KR102061538B1 - 양자점 광학 시트 및 이의 제조방법 - Google Patents

양자점 광학 시트 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 양자점과 고굴절 아크릴레이트 모노머를 포함하는 광학시트에 관한 것으로, 적은 양의 양자점을 사용하면서 동일한 색좌표와 향상된 휘도를 구현할 수 있는 양자점 광학시트를 제공한다.

Description

양자점 광학 시트 및 이의 제조방법{A QUANTUM DOT OPTICAL SHEET AND METHOD FOR PREPARING THE SAME}
본 발명은 양자점을 포함하는 광학시트에 관한 것으로서, 더 상세하게는 양자점과 고굴절 아크릴레이트 모노머를 포함하는 광학시트에 관한 것이다.
양자점(quantum dot)은 물질 종류의 변화 없이도 입자 크기 별로 다른 길이의 빛 파장이 발생하여 다양한 색을 낼 수 있으며, 기존 발광체보다 색 순도, 광 안정성이 높다는 장점이 있어 차세대 발광 소자로 주목 받고 있다.
궁극적으로 바이오이미징, 태양 전지, LED, 디스플레이 등의 핵심 소재로 응용하기 위한 연구 또한 활발히 진행되고 있다.
하지만 현재까지 눈에 띄는 광학 특성을 지니는 양자점의 경우 카드뮴 기반의 양자점이 대다수이다. 이는 독성 문제와 더불어 합성 또한 비 친환경적이고 산업화가 어려울 만큼의 소량 생산만이 가능하기 때문에 이는 양자점의 상용화에 큰 걸림돌로 작용하고 있는 실정이다. 현재 III-V 족의 InP와 다른 여러 종류의 양자점들이 연구되고 있고 양자점의 특성을 극대화시키는 방법들이 개발되면서 짧은 시간 동안 많은 성과를 이뤄내기는 했지만 카드뮴 기반의 양자점에 비해서는 아직 턱없이 부족한 광학특성을 나타내고 있다.
한국등록특허 제10-1771540호 "양자점 무기물 플레이트 구조물"에 따르면 무기염, 양자점 중합체 및 나일론계/왁스계/실리콘계 중합체로 이루어진 군으로부터 선택되고 1.60 미만의 굴절률을 가지는 상용화제로 구성된 혼합물을 포함하는 양자점 무기물 플레이트 층, 및 상기 양자점 무기물 플레이트 층의 상면 또는 하면 중 하나 이상의 면에 위치한 보호층을 포함하며, 상기 보호층은 플라스틱 또는 유리를 포함하는 양자점 무기물 플레이트 구조물을 제공하고 있는데, 양자점의 함량을 줄이면서, 효과의 저하를 방지할 수 있는 기술은 제공하지 못하고 있다.
때문에 양자점 함유량을 줄이면서, 기존과 동일한 효과를 낼 수 있는 양자점 광학시트의 개발이 시급한 실정이다.
한국등록특허 10-1771540호
본 발명은 위와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로서, 고굴절 아크릴레이트 모노머를 사용하여 적은 양의 양자점을 사용하면서도 동일한 색좌표 및 휘도를 구현 할 수 있는 양자점 광학시트 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 광학시트 및 이의 제조방법을 제시한다.
본 발명에 따른 양자점 광학시트는 제1 필름층; 양자점을 포함하는 양자점 함유층; 및 제2 필름층; 을 포함하고, 상기 제1 필름층, 양자점 함유층 및 제2 필름층이 이 순서대로 적층되고, 상기 양자점 함유층은 굴절률 1.50 이하의 광반응성 고분자와 굴절률 1.51 내지 1.60 인 고 굴절률을 갖는 광반응성 고분자가 혼합된 광반응성 고분자 혼합물을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 고 굴절률을 갖는 광반응성 고분자가 양자점 함유층 100중량부 기준으로 5 내지 30중량부 포함될 수 있다.
상기 양자점은 양자점 함유층 100중량부 기준으로 8.0 내지 9.5중량부 포함될 수 있다.
상기 양자점 함량이 감소하고 광학시트의 색좌표가 일정범위 이내로 유지될 수 있다.
상기 양자점 함량이 감소하고 광학시트의 휘도(Lm)가 증가할 수 있다.
상기 양자점 함량이 감소하고 광학시트의 휘도(Lm) 값이 1% 내지 5% 로 증가할 수 있다.
본 발명에 따르면, 제1 필름층 및 제2 필름층을 준비하는 단계; 굴절률이 서로 다른 광반응성 고분자를 적어도 둘 이상 준비하는 단계; 상기 둘 이상의 광반응성 고분자를 혼합하여 광반응성 고분자 혼합물을 형성하는 단계; 양자점을 상기 광반응성 고분자 혼합물에 분산시켜 분산액을 준비하는 단계; 상기 분산액을 제1 필름층에 코팅하여 코팅층을 형성하는 단계; 코팅층을 경화시켜 양자점 함유층을 형성하는 단계; 및 상기 형성된 양자점 함유층상에 제2 시트층을 적층시켜서 경화하는 양자점 광학시트의 제조방법을 제공한다.
상기 제1, 2 필름층은 각각 환상 폴리올레핀계 수지; 폴리스티렌계 수지; 아크릴로니트릴-스티렌 공중합체(AS 수지); 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체(ABS 수지); 폴리(메타)아크릴계 수지; 폴리카보네이트계 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트 및 폴리에틸렌나프탈레이트를 포함하는 폴리에스테르계 수지; 나일론을 포함하는 폴리아마이드계 수지; 폴리우레탄계 수지; 아세탈계 수지; 및 셀룰로오스계 수지;로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 수지로 제조될 수 있다.
상기 광반응성 고분자는 아크릴레이트 모노머일 수 있다.
상기 광반응성 고분자 혼합물은 굴절률 1.50 이하의 아크릴레이트 모노머와 굴절률 1.51 내지 1.60 인 고 굴절률을 갖는 아크릴레이트 모노머가 혼합될 수 있다.
상기 고 굴절률을 갖는 아크릴레이트 모노머가 양자점 함유층 100중량부 기준으로 5 내지 30중량부 포함될 수 있다.
상기 양자점 함량이 감소하고 광학시트의 휘도(Lm)가 증가할 수 있다.
상기 양자점 함량이 감소하고 광학시트의 색좌표가 일정범위 이내로 유지될 수 있다.
본 발명에 따르면 적은 양의 양자점을 사용하면서도 휘도 향상을 구현할 수 있으며, 기존 100% 양자점으로 구성된 광학시트와 동일한 색좌표를 구현할 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 광학시트의 적층 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 양자점 광학시트의 제조방법의 개략적인 순서도이다.
이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 통상의 기술자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
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 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 명세서에서, "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.
달리 명시되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 성분, 반응 조건, 폴리머 조성물 및 배합물의 양을 표현하는 모든 숫자, 값 및/또는 표현은, 이러한 숫자들이 본질적으로 다른 것들 중에서 이러한 값을 얻는 데 발생하는 측정의 다양한 불확실성이 반영된 근사치들이므로, 모든 경우 "약"이라는 용어에 의해 수식되는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 기재에서 수치범위가 개시되는 경우, 이러한 범위는 연속적이며, 달리 지적되지 않는 한 이러한 범 위의 최소값으로부터 최대값이 포함된 상기 최대값까지의 모든 값을 포함한다. 더 나아가, 이러한 범위가 정수를 지칭하는 경우, 달리 지적되지 않는 한 최소값으로부터 최대값이 포함된 상기 최대값까지를 포함하는 모든 정수가 포함된다.
본 명세서에 있어서, 범위가 변수에 대해 기재되는 경우, 상기 변수는 상기 범위의 기재된 종료점들을 포함하는 기재된 범위 내의 모든 값들을 포함하는 것으로 이해될 것이다. 예를 들면, "5 내지 10"의 범위는 5, 6, 7, 8, 9, 및 10의 값들뿐만 아니라 6 내지 10, 7 내지 10, 6 내지 9, 7 내지 9 등의 임의의 하위 범위를 포함하고, 5.5, 6.5, 7.5, 5.5 내지 8.5 및 6.5 내지 9 등과 같은 기재된 범위의 범주에 타당한 정수들 사이의 임의의 값도 포함하는 것으로 이해될 것이다. 또한 예를 들면, "10% 내지 30%"의 범위는 10%, 11%, 12%, 13% 등의 값들과 30%까지를 포함하는 모든 정수들뿐만 아니라 10% 내지 15%, 12% 내지 18%, 20% 내지 30% 등의 임의의 하위 범위를 포함하고, 10.5%, 15.5%, 25.5% 등과 같이 기재된 범위의 범주 내의 타당한 정수들 사이의 임의의 값도 포함하는 것으로 이해될 것이다.
본 발명은 양자점 광학시트 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에서는 제1 필름층; 양자점을 포함하는 양자점 함유층; 및 제2 필름층; 을 포함하고, 상기 제1 필름층, 양자점 함유층 및 제2 필름층이 이 순서대로 적층되고, 상기 양자점 함유층은 굴절률 1.50 이하의 광반응성 고분자와 굴절률 1.51 내지 1.60 인 고 굴절률을 갖는 광반응성 고분자가 혼합된 광반응성 고분자 혼합물을 더 포함하는 양자점 광학시트를 제공한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 양자점 광학시트의 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 양자점 광학시트는 제1 필름층, 제1 필름층 상에 위치하는 양자점 함유층 및 양자점 함유층 상에 위치하는 제2 필름층을 포함한다.
상기 제1, 2 필름층은 광투과성 필름으로서, 환상 폴리올레핀계 수지; 폴리스티렌계 수지; 아크릴로니트릴-스티렌 공중합체(AS 수지); 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체(ABS 수지); 폴리(메타)아크릴계 수지; 폴리카보네이트계 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트 및 폴리에틸렌나프탈레이트를 포함하는 폴리에스테르계 수지; 나일론을 포함하는 폴리아마이드계 수지; 폴리우레탄계 수지; 아세틸계 수지; 및 셀룰로오스계 수지; 로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 수지로 제조될 수 있다.
본 발명에 있어서 상기 양자점 함유층은 상기 제1, 2 필름층에 의해 둘러싸여 있기 때문에 상기 양자점을 외부의 산소 및 수분으로부터 보호할 수 있다.
상기 양자점은 단일 코어(core) 또는 코어(core)-쉘(shell) 형태의 다중층 구조일 수 있다.
상기 양자점의 각층은 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 선택될 수 있다.
본 발명에 있어서 상기 양자점 함유층은 굴절률이 서로 다른 둘 이상의 광반응성 고분자가 혼합된 광반응성 고분자 혼합물 상에 분산된 양자점을 포함한다.
구체적으로 굴절률 1.50 이하를 갖는 광반응성 고분자와 굴절률 1.51 내지 1.60 의 고 굴절률을 갖는 광반응성 고분자가 혼합된 광반응성 고분자 혼합물 상에 분산된 양자점을 포함한다.
본 발명에 있어서 상기 광반응성 고분자로는 아크릴레이트 모노머를 사용하는 것이 바람직하다.
즉, 굴절률 1.50 이하를 갖는 아크릴레이트 모노머와 굴절률 1.51 내지 1.60 를 갖는 고 굴절률의 아크릴레이트 모노머를 혼합하여 본 발명의 광반응성 고분자 혼합물을 수득한다.
본 발명에 있어서 저 굴절률을 갖는 아크릴레이트 모노머는 특별히 한정되는 것은 아니며, 굴절률 1.50 이하를 갖는 저 굴절률의 아크릴레이트 모노머이면 충분하다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 굴절률 1.50 이하의 아크릴레이트 모노머로 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트, 디트리메틸올프로판 테트라아크릴레이트, 디펜타에리트리톨 펜타아크릴레이트, 디펜타에리트리톨 헥사아크릴레이트 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나일 수 있다.
본 발명에 있어서 고 굴절률을 갖는 아크릴레이트 모노머 또한 특별히 한정되는 것은 아니며, 굴절률 1.51 내지 1.60 을 갖는 고 굴절률의 아크릴레이트 모노머이면 충분하다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 고 굴절률의 아크릴레이트 모노머로는 비스페놀 A 타입 아크릴레이트 모노머, 비스페놀 F 타입 아크릴레이트 모노머 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 굴절률 1.51 내지 1.60 을 갖는 고 굴절률의 아크릴레이트 모노머로 비스페놀 A 에톡실레이트 디아크릴레이트, 비스페놀 A 디메타크릴레이트, 비스페놀 A 에톡실레이트, 비스페놀 A 글리세롤레이트 디아크릴레이트, 비스페놀 F 에톡실레이트 디아크릴레이트 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나일 수 있다.
상기 나열한 아크릴레이트들은 대표적인 예시일 뿐 이것으로 한정되는 것은 아니며, 본 발명에서 명시하고 있는 굴절률 범위를 만족하는 아크릴레이트 모노머이면 충분하다.
상기 광반응성 고분자를 경화시킴에 있어서, 광개시제, 확산제, 분산제, 중합 금지제, 산화방지제, 열안정제, 자외선 안정제, 가소제, 충진제 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 기능성 첨가제 등이 적당히 배합되어 사용될 수 있다.
상기 광개시제는 광중합 개시제일 수 있다.
본 발명에 있어서 광중합 개시제로는 특별히 한정은 없고, 라디칼 중합에 대하여 종래 이용되고 있는 공지된 것이 사용 가능하다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 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-(4이소프로필페닐)-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 등일수 있다.
본 발명에 있어서 상기 확산제는 광을 더 확산시킬 목적으로 사용되게 되는데 그 종류는 특별히 한정되지 않으며, 종래 광학 분야에서 통상적으로 사용되던 확산제를 사용하면 충분하다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 확산제로는 산화아연(ZnO), 이산화티탄(TiO2), 실리카(silica) 등이 사용된다.
본 발명의 양자점 광학시트는 양자점 함유층 100중량부를 기준으로 하여 양자점, 광반응성 고분자 및 기능성 첨가제의 함량을 나타낼 수 있다.
본 발명에 있어서 상기 양자점 함유층의 양자점은 5 내지 12중량부로 포함될 수 있다. 또는 그 사이에 있는 임의의 중량부로 포함될 수 있다. 예를 들어 6 내지 10중량부의 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 광학시트의 최종 응용에 기초하여 변할 수 있다.
본 발명에 있어서 굴절률 1.00 내지 1.50 이내인 광반응성 고분자는 양자점 함유층 100중량부 기준으로 55 내지 80중량부로 포함될 수 있다. 바람직하게는 56 내지 76중량부로 포함된다.
본 발명에 있어서 굴절률이 1.51 내지 1.60 이내인 광반응성 고분자는 양자점 함유층 100중량부 기준으로 8중량부 내지 35중량부를 포함할 수 있다. 더욱 바람직하게는 10중량부 내지 30중량부가 포함된다. 이때 굴절률이 1.51 내지 1.60 이내인 광반응성 고분자가 8중량부 미만이면 양자점 함량을 줄일 수 있는 효과가 줄어들고, 35중량부 초과할 경우 양자점 함량이 너무 감소하여 휘도 저하가 나타날 수 있다.
본 발명에 있어서 상기 광반응성 고분자의 점도는 3000cPs 이하인 것이 특징이다.
본 발명에 있어서 기능성 첨가제는 양자점 함유층 100중량부 기준으로 3 내지 5중량부로 포함될 수 있으며, 특정 효과를 얻기 위한 목적에 따라 기능성 첨가제를 구성하는 광개시제, 확산제, 분산제, 중합 금지제, 산화방지제, 열안정제, 자외선 안정제, 가소제, 충진제 등의 함량 등을 적절히 조절할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 양자점 광학시트의 제조방법의 개략적인 순서도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 양자점 광학시트의 제조방법은 제1, 2 필름층을 준비하는 단계(S1); 광반응성 고분자를 준비하는 단계(S2); 광반응성 고분자 혼합물을 형성하는 단계(S3); 분산액을 준비하는 단계(S4); 제1 필름층 상에 코팅층을 형성하는 단계(S5); 양자점 함유층을 형성하는 단계(S6); 제2 필름층을 적층하는 단계(S7);를 포함할 수 있다.
참고로 상기 양자점, 광반응성 고분자 등에 대한 구체적인 설명은 전술하였으므로 중복을 피하기 위하여 이하 생략하기로 한다. 따라서 이하 설명하지 않는 구성은 상기 본 발명의 일 실시예에 따른 양자점 광학시트에 대한 설명에서 대응되는 구성과 동일한 것으로 이해하고 본 발명을 파악해야 할 것이다.
본 발명에 따른 양자점 광학시트의 제조방법은 상기 양자점 함유층을 형성 한 뒤, 상기 양자점 함유층의 주변으로 배리어 역할을 하는 제1 및 제2 필름층을 형성하는 단계를 포함하는 것이 특징이다.
이하 각 단계별로 자세히 알아보겠다.
먼저 양자점 함유층을 보호하는 역할을 하는 제1 필름 및 제2 필름을 준비한다(S1).
상기 제1 필름은 이후 광반응성 고분자 혼합물과 양자점으로 구성된 분산액을 코팅하기 위한 지지기반 으로 사용되며, 제1 필름층 상으로 분산액이 코팅되게 된다. 또한 제2 필름은 제1 필름층에 코팅된 양자점 함유층 상으로 적층되게 되며, 제1 필름층과 제2 필름층은 양자점 함유층을 개재하여 앞 뒷면에서 보호하는 역할을 하게 된다. 이는 양자점이 산소 및 수분에 의해 산화적 손상을 입는 것을 방지 및/또는 지연할 수 있으므로 휘도의 저하가 일어나지 않는 양자점 광학시트를 얻을 수 있게 한다.
다음으로 광반응성 고분자를 준비한다(S2).
본 발명에서 광반응성 고분자는 서로 다른 굴절률을 가지는 둘 이상의 광반응성 고분자 수지가 사용되게 될 수 있다.
다음으로 광반응성 고분자 혼합물을 형성하게 된다(S3).
서로 다른 굴절률을 가지는 둘 이상의 광반응성 고분자 수지를 혼합하여 광반응성 고분자 혼합물을 형성하는 단계로, 굴절률 1.00 내지 1.50 이내인 광반응성 고분자와 굴절률 1.51 내지 1.60 이내인 광반응성 고분자를 교반하여 혼합하게 된다.
다음으로 양자점을 상기 광반응성 고분자 혼합물에 분산시켜 분산액을 만든다(S4).
이의 구체적인 방법은 한정되지 않으나 상기 광반응성 고분자 혼합물을 소정의 온도로 가열하여 광반응성 고분자 용액으로 만든 뒤, 이에 상기 양자점을 투입 및 분산시켜 준비할 수 있다.
다음으로 제1 필름층 상에 상기 분산액을 도포하여 코팅층을 형성한다(S5).
도포하는 방법은 특별히 한정되지 않는다. 스프레이 코팅, 롤 코팅, 나이프 코팅, 스핀 코팅, 바 코팅, 플로우 코팅, 딥핑 코팅 등의 방법으로 수행할 수 있다.
다음으로 제1 필름층 상에 형성된 상기 분산애글 경화시켜 양자점 함유층을 형성한다(S6).
구체적인 경화 방법은 한정되지 않으나, 광반응성 고분자로 열경화성 수지 및/또는 자외선경화성 수지를 사용하기 때문에 상기 분산액에 열을 가하거나 자외선을 조사하는 방법으로 수행할 수 있다.
이때 상기 분산액에 개시제를 첨가할 수 있다. 상기 개시제는 광중합 개시제일 수 있다.
다음으로 상기 형성된 양자점 함유층 상에 제2 필름층을 적층한다(S7).
제1 필름층에 형성된 양자점 함유층 상으로 제2 필름층을 적층하고, 이를 경화시켜 양자점 함유층을 포함하는 양자점 광학시트를 완성한다. 상기 제2 필름층을 양자점 함유층 상으로 적층하고 경화시키는 방법은 특별히 한정되지 않는다.
종래의 기술은 상기 분산액을 혼합하는 과정에서 양자점의 함량을 줄일 경우 색좌표가 저하되고, 휘도가 저하되는 경향이 있었다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 종래의 기술과 달리 1.51 내지 1.60 이내의 고 굴절률을 갖는 광반응성 고분자를 적정량으로 사용하게 됨으로써 양자점의 함량이 줄어들더라도 색좌표의 및 휘도의 저하가 발생하지 않고 오히려 소폭으로 양자점 광학시트의 휘도가 향상되는 결과를 얻을 수 있다.
즉, 고 굴절률 광반응성 고분자를 사용하면, 적은 양의 양자점을 사용하면서도 동일한 색좌표 구현이 가능하고 휘도 향상도 구현할 수 있는 효과를 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 ~ 3 및 비교예1 ~ 2]
비교예1
양자점 함유층 100중량부 기준으로 굴절률 1.476, 점도 600cPs(25℃, 평균점도) 의 디트리메틸올프로판 테트라아크릴레이트(M410, 미원스페셜티케미칼) 86중량부에 인화인듐(InP) 계열의 양자점을 10중량부를 분산시켜서 분산액을 준비하였다.
상기 분산액을 유리판에 도포한 후 UV를 조사하여 경화시켰다. 이때 UV광량은 500mJ/cm2으로 하였다. 경화가 완료되어 두께 100um인 양자점 함유층을 형성하였다.
실시예1
양자점 함유층 100중량부 기준으로 굴절률 1.476, 점도 600cPs(25℃, 평균점도) 의 디트리메틸올프로판 테트라아크릴레이트(M410, 미원스페셜티케미칼) 76중량부, 굴절률 1.529, 점도 700cPs(25℃, 평균점도) 의 비스페놀 A 에톡실레이트 디메타크릴레이트(M241, 미원스페셜티케미칼) 10중량부를 혼합하여 광반응성 고분자 혼합물을 형성하고, 인화인듐(InP) 계열의 양자점을 9.3중량부를 상기 광반응성 고분자 혼합물 상에 분산시켜서 분산액을 준비하였다.
상기 분산액을 유리판에 도포한 후 UV를 조사하여 경화시켰다. 이때 UV광량은 500mJ/cm2으로 하였다. 경화가 완료되어 두께 100um인 양자점 함유층을 형성하였다.
실시예2
양자점 함유층 100중량부 기준으로 굴절률 1.476, 점도 600cPs(25℃, 평균점도) 의 디트리메틸올프로판 테트라아크릴레이트(M410, 미원스페셜티케미칼) 66중량부, 굴절률 1.529, 점도 700cPs(25℃, 평균점도) 의 비스페놀 A 에톡실레이트 디메타크릴레이트(M241, 미원스페셜티케미칼) 20중량부를 혼합하여 광반응성 고분자 혼합물을 형성하고, 인화인듐(InP) 계열의 양자점을 8.5중량부를 상기 광반응성 고분자 혼합물 상에 분산시켜서 분산액을 준비한 것을 제외하고는 상기 실시예1과 동일한 방법으로 양자점 함유층을 형성하였다.
실시예3
양자점 함유층 100중량부 기준으로 굴절률 1.476, 점도 600cPs(25℃, 평균점도) 의 디트리메틸올프로판 테트라아크릴레이트(M410, 미원스페셜티케미칼) 56중량부, 굴절률 1.529, 점도 700cPs(25℃, 평균점도) 의 비스페놀 A 에톡실레이트 디메타크릴레이트(M241, 미원스페셜티케미칼) 30중량부를 혼합하여 광반응성 고분자 혼합물을 형성하고, 인화인듐(InP) 계열의 양자점을 8.1중량부를 상기 광반응성 고분자 혼합물 상에 분산시켜서 분산액을 준비한 것을 제외하고는 상기 실시예1과 동일한 방법으로 양자점 함유층을 형성하였다.
실시예4
양자점 함유층 100중량부 기준으로 굴절률 1.476, 점도 600cPs(25℃, 평균점도) 의 디트리메틸올프로판 테트라아크릴레이트(M410, 미원스페셜티케미칼) 56중량부, 굴절률 1.539, 점도 600cPs(25℃, 평균점도) 의 비스페놀 F 에톡실레이트 디아크릴레이트(M290, 미원스페셜티케미칼) 30중량부를 혼합하여 광반응성 고분자 혼합물을 형성하고, 인화인듐(InP) 계열의 양자점을 8.1중량부를 상기 광반응성 고분자 혼합물 상에 분산시켜서 분산액을 준비한 것을 제외하고는 상기 실시예1과 동일한 방법으로 양자점 함유층을 형성하였다.
비교예2
양자점 함유층 100중량부 기준으로 굴절률 1.476, 점도 600cPs(25℃, 평균점도) 의 디트리메틸올프로판 테트라아크릴레이트(M410, 미원스페셜티케미칼) 46중량부, 굴절률 1.529, 점도 700cPs(25℃, 평균점도) 의 비스페놀 A 에톡실레이트 디메타크릴레이트(M241, 미원스페셜티케미칼) 40중량부를 혼합하여 광반응성 고분자 혼합물을 형성하고, 인화인듐(InP) 계열의 양자점을 8.1중량부를 상기 광반응성 고분자 혼합물 상에 분산시켜서 분산액을 준비한 것을 제외하고는 상기 실시예1과 동일한 방법으로 양자점 함유층을 형성하였다.
비교예3
양자점 함유층 100중량부 기준으로 굴절률 1.476, 점도 600cPs(25℃, 평균점도) 의 디트리메틸올프로판 테트라아크릴레이트(M410, 미원스페셜티케미칼) 46중량부, 굴절률 1.529, 점도 700cPs(25℃, 평균점도) 의 비스페놀 A 에톡실레이트 디메타크릴레이트(M241, 미원스페셜티케미칼) 40중량부를 혼합하여 광반응성 고분자 혼합물을 형성하고, 인화인듐(InP) 계열의 양자점을 7.8중량부를 상기 광반응성 고분자 혼합물 상에 분산시켜서 분산액을 준비한 것을 제외하고는 상기 비교예2과 동일한 방법으로 양자점 함유층을 형성하였다.
상기 실시예1 내지 4 및 비교예1 내지 3에 따른 양자점 광학시트에 청색 파장의 광을 조사하고, 모든 광학시트의 색좌표가 비교예1과 유사한 수준을 보일 수 있도록(오차 범위 +/-0.005) 양자점의 양을 조절하였고, 양자점의 함량(%), 휘도(Lm) 및 색좌표(Cx, Cy)를 측정하여 아래의 표1에 나타내었다.
실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 비교예1 비교예2 비교예3
DTMPTTA
함량		 76 66 56 56 86 46 46
BPA(EO)4DMA
(실시예4, BPF(EO)4DA)
함량		 10 20 30 30 0 40 40
양자점 함량(%) 93 85 81 82 100 81 78
휘도(Lm) 593 596 597 597 584 590 586
Cx 0.240 0.239 0.236 0.237 0.239 0.240 0.235
Cy 0.194 0.193 0.191 0.192 0.195 0.193 0.190
상기 표1을 참조하면, 비교예1의 경우 고 굴절률의 아크릴레이트 모노머 없이 양자점 광학시트를 제조하여 휘도 584Lm, 색좌표(Cx, Cy)가 각각 0.241, 0.199인 결과가 나왔다.
비교예1과 유사한 색좌표를 구현하는, 실시예1은 고 굴절률의 비스페놀 A 에톡실레이트 디메타크릴레이트(BPA(EO)4DMA)를 10중량부(양자점 함유층 100중량부 기준)를 추가했을 때 양자점의 함량을 7% 줄일 수 있었으며 휘도가 593Lm으로 향상되었음을 볼 수 있다.
비교예1과 유사한 색좌표를 구현하는, 실시예2은 고 굴절률의 BPA(EO)4DMA를 20중량부(양자점 함유층 100중량부 기준)를 추가했을 때 양자점의 함량을 15% 줄일 수 있었으며 휘도가 596Lm으로 향상되었음을 볼 수 있다.
비교예1과 유사한 색좌표를 구현하는, 실시예3은 고 굴절률의 BPA(EO)4DMA를 30중량부(양자점 함유층 100중량부 기준)를 추가했을 때 양자점의 함량을 19% 줄일 수 있었으며 휘도가 597Lm으로 향상되었음을 볼 수 있다.
비교예1과 유사한 색좌표를 구현하는, 실시예4은 고 굴절률의 비스페놀 A 에톡실레이트 디메타크릴레이트(BPA(EO)4DMA)가 아닌 비스페놀 F 에톡실레이트 디아크릴레이트(BPF(EO)4DA)를 30중량부(양자점 함유층 100중량부 기준)를 추가한 것이다.
결과적으로 양자점의 함량을 18% 줄일 수 있었으며 휘도가 597Lm으로 향상되어 실시예3과 크게 차이가 없음을 알 수 있다.
하지만 비교예1과 유사한 색좌표를 구현하는, 비교예2는 고 굴절률의 BPA(EO)4DMA를 40중량부(양자점 함유층 100중량부 기준)를 추가했을 때 양자점의 함량을 19% 이상으로 더 줄일 수 없었으며 실시예1 내지 4 보다 휘도가 저감됨을 보였다.
비교예3은 고 굴절률의 BPA(EO)4DMA를 40중량부(양자점 함유층 100중량부 기준)를 추가하고, 양자점 함량을 22%로 감소시킨 것으로, 고 굴절률의 아크릴레이트 함량을 증가시켰지만 비교예1과 비교하여 휘도의 향상이 거의 없었으며, 색좌표 값도 큰 차이가 있었다.
이를 통해 본 발명과 같이 양자점 광학시트를 구성하는 양자점의 함량을 줄이더라도 고 굴절률을 갖는 아크릴레이트 모노머의 함량을 증가시킴으로써 동일한 색좌표를 구현하는 것이 가능하게 되었고, 종래 고 굴절률의 아크릴레이트 모노머를 사용하지 않은 양자점 광학시트 보다 더욱 향상된 휘도 값을 보이고 있음을 알 수 있다.
또한 고 굴절률을 갖는 아크릴레이트 모노머의 함량을 증가시킬 때 마다 비례적으로 휘도가 향상되는 것을 알 수 있으나, 고 굴절률을 갖는 아크릴레이트 모노머의 함량을 일정 함량 이상으로 증가시켰을 때 오히려 휘도 감소가 일어남을 알 수 있다.

Claims (13)

  1. 제1 필름층;
    양자점을 포함하는 양자점 함유층; 및
    제2 필름층; 을 포함하고,
    상기 제1 필름층, 양자점 함유층 및 제2 필름층이 이 순서대로 적층되고,
    상기 양자점 함유층은 굴절률 1.50 이하의 광반응성 고분자와 굴절률 1.51 내지 1.60 인 고 굴절률을 갖는 광반응성 고분자가 혼합된 광반응성 고분자 혼합물을 더 포함하고,
    상기 굴절률 1.50 이하의 광반응성 고분자는 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트, 디트리메틸올프로판 테트라아크릴레이트, 디펜타에리트리톨 펜타아크릴레이트, 디펜타에리트리톨 헥사아크릴레이트 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함하고,
    상기 고 굴절률을 갖는 광반응성 고분자는 비스페놀 A 에톡실레이트 디아크릴레이트, 비스페놀 A 디메타크릴레이트, 비스페놀 A 에톡실레이트, 비스페놀 A 글리세롤레이트 디아크릴레이트, 비스페놀 F 에톡실레이트 디아크릴레이트 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함하고,
    상기 양자점은 상기 양자점 함유층 100중량부 기준으로 5 내지 12중량부 포함하고,
    상기 고 굴절률을 갖는 광반응성 고분자는 상기 양자점 함유층 100중량부 기준으로 5 내지 30중량부 포함하는 것을 특징으로 하는 양자점 광학시트.
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  7. 제1 필름층 및 제2 필름층을 준비하는 단계;
    굴절률이 서로 다른 광반응성 고분자를 적어도 둘 이상 준비하는 단계;
    상기 둘 이상의 광반응성 고분자를 혼합하여 광반응성 고분자 혼합물을 형성하는 단계;
    양자점을 상기 광반응성 고분자 혼합물에 분산시켜 분산액을 준비하는 단계;
    상기 분산액을 제1 필름층에 코팅하여 코팅층을 형성하는 단계;
    코팅층을 경화시켜 양자점 함유층을 형성하는 단계; 및
    상기 형성된 양자점 함유층상에 제2 필름층을 적층시켜서 경화하는 단계를 포함하고,
    상기 광반응성 고분자 혼합물은 굴절률 1.50 이하의 아크릴레이트 모노와 굴절률 1.51 내지 1.60인 고 굴절률을 갖는 아크릴레이트 모노머를 포함하고,
    상기 굴절률 1.50 이하의 광반응성 고분자는 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트, 디트리메틸올프로판 테트라아크릴레이트, 디펜타에리트리톨 펜타아크릴레이트, 디펜타에리트리톨 헥사아크릴레이트 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함하고,
    상기 고 굴절률을 갖는 광반응성 고분자는 비스페놀 A 에톡실레이트 디아크릴레이트, 비스페놀 A 디메타크릴레이트, 비스페놀 A 에톡실레이트, 비스페놀 A 글리세롤레이트 디아크릴레이트, 비스페놀 F 에톡실레이트 디아크릴레이트 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로 부터 선택된 하나를 포함하고,
    상기 양자점은 상기 양자점 함유층 100중량부 기준으로 5 내지 12중량부 포함되고,
    상기 고 굴절률을 갖는 아크릴레이트 모노머가 상기 양자점 함유층 100중량부 기준으로 5 내지 30중량부 포함되는 양자점 광학시트의 제조방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1, 2 필름층은 각각 환상 폴리올레핀계 수지; 폴리스티렌계 수지; 아크릴로니트릴-스티렌 공중합체(AS 수지); 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체(ABS 수지); 폴리(메타)아크릴계 수지; 폴리카보네이트계 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트 및 폴리에틸렌나프탈레이트를 포함하는 폴리에스테르계 수지; 나일론을 포함하는 폴리아마이드계 수지; 폴리우레탄계 수지; 아세탈계 수지; 및 셀룰로오스계 수지;로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 수지로 제조된 것을 특징으로 하는 양자점 광학시트의 제조방법.
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