KR102546054B1 - Purification method of organic-inorganic hybrid perovskite quantum dot having enhanced stability, and self-healable and stretchable color filter comprising by the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 안정한 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 자가치유 및 신축성 있는 컬러 필터에 관한 것으로, 본 발명에 따르면, 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점 제조시 메틸아세테이트를 사용함으로써 상기 페로브스카이트 나노결정 표면에 메틸아세테이트 음이온이 결합하여 안정화된 페로브스카이트 양자점이 높은 수율로 생성되었으며, 이러한 안정성이 향상된 페로브스카이트와 탄성체의 복합체 필름을 형성하면 페로브스카이트의 광학적 성질을 유지함과 동시에 자가치유 성질 및 신축성을 갖는 컬러 필터를 제조할 수 있다.The present invention relates to a stable organic-inorganic hybrid perovskite quantum dot, a method for producing the same, and a self-healing and stretchable color filter including the same. By doing so, the methyl acetate anion was bound to the surface of the perovskite nanocrystal to produce stabilized perovskite quantum dots in high yield, and when a composite film of perovskite and elastomer with improved stability was formed, perovskite It is possible to manufacture a color filter having self-healing properties and stretchability while maintaining the optical properties of.

Description

안정성이 향상된 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점의 정제방법 및 정제된 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점을 포함하는 자기치유 및 신축성이 있는 컬러 필터{Purification method of organic-inorganic hybrid perovskite quantum dot having enhanced stability, and self-healable and stretchable color filter comprising by the same}Purification method of organic-inorganic hybrid perovskite quantum dots with improved stability and self-healing and stretchable color filter containing purified organic-inorganic hybrid perovskite quantum dots {Purification method of organic-inorganic hybrid perovskite quantum dot having enhanced stability , and self-healable and stretchable color filter comprising by the same}

본 발명은 양자점에 관한 것으로 더 자세하게는 페로브스카이트 양자점에 관한 것이다.The present invention relates to quantum dots, and more particularly to perovskite quantum dots.

금속 할라이드 페로브스카이트 양자점은 합성시 온도 조절 혹은 조성을 바꾸는 것만으로도 분자의 크기와 발광파장 조절을 간단하게 할 수 있으며, 합성 비용이 저렴하기 때문에 각광받고 있는 물질이다. 특히, 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점은 높은 발광성과 폭이 좁은 반치폭을 이용하여 컬러 필터를 제작할 수 있으며, 기존 디스플레이의 색영역을 늘릴 수 있다.Metal halide perovskite quantum dots are in the spotlight because they can simply control the molecular size and emission wavelength simply by controlling the temperature or changing the composition during synthesis, and the synthesis cost is low. In particular, organic-inorganic hybrid perovskite quantum dots can produce color filters using high luminance and a narrow half-width, and can increase the color gamut of existing displays.

그러나, 상기 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점은 그 결정이 이온결합으로 이루어져 있는 물질로서 광학적 특성 및 안정성이 외부 환경에 영향을 받기 쉬워, 전자소자로서 적용시 유무기 하이브리드 페로브스카이트를 구성하고 있는 이온이 주변 적층부로 이동하여 전자소자의 기능과 수명이 떨어질 수 있다. However, the organic-inorganic hybrid perovskite quantum dot is a material whose crystal is composed of ionic bonds, and its optical properties and stability are easily affected by the external environment, so when applied as an electronic device, it constitutes an organic-inorganic hybrid perovskite, Ions may move to the surrounding laminated parts, and the function and lifespan of the electronic device may deteriorate.

이에 따라 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점의 안정성을 높이기 위한 연구가 요구되고 있다.Accordingly, research to increase the stability of organic-inorganic hybrid perovskite quantum dots is required.

한편, 최근 상용화 된 플렉시블/폴더블 디스플레이는 면적을 줄일 수 있어 휴대가 용이하며 사용 시에는 디스플레이를 펼쳐서 넓은 면적을 이용할 수가 있다. 기존의 유리를 사용하는 디스플레이에 비해 가벼우며 유연성을 가지고 있어 깨지지 않는다는 장점을 가지고 있다. 그러나, 유기 발광체를 이용한 유기 발광 다이오드 소자는 스펙트럼이 넓어서 색순도가 좋지 않다는 특징을 가지고 있으며, 가격이 비싸다는 단점이 있다. 기존의 플렉시블, 폴더블, 롤러블 디스플레이는 특정 부위나 방향으로만 변형가능하며 한정된 곡률반경 내에서만 움직일 수 있었으므로 구부릴 수 있는 곡률반경을 벗어나거나 더 넓은 면적으로 늘리는 데에는 한계가 있다. 또한, 기존 디스플레이는 일상생활에서 생기는 긁힘을 방지하기 위해 보호필름을 붙여야 하는 문제점이 있었다. 또한 충격이나 긁힘으로 인하여 디스플레이 소자내의 소자에서 크랙이 발생한다면 발견하기 힘들거나 크랙을 원래대로 복구하기에 어렵다는 문제점이 있었다.On the other hand, the recently commercialized flexible/foldable display can reduce the area and is easy to carry, and when in use, the display can be unfolded to use a large area. Compared to displays using existing glass, it is lighter and has flexibility, so it has the advantage of not breaking. However, an organic light emitting diode device using an organic light emitting body has a wide spectrum, has poor color purity, and has a disadvantage in that it is expensive. Existing flexible, foldable, and rollable displays can only be deformed in a specific area or direction and can only be moved within a limited radius of curvature, so there is a limit to extending beyond the bendable radius of curvature or to a wider area. In addition, existing displays have a problem in that a protective film must be attached to prevent scratches occurring in daily life. In addition, if a crack occurs in an element within a display element due to an impact or scratch, it is difficult to find or restore the crack to its original state.

이에, 자가치유 및 신축이 가능한 새로운 디스플레이 재료의 개발이 요구되는 실정이다.Accordingly, the development of a new display material capable of self-healing and stretching is required.

대한민국 공개특허 제10-2018-0002716호Republic of Korea Patent Publication No. 10-2018-0002716

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 안정성이 향상된 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점을 제공하는 것이다.The problem to be solved by the present invention is to provide organic-inorganic hybrid perovskite quantum dots with improved stability.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 상기 안정성이 향상된 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점의 제조방법을 제공하는 것이다.Another problem to be solved by the present invention is to provide a method for producing organic-inorganic hybrid perovskite quantum dots having improved stability.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는, 상기 안정성이 향상된 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점을 포함하는, 자가치유 및 신축성 있는 새로운 컬러 필터를 제공하는 것이다.Another problem to be solved by the present invention is to provide a self-healing and stretchable new color filter comprising organic-inorganic hybrid perovskite quantum dots with improved stability.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는, 상기 컬러 필터의 제조방법을 제공하는 것이다.Another problem to be solved by the present invention is to provide a method for manufacturing the color filter.

본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problems of the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기 기술적 과제를 이루기 위하여, 본 발명의 일 측면은 안정성이 향상된 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점을 제공한다. 상기 안정성이 향상된 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점은 유기 용매에 분산되는 유무기 하이브리드 페로브스카이트 나노결정; 및 상기 유무기 하이브리드 페로브스카이트 나노결정을 둘러싸는 복수개의 리간드들을 포함하며, 이때, 상기 리간드들 중 적어도 하나 이상은 아세테이트 음이온(CH3COO-)인 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above technical problem, one aspect of the present invention provides organic-inorganic hybrid perovskite quantum dots with improved stability. The organic-inorganic hybrid perovskite quantum dots with improved stability include organic-inorganic hybrid perovskite nanocrystals dispersed in an organic solvent; and a plurality of ligands surrounding the organic-inorganic hybrid perovskite nanocrystal, wherein at least one of the ligands is an acetate anion (CH 3 COO - ).

상기 유무기 하이브리드 페로브스카이트 나노결정은 하기 화학식 1의 구조를 포함할 수 있다.The organic-inorganic hybrid perovskite nanocrystal may include a structure represented by Formula 1 below.

[화학식 1][Formula 1]

ABX3 ABX 3

(상기 화학식 1에서, (In Formula 1 above,

상기 A는 유기암모늄이고, Wherein A is organoammonium,

상기 B는 금속물질이고, Wherein B is a metal material,

상기 X는 할로겐 원소이다.)The X is a halogen element.)

상기 A는 메틸암모늄, 포름암모늄, 구아니디늄, (CH(NH2)2, CxH2x+1(CNH3), (CH3NH3)n, ((CxH2x+1)nNH3)n(CH3NH3)n, R(NH2)2 (여기서, R=alkyl), (CnH2n+1NH3)n, (CF3NH3), (CF3NH3)n, ((CxF2x+1)nNH3)n(CF3NH3)n, ((CxF2x+1)nNH3)n, (CnF2n+1NH3)n(여기서, n 및 x는 1~100의 정수) 또는 이의 유도체이고, 상기 B는 Pb, Mn, Cu, Ga, Ge, In, Al, Sb, Bi, Po, Sn, Eu, Yb, Ni, Co, Fe, Cr, Pd, Cd, Ca, Sr 또는 이들의 조합이며, 상기 X는 Cl, Br, I 또는 이들의 조합일 수 있다.A is methylammonium, formammonium, guanidinium, (CH(NH 2 ) 2 , C x H 2x+1 (CNH 3 ), (CH 3 NH 3 ) n , ((C x H 2x+1 ) n NH 3 ) n (CH 3 NH 3 ) n , R(NH 2 ) 2 (Where R=alkyl), (C n H 2n+1 NH 3 ) n , (CF 3 NH 3 ), (CF 3 NH 3 ) n , ((C x F 2x+1 ) n NH 3 ) n (CF 3 NH 3 ) n , ((C x F 2x+1 ) n NH 3 ) n , (C n F 2n+1 NH 3 ) n (where n and x are integers from 1 to 100) or derivatives thereof, wherein B is Pb, Mn, Cu, Ga, Ge, In, Al, Sb, Bi, Po, Sn, Eu, Yb, Ni, Co, Fe, Cr, Pd, Cd, Ca, Sr or a combination thereof, and X may be Cl, Br, I or a combination thereof.

상기 리간드 중 아세테이트 음이온(CH3COO-)를 제외한 나머지 리간드는 아민 리간드, 유기산, 포스핀 리간드, 황화물 리간드, 이차배위자(bidentate) 리간드 및 삼차배위자(tridentate) 리간드로 이루어지는 군으로부터 선택될 수 있다.Among the ligands, the ligands other than the acetate anion (CH 3 COO - ) may be selected from the group consisting of an amine ligand, an organic acid, a phosphine ligand, a sulfide ligand, a secondary ligand, and a tridentate ligand.

상기 리간드 중 아세테이트 음이온(CH3COO-)를 제외한 나머지 리간드는 헥실 아민(hexylamine), 옥틸 아민(octylamine), 데실 아민(decylamine), 도데실아민(dodecylamine), 올레일 아민(oleylamine), 헥사노익 에시드(hexanoic acid), 옥타노익 에시드(octanoic acid), 데카노익 에시드(decanoic acid), 언데카노익 에시드(undecanoic acid), 라우릭 에시드(lauric acid), 헥사데카노익 에시드(hexadecenoic acid), 옥타데카노익 에시드(octadecanoic acid), 올레익 에시드(oleic acid), 트리옥틸포스핀(trioctylphosphine), 트리옥틸포스핀 옥사이드(trioctylphosphine oxide), 에탄다이싸이올(1,2-ethanedithiol) 및 3-(N,N-디메틸옥타데실암모니오)프로판설포네이트로 이루어지는 군으로부터 선택될 수 있다.Among the ligands, the ligands other than the acetate anion (CH 3 COO - ) are hexylamine, octylamine, decylamine, dodecylamine, oleylamine, and hexanoic. Hexanoic acid, octanoic acid, decanoic acid, undecanoic acid, lauric acid, hexadecanoic acid, Octadecanoic acid, oleic acid, trioctylphosphine, trioctylphosphine oxide, 1,2-ethanedithiol and 3- (N,N-dimethyloctadecylammonio)propanesulfonate.

상기 아세테이트 음이온(CH3COO-)은 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점의 표면에 이온 결합하여 페로브스카이트 양자점을 안정화시킬 수 있다.The acetate anion (CH 3 COO - ) may stabilize the perovskite quantum dots by ionic bonding to the surface of the organic-inorganic hybrid perovskite quantum dots.

상기 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점은 입방체형 결정 구조를 가질 수 있다.The organic-inorganic hybrid perovskite quantum dots may have a cubic crystal structure.

상기 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점의 평균 입자 크기는 1 nm 내지 100 nm일 수 있다.The average particle size of the organic-inorganic hybrid perovskite quantum dots may be 1 nm to 100 nm.

또한, 본 발명의 다른 측면은 상기 안정성이 향상된 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점의 제조방법을 제공한다. 상기 안정성이 향상된 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점의 제조방법은 양성자성 용매에 유무기 하이브리드 페로브스카이트 전구체들 및 유기 리간드를 용해시켜 제1 용액을 제조하는 단계; 제1 용액을 비양성자성 용매에 섞어 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점이 형성된 제2 용액을 형성하는 단계; 및 제2 용액에 메틸아세테이트를 넣고 원심분리후 유기용매에 재분산시켜 유무기 하이브리드 페로브스카이트 나노결정 표면에 아세테이트 음이온(CH3COO-)이 결합되어 안정화된 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점을 형성하는 단계를 포함한다.In addition, another aspect of the present invention provides a method for producing organic-inorganic hybrid perovskite quantum dots having improved stability. The method for preparing organic-inorganic hybrid perovskite quantum dots having improved stability includes preparing a first solution by dissolving organic-inorganic hybrid perovskite precursors and organic ligands in a protic solvent; mixing the first solution with an aprotic solvent to form a second solution in which organic-inorganic hybrid perovskite quantum dots are formed; And methyl acetate is added to the second solution, centrifuged, and redispersed in an organic solvent to stabilize organic-inorganic hybrid perovskite quantum dots by binding acetate anion (CH 3 COO - ) to the surface of organic-inorganic hybrid perovskite nanocrystals. It includes the step of forming.

이때, 제2 용액에 메틸아세테이트를 첨가시, 제2 용액 대 메틸아세테이트의 부피비는 1:1 내지 1:5일 수 있다.In this case, when methyl acetate is added to the second solution, the volume ratio of the second solution to methyl acetate may be 1:1 to 1:5.

또한, 본 발명의 또 다른 측면은 상기 안정성이 향상된 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점을 포함하는 컬러 필터를 제공한다. 상기 컬러 필터는 상기 안정성이 향상된 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점; 및 상기 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점이 분산된 열가소성 탄성체를 포함할 수 있다.In addition, another aspect of the present invention provides a color filter including organic-inorganic hybrid perovskite quantum dots having improved stability. The color filter may include organic-inorganic hybrid perovskite quantum dots having improved stability; and a thermoplastic elastomer in which the organic-inorganic hybrid perovskite quantum dots are dispersed.

상기 컬러 필터는 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점이 열가소성 탄성체 내에 분산되어 형성된 필름 형태일 수 있다.The color filter may be in the form of a film formed by dispersing organic-inorganic hybrid perovskite quantum dots in a thermoplastic elastomer.

상기 열가소성 탄성체는 폴리올레핀, 폴리실록산, 폴리클로로프렌, 폴리설파이드, 폴리올레핀 공중합체 탄성체, 플루오로 카본 탄성체, 아크릴로 니트릴 블록공중합체, 폴리스티렌 블록공중합체, 폴리올레핀 공중합체, 폴리에스테르 공중합체, 폴리아미드 공중합체 및 폴리우레탄 공중합체로 이루어지는 군으로부터 선택될 수 있다.The thermoplastic elastomer is polyolefin, polysiloxane, polychloroprene, polysulfide, polyolefin copolymer elastomer, fluorocarbon elastomer, acrylonitrile block copolymer, polystyrene block copolymer, polyolefin copolymer, polyester copolymer, polyamide copolymer and It may be selected from the group consisting of polyurethane copolymers.

상기 열가소성 탄성체는 하기 화학식 2로 표시되는 폴리스티렌-블록-폴리이소프렌-블록-폴리스티렌(SIS)일 수 있다.The thermoplastic elastomer may be polystyrene-block-polyisoprene-block-polystyrene (SIS) represented by Formula 2 below.

[화학식 2][Formula 2]

Figure 112021049594086-pat00001
Figure 112021049594086-pat00001

(화학식 2에서,(In Formula 2,

x, y 및 z는 각각 1 이상의 정수이고, x, y and z are each an integer greater than or equal to 1;

화학식 2의 수평균 분자량(Mn)은 1,000 내지 1,000,000이며, The number average molecular weight (Mn) of Formula 2 is 1,000 to 1,000,000,

화학식 2의 화합물 내의 스티렌 함량은 10 내지 25 wt.%이다.)The styrene content in the compound of Formula 2 is 10 to 25 wt.%.)

상기 컬러 필터는 신축성을 가지며, 흠집(scratch) 및 손상(damage)에 의해 스스로의 복원 능력을 가짐으로써 자가치유가 가능할 수 있다.The color filter may have elasticity, and self-healing may be possible by having self-restoring ability due to scratches and damage.

또한, 본 발명의 또 다른 측면은 상기 안정성이 향상된 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점을 포함하는 컬러 필터의 제조방법을 제공한다. 상기 컬러 필터의 제조방법은 비극성 용매 내에 상기 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점 및 탄성체를 넣고 혼합하여 페로브스카이트-탄성체 복합체 분산액을 준비하는 단계; 및 상기 페로브스카이트-탄성체 복합체 분산액을 기판 상에 도포하고 건조시켜 필름 형태의 컬러 필터를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.In addition, another aspect of the present invention provides a method for manufacturing a color filter including organic-inorganic hybrid perovskite quantum dots having improved stability. The method of manufacturing the color filter includes preparing a perovskite-elastomer composite dispersion by mixing the organic-inorganic hybrid perovskite quantum dots and the elastomer in a non-polar solvent; and forming a color filter in the form of a film by applying the perovskite-elastomer composite dispersion on a substrate and drying the dispersion.

상기 비극성 용매는 부탄, 헥산, 옥탄 및 시클로헥산으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 알칸류; 톨루엔, 클로로벤젠 및 디클로로벤젠으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 방향족 화합물; 및 클로로포름, 디클로로에탄 및 디클로로에텐으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 할로겐 화합물 중 선택되는 어느 하나 또는 이의 혼합 용매일 수 있다.The non-polar solvent is an alkane selected from the group consisting of butane, hexane, octane and cyclohexane; an aromatic compound selected from the group consisting of toluene, chlorobenzene and dichlorobenzene; And it may be any one selected from a halogen compound selected from the group consisting of chloroform, dichloroethane, and dichloroethene, or a mixed solvent thereof.

본 발명을 통해 안정한 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점을 높은 생산율로 얻기 위해 세척용매로서 메틸아세테이트의 유효성을 증명하였고, 상기 페로브스카이트 양자점을 이용하여 신축성있고 자가치유 가능한 컬러 필터를 제작할 수 있다.Through the present invention, the effectiveness of methyl acetate as a cleaning solvent was demonstrated to obtain stable organic-inorganic hybrid perovskite quantum dots at a high production rate, and a stretchable and self-healing color filter can be produced using the perovskite quantum dots. .

구체적으로, 정제 공정 중에, 갓 합성된 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점은 종래 극성 양성자 및 비양성자성 비용매(예컨대 MeOH 및 아세톤)로 세척시 심각한 손상을 받는 것으로 확인되었다. 반면에, 메틸아세테이트로 세척시 이러한 역효과가 일어나지 않았고, 그 결과로 나타난 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점은 결국 높은 생산율 및 그들의 중요한 광학적 특성, 콜로이드 분산성, 결정성에 대하여 우수한 장기안정성을 나타내었다.Specifically, during the purification process, freshly synthesized organic-inorganic hybrid Perovskite quantum dots have previously been found to be severely damaged when washed with polar protons and aprotic non-solvents (such as MeOH and acetone). On the other hand, such an adverse effect did not occur when washing with methyl acetate, and the resulting organic-inorganic hybrid perovskite quantum dots eventually showed a high production rate and excellent long-term stability with respect to their important optical properties, colloidal dispersibility, and crystallinity.

이때, 메틸아세테이트 분자들이 물과 가수분해 반응을 일으켜 아세테이트 음이온(CH3COO-)을 형성하고, 상기 아세테이트 음이온은 유무기 페로브스카이트 양자점 코어를 파괴하지 않고 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점과 결합한 원래 표면 리간드를 부분적으로 대체함으로써 오히려 더 나은 표면 패시베이션(passivation)을 유도하였다. 이에, 메틸아세테이트로 세정된 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점은 안정한 입방체형 결정 구조를 가졌고, 용액 상태에서 약 5개월의 장기간 후에도 이들의 결정 구조 및 크기를 균일하게 유지함으로써 우수한 장기안정성을 나타내었다.At this time, methyl acetate molecules cause a hydrolysis reaction with water to form acetate anions (CH 3 COO - ), and the acetate anions do not destroy the organic/inorganic perovskite quantum dot core and form organic/inorganic hybrid Rather, better surface passivation was induced by partially replacing the original surface ligands associated with perovskite quantum dots. Accordingly, the organic-inorganic hybrid perovskite quantum dots washed with methyl acetate had a stable cubic crystal structure, and showed excellent long-term stability by maintaining their crystal structure and size uniformly even after a long period of about 5 months in a solution state. .

또한, 메틸아세테이트로 세정된 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점을 이용하여 페로브스카이트 양자점-탄성체 복합체 필름을 제조하여 우수한 신축성 및 자가치유 특성을 가진 프리스탠딩(free-standing) 컬러 필터를 제작할 수 있으며, 이 필터는 이후 넓은 색 영역을 갖는 백색 LED 소자의 제작에 사용될 수 있다.In addition, a free-standing color filter with excellent stretchability and self-healing properties can be produced by preparing a perovskite quantum dot-elastomeric composite film using organic-inorganic hybrid perovskite quantum dots washed with methyl acetate. This filter can then be used to fabricate a white LED device with a wide color gamut.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점의 제조방법을 나타내는 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점의 제조에 있어서, 세척용매로서 메틸아세테이트를 이용한 세척 과정 동안, 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점의 표면과 메틸아세테이트의 반응 메카니즘을 나타내는 개략도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점을 포함하는, 자기치유 및 신축성이 있는 양자점-탄성체 복합체 필름의 개략도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예 및 일 비교예에 따른 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점의 제조에 있어서, 세척용매에 따라 제조된 페로브스카이트 양자점의 (a) 생산 수율, 및 (b) UV 흡광도를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 일 실시예 및 일 비교예에 따른 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점의 제조에 있어서, 세척용매에 따라 제조된 페로브스카이트 양자점의 UV광 하에서의 광학적 특성 및 3개월 후의 광학적 특성을 나타낸다.
도 7은 본 발명의 일 실시예 및 일 비교예에 따른 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점의 제조에 있어서, (a) 세척용매를 사용하지 않은 페로브스카이트 양자점(Neat)과, 세척용매로서 다양한 비율의 메틸아세테이트를 사용하여 제조된 페로브스카이트 양자점(MeOAc_1 내지 MeOAc_7)과, 순수 용매 상태의 메틸아세테이트, 올레일아민, 및 올레산의 FTIR 스펙트럼 및 (b) 이의 특정 피크를 확대한 확대도를 나타낸다.
도 8은 본 발명의 일 실시예 및 일 비교예에 따른 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점의 제조에 있어서, 세척용매를 사용하지 않은 페로브스카이트 양자점(Neat)과, 세척용매로서 다양한 비율의 메틸아세테이트를 사용하여 갓 제조된 페로브스카이트 양자점(MeOAc_1 내지 MeOAc_7)과, 5개월 후의 페로브스카이트 양자점(5 months)의 X선 회절 스펙트럼을 나타낸다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점의 제조에 있어서, 세척용매로서 메틸아세테이트를 사용하여 (a) 갓 제조된 페로브스카이트 양자점과, (b) 5개월 후의 페로브스카이트 양자점의 결정구조를 고해상도 투과전자현미경으로 관찰한 사진이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점의 제조에 있어서, 세척용매로서 메틸아세테이트를 사용하여 (a) 갓 제조된 페로브스카이트 양자점과, (b) 5개월 후의 페로브스카이트 양자점의 입자 크기 분포를 나타낸다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점-탄성체 복합체 필름 형태의 컬러 필터 및 이의 UV광 하에서의 광학적 특성을 나타낸다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 컬러 필터의 신축 및 자가치유 특성을 나타내는 사진이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 컬러 필터의 얕은 흠집 및 깊은 흠집의 자가치유 전후를 나타낸 광학 현미경 사진이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 컬러 필터의 깊은 흠집의 자가치유 전후의 흠집의 횡단면 높이 프로파일을 나타낸다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 LED 소자의 발광 스펙트럼을 나타내며, 삽입도는 백색광을 구현하기 위해 시판되는 청색발광소자와 양자점과 탄성체의 발광 복합체를 적층한 박막구조를 보여준다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 LED 소자의 CIE 색도 좌표를 나타낸다.
1 is a schematic diagram of organic-inorganic hybrid perovskite quantum dots according to an embodiment of the present invention.
2 is a flowchart illustrating a method of manufacturing organic-inorganic hybrid perovskite quantum dots according to an embodiment of the present invention.
3 is a reaction between the surface of the organic-inorganic hybrid perovskite quantum dots and methyl acetate during the washing process using methyl acetate as a cleaning solvent in the production of organic-inorganic hybrid perovskite quantum dots according to an embodiment of the present invention It is a schematic diagram showing the mechanism.
4 is a schematic diagram of a self-healing and stretchable quantum dot-elastomeric composite film including organic-inorganic hybrid perovskite quantum dots according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 shows (a) production yield, and (b) of perovskite quantum dots prepared according to the washing solvent in the production of organic-inorganic hybrid perovskite quantum dots according to an embodiment and a comparative example of the present invention. Indicates UV absorbance.
Figure 6 is in the production of organic-inorganic hybrid perovskite quantum dots according to one embodiment and one comparative example of the present invention, the optical properties of the perovskite quantum dots prepared according to the washing solvent under UV light and the optical properties after 3 months represents a characteristic.
Figure 7 is in the production of organic-inorganic hybrid perovskite quantum dots according to an embodiment and a comparative example of the present invention, (a) perovskite quantum dots (Neat) without using a washing solvent and as a washing solvent FTIR spectra of perovskite quantum dots (MeOAc_1 to MeOAc_7) prepared using various ratios of methyl acetate, methyl acetate, oleylamine, and oleic acid in pure solvents, and (b) an enlarged view of specific peaks thereof indicates
8 is a perovskite quantum dot (Neat) without using a washing solvent in the production of organic-inorganic hybrid perovskite quantum dots according to an embodiment and a comparative example of the present invention, and various ratios as a washing solvent X-ray diffraction spectra of perovskite quantum dots (MeOAc_1 to MeOAc_7) freshly prepared using methyl acetate and perovskite quantum dots after 5 months (5 months) are shown.
9 shows (a) freshly prepared perovskite quantum dots and (b) 5 months using methyl acetate as a washing solvent in the production of organic-inorganic hybrid perovskite quantum dots according to an embodiment of the present invention. This is a picture of the crystal structure of the perovskite quantum dot observed with a high-resolution transmission electron microscope.
10 shows (a) freshly prepared perovskite quantum dots and (b) 5 months using methyl acetate as a washing solvent in the production of organic-inorganic hybrid perovskite quantum dots according to an embodiment of the present invention. The particle size distribution of perovskite quantum dots after
11 shows a color filter in the form of an organic-inorganic hybrid perovskite quantum dot-elastic composite film prepared according to an embodiment of the present invention and its optical properties under UV light.
12 is a photograph showing stretch and self-healing characteristics of a color filter manufactured according to an embodiment of the present invention.
13 is an optical micrograph showing before and after self-healing of shallow and deep scratches of a color filter manufactured according to an embodiment of the present invention.
14 shows cross-sectional height profiles of flaws before and after self-healing of deep flaws on a color filter manufactured according to an embodiment of the present invention.
15 shows a light emitting spectrum of an LED device manufactured according to an embodiment of the present invention, and the inset shows a thin film structure in which a commercially available blue light emitting device and a light emitting composite of quantum dots and an elastic body are laminated to implement white light.
16 shows CIE chromaticity coordinates of an LED device manufactured according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Since the present invention can make various changes and have various embodiments, specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.

본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 본 발명에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Terms used in the present invention are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions may include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present invention, terms such as "comprise" or "having" are intended to designate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, but one or more other features It should be understood that the presence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof is not precluded.

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 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 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 one of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and unless explicitly defined in the present application, they should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning. don't

유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점Organic-inorganic hybrid perovskite quantum dots

본 발명의 일 측면은 안정성이 향상된 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점을 제공한다.One aspect of the present invention provides organic-inorganic hybrid perovskite quantum dots with improved stability.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점의 구조를 나타내는 모식도이다.1 is a schematic diagram showing the structure of organic-inorganic hybrid perovskite quantum dots according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점(100)은 유기 용매에 분산되는 유무기 하이브리드 페로브스카이트 나노결정 및 상기 유무기 하이브리드 페로브스카이트 나노결정을 둘러싸는 복수개의 리간드들을 포함하며, 이때, 상기 리간드들 중 적어도 하나 이상은 아세테이트 음이온인 것을 특징으로 한다.Referring to FIG. 1, the organic-inorganic hybrid perovskite quantum dots 100 according to the present invention are organic-inorganic hybrid perovskite nanocrystals dispersed in an organic solvent and surrounding the organic-inorganic hybrid perovskite nanocrystals It includes a plurality of ligands, wherein at least one of the ligands is an acetate anion.

상기 유무기 하이브리드 페로브스카이트 나노결정은 하기 화학식 1의 구조를 포함할 수 있다.The organic-inorganic hybrid perovskite nanocrystal may include a structure represented by Formula 1 below.

[화학식 1][Formula 1]

ABX3 ABX 3

(상기 화학식 1에서, (In Formula 1 above,

상기 A는 유기암모늄이고, Wherein A is organoammonium,

상기 B는 금속물질이고, Wherein B is a metal material,

상기 X는 할로겐 원소이다.)The X is a halogen element.)

구체적으로 상기 A는 메틸암모늄, 포름암모늄, 구아니디늄, (CH(NH2)2, CxH2x+1(CNH3), (CH3NH3)n, ((CxH2x+1)nNH3)n(CH3NH3)n, R(NH2)2 (여기서, R=alkyl), (CnH2n+1NH3)n, (CF3NH3), (CF3NH3)n, ((CxF2x+1)nNH3)n(CF3NH3)n, ((CxF2x+1)nNH3)n, (CnF2n+1NH3)n(여기서, n 및 x는 1~100의 정수) 또는 이의 유도체이고,Specifically, the A is methylammonium, formammonium, guanidinium, (CH(NH 2 ) 2 , C x H 2x+1 (CNH 3 ), (CH 3 NH 3 ) n , ((C x H 2x+1 ) n NH 3 ) n (CH 3 NH 3 ) n , R(NH 2 ) 2 (Where R=alkyl), (C n H 2n+1 NH 3 ) n , (CF 3 NH 3 ), (CF 3 NH 3 ) n , ((C x F 2x+1 ) n NH 3 ) n (CF 3 NH 3 ) n , ((C x F 2x+1 ) n NH 3 ) n , (C n F 2n+1 NH 3 ) n (where n and x are integers from 1 to 100) or a derivative thereof;

상기 B는 Pb, Mn, Cu, Ga, Ge, In, Al, Sb, Bi, Po, Sn, Eu, Yb, Ni, Co, Fe, Cr, Pd, Cd, Ca, Sr 또는 이들의 조합이며, Wherein B is Pb, Mn, Cu, Ga, Ge, In, Al, Sb, Bi, Po, Sn, Eu, Yb, Ni, Co, Fe, Cr, Pd, Cd, Ca, Sr, or combinations thereof;

상기 X는 Cl, Br, I 또는 이들의 조합일 수 있다.The X may be Cl, Br, I or a combination thereof.

본 발명에 따른 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점(100)은 유기 용매에 분산이 가능한 유무기 하이브리드 페로브스카이트 나노결정구조를 포함할 수 있다. 이때의 유기 용매는 양성자성 용매 또는 비양성자성 용매일 수 있다.The organic-inorganic hybrid perovskite quantum dots 100 according to the present invention may include an organic-inorganic hybrid perovskite nanocrystal structure capable of being dispersed in an organic solvent. The organic solvent at this time may be a protic solvent or an aprotic solvent.

예를 들어, 상기 양성자성 용매는 다이메틸폼아마이드(dimethylformamide), 감마 부티로락톤(gammabutyrolactone), N-메틸피롤리돈(N-methylpyrrolidone) 또는 디메틸설폭사이드(dimethylsulfoxide)를 포함하고, 상기 비양성자성 용매는 다이클로로에틸렌, 트라이클로로에틸렌, 클로로포름, 클로로벤젠, 다이클로로벤젠, 스타이렌, 다이메틸포름아마이드, 다이메틸설폭사이드, 자일렌, 톨루엔, 사이클로헥센 또는 이소프로필알콜을 포함할 수 있다.For example, the protic solvent includes dimethylformamide, gamma butyrolactone, N-methylpyrrolidone or dimethylsulfoxide, and the non-positive The magnetic solvent may include dichloroethylene, trichloroethylene, chloroform, chlorobenzene, dichlorobenzene, styrene, dimethylformamide, dimethylsulfoxide, xylene, toluene, cyclohexene or isopropyl alcohol.

상기 리간드는 페로브스카이트 양자점을 구성하고 있는 ABX3 나노결정을 둘러싸고 있으며, 상기 페로브스카이트 양자점을 용액상에서 콜로이드 형태로 존재하게 할 수 있게 하는 역할을 한다. 상기 리간드는 상기 페로브스카이트 나노결정의 표면과 이온 결합 할 수도 있고, 배위 결합을 할 수도 있고, 비결합 되어 있으나 정전기적 인력 또는 반데발스 인력에 의해 페로브스카이트 나노결정을 둘러싸고 있을 수도 있다. The ligand surrounds the ABX 3 nanocrystal constituting the perovskite quantum dots, and serves to enable the perovskite quantum dots to exist in a colloidal form in a solution phase. The ligand may be ionic bonded to the surface of the perovskite nanocrystal, coordinate bonded, or unbonded, but may surround the perovskite nanocrystal by electrostatic attraction or van der Waals attraction. .

상기 리간드는 아민 리간드, 유기산, 포스핀 리간드, 황화물 리간드, 이차배위자(bidentate) 리간드, 삼차배위자(tridentate) 리간드 등 유무기 하이브리드 페로브스카이트 나노결정을 용액상에서 콜로이드 형태로 존재하게 할 수 있는 리간드라면 어떤 것이든 사용가능하다.The ligand is an amine ligand, an organic acid, a phosphine ligand, a sulfide ligand, a secondary ligand (bidentate ligand), a tertiary ligand (tridentate) ligand, etc. A ligand capable of presenting organic-inorganic hybrid perovskite nanocrystals in a colloidal form in a solution phase Anything can be used.

구체적으로, 상기 아민 리간드는 C5~C20의 직쇄 또는 측쇄의 C-C 또는 C=C를 포함하는 탄화수소 사슬을 갖는 아민을 사용할 수 있다. 예를 들면, 헥실 아민(hexylamine), 옥틸 아민(octylamine), 데실 아민(decylamine), 도데실아민(dodecylamine), 올레일 아민(oleylamine) 등을 들 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.Specifically, the amine ligand may be an amine having a hydrocarbon chain including C 5 ~ C 20 linear or branched CC or C=C. For example, hexylamine, octylamine, decylamine, dodecylamine, oleylamine, etc. may be mentioned, but is not limited thereto.

상기 유기산은 C5~C20의 직쇄 또는 측쇄의 C-C 또는 C=C를 포함하는 탄화수소화 산을 사용할 수 있다. 예를 들면, 헥사노익 에시드(hexanoic acid), 옥타노익 에시드(octanoic acid), 데카노익 에시드(decanoic acid), 언데카노익 에시드(undecanoic acid), 라우릭 에시드(lauric acid), 헥사데카노익 에시드(hexadecenoic acid), 옥타데카노익 에시드(octadecanoic acid), 올레익 에시드(oleic acid) 등을 들 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The organic acid may be a C 5 ~ C 20 straight chain or branched hydrocarbon acid containing CC or C=C. For example, hexanoic acid, octanoic acid, decanoic acid, undecanoic acid, lauric acid, hexadecanoic acid acid (hexadecenoic acid), octadecanoic acid (octadecanoic acid), oleic acid (oleic acid), and the like, but are not limited thereto.

상기 포스핀 리간드로는 트리옥틸포스핀(trioctylphosphine), 트리옥틸포스핀 옥사이드(trioctylphosphine oxide) 등을 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.Trioctylphosphine and trioctylphosphine oxide may be used as the phosphine ligand, but are not limited thereto.

상기 황화물 리간드로는 예컨대 에탄다이싸이올(1,2-ethanedithiol)을 사용할 수 있으며, 그 밖에 양쪽성 물질인 3-(N,N-디메틸옥타데실암모니오)프로판설포네이트 등을 리간드로 사용할 수 있다.As the sulfide ligand, for example, ethanedithiol (1,2-ethanedithiol) may be used, and 3-(N,N-dimethyloctadecylammonio)propanesulfonate, which is an amphoteric material, may be used as a ligand. there is.

또한, 본 발명에 따른 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점(100)에 있어서, 페로브스카이트 양자점을 구성하고 있는 ABX3 나노결정을 둘러싸고 있는 리간드들 중 적어도 하나 이상은 아세테이트 음이온(CH3COO-)을 포함할 수 있다. 상기 아세테이트 음이온(CH3COO-)은 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점의 제조시, 세척 과정에서 세척 용매로서 메틸아세테이트를 사용할 때에 메틸아세테이트 분자들이 물과 가수분해 반응을 일으켜 형성될 수 있다. 형성된 아세테이트 음이온은 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점 코어를 파괴하지 않고 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점과 결합한 원래 표면 리간드를 부분적으로 대체함으로써 오히려 더 나은 표면 패시베이션(passivation)을 유도하는 효과를 나타낸다.In addition, in the organic-inorganic hybrid perovskite quantum dots 100 according to the present invention, at least one of the ligands surrounding the ABX 3 nanocrystal constituting the perovskite quantum dots is an acetate anion (CH 3 COO- ) may be included. The acetate anion (CH 3 COO - ) may be formed by causing a hydrolysis reaction of methyl acetate molecules with water when methyl acetate is used as a washing solvent in a washing process during preparation of organic-inorganic hybrid perovskite quantum dots. The formed acetate anion is organic-inorganic hybrid without destroying the organic-inorganic hybrid perovskite quantum dot core. By partially replacing the original surface ligands combined with the perovskite quantum dots, it shows the effect of inducing rather better surface passivation.

상기 아세테이트 음이온은 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점의 표면에 이온 결합하여 페로브스카이트 양자점을 안정화시킬 수 있다.The acetate anion may stabilize the perovskite quantum dots by ionic bonding to the surface of the organic-inorganic hybrid perovskite quantum dots.

그러나, 정제 공정 중에, 메탄올 또는 아세톤과 같이 종래 극성 양성자 또는 비양성자성 비용매로 세척시에는 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점은 극성 용매에 의해 결정 내의 약한 이온 결합이 분해되어 심각한 손상을 받는 것으로 확인되었다. However, during the purification process, when washing with a conventional polar proton or aprotic non-solvent such as methanol or acetone, the organic-inorganic hybrid perovskite quantum dots are severely damaged by the decomposition of weak ionic bonds in the crystal by the polar solvent. Confirmed.

반면에, 메틸아세테이트로 세척시 이러한 역효과가 일어나지 않았고, 그 결과로 나타난 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점은 높은 생산율로 제조되었으며, 안정한 입방체형 결정 구조를 가졌고, 용액 상태에서 약 5개월 동안 이들의 결정 구조 및 크기를 균일하게 유지함으로써 우수한 장기안정성을 나타내었다.On the other hand, this adverse effect did not occur when washing with methyl acetate, and the resulting organic-inorganic hybrid perovskite quantum dots were produced at a high production rate, had a stable cubic crystal structure, and their It exhibited excellent long-term stability by maintaining a uniform crystal structure and size.

상기 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점의 평균 입자 크기는 1 nm 내지 100 nm 일 수 있다. 더욱 바람직하게는, 보어 지름(Bohr diameter)보다 커서 양자구속 효과(Quantum confinementeffect)의 영향을 받지 않는 영역인 10 nm 내지 100nm의 지름을 가질 수 있다. 한편, 이때의 양자점의 크기는 리간드의 길이를 고려하지 않은 크기 즉, 리간드를 제외한 유무기 하이브리드 페로브스카이트 결정만의 크기를 의미한다. 이와 같은 양자점의 크기는 투과전자현미경(TEM), 동적 광 산란(DLS) 방법을 통해 측정할 수 있다.The average particle size of the organic-inorganic hybrid perovskite quantum dots may be 1 nm to 100 nm. More preferably, it may have a diameter of 10 nm to 100 nm, which is larger than the Bohr diameter and is not affected by the quantum confinement effect. On the other hand, the size of the quantum dots at this time means the size without considering the length of the ligand, that is, the size of only the organic-inorganic hybrid perovskite crystal excluding the ligand. The size of such quantum dots can be measured through transmission electron microscopy (TEM) and dynamic light scattering (DLS) methods.

본 발명에 따른 1 nm 내지 100nm의 지름을 갖는 양자점의 밴드갭 에너지는 무기 양자점 발광체가 양자구속효과에 따라서 입자크기에 의해서 의존하는 것과 달리 페로브스카이트 결정의 구조에 의해서 결정되는 것을 특징으로 한다.The band gap energy of quantum dots having a diameter of 1 nm to 100 nm according to the present invention is characterized by being determined by the structure of the perovskite crystal, unlike inorganic quantum dot light emitting devices depending on the particle size according to the quantum confinement effect. .

만일, 나노결정입자의 크기가 100 nm를 초과하는 경우, 엑시톤 결합 에너지가 감소하고 상온에서 열적 이온화 및 전하 운반체의 비편재화에 의해서 엑시톤이 발광으로 가지 못하고 자유 전하로 분리되어 소멸하는 이유로 발광효율이 감소될 수 있다.If the size of the nanocrystal particle exceeds 100 nm, the exciton binding energy is reduced and the luminous efficiency is reduced because the exciton does not go to light emission due to thermal ionization and charge carrier delocalization at room temperature and is separated into free charges and disappears. can be reduced

또한, 이러한 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점의 밴드갭 에너지는 1 eV 내지 5 eV일 수 있다. 이러한 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점은 양자점의 구성물질 또는 결정구조에 따라 에너지 밴드갭이 정해지므로, A, B, X 조합의 구성물질을 조절함으로써, 예컨대 200 nm 내지 1300 nm의 파장을 갖는 빛을 방출할 수 있다.In addition, the bandgap energy of the organic-inorganic hybrid perovskite quantum dots may be 1 eV to 5 eV. Since the energy bandgap of such organic-inorganic hybrid perovskite quantum dots is determined according to the constituent materials or crystal structure of the quantum dots, by adjusting the constituent materials of the A, B, and X combinations, for example, light having a wavelength of 200 nm to 1300 nm can emit.

상기 금속 할라이드 나노결정입자는 80% 이상의 매우 높은 양자수율(Photoluminance Quantum Yield, PLQY)을 달성할 수 있으며 반치폭(Full Width at Half Maximum, FWHM) 30 nm 이하의 디스플레이를 구현할 수 있다.The metal halide nanocrystal particles can achieve a very high photoluminance quantum yield (PLQY) of 80% or more and can implement a display with a full width at half maximum (FWHM) of 30 nm or less.

유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점의 제조방법Manufacturing method of organic-inorganic hybrid perovskite quantum dots

또한, 본 발명의 다른 측면은 상기 유무기 하이브리드 페로브스카이트의 제조방법을 제공한다.In addition, another aspect of the present invention provides a method for producing the organic-inorganic hybrid perovskite.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유무기 하이브리드 페로브스카이트의 제조방법을 나타내는 흐름도이다.2 is a flowchart showing a method for manufacturing an organic-inorganic hybrid perovskite according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 측면에 따른 유무기 하이브리드 페로브스카이트의 제조방법은 Referring to Figure 2, the method for producing an organic-inorganic hybrid perovskite according to an aspect of the present invention

양성자성 용매에 유무기 하이브리드 페로브스카이트 전구체들 및 유기 리간드를 용해시켜 제1 용액을 제조하는 단계(S100);preparing a first solution by dissolving organic/inorganic hybrid perovskite precursors and organic ligands in a protic solvent (S100);

제1 용액을 비양성자성 용매에 섞어 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점이 형성된 제2 용액을 형성하는 단계(S200); 및mixing the first solution with an aprotic solvent to form a second solution in which organic-inorganic hybrid perovskite quantum dots are formed (S200); and

제2 용액에 메틸아세테이트를 넣고 원심분리후 유기용매에 재분산시켜 유무기 하이브리드 페로브스카이트 나노결정 표면에 아세테이트 음이온이 결합되어 안정화된 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점을 형성하는 단계(S300)를 포함할 수 있다.Adding methyl acetate to the second solution, centrifuging, and redispersing in an organic solvent to form stabilized organic-inorganic hybrid perovskite quantum dots by binding acetate anions to the surface of organic-inorganic hybrid perovskite nanocrystals (S300) can include

즉, LARP(Ligand-assisted reprecipitation) 합성법을 통하여 본 발명에 따른 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점을 제조할 수 있다.That is, organic-inorganic hybrid perovskite quantum dots according to the present invention can be prepared through LARP (Ligand-assisted reprecipitation) synthesis.

이하, 본 발명에 따른 제조방법을 단계별로 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the manufacturing method according to the present invention will be described in detail step by step.

먼저, S100 단계는 양성자성 용매에 유무기 하이브리드 페로브스카이트 전구체들 및 유기 리간드를 용해시켜 제1 용액을 제조하는 단계이다.First, step S100 is a step of preparing a first solution by dissolving organic-inorganic hybrid perovskite precursors and organic ligands in a protic solvent.

이때의 양성자성 용매는 다이메틸폼아마이드(dimethylformamide), 감마 부티로락톤(gamma butyrolactone) 또는 N-메틸피롤리돈(N-methylpyrrolidone), 디메틸설폭사이드(dimethylsulfoxide)를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The protic solvent at this time may include dimethylformamide, gamma butyrolactone, N-methylpyrrolidone, or dimethylsulfoxide, but is limited thereto. It is not.

이때, 유무기 하이브리드 페로브스카이트 전구체는 전술된 ABX3 구조의 삼차원적인 결정구조를 갖는 유무기 하이브리드 페로브스카이트를 형성하기 위하여, AX 및 BX2를 일정 비율로 조합하여 준비할 수 있다. 즉, 제1 용액은 양성자성 용매에 AX 및 BX2를 일정 비율로 녹여서 형성될 수 있다. 예를 들어, 양성자성 용매에 AX 및 BX2를 1:1 비율로 녹여서 ABX3 유무기 하이브리드 페로브스카이트가 녹아있는 제1 용액을 준비할 수 있다.At this time, the organic-inorganic hybrid perovskite precursor may be prepared by combining AX and BX 2 at a predetermined ratio in order to form an organic-inorganic hybrid perovskite having a three-dimensional crystal structure of the above-described ABX 3 structure. That is, the first solution may be formed by dissolving AX and BX 2 in a protic solvent at a predetermined ratio. For example, a first solution in which ABX 3 organic-inorganic hybrid perovskite is dissolved may be prepared by dissolving AX and BX2 in a 1:1 ratio in a protic solvent.

상기 유기 리간드는 아민 리간드, 유기산, 포스핀 리간드, 황화물 리간드, 이차배위자(bidentate) 리간드, 삼차배위자(tridentate) 리간드 등 유무기 하이브리드 페로브스카이트 나노결정을 용액상에서 콜로이드 형태로 존재하게 할 수 있는 리간드리면 어떤 것이든 사용가능하다.The organic ligand is an amine ligand, an organic acid, a phosphine ligand, a sulfide ligand, a secondary ligand (bidentate ligand), a tertiary ligand (tridentate ligand), etc. Organic-inorganic hybrid perovskite nanocrystals capable of existing in a colloidal form in a solution phase Any ligand can be used.

구체적으로, 상기 아민 리간드는 C5~C20의 직쇄 또는 측쇄의 C-C 또는 C=C를 포함하는 탄화수소 사슬을 갖는 아민을 사용할 수 있다. 예를 들면, 헥실 아민(hexylamine), 옥틸 아민(octylamine), 데실 아민(decylamine), 도데실아민(dodecylamine), 올레일 아민(oleylamine) 등을 들 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.Specifically, the amine ligand may be an amine having a hydrocarbon chain including C 5 ~ C 20 linear or branched CC or C=C. For example, hexylamine, octylamine, decylamine, dodecylamine, oleylamine, etc. may be mentioned, but is not limited thereto.

상기 유기산은 C5~C20의 직쇄 또는 측쇄의 C-C 또는 C=C를 포함하는 탄화수소산을 사용할 수 있다. 예를 들면, 헥사노익 에시드(hexanoic acid), 옥타노익 에시드(octanoic acid), 데카노익 에시드(decanoic acid), 언데카노익 에시드(undecanoic acid), 라우릭 에시드(lauric acid), 헥사데카노익 에시드(hexadecenoic acid), 옥타데카노익 에시드(octadecanoic acid), 올레익 에시드(oleic acid) 등을 들 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The organic acid may be a C 5 ~ C 20 linear or branched hydrocarbon acid containing CC or C═C. For example, hexanoic acid, octanoic acid, decanoic acid, undecanoic acid, lauric acid, hexadecanoic acid acid (hexadecenoic acid), octadecanoic acid (octadecanoic acid), oleic acid (oleic acid), and the like, but are not limited thereto.

상기 포스핀 리간드로는 트리옥틸포스핀(trioctylphosphine), 트리옥틸포스핀 옥사이드(trioctylphosphine oxide) 등을 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.Trioctylphosphine and trioctylphosphine oxide may be used as the phosphine ligand, but are not limited thereto.

상기 황화물 리간드로는 예컨대 에탄다이싸이올(1,2-ethanedithiol)을 사용할 수 있으며, 그 밖에 양쪽성 물질인 3-(N,N-디메틸옥타데실암모니오)프로판설포네이트 등을 리간드로 사용할 수 있다.As the sulfide ligand, for example, ethanedithiol (1,2-ethanedithiol) may be used, and 3-(N,N-dimethyloctadecylammonio)propanesulfonate, which is an amphoteric material, may be used as a ligand. there is.

다음으로, S200 단계는 제1 용액을 비양성자성 용매에 섞어 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점이 형성된 제2 용액을 형성하는 단계이다.Next, step S200 is a step of mixing the first solution with an aprotic solvent to form a second solution in which organic-inorganic hybrid perovskite quantum dots are formed.

이때 제1 용액은 교반을 수행할 수 있다. 예를 들어, 강하게 교반중인 제1 용액을 비양성자성 용매에 빠르게 첨가하여 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점을 형성시킬 수 있다.At this time, the first solution may be stirred. For example, organic-inorganic hybrid perovskite quantum dots may be formed by rapidly adding the first solution under vigorous stirring to an aprotic solvent.

이때, 상기 비양성자성 용매는 다이클로로에틸렌, 트라이클로로에틸렌, 클로로포름, 클로로벤젠, 다이클로로벤젠, 스타이렌, 다이메틸포름아마이드, 다이메틸설폭사이드, 자일렌, 톨루엔, 사이클로헥센 또는 이소프로필알콜을 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.At this time, the aprotic solvent is dichloroethylene, trichloroethylene, chloroform, chlorobenzene, dichlorobenzene, styrene, dimethylformamide, dimethylsulfoxide, xylene, toluene, cyclohexene or isopropyl alcohol. It can be used, but is not limited thereto.

이때, 제1 용액을 비양성자성 용매에 섞게 되면, 용해도 차이로 인해 유무기 하이브리드 페로브스카이트 나노결정이 석출(precipitation)된다. 그리고 석출된 유무기 하이브리드 페로브스카이트 나노결정을 리간드가 표면을 안정화하면서 잘 분산된 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점이 형성된 콜로이드 용액을 생성하게 된다. 따라서, 유무기 하이브리드 페로브스카이트 나노결정 및 이를 둘러싸는 복수개의 유기리간드들을 포함하는 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점을 제조할 수 있다.At this time, when the first solution is mixed with an aprotic solvent, organic-inorganic hybrid perovskite nanocrystals are precipitated due to the difference in solubility. And while the ligand stabilizes the surface of the precipitated organic-inorganic hybrid perovskite nanocrystals, a colloidal solution in which well-dispersed organic-inorganic hybrid perovskite quantum dots are formed is created. Thus, organic-inorganic hybrid perovskite quantum dots including organic-inorganic hybrid perovskite nanocrystals and a plurality of organic ligands surrounding them can be prepared.

한편, 이와 같이 생성되는 유무기 페로브스카이트 나노결정의 크기는 양자 구속 효과를 넘어서는 보어 직경 이상의 범위에서 20 nm 내지 30 nm인 것이 바람직하다. 만일 유무기 페로브스카이트 나노결정의 크기를 30 nm를 초과하여 형성할 경우 큰 나노결정 안에서 열적 이온화 및 전하 운반체의 비편재화에 의해서 엑시톤이 발광으로 가지 못하고 자유 전하로 분리되어 소멸되는 근본적인 문제가 있을 수 있다.On the other hand, the size of the organic-inorganic perovskite nanocrystals produced in this way is preferably 20 nm to 30 nm in a range equal to or greater than the bore diameter beyond the quantum confinement effect. If the size of organic/inorganic perovskite nanocrystals exceeds 30 nm, thermal ionization and delocalization of charge carriers in the large nanocrystals cause excitons not to emit light and are separated into free charges and disappear. There may be.

또한, 보어직경 미만 즉, 20 nm 미만의 크기를 가지는 나노결정입자의 경우, 입자 크기에 의해 밴드갭이 변하게 되는데, 20 nm 미만의 작은 크기의 나노결정입자에서는 사이즈가 작아짐에 따라 사이즈 조절이 어렵고, 색순도 및 스펙트럼이 사이즈에 영향 받으며 나노결정 표면의 결함(defect)때문에 오히려 효율이 감소한다는 단점이 있을 수 있다.In addition, in the case of nanocrystal particles having a size of less than the bore diameter, that is, less than 20 nm, the band gap changes depending on the particle size. In the case of nanocrystal particles of less than 20 nm in size, it is difficult to control the size as the size decreases. , color purity and spectrum are affected by the size, and there may be a disadvantage that the efficiency is rather reduced due to defects on the surface of the nanocrystal.

생성된 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점은 결정화로 인하여 강한 형광을 나타낼 수 있다.The resulting organic-inorganic hybrid perovskite quantum dots may exhibit strong fluorescence due to crystallization.

생성된 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점 콜로이드 용액은 부반응을 피하기 위하여 추가적으로 급냉하는 단계를 수행할 수 있다.The resulting organic-inorganic hybrid perovskite quantum dot colloidal solution may be additionally quenched to avoid side reactions.

다음으로, S300 단계는 제2 용액에 세척용매로서 메틸아세테이트를 넣고 원심분리후 유기용매에 재분산시켜 유무기 하이브리드 페로브스카이트 나노결정 표면에 아세테이트 음이온이 결합되어 안정화된 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점을 형성하는 단계이다.Next, in step S300, methyl acetate is added as a washing solvent to the second solution, centrifuged, and redispersed in an organic solvent to stabilize organic-inorganic hybrid perovskite nanocrystals by binding acetate anions to the surface of organic-inorganic hybrid perovskite nanocrystals. This is the step of forming quantum dots.

갓 합성된 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점은 소정의 불순물(예를 들면, Pb2+, MA+, Br-, 및 결합되지 않은 리간드들 등)을 포함하고 있으므로, 세척 공정은 고순도 페로브스카이트 양자점을 수득하기 위하여 필수적이다. Since the freshly synthesized organic-inorganic hybrid perovskite quantum dots contain certain impurities (eg, Pb 2+ , MA + , Br - , and unbound ligands, etc.), the washing process is performed to obtain high-purity perovskite essential to obtain quantum dots.

그러나, 종래 세척용매로서 금속 칼코게나이드 페로브스카이트 양자점, 예컨대 CdS, CdSe, PbS, PbSe 및 AgBiS2 등을 침전시키는 데 주로 사용된 아세톤과 메탄올 등의 극성 용매들은 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점 내의 유기 양이온들과 금속 할라이드 팔면체 간의 약한 이온 결합을 분해시켜 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점의 코어 및 표면에 심각한 손상을 야기할 수 있는 문제가 있었다.However, polar solvents such as acetone and methanol, which are mainly used to precipitate metal chalcogenide perovskite quantum dots, such as CdS, CdSe, PbS, PbSe and AgBiS 2 , etc., as conventional washing solvents, are organic-inorganic hybrid perovskite There was a problem that could cause serious damage to the core and surface of the organic-inorganic hybrid perovskite quantum dot by breaking down the weak ionic bond between the organic cations in the quantum dot and the metal halide octahedron.

따라서, 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점을 손상시키지 않는 적절한 세척 용매를 찾는 것은 시급한 과제가 되었다.Therefore, finding an appropriate cleaning solvent that does not damage organic-inorganic hybrid perovskite quantum dots has become an urgent task.

이에, 본 발명자들은 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점을 손상시키지 않는 적절한 세척 용매를 찾기 위하여 다양한 용매들은 사용하여 세척 공정을 진행한 결과, 세척용매로서 메틸아세테이트를 사용하여 세척시 역효과가 일어나지 않았고, 그 결과로 나타난 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점은 높은 생산율 및 그들의 광학적 특성, 콜로이드 분산성, 결정성에 대하여 우수한 장기안정성을 나타냄을 확인하였다.Accordingly, the present inventors performed a washing process using various solvents in order to find an appropriate washing solvent that does not damage the organic-inorganic hybrid perovskite quantum dots. As a result, no adverse effect occurred when washing using methyl acetate as a washing solvent, As a result, it was confirmed that the organic-inorganic hybrid perovskite quantum dots exhibited a high production rate and excellent long-term stability with respect to their optical properties, colloidal dispersion, and crystallinity.

따라서, 본 발명에 따른 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점의 세척에는 메틸아세테이트를 사용하는 것이 바람직하다.Therefore, it is preferable to use methyl acetate for cleaning the organic-inorganic hybrid perovskite quantum dots according to the present invention.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점의 제조에 있어서, 세척용매로서 메틸아세테이트를 이용한 세척 과정 동안, 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점의 표면과 메틸아세테이트의 반응 메카니즘을 나타내는 개략도이다.3 is a reaction between the surface of the organic-inorganic hybrid perovskite quantum dots and methyl acetate during the washing process using methyl acetate as a cleaning solvent in the production of organic-inorganic hybrid perovskite quantum dots according to an embodiment of the present invention It is a schematic diagram showing the mechanism.

도 3을 참조하면, 메틸아세테이트(MeOAc) 분자는 공기 중의 물 분자와 반응하여 가수분해되어 아세테이트(CH3COO-) 음이온을 형성하며, 상기 아세테이트 음이온은 상기 페로브스카이트 양자점 표면 상의 올레익 아세테이트 리간드를 부분적으로 대체하면서 페로브스카이트 양자점 표면에 강하게 이온 결합하여 페로브스카이트 양자점 표면을 안정화시킨다. Referring to FIG. 3, methyl acetate (MeOAc) molecules react with water molecules in the air and are hydrolyzed to form acetate (CH 3 COO - ) anions, which are oleic acetate on the surface of the perovskite quantum dots. While partially replacing the ligand, it stabilizes the surface of the perovskite quantum dot by strongly ionic bonding to the surface of the perovskite quantum dot.

이때, 갓 합성된 페로브스카이트 양자점을 포함하는 제2 용액 대 메틸아세테이트(MeOAc)의 부피비는 1:1 내지 1:5, 구체적으로는 1:3의 비율로 혼합할 수 있다. 상기 범위 내에서 장기안정성을 나타내는 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점이 높은 생산률로 제조될 수 있다.At this time, the volume ratio of the second solution containing the freshly synthesized perovskite quantum dots to methyl acetate (MeOAc) may be mixed at a ratio of 1:1 to 1:5, specifically 1:3. Organic-inorganic hybrid perovskite quantum dots exhibiting long-term stability within the above range can be produced at a high production rate.

세척 과정 후에는 원심분리를 통해 정제된 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점만을 회수하여 유기 용매에 재분산하여 사용할 수 있다.After the washing process, only organic-inorganic hybrid perovskite quantum dots purified through centrifugation may be recovered and redispersed in an organic solvent for use.

상기 유기 용매는 헥산, 톨루엔, 클로로벤젠 등 당 업계에서 통상적으로 사용되는 용매를 사용할 수 있다.As the organic solvent, solvents commonly used in the art, such as hexane, toluene, and chlorobenzene, may be used.

재분산된 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점 용액은 필터로 여과하는 단계를 더 수행할 수 있다.The redispersed organic-inorganic hybrid perovskite quantum dot solution may be further filtered through a filter.

이렇게 제조된 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점은 안정한 입방체형 결정 구조를 가졌고, 용액 상태에서 약 5개월 동안 이들의 결정 구조 및 크기를 균일하게 유지함으로써 우수한 장기안정성을 나타내었다(도 8 내지 10 참조).The organic-inorganic hybrid perovskite quantum dots thus prepared had a stable cubic crystal structure, and exhibited excellent long-term stability by uniformly maintaining their crystal structure and size for about 5 months in a solution state (see FIGS. 8 to 10). ).

유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점을 포함하는 컬러 필터Color filter containing organic/inorganic hybrid perovskite quantum dots

또한, 본 발명의 또 다른 측면은 안정성이 향상된 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점을 포함하는 컬러 필터를 제공한다.In addition, another aspect of the present invention provides a color filter including organic-inorganic hybrid perovskite quantum dots having improved stability.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 컬러 필터를 모식화한 단면도이다.4 is a cross-sectional view schematically illustrating a color filter according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 컬러 필터(200)는 안정성이 향상된 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점(100) 및 상기 페로브스카이트 양자점(100)이 분산된 열가소성 탄성체(110)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 4, the color filter 200 according to the present invention includes organic-inorganic hybrid perovskite quantum dots 100 having improved stability and a thermoplastic elastomer 110 in which the perovskite quantum dots 100 are dispersed. can do.

상기 페로브스카이트 양자점(100)은 전술한 바와 같으므로, 중복 기재를 피하기 위하여 상세한 설명은 생략한다.Since the perovskite quantum dots 100 are as described above, detailed descriptions are omitted to avoid redundant description.

상기 페로브스카이트 양자점(100)은 열가소성 탄성체(110) 내에 분산될 수 있다. 이에, 본 발명에 따른 컬러 필터는 신축성을 가질 수 있다.The perovskite quantum dots 100 may be dispersed in the thermoplastic elastomer 110 . Accordingly, the color filter according to the present invention may have elasticity.

구체적으로 본 발명에 따른 컬러 필터는 상기 페로브스카이트 양자점(100)이 열가소성 탄성체(110) 내에 분산되어 형성된 필름 형태일 수 있다.Specifically, the color filter according to the present invention may be in the form of a film formed by dispersing the perovskite quantum dots 100 in the thermoplastic elastomer 110 .

상기 열가소성 탄성체(110)는 일례로서 폴리올레핀, 폴리실록산, 폴리클로로프렌 및 폴리설파이드 등를 포함할 수 있다. The thermoplastic elastomer 110 may include, for example, polyolefin, polysiloxane, polychloroprene, and polysulfide.

이때, 폴리올레핀 탄성체의 예로서 폴리이소프렌, 폴리이소부틸렌, 폴리부타디엔, 폴리(사이클로옥타 디엔)을 포함할 수 있다.In this case, examples of the polyolefin elastomer may include polyisoprene, polyisobutylene, polybutadiene, and poly(cyclooctadiene).

폴리실록산 탄성체의 예는 폴리(디메틸실록산), 폴리(메틸실록산), 부분적으로 알킬화 된 폴리(메틸실록산), 폴리(알킬 메틸실록산) 및 폴리(페닐메틸실록산)을 포함할 수 있다.Examples of polysiloxane elastomers may include poly(dimethylsiloxane), poly(methylsiloxane), partially alkylated poly(methylsiloxane), poly(alkyl methylsiloxane), and poly(phenylmethylsiloxane).

또한, 상기 열가소성 탄성체(110)는 공중합체 탄성체를 포함할 수 있으며, 상기 공중합체 탄성체의 예로는 폴리올레핀 공중합체 탄성체 및 플루오로 카본 탄성체를 포함할 수 있다. 폴리올레핀 공중합체 탄성체의 예는 에틸렌, 프로필렌, 이소프렌, 이소부틸렌, 부타디엔 및 다른 디엔으로부터 유도된 단량체 단위를 함유하고 아크릴레이트, 알킬아크릴레이트 및 아크릴로니트릴과 같은 비 올레핀으로부터 유도된 단량체 단위를 함유할 수 있는 공중합체를 포함할 수 있다.In addition, the thermoplastic elastomer 110 may include a copolymer elastomer, and examples of the copolymer elastomer may include a polyolefin copolymer elastomer and a fluorocarbon elastomer. Examples of polyolefin copolymer elastomers contain monomer units derived from ethylene, propylene, isoprene, isobutylene, butadiene and other dienes and contain monomer units derived from non-olefins such as acrylates, alkylacrylates and acrylonitrile. It may contain copolymers capable of

폴리올레핀 공중합체 탄성체의 구체적인 예는 에틸렌-프로필렌 렌-디엔 공중합체 (EPDM), 부타디엔-아크릴로 니트릴 공중합체(니트릴 고무, NBR), 이소 부틸 렌-이소프렌 공중합체 (부틸 고무) 및 에틸렌-아크릴레이트 공중합체를 포함할 수 있다.Specific examples of polyolefin copolymer elastomers are ethylene-propylene-diene copolymer (EPDM), butadiene-acrylonitrile copolymer (nitrile rubber, NBR), isobutylene-isoprene copolymer (butyl rubber) and ethylene-acrylates. may contain copolymers.

플루오로 카본 탄성체의 예는 헥사 플루오로 프로필렌, 테트라플루오로에틸렌 및 퍼플루오로로 메틸비닐에테르로부터 유도 된 단량체 단위를 함유하는 공중합체를 포함할 수 있다.Examples of the fluorocarbon elastomer may include copolymers containing monomeric units derived from hexafluoropropylene, tetrafluoroethylene, and perfluoromethylvinyl ether.

탄성 블록공중합체의 예로는 아크릴로 니트릴 블록공중합체, 폴리스티렌 블록공중합체, 폴리올레핀 공중합체, 폴리에스테르 공중합체, 폴리아미드 공중합체 및 폴리우레탄 공중합체를 포함 할 수 있다. Examples of elastic block copolymers may include acrylonitrile block copolymers, polystyrene block copolymers, polyolefin copolymers, polyester copolymers, polyamide copolymers, and polyurethane copolymers.

아크릴로 니트릴 탄성 공중합체의 예는 스티렌-아크릴로 니트릴(SAN) 및 아크릴로 니트릴-스티렌-아크릴레이트를 포함할 수 있다. Examples of acrylonitrile elastomeric copolymers may include styrene-acrylonitrile (SAN) and acrylonitrile-styrene-acrylate.

폴리스티렌 탄성 공중합체 중합체의 예는 폴리스티렌, 폴리(메틸스티렌) 또는 폴리올레핀 탄성체, 폴리올레핀 탄성 공중합체, 폴리실록산 또는 폴리(알킬아크릴레이트)와 다른 치환된 폴리스티렌의 공중합체를 포함할 수 있다. 구체적인 예는 스티렌-부타디엔 공중합체(SBR)를 포함할 수 있다.Examples of polystyrene elastomeric copolymer polymers may include polystyrene, poly(methylstyrene) or polyolefin elastomers, polyolefin elastomeric copolymers, polysiloxanes or copolymers of poly(alkylacrylates) with other substituted polystyrenes. A specific example may include a styrene-butadiene copolymer (SBR).

폴리우레탄 탄성 공중합체의 예는 폴리에테르 또는 폴리에스테르와 폴리우레탄의 공중합체를 포함할 수 있다.Examples of polyurethane elastomeric copolymers may include copolymers of polyurethane with polyether or polyester.

탄성체의 예는 폴리프로필렌과 폴리올레핀 탄성체의 혼합물, 폴리올레핀 공중합체를 포함할 수 있다. 또한, 탄성체의 예는 부타디엔-아크릴로 니트릴 공중합체 탄성체(NBR)와 폴리아미드 또는 폴리(염화비닐)의 혼합물을 포함할 수 있다. 또한, 탄성체의 예는 폴리실록산 탄성체와 폴리에스테르 또는 폴리아미드의 혼합물을 포함할 수 있다. 탄성 공중합체의 예는 폴리아크릴레이트와 폴리올레핀의 혼합물 또는 폴리우레탄, 폴리아미드 또는 폴리 에스테르의 블록을 함유하는 블록 공중 합체 탄성체와의 혼합물을 포함할 수 있다.Examples of elastomers may include mixtures of polypropylene and polyolefin elastomers, polyolefin copolymers. In addition, examples of the elastomer may include a mixture of butadiene-acrylonitrile copolymer elastomer (NBR) and polyamide or poly(vinyl chloride). Also, examples of the elastomer may include a mixture of polysiloxane elastomer and polyester or polyamide. Examples of elastomeric copolymers may include mixtures of polyacrylates with polyolefins or mixtures with block copolymer elastomers containing blocks of polyurethane, polyamide or polyester.

탄성체의 예는 하기 화학식 2로 표시되는 폴리스티렌-블록-폴리이소프렌-블록-폴리스티렌(SIS)일 수 있다.An example of the elastomer may be polystyrene-block-polyisoprene-block-polystyrene (SIS) represented by Formula 2 below.

[화학식 2][Formula 2]

Figure 112021049594086-pat00002
Figure 112021049594086-pat00002

(화학식 2에서,(In Formula 2,

x, y 및 z는 각각 1 이상의 정수이고, x, y and z are each an integer greater than or equal to 1;

화학식 2의 수평균 분자량(Mn)은 1,000 내지 1,000,000이다.)The number average molecular weight (Mn) of Formula 2 is 1,000 to 1,000,000.)

화학식 2의 화합물 내의 스티렌 함량은 10 내지 25 wt.%일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The styrene content in the compound of Formula 2 may be 10 to 25 wt.%, but is not limited thereto.

상기 SIS 탄성체의 분자량과 스티렌 함량은 원하는 연성, 탄성, 취성, 강도 등 물리적 특성을 조절하기 위해 조절할 수 있다. 예컨대 본 발명의 일 실시예(화학식 2a)에서는 Mn 1,900; 스티렌 함량 17 wt. %의 SIS를 사용하였으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The molecular weight and styrene content of the SIS elastomer can be controlled to adjust physical properties such as ductility, elasticity, brittleness, and strength as desired. For example, in one embodiment of the present invention (Formula 2a), Mn 1,900; Styrene content 17 wt. % SIS was used, but is not limited thereto.

탄성체는 상기의 서술한 탄성체에 국한되지 않으며, 탄성체 매트릭스는 하나 이상의 유형의 탄성체를 포함하여 탄성체 네트워크를 형성할 수 있다.The elastomer is not limited to the elastomers described above, and the elastomer matrix may include one or more types of elastomers to form an elastomer network.

상기 열가소성 탄성체(110)는 흠집(scratch) 및 손상(damage)에 의해 스스로의 복원 능력을 가짐으로써 자가 치유 가능한 것일 수 있다.The thermoplastic elastomer 110 may be capable of self-healing by having self-restoring ability from scratches and damage.

상기 열가소성 탄성체(110)의 신축력(stretchability)은 인장 방향을 따라 5% 이상일 수 있다. 구체적으로는 10% 이상, 예컨대 20% 이상, 더 구체적으로는 30% 이상, 예컨대 50% 이상, 더 바람직하게는 100% 이상 일 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 컬러 필터(200)는 가해진 연신(strain)에 의해 파단(break)되지 않고 5% 이상 인장(stretching)될 수 있고, 통상 20% 이상의 인장이 될 수 있다.Stretchability of the thermoplastic elastomer 110 may be 5% or more along the tensile direction. Specifically, it may be 10% or more, such as 20% or more, more specifically 30% or more, such as 50% or more, and more preferably 100% or more. Accordingly, the color filter 200 according to the present invention is not broken by the applied strain and can be stretched by 5% or more, and typically can be stretched by 20% or more.

본 발명의 일 실시예에 따른 컬러 필터의 제조방법은 A method for manufacturing a color filter according to an embodiment of the present invention

비극성 용매 내에 상기 안정성이 향상된 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점 및 탄성체를 넣고 혼합하여 페로브스카이트-탄성체 복합체 분산액을 준비하는 단계; 및Preparing a perovskite-elastomer composite dispersion by adding and mixing the organic-inorganic hybrid perovskite quantum dots and the elastomer having improved stability in a non-polar solvent; and

상기 페로브스카이트-탄성체 복합체 분산액을 기판 상에 도포하고 건조시켜 필름 형태의 컬러 필터를 형성하는 단계를 포함할 수 있다. Forming a color filter in the form of a film by applying the perovskite-elastomer composite dispersion on a substrate and drying the dispersion may be included.

상기 페로브스카이트 탄성체 복합체 분산액을 제조하기 위해 사용되는 비극성 용매는 부탄, 헥산, 옥탄, 시클로헥산 등 알칸류; 톨루엔, 클로로벤젠, 디클로로벤젠을 포함하는 방향족 화합물; 클로로포름, 디클로로에탄, 디클로로에텐 등의 할로겐 화합물 등을 단독으로 사용하거나 혼합하여 사용할 수 있으며 이에 국한되지는 않는다.Non-polar solvents used to prepare the dispersion of the perovskite elastomer composite include alkanes such as butane, hexane, octane, and cyclohexane; aromatic compounds including toluene, chlorobenzene, and dichlorobenzene; Halogen compounds such as chloroform, dichloroethane, and dichloroethene may be used alone or in combination, but are not limited thereto.

본 발명에 사용한 탄성체는 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점과 복합체를 형성시 페로브스카이트 양자점의 결정구조를 보존하며 그것의 광학적 성질을 유지함과 동시에 자가치유 성질 및 신축성을 보유한다. The elastic body used in the present invention preserves the crystal structure of the perovskite quantum dots when forming a complex with the organic-inorganic hybrid perovskite quantum dots, maintains its optical properties, and has self-healing properties and stretchability.

다음으로, 상기 페로브스카이트-탄성체 복합체 분산액을 기판 상에 도포하는 단계에 있어서, 상기 기판은 유리 기판이나 폴리머 기판이 사용될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 유리 기판으로는, 특히 소다 석회 유리, 바륨 또는 스트론튬 함유 유리, 납유리, 알루미노규산 유리, 붕규산 유리, 바륨 붕규산 유리 또는 석영 등이 사용할 수 있다. 또 폴리머 기판으로는, 폴리카보네이트, 아크릴, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에테르 설파이드 또는 폴리 설폰 기판 등을 들 수 있다.Next, in the step of applying the perovskite-elastomer composite dispersion on the substrate, the substrate may be a glass substrate or a polymer substrate, but is not limited thereto. As the glass substrate, in particular, soda lime glass, glass containing barium or strontium, lead glass, aluminosilicate glass, borosilicate glass, barium borosilicate glass or quartz can be used. Further, examples of the polymer substrate include polycarbonate, acrylic, polyethylene terephthalate, polyether sulfide, and polysulfone substrates.

이때 도포는 원하는 두께를 얻을 수 있도록 롤 코터, 스핀 코터, 슬릿 앤드 스핀 코터, 슬릿 코터(다이 코터라고도 하는 경우가 있음), 잉크젯 등의 도포 장치를 이용한 공지의 습식 코팅 방법에 의해 수행될 수 있다.At this time, the coating may be performed by a known wet coating method using a coating device such as a roll coater, a spin coater, a slit and spin coater, a slit coater (sometimes referred to as a die coater), or an inkjet to obtain a desired thickness. .

건조는 자연 건조시키거나, 오븐, 핫 플레이트 등에 의해 가열함으로써 수행될 수 있다. 이때 건조 단계에서 가열 온도 및 가열 시간은 사용하는 용매에 따라 적의 선택 되어 예를 들면, 80 내지 150℃의 온도로 1 내지 30분간 행해질 수 있다.Drying may be performed by natural drying or by heating with an oven, hot plate or the like. At this time, the heating temperature and heating time in the drying step are appropriately selected according to the solvent used, and may be performed at a temperature of 80 to 150 ° C for 1 to 30 minutes.

이와 같이 제조된 컬러 필터는 페로브스카이트 양자점과 탄성체의 복합체 필름으로서, 자가치유 특성과 신축성을 동시에 나타내므로, 신축성 있는 청색 발광체와 함께 적층하여 패터닝을 통하여 픽셀을 구현하면 웨어러블 디스플레이 소자에 적용할 수 있다. 또한, 컬러 필터가 필요한 카메라의 광학필터 등으로 사용가능하다. 잉크젯 프린팅 방식 등의 증착방법으로 제조 가능하다. 전자피부, 로봇, 웨어러블 소자, 오프라인에서 사용될 수 있는 4차 산업 관련 디스플레이 분야 등에 적용할 수 있다. 이외에도 레이저, 프로젝터, 조명, 에너지 변환소자, 광학센서, 생체표지자 등 분야에 사용될 수 있다. 활동이 필요한 사람이나 로봇의 웨어러블 디스플레이로서 사용이 가능하며 신축성이 있어 부피나 길이가 변하는 부위에도 적용이 가능하다. 깨어지거나 금이 간 디스플레이를 수리하거나 교체할 필요 없이 소자 스스로 원래의 광학적 성질을 복원할 수 있다. 폴더블 디스플레이에서 더 나아가 신축 및 자가치유 디스플레이로 새로운 형태의 제품 제작이 가능하게 되며 새로운 성장 동력을 창출시킬 수 있는 경쟁력 확보할 수 있다. 차세대 신축 및 자가치유 디스플레이 등 신산업 분야에 적용 가능한 나노소재 기술 개발로 신성장 동력 창출이 가능하다. 기존 디스플레이 산업 뿐만 아니라 레이저, 프로젝터, 전자피부, 로봇, 웨어러블 소자, 오프라인에서 사용될 수 있는 4차 산업 관련 디스플레이 분야 등으로 진출이 가능하다. The color filter manufactured in this way is a composite film of perovskite quantum dots and an elastic body, and exhibits self-healing properties and elasticity at the same time, so it can be applied to a wearable display device by layering with a stretchable blue light emitting body to realize a pixel through patterning. can In addition, it can be used as an optical filter for a camera that requires a color filter. It can be manufactured by a deposition method such as an inkjet printing method. It can be applied to electronic skin, robots, wearable devices, and displays related to the 4th industry that can be used offline. In addition, it can be used in fields such as lasers, projectors, lighting, energy conversion devices, optical sensors, and biomarkers. It can be used as a wearable display for people or robots that need to be active, and it can be applied to areas where the volume or length changes because it is flexible. The device itself can restore its original optical properties without the need to repair or replace broken or cracked displays. Going further than the foldable display, it is possible to manufacture new types of products with stretchable and self-healing displays, and it is possible to secure competitiveness that can create new growth engines. It is possible to create a new growth engine by developing nanomaterial technology applicable to new industries such as next-generation new construction and self-healing displays. It is possible to enter not only the existing display industry, but also laser, projector, electronic skin, robot, wearable device, and display fields related to the 4th industry that can be used offline.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 제조예(example) 및 실험예를 제시한다. 다만, 하기의 제조예 및 실험예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 본 발명이 하기의 제조예에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, preferred manufacturing examples and experimental examples are presented to aid understanding of the present invention. However, the following Preparation Examples and Experimental Examples are only for helping understanding of the present invention, and the present invention is not limited by the following Preparation Examples.

유무기 하이브리드 MAPbBrOrganic-inorganic hybrid MAPbBr 33 페로브스카이트 양자점의 제조 : 제조예 1 내지 4, 비교예 1 내지 4 Preparation of perovskite quantum dots: Preparation Examples 1 to 4, Comparative Examples 1 to 4

<제조예 1: 메틸아세테이트를 이용한 유무기 하이브리드 MAPbBr3 페로브스카이트 양자점의 제조><Preparation Example 1: Preparation of organic-inorganic hybrid MAPbBr 3 perovskite quantum dots using methyl acetate>

MAPbBr3 페로브스카이트 양자점의 전구체 용액인 PbBr2(0.4 mmol), CH3NH3Br (0.32 mmol) 올레일 아민(0.1 ml) 및 올레산(1 ml)을 DMF(10 ml)에 용해시킨 후 10 분 동안 초음파를 이용하여 교반 하였다. 톨루엔(10 ml)을 50 ℃에서 유지시켰다. 이어서, MAPbBr3(1 ml) 전구체 용액을 격렬하게 교반하면서 톨루엔이 들어있는 유리병에 빠르게 주입하여, MAPbBr3 페로브스카이트 양자점의 콜로이드 결정화를 유도하였다. 강한 형광을 육안으로 관찰할 수 있으며 부반응을 피하기 위해 합성된 콜로이드 용액을 급냉하였다. After dissolving PbBr 2 (0.4 mmol), CH 3 NH 3 Br (0.32 mmol), oleylamine (0.1 ml), and oleic acid (1 ml), which are precursor solutions of MAPbBr 3 perovskite quantum dots, in DMF (10 ml). It was stirred using ultrasonic waves for 10 minutes. Toluene (10 ml) was maintained at 50 °C. Subsequently, the MAPbBr 3 (1 ml) precursor solution was quickly injected into a glass bottle containing toluene while vigorously stirring, to induce colloidal crystallization of MAPbBr 3 perovskite quantum dots. Strong fluorescence could be observed with the naked eye, and the synthesized colloidal solution was quenched to avoid side reactions.

다음으로, 합성된 MAPbBr3 페로브스카이트 양자점 콜로이드 용액에 세척 용매로서 메틸아세테이트를 1:1 부피비율로 첨가 한 다음, 혼합물 용액을 8,000 rpm에서 5분 동안 원심분리 하였다. 상층액을 버린 후, 침전 된 페로브스카이트 양자점을 헥산에 재분산시키고 최종 용액을 0.2 μm PTFE 필터를 통해 여과하여 안정한 MAPbBr3 페로브스카이트 양자점을 제조하였다.Next, methyl acetate as a washing solvent was added to the synthesized MAPbBr 3 perovskite quantum dot colloidal solution in a volume ratio of 1:1, and then the mixture solution was centrifuged at 8,000 rpm for 5 minutes. After discarding the supernatant, the precipitated perovskite quantum dots were redispersed in hexane and the final solution was filtered through a 0.2 μm PTFE filter to prepare stable MAPbBr 3 perovskite quantum dots.

<제조예 2><Production Example 2>

제조예 1에서 합성된 MAPbBr3 페로브스카이트 양자점 콜로이드 용액에 세척 용매로서 메틸아세테이트를 1:3의 부피비로 사용하여, 안정한 MAPbBr3 페로브스카이트 양자점을 제조하였다.Stable MAPbBr 3 perovskite quantum dots were prepared by using methyl acetate as a washing solvent in a volume ratio of 1:3 in the MAPbBr 3 perovskite quantum dot colloidal solution synthesized in Preparation Example 1.

<제조예 3><Production Example 3>

제조예 1에서 합성된 MAPbBr3 페로브스카이트 양자점 콜로이드 용액에 세척 용매로서 메틸아세테이트를 1:5의 부피비로 사용하여, 안정한 MAPbBr3 페로브스카이트 양자점을 제조하였다.Stable MAPbBr 3 perovskite quantum dots were prepared by using methyl acetate as a washing solvent in a volume ratio of 1:5 in the MAPbBr 3 perovskite quantum dot colloidal solution synthesized in Preparation Example 1.

<제조예 4><Production Example 4>

제조예 1에서 합성된 MAPbBr3 페로브스카이트 양자점 콜로이드 용액에 세척 용매로서 메틸아세테이트를 1:7의 부피비로 사용하여, 안정한 MAPbBr3 페로브스카이트 양자점을 제조하였다.Stable MAPbBr 3 perovskite quantum dots were prepared by using methyl acetate as a washing solvent in a volume ratio of 1:7 in the MAPbBr 3 perovskite quantum dot colloidal solution synthesized in Preparation Example 1.

<비교예 1><Comparative Example 1>

제조예 1에서 합성된 MAPbBr3 페로브스카이트 양자점 콜로이드 용액에 어떠한 세척 용매를 사용하지 않고, 원심분리 후, 침전된 페로브스카이트 양자점을 헥산에 재분산시키고 최종 용액을 0.2 μm PTFE 필터를 통해 여과하여 MAPbBr3 페로브스카이트 양자점을 제조하였다.After centrifugation without using any washing solvent in the MAPbBr 3 perovskite quantum dot colloidal solution synthesized in Preparation Example 1, the precipitated perovskite quantum dots were redispersed in hexane and the final solution was passed through a 0.2 μm PTFE filter. By filtration, MAPbBr 3 perovskite quantum dots were prepared.

<비교예 2><Comparative Example 2>

제조예 1에서 합성된 MAPbBr3 페로브스카이트 양자점 콜로이드 용액에 세척 용매로서 메탄올을 1:1의 부피비로 사용한 다음 원심분리 후, 침전된 페로브스카이트 양자점을 헥산에 재분산시키고 최종 용액을 0.2 μm PTFE 필터를 통해 여과하여 MAPbBr3 페로브스카이트 양자점을 제조하였다.Methanol was used as a washing solvent in the MAPbBr 3 perovskite quantum dot colloidal solution synthesized in Preparation Example 1 at a volume ratio of 1:1, and after centrifugation, the precipitated perovskite quantum dots were redispersed in hexane and the final solution was 0.2 MAPbBr 3 perovskite quantum dots were prepared by filtering through a μm PTFE filter.

<비교예 3><Comparative Example 3>

제조예 1에서 합성된 MAPbBr3 페로브스카이트 양자점 콜로이드 용액에 세척 용매로서 아세톤을 1:1의 부피비로 사용한 다음 원심분리 후, 침전된 페로브스카이트 양자점을 헥산에 재분산시키고 최종 용액을 0.2 μm PTFE 필터를 통해 여과하여 MAPbBr3 페로브스카이트 양자점을 제조하였다.Acetone was used as a washing solvent in the MAPbBr 3 perovskite quantum dot colloidal solution synthesized in Preparation Example 1 at a volume ratio of 1:1, and after centrifugation, the precipitated perovskite quantum dots were redispersed in hexane and the final solution was 0.2 MAPbBr 3 perovskite quantum dots were prepared by filtering through a μm PTFE filter.

<비교예 4><Comparative Example 4>

제조예 1에서 합성된 MAPbBr3 페로브스카이트 양자점 콜로이드 용액에 세척 용매로서 에틸아세테이트를 1:1의 부피비로 사용한 다음 원심분리 후, 침전된 페로브스카이트 양자점을 헥산에 재분산시키고 최종 용액을 0.2 μm PTFE 필터를 통해 여과하여 MAPbBr3 페로브스카이트 양자점을 제조하였다.Ethyl acetate was used as a washing solvent in the MAPbBr 3 perovskite quantum dot colloidal solution synthesized in Preparation Example 1 at a volume ratio of 1: 1, then centrifuged, and the precipitated perovskite quantum dots were redispersed in hexane and the final solution was MAPbBr 3 perovskite quantum dots were prepared by filtering through a 0.2 μm PTFE filter.

실험예Experimental example

<실험예 1 : 세척 용매가 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점의 생산 수율에 미치는 영향><Experimental Example 1: Effect of Washing Solvent on Production Yield of Organic-Inorganic Hybrid Perovskite Quantum Dots>

갓 합성된 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점은 소정의 불순물(예를 들면, Pb2+, MA+, Br-, 및 결합되지 않은 리간드들 등)을 포함하고 있으므로, 세척 공정은 고순도 페로브스카이트 양자점을 수득하기 위하여 필수적이다. 아세톤과 메탄올(MeOH)은 다양한 금속 칼코게나이드 페로브스카이트 양자점, 예컨대 CdS, CdSe, PbS, PbSe 및 AgBiS2 등을 침전시키는 데 주로 사용된 비용매이다. 그러나, 이러한 극성 용매들은 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점의 코어 및 표면에 심각한 손상을 야기할 수 있는데, 이는 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점 내의 유기 양이온들과 금속 할라이드 팔면체 간의 약한 이온 결합을 갖기 때문이다. 따라서, 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점을 손상시키지 않는 적절한 세척 용매를 찾는 것은 시급한 과제가 되었다.Since the freshly synthesized organic-inorganic hybrid perovskite quantum dots contain certain impurities (eg, Pb 2+ , MA + , Br - , and unbound ligands, etc.), the washing process is performed to obtain high-purity perovskite essential to obtain quantum dots. Acetone and methanol (MeOH) are non-solvents mainly used to precipitate various metal chalcogenide perovskite quantum dots, such as CdS, CdSe, PbS, PbSe and AgBiS 2 . However, these polar solvents can cause serious damage to the core and surface of organic-inorganic hybrid perovskite quantum dots, which is due to weak ionic bonds between organic cations and metal halide octahedra in organic-inorganic hybrid perovskite quantum dots. Because. Therefore, finding an appropriate cleaning solvent that does not damage organic-inorganic hybrid perovskite quantum dots has become an urgent task.

이에, 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점을 손상시키지 않는 적절한 세척 용매를 찾기 위하여, 제조예 1에서 갓 합성된 MAPbBr3 페로브스카이트 양자점 콜로이드 용액에 세척 용매를 사용하지 않거나(비교예 1, 이하 Neat이라 칭함), 세척 용매로서 메틸아세테이트(제조예 1), 메탄올(비교예 2), 아세톤(비교예 3) 또는 에틸아세테이트(비교예 4)를 사용하여 정제 과정을 거친 후에 생성된 MAPbBr3 페로브스카이트 양자점의 생산 수율 및 UV-vis 흡광도를 측정하여 도 5에 나타내었다.Therefore, in order to find an appropriate washing solvent that does not damage the organic-inorganic hybrid perovskite quantum dots, no washing solvent is used in the freshly synthesized MAPbBr 3 perovskite quantum dot colloidal solution in Preparation Example 1 (Comparative Example 1, hereinafter Neat), 3 pages of MAPbBr produced after purification using methyl acetate (Preparation Example 1), methanol (Comparative Example 2), acetone (Comparative Example 3) or ethyl acetate (Comparative Example 4) as washing solvents. Production yield and UV-vis absorbance of the lobesite quantum dots were measured and shown in FIG. 5 .

도 5는 본 발명의 일 실시예 및 일 비교예에 따른 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점의 제조에 있어서, 세척용매에 따라 제조된 페로브스카이트 양자점의 (a) 생산 수율, 및 (b) UV 흡광도를 나타낸다.Figure 5 shows (a) production yield, and (b) of perovskite quantum dots prepared according to the washing solvent in the production of organic-inorganic hybrid perovskite quantum dots according to an embodiment and a comparative example of the present invention. Indicates UV absorbance.

도 5에 나타낸 바와 같이, 비교예 1에 따라 세척 용매를 사용하지 않는 경우(Neat), 단지 소량(약 30%)의 침전물이 수득되었고, 흡광도는 거의 나타나지 않았다.As shown in FIG. 5, when no washing solvent was used (Neat) according to Comparative Example 1, only a small amount (about 30%) of precipitate was obtained, and almost no absorbance was obtained.

세척 용매로서 극성이 높은 메탄올 또는 아세톤을 사용하는 경우에는 정제 후 생산 수율이 정규화시 40% 미만으로 매우 낮은 생산 수율을 나타내었는데, 이는 메탄올과 같은 극성 양성자 용매 내에서 MAPbBr3 페로브스카이트 양자점의 메틸암모늄 치환기는 수소 결합 반응을 통해 쉽게 용해되고, 아세톤 내의 부분적으로 음이온을 띠는 산소 원자도 이들 페로브스카이트 양자점의 표면 상에서 Pb2+와 강하게 반응하여, 페로브스카이트 양자점의 팔면체 구조를 분해시킬 수 있기 때문인 것으로 사료된다. 흡광도 분석시에도 세척 용매를 사용하지 않는 경우(Neat)와 동등 또는 더 낮은 흡수 강도를 나타내었다.In the case of using highly polar methanol or acetone as the washing solvent, the production yield after purification was normalized to less than 40%, which was very low. The methylammonium substituent is easily dissolved through a hydrogen bonding reaction, and the partially anionic oxygen atom in acetone also reacts strongly with Pb 2+ on the surface of these perovskite quantum dots, resulting in the octahedral structure of the perovskite quantum dots. It is thought that this is because it can be broken down. Even in the absorbance analysis, the absorption intensity was equal to or lower than that of the case where no washing solvent was used (Neat).

또한, 세척 용매를 에틸아세테이트(EtOAc)로 사용하는 경우에는 메탄올, 아세톤보다는 생산 수율 및 흡광도가 증가하였으나, 메틸아세테이트(MeOAc)를 사용하는 경우보다는 낮은 생산 수율 및 낮은 흡광도를 나타내었다.In addition, when ethyl acetate (EtOAc) was used as the washing solvent, production yield and absorbance increased compared to methanol and acetone, but production yield and absorbance were lower than when methyl acetate (MeOAc) was used.

따라서, 유무기 하이브리드 양자점을 제조시에는 세척 용매의 선택이 중요하며, 본 발명에 따라 세척 용매를 메틸아세테이트를 사용할 때, 정제되어 생성되는 유무기 하이브리드 양자점의 생산 수율 및 흡광도에 대하여 다른 용매들에 비하여 현저하게 높게 나타냄을 확인하였다.Therefore, when preparing organic-inorganic hybrid quantum dots, the selection of the washing solvent is important, and when methyl acetate is used as the washing solvent according to the present invention, the production yield and absorbance of the organic-inorganic hybrid quantum dots produced by purification are compared to other solvents. It was confirmed that it was markedly higher than that.

<실험예 2 : 세척 용매가 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점의 광학적 안정성에 미치는 영향><Experimental Example 2: Effect of Washing Solvent on Optical Stability of Organic-Inorganic Hybrid Perovskite Quantum Dots>

본 발명에 따른 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점의 제조에 있어서, 세척 용매 내에서 유무기 페로브스카이트 양자점의 안정성을 알아보기 위해, 하기와 같은 실험을 수행하였다.In the preparation of the organic-inorganic hybrid perovskite quantum dots according to the present invention, the following experiment was performed to determine the stability of the organic-inorganic perovskite quantum dots in a washing solvent.

구체적으로, 제조예 1에서 갓 합성된 MAPbBr3 페로브스카이트 양자점 콜로이드 용액에 세척 용매를 사용하지 않거나(비교예 1, 이하 Neat이라 칭함), 세척 용매로서 메틸아세테이트(제조예 1), 메탄올(비교예 2) 또는 아세톤(비교예 3)을 1:1의 부피비로 첨가하여 혼합한 후, MAPbBr3 페로브스카이트 양자점 용액을 즉시 및 3개월 보관 후, UV광에 노출시켜 발광 상태를 관찰하여 도 6에 나타내었다.Specifically, the MAPbBr 3 perovskite quantum dot colloidal solution freshly synthesized in Preparation Example 1 did not use a washing solvent (Comparative Example 1, hereinafter referred to as Neat), or as a washing solvent, methyl acetate (Preparation Example 1), methanol ( Comparative Example 2) or acetone (Comparative Example 3) was added and mixed at a volume ratio of 1: 1, and then the MAPbBr 3 perovskite quantum dot solution was immediately stored and stored for 3 months, then exposed to UV light to observe the luminescence state. shown in Figure 6.

도 6은 본 발명의 일 실시예 및 일 비교예에 따른 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점의 제조에 있어서, 세척용매에 따라 제조된 페로브스카이트 양자점의 UV광 하에서의 광학적 특성 및 3개월 후의 광학적 특성을 나타낸다.Figure 6 is in the production of organic-inorganic hybrid perovskite quantum dots according to one embodiment and one comparative example of the present invention, the optical properties of the perovskite quantum dots prepared according to the washing solvent under UV light and the optical properties after 3 months represents a characteristic.

도 6에 나타낸 바와 같이, 갓 합성된 MAPbBr3 페로브스카이트 양자점 콜로이드 용액에 메탄올과 혼합한 후에는 UV광 노출 하에서 페로브스카이트 양자점의 PL 발광은 몇 초 만에 곧 사라졌고, 노란색 선두 화합물(lead compound)는 3개월 후에 완전히 사라졌다. 아세톤과 혼합한 페로브스카이트 양자점 역시 혼합 후 몇 분만에 PL 발광이 상당히 약해졌고, 상당량의 노란색 선두 화합물(lead compound)는 3개월 후에 사라졌다. 이러한 결과들은 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점이 메탄올 및 아세톤에서는 대부분 또는 점진적으로 용해됨을 암시한다. As shown in FIG. 6, after mixing the freshly synthesized MAPbBr 3 perovskite quantum dot colloidal solution with methanol, the PL emission of the perovskite quantum dots under UV light exposure soon disappeared in a few seconds, and the yellow lead compound ( lead compound) completely disappeared after 3 months. Perovskite quantum dots mixed with acetone also significantly weakened PL emission within a few minutes after mixing, and a significant amount of the yellow lead compound disappeared after 3 months. These results imply that organic-inorganic hybrid perovskite quantum dots are mostly or gradually dissolved in methanol and acetone.

이와 대조적으로, 본 발명에 따라 세척 용매로서 메틸아세테이트와 혼합 후에는 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점의 PL 발광 및 물리적 외관의 현저한 변화가 나타나지 않았고, 이의 발광 특성은 3개월 이후에도 안정하게 유지되었다. 이러한 결과는 메틸아세테이트가 유무기 하이브리드 페로브스카이트 나노결정을 분해시키지 않음을 시사하며, 따라서, 본 발명에 따른 방법은 세척 용매로서 메틸아세테이트를 사용함으로써, 용액 안정성이 뛰어나며, 3개월 이상 시간이 지난 후에도 안정한 발광 특성을 갖는 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점을 높은 생산 수율로 제조할 수 있다.In contrast, after mixing with methyl acetate as a washing solvent according to the present invention, there was no significant change in PL emission and physical appearance of organic-inorganic hybrid perovskite quantum dots, and their emission characteristics remained stable even after 3 months. These results suggest that methyl acetate does not decompose organic-inorganic hybrid perovskite nanocrystals, and therefore, the method according to the present invention uses methyl acetate as a washing solvent, and thus has excellent solution stability and a time of 3 months or more. Organic-inorganic hybrid perovskite quantum dots having stable light emitting properties even after passing can be prepared with high production yield.

<실험예 3 : 메틸아세테이트(MeOAc) 및 수분(H2O)의 존재 하에서 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점 표면의 반응 메카니즘><Experimental Example 3: Reaction Mechanism of Organic-Inorganic Hybrid Perovskite Quantum Dot Surface in the Presence of Methyl Acetate (MeOAc) and Moisture (H 2 O)>

본 발명에 따른 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점 제조에 있어서, 세척 용매로서 메틸아세테이트를 사용시, 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점 표면의 반응 메카니즘을 알아보기 위하여, FTIR 분석을 수행하였다.In the organic-inorganic hybrid perovskite quantum dot production according to the present invention, FTIR analysis was performed to investigate the reaction mechanism of the organic-inorganic hybrid perovskite quantum dot surface when methyl acetate was used as a washing solvent.

구체적으로, 제조예 1에서 갓 합성된 MAPbBr3 페로브스카이트 양자점 콜로이드 용액에 메틸아세테이트의 부피 비를 1:0, 1:1, 1:3, 1:5, 및 1:7로 첨가하여 정제된 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점 시료들을 준비하여 FTIR 분석을 수행하였다(이후, 각각 Neat, MeOAc_1, MeOAc_3, MeOAc_5, 및 MeOAc_7로 명명함). 또한, 비교를 위하여 순수 용매 상태의 메틸아세테이트, 올레일아민, 및 올레산에 대하여도 FTIR 분석을 수행하여 그 결과를 도 7에 나타내었다.Specifically, purification was performed by adding methyl acetate at a volume ratio of 1:0, 1:1, 1:3, 1:5, and 1:7 to the MAPbBr 3 perovskite quantum dot colloidal solution freshly synthesized in Preparation Example 1. FTIR analysis was performed by preparing organic-inorganic hybrid perovskite quantum dot samples (hereinafter referred to as Neat, MeOAc_1, MeOAc_3, MeOAc_5, and MeOAc_7, respectively). In addition, for comparison, FTIR analysis was also performed on methyl acetate, oleylamine, and oleic acid in the pure solvent state, and the results are shown in FIG. 7 .

도 7은 본 발명의 일 실시예 및 일 비교예에 따른 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점의 제조에 있어서, (a) 세척용매를 사용하지 않은 페로브스카이트 양자점(Neat)과, 세척용매로서 다양한 비율의 메틸아세테이트를 사용하여 제조된 페로브스카이트 양자점(MeOAc_1 내지 MeOAc_7)과, 순수 용매 상태의 메틸아세테이트, 올레일아민, 및 올레산의 FTIR 스펙트럼 및 (b) 이의 특정 피크를 확대한 확대도를 나타낸다.Figure 7 is in the production of organic-inorganic hybrid perovskite quantum dots according to an embodiment and a comparative example of the present invention, (a) perovskite quantum dots (Neat) without using a washing solvent and as a washing solvent FTIR spectra of perovskite quantum dots (MeOAc_1 to MeOAc_7) prepared using various ratios of methyl acetate, methyl acetate, oleylamine, and oleic acid in pure solvents, and (b) an enlarged view of specific peaks thereof indicates

페로브스카이트 양자점 분말의 스펙트럼은 페로브스카이트 양자점 코어의 유기 부분(즉, MAPbBr3 내의 CH3NH3 +)과 유기 리간드 분자 내의 기능기의 신축 및 굽힘 진동의 영향으로 생성된 피크들을 포함할 수 있다. 이때, 페로브스카이트 양자점 분말은 아세테이트, 올레이트, 올레일암모늄, 올레산 및 올레일아민과 같은 5가지 유기 리간드 분자를 포함할 수 있다.The spectrum of the perovskite quantum dot powder shows the organic part of the perovskite quantum dot core (i.e., within MAPbBr 3 ). CH 3 NH 3 + ) and peaks generated by stretching and bending vibrations of functional groups in organic ligand molecules. In this case, the perovskite quantum dot powder may include five organic ligand molecules such as acetate, oleate, oleylammonium, oleic acid, and oleylamine.

여기서, 올레이트, 올레일암모늄, 올레산 및 올레일아민 분자들은 올레일 공명(ν(C-Hx) = 2780-3000 cm-1ν(C=C-H) = 3006 cm-1)을 공유하기 때문에, Neat 및 MeOAc_1 내지 MeOAc_7 시료들에 대하여 올레일 공명 피크 강도에 대하여 FTIR 스펙트럼을 정규화하였다.Here, since oleate, oleylammonium, oleic acid and oleylamine molecules share oleyl resonances ( ν (CH x ) = 2780-3000 cm -1 and ν (C=CH) = 3006 cm -1 ), FTIR spectra were normalized for oleyl resonance peak intensities for Neat and MeOAc_1 to MeOAc_7 samples.

그 후, 갓 합성된 페로브스카이트 양자점 대 메틸아세테이트의 부피비가 1:0에서 1:7로 증가함에 따라 암모늄(ν(-NH3 +) = 3100-3300 cm-1), 카복실산의 카보닐(ν(C=O) = 1710 cm-1), 및 비대칭 카복실레이트(νas(COO-) = 1581 cm-1)과 관련된 공명 피크 강도에 대한 상대적 변화를 조사하였다Then, as the volume ratio of freshly synthesized perovskite quantum dots to methyl acetate increases from 1:0 to 1:7, ammonium ( ν (-NH 3 + ) = 3100-3300 cm -1 ), carbonyl of carboxylic acid ( ν (C=O) = 1710 cm −1 ), and relative changes to resonance peak intensities associated with asymmetric carboxylates ( ν as(COO ) = 1581 cm −1 ) were investigated.

이때, MAPbBr3 페로브스카이트 양자점에 부착된 올레이트 리간드들은 카복실레이트 공명(νas(COO-1) = 1581 cm-1)에 의해 비결합된 올레산과 구별될 수 있다. 게다가 비결합된 올레산들만 카복실산의 카보닐 신축 진동(ν(C=O) = 1710 cm-1)을 가진다. At this time, the oleate ligands attached to the MAPbBr 3 perovskite quantum dots can be distinguished from unbonded oleic acid by carboxylate resonance ( ν as(COO −1 ) = 1581 cm −1 ). Moreover, only unbonded oleic acids have the carbonyl stretching vibration of carboxylic acids ( ν (C=O) = 1710 cm -1 ).

따라서, 도 7에 나타낸 바와 같이, 결합된 올레이트 리간드들 및 비결합된 올레산의 존재는 각각 ν as(COO-) = 1581 cm-1ν(C=O) = 1710 cm-1 진동들로부터 확인되었다. 또한, 페로브스카이트 양자점 시료는 암모늄 공명(ν(-NH3 +) = 3100-3300 cm-1)이 확인되었다. 순수한 올레일아민은 3100-3300 cm-1 대에서 피크를 나타내지 않았으므로, 이러한 페로브스카이트 양자점 시료의 암모늄 공명(ν(-NH3 +) = 3100-3300 cm-1)은 MAPbBr3 페로브스카이트 양자점 코어 내의 메틸 암모늄(CH3NH3 +)과 결합된 올레인암모늄 리간드 때문일 것임을 알 수 있다.Thus, as shown in FIG. 7, the presence of bound oleate ligands and unbound oleic acid can be obtained from the ν as (COO ) = 1581 cm −1 and ν (C=O) = 1710 cm −1 vibrations, respectively. Confirmed. In addition, the perovskite quantum dot sample was confirmed to have an ammonium resonance ( ν (-NH 3 + ) = 3100-3300 cm -1 ). Since pure oleylamine did not show a peak in the 3100-3300 cm -1 band, the ammonium resonance ( ν (-NH 3 + ) = 3100-3300 cm -1 ) of this perovskite quantum dot sample was MAPbBr 3 perovskite. It can be seen that this is probably due to the oleinammonium ligand combined with methyl ammonium (CH 3 NH 3 + ) in the skyte quantum dot core.

또한, 갓 합성된 페로브스카이트 양자점 용액 대 메틸아세테이트(MeOAc)의 부피비가 1:0에서 1:7로 증가함에 따라, ν as(COO-) 및 ν(-NH3 +)의 상대적인 피크 강도 또한 증가하였다. 이는 긴 탄화수소 사슬과 비교할 때, NH3 + 및 COO- 의 기능적 결합기의 수가 상대적으로 증가하였음을 시사한다. In addition, as the volume ratio of the freshly synthesized perovskite quantum dot solution to methyl acetate (MeOAc) increased from 1:0 to 1:7, the relative peak intensities of ν as (COO - ) and ν (-NH 3 + ) also increased. This suggests that the number of functional linking groups of NH 3 + and COO increased relatively compared to long hydrocarbon chains.

이러한 결과들로부터 도 3에 나타낸 바와 같이, 메틸아세테이트(MeOAc) 분자의 가수분해에 의해 형성된 탈양성자화된 아세트산이 상기 페로브스카이트 양자점 표면 상의 올레익 아세테이트 리간드를 부분적으로 대체함을 알 수 있다.From these results, as shown in FIG. 3, it can be seen that deprotonated acetic acid formed by hydrolysis of methyl acetate (MeOAc) molecules partially replaces oleic acetate ligands on the surface of the perovskite quantum dots. .

ν as(COO-) 및 ν(-NH3 +)의 상대 피크 강도에서의 증가는 가장 작은 양의 MeOAc(즉, MeOAc_1)에서 포화되었고, MeOAc의 부피에서의 추가적인 증가는 상대 피크 강도의 증가에 고려할만큼 영향을 주지 못하였다. 이러한 포화는 원심분리 튜브 내의 공기 중의 제한된 양의 물 분자 때문일 것이고, 상기 물 분자로 인해 가수분해 반응이 조절될 수 있다.The increases in the relative peak intensities of ν as (COO - ) and ν (-NH 3 + ) saturate in the smallest amount of MeOAc (ie, MeOAc_1), and further increases in the volume of MeOAc contribute to the increase in relative peak intensities. Didn't have enough impact to consider. This saturation will be due to the limited amount of water molecules in the air in the centrifuge tube, which can control the hydrolysis reaction.

ν as(COO-) 및 ν(NH3 +)의 상대 피크 강도와는 달리, 카복실산의 카보닐 신축 진동(ν(C=O))은 MeOAc의 부피의 증가에 따라 점진적으로 감소하였는데, 이러한 결과는 상기 페로브스카이트 양자점의 세척 단계에서 MeOAc의 더 많은 부피는 비결합된 유기 잔사, 예컨대 올레산의 더 많은 양을 제거하였음을 시사한다.Unlike the relative peak intensities of ν as (COO - ) and ν (NH 3 + ), the carbonyl stretching vibration of carboxylic acid ( ν (C=O)) gradually decreased with the increase in the volume of MeOAc. suggest that a higher volume of MeOAc in the washing step of the perovskite quantum dots removed a higher amount of unbound organic residues, such as oleic acid.

<실험예 4 : 본 발명에 따라 메틸아세테이트로 세척된 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점의 결정성 측정><Experimental Example 4: Crystallinity measurement of organic-inorganic hybrid perovskite quantum dots washed with methyl acetate according to the present invention>

본 발명에 따라 메틸아세테이트로 세척된 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점의 결정성 특성을 알아보기 위하여 Neat 및 MeOAc_1 내지 MeOAc_7 시료들의 분말 XRD 분석을 수행하여 도 8에 나타내었다.In order to examine the crystalline characteristics of organic-inorganic hybrid perovskite quantum dots washed with methyl acetate according to the present invention, powder XRD analysis of Neat and MeOAc_1 to MeOAc_7 samples was performed and shown in FIG. 8 .

도 8은 본 발명의 일 실시예 및 일 비교예에 따른 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점의 제조에 있어서, 세척용매를 사용하지 않은 페로브스카이트 양자점(Neat)과, 세척용매로서 다양한 비율의 메틸아세테이트를 사용하여 갓 제조된 페로브스카이트 양자점(MeOAc_1 내지 MeOAc_7)과, 5개월 후의 페로브스카이트 양자점(5 months)의 X선 회절 스펙트럼을 나타낸다.8 is a perovskite quantum dot (Neat) without using a washing solvent in the production of organic-inorganic hybrid perovskite quantum dots according to an embodiment and a comparative example of the present invention, and various ratios as a washing solvent X-ray diffraction spectra of perovskite quantum dots (MeOAc_1 to MeOAc_7) freshly prepared using methyl acetate and perovskite quantum dots after 5 months (5 months) are shown.

도 8에 나타낸 바와 같이, 모든 시료들은 14.92°, 21.16°, 30.12°, 33.78°, 43.1°, 및 45.88°에서 피크를 가지는 동일한 XRD 패턴을 나타내었고, 이는 각각 입방형 격자에 대하여 (100), (110), (200), (210), (220), 및 (300) 평면에 해당한다.As shown in Fig. 8, all samples exhibited the same XRD pattern with peaks at 14.92 °, 21.16 °, 30.12 °, 33.78 °, 43.1 °, and 45.88 °, respectively, for a cubic lattice (100), (110), (200), (210), (220), and (300) planes.

이들 XRD 패턴 및 결정 구조는 이전에 보고된 MAPbBr3 페로브스카이트 양자점과 일치하는 바, 본 발명에 따라 MAPbBr3 페로브스카이트 양자점이 성공적으로 제조됨을 확인하였다.These XRD patterns and crystal structures were consistent with previously reported MAPbBr 3 perovskite quantum dots, confirming that MAPbBr 3 perovskite quantum dots were successfully fabricated according to the present invention.

여기서, (100) 및 (200) 평면의 우세한 강도는 대부분의 MAPbBr3 페로브스카이트 양자점 결정이 입방형 Pm3m 대칭 공간군을 가지고, 비대칭의 P4mm 공간군은 포함하지 않음을 나타낸다. Here, the dominant intensities of the (100) and (200) planes indicate that most MAPbBr 3 perovskite QD crystals have a cubic Pm3m symmetric space group and do not contain an asymmetric P4mm space group.

상기 (100) 및 (200) 평면 피크에 대하여, 이들 두 피크의 반치전폭(FWHM)은 MeOAc_1 내지 MeOAc_5 시료에 있어서, 거의 유사하게 나타났으나, MeOAc_7의 반치전폭 값은 다소 높았다. 이러한 결과들은 UV-vis 흡수 분석과도 일치하였고, 이러한 결과로부터 세척 과정에서 과량의 메틸아세테이트(MeOAc) 사용은 MAPbBr3 페로브스카이트 양자점의 품질에 부작용을 야기함을 알 수 있다. 따라서, 세척 과정에서 페로브스카이트 양자점 콜로이드 용액에 대한 메틸아세테이트의 첨가량은 부피비로서 1:1 내지 1:5인 것이 바람직함을 확인하였다. For the (100) and (200) plane peaks, the full width at half maximum (FWHM) of these two peaks was almost similar in MeOAc_1 to MeOAc_5 samples, but the full width at half maximum value of MeOAc_7 was slightly higher. These results were also consistent with UV-vis absorption analysis, and it can be seen from these results that excessive use of methyl acetate (MeOAc) in the washing process adversely affects the quality of MAPbBr 3 perovskite quantum dots. Therefore, it was confirmed that the amount of methyl acetate added to the perovskite quantum dot colloidal solution in the washing process was preferably 1:1 to 1:5 in terms of volume ratio.

그럼에도 불구하고, MeOAc_1 내지 MeOAc_7 샘플에 대해 결정 구조의 위상 변화는 관찰되지 않았는데, 이는 상온에서도 쉽게 분해되는 사방형 MAPbBr3보다 안정성이 높은 입방 격자 구조일 가능성이 크기 때문이다.Nevertheless, no phase change of the crystal structure was observed for the MeOAc_1 to MeOAc_7 samples, which is likely because the cubic lattice structure is more stable than the rhombic MAPbBr 3 , which is easily decomposed even at room temperature.

이에, 본 발명에 따라 제조된 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점의 결정 구조를 더욱 구체적으로 관찰하기 위하여, 고해상도 TEM(HR-TEM)을 이용하여 MeOAc_1 시료의 모폴로지 분석을 수행하여 도 9 및 도 10에 나타내었다.Therefore, in order to more specifically observe the crystal structure of the organic-inorganic hybrid perovskite quantum dots prepared according to the present invention, morphology analysis of the MeOAc_1 sample was performed using high-resolution TEM (HR-TEM), and FIGS. 9 and 10 shown in

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점의 제조에 있어서, 세척용매로서 메틸아세테이트를 사용하여 (a) 갓 제조된 페로브스카이트 양자점과, (b) 5개월 후의 페로브스카이트 양자점의 결정구조를 고해상도 투과전자현미경으로 관찰한 사진이다.9 shows (a) freshly prepared perovskite quantum dots and (b) 5 months using methyl acetate as a washing solvent in the production of organic-inorganic hybrid perovskite quantum dots according to an embodiment of the present invention. This is a picture of the crystal structure of the perovskite quantum dot observed with a high-resolution transmission electron microscope.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점의 제조에 있어서, 세척용매로서 메틸아세테이트를 사용하여 (a) 갓 제조된 페로브스카이트 양자점과, (b) 5개월 후의 페로브스카이트 양자점의 입자 크기 분포를 나타낸다.10 shows (a) freshly prepared perovskite quantum dots and (b) 5 months using methyl acetate as a washing solvent in the production of organic-inorganic hybrid perovskite quantum dots according to an embodiment of the present invention. The particle size distribution of perovskite quantum dots after

도 9 및 도 10에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따라 세척용매로서 메틸아세테이트를 사용하여 정제된 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점은 입자 크기가 평균 약 11nm에 이르며 상당한 응집이 없는 안정적인 입방형 결정이 관찰되었다.As shown in FIGS. 9 and 10, the organic-inorganic hybrid perovskite quantum dots purified using methyl acetate as a washing solvent according to the present invention have a particle size of about 11 nm on average and have stable cubic crystals without significant aggregation. Observed.

상기 결정들은 적당하고 균일한 크기를 나타내었다. 이러한 관찰은 PL 스펙트럼과 일치한다. 주목할 만한 점은 MAPbBr3 페로브스카이트 양자점의 입방형 크리스털이 용액 상태에서 우수한 장기 안정성을 보였다는 점이다. 측정된 페로브스카이트 양자점 용액은 어두운 주위 환경(온도: 20±5 ℃; 상대 습도 35%±15%) 하에서 5개월 동안, 심지어 5개월을 초과하도록 저장하였는데, 입자 크기 및 분산에 대하여 거의 동일한 모폴로지 특성을 나타내었다. 이러한 결과들은 메틸아세테이트가 높은 생산 수율을 가진 안정한 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점을 얻는 데에 효율적이고 효과적일 수 있음을 강하게 시사한다.The crystals exhibited moderate and uniform size. This observation is consistent with the PL spectrum. Noteworthy is that the cubic crystals of MAPbBr 3 perovskite quantum dots showed excellent long-term stability in solution. The measured perovskite quantum dot solution was stored for 5 months, even exceeding 5 months, under a dark ambient environment (temperature: 20 ± 5 ° C; relative humidity 35% ± 15%), and the particle size and dispersion were almost the same. Morphological properties were shown. These results strongly suggest that methyl acetate can be efficient and effective in obtaining stable organic-inorganic hybrid perovskite quantum dots with high production yield.

유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점을 포함하는 자기치유 및 신축성이 있는 컬러 필터의 제조: 제조예 5 내지 8Preparation of Self-Healing and Stretchable Color Filter Containing Organic-Inorganic Hybrid Perovskite Quantum Dots: Preparation Examples 5 to 8

<제조예 5><Production Example 5>

SIS(polystyrene-block-polyisoprene-block-polystyrene, 하기 화학식 2a)를 90 ℃에서 헥산(100 mg/ml)에 용해시키고, 제조예 1에서 제조한 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점 용액(약 0.1 ml)을 90 ℃에서 SIS 용액(1ml)과 혼합하여 페로브스카이트 양자점-SIS 복합 용액을 제조하였다. SIS (polystyrene-block-polyisoprene-block-polystyrene, Formula 2a) was dissolved in hexane (100 mg/ml) at 90 ° C., and the organic-inorganic hybrid perovskite quantum dot solution (about 0.1 ml) prepared in Preparation Example 1 ) was mixed with a SIS solution (1ml) at 90 °C to prepare a perovskite quantum dot-SIS composite solution.

다음으로, 상기 페로브스카이트 양자점-SIS 복합 용액을 유리 기판(2 × 2 cm2)에 도포한 뒤 용액을 증발시켜 페로브스카이트 양자점-SIS 복합체 필름을 형성시켰다. 형성된 필름을 유리 기판으로부터 분리함으로써 독립형 페로브스카이트 양자점-SIS 복합체 필름 형태의 자기치유 및 신축성이 있는 녹색 컬러 필터를 제조하였다.Next, the perovskite quantum dot-SIS composite solution was coated on a glass substrate (2 × 2 cm 2 ), and then the solution was evaporated to form a perovskite quantum dot-SIS composite film. A self-healing and stretchable green color filter in the form of a free-standing perovskite quantum dot-SIS composite film was prepared by separating the formed film from the glass substrate.

[화학식 2a][Formula 2a]

Figure 112021049594086-pat00003
Figure 112021049594086-pat00003

(화학식 2a에서,(In Formula 2a,

x, y 및 z는 각각 1 이상의 정수이고, x, y and z are each an integer greater than or equal to 1;

수평균 분자량(Mn)은 1,900이고, 스티렌 함량은 17 wt.%이다.)The number average molecular weight (Mn) is 1,900 and the styrene content is 17 wt.%.)

<제조예 6 내지 8><Preparation Examples 6 to 8>

유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점 용액에 대하여 제조예 2 내지 4의 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점 용액을 사용한 것을 제외하고는 제조예 5와 동일한 방법으로 수행하여 양자점-SIS 복합체 필름 형태의 자기치유 및 신축성이 있는 녹색 컬러 필터를 제조하였다.Self-healing in the form of a quantum dot-SIS composite film performed in the same manner as in Preparation Example 5, except that the organic-inorganic hybrid perovskite quantum dot solutions of Preparation Examples 2 to 4 were used for the organic-inorganic hybrid perovskite quantum dot solution. and a stretchable green color filter.

<분석><Analysis>

1) 컬러 필터의 형태 및 발광 특성1) Shape and emission characteristics of color filters

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점-탄성체 복합체 필름 형태의 컬러 필터 및 이의 UV광 하에서의 광학적 특성을 나타낸다.11 shows a color filter in the form of an organic-inorganic hybrid perovskite quantum dot-elastic composite film prepared according to an embodiment of the present invention and its optical properties under UV light.

도 11에 나타낸 바와 같이, 상기 컬러 필터는 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점과 탄성체의 복합체 필름 형태를 나타내며, UV 광에서 균일한 녹색(MAPbBr3) 형광을 방출하였다. As shown in FIG. 11, the color filter exhibits a composite film form of organic-inorganic hybrid perovskite quantum dots and an elastic body, and emits uniform green (MAPbBr 3 ) fluorescence in UV light.

2) 컬러 필터의 신축 및 자가치유 특성2) Stretching and self-healing characteristics of color filters

본 발명에 따라 제조된 컬러 필터의 신축 및 자가치유 특성을 확인하기 위하여, 제조예 5에서 제조된 컬러 필터를 UV 광을 조사하면서 그대로 늘리거나, 두 부분으로 자른 뒤, 두 개의 쪼개진 조각을 겹친 후, 겹쳐지는 부분에 손가락으로 압력을 가하여 다시 부착하는지 관찰하였다. 또한, 부착된 컬러 필터를 늘리면서 부착된 부분이 절단되는지 관찰하여 도 12에 나타내었다.In order to confirm the stretchability and self-healing characteristics of the color filter prepared according to the present invention, the color filter prepared in Preparation Example 5 was stretched while irradiating UV light, or cut into two parts, and then the two split pieces were overlapped. , and applied pressure with a finger to the overlapped part to observe whether it was reattached. In addition, while extending the attached color filter, it was observed whether the attached portion was cut, and it is shown in FIG. 12 .

도 12는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 컬러 필터의 신축 및 자가치유 특성을 나타내는 사진이다.12 is a photograph showing stretch and self-healing characteristics of a color filter manufactured according to an embodiment of the present invention.

도 12에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따라 제조된 컬러 필터는 UV 광에서 녹색의 형광을 나타내면서 물리적 손상 없이 유연하게 늘어남으로써 우수한 신축 특성을 나타냈으며, 절단 후에 절단면을 겹쳐서 손가락으로 압력을 가한 결과 다시 부착됨으로써 자가치유 특성을 나타내었다. 부착된 부분은 결합부에서 끊어짐 없이 우수한 신축성을 유지하면서 UV 광에서 녹색의 형광을 나타내었다.As shown in FIG. 12, the color filter prepared according to the present invention showed excellent elasticity properties by flexibly stretching without physical damage while exhibiting green fluorescence in UV light, and after cutting, the cut surface was overlapped and pressure was applied with a finger. By being attached, self-healing properties were exhibited. The attached portion exhibited green fluorescence in UV light while maintaining excellent elasticity without breaking at the coupling portion.

한편, 본 발명에 따라 제조된 컬러 필터의 자가치유 특성을 테스트하기 위해 유리 기판에 제조예 5에서 제조된 컬러 필터를 놓고 면도날로 컬러 필터의 표면을 긁음으로써 두 가지 유형의 물리적 손상을 가했다. 1) 첫 번째 유형의 경우 얕은 흠집으로 필름 표면에 점선 흔적이 나타났다. 2) 두 번째 유형의 경우 필름을 두 부분으로 절단하여 깊은 흠집을 나타내었다. 손상된 필름을 100 ℃에서 가열하면서 필름의 표면 상태 변화를 광학 현미경으로 관찰하여 도 13 및 도 14에 나타내었다.Meanwhile, in order to test the self-healing properties of the color filter prepared according to the present invention, two types of physical damage were applied by placing the color filter prepared in Preparation Example 5 on a glass substrate and scratching the surface of the color filter with a razor blade. 1) In the case of the first type, dotted traces appeared on the surface of the film due to shallow scratches. 2) For the second type, the film was cut into two parts to reveal deep scratches. While heating the damaged film at 100 ° C., changes in the surface state of the film were observed with an optical microscope and are shown in FIGS. 13 and 14 .

도 13은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 컬러 필터의 얕은 흠집 및 깊은 흠집의 자가치유 전후를 나타낸 광학 현미경 사진이다.13 is an optical micrograph showing before and after self-healing of shallow and deep scratches of a color filter manufactured according to an embodiment of the present invention.

도 14는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 컬러 필터의 깊은 흠집의 자가치유 전후의 흠집의 횡단면 높이 프로파일을 나타낸다.14 shows cross-sectional height profiles of flaws before and after self-healing of deep flaws on a color filter manufactured according to an embodiment of the present invention.

도 13 및 도 14에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따라 제조된 컬러 필터는 얕은 흠집이 있는 경우에는 표면이 완전히 치유되었으며, 위아래로 2 μm 가량의 깊은 흠집이 있는 컬러 필터의 경우에도, 컬러 필터의 필름 표면에 상처의 흔적은 약간 남았으나 치유 후 거의 완전히 원래모습으로 회복 되었다.As shown in FIGS. 13 and 14, the surface of the color filter manufactured according to the present invention was completely healed when there was a shallow scratch, and even in the case of a color filter with a deep scratch of about 2 μm above and below, the color filter A few traces of scars were left on the surface of the film, but it was almost completely restored to its original shape after healing.

따라서, 본 발명에 따른 컬러 필터는 우수한 신축 및 자가치유 특성을 가지므로, 플렉시블/폴더블 디스플레이에 유용하게 사용될 수 있다.Therefore, since the color filter according to the present invention has excellent stretch and self-healing properties, it can be usefully used for flexible/foldable displays.

백색 LED 소자의 제조: 제조예 9 내지 12Preparation of white LED device: Preparation Examples 9 to 12

제조예 5 내지 8에서 제조된 MAPbBr3-SIS 복합체 필름 형태의 녹색 컬러 필터와, CsPbBr0.6I2.4 페로브스카이트 양자점-SIS 복합체 필름(적색 컬러 필터)을 InGaN 청색 LED 칩 위에 순차적으로 적층하여 백색 LED 소자를 제조하였다(도 15의 삽도 참조). A green color filter in the form of a MAPbBr 3 -SIS composite film prepared in Preparation Examples 5 to 8 and a CsPbBr 0.6 I 2.4 perovskite quantum dot-SIS composite film (red color filter) were sequentially laminated on an InGaN blue LED chip to produce white An LED device was manufactured (see the inset of FIG. 15).

백색 LED의 색온도는 청색 LED 칩 전력 세기 및 컬러 필터 내의 페로브스카이트 양자점의 농도를 제어함으로써 조정될 수 있다. The color temperature of the white LED can be adjusted by controlling the blue LED chip power intensity and the concentration of perovskite quantum dots in the color filter.

<분석><Analysis>

1) LED 소자의 발광 스펙트럼1) Emission spectrum of LED device

도 15는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 LED 소자의 발광 스펙트럼을 나타낸다.15 shows an emission spectrum of an LED device manufactured according to an embodiment of the present invention.

도 15에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따라 제조된 LED 소자는 소자의 구동 중 발광 스펙트럼의 특별한 변화가 일어나지 않았다. 이를 통해 본 발명에 따라 제조된 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점은 복합체 내에서 할라이드 이온의 마이그레이션에 대한 안정성이 있음을 확인할 수 있다. As shown in FIG. 15, in the LED device manufactured according to the present invention, no particular change in emission spectrum occurred during driving of the device. Through this, it can be confirmed that the organic-inorganic hybrid perovskite quantum dots prepared according to the present invention have stability against migration of halide ions in the composite.

2) LED 소자의 색 좌표2) Color coordinates of LED elements

도 16은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 LED 소자의 CIE 색 좌표를 나타낸다. 여기서, 색재현율의 상대적 비교를 위하여 Rec. 2020과 미국 연방 텔레비전 시스템 위원회(National Television System Committee, NTSC) 표준에서의 색좌표를 함께 나타내었다.16 shows CIE color coordinates of an LED device manufactured according to an embodiment of the present invention. Here, for the relative comparison of color gamut, Rec. 2020 and the color coordinates in the National Television System Committee (NTSC) standard are shown together.

도 16을 참조하면, 제작된 백색 LED 소자의 색 좌표는 (빨간색; 0.678, 0.301), (녹색; 0.173, 0.771) 및 (파란색; 0.153, 0.024)을 나타냄으로써, 본 발명에 따른 LED 소자의 CIE 색상 좌표 삼각형은 NTSC 표준의 109%를 차지했으며 Rec.2020 공간과 95% 중복되는 것을 나타냄으로써 우수한 색재현율을 나타냄을 확인하였다.Referring to FIG. 16, the color coordinates of the fabricated white LED device are (red; 0.678, 0.301), (green; 0.173, 0.771) and (blue; 0.153, 0.024), indicating the CIE of the LED device according to the present invention. The color coordinate triangle occupied 109% of the NTSC standard and showed a 95% overlap with the Rec.2020 space, confirming that it exhibits excellent color gamut.

따라서, 본 발명에 따른 컬러 필터를 포함하는 백색 LED 소자는 안정한 발광을 나타내며, 넓은 색 영역을 가지고, 우수한 색 재현율을 나타내므로 종래 백색 LED 소자를 대체하여 유용하게 사용될 수 있다.Therefore, the white LED device including the color filter according to the present invention exhibits stable light emission, has a wide color gamut, and exhibits excellent color reproducibility, so that it can be usefully used instead of the conventional white LED device.

본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.The present invention is not limited to the above embodiments, but can be manufactured in a variety of different forms, and those skilled in the art to which the present invention pertains may take other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. It will be understood that it can be implemented as. Therefore, the embodiments described above should be understood as illustrative in all respects and not limiting.

100 : 본 발명에 따른 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점
110 : 탄성체
200 : 본 발명에 따른 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점-탄성체 복합체 컬러 필터
100: organic-inorganic hybrid perovskite quantum dots according to the present invention
110: elastic body
200: organic-inorganic hybrid perovskite quantum dot-elastic composite color filter according to the present invention

Claims (17)

양성자성 용매에 유무기 하이브리드 페로브스카이트 전구체들 및 유기 리간드를 용해시켜 제1 용액을 제조하는 단계;
제1 용액을 비양성자성 용매에 섞어 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점이 형성된 제2 용액을 형성하는 단계; 및
제2 용액에 세척 용매로서 메틸아세테이트를 넣고 원심분리후 침전물을 유기용매에 재분산시켜 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점을 정제하는 단계를 포함하는
유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점의 정제방법.
preparing a first solution by dissolving organic/inorganic hybrid perovskite precursors and an organic ligand in a protic solvent;
mixing the first solution with an aprotic solvent to form a second solution in which organic-inorganic hybrid perovskite quantum dots are formed; and
Purifying organic-inorganic hybrid perovskite quantum dots by adding methyl acetate as a washing solvent to the second solution and redispersing the precipitate in an organic solvent after centrifugation
Purification method of organic-inorganic hybrid perovskite quantum dots.
제1항에 있어서,
정제된 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점은
유기 용매에 분산되는 유무기 하이브리드 페로브스카이트 나노결정; 및
상기 유무기 하이브리드 페로브스카이트 나노결정을 둘러싸는 복수개의 리간드들을 포함하며,
상기 리간드들 중 적어도 하나 이상은 아세테이트 음이온(CH3COO-)인 것을 특징으로 하는 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점의 정제방법.
According to claim 1,
Refined organic-inorganic hybrid perovskite quantum dots
organic-inorganic hybrid perovskite nanocrystals dispersed in an organic solvent; and
Including a plurality of ligands surrounding the organic-inorganic hybrid perovskite nanocrystal,
At least one of the ligands is an acetate anion (CH 3 COO - ) Purification method of organic-inorganic hybrid perovskite quantum dots, characterized in that.
제2항에 있어서,
상기 유무기 하이브리드 페로브스카이트 나노결정은 하기 화학식 1의 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점의 정제방법.
[화학식 1]
ABX3
(상기 화학식 1에서,
상기 A는 유기암모늄이고,
상기 B는 금속물질이고,
상기 X는 할로겐 원소이다.)
According to claim 2,
The organic-inorganic hybrid perovskite nanocrystal is a method for purifying organic-inorganic hybrid perovskite quantum dots, characterized in that it comprises a structure of formula (1).
[Formula 1]
ABX 3
(In Formula 1 above,
Wherein A is organoammonium,
Wherein B is a metal material,
The X is a halogen element.)
제3항에 있어서,
상기 A는 메틸암모늄, 포름암모늄, 구아니디늄, (CH(NH2)2, CxH2x+1(CNH3), (CH3NH3)n, ((CxH2x+1)nNH3)n(CH3NH3)n, R(NH2)2 (여기서, R=alkyl), (CnH2n+1NH3)n, (CF3NH3), (CF3NH3)n, ((CxF2x+1)nNH3)n(CF3NH3)n, ((CxF2x+1)nNH3)n, (CnF2n+1NH3)n(여기서, n 및 x는 1~100의 정수) 또는 이의 유도체이고,
상기 B는 Pb, Mn, Cu, Ga, Ge, In, Al, Sb, Bi, Po, Sn, Eu, Yb, Ni, Co, Fe, Cr, Pd, Cd, Ca, Sr 또는 이들의 조합이며,
상기 X는 Cl, Br, I 또는 이들의 조합인 것을 특징으로 하는 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점의 정제방법.
According to claim 3,
A is methylammonium, formammonium, guanidinium, (CH(NH 2 ) 2 , C x H 2x+1 (CNH 3 ), (CH 3 NH 3 ) n , ((C x H 2x+1 ) n NH 3 ) n (CH 3 NH 3 ) n , R(NH 2 ) 2 (Where R=alkyl), (C n H 2n+1 NH 3 ) n , (CF 3 NH 3 ), (CF 3 NH 3 ) n , ((C x F 2x+1 ) n NH 3 ) n (CF 3 NH 3 ) n , ((C x F 2x+1 ) n NH 3 ) n , (C n F 2n+1 NH 3 ) n (where n and x are integers from 1 to 100) or a derivative thereof;
Wherein B is Pb, Mn, Cu, Ga, Ge, In, Al, Sb, Bi, Po, Sn, Eu, Yb, Ni, Co, Fe, Cr, Pd, Cd, Ca, Sr, or combinations thereof;
Wherein X is Cl, Br, I or a combination thereof.
제2항에 있어서,
상기 리간드 중 아세테이트 음이온(CH3COO-)를 제외한 나머지 리간드는 아민 리간드, 유기산, 포스핀 리간드, 황화물 리간드, 이차배위자(bidentate) 리간드 및 삼차배위자(tridentate) 리간드로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점의 정제방법.
According to claim 2,
Among the ligands, the remaining ligands except for the acetate anion (CH 3 COO - ) are selected from the group consisting of amine ligands, organic acids, phosphine ligands, sulfide ligands, secondary ligands (bidentate) ligands, and tridentate ligands. Purification method of organic-inorganic hybrid perovskite quantum dots.
제2항에 있어서,
상기 리간드 중 아세테이트 음이온(CH3COO-)를 제외한 나머지 리간드는 헥실 아민(hexylamine), 옥틸 아민(octylamine), 데실 아민(decylamine), 도데실아민(dodecylamine), 올레일 아민(oleylamine), 헥사노익 에시드(hexanoic acid), 옥타노익 에시드(octanoic acid), 데카노익 에시드(decanoic acid), 언데카노익 에시드(undecanoic acid), 라우릭 에시드(lauric acid), 헥사데카노익 에시드(hexadecenoic acid), 옥타데카노익 에시드(octadecanoic acid), 올레익 에시드(oleic acid), 트리옥틸포스핀(trioctylphosphine), 트리옥틸포스핀 옥사이드(trioctylphosphine oxide), 에탄다이싸이올(1,2-ethanedithiol) 및 3-(N,N-디메틸옥타데실암모니오)프로판설포네이트로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점의 정제방법.
According to claim 2,
Among the ligands, the ligands other than the acetate anion (CH 3 COO - ) are hexylamine, octylamine, decylamine, dodecylamine, oleylamine, and hexanoic. Hexanoic acid, octanoic acid, decanoic acid, undecanoic acid, lauric acid, hexadecanoic acid, Octadecanoic acid, oleic acid, trioctylphosphine, trioctylphosphine oxide, 1,2-ethanedithiol and 3- (N, N-dimethyloctadecylammonio) a method for purifying organic-inorganic hybrid perovskite quantum dots, characterized in that selected from the group consisting of propanesulfonate.
제2항에 있어서,
상기 아세테이트 음이온(CH3COO-)은 정제된 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점의 표면에 이온 결합하여 페로브스카이트 양자점을 안정화하는 것을 특징으로 하는 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점의 정제방법.
According to claim 2,
The acetate anion (CH 3 COO - ) Purification method of organic-inorganic hybrid perovskite quantum dots, characterized in that for stabilizing the perovskite quantum dots by ionic bonding to the surface of the purified organic-inorganic hybrid perovskite quantum dots.
제2항에 있어서,
상기 정제된 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점은 입방체형 결정 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점의 정제방법.
According to claim 2,
The purified organic-inorganic hybrid perovskite quantum dots are purified method of organic-inorganic hybrid perovskite quantum dots, characterized in that having a cubic crystal structure.
제2항에 있어서,
상기 정제된 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점의 평균 입자 크기는 1 nm 내지 100 nm인 것을 특징으로 하는 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점의 정제방법.
According to claim 2,
The purification method of organic-inorganic hybrid perovskite quantum dots, characterized in that the average particle size of the purified organic-inorganic hybrid perovskite quantum dots is 1 nm to 100 nm.
제1항에 있어서,
제2 용액에 메틸아세테이트를 첨가시, 제2 용액 대 메틸아세테이트의 부피비는 1:1 내지 1:5인 것을 특징으로 하는 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점의 정제방법.
According to claim 1,
When methyl acetate is added to the second solution, the volume ratio of the second solution to methyl acetate is 1: 1 to 1: 5. Method for purifying organic-inorganic hybrid perovskite quantum dots.
제1항에서 정제된 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점; 및
상기 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점이 분산된 열가소성 탄성체를 포함하는 컬러 필터.
Organic-inorganic hybrid perovskite quantum dots purified in claim 1; and
A color filter comprising a thermoplastic elastomer in which the organic-inorganic hybrid perovskite quantum dots are dispersed.
제11항에 있어서,
상기 컬러 필터는 정제된 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점이 열가소성 탄성체 내에 분산되어 형성된 필름 형태인 것을 특징으로 하는 컬러 필터.
According to claim 11,
The color filter is a color filter, characterized in that in the form of a film formed by dispersing purified organic-inorganic hybrid perovskite quantum dots in a thermoplastic elastomer.
제11항 또는 제12항에 있어서,
상기 열가소성 탄성체는 폴리올레핀, 폴리실록산, 폴리클로로프렌, 폴리설파이드, 폴리올레핀 공중합체 탄성체, 플루오로 카본 탄성체, 아크릴로 니트릴 블록공중합체, 폴리스티렌 블록공중합체, 폴리올레핀 공중합체, 폴리에스테르 공중합체, 폴리아미드 공중합체 및 폴리우레탄 공중합체로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 컬러 필터.
According to claim 11 or 12,
The thermoplastic elastomer is polyolefin, polysiloxane, polychloroprene, polysulfide, polyolefin copolymer elastomer, fluorocarbon elastomer, acrylonitrile block copolymer, polystyrene block copolymer, polyolefin copolymer, polyester copolymer, polyamide copolymer and A color filter characterized in that it is selected from the group consisting of polyurethane copolymers.
제13항에 있어서,
상기 열가소성 탄성체는 하기 화학식 2로 표시되는 폴리스티렌-블록-폴리이소프렌-블록-폴리스티렌(SIS)인 것을 특징으로 하는 컬러 필터.
[화학식 2]
Figure 112021049594086-pat00004

(화학식 2에서,
x, y 및 z는 각각 1 이상의 정수이고,
화학식 2의 수평균 분자량(Mn)은 1,000 내지 1,000,000이며,
화학식 2의 화합물 내의 스티렌 함량은 10 내지 25 wt.%이다.)
According to claim 13,
The color filter, characterized in that the thermoplastic elastomer is polystyrene-block-polyisoprene-block-polystyrene (SIS) represented by Formula 2 below.
[Formula 2]
Figure 112021049594086-pat00004

(In Formula 2,
x, y and z are each an integer greater than or equal to 1;
The number average molecular weight (Mn) of Formula 2 is 1,000 to 1,000,000,
The styrene content in the compound of Formula 2 is 10 to 25 wt.%.)
제11항에 있어서,
상기 컬러 필터는 신축성을 가지며, 흠집(scratch) 및 손상(damage)에 의해 스스로의 복원 능력을 가짐으로써 자가치유가 가능함을 특징으로 하는 컬러 필터.
According to claim 11,
The color filter is characterized in that the color filter has elasticity and self-healing ability by having self-restoring ability by scratch and damage.
비극성 용매 내에 제1항에서 정제된 유무기 하이브리드 페로브스카이트 양자점 및 탄성체를 넣고 혼합하여 페로브스카이트-탄성체 복합체 분산액을 준비하는 단계; 및
상기 페로브스카이트-탄성체 복합체 분산액을 기판 상에 도포하고 건조시켜 필름 형태의 컬러 필터를 형성하는 단계를 포함하는 컬러 필터의 제조방법.
Preparing a perovskite-elastomer composite dispersion by adding and mixing the organic-inorganic hybrid perovskite quantum dots and the elastomer purified in claim 1 in a non-polar solvent; and
A method of manufacturing a color filter comprising the step of applying the perovskite-elastomer composite dispersion on a substrate and drying it to form a color filter in the form of a film.
제16항에 있어서,
상기 비극성 용매는 부탄, 헥산, 옥탄 및 시클로헥산으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 알칸류; 톨루엔, 클로로벤젠 및 디클로로벤젠으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 방향족 화합물; 및 클로로포름, 디클로로에탄 및 디클로로에텐으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 할로겐 화합물 중 선택되는 어느 하나 또는 이의 혼합 용매인 것을 특징으로 하는 컬러 필터의 제조방법.
According to claim 16,
The non-polar solvent is an alkane selected from the group consisting of butane, hexane, octane and cyclohexane; an aromatic compound selected from the group consisting of toluene, chlorobenzene and dichlorobenzene; and a halogen compound selected from the group consisting of chloroform, dichloroethane, and dichloroethene, or a mixed solvent thereof.
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