[发明专利]量化材料未知应力与残余应力的装置及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种量化材料未知应力与残余应力的装置及其方法，特别涉及一种通过光谱仪记录材料穿透率变化，建立应力对应穿透率于该光源的波长下的变化关系，以求得应力量化公式，进而量化材料的未知应力与残余应力的装置及其方法。

背景技术

薄膜晶体管液晶显示器(Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display，TFT-LCD)被列为台湾两兆双星产业之一，显示器的制造技术不断地提升，然而在追求薄膜晶体管液晶显示器的轻及薄过程中，一个特殊的问题，Mura，意指为显示器亮度不均匀造成各种痕迹的现象，也同时浮现出来，造成Mura现象的成因很多，大致上可分为显示单元(Cell Unit)和背光模块(Backlight Unit)的组件缺陷所造成，然而薄膜晶体管液晶显示器中玻璃基板在制程上无可避免的残留应力也为成因之一。因此，如何量测残留应力般低阶的应力便成为重要的议题。

光弹法为一具有实时性、全局性、高灵敏度及非破坏性的应力检测方法，主要为应用待测物本身的光学双折射特性或瞬时光学双折射特性，前者为待测物光轴(Optical Axis)方向的折射率与正交光轴方向的折射率不同，而后者为待测物因受力状态下而产生前述的光学双折射特性现象。

然而，在传统式光弹法中，材料应力的量化方式遵从应力-光学定律(Stress-Optic Law)，为通过分析光强值从中撷取光弹条纹级次，并由已预知的应力光学系数，以及已预知的光源波长值，进而推算材料的应力值，故此量化方式必须由不同量测系统来预先得到前述的已预知参数，其会导致不同系统的误差互相迭积，不利于精确地量化材料应力。再者，已预知参数彼此间未必独立，已预知参数与应力值间也未必独立，此现象尤其可能发生在材料受应力值较低之情形下，如未知应力与残余应力，此量化方式将造成应力值推算错误，故已不适用于精确地量化材料低应力值。且传统式光弹法中常使用之全局性取像设备，无法有效呈现不同色光间的光强值。

再者，先前技术中也有利用已知应力对应的光谱与待测应力对应的光谱做相似性比对，一旦比对成功，则可知待测应力为比对的已知应力，然而比对需要大量的处理时间，且若未知应力对应的光谱与前处理中任一组光谱皆不完全吻合，则量测上就会产生误差，换句话说，由于这种比对法并未能建立系统性的应力与光谱关系，因此只能量测与前处理中制作多组已知应力相同之应力，一旦不同即会产生无法准确量测的误差，因为没有和未知应力相同的已知应力可以被求得，因此必须要有应力间距非常密的已知应力光谱才能确保量测准确。

此外，前述技术皆为量测条纹级次或延迟量，必须通过应力光学定律来转换成应力值，故待测物之应力光学系数(Stress-Optic Coefficient)必须为已知，在快速检测上较不实际，且应力光学系数的量测误差可能会迭积至应力的计算中，也进而导致应力量测的不准确。

因此，如何设计出一利用不同色光的细微信息来更精确地量化材料应力值，且建立系统性的应力与光谱关系，而不需先量测应力光学系数即可直接量测应力的量化材料未知应力与残余应力的装置及其方式，便成为相关厂商以及相关研发人员所共同努力的目标。

发明内容

本发明人有鉴于使用传统式光弹法难以精确量化材料内未知应力与残余应力的缺点，积极着手进行开发，以期可以改进前述现有的缺点，经过不断地试验及努力，终于开发出本发明。

本发明的主要目的在于提供一种量化材料未知应力与残余应力的装置，该装置用以量化一待测物的未知应力与残余应力。

为了达成前述的目的本发明量化材料未知应力与残余应力的装置用以量化一待测物之未知应力与残余应力，该量化材料未知应力与残余应力的装置包括：

一光源，用以产生多波长或单波长的光；

一偏光镜，设置于该光源前方，且其一面面对该光源以使光产生偏振；

一第一四分之一波片，设置于该偏光镜前方，且其一面面对该光源以使光产生圆偏振；

一标准试片，其材质与该待测物相同且无未知应力与残余应力，其设置于该第一四分之一波片前方，且其一面面对该第一四分之一波片的另一面；

一第二四分之一波片，设置于该标准试片前方，且其一面面对该标准试片的另一面；

一检光镜，设置于该第二四分之一波片前方，且其一面面对该第二四分之一波片的另一面；

一施载单元，用以施载该标准试片；

一光谱仪，设置于该检光镜前方，用以记录从该检光镜穿透的光的光强，并得到该标准试片对应该光源的波长下的穿透率光谱；以及