厚度量測方法
2023-10-30 15:43:52
專利名稱：厚度量測方法
技術領域：
本發明涉及一種量測方法，特別是涉及一種厚度量測方法。
技術背景
現有的厚度量測方法，通常是使用機械式的遊標卡尺夾緊一試片後，再讀取遊標卡尺上的刻度以得知該試片的厚度。但是這樣的量測方式會接觸到試片而造成刮損，而且精確度較差，特別是對於某些誤差容忍度極小的試片而言更是完全不能適用。
因此有業者提出如美國專利第US6，545, 763號「以白光幹涉儀測量厚度的方法」 專利案，以白光幹涉儀對該試片進行厚度量測，在量測的過程中不會接觸到該試片，因此不會有刮損的問題產生，而且以光學的方式量測也能夠取得極高的精準度。另外，白光幹涉儀也能用於量測液晶面板的厚度，並能夠經過計算後得知該液晶面板的液晶層厚度。
然而，現有以白光幹涉儀測量厚度的方法有以下缺點存在
(1)測量液晶面板時，容易產生誤差
由於白光幹涉儀屬於穿透式量測，因此實際測量時光線會被該液晶面板的液晶層幹擾，而造成不必要的測量誤差。
(2)構件複雜，操作不易
由美國專利第US6，545, 763號能夠得知，整個測量系統必須大量使用高精度透鏡，構件十分複雜，因此在操作、調整上較為不易。
(3)設置成本高昂
承上所述，由於構件複雜，且白光幹涉儀單價較高，所以整體設置成本高昂，後續維修費用也較高。
(4)運算過程複雜
測得頻譜幹涉條紋後，先分析高峰與低谷的頻譜，再配合複雜的傅立葉變換法，或最大熵法以計算出該試片的厚度。由於計算複雜，因此必須另外設置能夠進行複雜運算的電腦。
所以，如何克服上述缺點，一直是本技術領域者持續努力的重要目標。 發明內容
本發明的目的在於提供一種能藉由雷射測距儀進行測量，並能忽略液晶層幹擾的厚度量測方法。
本發明厚度量測方法，包含一個校準步驟、一個實測步驟，以及一個判讀步驟，其特徵在於該校準步驟是將一個標準試片設置於兩個雷射測距儀間，該標準試片包括一個彩色濾光片層、一個設置於該彩色濾光片層上的薄膜電晶體層，以及兩片分別設置於該彩色濾光片層與該薄膜電晶體層上的玻璃基板，利用所述分別設置於該標準試片相反兩側的雷射測距儀量測該標準試片的彩色濾光片層與該薄膜電晶體層到相對應雷射測距儀的距離，並將所述雷射測距儀的量測值相加以取得一個基準值，該實測步驟是將一個待測試片CN 102538686 A取代該標準試片，該待測試片包括一個液晶層、分別設置於該液晶層相反兩面的一個彩色濾光片層與一個薄膜電晶體層，以及兩片分別設置於該彩色濾光片層與該薄膜電晶體層上的玻璃基板，利用所述雷射測距儀量測該待測試片的彩色濾光片層與該薄膜電晶體層到相對應雷射測距儀的距離，並將所述雷射測距儀的量測值相加以取得一個比較值，該判讀步驟是將該比較值與該基準值相減以計算出該待測試片與該標準試片的厚度差值。
本發明的目的及解決其技術問題還可採用以下技術措施進一步實現。
較佳地，前述的厚度量測方法，其中在該校準步驟中，每一個雷射測距儀能向該標準試片發射一個雷射束，該雷射束與該標準試片的夾角小於90度，該雷射測距儀並能接收數個反射自該標準試片各層的反射光束，並分析所述反射光束的位移量，藉此取得該標準試片各層與該雷射測距儀的相對距離，在該實測步驟中，每一個雷射測距儀能向該待測試片發射一個雷射束，該雷射束與該待測試片的夾角小於90度，該雷射測距儀並能接收數個反射自該待測試片各層的反射光束，並分析所述反射光束的位移量，藉此取得該待測試片各層與該雷射測距儀的相對距離。
較佳地，前述的厚度量測方法，其中在該校準步驟中，該標準試片為一個特製液晶面板，在該實測步驟中，該待測試片為一個典型液晶面板。
本發明的有益效果在於藉由設置於該標準試片相反兩側的所述雷射測距儀以測量該標準試片，再以該實測步驟測量該待測試片，接著將該實測步驟與該校準步驟所測得的數值進行相減，以取得該標準試片與該待測試片的厚度差值，藉此能夠用於量測液晶面板以準確測得該液晶層的厚度。
圖1是一步驟流程圖，說明本發明厚度量測方法的較佳實施例；
圖2是一示意圖，說明該較佳實施例中，該校準步驟的實施方式；
圖3是一數據圖，說明該較佳實施例中，It的測量結果；
圖4是一數據圖，說明該較佳實施例中，Ic的測量結果；
圖5是一示意圖，說明該較佳實施例中，該實測步驟的實施方式；
圖6是一數據圖，說明該較佳實施例中，lt-a的測量結果；以及
圖7是一數據圖，說明該較佳實施例中，lc-b的測量結果。
具體實施方式
下面結合附圖及實施例對本發明進行詳細說明
在本發明被詳細描述前，要注意的是，在以下的說明中，類似的元件是以相同的編號來表示。
參閱圖1與圖2，為本發明厚度量測方法的較佳實施例，包含一校準步驟91、一實測步驟92，以及一判讀步驟93。
該校準步驟91是將一標準試片3穩固地設置於兩個雷射測距儀2間，該標準試片 3包括一彩色濾光片層31、一設置於該彩色濾光片層31上的薄膜電晶體層32，以及兩片分別設置於該彩色濾光片層31與該薄膜電晶體層32上的玻璃基板33。在本較佳實施例中， 該標準試片3是一片不具有液晶層的特製液晶面板。另外，本較佳實施例中所使用的雷射測距儀2為Keyence LK. G15雷射測距儀。
每一雷射測距儀2能發射一雷射束，該雷射束與該標準試片3的夾角小於90度 (因為當該雷射束垂直入射時，無法使反射光線分離)，再利用一雷射測距儀2內的接收器 (圖未示)接收數個反射自該標準試片3各層的反射光束，並分析所述反射光束的位移量， 藉此取得該標準試片3各層與該雷射測距儀2的相對距離。特別說明的是，每一雷射測距儀2的量測結果會顯示成如圖3與圖4所示的強度-位移量數據圖，由於反射光線由該標準試片3各層反射的強度與位置都不相同，因此圖中的每一個波峰表示雷射束行經該標準試片3每一層而反射到該雷射測距儀2的相對強度與位移量，再藉由位移量換算出距離數值。
所述雷射測距儀2所發射的部份雷射束會由相對應玻璃基板33表面反射，每一雷射測距儀2並會接收反射光線而形成如圖3與圖4的第一波峰，剩餘的雷射束則會穿透所述玻璃基板33再分別由該薄膜電晶體層32與該彩色濾光片層31反射，而形成如圖3與圖 4中箭頭所指的第二波峰(如圖中箭頭所指)。實際上，所述玻璃基板33的厚度遠大於該薄膜電晶體層32、彩色濾光片層31的厚度，因此所述玻璃基板33的厚度誤差就算只有1 % 也會嚴重影響整體測試的精準度。所幸所述雷射測距儀2能夠藉由不同波峰而顯示出該標準試片3每一層到相對應雷射測距儀2的相對距離，因此在本較佳實施例中直接取圖3與圖4中箭頭所指的第二波峰進行分析。
參閱圖3、4並配合圖2，利用所述分別設置於該標準試片3相反兩側的雷射測距儀 2分別測得該標準試片3的薄膜電晶體層32與該彩色濾光片層31到相對應雷射測距儀2 的相對距離。圖3中第二波峰的位移量為lt，經過換算後能夠得到其中一雷射測距儀2到該標準試片3的薄膜電晶體層32的距離LT ；圖4中第二波峰的位移量為lc，經過換算後能夠得到另一雷射測距儀2到該標準試片3的彩色濾光片層31的距離LC。所述雷射測距儀 2間的距離為量測值LT與LC相加，再加上彩色濾光片層31與薄膜電晶體層32的厚度。接著，將所述雷射測距儀2的量測值LT與LC相加以取得一基準值X。因此該基準值X符合公式X = LT+LC。
參閱圖1與圖5，該實測步驟92是用於將一待測試片4取代該標準試片3 (見圖 2)。該待測試片4包括一液晶層40、分別設置於該液晶層40相反兩面的一彩色濾光片層41 與一薄膜電晶體層42，以及兩分別設置於該彩色濾光片層41與該薄膜電晶體層42上的玻璃基板43。值得一提的是，該待測試片4與該標準試片3唯一的不同在於該待測試片4多了該液晶層40。除了將該標準試片3替換成該待測試片4以外，在該實測步驟92中的量測方式與該校準步驟91大致相同，藉由所述雷射測距儀2進行量測，並取得如圖6與圖7的測量結果。
圖6中第二波峰(如圖6中箭頭所指)的位移量為lt-a，經過換算後能夠得到其中一雷射測距儀2到該待測試片4的薄膜電晶體層42的距離LT-A ；圖7中第二波峰(如圖7中箭頭所指)的位移量為lc-b，經過換算後能夠得到另一雷射測距儀2到該待測試片 4的彩色濾光片層41的距離LC-B。所述雷射測距儀2間的距離為量測值LT-A與LC-B相加，再加上彩色濾光片層41、薄膜電晶體層42以及液晶層40的厚度。接著，將所述雷射測距儀2的量測值LT-A與LC-B相加以取得一比較值Y。因此該比較值Y符合公式Y = (LT-A)+(LC-B)。
參閱圖1、2、5，以該判讀步驟93將該比較值Y與該基準值X相減以計算出該待測試片4與該標準試片3的厚度差值。也就是說，X-Y = [LT+LC]-[ (LT-A)+ (LC-B)] = A+B。 值得一提的是，所述彩色濾光片層31、41的厚度能夠視為相等，所述薄膜電晶體層32、42的厚度也能夠視為相等。另外，由於所述彩色濾光片層31、41與薄膜電晶體層32、42的厚度遠小於該液晶層40的厚度，因此所述彩色濾光片層31、41與薄膜電晶體層32、42的厚度誤差能夠忽略。藉此能夠清楚地得知，A+B就是該液晶層40的厚度(因為該待測試片4隻比該標準試片3多了該液晶層40)，而這樣的量測結果是在排除所述玻璃基板43、33、液晶層 40的影響下得到，因此能夠進一步降低不必要的量測誤差以提升整體量測精確度。
特別說明的是，在本較佳實施例中，該標準試片3與該待測試片4在測量時是放置於同一基準位置上，所以A與B都會是正值，當然如果該待測試片4的放置位置有所偏移， 也可能會造成A或B其中一個值產生負值，但是在本較佳實施例中，該標準試片3是特製液晶面板(不具有液晶層)，該待測試片4為典型液晶面板(具有液晶層40)，所以A+B—定會是正值。因此該標準試片3與該待測試片4測量時的相對位置理論上不會影響測量結果。
藉由以上所述的設計，本發明厚度量測方法於實際使用時具有以下所述優點
(1)排除液晶層40所造成的誤差
由於所述雷射測距儀2所取得的數據是沒有經過該液晶層40的影響，因此能夠排除該液晶層40對量測結果的幹擾，而能取得較高的量測精準度。
(2)構件單純，操作容易
本發明厚度量測方法只要使用兩臺雷射測距儀2就能進行厚度的量測，不需額外使用透鏡或其它構件。另外，雷射測距儀2為市面上容易購買取得的量測設備，而且在操作上也不複雜。
(3)設置成本低廉
承上所述，雷射測距儀2並非價格十分昂貴的儀器，而且十分容易取得，因此設置成本低廉，而且後續維修費用也較低。
(4)運算簡單
由上述可知，本發明厚度量測方法只需要使用簡單的加減運算，就能藉由該校準步驟91與該實測步驟92將所述雷射測距儀2所量到的數據進行比較，而能輕易通過與該標準試片3的比較而取得該待測試片4的厚度。
綜上所述，本發明厚度量測方法藉由設置於該標準試片3相反兩側的所述雷射測距儀2以測量該標準試片3，再以該實測步驟92測量該待測試片4，接著將該實測步驟92與該校準步驟91所測得的數值進行相減，以取得該標準試片3與該待測試片4的厚度差值， 藉此能夠用於量測液晶面板以準確測得該液晶層40的厚度。
權利要求
1.一種厚度量測方法，包含一個校準步驟、一個實測步驟，以及一個判讀步驟，其特徵在於該校準步驟是將一個標準試片設置於兩個雷射測距儀間，該標準試片包括一個彩色濾光片層、一個設置於該彩色濾光片層上的薄膜電晶體層，以及兩片分別設置於該彩色濾光片層與該薄膜電晶體層上的玻璃基板，利用所述分別設置於該標準試片相反兩側的雷射測距儀量測該標準試片的彩色濾光片層與該薄膜電晶體層到相對應雷射測距儀的距離，並將所述雷射測距儀的量測值相加以取得一個基準值，該實測步驟是將一個待測試片取代該標準試片，該待測試片包括一個液晶層、分別設置於該液晶層相反兩面的一個彩色濾光片層與一個薄膜電晶體層，以及兩片分別設置於該彩色濾光片層與該薄膜電晶體層上的玻璃基板，利用所述雷射測距儀量測該待測試片的彩色濾光片層與該薄膜電晶體層到相對應雷射測距儀的距離，並將所述雷射測距儀的量測值相加以取得一個比較值，該判讀步驟是將該比較值與該基準值相減以計算出該待測試片與該標準試片的厚度差值。
2.根據權利要求1所述的厚度量測方法，其特徵在於在該校準步驟中，每一個雷射測距儀能向該標準試片發射一個雷射束，該雷射束與該標準試片的夾角小於90度，該雷射測距儀並能接收數個反射自該標準試片各層的反射光束，並分析所述反射光束的位移量，藉此取得該標準試片各層與該雷射測距儀的相對距離，在該實測步驟中，每一個雷射測距儀能向該待測試片發射一個雷射束，該雷射束與該待測試片的夾角小於90度，該雷射測距儀並能接收數個反射自該待測試片各層的反射光束，並分析所述反射光束的位移量，藉此取得該待測試片各層與該雷射測距儀的相對距離。
3.根據權利要求2所述的厚度量測方法，其特徵在於在該校準步驟中，該標準試片為一個特製液晶面板，在該實測步驟中，該待測試片為一個典型液晶面板。
全文摘要
本發明公開了一種厚度量測方法，包含一校準步驟、一實測步驟，以及一判讀步驟。在該校準步驟中先藉由設置於一標準試片相反兩側的兩雷射測距儀測量該標準試片，再於該實測步驟中以同樣的方式測量一待測試片，接著將該實測步驟與該校準步驟所測得的數值進行相減，相減後的數值就是該標準試片與該待測試片的厚度差值，藉此能夠以一不具有液晶層的標準試片為基準，用於量測具有液晶層的待測試片以準確測得該液晶層的厚度。
文檔編號G01B11/06GK102538686SQ20101059143
公開日2012年7月4日 申請日期2010年12月9日 優先權日2010年12月9日
發明者陳進和 申請人:財團法人金屬工業研究發展中心