CN102538686A

CN102538686A - 厚度量测方法

Info

Publication number: CN102538686A
Application number: CN2010105914364A
Authority: CN
Inventors: 陈进和
Original assignee: Metal Industries Research and Development Centre
Current assignee: Metal Industries Research and Development Centre
Priority date: 2010-12-09
Filing date: 2010-12-09
Publication date: 2012-07-04

Abstract

本发明公开了一种厚度量测方法，包含一校准步骤、一实测步骤，以及一判读步骤。在该校准步骤中先借由设置于一标准试片相反两侧的两激光测距仪测量该标准试片，再于该实测步骤中以同样的方式测量一待测试片，接着将该实测步骤与该校准步骤所测得的数值进行相减，相减后的数值就是该标准试片与该待测试片的厚度差值，借此能够以一不具有液晶层的标准试片为基准，用于量测具有液晶层的待测试片以准确测得该液晶层的厚度。

Description

厚度量测方法

技术领域

本发明涉及一种量测方法，特别是涉及一种厚度量测方法。

背景技术

现有的厚度量测方法，通常是使用机械式的游标卡尺夹紧一试片后，再读取游标卡尺上的刻度以得知该试片的厚度。但是这样的量测方式会接触到试片而造成刮损，而且精确度较差，特别是对于某些误差容忍度极小的试片而言更是完全不能适用。

因此有业者提出如美国专利第US6,545,763号“以白光干涉仪测量厚度的方法”专利案，以白光干涉仪对该试片进行厚度量测，在量测的过程中不会接触到该试片，因此不会有刮损的问题产生，而且以光学的方式量测也能够取得极高的精准度。另外，白光干涉仪也能用于量测液晶面板的厚度，并能够经过计算后得知该液晶面板的液晶层厚度。

然而，现有以白光干涉仪测量厚度的方法有以下缺点存在：

(1)测量液晶面板时，容易产生误差：

由于白光干涉仪属于穿透式量测，因此实际测量时光线会被该液晶面板的液晶层干扰，而造成不必要的测量误差。

(2)构件复杂，操作不易：

由美国专利第US6,545,763号能够得知，整个测量系统必须大量使用高精度透镜，构件十分复杂，因此在操作、调整上较为不易。

(3)设置成本高昂：

承上所述，由于构件复杂，且白光干涉仪单价较高，所以整体设置成本高昂，后续维修费用也较高。

(4)运算过程复杂：

测得频谱干涉条纹后，先分析高峰与低谷的频谱，再配合复杂的傅立叶变换法，或最大熵法以计算出该试片的厚度。由于计算复杂，因此必须另外设置能够进行复杂运算的电脑。

所以，如何克服上述缺点，一直是本技术领域者持续努力的重要目标。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能借由激光测距仪进行测量，并能忽略液晶层干扰的厚度量测方法。

本发明厚度量测方法，包含一个校准步骤、一个实测步骤，以及一个判读步骤，其特征在于：该校准步骤是将一个标准试片设置于两个激光测距仪间，该标准试片包括一个彩色滤光片层、一个设置于该彩色滤光片层上的薄膜晶体管层，以及两片分别设置于该彩色滤光片层与该薄膜晶体管层上的玻璃基板，利用所述分别设置于该标准试片相反两侧的激光测距仪量测该标准试片的彩色滤光片层与该薄膜晶体管层到相对应激光测距仪的距离，并将所述激光测距仪的量测值相加以取得一个基准值，该实测步骤是将一个待测试片取代该标准试片，该待测试片包括一个液晶层、分别设置于该液晶层相反两面的一个彩色滤光片层与一个薄膜晶体管层，以及两片分别设置于该彩色滤光片层与该薄膜晶体管层上的玻璃基板，利用所述激光测距仪量测该待测试片的彩色滤光片层与该薄膜晶体管层到相对应激光测距仪的距离，并将所述激光测距仪的量测值相加以取得一个比较值，该判读步骤是将该比较值与该基准值相减以计算出该待测试片与该标准试片的厚度差值。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

较佳地，前述的厚度量测方法，其中在该校准步骤中，每一个激光测距仪能向该标准试片发射一个激光束，该激光束与该标准试片的夹角小于90度，该激光测距仪并能接收数个反射自该标准试片各层的反射光束，并分析所述反射光束的位移量，借此取得该标准试片各层与该激光测距仪的相对距离，在该实测步骤中，每一个激光测距仪能向该待测试片发射一个激光束，该激光束与该待测试片的夹角小于90度，该激光测距仪并能接收数个反射自该待测试片各层的反射光束，并分析所述反射光束的位移量，借此取得该待测试片各层与该激光测距仪的相对距离。

较佳地，前述的厚度量测方法，其中在该校准步骤中，该标准试片为一个特制液晶面板，在该实测步骤中，该待测试片为一个典型液晶面板。

本发明的有益效果在于：借由设置于该标准试片相反两侧的所述激光测距仪以测量该标准试片，再以该实测步骤测量该待测试片，接着将该实测步骤与该校准步骤所测得的数值进行相减，以取得该标准试片与该待测试片的厚度差值，借此能够用于量测液晶面板以准确测得该液晶层的厚度。

附图说明

图1是一步骤流程图，说明本发明厚度量测方法的较佳实施例；

图2是一示意图，说明该较佳实施例中，该校准步骤的实施方式；

图3是一数据图，说明该较佳实施例中，lt的测量结果；

图4是一数据图，说明该较佳实施例中，lc的测量结果；

图5是一示意图，说明该较佳实施例中，该实测步骤的实施方式；

图6是一数据图，说明该较佳实施例中，lt-a的测量结果；以及

图7是一数据图，说明该较佳实施例中，lc-b的测量结果。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明：

在本发明被详细描述前，要注意的是，在以下的说明中，类似的元件是以相同的编号来表示。

参阅图1与图2，为本发明厚度量测方法的较佳实施例，包含一校准步骤91、一实测步骤92，以及一判读步骤93。

该校准步骤91是将一标准试片3稳固地设置于两个激光测距仪2间，该标准试片3包括一彩色滤光片层31、一设置于该彩色滤光片层31上的薄膜晶体管层32，以及两片分别设置于该彩色滤光片层31与该薄膜晶体管层32上的玻璃基板33。在本较佳实施例中，该标准试片3是一片不具有液晶层的特制液晶面板。另外，本较佳实施例中所使用的激光测距仪2为Keyence LK.G15激光测距仪。

每一激光测距仪2能发射一激光束，该激光束与该标准试片3的夹角小于90度(因为当该激光束垂直入射时，无法使反射光线分离)，再利用一激光测距仪2内的接收器(图未示)接收数个反射自该标准试片3各层的反射光束，并分析所述反射光束的位移量，借此取得该标准试片3各层与该激光测距仪2的相对距离。特别说明的是，每一激光测距仪2的量测结果会显示成如图3与图4所示的强度-位移量数据图，由于反射光线由该标准试片3各层反射的强度与位置都不相同，因此图中的每一个波峰表示激光束行经该标准试片3每一层而反射到该激光测距仪2的相对强度与位移量，再借由位移量换算出距离数值。

所述激光测距仪2所发射的部份激光束会由相对应玻璃基板33表面反射，每一激光测距仪2并会接收反射光线而形成如图3与图4的第一波峰，剩余的激光束则会穿透所述玻璃基板33再分别由该薄膜晶体管层32与该彩色滤光片层31反射，而形成如图3与图4中箭头所指的第二波峰(如图中箭头所指)。实际上，所述玻璃基板33的厚度远大于该薄膜晶体管层32、彩色滤光片层31的厚度，因此所述玻璃基板33的厚度误差就算只有1％也会严重影响整体测试的精准度。所幸所述激光测距仪2能够借由不同波峰而显示出该标准试片3每一层到相对应激光测距仪2的相对距离，因此在本较佳实施例中直接取图3与图4中箭头所指的第二波峰进行分析。

参阅图3、4并配合图2，利用所述分别设置于该标准试片3相反两侧的激光测距仪2分别测得该标准试片3的薄膜晶体管层32与该彩色滤光片层31到相对应激光测距仪2的相对距离。图3中第二波峰的位移量为lt，经过换算后能够得到其中一激光测距仪2到该标准试片3的薄膜晶体管层32的距离LT；图4中第二波峰的位移量为1c，经过换算后能够得到另一激光测距仪2到该标准试片3的彩色滤光片层31的距离LC。所述激光测距仪2间的距离为量测值LT与LC相加，再加上彩色滤光片层31与薄膜晶体管层32的厚度。接着，将所述激光测距仪2的量测值LT与LC相加以取得一基准值X。因此该基准值X符合公式：X＝LT+LC。

参阅图1与图5，该实测步骤92是用于将一待测试片4取代该标准试片3(见图2)。该待测试片4包括一液晶层40、分别设置于该液晶层40相反两面的一彩色滤光片层41与一薄膜晶体管层42，以及两分别设置于该彩色滤光片层41与该薄膜晶体管层42上的玻璃基板43。值得一提的是，该待测试片4与该标准试片3唯一的不同在于该待测试片4多了该液晶层40。除了将该标准试片3替换成该待测试片4以外，在该实测步骤92中的量测方式与该校准步骤91大致相同，借由所述激光测距仪2进行量测，并取得如图6与图7的测量结果。

图6中第二波峰(如图6中箭头所指)的位移量为lt-a，经过换算后能够得到其中一激光测距仪2到该待测试片4的薄膜晶体管层42的距离LT-A；图7中第二波峰(如图7中箭头所指)的位移量为lc-b，经过换算后能够得到另一激光测距仪2到该待测试片4的彩色滤光片层41的距离LC-B。所述激光测距仪2间的距离为量测值LT-A与LC-B相加，再加上彩色滤光片层41、薄膜晶体管层42以及液晶层40的厚度。接着，将所述激光测距仪2的量测值LT-A与LC-B相加以取得一比较值Y。因此该比较值Y符合公式：Y＝(LT-A)+(LC-B)。

参阅图1、2、5，以该判读步骤93将该比较值Y与该基准值X相减以计算出该待测试片4与该标准试片3的厚度差值。也就是说，X-Y＝[LT+LC]-[(LT-A)+(LC-B)]＝A+B。值得一提的是，所述彩色滤光片层31、41的厚度能够视为相等，所述薄膜晶体管层32、42的厚度也能够视为相等。另外，由于所述彩色滤光片层31、41与薄膜晶体管层32、42的厚度远小于该液晶层40的厚度，因此所述彩色滤光片层31、41与薄膜晶体管层32、42的厚度误差能够忽略。借此能够清楚地得知，A+B就是该液晶层40的厚度(因为该待测试片4只比该标准试片3多了该液晶层40)，而这样的量测结果是在排除所述玻璃基板43、33、液晶层40的影响下得到，因此能够进一步降低不必要的量测误差以提升整体量测精确度。

特别说明的是，在本较佳实施例中，该标准试片3与该待测试片4在测量时是放置于同一基准位置上，所以A与B都会是正值，当然如果该待测试片4的放置位置有所偏移，也可能会造成A或B其中一个值产生负值，但是在本较佳实施例中，该标准试片3是特制液晶面板(不具有液晶层)，该待测试片4为典型液晶面板(具有液晶层40)，所以A+B一定会是正值。因此该标准试片3与该待测试片4测量时的相对位置理论上不会影响测量结果。

借由以上所述的设计，本发明厚度量测方法于实际使用时具有以下所述优点：

(1)排除液晶层40所造成的误差：

由于所述激光测距仪2所取得的数据是没有经过该液晶层40的影响，因此能够排除该液晶层40对量测结果的干扰，而能取得较高的量测精准度。

(2)构件单纯，操作容易：

本发明厚度量测方法只要使用两台激光测距仪2就能进行厚度的量测，不需额外使用透镜或其它构件。另外，激光测距仪2为市面上容易购买取得的量测设备，而且在操作上也不复杂。

(3)设置成本低廉：

承上所述，激光测距仪2并非价格十分昂贵的仪器，而且十分容易取得，因此设置成本低廉，而且后续维修费用也较低。

(4)运算简单：

由上述可知，本发明厚度量测方法只需要使用简单的加减运算，就能借由该校准步骤91与该实测步骤92将所述激光测距仪2所量到的数据进行比较，而能轻易通过与该标准试片3的比较而取得该待测试片4的厚度。

综上所述，本发明厚度量测方法借由设置于该标准试片3相反两侧的所述激光测距仪2以测量该标准试片3，再以该实测步骤92测量该待测试片4，接着将该实测步骤92与该校准步骤91所测得的数值进行相减，以取得该标准试片3与该待测试片4的厚度差值，借此能够用于量测液晶面板以准确测得该液晶层40的厚度。

Claims

1.一种厚度量测方法，包含一个校准步骤、一个实测步骤，以及一个判读步骤，其特征在于：该校准步骤是将一个标准试片设置于两个激光测距仪间，该标准试片包括一个彩色滤光片层、一个设置于该彩色滤光片层上的薄膜晶体管层，以及两片分别设置于该彩色滤光片层与该薄膜晶体管层上的玻璃基板，利用所述分别设置于该标准试片相反两侧的激光测距仪量测该标准试片的彩色滤光片层与该薄膜晶体管层到相对应激光测距仪的距离，并将所述激光测距仪的量测值相加以取得一个基准值，该实测步骤是将一个待测试片取代该标准试片，该待测试片包括一个液晶层、分别设置于该液晶层相反两面的一个彩色滤光片层与一个薄膜晶体管层，以及两片分别设置于该彩色滤光片层与该薄膜晶体管层上的玻璃基板，利用所述激光测距仪量测该待测试片的彩色滤光片层与该薄膜晶体管层到相对应激光测距仪的距离，并将所述激光测距仪的量测值相加以取得一个比较值，该判读步骤是将该比较值与该基准值相减以计算出该待测试片与该标准试片的厚度差值。

2.根据权利要求1所述的厚度量测方法，其特征在于：在该校准步骤中，每一个激光测距仪能向该标准试片发射一个激光束，该激光束与该标准试片的夹角小于90度，该激光测距仪并能接收数个反射自该标准试片各层的反射光束，并分析所述反射光束的位移量，借此取得该标准试片各层与该激光测距仪的相对距离，在该实测步骤中，每一个激光测距仪能向该待测试片发射一个激光束，该激光束与该待测试片的夹角小于90度，该激光测距仪并能接收数个反射自该待测试片各层的反射光束，并分析所述反射光束的位移量，借此取得该待测试片各层与该激光测距仪的相对距离。

3.根据权利要求2所述的厚度量测方法，其特征在于：在该校准步骤中，该标准试片为一个特制液晶面板，在该实测步骤中，该待测试片为一个典型液晶面板。