CN203444212U - 光反射装置及光配向设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及显示技术领域，具体涉及一种光配向设备的光反射装置以及应用该光反射装置的光配向设备。该光反射装置，包括多个与待配向区域对应的反射单元，每个所述反射单元的反射角度单独控制。本实用新型所提供的光反射装置，通过设置多个与待配向区域对应的反射单元，并且每个反射单元的反射角度单独控制，应用到多畴显示模式中时，待配向区域需要光配向时，控制该待配向区域对应的反射单元到适当的反射角度，对该配向区域进行照射，控制其他反射单元的反射角度避免照射到显示面板，以免对其他区域造成影响，从而可以方便高效的实现在多畴显示模式中的液晶配向，并且无需使用掩膜板，降低了液晶配向的成本。

Description

光反射装置及光配向设备

技术领域

本实用新型涉及显示技术领域，具体涉及一种光配向设备的光反射装置以及应用该光反射装置的光配向设备。

背景技术

薄膜晶体管液晶显示器（Thin Film Transistor-Liquid CrystalDisplay，TFT-LCD）由于具有画面稳定、图像逼真、消除辐射、节省空间以及节省能耗等优点，被广泛应用于电视、手机、显示器等电子产品中，已占据了平面显示领域的主导地位。

液晶显示器通常包括阵列基板以及彩膜基板，阵列基板以及彩膜基板之间具有用于形成电场的像素电极和公共电极，在阵列基板与彩膜基板之间还设置有液晶层。像素电极和公共电极施加电压后，在液晶层中产生特定的电场，从而确定液晶层中液晶分子的取向并控制入射光的偏振方向，进而实现图像显示。

为了给液晶分子提供稳定的边界条件而实现诱导液晶分子沿特定方向配向的效果，传统技术是利用摩擦取向方式对配向膜进行配向，这种方法简单、方便，但是在摩擦取向工艺中却难以避免会产生配向膜被刮伤，且容易产生Particle（微粒）污染、静电以及各种其他Mura等不良。因此，现有技术中越来越多的采用光配向的方式即以偏振光照射配向膜，引发配向膜材料发生光致聚合、光致异构或光致分解反应，产生表面的各向异性，进而诱导液晶分子配向，该方法是一种非接触的液晶配向技术，因此克服了摩擦取向的很多缺点。

液晶显示技术按其显示原理不同可大致分为TN（TwistedNematic，扭曲向列）显示模式、FFS（Fringe Field Switching，边缘场开关）显示模式以及VA（Vertical Alignment，垂直配向）显示模式等。

TN显示模式是利用阵列基板与彩膜基板之间的电场驱动液晶分子旋转90°使偏振光偏转来实现显示的方法。该显示技术中视角特性很不均匀，垂直方向视角远比水平方向视角差，而且存在灰阶翻转等缺陷。因此，通常需要采用相差膜以及多畴TN显示模式等方法来进行视角补偿；多畴TN显示模式是针对TN显示模式对某一特定视角的依存性的特点，采用多组长轴方向不同的液晶分子来合成一个像素，这样可以利用不同朝向的液晶分子来补偿不同方向的视角，在精确地设计像素矩阵排列后，其合成的视角可以达到比较理想的效果。但是，多畴TN显示模式中需要精确地设计液晶分子之间的排列，且需要多次配向和光刻工艺，工艺过程十分复杂，费时费力。

FFS显示模式提供了一种广视角的液晶显示器件构造，其利用阵列基板上的像素公共电极和像素电极之间形成的边缘电场驱动液晶分子旋转，具有视角宽、色偏小、功耗低等优点。为了进一步提高显示性能，现有FFS显示模式中通常都采用单像素多畴或者多像素多畴等设计方案，即通过改变像素阵列的方式实现多畴显示。但是，重新设计像素阵列的方式较麻烦费时，且成本很高。

VA显示模式中，液晶层中的液晶分子的纵轴相对于显示面板垂直布置，通过形成电场使液晶分子水平倾斜来进行显示；现在通常通过在像素电极或公共电极上形成一些缝隙或突起来改变液晶分子的预倾斜的角度和方向，实现多畴显示，使得视角得以提高。现在也有通过光配向方式利用偏振光照射配向膜来实现多畴显示的方法，但是均存在一个缺点：在实现多畴显示时需要进行数次各种方向的液晶配向，并且当进行光配向工艺时需要使用多个掩膜板，而且掩膜板需要多次使用；如果掩膜失准，则液晶配向会产生变形，导致透过率降低。

综上所述，应用到多畴显示模式中的光配向方式，依然存在很大的改进余地。

实用新型内容

（一）要解决的技术问题

本实用新型要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种光反射装置以及应用该光反射装置的光配向设备，用于快速高效的实现不同待配向区域液晶分子任意方向的初始配向，同时，能精确确定液晶分子的预倾角，从而实现更好的显示效果、色偏和视角效果。

（二）技术方案

本实用新型技术方案如下：

一种光配向设备的光反射装置，包括多个与待配向区域对应的反射单元，每个所述反射单元的反射角度单独控制。

优选的，每个所述反射单元均包括若干与待配向区域的像素单元对应的反射微镜。

优选的，每个所述反射微镜均与一个控制该反射微镜旋转角度的开关元件连接。

优选的，所述反射微镜的旋转角度为-10°～10°。

优选的，还包括调整该光反射装置旋转角度的调整机构。

本实用新型还提供了应用该光反射装置的光配向设备：

一种光配向设备，包括提供偏振光的光源以及设置在所述偏振光光路上的上述任意一种光反射装置，所述光反射装置将一部分所述偏振光反射至显示面板的待配向区域的配向膜，所述显示面板放置在可旋转的承载基台上。

优选的，所述承载基台的旋转角度为0～360°。

优选的，还包括光吸收平面；所述光反射装置将另一部分所述偏振光反射至所述光吸收平面。

优选的，所述光源与承载基台相对设置，所述光反射装置与光吸收平面在所述光源与承载基台之间相对设置且垂直于所述承载基台。

优选的，所述光反射装置与承载基台相对设置，所述光源与光吸收平面在所述光反射装置与承载基台之间相对设置且垂直于所述承载基台。

（三）有益效果

本实用新型所提供的光反射装置，通过设置多个与待配向区域对应的反射单元，并且每个反射单元的反射角度单独控制，应用到多畴显示模式中时，待配向区域需要光配向时，控制该待配向区域对应的反射单元到适当的反射角度，对该配向区域进行照射，控制其他反射单元的反射角度避免照射到显示面板，以免对其他区域造成影响，从而可以方便高效的实现在多畴显示模式中的液晶配向，实现更好的色偏和视角效果，并且无需使用掩膜板，降低了液晶配向的成本。而且由于采用光配向技术取向方式取代现有摩擦取向方式，能够有效改善采用摩擦取向造成的多种不良，同时，能精确确定液晶分子的预倾角，实现更好的显示效果；同时，该光配向装置具有结构简单、调节精度高和操作简单方便等特点。

附图说明

图1是本实用新型实施例一中光配向设备的结构示意图；

图2是本实用新型实施例一中光反射装置的工作状态示意图；

图3A-3B是本实用新型实施例一中配向膜配向过程示意图；

图4是本实用新型实施例二中光配向设备的结构示意图；

图5是本实用新型实施例二中光反射装置的工作状态示意图；

图6A-6D是本实用新型实施例二中配向膜配向过程示意图；

图7是本实用新型实施例二中的照射角度示意图。

图中：11：光源；111：紫外光光源；112：偏振片；113：挡板；12：光反射装置；121：反射微镜；13：承载基台；131：显示面板；132：配向膜；1321：照射角度；1322：液晶分子；14：光吸收平面；8：打开状态区域；10：第一配向区域；11：第二配向区域；15：第三配向区域；16：第四配向区域；17：第五配向区域；18：第六配向区域。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式做进一步描述。以下实施例仅用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

实施例一

本实施例中提供了一种光配向设备，该光配向设备包括光反射装置。如图1中所示，本实施例中所提供的光配向设备包括光源11、光反射装置12以及承载基台13；光源11用于提供光配向所需要的偏振光，光反射装置12设置在偏振光的光路上，光反射装置12将一部分入射的偏振光反射至显示面板131的待配向区域，将另一部分入射的偏振光反射至非显示面板的区域，避免对显示面板131的其他区域造成影响，本实施例中，为了进一步避免该部分偏振光对周围物件造成不良影响，还设置了光吸收平面14，通过光吸收平面14将该部分偏振光吸收，光吸收平面优选采用由包含铈的氧化物或铁的氧化物的材质均匀涂覆形成；承载基台13可以绕中心点在其所处平面内旋转，显示面板131放置在承载基台13上，承载基台13通过将待配向区域旋转预定的角度，然后在入射的偏转光的作用下完成该待配向区域的配向，之后，承载基台13再将下一个待配向区域旋转特定的角度，使该待配向区域处于偏振光的照射下，从而完成该待配向区域的配向，以此类推，直至完成最终配向。光源11、光反射装置12、承载基台13以及光吸收平面14的位置可以根据需求设定；例如，如图1中所示，光源11与承载基台13相对设置，光反射装置12与光吸收平面14在光源11与承载基台13之间相对设置且垂直于承载基台13。

上述的光源11主要包括：紫外光光源111、偏振片112以及开设有狭缝的挡板113等组件，紫外光光源111首先通过偏振片112转换为偏振光，偏振光透过挡板113上的狭缝投射到光反射装置12。

本实施例中所提供的光反射装置，包括多个与待配向区域对应的反射单元，每个反射单元的反射角度单独控制；在应用到多畴显示模式中时，待配向区域需要光配向时，控制该待配向区域对应的反射单元到适当的反射角度，对该配向区域进行照射，控制其他反射单元的反射角度避免照射到显示面板，以免对其他区域造成影响，从而可以方便高效的实现在多畴显示模式中的液晶配向。其中，每个反射单元可以由若干个与待配向区域的像素单元对应的反射微镜121组成，反射微镜121的大小与像素单元的面积相关，本实施例中，根据像素单元的面积，设置反射微镜121的尺寸为16μm×16μm；每个反射微镜121均与一个控制该反射微镜旋转角度的开关元件连接；开关元件可以将反射微镜121的角度在特定范围，如-10°～10°范围内切换；例如，当开关元件处于“开”即“1”状态时，开关元件处于打开状态，旋转反射微镜121顺时针旋转10°，即旋转角度为10°，此时可以将入射到反射微镜121上的偏振光反射到待配向区域；当开关元件处于“关”即“0”状态时，开关元件处于关闭状态，旋转反射微镜121逆时针旋转10°，即旋转角度为-10°，此时可以将入射到反射微镜121上的偏振光反射到光吸收平面14上，使照射到处于关闭状态的反射微镜上的偏振光不能被反射到配向膜132的表面。

现有技术中的FFS（Fringe Field Switching，边缘场开关技术）显示技术，通常采用单像素多畴或者多像素多畴等设计方案，均是通过改变像素阵列的方式实现多畴显示。但是，重新设计像素阵列的方式较麻烦费时，且成本高。下面以FFS两像素双畴显示模式为例对本实施例中的光配向设备以及光反射装置的工作过程加以说明。

首先，逆时针旋转承载基台13，旋转角度为0°～45°任意一个角度，例如可以处于-30°；控制每个反射单元的反射角度，即通过开关元件控制每个反射微镜121，形成如图2中的所示的打开状态区域8，偏振光选择性的照射到配向膜132上的待配向区域，经过偏振光照射形成如图3A中所示的第一配向区域10，实现该配向区域在该角度的配向；

其次，顺时针旋转承载基台13到在上一步骤中承载基台13所旋转的角度的对称角度，例如可以处于30°；偏振光选择性的照射到配向膜132上的其余待配向区域，经过偏振光照射形成如图3B中所示的第二配向区域11，最终完成配向膜132的配向。

这样可以不改变像素的阵列方式，而是改变初始液晶分子排列的方式，同时再根据液晶分子排列重新设计相对应的上下偏光片就可以实现与改变像素阵列的两像素双畴显示模式同样的显示效果。因此，采用本实用新型中所提供的光配向装置实现FFS多畴显示模式更加简单高效且成本很低，因此能够在很大程度上推动光配向技术在FFS显示模式的液晶显示器生产中的大规模应用；同时，该光配向装置能达到摩擦取向无法达到的预倾角为0的效果。

实施例二

本实施例中提供了一种光配向设备，该光配向设备包括光反射装置。如图4中所示，本实施例中所提供的光配向设备与实施例一中的组成部件基本类似，区别主要在于，本实施例中，光反射装置12与承载基台13相对设置，光源11与光吸收平面14在光反射装置12与承载基台13之间相对设置且垂直于承载基台13。

进一步的，本实施例中还设置了调整光反射装置12旋转角度的调整机构，例如，光反射装置12具有互相垂直的沿水平方向的第一轴和沿垂直方向的第二轴，调整机构控制光反射装置12绕所述第一轴旋转的角度范围为大于等于0°且小于90°，调整机构控制光反射装置12绕所述第二轴旋转的角度范围为大于等于0°且小于90°等，这样可以更方便的调整光反射装置12的初始位置状态。

下面以VA多畴显示模式为例对本实施例中的光配向设备以及光反射装置的工作过程加以说明。

首先，通过调整机构调整光反射装置12的角度，使得偏振光能够以精确的倾斜角度照射到待配向区域，即形成如图7中所示的照射角度1321，其约为45°～60°，液晶分子1322在该照射角度下，会沿着配向膜132所处方向产生排列配向效果，形成预倾角；

其次，顺时针旋转承载基台45°后，控制每个反射单元的反射角度，即通过开关元件控制每个反射微镜121，形成如图5中的所示的打开状态区域8，偏振光选择性的照射到配向膜132上的待配向区域，经过偏振光照射形成如图6A中所示的第三配向区域15，实现该配向区域在该角度的配向；

顺时针旋转承载基台135°后，偏振光选择性的照射到配向膜132上的下一个待配向区域，经过偏振光照射形成如图6B中所示的第四配向区域16，实现该配向区域在该角度的配向；

顺时针旋转承载基台225°后，偏振光选择性的照射到配向膜132上的下一个待配向区域，经过偏振光照射形成如图6C中所示的第五配向区域17，实现该配向区域在该角度的配向；

顺时针旋转承载基台315°后，偏振光选择性的照射到配向膜132上的下一个待配向区域，经过偏振光照射形成如图6D中所示的第六配向区域18，实现该配向区域在该角度的配向；最终完成配向膜132的配向。

本实施例中所提供的光配向装置不需要使用掩膜板，从而杜绝了由于掩膜的任何失准引起的透过率的降低；而且，减少了操作掩膜板的工艺步骤，提高了生产效率，降低了生产成本。

综上所述，本实用新型所提供的光配向设备，首先由于取代了现有摩擦取向的方式，能够有效改善采用摩擦取向造成的多种不良，同时，能精确确定液晶分子的预倾角，实现更好的对比度和视角效果；其次采用本实用新型中的光配向设备能够更方便高效的实现各种显示模式（如TN、FFS以及VA显示模式等）的多畴显示，进而实现更好的色偏和视角效果；并且，本实用新型所提供的光配向设备无需使用掩膜板，减少了操作掩膜板的工艺步骤，提高了生产效率，而且杜绝了由于掩膜的任何失准引起的透过率降低的问题发生；同时，本实用新型所提供的光配向设备具有结构简单、调节精度高以及操作简单方便等特点。

以上实施方式仅用于说明本实用新型，而并非对本实用新型的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本实用新型的保护范畴。

Claims (10)

1.一种光配向设备的光反射装置，其特征在于，包括多个与待配向区域对应的反射单元，每个所述反射单元的反射角度单独控制。

2.根据权利要求1所述的光反射装置，其特征在于，每个所述反射单元均包括若干与待配向区域的像素单元对应的反射微镜。

3.根据权利要求2所述的光反射装置，其特征在于，每个所述反射微镜均与一个控制该反射微镜旋转角度的开关元件连接。

4.根据权利要求3所述的光反射装置，其特征在于，所述反射微镜的旋转角度为-10°～10°。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的光反射装置，其特征在于，还包括调整该光反射装置旋转角度的调整机构。

6.一种光配向设备，其特征在于，包括提供偏振光的光源以及设置在所述偏振光光路上的根据权利要求1-5任意一项所述的光反射装置，所述光反射装置将一部分所述偏振光反射至显示面板的待配向区域的配向膜，所述显示面板放置在可旋转的承载基台上。

7.根据权利要求6所述的光配向设备，其特征在于，所述承载基台的旋转角度为0～360°。

8.根据权利要求6或7所述的光配向设备，其特征在于，还包括光吸收平面；所述光反射装置将另一部分所述偏振光反射至所述光吸收平面。

9.根据权利要求8所述的光配向设备，其特征在于，所述光源与承载基台相对设置，所述光反射装置与光吸收平面在所述光源与承载基台之间相对设置且垂直于所述承载基台。

10.根据权利要求8所述的光配向设备，其特征在于，所述光反射装置与承载基台相对设置，所述光源与光吸收平面在所述光反射装置与承载基台之间相对设置且垂直于所述承载基台。

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