KR102560474B1 - 비카드뮴계 양자점 복합체, 이를 포함하는 양자점 필름 및 파장 변환 시트 - Google Patents

비카드뮴계 양자점 복합체, 이를 포함하는 양자점 필름 및 파장 변환 시트 Download PDF

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Abstract

본 발명은 비카드뮴계 양자점 복합체 및 이를 포함하는 양자점 필름에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 카드뮴을 포함하지 않으면서도(cadmium-free) 우수한 색재현율을 가지는 친환경적인 비카드뮴계 양자점 복합체, 이를 포함하는 양자점 필름 및 파장 변환 시트에 관한 것이다.

Description

비카드뮴계 양자점 복합체, 이를 포함하는 양자점 필름 및 파장 변환 시트{CADMIUM-FREE QUANTUM DOT COMPLEX, QUANTUM DOT FILM AND WAVELENGTH CONVERSION SHEET CONTAINING THE SAME}
본 발명은 비카드뮴계 양자점 복합체, 이를 포함하는 양자점 필름 및 파장 변환 시트에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 카드뮴을 포함하지 않으면서도(cadmium-free) 우수한 색재현율을 가지는 친환경적인 비카드뮴계 양자점 복합체, 이를 포함하는 양자점 필름 및 파장 변환 시트에 관한 것이다.
양자점(QD: Quantum Dot)은 수 나노미터 크기를 갖는 초미세 반도체 입자를 말한다. 상기 양자점은 빛에 노출되면 불안정한 상태의 전자가 전도대에서 가전자대로 내려오면서 특정 파장의 빛을 방출한다.
통상 양자점은 입자가 작을수록 짧은 파장의 빛이 발생하고, 입자가 클수록 긴 파장의 빛을 방출한다. 따라서 양자점의 크기를 조절하면 원하는 파장의 가시광선을 표현하고, 여러 크기의 양자점을 이용하여 다양한 색을 동시에 구현할 수도 있다. 따라서, 양자점의 크기를 제어하여 원하는 천연색을 구현할 수 있으며, 색 재현율이 좋고 휘도 또한 양호하여 차세대 광원으로 주목받고 있다.
양자점은 필름으로 형성 후 양측에 배리어 필름을 장착하여 파장 변환 시트를 제작하고, 이를 LCD(Liquid Crystal Display) 백라이트 유닛의 도광판에 적용하고 있다. 상기 백라이트 유닛에서 조사되는 청색광이 양자점 시트를 통과하면, 적색 양자점은 적색으로, 녹색 양자점은 녹색으로 변환되어 발광하고, 청색광은 그대로 발산되어, 풀컬러(full color)의 구현이 가능하다. 이러한 QD를 이용한 디스플레이는 자연광에 가까운 청색과 녹색과 적색의 조합이 가능하여, 기존의 형광체가 내지 못했던 넓은 범위의 자연광에 가까운 색상을 발현할 수 있다는 이점이 있다.
한편, 현재 가장 성능과 신뢰성이 좋은 양자점은 카드뮴(Cd) 기반의 양자점으로, 카드뮴(Cd)을 이용한 셀레늄화 카드뮴(CdSe)계 양자점이 대표적이나, 카드뮴은 심각한 환경 문제를 야기하여 국제 환경 규제 원소로 사용이 제한되고 있는 상황이다.
이에 따라, 카드뮴을 사용하지 않는 비카드뮴계 양자점으로 환경 친화적인 InP 양자점 등이 제안되고 있으나, 비카드뮴계 양자점은 카드뮴 기반의 양자점에 비하여 발광물성(예컨대, 반치폭과 발광 효율)이 좋지 않아 색재현율과 신뢰성이 떨어지는 문제점이 있다.
따라서, 친환경적인 비카드뮴계 양자점을 사용하는 경우에도 높은 색재현율을 얻을 수 있고, 수분 및 산소에 안정적인 새로운 양자점 복합체의 개발이 요구되고 있다.
본 발명은 우수한 색재현율을 가지는 친환경적인 비카드뮴계 양자점 복합체를 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 상기 비카드뮴계 양자점 복합체를 포함하는 양자점 필름을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 상기 양자점 필름이 개재된 파장 변환 시트를 제공하기 위한 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 비카드뮴계 양자점; 및 흡광제;를 포함하고, 바인더 수지 내에 상기 비카드뮴계 양자점 및 흡광제가 분산되고, 이를 캡슐화 수지로 캡슐화한, 비카드뮴계 양자점 복합체를 제공한다.
이때, 상기 비카드뮴계 양자점은 II-VI 족, III-V족, IV-VI족 및 IV족 반도체 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 반도체를 포함할 수 있다.
또는, 상기 비카드뮴계 양자점은 ZnS, ZnO, ZnSe, ZnTe, MnS, MnO, MnSe, MnTe, MgO, MgS, MgSe, MgTe, CaO, CaS, CaSe, CaTe, SrO, SrS, SrSe, SrTe, BaO, BaS, BaSe, BaTE, HgO, HgS, HgSe, HgTe, HgI2, AgI, AgBr, Al2O3, Al2S3, Al2Se3, Al2Te3, Ga2O3, Ga2S3, Ga2Se3, Ga2Te3, In2O3, In2S3, In2Se3, In2Te3, SiO2, GeO2, SnO2, SnS, SnSe, SnTe, PbO, PbO2, PbS, PbSe, PbTe, AlN, AlP, AlAs, AlSb, GaN, GaP, GaAs, GaSb, GaInP2, InN, InP, InAs, InSb, In2S3, In2Se3, TiO2, BP, Si, Ge, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 반도체를 포함할 수 있다.
상기 흡광제는 480 내지 510 nm 또는 560 내지 610 nm에서 최대 흡수 파장을 가질 수 있다.
상기 흡광제는 비카드뮴계 양자점 100 중량부 기준으로 0.1 내지 30 중량부로 포함할 수 있다.
상기 바인더 수지는 아크릴계 수지, 스티렌-아크릴계 공중합 수지, 스티렌계 수지, 스티렌-아크릴로니트릴계 수지, 폴리카보네이트 수지, 사이클릭올레핀계 수지 및 폴리노르보르넨 수지로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 바인더 수지는 비카드뮴계 양자점 100 중량부 기준으로 100 내지 5,000 중량부로 포함될 수 있다.
상기 캡슐화 수지는 왁스계 화합물 또는 실리콘계 수지일 수 있다.
상기 캡슐화 수지는 광경화형 또는 열경화형 수지일 수 있다.
상기 캡슐화 수지는 비카드뮴계 양자점 100 중량부 기준으로 100 내지 2,000 중량부로 포함될 수 있다.
또한, 본 발명은 매트릭스 수지 및 상기 매트릭스 수지 내 분산된 비카드뮴계 양자점 복합체를 포함하고, 상기 비카드뮴계 양자점 복합체는 비카드뮴계 양자점; 및 흡광제;를 포함하고, 바인더 수지 내에 상기 비카드뮴계 양자점 및 흡광제가 분산되고, 이를 캡슐화 수지로 캡슐화한 것인, 양자점 필름을 제공한다.
이때, 상기 매트릭스 수지는 아크릴계 올리고머, 아크릴계 단량체 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 1종의 광경화성 중합 화합물이 광경화된 것일 수 있다.
또한, 본 발명은 한 쌍의 배리어 필름 사이에 상기 양자점 필름이 개재된 파장 변환 시트를 제공한다.
본 발명에 따르면 우수한 색재현율을 가지는 친환경적인 비카드뮴계 양자점 복합체가 제공될 수 있다.
구체적으로, 비카드뮴계 양자점과 흡광제를 함께 포함하여 양자점 복합체를 제조하는 경우, 상기 흡광제가 비카드뮴계 양자점의 불필요한 파장을 흡수함으로써 반치폭을 감소시키는 역할을 하여 양자점 복합체의 색 재현율이 향상시킬 수 있다.
또한, 바인더 수지 내에 상기 비카드뮴계 양자점 및 흡광제를 분산시켜 캡슐화 수지로 캡슐화함으로써 양자점을 그 어떤 손상없이 캡슐화할 수 있으며, 양자점들이 응집 없이 양자점 복합체 내에 안정적으로 존재할 수 있어 종래 양자점 적용시 발생하던 응집 및 양자 효율 감소 문제를 해소할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 상기 비카드뮴계 양자점 복합체를 포함하는 양자점 필름이 제공될 수 있다.
구체적으로, 상기 비카드뮴계 양자점 복합체를 포함하는 양자점 필름은 매트릭스 수지 내 상기 비카드뮴계 양자점 복합체를 고농도로 균일하게 분산시켜 양자점의 변환 효율을 높일 수 있으며, 양자점을 캡슐화하는 캡슐화 수지와 매트릭스 수지를 구성하는 수지로 인해 외부로부터 수분이나 산소 침투를 방지하여, 광학적으로 우수한 광투과도를 가질수 있으며, 양자점 필름 내의 비카드뮴계 양자점의 열화를 방지 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 한 쌍의 배리어 필름 사이에 상기 양자점 필름이 개재된 파장 변환 시트가 제공될 수 있다.
도 1은 비카드뮴계 양자점 복합체에서 흡광제의 역할을 도시한 그래프이다.
도 2는 비카드뮴계 양자점 복합체 내에 녹색 및 적색 양자점이 흡광제와 함께 혼합되어 캡슐화 수지로 캡슐화된 양자점 내에 포함된 모습을 도시한 단면도이다.
도 3의 (a) 및 (b)는 각각 비카드뮴계 양자점 복합체 내에 녹색 또는 적색 비카드뮴계 양자점이 흡광제와 함께 캡슐화 수지로 캡슐화된 양자점 내에 포함된 모습을 도시한 단면도이다.
이하, 본 발명의 구현 예에 따른 비카드뮴계 양자점 복합체, 이를 포함하는 양자점 필름 및 파장 변환 시트에 대해 설명하기로 한다.
본 명세서에서 달리 정의되지 않는 한, 모든 기술적 용어 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 통상의 기술자들에 의해 일반적으로 이해되는 의미와 동일한 의미를 갖는다. 본 발명에서 설명에 사용되는 용어는 단지 특정 구체예를 효과적으로 기술하기 위함이고 본 발명을 제한하는 것으로 의도되지 않는다.
본 명세서에서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다.
본 명세서에서 사용되는 '포함'의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 예시하고 하기에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 상기 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에서, 예를 들어 '~상에', '~상부에', '~하부에', '~옆에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이라는 표현이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수 있다.
본 명세서에서, 예를 들어 '~후에', '~에 이어서', '~다음에', '~전에' 등으로 시간적 선후 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이라는 표현이 사용되지 않는 이상 연속적이지 않은 경우도 포함할 수 있다.
본 명세서에서 '적어도 하나'의 용어는 하나 이상의 관련 항목으로부터 제시 가능한 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
발명의 일 구현 예에 따르면, 비카드뮴계 양자점; 및 흡광제;를 포함하고, 바인더 수지 내에 상기 비카드뮴계 양자점 및 흡광제가 분산되고, 이를 캡슐화 수지로 캡슐화한, 비카드뮴계 양자점 복합체가 제공된다.
본 발명에서 '캡슐화 수지로 캡슐화한'의 의미는, 종래 "캡슐"이 의미하는 "단순 코팅 또는 도막과 같은 코팅층"의 형태는 아니며, 복수개의 양자점이 가교화된 캡슐화 수지 내부에 분산된 상태로 존재하는 것을 의미한다.
상술한 바와 같이 카드뮴을 사용하지 않는 비카드뮴계 양자점은 카드뮴 기반의 양자점에 비하여 발광물성(예컨대, 반치폭과 발광 효율)이 좋지 않아 색재현율이 떨어지는 문제점이 있다.
이에, 본 발명자들은 친환경적인 비카드뮴계 양자점을 사용하는 경우에도 우수한 색재현율을 얻을 수 있는 새로운 방법을 연구하여, 비카드뮴계 양자점과 흡광제를 함께 포함하여 양자점 복합체를 제조하는 경우, 상기 흡광제가 비카드뮴계 양자점의 불필요한 파장을 흡수함으로써 반치폭(full width at half maximum, FWHM)을 감소시키는 역할을 하여 양자점 복합체의 색 재현율이 향상된다는 것을 확인하고 본 발명을 완성하였다.
본 발명에 따르면, 상기 흡광제는 일정 파장대의 가시광 영역에서의 빛을 흡수하는 물질로, 바인더 수지 내에 상기 흡광제를 비카드뮴계 양자점와 함께 분산시켜 캡슐화 수지로 캡슐화함으로써, 비카드뮴계 양자점이 가진 고유의 발광 파장 중 불필요한 파장 영역에서의 빛을 흡수하여 비카드뮴계 양자점의 반치폭을 감소시키는 역할을 할 수 있다.
예를 들어, 도 1은 비카드뮴계 양자점 복합체에서 흡광제의 역할을 표현한 그래프로, 검정색 실선으로 도시된 비카드뮴계 양자점의 발광 파장에서 붉은색 점선으로 표현된 일부 영역의 파장을 흡광제가 흡수하는 모습을 도시한 그래프이다.
즉, 상기 흡광제는 비카드뮴계 양자점의 일부분의 빛을 흡수하여 반치폭이 줄어드는 효과를 가져올 수 있으며, 이에 따라 양자점 복합체의 색 재현율을 향상시킬 수 있다.
상기 흡광제는 480 내지 510 nm 또는 560 내지 610 nm에서 최대 흡수 파장을 가질 수 있다.
예를 들면, 일반적으로 청색광은 400 nm 내지 490 nm에서 최대 발광 파장을 가지며, 녹색광은 500 내지 580 nm에서 최대 발광 파장을, 적색광은 600 내지 660 nm에서 최대 발광 파장을 가진다.
이때, 상기 흡광제가 480 내지 510 nm의 파장대역에서 최대 흡수 파장을 가지는 경우, 비카드뮴계 양자점이 가진 고유의 발광 파장 중 청색광과 녹색광 사이의 영역인 불필요한 파장 영역에서 빛을 흡수함으로써, 비카드뮴계 양자점의 반치폭을 감소시키는 역할을 할 수 있다.
마찬가지로, 상기 흡광제가 560 내지 610 nm의 파장대역에서 최대 흡수 파장을 가지는 경우, 비카드뮴계 양자점이 가진 고유의 발광 파장 중 녹색광과 적색광 사이의 영역인 불필요한 파장 영역에서 빛을 흡수함으로써, 비카드뮴계 양자점의 반치폭을 감소시키는 역할을 할 수 있다.
이를 위해 상기 흡광제는 480 내지 510 nm 또는 560 내지 610 nm의 파장대역을 흡수하는 염료를 포함할 수 있다.
상술한 바와 같이 상기 흡광제는 일정 파장대의 가시광 영역에서의 빛을 흡수하는 물질로, 480 내지 510 nm의 파장대역을 흡수하는 염료 또는 560 내지 610 nm의 파장대역을 흡수하는 염료를 포함할 수 있으며, 480 내지 510 nm 및 560 내지 610 nm의 파장대역을 흡수하는 염료를 모두 포함할 수도 있다.
예를 들어, 상기 흡광제는 히드록시 벤조트리아졸계 및/또는 테트라아자 포르피린계 염료를 포함할 수 있으며, 시아닌(cyanine)계, 피롤 메틴(pyrrol methin)계, 로다민(rhodamin)계 및 보론 디피로메텐(boron dipyrromethene)계 염료로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 더 포함할 수도 있다.
또한, 상기 흡광제는 히드록시 벤조트리아졸계, 시아닌계 및 테트라아자 포르피린계 염료의 조합일 수 있다.
상기 흡광제는 금속 착물 염료일 수 있으며, 572nm에서 최대 흡수 파장을 가지는 철(III) 테트라페닐포르피린 클로라이드(Iron(III) Tetraphenylporphyrin Chloride), 583nm에서 최대 흡수 파장을 가지는 망간(III) 메조-테트라페닐포르핀 클로라이드(Manganese(III)　meso-Tetraphenylporphine Chloride), 574nm에서 최대 흡수 파장을 가지는 엑사이톤(Exciton)사의 ABS 574, 584nm에서 최대 흡수 파장을 가지는 엑사이톤(Exciton)사의 ABS 584, 594nm에서 최대 흡수 파장을 가지는 엑사이톤(Exciton)사의 ABS 594 등을 포함할 수 있다.
또한, 상기 흡광제는 490nm에서 최대 흡수 파장을 가지는 엑사이톤(Exciton)사의 ABS 490, 510nm에서 최대 흡수 파장을 가지는 엑사이톤(Exciton)사의 ABS 510 등을 포함할 수 있다.
한편, 상기 흡광제는 비카드뮴계 양자점 100 중량부 기준으로 0.1 내지 30 중량부, 바람직하게는 0.5 내지 10 중량부로 포함될 수 있다.
상기 흡광제의 함량이 비카드뮴계 양자점 100 중량부 기준으로 0.1 중량부 미만으로 포함되는 경우 비카드뮴계 양자점의 반치폭을 감소시키는 효과가 미미하여 색 재현율 향상 효과가 거의 없을 수 있고, 상기 흡광제의 함량이 비카드뮴계 양자점 100 중량부 기준으로 30 중량부를 초과하여 포함되는 경우 광투과율 저하로 인한 휘도가 저하되는 문제점이 발생할 수 있다.
한편, 상기 흡광제는 바인더 수지 내에 녹색 양자점 및 적색 양자점과 함께 혼합되어 캡슐화 될 수도 있고, 녹색 양자점 또는 적색 양자점 각각과 혼합되어 캡슐화 될 수도 있다.
도 2는 비카드뮴계 양자점 복합체 내에 녹색 및 적색 양자점이 흡광제와 함께 혼합되어 캡슐화 수지로 캡슐화된 양자점 내에 포함된 모습을 도시한 단면도이다.
도 3의 (a) 및 (b)는 각각 비카드뮴계 양자점 복합체 내에 녹색 또는 적색 비카드뮴계 양자점이 흡광제와 함께 캡슐화 수지로 캡슐화된 양자점 내에 포함된 모습을 도시한 단면도이다.
한편, 본 발명에 따른 비카드뮴계 양자점은 캡슐화 수지로 캡슐화된 양자점 복합체로, 이때 캡슐화 수지 내부의 비카드뮴계 양자점은 흡광제와 함께 바인더 수지 내에 분산된 형태를 갖는다.
양자점은 양자 구속 효과(quantum confinement effect)를 통해, 광원으로부터 주입되는 광을 흡수한 다음 양자점이 갖는 밴드갭에 대응하는 파장을 갖는 광의 파장을 변환시켜 출사한다.
상기 비카드뮴계 양자점은 II-VI족, III-V족, IV-VI족, IV족 반도체 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 반도체를 포함할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 비카드뮴계 양자점은, 예를 들면, ZnS, ZnO, ZnSe, ZnTe, MnS, MnO, MnSe, MnTe, MgO, MgS, MgSe, MgTe, CaO, CaS, CaSe, CaTe, SrO, SrS, SrSe, SrTe, BaO, BaS, BaSe, BaTE, HgO, HgS, HgSe, HgTe, HgI2, AgI, AgBr, Al2O3, Al2S3, Al2Se3, Al2Te3, Ga2O3, Ga2S3, Ga2Se3, Ga2Te3, In2O3, In2S3, In2Se3, In2Te3, SiO2, GeO2, SnO2, SnS, SnSe, SnTe, PbO, PbO2, PbS, PbSe, PbTe, AlN, AlP, AlAs, AlSb, GaN, GaP, GaAs, GaSb, GaInP2, InN, InP, InAs, InSb, In2S3, In2Se3, TiO2, BP, Si, Ge, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 반도체 결정을 포함하는 단일층 또는 다중층 구조의 입자일 수 있다.
또한, 상기 비카드뮴계 양자점은 ZnS, ZnSe, ZnTe, HgS, HgSe, HgTe과 같은 II-VI족 화합물 반도체 나노결정, GaN, GaP, GaAs, InP, InAs와 같은 III-V족 화합물 반도체 나노결정 또는 이들의 혼합물 등을 들 수 있다. 상기 중심 입자는 코어/쉘 구조를 가질 수 있고, 상기 중심 입자의 코어 및 쉘(Shell) 각각은 상기 예시한 화합물들을 포함할 수 있다. 상기 예시한 화합물들은 각각 단독으로 또는 2 이상이 조합되어 상기 코어나 쉘에 포함될 수 있다. 예를 들어, 상기 중심 입자는 InP를 포함하는 코어 및 ZnS를 포함하는 쉘을 갖는 InP /ZnS(코어/쉘) 구조를 가질 수 있다.
또한, 상기 비카드뮴계 양자점의 입자는 코어/쉘 구조 또는 얼로이 구조를 가질 수 있다. 코어/쉘 구조를 갖는 비카드뮴계 양자점은 씨드의 결정 구조를 성장시킴에 있어 다른 성분을 넣어 다양한 모습으로 쉘 층을 성장시킬 수 있다. 코어/쉘 구조를 형성시키는 경우 고발광효율, 고발광 선명도 등의 특성을 만족시키면서 열적 안정성 또는 절연성과 같은 다른 특성도 동시에 만족시킬 수 있는 장점이 있다. 이러한 코어/쉘 구조 또는 얼로이 구조를 갖는 비카드뮴계 양자점 입자는 InP/ZnS, InP/Ga/ZnS, InP/ZnSe/ZnS, PbSe/PbS, CuInS2/ZnS, Cu2SnS3/ZnS 일 수 있다.
또한, 상기 비카드뮴계 양자점은 페로브스카이트 나노결정 입자일 수 있다. 페로브스카이트는 ABX3, A2BX4, ABX4 또는 An-1BnX3n+1(n은 2 내지 6사이의 정수)의 구조를 포함하고, 상기 A는 유기암모늄 또는 알칼리금속 물질이고, 상기 B는 금속 물질이고, 상기 X는 할로겐 원소일 수 있다.
상기 유기암모늄은 아미디늄계 유기이온, (CH3NH3)n, ((CxH2x+1)nNH3)2(CH3NH3)n, (RNH3)2, (CnH2n+1NH3)2, (CF3NH3), (CF3NH3)n, ((CxF2x+1)nNH3)2(CF3NH3)n, ((CxF2x+1)nNH3)2 또는 (CnF2n+1NH3)2)이고(n은 1이상인 정수, x는 1이상인 정수), 상기 알칼리금속 물질은 Na, K, Rb, Cs 또는 Fr일 수 있다. 상기 B는 2가의 전이 금속, 희토류 금속, 알칼리 토류 금속, Pb, Sn, Ge, Ga, In, Al, Sb, Bi, Po, 또는 이들의 조합의 이온이고, 상기 X는 Cl, Br, I 이온 또는 이들의 조합일 수 있다.
또한, 상기 비카드뮴계 양자점은 도핑된 페로브스카이트 나노결정 입자일 수 있다. 상기 도핑된 페로브스카이트는 ABX3, A2BX4, ABX4 또는 An-1BnX3n+1(n은 2 내지 6사이의 정수)의 구조를 포함하고, 상기 A의 일부가 A'로 치환되거나, 상기 B의 일부가 B'로 치환되거나, 상기 X의 일부가 X'로 치환된 것을 특징으로 하고, 상기 A 및 A'는 유기암모늄이고, 상기 B 및 B'는 금속물질이고, 상기 X 및 X'는 할로겐 원소일 수 있다.
이때, 상기 A 및 A'는 아미디늄계 유기이온, (CH3NH3)n, ((CxH2x+1)nNH3)2(CH3NH3)n, (RNH3)2, (CnH2n+1NH3)2, (CF3NH3), (CF3NH3)n, ((CxF2x+1)nNH3)2(CF3NH3)n, ((CxF2x+1)nNH3)2 또는 (CnF2n+1NH3)2이고 (n은 1이상인 정수, x는 1이상인 정수), 상기 B 및 B'는 2가의 전이 금속, 희토류 금속, 알칼리 토류 금속, Pb, Sn, Ge, Ga, In, Al, Sb, Bi 또는 Po이고, 상기 X 및 X'는 Cl, Br 또는 I일 수 있다.
상기 비카드뮴계 양자점은 구형, 타원형, 로드형, 와이어, 피라미드, 입방체 또는 다른 기하학적 또는 비기하학적 형상일 수 있다. 통상 구형 또는 타원형의 나노 입자로, 평균 입경이 1 내지 20nm, 바람직하기로 1 내지 10nm를 가지며, 그 크기에 따라 발광 파장이 달라지므로, 적절한 크기의 양자점을 선택하여 원하는 색깔의 광을 얻을 수 있다. 통상 입도가 더 큰 양자점은, 동일한 재료로부터 제조되었지만 입도가 더 작은 양자점과 비교하였을 때, 더 낮은 에너지의 광을 방출한다. 본 발명에서는 상기 비카드뮴계 양자점으로, 예를 들면, 청색광을 적색광으로 변환시키는 양자점, 청색광을 녹색광으로 변환시키는 양자점 및 녹색광을 적색광으로 변환시키는 양자점으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.
특히 상기 비카드뮴계 양자점은 용매(예, 톨루엔)에 분산된 콜로이드(또는 분산액) 상태로 공급되며 표면 안정화를 위해 리간드가 부착된 형태로 공급된다. 이때 리간드는 소수성의 유기 리간드로서 비카드뮴계 양자점의 분산성을 높이고 이들끼리 서로 뭉치는 현상을 막아준다. 상기 리간드는 서로 인접한 비카드뮴계 양자점이 쉽게 서로 응집되어 소광(quenching)되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상기 리간드는 비카드뮴계 양자점과 결합하여, 양자점이 소수성을 갖도록 한다. 이에 따라, 비카드뮴계 양자점 및 상기 리간드를 포함하는 비카드뮴계 양자점을 수지(resin)에 분산시키는 경우, 리간드가 없는 양자점에 비해 수지에 대한 분산성이 향상될 수 있다.
상기 리간드는 화학식 -(CH2)p-R3 (1p≤40, R3=OH, CO2H, NH2, SH, 또는 PO)로 표시될 수 있다. 바람직하기로, 6p≤30이고, CH2로 표시되는 알킬기는 선형 또는 분지형일 수 있다.
구체적인 예로, 상기 리간드로는 헥사데실아민(hexadecylamine), 옥타데실아민(octadecyl amine), 옥틸아민(octylamine), 트리옥틸포스핀(trioctylphosphine), 트리페놀포스핀(triphenolphosphine), t-부틸포스핀(t-butylphosphine), 트라이옥틸포스핀 산화물(trioctylphosphine oxide), 피리딘(pyridine) 또는 싸이오펜(thiophene)일 수 있으며, 바람직하기로는 옥타데실아민일 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 비카드뮴계 양자점 복합체는 경화시 바인더 물질로 작용가능한 바인더 수지를 포함한다.
상기 바인더 수지 내에 비카드뮴계 양자점 및 흡광제를 분산시켜 캡슐화 수지로 캡슐화함으로써 양자점을 그 어떤 손상없이 캡슐화할 수 있으며, 양자점들이 응집 없이 양자점 복합체 내에 안정적으로 존재할 수 있어 종래 양자점 적용시 발생하던 응집 및 양자 효율 감소 문제를 해소할 수 있다.
구체적으로, 상기 바인더 수지는 아크릴계 수지일 수 있다.
상기 아크릴계 수지는 아크릴계 단량체 또는 이의 중합체일 수 있으며, 아크릴계 단량체는 미경화된 액상 성상을 가지며, 광경화를 통해 아크릴계 중합체로 중합될 수 있다.
광경화 이후 아크릴계 중합체는 공기 중의 산소나 수분을 효과적으로 차단시켜 양자점의 안정성 및 제조된 양자점 필름의 신뢰도를 더욱 높일 수 있다.
상기 아크릴계 단량체는 제조 공정 상에서 양자점의 균일한 분산을 위해 상온에서 액상으로 존재하는 것을 사용하며, 일례로 3 내지 500 cps의 점도를 가질 수 있다. 이러한 아크릴계 단량체는 분자 구조 내에 광조사에 의해 중합 또는 경화 가능한 관능기를 가질 수 있다.
사용 가능한 아크릴계 단량체로는 하기와 같으며, 이때 용어 '(메트)아크릴레이트'는 메타크릴레이트 또는 아크릴레이트를 지칭한다.
아크릴계 단량체는 분자 구조 내 관능기가 1개인 단관능성 아크릴계 단량체, 또는 2개 이상인 다관능성 아크릴계 단량체/올리고머일 수 있다.
상기 단관능성 아크릴계 단량체는 이소보닐 (메트)아크릴레이트, 이소옥틸 (메트)아크릴레이트, 라우릴 (메트)아크릴레이트, 스테아릴 (메트)아크릴레이트, 벤질 (메트)아크릴레이트, 노보닐 (메트)아크릴레이트, 이소데실(메트)아크릴레이트, 사이클로헥실 (메트)아크릴레이트, n-헥실(메트)아크릴레이트, 아다만틸 아크릴레이트, 아크릴로일모폴린, 테트라히드로퓨릴 (메트)아크릴레이트, 2-페녹시에틸 (메트)아크릴레이트, 카프로락톤 (메트)아크릴레이트 및 사이클로펜틸 아크릴레이트로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상의 단량체를 포함할 수 있다.
또한, 다관능성 아크릴계 단량체로는 트리프로필렌글리콜 디(메트)아크릴레이트, 1,6-헥산디올 디(메트)아크릴레이트, 트리메틸올프로판 트리(메트)아크릴레이트, 펜타에리트리톨 트리(메트)아크릴레이트, 사이클릭 트리메틸올프로판 (메트)아크릴레이트, 트리메틸사이클로헥실 (메트)아크릴레이트, 트리사이클로디케인 디메탄올 디(메트)아크릴레이트, 트리메틸올프로판 트리(메트)아크릴레이트, 에톡실레이티드 트리메틸올프로판 트리(메트)아크릴레이트(3EO-TMPTA; ethoxylated trimethylolpropane tri(metha)acrylate), 에톡실레이티드 펜타에리트리톨 트리(메트)아크릴레이트(4EO-PETA; ethoxylated pentaerythritol triacrylate), 펜타에리쓰리톨 트리(메트)아크릴레이트, 및 디펜타에리쓰리톨 헥사(메트)아크릴레이트로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상의 단량체를 포함할 수 있다.
그리고, 다관능성 아크릴계 올리고머로는 우레탄 (메트)아크릴레이트, 에폭시 (메트)아크릴레이트, 폴리에스테르 (메트)아크릴레이트, 아크릴(메트)아크릴레이트, 폴리부타디엔 (메트)아크릴레이트, 실리콘 (메트)아크릴레이트 및 멜라민 (메트)아크릴레이트로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상의 올리고머를 포함할 수 있다. 이때 올리고머는 중량평균분자량이 100 내지 1000의 범위를 갖는 것이 가능하다.
이중에서도 무극성 아크릴레이트인 이소보닐 (메트)아크릴레이트, 라우릴 (메트)아크릴레이트, 사이클로 헥실 (메트)아크릴레이트, 3,3,5-트리메틸사이클로헥실 (메트)아크릴레이트로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있고, 가장 바람직하기로는 이소보닐 아크릴레이트(IBOA), 이소데실 아크릴레이트(IDA), 이소보닐메타크릴레이트(IBOMA)를 사용할 수 있다.
상기 아크릴계 단량체 중 2개 이상의 관능기를 포함하는 경우 광조사에 의해 가교될 수 있으며, 필요한 경우 공지의 광가교제를 더욱 사용할 수 있다.
한편, 상기 바인더 수지의 함량은 비카드뮴계 양자점 100 중량부 기준으로 100 내지 5,000 중량부, 200 내지 3,000 중량부, 500 내지 2,000 중량부의 함량으로 포함될 수 있다.
상기 바인더 수지의 함량이 비카드뮴계 양자점 100 중량부 기준으로 100 중량부 미만으로 포함되는 경우 바인더 수지로 인한 경화도 및 기재와의 부착력이 저하될 수 있고, 상기 바인더 수지의 함량이 비카드뮴계 양자점 100 중량부 기준으로 5,000 중량부를 초과하여 포함되는 양자점 농도 저하에 의한 휘도 및 색좌표가 저하되는 문제점이 있을 수 있다.
한편, 본 발명의 비카드뮴계 양자점 복합체는 바인더 수지 내에 상기 비카드뮴계 양자점 및 흡광제가 분산되고, 이를 캡슐화 수지를 이용하여 캡슐화된 구조를 갖는다.
상기 캡슐화 수지는 비카드뮴계 양자점 및 흡광제가 분산된 바인더 수지와 혼합되어 경화되거나 비카드뮴계 양자점 및 흡광제가 분산된 바인더 수지를 포함하면서 경화된다. 이로 인해 상기 캡슐화된 구조라 함은, 종래 "캡슐"이 의미하는 "단순 코팅 또는 도막과 같은 코팅층"의 형태는 아니며, 비카드뮴계 양자점 및 흡광제가 분산된 바인더 수지와 혼합된 상태로 경화되는 것을 의미한다.
캡슐화 수지는 소수성(Hydrophobic)특성이거나 경도, 산소 투과 감소, 물 분자 투과 감소 등의 기능 중 한가지 이상을 향상시키는 특성을 가지는 수지가 사용되며, 바람직하기로 왁스계 화합물 또는 실리콘계 수지가 가능하다.
왁스계 화합물은 상온에서는 고체 상태이나 40 내지 180℃에서 융점을 가져 상기 융점 이상으로 온도를 높이면 유체로 변하는 것으로, 수백에서 수만의 분자량을 갖는 수지이다. 상기 수지로는 원료에 따라 석유 왁스, 동물성 천연왁스, 식물성 천연왁스, 및 합성 왁스가 있다. 넓은 의미의 왁스계 화합물에는 반 유동성의 바세린(와세린, Petrolatum), 액체 상태의 유동형 파라핀, 액체 파라핀 등이 포함된다. 따라서 어떠한 왁스계 화합물들은 상온에서 반유동상이거나, 완전 유동상일 수도 있다.
석유 왁스로는 파라핀 왁스(Paraffin Wax)와 마이크로크리스탈린 왁스(Microcrystalline Wax), 유동 파라핀, 페트롤륨(Petroleum)이 있다. 동물성 천연왁스로는 비즈왁스(Bee's Wax), 울왁스(Wool Wax) 등이 있으며, 식물성 천연왁스로는 카르나우바 왁스(Carnauba Wax)와 칸데릴라 왁스(Candelilla Wax)가 있다. 합성 왁스(synthetic wax)로는 인공적인 석유화학 공정을 거쳐서 생산되거나, 합성 과정에서 부산물로 생성되거나, 직접 제조하여 폴리머, 코폴리머 또는 올리고머 형태의 다양한 형태로 얻어질 수 있다. 일례로, 합성 왁스로는 폴리에틸렌계 왁스(PE-based wax), 폴리프로필렌계 왁스(PP-based wax), 아마이드계 왁스(Amide-based wax), F-T왁스(Fischer-Tropsch Wax), 실리콘계 왁스(Silicone-based wax) 등이 가능하다.
바람직하기로, 왁스계 화합물로는 폴리에틸렌계 왁스를 사용하고, 이때 폴리에틸렌계 왁스 표면에 별도의 극성기(-OH, -COOH, -COH, -O- 또는 -CO)를 포함하지 않는 것이 비카드뮴계 양자점의 리간드 처리가 필요하지 않다는 점에서 공정 비용을 낮추고 공정을 단순화할 수 있기 때문에 유리하다. 필요한 경우, 상기 극성기를 포함하는 비카드뮴계 양자점을 사용할 수 있다.
캡슐화 수지의 다른 하나의 예로서, 캡슐화 수지는 실리콘계 수지일 수 있다.
실리콘계 수지는 액상 실록산 폴리머로, 규소 원자에 결합하는 유기의 종류와 실록산의 중합도에 따라 직쇄상 실리콘 오일과 변성 실리콘 오일일 수 있다. 대표적인 직쇄상 실리콘 오일은 유기기가 모두 메틸기인 디메틸 실리콘오일이 있으며, 페닐기를 도입한 메틸페닐 실리콘오일과, 메틸페닐 실리콘오일, 디페닐실리콘오일, 폴리실록산과 디페닐실록산의 공중합체, 메틸하이드로겐 실리콘오일 등이 있다. 상기 변성 실리콘오일은 메틸기 또는 페닐기 이외의 유기기를 도입한 실리콘 오일을 의미하며, 메틸히드록시 실리콘오일, 플루오로 실리콘오일, 폴리옥시에테르 공중합체, 알킬변성 실리콘오일, 고급지방산변성 실리콘오일, 아미 노변성 실리콘오일, 에폭시변성 실리콘오일 등이 있다. 이들 실리콘계는 상온에서 점도가 50 cps 내지 1000cps인 액상 수지로, 낮은 표면장력을 갖는다. 또한, 비극성이므로 톨루엔, 자일렌등의 방향족계 용제 등에 용해되며, 물 또는 알코올의 극성 용매에는 난용성을 갖는다.
실리콘계 수지를 이용한 캡슐화는 경화를 통해 이루어질 수 있으며, 상기 경화는 경화 반응 메커니즘에 의해 달라지며 열경화 실리콘계 수지 또는 자외선 경화 실리콘계 수지일 수 있다.
경화는 열 경화 또는 자외선 경화가 가능하며, 열 경화를 위해선 유기 과산화물과 같은 경화제가, 자외선 경화를 위해선 자외선 경화제가 사용될 수 있다. 필요한 경우, 경화를 촉진하기 위해 백금 촉매가 사용될 수 있다.
열 경화의 경우 실리콘 수지 대비 경화제의 사용은 경화 메커니즘에 따라 달라질 수 있다. 일례로, 백금 촉매 존재하에 부가 반응이 일어나거나, 유기 과산화물 및 열을 인가하여 유리 라디칼 반응을 통해 경화가 가능하다. 이때 유기 과산화물의 예로는 2,4-디클로로벤조일 퍼옥사이드, 벤조일 퍼옥사이드, 디큐밀 퍼옥사이드, 디-3급-부틸퍼벤조에이트 및 2,5-비스(3급-부틸퍼옥시)벤조에이트가 있다. 유기 과산화물은 실리콘계 수지 100 중량부 대비 0.1 내지 10 중량부, 바람직하게는 0.2 내지 5 중량부의 농도로 사용된다.
한편, 상기 캡슐화 수지의 함량은 비카드뮴계 양자점 100 중량부 기준으로 100 내지 2,000 중량부, 200 내지 1,000 중량부, 200 내지 500 중량부의 함량으로 포함될 수 있다.
상기 캡슐화 수지의 함량이 비카드뮴계 양자점 100 중량부 기준으로 100 중량부 미만으로 포함되는 경우 비카드뮴계 양자점의 균일한 분산이 어렵고 공기 중의 산소나 수분의 차단 효과가 부족하며, 상기 캡슐화 수지의 함량이 비카드뮴계 양자점 100 중량부 기준으로 2,000 중량부를 초과하여 포함되는 경우 양자점 복합체의 크기가 필요 이상으로 증가하거나 양자점 필름에 적용시 필름 투명도를 저하시키고, 양자점의 양자 효율이 저하되는 문제점이 있을 수 있다.
한편, 본 발명의 비카드뮴계 양자점 복합체는 크기가 0.1 ㎛ 내지 200 ㎛, 0.5 ㎛ 내지 180 ㎛, 1 ㎛ 내지 150 ㎛, 5 ㎛ 내지 100 ㎛의 범위일 수 있다. 이러한 크기는 비카드뮴계 양자점, 흡광제, 바인더 수지 및 캡슐화 수지의 함량에 의해 조절이 가능하며, 상기 범위를 가질 경우 비카드뮴계 양자점의 양자 효율을 비롯한 각종 물성이 우수하다.
한편, 발명의 다른 일 구현예에 따르면, 매트릭스 수지 및 상기 매트릭스 수지 내 분산된 비카드뮴계 양자점 복합체를 포함하고, 상기 비카드뮴계 양자점 복합체는 비카드뮴계 양자점; 및 흡광제;를 포함하고, 바인더 수지 내에 상기 비카드뮴계 양자점 및 흡광제가 분산되고, 이를 캡슐화 수지로 캡슐화한 것인, 양자점 필름이 제공될 수 있다.
상기 비카드뮴계 양자점 복합체를 포함하는 양자점 필름은 매트릭스 수지 내 상기 비카드뮴계 양자점 복합체를 고농도로 균일하게 분산시켜 양자점의 변환 효율을 높일 수 있으며, 양자점을 캡슐화하는 캡슐화 수지와 매트릭스 수지를 구성하는 수지로 인해 외부로부터 수분이나 산소 침투를 방지하여, 광학적으로 우수한 광투과도를 가질수 있으며, 양자점 필름 내의 비카드뮴계 양자점의 열화를 방지 수 있다.
한편, 본 발명의 비카드뮴계 양자점 복합체는 매트릭스 수지 내에 분산되며, 이는 다양한 형태로 제조가 가능하나 바람직하기로 필름 상태인 양자점 필름 상태로 제조된다.
이때, 상기 매트릭스 수지를 구성하는 수지는 광학적 투명성을 유지하고, 양자점 필름의 특성 상 타 필름(예, 배리어 필름)에 부착시킨 형태로 사용하여야 하므로, 타 필름에 대한 높은 부착력을 가져야 하며 이러한 특성을 만족시킬 수 있는 성질의 수지가 사용될 수 있다.
본 발명의 매트릭스 수지는 활성 에너지선에 의해 중합이 일어나는 광경화 수지가 가능하며, 에멀젼을 이용한 제조방법에 적합하도록 상기 캡슐화 수지와는 달리 친수성을 갖는 수지가 가능하다.
'광경화성 수지'는 UV, EB, 방사선 등의 강한 활성 에너지선으로 분자쇄에 라디칼이 생성됨에 따라 가교화가 되는 성분이다. 파장수가 200 내지 400nm의 자외선을 점착제 내 포함된 광 개시제가 흡수하여 반응성을 나타낸 후, 수지의 주 성분인 단량체와 반응하여 중합을 이루어 경화된다. 광경화형 수지에 내에 포함된 광 개시제가 UV를 받으면 광중합 반응이 개시되어 수지의 주성분인 올리고머와 단량체가 중합되어 경화된다.
바람직하기로, 매트릭스 수지는 아크릴계 고분자가 가능하다. 상기 아크릴계 고분자는 아크릴계 올리고머, 아크릴계 단량체 및 이들의 조합으로 이루어진 1종 이상의 조성의 중합을 통해 제조될 수 있으며, 최종 경화 후 얻어진 매트릭스 수지가 아크릴계 수지가 될 수 있다.
아크릴계 올리고머는 에폭시 아크릴레이트 수지일 수 있다.
에폭시 아크릴레이트 수지는 에폭시 수지의 에폭사이드(epoxide)기가 아크릴기로 치환된 수지로, 예를 들면, 상기 에폭시 아크릴레이트 수지는 비스페놀-A 글리세롤레이트 디아크릴레이트(bisphenol A glycerolate diacrylate), 비스페놀-A 에톡실레이트 디아크릴레이트(bisphenol A ethoxylate diacrylate), 비스페놀-A 글리세롤레이트 디메타크릴레이트(bisphenol A glycerolate dimethacrylate), 비스페놀-A 에톡실레이트 디메타크릴레이트(bisphenol A ethoxylate dimethacrylate) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 일 수 있다. 에폭시 아크릴레이트 수지는 에폭시 수지와 마찬가지로 주쇄 특성으로 인해 낮은 투습율 과 투기율을 갖는다.
사용 가능한 아크릴계 단량체는 본 발명에서 특별히 한정하지 않으며, 공지된 바의 것이면 어느 것이든 사용할 수 있다. 대표적으로, 상기 아크릴계 단량체는 불포화기 함유 아크릴계 단량체, 아미노기 함유 아크릴계 단량체, 에폭시기 함유 아크릴계 단량체, 및 카르복실산기 함유 아크릴계 단량체로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 단일 중합체 또는 공중합체가 사용될 수 있다.
불포화기 함유 아크릴계 단량체로는 메틸아크릴레이트, 메틸메타크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, n-프로필아크릴레이트, n-프로필메타크릴레이트, i-프로필아크릴레이트, i-프로필메타크릴레이트, n-부틸아크릴레이트, n-부틸메타크릴레이트, i-부틸아크릴레이트, i-부틸메타크릴레이트, sec-부틸아크릴레이트, sec-부틸메타크릴레이트, t-부틸아크릴레이트, t-부틸메타크릴레이트, 2-히드록시에틸아크릴레이트, 2-히드록시에틸메타크릴레이트, 2-히드록시프로필아크릴레이트, 2-히드록시프로필메타크릴레이트, 3-히드록시프로필아크릴레이트, 3-히드록시프로필메타크릴레이트, 2-히드록시부틸아크릴레이트, 2-히드록시부틸메타크릴레이트, 3-히드록시부틸아크릴레이트, 3-히드록시부틸메타크릴레이트, 4-히드록시부틸아크릴레이트, 4-히드록시부틸메타크릴레이트, 알릴아크릴레이트, 알릴메타크릴레이트, 벤질아크릴레이트, 벤질메타크릴레이트, 시클로헥실아크릴레이트, 시클로헥실메타크릴레이트, 페닐아크릴레이트, 페닐메타크릴레이트, 2-메톡시에틸아크릴레이트, 2-메톡시에틸메타크릴레이트, 2-페녹시에틸아크릴레이트, 2-페녹시에틸메타크릴레이트, 메톡시디에틸렌글리콜아크릴레이트, 메톡시디에틸렌글리콜메타크릴레이트, 메톡시트리에틸렌글리콜아크릴레이트, 메톡시트리에틸렌글리콜메타크릴레이트, 메톡시프로필렌글리콜아크릴레이트, 메톡시프로필렌글리콜메타크릴레이트, 메톡시디프로필렌글리콜아크릴레이트, 메톡시디프로필렌글리콜메타크릴레이트, 이소보르닐아크릴레이트, 이소보르닐메타크릴레이트, 디시클로펜타디에틸아크릴레이트, 디시클로펜타디에틸메타크릴레이트, 2-히드록시-3-페녹시프로필아크릴레이트, 2-히드록시-3-페녹시프로필메타크릴레이트, 글리세롤모노아크릴레이트, 글리세롤모노메타크릴레이트 등이 가능하다.
아미노기 함유 아크릴계 단량체로는 2-아미노에틸아크릴레이트, 2-아미노에틸메타크릴레이트, 2-디메틸아미노에틸아크릴레이트, 2-디메틸아미노에틸메타크릴레이트, 2-아미노프로필아크릴레이트, 2-아미노프로필메타크릴레이트, 2-디메틸아미노프로필아크릴레이트, 2-디메틸아미노프로필메타크릴레이트, 3-아미노프로필아크릴레이트, 3-아미노프로필메타크릴레이트, 3-디메틸아미노프로필아크릴레이트, 3-디메틸아미노프로필메타크릴레이트 등이 가능하다.
에폭시기 함유 아크릴계 단량체로는 글리시딜 아크릴레이트, 글리시딜 메타아크릴레이트, 글리시딜옥시에틸 아크릴레이트, 글리시딜옥시에틸 메타아크릴레이트, 글리시딜옥시프로필 아크릴레이트, 글리시딜옥시프로필 메타아크릴레이트, 글리시딜옥시부틸 아크릴레이트, 글리시딜옥시부틸 메타아크릴레이트 등이 가능하다.
카르복실산기 함유 아크릴계 단량체는 아크릴산, 메타아크릴산, 아크릴로일옥시아세트산, 메타아크릴로일옥시아세트산, 아크릴로일옥시프로피온산, 메타아크릴로일옥시프로피온산, 아크릴로일옥시부티르산, 메타아크릴로일옥시부티르산 등이 가능하다.
상기 광경화성 수지를 포함하는 매트릭스 수지 100 중량부에 대해 비카드뮴계 양자점 복합체는 0.5 내지 30 중량부, 바람직하기로 1 내지 15 중량부로 포함한다. 만약, 비카드뮴계 양자점 복합체의 함량이 상기 범위 미만이면 광 변환 효과가 미미하여 광 변환 효율이 저하되고, 너무 과도하면 균일한 분산이 어려운 문제가 있다.
필요한 경우, 상기 매트릭스 수지는 가교를 위한 가교제를 더욱 포함할 수 있다. 본 발명에 사용되는 가교제의 구체적인 예로는, 에틸렌글리콜 디(메트)아크릴레이트, 에틸렌기의 수가 2 내지 14개인 폴리에틸렌글리콜 디(메트)아크릴레이트, 트리메틸올프로판 디(메트)아크릴레이트, 트리메틸올프로판 트리(메트)아크릴레이트, 펜타에리스리톨 트리(메트)아크릴레이트, 펜타에리스리톨 테트라(메트)아크릴레이트, 2-트리스아크릴로일옥시메틸에틸프탈산, 프로필렌글리콜 디(메트)아크릴레이트, 프로필렌기의 수가 2 내지 14개인 폴리프로필렌글리콜 디(메트)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨 펜타(메트)아크릴레이트 및 디펜타에리스리톨 헥사(메트)아크릴레이트 등을 들 수 있다. 이들 가교제는 각각 단독으로 또는 2종 이상의 조합으로 사용할 수 있다. 가교제는 매트릭스 수지 100 중량부에 대하여 0.01 내지 10 중량부의 범위 내에서 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 양자점 필름은 두께가 50 내지 300 ㎛, 바람직하기로 70 내지 180 ㎛를 갖는다. 특히, 캡슐화 수지로 소수성 수지를 사용함에 따라 수분 및 공기로부터 양자점을 효과적으로 보호할 수 있다. 또한, 매트릭스 수지로서 사용하는 아크릴계 수지는 기판, 후속에서 설명되는 배리어 필름에 대한 부착력이 우수하여, 외부로부터 수분이나 산소의 침투를 효과적으로 방지하여 양자점의 산화를 방지할 수 있다. 더불어, 비카드뮴계 양자점 복합체가 매트릭스 수지 내 0.1 내지 10 중량부, 바람직하기로 0.5 내지 2 중량부의 수준의 높은 함량(즉, 고농도)으로 분산이 가능하여 광변환 효율을 더욱 높일 수 있다.
상기 양자점 필름은 디스플레이용 파장 변환 시트에 적용 가능하며, 고색재현의 화면을 구현할 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 양자점 필름은 파장 변환 시트로 사용할 수 있다.
본 명세서에서 언급하는 '파장 변환 시트'는 광원으로부터 출사되는 광의 파장을 변환시킬 수 있는 필름을 의미한다. 일례로, 광원이 약 430㎚ 내지 약 470㎚ 사이의 파장대를 갖는 청색광을 출사할 경우 상기 청색광을 약 520㎚ 내지 약 560㎚ 사이의 파장대를 가지는 녹색광 및/또는 약 600㎚ 내지 약 660㎚ 사이의 파장대를 가지는 적색광으로 변환시킬 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 파장 변환 시트는 한 쌍의 고분자 필름 사이에 양자점 필름이 배치된 구조를 갖는다.
상기 필름은 양자점 필름을 지지하고 보호하기 위한 것으로, 보다 구체적으로는, 외부 공기 중 수분이나 산소 등이 양자점 필름으로 투입되어 양자점이 산화되는 것을 방지한다. 바람직하기로 상기 필름은 배리어 필름일 수
있으며, 제1배리어 필름 및 제2배리어 필름으로 이루어진 한 쌍의 필름일 수 있다. 이때 상기 제1 및 제2 배리어 필름은 서로 같거나 다를 수 있다.
상기 필름은 수분 및/또는 산소에 대한 차단성이 높은 고분자를 포함하는 고분자 필름 또는 여기에 배리어층이 형성된 다층 구조의 고분자 필름일 수 있다.
상기 고분자 필름은 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 환형 올레핀 공중합체(COC), 및 환형올레핀 중합체(COP)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상이 가능하고, 바람직하기로 폴리에틸렌테레프탈레이트일 수 있다.
배리어층은 무기막 또는 유-무기 하이브리드막은 상에 In, Sn, Pb, Au, Cu, Ag, Zr, Hf, Zn, Al, Si, La, Ti 또는 Ni를 포함하는 금속, 이의 산화물, 이의 질화물, 이의 산질화물 또는 이의 산불화물 중에서 선택된 1종 이상일 수 있으며, 바람직하기로 실리콘 옥사이드(SiXOY), 실리콘 카바이드 옥사이드 (SiXCYOZ), 실리콘 옥사이드 나이트라이드(SiXOYNZ) 및 알루미늄 옥사이드(AlXOY)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다. 상기 무기막 또는 유-무기 하이브리드막은 스퍼터링 공정, 화학적 기상 증착 공정 또는 증발법 등과 같은 다양한 방법에 의해서 형성될 수 있다.
상기 고분자 필름은 37.8℃ 100% 상대습도 조건 하에서 투습율이 10-1g/m2/day 내지 10-3g/m2/day 정도이고, 23℃, 0% 상대습도 조건 하에서, 투기율이 10-1cc/m2/day/atm 내지 10-2cc/m2/day/atm 정도인 것이 바람직하다.
또한, 상기 상기 고분자 필름의 직선 투과율은 420nm 내지 680nm 가시광선 영역에서 88% 내지 95% 정도인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 파장 변환 시트의 제조는 한 쌍의 고분자 필름 사이에 광경화성 조성물을 이용하여 제조가 가능하다.
이때 파장 변환 시트는 광경화성 한 쌍의 고분자 필름 중 어느 하나의 필름 상에 도포하여 도막을 형성하고, 상기 도막 상에 상기 나머지 고분자 필름을 배치하고, 광을 조사하여 도막을 경화시킴에 따라 고분자 필름/비카드뮴계 양자점 코팅층/고분자 필름이 적층된 파장 변환 시트를 제작한다.
이렇게 제조된 파장 변환 시트는 총 두께가 70 ㎛ 내지 300 ㎛ 이고, 헤이즈가 5 % 내지 45 %를 갖는다.
한편, 본 발명의 비카드뮴계 양자점 복합체의 제조는 본 발명에서 특별히 한정하지 않으며, 이 분야에서 공지된 바의 다양한 방법이 사용될 수 있다.
예를 들어, 본 발명에 따른 비카드뮴계 양자점 복합체는 캡슐화 수지의 종류에 따라 다르게 형성될 수 있다.
하나의 예로, 캡슐화 수지가 왁스계 화합물인 경우 하기 단계로 수행한다.
a1) 계면활성제가 제1용매에 분산된 분산액을 제조하는 단계,
b1) 상기 분산액에 왁스계 화합물, 비카드뮴계 양자점, 흡광제, 아크릴계 단량체, 광개시제 및 제2용매를 첨가하는 단계,
c1) 얻어진 조성물을 가온 후 냉각하여 상기 왁스계 화합물의 고상화에 의해 양자점을 캡슐화하는 단계; 및
d1) 여과 후 캡슐화된 비카드뮴계 양자점 복합체를 회수하는 단계를 포함하여 제조한다.
다른 예로, 캡슐화 수지가 자외선 경화 방식의 실리콘계 수지인 경우 하기 단계로 수행한다.
a2) 액상의 자외선 경화형 실리콘계 수지, 비카드뮴계 양자점, 흡광제, 아크릴계 단량체, 광개시제를 혼합하는 단계,
b2) 계면활성제가 제1용매에 분산된 분산액을 제조하는 단계,
c2) 상기 분산액에 혼합된 액상의 자외선 경화형 실리콘계 수지, 비카드뮴계 양자점, 흡광제, 아크릴계 단량체, 광개시제 및 제2용매를 첨가하는 단계,
d2) 얻어진 조성물에 자외선을 조사하여 실리콘계 수지로 비카드뮴계 양자점, 흡광제, 아크릴계 단량체, 광개시제를 캡슐화하는 단계, 및
e2) 여과 후 캡슐화된 비카드뮴계 양자점 복합체를 회수하는 단계를 포함한다.
또 다른 예로, 캡슐화 수지가 열 경화 방식의 실리콘계 수지인 경우 하기 단계로 수행한다.
a3) 액상의 열경화형 실리콘계 수지, 비카드뮴계 양자점, 흡광제, 아크릴계 단량체, 광개시제를 혼합하는 단계,
b3) 계면활성제가 제1용매에 분산된 분산액을 제조하는 단계,
c3) 상기 분산액에 액상의 열경화형 실리콘계 수지, 비카드뮴계 양자점, 흡광제, 아크릴계 단량체, 광개시제 및 제2용매를 첨가하는 단계,
d3) 얻어진 조성물에 열을 인가하여 실리콘계 수지를 경화시키켜 비카드뮴계 양자점, 흡광제, 아크릴계 단량체, 광개시제를 캡슐화 하는 단계, 및
e3) 여과 후 캡슐화된 비카드뮴계 양자점 복합체를 회수하는 단계를 포함한다.
단계 a1), b2), b3) 및 단계 b1), c2), c3)의 제1용매 및 제2용매는 친수성/소수성에 의해 서로 상분리되며, 상분리된 소수성 영역에는 캡슐화 수지, 비카드뮴계 양자점, 흡광제, 아크릴계 단량체, 광개시제 및 제2용매가 존재한다.
본 명세서에서 '소수성'은 물과 같은 수성 용매에 대해 낮은 분자간 인력을 나타내는 물질을 의미하고, '친수성'은 물과 같은 수성 용매에 대해 높은 분자간 인력을 나타내는 물질을 의미한다. 이때 상기 소수성 및 친수성의 구분의 기준은 서로 상대적인 것으로 상분리 되어 각자의 영역을 형성할 수 있을 정도라면, 특별히 제한되지 않는다.
바람직하기로, 제1용매는 친수성 용매로, 바람직하기로 친수성의 극성 용매를 사용한다. 대표적인 예로, 물; 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소프로판올, 및 부탄올을 포함하는 저급 알코올 중에서 선택된 1종 이상일 수 있으며, 바람직하기로는 이소프로판올, 부탄올 또는 이들의 혼합 용매일 수 있다.
또한, 제2용매는 소수성 용매이고, 예를 들면, 소수성의 비극성 용매를 사용한다. 대표적인 예로는, 용매로는 펜탄, 헥산, 헵탄, 옥탄, 데칸, 사이클로로헥산 및 이소파라핀을 포함하는 지방족 탄화수소계 용매, 톨루엔, 벤젠, 디클로로벤젠 및 클로로벤젠을 포함하는 방향족 탄화수소계 용매, 테트라히드로푸란, 1,4-디옥산, 및 디에 틸에테르를 포함하는 에테르계 용매, 및 기타 염화메틸렌 등의 용매로 이루어진 군에서 선택된 1종이 가능하고, 바람직하기로는 톨루엔일 수 있다.
계면활성제는 제1용매 내에서 마이셀을 형성하여 액적(droplet)을 형성할 수 있는 것으로, 사용 가능한 계면활성제로는 실리콘계, 불소계, 에스테르계, 양이온계, 음이온계, 비이온계, 양성 계면활성제 등이 바람직하게 사용될 수 있으며, 구체적으로 폴리옥시에틸렌알킬에테르류, 폴리옥시에틸렌알킬페닐에테르류, 폴리에틸렌글리콜디에스테르류, 소르비탄지방산에스테르류, 지방산변성폴리에스테르류, 3급아민변성폴리우레탄류, 폴리에틸렌이민류 등을 들 수 있다.
광개시제는 아크릴계 단량체를 광중합시킬 수 있는 것으로, 100㎚ 내지 400㎚의 파장을 갖는 자외선 영역의 빛을 흡수하여 분자의 분해에 의해 라디칼을 형성할 수 있는 것이라면 그 종류에 관계없이 사용할 수 있다.
구체적으로는, 광개시제로는, 벤조인계, 히드록시 케톤계, 아미노케톤계 또는 포스핀 옥시드계 광개시제 등이
사용될 수 있다. 구체적으로는, 벤조인, 벤조인 메틸에테르, 벤조인 에틸에테르, 벤조인 이소프로필에테르, 벤조인 n-부틸에테르, 벤조인 이소부틸에테르, 아세토페논, 디메틸아미노 아세토페논, 2,2-디메톡시-2-페닐아세토페논, 2,2-디에톡시-2-페닐아세토페논, 2-히드록시-2-메틸-1-페닐프로판-1-온, 1-히드록시시클로헥실페닐케톤, 2-메틸-1-[4-(메틸티오)페닐]-2-몰포리노-프로판-1-온, 4-(2-히드록시에톡시)페닐-2-(히드록시-2-프로필)케톤, 벤조페논, p-페닐벤조페논, 4,4'-디에틸아미노벤조페논, 디클로로벤조페논, 2-메틸안트라퀴논, 2-에틸안트라퀴논, 2-t-부틸안트라퀴논, 2-아미노안트라퀴논, 2-메틸티오잔톤(thioxanthone), 2-에틸티오잔톤, 2-클로로티오잔톤, 2,4-디메틸티오잔톤, 2,4-디에틸티오잔톤, 벤질디메틸케탈, 아세토페논 디메틸케탈, p-디메틸아미노 안식향산 에스테르, 올리고[2-히드록시-2-메틸-1-[4-(1-메틸비닐)페닐]프로판논] 및 2,4,6-트리메틸벤조일-디페닐-포스핀옥시드 등을 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 광개시제는 단독 사용 또는 혼합형태로 사용할 수 있다.
아크릴계 단량체로는 전술한 바의 단량체가 사용될 수 있으며, 일 예로 이소보닐 아크릴레이트 내에 비카드뮴계 양자점이 분산된 양자점 분산액을 그대로 사용할 수 있다. 추가로, 상기 이소보닐 아크릴레이트는 이를 단독으로 사용하거나 전술한 바의 다양한 아크릴계 단량체를 혼합하여 사용할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 구현예에 따르면, 비카드뮴계 양자점 복합체는 캡슐화 수지와 서로 같거나 다른 수지를 통해 이중 캡슐화가 가능하다.
이중 캡슐화된 비카드뮴계 양자점 복합체는 캡슐화 수지로 한번 더 캡슐화함에 따라 외부로부터 수분 또는 산소를 보다 효과적으로 차단하여 양자점의 산화 또는 필름 양 말단의 들뜸을 방지하여 양자점의 광 변환 효율을 높일 뿐만 아니라 양자점 필름의 수명을 증가시킬 수 있다.
한편, 본 발명의 양자점 필름의 제조는 본 발명에서 특별히 한정하지 않으며, 이 분야에서 공지된 바의 다양한 방법이 사용될 수 있다.
예를 들어, 비카드뮴계 양자점 복합체에, 광경화성 중합 화합물 및 광개시제를 포함하는 광경화성 조성물을 제조한다.
광경화성 중합 화합물은 매트릭스 수지를 제조하기 위한 것으로, 전술한 바 중에서 선택하여 사용한다.
광개시제는 상기 광경화성 중합 화합물을 광경화하기 위한 것으로, 전술한 바의 광개시제와 서로 동일하거나 유사한 것을 사용한다. 일례로, 광개시제와 광개시제가 서로 동일하거나 유사한 것일 경우 1회의 광조사만으로도 광경화를 수행할 수 있어 공정을 단순화할 수 있다.
한편, 상기 얻어진 광경화성 조성물을 광조사하여 양자점 필름을 제조할 수 있다.
필름 형태로 제조하기 위해, 상기 광경화성 조성물을 기판 상에 코팅 후 도막을 형성한 후, 여기에 광 조사를 수행하는 방식을 따른다.
기판은 유리 기판 또는 플라스틱 기판이 될 수 있다. 바람직하기로, 플라스틱 기판이 사용되며, 더욱 바람직하기로 후속에서 설명되는 배리어 필름일 수 있다. 또는, 상기 기판은 플레이트형 기판, 튜브형 기판, 또는 상부에 발광 다이오드가 실장된 기판이고, 이에 한정되는 것은 아니다.
코팅 방식은 본 발명에서 특별히 한정하지 않으며, 공지의 습식 코팅 방식이 사용될 수 있다. 일례로, 얇고 균일한 도막을 형성하기 위해 딥 코팅, 플로우 코팅, 스프레이 코팅, 롤 코팅, 스핀 코팅 또는 그라비어 코팅 등의 방법을 이용할 수 있으며, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다. 코팅 시 도막의 두께는 건조 후 및 광경화 후 도막의 두께가 줄어듦을 고려하여 설정할 수 있으며, 최종 두께의 1.5 내지 5배의 두께로 설정한다. 이에, 코팅은 1회 이상 수행할 수 있다.
건조는 이 기술분야에 일반적으로 알려져 있는 어떠한 방법으로 행할 수 있다. 건조는 이로써 한정하는 것은 아니지만, 열풍가열방식, 또는 유도가열방식으로 행할 수 있다. 상기 열풍가열 방식인 경우에는 상기 조성물을 40 내지 80℃에서 10 내지 50초 동안 열풍 처리하여 건조할 수 있다. 유도가열 방식인 경우에는 주파수 범위 1 내지 50MHz, 전력 1 내지 15KW로 5 내지 20초 동안 수행할 수 있다. 이러한 건조를 통해 필름 내 잔류하는 수분 또는 용매 등을 완전히 제거한다. 상기 수분 또는 용매는 양자점 필름의 물성을 저하시킨다.
건조가 완료된 도막은 광경화성 중합 화합물로 이루어진 매트릭스 수지 내에 비카드뮴계 양자점 복합체가 입자 형태로 균일하게 분산된 구조를 갖는다. 여기에 광을 조사하여 광경화성 중합 화합물과 비카드뮴계 양자점 복합체 내 아크릴계 단량체의 광경화를 동시에 수행한다.
광경화는 광원으로부터 활성 에너지를 방출하여 도막에 조사하는 방식으로 수행한다.
상기 광원으로는 원자외선, 자외선, 근자외선, 적외선 등의 광선, X선, γ선 등의 전자파외에, 전자선, 프로톤선, 중성 자선 등을 이용할 수 있으나, 경화 속도, 조사 장치의 입수의 용이성, 가격 등으로부터 자외선 조사에 의한 경화가 유리하다.
상기 제조된 양자점 필름은 비카드뮴계 양자점 및 흡광제가 바인더 수지에 분산되며, 이는 캡슐화 수지로 캡슐화되고, 이 비카드뮴계 양자점 복합체는 다시 매트릭스 수지에 균일하게 분산된 구조를 갖는다.
이하, 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예들이 제시된다. 그러나 하기의 실시예들은 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명을 이들만으로 한정하는 것은 아니다.
<제조예>
(1) 실시예 1
1) 비카드뮴계 양자점 복합체의 제조
교반 장치가 구비된 반응기에 에탄올 500 ml를 주입하고, 계면활성제로 폴리옥시에틸렌 라우릴에테르(CONION 275-90, New Japan Chemical Co 사 제품) 0.1g을 첨가하였다.
여기에 단량체로 이소보닐 아크릴레이트 20g, 비카드뮴계 양자점 분산액 6ml, 574nm에서 최대 흡수 파장을 가지는 흡광제(ABS 574;엑사이톤) 2mg 및 광개시제(irgacure 184, 0.6g)를 혼합한 용액을 투입하였다.
상기 비카드뮴계 양자점은 옥타데실아민을 캡핑층으로 구비하는 InP계 양자점(Gen 3.0;나노시스)을 20mg/ml의 농도로 이소보닐 아크릴레이트에 분산시킨 분산액을 사용하였다. 얻어진 조성물에 UV 1000mJ/cm2의 광량으로 조사하여 비카드뮴계 양자점 복합체를 제조하였다. 이후 감압 여과기를 사용하여 비카드뮴계 양자점 복합체 내 용액을 제거하였다.
2) 광경화성 조성물 제조
혼합기에 1)에서 제조한 비카드뮴계 양자점 복합체 2g, 이소보닐 아크릴레이트 7g 및 우레탄 아크릴레이트 올리고머(Urethane acrylate oligomer) 43 g에 광개시제(irgacure 184) 1.5g을 첨가 후 교반하여 광경화성 조성물을 제조하였다.
3) 파장 변환 시트 제조
상기 제조된 광경화성 조성물을 PET 기재의 제 1 배리어 필름(Toray, 100 ㎛)과 제 2 배리어 필름(Toray, 100 ㎛) 사이에 도포하고, 상기 도막에 1000mJ/cm2의 광량으로 1 분 동안 UV에 노광하여 경화시켜 파장 변환 시트를 제조하였다. 이때 비카드뮴계 양자점 복합체를 포함하는 양자점 필름의 두께는 85 ㎛이었다.
(2) 실시예 2
흡광제로 574nm에서 최대 흡수 파장을 가지는 흡광제(ABS 574;엑사이톤)대신 490nm에서 최대 흡수 파장을 가지는 흡광제(ABS 490;엑사이톤)를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 파장 변환 시트를 제조하였다.
(3) 비교예 1
비카드뮴계 양자점 복합체의 제조 시 흡광제를 포함하지 않은 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 파장 변환 시트를 제조하였다.
(4) 비교예 2
1) 카드뮴계 양자점 복합체의 제조
교반 장치가 구비된 반응기에 에탄올 500 ml를 주입하고, 계면활성제로 폴리옥시에틸렌 라우릴에테르(CONION 275-90, New Japan Chemical Co 사 제품) 0.1g을 첨가하였다.
여기에 단량체로 이소보닐 아크릴레이트 20g, 카드뮴계 양자점 분산액 6ml, 및 광개시제(irgacure 184, 0.6g)를 혼합한 용액을 투입하였다.
상기 카드뮴계 양자점은 올레익에씨드를 캡핑층으로 구비하는 CdSe계 양자점(상품명: Nanodot-HE, 파인랩사, 한국)을 20mg/ml의 농도로 이소보닐 아크릴레이트에 분산시킨 분산액을 사용하였다. 얻어진 조성물에 UV 1000mJ/cm2의 광량으로 조사하여 카드뮴계 양자점 복합체를 제조하였다. 이후 감압 여과기를 사용하여 카드뮴계 양자점 복합체 내 용액을 제거하였다.
2) 광경화성 조성물 제조
혼합기에 1)에서 제조한 카드뮴계 양자점 복합체 2g, 이소보닐 아크릴레이트 7g 및 우레탄 아크릴레이트 올리고머(Urethane acrylate oligomer) 43 g에 광개시제(irgacure 184) 1.5g을 첨가 후 교반하여 광경화성 조성물을 제조하였다.
3) 파장 변환 시트 제조
상기 제조된 광경화성 조성물을 PET 기재의 제 1 배리어 필름(Toray, 100 ㎛)과 제 2 배리어 필름(Toray, 100 ㎛) 사이에 도포하고, 상기 도막에 1000mJ/cm2의 광량으로 1 분 동안 UV에 노광하여 경화시켜 파장 변환 시트를 제조하였다. 이때 카드뮴계 양자점 복합체를 포함하는 양자점 필름의 두께는 80 ㎛이었다.
<실험예: 색좌표, 색재현율 및 휘도 측정>
상기 실시예 1 및 2, 비교예 1 및 2에서 제조한 파장 변환 시트를 사용하여 청색 LED 광원과 파장 변환 시트간 0.5m 및 측정각 0.2°의 조건 하에서, 색좌표계 측정장치(코니카미놀타사, CS-2000)를 이용하여 파장 변환 시트의 NTSC 100% 색영역으로 보았을 때의 색재현율 및 휘도를 측정(CIE 1931 색좌표 기준)하였다.
측정 결과의 정확성을 높이기 위하여 5회 분석한 후, 평균값을 계산하였고 그 결과를 하기 표 1에 각각 나타내었다.
색재현율(%) 휘도(cd/m2)
실시예 1 101 3,653
실시예 2 99 3,635
비교예 1 97 3,661
비교예 2 105 3,771
상기 표 1의 실험결과를 살펴보면, 실시예 1 및 2의 비카드뮴계 양자점 복합체를 포함한 파장 변환 시트는 100 %에 가까운 매우 높은 색재현율 및 3,600 cd/m2 이상의 높은 휘도를 가져, 카드뮴계 양자점을 사용한 비교예 2에 가까운 수치를 가지는 것을 확인할 수 있었다.
한편, 비카드뮴계 양자점 복합체로 흡광제를 포함하지 않는 비교예 1은 실시예 1 및 2에 비해 휘도는 유사하지만 비교예 2에 비해 색재현율이 떨어지는 것을 확인할 수 있었다.
이에 따라, 본 발명의 비카드뮴계 양자점 복합체는 친환경적인 비카드뮴계 양자점을 포함하면서도 카드뮴계 양자점을 사용한 경우 수준의 우수한 색재현율을 구현하는 것을 확인할 수 있었다.

Claims (13)

  1. 비카드뮴계 양자점; 및 흡광제;를 포함하고,
    바인더 수지 내에 상기 비카드뮴계 양자점 및 흡광제가 분산되고, 이를 캡슐화 수지로 캡슐화한, 비카드뮴계 양자점 복합체로,
    상기 흡광제는 480 내지 510 nm 또는 560 내지 610 nm에서 최대 흡수 파장을 가지며, 히드록시 벤조트리아졸계 및/또는 테트라아자 포르피린계 염료를 포함하는,
    양자점 필름용 비카드뮴계 양자점 복합체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 비카드뮴계 양자점은 II-VI 족, III-V족, IV-VI족 및 IV족 반도체 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 반도체를 포함하는, 양자점 필름용 비카드뮴계 양자점 복합체.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 비카드뮴계 양자점은 ZnS, ZnO, ZnSe, ZnTe, MnS, MnO, MnSe, MnTe, MgO, MgS, MgSe, MgTe, CaO, CaS, CaSe, CaTe, SrO, SrS, SrSe, SrTe, BaO, BaS, BaSe, BaTE, HgO, HgS, HgSe, HgTe, HgI2, AgI, AgBr, Al2O3, Al2S3, Al2Se3, Al2Te3, Ga2O3, Ga2S3, Ga2Se3, Ga2Te3, In2O3, In2S3, In2Se3, In2Te3, SiO2, GeO2, SnO2, SnS, SnSe, SnTe, PbO, PbO2, PbS, PbSe, PbTe, AlN, AlP, AlAs, AlSb, GaN, GaP, GaAs, GaSb, GaInP2, InN, InP, InAs, InSb, In2S3, In2Se3, TiO2, BP, Si, Ge, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 반도체를 포함하는, 양자점 필름용 비카드뮴계 양자점 복합체.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 흡광제는 비카드뮴계 양자점 100 중량부 기준으로 0.1 내지 30 중량부로 포함되는, 양자점 필름용 비카드뮴계 양자점 복합체.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 바인더 수지는 아크릴계 단량체 또는 이의 중합체인, 양자점 필름용 비카드뮴계 양자점 복합체.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 바인더 수지는 비카드뮴계 양자점 100 중량부 기준으로 100 내지 5,000 중량부로 포함되는, 양자점 필름용 비카드뮴계 양자점 복합체.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 캡슐화 수지는 왁스계 화합물 또는 실리콘계 수지인, 양자점 필름용 비카드뮴계 양자점 복합체.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 캡슐화 수지는 광경화형 또는 열경화형 수지인, 양자점 필름용 비카드뮴계 양자점 복합체.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 캡슐화 수지는 비카드뮴계 양자점 100 중량부 기준으로 100 내지 2,000 중량부로 포함되는, 양자점 필름용 비카드뮴계 양자점 복합체.
  11. 매트릭스 수지 및 상기 매트릭스 수지 내 분산된 비카드뮴계 양자점 복합체를 포함하고,
    상기 비카드뮴계 양자점 복합체는 비카드뮴계 양자점; 및 흡광제;를 포함하고, 바인더 수지 내에 상기 비카드뮴계 양자점 및 흡광제가 분산되고, 이를 캡슐화 수지로 캡슐화한 것이며,
    상기 흡광제는 480 내지 510 nm 또는 560 내지 610 nm에서 최대 흡수 파장을 가지며, 히드록시 벤조트리아졸계 및/또는 테트라아자 포르피린계 염료를 포함하는,
    양자점 필름.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 매트릭스 수지는 아크릴계 올리고머, 아크릴계 단량체 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 1종의 광경화성 중합 화합물이 광경화된 것인, 양자점 필름.
  13. 한 쌍의 배리어 필름 사이에 제11항에 따른 양자점 필름이 개재된 파장 변환 시트.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170046524A (ko) * 2015-10-21 2017-05-02 삼성전자주식회사 감광성 조성물 및 이로부터 제조된 양자점-폴리머 복합체 패턴
KR102102560B1 (ko) * 2019-08-21 2020-04-21 (주)이노큐디 양자점 복합체를 포함하는 양자점 필름, 및 디스플레이용 파장변환 시트

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