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液晶基板玻璃厚度的測量方法

來(lái)源:玻璃雜志 作者:周波、李赫然 2018/12/28 10:23:42

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中玻網(wǎng)】厚度是液晶基板玻璃生產(chǎn)過(guò)程中一項重要的品質(zhì)指標,隨著(zhù)液晶基板玻璃尺寸越來(lái)越大,生產(chǎn)節拍要求越來(lái)越短,傳統的手動(dòng)式測量已不能滿(mǎn)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(xiàn)自動(dòng)測厚儀,分析使用經(jīng)驗和優(yōu)缺點(diǎn)。

  目前,能支持在線(xiàn)自動(dòng)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(gè)測量過(guò)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(gè)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(diǎn)是:基板玻璃與傳感器探頭之間有相對滑動(dòng),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據與離線(xiàn)數據的對比圖。觀(guān)察圖3可知,接觸式測厚方式與離線(xiàn)手動(dòng)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(dòng)非常大的生產(chǎn)線(xiàn)中,能容忍一定的產(chǎn)品劃傷及磨損的領(lǐng)域,例如在線(xiàn)檢驗環(huán)節。

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  圖1接觸式位移傳感器測厚原理

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  圖2磨損的探頭

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  圖3接觸式測厚方式測厚數據與離線(xiàn)數據的對比圖

  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(xiàn),該光線(xiàn)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?jì)蓚€(gè)表面反射光之間的距離差,加入基板玻璃折射率參數,即可計算出基板玻璃的厚度。優(yōu)勢在于非接觸測量,無(wú)磨損,激光頭壽命長(cháng)。然而,實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中,在線(xiàn)的基板玻璃受各種因素影響,難以避免地產(chǎn)生抖動(dòng)、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定,測量精度受到了很大影響。實(shí)測的結果如圖4所示。

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  圖4激光三角法測厚數據與離線(xiàn)數據的對比圖

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

  目前,無(wú)論是非接觸式還是接觸式測厚方式,都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)。對于在線(xiàn)自動(dòng)測厚來(lái)說(shuō),實(shí)際應用的結論是:(1)接觸式測量傳感器,可以較好地滿(mǎn)足各項要求,缺點(diǎn)是對玻璃基板表面的劃傷及維護不便;(2)未來(lái)提升基板玻璃利用率后,非品質(zhì)區面積將大為減少;(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(dòng)對精度的影響,將有更好的應用空間。

  理想的在線(xiàn)測厚方式,應兼具上述方式的各項優(yōu)點(diǎn),如:精度高、響應快、無(wú)損傷、維護容易、成本低廉等。然而,目前的技術(shù)水平尚未達到。對于接觸式測厚來(lái)講,問(wèn)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(lái)的改進(jìn)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(wèn)題。對于非接觸式測厚來(lái)講,問(wèn)題在于被測玻璃基板的翹曲弧度對精度的影響。未來(lái)的改進(jìn)方向在于設計更理想的夾持機構。隨著(zhù)技術(shù)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(xiàn)自動(dòng)測厚已將面臨更大的技術(shù)難題。另外,作為對在線(xiàn)測厚儀測量結果的判定依據,離線(xiàn)式人工測量也具有改進(jìn)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(gè)自動(dòng)移動(dòng)機構的,干涉式傳感器的自動(dòng)測厚儀�?傊�,基板玻璃的在線(xiàn)自動(dòng)測厚儀,是生產(chǎn)過(guò)程中的重要品質(zhì)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(lái)仍有很大的提升空間。

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