光学复合膜、显示面板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复合膜、显示面板和显示装置。

背景技术：

现行大尺寸lcd(liquidcrystaldisplay，液晶显示器)面板包括va(verticalalignment，垂直排列)液晶面板和ips(in-planeswitching，平面转换)液晶面板等，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，va型液晶面板在大视角亮度随电压快速饱和造成视角画质对比及色偏相较于正视画质品质恶化严重，而产生色偏的问题。

另外，现行lcd显示面板的架构一般为层叠结构，即在液晶层上下贴附偏光板，但是目前的偏光板单层厚度大约为200μm，上下两层偏光板合计就需要400μm，而使液晶显示面板的厚度较厚。

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并使显示面板厚度较薄的光学复合膜。

此外，还提供了一种显示面板和显示装置。

一种光学复合膜，包括：

单光轴光学膜层，包括板状部和形成在所述板状部的一侧上的多个折射部，多个所述折射部为弧面柱，所述折射部具有多个侧面，多个所述侧面中的一个为弧形凸面，所述折射部远离所述弧形凸面的侧面与所述板状部相贴合；或者，多个所述折射部为四棱柱，所述折射部的一个侧面与所述板状部相贴合，其中，所述单光轴光学膜层的材料为碟状液晶分子材料；

基板层，层叠在所述板状部靠近所述折射部的一侧上，多个所述折射部收容在所述基板层中，所述单光轴光学膜层的寻常光折射率大于所述基板层的折射率；

反射光栅膜层，设置在所述基板层远离所述单光轴光学膜层的一侧上。

在其中一个实施例中，所述基板层为具有光学各向同性的透明光学膜层。

在其中一个实施例中，所述基板层选自聚甲基丙烯酸甲酯层、聚对苯二甲酸乙二醇酯层、环烯烃共聚物层、三醋酸纤维薄膜、聚酰亚胺薄膜、二氧化硅层、氮化硅层及玻璃板层中的一种。

在其中一个实施例中，所述单光轴光学膜层的寻常光折射率为1.0～2.5；及/或，所述基板层的折射率为1.0～2.5。

在其中一个实施例中，所述单光轴光学膜层的寻常光折射率与所述基板层的折射率之差为0.01～2。

在其中一个实施例中，多个所述折射部为弧面柱，多个所述折射部沿一直线排布，且多个所述折射部的延伸方向平行。

在其中一个实施例中，多个所述折射部为弧面柱，多个所述折射部呈二维矩阵排布，相邻的两个所述折射部间隔设置。

在其中一个实施例中，多个所述折射部为四棱柱，多个所述折射部沿一直线排布，且多个所述折射部的延伸方向平行，相邻的两个所述折射部间隔设置。

在其中一个实施例中，多个所述折射部为四棱柱，多个所述折射部呈二维矩阵排布，相邻的两个所述折射部间隔设置。

在其中一个实施例中，反射光栅膜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，多个所述金属层沿一直线间隔并均匀排布，且多个所述金属层的延伸方向相互平行。

一种光学复合膜，包括：

单光轴光学膜层，包括板状部和形成在所述板状部的一侧上的多个折射部，多个所述折射部为弧面柱，所述折射部具有多个侧面，多个所述侧面中的一个为弧形凸面，所述折射部远离所述弧形凸面的侧面与所述板状部相贴合；或者，多个所述折射部为四棱柱，所述折射部的一个侧面与所述板状部相贴合，其中，所述单光轴光学膜层的材料为碟状液晶分子材料，所述单光轴光学膜层的寻常光折射率为1.0～2.5；

基板层，层叠在所述板状部靠近所述折射部的一侧上，多个所述折射部收容在所述基板层中，所述基板层的折射率为1.0～2.5，所述单光轴光学膜层的寻常光折射率大于所述基板层的折射率，所述单光轴光学膜层的寻常光折射率与所述基板层的折射率之差为0.01～2；

反射光栅膜层，设置在所述基板层远离所述单光轴光学膜层的一侧上。

一种显示面板，包括上述的光学复合膜、第一玻璃膜层、第一氧化铟锡膜层、液晶层、第二氧化铟锡膜层、金属光栅膜层、第二玻璃膜层及光阻层，所述反射光栅膜层与所述第一玻璃膜层、所述第一氧化铟锡膜层、所述液晶层、所述第二氧化铟锡膜层、所述金属光栅膜层、所述第二玻璃膜层依次层叠，所述光阻层层叠在所述金属光栅膜层和所述第二玻璃膜层之间，或者，所述光阻层层叠在所述第一玻璃膜层和所述第一氧化铟锡膜层之间。

在其中一个实施例中，所述光阻层层叠在所述金属光栅膜层和所述第二玻璃膜层之间，所述显示面板还包括补偿膜层，所述补偿膜层层叠在所述第二氧化铟锡膜层和所述金属光栅膜层之间；或者，所述补偿膜层层叠在所述第一玻璃膜层和所述第一氧化铟锡膜层之间。

在其中一个实施例中，所述补偿膜层为两个，两个所述补偿膜层中的一个层叠在所述第二氧化铟锡膜层和所述金属光栅膜层之间，另一个层叠在所述第一玻璃膜层和所述第一氧化铟锡膜层之间。

在其中一个实施例中，所述光阻层层叠在所述第一玻璃膜层和所述第一氧化铟锡膜层之间，所述显示面板还包括补偿膜层，所述补偿膜层层叠在所述第二氧化铟锡膜层和所述金属光栅膜层之间；或者，所述补偿膜层层叠在所述光阻层和所述第一玻璃膜层之间。

在其中一个实施例中，所述补偿膜层为两个，两个所述补偿膜层中的一个层叠在所述第二氧化铟锡膜层和所述金属光栅膜层之间，另一个层叠在所述光阻层和所述第一玻璃膜层之间。

一种显示装置，包括背光源和上述的显示面板，所述背光源位于所述显示面板的一侧。

上述单光轴光学膜层包括板状部和形成在板状部的一侧上的多个折射部，多个折射部为弧面柱或四棱柱，单光轴光学膜层的材料为碟状液晶分子材料，基板层层叠在板状部靠近折射部的一侧上，单光轴学膜层的寻常光折射率大于基板层的折射率，光从单光轴光学膜层射向基板层，基于折射率的差异，而使光从光密介质射向光疏介质而发生折射现象，而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；同时，反射光栅膜层设置在基板层远离单光轴光学膜层的一侧上，反射光栅膜层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。因此，上述光学复合膜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。

附图说明

图1为一实施方式的显示装置的结构示意图；

图2为图1所示的显示装置的背光源的结构示意图；

图3为图1所示的显示装置的显示面板的结构示意图；

图4为图3所示的显示面板的光学复合膜的结构示意图；

图5为图3所示的显示面板的另一实施方式的光学复合膜的结构示意图；

图6为图4所示的光学复合膜的单光轴光学膜层的结构示意图；

图7为图5所示的光学复合膜的单光轴光学膜层的结构示意图；

图8为图5所示的光学复合膜的另一实施方式的单光轴光学膜层的结构示意图；

图9为图8所示的单光轴光学膜层的另一角度的结构示意图；

图10为图8所示的单光轴光学膜层的另一角度的结构示意图；

图11为图3所示的显示面板的另一实施方式的光学复合膜的结构示意图；

图12为图3所示的显示面板的另一实施方式的光学复合膜的结构示意图；

图13为图4所示的光学复合膜的反射光栅膜层的结构示意图；

图14为图1所示的显示装置的另一实施方式的显示面板的结构示意图；

图15为图1所示的显示装置的另一实施方式的显示面板的结构示意图；

图16为图1所示的显示装置的另一实施方式的显示面板的结构示意图；

图17为图1所示的显示装置的另一实施方式的显示面板的结构示意图；

图18为图1所示的显示装置的另一实施方式的显示面板的结构示意图；

图19为图1所示的显示装置的另一实施方式的显示面板的结构示意图；

图20为图1所示的显示装置的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。

符号解释：“＞”表示大于；“＜”表示小于；“＝”表示等于。

请参阅图1，一实施方式的显示装置10包括背光源100和显示面板200。

其中，背光源100为准直出光背光光源(collimatelightemittingbl)，以使光的能量集中在正视角输出。

请一并参阅图2，具体地，背光源100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。

请一并参阅图3，显示面板200包括光学复合膜210、第一玻璃膜层220、第一氧化铟锡膜层(ito)230、液晶层240、第二氧化铟锡膜层250、金属光栅膜层260、第二玻璃膜层270及光阻层280。

请一并参阅图4，光学复合膜210包括单光轴光学膜层211、基板层212及反射光栅膜层213。

单光轴光学膜层211具有光学各向异性，光通过单光轴光学膜层210会产生双折射现象。其中，进入单光轴光学膜层211的光线可以等效为光线偏振方向互相垂直的两束光线，光线偏振方向与单光轴光学膜层211的液晶光轴垂直的光线，称为寻常光线，简称o光；光线偏振方向与单光轴光学膜层211的液晶光轴平行的光线，称为非寻常光线，简称e光。进一步地，非寻常光折射率(ne)为光线偏振方向与单光轴光学膜层211的光轴平行的等效折射率；寻常光折射率(no)为光线偏振方向与单光轴光学膜层211的光轴垂直的等效折射率。其中，单光轴光学膜层211的非寻常光折射率(ne)小于单光轴光学膜层211的寻常光折射率(no)，即ne＜no。具体地，单光轴光学膜层211的寻常光折射率(no)为1.0～2.5。

更进一步地，构建xyz三维坐标系，nx为单光轴光学膜层211在x方向的折射率，ny为单光轴光学膜层211在y方向的折射率，nz为单光轴光学膜层211在z方向的折射率，z方向为单光轴光学膜层211的膜厚的延伸方向，膜厚的延伸方向垂直于单光轴光学膜层211的出光面，此时，no＝nx＝ny，ne＝nz。具体地，单光轴光学膜层211的材料为碟状液晶分子材料。更具体地，单光轴光学膜层211的材料为负型碟状液晶分子材料。

具体地，单光轴光学膜层211包括板状部211a和折射部211b。

板状部211a为透明的平板结构。

折射部211b为多个，多个折射部211b形成在板状部211a的一侧上。请一并参阅图5，具体地，多个折射部211b为弧面柱或四棱柱。

当多个折射部211b为弧面柱时，折射部211b具有多个侧面，多个侧面中的一个为弧形凸面，折射部211b远离弧形凸面的侧面与板状部211a相贴合。具体地，弧形凸面为一弧线沿折射部211b的延伸方向移动形成的曲面。更具体地，弧线为圆弧线。

进一步地，多个折射部211b沿一直线排布，且多个折射部211b的延伸方向平行。相邻的两个折射部211b贴合或间隔设置。

请一并参阅图6，具体地，折射部211b具有四个侧面，与弧形凸面连接的两个侧面平行，折射部211b的弧线为圆弧线，折射部211b的弧线对应的弦与靠近板状部211a的底面平行。折射部211b的弧线的中点与两个侧面中的一个之间的距离为r1，相邻的两个折射部211b的弧线的中点之间的距离为p1，p1≥2r1。当p1＞2r1时，相邻的两个折射部211b间隔设置；当p1＝2r1时，相邻的两个折射部211b贴合设置。更具体地，p1≤10μm，确保子画素中至少有一弧形凸面使得光从光密介质射向光疏介质而发生折射现象，而将正视角的光型能量分配到大视角。

其中，r为弧线所在圆的半径，d1为单光轴光学膜层211的最大厚度，r≤d1。弧线的曲率越大，正视角可以分配大视角能量的范围越大。

需要说明的是，当多个折射部211b为弧面柱时，多个折射部211b不限于为沿一直线排布，多个折射部211b也可以呈二维矩阵排布，相邻的两个折射部211b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。

当多个折射部211b为四棱柱时，折射部211b的一个侧面与板状部211a相贴合。

进一步地，多个折射部211b沿一直线排布，且多个折射部211b的延伸方向平行，相邻的两个折射部211b间隔设置。

具体地，请一并参阅图7，多个折射部211b为正四棱柱，折射部211b靠近板状部211a的侧面的宽度的一半为r2，相邻的两个棱柱部靠近板状部211a的侧面的中心之间的距离为p2，p＞2r。进一步地，p1≤10μm，确保子画素中至少有一弧形凸面使得光从光密介质射向光疏介质而发生折射现象，而将正视角的光型能量分配到大视角。其中，折射部211b的厚度为d2，单光轴光学膜层211的厚度为d2，d2不为0，d2≤d2。

需要说明的是，请一并参阅图8，当多个折射部211b为正四棱柱时，多个折射部211b不限于为沿一直线排布，多个折射部211b也可以呈二维矩阵排布，相邻的两个折射部211b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。

请一并参阅图9和图10，具体地，多个折射部211b为正四棱柱，折射部211b靠近板状部211a的侧面在x方向上的宽度的一半为rx，折射部211b靠近板状部211a的侧面在y方向上的宽度的一半为ry，相邻的两个棱柱部靠近板状部211a的侧面的中心在x方向上的距离为px，相邻的两个棱柱部靠近板状部211a的侧面的中心在y方向上的距离为py，px＝py，px＞2rx，py＞2ry。进一步地，px≤10μm，py≤10μm，确保子画素中至少有一弧形凸面使得光从光密介质射向光疏介质而发生折射现象，而将正视角的光型能量分配到大视角。其中，折射部211b的厚度为d3，单光轴光学膜层211的厚度为d3，d3不为0，d3≤d3。需要说明的是，px不限于等于py，px也可以大于或小于py。

基板层212层叠在板状部211a靠近折射部211b的一侧上，多个折射部211b收容在基板层212中。其中，基板层212为具有光学各向同性的透明光学膜层。基板层212为有机透明材料或无机透明材料。例如，基板层212的材料为光阻层上做平坦化结构的涂布材料。

具体地，基板层212选自聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)层、聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)层、环烯烃共聚物(cop)层、三醋酸纤维薄膜(tac)、聚酰亚胺薄膜(pi)、二氧化硅层、氮化硅层及玻璃板层中的一种。需要说明的是，基板层212不限于上述膜层，只要具有光学各向同性的光学薄膜都可以作为基板层。

进一步地，基板层212的寻常光折射率(ns)为1.0～2.5。

更进一步地，单光轴光学膜层211的寻常光折射率(no)大于基板层212的寻常光折射率(ns)。具体地，单光轴光学膜层211的寻常光折射率(no)与基板层212的寻常光折射率(ns)之差为0.01～2。其中，单光轴光学膜层211的寻常光折射率(no)与基板层212的寻常光折射率(ns)之差越大，越容易将正视光能量分配到大视角。

反射光栅膜层213设置在基板层212远离单光轴光学膜层211的一侧上。反射光栅膜层213能够将自然光变成偏振光，而取代偏光板，而减小显示面板200的厚度。进一步地，反射光栅膜层213层叠在基板层212远离单光轴光学膜层211的一侧表面上。其中，反射光栅膜层213的厚度一般小于20μm。可见，反射光栅膜层213的厚度远远小于偏光板的厚度。

需要说明的是，请一并参阅图11和图12，反射光栅膜层213不限于层叠在基板层212远离单光轴光学膜层211的一侧表面上，反射光栅膜层213也可以部分嵌入基板层212远离单光轴光学膜层211的一侧。进一步地，反射光栅膜层213嵌入基板层212的部分与折射部211b的位置相对应。

请一并参阅图13，具体地，反射光栅膜层213包括透明基板213a和金属层213b。

透明基板213a选自玻璃基板、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213b为多个，且呈条形，多个金属层213b形成在透明基板213a上，多个金属层213b沿一直线间隔并均匀排布，且多个金属层213b的延伸方向相互平行，而形成光栅。进一步地，多个金属层213b形成在透明基板213a的一侧上。具体地，金属层213b的材料选自金、铝及铜中的一种。

进一步地，金属层213b的宽度为50nm～150nm；金属层213b的厚度为100nm～200nm；相邻的两个金属层213b的间距为100nm～200nm。具体地，多个金属层213b呈矩形。

光通过反射光栅膜层213可分为振动方向与金属层213b的延伸方向垂直的电磁波及振动方向与金属层213b的延伸方向平行的电磁波，反射光栅膜层213会吸收或者反射电磁波振动分量与金属层213b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213b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。

光学复合膜210的工作原理为：

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，反射光栅膜层213对于偏振光具备吸收跟穿透的作用，当反射光栅膜层213的金属层的排布方向平行于90/270degree方向时，反射光栅膜层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反射光栅膜层213，该垂直偏振光通过单光轴光学膜层211的等效折射率为no，该垂直偏振光通过基板层212的等效折射率为ns，由于单光轴光学膜层211与基板层212的折射率差异(no大于ns)，垂直偏振光由单光轴光学膜层211(光密介质)射向基板层212(光疏介质)会产生折射的作用，而使正视角光型能量分配大视角的光学现象。

当反射光栅膜层213的金属层的排布方向平行于0/180degree方向时，反射光栅膜层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反射光栅膜层213，该水平偏振光通过单光轴光学膜层211的等效折射率为no，该水平偏振光通过基板层212的等效折射率为ns，由于单光轴光学膜层211与基板层212的折射率差异(no大于ns)，水平偏振光由单光轴光学膜层211(光密介质)射向基板层212(光疏介质)会产生折射的作用，而使正视角光型能量分配大视角的光学现象。因此，光学复合膜210不仅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。

第一玻璃膜层220层叠在光学复合膜210上。进一步地，第一玻璃膜层220层叠在反射光栅膜层213上。

第一氧化铟锡膜层230层叠在第一玻璃膜层220远离光学复合膜210的一侧。

液晶层240层叠在第一氧化铟锡膜层230远离第一玻璃膜层220的一侧。

第二氧化铟锡膜层250层叠在液晶层240远离第一氧化铟锡膜层230的一侧。

金属光栅膜层260层叠在第二氧化铟锡膜层250远离液晶层240的一侧。其中，金属光栅膜层260与反射光栅膜层213的功能和材料大致相同，以取代上偏光板，进一步减小显示面板200的厚度。

第二玻璃膜层270层叠在金属光栅膜层260远离第二氧化铟锡膜层250的一侧。

光阻层280层叠在金属光栅膜层260和所述第二玻璃膜层270之间。

请一并参阅图14和图15，进一步地，显示面板200还包括补偿膜层290，补偿膜层290层叠在第二氧化铟锡膜层250和金属光栅膜层260之间；或者，补偿膜层290层叠在第一玻璃膜层220和第一氧化铟锡膜层230之间。其中，补偿膜层290能够替代偏光板中的补偿膜的光学功能。进一步地，补偿膜层290具有光学各向异性。具体地，补偿膜层290的材料为向列相液晶分子材料。更具体地，补偿膜层290采用液晶分子涂布、uv光固化成型的工艺制备。

请一并参阅图16，更进一步地，补偿膜层290为两个，两个补偿膜层290中的一个层叠在第二氧化铟锡膜层250和金属光栅膜层260之间，两个补偿膜层290中的另一个层叠在第一玻璃膜层220和第一氧化铟锡膜层230之间。

需要说明的是，请一并参阅图17，显示面板200不限于上述结构，显示面板200的光阻层280还可以层叠在第一玻璃膜层220和第一氧化铟锡膜层230之间。

请一并参阅图18和图19，进一步地，补偿膜层290层叠在第二氧化铟锡膜层250和金属光栅膜层260之间；或者，补偿膜层290层叠在光阻层280和第一玻璃膜层220之间。

请一并参阅图20，更进一步地，补偿膜层290为两个，两个补偿膜层290中的一个层叠在第二氧化铟锡膜层250和金属光栅膜层260之间，两个补偿膜层290中的另一个层叠在光阻层280和第一玻璃膜层220之间。

需要说明的是，显示面板200不限于上述层叠结构，不同膜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。

上述显示装置10至少具有如下优点：

1)上述单光轴光学膜层211包括板状部211a和形成在板状部211a的一侧上的多个折射部211b，多个折射部211b为弧面柱或四棱柱，单光轴光学膜层211的材料为碟状液晶分子材料，基板层212层叠在板状部211a靠近折射部211b的一侧上，单光轴光学膜层211的寻常光折射率大于基板层212的折射率，光从单光轴光学膜层211射向基板层212，由于折射率的差异，而使光从光密介质射向光疏介质而发生折射现象，而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；同时，反射光栅膜层213设置在基板层212远离单光轴光学膜层211的一侧上，反射光栅膜层213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。因此，上述光学复合膜210不仅能够改善显示面板200的大视角色偏，而且还能够使显示面板200厚度较薄。

2)显示面板200不需要将rgb各子像素划分为主像素及次像素结构，避免再设计金属走线或tft元件来驱动次像素，造成可透光开口区牺牲，影响面板透率，同时维持了显示面板200的显示解析度和驱动频率。因此，上述光学复合膜210不仅能够改善视角色偏，而且面板透率较好。

3)上述显示面板200的反射光栅膜层213取代下偏光板，金属光栅膜层260取代上偏光板，而使显示面板200的厚度较薄。

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。