液晶基板玻璃厚度的測量方法

【中玻網(wǎng)】厚度是液晶基板玻璃生產(chǎn)過程中一項重要的品質指標，隨著液晶基板玻璃尺寸越來越大，生產(chǎn)節(jié)拍要求越來越短，傳統(tǒng)的手動式測量已不能滿足生產(chǎn)需求。本文主要研究了接觸式和非接觸式傳感器的在線自動測厚儀，分析使用經(jīng)驗和優(yōu)缺點。

　　目前，能支持在線自動測厚的傳感器主要有兩種：接觸式與非接觸式。接觸式傳感器，在整個測量過程中，與基板玻璃表面接觸。

　　接觸式測厚儀的核心是一對位移傳感器，相對放置，夾持住基板玻璃。在標定后，計算兩個傳感器的測量值之和，即可得出基板玻璃的厚度，如圖1所示。缺點是：基板玻璃與傳感器探頭之間有相對滑動，易造成基板玻璃表面劃傷。另外，傳感器探頭也有一定的磨損，需要經(jīng)常重新標定并定期更換探頭。圖2是磨損的探頭在顯微鏡下的照片，圖3為接觸式測厚方式測厚數(shù)據(jù)與離線數(shù)據(jù)的對比圖。觀察圖3可知，接觸式測厚方式與離線手動測量結果基本是一致的，能準確反映基板玻璃的厚度分布，更適合應用于基板玻璃翹曲、機械振動非常大的生產(chǎn)線中，能容忍一定的產(chǎn)品劃傷及磨損的領域，例如在線檢驗環(huán)節(jié)。

　　圖1接觸式位移傳感器測厚原理

　　圖2磨損的探頭

　　圖3接觸式測厚方式測厚數(shù)據(jù)與離線數(shù)據(jù)的對比圖

　　非接觸式測厚方式目前主要有激光三角法和干涉法兩種。（1）激光三角法，原理是：由激光射出一道與基板玻璃表面成一定角度的光線，該光線在基板玻璃第1表面形成一道反射光和一道折射光，折射光在基板玻璃的第二表面形成一道反射光，測量兩個表面反射光之間的距離差，加入基板玻璃折射率參數(shù)，即可計算出基板玻璃的厚度。優(yōu)勢在于非接觸測量，無磨損，激光頭壽命長。然而，實際生產(chǎn)過程中，在線的基板玻璃受各種因素影響，難以避免地產(chǎn)生抖動、翹曲等變化，這些變化使得基板玻璃表面與入射激光的角度不再穩(wěn)定，測量精度受到了很大影響。實測的結果如圖4所示。

　　圖4激光三角法測厚數(shù)據(jù)與離線數(shù)據(jù)的對比圖

　�。�2）干涉法。此種檢驗方式主要依靠從光源發(fā)出的寬波長光帶到達傳感器內部的參考反射面與玻璃后表面后進行反射，而這兩個反射光是相互干涉的。通過分光器對干涉光的每個波長實施分光后，就能夠得出波長的強度分布。分析這個強度分布，就可以得到玻璃基板的厚度。其與玻璃無接觸，可以避免劃傷工件，傳感器也可以長期使用。其精度非常高，但隨之而來的是量程的減少以及抗干擾能力的降低。實際測試后發(fā)現(xiàn)，玻璃基板的擺動、翹曲、設備震動等干擾因素，對精度的影響非常大，不能滿足要求，因此并未采用。

　　目前，無論是非接觸式還是接觸式測厚方式，都有各自的優(yōu)缺點。對于在線自動測厚來說，實際應用的結論是：（1）接觸式測量傳感器，可以較好地滿足各項要求，缺點是對玻璃基板表面的劃傷及維護不便；（2）未來提升基板玻璃利用率后，非品質區(qū)面積將大為減少；（3）接觸式測厚面臨被淘汰的命運。非接觸式測厚，如能較好地解決玻璃基板翹曲和擺動對精度的影響，將有更好的應用空間。

　　理想的在線測厚方式，應兼具上述方式的各項優(yōu)點，如：精度高、響應快、無損傷、維護容易、成本低廉等。然而，目前的技術水平尚未達到。對于接觸式測厚來講，問題在于其傳感器探頭的磨損嚴重，且對玻璃基板表面造成的劃傷。未來的改進方向在于更換更為理想的探頭，正在測試軸承式探頭，但也遇到了一些難以解決的問題。對于非接觸式測厚來講，問題在于被測玻璃基板的翹曲弧度對精度的影響。未來的改進方向在于設計更理想的夾持機構。隨著技術的發(fā)展，如G8.5這種更大尺寸的玻璃基板產(chǎn)品也將投產(chǎn)，在線自動測厚已將面臨更大的技術難題。另外，作為對在線測厚儀測量結果的判定依據(jù)，離線式人工測量也具有改進空間，可考慮設計大理石平臺作為支撐玻璃基板的，具有XY兩個自動移動機構的，干涉式傳感器的自動測厚儀。總之，基板玻璃的在線自動測厚儀，是生產(chǎn)過程中的重要品質保障設備，對生產(chǎn)效率的提高和良品率的提升具有重要作用，未來仍有很大的提升空間。