KR101777792B1 - 유연소자의 신뢰성 평가 시험장치 - Google Patents

유연소자의 신뢰성 평가 시험장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 베이스부, 베이스부의 상면에 설치되며, 상하방향 및 좌우방향으로 이동하고 축방향으로 회전 가능한 스테이지부, 베이스부와 스테이지부 또는 스테이지부에 설치되고, 평가시험하고자 하는 유연소자를 그립하는 그립부, 유연소자의 측면 방향에 이격되게 설치되어 평가시험 시 유연소자의 이미지를 측정하는 카메라부 및 스테이지부와 연결되어 스테이지부의 이동을 구동제어하고, 카메라부와 연결되어 카메라부로부터 유연소자의 변형되는 이미지정보를 수신하여 유연소자의 변형 및 성능변화를 측정하는 제어부를 포함하는 유연소자의 신뢰성 평가시험장치를 제공한다.
따라서 유연소자의 전기적 신호 및 응용측정이 가능할 뿐만 아니라, 반복시험에도 기계적 신뢰성 및 내구성 저하를 방지할 수 있으며, 스테이지의 다축방향으로의 이동이 가능하여 실제 유연소자를 구동시킬 경우 발생되는 다축방향에 대한 응력 평가가 가능하다.

Description

유연소자의 신뢰성 평가 시험장치{Reliability test apparatus for flexible device}
본 발명은 유연소자의 신뢰성 평가 시험장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 유연성을 갖는 태양전지 또는 LED 등의 전자소자의 반복 역학시험 및 이러한 역학시험 후 역학적 안정성 및 신뢰성을 평가하기 위한 유연소자의 신뢰성 평가 시험장치에 관한 것이다.
일반적으로 태양 전지는 태양광 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 발전 소자로서 무한한 에너지원인 태양광을사용하지만, 이론적인 에너지 변환 효율의 한계 및 시공간적인 제약이 있다. 따라서 태양 전지와 압전 소자를 융합한 융합 소자에 대한 연구가 진행되고 있으며, 이 가운데 유연 기판(Flexible substrate) 위에 태양 전지와 압전 소자를 배치하여 외력에 의해 휘어지는 유연 발전 소자가 개발되고 있다.
한편, 이러한 유연 발전 소자는 태양전지를 이용하여 전기 에너지를 생산함과 동시에 굽힘 변형에 따른 압전 소자의 부피 변화를 이용하여 전기 에너지를 생산하기도 한다. 때문에, 상기한 태양전지의 신뢰성을 평가하기 위한 장치는 태양전지와 같은 유연소자의 기계적 유연성을 측정하기 위하여 역학적 안정성 및 신뢰성을 평가할 수 있어야 한다.
상기한 유연소자의 신뢰성을 평가하기 위한 시험장치는 통상적으로 유연 발전 소자의 양측 단부를 지지하는 한 쌍의 지그와, 지그와 결합되어 상기 지그를 수평한 방향으로 이동시켜 유연소자를 굽힘 변형시키는 구동부를 포함하여 구성되어 있다.
그런데, 상기한 종래의 유연소자의 신뢰성을 평가하기 위한 시험장치는 유연소자의 기계적 유연성을 측정하는 데만 주목적이 있기 때문에, 시험소자의 크기에 한계가 있었으며, 전기적 신호 및 기타 응용 측정이 불가능한 문제점이 있었다.
또한, 상기한 종래의 유연소자의 신뢰성을 평가하기 위한 시험장치는 기계적 신뢰성을 측정하기 위해서는 약 100,000회 이상의 반복측정이 필요한데, 이러한 반복시험을 하기에 기계적 신뢰성 및 내구성이 부족한 문제점이 있었으며, 또한 1축 방향으로의 시험만이 가능하기 때문에 실제 유연소자를 구동시킬 경우에 발생하는 다축 방향으로의 응력에 대한 평가가 불가능하다는 문제점이 있었다.
대한민국 등록특허 제10-1422103호 대한민국 등록특허 제10-1459697호
본 발명은, 유연소자의 전기적 신호 및 응용측정이 가능할 뿐만 아니라, 반복시험에도 기계적 신뢰성 및 내구성 저하를 방지할 수 있으며, 스테이지의 다축방향으로의 이동이 가능하여 실제 유연소자를 구동시킬 경우 발생되는 다축방향에 대한 응력 평가가 가능한 유연소자의 신뢰성 평가 시험장치을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 본 발명은 베이스부, 상기 베이스부의 상면에 설치되며, 상하방향 및 좌우방향으로 이동하고 축방향으로 회전 가능한 스테이지부, 상기 베이스부와 상기 스테이지부 또는 상기 스테이지부에 설치되고, 평가시험하고자 하는 유연소자를 그립하는 그립부, 상기 유연소자의 측면 방향에 이격되게 설치되어 평가시험 시 상기 유연소자의 이미지를 측정하는 카메라부 및 상기 스테이지부와 연결되어 상기 스테이지부의 이동을 구동제어하고, 상기 카메라부와 연결되어 상기 카메라부로부터 상기 유연소자의 변형되는 이미지정보를 수신하여 상기 유연소자의 변형 및 성능변화를 측정하는 제어부를 포함하는 유연소자의 신뢰성 평가시험장치를 제공한다.
본 발명의 다른 측면에 의하면, 본 발명은 태양전지로 이루어진 유연소자의 신뢰성을 평가시험하기 위한 유연소자의 신뢰성 평가시험장치로서, 베이스부, 상기 베이스부의 상면에 설치되며, 상하방향 및 좌우방향으로 이동하고 축방향으로 회전 가능한 스테이지부, 상기 베이스부와 상기 스테이지부 또는 상기 스테이지부에 설치되고, 상기 유연소자를 그립하는 그립부, 상기 유연소자의 측면 방향에 이격되게 설치되어 평가시험 시 상기 유연소자의 이미지를 측정하는 카메라부, 상기 유연소자의 상부에 이격되게 위치하고, 태양광을 모사하여 상기 유연소자로 상기 태양광을 조사하는 광원부 및 상기 스테이지부와 연결되어 상기 스테이지부의 이동을 구동제어하고, 상기 카메라부와 연결되어 상기 카메라부로부터 상기 유연소자의 변형되는 이미지정보를 수신하여 상기 유연소자의 변형 및 성능변화를 측정하는 제어부를 포함하는 유연소자의 신뢰성 평가시험장치를 제공한다.
본 발명에 따른 유연소자의 신뢰성 평가 시험장치는 다음과 같은 효과를 제공한다.
첫째, 유연소자의 전기적 신호 및 응용측정이 가능할 뿐만 아니라, 스테이지부가 다축방향으로의 이동이 가능하여 실제 유연소자를 구동시킬 경우 발생되는 다축방향에 대한 응력 평가가 가능하다.
둘째, 유연성을 갖는 태양전지뿐만 아니라 LED 등 전자소자의 반복 역학시험 후의 역학적 안정성 및 신뢰성을 평가하는 장치로도 적용가능하다.
셋째, 고반복 이동이 가능한 압전모터를 이용한 스테이지부를 통하여 반복시험을 통한 유연소자의 기계적 신뢰성을 측정할 수 있으며, 반복 역학시험을 진행할 경우에 발생할 수 있는 전기적 성능열화에 대한 측정을 동시에 진행할 수 있어, 실제 유연소자를 상용화 할 경우 발생할 수 있는 기계적인 결합에 대하여 미리 측정하여 대비할 수 있으며, 이러한 반복시험에도 기계적 신뢰성 및 내구성 저하를 방지할 수 있도록 되어 있다.
넷째, 그립부가 교체 가능하여 기계적 역학시험이나 전기적 성능열화에 대한 시험에 대응하여 그립부를 교체하여 시험할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 유연소자의 신뢰성 평가 시험장치를 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1의 유연소자의 신뢰성 평가 시험장치에서 지그부를 나타내는 정면도이다.
도 3은 도 1의 유연소자의 신뢰성 평가 시험장치의 제어부의 제어흐름을 아나태는 블록도이다.
도 4 및 도 5는 도 1의 유연소자의 신뢰성 평가 시험장치에서 제2스테이지의 이동에 따른 유연소자의 굽힘 및 스트레칭 시험을 나타내는 사시도이다.
도 6은 도 1의 유연소자의 신뢰성 평가 시험장치에서 제2스테이지의 이동에 따른 유연소자의 전단 시험을 나타내는 사시도이다.
도 7은 도 1의 유연소자의 신뢰성 평가 시험장치에서 제1스테이지의 이동에 따른 유연소자의 복합변형 시험을 나타내는 사시도이다.
도 8은 도 1의 유연소자의 신뢰성 평가 시험장치에서 제3스테이지의 회전에 따른 유연소자의 국부적 소성변형시험을 나타내는 사시도이다.
도 9는 도 1의 유연소자의 신뢰성 평가 시험장치에서 제3스테이지의 회전에 따른 유연소자의 비틀림 시험을 나타내는 사시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
먼저, 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 유연소자의 신뢰성 평가 시험장치(700, 이하 '시험장치'라 한다)는 유연소자(10)의 신뢰성을 평가시험하기 위한 장치로서, 베이스부(100)와, 스테이지부(200)와, 그립부(300)와, 카메라부(400)와, 광원부(500)와, 제어부(600)를 포함한다.
상기 베이스부(100)는, 상기 스테이지부(200)와, 상기 카메라부(400)를 포함하는 구성들을 지지해주는 역할을 한다.
상기 스테이지부(200)는, 상기 베이스부(100)의 상면에 설치되며, 수직한 방향(Z축) 및 수평한 방향(X축,Y축)으로 이동하고 축방향으로 회전(Rx축,Ry축,Rz축) 가능하도록 되어 있다.
상세하게, 상기 스테이지부(200)는, 상기 베이스부(100)에 상면에 설치되며 수직한 방향(Z축 방향)으로 승강이동하는 제1스테이지(210)와, 상기 제1스테이지(210)의 상부에 연결되며 수평한 방향(XY축 방향)으로 이동하는 제2스테이지(220)와, 상기 제2스테이지(220)의 상부에 연결되며 상기 그립부(300)가 결합되고 축방향으로 회전(R 방향)하는 제3스테이지(230)를 포함한다.
상기 스테이지부(200)는, 상기 수직 및 수평한 방향으로의 이동 및 상기 축방향으로의 회전을 반복적으로 수행하여 상기 유연소자(10)의 반복 역학시험을 할 수 있도록 하는 압전모터를 포함하는 모터라이즈 스테이지(Motorized stage)를 적용한다. 이에 상기 시험장치(700)는 100,000회 이상의 반복시험이 가능하며, 이러한 반복시험에도 기계적 신뢰성 및 내구성 저하를 방지할 수 있다. 한편, 상기 스테이지부(200)는 반복적으로 선형 이동하는 구동축을 포함하는 공지의 압전모터와, 상기 압전모터의 구동축과 연결되어 선형이동하는 스테이지를 포함하여 이루어지며, 이러한 구성은 공지의 압전소자 모터를 이용하는 스테이지의 구성과 유사하므로 상세한 설명은 생락하기로 한다.
한편, 상기 제1스테이지(210)와, 상기 제2스테이지(220)와, 상기 제3스테이지(230)의 연결은 상기 각 스테이지 사이에 알루미늄 또는 스테인리스 강(SUS)재질의 연결지그를 제작하여 설치하고, 각 스테이지를 볼트와 나사와 같은 연결수단을 통하여 상기 제2스테이지(220)는 상기 제1스테이지(210)에 대하여 수평한 방향으로 이동할 수 있도록 연결하고, 상기 제3스테이지(230)는 상기 제2스테이지(220)에 대하여 축방향 회전할 수 있도록 연결한다. 여기서, 상기 제3스테이지(230)는 연결지그와 함께 가로축방향 회전 또는 세로축 방향 회전을 할 수 있도록 가로형 또는 세로형으로 세워져 설치할 수 있으며, 상기 제1스테이지(210)와, 상기 제2스테이지(220)와, 상기 제3스테이지(230)는 공지의 XY축 스테이지 및 회전 스테이지를 이용할 수 있으며, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
상기 스테이지부(200)는, 상기한 바와 같이 압전모터의 구동 형식의 스테이지 (x, y, z, Rx, Ry, Rz)로서, 최대이송거리는 30mm 이상으로 고 신축성의 스트레쳐블 소재의 신축도 가능하며, 100nm ~ 1μm 내외의 최소 이동거리를 통한 정밀한 구동이 가능하다. 또한, 상기 스테이지부(200)는 수천회에서 크게는 수만회까지 반복신축테스트가 가능한 내구성을 가지며, 로드셀(410)을 장착하여 실시간으로 기계적-전기적 물성을 동시 측정이 가능하다.
상기 그립부(300)는, 상기 베이스부(100)와 상기 스테이지부(200)에 설치되고, 평가시험하고자 하는 유연소자(10)를 그립할 수 있도록 되어 있다.
상기 그립부(300)는, 상기 유연소자(10)의 일측을 그립하고 상기 베이스부(100)에 결합되어 위치가 고정되는 고정그립부(310)와, 상기 유연소자(10)의 타측을 그립하고 상기 제3스테이지부(230)에 결합되어 상기 스테이지부(200)의 이동 및 회전에 대응하여 이동하는 이동그립부(320)를 포함한다. 이러한 경우, 상기 시험장치(700)는 상기 고정그립부(310)의 위치를 고정시킨 상태에서 상기 이동그립부(320)를 이동시켜 상기 유연소자(10)의 평가시험을 실시하도록 되어 있다.
한편, 상기한 구성에 대하여, 상기 스테이지부(200)는 상기 베이스부(100)와 상기 고정그립부(310) 사이에 개재되어 상기 고정그립부(310)를 다축방향으로 이동시키는 제4스테이지(미도시)를 포함하여, 상기 고정그립부(310)의 추가 이동이 가능하도록 할 수 있다.
상기 그립부(300)는, 기계적 역학시험과 전기적 성능열화에 대한 시험 등 상기 유연소자(10)의 평가시험 종류에 따라 교체가 가능하도록 상기 베이스부(100)와 상기 스테이지부(200)에 대하여 착탈 가능하게 결합하도록 되어 있다. 여기서, 상기 그립부(300)의 착탈 가능한 구성은 공지의 볼트와 너트 구성 등 상기한 목적을 달성할 수 있다면 다양한 구성이 가능하다.
한편, 상기 시험장치(700)는 전기적 특성분석 장치를 추가적으로 설치하여 상기 유연소자(10)의 굽힘시험과 동시에 전기적 물성까지 측정 가능하다.
이러한 경우 상기 그립부(300)는, 외부 전선을 연결 할 시 단락 및 누전 현상을 방지하도록 전기적 신호가 통하지 않는 경화성 폴리머소재와 같은 절연소재로 형성되는 것이 바람직하다. 또는, 상기 그립부(300)는 절연물질이 코팅되어 절연막이 형성되게 하여 인슐레이터(Insulator) 그립부를 형성할 수도 있다. 한편, 상기 그립부(300)는 도시하지 않았지만 내부로 전기적 프로브를 연결할 수 있으며, 이를 위한 구성은 상기 그립부(300)에 상기 전기적 프로브가 삽입될 수 있는 삽입구 등을 형성할 수 있다.
상기 그립부(300)는, 상기 유연소자(10)를 그립할 시 마찰력을 높여 미끄러짐을 방지하기 위한 복수개의 돌기부가 형성될 수 있으며, 상기 돌기부는 널링가공을 통하여 형성되는 것이 바람직하지만 이에 한정하지는 않는다.
도 2를 참조하면, 상기 고정그립부(310)와 상기 이동그립부(320)는 각각 상기 베이스부(100) 또는 상기 스테이지부(200)와 결합하고 내측으로 사각홀이 형성된 그립몸체(311,321)와, 상기 그립몸체(311,321) 내부에 끼워지며 상기 그립몸체(311,321) 사이에 상기 유연소자(10)의 측면이 끼워지는 끼움부(315,325)가 형성되도는 그립플레이트(312,322)와, 일단부가 상기 그립플레이트(312,322)와 결합되며 상기 그립몸체(311,321)에 나사체결되어 회전에 따라 상기 그립플레이트(312,322)를 이동시켜 상기 유연소자(10)가 그립되게 하는 복수개의 조절나사(314,324)와, 상기 그립플레이트(312,322)에 결합하고 상기 그립몸체(311,321)에 슬라이딩 가능하게 관통되어 가이드하는 가이드부(313,323)를 포함한다.
상기 카메라부(400)는 상기 유연소자(10)의 측면 방향에 이격되게 설치되어 평가시험 시 상기 유연소자(10)의 이미지를 측정하는 역할을 한다. 상기 카메라부(400)는 곡률반경을 실시간으로 측정할 수 있는 구성이라면 모두 가능하다. 바람직하게, 상기 카메라부(400)는 실시간으로 측정 가능하고, 굽힘시험 시 유연소자(10)의 곡률을 측정 및 확인할 수 있으며, 유연소자(10)의 지속적인 변형상태를 파악할 수 있는 소형 현미경을 적용하는 것이 바람직하지만 이에 한정하지는 않는다.
여기서, 상기 시험장치(700)는 상기 유연소자(10)의 신축시험 시 유연소자(10)의 길이신장을 측정하기 위하여 DIC(Digital image correlation)법을 이용한 변형률 파악도 가능하다.
상기 광원부(500)는 상기 유연소자(10)의 상부에 이격되게 위치하고, 태양광을 모사하여 상기 유연소자(10)로 상기 태양광을 조사하도록 되어 있다. 여기서, 상기 광원부(500)는 상기 유연소자(10)가 태양전지일 경우 광원을 상기 유연소자(10)에 입사 시 역학적 변형이 일어나는 동시에 태양전지의 성능을 측정하여 역학적 물성에 따른 광발전 물성을 측정할 수 있도록 한다. 한편, 도면에서 상기 시험장치(700)는 상기 광원부(500)가 설치되어 있으나 상기 유연소자(10)의 종류에 따라 상기 광원부(500)를 설치하지 않을 수도 있다.
도 3을 참조하면, 상기 제어부(600)는, 상기 스테이지부(200)와 연결되어 상기 스테이지부(200)의 이동을 구동제어하고, 상기 카메라부(400)와 연결되어 상기 카메라부(400)로부터 상기 유연소자(10)의 변형되는 이미지정보를 수신하여 상기 유연소자(10)의 변형 및 성능변화를 측정하는 역할을 한다.
상기 제어부(600)는, 상기 카메라부(400)로부터 상기 이미지정보를 실시간으로 수신하고, 상기 이미지정보를 통하여 상기 유연소자(10)의 변형 및 성능변화를 포함하는 물성을 실시간으로 측정 및 관찰할 수 있다. 상기 제어부(600)는 상기 유연소자(10)의 사이즈를 입력하면 이에 따른 곡률반경 및 변형률을 자동으로 계산한다.
상기 제어부(600)는 굽힘 및 신축현상을 화면으로 실시간으로 모니터링 할 수 있도록 디스플레이부를 포함하여, 상기 디스플레이부를 통하여 사용자가 실시간으로 물성측정 및 장치제어가 가능하며, 상기 카메라부(400)를 통하여 촬영된 이미지를 통해 실제 곡률반경 및 변형률을 자동으로 측정하고 계산하여 디스플레이된다. 이에 따라, 상기 시험장치(700)는 실시간으로 유연소자(10)의 변형거동을 관찰하면서 전기적인 성능 변화를 측정 가능하며, 로드셀(410)을 장착할 경우 상기 로드셀(410)로부터 물성정보를 수신하여 유연소자(10)의 기계적 물성의 측정도 가능하다.
상기 제어부(600)는 상기 저항측정기와 연결되어 상기 유연소자(10)의 저항의 변화를 실시간으로 측정가능하며, 상기 로드셀(410)과 연결되어 상기 유연소자(10)의 기계적물성을 동시에 측정 가능하다.
상기 제어부(600)는 전기적 물성장치와 연결되어 실시간으로 상기 유연소자(10)의 변형에 따른 전기적물성의 측정이 가능하다.
상기 제어부(600)는 상기 유연소자(10)의 사이즈, 상기 스테이지부(200)의 구동속도, 구동거리 및 한계거리와, 저장방법을 입력변수로 하며, 곡률반경, 변형률, 이미지 및 측정물성값을 출력변수로 되어 있다.
여기에서, 상기 유연소자(10)는 태양전지를 적용할 수 있으나, 전기적 물성장치를 연결하여 LED, 디스플레이(Display) 등 다양한 플렉서블 소자의 신뢰성 평가시험에도 응용 가능함은 물론이다.
상기 시험장치(700)는, 상기 유연소자(10)의 전기적인 성능을 측정하기 위하여 상기 그립부(300)에 외부 전선을 연결하고 저항측정장치와 연결을 통해 상기 유연소자(10)의 성능을 측정할 수 있다. 또한, 상기 시험장치(700)는 상기 유연소자(10)에 외부전선을 연결하고 외부의 전원을 인가시켜 주어 발광현상을 일으키는 LED, OLED 등의 발광소자의 성능을 측정할 수 있다.
한편, 상기 시험장치(700)는 상기 베이스부(100), 상기 스테이지부(200) 및 상기 그립부(300) 중 선택된 적어도 어느 하나에 설치되어 상기 스테이지부(200)의 구동 변위를 측정 및 확인할 수 있도록 하는 변위측정기를 포함할 수 있다.
또한, 상기 시험장치(700)는 상기 그립부(300)에 저항측정기를 연결하여 상기 유연소자(10)의 굽힘 시 변형량과 동시에 저항의 변화도 측정할 수 있다.
상기한 시험장치(700)를 사용하는 방법에 대하여 살펴보면, 우선 상기 그립부(300)에 상기 유연소자(10)를 장착하고, 그런 다음 전기저항측정 시 상기 그립부(300)에 플러그를 삽입한다. 이후 상기 제어부(600)를 통하여 필요조건을 입력한 후 상기 스테이지부(200)를 반복적으로 구동하여 상기 유연소자(10)의 반복적으로 굽힘변형을 통한 외부응력을 인가한다. 이러한 상태에서 상기 카메라부(400)를 통하여 상기 유연소자(10)의 이미지를 측정하고 측정된 이미지 및 영상을 통하여 상기 제어부(600)는 상기 유연소자(10)의 변형되는 곡률을 측정하고 평가시험 결과를 검토 및 추출한다.
한편, 상기 시험장치(700)는 상기 그립부(300)를 절연소재로 형성된 그립부(300)로 교체하여 외부장치로 전원을 연결하여 상기 유연소자(10)의 전기적 성능을 측정할 수도 있다. 또한, 상기 시험장치(700)는 반복 굽힘뿐만 아니라 신축시험도 가능하며, 최대 이송거리는 100mm까지 가능하게 제작되어 웨어러블/스트레쳐블 소자까지 평가시험이 가능하다.
상기한 바에 의하면, 상기 시험장치(700)는, 상기 유연소자(10)의 물리적 변화에 따른 복합물성을 간단히 측정할 수 있으며, 크기가 작아 글로브박스 등 진공장치 내에 쉽게 설치 및 구동이 가능하고, 나아가 상기 유연소자(10)는 그 크기가 작기 때문에 상기한 구성들의 분해능이 크면 물성 측정 한계가 있는 데 반해, 유연소자(10)의 크기에 따라 상기한 구성들의 선택을 다양하게 제작할 수 있다.
도 4 내지 도 8은 상기한 스테이지부(200)의 다축방향 이동에 의한 상기 유연소자(10)의 평가시험방법에 대하여 살펴보기로 한다. 먼저, 도 4를 참조하면, 상기 시험장치(700)는 (a)에 나타난 바와 같이 상기 제2스테이지(220)가 상기 고정그립부(310)가 있는 일방향으로 X축방향을 따라 수평하게 이동한 경우를 나타내고 있으며, 이러면 (b)에 나타난 바와 같이 상기 유연소자(10)가 굽힘이 일어난다.
반면, 도 5를 참조하면, 상기 시험장치(700)는 (a)에 나타난 바와 같이 상기 제2스테이지(220)가 타방향으로 X축방향을 따라 수평하게 이동한 경우로서, 이러한 경우 (b)에 나타난 바와 같이 상기 유연소자(10)의 스트레칭하게 된다.
도 6을 참조하면, 상기 시험장치(700)는 (a)에 나타난 바와 같이 상기 제2스테이지(220)가 Y축방향을 따라 일방향으로 수평하게 이동한 경우이며, 이러한 경우 (b)에 나타난 바와 같이 상기 유연소자(10)의 전단특성을 측정할 수 있다.
도 7을 참조하면, 상기 시험장치(700)는 (a)에 나타난 바와 같이 상기 제1스테이지(210)가 상부로 이동한 경우이며, 이러한 경우 (b)에 나타난 바와 같이 상기 유연소자(10)의 복합변형 특성을 측정할 수 있다.
도 8을 참조하면, 상기 시험장치(700)는 (a)에 나타난 바와 같이 상기 제3스테이지(230)가 수직한축을 기준으로 회전한 경우이며, 이러한 경우 (b)에 나타난 바와 같이 상기 유연소자(10)는 국부적 소성변형이 일어난다.
도 9를 참조하면, 상기 시험장치(700)는 (a)에 나타난 바와 같이 상기 제3스테이지(230)가 수평한축을 기준으로 회전한 경우로서, 이러한 경우 (b)에 나타난 바와 같이 상기 유연소자(10)는 비틀림변형이 일어난다.
상기한 바와 같이, 상기 스테이지부(200)는 한쪽 방향만이 아닌 제1스테이지(210)와, 제2스테이지(220)와, 제3스테이지(230)를 통하여 다축방향으로의 이동이 가능하여 상기 유연소자(10)의 다양한 형태의 변형거동에 대한 측정을 진행할 수 있음과 동시에 유연소자(10)의 취약 변형을 측정하는 등 여러 가지로 응용가능하다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
10... 유연소자 100... 베이스부
200... 스테이지부 210... 제1스테이지
220... 제2스테이지 230... 제3스테이지
300... 그립부 310... 고정그립부
311,321... 그립몸체 312,322... 그립플레이트
313,323... 가이드부 314,324... 조절나사
315,325... 끼움부 320... 이동그립부
400... 카메라부 410... 로드셀
500... 광원부 600... 제어부
700... 유연소자 신뢰성 평가시험장치

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  12. 태양전지로 형성된 유연소자의 신뢰성을 평가시험하기 위한 유연소자의 신뢰성 평가시험장치에 있어서,
    베이스부;
    상기 베이스부의 상면에 설치되며, 상하방향 및 좌우방향으로 이동하고 축방향으로 회전 가능한 스테이지부;
    상기 베이스부와 상기 스테이지부 또는 상기 스테이지부에 설치되고, 상기 유연소자를 그립하는 그립부;
    상기 유연소자의 측면 방향에 이격되게 설치되어 평가시험 시 상기 유연소자의 이미지를 측정하는 카메라부;
    상기 유연소자의 상부에 이격되게 위치하고, 태양광을 모사하여 상기 유연소자로 상기 태양광을 조사하는 광원부; 및
    상기 스테이지부와 연결되어 상기 스테이지부의 이동을 구동제어하고, 상기 카메라부와 연결되어 상기 카메라부로부터 상기 유연소자의 변형되는 이미지정보를 수신하여 상기 유연소자의 변형 및 성능변화를 측정하는 제어부를 포함하는 유연소자의 신뢰성 평가시험장치.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 스테이지부는,
    상기 상하방향 및 좌우방향으로의 이동 및 상기 축방향으로의 회전을 반복적으로 수행하여 상기 유연소자의 반복 역학시험을 할 수 있도록 하는 압전모터를 포함하는 유연소자의 신뢰성 평가시험장치.
  14. 청구항 12에 있어서,
    상기 스테이지부는,
    상기 베이스부에 상면에 설치되며 상하방향으로 이동하는 제1스테이지와,
    상기 제1스테이지의 상부에 연결되며 좌우방향으로 이동하는 제2스테이지와,
    상기 제2스테이지의 상부에 연결되며 상기 그립부가 결합되고 축방향으로 회전하는 제3스테이지를 포함하는 유연소자의 신뢰성 평가시험장치.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 그립부는,
    상기 유연소자의 일측을 그립하고 상기 베이스부에 결합되어 위치가 고정되는 고정그립부와,
    상기 유연소자의 타측을 그립하고 상기 제3스테이지에 결합되어 상기 스테이지부의 이동 및 회전에 대응하여 이동하는 이동그립부를 포함하는 유연소자의 신뢰성 평가시험장치.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 스테이지부는,
    상기 베이스부와 상기 고정그립부 사이에 개재되어 상기 고정그립부를 다축방향으로 이동시키는 제4스테이지를 포함하는 유연소자의 신뢰성 평가시험장치.
  17. 청구항 12에 있어서,
    상기 그립부는,
    상기 베이스부와 상기 스테이지부에 대하여 착탈 가능하게 결합하는 유연소자의 신뢰성 평가시험장치.
  18. 청구항 12에 있어서,
    상기 그립부는,
    절연소재로 형성되거나, 또는 절연물질이 코팅되어 절연막이 형성되는 유연소자의 신뢰성 평가시험장치.
  19. 청구항 12에 있어서,
    상기 베이스부, 상기 스테이지부 및 상기 그립부 중 선택된 적어도 어느 하나에 설치되어 상기 스테이지부의 구동 변위를 측정 및 확인할 수 있도록 하는 변위측정기를 더 포함하는 유연소자의 신뢰성 평가시험장치.
  20. 청구항 12에 있어서,
    상기 그립부에 설치되는 로드셀을 더 포함하는 유연소자의 신뢰성 평가시험장치.
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