KR101803039B1 - 고 반사 물질을 이용한 양자 수율 향상 - Google Patents

고 반사 물질을 이용한 양자 수율 향상 Download PDF

Info

Publication number
KR101803039B1
KR101803039B1 KR1020147033623A KR20147033623A KR101803039B1 KR 101803039 B1 KR101803039 B1 KR 101803039B1 KR 1020147033623 A KR1020147033623 A KR 1020147033623A KR 20147033623 A KR20147033623 A KR 20147033623A KR 101803039 B1 KR101803039 B1 KR 101803039B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
quantum dot
composition
quantum
quantum dots
light source
Prior art date
Application number
KR1020147033623A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20150016291A (ko
Inventor
이매드 나사니
하오 팡
Original Assignee
나노코 테크놀로지스 리미티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 나노코 테크놀로지스 리미티드 filed Critical 나노코 테크놀로지스 리미티드
Publication of KR20150016291A publication Critical patent/KR20150016291A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101803039B1 publication Critical patent/KR101803039B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/08—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
    • C09K11/62—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing gallium, indium or thallium
    • C09K11/621—Chalcogenides
    • C09K11/623—Chalcogenides with zinc or cadmium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/02—Use of particular materials as binders, particle coatings or suspension media therefor
    • C09K11/025—Use of particular materials as binders, particle coatings or suspension media therefor non-luminescent particle coatings or suspension media
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/02—Use of particular materials as binders, particle coatings or suspension media therefor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/04—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing natural or artificial radioactive elements or unspecified radioactive elements
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/08—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/50—Wavelength conversion elements
    • H01L33/501—Wavelength conversion elements characterised by the materials, e.g. binder
    • H01L33/502—Wavelength conversion materials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y20/00—Nanooptics, e.g. quantum optics or photonic crystals
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S977/00—Nanotechnology
    • Y10S977/70—Nanostructure
    • Y10S977/773—Nanoparticle, i.e. structure having three dimensions of 100 nm or less
    • Y10S977/774—Exhibiting three-dimensional carrier confinement, e.g. quantum dots
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S977/00—Nanotechnology
    • Y10S977/902—Specified use of nanostructure
    • Y10S977/932—Specified use of nanostructure for electronic or optoelectronic application
    • Y10S977/949—Radiation emitter using nanostructure
    • Y10S977/95—Electromagnetic energy

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Luminescent Compositions (AREA)
  • Led Device Packages (AREA)

Abstract

발광 특성을 갖는 조성물이 개시된다. 이 조성물은 양자점 같은 발광 물질과, 황산 바륨 같은 반사 물질을 포함하며 이 두 물질 모두는 매트릭스 물질에 부유된다. 반사 물질은 조성물로부터 캡처 되는 광의 양을 증가시킨다. 이 조성물은 LED의 백라이트에 사용될 수 있고 또한 주변 환경 광의 색상 조정 같은 다른 응용에 사용될 수 있다.

Description

고 반사 물질을 이용한 양자 수율 향상{ENHANCEMENT OF QUANTUM YIELD USING HIGHLY REFLECTIVE AGENTS}
본 발명은 고 발광 물질 조성에 대한 것이다. 본 발명은 더 구체적으로는 향상된 발광 특성을 나타내는 나노입자 조성에 대한 것이다.
종종 양자점(quantum dot, QD), 나노입자 또는 나노결정으로 불리는 2-50나노미터 단위(order)의 치수를 갖는 입자 형태의 화합물 반도체의 제조 및 특성화(characterization)가 큰 관심을 받고 있다. 이러한 관심은, 광학 및 전기 소자, 생물학적 표식, 태양 셀, 촉매, 생물학적 영상화, 발광 다이오드, 일반 공간 조명, 그리고 전기 형광 및 광 발광 디스플레이 같은 여러 상업적 적용에 활용될 수 있는 이 물질의 크기 관련 전자 특성으로 인해, 주로 일어났다.
특별히 관련된 관심 영역은 액정디스플레이(LCD)에서 백라이트의 양자점 기반 에미터(emitter)이다. 통상적인 백라이트 유닛은 냉음극형광램프(CCFL)와 확산 시트로 구성되어 균일한 백색광을 넓은 영역에 제공한다.
에너지 및 크기 제한으로 인해서, 근자에는 RGB-LED가 CCFL 광원을 대체했다. 한층 발전하여 청색 LED 여기원(excitation source)을 YAG 같은 통상적인 인광물질(phosphore)과 함께 사용하며, 여기서 "인광물질 층" 또는 "인광물질 시트"는 확산 층 가까이에 또는 윗면에 위치하고 광/여기원에서 떨어져 있다.
현재 하향 변환(down converting) 적용에 사용되는 인광물질은 UV 또는 주로 청색광을 흡수하여 더 긴 파장으로 변환하는데, 현재 흔히 사용되는 인광물질은 3가의 희토류로 도핑된 산화물 또는 할로겐인산염(halophosphate)이다. 백색 방출(white emission)은 청색, 녹색 및 적색 영역에서 방출하는 인광물질을 청색 또는 UV 방출 고체 소자와 조합함으로써, 즉 청색광 방출 LED + 녹색 인광물질(SrGa2S4:Eu2 +) 및 적색 인광물질(SrSiEu2 +) 또는 UV광 방출 LED + 황색 인광물질(Sr2P2O7:Eu2 +;Mu2 +) 및 청색-녹색 인광물질에 의해 얻을 수 있다.
현재 백색 LED는 청색 LED와 황색 인광물질의 조합으로 만들어지지만, 이 방식은 LED 및 인광물질에 대한 조정이 결여되어 색상 제어 및 연색성이 불량하다. 더욱이, 통상의 LED 인광물질 기술은, 가용한 인광물질 색상이 결여되어 불량한 연색성(즉, 연색지수(CRI)<75)을 갖는 하향 변환 물질을 사용한다.
LCD 같은 LED 적용에서 하향 변환 물질로 양자점의 특성을 활용하는 데에 큰 관심이 있었다. 이 물질들은, 여러 상업적 적용에 활용될 수 있는 크기 조정가능한 전자 특성으로 인해 관심을 받고 있다. 모두 개별 반도체 나노입자의 크기에 관련된, 두 개의 기본적인 인자가 그 독특한 특성의 원인이 된다. 첫 번째는 표면적 대 부피 비가 크다; 입자가 작아질수록 표면에 있는 원자 대 내부에 있는 원자의 개수 비가 커진다. 이는 물질의 전체 특성에 중요한 역할을 하는 표면 특성으로 이어진다. 두 번째는 반도체 나노입자를 포함하는 많은 물질에 영향을 주는데, 크기에 따라 물질의 전자적 특성이 변하는 것이다; 양자구속효과 때문에, 밴드 갭이 입자의 크기가 작아질수록 점차로 넓어진다. 이 효과는 '박스 안의 전자'(electron in a box) 구속의 결과인데, '박스 안의 전자'는 대응하는 벌크 반도체 물질에서 관찰되는 연속적인 밴드라기보다는 원자 및 분자에서 관찰되는 것과 유사한 불연속 에너지 레벨을 야기한다. 따라서, 반도체 나노입자에서는, 물리적 파라미터 때문에, 전자기 방사선의 흡수에 의해 생성되는 "전자 및 정공", 제1 여기 전이보다 큰 에너지의 광자가, 대응하는 마크로결정(macrocrystalline)에서 보다, 더 가까워진다; 더욱이, 쿨롱 상호작용이 무시될 수 없다. 이는 좁은 밴드폭 방출을 야기하는데, 밴드폭 방출은 입자 크기 및 나노입자 물질의 조성에 의존한다. 따라서, 양자점은 대응하는 마크로결정에 비해 높은 운동 에너지를 가지며 그 결과 제1 여기 전이(밴드 갭)의 에너지는 입자 직경이 감소할수록 증가한다.
단일의 반도체 물질과 그 외부의 유기 패시베이션 층(passivation layer)으로 구성된 코어 반도체 나노입자는 상대적으로 양자 효율이 낮은 경향이 있는데, 왜냐하면, 비-방사선 전자-정공 재결합을 야기할 수 있는 전자-정공 재결합이 나노입자 표면에 있는 결함 및 불완전 결합(dangling bond)에서 발생하기 때문이다.
양자점 표면의 결함 및 불완전 결합을 제거하는 한 방법은 나노입자를 제2 반도체의 균일한 쉘(shell)로 코팅하는 것이다. 이 제2 반도체 물질은 전형적으로 코어의 밴드 갭보다 훨씬 더 넓은 밴드 갭을 나타내어 코어로부터 새로이 형성된 쉘의 표면 원자로의 전하 캐리어(carrier)의 터널링(tunnelling)을 억제한다. 격자 부정합은 코어의 원자와 쉘의 원자 사이의 결합력 차이 때문에 주로 발생한다. 코어 물질과 쉘 물질 사이의 격자 부정합이 아주 작은 퍼센트일 수 있지만, 형성되는 입자의 양자 수율(QY) 뿐만 아니라 쉘 증착 동역학 및 입자 형태 모두를 변경시키기에는 충분하다. 양자 수율은 샘플에 의해 방출된 광자의 개수 대 샘플에 의해 흡수된 광자의 개수의 비, 즉 (방출된 광자 개수/흡수된 광자 개수)이며, 양자점 기반 물질의 상대적 "휘도" 측정으로 간주 될 수 있다. 작은 격자 부정합은, 비-방사성 재결합 경로를 만들 수 있고 입자의 광 발광 양자 수율(PLQY)을 감소시키는 결함을 인터페이스에 가지지 않는 또는 최소로 가지는 "코어-쉘" 입자를 생성하기 위해서 코어 입자의 표면에 쉘의 에피탁시얼 성장을 보장하는데 중요하다. 일 예는 CdSe 또는 InP 코어 표면에 성장한 ZnS 쉘이다. CdSe 코에 대한 가장 흔한 쉘 물질 중 몇몇의 격자 부정합을 보면 CdS의 경우 3.86%이고, ZnSe의 경우 6.98%이고, ZnS의 경우 11.2%이다.
다른 접근법은 코어-멀티쉘(core-multi shell) 구조를 제조하는 것으로서, 여기서 "전자-정공" 쌍은 양자점-웰(well) 구조 같은 특정 물질의 단분자 층(monolayer) 몇 개로 구성된 단일 쉘 층에 완전히 구속된다. 여기서, 코어는 넓은 밴드 갭 물질로 형성되고 그 표면에 좁은 밴드 갭 물질의 얇은 쉘이 형성되고 그리고 추가로 넓은 밴드 갭 층으로 캐핑(capping)된다. 예를 들어 CdS/HgS/CdS가 있으며, 몇 개의 HgS 단분자층을 증착하기 위해 코어 나노결정의 표면의 Cd를 Hg로 대체하고, HgS 위에 CdS 단분자층이 성장하여 형성된다. 형성되는 구조는 광-여기된 캐리어가 완전히 HgS 층에 구속되고 이로써 높은 PLQY 및 향상된 광화학적 안정성이 나타난다.
양자점의 안정성을 더 높이고 전자-정공 쌍을 구속하는데 도움을 주기 위해서 가장 흔한 방법 중 하나는 두껍고 단단한 쉘 층들을 코어 주위에 형성하는 것이다. 하지만, 코어 물질과 쉘 물질 사이의 격자 부정합 때문에, 쉘 두께가 증가함에 따라 표면 변형(strain)이 급격하게 누적되고, 결국에는 부적합 변위(misfit dislocation)의 형성을 통해 방출되어, 양자점의 광 특성을 열화시킨다. 이 문제는 조성적으로 경사진(graded) 합금 층을 코어에 에피탁시얼 성장시킴으로써 극복될 수 있는데 왜냐하면 경사진 합금 층이 코어-쉘 인터페이스에서 변형을 누그러트리는 데 일조를 할 수 있기 때문이다.
예를 들어 CdSe 코어의 구조적 안정성 및 양자 수율을 향상시키기 위해서, 코어에 바로 형성된 ZnS 쉘 대신에 경사진 합금 층 Cd1 - xZnxSe1 - ySy 이 사용될 수 있다. 쉘 조성 및 격자 파라미터의 점진적인 변화 때문에 형성되는 경사진 멀티-쉘 양자점은 아주 잘 전기적으로 패시베이션이 되어 PLQY 값이 70-80% 범위이며, 단순한 코어-쉘 양자점에 비해 향상된 광화학적 안정성 및 콜로이드 안정성을 제공한다.
양자점을 원자 불순물로 도핑 하는 것은 또한 나노입자의 방출 및 흡수 특성을 조작할 수 있는 효과적인 방법이다. 넓은 밴드 갭 물질 예를 들어 아연 셀렌화물 및 아연 황화물을 망간 및 구리로 도핑 하는 방법(ZnSe:Mn 또는 ZnS:Cu)이 개발되었다. 반도체 나노결정에서 다른 발광 활성물질로 도핑 하면 벌크 물질의 밴드 갭보다 낮은 에너지에서 광 발광 및 전자 발광이 일어나도록 조정할 수 있고 반면에 양자 크기 효과는 활성물질 관련 방출의 에너지에 큰 변화가 없는 양자점의 크기로 여기 에너지를 조정할 수 있다. 도핑 물질(dopant)은 주 족(main group) 또는 희토류 원소, 종종 전이 금속 또는 희토류 원소 예를 들어 Mn+ 또는 Cu2 + 를 포함한다.
코어, 코어-쉘 또는 코어-멀티 쉘의 표면상의 원자 주위의 배위, 도핑 된 또는 경사진 나노입자는 불완전하고, 완전히 배위 되지 않은 원자는 아주 반응성을 높게하고 입자 응집을 야기할 수 있는 불완전 결합을 가진다. 이 문제는 원자의 "맨" 표면("bare" surface)을 보호 유기기로 패시베이션(캐핑) 하는 것에 의해 극복될 수 있다.
양자점을 발광 장치는 종래 인광체에 비해 몇 가지 상당한 이점이 있다. 예를 들어 방출 파장을 조정할 수 있고, 흡수 특성이 강하고, 양자점이 단분산 되면 산란이 적다. 하지만, 지금까지 사용된 방법은 양자점의 외측 유기 표면과 양자점이 지지되는 호스트 물질의 타입 사이에 화학적 불양립성으로 인해 어렵다. 양자점은 이 물질들로 제조될 때 응집될 수 있고, 일단 포함되게 되면 산소가 호스트 물질을 통과해서 양자점의 표면으로 이동한 결과로 광-산화를 겪을 수 있고, 산소의 이동은 궁극적으로는 양자 수율의 저하를 야기한다. 비록 합당한 장치가 실험실 조건하에서 만들어질 수 있지만, 상업적 조건하에서 대규모로 생산해야 하는 중대한 도전과제가 여전히 남아있다. 예를 들어 혼합 단계에서 양자점은 공기에 대해 안정적일 필요가 있다.
양자점이 통상의 인광 물질을 대신해서 사용되는 발광 층을 포함하는 장치가 설명되었다. 하지만, 층 형성 동안 또는 그 이후에 양자점-함유 물질의 가공성 및 안정성에 관련된 문제 때문에, 이 같은 층에 성공적으로 포함된 양자점 물질의 유일한 타입은 상대적으로 통상적인 II-VI 또는 IV-VI 양자점 물질, 예를 들어 CdSe, CdS 및 PbS이다. 종래 양자점에 사용된 카드뮴 및 다른 제한된 중금속은 너무 독성이 높은 원소이고 상업적 적용에 있어 큰 우려를 나타낸다. 카드뮴-함유 양자점의 고유 독성으로 인해 동물 및 사람이 관계되는 어떠한 적용에도 사용되지 않는다. 예를 들어, 최근 연구에 따르면 카드뮴 칼코겐화합물 반도체 물질로 만들어진 양자점이, 보호되지 않으면, 생물학적 환경에서 세포독성일 수 있다. 구체적으로, 다양한 경로를 통한 산화 또는 화학적 공격은 주위 환경으로 방출될 수 있는 양자점 표면 상에 카드뮴 이온이 형성되도록 할 수 있다. ZnS 같은 표면 코팅이 독성을 상당히 줄였지만, 완전히는 제거하지 못하는데, 왜냐하면 양자점이 장기간 동안 신체 또는 세포에 축적되거나 머무를 수 있고 그 기간 동안 코팅이 일종의 열화를 겪어 카드뮴-풍부 코어를 노출하기 때문이다.
독성은 생물학적 적용의 진전뿐만 아니라 광전자 및 통신을 포함하는 다른 적용에도 영향을 주는데, 중금속-기반 물질은 가정용 전자제품 예를 들어 IT 및 통신 장비, 조명 장비, 전기 및 전자 툴, 장난감, 레저 및 스포츠 장비를 포함하는 많은 상업적 제품에 널리 퍼져있기 때문이다. 몇몇 중금속 물질을 상업적 제품에 적용하는 것을 제한하거나 금지하는 법률이 이미 세계 여러 나라에서 시행되고 있다. 예를 들어, 2006년 7월 1일부터 시작하여, "전자 장비에 유해 물질의 사용을 제한"(또는 RoHS)으로 알려진 유럽 연합 지시 2002/95/EC는 합의된 수준 이상의 납, 카드뮴, 수은, 폴리브롬화 비페닐(polybrominated biphenyl:PBB) 난연제 및 폴리브롬화 디페닐 에테르(PBDE) 난연제와 함께 6가 크롬을 함유하는 새로운 전기 및 전자 장비의 판매를 금했다. 이 법은 제조업자가 공통의 전자 장비를 만들기 위한 대안 재료를 찾고 새로운 공학 공정을 개발하도록 요구하였다. 또한, 2007년 6월 1일에, 화학물질 및 그 안전한 사용에 관한 유럽 공동체 규약(EC 1907/2006)이 발효되었다. 이 규약은 화학 물질의 등록, 평가, 허가 및 제한을 다루며 "REACH"로 알려져 있다. REACH 규약은 화학물질로부터의 위험을 관리하고 물질에 대한 안전한 정보를 제공하는 의무를 산업계에 부과하였다. 비슷한 규약이 중국, 한국, 일본 및 미국을 포함하여 전세계로 확장될 것으로 예상된다.
전술하였듯이, 양자점 그리고 특히 무-카드뮴 양자점은 산소에 의한 산화에 민감하며 이는 시간이 지남에 따라 그 양자 수율을 감소시킨다. 안정성 및 발광 특성, 즉 무-카드뮴 양자점의 양자 수율을 증가시키고 이 물질들의 발광 장치 적용에 있어서의 효율성 및 수명을 향상 및 증가시키는 것이 필요하다. 양자점-기반 조명 시스템의 안정성을 증가시키는데 사용된 방법은 양자점을 산소-격퇴 물질 예를 들어 중합체 안으로 포함시키는 것을 포함한다. 이 같은 중합체는 여러 형태 예를 들어 비드(bead) 또는 시트(sheet)일 수 있다. 더욱이 양자점은 비드안으로 포함될 수 있고 비드는 다른 형태 예를 들어 시트 또는 층 안으로 포함될 수 있다. 이 같은 보호 장치가 양자점을 산소로부터 보호하는데 필요하지만, 무-카드뮴 양자점은 취급(handling)에 민감하다. 산소-격퇴 물질 안으로 양자점을 포함시키는데 필요한 취급은 양자점의 양자 수율이 감소하도록 한다. 따라서, 최종 양자점-기반 시스템의 양자 수율을 최대화하는 어떠한 인자도 잠재적으로 무-카드뮴 양자점-기반 상업 제품을 달성하는데 중요하다.
본 명세서 개시 내용은 향상된 광 방출 특성 즉 향상된 광 방출을 갖는 다중 성분 물질에 대한 것이다. 다중 성분 물질은 매트릭스 물질 안에 부유된 또는 내장된 황산 바륨 같은 반사 물질 및 양자점 같은 인광 물질을 포함한다. 매트릭스 물질은 전형적으로 중합체 물질이다. 다중 성분 물질은 예를 들어 비드, 시트, 그리고/또는 비드 시트(sheet-of-bead) 형태일 수 있다.
기본적으로, 여기에 개시된 다중 성분 물질은 LCD의 백라이트에 사용되지만 다른 응용분야 예를 들어 환경 조명의 색상 조절에도 적용될 수 있다. 다중 성분 물질내의 인광 물질은 1차 광원으로부터 예를 들어 청색 방출 또는 UV 방출 LED로부터 1차 광을 흡수한다. 광-여기된 인광 물질은 흡수된 광의 파장보다 더 긴 파장에서 발광한다. 몇몇 구성에서, 다중 성분 물질은 1차 광의 일부는 흡수하고 일부는 통과시킨다. 따라서, 다중 성분 물질로부터 나오는 총 광은 1차 광(짧은 파장) 및 방출된 광(긴 파장)의 혼합이다. 1차 광원으로 청색 LED를 사용하고 녹색 방출 인광 물질 및 적색 방출 인광 물질을 함유하는 다중 성분 물질을 사용함으로써, 백색 광 즉 청색, 녹색 및 적색의 혼합 광을 생성할 수 있다.
특징 및 이점을 포함하여 본 발명의 더 완전한 이해를 위해서, 첨부된 도면과 함께 본 발명의 상세한 설명을 참조한다.
도 1은 광 발광을 위한 장치를 도시한다.
도 2는 발광을 위한 장치의 다른 실시 예를 도시한다.
도 3은 InP/ZnS 양자점 필름의 양자 수율에 대한 BaSO4 의 영향을 도시한다.
도 4는 InP/ZnS 양자점 필름의 양자 수율에 대한 BaSO4 의 영향을 도시한다.
도 5는 InP/ZnS 양자점 필름의 양자 수율에 대한 BaSO4 의 영향을 도시한다.
도 6은 InP/ZnS 양자점 필름의 외부 양자 수율에 대한 BaSO4 의 영향을 도시한다.
도 7은 InP/ZnS 양자점 필름의 외부 양자 수율에 대한 BaSO4 의 영향을 도시한다.
본 출원은 2012. 5. 22.자로 출원된 임시 출원 번호 61/650,238호를 우선권 주장하는 정규출원으로 동 임시 출원의 전체 내용은 본 명세서에 참조로서 포함된다.
도 1은 발광 장치(100)의 일 실시 예를 도시한다. 이 발광 장치(100)는 인광 물질(101)을 사용하여 고체 LED 칩(102)으로부터 1차 광을 하향 변환한다. 환언하면, LED 칩(102)으로부터 방출된 광이 인광 물질(101)을 자극하여 광을 방출하도록 한다. 인광물질 및 고체 LED 칩 모두 표준 LED 패키지 내에 포함되고 있고 이 LED 패키지는 또한 이 기술 분야에서 잘 알려져 있듯이 LED 봉지 물질(104)을 포함한다.
도 2는 발광 장치(200)의 다른 실시 예를 도시하며, 여기서 발광 장치(200)는 또한 고체 LED 칩(202)에서 방출되는 1차 광을 하향 변환하는 인광 물질(201)을 포함한다. 도 2에 도시된 실시 예는 LED 패키지(203)를 포함하며 이 LED 패키지(203)는 또한 LED 봉지재(204)를 포함한다. 도 2의 실시 예기 도 1의 실시 예와 다른 점으로, 인광 물질(201)이 LED 집(202) 상에 바로 배치되는 대신에, 예를 들어 확산 층(205) 상에 원격 층(remote layer)으로서 제공되는 것이다.
여기에 개시된 다중 성분 물질로 특별히 적절한 인광 물질은 본 출원인의 선행 미국 등록 특허, 7,588,828(2009년 9월 15일 등록), 7,803,423(2010년 9월 28일 등록), 7,985,446(2011년 7월 26일 등록), 7,867,556(2011년 1월 11일 등록), 7,867,557(2011년 1월 11일 등록)에 개시된 것 같은 양자점이다. 이들 특허 각각의 전체 내용은 본 명세서에 참조에 의해 포함된다. 높은 광 효율은 필터가 필요없는 양자점을 여기하는(exciting) UV 광원으로 달성될 수 있고, 따라서 광도(빛 세기) 손실을 줄일 수 있다. 장치에서 조정가능한 색상 범위는 향상되고 양자점의 크기 및 조성을 변경시키는 것에 의해 점진적으로 조정될 수 있다. 예를 들어 색상의 범위는 CdSe 또는 InP 양자점의 크기를 변경시키는 것에 의해 전체 가시영역 스펙트럼을 걸치는 청색에서부터 심 적색까지 달성될 수 있다. InAs 및 PbSe 양자점의 크기는 적외선 근처 및 적외선 중간 영역의 대부분에 걸치도록 조정될 수 있다. 양자점 디스플레이는 다른 형태의 디스플레이 기술보다 색상에서 더 순수한데, 양자점이 아주 좁은 방출 밴드폭을 나타내고 최종 사용자를 위해 향상된 보기를 갖는 모든 다른 색상을 생성하는 순수한 청색, 녹색 및 적색을 생성할 수 있기 때문이다. 그 합성을 재단함으로써, 양자점은 쉽게 수성 또는 유기성 매질에 분산될 수 있고 표준 인쇄 또는 다른 용액-가공 기술을 사용하여 전자 장치 제조를 빠르고 쉽게 할 수 있다; 이는 또한 인쇄가능한 그리고 휘어질 수 있는 장치를 생산할 수 있게 한다.
양자점은 원소 주기율표의 11, 12, 13, 14, 15, 그리고/또는 16족으로부터 선택된 이온을 포함할 수 있고 그리고/또는 전이금속 이온 또는 d-블록 금속 이온 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 양자점은 CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, InP, InAs, InSb, AlP, AlS, AlAs, AlSb, GaN, GaP, GaAs, GaSb, PbS, PbSe, Si, Ge, MgS, MgSe, MgTe 그리고 이들의 조합으로 이루어진 그룹에서 선택되는 하나 이상의 반도체 물질을 포함할 수 있다.
반사 물질의 예는 매트릭스 물질과 양자점 인광 물질 모두와 양립할 수 있는 물질이다. 반사 물질의 예는 황산 바륨(barium sulfate), 이산화 티타늄( titanium dioxide), 폴리테트라플루오로 에틸렌(polytetrafluoro ethylene (PTFE)), 규산 알루미늄(aluminum silicate), 그리고 이트륨 알루미늄 가넷(yttrium aluminum garnet (YAG))을 포함한다.
황산 바륨은 광 반사 물질이고 용매에 불용성 물질이다. 또한, 황산 바륨은 불활성이고 양자점 또는 다른 인광 물질과 반응하지 않는다. 따라서, 황산 바륨은 매우 농출된 양자점 용액과 혼합될 때 거울 같이 작용을 한다. 이 같은 용액에서, 황산 바륨 입자는 양자점으로부터 방출된 광의 재흡수를 감소시키고 따라서 이 용액으로부터 광자 추출을 증가시킨다. 이 용액은 따라서 양자점만의 용액에 비해서 높은 양자 수율 효율을 나타낸다. 이론 또는 활성의 물리적 모드에 근거함 없이, 또한, 황산 바륨은 표면 플라즈몬과, 형광 물질로부터 방출된 광 사이의 광 결합 생성을 통해서 광 추출을 증가시킬 수 있는 것으로 여겨진다.
매트릭스 물질의 예는 본 출원인의 미국 특허 등록 7,544,725(2009년 6월 9일 등록), 7,674,844(2010년 3월 9일 등록), 미국특허출원 공개 2011/0068321(2011년 3월 24일 공개), 2011/0068322(2011년 3월 24일 공개)에 개시된 것 같은 중합체 매트릭스를 포함하며, 동 특허 및 공개 특허출원의 내용은 본 명세서에 참조에 의해 포함된다. 중합체 매질은 바람직하게는 중합체, 수지(resin), 모노리스(monolith), 유리, 졸 겔, 에폭시, 실리콘 및 (메트)아크릴레이트로 구성된 그룹에서 선택되는 물질을 포함하는 광학적으로 투명한 매질이다. 중합체 매질은 폴리(메틸(메트))아크릴레이트)(poly(methyl (meth)acrylate)), 폴리(에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트)(poly(ethylene glycol dimethacrylate)), 폴리비닐 아세테이트(polyvinyl acetate), 폴리(디비닐 벤젠)(poly(divinyl benzene)), 폴리(티오에테르)(poly(thioether)), 실리칸(silica), 폴리에폭시드( polyepoxide), 그리로 이들의 조합으로 이루어진 그룹에서 선택되는 물질을 포함할 수 있다.
매트릭스 물질은 유기 물질 또는 무기 물질, 유리, 수용성 또는 유기 용매 용해성, 생물학적 또는 합성이든지 상관없이 다양한 범위의 중합체로부터 선택될 수 있다. 예를 들어 다음의 단순 선형 사슬 중합체가 사용될 수 있다: 폴리아크릴레이트(polyacrylate), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리스티렌(polystyrene), 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리프로필렌(polypropylene), 폴리케톤(poly ketone), 폴리에테르 에테르 케톤(polyether ether ketone), 폴리에스테르(polyester), 폴리아미드(polyamide), 폴리이미드(polyimide), 폴리아크릴아미드(polyacrylamide), 폴리올레핀(polyolefine), 폴리아세틸렌(polyacetylene), 폴리이소프렌(polyisoprene), 폴리부타디엔(polybutadiene), PVDF, PVC, EVA, PET, 폴리우레탄(polyurethane), 셀룰로오스 중합체(cellulose polymer)(예: 에틸셀룰로오스(ethylcellulose), 이소프로필메틸셀룰로오스 프탈레이트(isopropylmethylcellulose phthalate), 니트로셀룰로오스(nitrocellulose)). 또, 매트릭스 물질의 예는 교차결합 중합체 그리고/또는 공중합체, 삼중 블록 공중합체 그리고 UV- 및 열 경화 에폭시를 포함한다. 적절한 중합체는 폴리스티렌/톨루엔(polystyrene/toluene )매트릭스, 트리메틸올 프로판 트리메타크릴레이트/라우릴 메타크릴레이트(rimethylol propane trimethacrylate/lauryl methacrylate) 매트릭스, 트리메틸올 프로판 트리메타크릴레이트/라우릴 메타크릴레이트/폴리이소부틸렌(trimethylol propane trimethacrylate/lauryl methacrylate/polyisobutylene) 매트릭스, 트리메틸올 프로판 트리메타크릴레이트/라우릴 메타크릴레이트/PIPS(trimethylol propane trimethacrylate/lauryl methacrylate/PIPS) 매트릴스, 이소보르닐 아크릴레이트/디프로필렌글리콜 디아크릴레이트(isobornyl acrylate/dipropyleneglycol diacrylate) 매트릭스, 아크릴릭-폴리스티렌/톨루엔(acrylic-polystyrene/toluene) 매트릭스, 그리고 폴리카보네이트(polycarbonate)로 이루어진 그룹에서 선택될 수 있다. 점토 물질 예를 들어 벤토나이트(bentonite), 카올린(kaolin), 훈증 실리카(fumed silica)(예: Cab-O-SilTM), 훈증 알루미나(fumed alumina), 훈증 산화 아연(fumed zinc oxide), 무기 중합체가 호스트 매트릭스 단독으로 또는 유기 중합체에 첨가제로 사용되어 최종 물질의 성능을 향상시킬 수 있다. 여기에 개시된 바에 따른 방법은 전술한 중합체 및 물질 단독 또는 하나 이상의 다른 적절한 중합체 및 물질과의 조합을 포함할 수 있다.
여기에 개시된 양자점/반사 물질 조성은 잉크로 제조될 수 있다. 잉크는 투명한 염기 잉크를 여러 형태의 형광 색소와 혼합함으로써 만들어질 수 있다. 이 색소가 원하는 형광 정도를 제공할 수 있지만, 많은 경우에 광을 산란하는 특성 때문에 색소는 종종 원치않는 부작용이 되는 불투명한 잉크를 만들 수 있다. 불투명성은, 원하는 밝기를 얻기 위해 색소 첨가량이 많이 필요한 경우 또는 잉크가 2차 및 3차 색상을 생성하기 위해 그 위에 인쇄되는 것에 의해 덮이는 1차 잉크로 사용될 경우에 문제가 된다. 예를 들어 황색 투명 잉크 위에 인쇄되는 투명 청색 잉크는 청색 잉크가 될 것이다. 반대로, 다른 잉크 위에 과하게 인쇄된 불투명 청색 잉크는 그 색상에 무관하게 그 아래의 잉크를 감출 것이고 최종 잉크는 그 불투명성 때문에 보는 사람에게 여전히 청색으로 보일 것이다.
양자점 및 반사 물질을 고체 매트릭스에 예컨대 '비드 물질'(bead material)에 도입하면 큰 이점이 있다. 양자점-비드는 원하는 양의 양자점-비드 물질을 원하는 양의 적절한 중합체에 분산함으로써 중합체 매트릭스 또는 매질 안으로 포함되어 양자점-비드 잉크를 형성할 수 있다. 그 결과물이 완전히 혼합되어, 사용되는 특정 중합체에 대한 특정 경화 절차에 따라 경화될 수 있고 발광 양자점-비드 잉크를 제조하는 단순하고 간단한 방법을 제공할 수 있는 균질한 잉크를 제공한다.
비드 기반 잉크는 '맨' 양자점-잉크에 비해 다른 이점을 제공할 수 있다. 양자점 및 반사 물질을 안정적인 비드 안으로 포함시키는 것에 의해, 반응성이 높은 양자점을 잠정적으로 해로운 주위 화학적 환경으로부터 보호할 수 있다. 더욱이, 다수의 양자점을 하나의 비드 안에 둠으로써, 그 결과 양자점-비드는 맨 양자점에 비해서, 발광 제품을 제조하는 중에 양자점-잉크가 겪게 되는 기계적 및 열정 공정에 대해 더 안정적이다. 맨 양자점에 비해 양자점 함유 비드가 가지는 추가 이점은 공기, 습기 및 광 산화에 대해 훨씬 큰 안정적이라는 것으로서, 이로 인해 양자점-잉크를 공기에서 취급할 가능성을 열어 두며 불활성 분위기를 요구하는 비싼 처리 공정에 대한 필요를 제거하여 제고 비용을 현저히 줄일 수 있다.
비드의 크기는 조정될 수 있고 맞춤 봉지 프로토콜(tailored encapsulation protocol) 이후에 전형적으로 직경이 50nm에서 0.5nm 범위이며, 이는 잉크 점도를 제어하는 방법을 제공한다. 이것은 매우 중요하며, 점도가 잉크가 어떻게 메쉬(mesh)를 통과해 흐르는지, 어떻게 건조되는지 그리고 기재에 어떻게 잘 부착하는지는 나타내기 때문이다. 점도가 비드의 크기에 의해 제어될 수 있다면, 제조 공정을 단순하고 값싸게 하게 위해서 상당한 량의 희석제(thinner)를 첨가하는 공정을 제거할 수 있게 된다.
봉지 공정의 특성 때문에, 양자점 응집이 방지되고 균일한 층을 형성할 뿐만 아니라, 양자점 표면이 파열 또는 심하게 변형되지 않고 양자점이 원래의 전자적 특성을 유지하여 양자점-비드 잉크의 사양이 엄밀하게 제어될 수 있다. 양자점-비드는 잉크에서 양자점의 효율적인 색 혼합을 가능케 한다. 왜냐하면, 혼합이 각 비드는 다른 크기/색상의 양자점을 다수 함유하여 각 양자점-함유 비드 내에서 일어나거나, 혼합이, 특정 비드 내의 모든 양자점이 동일한 크기/색상을 가져 즉, 몇몇 비드는 모두 청색 양자점을 가지며 몇몇 비드는 모두 녹색 양자점을 가지며 몇몇 비드는 모두 적색 양자점을 가져 다른 색상의 비드들의 조합에 의해 가능하기 때문이다.
새로운 표면 특성을 예를 들어 수용성 특성을 제공하기 위해서, 소수성으로 코팅된 양자점을 친수성 중합체로 구성된 비드 안으로 넣어 캡슐화(봉지)할 수 있다. 이것은 특히, 물 기반 양자점 잉크에서 중요하며, 물 기반 양자점 잉크는 + 특성이 많고 특히 환경 친화적이다. 잉크 인쇄에 있어서 전형적으로 담체(vehicle)로 사용되는 유기 용매를 유해한 것으로 분류한 규정이 많다. 유해한 폐기물 규정은, 일반적으로 유기성이며(예를 들어 톨루엔, 에탄올, 이소프로판올) 높은 인화성 물질인 이 잉크로부터 용매와 혼합된 모든 폐기물의 처리에 대한 옵션을 제한한다. 이 폐기물의 분해로 인해 유도되는 화학물질은 또한 독성이 있고 인쇄 산업에서 특별한 처리(예를 들어 특별한 필터)를 하여 화학물질을 포집하고 환경으로의 방출을 막아야 한다. 물 기반 잉크는 이 유기 용제에 대한 매력적인 대안을 제공하고 공해물질 및 인쇄 공정에서의 많은 규제 제한을 제거하는 수단을 제공한다.
특정한 실험 조건 하에서, 비드 코팅은 잉크 제조의 몇몇 단계 중에 또는 그 이전에 선택적으로 수정되거나 또는 생략될 수 있는데, 잉크가 양자점 및 반사 물질을 전달하는 매질로 해석될 수 있음을 의미한다. 따라서, 양자점-비드는 양자점의 제어된 방출 및 전달에 대한 방법을 나타내고 예를 들어 양자점을 보호하고 인쇄 공정의 몇몇 단계 중에 양립하지 않는 물질로부터 분리할 수 있고 또는 특정 잉크 용매에서 양자점의 친화도를 증가시킬 수 있다.
양자점 비드 잉크는 폴리스티렌/톨루엔 매트릭스에 청색 광 방출 양자점-비드를 포함할 수 있다. 폴리스티렌/톨루엔 혼합물이 먼저 형성되고 여기에 적절한 양의 양자점-비드, 예를 들어 InP/ZnS 코어/쉘 양자점-비드가 첨가된다. 그 결과 혼합물이 이어서 폴리스티렌/톨루엔 매트릭스에 양자점-비드 입자의 만족스러운 분산을 보장하기 위해서 처리(예를 들어 가열, 혼합 등)되어 투명한 녹색 양자점-비드 잉크가 생성된다.
또는 양자점-비드 잉크는 LED 아크릴레이트 매트릭스에 적색 광 방출 아크릴레이트 비드를 포함할 수 있다. 개시제(initiator), 이르가큐어(Irgacure) 819, 트리메틸올 프로판 트리메타크릴레이트(TMPTM) 및 라우릴 메타크릴레이트를 포함하는 혼합물이 처음에 형성된다. InP/ZnS 코어/쉘 양자점-아크릴레이트 비드가 이어서 아크릴레이트 매트릭스에 분산되어 적색 양자점-비드 잉크가 생성된다.
양자점-비드 잉크는 적색 광 방출 아크릴레이트 비드를 유연성 아크릴레이트 매트릭스에 포함할 수 있으며 여기서 유연성 아크릴레이트 매트릭스는 트리메틸올 프로판 트리메타크릴레이트(TMPTM)와 폴리이소부틸렌(PIB)을 포함한다. 다른 실시 예에서, PIB는 PIPS로 대체될 수 있다. 개시제, 이르가큐어 819, 그리고 TMPTM을 포함하는 혼합물이 형성된다. PIB 및 라우릴 메타크릴레이트를 포함하는 별도의 혼합물도 준비된다. 아크릴레이트 매트릭스가 덜 교차결합되고 따라서 제2 실시 예에서 생산된 아크릴레이트 매트릭스보다 더 유연한 것을 보장하도록, 이 실시 예에 사용된 TMPTM의 양은 제2 실시 예에서 사용된 양에 비해 상대적으로 적다. 두 혼합물이 이어서 결합하여 황색의 잉크 매트릭스를 생성한다. InP/ZnS 코어/쉘 양자점-아크릴레이트 비드는 이어서 황색의 매트릭스에 분산되어 적색 양자점-비드 잉크가 생성된다.
양자점/반사물질-함유 비드를 구성하는데 사용되는 중합 방법의 예는 여기에 한정되는 것은 아니며, 현탁(suspension) 중합, 분산 중합, 에멀션(emulsion) 중합, 리빙(living) 중합, 음이온성 중합, 양이온성 중합, RAFT 중합, ATRP 중합, 벌크(bulk) 중합, 폐환 상호교환반응 중합(ring-closing metathesis polymerization), 개환 상호교환반응 중합(ring-opening metathesis polymerization)을 포함한다. 중합 반응의 개시는 예를 들어 유리 라디칼, 광, 초음파, 양이온, 음이온, 또는 열에 의해 단량체들을 서로 결합하게 하는 임의의 적절한 방법에 의해 유도될 수 있다. 바람직한 방법은 광학적으로 투명한 매질이 되는 하나 이상의 중합가능한 단량체의 열 경화를 수반하는 현탁 중합이다. 중합가능한 단량체는 바람직하게는 메틸(메트)아크릴레이트(methyl (meth)acryiate), 에틸렌 글리콜 디메틸아크릴레이트(ethylene glycol dimethacrylate) 그리고 비닐 아세테이트(vinyl acetate)를 포함한다. 단량체들의 이 같은 결합이 현존하는 상업적으로 입수가능한 LED 봉지재와 매우 양립가능한 것으로 밝혀졌고, 필수적으로 종래 방법을 사용하여 제조된 장치에 비해서 엄청나게 향상된 성능을 나타내는 발광 장치를 제조하는데 사용되었다. 다른 바람직한 중합가능한 단량체는 에폭시 또는 폴리에폭시드 단량체이며 이는 임의의 적절한 메커니즘 예를 들어 자외선 조사에 의한 경화를 사용하여 중합될 수 있다.
양자점/반사 물질-함유 마이크로비드(microbead)는 양자점 집단 및 반사 물질을 중합체 매트릭스 내에 분산하고, 상기 중합체를 경화하고, 이어서 경화된 물질을 분쇄(grinding)함으로써 제조될 수 있다. 이것은 특히 경화 후에 상대적으로 단단하고 깨지지 쉬운 중합체 예를 들어 에폭시 또는 폴리에폭시드 중합체(예를 들어 미국 회사 일렉트로닉 머티어리얼스 법인에서 입수가능한 OptocastTM 3553)에 사용하기에 적합하다.
비드는 양자점 및 반사 물질을 비드 형성에 사용되는 시약들의 혼합물에 첨가함으로써 쉽게 생성될 수 있다. 몇몇 경우, 양자점(초기 양자점)은 그 합성에 사용된 반응으로부터 분리된 상태로 사용될 것이고 따라서 일반적으로 불활성의 외부 유기 리간드 층으로 코팅된다. 대안 방법으로서, 리간드 교환 공정이 비드 형성 반응 전에 수행될 수 있다. 여기서 하나 이상의 화학적 반응성 리간드(예를 들어 중합가능한 모이티(moiety)를 또한 함유하는 양자점을 위한 리간드)가 불활성의 외부 유기 층으로 코팅된 초기 양자점 용액에 과량으로 첨가된다. 적절한 배양 시간 이후에 양자점이 분리되고 예를 들어 침전 및 그 후의 원심분리에 의해 분리되고, 세정되고 이어서 비드 형성 반응/공정에 사용된 시약들의 혼합물 안으로 도입(포함)된다.
양자점/반사 물질을 비드 내에 포함시키는 두 방법 모두 비드 안에 양자점을 통계학적으로 무작위로 포함시킬 것이고 따라서 중합 반응으로 통계학적으로 비슷한 양의 양자점을 함유하는 비드가 형성될 것이다. 비드 크기가 비드를 형성하는데 사용되는 중합 반응의 선택에 의해 제어될 수 있고, 추가로 일단 중합 방법이 선택되면 비드 크기는 또한 적절한 반응 조건을 선택하는 것에 의해서도 제어될 수 있다. 예를 들어 현탁 중합 반응에서 반응 혼합물을 더 빨리 교반함으로써 더 작은 비드를 생성할 수 있다. 더욱이, 비드의 형태가 반응이 금형(mold)에서 수행될지와 함께 공정절차의 선택에 의해서 쉽게 제어될 수 있다. 비드의 조성은 단량체 혼합물(이것으로부터 비드가 구성됨)의 조성을 변경시키는 것에 의해서 변경될 수 있다. 비슷하게, 비드들은 또한 가변 량의 하나 이상의 교차-결합제(예를 들어 디비닐 벤젠(divinyl benzene))로 교차 결합될 수 있다. 비드들의 교차 결합 정도가 높다면, 예를 들어 5% 이상의 교차 결합(cross-linker)으로 구성된다면, 비드 형성 반응 중에 포로겐(porogen)(예를 들어 톨루엔 또는 시클로헥산)을 포함시키는 것이 바람직할 수 있다. 이 같은 포로겐의 사용은 각 비드를 구성하는 매트릭스 내에 영구적인 구멍(pore)을 남긴다. 이 구멍은 충분히 커서 양자점이 비드 안으로 들어갈 수 있게 한다.
양자점 및 반사 물질은 역 에멀션 기반 기술을 사용하여 비드 안에 포함될 수 있다. 양자점/반사 물질은 광학적으로 투명한 코팅 물질의 전구체(들)와 혼합된 후 예를 들어 유기 용매 및 적절한 염을 함유하는 안정적인 역 에멀션 안으로 도입된다. 휘저은 뒤에 전구체들은 양자점을 둘러싸는(함유하는) 마이크로비드들을 형성하며 적절한 방법 예를 들어 원심 분리 등을 사용하여 수집될 수 있다. 필요에 따라, 동일한 또는 다른 광학적으로 투명한 물질에 의한 하나 이상의 추가 표면 층 또는 쉘이, 필요한 쉘 층 전구체 물질(들)의 추가 양을 첨가함으로써, 양자점 함유 비드의 분리 전에 추가될 수 있다.
양자점 및 반사 물질을 비드 안으로 도입하는 두 번째 방법에 있어서, 양자점 및 반사 물질은 물리적 포획(entrapment)을 통해 중합체 비드 안에 부동화(고정) 될 수 있다. 예를 들어 적절한 용매(예를 들어 유기 용매)에 녹은 양자점 용액이 중합체 비드 샘플과 함께 배양될 수 있다. 적절한 방법을 사용하여 용매를 제거하면 양자점 및 반사 물질이 중합체 비드 매트릭스 내에 부동화 된다. 양자점 및 반사 물질은, 샘플이 양자점이 자유롭게 용해되는 용매(예를 들어 유기 용매)에 다시 부유(re-suspend)되지 않는 한, 비드 안에 부동화 상태를 유지한다. 옵션으로, 이 단계에서 비드의 외부가 밀봉될 수 있다. 다른 옵션으로 반도체 나노입자의 적어도 일 부분이 사전에 제조된 중합체 비드에 물리적으로 부착될 수 있다. 이 부착은 미리 제조된 중합체 비드의 중합체 매트릭스 내에 반도체 나노입자들의 적어도 일 부분을 부동화 함으로써 또는 반도체 나노입자들 및 미리 제조된 중합체 비드 사이에 화학적, 공유 결합성, 이온성 또는 물리적 연결을 형성함으로써 달성될 수 있다. 미리 제조된 중합체 비드의 예는 폴리스티렌, 폴리디비닐 벤젠 및 폴티올을 포함한다.
양자점 및 반사 물질을 내장하게 될 졸-겔 및 유리인 광학적으로 투명한 매질은 앞서 설명한 바와 같은 비드-형성 공정 중에 양자점 및 반사 물질을 비드 안에 포함시키는데 사용된 방법과 유사한 방식으로 형성될 수 있다. 예를 들어 단일 형태(예를 들어 한 색상)의 양자점 및 반사 물질은 졸-겔 또는 유리를 생산하는데 사용되는 반응 혼합물에 첨가될 수 있다. 또는, 둘 이상의 형태(예를 들어 둘 이상의 색상)의 양자점 및 반사 물질이 졸-겔 또는 유리를 생산하는데 사용된 반응 혼합물에 첨가될 수 있다. 이 같은 과정으로 생산된 졸-겔 및 유리는 임의의 형태, 형상 또는 3차원 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 입자는 구형, 판-모양, 막대 모양, 타원 모양, 큐빅 모양, 사각형 모양 또는 임의의 가능한 다른 모양일 수 있다.
안정성-향상 첨가제로 작용하는 물질의 존재하에서 양자점 및 반사 물질을 비드 안에 포함시킴으로써, 그리고 옵션으로 비드에 보호성 표면 코팅을 제공함으로써, 유해 종 예를 들어 습기, 산소 그리고/또는 유리 라디칼의 이동이 제거되거나 적어도 감소하고, 이로써 반도체 나노입자의 물리적, 화학적 그리고/또는 광-안정성을 향상시킬 수 있다.
비드 생산 공정의 초기 단계에서 첨가제가 "맨" 반도체 나노입자 및 전구체와 결합할 수 있다. 대안으로 또는 추가로, 첨가제는 반도체 나노입자가 비드 내에 포획된 후에 첨가될 수 있다.
비드 형성 공정 중에 단독으로 또는 임의의 적절한 조합으로 첨가될 수 있는 첨가제는 의도된 기능에 따라 다음과 같이 분류될 수 있다:
기계적 밀봉(mechanical sealing): 훈증 실리카(fumed silica)(예: Cab-O-Sil™), ZnO, Ti02, ZrO, 스테아린산 마그네슘(Mg stearate), 스테아린산 아연(Zn stearate), 기계적 밀봉을 제공하고 그리고/또는 공극을 감소하는 충전제(filller)로 사용되는 모든 것.
캡핑제(Capping agent): 테트라데실 포스폰산(tetradecyl phosphonic acid (TDPA)), 올레산(oleic acid), 스테아르산(stearic acid), 폴리불포화 지방산(polyunsaturated fatty acids), 소르빈산(sorbic acid), 메타크릴산 아연(Zn methacrylate), 스테아린산 마그네슘, 스테아린산 아연, 미리스틴산 이소프로필(isopropyl myristate). 이들 중 몇몇은 여러 기능성을 나타내며 캡핑제, 유리 라디칼 스케빈저(scavenger) 그리고/또는 환원제로 작용할 수 있다.
환원제: 아스코르브산 팔미페이트(ascorbic acid palmitate), 알파 토코페롤(비타민 E), 옥탄 티올(octane thiol), 부틸 히드록시아니솔(butylated hydroxyanisole(BHA)), 부틸 히드록시톨루엔(butylated hydroxytoluene (BHT)), 몰식자산염 에스테르(gallate esters)(프로픽, 라우릴, 옥틸 등), 메타중아황산(metabisulfite)(예: 나트륨염, 칼륨염).
자유 라디칼 스케빈저: 벤조페논
수소화물 반응제(Hydride reactive agent): 1,4-부탄디올(1 ,4-butandiol), 2-히드록시에틸 메타크릴레이트(2-hydroxyethyl methacrylate), 알릴 메타크릴레이트(allyl methacrylate), 1,6-헵타디엔-4-올(1 ,6-heptadiene-4-ol), 1,7-옥타디엔(1 ,7-octadiene), 1,4-부타디엔(1 ,4-butadiene)
실시 예들( EXAMPLES )
이하의 실시 예들은 본 발명 내용의 완전한 이해를 위해서 제공된 것으로 본 발명의 조성 및 합성물(composite)의 제조 방법을 설명하고 또한 본 발명의 조성의 몇몇 특성을 제공하기 위한 것이다. 이 실시 예들은 결코 본 발명의 범위 또는 시사를 제한하는 것은 아니다.
실시 예1: 증점제 없이 톨루엔 또는 수지에 있는 BaSO4 의 영향(Effect of BaSO4 in toluene or acrylate resin without thickening agent)
양자점(InP/ZnS)이 미국 특허 등록 번호 7,588,828(2009년 9월 15일 등록됨)에 설명된 방식으로 제조되었다. 동 특허 내용 전체는 본 명세서에 참조에 의해 포함된다. 톨루엔에서의 양자점(0.5ml 6.6 광학밀도(OD: Optical Density) 양자점/ml)의 양자 수율(QY)이 하마마쓰 적분구를 사용하여 측정되었으며 57%의 양자 수유(QY)을 얻었다. 5mg의 BaSO4 가 0.5ml 20 양자점/ml 톨루엔 용액에 첨가되고 볼텍스로 휘저어졌을 때, 하마마쓰 적분구에 의한 측정으로 63% QY를 얻었다. 따라서 양자점의 QY는 BaSO4 첨가로 6% 향상되었다. 이 측정 결과가 아래 표 1로 요약하였다.
InP/ZnS QD(20 OD) QY 파장(nm) FWHM(NM)
톨루엔에 있는 양자점 57% 642 82
톨루엔에 있는 양자점 및 BaSO4 혼합물 63% 629 77
InP/ZnS 양자점 두 배치(batch)가 미국 특허 등록 7,588,828호(2009년 9월 15일 등록됨)에 개시된 방법에 따라 제조되었다. 라우릴 메타크릴레이트(LMA)/트리메틸올프로판 트리메타크릴레이트(TMPMA)에서 양자점 배치 각각에 대해서 양자점 수지(resin)가 세 농도(3.7, 9.1 및 20 OD)가 준비되었다. 폴리(부타디엔) 디아크릴레이트 조력제(coagent)(Sartomer SR307)과 양자점이 톨루엔에서 밤새 교반되었다. 톨루엔이 제거되었고 혼합물이 LMA 및 광개시제(이르가큐어 Irg819) 및 TMPMA와 혼합되었다. BaSO4 (2% wt/wt)를 갖는 수지와 갖지 않는 수지 각각에 대해서 UV 경화 전 및 경화 후 QY가 측정되었다. 그 결과가 아래 표 2에 요약되었다.
QY 파장 (nm) FWHM (nm)
batch 1 (3.7 OD)
경화 전 단지 수지에 있는 QDs 64% 601 58
경화 전 수지에 있는 QDs 및 BaSO4 혼합물 61% 602 58
경화 후 단지 수지에 있는 QDs 51% 603 59
경화 후 수지에 있는 QDs 및 BaSO4 혼합물 56% 604 58
batch 1 (9.1OD)
경화 전 단지 수지에 있는 QDs 65% 605 58
경화 전 수지에 있는 QDs 및 BaSO4 혼합물 65% 605 57
경화 후 단지 수지에 있는 QDs 51% 607 58
경화 후 수지에 있는 QDs 및 BaSO4 혼합물 52% 610 59
batch 1 (20OD)
경화 전 단지 수지에 있는 QDs 63% 610 58
경화 전 수지에 있는 QDs 및 BaSO4 혼합물 66% 609 58
경화 후 단지 수지에 있는 QDs 53% 612 58
경화 후 수지에 있는 QDs 및 BaSO4 혼합물 56% 616 57
batch 2 (3.7 OD)
경화 전 단지 수지에 있는 QDs 69% 606 58
경화 전 수지에 있는 QDs 및 BaSO4 혼합물 66% 603 57
경화 후 단지 수지에 있는 QDs 55% 606 57
경화 후 수지에 있는 QDs 및 BaSO4 혼합물 56% 605 58
batch 2 (9.1 OD)
경화 전 단지 수지에 있는 QDs 72% 610 57
경화 전 수지에 있는 QDs 및 BaSO4 혼합물 72% 608 56
경화 후 단지 수지에 있는 QDs 54% 613 57
경화 후 수지에 있는 QDs 및 BaSO4 혼합물 64% 613 56
Batch 2 (20 OD)
경화 전 단지 수지에 있는 QDs 73% 614 57
경화 전 수지에 있는 QDs 및 BaSO4 혼합물 74% 613 57
경화 후 단지 수지에 있는 QDs 60% 617 56
경화 후 수지에 있는 QDs 및 BaSO4 혼합물 63% 621 55
배치 1 및 배치 2의 양자 수율(QY) 측정이 도 3 및 도 4에 각각 도시되어 있다. 도 3 및 도 4 모두에서, 선 A는 경화 전의 수지에서의 양자점에 대응하고, 선 B는 경화 전의 수지에서의 양자점 및 BaSO4 혼합물에 대응하고, 선 C는 경화된 수지에서의 양자점에 대응하고, 선 D는 경화된 수지에서의 양자점 및 BaSO4 혼합물에 대응한다.
실시 예2: 황산 바륨 연구(농도 0-5% w/v)
InP/ZnS 양자점이 미국 특허 등록 7,588,828호(2009년 9월 15일 등록됨)에 개시된 방법에 따라 제조되었다. 라우릴 메타크릴레이트(LMA)/트리메틸올프로판 트리메타크릴레이트(TMPMA)에 양자점을 갖는 양자점 수지가 네 농도(10, 20, 30 및 40 OD)로 준비되었다. 폴리(부타디엔) 디아크릴레이트 조력제(coagent)(Sartomer SR307)와 양자점이 톨루엔에서 밤새 교반되었다. 톨루엔이 제거되었고 혼합물이 LMA 및 광개시제(이르가큐어 Irg819) 및 TMPMA와 혼합되었다. 0-5% w/v BaSO4 를 포함하는 수지의 양자 수율이 UV 경화 후에 측정되었다. 그 결과가 아래 표 3에 정리되어 있다.
[BaSO4] (% w/v) 0 0.5 1 2 3 4 5
QE(10 OD/3mL)(%) 54.1 54.1 54.7 54.7 55.3 55.8 56.8
PL (nm) 616 614 615 613 613 612 611
FWHM (nm) 61 61 60 59 61 59 60
QE(20 OD/3mL)(%) 52 51.2 51.6 53.2 53.3 53.7 55.5
PL (nm) 623 622 623 621 620 618 617
FWHM (nm) 62 61 61 60 60 59 59
QE(30 OD/3mL)(%) 49.8 49.3 50.3 51 51.8 51.9 53
PL (nm) 629 628 627 625 625 624 622
FWHM (nm) 63 62 61 59 59 58 58
QE(40 OD/3mL)(%) 47.9 47.1 47.2 48 48.6 49.8 51
PL (nm) 632 630 628 625 627 624 622
FWHM (nm) 63 62 62 62 60 59 60
외부 양자 효율(EQE: External Quantum Efficiency)은 아크릴레이트 수지에 황산 바륨을 적재(load)함으로써 증가 되었다. 황산 바륨의 적재량에 비례하여 EQE는 증가하였고 광발광(PL) 파장의 청색 이동을 야기하였다. 황산 바륨이 재흡수(재흡수는 적색 이동을 야기함)를 감소시키기 때문에, 점진적인 청색 이동이 관찰되었다. 황산 바륨의 적재량이 많으면 또한 방출 피크의 FWHM은 감소하였다. 황산 바륨의 동일한 향상 효과가 다양한 양자점 농도를 갖는 샘플 모두에서 관찰되었다. 이것은, 샘플에 있는 황산 바륨이 양자점 응집을 감소시켰고, 광 산란을 제한하였고 광이 더 효과적으로 검출기로 향하도록 한 것을 시사한다.
높은 양자점 농도는, 양자점 응집 때문에, 낮은 EQE 및 높은 PL과 FWHM을 야기하였다. 최대 5-6% EQE 증가가 5% 황산 바륨이 적재된 샘플에서 나타났다. 최고의 결과(56.8% 및 55.5%)는 5% 황산 바륨 적재가 있는 10 OD/3ml 및 20 OD/3ml 양자점 농도에서 나타났다. 위 표들에 나타난 모든 숫자는 세 번의 측정에서의 평균 값이다.
도 5는 여러 양자점 수지에 대한 황산 바륨의 영향을 도시한다. 도 5에서, 선 A는 10 OD/3ml 농도의 양자점에 대응하고, 선 B는 20 OD/3ml 농도의 양자점에 대응하고, 선 C는 30 OD/3ml 농도의 양자점에 대응하고, 선 D는 40 OD/3ml 농도의 양자점에 대응한다.
0-5% 황산 바륨 첨가를 갖는 양자점/아크릴레이트 수지의 QY가 랩스피어(Lapshere) 적분구를 사용하여 측정되었다. 그 결과가 아래 표 4에 요약되어 있다.
황산 바륨 농도
(w/w; BaSO4/수지)		 EQE
(10 OD/3ml; 경화된 아크릴레이트 수지에서)		 EQE
(20 OD/3ml; 경화된 아크릴레이트 수지에서)		 EQE
(30 OD/3ml; 경화된 아크릴레이트 수지에서)		 EQE
(40OD/3ml; 경화된 아크릴레이트 수지에서)
0% 32.2% 33.2% 33.1% 32.5%
0.5% 31.4% 37.4% 35.5% 36.8%
1% 36.3% 42% 36% 37.1%
2% 38.9% 40% 39.9% 40%
3% 41.2% 39.7% 40% 38.9%
4% 41% 41.8% 44% 42.4%
5% 43.5% 43.4% 42% 44.6%
EQE는 황산 바륨의 적재로 증가하였다. 황산 바륨 적재량이 많으면 더 높은 EQE가 나타났으며 도 6을 참조한다. 도 6에서 선 A는 10 OD/3ml 농도의 양자점에 대응하고, 선 B는 20 OD/3ml 농도의 양자점에 대응하고, 선 C는 30 OD/3ml 농도의 양자점에 대응하고, 선 D는 40 OD/3ml 농도의 양자점에 대응한다. 황산 바륨에 의한 동일한 향상 효과가 여러 농노의 양자점을 갖는 샘플 모두에서 나타났다.
최대 30-38%의 EQE 증가는 랩스피어에 의한 5% 황산 바륨이 적재된 샘플에서 발견되었다. 하마마쓰 측정과 비교해서 랩스피어 측정에서 EQE 증가 퍼센트가 크다는 것은 황산 바륨이 더 효율적으로 작용하여 광을 표면 반사에 의하기보다는 내부 시스템 밖으로 안내한다는 것을 시사한다.
위 표들에서 나타난 모든 숫자는 세 번의 측정값의 평균이다.
실시 예3: 10 OD/3ml에서의 황산 바륨 연구(농도 0-20% w/v)
아래 표 5는 전술한 바와 같이 제조된 10 OD/3ml InP/ZnS 양자점 수지의 랩스피어 측정 결과를 나타낸다. 표에 나타난 모든 EQE 데이터는 세 번의 측정에서의 평균값이다.
황산 바륨 농도(w/ml; BaSO4/수지) EQE 7일 후(10 OD/3ml; 경화된 아크릴레이트 수지에서)
0% 43.9%
2.5% 48.5%
5% 51.7%
7.5% 49%
10% 40.5%
15% 42.8%
20% 41.8%
아래 표 6은 전술한 바와 같이 제조된 10 OD/3ml InP/ZnS 양자점 수지의 하마마쓰 측정 결과를 나타낸다. 표에 나타난 모든 EQE 데이터는 세 번의 측정에서의 평균값이다.
황산 바륨 농도(w/ml; BaSO4/수지) QE (10 OD/3ml) PL (nm) FWHM (nm)
0% 50% 614 61
2.5% 52.4% 612 60
5% 53.2% 611 60
7.5% 53.9% 612 60
10% 54.7% 609 60
15% 55.3% 610 60
20% 56.0% 610 60
도 7은 양자점 수지의 QE에 미치는 황산 바륨의 적재 효과를 도시하는데, 하마마쓰 적분구(A) 및 랩스피어 적분구(B)에 의해 측정된 결과이다.
샘플과 여기 광 사이의 실리콘 연결( silicone coupling )이 있는 황산 바륨이 적재된 20 OD/3ml InP/ZnS 양자점 수지의 랩스피어 측정이 아래 표 7에 나타나 있다.
황산 바륨 농도(w/ml; BaSO4/수지) EQE (20OD/3ml; JPM080 경화된 아크릴레이트 수지에서)
0% 46.3%
2.5% 51.7%
5% 51%
7.5% 51.8%
실리콘 수지를 양자점 필름 아래에 첨가하면 LED(광원)에서 오는 청색 여기 광을 안내하는데 일조를 한다. 청색 광은 공기 상(air phase) 통과하지 않으며, 공기 상은 다른 반사율을 가지며 샘플로부터 또는 샘플의 가장자리 둘레로부터 산란 또는 방향이 틀리지 않는다.
실리콘과 여기 광 사이에 실리콘 결합이 없는 황산 바륨이 적재된 20 OD/3ml InP/ZnS 양자점의 랩스피어 측정이 아래 표 7에 나타나 있다.
황산 바륨 농도 (w/ml; BaSO4/수지) EQE (20OD/3ml; JPM080 경화된 아크릴레이트 수지에서)
0% 42.4%
2.5% 44.5%
5% 45.1%
7.5% 44.6%
황산 바륨이 적재된 20 OD/3ml InP/ZnS 양자점의 하마마쓰 측정이 아래 표 9에 나타나 있다.
황산 바륨 농도 (w/ml; BaSO4/수지) QE (20OD/3ml) PL (nm) FWHM (nm)
0% 55.5% 624 58
2.5% 57.1% 624 56
5% 58.6% 619 56
7.5% 59.6% 621 55
위 표들에서 모든 QE, PL 및 FWHM 데이터는 세 번의 측정에서의 평균값이다.
실시 예4: 반사 물질 TiO2
산화 티타늄 반사 물질과 함께, 전술한 바와 같이 InP/ZnS 양자점이 제조되고 수지 안에 적재되었다. 아래 표 10은 TiO2 첨가에 대한 20 OD 필름의 QY 및 EQQ를 보여준다.
TiO2 (%) QY (%) EQE (%)
0 56 49.5
1 60 40.8
2 61 37.7
3 59 25
4 58 21.6
5 59 21.1
실시 예5: 반사 물질 규산 알루미늄
다양한 양의 규산 알루미늄 반사 물질과 함께 InP/ZnS 양자점이 전술한 바와 같이 제조되었고 수지 안으로 적재되었다. 아래 표 11은 규산 알루미늄 적재에 대한 20 OD 양자점 필름의 QY 및 EQE를 보여준다.
규산 알루미늄 (%) QY (%) (하마마쓰) EQE (%) (랩스피어)
대조군 (첨가제 없음) 51.9 46.3
0 (하지만, 5% BaSO4) 54.5 42.7
1 51.3 46.2
2 49.6 41.1
3 50.3 39.8
4 49.7 28.8
5 50.1 38.7
7 47.2 31
실시 예6: 반사 물질 PTEE
PTEE를 반사 물질로 사용하여, 전술한 바와 같이 제조된 필름에 대한 QY 및 EQE 측정이 아래 표 12에 나타나 있다.
PTFE (%, wt./v) QY (%) (하마마쓰) EQE (%) (랩스피어)
0 59.3 54.0
0.5 60.3 59.0
1.0 61.3 52.0
3.0 60.5 57.9
5.0 62.0 53.1
본 발명은 특히 적절한 실시 예들로서 설명되었다. 하지만, 실시 예들에 대한 변형 및 대안이 본 발명의 범위로부터 벗어남 없이 가능함은 통상의 기술자가 이해하고 있으며 본 발명의 범위는 다음의 특허청구범위에 의해 정해진다.

Claims (22)

  1. 아크릴레이트 수지에 부유된 InP를 포함하는 코어와 Zn을 포함하는 쉘을 포함하는 코어/쉘 양자점 인광 물질 집단 및 황산 바륨 입자들을 포함하는 조성물로서,
    상기 조성물의 광발광 방출 피크의 FWHM은 황산 바륨 입자가 포함되지 않은 다른 동일 조성물의 광발광 방출 피크의 FWHM보다 작은 조성물.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 코어/쉘 양자점 인광 물질 집단은 CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, InP, InAs, InSb, AlP, AlS, AlAs, AlSb, GaN, GaP, GaAs, GaSb, PbS, PbSe, Si, Ge, MgS, MgSe, MgTe 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹에서 선택된 반도체 물질을 포함하는 양자점을 더 포함하는 조성물.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 코어/쉘 양자점 인광 물질의 집단은 카드뮴을 함유하지 않는 양자점을 포함하는 조성물.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 조성물은 적어도 50%의 양자 수율을 갖는 광-자극 방출을 나타내는 조성물.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 조성물은 적어도 60%의 양자 수율을 갖는 광-자극 방출을 나타내는 조성물.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 조성물의 외부 양자 효율은 황산 바륨 입자가 포함되지 않은 다른 동일 조성물의 외부 양자 효율보다 높은 조성물.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 조성물의 광발광 파장은 황산 바륨 입자가 포함되지 않은 다른 동일 조성물의 광발광 파장보다 짧은 조성물.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 조성물은 액체를 더 포함하는 조성물.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 액체는 용매와 단량체 집단을 포함하며, 상기 단량체는 반응하여 중합체를 형성할 수 있는 조성물.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 액체는 용매 및 중합체를 포함하는 조성물.
  13. 청구항 10에 있어서,
    상기 액체는 인쇄가능한 잉크인 조성물.
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 1차 광원과 2차 광원을 포함하는 장치로서,
    상기 2차 광원은 상기 1차 광원으로부터의 1차 광을 흡수하여 2차 광을 방출하고,
    상기 2차 광원은 청구항 1에 따른 조성물을 포함하는 장치.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 1차 광원은 발광다이오드인 장치.
  19. 청구항 17에 있어서,
    상기 2차 광원은 중합체 필름 형태인 장치.
  20. 청구항 17에 있어서,
    상기 2차 광원은 중합체 비드인 장치.
  21. 청구항 17에 있어서,
    상기 장치는 액정디스플레이(LCD)의 하나 이상의 구성성분을 포함하는 장치.
  22. 청구항 1에 있어서,
    상기 조성물의 양자 수율은 황산 바륨 입자가 포함되지 않은 다른 동일 조성물의 양자 수율보다 높은 조성물.
KR1020147033623A 2012-05-22 2013-05-22 고 반사 물질을 이용한 양자 수율 향상 KR101803039B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201261650238P 2012-05-22 2012-05-22
US61/650,238 2012-05-22
PCT/IB2013/001816 WO2013175317A1 (en) 2012-05-22 2013-05-22 Enhancement of quantum yield using highly reflective agents

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020177030624A Division KR101931621B1 (ko) 2012-05-22 2013-05-22 고 반사 물질을 이용한 양자 수율 향상

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20150016291A KR20150016291A (ko) 2015-02-11
KR101803039B1 true KR101803039B1 (ko) 2017-11-29

Family

ID=49263329

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020177030624A KR101931621B1 (ko) 2012-05-22 2013-05-22 고 반사 물질을 이용한 양자 수율 향상
KR1020147033623A KR101803039B1 (ko) 2012-05-22 2013-05-22 고 반사 물질을 이용한 양자 수율 향상

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020177030624A KR101931621B1 (ko) 2012-05-22 2013-05-22 고 반사 물질을 이용한 양자 수율 향상

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20130313595A1 (ko)
EP (1) EP2852654B1 (ko)
JP (1) JP6058126B2 (ko)
KR (2) KR101931621B1 (ko)
CN (1) CN104487540B (ko)
HK (1) HK1204646A1 (ko)
WO (1) WO2013175317A1 (ko)

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140015763A (ko) * 2012-07-24 2014-02-07 삼성디스플레이 주식회사 Ｌｅｄ 패키지 및 이를 갖는 표시 장치
WO2015132673A2 (en) * 2014-03-04 2015-09-11 Nanoco Technologies, Ltd. Methods for fabricating quantum dot polymer films
CN106661401A (zh) * 2014-06-13 2017-05-10 株式会社Lg化学 粘合剂组合物、粘合膜、包含粘合膜的增亮膜和包含其的背光单元
US9706084B2 (en) 2014-07-30 2017-07-11 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Color mapping
TWI560509B (en) * 2014-12-22 2016-12-01 Ind Tech Res Inst Enhanced wavelength converting structure, luminescent film and display backlighting unit
WO2016194344A1 (ja) 2015-05-29 2016-12-08 富士フイルム株式会社 組成物とポリマー成形用組成物、及びそれを用いて得られた波長変換体、波長変換部材、バックライトユニット、液晶表示装置
WO2016194351A1 (ja) 2015-05-29 2016-12-08 富士フイルム株式会社 波長変換部材及びそれを備えたバックライトユニット、液晶表示装置
US9780266B2 (en) 2015-06-30 2017-10-03 Cree, Inc. Stabilized quantum dot structure and method of making a stabilized quantum dot structure
US10920137B2 (en) * 2015-07-31 2021-02-16 Avantama Ag Luminescent crystals and manufacturing thereof
DE102015117940A1 (de) 2015-10-21 2017-04-27 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optischer Sensor
KR102631400B1 (ko) * 2015-10-22 2024-01-29 삼성전자주식회사 감광성 조성물, 이로부터 제조된 양자점-폴리머 복합체 패턴, 및 이를 포함하는 전자 소자
KR102454988B1 (ko) 2016-01-06 2022-10-18 삼성디스플레이 주식회사 광 발생 부재 및 그것을 포함하는 표시 장치
US10948774B2 (en) 2016-05-10 2021-03-16 The Hong Kong University Of Science And Technology Photoaligned quantum rod enhancement films
TW201835297A (zh) 2017-01-06 2018-10-01 日商Ｊｓｒ股份有限公司 含螢光體粒子組成物、波長轉換層及波長轉換層的製造方法
US10472563B2 (en) * 2017-02-16 2019-11-12 Rohm And Haas Electronic Materials Llc Methods for making improved quantum dot resin formulations
CN108864824A (zh) * 2017-05-11 2018-11-23 Tcl集团股份有限公司 量子点荧光防伪油墨及其制备方法
US10347799B2 (en) * 2017-11-10 2019-07-09 Cree, Inc. Stabilized quantum dot composite and method of making a stabilized quantum dot composite
CN113025112B (zh) * 2021-04-21 2023-03-10 惠州视维新技术有限公司 一种反射型油墨、扩散板、背光模组以及显示装置
TWI789097B (zh) * 2021-11-04 2023-01-01 南亞塑膠工業股份有限公司 光學膜及其製造方法與背光模組
TW202321415A (zh) * 2021-11-23 2023-06-01 南亞塑膠工業股份有限公司 光學膜及其製造方法與背光模組

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080173886A1 (en) * 2006-05-11 2008-07-24 Evident Technologies, Inc. Solid state lighting devices comprising quantum dots
US20100283072A1 (en) * 2007-07-18 2010-11-11 Kazlas Peter T Quantum dot-based light sheets useful for solid-state lighting
US20110068322A1 (en) * 2009-09-23 2011-03-24 Nanoco Technologies Limited Semiconductor Nanoparticle-Based Materials

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0510754B1 (en) * 1991-04-26 1997-01-15 Agfa-Gevaert N.V. Luminescent article with protective coating and manufacture
GB0409877D0 (en) 2004-04-30 2004-06-09 Univ Manchester Preparation of nanoparticle materials
US7588828B2 (en) 2004-04-30 2009-09-15 Nanoco Technologies Limited Preparation of nanoparticle materials
GB2429838B (en) 2005-08-12 2011-03-09 Nanoco Technologies Ltd Nanoparticles
GB0522027D0 (en) 2005-10-28 2005-12-07 Nanoco Technologies Ltd Controlled preparation of nanoparticle materials
GB0606845D0 (en) 2006-04-05 2006-05-17 Nanoco Technologies Ltd Labelled beads
US8941293B2 (en) * 2006-05-11 2015-01-27 Samsung Electronics Co., Ltd. Solid state lighting devices comprising quantum dots
JP2009108126A (ja) * 2007-10-26 2009-05-21 Idemitsu Kosan Co Ltd 発光媒体形成用組成物、発光媒体、有機ｅｌ素子、表示装置、および、発光媒体膜成膜方法
US9287469B2 (en) * 2008-05-02 2016-03-15 Cree, Inc. Encapsulation for phosphor-converted white light emitting diode
DE102008022888A1 (de) * 2008-05-08 2009-11-19 Lok-F Gmbh Leuchtvorrichtung
TW201007091A (en) * 2008-05-08 2010-02-16 Lok F Gmbh Lamp device
CN101289617A (zh) * 2008-06-16 2008-10-22 罗维鸿 用于白光二极管与无机荧光粉的复合材料
GB0821122D0 (en) * 2008-11-19 2008-12-24 Nanoco Technologies Ltd Semiconductor nanoparticle - based light emitting devices and associated materials and methods
KR20100080423A (ko) * 2008-12-30 2010-07-08 삼성엘이디 주식회사 발광소자 패키지 및 그 제조방법
KR101562022B1 (ko) * 2009-02-02 2015-10-21 삼성디스플레이 주식회사 발광 다이오드 유닛, 이를 포함하는 표시 장치 및 발광 다이오드 유닛 제조 방법
CN101571242A (zh) * 2009-05-27 2009-11-04 中国计量学院 一种蓝光芯片加量子点和yag荧光粉混掺的白光led发光装置
US8547009B2 (en) * 2009-07-10 2013-10-01 Cree, Inc. Lighting structures including diffuser particles comprising phosphor host materials
EP2475717A4 (en) * 2009-09-09 2015-01-07 Qd Vision Inc PARTICLES WITH NANOPARTICLES, USES THEREOF AND METHOD THEREFOR
GB0916699D0 (en) 2009-09-23 2009-11-04 Nanoco Technologies Ltd Semiconductor nanoparticle-based materials
JP2013513237A (ja) * 2009-12-03 2013-04-18 リサーチ・トライアングル・インスティチュート 反射ナノファイバー照明デバイス
US20120205586A1 (en) * 2011-02-10 2012-08-16 Xiaofan Ren Indium phosphide colloidal nanocrystals
US10008631B2 (en) * 2011-11-22 2018-06-26 Samsung Electronics Co., Ltd. Coated semiconductor nanocrystals and products including same
DE102012101102A1 (de) * 2012-02-10 2013-08-14 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronisches Halbleiterbauelement und Anordnung mit einer Mehrzahl von derartigen Bauelementen

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080173886A1 (en) * 2006-05-11 2008-07-24 Evident Technologies, Inc. Solid state lighting devices comprising quantum dots
US20100283072A1 (en) * 2007-07-18 2010-11-11 Kazlas Peter T Quantum dot-based light sheets useful for solid-state lighting
US20110068322A1 (en) * 2009-09-23 2011-03-24 Nanoco Technologies Limited Semiconductor Nanoparticle-Based Materials

Also Published As

Publication number Publication date
CN104487540B (zh) 2017-06-20
KR20150016291A (ko) 2015-02-11
JP2015522668A (ja) 2015-08-06
WO2013175317A1 (en) 2013-11-28
US20130313595A1 (en) 2013-11-28
KR101931621B1 (ko) 2018-12-24
CN104487540A (zh) 2015-04-01
EP2852654B1 (en) 2017-07-26
KR20170122290A (ko) 2017-11-03
EP2852654A1 (en) 2015-04-01
HK1204646A1 (en) 2015-11-27
JP6058126B2 (ja) 2017-01-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101803039B1 (ko) 고 반사 물질을 이용한 양자 수율 향상
JP6775627B2 (ja) 半導体ナノ粒子ベースの発光材料
US10014452B2 (en) Semiconductor nanoparticle-based light-emitting devices and associated materials and methods
JP6134705B2 (ja) 半導体ナノ粒子含有材料及びそれを組み込んだ発光デバイス
US10329479B2 (en) Surface-modified nanoparticles
EP3119851B1 (en) Quantum dot compositions
EP3033404B1 (en) Quantum dot films utilizing multi-phase resins
EP3425020B1 (en) Device comprising quantum dot compositions
JP2014531762A5 (ko)
JP2014519708A5 (ko)
TW201638298A (zh) 以金屬硫醇聚合物穩定化的量子點

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
A107 Divisional application of patent
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant