CN103582843B - 光配向装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及工作台旋转装置以及具有此装置的光配向装置。所述光配向装置包括具有接收微波发光的无极紫外灯，让无极紫外灯发射的光偏振，使之照射定向膜，让液晶分子按一定方向整齐排列的光照射部；可对光照射部的照射方向改变定向膜进入角度的工作台旋转装置。
Description
技术领域
本发明涉及具有微波紫外灯(UV灯)的光配向装置。
背景技术
通常液晶显示装置在两张玻璃基板之间形成液晶层，在两张玻璃基板的内面，形成有为液晶层形成电场的透明电极、为所述电场接通或断开电源的开关元件、显示色彩的色彩滤镜(Colorfilter)及为液晶分子定向的定向膜等。在两张玻璃基板之间封入液晶材料，制造液晶显示元件。定向膜由涂装在基板上的聚酰亚胺(polyimide)树脂等树脂层形成，定向膜硬化后通过摩擦装置进行摩擦(rubbing)处理，让液晶按一定方向定向。
通常，摩擦装置的摩擦辊两端可旋转地支撑在固定有玻璃基板的桌面上部，在摩擦辊的表面、通过两面胶等粘贴有摩擦布(Rubbingcloth，起绒织物)。当摩擦辊旋转时，摩擦布接触在玻璃基板定向层表面，对玻璃基板表面按一定方向进行定向，让液晶材料按该方向得到定向。
为了让液晶显示元件维持均匀的亮度和应答性能，在进行摩擦处理时，需要均匀地摩擦定向层的表面，让液晶得到均匀的定向。这非常重要。因此，摩擦辊与玻璃基板的定位很重要。特别是，均匀地维持摩擦辊与玻璃基板上的定向膜之间的间距是必须的。
最近，由于液晶显示元件的大小越来越大，为了处理大型玻璃基板，摩擦辊的长度也按玻璃基板的长度成比地增大。
而摩擦装置的具有摩擦辊的头部位于固定基板的桌面上部。具有这种结构的摩擦装置在转动摩擦辊、对玻璃基板进行摩擦处理的过程中，由于摩擦辊被其他移动装置按一个方向移动，可对玻璃基板的一面进行整体摩擦处理。
另外，通过改变工作台与摩擦辊的角度、即玻璃基板与摩擦辊形成的角度，调节玻璃基板摩擦处理角度，避免画面的扭曲现象、色彩失真的现象或切换画面时有可能出现的余像。
为此，现有的摩擦装置，其在位于工作台上部的头部框架下端设有交叉滚柱(crossroller)，在交叉滚柱上悬挂有摩擦辊；通过转动包括摩擦辊的头部，或者转动固定有玻璃基板的工作台或桌面，改变玻璃基板与摩擦辊所形成的角度。
玻璃基板随着工作台一起旋转时，为了均匀保持摩擦辊与玻璃一面之间的相隔间距，有必要让工作台的高度均一。而实际上，摩擦辊在与玻璃板接触的状态下，保持一定压力进行摩擦流程。因此很难让可旋转的工作台保持一定高度。
而最近代替让摩擦辊与定向膜接触、摩擦定向膜的机械方式，出现了向定向膜照射一定波长的偏振光、进行定向的光配向方法，以此对玻璃基板的定向膜进行定向。
目前，为了进行光配向，使用高压汞灯或金属卤化物灯(metalhalidelamp)等，照射一定强度的光。但现有技术的高压灯管存在寿命相当短，发热量大，价格高昂的问题，很难使用于实际生产。另外，现有技术的高压灯管使用一定时间后其输出量急剧降低，产距时间(tacktime)长，很难使用于实际定向膜处理流程。
发明内容
本发明是鉴于如上所述现有技术的问题而提出的，其目的在于提供一种灯管寿命长，可缩短产距时间，降低发热量的光配向装置。
本发明的另一目的在于通过让工作台具有可旋转结构，提供一种可精确设置并维持工作台高度的光配向装置。
本发明的其他目的可通过下面说明的实施例更加明确地理解。
为了达到如上所述的目的，本发明一实施例的光配向装置包括具有接收微波发光的无极紫外灯，让无极紫外灯发射的光偏振，使之照射定向膜，让液晶分子按一定方向整齐排列的光照射部；可对光照射部的照射方向改变定向膜进入角度的工作台旋转装置。
本发明的工作台旋转装置可以具有一个或多个如下实施例。比如，无极紫外灯接收波长为900MHz以上的微波进行发光。
光照射部具有光具组，光具组从由无极紫外灯发出的光分离P波及S波。
光照射部发出的光，其波长为240～370nm。
光照射部可以相对于玻璃基板按一定角度做旋转运动。
工作台旋转装置包括为工作台提供旋转力、形成工作台旋转中心的驱动部，固定设置在所述驱动部的周围、对旋转的工作台按高度方向进行支撑的第1支撑部，按圆形设置在所述第1支撑部的周围、对旋转的工作台按高度方向进行支撑的第2支撑部；在工作台与所述驱动部的结合部分，按高度方向形成有一定间距。
第1支撑部是一个交叉滚子轴承。
第1支撑部具有固定在底座上的圆形支撑部及与工作台结合的工作台结合部件；在圆形支撑部上形成有支撑台阶，在工作台结合部件上形成有装放槽；交叉滚子轴承紧密地固定在所述支撑台阶及装放槽内部。
第2支撑部可以进行直线往返运动及旋转运动。比如，第2支撑部包括圆形引导件，可移动地结合在圆形引导件的旋转部件，结合在旋转部件上、可进行直线往返运动的直线移动部件；旋转部件可旋转地支撑直线移动部件。
驱动部包括驱动电机，与驱动电机结合的支架；工作台与所述支架结合的结合部件；在支架与结合部件的结合部分，按高度方向形成有间距。
本发明的有益效果是灯的寿命长，可以缩短产距时间(takttime)，降低发热量，降低制造成本及费用。
另外，本发明的光配向装置可以精确维持工作台的高度。
附图说明
图1为本发明一实施例的光配向装置示意图。
图2为本发明一实施例光配向装置的光照射部示意图。
图3为图2的光照射部对玻璃基板进行定向的状态示意图。
图4是工作台的旋转让光配向角度发生变化的状态示意图。
图5是本发明一实施例的光配向装置工作台旋转装置剖面示意图。
图6是图5的A部分放大示意图。
图7是图5的工作台旋转装置第1支撑部及第2支撑部平面示意图。
图8为图5的工作台旋转装置驱动电机示意图。
图9为图5的工作台旋转装置交叉滚子轴承示意图。
图10为图5的工作台旋转装置第2支撑部剖面示意图。
*符号说明*
100：工作台旋转装置110：底座
120、420：工作台122：中心孔(centerhole)
124：台阶126：结合部件
128：中心孔131：外向突出部
130：驱动部132：驱动电机
134：支架136：突出部
138：中心孔142：间距
160：第1支撑部162：圆形支撑部
164：支撑台阶166：轴承
168：工作台结合部件172：装放槽
173：挂接凸起174：端环
176：挡圈178：挂接台阶
190：第2支撑部192：圆形引导件
194：旋转部件196：直线移动部件
198：引导条202：导轨
204：固定块210：隔圈
212：桌面220：移送装置
222：引导条224：导轨
230：正台(surfaceplate)
240：光照射部242：微波紫外灯
244：反射镜246：光具组(opticalsystem)
250：玻璃基板300：光配向装置
具体实施方式
在此，对本发明进行说明。之前需要说明的是本发明可以做多种变形，可以具有很多实施例。下面，参照附图详细说明的是其中的一些特定实施例。但本发明不受限于这些特定实施例，包括在本发明思想及技术范围的所有变换，同等物及代替物都包括在本发明。说明过程中对于相关的公知技术，如果其有可能模糊本发明的技术要旨，则省略其详细说明。
本发明中使用的单词只是用于说明特定实施例，其目的不是限制本发明。至于单数和复数，在文章里没有特别说明，则包括复数含义。本发明中‘包括’、‘具有’等单词只是说明存在所指特征、数字、阶段、动作、构成要素或其组合，并不排除存在或附加之外的特征、数字、阶段、动作、构成要素或其组合
第1、第2等单词用于说明多种构成要素。但这些构成要素不受限于这些单词。所述单词只作为区别多个构成要素的目的使用。
下面，参照附图，对本发明的其他实施例进行详细说明。这里，相同或对应的结构件采用同一符号，并省略其重复说明。
图1为本发明一实施例的光配向装置300示意图。图2为本发明一实施例光配向装置300的光照射部240示意图。图3为图2的光照射部240对玻璃基板250进行定向的状态示意图。图4是桌面212的旋转让光配向角度发生变化的状态示意图。
如图1至图4所示，光配向装置300包括放置玻璃基板250的桌面212，可旋转地支撑桌面212的工作台旋转装置100，让工作台旋转装置100进行直线移动的移送装置220，位于桌面212上、向玻璃基板250照射光、让定向膜的液晶分子按一定方向整齐排列的光照射部240。
本实施例的光配向装置300中，光照射部240不移动，而是具有固定结构。由桌面212相对于光照射部240进行旋转及直线运动，对玻璃基板250进行光配向。工作台旋转装置100可让桌面212旋转，移送装置220可让桌面212直线运动。
光照射部240包括微波紫外灯242，把微波紫外灯242发出的光进行集束的反射镜244，把微波紫外灯242发射的光转换成偏振光的光具组246。
微波紫外灯242接收波长为900MHz以上的微波(microwave)等电磁波，进行发光的无极灯。与现有技术的高压紫外灯相比，微波紫外灯242相比，微波紫外灯242的寿命达4000～5000小时，非常长，发热量低、传达到定向膜的热量少，灯管的点亮及重新点亮时间为2～3秒以内，产距时间(tacktime)相对短，能耗低，紫外线的侵透强度大、速度快，适合于镀膜及需要高能量的产品。另外，与现有的高压紫外灯相比，微波紫外灯242价格低廉，可以降低光配向装置的制造成本及维持费用。
微波紫外灯242的长度大于玻璃基板250的幅度，玻璃基板250进行旋转及直线移动时，光照射部240发出的光照射到玻璃基板250的整个面。如果玻璃基板250的尺寸大，可以串联及/或并联微波紫外灯242使用。
微波紫外灯242发出的光，其波长范围为240～370nm。
在微波紫外灯242的上部，设有反射镜244。在反射镜244的内部，设有反射由微波紫外灯242发出的光、使之照向玻璃基板250方向的反射膜(图略)。
在微波紫外灯242上设有发生微波等电磁波的发生装置(图略)。从电磁波发生装置发出的微波等电磁波到达微波紫外灯242上，进行发光。
在微波紫外灯242的下部，设有把由微波紫外灯242发出的光分解成P波和S波的光具组246。光具组246包括线栅及镜头(图略)。
如图2所示，安放在桌面212上的玻璃基板250和照射部240相互平行。从而，微波紫外灯242、光具组246的线栅及电磁波发生装置全部平行于玻璃基板250。桌面212与微波紫外灯242的长度方向相垂直，通过工作台旋转装置100改变该角度。
图2中，桌面212没有旋转，表现为玻璃基板250与光照射部240之间没有夹角，但图3中，在工作台旋转装置100作用下、桌面212旋转，让玻璃基板250与光照射部240以一定的夹角(θ)相互排列。工作台100让玻璃基板250进行旋转运动旋转装置，而返送装置220让玻璃基板250进行直线运动。
虽然本实施例中，光照射部240不进行旋转及直线运动，但可通过对玻璃基板250与光照射部角度进行变更。比如，光照射部240具有下面将要说明的工作台旋转装置100及第2支撑部190，使之具有可以做旋转运动的结构。
图5是本发明一实施例的光配向装置300工作台旋转装置100剖面示意图。图6是图5的A部分放大示意图。图7是图5的工作台旋转装置100第1支撑部160及第2支撑部190平面示意图。图8及图9分别为图5的工作台旋转装置100驱动电机132及轴承166示意图。图10为第2支撑部190的剖面示意图。
如图1所示，本发明一实施例的光配向装置300包括固定如玻璃基板250等加工对象的桌面212，固定桌面212、使之离工作台120相隔一定间距的隔圈210，可旋转地支撑工作台120的工作台旋转装置100，让桌面212及工作台120进行直线运动的移送装置220。移送装置220固定在正台230上。
固定在桌面212上的玻璃基板250在工作台旋转装置100作用下按一定角度旋转，在移送装置220作用下移动、通过光照射部240的下部。从而，固定在桌面212上的玻璃基板250受到光照射部240的偏光照射，定向膜的液晶分子按一定方向整齐排列。工作台旋转装置100可把工作台120旋转±45°以上。
移送装置220是让固定有工作台旋转装置100的底座110进行直线运动的装置，包括固定在底座110上的引导条222，固定在正台230的导轨224，让底座110进行直线运动的直线驱动电机。作为直线驱动电机可以使用滚珠螺杆(ballscrew)或直线电机(linearmotor)等。
如图5至7所示，本发明一实施例的工作台旋转装置100包括为工作台120提供旋转力、形成工作台120旋转中心的驱动部130，按高度方向支撑工作台120的第1支撑部160及第2支撑部190。第1支撑部160包括一个交叉滚子轴承(crossrollerring)166，第2支撑部190的个数为多个、设置在第1支撑部160的周围的圆形引导件192上。
本实施例的工作台旋转装置100的特征在于：具有按高度方向支撑工作台120的第1支撑部160及第2支撑部190。从而，由第1支撑部160及第2支撑部190构成的支撑部限制工作台120的高度，使之维持一定高度。因此，固定在桌面212上的玻璃基板250与光照射部240之间可以保持一定间隔。
为工作台120提供旋转力的同时形成其中心的驱动部130按高度方向不约束工作台120。即，由于驱动部130与工作台120结合部分形成有一定间距142，因此工作台120在高度方向上不会受驱动部130的约束。
因为相当于工作台120旋转中心的驱动部130在高度方向上不约束工作台120，只有设置在驱动部130周围的第1支撑部160及第2支撑部190按高度方向约束工作台120，因此旋转的工作台120，可以在整个过程中维持一定高度。
工作台120包括形成在中央的中心孔122，插入在中心孔122的结合部件126。在中心孔122上，形成有台阶124。在台阶124上安装形成于结合部件126的外向突出部131。在结合部件126的中央，形成有中心孔128。在中心孔128中插入支架134的突出部136。
如上所述，在工作台120的下部中央、结合有驱动部130、为工作台120提供旋转力，在驱动部130的周围、依次设有支撑工作台120下面的第1支撑部160及第2支撑部190。
结合部件126与支架134结合。支架134分别与驱动电机132及结合部件126结合，因此驱动电机132的旋转力通过支架134传达到结合部件126及与之结合的工作台120。
支架134具有从其中心向上突出的突出部136。突出部136插入在形成于结合部件126中央的中心孔128。突出部136的剖面具有多边形或类似于椭圆形状而不是圆形，插入突出部136的中心孔128具有与之对应的形状。从而，与驱动电机132一体旋转的支架134，其旋转力传达到结合部件126。在支架134的中央、形成有中心孔138，中心孔138对齐形成于驱动电机132中央的中心孔132b、与之结合。
如图5、6所示，在支架134顶面与结合部件126下面之间形成有一定间距142。即，由于插入在工作台120中心孔122的结合部件126与结合在驱动部130驱动电机132的支架134之间形成有一定间距142，驱动部130对工作台120按高度方向没有约束力，只提供旋转力。从而，位于工作台120中央的驱动部130不约束工作台120的高度，而是由位于工作台120周围的第1支撑部160及位于第1支撑部160周围的第2支撑部190，在离工作台120中心相隔一定间隔的位置、按高度方向支撑工作台120。从而，不仅可以精确设置工作台120的高度，还能让其在摩擦流程中维持所设置的高度。
由于工作台120的结合部件126与驱动部130的支架134之间、在高度方向上存在间隔142，因此设置第1支撑部160及第2支撑部190的过程中，可以按水平方向调节工作台120，可以精确地控制其位置。
如图8所示，作为驱动电机132可以使用直接驱动电机(directdrivemotor)。驱动电机132包括形成有多个结合孔132c的旋转部132a，在旋转部132a的中央、形成有中心孔132b。在结合孔132c上、插入螺丝(图略)，结合驱动电机132和支架134。
直接驱动电机不通过机械结构(齿轮箱等)传达动力，而是直接向驱动对象——支架134传达动力，可降低摩擦损失，提高效率，结构简单，降低噪音，寿命长，可靠性高。
作为驱动电机132也可以采用具有多个磁体及线圈的直线电机。
第1支撑部160固定设置在驱动部130的周围，按高度方向可旋转地支撑工作台120。第1支撑部160包括圆形支撑部162，轴承166，工作台结合部件168，端环174及挡圈176。
圆形支撑部162固定在底座110上，具有圆环(donut)结构，驱动部130位于其内部。在圆形支撑部162的内侧，形成有与轴承166紧密结合的支撑台阶164。圆形支撑部162固定在底座110上，不会与工作台120一起旋转。
工作台结合部件168固定结合在工作台120下面，具有圆环形状，驱动部130位于其内部。在工作台结合部件168外侧，形成有与轴承166紧密结合的装放槽172，在上部形成有挂接凸起173。挂接凸起173挂接在挡圈176的挂接台阶178上。因此，工作台结合部件168稳定地结合在工作台120下面。
在工作台结合部件168的下端部，结合有端环174。端环174具有环(ring)形形状，略微突出在工作台结合部件168的外侧，形成与轴承166紧密结合的装放槽172。
挡圈176结合在圆形支撑部162的上部，具有环形形状。挡圈176具有向内侧突出的挂接台阶178，与上述说明相同，挂接台阶178与工作台结合部件168的挂接凸起173挂接。
轴承166紧密结合在形成于圆形支撑部162与工作台结合部件168之间的空间，按高度方向可旋转地支撑工作台120。如图9所示，作为轴承166可以使用交叉滚子轴承(crossrollerring)。
交叉滚子轴承166由内轮166a及外轮166b构成。内轮166a相对于外轮166b旋转。虽然没有图示，但内轮166a和外轮166b之间排列有多个辊及护圈(spaceretainer)，让外轮166b与内轮166a具有可相对旋转的结构。
交叉滚子轴承166的内轮166a与工作台结合部件168的外侧结合，外轮166b与圆形支撑部162的内侧结合。从而，交叉滚子轴承166的外轮166b及与之结合的圆形支撑部162不旋转，内轮166a及与之结合的工作台结合部件168与工作台120一起旋转。
本实施例的工作台旋转装置100适用的轴承166，除了交叉滚子轴承外，只要能支撑工作台120高度方向上的重量，就可以使用各种推力轴承(thrustbearing)等。
如图5所示，轴承166与圆形支撑部162的结合部分以及轴承166与工作台结合部件168之间的结合部分，没有形成结合间距。圆形支撑部162固定在底座110的顶面，工作台结合部件168固定结合在工作台120的下面。从而，包括圆形支撑部162、轴承166及工作台结合部件168的第1支撑部160按高度方向约束并支撑工作台120，决定工作台120的高度。
第2支撑部190设置在第1支撑部160的周围，按高度方向可旋转地支撑工作台120。第2支撑部190包括圆形引导件192、旋转部件194、直线移动部件196及固定块204。另外，第2支撑部190的个数为多个，结合在工作台120的下面。图7的实施例中，8个第2支撑部190等间距结合在工作台120的下面。对旋转部件194、直线移动部件196及固定块204进行引导的圆形引导件192的个数为一个。
图7的实施例中，圆形引导件192具有圆形结构，设置底座110上。在圆形引导件192上，可旋转地结合有旋转部件194。对旋转部件194、直线移动部件196及固定块204进行引导的圆形引导件192有可能存在直径方向上的误差。而这种圆形引导件192的误差在旋转部件194及直线移动部件196的作用下得到补偿。这里，直线移动部件196在旋转部件194的作用下，旋转的同时可以做直线往返运动。
固定块204固定在工作台120的下面，与工作台120一体地进行旋转。
如图10所示，旋转部件194可移动地结合在圆形引导件192上，在圆形引导件192的作用下按圆形轨迹进行公转。旋转部件194具有可以自转的结构。即、旋转部件194包括被圆形引导件192引导、进行公转运动的第1旋转部件194a，相对于第1旋转部件194a进行自转的第2旋转部件194b。旋转部件194的自转运动，与直线移动部件196一同，起补偿圆形引导件192直径方向误差的作用。
在固定于旋转部件194第2旋转部件194b上的直线移动部件196作用下，固定块204可以进行直线往返运动。直线移动部件196由固定在第2旋转部件194b上的引导条198，结合在固定块204的的导轨202构成。因此，固定块204可在第2旋转部件194b上进行直线往返运动。当然，固定块204在旋转部件194作用下可以进行自转运动。
而旋转部件194的自转及直线移动部件196的直线往返运动作用下，圆形引导件192直径方向上的误差得到补偿，即便圆形引导件192有误差，第2支撑部190也能进行流畅的旋转运动。其结果可以精确维持工作台120的高度。
由圆形引导件192、旋转部件194、直线移动部件196及固定块204构成的第2支撑部190按高度方向约束工作台120，起高度方向上的支撑作用。第2支撑部190位于工作台120旋转中心的外侧，因此即便工作台120受到摩擦辊等外力作用，也能稳定地支撑工作台120，使之维持高度。
虽然本实施例中工作台旋转装置100适用于包括光照射部240的光配向摩擦装置，但也可以适用于具有摩擦辊的摩擦装置。
上面，参照本发明的实施例对本发明进行了说明。但对于具有本行业基础知识的人员来讲，可以在权利要求的本发明思想范围内对本发明进行多种修改及变更。
Claims (10)
1.一种光配向装置，其特征在于：
包括具有接收微波发光的无极紫外灯，让无极紫外灯发射的光偏振，使之照射定向膜，让液晶分子按一定方向整齐排列的光照射部；可对所述光照射部的照射方向改变定向膜进入角度的工作台旋转装置，
所述工作台旋转装置包括为工作台提供旋转力、形成工作台旋转中心的驱动部，固定设置在所述驱动部的周围、对旋转的工作台按高度方向进行支撑的第1支撑部，按圆形设置在所述第1支撑部的周围、对旋转的工作台按高度方向进行支撑的第2支撑部；在工作台与所述驱动部的结合部分，按高度方向形成有一定间距。
2.根据权利要求1所述的光配向装置，其特征在于：
所述无极紫外灯接收频率为900MHz以上的微波进行发光。
3.根据权利要求1所述的光配向装置，其特征在于：
所述光照射部具有光具组，光具组从由无极紫外灯发出的光分离P波及S波。
4.根据权利要求1所述的光配向装置，其特征在于：
所述光照射部可以变更对定向膜的角度。
5.根据权利要求1所述的光配向装置，其特征在于：
所述第1支撑部为一个交叉滚子轴承。
6.根据权利要求5所述的光配向装置，其特征在于：
所述第1支撑部具有固定在底座上的圆形支撑部及与所述工作台结合的工作台结合部件；在所述圆形支撑部上形成有支撑台阶，在所述工作台结合部件上形成有装放槽；所述交叉滚子轴承紧密地固定在所述支撑台阶及装放槽内部。
7.根据权利要求1所述的光配向装置，其特征在于：
所述第2支撑部可以进行直线往返运动及旋转运动。
8.根据权利要求7所述的光配向装置，其特征在于：
所述第2支撑部包括圆形引导件，可移动地结合在所述圆形引导件的旋转部件，结合在所述旋转部件上、可进行直线往返运动的直线移动部件；所述旋转部件支撑所述直线移动部件,使之可进行旋转。
9.根据权利要求1所述的光配向装置，其特征在于：
所述驱动部包括驱动电机，与所述驱动电机结合的支架；所述工作台包括与所述支架结合的结合部件；在所述支架与所述结合部件的结合部分，按高度方向形成有所述间距。
10.根据权利要求1所述的光配向装置，其特征在于：
所述光照射部发出的光，其波长为240～370nm。
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