KR102303927B1 - Manufacture method of micellar polymer protective layer using block copolymer and quantum dot used thereby - Google Patents
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Abstract
본 발명은 블록 공중합체로 형성되는 마이셀 고분자 보호막의 제조방법 및 이에 의해 제조된 마이셀 고분자 보호막으로 둘러싸인 양자점에 관한 것으로, 양자점을 준비하는 단계 및 상기 양자점을 포함하는 블록 공중합체의 제1 반복 단위 및 제2 반복 단위 구성의 상호 작용 차이로 블록 공중합체 교질 입자를 형성하여 상기 양자점을 둘러싸는 상기 블록 공중합체 마이셀 고분자 보호막을 제조하는 단계를 포함하되, 상기 블록 공중합체 마이셀 고분자 보호막을 제조하는 단계는 제1 용매를 이용하여 상기 제1 반복 단위 및 상기 제2 반복 단위와 상기 양자점을 녹인 후, 제2 용매를 이용하여 상기 제1 반복 단위 및 상기 제2 반복 단위의 용매 조성을 바꿔주어 상기 양자점을 둘러싸는 블록 공중합체 마이셀 고분자 보호막을 제조하는 것을 특징으로 한다. The present invention relates to a method for producing a micelle polymer protective film formed of a block copolymer, and to quantum dots surrounded by a micelle polymer protective film prepared thereby, preparing the quantum dots, and a first repeating unit of a block copolymer comprising the quantum dots; Comprising the step of forming block copolymer micellar particles with the interaction difference of the second repeating unit composition to prepare the block copolymer micellar polymer protective film surrounding the quantum dots, the step of preparing the block copolymer micellar polymer protective film After dissolving the first repeating unit and the second repeating unit and the quantum dots using a first solvent, the solvent composition of the first repeating unit and the second repeating unit is changed using a second solvent to surround the quantum dots. is characterized in that it prepares a block copolymer micelle polymer protective film.
Description
본 발명은 블록 공중합체로 형성되는 마이셀 고분자 보호막의 제조방법 및 이에 의해 제조된 마이셀 고분자 보호막으로 둘러싸인 양자점에 관한 것으로, 보다 상세하게는 서로 다른 특성을 가지는 고분자를 사용하여 용매 변화를 통해 블록 공중합체 마이셀 고분자 보호막을 형성하고, 그 과정에서 블록 공중합체 마이셀 고분자 보호막이 양자점을 보호하는 기술에 관한 것이다. The present invention relates to a method for producing a micelle polymer protective film formed of a block copolymer, and quantum dots surrounded by a micelle polymer protective film prepared thereby, and more particularly, to a block copolymer through a solvent change using polymers having different properties. It relates to a technology in which a micelle polymer protective film is formed, and a block copolymer micelle polymer protective film protects quantum dots in the process.
양자점(Quantum Dot, QD)은 반도체 재료로써, 수 나노 크기의 반도체 나노 결정으로 구성된다. 이러한 작은 크기로 인해 양자점으로부터 양자 구속력(quantum confinement)이라는 효과가 발생된다.Quantum dots (QDs) are semiconductor materials and are composed of semiconductor nanocrystals with a size of several nanometers. This small size causes an effect called quantum confinement from quantum dots.
이러한 양자점은 결정 크기와 물질 조성에 따라 다양한 발광 파장의 광을 낼 수 있는 높은 색순도를 가지고 있는 물질이다. 또한, 양자점은 100%라는 이론적 양자 수율(quantum yield)을 가지고 있어, 높은 색 재현성 및 향상된 발광 효율을 가능하게 한다. 따라서, 기존에는 양자점을 각종 디스플레이 장치에 적용하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. These quantum dots are materials with high color purity capable of emitting light of various emission wavelengths according to crystal size and material composition. In addition, quantum dots have a theoretical quantum yield of 100%, enabling high color reproducibility and improved luminous efficiency. Therefore, research for applying quantum dots to various display devices has been actively conducted in the prior art.
양자점은 작은 크기인 만큼 결정의 안정성을 위해, 양자점 표면에 유기 리간드(ligand)가 부착되어 있다. 또한, 추가적인 보호를 위해 코어(core) 및 쉘(shell) 구조를 사용하고 있으며, 디스플레이 장치에는 최종적으로 캡슐화하여 양자점의 안정성을 확보하고 있다. Since quantum dots are small in size, an organic ligand is attached to the surface of the quantum dots for crystal stability. In addition, a core and a shell structure are used for additional protection, and the stability of the quantum dots is secured by final encapsulation in the display device.
최신 연구동향으로 양자점의 재료는 우수한 광/전기적 특성을 보이는 중금속 계열의 양자점이 사용되고 있다. 상기 중금속 계열의 양자점은 디스플레이 공정 과정에서도 안정성을 유지하므로, 주요 재료로 사용되고 있다. As the latest research trend, heavy metal-based quantum dots with excellent optical/electrical properties are used as materials for quantum dots. The heavy metal-based quantum dot maintains stability even in the display process, and thus is used as a main material.
그러나, 기존의 양자점의 재료는 카드뮴과 같은 중금속을 이용하기 때문에, 중금속이 없는 나노 소재에 대한 기술 확보가 필요한 시점이다. 즉, 기존에는 중금속의 재료를 사용하지 않고도 발광 효율이 우수하며, 양자점의 공정 안정성을 확보할 수 있는 기술이 요구되었다. However, since the conventional quantum dot material uses a heavy metal such as cadmium, it is necessary to secure technology for a heavy metal-free nano material. That is, in the prior art, a technology capable of ensuring excellent luminous efficiency and process stability of quantum dots was required without using heavy metal materials.
본 발명의 목적은 발광 효율이 우수한 양자점의 공정 안정성을 확보하기 위해 양자점을 블록 공중합체 마이셀 고분자 보호막에 포함시키는 제조방법을 제공하고자 한다. An object of the present invention is to provide a manufacturing method in which quantum dots are included in a block copolymer micelle polymer protective film in order to secure process stability of quantum dots having excellent luminous efficiency.
본 발명의 실시예에 따른 블록 공중합체 사용을 통해 양자점(Quantum Dot, QD)을 둘러싸는 마이셀 고분자 보호막을 제조하는 방법에 있어서, 양자점을 준비하는 단계, 블록 공중합체의 제1 반복 단위 및 제2 반복 단위 구성의 상호 작용 차이로 인해 형성되는 블록 공중합체 교질 입자를 활용하여 블록 공중합체 마이셀 고분자 보호막을 형성하는 단계 및 제1 용매를 이용하여 상기 제1 반복 단위 및 상기 제2 반복 단위와 상기 양자점을 녹인 후, 제2 용매를 이용하여 상기 제1 반복 단위 및 상기 제2 반복 단위의 용매 조성을 바꿔주어 상기 양자점을 둘러싸는 블록 공중합체 마이셀 고분자 보호막을 제조하는 단계를 포함한다.In the method for producing a micelle polymer protective film surrounding quantum dots (Quantum Dot, QD) through the use of a block copolymer according to an embodiment of the present invention, the step of preparing the quantum dots, the first repeating unit and the second of the block copolymer Forming a block copolymer micellar polymer protective film using block copolymer micellar particles formed due to the interaction difference of the repeating unit composition and the first repeating unit and the second repeating unit and the quantum dots using a first solvent after dissolving, changing the solvent composition of the first repeating unit and the second repeating unit using a second solvent to prepare a block copolymer micelle polymer protective film surrounding the quantum dots.
상기 블록 공중합체 마이셀 고분자 보호막을 형성하는 단계는 블록 공중합체의 상기 제1 반복 단위 및 상기 제2 반복 단위의 구성을 녹는 용매의 성향을 다르게 하여 상기 제1 용매 및 상기 제2 용매와의 상호 작용 차이로 인해 상기 블록 공중합체 교질 입자를 형성하고, 상기 블록 공중합체 교질 입자를 활용하여 용매 변화를 통해 상기 블록 공중합체 마이셀 고분자 보호막을 형성할 수 있다.In the step of forming the block copolymer micelle polymer protective film, the first solvent and the second solvent interact with each other by changing the tendency of the solvent to dissolve the composition of the first repeating unit and the second repeating unit of the block copolymer. Due to the difference, the block copolymer micellar particles may be formed, and the block copolymer micellar polymer protective film may be formed through a solvent change using the block copolymer micelles.
상기 제1 반복 단위는 말단에 이중결합 또는 삼중결합을 포함하는 작용기를 포함할 수 있다.The first repeating unit may include a functional group including a double bond or a triple bond at the terminal thereof.
상기 제1 반복 단위는 말단에 비닐벤젠, 나이트릴기(-CN) 및 이들의 유도체 중 선택된 어느 하나를 포함할 수 있다.The first repeating unit may include any one selected from vinylbenzene, a nitrile group (-CN), and derivatives thereof at the terminal thereof.
상기 제2 반복 단위는 상기 양자점과 화학 결합할 수 있도록 O, N, P 및 S에서 선택되는 헤테로 원자를 포함하는 작용기를 포함할 수 있다.The second repeating unit may include a functional group including a hetero atom selected from O, N, P and S to be chemically bonded to the quantum dot.
상기 제2 반복 단위는 피리딘(pyridine), 바이피리딘(bipyridine) 및 이들의 유도체 중 선택된 어느 하나를 포함할 수 있다.The second repeating unit may include any one selected from pyridine, bipyridine, and derivatives thereof.
상기 제1 반복 단위는 상기 제2 반복 단위보다 길이가 길며, 소수성으로 상기 양자점의 소수성인 유기 리간드(ligand)와 상호 작용할 수 있다.The first repeating unit may have a longer length than the second repeating unit, and may interact with a hydrophobic organic ligand of the quantum dot due to its hydrophobicity.
상기 제2 반복 단위는 상기 제1 반복 단위보다 길이가 짧으며, 친수성으로 상기 양자점과 상호 작용이 적을 수 있다.The second repeating unit may have a shorter length than the first repeating unit, and may have less interaction with the quantum dots due to hydrophilicity.
상기 블록 공중합체 마이셀 고분자 보호막을 제조하는 단계는 상기 제1 용매를 이용하여 상기 제1 반복 단위 및 상기 제2 반복 단위 모두와 상기 양자점을 녹인 후, 상기 제2 용매를 이용하여 상기 제1 반복 단위 및 상기 제2 반복 단위 중 어느 하나의 반복 단위에 대한 용매 조성을 바꿔주어 상기 양자점을 둘러싸는 상기 블록 공중합체 마이셀 고분자 보호막을 제조할 수 있다.In the step of preparing the block copolymer micelle polymer protective film, both the first repeating unit and the second repeating unit and the quantum dots are dissolved using the first solvent, and then the first repeating unit is used using the second solvent. and changing the solvent composition for any one of the second repeating units to prepare the block copolymer micelle polymer protective film surrounding the quantum dots.
상기 양자점은 상기 제1 용매에서 용매화되나, 상기 제2 용매에서 응집되어 상기 블록 공중합체 마이셀 고분자 보호막 내에 위치할 수 있다.The quantum dots may be solvated in the first solvent, but aggregated in the second solvent and located in the block copolymer micelle polymer protective film.
상기 제1 용매는 클로로포름(chloroform)이며, 상기 제2 용매는 디메틸 포름아미드(Dimethylformamide, DMF)일 수 있다.The first solvent may be chloroform, and the second solvent may be dimethylformamide (DMF).
본 발명의 실시예에 따른 블록 공중합체로 형성된 마이셀 고분자 보호막으로 둘러싸인 양자점 (Quantum Dot, QD)에 있어서, 빛을 내는 코어(Core) 및 양자 구속효과를 촉진하는 쉘(Shell)을 감싸도록 형성된 유기 리간드(ligand) 및 서로 다른 특성을 가지는 고분자의 용매 변화를 통해서 형성된 블록 공중합체 마이셀 고분자 보호막 내에 위치한다. In the quantum dots (Quantum Dot, QD) surrounded by a micelle polymer protective film formed of a block copolymer according to an embodiment of the present invention, an organic formed to surround a core that emits light and a shell that promotes a quantum confinement effect It is located in the protective film of the block copolymer micelles formed by changing the ligand and the solvent of the polymer having different properties.
상기 블록 공중합체는 제1 반복 단위 및 제2 반복 단위를 포함할 수 있다.The block copolymer may include a first repeating unit and a second repeating unit.
상기 블록 공중합체 마이셀 고분자 보호막은 상기 제1 반복 단위 및 상기 제2 반복 단위의 서로 다른 특성을 가지는 고분자를 사용하여 용매 변화를 통해 형성될 수 있다.The block copolymer micelle polymer protective film may be formed by changing a solvent using a polymer having different characteristics of the first repeating unit and the second repeating unit.
상기 블록 공중합체 마이셀 고분자 보호막은 클로로포름(chloroform)의 제1 용매를 통해 상기 제1 반복 단위 및 상기 제2 반복 단위와 상기 양자점이 녹은 후, 디메틸 포름아미드(Dimethylformamide, DMF)의 제2 용매를 통해 상기 제1 반복 단위 및 상기 제2 반복 단위 중 어느 하나의 반복 단위가 녹는 용매 변화를 통해서 형성될 수 있다.The block copolymer micellar polymer protective film is formed by dissolving the first repeating unit and the second repeating unit and the quantum dots through a first solvent of chloroform, and then through a second solvent of dimethylformamide (DMF). Any one of the first repeating unit and the second repeating unit may be formed by changing a solvent in which it dissolves.
상기 양자점은 상기 클로로포름(chloroform)에서 용매화되나, 상기 디메틸 포름아미드(Dimethylformamide, DMF)에서 응집되어 상기 블록 공중합체 마이셀 고분자 보호막 내에 위치할 수 있다. The quantum dots may be solvated in the chloroform, but aggregated in the dimethylformamide (DMF) and positioned in the block copolymer micelle polymer protective film.
상기 양자점은 인화 인듐(InP)의 상기 코어 및 황화 아연(ZnS)의 상기 쉘을 포함하며, 상기 코어 및 상기 쉘을 감싸도록 형성된 상기 유기 리간드로 형성될 수 있다.The quantum dots may include the core of indium phosphide (InP) and the shell of zinc sulfide (ZnS), and may be formed of the organic ligand formed to surround the core and the shell.
본 발명의 실시예에 따르면, 양자점을 포함하는 블록 공중합체 교질 입자의 활용으로 양자점을 둘러싸는 블록 공중합체 마이셀 고분자 보호막을 형성함으로써, 양자점의 발광 효율을 극대화하고, 공정의 안정성을 확보할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, by forming a block copolymer micelle polymer protective film surrounding quantum dots by utilizing block copolymer micelles containing quantum dots, it is possible to maximize the luminous efficiency of quantum dots and secure process stability. .
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 양자점을 포함하는 마이셀 고분자 보호막의 제조방법에 대한 흐름도를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 양자점의 구조 예를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 용매 변화에 따른 양자점의 변화를 설명하기 위해 도시한 것이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 블록 공중합체 교질 입자의 이미지를 도시한 것이다.
도 6a 및 도 6b는 양자점과 본 발명의 실시예에 따라 제조된 블록 공중합체 마이셀 고분자 보호막에 둘러싸인 양자점 각각을 열처리한 후의 발광 변화를 그래프 및 이미지로 도시한 것이다.1 is a flowchart illustrating a method for manufacturing a micelle polymer protective film including quantum dots according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 shows a structural example of a quantum dot according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram illustrating a change in a quantum dot according to a solvent change according to an embodiment of the present invention.
4 and 5 show images of block copolymer micelles according to an embodiment of the present invention.
6A and 6B are graphs and images showing changes in light emission after heat treatment of quantum dots and quantum dots surrounded by a protective film of a block copolymer micelle polymer prepared according to an embodiment of the present invention.
이하, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 또한, 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited or limited by the examples. In addition, like reference numerals in each figure denote like members.
또한, 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 시청자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. In addition, the terms used in this specification are terms used to properly express a preferred embodiment of the present invention, which may vary depending on the intention of a viewer or operator, or a custom in the field to which the present invention belongs. Accordingly, definitions of these terms should be made based on the content throughout this specification.
본 발명의 실시예들은, 블록 공중합체 교질 입자의 활용으로 블록 공중합체 마이셀 고분자 보호막을 형성하고, 그 과정에서 블록 공중합체 마이셀 고분자 보호막 내에 양자점이 위치하는 것을 그 요지로 한다. In the embodiments of the present invention, a block copolymer micelle polymer protective film is formed by utilizing the block copolymer micellar particles, and quantum dots are located in the block copolymer micelle polymer protective film in the process.
특히, 본 발명은 서로 다른 특성을 가지는 블록 공중합체의 제1 반복 단위 및 제2 반복 단위를 사용하여 용매 변화를 통해서 블록 공중합체 마이셀 고분자 보호막을 형성하고, 그 과정에서 블록 공중합체가 양자점을 보호하는 방법을 제안한다. In particular, the present invention forms a block copolymer micelle polymer protective film through a solvent change using the first repeating unit and the second repeating unit of the block copolymer having different properties, and in the process, the block copolymer protects the quantum dots. suggest how to
이러한 본 발명에 대해 도 1 내지 도 6b를 참조하여 설명하면 다음과 같다.The present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 6B as follows.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 양자점을 포함하는 마이셀 고분자 보호막의 제조방법에 대한 흐름도를 도시한 것이다.1 is a flowchart illustrating a method for manufacturing a micelle polymer protective film including quantum dots according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 단계 110에서, 양자점을 준비한다.Referring to FIG. 1 , in
양자점은 5nm 내지 100nm의 직경을 갖는 나노 크기의 반도체 입자로, 불안정한 상태의 전자가 전도대에서 가전자대로 내려오면서 발광한다. 양자점의 입자가 작을수록 짧은 파장의 빛이 발생하고, 입자가 클수록 긴 파장의 빛을 발생하므로, 양자점의 크기를 조절하여 다양한 색을 구현할 수 있다. 또한, 양자점은 발광 효율이 높고 색 순도가 높아 조명용 발광 소자, 액정 표시 장치의 광원, 표시 소자 등의 다양한 분야에 적용 가능하다. Quantum dots are nano-sized semiconductor particles having a diameter of 5 nm to 100 nm, and emit light as electrons in an unstable state descend from the conduction band to the valence band. As the particles of the quantum dots are smaller, light of a shorter wavelength is generated, and as the particles are larger, light of a longer wavelength is generated. Therefore, various colors can be realized by controlling the size of the quantum dots. In addition, quantum dots have high luminous efficiency and high color purity, so that they can be applied to various fields such as a light emitting device for lighting, a light source of a liquid crystal display, and a display device.
구체적으로, 양자점은 코어(core), 코어를 감싸도록 형성된 쉘(shell) 및 쉘을 감싸도록 형성된 유기 리간드(ligand)를 포함한다. 이 때, 코어는 실질적으로 발광이 일어나는 부분이며, 쉘은 양자 구속효과를 촉진하고 양자점의 안정성을 확보한다. 또한, 유기 리간드는 양자점이 용매에 잘 분산될 수 있도록 도와주는 역할을 한다.Specifically, the quantum dot includes a core, a shell formed to surround the core, and an organic ligand formed to surround the shell. At this time, the core is a part that substantially emits light, and the shell promotes the quantum confinement effect and secures the stability of the quantum dots. In addition, the organic ligand serves to help the quantum dots to be well dispersed in the solvent.
상기 양자점은 구조에 있어 특별히 한정되는 것은 아니나 코어만으로 이루어진 단일 구조이거나, 코어와 단일층의 쉘로 이루어진 코어 - 단일 쉘 구조 또는 코어와 다중층의 쉘로 이루어진 코어 - 다중 쉘 구조 중 어느 하나일 수 있다. The quantum dots are not particularly limited in structure, but may have a single structure consisting of only a core, a core consisting of a core and a single-layered shell, a core-single-shell structure, or a core and a multi-layered shell, a multi-shell structure.
본 발명의 실시예에 따른 양자점은 인화 인듐(InP)의 코어(core), 코어를 감싸도록 형성된 황화 아연(ZnS)의 쉘(shell)을 포함하며, 코어 및 쉘을 감싸도록 형성된 유기 리간드로 형성되는 것을 특징으로 한다. 실시예에 따라서, 코어는 주기율표 상의 II-VI족 또는 III-V족으로 구성될 수 있으며, 예를 들어, 카드뮴 셀레나이드(CdSe), 카드뮴 설파이드(CdTe), 징크 셀레나이드(ZnSe), 징크 텔레라이드(ZnTe), 징크 설파이드(ZnS), 머큐리 텔레라이드(HgTe) 등으로부터 선택되는 화합물로 이루어질 수 있다. 또한, 쉘은 산화 실리콘(SiO), 산화 티타늄(TiO), 산화 아연(ZnO), 실리카(Silica), 산화 마그네슘(MgO) 등과 같이 산호를 포함한 무기 화합물(Inorganic Compound)에서 선택된 물질로 형성될 수도 있다. A quantum dot according to an embodiment of the present invention includes a core of indium phosphide (InP) and a shell of zinc sulfide (ZnS) formed to surround the core, and is formed of an organic ligand formed to surround the core and the shell. characterized by being According to an embodiment, the core may be composed of group II-VI or group III-V on the periodic table, for example, cadmium selenide (CdSe), cadmium sulfide (CdTe), zinc selenide (ZnSe), zinc tele It may be made of a compound selected from lide (ZnTe), zinc sulfide (ZnS), mercury telelide (HgTe), and the like. In addition, the shell may be formed of a material selected from inorganic compounds including coral, such as silicon oxide (SiO), titanium oxide (TiO), zinc oxide (ZnO), silica (Silica), magnesium oxide (MgO), etc. have.
단계 120에서, 블록 공중합체의 제1 반복 단위 및 제2 반복 단위 구성의 상호 작용 차이로 인해 형성되는 블록 공중합체 교질 입자를 활용하여 블록 공중합체 마이셀 고분자 보호막을 형성한다. In
구체적으로, 단계 120은 블록 공중합체의 제1 반복 단위 및 제2 반복 단위의 구성을 녹는 용매의 성향을 다르게 하여 제1 용매 및 제2 용매와의 상호 작용 차이로 블록 공중합체 교질 입자(colloid, 콜로이드)를 형성할 수 있다. 이 때, 상기 교질 입자는 입자가 균일하게 퍼져 ‘용매’ 속에 떠 다니는 양상을 띄는 것으로, 블록 공중합체의 제1 반복 단위 및 제2 반복 단위는 선호하는 용매가 서로 다르다. 이에, 단계 120은 제1 반복 단위 및 제2 반복 단위의 구성을 녹는 용매의 성향을 다르게 하여 용매와의 상호 작용 차이로 인해 제1 반복 단위 및 제2 반복 단위가 균일하게 퍼져 용매 속에 떠 다니는 양상을 나타내는 블록 공중합체 교질 입자를 형성할 수 있다. 전술한 바에 기반하여, 단계 120은 블록 공중합체 교질 입자를 활용하여 용매 변화를 통해 블록 공중합체 마이셀 고분자 보호막을 형성할 수 있다. Specifically, in
본 발명의 실시예에 있어서, 블록 공중합체(block copolymer, BCP)는 화학식으로 표시되는 제1 반복 단위 및 제2 반복 단위를 포함하는 이블록공중합체, 삼블록공중합체, 다중블록공중합체 및 그 조합을 포함할 수 있다. In an embodiment of the present invention, the block copolymer (block copolymer, BCP) is a diblock copolymer, a triblock copolymer, a multiblock copolymer comprising a first repeating unit and a second repeating unit represented by the formula Combinations may be included.
상기 제1 반복 단위는 말단에 이중결합 또는 삼중결합을 포함하는 작용기를 가질 수 있고, 보다 구체적으로 말단에 비닐벤젠, 나이트릴기(-CN) 및 이들의 유도체 중 선택된 어느 하나를 포함할 수 있다. 이들 작용기들은 높은 x값을 가지기 위한 것으로 소수성(hydrophobicity)을 나타낸다. The first repeating unit may have a functional group including a double bond or a triple bond at the terminal, and more specifically, may include any one selected from vinylbenzene, a nitrile group (-CN), and derivatives thereof at the terminal. These functional groups are intended to have a high x value, indicating hydrophobicity.
상기 제2 반복 단위는 양자점과 화학 결합할 수 있도록 O, N, P 및 S에서 선택되는 헤테로 원자를 포함하는 작용기를 가질 수 있고, 보다 구체적으로 헤테로 원자를 포함하는 작용기는 싸이올기(-SH), 카보닐기(-COOH), 방향족 헤테로 분자인 싸이오펜, 피리딘(pyridine), 이미다졸, 바이피리딘(bipyridine) 및 이들의 유도체 중 선택된 어느 하나를 포함할 수 있다. 이들 작용기들은 N, O, P 또는 S에 포함된 비공유 전자쌍에 의하여 극성(polarity)을 나타낼 수 있으며, 친수성(hydrophilicity)을 나타낸다. The second repeating unit may have a functional group including a hetero atom selected from O, N, P and S to be chemically bonded to the quantum dot, and more specifically, the functional group including the hetero atom is a thiol group (-SH) , a carbonyl group (-COOH), thiophene, which is an aromatic hetero molecule, pyridine, imidazole, bipyridine, and derivatives thereof may be included. These functional groups may exhibit polarity by the lone pair included in N, O, P or S, and exhibit hydrophilicity.
이 때, 제1 반복 단위는 제2 반복 단위보다 길이가 길며, 소수성으로 양자점의 소수성인 유기 리간드(ligand)와 상호 작용할 수 있다. 또한, 제2 반복 단위는 제1 반복 단위보다 길이가 짧으며, 친수성으로 양자점과 상호 작용이 적은 것일 수 있다. 이에 따라서, 제1 반복 단위 및 제2 반복 단위는 선호하는 용매가 서로 다를 수 있다. In this case, the first repeating unit has a length longer than that of the second repeating unit, and may interact with the hydrophobic organic ligand of the quantum dot due to its hydrophobicity. In addition, the second repeating unit may have a shorter length than the first repeating unit, and may have less interaction with quantum dots due to hydrophilicity. Accordingly, preferred solvents of the first repeating unit and the second repeating unit may be different from each other.
상기 블록 공중합체는 연쇄 중합법(Chaingrowth polymerization), 단계 중합법(Step-growth polymerization)을 포괄하는 다양한 방식으로 합성 가능하며 이에 한정되지 않는다. 상기 연쇄 중합법으로는 RAFT(Reversible addition-fragmentation chain transfer), NMP(Nitroxide-mediated polymerization), ATRP(Atomic transfer radical polymerization), 양이온(Cationic polymerization) 및 음이온 중합법(Anionic polymerization), 라디칼 중합(Radical polymerization) 등이 있을 수 있으며, 상기 단계 중합법으로는 탈수 축합 반응(Condensation)이 있을 수 있다. The block copolymer can be synthesized in various ways including chain polymerization and step-growth polymerization, but is not limited thereto. As the chain polymerization method, RAFT (Reversible addition-fragmentation chain transfer), NMP (Nitroxide-mediated polymerization), ATRP (Atomic transfer radical polymerization), cation (cationic polymerization) and anionic polymerization method (Anionic polymerization), radical polymerization (Radical polymerization) polymerization) and the like, and as the step polymerization method, there may be a dehydration condensation reaction (Condensation).
단계 130에서, 제1 용매를 이용하여 제1 반복 단위 및 제2 반복 단위와 양자점을 녹인 후, 제2 용매를 이용하여 제1 반복 단위 및 제2 반복 단위의 용매 조성을 바꿔주어 양자점을 둘러싸는 블록 공중합체 마이셀 고분자 보호막을 제조한다. In
본 발명의 실시예에 따른 양자점을 포함하는 마이셀 고분자 보호막의 제조방법의 단계 130에 대해 보다 상세히 설명하자면, 단계 130은 제1 용매를 이용하여 제1 반복 단위 및 제2 반복 단위 모두와 양자점을 녹인 후, 제2 용매를 이용하여 제1 반복 단위 및 제2 반복 단위 중 어느 하나의 반복 단위에 대한 용매 조성을 바꿔주어 양자점을 둘러싸는 블록 공중합체 마이셀 고분자 보호막을 제조할 수 있다. 이 때, 양자점은 제1 용매에서 용매화되나, 제2 용매에서 응집되어 블록 공중합체 마이셀 고분자 보호막 내에 위치할 수 있게 된다.To describe in
본 발명의 실시예에서, 상기 제1 용매는 클로로포름(chloroform)이며, 상기 제2 용매는 디메틸 포름아미드(Dimethylformamide, DMF)일 수 있다. In an embodiment of the present invention, the first solvent may be chloroform, and the second solvent may be dimethylformamide (DMF).
예를 들면, 단계 130은 클로로포름을 이용하여 제1 반복 단위 및 제2 반복 단위와 양자점을 둘 모두 녹이고, 블록 공중합체의 제1 반복 단위 및 제2 반복 단위 중 어느 한쪽만 녹는 디메틸 포름아미드로 용매 조성을 바꿔주며, 용매 변화로 인한 양자점의 응집으로 양자점을 포함한 블록 공중합체 마이셀 고분자 보호막을 제조할 수 있다. For example, in
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 양자점의 구조 예를 도시한 것이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 용매 변화에 따른 양자점의 변화를 설명하기 위해 도시한 것이다.Figure 2 shows an example of the structure of the quantum dot according to the embodiment of the present invention, Figure 3 is a diagram to explain the change of the quantum dot according to the solvent change according to the embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 양자점(10)은 인화 인듐(InP)의 코어(core), 코어를 감싸도록 형성된 황화 아연(ZnS)의 쉘(shell)을 포함하며, 코어 및 쉘을 감싸도록 형성된 올레산(Oleic Acid)의 유기 리간드로 형성되는 것을 특징으로 한다. Referring to FIG. 2 , the
이 때, 코어는 주기율표 상의 II-VI족 또는 III-V족으로 구성될 수 있으며, 예를 들어, 카드뮴 셀레나이드(CdSe), 카드뮴 설파이드(CdTe), 징크 셀레나이드(ZnSe), 징크 텔레라이드(ZnTe), 징크 설파이드(ZnS), 머큐리 텔레라이드(HgTe) 등으로부터 선택되는 화합물로 이루어질 수 있다. 또한, 쉘은 산화 실리콘(SiO), 산화 티타늄(TiO), 산화 아연(ZnO), 실리카(Silica), 산화 마그네슘(MgO) 등과 같이 산호를 포함한 무기 화합물(Inorganic Compound)에서 선택된 물질로 형성될 수 있다. 또한, 유기 리간드는 트리옥틸 포스핀(Trioctylphosphine, TOP), 트리옥틸 포스핀 산화물(Trioctylphosphine Oxide, TOPO), 올레산(Oleic Acid), 아민(Amine) 등에서 선택된 유기 물질로 형성될 수 있다. At this time, the core may be composed of group II-VI or group III-V on the periodic table, for example, cadmium selenide (CdSe), cadmium sulfide (CdTe), zinc selenide (ZnSe), zinc telelide ( ZnTe), zinc sulfide (ZnS), and a compound selected from mercury telelide (HgTe). In addition, the shell can be formed of a material selected from inorganic compounds including coral, such as silicon oxide (SiO), titanium oxide (TiO), zinc oxide (ZnO), silica (Silica), magnesium oxide (MgO), etc. have. In addition, the organic ligand may be formed of an organic material selected from trioctylphosphine (TOP), trioctylphosphine oxide (TOPO), oleic acid, amine, and the like.
도 2에 도시된 바와 같이, 양자점(10)은 3.31nm의 직경을 가지는 코어 및 5nm의 직경을 가지는 쉘을 포함하는 나노 크기의 반도체 입자일 수 있다. 다만, 양자점(10)의 직경은 이에 한정되지 아니하며, 양자점(10)의 구조 또한 코어만으로 이루어진 단일 구조이거나, 코어와 단일층의 쉘로 이루어진 코어 - 단일 쉘 구조 또는 코어와 다중층의 쉘로 이루어진 코어 - 다중 쉘 구조 중 어느 하나일 수 있다. As shown in FIG. 2 , the
실시예에 따라서, 양자점(10)은 CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, CuInS2, HgS, HgSe, HgTe, CdSeS, CdSeTe, CdSTe, PbSe, PbS, ZnSeS, ZnSeTe, ZnSTe, HgSeS, HgSeTe, HgSTe, CdZnS, CdZnSe, CdZnTe, CdHgS, CdHgSe, CdHgTe, HgZnS, HgZnSe, HgZnTe, CdZnSeS, CdZnSeTe, CdZnSTe, CdHgSeS, CdHgSeTe, CdHgSTe, HgZnSeS, HgZnSeTe, HgZnSTe, GaN, GaP, GaAs, AlN, AlP, AlAs, InN, InP, InAs, GaNP, GaNAs, GaPAs, AlNP, AlNAs, AlPAs, InNP, InNAs, InPAs, GaAlNP, GaAlNAs, GaAlPAs, GaInNP, GaInNAs, GaInPAs, InAlNP, InAlNAs, 및 InAlPAs로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상으로 되는 것이 바람직하나 반드시 이에 한정되지는 않으며, 당해 기술 분야에서 사용될 수 있는 것이면 어느 원소나 사용 가능하다. According to an embodiment, the
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 양자점을 포함하는 마이셀 고분자 보호막의 제조방법은 (a)단계에서, 클로로포름(Chloroform)의 제1 용매를 통해 블록 공중합체(20)의 제1 반복 단위 및 제2 반복 단위와 양자점(10)을 모두 녹일 수 있으며, (b)단계에서, 농후된 클로로포름(Chloroform rich)과 디메틸 포름아미드(Dimethylformamide, DMF)의 제2 용매를 이용하여 블록 공중합체(20)의 제1 반복 단위 및 제2 반복 단위 중 어느 하나의 단위만 녹일 수 있다. 이후에, (c)단계의 농후된 디메틸 포름아이드(DMF rich)에서, 양자점(10)은 응집되어 블록 공중합체 마이셀 고분자 보호막 내에 위치할 수 있다.Referring to FIG. 3 , in the method for manufacturing a micelle polymer protective film including quantum dots according to an embodiment of the present invention, in step (a), a first repetition of the
도 4 및 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 블록 공중합체 교질 입자의 이미지를 도시한 것이다.4 and 5 show images of block copolymer micelles according to an embodiment of the present invention.
보다 상세하게는, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 블록 공중합체 교질 입자를 주사 전자 현미경(Scanning Electron Microscope, SEM)으로 관찰한 이미지를 도시한 것이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 양자점을 포함하는 블록 공중합체 교질 입자를 투과 전자 현미경(Transmission Electron Microscope, TEM)으로 관찰한 이미지를 도시한 것이다.In more detail, FIG. 4 shows an image of the block copolymer micelles according to an embodiment of the present invention observed with a scanning electron microscope (SEM), and FIG. 5 is an embodiment of the present invention. It shows an image of the block copolymer micelles including quantum dots observed with a transmission electron microscope (TEM).
도 4 및 도 5에 도시된 바에 의하면, 본 발명의 실시예에 따른 양자점을 포함하는 마이셀 고분자 보호막의 제조방법을 통해 형성된 PS-b-P4VP의 블록 공중합체 교질 입자는 발광 효율이 뛰어나며, 블록 공중합체 교질 입자의 활용으로 형성된 마이셀 고분자 보호막 내에 양자점이 안정적으로 포함된 것을 확인할 수 있다. 4 and 5, the block copolymer micelles of PS-b-P4VP formed by the method for producing a micelle polymer protective film containing quantum dots according to an embodiment of the present invention have excellent luminous efficiency, and block air It can be seen that quantum dots are stably included in the micelle polymer protective film formed by the use of the coalesced micellar particles.
도 6a 및 도 6b는 양자점과 본 발명의 실시예에 따라 제조된 블록 공중합체 마이셀 고분자 보호막에 둘러싸인 양자점 각각을 열처리한 후의 발광 변화를 그래프 및 이미지로 도시한 것이다.6A and 6B are graphs and images showing changes in light emission after heat treatment of quantum dots and quantum dots surrounded by a protective film of a block copolymer micelle polymer prepared according to an embodiment of the present invention.
보다 상세하게는, 도 6a는 인화 인듐(InP)의 코어(core) 및 황화 아연(ZnS)의 쉘(shell)을 포함하는 양자점을 열처리한 후의 발광 변화에 대해 그래프 및 이미지로 도시한 것이고, 도 6b는 블록 공중합체 마이셀 고분자 보호막에 포함된 인화 인듐(InP)의 코어(core) 및 황화 아연(ZnS)의 쉘(shell)을 포함하는 양자점을 열처리한 후의 발광 변화에 대해 그래프 및 이미지로 도시한 것이다.In more detail, FIG. 6A is a graph and an image showing changes in luminescence after heat treatment of quantum dots including a core of indium phosphide (InP) and a shell of zinc sulfide (ZnS), and FIG. 6b is a graph and an image showing the change in luminescence after heat treatment of quantum dots including a core of indium phosphide (InP) and a shell of zinc sulfide (ZnS) contained in the block copolymer micellar polymer protective film. will be.
도 6a 및 도 6b를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 블록 공중합체 마이셀 고분자 보호막 내에 포함된 양자점의 경우, 열처리 후에도 양자점이 보존되는 것을 확인할 수 있다. 이에 따라서, 블록 공중합체 마이셀 고분자 보호막이 양자점을 보호하는 것을 알 수 있으며, 이로 인해 양자점의 발광 효율을 극대화시키는 것을 알 수 있다. 6A and 6B , in the case of the quantum dots included in the block copolymer micelle polymer protective film according to an embodiment of the present invention, it can be confirmed that the quantum dots are preserved even after heat treatment. Accordingly, it can be seen that the block copolymer micelle polymer protective film protects the quantum dots, thereby maximizing the luminous efficiency of the quantum dots.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.As described above, although the embodiments have been described with reference to the limited embodiments and drawings, various modifications and variations are possible for those skilled in the art from the above description. For example, the described techniques are performed in a different order than the described method, and/or the described components of the system, structure, apparatus, circuit, etc. are combined or combined in a different form than the described method, or other components Or substituted or substituted by equivalents may achieve an appropriate result.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents to the claims are also within the scope of the following claims.
Claims (17)
양자점을 준비하는 단계;
블록 공중합체의 제1 반복 단위 및 제2 반복 단위 구성의 상호 작용 차이로 인해 형성되는 블록 공중합체 교질 입자를 활용하여 블록 공중합체 마이셀 고분자 보호막을 형성하는 단계; 및
제1 용매를 이용하여 상기 제1 반복 단위 및 상기 제2 반복 단위와 상기 양자점을 녹인 후, 제2 용매를 이용하여 상기 제1 반복 단위 및 상기 제2 반복 단위의 용매 조성을 바꿔주어 상기 양자점을 둘러싸는 블록 공중합체 마이셀 고분자 보호막을 제조하는 단계를 포함하되,
상기 제1 반복 단위는 상기 제2 반복 단위보다 길이가 길며, 소수성으로 상기 양자점의 소수성인 유기 리간드(ligand)와 상호 작용하고, 상기 제2 반복 단위는 상기 제1 반복 단위보다 길이가 짧으며, 친수성으로 상기 양자점과 상호 작용이 적은 것이기에 상기 제1 반복 단위 및 상기 제2 반복 단위는 선호하는 용매가 서로 다른 것을 특징으로 하는,
상기 블록 공중합체 마이셀 고분자 보호막을 제조하는 단계는
클로로포름(Chloroform)의 상기 제1 용매를 통해 블록 공중합체의 상기 제1 반복 단위 및 상기 제2 반복 단위와 상기 양자점을 모두 녹이는 제1 단계;
농후된 클로로포름(Chloroform rich)과 디메틸 포름아미드(Dimethylformamide, DMF)의 상기 제2 용매를 이용하여 블록 공중합체의 상기 제1 반복 단위 및 상기 제2 반복 단위 중 어느 하나의 단위를 녹이는 제2 단계; 및
농후된 디메틸 포름아미드(DMF rich)에서 상기 양자점이 응집되어 상기 양자점을 둘러싸는 상기 블록 공중합체 마이셀 고분자 보호막을 제조하는 제3 단계
를 포함하는 양자점을 포함하는 마이셀 고분자 보호막의 제조방법. In the method of manufacturing a micelle polymer protective film surrounding quantum dots (QD) through the use of a block copolymer,
preparing quantum dots;
forming a block copolymer micelle polymer protective film using block copolymer micelles formed due to a difference in interaction between the first repeating unit and the second repeating unit of the block copolymer; and
After dissolving the first repeating unit and the second repeating unit and the quantum dots using a first solvent, the solvent composition of the first repeating unit and the second repeating unit is changed using a second solvent to surround the quantum dots. comprises the step of preparing a block copolymer micelle polymer protective film,
the first repeating unit is longer than the second repeating unit, and hydrophobically interacts with a hydrophobic organic ligand of the quantum dot, and the second repeating unit is shorter than the first repeating unit; Characterized in that the first repeating unit and the second repeating unit have different preferred solvents because they are hydrophilic and have little interaction with the quantum dots,
The step of preparing the block copolymer micellar polymer protective film is
a first step of dissolving both the first repeating unit and the second repeating unit of the block copolymer and the quantum dots through the first solvent of chloroform;
A second step of dissolving any one of the first repeating unit and the second repeating unit of the block copolymer using the second solvent of chloroform rich and dimethylformamide (DMF); and
A third step of preparing the block copolymer micellar polymer protective film surrounding the quantum dots by aggregation of the quantum dots in dimethyl formamide (DMF rich) enriched
A method for producing a micelle polymer protective film comprising quantum dots comprising a.
상기 블록 공중합체 마이셀 고분자 보호막을 형성하는 단계는
블록 공중합체의 상기 제1 반복 단위 및 상기 제2 반복 단위의 구성을 녹는 용매의 성향을 다르게 하여 상기 제1 용매 및 상기 제2 용매와의 상호 작용 차이로 인해 상기 블록 공중합체 교질 입자를 형성하고, 상기 블록 공중합체 교질 입자를 활용하여 용매 변화를 통해 상기 블록 공중합체 마이셀 고분자 보호막을 형성하는, 양자점을 포함하는 마이셀 고분자 보호막의 제조방법. According to claim 1,
The step of forming the block copolymer micellar polymer protective film is
By varying the tendency of a solvent to dissolve the composition of the first repeating unit and the second repeating unit of the block copolymer, the block copolymer micellar particles are formed due to a difference in interaction between the first solvent and the second solvent, , A method for producing a micelle polymer protective film comprising quantum dots, wherein the block copolymer micellar polymer protective film is formed through a solvent change using the block copolymer micellar particles.
상기 제1 반복 단위는
말단에 이중결합 또는 삼중결합을 포함하는 작용기를 포함하는 것을 특징으로 하는, 양자점을 포함하는 마이셀 고분자 보호막의 제조방법.3. The method of claim 2,
The first repeating unit is
A method for producing a micelle polymer protective film comprising quantum dots, characterized in that it comprises a functional group including a double bond or a triple bond at the terminal.
상기 제1 반복 단위는
말단에 비닐벤젠, 나이트릴기(-CN) 및 이들의 유도체 중 선택된 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는, 양자점을 포함하는 마이셀 고분자 보호막의 제조방법.4. The method of claim 3,
The first repeating unit is
A method for producing a micelle polymer protective film comprising quantum dots, characterized in that it contains any one selected from vinylbenzene, nitrile group (-CN) and derivatives thereof at the terminal.
상기 제2 반복 단위는
상기 양자점과 화학 결합할 수 있도록 O, N, P 및 S에서 선택되는 헤테로 원자를 포함하는 작용기를 포함하는 것을 특징으로 하는, 양자점을 포함하는 마이셀 고분자 보호막의 제조방법.3. The method of claim 2,
The second repeating unit is
A method for producing a micelle polymer protective film comprising quantum dots, characterized in that it comprises a functional group including a hetero atom selected from O, N, P and S so as to be chemically bonded to the quantum dots.
상기 제2 반복 단위는
피리딘(pyridine), 바이피리딘(bipyridine) 및 이들의 유도체 중 선택된 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는, 양자점을 포함하는 마이셀 고분자 보호막의 제조방법.6. The method of claim 5,
The second repeating unit is
A method for producing a micelle polymer protective film comprising quantum dots, comprising any one selected from pyridine, bipyridine, and derivatives thereof.
상기 양자점은
상기 제1 용매에서 용매화되나, 상기 제2 용매에서 응집되어 상기 블록 공중합체 마이셀 고분자 보호막 내에 위치하는 것을 특징으로 하는, 양자점을 포함하는 마이셀 고분자 보호막의 제조방법.According to claim 1,
The quantum dots are
Although solvated in the first solvent, the method for producing a micelle polymer protective film comprising quantum dots, characterized in that it is aggregated in the second solvent and located in the block copolymer micelle polymer protective film.
상기 양자점은
빛을 내는 코어(Core) 및 양자 구속효과를 촉진하는 쉘(Shell)을 감싸도록 형성된 유기 리간드(ligand); 및
서로 다른 특성을 가지는 고분자의 용매 변화를 통해서 형성된 블록 공중합체 마이셀 고분자 보호막 내에 위치하는, 양자점을 포함하는 마이셀 고분자 보호막의 제조방법.According to claim 1,
The quantum dots are
an organic ligand formed to surround the light-emitting core and the shell promoting the quantum confinement effect; and
A method for producing a micelle polymer protective film including quantum dots, which is positioned in a block copolymer micelle polymer protective film formed through solvent change of polymers having different properties.
상기 양자점은
클로로포름(chloroform)에서 용매화되나, 디메틸 포름아미드(Dimethylformamide, DMF)에서 응집되어 상기 블록 공중합체 마이셀 고분자 보호막 내에 위치하는 것을 특징으로 하는, 양자점을 포함하는 마이셀 고분자 보호막의 제조방법.13. The method of claim 12,
The quantum dots are
A method of producing a micelle polymer protective film comprising quantum dots, characterized in that it is solvated in chloroform, but is aggregated in dimethylformamide (DMF) and located in the block copolymer micelle polymer protective film.
상기 양자점은
인화 인듐(InP)의 상기 코어 및 황화 아연(ZnS)의 상기 쉘을 포함하며, 상기 코어 및 상기 쉘을 감싸도록 형성된 상기 유기 리간드로 형성되는, 양자점을 포함하는 마이셀 고분자 보호막의 제조방법.
13. The method of claim 12,
The quantum dots are
A method for producing a micellar polymer protective film comprising quantum dots, comprising the core of indium phosphide (InP) and the shell of zinc sulfide (ZnS), the organic ligand being formed to surround the core and the shell.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
E902 | Notification of reason for refusal | ||
AMND | Amendment | ||
E601 | Decision to refuse application | ||
AMND | Amendment | ||
X701 | Decision to grant (after re-examination) | ||
GRNT | Written decision to grant |