Un dispositivo de visualización emisor que incluye una pluralidad de células de descarga,

comprendiendo el dispositivo de visualización emisor un difusor de calor que incluye dos superficies principales, comprendiendo el difusor de calor al menos una lámina de partículas comprimidas de grafito exfoliado y un adhesivo en el que sustancialmente la totalidad de una de las superficies principales del difusor de calor se encuentra en contacto térmico con el dispositivo de visualización emisor, de tal manera que se superpone a una pluralidad de las células de descarga y el adhesivo adhiere el difusor de calor al dispositivo de visualización emisor lo suficiente como para mantener al difusor de calor en su sitio, con independencia de la orientación del dispositivo de visualización emisor

Campo técnico

La presente invención se refiere a un difusor de calor que resulta útil para un dispositivo de visualización emisor, como por ejemplo un panel de visualización de plasma (PDP, Plasma Display Panel) o un diodo emisor de luz (LED, Light Emitting Diode), y a los problemas térmicos singulares que se derivan de estos dispositivos.

Estado de la técnica

Un panel de visualización de plasma es un aparato de visualización que contiene una pluralidad de células de descarga y está diseñado para mostrar una imagen mediante la aplicación de un voltaje a los electrodos de las células de descarga, haciendo así que la célula de descarga deseada emita luz. Se fabrica una unidad de panel, que constituye la parte principal del panel de visualización de plasma, mediante la unión de dos placas de base de vidrio, de manera que una pluralidad de células de descarga quedan ubicadas entre las dos placas.

En un panel de visualización de plasma, cada una de las células de descarga que emiten luz para la formación de imágenes generan calor, por lo que cada una constituye una fuente de calor, lo que provoca un incremento de la temperatura del panel de visualización de plasma en su conjunto. El calor generado en las células de descarga se transfiere al vidrio que forma las placas de base, pero la conducción del calor en direcciones paralelas a la cara del panel resulta difícil debido a las propiedades del material de la placa de base de vidrio.

Asimismo, la temperatura de una célula de descarga que ha sido activada para la emisión de luz se incrementa notablemente, mientras que la temperatura de una célula de descarga que no ha sido activada no asciende tanto. Por esta razón, la temperatura de la cara de panel del panel de visualización de plasma aumenta localmente en las áreas en las que se está generando una imagen. Además, una célula de descarga activada en el espectro de color más claro o blanco genera más calor que las activadas en el espectro de color más oscuro o negro. Por consiguiente, la temperatura de la cara del panel varía dependiendo de los colores generados en la creación de la imagen. Estas diferencias de temperatura localizadas pueden acelerar el deterioro térmico de las células de descarga afectadas, a menos que se tomen medidas para reducir dichas diferencias. Asimismo, cuando cambia la naturaleza de la imagen en la pantalla, la ubicación de la generación de calor localizada cambia con la imagen.

Por otra parte, puesto que la diferencia de temperatura entre las células de descarga activadas y no activadas puede ser elevada, y la diferencia de temperatura entre las células de descarga que generan luz blanca y las que generan colores más oscuros también puede ser elevada, se aplica una tensión a la unidad de panel, lo que hace que los paneles de visualización de plasma convencionales tengan una tendencia a sufrir grietas y roturas.

Cuando se incrementa el voltaje aplicado a los electrodos de las células de descarga, aumenta el brillo de las células de descarga, pero también aumenta la cantidad de calor generado en dichas células. Por lo tanto, las células que requieren grandes voltajes para su activación son más susceptibles de sufrir un deterioro térmico y suelen agravar el problema de roturas en la unidad de panel del panel de visualización de plasma. Los LED presentan problemas similares a los PDP por lo que respecta a la generación de calor.

En la patente estadounidense nº 5.831.374 de Morita, Ichiyanagi, Ikeda, Nishiki, Inoue, Komyoji y Kawashima se sugiere la utilización de la denominada “película de grafito de alta orientación” como material de interfaz térmico en los paneles de visualización de plasma con el fin de rellenar el espacio entre la parte trasera del panel y una unidad de disipación térmica y de nivelar las diferencias de temperatura locales. Sin embargo, no se hace mención en la misma del uso o de las ventajas distintivas de las láminas de grafito flexible. Asimismo, la patente estadounidense nº

6.482.520 otorgada a Tzeng describe el uso de láminas de partículas comprimidas de grafito exfoliado como difusores de calor (denominados en la patente interfaces térmicas) para una fuente de calor como, por ejemplo, un componente electrónico. De hecho, Advanced Energy Technology Inc., de Lakewood, Ohio, Estados Unidos de América, comercializa estos materiales bajo la denominación de clase de materiales eGraf® 700.

Los grafitos se componen de planos de capas de matrices o redes hexagonales de átomos de carbono. Estos planos de capas de átomos de carbono dispuestos hexagonalmente son sustancialmente planos y están orientados u ordenados de manera sustancialmente paralela y equidistante entre sí. Las láminas o capas de átomos de carbono equidistantes, paralelas y sustancialmente planas, que normalmente se denominan capas de grafeno o planos basales, están ligadas o unidas y grupos de las mismas se configuran en cristalitos. Los grafitos altamente ordenados consisten en cristalitos de tamaño considerable, los cristalitos están altamente alineados u orientados entre sí y poseen capas de carbono bien ordenadas. En otras palabras, los grafitos altamente ordenados poseen un alto grado de orientación preferida de cristalito. Cabe destacar que los grafitos poseen estructuras anisotrópicas y, por consiguiente, exhiben o poseen muchas propiedades altamente direccionales, como por ejemplo una conductividad térmica y eléctrica.

Brevemente, se pueden caracterizar los grafitos como estructuras laminadas de carbono, es decir, estructuras que se componen de capas superpuestas o láminas de átomos de carbono unidas mediante fuerzas débiles de Van der Waals. A la hora de describir la estructura del grafito, normalmente se indican dos ejes o direcciones, a saber, el eje o dirección “c” y los ejes o direcciones “a”. Simplificando, se puede considerar el eje o dirección “c” como la dirección perpendicular a las capas de carbono. Se pueden considerar los ejes o direcciones “a” como las direcciones paralelas a las capas de carbono o las direcciones perpendiculares a la dirección “c”. Los grafitos apropiados para la fabricación de láminas de grafito flexible poseen un grado muy alto de orientación.

Como se ha indicado anteriormente, las fuerzas de unión que mantienen juntas a las capas paralelas de átomos de carbono son únicamente fuerzas débiles de Van der Waals. Se pueden tratar los grafitos naturales de manera tal que sea posible ampliar de forma apreciable el espaciado entre las capas o láminas de carbono superpuestas para proporcionar una marcada expansión en la dirección perpendicular a las capas, es decir, en la dirección “c”, formando así una estructura de grafito expandida o intumescida que retiene sustancialmente el carácter laminar de las capas de carbono.

Una escama de grafito (en inglés, graphite flake) que se ha expandido en gran medida y, más en concreto, que se ha expandido hasta alcanzar un grosor final o una dimensión de dirección “c” que es hasta 80 o más veces la dimensión de dirección “c” original, puede formarse sin el uso de un aglutinante en láminas cohesivas o integradas de grafito expandido, por ejemplo tejidos, papeles, tiras, cintas, láminas, esteras o similares (denominadas comúnmente “grafito flexible”). Se estima que es posible, a partir de partículas de grafito que han sido expandidas hasta alcanzar un grosor final o dimensión de dirección “c” de hasta 80 veces o más la dimensión de dirección “c” original, formar láminas flexibles integradas por compresión, sin necesidad de utilizar ningún material aglutinante, gracias al acoplamiento o cohesión mecánicos que se consiguen entre las partículas de grafito expandidas en volumen.

También se ha descubierto que, además de flexibilidad, el material de láminas, como se ha indicado anteriormente, también posee un alto grado de anisotropía con respecto a la conductividad térmica, debido a la orientación de las partículas de grafito expandidas y de las capas de grafito expandidas sustancialmente paralelas a las caras opuestas de la lámina que son el resultado de una compresión elevada, por lo que resulta especialmente útil en las aplicaciones de difusión de calor. El material de lámina que se produce de esta manera posee una flexibilidad excelente, una buena resistencia y un elevado grado de orientación.

En resumen, el proceso de producir material de lámina de grafito anisotrópico... [Seguir leyendo]

1. Un dispositivo de visualización emisor que incluye una pluralidad de células de descarga, comprendiendo el dispositivo de visualización emisor un difusor de calor que incluye dos superficies principales, comprendiendo el difusor de calor al menos una lámina de partículas comprimidas de grafito exfoliado y un adhesivo en el que sustancialmente la totalidad de una de las superficies principales del difusor de calor se encuentra en contacto térmico con el dispositivo de visualización emisor, de tal manera que se superpone a una pluralidad de las células de descarga y el adhesivo adhiere el difusor de calor al dispositivo de visualización emisor lo suficiente como para mantener al difusor de calor en su sitio, con independencia de la orientación del dispositivo de visualización emisor.

2. El dispositivo de visualización emisor de la reivindicación 1, el cual comprende un panel de visualización de plasma.

3. El dispositivo de visualización emisor de la reivindicación 1, en el que el difusor de calor comprende un laminado que incluye una pluralidad de láminas de partículas comprimidas de grafito exfoliado.

4. El dispositivo de visualización emisor de la reivindicación 3, en el que el difusor de calor comprende al menos una capa de un material no grafítico.

5. El dispositivo de visualización emisor de la reivindicación 4, en el que la capa no grafítica comprende un metal, un polímero o un material aislante.

6. El dispositivo de visualización emisor de la reivindicación 1, en el que el adhesivo consigue una resistencia mínima al cizallamiento del solapado de al menos 125 g/cm2.

7. El dispositivo de visualización emisor de la reivindicación 1, en el que el adhesivo tiene como resultado un incremento de la resistencia térmica a través del grosor del difusor de calor que no es superior al 35%, en comparación con el difusor de calor sin adhesivo.

8. El dispositivo de visualización emisor de la reivindicación 1, el cual comprende diodos emisores de luz.

9. El dispositivo de visualización emisor de la reivindicación 1, en el que el difusor de calor se adhiere al mismo después de quitar un material de desprendimiento que reviste previamente al adhesivo, con el adhesivo colocado entre el difusor de calor y el material de desprendimiento.

10. El dispositivo de visualización emisor de la reivindicación 9, en el que el adhesivo y el material de desprendimiento proporcionan una carga de desprendimiento media no superior a 40 g/cm a una velocidad de desprendimiento de un metro por segundo.