大尺寸超薄玻璃基板高效高精度平整度检测新方法

Large-size ultra-thin glass substrates (GLS) is one of the key basic materials for information display, the quality of the GLS flatness seriously affects the quality of key devices of information display, which can restrict the development of China's information industry. Therefore, the high efficiency and high precision inspection of flatness parameters (from mm to nm scale) is very important. However, the current technologies of flatness inspection cannot meet the requirements of high efficiency and high precision flatness inspection for large-size ultra-thin GLS. A novel method for high efficiency and high precision flatness inspection of large-size ultra-thin GLS based on adaptive support and composite sensing technology (digital micro-mirror device (DMD) spectral con-focal method—triangle method), is proposed in this project. Main works include: ① A multi-point active flexible adaptive support system, which can eliminate the deformation influence of GLS gravity and improve the measurement accuracy, will be studied. ② To realize the high efficiency and high precision measurement of large-size GLS surface topography, a dot matrix scanning method based on DMD and spectral con-focal principle is proposed. ③ A composite sensing technology, which can realize the synchronous measurement (high efficiency) of flatness parameters (from mm to nm scale), is proposed. In addition, the relationship between spectral intensity center and surface height information is established by the calibration, which can avoid the complex spectral analysis, and quantitative evaluation and visualization of flatness parameters is ultimately realized. The newly-proposed support technology, a dot matrix scanning method based on DMD and spectral con-focal principle, and the multi-parameter synchronous measurement of flatness are all original researches, which have high academic value and application prospects.

大尺寸超薄玻璃基板（GLS）是信息显示关键基础材料之一，其平整度质量严重影响信息显示关键器件质量，制约我国信息产业发展，因此平整度参数（毫米―纳米量级）高效高精度检测至关重要，但现有检测技术不能满足要求。本项目提出基于自适应支撑结合复合传感技术（数字微镜器件（DMD）光谱共焦法―三角法）的大尺寸超薄GLS高效高精度平整度检测新方法，研究包括：①研制多点主动柔性自适应支撑系统，消除GLS自重变形的影响，提高测量精度；②提出基于DMD光谱共焦的点阵扫描方法，实现大尺寸GLS表面形貌高效高精度测量；③提出复合传感技术实现平整度参数（毫米―纳米量级）的同步测量（高效），通过标定建立光谱光强中心与表面高度信息的关系，避免复杂光谱分析，实现平整度参数定量评价及可视化。本项目提出的检测支撑技术、基于DMD光谱共焦的点阵扫描方法、平整度参数同步测量方法均属原创，具有较高学术价值及应用前景。

大尺寸超薄玻璃基板（GLS）是信息显示关键基础材料之一，其平整度质量严重影响信息显示质量，制约信息产业发展，因此，平整度参数检测技术成为亟待解决的工程难题。本项目在前期研究基础上进行进一步的探索，首先设计了检测光学系统，支撑系统以及GLS表面信息获取算法，然后进行平整度参数定量评价及可视化表示方法设计，采用点阵扫描大幅提高了扫描效率且采样精度优于1.5um，测量范围达0.5mm，最终建立一种高效、高精度的大尺寸超薄GLS平整度检测方法。.本项目主要由四部分组成：（1）大尺寸超薄玻璃基板（GLS）平整度复合传感测量光学系统设计：本项目设计了基于微镜器件（DMD）光谱共焦的GLS平整度检测的光学系统，适应大尺寸GLS表面检测的图像采集。（2）多点主动柔性支撑装置及自适应控制设计：由于大尺寸超薄GLS易受到自重而变形，导致在检测过程中无法精确测量GLS本身的翘曲形状，降低系统的测量精度。因此设计合理支撑是大尺寸超薄GLS平整度参数精密检测的关键问题。本项目设计了多点主动柔性自适应支撑装置，可根据待测薄板零件面形，自适应调整支撑点位置完成对零件的支撑，适应各种薄板类零件检测支撑。（3）GLS表面测量数据处理算法的设计：本项目提出了基于BP神经网络的颜色模型转换算法，建立不同位置所对应图像中光谱中心的RGB数值和波长之间的关系，实现不同位置与波长之间的关系，最终实现GLS表面高度信息的获取。结果表明该方法能较好实现GLS表面高度信息的获取。（4）平整度参数定量评价及可视化表示方法的设计：本项目可对GLS平整度评价参数中的厚度均匀性、翘曲度及表面波纹度进行具体计算；并可采用可视化技术建立厚度误差与颜色之间的映射关系，进而利用彩色云图来表示厚度均匀性的分布情况。.本项目研究完成了计划的研究内容，重点研究了检测光学系统，支撑系统以及GLS表面高度信息获取算法，实现了对大尺寸超薄GLS平整度检测，并提高了检测的效率和精度，有一定的科学价值和工程实用价值。