KR102650554B1 - 표시 장치의 검사 장치 및 그 검사 방법 - Google Patents

표시 장치의 검사 장치 및 그 검사 방법 Download PDF

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Abstract

표시 장치의 검사 장치는 기판의 영상을 촬영하여 영상 정보를 생성하는 카메라부, 상기 영상 정보에서 복수의 픽셀 각각의 휘도에 대응하는 픽셀값을 설정하고, 픽셀값을 기반으로 크랙 영역을 검출하는 픽셀값 설정부, 상기 크랙 영역에 포함된 크랙의 한계 응력을 산출하는 응력 산출부, 및 상기 한계 응력이 제1 임계값 이상인지 여부를 확인하여 상기 기판의 양품 또는 불량을 판정하는 판정부를 포함하고, 상기 응력 산출부는 파괴 인성, 형상 인자 및 크랙 깊이를 이용하여 상기 기판의 한계 응력을 산출하며, 상기 형상 인자는 상기 기판의 압축 응력이 클수록 크게 정해진다.

Description

표시 장치의 검사 장치 및 그 검사 방법{DEVICE FOR INSPECTING DISPLAY DEVICE AND INSPECTNIG METHOD THEREOF}
본 발명은 표시 장치의 검사 장치 및 그 검사 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 표시 장치에 사용되는 기판의 검사 장치 및 그 검사 방법에 관한 것이다.
표시 장치는 영상을 표시하기 위한 복수의 화소 및 이에 연결된 복수의 신호선 등을 포함한다. 복수의 화소 및 복수의 신호선은 베이스 기판 상에 위치한다. 또한, 복수의 화소 및 복수의 신호선 상에는 보호 기판이 위치하여 외부의 충격이나 이물질 등으로부터 표시 장치를 보호할 수 있다.
표시 장치에 사용되는 베이스 기판, 보호 기판 등의 기판은 유리 또는 플라스틱 등으로 이루어질 수 있다. 이러한 베이스 기판이나 보호 기판에 크랙(crack)이 존재하는 경우 외부의 수분 등이 표시 장치의 내부로 침투하여 소자 신뢰성이 떨어질 수 있다. 이에 따라, 표시 장치의 화소가 발광하지 않거나 오발광하는 등의 여러 문제가 발생할 수 있다.
특히, 최근에 개발되고 있는 플렉서블 표시 장치(flexible display)는 제조 또는 사용 중에 휘어지거나 구부러질 수 있는데, 기판에 크랙이 존재하면 처음에는 문제가 없더라도 시간이 지남에 따라 표시 장치의 휘어짐 또는 구부러짐으로 인해 미세한 크랙이 더 큰 크랙으로 발전할 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 표시 장치에 사용되는 기판의 크랙을 더욱 정확하게 검사할 수 있는 표시 장치의 검사 장치 및 그 검사 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 검사 장치는 기판의 영상을 촬영하여 영상 정보를 생성하는 카메라부, 상기 영상 정보에서 복수의 픽셀 각각의 휘도에 대응하는 픽셀값을 설정하고, 픽셀값을 기반으로 크랙 영역을 검출하는 픽셀값 설정부, 상기 크랙 영역에 포함된 크랙의 한계 응력을 산출하는 응력 산출부, 및 상기 한계 응력이 제1 임계값 이상인지 여부를 확인하여 상기 기판의 양품 또는 불량을 판정하는 판정부를 포함하고, 상기 응력 산출부는 파괴 인성, 형상 인자 및 크랙 깊이를 이용하여 상기 기판의 한계 응력을 산출하며, 상기 형상 인자는 상기 기판의 압축 응력이 클수록 크게 정해진다.
상기 형상 인자는 1.1 보다 크고 1.3 이하일 수 있다.
상기 기판이 강화 유리 기판일 때 상기 형상 인자는 1.2일 수 있다.
상기 영상 정보를 저장하는 영상 저장부를 더 포함할 수 있다.
상기 카메라부는 미리 정해진 개수의 복수의 픽셀을 포함하는 CCD 카메라를 포함할 수 있다.
상기 픽셀값 설정부가 픽셀값을 설정하는 복수의 픽셀은 상기 카메라부에 포함된 복수의 픽셀에 대응할 수 있다.
상기 픽셀값 설정부는 기준 휘도 이상의 휘도를 갖는 픽셀에 제1 값을 설정하고, 상기 기준 휘도보다 낮은 휘도를 갖는 픽셀에 제2 값을 설정하고, 상기 제2 값이 설정된 픽셀을 상기 크랙 영역으로 검출할 수 있다
상기 픽셀값 설정부는 상기 제2 값의 픽셀값을 갖는 픽셀들이 한 방향으로 연속하는 길이를 크랙 길이로 검출하고, 상기 한 방향에 대해 양측으로 상기 제2 값의 픽셀값을 갖는 픽셀들이 연속하는 부분을 측면 크랙의 범위로 검출하고, 상기 응력 산출부는 상기 크랙 길이 및 상기 측면 크랙의 범위 중 적어도 하나에 대응하여 상기 크랙 깊이를 결정할 수 있다.
상기 응력 산출부는 상기 크랙 길이 및 상기 측면 크랙의 범위에 대응하는 크랙 깊이를 포함하는 룩업 테이블에서 상기 크랙 깊이를 획득할 수 있다.
상기 픽셀값 설정부는 상기 복수의 픽셀 각각에 픽셀값을 설정한 후 픽셀의 행 단위 또는 열 단위로 픽셀값을 합산한 라인별 픽셀값을 기준 픽셀값과 비교하여 상기 크랙 영역을 검출할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치의 검사 방법은, 기판의 영상을 촬영하여 영상 정보를 생성하는 단계, 상기 영상 정보에서 복수의 픽셀 각각의 휘도에 대응하는 픽셀값을 설정하는 단계, 상기 픽셀값을 기반으로 크랙 영역을 검출하고, 상기 크랙 영역이 한 방향으로 연속하는 크랙 길이를 검출하는 단계, 상기 크랙 길이에 대응하는 크랙 깊이를 결정하는 단계, 상기 크랙 깊이를 적용하여 상기 기판의 한계 응력을 산출하는 단계, 및 상기 한계 응력이 제1 임계값 이상인지 여부를 확인하여 상기 기판의 양품 또는 불량을 판정하는 단계를 포함한다.
파괴 인성, 형상 인자 및 상기 크랙 깊이를 이용하여 상기 기판의 한계 응력을 산출되고, 상기 형상 인자는 상기 기판의 압축 응력이 클수록 크게 정해질 수 있다.
상기 기판이 강화 유리 기판일 때 상기 형상 인자는 1.2 일 수 있다.
상기 영상 정보를 저장하는 단계를 더 포함할 수 있다.
미리 정해진 개수의 복수의 픽셀을 포함하는 CCD 카메라에 의해 상기 기판의 영상이 촬영될 수 있다.
상기 픽셀값이 설정되는 복수의 픽셀은 상기 CCD 카메라에 포함된 복수의 픽셀에 대응할 수 있다.
기준 휘도 이상의 휘도를 갖는 픽셀에 제1 값을 설정하고, 상기 기준 휘도보다 낮은 휘도를 갖는 픽셀에 제2 값을 설정하여 상기 복수의 픽셀 각각의 휘도에 대응하는 픽셀값을 설정할 수 있다.
상기 제2 값이 설정된 픽셀을 상기 크랙 영역으로 검출할 수 있다.
상기 제2 값의 픽셀값을 갖는 픽셀들이 한 방향으로 연속하는 길이를 상기 크랙 길이로 검출할 수 있다.
상기 한 방향에 대해 양측으로 상기 제2 값의 픽셀값을 갖는 픽셀들이 연속하는 부분을 측면 크랙의 범위로 검출하는 단계를 더 포함하고, 상기 크랙 길이 및 상기 측면 크랙의 범위 중 적어도 하나에 대응하여 상기 크랙 깊이를 결정할 수 있다.
표시 영역에 사용되는 베이스 기판, 보호 기판 등의 크랙을 더욱 정확하게 검사할 수 있고, 이에 따라 표시 장치의 제조 수율을 향상시킬 수 있다.
또한, 기판의 영상을 촬영한 후 픽셀값 설정, 한계 응력의 산출 및 기판의 양품 또는 불량의 판정이 자동화되어 수행될 수 있으므로, 기판의 크랙 검사에 요구되는 검사 시간을 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 검사 장치를 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 검사 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 3a는 기판의 영상에서 크랙 영역을 포함하는 영상의 일부를 나타내고, 도 3b는 기판의 영상에 대응하여 픽셀값이 설정된 일 예를 나타낸다.
도 4는 픽셀 라인 단위로 픽셀값을 합산한 픽셀 라인별 합산 픽셀값의 일 예를 나타낸다.
도 5 내지 도 7은 서로 다른 압축 응력을 갖는 3종류의 기판들의 형상 인자를 실험한 예를 나타낸다.
도 8은 기판의 한계 응력과 픽셀 강도값의 관계를 실험한 일 예를 나타낸다.
도 9는 하나의 기판에 존재하는 크랙을 검출한 실험 예를 나타낸다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 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 실시예들에 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. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다.
또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 또한, 기준이 되는 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 하는 것은 기준이 되는 부분의 위 또는 아래에 위치하는 것이고, 반드시 중력 반대 방향 쪽으로 "위에" 또는 "상에" 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.
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 1을 참조하여 일 실시예에 따른 표시 장치의 검사 장치에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 검사 장치를 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 1을 참조하면, 검사 장치(100)는 카메라부(10), 영상 저장부(20), 픽셀값 설정부(30), 응력 산출부(40) 및 판정부(50)를 포함한다.
카메라부(10)는 표시 장치에 사용될 수 있는 기판의 평면상 영상을 촬영하여 영상 정보를 생성한다. 표시 장치에 사용될 수 있는 기판은 복수의 화소가 배열되는 베이스 기판, 복수의 화소를 덮는 보호 기판(또는 윈도우) 등을 포함할 수 있다. 이러한 기판은 유리 또는 플라스틱으로 이루어질 수 있다. 이하, 기판이 유리로 이루어지는 것을 예로 들어 설명한다. 카메라부(10)는 미리 정해진 개수의 복수의 픽셀을 포함하는 CCD(charge coupled device) 카메라를 포함할 수 있다. 카메라부(10)에 포함되는 복수의 픽셀은 행렬 형태로 배열될 수 있다.
영상 저장부(20)는 카메라부(10)에서 생성된 기판의 영상 정보를 저장한다.
픽셀값 설정부(30)는 영상 저장부(20)에 저장된 영상 정보에서 복수의 픽셀 각각의 휘도에 대응하는 픽셀값을 설정한다. 영상 정보의 복수의 픽셀은 카메라부(10)에 포함된 복수의 픽셀에 대응될 수 있다. 픽셀값 설정부(30)는 영상 정보를 분석하여 기준 휘도 이상의 휘도를 갖는 픽셀에 제1 값을 설정하고, 기준 휘도보다 낮은 휘도를 갖는 픽셀에 제2 값을 설정할 수 있다. 제1 값은 크랙이 없는 정상 영역을 지시하고, 제2 값은 크랙이 있는 크랙 영역을 지시할 수 있다. 예를 들어, 제1 값은 1이고, 제2 값을 0일 수 있다. 기준 휘도는 크랙 영역을 검출하기 위해 미리 정해진 레벨의 휘도일 수 있다. 픽셀값 설정부(30)는 제2 값이 설정된 픽셀들을 크랙 영역으로 검출할 수 있다.
실시예에 따라, 픽셀값 설정부(30)는 복수의 픽셀 각각에 픽셀값을 설정한 후 픽셀의 라인 단위(행 단위 또는 열 단위)로 픽셀값을 합산할 수 있다. 합산된 픽셀값이 기준 픽셀값 이상인 픽셀의 행 또는 열은 크랙이 없는 정상 영역을 지시하고, 합산된 픽셀값이 기준 픽셀값보다 작은 픽셀의 행 또는 열은 크랙이 있는 크랙 영역을 지시할 수 있다. 기준 픽셀값은 크랙 영역을 검출하기 위해 미리 정해진 값일 수 있다.
응력 산출부(40)는 영상 정보에 따라 설정된 픽셀값을 기반으로 기판의 한계 응력(critical stress)을 산출한다. 응력 산출부(40)는 수학식 1과 같이 파괴 인성(fracture toughness), 형상 인자(shape factor) 및 크랙 깊이(crack depth)를 이용하여 기판의 한계 응력을 산출할 수 있다.
여기서, σ는 한계 응력이고, KIC는 파괴 인성이고, Y는 형상 인자이고, c는 크랙 깊이이다. 파괴 인성은 기판의 재료에 따라 미리 정해질 수 있다. 형상 인자는 기판이 갖는 압축 응력(compressive stress)에 따라 미리 정해질 수 있다. 크랙 깊이는 픽셀값으로부터 지시되는 크랙 영역의 길이 또는 크기에 대응하여 정해질 수 있다. 또는, 실시예에 따라 픽셀값으로부터 지시되는 크랙 영역에 대하여 사용자가 직접 현미경으로 크랙 깊이를 측정하여 측정된 크랙 깊이를 응력 산출부(40)에 제공할 수 있다.
판정부(50)는 산출된 기판의 한계 응력이 제1 임계값 이상인지 여부를 확인하여 기판이 양품인지 또는 불량인지 여부를 판정한다. 기판의 한계 응력이 제1 임계값 이상인 경우 크랙이 없거나 표시 장치의 기능에 영향을 주지 않는 미미한 크랙만이 존재하는 양품 기판으로 판정될 수 있다. 기판의 한계 응력이 제1 임계값보다 작은 경우 표시 장치의 기능에 영향을 줄 수 있는 작은 크랙이 존재하는 불량 기판으로 판정될 수 있다. 실시예에 따라, 판정부(50)는 산출된 기판의 한계 응력이 제2 임계값보다 작은지 여부를 더 확인할 수 있다. 제2 임계값은 제1 임계값보다 작은 값이다. 기판의 한계 응력이 제2 임계값보다 작은 경우 표시 장치의 기능에 더욱 큰 영향을 줄 수 있는 중대 크랙이 존재하는 불량 기판으로 판정될 수 있다.
이하, 도 1과 함께 도 2 내지 도 9를 참조하여 검사 장치를 이용하여 표시 장치를 검사하는 방법에 대하여 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 검사 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 2를 참조하면, 카메라부(10)는 기판의 영상을 촬영한다(S110). 카메라부(10)는 기판의 평면상 영상을 촬영하여 영상 정보를 생성할 수 있다. 카메라부(10)는 복수의 픽셀을 포함하는 CCD 카메라를 포함할 수 있다. 카메라부(10)는 영상 정보를 영상 저장부(20)에 전달하고, 영상 저장부(20)는 영상 정보를 저장할 수 있다.
픽셀값 설정부(30)는 영상 정보를 분석하여 기판의 영상을 이루는 복수의 픽셀 각각의 픽셀값을 설정한다(S120). 픽셀값 설정부(30)는 기준 휘도 이상의 휘도를 갖는 픽셀에 제1 값(예를 들어, 1)을 설정하고, 기준 휘도보다 낮은 휘도를 갖는 픽셀에 제2 값(예를 들어, 0)을 설정할 수 있다. 크랙 영역은 정상 영역에 비하여 빛의 투과도 또는 반사도가 낮기 때문에 크랙 영역의 휘도가 정상 영역의 휘도보다 낮다. 따라서, 픽셀값 설정부(30)는 기판의 영상에서 복수의 픽셀 각각의 휘도를 검출하여 상대적으로 휘도가 낮은 크랙 영역을 검출할 수 있다. 이에 대하여, 도 3a, 도 3b 및 도 4를 참조하여 설명한다.
도 3a는 기판의 영상에서 크랙 영역을 포함하는 영상의 일부를 나타내고, 도 3b는 기판의 영상에 대응하여 픽셀값이 설정된 일 예를 나타낸다.
도 3a를 참조하면, 기판에 생성되는 크랙은 중앙 크랙(median crack)(MC) 및 측면 크랙(lateral crack)(LC)을 포함할 수 있다. 중앙 크랙(MC)은 평면상에서 한 방향으로 연장되고 기판의 표면에 대략 수직인 방향으로 연장되는 크랙이다. 중앙 크랙(MC)이 평면상에서 한 방향으로 연장되는 길이를 크랙 길이라 하고, 중앙 크랙(MC)이 기판의 표면에 수직인 방향으로 연장되는 길이를 크랙 깊이라 한다. 측면 크랙(LC)은 중앙 크랙(MC)으로부터 양측으로 형성되는 크랙이다. 중앙 크랙(MC)만이 형성된 경우보다 중앙 크랙(MC)과 함께 측면 크랙(LC)이 형성된 경우에 기판의 한계 응력은 더욱 약화될 수 있다.
도 3b를 참조하면, 중앙 크랙(MC)과 측면 크랙(LC)이 형성된 영역에서 휘도가 상대적으로 낮아지게 때문에(즉, 기준 휘도보다 낮아지기 때문에), 픽셀값 설정부(30)는 중앙 크랙(MC)과 측면 크랙(LC)이 형성된 영역에 대응하는 픽셀에 제2 값(예를 들어, 0)을 설정할 수 있다. 그 이외의 영역은 휘도가 기준 휘도 이상이 되고, 픽셀값 설정부(30)는 크랙 영역 이외의 영역에 대응하는 픽셀에 제1 값(예를 들어, 1)을 설정할 수 있다. 제2 값의 픽셀값을 갖는 픽셀들로 이루어지는 영역이 크랙 영역이 된다.
픽셀값 설정부(30)는 제2 값의 픽셀값을 갖는 픽셀들이 한 방향으로 연속하는 길이를 중앙 크랙(MC)의 크랙 길이로 검출할 수 있다. 픽셀값 설정부(30)는 제2 값의 픽셀값을 갖는 픽셀들이 연속하는 방향에 대해 양측으로 제2 값의 픽셀값을 갖는 픽셀들이 연속하는 부분을 측면 크랙(LC)의 범위로 검출할 수 있다.
한편, 픽셀값 설정부(30)는 복수의 픽셀 각각에 픽셀값을 설정한 후 픽셀의 라인 단위(행 단위 또는 열 단위)로 픽셀값을 합산할 수 있고, 합산된 픽셀값이 기준 픽셀값보다 작은 픽셀의 행 또는 열을 크랙 영역으로 검출할 수 있다. 이에 대하여 도 4를 참조하여 설명한다.
도 4는 행 단위 또는 열 단위로 픽셀값을 합산한 픽셀 라인별 합산 픽셀값의 일 예를 나타낸다.
도 4를 참조하면, 복수의 픽셀이 1024 픽셀 라인을 이룰 때, 복수의 픽셀 각각에 픽셀값을 설정한 후 픽셀의 라인 단위로 픽셀값을 합산한 예이다. 합산 픽셀값이 제1 기준 픽셀값(PV1)에 대응하는 픽셀 라인은 크랙이 없는 정상 영역에 해당한다. 합산 픽셀값이 제1 기준 픽셀값(PV1)보다 작은 픽셀 라인은 크랙 영역(CR)을 포함할 수 있다. 실시예에 따라, 제1 기준 픽셀값(PV1)보다 작은 제2 기준 픽셀값(PV2)을 기준으로 크랙 영역(CR)을 포함하는 픽셀 라인을 검출할 수 있다. 합산 픽셀값이 제2 기준 픽셀값(PV2) 이상인 픽셀 행은 크랙이 없는 정상 영역으로 간주되고, 합산 픽셀값이 제2 기준 픽셀값(PV2)보다 작은 픽셀 라인이 크랙 영역(CR)을 포함하는 것으로 간주될 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, 응력 산출부(40)는 크랙 길이를 기반으로 크랙 깊이를 결정할 수 있다(S130). 크랙 깊이는 크랙 길이가 길어질수록 증가하고, 측면 크랙의 범위가 넓어질수록 증가하는 경향이 있다. 이러한 경향의 크기는 기판을 이루는 재료 특성에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 기판을 이루는 재료 특성을 고려하여 크랙 길이와 측면 크랙의 범위 중 적어도 하나에 대응하는 크랙 깊이가 미리 정해질 수 있다. 크랙 길이와 측면 크랙의 범위에 대응하는 크랙 깊이는 실험적으로 획득될 수 있고, 실험 결과를 바탕으로 크랙 길이 및 측면 크랙의 범위에 대응하는 크랙 깊이가 룩업 테이블로 만들어질 수 있다. 응력 산출부(40)는 이러한 룩업 테이블을 포함하고, 픽셀값으로부터 검출된 크랙 길이와 측면 크랙의 범위 중 적어도 하나에 대응하는 크랙 깊이를 룩업 테이블로부터 획득할 수 있다.
한편, 도 3b에서와 같이 픽셀값에 의해 지시되는 크랙 영역 또는 도 4에서와 같이 합산 픽셀값에 의해 지시되는 크랙 영역을 포함하는 픽셀 라인에 대하여 현미경을 이용하여 크랙 깊이가 사용자에 의해 직접 측정될 수 있다. 측정된 크랙 깊이가 응력 산출부(40)에 입력될 수 있다.
응력 산출부(40)는 파괴 인성, 형상 인자 및 크랙 깊이를 이용하여 기판의 한계 응력을 산출한다(S140). 즉, 응력 산출부(40)는 도 1에서 상술한 수학식 1을 이용하여 크랙 영역에 포함된 크랙의 한계 응력을 산출할 수 있다. 파괴 인성은 기판의 재료에 따라 미리 정해질 수 있다. 크랙 깊이는 크랙 길이와 측면 크랙의 범위에 대응하여 룩업 테이블로부터 획득되거나 사용자에 의해 입력된 값으로 정해질 수 있다. 형상 인자는 기판이 갖는 압축 응력에 따라 정해질 수 있다.
형상 인자는 기판의 압축 응력이 클수록 크게 정해질 수 있다. 형상 인자와 기판의 압축 응력 간의 관계를 3종류의 기판으로 실험하였으며, 그 결과에 대하여 도 5 내지 도 7을 참조하여 설명한다.
도 5 내지 도 7은 서로 다른 압축 응력을 갖는 3종류의 기판들의 형상 인자를 실험한 예를 나타낸다. 도 5는 압축 응력이 1000MPa이고 파괴 인성이 0.71인 제1 유리 기판의 형상 인자를 실험한 결과이고, 도 6은 압축 응력이 700MP 내지 800MPa이고 파괴 인성이 0.71인 제2 유리 기판의 형상 인자를 실험한 결과이며, 도 7은 압축 응력이 700MPa 내지 800MPa이고 파괴 인성이 0.69인 제3 유리 기판의 형상 인자를 실험한 결과이다. 도 5 내지 도 7의 그래프에서 x축은 한계 응력 σ를 나타내고, y축은 크랙 깊이 c의 거듭제곱근(radical root)에 대한 파괴 인성 KIC의 비율 을 나타낸다. 도 5 내지 도 7에서 그래프의 기울기가 형상 인자가 된다.
도 5에서 제1 유리 기판의 형상 인자는 대략 1.2가 되고, 도 6 및 도 7에서 제2 및 제3 유리 기판의 형상 인자가 대략 1.0이 되는 것을 알 수 있다.
일반적인 유리 기판의 압축 응력은 대략 700MPa 내지 800MPa이며, 이러한 유리 기판에 대해서는 형상 인자로 1.0을 적용할 수 있다. 반면, 압축 응력이 우수한 강화 유리 기판은 압축 응력이 대략 1000MPa 이상이다. 이러한 강화 유리 기판에 대해서는 형상 인자로 대략 1.2를 적용하는 것이 적절하다. 실제적으로 강화 유리 기판의 압축 응력에 따라 1.1 보다 크고 1.3 이하의 형상 인자를 적용할 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, 판정부(50)는 산출된 한계 응력이 제1 임계값 이상인지 여부를 확인하여 기판의 양품 또는 불량을 판정한다(S150). 기판의 한계 응력이 제1 임계값 이상인 경우 크랙이 없거나 표시 장치의 기능에 영향을 주지 않는 미미한 크랙만이 존재하는 양품 기판으로 판정될 수 있다. 기판의 한계 응력이 제1 임계값보다 작은 경우 표시 장치의 기능에 영향을 줄 수 있는 크랙이 존재하는 불량 기판으로 판정될 수 있다. 예를 들어, 판정부(50)는 한계 응력이 100MPa 이상인 기판에 대하여 양품 기판으로 판정하고, 한계 응력이 100MPa 보다 작은 기판에 대하여 불량 기판으로 판정할 수 있다. 판정부(50)는 기판의 양품 또는 불량의 판정 결과를 사용자가 알 수 있도록 모니터 등에 표시할 수 있다.
다수의 강화 유리 기판에 대한 한계 응력을 산출하여 기판의 불량율을 실험한 결과에서, 형상 인자를 1.2를 적용하는 경우 불량율이 대략 26% 이었으나, 형상 인자를 1.0으로 적용하는 경우 불량율이 대략 30% 이었다. 즉, 강화 유리 기판에 대하여 형상 인자 1.0을 적용하는 경우 4%를 잘못 판정할 수 있다. 강화 유기 기판에 대하여 형상 인자 1.2를 적용하는 경우 4%의 잘못된 판정을 양품 기판으로 정확하게 판정할 수 있고, 이에 따라 기판 및 표시 장치의 제조 수율을 향상시킬 수 있다.
한편, 기판의 한계 응력은 크랙 영역이 클수록 작아진다. 기판에 크랙이 많이 생길수록 기판이 약화되기 때문이다. 이에 대하여 도 8 및 도 9의 실험 예를 참조하여 설명한다.
도 8은 기판의 한계 응력과 픽셀 강도값의 관계를 실험한 일 예를 나타낸다.
도 8을 참조하면, 8개의 실험 기판(#1 내지 #8)에 대하여 픽셀 강도값과 한계 응력을 측정한 실험 결과이다. 픽셀 강도값은 복수의 픽셀 전체에서 크랙 영역이 차지하는 영역의 비율에 대응하여 값을 부여한 것이다. 픽셀 강도값이 클수록 기판의 한계 응력이 감소하는 것을 알 수 있다. 즉, 크랙 영역이 클수록 기판의 한계 응력이 감소하는 것을 알 수 있다.
도 9는 하나의 기판에서 존재하는 크랙을 검출한 실험 예를 나타낸다.
도 9를 참조하면, 기판의 영상 정보를 분석하여 복수의 픽셀 각각에 휘도에 대응하는 픽셀값을 설정함으로써 크랙 영역을 검출할 수 있다. 검출된 크랙 영역 각각에 대하여 한계 응력을 산출하고, 산출된 한계 응력을 제1 임계값 및 제2 임계값과 비교하였을 때, 한계 응력이 제1 임계값 이상인 크랙 영역은 미미한 크랙으로 표시하고, 한계 응력이 제1 임계값보다 작고 제2 임계값 이상인 크랙 영역은 작은 크랙으로 표시하고, 한계 응력이 제2 임계값보다 작은 크랙 영역은 중대 크랙으로 표시할 수 있다. 미미한 크랙은 표시 장치의 기능에 영향을 주지 않는 것으로, 미미한 크랙만이 존재하는 기판은 양품 기판으로 판정될 수 있다. 작은 크랙 및 중 대 크랙은 표시 장치의 기능에 영향을 줄 수 있는 것으로, 작은 크랙 또는 중대 크랙이 존재하는 기판은 불량 기판으로 판정될 수 있다. 기판의 크랙 영역은 기판의 전반에 위치할 수 있다.
지금까지 참조한 도면과 기재된 발명의 상세한 설명은 단지 본 발명의 예시적인 것으로서, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
100: 표시 장치의 검사 장치
10: 카메라부
20: 영상 저장부
30: 픽셀값 설정부
40: 응력 산출부
50: 판정부

Claims (20)

  1. 기판의 영상을 촬영하여 영상 정보를 생성하는 카메라부;
    상기 영상 정보에서 복수의 픽셀 각각의 휘도에 대응하는 픽셀값을 설정하고, 픽셀값을 기반으로 크랙 영역을 검출하는 픽셀값 설정부;
    상기 크랙 영역에 포함된 크랙의 한계 응력을 산출하는 응력 산출부; 및
    상기 한계 응력이 제1 임계값 이상이면 상기 기판을 양품으로 판정하고, 상기 한계 응력이 상기 제1 임계값 보다 작으면 상기 기판을 불량으로 판정하는 판정부를 포함하고,
    상기 응력 산출부는 파괴 인성, 형상 인자 및 크랙 깊이를 이용하여 상기 기판의 한계 응력을 산출하며, 상기 형상 인자는 상기 기판의 압축 응력이 클수록 크게 정해지는 표시 장치의 검사 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 형상 인자는 1.1 보다 크고 1.3 이하인 표시 장치의 검사 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 기판이 강화 유리 기판일 때 상기 형상 인자는 1.2 인 표시 장치의 검사 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 영상 정보를 저장하는 영상 저장부를 더 포함하는 표시 장치의 검사 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 카메라부는 미리 정해진 개수의 복수의 픽셀을 포함하는 CCD 카메라를 포함하는 표시 장치의 검사 장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 픽셀값 설정부가 픽셀값을 설정하는 복수의 픽셀은 상기 카메라부에 포함된 복수의 픽셀에 대응하는 표시 장치의 검사 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 픽셀값 설정부는 기준 휘도 이상의 휘도를 갖는 픽셀에 제1 값을 설정하고, 상기 기준 휘도보다 낮은 휘도를 갖는 픽셀에 제2 값을 설정하고, 상기 제2 값이 설정된 픽셀을 상기 크랙 영역으로 검출하는 표시 장치의 검사 장치.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 픽셀값 설정부는 상기 제2 값의 픽셀값을 갖는 픽셀들이 한 방향으로 연속하는 길이를 크랙 길이로 검출하고, 상기 한 방향에 대해 양측으로 상기 제2 값의 픽셀값을 갖는 픽셀들이 연속하는 부분을 측면 크랙의 범위로 검출하고,
    상기 응력 산출부는 상기 크랙 길이 및 상기 측면 크랙의 범위 중 적어도 하나에 대응하여 상기 크랙 깊이를 결정하는 표시 장치의 검사 장치.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 응력 산출부는 상기 크랙 길이 및 상기 측면 크랙의 범위에 대응하는 크랙 깊이를 포함하는 룩업 테이블에서 상기 크랙 깊이를 획득하는 표시 장치의 검사 장치.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 픽셀값 설정부는 상기 복수의 픽셀 각각에 픽셀값을 설정한 후 픽셀의 행 단위 또는 열 단위로 픽셀값을 합산한 라인별 픽셀값을 기준 픽셀값과 비교하여 상기 크랙 영역을 검출하는 표시 장치의 검사 장치.
  11. 기판의 영상을 촬영하여 영상 정보를 생성하는 단계;
    상기 영상 정보에서 복수의 픽셀 각각의 휘도에 대응하는 픽셀값을 설정하는 단계;
    상기 픽셀값을 기반으로 크랙 영역을 검출하고, 상기 크랙 영역이 한 방향으로 연속하는 크랙 길이를 검출하는 단계;
    상기 크랙 길이에 대응하는 크랙 깊이를 결정하는 단계;
    상기 크랙 깊이를 적용하여 상기 기판의 한계 응력을 산출하는 단계; 및
    상기 한계 응력이 제1 임계값 이상이면 상기 기판을 양품으로 판정하고, 상기 한계 응력이 상기 제1임계값 보다 작으면 상기 기판을 불량으로 판정하는 단계를 포함하는 표시 장치의 검사 방법.
  12. 제11 항에 있어서,
    파괴 인성, 형상 인자 및 상기 크랙 깊이를 이용하여 상기 기판의 한계 응력을 산출되고, 상기 형상 인자는 상기 기판의 압축 응력이 클수록 크게 정해지는 표시 장치의 검사 방법.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 기판이 강화 유리 기판일 때 상기 형상 인자는 1.2 인 표시 장치의 검사 방법.
  14. 제11 항에 있어서,
    상기 영상 정보를 저장하는 단계를 더 포함하는 표시 장치의 검사 방법.
  15. 제11 항에 있어서,
    미리 정해진 개수의 복수의 픽셀을 포함하는 CCD 카메라에 의해 상기 기판의 영상이 촬영되는 표시 장치의 검사 방법.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 픽셀값이 설정되는 복수의 픽셀은 상기 CCD 카메라에 포함된 복수의 픽셀에 대응하는 표시 장치의 검사 방법.
  17. 제11 항에 있어서,
    기준 휘도 이상의 휘도를 갖는 픽셀에 제1 값을 설정하고, 상기 기준 휘도보다 낮은 휘도를 갖는 픽셀에 제2 값을 설정하여 상기 복수의 픽셀 각각의 휘도에 대응하는 픽셀값을 설정하는 표시 장치의 검사 방법.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 제2 값이 설정된 픽셀을 상기 크랙 영역으로 검출하는 표시 장치의 검사 방법.
  19. 제18 항에 있어서,
    상기 제2 값의 픽셀값을 갖는 픽셀들이 한 방향으로 연속하는 길이를 상기 크랙 길이로 검출하는 표시 장치의 검사 방법.
  20. 제19 항에 있어서,
    상기 한 방향에 대해 양측으로 상기 제2 값의 픽셀값을 갖는 픽셀들이 연속하는 부분을 측면 크랙의 범위로 검출하는 단계를 더 포함하고,
    상기 크랙 길이 및 상기 측면 크랙의 범위 중 적어도 하나에 대응하여 상기 크랙 깊이를 결정하는 표시 장치의 검사 방법.
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