JP2020502548A - フレキシブル素材の耐久性評価用フォールディング装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、フレキシブル素材の耐久性評価用フォールディング装置に関するもので、評価すべきフレキシブル素材の一部を固定する素材固定部と、素材固定部に対して一定間隔離隔し、フレキシブル素材の他の一部を固定した状態で回動運動してフレキシブル素材をフォールディングまたはアンフォールディングさせる回動プレートと、回動プレートを回動運動させるとともに、素材固定部に対して進退運動するように支持するモーションコントローラとを含むことを特徴とし、フレキシブル素材のフォールディング試験の際に、素材に引張力を含む雑力が加えられないので、テストの信頼性が高く、その分だけ正確な耐久性の評価を行うことができる。

Description

本発明は、フレキシブルなフィルム型素材の寿命を評価するためのフォールディング装置に係り、より詳細には、素材を繰り返しフォールディングさせることができる構造を有する、フレキシブル素材の耐久性評価用フォールディング装置に関する。

例えば、テレビやコンピュータ用モニター、各種携帯電子機器などのディスプレイのために用いられる従来の表示パネルは、柔軟性のないガラス基板を使用するため、平らな構造を持って単調であり、その応用には限界があった。

このような理由から、科学技術の発展に伴い、最近では、柔軟性のないガラス基板の代わりに、プラスチックなどのように柔軟性のあるフレキシブル素材を用いて、曲げることが可能な、いわゆるフレキシブルなディスプレイ装置が開発、生産されている。例えば、折り畳んだり巻物の如く巻いたりすることが可能なフレキシブルディスプレイパネルの技術も開発されている。

例えば、米国公開特許公報ＵＳ２０１４／０２４７５４４号（Ｒｏｌｌ−ｔｙｐｅ ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｄｅｖｉｃｅ ｆｏｒ ｄｉｓｐｌａｙｉｎｇ）は、回転可能なＸ字状を有する複数のロッドを連結したロッドアセンブリを用いてハウジング内のロールにフレキシブルディスプレイ部を巻く技術が開示されている。

上述した様々な形態のフレキシブルディスプレイ装置に用いられるディスプレイ素子には、ＴＦＴ ＬＣＤや有機ＥＬまたは電気泳動などがあり、これに適用される素材（以下、フレキシブル素材）の耐久性は製品の寿命に直結するので、製品の設計に先立ち、選択された素材の耐久性試験は必須的に行われる。

上述した耐久性試験には様々な種類があり、それらの中にはフォールディング試験も含まれる。フォールディング試験は、フレキシブル素材を曲げたり広げたりする動作を繰り返し行う試験であって、例えばフレキシブル素材の試験片の一部は固定板に固定させ、残りの一部は回動板に固定させた状態で回動板を機械的に回動運動させる装置が使用されたりもする。

ところが、このような方式のフォールディング装置では、正確なフォールディング試験を行うことができなかった。その理由は、回動板の回動運動の際にフレキシブル素材に引張力が作用することを遮断することができないためである。フレキシブル素材の純粋な曲げ動作のみ実現することができないというのは、試験の信頼性を大幅に低下させる原因となる。

先行技術文献には、韓国特許第１０−１３４９７８９号公報（フィルム曲げ試験装置）と韓国公開特許第１０−２０１６−００８７１４３号公報（太陽電池モジュールの折り畳み運動に対する耐久性試験装置）がある。

本発明は、上述した問題点を解消するためになされたもので、その目的は、フレキシブル素材のフォールディング試験の際に、素材に引張力を含む雑力が加えられないので、テストの信頼性が高く、その分だけ正確な耐久性の評価を行うことができる、フレキシブル素材の耐久性評価用フォールディング装置を提供することにある。

上記の目的を達成するための本発明のフレキシブル素材の耐久性評価用フォールディング装置は、評価すべきフレキシブル素材の一部を固定する素材固定部と、前記素材固定部に対して一定間隔離隔し、前記フレキシブル素材の他の一部を固定した状態で回動運動してフレキシブル素材をフォールディングまたはアンフォールディングさせる回動プレートと、前記回動プレートを回動運動させるとともに、素材固定部に対して進退運動するように支持するモーションコントローラとを含むことを特徴とする。

また、前記素材固定部は、前記フレキシブル素材に密着する密着面を備えた固定プレートを含むことを特徴とする。

また、前記モーションコントローラは、その延長線が前記固定プレートと回動プレートとの中間点を通過するように位置する回動軸と、前記回動軸に支持され、回動プレートをその内部領域に収容した状態で回動プレートと共に回動する支持ボディと、前記支持ボディと回動プレートとの間に位置し、回動プレートを進退運動するように支持するスライド手段とを含むことを特徴とする。

また、前記支持ボディまたは回動プレートには、長さ方向に延びたガイド口が設けられており、前記スライド手段は、前記回動プレートまたは支持ボディに備えられ、前記ガイド口に嵌め込まれてガイド口の長さ方向に沿って移動する連結部材を含むことを特徴とする。

また、前記支持ボディには、支持ボディの回動経路に直交する方向に延びた長孔が設けられており、前記回動プレートには、前記長孔を通過して水平に延びた従動ピンがさらに備えられ、前記支持ボディの側部には、前記従動ピンを収容し、回動プレートの回動時に従動ピンをガイドするガイド長孔を備えたサイドブラケットが設置されたことを特徴とする。

また、前記回動プレートの上面には、前記フレキシブル素材が密着固定される密着面が位置し、前記回動プレートの密着面は、回動プレートの回動前には固定プレートの密着面と同一の平面上に位置し、回動完了状態では固定プレートの密着面と平行に離隔した状態を維持し、前記回動軸の延長線は、フレキシブル素材に対して平行に離隔し、その離隔距離は、両密着面の間隔のπＲｏであることを特徴とする。

上述したような本発明のフレキシブル素材の耐久性評価用フォールディング装置は、フレキシブル素材のフォールディング試験の際に、素材に引張力を含む雑力が加えられないので、テストの信頼性が高いため、その分だけ正確な耐久性の評価を行うことができる。

フレキシブル素材のインフォールディング（Ｉｎ−Ｆｏｌｄｉｎｇ）のコンセプトを説明するための図（１）である。 フレキシブル素材のインフォールディング（Ｉｎ−Ｆｏｌｄｉｎｇ）のコンセプトを説明するための図（２）である。 フレキシブル素材のアウトフォールディング（Ｏｕｔ−Ｆｏｌｄｉｎｇ）を説明するための図（１）である。 フレキシブル素材のアウトフォールディング（Ｏｕｔ−Ｆｏｌｄｉｎｇ）を説明するための図（２）である。 本発明の一実施形態に係るフレキシブル素材の耐久性評価用フォールディング装置における回動プレートとフレキシブル素材の曲げ時の経路を示す図である。 本発明の一実施形態に係るフレキシブル素材の耐久性評価用フォールディング装置の構成および動作を説明するための斜視図である。 図４に示した支持ボディ３９に対する回動プレート１３の結合構造を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係るフレキシブル素材の耐久性評価用フォールディング装置の構成及び動作を説明するための斜視図（１）である。 本発明の一実施形態に係るフレキシブル素材の耐久性評価用フォールディング装置の構成及び動作を説明するための斜視図（２）である。 本発明の一実施形態に係るフレキシブル素材の耐久性評価用フォールディング装置の他の構成とその動作を説明するための図（１）である。 本発明の一実施形態に係るフレキシブル素材の耐久性評価用フォールディング装置の他の構成とその動作を説明するための図（２）である。 本発明の一実施形態に係るフレキシブル素材の耐久性評価用フォールディング装置の他の構成とその動作を説明するための図（３）である。

以下、本発明に係る一実施形態を、添付図面を参照してより詳細に説明する。

後述する本実施形態に係るフォールディング装置３１は、フレキシブルディスプレイを含む様々な可撓性フィルム型素材の寿命や耐久性を評価するために使用される試験装置であって、フレキシブル素材を繰り返し曲げたり広げたりする動作を繰り返し行う。

特に、このようなフォールディング及びアンフォールディング動作の際に、フレキシブル素材の曲げ部１５ａを円周とする円の中心点Ｓと、回動プレート１３の回転経路を円周とする中心点Ｚとの不一致に起因するフレキシブル素材内の引張力の影響を除去して正確な測定値を得ることができる構成を有する。

図１（ａ）及び図１（ｂ）はフレキシブル素材のインフォールディング（Ｉｎ−Ｆｏｌｄｉｎｇ）のコンセプトを説明するための図である。

図示の如く、πＲｏの間隔だけ離隔している固定プレート１１及び回動プレート１３の上面に、評価すべきフレキシブル素材１５が密着固定されている。

前記回動プレート１３は、点Ｚを回動軸として矢印Ｕ方向およびその逆方向に回動運動する。すなわち、前記回動軸Ｚを基準に、固定プレート１１の側部の同一平面上に位置するアンフォールディング位置と、矢印Ｕ方向に上方回動して固定プレート１１の上部に平行に位置する完全フォールディング位置との間を往復するのである。

当然に、回動プレートが描く回動経路１７は、点Ｚを中心とする一定の半径を有する円を描き、前記点Ｚはフレキシブル素材１５から垂直にＲｏだけの高さに位置する。

また、アンフォールディング位置での固定プレート１１の先端部Ａと回動プレート１３の先端部Ｂ１との間隔であるπＲｏは、フォールディング位置での曲げ部１５ａの円周長さ、すなわち、点Ｓを中心とする円における半円の円周長さと同じである。

ところが、前記フレキシブル素材１５は、前記固定プレート１１の先端部Ａを中心として上方に上がって曲がる動作を行うが、回動プレート１３がないという仮定をするとき、点Ｂ１の位置を追跡すると、点Ｂ１は素材経路１９に従う。

図１（ｂ）に示すように、回動プレート１３の経路１７とＢ１点の経路１９との間に差がある。ところが、前記固定プレート１１に対する回動プレート１３の間隔は固定されており、かつ、回動プレート１３にフレキシブル素材１５が固定されているので、回動プレート１３の回動時にフレキシブル素材１５に引張力が加えられる。

このような引張力は、フレキシブル素材１５の耐久性評価に影響を与えて正確な検査結果を得るのに妨害要素として作用する。

図２（ａ）及び図２（ｂ）はフレキシブル素材のアウトフォールディング（Ｏｕｔ−Ｆｏｌｄｉｎｇ）を説明するための図である。

図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、フレキシブル素材１５が固定されている回動プレート１３を矢印ｄ方向に回動させてアウトフォールディング試験を行うこともできる。アウトフォールディングとは、フレキシブル素材１５を外側に折り畳み、フォールディング完了時にフレキシブル素材１５が固定プレート１１及び回動プレート１３の外側に位置した状態を意味する。

このようなアウトフォールディングは、インフォールディングの場合と同様に、試験中にフレキシブル素材１５に引張力が発生する現象を防ぐことができない。アウトフォールディング試験の際に引張力が発生する原因は、インフォールディングと同様なので、その説明は省略する。

図３は、本発明の一実施形態に係るフレキシブル素材の耐久性評価用フォールディング装置における回動プレート１３とフレキシブル素材１５の曲げ時の経路を示す図であり、特に、回動プレート１３に固定されているフレキシブル素材１５が、回動プレート１３に対して密着した状態でスライド運動することができるという仮定下でのフレキシブル素材１５の動きを示す。スライド運動することができるという意味は、フレキシブル素材１５に引張力が及ばないという意味である。

図示の如く、矢印Ｕ方向に回動する回動プレート１３における任意の点Ｋ２は、回動経路１７に沿って動く。これに比べて、フレキシブル素材１５の任意の点Ｋ１は、出発時にはＫ２と重なっているが、回動過程中に回動経路１７から外れて素材経路１９に沿って移動する。このように回動プレート１３の経路とフレキシブル素材１５の経路とが異なる理由は、回動軸の位置が異なるためである。

ところが、現実は、フレキシブル素材１５が回動プレート１３に固定されているので、回動プレート１３が回動経路１７に追従するしかない。フレキシブル素材１５に引張力が作用するしかない。

このような引張力の問題は、フレキシブル素材１５が回動プレート１３上でスライド運動することができるようにすれば解決される。

図４は本発明の一実施形態に係るフレキシブル素材の耐久性評価用フォールディング装置３１の構成を説明するための斜視図である。また、図５は図４に示した支持ボディ３９に対する回動プレート１３の結合構造を示す断面図である。

図示の如く、本実施形態に係る耐久性評価用フォールディング装置３１は、水平の支持板３３と、前記支持板３３上に固定設置される固定プレート１１と、前記固定プレート１１に対応配置される回動プレート１３と、前記回動プレート１３をその内部領域に収容し、回動プレート１３を支持した状態で回動運動する支持ボディ３９と、前記支持ボディ３９を支持する回動軸３７と、前記支持ボディ３９の両側に固定されるサイドブラケット４３とを含む。

まず、前記回動軸３７は、ヒンジ部３５に支持された状態で支持板３３の上面から水平に離隔している。前記回動軸３７の中心軸線は図１のＺ点を通過する。すなわち、πＲｏだけ離隔している固定プレート１１と移動プレート１３との中間点で、フレキシブル素材１５から垂直にＲｏだけ離隔している点を水平に通過するのである。

回動軸３７が上記の点に位置するようにヒンジ部３５が適用されたのである。前記ヒンジ部３５は、支持板３３に固定された状態で回動軸３７を支持して、支持ボディ３９と回動プレート１３が正確な回動運動を行うようにする。

前記回動軸３７は、外部から伝達された回転力を受けて時計回り及びその逆方向に軸回転する。このような回動軸３７の作動によって支持ボディ３９の回動運動が行われるのは言うまでもない。

前記固定プレート１１は水平の密着面１１ａを提供する。前記密着面１１ａは、フレキシブル素材１５の一部が密着固定される部分である。前記密着面１１ａに対するフレキシブル素材１５の固定方式は多様に実現できる。

前記回動プレート１３は、前記固定プレート１１と対応する四角板であって、フレキシブル素材１５の他の一部が密着固定される密着面１３ｂを有する。前記密着面１３ｂは、回動プレート１３のアンフォールディング状態で固定プレート１１の密着面１１ａと同じ平面に含まれる。

また、前記回動プレート１３の両側部には壁部１３ａが備えられ、各壁部１３ａには多数の連結部材４１が固定されている。前記連結部材４１は、回動プレート１３の外側方向に延びたピン状の部材であって、支持ボディ３９に設けられているガイド口３９ａに挿入される。

また、前記支持ボディ３９は、略コ字状を取るフレーム型部材であって、前記回動プレート１３をその内部領域に収容した状態で、下端部が回動軸３７を介してヒンジ部３５に支持されている。前記回動軸３７を軸回転させるにつれて支持ボディ３９が回動運動することは、上記と同様である。特に、前記支持ボディ３９が回動するときに支持ボディ３９内の回動プレート１３も同時に回動運動する。

図５に示すように、前記壁部１３ａに固定されている多数の連結部材４１が支持ボディ３９のガイド口３９ａに挿入されている。前記連結部材４１は、支持ボディ３９の回動運動に応じてガイド口３９ａの内部で位置移動することができる。

また、前記壁部１３ａには従動ピン４５も備えられている。前記従動ピン４５は、長孔３９ｂを介して支持ボディ３９を通過した後、サイドブラケット４３のガイド長孔４３ａに挿入される。

前記サイドブラケット４３は、各ヒンジ部３５の上部に垂直に固定された板状部材であって、ガイド長孔４３ａを有する。前記ガイド長孔４３ａは、一定の幅を持つ略部分円弧状の貫通孔である。

特に、前記ガイド長孔４３ａは、図３に示した素材経路１９と同様の曲線パターンを持つ。結局、前記ガイド長孔４３ａに沿って移動する従動ピン４５は、前記素材経路１９に追従するのである。

このように、回動プレート１３を支持ボディ３９内で位置移動することができるように構成することにより、前記支持ボディ３９は、前記回動経路１７に従う旋回運動を行い、回動プレート１３は、素材経路１９に従う回動運動を行う。

図６及び図７は本発明の一実施形態に係るフレキシブル素材の耐久性評価用フォールディング装置の構成および動作を説明するための斜視図である。

図６及び図７を参照すると、前記固定プレート１１と回動プレート１３の密着面１１ａ、１３ｂに固定されているフレキシブル素材１５の中央部が曲げられていることが分かる。

特に図６に示すように、支持ボディ３９が上方回動して起こされることにより、回動プレート１３が矢印ｄ方向に移動する。このような移動は、回動プレート１３の自重に起因することであってもよく、従動ピン４５がガイド長孔４３ａによってガイドされるためであってもよい。

いずれにせよ、回動プレート１３が矢印ｄ方向に下降することにより、回動によるフレキシブル素材１５内の引張力が発生しなくなる。

前記支持ボディ３９の回動をさらに進め、回動プレート１３が固定プレート１１の垂直上部箇所に到達した後、支持ボディ３９を逆方向に回動させる動作を繰り返し行うことにより、耐久性試験を行う。

図８乃至図１０は本発明の一実施形態に係るフレキシブル素材の耐久性評価用フォールディング装置３１の他の構成とその動作を説明するための図である。

前述した図面符号と同一の図面符号は、同一機能の同じ部材を示す。

図８乃至図１０に示したフォールディング装置３１は、図４を通じて説明したフォールディング装置と同様であり、但し、回動プレート１３が下方に回動するということが異なる。すなわち、フレキシブル素材１５のアウトフォールディング（Ｏｕｔ−Ｆｏｌｄｉｎｇ）試験装置である。

図８における回動軸３７の延長線は、図２を通じて説明した点Ｚを、水平に通過する。また、支持ボディ３９が下方に回動する間、回動プレート１３が矢印ｅ方向に移動してフレキシブル素材１５に引張力が作用しないようにする。

図８乃至図１０を参照すると、前記支持板３３の下部に固定プレート１１とヒンジ部３５が固定されており、前記ヒンジ部３５には回動軸３７が設置されていることが分かる。前記回動軸３７は、外部から伝達された回転力を受けて両方向に軸回転する。

また、前記回動軸３７には前述した支持ボディ３９が連結されており、前記支持ボディ３９の内側領域には回動プレート１３が設置されている。前記回動プレート１３は、フレキシブル素材１５の一部を固定した状態で繰り返し回動してフレキシブル素材１５を曲げることにより、フレキシブル素材１５の耐久性や寿命を評価するようにする。

以上、本発明を具ボディ的な実施形態によって詳細に説明したが、本発明は、前記実施形態に限定されず、本発明の技術的思想の範囲内における通常の知識を有する者によって様々な変形が可能である。

本発明に係るフレキシブル素材の耐久性評価用フォールディング装置は、フレキシブル素材のフォールディング試験に適用することにより、フレキシブル素材に引張力を含む雑力が加えられないようにし、テストの信頼性を高め、正確な耐久性の評価を行うことができる。

Claims (5)

1. 評価すべきフレキシブル素材の一部を固定する素材固定部と、
   前記素材固定部に対して一定間隔離隔し、前記フレキシブル素材の他の一部を固定した状態で回動運動してフレキシブル素材をフォールディングまたはアンフォールディングさせる回動プレートと、
   前記回動プレートを回動運動させるとともに、前記素材固定部に対して進退運動するように支持するモーションコントローラとを含むことを特徴とする、フレキシブル素材の耐久性評価用フォールディング装置。
2. 前記素材固定部は、前記フレキシブル素材と密着する密着面を備えた固定プレートを含むことを特徴とする、請求項１に記載のフレキシブル素材の耐久性評価用フォールディング装置。
3. 前記モーションコントローラは、
   その延長線が前記固定プレートと前記回動プレートとの中間点を通過するように位置する回動軸と、
   前記回動軸に支持され、前記回動プレートをその内部領域に収容した状態で前記回動プレートと共に回動する支持ボディと、
   前記支持ボディと前記回動プレートとの間に位置し、前記回動プレートを進退運動するように支持するスライド手段とを含むことを特徴とする、請求項２に記載のフレキシブル素材の耐久性評価用フォールディング装置。
4. 前記支持ボディまたは前記回動プレートには、長さ方向に延びたガイド口が設けられており、
   前記スライド手段は、
   前記回動プレートまたは前記支持ボディに備えられ、前記ガイド口に嵌め込まれて前記ガイド口の長さ方向に沿って移動する連結部材を含むことを特徴とする、請求項３に記載のフレキシブル素材の耐久性評価用フォールディング装置。
5. 前記支持ボディには、該支持ボディの回動経路に直交する方向に延びた長孔が設けられており、
   前記回動プレートには、前記長孔を通過して水平に延びた従動ピンがさらに備えられ、
   前記支持ボディの側部には、前記従動ピンを収容し、前記回動プレートの回動時に前記従動ピンをガイドするガイド長孔を備えたサイドブラケットが設置されたことを特徴とする、請求項３に記載のフレキシブル素材の耐久性評価用フォールディング装置。

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