KR101956531B1 - 양자점 광학 필름 및 이의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 양자점을 포함하는 광학 필름에 관한 것으로서, 더 상세하게는 양자점과 고분자의 복합체인 양자점 함유층을 포함하는 광학 필름에 관한 것이다.

Description

양자점 광학 필름 및 이의 제조방법{A QUANTUM DOT OPTICAL FILM AND METHOD FOR PREPARING THE SAME}
본 발명은 양자점을 포함하는 광학 필름에 관한 것으로서, 더 상세하게는 양자점과 고분자의 복합체인 양자점 함유층을 포함하는 광학 필름에 관한 것이다.
양자점(quantum dot)은 물질 종류의 변화 없이도 입자 크기별로 다른 길이의 빛 파장이 발생하여 다양한 색을 낼 수 있으며, 기존 발광체보다 색 순도, 광 안정성이 높다는 장점이 있어 차세대 발광 소자로 주목받고 있다.
다만 양자점은 산소와 수분에 취약하여 장기간 노출될 경우 산화적 손상을 겪어 휘도 저하가 일어난다는 단점이 있다.
이에 한국공개특허 제10-2017-0029533호와 같이 양자점을 포함하는 소정의 층의 주변으로 산소 및 수분의 침투를 방지하는 배리어 층(barrier layer)을 형성하는 기술이 알려져 있으나, 이와 같은 종래의 기술은 상기 소정의 층과 배리어층의 접착력, 외부 환경에의 노출에 대한 완벽한 보호의 어려움 등과 같은 한계가 여전히 존재하여 근본적인 해결책이라 보기 어렵다.
한국공개특허 제10-2017-0029533호
본 발명은 위와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로서, 배리어 층 없이 양자점이 외부 환경에 노출되어 산화적 손상을 입는 것을 방지할 수 있는 양자점 광학 필름 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않는다. 본 발명의 목적은 이하의 설명으로 보다 분명해 질 것이며, 특허청구범위에 기재된 수단 및 그 조합으로 실현될 것이다.
본 발명은 위와 같은 목적을 달성하기 위한 수단으로서, 다음과 같은 양자점 광학 필름 및 이의 제조방법을 제시한다.
본 발명에 따른 양자점 광학 필름은 베이스 필름; 및 상기 베이스 필름 상에 위치하는 양자점 함유층을 포함하고, 상기 양자점 함유층은 제1고분자 및 상기 제1고분자에 분산된 양자점을 포함하는 제1영역; 및 제2고분자를 포함하고 상기 제1영역을 에워싸는 제2영역을 포함한다.
상기 양자점 광학 필름은 배리어층을 포함하지 않는 것을 특징으로 한다.
상기 양자점 함유층은 양자점 5중량% 내지 10중량%, 제1고분자 5중량% 내지 20중량% 및 제2고분자 70중량% 내지 90중량%를 포함할 수 있다.
상기 제1고분자 및 제2고분자는 열경화성 수지, 자외선경화성 수지 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
상기 제1고분자는 (메타)아크릴계 수지, 우레탄 아크릴레이트계 수지 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 것이고, 상기 제2고분자는 (메타)아크릴계 수지, 우레탄 아크릴레이트계 수지, 에폭시계 수지, 실리콘계 수지 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 것일 수 있다.
상기 제1고분자는 치환기를 포함하지 않거나, 아크릴레이트기, 아크릴로일기, 비닐기, 티올기 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 치환기를 하나 이하 갖는 제1 단관능 수지; 및 아크릴레이트기, 아크릴로일기, 비닐기, 티올기 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 치환기를 2 이상 갖는 제1 다관능 수지;를 포함할 수 있다.
상기 제1고분자는 상기 제1 다관능 수지를 0몰% 초과 및 25몰% 이하로 포함할 수 있다.
상기 제2고분자는 치환기를 포함하지 않거나, 아크릴레이트기, 아크릴로일기, 비닐기, 티올기 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 치환기를 하나 이하 갖는 제2 단관능 수지; 및 아크릴레이트기, 아크릴로일기, 비닐기, 티올기 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 치환기를 2 이상 갖는 제2 다관능 수지;를 포함할수 있다.
상기 제2고분자는 상기 제2 다관능 수지를 0몰% 초과 및 25몰% 이하로 포함할 수 있다.
상기 양자점 함유층의 두께는 50~200㎛일 수 있다.
본 발명에 따른 양자점 광학 필름의 제조방법은 양자점을 제1고분자에 분산시켜 제1분산액을 준비하는 단계; 상기 제1분산액을 경화시키는 단계; 경화물을 분쇄하여 제1고분자 및 상기 제1고분자에 분산된 양자점을 포함하는 양자점 분말을 얻는 단계; 상기 양자점 분말을 제2고분자에 분산시켜 제2분산액을 준비하는 단계; 상기 제2분산액을 베이스 필름에 코팅하는 단계; 및 코팅층을 경화시켜 양자점 함유층을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 양자점 광학 필름의 제조방법은 상기 양자점 함유층 상에 배리어 층을 형성하는 단계를 포함하지 않는 것을 특징으로 한다.
양자점 분말은 입경이 0.1~10㎛가 되도록 분쇄된 것일 수 있다.
상기 제1분산액의 경화 및 코팅층의 경화는 열을 가하거나 자외선을 조사하여 수행할 수 있다.
본 발명에 따르면 양자점이 산소 및 수분에 의해 산화적 손상을 입는 것을 방지 및/또는 지연할 수 있으므로 휘도의 저하가 일어나지 않는 양자점 광학 필름을 제공할 수 있다.
또한 본 발명에 따르면 배리어 층을 형성하지 않아도 양자점을 산소 및 수분으로부터 보호할 수 있으므로 배리어 층의 형성에 의한 접착력 저하 등의 여타 문제를 발생시키지 않을 수 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과로 한정되지 않는다. 본 발명의 효과는 이하의 설명에서 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 양자점 광학 필름의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 양자점 광학 필름의 제조방법의 개략적인 순서도이다.
이하, 실시예를 통해 본 발명을 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시예는 발명의 요지가 변경되지 않는 한 다양한 형태로 변형될 수 있다. 그러나 본 발명의 권리범위가 이하의 실시예에 한정되는 것은 아니다.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1구성요소는 제2구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2구성요소도 제1구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "상에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "하부에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.
본 발명은 양자점 광학 필름 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 양자점 광학 필름의 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 양자점 광학 필름은 베이스 필름(10) 및 상기 베이스 필름(10) 상에 위치하는 양자점 함유층(20)을 포함한다.
상기 베이스 필름(10)은 광투과성 필름으로서, 폴리이미드(polyimide) 필름 또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate) 필름일 수 있다.
상기 양자점 함유층(20)은 제1고분자(211) 및 상기 제1고분자(211)에 분산된 양자점(212)을 포함하는 제1영역(21); 및 제2고분자(221)를 포함하고 상기 제1영역(21)을 에워싸는 제2영역(22)을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 양자점 광학 필름은 상기 양자점 함유층(20)의 주변으로 별도의 배리어 층을 포함하지 않는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서 상기 양자점(212)은 상기 제1고분자(211) 및 제2고분자(221)에 의해 둘러싸여 있기 때문에 배리어 층을 형성하지 않아도 상기 양자점(212)을 외부의 산소 및 수분으로부터 보호할 수 있다.
상기 양자점(212)은 단일층 또는 코아-쉘 형태의 다중층 구조를 가질 수 있다. 상기 양자점의 각 층은 CdS, CdO, CdSe, CdTe, ZnS, ZnO, ZnSe, ZnTe, MnS, MnO, MnSe, MnTe, MgO, MgS, MgSe, MgTe, CaO, CaS, CaSe, CaTe, SrO, SrS, SrSe, SrTe, BaO, BaS, BaSe, BaTE, HgO, HgS, HgSe, HgTe, Al2O3, Al2S3, Al2Se3, Al2Te3, Ga2O3, Ga2S3, Ga2Se3, Ga2Te3, In2O3, In2S3, In2Se3, In2Te3, SiO2, GeO2, SnO2, SnS, SnSe, SnTe, PbO, PbO2, PbS, PbSe, PbTe, AlN, AlP, AlAs, AlSb, GaN, GaP, GaAs, GaSb, InN, InP, InAs, InSb, BP, Si, Ge, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 포함할 수 있다.
상기 제1고분자(211)는 열경화성 수지, 자외선경화성 수지 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 수지일 수 있고, 구체적으로 (메타)아크릴계 수지, 우레탄 아크릴레이트계 수지 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 수지일 수 있다.
상기 제2고분자(221)는 열경화성 수지, 자외선경화성 수지 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 수지일 수 있고, 구체적으로 (메타)아크릴계 수지, 우레탄 아크릴레이트계 수지, 에폭시계 수지, 실리콘계 수지 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 수지일 수 있다.
상기 제1고분자(211)는 치환기를 포함하지 않거나, 아크릴레이트기, 아크릴로일기, 비닐기, 티올기 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 치환기를 하나 이하 갖는 제1 단관능 수지; 및 아크릴레이트기, 아크릴로일기, 비닐기, 티올기 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 치환기를 2 이상 갖는 제1 다관능 수지를 포함할 수 있다.
또한 상기 제2고분자(221)는 치환기를 포함하지 않거나, 아크릴레이트기, 아크릴로일기, 비닐기, 티올기 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 치환기를 하나 이하 갖는 제2 단관능 수지; 및 아크릴레이트기, 아크릴로일기, 비닐기, 티올기 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 치환기를 2 이상 갖는 제2 다관능 수지를 포함할 수 있다.
구체적으로 상기 제1고분자(211) 및/또는 제2고분자(221)가 (메타)아크릴계 수지일 때, 상기 제1 단관능 수지 및/또는 제2 단관능 수지는 수평균 분자량이 500 이하, 바람직하게 300 이하이고, 수산기, 아민기 , 카르복실기 등의 극성 관능기를 가지지 않고 에틸렌성 불포화 이중결합을 가지는 직쇄 또는 환상 지방족 구조의 (메타) 아크릴레이트 화합물, 예를 들어 메틸(메타)아크릴레이트, 라우릴(메타)아크릴레이트, 이소노닐(메타)아크릴레이트, 디시클로펜테닐(메타)아크릴레이트, 디시클로펜타닐옥시에틸(메타)아크릴레이트 등을 포함할 수 있다.
상기 제1고분자(211) 및/또는 제2고분자(221)가 (메타)아크릴계 수지일 때, 상기 제1 다관능 수지 및/또는 제2 다관능 수지는 수평균 분자량이 1000 이하, 바람직하게 700 이하이고, 아크릴레이트기를 2 이상 갖는 구조인 1,6- 헥산디올디아크릴레이트, 1,3-부탄디올디메타크릴레이트, 트리사이클로데칸디마텐올디아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리아크릴레이트 등을 포함할 수 있다.
상기 제1고분자(211) 및/또는 제2고분자(221)가 우레탄 아크릴레이트계 수지일 때, 상기 제1고분자(211) 및/또는 제2고분자(221)는 폴리올 공중합체(polyol copolymer)및 비스페놀 유도체를 포함하는 폴리올 공중합체, 폴리 이소시아네이트(polyisocyanate), 아크릴레이트 알코올, 우레탄 반응촉매 및 중합금지제를 포함하는 조성물로부터 합성된 것일 수 있다.
상기 폴리올 공중합체는 폴리에스테르 폴리올(polyester polyol), 폴리에테르 폴리올(polyether polyol), 폴리카보네이트 폴리올(polycar- bonate polyol), 폴리카프로락톤 폴리올(polycarprolactone polyol),링개환 테트라하이드로 퓨란 프로필렌옥사이드 공중합체(tetrahydrofuran propyleneoxide ring opening copolymer), 에틸렌 글리콜(ethylene glycol), 프로필렌 글리콜(propylene glycol), 1,4-부탄디올(1,4-butanediol), 1,5-펜탄디올(1,5-pentanediol), 1,6-헥산디올(1,6-hexandiol),네오펜틸 글리콜(neopentyl glycol), 1,4-시클로헥산 디메탄올(1,4-cyclohexane dimethanol), 비스페놀-에이(bisphenol-A) 타입의 디올일 수 있고,
상기 폴리이소시아네이트는 2,4-톨리엔다이이소시안네이트(2,4- tolyenediisocyanate), 2,6-톨리엔다이이소시안네이트, 1,3-크실렌다이이소시아네이트(1,3-xylene diisocyanate), 1,4-크실렌다이이소시아네이트, 1,5-나프탈렌이소시아네이트(1,5-naphthalene diisocyanate), 1,6-헥산다이이소시아네이트(1,6- hexanediisocyanate), 이소포론디이소시아네이트(isophoronediisocyanate;IPDI)일 수 있으며,
상기 아크릴레이트 알코올은 2-히드록시에틸(메타)아크릴레이트(2-hydroxy- ethyl(meth)acrylate), 2-히드록시프로필(메타)아크릴레이트, 2-히드록시부틸(메타)아크릴레이트, 2-히드록시에틸아크릴레이트, 2-히드록시프로필아크릴레이트, 2-히드록시-3-페닐옥시프로필(메타)아크릴레이트, 4-히드록시부틸아크릴레이트, 네오펜틸글리코모노(메타)아크릴레이트, 4-히드록시시클로헥실(메타)아크릴레이트, 1-6헥산디올모노(메타)아크릴레이트, 펜타에리스리톨펜타(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨펜타(메타)아크릴레이트일 수 있고,
상기 우레탄 반응촉매는 우레탄 반응 중에 소량 첨가되는 촉매로서, 구리 나트티네이트(copper naphthlenate), 코발트 나프티네이트, 아연 나프테이트, n-부틸틴라우레이트(butyltinlaurate), 트리스틸아민(tristhylamine), 2-메틸트리에틸렌디아마이드일 수 있으며,
상기 중합금지제는 하이드로 퀴논(hydrpoquione), 하이드로 퀴논모노메틸에테르, 파라-벤조퀴논, 페노티아진일 수 있다.
상기 제2고분자(221)가 에폭시계 수지일 때, 상기 제2고분자(221)는 비스페놀 A 형 / 비스페놀 F 형 페녹시 수지, 순수 비스페널 A 형 페녹시 수지 (국도화학 YP-55, YP-70, YP-50EK); 페놀 노볼락 수지와 에피클로로 하이드린으로부터 제조된 페놀 노볼락 에폭시 수지 (제팬 에폭시 레진 N-740, N-775, N-865 등); 에폭시 폴리올 수지 (제팬 에폭시 레진 EXA-8183, EXA-8169)과 이소시아네이트와의 반응으로부터 제조된 에폭시 수지; 등을 포함할 수 있다.
상기 제2고분자(221)가 실리콘계 수지일 때, 상기 제2고분자(221)는 메틸계 실리콘 타입 (신에츠 KR-200L, KR-200LP), 에폭시수지변성 타입 (신에츠 ES-1002T0), 폴리에스테르수지변성 (신에츠 KR-5230, KR-5234), 폴리에스테르수지변성의 유기수지변성타입, 아크릴폴리머와 실리콘 레진의 탈수축합반응을 통해 얻어진 실리콘변성 아크릴수지 (신에츠 X-40-9308) 등일 수 있다.
상기 제1고분자(211) 및 상기 제2고분자(221)는 서로 같거나 다른 수지로 형성될 수 있다.
상기 제1고분자 및 제2고분자를 경화시킴에 있어서, 개시제, 경화촉매 등을 첨가할 수 있는바, 이에 대해서는 후술한다.
상기 제1고분자 및/또는 제2고분자는 중합 금지제, 산화방지제, 열안정제, 자외선 안정제, 가소제, 충진제 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 기능성 첨가제와 함께 사용될 수 있다.
상기 산화방지제는 페놀계, 방향족 아민계, 포스파이트계, 유화에스테르계 산화방지제 등일 수 있고, 상기 열안정제는 납계, 칼슘계, 유기장계, 에폭시계 열안정제, 유기아인산 에스테르 등일 수 있으며, 상기 자외선 안정제는 히드록시 벤조페논, 히드록시페닐 벤조트리아졸, 아릴에스테르, 벤조에이트 등일 수 있고, 상기 가소제는 프탈산 에스테르계, 트리-메리트산 에스테르계, 지방족 2염기산 에스테르계, 에폭시계, 린산 에스테르계, 함염소계, 폴리에스터계 가소제 등일 수 있으며, 상기 충진제는 실리카, 알루미나, 세리아, 티타니아 등일 수 있는바, 목적하는 바에 따라 선택적으로 상기 제1고분자 및/또는 제2고분자에 첨가할 수 있다. 그 첨가량은 특별히 한정되지 않으나 5중량% 이하, 상세히는 3중량% 이하(양자점 함유층 100중량% 기준)로 첨가할 수 있다.
상기 양자점 함유층(20)은 상기 양자점(212)을 5중량% 내지 10중량%의 범위 내 또는 그 사이에 있는 임의의 중량%로 포함할 수 있다. 예를 들어 5 내지 10중량%의 범위 내의 함량이 다양한 유용을 위하여 바람직할 수 있다. 이러한 함량은 한정적인 것은 아니다. 이러한 범위 밖의 함량 역시 유용할 수 있다. 양자점의 함량은 양자점 광학 필름의 최종 응용에 기초하여 변할 수 있다.
상기 양자점 함유층(20)은 상기 제1고분자(211)를 5중량% 내지 20중량%의 범위 내 또는 그 사이에 있는 임의의 중량%로 포함할 수 있다. 예를 들어 5중량% 내지 20 중량%의 범위 내의 함량이 다양한 유용을 위하여 바람직할 수 있다. 이러한 함량은 한정적인 것은 아니다. 이러한 범위 밖의 함량 역시 유용할 수 있다.
상기 양자점 함유층(20)은 상기 제2고분자(221)를 70중량% 내지 90중량%의 범위 내 또는 그 사이에 있는 임의의 중량%로 포함할 수 있다. 예를 들어 70중량% 내지 90중량%의 범위 내의 함량이 다양한 유용을 위하여 바람직할 수 있다. 이러한 함량은 한정적인 것은 아니다. 이러한 범위 밖의 함량 역시 유용할 수 있다.
상기 양자점 함유층(20)은 두께가 50㎛ 내지 200㎛ 일 수 있다. 두께가 200㎛를 초과하면 두께가 너무 두꺼워 세트 조립 시 문제가 생길 수 있고, 50㎛ 미만이면 양자점을 포함하는 제1고분자의 분말을 얻는 과정에서 양자점의 표면 노출이 발생할 수 있어 오히려 베리어성이 저하되는 문제가 생길 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 양자점 광학 필름의 제조방법의 개략적인 순서도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 양자점 광학 필름의 제조방법은 양자점을 제1고분자에 분산시켜 제1분산액을 준비하는 단계(S1); 상기 제1분산액을 경화시키는 단계(S2), 경화물을 분쇄하여 제1고분자 및 상기 제1고분자에 분산된 양자점을 포함하는 양자점 분말을 얻는 단계(S3), 상기 양자점 분말을 제2폴리머에 분산시켜 제2분산액을 준비하는 단계(S4), 상기 제2분산액을 베이스 필름에 코팅하는 단계(S5) 및 코팅층을 경화시켜 양자점 함유층을 형성하는 단계(S6)를 포함할 수 있다.
참고로 상기 양자점, 제1고분자, 제2고분자 등에 대한 구체적인 설명은 전술하였으므로 중복을 피하기 위하여 이하 생략하기로 한다. 따라서 이하 설명하지 않는 구성은 상기 본 발명의 일 실시예에 따른 양자점 광학 필름에 대한 설명에서 대응되는 구성과 동일한 것으로 이해하고 본 발명을 파악해야 할 것이다.
본 발명에 따른 양자점 광학 필름의 제조방법은 상기 양자점 함유층을 형성한 뒤, 상기 양자점 함유층의 주변으로 배리어 층을 형성하는 단계를 포함하지 않는 것을 특징으로 한다.
먼저 제1분산액을 준비한다(S1). 상기 제1분산액은 양자점을 제1고분자에 분산시켜 준비한다. 이의 구체적인 방법은 한정되지 않으나 상기 제1고분자를 소정의 온도로 가열하여 제1고분자 용액으로 만든 뒤, 이에 상기 양자점을 투입 및 분산시켜 준비할 수 있다.
다음으로 상기 제1분산액을 경화시킨다(S2). 구체적인 경화 방법은 한정되지 않으나, 제1고분자로 열경화성 수지 및/또는 자외선경화성 수지를 사용하기 때문에 상기 제1분산액에 열을 가하거나 자외선을 조사하는 방법으로 수행할 수 있다.
이 때 상기 제1분산액에 개시제를 첨가할 수 있다. 상기 개시제는 광중합 개시제일 수 있다. 상기 광중합 개시제는 카르보닐계 광중합 개시제, 설피드계 광중합 개시제, 퀴논계 광중합 개시제, 아조계 광중합 개시제, 과산화물계 광중합 개시제 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 것일 수 있다. 구체적으로 상기 광중합 개시제는 벤조페논, 벤질, 벤조인, 아세토페논, 2,2-디에톡시아세토페논, 2,2-디메톡시-2-페닐아세토페논, p-디메틸아미노아세토페논, p-디메틸아미노프로피오페논, p,p'-비스디에틸아미노벤조페논, 벤조인메틸에테르, 벤조인이소부틸에테르, 벤조인-n-부틸에테르, 1-히드록시시클로헥실페닐케톤, 2-히드록시-2-메틸-1-페닐-프로판-1-온, 1-(4-이소프로필페닐)-2-히드록시-2-메틸프로판-1-온, 2,2-디에톡시아세토페논, 4-N,N'-디메틸아세토페논, ,벤조퀴논, 안트라퀴논 등이며, ,디페닐디줄피드, 디벤질디설피드, 테트라에틸티우람디설피드, 테트라메틸암모니움모노설피,아조비스이소부티로니트릴, 2,2'-아조비스프로판, 히드라진, 티오크산톤, 2-메틸티오크산톤 과산화벤조일, 디-t-부틸퍼옥사이드, 2,4,6-트리메틸벤조일-디페닐-포스핀옥사이드, 2-메틸-1-[4-(메틸티오)페닐]-2-모포리노-프로판-1-온, 2-히드록시-1-{4-[4-(2-히드록시-2-메틸-프로피오닐)-벤질]-페닐}-2-메틸-프로판-1-온 등일 수 있다.
상기 개시제의 첨가량은 특별히 한정되지 않으나, 5중량% 이하, 상세히는 3중량% 이하(양자점 함유층 100중량% 기준)로 첨가할 수 있다.
다음으로 제1분산액의 경화물을 분쇄하여 양자점 분말을 얻는다(S3). 상기 양자점 분말의 입경이 0.1㎛ 내지 10㎛가 되도록 분쇄하는 것이 바람직한바 상기 양자점 분말이 후술할 제2고분자 내에 고르게 분산될 수 있도록 하기 위함이다. 참고로 상기 양자점 분말은 전술한 제1영역(21)에 대응되는 구성이다.
다음으로 제2분산액을 준비한다(S4). 상기 제2분산액은 양자점 분말을 제2고분자에 분산시켜 준비한다. 이의 구체적인 방법은 한정되지 않으나 상기 제2고분자를 소정의 온도로 가열하여 제2고분자 용액으로 만든 뒤, 이에 상기 양자점 분말을 투입 및 분산시켜 준비할 수 있다.
다음으로 상기 제2분산액을 베이스 필름에 코팅한 뒤(S5), 이를 경화시켜 양자점 함유층을 형성(S6)함으로써 양자점 광학 필름을 완성한다. 상기 제2분산액의 코팅 방법은 특별히 한정되지 않으며, 스프레이 코팅, 롤 코팅, 나이프 코팅, 스핀 코팅, 바 코팅, 플로우 코팅, 딥핑 코팅 등의 방법으로 수행할 수 있다. 코팅층의 경화는 상기 코팅층에 열을 가하거나 자외선을 조사하는 방법으로 수행할 수 있다.
이 때 상기 제2분산액에 개시제를 첨가할 수 있다. 상기 개시제에 대한 설명은 전술하였으므로 생략하기로 한다.
다만 상기 제2고분자가 에폭시 수지인 경우 아민계 개시제, 산무수물계 개시제를 사용할 수 있고, 구체적으로는 지방족 폴리아민계인 DETA(Diethylene triamine),TETA(Triethylene tetramine), MDA(Methane diamine), AEP(N-Aminoethyl piperazine), m-xylene diamine, IPDI(Isophorone diamine), Bis(4-amino 3-methylcyclohexyl)methane;
변성 지방족 폴리아민계인 Epoxy polyamine adduct, Ethylene 또는 Propylene Oxide와 Polyamine adduct, Cyanoethyl화 polyamine, Ketone 봉쇄 polyamine, Amine혼합물;
방향족 아민계인 Meta phenylene diamine, 44Dimethylaniline(Diamino diphenyl methone) (DAM또는 DDM), DIamino diphenyl sulfone(DDS), Aromatic amine 공용물, Aromatic amine adduct;
제2 또는 제3 아민계인 Dimethylaminomethylphenol,Tris(Dimethylaminomethyl)phenol, Tri-2Ethyl hexyl acid의 salt,Benzyl dimethylamine piperridine;
지방족 산무수물계인 Dodecenyl suecinic anhydride(DDSA), Cyclo aliphatic anhydride, Me-HTPA(Methyl tetrahydrophthalic anhydride) ,Me-HHPA(methyl hexahydro phthalic anhydride),MHAC(Methyl hymic anhydride), Hexa hydrophthalic anhydride(HHPA), Tetrahydrophthalic Anhydride(THPA), Methyl cyclo hexane dicarboxylic anhydride(MCHDA);
방향족 산무수물계인 Phthalic anhydride(PA), Trimethylic anhydride(TMA), Pyromethylic anhydride(PMDA), Benzophenon tetracarboxylic anhydride(BTDA), Ethylene glycol bis trimethylic anhydride(TMEG);
할로겐계 산무수물계인 Chlorendic anhydride, Tetrabromo phthalic anhydride일 수 있다.
또한 상기 제2고분자가 실리콘계 수지인 경우 유기주석화합물, 유기티타늄화합물, 아민계 화합물, 백금화합물 등을 경화 촉매로 사용할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 양자점이 산소 및 수분에 의해 산화적 손상을 입는 것을 방지 및/또는 지연할 수 있으므로 휘도의 저하가 일어나지 않는 양자점 광학 필름을 얻을 수 있다.
특히, 본 발명의 일 실시예에 따르면 종래와 달리 배리어 층을 형성하지 않아도 양자점을 효과적으로 보호할 수 있는바 두께가 얇아 최근 기술적 트렌드에 부합하고, 배리어 층의 형성에 의한 여타 문제가 발생하지 않는 양자점 광학 필름을 얻을 수 있다.
이하, 본 발명을 구체적인 실시예를 통해 더욱 상세히 설명한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로 본 발명의 범위가 이들에 의해 한정되는 것은 아니다.
[ 실시예1 , 2 및 비교예 ]
실시예1
녹색 양자점과 적색 양자점을 혼합한 뒤, 제1고분자에 분산시켜 제1분산액을 준비하였다. 구체적으로 상기 제1고분자를 용해시켜 용액으로 만든 뒤, 혼합된 양자점을 투입 및 교반하여 제1분산액을 제조하였다. 상기 제1고분자로는 트리메틸올프로판트리아크릴레이트(M300, 미원스페셜티케미칼)를 사용하였고, 특히 치환기(4관능기및 5관능기)가 없는 것을 사용하였다.
상기 제1분산액을 유리판에 도포한 후 UV를 조사하여 경화시켰다.
경화물을 유리판에서 떼어낸 뒤 분쇄하여 입경이 약 5㎛인 양자점 분말을 얻었다.
상기 양자점 분말을 제2고분자에 분산시켜 제2분산액을 준비하였다. 구체적으로 상기 제2고분자를 용해시켜 용액으로 만든 뒤, 양자점 분말을 투입 및 교반하여 제2분산액을 제조하였다. 상기 제2고분자로는 4관능기를 포함하는 디트리메틸올프로판테트라아크릴레이트(M410, 미원스페셜티케미칼)또는 5관능기를 포함하는 디펜타에리트리톨펜타아크릴레이트(M500, 미원스페셜티케미칼)를 사용하였다.
상기 제2분산액을 베이스 필름인 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름에 어플리케이터를 이용하여 코팅하였다.
코팅층에 UV광량 500mJ/cm2 를 조사하여 경화시켜 두께가 100㎛ 인 양자점 함유층을 형성하였다.
참고로상기 양자점 함유층이 양자점(녹색 양자점 및 적색 양자점) 약 10중량%, 제1고분자 약 20중량% 및 제2고분자 약 70중량%를 포함하도록 상기 양자점, 제1고분자, 제2고분자를 칭량하여 사용하였다.
실시예2
4관능기를 포함하는 디트리메틸올프로판테트라아크릴레이트(M410, 미원스페셜티케미칼)또는 5관능기를 포함하는 디펜타에리트리톨펜타아크릴레이트(M500, 미원스페셜티케미칼)25중량%로 포함된 것을 제1고분자로 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예1과 동일한 조성 및 방법으로 양자점 광학 필름을 제조하였다.
비교예
녹색 양자점과 적색 양자점을 혼합한 뒤, 상기 실시예1의 제2고분자에 분산시켜 분산액을 준비하였다. 상기 분산액을 베이스 필름인 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름에 코팅한 뒤, 코팅층을 경화시켜 양자점 광학 필름을 완성하였다.
상기 실시예1, 실시예2 및 비교예에 따른 양자점 광학 필름에 청색 파장의 광을 조사하고, 특정 시간 간격으로 휘도(lm)와 색좌표(Cx, Cy)를 측정하여 초기값 대비 변화량(저하폭)을 계산하였다. 그 결과는 이하의 표1과 같다.
광 조사
시간		 실시예1 실시예2 비교예
휘도1 ) Cx Cy 휘도 Cx Cy 휘도 Cx Cy
초기 100% 0.000 0.000 100% 0.000 0.000 100% 0.000 0.000
187hr 107.8% 0.004 0.005 108.8% 0.004 0.006 99.4% 0.001 -0.005
229hr 104.3% 0.002 0.001 105.8% 0.003 0.002 96.5% -0.001 -0.009
300hr 99.1% -0.001 -0.008 100.6% 0.000 -0.007 90.6% -0.005 -0.020
372hr 88.1% -0.007 -0.025 90.9% -0.005 -0.021 76.1% -0.016 -0.045
주 1) 광을 조사하기 전인 초기의 휘도값을 100%로 설정하고, 각 조사 시간이 지난 뒤의 휘도값을 다음과 같이 계산하여 기록하였다.
휘도[%] = (특정 시간에서의 휘도값)/(초기의 휘도값) × 100
상기 표1을 참조하면, 비교예의 경우 청색 파장의 광을 372시간 동안 조사하였을 때 휘도의 저하폭이 -23.9%(76.1%-100%)인 반면에, 실시예1은 -19.7%(107.8%-88.1%), 실시예2는 -17.9%(108.8-90.9%)로 현저히 감소하였음을 알 수 있다. 이를 통해 본 발명과 같이 양자점 함유층을 양자점 및 제1고분자를 포함하는 제1영역과 상기 제1영역을 에워싸는 제2고분자를 포함하는 제2영역으로 형성하면 양자점의 산화적 손상을 효과적으로 방지할 수 있음을 확인할 수 있다.
또한 실시예2가 실시예1에 비해 휘도의 저하폭이 좀 더 감소한 것으로부터 상기 제1고분자로 4관능기, 5관능기와 같은 치환기를 더 포함하는 수지를 사용하면 보다 효과적으로 양자점을 보호할 수 있음을 알 수 있다.
[ 실시예3 내지 5]
실시예3
양자점으로 녹색 양자점만을 사용하고, 제 1고분자로 디트리메틸올프로판테트라아크릴레이트(M410, 미원스페셜티케미칼)와 디펜타에리트리톨펜타아크릴레이트(M500, 미원스페셜티케미칼)를 1:4 비율로 혼합하여 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예1과 동일한 조성 및 방법으로 양자점 광학 필름을 제조하였다.
실시예4
디펜타에리트리톨헥사아크릴레이트(M500, 미원스페셜티케미칼)를 15몰%증량시켜 제1고분자로 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예3과 동일한 조성 및 방법으로 양자점 광학 필름을 제조하였다.
실시예5
디펜타에리트리톨헥사아크릴레이트(M500, 미원스페셜티케미칼)를 25몰% 증량시켜 제1고분자로 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예3과 동일한 조성 및 방법으로 양자점 광학 필름을 제조하였다.
상기 실시예3 내지 실시예5에 따른 양자점 광학 필름에 청색 파장의 광을 조사하고, 특정 시간 간격으로 휘도(lm)를 측정하여 초기값 대비 변화량(저하폭)을 계산하였다. 그 결과는 이하의 표2와 같다.
광 조사 시간 실시예3의 휘도 실시예4의 휘도 실시예5의 휘도
초기 100% 100% 100%
143hr 120.6% 111.4% 113.6%
285hr 106.6% 101.6% 101.7%
480hr 85.3% 77.1% 80.2%
상기 표2를 참조하면, 실시예3은 휘도의 저하폭이 -35.3%(120.6%-85.3%)이고, 실시예4는 -34.3%(111.4%-77.1%)이며, 실시예5는 -33.4%(113.6%-80.2%)로 휘도의 저하폭이 감소하는 것을 알 수 있는바, 치환기의 함량이 높아질수록 보다 효과적으로 양자점을 보호할 수 있음을 확인할 수 있다.
[ 실시예 6 내지 8]
실시예6
양자점으로 적색 양자점만을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예3과 동일한 조성 및 방법으로 양자점 광학 필름을 제조하였다.
실시예7
양자점으로 적색 양자점만을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예4과 동일한 조성 및 방법으로 양자점 광학 필름을 제조하였다.
실시예8
양자점으로 적색 양자점만을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예5과 동일한 조성 및 방법으로 양자점 광학 필름을 제조하였다.
상기 실시예6 내지 실시예8에 따른 양자점 광학 필름에 청색 파장의 광을 조사하고, 특정 시간 간격으로 휘도(lm)를 측정하여 초기값 대비 변화량(저하폭)을 계산하였다. 그 결과는 이하의 표3과 같다.
광 조사 시간 실시예6의 휘도 실시예7의 휘도 실시예8의 휘도
초기 100% 100% 100%
143hr 125.4% 119.5% 117.4%
285hr 122.2% 113.6% 111.5%
480hr 101.9% 99.3% 98.3%
상기 표3을 참조하면, 실시예6은 휘도의 저하폭이 -25.4%(125.4%-100%)이고, 실시예7은 -20.2%(119.5%-99.3%)이며, 실시예5는 -19.1%(117.4%-98.3%)로 휘도의 저하폭이 감소하는 것을 알 수 있는바, 치환기의 함량이 높아질수록 보다 효과적으로 양자점을 보호할 수 있음을 다시 한 번 확인할 수 있다.
이상으로 본 발명의 실험예 및 실시예에 대해 상세히 설명하였는바, 본 발명의 권리범위는 상술한 실험예 및 실시예에 한정되지 않으며, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.
10: 베이스 필름
20: 양자점 함유층
21: 제1영역 211: 제1고분자 212: 양자점
22: 제2영역 221: 제2고분자

Claims (20)

  1. 베이스 필름; 및
    상기 베이스 필름 상에 위치하는 양자점 함유층을 포함하고,
    상기 양자점 함유층은 제1고분자 및 상기 제1고분자에 분산된 양자점을 포함하는 제1영역; 및
    제2고분자를 포함하고 상기 제1영역을 에워싸는 제2영역을 포함하고,
    상기 제1고분자는 치환기를 포함하지 않거나, 아크릴레이트기, 아크릴로일기, 비닐기, 티올기 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 치환기를 하나 이하 갖는 제1 단관능 수지; 및
    아크릴레이트기, 아크릴로일기, 비닐기, 티올기 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 치환기를 4 이상 갖는 제1 다관능 수지;를 포함하고,
    상기 제1고분자는 상기 제1 다관능 수지를 0몰% 초과 및 25몰% 이하로 포함하는 양자점 광학 필름.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 양자점 광학 필름은 배리어층을 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 양자점 광학 필름.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 양자점 함유층은 양자점 5중량% 내지 10중량%, 제1고분자 5중량% 내지 20중량% 및 제2고분자 70중량% 내지 90중량%를 포함하는 양자점 광학 필름.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2고분자는 열경화성 수지, 자외선경화성 수지 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 양자점 광학 필름.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2고분자는 (메타)아크릴계 수지, 우레탄 아크릴레이트계 수지, 에폭시계 수지, 실리콘계 수지 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 것인 양자점 광학 필름.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제5항에 있어서,
    상기 제2고분자는 치환기를 포함하지 않거나, 아크릴레이트기, 아크릴로일기, 비닐기, 티올기 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 치환기를 하나 이하 갖는 제2 단관능 수지; 및
    아크릴레이트기, 아크릴로일기, 비닐기, 티올기 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 치환기를 2 이상 갖는 제2 다관능 수지;를 포함하는 양자점 광학 필름.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제2고분자는 상기 제2 다관능 수지를 0몰% 초과 및 25몰% 이하로 포함하는 양자점 광학 필름.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 양자점 함유층의 두께는 50~200㎛인 양자점 광학 필름.
  11. 양자점을 제1고분자에 분산시켜 제1분산액을 준비하는 단계;
    상기 제1분산액을 경화시키는 단계;
    경화물을 분쇄하여 제1고분자 및 상기 제1고분자에 분산된 양자점을 포함하는 양자점 분말을 얻는 단계;
    상기 양자점 분말을 제2고분자에 분산시켜 제2분산액을 준비하는 단계;
    상기 제2분산액을 베이스 필름에 코팅하는 단계; 및
    코팅층을 경화시켜 양자점 함유층을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 제1고분자는 치환기를 포함하지 않거나, 아크릴레이트기, 아크릴로일기, 비닐기, 티올기 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 치환기를 하나 이하 갖는 제1 단관능 수지; 및
    아크릴레이트기, 아크릴로일기, 비닐기, 티올기 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 치환기를 4 이상 갖는 제1 다관능 수지;를 포함하고,
    상기 제1고분자는 상기 제1 다관능 수지를 0몰% 초과 및 25몰% 이하로 포함하는 양자점 광학 필름의 제조방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 양자점 함유층 상에 배리어 층을 형성하는 단계를 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 양자점 광학 필름의 제조방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 양자점 함유층은 양자점 5중량% 내지 10중량%, 제1고분자 5중량% 내지 20중량% 및 제2고분자 70중량% 내지 90중량%를 포함하는 양자점 광학 필름의 제조방법.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 제2고분자는 (메타)아크릴계 수지, 우레탄 아크릴레이트계 수지, 에폭시계 수지, 실리콘계 수지 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 것인 양자점 광학 필름의 제조방법.
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 제14항에 있어서,
    상기 제2고분자는 치환기를 포함하지 않거나, 아크릴레이트기, 아크릴로일기, 비닐기, 티올기 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 치환기를 하나 이하 갖는 제2 단관능 수지; 및
    아크릴레이트기, 아크릴로일기, 비닐기, 티올기 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 치환기를 2 이상 갖는 제2 다관능 수지;를 포함하는 양자점 광학 필름의 제조방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제2고분자는 상기 제2 다관능 수지를 0몰% 초과 및 25몰% 이하로 포함하는 양자점 광학 필름의 제조방법.
  19. 제11항에 있어서,
    양자점 분말의 입경이 0.1~10㎛가 되도록 경화물을 분쇄하는 양자점 광학 필름의 제조방법.
  20. 제11항에 있어서,
    제1분산액의 경화 및 코팅층의 경화는 열을 가하거나 자외선을 조사하여 수행하는 양자점 광학 필름의 제조방법.
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