KR200435357Y1 - 디스플레이 장치용 열 확산기 - Google Patents

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KR200435357Y1
KR200435357Y1 KR2020060028872U KR20060028872U KR200435357Y1 KR 200435357 Y1 KR200435357 Y1 KR 200435357Y1 KR 2020060028872 U KR2020060028872 U KR 2020060028872U KR 20060028872 U KR20060028872 U KR 20060028872U KR 200435357 Y1 KR200435357 Y1 KR 200435357Y1
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쥴리안 놀리
마틴 데이비드 스말크
조셉 파울 캡
티모시 클로베스코
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어드밴스드 에너지 테크놀로지 인코포레이티드
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Abstract

플라즈마 디스플레이 패널(PDP), 발광 다이오드(LED) 또는 액정 표시 장치(LCD)와 같은 디스플레이 장치용 열 확산기(10)는 더 고온의 국부 영역이 생성되는 디스플레이 장치의 배면 부분의 표면 영역보다 더 큰 표면 영역을 갖는 박리된 그래파이트의 압축된 입자로 이루어진 하나 이상의 시트를 포함한다.
플라즈마 디스플레이 패널, 열 확산기, 그래파이트

Description

디스플레이 장치용 열 확산기{HEAT SPREADER FOR DISPLAY DEVICE}
도 1은 본 고안에 따른 열 확산기의 실시예의 부분 절개 상부 개략도이다.
도 2는 본 고안에 따른 열 확산기의 또다른 실시예의 부분 절개 상부 개략도이다.
도 3은 본 고안의 열 확산기의 또다른 실시예의 측면도이다.
도 4는 수지 침윤형(resin-impregnated) 가요성 그래파이트 시트의 연속 생산을 위한 시스템을 도시한다.
도 5는 본 고안에 따른 열 확산기의 또다른 실시예의 부분 절개 상부 개략도이다.
미국 44070 오하이오, 노스 옴스테드, 콜롬비아 로드 5250 아파트먼트 407, 에 거주하는 미국 국적의 티모시 클로베스코; 미국 44023 오하이오, 챠그린 폴스, 플럼 크릭 트레일 17635에 거주하는 미국 국적의 쥬리안 놀레이; 미국 44129 오하이오, 팔마, 엘리 비스타 드라이브 5608에 거주하는 미국 국적의 마틴 데이비드 스말크; 그리고 미국 44136 오하이오, 스트롱스빌레, 쥬니퍼 코트 10094에 거주하는 미국 국적의 조셉 파울 캡은 새롭고 유용한 "디스플레이 장치용 열 확산기"를 발명하였다.
본 출원은 2003년 10월 14일자로 놀레이, 스말크, 캡 및 클로베스코의 이름으로 출원되어 "플라즈마 디스플레이 패널용 열 확산기"로 명명되었으며 공통으로 양도되고 현재 계류중인 미국 특허 출원 제10/685,103호와 2004년 5월 12일자로 클로베스코, 놀레이, 스말크 및 캡의 이름으로 출원되어, "발광형 디스플레이 장치용 열 확산기"로 명명되었으며, 공통으로 양도되고 현재 계류중인 미국 특허 출원 제10/844,537호의 일부 연속 출원이다.
본 고안은 플라즈마 디스플레이 패널(PDP), 액정 디스플레이(LCD), 발광 다이오드(LED) 등과 같은 디스플레이 장치와 상기 장치에 의해 발생하는 열적인 문제에 대하여 유용한 열 확산기에 관한 것이다.
플라즈마 디스플레이 패널은 다수개의 방전 셀(discharge cell)로 이루어지고, 전극 방전 셀을 지나 전압을 공급하여, 그 결과 원하는 방전 셀이 발광하도록 함으로써 이미지를 표시하도록 구성되는 디스플레이 장치이다. 플라즈마 디스플레이 패널의 주요 부분인 패널 유닛은 두개의 유리 베이스 플레이트들 사이에 다수개의 방전 셀들을 끼워넣는 방식으로 상기 두개의 유리 베이스 플레이트를 결합함으로써 제작된다.
플라즈마 디스플레이 패널에 있어서, 이미지를 형성하기 위해 발광하도록 유도되는 방전 셀 각각은 열을 생성하고, 따라서, 각각은 열원을 구성하며, 이는 플라즈마 디스플레이 패널의 온도가 전체적으로 상승하도록 한다. 상기 방전 셀에서 생성된 열은 베이스 플레이트를 형성하는 유리로 전달되지만, 유리 베이스 플레이트 소재의 특성 때문에 패널 면에 평행한 방향으로의 열 전도가 어렵다.
게다가, 광 발산을 위해 활성화되는 방전 셀의 온도는 현저하게 증가하고, 이때 활성화되지 않는 방전 셀의 온도는 많이 증가하지 않는다. 이 때문에, 플라즈마 디스플레이 패널의 패널 면 온도는 이미지가 생성되는 장소에서 국부적으로 증가한다. 추가적으로, 흰색 또는 더 밝은 색의 스펙트럼에서 활성화되는 방전 셀은 검은 색 또는 더 어두운 색의 스펙트럼에서 활성화되는 것보다 더 많은 열을 생성한다. 따라서, 패널 면의 온도는 이미지를 만들어 낼 때 생성되는 색깔에 따라 국부적으로 달라진다. 만일 온도차를 개선하기 위한 장치가 고려되지 않는다면, 이러한 국부적인 온도 편차는 영향받는 방전 셀의 열적 저하(thermal deterioration)를 가속화시킬 수 있다. 추가적으로, 디스플레이 위의 이미지의 상태가 변하면, 국부적인 열 생성 위치도 이미지와 함께 변한다.
또한, 활성화된 방전 셀과 활성화되지 않은 방전 셀 사이의 온도차가 클 수 있고, 백색광을 발생시키는 방전 셀과 암색을 발생시키는 방전 셀 사이의 온도차 또한 클 수 있기 때문에, 스트레스가 패널 유닛에 가해져, 종래의 플라즈마 디스플레이 패널이 파손되고 크랙의 발생이 유발될 수 있다.
방전 셀의 전극에 인가된 전압이 증가될 때, 방전 셀의 휘도는 증가하고 이러한 셀 내에서 발생되는 열의 양 또한 증가한다. 그러므로, 활성화를 위해 큰 전압이 인가되는 이러한 방전 셀은 열적 저하에 보다 민감하게 되고 플라즈마 디스플레이 패널의 패널 유닛의 파손 문제점을 악화시키는 경향이 있다. LED도 PDP와 마 찬가지로 열 발생에 관한 유사한 문제를 가지고 있다. LCD와 같은 발광형 디스플레이 장치와 다른 디스플레이 장치에서도 유사한 문제들이 발생하는데, 여기에서 열점들(hot spot)이 상기 장치의 효율성 및 수명을 제한할 수 있다.
패널의 배면과 열 소멸 장치 사이의 공간을 채우고 국부적인 온도차를 균일하게 하기 위한 플라즈마 디스플레이 패널용 열 인터페이스 재료(thermal interface material)로서, 소위 "고 배향 그래파이트 필름(high orientation graphate film)"을 사용하는 것이 모리타, 이치야나기, 이케다, 니시키, 이노우에, 콤요지 및 카와시마에 의해 미국 특허 제 5,831, 374호에서 제안되었으나, 가요성 그래파이트 시트의 사용 또는 특징적인 이점에 대하여는 언급되지 않았다. 추가적으로, 쳉(Tzeng)에게 허여된 미국 특허 제 6,482,520호는 전기 요소와 같은 열원에 대하여 [열 인터페이스(thermal interface)로서 특허에서 언급되는] 열 확산기로서 박리된 그래파이트의 압축된 입자의 시트를 사용하는 것을 개시하고 있다. 실제로, 그러한 소재들은 eGraf® 스프레더쉴드 클래스로서 오하이어, 레이크우드, 어드밴스드 에너지 테크놀로지 인코포레이티드에서 시판되고 있다.
그래파이트는 탄소 원자의 망상 구조 또는 육방 배열의 층 평면들로 구성되어 있다. 육방으로 배열된 탄소 원자의 이들 층 평면들은 실질적으로 편평하고, 서로 실질적으로 평행하고 동일 거리에 있도록 배향(orient) 또는 정렬(order)된다. 일반적으로 그래팬(graphene)층 또는 바탕면(basal planes)으로 지칭되는, 실질적으로 편평하고 평행한 동일 거리의 탄소 원자의 시트 또는 층은 서로 링크되거나 결합되며 이들 그룹은 결정 상태로 배열된다. 잘 정렬된 그래파이트는 상당한 크기의 미세결정으로 구성되고, 미세결정은 서로 잘 정렬되거나 배향되며 잘 정렬된 탄소층을 갖는다. 즉, 잘 정렬된 그래파이트는 매우 바람직한 미세결정 방향을 갖는다. 그래파이트가 이방성 구조를 가져 열전도도 및 전기전도도와 같은 높은 방향성을 갖는 많은 특성을 나타내거나 가짐을 주목해야 한다.
요컨대, 그래파이트는 탄소의 층상 구조를 특징으로 하며, 즉 상기 구조는 약한 반데르발스 힘에 의해 서로 결합된 탄소 원자의 중첩된 층 또는 층상(laminae)으로 구성된다. 그래파이트 구조를 고려할 때, 두 개의 축 또는 방향, 즉 "c" 축 또는 방향과 "a" 축 또는 방향이 일반적으로 언급된다. 단순히, "c" 축 또는 방향은 탄소 층에 수직한 방향으로 간주될 수 있다. "a" 축 또는 방향은 탄소 층에 평행한 방향 또는 "c" 방향에 수직한 방향으로 간주될 수 있다. 가요성 그래파이트 시트를 제조하는데 적절한 그래파이트는 매우 높은 방향성을 갖는다.
전술한 것처럼, 탄소 원자의 평행한 층을 서로 유지시키는 결합력은 단지 약한 반데르발스 힘이다. 천연 그래파이트는 중첩된 탄소 층 또는 층상 사이의 공간이 다소 개방되어 층에 수직한 방향, 즉 "c" 방향으로 현저한 팽창을 제공하여, 탄소 층의 층 특성이 실질적으로 유지되는 팽창된 또는 부푼 그래파이트 구조를 형성하도록 처리될 수 있다.
매우 팽창된, 보다 구체적으로 초기 "c" 방향 치수보다 약 80배 이상 큰 "c" 방향 치수 또는 최종 두께를 갖도록 팽창된 그래파이트 박편(expanded graphite flake)은 바인더의 사용 없이 예를 들어 웹, 종이, 스트립, 테이프, 호일, 매트 등(일반적으로 "가요성 그래파이트"로 지칭됨)과 같은 팽창된 그래파이트의 접착성 시트 또는 일체식(integrated) 시트로 형성될 수 있다. 소정의 바인딩 재료의 사용 없이 압축에 의해 일체식 가요성 시트로 초기 "c" 방향 치수 보다 약 80배 이상 큰 "c" 방향 치수 또는 최종 두께를 갖도록 팽창된 그래파이트 입자의 형성은 큰 부피로 팽창된 그래파이트 입자 사이에서 달성되는 기계적 결합, 또는 접착으로 인해 가능하다고 믿어진다.
가요성 외에, 전술된 시트 재료는 팽창된 그래파이트 입자와 큰 압축으로부터 야기된 사이트의 대향면에 실질적으로 평행한 그래파이트 층의 방향성으로 인해 열전도도에 대해 큰 이방성을 가져, 열 확산 분야에 특히 유용하다고 알려져 있다. 그렇게 제조된 시트 재료는 우수한 가요성, 양호한 강도 및 높은 방향성을 갖는다.
요컨대, 예를 들어 웹, 종이, 스트립, 테이프, 호일, 매트 등과 같은 가요성이 있고 바인더가 없는 이방성 그래파이트 시트 재료를 제조하는 방법은 실질적으로 편평하고, 가요성이 있는 일체식 그래파이트 시트를 형성하기 위해 소정의 하중 하에서 바인더 없이 초기 입자의 "c" 방향 치수 보다 약 80배 이상 큰 "c" 방향 치수를 갖는 팽창된 그래파이트 입자를 압축하는 단계를 포함한다. 일반적으로 외형이 벌레 모양인 팽창된 그래파이트 입자는 일단 압축되면, 압축 상태를 유지하고 시트의 대향 주 표면과 정렬된다. 시트 재료의 밀도와 두께는 압축 정도를 조절함으로써 변할 수 있다. 시트 재료의 밀도는 약 0.04g/cc 내지 약 2.0g/cc 범위 내에 있을 수 있다.
가요성 그래파이트 시트 재료는 시트의 대향하고 평행한 주 표면에 평행한 그래파이트 입자의 정렬로 인해 상당한 정도의 이방성을 나타내며, 이방성의 정도는 방향성을 증가시키기 위해 시트 재료의 압축시 증가한다. 압축된 이방성 시트 재료에서, 두께, 즉 대향하고 평행한 시트 표면에 수직한 방향은 "c" 방향을 나타내고, 길이 및 폭을 따른, 즉 대향된 주 표면을 따른 또는 대향된 주 표면에 평행한 방향은 "a" 방향을 나타내며, 시트의 열적 특성 및 전기적 특성은 "c" 및 "a" 방향에 따라 상당한 정도로 상이하다.
그러나, 일반적으로 전자 산업에서는 그래파이트 기초 소재를 사용할 때 그래파이트 입자가 플레이킹(flaking) 될 수 있어, 그 박편들이 기계적으로 (즉, 먼지 입자들과 같은 방법으로) 장치의 작동 및 기능을 제한할 수 있으며, 보다 상세하게는, 그래파이트의 전도 특성 때문에 그래파이트 박편들은 전기적으로 발광형 디스플레이 장치의 작동을 방해할 수 있다고 알려져 왔다. 비록 이러한 생각들이 틀렸다는 사실이 증명되어 왔지만, 그들은 여전히 존재한다.
또한, 발광형 디스플레이 장치에 그래파이트 열 확산기를 부착하기 위한 접착제의 사용은 때때로 불리할 수 있다. 더욱 상세하게는, 재가공(즉, 열 확산기의 제거 및 교체)이 필요한 경우, 접착제 결합은 그래파이트 시트의 구조적인 결합성보다 더 강할 수 있다; 이러한 경우에, 그래파이트 시트는 스크레이퍼 또는 이와 유사한 도구 등을 사용하지 않고서는 패널로부터 항상 깨끗하게 분리시킬 수는 없기 때문에, 이는 시간적으로도 소모적이고 그래파이트 시트, 패널 또는 둘 모두에 잠재적인 손상을 가져올 수 있다.
따라서, 무게가 가볍고 비용 효율적인 발광형 디스플레이 장치용 열 확산기가 요구되며, 특히 그래파이트 입자가 플레이킹 되는 것을 막기 위해 절연되고, 필 요할 때 장치로부터 효율적으로 제거가 가능한 열 확산기가 요구된다. 요구되는 확산기는 확산기에 의해 접촉되는 장치의 영역에 걸친 온도 차이의 균형을 맞출 수 있어, 그렇지 않았더라면 패널이 노출되는 곳에서 발생하는 열적인 스트레스를 줄일 수 있어야 하고, 열점의 위치가 고정되지 않는 곳에서조차 열점을 줄일 수 있도록 하는 기능을 수행할 수 있어야 한다.
고안의 요약
따라서, 본 고안의 목적은 플라즈마 디스플레이 패널, 발광 다이오드 또는 액정 디스플레이와 같은 디스플레이 장치용 열 확산기를 제공하는 것이다.
본 고안의 또다른 목적은 사용하는 동안 발생하는 온도차이를 개선하기 위해 디스플레이 장치에 사용될 수 있는 열 확산 소재를 제공하는 것이다.
본 고안의 또다른 목적은 플라즈마 디스플레이 패널의 하나 또는 그 이상의 셀과 같은 열원에 열 확산 소재를 제공하여, 본 고안에 따른 열 확산기를 사용하지 않는 패널과 비교하여 볼 때 패널 상의 어느 두 위치 사이의 온도차를 줄일 수 있도록 하는 것이다.
본 고안의 또다른 목적은 플라즈마 디스플레이 패널 또는 발광 다이오드와 같은 열원의 집합체 또는 열원에 적용될 수 있고, 열 확산기와 상기 장치 사이에서 좋은 열 접촉을 제공할 수 있는 열 확산 소재를 제공하는 것이다.
본 고안의 또다른 목적은 그래파이트 입자가 플레이킹 되는 것을 막거나 또는 그 가능성을 줄이기 위해 절연되는 열 확산 소재를 제공하는 것이다.
본 고안의 또다른 목적은 확산기 또는 열원에 최소한의 손상을 주면서 열원에 접착되고 제거될 수 있는 열 확산기를 제공하는 것이다.
본 고안의 목적은 충분한 부피를 갖고 가격적인 부분에서도 효과적으로 생산가능한 열 확산기를 제공하는 것이다.
다음의 설명을 읽는 당업자에게 명백한 상기 목적들은 디스플레이 장치의 배면을 향하는 방전 셀 부분의 표면 영역보다 더 큰 표면 영역을 갖는 박리된 그래파이트의 압축된 입자로 이루어진 하나 이상의 시트를 포함하는 디스플레이 장치용 열 확산기를 제공함으로써 달성될 수 있다. 상기 디스플레이 장치는 플라즈마 디스플레이 패널 또는 발광 다이오드 패널과 같은 발광형 디스플레이 장치와 액정 디스플레이 장치와 같은 또다른 형태의 디스플레이 장치일 수 있다. 더욱 상세하게는 박리된 그래파이트의 압축된 입자로 이루어진 하나 이상의 시트는 상기 장치의 배면을 향하는 다수개의 방전 셀 부분의 표면 영역보다 더 큰 표면 영역을 구비하고 있다. 바람직하게는 열 확산기는 박리된 그래파이트의 압축된 입자로 이루어진 다수의 시트를 포함하고 그로부터 그래파이트 입자의 플레이킹을 방지하도록 그 위에 보호코팅을 구비한다. 바람직한 실시예에서, 열 확산기의 밀봉과 재가공의 용이함을 위해, 열 확산기의 표면은 그 위에 알루미늄 또는 구리 시트와 같이 대향하는 시트를 구비한다.
바람직한 실시예에서, 열 확산기는 접착제 및 제거 소재(release material)를 구비하고, 상기 접착제는 상기 열 확산기와 제거 소재의 사이에 삽입되도록 위 치한다. 상기 제거 소재 및 접착제는 제거 소재의 소정의 제거율이 상기 열 확산기에 바람직하지 않은 손상을 야기하지 않을 수 있도록 선택된다. 실제로, 접착제와 제거 소재는 초당 1미터의 제거 속도에서 센티미터당 약 40그램 이하의 평균 제거 부하(release load)를 제공하고, 초당 1미터의 제거 속도에서 센티미터당 약 10그램 이하인 것이 보다 바람직하다.
추가적으로, 접착제는 제곱 센티미터당 약 125 그램 이상의 최소 랩 전단 접착 강도(lap shear adhesion strength)를 달성하는 것이 바람직하며, 제곱 센티미터당 약 700 그램 이상의 평균 랩 전단 접착 강도를 달성하는 것이 더욱 바람직하다. 상기 접착제는 열 확산기 그 자체와 비교할 때, 접착제/열 확산 소재의 전체 두께 열 저항 증가가 약 35% 이하이어야 한다. 접착제의 두께는 약 0.015 밀리미터(mm) 이하이어야 하며, 더욱 바람직하게는 약 0.005mm이하이어야 한다.
앞서 설명한 일반적인 설명 및 하기하는 상세한 설명은 본 고안의 실시예를 제공하고, 청구되어지는 본 고안의 특징 및 성격 그리고 이해를 위한 내용 또는 구조들을 제공하기 위한 것임이 이해될 수 있을 것이다. 첨부된 도면은 본 고안의 추가적인 이해를 제공하기 위한 것으로, 본 명세서의 일부를 구성한다. 상기 도면은 본 고안의 다양한 실시예를 도시하고 고안의 상세한 설명과 함께 본 고안의 작동 및 원리를 설명하는 것을 돕는다.
그래파이트는 평면들 사이에서 약한 결합을 갖는 편평한 층 평면 내에 공유 결합된 원자를 포함하는 탄소의 결정 구조이다. 그래파이트의 가요성 시트와 같은 원료를 얻을 때, 천연 그래파이트 박편들과 같은 그래파이트 입자는 예를 들어 황산과 질산의 용액의 유기화제(intercalant)와 일반적으로 처리되어, 그래파이트의 결정 구조가 그래파이트와 유기화제의 화합물을 형성하도록 반응한다. 처리된 그래파이트의 입자는 "인터카레이트(intercalated)된 그래파이트 입자"로 지칭된다. 그래파이트 내의 유기화제(intercalant)가 고온에 노출될 때, 유기화제는 분해되고 기화되어, 인터카레이트된 그래파이트 입자가 "c" 방향, 즉 그래파이트의 결정면에 수직한 방향으로 아코디언 형태로 초기 치수 보다 약 80배 이상 큰 치수로 팽창한다. 팽창된(그렇지 않으면 박리한으로 지칭됨) 그래파이트 입자는 외형이 벌레 모양이어서, 통상 벌레(worms)로 지칭된다. 벌레는 가요성 시트 내에 압축될 수도 있고, 초기의 그래파이트 박편들과 달리 다양한 형태로 형성 및 절단될 수 있고 변형된 기계적 충격에 의해 작은 횡단 개구를 가질 수 있다.
본 고안에 사용되기에 적절한 가요성 시트용 그래파이트 초기 재료는 할로겐화물 뿐만 아니라 유기산 및 무기산을 인터카레이트시킬 수 있고 열에 노출될 때 팽창할 수 있는 고도의 그래파이트 탄소질 재료(highly graphitic carbonaceous material)를 포함한다. 이들 고도의 그래파이트 탄소질 재료는 가장 바람직하게 약 1.0의 흑연화도(a degree of graphitization)를 갖는다. 본원에서 사용되는 것처럼, "흑연화도"란 용어는 g = [[3.45-d(002)]/0.095] 에 따른 값 g를 지칭하며, 여기서 d(002)는 옹스트롱 단위로 측정된 결정 구조 내의 탄소의 그래파이트 층 사이의 거리이다. 그래파이트 층 사이의 거리는 표준 X-선 회절 기술에 의해 측정된다. (002), (004) 및 (006) 밀러 지수에 대응하는 회절 피크의 위치가 측정되고, 이들 모든 피크에 대한 전체 에러를 최소화시키는 거리를 유도하기 위해 표준 최소 자승법 기술이 이용된다. 고도의 그래파이트 탄소질 재료의 예로는 다양한 소스로부터의 천연 그래파이트 뿐만 아니라 화학 기상 증착, 폴리머의 고온 열분해, 또는 용융 금속 용액으로부터의 결정화 등에 의해 준비된 그래파이트와 같은 다른 탄소질 재료를 포함한다. 천연 그래파이트가 가장 바람직하다.
본 고안에 사용되는 가요성 시트용 그래파이트 초기 재료는 초기 재료의 결정 구조가 요구된 흑연화도를 유지하고 초기 재료가 박리될 수 있는 한 비-그래파이트 성분을 함유할 수도 있다. 일반적으로, 결정 구조가 요구된 흑연화도를 소유하고 박리될 수 있는 탄소 함유 재료는 본 고안에 사용되기에 적절하다. 이러한 그래파이트는 바람직하게 20중량% 이하의 애시(ash) 함량을 갖는다. 보다 바람직하게, 본 고안에 사용된 그래파이트는 약 94% 이상의 순도를 가질 것이다. 가장 바람직한 실시예에서, 사용된 그래파이트는 약 98% 이상의 순도를 가질 것이다.
그래파이트 시트를 제조하는 방법은 본원에 참조되고 쉐인(Shane) 등에게 허여된 미국 특허 제 3,404, 061호에 개시되어 있다. 쉐인 등에게 허여된 특허의 방법의 실행에서, 천연 그래파이트 박편은 예를 들어 질산과 황산의 혼합물을 함유하는 용액 내에 유리하게 100 중량부의 그래파이트 박편당 약 20 내지 약 300 중량부(pph)의 유기화제 용액 레벨로 박편을 분산킴으로써 인터카레이트된다. 인터카레이션 용액은 본 고안이 속하는 기술분야에서 공지된 산화제와 다른 삽입성 물질(intercalating agent)을 함유한다. 그 예로는 예를 들어 농축된 질산 및 클로레이트, 크롬산 및 인산, 황산 및 질산과 같은 혼합물, 또는 강 유기산 예를 들어 트리플루오로아세트산의 혼합물 또는 질산, 칼륨 클로레이트, 크롬산, 과망간산 칼륨, 칼륨 크로메이트, 칼륨 디크로메이트, 과염소산 등을 함유하는 용액 및 유기산에 용해가능한 강 산화제와 같은 산화제 및 산화 혼합물을 함유하는 것을 포함한다. 대안적으로, 전기 포텐셜이 그래파이트의 산화를 발생시키기 위해 사용될 수 있다. 전해질 산화를 이용하여 그래파이트 결정에 유입될 수 있는 화학종은 황산 뿐만 아니라 다른 산들을 포함한다.
바람직한 실시예에서, 삽입성 물질은 황산, 또는 황산과 인산, 및 산화제, 즉 질산, 과염소산, 크롬산, 과망간산 칼륨, 과산화수소, 요오드산 또는 과옥소산 등의 혼합 용액이다. 덜 바람직할 수도 있지만, 인터카레이션 용액은 염화제1철(ferric chloride), 및 황산과 혼합된 염화제1철과 같은 금속 할로겐화물, 또는 브롬 용액으로서의 브롬 및 유기 용매 내의 황산 또는 브롬과 같은 할라이드를 함유할 수도 있다.
인터카레이션 용액의 양은 약 20 내지 약 350 pph 그리고 보다 일반적으로 약 40 내지 약 160 pph 범위일 수도 있다. 박편이 인터카레이트된 후에, 과잉 용액은 박편으로부터 유출되고 박편은 수세척된다.
대안적으로, 인터카레이션 용액의 양은 약 10 내지 약 40 pph 범위로 제한될 수도 있는데, 이로 인해 본원에 참조된 미국 특허 제 4,895,713호에 개시되고 설명된 것처럼 세척 단계가 제거될 수 있다.
인터카레이션 용액으로 처리된 그래파이트 박편 입자는 예를 들어 25℃ 내지 125℃ 범위의 온도에서 산화 인터카레이팅 용액의 표면 필름과 반응하는 알코올, 설탕, 알데히드 및 에스테르로부터 선택되는 유기 환원제와 혼합됨으로써 선택적으 로 접촉될 수 있다. 적절한 특정 유기제로는 헥사데카놀, 옥타데카놀, 1-옥탄올, 2-옥탄올, 데실알코올, 1,10 데칸디올, 데실알데히드, 1-프로판올, 1,3프로판디올, 에틸렌글리콜, 폴리프로필렌 글리콜, 덱스트로스, 프럭토스, 락토스, 수크로스, 포테이토 스타치, 에틸렌 글리콜 모노스테아레이트, 디에틸렌 글리콜 디벤조에이트, 프로필렌 글리콜 모노스테아레이트, 글리세롤 모노스테아레이트, 디메틸 옥실레이트, 디에틸 옥실레이트, 메틸 포르메이트, 에틸 포르메이트, 아스코르빈산 및 소듐 리그노술페이트와 같은 리그린 유도 화합물을 포함한다. 유기 환원제의 양은 적절하게 그래파이트 박편 입자의 약 0.5 내지 4 중량%이다.
인터카레이션 전에, 중에 또는 직후에 적용된 팽창 보조제의 이용이 또한 개선점을 제공할 수 있다. 이들 개선점에 따라 박리 온도는 감소될 수 있고 팽창된 부피(또한 "벌레 부피"로 지칭됨)는 증가될 수 있다. 본원에서 팽창 보조제는 유리하게 팽창 개선을 달성하기 위해 인터카레이션 용액 내에 충분히 용해 가능한 유기 재료일 것이다. 보다 좁게, 탄소, 수소 및 산소를 함유하는 이러한 형태의 유기 재료가 바람직하게 배타적으로 이용될 수도 있다. 카르복실산이 특히 효과적이라고 알려져 있다. 팽창 보조제로서 유용한 카르복실산은 1 개 이상의 탄소 원자, 바람직하게 약 15개 까지의 탄소 원자를 갖는 방향족, 지방족 또는 지환족, 직쇄 또는 분지쇄의, 포화 및 불포화 모노카르복실산, 디카르복실산 및 폴리카르복실산으로부터 선택될 수 있고, 박리에 대한 하나 이상의 양상의 개선을 제공하기에 효과적인 양으로 인터카레이션 용액에 용해 가능하다. 적절한 유기 용매는 인터카레이션 용액 내의 유기 팽창 보조제의 용해성을 개선시키기 위해 사용될 수 있다.
포화 지방족 카르복실산의 대표적인 예는 화학식 H(CH2)nCOOH와 같은 산이고, 포름산, 아세트산, 프로피온산, 낙산, 펜탄산, 헥산산 등을 포함하며, 여기서 n은 0에서 약 5까지의 수이다. 카르복실산을 대신하여, 무수물 또는 알킬 에스테르와 같은 반응성 카르복실산 유도체가 또한 사용될 수 있다. 알킬 에스테르의 대표적인 예는 메틸 포르메이트 및 에틸 포르메이트이다. 황산, 질산 및 다른 공지된 수용성 유기화제는 포름산을 궁극적으로 물과 이산화탄소로 분해시킬 수 있다. 이 때문에, 포름산 및 다른 민감한 팽창 보조제는 바람직하게는 수용성 유기화제 내에 박편을 주입시키기 전에 그래파이트 박편과 접촉된다. 대표적인 디카르복실산은 2-12 개의 탄소 원자를 갖는 지방족 디카르복실산, 특히 옥살산, 푸마르산, 말론산, 말레산, 숙신산, 글루타르산, 아디프산, 1,5-펜탄디카르복실산, 1,6-헥산디카르복실산, 1,10-데칸디카르복실산, 시클로헥산-1,4-디카르복실산 및 프탈산 또는 테레프탈산과 같은 방향족 디카르복실산이다. 대표적인 알킬 에스테르는 디메틸 옥실레이트 및 디에틸 옥실레이트이다. 대표적인 지환족 산은 시클로헥산 카르복실산이고 대표적인 방향족 카르복실산은 벤조산, 나프토산(naphthoic acid), 안트라닐산, p-아미노벤조산, 살리실산, o-, m-, 및 p-토릴산, 메톡시 및 오톡시 벤조산, 아세토아세트아미도벤조산 및, 아세트아미도벤조산, 페닐아세트산 및 나프토산이다. 대표적인 하이드록시 방향족 산은 하이드록시 벤조산, 3-하이드록시-1-나프토산, 3-하이드록시-2-나프토산, 4-하이드록시-2-나프토산, 5-하이드록시-1-나프토산, 5-하이드록시-2-나프토산, 6-하이드록시-2-나프토산 및 7-하이드록시-2-나프 토산이다. 폴리카르복실산 중에는 구연산이 대표적이다.
인터카레이션 용액은 수용성이고 바람직하게 약 1 내지 10%의 팽창 보조제를 함유하며, 이 양은 박리를 향상시키는데 효과적이다. 팽창 보조제가 수용성 인터카레이션 용액 내에 주입되기 전 또는 주입된 후에 그래파이트 박편과 접촉되는 실시예에서, 팽창 보조제는 일반적으로 그래파이트 박편의 약 0.2중량% 내지 약 10중량% 범위의 양으로 V-블렌더와 같은 적절한 수단에 의해 그래파이트와 혼합될 수 있다.
그래파이트 박편을 인터카레이트하고, 그 후 인터카레이트된 그래파이트 박편과 유기 환원제를 혼합한 후에, 상기 혼합물은 25℃ 내지 125℃ 범위의 온도에 노출되어 환원제와 인터카레이트된 그래파이트 박편의 반응을 촉진시킬 수 있다. 가열 기간은 약 20시간까지이며, 전술한 범위 보다 높은 온도에 대해서는 보다 짧은 가열 기간, 예를 들어 적어도 약 10분이다. 30분 이하의 시간, 예를 들어 10 내지 25분 정도가 보다 높은 온도에서 사용될 수 있다.
그래파이트 박편을 인터카레이트시키고 박리시키는 전술한 방법은 흑연화 온도, 즉 약 3000℃ 범위의 온도에서 그래파이트 박편의 예비 처리 및 유기화제에 유연성 첨가제의 함유에 의해 유리하게 향상될 수도 있다.
그래파이트 박편의 예비처리, 또는 어닐링은 박편이 후속적으로 인터카레이션 및 박리될 때 상당히 증가된 팽창(즉, 300% 까지의 또는 그 이상의 팽창 부피 증가)을 야기한다. 사실, 바람직하게, 팽창의 증가는 어닐링 단계가 없는 유사한 프로세싱과 비교할 때 약 50% 이상이다. 어닐링 단계에 사용되는 온도는 3000℃ 보다 상당히 낮아서는 않되는데, 이는 100℃ 더 낮은 온도에서조차 실질적으로 감소된 팽창을 야기하기 때문이다.
본 고안의 어닐링은 인터카레이션 및 후속적인 박리 시에 향상된 정도의 팽창을 갖는 박편을 야기하기에 충분한 시간 동안 수행된다. 일반적으로 요구된 시간은 1 시간 이상이며, 바람직하게는 1 내지 3시간이고, 가장 바람직하게는 불활성 분위기에서 진행한다. 최대의 유익한 결과를 위해, 어닐링된 그래파이트 박편은 팽창 정도를 향상시키기 위해 본 고안이 속하는 기술분야에서 공지된 다른 프로세스, 즉 유기 환원제, 유기 산과 같은 인터카레이션 보조제, 및 인터카레이션 후 계면활성제 세척제의 존재 하에서의 인터카레이션을 거칠 것이다. 더욱이, 최대의 유익한 결과를 위해, 인터카레이션 단계는 반복될 수도 있다.
본 고안의 어닐링 단계는 흑연화 분야에서 공지되고 인식된 유도로 또는 다른 유사한 장치에서 수행되고, 여기서 사용되는 온도는 3000℃ 범위이고, 흑연화 프로세스에서 일어날 수 있는 높은 범위의 온도이다.
예비 인터카레이션 어닐링을 거친 그래파이트를 이용하여 생성된 벌레는 종종 "응집(clump)"되어, 충격 면적 중량 균일성에 악영향을 줄 수 있다고 관찰되었기 때문에, "자유 유동" 벌레의 형성을 보조하는 첨가제가 매우 바람직하다. 인터카레이션 용액에 유연성 첨가제를 첨가하면 압축 장치(그래파이트 벌레를 가요성 그래파이트 시트로 압축(또는 "칼랜더링")하는데 통상적으로 사용되는 칼랜더 스테이션의 베드와 같은)의 베드를 가로질러 벌레의 보다 균일한 분포가 용이하게 된다. 그러므로 결과적인 시트는, 심지어 초기 그래파이트 입자가 종래 사용된 것보다 작을 때에도, 보다 큰 면적 중량 균일성과 인장 강도를 갖는다. 유연성 첨가제는 바람직하게 장쇄(long chain) 탄화수소이다. 다른 작용기가 존재하지만, 장쇄 탄화수소기를 갖는 다른 유기 화합물이 또한 사용될 수 있다.
보다 바람직하게, 유연성 첨가제는 오일이며, 광유(mineral oil)가 특히 장기간 저장에 있어 중요한 고려사항인 악취 및 냄새가 덜 하다는 사실을 고려할 때 가장 바람직하다. 전술한 소정의 팽창 보조제가 유연성 첨가제의 정의를 충족시킴을 주목한다. 이들 재료가 팽창 보조제로 사용될 때, 유기화제 내에 별도의 유연성 첨가제를 포함할 필요가 없다.
유연성 첨가제는 약 1.4pph 이상, 보다 바람직하게 약 1.8pph 이상의 양으로 유기화제 내에 존재한다. 유연성 첨가제 함유의 상한이 하한 보다 중요하진 않지만, 약 4pph 정도 이상 유연성 첨가제를 함유한다고 하여 상당한 추가적인 장점이 있는 것은 아니다.
이렇게 처리된 그래파이트 입자는 종종 "인터카레이트된 그래파이트"로 지칭된다. 고온, 예를 들어 약 160℃ 이상의 온도 및 특히 약 700℃ 내지 1000℃ 이상의 온도에 노출될 때, 인터카레이트된 그래파이트의 입자는 "c" 방향, 즉 구성성분인 그래파이트 입자의 결정면에 수직한 방향으로 아코디언 형태로 초기 부피 보다 약 80배 내지 1000배 이상 팽창한다. 팽창된, 즉 박리된 그래파이트 입자는 외형이 벌레 모양이어서, 통상 벌레로 지칭된다. 벌레는 초기 그래파이트 박편과 달리 전술한 것처럼 다양한 형태로 형성 및 절단될 수 있는 작은 횡단 개구를 갖는 가요성 시트로 압축 성형될 수도 있다.
대안적으로, 본 고안의 가요성 그래파이트 시트는 새로이 팽창된 벌레 보다 재형성(reground)된 가요성 그래파이트 시트 입자를 이용할 수도 있다. 시트는 새로 형성된 시트 재료, 재활용된 시트 재료, 스크랩 시트 재료, 또는 소정의 다른 적절한 소스일 수도 있다.
또한 본 고안의 방법은 초기 재료와 재활용된 재료의 혼합물, 또는 모두 재활용된 재료룰 이용할 수도 있다.
재활용된 재료의 소스 재료는 전술한 것처럼 압축 성형된 시트 또는 시트의 마무리부분, 또는 예를 들어 예비 칼랜더링 롤로 압축된 시트일 수 있다. 더욱이, 소스 재료는 수지가 침윤되었지만 아직 경화되지 않은 시트 또는 시트의 마무리부분, 또는 수지가 침윤되고 경화된 시트 또는 시트의 마무리부분일 수도 있다. 소스 재료는 유동 필드 플레이트 또는 전극과 같은 재활용된 가요성 그래파이트 PEM 연료 전지 성분일 수도 있다. 다양한 그래파이트 소스 각각은 그대로 또는 천연 그래파이트 박편과 혼합된 채로 사용될 수도 있다.
가요성 그래파이트 시트의 소스 재료가 이용가능하면, 입자를 생성하기 위해 제트 밀, 에어 밀, 블렌더 등과 같은 공지된 프로세스 또는 장치와 연결될 수 있다. 바람직하게, 대부분의 입자는 20 U.S. 메쉬를 통과하고 보다 바람직하게 대부분(약 20% 초과, 보다 바람직하게 약 50% 초과)이 80 U.S. 메쉬를 통과하지 않는 지름을 갖는다. 가장 바람직하게 입자는 약 20 메쉬 이하의 입자 크기를 갖는다.
분쇄된 입자의 크기는 요구된 열적 특성과 그래파이트 입자의 기계가공성 및 성형성을 균형맞추도록 선택될 수도 있다. 그러므로, 보다 작은 입자는 기계가공 및/또는 성형을 용이하게 하는 그래파이트 입자를 야기하는 반면, 보다 큰 입자는 보다 큰 이방성 및 보다 큰 인-플레인(in-plane) 전기전도도 및 열전도도를 야기할 것이다.
소스 재료가 분쇄되고, 필요한 경우에 소정 수지가 제거되면, 이는 재팽창된다. 재팽창은 인터카레이션과 박리 프로세스 및 그레인크(Greinke) 등에게 허여된 미국 특허 제 4,895,713호 및 쉐인(Shane) 등에게 허여된 미국 특허 제 3,404,061호에 개시된 내용을 이용하여 수행될 수 있다.
일반적으로, 인터카레이션 후의 입자는 노 내에서 인터카레이트된 입자를 가열함으로써 박리된다. 이러한 박리 단계 중에, 인터카레이트된 천연 그래파이트 박편은 재활용되고 인터카레이트된 입자에 추가될 수도 있다. 바람직하게, 재팽창 단계 중에 입자는 약 100cc/g 이상 그리고 약 350cc/g까지 또는 그 이상까지의 범위의 비부피를 갖도록 팽창된다. 마지막으로, 재팽창 단계 후에, 재팽창된 입자는 전술한 것처럼 가요성 시트로 압축될 수도 있다.
가요성 그래파이트 시트 및 포일은 좋은 취급 강도로 밀착되고, 바람직하게는 세제곱 센티미터당 약 0.1 에서 1.5 그램(g/cc)의 전형적인 밀도 및 약 0.025 mm 에서 3.75mm의 두께로, 예를 들어, 압축 성형에 의해 압축된다. 비록 항상 바람직한 것은 아니지만, 가요성 그래파이트 시트는 또한, 때때로 수지 및 흡수된 수지와 함께 다루어지는 것이 바람직할 수 있으며, 경화후에 상기 시트의 조직 "고정" 뿐 아니라, 가요성 그래파이트 시트의 습기 저항 및 취급 강도, 즉 강성이 향상된다. 사용되는 경우, 적합한 수지 내용물은 중량의 약 5%이상이 바람직하고, 중량의 약 10% 내지 35%가 더욱 바람직하고, 중량의 약 60%까지인 것이 적합하다. 본 고안의 실시예에서 특히 유용한 것으로 판단되는 수지들은 아크릴-, 에폭시- 및 페놀에 기초한 수지 시스템, 또는 그 혼합물이다. 적합한 에폭시 수지 시스템은 디글리시딜 이더 또는 비스페놀 A (DGEBA) 및 다른 다기능성 수지 시스템에 기초한 것을 포함한다. 적용될 수 있는 페놀 수지는 리소울 및 노보락 페놀을 포함한다.
도 4를 참고하면, 시스템은 수지가 침윤된 가요성 그래파이트 시트의 연속적인 생산을 위하여 개시된 것으로, 그래파이트 박편 및 액체 삽입성 물질이 반응기(104) 안에 채워진다. 더욱 상세하게는, 액체 삽입성 물질를 담기 위해 용기(101)가 제공된다. 바람직하게는 스테인리스 스틸로 만들어진 용기(101)에는 연속적으로 도관(106)을 경유하여 액체 유기화제가 공급될 수 있다. 용기(102)는 용기(101)로부터 온 삽입성 물질과 함께, 반응기(104) 안으로 안내되는 그래파이트 박편을 담고 있다. 삽입성 물질 및 그래파이트 박편의 반응기(104) 안으로의 각각의 입력 비율이 밸브(108, 107)에 의해서 조절된다. 용기(102) 안의 그래파이트 박편은 연속적으로 도관(109)을 경유하여 공급될 수 있다. 예를 들어 트레이스 산과 같은 인터카레이션 증강제와 같은 첨가물, 그리고 유기 화학물이 밸브(111)에 의해 그 출구에서 측정되는 디스펜서(110)를 경유하여 추가될 수 있다.
결과적으로 인터카레이트된 그래파이트 입자들은 흠뻑 젖고, 산이 코팅되고, 바람직하게는, 116, 118에서 세척 탱크로 들어가고 나오는 물로 입자들이 세척되는 세척 탱크(114)로 (도관(112)을 통해서) 유입된다. 그 후 세척되고 인터카레이트된 그래파이트 박편은 도관(120)을 통하여 건조 챔버(122)를 지난다. 팽창 및 사 용동안 박리와 같은 표면 화학 작용을 조절하고, 팽창을 야기하는 가스 발산을 조절하기 위해, 버퍼, 산화 방지제, 오염 감소 화학물과 같은 첨가제가 인터카레이트된 그래파이트 박편의 유동으로 용기(119)로부터 추가될 수 있다.
인터카레이트된 그래파이트 박편은, 바람직하게는 약 75℃에서 약 150℃의 온도에서, 일반적으로 인터카레이트되는 그래파이트 박편의 팽창 또는 부풀어오름을 회피하기 위해 건조기(122)에서 건조된다. 건조 후에, 인터카레이트된 그래파이트 박편은, 예를 들어, 도관(126)을 통해 수집 용기(124)에 연속적으로 공급됨으로써, 플레임(200) 안으로 스트림으로서 공급되고, 그 후 2에서 지적한 것과 같이 팽창 용기(128)에서 플레임(200) 안으로 스트림으로서 공급된다. 분해된 쿼트 글래스 피버, 탄소 및 그래파이트 피버, 지르코니아, 보론 니트라이드, 실리콘 카바이드 및 마그네시아 피버 등으로 형성된 세라믹 피버 입자 및 칼숩 메타실리케이트 피버, 칼슘 알루미늄 실리케이트 피버, 알루미늄 옥사이드 피버와 같은 자연 발생한 무기물 피버 첨가제는 127에서 안내되는 비-반응성 가스에서 유입에 의해 추진되는 인터카레이트된 그래파이트 입자의 스트림으로 용기(129)로부터 추가될 수 있다.
팽창 챔버(201)에서 플레임(200)을 통과하는 경로에서, 인터카레이트된 그래파이트 입자(2)는 "c" 방향으로 80배 이상 팽창하고, "벌레 모양으로" 팽창된 형태(5)를 띠게 된다; 129로부터 안내되어 인터카레이트된 그래파이트 입자의 스트림에 혼합된 첨가제는 본질적으로 플레임(200)을 통하는 경로에 의해 영향을 받지 않는다. 팽창된 그래파이트 입자(5)는 중력 분리기(130)를 지날 수 있고, 이때 무거 운 애쉬 천연 미네랄 입자는 팽창된 그래파이트 입자로부터 분리되고, 그 후 넓은 상부 하퍼(132)안으로 들어간다. 분리기(130)는 필요하지 않을 때 생략될 수 있다.
팽창된, 즉 박리한 그래파이트 입자(5)는 하퍼(132)에서 다른 첨가제와 함께 자유롭게 떨어지고, 자유분방하게 흩어져 통로(134)를 통해서, 압축 스테이션(136) 안으로 지나간다. 압축 스테이션(136)은 박리되고, 팽창된 그래파이트 입자(5)를 수용하기 위해 이격된, 마주보며 수렴하는 이동 다공성 벨트(157, 158)를 포함한다. 마주보는 이동 벨트(157, 158) 사이의 수렴하는 공간으로 인해, 박리되고 팽창된 그래파이트 입자는 예를 들어 약 25.4로부터 0.075mm, 특별하게는 약 25.4로부터 2.5mm까지의 두께와 약 0.08에서2.0g/㎤의 밀도를 갖는, 148에서 지시되는, 가요성 그래파이트의 매트로 압축된다. 가스 세정기(149)는 팽창 챔버(201)와 하퍼(132)로부터 발산하는 가스를 제거하고 정화하도록 사용될 수 있다.
매트(148)는 용기(150)를 지나, 스프레이 노즐(138)로부터 액체 수지가 침윤되고, 상기 수지는 바람직하게는 진공 챔버(139)에 의해 "매트를 통해 당겨지는 것"이 바람직하고, 상기 수지는 그 후 건조기(160)에서 건조되어 수지의 찌꺼기가 감소되고, 그 후에 수지가 침윤된 매트(143)는 캘린더 밀(170)에서 롤 압축된 가요성 그래페이트 시트(147)로 고밀도화된다. 용기(150)과 건조기(160)로부터 온 가스 및 연기는 가스 세정기(165)안에서 모여서 정화되는 것이 바람직하다.
고밀도화 과정 후에, 가요성 그래파이트 시트(147)안의 수지는 건조 오븐(180)에서 적어도 부분적으로 경화된다. 대안적으로, 부분적인 경화는 비록 고밀도화 과정 후가 바람직하지만 고밀도화 과정 전에 효과를 미칠 수도 있다.
그러나, 바람직한 실시예에서, 가요성 그래파이트 시트는 수지 침윤형이 아니며, 이러한 경우 용기(150), 건조기(160) 및 건조 오븐(180)은 생략될 수 있다.
플라즈마 디스플레이 패널은 현재 (모서리로부터 모서리까지) 1m 및 그 이상의 크기로 생산되고 있다. 따라서, 그러한 패널에서 열점(hot spot)의 효과를 개선하고 냉각하기 위해 사용되는 열 확산기는 약 270mm ×약 500mm의 크기로 또한 상대적으로 크게 요구되고, 또는 약 800mm ×500mm 만큼 큰 크기로, 또는 더 크게 요구된다. 상기에서 논의한 플라즈마 디스플레이 패널에서, 플라즈마 가스를 각각 담고있는, 수천 수만개의 셀이 존재한다. 전압이 각각의 셀에 공급되는 경우, 상기 플라즈마 가스는 각각의 셀에서 색깔을 띤 빛을 생성하도록 인광체와 반응한다. 플라즈마를 생산하기 위한 가스를 이온화시키기 위해 충분한 전력이 필요하기 때문에, 플라즈마 디스플레이는 매우 뜨거워지기 쉽다. 게다가, 패널의 특정한 영역에서의 색깔에 따라, 패널 자체에서의 열적인 스트레스를 야기할 뿐 아니라 디스플레이의 수명을 짧게 하는 인광체의 조숙한 파손을 야기할 수 있는 스크린에서의 열점이 생성될 수 있다. 따라서, 열 확산기는 이러한 열점의 영향을 줄이는 것이 필요하다.
박리된 그래파이트의 압축 입자로 이루어진 시트, 특별하게는 박리된 그래파이트의 압축된 입자의 시트의 적층물(laminate)은 플라즈마 디스플레이 패널과 같은 디스플레이 장치용 열 확산기로 특별하게 사용될 수 있다는 것이 발견되었다. 보다 상세하게는, 여기에서 가요성 그래파이트 시트로서 언급되는, 박리된 그래파이트의 압축 입자로 이루어진 하나 또는 그 이상의 시트는 플라즈마 디스플레이 패널의 배면에 열 접촉하도록 위치하고, 그 결과 가요성 그래파이트 시트는 패널에서 다수개의 열원(즉, 방전 셀)을 덮고 있다. 다른 말로 말하면, 가요성 그래파이트 시트 영역의 표면 영역은 플라즈마 디스플레이 패널의 배면에 있는 방전 셀의 표면 영역보다 크다; 실제로, 가요성 그래파이트 시트의 표면 영역은 플라즈마 디스플레이 패널의 배면의 다수개의 방전 셀의 표면 영역보다 크다. 따라서 본 고안에 따른 열 확산기가 형성되는 가요성 그래파이트 소재의 특성때문에, 패널에 의해서 디스플레이되는 이미지가 변할 때, 플라즈마 디스플레이 패널 위의 다른 위치에서 발생하는 열점으로부터 열이 퍼질 것이다.
가요성 그래파이트 시트 소재의 특성 때문에, 그들이 다른 소재들, 그래파이트의 다른 형태들보다 더 적합하다는 점에서, 열 확산기와 플라즈마 디스플레이 패널 사이의 접촉 저항은 감소되고, 동일한 적용 압력이 적용된 선행 기술에 따른 열 확산기를 사용할 때 보다 더 나은 열적 접촉이 달성된다.
본 고안에 따른 가요성 그래파이트 시트 열 확산기는 디스플레이 패널 위 지역들 사이의 열 차이(즉, △T)를 줄이도록 작용한다. 다른 말로 말하면, 흰색 이미지가 생성되는 지역과 같은 패널 위의 열점과 어두운 이미지가 생성되는 근접 영역과 같은 플라즈마 디스플레이 패널 위의 열점 사이의 온도 차이가, 가요성 그래파이트 시트가 존재하지 않는 경우의 △T 와 비교할 때, 본 고안에 따른 가요성 그래파이트 열 확산기를 사용함으로써 감소될 수 있다. 따라서, 그렇지 않았더라면 플라즈마 디스플레이 패널이 노출되는 열적 스트레스가 감소되고, 패널 수명과 효과가 연장된다. 게다가, 열점(즉, 열 스파이크)이 줄어들기 때문에, 전체 유닛이 보다 높은 온도에서 작동할 수 있고 이는 이미지 향상을 가져온다.
사실상, 이는 특히 플라즈마 디스플레이 패널 조립 프로세스 중에, 열 확산기를 플라즈마 디스플레이 패널에 접착시키는 접착층을 갖고 그래파이트 열 확산기가 제조되는 것이 바람직할 수 있다. 릴리스 라이너(release liner)는 접착제를 덮도록 사용되어야 하고, 접착제는 릴리스 라이너와 그래파이트 시트 사이에 끼워져 플라즈마 디스플레이 패널에 접착되기 전에 그래파이트 열 확산기의 저장 및 선적을 허용한다.
릴리스 라이너와 함께 접착제로 코팅된 그래파이트 시트(또는 시트의 적층물)의 이용은 대규모 디스플레이 장치 제조 프로세스에 실용적일 것을 충족시켜야 하는 요구사항을 갖는다. 보다 구체적으로, 릴리스 라이너는 그래파이트가 얇은 층으로 갈라짐이 없이 고속으로 시트로부터 제거될 수 있어야 한다. 얇은 층으로 갈라지는 현상은 릴리스 라이너가 접착제를 당길 때 발생하고 릴리스 라이너가 제거될 때 시트로부터 벗겨진 소정의 그래파이트는 그래파이트의 손실, 그래파이트 시트 자체의 손상, 및 그래파이트 시트를 디스플레이 장치에 접착시키는데 필요한 접착제의 감소 뿐만 아니라 보기 흉하고 불쾌한 외형을 야기한다.
그러나, 그래파이트가 얇은 층으로 갈라지는 현상 없이 접착제/그래파이트 시트로부터 릴리스 라이너의 제거를 허용하도록 접착제 및 릴리스 라이너가 선택되어야 함에도 불구하고, 접착제는 패널이 다양한 배향을 가지면서 디스플레이 장치 상의 위치에 그래파이트 시트를 유지시키고 열 확산기와 장치 사이의 양호한 열 접촉을 보장하도록 충분히 강해야 한다.
게다가, 열 확산기의 열적 성능의 상당한 감소는 접착제에 의해 야기되어서는 않된다. 즉, 상당한 두께의 층에 도포된 접착제는, 플라즈마 디스플레이 패널 또는 다른 디스플레이 장치로부터 열 확산기로 열 전도를 방해하기 때문에, 열 확산기의 열적 성능을 방해할 수 있다.
그러므로, 접착제 및 릴리스 라이너의 조합은 예를 들어 ChemInstruments HSR-1000 고속 제거 테스터에서 측정될 때 약 1m/s의 제거 속도에서, 약 40g/cm 이하, 보다 바람직하게 약 20g/cm 이하 및 가장 바람직하게 약 10g/cm 이하의 제거 하중을 제공하도록 균형을 달성해야 한다. 예를 들어, 플라즈마 디스플레이 장치와 같은 디스플레이 장치의 대규모 제조 요구사항을 충족시키기 위해 약 1m/s의 속도에서 릴리스 라이너를 제거하는 것이 바람직하다면, 릴리스 라이너의 평균 제거 하중은 상기 제거 속도에서 그래파이트가 갈리지는 현상을 야기함이 없이 릴리스 라이너의 제거를 허용하도록 약 40g/cm 이하, 보다 바람직하게는 약 20g/cm 이하, 및 가장 바람직하게는 약 10g/cm 이하이어야 한다. 이를 달성하기 위해, 접착제의 두께는 약 0.015mm 이하이어야 하고, 가장 바람직하게는 두께에 있어 0.005mm 이하이어야 한다.
균형 맞추어져야 하는 또다른 인자는 전술한 것처럼 제조 프로세스 중에 디스플레이 장치 상의 위치에 열 확산기를 유지시키고 열 확산기와 장치 사이의 양호한 열 접촉을 보장하기에 충분한 접착제의 접착 강도이다. 요구된 접착을 달성하기 위해, 접착제는 예를 들어 ChemInstruments TT-1000 인장 시험기에서 측정될 때 약 125g/㎠ 이상의 최소 랩 전단 접착 강도, 보다 바람직하게 약 700g/㎠의 평균 랩 전단 접착 강도를 가져야 한다.
이와 같이 전술한 것처럼 접착제는 열 확산기의 열적 성능을 실질적으로 방해해서는 안된다. 이는 접착제의 존재가, 접착제 없는 열 확산기 자체와 비교할 때, 열 확산기의 약 100% 이상의 전체 두께 열 저항 증가를 야기해서는 안된다는 것을 의미한다. 사실, 보다 바람직한 실시예에서, 접착제는 접착제 없는 열 확산기 재료와 비교할 때 약 35% 초과의 열 저항 증가를 야기하지 않을 것이다. 그러므로, 접착제는 바람직하지 않은 열 저항의 상당한 증가를 피하기에 충분히 얇으면서 제거 하중 요구사항 및 평균 랩 전단 접착 강도 요구사항을 충족시켜야 한다. 이를 위해서, 접착제의 두께는 약 0.015mm, 보다 바람직하게 약 0.005mm 이하이어야 한다.
열 확산기가 약 2.0mm 이하의 두께와 약 1.6 내지 약 1.9g/cc 범위의 밀도를 갖는 박리된 그래파이트의 압축된 입자 시트 또는 시트의 적층물인, 대규모 제조 프로세스에서 플라즈마 디스플레이 패널과 같은 디스플레이 장치에 도포되는데 유용한 열 확산기의 제조를 위해 요구되는 전술한 균형을 달성하기 위해, 테크니코트 인코포레이티드(Technicote Inc.)의 분사인 실 테크(Sil Tech)로부터 제조되어 이용되는 L2 또는 L4 릴리스 라이너와 같은 실리콘 코팅된 크라프트 페이퍼(Kraft paper)로 제조된 릴리스 라이너와 함께 소정 두께의 압력 민감 아크릴 접착제가 원하는 결과를 달성할 수 있다. 그러므로, 접착제가 열 확산기 재료와 제거 재료 사이에 샌드위치되도록 제거 층이 위치되고, 열 확산기의 열적 성능이 실질적으로 손상되지 않는 두께의 접착제를 갖는, 박리된 그래파이트의 압축된 입자의 시트 또는 시트의 적층물과 같은 열 확산기 재료를 포함하는 열 확산기 복합재료가 제공된다. 작업 중에, 제거 재료는 열 확산기/접착제 조합으로부터 제거될 수 있고 접착제가 열 확산기 재료를 플라즈마 디스플레이 패널에 접착시키도록 열 확산 재료/접착제 조합이 플라즈마 디스플레이 패널과 같은 디스플레이 장치에 도포될 수 있다. 더욱이, 다수의 플라즈마 디스플레이 패널이 제조될 때, 하나 이상의 열 확산기/접착제 조합이 다수의 플라즈마 디스플레이 패널 각각에 도포된다.
가요성 그래파이트 적층물이 본 고안에 따른 열 확산기로서 채용될 때, 다른 적층물 층들이 또한 포함될 수 있고, 이는 상기 적층물의 기계적인 또는 열적인 성능을 향상시킨다. 예를 들어, 알루미늄 또는 구리와 같은 열적으로 전도성인 금속의 적층물 층들은 그래파이트에 의해서 존재하는 낮은 접촉 저항을 희생시키지 않고 상기 적층물의 열 확산 특성을 증가시키기 위해 가요성 그래파이트 층들 사이에 끼워질 수 있다; 폴리머와 같은 다른 소재들이 또한 적층물의 강도의 향상 또는 증강을 위해서 채용될 수 있다. 추가적으로, 그래파이트 소재는 단일 시트 또는 적층물일 수 있는데, 본 고안의 열 확산기의 열 확산 성능을 손상함이 없이, 디스플레이 장치에 적용 또는 선적되는 동안 시트에 손상을 줄이고 및/또는 소재의 취급을 향상하기 위해, 예를 들어, 얇은 플라스틱 시트 또는 대안적으로, 건조된 수지의 얇은 코팅의 배면이 제공될 수 있다. 절연 소재의 층이 또한 채용될 수 있다.
추가적으로 디스플레이 장치에 접하도록 예정되는 열 확산기의 표면은 본 고안의 열 확산기를 재가공하기 위하여 열적 성능 및/또는 능력을 향상하도록 소재의 면을 구비할 수 있다. 가장 바람직한 것은 알루미늄 또는 구리와 같은 금속인데, 이 중에서 알루미늄이 가장 적합하다. (그러한 면이 사용될 때, 적합한 그래파이트 표면이 상기 장치의 표면에 접하지 않기 때문에) 비록 더 큰 접촉 저항의 면에서 다소의 열적인 손실이 있지만, 이는 금속 면의 열적인 등방성에 의해 보상될 수 있다. 그러나, 이와 같은 점에 더하여, 이것은 상기 장치의 표면에 접착되는 면이기 때문에, 재가공 또는 다른 작업을 위해 본 고안의 열 확산기를 제거하는 것이 용이하게 되고, 금속 면의 구조가 접착 결합보다 강하기 때문에, 상기 디스플레이 장치 표면으로부터 상기 열 확산기를 빠르고 손상없이 제거하는 것이 가능하다.
도 1에 도시된 바와 같이, 10으로 지시된, 본 고안의 열 확산기로써 사용되기 위해 일단 형성된 가요성 그래파이트 시트 또는 적층물은 필요한 모양으로 잘려질 수 있으며, 대부분의 경우에는 정사각형이다. 만일 (도시된 바와 같이, 열 확산기(10)는 사각형 모양과 다른 곡선형이나 또는 보다 복잡한 형태로 잘려질 수 있으며, 이는 다른 수의 모서리 표면(16)을 갖게 될 것이다.) 열 확산기(10)가 정사각형이라면 열 확산기(10)는 하나 이상의 모서리 표면(16), 일반적으로는 4개의 모서리 표면(16a, 16b, 16c, 16d) 뿐 만아니라 두 개의 주 표면(12 및 14)을 갖는다.
도 1 내지 3을 참조하면, 열 확산기(10)는 또한 보호 코팅(20)을 포함하는 것이 바람직한데, 이는 열 확산기(10)를 만드는 가요성 그래파이트 시트 또는 적층물로부터 그래파이트 입자가 플레이킹 되거나 그렇지 않으면 플레이킹 되는 가능성을 방지하기 위함이다. 보호 코팅(20)은 또한 전기장치에서 전기적으로 전도성 소재(그래파이트)가 포함됨으로써 야기되는 전기적 간섭(electrical interference)을 피하기 위해서, 열 확산기(10)를 효과적으로 절연시키는 것이 바람직하다. 보호 코팅(20)은 폴리에틸렌, 폴리에스테르 또는 폴리이미드와 같은 열가소성 소재, 왁스 및/또는 니스 소재와 같은 전기적으로 그래파이트을 절연시키거나 및/또는 그래파이트 소재의 플레이킹을 막기에 충분히 적합한 소재를 포함할 수 있다. 실제로, 전기적으로 절연되는 것과 반대의 접지가 요구될 때, 보호 코팅(20)은 알루미늄과 같은 금속을 포함할 수 있다.
바람직하게는, 요구되는 박리-저항 및/또는 전기 절연을 달성하기 위해서, 보호코팅(20)은 약 0.001mm 두께 이상인 것이 바람직하다. 비록 보호 코팅(20)을 위한 진정한 최대 두께는 존재하지 않더라도, 보호 코팅(20)은 두께가 약 0.025mm 이하이어야 하며, 바람직하게는 효과적으로 기능하기 위해 약 0.005mm 이하이어야 한다.
열 확산기(10)가 플라즈마 디스플레이 패널과 같은 디스플레이 장치에 적용될 때, 열 확산기(10)의 주 표면(12)은 패널에 작동적으로 접촉하는 면이다. 많은 실시예에서, 이와 같기 때문에, 주 표면(12)과 패널 사이의 접촉은 그래파이트 박리에 대하여 주 표면(12)을 '밀봉'하는 기능을 하고, 그 결과 보호 코팅(20)과 더불어 주표면(12)을 코팅할 필요가 없다. 이와 마찬가지로, 열 확산기(10)가 위치하는 전기 장치의 잔부로부터 전기적으로 주표면(14)이 절연되는 경우에는 전기적으로 주표면(12)을 절연하는 것이 필요하지 않다. 그러나, 취급 또는 다른 고려사항을 위해서, 어떤 실시예에서는, (도시되지 않은) 플라즈마 디스플레이 패널에 열 확산기(10)를 접착하기 위하여 주 표면(12)에 사용되는 어떤 접착제와 그래파이트 시트 사이에 들어가는 열 확산기(10)의 양 주 표면(12, 14) 사이에 보호 코팅(20)이 코팅될 수 있다.
열 확산기(10)는 다양한 다른 과정에 의해 보호 코팅(20)에 제공될 수 있다. 예를 들어, 일단 가요성 그래파이트 시트 또는 적층물이 열 확산기(10)를 형성하도록 크기와 형태로 잘라지면, 보호 코팅(20)이 형성되는 소재가 개별적인 열 확산기(10)에 코팅되어, 거의 주 표면(14)과 모서리 표면(16) 등에 완벽하게 흘러 도 1 에 도시된 것과 같이, 거의 열 확산기(10)의 보호 박리 경계를 형성하도록 모서리 표면(16)등을 지나 연장한다. 그 결과, 보호 코팅(20)이 스프레이 코팅, 롤러 코팅 및 고온 적층 프레스와 같은 당업자에게 친숙한 방식의 다양한 코팅에 의해 적용될 수 있다.
대안적인 실시예에서, 도 2에 도시된 바와 같이, 보호 코팅(20)이 열 확산기(10)에 적용되어, (예를 들어, 노출된 것에 따라 전기적 간섭을 야기하거나 및/또는 잠재적으로 박리되기 쉬운) 하나 또는 그 이상의 모서리 표면(16a, 16b, 16c, 16d)을 커버한다.
본 고안의 또다른 실시예에서, 도 3에 보여지는 바와 같이, 보호 코팅(20)이 열 확산기(10)에 적용되어 단지 주 표면(14)만을 코팅할 수 있다. 열 확산기(10)를 이와 같이 제조하는 방식의 실시예의 특별한 장점은, 롤러 코팅, 접착제를 사용한 적층, 또는 고온 프레스식 적층과 같은 보호 코팅(20)으로 가요성 그래파이트 시트 또는 적층물을 코팅하고, 그 후 원하는 열 확산기(10) 모양으로 가요성 그래파이트 시트 또는 적층물을 절단하는 것이다. 이와 같은 방식으로, 제조 효율은 최대화되고 보호 코팅(20)의 낭비가 제조과정 중에 최소화된다.
일반적으로, 코팅 과정은 대부분의 실시예에서 충분한 강도를 갖도록 열 확산기(10)에 보호 코팅(20)을 접착한다. 그러나, 만일 필요하다면, 또는 [델라웨어주 윌밍톤의 듀퐁 사(E.I du Pont de Nemours and Company)에서 시판되는] Mylar®폴리에스터 소재 및 켑톤 폴리아미드 소재와 같은 비교적 비접착성인 보호 코팅(20)에 대하여는, 접착제의 층(30)이 도 3에 도시된 바와 같이, 열 확산기(10)와 보호 코팅(20) 사이에 도포될 수 있다. 적합한 접착제는 아크릴 또는 라텍스 접착제와 같이, 열 확산기(10)에 보호 코팅의 접착을 용이하게 할 수 있는 것이다. 접착제의 층(30)은 열 확산기(10) 및 보호 코팅(20) 중 어느 하나 또는 양쪽에 코팅될 수 있다. 접착제의 층(30)은 보호 코팅(20)과 열 확산기(10) 사이에서 접착을 유지하는 동안 가능한 얇은 것이 바람직하다. 접착제의 층(30)은 두께에 있어 약 0.015mm 이하인 것이 바람직하다.
추가적으로, 다른 실시예에서, 열 확산기(10)는 열 확산기의 표면(12)과 디스플레이 장치의 표면 사이에 끼워지는 대향 층(facing layer; 40)을 포함할 수 있다. 상기에서 논의된 바와 같이, 대향 층(40)은 바람직하게는 알루미늄과 같은 금속이고, 이는 도 5에 도시된 바와 같이, 대향 층(40)과 열 확산기의 표면(12)사이에 도포된 접착제의 층(50)을 사용함으로써 표면(12)에 접착될 수 있다. 적합한 접착제는 아크릴 또는 라텍스 접착제이고, 이는 대향 층(40)과 열 확산기 표면(12) 중 어느 하나 또는 양 쪽에 코팅될 수 있다. 물론 접착제(50)는 가능한 한 얇게 도포되면서 대향 층(40)과 표면(12)상의 접착을 유지하여, 그 두께가 약 0.015mm 이하인 것이 바람직하다.
추가적으로, 도 5에서 보여지는 바와 같이, 대향 층(40)은 대향 층(40)과 보호 코팅(20) 사이의 그래파이트 열 확산기(10)를 밀봉하기 위해 보호 코팅(20)과 결합할 수 있다. 더욱 상세하게는, 만일 대향 층(40)이 확산기(10)의 모서리(16) 등을 지나 연장한다면, 보호 코팅은 열 확산기(10)의 주위 및 대향 층(40)에 코팅될 수 있다. 대안적으로, 알루미늄 테잎과 같은 소재가 대향 층(40)과 보호 코팅(20) 사이의 모서리(16) 등을 밀봉하기 위해 채용될 수 있다.
비록 본 실시예가 플라즈마 디스플레이 패널에 열 확산기를 적용하는 점에서 서술되었으나, 본 발명적인 방법 및 열 확산기는 동일하게 액정 디스플레이와 같은, 국부적으로 고온의 지역 또는 열점을 생성하는 또다른 디스플레이 장치 뿐 아니라 발광 다이오드와 같은 (플라즈마 디스플레이 패널을 만드는 개별적인 방전 셀의 집합으로 개별적인 기능을 하는 것과 동일한) 다른 발광형 디스플레이 장치 열원, 또는 열원 집합체에도 동일하게 적용이 가능하다.
하기하는 실시예는 본 고안의 실시예의 작동 및 효과를 도시한 것이지만, 이는 단지 도시를 위한 것이며, 본 고안이 청구하는 범위 및 넓이를 제한하지 않는다.
실시예 1
플라즈마 디스플레이 패널의 배면에 부착된 아크릴 열 확산기를 이용하여 파나소닉 플라즈마 TV 모델 번호 TH42PA20의 열적 특성이 다음의 상이한 스크린 조건 하에서 분석된다. 백색 및 흑색의 패턴이 디스플레이 상에 발생되고 스크린 표면 온도가 적외선 카메라를 이용하여 측정된다. 모든 경우에 배경은 흑색이다. 패턴은 1) 스크린을 가로질러 수평으로 균일하게 이격된 세 개의 백색 라인(23.9%의 스크린 조명) 및 2) 균일하게 이격된 백색 도트의 4 ×3 어레이(4% 스크린 조명)로 구성된다. 종래의 아크릴 열 확산기를 갖는 유닛을 시험한 후에, 아크릴 확산기는 제거되고 두께가 1.4mm이고 인-플레인 열 전도도가 약 260W/m°K인 가요성 그래파이트 열 확산기로 대체된다. 플라즈마 디스플레이는 그 후 전술한 것과 동일한 조건 하에서 재시험되고, 그 결과가 표 1에 나타난다.
패턴 열 확산기 T최대 백색 패턴 T 범위 주위
백색 라인 패턴 아크릴 49.3 30 24.1
백색 라인 패턴 가요성 그래파이트 48.6 34.4 23.5
백색 도트 어레이 패턴 아크릴 51.8 30.4 24.3
백색 도트 어레이 패턴 가요성 그래파이트 39.3 28.3 23.4
실시예 2
플라즈마 디스플레이 패널의 배면에 부착된 알루미늄/실리콘 열 확산기를 이용하여 NEC 플라즈마 디스플레이 모델 Plasmasync 42" 42XM2 HD의 열적 특성이 다음의 상이한 조건 하에서 분석된다. 백색 및 흑색의 패턴이 디스플레이 상에 발생되고 스크린 표면 온도가 적외선 카메라를 이용하여 측정된다. 모든 경우에 배경은 흑색이다. 패턴은 1) 스크린을 가로질러 수평으로 균일하게 이격된 세 개의 백색 라인(23.9%의 스크린 조명) 및 2) 균일하게 이격된 백색 도트의 4 ×3 어레이(4% 스크린 조명)로 구성된다. 종래의 알루미늄/실리콘 열 확산기를 갖는 유닛을 시험한 후에, 알루미늄/실리콘 열 확산기는 제거되고 두께가 1.4mm이고 열 전도도가 약 260W/m°K인 가요성 그래파이트 열 확산기로 대체된다. 디스플레이는 그 후 전술한 것과 동일한 조건 하에서 재시험되고, 그 결과가 표 2에 나타난다.
패턴 열 확산기 T최대 백색 패턴 T 범위 주위
백색 라인 패턴 알루미늄/ 실리콘 61.4 32.9 25.2
백색 라인 패턴 가요성 그래파이트 55.1 33.9 24.9
이들 실시예는 최대 온도(T최대)와 관찰된 온도 범위(T범위) 모두에서 종래의 열 확산기 기술에 대한 가요성 그래파이트 열 확산기의 이용 장점을 설명한다.
본원에서 언급된 모든 인용특허와 공보는 본원에 참조된다.
그러므로 본 고안은 설명된 것처럼, 다양한 방식으로 변경될 수도 있음이 명백하다. 이러한 변형은 본 고안의 취지 및 범위로부터 벗어난다고 간주되지 않고 당업자에게 명백한 이러한 모든 수정예는 다음의 청구범위에 포함된다고 의도된다.
따라서, 본 고안에 따르면 플라즈마 디스플레이 패널, 발광 다이오드 또는 액정 디스플레이와 같은 디스플레이 장치용 열 확산기가 제공된다. 또한 본 고안에 따르면 사용하는 동안 발생하는 온도차이를 개선하기 위해 디스플레이 장치에 사용될 수 있는 열 확산기 소재가 제공된다. 또한 본 고안에 따르면 플라즈마 디스플레이 패널의 하나 또는 그 이상의 셀과 같은 열원에 열 확산기 소재가 제공되어, 본 고안에 따른 열 확산기를 사용하지 않는 패널과 비교하여 볼 때 패널 상의 어느 두 위치 사이의 온도차가 줄어들게 된다. 또한 본 고안에 따르면 플라즈마 디스플레이 패널 또는 발광 다이오드와 같은 열원의 집합체 또는 열원에 적용될 수 있고, 열 확산기와 상기 장치 사이에서 좋은 열 접촉을 제공할 수 있는 열 확산 소재가 제공된다. 또한 본 고안에 따르면 그래파이트 입자가 플레이킹 되는 것을 막거나 또는 그 가능성을 줄이기 위해 절연되는 열 확산기 소재가 제공된다. 또한 본 고안에 따르면 열원에 최소한의 손상을 갖도록 열원에 접착되고 제거될 수 있는 열 확산기가 제공된다. 또한 본 고안에 따르면 충분한 부피를 갖고 가격적인 부분에서도 효과적으로 생산가능한 열 확산기가 제공된다.

Claims (20)

  1. 디스플레이 장치로서,
    다수의 방전 셀을 갖는 디스플레이 패널; 및
    두 개의 주 표면을 갖는 열 확산기로서, 상기 주 표면 중 하나가 다수의 방전 셀을 덮도록 상기 디스플레이 패널과 열적으로 직접적인 접촉을 하여, 상기 열 확산기 자체만으로 상기 다수의 방전셀에 걸쳐 열을 확산시키는, 평평한 열 확산기를 포함하고,
    상기 열 확산기가,
    박리된 그래파이트의 압축된 입자로 형성된 하나 이상의 이방성 시트;
    상기 디스플레이 패널을 향하는 열 확산기의 주표면 측에서 상기 하나 이상의 이방성 시트에 부착되어 상기 하나 이상의 이방성 시트와 상기 디스플레이 패널 사이에 배치되는 대향층(facing layer); 및
    상기 대향층을 상기 디스플레이 패널에 부착시키기 위한 접착제를 구비하는,
    디스플레이 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 이방성 시트가 박리된 그래파이트의 압축 입자로 이루어진 시트를 다수 포함하는 적층물(laminate)인 것을 특징으로 하는,
    디스플레이 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 적층물은 비-그래파이트 소재의 층을 하나 이상 포함하는 것을 특징으로 하는,
    디스플레이 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 디스플레이 패널을 향하지 않는 상기 열 확산기의 주 표면은 그래파이트의 입자의 플레이킹(flaking)을 방지하기에 충분한 보호 코팅으로 코팅되는 것을 특징으로 하는,
    디스플레이 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 보호 코팅은 금속, 왁스, 니스 소재, 열가소성 소재 또는 이들의 조합을 포함하는 것을 특징으로 하는,
    디스플레이 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 보호 코팅은 두께가 약 0.025mm 이하인 것을 특징으로 하는,
    디스플레이 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 보호 코팅은 상기 열 확산기의 코팅된 주 표면을 전기적으로 절연하기에 효과적인 것을 특징으로 하는,
    디스플레이 장치.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 열 확산기는 모서리 표면들을 구비하고, 하나 이상의 모서리 표면이 그래파이트의 입자의 플레이킹을 방지하기에 충분한 보호 코팅으로 코팅되는 것을 특징으로 하는,
    디스플레이 장치.
  9. 제4항에 있어서,
    상기 보호 코팅과 상기 열 확산기의 사이에 삽입되는 접착제의 층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    디스플레이 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 대향 층은 금속을 포함하는 것을 특징으로 하는,
    디스플레이 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 접착제는 상기 디스플레이 패널의 방향에 관계없이 상기 이방성 시트를 상기 디스플레이 패널 상의 제 위치에 유지시키는 것을 특징으로 하는,
    디스플레이 장치.
  12. 디스플레이 장치로서,
    다수의 방전 셀을 갖는 디스플레이 패널; 및
    두 개의 주 표면을 갖는 열 확산기로서, 상기 주 표면 중 하나가 다수의 방전 셀을 덮도록 상기 디스플레이 패널과 열적으로 직접적인 접촉을 하여, 상기 열 확산기 자체만으로 상기 다수의 방전셀에 걸쳐 열을 확산시키는, 평평한 열 확산기를 포함하고,
    상기 열 확산기가,
    박리된 그래파이트의 압축된 입자로 이루어진 하나 이상의 이방성 시트; 및
    상기 하나 이상의 이방성 시트를 상기 디스플레이 패널에 부착시키기 위한 접착제를; 구비하고,
    상기 디스플레이 패널을 향하지 않는 상기 열 확산기의 주 표면은 그래파이트의 입자의 플레이킹(flaking)을 방지하기에 충분한 보호 코팅으로 코팅되는,
    디스플레이 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 하나 이상의 이방성 시트가 박리된 그래파이트의 압축 입자로 이루어진 시트를 다수 포함하는 적층물인 것을 특징으로 하는,
    디스플레이 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 적층물은 비-그래파이트 소재의 층을 하나 이상 포함하는 것을 특징으로 하는,
    디스플레이 장치.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 보호 코팅은 금속, 왁스, 니스 소재, 열가소성 소재 또는 이들의 조합을 포함하는 것을 특징으로 하는,
    디스플레이 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 보호 코팅은 두께가 약 0.025mm 이하인 것을 특징으로 하는,
    디스플레이 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 보호 코팅은 상기 열 확산기의 코팅된 주 표면을 전기적으로 절연하기에 효과적인 것을 특징으로 하는,
    디스플레이 장치.
  18. 제12항에 있어서,
    상기 열 확산기는 모서리 표면들을 구비하고, 하나 이상의 모서리 표면이 그래파이트의 입자의 플레이킹을 방지하기에 충분한 보호 코팅으로 코팅되는 것을 특징으로 하는,
    디스플레이 장치.
  19. 제12항에 있어서,
    상기 보호 코팅과 상기 열 확산기의 사이에 삽입되는 접착제의 층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    디스플레이 장치.
  20. 제12항에 있어서,
    상기 접착제는 상기 디스플레이 패널의 방향에 관계없이 상기 이방성 시트를 상기 디스플레이 패널 상의 제 위치에 유지시키는 것을 특징으로 하는,
    디스플레이 장치.
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