KR102414880B1

KR102414880B1 - 양자점 분산 반응성 콜레스테릭 액정 조성물 및 이의 광학필름

Info

Publication number: KR102414880B1
Application number: KR1020200071524A
Authority: KR
Inventors: 강신웅; 쿠마르 아비나쉬
Original assignee: 전북대학교산학협력단
Priority date: 2020-06-12
Filing date: 2020-06-12
Publication date: 2022-06-30
Also published as: WO2021251742A1; KR20210154479A

Abstract

본 발명은 광중합성 액정 단량체, 카이랄 도펀트, 양자점 및 광개시제를 포함하는, 광반응성 콜레스테릭 액정 조성물과 상기 조성물로 형성된 광학 필름을 제공한다.

Description

양자점 분산 반응성 콜레스테릭 액정 조성물 및 이의 광학필름 {Reactive cholesteric liquid crystal composition comprising dispersed quantum dots and the optical film thereof}

본 발명은 양자점 분산 반응성 콜레스테릭 액정 조성물 및 이의 광학필름에 관한 것이다.

양자점 컬러 디스플레이(QD color display) 기술의 핵심 개념은 양자점을 광발광(photo-luminescence) 또는 전기발광(electro-luminescence)시켜 높은 색 순도와 넓은 영역의 색 표현을 가능하게 하는 것이다. 특히, 광발광 기반 양자점 컬러 디스플레이는 흡광 파장을 발광 파장으로 변환하는 색변환 기술을 이용하여 기존의 평판 디스플레이에 쉽게 적용이 가능하다.

하지만 현재 상용화된 양자점 액정 디스플레이의 경우 제한된 발광 휘도에 의해 색변환 효율이 낮은 문제점이 있어 이를 향상시키기 위한 기술의 개발이 요구되고 있다. 또한 현재 상용화된 양자점 액정 디스플레이의 경우 서로 다른 색을 발광하는 2가지 이상의 양자점이 무작위로 분포하는 양자점 필름(QD film)을 사용하기 때문에, 컬러필터를 투과할 때 투과도 손실이 발생하는 단점을 가지고 있다.

지금까지 기존의 양자점 디스플레이의 단점을 극복하기 위해 발광 휘도를 향상시키는 것과 더불어 서로 다른 발광 영역을 갖는 양자점 패턴을 형성하려는 시도들이 이루어져 왔다. 이와 같은 양자점 패턴은 단일 색 화소에서 원하는 빛만을 발광시켜 투과도 손실을 줄일 수 있다. 이로 인해 궁극적으로 컬러필터 없이 색 구현이 가능하기 때문에 보다 높은 투과도와 색 순도를 달성할 수 있다는 장점을 가지고 있다. 그러나 광발광을 위한 양자점 패턴은 높은 발광도를 달성하기 위해 수 마이크로 수준의 높이를 가져야 한다. 또한 삼원색 구현을 위해 한 기판 위에 서로 다른 크기의 양자점으로 패턴을 형성해야 하므로, 패터닝이 어렵고 공정 단가가 높다는 문제점이 있다.

최근에는 이러한 문제를 해결하기 위해 고분자 매트릭스(polymer matrix) 내부에 양자점을 분산시키는 매트릭스 양자점 패터닝 기술이 개발되었다. 매트릭스 양자점 패턴은 높이 조절을 쉽게 할 수 있으며 매트릭스 내 양자점의 농도 조절을 통해 높은 발광도를 갖는 패턴 제작이 가능하다. 뿐만 아니라, 고분자 매트릭스는 광식각공정(photo-lithography)을 통해 패터닝이 가능하므로 2종류 이상의 서로 다른 매트릭스 양자점 패턴을 쉽게 형성할 수 있다.

그러나 지금까지의 매트릭스 양자점 패턴은 발광 효율을 개선하기 위하여 광산란 유도를 위한 미세입자를 사용하고 있다. 이러한 미세입자의 첨가는 매트릭스 양자점 패턴의 가공 공정에 문제점을 초래하게 되었다. 특히, 잉크젯 프린팅 공정을 사용하여 매트릭스 양자점 패턴을 형성할 경우, 상기 광산란 유도를 위하여 잉크에 포함된 다량의 미세입자는 잉크의 균일한 분산이나 분사 공정에 장애를 초래하여, 이로 인한 공정의 한계점이 존재하였다.

대한민국 공개특허 제2018-0013798호

본 발명은 상기와 같은 종래 기술상의 필요성을 해결하기 위해 안출된 것으로, 양자점 분산 반응성 콜레스테릭 액정 조성물 및 이의 광학필름을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

그러나 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명은 광중합성 액정 단량체, 카이랄 도펀트, 양자점 및 광개시제를 포함하는, 색변환 기능을 갖는 광학필름 제조용 광반응성 콜레스테릭 액정 조성물을 제공한다.

본 발명의 일구현 예로, 상기 광중합성 액정 단량체는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물인 것일 수 있다:

[화학식 1]

상기 화학식 1에서,

R₁, R₂는 각각 독립적으로 R₁ = P₁-(CH₂)_m1O-, P₁-(CH₂)_m1-, P₁-(CH₂)_m1COO- 또는 P₁-(CH₂)_m1OOC- 이고, R₂ = P₂-(CH₂)_m2O-, P₂-(CH₂)_m2-, P₂-(CH₂)_m2COO- 또는 P₂-(CH₂)_m2OOC- 이며, m1, m2는 독립적으로 0 내지 12의 정수이고, 상기 P₁, P₂는 독립적으로 각각 아크릴기, 메타크릴기, 아크릴 아마이드기, 또는 메타크릴 아마이드기이고.

X1, X2는 각각 독립적으로 C_A,C_B및 C_c를 연결하는 연결기로서, 단일결합, 이중결합 (C=C), 삼중결합 (C≡-O-CO- 또는 -CO-O-에서 선택되는 에스테르기, -CO-, -O-, -CH₂-, -CH₂O-, -CF₂-, -CF₂O-, -CH₂CH₂-, -CH₂CH₂O-, -CF₂CH₂-, -CF₂CF₂-, -CO-C=C-, -O-CO-C=C- 중에서 선택되는 하나의 연결기이며,

n, m은 독립적으로 0 내지 2의 정수이고,

C_A,C_B, C_c 는 각각 독립적으로 아릴(aryl), 헤테로아릴(heteroaryl) 또는 C₄ 내지 C₁₀의 사이클로알킬기에서 선택되는 환형기로서, 연결기 X를 통해 선형의 리지드-코어(rigid-core) 그룹을 형성하고, 각각의 환형기에서 하나 이상의 수소원자가 C₁ 내지 C₂의 알킬기, C₁의 불소화 탄소기 또는 할로겐기로 치환 또는 비치환될 수 있으며,

상기 아릴기 (aryl)로는 페닐기 (phenyl), 나프틸기 (naphthyl), 안트라센기 (anthracenyl), 페난스렌기(Phenanthrenyl), 플루오렌기(fluorenyl), 카바졸기(carbazolyl), 또는 디벤조티오펜기(dibenzothiophenyl) 를 포함하고, 헤테로아릴기 (heteroaryl)로는 피리딘기 (pyridine), 피리미딘기 (pyrimidine), 피라진기 (pyrazine)기, 퀴놀린기 (quinoline)를 포함하고, 사이클로알킬기 (cycloalkyl)로는 사이클로부테인기 (cyclobutane), 사이클로헥세인기 (cyclohexane), 바이사이클릭 사이클로헥세인기 (bicyclic cyclohexane), 바이사이클릭 사이클로펜테인기 (bicyclic cyclopentane), 콜레스테롤기 (cholesterol)를 포함하고, 또한 헤테로사이클로알킬기 (heterocycloalkyl)로는 테트라하이드로피란기 (tetrahydropyran), 다이옥신기 (dioxane)를 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 구현예로, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것일 수 있다:

[화학식 2]

[화학식 3]

[화학식 4]

[화학식 5]

[화학식 6]

[화학식 7]

[화학식 8]

[화학식 9]

[화학식 10]

[화학식 11]

[화학식 12]

[화학식 13]

[화학식 14]

[화학식 15]

및

[화학식 16]

본 발명의 일구현 예로, 상기 카이랄 도펀트는 하기 화학식으로 표시되는 화합물인 것일 수 있으며, 반드시 이에 국한되지는 않는다.

[화학식 17]

(카이랄 화합물 1, CB-15)

[화학식 18]

(카이랄 화합물 2, ISO-(60BA)₂)

[화학식 19]

(카이랄 화합물 3, S1011 & R1011)

[화학식 20]

(카이랄 화합물 4, ZLI 4572)

[화학식 21]

(카이랄 화합물 5, S811 & R811)

[화학식 22]

(카이랄 화합물 6)

및

[화학식 23]

(카이랄 화합물 7)

또한, 본 발명은 상기 광반응성 콜레스테릭 액정 조성물이 광중합하여 형성된 양자점 분산 광학필름을 제공한다.

본 발명의 일구현예로, 상기 양자점 분산 광학필름은, 광반응성 콜레스테릭 액정 조성물이 플래너 배향 또는 포컬코닉 배향 상태에서 광중합하여 형성된 것일 수 있다.

본 발명의 다른 구현예로, 상기 양자점 분산 광학필름은, 포토닉 밴드갭을 조절하여 양자점의 공명발광 파장을 조절하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또다른 구현예로, 상기 양자점 분산 광학필름은, 포토닉 밴드갭을 조절하여 양자점의 발광이 원편광 되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 광학필름을 포함하는 색변환 기술 기반 정보 표시 소자를 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 색변환 기술 기반 정보 표시 소자를 포함하는 정보 표시 장치를 제공한다.

또한, 본 발명은 광중합성 액정 단량체, 카이랄 도펀트, 양자점 및 광개시제를 포함하는, 포토레지스트 또는 잉크젯 프린팅용 양자점 분산 광반응성 콜레스테릭 액정 조성물을 제공한다.

아울러 본 발명은 상기 포토레지스트 또는 잉크젯 프린팅용 조성물이 패턴화되어 박막으로 형성된 색변환 기술 기반 컬러필터 기판을 제공한다.

본 발명의 광반응성 콜레스테릭 액정 조성물은, 종래 양자점 필름에 사용되었던 비액정성 광경화 모노머 대신, 콜레스테릭 액정상을 발현하는 광중합성 액정 단량체를 사용하는 것으로, 본 발명의 액정 조성물을 통해 형성된 필름은, 1차원 포토닉 밴드갭 구조를 형성하여, 양자점 입자가 1차원 포토닉 밴드갭 물질에 분포한 형태가 되어 종래의 발광 효율보다 수백% 증가한 효율을 가진다.

상기 필름은 포토닉밴드갭 특성에 의해 종래 양자점 필름에서 나타나지 않는 공명 현상을 보여, 발광 파장을 튜닝할 수 있는 특성 역시 발현될 수 있으며, 색변환 효율이 우수하여 고가의 양자점 첨가량을 줄일 수 있는 효과 역시 가진다.

또한, 본 발명의 액정 조성물은 포컬코닉 상태에서 광경화하여 산란입자의 첨가 없이도 자체적으로 강한 산란을 유도하므로, 잉크젯 프린팅 공정에서도 유용하게 이용이 가능하다.

도 1은 헵테인에 분산된 GQD 및 RGQ 양자점 시료의 흡광 및 발광 특성을 확인한 결과를 나타낸 도면이다.
도 2는 PGMEA에 분산된 GQD 양자점 시료의 여기파장에 따른 발광 특성을 확인한 결과를 나타낸 도면이다.
도 3은 카이랄 도펀트를 포함하지 않는 네마틱 액정에 분산된 GQD 시료의 여기파장에 따른 발광 특성을 확인한 결과를 나타낸 도면이다.
도 4는 380 nm 여기 파장에서 카이랄 도펀트를 포함하는 네마틱 액정에 분산된 GQD 시료의 온도에 의한 상전이에 따른 발광 특성 및 등방상 고분자 매트릭스인 HDDA에서의 발광 특성을 비교하여 나타낸 도면이다.
도 5는 고체화된 콜레스테릭 액정 필름에 분산된 양자점 시료의 여기파장에 따른 발광 특성을 확인한 결과를 나타낸 도면이다.
도 6은 양자점 분산 콜레스테릭 액정 필름의 조성 및 액체 또는 고체 상태 매트릭스에 따른 발광 세기를 비교한 결과를 나타낸 도면이다.
도 7은 카이럴 도펀트 양을 달리한 2종의 양자점 분산 조성물의 콜레스테릭 액정상 형성을 나타내는 미세 현미경 사진(상단의 사진), 조성에 따른 포토닉 밴드갭 특성 및 광중합에 따른 포토닉 밴드갭 특성의 변화(하단의 그래프)를 확인하여 결과를 나타낸 도면이다.
도 8은 양자점 분산 콜레스테릭 광학 필름의 단면을 전자주사현미경을 통해 확인한 사진을 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시에에서 제조된 양자점 분산 콜레스테릭 광학필름의 UV-vis 투과특성 및 380 nm 여기광의 조사에 따른 양자점 분산 필름의 발광 특성을 확인한 결과를 나타낸 도면이다.
도 10은 광중합성 콜레스테릭 액정 조성물을 이용하여 제조한 양자점 분산 광학필름들의 포토닉 밴드갭 특성(~460 nm, ~470 nm, ~480 nm, ~505 nm의 포토닉 밴드갭, 녹색 그래프)에 따른 방출 광의 파장 변조를 그래프로 나타낸 도면이다. 황색(LCP) 및 청색(RCP) 그래프는 여기광의 원편광 handedness에 따른 방출광의 특성을 나타낸다.
도 11은 광중합성 콜레스테릭 액정 조성물을 이용하여 제조한 양자점 분산광학 필름에 원편광을 조사하고, 원편광 검광자를 배치하여 방출되는 광의 편광 상태를 확인한 결과를 나타낸 도면이다.
도 12는 광중합성 콜레스테릭 액정 조성물을 이용하여 제조한 양자점 분산광학 필름에 비편광 여기광을 조사하여 방출되는 광의 광학 활성을 측정한 결과를 나타낸 도면이다.

본 발명자들은 고성능 정보표시소자의 제작에 있어서 양자점 기반 색변환에 관하여 연구하던 중, 콜레스테릭 액정상을 형성하는 광경화성 조성물에 주목하였다. 그 결과 양자점 및 콜레스테릭 액정상을 형성하는 광중합성 액정 단량체를 포함하는 조성물을 사용하여 필름을 형성하거나, 포토레지스트 또는 잉크화하여 박막형태로 패터닝 하여 사용할 경우, 필름 또는 박막의 광변환 효율이 획기적으로 향상되고, 발광 파장을 튜닝할 수 있는 특성을 나타낸다는 것을 확인하여 본 발명을 완성하였다.

이에 본 발명은 광중합성 액정 단량체, 카이랄 도펀트, 양자점 및 광개시제를 포함하는, 광반응성 콜레스테릭 액정 조성물을 제공한다.

본 발명의 조성물은 종래 양자점 필름과 다르게, 콜레스테릭 액정상을 발현하는 광경화성 조성물을 사용하는 것으로, 본 발명의 조성물은 포컬코닉 상태에서 광경화하여 필름화되면, 산란입자를 포함하지 않아도 자체적으로 강한 산란을 유도할 수 있는 특징이 있고, 플래너 상태에서 광경화하여 필름화 되면 반사 및 투과 특성이 우수한 특징이 있다.

본 발명에서 상기 광중합성 액정 단량체는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물인 것일 수 있다:

[화학식 1]

상기 화학식 1에서,

X1, X2는 각각 독립적으로 C_A,C_B및 C_c를 연결하는 연결기로서, 단일결합, 이중결합 (-C=C-), 삼중결합 (-C≡-O-CO- 또는 -CO-O-에서 선택되는 에스테르기, -CO-, -O-, -CH₂-, -CH₂O-, -CF₂-, -CF₂O-, -CH₂CH₂-, -CH₂CH₂O-, -CF₂CH₂-, -CF₂CF₂-, -CO-C=C-, -O-CO-C=C- 중에서 선택되는 하나의 연결기이며,

n, m은 독립적으로 0 내지 2의 정수이고,

본 발명의 다른 구현예로, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화학식2 내지 16의 화합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다:

[화학식 2]

[화학식 3]

[화학식 4]

[화학식 5]

[화학식 6]

[화학식 7]

[화학식 8]

[화학식 9]

[화학식 10]

[화학식 11]

[화학식 12]

[화학식 13]

[화학식 14]

[화학식 15]

및

[화학식 16]

본 발명의 일구현 예로, 상기 카이랄 도펀트는 하기 화학식 17 내지 23의화합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 화합물인 것일 수 있으며, 반드시 이에 국한되지는 않는다.

[화학식 17]

(카이랄 화합물 1, CB-15)

[화학식 18]

(카이랄 화합물 2, ISO-(60BA)₂)

[화학식 19]

(카이랄 화합물 3, S1011&R1011)

[화학식 20]

(카이랄 화합물 4, ZLI 4572)

[화학식 21]

(카이랄 화합물 5, S811 & R811)

[화학식 22]

(카이랄 화합물 6)

및

[화학식 23]

(카이랄 화합물 7)

본 발명의 일구현 예로, 상기 양자점은 다양한 조성의 양자점일 수 있으며 예를 들어 ZnS, ZnSe, ZnTe, HgS, HgSe, HgTe, ZnSeS, ZnSeTe, ZnSTe, HgSeS, HgSeTe, HgSTe, HgZnS, HgZnSe, HgZnTe, HgZnSeS, HgZnSeTe 및 HgZnSTe, GaN, GaP, GaAs, AlN, AlP, AlAs, InN, InP, InSe, InZnP, InAs, GaNP, GaNAs, GaPAs, AlNP, AlNAs, AlPAs, InNP, InNAs, InPAs, GaAlNP, GaAlNAs, GaAlPAs, GaInNP, GaInNAs, GaInPAs, InAlNP, InAlNAs, 및 InAlPAs으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있고, 예를 들어 InP/InSe/ZnS가 혼합된 조성을 이용할 수 있으나, 특정 조성에 국한되지는 않는다.

본 발명의 액정 조성물은 액정 분자, 카이랄 도펀트, 양자점 및 광개시제를 포함하는 것으로, 상기 액정 분자, 카이랄 도펀트, 양자점 및 광개시제의 종류는, 본 발명의 기술 분야에서 사용할 수 있는 재료라면 종류에 제한되지 않고 사용이 가능하다.

또한 본 발명은 상기 액정 조성물을 광중합하여 형성된 광학필름을 제공할 수 있다. 상기 광학필름은 광반응성 콜레스테릭 액정 조성물이 플래너 배향 또는 포컬코닉 배향 상태에서 광중합하여 형성된 것으로, 포토닉 밴드갭을 조절하여 양자점의 공명발광 파장을 조절하고, 양자점의 발광이 원평광 되도록 할 수 있는 특징이 있다.

따라서 상기 광학 필름은 액정 소자(LCD), 유기발광 소자(OLED), 양자점 발광 소자(QDLED), 마이크로 엘이디 소자(Micro LED) 등의 표시 소자에 사용될 수 있고, 본 발명은 상기 정보 표시 소자를 포함하는 정보 표시 장치를 제공할 수 있다.

상기와 같은 광학 필름은 소자의 종류에는 제한이 없으나, 특히 QD 색변환 필름(QDEF)으로 응용되는 것으로, LCD, LED, OLED 등의 패널의 외부에 상기 광학 필름을 부착하여 사용할 수 있다.

아울러 본 발명은 상기 광반응성 콜레스테릭 액정 조성물을 포함하는 포토레지스트 및 잉크젯 프린팅용 조성물을 제공하고, 상기 포토레지스트 및 잉크젯 프린팅용 조성물이 패턴화되어 박막으로 형성된 색변환 기반 컬러필터 기판을 제공한다.

본 발명의 포토레지스트 및 잉크젯 프린팅용 조성물은 패널을 구성하는 기판의 내부에 RGB 패턴화하여 박막으로 형성되어 색변환 기반 QD 컬러필터(QDCF)를 제조할 수 있다. 본 발명의 포토레지스트 및 잉크젯 프린팅용 조성물은 광산란 입자가 포함되지 않아도 자체적으로 강한 산란을 유도할 수 있으므로, 산란 입자의 사용량을 줄여 고효율 발광 성능을 실현하고 유지할 수 있는 효과가 있다.

따라서 상기와 같은 광학 필름은 소자의 종류에는 제한 없이 QD 색변환 필름(QDEF) 또는 패턴화된 컬러필터의 형태로 패널의 외부 또는 내부에 위치하여 색변환 기능을 할 수 있으므로 높은 색 순도와 넓은 영역의 색 표현이 요구되는 LCD, LED, OLED, QDLED, Micro LED 등 고성능 정보표시 소자에 활용 가능하다.

이하 본 발명의 실시예에 의해 상세히 설명한다. 단, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기의 실시예에 한정되는 것은 아니다.

[실시예]

1. 광중합성 모노머 및 카이럴 도펀트 준비

본 실시예에서 사용하는 광중합성 모노머와 카이럴 도펀트는 각각 하기 표 1 및 표 2에 나타내었다.

	화학식
화학식 1-1
화학식 1-2
화학식 1-3
화학식 1-4
화학식 1-5
화학식 1-6
화학식 1-7
화학식 1-8
화학식 1-9

	화학식
화학식 2-1
화학식 2-2
화학식 2-3
화학식 2-4
화학식 2-5
화학식 2-6

2. 양자점 분산 조성물 및 필름 제조

듀퐁사(DuPont)의 InP/InSe/ZnS 조성을 가지는 녹색발광 양자점(GQD) 및 적색 발광 양자점(RQD)을 이용하여 다양한 매질에 분산된 양자점의 발광 특성을 비교하였다.

A. 등방성 액체 매질에 분산된 양자점 시료

헵테인(heptane)에 분산된 Green QD (GQD) 및 Red QD (RQD) 시료를 준비하고 흡광 및 발광 특성을 도 1에 나타내었다. PGMEA(Propylene glycol methyl ether acetate, 시그마알드리치사) 에 0.05 wt%의 GQD를 분산시킨 후, 10 νm 간격을 유지한 2매의 유리기판 사이에 주입하여 여기 파장(excitation wavelength)에 따른 발광(emission) 특성을 관찰하고 도 2에 나타내었다. 도 2에서와 같이 여기 광의 파장에 따라 양자점의 발광 세기는 변화하였으나 최대 발광 파장은 변하지 않음을 확인하였다. 또한, 분산 매질에 따른 발광 세기를 비교하기 위하여 HDDA (hexanediol diacrylate)에 0.05 wt%의 GQD를 분산시킨 후, 10 νm 간격을 유지한 2매의 유리기판 사이에 주입한 액상 시료 및 이를 350 ~ 400 nm 자외선 광으로 경화하여 고체 필름화된 시료를 준비하였다.

B. 비등방성 액정에 분산된 양자점 시료

카이랄 도펀트를 첨가하지 않은 네마틱 액정 MLC 6686 (머크사)에 0.05 wt%의 GQD를 분산시킨 후, 10 νm 간격을 유지한 2매의 유리기판 사이에 주입하여 여기 파장(excitation wavelength)에 따른 발광(emission) 특성을 관찰하고 도 3에 나타내었다. 도 3에서와 같이 여기 광의 파장에 따라 양자점의 발광 세기는 변화하였으나 발광 파장은 변하지 않음을 확인하였다.

C. 콜레스테릭 액정에 분산된 양자점 시료

머크사의 네마틱 액정 MLC 15600-100 및 MLC 6686에 각각 카이랄 도펀트 S811(S-(+)-2-Octyl 4-(4-hexyloxybenzoyloxy)benzoate)을 30.0 wt% 첨가하여 콜레스테릭 혼합물을 만들고, 혼합물에 0.05 wt%의 GQD를 분산시킨 후, 10 νm 간격을 유지한 2매의 유리기판 사이에 주입하여 여기 파장 (μ_ex = 380 nm)에서 온도에 따른 발광(emission) 특성을 관찰하고 도 4에 나타내었다. 도 4에서와 같이 상온 콜레스테릭 액정상에서의 양자점 발광 세기가 혼합물의 등방상 온도에서보다 크게 증가함을 확인하였다. 또한 콜레스테릭 액정상에서의 양자점 발광 세기는 등방성 액체 매질인 상온 HDDA에서보다도 크게 증가함을 확인하였다. 이 결과를 통해 콜레스테릭 액정상의 주기적인 전자기적 특성이 양자점의 발광 특성과 관련이 있음을 알 수 있었으며, 이러한 특성을 이용하여 양자점 필름의 성능 향상을 위한 기술을 개발하였다.

D. 고체화된 콜레스테릭 액정 필름에 분산된 양자점 시료

상기 [표 1]의 화학식 1-1과 1-2의 광반응성 액정 화합물이 50 : 50 wt%로 섞여있는 혼합물에 대하여 30.0 wt%의 S811, 1.0 wt%의 광개시제 및 0.05 wt%의 GRD를 첨가하여 반응성 콜레스테릭 액정에 분산된 양자점 조성물을 제조하였다. 준비된 양자점 조성물을 10 νm 간격을 유지한 2매의 유리기판 사이에 주입하여, 콜레스테릭 회전 축이 기판에 수직으로 배열된(Planar 배열) 상태에서 350 ~ 400 nm 자외선 광을 조사하여 고체 필름화 하였다. 광개시제는 Ciba사 Irgacure 651 (2,2-Dimethoxy-2-phenylacetophenone)을 사용하였다. 도 5는 상기 제조된 GQD-분산 고체 콜레스테릭 필름의 여기 파장(excitation wavelength)에 따른 발광(emission) 특성을 보여준다. 도 5에서와 같이 여기 광의 파장에 따라 양자점의 발광 세기는 변화하였으나 발광 파장은 변하지 않음을 확인하였다.

3. 양자점 분산 콜레스테릭 액정 필름의 광발광 효율 확인

콜레스테릭 액정을 이용한 양자점 필름의 활용 가능성을 확인하기 위한 예비 실험으로서, 표 3의 양자점 분산 조성물을 사용하여 준비한 시료들을 대상으로 동일 조건에서 각 시료들의 상대적인 발광 세기를 비교하여 도 6에 도시하였다. 고체화된 HDDA 필름(상기 2A 시료), 액체상의 콜레스테릭 필름 (상기 2C 시료: MLC 6686 및 MLC 15600-100) 및 상기 2D의 고체화된 콜레스테릭 액정 필름에 분산된 양자점 시료를 사용하였으며, 필름의 두께는 모두 10 νm으로 유지하였다. 사용한 반응성 단량체 액정 혼합물(RM mixture)은 상기 표 1의 화학식 1-1, 1-2, 1-4 화합물을 15 : 15 : 70 중량비로 구성하여 균일하게 혼합하였다.

Chemicals	Compositions (wt%)
RM mixture: 화합물 (1-1 : 1-2 : 1-4) = [15 : 15 : 70] 중량비	70.05
MLC 15600-100		69.95
MLC 6686			70.05
HDDA				99.95
Chiral dopant (S811)	29.90	30.00	29.90
Quantum dot (GQD)	0.05	0.05	0.05	0.05

도 6의 좌측 상단 그래프는 각 시료의 가시광 흡수 특성을 나타내며, 우측 하단의 그래프는 μ_ex = 380 nm 에서의 발광 특성을 나타낸다. 도 6에 나타낸 바와 같이 콜레스테릭 액정 매질에 분산된 양자점의 발광 효율은 종래의 등방성 매질에서의 발광 효율보다 매우 높게 나타났으며, 특히 고체화된 콜레스테릭 액정 필름에 분산된 양자점 시료는 다른 시료에 비해 매우 높은 발광도를 나타내었다.

고체화된 콜레스테릭 액정 필름에 분산된 양자점 시료의 발광 효율 향상을 이해하기 위하여 콜레스테릭 액정의 광중합 전과 후의 주기적인 광학 특성과, 이에 분산된 양자점의 발광 특성을 확인하였다. 이를 위하여 다양한 주기성을 가지는 콜레스테릭 액정 혼합물을 준비하여 동일 조건의 양자점을 분산한 시료들을 준비하였다.

먼저 표 1의 광반응성 단량체를 혼합하여 네마틱 액정 혼합물을 제조하고, 표 2의 카이럴 도펀트 및 광개시제를 첨가하여 R형 또는 S형의 콜레스테릭 액정 혼합물을 제조하였다. 이때 콜레스테릭 액정상 구조의 주기성(즉, 콜레스테릭 피치)은 첨가하는 카이럴 도펀트의 양을 조절하여 변화시킬 수 있다. 여기에 GQD 또는 RQD 양자점을 분산하여 양자점 분산 광반응성 콜레스테릭 액정 조성물을 제조하였다. 양자점 조성물을 10 νm 간격을 유지한 2매의 유리기판 사이에 주입하여, 콜레스테릭 액정이 플래너 배열 또는 포컬코닉 배열 상태에서 350 ~ 400 nm 자외선 광을 조사하여 고체 필름화 하였다.

대표적인 2종의 양자점 분산 콜레스테릭 액정 조성물 및 필름 특성을 표 4 및 도 7에 각각 나타내었다. 각 조성물은 상이한 피치의 콜레스테릭 액정상이 잘 형성되었음을 확인하였고, 이를 광중합하여 고체 필름화할 수 있음을 확인할 수 있었다.

Components	Chemical structures	Compositions (wt%) 조성-A 조성-B
Components	Chemical structures	λ _peak (525 nm)	λ _peak (380 nm)
화학식 1-1		12.45	10.50
화학식 1-2		12.45	10.50
화학식 1-7		58.1	49.03
S811		16.95	29.90
Quantum dot (GQD)	InP/InSe/ZnS	0.05	0.05

상기 조성물 A와 B를 사용하여 제조한 광학 필름의 미세현미경 사진 및 자외선-가시광 영역의 투과 특성을 도 7에 도시하였다. 도 7의 광학 현미경 사진은 플래너 배열된 반응성 콜레스테릭 양자점 조성물의 광중합 전과 후의 미세 텍스쳐를 보여주는 사진이다. A-조성물은 중합전에는 청색을 반사하고, 중합 후에는 자색을 반사함을 알 수 있다. 또한 B-조성물의 경우 중합전 갈색의 반사색이 중합 후 청색으로 변화됨을 알 수 있다. 도 7의 UV-vis 투과 곡선은 상기의 색 변화를 잘 설명해 주고 있다. A와 B 조성물 모두에서 중합 전의 반치폭이 넓은 반사 밴드는 중합 후에 반치폭이 좁고 단파장 방향으로 이동한 반사 밴드가 형성됨을 알 수 있다 (도 7: A → A' , B → B' ). 이는 중합과정에서 1차원 콜레스테릭 주기가 짧아지고 분자들의 질서도가 증가하여 나타나는 현상이라고 할 수 있다.

도 8은 상기 양자점 분산 콜레스테릭 광학 필름의 단면 전자주사현미경 사진이다. 필름 면의 수직방향으로 1차원 주기성을 가지는 구조체가 형성됨을 알 수 있다. 콜레스테릭 액정상은 피치에 해당하는 주기성을 가지는 1차원 광결정(photonic crystal)구조를 가지고 있다. 따라서 양자점이 분산된 광반응성 콜레스테릭 액정을 박막화 하고, 광중합하여 고체 필름화 하면, 도 7 및 8에 나타낸 것과 같이 고체 필름화된 1차원 포토닉 밴드갭 구조를 가지는 고분자에 양자점이 분산되어 있는 광학필름을 제조할 수 있다.

다양한 조합의 액정 조성물을 실험해 본 결과, 분산 양자점의 발광 특성은 콜레스테릭 상의 구조에 따라 크게 변함을 알 수 있었다. 즉, 콜레스테릭 액정상을 구성하는 단량체의 종류보다는 콜레스테릭 액정상의 주기적 1차원 구조가 중요한 인자임을 알게 되었다. 따라서 이러한 콜레스테릭 액정상의 주기적 1차원 구조와 양자점 발광 특성의 상관관계를 연구하였다.

다양한 단량체 조합에 의한 양자점 조성물에서 공통적으로 나타나는 콜레스테릭 액정상의 주기적 1차원 광결정 구조와 양자점 발광 특성의 상관관계를 보여주는 대표적인 예를 보여주기 위하여 카이럴 도펀트 양을 조절하여 하기 표 5과 같이 다양한 1차원 주기성 (즉 광결정 구조, 포토닉 밴드갭)를 가지는 양자점 조성물을 제조하였다. 사용한 반응성 단량체 액정 혼합물(RM mixture)은 상기 표 1의 화학식 1-1, 1-2, 1-3, 1-5 화합물을 15 : 15 : 35 : 35 중량비로 구성하여 균일하게 혼합하였다. 카이럴 도펀트는 S811 (상기 표 2의 화학식 2-2)를 사용하였다. 표 5의 λ_peak(nm)는 각 양자점 조성물로 제조한 10 μm 두께 필름의 최대 반사파장 (즉 최소 투과 파장)을 나타낸다.

Components	Chemical structures	Compositions (wt%)
Components	Chemical structures	λ_peak (525 nm)	λ_peak (455 nm)	λ_peak (380 nm)
화학식 1-1		12.5	11.6	10.5
화학식 1-2		12.5	11.6	10.5
화학식 1-5		29.0	27.1	24.5
화학식 1-3		29.0	27.1	24.5
S811		17.0	22.5	29.9
Quantum dot(GQD)	InP/InSe/ZnS	0.05	0.05	0.05

도 9는 상기 제조된 양자점 분산 콜레스테릭 광학필름의 UV-vis 투과특성 및 380 nm 여기광의 조사에 따른 양자점 분산 필름의 발광 특성을 나타낸다. 도 9 상단의 그래프에서와 같이 콜레스테릭 액정 필름의 밴드갭 특성을 여기광 파장 (λ _ex = ~380 nm), 발광광 파장 (λ _em = ~525 nm), 또는 ~455 nm와 일치시킨 광학 필름의 양자점 발광특성을 종래의 등방성 광학필름과 비교하여 하단의 그래프로 나타내었다. 도 9 하단의 그래프에서 보는 바와 같이 상기 3종의 광학 필름은 HDDA 중합 필름과 등방상에서의 양자점 발광 효율보다 크게 향상된 특성을 보여주고 있다. 이는 광결정 특성을 가지는 매질은 양자점 분산 광학 필름의 특성 향상에 크게 도움이 된다는 것을 보여준다고 할 수 있다.

또한, 상기 3종의 광학필름에서 필름의 포토닉 밴드갭이 양자점의 광발광 파장과 중첩되는 경우(CLCM2, 녹색) 가장 큰 발광 효율을 나타내며 광여기 파장과 중첩되는 경우(CLCM1, 청색))에도 큰 발광 효율의 향상이 있음을 알 수 있다.

4. 광결정 구조에 의한 공명 현상 확인 및 공명에 의한 발광 파장 변조

광중합성 콜레스테릭 단량체를 이용하여 제작한 고체 필름은 1차원 광결정 구조를 가지므로 포토닉 밴드갭의 역할을 할 수 있을 것으로 생각된다. 따라서, 광결정에 분산된 양자점의 발광에 따른 공명 현상이 나타난다면 발광 효율을 향상시킬 수 있을 뿐만이 아니라 공명 현상을 이용하여 필름으로부터 방출되는 빛의 파장을 변조할 수도 있을 것이다. 이를 확인하기 위하여 하기 표 6에 나타낸 것과 같이 4종류의 반응성 콜레스테릭 액정 조성물로부터 서로 다른 포토닉 밴드갭을 가지는 고체 필름을 제작하였다.

Components	Chemical structures	Compositions (wt%)
Components	Chemical structures	λ _peak (505 nm)	λ _peak (480 nm)	λ _peak (470 nm)	λ _peak (460 nm)
화학식-1		12.345	12.225	12.03	11.805
화학식-2		12.345	12.225	12.03	11.805
화학식-3		57.61	57.05	56.14	55.09
S811		17.65	18.45	19.75	21.25
Quantum dot(GQD)	InP/InSe/ZnS	0.05	0.05	0.05	0.05
PL peaks		465nm, 492nm	476 nm	463nm	455nm

상기 양자점 분산 광학 필름은 도 10에 나타낸 바와 같이 각각 ~460 nm, ~470 nm, ~480 nm, ~505 nm의 포토닉 밴드갭을 나타내었다(녹색 투과도 곡선). 이와 같이 제조된 양자점 광학 필름에 380 nm 파장의 원편광을 조사하여 필름으로부터 방출되는 발광광을 측정하고 도 10에 필름 각각의 포토닉 밴드갭 그래프와 같이 도시하였다. 동종의 양자점 및 여기광을 사용하였음에도 불구하고 도 10에서와 같이 발광광의 파장이 변조되었음을 명확하게 확인할 수 있었다. 공명에 의해 변조된 발광광의 파장은 각 필름의 포토닉 밴드갭 중심으로부터 약간 단파장으로 이동한 위치와 일치함을 알 수 있었다.

또한, 이러한 공명 현상은 콜레스테릭 액정의 광학활성 유형(handedness)과 여기광의 편광 상태에 크게 의존함을 확인하였다. 콜레스테릭 액정의 handedness와 원편광 여기광의 handedness가 일치할 때 공명 현상이 최대가 됨을 알 수 있었다(황색 곡선). 비편광 여기광을 이용할 경우 공명 현상이 나타나지 않고, 양자점 고유의 ~530 nm 파장 (그래프 적색 점선으로 표시)을 방출하였다. 콜레스테릭 액정의 handedness와 원편광 여기광의 handedness가 반대일 경우 공명 현상이 크게 약화됨을 알 수 있었다(청색 곡선).

이와 같은 결과는 콜레스테릭 광결정에 분산된 양자점의 발광광이 공명 현상에 의해 파장 변조될 수 있음을 보여주고 있으므로 양자점 분산 고분자 색변환 필름에 매우 유용하게 활용될 수 있음을 의미한다.

따라서 본 발명에서 제공하는 양자점 광학 필름 제조를 위한 반응성 콜레스테릭 액정 조성물은 용이하게 광결정 구조를 형성 및 제어할 수 있고, 이를 사용하여 제조된 양자점 광학 필름은 발광 효율을 크게 향상시킬 뿐 아니라, 공명현상을 이용하여 방출광의 파장 변조가 가능하므로 색변환 필름 및 이에 기반한 컬러 필터로도 활용될 수 있으므로 색변환 기능이 요구되는 고성능 표시 소자의 개발에 매우 유용하다.

5. 광결정 구조에 의한 공명 및 원편광 발광 확인

광중합성 콜레스테릭 단량체를 이용하여 제작한 고체 필름은 1차원 광결정 구조를 가질뿐만이 아니라 카이럴 도펀트의 광학활성 유형에 따라 서로 광학적 이성질체 관계에 있는 1차원 나선형 광결정(helical photonic crystal)을 형성한다. 따라서, 상기의 공명 발광 현상도 광학 활성을 나타낼 수도 있을 것으로 생각된다. 이를 확인하기 위하여 상기의 양자점 분산 콜레스테릭 필름을 사용하여 발광광의 광학 활성을 확인하였다. 그 결과 상기 광학 필름은 강한 원편광 이색성 발광(circular dichroic emission)을 나타냄을 확인하였다.

표 7은 광학 필름을 제조하기 위한 양자점 분산 콜레스테릭 액정 혼합물의 조성을 나타낸 것이다. 표 7의 조성을 사용하여 상기의 예에서와 같은 방법으로 광중합하여 양자점 분산 광학 필름을 제작하였다. λ_peak(nm)는 각 양자점 조성물로 제조한 10 μm 두께 필름의 최대 반사파장 (즉 포토닉 밴드갭)을 나타낸다. 제조된 필름에 도 10(상단)에서와 같이 원편광을 조사하고, 검출기 이전에 추가의 원편광자를 배치하여 방출되는 광의 편광 상태를 확인하였다. 확인 결과 도 11에 나타낸 바와 같이 필름으로부터 방출되는 빛은 원편광되어 있음을 알 수 있었다. 대표 샘플의 결과를 도시한 도 11에서 녹색 곡선은 각각 포토닉 밴드갭 특성을 나타내는 콜레스테릭 매트릭스의 가시광 투과 곡선이고, 검정 및 빨강 곡선은 방출되는 빛의 광학활성을 나타낸다. 동종의 GQD에서 발광한 빛의 파장은 콜레스테릭 매트릭스의 포토닉 밴드갭 특성에 따라 변조됨을 알 수 있고, 이와 더불어 변조된 발광광은 콜레스테릭 매트릭스의 광학 활성과 동일한 유형으로 강하게 원편광 되어 있음을 알 수 있었다. 즉, 변조된 발광광은 콜레스테릭 매트릭스와 동일한 handedness를 가지는 원편광이 강하게 검출되고, 반대의 handedness를 가지는 편광은 미약하게 검출되었다.

Components	Chemical structures	Compositions (wt%)
Components	Chemical structures	λ_peak 535 nm	λ_peak 500 nm	λ_peak 485 nm	λ_peak 475 nm	λ_peak 455 nm
화학식 1-1		12.45	12.315	12.225	12.03	11.625
화학식 1-2		12.45	12.315	12.225	12.03	11.625
화학식 1-3		58.1	57.47	57.05	56.14	54.25
S811		16.95	17.85	18.45	19.75	22.45
Quantum dot(GQD)	InP/InSe/ZnS	0.05	0.05	0.05	0.05	0.05

또한, 상기의 실시예에서 기술한 바와 같이 비편광 여기광의 조사에 의해 방출되는 광은 공명 현상에 의한 파장 변조가 일어나지 않고, 양자점 고유의 발광 파장을 방출한다. 이와 같이 비편광 여기광의 조사에 의해 방출되는 광의 광학 활성을 측정하여 본 결과 도 12에 나타낸 바와 같이 부분적으로 원편광 되어 있음을 확인하였다. 도 12에서 λ_peak(nm)는 포토닉 밴드갭 중심 파장을 의미하며, 표 7의 해당 조성물을 사용하여 제조한 필름을 나타낸다. 검정색 곡선은 방출광이 콜레스테릭 매트릭스와 같은 광학 활성을 가지는 원편광 성분이고, 적색 곡선은 콜레스테릭 매트릭스와 반대되는 광학 활성을 가지는 원편광 성분을 나타내는 것이다.

이와 같은 결과는 콜레스테릭 광결정에 분산된 양자점 분산 필름을 이용하여 발광광의 공명 현상을 이용하면 파장을 변조할 수 있을 뿐만 아니라, 발광광의 원편광상태를 제어할 수 있음을 보여주므로, 상기의 양자점 분산 콜레스테릭 액정 조성물은 색변환 기능을 하는 광학 필름의 제조에 매우 유용하게 사용될 수 있다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야 한다.

Claims

광중합성 액정 단량체, 카이랄 도펀트, 양자점 및 광개시제를 포함하고,
자외선 광에 의해 고체화되는 것이며,
광산란 입자가 포함되지 않아도 자체적으로 강한 산란을 유도할 수 있으므로, 산란 입자의 사용량을 줄여 고효율 발광 성능을 실현하고 유지할 수 있는 것을 특징으로 하는 색변환 기능을 갖는 광학필름 제조용 양자점 분산 광반응성 콜레스테릭 액정 조성물.
제1항에 있어서,
상기 광중합성 액정 단량체는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물인 것인, 색변환 기능을 갖는 광학필름 제조용 양자점 분산 광반응성 콜레스테릭 액정 조성물:
[화학식 1]

상기 화학식 1에서,
R₁ 및 R₂는 각각 독립적으로 R₁ = P₁-(CH₂)_m1O-, P₁-(CH₂)_m1-, P₁-(CH₂)_m1COO- 또는 P₁-(CH₂)_m1OOC- 이고, R₂ = P₂-(CH₂)_m2O-, P₂-(CH₂)_m2-, P₂-(CH₂)_m2COO- 또는 P₂-(CH₂)_m2OOC- 이며, m1, m2는 독립적으로 0 내지 12의 정수이고, 상기 P₁, P₂는 독립적으로 각각 수소기, 아크릴기, 메타크릴기, 아크릴 아마이드기, 또는 메타크릴 아마이드기이고,
X₁ 및 X₂는 각각 독립적으로 C_A,C_B및 C_c를 연결하는 연결기로서, 단일결합, 이중결합 (C=C), 삼중결합 (C≡-O-CO- 또는 -CO-O-에서 선택되는 에스테르기, -CO-, -O-, -CH₂-, -CH₂O-, -CF₂-, -CF₂O-, -CH₂CH₂-, -CH₂CH₂O-, -CF₂CH₂-, -CF₂CF₂-, -CO-C=C-, -O-CO-C=C- 중에서 선택되는 하나의 연결기이며,
n, m은 독립적으로 0 내지 2의 정수이고,
C_A,C_B, C_c 는 각각 독립적으로 아릴(aryl), 헤테로아릴(heteroaryl) 또는 C₄ 내지 C₁₀의 사이클로알킬기에서 선택되는 환형기로서, 연결기 X를 통해 선형의 리지드-코어(rigid-core) 그룹을 형성하고, 각각의 환형기에서 하나 이상의 수소원자가 C₁ 내지 C₂의 알킬기, C₁의 불소화 탄소기 또는 할로겐기로 치환 또는 비치환될 수 있으며,
상기 아릴기 (aryl)는 페닐기 (phenyl), 나프틸기 (naphthyl), 안트라센기 (anthracenyl), 페난스렌기(Phenanthrenyl), 플루오렌기(fluorenyl), 카바졸기(carbazolyl), 또는 디벤조티오펜기(dibenzothiophenyl)이고, 헤테로아릴기 (heteroaryl)는 피리딘기 (pyridine), 피리미딘기 (pyrimidine), 피라진기 (pyrazine)기, 또는 퀴놀린기 (quinoline)이며, 사이클로알킬기 (cycloalkyl)는 사이클로부테인기 (cyclobutane), 사이클로헥세인기 (cyclohexane), 바이사이클릭 사이클로헥세인기 (bicyclic cyclohexane), 바이사이클릭 사이클로펜테인기 (bicyclic cyclopentane), 또는 콜레스테롤기 (cholesterol)이고, 헤테로사이클로알킬기 (heterocycloalkyl)는 테트라하이드로피란기 (tetrahydropyran), 또는 다이옥신기 (dioxane)임.
제2항에 있어서,
상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화학식 2 내지 16의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것인, 색변환 기능을 갖는 광학필름 제조용 양자점 분산 광반응성 콜레스테릭 액정 조성물:
[화학식 2]

[화학식 3]

[화학식 4]

[화학식 5]

[화학식 6]

[화학식 7]

[화학식 8]

[화학식 9]

[화학식 10]

[화학식 11]

[화학식 12]

[화학식 13]

[화학식 14]

[화학식 15]

및
[화학식 16]
제1항에 있어서,
상기 카이랄 도펀트는 하기 화학식 17 내지 23의 화합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것인, 색변환 기능을 갖는 광학필름 제조용 양자점 분산 광반응성 콜레스테릭 액정 조성물:
[화학식 17]

[화학식 18]

[화학식 19]

[화학식 20]

[화학식 21]

[화학식 22]

및
[화학식 23]

.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항의 양자점 분산 광반응성 콜레스테릭 액정 조성물이 광중합하여 형성된 양자점 분산 광학필름.
제5항에 있어서,
상기 양자점 분산 광학필름은, 광반응성 콜레스테릭 액정 조성물이 플래너 배향 또는 포컬코닉 배향 상태에서 광중합하여 형성된 것인, 양자점 분산 광학필름.
제5항에 있어서,
상기 양자점 분산 광학필름은, 포토닉 밴드갭을 조절하여 양자점의 공명발광 파장을 조절하는 것을 특징으로 하는, 양자점 분산 광학필름.
제5항에 있어서,
상기 양자점 분산 광학필름은, 포토닉 밴드갭을 조절하여 양자점의 발광이 원편광되는 것을 특징으로 하는, 양자점 분산 광학필름.
제5항의 양자점 분산 광학필름을 포함하는 색변환 기술 기반 정보 표시 소자.
제9항의 색변환 기술 기반 정보 표시 소자를 포함하는 정보 표시 장치.
광중합성 액정 단량체, 카이랄 도펀트, 양자점 및 광개시제를 포함하고,
자외선 광에 의해 고체화되는 것이며,
광산란 입자가 포함되지 않아도 자체적으로 강한 산란을 유도할 수 있으므로, 산란 입자의 사용량을 줄여 고효율 발광 성능을 실현하고 유지할 수 있는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 또는 잉크젯 프린팅용 양자점 분산 광반응성 콜레스테릭 액정 조성물.
제11항에 있어서,
상기 광중합성 액정 단량체는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물인 것인, 포토레지스트 또는 잉크젯 프린팅용 양자점 분산 광반응성 콜레스테릭 액정 조성물:
[화학식 1]

상기 화학식 1에서,
R₁ 및 R₂는 각각 독립적으로 R₁ = P₁-(CH₂)_m1O-, P₁-(CH₂)_m1-, P₁-(CH₂)_m1COO- 또는 P₁-(CH₂)_m1OOC- 이고, R₂ = P₂-(CH₂)_m2O-, P₂-(CH₂)_m2-, P₂-(CH₂)_m2COO- 또는 P₂-(CH₂)_m2OOC- 이며, m1, m2는 독립적으로 0 내지 12의 정수이고, 상기 P₁, P₂는 독립적으로 각각 수소기, 아크릴기, 메타크릴기, 아크릴 아마이드기, 또는 메타크릴 아마이드기이고.
X₁ 및 X₂는 각각 독립적으로 C_A,C_B및 C_c를 연결하는 연결기로서, 단일결합, 이중결합 (C=C), 삼중결합 (C≡-O-CO- 또는 -CO-O-에서 선택되는 에스테르기, -CO-, -O-, -CH₂-, -CH₂O-, -CF₂-, -CF₂O-, -CH₂CH₂-, -CH₂CH₂O-, -CF₂CH₂-, -CF₂CF₂-, -CO-C=C-, -O-CO-C=C- 중에서 선택되는 하나의 연결기이며,
n, m은 독립적으로 0 내지 2의 정수이고,
C_A,C_B, C_c 는 각각 독립적으로 아릴(aryl), 헤테로아릴(heteroaryl) 또는 C₄ 내지 C₁₀의 사이클로알킬기에서 선택되는 환형기로서, 연결기 X를 통해 선형의 리지드-코어(rigid-core) 그룹을 형성하고, 각각의 환형기에서 하나 이상의 수소원자가 C₁ 내지 C₂의 알킬기, C₁의 불소화 탄소기 또는 할로겐기로 치환 또는 비치환될 수 있으며,
상기 아릴기 (aryl)는 페닐기 (phenyl), 나프틸기 (naphthyl), 안트라센기 (anthracenyl), 페난스렌기(Phenanthrenyl), 플루오렌기(fluorenyl), 카바졸기(carbazolyl), 또는 디벤조티오펜기(dibenzothiophenyl)이고, 헤테로아릴기 (heteroaryl)는 피리딘기 (pyridine), 피리미딘기 (pyrimidine), 피라진기 (pyrazine)기, 또는 퀴놀린기 (quinoline)이며, 사이클로알킬기 (cycloalkyl)는 사이클로부테인기 (cyclobutane), 사이클로헥세인기 (cyclohexane), 바이사이클릭 사이클로헥세인기 (bicyclic cyclohexane), 바이사이클릭 사이클로펜테인기 (bicyclic cyclopentane), 또는 콜레스테롤기 (cholesterol)이고, 헤테로사이클로알킬기 (heterocycloalkyl)는 테트라하이드로피란기 (tetrahydropyran), 또는 다이옥신기 (dioxane)임.
제12항에 있어서,
상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화학식 2 내지 16의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인, 포토레지스트 또는 잉크젯 프린팅용 양자점 분산 광반응성 콜레스테릭 액정 조성물:
[화학식 2]

[화학식 3]

[화학식 4]

[화학식 5]

[화학식 6]

[화학식 7]

[화학식 8]

[화학식 9]

[화학식 10]

[화학식 11]

[화학식 12]

[화학식 13]

[화학식 14]

[화학식 15]

및
[화학식 16]
제11항에 있어서,
상기 카이랄 도펀트는 하기 화학식 17 내지 23의 화합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것인, 포토레지스트 또는 잉크젯 프린팅용 양자점 분산 광반응성 콜레스테릭 액정 조성물:
[화학식 17]

[화학식 18]

[화학식 19]

[화학식 20]

[화학식 21]

[화학식 22]

및
[화학식 23]
제11항의 포토레지스트 또는 잉크젯 프린팅용 양자점 분산 광반응성 콜레스테릭 액정 조성물이 패턴화되어 박막으로 형성된 색변환 기술 기반 컬러필터 기판.