CN107329327B - 光配向装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种光配向装置，包括：配向光源，用于提供配向过程所用的光源；线偏振光栅，用于将所述配向光源提供的光源形成配向过程所需要的偏振光；承载基台，用于放置待配向的基板；散热夹层，位于所述承载基台内，用于对所述承载基台与所述待配向的基板进行冷却。在使用本发明提供的光配向装置配向过程中，待配向的基板及承载基台的热量将通过散热夹层置换带走，起到冷却作用，从而有效的预防断链小分子挥发到光配向装置的光学器件上发生氧化反应或者化学吸附，进而提升光配向装置的寿命和稳定性。

Description

光配向装置
技术领域
本发明涉及光配向技术领域，且特别涉及一种光配向装置。
背景技术
随着显示技术的发展，光配向技术在当前液晶显示器制造行业(尤其指IPS&FFS等面内转换技术的液晶显示器)已经逐渐普及，由于通过光配向技术得到的液晶显示器存在对比度高、画质好、良率高、运营方便的特点，而受到众多液晶显示器企业的重视与开发应用。具体的，光配向技术是利用线性偏振的紫外光照射在具有感光剂的高分子聚合物配向膜上，使得高分子聚合物具有配向能力，此方法是一种非接触的液晶定向技术，克服了摩擦取向的缺点。
目前，利用高分子聚合物配向膜实现光配向的反应机理主要有三种：一是光致合成，常见的是光阻剂，即利用不饱和键进行光二聚反应；二是光致裂解，常见的是聚酰亚胺类结构；三是光致异构，常见的是含有偶氮基团的结构，即不饱和键的顺式反式结构转化，最终使得高分子聚合物产生表面的各向异性。其中，光致裂解类型即分解型光配向技术由于材料性质稳定，工艺及环境要求简单，设备对应容易，目前得到广泛应用。
现有技术的分解型技术光配向技术中存在的问题主要为：在配向过程中，为了保持光源的均匀性以及光的利用率，待配向的基板与光源之间的距离通常会设置在较小的范围内，而高功率的光源将会产生极高的热量，通过辐射和光传导方式使周围的器件也具有非常高的温度。待形成配向膜的高分子聚合物被分解后，周围的高温环境将使部分被分解的小分子挥发并集聚到光配向装置的光学器件上，长期的生产积累，使小分子在光学器件上发生氧化反应及化学吸附，从而使光配向装置的光学器件如滤波片产生污渍及导致线偏振光栅的微观结构膜层发生裂化，最终导致光配向装置的光学器件性能下降(如光透过率下降以及消光比下降)。
发明内容
本发明的目的在于提供一种光配向装置，以解决现有光配向过程中由于高温导致光配向装置的光学器件性能下降的问题。
本发明提供一种光配向装置，包括：配向光源，用于提供配向过程所用的光源；线偏振光栅，用于将所述配向光源提供的光源形成配向过程所需要的偏振光；承载基台，用于放置待配向的基板；散热夹层，位于所述承载基台内，用于对所述承载基台与所述待配向的基板进行冷却。
在本发明的一个实施例中，上述散热夹层包括处于流动状态的冷却流体，所述冷却流体从所述散热夹层的入口端流向所述散热夹层的出口端。
在本发明的一个实施例中，位于上述散热夹层内部的所述冷却流体的温度范围为15℃～45℃。
在本发明的一个实施例中，上述冷却流体包括去离子水、工艺冷却水、有机冷却液或者高压压缩气体。
在本发明的一个实施例中，上述高压压缩气体包括干冰或者液氮。
在本发明的一个实施例中，上述承载基台包括载片层，所述散热夹层位于所述载片层背离所述线偏振光栅的一侧。
在本发明的一个实施例中，上述载片层与所述冷却流体直接接触；所述载片层的朝向所述冷却流体的一侧设置有上散热片，且所述上散热片位于所述冷却流体内。
在本发明的一个实施例中，上述上散热片为楔形散热片叶片型散热片。
在本发明的一个实施例中，上述冷却流体密封在所述散热夹层内；上述载片层上设置有上散热片，所述散热夹层的朝向所述载片层的一侧设置有下散热片，所述下散热片与所述上散热片相互接触。
在本发明的一个实施例中，上述上散热片与上述下散热片均为楔形散热片，且所述上散热片与所述下散热片的楔形截面相配合接触。
在本发明的一个实施例中，上述上散热片与下散热片的材质包括金属或者金属合金。
在本发明的一个实施例中，上述上散热片与下散热片的的材质包括铝，铜或者不锈钢。
在本发明的一个实施例中，上述承载基台还包括承重层，所述散热夹层位于所述载片层与所述承重层之间。
在本发明的一个实施例中，上述承载基台还包括导热片，所述导热片位于所述载片层与所述散热夹层之间。
在本发明的一个实施例中，上述承载基台还包括防静电涂层，所述防静电涂层形成于所述载片层的背离所述散热夹层的一侧。
在本发明的一个实施例中，上述防静电涂层的材质包括特氟龙。
在本发明的一个实施例中，上述载片层的材质包括金属或者金属合金。
在本发明的一个实施例中，上述散热夹层为蛇形管结构，或者上述散热夹层为平板夹层式结构。
与现有技术相比，本发明所提供的技术方案具有以下优点：本发明提供一种光配向装置，包括：配向光源，用于提供配向过程所用的光源；线偏振光栅，用于将所述配向光源提供的光源形成配向过程所需要的偏振光；承载基台，用于放置待配向的基板；散热夹层，位于所述承载基台内，用于对所述承载基台与所述待配向的基板进行冷却。在使用本发明提供的光配向装置配向过程中，待配向的基板及承载基台的热量将通过散热夹层置换带走，起到冷却作用，从而有效的预防断链小分子挥发到光配向装置的光学器件上使其发生氧化反应或者化学吸附，进而提升光配向装置的寿命和稳定性。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1是本发明一实施例提供的光配向装置的结构示意图；
图2是图1所示光配向装置的承载基台的俯视图；
图3是图1所示光配向装置的处于支撑状态的承载基台的截面图；
图4是图1所示光配向装置的处于支撑状态的承载基台的截面图；
图5是本发明另一实施例提供的承载基台的示意图；
图6是本发明又一实施例提供的承载基台的示意图；
图7是本发明又一实施例提供的光配向装置的承载基台示意图；
图8是本发明又一实施例提供的光配向装置的散热夹层示意图；
图9是本发明再一实施例提供的光配向装置的散热夹层示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
首先，本发明提供一种光配向装置，图1是本发明一实施例提供的光配向装置的结构示意图，图2是图1所示光配向装置的承载基台的俯视图，图3是图1所示光配向装置的处于支撑状态的承载基台的截面图，图4是图1所示光配向装置的处于支撑状态的承载基台的截面图，其中图1所示的光配向装置放置有待配向基板并处于曝光状态。
具体的，如图1、2、3、4所示，本实施例提供的光配向装置，包括：配向光源03，用于提供配向过程所用的光源，线偏振光栅02，配向光源03提供的光源经过线偏振光栅02后形成配向过程所需要的偏振光，以及承载基台01，用于放置待配向的基板04，待配向的基板04在其表面涂有配向液，所述配向液例如可以为聚酰亚胺或者聚酰胺酸，在经过特定波长的紫外光线照射后，与偏光方向相同的聚合物发生断链分解，形成具有预设角度的配向膜。进一步的，承载基台01内部设置有散热夹层2，承载基台01与放置于承载基台01上面的待配向的基板04的热量可以通过散热夹层2快速传导出去，达到冷却效果。
具体的，本实施例提供的配向光源03包括灯源31，用于放出紫外光，另外，为了使灯源31产生的光线能够集中起来，最大限度的照射到待配向的基板04上，配向光源03还包括反射罩33，反射罩33的形状例如为半圆形，这样灯源31产生的光线在到达半圆形反射罩33时，都向着半圆形反射罩33的开口方向射出，照射到待配向的基板04上，提高光线利用率。在光线出射的方向上，配向光源03内还设置有滤波片32，用以过滤掉对配向不产生作用的其它波段的紫外光。
在对配向液的曝光过程中，为了提高光源的利用率并保持光源的均匀性，本发明实施例提供的光配向装置通常会将承载基台01与光学器件(如线偏振光栅02和滤波片32)之间的距离d设置在较小的范围内，例如可以设置在10cm-20cm的范围内。但是，由于高功率的光源会产生极高的热量，并通过辐射和光传导方式使周围的器件，如承载基台与待配向的基板也具有非常高的温度。配向液内的高分子在曝光过程中被分解后，光源的持续影响，以及周围的高温环境将使一部分被分解的小分子挥发，并集聚到光配向装置的线偏振光栅和滤波片等光学器件上，经过长期的生产积累，集聚到光配向装置的线偏振光栅和滤波片等光学器件上的该部分小分子会发生氧化反应及化学吸附，从而使滤波片的膜层产生污渍及导致线偏振光栅微观结构膜层发生裂化，最终导致该光学器件性能下降，如光透过率下降以及消光比下降。为了克服上述缺陷，本发明实施例在承载基台内部设置有散热夹层，承载基台与放置于承载基台上面的待配向的基板的热量可以通过散热夹层快速传导出去，达到冷却效果，以减少或消除光配向工艺中有机小分子的挥发量，进而减少或消除有机小分子对线偏振光栅和滤波片等光学器件带来的污染及损害，延长线偏振光栅和滤波片等光学器件的寿命，提升光配向装置的光学器件稳定性。
在本发明的一个实施中，例如，在散热夹层2内填充有处于流动状态的冷却流体21，冷却流体21从散热夹层2的入口端201流向散热夹层2的出口端202，冷却流体21在散热夹层2中以一定的速率进行单向流动，可以通过控制冷却流体21在散热夹层2内的流速与容量的方式，控制散热夹层2的温度，使其处于温度恒定状态。例如，冷却流体21的具体流速可以根据承载基台的温度进行调整，进而控制冷却流体的温度，以保证冷却效果。
一般情况下，待配向的基板在接受曝光时，灯源正下方的温度会在80℃-130℃之间，温度较高，容易导致微量断链小分子挥发。较佳的，例如可以通过设定进入入口端的冷却流体的温度以及冷却流体在散热夹层内的流动速率，控制冷却流体的温度，使其处于15℃-45℃的范围内，进而可以将待配向的基板的表面的温度控制在20℃～30℃之间，减少或者消除有机小分子的挥发。
在本发明的一个实施例中，冷却流体例如可以为去离子水、工艺冷却水、有机冷却液或者高压压缩气体中的任何一种，其中，高压压缩气体例如可以为干冰或者液氮。
关于承载基台的具体结构，请继续参考图1、2、3、4所示，承载基台01包括用于放置待配向的基板04的载片层1，散热夹层2位于载片层1背离线偏振光栅02的一侧，并与载片层1直接接触。进一步的，承载基台01还包括支撑柱11与真空槽12，进一步的，支撑柱11包括实体支撑柱110与真空支撑柱120，承载基台01上还设置有用于收纳实体支撑柱110与真空支撑柱120的收纳槽，实体支撑柱110与真空支撑柱120可以在收纳槽中自由上升或下降。其中，实体支撑柱110的作用为在对待配向的基板04在进行交换片时，进行支撑作用，也即，在将配向好的待配向的基板04换为下一片还未配向的待配向的基板04时，只使用实体支撑柱110进行支撑，且此时该实体支撑柱110处于支撑状态，真空支撑柱120收缩进承载基台01的收纳槽内，以方便机械手的取放。真空支撑柱120的作用为在待配向的基板04上升或者下降时，避免待配向的基板04发生偏移。真空槽12的作用在于当支撑柱11收缩进收纳槽、待配向的基板04贴附在载片层1上后，防止承载基台01移动过程中导致待配向的基板04移位。
具体配向过程中，先根据配向液的材料，选择合适的所需光源的照度、滤波片与线偏振光栅，以便得到具有预设角度的配向膜，再将已经涂布了配向液的待配向的基板放在承载基台的载片层上，通过承载基台的移动与支撑柱将待配向的基板传送到曝光区域。
图5是本发明另一实施例提供的承载基台的示意图，在本实施例提供的光配向装置中，承载基台中散热夹层的具体结构如图5所示，承载基台包括载片层1与散热夹层2，在散热夹层2内填充有处于流动状态的冷却流体21，冷却流体21从散热夹层2的入口端201流向散热夹层2的出口端202，并在散热夹层2中以一定的速率进行单向流动，可以通过控制冷却流体21在散热夹层2内的流速与容量的方式，控制散热夹层2的温度，使其处于温度恒定状态。其中，载片层1的下侧与冷却流体21直接接触，或者说散热夹层2例如为一上面开口的容器，载片层1直接覆盖在该散热夹层的开口上，与冷却流体直接接触。进一步的，载片层1的朝向冷却流体的一侧上设置有上散热片13，上散热片13例如可以和载片层1一体成型，当载片层1与散热夹层2固定在一起时，上散热片13位于冷却流体21内，加大了载片层1与冷却流体21的接触面积，加快了将载片层1上的热量传递到冷却流体21的速度，通过处于流动状态的冷却流体21将热量置换到散热夹层的外部，以达到快速降温的作用。
进一步的，上散热片13例如可以为楔形散热片或者叶片型散热片，增大上散热片13与冷却流体的接触面积。冷却流体从散热夹层的入口端流向散热夹层的出口端，一直处于流动状态，可以保持相对的恒定温度，上散热片与冷却流体间存在温差，热传导方向由上散热片朝冷却流体传递，并经冷却流体置换到承载基台的外部，到达降温目的。
在本实施例中，载片层的材质可以包括任何易传热的固态物件，较为优选的可以是以铝、铜、不锈钢或铸铁等为主要基体的金属材质或者金属合金，以加速热量的传导。同时，上散热片的材质可以包括任何易传热的固态物件，较为优选的例如可以是以铝、铜或者不锈钢等为主要基体的金属材质或者金属合金。
进一步的，还可以在载片层的表面涂覆有如特氟龙或其他相关的防静电涂层，防静电涂层形成于载片层的背离散热夹层的一侧，避免承载基台上的静电对待配向的基板上的金属走线等造成静电伤害。
在本实施例中，载片层与散热夹层的冷却流体之间无间隔，可以直接将热量传导到冷却流体内，并经该冷却流体置换到承载基台的外部，实现对承载基台及位于承载基台上的待配向的基板的冷却效果，避免由于承载基台、待配向的基板及其周边环境的温度过高，造成的有机小分子的大量挥发，可以减少或消除光配向工艺中配向液有机小分子的挥发量，进而减少或消除有机小分子对线偏振光栅和滤波片等光学器件带来的污染及损害，延长线偏振光栅和滤波片等光学器件的寿命，提升光配向装置的光学器件稳定性。
图6是本发明又一实施例提供的承载基台的示意图，本实施例提供的光配向装置与图5提供的光配向装置的结构类似，不同点在于，该光配向装置的承载基台还包括承重层3，散热夹层位于载片层与承重层3之间。承重层3内设置有基台固定装置，可以增加承载基台的稳定性。
图7是本发明又一实施例提供的光配向装置的承载基台示意图，在本实施例提供的光配向装置中，承载基台中散热夹层的具体结构如图7所示，承载基台包括载片层1、散热夹层2与承重层3，散热夹层2位于载片层1与散热夹层2之间，其中散热夹层2为一密封结构，其内填充有处于流动状态的冷却流体21，冷却流体21从散热夹层2的入口端201流向散热夹层2的出口端202，并在散热夹层2中以一定的速率进行单向流动，可以通过控制冷却流体21在散热夹层2内的流速与容量的方式，控制散热夹层2的温度，使其处于温度恒定状态。
进一步的，载片层1的朝向散热夹层2的一侧上设置有上散热片13，上散热片13例如可以和载片层1一体成型，散热夹层2的朝向载片层1的一侧上设置有下散热片23，下散热片23例如可以和散热夹层2的外壳一体成型。当载片层1与散热夹层2固定在一起时，下散热片23与上散热片13相互接触，用于将上散热片13上的热量传导到散热夹层2内。
在本实施例中，上散热片13与下散热片23例如可以均为楔形散热片，且上散热片13与下散热片23的楔形截面相配合接触，增大了上散热片13与下散热片23的接触面积，加快将载片层1上的热量传递到冷却流体21的速度，通过处于流动状态的冷却流体21将热量置换到散热夹层的外部，以达到快速降温的作用。
在本实施例中，载片层的材质可以包括任何易传热的固态物件，较为优选的可以是以铝、铜、不锈钢或铸铁等为主要基体的金属材质或者金属合金，以加速热量的传导。同时，上散热片与下散热片的材质可以包括任何易传热的固态物件，较为优选的例如可以是以铝、铜或者不锈钢等为主要基体的金属材质或者金属合金。
进一步的，还可以在载片层的表面涂覆有如特氟龙或其他相关的防静电涂层，防静电涂层形成于载片层的背离散热夹层的一侧，避免承载基台上的静电对待配向的基板上的金属走线等造成静电伤害。
进一步的，还可以在承载基台上设置导热片(图中未示出)，该导热片例如位于载片层与散热夹层之间，以加快曝光高温区的热量向散热夹层的传导速度。
在本实施例中，载片层可以通过相互配合接触的上散热片与下散热片将热量传导到冷却流体内，并经该冷却流体置换到承载基台的外部，实现对承载基台及位于承载基台上的待配向的基板的冷却效果，避免由于承载基台、待配向的基板及其周边环境的温度过高，造成的有机小分子的大量挥发，可以减少或消除光配向工艺中配向液有机小分子的挥发量，进而减少或消除有机小分子对线偏振光栅和滤波片等光学器件带来的污染及损害，延长线偏振光栅和滤波片等光学器件的寿命，提升光配向装置的光学器件稳定性。
图8是本发明又一实施例提供的光配向装置的散热夹层示意图，图9是本发明再一实施例提供的光配向装置的散热夹层示意图，如图8、9所示，本发明实施例提供的光配向装置中，散热夹层2的结构可以设计成蛇形管或者平板夹层式，并在该蛇形管或者平板夹层内填充有处于流动状态的冷却流体，冷却流体从散热夹层的入口端流向散热夹层的出口端，以一定的速率进行单向流动，可以通过控制冷却流体在散热夹层内的流速与容量的方式，控制散热夹层的温度，使其处于温度恒定状态，也可以根据承载基台的温度调整冷却流体的流速，进而调整散热夹层的温度。
当然，在其他实施方式中，散热夹层的结构可以为在此基础上进行的其他变形设计，或者，散热夹层的结构也可以为单层或多层夹板式，亦或者是多种结构的综合，同行业人员可以进行简单的结构调整，但其本质并未脱离本发明所描述方案，也是本发明所保护的方案。
本发明提供的光配向装置，可以将承载基台的热量传导到散热夹层内，并经该散热夹层置换到承载基台的外部，实现对承载基台及位于承载基台上的待配向的基板的冷却效果，避免由于承载基台、待配向的基板及其周边环境的温度过高，造成的有机小分子的大量挥发，可以减少或消除光配向工艺中配向液有机小分子的挥发量，进而减少或消除有机小分子对线偏振光栅和滤波片等光学器件带来的污染及损害，延长线偏振光栅和滤波片等光学器件的寿命，提升光配向装置的光学器件稳定性。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (13)

1.一种光配向装置，其特征在于，包括：
配向光源，用于提供配向过程所用的光源；
线偏振光栅，用于将所述配向光源提供的光源形成配向过程所需要的偏振光；
承载基台，用于放置待配向的基板；所述待配向的基板表面涂有配向液，所述配向液在经过所述偏振光照射后，与所述偏振光的偏光方向相同的聚合物发生断链分解，形成具有预设角度的配向膜；所述承载基台( 01) 还包括支撑柱( 11) 与真空槽( 12) ，支撑柱(11) 包括实体支撑柱( 110) 与真空支撑柱( 120) ，承载基台( 01) 上还设置有用于收纳实体支撑柱( 110) 与真空支撑柱( 120) 的收纳槽，实体支撑柱( 110) 与真空支撑柱(120) 可以在收纳槽中自由上升或下降；
散热夹层，位于所述承载基台内，用于对所述承载基台与所述待配向的基板进行冷却；
所述承载基台还包括载片层，所述散热夹层位于所述载片层背离所述线偏振光栅的一侧；
所述散热夹层包括处于流动状态的冷却流体，所述冷却流体从所述散热夹层的入口端流向所述散热夹层的出口端；
所述载片层与所述冷却流体直接接触；所述载片层的朝向所述冷却流体的一侧设置有上散热片，且所述上散热片位于所述冷却流体内；
所述散热夹层用于将所述基板的表面的温度控制在20℃～30℃之间；
所述承载基台与所述线偏振光栅之间的距离设置在10cm-20cm的范围内；
所述冷却流体密封在所述散热夹层内；
所述散热夹层的朝向所述载片层的一侧设置有下散热片，所述下散热片与所述上散热片相互接触；
所述上散热片与所述下散热片均为楔形散热片，且所述上散热片与所述下散热片的楔形截面相配合接触。
2.如权利要求1所述光配向装置，位于所述散热夹层内部的所述冷却流体的温度范围为15℃-45℃。
3.如权利要求1所述光配向装置，所述冷却流体包括去离子水、工艺冷却水、有机冷却液或者高压压缩气体。
4.如权利要求3所述光配向装置，所述高压压缩气体包括干冰或者液氮。
5.如权利要求1所述光配向装置，所述上散热片为楔形散热片或者叶片型散热片。
6.如权利要求1或5所述光配向装置，所述上散热片与所述下散热片的材质包括金属或者金属合金。
7.如权利要求6所述光配向装置，所述上散热片与所述下散热片的材质包括铝，铜或者不锈钢。
8.如权利要求1所述光配向装置，所述承载基台还包括承重层，所述散热夹层位于所述载片层与所述承重层之间。
9.如权利要求1所述光配向装置，所述承载基台还包括导热片，所述导热片位于所述载片层与所述散热夹层之间。
10.如权利要求1所述光配向装置，所述承载基台还包括防静电涂层，所述防静电涂层形成于所述载片层的背离所述散热夹层的一侧。
11.如权利要求10所述光配向装置，所述防静电涂层的材质包括特氟龙。
12.如权利要求1所述光配向装置，所述载片层的材质包括金属或者金属合金。
13.如权利要求1所述光配向装置，所述散热夹层为蛇形管结构，或者平板夹层式结构。
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