KR101029116B1 - 액정표시소자용 기둥형 스페이서의 탄소성 및 연성을 측정하기 위한 측정장치 및 그 장치를 이용한 측정방법 - Google Patents

액정표시소자용 기둥형 스페이서의 탄소성 및 연성을 측정하기 위한 측정장치 및 그 장치를 이용한 측정방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 압축하중을 작용하여 액정표시소자에 구비된 스페이서의 탄소성 및 연성을 측정하기 위해 구동부, 누르개, 측정부 및 제어부를 포함하는 스페이서의 기계적 특성을 측정하는 측정장치에 있어서, 누르개는, 구동부와 연결되는 연결부; 연결부 하단 일측에 구비된 팁 지지부; 및 팁 지지부의 하부에 구비되어 스페이서를 압축하는 구형의 팁;을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자용 기둥형 스페이서의 탄소성 및 연성을 측정하기 위한 측정장치 및 그 장치를 이용한 측정방법을 구현한바, 스페이서의 평단면 폭과 비교하여 직경이 25배 이상인 구형상의 팁을 사용하여 200 nm 이하 압축상태에서 스페이서의 상단면과 팁이 100% 면접촉할 수 있는 효과가 있다. 이로 인해, 누르개의 형상, 제작 상태 및 설치, 시험장치의 종류 또는 시험방법에 의해 발생하는 측정결과의 불확도를 감소시킬 수 있는 효과가 있다. 또한, 더 나아가서는 스페이서의 기계적 특성 측정방법에 대한 공인된 기준으로 사용할 수 있는 효과가 있다.
액정표시소자, 스페이서, 탄소성, 연성, 측정, 장치, 방법

Description

액정표시소자용 기둥형 스페이서의 탄소성 및 연성을 측정하기 위한 측정장치 및 그 장치를 이용한 측정방법{Apparatus for Testing Elastic-Plastic Properties and Softness of Column Spacer for TFT LCD and Method Therewith}
본 발명은 액정표시소자용 기둥형 스페이서의 탄소성 및 연성을 측정하기 위한 측정장치를 측정하기 위한 스페이스 측정장치 및 그 장치를 이용한 측정방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 구형의 팁을 사용하여 스페이서의 탄소성 변형특성 측정결과의 신뢰성을 향상시킨 액정표시소자용 기둥형 스페이서의 탄소성 및 연성을 측정하기 위한 스페이스 측정장치 및 그 장치를 이용한 측정방법에 관한 것이다.
일반적으로 액정표시소자(LCD : Liquid Crystal Display)는 2장의 마주보는 상하 패널, 패널 사이에 삽입되는 스페이서(Spacer) 및 액정으로 구성된다. 여기서 스페이서는 액정층의 두께, 즉 패널 사이의 간격인 셀갭(Cell Gap)을 유지시키는 역할을 한다. 액정표시소자는 생산 공정 또는 사용 중 외부로부터 가해지는 압력에 의하여 심각한 손상이 일어나지 않아야 한다. 이와 관련된 기계적 신뢰성을 확보하기 위한 가장 좋은 방법은 실제 생산 공정 또는 사용 중 외부로부터 가해지는 압력 을 고려한 하중으로 단위 스페이서를 변형시켜서 탄성 복원율 또는 연성 등의 탄성 변형 특성을 측정하는 것이다.
도 1은 종래의 누르개를 사용하여 스페이서에 대한 압축시험을 하는 경우의 측면도를 도시한 것이다. 스페이서(1100)의 기계적 특성을 측정하기 위해서는 누르개 끝의 팁과 스페이서의 상단면이 100% 면 접촉하는 것이 가장 이상적이다. 하지만, 종래의 스페이서 측정장치의 누르개에 사용되는 팁(240')의 하단면, 즉, 시험시 스페이서(1100)의 상단면과 접촉하는 면이 하중 축과 수직이 되도록 정확하게 팁 지지부(220')에 연결되지 않으면 압축 시험시 팁(240')의 일측 부분부터 비스듬히 스페이서(1100)와 접촉하게 된다. 원기둥 형상의 누르개 팁(240')의 하단면과 기둥형 스페이서(1100)의 상단면의 접촉각에 영향을 미치는 인자는 팁(240')과 팁 지지부(220')의 연결 상태뿐만 아니라 누르개를 구동부에 장착하기 위한 연결부(210')의 가공상태, 시편(1000)의 형상 및 장착 상태 등 다양하며 이 접촉각을 5°이하로 관리하는 것이 어려운 문제점이 있다. 이로 인해 스페이서(1100)에 대한 올바른 일축 압축시험 결과를 얻기 어려운 문제점이 있다. 따라서 탄소성 및 연성 특성을 측정할 수 없는 문제점이 있다.
그러나 현재 세계적으로 기둥형 스페이서의 기계적 특성을 측정하기 위한 시험방법에 대한 공인된 기준이 없기 때문에 시험 결과의 불확도가 높으며, 이에 따라 스페이서의 기계적 신뢰성을 판단하기 위한 자료로 활용하기 어려운 문제점이 있다.
종래의 시험방법에 의한 기둥형 스페이서의 탄소성 및 연성 측정 결과의 불 확도는 누르개 형상 외에도 시험기의 적절치 못한 하중 및 변형량 측정 해상도 와 적절치 못한 시험방법 및 해석방법에 기인하며 근본적으로 이러한 불확도 요인을 줄이는 것이 어려운 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 구형의 팁을 사용하여 스페이서의 탄소성 변형특성 측정결과의 신뢰성을 향상시킨 액정표시소자용 기둥형 스페이서의 탄소성 및 연성을 측정하기 위한 스페이스 측정장치 및 그 장치를 이용한 측정방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 작용하여 액정표시소자에 구비된 스페이서의 탄소성 및 연성을 측정하기 위해 구동부, 누르개, 측정부 및 제어부를 포함하는 스페이서의 기계적 특성을 측정하는 측정장치에 있어서, 누르개는, 구동부와 연결되는 연결부; 연결부 하단 일측에 구비된 팁 지지부; 및 팁 지지부의 하부에 구비되어 스페이서를 압축하는 구형의 팁;을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자용 기둥형 스페이서의 탄소성 및 연성을 측정하기 위한 측정장치에 의해 달성될 수 있다.
여기서, 팁은 지름이 400㎛ 내지 600㎛이고, 탄성계수는 350 Gpa 내지 420 Gpa, 경도는 22 Gpa 내지 32 Gpa인 사파이어 또는 루비를 사용하는 것이 좋다.
또한, 팁 지지부와 팁의 사이에는 팁을 팁 지지부에 부착하기 위하여 브레이징 방법을 사용하여 원뿔 형상의 브레이징부를 더 형성할 수 있다. 이때, 팁의 하측 종단에서 브레이징부와 팁의 접촉부위까지의 높이는 팁 반경의 50% 내지 70%인 것이 좋고, 바람직하게는 250㎛ 내지 350㎛인 것이 좋다.
다른 카테고리로써 본 발명의 목적은 전술한 본 발명에 따른 액정표시소자용 기둥형 스페이서의 탄소성 및 연성을 측정하기 위한 측정장치를 사용하여 스페이서의 탄소성을 측정하는 방법에 있어서, 시편을 장착하는 제 1 단계; 시편에 구비된 스페이서의 위치 확인 및 시험 설정을 하는 제 2 단계; 스페이서에 가할 최대하중의 크기, 최대 압축량 또는 최대 압축량 유지시간, 하중 속도 및 기준 하중의 측정 조건을 설정하는 제 3 단계; 누르개를 시험하고자 하는 스페이서로 이동하여 접촉시키는 제 4 단계; 스페이서와 접촉한 누르개를 통하여 측정조건에서 설정된 최대하중 또는 최대 압축량에 도달하도록 하중을 가하는 제 5 단계; 누르개를 통해 스페이서에 가해진 최대하중 또는 최대 압축량을 소정시간 유지하는 제 6 단계; 측정 조건에서 설정된 소정의 기준 하중에 도달하도록 누르개를 통하여 스페이서에 가해진 하중을 제거하는 제 7 단계; 기준 하중을 소정시간 유지하는 제 8 단계; 스페이서를 압축하도록 누르개에 가해진 하중을 완전히 제거하는 제 9 단계; 및 측정 결과를 분석하고 계산하는 제 10 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 스페이서의 탄소성 측정방법에 의해 달성될 수 있다.
또한, 제 5 단계 및 제 7 단계는 15초 내지 100초에 걸쳐 1 mN/초 내지 5 mN/초로 하중을 제공한다.
그리고 제 10 단계는, 접촉 하중에서의 원시 변형량(Raw Displacement)을 변형량 원점을 설정하는 제 10-1 단계; 각각의 시험 단계에서 스페이서의 변형량을 측정하는 제 10-2 단계; 및 측정된 변형량을 이용하여 스페이서의 탄성 복원율 및 연성을 계산하는 제 10-3 단계;를 포함한다.
또한, 실험의 정확도를 향상하기 위하여 제 1 단계 내지 제 10 단계를 반복 하여 수행하고, 반복 시험에 의해 계산된 탄성 복원율 및 연성의 계산 결과에 대한 평균 및 표준편차를 계산하는 제 10-4 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면 스페이서의 평단면 폭과 비교하여 직경이 25배 이상인 구형상의 팁을 사용하여 200 nm 이하 압축상태에서 스페이서의 상단면과 팁이 100% 면접촉할 수 있는 효과가 있다. 이로 인해, 누르개의 형상, 제작 상태 및 설치, 시험장치의 종류 또는 시험방법에 의해 발생하는 측정결과의 불확도를 감소시킬 수 있는 효과가 있다. 또한, 더 나아가서는 스페이서의 기계적 특성 측정방법에 대한 공인된 기준으로 사용할 수 있는 효과가 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
<스페이서 측정장치의 구성>
도 2는 본 발명에 따른 액정표시소자용 기둥형 스페이서의 탄소성 및 연성을 측정하기 위한 측정장치의 측면도를 도시한 것이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 스페이서 측정장치(10)는 압축하중을 작용하여 액정표시소자에 구비된 스페이서(1100)의 탄소성 및 연성을 측정하기 위한 것으로서, 전체적으로 누르개(200)의 이동을 제어하기 위한 구동부(100), 스페이서(1100)와 접촉하여 압축 변형시키는 누르개(200), 하중에 따른 변형량을 측정하는 측정부(300) 및 측정된 자료를 검출하는 제어부(미도시)로 이루어진다. 여기서, 측정되는 스페이서(1100)는 기둥형상으로 이루어진 것이고, 보다 상세하게는 가로 및 세로의 길이가 10㎛ 내지 30㎛, 높이가 2㎛ 내지 3㎛인 직육면체 형상으로 이루어진 폴리머 재질의 스페이서(1100)이다.
본 발명에 따른 구동부(100)는 누르개(200)의 기계적인 이동을 제어하기 위한 것으로서, 이러한 목적을 달성할 수 있는 것이라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하다. 하지만, 코일과 마그넷(Magnet) 조합 장치에 의한 전자기 방식을 사용하는 구동부(100)인 것이 좋다.
도 3은 본 발명에 따른 액정표시소자용 기둥형 스페이서의 탄소성 및 연성을 측정하기 위한 측정장치의 누르개의 측면도를 도시한 것이다. 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 누르개(200)는 연결부(210), 팁 지지부(220) 및 팁(240)으로 이루어진다. 여기서, 연결부(210)는 구동부(100)의 하부 일측에 누르개(200)를 연결하기 위한 것으로서 외주면 일측에 나사산이 형성된 원기둥 형상으로 이루어진다.
본 발명에 따른 팁 지지부(220)는 연결부(210)의 하단 일측에 구비되어 팁(240)이 삽입될 수 있도록 중공부가 형성된 것이 좋다. 이러한 팁 지지부(220)는 원기둥 또는 원뿔형상으로 이루어진 것이 좋다.
도 4는 본 발명에 따른 브레이징부 및 팁의 확대도를 도시한 것이다. 본 발명에 따른 팁(240)은 팁 지지부(220)의 중공부에 삽입되어 스페이서(1100)와 접촉하여 스페이서(1100)의 탄소성 및 연성을 측정하기 위한 압력을 제공하는 것으로서, 이러한 목적을 달성할 수 있는 것이라면 어떠한 형상 및 재질로 이루어져도 무 방하다. 하지만, 바람직하게는 구형으로 이루어진 것이 좋다. 이때, 팁(240)의 크기는 지름이 400㎛ 내지 600㎛인 것이 좋고, 바람직하게는 500㎛의 지름을 갖는 구형인 것이 좋다. 또한, 팁(240)의 재질은 탄성계수가 350 Gpa 내지 420 Gpa이고, 경도가 22 Gpa 내지 32 Gpa인 재질이라면 어떠한 재질을 사용하여도 무방하지만, 바람직하게는 사파이어 또는 루비를 사용하는 것이 좋다. 이때, 팁(240)은 보석을 세공하여 제작하기 때문에 완전한 구형으로 제조하기 어려운 경우가 있다. 이러한 이유 때문에 완전한 구형으로 제작이 어려운 경우에는 팁(240)을 구성하는 임의의 부분의 반경은 다음의 [수학식 1]에 따른 오차범위를 벗어나지 않아야 한다.
Figure 112008081362406-pat00001
여기서 Rav는 팁의 평균 반경, R(h)는 팁의 임의의 부분의 곡율 반경을 의미한다.
본 발명에 따른 팁(240)과 팁 지지부(220)에 사이에는 팁(240)을 팁 지지부(220)에 부착하기 위한 브레이징부(230)가 더 형성될 수 있다. 이러한 브레이징부(230)는 브레이징 방법을 사용하여 원뿔형상의 브레이징부(230)를 형성하는 것이 좋다. 이러한 브레이징부(230)는 은(Ag)과 구리(Cu)를 혼합한 브레이징 물질을 사용하는 것이 좋고, 브레이징 물질의 강도는 굳은 후 측정장치(10)에 가해지는 하중에 의해 변형되거나 파손되지 않는 강도로 이루어진 것이 좋다. 이렇게, 브레이징 부(230)를 형성하여 팁(240)을 고정하는 경우에는 원뿔형상으로 이루어진 브레이징부(230)와 팁(240)이 만나는 접선과 접선의 접점과 팁(240)의 중심점이 이루는 임의의 선이 이루는 각(α)은 90°를 이루는 것이 좋다. 하지만, 제조시 이를 만족시키기 어려운 경우에는 90°를 넘기지 않도록 하는 것이 좋다. 또한, 팁(240)이 브레이징부(230)에 삽입되고 외부로 드러나는 부분, 즉, 팁(240)의 하부 종단에서 브레이징부(230)와 팁(240)의 접촉부위까지의 높이(hs)는 팁(240) 반경의 50% 내지 70% 또는 250㎛ 내지 350㎛인 것이 좋다.
본 발명에 따른 측정부(300)는 구동부(100)와 누르개(200)의 사이에 구비되어 하중에 따른 스페이서(1100)의 변형량을 측정하는 것으로서, 이러한 목적을 달성할 수 있는 것이라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하다.
본 발명에 따른 제어부(미도시)는 구동부(100)와 누르개(200) 및 측정부(300)의 외부 일측에 구비되어 누르개(200)의 이동 속도, 위치, 하중 등을 제어하고, 측정부(300)에서 측정된 정보를 수집하여 이를 연산하는 장치이다. 이러한 목적을 달성할 수 있는 것이라면 어떠한 제어부(미도시)를 사용하여도 무방하지만, 바람직하게는 당업계에서 통상적으로 사용되는 제어부(미도시)를 사용하는 것이 좋다.
전술한 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 스페이서 측정장치(10)는 다음의 [표 1]에 나타난 성능을 만족하는 것이 좋다.
성능 항목 성능
변위 측정 해상도 ≤ 1 nm
최대 변위 > 40 ㎛
하중 측정 해상도 ≤ 0.5㎛
최대 하중 400 mN 내지 600mN
접촉하중 ≤ 2 μN
시험 위치 선정 해상도 ≤ 1 ㎛
데이터 기록 속도 ≥ 5 Hz
<스페이서 측정방법>
도 5는 본 발명에 따른 스페이서 측정방법을 순서대로 나타내는 순서도를 도시한 것이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 가장 먼저, 측정하고자 하는 스페이서(1100)를 구비한 액정표시소자의 패널과 같은 시편(1000)을 장착한다(S100).
다음으로, 시편(1000)에 구비된 스페이서(1100)의 위치 확인 및 실험 내용을 설정한다(S200).
다음으로, 스페이서(1100)에 가할 최대하중의 크기, 최대 압축량, 압축량 유지시간, 하중속도 및 기준 하중 등의 측정 조건을 설정한다(S300). 이때, 최대하중은 시편(1000)이 제조되는 과정 또는 시편(1000)을 이용한 제품이 사용 중 받게 되는 예상 최대하중으로 설정한다. 일예로서, 액정표시소자를 제조하는 경우에는 액정표시소자의 패널들을 합착하기 위해 가해지는 힘을 LB, 패널의 면적을 ALCD, 액정표시소자의 패널에 구비된 스페이서(1100)의 밀도를 ρcs, 액정표시소자의 패널에 구비된 임의의 하나의 스페이서(1100)의 단면적을 Acs라 하면 제어부에서 설정되는 최대하중(Ppeak)은 다음의 [수학식 2]와 같다.
Figure 112008081362406-pat00002
또한, 기준 하중은 시험 결과의 불확도를 최소화하고, 팁(240)의 곡률영향 등을 제거하기 위하여 실제 접촉하중보다 높은 하중인 것이 좋다. 이러한 최대하중은 400 mN 내지 500 mN인 것이 좋고, 기준 하중은 0.5 mN 이하, 바람직하게는 0.3 mN 내지 0.5 mN인 것이 좋다.
다음으로, 측정장치(10)를 스페이서(1100)로 이동하여 측정장치(10)의 팁(240)을 스페이서(1100)의 상단면에 접촉한다(S400). 이때, 측정장치(10)의 팁(240)의 반경은 400㎛ 내지 600㎛이고, 스페이서(1100)는 가로 및 세로의 길이가 10㎛ 내지 30㎛이기 때문에 스페이서(1100)의 상단면적과 비교하여 팁(240)의 크기가 상당히 크기 때문에 팁(240)과 스페이서(1100)의 상단면은 서로 면 접촉과 유사하게 접촉된다. 이렇게, 팁(240)과 스페이서(1100)가 접촉하면서 발생하는 하중을 접촉하중이라고 하고, 이때의 접촉하중은 약 2μN이다.
다음으로, 스페이서(1100)에 측정 조건에서 설정된 최대 하중 또는 최대 압축량에 도달하도록 지속적으로 누르개(200)를 통해 하중을 가해준다(S500). 이때, 스페이서(1100)에 가해지는 하중은 15초 내지 100초에 걸쳐 1 mN/초 내지 5 mN/초의 속도로 하중을 제공하는 것이 좋다. 만약, 하중을 가하는 속도가 1 mN/초보다 느린 경우에는 온도 등의 외부 환경 변화에 측정하는 특성치가 영향을 받을 우려가 있다. 또한, 하중을 가하는 속도가 5 mN/초 보다 빠르면 실제 특성치보다 탄소성 특성이 높게 나올 수 있다.
다음으로, 스페이서(1100)에 가해지는 하중이 최대하중에 도달하면 그 시점을 기준으로 측정조건에서 설정된 소정의 시간 동안 최대하중을 유지한다(S600). 이때, 최대하중은 10초 내지 60초 동안 유지하는 것이 좋다.
다음으로, 스페이서(1100)에 가해진 하중에서 측정 조건에서 설정된 소정의 기준 하중에 도달할 때까지 지속적으로 하중을 제거한다(S700). 이때, 측정장치(10)에서 제거되는 하중은 15초 내지 100초에 걸쳐 1 mN/초 내지 5 mN/초의 속도로 하중을 제공하는 것이 좋다.
다음으로, 스페이서(1100)에서 제거되는 하중이 기준 하중에 도달하면 그 시점을 기준으로 소정의 시간 동안 기준 하중을 유지한다(S800). 이때, 기준 하중은 35초 내지 45초 동안 유지하는 것이 좋다. 이러한 시간 동안 기준 하중을 유지하여야 시험 표면의 거칠기, 팁(240)의 곡률영향 등이 실험결과에 영향을 미치는 것을 최소화할 수 있다.
다음으로, 측정장치(10)에 남아있는 모든 하중을 완전히 제거한다(S900). 이때는 가능한 빠른 시간 안에 기준 하중을 제거하는 것이 좋다.
마지막으로, 측정 결과를 분석하고 계산한다(S1000). 이러한 측정 결과의 분석은 후술하는 각각의 과정으로 분류할 수 있다.
측정장치(10)의 팁(240)이 스페이서(1100)의 상단면과 최초 접촉하는 접촉하중에 의해 발생하는 접촉하중에 의해 변형되는 원시 변형량을 변형량 원점으로 설 정한다(S1100). 이때, 측정된 값을 설명의 편의를 위해 A라고 명명한다.
도 6은 본 발명에 따른 액정표시소자용 기둥형 스페이서의 탄소성 및 연성을 측정하기 위한 측정장치에서 측정한 측정장치에 가해지는 하중에 따른 스페이서의 압축 변위를 나타내는 그래프를 도시한 것이다. 다음으로, 스페이서(1100)에 누르개(200)를 통해 하중을 가하고, 제거하는 각 시험 단계에서 스페이서(1100)의 변형량을 측정한다(S1200). 측정장치(10)에 가해지는 하중에 따른 스페이서(1100)의 압축 변위는 도 6에 도시된 바와 같다. 도 6의 가로축은 압축 변위를 나타내고, 세로축은 측정장치(10)에 가해지는 하중을 나타낸다. 여기서, 스페이서(1100)에 하중이 가해지는 과정에서 측정 조건에서 설정된 기준 하중에 도달하는 시점에서 측정된 스페이서(1100)의 변형량을 측정한 값을 B, 최대하중의 유지가 끝나는 시점에서 측정된 스페이서(1100)의 변형량을 측정한 값을 C, 스페이서(1100)에서 하중을 제거하여 기준 하중에 도달하는 시점에서 스페이서(1100)의 변형량을 측정한 값을 D, 기준 하중의 유지가 끝나는 시점에서 스페이서(1100)의 변형량을 측정한 값을 E라고 명명한다.
다음으로, 각각의 시점에서 측정된 스페이서(1100)의 변형량을 이용하여 스페이서(1100)의 탄성 복원율 및 연성을 계산함으로써 측정을 마무리한다(S1300). 여기서, 탄성 복원율의 계산은 다음의 [수학식 3] 또는 [수학식 4]에 의해 계산할 수 있다.
Figure 112008081362406-pat00003
Figure 112008081362406-pat00004
이때, 탄성 복원율은 [수학식 3] 및 [수학식 4]에 의해 계산된 두 값을 모두 활용하는 것이 좋다. 또한, 스페이서(1100)의 연성은 필요에 따라 원점으로부터 측정한 최대 변형량 또는 그 값을 최대하중으로 나눈 값을 사용할 수 있으며, 이를 수학식으로 나타내면 각각 다음의 [수학식 5], [수학식 6]와 같다.
Figure 112008081362406-pat00005
Figure 112008081362406-pat00006
이러한 측정 결과는 탄성 복원율 및 연성은 측정의 정확도를 향상시키기 위해 복수 반복 측정한다. 이때, 반복 측정 횟수는 6회 이상 시행하는 것이 좋고, 각각의 측정에서 얻어진 탄성 복원율 및 연성을 이용하여 탄성 복원율 및 연성의 측정값에 대한 평균 및 표준편차를 계산할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 상술한 실시예들은 모든 면에 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 종래의 스페이서 측정장치의 누르개를 나타내는 측면도,
도 2는 본 발명에 따른 액정표시소자용 기둥형 스페이서의 탄소성 및 연성을 측정하기 위한 측정장치의 개략적인 측면도,
도 3은 본 발명에 따른 액정표시소자용 기둥형 스페이서의 탄소성 및 연성을 측정하기 위한 측정장치의 누르개의 측면도,
도 4는 본 발명에 따른 브레이징부 및 팁의 확대도,
도 5는 본 발명에 따른 스페이서 측정방법을 순서대로 나타내는 순서도,
도 6은 본 발명에 따른 액정표시소자용 기둥형 스페이서의 탄소성 및 연성을 측정하기 위한 측정장치에서 측정한 측정장치에 가해지는 하중에 따른 스페이서의 압축 변위를 나타내는 그래프이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 측정장치
100 : 구동부
200 : 누르개
210, 210' : 연결부
220, 220' : 팁 지지부
230 : 브레이징부
240, 240' : 팁
300 : 측정부
1000 : 시편
1100 : 스페이서

Claims (18)

  1. 압축하중을 작용하여 액정표시소자에 구비된 스페이서(1100)의 탄소성 및 연성을 측정하기 위해 구동부(100), 누르개(200), 측정부(300) 및 제어부를 포함하는 스페이서의 기계적 특성을 측정하는 측정장치(10)에 있어서,
    상기 누르개(200)는,
    상기 구동부(100)와 연결되는 연결부(210);
    상기 연결부(210) 하단 일측에 구비된 팁 지지부(220); 및
    상기 팁 지지부(220)의 하부에 구비되어 상기 스페이서(1100)를 압축하는 구형의 팁(240);을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자용 기둥형 스페이서의 탄소성 및 연성을 측정하기 위한 측정장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 팁(240)의 반경은 400㎛ 내지 600㎛인 것을 특징으로 하는 액정표시소자용 기둥형 스페이서의 탄소성 및 연성을 측정하기 위한 측정장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 팁(240)의 탄성계수는 350 Gpa 내지 420 Gpa인 것을 특징으로 하는 액 정표시소자용 기둥형 스페이서의 탄소성 및 연성을 측정하기 위한 측정장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 팁(240)의 경도는 22 Gpa 내지 32 Gpa인 것을 특징으로 하는 액정표시소자용 기둥형 스페이서의 탄소성 및 연성을 측정하기 위한 측정장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 팁(240)의 재질은 사파이어 또는 루비인 것을 특징으로 하는 액정표시소자용 기둥형 스페이서의 탄소성 및 연성을 측정하기 위한 측정장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 팁 지지부(220)와 상기 팁(240)의 사이에는 상기 팁(240)을 상기 팁 지지부(220)에 부착하기 위하여 브레이징 방법을 사용하여 원뿔 형상의 브레이징부(230)를 더 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자용 기둥형 스페이서의 탄소성 및 연성을 측정하기 위한 측정장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 팁(240)의 하측 종단에서 상기 브레이징부(230)와 상기 팁(240)의 접촉부위까지의 높이(hs)는 250㎛ 내지 350㎛인 것을 특징으로 하는 액정표시소자용 기둥형 스페이서의 탄소성 및 연성을 측정하기 위한 측정장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 측정되는 스페이서(1100)는 가로 및 세로의 길이 또는 직경이 10㎛ 내지 40㎛, 높이가 2㎛ 내지 4㎛인 직육면체 또는 원기둥 형상인 것을 특징으로 하는 액정표시소자용 기둥형 스페이서의 탄소성 및 연성을 측정하기 위한 측정장치.
  9. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 따른 액정표시소자용 기둥형 스페이서의 탄소성 및 연성을 측정하기 위한 측정장치(10)를 사용하여 스페이서(1100)의 탄소성 및 연성을 측정하는 방법에 있어서,
    시편(1000)을 장착하는 제 1 단계(S100);
    상기 시편(1000)에 구비된 스페이서(1100)의 위치 확인 및 시험 설정을 하는 제 2 단계(S200);
    상기 스페이서(1100)에 가할 최대하중의 크기, 최대 압축량 또는 최대 압축량 유지시간, 하중 속도 및 기준 하중의 측정 조건을 설정하는 제 3 단계(S300);
    상기 누르개(200)를 시험하고자 하는 상기 스페이서(1100)로 이동하여 접촉시키는 제 4 단계(S400);
    상기 스페이서(1100)와 접촉한 상기 누르개(200)를 통하여 상기 측정조건에서 설정된 최대하중 또는 최대 압축량에 도달하도록 하중을 가하는 제 5 단계(S500);
    상기 누르개(200)를 통해 스페이서(1100)에 가해진 최대하중 또는 최대 압축량을 소정시간 유지하는 제 6 단계(S600);
    상기 측정 조건에서 설정된 소정의 기준 하중에 도달하도록 상기 누르개(200)를 통하여 상기 스페이서(1100)에 가해진 하중을 제거하는 제 7 단계(S700);
    상기 기준 하중을 소정시간 유지하는 제 8 단계(S800);
    상기 스페이서(1100)를 압축하도록 상기 누르개(200)에 가해진 하중을 완전히 제거하는 제 9 단계(S900); 및
    측정 결과를 분석하고 계산하는 제 10 단계(S1000);를 포함하는 것을 특징으로 하는 스페이서의 탄소성 및 연성 측정방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 제 3 단계(S300)에서 설정되는 최대하중은 400 mN 내지 500 mN이고, 기 준 하중은 0.3 mN 내지 0.5 mN인 것을 특징으로 하는 스페이서의 탄소성 및 연성 측정방법.
  11. 제 9항에 있어서,
    상기 제 5 단계(S500) 및 제 7 단계(S700)는 15초 내지 100초에 걸쳐 이루어지는 것을 특징으로 하는 스페이서의 탄소성 및 연성 측정방법.
  12. 제 9항에 있어서,
    상기 제 5 단계(S500) 및 제 7 단계(S700)는 1 mN/초 내지 5 mN/초의 속도로 하중을 가하는 것을 특징으로 하는 스페이서의 탄소성 및 연성 측정방법.
  13. 제 9항에 있어서,
    상기 제 6 단계(S600)는 10초 내지 60초 동안 유지하는 것을 특징으로 하는 스페이서의 탄소성 및 연성 측정방법.
  14. 제 9항에 있어서,
    상기 제 8 단계(S800)는 35초 내지 45초 동안 유지하는 것을 특징으로 하는 스페이서의 탄소성 및 연성 측정방법.
  15. 제 9항에 있어서,
    상기 제 10 단계(S1000)는,
    상기 스페이서(1100)와 상기 누르개(200)의 접촉 하중에서 발생하는 원시 변형량을 변형량 원점으로 설정하는 제 10-1 단계(S1100);
    각 시험 단계에서 스페이서(1100)의 변형량을 측정하는 제 10-2 단계(S1200); 및
    상기 측정된 변형량을 이용하여 상기 스페이서(1100)의 탄성 복원율 및 연성을 계산하는 제 10-3 단계(S1300);를 포함하는 것을 특징으로 하는 스페이서의 탄소성 및 연성 측정방법.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 제 10-2 단계(S1200)는 측정장치(10)에 하중에 가해지는 과정에서 측정 조건에서 설정된 잔류 하중에 도달하는 시점(B), 최대하중이 유지가 끝나는 시점(C), 측정장치(10)에서 하중을 제거하여 기준 하중에 도달하는 시점(D) 및 기준 하중의 유지가 끝나는 시점(E)에서 각각 스페이서의 변형량을 측정하는 것을 특징 으로 하는 스페이서의 탄소성 및 연성 측정방법.
  17. 제 9항에 있어서,
    실험의 정확도를 향상하기 위하여 시험 위치를 이동하여 상기 제 1 단계(S100) 내지 제 10 단계(S1000)를 반복하여 수행하는 것을 특징으로 하는 스페이서의 탄소성 및 연성 측정방법.
  18. 제 15항에 있어서,
    반복 실험에 의해 계산된 상기 탄성 복원율 및 연성의 계산 결과에 대한 평균 및 표준편차를 계산하는 제 10-4 단계(S1400);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스페이서의 탄소성 및 연성 측정방법.
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