用于显示装置的散热器的制作方法

xiaoxiao2020-6-26  15

专利名称:用于显示装置的散热器的制作方法
技术领域
本发明涉及一种用于显示装置如等离子体显示板(PDP)、液晶显示器(LCD)、发光二极管(LED)等的散热器,以及由这些装置引起的独特的热学问题。
背景技术
等离子体显示板是一种包含多个放电单元的显示装置,并且通过在电极放电单元上施加电压引起所希望的放电单元发射光而构成显示图像。作为等离子体显示板主要部分的面板装置,通过将两个玻璃基板粘接在一起从而在其间夹置多个放电单元制造而成。在等离子体显示板中,导致发射光从而用于图像形成的放电单元产生热,从而每一个所述放电单元构成热源,会使等离子体显示板的温度整体上升。放电单元中产生的热传递给构成基板的玻璃,不过由于玻璃基板材料的性质,难以在平行于面板表面的方向热传导。此外,受到激励而发光的放电单元的温度显著升高,而没有受到激励的放电单元的温度不会升高这样多。由此,等离子体显示板的面板的板表面温度在产生图像的区域中局部升高。此外,在白色或较亮颜色光谱中激励的放电单元与在黑色或较暗颜色光谱中激励的放电单元相比,产生更多热量。因而,取决于生成图像时产生的颜色,面板表面的温度局部上不同。这些局部温度差异加速了受影响放电单元的热降质,除非采取某些散热措施改善这种差异。此外,当显示器上图像的性质发生改变时,局部的热产生位置随图像而变。另外,由于受激励和未受激励放电单元之间的温度差较高,实际上,产生白光与产
3生暗色光的放电单元之间的温度差也较高,面板部件受到应力,导致常规等离子体显示板易于破裂和破坏。当施加给放电单元电极的电压增大时,放电单元的亮度增大,不过这些单元中产生的热量也增大。因此,那些具有大激励电压的单元更易于发生热降质,并且加剧了等离子体显示板的面板装置的破裂问题。对于热生成来说,LED存在与PDP相同的问题。在发射显示装置以外的显示装置,如LCD中,存在相同的问题,其中亮点会限制装置的效率或寿命。Morita, Ichiyanagi, Ikeda, Nishiki, Inoue, Komyoji 禾口 Kawashima 在美国专禾 No. 5,831,374中提出一种使用所谓的“高取向石墨薄膜” (high orientation graphite film)作为等离子体显示板的热接触材料,以填充显示板的背面与散热装置之间的空间, 并且使局部温度差异减小,不过,没有提及柔性石墨片的使用或者独特优点。此外,Tzeng 的美国专利No. 6,482,520披露了使用层离石墨的压缩粒子片作为热源如电子部件的散热器(在该专利中称作散热界面)。实际上,可从俄亥俄州Lakewood的Advanced Energy Technology公司购得eGraf SpreaderShield类材料作为这种材料。石墨由碳原子的六边形阵列或网络层状平面构成。这些排列有碳原子的六边形层状平面大体是平坦的,并且取向或者排序成大体上彼此平行且等距离。常称作graphene 层或基础平面的大体平坦、平行等距离碳原子片或层,键合或粘接在一起,其基团排列成晶粒。高度有序的石墨由相当大尺寸的晶粒组成,晶粒彼此高度排列或者取向,并且具有良好有序的碳层。换言之,高度有序的石墨具有高度的优选晶粒取向。应当注意,石墨具有各向异性结构,从而表现出或者具有许多极具方向性的性质,如导热性和导电性。简而言之,石墨的特征为碳层状结构,即通过弱范德瓦尔斯力结合在一起的碳原子叠层或薄层构成的结构。在考虑石墨结构时,常注意两个轴线或方向,即“C”轴线或方向和“a”轴线或方向。简单起见,可以将“C”轴线或方向假定为垂直于碳层的方向。“a”轴线或方向假定为平行于碳层的方向或者垂直于“C”方向的方向。适于制造柔性石墨片的石墨具有非常高的取向性。如上所述,将碳原子平行层保持在一起的结合力仅为弱范德瓦尔斯力。可对天然石墨进行处理,使叠层的碳层或叠层之间的间距明显增大,以便在垂直于层的方向即“C”方向产生显著的膨胀,从而形成受到膨胀的石墨结构,其中基本保持碳层的薄片状性质。在膨胀石墨的粘接或集成片中无需使用粘合剂,就可以形成最终厚度或“C”方向尺寸为原始“C”方向尺寸大约80倍的极大膨胀或特别显著膨胀的石墨片,例如幅面料、纸张、条、带、箔、垫子等(通常称作“柔性石墨”)。相信由于大量膨胀石墨粒子之间实现的机械联锁或凝聚,无需使用任何粘接材料,就可以通过压缩将膨胀成最终厚度或“C”方向尺寸为原始“C”方向尺寸大约80倍的石墨粒子形成集成柔性片。除了挠性以外,如上所述,还发现由于高压导致的膨胀石墨粒子的取向性和石墨层基本上平行于片材相对表面,致热传导具有高度各向异性,使片材特别适用于散热应用中。所制造出的片材具有优异的柔性、良好的强度和高度取向性。简言之,柔软、无粘结各向异性石墨片材,如网、纸张、条、带、箔、垫子等的制造过程,包括在预定载荷和没有粘合剂的条件下,压缩或挤压“C”方向尺寸为原始粒子尺寸大约 80倍的膨胀石墨粒子,从而形成大致平坦、柔软的集成石墨片。通常外形为蠕虫状或蚓状的膨胀石墨粒子,一旦受到压缩,就将保持压缩形变且与薄片的相对主表面对准。通过控制压缩程度改变片材的密度和厚度。片材的密度可以在从大约0. 04g/cc到大约2. Og/c的范围内。由于石墨粒子平行于薄片的相对平行主表面取向,柔性石墨片材表现出明显的各向异性,随着片材压缩增大取向性,各向异性程度增大。在受到压缩的各向异性片材中,厚度即垂直于相对平行薄片表面的方向包含“C”方向,长度和宽度方向即沿着或平行于相对主表面的方向包含“a”方向,对于“C”和“a”方向而言,薄片的热学或电学性质极为不同, 幅值相差数个量级。不过,电子业中关心的是,通常使用基于石墨的材料会导致石墨粒子剥落,结果薄片会对设备操作和功能造成机械(即与灰尘粒子相同的方式)干扰,由于石墨的导电性质, 石墨薄片会对发射显示装置噪声电学干扰。尽管相信已经表明这些关注是不适当的,不过其依然存在。此外,使用粘合剂将石墨散热器固定于发射显示装置有时候是不利的。具体而言, 在需要返修时(即拆除和更换散热器),粘合剂应当比石墨片的结构完整性更强;在此情形中,并非总能不使用刮刀或者其他工具而将石墨片干净地剥离,这样会耗费时间并且可能会损伤石墨片、显示板或者会损伤两者。因此,需要一种用于发射显示装置的重量轻且节省成本的散热器,特别是一种单独使用时可防止石墨粒子剥落,并且在需要时可从装置有效移去的散热器。所需的散热器应当能使散热器所接触的装置区上的温度差变得平衡,从而减小在其他情况下显示板受到的热应力,并且能用于减小热斑,即便热斑的位置不固定时也是如此。

发明内容
因此,本发明的一个目的在于提供一种用于显示装置如等离子体显示板、发光二极管或液晶显示器的散热器。本发明的另一目的在于提供一种可用于显示装置用以改善使用过程中产生的温度差的散热器材料。本发明的又一目的在于提供为热源如等离子体显示板的一个或多个单元提供散热器材料,从而与没有本发明散热器的显示板相比,显示板上任意两个位置之间的温度差减小。本发明的又一目的在于提供一种可应用于热源或者热源群如等离子体显示板或发光二极管的散热材料,并且散热器与等离子体显示板之间良好的热接触粘接。本发明的又一目的在于提供一种散热器材料,其被隔离可防止或减小石墨粒子发生剥离的可能性。本发明的又一目的在于提供可以通过对散热器或热源造成最小损伤的方式粘接至和从热源移去的散热器。本发明的又一目的在于提供一种可大量且通过节省成本的方式制造出的散热器。通过阅读下面的描述,本领域技术人员显然可以得出的这些和其他目的,可通过提供一种用于显示装置的散热器而实现,该散热器包括至少一个离石墨的压缩粒子片,其表面面积大于面对该装置的后表面的那部分如放电单元的表面面积。所述显示装置可以是发射显示装置如等离子体显示板或发光二极管显示板,或者是另一种显示装置如液晶显示装置。更优选,所述至少一个层离石墨的压缩粒子片的表面面积大于面对该装置的后表面的多个放电单元的那部分的表面面积。有利的是,散热器是包括多个层离石墨的压缩粒子片的叠层,并且上面具有保护涂层以防止石墨粒子从该处剥落。在优选实施例中,散热器的表面具有饰面片,如铝或铜片,以进一步密封散热器和便于返修。在优选实施例中,散热器上具有粘合剂和分离材料,设置成粘合剂夹置在散热器与分离材料之间。分离材料和粘合剂选择成使分离材料以预定速度分离时,不会对散热材料造成所不期望的损害。实际上,粘合剂和分离材料在分离速度约为1米/秒时应当产生不大于每厘米大约40克的平均脱开力,在大约每秒一米的分离速度下优选不大于每厘米约10克。此外,粘合剂优选获得每平方厘米至少大约125克(g/cm2)的最小重叠剪切粘接强度,优选平均重叠剪切粘接强度为每平方厘米至少大约700克。粘合剂应当使粘合剂/ 散热材料组合的厚度方向的热阻,与散热材料本身相比,增大不超过大约35 %。粘合剂厚度应当不大于大约0. 015毫米(mm),优选厚度不大于约0. 005mm。应当理解,上面的概括描述和下面的详细说明提供了本发明的实施方式,并且意在提供理解的概要或框架,以及如权利要求提出的本发明的性质和特征附图用于提供对本发明的进一步理解,并且包含和构成说明书的一部分。


了本发明的多种实施方式, 与描述一起用于说明本发明的原理和操作。

图1为本发明散热器一个实施例的部分剖开的顶部透视图;图2为本发明散热器另一实施例的部分剖开的顶部透视图;图3为本发明散热器另一实施例的侧视图;图4表示用于连续产生注入有树脂的柔性石墨片的系统;以及图5为与图1类似的本发明散热器的部分剖开的顶部透视图。
具体实施例方式石墨是碳的结晶形式,其包括在平面之间用较弱的键共价结合成平坦分层平面的原子。在获得上述柔性石墨片的原材料时,通常用嵌入剂如硫酸与硝酸的溶液处理石墨粒子,如天然石墨薄片,其中石墨的晶体结构发生反应,以形成石墨与嵌入剂的化合物。以下将经过处理的石墨粒子称作“嵌入石墨粒子”。一旦暴露于高温,石墨内的嵌入剂便分解、挥发,使嵌入石墨的粒子在“C”方向,即在垂直于石墨晶面的方向,尺寸以Z形方式膨胀成原始体积的大约80倍或更多。膨胀的(或者称作层离)石墨粒子外观为蠕虫状,从而常称作旋纹体。旋纹体可以压缩在一起形成柔性片,其与原始的石墨薄片不同,可以构成并切割成各种形状,并且通过形变机械冲击而形成小的横向开口。适用于本发明中的柔性片的石墨原材料包含能嵌入有机和无机酸的高石墨碳质材料和卤素,在暴露于热时发生膨胀。这些高石墨碳质材料优选石墨化程度约为1.0。如本说明中所使用的,术语“石墨化程度”表示根据下式的值g
权利要求
1.一种显示装置,包括具有两个主表面的散热器,该散热器包括至少一个层离石墨的压缩粒子片,其中该显示装置包括发射显示装置,所述至少一个层离石墨的压缩粒子片具有的表面面积大于面对发射显示装置的背面的放电单元的那部分的表面面积,使得所述散热器的主表面的一个几乎全部与显示装置直接热接触,其中所述至少一个层离石墨的压缩粒子片的各向异性足以便于散热,其中所述显示装置包括夹置在所述层离石墨的压缩粒子片与显示装置之间的粘合剂,以便保持散热器在位置上,而不论发射显示装置的取向。
2.如权利要求1所述的显示装置,其特征在于,所述散热器包括包含多个层离石墨的压缩粒子片的叠层。
3.如权利要求1所述的显示装置,其特征在于,所述散热器包括保护涂层。
4.如权利要求3所述的散热器,其特征在于,所述保护涂层包括金属或热塑性材料或绝缘材料。
5.如权利要求4所述的散热器,其特征在于,所述保护涂层的厚度不大于大约 0. 025mmo
6.如权利要求1所述的散热器,其特征在于,该发射显示装置是等离子体显示板。
7.如权利要求1所述的散热器,其特征在于,该显示装置包括发光二极管。
全文摘要
一种用于显示装置如等离子体显示板、发光二极管或液晶显示器的散热器(10),它包括至少一个层离石墨的压缩粒子片,其表面面积大于显示装置的后表面中产生局部高温区域的那部分的表面面积。
文档编号G09F9/00GK102159060SQ20111009606
公开日2011年8月17日 申请日期2004年10月29日 优先权日2004年7月22日
发明者J·P·卡普, J·诺莱, M·D·斯马勒, T·克洛维斯科 申请人:格拉弗技术国际控股有限公司

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