KR102140717B1 - 폴더블 기판에서 정량적인 신뢰성 평가가 가능한 폴딩/언폴딩 시험 장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 지지기판을 좌,우, 상, 하로 회전시키는 방식으로 폴더블 기판에 대한 폴딩/언폴딩을 수행하고, 제품으로 활용이 될 때에 구부러지는 부분에서의 반경 R을 반영하여 폴딩 특성을 정밀히 측정할 수 있고, 폴딩회수가 어느 정도부터 급격히 열화 되는지를 정확히 측정할 수 있는 폴더블 기판에서 정량적인 신뢰성 평가가 가능한 폴딩/언폴딩 시험 장치에 관한 것으로, 본 발명에 따른 폴딩/언폴딩 시험 장치는, 폴더블 기판을 지지하는 2개의 지지기판이 회전하는 방식으로 구성된 폴딩/언폴딩부와; 정량적인 평가를 위하여 광출사기가 폴딩되는 부분 상측에 위치하고 광검출기는 폴딩부 하측에 위치하여 광량을 측정하여 real time 또는 정해진 폴딩/언폴딩회수지정에 따라 측정하는 광측정/검출부; 현미경이 폴딩부 상단에 위치하여 폴딩/언폴딩회수 지정에 맞추어 표면을 자동으로 측정하는 표면측정부; 및, 제어부를 포함하여, 폴더블 기판의 폴딩/언폴딩 평가를 실시간(real time)으로 정량적인 측정이 가능하다.
Description
본 발명은 지지기판을 좌,우, 상, 하로 회전시키는 방식으로 폴더블 기판(foldable substrate)에 대한 폴딩 및 언폴딩(Folding/Unfolding)을 수행하여 폴더블 기판의 폴딩/언폴딩 특성을 정량적이며 실시간(real time)으로 정확하게 평가할 수 있으며, 폴딩된 부분에서의 마이크로 크랙(micro-crack)이 어느 시점부터 발생하였는가를 정확히 판단할 수 있는 폴더블 기판에서 정량적인 신뢰성 평가가 가능한 폴딩/언폴딩 시험 장치 및 방법에 관한 것이다.
폴더블 디스플레이(foldable display)를 실현하기 위하여는 폴딩 및 언폴딩 되는 것이 주요한 기술이며 기판소재에서 아주 중요한 특성이다. 이를 평가하기 위하여 폴더블 기판(foldable substrate)을 접었다 피는 동작을 무수하게 진행하여 접히는 부분에서 이상이 없는지를 확인하여 양품과 불량의 정도를 평가하게 된다.
기존에 나와 있는 폴딩특성을 평가하기 위한 설비로서는 도 1에 도시한 것과 같이 디스플레이 지지기판 상에 장착한 폴더블 기판이 좌우로 이동하면서 폴딩 특성을 평가하게 된다.
그러나 이것은 단지 폴딩 특성을 평가할 뿐 실질적으로 제품으로 활용이 될 때에 구부러지는 부분에서의 반경 R에 대한 개념이 들어가 있지 않다. 실질적으로 제품에 적용하여 폴딩 특성을 정밀히 측정하기 위하여는 구부러지는 부분의 반경을 정확히 셋팅할 필요가 있는 동시에 폴더블 기판의 상하 면에서 접힐 때, 수축력 및 인장력을 받아서도 안된다. 이것은 실질적으로 기판이 가지고 있는 폴딩 특성을 더욱 나쁘게 하는 원인이 되므로 이 또한 정확한 평가가 이루어지지 않게 된다.
그리고 기존설비에서는 폴딩 테스트 회수 n을 셋팅하고 나서 폴딩과 언폴딩이 n회 진행하고 난 후 설비에 장착된 폴더블 기판을 분해하여 기판에서 접히는 부분을 측정하여 양품과 불량을 판명하게 된다. 이것도 폴딩회수가 언제부터 불량이 발생하였는지도 정확히 판정이 안되는 문제점을 가지고 있다. 특히 회수가 어느 정도부터 급격히 열화 되는지도 알 수가 없는 문제점을 내포하고 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 제품으로 활용이 될 때에 구부러지는 부분에서의 반경 R을 반영하여 폴딩 특성을 정밀히 측정할 수 있고, 폴딩회수가 어느 정도부터 급격히 열화 되는지를 정확히 측정할 수 있는 폴더블 기판에서 정량적인 신뢰성 평가가 가능한 폴딩/언폴딩 시험 장치 및 방법을 제공함에 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 폴딩/언폴딩 시험 장치는, 폴더블 기판의 양측부를 지지하며 서로의 방향으로 상대 회전 가능하게 설치되어 폴더블 기판을 접고 펴는 동작을 반복적으로 수행하는 제1지지기판 및 제2지지기판을 구비한 폴딩/언폴딩부와; 폴더블 기판의 접히는 부분의 외측에 설치되어 광을 방출하는 광출사기와, 폴더블 기판의 접히는 부분의 내측에 설치되어 상기 광출사기에서 방출된 후 폴더블 기판의 접히는 부분을 투과한 광이 입사되면서 광량이 측정되는 광검출기를 포함하는 광측정/검출부; 및, 상기 제1지지기판 및 제2지지기판의 상대 회전에 의해 폴더블 기판이 접히는 전체 폴딩회수를 입력하고, 지정된 폴딩회수마다 상기 광출사기 및 광검출기를 작동시켜 광량을 측정하여 폴딩회수 별로 폴더블 기판의 크랙 정도를 정량화하는 제어부;를 포함한다.
본 발명에 따른 폴딩/언폴딩 시험 장치는, 폴더블 기판의 접히는 부분의 외측에 설치되어 상기 광출사기 및 광검출기의 작동 시에 폴더블 기판의 접히는 부분의 표면을 촬영하여 현미경 사진을 획득하는 표면 측정용 현미경을 구비한 표면측정부를 더 포함할 수 있다.
상기 폴더블 기판에서 접히는 부분의 반경의 크기는 제1지지기판과 제2지지기판 사이의 거리에 의해 제어될 수 있다.
또한 상기 광검출기는 폴더블 기판이 접히는 부분의 내측에 대응하는 영역과 폴더블 기판이 펼쳐졌을 때 폴더블 기판의 회전 반경 외측에 위치하는 영역으로 이동 가능하게 설치되어, 폴더블 기판이 접혔다 펼쳐질 때 폴더블 기판이 접히는 부분의 내측에 대응하는 영역으로 이동하여 광량을 검출한 다음, 광량 검출이 완료되면 다시 폴더블 기판의 회전 반경 외측에 위치하는 영역으로 복귀하도록 제어될 수 있다.
상기 광검출기의 앞단에는 폴더블 기판의 접히는 부분을 투과한 광이 통과하면서 평행광으로 변환되는 볼록렌즈가 설치될 수 있다.
이러한 본 발명의 폴딩/언폴딩 시험 장치를 이용한 폴딩/언폴딩 시험 방법은,
(S1) 폴딩/언폴딩부의 제1지지기판 및 제2지지기판에 폴더블 기판의 양측부를 장착하는 단계;
(S2) 제1지지기판 및 제2지지기판의 상대 회전에 의한 전체 폴딩회수 및 상기 광출사기 및 광검출기에 의한 광량 측정을 수행하기 위한 측정 폴딩회수를 제어부에 입력하는 단계;
(S3) 제1지지기판 및 제2지지기판의 상대 회전에 의한 폴더블 기판의 폴딩을 수행하기 전에 폴더블 기판이 펼쳐진 상태에서 광출사기 및 광검출기로 광량을 측정하여 비교값(reference data)을 획득하는 단계;
(S4) 제1지지기판 및 제2지지기판을 상대 회전하여 폴더블 기판의 폴딩 및 언폴딩을 수행하는 단계;
(S5) 상기 폴더블 기판의 폴딩 및 언폴딩을 수행하는 과정에서 상기 제어부에 입력된 측정 폴딩회수마다 광출사기 및 광검출기로 광량을 측정하는 단계; 및,
(S6) 상기 S3 단계에서 얻어진 비교값(reference data)과 상기 S5 단계에서 측정된 광량 데이터를 비교하여 크랙 발생 여부를 평가하는 단계;
를 포함할 수 있다.
상기 (S6) 단계에서는 아래의 식
Crack정도=〔도 9의 (a) data /도 9의 (b) data〕×100(%)
에 의해 크랙 정도를 계산하고,
크랙 발생 시점의 표면 측정용 현미경에 의해 얻어진 현미경 사진으로 크랙 발생 여부를 평가할 수 있다.
또한 상기 S5 단계에서 상기 광검출기는 폴더블 기판이 접힐 때는 폴더블 기판의 회전 반경의 외측 영역에 위치하고 있다가 폴더블 기판이 펼쳐졌을 때 폴더블 기판이 접히는 부분의 내측에 대응하는 영역으로 이동하여 광량을 검출하고, 광량 검출이 완료되면 다시 폴더블 기판의 회전 반경 외측 영역으로 복귀하도록 제어될 수 있다.
또한 상기 광검출기는 폴더블 기판이 접히는 부분의 내측에 대응하는 영역과 폴더블 기판이 펼쳐졌을 때 폴더블 기판의 회전 반경 외측에 위치하는 영역으로 이동 가능하게 설치되어, 폴더블 기판이 접혔다 펼쳐질 때 폴더블 기판이 접히는 부분의 내측에 대응하는 영역으로 이동하여 광량을 검출한 다음, 광량 검출이 완료되면 다시 폴더블 기판의 회전 반경 외측에 위치하는 영역으로 복귀하도록 제어될 수 있다.
상기 광검출기의 앞단에는 폴더블 기판의 접히는 부분을 투과한 광이 통과하면서 평행광으로 변환되는 볼록렌즈가 설치될 수 있다.
이러한 본 발명의 폴딩/언폴딩 시험 장치를 이용한 폴딩/언폴딩 시험 방법은,
(S1) 폴딩/언폴딩부의 제1지지기판 및 제2지지기판에 폴더블 기판의 양측부를 장착하는 단계;
(S2) 제1지지기판 및 제2지지기판의 상대 회전에 의한 전체 폴딩회수 및 상기 광출사기 및 광검출기에 의한 광량 측정을 수행하기 위한 측정 폴딩회수를 제어부에 입력하는 단계;
(S3) 제1지지기판 및 제2지지기판의 상대 회전에 의한 폴더블 기판의 폴딩을 수행하기 전에 폴더블 기판이 펼쳐진 상태에서 광출사기 및 광검출기로 광량을 측정하여 비교값(reference data)을 획득하는 단계;
(S4) 제1지지기판 및 제2지지기판을 상대 회전하여 폴더블 기판의 폴딩 및 언폴딩을 수행하는 단계;
(S5) 상기 폴더블 기판의 폴딩 및 언폴딩을 수행하는 과정에서 상기 제어부에 입력된 측정 폴딩회수마다 광출사기 및 광검출기로 광량을 측정하는 단계; 및,
(S6) 상기 S3 단계에서 얻어진 비교값(reference data)과 상기 S5 단계에서 측정된 광량 데이터를 비교하여 크랙 발생 여부를 평가하는 단계;
를 포함할 수 있다.
상기 (S6) 단계에서는 아래의 식
Crack정도=〔도 9의 (a) data /도 9의 (b) data〕×100(%)
에 의해 크랙 정도를 계산하고,
크랙 발생 시점의 표면 측정용 현미경에 의해 얻어진 현미경 사진으로 크랙 발생 여부를 평가할 수 있다.
또한 상기 S5 단계에서 상기 광검출기는 폴더블 기판이 접힐 때는 폴더블 기판의 회전 반경의 외측 영역에 위치하고 있다가 폴더블 기판이 펼쳐졌을 때 폴더블 기판이 접히는 부분의 내측에 대응하는 영역으로 이동하여 광량을 검출하고, 광량 검출이 완료되면 다시 폴더블 기판의 회전 반경 외측 영역으로 복귀하도록 제어될 수 있다.
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본 발명에 따르면, 폴더블 디스플레이에서 폴딩/언폴딩 특성을 정량적이며 real time으로 평가할 수 있으며, 폴딩된 부분에서의 마이크로 crack이 어느 시점부터 발생하였는가를 정학히 판단할 수 있다.
이러한 본 발명은 디스플레이가 발전함에 따라 Foldable Display 뿐만 아니라 Rollable Display까지 확대 적용하면 응용 범위가 대폭적으로 넓어질 수 있다.
도 1은 기존의 폴더블 기판에서의 폴딩 특성을 실험하는 장치의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 폴딩/언폴딩 시험 장치에 의한 시험 방법을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 폴더블 디스플레이 또는 폴더블 기판(S)을 가지고 폴딩과 언폴딩 평가를 하기 위한 시험 방법을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 폴딩/언폴딩 시험 장치의 전체 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 폴딩/언폴딩 시험 장치를 이용하여 폴더블 기판의 폴딩/언폴딩 평가 시험을 수행하는 여러 가지 실시예를 나타낸 도면이다.
도 6은 광출사기에서 나온 광이 출사광 검출기에 도달하는 개략도이다.
도 7은 출사광을 평행광으로 만들어 주는 볼록렌즈를 장착시킨 광검출기를 나타낸 도면이다.
도 8은 폴더블 디스플레이(기판)를 접기전에 Reference로서 투과광량을 취한 Data이다.
도 9는 폴더블 디스플레이를 접었다 펴면서 광량을 측정한 Data 이다.
도 10은 도 8과 도 9의 비교 data를 정량적으로 분석하여 Crack정도를 표시한 Data이다.
도 11은 폴딩신뢰성 측정설비에서의 Process진행 명령체계를 나타낸 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 폴딩/언폴딩 시험 장치에 의한 시험 방법을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 폴더블 디스플레이 또는 폴더블 기판(S)을 가지고 폴딩과 언폴딩 평가를 하기 위한 시험 방법을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 폴딩/언폴딩 시험 장치의 전체 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 폴딩/언폴딩 시험 장치를 이용하여 폴더블 기판의 폴딩/언폴딩 평가 시험을 수행하는 여러 가지 실시예를 나타낸 도면이다.
도 6은 광출사기에서 나온 광이 출사광 검출기에 도달하는 개략도이다.
도 7은 출사광을 평행광으로 만들어 주는 볼록렌즈를 장착시킨 광검출기를 나타낸 도면이다.
도 8은 폴더블 디스플레이(기판)를 접기전에 Reference로서 투과광량을 취한 Data이다.
도 9는 폴더블 디스플레이를 접었다 펴면서 광량을 측정한 Data 이다.
도 10은 도 8과 도 9의 비교 data를 정량적으로 분석하여 Crack정도를 표시한 Data이다.
도 11은 폴딩신뢰성 측정설비에서의 Process진행 명령체계를 나타낸 순서도이다.
본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 개시된 발명의 바람직한 일 예에 불과할 뿐이며, 본 출원의 출원시점에 있어서 본 명세서의 실시예와 도면을 대체할 수 있는 다양한 변형 예들이 있을 수 있다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 폴더블 기판에서 정량적인 신뢰성 평가가 가능한 폴딩/언폴딩 시험 장치 및 방법을 후술된 실시예에 따라 구체적으로 설명하도록 한다.
본 발명에 따른 폴딩/언폴딩 시험 장치는, 폴더블 기판을 지지하는 제1지지기판 및 제2지지기판이 상대 회전 가능하게 구성된 폴딩/언폴딩부; 폴더블 기판의 정량적인 평가를 위하여 광출사기가 폴더블 기판의 접혀지는 부분의 폴딩되는 부분의 외측에 위치하고 광검출기는 폴딩되는 부분의 내측에 위치하여 광량을 측정하여 실시간(real time) 또는 정해진 폴딩/언폴딩회수지정에 따라 측정하는 광측정/검출부; 현미경이 폴딩부 상단에 위치하여 폴딩/언폴딩회수 지정에 맞추어 표면을 자동으로 측정하는 표면측정부; 및, 폴딩회수를 입력하고, 지정된 폴딩회수마다 광출사기 및 광검출기를 이용하여 광량을 검출하며, 폴딩회수 별로 기판의 크랙 정도를 정량화하는 제어부;를 포함하여, 폴더블 기판의 폴딩/언폴딩 평가를 실시간(real time)으로 정량적인 측정이 가능하게 한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 폴딩/언폴딩 시험 장치에 의한 시험 방법을 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 3은 폴더블 디스플레이 또는 폴더블 기판(S)을 가지고 폴딩과 언폴딩 평가를 하기 위한 시험 방법을 나타낸 도면이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 폴딩/언폴딩 시험 장치의 전체 구성을 개략적으로 나타낸 것이고, 도 5는 도 4에 도시한 폴딩/언폴딩 시험 장치를 이용하여 폴더블 기판의 폴딩/언폴딩 평가 시험을 수행하는 여러 가지 실시예를 나타낸 도면이다.
먼저 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 폴딩/언폴딩 시험 장치의 폴딩/언폴딩부에는 폴더블 기판(S)의 양측 하부를 각각 지지하는 제1지지기판(11) 및 제2지지기판(12)이 서로의 방향으로 상대 회전 가능하게 설치되는데, 이 실시예에서 상기 제1지지기판(11)은 제2지지기판(12)에 대해 도면상 좌우방향으로 상대 회전하면서 폴더블 기판(S)을 그 중심의 기판축에 대해 회전시켜 폴딩 및 언폴딩 동작을 구현한다. 이 실시예에서는 제2지지기판(12)이 고정된 상태에서 제1지지기판(11)이 제2지지기판(12)에 대해 도면상 좌우 방향으로 회전하여 폴더블 기판(S)의 폴딩 및 언폴딩 동작을 구현하지만, 이와 반대로 제2지지기판(12)을 제1지지기판(11)에 대해 상대 회전하여 폴더블 기판(S)의 폴딩 및 언폴딩 동작을 구현할 수도 있으며, 제1지지기판(11)과 제2지지기판(12)이 동시에 회전하도록 하여 폴더블 기판(S)의 폴딩 및 언폴딩 동작을 구현할 수도 있다(도 5 참조).
상기 제1지지기판(11)과 제2지지기판(12)의 상대 회전에 의해 구현되는 폴더블 기판(S)의 폴딩 및 언폴딩 동작에서 폴더블 기판(S)의 중심부에서 접히는 부분의 반경 R은 제1지지기판(11)과 제2지지기판(12) 사이의 거리 d를 제어함으로써 제어된다. 즉, 도 3에 도시한 것과 같이 제1지지기판(11)과 제2지지기판(12) 사이의 거리 d를 작게 하면 폴더블 기판(S)의 중심부에서 접히는 부분의 반경 R이 작아지게 되고, 제1지지기판(11)과 제2지지기판(12) 사이의 거리 d를 증가시키면 폴더블 기판(S)의 중심부에서 접히는 부분의 반경 R이 증가하게 되므로, 시험하고자 하는 폴더블 기판(S)의 접히는 부분의 반경 R의 정량적인 크기를 제1지지기판(11)과 제2지지기판(12) 간의 d를 제어하는 방식으로 원하는 크기로 조절하여 시험할 수 있다.
본 발명에 따른 폴딩/언폴딩 시험 장치는, 폴더블 기판을 지지하는 제1지지기판 및 제2지지기판이 상대 회전 가능하게 구성된 폴딩/언폴딩부; 폴더블 기판의 정량적인 평가를 위하여 광출사기가 폴더블 기판의 접혀지는 부분의 폴딩되는 부분의 외측에 위치하고 광검출기는 폴딩되는 부분의 내측에 위치하여 광량을 측정하여 실시간(real time) 또는 정해진 폴딩/언폴딩회수지정에 따라 측정하는 광측정/검출부; 현미경이 폴딩부 상단에 위치하여 폴딩/언폴딩회수 지정에 맞추어 표면을 자동으로 측정하는 표면측정부; 및, 폴딩회수를 입력하고, 지정된 폴딩회수마다 광출사기 및 광검출기를 이용하여 광량을 검출하며, 폴딩회수 별로 기판의 크랙 정도를 정량화하는 제어부;를 포함하여, 폴더블 기판의 폴딩/언폴딩 평가를 실시간(real time)으로 정량적인 측정이 가능하게 한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 폴딩/언폴딩 시험 장치에 의한 시험 방법을 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 3은 폴더블 디스플레이 또는 폴더블 기판(S)을 가지고 폴딩과 언폴딩 평가를 하기 위한 시험 방법을 나타낸 도면이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 폴딩/언폴딩 시험 장치의 전체 구성을 개략적으로 나타낸 것이고, 도 5는 도 4에 도시한 폴딩/언폴딩 시험 장치를 이용하여 폴더블 기판의 폴딩/언폴딩 평가 시험을 수행하는 여러 가지 실시예를 나타낸 도면이다.
먼저 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 폴딩/언폴딩 시험 장치의 폴딩/언폴딩부에는 폴더블 기판(S)의 양측 하부를 각각 지지하는 제1지지기판(11) 및 제2지지기판(12)이 서로의 방향으로 상대 회전 가능하게 설치되는데, 이 실시예에서 상기 제1지지기판(11)은 제2지지기판(12)에 대해 도면상 좌우방향으로 상대 회전하면서 폴더블 기판(S)을 그 중심의 기판축에 대해 회전시켜 폴딩 및 언폴딩 동작을 구현한다. 이 실시예에서는 제2지지기판(12)이 고정된 상태에서 제1지지기판(11)이 제2지지기판(12)에 대해 도면상 좌우 방향으로 회전하여 폴더블 기판(S)의 폴딩 및 언폴딩 동작을 구현하지만, 이와 반대로 제2지지기판(12)을 제1지지기판(11)에 대해 상대 회전하여 폴더블 기판(S)의 폴딩 및 언폴딩 동작을 구현할 수도 있으며, 제1지지기판(11)과 제2지지기판(12)이 동시에 회전하도록 하여 폴더블 기판(S)의 폴딩 및 언폴딩 동작을 구현할 수도 있다(도 5 참조).
상기 제1지지기판(11)과 제2지지기판(12)의 상대 회전에 의해 구현되는 폴더블 기판(S)의 폴딩 및 언폴딩 동작에서 폴더블 기판(S)의 중심부에서 접히는 부분의 반경 R은 제1지지기판(11)과 제2지지기판(12) 사이의 거리 d를 제어함으로써 제어된다. 즉, 도 3에 도시한 것과 같이 제1지지기판(11)과 제2지지기판(12) 사이의 거리 d를 작게 하면 폴더블 기판(S)의 중심부에서 접히는 부분의 반경 R이 작아지게 되고, 제1지지기판(11)과 제2지지기판(12) 사이의 거리 d를 증가시키면 폴더블 기판(S)의 중심부에서 접히는 부분의 반경 R이 증가하게 되므로, 시험하고자 하는 폴더블 기판(S)의 접히는 부분의 반경 R의 정량적인 크기를 제1지지기판(11)과 제2지지기판(12) 간의 d를 제어하는 방식으로 원하는 크기로 조절하여 시험할 수 있다.
삭제
이렇게 제어하면 기존 설비에서의 2가지 문제점을 해결하게 된다. 첫째로, 폴더블 기판(S)의 접히는 부분의 반경 R을 정량적으로 제어 할 수 있는 동시에, 둘째로는 폴딩되는 부분에서 수축력 및 인장력으로 인해 폴더블 기판(S)에 미치는 제3의 영향이 배제되어 평가의 객관화를 꾀할 수 있게 된다.
또한, 폴딩되는 부분에서 신뢰성 평가를 진행하면서 마이크로 크랙이 어느 정도인지 정량적인 평가를 하기 위하여 도 4 및 도 5에 도시한 것과 같이 폴더블 기판(S)의 중심부의 접혀지는 부분(폴딩되는 부분)의 외측(도면상 상부)에 광출사기(13)를 배치하고, 폴더블 기판(S)의 중심부의 접혀지는 부분의 내측(도면상 하부)에는 상기 광출사기(13)에서 방출된 광의 투과 과량을 검출하는 광검출기(16)를 배치하여 광측정/검출부를 구성한다. 또한 상기 폴더블 기판(S)의 중심부의 접혀지는 부분의 외측에 접혀지는 부분에서의 표면 상태를 측정하기 위한 표면 측정용 현미경(14)을 장착하여 표면측정부를 구성한다. 상기 광출사기(13)에서는 광이 출사되며, 출사된 광은 직진하여 폴딩된 기판(S)의 접혀진 부분을 통과하여 광검출기(16)에 입사된다. 도 6에 도시된 것과 같이, 폴더블 기판(S)의 접혀진 부분이 반경 R을 유지하므로 이로 인한 반사 및 산란으로 직진성이 틀어진 광이 출사할 수 있다. 이러한 광을 집광하기 위하여 도 7에 도시한 것과 같이 출사된 광을 검출하는 광검출기(16)의 앞단에 볼록렌즈(15)를 설치하여 평행광을 만들어 광검출기(16)로 입광하게 할 수 있다.
다음으로 구조의 다양성을 가지고 어느 구조에서도 활용되는 구조를 찾아낸 결과 도 5의 (a)(b)(c)(d)에 보인 바와 같이, (a) 좌측으로 폴딩/언폴딩이 되는 형태, (b) 우측으로 폴딩/언폴딩이 되는 형태, (c) 상측으로 폴딩/언폴딩이 되는 형태, (d) 하측으로 폴딩/언폴딩이 되는 형태로서 설비 구조면에서 측정의 용이성을 가지고 다양화하게 제작할 수 있게 된다. 여기서 폴더블 기판(S)의 폴딩되는 부분의 반경 R이 큰 경우(약 10㎜ 이상)에는 광검출기(16)를 폴딩되는 부분의 내측에 장착하여 설비를 제작하는데 문제가 없지만, 폴딩되는 부분의 R이 작은 경우(약10mm 미만)에는 폴딩후 언폴딩이 된 상태에서 일시적으로 작업을 중지하고 광검출기(16)가 자동으로 폴딩되는 부분에 위치하도록 하여 광을 검출하도록 제어함으로써 시험을 수행할 수 있다. 즉, 상기 광검출기(16)는 폴더블 기판(S)이 접히는 부분의 내측에 대응하는 영역에 완전히 고정되게 설치될 수도 있지만, 폴더블 기판(S)이 접히는 부분의 반경 R이 작을 경우, 상기 광검출기(16)는 폴더블 기판(S)이 접히는 부분의 내측에 대응하는 영역과 폴더블 기판(S)의 회전 반경 외측에 위치하는 영역으로 이동 가능하게 설치되어, 폴더블 기판(S)이 접힐 때는 폴더블 기판(S)의 회전 반경 외측 영역에 위치하고 있다가 폴더블 기판(S)이 펼쳐졌을 때 폴더블 기판(S)이 접히는 부분의 내측에 대응하는 영역으로 이동하여 광량을 검출하고, 광량 검출이 완료되면 다시 폴더블 기판(S)의 회전 반경 외측 영역으로 복귀하여 폴더블 기판(S)과 광검출기(16)가 서로 간섭되는 현상을 배제할 수 있다. 이것에 대하여는 도 11에 도시한 공정 순서도를 참조하여 더욱 상세히 설명한다.
도 11은 본 발명의 폴딩/언폴딩 시험 장치를 이용하여 폴딩 및 언폴딩 신뢰성 평가 시험을 수행하는 과정을 나타낸 것으로, 도 11에 도시한 것과 같이, 시험 장치의 작업 개시 전에 제어부의 입력단에서 총 폴딩회수 n과 몇 회 폴딩한 후 광측정하기 위한 폴딩회수를 입력하게 된다. 이렇게 입력된 신호는 제어부에 들어가면 폴더블 기판(S)이 장착이 되었는지를 확인하는 동시에 폴딩이 되기 전에 비교값(Reference)을 얻기 위하여 광출사기(13) 및 광검출기(16)를 이용한 투과광량 측정을 하게 된다. 이 때, 폴더블 기판(S)의 폴딩되는 부분의 반경 R이 작아서 광검출기(16)와 간섭되는 경우에는 광검출기(16)가 투과광을 측정한 후 원위치로 이동하게 된다. 폴더블 기판(S)의 폴딩되는 부분의 반경 R이 큰 경우에는 검출되는 광검출기(Detector)(16)가 이동할 필요 없이 한 위치에 고정된 상태로 진행해도 무방하다.
그런 다음 제1지지기판(11)과 제2지지기판(12)의 상대 회전을 통해 폴더블 기판(S)에 대한 기계적인 폴딩/언폴딩 작동이 개시된다. 제어부에 셋팅(Setting)된 측정 폴딩회수까지 진행한 후에는 다시 광검출기(16)에서 출사광량을 측정하고, 표면 측정용 현미경(14)으로 접히는 부분의 현미경 표면 사진을 촬영하여 이미지를 획득하는 측정 동작을 반복하게 된다. 이렇게 지정한 총 폴딩회수까지 지정된 측정 폴딩회수마다 반복하여 측정 작업을 진행하고 나면 측정은 종료하게 된다.
전술한 것과 같이 폴딩과 언폴딩을 반복적으로 진행한 후에 광량을 측정하여 실시간(real time)으로 평가한 결과를 도 8, 도 9, 및 도 10에 나타냈다. 도 8은 초기에 폴딩하기 전에 비교값(reference)으로서 측정한 광량 데이터(data)를 나타낸 것으로, 시간이 진행함에 따라 광량이 어느 정도의 강도(intensity)를 가지고 포화하게 된다. 이렇게 포화된 광량이 실제로 측정할 데이터(data)와 비교 평가하기 위한 비교값(reference data)이 된다. 도 9에 도시한 것과 같이 폴딩과 언폴딩을 정해 놓은 회수 만큼 반복한 후의 출사광의 광량을 도 9에 (b)로 나타냈다. 앞서 측정한 도 8의 광량 data와 도 9의 (a)의 data는 같은 data이다. 이렇게 측정된 두 data를 가지고 크랙(crack) 정도를 다음의 식 Crack정도=〔도 9의 (a) data /도 9의 (b) data〕×100(%) 으로 계산한다. 도 10은 상기 크랙 정도를 계산하는 식에 의해 결정된 폴딩되는 부분에서의 크랙 정도를 나타낸 그래프이다. 도 10을 참조하면, 폴더블 기판(S)의 폴딩된 부분에서의 마이크로 크랙(micro-crack)이 폴딩회수 약 90회 부분에서부터 발생하는 것으로 나타났다. 이와 같이 출사 광량의 측정을 통해 폴딩되는 부분의 마이크로 크랙 발생 시점을 정확히 판단할 수 있다. 또한 이 시점에서의 현미경 사진을 통해 표면 크랙 정도를 이미지 데이터(image data)로 평가 측정 할 수 있게 된다.
본 발명에 따르면 폴더블 디스플레이에서 폴딩/언폴딩 특성을 정량적이며 실시간(real time)으로 정확하게 평가할 수 있다. 이러한 발명은 디스플레이가 발전함에 따라 폴더블 디스플레이(Foldable Display) 뿐만 아니라 롤러블 디스플레이(Rollable Display)까지 확대 적용하면 응용 범위가 대폭적으로 넓어질 것으로 예측된다.
이상에서 본 발명은 실시예를 참조하여 상세히 설명되었으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기에서 설명된 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 부가 및 변형이 가능할 것임은 당연하며, 이와 같은 변형된 실시 형태들 역시 아래에 첨부한 특허청구범위에 의하여 정하여지는 본 발명의 보호 범위에 속하는 것으로 이해되어야 할 것이다.
11 : 제1지지기판 12 : 제2지지기판
13 : 광출사기 14 : 표면 측정용 현미경
15 : 볼록렌즈 16 : 광검출기
S : 폴더블 기판(폴더블 디스플레이)
13 : 광출사기 14 : 표면 측정용 현미경
15 : 볼록렌즈 16 : 광검출기
S : 폴더블 기판(폴더블 디스플레이)
Claims (8)
- 폴더블 기판의 양측부를 지지하며 서로의 방향으로 상대 회전 가능하게 설치되어 폴더블 기판을 접고 펴는 동작을 반복적으로 수행하는 제1지지기판 및 제2지지기판을 구비한 폴딩/언폴딩부와;
폴더블 기판의 접히는 부분의 외측에 설치되어 광을 방출하는 광출사기와, 폴더블 기판의 접히는 부분의 내측에 설치되어 상기 광출사기에서 방출된 후 폴더블 기판의 접히는 부분을 투과한 광이 입사되면서 광량이 측정되는 광검출기를 포함하는 광측정/검출부; 및,
상기 제1지지기판 및 제2지지기판의 상대 회전에 의해 폴더블 기판이 접히는 전체 폴딩회수를 입력하고, 지정된 폴딩회수마다 상기 광출사기 및 광검출기를 작동시켜 광량을 측정하여 폴딩회수 별로 폴더블 기판의 크랙 정도를 정량화하는 제어부;
를 포함하는 폴더블 기판에서 정량적인 신뢰성 평가가 가능한 폴딩/언폴딩 시험 장치. - 제1항에 있어서, 폴더블 기판의 접히는 부분의 외측에 설치되어 상기 광출사기 및 광검출기의 작동 시에 폴더블 기판의 접히는 부분의 표면을 촬영하여 현미경 사진을 획득하는 표면 측정용 현미경을 구비한 표면측정부를 더 포함하는 폴더블 기판에서 정량적인 신뢰성 평가가 가능한 폴딩/언폴딩 시험 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 폴더블 기판에서 접히는 부분의 반경의 크기는 제1지지기판과 제2지지기판 사이의 거리에 의해 제어되는 폴더블 기판에서 정량적인 신뢰성 평가가 가능한 폴딩/언폴딩 시험 장치.
- 제3항에 있어서, 상기 광검출기는 폴더블 기판이 접히는 부분의 내측에 대응하는 영역과 폴더블 기판이 펼쳐졌을 때 폴더블 기판의 회전 반경 외측에 위치하는 영역으로 이동 가능하게 설치되어, 폴더블 기판이 접혔다 펼쳐질 때 폴더블 기판이 접히는 부분의 내측에 대응하는 영역으로 이동하여 광량을 검출한 다음, 광량 검출이 완료되면 다시 폴더블 기판의 회전 반경 외측에 위치하는 영역으로 복귀하도록 제어되는 폴더블 기판에서 정량적인 신뢰성 평가가 가능한 폴딩/언폴딩 시험 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 광검출기의 앞단에 폴더블 기판의 접히는 부분을 투과한 광이 통과하면서 평행광으로 변환되는 볼록렌즈가 설치된 폴더블 기판에서 정량적인 신뢰성 평가가 가능한 폴딩/언폴딩 시험 장치.
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 폴딩/언폴딩 시험 장치를 이용한 폴딩/언폴딩 시험 방법으로서,
(S1) 폴딩/언폴딩부의 제1지지기판 및 제2지지기판에 폴더블 기판의 양측부를 장착하는 단계;
(S2) 제1지지기판 및 제2지지기판의 상대 회전에 의한 전체 폴딩회수 및 상기 광출사기 및 광검출기에 의한 광량 측정을 수행하기 위한 측정 폴딩회수를 제어부에 입력하는 단계;
(S3) 제1지지기판 및 제2지지기판의 상대 회전에 의한 폴더블 기판의 폴딩을 수행하기 전에 폴더블 기판이 펼쳐진 상태에서 광출사기 및 광검출기로 광량을 측정하여 비교값(reference data)을 획득하는 단계;
(S4) 제1지지기판 및 제2지지기판을 상대 회전하여 폴더블 기판의 폴딩 및 언폴딩을 수행하는 단계;
(S5) 상기 폴더블 기판의 폴딩 및 언폴딩을 수행하는 과정에서 상기 제어부에 입력된 측정 폴딩회수마다 광출사기 및 광검출기로 광량을 측정하는 단계; 및,
(S6) 상기 S3 단계에서 얻어진 비교값(reference data)과 상기 S5 단계에서 측정된 광량 데이터를 비교하여 크랙 발생 여부를 평가하는 단계;
를 포함하는 폴더블 기판에서 정량적인 신뢰성 평가가 가능한 폴딩/언폴딩 시험 방법. - 삭제
- 제6항에 있어서, 상기 S5 단계에서 상기 광검출기는 폴더블 기판이 접힐 때는 폴더블 기판의 회전 반경의 외측 영역에 위치하고 있다가 폴더블 기판이 펼쳐졌을 때 폴더블 기판이 접히는 부분의 내측에 대응하는 영역으로 이동하여 광량을 검출하고, 광량 검출이 완료되면 다시 폴더블 기판의 회전 반경 외측 영역으로 복귀하도록 제어되는 폴더블 기판에서 정량적인 신뢰성 평가가 가능한 폴딩/언폴딩 시험 방법.
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