CN104062049A - 一种基板检测方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基板检测方法和装置，用于解决现有技术中通过单点扫描方式对大尺寸基板进行检测时所导致的工艺时间长、生产效率低的问题。所述装置包括：对经过起偏器后的线偏振光进行扩展的扩光器，对透过待测元件的线偏振光进行收缩的束光器，对将透过所述束光器后的线偏振光光束分成多个子光束、并将每一所述子光束投射到检偏器中的一检测区域的分光器，将每一检测区域对应的第一光强和第二光强发送给控制器的检偏器，和根据每一检测区域中的第一光强和第二光强计算得到所述待测元件的实际相位延迟量、根据所述实际相位延迟量和预设相位延迟量判断该待测元件是否合格的控制器。

Description

一种基板检测方法和装置

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种基板检测方法和装置。

背景技术

若玻璃元件中存在应力，则由原来的光学各向同性状态变为各向异性状态，产生双折射效应，参见图1。玻璃元件产生应力的原因有很多，大致有以下三个方面：(1)不均匀塑性变形产生的应力；在元件加工过程中，在对玻璃元件的切割磨削以及装载夹持的过程中，玻璃元件受到外力后，由于局部受力过大使得该区域发生不均匀的塑性变形，而当外力卸载后，该区域就会有应力的产生。同时，由于该应力必须在整个元件内达到自相平衡，致使元件中不发生塑性变形的那一部分区域也产生应力。(2)热效应产生应力；这种应力是在生产制造的过程中，是由温度变化引起的不均匀塑性变形和不均匀的体积变化而产生的，是玻璃元件固有的残余应力。玻璃元件在退火冷却的过程中，由于玻璃元件内部温度比外部温度高，内部温度冷却速率比外部慢，当内部开始冷凝时，外部已经冷却成型，导致元件内外层之间有一个附着力牵引着，使元件内部产生拉伸应力，而外部产生压缩应力。(3)化学变化产生应力；它是由于从元件表面向内部扩展的化学或物理化学的变化而产生的。

液晶屏显示原理如图2所示。背光源发出的自然光(L1、L2、L3…Ln等)经过下偏振膜(1)后变为如图所示的线偏振光，设玻璃基板(2)分为n个区间，每一个区间的相位延迟量分别为δ₁，δ₂，…，δ_n，液晶层引起的相位延迟量为一定值δ_LC，则对应的在穿过上偏振膜(4)之前，每个区间光的相位延迟量分别为δ₁+δ_LC，δ₂+δ_LC，…，δ_n+δ_LC。若玻璃基板上每一个区间的相位延迟量δ₁，δ₂，…，δ_n不同时，经过下偏振膜(4)后的偏振光(*L1、*L2、*L3…*Ln)的状态是不同的。假如理想状态下，玻璃基板没有应力，液晶屏为暗态，此时出射光(*L1、*L2、*L3…*Ln)的光强值均为零。但是，若玻璃基板在不同区域存在不同的相位延迟量时，会造成液晶显示屏呈现一定梯度分布的漏光现象，对比度性能降低。因此，玻璃基板固有应力引起的双折射效应会给液晶屏的显示带来不良的影响。需要对工艺生产的玻璃基板进行应力测量，提高液晶屏的性能和良率。

根据应力-光定律知，玻璃元件应力引起的双折射效应可以通过测量玻璃元件在偏振系统中的相位延迟量来表征，即把玻璃元件应力测量的力学问题转化为测量其引起的相位延迟量的光学问题。玻璃元件在某一点处两个主应力方向等价为光学意义中的快慢轴，应力的差值等价为光学上双折射效应。因此，设玻璃元件某一点处其中一个主应力(对应于光学上的快轴)与+X轴夹角为θ，应力差值引起的相位延迟量为δ，并建立图3所示的测量系统，其测量原理陈述如下：

该测量系统中，坐标系以偏振片P的透光轴方向为X轴，垂直于其方向为Y轴，光传播方向为Z轴。光束首先经过偏振片P变成线偏振光，然后穿过玻璃元件G，最后从检偏器A出射的光强信号强度为I。

规定逆着光路方向，逆时针方向旋转为正，设玻璃元件G的快轴F_a与+X轴夹角为θ角度，相位延迟量为δ，检偏器A的透光轴与X轴夹角为a，则图3中各元件的Mueller矩阵可分别表示为：

起偏器P的穆勒(Mueller)矩阵为：

$M_P=\left[\begin{array}{c}1\\ 1\\ 0\\ 0\end{array}\right]$

玻璃元件G的Mueller矩阵为：

$M_G=\left[\begin{array}{cccc}1& 0& 0& 0\\ 0& {\cos }^{2}2\mathrm{\θ}+{\sin }^{2}2\mathrm{\θ}\cos \mathrm{\δ}& \cos 2\mathrm{\θ}\sin 2\mathrm{\θ}(1-\cos \mathrm{\δ})& -\sin 2\mathrm{\θ}\sin \mathrm{\δ}\\ 0& \cos 2\mathrm{\θ}\sin 2\mathrm{\θ}(1-\cos \mathrm{\δ})& {\sin }^{2}2\mathrm{\θ}+{\cos }^{2}2\mathrm{\θ}\cos \mathrm{\δ}& \cos 2\mathrm{\θ}\sin \mathrm{\δ}\\ 0& \sin 2\mathrm{\θ}\sin \mathrm{\δ}& -\cos 2\mathrm{\θ}\sin \mathrm{\δ}& \cos \mathrm{\δ}\end{array}\right]$

检偏器A的Mueller矩阵为：

$M_A=\frac{1}{2}\left[\begin{array}{cccc}1& \cos 2a& \sin 2a& 0\\ \cos 2a& {\cos }^{2}2a& \sin 2a\cos 2a& 0\\ \sin 2a& \cos 2a\sin 2a& {\sin }^{2}2a& 0\\ 0& 0& 0& 0\end{array}\right]$

不考虑光学元件对光的吸收和反射损失，则经过检偏器A后出射光的Stokes矢量为：

$S=\left[\begin{array}{c}{S}_1\\ S_2\\ S_3\\ S_4\end{array}\right]=M_A{M}_G{M}_P{I}_0$

由斯托克斯(Stokes)矢量定义可知，出射光矢量的第一行式子代表其光强，即出射光强I为：

$I=S_1=\frac{I_0}{2}+\frac{I_0}{2}\cos 2a({\cos }^{2}2\mathrm{\θ}+\cos \mathrm{\δ}{\sin }^{2}2\mathrm{\θ})+\frac{I_0}{2}\sin 2a\cos 2\mathrm{\θ}\sin 2\mathrm{\θ}(1-\cos \mathrm{\δ})---\left(1\right)$

式(1)中，I₀为经过起偏器P后的光强，θ为玻璃元件的方位角，δ为玻璃元件的相位延迟量，a为检偏器A的方位角。

由式(1)可以看出，出射光强I的大小除了与入射光强I₀有关外，还与检偏器A的方位角，玻璃元件G的相位延迟量δ和方位角θ有关。

通过数学运算，式(1)也可以写作

$I=\frac{I_0}{2}+\frac{I_0}{4}\cos 2a(1+\cos \mathrm{\δ})+\frac{I_0}{4}\cos (4\mathrm{\θ}-2a)(1-\cos \mathrm{\δ})---\left(2\right)$

上述方法属于单点测量，但是液晶生产工艺中，当玻璃基板的尺寸较大时，若要运用此单点测量的方法检测出整个玻璃基板的应力分布情况，则会大大延长工艺时间，降低生产效率。

发明内容

本发明实施例提供了一种基板检测方法和装置，用于解决现有技术中通过单点扫描方式对大尺寸基板进行检测时所导致的工艺时间长、生产效率低的问题。

本发明实施例提供了一种基板检测装置，所述装置包括：

光源；

起偏器，将接收到的光源发出的光转化为线偏振光；

扩光器，对所述线偏振光进行扩展，使透过所述扩光器后投射到待测元件表面的线偏振光光束的横截面面积变大；

束光器，对透过待测元件的线偏振光进行收缩，使透过所述束光器后线偏振光光束的横截面面积变小；

分光器，将透过所述束光器后的线偏振光光束分成多个子光束，并将每一所述子光束投射到检偏器中的一检测区域；

检偏器，检测每一检测区域中子光束的光强；并且，将在所述起偏器旋转前的该检测区域内的光强作为与该检测区域相应的第一光强发送给控制器，将在垂直于光束出射方向的平面中起偏器旋转后的该检测区域内的光强作为与该检测区域相应的第二光强发送给控制器；

控制器，接收所述检偏器发送的与每一检测区域相应的第一光强和第二光强，根据每一检测区域中的第一光强和第二光强，计算得到所述待测元件的实际相位延迟量，根据所述实际相位延迟量和预设相位延迟量判断该待测元件是否合格。

本发明实施例提供的基板检测装置中，通过扩光器对所述线偏振光进行扩展，使透过所述扩光器后投射到待测元件表面的线偏振光光束的横截面面积变大，增大待测元件表面的检测面积，并通过束光器对透过待测元件的线偏振光进行收缩，使透过所述束光器后的线偏振光光束的横截面面积变小，不需要使用较大的分光器对透过所述束光器后的线偏振光光束进行分光，进而通过分光器将透过所述束光器后的线偏振光分成多个光强相同的子光束，并将每一所述子光束投射到检偏器中的一检测区域，并通过检偏器检测每一检测区域中光强，并将该光强作为与该检测区域相应的第一光强发送给控制器；然后在垂直于激光出射方向的平面中旋转起偏器，通过重复上述各步骤得到旋转后每一检测区域中光强，将该光强作为与该检测区域相应的第二光强发送给控制器，通过根据每一检测区域中的第一光强和第二光强，计算得到所述待测元件的实际相位延迟量，根据所述实际相位延迟量和预设相位延迟量判断该待测元件是否合格。该装置中，通过扩光器对所述线偏振光进行扩展，使透过所述扩光器后投射到待测元件表面的线偏振光光束的横截面面积变大，增大待测元件表面的检测面积，并通过束光器对透过待测元件的线偏振光进行收缩，使透过所述束光器后线偏振光光束的横截面面积变小，不需要使用较大的分光器对透过所述束光器后的线偏振光光束进行分光，因此能够实现对尺寸较大的基板的检测，从而解决了现有技术中通过单点扫描方式对大尺寸基板进行检测时所导致的工艺时间长、生产效率低的问题。

较佳的，所述光源、起偏器、扩光器、束光器、分光器和检偏器的中心轴位于同一直线上。

当所述光源、起偏器、扩光器、束光器、分光器和检偏器的中心轴位于同一直线上时，使得光束在经过所述、起偏器、扩光器、束光器后，能够经分光器均匀的分成多个子光束，并分别投射到检偏器的每一检测区域中。

较佳的，所述控制器还用于：

将所述相位延迟量与预设相位延迟量进行比较，当所述实际相位延迟量小于所述预设相位延迟量时，则判定所述待测元件合格并发出该待测元件合格的信号。

通过控制器将所述相位延迟量与预设相位延迟量进行比较，当所述实际相位延迟量小于所述预设相位延迟量时，则判定所述待测元件合格并发出该待测元件合格的信号，使工作人员可以直接获取该待测元件合格的信号，节约了工作人员根据所述实际相位延迟量和预设相位延迟量判定该待测元件是否合格的时间，进一步缩短了检测所需的时间，提高了生产效率。

较佳的，所述控制器还用于：

根据所述实际相位延迟量，计算得到该待测元件的实际应力变化量；并将所述实际应力变化量与预设应力变化量进行比较，当所述实际应力变化量小于所述预设应力变化量时，则判定所述待测元件合格并发出该待测元件合格的信号。

通过控制器将所述实际应力变化量与预设应力变化量进行比较，当所述实际应力变化量小于所述预设应力变化量时，则判定所述待测元件合格并发出该待测元件合格的信号，使得可以直接获取该待测元件合格的信号，节约了工作人员根据所述实际应力变化量和预设应力变化量判定该待测元件是否合格的时间，进一步缩短了检测所需的时间，提高了生产效率，同时还可以直观的了解所述待测元件的受力情况。

较佳的，所述装置还包括用于接收所述控制器发送的待测元件合格的信号并进行显示的显示面板。

通过所述显示面板接收所述控制器发送的待测元件合格的信号并显示，使工作人员能够更直观的获取待测元件是否合格的信息，有利于缩短工艺时间内，提高生产效率。

较佳的，所述装置还包括步进电机，所述步进电机接收控制器发出的旋转控制信号，根据该旋转控制信号带动起偏器沿预设的方向旋转预设的角度。

通过所述步进电机接收控制器发出的旋转控制信息，并根据该旋转控制信息信号带动起偏器旋转，可精确的、快速的使起偏器沿预设方向进行旋转以达到预设的角度，有利于提供生产效率，提高检测的精确度。此外，还可以通过角编码器带动起偏器进行旋转以达到预设偏转角度。

较佳的，所述起偏器包括偏光片以及用于承载所述偏光片的框架；所述分光器为二维正交光栅，通过所述二维正交光栅产生对称分光，使得每一检测区域内的光强相同。

较佳的，所述检偏器包括四个检测区域，每一检测区域中放置一偏光片,并且每两个不相邻的检测区域中的偏光片的偏光轴相互垂直。

当所述检偏器包括四个检测区域时，由于每两个不相邻的检测区域中的偏光片的偏光轴相互垂直，因此每两个不相邻的检测区域中的光强之和等于其它的两个不相邻的检测区域中的光强之和，便于利用三角函数和归一法计算得到所述待测元件的实际相位延迟量。

本发明实施例提供了一种利用上述基板检测装置进行检测的方法，所述方法包括：

将待测元件放置在起偏器与扩光器之间，开启光源；

通过检偏器检测每一检测区域中子光束的光强，并将每一检测区域内的光强作为与该检测区域相应的第一光强发送给控制器；

在垂直于光束出射方向的平面中控制起偏器进行旋转；

旋转起偏器后，通过检偏器检测每一检测区域中子光束的光强，并将旋转起偏器后的每一检测区域内的光强作为与该检测区域相应的第二光强发送给控制器；

根据所述每一检测区域对应的第一光强和第二光强，通过控制器计算出所述待测元件的实际相位延迟量，并根据所述实际相位延迟量和预设相位延迟量判断该待测元件是否合格。

本发明实施例中，在利用所述基板检测装置进行检测的过程中，通过扩光器对所述线偏振光进行扩展，使透过所述扩光器后投射到待测元件表面的线偏振光光束的横截面面积变大，增大待测元件表面的检测面积，并通过束光器对透过待测元件的线偏振光进行收缩，使透过所述束光器后线偏振光光束的横截面面积变小，不需要使用较大的分光器对透过所述束光器后的线偏振光光束进行分光，因此能够实现对尺寸较大的基板的检测，从而解决了现有技术中通过单点扫描方式对大尺寸基板进行检测时所导致的工艺时间长、生产效率低的问题。

较佳的，当所述基板检测装置还包括步进电机时，所述方法还包括：

在检偏器将每一检测区域对应的第一光强发送给控制器后，控制器向所述步进电机发送旋转控制信号，令所述步进电机根据该旋转控制信号带动起偏器沿预设的方向旋转预设的角度。

通过控制器向所述步进电机发送旋转控制信号，令所述步进电机根据该旋转控制信号带动起偏器进行旋转，进而使起偏器可精确、快速的沿预设方向旋转预设的角度，有利于提供生产效率，提高检测的精确度。此外，还可以通过角编码器带动起偏器进行旋转以达到预设偏转角度。

附图说明

图1为双折射效应示意图；

图2为液晶屏显示原理示意图；

图3为现有技术中应力测量系统的工作原理示意图；

图4为本发明实施例提供的基板检测装置的结构示意图；

图5为检偏器中的多个检测区域的分布示意图；

图6为本发明实施例提供的一种基板检测方法的流程示意图；

图7为本发明实施例提供的一种基板检测方法的流程示意图；

图8为本发明实施例提供的一种基板检测方法的流程示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种基板检测方法和装置，用于解决现有技术中通过单点扫描方式对大尺寸基板进行检测时所导致的工艺时间长、生产效率低的问题。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例一提供了一种基板检测装置，参见图4，图4为本发明实施例一提供的基板检测装置的结构示意图，从图4中可以看出，所述装置包括：

光源41；由于激光具有单色性好、相干性好、方向性好以及亮度高等优点，一般该光源选用激光光源；

起偏器42，将接收到的光源发出的光转化为线偏振光；

扩光器43，对所述线偏振光进行扩展，使透过所述扩光器后投射到待测元件表面的线偏振光光束的横截面面积变大；

束光器44，对透过待测元件的线偏振光进行收缩，使透过所述束光器后线偏振光光束的横截面面积变小；

分光器45，将透过所述束光器后的线偏振光光束分成多个光强相同的子光束，并将每一所述子光束投射到检偏器中的一检测区域；

检偏器46，检测每一检测区域中子光束的光强；并且，将在所述起偏器旋转前的该检测区域内的光强作为与该检测区域相应的第一光强发送给控制器，将在垂直于光束出射方向的平面中起偏器旋转后的该检测区域内的光强作为与该检测区域相应的第二光强发送给控制器；

控制器47，接收所述检偏器发送的与每一检测区域相应的第一光强和第二光强，根据每一检测区域中的第一光强和第二光强，计算得到所述待测元件的实际相位延迟量，根据所述实际相位延迟量和预设相位延迟量判断该待测元件是否合格。

一般的，所述光源41、起偏器42、扩光器43、束光器44、分光器45和检偏器46的中心轴位于同一直线上。当所述光源41、起偏器42、扩光器43、束光器44、分光器45和检偏器46的中心轴位于同一直线上时，使得光束在经过所述起偏器、扩光器、束光器后，能够经分光器均匀的分成多个子光束，并分别投射到检偏器46的每一检测区域中。

进一步的，所述控制器47还用于：

将所述相位延迟量与预设相位延迟量进行比较，当所述实际相位延迟量小于所述预设相位延迟量时，则判定所述待测元件合格并发出该待测元件合格的信号。

通过控制器47将所述相位延迟量与预设相位延迟量进行比较，当所述实际相位延迟量小于所述预设相位延迟量时，则判定所述待测元件合格并发出该待测元件合格的信号，使得可以直接获取该待测元件合格的信号，节约了工作人员根据所述实际相位延迟量和预设相位延迟量判定该待测元件是否合格的时间，进一步缩短了检测所需的时间，提高了生产效率。

进一步的，所述控制器47还用于：

根据所述实际相位延迟量，计算得到该待测元件的实际应力变化量；并将所述实际应力变化量与预设应力变化量进行比较，当所述实际应力变化量小于所述预设应力变化量时，则判定所述待测元件合格并发出该待测元件合格的信号。

通过控制器将所述实际应力变化量与预设应力变化量进行比较，当所述实际应力变化量小于所述预设应力变化量时，则判定所述待测元件合格并发出该待测元件合格的信号，使得可以直接获取该待测元件合格的信号，节约了工作人员根据所述实际应力变化量和预设应力变化量判定该待测元件是否合格的时间，进一步缩短了检测所需的时间，提高了生产效率，同时还可以直观的了解所述待测元件的受力情况。

进一步的，所述装置还包括用于接收所述控制器发送的待测元件合格的信号并进行显示的显示面板48。

通过所述显示面板48接收所述控制器发送的待测元件合格的信号并显示，使工作人员能够更直观的获取待测元件是否合格的信息，有利于缩短工艺时间内，提高生产效率。

进一步的，所述装置还包括步进电机49，所述步进电机49接收控制器发出的旋转控制信号，根据该旋转控制信号带动起偏器沿预设的方向旋转预设的角度，从而使得起偏器可精确、快速的到达指定位置，有利于提供生产效率，提高检测的精确度。此外，还可以通过角编码器带动起偏器进行旋转以达到预设偏转角度。

其中，所述起偏器42包括偏光片以及用于承载所述偏光片的框架(图中未显示)，所述框架与所述步进电机49连接，通过步进电机49带动所述框架进行旋转，从而起偏器的旋转。

进一步的，所述分光器45为二维正交光栅，通过所述二维正交光栅产生对称分光，使得每一检测区域内的光强相同。

进一步的，参见图5；所述检偏器46包括四个检测区域，分别为：第一检测区域461，第二检测区域462，第三检测区域463和第四检测区域464，每一检测区域中放置一偏光片,并且每两个不相邻的检测区域中的偏光片的偏光轴相互垂直。当所述检偏器包括四个检测区域时，每两个不相邻的检测区域中的光强相同，便于利用三角函数和归一法计算得到所述待测元件的实际相位延迟量。

本发明实施例一提供的基板检测装置中，通过扩光器对所述线偏振光进行扩展，使透过所述扩光器后投射到待测元件表面的线偏振光光束的横截面面积变大，增大待测元件表面的检测面积，并通过束光器对透过待测元件的线偏振光进行收缩，使透过所述束光器后线偏振光光束的横截面面积变小，不需要使用较大的分光器对透过所述束光器后的线偏振光光束进行分光，因此能够实现对尺寸较大的基板的检测，从而解决了现有技术中通过单点扫描方式对大尺寸基板进行检测时所导致的工艺时间长、生产效率低的问题。

本发明实施例二提供了一种利用上述基板检测装置进行基板检测的方法，参见图6，所述方法包括：

步骤61，将待测元件放置在起偏器与扩光器之间，开启光源。

步骤62，通过检偏器检测每一检测区域中子光束的光强，并将每一检测区域内的光强作为与该检测区域相应的第一光强发送给控制器。

步骤63，在垂直于光束出射方向的平面中控制起偏器进行旋转。

步骤64，旋转起偏器后，通过检偏器检测每一检测区域中子光束的光强，并将旋转起偏器后的每一检测区域内的光强作为与该检测区域相应的第二光强发送给控制器。

步骤65，根据所述每一检测区域对应的第一光强和第二光强，通过控制器计算出所述待测元件的实际相位延迟量，并根据所述实际相位延迟量和预设相位延迟量判断该待测元件是否合格。

进一步的，所述方法还包括：

通过所述控制器将所述相位延迟量与预设相位延迟量进行比较，当所述实际相位延迟量小于所述预设相位延迟量时，则判定所述待测元件合格并发出该待测元件合格的信号。

通过控制器将所述相位延迟量与预设相位延迟量进行比较，进而判定所述待测元件是否合格，当所述待测元件的实际相位延迟量小于所述预设相位延迟量时，则判定所述待测元件合格并发出该待测元件合格的信号，使得可以直接获取该待测元件合格的信号，节约了工作人员根据所述实际相位延迟量和预设相位延迟量判定该待测元件是否合格的时间，进一步缩短了检测所需的时间，提高了生产效率。

进一步的，所述方法还包括：

根据所述实际相位延迟量，通过控制器计算得到该待测元件的实际应力变化量；并且通过所述控制器将所述实际应力变化量与预设应力变化量进行比较，当所述实际应力变化量小于所述预设应力变化量时，则判定所述待测元件合格并发出该待测元件合格的信号。

通过控制器计算得到实际应力变化量，并将所述实际应力变化量与预设应力变化量进行比较，当所述实际应力变化量小于所述预设应力变化量时，则判定所述待测元件合格并发出该待测元件合格的信号，使得可以直接获取该待测元件合格的信号，节约了工作人员根据所述实际应力变化量和预设应力变化量判定该待测元件是否合格的时间，进一步缩短了检测所需的时间，提高了生产效率，同时还可以直观的了解所述待测元件的受力情况。

进一步的，当所述基板检测装置包括显示面板时，所述方法还包括：显示面板接收所述控制器发送的待测元件合格的信号，并显示。

通过所述显示面板接收所述控制器发送的待测元件合格的信号并显示，使工作人员能够更快捷、直观的获取待测元件是否合格的信息，有利于缩短工艺时间内，提高生产效率。

进一步的，当所述基板检测装置还包括步进电机时，所述方法还包括：

在检偏器将每一检测区域对应的第一光强发送给控制器后，控制器向所述步进电机发送旋转控制信号，令所述步进电机根据该旋转控制信号带动起偏器沿预设的方向旋转预设的角度。

通过控制器向所述步进电机发送旋转控制信号，令所述步进电机根据该旋转控制信号带动起偏器进行旋转，进而使起偏器可精确、快速的沿预设方向旋转预设的角度，有利于提供生产效率，提高检测的精确度。此外，还可以通过角编码器带动起偏器进行旋转以达到预设偏转角度。

参见图7，当所述检偏器包括四个检测区域，每一检测区域中放置一偏光片，并且每两个不相邻的检测区域中的偏光片的偏光轴相互垂直时，所述方法具体包括：

步骤71，将待测元件放置在起偏器与扩光器之间，开启光源，使所述光源发出的光垂直投射在起偏器的表面；并根据所述光源在控制器中设置预设相位延迟量。

步骤72，起偏器将接收到的光源发出的光转化为线偏振光，并将所述线偏振光垂直投射在扩光器的表面。

步骤73，扩光器对所述线偏振光进行扩展，使透过所述扩光器后投射到待测元件表面上的线偏振光光束的横截面面积变大。

步骤74，束光器对透过待测元件的线偏振光进行收缩，使透过所述束光器后的线偏振光光束的横截面面积变小，以便于对所述光束进行分光。

步骤75，分光器将透过所述束光器后的线偏振光光束分成4个光强相同的子光束，并将每一所述子光束投射到检偏器中的一检测区域。

步骤76，通过检偏器检测每一检测区域中子光束的光强，并将该光强作为与该检测区域相应的第一光强发送给控制器。

其中，第一检测区域至第四检测区域中的光强值分别为：

$I_1=\frac{I_0}{8}+\frac{I_0}{16}(1+\cos \mathrm{\δ})\cos 2a+\frac{I_0}{16}(1-\cos \mathrm{\δ})\cos (4\mathrm{\θ}-2a)$

$I_2=\frac{I_0}{8}-\frac{I_0}{16}(1+\cos \mathrm{\δ})\sin 2a+\frac{I_0}{16}(1-\cos \mathrm{\δ})\sin (4\mathrm{\θ}-2a)$

$I_3=\frac{I_0}{8}-\frac{I_0}{16}(1+\cos \mathrm{\δ})\cos 2a-\frac{I_0}{16}(1-\cos \mathrm{\δ})\cos (4\mathrm{\θ}-2a)$

$I_4=\frac{I_0}{8}+\frac{I_0}{16}(1+\cos \mathrm{\δ})\sin 2a-\frac{I_0}{16}(1-\cos \mathrm{\δ})\sin (4\mathrm{\θ}-2a)$

由于所述每一检测区域中子光束的光强相同，且第一检测区域中偏光片的偏光轴与第三检测区域中偏光片的偏光轴方向相互垂直，第二检测区域中偏光片的偏光轴与第四检测区域中偏光片的偏光轴方向相互垂直，因此有其中，I₀为光束经过起偏器后的光强值。

步骤77，在垂直于激光出射方向的平面中将所述起偏器旋转45°，重复上述步骤72、73、74和75，并通过检偏器检测每一检测区域中光强，将该起偏器发生旋转后的光强作为与该检测区域相应的第二光强发送给控制器。

其中，第一检测区域至第四检测区域中的光强值分别为：

$I_5=\frac{I_0}{8}-\frac{I_0}{16}(1+\cos \mathrm{\δ})\sin 2a-\frac{I_0}{16}(1-\cos \mathrm{\δ})\sin (4\mathrm{\θ}-2a)$

$I_6=\frac{I_0}{8}-\frac{I_0}{16}(1+\cos \mathrm{\δ})\cos 2a+\frac{I_0}{16}(1-\cos \mathrm{\δ})\cos (4\mathrm{\θ}-2a)$

$I_7=\frac{I_0}{8}+\frac{I_0}{16}(1+\cos \mathrm{\δ})\sin 2a+\frac{I_0}{16}(1-\cos \mathrm{\δ})\sin (4\mathrm{\θ}-2a)$

$I_8=\frac{I_0}{8}=\frac{I_0}{16}(1+\cos \mathrm{\δ})\cos 2a-\frac{I_0}{16}(1-\cos \mathrm{\δ})\cos (4\mathrm{\θ}-2a)$

同样的，其中，I₀为光束经过起偏器后的光强值。

步骤78，控制器根据每一检测区域中的第一光强和第二光强，计算得到所述待测元件的实际相位延迟量；并且，将所述相位延迟量与预设相位延迟量进行比较，当所述实际相位延迟量小于所述预设相位延迟量时，则判定所述待测元件合格并发出该待测元件合格的信号。

由于激光输出的光强值具有一定的波动性，若直接测量光强值的绝对值大小，则会给测量结果造成一定的误差；因此，通常情况下采用归一化方法对得到的光强值进行处理以消除波动造成的误差，提高检测的精度。该使用归一化方法对光强值进行处理的步骤具体包括：

起偏器旋转前：

第一检测区域461中， $A_1=\frac{I_1}{I_1+I_3}=\frac{1}{2}+\frac{1}{4}(1+\cos \mathrm{\δ})\cos 2a+\frac{1}{4}(1-\cos \mathrm{\δ})\cos (4\mathrm{\θ}-2a);$

第二检测区域462中， $A_2=\frac{I_2}{I_2+I_4}=\frac{1}{2}-\frac{1}{4}(1+\cos \mathrm{\δ})\sin 2a+\frac{1}{4}(1-\cos \mathrm{\δ})\sin (4\mathrm{\θ}-2a);$

第三检测区域463中， $A_3=\frac{I_3}{I_1+I_3}=\frac{1}{2}-\frac{1}{4}(1+\cos \mathrm{\δ})\cos 2a-\frac{1}{4}(1-\cos \mathrm{\δ})\cos (4\mathrm{\θ}-2a);$

第四检测区域464中， $A_4=\frac{I_4}{I_2+I_4}=\frac{1}{2}+\frac{1}{4}(1+\cos \mathrm{\δ})\sin 2a-\frac{1}{4}(1-\cos \mathrm{\δ})\sin (4\mathrm{\θ}-2a);$

起偏器旋转45°后：

第一检测区域461中， $B_1=\frac{I_5}{I_5+I_7}=\frac{1}{2}-\frac{1}{4}(1+\cos \mathrm{\δ})\sin 2a-\frac{1}{4}(1-\cos \mathrm{\δ})\sin (4\mathrm{\θ}-2a);$

第二检测区域462中， $B_2=\frac{I_6}{I_6+I_8}=\frac{1}{2}-\frac{1}{4}(1+\cos \mathrm{\δ})\cos 2a+\frac{1}{4}(1-\cos \mathrm{\δ})\cos (4\mathrm{\θ}-2a);$

第三检测区域463中， $B_3=\frac{I_7}{I_5+I_7}=\frac{1}{2}+\frac{1}{4}(1+\cos \mathrm{\δ})\sin 2a+\frac{1}{4}(1-\cos \mathrm{\δ})\sin (4\mathrm{\θ}-2a);$

第四检测区域464中， $B_4=\frac{I_8}{I_6+I_8}=\frac{1}{2}+\frac{1}{4}(1+\cos \mathrm{\δ})\cos 2a-\frac{1}{4}(1-\cos \mathrm{\δ})\cos (4\mathrm{\θ}-2a);$

利用上述的A₁至A₄、B₁至B₄可进一步得到：

$C_1=A_1-B_2=\frac{1}{2}(1+\cos \mathrm{\δ})\cos 2a;$

$C_2=A_2-B_3=-\frac{1}{2}(1+\cos \mathrm{\δ})\sin 2a;$

$C_3=A_3-B_4=-\frac{1}{2}(1+\cos \mathrm{\δ})\cos 2a;$

$C_4=A_4-B_1=\frac{1}{2}(1+\cos \mathrm{\δ})\sin 2a;$

$C_5=A_1-B_4=\frac{1}{2}(1-\cos \mathrm{\δ})\cos (4\mathrm{\θ}-2a);$

$C_6=A_2-B_1=\frac{1}{2}(1-\cos \mathrm{\δ})\sin (4\mathrm{\θ}-2a);$

$C_7=A_3-B_2=-\frac{1}{2}(1-\cos \mathrm{\δ})\cos (4\mathrm{\θ}-2a);$

$C_8=A_4-B_3=-\frac{1}{2}(1-\cos \mathrm{\δ})\sin (4\mathrm{\θ}-2a);$

由于A₁至A₄、B₁至B₄为测得的具体数值，因此C₁至C₈也为具体值。通过上述的Ci值，利用三角函数sin²α+cos²α＝1关系式，可求得玻璃基板的实际相位延迟量δ，其中，所述i＝1,2,3,…,7,8；例如，通过反三角函数运算可得到：

$\mathrm{\δ}=2\sqrt{C_1^2+C_2^2}-1$

利用其它各Ci值及其表达式求解实际相位延迟量δ的过程类似，此处不再赘述。

步骤79，显示面板接收所述控制器发出的待测元件合格的信号，并显示该待测元件为合格元件。

参见图8；图8为利用上述基板检测装置对基板进行检测的另一方法流程图，该方法具体包括：

步骤81，将待测元件放置在起偏器与扩光器之间，开启光源，使所述光源发出的光垂直投射在起偏器的表面；并根据所述光源在控制器中设置预设应力变化量。

步骤82，起偏器将接收到的光源发出的光转化为线偏振光，并将所述线偏振光垂直投射在扩光器的表面。

步骤83，扩光器对所述线偏振光进行扩展，使透过所述扩光器后投射到待测元件表面上的线偏振光光束的横截面面积变大。

步骤84，束光器对透过待测元件的线偏振光进行收缩，使透过所述束光器后的线偏振光光束的横截面面积变小，以便于对所述光束进行分光。

步骤85，分光器将透过所述束光器后的线偏振光光束分成4个光强相同的子光束，并将每一所述子光束投射到检偏器中的一检测区域；

步骤86，通过检偏器检测每一检测区域中子光束的光强，并将该光强作为与该检测区域相应的第一光强发送给控制器；

该步骤中每一检测区域中光强的中的表达式与步骤76中相应检测区域的表达式相同，此处不再赘述。

步骤87，控制器向步进电动机发送旋转控制信号，步进电动机根据该旋转控制信号带动起偏器在垂直于激光出射方向的平面中旋转45°，重复上述步骤82、83、84和85，并通过检偏器检测每一检测区域中光强，将该起偏器发生旋转后的光强作为与该检测区域相应的第二光强发送给控制器；该步骤中每一检测区域中光强的中的表达式与步骤77中相应检测区域的表达式相同，此处不再赘述。

步骤88，控制器根据每一检测区域中的第一光强和第二光强，计算得到所述待测元件的实际相位延迟量，进而根据所述实际相位延迟量计算得到该待测元件的实际应力变化量；并将所述实际应力变化量与预设应力变化量进行比较，当所述实际应力变化量小于所述预设应力变化量时，则判定所述待测元件合格并发出该待测元件合格的信号。

具体的，该步骤中得到实际应力变化量的步骤包括获取实际相位延迟量的步骤和根据实际相位延迟量计算得到实际应力变化量的步骤；其中获取实际相位延迟量的步骤与上述步骤78中获取实际相位延迟量的步骤相同，此处不再赘述；在得到所述待测元件的实际相位延迟量后，根据平面光弹性应力-光定律：可推断出，所述待测元件的实际应力变化量:

$\mathrm{\Δ\σ}=\frac{\mathrm{\λ\δ}}{2\mathrm{\πcd}}$

其中，所述Δσ为玻璃基板的实际应力变化量，δ为实际相位延迟量，λ为光源的波长，c为玻璃基板的光学系数，d为玻璃基板的厚度。

步骤89，显示面板接收所述控制器发出的待测元件合格的信号，并显示该待测元件为合格元件。

该方法中，通过控制器将所述实际应力变化量与预设应力变化量进行比较，当所述实际应力变化量小于所述预设应力变化量时，则判定所述待测元件合格并发出该待测元件合格的信号，使工作人员可以直接获取该待测元件合格的信号，节约了工作人员根据所述实际应力变化量和预设应力变化量判定该待测元件是否合格的时间，进一步缩短了检测所需的时间，提高了生产效率，同时工作人员还可以直观的了解所述待测元件的受力情况。

综上，本发明实施例提供了一种基板检测方法和装置；其中所述基板检测装置中，通过扩光器对所述线偏振光进行扩展，使透过所述扩光器后投射到待测元件表面的线偏振光光束的横截面面积变大，增大待测元件表面的检测面积，并通过束光器对透过待测元件的线偏振光进行收缩，使透过所述束光器后线偏振光光束的横截面面积变小，不需要使用较大的分光器对透过所述束光器后的线偏振光光束进行分光，因此能够实现对尺寸较大的基板的检测，从而解决了现有技术中通过单点扫描方式对大尺寸基板进行检测时所导致的工艺时间长、生产效率低的问题。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种基板检测装置，其特征在于，所述装置包括：

光源；

起偏器，将接收到的光源发出的光转化为线偏振光；

扩光器，对所述线偏振光进行扩展，使透过所述扩光器后投射到待测元件表面的线偏振光光束的横截面面积变大；

束光器，对透过待测元件的线偏振光进行收缩，使透过所述束光器后线偏振光光束的横截面面积变小；

分光器，将透过所述束光器后的线偏振光光束分成多个子光束，并将每一所述子光束投射到检偏器中的一检测区域；

检偏器，检测每一检测区域中子光束的光强；并且，将在所述起偏器旋转前的该检测区域内的光强作为与该检测区域相应的第一光强发送给控制器，将在垂直于光束出射方向的平面中起偏器旋转后的该检测区域内的光强作为与该检测区域相应的第二光强发送给控制器；

控制器，接收所述检偏器发送的与每一检测区域相应的第一光强和第二光强，根据每一检测区域中的第一光强和第二光强，计算得到所述待测元件的实际相位延迟量，根据所述实际相位延迟量和预设相位延迟量判断该待测元件是否合格。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述光源、起偏器、扩光器、束光器、分光器和检偏器的中心轴位于同一直线上。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制器还用于：

将所述相位延迟量与预设相位延迟量进行比较，当所述实际相位延迟量小于所述预设相位延迟量时，则判定所述待测元件合格并发出该待测元件合格的信号。

4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制器还用于：

根据所述实际相位延迟量，计算得到该待测元件的实际应力变化量；并将所述实际应力变化量与预设应力变化量进行比较，当所述实际应力变化量小于所述预设应力变化量时，则判定所述待测元件合格并发出该待测元件合格的信号。

5.如权利要求3或4所述的装置，其特征在于，所述装置还包括用于接收所述控制器发送的待测元件合格的信号并进行显示的显示面板。

6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括步进电机，所述步进电机接收控制器发出的旋转控制信号，根据该旋转控制信号带动起偏器沿预设的方向旋转预设的角度。

7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述起偏器包括偏光片以及用于承载所述偏光片的框架；所述分光器为二维正交光栅。

8.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述检偏器包括四个检测区域，每一检测区域中放置一偏光片，并且每两个不相邻的检测区域中的偏光片的偏光轴相互垂直。

9.一种利用权利要求1～8任一所述的基板检测装置进行检测的方法，其特征在于，所述方法包括：

将待测元件放置在起偏器与扩光器之间，开启光源；

通过检偏器检测每一检测区域中子光束的光强，并将每一检测区域内的光强作为与该检测区域相应的第一光强发送给控制器；

在垂直于光束出射方向的平面中控制起偏器进行旋转；

旋转起偏器后，通过检偏器检测每一检测区域中子光束的光强，并将旋转起偏器后的每一检测区域内的光强作为与该检测区域相应的第二光强发送给控制器；

根据所述每一检测区域对应的第一光强和第二光强，通过控制器计算出所述待测元件的实际相位延迟量，并根据所述实际相位延迟量和预设相位延迟量判断该待测元件是否合格。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，当所述基板检测装置还包括步进电机时，所述方法还包括：

在检偏器将每一检测区域对应的第一光强发送给控制器后，控制器向所述步进电机发送旋转控制信号，令所述步进电机根据该旋转控制信号带动起偏器沿预设的方向旋转预设的角度。