KR20170083691A - 글라스 기판의 테스트 방법 및 글라스 기판의 테스트 장치 - Google Patents

글라스 기판의 테스트 방법 및 글라스 기판의 테스트 장치 Download PDF

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Abstract

글라스 기판의 테스트 방법은 글라스 기판의 목표 곡률 반경을 근거로 스페이서의 두께를 설정하는 단계, 상기 스페이서를 제1 기판과 상기 제1 기판과 마주하는 제2 기판 사이에 배치하는 단계, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 상기 글라스 기판의 일면이 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판에 접촉되도록 상기 글라스 기판을 삽입하는 단계, 및 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이의 간격을 상기 스페이서의 두께만큼 좁히는 단계를 포함할 수 있다.

Description

글라스 기판의 테스트 방법 및 글라스 기판의 테스트 장치{TESTING METHOD OF GLASS SUBSTRATE AND TESTING APPARATUS OF GLASS SUBSTRATE}
본 발명은 글라스 기판의 테스트 방법 및 글라스 기판의 테스트 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 글라스 기판의 장기 신뢰성을 검사하기 위한 테스트 장치 및 테스트 방법에 관한 것이다.
텔레비전, 휴대 전화, 태블릿 컴퓨터, 네비게이션, 게임기 등과 같은 멀티 미디어 장치에 사용되는 다양한 표시 장치들이 개발되고 있다. 종래의 평면 표시 장치와 달리 최근에는 커브드 표시 장치, 밴딩형 표시 장치, 폴더블 표시 장치, 롤러블 표시 장치, 및 스트레처블 표시 장치 등과 같은 다양한 플렉서블 표시 장치가 개발되고 있다. 즉, 휨 특성(Flexibility)은 플렉서블 디스플레이가 갖는 중요한 성능 중 하나이다. 따라서, 플렉서블 표시 장치에 적용되는 부품 등에 대한 휨 특성을 검사할 수 있는 장치의 개발이 요구된다.
본 발명의 목적은 글라스 기판의 장기 신뢰성을 테스트 하기 위한 글라스 기판의 테스트 방법 및 글라스 기판의 테스트 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 실시예에 따른 글라스 기판의 테스트 방법은 글라스 기판의 목표 곡률 반경을 근거로 스페이서의 두께를 설정하는 단계, 상기 스페이서를 제1 기판과 상기 제1 기판과 마주하는 제2 기판 사이에 배치하는 단계, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 상기 글라스 기판의 일면이 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판에 접촉되도록 상기 글라스 기판을 삽입하는 단계, 및 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이의 간격을 상기 스페이서의 두께만큼 좁히는 단계를 포함할 수 있다.
상기 스페이서의 두께는 상기 글라스 기판의 상기 목표 곡률 반경의 두 배보다 작을 수 있다.
상기 스페이서의 두께를 설정하는 단계는 상기 글라스 기판의 파단 거리를 측정하는 단계, 상기 파단 거리를 근거로 상기 글라스 기판의 플로우 크기를 계산하는 플로우 크기 계산 단계, 상기 플로우 크기를 근거로 상기 글라스 기판의 허용 응력을 계산하는 허용 응력 계산 단계, 및 상기 허용 응력을 근거로 상기 스페이서의 두께를 계산하는 스페이서 두께 계산 단계를 포함할 수 있다.
상기 글라스 기판의 파단 거리를 측정하는 단계는 예비 글라스 기판을 준비하는 단계, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 상기 예비 글라스 기판의 일면이 상기 제1 기판과 상기 제2 기판에 접촉되도록 상기 예비 글라스 기판을 삽입하는 단계, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이의 간격을 상기 예비 글라스 기판이 깨질 때까지 좁히는 단계, 및 상기 글라스 기판이 깨질 때의 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이의 간격을 측정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 플로우 크기(FS)는 상기 글라스 기판의 파괴 인성치(KIC), 기 설정된 상수(Y), 및 상기 글라스 기판의 파단 응력(
Figure pat00001
)을 이용하여, 이하의 계산식에 기초하여 계산될 수 있다.
Figure pat00002
상기 파단 응력(
Figure pat00003
)은 상기 글라스 기판의 영률(E), 상기 글라스 기판의 상기 파단 거리(DC), 및 상기 글라스 기판의 두께(t)를 이용하여, 이하의 계산식에 기초하여 계산될 수 있다.
Figure pat00004
상기 글라스 기판의 상기 허용 응력(
Figure pat00005
)은 상기 글라스 기판의 문턱 응력 확대 계수(Kth), 기 설정된 상수(Y), 상기 플로우 크기 계산 단계에서 계산된 상기 플로우 크기(FS)를 이용하여, 이하의 계산식에 기초하여 계산될 수 있다.
Figure pat00006
상기 스페이서의 두께(Dtt)는 상기 글라스 기판의 영률(E), 상기 글라스 기판의 두께(t), 및 상기 허용 응력 계산 단계에서 계산된 상기 글라스 기판의 상기 허용 응력(
Figure pat00007
)을 이용하여, 이하의 계산식에 기초하여 계산될 수 있다.
Figure pat00008
본 발명의 일 실시예에 따른 글라스 기판 테스트 장치는 제1 기판, 제1 글라스 기판을 사이에 두고, 상기 제1 기판과 마주하는 제2 기판, 및 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 배치되는 제1 스페이서를 포함하고, 상기 제1 스페이서의 두께는 상기 제1 글라스 기판의 목표 곡률 반경의 두 배보다 작을 수 있다.
상기 제1 글라스 기판은 벤딩된 상태로 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 배치되고, 상기 제1 글라스 기판의 일면은 상기 제1 기판에 접촉되고, 상기 제1 글라스 기판의 상기 일면은 상기 제2 기판에 접촉될 수 있다.
상기 제1 스페이서의 두께는 상기 제1 글라스 기판의 상기 목표 곡률 반경의 1.8배 이하일 수 있다.
상기 제2 기판을 사이에 두고 상기 제1 기판과 마주하는 제3 기판, 및 상기 제2 기판과 상기 제3 기판 사이에 배치되는 제2 스페이서를 더 포함하고, 상기 제2 기판과 상기 제3 기판 사이에는 제2 글라스 기판이 벤딩된 상태로 삽입되고, 상기 제2 스페이서의 두께는 상기 제2 글라스 기판의 목표 곡률 반경의 두 배보다 작을 수 있다.
상기 제1 기판 위에 배치되며, 상기 제1 글라스 기판의 위치를 가이드하는 가이드 부재를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 글라스 기판의 테스트 방법은 테스트할 글라스 기판을 준비하는 단계, 상기 글라스 기판을 제1 기판과 제2 기판 사이에 삽입하는 단계, 및 상기 제1 기판과 상기 제2 기판의 간격을 상기 글라스 기판의 목표 곡률 반경의 두 배보다 작도록 좁히는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제1 기판과 상기 제2 기판의 최소 간격은 상기 글라스 기판의 상기 목표 곡률 반경을 근거로 설정될 수 있다.
상기 제1 기판과 상기 제2 기판의 최소 간격을 설정하는 단계는 상기 글라스 기판의 파단 거리를 측정하는 단계, 상기 파단 거리를 근거로 상기 글라스 기판의 플로우 크기를 계산하는 플로우 크기 계산 단계, 상기 플로우 크기를 근거로 상기 글라스 기판의 허용 응력을 계산하는 허용 응력 계산 단계, 및 상기 허용 응력을 근거로 상기 최소 간격을 설정하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 글라스 기판의 테스트 장치 및 글라스 기판의 테스트 방법을 이용하면, 글라스 기판의 장기 신뢰성을 평가하기 위한 동적 폴딩 평가 및 정적 폴딩 평가가 생략될 수 있다. 그 결과, 글라스 기판의 장기 신뢰성을 평가가 보다 용이하게 진행될 수 있다.
도 1은 플렉서블 표시 장치의 사시도이다.
도 2는 플렉서블 표시 장치의 확대된 단면도이다.
도 3은 글라스 기판의 파단 거리를 측정하는 단계를 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 기판과 제2 기판 사이의 최소 거리를 결정하기 위한 순서도이다.
도 5는 응력확대계수에 대한 크랙 성장 속도를 개략적으로 도시한 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 테스트 장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 테스트 장치의 일부를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 테스트 장치의 일부를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 9a는 본 발명의 일 실시예에 따른 테스트 장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 9b는 도 9a의 테스트 장치의 동작 중 일부를 개략적으로 도시한 단면도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 도면에서 본 발명과 관계없는 부분은 본 발명의 설명을 명확하게 하기 위하여 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.
도 1은 플렉서블 표시 장치의 사시도이고, 도 2는 플렉서블 표시 장치의 확대된 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 표시 장치(DD)의 일 예로써 폴더블 표시 장치를 예시적으로 도시하였다. 표시 장치(DD)는 퍼스널 컴퓨터, 노트북 컴퓨터, 개인 디지털 단말기, 자동차 네비게이션 유닛, 게임기, 휴대용 전자기기, 손목 시계형 전자 기기 및 카메라와 같은 중소형 전자 장치 등에 사용될 수 있다. 이것들은 단지 실시예로서 제시된 것들로서, 본 발명의 개념에서 벗어나지 않은 이상 다른 전자 기기에도 채용될 수 있음은 물론이다.
표시 장치(DD)는 제1 방향(DR1)으로 연장하는 한 쌍의 장변과 제2 방향(DR2)으로 연장하는 한 쌍의 단변을 가지는 직사각형일 수 있다. 제1 방향(DR1) 및 제2 방향(DR2) 각각과 수직한 제3 방향(DR3)은 표시 장치(DD)의 두께 방향을 지시한다.
표시 장치(DD)는 표시면 상에서 구분되는 복수 개의 영역들을 포함한다. 표시 장치(DD)는 이미지(IM)의 표시여부에 따라 표시영역(DA) 및 비표시영역(NDA)으로 구분될 수 있다. 표시영역(DA)은 이미지(IM)가 표시되는 영역이고, 비표시영역(NDA)은 표시영역(DA)에 인접하며, 이미지(IM)가 비표시되는 영역이다.
표시 장치(DD)는 폴딩축(FX)을 따라 폴딩되는 폴딩 영역(FA)과 비폴딩되는 제1 비폴딩 영역(NFA1), 및 제2 비폴딩 영역(NFA2)으로 구분될 수 있다. 폴딩 영역(FA)은 표시 장치(DD)가 폴딩 됨에 따라 응력을 받아 변형(strain)되는 영역으로 정의될 수 있다. 폴딩 영역(FA)은 폴딩축(FX)으로부터 제1 방향(DR1) 및 제1 방향(DR1)의 반대 방향으로 연장된 영역일 수 있다. 폴딩 영역(FA)의 면적은 표시 장치(DD)의 폴딩된 정도에 따라 변화될 수 있다.
표시 장치(DD)는 제1 비폴딩 영역(NFA1)의 표시면과 제2 비폴딩 영역(NFA2)의 표시면이 서로 마주하도록 폴딩축(FX)을 따라서 폴딩될 수 있다. 이하, 서로 다른 영역의 표시면들이 마주보도록 폴딩되는 것을 내측 폴딩(inner folding)이라 정의한다. 본 실시예에서, 제1 비폴딩 영역(NFA1)이 폴딩축(FX)을 따라서 시계방향으로 회전됨으로써, 표시 장치(DD)가 내측 폴딩될 수 있다. 별도로 도시하지는 않았으나, 표시 장치(DD)는 제1 비폴딩 영역(NFA1)의 표시면과 제2 비폴딩 영역(NFA2)의 표시면이 외부를 향하도록 폴딩축(FX)을 따라서 폴딩될 수도 있다. 이하, 서로 다른 영역의 표시면들이 외부를 향하도록 폴딩되는 것을 외측 폴딩(outer folding)이라 정의한다.
표시 장치(DD)는 표시 패널(100), 터치 패널(200), 및 윈도우 부재(300)를 포함할 수 있다. 표시패널(100), 터치패널(200), 및 윈도우 부재(300) 각각은 플렉서블한 성질을 가질 수 있다.
표시 패널(100)은 유기 발광 표시 패널(organic light emitting display panel), 액정 표시 패널(liquid crystal display panel), 플라즈마 표시 패널(plasma display panel), 전기영동 표시 패널(electrophoretic display panel), 및 일렉트로웨팅 표시 패널(electrowetting display panel) 등의 다양한 표시 패널일 수 있다.
터치 패널(200)은 입력 지점의 좌표 정보를 획득할 수 있다. 터치 패널(200)은 표시 패널(100)의 상부에 배치될 수 있다. 다만, 표시패널(100)과 터치패널(200)의 위치관계는 이에 제한되지 않는다. 터치패널(200)은 저항막 방식, 전자기 유도방식, 정전용량 방식 등의 터치패널일 수 있고, 그 종류가 제한되지 않는다.
표시패널(100)과 터치패널(200)은 광학용 투명 접착 부재(Optically Clear Adhesive member, OCA1)에 의해 결합될 수 있다. 터치패널(200)과 윈도우 부재(300) 역시 광학용 투명 접착 부재(Optically Clear Adhesive member, OCA2)에 의해 결합될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 2개의 투명 장착 필름들(OCA1, OCA2) 중 어느 하나는 생략될 수 있다. 예컨대, 표시패널(100)과 터치패널(200)이 연속공정으로 제조됨으로써, 터치패널(200)의 도전층이 표시패널(100) 상에 직접 배치될 수 있다. 또한, 예컨대, 터치패널(200)과 윈도우 부재(300)가 연속공정으로 제조됨으로써, 윈도우 부재(300)는 터치패널(200) 상에 직접 배치될 수 있다.
윈도우 부재(300)는 글라스 기판(WG) 및 블랙 매트릭스(BM)를 포함할 수 있다.
블랙 매트리스(BM)는 글라스 기판(WG)의 배면에 배치되어 표시 장치(DD)의 베젤 영역 즉 비표시 영역(NDA)을 정의할 수 있다. 블랙 매트리스(BM)는 유색의 유기층으로써 코팅 방식으로 형성될 수 있다.
글라스 기판(WG)은 가요성 성질을 갖는 글라스로 구성될 수 있다. 예컨대, 글라스 기판(WG)은 두께 조절 및 화학 강화 등을 통해 가요성 성질을 가질 수 있다. 글라스 기판(WG)의 경우, 압축 응력(compression strength)에는 민감하지 않으나, 인장 응력(tensile strength)에 의해 파손이 발생할 수 있다. 따라서, 글라스 기판(WG)에 화학 강화를 통해 글라스 표면에 압축 응력층을 형성하여 글라스 기판(WG)을 강화시킬 수 있다. 글라스 기판(WG)에 화학 강화 하는 방법을 일 예로 들면, 글라스 기판(WG)을 질산칼륨(KNO3) 용액에 노출시킨다. 이 경우, 글라스 기판(WG)에 함유되어 있던 나트륨 이온(NA+)이 빠져 나가고, 그 빈자리에 칼륨 이온(K+)이 채워질 수 있다. 칼륨 이온(K+)의 부피가 나트륨 이온(NA+)의 부피보다 크기 때문에, 글라스의 표면에는 압축 응력 층이 형성된다. 그 결과, 글라스 기판(WG)의 강도가 보다 세질 수 있다.
글라스 기판(WG)은 플라스틱 기판보다 경도가 높기 때문에 스크래치가 발생될 확률이 감소될 수 있다. 또한, 글라스 기판(WG)을 사용함에 따라 윈도우 부재(300)의 색이 변화하거나 투명도가 떨어지는 현상이 감소될 수 있다. 또한, 습기와 산소에 민감한 제품군을 글라스 기판(WG)을 이용하여 밀봉함에 따라 밀봉성이 강화될 수 있다.
글라스 기판(WG)이 가요성 성질을 갖더라도, 반복적인 폴딩과 장기간 폴딩된 상태가 지속됨에 따라 글라스 기판(WG)이 파손되거나, 폴딩된 부분에 크랙 등의 불량이 발생되는 등 장기 신뢰성 문제가 있을 수 있다. 따라서, 이러한 장기 신뢰성에 대한 테스트가 요구될 수 있다. 이하에서 글라스 기판(WG)의 장기 신뢰성을 테스트하기 위한 방법 및 장치에 대해 설명된다.
도 3은 글라스 기판의 파단 거리를 측정하는 단계를 도시한 단면도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 윈도우 부재(300)로 사용하기 위한 글라스 기판(WG)을 테스트하기 전에 글라스 기판(WG)의 파단 거리(DC)를 측정하는 단계를 도시한 도면이다.
글라스 기판(WG)과 동일한 스펙을 갖는 예비 글라스 기판(WG_S)을 준비한다. 예비 글라스 기판(WG_S)은 벤딩된 상태로 제1 기판(LP)과 제2 기판(UP) 사이에 삽입될 수 있다. 예비 글라스 기판(WG_S)의 일면은 제1 기판(LP) 및 제2 기판(UP) 모두에 접촉될 수 있다.
예비 글라스 기판(WG_S)을 사이에 둔 상태로, 제1 기판(LP)과 제2 기판(UP) 사이의 거리를 좁힌다. 제1 기판(LP)과 제2 기판(UP)의 사이의 거리가 좁아짐에 따라 예비 글라스 기판(WG_S)에는 인장 응력이 발생하게 되고, 예비 글라스 기판(WG_S)에는 파손이 일어날 수 있다. 예비 글라스 기판(WG_S)에 파손이 일어날 때, 제1 기판(LP)과 제2 기판(UP) 사이의 거리를 파단 거리(DC)라고 정의한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 기판과 제2 기판 사이의 최소 거리를 결정하기 위한 순서도이고, 도 5는 응력확대계수에 대한 크랙 성장 속도를 개략적으로 도시한 그래프이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 테스트 장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
제1 기판(LP)과 제2 기판(UP)의 최소 거리는 도 4에 도시된 순서도에 따라 결정될 수 있다. 제1 기판(LP)과 제2 기판(UP) 사이의 테스트 폭을 결정하기 위해서는 글라스 기판(WG)의 특성을 설정하는 단계(S100), 글라스 기판(WG)의 플로우 크기 계산 단계(S200), 글라스 기판(WG)의 허용 응력 계산 단계(S300), 및 테스트 폭 결정 단계(S400)를 포함할 수 있다.
글라스 기판(WG)의 특성 설정 단계(S100)에서는 글라스 기판(WG)의 파단 거리(도 3의 DC), 글라스 기판(WG)의 파괴 인성치(KIC), 글라스 기판(WG)의 두께(t), 글라스 기판(WG)의 문턱 응력 확대 계수(Kth), 글라스 기판(WG)의 영률(E), 글라스 기판(WG)의 목표 곡률 반경(도 2의 FR), 및 플로우 모양에 따른 기 설정된 상수(Y)에 대한 정보가 입력될 수 있다.
글라스 기판(WG)의 파단 거리(도 3의 DC)는 도 3에서 설명한 바와 같이 측정하였고, 글라스 기판(WG)의 파괴 인성치(KIC), 글라스 기판(WG)의 두께(t), 글라스 기판(WG)의 문턱 응력 확대 계수(Kth), 및 글라스 기판(WG)의 영률(E)은 글라스 기판(WG)의 고유의 물성치일 수 있다. 글라스 기판(WG)의 목표 곡률 반경(도 2의 FR)은 글라스 기판(WG)이 적용되는 표시 장치(도 2의 DD)에 따라 결정될 수 있다. 기 설정된 상수(Y)는 플로우 모양에 따라 변화되는 상수일 수 있다. 글라스 기판(WG) 상의 플로우의 모양은 반구, 구, 삼각뿔, 길이 방향으로 연장된 형태 등으로 다양할 수 있고, 이에 따라 상수도 달라질 수 있다. 상수(Y)는 파손에 가장 취약한 특성을 갖는 플로우 모양의 상수로 정해질 수 있다. 예컨대, 상수(Y)는 대략적으로 0.5에서 1.12 사이의 값을 가질 수 있고, 기 설정된 상수(Y)는 1.12 일 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것으로 이에 제한되는 것은 아니다.
플로우 크기 계산 단계(S200)에서는 플로우 크기(FS)는 글라스 기판(WG)의 파괴 인성치(KIC), 기 설정된 상수(Y), 및 글라스 기판(WG)의 파단 응력(
Figure pat00009
)을 이용하여 이하의 수학식 1에 기초하여 계산될 수 있다. 글라스 기판(WG)이 화학 강화된 경우, 파단 응력(
Figure pat00010
)은 화학 강화되지 않은 경우보다 더 큰 값을 가질 수 있다.
[수학식 1]
Figure pat00011
수학식 1의 파단 응력(
Figure pat00012
)은 글라스 기판(WG)의 영률(E), 글라스 기판(WG)의 파단 거리(DC), 및 글라스 기판(WG)의 두께(t)를 이용하여 이하의 수학식 2에 기초하여 계산될 수 있다.
[수학식 2]
Figure pat00013
허용 응력 계산 단계(S300)에서 허용 응력()은 기 설정된 상수(Y), 글라스 기판(WG)의 문턱 응력 확대 계수(Kth), 및 수학식 1 및 수학식 2에 의해 구해진 플로우 크기(FS)를 이용하여 이하의 수학식 3에 기초하여 계산될 수 있다.
[수학식 3]
Figure pat00015
테스트 폭 결정 단계(S400)에서는 테스트 폭(Dtt)은 글라스 기판(WG)의 영률(E), 글라스 기판(WG)의 두께(t), 및 수학식 3에서 계산된 허용 응력(
Figure pat00016
)을 이용하여 이하의 수학식 4에 기초하여 계산될 수 있다.
[수학식 4]
Figure pat00017
테스트 폭(Dtt)은 제1 기판(LP)과 제2 기판(UP)의 최소 폭일 수 있다. 이는 스페이서(SP)의 두께(Dtt)와 동일할 수 있다. 테스트 폭(Dtt) (즉, 스페이서(SP)의 두께(Dtt)와 동일)은 글라스 기판(WG)의 목표 곡률 반경(도 2의 FR)의 두 배보다 작을 수 있다. 예컨대, 테스트 폭(Dtt)은 글라스 기판(WG)의 목표 곡률 반경(도 2의 FR)의 1.8 배보다 작을 수 있다.
도 5를 참조하면, 응력 확대 계수(KI)가 문턱 응력 확대 계수(Kth) 이하인 경우 크랙은 성장하지 않는다. 하지만, 응력 확대 계수(KI)가 문턱 응력 확대 계수(Kth) 이상인 경우 크랙이 점차적으로 성장하게 되고, 응력 확대 계수(KI)가 파괴 인성치(KIC)에 도달한 경우 글라스 기판(WG)은 파손될 수 있다.
글라스 기판(WG)의 경우 강도의 산포가 크다. 하지만, 표시 장치(도 2의 DD)의 윈도우 부재(도 2의 300)에 사용되는 글라스 기판(WG)의 경우 높은 신뢰성을 가져야 한다. 예컨대, 글라스 기판(WG)이 굽혀진 상태로 응력이 장기간 인가되거나, 굽힘이 반복되어 응력이 주기적으로 인가되더라도 파손이 일어나지 않아야 한다. 따라서, 다수의 글라스 기판 중 목표 곡률을 만족하며 장기 신뢰성을 갖는 유리를 선별해야 한다.
본 발명의 실시예와 달리, 글라스 기판(WG)의 목표 곡률 반경의 두 배의 간격으로 장기 신뢰성을 테스트하기 위해서는 100kcycles 로 간격을 좁히는 동적 폴딩 평가 및 100 시간 이상의 정적 폴딩 평가가 진행되어야 한다. 하지만, 본 발명의 실시예에 따르면, 허용 응력(
Figure pat00018
)으로부터 도출된 최소 갭으로 글라스 기판(WG)을 테스트 한다. 테스트 폭(Dtt)만큼 제1 기판(LP)과 제2 기판(UP) 사이의 거리를 좁혔을 때, 글라스 기판(WG)이 파손되지 않을 경우, 글라스 기판(WG)이 장기 신뢰성이 있다고 추정할 수 있다. 보다 구체적으로 설명하면, 테스트 장치(TA)를 이용하여 글라스 기판(WG)을 테스트 폭(Dtt)의 절반의 곡률 반경으로 굳혔을 때 글라스 기판(WG)에 크랙이나 파손이 일어나지 않는 것은 글라스 기판(WG)에 작용되는 응력이 문턱 응력 확대 계수(Kth) 이하로 작용된다는 것을 의미한다. 그렇기 때문에, 크랙의 성장이 일어나지 않고, 그 결과 글라스 기판(WG)이 장기 신뢰성이 있다고 추정할 수 있게 된다. 즉, 본 발명의 실시예에 따르면 글라스 기판(WG)의 장기 신뢰성을 평가하기 위한 동적 폴딩 평가 및 정적 폴딩 평가가 생략될 수 있다. 그 결과, 글라스 기판(WG)의 장기 신뢰성을 평가가 보다 용이하게 진행될 수 있다.
제1 기판(LP) 및 제2 기판(UP)은 ±0.1㎛ 이내의 평탄도를 갖는 기판일 수 있다. 또한, 테스트 되는 글라스 기판(WG)의 반발력에 의해 휘어지지 않도록 제1 기판(LP) 및 제2 기판(UP)은 높은 강성(stiffness)을 갖는 물질을 포함할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 테스트 장치의 일부를 개략적으로 도시한 사시도이다. 도 7에서는 제1 기판(LP) 및 스페이서(SP)에 대해서만 도시하였다.
도 7을 참조하면, 스페이서(SP)는 제1 기판(LP)의 상면에 배치될 수 있다. 스페이서(SP)는 복수 개로 제공될 수 있다. 평면상에서 스페이서(SP)는 제1 기판(LP)의 꼭지점과 인접한 영역에 배치될 수 있다. 본 실시예에서는 스페이서(SP)가 4개인 것을 예시적으로 도시하였다. 다만 이에 제한되는 것은 아니다. 예컨대, 스페이서(SP)는 4개 이상으로 제공되어 서로 인접한 스페이서(SP) 사이에 추가적으로 배치될 수도 있다.
또한, 도 7에서는 스페이서(SP)가 직육면체 형상을 갖는 것을 예시적으로 도시하였으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예컨대, 본 발명의 다른 실시예에서 스페이서(SP)는 원기둥 또는 다각기둥 형상과 같은 다양한 형상을 가질 수 있다.
제1 기판(LP)의 배면에는 제1 기판(LP)의 형상의 변형을 막기 위한 보강 부재(SM)가 더 배치될 수 있다. 도 7에서는 보강 부재(SM)가 사다리 형상을 갖는 것을 예시적으로 도시하였으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 보강 부재(SM)는 제2 기판(도 6의 UP)에도 부착되어 제2 기판(도 6의 UP)의 형상의 변형을 방지할 수 있다. 또한, 본 발명의 다른 실시예에서 보강 부재(SM)는 생략될 수도 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 테스트 장치의 일부를 개략적으로 도시한 사시도이다. 도 8에서는 제1 기판(LP) 및 스페이서(SPa)에 대해서만 도시하였다.
도 8을 참조하면, 도 7과 비교하였을 때, 스페이서(SPa)의 형상에 차이가 있다. 스페이서(SPa)는 제1 기판(LP)의 한 변과 동일한 방향으로 연장할 수 있다. 도 8에서는 스페이서(SPa)가 제1 기판(LP)의 단변 방향으로 연장한 것을 예시적으로 도시하였으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예컨대, 본 발명의 다른 실시예에서는 스페이서(SPa)는 제1 기판(LP)의 장변 방향으로 연장할 수도 있다.
제1 기판(LP)의 상면에는 가이드 부재(GM)가 더 배치될 수 있다. 가이드 부재(GM)는 테스트 전에 글라스 기판(도 6의 WG)의 위치를 가이드 할 수 있다. 또한, 글라스 기판(도 6의 WG)이 테스트되는 동안 글라스 기판(도 6의 WG)의 위치가 변형되는 것을 방지할 수 있다.
도 9a는 본 발명의 일 실시예에 따른 테스트 장치를 개략적으로 도시한 단면도이고, 도 9b는 도 9a의 테스트 장치의 동작 중 일부를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 9a 및 도 9b를 참조하면, 테스트 장치는 복수 개의 글라스 기판(WG)을 동시에 테스트할 수 있다.
테스트 장치(TAa)는 제1 기판(MP1), 제2 기판(MP2), 제3 기판(MP3), 제4 기판(MP4), 제5 기판(MP5), 및 스페이서들(SP)을 포함할 수 있다.
스페이서들(SP)은 제1 기판(MP1)과 제2 기판(MP2) 사이, 제2 기판(MP2)과 제3 기판(MP3) 사이, 제3 기판(MP3)과 제4 기판(MP4) 사이, 및 제4 기판(MP4)과 제5 기판(MP5) 사이에 배치될 수 있다. 스페이서들(SP) 각각의 폭은 앞서 도 3에서 구해진 테스트 폭(Dtt)의 두께와 실질적으로 동일할 수 있다.
제1 기판(MP1), 제2 기판(MP2), 제3 기판(MP3), 제4 기판(MP4), 제5 기판(MP5)들 중 서로 인접한 두 기판 사이에는 글라스 기판(WG)이 삽입될 수 있다. 글라스 기판(WG)은 제1 기판(MP1)과 제2 기판(MP2) 사이, 제2 기판(MP2)과 제3 기판(MP3) 사이, 제3 기판(MP3)과 제4 기판(MP4) 사이, 및 제4 기판(MP4)과 제5 기판(MP5) 사이에 배치될 수 있다.
테스트 장치(TAa)는 제1 기판(MP1), 제2 기판(MP2), 제3 기판(MP3), 제4 기판(MP4), 및 제5 기판(MP5)들 사이의 간격을 테스트 폭(Dtt)만큼 좁힐 수 있다. 파손이 일어난 글라스 기판(WG_C)은 걸러내고, 파손이 일어나지 않는 글라스 기판(WG)에 대해 장기 신뢰성이 있는 것으로 추정하고, 이를 제품에 적용할 수 있다.
도 9a 및 도 9b에서는 테스트 장치(TAa)가 4개의 글라스 기판(WG)을 테스트할 수 있는 것을 예시적으로 도시하였으나, 이에 제한되는 것은 아니고, 2 개 이상의 글라스 기판(WG)만을 테스트할 수도 있다. 또한, 스페이서(SP)의 두께(Dtt)가 모두 동일한 것을 예시적으로 도시하였으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 본 발명의 다른 실시예에서 스페이서(SP)의 두께는 상이할 수 있고, 이 경우, 다양한 제품 군에 적용되는 글라스 기판(WG)을 동시에 테스트할 수도 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면, 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
100: 표시 패널 200: 터치 패널
300: 윈도우 부재 DD: 표시 장치
SP: 스페이서 TA: 테스트 장치
WG: 글라스 기판 WG_S: 예비 글라스 기판

Claims (16)

  1. 글라스 기판의 목표 곡률 반경을 근거로 스페이서의 두께를 설정하는 단계;
    상기 스페이서를 제1 기판과 상기 제1 기판과 마주하는 제2 기판 사이에 배치하는 단계;
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 상기 글라스 기판의 일면이 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판에 접촉되도록 상기 글라스 기판을 삽입하는 단계; 및
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이의 간격을 상기 스페이서의 두께만큼 좁히는 단계를 포함하는 글라스 기판의 테스트 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 스페이서의 두께는 상기 글라스 기판의 상기 목표 곡률 반경의 두 배보다 작은 글라스 기판의 테스트 방법.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 스페이서의 두께를 설정하는 단계는,
    상기 글라스 기판의 파단 거리를 측정하는 단계;
    상기 파단 거리를 근거로 상기 글라스 기판의 플로우 크기를 계산하는 플로우 크기 계산 단계;
    상기 플로우 크기를 근거로 상기 글라스 기판의 허용 응력을 계산하는 허용 응력 계산 단계; 및
    상기 허용 응력을 근거로 상기 스페이서의 두께를 계산하는 스페이서 두께 계산 단계를 포함하는 글라스 기판의 테스트 방법.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 글라스 기판의 파단 거리를 측정하는 단계는
    예비 글라스 기판을 준비하는 단계;
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 상기 예비 글라스 기판의 일면이 상기 제1 기판과 상기 제2 기판에 접촉되도록 상기 예비 글라스 기판을 삽입하는 단계;
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이의 간격을 상기 예비 글라스 기판이 깨질 때까지 좁히는 단계; 및
    상기 글라스 기판이 깨질 때의 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이의 간격을 측정하는 단계를 포함하는 글라스 기판의 테스트 방법.
  5. 제3 항에 있어서,
    상기 플로우 크기(FS)는 상기 글라스 기판의 파괴 인성치(KIC), 기 설정된 상수(Y), 및 상기 글라스 기판의 파단 응력(
    Figure pat00019
    )을 이용하여, 이하의 계산식에 기초하여 계산되는 글라스 기판의 테스트 방법.
    Figure pat00020
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 파단 응력(
    Figure pat00021
    )은 상기 글라스 기판의 영률(E), 상기 글라스 기판의 상기 파단 거리(DC), 및 상기 글라스 기판의 두께(t)를 이용하여, 이하의 계산식에 기초하여 계산되는 글라스 기판의 테스트 방법.
    Figure pat00022
  7. 제3 항에 있어서,
    상기 글라스 기판의 상기 허용 응력(
    Figure pat00023
    )은 상기 글라스 기판의 문턱 응력 확대 계수(Kth), 기 설정된 상수(Y), 상기 플로우 크기 계산 단계에서 계산된 상기 플로우 크기(FS)를 이용하여, 이하의 계산식에 기초하여 계산되는 글라스 기판의 테스트 방법.
    Figure pat00024
  8. 제3 항에 있어서,
    상기 스페이서의 두께(Dtt)는 상기 글라스 기판의 영률(E), 상기 글라스 기판의 두께(t), 및 상기 허용 응력 계산 단계에서 계산된 상기 글라스 기판의 상기 허용 응력(
    Figure pat00025
    )을 이용하여, 이하의 계산식에 기초하여 계산되는 글라스 기판의 테스트 방법.
    Figure pat00026
  9. 제1 기판;
    제1 글라스 기판을 사이에 두고, 상기 제1 기판과 마주하는 제2 기판; 및
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 배치되는 제1 스페이서를 포함하고,
    상기 제1 스페이서의 두께는 상기 제1 글라스 기판의 목표 곡률 반경의 두 배보다 작은 글라스 기판 테스트 장치.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 제1 글라스 기판은 벤딩된 상태로 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 배치되고, 상기 제1 글라스 기판의 일면은 상기 제1 기판에 접촉되고, 상기 제1 글라스 기판의 상기 일면은 상기 제2 기판에 접촉되는 글라스 기판 테스트 장치.
  11. 제9 항에 있어서,
    상기 제1 스페이서의 두께는 상기 제1 글라스 기판의 상기 목표 곡률 반경의 1.8배 이하인 글라스 기판 테스트 장치.
  12. 제9 항에 있어서,
    상기 제2 기판을 사이에 두고 상기 제1 기판과 마주하는 제3 기판; 및
    상기 제2 기판과 상기 제3 기판 사이에 배치되는 제2 스페이서를 더 포함하고,
    상기 제2 기판과 상기 제3 기판 사이에는 제2 글라스 기판이 벤딩된 상태로 삽입되고, 상기 제2 스페이서의 두께는 상기 제2 글라스 기판의 목표 곡률 반경의 두 배보다 작은 글라스 기판 테스트 장치.
  13. 제9 항에 있어서,
    상기 제1 기판 위에 배치되며, 상기 제1 글라스 기판의 위치를 가이드하는 가이드 부재를 더 포함하는 글라스 기판 테스트 장치.
  14. 테스트할 글라스 기판을 준비하는 단계;
    상기 글라스 기판을 제1 기판과 제2 기판 사이에 삽입하는 단계; 및
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판의 간격을 상기 글라스 기판의 목표 곡률 반경의 두 배보다 작도록 좁히는 단계를 포함하는 글라스 기판의 테스트 방법.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판의 최소 간격은 상기 글라스 기판의 상기 목표 곡률 반경을 근거로 설정되는 글라스 기판의 테스트 방법.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판의 최소 간격을 설정하는 단계는,
    상기 글라스 기판의 파단 거리를 측정하는 단계;
    상기 파단 거리를 근거로 상기 글라스 기판의 플로우 크기를 계산하는 플로우 크기 계산 단계;
    상기 플로우 크기를 근거로 상기 글라스 기판의 허용 응력을 계산하는 허용 응력 계산 단계; 및
    상기 허용 응력을 근거로 상기 최소 간격을 설정하는 단계를 포함하는 글라스 기판의 테스트 방법.
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