液晶基板玻璃厚度的測量方法

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、機械振動較大的生產(chǎn)線中，能容忍一定的產(chǎn)品劃傷及磨損的領域，例如在線抽檢環(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：由激光發(fā)射器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一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。此種檢測方式主要依靠從光源發(fā)出的寬波長光帶到達傳感器內(nèi)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，缺陷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，最大的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，最大的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最終判定依據(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，