CN109212837B - 一种光配向装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种光配向装置及方法，该装置包括至少一组照明单元，每组所述照明单元包括两个相对基板对称设置的光源，每组所述照明单元中两个光源同时入射至基板的同一区域，至少有一组所述照明单元中光源的照明区域覆盖所述基板的上表面。本发明通过设置至少一组照明单元，每组所述照明单元包括两个相对所述基板对称设置的光源，可以在大尺寸的配向膜上产生期望的配向，以较小的设备成本实现大尺寸配向膜的光配向，且直接实现大尺寸光配向照明，不必进行图形拼接，从而提升光配向性能及产率。

Description

一种光配向装置及方法
技术领域
本发明涉及液晶面板取向处理技术领域，具体涉及一种光配向装置及方法。
背景技术
近年来，有关液晶面板的取向膜或视场角补偿薄膜的取向层等的取向处理，采用通过向取向膜照射特定波长的偏振光来进行取向的，成为光取向的技术。
本文将设有通过上述光进行取向的取向膜或取向层的薄膜，统称为光取向膜。光取向膜随着液晶面板的大型化而大型化，并且向光取向膜照射偏振光的偏振光照射装置也随之大型化。
在上述光取向膜中，例如视场角补偿薄膜为带状且长的工件，取向处理后切断为期望的长度使用。最近随着面板尺寸变大，有了宽度为1500mm的薄膜。
近年来，为了对这种带状且长的光取向膜进行光取向，现有技术中提出了将棒状灯10和线栅偏振元件20组合的偏振光照射装置，如图1所示。
但采用光源加光栅形式的光配向方法，有以下不足：
1)其偏振光的偏振性局限于偏振线栅的性能，线栅制造难度大，成本高；
2)光源加光栅产生偏振光的方法，降低了光能利用率；
3)光源加光栅产生偏振光的方法，大量光能在光栅附近转化为热能，导致该部分发热量巨大；
图2所示为紫外光源的光配向装置，表示具有将紫外激光通过扩束和整形，投射到取向膜上进行光取向的设备，从紫外激光光源30发出的紫外光通过扩束器40扩大，并经过整形设备，将偏振光均匀投射至配向膜基板50上。
目前大世代的基板(6G以上)尺寸较宽，达到1米以上，要覆盖如此大的视场，通常采用两种方案：一是采用大尺寸透镜或柱面镜，但是光学加工难度和成本较大；二是采用多视场进行拼接，该方法引入相应的拼接误差及测校难度。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的问题，提供了一种以较小的设备成本实现大尺寸偏振光照明的光配向装置及方法。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种光配向装置，包括至少一组照明单元，每组所述照明单元包括两个相对基板对称设置的光源，每组所述照明单元中两个光源同时入射至基板的同一区域，至少有一组所述照明单元中光源的照明区域覆盖所述基板的上表面。
进一步的，所述光源相对所述基板倾斜设置。
进一步的，每组所述照明单元包括第一子照明单元和第二子照明单元，第一子照明单元和/或第二子照明单元的光源可以是激光光源或白光光源。
进一步的，还包括光学整形单元。
进一步的，所述光学整形单元可以包括扩束准直透镜。
进一步的，所述光学整形单元可以包括偏振模块。
进一步的，所述光源的投射至基板上的配向光束的宽度L、倾斜入射角度θ和基板的宽度W之间满足关系：W＝L/sinθ。
进一步的，所述照明单元设有两组，分别为第一照明单元和第二照明单元，所述第一照明单元与所述第二照明单元光束的倾斜入射角度不同。
进一步的，所述第一照明单元中第一光源和/或所述第二照明单元中第二光源投射至基板上的配向光束的宽度L、倾斜入射角度θ和基板的宽度W之间满足关系：W＝L/sinθ。
本发明还提供一种光配向方法，使用至少一组照明单元对称照射基底待配向区域，且至少一组所述照明单元在所述基底待配向区的照射能量的总和分布均匀。
进一步的，每组所述照明单元的子照明单元可以是激光照明单元和/或白光照明单元。
进一步的，所述照明单元发出的光束经过光学整形后照射至所述基底。
进一步的，所述光学整形可以是扩束准直整形和/或偏振态整形。
进一步的，所述照明单元设有一组，投射至基板上的配向光束的宽度L、倾斜入射角度θ和基板的宽度W之间满足关系：W＝L/sinθ。
进一步的，所述照明单元设有两组，分别为第一照明单元和第二照明单元，所述第一照明单元中位于所述第二照明单元的两侧，所述第一照明单元中第一光源进行准直扩束和偏振处理后投射至基板上的配向光束的宽度L、倾斜入射角度θ和基板的宽度W之间满足关系：W＝L/sinθ。
本发明提供的光配向装置及方法，该装置包括基板和至少一组照明单元，每组所述照明单元包括两个相对所述基板对称设置的光源，每组所述照明单元中两个光源同时入射至基板的同一区域，至少有一组所述照明单元中光源的照明区域覆盖所述基板的上表面。本发明通过设置至少一组照明单元，每组所述照明单元包括两个相对所述基板对称设置的光源，可以在大尺寸的配向膜上产生期望的配向，以较小的设备成本实现大尺寸配向膜的光配向，且直接实现大尺寸光配向照明，不必进行图形拼接，从而提升光配向性能及产率。
附图说明
图1是现有技术中棒状灯和线栅偏振元件组合的偏振光照射装置的结构示意图；
图2是现有技术中采用紫外光源的光配向装置的结构示意图；
图3是本发明实施例1中光配向装置的结构示意图；
图4是本发明实施例1中两个对称设置的光源照射至基板上的光强叠加示意图；
图5是本发明实施例2中光配向装置的结构示意图。
图1-2中所示：10、棒状灯；20、线栅偏振元件；30、光源；40、扩束镜；50、配向膜基板；
图3-5中所示：100、照明单元；100a、第一照明单元；100b、第二照明单元；101、光源；101a、第一光源；101b、第二光源；102、偏振单元；103、扩束准直整形单元；104、配向光束；200、基板。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作详细描述
实施例1
如图3所示，本发明提供了一种光配向装置，包括基板200和至少一组照明单元100，每组所述照明单元100可以包括激光光源，也可以包括白光光源，本实例以激光光源为例叙述。包括两个相对所述基板200对称设置的光源101，即第一子照明单元和第二子照明单元，第一子照明单元和/或第二子照明单元的光源可以是激光光源或白光光源。每组所述照明单元100中的两个光源101同时入射至基板200的同一区域，至少有一组所述照明单元100中光源101的照明区域覆盖所述基板200的上表面。具体的，所述光源101相对所述基板200倾斜设置，即光源101发出的光束以一定角度投射至基板200上，且至少有一组照明单元101中光源101的照明区域覆盖基板200的整个上表面，可以以较小的设备成本实现大尺寸配向膜的光配向，不必进行图形拼接，从而提升光配向性能及产率。需要说明的是，由于光源101倾斜照明，会导致视场均匀性问题，即离光源的近端光强大，远端光强弱，为此采用两个光源101进行对称的倾斜照明，以此弥补照明均匀性问题，如图4所示。采用白光光源与激光光源时，上述配置均适用于两者，不再赘述。
优选的，所述光配向装置还包括光学整形单元，可以包括偏振单元102，具体的，所述光源101与所述基板200之间设有偏振单元102，本实施例中，所述偏振单元102与所述光源101共轴，光源101发出的光束经过偏振单元102整形后产生优质偏振光。所述白光光源由于其发出光束为白光，需要添加偏振单元102对其发出的白光光束进行起偏。所述光源为激光光源时，激光光源发出的激光脉冲本身具有偏振态的属性，可以不需要偏振单元102，也可以增加偏振单元102对激光脉冲做进一步优化，且同一组照明单元100中的光源101的偏振方向相同。
优选的，所述光学整形单元可以包括扩束准直透镜103，具体的，所述光源101与所述基板200之间还设有扩束准直透镜103，本实施例中，所述扩束准直透镜103与所述光源101共轴，用于对光源101发出的光束进行准直扩束。
本实施例中，所述照明单元100设有一组，该照明单元100中光源101的照明区域覆盖所述基板200的上表面，如图3所示，所述光源101的投射至基板200上的配向光束104的宽度L、倾斜入射角度θ和基板200的宽度W之间满足关系：W＝L/sinθ。
本实施例中的光配向装置的配光方法，具体为：首先在基板200上方设置一组照明单元100，在该照明单元100中设置两个相对所述基板200倾斜对称布置的光源101，调节该组照明单元100中光源101的倾斜角度使其照明区域覆盖所述基板200的上表面，同时，在光源101后依次同轴设置扩束准直透镜103和偏振单元102，光源101经过扩束准直透镜103进行准直扩束后投射至偏振单元102上进行偏振处理，且投射至基板200上的配向光束104的宽度L、倾斜入射角度θ和基板200的宽度W之间满足关系：W＝L/sinθ，从而可以实现大尺寸光配向照明，不必进行图形拼接。
实施例2
如图5所示，与实施例1不同的是，本实施例中所述照明单元100设有两组，分别为第一照明单元100a和第二照明单元100b，第一照明单元100a和/或第二照明单元100b的光源可以是激光光源或白光光源，且所述第一照明单元100a与所述第二照明单元100b光束的倾斜入射角度不同。具体的，所述第一照明单元100a位于所述第二照明单元100b的两侧，即第一照明单元100a中的两个第一光源101a分设于第二照明单元100b的两侧，第二照明单元100b中两个第二光源101b均位于两个第一光源101a之间，本实施例中，第二照明单元100b中两个第二光源101b的照明区域为基板200上表面中心，而两个第一光源101a的照明区域覆盖基板200的上表面，即所述第一光源101a投射至基板200上的配向光束104的宽度L、倾斜入射角度θ和基板200的宽度W之间满足关系：W＝L/sinθ。
本实施例中的光配向装置对应的配光方法，使用至少一组照明单元100对称照射基底200待配向区域，且至少一组所述照明单元100在所述基底200待配向区的照射能量的总和分布均匀。优选的，每组所述照明单元100的子照明单元可以是激光照明单元和/或白光照明单元。所述照明单元100发出的光束经过光学整形后照射至所述基底200。具体为：首先在基板200上方设置两组照明单元100，分别为第一照明单元100a和第二照明单元100b，且将第一照明单元100a安装于第二照明单元100b的两侧，调整第一照明单元100a中两个第一光源101a的倾斜角度，使其照明区域覆盖所述基板200的上表面，同时，调节第二照明单元100b中两个第二光源101b的倾斜角度，使其照明区域位于所述基板200上表面的中心，两个第一光源101a投射至基板200上的配向光束104的宽度L、倾斜入射角度θ和基板200的宽度W之间满足关系：W＝L/sinθ，从而可以实现大尺寸光配向照明，不必进行图形拼接。
当然，照明单元100的数量不限于一组或两组，可以根据实际需要设置多组，每组照明单元100中的两个光源101相对基板200对称设置，且保证其中一组光源101的照明区域覆盖基板100的上表面即可，以实现较好的照明均匀性。且所述多个照明单元可以根据实际需要配置为白光光源的照明单元或激光光源的照明单元。
综上所述，本发明提供的光配向装置及方法相比以下几方面优势：
一是偏振光性能更好，因为现有技术中采用光源加线栅产生偏振光的照明形式，其提供的偏振光质量受限于线栅，目前最高也只能做到50:1的消光比，且制造成本高。而本发明中，采用的光源101的偏振性能可轻松达到200:1的消光比，提高了光配向性能并降低了设备成本。
二是照明能量利用率更高，因为现有技术中采用光源加线栅的照明设备中，线栅档光部分会造成照明能量的浪费，而本发明中，光源101不需要线栅，所以照明能量几乎全部被利用，这也从另一方面提高了产率。
三是发热量更小，因为现有技术中采用光源加线栅照明形式中，其光源能量大部分在线栅处转化为热能。而本发明中采用的光源101，由于照明能量几乎全部被利用，这也从另一方面解决了光配向照明设备发热量大，散热困难的问题。
四是适用于大尺寸基板光配向照明，可以采用较小宽度的激光光源组合实现大尺寸配向照明，加工难度低，成本低，无拼接误差，测校难度低。
虽然说明书中对本发明的实施方式进行了说明，但这些实施方式只是作为提示，不应限定本发明的保护范围。在不脱离本发明宗旨的范围内进行各种省略、置换和变更均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (14)

1.一种光配向装置，其特征在于，包括至少一组照明单元，每组所述照明单元包括两个相对基板对称设置的光源，每组所述照明单元中两个光源同时入射至基板的同一区域，至少有一组所述照明单元中光源的照明区域覆盖所述基板的上表面；所述照明单元设有两组，分别为第一照明单元和第二照明单元，所述第一照明单元与所述第二照明单元光束的倾斜入射角度不同；所述第二照明单元中光源的照明区域为所述基板上表面中心。
2.根据权利要求1所述的光配向装置，其特征在于，所述光源相对所述基板倾斜设置。
3.根据权利要求1所述的光配向装置，其特征在于，每组所述照明单元包括第一子照明单元和第二子照明单元，第一子照明单元和/或第二子照明单元的光源可以是激光光源或白光光源。
4.根据权利要求3所述的光配向装置，其特征在于，还包括光学整形单元。
5.根据权利要求4所述的光配向装置，其特征在于，所述光学整形单元可以包括扩束准直透镜。
6.根据权利要求4所述的光配向装置，其特征在于，所述光学整形单元可以包括偏振模块。
7.根据权利要求2所述的光配向装置，其特征在于，所述光源的投射至基板上的配向光束的宽度L、倾斜入射角度θ和基板的宽度W之间满足关系：W=L/sinθ。
8.根据权利要求1所述的光配向装置，其特征在于，所述第一照明单元中第一光源和/或所述第二照明单元中第二光源投射至基板上的配向光束的宽度L、倾斜入射角度θ和基板的宽度W之间满足关系：W=L/sinθ。
9.一种光配向方法，其特征在于，用于光配向装置，所述光配向装置包括至少一组照明单元，每组所述照明单元包括两个相对基板对称设置的光源；所述光配向方法包括：使用每组所述照明单元中两个光源同时入射至基板的同一区域，至少有一组所述照明单元中光源的照明区域覆盖所述基板的上表面；且至少一组所述照明单元在所述基板待配向区的照射能量的总和分布均匀；控制不同组的所述照明单元光束的倾斜入射角度不同；至少有一组所述照明单元中光源的照明区域为所述基板待配向区域上表面中心。
10.根据权利要求9所述的光配向方法，其特征在于，每组所述照明单元的子照明单元可以是激光照明单元和/或白光照明单元。
11.根据权利要求9所述的光配向方法，其特征在于，所述照明单元发出的光束经过光学整形后照射至所述基板。
12.根据权利要求11所述的光配向方法，其特征在于，所述光学整形可以是扩束准直整形和/或偏振态整形。
13.根据权利要求9所述的光配向方法，其特征在于，至少有一组所述照明单元，投射至基板上的配向光束的宽度L、倾斜入射角度θ和基板的宽度W之间满足关系：W=L/sinθ。
14.根据权利要求9所述的光配向方法，其特征在于，所述照明单元设有两组，分别为第一照明单元和第二照明单元，所述第一照明单元位于所述第二照明单元的两侧，所述第一照明单元中第一光源进行准直扩束和偏振处理后投射至基板上的配向光束的宽度L、倾斜入射角度θ和基板的宽度W之间满足关系：W=L/sinθ。
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