KR20230009680A - 플렉서블 흑연 구조체 - Google Patents

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Abstract

절개 영역 또는 중첩 영역으로 형성되는 신축 영역을 포함하는 흑연 시트부를 통해, 플렉서블 전자 디바이스의 방열 시트로 사용할 수 있는 플렉서블 흑연 구조체가 개시된다. 개시된 플렉서블 흑연 구조체는 하나 이상의 신축 영역을 포함하는 단층 또는 다층의 흑연 시트층을 포함하는 흑연 시트부; 및 상기 흑연 시트부의 최외측 양면 중 적어도 어느 한 쪽에 부착되며, 적어도 상기 하나 이상의 신축 영역을 덮도록 구성되는 신축성 시트층;을 포함하고, 상기 하나 이상의 신축 영역은, 상기 단층의 흑연 시트층에 적어도 한 쌍의 절개 영역을 제공함으로써 형성되거나 또는 상기 단층 또는 다층의 흑연 시트층이 중첩되는 중첩 영역을 제공함으로써 형성된다.

Description

플렉서블 흑연 구조체{FLEXIBLE GRAPHITE STRUCTURE}
본 개시는 절개 영역 또는 중첩 영역에 의한 신축 영역을 포함하는 흑연 시트부를 방열층으로 사용하고, 흑연 시트부의 보호를 위해 흑연 시트부의 최외측의 적어도 일면에 신축성 시트층을 접착시켜서 형성되는 플렉서블 흑연 구조체에 관한 것이다.
카메라, 이동 전화, 모바일 컴퓨터, 태블릿 등과 같은 휴대용/모바일 디바이스가 수십 년에 걸쳐 발전함에 따라, 이러한 디바이스들의 요구 및 능력도 발전해 왔다. 각각의 세대의 디바이스들에서, 디바이스들은 보다 많은 콘텐츠를 지금까지보다 더 높은 대역폭에서 보다 사용자에 친숙한 형식으로 그의 사용자에게 제공할 수 있는 것은 물론, 사용자들이 그의 디바이스로부터 콘텐츠를 생성, 수정 및 전달할 수 있게 해왔다. 이들 디바이스의 편의성이 향상됨에 따라, 디바이스들에 대한 전력 요구사항이 증가함은 물론, 이러한 디바이스들의 배터리와 연관된 기술도 향상되었다. 이들 요즘 세대의 디바이스는 보다 많은 에너지를 포함하고, 보다 큰 전력을 발생시키며, 그 결과 보다 많은 열을 발생시켰다. 배터리에 부가하여, 디바이스들의 하드웨어 항목들(예컨대, 무선부, 디스플레이 및 처리 유닛)도 보다 강력하게 되었고, 마찬가지로 이러한 디바이스들에 대한 부가의 열 문제를 야기하였다.
이와 같은 열 문제를 해결하기 위해, 전자 디바이스의 발열 부분에 열 전도도가 높은 흑연 시트층을 부착하는 기술이 고안되었다. 전자 디바이스에서 열이 많이 발생하는 부분의 배면에 흑연 시트층을 부착시키면, 흑연 시트층의 두께 방향의 열전도율에 비해 면방향의 열전도율이 상대적으로 크기 때문에 열의 확산 이동이 효율적이며, 이를 통해 전자 디바이스에서 발생하는 열을 흑연 시트층을 통해 외부로 방출시켰다.
한편, 근래에는 휴대용/모바일 디바이스의 기술이 더욱 발전함에 따라, 디바이스의 디스플레이가 휘어지는 플렉서블(flexible) 디스플레이, 디스플레이가 접혔다가 펴지는 폴더블(foldable) 디스플레이 등 다양한 디스플레이를 탑재한 디바이스가 개발되고 있으며, 이러한 디바이스의 방열을 위해서는 방열 시트 자체의 유연성이 요구되나, 수평 방향의 열 전달 특성이 우수한 흑연 시트의 경우, 그 특성상 유연성이 적어 플렉서블 전자 디바이스에의 사용은 제한이 있어 왔다.
본 개시는 흑연 시트의 유연성이 작은 문제로 인해 플렉서블 전자 디바이스에서 방열 시트로 흑연 시트를 사용하기 어려운 문제점을 해결하기 위한 것으로, 절개 영역 또는 중첩 영역으로 형성되는 신축 영역을 포함하는 흑연 시트부를 통해, 플렉서블 전자 디바이스의 방열 시트로 사용할 수 있는 플렉서블 흑연 구조체를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 흑연 구조체는 하나 이상의 신축 영역을 포함하는 단층 또는 다층의 흑연 시트층을 포함하는 흑연 시트부; 및 상기 흑연 시트부의 최외측 양면 중 적어도 어느 한 쪽에 부착되며, 적어도 상기 하나 이상의 신축 영역을 덮도록 구성되는 신축성 시트층;을 포함하는 플렉서블(flexible) 흑연 구조체이며, 상기 하나 이상의 신축 영역은, 상기 단층의 흑연 시트층에 적어도 한 쌍의 절개 영역을 제공함으로써 형성되거나 또는 상기 단층 또는 다층의 흑연 시트층이 중첩되는 중첩 영역을 제공함으로써 형성된다.
상기 중첩 영역은, 상기 단층의 흑연 시트층에 2 이상의 절첩부를 제공함으로써 상기 절첩부 사이에 형성되거나, 상기 다층의 흑연 시트층의 일부를 겹침으로써 형성될 수 있다.
상기 적어도 한 쌍의 절개 영역은 상기 단층의 흑연 시트층에서 점대칭인 형태로 형성되고, 상기 단층의 흑연 시트층은 절개 영역 외에서 하나의 시트로 연결될 수 있다.
상기 플렉서블 흑연 구조체의 신축 방향에 대해 수직인 방향으로의 상기 적어도 한 쌍의 절개 영역의 길이는, 상기 수직인 방향으로의 상기 흑연 시트층의 길이보다 짧을 수 있다.
상기 플렉서블 흑연 구조체의 신축 방향에 대해 수직인 방향으로의 상기 적어도 한 쌍의 절개 영역의 길이는, 상기 수직인 방향으로의 상기 흑연 시트층의 길이의 90% 이하, 또는 75% 이하일 수 있다.
상기 하나 이상의 신축 영역은 상기 플렉서블 흑연 구조체의 신축 방향에 수직인 방향으로 연장되는 빈 공간을 포함할 수 있다.
상기 빈 공간은, 상기 중첩 영역 이외의 영역에 형성된 흑연 시트층과, 상기 중첩 영역에 형성된 흑연 시트층 사이에 형성되거나, 상기 적어도 한 쌍의 절개 영역에 의해 형성될 수 있다.
상기 플렉서블 흑연 구조체에 힘이 가해지면 상기 흑연 시트부는 확장되고, 상기 신축성 시트층은 상기 흑연 시트부의 확장 방향으로 신장되고, 상기 중첩 영역의 폭은 축소될 수 있다.
상기 힘이 해제되면, 상기 신축성 시트층은 수축되고, 상기 중첩 영역의 폭은 증가될 수 있다.
상기 플렉서블 흑연 구조체에 힘이 가해지면 상기 흑연 시트부는 확장되고, 상기 신축성 시트층은 상기 흑연 시트부의 확장 방향으로 신장되고, 상기 적어도 한 쌍의 절개 영역의 빈 공간의 크기는 증가될 수 있다.
상기 힘이 해제되면, 상기 신축성 시트층은 수축되고, 상기 적어도 한 쌍의 절개 영역의 빈 공간의 크기는 축소될 수 있다.
상기 흑연 시트층은 흑연화 중합체(graphitized polymer) 또는 박리된 흑연의 압축된 입자(compressed particles of exfoliated graphite), 또는 이들의 조합으로 구성될 수 있다.
상기 신축성 시트층은 폴리디메틸실록세인(PDMS, Polydimethylsiloxane), 에폭시 수지, 스티렌계 재료, 올레핀계 재료, 폴리올레핀, 폴리우레탄, 열가소성 폴리우레탄, 열가소성 탄성체, 폴리아마이드류, 합성 고무류, 폴리부타디엔, 폴리이소부틸렌, 폴리클로로프렌 및 실리콘류로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 신축성 시트층은 175% 이상, 또는 200% 이상, 또는 250% 이상의 연신율을 가질 수 있다.
상기 신축성 시트층은 열전도성 물질을 포함할 수 있다.
상기 흑연 시트층의 두께는 15㎛ 내지 19㎛, 또는 16㎛ 내지 18㎛일 수 있다.
상기 흑연 시트부는 상기 흑연 시트층에 형성된 접착제층을 포함하고, 상기 흑연 시트부의 두께는 균일할 수 있다.
상기 접착제층은 감압 접착제(pressure sensitive adhesive, PSA), 열경화형 접착제, 광경화형 접착제, 광학용 투명 접착 필름(optical clear adhesive, OCA), 광학용 투명 접착 레진(optical clear resin, OCR), 양면 접착 필름, 및 단면 접착 필름으로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 접착제층이 이격되어 있는 다층의 흑연 시트층 사이에 형성되는 경우 접착제층은 양면 접착 필름일 수 있다.
상기 접착제층이 상기 흑연 시트층과 상기 신축성 시트층 사이에 형성되는 경우, 상기 접착제층은 단면 접착 필름일 수 있다.
상기 단면 접착 필름은 상기 흑연 시트층을 마주하는 면에서 접착될 수 있다.
상기 흑연 시트층과 상기 신축성 시트층 사이에 형성되는 접착제층은 상기 흑연 시트층의 상기 절첩부를 기준으로 분절되어 있을 수 있다.
흑연 시트층의 면내 열 전도도는 150W/mK 내지 1700W/mK일 수 있다.
상기 신축성 시트층이 신장될 때, 상기 접착제층의 분절되어 있는 부분에 대응하는 상기 신축성 시트층의 길이는 0 초과 50% 이하, 또는 0 초과 30% 이하로 신장될 수 있다.
개시된 플렉서블 흑연 구조체에 따르면, 흑연 시트부가 절개 영역 또는 중첩 영역을 제공함으로써 형성되는 하나 이상의 신축 영역을 포함하도록 함으로써, 플렉서블 전자 디바이스에도 흑연 구조체를 방열 시트로 사용할 수 있게 되어 우수한 방열 특성을 확보할 수 있다.
도 1a, 도 2a, 도 3a, 도 4a, 도 5a, 도 6a, 도 7a, 도 8a, 도 9a는 신축 영역으로 중첩 영역이 형성된 여러 실시예에 따른 플렉서블 흑연 구조체의 단면도이고, 도 1b, 도 2b, 도 3b, 도 4b, 도 5b, 도 6b, 도 7b, 도 8b, 도 9b는 각각 도 1a, 도 2a, 도 3a, 도 4a, 도 5a, 도 6a, 도 7a, 도 8a, 도 9a의 플렉서블 흑연 구조체를 신축 방향으로 확장하였을 때의 플렉서블 흑연 구조체의 단면도이다.
도 10a 및 도 11a는 신축 영역으로 절개 영역이 형성된 여러 실시예에 따른 흑연 시트층의 평면도이고, 도 10b 및 도 11b는 각각 도 10a 및 도 11a의 흑연 시트층을 신축 방향으로 확장하였을 때의 흑연 시트층의 단면도이다.
도 12a는 신축 영역으로 중첩 영역이 형성된 실시예에 따른 플렉서블 흑연 구조체의 실물 사진이며, 도 12b는 도 12a의 플렉서블 흑연 구조체를 신축 방향으로 확장하였을 때의 실물 사진이다.
도 13a는 신축 영역으로 절개 영역이 형성된 실시예에 따른 플렉서블 흑연 구조체의 실물 사진이며, 도 13b는 도 13a의 플렉서블 흑연 구조체를 신축 방향으로 확장하였을 때의 실물 사진이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 1a는 신축 영역으로 중첩 영역이 형성된 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 흑연 구조체(100)의 단면도이다.
도 1a를 참조하면, 플렉서블 흑연 구조체(100)는 흑연 시트층(110) 및 흑연 시트층(110)의 양면에 부착된 신축성 시트층(120a, 120b)을 포함한다.
흑연 시트층(110)은 흑연화 중합체(graphitized polymer) 또는 박리된 흑연의 압축된 입자(compressed particles of exfoliated graphite)로 구성되며, 2차원 평면상 길이방향 열전도도 및 폭방향 열전도도가 우수하여, 발열 소자의 열을 외부로 방출하는 방열시트로 사용될 수 있다.
흑연 시트층(110)의 두께는 대략 14㎛ 내지 20㎛, 또는 대략 15㎛ 내지 19㎛, 또는 대략 16㎛ 내지 18㎛가 될 수 있다. 또한, 흑연 시트층(110)이 내부 허용 두께가 큰 플렉서블 전자 디바이스에 사용되는 경우, 흑연 시트층(110)의 두께는 대략 20㎛ 내지 30㎛, 또는 27㎛ 내지 37㎛, 또는 35㎛ 내지 45㎛, 또는 40㎛ 내지 50㎛가 될 수 있다. 또한, 흑연 시트층(110)의 두께는 40㎛ 내지 940㎛가 될 수 있다. 흑연 시트층(110)의 두께가 두꺼울수록 흑연 시트층의 방열 성능은 높아질 수 있다. 다만, 흑연 시트층(110)이 장착되는 플렉서블 전자 디바이스에서 허용되는 공간의 크기에 따라 흑연 시트층(110)의 두께가 결정될 수 있다.
흑연 시트층(110)의 면내 열 전도도는 대략 150W/mK 내지 1700W/mK일 수 있다.
흑연 시트층(110)은 흑연 시트층(110)을 접음으로써 형성되는 적어도 2개의 절첩부(130)를 포함하며, 2개의 절첩부(130)에 의해 2개의 절첩부(130) 사이에는 중첩 영역(OL)이 형성된다. 중첩 영역(OL)은 도 1a의 세로 방향, 즉, 플렉서블 흑연 구조체(100)의 깊이 방향으로 보았을 때 흑연 시트층(110)이 중첩되는 영역을 의미한다.
신축성 시트층(120a, 120b)은 흑연 시트층(110)에 2개의 절첩부(130)에 의한 중첩 영역(OL)이 형성된 상태에서 흑연 시트층(110)의 양면에 부착되는 것으로, 예를 들어 폴리디메틸실록세인(PDMS, Polydimethylsiloxane), 에폭시 수지, 스티렌계 재료, 올레핀계 재료, 폴리올레핀, 폴리우레탄, 열가소성 폴리우레탄, 열가소성 탄성체, 폴리아마이드류, 합성 고무류, 폴리부타디엔, 폴리이소부틸렌, 폴리클로로프렌 및 실리콘류로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함할 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.
신축성 시트층(120a, 120b)은 길이방향 또는 폭방향으로 힘이 가해지면 인가된 힘의 방향을 따라 신장되는 특성을 가지며, 상기 힘이 해제되면 다시 수축되어 원래의 길이로 돌아오는 특성을 가진다. 신축성 시트층(120a, 120b)의 연신율은 175% 이상, 또는 200% 이상, 또는 250% 이상일 수 있으며, 연신율이란 힘이 가해지기 전의 신축성 시트층의 길이 대비 신축성 시트층에 힘이 가해져 신축성 시트층이 신장되었을 때의 길이의 비율을 의미한다.
신축성 시트층(120a, 120b)은 열전도성 물질을 포함할 수 있다. 열전도성 물질은 금속성 비드(bead), 열전도도가 높은 폴리머 비드 등이 될 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다. 신축성 시트층(120a, 120b)은 열전도성 물질을 포함함으로써 플렉서블 흑연 구조체(100)가 전자 디바이스의 방열시트로 사용될 때, 전자 디바이스에서 발생되는 열을 더욱 효율적으로 외부로 방출할 수 있다.
흑연 시트층(110)의 절첩부(130)와 신축성 시트층(120a, 120b)은 서로 접착되지 않으며, 빈 공간이 형성되어 있을 수 있다. 즉, 중첩 영역(OL)은 빈 공간을 포함할 수 있으며, 상기 빈 공간은 플렉서블 흑연 구조체(100)의 신축 방향에 수직인 방향으로 연장되어 있을 수 있다. 상기 빈 공간의 존재로 인해, 플렉서블 흑연 구조체(100)에 힘이 가해지면 힘의 방향을 따라 확장될 수 있다.
도 1b는 플렉서블 흑연 구조체(100)를 신축 방향으로 확장하였을 때의 플렉서블 흑연 구조체(100)의 단면도이다.
도 1b를 참조하면, 디스플레이가 휘어지는 플렉서블 디스플레이 또는 디스플레이가 접혔다가 펴지는 폴더블 디스플레이를 탑재한 전자 디바이스에서 방열시트로 플렉서블 흑연 구조체(100)가 사용될 수 있으며, 사용자가 전자 디바이스의 디스플레이가 휘어지거나 접히도록 디바이스를 조작하는 경우, 플렉서블 흑연 구조체(100)에는 양쪽으로 당기는 힘이 가해질 수 있다.
플렉서블 흑연 구조체(100)에 양쪽으로 당기는 힘이 가해지면, 신축성 시트층(120a, 120b)은 힘의 방향을 따라 신장되고, 흑연 시트층(110)은 신축성 시트층(120a, 120b)에 일체로 접착되어 있기 때문에 흑연 시트층(110)도 상기 힘의 방향을 따라 양쪽으로 확장된다. 흑연 시트층(110)은 신축성을 갖지 않기 때문에 평면 형태의 흑연 시트라면 힘이 가해진다고 하더라도 확장되지 않을 것이지만, 본 실시예에 따른 플렉서블 흑연 구조체(100)의 흑연 시트층(110)은 2개의 절첩부(130)에 의해 형성된 중첩 영역(OL)을 포함하기 때문에, 상기 힘의 인가에 따라 흑연 시트층(110)의 절첩부(130)가 펴지면서 흑연 시트층(110)도 힘의 방향을 따라 양쪽으로 확장될 수 있다.
흑연 시트층(110)이 양쪽으로 확장됨에 따라, 중첩 영역(OL)의 폭은 점차 감소하며, 흑연 시트층(110)이 최대로 확장되면 중첩 영역(OL)은 없어질 수 있다.
본 실시예에 따른 흑연 시트층(110)은 2개의 절첩부(130)를 포함하여 두 번 접힌 형태를 갖기 때문에, 도 1b에 도시된 최대로 확장된 플렉서블 흑연 구조체(100)의 길이는 도 1a에 도시된 확장 전 플렉서블 흑연 구조체(100)의 길이보다 중첩 영역(OL) 길이의 2배만큼 더 길 수 있다.
전자 디바이스의 디스플레이가 휘어지거나 접히는 동작이 수행된 이후, 사용자가 전자 디바이스를 다시 원래의 상태로 복귀시키면, 플렉서블 흑연 구조체(100)에는 양쪽으로 당기는 힘이 해제된다. 플렉서블 흑연 구조체(100)를 양쪽으로 당기는 힘이 해제되면, 신축성 시트층(120a, 120b)은 다시 원래의 길이로 수축되며, 이에 따라 흑연 시트층(110)도 2개의 절첩부(130)가 형성되면서 중첩 영역(OL)의 폭이 증가된다. 신축성 시트층(120a, 120b)의 수축이 끝남과 함께 플렉서블 흑연 구조체(100)는 원래의 형태, 즉, 도 1a에 도시된 형태로 돌아온다.
플렉서블 흑연 구조체(100)에 힘이 인가되고 해제됨에 따라 위와 같은 동작이 반복 수행되며, 이와 같은 동작을 통해 열전도도는 높지만 유연성은 작은 흑연 구조체를 방열 시트로 사용하여도 플렉서블 전자 디바이스의 방열을 원활히 수행할 수 있다.
도 2a는 신축 영역으로 중첩 영역이 형성된 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 흑연 구조체(200)의 단면도이다.
도 2a를 참조하면, 플렉서블 흑연 구조체(200)는 2개의 흑연 시트층(210a, 210b)을 포함하는 흑연 시트부(215) 및 흑연 시트부(215)의 양면에 부착된 신축성 시트층(220a, 220b)을 포함한다.
흑연 시트층(210a, 210b) 및 신축성 시트층(220a, 220b)은 전술한 흑연 시트층(110) 및 신축성 시트층(120a, 120b)과 동일한 물질로 형성될 수 있으며, 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
흑연 시트부(215)는 2개의 흑연 시트층(210a, 210b)이 중첩됨으로써 형성되는 중첩 영역(OL)을 포함한다. 중첩 영역(OL)은 도 2a의 세로 방향, 즉, 플렉서블 흑연 구조체(200)의 깊이 방향으로 보았을 때 2개의 흑연 시트층(210a, 210b)이 중첩되는 영역을 의미한다.
신축성 시트층(220a, 220b)은 흑연 시트부(215)에 2개의 흑연 시트층(210a, 210b)이 중첩됨으로써 형성되는 중첩 영역(OL)이 형성된 상태에서 흑연 시트부(215)의 양면에 부착된다.
흑연 시트부(215)에서 단차가 형성되어 있는 영역, 즉, 중첩 영역(OL)에서 흑연 시트층(210a, 210b)의 단부와 신축성 시트층(220a, 220b)은 서로 접착되지 않으며, 빈 공간이 형성되어 있을 수 있다. 즉, 중첩 영역(OL)은 양 측에 빈 공간을 포함할 수 있으며, 상기 빈 공간은 플렉서블 흑연 구조체(200)의 신축 방향에 수직인 방향으로 연장되어 있을 수 있다. 상기 빈 공간의 존재로 인해, 플렉서블 흑연 구조체(200)에 힘에 가해지면 힘의 방향을 따라 확장될 수 있다.
도 2b는 플렉서블 흑연 구조체(200)를 신축 방향으로 확장하였을 때의 플렉서블 흑연 구조체(200)의 단면도이다.
도 2b를 참조하면, 사용자가 전자 디바이스의 디스플레이가 휘어지거나 접히도록 디바이스를 조작하는 경우, 플렉서블 흑연 구조체(200)에는 양쪽으로 당기는 힘이 가해질 수 있다.
플렉서블 흑연 구조체(200)에 양쪽으로 당기는 힘이 가해지면, 신축성 시트층(220a, 220b)은 힘의 방향을 따라 신장되고, 흑연 시트부(215)는 신축성 시트층(220a, 220b)에 일체로 접착되어 있기 때문에, 흑연 시트부(215)의 흑연 시트층(210a)은 일방향으로 이동하고, 흑연 시트층(210b)은 상기 일방향의 반대방향으로 이동한다. 특히, 2개의 흑연 시트층(210a, 210b)은 서로 접착되어 있는 것이 아니고 서로 얹혀져 중첩되어 있는 것이기 때문에, 상기 힘의 인가에 의해 반대 방향으로 슬라이딩되어 움직일 수 있다. 2개의 흑연 시트층(210a, 210b)이 서로 반대 방향으로 움직임에 따라, 흑연 시트부(215)도 양쪽으로 확장된다.
흑연 시트부(215)가 양쪽으로 확장됨에 따라, 중첩 영역(OL)의 폭은 점차 감소하며, 2개의 흑연 시트층(210a, 210b)에 의한 중첩 영역(OL)이 완전히 없어지기 전까지 플렉서블 흑연 구조체(200)가 확장될 수 있다.
전자 디바이스의 디스플레이가 휘어지거나 접히는 동작이 수행된 이후, 사용자가 전자 디바이스를 다시 원래의 상태로 복귀시키면, 플렉서블 흑연 구조체(200)에는 양쪽으로 당기는 힘이 해제된다. 플렉서블 흑연 구조체(200)를 양쪽으로 당기는 힘이 해제되면, 신축성 시트층(220a, 220b)은 다시 원래의 길이로 수축되며, 이에 따라 흑연 시트부(215)의 중첩 영역(OL)의 폭이 증가된다. 신축성 시트층(220a, 220b)의 수축이 끝남과 함께 플렉서블 흑연 구조체(200)는 원래의 형태, 즉, 도 2a에 도시된 형태로 돌아온다.
플렉서블 흑연 구조체(200)에 힘이 인가되고 해제됨에 따라 위와 같은 동작이 반복 수행되며, 이와 같은 동작을 통해 열전도도는 높지만 유연성은 작은 흑연 구조체를 방열 시트로 사용하여도 플렉서블 전자 디바이스의 방열을 원활히 수행할 수 있다.
도 3a은 신축 영역으로 중첩 영역이 형성된 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 흑연 구조체(300)의 단면도이다.
도 3a를 참조하면, 플렉서블 흑연 구조체(300)는 흑연 시트층(310) 및 흑연 시트층(310)에 형성된 접착제층(320a, 320b)을 포함하는 흑연 시트부(350)와, 흑연 시트부(350)의 최외측 양면에 부착된 신축성 시트층(330a, 330b)을 포함한다.
흑연 시트층(310) 및 신축성 시트층(330a, 330b)은 전술한 흑연 시트층 및 신축성 시트층과 동일한 물질로 형성될 수 있으며, 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
흑연 시트층(310)은 흑연 시트층(310)을 접음으로써 형성되는 적어도 2개의 절첩부(340)를 포함하며, 2개의 절첩부(340)에 의해 2개의 절첩부(340) 사이에는 중첩 영역(OL)이 형성된다. 중첩 영역(OL)은 도 3a의 세로 방향, 즉, 플렉서블 흑연 구조체(300)의 깊이 방향으로 보았을 때 흑연 시트층(310)이 중첩되는 영역을 의미한다.
접착제층(320a, 320b)은 흑연 시트층(310)에서 중첩 영역(OL)이 형성되지 않은 부분 상에 형성될 수 있으며, 접착제층(320a, 320b)에 의해 흑연 시트부(350)의 두께는 대체로 균일하게 될 수 있다.
접착제층(320a, 320b)은 감압 접착제(pressure sensitive adhesive, PSA), 열경화형 접착제, 광경화형 접착제, 광학용 투명 접착 필름(optical clear adhesive, OCA), 광학용 투명 접착 레진(optical clear resin, OCR), 양면 접착 필름, 및 단면 접착 필름 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다. 단면 접착 필름 또는 양면 접착 필름은 예를 들어 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET), 폴리카보네이트(polycarbonate, PC), 알루미늄 호일, 구리 호일 및 폴리이미드(polyimide, PI) 중 적어도 어느 하나의 물질로 형성된 기재층(미도시)과, 상기 기재층의 일면 또는 양면에 접착제가 도포된 접착층(미도시)을 가질 수 있다.
접착제층(320a, 320b)의 종류나 형태에 특별히 제한은 없으나 접착제층(320a, 320b)이 예를 들어 단면 접착 필름의 형태인 경우, 흑연 시트층(310)을 마주하는 면에 단면 접착 필름의 접착층이 오도록 배치 및 접착함으로써, 흑연 시트층(310)과 신축성 시트층(330a, 330b) 사이에 형성될 수 있다.
흑연 시트층(310)의 절첩부(340)와 접착제층(320a, 320b)은 서로 접착되지 않으며, 빈 공간이 형성되어 있을 수 있다. 즉, 중첩 영역(OL)은 양 측에 빈 공간을 포함할 수 있으며, 상기 빈 공간은 플렉서블 흑연 구조체(300)의 신축 방향에 수직인 방향으로 연장되어 있을 수 있다. 상기 빈 공간의 존재로 인해, 플렉서블 흑연 구조체(300)에 힘이 가해지면 힘의 방향을 따라 확장될 수 있다.
도 3b는 플렉서블 흑연 구조체(300)를 신축 방향으로 확장하였을 때의 플렉서블 흑연 구조체(300)의 단면도이다.
도 3b를 참조하면, 사용자가 전자 디바이스의 디스플레이가 휘어지거나 접히도록 디바이스를 조작하는 경우, 플렉서블 흑연 구조체(300)에는 양쪽으로 당기는 힘이 가해질 수 있다.
플렉서블 흑연 구조체(300)에 양쪽으로 당기는 힘이 가해지면, 신축성 시트층(330a, 330b)은 힘의 방향을 따라 신장되고, 흑연 시트부(350)는 신축성 시트층(330a, 330b)에 일체로 접착되어 있고, 플렉서블 흑연 구조체(300)의 흑연 시트층(310)은 2개의 절첩부(340)에 의해 형성된 중첩 영역(OL)을 포함하기 때문에, 상기 힘의 인가에 따라 흑연 시트층(310)의 절첩부(340)가 펴지면서 흑연 시트층(310)도 힘의 방향을 따라 양쪽으로 확장될 수 있다. 또한, 접착제층(320a)의 양면은 흑연 시트층(310)과 신축성 시트층(330a)에 부착되어 고정되어 있고, 접착제층(320b)의 양면은 흑연 시트층(310)과 신축성 시트층(330b)에 부착되어 고정되어 있기 때문에, 신축성 시트층(330a, 330b) 및 흑연 시트층(310)의 확장에 따라 접착제층(320a, 320b)도 서로 멀어지는 방향으로 이동한다.
흑연 시트부(350)가 양쪽으로 확장됨에 따라, 중첩 영역(OL)의 폭은 점차 감소하며, 흑연 시트부(350)가 최대로 확장되면 중첩 영역(OL)은 없어질 수 있다.
전자 디바이스의 디스플레이가 휘어지거나 접히는 동작이 수행된 이후, 사용자가 전자 디바이스를 다시 원래의 상태로 복귀시키면, 플렉서블 흑연 구조체(300)에는 양쪽으로 당기는 힘이 해제된다. 플렉서블 흑연 구조체(300)를 양쪽으로 당기는 힘이 해제되면, 신축성 시트층(330a, 330b)은 다시 원래의 길이로 수축되며, 이에 따라 흑연 시트부(350)의 중첩 영역(OL)의 폭이 증가된다. 신축성 시트층(330a, 330b)의 수축이 끝남과 함께 플렉서블 흑연 구조체(300)는 원래의 형태, 즉, 도 3a에 도시된 형태로 돌아온다.
플렉서블 흑연 구조체(300)에 힘이 인가되고 해제됨에 따라 위와 같은 동작이 반복 수행되며, 이와 같은 동작을 통해 열전도도는 높지만 유연성은 작은 흑연 구조체를 방열 시트로 사용하여도 플렉서블 전자 디바이스의 방열을 원활히 수행할 수 있다. 또한, 본 실시예에 따른 플렉서블 흑연 구조체(300)는 신축 전 상태에서 접착제층(320a, 320b)을 통해 흑연 시트부(350)의 두께를 대체로 균일하게 할 수 있으므로, 흑연 구조체를 플렉서블 전자 디바이스에 좀 더 용이하게 부착시킬 수 있다.
도 4a는 신축 영역으로 중첩 영역이 형성된 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 흑연 구조체(400)의 단면도이다.
도 4a를 참조하면, 플렉서블 흑연 구조체(400)는 3개의 흑연 시트층(410a, 410b, 410c) 및 흑연 시트층(410a, 410b, 410c)에 형성된 접착제층(420a, 420b, 420c)을 포함하는 흑연 시트부(450)와, 흑연 시트부(450)의 최외측 양면에 부착된 신축성 시트층(430a, 430b)을 포함한다.
3개의 흑연 시트층(410a, 410b, 410c), 접착제층(420a, 420b, 420c) 및 신축성 시트층(430a, 430b)은 전술한 흑연 시트층, 접착제층 및 신축성 시트층과 동일한 물질로 형성될 수 있으며, 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
흑연 시트부(450)는 3개의 흑연 시트층(410a, 410b, 410c)이 중첩됨으로써 형성되는 중첩 영역(OL)을 포함한다. 중첩 영역(OL)은 도 4a의 세로 방향, 즉, 플렉서블 흑연 구조체(400)의 깊이 방향으로 보았을 때 3개의 흑연 시트층(410a, 410b, 410c)이 중첩되는 영역을 의미한다.
접착제층(420a, 420b, 420c)은 3개의 흑연 시트층(410a, 410b, 410c)에서 중첩 영역(OL)이 형성되지 않은 부분 상에 형성될 수 있으며, 접착제층(420a)은 2개의 흑연 시트층(410b, 410c) 사이에 형성되고, 접착제층(420b, 420c)은 흑연 시트층(410a)과 신축성 시트층(430a, 430b) 사이에 형성될 수 있다. 접착제층(420a, 420b, 420c)에 의해 흑연 시트부(450)의 두께는 대체로 균일하게 될 수 있다.
서로 이격되어 있는 2개의 흑연 시트층(410b, 410c) 사이에 형성되는 접착제층(420a) 의 종류나 형태에 특별히 제한은 없으나, 접착제층(420a)이 예를 들어 접착 필름의 형태인 경우, 흑연 시트층(410b, 410c)과 접착되기 위해서는 흑연 시트층(410b, 410c)과 마주하는 양면에 접착층을 필요로 하므로 양면 접착 필름인 것이 바람직하다.
흑연 시트층(410a)과 신축성 시트층(430a, 430b) 사이에 형성되는 접착제층(420b, 420c)이 예를 들어 접착 필름의 형태인 경우, 흑연 시트층(410a)과 마주보는 면에 접착층이 배치될 수 있으면 충분하므로 양면 접착 필름뿐만 아니라 단면 접착 필름도 가능하다.
중첩 영역(OL)에서 3개의 흑연 시트층(410a, 410b, 410c)의 단부와 접착제층(420a, 420b, 420c)은 서로 접착되지 않으며, 빈 공간이 형성되어 있을 수 있다. 즉, 중첩 영역(OL)은 양 측에 빈 공간을 포함할 수 있으며, 상기 빈 공간은 플렉서블 흑연 구조체(400)의 신축 방향에 수직인 방향으로 연장되어 있을 수 있다. 상기 빈 공간의 존재로 인해, 플렉서블 흑연 구조체(400)에 힘이 가해지면 힘의 방향을 따라 확장될 수 있다.
도 4b는 플렉서블 흑연 구조체(400)를 신축 방향으로 확장하였을 때의 플렉서블 흑연 구조체(400)의 단면도이다.
도 4b를 참조하면, 사용자가 전자 디바이스의 디스플레이가 휘어지거나 접히도록 디바이스를 조작하는 경우, 플렉서블 흑연 구조체(400)에는 양쪽으로 당기는 힘이 가해질 수 있다.
플렉서블 흑연 구조체(400)에 양쪽으로 당기는 힘이 가해지면, 신축성 시트층(430a, 430b)은 힘의 방향을 따라 신장되고, 흑연 시트부(450)는 신축성 시트층(430a, 430b)에 일체로 접착되어 있기 때문에, 흑연 시트부(450)의 흑연 시트층(410a)은 일방향으로 이동하고, 흑연 시트층(410b, 410c)은 상기 일방향의 반대방향으로 이동한다. 특히, 3개의 흑연 시트층(410a, 410b, 410c)은 서로 접착되어 있는 것이 아니고 서로 얹혀져 중첩되어 있는 것이기 때문에, 상기 힘의 인가에 의해 반대 방향으로 슬라이딩되어 움직일 수 있다. 흑연 시트층(410a)과 2개의 흑연 시트층(410b, 410c)이 서로 반대 방향으로 움직임에 따라, 흑연 시트부(450)도 양쪽으로 확장된다.
흑연 시트부(450)가 양쪽으로 확장됨에 따라, 중첩 영역(OL)의 폭은 점차 감소하며, 3개의 흑연 시트층(410a, 410b, 410c)에 의한 중첩 영역(OL)이 완전히 없어지기 전까지 플렉서블 흑연 구조체(400)가 확장될 수 있다.
전자 디바이스의 디스플레이가 휘어지거나 접히는 동작이 수행된 이후, 사용자가 전자 디바이스를 다시 원래의 상태로 복귀시키면, 플렉서블 흑연 구조체(400)에는 양쪽으로 당기는 힘이 해제된다. 플렉서블 흑연 구조체(400)를 양쪽으로 당기는 힘이 해제되면, 신축성 시트층(430a, 430b)은 다시 원래의 길이로 수축되며, 이에 따라 흑연 시트부(450)의 중첩 영역(OL)의 폭이 증가된다. 신축성 시트층(430a, 430b)의 수축이 끝남과 함께 플렉서블 흑연 구조체(400)는 원래의 형태, 즉, 도 4a에 도시된 형태로 돌아온다.
플렉서블 흑연 구조체(400)에 힘이 인가되고 해제됨에 따라 위와 같은 동작이 반복 수행되며, 이와 같은 동작을 통해 열전도도는 높지만 유연성은 작은 흑연 구조체를 방열 시트로 사용하여도 플렉서블 전자 디바이스의 방열을 원활히 수행할 수 있다. 또한, 본 실시예에 따른 플렉서블 흑연 구조체(400)는 신축 전 상태에서 접착제층(420a, 420b, 420c)을 통해 흑연 시트부(450)의 두께를 대체로 균일하게 할 수 있으므로, 흑연 구조체를 플렉서블 전자 디바이스에 좀 더 용이하게 부착시킬 수 있다.
도 5a는 신축 영역으로 중첩 영역이 형성된 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 흑연 구조체(500)의 단면도이다.
도 5a를 참조하면, 플렉서블 흑연 구조체(500)는 2개의 흑연 시트층(510a, 510b) 및 흑연 시트층(510a, 510b)에 형성된 접착제층(520a, 520b)을 포함하는 흑연 시트부(550)와, 흑연 시트부(550)의 최외측 양면에 부착된 신축성 시트층(530a, 530b)을 포함한다.
2개의 흑연 시트층(510a, 510b), 접착제층(520a, 520b) 및 신축성 시트층(530a, 530b)은 전술한 흑연 시트층, 접착제층 및 신축성 시트층과 동일한 물질로 형성될 수 있으며, 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
흑연 시트부(550)는 2개의 흑연 시트층(510a, 510b)이 중첩됨으로써 형성되는 중첩 영역(OL)을 포함한다. 중첩 영역(OL)은 도 5a의 세로 방향, 즉, 플렉서블 흑연 구조체(500)의 깊이 방향으로 보았을 때 2개의 흑연 시트층(510a, 510b)이 중첩되는 영역을 의미한다.
접착제층(520a, 520b)은 흑연 시트층(510a, 510b)에서 중첩 영역(OL)이 형성되지 않은 부분 상에 형성될 수 있으며, 접착제층(520a, 520b)에 의해 흑연 시트부(550)의 두께는 대체로 균일하게 될 수 있다.
접착제층(520a, 520b)의 종류나 형태에 특별히 제한은 없으나 접착제층(520a, 520b)이 예를 들어 단면 접착 필름의 형태인 경우, 흑연 시트층(510a, 510b)을 마주하는 면에 단면 접착 필름의 접착층이 오도록 배치 및 접착함으로써, 흑연 시트층(510a, 510b)과 신축성 시트층(530a, 530b) 사이에 형성될 수 있다.
중첩 영역(OL)에서 2개의 흑연 시트층(510a, 510b)의 단부와 접착제층(520a, 520b)은 서로 접착되지 않으며, 빈 공간이 형성되어 있을 수 있다. 즉, 중첩 영역(OL)은 양 측에 빈 공간을 포함할 수 있으며, 상기 빈 공간은 플렉서블 흑연 구조체(500)의 신축 방향에 수직인 방향으로 연장되어 있을 수 있다. 상기 빈 공간의 존재로 인해, 플렉서블 흑연 구조체(500)에 힘이 가해지면 힘의 방향을 따라 확장될 수 있다.
도 5b는 플렉서블 흑연 구조체(500)를 신축 방향으로 확장하였을 때의 플렉서블 흑연 구조체(500)의 단면도이다.
도 5b를 참조하면, 사용자가 전자 디바이스의 디스플레이가 휘어지거나 접히도록 디바이스를 조작하는 경우, 플렉서블 흑연 구조체(500)에는 양쪽으로 당기는 힘이 가해질 수 있다.
플렉서블 흑연 구조체(500)에 양쪽으로 당기는 힘이 가해지면, 신축성 시트층(530a, 530b)은 힘의 방향을 따라 신장되고, 흑연 시트부(550)는 신축성 시트층(530a, 530b)에 일체로 접착되어 있기 때문에, 흑연 시트부(550)의 흑연 시트층(510a)은 일방향으로 이동하고, 흑연 시트층(510b)은 상기 일방향의 반대방향으로 이동한다. 또한, 접착제층(520a)의 양면은 흑연 시트층(510b)과 신축성 시트층(530a)에 부착되어 고정되어 있고, 접착제층(520b)의 양면은 흑연 시트층(510a)과 신축성 시트층(530b)에 부착되어 고정되어 있기 때문에, 신축성 시트층(530a, 530b) 및 흑연 시트층(510a, 510b)의 확장에 따라 접착제층(520a, 520b)도 서로 멀어지는 방향으로 이동한다. 특히, 2개의 흑연 시트층(510a, 510b)은 서로 접착되어 있는 것이 아니고 서로 얹혀져 중첩되어 있는 것이기 때문에, 상기 힘의 인가에 의해 반대 방향으로 슬라이딩되어 움직일 수 있다. 2개의 흑연 시트층(510a, 510b)이 서로 반대 방향으로 움직임에 따라, 흑연 시트부(550)도 양쪽으로 확장된다.
흑연 시트부(550)가 양쪽으로 확장됨에 따라, 중첩 영역(OL)의 폭은 점차 감소하며, 2개의 흑연 시트층(510a, 510b)에 의한 중첩 영역(OL)이 완전히 없어지기 전까지 플렉서블 흑연 구조체(500)가 확장될 수 있다.
전자 디바이스의 디스플레이가 휘어지거나 접히는 동작이 수행된 이후, 사용자가 전자 디바이스를 다시 원래의 상태로 복귀시키면, 플렉서블 흑연 구조체(500)에는 양쪽으로 당기는 힘이 해제된다. 플렉서블 흑연 구조체(500)를 양쪽으로 당기는 힘이 해제되면, 신축성 시트층(530a, 530b)은 다시 원래의 길이로 수축되며, 이에 따라 흑연 시트부(550)의 중첩 영역(OL)의 폭이 증가된다. 신축성 시트층(530a, 530b)의 수축이 끝남과 함께 플렉서블 흑연 구조체(500)는 원래의 형태, 즉, 도 5a에 도시된 형태로 돌아온다.
플렉서블 흑연 구조체(500)에 힘이 인가되고 해제됨에 따라 위와 같은 동작이 반복 수행되며, 이와 같은 동작을 통해 열전도도는 높지만 유연성은 작은 흑연 구조체를 방열 시트로 사용하여도 플렉서블 전자 디바이스의 방열을 원활히 수행할 수 있다. 또한, 본 실시예에 따른 플렉서블 흑연 구조체(500)는 신축 전 상태에서 접착제층(520a, 520b)을 통해 흑연 시트부(550)의 두께를 대체로 균일하게 할 수 있으므로, 흑연 구조체를 플렉서블 전자 디바이스에 좀 더 용이하게 부착시킬 수 있다.
도 6a는 신축 영역으로 중첩 영역이 형성된 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 흑연 구조체(600)의 단면도이다.
도 6a를 참조하면, 플렉서블 흑연 구조체(600)는 3개의 흑연 시트층(610a, 610b, 610c) 및 흑연 시트층(610a, 610b, 610c)에 형성된 접착제층(620a, 620b)을 포함하는 흑연 시트부(650)와, 흑연 시트부(650)의 최외측 양면에 부착된 신축성 시트층(630a, 630b)을 포함한다.
흑연 시트층(610a, 610b, 610c), 접착제층(620a, 620b) 및 신축성 시트층(630a, 630b)은 전술한 흑연 시트층, 접착제층 및 신축성 시트층과 동일한 물질로 형성될 수 있으며, 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
흑연 시트층(610a)은 흑연 시트층(610a)을 접음으로써 형성되는 적어도 2개의 절첩부(640)를 포함하며, 2개의 절첩부(640)에 의해 2개의 절첩부(640) 사이에는 중첩 영역(OL)이 형성된다. 중첩 영역(OL)은 도 6a의 세로 방향, 즉, 플렉서블 흑연 구조체(600)의 깊이 방향으로 보았을 때 흑연 시트층(610a)이 중첩되는 영역을 의미한다.
접착제층(620a, 620b)은 흑연 시트층(610a, 610b, 610c)에서 중첩 영역(OL)이 형성되지 않은 부분 상에 형성될 수 있으며, 접착제층(620a)은 흑연 시트층(610a)과 흑연 시트층(610b) 사이에 형성되고, 접착제층(620b)은 흑연 시트층(610a)과 흑연 시트층(610c) 사이에 형성될 수 있다. 접착제층(620a, 620b) 및 흑연 시트층(610b, 610c)에 의해 흑연 시트부(650)의 두께는 대체로 균일하게 될 수 있다.
서로 이격되어 있는 흑연 시트층(610a, 610b, 610c) 사이에 형성되는 접착제층(620a, 620b)의 종류나 형태에 특별히 제한은 없으나, 접착제층(620a, 620b)이 예를 들어 접착 필름의 형태인 경우, 흑연 시트층(610a, 610b, 610c)과 접착되기 위해서는 흑연 시트층(610a, 610b, 610c)과 마주하는 양면에 접착층을 필요로 하므로 양면 접착 필름인 것이 바람직하다.
흑연 시트층(610a)의 절첩부(640)와, 접착제층(620a, 620b) 및 흑연 시트층(610b, 610c)은 서로 접착되지 않으며, 빈 공간이 형성되어 있을 수 있다. 즉, 중첩 영역(OL)은 양 측에 빈 공간을 포함할 수 있으며, 상기 빈 공간은 플렉서블 흑연 구조체(600)의 신축 방향에 수직인 방향으로 연장되어 있을 수 있다. 상기 빈 공간의 존재로 인해, 플렉서블 흑연 구조체(600)에 힘이 가해지면 힘의 방향을 따라 확장될 수 있다.
도 6b는 플렉서블 흑연 구조체(600)를 신축 방향으로 확장하였을 때의 플렉서블 흑연 구조체(600)의 단면도이다.
도 6b를 참조하면, 사용자가 전자 디바이스의 디스플레이가 휘어지거나 접히도록 디바이스를 조작하는 경우, 플렉서블 흑연 구조체(600)에는 양쪽으로 당기는 힘이 가해질 수 있다.
플렉서블 흑연 구조체(600)에 양쪽으로 당기는 힘이 가해지면, 신축성 시트층(630a, 630b)은 힘의 방향을 따라 신장되고, 흑연 시트부(650)는 신축성 시트층(630a, 630b)에 일체로 접착되어 있고, 플렉서블 흑연 구조체(600)의 흑연 시트층(610a)은 2개의 절첩부(640)에 의해 형성된 중첩 영역(OL)을 포함하기 때문에, 상기 힘의 인가에 따라 흑연 시트층(610a)의 절첩부(640)가 펴지면서 흑연 시트층(610a)도 힘의 방향을 따라 양쪽으로 확장될 수 있다. 또한, 접착제층(620a, 620b)의 양면은 흑연 시트층(610a, 610b, 610c) 사이에 부착되어 고정되어 있고, 흑연 시트층(610b, 610c)의 양면은 신축성 시트층(630a, 630b)과 접착제층(620a, 620b) 사이에 부착되어 고정되어 있기 때문에, 신축성 시트층(630a, 630b) 및 흑연 시트층(610a)의 확장에 따라 접착제층(620a, 620b) 및 흑연 시트층(610b, 610c)도 서로 멀어지는 방향으로 이동한다.
흑연 시트부(650)가 양쪽으로 확장됨에 따라, 중첩 영역(OL)의 폭은 점차 감소하며, 흑연 시트부(650)가 최대로 확장되면 중첩 영역(OL)은 없어질 수 있다.
전자 디바이스의 디스플레이가 휘어지거나 접히는 동작이 수행된 이후, 사용자가 전자 디바이스를 다시 원래의 상태로 복귀시키면, 플렉서블 흑연 구조체(600)에는 양쪽으로 당기는 힘이 해제된다. 플렉서블 흑연 구조체(600)를 양쪽으로 당기는 힘이 해제되면, 신축성 시트층(630a, 630b)은 다시 원래의 길이로 수축되며, 이에 따라 흑연 시트부(650)의 중첩 영역(OL)의 폭이 증가된다. 신축성 시트층(630a, 630b)의 수축이 끝남과 함께 플렉서블 흑연 구조체(600)는 원래의 형태, 즉, 도 6a에 도시된 형태로 돌아온다.
플렉서블 흑연 구조체(600)에 힘이 인가되고 해제됨에 따라 위와 같은 동작이 반복 수행되며, 이와 같은 동작을 통해 열전도도는 높지만 유연성은 작은 흑연 구조체를 방열 시트로 사용하여도 플렉서블 전자 디바이스의 방열을 원활히 수행할 수 있다. 또한, 본 실시예에 따른 플렉서블 흑연 구조체(600)는 신축 전 상태에서 접착제층(620a, 620b) 및 흑연 시트층(610b, 610c)을 통해 흑연 시트부(650)의 두께를 대체로 균일하게 할 수 있으므로, 흑연 구조체를 플렉서블 전자 디바이스에 좀 더 용이하게 부착시킬 수 있다.
도 7a는 신축 영역으로 중첩 영역이 형성된 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 흑연 구조체(700)의 단면도이다.
도 7a를 참조하면, 플렉서블 흑연 구조체(700)는 4개의 흑연 시트층(710a, 710b, 710c, 710d) 및 흑연 시트층(710a, 710b, 710c, 710d)에 형성된 접착제층(720a, 720b)을 포함하는 흑연 시트부(750)와, 흑연 시트부(750)의 최외측 양면에 부착된 신축성 시트층(730a, 730b)을 포함한다.
흑연 시트층(710a, 710b, 710c, 710d), 접착제층(720a, 720b) 및 신축성 시트층(730a, 730b)은 전술한 흑연 시트층, 접착제층 및 신축성 시트층과 동일한 물질로 형성될 수 있으며, 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
흑연 시트부(750)는 2개의 흑연 시트층(710a, 710b)이 중첩됨으로써 형성되는 중첩 영역(OL)을 포함한다. 중첩 영역(OL)은 도 7a의 세로 방향, 즉, 플렉서블 흑연 구조체(700)의 깊이 방향으로 보았을 때 2개의 흑연 시트층(710a, 710b)이 중첩되는 영역을 의미한다.
접착제층(720a, 720b)은 흑연 시트층(710a, 710b, 710c, 710d)에서 중첩 영역(OL)이 형성되지 않은 부분 상에 형성될 수 있으며, 접착제층(720a)은 흑연 시트층(710b)과 흑연 시트층(710c) 사이에 형성되고, 접착제층(720b)은 흑연 시트층(710a)과 흑연 시트층(710d) 사이에 형성될 수 있다. 접착제층(720a, 720b) 및 흑연 시트층(710c, 710d)에 의해 흑연 시트부(750)의 두께는 균일하게 될 수 있다.
서로 이격되어 있는 흑연 시트층(710a, 710b, 710c, 710d) 사이에 형성되는 접착제층(720a, 720b)의 종류나 형태에 특별히 제한은 없으나, 접착제층(720a, 720b)이 예를 들어 접착 필름의 형태인 경우, 흑연 시트층(710a, 710b, 710c, 710d)과 접착되기 위해서는 흑연 시트층(710a, 710b, 710c, 710d)과 마주하는 양면에 접착층을 필요로 하므로 양면 접착 필름인 것이 바람직하다.
중첩 영역(OL)에서 2개의 흑연 시트층(710a, 710b)의 단부와, 접착제층(720a, 720b) 및 흑연 시트층(710c, 710d)은 서로 접착되지 않으며, 빈 공간이 형성되어 있을 수 있다. 즉, 중첩 영역(OL)은 양 측에 빈 공간을 포함할 수 있으며, 상기 빈 공간은 플렉서블 흑연 구조체(700)의 신축 방향에 수직인 방향으로 연장되어 있을 수 있다. 상기 빈 공간의 존재로 인해, 플렉서블 흑연 구조체(700)에 힘이 가해지면 힘의 방향을 따라 확장될 수 있다.
도 7b는 플렉서블 흑연 구조체(700)를 신축 방향으로 확장하였을 때의 플렉서블 흑연 구조체(700)의 단면도이다.
도 7b를 참조하면, 사용자가 전자 디바이스의 디스플레이가 휘어지거나 접히도록 디바이스를 조작하는 경우, 플렉서블 흑연 구조체(700)에는 양쪽으로 당기는 힘이 가해질 수 있다.
플렉서블 흑연 구조체(700)에 양쪽으로 당기는 힘이 가해지면, 신축성 시트층(730a, 730b)은 힘의 방향을 따라 신장되고, 흑연 시트부(750)는 신축성 시트층(730a, 730b)에 일체로 접착되어 있기 때문에, 흑연 시트부(750)의 흑연 시트층(710a)은 일방향으로 이동하고, 흑연 시트층(710b)은 상기 일방향의 반대방향으로 이동한다. 또한, 접착제층(720a, 720b)의 양면은 흑연 시트층(710a, 710b, 710c, 710d) 사이에 부착되어 고정되어 있고, 흑연 시트층(710c, 710d)의 양면은 신축성 시트층(730a, 730b)과 접착제층(720a, 720b) 사이에 부착되어 고정되어 있기 때문에, 신축성 시트층(730a, 730b) 및 흑연 시트층(710a, 710b)의 확장에 따라 접착제층(720a, 720b) 및 흑연 시트층(710c, 710d)도 서로 멀어지는 방향으로 이동한다. 특히, 2개의 흑연 시트층(710a, 710b)은 서로 접착되어 있는 것이 아니고 서로 얹혀져 중첩되어 있는 것이기 때문에, 상기 힘의 인가에 의해 반대 방향으로 슬라이딩되어 움직일 수 있다. 2개의 흑연 시트층(710a, 710b)이 서로 반대 방향으로 움직임에 따라, 흑연 시트부(750)도 양쪽으로 확장된다.
흑연 시트부(750)가 양쪽으로 확장됨에 따라, 중첩 영역(OL)의 폭은 점차 감소하며, 2개의 흑연 시트층(710a, 710b)에 의한 중첩 영역(OL)이 완전히 없어지기 전까지 플렉서블 흑연 구조체(700)가 확장될 수 있다.
전자 디바이스의 디스플레이가 휘어지거나 접히는 동작이 수행된 이후, 사용자가 전자 디바이스를 다시 원래의 상태로 복귀시키면, 플렉서블 흑연 구조체(700)에는 양쪽으로 당기는 힘이 해제된다. 플렉서블 흑연 구조체(700)를 양쪽으로 당기는 힘이 해제되면, 신축성 시트층(730a, 730b)은 다시 원래의 길이로 수축되며, 이에 따라 흑연 시트부(750)의 중첩 영역(OL)의 폭이 증가된다. 신축성 시트층(730a, 730b)의 수축이 끝남과 함께 플렉서블 흑연 구조체(700)는 원래의 형태, 즉, 도 7a에 도시된 형태로 돌아온다.
플렉서블 흑연 구조체(700)에 힘이 인가되고 해제됨에 따라 위와 같은 동작이 반복 수행되며, 이와 같은 동작을 통해 열전도도는 높지만 유연성은 작은 흑연 구조체를 방열 시트로 사용하여도 플렉서블 전자 디바이스의 방열을 원활히 수행할 수 있다. 또한, 본 실시예에 따른 플렉서블 흑연 구조체(700)는 신축 전 상태에서 접착제층(720a, 720b) 및 흑연 시트층(710c, 710d)을 통해 흑연 시트부(750)의 두께를 대체로 균일하게 할 수 있으므로, 흑연 구조체를 플렉서블 전자 디바이스에 좀 더 용이하게 부착시킬 수 있다.
도 8a는 신축 영역으로 중첩 영역이 형성된 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 흑연 구조체(800)의 단면도이다.
도 8a를 참조하면, 플렉서블 흑연 구조체(800)는 3개의 흑연 시트층(810a, 810b, 810c) 및 흑연 시트층(810a, 810b, 810c)에 형성된 접착제층(820a, 820b, 830a, 830b, 840a, 840b)을 포함하는 흑연 시트부(870)와, 흑연 시트부(870)의 최외측 양면에 부착된 신축성 시트층(850a, 850b)을 포함한다.
흑연 시트층(810a, 810b, 810c), 접착제층(820a, 820b, 830a, 830b, 840a, 840b), 및 신축성 시트층(850a, 850b)은 전술한 흑연 시트층, 접착제층 및 신축성 시트층과 동일한 물질로 형성될 수 있으며, 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
흑연 시트층(810a)은 흑연 시트층(810a)을 접음으로써 형성되는 적어도 2개의 절첩부(860)를 포함하며, 2개의 절첩부(860)에 의해 2개의 절첩부(860) 사이에는 중첩 영역(OL)이 형성된다. 중첩 영역(OL)은 도 8a의 세로 방향, 즉, 플렉서블 흑연 구조체(800)의 깊이 방향으로 보았을 때 흑연 시트층(810a)이 중첩되는 영역을 의미한다.
접착제층(820a, 820b)은 흑연 시트층(810a, 810b, 810c)에서 중첩 영역(OL)이 형성되지 않은 부분 상에 형성될 수 있으며, 접착제층(820a)은 흑연 시트층(810a)과 흑연 시트층(810b) 사이에 형성되고, 접착제층(820b)은 흑연 시트층(810a)과 흑연 시트층(810c) 사이에 형성될 수 있다. 접착제층(830a, 830b)은 흑연 시트층(810a, 810b)과 신축성 시트층(850a) 사이에 형성될 수 있고, 접착제층(840a, 840b)는 흑연 시트층(810a, 810c)과 신축성 시트층(850b) 사이에 형성될 수 있다. 또한, 흑연 시트층(810a, 810b, 810c)과 신축성 시트층(850a, 850b) 사이에 형성되는 접착제층(830a, 830b, 840a, 840b)은 흑연 시트층(810a)의 절첩부(860)를 기준으로 분절되어 있을 수 있다. 접착제층(820a, 820b, 830a, 830b, 840a, 840b) 및 흑연 시트층(810b, 810c)에 의해 흑연 시트부(850)의 두께는 대체로 균일하게 될 수 있다.
서로 이격되어 있는 흑연 시트층(810a, 810b, 810c) 사이에 형성되는 접착제층(820a, 820b)의 종류나 형태에 특별히 제한은 없으나, 접착제층(820a, 820b)이 예를 들어 접착 필름의 형태인 경우, 흑연 시트층(810a, 810b, 810c)과 접착되기 위해서는 흑연 시트층(810a, 810b, 810c)과 마주하는 양면에 접착층을 필요로 하므로 양면 접착 필름인 것이 바람직하다.
흑연 시트층(810a, 810b, 810c)과 신축성 시트층(850a, 850b) 사이에 형성되는 접착제층(830a, 830b, 840a, 840b)이 예를 들어 접착 필름의 형태인 경우, 흑연 시트층(810a, 810b, 810c)과 마주보는 면에 접착층이 배치될 수 있으면 충분하므로 양면 접착 필름뿐만 아니라 단면 접착 필름도 가능하다.
흑연 시트층(810a)의 절첩부(860)와, 접착제층(820a, 820b) 및 흑연 시트층(810b, 810c)은 서로 접착되지 않으며, 접착제층(830a, 830b, 840a, 840b)은 절첩부(860)를 기준으로 분절되어 있으므로, 그 사이에는 빈 공간이 형성되어 있을 수 있다. 따라서, 중첩 영역(OL)은 양 측에 빈 공간을 포함할 수 있으며, 상기 빈 공간은 플렉서블 흑연 구조체(800)의 신축 방향에 수직인 방향으로 연장되어 있을 수 있다. 상기 빈 공간의 존재로 인해, 플렉서블 흑연 구조체(800)에 힘이 가해지면 힘의 방향을 따라 확장될 수 있다.
도 8b는 플렉서블 흑연 구조체(800)를 신축 방향으로 확장하였을 때의 플렉서블 흑연 구조체(800)의 단면도이다.
도 8b를 참조하면, 사용자가 전자 디바이스의 디스플레이가 휘어지거나 접히도록 디바이스를 조작하는 경우, 플렉서블 흑연 구조체(800)에는 양쪽으로 당기는 힘이 가해질 수 있다.
플렉서블 흑연 구조체(800)에 양쪽으로 당기는 힘이 가해지면, 신축성 시트층(850a, 850b)은 힘의 방향을 따라 신장되고, 흑연 시트부(870)는 신축성 시트층(850a, 850b)에 일체로 접착되어 있고, 플렉서블 흑연 구조체(800)의 흑연 시트층(810a)은 2개의 절첩부(860)에 의해 형성된 중첩 영역(OL)을 포함하기 때문에, 상기 힘의 인가에 따라 흑연 시트층(810a)의 절첩부(860)가 펴지면서 흑연 시트층(810a)도 힘의 방향을 따라 양쪽으로 확장될 수 있다. 또한, 접착제층(820a, 820b, 830a, 830b, 840a, 840b) 및 흑연 시트층(810b, 810c)은 흑연 시트층(810a)과 신축성 시트층(850a, 850b) 사이에 적층되어 고정되어 있기 때문에, 신축성 시트층(850a, 850b) 및 흑연 시트층(810a)의 확장에 따라 접착제층(820a, 830a, 840b) 및 흑연 시트층(810b)은, 접착제층(820b, 830b, 840a) 및 흑연 시트층(810c)과 서로 멀어지는 방향으로 이동한다.
신축성 시트층(850a, 850b)이 신장될 때, 접착제층(830a, 830b) 사이의 분절되어 있는 부분 및 접착제층(840a, 840b) 사이의 분절되어 있는 부분에 대응하는 신축성 시트층(850a, 850b)의 길이는 0 초과 50% 이하, 또는 0 초과 30% 이하로 신장될 수 있다.
흑연 시트부(870)가 양쪽으로 확장됨에 따라, 중첩 영역(OL)의 폭은 점차 감소하며, 흑연 시트부(870)가 최대로 확장되면 중첩 영역(OL)은 없어질 수 있다.
전자 디바이스의 디스플레이가 휘어지거나 접히는 동작이 수행된 이후, 사용자가 전자 디바이스를 다시 원래의 상태로 복귀시키면, 플렉서블 흑연 구조체(800)에는 양쪽으로 당기는 힘이 해제된다. 플렉서블 흑연 구조체(800)를 양쪽으로 당기는 힘이 해제되면, 신축성 시트층(850a, 850b)은 다시 원래의 길이로 수축되며, 이에 따라 흑연 시트부(870)의 중첩 영역(OL)의 폭이 증가된다. 신축성 시트층(850a, 850b)의 수축이 끝남과 함께 플렉서블 흑연 구조체(800)는 원래의 형태, 즉, 도 8a에 도시된 형태로 돌아온다.
도 9a는 신축 영역으로 중첩 영역이 형성된 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 흑연 구조체(900)의 단면도이다.
도 9a를 참조하면, 플렉서블 흑연 구조체(900)는 4개의 흑연 시트층(910a, 910b, 910c, 910d) 및 흑연 시트층(910a, 910b, 910c, 910d)에 형성된 접착제층(920a, 920b, 930a, 930b, 940a, 940b)을 포함하는 흑연 시트부(960)와, 흑연 시트부(960)의 최외측 양면에 부착된 신축성 시트층(950a, 950b)을 포함한다.
흑연 시트층(910a, 910b, 910c, 910d), 접착제층(920a, 920b, 930a, 930b, 940a, 940b), 및 신축성 시트층(950a, 950b)은 전술한 흑연 시트층, 접착제층 및 신축성 시트층과 동일한 물질로 형성될 수 있으며, 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
흑연 시트부(960)는 2개의 흑연 시트층(910a, 910b)이 중첩됨으로써 형성되는 중첩 영역(OL)을 포함한다. 중첩 영역(OL)은 도 9a의 세로 방향, 즉, 플렉서블 흑연 구조체(900)의 깊이 방향으로 보았을 때 2개의 흑연 시트층(910a, 910b)이 중첩되는 영역을 의미한다.
접착제층(920a, 920b)은 흑연 시트층(910a, 910b, 910c 910d)에서 중첩 영역(OL)이 형성되지 않은 부분 상에 형성될 수 있으며, 접착제층(920a)은 흑연 시트층(910b)과 흑연 시트층(910c) 사이에 형성되고, 접착제층(920b)은 흑연 시트층(910a)과 흑연 시트층(910d) 사이에 형성될 수 있다. 접착제층(930a, 930b)은 흑연 시트층(910a, 910c)과 신축성 시트층(950a) 사이에 형성될 수 있고, 접착제층(940a, 940b)는 흑연 시트층(910b, 910d)과 신축성 시트층(950b) 사이에 형성될 수 있다. 또한, 흑연 시트층(910a, 910b, 910c, 910d)과 신축성 시트층(950a, 950b) 사이에 형성되는 접착제층(930a, 930b, 940a, 940b)은 중첩 영역(OL)에서의 흑연 시트층(910a, 910b)의 단부를 기준으로 분절되어 있을 수 있다. 접착제층(920a, 920b, 930a, 930b, 940a, 940b) 및 흑연 시트층(910c, 910d)에 의해 흑연 시트부(960)의 두께는 대체로 균일하게 될 수 있다.
서로 이격되어 있는 흑연 시트층(910a, 910b, 910c, 910d) 사이에 형성되는 접착제층(920a, 920b)의 종류나 형태에 특별히 제한은 없으나, 접착제층(920a, 920b)이 예를 들어 접착 필름의 형태인 경우, 흑연 시트층(910a, 910b, 910c, 910d)과 접착되기 위해서는 흑연 시트층(910a, 910b, 910c, 910d)과 마주하는 양면에 접착층을 필요로 하므로 양면 접착 필름인 것이 바람직하다.
흑연 시트층(910a, 910b, 910c, 910d)과 신축성 시트층(950a, 950b) 사이에 형성되는 접착제층(930a, 930b, 940a, 940b)이 예를 들어 접착 필름의 형태인 경우, 흑연 시트층(910a, 910b, 910c, 910d)과 마주보는 면에 접착층이 배치될 수 있으면 충분하므로 양면 접착 필름뿐만 아니라 단면 접착 필름도 가능하다.
중첩 영역(OL)에서 2개의 흑연 시트층(910a, 910b)의 단부와, 접착제층(920a, 920b) 및 흑연 시트층(910c, 910d)은 서로 접착되지 않으며, 접착제층(930a, 930b, 940a, 940b)은 중첩 영역(OL)에서의 흑연 시트층(910a, 910b)의 단부를 기준으로 분절되어 있으므로, 그 사이에는 빈 공간이 형성되어 있을 수 있다. 따라서, 중첩 영역(OL)은 양 측에 빈 공간을 포함할 수 있으며, 상기 빈 공간은 플렉서블 흑연 구조체(900)의 신축 방향에 수직인 방향으로 연장되어 있을 수 있다. 상기 빈 공간의 존재로 인해, 플렉서블 흑연 구조체(900)에 힘이 가해지면 힘의 방향을 따라 확장될 수 있다.
도 9b는 플렉서블 흑연 구조체(900)를 신축 방향으로 확장하였을 때의 플렉서블 흑연 구조체(900)의 단면도이다.
도 9b를 참조하면, 사용자가 전자 디바이스의 디스플레이가 휘어지거나 접히도록 디바이스를 조작하는 경우, 플렉서블 흑연 구조체(900)에는 양쪽으로 당기는 힘이 가해질 수 있다.
플렉서블 흑연 구조체(900)에 양쪽으로 당기는 힘이 가해지면, 신축성 시트층(950a, 950b)은 힘의 방향을 따라 신장되고, 흑연 시트부(960)는 신축성 시트층(950a, 950b)에 일체로 접착되어 있기 때문에, 흑연 시트부(960)의 흑연 시트층(910a)은 일방향으로 이동하고, 흑연 시트층(910b)은 상기 일방향의 반대방향으로 이동한다. 또한, 접착제층(920a, 920b, 930a, 930b, 940a, 940b) 및 흑연 시트층(910c, 910d)은 흑연 시트층(910a, 910b)과 신축성 시트층(950a, 950b) 사이에 적층되어 고정되어 있기 때문에, 신축성 시트층(950a, 950b) 및 흑연 시트층(910a, 910b)의 확장에 따라 접착제층(920a, 930a, 940b) 및 흑연 시트층(910c)은, 접착제층(920b, 930b, 940a) 및 흑연 시트층(910d)과 서로 멀어지는 방향으로 이동한다. 특히, 2개의 흑연 시트층(910a, 910b)은 서로 접착되어 있는 것이 아니고 서로 얹혀져 중첩되어 있는 것이기 때문에, 상기 힘의 인가에 의해 반대 방향으로 슬라이딩되어 움직일 수 있다. 2개의 흑연 시트층(910a, 910b)이 서로 반대 방향으로 움직임에 따라, 흑연 시트부(960)도 양쪽으로 확장된다.
흑연 시트부(960)가 양쪽으로 확장됨에 따라, 중첩 영역(OL)의 폭은 점차 감소하며, 2개의 흑연 시트층(910a, 910b)에 의한 중첩 영역(OL)이 완전히 없어지기 전까지 플렉서블 흑연 구조체(900)가 확장될 수 있다.
전자 디바이스의 디스플레이가 휘어지거나 접히는 동작이 수행된 이후, 사용자가 전자 디바이스를 다시 원래의 상태로 복귀시키면, 플렉서블 흑연 구조체(900)에는 양쪽으로 당기는 힘이 해제된다. 플렉서블 흑연 구조체(900)를 양쪽으로 당기는 힘이 해제되면, 신축성 시트층(950a, 950b)은 다시 원래의 길이로 수축되며, 이에 따라 흑연 시트부(960)의 중첩 영역(OL)의 폭이 증가된다. 신축성 시트층(950a, 950b)의 수축이 끝남과 함께 플렉서블 흑연 구조체(900)는 원래의 형태, 즉, 도 9a에 도시된 형태로 돌아온다.
도 10a는 신축 영역으로 절개 영역이 형성된 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 흑연 구조체에 적용될 수 있는 흑연 시트층(10)의 평면도이다.
도 10a를 참조하면, 흑연 시트층(10)은 2개의 절개 영역(12a, 12b)을 포함하며, 2개의 절개 영역(12a, 12b)은 흑연 시트층(10)에서 서로 점대칭인 형태로 형성된다. 흑연 시트층(10)은 전술한 흑연 시트층과 동일한 물질로 형성될 수 있으며, 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
흑연 시트층(10)의 신축 방향(E)에 대해 수직인 방향으로의 2개의 절개 영역(12a, 12b)의 길이는, 상기 수직인 방향으로의 흑연 시트층(10)의 길이보다 짧을 수 있으며, 절개 영역(12a)은 흑연 시트층(10)의 일단부를 절개하고, 절개 영역(12b)은 흑연 시트층(10)의 타단부를 절개한다. 또한, 신축 방향(E)에 대해 수직인 방향으로의 2개의 절개 영역(12a, 12b)의 길이는, 상기 수직인 방향으로의 상기 흑연 시트층(10)의 길이의 90% 이하, 또는 75% 이하일 수 있다.
절개 영역(12a, 12b)의 신축 방향(E)에 대해 수직인 방향으로 길이가 상기 수직인 방향으로의 흑연 시트층(10)의 길이보다 짧기 때문에, 상기 흑연 시트층(10)은 절개 영역(12a, 12b) 외에서 하나의 시트로 연결되어 있다.
흑연 시트층(10)은 절개 영역(12a, 12b)에 의해 빈 공간이 형성되며, 상기 빈 공간은 신축 방향(E)에 수직인 방향으로 연장된다.
도 10b는 흑연 시트층(10)의 양면에 신축성 시트층(미도시)을 형성한 플렉서블 흑연 구조체를 신축 방향(E)으로 확장하였을 때의 흑연 시트층(10)의 평면도이다.
도 10b를 참조하면, 디스플레이가 휘어지는 플렉서블 디스플레이 또는 디스플레이가 접혔다가 펴지는 폴더블 디스플레이를 탑재한 전자 디바이스에서 방열시트로 흑연 시트층(10)을 포함하는 플렉서블 흑연 구조체가 사용될 수 있으며, 사용자가 전자 디바이스의 디스플레이가 휘어지거나 접히도록 디바이스를 조작하는 경우, 플렉서블 흑연 구조의 흑연 시트층(10)에는 양쪽으로 당기는 힘이 가해질 수 있다.
흑연 시트층(10)에 신축 방향(E)으로 당기는 힘이 가해지면, 흑연 시트층(10)의 양면에 형성된 신축성 시트층은 힘의 방향을 따라 신장되고, 흑연 시트층(10)은 신축성 시트층에 일체로 접착되어 있기 때문에 흑연 시트층(10)도 힘의 방향을 따라 신축 방향(E)으로 확장된다. 흑연 시트층(10)은 신축성을 갖지 않기 때문에 평면 형태의 흑연 시트라면 힘이 가해진다고 하더라도 확장되지 않고 찢어질 것이지만, 본 실시예에 따른 흑연 시트층(10)은 절개 영역(12a, 12b)을 포함하기 때문에, 상기 힘의 인가에 따라 흑연 시트층(10)의 절개 영역(12a, 12b)가 벌어지면서 흑연 시트층(10)도 힘의 방향을 따라 신축 방향(E)으로 확장될 수 있다.
전자 디바이스의 디스플레이가 휘어지거나 접히는 동작이 수행된 이후, 사용자가 전자 디바이스를 다시 원래의 상태로 복귀시키면, 플렉서블 흑연 구조체의 흑연 시트층(10)에는 신축 방향(E)으로 당기는 힘이 해제된다. 흑연 시트층(10)을 신축 방향(E)으로 당기는 힘이 해제되면, 신축성 시트층은 다시 원래의 길이로 수축되며, 이에 따라 흑연 시트층(10)의 절개 영역(12a, 12b)도 축소된다. 신축성 시트층의 수축이 끝남과 함께 흑연 시트층(10) 원래의 형태, 즉, 도 10a에 도시된 형태로 돌아온다.
도 11a는 신축 영역으로 절개 영역이 형성된 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 흑연 구조체에 적용될 수 있는 흑연 시트층(20)의 평면도이고, 도 11b는 흑연 시트층(20)의 양면에 신축성 시트층(미도시)을 형성한 플렉서블 흑연 구조체를 신축 방향(E)으로 확장하였을 때의 흑연 시트층(20)의 평면도이다.
도 11a 및 도 11b를 참조하면, 흑연 시트층(20)은 2개의 절개 영역(22a, 22b)을 포함하며, 절개 영역(22a, 22b)은 일단이 신축 방향(E)으로 꺾인 형태를 가질 수 있다. 흑연 시트층(20) 및 2개의 절개 영역(22a, 22b)의 특징은 전술한 흑연 시트층(10) 및 2개의 절개 영역(12a, 12b)과 동일하므로 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.
도 12a는 신축 영역으로 중첩 영역이 형성된 실시예에 따른 플렉서블 흑연 구조체의 실물 사진이며, 상기 플렉서블 흑연 구조체는 중첩 영역이 형성되어 있는 상태, 즉 플렉서블 흑연 구조체에 양쪽으로 당기는 힘이 가해지기 전 상태이다.
도 12b는 도 12a의 플렉서블 흑연 구조체를 신축 방향으로 확장하였을 때의 실물 사진이다. 도 12a의 플렉서블 흑연 구조체에 양쪽으로 당기는 힘이 가해지면, 플렉서블 흑연 구조체의 신축성 시트층 및 흑연 시트층이 상기 힘의 방향을 따라 양쪽으로 확장되면서, 중첩 영역의 폭이 점차 감소하게 된다. 흑연 시트층이 최대로 확장되면 중첩 영역은 없어질 수 있으며, 도 12b와 같은 형태를 나타낼 수 있다.
도 12b의 플렉서블 흑연 구조체에 양쪽으로 당기는 힘이 해제되면, 신축성 시트층이 다시 원래의 길이로 수축되며, 이에 따라 중첩 영역이 다시 형성되면서 도 12a의 형태로 돌아올 수 있다.
도 13a는 신축 영역으로 절개 영역이 형성된 실시예에 따른 플렉서블 흑연 구조체의 실물 사진이며, 상기 플렉서블 흑연 구조체에는 신축 방향에 대해 수직인 방향으로 2개의 절개 영역이 형성되어 있다. 상기 2개의 절개 영역의 길이는 이와 평행한 방향의 흑연 시트층의 길이 보다는 짧게 형성되어 있기 때문에, 흑연 시트층은 2개의 절개 영역 외에서 하나의 시트로 연결되어 있다.
도 13b는 도 13a의 플렉서블 흑연 구조체를 신축 방향으로 확장하였을 때의 실물 사진이다. 도 13a의 플렉서블 흑연 구조체에 양쪽으로 당기는 힘이 가해지면, 흑연 시트층의 절개 영역이 벌어지면서 흑연 시트층도 힘의 방향을 따라 확장될 수 있다.
도 13b의 플렉서블 흑연 구조체에 양쪽으로 당기는 힘이 해제되면, 신축성 시트층은 다시 원래의 길이로 수축되며, 이에 따라 흑연 시트층의 절개 영역도 축소된다. 신축성 시트층의 수축이 끝남과 함께 플렉서블 흑연 구조체도 원래의 형태, 즉 도 13a에 도시된 형태로 돌아올 수 있다.
플렉서블 흑연 구조체의 흑연 시트층(10, 20)에 힘이 인가되고 해제됨에 따라 위와 같은 동작이 반복 수행되며, 이와 같은 동작을 통해 열전도도는 높지만 유연성은 작은 흑연 구조체를 방열 시트로 사용하여도 플렉서블 전자 디바이스의 방열을 원활히 수행할 수 있다.
이상에서 플렉서블 흑연 구조체는 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900 ... 플렉서블 흑연 구조체
10, 20, 110, 210a, 210b, 310, 410a, 410b, 410c, 510a, 510b, 610a, 610b, 610c, 710a, 710b, 710c, 710d, 810a, 810b, 810c, 910a, 910b, 910c, 910d ... 흑연 시트층
120a, 120b, 220a, 220b, 330a, 330b, 430a, 430b, 530a, 530b, 630a, 630b, 730a, 730b, 850a, 850b, 950a, 950b ... 신축성 시트층
320a, 320b, 420a, 420b, 420c, 520a, 520b, 620a, 620b, 720a, 720b, 820a, 820b, 830a, 830b, 840a, 840b, 920a, 920b, 930a, 930b, 940a, 940b ... 접착제층
215, 350, 450, 550, 650, 750, 870, 960 ... 흑연 시트부
130, 340, 640, 860 ... 절첩부
12a, 12b, 22a, 22b ... 절개 영역
OL ... 중첩 영역

Claims (24)

  1. 하나 이상의 신축 영역을 포함하는 단층 또는 다층의 흑연 시트층을 포함하는 흑연 시트부; 및
    상기 흑연 시트부의 최외측 양면 중 적어도 어느 한 쪽에 부착되며, 적어도 상기 하나 이상의 신축 영역을 덮도록 구성되는 신축성 시트층;을 포함하는 플렉서블(flexible) 흑연 구조체이며,
    상기 하나 이상의 신축 영역은, 상기 단층의 흑연 시트층에 적어도 한 쌍의 절개 영역을 제공함으로써 형성되거나 또는 상기 단층 또는 다층의 흑연 시트층이 중첩되는 중첩 영역을 제공함으로써 형성되는, 플렉서블 흑연 구조체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 중첩 영역은, 상기 단층의 흑연 시트층에 2 이상의 절첩부를 제공함으로써 상기 절첩부 사이에 형성되거나, 상기 다층의 흑연 시트층의 일부를 겹침으로써 형성되는, 플렉서블 흑연 구조체.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 한 쌍의 절개 영역은 상기 단층의 흑연 시트층에서 점대칭인 형태로 형성되고,
    상기 단층의 흑연 시트층은 절개 영역 외에서 하나의 시트로 연결되어 있는, 플렉서블 흑연 구조체.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 플렉서블 흑연 구조체의 신축 방향에 대해 수직인 방향으로의 상기 적어도 한 쌍의 절개 영역의 길이는, 상기 수직인 방향으로의 상기 흑연 시트층의 길이보다 짧은, 플렉서블 흑연 구조체.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 플렉서블 흑연 구조체의 신축 방향에 대해 수직인 방향으로의 상기 적어도 한 쌍의 절개 영역의 길이는, 상기 수직인 방향으로의 상기 흑연 시트층의 길이의 90% 이하, 또는 75% 이하인, 플렉서블 흑연 구조체.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 신축 영역은 상기 플렉서블 흑연 구조체의 신축 방향에 수직인 방향으로 연장되는 빈 공간을 포함하는, 플렉서블 흑연 구조체.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 빈 공간은,
    상기 중첩 영역 이외의 영역에 형성된 흑연 시트층과, 상기 중첩 영역에 형성된 흑연 시트층 사이에 형성되거나,
    상기 적어도 한 쌍의 절개 영역에 의해 형성되는, 플렉서블 흑연 구조체.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 플렉서블 흑연 구조체에 힘이 가해지면 상기 흑연 시트부는 확장되고, 상기 신축성 시트층은 상기 흑연 시트부의 확장 방향으로 신장되고, 상기 중첩 영역의 폭은 축소되는, 플렉서블 흑연 구조체.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 힘이 해제되면, 상기 신축성 시트층은 수축되고, 상기 중첩 영역의 폭은 증가되는, 플렉서블 흑연 구조체.
  10. 제3항에 있어서,
    상기 플렉서블 흑연 구조체에 힘이 가해지면 상기 흑연 시트부는 확장되고, 상기 신축성 시트층은 상기 흑연 시트부의 확장 방향으로 신장되고, 상기 적어도 한 쌍의 절개 영역의 빈 공간의 크기는 증가되는, 플렉서블 흑연 구조체.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 힘이 해제되면, 상기 신축성 시트층은 수축되고, 상기 적어도 한 쌍의 절개 영역의 빈 공간의 크기는 축소되는, 플렉서블 흑연 구조체.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 흑연 시트층은 흑연화 중합체(graphitized polymer) 또는 박리된 흑연의 압축된 입자(compressed particles of exfoliated graphite), 또는 이들의 조합으로 구성되는, 플렉서블 흑연 구조체.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 신축성 시트층은 폴리디메틸실록세인(PDMS, Polydimethylsiloxane), 에폭시 수지, 스티렌계 재료, 올레핀계 재료, 폴리올레핀, 폴리우레탄, 열가소성 폴리우레탄, 열가소성 탄성체, 폴리아마이드류, 합성 고무류, 폴리부타디엔, 폴리이소부틸렌, 폴리클로로프렌 및 실리콘류로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함하는, 플렉서블 흑연 구조체.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 신축성 시트층은 175% 이상, 또는 200% 이상, 또는 250% 이상의 연신율을 갖는, 플렉서블 흑연 구조체.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 신축성 시트층은 열전도성 물질을 포함하는, 플렉서블 흑연 구조체.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 흑연 시트층의 두께는 15㎛ 내지 19㎛, 또는 16㎛ 내지 18㎛인, 플렉서블 흑연 구조체.
  17. 제2항에 있어서,
    상기 흑연 시트부는 상기 흑연 시트층에 형성된 접착제층을 포함하고,
    상기 흑연 시트부의 두께는 균일한, 플렉서블 흑연 구조체.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 접착제층은 감압 접착제(pressure sensitive adhesive, PSA), 열경화형 접착제, 광경화형 접착제, 광학용 투명 접착 필름(optical clear adhesive, OCA), 광학용 투명 접착 레진(optical clear resin, OCR), 양면 접착 필름, 및 단면 접착 필름으로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함하는, 플렉서블 흑연 구조체
  19. 제18항에 있어서,
    상기 접착제층이 이격되어 있는 다층의 흑연 시트층 사이에 형성되는 경우 접착제층은 양면 접착 필름인, 플렉서블 흑연 구조체.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 접착제층이 상기 흑연 시트층과 상기 신축성 시트층 사이에 형성되는 경우, 상기 접착제층은 단면 접착 필름인, 플렉서블 흑연 구조체.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 단면 접착 필름은 상기 흑연 시트층을 마주하는 면에서 접착되는, 플렉서블 흑연 구조체.
  22. 제20항에 있어서,
    상기 흑연 시트층과 상기 신축성 시트층 사이에 형성되는 접착제층은 상기 흑연 시트층의 상기 절첩부를 기준으로 분절되어 있는, 플렉서블 흑연 구조체.
  23. 제12항에 있어서,
    흑연 시트층의 면내 열 전도도는 150W/mK 내지 1700W/mK인, 플렉서블 흑연 구조체.
  24. 제22항에 있어서,
    상기 신축성 시트층이 신장될 때, 상기 접착제층의 분절되어 있는 부분에 대응하는 상기 신축성 시트층의 길이는 0 초과 50% 이하, 또는 0 초과 30% 이하로 신장되는, 플렉서블 흑연 구조체.
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