一种光配向设备及方法
【专利摘要】本发明公开了一种光配向设备，包括照射机构，照射机构包括反射壳体，反射壳体包括椭球反射罩、两组反射镜单元，椭球反射罩的相对两边分别与两组反射镜单元上下拼接形成倒“V”型；配向光源，配向光源设置在椭球反射罩的焦点处；偏振机构设在配向光源下方，偏振机构包括两组布鲁斯特分光镜单元、两组二分之一波片单元，两组布鲁斯特分光镜单元连接呈倒“V”型并位于反射壳体内部，两组反射镜单元与两组布鲁斯特分光镜单元一一对应，每组二分之一波片单元水平设置，连接相互对应的反射镜单元与布鲁斯特分光镜单元。解决了直接用起偏器滤出自然光中的P偏振光导致大量反射损失的问题，有利于提高系统的能量利用率，有更高的照度和产率。
【专利说明】
_种光配向设备及方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种液晶技术领域，尤其涉及一种用于液晶基板的光配向设备及一种使用该光配向设备的光配向方法。
【背景技术】
[0002]在液晶显示器制造过程中，液晶配向技术是决定液晶显示器品质的关键技术之一。所谓的“光配向技术”即是使用线偏振光聚合反应的液晶定向技术。
[0003]在中国专利申请公开说明书CN103582843A中公开的线偏振照射偏光膜的技术方案中，其用紫外灯管发出紫外辐射，通过反射器收集能量，通过起偏器形成线偏振光照射在基板上。但是，直接用起偏器滤出自然光中的P偏振光，由于将S偏振光吸收或者反射、起偏器的透过率低导致损失P偏振光等原因，导致能量大量损失，偏振照射系统的能量利用率十分低下，且系统热负担大，有严重的散热问题。
【发明内容】
[0004]为克服上述缺点，本发明的目的在于提供一种能显著提高线偏振系统的光源辐射能量利用率的光配向设备。
[0005]为了达到以上目的，本发明采用的技术方案是:一种光配向设备，包括照射机构，照射机构包括反射壳体，反射壳体包括椭球反射罩、两组反射镜单元，椭球反射罩的相对两边分别与两组反射镜单元上下拼接形成倒“V”型；照射机构也包括设置在椭球反射罩焦点处的配向光源；照射机构还包括设在配向光源下方的偏振机构，偏振机构包括两组布鲁斯特分光镜单元、两组二分之一波片单元，两组布鲁斯特分光镜单元连接呈倒“V”型并位于反射壳体内部，两组反射镜单元与两组布鲁斯特分光镜单元一一对应，每组二分之一波片单元水平设置，连接相互对应的反射镜单元与布鲁斯特分光镜单元。通过两组布鲁斯特分光镜单元与两组二分之一波片单元的配合使用，对被反射的S偏振光进行了有效的转换利用，系统有更高的照度和产率。
[0006]本发明的进一步改进是，每组布鲁斯特分光镜单元由若干个布鲁斯特分光镜构成，若干个布鲁斯特分光镜沿前后方向直线拼接，每相邻的两个布鲁斯特分光镜的拼接边与布鲁斯特分光镜单元的较长两边不垂直；每组二分之一波片单元由若干个二分之一波片构成，若干个二分之一波片沿前后方向直线拼接，每相邻的两个二分之一波片的拼接边与二分之一波片单元的较长两边不垂直；每组反射镜单元由若干个反射镜构成，若干个反射镜沿前后方向直线拼接，每相邻的两个反射镜的拼接边与反射镜单元的较长两边不垂直。这样的嵌入式拼接能一定程度上改善系统能量积分的一致性差的问题。
[0007]优选地，每个布鲁斯特分光镜、反射镜、二分之一波片呈平行四边形，若干个二分之一波片外侧均设有补偿非拼接部分积分能量的均匀性补偿片。对拼接部分互相嵌入后非拼接部分的积分能量进行修整补偿，达到更好的整体能量的积分均匀性。
[0008]本发明的进一步改进是，每个布鲁斯特分光镜的内外侧面镀有增透膜。有利于增加透射光的强度，减少反射光的损失；一定程度上修正自然光入射到布鲁斯特分光镜上的入射角。
[0009]本发明的进一步改进是，照射机构下方设置有工件台，工件台的上方设有基板，基板位于照射机构的下方。工件台搬运、承载基板，并搭载基板水平移动进行扫描曝光。
[0010]优选地，照射机构可以设置不止一个，多个照射机构平行设置在工件台的上方。有利于提高系统对基板进行扫描曝光的工作效率。
[0011]本发明的进一步改进是，还包括PLC，其中一个反射镜背面设有能量监测传感器，工件台上端面设有绝对能量传感器，能量监测传感器与绝对能量传感器均与PLC连接。能量监测传感器设在反射镜背面，避免遮挡曝光光路，能量监测传感器和绝对能量传感器的配合使用，能有效监测配向光源的实际辐射能量。
[0012]本发明也提供光配向设备的配向方法，方法步骤包括:在PLC上输入目标剂量；PLC读取能量监测传感器信息；PLC根据目标剂量及能量监测传感器监测到的信息参数计算出工件台扫描速度；固定放置的照射机构内配向光源开启，配向光源发出的自然光经由椭球反射罩收集能量后照射在布鲁斯特分光镜单元上，自然光中P偏振光透过布鲁斯特分光镜单元照射到基板上，而自然光中的S偏振光反射到反射镜单元后射入二分之一波片单元上，透过二分之一波片单元后转变为P偏振光照射在基板上；基板搭载在工件台上以PLC计算出的扫描速度进行水平移动，固定放置的照射机构对基板开始进行扫描曝光。
[0013]本方法的进一步改进是，PLC定期利用绝对能量传感器读取当前照射面强度参数，更新能量监测传感器增益值，校正能量监测传感器示数，更新工件台的扫描速度。保证即使在汞灯生命周期后期时能量衰减，每块基板的曝光剂量一致。
【附图说明】
[0014]图1为本发明的主视图；
[0015]图2为本发明的俯视图；
[0016]图3为本发明中的每一个布鲁斯特分光镜的立体结构示意图；
[0017]图4为每个二分之一波片或每个布鲁斯特分光镜或每个反射镜为平行四边形时的拼接图；
[0018]图5为本发明中每组二分之一波片单元或每组布鲁斯特分光镜单元或每组反射镜单元拼接为平行四边形后的能量分布图；
[0019]图6为本发明中每个二分之一波片为平行四边形时且设置有均匀补偿片的位置示意图；
[0020]图7为本发明中每组二分之一波片单元拼接为平行四边形时设置均匀补偿片补偿后的积分能量分布图；
[0021]图8为本发明绝对能量传感器定期标定和校正能量监测传感器的流程框图；
[0022]图9为本发明光配向设备配向过程中的扫描曝光流程框图。
【具体实施方式】
[0023]下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
[0024]参见附图1及附图2所示，本实施例中的一种光配向设备，包括照射机构8，照射机构8包括反射壳体，反射壳体包括椭球反射罩1、两组反射镜单元4，椭球反射罩I的相对两边分别与两组反射镜单元4上下拼接形成倒“V”型；光配向设备也包括设置在椭球反射罩I的焦点处的配向光源2，配向光源2可选择汞灯等光源；还包括偏振机构，偏振机构设在配向光源2下方，包括两组布鲁斯特分光镜单元3、两组二分之一波片单元5，两组布鲁斯特分光镜单元3连接呈倒“V”型并位于反射壳体内部，两组反射镜单元4与两组布鲁斯特分光镜单元3 —一对应，每组二分之一波片单元5水平设置，连接相互对应的反射镜单元4与布鲁斯特分光镜单元3。
[0025]参见附图1中虚线所示的光线传播的大致过程，照射机构8的结构原理为:配向光源2发出的自然光经由椭球反射罩I收集能量后照射在布鲁斯特分光镜单元3上，配向光源2设在椭球反射罩I焦点处，两组布鲁斯特分光镜单元3倒“V”型的角度设置，需满足入射到布鲁斯特分光镜单元3上的自然光入射角为布鲁斯特角，则自然光中P偏振光将会透过布鲁斯特分光镜单元3继续照射到基板6上，同时S偏振光将会被反射到反射镜单元4上，经反射镜单元4反射到二分之一波片单元5上，由于二分之一波片单元5的特性，S偏振光在穿过二分之一波片单元5后会被转变为P偏振光继续照射在基板6上。此照射机构8的设置将S偏振光回收再利用，使得在使用同样功率的配向光源2时本发明较现有技术有更高的照度。
[0026]由于现有技术中基板6的尺寸很大，而本发明中的布鲁斯特分光镜单元3、反射镜单元4及二分之一单元5 —次性加工到这么大的尺寸很有难度，需要进行拼接。若两镜片拼接边与单元较长边垂直，在每两片之间拼接的接缝处会存在明显的能量一致性差的问题，影响曝光后的积分能量均匀性。所以，设置每组布鲁斯特分光镜单元3由若干个沿前后方向直线拼接的布鲁斯特分光镜3a构成，每相邻的两个布鲁斯特分光镜3a的拼接边与布鲁斯特分光镜单元3的较长两边不垂直；每组二分之一波片单元5由若干个沿前后方向直线拼接的二分之一波片5a构成，每相邻的两个二分之一波片5a的拼接边与二分之一波片单元5的较长两边不垂直；每组反射镜单元4由若干个沿前后方向直线拼接的反射镜4a构成，每相邻的两个反射镜4a的拼接边与反射镜单元4的较长两边不垂直。每组二分之一波片单元5或每组布鲁斯特分光镜单元3或每组反射镜4单元可以拼接为实施例中的平行四边形，也可以拼接为梯形、三角形等。
[0027]优选地，如图4所示，每个布鲁斯特分光镜3a、反射镜4a、二分之一波片5a呈平行四边形。但是，如图5所示，互相嵌入的拼接部分积分能量与非拼接部分积分能量的差异会导致整体的积分均匀性大幅降低。为了解决这一情况，如图6所示，在若干个二分之一波片5a外侧均设有补偿非拼接部分积分能量的均匀性补偿片9，对拼接部分互相嵌入后的积分能量分布进行修正补偿，如图7所示，显而易见，设置均匀性补偿片9后系统的积分能量均匀分布达到了更好的积分均匀性。
[0028]如图3所示，每个布鲁斯特分光镜3a的内外侧面镀有增透膜3al，增透膜3al的设置可大大增加透射光的强度，减少反射光的强度，而改变增透膜3al的厚度，可以定向改变完全增透的单色光的波长，使系统增透光波长有可选择性，也可一定程度上提高增透的单色光入射到布鲁斯特分光镜单元3上的入射角为布鲁斯特角的准确性，而避免调整两组布鲁斯特分光镜单元3形成的“V”形的角度带来的工艺繁杂问题。
[0029]如图2所示，固定设置的照射机构8下方设置有工件台7，工件台7上设有基板6，基板6位于照射机构8的上方。工件台搬运、承载基板6，搭载基板6进行扫描曝光。照射机构8也可以设置不止一个，多个照射机构8平行设置在工件台7上方，有利于提高系统对基板6进行扫描曝光的工作效率。
[0030]光配向设备还包括PLC，如图1所示，其中一个反射镜4a的背面设有能量监测传感器10，工件台7上端面设有绝对能量传感器11，能量监测传感器10、绝对能量传感器11均与PLC连接。其中，能量监测传感器10设在反射镜4a的背面，避免了遮挡曝光光路。现有技术中，配向光源2有一定的生命周期，在这周期内其辐射能量会持续衰减，能量监测传感器10可以从反射镜4a背面泄露的能量监测到辐射能量的衰减情况。定期使用设在工件台7端面上的绝对能量传感器11能检测到下方基板6被照射的实际辐射能量情况，绝对能量传感器11根据监测到的实际示数计算能量监测传感器10的增益值，增益值为绝对能量传感器11读数/能量传感器10读数，从而对能量监测传感器10的示数进行标定与校正，有效监测配向光源2的实际辐射能量，修正每一次的工件台7的扫描速度，进一步保证即使在配向光源2的寿命后期，系统依然能够保证每一片基板6的曝光剂量是一致的。
[0031]如图8所示的本发明绝对能量传感器11定期标定和校正能量监测传感器10的流程框图，及图9所示的本发明光配向设备的配向过程中的曝光流程框图，本发明也提供一种光配向设备的光配向方法，包括如下步骤:在PLC上输入目标剂量，然后PLC读取能量监测传感器10信息，PLC根据目标剂量及能量监测传感器10监测到的信息参数计算出工件台7的扫描速度，固定放置的照射机构8内配向光源2开启，配向光源2发出的自然光经由椭球反射罩I收集能量后照射在布鲁斯特分光镜单元3上，自然光中P偏振光透过布鲁斯特分光镜单元3照射到基板6上，而自然光中的S偏振光反射到反射镜单元4后射入二分之一波片单元5上，S偏振光透过二分之一波片单元5后转变为P偏振光照射在基板6上。基板6搭载在工件台7上以PLC计算出的扫描速度进行水平移动，固定放置的照射机构8开始对基板6进行扫描曝光。PLC定期利用绝对能量传感器11校正能量监测传感器10示数，更新工件台7扫描速度。
[0032]以上实施方式只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所做的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。
【主权项】
1.一种光配向设备，包括照射机构(8)，其特征在于:所述照射机构(8)包括 反射壳体，所述反射壳体包括椭球反射罩(I)、两组反射镜单元(4)，所述椭球反射罩(I)的相对两边分别与两组反射镜单元(4)上下拼接形成倒“V”型； 配向光源(2)，所述配向光源(2)设置在椭球反射罩(I)的焦点处； 偏振机构，所述偏振机构设在配向光源(2)下方，所述偏振机构包括两组布鲁斯特分光镜单元(3)、两组二分之一波片单元(5)，所述两组布鲁斯特分光镜单元(3)连接呈倒“V”型并位于反射壳体内部，所述两组反射镜单元(4)与两组布鲁斯特分光镜单元(3) —一对应，每组二分之一波片单元(5)水平设置，连接相互对应的反射镜单元(4)与布鲁斯特分光镜单兀⑶。2.根据权利要求1所述的光配向设备，其特征在于:所述每组布鲁斯特分光镜单元(3)由若干个布鲁斯特分光镜(3a)构成，若干个所述布鲁斯特分光镜(3a)沿前后方向直线拼接，所述每相邻的两个布鲁斯特分光镜(3a)的拼接边与布鲁斯特分光镜单元(3)的较长两边不垂直； 所述每组二分之一波片单元(5)由若干个二分之一波片(5a)构成，若干个所述二分之一波片(5a)沿前后方向直线拼接，所述每相邻的两个二分之一波片(5a)的拼接边与二分之一波片单元(5)的较长两边不垂直； 所述每组反射镜单元(4)由若干个反射镜(4a)构成，若干个所述反射镜(4a)沿前后方向直线拼接，所述每相邻的两个反射镜(4a)的拼接边与反射镜单元(4)的较长两边不垂直。3.根据权利要求2所述的光配向设备，其特征在于:所述每个布鲁斯特分光镜(3a)、反射镜(4a)、二分之一波片(5a)呈平行四边形，若干个所述二分之一波片(5a)外侧均设有补偿非拼接部分积分能量的均匀性补偿片(9)。4.根据权利要求2所述的光配向设备，其特征在于:每个所述布鲁斯特分光镜(3a)的内外侧面镀有增透膜(3al)。5.根据权利要求1-4中任一项所述的光配向设备，其特征在于:所述照射机构(8)下方设置有工件台(7)，所述工件台(7)的上方设有基板￠)，所述基板(6)位于照射机构(8)的下方。6.根据权利要求5所述的光配向设备，其特征在于:所述照射机构(8)设置至少两个，并平行设置在工件台(7)的上方。7.根据权利要求5所述的光配向设备，其特征在于:还包括PLC，其中一个所述反射镜(4a)的背面设有能量监测传感器(10)，所述工件台(7)上端面设有绝对能量传感器(11)，所述能量监测传感器(10)、绝对能量传感器(11)均与PLC连接。8.一种光配向方法，其特征在于:包括如下步骤: a.在PLC上输入目标剂量； b.PLC读取能量监测传感器(10)信息； c.PLC根据目标剂量及能量监测传感器(10)监测到的信息参数计算出工件台(7)扫描速度； d.固定放置的照射机构(8)内配向光源(2)开启，配向光源(2)发出的自然光经由椭球反射罩(I)收集能量后照射在布鲁斯特分光镜单元(3)上，自然光中P偏振光透过布鲁斯特分光镜单元(3)照射到基板(6)上；而自然光中的S偏振光反射到反射单元(4)后射入二分之一波片单元(5)上，透过二分之一波片单元(5)后转变为P偏振光照射在基板(6)上; e.基板(6)搭载在工件台(7)上以PLC计算出的扫描速度进行水平移动，固定放置的照射机构(8)开始对基板(6)进行扫描曝光。9.根据权利要求8所述的光配向方法，其特征在于:所述PLC定期利用绝对能量传感器(11)读取当前照射面强度参数，更新能量监测传感器(10)增益值，校正能量监测传感器(10)示数，更新工件台(7)扫描速度。
【文档编号】G02F1/1337GK106033161SQ201510067422
【公开日】2016年10月19日
【申请日】2015年2月9日
【发明人】曹昌智
【申请人】苏州优维毕光电科技有限公司