液晶显示作为当前主流的显示器件,已经在航空航天、家用电器、通讯设备等等领域得到越来越广泛的应用,和人们的生活息息相关,密不可分。随着平板显示技术的不断发展,人们对于液晶显示的要求越来越高,液晶显示向更大、更轻薄更高分辨率发展。背光模组是液晶显示器的重要组成部分,其提供的光线的亮度、色度、均匀性、视角及背光模组的厚度等都对显示器的最终性能有很大的影响。Mini-LED背光模组作为一种新型的背光,在厚度和均匀性等方面极具优势,然而其视角较大,导致其轴向视角亮度不够,因此针对Mini-LED背光模组的提高轴向视角亮度设计具有重要意义。本文针对Mini-LED背光模组提出了三种亮度增强设计方案,第一种是根据双层增量膜的工作原理,在一层基底上设计金字塔微结构,相比于单层棱镜膜,其能从两个方向上实现视角收缩,从而提升轴向视角亮度,对影响到轴向视角亮度提升效果的参数进行仿真优化,确定金字塔微结构的最佳参数;第二种是运用针对扩展光源的同步多表面方法设计双自由曲面微结构,根据实际应用对该方法进行了改进优化。对设计得到的双自由曲面微结构进行了单个微结构及3×3微结构阵列的建模仿真,对仿真结果进行分析,针对遇到的问题提出改进方案;第三种是针对扩展光源提出一种设计方法,对Mini-LED芯片发出的光线进行调制,基于斯涅尔定律和边缘光线原理建立了方程组,迭代计算得到单自由曲面微结构面型,对单个微结构及微结构阵列进行了建模仿真,验证了方法的可行性。综合分析,选择第三种作为最终设计方案。利用无掩模光刻设备对设计得到单层微结构光学膜进行了制备。对无掩模光刻工艺参数进行了优化,最终得到符合要求的微结构光学膜,通过紫外压印技术将微结构图案转印到无色树脂材料上,排除了光刻胶对光产生吸收造成的影响,将微结构光学膜放入Mini-LED背光模组中进行测试,测试结果表明:相比于只加扩散膜的情况,加了双层棱镜膜与扩散膜和加单层微结构光学膜与扩散膜后其轴向视角亮度分别提升了17.8%和44.5%,加微结构光学膜和扩散膜比加棱镜膜和扩散膜后的轴向视角亮度提高了22.7%,其效果要优于双层棱镜膜,测试结果表明本文提出的设计能够有效地提升Mini-LED背光模组的轴向视角亮度。