层211在z方向的折射率，z方向为单光轴各向异性光学层211的膜厚的延伸方向(垂直于单光轴各向异性光学层211的出光面)，ne1＝nx1>no1＝ny1或者ne1＝ny1>no1＝nx1，no1＝nz1。在一个实施例中，单光轴各向异性光学层211的寻常光折射率no1为1.0-2.5。在一个实施例中，单光轴各向异性光学层211的材料包括但不限于向列相液晶分子材料。

其中，各向同性光学层212具有光学各向同性，各方向的折射率相同。在一个实施例中，各向同性光学层212的折射率ns2为1.0-2.5。在一个实施例中，各向同性光学层212的材料为各向同性的折射率材料，可以是光阻上做平坦化结构涂布的有机透明材料或者无机透明材料。

具体地，各向同性光学层212的折射率ns2大于单光轴各向异性光学层211的寻常光折射率no1。具体地，各向同性光学层212的折射率ns2与单光轴各向异性光学层211的寻常光折射率no1之差为0.01-2。当ns2和no1之差越大，越容易将正视光能量分配到大视角。在一个实施例中，单光轴各向异性光学层211的寻常光折射率no1为0/180degree方向的折射率，单光轴各向异性光学层211的非常光折射率ne1为90/270degree方向的折射率。在一个实施例中，单光轴各向异性光学层211的寻常光折射率no1为90/270degree方向的折射率，单光轴各向异性光学层211的非常光折射率ne1为0/180degree方向的折射率。其中，0/180degree方向和90/270degree方向构成的面平行于单光轴各向异性光学层211的入光面。

在本发明实施例中，单光轴各向异性光学层211的一侧上形成有多个凹槽，各向同性光学层212包括板状部2121和贴合在板状部2121一侧上的多个与凹槽形状、尺寸相匹配的凸起结构2122。由于各向同性光学层212的折射率ns2大于单光轴各向异性光学层211的寻常光折射率no1，因此凸起结构2122的入光面形成非与光前进方向垂直的交接面，该非与光前进方向垂直的交接面产生折射效应(参见图3)，让光行进产生角度变化。具体地，凸起结构呈周期性排列，即由凸起结构构建的折射部呈周期性排列。

在一个实施例中，参见图4，凸起结构2122为三棱柱结构，三棱柱结构具有多个侧面，且三棱柱结构的一侧面贴合板状部2121延伸，多个凸起结构2122的延伸方向平行，相邻的两个凸起结构2122间隔设置。具体地，请一并参见图5，凸起结构2122贴合板状部2121的侧面的宽度的为lx1，相邻的两个凸起结构2122贴合板状部2121的侧面的中心之间的距离为px1，px1≥lx1，当px1＝lx1时，相邻的两个凸起结构贴合设置。凸起结构2122的厚度为d，各向同性光学层212的厚度为d1，d1不为0，且d1≥d1。

在一个实施例中，参见图6，凸起结构2122为三棱锥结构，多个凸起结构2122呈二维矩阵阵列排布，相邻的两个凸起结构2122间隔设置，以更有效的将正视角光能量分配到二维方向，使得全视角观赏更加匀。具体地，请一并参见图7，在x方向上，贴合板状部2121的侧面的宽度的为lx2，相邻的两个凸起结构2122贴合板状部2121的侧面的中心之间的距离为px2，px2≥lx2，当px2＝lx2时，相邻的两个凸起结构在x方向上贴合设置。在y方向上，贴合板状部2121的侧面的宽度为ly2，相邻的两个凸起结构2122贴合板状部2121的侧面的中心之间的距离为py2，py2≥ly2，当py2＝ly2时，相邻的两个凸起结构在y方向上贴合设置。凸起结构2122的厚度为d2，各向同性光学层212的厚度为d2，d2不为0，且d2≥d2。

在本发明实施例中，第一光栅层213层叠在各向同性光学层212远离单光轴各向异性光学层211的一侧上；或内嵌在各向同性光学层212远离单光轴各向异性光学层211的一侧上。第一光栅层213能够将自然光变成偏振光。其中，第一光栅层213的厚度一般小于20μm。

具体地，当第一光栅层213层叠在各向同性光学层212远离单光轴各向异性光学层211的一侧上时，参见图8，第一光栅层包括透明基板2131和形成在透明基板2131上的多个条形的金属层2132，多个金属层2132间隔且平行设置。透明基板2131包括但不限于玻璃基板、硅胶基板、二氧化硅基板、氮化硅基板、聚甲基丙烯酸甲酯基板及聚对苯二甲酸乙二酯基板中的一种。金属层2132包括但不限于金、铝及铜。金属层2132形成在透明基板2131上，多个金属层2132沿一直线间隔并均匀排布，且多个金属层2132的延伸方向相互平行，而形成光栅。进一步地，金属层2132的宽度为50nm-150nm；金属层2132的厚度为100nm-200nm；相邻的两个金属层2132的间距为100nm-200nm。

具体地，当第一光栅层213内嵌在各向同性光学层212远离单光轴各向异性光学层211的一侧上时，第一光栅层包括形成在各向同性光学层212一侧上的多个条形的金属层，多个金属层间隔且平行设置。金属层包括但不限于金、铝及铜。金属层形成在各向同性光学层212一侧上，多个金属层沿一直线间隔并均匀排布，且多个金属层的延伸方向相互平行，而形成光栅。进一步地，金属层的宽度为50nm-150nm；金属层2132的厚度为100nm-200nm；相邻的两个金属层2132的间距为100nm-200nm。

在本发明实施例中，第一光栅层213分为振动方向与金属层的延伸方向垂直的电磁波及振动方向与金属层的延伸方向平行的电磁波，第一光栅层213会吸收或者反射电磁波振动分量与金属层延伸方向平行的电磁波分量，只有电磁波振动分量与金属层延伸方向垂直的电磁波分量穿透，获得与偏光板相同的作用，仅通过垂直于偏光板拉伸方向的偏振光。

具体地，光由水平偏振(电场振动方向0/180degree方向)及垂直偏振(电场振动方向90/270degree方向)构成，第一光栅层213对于偏振光具备吸收跟穿透的作用。

当第一光栅层213的金属层的排布方向平行于0/180degree方向时，第一光栅层213的金属层的延伸方向平行于90/270degree方向。预计水平偏振光可以通过第一光栅层213，该水平偏振光通过单光轴各向异性光学层211的等效折射率为no1，该水平偏振光通过各向同性光学层212的折射率为ns2，由于ns2＞no1，各向同性光学层212和单光轴各向异性光学层211的交接面看到的是水平偏振光由光疏介质射向光密介质而产生折射的作用，使正视角光型能量分配大视角的光学现象。

当第一光栅层213的金属层的排布方向平行于90/270degree方向时，第一光栅层213的金属层的延伸方向平行于0/180degree方向。预计垂直偏振光可以通过第一光栅层213，该垂直偏振光通过单光轴各向异性光学层211的等效折射率为no1，该垂直偏振光通过各向同性光学层212的射率为ns2，由于ns2＞no1，各向同性光学层212和单光轴各向异性光学层211的交接面看到的是垂直偏振光由光疏介质射向光密介质而产生折射的作用，使正视角光型能量分配大视角的光学现象。

本实施例提供的光学膜层，包括单光轴各向异性光学层、各向同性光学层及第一光栅层，各向同性光学层的折射率大于单光轴各向异性光学层的寻常光折射率，光从凹槽和凸起结构的交接面通过时将产生折射作用，以使正视角光型能量分配大视角，改善视角色偏；第一光栅层层叠在各向同性光学层远离单光轴各向异性光学层的一侧上，或内嵌在各向同性光学层远离单光轴各向异性光学层的一侧上，能够使自然光变成偏振光，而替代厚度较厚的偏光板。由此，上述光学膜层不仅能够改善大视角色偏，而且还能够使自然光变成偏振光，而替代厚度较厚的偏光板。

参见图9，图9为本实施例中的显示装置的结构示意图。

在本实施例中，显示装置10包括背光模组100和显示面板200。其中，背光模组100提供准直出光背光光源(collimatelightemittingbl)，以使光的能量集中在正视角输出。

在本发明实施例中，参见图10，背光模组100具有指向性高的背光光型输出，包括反射片110、导光板120、棱镜膜130及led光源140，反射片110与导光板120、棱镜膜130依次层叠，导光板120具有入光面121，led光源140与入光面121相对设置，导光板120靠近反射片110的一侧开设有条形的第一凹槽122，第一凹槽122的截面呈v形，第一凹槽122的延伸方向与led光源140的出光方向垂直，导光板120靠近棱镜膜130的一侧开设有条形的第二凹槽123，第二凹槽123的截面呈v形，第二凹槽123的延伸方向与led光源140的出光方向平行。进一步地，棱镜膜130的棱镜一侧层叠在导光板120上。

在本发明实施例中，参见图11和图12，图11和图12为本实施例中的显示面板的结构示意图。

本实施例中，显示面板200包括光学膜层210、第一基板220、显示层230、第二光栅层240、光阻层250以及第二基板260。

具体地，第一基板220设置在光学膜层210远离单光轴各向异性光学层211的一侧上；第二基板260与第一基板220相对设置；显示层230设置在第一基板220与第二基板260之间的；第二光栅层240设置在显示层230和第二基板260之间；光阻层250设置在第二光栅层240和第二基板260之间，或者设置在第一基板220和显示层230之间。

即，在一实施例中，参见图11，显示面板200包括依次叠层设置的光学膜层210、第一基板220、显示层230、第二光栅层240、光阻层250以及第二基板260；在另一个实施例中，参见图12，显示面板200包括依次叠层设置的光学膜层210、第一基板220、光阻层250、显示层230、第二光栅层240以及第二基板260。

本发明实施例中，光学膜层210参见上一实施例的相关描述，在此不再赘述。光学膜层210能够将正视角光型能量分配大视角，改善视角色偏，而且还能够将自然光变成偏振光，以取代偏光板，薄化显示面板的厚度。

本发明实施例中，第一基板220设置在光学膜层210远离单光轴各向异性光学层211一侧上，第二基板260与第一基板220相对设置，第一基板220和第二基板260的材料不做限制，具体可以选用玻璃基板。显示层230包括液晶材料层和设置在液晶材料层上下表面上的电极层，其中，电极层的材料优选为氧化铟锡。

本发明实施例中，第二光栅层240包括透明基板和形成在透明基板上的多个条形的金属层，多个金属层间隔且平行设置。透明基板包括但不限于玻璃基板、硅胶基板、二氧化硅基板、氮化硅基板、聚甲基丙烯酸甲酯基板及聚对苯二甲酸乙二酯基板中的一种。金属层包括但不限于金、铝及铜。金属层形成在透明基板上，多个金属层沿一直线间隔并均匀排布，且多个金属层的延伸方向相互平行，而形成光栅。进一步地，金属层的宽度为50nm-150nm；金属层的厚度为100nm-200nm；相邻的两个金属层的间距为100nm-200nm。进一步地，第二光栅层240与光学膜层210的第一光栅层213相对设置，即第二光栅层240的多个金属层与第一光栅层213的多个金属层相对应。第二光栅层240与第一光栅层213的结构和功能相似，对于偏振光具备吸收跟穿透的作用。

本发明实施例中，光阻层250用于为显示面板提供色相，使显示面板形成彩色的显示画面。光阻层250可以设置在第二光栅层240和第二基板260之间，或者也可以设置在第一基板220和显示层230之间。

请一并参见图13-图15(图中网格层为补偿膜层)，在一个实施例中，当光阻层250设置在第二光栅层240和第二基板260之间时，显示面板还可以包括：设置在显示层230和第二光栅层240之间的补偿膜层；和/或设置在显示层230和第一基板220之间的补偿膜层。

请一并参见图16-图18(图中网格层为补偿膜层)，在一个实施例中，当光阻层250设置在第一基板220和显示层230之间时，显示面板还可以包括：设置在显示层230和第二光栅层240之间的补偿膜层；和/或设置在光阻层250和第一基板220之间的补偿膜层。

需要说明的是，显示面板200不限于上述层叠结构，不同层可以根据不同需求增加特殊功能的材料，例如，在单功能膜层中增加其他功能材料，而得到多功能膜层。另外，显示面板200中各个膜层的层叠顺序可以根据所需要的功能进行改变，同时，还可以根据需要加入其他功能膜层等等。

本实施例提供的显示装置10，包括指向性高的背光光型输出的背光模组100，以及具有大视角且色偏得到改善、薄型化的显示面板200。其中，显示面板200一方面通过光学膜层210的设置，能将正视角的光型能量分配到大视角，解决显示面板200的大视角色偏问题，从而不需要将各子像素划分为主像素及次像素结构，避免了再设计金属走线或薄膜晶体管元件来驱动次像素以及可透光开口区牺牲，从而具有高的面板透率，增加了出光能量，可以达到节能的效益，同时维持了显示面板200的显示解析度和驱动频率；另一方面，第一光栅层213和第二光栅层240均能够使自然光变成偏振光，而替代厚度较厚的偏光板，而使显示面板200的厚度较薄，从而显示装置10体积轻薄、显示色偏率低且具有高的显示效率，能够提高用户的体验度。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。