KR101884380B1 - 양자점 분산체, 이의 제조 방법, 컬러필터 및 화상표시장치 - Google Patents

양자점 분산체, 이의 제조 방법, 컬러필터 및 화상표시장치 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 양자점 분산체는 양자점; 인산 에스테르계 화합물을 포함하는 표면처리제; 및 극성 용제;를 포함하고, 상기 인산 에스테르계 화합물을 포함하는 표면처리제는 상기 양자점 고형분 전체 100 중량부에 대하여 1 내지 250 중량부로 포함되는 것을 특징으로 한다.

Description

양자점 분산체, 이의 제조 방법, 컬러필터 및 화상표시장치{QUANTUM DOT DISPERSION, MANUFACTURING METHOD THEREOF, COLOR FILTER AND IMAGE DISPLAY DEVICE MANUFACTURED USING THE SAME}
본 발명은 양자점 분산체, 이의 제조 방법, 컬러필터 및 화상표시장치에 관한 것이다.
컬러필터는 백색광에서 적색, 녹색 및 청색의 3가지 색을 추출하여 미세한 화소단위로 가능하게 하는 박막 필름형 광학부품으로서, 한 화소의 크기가 수십에서 수백 마이크로미터 정도이다. 이러한 컬러필터는 각각의 화소 사이의 경계부분을 차광하기 위하여 투명 기판 상에 정해진 패턴으로 형성된 블랙 매트릭스 층 및 각각의 화소를 형성하기 위해 복수의 색(통상적으로 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B))의 3원색을 정해진 순서로 배열한 화소부가 차례로 적층된 구조를 취하고 있다.
최근에는 컬러필터를 구현하는 방법 중의 하나로서, 안료 분산형의 감광성 수지를 이용한 안료 분산법이 적용되고 있으나, 광원에서 조사된 광이 컬러필터를 투과하는 과정에서 광의 일부가 컬러필터에 흡수되어 광 효율이 저하되고, 또한 색 필터에 포함되어 있는 안료의 특성으로 인하여 색재현이 저하되는 문제점이 발생하고 있다.
특히, 컬러필터가 각종 화상표시장치를 비롯한 다양한 분야에 사용됨에 따라 우수한 패턴 특성뿐만 아니라 높은 색재현율과 함께 우수한 고휘도, 고명암비와 같은 성능이 요구되고 있는 바, 이러한 문제를 해결하기 위하여, 양자점을 포함하는 자발광 감광성 수지 조성물을 이용한 컬러필터 제조 방법이 제안되었다.
대한민국 공개특허 제2013-0000506호는 표시 장치에 관한 것으로서, 광의 파장을 변환시키는 다수 개의 파장 변환 입자들; 및 상기 광에서 소정의 파장 대의 광을 흡수하는 다수 개의 컬러 필터 입자들을 포함하는 색 변환부를 포함하는 표시장치에 관한 내용을 개시하고 있다.
자발광 감광성 수지 조성물에 포함되는 양자점은 시판되는 형태를 구입하여 사용하는 것이 일반적인데, 이러한 양자점은 클로로포름, 톨루엔, n-헥산, 또는 벤젠과 같은 인체에 유해한 비극성 용제에 분산되어 판매되고 있다. 앞서 기술한 용제의 경우 고휘발성 화합물(Volatile Organic Compound)이거나 또는 발암성, 신경독성을 띠고, 생식기능의 이상에 대한 고위험성이 있어 작업자의 취급환경에 대한 엄격한 관리가 필요하다.
따라서 이러한 양자점을 사용하기 위해서는 건조를 통하여 인체에 유해한 용제를 제거하거나, 분산 용제를 제거한 후 고휘발성 화합물이 아니며, 발암성, 신경독성을 띠지 않고, 생식기능의 이상에 대한 위험성이 없거나 매우 낮은 용제로 치환하는 과정을 거치게 되는데, 이러한 과정에서 양자 효율이 저하되는 현상이 발생하고, 이 때문에 제조되는 컬러필터 또는 화상표시장치의 발광특성이 저하되는 문제가 발생하고 있다.
그러므로, 양자 효율의 저하를 억제하고, 인체에 유해한 성분을 함유하고 있지 않은 양자점 분산체 및 양자점 분산체의 제조 방법의 개발이 요구되고 있다.
대한민국 공개특허 제2013-0000506호 (2013.01.03.)
본 발명은 양자효율이 우수하고 분산성이 우수한 양자점 분산체, 이를 포함하는 자발광 감광성 수지 조성물을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 양자점 분산체 제조 과정에서 양자 효율의 저하를 방지할 수 있는 양자점 분산체 제조 방법을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 전술한 양자점 분산체, 자발광 감광성 수지 조성물을 이용하여 제조된 발광특성이 우수한 컬러필터 및 화상표시장치를 제공하고자 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 양자점 분산체는 양자점; 인산 에스테르계 화합물을 포함하는 표면처리제; 및 극성 용제;를 포함하고, 상기 인산 에스테르계 화합물을 포함하는 표면처리제는 상기 양자점 고형분 전체 100 중량부에 대하여 1 내지 250 중량부로 포함되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 양자점 및 비극성 유기 용제를 포함하는 양자점 분산액을 준비하는 단계; 상기 양자점 분산액에 인산 에스테르계 화합물을 포함하는 표면처리제를 첨가하는 단계; 상기 양자점 분산액에서 상기 비극성 유기 용제를 제거하는 단계; 및 상기 비극성 유기 용제가 제거된 상기 양자점 분산액에 극성 용제를 첨가 및 분산하여 양자점 분산체를 제조하는 단계;를 포함하는 양자점 분산체 제조 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 전술한 양자점 분산체; 및 알칼리 가용성 수지, 광중합성 화합물, 광중합 개시제, 용제 및 첨가제로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 더 포함하는 자발광 감광성 수지 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 전술한 자발광 감광성 수지 조성물의 경화물을 포함하는 컬러필터 및 이를 포함하는 화상표시장치를 제공한다.
본 발명의 양자점 분산체 및 이를 포함하는 자발광 감광성 수지 조성물은 발광특성이 우수한 컬러 필터 및 화상표시장치의 제조가 가능하며, 인체독성 물질을 함유하지 않는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 양자점 분산체 제조 방법은 특정 표면처리제를 첨가함으로써 양자 효율의 저하가 없는 양자점 분산체의 제공이 가능한 이점이 있다.
또한, 본 발명의 자발광 감광성 수지 조성물을 이용하여 제조된 컬러필터 및 이를 포함하는 화상표시장치는 광효율이 우수한 이점이 있다.
이하, 본 발명에 대하여 더욱 상세히 설명한다.
본 발명에서 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
본 발명에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
< 양자점 분산체 >
본 발명의 한 양태는 양자점 분산체에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명의 한 양태는 양자점; 인산 에스테르계 화합물을 포함하는 표면처리제; 및 극성 용제;를 포함하고, 상기 인산 에스테르계 화합물을 포함하는 표면처리제는 상기 양자점 고형분 전체 100 중량부에 대하여 1 내지 250 중량부로 포함되는 양자점 분산체에 관한 것이다.
상기 양자점은 나노 크기의 반도체 물질을 일컬을 수 있다. 원자가 분자를 이루고, 분자는 클러스터라고 하는 작은 분자들의 집합체를 구성하여 나노 입자를 이루게 되는데, 이러한 나노 입자들이 반도체 특성을 띠고 있을 때 양자점이라고 한다. 상기 양자점은 외부에서 에너지를 받아 들뜬 상태에 이르면, 상기 양자점의 자체적으로 해당하는 에너지 밴드갭에 따른 에너지를 방출하게 된다.
본 발명에 따른 자발광 감광성 수지 조성물로 제조된 컬러필터는 상기 양자점을 포함함으로써 광 조사에 의해 발광(광 루미네선스(luminescence))할 수 있다.
컬러필터를 포함하는 통상의 화상표시장치에서는 백색광이 상기 컬러필터를 투과하여 컬러가 구현되는데, 이 과정에서 광의 일부가 컬러필터에 흡수되므로 광 효율이 저하된다. 그러나, 본 발명에 따른 자발광 감광성 수지 조성물로 제조된 컬러필터를 포함하는 경우에는, 컬러필터가 광원의 광에 의해 자체 발광하므로, 보다 뛰어난 광 효율을 구현할 수 있으며, 또한 색상을 가진 광이 방출되는 것이므로 색 재현성이 보다 우수하고, 광루미네선스에 의해 전 방향으로 광이 방출되므로 시야각도 개선될 수 있는 이점이 있다.
광에 의한 자극으로 발광할 수 있는 양자점 입자라면 특별히 한정되지 않는다. 예컨대, II-VI족 반도체 화합물; III-V족 반도체 화합물; IV-VI족 반도체 화합물; IV족 원소 또는 이를 포함하는 화합물; 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택될 수 있으며, 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
구체적으로, 상기 II-VI족 반도체 화합물은 CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, ZnO, HgS, HgSe, HgTe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 이원소 화합물; CdSeS, CdSeTe, CdSTe, ZnSeS, ZnSeTe, ZnSTe, HgSeS, HgSeTe, HgSTe, CdZnS, CdZnSe, CdZnTe, CdHgS, CdHgSe, CdHgTe, HgZnS, HgZnSe, HgZnTe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 삼원소 화합물; 및 CdZnSeS, CdZnSeTe, CdZnSTe, CdHgSeS, CdHgSeTe, CdHgSTe, HgZnSeS, HgZnSeTe, HgZnSTe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 사원소 화합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 III-V족 반도체 화합물은 GaN, GaP, GaAs, GaSb, AlN, AlP, AlAs, AlSb, InN, InP, InAs, InSb 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 이원소 화합물; GaNP, GaNAs, GaNSb, GaPAs, GaPSb, AlNP, AlNAs, AlNSb, AlPAs, AlPSb, InNP, InNAs, InNSb, InPAs, InPSb, GaAlNP 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 삼원소 화합물; 및 GaAlNAs, GaAlNSb, GaAlPAs, GaAlPSb, GaInNP, GaInNAs, GaInNSb, GaInPAs, GaInPSb, InAlNP, InAlNAs, InAlNSb, InAlPAs, InAlPSb 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 사원소 화합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
상기 IV-VI족 반도체 화합물은 SnS, SnSe, SnTe, PbS, PbSe, PbTe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 이원소 화합물; SnSeS, SnSeTe, SnSTe, PbSeS, PbSeTe, PbSTe, SnPbS, SnPbSe, SnPbTe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 삼원소 화합물; 및 SnPbSSe, SnPbSeTe, SnPbSTe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 사원소 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상일 수 있으나, 역시 이에 한정되지 않는다.
이에 한정되지는 않으나, 상기 IV족 원소 또는 이를 포함하는 화합물은 Si, Ge 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 원소 화합물; 및 SiC, SiGe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 이원소 화합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
상기 양자점은 균질한(homogeneous) 단일 구조; 코어-쉘(core-shell), 그래디언트(gradient) 구조 등과 같은 이중 구조; 또는 이들의 혼합 구조일 수 있다.
구체적으로, 상기 코어-쉘의 이중 구조에서, 각각의 코어(core)와 쉘(shell)을 이루는 물질은 상기 언급된 서로 다른 반도체 화합물로 이루어질 수 있다. 예컨대, 상기 코어는 CdSe, CdS, ZnS, ZnSe, CdTe, CdSeTe, CdZnS, PbSe, AgInZnS 및 ZnO로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 물질을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 쉘은 CdSe, ZnSe, ZnS, ZnTe, CdTe, PbS, TiO, SrSe 및 HgSe으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 물질을 포함할 수 있으나, 역시 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 양자점은 습식 화학 공정(wet chemical process), 유기금속 화학증착 공정(MOCVD, metal organic chemical vapor deposition) 또는 분자선 에피텍시 공정(MBE, molecular beam epitaxy)에 의해 합성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 습식 화학 공정이란 유기용제에 전구체 물질을 넣어 입자를 성장시키는 방법이다. 결정이 성장될 때 유기용제가 자연스럽게 양자점 결정의 표면에 배위되어 분산제 역할을 하여 결정의 성장을 조절하게 되므로, 유기금속 화학증착 공정이나 분자선 에피텍시와 같은 기상증착법보다 더 쉽고 저렴한 공정을 통하여 나노 입자의 성장을 제어할 수 있으므로, 상기 습식 화학 공정을 사용하여 본 발명에 따른 상기 양자점을 제조하는 것이 바람직하다.
상기 양자점은 상기 양자점 분산체 고형분 전체 100 중량부에 대하여 20 내지 99 중량부, 바람직하게는 30 내지 99 중량부, 더욱 바람직하게는 50 내지 99 중량부로 포함될 수 있다. 상기 양자점이 상기 범위 내로 포함되는 경우 감광특성이 우수한 자발광 감광성 수지 조성물의 제공이 가능하다. 상기 양자점이 상기 범위 미만으로 포함될 경우 감광특성이 다소 저하될 수 있으며, 상기 범위를 초과하여 포함하는 경우 상기 양자점과 대비하여 후술할 다른 구성들, 예컨대 알칼리 가용성 수지, 광중합성 화합물과 같은 구성들의 함량이 상대적으로 적어지므로 컬러필터의 제조가 다소 어려울 수 있는 문제가 있으므로, 상기 범위 내로 포함되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 양자점 분산체는 인산 에스테르계 화합물을 포함하는 표면처리제를 포함한다. 본 발명에 따른 양자점 분산체는 인산 에스테르계 화합물을 포함하는 표면처리제를 포함하기 때문에 양자점과 극성 용제와의 분상성이 향상되어 양자 효율이 우수한 이점이 있다. 한 실시형태에서, 본 발명의 양자점 분산체는 종래에 통상적으로 사용되던 클로로포름, 톨루엔, n-헥산, 벤젠과 같은 비극성 유기 용제의 함량이 100ppm, 구체적으로 50ppm, 더욱 구체적으로 10ppm 이하일 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 비극성 유기 용제는 클로로포름, 벤젠, 톨루엔 및 헥산으로 이루어진 군에서 선택되는 1 이상일 수 있으며, 본 발명에 따른 양자점 분산체는 상기 비극성 유기 용제를 100ppm, 구체적으로 50ppm, 더욱 구체적으로 10ppm 이하로 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 양자점 분산체는 인산 에스테르계 화합물을 포함하는 표면처리제를 포함하기 때문에 후술할 자발광 감광성 수지 조성물을 구성하는 다른 구성들과의 상용성이 우수하고, 인체에 유해한 비극성 유기 용제의 함량이 100ppm, 구체적으로 50ppm, 더욱 구체적으로 10ppm 이하로 포함되기 때문에 공정적인 측면 및 환경적인 측면에서 바람직하다.
본 발명의 또 다른 실시형태에 있어서, 상기 표면처리제는 산가 10 이상의 인산 에스테르계 화합물을 포함하는 것일 수 있다.
상기 인산 에스테르계 화합물은 인산 에스테르((HO)2PO(OR)) 또는 인산(H3PO4)에 존재하는 히드록시기 또는 히드록시기의 수소원자를 다른 작용기로 치환 또는 비치환한 형태를 포함할 수 있다. 예컨대 상기 인산 에스테르계 화합물은 (H2PO3-)의 형태로 표현될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명에서 상기 "인산 에스테르계"란 아인산 유도체, 인산 유도체, 포스폰산 유도체 및 포스핀산 유도체로 구성되는 군에서 선택되는 1 이상을 포함할 수도 있다.
상기 표면처리제가 상기 인산 에스테르계 화합물을 포함하는 경우 광효율 저하 및 감광특성 불량을 억제할 수 있는 이점이 있다.
상기 인산 에스테르계 화합물은 한 분자 내에 폴리에테르 부분, 폴리에스테르 부분 및 인산기 중 하나 이상을 더 포함할 수 있다.
본 발명에서 "폴리-"란, 많은 수의 반복단위로 이루어진 화합물을 일컬을 수 있는 것으로서, 상기 "폴리에테르 부분", "폴리에스테르 부분"은 각각 에테르기 또는 에스테르기를 포함하는 반복단위가 1 내지 20 로 이루어진 부분을 일컬을 수 있다. 바람직하게는, 본 발명에서는 반복단위가 5 내지 20, 더욱 바람직하게는 10 내지 20으로 이루어질 수 있으며, 이 경우 상용성이 우수한 이점이 있다.
상기 인산 에스테르계 화합물이 한 분자 내에 폴리에테르 부분을 더 포함하는 경우 후술할 알칼리 가용성 수지와의 상용성이 향상되는 이점이 있으며, 상기 인산 에스테르계 화합물이 한 분자 내에 폴리에스테르 부분을 더 포함하는 경우 알칼리 가용성 수지와의 상용성 및 알칼리 현상액에 대한 용해 특성이 향상되는 이점이 있다. 상기 인산 에스테르계 화합물이 한 분자 내에 인산기를 더 포함하는 경우 양자점 표면에 흡착을 통해 보호층 역할을 수행할 수 있고, 상기 양자점을 탈응집 시키는 이점이 있다.
바람직하게는 본 발명에 따른 인산 에스테르계 화합물은 한 분자 내에 폴리 에테르 부분, 폴리에스테르 부분 및 인산기를 포함할 수 있으며, 이 경우 양자점을 탈응집시켜 분산입도를 작게 하고, 알칼리 가용성 수지와의 상용성 및 알칼리 현상액에 대한 용해 특성이 있어 패턴형성에 유리한 이점이 있으므로 가장 바람직하다.
본 발명에서, "산가"란, 아크릴계 중합체 1g을 중화하는 데 필요한 수산화칼륨의 양(mg)으로서 측정되는 값으로 후술할 자발광 감광성 수지 조성물에 대한 용해성에 관여할 수 있다. 상기 인산 에스테르계 화합물의 산가가 10 (KOHmg/g) 이상, 구체적으로 10 내지 200 (KOHmg/g)인 경우 상기 표면처리제를 포함하는 자발광 감광성 수지 조성물의 현상 속도 면에서 바람직하다. 상기 산가가 상기 범위 미만인 경우 충분한 현상 속도를 확보하기 다소 어려울 수 있고, 상기 범위를 초과하는 경우 기판과의 밀착성이 감소되어 패턴의 단락이 발생하기 쉽고, 전체적인 조성물의 저장 안정성이 저하되어 점도가 상승하는 문제가 발생할 수 있으므로 상기 범위를 만족하는 것이 바람직하다.
상기 표면처리제는 상기 양자점 고형분 전체 100 중량부에 대하여 1 내지 250 중량부로 포함될 수 있으며, 바람직하게는 3 내지 200 중량부, 더욱 바람직하게는 5 내지 100 중량부로 포함될 수 있다. 상기 표면처리제가 상기 범위 내로 포함될 경우 상기 양자점의 탈응집 효과가 우수하고, 본 발명에 따른 양자점 분산체 및 이를 포함하는 자발광 감광성 수지 조성물 내의 극성 차이에 의한 석출현상의 억제가 가능하며, 컬러필터 제조 공정 시 양자점의 보호층 역할을 수행할 수 있으므로 바람직하다.
상기 표면처리제가 상기 범위 미만으로 포함될 경우 상기 양자점의 탈응집 효과가 다소 저하될 수 있으며, 상기 범위를 초과하여 포함될 경우 상기 양자점 분산체를 포함하는 자발광 감광성 수지 조성물의 현상 특성이 다소 저하될 수 있으므로, 상기 범위 내로 포함되는 것이 바람직하다.
상기 용제는 에탄올, NMP(N-메틸-2-피롤리돈), MEK(메틸에틸케톤), 1-(2-에톡시에틸)-2-에톡시에테인, 1-(2-에톡시에틸)-2-메톡시에테인, 1-부톡시-2-에톡시에테인, 1-메틸프로필 아세테이트, 2,6-디메틸-4-헵탄온, 2-[2-(2-히드록시에톡시)에톡시]에탄올, 2-부톡시에탄올, 2-에틸헥산올, 2-에틸헥실 아세테이트, 2-메틸-1-프로판올, 2-메틸프로필-2-메틸프로파노에이트, 2-메틸프로필 아세테이트, 2-프로판온, 3,5,5-트리메틸-2-시클로헥센-1-온, 3-메틸부틸 아세테이트, 3-메틸페놀, 3-펜탄온, 4-히드록시-4-메틸펜탄-2-온, 4-메틸-2-펜탄온, 5-메틸-2-헥산온, 디에틸 카보네이트, 디에틸렌 글리콜 디부틸 에테르, 디에틸렌 글리콜 디에틸 에테르, 디에틸렌 글리콜 디메틸 에테르, 디에틸렌 글리콜 에틸 에테르, 디에틸렌 글리콜 에틸 메틸 에테르, 디에틸렌 글리콜 헥실 에테르, 디에틸렌 글리콜 이소프로필 메틸 에테르, 디에틸렌 글리콜 메틸 에테르, 디에틸렌 글리콜 모노-2-에틸헥실 에테르, 디에틸렌 글리콜 모노벤질 에테르, 디에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르, 디에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르 아세테이트, 디에틸렌 글리콜 모노에틸 에테르, 디에틸렌 글리콜 모노에틸 에테르 아세테이트, 디에틸렌 글리콜 모노이소부틸 에테르, 디에틸렌 글리콜 모노이소프로필 에테르, 디에틸렌 글리콜 모노메틸 에테르, 디에틸렌 글리콜 모노페닐 에테르, 디에틸렌 글리콜 n-부틸 에테르, 디에틸렌 글리콜 n-부틸 에테르 아세테이트, 디에틸렌 글리콜 페닐 에테르, 디이소부틸 카비놀, 디이소부틸 케톤, 디메틸 아디페이트, 디메틸 헥산디오에이트, 디프로필렌 글리콜 디메틸 에테르, 디프로필렌 글리콜 메틸 에테르, 디프로필렌 글리콜 모노 메틸 에테르 아세테이트, 디프로필렌 글리콜 모노부틸 에테르, 디프로필렌 글리콜 모노프로필 에테르, 디프로필렌 글리콜 n-부틸 에테르, 디프로필렌 글리콜 n-프로필 에테르, 디프로필렌 글리콜 페닐 에테르, d-리모넨, 도데칸, 에탄디올, 에탄티올, 헵탄, 에틸렌 글리콜 디아세테이트, 에틸렌 글리콜 헥실 에테르, 에틸렌 글리콜 모노-2-에틸헥실 에테르, 에틸렌 글리콜 모노알릴 에테르, 에틸렌 글리콜 모노벤질 에테르, 에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르, 에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르 아세테이트, 에틸렌 글리콜 모노헥실 에테르, 에틸렌 글리콜 모노이소부틸 에테르, 에틸렌 글리콜 모노이소프로필 에테르, 에틸렌 글리콜 모노메틸 에테르, 에틸렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트, 에틸렌 글리콜 모노페닐 에테르, 에틸렌 글리콜 n-부틸 에테르, 에틸렌 글리콜 n-부틸 에테르 아세테이트, 에틸렌 글리콜 페닐 에테르, 에틸렌 글리콜 프로필 에테르, 감마 부티로락톤, 헥실렌 글리콜, 이소아밀 아세테이트, 이소부틸 아세테이트, 이소프로필 아세테이트, 메틸-2-히드록시벤조에이트, 메틸 이소부틸 카비놀, 메틸 이소부틸 케톤, 메틸 올리에이트, 메틸-3-메톡시 프로피오네이트, 메틸시클로헥센, n-부틸 아세테이트, n-부틸 프로피오네이트, n-도데칸, n-헥실 아세테이트, N-메틸피롤리돈, n-펜틸 프로피오네이트, n-프로필 아세테이트, n-프로필 프로피오네이트, 스테아린산(octadecanoic acid), 폴리에틸렌 글리콜 모노메틸 에테르, 프로필렌 글리콜 디아세테이트, 프로필렌 글리콜 모노 메틸 에테르 아세테이트, 프로필렌 글리콜 메틸 에테르, 프로필렌 글리콜 모노부틸 에테르, 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트, 프로필렌 글리콜 모노페닐 에테르, 프로필렌 글리콜 모노프로필 에테르, 프로필렌 글리콜 n-부틸 에테르, 프로필렌 글리콜 n-부틸 에테르, 프로필렌 글리콜 n-프로필 에테르, 프로필렌 글리콜 페닐 에테르, 프로필렌 글리콜 프로필 에테르, 테트라에틸렌 글리콜 디메틸 에테르, 트리에틸렌 글리콜 디메틸 에테르, 트리에틸렌 글리콜 에틸 에테르, 트리에틸렌 글리콜 메틸 에테르, 트리에틸렌 글리콜 n-부틸 에테르, 트리프로필렌 글리콜 메틸 에테르, 트리프로필렌 글리콜 n-부틸 에테르, 에틸 3-에톡시프로피오네이트 및 물로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 다만, 후술할 컬러필터의 제조 용이성 면에서 PGMEA(프로필렌 글리콜 메틸 에테르 아세테이트) 또는 EEP(에틸 3-에톡시프로피오네이트)인 것이 바람직하다.
상기 극성 용제는 상기 양자점 분산체 전체 100 중량부에 대하여 40 내지 95 중량부로 포함될 수 있으며, 보다 바람직하게는 60 내지 90 중량부로 포함될 될 수 있다. 상기 극성 용제가 상기 함량 범위를 초과할 경우는 분산성은 유리하나 광학특성이 다소 저하될 수 있으며, 상기 범위 미만일 경우는 광학특성은 유리하나 분산특성이 다소 저하되는 문제가 있다. 그러므로, 상기 극성 용제가 상기 범위를 만족하는 것이 양자점의 분산성과 광학특성면에서 바람직하다.
< 양자점 분산체 제조 방법>
본 발명의 다른 양태는, 양자점 및 비극성 유기 용제를 포함하는 양자점 분산액을 준비하는 단계; 상기 양자점 분산액에 표면처리제를 첨가하는 단계; 상기 양자점 분산액에서 상기 비극성 유기 용제를 제거하는 단계; 및 상기 비극성 유기 용제가 제거된 상기 양자점 분산액에 극성 용제를 첨가 및 분산하여 양자점 분산체를 제조하는 단계;를 포함하는 양자점 분산체 제조 방법에 관한 것이다.
상기 양자점, 비극성 유기 용제, 표면처리제 및 극성 용제와 관련된 내용은 전술한 내용을 적용할 수 있다.
본 발명에 따른 양자점 분산체 제조 방법은 양자점 및 비극성 유기 용제를 포함하는 양자점 분산액을 준비하는 단계를 포함한다.
본 발명에서 상기 "양자점 분산체"는 "양자점 분산액"과 구별되는 용어일 수 있다. 상기 "양자점 분산액"이란, 통상적으로 시판되고 있는 양자점 용액 등을 일컬을 수 있는 것으로, 본 발명에 따른 표면처리제가 포함되지 않은 상태, 요컨대 표면처리제를 첨가하기 이전 상태를 일컬을 수 있다.
상기 양자점 분산액 내에서 상기 양자점 및 상기 비극성 유기 용제의 함량을 본 발명에서 한정하는 것은 아니다. 본 발명에서 상기 양자점 분산액은 분산액, 구체적으로 상기 비극성 유기 용제 내에 양자점이 분산되어 있는 형태로 시판되고 있는 양자점, 양자점 용액, 양자점 분산액, 양자점 분산체 등을 일컬을 수 있는 것이므로, 상기 분산액 내에 상기 양자점이 분산되어 있는 형태라면 그 함량이 제한되지는 않는다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 양자점 분산액은 유기 리간드를 더 포함하는 것일 수 있다. 상기 유기 리간드는 상기 양자점의 표면에 결합되어 상기 양자점을 안정화시키는 역할을 수행할 수 있다. 상기 유기 리간드는 본 발명에서 한정하는 것은 아니나 예컨대 피리딘(pyridine), 메르캅토 알콜(mercapto alcohol), 티올(thiol), 포스핀(phosphine), 포스핀 산화물(phosphine oxide) 등을 포함할 수 있다.
상기 유기 리간드는 상기 양자점의 총면적에 대하여 5% 이상의 표면을 덮고 있을 수 있다.
상기 유기 리간드는 시판되고 있는 형태의 상기 양자점 분산액 내에 포함되어 있을수도 있고, 상기 양자점 분산액 내에 포함되어 있지 않는 경우는 직접 상기 양자점 분산액 내에 첨가할 수도 있으며, 상기 유기 리간드를 직접 상기 양자점 분산액 내에 첨가하는 경우 그 함량은 양자점 1몰에 대하여 0.1 내지 10 몰 추가할 수 있다. 상기 유기 리간드를 상기 양자점 분산액 내에 직접 첨가하는 경우 상기 유기 리간드를 첨가한 후 상기 양자점 분산액을 교반하는 단계를 포함할 수도 있다.
본 발명에 따른 양자점 분산체 제조 방법은 양자점 분산액에 표면처리제를 첨가하는 단계를 포함한다.
상기 표면처리제는 전술한 내용을 적용할 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 또 다른 실시형태에 있어서, 상기 표면처리제는 인산 에스테르계 화합물; 또는 카르복시산 및 불포화 이중결합을 포함하는 화합물;을 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시형태에 있어서, 상기 표면처리제는 산가 10 이상의 인산 에스테르계 화합물; 또는 산가 10 이상의 불포화 이중결합을 포함하는 화합물;을 포함할 수 있으며, 본 발명의 또 다른 실시형태에 있어서, 상기 인산 에스테르계 화합물은 한 분자 내에 폴리에테르 부분, 폴리에스테르 부분 및 인산기 중 하나 이상을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 양자점 분산체 제조 방법은 양자점 분산액에 표면처리제를 첨가함으로써 양자점과 극성 용제와의 분산성을 향상시킬 수 있는 역할을 수행할 수 있다. 그렇기 때문에 본 발명에 따른 양자점 분산체 제조 방법을 통하여 제조된 양자점 분산체는 제조 과정 중 발생할 수 있는 양자 효율의 저하를 방지할 수 있으므로 발광효율이 우수한 컬러필터를 제조할 수 있는 이점이 있다.
상기 양자점 분산액에 표면처리제를 첨가한 후 상기 양자점 분산액을 교반하는 단계를 포함할 수도 있으며, 상기 교반은 당 업계에서 통상적으로 사용하는 방법을 통하여 수행할 수 있다.
본 발명에 따른 양자점 분산체 제조 방법은 상기 양자점 분산액에서 상기 비극성 유기 용제를 제거하는 단계를 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시형태에 있어서, 상기 비극성 유기 용제를 제거하는 단계는 상압 건조 또는 감압 건조를 이용하는 것일 수 있다. 요컨대, 상기 건조 시 압력은 감압 또는 상압 어느 것이어도 좋고, 통상 20 Pa ~1012h Pa의 범위에서 행할수 있으며, 온도는 상온 내지 100℃, 바람직하게는 40 내지 100℃, 더욱 바람직하게는 40 내지 60℃ 온도에서 4 내지 12 시간동안 수행할 수 있으며, 이 경우 용이하게 용제를 제거할 수 있는 이점이 있다.
본 발명에 따른 양자점 분산체 제조 방법에서, 상기 양자점 분산액에서 상기 비극성 유기 용제를 제거하는 단계;는 상기 양자점 분산액에 표면처리제를 첨가하는 단계; 이후에 수행될 수도, 그 이전에 수행될 수도 있다. 상기 양자점 분산액에 표면처리제를 첨가한 뒤에 상기 양자점 분산액에서 상기 비극성 유기 용제를 제거하는 경우, 후속하는 비극성 유기 용제의 제거 과정에서 발생할 수 있는 양자점의 산화를 억제함으로써 양자 효율이 우수한 양자점 분산체를 얻을 수 있는 이점이 있다.
본 발명에 따른 양자점 분산체 제조 방법은 상기 비극성 유기 용제가 제거된 양자점 분산액에 극성 용제를 첨가 및 분산하여 양자점 분산체를 제조하는 단계를 포함한다.
상기 분산하는 방법은 본 발명에서 특별히 제한하지는 않으며, 당업계에서 통상적으로 사용하는 방법, 장비를 이용하여 수행할 수 있다.
본 발명에 따른 양자점 분산체 제조 방법은 표면처리제를 첨가하는 단계, 특히 비극성 유기 용제를 제거하기 전에 표면처리제를 첨가하는 단계를 포함하기 때문에 건조 방법 등을 통하여 비극성 유기 용제를 제거하는 과정에서 발생하는 양자점의 산화를 억제할 수 있어 발광특성이 우수한 컬러필터를 제조할 수 있는 이점이 있다.
< 자발광 감광성 수지 조성물>
본 발명의 다른 양태는 전술한 양자점 분산체; 및 알칼리 가용성 수지, 광중합성 화합물, 광중합 개시제, 용제 및 첨가제로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 더 포함하는 자발광 감광성 수지 조성물에 관한 것이다.
본 발명에 따른 자발광 감광성 수지 조성물은 전술한 양자점 분산체를 상기 자발광 감광성 수지 조성물 전체 100 중량부에 대하여 3 내지 80 중량부, 바람직하게는 5 내지 70 중량부, 더욱 바람직하게는 10 내지 60 중량부로 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 자발광 감광성 수지 조성물이 전술한 양자점 분산체를 상기 범위 내로 포함할 경우 발광특성이 우수한 컬러필터의 제조가 가능한 이점이 있다. 상기 양자점 분산체가 상기 범위 미만으로 포함될 경우 발광 특성이 다소 저하될 수 있으며, 상기 양자점 분산체가 상기 범위를 초과하여 포함될 경우 상대적으로 다른 구성의 함량이 줄어듬에 따라 패턴의 형성이 다소 어려울 수 있으며, 신뢰성이 저하될 수 있으므로 상기 범위 내로 포함되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 자발광 감광성 수지 조성물은 알칼리 가용성 수지를 포함할 수 있다.
상기 알칼리 가용성 수지는 상기 자발광 감광성 수지 조성물로 제조하는 컬러필터의 비노광부를 알칼리 가용성으로 만들어 제거 가능하게 하고, 노광 영역을 잔류시키는 역할을 수행할 수 있다. 또한, 상기 자발광 감광성 수지 조성물이 상기 알칼리 가용성 수지를 포함하는 경우, 상기 양자점이 조성물 내에 고르게 분산 될 수 있으며, 공정 중에 상기 양자점을 보호하여 휘도를 유지하도록 하는 역할을 수행할 수 있다.
본 발명에 따른 상기 알칼리 가용성 수지는 50 내지 200 (KOHmg/g)의 산가를 갖는 것을 선정하여 사용할 수 있다. 상기 "산가"란, 아크릴계 중합체 1g을 중화하는 데 필요한 수산화칼륨의 양(mg)으로서 측정되는 값으로 용해성에 관여한다. 상기 알칼리 가용성 수지의 산가가 상기 범위 미만인 경우 충분한 현상속도를 확보하기 어려울 수 있으며, 상기 범위를 초과하면 기판과의 밀착성이 감소되어 패턴의 단락이 발생하기 쉽고, 전체 조성물의 저장 안정성이 저하되어 점도가 상승하는 문제가 발생할 수 있다.
또한, 상기 알칼리 가용성 수지는 컬러필터로 사용하기 위한 표면 경도 향상을 위해 분자량 및 분자량 분포도(Mw/Mn)의 한정을 고려할 수 있다. 바람직하기로 중량평균분자량이 3,000 내지 32,000, 바람직하게는 5,000 내지 32,000이 되도록 하고, 분자량 분포도는 1.5 내지 6.0, 바람직하기로 1.8 내지 4.0의 범위를 갖도록 직접 중합하거나 구입하여 사용한다. 상기 범위의 분자량 및 분자량 분포도를 갖는 알칼리 가용성 수지는 이미 언급한 경도가 향상될 수 있고, 높은 잔막율 뿐만 아니라 현상액 중의 비-노출부의 용해성이 탁월하고 해상도를 향상시킬 수 있다.
상기 알칼리 가용성 수지는 카르복실기 함유 불포화 단량체의 중합체, 또는 이와 공중합 가능한 불포화 결합을 갖는 단량체와의 공중합체 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함한다.
이때 카르복실기 함유 불포화 단량체는 불포화 모노카르복시산, 불포화 디카르복시산, 불포화 트리카르복시산 등이 가능하다. 구체적으로, 불포화 모노카르복시산으로서는, 예를 들면 아크릴산, 메타크릴산, 크로톤산, α-클로로아크릴산, 신남산 등을 들 수 있다. 불포화 디카르복시산으로서는, 예를 들면 말레산, 푸마르산, 이타콘산, 시트라콘산, 메사콘산 등을 들 수 있다. 불포화 다가 카르복시산은 산무수물일 수도 있으며, 구체적으로는 말레산 무수물, 이타콘산 무수물, 시트라콘산 무수물 등을 들 수 있다. 또한, 불포화 다가 카르복시산은 그의 모노(2-메타크릴로일옥시알킬)에스테르일 수도 있으며, 예를 들면 숙신산 모노(2-아크릴로일옥시에틸), 숙신산 모노(2-메타크릴로일옥시에틸), 프탈산 모노(2-아크릴로일옥시에틸), 프탈산 모노(2-메타크릴로일옥시에틸) 등을 들 수 있다. 불포화 다가 카르복시산은 그 양말단 디카르복시 중합체의 모노(메타)아크릴레이트일 수도 있으며, 예를 들면 ω-카르복시폴리카프로락톤 모노아크릴레이트, ω-카르복시폴리카프로락톤 모노메타크릴레이트 등을 들 수 있다. 이들 카르복실기 함유 단량체는 각각 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
또한, 카르복실기 함유 불포화 단량체와 공중합이 가능한 단량체는 방향족 비닐 화합물, 불포화 카르복시산 에스테르 화합물, 불포화 카르복시산 아미노알킬에스테르 화합물, 불포화 카르복시산 글리시딜에스테르 화합물, 카르복시산 비닐에스테르 화합물, 불포화 에테르류 화합물, 시안화 비닐 화합물, 불포화 이미드류 화합물, 지방족 공액 디엔류 화합물, 분자쇄의 말단에 모노아크릴로일기 또는 모노메타크릴로일기를 갖는 거대 단량체, 벌키성 단량체 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 1종이 가능하다.
보다 구체적으로, 상기 공중합 가능한 단량체는 스티렌, α-메틸스티렌, o-비닐톨루엔, m-비닐톨루엔, p-비닐톨루엔, p-클로로스티렌, o-메톡시스티렌, m-메톡시스티렌, p-메톡시스티렌, o-비닐벤질메틸에테르, m-비닐벤질메틸에테르, p-비닐벤질메틸에테르, o-비닐벤질글리시딜에테르, m-비닐벤질글리시딜에테르, p-비닐벤질글리시딜에테르, 인덴 등의 방향족 비닐 화합물; 메틸아크릴레이트, 메틸메타크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, n-프로필아크릴레이트, n-프로필메타크릴레이트, i-프로필아크릴레이트, i-프로필메타크릴레이트, n-부틸아크릴레이트, n-부틸메타크릴레이트, i-부틸아크릴레이트, i-부틸메타크릴레이트, sec-부틸아크릴레이트, sec-부틸메타크릴레이트, t-부틸아크릴레이트, t-부틸메타크릴레이트, 2-히드록시에틸아크릴레이트, 2-히드록시에틸메타크릴레이트, 2-히드록시프로필아크릴레이트, 2-히드록시프로필메타크릴레이트, 3-히드록시프로필아크릴레이트, 3-히드록시프로필메타크릴레이트, 2-히드록시부틸아크릴레이트, 2-히드록시부틸메타크릴레이트, 3-히드록시부틸아크릴레이트, 3-히드록시부틸메타크릴레이트, 4-히드록시부틸아크릴레이트, 4-히드록시부틸메타크릴레이트, 알릴아크릴레이트, 알릴메타크릴레이트, 벤질아크릴레이트, 벤질메타크릴레이트, 시클로헥실아크릴레이트, 시클로헥실메타크릴레이트, 페닐아크릴레이트, 페닐메타크릴레이트, 2-메톡시에틸아크릴레이트, 2-메톡시에틸메타크릴레이트, 2-페녹시에틸아크릴레이트, 2-페녹시에틸메타크릴레이트, 메톡시디에틸렌글리콜아크릴레이트, 메톡시디에틸렌글리콜메타크릴레이트, 메톡시트리에틸렌글리콜아크릴레이트, 메톡시트리에틸렌글리콜메타크릴레이트, 메톡시프로필렌글리콜아크릴레이트, 메톡시프로필렌글리콜메타크릴레이트, 메톡시디프로필렌글리콜아크릴레이트, 메톡시디프로필렌글리콜메타크릴레이트, 이소보르닐아크릴레이트, 이소보르닐메타크릴레이트, 디시클로펜타디에닐아크릴레이트, 디시클로펜타디에틸메타크릴레이트, 아다만틸(메타)아크릴레이트, 노르보르닐(메타)아크릴레이트, 2-히드록시-3-페녹시프로필아크릴레이트, 2-히드록시-3-페녹시프로필메타크릴레이트, 글리세롤모노아크릴레이트, 글리세롤모노메타크릴레이트 등의 불포화 카르복시산 에스테르; 2-아미노에틸아크릴레이트, 2-아미노에틸메타크릴레이트, 2-디메틸아미노에틸아크릴레이트, 2-디메틸아미노에틸 메타크릴레이트, 2-아미노프로필아크릴레이트, 2-아미노프로필메타크릴레이트, 2-디메틸아미노프로필아크릴레이트, 2-디메틸아미노프로필메타크릴레이트, 3-아미노프로필아크릴레이트, 3-아미노프로필메타크릴레이트, 3-디메틸아미노프로필아크릴레이트, 3-디메틸아미노프로필메타크릴레이트 등의 불포화 카르복시산 아미노알킬에스테르 화합물; 글리시딜아크릴레이트, 글리시딜메타크릴레이트 등의 불포화 카르복시산 글리시딜에스테르 화합물; 아세트산 비닐, 프로피온산 비닐, 부티르산 비닐, 벤조산 비닐 등의 카르복시산 비닐에스테르 화합물; 비닐메틸에테르, 비닐에틸에테르, 알릴글리시딜에테르 등의 불포화 에테르 화합물; 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, α-클로로아크릴로니트릴, 시안화 비닐리덴 등의 시안화 비닐 화합물; 아크릴아미드, 메타크릴아미드, α-클로로아크릴아미드, N-2-히드록시에틸아크릴아미드, N-2-히드록시에틸메타크릴아미드 등의 불포화 아미드류; 말레이미드, 벤질말레이미드, N-페닐말레이미드, N-시클로헥실말레이미드 등의 불포화 이미드 화합물; 1,3-부타디엔, 이소프렌, 클로로프렌 등의 지방족 공액 디엔류; 및 폴리스티렌, 폴리메틸아크릴레이트, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리-n-부틸아크릴레이트, 폴리-n-부틸메타크릴레이트, 폴리실록산의 중합체 분자쇄의 말단에 모노아크릴로일기 또는 모노메타크릴로일기를 갖는 거대 단량체류; 비유전 상수값을 낮출수 있는 노르보닐 골격을 갖는 단량체, 아다만탄골격을 갖는 단량체, 로진 골격을 갖는 단량체 등의 벌키성 단량체가 사용 가능하다.
상기 알칼리 가용성 수지는 상기 자발광 감광성 수지 조성물의 고형분 전체 100 중량부에 대하여 10 내지 80 중량부, 구체적으로 15 내지 70 중량부, 더욱 구체적으로 20 내지 45 중량부로 포함될 수 있다.
상기 알칼리 가용성 수지가 상기 범위 내로 포함될 경우 현상액에서의 용해성이 충분하여 패턴형성이 용이하며, 현상시에 노광부의 화소 부분의 막 감소가 방지되어 비화소 부분의 누락성이 양호해지므로 바람직하다. 상기 알칼리 가용성 수지가 상기 범위 미만으로 포함될 경우 비화소 부분이 다소 누락될 수 있으며, 상기 알칼리 가용성 수지가 상기 범위를 초과하여 포함될 경우 현상액에서의 용해성이 다소 저하되어 패턴형성이 다소 어려울 수 있다.
본 발명의 자발광 감광성 수지 조성물에 함유되는 광중합성 화합물은 광 및 후술할 광중합 개시제의 작용으로 중합할 수 있는 화합물로서, 단관능 단량체, 2관능 단량체, 그 밖의 다관능 단량체 등을 들 수 있다.
상기 단관능 단량체의 종류는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 노닐페닐카르비톨아크릴레이트, 2-히드록시-3-페녹시프로필아크릴레이트, 2-에틸헥실카르비톨아크릴레이트, 2-히드록시에틸아크릴레이트, N-비닐피롤리돈 등을 들 수 있다.
상기 2관능 단량체의 종류는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면, 1,6-헥산디올디(메타)아크릴레이트, 에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 네오펜틸글리콜디(메타)아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 비스페놀 A의 비스(아크릴로일옥시에틸)에테르, 3-메틸펜탄디올디(메타)아크릴레이트 등을 들 수 있다.
상기 다관능 단량체의 종류는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면, 트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 에톡실레이티드트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 프로폭실레이티드트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리스리톨트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리스리톨테트라(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨트리(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨펜타(메타)아크릴레이트, 에톡실레이티드디펜타에리스리톨헥사(메타)아크릴레이트, 프로폭실레이티드디펜타에리스리톨헥사(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨헥사(메타)아크릴레이트 등을 들 수 있다. 이들 중에서 2관능 이상의 다관능 단량체가 바람직하게 사용된다.
상기 광중합성 화합물의 시판되는 예로는 신나카무라사의 A9550 등이 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
상기 광중합성 화합물은 상기 자발광 감광성 수지 조성물 고형분 전체 100 중량부에 대하여 5 내지 50 중량부, 구체적으로 15 내지 45 중량부, 더욱 구체적으로 20 내지 37 중량부로 포함될 수 있다. 상기 광중합성 화합물이 상기 범위 내로 포함될 경우 화소부의 강도나 평활성 측면에서 바람직한 이점이 있다.
상기 광중합성 화합물이 상기 범위 미만으로 포함되는 경우 화소부의 강도가 다소 저하될 수 있으며, 상기 광중합성 화합물이 상기 범위를 초과하여 포함되는 경우 평활성이 다소 저하될 수 있으므로 상기 범위 내로 포함되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 자발광 감광성 수지 조성물은 광중합 개시제를 포함할 수 있으며, 상기 광중합 개시제는 상기 광중합성 화합물을 중합시킬 수 있는 것이라면 그 종류를 특별히 제한하지 않고 사용할 수 있다. 특히, 상기 광중합 개시제는 중합특성, 개시효율, 흡수파장, 입수성, 가격 등의 관점에서 아세토페논계 화합물, 벤조페논계 화합물, 트리아진계 화합물, 비이미다졸계 화합물, 옥심 화합물 및 티오크산톤계 화합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 화합물을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 아세토페논계 화합물의 구체적인 예로는 디에톡시아세토페논, 2-히드록시-2-메틸-1-페닐프로판-1-온, 벤질디메틸케탈, 2-히드록시-1-[4-(2-히드록시에톡시)페닐]-2-메틸프로판-1-온, 1-히드록시시클로헥실페닐케톤, 2-메틸-1-(4-메틸티오페닐)-2-모르폴리노프로판-1-온, 2-벤질-2-디메틸아미노-1-(4-모르폴리노페닐)부탄-1-온, 2-히드록시-2-메틸-1-[4-(1-메틸비닐)페닐]프로판-1-온, 2-(4-메틸벤질)-2-(디메틸아미노)-1-(4-모르폴리노페닐)부탄-1-온 등을 들 수 있다.
상기 벤조페논계 화합물로서는, 예를 들면 벤조페논, o-벤조일벤조산 메틸, 4-페닐벤조페논, 4-벤조일-4'-메틸디페닐술피드, 3,3',4,4'-테트라(tert-부틸퍼옥시카르보닐)벤조페논, 2,4,6-트리메틸벤조페논 등이 있다.
상기 트리아진계 화합물의 구체적인 예로는 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-(4-메톡시페닐)-1,3,5-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-(4-메톡시나프틸)-1,3,5-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-피페로닐-1,3,5-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-(4-메톡시스티릴)-1,3,5-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-[2-(5-메틸퓨란-2-일)에테닐]-1,3,5-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-[2-(퓨란-2-일)에테닐]-1,3,5-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-[2-(4-디에틸아미노-2-메틸페닐)에테닐]-1,3,5-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-[2-(3,4-디메톡시페닐)에테닐]-1,3,5-트리아진 등을 들 수 있다.
상기 비이미다졸 화합물의 구체적인 예로는 2,2'-비스(2-클로로페닐)-4,4',5,5'-테트라페닐비이미다졸, 2,2'-비스(2,3-디클로로페닐)-4,4',5,5'-테트라페닐비이미다졸, 2,2'-비스(2-클로로페닐)-4,4',5,5'-테트라(알콕시페닐)비이미다졸, 2,2'-비스(2-클로로페닐)-4,4',5,5'-테트라(트리알콕시페닐)비이미다졸, 2,2-비스(2,6-디클로로페닐)-4,4'5,5'-테트라페닐-1,2'-비이미다졸 또는 4,4',5,5' 위치의 페닐기가 카르보알콕시기에 의해 치환되어 있는 이미다졸 화합물 등을 들 수 있다. 이들 중에서 2,2'-비스(2-클로로페닐)-4,4',5,5'-테트라페닐비이미다졸, 2,2'-비스(2,3-디클로로페닐)-4,4',5,5'-테트라페닐비이미다졸, 2,2-비스(2,6-디클로로페닐)-4,4'5,5'-테트라페닐-1,2'-비이미다졸이 바람직하게 사용된다.
상기 옥심 화합물의 구체적인 예로는 o-에톡시카르보닐-α-옥시이미노-1-페닐프로판-1-온등을 들 수 있으며, 시판품으로 바스프사의 Irgacure OXE 01, OXE 02가 대표적이다.
상기 티오크산톤계 화합물로서는, 예를 들면 2-이소프로필티오크산톤, 2,4-디에틸티오크산톤, 2,4-디클로로티오크산톤, 1-클로로-4-프로폭시티오크산톤 등이 있다.
상기 광중합 개시제는 상기 자발광 감광성 수지 조성물 고형분 전체 100 중량부에 대하여 0.1 내지 10 중량부, 바람직하게는 1 내지 9.5 중량부, 더욱 바람직하게는 5 내지 9.5 중량부로 포함될 수 있다.
상기 광중합 개시제가 상기 범위 내로 포함되는 경우 상기 자발광 감광성 수지 조성물이 고감도화되어 노광 시간이 단축되므로 생산성이 향상되며 높은 해상도를 유지할 수 있기 때문에 바람직하다. 또한, 본 발명에 따른 자발광 감광성 수지 조성물을 사용하여 형성한 화소부의 강도와 상기 화소부의 표면에서의 평활성이 양호해지는 이점이 있다.
상기 광중합 개시제는 본 발명에 자발광 감광성 수지 조성물의 감도를 향상시키기 위해서, 광중합 개시 보조제를 더 포함할 수 있다. 상기 광중합 개시 보조제가 포함되는 경우 감도가 더욱 높아져 생산성이 향상되는 이점이 있다.
상기 광중합 개시 보조제는 예컨대, 아민 화합물, 카르복시산 화합물, 티올기를 가지는 유기 황화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 화합물이 바람직하게 사용될 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
상기 아민 화합물로는 방향족 아민 화합물을 사용하는 것이 바람직하며, 구체적으로 트리에탄올아민, 메틸디에탄올아민, 트리이소프로판올아민 등의 지방족 아민 화합물, 4-디메틸아미노벤조산메틸, 4-디메틸아미노벤조산에틸, 4-디메틸아미노벤조산이소아밀, 4-디메틸아미노벤조산2-에틸헥실, 벤조산2-디메틸아미노에틸, N,N-디메틸파라톨루이딘, 4,4'-비스(디메틸아미노)벤조페논(통칭: 미힐러 케톤), 4,4'-비스(디에틸아미노)벤조페논 등을 사용할 수 있다.
상기 카르복시산 화합물은 방향족 헤테로아세트산류인 것이 바람직하며, 구체적으로 페닐티오아세트산, 메틸페닐티오아세트산, 에틸페닐티오아세트산, 메틸에틸페닐티오아세트산, 디메틸페닐티오아세트산, 메톡시페닐티오아세트산, 디메톡시페닐티오아세트산, 클로로페닐티오아세트산, 디클로로페닐티오아세트산, N-페닐글리신, 페녹시아세트산, 나프틸티오아세트산, N-나프틸글리신, 나프톡시아세트산 등을 들 수 있다.
상기 티올기를 가지는 유기 황화합물의 구체적인 예로서는 2-머캅토벤조티아졸, 1,4-비스(3-머캅토부티릴옥시)부탄, 1,3,5-트리스(3-머캅토부틸옥시에틸)-1,3,5-트리아진-2,4,6(1H,3H,5H)-트리온, 트리메틸올프로판트리스(3-머갑토프로피오네이트), 펜타에리트리톨테트라키스(3-머캅토부틸레이트), 펜타에리트리톨테트라키스(3-머캅토프로피오네이트), 디펜타에리트리톨헥사키스(3-머캅토프로피오네이트), 테트라에틸렌글리콜비스(3-머캅토프로피오네이트) 등을 들 수 있다.
상기 광중합 개시 보조제는 본 발명의 범위를 해치지 않는 범위에서 적절히 추가하여 사용할 수 있다.
본 발명의 자발광 감광성 수지 조성물에 포함되는 용제는 특별히 한정되지 않으며, 당 분야에서 통상적으로 사용되는 유기 용제를 포함할 수 있다.
상기 용제는 구체적으로 에틸렌글리콜 모노메틸에테르, 에틸렌글리콜 모노에틸 에테르, 에틸렌글리콜 모노프로필에테르, 에틸렌글리콜 모노부틸에테르 등의 에틸렌글리콜 모노알킬에테르류, 디에틸렌글리콜 디메틸에테르, 디에틸렌글리콜 디에틸에테르, 디에틸렌글리콜 디프로필에테르, 디에틸렌글리콜 디부틸에테르 등의 디에틸렌글리콜 디알킬에테르류; 메틸셀로솔브아세테이트, 에틸셀로솔브아세테이트 등의 에틸렌글리콜 알킬에테르아세테이트류; 프로필렌글리콜 모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜 모노에틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜 모노프로필에테르아세테이트, 등의 알킬렌글리콜 알킬에테르아세테이트류; 메톡시부틸아세테이트, 메톡시펜틸아세테이트 등의 알콕시알킬아세테이트류; 벤젠, 톨루엔, 크실렌, 메시틸렌 등의 방향족 탄화수소류; 메틸에틸케톤, 아세톤, 메틸아밀케톤, 메틸이소부틸케톤, 시클로헥사논 등의 케톤류, 에탄올, 프로판올, 부탄올, 헥산올, 시클로헥산올, 에틸렌글리콜, 글리세린 등의 알코올류; 3-에톡시프로피온산에틸, 3-메톡시프로피온산메틸 등의 에스테르류; γ-부티롤락톤 등의 환상 에스테르류 등을 들 수 있다.
상기의 용제는 도포성 및 건조성면에서 바람직하게는 상기 용제 중에서 비점이 100℃ 내지 200℃인 유기 용제를 들 수 있고, 보다 바람직하게는 알킬렌글리콜알킬에테르아세테이트류, 케톤류, 3-에톡시프로피온산 에틸이나, 3-메톡시프로피온산 메틸 등의 에스테르류를 들 수 있으며, 더욱 바람직하게는 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 3-에톡시프로피온산 에틸, 3-메톡시프로피온산 메틸 등을 들 수 있다. 이들 용제는 각각 단독으로 또는 2종류 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 용제는 상기 자발광 감광성 수지 조성물 전체 100 중량부에 대하여 25 내지 90 중량부, 구체적으로 30 내지 80 중량부로 포함될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
다만, 상기 용제의 함량이 상기 범위 이내로 포함될 경우에는 롤코터, 스핀 코터, 슬릿앤드 스핀 코터, 슬릿코터(다이 코터라고도 하는 경우가 있음), 잉크젯 등의 도포 장치로 도포했을 때 도포성이 양호해질 수 있어 바람직하다. 상기 용제의 함량이 상기 범위 미만으로 포함될 경우 도포성이 다소 저하됨에 따라 공정이 다소 어려워질 수 있으며, 상기 범위를 초과하는 경우 상기 자발광 감광성 수지 조성물로 형성된 컬러 필터의 성능이 다소 저하될 수 있는 문제가 발생할 수 있다.
상기 용제는 전술한 양자점 분산체에 포함되는 극성 용제와 동일한 것을 사용할 수도 있고, 상이한 것을 사용할 수도 있으나 이에 한정되지는 않는다.
본 발명에 따른 자발광 감광성 수지 조성물은 코팅성 또는 밀착성을 증진 시키기 위해서 밀착촉진제, 계면활성제와 같은 첨가제를 추가로 포함할 수 있다.
상기 밀착촉진제는 기판과의 밀착성을 높이기 위하여 첨가될 수 있는 것으로서 카르복실기, 메타크릴로일기, 이소시아네이트기, 에폭시기 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 반응성 치환기를 갖는 실란 커플링제를 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 상기 실란 커플링제는 트리메톡시실릴 벤조산, γ-메타크릴 옥시프로필 트리메톡시 실란, 비닐트리아세톡시실란, 비닐 트리메톡시실란, γ-이소시아네이트 프로필 트리에톡시실란, γ-글리시독시 프로필 트리메톡시실란, β-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리메톡시실란 등을 들 수 있으면, 이것들은 단독 및 2종 이상 조합하여 사용할 수 있다
본 발명에 따른 자발광 감광성 수지 조성물이 상기 계면활성제를 포함하는 경우 코팅성이 향상될 수 있는 이점이 있다. 예컨대 상기 계면활성제는 BM-1000, BM-1100(BM Chemie사), 프로라이드 FC-135/FC-170C/FC-430(스미토모 쓰리엠㈜), SH-28PA/-190/SZ-6032(도레 시리콘㈜)등의 불소계 계면 활성제를 사용할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
이 외에도 본 발명에 따른 자발광 감광성 수지 조성물은 본 발명의 효과를 저해하지 않는 범위에서 산화 방지제, 자외선 흡수제, 응집 방지제와 같은 첨가제를 더 포함할 수도 있으며, 상기 첨가제는 역시 본 발명의 효과를 저해하지 않는 범위에서 당업자가 적절히 추가하여 사용이 가능하다. 예컨대 상기 첨가제는 상기 자발광 감광성 수지 조성물 전체 중량을 기준으로 0.05 내지 10 중량부, 구체적으로 0.1 내지 10 중량부, 더욱 구체적으로 0.1 내지 5 중량부로 사용할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 또 다른 실시형태에 있어서, 상기 자발광 감광성 수지 조성물은 비극성 유기 용제의 함량이 100ppm 이하, 구체적으로 50ppm 이하, 더욱 구체적으로 10ppm 이하일 수 있다. 따라서 공정적인 측면은 물론 환경적인 측면에서 바람직한 이점이 있다.
<컬러필터>
본 발명의 또 다른 양태는 전술한 자발광 감광성 수지 조성물을 이용하여 제조된 컬러필터에 관한 것이다.
본 발명에 따른 컬러필터는 본 발명의 양자점 분산체 제조 방법에 의해 제조된 양자점 분산체를 포함하는 자발광 감광성 수지 조성물의 경화물을 포함하기 때문에 양자점 입자가 고르게 분산되어 광효율이 우수하고, 화소 픽셀의 품질이 우수한 이점이 있다.
상기 컬러필터는 기판 및 상기 기판의 상부에 형성된 패턴층을 포함한다.
상기 기판은 상기 컬러필터 자체 기판일 수 있으며, 또는 디스플레이 장치 등에 컬러필터가 위치되는 부위일 수도 있는 것으로, 특별히 제한되지 않는다. 상기 기판은 유리, 실리콘(Si), 실리콘 산화물(SiOx) 또는 고분자 기판일 수 있으며, 상기 고분자 기판은 폴리에테르설폰(polyethersulfone, PES) 또는 폴리카보네이트(polycarbonate, PC) 등일 수 있다.
상기 패턴층은 본 발명의 자발광 감광성 수지 조성물을 포함하는 층으로, 상기 자발광 감광성 수지 조성물을 도포하고 소정의 패턴으로 노광, 현상 및 열경화하여 형된 층일 수 있다. 상기 패턴층은 당업계에서 통상적으로 알려진 방법을 수행함으로써 형성할 수 있다.
상기와 같은 기판 및 패턴층을 포함하는 컬러필터는 각 패턴 사이에 형성된 격벽을 더 포함할 수 있으며, 블랙 매트릭스를 더 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
또한, 상기 컬러필터의 패턴층 상부에 형성된 보호막을 더 포함할 수도 있다.
상기 컬러필터는 적색 패턴층, 녹색 패턴층 및 청색 패턴층으로 이루어진 군에서 선택되는 1 이상을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 컬러필터는 본 발명에 따른 적 양자점을 포함하는 적색 패턴층, 녹 양자점을 포함하는 녹색 패턴층 및 청 양자점을 포함하는 청색 패턴층으로 이루어진 군에서 선택되는 1 이상을 포함할 수 있다. 상기 적색 패턴층, 녹색 패턴층, 청색 패턴층은 각각 광 조사시 적색광, 녹색광, 청색광을 방출할 수 있으며, 이때, 상기 광원의 방출광은 특별히 한정되지는 않으나 보다 우수한 색 재현성의 측면에서 청색광을 방출하는 광원을 사용할 수 있다.
상기 컬러필터는 적색 패턴층, 녹색 패턴층 및 청색 패턴층 중 2종 색상의 패턴층만을 구비할 수도 있으나, 이에 한정되지 않는다. 다만, 상기 컬러필터가 2종 색상의 패턴층만을 구비하는 경우 상기 패턴층은 상기 양자점 입자를 함유하지 않는 투명 패턴층을 더 구비할 수 있다.
상기 컬러필터가 상기 2종 색상의 패턴층만을 구비하는 경우에는 상기 2종 색상 외의 색상을 나타내는 파장의 빛을 방출하는 광원을 사용할 수 있다. 예컨대, 상기 컬러필터가 적색 패턴층 및 녹색 패턴층을 포함하는 경우에는 청색광을 방출하는 광원을 사용할 수 있으며, 이 경우 적 양자점은 적색광을, 녹 양자점은 녹색광을 방출하고, 상기 투명 패턴층은 상기 광원에 의한 청색광이 그대로 투과함에 따라 청색을 띨 수 있다.
<화상 표시 장치>
또한, 본 발명의 다른 양태는, 전술한 컬러필터를 포함하는 화상표시장치에 관한 것이다.
본 발명의 컬러필터는 통상의 액정 표시 장치뿐만 아니라, 전계 발광 표시장치, 플라스마 표시 장치, 전계 방출 표시 장치 등 각종 화상 표시 장치에 적용이 가능하다.
본 발명에 따른 화상표시장치는 특정 표면처리제를 첨가함으로써 양자 효율의 저하가 없는 양자점 분산체를 이용하여 광 효율이 우수하여 높은 휘도를 나타내고, 색 재현성이 우수하며, 넓은 시야각을 가지는 이점이 있다.
상기 화상표시장치는 청색광을 방출하는 광원 및 투명 패턴층을 더 포함할 수 있으며, 상기 청색광을 방출하는 광원, 상기 투명 패턴층은 전술한 내용을 적용할 수 있다.
이하, 본 명세서를 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세히 설명한다. 그러나, 본 명세서에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 명세서의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지는 않는다. 본 명세서의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 명세서를 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다. 또한, 이하에서 함유량을 나타내는 "%" 및 "부"는 특별히 언급하지 않는 한 중량 기준이다.
합성예 : 알칼리 가용성 수지의 합성
교반기, 온도계, 환류 냉각관, 적하 로트 및 질소 도입관을 구비한 플라스크를 준비하고, 한편, N-벤질말레이미드 45중량부, 메타크릴산 45중량부, 트리사이클로데실 메타크릴레이트 10중량부, t-부틸퍼옥시-2-에틸헥사노에이트 4중량부, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트(이하, PGMEA) 40중량부를 투입후 교반 혼합하여 모노머 적하 로트를 준비하고, n-도데칸티올 6중량부, PGMEA 24중량부를 넣고 교반 혼합하여 연쇄 이동제 적하 로트를 준비했다. 이후 플라스크에 PGMEA 395중량부를 도입하고 플라스크내 분위기를 공기에서 질소로 한 후 교반하면서 플라스크의 온도를 90℃까지 승온했다. 이어서 모노머 및 연쇄 이동제를 적하 로트로부터 적하를 개시했다. 적하는 90℃를 유지하면서 각각 2시간 동안 진행하고 1시간 후에 110로 승온하여 3시간 유지한 뒤, 가스 도입관을 도입시켜, 산소/질소=5/95(v/v) 혼합 가스의 버블링을 개시했다. 이어서, 글리시딜메타크릴레이트 10중량부, 2,2'-메틸렌비스(4-메틸-6-t-부틸페놀) 0.4중량부, 트리에틸아민 0.8중량부를 플라스크 내에 투입하여 110℃에서 8시간 반응을 계속하고, 그 후 실온까지 냉각하면서 고형분 29.1중량%, 중량평균분자량 32,000, 산가가 114㎎KOH/g인 알칼리 가용성 수지를 얻었다.
제조예 2-1 내지 2-7: 양자점 분산체의 제조
시판되고 있는 양자점 분산액에 표면처리제를 첨가하고 마그네틱 바를 통하여 교반 후 진공 감압 처리가 가능한 열풍 오븐을 통하여 클로로포름과 같은 비극성 용제를 제거하였다. 이어서 극성 용제를 첨가 후 페인트 쉐이커롤 통하여 분산을 실시하여, 제조예 2-1 내지 2-7에 따른 양자점 분산체를 제조하였으며 이 때, 양자점, 표면처리제, 용제 및 건조 조건은 하기 표 1과 같다.
제조예 2-1 제조예 2-2 제조예 2-3 제조예 2-4 제조예 2-5 제조예 2-6 제조예 2-7
양자점
(A-1)		 20 20 20 20 20 20 20
양자점
(A-2)		 - - - - - - -
표면처리제
(B-1)		 1 5 40 60 5 5 5
표면처리제
(B-2)		 - - - - - - -
표면처리제
(B-3)		 - - - - - - -
표면처리제
(B-4)		 - - - - - - -
건조 압력
(hPa)		 1012 1012 1012 1012 1012 1012 0.8
건조 온도
(℃)		 100 100 100 100 100 100 40
건조 시간
(Hr)		 4 4 4 4 8 12 6
용제
(C-1)		 79 75 40 20 75 75 75
용제
(C-2)		 - - - - - - -
A-1 : NN-Lab사제 양자점 INP530-10
A-2 : Nanosquare사제 양자점 NSQDs-HOS 535nm
B-1 : Disperbyk-111 (빅케미사제, 인산에스테르계 표면처리제)
B-2 : Disperbyk-103 (빅케미사제, 인산에스테르계 표면처리제)
B-3 : Disperbyk-161 (빅케미사제, 우레탄계 표면처리제)
B-4 : Disperbyk-2001 (빅케미사제, 아크릴계 표면처리제)
C-1 : PGMEA(프로필렌 글리콜 모노 메틸 에테르 아세테이트)
C-2 : EEP(에틸 3-에톡시프로피오네이트)
제조예 2-8 내지 2-14: 양자점 분산체의 제조
시판되고 있는 양자점 분산액에 표면처리제를 첨가하여 마그네틱 바를 통하여 교반 후 진공 감압 처리가 가능한 열풍 오븐을 통하여 클로로포름과 같은 비극성 용제를 제거하였다. 이어서 극성 용제를 첨가 후 페인트 쉐이커롤 통하여 분산을 실시하여 제조예 2-8 내지 2-14에 따른 양자점 분산체를 제조하였다. 이 때, 양자점, 분산제, 용제 및 건조 조건은 하기 표 2와 같다.
제조예 2-8 제조예 2-9 제조예 2-10 제조예 2-11 제조예 2-12 제조예 2-13 제조예 2-14
양자점
(A-1)		 20 20 20 20 20 20 20
양자점
(A-2)		 - - - - - - -
표면처리제
(B-1)		 5 - - - - - -
표면처리제
(B-2)		 - - 5 - - - -
표면처리제
(B-3)		 - - - 5 - 5 -
표면처리제
(B-4)		 - 5 - - 5 - 5
건조 압력
(hPa)		 1012 1012 1012 1012 1012 1012 1012
건조 온도
(℃)		 100 100 100 100 100 40 25
건조 시간
(Hr)		 4 4 4 4 4 4 4
용제
(C-1)		 75 - 75 75 75 75 75
용제
(C-2)		 - 75 - - - - -
A-1 : NN-Lab사제 양자점 INP530-10
A-2 : Nanosquare사제 양자점 NSQDs-HOS 535nm
B-1 : Disperbyk-111 (빅케미사제, 인산에스테르계 표면처리제)
B-2 : Disperbyk-103 (빅케미사제, 인산에스테르계 표면처리제)
B-3 : Disperbyk-161 (빅케미사제, 우레탄계 표면처리제)
B-4 : Disperbyk-2001 (빅케미사제, 아크릴계 표면처리제)
C-1 : PGMEA(프로필렌 글리콜 모노 메틸 에테르 아세테이트)
C-2 : EEP(에틸 3-에톡시프로피오네이트)
제조예 2-15 내지 2-21: 양자점 분산체의 제조
시판되고 있는 양자점 분산액을 진공 감압 처리가 가능한 열풍 오븐을 통하여 클로로포름과 같은 비극성 용제를 제거하였다. 그 후, 표면처리제를 첨가하고 이어서 극성 용제를 첨가 후 페인트 쉐이커롤 통하여 분산을 실시하여 제조예 2-15 내지 2-21에 따른 양자점 분산체를 제조하였다. 이 때, 양자점, 분산제, 용제 및 건조 조건은 하기 표 3과 같다.
제조예 2-15 제조예 2-16 제조예 2-17 제조예 2-18 제조예 2-19 제조예 2-20 제조예 2-21
양자점
(A-1)		 20 - - - - - -
양자점
(A-2)		 - 20 20 20 20 20 20
표면처리제
(B-1)		 5 5 5 - - - -
표면처리제
(B-2)		 - - - - 5 5
표면처리제
(B-3)		 - - - 5 - - 5
표면처리제
(B-4)		 - - - - - - -
압력
(hPa)		 1012 1012 1012 1012 1012 1012 1012
온도
(℃)		 100 100 100 100 100 100 100
시간
(Hr)		 4 4 4 4 4 4 4
용제
(C-1)		 75 75 - - 75 - 75
용제
(C-2)		 - - 75 75 - 75 -
A-1 : NN-Lab사제 양자점 INP530-10
A-2 : Nanosquare사제 양자점 NSQDs-HOS 535nm
B-1 : Disperbyk-111 (빅케미사제, 인산에스테르계 표면처리제)
B-2 : Disperbyk-103 (빅케미사제, 인산에스테르계 표면처리제)
B-3 : Disperbyk-161 (빅케미사제, 우레탄계 표면처리제)
B-4 : Disperbyk-2001 (빅케미사제, 아크릴계 표면처리제)
C-1 : PGMEA(프로필렌 글리콜 모노 메틸 에테르 아세테이트)
C-2 : EEP(에틸 3-에톡시프로피오네이트)
실시예 및 비교예 : 자발광 감광성 수지 조성물의 제조
하기 표 4 및 5의 조성으로 실시예 및 비교예에 따른 자발광 감광성 수지 조성물을 제조하였다.
함량 실시예
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
양자점 분산체 40 제조예 2-2 제조예 2-5 제조예 2-6 제조예 2-7 제조예 2-8 제조예 2-10 제조예 2-15 제조예 2-16 제조예 2-17 제조예 2-19 제조예 2-20 제조예 2-1 제조예 2-3
알칼리 가용성 수지 20 합성예에 따른 알칼리 가용성 수지
광중합성 화합물 20 KAYARAD DPHA; 닛본 카야꾸 ㈜ 제조
광중합 개시제 5 Irgaqure-907 (BASF사 제)
용제 15 프로필렌 글리콜 모노 메틸 에테르 아세테이트(PGMEA)
함량 비교예
1 2 3 4 5 6 7 8
양자점 분산체(A') 40 제조예 2-4 제조예 2-9 제조예 2-11 제조예 2-12 제조예 2-13 제조예 2-14 제조예 2-18 제조예 2-21
알칼리 가용성 수지 20 합성예에 따른 알칼리 가용성 수지
광중합성 화합물 20 KAYARAD DPHA; 닛본 카야꾸 ㈜ 제조
광중합 개시제 5 Irgaqure-907 (BASF사 제)
용제 15 프로필렌 글리콜 모노 메틸 에테르 아세테이트(PGMEA)
실험예
(1) 양자점 분산체 및 감광성 수지 조성물의 분산입도 측정
ELSZ-2000ZS(오츠카사 제)을 이용하여, 분산입도를 측정하여 하기 표 6에 나타내었다. 통상 양자점 입자가 응집되면 분산입도는 커지게 되고, 이에 따라 발광특성이 떨어지는 문제를 야기할 수 있다.
(2) 양자점 분산체 클로로포름(Chloroform) 함량 분석
제조예에서 제조된 양자점 분산체 내에 잔존하는 클로로포름(chloroform)의 정량분석은 Agilent사 GC-MS를 이용하여 분석을 실시하였으며, 이 결과를 하기 표 6에 나타내었다.
통상 상압에서 건조온도가 높을수록, 감압 시 압력이 낮을수록 클로로포름의 함량이 낮다. 클로로포름 함량이 높을 경우 작업자의 건강에 악영항을 줄 수 있다.
(3) 자발광 감광성 수지 조성물의 현상타입 측정
실시예 1 내지 13 및 비교예 1 내지 8의 자발광 감광성 수지 조성물을 스핀 코팅법으로 유리 기판 위에 도포한 다음, 가열판 위에 놓고 100℃의 온도에서 3분간 유지하여 박막을 형성시킨 후 pH 10.5의 KOH 수용액 현상 용액에 침지(0.04% KOH, 26℃)시켜, 코팅된 자발광 감광성 수지조성물 층이 현상될 때의 형태가 용해형태인지, 박리형태인지 확인하여 하기 표 6에 기재하였다.
용해형태의 경우엔 화소 패턴의 형성이 양호하나, 박리형태의 경우에는 화소패턴의 형성이 어려워 사용할 수 없는 특징이 있다.
(4) 발광 강도(Intensity) 측정
자발광 화소가 형성된 컬러필터 중 20mm × 20mm 정사각형의 패턴으로 형성된 패턴부에 365nm형 4W UV 조사기(VL-4LC, VILBER LOURMAT)를 통하여 광 변환된 영역을 측정하였으며, 광변환된 발광 강도를 Spectrum meter USB2000+(Ocean Optics사 제)를 이용하여 측정하여 하기 표 6에 나타내었다.
측정된 광 강도가 높을수록 우수한 자발광 특성을 발휘하는 것으로 판단할 수 있다.
　 분산입도(nm) 잔존
Chloroform
함량 (ppm)		 감광성
수지조성물
분산입도(nm)		 현상성 발광강도
(발광면적)
실시예 1 6 95 7 용해 5,857,364
실시예 2 7 68 6 용해 5,620,603
실시예 3 6 48 5 용해 5,779,607
실시예 4 5 9 6 용해 5,613,143
실시예 5 7 92 6 용해 6,134,180
실시예 6 6 94 7 용해 5,277,513
실시예 7 5 97 5 용해 5,564,495
실시예 8 7 99 6 용해 6,739,573
실시예 9 8 90 7 용해 5,490,626
실시예 10 7 98 8 용해 5,827,471
실시예 11 8 94 7 용해 6,112,203
실시예 12 6 97 8 용해 5,555,277
실시예 13 7 96 6 약박리 후 용해 5,827,471
비교예 1 6 91 7 박리 5,827,471
비교예 2 18 95 685 용해 2,851,660
비교예 3 12 98 827 용해 3,993,670
비교예 4 15 94 1528 용해 3,538,661
비교예 5 13 8000 791 용해 4,185,466
비교예 6 14 6300 1398 용해 3,492,033
비교예 7 35 99 872 용해 2,634,158
비교예 8 24 91 869 용해 2,462,551
상기 표 6에서 확인할 수 있듯이, 양자점 분산체 제조 시 인산 에스테르계 표면처리제를 첨가함으로써 양자 효율의 저하가 없고 분산성이 매우 우수한 양자점 분산체의 제공이 가능하였으나, 비교예에 따른 아크릴계 표면처리제 및 우레탄계 표면처리제의 경우 분산성이 불량하였다.
또한, 본 발명의 양자점 분산체를 사용한 자발광 감광성 수지 조성물 내 클로로포름 함량을 분석한 결과 감압-열처리를 통한 제거공정으로 잔존 비극성용제의 제거가 효과적인 것을 확인하였다.

Claims (14)

  1. 양자점; 인산 에스테르계 화합물을 포함하는 표면처리제; 및 극성 용제;를 포함하고,
    상기 양자점의 표면에는 피리딘, 메르캅토 알콜, 티올, 포스핀 및 포스핀 산화물로 이루어진 군으로부터 선택되는 유기 리간드가 결합되어 있고,
    상기 표면처리제는 상기 양자점 고형분 전체 100 중량부에 대하여 1 내지 250 중량부로 포함되고, 산가가 10 내지 150 KOHmg/g이며,
    클로로포름, 벤젠, 톨루엔 및 헥산으로 이루어진 군에서 선택되는 1 이상인 비극성 유기 용제의 함량이 100ppm 이하이고,
    분산 입도가 10 nm 이하인 양자점 분산체.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 인산 에스테르계 화합물은 한 분자 내에 폴리에테르 부분, 폴리에스테르 부분 및 인산기 중 하나 이상을 더 포함하는 것인 양자점 분산체.
  5. 양자점 및 비극성 유기 용제를 포함하는 양자점 분산액을 준비하는 단계;
    상기 양자점 분산액에 인산 에스테르계 화합물을 포함하는 표면처리제를 첨가하는 단계;
    상기 양자점 분산액에서 상기 비극성 유기 용제를 제거하는 단계; 및
    상기 비극성 유기 용제가 제거된 상기 양자점 분산액에 극성 용제를 첨가 및 분산하여 양자점 분산체를 제조하는 단계;
    를 포함하는 양자점 분산체 제조 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 양자점 분산액에서 상기 비극성 유기 용제를 제거하는 단계는 상기 양자점 분산액에 표면처리제를 첨가하는 단계 이후에 수행되는 것인 양자점 분산체 제조 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 비극성 유기 용제를 제거하는 단계는 건조 또는 감압을 이용하는 것인 양자점 분산체 제조 방법.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 양자점 분산액은 유기 리간드를 더 포함하는 것인 양자점 분산체 제조 방법.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 표면처리제는 산가 10 이상의 인산 에스테르계 화합물을 포함하는 것인 양자점 분산체 제조 방법.
  10. 제5항에 있어서,
    상기 인산 에스테르계 화합물은 한 분자 내에 폴리에테르 부분, 폴리에스테르 부분 및 인산기 중 하나 이상을 더 포함하는 것인 양자점 분산체 제조 방법.
  11. 제1항에 따른 양자점 분산체; 및
    알칼리 가용성 수지; 광중합성 화합물; 광중합 개시제; 용제 및 밀착촉진제, 계면활성제, 산화 방지제, 자외선 흡수제 및 응집 방지제로 이루어진 군으로부터 선택되는 첨가제 중 1종 이상을 더 포함하는 자발광 감광성 수지 조성물.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 자발광 감광성 수지 조성물은 비극성 유기 용제의 함량이 100ppm 이하인 것인 자발광 감광성 수지 조성물.
  13. 제12항에 따른 자발광 감광성 수지 조성물의 경화물을 포함하는 컬러필터.
  14. 제13항에 따른 컬러필터를 포함하는 화상표시장치.
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