CN116594090A - 一种可视角度控制膜及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可视角度控制膜及其制备方法，控制膜包括透明结构层，透明结构层包括出光平面和入光微结构面，入光微结构面的表面设置有光控制涂层，入光微结构面的凹陷内填充有吸收材料，吸收材料外表面设置有反射层，透明结构层的光学折射率为nH与光控制涂层的光学折射率为nL满足关系：nH‑nL>0.05，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；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。

Description

一种可视角度控制膜及其制备方法

技术领域

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

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。

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。

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。

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。

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。

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。

发明内容

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。

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。

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％。

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。

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。

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。

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。

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。

进一步的，所述的光控制涂层的厚度大于等于700nm。

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。

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：

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；

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；

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；

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；

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；

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；

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。

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。

优选地，具体制备过程如下：

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；

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；

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；

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；

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；

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；

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。

附图说明

图1为专利文献US20190346615A1技术方案的结构示意图；

图2为专利文献JP2017138410A示意图；

图3为专利文献WO2021130637A1示意图；

图4为专利文献WO2020121112A1示意图；

图5为本发明实施例一的结构示意图；

图6为本发明实施例二的结构示意图；

图7为本发明实施例三的结构示意图；

图8为本发明实施例四的结构示意图；

图9为本发明本发明实施例四结构的制备方法步骤一实现的工艺结果示意图；

图10为本发明本发明实施例四结构的制备方法步骤二实现的工艺结果示意图；

图11为本发明本发明实施例四结构的制备方法步骤三实现的工艺结果示意图；

图12为本发明本发明实施例四结构的制备方法步骤四设置种子层后的结果示意图；

图13为本发明本发明实施例四结构的制备方法步骤四曝光处理过程的示意图；

图14为本发明本发明实施例四结构的制备方法步骤四实现的工艺结果示意图；

图15为本发明本发明实施例四结构的制备方法步骤五实现的工艺结果示意图；

图16为本发明本发明实施例四结构的制备方法步骤六实现的工艺结果示意图；

图17为本发明本发明实施例四结构的制备方法步骤七实现的工艺结果示意图；

图18为本发明高效率可视角度控制膜的光线传播的光路示意图；

图19为本发明高效率可视角度控制膜的光线传播的光学原理示意图之一；

图20为本发明高效率可视角度控制膜的光线传播的光学原理示意图之二；

图21为相对于实施例四入光微结构面的凹槽具有不同形状的结构示意图；

图22为相对于实施例四具有不同形状的吸收材料和反射层的结构示意图；

图23为相对于实施例四具有不同形状反射层与保护涂层接触面的结构示意图；

图24为入光微结构面的凹槽为三角形，反射层与保护涂层的接触面为圆弧形的情况下的光线传播的光路示意图；

图25为光控制涂层的下表面为特殊形状的结构示意图；

图26为光控制涂层与吸收材料进行不同形状的改变的结构示意图；

图27为光控制涂层与吸收材料的位置改变的结构示意图；

图28为反射层、吸收材料、光控制涂层和透明结构层制作顺序与本发明方法不一样时的结果示意图；

图29为本发明实施例四的高效率可视角度控制膜与现有角度控制膜的模拟实验结果，在角度控制一致的情况下，本发明产品的亮度明显高于现有产品，能够有效体现其高效率角度控制的特点。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例一：如图5所示，一种可视角度控制膜，包括透明结构层200，透明结构层包括出光平面和入光微结构面，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，相邻两个结构单元之间设置有等腰梯形凹槽，入光微结构面的表面光控制涂层300，等腰梯形凹槽内填充有吸收材料400，吸收材料400外表面设置有反射层500，透明结构层200的光学折射率为nH，光控制涂层300的光学折射率为nL，其满足以下关系：nH-nL>0.05。

实施例二：如图6所示，其它结构与实施例一相同，不同之处在于透明结构层200的出光平面侧设置有膜片基材100，透明结构层200涂布固化在膜片基材100上。

实施例三：如图7所示，其它结构与实施例二相同，不同之处在于透明结构层200的入光微结构面侧设置有保护涂层600，保护涂层600涂布固化在光控制涂层300和反射层500上。

实施例四：如图8所示，其它结构与实施例三相同，不同之处在于保护涂层600的外侧设置有光学涂层700，光学涂层700通过覆膜工艺覆盖在保护涂层600上，保护涂层600的光学折射率为n6，光学涂层700的光学折射率为n7，其满足以下关系：n6-n7>0.05。

以图8所示的实施例四为例，高效率可视角度控制膜主要由七部分组成，包括膜片基材100，透明结构层200，光控制涂层300，吸收材料400，反射层500，保护涂层600以及光学涂层700。其中，膜片基材100为膜片衬底材料，要求其具有良好的光学透过率及良好的表面特性，能够与透明结构层200紧密附着，一般材料选用为PET，PC，PMMA等光学塑料。透明结构层200为具有特殊设计的入光微结构面，要求具有良好的光学透过率及特殊的折射率要求，其入光微结构面可通过UV涂布工艺，机加工工艺，纳米压印工艺，热压工艺等进行制作，一般材料为光学树脂，PMMA，PC，PI等光学树脂或塑料。光控制涂层300为控制光线传播方向的光学薄膜涂层，其要求为具有特殊的折射率要求，同时对透明结构层200有较好的附着效果。吸收材料400为杂散光线吸收涂层，其要求为材料具有较高的吸收系数，能够在较短的距离内将光线吸收，可以采用UV涂布，热涂布等工艺制作，一般材料为黑色油墨，黑色树脂等。反射层500为光学反射膜层，其要求具有良好的光学镜面反射或漫反射特性，反射率高。保护涂层600为光学树脂涂层，主要作用为保护反射层不受损坏。光学涂层700为方便后道制程使用而设置的涂层，可根据后续制程，调整其材料，一般使用材料为OCA，PI，PDMS等，同时保护涂层600与光学涂层700共同形成特殊光学架构，提升膜片效率。

如图9～图17所示，上述实施例四的可视角度控制膜是采用以下方法制备的，具体过程如下：

步骤一，通过机械加工方式制作出透明结构层200所需模具，通过UV涂布工艺，将光学树脂涂布于膜片基材100的表面101上，并使用模具通过UV固化工艺，形成膜片基材100与透明结构层200共同构成的光学实体，如图9所示；

步骤二，使用光学镀膜工艺，将光控制涂层300镀至透明结构层200的表面201上，使等腰梯形凹槽两侧面210、220上的光控制涂层300的厚度相等并为700nm，等腰梯形凹槽底面230上的光控制涂层300的厚度为2200nm，如图10所示；

步骤三，将吸收材料400涂布于光控制涂层300上，并填充满等腰梯形凹槽，使用UV固化工艺，将吸收材料400固化，如图11所示；

步骤四，在吸收材料400的表面401与光控制涂层300的表面301共同形成的表面上，覆盖一层厚度为纳米级的种子层800，其材料为具有导电特性的光刻胶，如图12所示，然后从膜片基材100的表面102照射紫外光，进行曝光处理，由于吸收材料400的存在，一部分紫外光线能够照射至种子层800，紫外光照射到的区域内部产生化学反应，同时另一部分紫外光，由于吸收材料400的存在，无法进入种子层800，无法照射到紫外光的区域内部将不产生化学反应，如图13所示。最后将种子层800使用光刻胶刻蚀液进行清洗，仅保留吸收材料400的表面401的种子层800，如图14所示；

步骤五，使用电镀工艺，由于种子层800的存在，电镀工艺所产生的光学镀层将仅能镀在种子层表面，最终形成保留吸收材料400的表面401存在反射层500，而光控制涂层的表面301无反射层500，如图15所示；

步骤六，通过UV涂布工艺，将光学树脂涂布于光控制涂层300的表面301和反射层500的表面501上，通过UV固化工艺，最终形成保护涂层600，如图16所示；

步骤七，通过覆膜工艺，将光学涂层700覆盖于保护涂层600的表面601上，最终形成完整成品高效率可视角度控制膜，如图17所示。

本发明高效率可视角度控制膜对不同入射角度的光线，光线在结构内有不同的光学路径，最终达到视角可控的目的。如图18所示，光线1001由面701进入光学涂层700中，之后通过面601进入保护涂层600中，然后通过面301进入光控制涂层300再进入透明结构层200或直接进入透明结构层200中，在透明结构层200中继续传播，直至通过面101进入膜片基材100中，并最终在面102表面出射；同时，光线1002由面701进入光学涂层700中，之后通过面601进入保护涂层600中，然后通过面301进入光控制涂层300再进入透明结构层200或直接进入透明结构层200中，在透明结构层200中继续传播至面202处，在面202表面光线1002发生全反射，继续在透明结构层200中传播，直至通过面101进入膜片基材100中，并最终在面102表面出射；若为杂散光线1003，由面701进入光学涂层700中，之后通过面601进入保护涂层600中，然后通过面301进入光控制涂层300再进入透明结构层200或直接进入透明结构层200中，在透明结构层200中继续传播至面202处，在面202表面，光线1003不满足全反射条件，无法发生全反射，光线1003通过面202进入光控制涂层300再进入吸收材料400中，光线1003在吸收材料400传播过程中被吸收能量，直至出射或消失；类似如同光线1004，由面701进入光学涂层700中，之后通过面601进入保护涂层600中，在保护涂层600中，光线1004传播至反射层500的表面501时，光线1004在此处发生反射或漫反射，变为光线1005和1006，光线1005和光线1006传播至面601时，由于保护涂层600与光学涂层700间的光学折射率的设置，有几率发生全反射，光线继续在保护涂层600中传播，直至通过面301进入光控制涂层300再进入透明结构层200或直接进入透明结构层200中，在透明结构层200中继续传播至面202处，在面202表面光线1002发生全反射，继续在透明结构层200中传播，直至通过面101进入膜片基材100中，并最终在面102表面出射。

如图19(a)所示，透明结构层200材料的光学折射率为nH，光控制涂层300材料的光学折射率为nL，保护涂层600材料的光学折射率为n6，光学涂层700材料的光学折射率为n7。透明结构层200中梯形结构单元的右表面210与左表面220的夹角为δ，透明结构层200中梯形结构单元的下表面，即光控制涂层300下表面310，其尺寸为a，反射层500表面510，即透明结构层200中梯形结构单元下表面间距，同为吸收材料400下表面，其尺寸为b，透明结构层200中梯形结构单元的上表面的间距，即同为光控制涂层300上表面230，上表面230与下表面310的高度为h。

为满足光学设计要求，以上材料中的折射率要求，应满足以下关系

nH-nL＞0.05

n6-n7＞0.05

如图19(b)所示，在光学涂层700中，有一光线1010，其与水平的夹角为θ，光线通过面301进入透明结构层200中，在透明结构层200中继续传播至面210处，光线1010与面210法线的夹角为γ。由上述信息可知，表面210的光学全反射角γr为

若γ≥γr，光线1010在此处发生全反射，光线1010变为光线1020，若光线1020通过面101进入膜片基材100中，并最终在面102表面出射，其与水平方向的夹角θo为

θo＝180-δ-θ

若光线1020在透明结构层200中继续传播至面220处，光线1020在此处发生全反射，光线1020继续传播并最终通过面101进入膜片基材100中，并最终在面102表面出射，其与水平方向的夹角θo为

由公式可知，|90-θo|≥|90-θo′|，即θo’角度出射的光线1020更接近于垂直出射，因此对于可视角度控制范围的确定应考虑出射角度为θo的光线1020。

若γ＜γr，光线1010在此处发生透射，光线1010变为光线1030，进入光控制涂层300中，并最终进入吸收材料400中，直至光线1030能量被完全吸收。

如图20(a)所示，在光学涂层700中，有一光线2010，其与水平的夹角为θm，光线通过面301进入透明结构层200中，并未传播至面210和面220，而是通过面101进入膜片基材100中，并最终在面102表面出射，其最大出射角度θm为

若θm≥θo，可以得到夹角δ与a和h的关系为

若θm＜θo，可以得到夹角δ与a和h的关系为

如图20(b)所示，若有一定照射角度的一束光线，此束光线的照射角度为光线2001与光线2005的夹角θ1，若想具有角度控制效果，右表面210与左表面220的夹角为δ应满足

因此透明结构层200中梯形结构单元的右表面210与左表面220的夹角δ，透明结构层200中梯形结构单元的下表面尺寸a与上表面230与下表面310的高度h，应满足上述关系，可使膜片具有可视角度控制效果，并可推论知，若以θ1照射角度的光线2001，光线2002，光线2003，光线2004与光线2005，通过膜片后，其照射角度θ2，应满足以下关系

θ2≤θm＜θ1，θm≥θo

θ2≤θo≤θ1，θm＜θo

可以明确得出θ2＜θ1，即膜片具有可视角度控制效果。

同时光线2001与光线2005传播至反射层500的表面501时，光线2001与光线2005在分别此处发生反射或漫反射，继续在保护涂层600中传播，当光线2001和光线2005传播至面601时，由于保护涂层600与光学涂层700间的光学设计，有几率发生全反射，光线继续在保护涂层600中传播，直至通过面301进入光控制涂层300再进入透明结构层200或直接进入透明结构层200中，在透明结构层200中继续传播至面202处，在面202表面，光线2001与光线2005发生全反射，继续在透明结构层200中传播，直至通过面101进入膜片基材100中，并最终在面102表面出射，出射光线同样具有可视角度控制效果，提升了光线整体利用效率，光线2001，光线2002，光线2003，光线2004与光线2005最终都有机会在面102表面出射。

本发明透明结构层200入光微结构面的凹槽可以为圆形或椭圆透镜型，方形，三角形，多边形甚至以上图形的单边结构，如图21所示。

光控制涂层300与吸收材料400的形状可以发生变化，因为杂散光线主要为水平方向夹角较小的光线，光线进入透明结构层200与光控制涂层300发生全反射的表面为两层接触面，因此吸收材料无需填满透明结构层200入光微结构面的凹槽；因为光线仅在反射层500与保护涂层600的两层接触面发生反射，所以吸收材料400表面无需形成完整屏幕，反射涂层500内部可以为圆弧形，矩形，梯形等任意形状，如图22所示；同样因为光线仅在反射层500与保护涂层600的两层接触面发生反射，反射层500与保护涂层600的接触面无需为平面，可以为圆弧面，三角形面，非规则面，甚至漫反射粒子面，如图23所示。因反射层500的形状与种子层800的形状密切相关，所以仅需在涂布种子层800时控制涂布层的表面形貌，即可控制反射层500与保护涂层600的接触面的形貌，以上非平面的反射层500的设计，更加有利于光线角度变换，提高光线利用率，能够进一步提升光学效率。

如图24所示，以透明结构层200入光微结构面的凹槽为三角形，反射层500与保护涂层600的两层接触面为圆弧形为例，光线3001由面701进入光学涂层700中，之后通过面601进入保护涂层600中，然后通过面301进入光控制涂层300再进入透明结构层200或直接进入透明结构层200中，在透明结构层200中继续传播，直至通过面101进入膜片基材100中，并最终在面102表面出射；同时，光线3002光线3001由面701进入光学涂层700中，之后通过面601进入保护涂层600中，然后通过面301进入光控制涂层300再进入透明结构层200或直接进入透明结构层200中，在透明结构层200中继续传播至面222处，在面222表面光线3002发生全反射，继续在透明结构层200中传播，直至通过面101进入膜片基材100中，并最终在面102表面出射；若为杂散光线3003，由面701进入光学涂层700中，之后通过面601进入保护涂层600中，然后通过面301进入光控制涂层300再进入透明结构层200或直接进入透明结构层200中，在透明结构层200中继续传播至面222处，在面222上，光线3003不满足全反射条件，无法发生全反射，光线3003通过面222进入光控制涂层300再进入吸收材料400中，光线3003在吸收材料400传播过程中被吸收能量，直至出射或消失；类似若同光线3004，由面701进入光学涂层700中，之后通过面601进入保护涂层600中，在保护涂层600中，光线3004传播至反射层500的表面521时，光线3004在此处发生反射，由于表面521为圆弧面，光线3004行进路线发生改变，变为光线3005，光线3005传播至面601时，由于保护涂层600与光学涂层700间的光学设计，有几率发生全反射，光线继续在保护涂层600中传播，直至通过面301进入光控制涂层300再进入透明结构层200或直接进入透明结构层200中，在透明结构层200中继续传播至面222处，在面222表面光线3002发生全反射，继续在透明结构层200中传播，直至通过面101进入膜片基材100中，并最终在面102表面出射。

根据制备方法的不同，在步骤二完成后，可以进行表面加工处理，使光控制涂层的下表面变为特殊形状，例如三角形，而后再进行后续工艺，如图25所示。例如光控制涂层的下表面为三角形，光控制涂层300与保护涂层600的材料存在折射率差异，即可使光线在光控制涂层300与保护涂层600的接触面发生折射或反射等光学变化，达到控制光线能量，控制角度的目的。

根据成本要求与设计要求的差异，高效率角度控制膜片可以去除保护涂层600与光学涂层700，如图6所示，其效率仅略微下降，但仍然高于传统角度控制膜片产品，其角度控制效果依然完整存在；根据后续应用不同和设计要求差异，高效率角度控制膜片可以去除光学涂层700，如图7所示，保护涂层600与空气也可形成全反射光学通道，提高整体光学效率，但无法形成全贴合产品，需后道制程进行覆膜处理；根据透明结构层200材料选择的不同或工艺制程不同，高效率角度控制膜片可以去除膜片基材100，如图5所示。

根据设计要求差异，光控制涂层300与吸收材料400可以进行不同形状的改变，如图26所示，此变化只影响部分光线的可视角度控制效果以及效率；根据光线角亮度分布情况不同，可以调整光控制涂层300与吸收材料400的位置，如图27所示，也可以做到控制光线可视角度的效果，甚至做到区域控制效果。

步骤一中，透明结构层200的制作方式可以变更为热压，机加工，光刻等工艺，只需使用透明光学材料制作出设计形状即可；步骤二中，光控制涂层300的制作方式可以变更为蒸镀，溅射，喷涂等工艺，只需将光控制涂层300成型至透明结构层200的表面201上，涂层厚度满足设计要求即可；步骤三中，吸收材料300的固化工艺可以变更为热固化，化学固化等工艺。

步骤四中，种子层800的材料可以变更为具有特殊表面极性的化学试剂，例如N-甲基吡络烷酮，其具有紫外光分解特性，因此进行曝光处理后，种子层800将同样变为设计形状，如图14所示，之后在步骤五中，利用种子层800与光控制涂层300的材料表面极性的差异性，使特殊化学试剂只吸附于种子层800表面，进而进行后续化学镀膜工艺，在种子层800表面最终形成反射层500，如图15所示；或种子层800材料为光分解型催化剂，进行曝光处理后，种子层800将同样变为设计形状，如图14所示，之后在步骤五中，利用种子层800的催化特性，使用化学自组装工艺，在种子层800表面最终形成反射层500，如图15所示。

步骤六中，保护涂层600的制作方式可以变更为覆膜，喷涂等工艺，只需光学材料特性满足设计要求即可；步骤七中，光学涂层700的制作方式可以变更为喷涂，UV涂布，热涂布等工艺，只需光学材料特性满足设计要求即可。

在利用光刻工艺等高精度对位工艺的情况下，甚至可以优先制作反射层500，吸收材料400，后制作光控制涂层300和透明结构层200，达到同样效果，如图28所示。

Claims (10)

1.一种可视角度控制膜，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，其特征在于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。

2.如权利要求1所述的一种可视角度控制膜，其特征在于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。

3.如权利要求2所述的一种可视角度控制膜，其特征在于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。

4.如权利要求3所述的一种可视角度控制膜，其特征在于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。

5.如权利要求4所述的一种可视角度控制膜，其特征在于所述的光学涂层通过覆膜工艺覆盖在所述的保护涂层上。

6.如权利要求4所述的一种可视角度控制膜，其特征在于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。

7.如权利要求6所述的一种可视角度控制膜，其特征在于所述的光控制涂层的厚度大于等于700nm。

8.如权利要求7所述的一种可视角度控制膜，其特征在于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。

9.权利要求6所述的一种可视角度控制膜的制备方法，其特征在于制备过程如下：

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；

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；

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；

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；

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；

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；

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。

10.如权利要求9所述的一种可视角度控制膜的制备方法，其特征在于具体制备过程如下：

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；

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；

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；

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；

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；

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；

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。