一种可视角度控制膜及其制备方法与流程

本发明涉及一种光学薄膜，尤其是涉及一种可视角度控制膜及其制备方法。

背景技术：

1、伴随着信息科技的高速发展，无数隐私或机密信息通过不同的显示设备进入受众眼中，为了有效保护商业机密和个人隐私，迫切需要一种可视角度控制膜片。该类膜片能够使人们在工作、学习、通讯和娱乐时，使用电脑和手机更加自由自在，它能够帮助公司的高级商务人员、律师、咨询顾问和金融界人士在使用电脑时避免荧幕信息外泄而造成的商业损失。

2、为了提高这一方面的效果，人们采用了各种不同的技术方案。

3、如公开号为us20190346615a1美国专利申请说明书中公开的技术方案是使用吸收方式作为可视角度控制的主要方案，其结构如图1所示。但是由于吸收层的存在，即便正面观看，也会由于光线透过率的原因导致人眼捕捉屏幕所发出的光线相对于不贴膜的光线少，导致屏幕较暗，色彩及视觉呈现效果也大打折扣，进而影响人眼视力，并增加产品功耗。

4、公开号为jp2017138410a的日本专利申请说明书中介绍了一种特殊的可视角度控制膜的制作方法，如图2所示，其通过具有一定透光特性，与特殊透过率要求的吸收材料，利用结构侧壁的全反射特性，提高光线利用率，但这种方案对于直射入吸收材料的光线无法有效利用，同时由于材料特殊，制造难度大，成本高昂。

5、公开号为wo2021130637a1的国际专利申请说明书中介绍了一种特殊光控膜的结构与制作方法，通过光学镀膜的方式，利用镀层的高折射率特性，在介质表面形成全反射，控制光线角度，提高透过率，同时因无吸收层的存在，直射入膜片的光线利用率也较高，其结构如图3所示，但这种技术方案由于无吸收材料在膜材中，可视角度控制性较差，无较好的截止角度，存在可视角漏光现象，同时，由于膜层折射率较高，材料价格高昂。

6、而公开号为wo2020121112a1的国际专利申请说明书中介绍了一种透过率提升的方法，如图4所示，通过更改吸收材料吸收率，表面镀膜处理，提高透光单元占空比的方式，提升产品透过率，提升0度视角透过率，这种技术方案虽可将某一波长光学透过率提升至80％，但波长覆盖范围有限，不利于显示系统可见光全波段应用，同时由于降低了吸收材料的吸收效率，其可视角控制效果随之下降。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是提供一种可视角度控制度好，光线利用率高，高效节能的高效率可视角度控制膜，并提供生产效率高，成本低的可视角度控制膜的制备方法。

2、本发明解决上述技术问题所采用的技术方案之一为：一种可视角度控制膜，包括透明结构层，所述的透明结构层包括出光平面和入光微结构面，所述的入光微结构面的表面设置有光控制涂层，所述的入光微结构面的凹陷内填充有吸收材料，所述的吸收材料外表面设置有反射层，所述的透明结构层的光学折射率为nh，所述的光控制涂层的光学折射率为nl，其满足以下关系：nh-nl>0.05。

3、与现有技术相比，本发明的优点在于使用几何光学设计原理，通过不同材料和结构的搭配，其对于可见光波长内的所有波谱的光线均具有角度控制效果，达到可见光全光谱透过率高，可视角度控制度好，光线利用率高；由于透明结构层与光控制层的独特设计，材料折射率选择上的特殊要求，具有光学准直的特性，能够提升膜片透过率，又因为有反射层使光线利用率得到提升，对于直射入透明结构层中的梯形的结构单元下表面的光线，依然有很高的利用效率，进一步提升膜片的总体透过率；由于存在吸收材料，杂散光线得到吸收抑制，直接控制光线的可视角度，进一步控制光线的可视角度，因此可以做到良好的视角控制效果。从图29可以看出，经过比较，实线表示的普通朗博光源的峰值亮度透过率为100％，而可视角度为±90°；短划线表示的传统可视角亮度控制膜片的可视角度为±40度，但峰值亮度透过率为50％；圆点线表示的本发明的可视角度控制膜的可视角度为±40度，峰值亮度透过率达到80％。

4、进一步的，所述的透明结构层的出光平面侧设置有膜片基材，所述的透明结构层涂布固化在所述的膜片基材上。

5、进一步的，所述的透明结构层的入光微结构面侧设置有保护涂层，所述的保护涂层涂布固化在光控制涂层和反射层上。

6、进一步的，所述的保护涂层的外侧设置有光学涂层，所述的保护涂层的光学折射率为n6，所述的光学涂层的光学折射率为n7，其满足以下关系：n6-n7>0.05。保护涂层与光学涂层的存在，使光线利用率进一步得到提升。

7、进一步的，所述的光学涂层通过覆膜工艺覆盖在所述的保护涂层上。

8、进一步的，所述的入光微结构面由多个等间距并列设置的截面为等腰梯形的结构单元组成，所述的凹陷是位于相邻两个结构单元之间的等腰梯形凹槽。

9、进一步的，所述的光控制涂层的厚度大于等于700nm。

10、进一步的，所述的等腰梯形凹槽两侧面上的光控制涂层的厚度相等且所述的等腰梯形凹槽底面上的光控制涂层的厚度大于两侧面上的光控制涂层的厚度的三倍。

11、本发明解决上述技术问题所采用的技术方案之二为：一种可视角度控制膜的制备方法，制备过程如下：

12、步骤一，制作出透明结构层所需模具，将光学树脂涂布于膜片基材的表面上，并使用模具通过固化工艺，形成膜片基材与透明结构层共同构成的光学实体；

13、步骤二，将光控制涂层成型至透明结构层的表面上，使所述的等腰梯形凹槽两侧面上的光控制涂层的厚度相等并且所述的等腰梯形凹槽底面上的光控制涂层的厚度大于两侧面上的光控制涂层的厚度的三倍；

14、步骤三，将吸收材料涂布于所述的光控制涂层上，并填充满所述的等腰梯形凹槽，将吸收材料固化；

15、步骤四，在所述的吸收材料与所述的光控制涂层共同的形成的表面上，覆盖一层厚度为纳米级的具有紫外光分解特性的种子层，然后从所述的膜片基材的表面照射紫外光，进行曝光处理，使被紫外光照射到的区域的种子层内部产生化学反应，清除反应的种子层，保留未使被紫外光照射到的吸收材料的表面的种子层；

16、步骤五，将光学镀层镀设置到种子层表面，在所述的吸收材料的表面形成反射层；

17、步骤六，将光学树脂设置在所述的光控制涂层的表面和所述的反射层的表面，通过固化工艺，最终形成保护涂层；

18、步骤七，将光学涂层覆盖于保护涂层的表面上，最终形成完整的高效率可视角度控制膜成品。

19、本发明的方法工艺清晰，所有步骤均可使用卷材的形式进行连续加工，生产效率高，量产速度快，成本低，适合大规模的生产方式；制备方法中无需精确对位，无需特殊控制单元，生产良率高；制备方法中的各类树脂及材料，均为业内常用材料，无需特殊加工或特殊来源，原材料成本大幅降低。相较于传统光刻工艺，本发明方法的步骤四利用结构本身的光学特性，做到自动对准，自动曝光，极大的减少了光刻工艺中对于对准问题的精度要求，提升了工艺生产良率，具有极高的工艺可实施性。相较于使用微加工或微涂布的方式进行此项工艺，步骤四利用光刻原理，能够极大的提升生产效率，极大的降低了生产成本。

20、优选地，具体制备过程如下：

21、步骤一，制作出透明结构层所需模具，通过uv涂布工艺，将光学树脂涂布于膜片基材的表面上，并使用模具通过uv固化工艺，形成膜片基材与透明结构层共同构成的光学实体；

22、步骤二，使用光学镀膜工艺，将光控制涂层镀至透明结构层的表面上，使所述的等腰梯形凹槽两侧面上的光控制涂层的厚度相等并大于等于700nm，且所述的等腰梯形凹槽底面上的光控制涂层的厚度大于两侧面上的光控制涂层的厚度的三倍；

23、步骤三，将吸收材料涂布于所述的光控制涂层上，并填充满所述的等腰梯形凹槽，使用uv固化工艺，将吸收材料固化；

24、步骤四，在所述的吸收材料与所述的光控制涂层共同的形成的表面上，覆盖一层厚度为纳米级的种子层，其材料为具有导电特性的光刻胶，然后从所述的膜片基材的表面照射紫外光，进行曝光处理，使被紫外光照射到的区域的种子层内部产生化学反应，再使用光刻胶刻蚀液进行清洗，保留未使被紫外光照射到的吸收材料的表面的种子层；

25、步骤五，使用电镀工艺，将光学镀层镀在种子层表面，在所述的吸收材料的表面形成反射层；

26、步骤六，通过uv涂布工艺，将光学树脂涂布于所述的光控制涂层的表面和所述的反射层的表面，通过uv固化工艺，最终形成保护涂层；

27、步骤七，通过覆膜工艺，将光学涂层覆盖于保护涂层的表面上，最终形成完整的高效率可视角度控制膜成品。