CN112904621B - 一种液晶显示三畴配向层的光配向光路*** - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种液晶显示三畴配向层的光配向光路***。包括：光源模组，用于提供入射方向不同的三组三畴配向光源；掩膜版模组，掩膜版模组包括掩膜版，掩膜版包括透光区、非透光区；装载平台，用于装载待配向基板；待配向基板包括三组不同配向角的配向区；配向角与三畴配向光源的入射方向相对应；掩膜版设置于装载平台与光源模组之间，且掩膜版的透光区在待配向基板的投影位于同一个显示像素中间的配向区；其中，在维持掩膜版与待配向基板相对位置保持不变的情况下，光源模组提供的三组三畴配向光源在同一时间透过掩膜版的透光区且投射到不同组别的配向区。本发明可以解决在三畴光配向过程中掩膜版的对位误差问题以及减少曝光次数增加产能。

Description

一种液晶显示三畴配向层的光配向光路***

技术领域

本发明涉及光配向领域，特别涉及一种液晶显示三畴配向层的光配向光路***。

背景技术

人类获取外界信息70％来自视觉，随着科学技术的发展，显示器成了信息传递以及人机交流的重要工具。当代显示技术中发展最成熟，市场占有率最高的当属薄膜晶体管液晶显示(Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display，TFT-LCD)。TFT-LCD工作原理是在电场作用下，内部液晶分子会发生排列上的变化，这种现象称之为电光效应。液晶分子结构的变化从而影响通过其的光线变化，继而通过偏光片的作用可以表现为明暗的变化，再配合彩色滤光片(Color Filter，CF)，人们就可以实现通过对电场的控制最终控制光线的灰度和亮度变化，从而达到显示图像的目的。在TFT-LCD器件中，为了提高响应速度，需要液晶分子在电极界面处整齐排列并形成一定的预倾角，因此在生产过程中需要对TFT基板和CF基板表面的配向膜进行配向作业。目前的配向技术分为摩擦配向和光配向，其中光配向技术主要是使用紫外光对光敏感度高、稳定性好的配向材料进行光照配向。相比于摩擦配向技术，光配向技术具有非接触、无污染、无静电、可实现多畴配向等优点，因此得到广泛的应用。

现有的三畴光配向技术采用接触曝光或接近曝光，需要三次对位并进行三次曝光，一方面对位存在误差，可能造成相邻配向区重叠多次配向或者相背离而存在未配向区域，另一方面进行三次曝光而增加工序时间，减低产能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种液晶显示三畴配向层的光配向光路***，旨在解决在三畴光配向过程中掩膜版的对位误差问题以及减少曝光次数增加产能。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种液晶显示三畴配向层的光配向光路***，包括：

光源模组，用于提供入射方向不同的三组三畴配向光源；

掩膜版模组，掩膜版模组包括掩膜版，掩膜版包括透光区、非透光区；

装载平台，用于装载待配向基板；待配向基板包括三组不同配向角的配向区；配向角与三畴配向光源的入射方向相对应；

每个掩膜版的透光区对应待配向基板的一个显示像素，每个显示像素包括三个不同配向角的配向区；掩膜版设置于装载平台与光源模组之间，且掩膜版的透光区在待配向基板的投影位于同一个显示像素中间的配向区；其中，在维持掩膜版与待配向基板相对位置保持不变的情况下，光源模组提供的三组三畴配向光源在同一时间透过掩膜版的透光区且投射到不同组别的配向区；

三组三畴配向光源的入射方向分别以第一入射角θ₁、第二入射角θ₂和第三入射角θ₃入射，所述第一入射角θ₁、所述第二入射角θ₂和所述第三入射角θ₃为入射方向与待配向基板法线的夹角，且有θ₂＝-θ₁，θ₃＝0；

掩膜版与位于装载平台上的待配向基板的距离为第一距离d；

位于同一个显示像素中的三个配向区的配向宽度均为第一宽度p，位于同一个显示像素中相邻的两个配向区之间的间隙均为第一间隙q；其中，若位于同一个显示像素中相邻的两个配向区重叠，则所述第一间隙q＜0；

所述第一入射角θ₁、第二入射角θ₂、第三入射角θ₃、第一距离d、第一宽度p以及第一间隙q具有d＝(p+q)×|cotθ₁|的关系。

在本发明一实施例中，控制所述掩膜版模组，使第一距离d保持不变；控制所述光源模组，调整第一入射角θ₁和第二入射角θ₂使三组三畴配向光源投射到不同组别的配向区。

在本发明一实施例中，控制所述光源模组，使第一入射角θ₁和第二入射角θ₂保持不变；控制所述掩膜版模组，调整第一距离d使三组三畴配向光源投射到不同组别的配向区。

在本发明一实施例中，所述显示像素包括的三个配向区为等大的矩形，且配向区和透光区大小相同。

在本发明一实施例中，多个显示像素构成一列像素组，一列所述像素组分为左配向区组、中配向区组以及右配向区组，且所述左配向区组、中配向区组、右配向区组以及透光区为等宽矩形。

在本发明一实施例中，在所述光源模组对所述待配向基板进行配向时，光源模组是同时产生入射方向不同的三组三畴配向光源以对所述待配向基板进行配向。

在本发明一实施例中，所述光源模组包括：初始光源灯、折射镜以及反射镜；

所述初始光源灯发出的初始光源通过所述折射镜以及所述反射镜，分为入射方向不同的三组三畴光配向光源。

在本发明一实施例中，所述掩膜版模组包括：

升降机构，所述升降机构用于通过运输所述掩膜版，改变所述掩膜版与所述待配向基板的距离。

相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：

1、本发明通过将掩膜版设置于装载平台与光源模组之间，且掩膜版的透光区在待配向基板的投影位于同一个显示像素中间的配向区。通过将透光区设置在同一个显示像素中间配向区的正上方，保证透光区可以同时对三个不同配向角的配向区进行配向，提高配向效率。

2、本发明在维持掩膜版与待配向基板相对位置保持不变的情况下，光源模组提供的三组三畴配向光源在同一时间透过掩膜版的透光区且投射到不同组别的配向区。有以下优点：一、在配向过程中始终保持维持掩膜版模组与待配向基板相对位置保持不变，相对于现有技术不需要调整掩膜版进行对位，从而避免了因为对位误差造成配向区的部分位置会被不同方向的光源重复配向或者配向区的部分位置得不到配向。二、三组三畴配向光源在同一时间透过掩膜版模组的透光区且投射到不同组别的配向区。这样可以一次曝光同时对三组不同配向角的配向区进行配向，相较于现有技术减少了曝光次数，从而增加生产效率。

综上，本发明不仅解决了三畴光配向过程中对位问题，保证了配向的精准度，也可以提高配向效率。

附图说明

图1是本发明一具体实施例提供的一种液晶显示三畴配向层的光配向光路***的结构示意图；

图2是本发明一具体实施例提供的第一具体情况的配向光路示意图；

图3是本发明一具体实施例提供的第二具体情况的配向光路示意图；

图4是本发明一具体实施例提供的第三具体情况的配向光路示意图；

图5是本发明一具体实施例提供的配向区、矩形显示区域与透光区的关系示意图；

图6是本发明一具体实施例提供的配向区、不规则形状显示区域与透光区的关系示意图；

图7是本发明一具体实施例提供的像素组与透光区的关系示意图；

图8是本发明一具体实施例提供的一个光源形成三组不同方向光路的原理图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的技术方案进行具体说明。

本发明公开了一种液晶显示三畴配向层的光配向光路***，本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进技术细节实现。特别需要指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本发明。本发明的方法及应用已经通过较佳实施例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的方法和应用进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本发明技术。

液晶显示器在生产过程中对液晶进行配向是使显示屏更好成像的重要步骤。光配向技术具有非接触、无污染、无静电灯有点，广泛应用于液晶显示屏的配向作业中。现有常用的三畴光配向技术包括：移动掩膜版，使掩膜版的透光区对准第一组配向角的配向区，非透光区对准其它两组配向角的配向区，以此进行第一组配向角的配向区的配向。移动掩膜版，使掩膜版的透光区对准第二组配向角的配向区，非透光区对准其它两组配向角的配向区，以此进行第二组配向角的配向区的配向。移动掩膜版，使掩膜版的透光区对准第三组配向角的配向区，非透光区对准其它两组配向角的配向区，以此进行第三组配向角的配向区的配向。这样的三畴光配向技术需要三次移动掩膜版，意味着需要进行三次对位，并进行三次曝光，一方面对位存在误差，可能造成相邻两个配向区重叠多次配向或者相背离而存在未配向区域，另一方面进行三次曝光而增加工序时间(若采用三台曝光时间则增加设备成本投入)，减低产能。

因此，本发明实施例提供了一种三畴配向光路***，如图1所示，包括：

光源模组101，用于提供入射方向不同的三组三畴配向光源；

掩膜版模组102，掩膜版模组102包括掩膜版，掩膜版包括透光区、非透光区；

装载平台103，用于装载待配向基板104；待配向基板104包括三组不同配向角的配向区；配向角与三畴配向光源的入射方向相对应；每个透光区对应待配向基板104的一个显示像素，每个显示像素包括三个不同配向角的配向区；掩膜版设置于装载平台103与光源模组101之间，且掩膜版的透光区在待配向基板104的投影位于同一个显示像素中间的配向区；

其中，在维持掩膜版与待配向基板104相对位置保持不变的情况下，光源模组101提供的三组三畴配向光源在同一时间透过掩膜版的透光区且投射到不同组别的配向区；

三组三畴配向光源的入射方向分别以第一入射角θ₁、第二入射角θ₂和第三入射角θ₃入射，第一入射角θ₁、第二入射角θ₂和第三入射角θ₃为入射方向与待配向基板104法线的夹角，且有θ₂＝-θ₁，θ₃＝0；

掩膜版与位于装载平台103上的待配向基板104的距离为第一距离d；

位于同一个显示像素中的三个配向区的配向宽度均为第一宽度p，位于同一个显示像素中相邻的两个配向区之间的间隙均为第一间隙q；其中，若位于同一个显示像素中相邻的两个配向区重叠，则第一间隙q＜0；

第一入射角θ₁、第二入射角θ₂、第三入射角θ₃、第一距离d、第一宽度p以及第一间隙q具有d＝(p+q)×|cotθ₁|的关系。

需要说明的是，图1中，三组不同方向的箭头为入射方向不同的三组三畴配向光源。待配向基板104一般为液晶基板。待配向基板104有多个显示像素，每个显示像素均有三个不同配向角的配向区。各个显示像素中三个不同配向角的配向区组成三组不同配向角的配向区。同一组配向区为拥有相同配向角的配向区的组合。

此外，每一个配向区的配向宽度都相等，且配向宽度为显示像素中的配向区在待配向基板104正视面上的投影长度。配向基板的正视面为垂直于显示像素中间配向区的中心线的面。图2、图3以及图4均为待配向基板104的正视面的光路图。同一个显示像素中，相邻两个配向区之间的间隙可以为电极。

可选的，在一具体实施例中，当同一个显示像素中的相邻两个配向区之间的间隙为0时，进行配向时的光路如图2所示，图2中201为掩膜版，202为同一个显示像素的三个配向区。则第一入射角θ₁、第二入射角θ₂、第一距离d、第一宽度p以及第一间隙q具有d＝p×|cotθ₁|的关系。

可选的，在一具体实施例中，当同一个显示像素中的相邻两个配向区之间的间隙大于0，即q＞0时，进行配向时的光路如图3所示，图3中301为掩膜版，302为同一个显示像素的三个配向区。则第一入射角θ₁、第二入射角θ₂、第一距离d、第一宽度p以及第一间隙q具有d＝(p+q)×|cotθ₁|的关系。

可选的，在一具体实施例中，当同一个显示像素中的相邻两个配向区之间的间隙小于0，即q＜0时，进行配向时的光路如图4所示，图4中401为掩膜版，402为同一个显示像素的三个配向区。则第一入射角θ₁、第二入射角θ₂、第一距离d、第一宽度p以及第一间隙q具有d＝(p+q)×|cotθ₁|的关系。

可选的，在一具体实施例中，控制掩膜版模组102，使第一距离d保持不变；控制光源模组101，调整第一入射角θ₁和第二入射角θ₂使三组三畴配向光源投射到不同组别的配向区。

需要说明的是，通过调整第一入射角θ₁和第二入射角θ₂进而三组三畴配向光源投射到不同组别的配向区，避免移动掩膜版导致透光区无法与同一个像素中间配向区对齐，导致配向效果变差。

可选的，在一具体实施例中，控制光源模组101，使第一入射角θ₁和第二入射角θ₂保持不变；控制掩膜版模组102，调整第一距离d使三组三畴配向光源投射到不同组别的配向区。

需要说明的是，调整第一距离d使三组三畴配向光源投射到不同组别的配向区。可以在装载待配向基板104时，同时移动掩膜版并调整第一距离d，有效的节省了总的配向时间。

值得一提的是，本发明实施例可以通过改变入射角或者掩膜版到待配向基板104的距离，从而适应对各种基板，对各种基板进行与其对应的光配向。

可选的，显示像素包括的三个配向区为等大的矩形，且配向区和透光区大小相同。

需要说明的是，配向区中含有显示区，配向区中显示区域可以为比配向区小的不规则形状，也可以为与配向区等大的矩形，显示区域的形状与边界均不会超出配向区。其中，显示区域为透过滤光片显示三原色，用以成像的区域。

可选的，在一具体实施例中，如图5所示，显示像素501包括的三个配向区为等大的矩形，透光区502为与配向区大小相同的矩形。图5中显示区域与配向区大小相同，即整个配向区都是显示区。图5为了简化并方便理解，两个相邻配向区之间的间隙未示出，不对本发明进行限定。

可选的，在一具体实施例中，如图6所示，显示像素601包括的三个配向区为等大的矩形，透光区602为与配向区大小相同的矩形。图6中显示区域是配向区中的不规则形状和矩形，显示区域大小和边界均不超过配向区，即配向区中的部分区域为显示区域。图6为了简化并方便理解，两个相邻配向区之间的间隙未示出，不对本发明进行限定。

可选的，多个显示像素构成一列像素组，一列像素组分为左配向区组、中配向区组以及右配向区组，且左配向区组、中配向区组、右配向区组以及透光区为等宽矩形。

可选的，在一具体实施例中，如图7所示，多个显示像素构成一列像素组701，像素组701中含有左配向区组、中配向区组和右配向区组，且左、中、右三个显示区域大小均为小于左、中、右配向区组。透光区702为与左、中、右三个配向区组等宽的矩形。图7中的各个显示像素中可能存在间隙，两个相邻配向区组之间也可能存在间隙，为了方便理解图7均未示出，不对本发明进行限定。

在实际应用过程中，显示像素多以图7所示进行排列，一般一个透光区会对一列显示像素进行配向。

需要说明的是，在显示像素中，可以透过背光呈现三原色的显示区域小于或等于配向区。对整个配向区进行配向可以保证整个显示区域同时进行配向。

可选的，在光源模组101对待配向基板104进行配向时，光源模组101是同时产生入射方向不同的三组三畴配向光源以对待配向基板104进行配向。

需要说明的是，同时产生三组三畴配向光源的目的在于，只进行一次曝光，完成整个待配向基板104的配向。这样可以减少配向时间，提高配向效率。

可选的，在一具体实施例中，如图8所示，光源模组101包括：初始光源灯801、折射镜802以及反射镜803；

初始光源灯801发出的初始光源通过折射镜802以及反射镜803，分为入射方向不同的三组三畴光配向光源。

需要说明的是，本发明中光源模组101可以直接采用三个不同方向的光源，也可以采用一个光源经过折射与反射形成三个不同方向的光源，采用一个光源的目的在于减少光源模组101中光源的设置，简化***构造，避免由于采用不同的光源，光源的参数存在误差导致配向效果变差。

可选的，在一具体实施例中，掩膜版模组102包括：

升降机构，升降机构用于通过运输掩膜版，改变掩膜版与待配向基板104的距离。

可选的，该***还包括：偏光片。

偏光片，用于将三畴光配向光源转化为偏振光。偏振光用于调整配向膜的排列方向。

可选的，三畴光配向光源为200-400nm的紫外光源。

本发明实施例通过将掩膜版设置于装载平台103与光源模组101之间，且掩膜版的透光区在待配向基板104的投影位于同一个显示像素中间的配向区。通过将透光区设置在同一个显示像素中间配向区的正上方，保证透光区可以同时对三个不同配向角的配向区进行配向，提高配向效率。本发明实施例在维持掩膜版与待配向基板104相对位置保持不变的情况下，光源模组101提供的三组三畴配向光源在同一时间透过掩膜版的透光区且投射到不同组别的配向区。有以下优点：一、在配向过程中始终保持维持掩膜版模组102与待配向基板104相对位置保持不变，相对于现有技术不需要调整掩膜版进行对位，从而避免了因为对位误差造成配向区的部分位置会被不同方向的光源重复配向或者配向区的部分位置得不到配向。二、三组三畴配向光源在同一时间透过掩膜版模组102的透光区且投射到不同组别的配向区。这样可以一次曝光同时对三组不同配向角的配向区进行配向，相较于现有技术减少了曝光次数，从而增加生产效率。综上，本发明实施例不仅解决了三畴光配向过程中对位问题，保证了配向的精准度，也可以提高配向效率。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于***实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

Claims (4)

1.一种液晶显示三畴配向层的光配向光路***，其特征在于，包括：

光源模组，用于提供入射方向不同的三组三畴配向光源；

掩膜版模组，掩膜版模组包括掩膜版，掩膜版包括透光区、非透光区；

装载平台，用于装载待配向基板；待配向基板包括三组不同配向角的配向区；配向角与三畴配向光源的入射方向相对应；

每个掩膜版的透光区对应待配向基板的一个显示像素，每个显示像素包括三个不同配向角的配向区；掩膜版设置于装载平台与光源模组之间，且掩膜版的透光区在待配向基板的投影位于同一个显示像素中间的配向区；其中，在维持掩膜版与待配向基板相对位置保持不变的情况下，光源模组提供的三组三畴配向光源在同一时间透过掩膜版的透光区且投射到不同组别的配向区；

三组三畴配向光源的入射方向分别以第一入射角θ₁、第二入射角θ₂和第三入射角θ₃入射，所述第一入射角θ₁、所述第二入射角θ₂和所述第三入射角θ₃为入射方向与待配向基板法线的夹角，且有θ₂＝-θ₁，θ₃＝0；

掩膜版与位于装载平台上的待配向基板的距离为第一距离d；

位于同一个显示像素中的三个配向区的配向宽度均为第一宽度p，位于同一个显示像素中相邻的两个配向区之间的间隙均为第一间隙q；其中，若位于同一个显示像素中相邻的两个配向区重叠，则所述第一间隙q＜0；

所述第一入射角θ₁、第二入射角θ₂、第三入射角θ₃、第一距离d、第一宽度p以及第一间隙q具有d＝(p+q)×|cotθ₁|的关系；

控制所述掩膜版模组，使第一距离d保持不变；控制所述光源模组，调整第一入射角θ₁和第二入射角θ₂使三组三畴配向光源投射到不同组别的配向区；

控制所述光源模组，使第一入射角θ₁和第二入射角θ₂保持不变；控制所述掩膜版模组，调整第一距离d使三组三畴配向光源投射到不同组别的配向区；

所述显示像素包括的三个配向区为等大的矩形，且配向区和透光区大小相同；

多个显示像素构成一列像素组，一列所述像素组分为左配向区组、中配向区组以及右配向区组，且所述左配向区组、中配向区组、右配向区组以及透光区为等宽矩形。

2.根据权利要求1所述的一种液晶显示三畴配向层的光配向光路***，其特征在于，在所述光源模组对所述待配向基板进行配向时，光源模组是同时产生入射方向不同的三组三畴配向光源以对所述待配向基板进行配向。

3.根据权利要求1所述的一种液晶显示三畴配向层的光配向光路***，其特征在于，所述光源模组包括：初始光源灯、折射镜以及反射镜；

所述初始光源灯发出的初始光源通过所述折射镜以及所述反射镜，分为入射方向不同的三组三畴光配向光源。

4.根据权利要求1所述的一种液晶显示三畴配向层的光配向光路***，其特征在于，所述掩膜版模组包括：

升降机构，所述升降机构用于通过运输所述掩膜版，改变所述掩膜版与所述待配向基板的距离。