CN113741100A - 光配向装置及光配向方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种光配向装置，包括支撑单元、设于支撑单元上方的光照单元，光配向装置还包括绕支撑单元周向设置的吸光单元，支撑单元包括承载台和台板，支撑台设置在台板的上方，台板靠近承载台的一端由若干个斜面组成。本发明还涉及一种光配向方法，包括如下步骤：使用上述光配向装置，承载台承载液晶面板；光照单元对液晶面板上的光配向膜按照一定的照射角度进行线性紫外光照射，部分紫外光透过液晶面板照射到台板上；透过液晶面板的紫外光的其中一部分被台板吸收，未被吸收的紫外光经过斜面后遵循镜面反射被斜面反射到吸光单元上。
Description
技术领域
本发明涉及液晶显示装置领域，特别是涉及一种光配向装置及光配向方法。
背景技术
薄膜晶体管(Thin Film Transistor，TFT)是目前液晶显示装置(Liquid CrystalDisplay，LCD)和有源矩阵驱动式有机电致发光显示装置(Active Matrix Organic Light-Emitting Diode，AMOLED)中的主要驱动元件，直接关系平板显示装置的显示性能。
LCD由彩膜基板(Color Filter，CF)、TFT基板及液晶层构成，液晶面板的工作原理是在两片平行的玻璃基板当中放置液晶分子，通过玻璃基板通电与否来控制液晶分子改变方向，将背光模块的光线折射出来产生画面。LCD由TFT基板和CF基板通过CELL成盒工艺所制备，在CELL成盒的过程中，需要在TFT基板和CF基板上制备配向膜，使得液晶分子在没有电场作用的情况下保持特定初始取向。液晶分子的配向控制技术可以使得面板内的液晶分子呈稳定且均匀的排列，即通过配向膜使液晶分子定向排列。
目前，配向膜的制备方法包括摩擦取向(Rubbing)和光配向(Photo Alignment)。光配向是一种非接触式配向技术，利用线偏振光照射在光敏感的高分子聚合物配向膜上，使基板上的液晶分子朝一个方向均匀地配向，及使液晶分子距基板面具有一定的倾斜角(预倾角)。与传统摩擦取向的方法相比，光配向法有效的避免了摩擦中的粉尘颗粒与静电残留，能够提升产品良率和稳定性。
光配向过程有几个关键能力指标：光积量、偏光精度、消光比。光积量影响配向力的大小，偏光精度影响配向角度的准确性，消光比影响配向的有效性，若消光比不足，配向过程取向性不佳，配向效果就会差。
发明内容
本发明提供一种光配向，该方法能提高光配向装置的消光比，该方法可以使用经过改进后的光配向装置实现。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种光配向方法，包括如下步骤：
步骤S1，提供光配向装置，该光配向装置包括支撑单元、设于支撑单元上方的光照单元以及绕支撑单元周向设置的吸光单元；
步骤S2，支撑单元包括承载台和台板，支撑台设置在台板的上方，承载台用于承载液晶面板，液晶面板包括CF基板、TFT基板、设置在两片平行的玻璃基板当中并被胶框包围的液晶层，液晶层包括间隔分布的多个液晶分子以及多个反应型单体。当承载台承载液晶面板时该液晶面板为水平设置，并且CF基板位于TFT基板上方，CF基板和TFT基板的相对面上均涂布有一层光配向聚合物形成光配向膜；
步骤S3，光照单元对液晶面板上的光配向膜按照一定的照射角度进行线性紫外光照射，部分紫外光使液晶面板的多个反应型单体产生反应以使液晶分子形成预倾角，另一部分紫外光透过液晶面板照射到台板上；
步骤S4，台板靠近承载台的一端由若干个斜面组成，透过液晶面板的紫外光的其中一部分被台板吸收，未被吸收的紫外光经过斜面后遵循镜面反射被斜面反射到吸光单元上而被吸光单元吸收。
其中，台板的斜面在承载台上的投影覆盖液晶面板，从而使得透过液晶面板的紫外光能完全照射到台板上。台板至少需要满足：1.照射到台板的紫外光，能大部分被台板所吸收；2.未被台板所吸收的紫外光经过台板的斜面后会遵循镜面反射。优选的，台板的斜面为夹层玻璃。
其中，台板的斜面与水平面形成的内夹角α需要满足：紫外光被斜面反射的路径遵循镜面反射，因此通过控制α的大小来控制紫外光被斜面反射后照射到吸光单元范围内，从而确保吸光单元吸收被斜面所反射的紫外光。优选的α为45°。
相比于现有技术，本发明提供的技术方案至少存在以下有益效果：
1.本发明提供的光配向方法能提高光配向装置消光比，在液晶面板进行光配向时，透过液晶面板的紫外光其绝大部分被台板和吸光单元吸收，最终只有极少量的紫外光经一系列的反射、散射最终到达液晶面板影响光配向；
2.本发明提供的光配向方法能够极大地提高光配向装置的偏光度，并且有助于提高液晶面板的对比度。
下面结合具体实施例进行说明。
附图说明
附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制。
图1为本发明一实施例提供的现有光配向装置结构示意图。
图2为本发明一实施例提供的改进后的光配向装置结构示意图。
其中，附图标记为：1.支撑单元；11.承载台；12.台板；2.光照单元；3.液晶面板；4.吸光单元；5.设备壁。
其中，图1和图2中的带有箭头的虚线和代表为光传播路径。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
根据液晶的初始排列与液晶在电场中的动作方式来区分，液晶面板主要有扭曲向列型(Twist Nematic，TN)、垂直排列型(Vertical Alignment，VA)、面内转换型(In PanelSwitching，IPS)、边缘场开关型(Fringe Field Switching，FFS)等显示模式。其中，由于IPS和FFS显示模式具有对比度高，响应速度快的特点，在液晶面板中已得到广泛应用。采用IPS和FFS显示模式的液晶面板在制造时，需要对液晶进行初始配向。本实施例中所记载的液晶面板为IPS和FFS显示模式的液晶面板。
对液晶进行配向的技术方案包括摩擦配向，其过程是：用带有绒毛的摩擦辊滚动摩擦设置在CF基板和TFT基板表面的配向膜，以在配向膜上形成同一方向的预倾角，使得液晶分子朝着同一方向以预倾角倾斜排列，而具有一致的旋光性。但是，摩擦配向会对配向膜造成颗粒污染，造成产品良率下降；并且，摩擦配向方式还会产生静电，击伤晶体管，导致液晶面板出现缺陷。因此在IPS和FFS的配向技术中主流的配向方法是使用光配向。
现有的对液晶面板进行光配向的光配向装置如图1所示，光配向装置被设备壁5所环绕，光配向装置包括支撑单元1、设于所述支撑单元1上方的光照单元2，支撑单元包括承载台11和台板12，承载台11用于承载液晶面板3，液晶面板3包括CF基板、TFT基板、设置在两片平行的玻璃基板当中并被胶框包围的液晶层，液晶层包括间隔分布的多个液晶分子以及多个反应型单体。承载台11上的液晶面板3为水平放置，并且CF基板位于TFT基板上方。台板12靠近承载台11的端面为一平面。光照单元2用于对液晶面板3进行紫外光光照使多个反应型单体中的多个反应型单体产生反应以使液晶分子形成预倾角。采用该光配向装置对液晶面板进行光配向时，光照单元2产生的紫外光的移动路径如图1中的指向箭头所示，部分紫外光在光配向装置上经一系列反射、散射后照射到液晶面板上形成有害的紫外光。
本实施例中液晶面板3的TFT基板包括第一衬底基板、设于第一衬底基板上的TFT层以及设于TFT层上的色阻层；液晶面板3的CF基板包括第二衬底基板以及设于第二衬底基板上的黑色矩阵。
本实施例中，液晶面板3的CF基板和TFT基板的相对面上均涂布有一层光配向聚合物形成光配向膜，该光配向聚合物为聚酰亚胺材料。
光照单元产生紫外光。光照单元也可产生其它光源对液晶面板3进行光照处理，例如，光照单元包括平行设置的多个灯管，灯管为荧光灯或LED灯。
对现有的光配向装置进行改进后如图2所示，改进后的光配向装置包括支撑单元1、设于所述支撑单元1上方的光照单元2、绕支撑单元1周向设置的吸光单元3。其中支撑单元1包括承载台11和台板12，承载台11用于承载液晶面板3，台板12为正棱锥结构，并且台板12的底面的中轴线经过承载台11的几何中心。台板12的斜面和水平面形成的内夹角α＝45°，并且台板12的斜面为夹层玻璃。吸光单元4为管状结构，支撑单元1设置在吸光单元4的管孔内。吸光单元4的内侧壁上涂覆有吸光涂料层，为了进一步提高吸光单元4的吸光效果，吸光单元4采用吸光性材料制备。
本实施例中，光照单元与液晶面板之间的距离为10-100cm。
本实施提供的一种光配向方法，该方法能提高光配向装置的消光比，该方法使用经过改进后的光配向装置实现，该方法包括如下步骤：
步骤S1，支撑单元的承载台承载液晶面板；
步骤S2，光照单元对液晶面板上的光配向膜按照一定的照射角度进行线性紫外光照射，本实施例中，光照单元对液晶面板上的光配向膜垂直进行线性紫外光照射，部分紫外光使液晶面板的多个反应型单体产生反应以使液晶分子形成预倾角，另一部分紫外光透过液晶面板照射到台板的斜面上；
步骤S3，透过液晶面板的紫外光的其中一部分被台板的吸斜面收，另一部分紫外光经过斜面后遵循镜面反射被斜面反射到吸光单元上；
步骤S4，被斜面反射到吸光单元上的紫外光被吸光单元吸收。
本实施例中，夹层玻璃同时具有高紫外光吸收率及镜面反射两种属性，紫外光透过液晶面板照射到台板的斜面上时，大部分紫外光被夹层玻璃吸收，未被吸收的紫外光经过夹层玻璃后遵循镜面反射被反射到吸光单元的内侧壁上。吸光单元用于吸收被夹层玻璃反射的紫外光。本实施例中，吸光单元的高度高于台板的高度但小于承载台的高度，从而确保紫外光被夹层玻璃反射后照射到吸光单元范围内。
本实施例中，光照单元产生的紫外光波段的能量为1，光照单元产生的紫外光为纯偏振光，对能量的去向评估如下：
1.使用现有的光配向装置对液晶面板进行光配向时：
其中紫外光有0.8照射到玻璃上，0.8*0.4左右被液晶面板的光配向膜吸收，0.8*(1-0.4)*0.6左右被液晶面板本身吸收，0.8*(1-0.4)*(1-0.6)*0.95被台板吸收；剩余部分的紫外光经台板漫反射失去偏振性成为自然光，经过液晶面板后重新被液晶面板的光配向膜吸收，这部分能量约为0.8*(1-0.4)*(1-0.6)*(1-0.95)*(1-0.6)＝0.00384；
紫外光有0.2散射到台板四周及设备壁后失去了偏振性成为自然光，经一系列反射散射，估计有99.5％被吸收，剩余0.2*(1-0.995)＝0.001被液晶面板的光配向膜吸收。
即液晶面板的光配向膜吸收了0.32的偏振光和的(0.00384+0.001)的自然光，偏光度为(0.32+0.00484/2)/(0.00484/2)＝133:1，与实测数据(100～150:1)较为接近，说明台板及设备壁对未吸收的紫外光的漫反射是现有的光配向装置的偏光度损失的主要来源。
2.使用本实施例中改进后的光配向装置对液晶面板进行光配向时：
未被台板吸收并且最终反射到液晶面板的光配向膜的自然光强为0.8*(1-0.4)*(1-0.5)*(1-0.95)(1-0.95)*(1-0.95)*0.5＝0.000015，偏光度为32000:1，可以忽略；被夹层玻璃反射到光配向装置外的紫外光相对可忽略不计，最终能达到的偏光度取决于光照单元产生的紫外光本身的偏光度，一般为1000：1。
因此本实施例提供的方法能够极大地提高光配向装置的偏光度，并且有助于提高液晶面板的对比度。
本实施例提供的方法还能改善液晶面板的色偏，扩大视角，即在改进后的光配向装置的光照单元和液晶面板之间设置多个双折射晶体组件从而对光照单元产生的入射光进行分光，在每一个双折射晶体组件的出光侧得到振动方向正交的第一线偏振光和第二线偏振光；利用多个双折射晶体组件出射的正交线偏振光对设置在CF基板和TFT基板上的光配向膜进行曝光配向生成配向层。通过双折射晶体组件能够方便地得到正交的线偏振光，采用正交的线偏振光对光配向膜进行曝光配向，从而改善液晶面板的色偏，扩大视角。
本实施中，改进后的光配向装置的承载台为可旋转结构，光照单元包括光罩，光照单元通过光罩对液晶面板上的光配向膜按照一定的照射角度进行线性紫外光照射从而在光配向膜上形成配向方向，通过旋转承载台能够形成不同的配向方向。通过旋转承载台使液晶面板旋转一定的角度后再通过本实施例提供的方法进行光配向，重复上述步骤能使所得到的液晶显示面板具有广视角、高穿透、无色偏、高对比和高分辨的特性。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种光配向装置，包括支撑单元、设于所述支撑单元上方的光照单元，其特征在于，所述光配向装置还包括绕所述支撑单元周向设置的吸光单元，所述支撑单元包括承载台和台板，所述支撑台设置在所述台板的上方，所述台板靠近所述承载台的一端由若干个斜面组成。
2.根据权利要求1所述的光配向装置，其特征在于：所述台板的斜面与水平面形成的内夹角α＝45°。
3.根据权利要求2所述的光配向装置，其特征在于：所述台板为正棱锥结构。
4.根据权利要求3所述的光配向装置，其特征在于：所述台板的底面的中轴线经过所述承载台的几何中心。
5.根据权利要求4所述的光配向装置，其特征在于：所述斜面为夹层玻璃。
6.根据权利要求1所述的光配向装置，其特征在于：所述吸光单元为管状结构，所述支撑单元设置在所述吸光单3的管孔内，所述吸光单元的内侧壁上涂覆有吸光涂料层。
7.根据权利要求6所述的光配向装置，其特征在于：所述吸光单元的高度高于所述台板的高度但小于所述承载台的高度。
8.一种光配向方法，其特征在于，包括如下步骤：
提供权利要求1-7任一项权利要求所述的光配向装置，所述承载台承载液晶面板；所述光照单元对所述液晶面板上的光配向膜按照一定的照射角度进行线性紫外光照射，部分紫外光透过所述液晶面板照射到所述台板上；透过所述液晶面板的紫外光的其中一部分被所述台板吸收，未被吸收的紫外光经过所述斜面后遵循镜面反射被所述斜面反射到所述吸光单元上。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：所述液晶面板包括CF基板和TFT基板，所述CF基板和所述TFT基板上均涂布有一层光配向聚合物形成所述光配向膜，所述光配向聚合物为聚酰亚胺材料。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：所述光照单元与所述液晶面板之间的距离为10-100cm。
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