CN108761927A - 光配向系统及光配向方法 - Google Patents
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Abstract
一种光配向系统，包括曝光机、线栅偏振片和掩膜板，曝光机用于提供光源；线栅偏振片可转动地设置于曝光机前，线栅偏振片可形成第一偏振方向的偏振光和第二偏振方向的偏振光，第一偏振方向不同于第二偏振方向；所述掩膜板包括多个透光区，各透光区包括第一子透光区和第二子透光区，第一子透光区能透过第一偏振方向的偏振光，第二子透光区能透过第二偏振方向的偏振光。本发明的光配向系统无需更换掩膜板，能降低生产成本。本发明还涉及一种光配向方法。
Description
技术领域
本发明涉及液晶显示技术领域，特别涉及一种光配向系统及光配向方法。
背景技术
液晶显示器(Liquid Crystal Display；LCD)不仅具有轻、薄、小等特点，并且还具有功耗低、无辐射和制造成本相对较低的优点，因此在显示领域占主导地位。
液晶显示器包括彩膜基板、阵列基板和设置于彩膜基板与阵列基板之间的液晶层，彩膜基板靠近液晶层的一侧设有配向膜，阵列基板靠近液晶层的一侧设有配向膜，配向膜上设有为液晶分子配向的沟槽。配向膜的沟槽形成过程包括：利用紫外光和线栅偏振片配合产生线性偏振光，然后配合掩膜板(Mask)对配向膜进行曝光配向，进而在配向膜上形成沟槽。
传统的曝光配向过程中，掩膜板需要紧贴在彩膜基板母板(彩膜基板母板包括多块彩膜基板)或阵列基板母板(阵列基板母板包括多块阵列基板)上，并通过传送带传送至配向房间(Room)进行曝光配向。当对彩膜基板母板或阵列基板母板的一个区域曝光配向后，传送带将彩膜基板母板或阵列基板母板传送至下一个配向位置。当对彩膜基板母板或阵列基板母板的所有区域完成一个方向的曝光配向后，需要更换新的掩膜板，并重复上述步骤完成另一个方向的曝光配向。
由于彩膜基板母板和阵列基板母板的面积较大，掩膜板的面积需要与彩膜基板母板、阵列基板母板的面积一样大，而掩膜板的费用与掩膜板的面积成正比，因此增加了生产成本。而且，在整个曝光配向过程中，至少需要两块掩膜板，进一步增加了生产成本。此外，由于掩膜板和彩膜基板母板或阵列基板母板在移动过程中会出现震动，容易造成彩膜基板母板或阵列基板母板产生Mura问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种光配向系统，无需更换掩膜板，能降低生产成本。
一种光配向系统，包括曝光机、线栅偏振片和掩膜板，曝光机用于提供光源；线栅偏振片可转动地设置于曝光机前，线栅偏振片可形成第一偏振方向的偏振光和第二偏振方向的偏振光，第一偏振方向不同于第二偏振方向；所述掩膜板包括多个透光区，各透光区包括第一子透光区和第二子透光区，第一子透光区能透过第一偏振方向的偏振光，第二子透光区能透过第二偏振方向的偏振光。
在本发明的实施例中，上述第一子透光区内设有多条相互间隔设置的第一线栅条，各所述第一线栅条沿着第一偏振方向设置；所述第二子透光区内设有多条相互间隔设置的第二线栅条，各所述第二线栅条沿着第二偏振方向设置。
在本发明的实施例中，上述第一线栅条的长度方向垂直于所述第二线栅条的长度方向。
在本发明的实施例中，上述掩膜板设置于所述曝光机前，所述线栅偏振片位于所述曝光机与所述掩膜板之间，所述光配向系统还包括滤光片，所述滤光片设置于所述线栅偏振片与所述掩膜板之间。
在本发明的实施例中，上述光配向系统还包括用于承载基板的配向台，所述曝光机、所述线栅偏振片和所述掩膜板位于所述配向台和所述基板的上方。
在本发明的实施例中，上述各所述透光区还包括第三子透光区和第四子透光区，所述第三子透光区能透过第一偏振方向的偏振光，所述第四子透光区能透过第二偏振方向的偏振光。
在本发明的实施例中，上述第三子透光区内设有多条相互间隔设置的第三线栅条，各所述第三线栅条沿着第一偏振方向设置；所述第四子透光区内设有多条相互间隔设置的第四线栅条，各所述第四线栅条沿着第二偏振方向设置。
在本发明的实施例中，上述第三线栅条的长度方向垂直于所述第四线栅条的长度方向。
本发明还提供一种光配向方法，所述光配向方法利用上述的光配向系统，所述光配向方法的步骤包括：
提供待配向的基板；
将曝光机、线栅偏振片和掩膜板设置于所述基板的上方，所述曝光机产生的光源依次经过所述线栅偏振片和所述掩膜板，使所述线栅偏振片产生第一偏振方向的偏振光，所述偏振光透过所述掩膜板的第一子透光区后对所述基板进行曝光配向；以及
旋转所述线栅偏振片，使所述线栅偏振片产生第二偏振方向的偏振光，所述偏振光透过所述掩膜板的第二子透光区后对所述基板进行曝光配向。
在本发明的实施例中，提供滤光片，将所述滤光片设置于所述线栅偏振片与所述掩膜板之间，利用所述滤光片过滤波长大于260nm的光。
本发明的光配向系统的曝光机用于提供光源；线栅偏振片可转动地于曝光机前，线栅偏振片可形成第一偏振方向的偏振光和第二偏振方向的偏振光，第一偏振方向不同于第二偏振方向；掩膜板包括多个透光区，各透光区包括第一子透光区和第二子透光区，第一子透光区能透过第一偏振方向的偏振光，第二子透光区能透过第二偏振方向的偏振光。本发明的光配向系统在进行光配向时，只需转动线栅偏振片即可实现不同方向的曝光配向，无需更换掩膜板，降低了制作掩膜板的成本。
附图说明
图1是本发明第一实施例的光配向系统的结构示意图。
图2是本发明第一实施例的线栅偏振片的平面结构示意图。
图3是本发明第一实施例的掩膜板的平面结构示意图。
图4是本发明第一实施例的薄膜晶体阵列基板的局部平面示意图。
图5a是本发明光配向系统采用第一偏振方向的偏振光为薄膜晶体阵列基板配向的示意图。
图5b是本发明光配向系统采用第二偏振方向的偏振光为薄膜晶体阵列基板配向的示意图。
图6是本发明第二实施例的掩膜板的平面结构示意图。
图7是本发明第二实施例的薄膜晶体阵列基板的局部平面示意图。
图8a是本发明光配向系统采用第一偏振方向的偏振光为薄膜晶体阵列基板配向的示意图。
图8b是本发明光配向系统采用第二偏振方向的偏振光为薄膜晶体阵列基板配向的示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地描述。
第一实施例
图1是本发明第一实施例的光配向系统的结构示意图。如图1所示，光配向系统10包括曝光机11、线栅偏振片12、滤光片13、掩膜板14(Mask)和配向台15。
曝光机11用于提供光源，优选地，曝光机11用于提供波长为260nm的光源，但并不以此为限。在本实施例中,曝光机11的照度为200mJ/CM2，但并不以此为限。
图2是本发明第一实施例的线栅偏振片的平面结构示意图。如图1和图2所示，线栅偏振片12(POL)可转动地设置于曝光机11的镜头112前，曝光机11发出的光线经过线栅偏振片12。线栅偏振片12上设有多个线栅122，各线栅122相互间隔设置。在本实施例中，线栅偏振片12用于形成偏振光，通过在水平面内转动线栅偏振片12可产生第一偏振方向的偏振光和第二偏振方向的偏振光，第一偏振方向不同于第二偏振方向，优选地，第一偏振方向垂直于第二偏振方向，但并不以此为限。
滤光片13设置于线栅偏振片12的一侧，优选地，滤光片13设置于线栅偏振片12的出光侧(线栅偏振片12的入光侧靠近曝光机11的镜头112)。在本实施例中，滤光片13用于过滤波长大于260nm的光，避免其它波长的光对配向膜造成影响。
图3是本发明第一实施例的掩膜板的平面结构示意图。如图1和图3所示，掩膜板14设置于曝光机11的镜头112前，线栅偏振片12设置于曝光机11与掩膜板14之间，且滤光片13设置于线栅偏振片12与掩膜板14之间。掩膜板14包括多个透光区101，各透光区101包括第一子透光区101a和第二子透光区101b，第一子透光区101a能透过第一偏振方向的偏振光，第二子透光区101b能透过第二偏振方向的偏振光，即第一偏振方向的偏振光无法透过第二子透光区101b，第二偏振方向的偏振光无法透过第一子透光区101a。第一子透光区101a内设有多条相互间隔设置的第一线栅条141，各第一线栅条141沿着第一偏振方向设置，即各第一线栅条141的长度方向平行于第一偏振方向。第二子透光区101b内设有多条相互间隔设置的第二线栅条142，各第二线栅条142沿着第二偏振方向设置，即各第二线栅条142的长度方向平行于第二偏振方向。第一线栅条141的长度方向与第二线栅条142的长度方向互成夹角，优选地，第一线栅条141的长度方向与第二线栅条142的长度方向的夹角为90°,即第一线栅条141的长度方向垂直于第二线栅条142的长度方向。在本实施例中，掩膜板14与曝光机11的间距L1为288～289mm，优选L1为288.15mm，但并不以此为限。
配向台15设置于曝光机11的镜头112下方，且线栅偏振片12和掩膜板14位于配向台15上方。配向台15用于承载待曝光配向的基板20，所述基板20例如为薄膜晶体阵列基板20。在本实施例中，掩膜板14与配向台15的间距L2为1152～1153mm，优选L2为1152.6mm，但并不以此为限。
图4是本发明第一实施例的薄膜晶体阵列基板的局部平面示意图。如图4所示，薄膜晶体阵列基板20在靠近液晶层的表面设有配向膜(图未示)、栅极绝缘层(图未示)、绝缘保护层(图未示)、绝缘平坦层(图未示)、公共电极、绝缘间隔层和像素电极23。膜晶体阵列基板上还设有扫描线24和数据线25，其中多条扫描线24与多条数据线25相互交叉限定形成呈阵列排布的多个像素201SP(sub-pixel)。每个像素201内设有像素电极23和薄膜晶体管27(TFT)，薄膜晶体管27位于扫描线24与数据线25交叉的位置附近。每个薄膜晶体管27包括栅极、源极及漏极，其中栅极电连接对应的扫描线24，源极电连接对应的数据线25，漏极电连接对应的像素电极23。像素电极23包括第一电极部232和第二电极部233，第一电极部232与第二电极部233电连接，且第一电极部232对应设置在每个像素201的上半部分，第二电极部233对应设置在每个像素201的下半部分。薄膜晶体管27电连接至第一电极部232。第一电极部232包括相互间隔的多个第一电极条2321，各第一电极条2321沿着扫描线24的长度方向倾斜设置。第二电极部233包括相互间隔的多个第二电极条2331，各第二电极条2331沿着数据线25的长度方向倾斜设置。
图5a是本发明光配向系统采用第一偏振方向的偏振光为薄膜晶体阵列基板配向的示意图。图5b是本发明光配向系统采用第二偏振方向的偏振光为薄膜晶体阵列基板配向的示意图。如图5a和图5b所示，掩膜板14的每个透光区101与薄膜晶体阵列基板20的每个像素201对应设置，且第一子透光区101a对应每个像素201的上半部分，第二子透光区101b对应每个像素201的下半部分。当曝光机11产生的光源经过线栅偏振片12时,线栅偏振片12产生第一偏振方向的偏振光，第一偏振方向的偏振光能透过掩膜板14的第一子透光区101a，但无法透过掩膜板14的第二子透光区101b，第二子透光区101b表现为不透光，透过第一子透光区101a后的偏振光对薄膜晶体阵列基板20进行曝光配向，如图5a所示。旋转线栅偏振片12，当曝光机11产生的光源经过线栅偏振片12时,线栅偏振片12产生第二偏振方向的偏振光，第二偏振方向的偏振光无法透过掩膜板14的第一子透光区101a，但能透过掩膜板14的第二子透光区101b，第一子透光区101a表现为不透光，透过第二子透光区101b后的偏振光对薄膜晶体阵列基板20进行曝光配向，如图5b所示。
第二实施例
图6是本发明第二实施例的掩膜板的平面结构示意图。如图1和图6所示，本实施例的掩膜板14与第一实施例的掩膜板14结构大致相同，不同点在于透光区101的结构不同。
具体地，掩膜板14包括多个透光区101，各透光区101包括第一子透光区101a、第二子透光区101b、第三子透光区101c和第四子透光区101d。第一子透光区101a和第三子透光区101c能透过第一偏振方向的偏振光，第二子透光区101b和第四子透光区101d能透过第二偏振方向的偏振光，第一偏振方向与第二偏振方向不同。
第一子透光区101a内设有多条相互间隔设置的第一线栅条141，各第一线栅条141沿着第一偏振方向设置，即各第一线栅条141的长度方向平行于第一偏振方向。
第二子透光区101b内设有多条相互间隔设置的第二线栅条142，各第二线栅条142沿着第二偏振方向设置，即各第二线栅条142的长度方向平行于第二偏振方向。第一线栅条141的长度方向与第二线栅条142的长度方向互成夹角，优选地，第一线栅条141的长度方向与第二线栅条142的长度方向的夹角为90°，即第一线栅条141的长度方向垂直于第二线栅条142的长度方向。
第三子透光区101c内设有多条相互间隔设置的第三线栅条143，各第三线栅条143沿着第一偏振方向设置，即各第三线栅条143的长度方向平行于第一偏振方向。
第四子透光区101d内设有多条相互间隔设置的第四线栅条144，各第四线栅条144沿着第二偏振方向设置，即各第四线栅条144的长度方向平行于第二偏振方向。第三线栅条143的长度方向与第四线栅条144的长度方向互成夹角，优选地，第三线栅条143的长度方向与第四线栅条144的长度方向的夹角为90°，即第三线栅条143的长度方向垂直于第四线栅条144的长度方向。
图7是本发明第二实施例的薄膜晶体阵列基板的局部平面示意图。如图7所示，膜晶体阵列基板的相邻两扫描线24和相邻两数据线25限定形成两个子像素201a、201b或201c、201d，相邻四个子像素201a、201b、201c、201d形成一个像素201，定义相邻的四个子像素201a、201b、201c、201d分别为第一子像素201a、第二子像素201b、第三子像素201c和第四子像素201d。第一子像素201a和第二子像素201b内设有第一像素电极23a，第一像素电极23a包括第一电极部232和第二电极部233，第一电极部232包括多个沿着扫描线24的长度方向倾斜设置的第一电极条2321，第二电极部233包括多个沿着数据线25的长度方向倾斜设置的第二电极条2331。第三子像素201c和第四子像素201d内设有第二像素电极23b，第二像素电极23b包括第三电极部234和第四电极部235，第三电极部234包括多个沿着数据线25的长度方向倾斜设置的第三电极条2341，第四电极部235包括多个沿着扫描线24的长度方向倾斜设置的第四电极条2351。
图8a是本发明光配向系统采用第一偏振方向的偏振光为薄膜晶体阵列基板配向的示意图。图8b是本发明光配向系统采用第二偏振方向的偏振光为薄膜晶体阵列基板配向的示意图。如图8a和图8b所示，掩膜板14的每个透光区101与薄膜晶体阵列基板20的每个像素201对应设置，其中第一子透光区101a对应每个像素201的第一子像素201a，第二子透光区101b对应每个像素201的的第二子像素201b，第三子透光区201c对应每个像素201的第三子像素201c，第四子透光区201d对应每个像素201的第四子像素201d。当曝光机11产生的光源经过线栅偏振片12时,线栅偏振片12产生第一偏振方向的偏振光，第一偏振方向的偏振光能透过掩膜板14的第一子透光区101a和第三子透光区101c，但无法透过掩膜板14的第二子透光区101b和第四子透光区101d，第二子透光区101b和第四子透光区101d表现为不透光，透过第一子透光区101a和第三子透光区101c后的偏振光对薄膜晶体阵列基板20进行曝光配向，如图8a所示。旋转线栅偏振片12，当曝光机11产生的光源经过线栅偏振片12时,线栅偏振片12产生第二偏振方向的偏振光，第二偏振方向的偏振光无法透过掩膜板14的第一子透光区101a和第三子透光区101c，但能透过掩膜板14的第二子透光区101b和第四子透光区101d，第一子透光区101a和第三子透光区101c表现为不透光，透过第二子透光区101b和第四子透光区101d后的偏振光对薄膜晶体阵列基板20进行曝光配向，如图8b所示。
第三实施例
本发明还涉及一种光配向方法，所述光配向方法利用上述的光配向系统10，所述光配向方法的步骤包括：
提供待配向的基板20，将基板20放置在配向台15上。
将曝光机11、线栅偏振片12和掩膜板14设置于基板20的上方，曝光机11产生的光源依次经过线栅偏振片12和掩膜板14，使线栅偏振片12产生第一偏振方向的偏振光，所述偏振光透过掩膜板14的第一子透光区101a后对基板20进行曝光。在本实施例中，将滤光片13设置于线栅偏振片12与掩膜板14之间，利用滤光片13过滤波长大于260nm的光。
旋转线栅偏振片12，使线栅偏振片12产生第二偏振方向的偏振光，所述偏振光透过掩膜板14的第二子透光区101b后对基板20进行曝光。
本发明的光配向系统10的曝光机11用于提供光源；线栅偏振片12可转动地于曝光机11前，线栅偏振片12可形成第一偏振方向的偏振光和第二偏振方向的偏振光，第一偏振方向不同于第二偏振方向；掩膜板14包括多个透光区101，各透光区101包括第一子透光区101a和第二子透光区101b，第一子透光区101a能透过第一偏振方向的偏振光，第二子透光区101b能透过第二偏振方向的偏振光。本发明的光配向系统10在进行光配向时，只需转动线栅偏振片12即可实现不同方向的曝光配向，无需更换掩膜板14，降低了制作掩膜板14的成本。
而且，本发明的掩膜板14远离待配向的基板20设置，且掩膜板14设置于曝光机11的镜头112前，只需传统掩膜板14的1/4(四分之一)或1/8(八分之一)的面积即可实现光配向，大大降低了掩膜板14的制作成本。
此外，由于掩膜板14设置于待配向的基板20上方，在整个配向过程中，掩膜板14处于静止的状态，有效避免基板20在传输过程中震动产生的Mura问题。
本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
Claims (10)
1.一种光配向系统，其特征在于，包括：
曝光机，用于提供光源；
线栅偏振片，所述线栅偏振片可转动地设置于所述曝光机前，所述线栅偏振片可形成第一偏振方向的偏振光和第二偏振方向的偏振光，所述第一偏振方向不同于所述第二偏振方向；以及
掩膜板，所述掩膜板包括多个透光区，各所述透光区包括第一子透光区和第二子透光区，所述第一子透光区能透过第一偏振方向的偏振光，所述第二子透光区能透过第二偏振方向的偏振光。
2.如权利要求1所述的光配向系统，其特征在于，所述第一子透光区内设有多条相互间隔设置的第一线栅条，各所述第一线栅条沿着第一偏振方向设置；所述第二子透光区内设有多条相互间隔设置的第二线栅条，各所述第二线栅条沿着第二偏振方向设置。
3.如权利要求2所述的光配向系统，其特征在于，所述第一线栅条的长度方向垂直于所述第二线栅条的长度方向。
4.如权利要求1所述的光配向系统，其特征在于，所述掩膜板设置于所述曝光机前，所述线栅偏振片位于所述曝光机与所述掩膜板之间，所述光配向系统还包括滤光片，所述滤光片设置于所述线栅偏振片与所述掩膜板之间。
5.如权利要求1所述的光配向系统，其特征在于，所述光配向系统还包括用于承载基板的配向台，所述曝光机、所述线栅偏振片和所述掩膜板位于所述配向台和所述基板的上方。
6.如权利要求1至5任意一项所述的光配向系统，其特征在于，各所述透光区还包括第三子透光区和第四子透光区，所述第三子透光区能透过第一偏振方向的偏振光，所述第四子透光区能透过第二偏振方向的偏振光。
7.如权利要求6所述的光配向系统，其特征在于，所述第三子透光区内设有多条相互间隔设置的第三线栅条，各所述第三线栅条沿着第一偏振方向设置；所述第四子透光区内设有多条相互间隔设置的第四线栅条，各所述第四线栅条沿着第二偏振方向设置。
8.如权利要求7所述的光配向系统，其特征在于，所述第三线栅条的长度方向垂直于所述第四线栅条的长度方向。
9.一种光配向方法，其特征在于，所述光配向方法利用权利要求1至8任意一项所述的光配向系统，所述光配向方法的步骤包括：
提供待配向的基板；
将曝光机、线栅偏振片和掩膜板设置于所述基板的上方，所述曝光机产生的光源依次经过所述线栅偏振片和所述掩膜板，使所述线栅偏振片产生第一偏振方向的偏振光，所述偏振光透过所述掩膜板的第一子透光区后对所述基板进行曝光配向；以及
旋转所述线栅偏振片，使所述线栅偏振片产生第二偏振方向的偏振光，所述偏振光透过所述掩膜板的第二子透光区后对所述基板进行曝光配向。
10.如权利要求9所述的光配向方法，其特征在于，提供滤光片，将所述滤光片设置于所述线栅偏振片与所述掩膜板之间，利用所述滤光片过滤波长大于260nm的光。
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