(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
８〜１００μｍの厚さを有する金属ホイルと、
前記金属ホイルの一面に形成され、主剤樹脂及び金属−グラファイト複合体を含むコーティング層と、
前記金属ホイルの他の一面に形成され、主剤樹脂及び金属−グラフェン複合体を含む熱伝導層と、を含み、
前記金属−グラファイト複合体は、金属粒子がグラファイトの表面に分散して結合したものである、放熱性に優れた金属封止材。
【請求項２】
前記コーティング層は１〜１０μｍの厚さを有する、請求項１に記載の放熱性に優れた金属封止材。
【請求項３】
前記コーティング層内の金属−グラファイト複合体は、コーティング層の総重量を基準に５〜２０重量％含まれる、請求項１に記載の放熱性に優れた金属封止材。
【請求項４】
前記金属−グラファイト複合体は、グラファイト１００重量部に対して、金属が２０〜７０重量部の量でグラファイトに結合する、請求項１に記載の放熱性に優れた金属封止材。
【請求項５】
前記コーティング層内の主剤樹脂は、ポリウレタン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、エチレンビニルアセテート樹脂、アクリル樹脂、シリコン樹脂、及びフッ素樹脂からなる群より選択された１種以上である、請求項１に記載の放熱性に優れた金属封止材。
【請求項６】
前記熱伝導層は０．１〜５μｍの厚さを有する、請求項１に記載の放熱性に優れた金属封止材。
【請求項７】
前記熱伝導層内の金属−グラフェン複合体は、熱伝導層の総重量を基準に５〜２０重量％含まれる、請求項１に記載の放熱性に優れた金属封止材。
【請求項８】
前記金属−グラフェン複合体は、グラフェン１００重量部に対して、金属が２０〜７０重量部の量でグラフェンに結合する、請求項１に記載の放熱性に優れた金属封止材。
【請求項９】
前記金属の平均粒度は１０〜１００ｎｍである、請求項４または８に記載の放熱性に優れた金属封止材。
【請求項１０】
前記熱伝導層内の主剤樹脂は、ポリウレタン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、エチレンビニルアセテート樹脂、アクリル樹脂、シリコン樹脂、及びフッ素樹脂からなる群より選択された１種以上である、請求項１に記載の放熱性に優れた金属封止材。
【請求項１１】
柔軟電子素子において、
前記柔軟電子素子の上部に積層される接着フィルム層と、
前記接着フィルム層の上部に積層されて前記柔軟電子素子を封止する請求項１〜１０のいずれか一項に記載の金属封止材と、を含み、
前記金属封止材は、コーティング層が外部の空気側に向かうように配置されて、接着フィルム層の上部に積層される金属封止材によって封止される、柔軟電子素子。
【請求項１２】
柔軟電子素子において、
前記柔軟電子素子の上部に積層される接着フィルム層と、
前記接着フィルム層の上部に積層されて前記柔軟電子素子を封止する金属封止材と、を含み、
前記金属封止材は、８〜１００μｍの厚さを有する金属ホイルと、
前記金属ホイルの一面に形成され、主剤樹脂及び金属−グラファイト複合体を含むコーティング層と、を含み、前記金属−グラファイト複合体は、金属粒子がグラファイトの表面に分散して結合したものであり、
前記金属封止材は、コーティング層が外部の空気側に向かうように配置されて、接着フィルム層の上部に積層される金属封止材によって封止される、柔軟電子素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に、薄膜太陽電池、ＯＬＥＤ照明、ディスプレイ装置またはＰＣＢ（プリント回路基板）等の柔軟電子素子に水分及び酸素が浸透することを防止し、装置の内部で発生した熱を効果的に排出するために、上記素子を封止するのに用いられる放熱性に優れた金属封止材、その製造方法、及び上記金属封止材で封止された柔軟電子素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近来、社会が本格的な情報化時代に近づくにつれて、大量の情報を処理及び表示するディスプレイ分野が急速に発展してきた。これに応えるために、様々な平板ディスプレイが開発されて脚光を受けている。
【０００３】
このような平板ディスプレイ装置の主体的な例としては、液晶ディスプレイ装置（ＬＣＤ）、プラズマディスプレイ装置（ＰＤＰ）、電界放出ディスプレイ装置（ＦＥＤ）、電気発光ディスプレイ装置（ＥＬＤ）等を挙げることができ、テレビやビデオ等の家電分野だけでなく、ノートブックのようなコンピュータや携帯電話等の産業分野等様々な用途で使用されている。これら平板ディスプレイ装置は、薄型化、軽量化、低消費電力化の優れた性能を示し、従来用いられてきたブラウン管（ＣＲＴ）を速やかに代替している実情である。
【０００４】
特に、ＯＬＥＤは、素子自体が光を発光し、低電圧でも駆動することができるため、最近の携帯機器等の小型ディスプレイ市場に急速に適用されている。また、ＯＬＥＤは小型ディスプレイを超えて大型ＴＶの常用化を目前に置いた状態である。
【０００５】
一方、このような平板ディスプレイ装置は、素子の支持基板、及び水分の透過を防止する封止層として一般的にガラス素材が用いられるが、ガラス素材には軽量化、薄型化、及び柔軟性を与えるのに限界がある。したがって、最近は、従来の柔軟性がないガラス封止材の代わりに、金属及びプラスチックまたはポリマー材質のような柔軟性がある素材を用いて、紙のように曲がってもディスプレイの機能をそのまま維持することができるフレキシブルディスプレイ装置が次世代平板ディスプレイ装置として浮上している。
【０００６】
しかし、プラスチックやポリマー材質のような封止材をＯＬＥＤに適用する場合、プラスチックまたはポリマー材質は水分の透湿性が高いため、透過した水分によってＯＬＥＤの寿命が短縮するという短所がある。また、大体の熱放出性能が低いためディスプレイ装置の内部で発生した熱を効果的に排出できないという短所があり、これに対する改善が求められている。
【０００７】
一方、金属封止材は、素材の特性上水分防止能力に非常に優れ、放熱性にも非常に優れている。しかし、従来の圧延法によって薄型封止材を製造する場合、基板の厚さが薄くなるほど製造費用が急上昇するという短所がある。
【０００８】
したがって、最近は、電気鋳造法を用いて金属封止材を製造する技術が提案されている。このような電気鋳造法は、従来の圧延方式に比べて製造原価が低いため今後急速な拡大が予想される。
【０００９】
しかし、従来の圧延法による金属封止材の厚さが１００μｍ程度の水準であるのに対し、電気鋳造法によって製造される金属封止材は、上記の効果を確保するために、２０〜５０μｍの厚さで製造されるため内部で発生した熱を金属封止材が吸収しなければならず、上記のように極薄膜で製造される場合は熱容量が減少し放熱性が低下するという短所がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、放熱性に優れるとともに、柔軟でありながら水分防止効果に優れ、経済性があり、放熱性に優れた金属封止材、上記金属封止材を製造する方法、及び上記金属封止材によって封止された柔軟電子素子を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一側面によると、金属ホイルと、上記金属ホイルの一面に形成され、主剤樹脂及び金属−グラファイト複合体を含むコーティング層と、を含む放熱性に優れた金属封止材を提供する。
【００１２】
上記金属ホイルは８〜１００μｍの厚さを有し、上記コーティング層は１〜１０μｍの厚さを有することができる。
【００１３】
上記コーティング層内の金属−グラファイト複合体は、コーティング層の総重量を基準に５〜２０重量％含まれることができる。
【００１４】
上記金属−グラファイト複合体は、グラファイト１００重量部に対して、金属が２０〜７０重量部の量でグラファイトに結合することができる。
【００１５】
上記コーティング層内の主剤樹脂は、ポリウレタン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、エチレンビニルアセテート樹脂、アクリル樹脂、シリコン樹脂、及びフッ素樹脂からなる群より選択された１種以上であってよい。
【００１６】
上記金属ホイルの他の一面に形成され、主剤樹脂及び金属−グラフェン複合体を含む熱伝導層をさらに含むことができる。
【００１７】
上記熱伝導層は０．１〜５μｍの厚さを有することができる。
【００１８】
上記熱伝導層内の金属−グラフェン複合体は、熱伝導層の総重量を基準に５〜２０重量％含まれることができる。
【００１９】
上記金属−グラフェン複合体は、グラフェン１００重量部に対して、金属が２０〜７０重量部の量でグラフェンに結合することができる。
【００２０】
上記金属の平均粒度は１０〜１００ｎｍであってよい。
【００２１】
上記熱伝導層内の主剤樹脂は、ポリウレタン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、エチレンビニルアセテート樹脂、アクリル樹脂、シリコン樹脂、及びフッ素樹脂からなる群より選択された１種以上であってよい。
【００２２】
本発明の他の側面によると、柔軟電子素子において、上記柔軟電子素子の上部に積層される接着フィルム層と、上記接着フィルム層の上部に積層されて柔軟電子素子を封止する上記金属封止材と、を含み、上記金属封止材は、コーティング層が外部の空気側に向かうように配置されて、接着フィルム層の上部に積層される金属封止材によって封止される柔軟電子素子を提供する。
【発明の効果】
【００２３】
本発明は、一面に金属−グラファイト複合体を含むコーティング層が形成されることにより、可撓性、耐水分性及び作業性だけでなく、放熱性を顕著に向上させて、封止される素子で発生した熱を効果的に外部に排出することで、熱に起因する故障等の問題点を防止することができる放熱性に優れた金属封止材、上記金属封止材を製造する方法、及び上記金属封止材によって封止された柔軟電子素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の柔軟電子素子の一例示で、金属封止材で封止されたＯＬＥＤ発光層の断面概念図を示すものである。
【図２】グラファイト原材料に対するＳＥＭ分析写真である。
【図３】ニッケル原材料に対するＳＥＭ分析写真である。
【図４】グラファイトとニッケルの混合物に対するＳＥＭ分析写真である。
【図５】ニッケル−グラファイト複合体に対するＳＥＭ分析写真である。
【図６】ニッケル−グラファイト複合体に対するＴＥＭ分析写真である。
【図７】実施例１及び比較例１の熱放出特性を示すグラフである。
【図８】実施例２〜４及び比較例１〜４の熱放出特性を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、添付の図面を参照して本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者が容易に実施することができるように、本発明の金属封止材、その製造方法、及び上記金属封止材によって封止された柔軟電子素子を詳細に説明する。
【００２６】
本発明の一実施形態によると、薄膜太陽電池、ＯＬＥＤ照明、ディスプレイ装置またはＰＣＢ（プリント回路基板）等の柔軟電子素子用金属封止材に関するもので、具体的には、金属ホイルと、上記金属ホイルの一面に形成され、主剤樹脂及び金属−グラファイト複合体を含むコーティング層と、を含む放熱性に優れた金属封止材を提供する。
【００２７】
このとき、上記金属ホイルは、圧延法または電気鋳造法によって８〜１００μｍ、より好ましくは８〜５０μｍの厚さで製造されたものである。上記金属ホイルを成す金属成分は、上記金属封止材が適用される技術分野によって異なり得るが、例えば、Ｆｅ−Ｎｉ系合金、Ｆｅ−Ｃｒ系合金、及びＦｅ−Ｃｕ系合金のうち選択されたいずれか一つの合金からなることができる。その中でも、特にＦｅ−Ｎｉ合金からなることがＮｉの含量を制御することにより熱膨張係数を最適化することができる。また、上記Ｆｅ−Ｎｉ合金は、耐腐食性の確保が容易な物質であり、電気鋳造法で製造する場合はＦｅ−Ｎｉ合金の形成が容易であるという長所がある。
【００２８】
一方、本発明が提供する金属封止材は、素子に水分及び酸素が浸透することを防止するだけでなく、装置の内部で発生した熱を効果的に排出しなければならないため、優れた放熱性の特性を有することが好ましい。
【００２９】
ところが、金属−グラファイト複合体は放熱性に優れた物質であるため、本発明では、金属ホイルの両面のうちいずれか一面において外部の空気と接触するようになる部分には、金属ホイルで伝達された熱を外部の空気に効果的に排出することができるように、金属−グラファイト複合体が含まれたコーティング層を形成することで、金属封止材の放熱特性を顕著に向上させることができる。さらに、上記コーティング層は、金属−グラファイト複合体を含むことにより、放熱性だけでなく熱伝導性も向上させることができる。即ち、上記コーティング層の機能が放熱層に限定されるものではない。
【００３０】
また、金属−グラフェン複合体は、熱伝導度が高い物質であるため、熱源と近接して存在する部分には熱源から発生した熱が金属ホイルにうまく伝達されることができるように、金属−グラフェン複合体が含まれた熱伝導層を追加的に形成することができる。
【００３１】
まず、本発明の金属封止材において、上記金属ホイルの一面に形成されるコーティング層について以下具体的に説明する。
【００３２】
上記コーティング層は１〜１０μｍ、より好ましくは２〜８μｍの厚さを有することが好ましい。厚さが１μｍ未満である場合は熱伝導効率がわずかである可能性があり、厚さが１０μｍを超過すると過度な厚さによって製造原価が上昇するという問題がある。
【００３３】
また、上記コーティング層は、主剤樹脂及び金属−グラファイト複合体を含むことができる。このとき、上記金属−グラファイト複合体は、コーティング層の総重量を基準に５〜２０重量％、より好ましくは８〜１５重量％含まれることが好ましい。上記金属−グラファイト複合体の含量が５重量％未満である場合は放熱性向上の効果が少なく、上記含量が２０重量％を超過すると経済性が低下するという問題がある。
【００３４】
また、上記コーティング層内に含まれた主剤樹脂は種類を特に限定しないが、例えば、ポリウレタン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、エチレンビニルアセテート樹脂、アクリル樹脂、シリコン樹脂、及びフッ素樹脂からなる群より選択された１種以上を用いることができる。
【００３５】
また、上記コーティング層内に含まれた金属−グラファイト複合体は、グラファイトに金属が結合して形成されたものであってよく、その製造工程を特に限定しないが、例えば、グラファイトと金属粉末をおおむね１４０００℃以上の高熱プラズマにおいて特殊工程で融着して形成されたものを用いることができる。
【００３６】
上記グラファイトに結合した金属は、金属−グラファイト複合体を形成することができる金属であれば特に限定されず、平均粒度が１０〜１００ｎｍである金属を用いることができる。金属の一例としては、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、鉄（Ｆｅ）、すず（Ｓｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、及びニッケル（Ｎｉ）からなる群より選択された単一の金属、またはこれら金属を１種以上含む合金からなることができる。
【００３７】
金属の平均粒度が１０ｎｍ未満である場合、必要以上の微粒子を形成するため原資材の単価上昇の要因になり得る。これに対し、平均粒度が１００ｎｍを超過すると、単位重量当たりの表面積が小さいため放熱性の向上に不利となり得る。
【００３８】
また、上記金属は、グラファイト１００重量部に対して２０〜７０重量部、より好ましくは３０〜５０重量部の量でグラファイトに結合することが好ましい。含量が２０重量部未満である場合、金属が寄与することができる放熱性向上の効果がわずかである可能性があり、含量が７０重量部を超過すると、グラファイトと結合できず残留する金属によって放熱性が逆に低下するおそれがある。
【００３９】
本発明は、上述の通り、金属ホイルの一面にコーティング層を形成することにより、装置の内部で発生して金属封止材に伝達する熱を外部の空気に効果的に排出することができるようにする。
【００４０】
次に、本発明の金属封止材において、上記コーティング層が形成された面とは異なる一面に形成されることができる熱伝導層について以下具体的に説明する。
【００４１】
上記熱伝導層は０．１〜５μｍ、より好ましくは１〜３μｍの厚さを有することが好ましい。厚さが０．１μｍ未満である場合は熱伝導効率がわずかである可能性があり、厚さが５μｍを超過すると過度な厚さによって製造原価が上昇するという問題がある。
【００４２】
また、上記熱伝導層は、主剤樹脂及び金属−グラフェン複合体を含むことができる。このとき、上記金属−グラフェン複合体は、熱伝導層の総重量を基準に５〜２０重量％、より好ましくは８〜１５重量％含まれることが好ましい。上記金属−グラフェン複合体の含量が２０重量％を超過すると、主剤樹脂に複合体が均一に分散できなくなる可能性があり、それ以上の熱伝導度の向上効果を期待することが難しい。また、５重量％未満である場合は熱伝導性の向上効果が少ない。
【００４３】
また、上記熱伝導層内に含まれた主剤樹脂は、種類を特に限定しないが、例えば、ポリウレタン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、エチレンビニルアセテート樹脂、アクリル樹脂、シリコン樹脂、及びフッ素樹脂からなる群より選択された１種以上を用いることができる。
【００４４】
また、上記熱伝導層内に含まれた金属−グラフェン複合体は、グラフェンに金属が結合して形成されたものであってよく、その製造工程を特に限定しないが、例えば、グラフェンと金属粉末をおおむね１４０００℃以上の高熱プラズマにおいて特殊工程で融着されて形成されたものを用いることができる。
【００４５】
上記グラフェンに結合した金属は、金属−グラフェン複合体を形成することができる金属であれば特に限定されず、平均粒度が１０〜１００ｎｍである金属を用いることができる。金属の一例としては、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、鉄（Ｆｅ）、すず（Ｓｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、及びニッケル（Ｎｉ）からなる群より選択された単一の金属、またはこれら金属を１種以上含む合金からなることができる。
【００４６】
金属の平均粒度が１０ｎｍ未満である場合、必要以上の微粒子を形成するため原資材の単価上昇の要因になり得る。これに対し、平均粒度が１００ｎｍを超過すると、単位重量当たりの表面積が小さいため熱伝導性の向上に不利となり得る。
【００４７】
また、上記金属は、グラフェン１００重量部に対して２０〜７０重量部、より好ましくは３０〜５０重量部の量でグラフェンに結合することが好ましい。含量が２０重量部未満である場合、金属が寄与することができる熱伝導度の向上効果がわずかである可能性があり、含量が７０重量部を超過すると、グラフェンと結合できず残留する金属によって熱伝導性が逆に低下するおそれがある。
【００４８】
本発明は、上述の通り、金属ホイルの他の一面に熱伝導層を形成することにより、装置内部の熱源から発生した熱を金属ホイルに効果的に伝達することができる。
【００４９】
本発明の他の実施形態としては、放熱性に優れた金属封止材の製造方法に関するもので、具体的には、金属ホイルを設ける段階と、上記金属ホイルの一面に主剤樹脂及び金属−グラファイト複合体を含む放熱性組成物を塗布してコーティング層を形成する段階と、を含む放熱性に優れた金属封止材の製造方法を提供する。
【００５０】
また、上記金属ホイルの他の一面に主剤樹脂及び金属−グラフェン複合体を含む熱伝導性組成物を塗布して熱伝導層を形成する段階をさらに含むことができる。
【００５１】
まず、本発明は、素子を封止するのに用いることができる金属材質のホイルを設けることができる。このとき、上記金属ホイルは８〜１００μｍ、より好ましくは８〜５０μｍの厚さを有するもので、製造工程は特に限定されないが、圧延法または電気鋳造法によって製造されることができる。
【００５２】
また、上記ホイルを成す金属素材は、装置の内部で発生する熱を効果的に外部に排出することができ、素子に水分及び酸素が浸透することを防止するものであればその種類を特に限定せず、上記金属封止材が適用される装置の技術分野によって異なり得る。但し、上記特性を有する材質で、例えば、Ｆｅ−Ｎｉ系合金、Ｆｅ−Ｃｒ系合金、及びＦｅ−Ｃｕ系合金のうち選択されたいずれか一つの合金からなることができる。その中でも、特にＦｅ−Ｎｉ合金からなることがＮｉの含量を制御することにより熱膨張係数を最適化することができる。また、上記Ｆｅ−Ｎｉ合金は、耐腐食性の確保が容易な物質であり、電気鋳造法で製造する場合、Ｆｅ−Ｎｉ合金の形成が容易であるという長所がある。
【００５３】
このように金属ホイルが設けられると、本発明は、上記金属ホイルの一面に主剤樹脂及び金属−グラファイト複合体を含む放熱性組成物を塗布してコーティング層を形成する段階を行うことができる。また、上記金属ホイルの他の一面に主剤樹脂及び金属−グラフェン複合体を含む熱伝導性組成物を塗布して熱伝導層を形成する段階をさらに含むことができる。
【００５４】
但し、本発明の製造方法において、上記熱伝導性組成物または放熱性組成物を金属ホイルの表面に塗布する順序は特に限定されず、金属ホイルの任意の一面に熱伝導性組成物を先に塗布した後、他の一面に放熱性組成物を塗布することができ、または金属ホイルの任意の一面に放熱性組成物を先に塗布した後、他の一面に熱伝導性組成物を塗布することができる。場合によっては、両面にそれぞれ熱伝導性組成物及び放熱性組成物をともに塗布することもできる。
【００５５】
本発明の製造方法において、上記熱伝導性組成物または放熱性組成物を金属ホイルの表面に塗布する工程は特に限定しないが、スロットダイ（ｓｌｏｔ  ｄｉｅ）等のような方法によって行われることがより好ましい。
【００５６】
以下、本発明の製造方法で用いられる放熱性組成物について具体的に説明する。
【００５７】
上記放熱性組成物は、主剤樹脂及び金属−グラファイト複合体を含むことができる。このとき、上記金属−グラファイト複合体は、放熱性組成物の総重量を基準に５〜２０重量％、より好ましくは８〜１５重量％含まれることが好ましい。上記金属−グラファイト複合体の含量が５重量％未満である場合は放熱性の向上効果が少なく、上記含量が２０重量％を超過すると経済性が低下するという問題がある。
【００５８】
また、上記放熱性組成物内に含まれた主剤樹脂は、種類を特に限定しないが、例えば、ポリウレタン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、エチレンビニルアセテート樹脂、アクリル樹脂、シリコン樹脂、及びフッ素樹脂からなる群より選択された１種以上を用いることができる。
【００５９】
また、上記放熱性組成物内に含まれた金属−グラファイト複合体は、グラファイトに金属が結合して形成されたものであってよく、その製造工程を特に限定しないが、例えば、グラファイトと金属粉末をおおむね１４０００℃以上の高熱プラズマにおいて特殊工程で融着して形成されたものを用いることができる。
【００６０】
上記グラファイトに結合した金属は、金属−グラファイト複合体を形成することができる金属であれば特に限定されず、平均粒度が１０〜１００ｎｍである金属を用いることができる。金属の一例としては、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、鉄（Ｆｅ）、すず（Ｓｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、及びニッケル（Ｎｉ）からなる群より選択された単一の金属、またはこれら金属を１種以上含む合金からなることができる。
【００６１】
金属の平均粒度が１０ｎｍ未満である場合、必要以上の微粒子を形成するため原資材の単価上昇の要因になり得る。これに対し、平均粒度が１００ｎｍを超過すると、単位重量当たりの表面積が小さいため放熱性の向上に不利となり得る。
【００６２】
また、上記金属は、グラファイト１００重量部に対して２０〜７０重量部、より好ましくは４０〜５０重量部の量でグラファイトに結合することが好ましい。含量が２０重量部未満である場合は金属が寄与することができる放熱性向上の効果がわずかである可能性があり、含量が７０重量部を超過するとグラファイトと結合できず残留する金属によって放熱性が逆に低下するおそれがある。
【００６３】
次に、本発明の製造方法で用いられる熱伝導性組成物を詳細に説明する。
【００６４】
上述の通り、本発明で用いられる熱伝導性組成物は、金属−グラフェン複合体及び主剤樹脂を含むことができ、このとき、上記金属−グラフェン複合体は、組成物の総重量を基準に５〜２０重量％、より好ましくは８〜１５重量％含まれることが好ましい。上記金属−グラフェン複合体の含量が２０重量％を超過すると、主剤樹脂に複合体が均一に分散できなくなる可能性があり、それ以上の熱伝導度の向上効果を期待することが難しい。また、５重量％未満である場合は熱伝導性の向上効果が少ない。
【００６５】
また、上記熱伝導性組成物内に含まれた主剤樹脂は、種類を特に限定しないが、例えば、ポリウレタン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、エチレンビニルアセテート樹脂、アクリル樹脂、シリコン樹脂、及びフッ素樹脂からなる群より選択された１種以上を用いることができる。
【００６６】
また、上記熱伝導性組成物内に含まれた金属−グラフェン複合体は、グラフェンに金属が結合して形成されたものであってよく、その製造工程を特に限定しないが、例えば、グラフェンと金属粉末をおおむね１４０００℃以上の高熱プラズマにおいて特殊工程で融着して形成されたものを用いることができる。
【００６７】
上記グラフェンに結合した金属は、金属−グラフェン複合体を形成することができる金属であれば特に限定されず、平均粒度が１０〜１００ｎｍである金属を用いることができる。金属の一例としては、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、鉄（Ｆｅ）、すず（Ｓｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、及びニッケル（Ｎｉ）からなる群より選択された単一の金属、またはこれら金属を１種以上含む合金からなることができる。
【００６８】
金属の平均粒度が１０ｎｍ未満である場合、必要以上の微粒子を形成するため原資材の単価上昇の要因になり得る。これに対し、平均粒度が１００ｎｍを超過すると、単位重量当たりの表面積が小さいため熱伝導性の向上に不利となり得る。
【００６９】
また、上記金属は、グラフェン１００重量部に対して２０〜７０重量部、より好ましくは３０〜５０重量部の量でグラフェンに結合することが好ましい。含量が２０重量部未満である場合は金属が寄与することができる熱伝導度の向上効果がわずかである可能性があり、含量が７０重量部を超過するとグラフェンと結合できず残留する金属によって熱伝導性が逆に低下するおそれがある。
【００７０】
本発明の製造方法は、上記放熱性組成物を金属ホイルの表面に塗布して金属ホイルの一面にコーティング層を形成することにより、柔軟電子素子の内部で発生した熱を金属封止材に伝達し、外部の空気に効果的に排出することができるようにすることで、装置の内部で発生した熱が放出できないことに起因する故障等の問題点を防止することができる。
【００７１】
このとき、上記コーティング層は１〜１０μｍ、より好ましくは３〜８μｍの厚さを有することが好ましい。厚さが１μｍ未満である場合は熱伝導効率がわずかである可能性があり、厚さが１０μｍを超過すると過度な厚さによって製造原価が上昇するという問題がある。
【００７２】
また、上記熱伝導層は０．１〜５μｍ、より好ましくは１〜３μｍの厚さを有することが好ましい。厚さが０．１μｍ未満である場合は熱伝導効率がわずかである可能性があり、厚さが５μｍを超過すると過度な厚さによって製造原価が上昇するという問題がある。
【００７３】
本発明のさらに他の実施形態によると、本発明の金属封止材を用いて封止される柔軟電子素子に関するものである。これは本発明の金属封止材が適用され得る一例を示すもので、これに限定されるものではない。
【００７４】
本発明が提供する柔軟電子素子は、具体的には柔軟電子素子において、上記柔軟電子素子の上部に積層される接着フィルム層と、上記接着フィルム層の上部に積層されて柔軟電子素子を封止するもので、本発明が提供する金属封止材と、を含むことができる。
【００７５】
但し、本発明が提供する金属封止材は、放熱性に優れた金属−グラファイト複合体を含むコーティング層が形成される。したがって、上記金属封止材を用いて柔軟電子素子を封止する場合、上記金属封止材内のコーティング層が外部の空気側に向かうように接着フィルム層の上部に配置することが好ましい。これにより、素子で発生した熱が金属ホイルに伝達された後、コーティング層を通じて外部の空気に排出されることができる。
【００７６】
一方、本発明の柔軟電子素子が適用され得る基板は特に限定されず、柔軟電子素子において基板として一般的に用いられることができるものであれば制限なく使用されることができる。例えば、ガラス、高分子フィルムまたはプラスチック等を用いることができる。
【００７７】
また、上記基板上には柔軟電子素子が積層される。このような柔軟電子素子の一例としてＯＬＥＤ発光層を挙げることができる。以下では、上記ＯＬＥＤ発光層を例に挙げて説明する。このようなＯＬＥＤ発光層を本発明による金属封止材で封止した例を図１に示す。
【００７８】
図１は、本発明の金属封止材を用いて封止したＯＬＥＤ発光層の断面概念図を示すもので、熱源として作用するＯＬＥＤ発光層の上部に、接着フィルム層を媒介に金属−グラファイトを含むコーティング層が一面に形成された金属封止材が積層される。但し、上記金属封止材は、それに含まれた上記コーティング層が外部の空気と接触するように配置されて、発光層で発生した熱が金属封止材に効果的に伝達された後、コーティング層を通じて外部の空気に排出されることができるようにする。
【００７９】
また、本発明の上記接着フィルム層は、金属封止材が柔軟電子素子に接触して封止することができるようにするものである。上記接着フィルム層は、加熱したり、または紫外線を照射することにより硬化し、柔軟電子素子及び金属封止材の積層構造が密着することができるように熱硬化性樹脂または光硬化性樹脂を含むことが好ましい。
【００８０】
このとき、上記熱硬化性樹脂または光硬化性樹脂は、特に限定されず、通常的に用いられることができるものであれば本発明にも適用することができる。例えば、上記熱硬化性樹脂としては、フェノール、メラミン、エポキシ、ポリエステル等の樹脂を用いることができ、一例としてアラルダイト製品を用いることができる。さらに、上記光硬化性樹脂としては、エポキシ、ウレタン、ポリエステル樹脂等を用いることができ、例えば、ＮＡＧＡＳＥ社で製造販売されるＸＮＲ５５７０−Ｂ１等を挙げることができる。
【００８１】
また、上記接着フィルム層の厚さは、特に限定しないが、柔軟電子素子と金属封止材を十分に接着させることができ、金属封止材の放熱特性を低下させない範囲で、９０〜１１０μｍの厚さで形成されることが好ましい。
【００８２】
＜分析例：金属−グラファイト複合体分析＞
図２はグラファイト原材料、図３はニッケル原材料、図４はグラファイトとニッケルの混合、及び図５はニッケル−グラファイト複合体のＳＥＭ分析結果を示す図面である。これらより、上記グラファイトとニッケルが混合した場合は原材料の形状は維持されているが、ニッケル−グラファイト複合体の場合はナノ化されたニッケル粒子がグラファイトに均一に分散して複合体を形成することが分かる。
【００８３】
具体的には、図６は上記ニッケル−グラファイト複合体のＴＥＭ分析結果で、ナノ化されたニッケル粒子がグラファイトに均一に分散して複合体を形成することが確認できる。
【実施例】
【００８４】
＜実施例１＞
厚さ５０μｍの金属ホイル（ＳＴＳ  ４３０）の一面に、主剤樹脂としてウレタン−アクリレートと金属−グラファイト複合体を含むコーティング層を含む金属封止材を製造し、この金属封止材で封止したＯＬＥＤ素子を製造した。このとき、金属グラファイト複合体は、３０重量％のニッケル及び７０重量％のグラファイトを含むＮｉ−グラファイト複合体を使用した。
【００８５】
＜実施例２＞
厚さ５０μｍの金属ホイル（ＳＴＳ  ４３０）の一面に、主剤樹脂としてウレタン−アクリレートと金属−グラファイト複合体を含むコーティング層を含む金属封止材を製造し、この金属封止材で封止したＯＬＥＤ素子を製造した。このとき、金属−グラファイト複合体は、３０重量％のニッケル及び７０重量％のグラファイトを含むＮｉ−グラファイト複合体であり、コーティング層の総重量に対して５重量％含まれるようにＮｉ−グラファイト複合体を混合した。
【００８６】
＜実施例３＞
上記実施例２において、上記Ｎｉ−グラファイト複合体は、上記コーティング層の総重量に対して１０重量％含まれるようにＮｉ−グラファイト複合体を混合したことを除いて実施例２と同様にＯＬＥＤ素子を製造した。
【００８７】
＜実施例４＞
上記実施例２において、上記Ｎｉ−グラファイト複合体は、上記コーティング層の総重量に対して２０重量％含まれるようにＮｉ−グラファイト複合体を混合したことを除いて実施例２と同様にＯＬＥＤ素子を製造した。
【００８８】
＜比較例１＞
厚さ５０μｍの金属ホイル（ＳＴＳ  ４３０）をウレタン−アクリレートでコーティングした金属封止材を製造し、この金属封止材で封止したＯＬＥＤ素子を製造した。
【００８９】
＜比較例２＞
厚さ５０μｍの金属ホイル（ＳＴＳ  ４３０）の一面に、主剤樹脂でウレタン−アクリレートとグラファイトを含むコーティング層を含む金属封止材を製造し、この金属封止材で封止したＯＬＥＤ素子を製造した。このとき、グラファイトは、コーティング層の総重量に対して５重量％含まれるようにグラファイトを混合した。
【００９０】
＜比較例３＞
上記比較例２において、上記グラファイトは、上記コーティング層の総重量に対して１０重量％含まれるようにグラファイトを混合したことを除いて比較例２と同様にＯＬＥＤ素子を製造した。
【００９１】
＜比較例４＞
上記比較例２において、上記グラファイトは、上記コーティング層の総重量に対して２０重量％含まれるようにグラファイトを混合したことを除いて比較例２と同様にＯＬＥＤ素子を製造した。
【００９２】
＜実験例＞
上記実施例１及び比較例１で製造されたＯＬＥＤ素子を用いて熱放出特性を測定した。その結果を図７に示す。図７から分かるように、一般塗料であるウレタン−アクリレートだけコーティングされた金属封止材で封止されたＯＬＥＤ素子の場合は温度が最大４０．５℃まで上昇したのに対し、実施例１の金属封止材で封止されたＯＬＥＤ素子の場合は温度が最大３８℃まで上昇して、比較例１の金属封止材に比べて熱放出特性に優れることが確認できる。
【００９３】
また、上記実施例２〜４及び比較例１〜４で製造されたＯＬＥＤ素子の熱放出特性を測定した。その結果を下記表１及び図８に示す。
【００９４】
【表１】
0006440715.tif 000002
【００９５】
上記表１の結果により、コーティング層に金属−グラファイト複合体を含む実施例２〜４の素子の場合、コーティング層にグラファイトを含む比較例２〜４の素子に比べて、優れた熱放出特性を示して温度が低く測定されることが分かる。
【符号の説明】
【００９６】
１１  コーティング層（１〜１０μｍ、金属−グラファイト）、
１２  金属ホイル（２０〜１００μｍ）
１３  接着フィルム層（９０〜１１０μｍ）
１４  ＯＬＥＤ発光層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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