CN103994740B - 膜厚测量装置和膜厚测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种膜厚测量装置和膜厚测量方法，其中膜厚测量装置包括：压力装置和台阶仪，所述压力装置用于在待测量膜层上形成沟道，所述沟道的深度与所述待测量膜层的膜厚相等，所述台阶仪用于扫描形成有所述沟道的所述待测量膜层以获取所述沟道的深度，本发明的技术方案通过压力装置以在待测量膜层上形成一与待测量膜层的膜厚相等的沟道，然后再对沟道的深度进行测量，从而实现了对待测量膜层的膜厚的精确测量。

Description

膜厚测量装置和膜厚测量方法

技术领域

本发明涉及显示技术领域，特别涉及膜厚测量装置和膜厚测量方法。

背景技术

液晶显示器是目前常用的平板显示器，其中薄膜晶体管液晶显示器(Thin Film Transistor Liquid Crystal Display，简称：TFT-LCD)是液晶显示器中的主流产品。

目前，在对TFT-LCD中的显示面板进行解析时，经常涉及到配向膜的膜厚可能存在问题，因为配向膜偏厚或偏薄均容易导致显示面板出现mura等各种不良。为此，需要对配向膜的厚度进行精准的测量。

现有技术中，常常使用台阶仪来对配向膜的膜厚进行测量。图1为现有技术中的台阶仪的结构示意图，如图1所示，该台阶仪包括：底座1、信号处理单元2、悬挂基台3、悬挂于悬挂基台3下方的测试探针4、放置待测膜的支撑基台5和动力单元，动力单元用于调整测试探针4与支撑基台5之间的相对位置，作为一种可选方案，参见附图1中所示，其中动力单元包括：对支撑基台5的位置进行水平调整的第一驱动子单元6和以及对悬挂基台3进行竖直调整的第二驱动子单元(第二驱动子单元在图示中没有示出)。

台阶仪的工作原理如下：当测试探针4沿被测表面轻轻滑过时，由于表面有微小的峰谷使测试探针4在滑行的同时，还沿峰谷作上下运动，测试探针4的运动情况就反映了表面轮廓的情况。位移传感器根据测试探针4的运动情况输出相应电信号，该电信号经过信号处理单元2进行一系列的处理后转变为相应的被测表面的轮廓图像并被显示出来，通过轮廓图像可计算出一系列所需的参数。

现有技术中对配向膜的膜厚的测量大致过程如下，首先用EP5系列的溶剂与配向膜产生化学反应，从而去除配向膜中的部分区域以形成台阶；然后利用台阶仪扫描形成有台阶的配向膜以获取台阶的高度，进而推算出配向膜的膜厚。但此方法的弊端是由于化学药品的浸润性等问题，配向膜上预先设定的被清除的区域内存在部分位置没有被完全清除，被完全清除的区域与部分清除的区域很难进行分辨，因此，为确保测量的精度，往往将台阶仪从存在配向膜的位置开始扫描，并完全扫描过预先设定的被清除的区域，然后到达另一端存在配向膜的区域。

但是，由于台阶仪的测量范围有限，即若一次性扫描的区域过大，则必然造成测量的精度严重下降。而现有技术中为了获得配向膜的膜厚，则必须得使得台阶仪一次性扫描较大区域，从而导致了最终计算出的配向膜的厚度存在较大的误差。

发明内容

本发明提供一种膜厚测量装置和膜厚测量方法，可精准的对待测量膜层的膜厚进行测量。

为实现上述目的，本发明提供一种膜厚测量装置，包括：压力装置和台阶仪，所述压力装置用于在待测量膜层上形成沟道，所述沟道的深度与所述待测量膜层的膜厚相等，所述台阶仪用于扫描形成有所述沟道的所述待测量膜层以获取所述沟道的深度。

可选地，所述压力装置包括：压针和压力传感器，所述压力传感器设置于所述压针的顶部，所述压力传感器用于检测所述压针的顶部的压力。

可选地，所述压力装置还包括：驱动单元，所述驱动单元与所述压针连接，所述驱动单元用于驱动所述压针运动以在所述待测量膜层上形成所述沟道。

可选地，所述驱动单元包括横向驱动马达和纵向驱动马达，所述横向驱动马达用于带动所述压针在水平方向上运动，所述纵向驱动马达用于带动所述压针在竖直方向上运动。

可选地，所述压力传感器用于在检测到所述压针的顶部的压力大于预定值时向所述纵向驱动马达发送第一控制信号，所述纵向驱动马达接收到所述第一控制信号后停止运转。

可选地，所述压力传感器还用于在发送所述第一控制信号时向所述横向驱动马达发送第二控制信号，所述横向驱动马达接收到所述第二控制信号后带动所述压针在水平方向上运动以形成所述沟道。

可选地，所述压针的形状为圆柱形。

可选地，所述压针的直径的范围包括：50um～300um。

为实现上述目的，本发明提供一种膜厚测量方法，包括：

压力装置在待测量膜层上形成沟道，所述沟道的深度与所述膜层的膜厚相等；

台阶仪扫描形成有所述沟道的所述待测量膜层以获取所述沟道的深度。

可选地，所述压力装置包括：压针、压力传感器和驱动单元，所述驱动单元包括横向驱动马达和纵向驱动马达，所述压力传感器设置于所述压针的顶部，所述驱动单元与所述压针连接，所述压力装置在待测量膜层上形成沟道的步骤包括：

所述纵向驱动马达带动压针竖直向下运动；

所述压力传感器在检测到所述压针的顶部的压力大于预定值时向所述纵向驱动马达发送第一控制信号，所述纵向驱动马达接收到所述第一控制信号后停止运转；

所述压力传感器在发送所述第一控制信号时向所述横向驱动马达发送第二控制信号，所述横向驱动马达接收到所述第二控制信号后带动所述压针在水平方向上运动以形成所述沟道。

本发明具有以下有益效果：

本发明通过用压力装置在待测量膜层上形成沟道，且保证沟道的深度与待测量膜层的膜厚相等，然后再利用台阶仪扫描形成有沟道的待测量膜层以获取沟道的深度，从而能实现对待测量膜层的膜厚的精确测量。

附图说明

图1为现有技术中的台阶仪的结构示意图；

图2为本发明实施例一提供的膜厚测量装置的结构示意图；

图3为本发明中的压力装置的结构示意图；

图4为图2的简易视图；

图5为压针划破配向膜的表面的示意图；

图6为压针与氧化铟锡膜层接触时的示意图；

图7为本发明中通过台阶仪扫描获取到的取向膜表面的意图；

图8为获取到的取向膜的轮廓的示意图；

图9为本发明实施例二提供的膜厚测量方法的流程图。

具体实施方式

为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明提供的膜厚测量装置和膜厚测量方法进行详细描述。

实施例一

图2为本发明实施例一提供的膜厚测量装置的结构示意图，图3为本发明中的压力装置的结构示意图，图4为图2的简易视图，如图2至图4所示，该膜厚测量装置包括：压力装置和台阶仪，压力装置用于在待测量膜层上形成沟道，沟道的深度与待测量膜层的膜厚相等，台阶仪用于扫描形成有沟道的待测量膜层以获取沟道的深度。本发明的技术方案通过压力装置以在待测量膜层上形成沟道，并利用台阶仪得到沟道的深度，从而精确的得出待测量膜层的膜厚。

参考图3，该压力装置包括：压针7、压力传感器8和驱动单元9，压力传感器8设置于压针7的顶部，驱动单元9与压针7连接，压力传感器8用于检测压针7的顶部的压力，驱动单元9用于驱动压针7运动以在待测量膜层上形成沟道。本发明的技术方案中，为保证待测量膜层上形成的沟道的轮廓清晰，同时沟道的宽度是处处相等，优选地，压针7的材料为硬质材料，压针7的形状为圆柱形。

更具体地，本实施中驱动单元9包括横向驱动马达和纵向驱动马达，横向驱动马达用于带动压针7在水平方向上运动，纵向驱动马 达用于带动压针7在竖直方向上运动。当压力传感器8在检测到压针7的顶部的压力大于预定值时向纵向驱动马达发送第一控制信号以及向横向驱动马达发送第二控制信号，纵向驱动马达接收到第一控制信号后停止运转，横向驱动马达接收到第二控制信号后带动压针7在水平方向上运动以形成沟道。

需要说明的是，附图中压针7与台阶仪的悬挂基台3的相对位置关系并不对本发明的技术方案产生限制，本实施例中，压力装置既可以设置在台阶仪上，也可以不设置在台阶仪上。

下面结合附图对本发明的提供膜厚测量装置的工作过程进行详细描述。其中，本实施例中以待测量膜层为配向膜10为例，同时配向膜10下方设置有氧化铟锡膜层。

图5为压针划破配向膜的表面的示意图，图6为压针与氧化铟锡膜层接触时的示意图，图7为本发明中通过台阶仪扫描获取到的取向膜表面的示意图，图8为获取到的取向膜的轮廓的示意图，如图5至图8所示，首先，将待测量膜层放置于台阶仪的支撑基台5上，并利用横向驱动马达带动压针7运动至配向膜10的指定位置的上方；然后，横向驱动马达停止运作；接下来，纵向驱动马达带动压针7竖直向下运动，压针7以预设压力划破配向膜10的表面(参考图5)，并继续向下运动。当压针7在配向膜10中运动时，压力传感器8获取到压针7的顶部的压力值为第一压力值，由于配向膜10的硬度是一定的，因此第一压力值等于预设压力值。

参考图6，当压针7运动到正好穿过配向模的位置时，压针7与位于配向膜10下方的氧化铟锡膜层12接触，此时压力传感器8获取到压针7的顶部的压力值为第二压力值。由于氧化铟锡膜层12的硬度与配向膜10的硬度不同(氧化铟锡膜层12的硬度大于配向膜10的硬度)，此时压力传感器8获取到压针7的顶部的压力值发生变化，且第二压力值大于第一压力值。本发明的技术方案，可以通过提前测试以获取第一压力值和第二压力值的准确值，然后根据第一压力值和第二压力值设定一个预定值，该预定值大于第一压力值且小于第二压力值。

在实际的操作中，当压力传感器8获取到压针7的顶部的压力大于预定值时，则说明压针7与氧化铟锡膜层12正好接触，此时压针7形成了圆槽的深处等于配向膜10层的膜厚。压力传感器8向纵向驱动马达发送第一控制信号以及向横向驱动马达发送第二控制信号。

再接下来，纵向驱动马达接收到第一控制信号，纵向驱动马达停止运转；横向驱动马达接收到第二控制信号，横向驱动马达开始运转，并带动压针7在水平方向上运动以形成沟道。

最后，待沟道形成后，将压针7复位，并利用台阶仪扫描形成有沟道的配向膜10的表面以获取沟道的深度。

参考图7和图8，在图7中测试探针4的运动方向从左向右(箭头所指方向)，测试探针4的与配向膜10接触的轨迹为图中虚线所示。在利用台阶仪扫描配向膜10时，台阶仪的测试探针4以通过沟道11的中间位置为最佳，因为在沟道11的两端区域存在一些被挤压的配向膜10材料，而沟道11的中间位置的配向膜10材料被完全清除，因此通过测量沟道11的中间位置的深度进而获取到的配向膜10的膜厚是最准确的。在图8中，横轴表示水平方向的位置(单位为um)，纵轴表示对应的高度(单位为um)，将配向膜10的轮廓在坐标系中表示出来，选取了配向膜10的上表面的高度为参考面(对应纵坐标为0)，坐标系中的凹槽位置对应于配向膜10上的沟道11位置，通过计算凹槽的深度d从而可得到配向膜10的膜厚。

在利用台阶仪进行扫描时，为了使台阶仪能够检测到该沟道11，因此沟道11的宽度应大于台阶仪的测试探针4的直径，优选地，沟道11的宽度为测试探针针头直径4倍以上，具体地，沟道11的宽度的范围为50um～300um，因此，在设计压针7时，可使得压针7的直径的范围为50um～300um。

需要说明的是，本实施例提供的膜厚测量装置适用于对软质材料膜层的测量，尤其是此软质材料膜层下方为由硬质材料膜层构成的复杂结构时，可使得对软质材料膜层的膜厚测量结果更加准确。当然，如果待测量的软质材料膜层下方没有其他的膜层，本实施例提供的膜 厚测量装置也能实现精准测量，具体地，将台阶仪的支撑基台5采用硬质材料制成，当压针7接触到支撑基台5时说明压针7正好穿过待测量膜层，后续过程中所形成的沟道11的深度正好等于待测量膜层的膜厚。

此外，还需要说明的是，由于在现有技术中的台阶仪内存在一套动力单元来控制支撑基台5和/或测试探针4的运动，以使得测试探针4与待测量膜层之间的产生相对运动，因此，本实施例中可将压针7与测试探针4共用一套动力单元，从而可省去为压针7额外设置驱动单元9。具体地，在形成沟道11时，将测试探针4从悬挂基台3下取出，并将压针7置于悬挂基台3上，通过压针7与待测量膜层之间的相对运动以形成沟道11；在获取沟道11的深度时，将压针7从悬挂基台3上去下，再将测试探针4置于悬挂基台3上，通过测试探针4与待测量膜层之间的相对运动以完成扫描。通过上述技术方案可有效的简化膜厚测量装置的结构，降低了生产升本。

本发明实施例一提供了一种膜厚测量装置，该膜厚测量装置包括压力装置和台阶仪，在进行膜厚测量时，先利用压力装置在待测量膜层上形成沟道，且沟道的深度与待测量膜层的膜厚相等，然后利用台阶仪扫描形成有沟道的待测量膜层以获取沟道的深度，从而实现对待测量膜层的膜厚的精确测量。

实施例二

图9为本发明实施例二提供的膜厚测量方法的流程图，如图7所示，该膜厚测量方法包括：

步骤101：压力装置在待测量膜层上形成沟道，沟道的深度与膜层的膜厚相等。

其中，压力装置包括：压针、压力传感器和驱动单元，驱动单元包括横向驱动马达和纵向驱动马达，压力传感器设置于压针的顶部，驱动单元与压针连接，步骤101具体包括：

步骤1011：纵向驱动马达带动压针竖直向下运动。

步骤1012：压力传感器在检测到压针的顶部的压力大于预定值 时向纵向驱动马达发送第一控制信号，纵向驱动马达接收到第一控制信号后停止运转。

步骤1013：压力传感器在发送第一控制信号时向横向驱动马达发送第二控制信号，横向驱动马达接收到第二控制信号后带动压针在水平方向上运动以形成沟道。

上述步骤1011、步骤1012、步骤1013的具体过程可参见上述实施一中对膜厚测量装置的工作过程的描述。通过上述步骤1011、步骤1012、步骤1013可保证待测量薄膜上形成的沟道的深度与膜层的膜厚相等。

需要说明的是，上述步骤1012与步骤1013可同时进行。

步骤102：台阶仪扫描形成有沟道的待测量膜层以获取沟道的深度。

步骤102的过程属于现有技术，此处不再详细描述。

需要说明的是，本实施例二提供的膜厚测量方法可通过上述实施例一提供的膜厚测量装置来实现。

本发明实施例二提供了一种膜厚测量方法，该膜厚测量方法包括：压力装置在待测量膜层上形成沟道，沟道的深度与膜层的膜厚相等；台阶仪扫描形成有沟道的待测量膜层以获取沟道的深度，本发明的技术方案通过上述步骤可实现对待测量膜层的膜厚的精确测量。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种膜厚测量装置，其特征在于，包括：压力装置和台阶仪，所述压力装置用于在待测量膜层上形成沟道，所述沟道的深度与所述待测量膜层的膜厚相等，所述台阶仪用于扫描形成有所述沟道的所述待测量膜层以获取所述沟道的深度。

2.根据权利要求1所述的膜厚测量装置，其特征在于，所述压力装置包括：压针和压力传感器，所述压力传感器设置于所述压针的顶部，所述压力传感器用于检测所述压针的顶部的压力。

3.根据权利要求2所述的膜厚测量装置，其特征在于，所述压力装置还包括：驱动单元，所述驱动单元与所述压针连接，所述驱动单元用于驱动所述压针运动以在所述待测量膜层上形成所述沟道。

4.根据权利要求3所述的膜厚测量装置，其特征在于，所述驱动单元包括横向驱动马达和纵向驱动马达，所述横向驱动马达用于带动所述压针在水平方向上运动，所述纵向驱动马达用于带动所述压针在竖直方向上运动。

5.根据权利要求4所述的膜厚测量装置，其特征在于，所述压力传感器用于在检测到所述压针的顶部的压力大于预定值时向所述纵向驱动马达发送第一控制信号，所述纵向驱动马达接收到所述第一控制信号后停止运转。

6.根据权利要求5所述的膜厚测量装置，其特征在于，所述压力传感器还用于在发送所述第一控制信号时向所述横向驱动马达发送第二控制信号，所述横向驱动马达接收到所述第二控制信号后带动所述压针在水平方向上运动以形成所述沟道。

7.根据权利要求2所述的膜厚测量装置，其特征在于，所述压针的形状为圆柱形。

8.根据权利要求7所述的膜厚测量装置，其特征在于，所述压针的直径的范围包括：50um～300um。

9.一种膜厚测量方法，其特征在于，包括：

压力装置在待测量膜层上形成沟道，所述沟道的深度与所述膜层的膜厚相等；

台阶仪扫描形成有所述沟道的所述待测量膜层以获取所述沟道的深度。

10.根据权利要求9所述的膜厚测量方法，其特征在于，所述压力装置包括：压针、压力传感器和驱动单元，所述驱动单元包括横向驱动马达和纵向驱动马达，所述压力传感器设置于所述压针的顶部，所述驱动单元与所述压针连接，所述压力装置在待测量膜层上形成沟道的步骤包括：

所述纵向驱动马达带动压针竖直向下运动；

所述压力传感器在检测到所述压针的顶部的压力大于预定值时向所述纵向驱动马达发送第一控制信号，所述纵向驱动马达接收到所述第一控制信号后停止运转；

所述压力传感器在发送所述第一控制信号时向所述横向驱动马达发送第二控制信号，所述横向驱动马达接收到所述第二控制信号后带动所述压针在水平方向上运动以形成所述沟道。