CN102023065A - 接触力测量基板及接触力测量方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种接触力测量基板及接触力测量方法，包括：压电晶体和基板；所述压电晶体设置在基板的表面；所述压电晶体的一端为检测电压输入端，另一端为检测电压输出端。本发明提供的接触力测量基板及接触力测量方法可以用于测量与传送设备或清洗设备接触时的接触力，进而能准确控制传送设备或清洗设备对基板产生的接触力，减小或消除传送设备或清洗设备对基板的特性产生的影响。

Description

接触力测量基板及接触力测量方法
技术领域
本发明涉及基板的传送或清洗技术，尤其涉及一种接触力测量基板及接触力测量方法，属于液晶显示器制造领域。
背景技术
在薄膜晶体管液晶显示器(Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display，简称：TFT-LCD)或半导体器件的生产制造过程中，需要对设置有TFT-LCD或半导体器件相关图案的基板进行传送或清洗，故生产线上有很多传送设备或清洗设备。这些设备会直接接触TFT-LCD或半导体器件的相关图案，当接触力较大时，会对基板的特性产生影响。
以在TFT-LCD生产工艺中，对阵列基板的毛刷清洗过程为例，清洗时在基板的上下两侧均设置有毛刷，在毛刷清洗过程中，如果毛刷的压入量过多，毛刷会对阵列基板产生较大的接触力，进而对阵列基板的特性产生显著的影响，致使更多的N+残留等不良的发生，甚至压碎基板。但是，在实际生产过程中，毛刷压入量是通过手动来调节的，所以现有技术不能准确控制毛刷的压入量而使得毛刷对阵列基板的特性产生影响。
同理，现有技术不能准确控制传送设备或清洗设备对基板产生的接触力而使得传送设备或清洗设备对图案的特性产生影响。
发明内容
本发明的目的在于提供一种接触力测量基板及接触力测量方法，利用该接触力测量基板能够准确控制传送设备或清洗设备对基板产生的接触力。
本发明提供了一种接触力测量基板，包括：压电晶体和基板；所述压电晶体设置在基板的表面；所述压电晶体的一端为检测电压输入端，另一端为检测电压输出端。
本发明提供了一种接触力测量方法，包括：
通过检测电压输入端向压电晶体输入检测电压；
当接触力测量基板受到接触力时，通过检测电压输出端输出检测电压；
对输出的检测电压进行处理，得到所述接触力的大小。
本发明提供的接触力测量基板及接触力测量方法可以用于测量与传送设备或清洗设备接触时的接触力，进而能准确控制传送设备或清洗设备对基板产生的接触力，减小或消除传送设备或清洗设备对基板的特性产生的影响。
附图说明
图1为本发明接触力测量基板实施例一的结构示意图；
图2为图1中A-A向的剖面示意图；
图3为本发明接触力测量基板实施例二的结构示意图；
图4为本发明接触力测量方法一实施例的流程图。
具体实施方式
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
本发明提供了一种接触力测量基板，该接触力测量基板包括压电晶体和基板。其中，压电晶体设置在基板的表面。该压电晶体的一端为检测电压输入端，另一端为检测电压输出端。该接触力测量基板可以用于测量与传送设备或清洗设备接触时的接触力，以便生产人员进行调整，进而能准确控制传送设备或清洗设备对基板产生的接触力，减小或消除传送设备或清洗设备对基板的特性产生的影响。
图1为本发明接触力测量基板实施例一的结构示意图。如图1所示，本实施例具体包括压电晶体11和基板12，压电晶体11设置在基板12的表面。压电晶体11的一端为检测电压输入端13，压电晶体11的另一端为检测电压输出端14。本实施例中，压电晶体11的形状为Z型(具体可以为ZigZag型的任意形式)，该Z型的压电晶体11均匀分布在基板12的表面，压电晶体11大部分平行于基板长边。实际生产中，也可以将压电晶体11的大部分和基板短边平行或者随意设置，只要均匀分布在基板12上均可。当然也可以有数个Z型压电晶体11，这样的话就具备多个检测电压输入端13和检测电压输出端14。
图2为图1中A-A向的剖面示意图。如图2所示，压电晶体11包括上层传力元件15、下层传力元件16及位于上层传力元件15和下层传力元件16之间的两层压电材料17，在两层压电材料17之间还设有电极18。压电材料17为压敏片材料，可以选用石英，也可以选用由高分子材料构成、压电系数高和灵敏度高的有机压电材料，下面以石英为例进行说明。上层传力元件15和下层传力元件16可以为耐磨耐腐蚀的金属材料，如钢等金属材料。
上层传力元件15和下层传力元件16的厚度范围可以为0.05至0.5mm。当有外力作用时，上层传力元件15和下层传力元件16产生弹性变形，将外力传递到压电材料17上。与压电材料17相比，上层传力元件15和下层传力元件16更易发生形变，所以本实施例通过设置上层传力元件15和下层传力元件16可以放大接触力产生的形变，这样可以提高测量的灵敏度。进一步的，上层传力元件15和下层传力元件16可以采用非常薄的钢等金属材料，其形变效果良好；并且，采用耐腐蚀的金属材料，使得该接触力测量基板能够应用于刻蚀仓等腐蚀环境，采用耐磨的金属材料，可以防止施压设备(即传送设备或清洗设备)对该接触力测量基板产生磨损。当然，不考虑上述进一步的技术效果，压电材料17也可直接设置在基板上，无需设置上层传力元件15和下层传力元件16。
本实施例中，作为压电材料的石英采用xy切型，利用石英的纵向压电效应，通过压电常数d11实现力电转换。以五代线常用的几种玻璃基板的尺寸计算，两层石英的长度范围可以为1000至1050mm，两层石英的厚度范围可以为0.4至1mm。本实施例中石英的测力范围可以为0.4至1700N，最小分辨率为0.01N。
因为基板可以由很多材料制得，比如石英、树脂、玻璃，或者一些柔性材料；各个产线基板的长度、宽度、厚度等尺寸不同；各个工序对接触力的要求也不同。所以两层压电材料的长度和厚度需要根据实际的生产所需而设计。
两层压电材料17之间的电极18可以传输载流子，当有外加检测电压时，通过设置电极18可以加速电荷流动量，增大压电晶体的电流和电压，使压电材料17对电流更为敏感，提高灵敏度。当然也可以不设置电极18。
本实施例中，检测电压的输入值范围为10至50V。
进一步的，在上述接触力测量基板的基础上，压电晶体的检测电压输入端还可以连接前置放大器，用以对输入的检测电压进行放大处理。该前置放大器可以为电荷放大器或电压放大器。
具体地说，当外加检测电压时，首先通过前置放大器对检测电压进行放大处理，将检测电压通过检测电压输入端输入给压电晶体；通过检测电压输出端获得输出检测电压，根据输出检测电压测量接触力。
本实施例通过设置前置放大器，放大了输入检测电压，这样得到的输出检测电压也放大，输出检测电压相对于输入检测电压的变化也被放大，这样，根据输出检测电压测量的接触力更为精确。
下面以将接触力测量基板应用于毛刷清洗过程为例，来进一步说明本实施例的技术方案。
在毛刷清洗过程之前，通过检测电压输入端13向压电晶体11输入检测电压，通过检测电压输出端14输出检测电压；由于压电晶体11会损耗一部分电压，所以输出检测电压会略小于输入检测电压。
在毛刷清洗过程中，由于在基板的上下两侧均设置有毛刷，毛刷对接触力测量基板产生接触力，上层传力元件15将该接触力传递给压电材料17，压电材料17会产生变形，导致检测电压输入端13和检测电压输出端14之间的电阻发生变化；这样通过检测电压输出端14输出的检测电压也会产生变化。
后续通过数字电路和温度补偿电路的对输出检测电压进行优化处理，可以得到毛刷对接触力测量基板产生的接触力的大小。由于毛刷的压入量与接触力的大小相关，以普通毛刷为例，压入量的范围是0.2至0.7mm，其相应的压力大致为0.1-103Pa。根据得到的接触力的大小，可以准确测量出毛刷的压入量。
本实施例中，当毛刷对接触力测量基板进行清洗时，毛刷的清洗方向垂直于压电晶体，这样可以测量出毛刷在接触力测量基板上任意位置的接触力。如果在其中一个位置测量得到的结果出现异常(如过大或过小)，可以根据其他位置处测量出的结果对其进行校正，得到一个全面且准确的测量结果。
本实施例不仅限应用于带有滚刷的清洗设备，也可以应用于任何与基板有一定压力接触的传送设备，如摩擦工艺所需要的传送设备，给模块贴偏光膜的工艺所需要的传送设备。
综上所述，本实施例提供的接触力测量基板可以用于测量与传送设备或清洗设备接触时的接触力，进而能准确控制传送设备或清洗设备对基板产生的接触力，减小或消除传送设备或清洗设备对基板的特性产生的影响。以毛刷清洗为例，接触力测量基板可以测量出毛刷对接触力测量基板产生的接触力的大小，进而准确测量出毛刷的压入量；这样可以准确控制毛刷的压入量，减小或消除毛刷对阵列基板的特性产生的影响。
图3为本发明接触力测量基板实施例二的结构示意图。如图3所示，本实施例具体包括多个压电晶体21和基板22，压电晶体21设置在基板22的表面。压电晶体21的一端为检测电压输入端23，压电晶体21的另一端为检测电压输出端24。本实施例中，多个压电晶体21平行设置在基板22的表面，多个压电晶体21均匀分布在基板22的表面。
本实施例中压电晶体21的剖面结构和参数可以与实施例一相同，在此不再赘述。
本实施例与实施例一的不同之处在于，本实施例具有多个检测电压输入端和多个检测电压输出端。对于其中一个压电晶体来说，与实施例一相比，其检测电压输入端和检测电压输出端之间的电阻较小，可以采用较小的检测电压。
本实施例中，当毛刷对接触力测量基板进行清洗时，毛刷的清洗方向垂直于压电晶体，这样可以测量出毛刷在接触力测量基板上任意位置的接触力。如果在其中一个位置测量得到的结果出现异常(如过大或过小)，可以根据其他位置处测量出的结果对其进行校正，得到一个全面且准确的测量结果。
本实施例不仅限应用于带有滚刷的清洗设备，也可以应用于需要控制速度行进的传送设备，如对盒工序中的摩擦工艺所需要的传送设备，给模块贴偏光膜的工艺所需要的传送设备。
综上所述，本实施例提供的接触力测量基板可以用于测量与传送设备或清洗设备接触时的接触力，进而能准确控制传送设备或清洗设备对基板产生的接触力，减小或消除传送设备或清洗设备对基板的特性产生的影响。以毛刷清洗为例，接触力测量基板可以测量出毛刷对接触力测量基板产生的接触力的大小，进而准确测量出毛刷的压入量；这样可以准确控制毛刷的压入量，减小或消除毛刷对阵列基板的特性产生的影响。
图4为本发明接触力测量方法一实施例的流程图。如图4所示，本实施例具体包括如下步骤：
步骤101、通过检测电压输入端向压电晶体输入检测电压；
步骤102、当接触力测量基板受到接触力时，通过检测电压输出端输出检测电压；
步骤103、对输出的检测电压进行处理，得到接触力的大小。
本步骤可以具体为：通过数字电路和温度补偿电路对输出的检测电压进行优化处理，得到接触力的大小。
进一步的，通过步骤103可以得到多个位置处接触力的大小，在步骤103之后还可以包括：
步骤104、对于某一位置处的接触力大小，根据其他位置处接触力的大小，对该位置处接触力的大小进行校正。
下面以毛刷清洗过程的接触力测量方法为例，来进一步说明本实施例的技术方案。
在步骤101中，在毛刷清洗过程之前，通过检测电压输入端向压电晶体输入输入检测电压。此时如果通过检测电压输出端得到输出检测电压，由于压电晶体会损耗一部分电压，所述输出检测电压会略小于输入检测电压。
在步骤102中，在毛刷清洗过程中，由于在基板的上下两侧均设置有毛刷，接触力测量基板受到毛刷施加的接触力，通过检测电压输出端输出输出检测电压。当接触力测量基板受到接触力时，上层传力元件将该接触力传递给压电材料，压电材料会产生变形，导致检测电压输入端和检测电压输入端之间的电阻发生变化；这样通过检测电压输出端输出的输出检测电压也会产生变化。
在步骤103中，通过数字电路和温度补偿电路对输出检测电压进行优化处理，可以得到毛刷对接触力测量基板产生的接触力的大小。由于毛刷的压入量与接触力的大小相关，以普通毛刷为例，压入量的范围是0.2至0.7mm，其相应的压力大致为0.1-103Pa。根据得到的接触力的大小，可以准确测量出毛刷的压入量。
在步骤104中，当毛刷对接触力测量基板进行清洗时，毛刷的清洗方向垂直于压电晶体，这样可以测量出毛刷在接触力测量基板上任意位置的接触力。如果在其中一个位置测量得到的结果出现异常(如过大或过小)，可以根据其他位置处测量出的结果对其进行校正，得到一个全面且准确的测量结果。另一方面，如果通过比较多个位置处接触力的大小，查找到接触力异常(如过大或过小)的位置，则有可能是施压设备的某一部分出现问题；本实施例可以根据接触力异常的位置，检测施压设备，具体地检测与接触力异常的位置对应的施压设备，检测其是否不良。
本实施例提供的接触力测量方法可以用于测量与传送设备或清洗设备接触时的接触力，进而能准确控制传送设备或清洗设备对基板产生的接触力，减小或消除传送设备或清洗设备对基板的特性产生的影响。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤，而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (16)

1.一种接触力测量基板，其特征在于包括：压电晶体和基板；所述压电晶体设置在所述基板的表面；所述压电晶体的一端为检测电压输入端，另一端为检测电压输出端。
2.根据权利要求1所述的接触力测量基板，其特征在于，所述压电晶体的数量至少为一个，形状为Zigzag型，所述压电晶体均匀分布在所述基板的表面。
3.根据权利要求1所述的接触力测量基板，其特征在于，所述压电晶体的数量为多个，多个压电晶体平行设置在所述基板的表面，所述多个压电晶体均匀分布在所述基板的表面。
4.根据权利要求1或2或3所述的接触力测量基板，其特征在于，所述压电晶体包括上层传力元件、下层传力元件、位于所述上层传力元件和所述下层传力元件之间的压电材料，所述下层传力元件与所述基板接触。
5.根据权利要求4所述的接触力测量基板，其特征在于，所述压电晶体还包括电极，所述压电材料为两层，所述电极位于所述两层压电材料之间。
6.根据权利要求4所述的接触力测量基板，其特征在于，所述压电材料为石英或有机压电材料。
7.根据权利要求4所述的接触力测量基板，其特征在于，所述上层传力元件和下层传力元件为耐磨耐腐蚀的金属材料。
8.根据权利要求4所述的接触力测量基板，其特征在于，上层传力元件和下层传力元件的厚度范围可以为0.05至0.5mm。
9.根据权利要求5所述的接触力测量基板，其特征在于，所述两层压电材料的厚度范围为0.4至1mm。
10.根据权利要求1或2或3所述的接触力测量基板，其特征在于，检测电压的输入值范围为10至50V。
11.根据权利要求1所述的接触力测量基板，其特征在于，所述压电晶体的检测电压输入端连接有前置放大器，用以对输入的检测电压进行放大处理。
12.根据权利要求11所述的接触力测量基板，其特征在于，所述前置放大器为电荷放大器或电压放大器。
13.一种接触力测量方法，其特征在于包括：
通过检测电压输入端向压电晶体输入检测电压；
当接触力测量基板受到接触力时，通过检测电压输出端输出检测电压；
对输出的检测电压进行处理，得到所述接触力的大小。
14.根据权利要求13所述的接触力测量方法，其特征在于，所述对输出的检测电压进行处理，得到所述接触力的大小具体为：
通过数字电路和温度补偿电路对输出的检测电压进行优化处理，得到所述接触力的大小。
15.根据权利要求13或14所述的接触力测量方法，其特征在于，所述接触力的大小包括多个位置处接触力的大小，在所述得到接触力的大小之后还包括：根据其他位置处接触力的大小，对一位置处接触力的大小进行校正。
16.根据权利要求13或14所述的接触力测量方法，其特征在于，所述接触力的大小包括多个位置处接触力的大小，在所述得到接触力的大小之后还包括：
通过比较所述多个位置处接触力的大小，查找接触力异常的位置；
根据所述接触力异常的位置，检测施压设备。
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