KR102575017B1 - 유리 기판의 결함 검출 방법 - Google Patents

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Abstract

유리 기판의 결함 검출 방법은 유리 원판을 복수의 유리 기판으로 절단하는 단계, 상기 유리 기판의 절단면에 이온을 침투시켜, 상기 절단면의 결함을 가시화하는 단계, 및 상기 절단면의 상기 결함을 촬영하여, 상기 결함의 크기에 근거해 상기 유리 기판의 굽힘 강도를 산출하는 단계를 포함한다.

Description

유리 기판의 결함 검출 방법{DETECTING METHOD FOR DEFECT OF GLASS SUBSTRATE}
본 기재는 유리 기판의 결함 검출 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 유기 발광 표시 장치(organic light emitting display) 및 액정 표시 장치(liquid crystal display) 등의 표시 장치는 기판으로서 유리 기판을 포함한다.
유리 기판은 유리 원판으로부터 절단되어 복수의 유리 기판으로 제조된다.
유리 원판으로부터 절단된 유리 기판의 절단면에는 홀(hole), 그루브(groove), 크랙(crack) 등의 결함이 존재한다.
유리 기판의 절단면에 결함이 큰 사이즈로 존재할 경우, 유리 기판의 굽힘 강도가 저하되는 문제점이 있다.
일 실시예는, 유리 기판의 결함을 검출하여 유리 기판의 굽힘 강도를 산출할 수 있는 유리 기판의 결함 검출 방법을 제공하고자 한다.
일 측면은 유리 원판을 복수의 유리 기판으로 절단하는 단계, 상기 유리 기판의 절단면에 이온을 침투시켜, 상기 절단면의 결함을 가시화하는 단계, 및 상기 절단면의 상기 결함을 촬영하여, 상기 결함의 크기에 근거해 유리 기판의 굽힘 강도를 산출하는 단계를 포함하는 유리 기판의 결함 검출 방법을 제공한다.
상기 절단면의 결함을 가시화하는 단계는 상기 절단면을 플라스마 처리하여 수행할 수 있다.
상기 플라스마 처리는 반응 가스 및 식각 가스의 혼합물을 이용하여 수행할 수 있다.
상기 반응 가스는 아르곤(Ar), 헬륨(He), 산소(O2), 및 수소(H2) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 식각 가스는 삼플루오르화질소(NF3) 및 사플루오르화탄소(CF4) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 플라스마 처리는 10초 내지 10분 수행할 수 있다.
상기 플라스마 처리는 상기 복수의 상기 유리 기판을 적층하여 수행할 수 있다.
상기 유리 기판의 상기 절단면을 연삭하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 절단면의 결함을 가시화하는 단계는 상기 이온을 이용해 상기 결함을 흑화하여 수행할 수 있다.
상기 결함의 크기에 근거해 상기 유리 기판의 굽힘 강도를 산출하는 단계는 상기 절단면이 촬영된 이미지를 이용해 수행할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 유리 기판의 결함을 검출하여 유리 기판의 굽힘 강도를 산출할 수 있는 유리 기판의 결함 검출 방법이 제공된다.
도 1은 일 실시예에 따른 유리 기판의 결함 검출 방법을 나타낸 순서도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 유리 기판의 결함 검출 방법을 나타낸 도면이다.
도 3a 및 도 3b는 일 실시예에 따른 유리 기판의 절단면이 촬영된 이미지이다.
도 4는 실험예 및 대비예를 나타낸 표이다.
도 5는 실험예 및 대비예의 굽힘 강도 평균을 나타낸 그래프이다.
도 6은 실험예 및 대비예의 굽힘 강도 평균의 백분율을 나타낸 그래프이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다. 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여 일 실시예에 따른 유리 기판의 결함 검출 방법에 대해 설명한다.
도 1은 일 실시예에 따른 유리 기판의 결함 검출 방법을 나타낸 순서도이다. 도 2는 일 실시예에 따른 유리 기판의 결함 검출 방법을 나타낸 도면이다.
우선, 도 1 및 도 2의 (A)를 참조하면, 유리 원판(1000)을 복수의 유리 기판(100)으로 절단한다(S100).
구체적으로, 큰 면적의 유리 원판(1000)을 레이저 빔(LB) 등의 절단 수단을 이용하여 작은 면적을 가지는 복수의 유리 기판(100)으로 절단한다. 이때, 절단 수단으로서 레이저 빔(LB) 외에 공지된 다양한 수단이 이용될 수 있다.
다음, 도 2의 (B)를 참조하면, 유리 기판(100)의 절단면(110)을 연삭한다.
구체적으로, 그라인더(GR)를 이용해 유리 기판(100)의 절단면(110)의 모서리를 연삭한다. 유리 기판(100)의 절단면(110)을 연삭하는 공정은 생략될 수 있다.
다음, 도 2의 (C)를 참조하면, 유리 기판(100)의 절단면(110)에 이온(IO)을 침투시켜, 절단면(110)의 결함(DE)을 가시화(visualization)한다(S200).
구체적으로, 복수의 유리 기판(100)을 적층하고, 적층된 복수의 유리 기판(100)의 절단면(110)에 이온(IO)을 침투시켜 절단면(110)의 결함(DE)을 가시화한다. 절단면(110)에 대한 이온(IO)의 침투는 절단면(110)을 플라스마(PL) 처리하여 수행할 수 있다. 즉, 절단면(110)을 플라스마(PL) 처리하여 절단면(110)의 결함(DE)을 가시화할 수 있다.
절단면(110)에 대한 플라스마(PL) 처리는 반응 가스 및 식각 가스의 혼합물을 이용하여 수행할 수 있다. 여기서, 반응 가스는 아르곤(Ar), 헬륨(He), 산소(O2), 및 수소(H2) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 식각 가스는 삼플루오르화질소(NF3) 및 사플루오르화탄소(CF4) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
이러한 플라스마(PL) 처리는 플라스마 반응기에서 수행될 수 있으며, 플라스마 반응기는 플라스마 처리를 수행하는 처리 공간을 포함하는 챔버 및 챔버 내부에 위치하는 가스를 플라스마화하는 전극 등을 포함할 수 있다. 플라스마 반응기는 공지된 다양한 구조를 가질 수 있다.
절단면(110)에 대한 플라스마(PL) 처리는 10초 내지 10분 수행할 수 있으며, 절단면(110)의 결함(DE)에 이온(IO)이 침투되는 시간 동안만 수행할 수 있다. 절단면(110)에 대한 플라스마(PL) 처리를 한정된 시간 동안만 수행함으로써, 절단면(110)이 플라스마(PL)에 의해 식각되지 않는다.
플라스마(PL) 처리에 의해 이온(IO)이 절단면(110)에 침투되면, 절단면(110)의 결함(DE)이 가시화되는데, 구체적으로 절단면(110)에 형성된 홀(hole), 그루브(groove), 크랙(crack) 등의 결함이 흑화된다. 구체적으로, 절단면(110)에 형성된 결함(DE)에 이온(IO)이 응집함으로써, 절단면(110)의 결함(DE)이 흑화될 수 있다. 한편, 플라스마(PL) 처리로 인해 결함(DE)이 다른 색으로 가시화될 수 있다.
다음, 도 2의 (D)를 참조하면, 유리 기판(100)의 절단면(110)의 결함(DE)을 촬영하여, 결함(DE)의 크기에 근거해 유리 기판(100)의 굽힘 강도를 산출한다(S300).
구체적으로, 결함(DE)이 가시화된 절단면(110)을 카메라(CA) 등의 촬영 수단을 이용해 촬영한다. 그리고, 절단면(110)이 촬영된 이미지(IM)에 표시된 결함(DE)의 크기에 근거하여 유리 기판(100)의 굽힘 강도(bending strength)를 산출한다.
도 3a 및 도 3b는 일 실시예에 따른 유리 기판의 절단면이 촬영된 이미지이다.
도 3a는 플라스마 처리 전의 절단면(110)이 촬영된 이미지이며, 도 3b는 플라스마 처리 후의 절단면(110)이 촬영된 이미지이다.
도 3a를 참조하면, 플라스마 처리 전의 절단면(110)의 결함(DE)은 100㎛의 크기를 가진다.
도 3b를 참조하면, 플라스마 처리 후의 절단면(110)의 결함(DE)은 이온에 의해 가시화되어 250㎛의 크기를 가진다. 이와 같이, 플라스마 처리 전에는 절단면(110)의 결함(DE)이 100㎛의 크기를 가지나, 플라스마 처리 후에는 절단면(110)의 결함(DE)이 가시화되어 250㎛의 크기를 가진다.
이미지(IM)에 표시된 유리 기판(100)의 절단면(110)의 결함(DE)의 크기가 설정된 크기 미만일 경우, 유리 기판(100)의 굽힘 강도가 원하는 값을 가졌다고 산출할 수 있다. 이 경우, 유리 기판(100)은 유기 발광 표시 장치(organic light emitting display) 및 액정 표시 장치(liquid crystal display) 등의 표시 장치의 기판으로서 이용될 수 있다.
이미지(IM)에 표시된 유리 기판(100)의 절단면(110)의 결함(DE)의 크기가 설정된 크기 이상일 경우, 유리 기판(100)의 굽힘 강도가 원하는 값을 갖지 못한다고 산출할 수 있다. 이 경우, 유리 기판(100)은 폐기될 수 있다.
여기서, 유리 기판(100)의 절단면(110)의 결함(DE)의 설정된 크기는 절단면(110)의 높이의 90% 미만의 크기일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 일례로, 유리 기판(100)의 절단면(110)의 높이가 500㎛일 경우, 유리 기판(100)의 절단면(110)의 결함(DE)의 설정된 크기는 절단면(110)의 높이의 90%인 450㎛ 미만일 수 있다.
이와 같이, 일 실시예에 따른 유리 기판 검출 방법은 투명한 유리 기판(100)의 절단면(110)을 플라스마(PL) 처리하여 절단면(110)에 형성된 투명한 결함(DE)을 가시화하고, 이 절단면(110)을 촬영하여 이미지(IM)에 표시된 결함(DE)의 크기가 설정된 크기 미만인지를 산출함으로써, 유리 기판(100)의 굽힘 강도를 산출할 수 있기 때문에, 유리 기판(100)이 유기 발광 표시 장치 및 액정 표시 장치 등의 표시 장치의 기판으로서 이용될 수 있는지를 미리 분류할 수 있다.
즉, 이온(IO)을 이용해 투명한 유리 기판(100)의 투명한 결함(DE)을 가시화함으로써, 유리 기판(100)의 굽힘 강도를 산출하여 유리 기판(100)의 결함(DE)을 명확히 검출할 수 있는 유리 기판의 검출 방법이 제공된다.
이하, 도 4 내지 도 6을 참조하여 일 실시예에 따른 유리 기판의 결함 검출 방법의 효과를 확인한 실험예를 설명한다.
도 4는 실험예 및 대비예를 나타낸 표이다.
도 4를 참조하면, 실험예 및 대비예 각각은 플라스마 처리 전에 하나의 유리 원판에서 절단된 복수의 유리 기판을 실험예 및 대비예의 피처리체로서 사용하였다.
우선, 플라스마 처리 전 복수의 유리 기판 중 하나의 유리 기판의 절단면을 촬영하였고, 촬영된 이미지에서 유리 기판의 절단면의 높이는 500㎛이고, 결함의 크기는 100㎛이다.
플라스마 처리 전 복수의 유리 기판의 4축 굽힘 강도 평균은 120MPa이다.
여기서, 4축 굽힘 강도란, 유리 기판의 배면을 이격된 2개의 축에 지지시키고, 유기 기판의 전면의 중앙 영역에 이격된 2개의 축을 가압하여, 이 2개의 축의 압력에 의해 유리 기판이 굽혀지면서 파괴된 경우의 최대 응력을 의미할 수 있다.
또한, 4축 굽힘 강도 평균이란, 복수의 유리 기판의 평균 4축 굽힘 강도를 의미할 수 있다.
다음, 복수의 유리 기판의 절단면을 플라스마 처리하였다. 플라스마 처리에 이용된 RF Power는 240Watt이고, 반응 가스는 아르곤(Ar) 및 헬륨(He)[또는, 산소(O2) 및 수소(H2)]이고, 식각 가스는 삼플루오르화질소(NF3)[또는, 사플루오르화탄소(CF4)]이다.
플라스마 처리함으로써, 복수의 유리 기판의 절단면의 결함은 이온 침투에 의해 가시화되었다.
다음, 결함이 가시화된 복수의 유리 기판의 절단면을 촬영하였다.
실험예에 따른 복수의 유리 기판 중 하나의 유리 기판의 절단면의 이미지에서, 유리 기판의 절단면의 높이는 500㎛이고, 결함의 크기는 250㎛이다. 실험예에 따른 복수의 유리 기판의 4축 굽힘 강도 평균은 120MPa이다.
대비예에 따른 복수의 유리 기판 중 하나의 유리 기판의 절단면의 이미지에서, 유리 기판의 절단면의 높이는 500㎛이고, 결함의 크기는 500㎛이다. 대비예에 따른 복수의 유리 기판의 4축 굽힘 강도 평균은 85MPa이다.
도 5는 실험예 및 대비예의 굽힘 강도 평균을 나타낸 그래프이다. 도 6은 실험예 및 대비예의 굽힘 강도 평균의 백분율을 나타낸 그래프이다.
도 5 및 도 6에서, 실험예 처리전은 플라스마 처리 전 복수의 유리 기판이고, 실험예 처리후는 플라스마 처리 후의 실험예이고, 대비예 처리후는 플라스마 처리 후의 대비예이다.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 플라스마 처리 전 복수의 유리 기판은 4축 굽힘 강도 평균이 120MPa이었으나, 플라스마 처리 후 실험예는 4축 굽힘 강도 평균이 117MPa이고, 대비예는 4축 굽힘 강도 평균이 85MPa이었다.
또한, 플라스마 처리 전 복수의 유리 기판은 결함의 크기가 절단면의 높이의 20%인 100㎛였으나, 플라스마 처리 후 결함이 가시화되어 실험예는 결함의 크기가 절단면의 높이의 50%인 250㎛이고, 대비예는 결함의 크기가 절단면의 높이의 100%인 500㎛였다.
이와 같이, 실험예는 대비예에 비해 유리 기판의 절단면의 크기가 작으며, 4축 굽힘 강도 평균이 크다.
실험예가 대비예 대비 4축 굽힘 강도 평균이 크고, 실험예가 설정된 굽힘 강도 이상을 가지고 대비예가 설정된 굽힘 강도 미만을 가짐으로써, 실험예에 따른 유리 기판은 유기 발광 표시 장치 및 액정 표시 장치 등의 표시 장치의 기판으로서 이용되기 적절(Spec' in)하며, 대비예에 따른 유리 기판은 표시 장치의 기판으로서 이용되기 부적절(Spec' out)한 것을 산출할 수 있다.
즉, 실험예 및 비교예에서 확인한 바와 같이, 플라스마 처리되어 투명한 결함이 가시화된 유리 기판의 절단면을 촬영하고, 이미지의 결함의 크기를 설정된 크기와 비교하여 산출함으로써, 유리 기판의 굽힘 강도를 산출하여 표시 장치의 기판으로서 이용되기 적절한지 분류할 수 있다. 표시 장치의 기판으로서 사용할 유리 기판의 양부(良否)를 분류할 수 있다.
이상과 같이, 유리 기판의 절단면을 플라스마 처리하여 투명한 유리 기판의 투명한 결함을 가시화함으로써, 유리 기판의 굽힘 강도를 산출하여 유리 기판의 결함을 검출할 수 있는 유리 기판의 검출 방법의 효과를 확인하였다.
본 이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
유리 원판(1000), 유리 기판(100), 절단면(110), 결함(DE)

Claims (10)

  1. 유리 원판을 복수의 유리 기판들로 절단하여 복수의 유리 기판들의 측면인 복수의 절단면들을 형성하는 단계;
    상기 복수의 유리 기판들의 상기 절단면들에 대해 수직 방향으로 이온을 침투시켜, 상기 절단면들의 결함을 가시화하는 단계; 및
    상기 절단면들의 상기 결함을 촬영하여, 상기 결함의 크기에 근거해 유리 기판의 굽힘 강도를 산출하는 단계
    를 포함하는 유리 기판의 결함 검출 방법.
  2. 제1항에서,
    상기 절단면들의 결함을 가시화하는 단계는 상기 절단면을 플라스마 처리하여 수행하는 유리 기판의 결함 검출 방법.
  3. 제2항에서,
    상기 플라스마 처리는 반응 가스 및 식각 가스의 혼합물을 이용하여 수행하는 유리 기판의 결함 검출 방법.
  4. 제3항에서,
    상기 반응 가스는 아르곤(Ar), 헬륨(He), 산소(O2), 및 수소(H2) 중 적어도 하나를 포함하는 유리 기판의 결함 검출 방법.
  5. 제3항에서,
    상기 식각 가스는 삼플루오르화질소(NF3) 및 사플루오르화탄소(CF4) 중 적어도 하나를 포함하는 유리 기판의 결함 검출 방법.
  6. 제2항에서,
    상기 플라스마 처리는 10초 내지 10분 수행하는 유리 기판의 결함 검출 방법.
  7. 제2항에서,
    상기 플라스마 처리는 상기 복수의 유리 기판들을 적층하여 수행하는 유리 기판의 결함 검출 방법.
  8. 제1항에서,
    상기 복수의 유리 기판들의 상기 절단면들을 연삭하는 단계를 더 포함하는 유리 기판의 결함 검출 방법.
  9. 제1항에서,
    상기 절단면들의 결함을 가시화하는 단계는 상기 이온을 이용해 상기 결함을 흑화하여 수행하는 유리 기판의 결함 검출 방법.
  10. 제1항에서,
    상기 결함의 크기에 근거해 상기 유리 기판의 굽힘 강도를 산출하는 단계는 상기 절단면들이 촬영된 이미지를 이용해 수행하는 유리 기판의 결함 검출 방법.
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