本發(fā)明涉及涂料技術(shù)領(lǐng)域,尤其涉及一種散熱涂料及其制備方法與使用方法。
背景技術(shù):
液晶顯示裝置(Liquid Crystal Display,LCD)具有機(jī)身薄、省電、無(wú)輻射等眾多優(yōu)點(diǎn),得到了廣泛的應(yīng)用,如:移動(dòng)電話、個(gè)人數(shù)字助理(PDA)、數(shù)字相機(jī)、計(jì)算機(jī)屏幕或筆記本電腦屏幕等。
現(xiàn)有市場(chǎng)上的液晶顯示裝置大部分為背光型液晶顯示裝置,其包括殼體、設(shè)于殼體內(nèi)的液晶面板及設(shè)于殼體內(nèi)的背光模組(Backlight module)。傳統(tǒng)的液晶面板的結(jié)構(gòu)是由一彩色濾光片基板(Color Filter)、一薄膜晶體管陣列基板(Thin Film Transistor Array Substrate,TFT Array Substrate)以及一配置于兩基板間的液晶層(Liquid Crystal Layer)所構(gòu)成,其工作原理是通過(guò)在兩片玻璃基板上施加驅(qū)動(dòng)電壓來(lái)控制液晶層的液晶分子的旋轉(zhuǎn),將背光模組的光線折射出來(lái)產(chǎn)生畫(huà)面。
由于液晶面板本身不發(fā)光,需要借由背光模組提供的光源來(lái)正常顯示影像,因此,背光模組成為液晶顯示裝置的關(guān)鍵組件之一。背光模組依照光源入射位置的不同分成側(cè)入式背光模組與直下式背光模組。直下式背光模組是將發(fā)光光源(例如陰極螢光燈管(Cold Cathode Fluorescent Lamp,CCFL)或發(fā)光二極管(Light Emitting Diode,LED))設(shè)置在液晶面板后方,直接形成面光源提供給液晶面板。而側(cè)入式背光模組是將背光源LED燈條(Light bar)設(shè)于液晶面板側(cè)后方的背板邊緣處,LED燈條發(fā)出的光線從導(dǎo)光板(Light Guide Plate,LGP)一側(cè)的入光面進(jìn)入導(dǎo)光板,經(jīng)反射和擴(kuò)散后從導(dǎo)光板出光面射出,再經(jīng)由光學(xué)膜片組,以形成面光源提供給液晶面板。
隨著人們對(duì)高亮度大屏顯示器的追求,對(duì)背光模組的要求也越來(lái)越高。為了達(dá)到窄邊框的目的,背光模組通常采用側(cè)入式設(shè)計(jì),即將發(fā)光源LED集合在燈條上,并與散熱板(鋁擠)固定,置于背光架構(gòu)的一側(cè),然后通過(guò)散熱板與背板相連,達(dá)到散熱導(dǎo)熱的目的。但是,由于LED燈條與散熱板均是金屬材料,而且表面粗糙,二者之間通過(guò)簡(jiǎn)單的低導(dǎo)熱系數(shù)的導(dǎo)熱膠或者導(dǎo)熱膏連接后,比如常見(jiàn)的導(dǎo)熱膏的導(dǎo)熱系數(shù)在1~5W/m·K之間,并不能夠有效地傳導(dǎo)熱量,使LED的熱量無(wú)法有效地傳導(dǎo)到背板上實(shí)現(xiàn)散熱。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明的目的在于提供一種散熱涂料的制備方法,制備方法簡(jiǎn)單,制得的散熱涂料具有優(yōu)異的導(dǎo)熱能力。
本發(fā)明的目的還在于提供一種散熱涂料,具有優(yōu)異的導(dǎo)熱能力。
本發(fā)明的目的又在于提供一種散熱涂料的使用方法,通過(guò)將上述散熱涂料應(yīng)用于背光模組的LED燈條與散熱板之間,可有效提高二者之間的導(dǎo)熱效果。
為實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明提供一種散熱涂料的制備方法,包括如下步驟:
步驟1、提供導(dǎo)熱球與導(dǎo)熱材料分散溶液;所述導(dǎo)熱球包括球形支撐體以及包裹于所述球形支撐體表面的導(dǎo)熱材料;所述導(dǎo)熱材料分散溶液包括溶劑與分散于溶劑中的導(dǎo)熱材料;所述導(dǎo)熱材料包括碳納米管與石墨烯中的至少一種;
步驟2、將所述導(dǎo)熱球與所述導(dǎo)熱材料分散溶液混合均勻,制得散熱涂料。
所述步驟1中,所述導(dǎo)熱球中的球形支撐體包括有機(jī)聚合物微球與無(wú)機(jī)物微球中的至少一種;所述有機(jī)聚合物微球包括聚苯乙烯微球、聚苯胺微球、聚吡咯微球、聚噻吩微球及聚丙烯酸樹(shù)脂微球中的至少一種;所述無(wú)機(jī)物微球包括二氧化硅微球。
所述步驟1中,所述導(dǎo)熱球中的球形支撐體的直徑為50nm~30μm。
所述步驟1中,所述導(dǎo)熱材料分散溶液中,所述溶劑包括水、乙醇、丙酮、N-甲基吡咯烷酮及氮氮二甲基甲酰胺中的至少一種。
所述步驟1中,所述導(dǎo)熱材料分散溶液中,所述導(dǎo)熱材料的濃度為0.05~10mg/ml。
所述步驟2中,將所述導(dǎo)熱球與所述導(dǎo)熱材料分散溶液按照導(dǎo)熱球:導(dǎo)熱材料分散溶液中的導(dǎo)熱材料=0.1~200:1的質(zhì)量比進(jìn)行混合。
所述步驟2中,采用超聲處理的方法對(duì)所述導(dǎo)熱球與所述導(dǎo)熱材料分散溶液進(jìn)行混合。
本發(fā)明還提供一種采用上述散熱涂料的制備方法制得的散熱涂料。
本發(fā)明還提供一種散熱涂料的使用方法,包括如下步驟:
步驟1、提供LED燈條、散熱板、及由上述散熱涂料的制備方法制得的散熱涂料;
步驟2、將所述散熱涂料分別涂布于所述LED燈條與散熱板的表面,形成導(dǎo)熱涂層,之后將所述LED燈條與散熱板上分別設(shè)有導(dǎo)熱涂層的一面貼合在一起,同時(shí)將所述LED燈條與散熱板固定連接在一起。
所述步驟2中,分別涂布于所述LED燈條與散熱板表面的導(dǎo)熱涂層的厚度范圍為50nm~1mm。
本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明提供的一種散熱涂料的制備方法,采用導(dǎo)熱材料包裹的導(dǎo)熱球作為填料,混合在導(dǎo)熱材料分散溶液中,形成散熱涂料,所述導(dǎo)熱材料包括碳納米管與石墨烯中的至少一種,由于碳納米管與石墨烯均具有極高的導(dǎo)熱系數(shù),使得所述散熱涂料具有優(yōu)異的導(dǎo)熱能力。本發(fā)明提供的一種散熱涂料的使用方法,通過(guò)將所述散熱涂料分別噴涂在LED燈條與散熱板的表面上形成導(dǎo)熱涂層,由于碳納米管與石墨烯均具有高比表面積并且相互之間存在范德華力,導(dǎo)熱涂層能夠緊密的貼附在LED燈條與散熱板的表面,有效地填充LED燈條和散熱板的凹凸表面,增強(qiáng)LED燈條與散熱板的接觸效果,減少低導(dǎo)熱系數(shù)空氣在導(dǎo)熱過(guò)程中的參與,同時(shí)導(dǎo)熱涂層中的導(dǎo)熱球架構(gòu)出Z軸熱量傳輸路徑,有效地提高導(dǎo)熱效率。
為了能更進(jìn)一步了解本發(fā)明的特征以及技術(shù)內(nèi)容,請(qǐng)參閱以下有關(guān)本發(fā)明的詳細(xì)說(shuō)明與附圖,然而附圖僅提供參考與說(shuō)明用,并非用來(lái)對(duì)本發(fā)明加以限制。
附圖說(shuō)明
下面結(jié)合附圖,通過(guò)對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式詳細(xì)描述,將使本發(fā)明的技術(shù)方案及其它有益效果顯而易見(jiàn)。
附圖中,
圖1為本發(fā)明的散熱涂料的制備方法的流程圖;
圖2A與圖2B均為導(dǎo)熱球與石墨烯分散溶液混合后制得的散熱涂料的掃描電鏡圖片;
圖3為本發(fā)明的散熱涂料的使用方法的流程圖;
圖4為本發(fā)明的散熱涂料的使用方法的步驟1的示意圖;
圖5-6為本發(fā)明的散熱涂料的使用方法的步驟2的示意圖;
圖7為L(zhǎng)ED燈條或散熱板表面涂布導(dǎo)熱涂層后表面粗糙度改善示意圖。
具體實(shí)施方式
為更進(jìn)一步闡述本發(fā)明所采取的技術(shù)手段及其效果,以下結(jié)合本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例及其附圖進(jìn)行詳細(xì)描述。
請(qǐng)參閱圖1,本發(fā)明首先提供一種散熱涂料的制備方法,包括如下步驟:
步驟1、提供導(dǎo)熱球與導(dǎo)熱材料分散溶液;所述導(dǎo)熱球包括球形支撐體以及包裹于所述球形支撐體表面的導(dǎo)熱材料;所述導(dǎo)熱材料分散溶液包括溶劑與分散于溶劑中的導(dǎo)熱材料;所述導(dǎo)熱材料包括碳納米管(CNT,carbon nanotube)與石墨烯(Graphene)中的至少一種。
目前在背光模組中常用的導(dǎo)熱膏的導(dǎo)熱系數(shù)在1~5W/m·K之間,常見(jiàn)的金屬鋁與金屬銅的導(dǎo)熱系數(shù)分別為203W/m·K與386W/m·K,而碳納米管與石墨烯的導(dǎo)熱系數(shù)可分別高達(dá)1000W/m·K與5300W/m·K。本發(fā)明通過(guò)采用導(dǎo)熱系數(shù)極高的碳納米管與石墨烯材料來(lái)制作散熱涂料,可顯著提高散熱涂料的導(dǎo)熱能力。
具體的,所述導(dǎo)熱球中的球形支撐體包括有機(jī)聚合物微球與無(wú)機(jī)物微球中的至少一種;所述有機(jī)聚合物微球包括聚苯乙烯微球、聚苯胺微球、聚吡咯微球、聚噻吩微球及聚丙烯酸樹(shù)脂微球中的至少一種;所述無(wú)機(jī)物微球包括二氧化硅(SiO2)微球。
具體的,所述導(dǎo)熱球中的球形支撐體的直徑為50nm~30μm。
具體的,所述導(dǎo)熱材料分散溶液中,所述溶劑包括水、乙醇、丙酮、N-甲基吡咯烷酮(NMP)及氮氮二甲基甲酰胺(DMF)中的至少一種。
具體的,所述導(dǎo)熱材料分散溶液中,所述導(dǎo)熱材料的濃度為0.05~10mg/ml。
步驟2、將所述導(dǎo)熱球與所述導(dǎo)熱材料分散溶液混合均勻,制得散熱涂料。
具體的,所述步驟2中,將所述導(dǎo)熱球與所述導(dǎo)熱材料分散溶液按照導(dǎo)熱球:導(dǎo)熱材料分散溶液中的導(dǎo)熱材料=0.1~200:1的質(zhì)量比進(jìn)行混合。
具體的,所述步驟2中,采用超聲處理的方法對(duì)所述導(dǎo)熱球與所述導(dǎo)熱材料分散溶液進(jìn)行混合。
圖2A與圖2B均為導(dǎo)熱球與石墨烯分散溶液(導(dǎo)熱材料分散溶液)混合后制得的散熱涂料的掃描電鏡(SEM)圖片,從中可見(jiàn)高比表面積的石墨烯包裹在導(dǎo)熱球表面上。
基于上述散熱涂料的制備方法,本發(fā)明還提供一種由上述散熱涂料的制備方法制得的散熱涂料。
進(jìn)一步的,請(qǐng)參閱圖3,本發(fā)明還提供一種上述散熱涂料的使用方法,包括如下步驟:
步驟1、如圖4所示,提供LED燈條10、散熱板20、及由上述散熱涂料的制備方法制得的散熱涂料;
步驟2、如圖5-6所示,將所述散熱涂料分別涂布于所述LED燈條10與散熱板20的表面,形成導(dǎo)熱涂層30,之后將所述LED燈條10與散熱板20上分別設(shè)有導(dǎo)熱涂層30的一面貼合在一起,同時(shí)將所述LED燈條10與散熱板20固定連接在一起。
優(yōu)選的,所述步驟2采用噴涂的方法將所述散熱涂料分別涂布于所述LED燈條10與散熱板20的表面。
具體的,所述步驟2中,分別涂布于所述LED燈條10與散熱板20表面的導(dǎo)熱涂層30的厚度范圍為50nm~1mm。
具體的,所述步驟2采用螺栓連接或者卡合連接的方式實(shí)現(xiàn)所述LED燈條10與散熱板20之間的固定連接。
具體的,所述LED燈條10與散熱板20相對(duì)貼合的一面均為金屬材料,且表面凹凸不平。通常情況下,所述散熱板20的材料為鋁。
如圖7所示,噴涂散熱涂料前,所述LED燈條10與散熱板20的表面凹凸不平,在這種情況下進(jìn)行貼合的話,所述LED燈條10與散熱板20的表面接觸效果必然很差,較大的空隙會(huì)阻礙熱量傳導(dǎo),從而導(dǎo)致散熱效果差。而噴涂所述散熱涂料后,在所述LED燈條10與散熱板20上形成的導(dǎo)熱涂層30能夠有效的填充LED燈條10與散熱板20的凹凸表面,由于碳納米管與石墨烯均具有高比表面積并且相互之間存在范德華力,使得導(dǎo)熱涂層30能夠緊密的貼附在LED燈條10與散熱板20的表面。另外,導(dǎo)熱涂層30內(nèi)部的導(dǎo)熱球可以架構(gòu)出Z軸熱量傳輸路徑,有效地提高導(dǎo)熱效果。
此種方法也同樣適用于其他導(dǎo)熱應(yīng)用場(chǎng)景。
以下參考五個(gè)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的散熱涂料的制備方法及散熱涂料的使用方法進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
實(shí)施例1:
1、散熱涂料的制備方法:
步驟1、提供導(dǎo)熱球與濃度為1mg/ml的石墨烯分散溶液;
步驟2、將導(dǎo)熱球與濃度為1mg/ml的石墨烯分散溶液超聲混合,混合質(zhì)量比例為導(dǎo)熱球:石墨烯=0.1:1,制得散熱涂料。
2、散熱涂料的使用方法:
步驟1、提供LED燈條、散熱板、及由上述散熱涂料的制備方法制得的散熱涂料;
步驟2、采用噴涂的方法將所述散熱涂料分別涂布于所述LED燈條和散熱板的表面,形成導(dǎo)熱涂層,之后將所述LED燈條與散熱板上分別設(shè)有導(dǎo)熱涂層的一面貼合在一起,同時(shí)將所述LED燈條與散熱板固定連接在一起。所述導(dǎo)熱涂層能夠有效的填充LED燈條與散熱板的凹凸表面,由于石墨烯具有高比表面積并且相互之間存在范德華力,使得導(dǎo)熱涂層能夠緊密的貼附在LED燈條與散熱板的表面。另外,導(dǎo)熱涂層內(nèi)部的導(dǎo)熱球可以架構(gòu)出Z軸熱量傳輸路徑,有效地提高導(dǎo)熱效果。所述導(dǎo)熱涂層的厚度為1mm。
實(shí)施例2:
1、散熱涂料的制備方法:
步驟1、提供導(dǎo)熱球與濃度為0.1mg/ml的石墨烯分散溶液;
步驟2、將導(dǎo)熱球與濃度0.1mg/ml的石墨烯分散溶液超聲混合,混合質(zhì)量比例為導(dǎo)熱球:石墨烯=200:1,制得散熱涂料。
2、散熱涂料的使用方法:
步驟1、提供LED燈條、散熱板、及由上述散熱涂料的制備方法制得的散熱涂料;
步驟2、采用噴涂的方法將所述散熱涂料分別涂布于所述LED燈條和散熱板的表面,形成導(dǎo)熱涂層,之后將所述LED燈條與散熱板上分別設(shè)有導(dǎo)熱涂層的一面貼合在一起,同時(shí)將所述LED燈條與散熱板固定連接在一起。所述導(dǎo)熱涂層能夠有效的填充LED燈條與散熱板的凹凸表面,由于石墨烯具有高比表面積并且相互之間存在范德華力,使得導(dǎo)熱涂層能夠緊密的貼附在LED燈條與散熱板的表面。另外,導(dǎo)熱涂層內(nèi)部的導(dǎo)熱球可以架構(gòu)出Z軸熱量傳輸路徑,有效地提高導(dǎo)熱效果。所述導(dǎo)熱涂層的厚度為500nm。
實(shí)施例3:
1、散熱涂料的制備方法:
步驟1、提供導(dǎo)熱球與濃度為0.05mg/ml的碳納米管分散溶液;
步驟2、將導(dǎo)熱球與濃度為0.05mg/ml的碳納米管分散溶液超聲混合,混合質(zhì)量比例為導(dǎo)熱球:碳納米管=20:1,制得散熱涂料。
2、散熱涂料的使用方法:
步驟1、提供LED燈條、散熱板、及由上述散熱涂料的制備方法制得的散熱涂料;
步驟2、采用噴涂的方法將所述散熱涂料分別涂布于所述LED燈條和散熱板的表面,形成導(dǎo)熱涂層,之后將所述LED燈條與散熱板上分別設(shè)有導(dǎo)熱涂層的一面貼合在一起,同時(shí)將所述LED燈條與散熱板固定連接在一起。所述導(dǎo)熱涂層能夠有效的填充LED燈條與散熱板的凹凸表面,由于碳納米管具有高比表面積并且相互之間存在范德華力,使得導(dǎo)熱涂層能夠緊密的貼附在LED燈條與散熱板的表面。另外,導(dǎo)熱涂層內(nèi)部的導(dǎo)熱球可以架構(gòu)出Z軸熱量傳輸路徑,有效地提高導(dǎo)熱效果。所述導(dǎo)熱涂層的厚度為500μm。
實(shí)施例4:
1、散熱涂料的制備方法:
步驟1、提供導(dǎo)熱球與濃度為10mg/ml的碳納米管分散溶液;
步驟2、將導(dǎo)熱球與濃度為10mg/ml的碳納米管分散溶液超聲混合,混合質(zhì)量比例為導(dǎo)熱球:碳納米管=100:1,制得散熱涂料。
2、散熱涂料的使用方法:
步驟1、提供LED燈條、散熱板、及由上述散熱涂料的制備方法制得的散熱涂料;
步驟2、采用噴涂的方法將所述散熱涂料分別涂布于所述LED燈條和散熱板的表面,形成導(dǎo)熱涂層,之后將所述LED燈條與散熱板上分別設(shè)有導(dǎo)熱涂層的一面貼合在一起,同時(shí)將所述LED燈條與散熱板固定連接在一起。所述導(dǎo)熱涂層能夠有效的填充LED燈條與散熱板的凹凸表面,由于碳納米管具有高比表面積并且相互之間存在范德華力,使得導(dǎo)熱涂層能夠緊密的貼附在LED燈條與散熱板的表面。另外,導(dǎo)熱涂層內(nèi)部的導(dǎo)熱球可以架構(gòu)出Z軸熱量傳輸路徑,有效地提高導(dǎo)熱效果。所述導(dǎo)熱涂層的厚度為50nm。
實(shí)施例5:
1、散熱涂料的制備方法:
步驟1、提供導(dǎo)熱球與濃度為5mg/ml的碳納米管與石墨烯分散溶液;
步驟2、將導(dǎo)熱球與濃度為5mg/ml的碳納米管與石墨烯分散溶液超聲混合,混合質(zhì)量比例為導(dǎo)熱球:碳納米管與石墨烯=10:1,制得散熱涂料。
2、散熱涂料的使用方法:
步驟1、提供LED燈條、散熱板、及由上述散熱涂料的制備方法制得的散熱涂料;
步驟2、采用噴涂的方法將所述散熱涂料分別涂布于所述LED燈條和散熱板的表面,形成導(dǎo)熱涂層,之后將所述LED燈條與散熱板上分別設(shè)有導(dǎo)熱涂層的一面貼合在一起,同時(shí)將所述LED燈條與散熱板固定連接在一起。所述導(dǎo)熱涂層能夠有效的填充LED燈條與散熱板的凹凸表面,由于碳納米管與石墨烯均具有高比表面積并且相互之間存在范德華力,使得導(dǎo)熱涂層能夠緊密的貼附在LED燈條與散熱板的表面。另外,導(dǎo)熱涂層內(nèi)部的導(dǎo)熱球可以架構(gòu)出Z軸熱量傳輸路徑,有效地提高導(dǎo)熱效果。所述導(dǎo)熱涂層的厚度為100μm。
綜上所述,本發(fā)明提供一種散熱涂料及其制備方法與使用方法。本發(fā)明采用導(dǎo)熱材料包裹的導(dǎo)熱球作為填料,混合在導(dǎo)熱材料分散溶液中,形成散熱涂料,所述導(dǎo)熱材料包括碳納米管與石墨烯中的至少一種,由于碳納米管與石墨烯均具有極高的導(dǎo)熱系數(shù),使得所述散熱涂料具有優(yōu)異的導(dǎo)熱能力;使用時(shí),將所述散熱涂料分別噴涂在LED燈條與散熱板的表面上形成導(dǎo)熱涂層,由于碳納米管與石墨烯均具有高比表面積并且相互之間存在范德華力,導(dǎo)熱涂層能夠緊密的貼附在LED燈條與散熱板的表面,有效地填充LED燈條和散熱板的凹凸表面,增強(qiáng)LED燈條與散熱板的接觸效果,減少低導(dǎo)熱系數(shù)空氣在導(dǎo)熱過(guò)程中的參與,同時(shí)導(dǎo)熱涂層中的導(dǎo)熱球架構(gòu)出Z軸熱量傳輸路徑,有效地提高導(dǎo)熱效率。
以上所述,對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō),可以根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案和技術(shù)構(gòu)思作出其他各種相應(yīng)的改變和變形,而所有這些改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍。