KR102203780B1 - 방열 성능 및 충격 흡수 성능이 개선된 방열 복합 시트, 이를 포함하는 표시 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

개시된 방열 복합 시트는, 발포 입자 및 상기 발포 입자를 둘러싸는 가교 바인더 수지를 포함하는 내충격 발포층, 상기 발포층의 일면에 직접 결합된 고분자 필름 및 상기 발포층의 타면에 직접 결합된 금속 포일을 포함한다. 상기 가교 바인더 수지는, 아크릴계 바인더 수지의 가교에 의해 형성되며, 상기 아크릴계 바인더 수지는, 에틸 아크릴레이트(ethyl acrylate, EA) 15 중량% 내지 35 중량%, 메틸 메타크릴레이트(methyl methacrylate, MMA) 15 중량% 내지 35 중량%, n-부틸 아크릴레이트(n-butyl acrylate, n-BA) 15 중량% 내지 30 중량%, 메톡시폴리에틸렌글리콜 메타크릴레이트(methoxy polyethylene glycol methacrylate, MPEGMA) 10 중량% 내지 20 중량% 및 아크릴아미드(acrylamide) 1 중량% 내지 5 중량%를 포함하는 모노머 혼합물의 부가 반응에 의해 형성되며, -50℃ 내지 30℃의 유리전이온도를 갖는다.

Description

방열 성능 및 충격 흡수 성능이 개선된 방열 복합 시트, 이를 포함하는 표시 장치 및 그 제조 방법{HEAT-RADIATION COMPLEX SHEET HAVING IMPROVED HEAT-RADIATION ABILITY, DISPLAY DEVICE INCLUDING THE SAME AND IMPACT-ABSORBING ABILITY AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 방열 복합 시트에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 방열 성능 및 충격 흡수 성능이 개선된 방열 복합 시트, 이를 포함하는 표시 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
최근 모바일 폰, 태블릿 PC, 노트북 컴퓨터 등과 같이, 전자 장치의 고성능화, 다기능화 및 소형화가 진행됨에 따라, 전자 장치의 방열 기능 개선의 중요성이 높아지고 있다.
이러한 전자 장치의 방열 기능 개선을 위하여, 구리 등과 같은 열전도성이 높은 물질을 포함하는 방열 부재가 사용되고 있으며, 또한, 휴대용 전자 장치의 내충격성 등을 개선하기 위하여, 충격 흡수 폼 등과 결합된 복합 시트 형태의 방열 부재가 개발되고 있다.
상기와 같은 복합 방열 시트의 경우, 다양한 기능성을 부여하기 위하여 여러 기능층들로 구성되는데, 이러한 복합화에 따라 방열 성능이 저하되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 방열 성능 및 충격 흡수 성능이 개선된 방열 복합 시트를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 과제는, 상기 방열 복합 시트를 포함하는 표시 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 과제는, 상기 방열 복합 시트의 제조 방법을 제공하는 것이다.
다만, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상기 언급된 과제에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.
상술한 본 발명의 일 과제를 달성하기 위한 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 방열 복합 시트는, 발포 입자 및 상기 발포 입자와 결합된 가교 바인더 수지를 포함하는 내충격 발포층, 상기 발포층의 일면에 직접 결합된 고분자 필름 및 상기 발포층의 타면에 직접 결합된 금속 포일을 포함한다. 상기 가교 바인더 수지는, 아크릴계 바인더 수지의 가교에 의해 형성되며, 상기 아크릴계 바인더 수지는, 에틸 아크릴레이트(ethyl acrylate, EA) 15 중량% 내지 35 중량%, 메틸 메타크릴레이트(methyl methacrylate, MMA) 15 중량% 내지 35 중량%, n-부틸 아크릴레이트(n-butyl acrylate, n-BA) 15 중량% 내지 30 중량%, 메톡시폴리에틸렌글리콜 메타크릴레이트(methoxy polyethylene glycol methacrylate, MPEGMA) 10 중량% 내지 20 중량% 및 아크릴아미드(acrylamide) 1 중량% 내지 5 중량%를 포함하는 모노머 혼합물의 부가 반응에 의해 형성되며, -50℃ 내지 30℃의 유리전이온도를 갖는다.
일 실시예에 따르면, 상기 모노머 혼합물은, 에틸 아크릴레이트 20 중량% 내지 30 중량%, 메틸 메타크릴레이트 25 중량% 내지 30 중량%, n-부틸 아크릴레이트 15 중량% 내지 25 중량%, 메톡시폴리에틸렌글리콜 메타크릴레이트 10 중량% 내지 20 중량%, 아크릴아미드 1 중량% 내지 5 중량% 및 스티렌 1 중량% 내지 3 중량%를 포함하고, 상기 아크릴계 바인더 수지의 유리전이온도는 -20℃ 내지 0℃이다.
일 실시예에 따르면, 상기 방열 복합 시트는, 상기 고분자 필름의 일면에 결합되며, 엠보 패턴을 갖는 엠보 점착층을 더 포함한다.
일 실시예에 따르면, 상기 고분자 필름은, 광차단 물질을 포함하거나, 흑색 착색층을 포함한다.
일 실시예에 따르면, 상기 금속 포일은 구리, 알루미늄, 은 및 니켈로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함한다.
일 실시예에 따르면, 상기 금속 포일은, 금속층 및 탄소계 방열층을 포함하고, 상기 탄소계 방열층은 상기 금속층 및 상기 발포층 사이에 배치되고, 그래핀 또는 그래파이트를 포함한다.
본 발명의 예시적 실시예들에 따른 표시 장치는, 상기 방열 복합 시트 및 상기 방열 복합 시트와 결합된 표시 패널을 포함한다.
본 발명의 예시적 실시예들에 따른 방열 복합 시트의 제조 방법은, 아크릴계 바인더 수지, 발포제, 경화제 및 용매를 포함하는 발포 조성물을 고분자 필름 상에 도포하여 코팅층을 형성하는 단계, 상기 코팅층을 40℃ 내지 115℃에서 가열하여 상기 용매를 제거함으로써 예비 발포층을 형성하는 단계, 상기 예비 발포층에 금속 포일을 라미네이트하는 단계 및 상기 예비 발포층을 120℃ 내지 160℃에서 가열하여 발포 입자 및 상기 발포 입자와 결합된 가교 바인더 수지를 포함하는 내충격 발포층을 형성하는 단계를 포함한다.
상술한 바와 같이 본 발명의 예시적인 실시예들에 따르면, 고분자 필름, 내충격 발포층 및 금속 포일을 점착제를 이용하여 결합하지 않고, 고분자 필름 위에 내충격 발포 조성물을 제공하고, 용매가 제거된 예비 발포층과 금속 포일을 라미네이트한 후에 발포 단계를 수행하여 내충격 발포층을 형성한다. 따라서, 내충격 발포층과 고분자 필름, 그리고 내충격 발포층과 금속 포일의 접착력을 증가시킴으로써, 감압 점착제 등을 이용한 점착층 없이 내충격 발포층과 고분자 필름, 그리고 내충격 발포층과 금속 포일이 직접 결합될 수 있다. 따라서, 점착층 및 이를 이용한 라미네이트 공정 없이 일체로 형성된 방열 복합 시트를 제공할 수 있다.
따라서, 점착층 및 이의 계면에서 발생하는 방열 성능 저하를 방지할 수 있으며, 방열 복합 시트 제조 공정의 효율성을 크게 개선할 수 있다.
또한, 상기 발포 조성물의 아크릴 바인더 수지를 구성하는 모노머의 조합을 통하여, 충격 흡수 성능을 개선할 수 있을 뿐만 아니라, 고온/고습 환경에서 점착층과의 결합력을 증가시킴으로써, 점착 테이프의 신뢰성을 개선할 수 있다.
도 1 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 방열 복합 시트의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 방열 복합 시트의 단면도이다.
도 6은 도 5의 방열 복합 시트의 점착층과 이형층을 확대 도시한 단면도이다.
도 7은 도 5의 방열 복합 시트의 점착층을 확대 도시한 평면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 도시한 단면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 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. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 방열 복합 시트의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 1을 참조하면, 기재(10) 위에 발포 조성물을 제공하여 코팅층(20)을 형성한다.
일 실시예에 따르면, 상기 기재(10)는 고분자 필름일 수 있다. 예를 들어, 상기 기재(10)는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트, 폴리이미드, 폴리아미드 등과 같은 고분자를 포함할 수 있다.
상기 기재(10)는, 방열 복합 시트에서, 외부 충격을 분산하여 내충격 발포층에 충격을 고르게 전달하는 역할을 할 수 있다. 또한, 일 실시예에 따르면, 상기 고분자 필름(10)은 흑색 안료, 흑색 염료 등과 같은 광차단 물질을 포함하거나, 인쇄 등의 방법으로 결합된 흑색 차단층을 포함할 수 있다. 상기와 같이 착색된 고분자 필름을 포함하는 방열 복합 시트가 표시 장치에 적용될 경우, 광 누설을 차단하는 역할을 할 수 있다.
상기 발포 조성물은, 발포제, 아크릴(acryl)계 바인더 수지, 경화제 및 용매를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 발포제는 예비 팽창 입자를 포함할 수 있다. 상기 예비 팽창 입자는 미소구(microsphere) 형태를 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 예비 팽창 입자는 약 5 마이크로미터(㎛) 내지 약 15 ㎛ 범위의 직경의 미소구 형태를 가질 수 있다.
예를 들어, 상기 예비 팽창 입자는, 발포 씨드(seed) 및 발포 씨드 표면을 코팅하는 탄성 쉘(shell)을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 발포 씨드는 부탄 또는 펜탄 등과 같은 탄화수소 계열 물질을 포함할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 발포 씨드는 액상의 상기 탄화 수소 계열 물질을 포함할 수 있다. 탄성 쉘은 예를 들면 아크릴로니트릴(acrilonitrile) 공중합체와 같은 고분자 물질을 포함할 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 상기 발포제는 화학적 발포제를 포함할 수 있다. 상기 화학적 발포제는 가열에 의해 또는 다른 성분과의 반응에 의해 가스를 생성함으로써, 중공으로 이루어진 팽창 입자를 형성할 수 있다.
예를 들어, 상기 화학적 발포제는, 탄산암모늄, 탄산나트륨, 중탄산나트륨, 수산화칼륨, 수산화나트륨 등과 같은 무기계 발포제, 아조화합물, 니트로화합물, 설포닐화합물 등과 같은 유기계 발포제, 물 등을 포함할 수 있다. 상기 화학적 발포제는 탄산 가스, 암모니아 가스, 질소 가스 등과 같은 가스를 발생시킬 수 있다.
상기 아크릴계 바인더 수지는 모노머들의 부가 중합에 의해 얻어진다. 상기 아크릴계 수지를 형성하는 모노머 혼합물은, 에틸 아크릴레이트(ethyl acrylate, EA), 메틸 메타크릴레이트(methyl methacrylate, MMA), n-부틸 아크릴레이트(n-butyl acrylate, n-BA), 메톡시폴리에틸렌글리콜 메타크릴레이트(methoxy polyethylene glycol methacrylate, MPEGMA) 및 아크릴아미드(acrylamide)를 포함한다.
상기 에틸 아크릴레이트는 상기 발포 조성물로부터 형성된 발포 구조물의 소프트니스(softness)를 증가시켜, 상온에서의 충격 흡수 성능을 증가시킨다. 그러나, 상기 에틸 아크릴레이트의 함량이 과다할 경우, 고온에서의 발포 구조물 신뢰성이 저하될 수 있다. 예를 들어, 상기 에틸 아크릴레이트의 함량은, 상기 모노머 혼합물 전체 중량의 15 중량% 내지 35 중량%인 것이 바람직하다.
상기 메틸 메타크릴레이트는, 상기 발포 구조물의 경도를 증가시켜, 고온에서의 발포 구조물 신뢰성을 증가시킬 수 있다. 그러나, 상기 메틸 메타크릴레이트의 함량이 과다할 경우, 상기 발포 구조물의 충격 흡수 성능이 저하될 수 있다. 예를 들어, 상기 메틸 메타크릴레이트의 함량은, 상기 모노머 혼합물 전체 중량의 15 중량% 내지 35 중량%인 것이 바람직하다.
상기 n-부틸 아크릴레이트는, 상기 발포 구조물의 유연성을 증가시키고, 상기 바인더와 발포체와의 결합력을 증가시킬 수 있다. 그러나, 상기 n-부틸 아크릴레이트의 함량이 과다할 경우, 상기 발포 구조물과 점착층의 고온 부착력이 저하될 수 있다. 예를 들어, 상기 n-부틸 아크릴레이트의 함량은, 상기 모노머 혼합물 전체 중량의 15 중량% 내지 30 중량%인 것이 바람직하다.
상기 메톡시폴리에틸렌글리콜 메타크릴레이트는, 상기 발포 구조물의 충격에 대한 반발력 및 복원력을 증가시킬 수 있다. 그러나, 상기 메톡시폴리에틸렌글리콜 메타크릴레이트의 함량이 과다할 경우, 상기 발포 구조물의 충격 흡수 성능 및 상온에서의 점착층과의 결합력이 저하될 수 있다. 예를 들어, 상기 메톡시폴리에틸렌글리콜 메타크릴레이트의 함량은 상기 모노머 혼합물 전체 중량의 10 중량% 내지 20 중량%인 것이 바람직하다. 상기 메톡시폴리에틸렌글리콜 메타크릴레이트는 고분자 모노머로서, 분자량이 과도하게 클 경우, 상기 발포 구조물과 점착층의 고온 부착력이 저하될 수 있으며, 과소할 경우, 상기 발포 구조물의 충격 흡수 성능 및 상온에서의 점착층과의 결합력이 저하될 수 있다. 바람직하게, 상기 메톡시폴리에틸렌글리콜 메타크릴레이트의 중량평균분자량은 약 30,000 내지 50,000일 수 있다.
상기 아크릴아미드는 상기 발포 구조물의 탄성을 증가시킬 수 있으나, 함량이 과다할 경우, 상기 발포 구조물의 충격 흡수 성능 및 상온에서의 부착력이 저하될 수 있다. 예를 들어, 상기 아크릴아미드의 함량은 상기 모노머 혼합물 전체 중량의 1 중량% 내지 5 중량%인 것이 바람직하다.
일 실시예에 따르면, 상기 모노머 혼합물은 스티렌(styrene)을 더 포함할 수 있다. 상기 스티렌은 상기 발포 구조물의 고온/고습 신뢰성을 증가시킬 수 있으나, 함량이 과다할 경우, 상기 발포 구조물의 충격 흡수 성능 및 상온에서의 점착층과의 결합력이 저하될 수 있다. 예를 들어, 상기 스티렌의 함량은 상기 모노머 혼합물 전체 중량의 1 중량% 내지 3 중량%인 것이 바람직하다.
따라서, 일 실시예에 따르면, 상기 모노머 혼합물은, 에틸 아크릴레이트 15 중량% 내지 35 중량%, 메틸 메타크릴레이트 15 중량% 내지 35 중량%, n-부틸 아크릴레이트 15 중량% 내지 30 중량%, 메톡시폴리에틸렌글리콜 메타크릴레이트 10 중량% 내지 20 중량%, 아크릴아미드 1 중량% 내지 5 중량% 및 스티렌 1 중량% 내지 3 중량%를 포함할 수 있다.
상기 아크릴계 바인더 수지의 분자량은, 중합 온도 및 반응 시간 등에 의해 조절될 수 있다. 예를 들어, 상기 아크릴계 바인더 수지의 중량평균분자량은 200,000 내지 300,000인 것이 바람직하다. 상기 아크릴계 바인더 수지의 중량평균분자량이 200,000을 초과할 경우, 점도가 과도하게 증가하여, 공정성이 저하되며, 300,000 미만인 경우, 기계적 물성이 저하될 수 있다.
예를 들어, 상기 아크릴계 바인더 수지는, 조성에 따라 약 -50℃ 내지 30℃의 유리전이온도를 가질 수 있다. 상기 아크릴계 바인더 수지의 유리전이온도가 과도하게 낮을 경우, 압축 하중이 감소하여 복원력이 저하되고, 점착층과의 고온 부착력이 저하될 수 있으며, 과도하게 높을 경우, 충격 흡수 성능이 저하되고, 점착층과의 상온 부착력이 저하될 수 있다. 바람직하게, 상기 아크릴계 바인더 수지의 유리전이온도는 -30℃ 내지 0℃일 수 있으며, 보다 바람직하게는, -20℃ 내지 0℃일 수 있다. 예를 들어, 상기 -20℃ 내지 0℃의 유리전이온도를 얻기 위한 상기 모노머 혼합물은, 에틸 아크릴레이트 20 중량% 내지 30 중량%, 메틸 메타크릴레이트 25 중량% 내지 30 중량%, n-부틸 아크릴레이트 15 중량% 내지 25 중량%, 메톡시폴리에틸렌글리콜 메타크릴레이트 10 중량% 내지 20 중량%, 아크릴아미드 1 중량% 내지 5 중량% 및 스티렌 1 중량% 내지 3 중량%를 포함할 수 있다.
상기 경화제로서 에폭시(epoxy) 계열 화합물, 멜라민(melamine) 계열 화합물, 이소시아네이트(isocyanate) 화합물, 금속염, 또는 아민 계열 화합물 등을 사용할 수 있다. 이들은 단독으로 혹은 2 이상이 조합되어 사용될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 경화제로서 이소시아네이트 화합물이 사용될 수 있다.
상기 용매는 톨루엔, 메틸에틸케톤(MEK), 에틸 아크릴레이트(EA) 등과 같은 유기 용제가 사용될 수 있다. 상기 용매에 의해 상기 발포 조성물이 적정 점도를 갖도록 조정될 수 있으며, 예를 들어, 상기 발포 조성물은 약 1,600 cps 내지 약 2,400 cps의 점도를 가질 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 발포 조성물은 상기 아크릴 바인더 수지 100 중량부 기준으로, 상기 발포제 1 중량부 내지 10 중량부, 상기 경화제 0.5 중량부 내지 5 중량부 및 상기 용매 20 중량부 내지 30 중량부를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 발포 조성물은 카본 블랙, 흑연 분말과 같은 안료 물질을 더 포함할 수도 있다. 예를 들어, 상기 안료는 상기 아크릴 바인더 수지 100 중량부에 대하여 1 중량부 내지 5 중량부의 함량으로 혼합될 수 있다.
또한, 상기 발포 조성물은 실란 커플링제, 소포제 등과 같이 발포 구조물 기계적, 물리적 신뢰성을 향상시키기 위한 부가 성분들을 더 포함할 수도 있다.
예를 들어, 상기 발포 조성물은, 상기 발포제 및 상기 바인더 등을 혼합하여 얻어질 수 있다. 예를 들어, 상기 바인더, 상기 경화제, 상기 용매 등을 포함하는 바인더 조성물을 준비하고, 상기 발포제를 상기 바인더 조성물에 투입하여 서서히 교반함으로써, 상기 발포 조성물이 얻어질 수 있다.
도 2를 참조하면, 상기 코팅층(20)을 가열하여 예비 발포층(22)을 형성한다. 상기 가열은, 상기 코팅층(20)의 용매를 건조하기 위한 것으로서, 발포제의 발포 개시 온도보다 낮은 온도에서 이루어질 수 있다.
예를 들어, 상기 가열 온도는 30℃ 내지 120℃일 수 있으며, 바람직하게는 40℃ 내지 115℃일 수 있다. 보다 바람직하게, 상기 가열 온도는 45℃ 내지 110℃일 수 있다.
도 3을 참조하면, 상기 예비 발포층(22) 위에 금속 포일(30)을 라미네이트한다. 상기 금속 포일(30)은, 열전도성이 높은 금속, 예를 들어, 구리, 알루미늄, 은, 니켈 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 금속 포일(30)의 두께는 20㎛ 내지 200㎛일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 금속 포일(30)은, 금속층 및 탄소계 방열층을 포함할 수 있다. 상기 탄소계 방열층은, 부착력 및 계면에서의 열전달 능력을 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 탄소계 방열층은, 그래핀, 그래파이트 등과 같은 2차원 탄소계 구조물을 포함할 수 있다. 상기 탄소계 방열층은, 상기 금속 포일(30)의 부착면에 배치될 수 있다. 따라서, 상기 탄소계 방열층은 상기 예비 발포층(22)과 상기 금속층 사이에 배치될 수 있다.
도 4를 참조하면, 상기 예비 발포층(22)을 가열하여, 내충격 발포층(24)을 형성한다.
예를 들어, 상기 가열을 통해, 상기 예비 발포층(22) 내의 화학적 발포제가 가스를 생성하거나, 예비 팽창 입자가 팽창됨으로써, 중공을 갖는 발포 입자(25)가 형성될 수 있다. 또한, 상기 예비 발포층(22) 내의 아크릴계 바인더 수지가 경화됨으로써, 상기 발포 입자(25)를 둘러싼 가교 구조가 형성될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 예비 발포층(22)의 가열은, 예비 팽창 입자의 팽창 개시 온도 이상의 온도, 예를 들어, 120℃ 내지 160℃의 범위에서 이루어질 수 있으며, 바람직하게, 120℃ 내지 150℃ 범위의 온도에서 수행될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 열처리는 복수의 온도 구간들로 분할되어 수행될 수 있다. 예를 들어, 상기 예비 발포층(22)이 형성된 기재(10)는 복수의 챔버들을 순차적으로 통과하며 발포 공정이 수행될 수 있으며, 각 챔버들은 컨베이어의 이동 방향을 따라 순차적으로 내부 온도가 증가되도록 설정될 수 있다.
예를 들어, 상기 발포 입자(25)는 예비 팽창 입자의 직경 대비 2배 내지 약 5배로 팽창될 수 있다. 또한, 내충격 발포층(24)의 두께는 예비 발포층(22)의 두께 대비 약 2배 내지 5배 증가될 수 있다. 예를 들면, 상기 내충격 발포층(24)은 약 50㎛ 내지 200㎛의 두께로 팽창될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 고분자 필름, 내충격 발포층 및 금속 포일을 점착제를 이용하여 결합하지 않고, 고분자 필름 위에 내충격 발포 조성물을 제공하고, 용매가 제거된 예비 발포층과 금속 포일을 라미네이트한 후에 발포 단계를 수행하여 내충격 발포층을 형성한다. 따라서, 내충격 발포층과 고분자 필름, 그리고 내충격 발포층과 금속 포일의 접착력을 증가시킴으로써, 감압 점착제 등을 이용한 점착층 없이 내충격 발포층과 고분자 필름, 그리고 내충격 발포층과 금속 포일이 직접 결합될 수 있다. 따라서, 점착층 및 이를 이용한 라미네이트 공정 없이 일체로 형성된 방열 복합 시트를 제공할 수 있다.
따라서, 점착층 및 이의 계면에서 발생하는 방열 성능 저하를 방지할 수 있으며, 방열 복합 시트 제조 공정의 효율성을 크게 개선할 수 있다.
또한, 상기 발포 조성물의 아크릴 바인더 수지를 구성하는 모노머의 조합을 통하여, 충격 흡수 성능을 개선할 수 있을 뿐만 아니라, 고온/고습 환경에서 점착층과의 결합력을 증가시킴으로써, 점착 테이프의 신뢰성을 개선할 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 방열 복합 시트의 단면도이다.
도 5를 참조하면, 방열 복합 시트는, 고분자 필름(10)과 금속 포일(30) 사이에 배치된 내충격 발포층(24)을 포함한다. 상기 고분자 필름(10)과 상기 금속 포일(30)은, 점착층 없이 각각 상기 내충격 발포층(24)에 직접 결합된다. 상기 고분자 필름(10)의 일면에는 점착층(40)이 결합될 수 있으며, 상기 점착층(40)에는 이형층(50)이 결합될 수 있다.
상기 점착층(40)은, 상기 방열 복합 시트를 다른 장치, 예를 들어, 표시 장치 등에 결합하기 위한 점착층의 역할을 할 수 있다.
예를 들면, 상기 점착층(40)은, 감압성 점착제(Pressure Sensitive Adhesive: PSA)를 도포하여 형성될 수 있다. 상기 감압성 점착체는 종래에 알려진 것들이 사용될 있다. 예를 들어, 상기 감압성 점착제는 아크릴계 점착제일 수 있으며, 구체적으로, 아크릴 공중합체 계열 물질을 포함하는 감압성 점착제를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 감압성 점착제는 아크릴계 공중합체, 가교제 및 용매를 포함할 수 있다. 상기 가교제는 에폭시 계열 화합물, 멜라민 계열 화합물, 이소시아네이트 화합물 등을 포함할 수 있다. 상기 용매는 아세톤, 톨루엔, 메틸에틸케톤 등을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 감압성 점착체는 경화되어 상기 아크릴계 수지의 가교 구조를 포함하는 점착층(40)을 형성할 수 있다.
예를 들어, 상기 이형층(50)은, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리카보네이트 등과 같은 고분자를 포함하는 고분자 필름일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 점착층(40)은 표면에 요철 패턴이 형성된 엠보 점착층일 수 있다. 상기 이형층(50)의 접착면은 상기 요철 패턴의 역상에 대응되는 요철 패턴이 형성될 수 있다.
도 6은 도 5의 방열 복합 시트의 점착층과 이형층을 확대 도시한 단면도이다. 도 7은 도 5의 방열 복합 시트의 점착층을 확대 도시한 평면도이다.
일 실시예에 따르면, 상기 점착층(40)은 평면도 상에서 제1 방향(D1) 및 상기 제1 방향(D1)과 수직하는 제2 방향(D2)을 따라 연장되는 돌출부(42)들을 가질 수 있다. 상기 돌출부의 높이(H1)은 약 5 내지 10 ㎛일 수 있으며, 또한, 상기 돌출부(42)들의 폭은 약 130 내지 180 ㎛일 수 있다. 또한, 상기 돌출부들 사이의 간격에 대응되는 채널(44)의 폭(W1)은 약 15 내지 30 ㎛일 수 있다. 또한, 상기 제1 방향(D1) 또는 상기 제2 방향(D2)을 따라 인접하는 돌출부들 사이의 거리는 약 130 내지 180 ㎛일 수 있다.
상기 점착층(40)의 채널(44)을 통하여, 상기 방열 복합 시트의 결합 공정에서 발생될 수 있는 기포의 배출 유로가 제공될 수 있다.
또한, 상기 점착층(40)은, 상기 수치 범위 내에서 높은 프로파일 신뢰성을 가질 수 있다. 따라서, 표시 장치 등에 제공될 경우, 상기 점착 테이프의 충격 흡수 성능 및 이에 대한 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 도시한 단면도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는, 도 8에 도시된 것과 같이, 표시 패널(200)과 결합된 방열 복합 시트를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 5에 도시된 방열 복합 시트에서 이형층(50)을 제거한 후, 접착층(40)이 상기 표시 패널(200)의 하면에 접촉하도록, 상기 방열 복합 시트와 상기 표시 패널(200)을 결합시킬 수 있다. 상기 표시 패널(200)은, 액정 표시 장치, 유기 발광 표시 장치, 무기 LED 표시 장치 등을 포함할 수 있다.
상기 표시 장치는 상기 방열 복합 시트와 결합되어 내충격성 및 방열 성능이 개선될 수 있다.
이하에서는 구체적인 실험예를 참조로 예시적인 실시예들에 따른 방열 복합 시트의 특성에 대해 보다 상세히 설명한다.
실험예
합성예 1
에틸 아크릴레이트 약 30 중량%, 메틸 메타크릴레이트 약 30 중량%, n-부틸 아크릴레이트 약 20 중량%, 메톡시폴리에틸렌글리콜 메타크릴레이트 약 15 중량%, 아크릴아미드 약 3 중량% 및 스티렌 약 2 중량%를 혼합하고, 아조-비스-이소부티릴니트릴(AIBN)을 개시제로 이용하여(혼합물 100 중량부에 대하여 약 0.002 중량부), 약 40℃에서 약 1시간, 약 55℃에서 약 6시간 반응을 진행하여, 유리전이온도가 약 -10℃인 아크릴 공중합체를 얻었다.
실시예 1
상기 합성예 1의 아크릴 공중합체 각각 100 중량부에 대하여, 이소시아네이트 경화제 2.6 중량부, 블랙 안료 3 중량부, 실란 커플링제(제품명: KBM-403) 0.5 중량부 및 소포제(제품명: BYK-333) 0.5 중량부 및 톨루엔 25 중량부를 혼합하여 발포 조성물을 제조하고, 상기 발포 조성물에 상기 예비 팽창 입자 2 중량부를 서서히 교반하면서 혼합하여 발포 조성물을 제조하였다.
블랙 잉크가 인쇄된 PET 필름 상에 상기 발포 조성물을 도포한 후, 하기 표 1에 기재된 온도 조건의 가열 라인을 이용하여 12m/min의 속도로 이동시키면서 가열 건조 공정을 수행하였다.
표 1
Figure 112019021042812-pat00001
다음으로, 상기 건조된 예비 발포층 상에 압연 구리 포일(두께 50㎛, 70㎛, 90㎛)를 가압한 후, 하기 표 2에 기재된 온도 조건의 가열 라인을 이용하여 12m/min의 속도로 이동시키면서 발포 공정을 수행하여 방열 복합 시트를 얻었다.
표 2
Figure 112019021042812-pat00002
비교예 1
PET 기재 상에 실시예 1과 동일한 발포 조성물을 도포한 후, 하기 표 3에 기재된 온도 조건의 발포 라인을 이용하여 12m/min의 속도로 이동시키면서 예비 열처리 및 발포 공정을 수행하였다.
표 3
Figure 112019021042812-pat00003
다음으로, 상기 발포층 상에, PSA 점착제를 코팅하고, 압연 구리 포일(두께 50㎛)를 가압하여 방열 복합 시트를 얻었다.
실험 1 - 부착력 측정
SUS 플레이트 위에, Nitto 5000NS 양면 테이프를 이용하여, 실시예 1의 방열 복합 시트를 고정하고, 그 위에 Nitto 5000NS 양면 테이프를 이용하여 PET 필름을 부착한 후, 롤러로 가압하고, 상온 및 고온(85℃에서 30분 방치)에서의 박리(300mm/min, 박리 각도: 180도) 시 부착력을 측정하고, 이와 동일한 방법으로 비교예 1의 방열 복합 시트의 박리 시 부착력을 측정하여 결과를 하기 표 4에 나타내었다.
표 4
Figure 112019021042812-pat00004
표 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 방열 복합 시트는, 별도의 점착제를 사용하지 않고도 상온 및 고온에서 모두 부착력이 높았으며, 그 결과 박리 실험시 발포층 또는 그 계면에서 구조 파괴를 관찰할 수 있었다.
반면에 종래의 기술에 따라 점착제로 발포층과 구리 포일을 접착시킨 경우, 부착력이 상대적으로 낮았으며, 특히 고온에서 부착력이 크게 저하되어 계면 파괴 없이 층간 분리가 관찰되었다. 따라서, 방열 복합 테이프의 내열성이 낮음을 알 수 있다.
이상에서는 본 발명의 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
전술한 예시적인 실시예들에 따른 방열 복합 테이프는, 예를 들면 액정 표시 패널, 유기 발광 표시 패널 등과 같은 다양한 표시 패널과 결합되어, 모바일 폰, 태블릿 PC, 노트북 컴퓨터 등과 같은 휴대용 전자 장치에 사용될 수 있다.

Claims (13)

  1. 발포 입자 및 상기 발포 입자를 둘러싸는 가교 바인더 수지를 포함하는 내충격 발포층;
    상기 발포층의 일면에 직접 결합된 고분자 필름; 및
    상기 발포층의 타면에 직접 결합된 금속 포일을 포함하고,
    상기 가교 바인더 수지는, 아크릴계 바인더 수지의 가교에 의해 형성되며, 상기 아크릴계 바인더 수지는, 에틸 아크릴레이트(ethyl acrylate, EA) 15 중량% 내지 35 중량%, 메틸 메타크릴레이트(methyl methacrylate, MMA) 15 중량% 내지 35 중량%, n-부틸 아크릴레이트(n-butyl acrylate, n-BA) 15 중량% 내지 30 중량%, 메톡시폴리에틸렌글리콜 메타크릴레이트(methoxy polyethylene glycol methacrylate, MPEGMA) 10 중량% 내지 20 중량%, 스티렌 1 중량% 내지 3 중량% 및 아크릴아미드(acrylamide) 1 중량% 내지 5 중량%를 포함하는 모노머 혼합물의 부가 반응에 의해 형성되며, -50℃ 내지 30℃의 유리전이온도를 갖는 것을 특징으로 하는 방열 복합 시트.
  2. 제1항에 있어서, 상기 모노머 혼합물은, 에틸 아크릴레이트 20 중량% 내지 30 중량%, 메틸 메타크릴레이트 25 중량% 내지 30 중량%, n-부틸 아크릴레이트 15 중량% 내지 25 중량%, 메톡시폴리에틸렌글리콜 메타크릴레이트 10 중량% 내지 20 중량%, 아크릴아미드 1 중량% 내지 5 중량% 및 스티렌 1 중량% 내지 3 중량%를 포함하고,
    상기 아크릴계 바인더 수지의 유리전이온도는 -20℃ 내지 0℃인 것을 특징으로 하는 방열 복합 시트.
  3. 제1항에 있어서, 상기 고분자 필름의 일면에 결합되며, 엠보 패턴을 갖는 엠보 점착층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방열 복합 시트.
  4. 제1항에 있어서, 상기 고분자 필름은, 광차단 물질을 포함하거나, 흑색 착색층을 포함하는 것을 특징으로 하는 방열 복합 시트.
  5. 제1항에 있어서, 상기 금속 포일은 구리, 알루미늄, 은 및 니켈로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방열 복합 시트.
  6. 제5항에 있어서, 상기 금속 포일은, 금속층 및 탄소계 방열층을 포함하고, 상기 탄소계 방열층은 상기 금속층 및 상기 발포층 사이에 배치되고, 그래핀 또는 그래파이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 방열 복합 시트.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 하나의 방열 복합 시트; 및
    상기 방열 복합 시트와 결합된 표시 패널을 포함하는 표시 장치.
  8. 아크릴계 바인더 수지, 발포제, 경화제 및 용매를 포함하는 발포 조성물을 고분자 필름 상에 도포하여 코팅층을 형성하는 단계;
    상기 코팅층을 40℃ 내지 115℃에서 가열하여 상기 용매를 제거함으로써 예비 발포층을 형성하는 단계;
    상기 예비 발포층에 금속 포일을 라미네이트하는 단계; 및
    상기 금속 포일과 결합된 예비 발포층을 120℃ 내지 160℃에서 가열하여, 발포 입자 및 상기 발포 입자를 둘러싸는 가교 바인더 수지를 포함하는 내충격 발포층을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 가교 바인더 수지는, 아크릴계 바인더 수지의 가교에 의해 형성되며, 상기 아크릴계 바인더 수지는, 에틸 아크릴레이트(ethyl acrylate, EA) 15 중량% 내지 35 중량%, 메틸 메타크릴레이트(methyl methacrylate, MMA) 15 중량% 내지 35 중량%, n-부틸 아크릴레이트(n-butyl acrylate, n-BA) 15 중량% 내지 30 중량%, 메톡시폴리에틸렌글리콜 메타크릴레이트(methoxy polyethylene glycol methacrylate, MPEGMA) 10 중량% 내지 20 중량%, 스티렌 1 중량% 내지 3 중량 및 아크릴아미드(acrylamide) 1 중량% 내지 5 중량%를 포함하는 모노머 혼합물의 부가 반응에 의해 형성되며, -50℃ 내지 30℃의 유리전이온도를 갖는 것을 특징으로 하는 방열 복합 시트의 제조 방법.
  9. 삭제
  10. 제8항에 있어서, 상기 모노머 혼합물은, 에틸 아크릴레이트 20 중량% 내지 25 중량%, 메틸 메타크릴레이트 25 중량% 내지 30 중량%, n-부틸 아크릴레이트 20 중량% 내지 30 중량%, 메톡시폴리에틸렌글리콜 메타크릴레이트 10 중량% 내지 20 중량%, 아크릴아미드 1 중량% 내지 5 중량% 및 스티렌 1 중량% 내지 3 중량%를 포함하고,
    상기 아크릴계 바인더 수지의 유리전이온도는 -20℃ 내지 0℃인 것을 특징으로 하는 방열 복합 시트의 제조 방법.
  11. 제8항에 있어서, 상기 발포제는, 무기계 발포제, 유기계 발포제 및 물로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나의 화학적 발포제를 포함하는 것을 특징으로 하는 방열 복합 시트의 제조 방법.
  12. 제8항에 있어서, 상기 발포제는, 발포 씨드(seed) 및 발포 씨드 표면을 코팅하는 탄성 쉘(shell)을 포함하는 예비 팽창 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 방열 복합 시트의 제조 방법.
  13. 제8항에 있어서, 상기 금속 포일은 구리, 알루미늄, 은 및 니켈로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방열 복합 시트의 제조 방법.
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