CN101893778B - 一种液晶光学元件的制造设备及制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种液晶光学元件的制造设备及制造方法，该制造设备包括：用于传送基板的第一传送装置；用于向基板的表面分配液态液晶材料的液晶分配装置；用于产生电场以对液态液晶材料中的液晶分子进行配向的电场生成装置；用于在电场生成装置对液晶分子进行配向的同时固化液态液晶材料的固化装置。通过上述方式，在液晶光学元件的制造过程中，利用电场对液晶分子进行非接触式配向，可有效的消除摩擦法中因摩擦产生的粉尘和静电，提高了液晶光学元件的成品率及质量。
Description
【技术领域】
本发明涉及一种光学元件制造设备及制造方法，特别涉及一种液晶光学元件的制造设备及制造方法。
【背景技术】
液晶光学元件广泛地应用于各种显示领域。如图1所示，图1显示了一种应用于2D/3D逐点切换立体显示器中的液晶双折射光栅。该液晶双折射光栅包括基板1、子模光栅2以及夹设在基板1与子模光栅2之间的液晶层3。在上述液晶双折射光栅以及其他液晶光学元件中往往需要对液晶层3中的液晶分子进行配向，以使液晶分子按需要沿预定方向排列。
目前的配向技术主要是传统的摩擦法，利用有机高分子材料如聚酰亚胺高温成膜后，使用尼龙或者纤维面料按一定方向对配向膜做摩擦处理，使膜层表面产生均匀一致的密纹沟槽，这种密纹沟槽对于液晶分子有很好的配向作用。
随着工业化规模的不断加大，摩擦配向技术的局限和弊端也逐渐显现，主要问题就是摩擦产生的粉尘和静电。由于摩擦制程一般处于制造过程的前端，在摩擦过程中产生的粉尘碎屑将直接粘附在器件内部，粉尘对于液晶光学元件的质量有着非常严重的影响，同时摩擦制程是在高度净化车间之中进行操作，导致粉尘直接污染车间环境，所以严重影响液晶光学元件的成品率。摩擦同时也使配向膜产生静电，直接影响液晶光学元件的电气特性。另外，摩擦法也局限在平面上配向，对于曲面基板，摩擦法很难达到一致的配向效果。这些都是摩擦法存在的弊端，不利于液晶光学元件制造的进一步发展，制约了产业的升级。
【发明内容】
本发明解决的技术问题是提供一种利用电场实现的非接触式的液晶光学元件制造设备及制造方法，该设备与制造方法可有效消除液晶光学元件制造过程中因摩擦产生的粉尘和静电。
本发明为解决技术问题而采用的技术方案是：提供一种液晶光学元件的制造设备，该液晶光学元件的制造设备包括：第一传送装置，用于传送基板；液晶分配装置，用于向基板的表面分配液态液晶材料；电场生成装置，用于产生电场，以对液态液晶材料中的液晶分子进行配向；固化装置，用于在电场生成装置对液晶分子进行配向的同时固化液态液晶材料。
根据本发明一优选实施例，液晶光学元件的制造设备进一步包括第二传送装置，第二传送装置用于传送子模光栅。
根据本发明一优选实施例，第二传送装置在电场生成装置对液晶分子进行配向前将子模光栅复合在液态液晶材料上。
根据本发明一优选实施例，第一传送装置为第一传送辊筒，第一传送辊筒进一步包括对基板及液态液晶材料进行加热的第一加热设备。
根据本发明一优选实施例，第二传送装置为第二传送辊筒，第二传送辊筒进一步包括对基板、液态液晶材料以及子模光栅进行加热的第二加热设备。
根据本发明一优选实施例，液晶光学元件的制造设备进一步包括第三传送装置，第三传送装置用于传送液态液晶材料固化后与基板及子模光栅形成的复合结构。
根据本发明一优选实施例，第三传送装置为第三传送辊筒，第三传送辊筒进一步对复合结构进行冷却。
根据本发明一优选实施例，液晶光学元件的制造设备进一步包括用于分别放置基板和子模光栅的第一发料辊筒和第二发料辊筒，以及用于接收复合结构的收料辊筒。
根据本发明一优选实施例，固化装置为UV光源。
根据本发明一优选实施例，液晶分配装置为可往复移动的滴头。
根据本发明一优选实施例，电场生成装置为一组连接高压电源的金属电极。
本发明为解决技术问题而采用的技术方案是：提供一种液晶光学元件的制造方法，该液晶光学元件的制造方法包括：向一基板的表面分配液态液晶材料；产生电场，以对液态液晶材料中的液晶分子进行配向；固化液态液晶材料。
根据本发明一优选实施例，液晶光学元件的制造方法进一步包括在对液晶分子进行配向前将子模光栅复合在液态液晶材料上。
根据本发明一优选实施例，液晶光学元件的制造方法进一步包括在向基板的表面分配液态液晶材料之后对基板及液态液晶材料进行加热。
根据本发明一优选实施例，液晶光学元件的制造方法进一步包括将子模光栅复合在液态液晶材料上之后对基板、液态液晶材料以及子模光栅进行加热。
通过上述方式，在液晶光学元件的制造过程中，利用电场对液晶分子进行非接触式配向，可有效的消除摩擦法中因摩擦产生的粉尘和静电，提高了液晶光学元件的成品率及质量。
【附图说明】
图1是一种现有技术的液晶光学元件的截面图。
图2是本发明一优选实施例的液晶光学元件的制造设备的示意图。
图3是本发明液晶光学元件的制造方法的流程图。
【具体实施方式】
下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。
如图2所示，本发明提供了一种液晶光学元件的制造设备。该制造设备可用于制造图1所示的液晶双折射光栅。该制造设备主要包括第一发料辊筒21、第一传送辊筒22、液晶分配装置23、第二发料辊筒24、第二传送辊筒25、电场生成装置26、固化装置27以及第三传送辊筒28。
在工作时，由第一传送辊筒22传送放置在第一发料辊筒21中的基板10。在本实施例中，基板10为PET基板，并成卷地放置于第一发料辊筒21中。液晶分配装置23向基板10的表面分配液态液晶材料20。在本实施例中，第一传送辊筒22进一步对基板10及液态液晶材料20进行加热。为了实现第一传送辊筒22的加热功能，可在第一传送辊筒22中设置第一加热设备(图未示)，以在第一传送辊筒22表面形成均匀热度。为了控制第一传送辊筒22的表面温度，在第一加热设备中还可设置可控的温度设定和监控装置。液态液晶材料20传送到第一传送辊筒22与第二传送辊筒25的接触缝隙，并被均匀地辊涂开。在本实施例中，液晶分配装置23可以为一个可往复移动的滴头，以将液态液晶材料20往复地滴注于基板10的表面上。
第二传送辊筒25用于传送放置于第二发料辊筒24中的子模光栅30，将子模光栅30复合在辊涂开的液态液晶材料20上。在本实施例中，第二传送辊筒25进一步对基板10、液态液晶材料20以及子模光栅30进行加热。为了实现第二传送辊筒25的加热功能，可在第二传送辊筒25中设置与第一传送辊筒22的第一加热设备一样的第二加热设备(图未示)。
然后，由电场生成装置26产生电场，以对液态液晶材料20中的液晶分子进行配向。在电场生成装置26对液晶分子进行配向的同时，固化装置27产生适当波长的辐射来固化液态液晶材料20，使得液态液晶材料20中的液晶分子保持一定的排列方向，由此形成图1所示的液晶双折射光栅。在本实施例中，电场生成装置26可以是一组连接高压电源的金属电极，并在金属电极之间形成所需的电场。电场配向是利用液晶分子具有极性的特征，对Δε＞0的液晶施加一个电场，液晶分子长轴将沿电场方向排列，此时，电场E0或者金属电极之间的电压Vth必须满足：
其中，d是金属电极之间的距离，kii是液晶分子的弹性常数，Δε是液晶分子的长轴与短轴之间的介电常数差。在本实施例中，固化装置27则可以为UV光源。
在固化装置27对液态液晶材料20进行固化后，第三传送辊筒28对液态液晶材料20固化后与基板10及子模光栅30形成的复合结构(液晶双折射光栅)进行冷却并传送到收料辊筒(图未示)，收料辊筒接收液晶双折射光栅，并将液晶双折射光栅成卷放置。
当然，本实施例的制造设备中的第一发料辊筒21和第二发料辊筒24也可用其他不同的发料平台代替，或连接到基板10和/或子模光栅30的连续生产设备，形成连续工作的作业***。收料辊筒也可用一收料平台代替，并且可将液晶双折射光栅传送至光栅切割设备(图未示)，形成连续工作的作业***。
此外，第一传送辊筒22、第二传送辊筒25以及第三传送辊筒28也可以由其他传送装置代替。在本实施例中，第一传送辊筒22、第二传送辊筒25以及第三传送辊筒28可设置速度设定及监控装置，由此控制各传送辊筒的转速。此外，第一传送辊筒22、第二传送辊筒25以及第三传送辊筒28还可进一步设置位置设定及监控装置，由此控制各传送辊筒之间的缝隙。
本发明进一步提供了一种液晶光学元件的制造方法。该制造方法可用于制造图1所示的液晶双折射光栅。如图3所示，在步骤91中，在基板10的表面分配液态液晶材料20。在步骤92中，将子模光栅30复合在液态液晶材料20上。随后，在步骤93中，产生电场，以对液态液晶材料20中的液晶分子进行配向。在步骤94中，在对液晶分子进行配向的同时，固化液态液晶材料20，使得液态液晶材料20中的液晶分子保持一定的排列方向，由此形成图1所示的液晶双折射光栅。
通过上述方式，在液晶光学元件的制造过程中，利用电场对液晶分子进行非接触式配向，可有效的消除摩擦法中因摩擦产生的粉尘和静电，提高了液晶光学元件的成品率及质量。
如本领域技术人员所理解的，本发明的制造设备及方法除了用于制造图1所示的液晶双折射光栅外，可以用于制造需要液晶配向的其他液晶光学元件。在其他液晶光学元件中，子模光栅30可由其他光学组件代替或省略，此时需对第二发料辊筒24、第二传送辊筒25及其他相应设备进行适当修改或省略。
在上述实施例中，仅对本发明进行了示范性描述，但是本领域技术人员在阅读本专利申请后可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下对本发明进行各种修改。
Claims (12)
1.一种液晶光学元件的制造设备，其特征在于，所述液晶光学元件的制造设备包括：
第一传送装置，用于传送基板；
液晶分配装置，用于向所述基板的表面分配液态液晶材料；
电场生成装置，用于产生电场，以对所述液态液晶材料中的液晶分子进行配向；
固化装置，用于在所述电场生成装置对所述液晶分子进行配向的同时固化所述液态液晶材料；以及
第二传送装置，用于传送子模光栅，所述第二传送装置在所述电场生成装置对所述液晶分子进行配向前将所述子模光栅复合在所述液态液晶材料上。
2.根据权利要求1所述的液晶光学元件的制造设备，其特征在于，所述第一传送装置为第一传送辊筒，所述第一传送辊筒进一步包括对所述基板及所述液态液晶材料进行加热的第一加热设备。
3.根据权利要求2所述的液晶光学元件的制造设备，其特征在于，所述第二传送装置为第二传送辊筒，所述第二传送辊筒进一步包括对所述基板、所述液态液晶材料以及所述子模光栅进行加热的第二加热设备。
4.根据权利要求3所述的液晶光学元件的制造设备，其特征在于，所述液晶光学元件的制造设备进一步包括第三传送装置，所述第三传送装置用于传送所述液态液晶材料固化后与所述基板及所述子模光栅形成的复合结构。
5.根据权利要求4所述的液晶光学元件的制造设备，其特征在于，所述第三传送装置为第三传送辊筒，所述第三传送辊筒进一步对所述复合结构进行冷却。
6.根据权利要求5所述的液晶光学元件的制造设备，其特征在于，所述液晶光学元件的制造设备进一步包括用于分别放置所述基板和所述子模光栅的第一发料辊筒和第二发料辊筒，以及用于接收所述复合结构的收料辊筒。
7.根据权利要求1所述的液晶光学元件的制造设备，其特征在于，所述固化装置为UV光源。
8.根据权利要求1所述的液晶光学元件的制造设备，其特征在于，所述液晶分配装置为可往复移动的滴头。
9.根据权利要求1所述的液晶光学元件的制造设备，其特征在于，所述电场生成装置为一组连接高压电源的金属电极。
10.一种液晶光学元件的制造方法，其特征在于，所述液晶光学元件的制造方法包括：
向一基板的表面分配液态液晶材料；
将子模光栅复合在所述液态液晶材料上；
产生电场，以对所述液态液晶材料中的液晶分子进行配向；
固化所述液态液晶材料。
11.根据权利要求10所述的液晶光学元件的制造方法，其特征在于，所述液晶光学元件的制造方法进一步包括在向所述基板的表面分配所述液态液晶材料之后对所述基板及所述液态液晶材料进行加热。
12.根据权利要求10所述的液晶光学元件的制造方法，其特征在于，所述液晶光学元件的制造方法进一步包括将所述子模光栅复合在所述液态液晶材料上之后对所述基板、所述液态液晶材料以及所述子模光栅进行加热。
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