KR102138074B1 - Method of manufacturing light-emitting nanocrystal-metal oxide composite thin film, optical film manufactured by the method, and backlight unit having the optical film - Google Patents

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Abstract

발광 나노결정-금속산화물 복합체 박막의 제조방법이 개시된다. 개시된 제조방법은 발광 나노결정과 금속산화물의 복합체 분말을 제조하는 단계 및 에어로졸 증착(Aerosol Deposition) 공정을 통해 상기 복합체 분말을 기판 상에 분사하여 복합체 박막을 형성하는 단계를 포함하고, 이에 의해 제조된 복합체 박막은 금속산화물로 이루어진 매트릭스 및 상기 매트릭스 내부에 분산된 상기 발광 나노결정을 구비한다.Disclosed is a method of manufacturing a light emitting nanocrystal-metal oxide composite thin film. The disclosed manufacturing method includes the steps of preparing a composite powder of luminescent nanocrystals and metal oxides and spraying the composite powder onto a substrate through an aerosol deposition process to form a composite thin film, thereby being prepared The composite thin film has a matrix made of a metal oxide and the luminescent nanocrystals dispersed in the matrix.

Description

발광 나노결정-금속산화물 복합체 박막의 제조 방법, 이에 의해 제조된 광학 필름 및 이를 구비하는 백라이트 유닛{METHOD OF MANUFACTURING LIGHT-EMITTING NANOCRYSTAL-METAL OXIDE COMPOSITE THIN FILM, OPTICAL FILM MANUFACTURED BY THE METHOD, AND BACKLIGHT UNIT HAVING THE OPTICAL FILM}METHOD OF MANUFACTURING LIGHT-EMITTING NANOCRYSTAL-METAL OXIDE COMPOSITE THIN FILM, OPTICAL FILM MANUFACTURED BY THE METHOD, AND BACKLIGHT UNIT HAVING THE OPTICAL FILM}

본 발명은 금속산화물 매트릭스 내부에 양자점 등과 같은 발광 나노결정이 분산된 복합체 박막을 제조하는 방법, 이에 의해 제조된 광학 필름 및 상기 광학 필름을 구비하는 백라이트 유닛에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a composite thin film in which luminescent nanocrystals such as quantum dots and the like are dispersed in a metal oxide matrix, and an optical film produced thereby and a backlight unit including the optical film.

과거 몇 년에 걸쳐 금속 할라이드 페로브스카이트 물질이 태양전지, 발광다이오드, 백색광을 위한 광변환 소자 등을 위한 광전자 물질로서 각광을 받아왔다. 특히, 무기 CsPbX3(X=Cl, Br, I) 물질을 좁은 반치폭(full widths at half maximum, FWHM), 높은 발광 양자수율(photoluminescence quantum yield), 유기금속 할라이드 페로브스카이트에 비한 상대적인 열적 안정성 등 우수한 광학 특성을 갖는 것으로 알려져 있다. 그 결과, 무기 금속 할라이드 페로브스카이트 물질은 매우 넓은 색재현율(color gamut coverage)을 갖는 풀 컬러 디스플레이 개발에 필요한 유력한 후보 물질로 여겨지고 있다. Over the past few years, metal halide perovskite materials have been spotlighted as optoelectronic materials for solar cells, light emitting diodes, and photoconversion devices for white light. In particular, inorganic CsPbX3 (X=Cl, Br, I) materials have a full widths at half maximum (FWHM), high photoluminescence quantum yield, and relative thermal stability compared to organometal halide perovskites. It is known to have excellent optical properties. As a result, inorganic metal halide perovskite materials are considered to be potential candidates for full color display development with very wide color gamut coverage.

최근, 페로브스카이트 나노결정이 폴리스티렌(polystyrene), 폴리메틸메타크릴레이트(poly-methyl methacrylate), 폴리헤드럴 올리고머 실세스퀴옥산(polyhedral oligomeric silsesquioxane) 등의 다양한 고분자 물질로 인캡슐된 물질이 상업적 LED 소자에서 발광재료로서 적용될 수 있음이 증명되었다. 또한, 폴리머 매트릭스 내에 페로브스카이트 나노결정이 내장된 필름은 디스플레이의 백라이트에서 색재현율을 향상시킬 수 있음이 확인되었고, 페로브스카이트 나노결정과 고분자 매트릭스 계면을 조정하는 문제점을 극복하였다. 그러나 매트릭스로 사용되는 절연 폴리머는 본질적으로 열적 스트레스에 취약한 문제점이 여전히 존재한다. 특히, 장기 열적 스트레스는 폴리스티렌, 폴리메틸메타크릴레이트, 사이클로올레핀코폴리머 등과 같은 열가소성 폴리머의 연화 변형 또는 손상을 야기할 수 있다. Recently, perovskite nanocrystals have been encapsulated with various polymer materials such as polystyrene, poly-methyl methacrylate, and polyhedral oligomeric silsesquioxane. It has been demonstrated that it can be applied as a light emitting material in commercial LED devices. In addition, it was confirmed that the film in which the perovskite nanocrystals are embedded in the polymer matrix can improve the color reproducibility in the backlight of the display, and overcomes the problem of adjusting the interface between the perovskite nanocrystals and the polymer matrix. However, the insulating polymer used as a matrix still has a problem inherently vulnerable to thermal stress. In particular, long-term thermal stress can cause softening deformation or damage of thermoplastic polymers such as polystyrene, polymethylmethacrylate, cycloolefin copolymer, and the like.

한편, 매트릭스로 폴리머를 사용하지 않는 무기 페로브스카이트 나노결정 필름은 종래 스핀코팅(spin-coating), 원심분리 캐스팅(centrifugal casting) 등의 방법으로 기판 상에 형성되었는데, 이는 대면적 코팅 및 필름타입의 가공성이 현저하게 떨어지는 문제점이 있다.On the other hand, inorganic perovskite nanocrystalline film that does not use a polymer as a matrix was formed on a substrate by a conventional spin-coating, centrifugal casting, or the like, which is a large area coating and film There is a problem in that the workability of the type is significantly reduced.

본 발명의 목적은 금속산화물 매트릭스 내부에 양자점 등과 같은 발광 나노결정이 분산된 복합체 박막을 제조하는 방법을 제공하는 것이다. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a composite thin film in which light emitting nanocrystals such as quantum dots are dispersed in a metal oxide matrix.

본 발명의 다른 목적은 상기 제조방법에 의해 제조된 광학 필름을 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide an optical film produced by the above manufacturing method.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 광학 필름을 구비하는 백라이트 유닛을 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a backlight unit having the optical film.

본 발명의 실시예에 따른 발광 나노결정-금속산화물 복합체 박막의 제조방법은 발광 나노결정과 금속산화물의 복합체 분말을 제조하는 제1 단계; 및 에어로졸 증착(Aerosol Deposition) 공정을 통해 상기 복합체 분말을 기판 상에 분사하여 복합체 박막을 형성하는 제2 단계를 포함하고, 상기 복합체 박막은 상기 금속산화물로 이루어진 매트릭스 및 상기 매트릭스 내부에 분산된 상기 발광 나노결정을 포함한다. A method of manufacturing a light emitting nanocrystal-metal oxide composite thin film according to an embodiment of the present invention includes a first step of preparing a composite powder of a light emitting nanocrystal and a metal oxide; And a second step of spraying the composite powder on a substrate through an aerosol deposition process to form a composite thin film, wherein the composite thin film is a matrix made of the metal oxide and the light emission dispersed inside the matrix. Nanocrystals.

일 실시예에 있어서, 상기 발광 나노결정은 입사광을 흡수한 후 이와 다른 파장을 갖는 광을 방출하는 양자점을 포함할 수 있다. In one embodiment, the luminescent nanocrystal may include quantum dots that absorb incident light and then emit light having a different wavelength.

일 실시예에 있어서, 상기 발광 나노결정은 페로브스카이트 결정구조를 갖는 금속할라이드계 양자점을 포함할 수 있다. In one embodiment, the light-emitting nanocrystals may include a metal halide-based quantum dot having a perovskite crystal structure.

일 실시예에 있어서, 상기 제1 단계는, 상기 발광 나노결정의 전구체 물질과 상기 금속산화물의 분말을 용매 내에서 혼합하는 단계 및 상기 금속산화물 분말의 표면 상에서 상기 전구체 물질로부터 상기 발광 나노결정을 성장시키는 단계를 포함할 수 있다. In one embodiment, the first step comprises mixing the precursor material of the luminescent nanocrystals and the powder of the metal oxide in a solvent and growing the luminescent nanocrystals from the precursor material on the surface of the metal oxide powder. It may include a step.

일 실시예에 있어서, 상기 제1 단계는, 합성된 발광 나노결정과 금속산화물 분말을 용매 내에서 혼합하는 단계 및 상기 용매를 증발시켜 상기 발광 나노결정을 상기 금속산화물 분말 표면에 흡착 또는 결합시키는 단계를 포함할 수 있다. In one embodiment, the first step is a step of mixing the synthesized luminescent nanocrystals and a metal oxide powder in a solvent, and evaporating the solvent to adsorb or bond the luminescent nanocrystals to the surface of the metal oxide powder. It may include.

일 실시예에 있어서, 상기 발광 나노결정은 상기 금속산화물 분말 중량의 0.5 내지 20 중량% 포함될 수 있다. In one embodiment, the luminescent nanocrystals may be included 0.5 to 20% by weight of the weight of the metal oxide powder.

일 실시예에 있어서, 상기 에어로졸 증착(Aerosol Deposition) 공정은 헬륨(He) 또는 질소(N2)를 캐리어 가스로 사용할 수 있다. In one embodiment, the aerosol deposition process may use helium (He) or nitrogen (N2) as a carrier gas.

일 실시예에 있어서, 본 발명의 실시예에 따른 발광 나노결정-금속산화물 복합체 박막의 제조방법은 상기 제1 단계 이후 수행되는 상기 복합체 분말과 버퍼 고분자 분말을 혼합하는 단계를 더 포함할 수 있고, 이 경우, 상기 제2 단계에서 상기 복합체 분말과 상기 버퍼 고분자 분말의 혼합분말이 상기 에어로졸 증착 공정을 통해 상기 기판에 분사되어 상기 복합체 박막이 형성될 수 있다. In one embodiment, the method of manufacturing a light emitting nanocrystal-metal oxide composite thin film according to an embodiment of the present invention may further include a step of mixing the composite powder and the buffer polymer powder performed after the first step, In this case, in the second step, a mixed powder of the composite powder and the buffer polymer powder is sprayed on the substrate through the aerosol deposition process to form the composite thin film.

일 실시예에 있어서, 상기 버퍼 고분자 분말은 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리비닐리덴플로우라이드(PVDF), 폴리에틸렌(PE) 또는 폴리프로필렌(PP)으로 형성될 수 있다. In one embodiment, the buffer polymer powder may be formed of polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), polyethylene (PE) or polypropylene (PP).

일 실시예에 있어서, 상기 버퍼 고분자 분말은 상기 복합체 분말과 상기 버퍼 고분자 분말의 전체 중량 대비 0.1 wt% 이상 2.5 wt% 이하의 비율로 혼합될 수 있다. In one embodiment, the buffer polymer powder may be mixed in a ratio of 0.1 wt% or more and 2.5 wt% or less based on the total weight of the composite powder and the buffer polymer powder.

본 발명의 실시예에 따른 광학 필름은 기판; 상기 기판 상에 위치하고, 제1 금속산화물 매트릭스 및 이의 내부에 분산되어 청색광을 흡수한 후 적색광을 생성하는 적색광 발광 나노결정을 구비하는 제1 광변환층; 및 상기 제1 광변환층 상에 위치하고, 제2 금속산화물 매트릭스 및 이의 내부에 분산되어 청색광을 흡수한 후 녹색광을 생성하는 녹색광 발광 나노결정을 구비하는 제2 광변환층을 포함한다. An optical film according to an embodiment of the present invention includes a substrate; A first photoconversion layer disposed on the substrate and having a first metal oxide matrix and red light emitting nanocrystals dispersed therein to absorb blue light to generate red light; And a second photo-conversion layer disposed on the first photo-conversion layer and having a second metal oxide matrix and green light-emitting nanocrystals dispersed inside and absorbing blue light to generate green light.

일 실시예에 있어서, 상기 제1 금속산화물 매트릭스는 알루미늄 산화물을 포함하고, 상기 적색광 발광 나노결정은 카드뮴계 또는 비카드뮴계 양자점을 포함할 수 있다. In one embodiment, the first metal oxide matrix may include aluminum oxide, and the red light emitting nanocrystals may include cadmium-based or non-cadmium-based quantum dots.

일 실시예에 있어서, 상기 제2 금속산화물 매트릭스는 알루미늄 산화물을 포함하고, 상기 녹색광 발광 나노결정은 페로브스카이트 결정구조를 갖는 금속할라이드계 양자점을 포함할 수 있다. In one embodiment, the second metal oxide matrix includes aluminum oxide, and the green light-emitting nanocrystals may include a metal halide-based quantum dot having a perovskite crystal structure.

본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛은 청색광을 생성하는 광원 유닛; 및 상기 광원 유닛으로부터 생성된 상기 청색광의 일부를 흡수하여 적색광 및 녹색광을 생성하는 광학 필름을 포함하고, 상기 광학 필름은 상기 광원 유닛 상부에 배치된 기판; 상기 기판 상에 위치하고, 제1 금속산화물 매트릭스 및 이의 내부에 분산되어 청색광을 흡수한 후 적색광을 생성하는 적색광 발광 나노결정을 구비하는 제1 광변환층; 및 상기 제1 광변환층 상에 위치하고, 제2 금속산화물 매트릭스 및 이의 내부에 분산되어 청색광을 흡수한 후 녹색광을 생성하는 녹색광 발광 나노결정을 구비하는 제2 광변환층을 포함할 수 있다.The backlight unit according to an embodiment of the present invention includes a light source unit that generates blue light; And an optical film absorbing a part of the blue light generated from the light source unit to generate red light and green light, the optical film comprising: a substrate disposed on the light source unit; A first photoconversion layer disposed on the substrate and having a first metal oxide matrix and red light emitting nanocrystals dispersed therein to absorb blue light to generate red light; And a second photo-conversion layer disposed on the first photo-conversion layer, and having a second metal oxide matrix and green light-emitting nanocrystals dispersed inside and absorbing blue light to generate green light.

본 발명의 발광 나노결정-금속산화물 복합체 박막의 제조 방법 및 이에 의해 제조된 복합체 박막에 따르면, 금속산화물 매트릭스 내부에 발광 나노결정이 배치되므로, 종래의 고분자 매트릭스를 이용한 발광 나노결정 박막에 비해 현저하게 향상된 열 안정성 및 장기 내구성을 가질 수 있다. 그리고 용매를 사용하지 않는 에어로졸 증착 공정을 이용하여 발광 나노결정 함유 박막을 형성하므로 친환경적이고 공정 비용을 감소시킬 수 있다.According to the manufacturing method of the light-emitting nanocrystal-metal oxide composite thin film of the present invention and the composite thin film produced thereby, since the light-emitting nanocrystal is disposed inside the metal oxide matrix, it is remarkably compared to the light-emitting nanocrystalline thin film using a conventional polymer matrix. It can have improved thermal stability and long-term durability. In addition, since a thin film containing luminescent nanocrystals is formed using an aerosol deposition process that does not use a solvent, it is eco-friendly and can reduce process cost.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 발광 나노결정-금속산화물 복합체 박막의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 2는 에어로졸 증착 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛을 설명하기 위한 단면도이다.
도 4는 CsPbBr3-Al2O3 나노복합체 분말의 열처리 전후의 XRD 패턴을 나타낸다.
도 5는 CsPbBr3-Al2O3에 대한 시차주사열량측정법(differential scanning calorimetry, DSC)의 측정결과를 나타낸다.
도 6 및 도 7은 원시 α-Al2O3 나노입자(pristine α-Al2O3 nanoparticles) 및 CsPbBr3-Al2O3 나노복합체 분말에 대한 SEM 이미지들을 각각 나타낸다.
도 8은 열처리 후 CsPbBr3-Al2O3 나노복합체 분말에 대한 저배율 STEM 이미지들 및 EDS 맵들(energy-dispersive X-ray spectroscopy maps)을 나타낸다.
도 9는 비교예(He), 실시예 1(N2) 및 실시예 2(N2&PTFE)에 따라 제조된 복합체 박막들에 대해 자외선 조사 하에서의 PL 이미지들을 나타낸다.
도 10은 비교예(He), 실시예 1(N2), 실시예 2(N2&PTFE)에 따라 제조된 복합체 박막들에 대해 측정된 PL 강도 및 흡수 스펙트럼을 나타낸다.
도 11 내지 도 13은 비교예(He), 실시예 1(N2) 및 실시예 2(N2&PTFE)에 따라 제조된 복합체 박막들에 대한 XRD 패턴과 단면 SEM 이미지를 나타낸다.
도 14는 PET 기판과 글라스 기판 상에 1wt%의 PTFE를 CsPbBr3-Al2O3 나노복합체 분말들과 혼합한 분말들을 이용하여 제조된 CsPbBr3-Al2O3-PTFE 복합체 박막('1wt% PTFE’), 2wt%의 PTFE를 CsPbBr3-Al2O3 나노복합체 분말들과 혼합한 분말들을 이용하여 제조된 CsPbBr3-Al2O3-PTFE 복합체 박막('2wt% PTFE’) 및 3wt%의 PTFE를 CsPbBr3-Al2O3 나노복합체 분말들과 혼합한 분말들을 이용하여 제조된 CsPbBr3-Al2O3-PTFE 복합체 박막('3wt% PTFE’)들에 대한 이미지들이다.
도 15는 실시예 2에 따라 제조된 복합체 박막에 대해 150℃에서 20일 동안 측정된 PLQY 및 PL 파장을 나타낸다.
도 16은 청색 광원 상에 실시예 3에 따라 제조된 복합체 박막과 실시예 2에 따라 제조된 복합체 박막이 적층된 광변화층을 구비하는 광학필름을 배치시킨 후 측정된 PL 강도 및 색재현율을 나타낸다.
도 17은 에어로졸 증착 방법에 의해 형성된 세라믹 복합체 층들의 다양한 가공성 및 우수한 성능을 설명하기 위한 도면이다.
1 is a flow chart for explaining a method of manufacturing a light emitting nanocrystal-metal oxide composite thin film according to an embodiment of the present invention.
2 is a view for explaining an aerosol deposition apparatus.
3 is a cross-sectional view for describing a backlight unit according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 shows the XRD pattern before and after the heat treatment of the CsPbBr 3 -Al 2 O 3 nanocomposite powder.
Figure 5 shows the measurement results of differential scanning calorimetry (DSC) for CsPbBr 3 -Al 2 O 3 .
6 and 7 are respectively a SEM image of the raw α-Al 2 O 3 nanoparticles (pristine α-Al 2 O 3 nanoparticles) and CsPbBr 3 -Al 2 O 3 nanocomposite powder.
8 shows low magnification STEM images and EDS maps (energy-dispersive X-ray spectroscopy maps) for CsPbBr 3 -Al 2 O 3 nanocomposite powder after heat treatment.
9 shows PL images under ultraviolet irradiation for composite thin films prepared according to Comparative Example (He), Example 1 (N 2 ), and Example 2 (N 2 &PTFE).
10 shows the PL intensity and absorption spectrum measured for the composite thin films prepared according to Comparative Example (He), Example 1 (N 2 ), and Example 2 (N 2 &PTFE).
11 to 13 show XRD patterns and cross-sectional SEM images of composite thin films prepared according to Comparative Example (He), Example 1 (N 2 ), and Example 2 (N 2 &PTFE).
Figure 14 is a CsPbBr 3 -Al 2 O 3 -PTFE composite thin film ('1wt%) prepared using powders of 1wt% PTFE mixed with CsPbBr 3 -Al 2 O 3 nanocomposite powders on a PET substrate and a glass substrate. PTFE'), CsPbBr 3 -Al 2 O 3 -PTFE composite thin film ('2wt% PTFE') and 3wt% prepared using powders of 2wt% PTFE mixed with CsPbBr 3 -Al 2 O 3 nanocomposite powders Images of CsPbBr 3 -Al 2 O 3 -PTFE composite thin films ('3wt% PTFE') prepared using powders of PTFE mixed with CsPbBr 3 -Al 2 O 3 nanocomposite powders.
15 shows PLQY and PL wavelengths measured at 150° C. for 20 days for the composite thin film prepared according to Example 2.
FIG. 16 shows the measured PL intensity and color reproducibility after placing the optical film having the light-changing layer on which the composite thin film prepared according to Example 3 and the composite thin film prepared according to Example 2 were stacked on a blue light source. .
17 is a view for explaining various processability and excellent performance of the ceramic composite layers formed by the aerosol deposition method.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The present invention may be variously modified and may have various forms, and specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the text. However, this is not intended to limit the present invention to specific disclosure forms, and it should be understood that all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention are included.

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. Terms such as first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from other components. For example, the first component may be referred to as a second component without departing from the scope of the present invention, and similarly, the second component may be referred to as a first component.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로서 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in this application are only used to describe specific embodiments and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this application, the terms "include" or "have" are intended to indicate that a feature, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification exists, one or more other features or steps. It should be understood that it does not preclude the existence or addition possibility of the operation, components, parts or combinations thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by a person skilled in the art to which the present invention pertains. Terms, such as those defined in a commonly used dictionary, should be interpreted as having meanings consistent with meanings in the context of related technologies, and should not be interpreted as ideal or excessively formal meanings unless explicitly defined in the present application. Does not.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 발광 나노결정-금속산화물 복합체 박막의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이고, 도 2는 에어로졸 증착 장치를 설명하기 위한 도면이다. 1 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a light emitting nanocrystal-metal oxide composite thin film according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a view for explaining an aerosol deposition apparatus.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 발광 나노결정-금속산화물 복합체 박막의 제조 방법은 발광 나노결정과 금속산화물의 복합체 분말을 제조하는 제1 단계(S110); 및 에어로졸 증착(Aerosol Deposition) 공정을 통해 상기 복합체 분말을 기판 상에 분사하여 박막을 형성하는 제2 단계(S120)를 포함할 수 있다. 1 and 2, a method of manufacturing a light emitting nanocrystal-metal oxide composite thin film according to an embodiment of the present invention comprises a first step of preparing a composite powder of a light emitting nanocrystal and a metal oxide (S110); And a second step (S120) of forming a thin film by spraying the composite powder on a substrate through an aerosol deposition process.

상기 제1 단계(S110)에 있어서, 상기 발광 나노결정은 입사광을 흡수한 후 이와 다른 파장을 갖는 광을 방출하는 특성을 가지는 나노 스케일 크기의 무기 입자일 수 있다. 일 실시예로, 상기 발광 나노결정은 양자점 등을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 발광 나노결정은 금속 할라이드계 양자점, 금속 셀레나이드계 양자점, 그래핀계 양자점 등을 포함할 수 있고, 이들 양자점은 단일 코어 구조, 코어쉘 구조 등을 가질 수 있다. 일 예로, 상기 금속 할라이드계 양자점은 페로브스카이트 결정 구조를 갖는 양자점을 포함할 수 있다. In the first step (S110), the luminescent nanocrystals may be nanoscale-sized inorganic particles having a characteristic of absorbing incident light and emitting light having a different wavelength. In one embodiment, the luminescent nanocrystals may include quantum dots or the like. For example, the luminescent nanocrystals may include metal halide-based quantum dots, metal selenide-based quantum dots, graphene-based quantum dots, etc., and these quantum dots may have a single core structure, a core shell structure, or the like. For example, the metal halide-based quantum dot may include a quantum dot having a perovskite crystal structure.

상기 금속산화물은 절연성 특성을 갖는 산화물이라면 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 상기 금속산화물은 알루미늄 산화물을 포함할 수 있다. The metal oxide is not particularly limited as long as it is an oxide having insulating properties. For example, the metal oxide may include aluminum oxide.

일 실시예에 있어서, 상기 발광 나노결정과 금속산화물의 복합체 분말은 에어로졸 형태로 분사될 수 있도록 하기 위해, 약 100nm 이상 약 2000nm 이하의 크기를 가질 수 있다. In one embodiment, the composite powder of the luminescent nanocrystal and the metal oxide may have a size of about 100 nm or more and about 2000 nm or less in order to be sprayed in an aerosol form.

일 실시예로, 상기 발광 나노결정과 금속산화물의 복합체 분말은 발광 나노결정의 전구체 물질과 금속산화물 분말을 용매 내에서 혼합한 후 상기 금속산화물 분말의 표면 상에서 상기 발광 나노결정을 성장시키고, 이를 분쇄함으로써 제조될 수 있다. 이와 다른 실시예로, 상기 발광 나노결정과 금속산화물의 복합체 분말은 합성된 발광 나노결정과 금속산화물 분말을 용매 내에서 혼합한 후 상기 용매를 증발시켜 상기 발광 나노결정을 상기 금속산화물 분말 표면에 흡착 또는 결합시키고, 이를 분쇄함으로써 제조될 수 있다. In one embodiment, the composite powder of the luminescent nanocrystal and the metal oxide is mixed with the precursor material of the luminescent nanocrystal and the metal oxide powder in a solvent, and then the luminescent nanocrystal is grown on the surface of the metal oxide powder and pulverized. Can be produced. In another embodiment, the composite powder of the luminescent nanocrystal and the metal oxide is mixed with the synthesized luminescent nanocrystal and the metal oxide powder in a solvent, and then the solvent is evaporated to adsorb the luminescent nanocrystal on the surface of the metal oxide powder. Or by combining and crushing it.

이 때, 상기 발광 나노결정 전구체 물질 또는 상기 발광 나노결정과 혼합되는 상기 금속산화물 분말은 상기 발광 나노결정보다 큰 크기를 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 금속산화물 분말은 약 300nm 이상 2000nm 이하의 크기를 가질 수 있다. 한편, 상기 발광 나노결정과 상기 금속산화물 분말을 혼합함에 있어서, 상기 발광 나노결정은 상기 금속산화물 분말 중량의 약 0.5 내지 20 중량%를 혼합할 수 있다.At this time, the luminescent nanocrystal precursor material or the metal oxide powder mixed with the luminescent nanocrystal may have a larger size than the luminescent nanocrystal. For example, the metal oxide powder may have a size of about 300 nm or more and 2000 nm or less. Meanwhile, in mixing the luminescent nanocrystals and the metal oxide powder, the luminescent nanocrystals may mix about 0.5 to 20 wt% of the weight of the metal oxide powder.

상기 제2 단계(S120)에 있어서, 상기 에어로졸 증착 공정은 에어로졸 증착 장치를 이용하여 수행될 수 있다. In the second step (S120), the aerosol deposition process may be performed using an aerosol deposition apparatus.

도 2에 도시된 바와 같이, 에어로졸 증착 장치는 에어로졸 챔버(Aerosol chamber), 증착 챔버(Deposition chamber), 캐리어 가스(Carrier gas) 공급 수단, 진공 펌프(Rotary pump, Booster pump) 및 노즐(Nozzle)을 포함할 수 있다. 상기 에어로졸 챔버에는 상기 복합체 분말이 수용될 수 있고, 상기 증착 챔버에는 기판에 배치될 수 있다. 상기 캐리어 가스 공급 수단은 상기 에어로졸 챔버에 캐리어 가스를 공급할 수 있고, 상기 진공 펌프는 상기 증착 챔버를 진공 상태로 만들 수 있다. 상기 노즐은 상기 증착 챔버 내에서 상기 기판과 일정간격 이격되도록 배치되고 연결관을 통해 상기 에어로졸 챔버와 연결될 수 있다. 한편, 상기 에어로졸 챔버는 상기 노즐이 상기 복합체 분말을 균일한 에어로졸 형태로 분사할 수 있도록, 진동장치(Vibrator)를 구비할 수 있다. As shown in FIG. 2, the aerosol deposition apparatus comprises an aerosol chamber, a deposition chamber, a carrier gas supply means, a rotary pump, a booster pump, and a nozzle. It can contain. The composite powder may be accommodated in the aerosol chamber, and may be disposed on a substrate in the deposition chamber. The carrier gas supply means may supply a carrier gas to the aerosol chamber, and the vacuum pump may make the deposition chamber vacuum. The nozzle may be arranged to be spaced a predetermined distance from the substrate in the deposition chamber and may be connected to the aerosol chamber through a connection pipe. Meanwhile, the aerosol chamber may include a vibrator so that the nozzle can spray the composite powder in a uniform aerosol form.

상기 에어로졸 증착 공정은 상기 에어로졸 챔버 내에 상기 복합체 분말을 수용시키고 상기 증착 챔버 내에 기판을 배치시킨 상태에서 상기 캐리어 가스 공급 수단을 통해 상기 에어로졸 챔버에 캐리어 가스를 주입하면, 진공 상태인 증착 챔버와 상기 에어로졸 챔버 사이의 압력 차이에 의해 상기 복합체 분말들이 에어로졸 형태로 상기 노즐을 통해 상기 기판으로 분사되어 상기 기판 상에 상기 복합체로 이루어진 박막을 형성할 수 있다. In the aerosol deposition process, when the carrier gas is injected into the aerosol chamber through the carrier gas supply means while receiving the composite powder in the aerosol chamber and placing a substrate in the deposition chamber, the deposition chamber and the aerosol in a vacuum state The composite powders may be sprayed to the substrate through the nozzle in the form of an aerosol by a pressure difference between chambers to form a thin film of the composite on the substrate.

일 실시예에 있어서, 상기 에어로졸 증착 공정의 캐리어 가스로 질소(N2)가 사용될 수 있다. In one embodiment, nitrogen (N 2 ) may be used as a carrier gas in the aerosol deposition process.

일반적인 에어로졸 증착 공정의 캐리어 가스로는 헬륨(He)이 사용된다. 하지만, 헬륨의 경우에는 분자량이 작기 때문에, 헬륨 가스를 캐리어 가스로 사용하는 경우, 에어로졸 증착 과정에서 복합체 분말들은 상대적으로 높은 속도로 기판 및 다른 복합체 분말들과 충돌하게 된다. 이와 같이 헬륨 가스에 의해 복합체 분말들이 상대적으로 높은 속도로 기판 또는 다른 복합체 분말들과 충돌하여 복합체 분말들이 높은 충격력을 받는 경우, 헬륨 가스에 의해 전기적으로 방전된 플라즈마가 형성되고, 이러한 플라즈마는 복합체 분말, 특히 발광 나노결정에 심각한 손상을 유발할 수 있다. 실제 에어로졸 증착 공정에서, 헬륨 가스를 캐리어 가스로 사용하여 CsPbBr3-Al2O3 복합체 분말을 기판에 분사한 경우, 지엽적 영역에서의 강한 빛 방출이 관찰되었고, 에어로졸 증착 공정을 통해 형성된 박막에서 발생되는 광의 파장이 상기 복합체 분말 자체에서 발생되는 광의 파장보다 블루 쉬프트되고 발광 강도가 낮아지는 것이 확인되었다. Helium (He) is used as a carrier gas in a typical aerosol deposition process. However, since helium has a small molecular weight, when helium gas is used as a carrier gas, the composite powders collide with the substrate and other composite powders at a relatively high rate during aerosol deposition. When the composite powders collide with the substrate or other composite powders at a relatively high speed by the helium gas, when the composite powders receive a high impact force, plasma discharged electrically by the helium gas is formed, and the plasma is a composite powder. In particular, it can cause serious damage to luminescent nanocrystals. In the actual aerosol deposition process, when CsPbBr 3 -Al 2 O 3 composite powder was sprayed onto the substrate using helium gas as the carrier gas, strong light emission in the local area was observed, and occurred in the thin film formed through the aerosol deposition process It was confirmed that the wavelength of light to be made is blue shifted and the emission intensity is lower than the wavelength of light generated from the composite powder itself.

하지만, 본 발명에서와 같이 에어로졸 증착 공정의 캐리어 가스로 질소(N2)를 사용하는 경우, 질소는 방전 플라즈마를 형성하지 않으므로 헬륨 가스를 캐리어 가스로 사용하는 경우에 발생되는 복합체 분말 손상 문제를 해결할 수 있다. 다만, 질소 가스를 캐리어 가스로 사용하는 경우에도, 질소 가스의 높은 운동 에너지로 인하여 복합체 분말과 기판의 충돌 및 복합체 분말들 사이의 충돌에 의한 높은 충격력으로 발광 나노결정이 손상될 수 있는 가능성은 존재한다. However, when using nitrogen (N 2 ) as the carrier gas of the aerosol deposition process as in the present invention, nitrogen does not form a discharge plasma, thereby solving the problem of complex powder damage that occurs when helium gas is used as the carrier gas. Can. However, even when nitrogen gas is used as a carrier gas, there is a possibility that the luminescent nanocrystals may be damaged by high impact force due to collision between the composite powder and the substrate and the composite powders due to the high kinetic energy of the nitrogen gas. do.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해, 본 발명의 실시예에 따른 발광 나노결정-금속산화물 복합체 박막의 제조 방법은 상기 제1 단계 이후 상기 복합체 분말과 버퍼 고분자 분말을 혼합하는 단계를 더 포함할 수 있고, 이 경우 상기 제2 단계에서 상기 복합체 분말과 상기 버퍼 고분자 분말의 혼합분말이 에어로졸 증착 공정을 통해 상기 기판에 분사되어 상기 박막을 형성할 수 있다. In order to solve the above problems, the method of manufacturing a light emitting nanocrystal-metal oxide composite thin film according to an embodiment of the present invention may further include mixing the composite powder and the buffer polymer powder after the first step, In this case, the mixed powder of the composite powder and the buffer polymer powder in the second step may be sprayed onto the substrate through an aerosol deposition process to form the thin film.

일 실시예에 있어서, 상기 버퍼 고분자 분말은 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP) 등의 고분자 물질로 형성될 수 있고, 상기 복합체 분말과 버퍼 고분자 분말의 전체 중량 대비 약 0.1 내지 2.5 wt%로 혼합될 수 있다. 상기 버퍼 고분자 분말의 비율이 0.5 wt% 미만인 경우, 복합체 분말에 인가되는 충격량을 충분히 감소시킬 수 없어서 발광 강도가 낮아지는 문제점이 발생할 수 있고, 2.5 wt%를 초과하는 경우에는 박막의 기계적 특성 또는 광학적 특성을 저하시키는 문제점이 발생할 수 있다. In one embodiment, the buffer polymer powder may be formed of a polymer material such as polytetrafluoroethylene (PTFE), polyethylene (PE), polypropylene (PP), the total weight of the composite powder and the buffer polymer powder It can be mixed to about 0.1 to 2.5 wt% of the contrast. When the proportion of the buffer polymer powder is less than 0.5 wt%, the impact amount applied to the composite powder cannot be sufficiently reduced, which may cause a problem that the luminous intensity is lowered, and when it exceeds 2.5 wt%, mechanical properties or optical properties of the thin film Problems that degrade the characteristics may occur.

본 발명에 따라 제조된 발광 나노결정과 금속산화물의 복합체 박막은 금속산화물 매트릭스 내에 발광 나노결정이 균일하게 분산된 구조를 가질 수 있고, 약 1 내지 50 ㎛의 두께를 가질 수 있다. The composite thin film of light-emitting nanocrystals and metal oxides prepared according to the present invention may have a structure in which light-emitting nanocrystals are uniformly dispersed in a metal oxide matrix, and may have a thickness of about 1 to 50 μm.

이와 같은 복합체 박막은 금속산화물 매트릭스 내부에 발광 나노결정이 배치되므로, 종래의 고분자 매트릭스를 이용한 발광 나노결정 박막에 비해 현저하게 향상된 열 안정성 및 장기 내구성을 가질 수 있다. 한편, 본 발명에 따라 복합체 박막을 제조하는 경우, 용매를 사용하지 않는 에어로졸 증착 공정을 이용하여 발광 나노결정 함유 박막을 형성하므로 친환경적이고 공정 비용을 감소시킬 수 있다.Since the composite thin film has light-emitting nanocrystals disposed inside a metal oxide matrix, it can have significantly improved thermal stability and long-term durability compared to a light-emitting nanocrystal thin film using a conventional polymer matrix. On the other hand, in the case of manufacturing a composite thin film according to the present invention, since a thin film containing luminescent nanocrystals is formed using an aerosol deposition process that does not use a solvent, it is eco-friendly and can reduce process cost.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛을 설명하기 위한 단면도이다. 3 is a cross-sectional view for describing a backlight unit according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛(100)은 청색광을 생성하는 광원 유닛(110) 및 청색광을 흡수하여 적색광 및 녹색광을 생성하는 광학 필름(120)을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 3, the backlight unit 100 according to an embodiment of the present invention may include a light source unit 110 generating blue light and an optical film 120 absorbing blue light to generate red light and green light.

상기 광원 유닛(110)은 청색광을 생성하는 발광다이오드를 포함할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 광원 유닛(110)은 확산판 및 상기 확산판 하부에 배치된 청색 발광다이오드들을 포함하는 직하형 광원 유닛이거나 도광판 및 상기 도광판의 측면에 배치된 청색 발광다이오드들을 포함하는 에지형 광원 유닛일 수 있다. The light source unit 110 may include a light emitting diode that generates blue light. In one embodiment, the light source unit 110 is a direct light source unit including a diffuser plate and blue light emitting diodes disposed under the diffuser plate, or an edge including a light guide plate and blue light emitting diodes disposed on a side surface of the light guide plate. Type light source unit.

상기 광학 필름(120)은 상기 광원 유닛(110)의 상부에 배치되어 상기 광원 유닛(110)에 의해 생성된 청색광의 일부를 흡수한 후 이를 적색광 및 녹색광으로 변환할 수 있다. The optical film 120 may be disposed on the light source unit 110 to absorb a portion of the blue light generated by the light source unit 110 and convert it to red light and green light.

일 실시예에 있어서, 상기 광학 필름(120)은 기판(121), 제1 광변환층(122) 및 제2 광변환층(123)을 포함할 수 있다. In one embodiment, the optical film 120 may include a substrate 121, a first light conversion layer 122 and a second light conversion layer 123.

상기 기판(121)은 투명한 고분자 물질로 형성될 수 있고, 공지의 광학필름용 기판이 제한 없이 적용될 수 있다. The substrate 121 may be formed of a transparent polymer material, and a known optical film substrate can be applied without limitation.

상기 제1 광변환층(122)은 상기 기판(121) 상에 형성되고, 청색광을 흡수한 후 이를 적색광으로 변환할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 제1 광변환층(122)은 제1 금속산화물 매트릭스 내부에 적색광 발광 나노결정이 분산된 구조를 가질 수 있다. 상기 제1 금속산화물 매트릭스는 알루미늄 산화물, 예를 들면, α 상의 알루미나로 형성될 수 있다. 상기 적색광 발광 나노결정은 양자점, 예를 들면, 카드뮴계 양자점을 포함할 수 있다. The first light conversion layer 122 is formed on the substrate 121, absorbs blue light, and converts it to red light. In one embodiment, the first light conversion layer 122 may have a structure in which red light emitting nanocrystals are dispersed inside the first metal oxide matrix. The first metal oxide matrix may be formed of aluminum oxide, for example, alumina on α. The red light-emitting nanocrystals may include quantum dots, for example, cadmium-based quantum dots.

상기 제2 광변환층(123)은 상기 제1 광변환층(122) 상에 형성되고, 청색광을 흡수한 후 이를 녹색광으로 변환할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 제2 광변환층(123)은 제2 금속산화물 매트릭스 내부에 녹색광 발광 나노결정이 분산된 구조를 가질 수 있다. 상기 제2 금속산화물 매트릭스 역시 알루미늄 산화물, 예를 들면, α 상의 알루미나로 형성될 수 있다. 상기 녹색광 발광 나노결정은 양자점, 예를 들면, 페로브스카이트 결정구조를 갖는 금속할라이드계 양자점을 포함할 수 있다.The second photo-conversion layer 123 is formed on the first photo-conversion layer 122 and absorbs blue light and converts it into green light. In one embodiment, the second light conversion layer 123 may have a structure in which green light emitting nanocrystals are dispersed in a second metal oxide matrix. The second metal oxide matrix may also be formed of aluminum oxide, for example, alumina on α. The green light-emitting nanocrystals may include quantum dots, for example, metal halide-based quantum dots having a perovskite crystal structure.

일 실시예에 있어서, 상기 광학 필름(120)은 에어로졸 증착 방법을 통해 상기 기판(121) 상에 상기 제1 광변환층(122) 및 상기 제2 광변환층(123)을 순차적으로 형성함으로써 제조될 수 있다. In one embodiment, the optical film 120 is manufactured by sequentially forming the first light conversion layer 122 and the second light conversion layer 123 on the substrate 121 through an aerosol deposition method Can be.

상기 제1 광변환층(122)은 적색광 발광 나노결정과 제1 금속산화물의 제1 복합체 분말을 제조한 후 이를 제1 버퍼 고분자 분말과 혼합하여 제1 혼합 분말을 제조하고, 질소를 캐리어 가스로 이용하는 에어로졸 증착 방법을 통해 상기 제1 혼합 분말을 이용하여 상기 기판(121) 상에 상기 제1 광변환층(122)을 형성할 수 있다. The first photo-conversion layer 122 prepares a first composite powder of red light-emitting nanocrystals and a first metal oxide, and then mixes it with a first buffer polymer powder to produce a first mixed powder, and nitrogen as a carrier gas. The first light conversion layer 122 may be formed on the substrate 121 using the first mixed powder through an aerosol deposition method.

상기 제2 광변환층(123)은 녹색광 발광 나노결정과 제2 금속산화물의 제2 복합체 분말을 제조한 후 이를 제2 버퍼 고분자 분말과 혼합하여 제2 혼합 분말을 제조하고, 질소를 캐리어 가스로 이용하는 에어로졸 증착 방법을 통해 상기 제2 혼합 분말을 이용하여 상기 제1 광변환층(122) 상에 상기 제2 광변환층(123)을 형성할 수 있다. The second light conversion layer 123 prepares a second composite powder of green light-emitting nanocrystals and a second metal oxide, and then mixes it with a second buffer polymer powder to prepare a second mixed powder, and nitrogen as a carrier gas. The second light conversion layer 123 may be formed on the first light conversion layer 122 using the second mixed powder through an aerosol deposition method.

본 발명에 따른 백라이트 유닛에 적용되는 광학 필름은 금속산화물 매트릭스 내부에 분산된 발광 나노결정을 포함하는 구조를 가지므로, 외부 열이나 수분, 응력에 대한 장기 안정성이 우수하다. Since the optical film applied to the backlight unit according to the present invention has a structure including luminescent nanocrystals dispersed inside a metal oxide matrix, long-term stability to external heat, moisture, and stress is excellent.

이하 본 발명의 실시예 및 비교예에 대해 상술한다. 다만, 하기 실시예는 본 발명의 일부 실시 형태에 불과한 것으로서 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, examples and comparative examples of the present invention will be described. However, the following examples are only some embodiments of the present invention, and the scope of the present invention is not limited to the following examples.

<CsPbBr3-Al2O3 나노복합체 분말의 제조><Preparation of CsPbBr 3 -Al 2 O 3 nanocomposite powder>

200ml의 DMSO 내에 CsBr(6.7g, 22.1mmol) 및 PbBr2(8.1g, 22.1mmol)를 첨가한 후 100℃에서 수 분동안 격렬히 교반하여 완전히 용해시켰고, 이 용액을 플라네터리 믹서(planetary mixer)로 옮겼다. α-Al2O3 분말(D50=520nm, 150g)을 동작 중인 상기 플라네터리 믹서에 첨가하여 슬러리를 형성하였다. 이 슬러리를 160℃에서 가열하여 페이스트 형태가 될 때까지 DMSO를 증발시켰고, 이 페이스트는 추가적으로 160℃의 건조 오븐 내에서 24시간 동안 건조되었다. 이와 같은 과정을 통해 획득된 고체화된 파우더들을 약 10분 동안 막자사발을 이용하여 미세하게 그라인딩 한 후 500℃에서 1시간 동안 열처리하여 CsPbBr3-Al2O3 나노복합체 분말을 제조하였다. After adding CsBr (6.7g, 22.1mmol) and PbBr 2 (8.1g, 22.1mmol) in 200ml of DMSO, the mixture was stirred vigorously at 100°C for several minutes to dissolve completely, and the solution was completely dissolved in a planetary mixer. Moved to. The α-Al 2 O 3 powder (D50=520 nm, 150 g) was added to the planetary mixer in operation to form a slurry. The slurry was heated at 160°C to evaporate DMSO until it became a paste, and the paste was further dried in a drying oven at 160°C for 24 hours. CsPbBr 3 -Al 2 O 3 nanocomposite powders were prepared by finely grinding the solidified powders obtained through this process using a mortar for about 10 minutes and then heat treatment at 500° C. for 1 hour.

<CdSe/CdS/ZnS-Al2O3 나노복합체 분말의 제조><Preparation of CdSe/CdS/ZnS-Al 2 O 3 nanocomposite powder>

CdSe 코어 상에 CdS쉘 및 ZnS쉘이 순차적으로 피복된 코어쉘 구조의 CdSe/CdS/ZnS 적색 발광 양자점(R-QDs)(700mg)을 350ml N-헥산에 분산시켰다. 초음파 처리를 통해 교반하는 상태에서 α-Al2O3 분말(D50=520nm, 100g)을 R-QD 용액 용액에 첨가하였고, 5분 후 이를 80℃ 오븐 내에서 8시간 동안 건조하여, Al2O3에 지지된 R-QD 나노복합체 분말이 획득되었다.CdSe/CdS/ZnS red light-emitting quantum dots (R-QDs) (700 mg) having a core shell structure sequentially coated with a CdS shell and a ZnS shell on a CdSe core were dispersed in 350 ml N-hexane. While stirring through ultrasonic treatment, α-Al 2 O 3 powder (D50=520 nm, 100 g) was added to the R-QD solution solution, and after 5 minutes, it was dried in an oven at 80° C. for 8 hours, and Al 2 O. The R-QD nanocomposite powder supported on 3 was obtained.

[실시예 1 및 비교예][Example 1 and Comparative Example]

CsPbBr3-Al2O3 나노복합체 분말들을 100℃ 오븐에서 건조한 후 고속 파우더 믹서를 통해 1분 동안 서로 분리되었고, 이를 미세한 채(sieve net)(ASTM mesh No. 120)를 이용해 잘게 조각난 입자들을 선별한 후, 900rpm에서 동작하는 진동기(vibrator)를 구비하는 에어로졸 챔버 내에 배치시켰다. The CsPbBr 3 -Al 2 O 3 nanocomposite powders were dried in an oven at 100° C., separated from each other for 1 minute through a high-speed powder mixer, and finely sliced particles were screened using a sieve net (ASTM mesh No. 120) After that, it was placed in an aerosol chamber equipped with a vibrator operating at 900 rpm.

상온에서 캐리어 가스를 주입하여 에어로졸화된 복합체 분말들을 증착 챔버 내에서 10.0*?*mm2의 오리피스를 구비하는 슬릿 노즐을 이용하여 기판으로 분사하였다. 이 때, 상기 증착 챔버는 로터리 펌프 및 부스터 펌프를 이용하여 진공화된 상태이고, 기판 홀더가 자동적으로 3 mm/s의 주사 속도로 X-Y 축 방향으로 기판을 이동시켰으며, 상기 기판은 노즐로부터 약 5mm 이격되게 배치되었다. 상기 캐리어 가스로는 헬륨 가스(비교예) 및 질소 가스(실시예)가 각각 사용되었다. 유량 조절기(mass flow controller)를 통해 캐리어 가스의 유속은 4L/min으로 고정되었다. Aerosolized composite powders were injected into the substrate using a slit nozzle having an orifice of 10.0*?*mm 2 in a deposition chamber by injecting a carrier gas at room temperature. At this time, the deposition chamber was evacuated using a rotary pump and a booster pump, and the substrate holder automatically moved the substrate in the XY axis direction at a scanning speed of 3 mm/s, and the substrate was removed from the nozzle. They were placed 5 mm apart. Helium gas (comparative example) and nitrogen gas (example) were used as the carrier gas, respectively. The flow rate of the carrier gas was fixed at 4 L/min through a mass flow controller.

상기 기판 상에 CsPbBr3-Al2O3 복합체 박막은 20×20 mm2의 면적으로 형성되었다. The CsPbBr 3 -Al 2 O 3 composite thin film was formed on the substrate with an area of 20×20 mm 2 .

[실시예 2][Example 2]

에어로졸 챔버 내에 주입되기 전에 파우더 믹서를 이용하여 1wt%의 PTFE를 CsPbBr3-Al2O3 나노복합체 분말들과 혼합하였고, 이를 이용하여 실시예 1과 동일한 방법으로 기판 상에 CsPbBr3-Al2O3-PTFE 복합체 박막을 형성하였다.The PTFE of 1wt% using a powder mixer before being introduced into the aerosol chamber CsPbBr 3 -Al 2 O 3 was mixed with the nano-composite powder, in Example 1, CsPbBr 3 on a substrate in the same manner by using this -Al 2 O A 3- PTFE composite thin film was formed.

[실시예 3][Example 3]

에어로졸 챔버 내에 주입되기 전에 파우더 믹서를 이용하여 1wt%의 PTFE를 CdSe/CdS/ZnS-Al2O3 나노복합체 분말들과 혼합하였고, 이를 이용하여 캐리어 가스의 유속을 12L/min으로 고정하고 에어로졸 챔버를 300rpm의 진동시킨 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 기판 상에 CdSe/CdS/ZnS-Al2O3-PTFE 복합체 박막을 형성하였다.Before injection into the aerosol chamber, 1 wt% of PTFE was mixed with CdSe/CdS/ZnS-Al 2 O 3 nanocomposite powders using a powder mixer, and the carrier gas flow rate was fixed at 12 L/min using the aerosol chamber CdSe/CdS/ZnS-Al 2 O 3 -PTFE composite thin film was formed on the substrate in the same manner as in Example 1, except that was vibrated at 300 rpm.

[실험예][Experimental Example]

도 4는 CsPbBr3-Al2O3 나노복합체 분말의 열처리 전후의 XRD 패턴을 나타내고, 도 5는 CsPbBr3-Al2O3에 대한 시차주사열량측정법(differential scanning calorimetry, DSC)의 측정결과를 나타낸다. Figure 4 shows the XRD pattern before and after the heat treatment of the CsPbBr 3 -Al 2 O 3 nanocomposite powder, Figure 5 shows the measurement results of differential scanning calorimetry (DSC) for CsPbBr 3 -Al 2 O 3 .

도 4를 참조하면, CsPbBr3-Al2O3 나노복합체 분말은 α-알루미나 및 단사정계(monoclinic) CsPbBr3 상으로 이루어진 것으로 나타났고, 이는 열처리 전 후 동일하였다. 다만, 열처리 전 CsPbBr3-Al2O3 나노복합체 분말은 자외선 조사에 대해 어떠한 발광도 나타내지 않았으나, 열처리 후 CsPbBr3-Al2O3 나노복합체 분말은 자외선 조사에 의해 녹색광을 발광하였다. Referring to Figure 4, CsPbBr3-Al2O3 nanocomposite powder was found to be composed of α-alumina and monoclinic (monoclinic) CsPbBr3 phase, which was the same before and after heat treatment. However, the CsPbBr3-Al2O3 nanocomposite powder before heat treatment did not show any light emission with respect to ultraviolet irradiation, but the CsPbBr3-Al2O3 nanocomposite powder after heat treatment emitted green light by ultraviolet irradiation.

도 5를 참조하면, 흡열 DSC 기록이 142℃ 및 551℃에서 각각 관찰되었다. 벌크 CsPbBr3 결정은 567℃에서 녹고 514℃에서 결정화되므로, 551℃에서의 흡열 피크는 단사정계 CsPbBr3 결정이 녹는 것에 대한 것이고, 142℃에서의 흡열 피크는 나노 복합체 분말 표면에 흡착된 잔류 DMSO가 증발하는 것에 대한 것이라고 판단된다. 잔류 DMSO는 결정화 및 발광 특성에 장애물이 되기 때문에, 이를 제거하기 위한 열처리가 필요할 것으로 판단된다. 5, endothermic DSC records were observed at 142°C and 551°C, respectively. Since the bulk CsPbBr3 crystal melts at 567°C and crystallizes at 514°C, the endothermic peak at 551°C is for the melting of monoclinic CsPbBr3 crystals, and the endothermic peak at 142°C evaporates residual DMSO adsorbed on the nanocomposite powder surface. I think it is about things. Since residual DMSO is an obstacle to crystallization and luminescence properties, it is determined that heat treatment to remove it is necessary.

도 6 및 도 7은 원시 α-Al2O3 나노입자(pristine α-Al2O3 nanoparticles) 및 CsPbBr3-Al2O3 나노복합체 분말에 대한 SEM 이지들을 각각 나타낸다. 6 and 7 are respectively a raw α-Al 2 O 3 nanoparticles (pristine α-Al 2 O 3 nanoparticles) and CsPbBr 3 -Al 2 O 3 SEM not for the nanocomposite powder.

도 6 및 도 7을 참조하면, CsPbBr3-Al2O3 나노복합체 분말에서 CsPbBr3 나노결정은 서브마이크론 크기의 Al2O3 표면 상에 흡착된 상태로 존재함을 확인할 수 있다. 6 and 7, it can be confirmed that CsPbBr 3 nanocrystals in the CsPbBr 3 -Al 2 O 3 nanocomposite powder are adsorbed on the submicron-sized Al 2 O 3 surface.

도 8은 열처리 후 CsPbBr3-Al2O3 나노복합체 분말에 대한 저배율 STEM 이미지들 및 EDS 맵들(energy-dispersive X-ray spectroscopy maps)을 나타낸다. 8 shows low magnification STEM images and EDS maps (energy-dispersive X-ray spectroscopy maps) for CsPbBr 3 -Al 2 O 3 nanocomposite powder after heat treatment.

도 8을 참조하면, CsPbBr3 나노결정의 모든 성분들이 동일 영역 내에 균일하게 분포되어 있고, CsPbBr3 나노결정과 Al2O3는 복합체 형태로 존재함으로 확인할 수 있다.Referring to FIG. 8, it can be confirmed that all components of the CsPbBr 3 nanocrystals are uniformly distributed in the same region, and the CsPbBr 3 nanocrystals and Al 2 O 3 exist in a complex form.

도 9는 비교예(He), 실시예 1(N2) 및 실시예 2(N2&PTFE)에 따라 제조된 복합체 박막들에 대해 자외선 조사 하에서의 PL 이미지들을 나타내고, 도 10은 비교예(He), 실시예 1(N2), 실시예 2(N2&PTFE)에 따라 제조된 복합체 박막들에 대해 측정된 PL 강도 및 흡수 스펙트럼을 나타낸다. 표면 프로파일미터를 이용하여 측정된 상기 복합체 박막들의 증착 두께는 6±1 μm이었다. 9 shows PL images under ultraviolet irradiation for the composite thin films prepared according to Comparative Example (He), Example 1 (N 2 ), and Example 2 (N 2 &PTFE), and FIG. 10 shows Comparative Example (He) , PL intensity and absorption spectrum measured for the composite thin films prepared according to Example 1 (N 2 ) and Example 2 (N 2 &PTFE). The deposition thickness of the composite thin films measured using a surface profile meter was 6±1 μm.

도 9 및 도 10을 참조하면, 비교예(He), 실시예 1(N2) 및 실시예 2(N2&PTFE)에 따라 제조된 복합체 박막들은 자외선 조사에 대해 녹색광을 발광하였다. 구체적으로, 비교예(He)에 따라 제조된 복합체 박막은 517 nm의 피크 파장과 21 nm의 반치폭(full widths at half maximum)을 나타내었고, 실시예 1에 따라 제조된 복합체 박막은 519 nm의 피크 파장과 21 nm의 반치폭(full widths at half maximum)을 나타내었으며, 실시예 2에 따라 제조된 복합체 박막은 522 nm의 피크 파장과 17 nm의 반치폭(full widths at half maximum)을 나타내었다. 한편, 발광 피크 강도는 실시예 2에 따라 제조된 복합체 박막이 현저하게 높게 측정되었고, 비교예(He)에 따라 제조된 복합체 박막이 가장 낮은 것으로 측정되었다. 9 and 10, the composite thin films prepared according to Comparative Example (He), Example 1 (N 2 ), and Example 2 (N 2 &PTFE) emit green light with respect to ultraviolet irradiation. Specifically, the composite thin film prepared according to Comparative Example (He) exhibited a peak wavelength of 517 nm and full widths at half maximum of 21 nm, and the composite thin film prepared according to Example 1 had a peak of 519 nm. The wavelength and full widths at half of 21 nm were shown, and the composite thin film prepared according to Example 2 exhibited a peak wavelength of 522 nm and a full widths at half maximum of 17 nm. On the other hand, the emission peak intensity of the composite thin film prepared according to Example 2 was measured significantly, and the composite thin film prepared according to Comparative Example (He) was measured to be the lowest.

CsPbBr3-Al2O3 나노복합체 분말 자체에 대해 측정된 피크 파장 및 반치폭이 각각 522nm 및 17nm인 점 그리고 피크 파장의 강도를 고려하면, 실시예 2에 따라 제조된 복합체 박막에서는 에어로졸 증착 공정 동안 복합체 분말이 거의 손상되지 않았음을 알 수 있다. Considering the peak wavelengths and half-widths measured for the CsPbBr3-Al2O3 nanocomposite powder itself are 522 nm and 17 nm, respectively, and the intensity of the peak wavelengths, the composite thin film prepared according to Example 2 has little damage to the composite powder during the aerosol deposition process. It can be seen that it was not.

도 11 내지 도 13은 비교예(He), 실시예 1(N2) 및 실시예 2(N2&PTFE)에 따라 제조된 복합체 박막들에 대한 XRD 패턴과 단면 SEM 이미지를 나타낸다. 한편, 도 11 내지 도 13의 삽도는 자외선 조사에 대한 PL 강도를 나타낸다. 11 to 13 show XRD patterns and cross-sectional SEM images of composite thin films prepared according to Comparative Example (He), Example 1 (N 2 ), and Example 2 (N 2 &PTFE). On the other hand, the insets of FIGS. 11 to 13 indicate PL intensity for ultraviolet irradiation.

도 11 내지 도 13을 참조하면, 피크 쉬프트의 정도 및 반치폭은 비교예에 따라 제조된 복합체 박막이 0.208°및 0.718로 가장 크고, 실시예 2에 따라 제조된 복합체 박막이 0.142°및 0.188로 가장 작은 것으로 나타났다. 피크 쉬프트의 정도 및 반치폭 값은 일반적으로 에어로졸 증착 공정에서 입자와 기판 사이의 충돌 및 입자와 입자 사이의 충돌에서 일어나는 물리적 잔류 스트레스의 중요한 기준을 포함한다는 점에서, 실시예 2에 따라 제조된 복합체 박막에 잔류하는 스트레스가 가장 낮고, 비교예에 따라 제조된 복합체 박막에 잔류하는 스트레스가 가장 높은 것으로 판단된다. 11 to 13, the degree of peak shift and the half-width are the largest in the composite thin film prepared according to the comparative example, 0.208° and 0.718, and the smallest in the composite thin film prepared according to Example 2, 0.142° and 0.188. Appeared. The composite thin film prepared according to Example 2, in that the degree of peak shift and the half-width value generally include important criteria of physical residual stress arising from collision between particles and substrate and collision between particles in aerosol deposition process It is judged that the residual stress is the lowest and the residual stress in the composite thin film prepared according to the comparative example is the highest.

한편, 헬륨 가스를 캐리어 가스로 사용하는 경우, 기판 및 먼저 증착된 박막 부분이 CsPbBr3-Al2O3 입자들의 충돌에 의해 높은 충격력을 받는 경우에 헬륨 가스는 전기적으로 방전된 플라즈마(EDP)를 형성할 수 있다. 이와 달리, 질소는 높은 분자량을 갖고 에어로졸 증착 시스템에서 방전된 플라즈마를 야기하지 않는다. 헬륨 가스에 대한 전기적 방전 플라즈마 생성은 CsPbBr3 나노결정에 대한 심각한 손상을 야기할 것이므로, 실시예 1에 따라 제조된 복합체 박막과 비교하여 비교예에 따라 제조된 박막에 더 큰 블루 쉬프트 및 낮은 PL 강도가 측정된 것으로 판단된다. On the other hand, when helium gas is used as the carrier gas, when the substrate and the first thin film portion are subjected to a high impact force by collision of CsPbBr3-Al2O3 particles, the helium gas may form an electrically discharged plasma (EDP). . In contrast, nitrogen has a high molecular weight and does not cause discharged plasma in an aerosol deposition system. Since electrical discharge plasma generation for helium gas will cause serious damage to CsPbBr3 nanocrystals, compared to the composite thin film prepared according to Example 1, the thin film prepared according to the comparative example has a greater blue shift and lower PL strength. It is judged to have been measured.

복합체 박막들의 밀도의 경우, 비교예에 따라 제조된 복합체 박막이 실시예 1에 따라 제조된 복합체 박막보다 높은 것으로 나타났는데, 이는 분자량이 큰 질소 가스에 비해 분자량이 작은 헬륨 캐리어 가스에 의한 CsPbBr3-Al2O3 분말 운송 속도가 더 크기 때문인 것으로 판단된다. In the case of the density of the composite thin films, the composite thin film prepared according to the comparative example was found to be higher than the composite thin film prepared according to the example 1, which is CsPbBr3-Al2O3 by helium carrier gas having a lower molecular weight than nitrogen gas having a high molecular weight. It is believed that this is because the powder transport speed is larger.

한편, ‘Scherrer formula’에 따라 산출된 복합체 박막들의 결정 크기는 비교예 및 실시예 1에 따라 제조된 복합체 박막들에 대해 ‘Scherrer formula’에 따라 산출된 결정 크기는 각각 13nm 및 12nm로 서로 유사하였으나, 실시예 2에 따라 제조된 복합체 박막에 대해 산출된 결정 크기는 57nm이었다. On the other hand, the crystal sizes of the composite thin films produced according to the'Scherrer formula' were 13 nm and 12 nm, respectively, for the composite thin films prepared according to the Comparative Example and Example 1, respectively. , The calculated crystal size for the composite thin film prepared according to Example 2 was 57 nm.

실시예 2에 따라 제조된 복합체 박막이 실시예 1에 따라 제조된 복합체 박막보다 큰 결정 크기, 작은 피크 쉬프트의 정도와 반치폭을 나타내는 것으로 측정되었는데, 이는 첨가된 PTFE로 인해 입자-기판 및 입자-입자 사이의 계면에서의 충격력이 감소되었기 때문인 것으로 판단된다. It was determined that the composite thin film prepared according to Example 2 exhibited a larger crystal size, a smaller degree of peak shift, and a half-width than the composite thin film prepared according to Example 1, due to the added PTFE, particle-substrate and particle-particle It is believed that this is because the impact force at the interface between them was reduced.

도 14는 PET 기판과 글라스 기판 상에 1wt%의 PTFE를 CsPbBr3-Al2O3 나노복합체 분말들과 혼합한 분말들을 이용하여 제조된 CsPbBr3-Al2O3-PTFE 복합체 박막('1wt% PTFE’), 2wt%의 PTFE를 CsPbBr3-Al2O3 나노복합체 분말들과 혼합한 분말들을 이용하여 제조된 CsPbBr3-Al2O3-PTFE 복합체 박막('2wt% PTFE’) 및 3wt%의 PTFE를 CsPbBr3-Al2O3 나노복합체 분말들과 혼합한 분말들을 이용하여 제조된 CsPbBr3-Al2O3-PTFE 복합체 박막('3wt% PTFE’)들에 대한 이미지들이다. Figure 14 is a CsPbBr 3 -Al 2 O 3 -PTFE composite thin film ('1wt%) prepared using powders of 1wt% PTFE mixed with CsPbBr 3 -Al 2 O 3 nanocomposite powders on a PET substrate and a glass substrate. PTFE'), CsPbBr 3 -Al 2 O 3 -PTFE composite thin film ('2wt% PTFE') and 3wt% prepared using powders of 2wt% PTFE mixed with CsPbBr 3 -Al 2 O 3 nanocomposite powders Images of CsPbBr 3 -Al 2 O 3 -PTFE composite thin films ('3wt% PTFE') prepared using powders of PTFE mixed with CsPbBr 3 -Al 2 O 3 nanocomposite powders.

도 14를 참조하면, 3wt%의 PTFE를 CsPbBr3-Al2O3 나노복합체 분말들과 혼합한 분말들을 이용하여 제조된 CsPbBr3-Al2O3-PTFE 복합체 박막은 PET 기판과 글라스 기판 모두에서 나쁜 성형성을 보여주었다. 따라서, 버퍼 고분자 분말은 복합체 분말과 버퍼 고분자 분말의 전체 중량 대비 3wt% 미만, 바람직하게는 약 2.5 wt% 이하로 혼합되는 것이 바람직하다. Referring to FIG. 14, a CsPbBr 3 -Al 2 O 3 -PTFE composite thin film prepared using powders mixed with 3 wt% of PTFE and CsPbBr 3 -Al 2 O 3 nanocomposite powders is used on both a PET substrate and a glass substrate. It showed bad moldability. Therefore, the buffer polymer powder is preferably mixed to less than 3 wt%, preferably about 2.5 wt% or less, based on the total weight of the composite powder and the buffer polymer powder.

도 15는 실시예 2에 따라 제조된 복합체 박막에 대해 150℃에서 20일 동안 측정된 PLQY 및 PL 파장을 나타낸다. 15 shows PLQY and PL wavelengths measured at 150° C. for 20 days for the composite thin film prepared according to Example 2.

도 15를 참조하면, 실시예 2에 따라 제조된 복합체 박막은 150℃의 가혹 조건에서 20일 동안 1 nm보다 작은 블루 쉬프트를 보였고, PLQY는 감소하지 않고 오히려 증가하는 것으로 나타났다. 이로부터 실시예 2에 따라 제조된 복합체 박막은 장기 열적 안정성이 매우 우수함을 확인할 수 있다. Referring to FIG. 15, the composite thin film prepared according to Example 2 showed a blue shift smaller than 1 nm for 20 days under severe conditions of 150° C., and it was found that PLQY increased rather than decreased. From this, it can be seen that the composite thin film prepared according to Example 2 has excellent long-term thermal stability.

한편, 실시예 2에 따라 제조된 복합체 박막은 대기 조건 하에서 4달에 걸쳐 PL 파장 및 PLQY에서 어떠한 변화도 나타나지 않았다.On the other hand, the composite thin film prepared according to Example 2 did not show any change in PL wavelength and PLQY over 4 months under atmospheric conditions.

도 16은 청색 광원 상에 실시예 3에 따라 제조된 복합체 박막과 실시예 2에 따라 제조된 복합체 박막이 적층된 광변화층을 구비하는 광학필름을 배치시킨 후 측정된 PL 강도 및 색재현율을 나타낸다. 상기 광학 필름에서, 실시예 3에 따라 제조된 복합체 박막은 청색광을 적색광으로 변환하고, 실시예 2에 따라 제조된 복합체 박막은 청색광을 녹색광으로 변환한다. FIG. 16 shows the measured PL intensity and color reproducibility after placing an optical film having a light-changing layer on which a composite thin film prepared according to Example 3 and a composite thin film prepared according to Example 2 were stacked on a blue light source. . In the optical film, the composite thin film prepared according to Example 3 converts blue light into red light, and the composite thin film prepared according to Example 2 converts blue light into green light.

도 16을 참조하면, 20mA 전류에서 구동된 청색 LED, 15μ의 CsPbBr3/Al2O3-PTFE 층에서의 그린 발광(522nm의 피크 파장 및 17nm의 반치폭) 및 12μ의 R-QD/Al2O3-PTFE 층에서의 적색 발광(625nm의 피크 파장 및 25nm의 반치폭)의 전계발광 스펙트럼을 나타내었고, NTSC 스탠다드의 120%(Rec.2020 색재현의 89%)의 넓은 색재현율, 약 3500 nit의 휘도 및 (0.307, 0.312)의 백색점을 갖는 것으로 나타났다. Referring to FIG. 16, a blue LED driven at a current of 20 mA, green light emission in a CsPbBr3/Al2O3-PTFE layer of 15 μ (peak wavelength of 522 nm and half width of 17 nm) and red in an R-QD/Al2O3-PTFE layer of 12 μ The electroluminescence spectrum of luminescence (peak wavelength at 625 nm and half width at 25 nm) was shown, and a wide color gamut of 120% of NTSC standard (89% of Rec. 2020 color reproduction), luminance of about 3500 nit and (0.307, 0.312) It appeared to have a white point.

도 17은 에어로졸 증착 방법에 의해 형성된 세라믹 복합체 층들의 다양한 가공성 및 우수한 성능을 설명하기 위한 도면이다. 17 is a view for explaining various processability and excellent performance of the ceramic composite layers formed by the aerosol deposition method.

도 17의 a 및 b를 참조하면, 마스크를 이용한 에어로졸 증착 공정을 통해 CsPbBr3-Al2O3-PTFE 복합체 및 R-QD-Al2O3-PTFE 복합체로 녹색광 변환 패턴 및 적색광 변환 패턴을 형성할 수 있음을 확인할 수 있다. 직사각형 형상의 녹색광 및 적색광 변환 패턴은 150×500μm2의 크기 및 6 내지 7μ의 두께를 갖도록 형성되었다. Referring to a and b of FIG. 17, it can be confirmed that a green light conversion pattern and a red light conversion pattern can be formed with the CsPbBr3-Al2O3-PTFE complex and the R-QD-Al2O3-PTFE complex through an aerosol deposition process using a mask. . The rectangular green and red light conversion patterns were formed to have a size of 150×500 μm 2 and a thickness of 6 to 7 μ.

도 17의 c를 참조하면, 본 발명에 따라 연속적인 멀티 레이어 증착들이 성공적으로 수행되었음을 확인할 수 있다. 1번째 층, 2번째 층 및 3번째 패턴의 두께는 각각 12μm, 8μm, 11μm이다. Referring to c of FIG. 17, it can be confirmed that successive multi-layer depositions were successfully performed according to the present invention. The thicknesses of the first layer, the second layer, and the third pattern are 12 μm, 8 μm, and 11 μm, respectively.

도 17의 d를 참조하면, 플렉시블 PET 기판 상에 증착된 세라믹 복합체 필름은 7mm의 반경으로 롤링되더라도 견딜 수 있을 정도의 유연성 및 기계적 내구성을 가짐을 확인할 수 있다. 자동 벤딩 테스트 결과, CsPbBr3-Al2O3-PTFE 박막은 어떠한 크랙 발생이나 표면 손상 없이 100,000번의 반복된 벤딩 사이클을 견뎌냈다.Referring to d of FIG. 17, it can be confirmed that the ceramic composite film deposited on the flexible PET substrate has flexibility and mechanical durability to withstand even if it is rolled with a radius of 7 mm. As a result of the automatic bending test, the CsPbBr3-Al2O3-PTFE thin film survived 100,000 repeated bending cycles without any cracking or surface damage.

도 17의 e를 참조하면, 스핀 코팅 및 원심 주조법 등의 종래의 방법과 달리, 에어로졸 증착 기술을 이용하는 경우 곡면 상에도 CsPbBr3-Al2O3-PTFE 나노복합체 분말 및 R-QD-Al2O3 나노복합체 분말을 이용하여 박막을 형성할 수 있음을 확이할 수 있다. Referring to e of FIG. 17, unlike a conventional method such as spin coating and centrifugal casting, CsPbBr3-Al2O3-PTFE nanocomposite powder and R-QD-Al2O3 nanocomposite powder are also used on a curved surface when an aerosol deposition technique is used. It can be confirmed that a thin film can be formed.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although described above with reference to the preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art may variously modify and change the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the claims below. You will understand that you can.

100: 백라이트 유닛 110: 광원 유닛
120: 광학 필름 121: 기판
122: 제1 광변환층 123: 제2 광변환층
100: backlight unit 110: light source unit
120: optical film 121: substrate
122: first light conversion layer 123: second light conversion layer

Claims (14)

발광 나노결정과 금속산화물의 복합체 분말을 제조하는 제1 단계; 및
에어로졸 증착(Aerosol Deposition) 공정을 통해 상기 복합체 분말을 기판 상에 분사하여 복합체 박막을 형성하는 제2 단계를 포함하고,
상기 복합체 분말은 절연성 금속산화물 분말 및 이의 표면에 직접 흡착 또는 결합된 복수의 상기 발광 나노결정들을 포함하고,
상기 복합체 박막은 상기 금속산화물로 이루어진 매트릭스 및 상기 매트릭스 내부에 분산된 상기 발광 나노결정을 포함하는 것을 특징으로 하는, 발광 나노결정-금속산화물 복합체 박막의 제조방법.
A first step of preparing a composite powder of a luminescent nanocrystal and a metal oxide; And
A second step of forming a composite thin film by spraying the composite powder on a substrate through an aerosol deposition (Aerosol Deposition) process,
The composite powder includes an insulating metal oxide powder and a plurality of the light emitting nanocrystals directly adsorbed or bonded to the surface thereof,
The composite thin film is characterized in that it comprises a matrix made of the metal oxide and the light-emitting nanocrystals dispersed in the matrix, the method of manufacturing a light-emitting nanocrystal-metal oxide composite thin film.
제1항에 있어서,
상기 발광 나노결정은 입사광을 흡수한 후 이와 다른 파장을 갖는 광을 방출하는 양자점을 포함하는 것을 특징으로 하는, 발광 나노결정-금속산화물 복합체 박막의 제조방법.
According to claim 1,
The light-emitting nanocrystals, characterized in that it comprises a quantum dot that emits light having a different wavelength after absorbing incident light, the method of manufacturing a light-emitting nanocrystal-metal oxide composite thin film.
제2항에 있어서,
상기 발광 나노결정은 페로브스카이트 결정구조를 갖는 금속할라이드계 양자점을 포함하는 것을 특징으로 하는, 발광 나노결정-금속산화물 복합체 박막의 제조방법.
According to claim 2,
The light-emitting nanocrystals, characterized in that it comprises a metal halide-based quantum dot having a perovskite crystal structure, a method of manufacturing a light-emitting nanocrystal-metal oxide composite thin film.
제1항에 있어서,
상기 제1 단계는, 상기 발광 나노결정의 전구체 물질과 상기 금속산화물의 분말을 용매 내에서 혼합하는 단계 및 상기 금속산화물 분말의 표면 상에서 상기 전구체 물질로부터 상기 발광 나노결정을 성장시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 발광 나노결정-금속산화물 복합체 박막의 제조방법.
According to claim 1,
The first step includes mixing the precursor material of the luminescent nanocrystal and the powder of the metal oxide in a solvent and growing the luminescent nanocrystal from the precursor material on the surface of the metal oxide powder. Characterized in that, the method of manufacturing a light-emitting nanocrystalline-metal oxide composite thin film.
제1항에 있어서,
상기 제1 단계는, 합성된 발광 나노결정과 금속산화물 분말을 용매 내에서 혼합하는 단계 및 상기 용매를 증발시켜 상기 발광 나노결정을 상기 금속산화물 분말 표면에 흡착 또는 결합시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 발광 나노결정-금속산화물 복합체 박막의 제조방법.
According to claim 1,
The first step comprises mixing the synthesized luminescent nanocrystal and metal oxide powder in a solvent, and evaporating the solvent to adsorb or bond the luminescent nanocrystal to the surface of the metal oxide powder. A method of manufacturing a thin film of a light emitting nanocrystal-metal oxide composite.
제4항 또는 제5항에 있어서,
상기 발광 나노결정은 상기 금속산화물 분말 중량의 0.5 내지 20 중량% 포함되는 것을 특징으로 하는, 발광 나노결정-금속산화물 복합체 박막의 제조방법.
The method of claim 4 or 5,
The light-emitting nanocrystals, characterized in that contained in 0.5 to 20% by weight of the weight of the metal oxide powder, a method for producing a light-emitting nanocrystal-metal oxide composite thin film.
제1항에 있어서,
상기 에어로졸 증착(Aerosol Deposition) 공정은 질소(N2)를 캐리어 가스로 사용하는 것을 특징으로 하는, 발광 나노결정-금속산화물 복합체 박막의 제조방법.
According to claim 1,
The aerosol deposition (Aerosol Deposition) process is characterized in that using nitrogen (N2) as a carrier gas, a method of manufacturing a light emitting nanocrystalline-metal oxide composite thin film.
제1항에 있어서,
상기 제1 단계 이후 수행되는 상기 복합체 분말과 버퍼 고분자 분말을 혼합하는 단계를 더 포함하고,
상기 제2 단계에서 상기 복합체 분말과 상기 버퍼 고분자 분말의 혼합분말이 상기 에어로졸 증착 공정을 통해 상기 기판에 분사되어 상기 복합체 박막이 형성되는 것을 특징으로 하는, 발광 나노결정-금속산화물 복합체 박막의 제조방법.
According to claim 1,
Further comprising the step of mixing the composite powder and the buffer polymer powder is performed after the first step,
In the second step, characterized in that the mixed powder of the composite powder and the buffer polymer powder is sprayed on the substrate through the aerosol deposition process to form the composite thin film, a method of manufacturing a light emitting nanocrystal-metal oxide composite thin film .
제8항에 있어서,
상기 버퍼 고분자 분말은 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리비닐리덴플로우라이드(PVDF), 폴리에틸렌(PE) 또는 폴리프로필렌(PP)으로 형성된 것을 특징으로 하는, 발광 나노결정-금속산화물 복합체 박막의 제조방법.
The method of claim 8,
The buffer polymer powder is polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), polyethylene (PE) or polypropylene (PP), characterized in that formed of a light emitting nanocrystalline-metal oxide composite thin film production Way.
제8항에 있어서,
상기 버퍼 고분자 분말은 상기 복합체 분말과 상기 버퍼 고분자 분말의 전체 중량 대비 0.1 wt% 이상 2.5 wt% 이하의 비율로 혼합되는 것을 특징으로 하는, 발광 나노결정-금속산화물 복합체 박막의 제조방법.
The method of claim 8,
The buffer polymer powder is characterized in that it is mixed in a proportion of 0.1 wt% or more and 2.5 wt% or less of the total weight of the composite powder and the buffer polymer powder, a method of manufacturing a light-emitting nanocrystal-metal oxide composite thin film.
기판;
상기 기판 상에 위치하고, 제1 금속산화물 매트릭스 및 이의 내부에 분산되어 청색광을 흡수한 후 적색광을 생성하는 적색광 발광 나노결정을 구비하는 제1 광변환층; 및
상기 제1 광변환층 상에 위치하고, 제2 금속산화물 매트릭스 및 이의 내부에 분산되어 청색광을 흡수한 후 녹색광을 생성하는 녹색광 발광 나노결정을 구비하는 제2 광변환층을 포함하는, 광학 필름.
Board;
A first photoconversion layer disposed on the substrate and having a first metal oxide matrix and red light emitting nanocrystals dispersed therein to absorb blue light to generate red light; And
An optical film comprising a second light conversion layer disposed on the first light conversion layer and having a second metal oxide matrix and green light emitting nanocrystals dispersed therein to absorb blue light to generate green light.
제11항에 있어서,
상기 제1 금속산화물 매트릭스는 알루미늄 산화물을 포함하고,
상기 적색광 발광 나노결정은 청색광을 흡수하여 적색광을 생성하는 양자점을 포함하는 것을 특징으로 하는, 광학 필름.
The method of claim 11,
The first metal oxide matrix includes aluminum oxide,
The red light-emitting nanocrystals, characterized in that it comprises a quantum dot to absorb the blue light to generate red light, the optical film.
제11항에 있어서,
상기 제2 금속산화물 매트릭스는 알루미늄 산화물을 포함하고,
상기 녹색광 발광 나노결정은 페로브스카이트 결정구조를 갖는 금속할라이드계 양자점을 포함하는 것을 특징으로 하는, 광학 필름.
The method of claim 11,
The second metal oxide matrix includes aluminum oxide,
The green light-emitting nanocrystals, characterized in that it comprises a metal halide-based quantum dot having a perovskite crystal structure, an optical film.
청색광을 생성하는 광원 유닛; 및
상기 광원 유닛으로부터 생성된 상기 청색광의 일부를 흡수하여 적색광 및 녹색광을 생성하는 광학 필름을 포함하고,
상기 광학 필름은 상기 광원 유닛 상부에 배치된 기판; 상기 기판 상에 위치하고, 제1 금속산화물 매트릭스 및 이의 내부에 분산되어 청색광을 흡수한 후 적색광을 생성하는 적색광 발광 나노결정을 구비하는 제1 광변환층; 및 상기 제1 광변환층 상에 위치하고, 제2 금속산화물 매트릭스 및 이의 내부에 분산되어 청색광을 흡수한 후 녹색광을 생성하는 녹색광 발광 나노결정을 구비하는 제2 광변환층을 포함하는 것을 특징으로 하는, 백라이트 유닛.
A light source unit generating blue light; And
And an optical film that absorbs a part of the blue light generated from the light source unit to generate red light and green light,
The optical film may include a substrate disposed on the light source unit; A first photoconversion layer disposed on the substrate and having a first metal oxide matrix and red light emitting nanocrystals dispersed therein to absorb blue light to generate red light; And a second photo-conversion layer disposed on the first photo-conversion layer and having a second metal oxide matrix and green light-emitting nanocrystals dispersed inside and absorbing blue light to generate green light. , Backlight unit.
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