CN113406825A - 紫外配向装置及配向方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种紫外配向装置及配向方法，所述紫外配向装置通过相对设置的第一光照单元和第二光照单元，对液晶面板进行紫外光照配向，靠近第一光照单元的液晶分子的预倾角的平均值小于靠近第二光照单元的液晶分子的预倾角的平均值，从而在液晶面板弯曲过程中，有效避免弯曲部位相邻两个畴交界处的液晶分子之间的交叉、“打架”现象，改善像素电极暗纹，并改善液晶面板曲面显示区域的暗团现象。
Description
技术领域
本发明涉及显示技术领域，特别涉及一种紫外配向装置及使用该紫外配向装置对液晶面板进行紫外光照配向的方法。
背景技术
TFT-LCD(薄膜晶体管液晶显示器)技术中，PS-VA(polymer stabilized verticalalignment，聚合物稳定垂直配向)由于其具有高对比、快速的响应时间的特点，目前已被越来越多的TV产品所采用。
PS-VA技术中液晶分子预倾角形成的制程为一次紫外光配向，通过对基板施加电压使液晶分子倾倒，然后照射紫外光使液晶中反应型单体发生聚合反应，从而形成预倾角。紫外配向通过配向紫外线照射机来实现，其核心为紫外光源，目前量产的配向紫外线照射机100a如图1所示，液晶面板200设置于载台110a上，紫外光源120a设置于液晶面板200上方，紫外光源120a与液晶面板200之间设置有遮光器。
经现有配向紫外照射机100a进行紫外配向的液晶面板200，在弯曲的过程中，参照图3b，在相邻的两个畴241交界处的液晶分子231之间出现交叉、“打架”现象，导致像素电极240出现暗纹，进而在宏观上导致液晶面板200表面发生曲面显示区域出现暗团的问题。
发明内容
本发明目的在于，解决现有液晶显示面板弯后在曲面区域出现暗团的问题。
为实现上述目的，本发明提供一种紫外配向装置，包括：相对设置的第一光照单元和第二光照单元；以及支撑单元，设置于所述第一光照单元与所述第二光照单元之间并靠近所述第二光照单元，用于支撑液晶面板；所述第一光照单元和第二光照单元对液晶面板进行紫外光照配向，靠近所述第一光照单元的液晶分子的预倾角的平均值小于靠近所述第二光照单元的液晶分子的预倾角的平均值。
可选的，靠近所述第二光照单元的液晶分子的预倾角的平均值与靠近所述第一光照单元的液晶分子的预倾角的平均值之间的差值为1～4°。
可选的，所述支撑单元包括支撑台和设置于所述支撑台上表面的支撑架；所述第二光照单元设置于所述支撑架内，所述第一光照单元设置于所述支撑架上方；所述第二光照单元包括至少两个间隔排布的第二UV光源。
可选的，所述第二光照单元的外侧设置有至少一个控温件。
可选的，所述第一光照单元包括两个或两个以上间隔排布的第一UV光源，所述第一UV光源为金属卤素灯、荧光灯或LED灯。
可选的，所述支撑架包括至少两个间隔排布的支撑杆；所述第二UV光源间隔排布于所述支撑杆之间。
可选的，所述支撑架包括至少两个间隔排布的支杆和设置于所述支杆上端的透光板，所述第二UV光源间隔排布于所述支杆之间。
可选的，所述第二UV光源为金属卤素灯、荧光灯或LED灯。
为实现上述目的，本发明还提供一种紫外配向方法，包括如下步骤：
S101、提供如前所述的紫外配向装置；
S102、将液晶面板设置于支撑架的上表面，向所述液晶面板的上基板和下基板施加配向电压；
S103、配向电压施加完毕，开启第二光照单元对所述液晶面板进行紫外光照配向；
S104、开启第一光照单元，所述第一光照单元与所述第二光照单元同时对所述液晶面板进行紫外光照配向。
可选的，紫外光照配向过程中，开启控温件将所述液晶面板的环境温度控制在30～60℃。
本发明的有益效果在于，本发明提供一种紫外配向装置及配向方法，采用相对设置的第一光照单元和第二光照单元，对液晶面板进行紫外光照配向，第一光照单元与第二光照单元配合形成双侧紫外光照，从而减小靠近第一光照单元的液晶分子的预倾角的平均值，增大靠近第二光照单元的液晶分子的预倾角的平均值，实现液晶面板的液晶层内液晶分子预倾角的差异化，从而有效改善液晶面板弯曲后曲面显示的暗团问题，提升液晶显示面板的画质。
附图说明
下面结合附图，通过对本发明的具体实施方式详细描述，将使本发明的技术方案及其它有益效果显而易见。
图1是现有配向紫外线照射机与液晶面板的组装结构示意图；
图2是像素电极的结构示意图；
图3a是液晶面板的平面区域相邻两个畴交界处液晶分子的排布示意图；
图3b是液晶面板的曲面区域相邻两个畴交界处液晶分子的排布示意图；
图4是本发明一示例性实施例中的紫外配向装置的结构示意图；
图5是本发明另一示例性实施例中的紫外配向装置的结构示意图；
图6是本发明又一示例性实施例中的紫外配向装置的结构示意图；
图7是本发明一示例性实施例中的紫外配向装置与液晶面板组装的结构示意图；
图8是本发明另一示例性实施例中的紫外配向装置与液晶面板组装的结构示意图；
图9是本发明又一示例性实施例中的紫外配向装置与液晶面板组装的结构示意图；
图10是采用本发明一示例性实施例中紫外配向方法的流程图；
图11是采用本发明实施例所提供的紫外配向装置进行紫外光照配向后液晶面板的曲面区域相邻两个畴交界处液晶分子的排布示意图。
图中部件编号如下：
100、紫外配向装置，110、第一光照单元，111、第一UV光源，120、第二光照单元，121、第二UV光源，130、支撑单元，131、支撑台，132、支撑架，132a、支撑杆，132b、支杆，132c、透光板，140、控温件，150，遮光器；
200、液晶面板，210、上基板，220、下基板，230、液晶层，230a、上段，230b、中段，230c、下段，231、液晶分子，240、像素电极，241、畴；
100a、配向紫外线照射机，110a、载台，120a、紫外光源。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
所述紫外配向装置通过在液晶面板下方增设第二光照单元，在液晶配向过程中，通过第二光照单元的紫外光照，并结合第一光照单元的紫外光照，使得液晶面板的液晶层中靠近下基板的液晶分子的预倾角的平均值大于靠近上基板的液晶分子的预倾角的平均值，在降低靠近上基板的液晶分子的预倾角的同时，增大靠近下基板的液晶分子的预倾角的平均值，从而在液晶面板弯曲过程中，有效避免相邻两个畴交界处、且靠近上基板的相邻液晶分子之间的交叉、“打架”现象，改善像素电极暗纹，并改善液晶面板曲面显示区域的暗团现象。
参照图4和图7，在本发明的一个实施例中，紫外配向装置100包括第一光照单元110、第二光照单元120和支撑单元130。其中，第一光照单元110与第二光照单元120相对设置，支撑单元130设置于第一光照单元110与第二光照单元120之间并靠近第二光照单元。在紫外光照配向过程中，液晶面板200接收第一光照单元110和第二光照单元120的紫外光照进行配向，液晶面板200内液晶层230的液晶分子231中，靠近所述第一光照单元110(即靠近液晶面板200的上基板210)的液晶分子231的预倾角的平均值小于靠近所述第二光照单元120(即靠近液晶面板200的下基板220)的液晶分子231的预倾角的平均值。
现有的配向紫外线照射机100a采用单侧光照，对于液晶面板来说，在液晶配向过程中，靠近紫外光源120a一侧的上基板210(CF基板)首先接收到紫外光的照射，且紫外光的强度较高，远离紫外光源120a一侧的下基板220(Array基板)接收到的紫外光经过上基板210及液晶层230的衰减，强度比较弱。因此在上基板210的PI材料和下基板220的PI材料一样的情况下，上基板210由于紫外光的光强高，液晶层230的液晶分子231中，靠近上基板210的液晶分子231形成的预倾角较大，下基板220由于接收到的紫外光的光强低，靠近下基板220的液晶分子231形成的预倾角较小。
参照图2，由于液晶面板200的像素电极240包含多个畴241(例如4畴或8畴)设计，相邻的两个畴241之间的液晶分子231倾倒的方向不同，预倾角的方向也不同，对于平面产品，下基板220和上基板210之间的液晶分子排布参照图3a，相邻两个畴241的交界处的液晶分子231虽然倾倒方向相反，但不会出现交叉、“打架”现象，即液晶面板200表面不会出现显示暗团；对于曲面产品，在液晶面板200弯曲的过程中，下基板220和上基板210会产生相对位移，参照图3b，当下基板220和上基板210由于弯曲发生位移时(上基板210发生位移产生与下基板220的交错)，下基板220和上基板210的畴241对应关系出现错位，在相邻的两个畴241交界处存在两个不同方向预倾角的液晶分子231对位，而由于靠近上基板210侧的液晶分子231的预倾角较大，导致相邻的两个畴241交界处、且靠近上基板210的液晶分子231之间出现交叉、“打架”现象，导致像素电极240出现暗纹，进而在宏观上导致液晶面板200表面发生曲面显示区域出现暗团的问题。
在本实施例中，通过增加第二光照单元120，在紫外光照配向过程中，通过第二光照单元120对液晶面板200进行紫外光照配向，由于第二光照单元120发出的紫外光直接照射下基板220，不会经过上基板210以及液晶层230的衰减，因此，可有效增大靠近下基板220(即靠近第二光照单元120)的液晶分子231的预倾角，具体地，液晶层230中，与下基板220距离越近(越靠近第二光照单元120)的液晶分子231的预倾角的增大幅度越大，与下基板220距离稍远(远离第二光照单元120)的液晶分子231的预倾角的增大幅度稍小，即，液晶分子231的预倾角的增大幅度由靠近第二光照单元120一端向靠近第一光照单元110一端逐渐减弱，但由于预倾角呈现整体增大的趋势，使得靠近第二光照单元120的液晶分子231的预倾角的平均值增大。而由于液晶层230和下基板220的存在，第二光照单元120发出的紫外光对液晶层230内靠近上基板210(即靠近第一光照单元110)的液晶分子231的预倾角则影响不明显。同理，第一光照单元110发出紫外光照射液晶面板200，上基板210接收第一光照单元110发出的紫外光，可增大靠近第一光照单元110的液晶分子231的预倾角。
在本实施例中，支撑单元130包括支撑台131和设置于支撑台131上表面的支撑架132，参照图4和图7，所述支撑架132由至少两个支撑杆132a(支撑PIN)间隔排布形成，第二UV光源121间隔排布于支撑杆132a之间。
在本发明的另一个实施例中，参照图5和图8，所述支撑架132包括间隔排布的支杆132b及设置于支杆132b上端的透光板132c，所述液晶面板200设置于所述透光板132c的上表面，第二UV光源121间隔排布于支杆132b之间。此外，支撑架132也可选用其他透光结构，只要使得第二光照单元120发出的紫外光直射液晶面板200即可。
在本实施例中，第二光照单元120中的第二UV光源121为UV荧光灯，第一光照单元110中的第一UV光源111为UV荧光灯，以8.5代线的TFT-LCD为例，第一光照单元110内的UV荧光灯数量为140支，第二光照单元120内的UV荧光灯数量为140支。
在另一个实施中，第二光照单元120中的第二UV光源121为金属卤素灯，第一光照单元110中的第一UV光源111为金属卤素灯，以8.5代线的TFT-LCD为例，第一光照单元110内的金属卤素灯数量为12支，第二光照单元120内的金属卤素灯数量为12支。
在本发明的又一个实施例中，参照图6和图9，第二UV光源121和第一UV光源111均为LED灯，以8.5代线的TFT-LCD为例，第一光照单元110内的LED灯数量为140支，第二光照单元120内的LED灯数量为140支。
在所述支撑单元130两侧设置控温件140，控温件140为风扇，在液晶配向过程中，由于紫外光照会产生大量热量，因此通过调节风扇的风量，通过空气冷却控制液晶面板200的环境温度，例如控制环境温度在30～60℃的范围内。在支撑单元130的一侧设置风扇或者在两侧均设置风扇。在另一实施例中，采用水冷机作为控温件140进行控温，在支撑台131外侧设置水冷机，在支撑台131上表面铺设水冷管路进行冷却控温。
在第一光照单元110与液晶面板200之间设置遮光器150，液晶配向过程中，向液晶面板200施加配向电压时，开启遮光器150，遮蔽第一光照单元110发出的紫外光，配向电压施加完毕后，关闭遮光器150，第一光照单元110发出的紫外光直射至液晶面板200。
在本发明的一个实施例中，通过光照时长来改变液晶分子231的预倾角。具体地，在液晶配向过程中，先由第二光照单元120对液晶面板200进行紫外光照射一段时间，然后由第一光照单元110和第二光照单元120同时对液晶面板200进行紫外光照射，从而使得液晶面板200接收第二光照单元120的照射总时长大于接收第一光照单元110的照射总时长，使得靠近下基板220的液晶分子231的预倾角的平均值大于靠近上基板210的液晶分子的预倾角。在本实施例中，第二光照单元120对液晶面板200的紫外光照射总时长为10～150s；第一UV光源111和第二UV光源121的波长分别为280～400nm，优选313nm，第一光照单元110和第二光照单元120的光照强度分别为0.3m～0.6mW/cm2。
在本发明的另一实施例中，由于第二光照单元120出光端与下基板220之间的间距大于第一光照单元110出光端与上基板210之间的间距，从而使得靠近下基板220的液晶分子231的预倾角的平均值大于靠近上基板210的液晶分子的预倾角。在本实施例中，第二光照单元120的出光端与下基板220之间的间距为5～50cm，第一光照单元110与上基板210之间的间距为90cm。另外，可根据使用需求，将第一光照单元110与上基板210之间的间距设计为5～100cm。
在上述内容中，不论是改变光照间距还是改变光照时长，上基板210与下基板220表面的配向膜的材质均相同，例如均选用型号为JSR2503的PI材料作为配向膜。
在本发明的另一个实施例中，可通过改变配向膜的材质来改变液晶分子231的预倾角，即，采用不同型号的PI材料来改变液晶分子231的预倾角。比如采用侧链有可与液晶分子231中反应型单体反应的基团的PI材料作为配向膜，例如JALS-2579-R1、SE-H867等，这些型号的PI材料的侧链中，存在可与液晶分子中反应型单体反应的基团，采用这些型号的PI材料作为配向膜，可进一步增大液晶分子231的预倾角。
采用本发明的紫外配向装置100对液晶面板200进行紫外光照配向，靠近所述下基板220的液晶分子231的预倾角的平均值与靠近所述上基板210的液晶分子231的预倾角的平均值之间的差值为1～4°。会出现差值范围，是由于光照时长、配向膜材料型号、光照距离等因素决定的。而采用现有的配向紫外线照射机100a，靠近上基板210的液晶分子231的预倾角的平均值与靠近下基板220的液晶分子231的预倾角的平均值之间的差值为0.1°。
参照图10，本发明提供的紫外配向方法包括如下步骤：
S101、提供如前所述的紫外配向装置100；
S102、液晶面板200设置于支撑架132的上表面，向所述液晶面板200施加配向电压；
S103、配向电压施加完毕，开启第二光照单元120对所述液晶面板200进行紫外光照；
S104、开启第一光照单元110，第一光照单元110与所述第二光照单元120同时对所述液晶面板200进行紫外光照。
其中，在第一光照单元110与液晶面板200之间设置遮光器150，施加配向电压过程中，开启遮光器150，遮蔽第一光照单元110，在配向电压施加完毕后，关闭遮光器150。
紫外光照过程中，开启控温件控140制所述液晶面板200接触到的环境温度；所述液晶面板200的环境温度为30～60℃。
其中，第一光照单元110、第二光照单元120、控温件140以及遮光器150的开启或关闭，可通过控制面板或控制器实现远程控制。
在实际配向中，参照图3b和图11，液晶层230划分为上段230a、中段230b和下段230c三部分，靠近上基板210的为上段230a，靠近下基板220的为下段230c，中段230b即位于上段230a与下段230c之间，如上所述，上段230a内的液晶分子231的预倾角由靠近上基板210一端向中段230b逐渐减小，下段230c内的液晶分子231的预倾角由靠近下基板220一端向中段230b逐渐减小，位于中段230b内的液晶分子231的预倾角很小，近乎没有，即中段230b内的液晶分子231处于近似直立状态或直立状态。
参照图11，经采用本发明提供的紫外配向装置100对液晶面板200进行紫外光照配向后，位于上段230a内的液晶分子231的预倾角的平均值明显小于位于下段230c内的液晶分子231的预倾角的平均值，而且，由于位于上段230a内的液晶分子231的预倾角变小，使得在弯曲段，位于上段230a内且位于相邻两个畴241交界处的液晶分子231之间并未出现交叉、“打架”现象，从而避免出现显示暗团现象，提升液晶面板显示画质。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出多个改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种紫外配向装置，其特征在于，包括：
相对设置的第一光照单元和第二光照单元；以及
支撑单元，设置于所述第一光照单元与所述第二光照单元之间并靠近所述第二光照单元，用于支撑液晶面板；
所述第一光照单元和第二光照单元对液晶面板进行紫外光照配向，靠近所述第一光照单元的液晶分子的预倾角的平均值小于靠近所述第二光照单元的液晶分子的预倾角的平均值。
2.如权利要求1所述的紫外配向装置，其特征在于，靠近所述第二光照单元的液晶分子的预倾角的平均值与靠近所述第一光照单元的液晶分子的预倾角的平均值之间的差值为1～4°。
3.如权利要求1所述的紫外配向装置，其特征在于，所述支撑单元包括支撑台和设置于所述支撑台上表面的支撑架；所述第二光照单元设置于所述支撑架内，所述第一光照单元设置于所述支撑架上方；所述第二光照单元包括至少两个间隔排布的第二UV光源。
4.如权利要求1所述的紫外配向装置，其特征在于，所述第二光照单元的外侧设置有至少一个控温件。
5.如权利要求3所述的紫外配向装置，其特征在于，所述第一光照单元包括两个或两个以上间隔排布的第一UV光源，所述第一UV光源为金属卤素灯、荧光灯或LED灯。
6.如权利要求3所述的紫外配向装置，其特征在于，所述支撑架包括至少两个间隔排布的支撑杆；所述第二UV光源间隔排布于所述支撑杆之间。
7.如权利要求3所述的紫外配向装置，其特征在于，所述支撑架包括至少两个间隔排布的支杆和设置于所述支杆上端的透光板，所述第二UV光源间隔排布于所述支杆之间。
8.如权利要求3所述的紫外配向装置，其特征在于，所述第二UV光源为金属卤素灯、荧光灯或LED灯。
9.一种紫外配向方法，其特征在于，包括如下步骤：
S101、提供如权利要求1所述的紫外配向装置；
S102、将液晶面板设置于支撑架的上表面，向所述液晶面板的上基板和下基板施加配向电压；
S103、配向电压施加完毕，开启第二光照单元对所述液晶面板进行紫外光照配向；
S104、开启第一光照单元，所述第一光照单元与所述第二光照单元同时对所述液晶面板进行紫外光照配向。
10.如权利要求9所述的紫外配向方法，其特征在于，紫外光照配向过程中，开启控温件将所述液晶面板的环境温度控制在30～60℃。
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