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CN112904620A - 双畴光配向lcd光路系统 - Google Patents

双畴光配向lcd光路系统 Download PDF

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CN112904620A
CN112904620A CN202110107547.1A CN202110107547A CN112904620A CN 112904620 A CN112904620 A CN 112904620A CN 202110107547 A CN202110107547 A CN 202110107547A CN 112904620 A CN112904620 A CN 112904620A
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CN
China
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light
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Application number
CN202110107547.1A
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林坚普
王栋
张永爱
郭太良
周雄图
吴朝兴
林志贤
刘皓轩
徐万颜
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Fuzhou University
Mindu Innovation Laboratory
Original Assignee
Fuzhou University
Mindu Innovation Laboratory
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Abstract

本发明提出一种双畴光配向LCD光路系统，包括：光源模组，用于提供入射方向不同的两组双畴配向光源；掩膜版模组，包括:带有透光区和非透光区的掩膜版；待配向基板，包括：两组不同配向角的配向区；所述配向角与双畴配向光源的入射方向相对应；每个所述透光区对应待配向基板的一个显示像素，每个所述显示像素包括两个不同配向角的配向区；所述掩膜版设置于待配向基板与光源模组之间，且掩膜版的透光区的中心位置在待配向基板上的投影位于同一个显示像素中两个配向区的中间。旨在解决在双畴光配向过程中掩膜版的对位误差问题以及减少曝光次数增加产能。

Description

双畴光配向LCD光路系统
技术领域
本发明属于光配向技术领域，尤其涉及一种双畴光配向LCD光路系统。
背景技术
人类获取外界信息70％来自视觉，随着科学技术的发展，显示器成了信息传递以及人机交流的重要工具。当代显示技术中发展最成熟，市场占有率最高的当属薄膜晶体管液晶显示(Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display，TFT-LCD)。TFT-LCD工作原理是在电场作用下，内部液晶分子会发生排列上的变化，这种现象称之为电光效应。液晶分子结构的变化从而影响通过其的光线变化，继而通过偏光片的作用可以表现为明暗的变化，再配合彩色滤光片(Color Filter，CF)，人们就可以实现通过对电场的控制最终控制光线的灰度和亮度变化，从而达到显示图像的目的。在TFT-LCD器件中，为了提高响应速度，需要液晶分子在电极界面处整齐排列并形成一定的预倾角，因此在生产过程中需要对TFT基板和CF基板表面的配向膜进行配向作业。目前的配向技术分为摩擦配向和光配向，其中光配向技术主要是使用紫外光对光敏感度高、稳定性好的配向材料进行光照配向。相比于摩擦配向技术，光配向技术具有非接触、无污染、无静电、可实现多畴配向等优点，因此得到广泛的应用。
现有的双畴光配向技术采用接触曝光或接近曝光，需要两次对位并进行两次曝光，一方面对位存在误差，可能造成两个配向区重叠多次配向或者相背离而存在未配向区域，另一方面进行两次曝光而增加工序时间，减低产能。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提出一种双畴光配向LCD光路系统，旨在解决在双畴光配向过程中掩膜版的对位误差问题以及减少曝光次数增加产能。
本发明具体采用以下技术方案：
一种双畴光配向LCD光路系统，其特征在于,包括：
光源模组，用于提供入射方向不同的两组双畴配向光源；
掩膜版模组，包括:带有透光区和非透光区的掩膜版；
待配向基板，包括：两组不同配向角的配向区；
所述配向角与双畴配向光源的入射方向相对应；每个所述透光区对应待配向基板的一个显示像素，每个所述显示像素包括两个不同配向角的配向区；所述掩膜版设置于待配向基板与光源模组之间，且掩膜版的透光区的中心位置在待配向基板上的投影位于同一个显示像素中两个配向区的中间；
在维持所述掩膜版与待配向基板相对位置保持不变的情况下，所述光源模组提供的两组双畴配向光源在同一时间透过掩膜版的透光区且投射到不同组别的配向区。
优选地，所述待配向基板装配于装载平台上。
优选地，两组所述双畴配向光源的入射方向分别为以第一入射角θ1和第二入射角θ2入射，第一入射角θ1和第二入射角θ2为入射方向与待配向基板法线的夹角，且有θ2＝-θ1；
所述掩膜版与待配向基板的距离为第一距离d；
位于同一个所述显示像素中的两个配向区分别为第一配向区和第二配向区，且配向宽度为第一宽度p，第一配向区与第二配向区的间隙为第一间隙q；
所述第一入射角θ1、第二入射角θ2、第一距离d、第一宽度p以及第一间隙q具有d＝0.5×(p+q)×|cotθ1|的关系。
优选地，所述掩膜版模组为固定设置，使第一距离d保持不变；所述光源模组为可调结构，用于调整第一入射角θ1和第二入射角θ2使两组双畴配向光源投射到不同组别的配向区。
优选地，所述光源模组提供的第一入射角θ1和第二入射角θ2保持不变；所述掩膜版与待配向基板之间的第一距离d可调，使两组双畴配向光源投射到不同组别的配向区。
优选地，所述显示像素的两个配向区为等大的矩形；所述配向区和透光区的大小相同。
优选地，多个所述显示像素构成一列像素组；一列所述像素组分为左配向区组和右配向区组，且所述左配向区组、右配向区组以及透光区为等宽矩形。
优选地，在所述光源模组对待配向基板进行配向时，所述光源模组同时产生入射方向不同的两组双畴配向光源以对待配向基板进行配向。
优选地，所述光源模组包括：初始光源灯、半反射半透射镜以及反射镜；
所述初始光源灯发出的初始光通过半反射半透射镜以及反射镜，分为入射方向不同的两组双畴光配向光，作为双畴配向光源。
优选地，所述掩膜版模组安装在升降机构上，所述升降机构用于改变掩膜版与待配向基板的间距。
与现有技术相比，本发明及其优选方案的有益效果包括：1、本发明将掩膜版设置于装载平台与光源模组之间，且掩膜版的透光区的中心位置在待配向基板的投影位于同一个显示像素中两个配向区的中间。通过将透光区设置于两个配向区中间的上方，保证透光区同时对两个不同配向角的配向区进行配向，提高配向效率。2、本发明在维持掩膜版模组与待配向基板相对位置保持不变的情况下，光源模组提供的两组双畴配向光源在同一时间透过掩膜版模组的透光区且投射到不同组别的配向区。
该种设计有以下优点：一、在配向过程中始终保持维持掩膜版模组与待配向基板相对位置保持不变，相对于现有技术不需要调整掩膜版进行对位，从而避免了因为对位误差造成配向区的部分位置会被两组不同方向的光源配向或者配向区的部分位置得不到配向。二、两组双畴配向光源在同一时间透过掩膜版模组的透光区且投射到不同组别的配向区。这样可以一次曝光同时对两组不同配向角的配向区进行配向，相较于现有技术减少了曝光次数，从而增加生产效率。综上，本发明不仅解决了双畴光配向过程中对位问题，保证了配向的精准度，也可以提高配向效率。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步详细的说明：
图1为本发明实施例的双畴光配向LCD光路系统的结构示意图；
图2为本发明实施例1的配向光路示意图；
图3为本发明实施例2的配向光路示意图；
图4为本发明实施例3的配向光路示意图；
图5为本发明实施例配向区、矩形显示区域与透光区的关系示意图；
图6为本发明实施例配向区、不规则形状显示区域与透光区的关系示意图；
图7为本发明实施例像素组与透光区的关系示意图；
图8为本发明实施例一个光源形成两组不同方向光路的原理图。
具体实施方式
为让本专利的特征和优点能更明显易懂，下文特举3个实施例，作详细说明如下：
本发明公开了一种双畴光配向LCD光路系统，本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进技术细节实现。特别需要指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本发明。本发明的方法及应用已经通过较佳实施例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的方法和应用进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本发明技术。
液晶显示器在生产过程中要使液晶更好地成像，需要对液晶进行配向。光配向技术具有非接触、无污染、无静电灯有点，广泛应用于液晶显示屏的配向作业中。现有常用的双畴光配向技术，先将掩膜版的透光区对准具有同一配向角的配向区，将另一配向角的配向区通过掩膜版的非透光区进行遮挡进行第一次配向；然后移动掩膜版，使掩膜版的透光区对准另一配向角的配向区进行第二次配向。这样的双畴光配向技术需要两次对位并进行两次曝光，一方面对位存在误差，可能造成两个配向区重叠或者相背离而存在未配向区域，另一方面进行两次曝光而增加工序时间(若采用两台曝光时间则增加设备成本投入)，减低产能。
因此，本发明实施例提供了一种双畴光配向LCD光路系统，如图1所示，包括：
光源模组101，用于提供入射方向不同的两组双畴配向光源；
掩膜版模组102，掩膜版模组102包括掩膜版，掩膜版包括透光区、非透光区；
装载平台103，用于装载待配向基板104；待配向基板104包括两组不同配向角的配向区；配向角与双畴配向光源的入射方向相对应；每个透光区对应待配向基板104的一个显示像素，每个显示像素包括两个不同配向角的配向区；掩膜版设置于装载平台103与光源模组101之间，且掩膜版的透光区的中心位置在待配向基板104的投影位于同一个显示像素中两个配向区的中间；
其中，在维持掩膜版与待配向基板104相对位置保持不变的情况下，光源模组101提供的两组双畴配向光源在同一时间透过掩膜版的透光区且投射到不同组别的配向区。
需要说明的是，待配向基板104一般为液晶基板。待配向基板104有多个显示像素，每个显示像素均有两个不同配向角的配向区。各个显示像素中两个不同配向角的配向区组成两组不同配向角的配向区。同一组配向区为拥有相同配向角的配向区的组合。
图1中，两组不同方向的箭头为入射方向不同的两组双畴配向光源。
可选的，双畴光配向系统的设计参数包括：
两组双畴配向光源的入射方向分别为以第一入射角θ1和第二入射角θ2入射，第一入射角θ1和第二入射角θ2为入射方向与待配向基板104法线的夹角，且有θ2＝-θ1；
掩膜版与位于装载平台103上的待配向基板104的距离为第一距离d；
位于同一个显示像素中的两个配向区分别为第一配向区和第二配向区，且配向宽度为第一宽度p，第一配向区与第二配向区的间隙为第一间隙q；其中，若第一配向区与第二配向区重叠，则第一间隙q＜0；
第一入射角θ1、第二入射角θ2、第一距离d、第一宽度p以及第一间隙q具有d＝0.5×(p+q)×|cotθ1|的关系。
需要说明的是，每一个配向区的配向宽度都相等，且配向宽度为显示像素中的配向区在待配向基板104正视面上的投影长度。配向基板的正视面为垂直于显示像素中两个配向区的中心线的面。图2、图3以及图4均为待配向基板104的正视面的光路图。同一个显示像素中，两个配向区之间的间隙可以为电极。
可选的，在第一个实施例中，当同一个显示像素中的两个配向区之间的间隙为0时，进行配向时的光路如图2所示，图2中201为掩膜版，202为同一个显示像素的两个配向区。则第一入射角θ1、第二入射角θ2、第一距离d、第一宽度p以及第一间隙q具有d＝0.5×p×|cotθ1|的关系。
可选的，在第二个实施例中，当同一个显示像素中的两个配向区之间的间隙大于0，即q＞0时，进行配向时的光路如图3所示，图3中301为掩膜版，302为同一个显示像素的两个配向区。则第一入射角θ1、第二入射角θ2、第一距离d、第一宽度p以及第一间隙q具有d＝0.5×(p+q)×|cotθ1|的关系。
可选的，在第三个实施例中，当同一个显示像素中的两个配向区之间的间隙小于0，即q＜0时，进行配向时的光路如图4所示，图4中401为掩膜版，402为同一个显示像素的两个配向区。则第一入射角θ1、第二入射角θ2、第一距离d、第一宽度p以及第一间隙q具有d＝0.5×(p+q)×|cotθ1|的关系。
在本发明方案中，可以选择控制掩膜版模组102，使第一距离d保持不变；控制光源模组101，调整第一入射角θ1和第二入射角θ2使两组双畴配向光源投射到不同组别的配向区。
需要说明的是，通过调整第一入射角θ1和第二入射角θ2进而两组双畴配向光源投射到不同组别的配向区，避免移动掩膜版导致透光区无法与同一个像素中的两个配向区的中间对齐，导致配向效果变差。
在本发明方案中，也可以选择控制光源模组101，使第一入射角θ1和第二入射角θ2保持不变；控制掩膜版模组102，调整第一距离d使两组双畴配向光源投射到不同组别的配向区。
需要说明的是，调整第一距离d使两组双畴配向光源投射到不同组别的配向区。可以在装载待配向基板时，同时移动掩膜版并调整第一距离d，有效的节省了总的配向时间。
值得一提的是，本发明实施例可以通过改变入射角或者掩膜版到待配向基板104的距离，从而适应对各种基板，对各种基板进行与其对应的光配向。
可选的，显示像素包括的两个配向区为等大的矩形，且配向区和透光区大小相同。
需要说明的是，配向区中显示区域可以为比配向区小的不规则形状，也可以为与配向区等大的矩形，显示区域的形状与边界均不会超出配向区。其中，显示区域为透过滤光片显示三原色，用以成像的区域。
可选的，如图5所示，显示像素501包括的两个配向区为等大的矩形，透光区502为与配向区大小相同的矩形。图5中显示区域与配向区大小相同，即整个配向区都是显示区。图5为了简化并方便理解，两个配向区之间的间隙未示出，不对本发明进行限定。
可选的，如图6所示，显示像素601包括的两个配向区为等大的矩形，透光区602为与配向区大小相同的矩形。图6中显示区域是配向区中的不规则形状，显示区域大小和边界均不超过配向区，即配向区中的部分区域为显示区域。图6为了简化并方便理解，两个配向区之间的间隙未示出，不对本发明进行限定。
可选的，多个显示像素构成一列像素组，一列像素组分为左配向区组和右配向区组，且左配向区组、右配向区组以及透光区为等宽矩形。
可选的，如图7所示，多个显示像素构成一列像素组701，像素组701中含有左配向区组和右配向区组，且左、右两个显示区域大小均为小于左、右配向区组。透光区702为与左、右配向区组等宽的矩形。图7中的各个显示像素中可能存在间隙，两个配向区组之间也可能存在间隙，为了方便理解图7均未示出，不对本发明进行限定。
在实际应用过程中，显示像素多以图7所示进行排列，一般一个透光区会对一列显示像素进行配向。
需要说明的是，在显示像素中，可以透过背光呈现三原色的显示区域小于或等于配向区。对整个配向区进行配向可以保证整个显示区域同时进行配向。
可选的，在光源模组101对待配向基板104进行配向时，光源模组101是同时产生入射方向不同的两组双畴配向光源以对待配向基板104进行配向。
需要说明的是，同时产生两组双畴配向光源的目的在于，只进行一次曝光，完成整个待配向基板104的配向。这样可以减少配向时间，提高配向效率。
可选的，如图8所示，光源模组101包括：初始光源灯801、半反射半透射镜802以及反射镜803；
初始光源灯801发出的初始光源通过半反射半透射镜802以及反射镜803，分为入射方向不同的两组双畴光配向光源。
需要说明的是，本发明中光源模组101可以直接采用两个不同方向的光源，也可以采用一个光源经过透射与反射形成两个不同方向的光源，采用一个光源的目的在于减少光源模组101中光源的设置，简化系统构造，避免由于采用不同的光源，光源的参数存在误差导致配向效果变差。
可选的，掩膜版模组102，安装在升降机构上，升降机构用于通过运输掩膜版，改变掩膜版与待配向基板104的距离。
可选的，该系统还包括：偏光片。
偏光片，用于将双畴光配向光源转化为偏振光。偏振光用于调整配向膜的排列方向。
可选的，双畴光配向光源为200-400nm的紫外光源。
本发明实施例将掩膜版设置于装载平台103与光源模组101之间，且掩膜版的透光区的中心位置在待配向基板104的投影位于同一个显示像素中两个配向区的中间。通过将透光区设置于两个配向区中间的上方，保证透光区同时对两个不同配向角的配向区进行配向，提高配向效率。本发明实施例在维持掩膜版模组102与待配向基板104相对位置保持不变的情况下，光源模组101提供的两组双畴配向光源在同一时间透过掩膜版模组102的透光区且投射到不同组别的配向区。有以下优点：一、在配向过程中始终保持维持掩膜版模组102与待配向基板104相对位置保持不变，相对于现有技术不需要调整掩膜版进行对位，从而避免了因为对位误差造成配向区的部分位置会被两组不同方向的光源配向或者配向区的部分位置得不到配向。二、两组双畴配向光源在同一时间透过掩膜版模组102的透光区且投射到不同组别的配向区。这样可以一次曝光同时对两组不同配向角的配向区进行配向，相较于现有技术减少了曝光次数，从而增加生产效率。综上，本发明实施例不仅解决了双畴光配向过程中对位问题，保证了配向的精准度，也可以提高配向效率。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
本专利不局限于上述最佳实施方式，任何人在本专利的启示下都可以得出其它各种形式的双畴光配向LCD光路系统，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本专利的涵盖范围。

Claims (10)

1.一种双畴光配向LCD光路系统，其特征在于,包括：
光源模组，用于提供入射方向不同的两组双畴配向光源；
掩膜版模组，包括:带有透光区和非透光区的掩膜版；
待配向基板，包括：两组不同配向角的配向区；
所述配向角与双畴配向光源的入射方向相对应；每个所述透光区对应待配向基板的一个显示像素，每个所述显示像素包括两个不同配向角的配向区；所述掩膜版设置于待配向基板与光源模组之间，且掩膜版的透光区的中心位置在待配向基板上的投影位于同一个显示像素中两个配向区的中间；
在维持所述掩膜版与待配向基板相对位置保持不变的情况下，所述光源模组提供的两组双畴配向光源在同一时间透过掩膜版的透光区且投射到不同组别的配向区。
2.根据权利要求1所述的双畴光配向LCD光路系统，其特征在于：所述待配向基板装配于装载平台上。
3.根据权利要求1所述的双畴光配向LCD光路系统，其特征在于：
两组所述双畴配向光源的入射方向分别为以第一入射角θ1和第二入射角θ2入射，第一入射角θ1和第二入射角θ2为入射方向与待配向基板法线的夹角，且有θ2＝-θ1；
所述掩膜版与待配向基板的距离为第一距离d；
位于同一个所述显示像素中的两个配向区分别为第一配向区和第二配向区，且配向宽度为第一宽度p，第一配向区与第二配向区的间隙为第一间隙q；
所述第一入射角θ1、第二入射角θ2、第一距离d、第一宽度p以及第一间隙q具有d＝0.5×(p+q)×|cotθ1|的关系。
4.根据权利要求3所述的双畴光配向LCD光路系统，其特征在于：所述掩膜版模组为固定设置，使第一距离d保持不变；所述光源模组为可调结构，用于调整第一入射角θ1和第二入射角θ2使两组双畴配向光源投射到不同组别的配向区。
5.根据权利要求3所述的双畴光配向LCD光路系统，其特征在于：所述光源模组提供的第一入射角θ1和第二入射角θ2保持不变；所述掩膜版与待配向基板之间的第一距离d可调，使两组双畴配向光源投射到不同组别的配向区。
6.根据权利要求1所述的双畴光配向LCD光路系统，其特征在于：所述显示像素的两个配向区为等大的矩形；所述配向区和透光区的大小相同。
7.根据权利要求1所述的双畴光配向LCD光路系统，其特征在于：多个所述显示像素构成一列像素组；一列所述像素组分为左配向区组和右配向区组，且所述左配向区组、右配向区组以及透光区为等宽矩形。
8.根据权利要求1所述的双畴光配向LCD光路系统，其特征在于：在所述光源模组对待配向基板进行配向时，所述光源模组同时产生入射方向不同的两组双畴配向光源以对待配向基板进行配向。
9.根据权利要求1所述的双畴光配向LCD光路系统，其特征在于：
所述光源模组包括：初始光源灯、半反射半透射镜以及反射镜；
所述初始光源灯发出的初始光通过半反射半透射镜以及反射镜，分为入射方向不同的两组双畴光配向光，作为双畴配向光源。
10.根据权利要求1所述的双畴光配向LCD光路系统，其特征在于：所述掩膜版模组安装在升降机构上，所述升降机构用于改变掩膜版与待配向基板的间距。
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