TWI255137B - Heat spreader for emissive display device - Google Patents

Description

1255137 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明揭示有用於諸如電漿顯示器面板（PDP)、或發光 二極體（LED)之發射型顯示器裝置及這些裝置所造成獨特 之熱問題等的一種熱散佈器。 ' 【先前技術】 · 電漿顯示器面板是一種顯示器裝置，其包含多數放電 單元（discharge cell)，而且架構以施加電壓跨在電極放電 單元，因而造成所期望放電單元來發射光而顯示影像。顯 鲁 示器面板單元是電漿顯示器面板之主要部分，以兩片玻璃 基板包夾多數放電單元在其中間之方來黏合在一起而製成 〇 在電漿顯示器面板中，造成發射光來形成影像之各放 電單元產生熱，因此，各單元構成熱源，其造成電漿顯示 器面板整體之溫度上升。放電單元所產生熱傳送到形成基 板之玻璃，但是因爲玻璃基板材料之性質，所以在平行於 板面方向之熱傳導困難。 β 此外，已受激勵光發射之放電單元的溫度明顯地升高 ’同時未受激勵之放電單元的溫度沒有相同地升高。因此 ，電漿顯示器面板之板面溫度在影像產生之區域中局部地 升高。此外，以白色或較淺色譜所激勵之放電單元比較以 、 黑色或較深色譜所激勵之放電單元，產生更多熱。因此， 板面之溫度視造成影像所產生顏色而局部地不同。這些局 部溫度差異可加速受到影響之放電單元的熱劣化，除非採 1255137 取措施來改善差異。此外，當在顯示器上之影像性質改變 時，局部熱產生之位置隨著影像來改變。 進一步，因爲在受激勵及未激勵之放電單元間的溫度 差異可能高的，及在產生白色光及產生較暗顏色之放電單 元間的溫度差異也可能高的，所以應力施加到板面單元， 造成習用電漿顯示器面板容易裂縫及破裂。 當施加到放電單元之電極的電壓增加時，放電單元之 売度增加’但是在此單兀內之熱產生量也增加。因此，具 有大電壓來激勵之這些單元變得更容易熱劣化，而且容易 加重電漿顯示器面板之板面單元的破裂問題。LED對熱產 生之問題和P D P的是相同。 在美國專利第 5,831，374 號中，Morita、Ichiyanagi、 Ikeda、Nishiki、Inoue、Komyoji 及 Kawashima 等人建議 在板面之背部及散熱單元間之空間，來充塡所謂”高導向石 墨膜”做爲熱介面材料，使得局部溫度差異均等化，然而， 沒有述及可撓性石墨薄片之用途或特殊優點。此外，頒給 T z e n g氏之美國專利第6，4 8 2，5 2 0號揭示剝離石墨壓縮粒子 薄片的用途做爲熱源諸如電子組件之熱散佈器（在專利中 稱爲熱介面）。事實上，此種材料由俄亥俄州Lakewood城 之 Advanced Energy Technology公司在市面銷售，如其 eGraf®700等級材料。 石墨是由碳原子之六角形排列或網狀組織的層平面所 構成。六角形排列之碳原子的這些層平面大致是扁平及定 向或次序性’使得大致相互地平行及等距離。碳原子之大 -6- 1255137 致扁平、平行等距離薄片或層，通常稱爲石墨層或底平面 ，鏈接或鍵合在一起，其群組以結晶方式來排列。高次序 性石墨由相當大小之結晶來組成，結晶相互相對地高對齊 或定向，而且具有良好次序之碳層。換言之，高次序性石 墨具有局程度之較佳結晶定向。必需注意石墨具有各向異 、 性結構，因此’顯示或具有高方向性諸如熱及電位導性的 · 許多性質。 簡略地，石墨特徵可以是碳之層積層結構，即，結構 是由碳原子以弱性凡得瓦力量所接合在一起之重疊層或層 鲁 積層。在考慮石墨結構中，通常注意到雙軸或方向，即， n c ’’軸或方向及” a ”軸或方向。爲簡化，” c ”軸或方向可視爲 垂直碳層之方向。”a”軸或方向可視爲平行於碳層之方向或 垂直於” c ”方向之方向。適用於製造撓性石墨薄片之石墨具 有非常高度定向性。 如上所述，抓出碳原子之平行層在一起的鍵合力是弱 性凡得瓦力量。天然石墨可處理使得在重疊碳層或層積層 間之空間能夠明顯地開啓，而在垂直於層之方向即c方向 · 中提供明顯之膨脹，如此，形成膨脹或脹大之石墨結構， 其中碳層之層積層特性大致保留。 已經大幅膨脹及更明顯地膨脹而使得具有最後厚度或c 方向大小到達原來” c ”方向大小約8 0倍或更大的石墨頁片 可以形成，而不用使用結合物在已膨脹石墨之內聚或形成 一體薄片內，即，輻板、紙板、帶狀板、扁平帶板、薄板 、墊板等（通常稱爲”可撓性石墨”）。所以已經膨脹具有到達 1255137 原來” c ’’方向大小約8 0倍或更大之最大厚度或” c ”大小的石 _ 墨粒子，相信可以壓縮來形成一體之可撓性薄片，而不用 任何黏合材料，因爲在大量膨脹石墨粒子間獲得機械連鎖 或內聚力的原故。 除了可燒性之外’上述薄片材料經發現也具有對熱傳 導性之高度多向異性，因爲已膨脹粒子之定向及石墨層大 - 致平行於高壓縮所獲得薄片之相對面，使得其在熱散佈應 用例尤其有用。如此所製造薄片材料具有優越可撓性、良 好強度及高度定向性。 $ 簡略地，製造可撓性、無結合物多向異性石墨薄片材 料，即輻板、紙板、帶狀板、扁平帶板、薄板、墊板等之 加工過程，包含在預定負載下以及在沒有結合物下，壓縮 或壓塑具有’’ c π方向大小到達原來粒子約8 0倍或更大之已 膨脹石墨粒子，使得形成大致扁平、可撓性、一體之石墨 薄片。已膨脹石墨粒子大致外觀如同蟲狀或蠕蟲狀，一旦 受壓縮，將保持壓縮形狀，而且對齊相對薄片主表面。薄 片材料之密度及厚度可以控制壓縮程度來變動。薄片材料 肇 之密度可以在約0.0 4 g / c C到約2 · 0 g / c c之範圍內。 可撓性石墨薄片材料顯示明顯程度多向異性，因爲石 墨粒子對齊平行於薄片之主要相對平行面，隨著薄片材料 之壓縮即增加多向異性程度而增加定向。在壓縮之多向異 . 性薄片材料中，厚度即垂直於相對平行表面之方向，包含 "c ”方向；方向沿著長度及寬度範圍，即沿著或平行於相對 平行表面，包含” a ”方向，而且薄片對於” c ”及” a ”方向之熱 1255137 及電氣性質大小程度非常不同。 - 因此，用於發射型顯示器裝置，期望有輕量及低成本 之熱散佈器。所期望熱散佈器必需能平衡散佈器所接觸全 部面積之溫度差異，因而其降低面板所承受之熱應力，而 且補償熱點位置之變化。 i 【發明內容】 〜 因而’本發明之目的在提供用於發射型顯示器裝置諸 如電漿顯示器面板或發光二極體之一種熱散佈器。 本發明之另一目的在提供一種可使用在發射型顯示器 _ 裝置之熱散佈器材料，來改善面板在使用期間所發生之溫 度差異。 本發明之另一目的在提供一種對熱源諸如電漿顯示器 面板之熱散佈器材料，使得比較沒有本發明熱散佈器之面 板’其在面板上之任何兩個位置間的溫度差異減小。 本發明之再另一目的在提一種熱散佈器材料，其可以 大量及低成本方式來製造。 這些目的及其他優點可以提供用於發射型顯示器裝置 φ 之熱故佈器來獲得，對擅於本技術者在閱讀下文說明即顯 而易見，其包含至少一片剝離石墨之壓縮粒子之薄片，具 有表面積大於放電單元面對裝置背面部分的表面積。發射 型顯不器裝置可以是電漿顯示器面板或發光二極體面板。 更fzfc地’至少一片剝離石墨之壓縮粒子之薄片具有表面積 大於多數放電單元面對裝置背面部分的表面積。較具優點 地，熱散佈器是一種層積層，包含多數剝離石墨之壓縮粒 1255137 子之薄片。 在較佳實施例中，熱散佈器具有黏著劑在其上，以及 釋放材料定位使得黏著劑包夾在熱散佈器及釋放材料之間 。釋放材料及黏著劑選擇在於允許釋放材料之預定釋放速 率’而沒有造成對熱散佈器之非期望損壞。事實上，I占著: 劑及釋放材料提供以每秒一公尺速率之不大於約每公分40 公克的平均釋放負載，更佳地以每秒一公尺之不大於約每 公分1 〇公克。 此外，黏著劑較佳地達到每平方公分至少約丨2 5公克 之最小餘面剪切黏著強度，更佳地，至少約每平方公分至 少約7 0 0公克之平均餘面剪切黏著強度。比較熱散佈器材 料本身，黏著劑導致黏著劑/熱散佈器材料之整個厚度熱阻 必需增加不大於約3 5 %。黏著劑之厚度必需不大於約〇 . 〇 j 5 厘米（m m )，更佳地不大於約〇 . 〇 〇 6 m m。 當然上述大致說明及下文詳細說明提供本發明之具體 實施例，且將提供理解如申請專利範圍所述本發明之性質 及特性的槪述或架構。所包括附圖提供進一步了解本發明 ’而且倂合及構成本發明說明書之一部分。附圖所示本發 明之各種實施例，及其說明一起用來敘述本發明作業原理 【實施方式】 石墨是一種碳之結晶形式，包含在扁平層化平面中以 平面間之較弱鍵來共價鍵地鍵合的原子。在獲得源材料諸 如上述可撓性石墨薄片、石墨粒子諸如天然石墨頁片中， -10- 1255137 通常以硫酸及硝酸溶液之中間添加物來處理，其中石墨之 -結晶構造反應作用來形成石墨及中間添加物之化合物。已 處理石墨粒子在下文稱爲”添加的石墨粒子”。在一曝露到 高溫時’在石墨內之中間添加物分解而且揮發，造成添加 的石墨粒子之大小在” C ”方向中以手風琴狀折疊般形式膨 ‘ 脹達到其原體積約8 0倍或以上，即在垂直於石墨之結晶平 、 面之方向中。已膨脹（否則稱剝離化）石墨粒子之外觀是蠕 蟲狀’因此通常稱爲蟲狀物。蟲狀物壓縮在一起形成可撓 性薄片’不同於原始石墨頁片，其可形成及切割成各種形 0 狀，而且以變形機械衝壓來提供水橫向開口。 在本發明中適合使用於可撓性薄片之石墨原材料，包 括能中間添加有機及無機酸物以及鹵素，然後曝露到熱時 膨脹之高石墨含碳材料。這些高石墨含碳材料最佳地具有 石墨化程度約1 · 0。如在本說明書中所使用，用語，，石墨化 程度’’是指根據下述公式之値g : 3.45-^(002) g_ 0095· 其中d(002)是以埃單位所量測在結晶構造中石墨之碳層間 的空間。石墨層間之空間以標準X-光繞射技術來量測。量 測尖峰値對應（002)、（004)及（〇〇6)米勒指數之位置，而且 使用標準最小平方技術來獲得其使得全部這些峰値之總誤 差最小的空間。高石墨含碳材料之實例包括來自各種來源 之天然石墨’以及其他含碳材料諸如以化學氣相沈積所製 備石墨、局溫熱分解聚合物、或熔解金屬溶液之結晶等。 天然石墨最佳。 -11- 1255137 本發明所使用之撓性薄片的石墨原材料可包含非石墨 組成’祇要原材料之結晶構造保持所需要石墨化程度，而 且可以剝離作用。通常，任何含碳材料其結晶構造具有所 而玄Γ石墨化程度而且可以剝離化，都適合配合本發明之使 用。較佳地’此石墨具有小於百分之二十八之灰含量。更 it地’所使用於本發明之石墨具有至少約9 4 %之純度。在 最佳實施例中，所使用石墨具有至少約98%之純度。

Shane氏等在美國專利第3,4〇4, 〇61號中說明用於製造 石墨薄片之共通方法，其說明倂合在本文中參考。在Shane 氏等方法之典型做法中，天然石墨頁片在含硝酸及硫酸之 混合物，即溶液中以分散頁片來中間添加化，具有優點地 以每1〇〇重量份石墨頁片（pph)約20至3 0 0重量份中間添 加物溶液的程度。中間添加物溶液包含習知技術之氧化及 其他中間添加劑。包含這些氧化劑及氧化混合物之實例， 諸如包含硝酸之溶液、氯酸鉀、鉻酸、過錳酸鉀、鉻酸鉀 、重鉻酸鉀、過氯酸等，及混合物例如諸如濃縮硝酸及氯 酸、鉻酸及磷酸、硫酸及硝酸、或強有機酸之混合物，即 三氟乙酸及可溶在有機酸之強氧化劑。替代性地，電位能 可使用來產生石墨之氧化。使用電解氧化可導入到石墨結 晶之化學物種類，包括硫酸以及其他酸類。 在較佳實施例中，中間添加劑是硫酸、或硫酸及磷酸 、及氧化劑即硝酸、過氯酸、鉻酸、過錳酸鉀、過氧化氫 、碘或過碘酸等之混合物溶液。然而較不佳地，中間添加 物溶液可包含金屬鹵化物諸如氯化鐵及氯化鐵混合硫酸、 -12- 1255137 或鹵化物諸如溴做爲溴及硫酸之溶液或在有機溶劑內之溴 〇 中間添加物溶液之量可自約2 0至約3 5 0 p p h或更典型 地約4 0至約1 6 0 p p h的範圍。在頁片中間物化之後，自頁 片來排放任何過多溶液，而且頁片水洗。 替代性地，中間添加物溶液量可限制在約1 0至約 4 0 p p h，其允許免除水洗步驟，如美國專利第4，8 9 5 5 7 1 3號 所述，其說明也倂合在本文中參考。 以中間添加物溶液來處理之石墨頁片的粒子，即以摻 合而可選擇性地接觸選自酒精、糖、乙醛及酯之還原有機 劑，其和氧化中間添加物溶液之表面膜在2 5 t及1 2 5 t範 圍的溫度下起反應。適當特定有機劑包括十六醇、十八醇 、卜辛醇、2 -辛醇、癸醇、癸二醇、癸醛、1 -丙醇、1，3 -丙 二醇、乙二醇、聚丙二醇、蔔萄糖、果糖、乳糖、蔗糖、 馬鈴薯澱粉、乙二醇單硬脂酸酯、二甘醇二苯甲酸酯、丙 二醇單硬脂酸酯、甘油單硬脂酸酯、草酸二甲酯、草酸二 乙酯、甲酸甲酯、甲酸乙酯、抗壞血酸及木質素衍生化合 物諸如木質素硫酸鈉。有機還原劑量適當地自石墨頁片粒 子重量之約〇 . 5至4 %。 在中間添加作用之前、期間或之後立即施加膨脹輔助 劑的使用，也可提供改善。在這些改善中，剝離溫度可降 低而膨脹體積增加（也稱爲”蠕蟲狀體積）。本文前後中之膨 脹輔助劑具有優點地是可充分地在中間添加物化溶液中溶 解’來獲得膨脹改善的有機材料。更狹窄地，包含碳、氫 -13- 1255137 及氫之種類的有機材料可較佳專屬地使用。羧酸經發現尤 其有效。可使用爲膨脹輔助劑之適當羧酸，可選擇自芳族 、脂族物或環脂族物、直鏈或支鏈、飽和及非飽和單羧酸 、二羧酸及多羧酸，其具有至少一個碳原子，而較佳地達 到約1 5個碳原子，其可溶解在中間添加物化作用溶液之量 有效地提供一或多種剝離作用架構之可量測的改善。適當 有機溶劑可使用來改善在中間添加物化作用溶液中有機膨 脹輔助劑之可溶性。 飽和脂族羧酸之代表實例，諸如公式H(CH2)nCOOH的 這些酸物，其中η是自0至約5之數，包括甲酸、醋酸、 丙酸、丁酸、戊酸、己酸。替代羧酸’可使用酐、活性羧 酸衍生物諸如烷基酯物。烷基酯物之代表實例是甲基甲酸 酯及乙基乙酸酯。因此’甲酸及其他敏感性膨脹輔助劑在 苜片浸泡在水性中中間添加物內之目11有利地接觸石墨頁片 。二羧酸之代表實例是具有1 2碳原子之脂肪二殘酸’尤 其草酸、反丁烯二酸、丙二酸、順丁燃二酸、號拍酸、戊 二酸、己二酸、丨，5_戊二竣酸、丨，6-己二酸、丨，10-癸二羧酸 、環己燒-1，4 -羧酸及芳族二羧酸諸如酞酸或對酞酸。烷基 酯類之代表爲二甲氧基氧經與二乙基氧經環脂族酸類之代 表實例是環乙烷羧酸，而芳族羧酸類代表是苯甲酸、萘甲 酸、鄰氨苯甲酸、P氨基苯甲酸、水楊酸、〇-，m及1^甲酸 、對氨基苯酸、甲氧基酸及乙氧基苯甲酸、乙醒己酸苯甲 酸及乙醯胺苯甲酸、苯乙酸及萘甲酸。羥基芳族酸類之代 表實例是羥基苯甲酸、3 -羥基-卜萘羧酸、3 -羥基-2 -萘羧酸 -14- 1255137 、4-羥基-2-萘羧酸、5-羥基-1-萘羧酸、5-羥基-2-萘羧酸、 - 6-羥基-2-萘羧酸及7-羥基-2-萘羧酸。在聚羧酸中最特殊的 是檸檬酸。 中間添加物化作用溶液是水性，而且較佳地包含膨脹 輔助劑量自約1至1 0%，該量有效地提高剝離作用。在實 ^ 施例中，其中膨脹輔助劑在浸泡在水性中間添加物化作用 · 溶液之前或之後來接觸石墨頁片，膨脹輔助劑可以適當裝 置來和石墨混合，諸如V -摻合器，通常自約石墨頁片重量 之約0 · 2 %至1 0 %的量。 _ 在中間添加物化石墨頁片之後，隨後摻合已中間添加 物化石墨頁片及有機還原劑，摻合可曝露在溫度2 5 t至 1 2 5 °C之範圍內，來促進還原劑及己中間添加物化石墨頁片 之反應作用。加熱期間達到約2 0小時，以較短加熱期間即 至少約1 0分鐘在上述範圍之較高溫度。在較高溫度可使用 具有半小時或更短即1 0到2 5分鐘大小之次數。 上述方法用於中間添加物化及剝離化石墨頁片，可在石 墨化溫度預先處理石墨頁片會有利地提高，即，在約3 00(TC ^ 及以上範圍之溫度及包括潤滑性添加物在中間添加物內。 當石墨頁片隨後經過中間添加物化作用及剝離作用時 ，石墨頁片之預先處理或退火導致大幅地增加膨脹（即，膨 脹體積增加達到3 0 0 %或更大）。事實上，如期望地比沒有 退火步驟之相同加工過程，膨脹增加至少約5 〇 %。用於退 火步驟所使用溫度必需不低於3 0 0 0。(：。因爲溫度即使低 1 0 0 °C也導致大幅地減少膨脹。 -15- 1255137 本發明退火實施時間期間足夠導致石墨頁片在中間添 -加物化作用及隨後剝離作用時即提高膨脹程度。通常，所 需要時間是1小時或更長，較佳地1至3小時，而且最有 利地在惰性環境中進行。對最大有利結果，退火石墨頁片 也要經過其他已知技術加工過程來提高膨脹程度-就是在 有機還原劑、中間添加物化作用輔助劑諸如有機酸存在之 ~ 中間添加物化作用、及在中間添加物化作用後之表面活化 劑洗滌。而且，對最大有利結果’中間添加物化作用步驟 可反覆地實施。 Φ 本發明實例之退火步驟，可在感應火爐或其他石墨化技 術眾所週知之裝置中來實施；在此所使用溫度，其在3 00 (TC 範圍內，是石墨化過程所遇到最高範圍。 因爲曾觀察到使用預先中間添加物化作用退火之石墨 所產生蠕蟲狀，有時候會叢聚在一起，其可不良地影響面 積重量均勻度；高度期望有輔助’’自由流動”蠕蟲之形成的 添加物。潤滑性添加物添加到中間添加物化作用溶液，有 助於使用於壓縮（或輪壓延）石墨蠕蟲成爲可撓性石墨薄片 φ 在之整個壓縮裝備台（諸如習用於壓縮之壓延機台）的蠕蟲 狀均勻分佈。因此，所獲得薄片具有高面積重要均勻度及 更強抗張強度，即使當原石墨粒子小於習用上所使用者時 也是。潤滑性添加物較佳地是長鏈碳氫化合物。具有長鏈 碳氫族群之其他有機化合物，即使在其他官能團存在也可 使用。 更佳地’潤滑性添加物是由油，具有礦物油最佳，特 -16- 1255137 別在考慮礦物油較不容易酸敗有氣味，對長期儲存這可以 - 疋重要考慮。注意以上詳述之一些膨脹輔助劑也符合潤滑 性添加物之規範。當這些材料使用爲膨脹輔助劑時，其不 必要包括在中間添加物內之分離潤滑性添加物。 在中間添加物內存在之潤滑性添加物量至少約1 4pph ，更佳地至少約1 . 8pph。雖然包括潤滑性添加物之上限不 _ 如下限之重要，但似乎包括大於約4 p p h程度之潤滑性添加 物並沒有任何明顯多加之好處。 如此所處理之石墨粒子通常稱爲已中間添加物化石墨 _ 粒子。在一曝露到高溫時，即，至少約1 6 〇艽及尤其約7 〇 〇 到1 0 0 0 °C及更高之溫度，已中間添加物化石墨粒子在〃 c，， 方向中’即在垂直於構成石墨粒子之結晶平面的方向中， 以如同手風琴狀折疊般形式來膨脹達到其原有體積約8 〇 〇 至1 〇〇〇或更高倍數。已膨脹，即已剝離化石墨粒子外觀如 蟲狀’因此通稱爲蠕蟲狀。蠕蟲狀壓縮模塑一起成爲具有 小橫向開口之可撓性薄片，不同於原石墨頁片，可以形成 及切割成各種形狀，如下文所述。 φ 替代性地，本發明之可撓性石墨薄片可使用再硏磨可 撓性石墨薄片之粒子，而替代新膨脹懦蟲狀。薄片可以是 最近形成薄片材料、再生薄片材料、報廢薄片材料或任何 其他適當來源。 而且，本發明之加工過程可使用原材料及再生材料之 ί爹合料。 用於再生材料之來源材料可以是如上述已經壓縮模塑 -17- 1255137 之薄片的薄片或修除部分、或例如，預先壓延滾壓所壓縮 之薄片。更進一步，來源材料可以是已浸漬有樹脂但未固 化之薄片的薄片或修除邰分、或已浸漬有樹脂及固化之薄 片的薄片或修除部分。來源材料也可以是再生之可撓性石 墨p E Μ燃料箱組件’ g者如流動場板或電極。各種不同石墨 來源可以使用爲或摻合天然石墨頁片。 一旦有可撓性石墨薄片來源可用，則其可以習知加工 過程或裝置諸如噴射碾機、空氣碾機、摻合機等來粉碎產 生粒子。較佳地，多數粒子具有直徑使得其等通過美國標 準2 0號篩網；更佳地主要部分（大於約2〇%，更佳地大於 5 0 % )不通過美國8 0號篩網。最佳地，粒子具有粒子大小不 大於約2 0號篩網。 已粉碎粒子大小可選擇，使得具有所期望熱特性之石 墨粒子的機械加工性及可形成性來平衡。如此，較小粒子 變成較容易機械加工及/或形成之石墨粒子，而較大粒子變 成具有高多向異性之石墨粒子，因此，較大平面內電氣及 熟傳導性。 如果來源材料已經樹脂浸漬，則較佳地自粒子來去除 樹脂。下文中進一步說明樹脂去除之詳細。 一旦來源材料粉碎，而且去除任何樹脂時，其即膨脹 °再膨脹可使用上述中間添加物化作用及剝離作用過程及 壤給Shane氏等之美國專利第3,4〇4,〇61號及Greinke氏等 之美國專利第4,8 9 5，713號之過程來產生。 通常’在中間添加物化作用之後，粒子以在電爐內來 -18 - 1255137 加熱已中間添加物化粒子來剝離化。在剝離作用步驟期間 ，已中間添加物化天然石墨頁片可添加到再生中間添加物 化粒子。較佳地，再重新膨脹步驟期間，粒子膨脹到具有 特定體積在至少約10〇cc/g及達到約3 5 0cc/g或更大之範圍 。最後，在重新膨脹步驟之後，已重新膨脹之粒子可壓縮 成可撓性薄片，如上所述。 可撓性石墨薄片及薄片是黏附性，具有好運送強度， 而且適合以壓縮模塑來壓縮到約0.02 5 mm至3 .75mm之厚 度，及典型地每立方公分約0.1公克至1.5公克之密度（g/cc) 。雖然不總是較佳地，但有時候，可撓性石墨薄片在固化 之後，以樹脂及被吸收樹脂來處理，有利地提高可撓性薄 片之耐潮濕及運送強度，即剛性，以及固定薄片之形態。 當使用時，適當樹脂含量較佳地至少約重量之5 %，更佳地 約重量之1 0至3 5 %，而且適當地達到重量之約6 0 %。本發 明之方法中所發現特別有用之樹脂包括丙烯酸基、環氧樹 脂基及酚基樹脂系，或其混合物。適當之環氧樹脂包括基 於二環氧甘油醚或酚甲烷A及其他多官能樹脂系之這些樹 脂；可使用之酚樹脂包括曱階酚醛及酚醛。 參照附圖，所示系統是用於樹脂浸漬可撓性石墨薄片 之連續性生產，其中石墨頁片及液態中間添加劑充塡到反 應器1 0 4內。更明確地’容器1 〇 1提供來容納液態中間添 加劑。容器丨〇 1適當地以不銹鋼來製成，可以管道i 〇6來 連續補充液態中間添加物。容器1 〇 2容納石墨頁片，其和 來自容器1 0 1之中間添加劑一起導入到反應器i 〇 4。中間 -19- 1255137 添加劑及石墨頁片之輸入到反應器1 04的個別速率，諸如 以閥1 0 7、1 0 8來控制。在容器1 0 2內之石墨頁片可經管道 1 〇 9來連續地補充。添加物諸如中間添加物化作用增強物 ，即微量酸物及有機化學物可經由分配器1 1 〇以閥111在 其輸出處量計來添加。 所獲得中間添加物化石墨粒子是浸濕透及酸物被覆， 而輸送（諸如經由管道1 1 2)到洗滌槽1 1 4，其中以在1 1 6、 1 1 8處進及出洗滌槽之水來淸洗粒子較佳。然後，己洗滌 中間添加物化石墨頁片經由導管1 2 0來送到乾燥室1 2 2。 添加物諸如緩衝物、抗氧物、污染減少化學物可自容器1 1 9 來添加到中間添加物化石墨頁片流，目的在膨脹及使用期 間來修改剝離之表面化學性，水及修改造成膨脹之氣體釋 出。 已中間添加物化石墨頁片在乾燥室1 22內乾燥，較佳 地在約7 5 °C到約1 5 (TC之溫度，大致避免已中間添加物化 石墨頁片之隆起或膨脹。在乾燥之後，中間添加物化石墨 頁片流動地進給到火焰2 0 0內，例如經由管道1 2 6連續地 進給到收集容器1 24，然後流動地進給到如2所示膨脹容 器1 2 8內之火焰2 0 0內。添加物諸如陶瓷纖維粒子由已浸 漬石英玻璃纖維、碳及石墨纖維、氧化鉻、硼氮化物、碳 化矽及氧化鎂纖維所形成，天然發生礦物纖維諸如矽酸鈣 纖維、鋁矽酸鈣纖維、氧化鋁纖維等，可自容器1 2 9來添 加到以在1 2 7處引入非活性化氣體之霧沬來推進中間添加 物化石墨粒子流。 -20- 1255137 中間添加物化石墨粒子2 —通過膨脹室2 Ο 1內之火焰 . 2 0 0時即在” c ”方向中膨脹大於8 〇倍，而且帶有如蠕蟲狀膨 脹形式5 ;自1 2 9所導入添加物和中間添加物化石墨粒子 流來摻合，大致不受通到火焰2 0 0之通道所影響。中間添 加物化石墨粒子可通過重量分離器130，其中重灰天然礦 物粒子自中間添加物化粒子來分離，然後進入到寬頂之給 - 料斗1 3 2。分離器1 3 0不需要時，可以旁路跳過。 膨脹，即剝離化之石墨粒子5，在給料斗1 3 2內和任 何添加劑一起自由地落下，而隨機地分散及通過諸如通過 φ 槽溝1 3 4到壓縮站1 3 6內。壓縮站1 3 6包含間隔分開之相 對、收縮、移動之有孔輸送帶1 5 7、1 5 8來接收剝離化膨脹 之石墨粒子5。因爲相對移動輸送帶1 5 7、1 5 8之間間隔減 少，剝離化膨脹之石墨粒子壓縮成可撓性石墨底板，以1 4 8 所示具有厚度即自約25.4至0.07 5 mm，尤其自約25.4mm 至2.5111111，而且密度自約0.08至2.(^/(：1113。氣體洗滌器149 可使用來去除及淸潔自膨脹室201及給料斗132所散出之 氣體。 籲 底板148通過容器150，而且浸漬來自噴灑噴嘴138 之液態樹脂，樹脂較佳地經由真空室1 3 9來擺脫底板，然 後，較佳地樹脂在乾燥室1 60內乾燥來降低樹脂之黏性， 然後，樹脂浸漬之底板1 4 3在壓延機1 7 〇內密緻化滾壓成 可撓性石墨薄片147。來自容器150及乾燥機160之氣體 及煙霧較佳地以洗滌器1 6 5來收集及淸潔。 在密緻化之後，可撓性石墨薄片1 4 7內之樹脂在固化 2 1255137 爐1 8 0內至少局部固化。替代性地，雖然密緻化後固化較 - 佳，但是局部固化也可在密緻化之前來實施。 然而，在較佳實施例中，可撓性石墨薄片尙未樹脂浸 漬，其中容器1 5 0、乾燥機1 6 0及固化爐1 8 0可以省略。 雖然本專利申請案是根據熱散佈器應用到電漿顯示器 ~ 面板來敘述說明，但是也承認本發明方法及熱散佈器等同 - 樣地可應用到其他發射型顯示器裝置、熱源、或熱源集合（ 適當之功能等效於構成電漿顯示器面板之個別放電單元的 集合）’諸如發光二極體。 現在電漿顯示器面板以1公尺及以上之大小（自對角到 角來量測）來生產。如此，所使用來冷卻及改善在此種面板 之熱點效應的熱散佈器也需要相當地大，在約2 7 0公厘X 約500公厘、或大到約800公厘χ500公厘、或甚至更大之 大小。在電漿顯示器面板中，如上所述，所提出數百千個 單元’各包含電漿氣體。當電壓施加到各單元時，則電漿 氣體和在單元內之磷起作用來產生色光。因爲需要相當大 功率來使得氣體離子化產生電漿，所以電漿顯示器會變得 着 非吊问溫。而且’視面板之特定區內的顏色而定，熱點會 在屏幕上發生導致磷之提早破壞，而縮短顯示器壽命以及 造成在面板本身之熱應力。因此，熱散佈器需要降低這些 熱點之效應。 剝離石墨之壓縮粒子之薄片，尤其剝離石墨之壓縮粒 子之薄片的層積層，已經發現用於電漿顯示器面板來做爲 熱散佈器特別有用。更明確地，一或多片剝離石墨之壓縮 -22- 1255137 粒子之薄片，在此稱爲可撓性石墨薄片，安置來熱接觸電 · 漿顯示器面板之背面，使得可撓性石墨薄片覆蓋面板中之 多數熱源（即，放電單元）。換言之，可撓性石墨薄片之表 面積大於在電漿顯示器面板之背面處的放電單元表面積； 事實上，可撓性石墨薄片之表面積大於在電漿顯示器面板 ’ 之背面處的多數放電單元表面積。而且，因爲形成本發明 - 熱散佈器之可撓性石墨材料的性質，所以面板所顯示影像 改變時，其將分散來自電漿顯示器面板上之不同位置處所 發生熱點的熱。 __ 因爲可撓性石墨薄片材料之性質，其比較其他材料更 符合，甚至其他石墨形式，在熱散佈器及電漿顯示器面板 間之接觸熱阻降低，而比較使用習用熱散佈器來實施等效 應用例壓力時，也可獲得更佳熱接觸。 本發明之可撓性石墨薄片熱散佈器作用在降低電漿顯 示器面板上各位置等間的熱差異（即△ T)。換言之，在面板 上各熱點間的溫度差，諸如在產生白色影像之位置及產生 黑色影像之鄰接位置，比較沒有可撓性石墨薄片之△T，則 Φ 使用本發明可撓性石墨薄片熱散佈器來降低。因此，對電 漿顯示器面板所曝露之熱應力降低，延長面板壽命及效益 。而且，因爲熱點（即，熱尖峰）降低，整個單元可以更高 溫來使用而獲得影像改善。 實際上，尤其在電漿顯示器面板組裝過程期間，對所 生產石墨薄片熱散佈器上具有一層黏著劑，來黏著熱散佈 器到電漿顯示器面板會具有優點。然而，釋放襯裏必需使 -23- 1255137 用包覆黏著劑，而黏著劑包夾在釋放襯裏及石墨薄片之間 ’允許石墨熱散佈器在黏著到電漿顯示器面板之前的儲存 及運送。 黏著劑塗層石墨薄片（或薄片之層積層）及釋放襯裏之 使用’如果在大量電漿顯示器面板製造過程中實際地實施 ’則有一些要求必需符合。更明確地，釋放襯裏必需能以 高速來自薄片脫離，而沒有造成石墨之脫層。因爲當釋放 襯裏正在脫離時，實際地使得黏著劑及一些石墨拉脫掉， 所以發生脫層，導致石墨損失、石墨薄片本身之傷害及所 需要來黏著石墨薄片到電獎顯示器面板之黏著劑減少，以 及難看及不良外觀。 然而因此，雖然黏著劑及釋放襯裏必需選擇來允許釋 放襯裏自黏著劑/石墨薄片來脫離，而沒有石墨之脫層，但 是黏著劑必需足夠強度來保持石墨薄片在電漿顯示器面板 之適當位置，同時面板帶有任何不同定向而確保在熱散佈 器及面板間之良好熱接觸。 此外，黏著劑必需不會造成熱散佈器之熱性能明顯變 小。換言之，黏著劑所施加具有相當厚度之層可干擾熱散 佈器之熱性能，因爲黏著劑將干擾自電漿顯示器面板到熱 散佈器之熱傳導。 如此，黏著劑及釋放襯裏組合必需獲得平衡，使得其 等提供釋放負載例如在Chem Insti.uments HSR-1000高速 釋放測試器所量測’在約1 m/s之釋放速度時不大於約4 0 g/ c m，更佳地約2 0 g / c m，而最佳地約1 〇 g / c m。例如，如果期 1255137 望以約1 m/s之速度來使得釋放襯裏脫離，使得符合電漿 顯示器面板大量製造要求，釋放襯裏之平均釋放負載必需 不大於約40g/cm，更有利地約20g/cm，而最有利地約l〇g/ cm，使得以該釋放速度來允許釋放襯裏之脫離而沒有造成 石墨脫層。爲獲得如此，黏著劑最佳地在厚度上必需不大 方令 0。0 0 6 m m 〇 所要平衡之另一因素是如上所述黏著劑之黏著強度， 在電漿顯示器面板製造過程期間必需充分地保持熱散佈器 在電漿顯示器面板上之適當位置，而且確保熱散佈器及電 漿顯示器面板間之良好熱接觸。爲了獲得所需要黏著力， 例如在Chem Instruments TT- 1 000拉張力測試器上，黏著 劑必需具有至少約125 g/cm2之最小餘面剪切黏著強度，更 佳地至少約7 0 0 g/cm2之最小餘面剪切黏著強度。 具有如上所述，黏著劑大致應不會干擾熱散佈器之熱 性能。其意即，如比較熱散佈器材料本身沒有黏著劑，則 黏著劑存在不應導致熱散佈器之全部厚度熱阻增加大於 1 00%以上。事實上，在更佳實施例中，如比較沒有黏著劑 之熱散佈器，則黏著劑將不應導致熱阻之增加大於35%以 上。如此，黏著劑必需符合釋放負載需求及平均餘面剪切 黏著強度需求，而且夠薄來避免在熱電阻之非期望大幅增 加。爲了如此，黏著劑必需不厚於約0.0 1 5 m m，更佳地不 厚於約0.0 0 6 m m。 爲了獲得上述平衡所需要用於熱散佈器之生產，而有 助於在大量製造過程中來施加到電漿顯示器面板，其中熱 -25- 1255137 故佈器是剝離石墨之壓縮粒子之薄片或層積層，具有厚度 不大於約2.0mm及密度在每立方公分約ι·6及約ι·9公克 之間。Ashland Chemical公司在市面販售之Ar〇set 3 3 〇〇壓 力敏感性丙烯酸黏著劑，以所期望厚度結合矽塗覆牛皮紙 所衣成釋放襯裏’ s者如Technicote公司之子公司Sil Tech 公司所市販釋放襯裏，可獲得所期望結果。如此，所提供 熱散佈器合成’其包含熱散佈器材料諸如剝離石墨之壓縮 k子之薄片或薄片層積層，具有黏著劑在薄片上，其厚度 使得熱散佈器材料之熱性能大致沒有折衷，及釋放層定位 使得黏著劑包夾在熱散佈器材料及釋放材料之間。然後， 在作業中’釋放材料可自熱散佈器/黏著劑組合來脫離，而 然後熱散佈器材料/黏著劑組合可施加到電漿顯示器面板 ’使得黏著劑將熱散佈器材料黏著到電漿顯示器面板。更 進一步，在生產多數電漿顯示器面板時，熱散佈器/黏著劑 組合之至少其一施加到多數電漿顯示器面板之每一面板。 當可撓性石墨層積層使用爲本發明之熱散佈器時，其 他層積層之層也可包括來改善層積層之機械及熱性質。例 如，熱傳導性金屬如鋁或銅之層積層可插置在可撓性石墨 之層等間’使得增加層積層之熱分散特性，而沒有犧牲石 墨所顯現之低接觸熱阻；其他材料，諸如聚合物，也可使 用來強化或也有改善層積層之強度。此外，石墨材料不管 是單一薄片或層積層，例如，可提供薄塑膠板、或替代性 地薄乾燥樹脂塗層之支撐層，在運送或施加到面板期間來 改善材料之運送處理及/或降低對薄片之損壞，而沒有使得 -26- 1255137 本發明熱散佈器之熱分散功能來折衷。絕緣材料層也可使 用。 工作實例1

Panasonic電漿電視型號ΤΗ 42PA20使用丙烯熱散佈 器附著在電漿顯示器面板之背面的熱性質，以下述不同屏 幕條件來分析。在屏幕上產生白色及黑色圖型，而且利用 紅外線照相機來量測屏幕表面溫度。在所有情形中，背景 是黑色。圖型包含：1 )三條白色線平均水平間隔在整個屏 幕（2 3. 9%屏幕照度）及；2)4X3陣列平均間隔白色點（4%屏幕 照度）。在測試具有習用丙烯熱散佈器之單元後，移開丙烯 熱散佈器，而以1.4mm厚度及具有約260W/m°K平面內熱 傳導性之可撓性石墨熱散佈器來替換。然後，在上述完全 相同條件下來重測電漿顯示器，結果表示在表1。 表1 圖 型 熱散佈器 T最 大 白色圖型T範圍 周溫 白 線 圖 型 丙 烯 酸 49.3 3 0 24.1 白 線 圖 型 可撓 性 石墨 48. ,6 34.4 23.5 白 點 陣 列 圖 型 丙 烯 酸 5 1 . ,8 30.4 24.3 白 點 陣 列 圖 型 可撓 性 石墨 39.3 28.3 23.4 工 作 實 例 2 NEC電漿顯示器型號piasmasync 42英吋42XM2HD使 用鋁/矽酮熱散佈器附著在電漿顯示器面板之背面，以下述 不同屏幕條件來分析。在顯示屏上產生白色及黑色圖型， 及使用紅外線照相機來量測屏幕表面溫度。在所有情形中 -27- 1255137 ’背景是黑色。圖型包含：丨）三條白色線平均地水平間隔 在整個屏幕（2 3 · 9 %屏幕照度）及；2 ) 4 χ 3陣列平均間隔白色 點（4 %屏幕照度）。在具有習用鋁/矽酮熱散佈器之單元測試 後’移開銘/砂酮熱散佈器，而以1·4ιηιη厚及具有約26〇w/nrK 之熱傳導性的可撓性石墨熱散佈器來替換。然後，在上述 完全相同條件下來重測電漿顯示器，結果表示在表2。 表2 圖型 熱散佈器 τ最大 白色圖型Τ範圍 周溫 白線圖型 鋁/矽酮 6 1.4 32.9 25.2 白線圖型 可撓性石墨 55.1 33.9 24.9 以最大溫度（T最*)及溫度範圍（T範圍）來觀察，這些實 例說明使用可撓性石墨熱散佈器之優點勝於習用熱散器技 術。 有關於本專利申請案之全部引用的專利及公開發表說 明’倂合在本文做爲參考文獻。 如此本發明所做說明，顯然地可以許多方式來變動。 此種變動例不視爲脫離本發明之精神及範圍，而且對擅於 本技術者顯而易見所實施全部此種修改例將包括在下文申 請專利項目之範圍。 【圖式簡單說明】 附圖表示一種用於連續性生產浸漬樹脂可撓性石墨薄 片之系統。 【主要元件符號說明】 2 中間添加物化石墨粒子 -28- 1255137 5 蠕蟲狀膨脹形式 101,102,119,150 容器 1 04 反應器 1 0 6, 1 0 9,1 2 0 管道 107,108,111 閥 110 分配器 114 洗滌槽 122 乾燥室 13 0 重量分離器 13 2 寬頂給料斗 1 34 槽溝 13 6 壓縮站 13 8 噴灑噴嘴 13 9 真空室 143 樹脂浸漬底板 148 可撓性石墨底板 1 49 氣體洗滌器 157,158 移動有孔輸送帶 1 60 乾燥器 1 70 壓延機 18 0 固化爐

200 火焰 20 1 膨脹室 -29-

Claims (1)

1255137 %¥\ .in'ji.·： ι|γί*ϊι··； ..,,. π · π !,:...丨； . 1”'.，.””_l 十、申請專利範圍： 第9 3 1 3 02 94「用於發射型顯示裝置的熱散佈器」專利案 (2 005年9月修正） 1 · 一種用於發射型顯示器裝置之熱散佈器，包含剝離石墨 之壓縮粒子之至少一片薄片，具有表面積大於面對該發 射型顯示器裝置背面之放電單元部分的表面積。 2 ·如申請專利範圍第1項之熱散佈器，其中該發射型顯示 器裝置包含電漿顯示器面板。 3 ·如申請專利範圍第2項之熱散佈器，其中該剝離石墨之 壓縮粒子之至少一片薄片，具有表面積大於面對該電漿 顯示器面板之多數放電單元部分的表面積。 4·如申請專利範圍第1項之熱散佈器，其中該熱散佈器包 含層積層板，包含剝離石墨之壓縮粒子之多數薄片。 5 ·如申請專利範圍第4項之熱散佈器，其中該層積層板包 含一非石墨材料之層等。 6 ·如申請專利範圍第5項之熱散佈器，其中該非石墨材料 層等包含一金屬、一聚合物或一絕緣材料。 7 ·如申請專利範圍第1項之熱散佈器，其中該熱散佈器包 含一黏著劑在其上，及一釋放材料被置放使得該黏著齊[( 包夾在該熱散佈器及該釋放材料之間。 8 ·如申請專利範圍第7項之熱散佈器，其中該釋放材料及 黏著劑被選擇，以允許該釋放材料之預定釋放速率不會 造成對該熱散佈器之非期望損壞。 9 ·如申請專利範圍第8項之熱散佈器，其中該黏著劑及釋 π 1255137 放材料提供一平均釋放負載’在每秒一公尺之釋放速度 下，不大於約每公分4 0公克。 1 0 .如申請專利範圍第9項之熱散佈器，其中該平均釋放負 載在每秒一公尺之釋放速度下，不大於每公分約1 〇公 克。 1 1 .如申請專利範圍第9項之熱散佈器，其中該黏著劑達到至 少約每平方公分1 2 5公克之一最小餘面剪切黏著強度。 1 2 ·如申請專利範圍第1 1項之熱散佈器，其中該黏著劑達 到至少約每平方公分7 0 0公克之一平均餘面剪切黏著強 度。 1 3 ·如申請專利範圍第1 1項之熱散佈器，其中該黏著劑導 致經由厚度該黏著劑/熱散佈器材料之熱阻增加，如比較 該熱散佈器材料本身，則不大於約3 5 %。 1 4 ·如申請專利範圍第1 3項之熱散佈器，其中該黏著劑之 厚度不大於約0.015mm。 1 5 ·如申請專利範圍第1 4項之熱散佈器，其中該黏著劑之 厚度不大於約0.006mm。