KR101306504B1 - 열확산 시트 및 그 제조방법 - Google Patents

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KR101306504B1 KR1020130028341A KR20130028341A KR101306504B1 KR 101306504 B1 KR101306504 B1 KR 101306504B1 KR 1020130028341 A KR1020130028341 A KR 1020130028341A KR 20130028341 A KR20130028341 A KR 20130028341A KR 101306504 B1 KR101306504 B1 KR 101306504B1
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thermal diffusion
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resin
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김덕기
유영천
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주식회사 오투쿨
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Abstract

본 발명은 열확산시트 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 종이 또는 폴리머 필름을 포함하는 이형층; 상기 이형층 상에 형성된 점착층; 상기 점착층 상에 형성된, 동박 또는 알루미늄박으로 된 열전도층; 및 상기 열전도층 상에 형성되며, 무기 페이스트 조성물을 포함하는 도료로 된 열확산층을 포함하며, 열전달 및 열확산 특성이 향상되어 전자기기의 오동작 및 손실을 방지할 수 있는 구조로 된 열확산시트 및 그 제조방법에 관한 것이다.

Description

열확산 시트 및 그 제조방법 {Thermal diffusion sheet and manufacturing method of the same}
본 발명은 디스플레이 분야에 사용되는 열확산시트 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 열확산시트는 전자제품 등의 열원으로부터 발생되는 열을 효과적으로 흡수하여 외부로 빠르게 열을 이동시키는 역할을 하는 시트를 의미한다.
전자 및 전기 부품이 점점 소형화되어 가고 있으며, 전자장치가 점점 진보함에 따라 고전력을 필요로 하는 광학장치와 빠른 처리 속도를 필요로 하는 제어회로에서 매우 높은 온도가 발생하게 된다. 이러한 내부 열에 의해 전자회로가 손상되어 부품의 수명 단축과, 기기의 오작동을 유발하였다.
이에, 종래에는 열을 효율적으로 제거하기 위한 방법으로는 열전도성이 뛰어난 구리(열전도율 390W/mk), 알루미늄(열전도율 240W/mk) 등을 사용해왔다.
그러나, 구리와 알루미늄의 시트는 등방성의 열전도성을 가짐으로 인하여 두께방향인 수직으로 열전도성은 우수 하나, 수평방향으로는 효과적인 열전도성을 얻지 못하는 문제점이 있어왔다.
한편, 최근에는 전자제품이 얇아지면서 열전도가 빠르게 이루어지도록 하기 위해서는 수평열전도가 높은 열 확산 시트가 요구되고 있다. 그에 따라 수평방향으로 열전도가 우수한 그라파이트(열전도율 400~1500W/mk) 시트가 사용되고 있다.
그러나, 이와 같은 시트를 사용할 경우 열발생에 따른 기기의 오동작 및 손실은 절감시킬 수 있으나, 일정 전압 이상의 내전압 통전성 테스트시 여전히 문제가 발생할 우려가 있다.
본 발명은 열확산 특성이 우수하고 표시소자, 디스플레이 패널과 같은 전자기기의 오동작 및 손실 방지가 가능한 구조를 가지는 열확산 시트 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.
본 발명은 또한, 상기 열확산 시트를 포함하는 표시소자를 제공하고자 한다.
본 발명은 또한, 상기 열확산 시트를 포함하는 디스플레이 패널을 제공하고자 한다.
이에 본 발명은 바람직한 제1 구현예로서, 종이 또는 폴리머 필름을 포함하는 이형층; 상기 이형층 상에 형성된 점착층; 상기 점착층 상에 형성된, 동박 또는 알루미늄박으로 된 열전도층; 및 상기 열전도층 상에 형성되며, 무기 페이스트 조성물을 포함하는 도료로 된 열확산층을 포함하는 열확산시트를 제공한다.
상기 구현예에 의한 이형층은 종이 또는 폴리머 필름; 상기 종이 또는 폴리머 필름의 적어도 일면에 코팅된 폴리에틸렌 수지층; 및 상기 폴리에틸렌 수지층 상에 코팅된 실리콘 수지층 또는 불소수지층을 포함하는 것일 수 있다.
상기 구현예에 의한 종이는 CP(COMPUTER PAPER)지 또는 그라신(GLASSINE)지인 것일 수 있다.
상기 구현예에 의한 점착층은 상기 이형층 상에 아크릴수지 및 경화제를 포함하는 점착제가 코팅되어 형성되거나; 또는 PET(polyethylene terephthalate) 필름의 양면에 아크릴수지 및 경화제를 포함하는 점착제가 코팅된 후 이형층 상에 부착되어 형성되며, 상기 점착제는 알루미나(Al2O3), 흑연 분말(graphite, graphene) 및 니켈 파우더 중 선택되는 안료를 포함하는 것일 수 있다.
상기 구현예에 의한 열전도층에서, 상기 동박 또는 알루미늄박은 그 표면이 에칭 또는 알칼리 탈지에 의해 표면처리된 것일 수 있다.
상기 구현예에 의한 열확산층에서, 상기 무기 페이스트 조성물은 안료 10~60중량%, 고분자 수지 2~48중량%, 경화제 0.1~9.6중량% 및 용제 20~50중량%을 포함하는 것일 수 있다.
상구 구현예에 의한 안료는 알루미늄나이트라이드(ALN), 보론나이트라이드(BN), 흑연 분말(graphite, graphene), 알루미나(Al2O3), 카본블랙 및 페라이트(ferrite) 분말로 구성된 군에서 선택되는 1종 이상인 것일 수 있다.
상기 구현예에 의한 고분자 수지는 폴리에스터 수지, 아크릴 수지, 에폭시 수지 및 페녹시 수지로 구성된 군에서 선택되는 1종 이상인 것일 수 있다.
상기 구현예에 의한 경화제는 블록이소시아네이트 수지, 멜라민 수지, 우레탄 수지 및 페놀수지로 구성된 군에서 선택되는 1종 이상인 것일 수 있다.
상기 구현예에 의한 용제는 메틸에틸케톤(methyl ethyl ketone. MEK), 아세테이트 부틸(acetate butyl), 아세테이트(aetate), 부틸 셀로솔브(butyl cellosolve) 및 카르브톨 아세테이트(carbitol acetate)로 구성된 군에서 선택되는 1종 이상인 것일 수 있다.
상기 구현예에 의한 무기 페이스트 조성물은 분산재 및 표면개질제로 구성된 군에서 선택되는 1종 이상의 첨가재 0.03~0.15중량%를 추가로 포함하는 것일 수 있다.
상기 구현예에 의한 열확산시트는, 상기 열확산층 상에 형성되며, 적어도 일면이 카본블랙 또는 흑연 분말을 포함하는 도료로 코팅된 PET 필름으로 된 차광성 절연층을 추가로 포함하는 것일 수 있다.
상기 구현예에 의한 차광성 절연층에서, 상기 PET 필름은 그 표면이 에칭 또는 코로나 처리에 의해 표면처리된 것일 수 있다.
본 발명은 또한 바람직한 제2 구현예로서, (S1) 종이 또는 폴리머 필름을 포함하는 이형층의 상면에 점착제를 이용하여 점착층을 형성하는 단계; (S2) 상기 점착층의 상면에, 동박 또는 알루미늄박을 부착하여 열전도층을 형성하는 단계; 및 (S3) 상기 열전도층의 상면에, 무기 페이스트 조성물을 포함하는 도료를 코팅하여 열확산층을 형성하는 단계을 포함하는 열확산시트의 제조방법을 제공한다.
상기 구현예에 의한 (S1) 단계의 점착층은 아크릴 수지 및 경화제를 포함하는 점착제를 상기 이형층 상에 코팅하여 형성되거나; 또는 아크릴 수지 및 경화제를 포함하는 점착제가 양면에 코팅된 PET 필름을 상기 이형층 상에 접착시켜 형성되는 것일 수 있다.
상기 구현예에 의한 점착제는 알루미나(Al2O3), 흑연분말(graphite, graphene) 및 니켈 파우더로 구성된 군에서 선택되는 안료를 포함하는 것일 수 있다.
상기 구현예에 의한 (S3) 단계의 코팅은 콤마나이프 코팅, 마이크로그라비아 코팅, 실크스크린 코팅 및 스프레이 코팅으로 구성된 군에서 선택되는 것일 수 있다.
상기 구현예에 의한 열확산시트의 제조방법은 (S4) 단계 이후에, (S5) 상기 열확산층의 상면에, 적어도 일면이 카본블랙 또는 흑연 분말을 포함하는 도료로 코팅된 PET 필름을 상기 열확산층 상에 부착하여, 차광성 절연층을 형성하는 단계를 추가로 포함하는 것일 수 있다.
본 발명은 또한 바람직한 제3 구현예로서, 상기 열확산시트를 포함하는 표시소자를 제공한다.
상기 구현예에 의한 표시소자는 플라즈마 디스플레이 소자 또는 전계방출 표시소자인 것일 수 있다.
본 발명은 또한 바람직한 제4 구현예로서, 상기 열확산시트를 포함하는 디스플레이 패널을 제공한다.
본 발명에 따르면, 상기 열확산 시트를 표시소자, 디스플레이 패널 등과 같은 전자기기의 국부적인 열발생 부위에 적용할 경우, 열전달 및 열확산을 지속시켜 국부적인 열발생에 따른 기기의 오동작 및 손실을 절감시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 열확산시트의 일 예로서, 이형층(10), 점착층(20), 열전도층(30) 및 열확산층(40)을 포함하는 열확산시트의 단면을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 열확산시트의 다른 일 예로서, 이형층(10), 점착층(20), 열확산층(40), 열전도층(30) 및 열확산층(40)을 포함하는 열확산시트의 단면을 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 열확산시트의 또 다른 일 예로서, 이형층(100), 점착층(200), 열전도층(300), 열확산층(400) 및 차광성 절연층(500)을 포함하는 열확산시트의 단면을 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 열확산시트의 열확산성을 실험하기 위한 장비를 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 실시예 1 및 비교예 1의 열확산시트에 대하여 열확산성을 실험한 결과로서, 거리에 따른 온도를 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 열확산시트의 통전성을 실험하기 위한 장비를 나타낸 것이다.
이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
본 발명은 적어도 일면이 종이 또는 폴리머 필름을 포함하는 이형층; 상기 이형층 상에 형성된 점착층; 상기 점착층 상에 형성된, 동박 또는 알루미늄박으로 된 열전도층; 및 상기 열전도층 상에 형성되며, 무기 페이스트 조성물을 포함하는 도료로 된 열확산층을 포함하는 열확산시트에 관한 것이다.
구체적으로, 본 발명에 따른 열확산시트는 도 1에 나타난 바와 같이, 종이 또는 폴리머 필름을 포함하는 이형층(10); 상기 이형층 상에 아크릴수지 및 경화제를 포함하는 점착제가 코팅되어 형성된 점착층(20); 상기 점착층 상에 형성된, 동박 또는 알루미늄박으로 된 열전도층(30); 및 상기 열전도층 상에 형성되며, 무기 페이스트 조성물을 포함하는 도료로 된 열확산층(40)을 포함하는 것일 수 있다.
또하, 본 발명에 따른 열확산시트는 도 2에 나타난 바와 같이, 도 1의 열확산시트에서 상기 점착층(20)과 상기 열전도층(30) 사이에 열확산층(40)이 추가로 형성된 것일 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 열확산시트는 도 3에 나타난 바와 같이, 종이 또는 폴리머 필름을 포함하는 이형층(100); PET 필름의 양면에 아크릴수지 및 경화제를 포함하는 점착제가 코팅된 후 이형층 상에 부착되어 형성된 점착층(200); 상기 점착층 상에 형성된, 동박 또는 알루미늄박으로 된 열전도층(300); 상기 열전도층 상에 형성되며, 무기 페이스트 조성물을 포함하는 도료로 된 열확산층(400); 및 상기 열확산층 상에 형성되며, 적어도 일면이 카본블랙 또는 흑연 분말을 포함하는 도료로 코팅된 PET 필름으로 된 차광성 절연층(500)을 포함하는 열확산시트.
이하, 본 발명의 열확산시트에 포함된 각 층에 대하여 보다 상세히 설명한다.
[이형층]
이형층은 열확산시트의 최하부에 위치하며, 점착층의 하면에 형성되어 점착층을 보호하는 역할을 하며, 열확산시트가 실제 사용될 때에는 이형층을 탈리시켜 사용될 수 있다.
상기 이형층은 종이 또는 폴리머 필름을 포함하며, 구체적으로, 상기 이형층은 종이 또는 폴리머 필름; 상기 종이 또는 폴리머 필름의 적어도 일면에 코팅된 폴리에틸렌 수지층; 및 상기 폴리에틸렌 수지층 상에 코팅된 실리콘 수지층 또는 불소수지층을 포함하는 것일 수 있다. 이때, 상기 종이는 CP(COMPUTER PAPER)지 또는 그라신(GLASSINE)지이고, 상기 폴리머 필름은 PET 필름인 것일 수 있다.
상기 이형층은 그 두께가 25~150㎛일 수 있으며, 이형층의 두께가 25㎛ 미만이면 점착층 보호 기능을 원하는 만큼 수행할 수 없고, 150㎛ 초과이면 제조되는 제품의 단가가 비싸지고 수급이 어려워지는 문제점이 있다.
[점착층]
점착층은 아크릴수지 및 경화제를 포함하는 점착제가 코팅되어 형성되거나; 또는 PET 필름의 양면에 아크릴수지 및 경화제를 포함하는 점착제가 코팅된 후 이형층 상에 부착되어 형성될 수 있다.
이때, 상기 점착제는 아크릴수지 100중량부에 대하여, 점착제의 적절한 경화 정도를 고려하여 경화제 0.2~2중량부를 포함할 수 있으며, 경화제는 이소시아네이트, 아질리딘 및 에폭시로 구성된 군에서 선택되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 점착제는 열전도율 향상을 위해 안료를 포함할 수 있다. 상기 안료는 아크릴수지 100중량부에 대하여 안료 0중량부 초과, 30중량부 이하의 함량으로 포함될 수 있으며, 안료의 함량이 0중량부이면 열전도율 향상 효과가 미미하고, 30중량부 초과이면 점착제가 겔화되면서 딱딱해지고 굳어져 흐름성이 저하되어 점착제를 코팅하기 어려운 문제점이 있다. 이때, 상기 안료는 알루미나(Al2O3), 흑연 분말(graphite, graphene) 및 니켈 파우더로 구성된 군에서 선택되는 것일 수 있다.
상기 점착층이 아크릴수지 및 경화제를 포함하는 점착제가 코팅되어 형성될 경우, 점착층의 두께는 5~100㎛일 수 있으며, 점착층의 두께가 5㎛ 미만이면 접착효과가 저하되는 문제점이 있고, 100㎛ 초과이면 제조되는 제품의 단가가 비싸지고 수급이 어려운 문제점이 있다.
상기 점착층이 PET 필름의 양면에 아크릴수지 및 경화제를 포함하는 점착제가 코팅된 후 이형층 상에 부착되어 형성될 경우, 점착층의 두께는 7~20㎛일 수 있으며, 점착층의 두께가 7㎛ 미만이면 점착 효과가 저하되고, 20㎛ 초과이면 제조되는 제품의 단가가 비싸지고 수급이 어려운 문제점이 있다.
[열전도층]
열전도층은 열전도 효과를 고려하여 동박 또는 알루미늄박일 수 있으며, 구체적으로 상기 동박은 전해동박(Electrolytic Copper Foil) 또는 압연동박(Rolled Copper Foil)일 수 있으며, 바람직하게는 전해동박일 수 있다. 또한, 상기 알루미늄박은 바람직하게는 알칼리 탈지(alkaline cleaning)에 의해 표면처리된 것일 수 있다.
또한, 열전도층의 상면에 형성되는 열확산층과의 부착력을 향상시키기 위하여, 상기 동박 또는 알루미늄박은 그 표면이 에칭 또는 알칼리 탈지에 의해 표면처리된 것일 수 있으며, 이와 같이 표면처리됨으로써 표면에 미세한 굴곡이 형성되며, 이에 따라 표면장력에 영향력을 받아 부착력이 향상될 수 있다.
상기 열전도층은 그 두께가 1~150㎛일 수 있으며, 열전도층의 두께가 1㎛ 미만이면 열전도 효과가 미미하고, 150㎛ 초과이면 제조되는 열확산시트의 두께가 두꺼워지는 문제점이 있다.
[열확산층]
열확산층은 전자기기에서 발생하는 열을 확산시키는 역할을 하는 것으로, 무기 페이스트 조성물을 포함하는 도료를 열전도층 상에 코팅하여 형성될 수 있다.
상기 무기페이스트 조성물은 안료 10~60중량%, 고분자 수지 2~48중량%, 경화제 0.1~9.6중량% 및 용제 20~50중량%을 포함하는 것일 수 있다.
상기 안료는 알루미늄나이트라이드(ALN), 보론나이트라이드(BN), 흑연 분말(graphite, graphene), 알루미나(Al2O3), 카본블랙 및 페라이트(ferrite) 분말로 구성된 군에서 선택되는 1종 이상인 것일 수 있다. 상기 안료는 그 함량이 10중량% 미만이면 열확산성능이 거의 전무한 문제가 있고, 60중량% 초과이면 블렌딩하는데 문제가 있어, 물성 최적화가 어려운 문제가 있다.
상기 고분자 수지는 폴리에스터 수지, 아크릴 수지, 에폭시 수지 및 페녹시 수지로 구성된 군에서 선택되는 1종 이상인 것일 수 있다. 상기 고분자 수지는 그 함량이 2중량% 미만이면 열전도층과의 부착성 저하 및 스크래성 저하의 문제가 있고, 48중량% 초과이면 플렉시블(flexible)하지 않아 클랙(crack)이 발생될 문제가 있다.
상기 경화제는 블록이소시아네이트 수지, 멜라민 수지, 우레탄 수지 및 페놀수지로 구성된 군에서 선택되는 1종 이상인 것일 수 있다. 상기 경화제는 그 함량이 0.1중량% 미만이면 내구성이 저하되는 문제가 있고, 9.6중량% 초과이면 굴곡성 저하 및 꺽임성 저하의 문제가 있다.
상기 용제는 메틸에틸케톤(methyl ethyl ketone. MEK), 아세테이트 부틸(acetate butyl), 아세테이트(aetate), 부틸 셀로솔브(butyl cellosolve) 및 카르비톨 아세테이트(carbitol acetate)로 구성된 군에서 선택되는 1종 이상인 것일 수 있다. 상기 용제는 그 함량이 20중량% 미만이거나, 50중량% 초과이면 작업성에 영향을 주는 점도가 적합하게 나오지 않는 문제가 있다.
한편, 상기 무기 페이스트 조성물은 분산재 및 표면개질제로 구성된 군에서 선택되는 1종 이상의 첨가재를 추가로 포함할 수 있으며, 여기서, 상기 분산재는 CHO를 포함하는 아크릴 공중합체일 수 있고, 상기 표면개질제는 실리콘계 레벨링제일 수 있다. 상기 첨가제의 함량은 도료 물성의 최적화를 고려하여 0.03~0.15중량%일 수 있다.
상기 열확산층은 무기페이스트 조성물에 의해 코팅 및 건조된 후 코팅도막의 두께가 3~30㎛일 수 있으며, 그 두께가 3㎛ 미만이면 열확산 효과가 저하되는 문제가 있고, 30㎛ 초과이면 제조되는 열확산시트가 두꺼워지고 크랙이 발생할 우려가 있다.
[차광성 절연층]
차광성 절연층은 적어도 일면이 카본블랙 또는 흑연 분말을 포함하는 도료로 코팅된 PET 필름일 수 있다.
한편, 상기 PET 필름은 그 표면이 에칭 또는 코로나 처리에 의해 표면처리된 후, 카본블랙 또는 흑연 분말을 포함하는 도료를 이용하여 코팅된 것일 수 있다. 이때, 코팅 방법은 그라비아롤 코팅 또는 마이크로 그라비아 코팅일 수 있다. 상기 카본블랙 또는 흑연 분말을 포함하는 도료로 코팅됨으로써, 블랙으로 코팅되는 바, 차광 효과가 향상된다.
이와 같이, 차광성 절연층은 베이스 필름으로서 PET 필름을 사용하여 절연성이 우수하고, 블랙코팅되어 차광 성능이 향상된다.
상기 PET 필름은 그 표면이 에칭 또는 코로나 처리된 후, 도료로 코팅함으로써, 피착재와의 부착력이 향상되는 효과가 있다.
상기 차광성 절연층은 열확산시트에 적합하게 적용할 수 있도록 그 두께가 5~15㎛일 수 있다.
본 발명은 또한, (S1) 종이 또는 폴리머 필름을 포함하는 이형층의 상면에 점착제를 이용하여 점착층을 형성하는 단계; (S2) 상기 점착층의 상면에, 동박 또는 알루미늄박을 부착하여 열전도층을 형성하는 단계; 및 (S3) 상기 열전도층의 상면에, 무기 페이스트 조성물을 포함하는 도료를 코팅하여 열확산층을 형성하는 단계를 포함하는 열확산시트의 제조방법에 관한 것이다.
또한, 상기 (S3) 단계 이후에, (S4) 상기 열확산층의 상면에, 적어도 일면이 카본블랙 또는 흑연 분말을 포함하는 도료로 코팅된 PET 필름을 상기 열확산층 상에 부착하여, 차광성 절연층을 형성하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
이하, 열확산시트의 제조방법에 기재된 이형층, 점착층, 열전도층, 열확산층 및 차광성 절연층 각각의 구성은 전술한 열확산시트에서 기재한 바와 같다.
[(S1) 단계]
(S1) 단계는 적어도 일면이 폴리에틸렌 수지로 코팅된 종이를 포함하는 이형층의 상면에 점착제를 이용하여 점착층을 형성하는 단계이다.
점착층은 아크릴수지 및 경화제를 포함하는 점착제가 코팅되어 형성되거나, PET 필름의 양면에 아크릴수지 및 경화제를 포함하는 점착제가 코팅된 후 이형층 상에 부착되어 형성될 수 있다.
[(S2) 단계]
(S2) 단계는 상기 점착층의 상면에, 동박 또는 알루미늄박을 부착하여 열전도층을 형성하는 단계이다.
상기 동박 또는 알루미늄박은 그 표면이 에칭 또는 알카리탈지에 의해 표면처리됨으로써 열전도층상에 형성되는 열확산층과의 부착력이 향상될 수 있다.
[(S3) 단계]
(S3) 단계는 상기 열전도층의 상면에, 무기 페이스트 조성물을 포함하는 도료를 코팅하여 열확산층을 형성하는 단계이다.
상기 코팅은 콤마나이프 코팅, 마이크로그라비아 코팅, 실크스크린 코팅 및 spray 코팅으로 구성된 군에서 선택되는 코팅 방법일 수 있다.
코팅 후 건조시켜 열확산층을 형성하되, 건조온도는 120~200도일 수 있다.
[(S4) 단계]
(S4) 단계는 상기 열확산층의 상면에, 적어도 일면이 카본블랙 또는 흑연 분말을 포함하는 도료로 코팅된 PET 필름을 상기 열확산층 상에 부착하여, 차광성 절연층을 형성하는 단계이다.
구체적으로는, 도료로 코팅된 PET 필름을 열확산층 상에 부착하여 건조시켜 차광성 절연층을 형성할 수 있으며, 건조온도는 100~150도일 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 열확산시트를 포함하는 표시소자에 관한 것으로, 상기 표시소자는 플라즈마 디스플레이 소자 또는 전계방출 표시소자일 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 열확산시트를 포함하는 디스플레이 패널에 관한 것이다.
이에 본 발명의 열확산시트는 스마트폰, 태블릿 PC, 각종 디스플레이 기기에 적용될 수 있고, 셋탑박스의 CHIP SET, 디지털TV 메인PCB(인쇄회로기판) CHIP SET, 반도체 PROBE CARD 장비 등에 적용될 수 있다.
본 발명에 따른 열확산시트를 상술한 바와 같은 기기에 적용할 경우 국부적인 열발생 부위에 부착하면 열전달 및 확산을 지속시켜 국부적인 열발생에 따른 기기의 오동작 및 손실을 절감시킬 수 있다.
특히, 차광성 절연층이 형성된 열확산시트의 경우, 빛의 투입을 원천 방지하여 눈부심 및 디스플레이의 휘도를 향상시킬 수 있고, 내전압 1KV 이상 통전성 테스트시에도 문제가 없으며, ESD(Electro Static Dischrge,정전기방지) 테스트시 문제가 없는 효과가 있다.
이하, 본 발명을 실시예를 통하여 보다 상세히 설명하나, 본 발명의 범위가 하기 실시예로 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1]
PET 필름(SKC社)의 양면에 폴리에스터 수지로 1차 코팅한 후, 실리콘 수지로 2차 코팅하여 이형층을 형성하였다.
상기 이형층상에 아크릴 수지 100중량부에 대해 이소시아네이트 2중량부를 혼합하여 제조한 점착제를 도포하여 점착층을 형성하였다.
상기 점착층의 상면에, 그 표면이 에칭된 동박(일진머티리얼즈社 ELECFOIL)을 부착하여 열전도층을 형성하였다.
상기 열전도층의 상면에, 무기 페이스트 조성물을 포함하는 도료를 콤마나이프 코팅에 의해 코팅하고, 180도의 온도로 건조하여, 열확산층을 형성하여, 두께 50㎛인 열확산시트를 제조하였다.
이때, 상기 무기 페이스트 조성물은 안료(알루미늄나이트라이드) 35중량%, 고분자 수지(폴리에스터 수지) 30중량%, 경화제(우레탄수지) 7중량% 및 용제(MEK) 28중량%를 혼합하여 제조한 것이다.
[실시예 2]
PET 필름(SKC社)의 양면에 폴리에스터 수지로 1차 코팅한 후, 실리콘 수지로 2차 코팅하여 이형층을 형성하였다.
상기 이형층상에 아크릴 수지 100중량부에 대해 이소시아네이트 2중량부를 혼합하여 제조한 점착제를 도포하여 점착층을 형성하였다.
상기 점착층의 상면에, 무기 페이스트 조성물을 포함하는 도료를 콤마나이프 코팅에 의해 코팅하고, 180도의 온도로 건조하여, 열확산층을 형성하였다.
상기 열확산층의 상면에, 그 표면이 에칭된 동박(일진머티리얼즈社 ELECFOIL)을 부착하여 열전도층을 형성하였다.
상기 열전도층의 상면에, 무기 페이스트 조성물을 포함하는 도료를 콤마나이프 코팅에 의해 코팅하고, 180도의 온도로 건조하여 열확산층을 형성함으로써,, 두께 65㎛인 열확산시트를 제조하였다.
이때, 상기 무기 페이스트 조성물은 안료(알루미늄나이트라이드) 35중량%, 고분자 수지(폴리에스터 수지) 30중량%, 경화제(우레탄수지) 7중량% 및 용제(MEK) 28중량%를 혼합하여 제조한 것이다.
[실시예 3]
PET 필름(SKC社)의 양면에 폴리에스터 수지로 1차 코팅한 후, 실리콘 수지로 2차 코팅하여 이형층을 형성하였다.
상기 이형층상에 아크릴 수지 100중량부에 대해 이소시아네이트 2중량부를 혼합하여 제조한 점착제를 도포하여 점착층을 형성하였다.
상기 점착층의 상면에, 그 표면이 에칭된 동박(일진머티리얼즈社 ELECFOIL)을 부착하여 열전도층을 형성하였다.
상기 열전도층의 상면에, 무기 페이스트 조성물을 포함하는 도료를 콤마나이프 코팅에 의해 코팅하고, 180도의 온도로 건조하여, 열확산층을 형성하였다.
상기 열확산층의 상면에, 흑연 분말을 포함하는 도료로 코팅된 PET 필름을 부착하여 두께 10㎛인 차광성 절연층을 형성하여, 두께 70㎛인 열확산시트를 제조하였다.
이때, 상기 무기 페이스트 조성물은 안료(알루미늄나이트라이드) 35중량%, 고분자 수지(폴리에스터 수지) 30중량%, 경화제(우레탄수지) 7중량% 및 용제(MEK) 28중량%를 혼합하여 제조한 것이다.
[비교예 1]
무기 페이스트 조성물 대신 카본블랙을 도료화하여 코팅 및 점착하여 제조한 열확산층을 포함하는 열확산시트(삼도ATS社)를 준비하였다.
실시예 및 비교예에서 제조된 열확산시트에 대하여, 아래와 같은 방법으로, 열확산성, 차광성 및 통전성을 측정하여, 그 결과를 표 1에 기재하였다.
(1) 열확산성
내부 온도가 21인 EMI(electro magnetic interference) chamber room 내에서, 도 4에 나타난 바와 같이, 발열할 수 있는 열원을 70도로 세팅하고, 직사각형 형태의 열확산시트의 샘플을 부착한 뒤 60분 후에 온도를 확인하였다.
열평형 상태인 것을 확인하고, 열화상 카메라(FLIR heat camera)로 관찰하여, 거리에 따른 온도(Temperature by distance)를 육안으로 관찰하였다.
이때, 비교예 1의 거리에 따른 온도를 "기준"으로 하여, 임의의 동일 지점의 온도에 비해 높으면 열확산성이 "우수", 임의의 동일 지점의 온도에 비해 낮으면 열확산성이 "불량"이라고 하였다.
(2) 차광성
자기분광광도계(SHIMADZU사 제품, Model UV-3101PC)으로 광투과율을 측정하여 차광성을 평가하였다.
광투과율이 30% 이하이면 차광성은 "양호", 광투과율이 30% 초과, 60%이하이면 차광성은 "보통", 광투과율이 60% 초과이면 차광성은 "불량"으로 평가하였다.
(3) 통전성
통전시험 장비(TOA社, SM-8210)을 이용하여, 내전압 1KV 이상 통전성 시험을 실시하였다.
통전시험 장비의 바늘이 왼쪽으로 움직이면 통전이고, 오른쪽에서 멈춰있으면 절연상태인 것이다(도 6).
열확산성 차광성 통전성
실시예1 우수 양호 절연
실시예2 우수 양호 절연
실시예3 우수 양호 절연
비교예1 기준 보통 통전
물성측정결과, 표 1에 나타난 바와 같이, 실시예 내지 실시예3의 열확산시트는 열확산성과 차광성이 우수하고, 내전압 1KV 이상 통전성 시험에서 절연특성을 나타내는 것을 알 수 있었다.
열확산성과 관련하여, 비교예 1에 비해 실시예1 내지 실시예 3의 열확산시트의 열확산성이 상대적으로 모두 우수한 것을 알 수 있었다. 이와 관련하여, 도 5는 실시예 1과 비교예 1의 열확산시트의 열확산성 측정 결과를 나타낸 것으로, 실시예 1의 열확산시트의 경우 비교예 1의 열확산시트에 비해 열원에서 거리가 멀어져도 상대적으로 높은 온도를 나타내는 것으로 확인되어 열확산성이 우수한 것을 알 수 있다.
차광성과 관련하여, 실시예 1 내지 실시예 3의 열확산시트는 모두 차광성이 양호한 것으로 나타났으나, 비교예 1의 열확산시트는 차광성이 보통인 것을 알 수 있었다.
또한, 통전성 평가결과, 실시예 1 내지 실시예 3의 확산시트는 모두 절연특성을 나타내나(도 6), 비교예 1의 확산시트는 통전특성을 나타내는 것을 확인할 수 있었다.
10: 이형층 20: 점착층 30: 열전도층 40: 열확산층
100: 이형층 200: 점착층 300: 열전도층
400: 열확산층 500: 차광성 절연층

Claims (21)

  1. 종이 또는 폴리머 필름을 포함하는 이형층;
    상기 이형층 상에 형성된 점착층;
    상기 점착층 상에 형성된, 동박 또는 알루미늄박으로 된 열전도층;
    상기 열전도층 상에 형성되며, 안료 10~60중량%, 고분자 수지 2~48중량%, 경화제 0.1~9.6중량% 및 용제 20~50중량%를 포함하는 무기 페이스트 조성물을 포함하는 도료로 된 열확산층; 및
    상기 열확산층 상에 형성되며, 적어도 일면이 카본블랙 또는 흑연 분말을 포함하는 도료로 코팅된 PET 필름으로 된 차광성 절연층을 포함하며,
    상기 PET 필름은 그 표면이 에칭 또는 코로나 처리에 의해 표면처리된 것임을 특징으로 하는 열확산시트.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 이형층은 종이 또는 폴리머 필름; 상기 종이 또는 폴리머 필름의 적어도 일면에 코팅된 폴리에틸렌 수지층; 및 상기 폴리에틸렌 수지층 상에 코팅된 실리콘 수지층 또는 불소수지층을 포함하는 것임을 특징으로 하는 열확산시트.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 종이는 CP(COMPUTER PAPER)지 또는 그라신(GLASSINE)지이고, 상기 폴리머 필름은 PET(polyethylene terephthalate) 필름인 것임을 특징으로 하는 열확산시트.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 점착층은 상기 이형층 상에 아크릴수지 및 경화제를 포함하는 점착제가 코팅되어 형성되거나; 또는 PET(polyethylene terephthalate) 필름의 양면에 아크릴수지 및 경화제를 포함하는 점착제가 코팅된 후 이형층 상에 부착되어 형성되며, 상기 점착제는 알루미나(Al2O3), 흑연 분말(graphite, graphene) 및 니켈 파우더로 구성된 군에서 선택되는 안료를 포함하는 것임을 특징으로 하는 열확산시트.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 열전도층에서,
    상기 동박 또는 알루미늄박은 그 표면이 에칭(etching) 또는 알칼리 탈지(alkaline cleaning)에 의해 표면처리된 것임을 특징으로 하는 열확산시트.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 안료는 알루미늄나이트라이드(ALN), 보론나이트라이드(BN), 흑연 분말(graphite, graphene), 알루미나(Al2O3), 카본블랙 및 페라이트(ferrite) 분말로 구성된 군에서 선택되는 1종 이상인 것임을 특징으로 하는 열확산시트.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 고분자 수지는 폴리에스터 수지, 아크릴 수지, 에폭시 수지 및 페녹시 수지로 구성된 군에서 선택되는 1종 이상인 것임을 특징으로 하는 열확산시트.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 경화제는 블록이소시아네이트 수지, 멜라민 수지, 우레탄 수지 및 페놀수지로 구성된 군에서 선택되는 1종 이상인 것임을 특징으로 하는 열확산시트.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 용제는 메틸에틸케톤(methyl ethyl ketone. MEK), 아세테이트 부틸(acetate butyl), 아세테이트(aetate), 부틸 셀로솔브(butyl cellosolve) 및 카르비톨 아세테이트(carbitol acetate)로 구성된 군에서 선택되는 1종 이상인 것임을 특징으로 하는 열확산시트.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 무기 페이스트 조성물은 분산재 및 표면개질제로 구성된 군에서 선택되는 1종 이상의 첨가재 0.03~0.15중량%를 추가로 포함하는 것임을 특징으로 하는 열확산시트.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. (S1) 종이 또는 폴리머 필름을 포함하는 이형층의 상면에 점착제를 이용하여 점착층을 형성하는 단계;
    (S2) 상기 점착층의 상면에, 동박 또는 알루미늄박을 부착하여 열전도층을 형성하는 단계;
    (S3) 상기 열전도층의 상면에, 안료 10~60중량%, 고분자 수지 2~48중량%, 경화제 0.1~9.6중량% 및 용제 20~50중량%를 포함하는 무기 페이스트 조성물을 포함하는 도료를 코팅하여 열확산층을 형성하는 단계; 및
    (S4) 상기 열확산층의 상면에, 적어도 일면이 카본블랙 또는 흑연 분말을 포함하는 도료로 코팅된 PET 필름을 상기 열확산층 상에 부착하여, 차광성 절연층을 형성하는 단계를 포함하며,
    상기 PET 필름은 그 표면이 에칭 또는 코로나 처리에 의해 표면처리된 것임을 특징으로 하는 열확산시트의 제조방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 (S1) 단계의 점착층은 아크릴 수지 및 경화제를 포함하는 점착제를 상기 이형층 상에 코팅하여 형성되거나; 또는 아크릴 수지 및 경화제를 포함하는 점착제가 양면에 코팅된 PET 필름을 상기 이형층 상에 접착시켜 형성되는 것임을 특징으로 하는 열확산시트의 제조방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 점착제는 알루미나(Al2O3), 흑연분말(graphite, graphene) 및 니켈 파우더로 구성된 군에서 선택되는 안료를 포함하는 것임을 특징으로 하는 열확산시트의 제조방법.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 (S3) 단계의 코팅은 콤마나이프 코팅, 마이크로그라비아 코팅, 실크스크린 코팅 및 스프레이 코팅으로 구성된 군에서 선택되는 것임을 특징으로 하는 열확산시트 제조방법.
  18. 삭제
  19. 제1항 내지 제5항 및 제7항 내지 제11항 중 어느 한 항의 열확산시트를 포함하는 표시소자.
  20. 제19항에 있어서, 상기 표시소자는 플라즈마 디스플레이 소자 또는 전계방출 표시소자인 것임을 특징으로 하는 표시소자.
  21. 제1항 내지 제5항 및 제7항 내지 제11항 중 어느 한 항의 열확산시트를 포함하는 디스플레이 패널.
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