KR102610420B1 - 광변환 용품 및 이의 제조방법 - Google Patents
광변환 용품 및 이의 제조방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR102610420B1 KR102610420B1 KR1020180091517A KR20180091517A KR102610420B1 KR 102610420 B1 KR102610420 B1 KR 102610420B1 KR 1020180091517 A KR1020180091517 A KR 1020180091517A KR 20180091517 A KR20180091517 A KR 20180091517A KR 102610420 B1 KR102610420 B1 KR 102610420B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- light conversion
- quantum dots
- thermoplastic polymer
- polymer resin
- carbon
- Prior art date
Links
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 title claims abstract description 127
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 25
- 239000002096 quantum dot Substances 0.000 claims abstract description 89
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims abstract description 85
- 239000002952 polymeric resin Substances 0.000 claims abstract description 48
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 claims abstract description 48
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 claims abstract description 45
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 38
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 31
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 26
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 claims abstract description 26
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 claims abstract description 26
- 239000012084 conversion product Substances 0.000 claims abstract description 11
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims description 23
- 239000008188 pellet Substances 0.000 claims description 15
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 claims description 10
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 10
- -1 Ta 2 O 5 Inorganic materials 0.000 claims description 9
- UHYPYGJEEGLRJD-UHFFFAOYSA-N cadmium(2+);selenium(2-) Chemical compound [Se-2].[Cd+2] UHYPYGJEEGLRJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 9
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 9
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 8
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 8
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 8
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 7
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 6
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 claims description 5
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 4
- 238000010030 laminating Methods 0.000 claims description 4
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 4
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 claims description 4
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 claims description 3
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011256 inorganic filler Substances 0.000 claims description 3
- 229910003475 inorganic filler Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000002159 nanocrystal Substances 0.000 claims description 3
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 claims description 2
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 claims description 2
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 claims description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 13
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 abstract description 10
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 9
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 9
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 abstract description 8
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 6
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 abstract description 6
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 abstract description 6
- 239000010408 film Substances 0.000 description 24
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 18
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 10
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 10
- 239000000047 product Substances 0.000 description 9
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 description 8
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 7
- 229920003002 synthetic resin Polymers 0.000 description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 6
- 238000000071 blow moulding Methods 0.000 description 5
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 5
- 238000003490 calendering Methods 0.000 description 4
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 4
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 4
- 229920000089 Cyclic olefin copolymer Polymers 0.000 description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 3
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 3
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 3
- 229920005992 thermoplastic resin Polymers 0.000 description 3
- 229910017115 AlSb Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004713 Cyclic olefin copolymer Substances 0.000 description 2
- 229910002601 GaN Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910005540 GaP Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910005542 GaSb Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004594 Masterbatch (MB) Substances 0.000 description 2
- 229930040373 Paraformaldehyde Natural products 0.000 description 2
- 239000004696 Poly ether ether ketone Substances 0.000 description 2
- 239000004962 Polyamide-imide Substances 0.000 description 2
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 2
- 239000004721 Polyphenylene oxide Substances 0.000 description 2
- 239000004734 Polyphenylene sulfide Substances 0.000 description 2
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 2
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 2
- 239000004433 Thermoplastic polyurethane Substances 0.000 description 2
- XECAHXYUAAWDEL-UHFFFAOYSA-N acrylonitrile butadiene styrene Chemical compound C=CC=C.C=CC#N.C=CC1=CC=CC=C1 XECAHXYUAAWDEL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004676 acrylonitrile butadiene styrene Substances 0.000 description 2
- 229920000122 acrylonitrile butadiene styrene Polymers 0.000 description 2
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 2
- 238000001723 curing Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 2
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 2
- 239000003446 ligand Substances 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 2
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 2
- 229920002493 poly(chlorotrifluoroethylene) Polymers 0.000 description 2
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 description 2
- 229920002285 poly(styrene-co-acrylonitrile) Polymers 0.000 description 2
- 229920002312 polyamide-imide Polymers 0.000 description 2
- 239000005023 polychlorotrifluoroethylene (PCTFE) polymer Substances 0.000 description 2
- 229920002530 polyetherether ketone Polymers 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 description 2
- 229920000306 polymethylpentene Polymers 0.000 description 2
- 239000011116 polymethylpentene Substances 0.000 description 2
- 229920006324 polyoxymethylene Polymers 0.000 description 2
- 229920006380 polyphenylene oxide Polymers 0.000 description 2
- 229920000069 polyphenylene sulfide Polymers 0.000 description 2
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 2
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 2
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 description 2
- 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 description 2
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 229910052711 selenium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 2
- 229910052714 tellurium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920002725 thermoplastic elastomer Polymers 0.000 description 2
- 229920002803 thermoplastic polyurethane Polymers 0.000 description 2
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 2
- YBNMDCCMCLUHBL-UHFFFAOYSA-N (2,5-dioxopyrrolidin-1-yl) 4-pyren-1-ylbutanoate Chemical compound C=1C=C(C2=C34)C=CC3=CC=CC4=CC=C2C=1CCCC(=O)ON1C(=O)CCC1=O YBNMDCCMCLUHBL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YLZOPXRUQYQQID-UHFFFAOYSA-N 3-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)-1-[4-[2-[[3-(trifluoromethoxy)phenyl]methylamino]pyrimidin-5-yl]piperazin-1-yl]propan-1-one Chemical compound N1N=NC=2CN(CCC=21)CCC(=O)N1CCN(CC1)C=1C=NC(=NC=1)NCC1=CC(=CC=C1)OC(F)(F)F YLZOPXRUQYQQID-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910015894 BeTe Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910004613 CdTe Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021589 Copper(I) bromide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021591 Copper(I) chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021593 Copper(I) fluoride Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910005829 GeS Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910005866 GeSe Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910005900 GeTe Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910004262 HgTe Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000000177 Indigofera tinctoria Nutrition 0.000 description 1
- 229910000673 Indium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- AFCARXCZXQIEQB-UHFFFAOYSA-N N-[3-oxo-3-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)propyl]-2-[[3-(trifluoromethoxy)phenyl]methylamino]pyrimidine-5-carboxamide Chemical compound O=C(CCNC(=O)C=1C=NC(=NC=1)NCC1=CC(=CC=C1)OC(F)(F)F)N1CC2=C(CC1)NN=N2 AFCARXCZXQIEQB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 1
- 229910002665 PbTe Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 1
- 229910005642 SnTe Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004809 Teflon Substances 0.000 description 1
- 229920006362 Teflon® Polymers 0.000 description 1
- 238000003848 UV Light-Curing Methods 0.000 description 1
- 229910007709 ZnTe Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000005341 cation exchange Methods 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- OXBLHERUFWYNTN-UHFFFAOYSA-M copper(I) chloride Chemical compound [Cu]Cl OXBLHERUFWYNTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000007607 die coating method Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 238000013007 heat curing Methods 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 238000006459 hydrosilylation reaction Methods 0.000 description 1
- 229940097275 indigo Drugs 0.000 description 1
- COHYTHOBJLSHDF-UHFFFAOYSA-N indigo powder Natural products N1C2=CC=CC=C2C(=O)C1=C1C(=O)C2=CC=CC=C2N1 COHYTHOBJLSHDF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- WPYVAWXEWQSOGY-UHFFFAOYSA-N indium antimonide Chemical compound [Sb]#[In] WPYVAWXEWQSOGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RPQDHPTXJYYUPQ-UHFFFAOYSA-N indium arsenide Chemical compound [In]#[As] RPQDHPTXJYYUPQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000002114 nanocomposite Substances 0.000 description 1
- 229920000620 organic polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 239000012779 reinforcing material Substances 0.000 description 1
- SBIBMFFZSBJNJF-UHFFFAOYSA-N selenium;zinc Chemical compound [Se]=[Zn] SBIBMFFZSBJNJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 229910052950 sphalerite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010301 surface-oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- OCGWQDWYSQAFTO-UHFFFAOYSA-N tellanylidenelead Chemical compound [Pb]=[Te] OCGWQDWYSQAFTO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KKEYFWRCBNTPAC-UHFFFAOYSA-L terephthalate(2-) Chemical compound [O-]C(=O)C1=CC=C(C([O-])=O)C=C1 KKEYFWRCBNTPAC-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 1
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N zinc oxide Inorganic materials [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052984 zinc sulfide Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B1/00—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
- G02B1/10—Optical coatings produced by application to, or surface treatment of, optical elements
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Polarising Elements (AREA)
- Led Device Packages (AREA)
- Optical Filters (AREA)
Abstract
본 발명은 열가소성 고분자 수지 내에 양자점을 포함하는 광변환층, 및 상기 광변환층 일면 또는 양면에 형성되는 보호층을 포함하고, 상기 보호층은 탄소유래 물질 또는 금속성 무기 물질 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것인 광변환 용품을 제공한다. 본 발명은 종래보다 단순한 구조이면서도, 산소 및 수분을 차단하는 내화학성 및 방열성을 확보할 수 있고, 종래보다 간단한 공정으로 광변환 물품을 제조할 수 있다.
Description
본 발명은 광변환 용품 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
양자점(quantum dot)은 수 나노 크기의 결정 구조를 가진 반도체 물질로서, 그 크기에 따라 방출하는 파장이 다른 특성을 지닌다. 양자점은 일정한 크기 이하로 작아지면, 벌크 상태의 반도체 물질 내의 전자운동 특성이 더욱 제약을 받게되어, 벌크 상태와는 발광 파장이 달라지는 양자제한(quantum confinement) 효과를 낼 수 있다. 이러한 양자점을 외부의 광원을 통해 빛을 내게 하는 형광물질 또는 전기적으로 빛을 내게 하는 발광물질로 사용하여, 디스플레이의 특성을 향상시키거나 디스플레이 자체로 활용할 수 있음이 알려져 있다. 한편, 상기 양자점은 예를 들어 백라이트 유닛(BLU)에 들어가는 고분자 광변환 필름 내에 소량으로 결합되어 사용되고 있다.
그러나, 상기 양자점과 같은 발광체는 공기 중의 수분 및 산소에 노출되면 표면산화에 의한 산화 문제점이 있어, 이를 보완하기 위한 방법으로 2장의 배리어 필름 사이에 발광체가 분산된 고분자 수지를 분산시킨 후 경화시켜 광변환 필름으로 제조하거나 1장의 배리어 필름 상에 양자점과 같은 발광체가 분산된 고분자 수지를 코팅시키고, 이후 다시 배리어 필름을 적층하여 제조할 수 있다. 또한, 선택적으로는 배리어 필름 하단에 포함되는 기재층 및 금속 증착층을 포함하는 다층 구조로 제조할 수 있다.
이러한 광변환 필름은 청색 BLU 모듈의 도광판 위에 배치(on-surface 방식)되고 있다. 한편 상기 광변환 필름은 소형부터 대형까지 다양한 디스플레이 화면 크기에 대응할 수 있다.
한편, 종래의 광변환 필름은 고분자 수지층의 양쪽 면 방향에 배리어 필름이 각각 접착됨으로써, 면 방향으로 수분 및 산소가 침투하는 것은 효과적으로 막을 수는 있었다. 그러나, 양자점을 포함하는 발광체 또는 디스플레이 패널로부터 발생하는 열에 의한 열화로 양자점이 손상되는 경우가 있었다.
나아가, 다층 구조의 광변환 필름은 각 층의 구성 요소가 서로 다른 굴절율을 가짐으로써, 광 왜곡 현상이 발생할 수 있기 때문에 이러한 광 왜곡 현상을 방지하기 위하여, 높은 두께 균일성이 요구되어 가공 난이도가 높아지고 있었다.
또한, 종래의 광변환 필름은 상술한 바와 같은 다단계의 공정이 필요하고, 평면 형상의 필름 형태로만 제조가 가능하여, 곡면 형상이 적용되는 다양한 기술 분야에서 이용될 수 없는 제약이 있었다.
본 발명은 종래보다 단순한 구조이면서도, 산소 및 수분을 차단하는 내화학성 및 방열성을 확보할 수 있는 광변환 물품을 제공한다.
또한, 본 발명은 종래보다 간단한 공정으로 광변환 물품을 제조할 수 있는 광변환 물품의 제조방법을 제공한다.
상기 과제를 해결하고자, 본 발명은 열가소성 고분자 수지 내에 양자점을 포함하는 광변환층, 및 상기 광변환층 일면 또는 양면에 형성되는 보호층을 포함하고, 상기 보호층은 탄소유래 물질 또는 금속성 무기 물질 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것인 광변환 용품을 제공한다.
또한, 본 발명은 양자점을 제1 열가소성 고분자 수지에 분산시키고, 양자점이 분산된 제1 열가소성 고분자 수지를 수지를 용융 및 혼합한 후 광변환층을 형성하는 단계, 및 상기 광변환층 일면 또는 양면에 보호층을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 보호층은 탄소유래 물질 또는 금속성 무기 물질 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것인 광변환 용품의 제조방법을 제공한다.
여기서, 상기 광변환층을 형성하는 단계는, 양자점이 분산된 제1 열가소성 고분자 수지를 성형기를 이용하여 펠릿(pellet)으로 성형한 후, 상기 성형기와 동일 또는 상이한 성형기를 이용하여 평면 또는 곡면 형상의 광변환층을 형성하는 것인 광변환 용품의 제조방법을 제공한다.
상기 광변환층을 형성하는 단계는, 양자점이 분산된 제1 열가소성 고분자 수지를 성형기를 이용하여 펠릿(pellet)으로 성형하고, 용융 온도 이상으로 가열된 제2 열가소성 고분자 수지 내에 상기 성형된 펠릿(pellet)을 투입하여 용융 및 혼합한 후, 상기 혼합물을 상기 성형기와 동일 또는 상이한 성형기를 이용하여 평면 또는 곡면 형상의 광변환층을 형성하는 광변환 용품의 제조방법을 제공한다.
나아가, 상기 제1 열가소성 고분자 수지 및 제2 열가소성 고분자 수지는 동일 또는 상이한 것일 수 있다.
또한, 상기 보호층을 형성하는 단계는, 탄소유래 물질 또는 금속성 무기 물질 중 적어도 어느 하나를 상기 보호층의 일면 또는 양면에 코팅, 증착 또는 라미네이트 하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 광변환 물품은 종래보다 단순한 구조를 채용하면서도, 수분 및 산소를 광변환층으로부터 차단하여 우수한 내화학성을 확보할 수 있다.
또한, 열전도성이 우수한 소재를 보호층에 포함함으로써, 양자점의 열화를 방지할 수 있는 방열성을 확보할 수 있다.
나아가, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제조공정이 단순화되어 광변환 물품을 용이하게 제조할 수 있다. 또한, 광변환 물품의 제조 시 사출성형 및 압출성형 공정을 모두 이용할 수 있어서, 평면 형상의 필름 뿐만 아니라, 입체 또는 곡면 형상의 다양한 물품에도 적용할 수 있는 광변환 물품 및 이의 제조방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광변환 물품의 일예를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광변환 물품의 다른 일예를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광변환 물품의 다른 일예를 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 다양한 실시 예가 첨부된 도면을 참조하여 기재된다. 본 발명은 특정 실시 예에 대해 한정되지 아니며, 본 발명의 실시 예들의 다양한 변경(modification), 균등물(equivalent), 및/또는 대체물 (alternative)을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.
본 문서에서, "가진다", "가질 수 있다", "포함한다", 또는 "포함할 수 있다" 등의 표현은 해당 특징(예: 수치, 기능, 동작, 또는 부품 등의 구성요소)의 존재를 가리키며, 추가적인 특징의 존재를 배제하지 않는다.
본 문서에서, "A 또는 B", "A 또는/및 B 중 적어도 하나", 또는 "A 또는/및 B 중 하나 또는 그 이상" 등의 표현은 함께 나열된 항목들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. 예를 들면, "A 또는 B", "A 및 B 중 적어도 하나", 또는 "A 또는 B 중 적어도 하나"는, (1) 적어도 하나의 A를 포함, (2) 적어도 하나의 B를 포함, 또는 (3) 적어도 하나의 A 및 적어도 하나의 B 모두를 포함하는 경우를 모두 지칭할 수 있다.
본 문서에서 사용된 "제1", "제2", "첫째", 또는 "둘째" 등의 표현들은 다양한 구성요소들을, 순서 및/또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 뿐 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 예를 들면, 본 문서에 기재된 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 바꾸어 명명될 수 있다.
본 문서에서 사용된 표현 "~하도록 구성된(또는 설정된)(configured to)"은 상황에 따라, 예를 들면, "~에 적합한(suitable for)", "~하는 능력을 가지는(having the capacity to)", "~하도록 설계된(designed to)", "~하도록 변경된(adapted to)", "~하도록 만들어진(made to)", 또는 "~를 할 수 있는(capable of)"과 바꾸어 사용될 수 있다. 용어 "~하도록 구성(또는 설정)된"은 "특별히 설계된(specifically designed to)"것만을 반드시 의미하지는 않는다.
본 문서에서 사용된 용어들은 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 다른 실시 예의 범위를 한정하려는 의도가 아닐 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 용어들은 본 문서에 기재된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 본 문서에 사용된 용어들 중 일반적인 사전에 정의된 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 동일 또는 유사한 의미로 해석될 수 있으며, 본 문서에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 경우에 따라서, 본 문서에서 정의된 용어일지라도 본 문서의 실시 예들을 배제하도록 해석될 수 없다.
1. 광변환 물품
이하, 본 발명의 실시예에 대해 상세하게 설명한다. 본 실시예에 있어서의 광변환 물품은, 디스플레이용 파장 변환 부재 또는 조명 부재와 같은 다양한 기술분야에 적용될 수 있다.
이를 위하여, 본 발명은 열가소성 고분자 수지 내에 양자점을 포함하는 광변환층, 및 상기 광변환층 일면 또는 양면에 형성되는 보호층을 포함하고, 상기 보호층은 탄소유래 물질 또는 금속성 무기 물질 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것인 광변환 용품을 제공한다.
상기 광변환층은 서로 다른 파장 대역의 광을 방출하는 복수의 양자점을 포함하며, 양자점 효과를 통해 발광 모듈과 같은 광원으로부터 조사되는 광을 파장 변환하여 방출한다. 예를 들어, 광원으로부터 청색광이 조사되면, 이를 백색광으로 파장 변환하여 방출한다. 여기서 상기 광변환층은 다수의 양자점과 열가소성 고분자 수지를 포함할 수 있다
상기 열가소성 고분자 수지는 밀도와 결정 구조의 균질성이 높으며, 열변형온도와 선팽창계수 등의 내열 안정성이 우수하고, 인장강도와 인장파단신장율 등의 기계적 특성이 우수한 것으로서, 높은 광 투과성, 낮은 광분산성과 복굴절율의 내광성 등 광학적 특성이 우수하며, 흡수성과 성형 수축율이 낮고 가공 성형성이 높을수록 좋다. 이와 같은 열가소성 고분자 수지로는 PE(Polyethylene), PP(Polypropylene), PVC(Polyvinyl Chloride), PS(Polystyrene), ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene), SAN(Styrene Acrylonitrile Copolymer), PMMA(Polymethyl methacrylate), COC/COP(Cyclic olefin copolymer/Polymer), PMP(Polymethylpentene), PET(Polyethylene terephthalate), PC(Polycarbonate), PBT(Polybuthylene terephthalate), PA(Polyamide: Nylon6,66), POM(Polyoxymethylene), PPO (Polyphenyleneoxide),PPS(Polyphenylenesulfide),PES(Polyphethersulfone), PAI(Polyamideimide), Teflon 불소수지(PTFE : Polytetrafluoroethylene, PCTFE : Polychlorotrifluoroethylene, PVDF : Polyvinylidenedifluoride], PEEK(Polyetheretherketone) 및 TPE(Thermo Plastic Elastomer), TPU (Thermo Plastic Polyurethane)으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것일 수 있고, 유리섬유(Glass Fiber), 카본섬유(Carbon Fiber), 무기 필러를 강화재료로 첨가하여 혼합한 것일 수 있다.
광변환층에서 양자점이 고르게 분산될 수 있도록 하면서, 광변환층의 매트릭스로 사용되는 상기 열가소성 고분자 수지는 낮은 산소 및 수분 투과성을 가지는 것이 바람직하며, 또한, 높은 광 안정성 및 화학적 안정성을 가지는 것이 바람직하다. 이에, 고분자 수지의 액상 굴절율은 1.40 내지 1.60일 수 있고, 상기 열가소성 고분자 수지는 광변환층 형성 후의 광 투과도가 90% 이상인 것이 바람직하다.
상기와 같은 열가소성 수지를 광변환층의 제조에 이용함으로써, 별도의 경화 공정의 필요 없이, 용융 상태에서 압출성형 또는 사출성형이 가능하여 다양한 형상의 광변환층을 생성할 수 있다.
상기 양자점은, 나노 크기의 Ⅱ-Ⅳ 반도체 입자가 중심(core)을 이루는 입자이다. 이러한 양자점의 형광은 전도대(conduction band)에서 가전자대(valence band)로 들뜬 상태의 전자가 내려오면서 발생하는 빛이다.
상기 양자점은 Si계 나노결정, II-VI족, III-V족, IV-VI족, IV족 반도체 및 이들의 혼합물 입자로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함한다.
구체적으로, 상기 반도체는, Si, Ge, Sn, Se, Te, B, C, P, BN, BP, BAs, AlN, AlP, AlAs, AlSb, GaN, GaP, GaAs, GaSb, InN, InP, InAs, InSb, AlN, AlP, AlAs, AlSb, GaN, GaP, GaAs, GaSb, ZnO, ZnS, ZnSe, ZnTe, CdS, CdSe, CdxSeySz, CdTe, HgS, HgSe, HgTe, BeS, BeSe, BeTe, MgS, MgSe, GeS, GeSe, GeTe, SnS, SnSe, SnTe, PbO, PbS, PbSe, PbTe, CuF, CuCl, CuInS2, Cu2SnS3, CuBr, CuI, Si3N4, Ge3N4, Al2O3, (Al, Ga, In)2(S, Se, Te)3, CIGS, CGS, (ZnS)y(CuxSn1-xS2)1-y 중 어느 하나이거나, 이들 반도체를 적어도 2개 이상 혼합한 혼합 반도체를 포함한다.
상기 양자점은 코어/쉘 구조 또는 합금 구조를 가질 수 있고, 흑연(Graphite)을 원료로 하여 만든 그래핀 (Graphene) 양자점일 수도 있다.
또한, 양자점의 발광 효율 및 열가소성 고분자 수지 내의 분산성 확보 측면에서, 상기 반도체 양자점을 특정 방식으로 표면처리(또는 코팅)하여 상용화된 양자점-고분자 복합체(Nanocomposite) 양자점을 이용할 수 있다. 이와 같은 양자점의 일예로는 수소규산화(hydrosilylation)가 가능한 리간드를 가지도록 합성된 것일 수 있다.
나아가, 형광성 반도체 코어/쉘 나노결정에 티올-치환된 실리콘 리간드를 포함하는 것일 수도 있다.
또한, 양자점 표면에 존재하는 금속이온을 양이온 교환 반응(cation exchange reaction)에 의해, 상기 양자점의 외부에 존재하던 이종의 금속이온으로 자리 교환되도록 하는, 양자점의 내화학성 부여 표면처리를 수행한 것일 수도 있다.
상기 코어/쉘 형태 양자점의 평균 입경(d50)은 0.01 nm 내지 10 nm 이하일 수 있고, 표면처리(또는 코팅)를 수행한 고분자-양자점 복합체 양자점은 20 nm 내지 200 nm일 수 있다. 상기 양자점의 평균 입경(d50)이 200 nm를 초과하면 발광 효율 측면에서 빛이 손실되어 좋지 않고, 0.01 nm 미만이면 열가소성 고분자 수지 내에서의 분산도 측면에서 바람직하지 않다.
상기 광변환층은, 상기한 양자점 중 적색광, 녹색광, 청색광 및 황색광으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 색상을 나타내는 양자점들을 포함할 수 있다. 상기 양자점들은 약 100 내지 약 400 nm 사이의 파장을 갖는 자외선 및 약 380 내지 780nm 사이의 파장을 갖는 가시광선을 흡수할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서 청색광은 410 nm 이상 500nm 미만의 파장영역에서 발광 피크를 가질 수 있고, 녹색광은 500 nm 이상 550 nm 미만의 파장영역에서 발광 피크를 가질 수 있으며, 황색광은 550 nm 이상 600 nm 미만의 파장영역에서 발광 피크를 가질 수 있고, 적색광은 600nm 이상 660 nm 미만의 파장영역에서 발광 피크를 가질 수 있다. 본 발명에서는 편의상 청색, 녹색, 황색, 적색으로 4가지 명칭으로 대표하여 표현하였지만 상기 파장 영역에는 이들 색상 외에 오렌지색, 인디고색, 바이올렛색 등의 다양한 색상들이 포함될 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 광변환층의 두께는 50 ㎛ 내지 10 mm일 수 있다. 상기 광변환층의 두께가 상기 범위 미만인 경우 일정 수준의 색 변환 물성을 만족시키기 위하여 양자점이 두꺼운 광변환층 대비 더 높은 밀도로 존재하여야 하며 이러한 경우 양자점들 간의 간격이 매우 좁아져 발광 시 발생하는 열에 의한 양자점들의 degradation이 가속화되어 나타나는 효율 저하 또는 1차 광원으로부터 빛을 흡수하여 2차로 발광되는 빛을 옆에 있던 다른 양자점들이 지속적으로 흡수하여 발생할 수 있는 효율 저하가 발생할 수 있다. 광변환층의 두께가 상기 범위를 초과하는 경우 고밀도 양자점에 의해 발생하는 효율 저하는 발생하지 않을 수 있거나 그 정도가 낮아지나, 제품화 시 공정 상에서의 두께 균일도 저하 문제 및 제품 권취 시 발생 할 수 있는 컬 발생 문제, 롤당 권취량 저하, 대구경 코어 적용 등의 최종제품의 불량 발생이나 생산 비용 증대 등의 경제성이 문제 될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 보호층은 상기 광변환층과 융착된 형태로 일체화되므로 상기 광변환층과의 사이에 부착을 위한 별도의 접착층이 필요 없어 제조공정을 단순화하고, 최종적으로 형성되는 광변환 물품 두께를 더 얇게 형성할 수 있다.
상기 보호층은 상기 광변환층 일면 또는 양면에 형성되는 것일 수 있고, 여기서 보호층은 탄소유래 물질 또는 금속성 무기 물질 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.
바람직하게 상기 보호층은 상기 광변환층 상에 융착된 형태로 일체화되어 형성되고, 상기 광변환층의 상면과 하면에 각각 구비되어 상기 광변환층의 상면 및 하면을 커버하여 상기 광변환층의 내부로 수분이 유입되는 것을 차단하고, 상기 광변환층이 공기와 접촉하여 산화되는 것을 방지할 수 있다.
나아가, 상기 보호층은 전도성이 높은 탄소유래 물질 또는 금속성 무기 물질 중 적어도 어느 하나를 포함함으로써, 광변환층의 양자점 발광에 따라 발생하여 광변환층 내부에 축적되는 열을 외부로 용이하게 배출할 수 있어서, 양자점의 열화를 방지할 수 있는 방열성을 확보할 수 있다.
상기 탄소유래 물질은 그래핀, 산화 그래핀, 탄소나노튜브로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것일 수 있고, 바람직하게는, 공기와 수분 차단성이 높은 배리어 기능과 열전도율이 높은 방열 기능의 확보 측면에서는 알루미나, 규소, 탄산염과 같은 무기 필러(filler) 또는 유기, 유.무기 하이브리드 형태와 같은 필러(filler)를 더 포함하는 것일 수 있다.
상기 금속성 무기 물질은 SiO2, Al2O3, TiO2, Ta2O5, ZrO2, HfO2, Nb2O5, Si3N4, 및 MgF2로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것일 수 있고, 공기와 수분 차단성이 높은 배리어 기능과 열전도율이 높은 방열 기능의 확보 측면에서는 유기 고분자, 유.무기 하이브리드 형태와 같은 필러(filler)를 더 포함하는 것일 수 있다.
또한, 바람직하게는 상기 탄소유래 물질과 금속성 무기 물질의 복합체일 수도 있다. 이 경우 탄소유래 물질과 금속성 무기 물질은 중량비로 1 : 1 내지 10 일 수 있다.
상기 탄소유리 물질과 금속성 무기 물질의 중량비가 상기 범위를 벗어나는 경우 광 투명성과 산란에 의한 광 왜곡 측면에서 바람직하지 않다.
상기 보호층은 광변환층의 상면 또는 하면 중 적어도 어느 한 면을 따라서, 코팅, 증착, 라미네이션 등의 공정으로 형성될 수 있다. 종래의 배리어층과는 달리, 내화학성을 가지면서도, 열전도성이 우수한 탄소유래 물질 또는 금속성 무기 물질을, 상기 광변환층에 직접 적층되는 보호층으로 이용함으로써, 평면 형상의 광변환층 뿐만 아니라, 곡면 형상의 광변환층의 경우에도, 안정적인 보호층의 형성이 가능하다.
상기 보호층의 두께는 50 nm 내지 20 ㎛일 수 있다. 상기 보호층의 두께가 상기 범위 미만이면 너무 얇은 두께로 인하여 내화학성 및 방열성의 확보에 바람직하지 않고, 상기 보호층의 두께가 상기 범위를 초과하면 너무 두꺼워져 전제적인 광변환 물품의 두께가 상승하고, 광변환층 내부의 열을 원활히 배출할 수 없어 방열성 확보의 측면에서 바람직하지 않다.
본 발명의 일 실시예에 따른 광변환 물품은 기재의 안정성 및 신뢰성 확보를 위하여 고분자 수지로 된 필름층을 기재로서 더 포함할 수 있으며, 고분자 수지로서는, 당 기술분야에서 통상적으로 이용되는 PET를 이용할 수 있고, 필름층 한 층이 더 부가되는 경우, 광변환 물품의 두께가 10 내지 100 ㎛ 추가될 수 있다.
상술한 바와 같은 광변환층 및 보호층을 포함하는 광변환 물품은 도 1에서 나타내는 바와 같이, 광변환 필름(100)으로서, 복수의 적색 양자점(101a), 녹색 양자점(101b)를 포함하는 광변환층(102) 및 보호층(103)을 포함하는 것일 수 있다.
다른 일례로서는 광변환 물품을 압출성형(extrusion molding), 사출성형(injection molding) 또는 진공/중공성형(vacuum/blow molding)을 통해 곡면 형상을 가지는 것으로서, 도 2에서 나타나는 바와 같이 광변환 압출 성형품 또는 사출 성형품(200)은 반원형의 튜브 형상으로서, 복수의 적색 양자점(201a), 녹색 양자점(201b)를 포함하는 광변환층(202) 및 보호층(203)을 포함하는 것일 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 광변환 물품은, 디스플레이에 이용되는 광변환 필름으로서 이용될 수 있다. 광변환 압출 성형품 또는 사출 성형품으로서는 곡면, 구형 형상과 같은 입체적 형상의 구현이 가능하므로 조명기구와 같은 물품에 직접 적용이 가능할 수 있다.
예를 들면, 조명기구의 조명 커버를 본 발명의 광변환 물룸을 이용하여 성형할 수 있다. 여기서 조명이란, 실내 또는 실외에, 빛을 제공하는 상태를 가리킨다. 즉, 본 발명의 광변환 물품을 전구 형상으로 성형하는 것도 가능하며, 면발광 타입의 조명 커버 형상으로 성형할 수도 있다.
2. 광변환 물품의 제조방법
또한, 본 발명에 따른 공정의 각 단계는 완전 시계열적 순서에 의한 것이라고 한정하는 것은 아니고, 일반적인 제조 공정에 적용하는 순서에 따라 발명을 이해하기 쉽게 기재한 것으로, 발명의 공정 순서는 필요에 따라 변경 또는 수정 가능함은 물론이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 광변환 물품의 제조방법은 구체적으로, 양자점을 제1 열가소성 고분자 수지에 분산시키고, 양자점이 분산된 제1 열가소성 고분자 수지를 용융 및 혼합한 후 광변환층을 형성하는 단계, 및 상기 광변환층 일면 또는 양면에 보호층을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 보호층은 탄소유래 물질 또는 금속성 무기 물질 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것이다.
광변환층의 형성 단계에서는, 밀도와 결정 구조의 균질성이 높으며, 내열 안정성과 기계적 특성이 우수하고, 높은 광 투과성(90 % 이상)과 내광성 등 광학적 특성이 우수한 것으로서, 흡수성과 성형수축율이 낮고 가공 성형성이 높은 제1 열가소성 고분자 수지에 나노 크기의 양자점을 투입하여 혼합하고, 이를 용융 및 압출하면서, 연속적으로 동일 압연 성형기, 압출 성형기, 사출 성형기, 진공/중공 성형기를 이용하여 압연성형(calendering), 압출성형(extrusion molding), 사출성형(injection molding) 또는 진공/중공성형(vacuum/blow molding)을 통해 광변환 용품을 제조할 수 있다. 이 경우, 펠릿(pellet) 등의 복합체를 제조하지 않고, 곧바로 소망하는 물품의 형태를 얻을 수 있으므로, 공정 시간의 단축 및 제조 단가를 효율적으로 낮출 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 광변환층의 제조 단계에서는, 양자점이 분산된 제1 열가소성 고분자 수지를 용융 및 혼합한 후 성형기를 통하여 펠릿(pellet)으로 성형하는 것일 수도 있고, 마스터 배치(master batch) 형태로 제조하여 펠릿(pellet)으로 성형하는 것일 수도 있다. 이후, 이러한 펠릿(pellet)을 곧바로, 압연 성형기, 압출 성형기, 사출 성형기, 또는 진공/중공 성형기를 이용하여 압연성형(calendering), 압출성형 (extrusion molding), 사출성형(injection molding) 또는 진공/중공성형 (vacuum/blow molding)을 통해 광변환층을 형성하는 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 양자점이 분산된 제1 열가소성 고분자 수지를 펠릿(pellet)으로 성형하고, 용융 온도 이상으로 가열된 제2 열가소성 고분자 수지 내에 상기 성형된 펠릿(pellet)을 투입하여 용융 및 혼합한 후, 상기 혼합물을 압연 성형기, 압출 성형기, 사출 성형기, 또는 진공/중공 성형기를 이용하여 압연성형(calendering), 압출성형(extrusion molding), 사출성형(injection molding) 또는 진공/중공성형(vacuum/blow molding)을 통해 광변환층을 형성하는 것일 수 있다.
이때 별도의 경화 반응을 위한 물질이나 특별한 첨가제 없이 제2 열가소성 고분자 수지의 용융 온도 이상에서 용융된 수지에 상기 펠릿(pellet)을 투입시킨 후 고화시켜서 평면 형상의 필름을 제조하거나, 곡면 형상의 광변환 압출품 또는 사출품을 제조할 수 있다.
상기 광변환층 형성단계에서 열가소성 고분자 수지에 양자점을 투입하여 분산할 때, 양자점은 물(water) 또는 유기 용매(solvent)에 분산된 용액 형태 또는 분말(powder) 형태의 입자를 사용할 수 있다.
상기 제1 열가소성 고분자 수지 및 제2 열가소성 고분자 수지는 동일 또는 상이한 것일 수 있고, 상술한 바와 같은 광변환 물품에서의 열가소성 수지와 동일한 소재를 이용하는 것일 수 있다.
여기서, 제2 열가소성 수지는 광변환층의 두께 균일도 확보를 위해서 용융시의 점도를 조절하는 것이 중요하며, 본 발명의 일실시예에서, 상기 제2 열가소성 고분자 수지는 용융시의 점도가 100 내지 3000 cps 일 수 있으며, 더욱 상세하게는 200 내지 2000cps 일 수 있다. 상기 제2 열가소성 고분자 수지의 점도가 100 cps 미만인 경우 낮은 점도로 인한 액흐름 현상으로 인하여 원하는 두께 수준의 제품을 만들 수 없는 문제점이 있을 수 있으며, 3000 cps를 초과하는 경우 높은 점도로 인하여 취급성이 힘들고 수지의 공급이 힘든 문제점이 있을 수 있다.
상기 보호층을 형성하는 단계는, 탄소유래 물질 또는 금속성 무기 물질 중 적어도 어느 하나를 상기 보호층의 일면 또는 양면에 코팅, 증착 또는 라미네이트 하는 것일 수 있다.
상기 탄소유래 물질은 그래핀, 산화 그래핀, 탄소나노튜브로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것일 수 있다. 이러한 탄소 유래 물질로서 보호층을 형성하는 경우, 일예로서는, 상기 광변환층 상에 탄화수소 가스를 탄소 공급원으로 하여 플라즈마 화학 기상 증착법(PECVD)으로 그래핀을 보호층 상에 직접 성장시켜 보호층을 얻을 수 있다.
상기 금속성 무기 물질은 SiO2, Al2O3, TiO2, Ta2O5, ZrO2, HfO2, Nb2O5, Si3N4, 및 MgF2로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것일 수 있다. 이러한 금속성 무기 물질로서 보호층을 형성하는 경우, 일예로서는, 박막으로서, 스퍼터링(sputtering), E Beam Evaporation, PECVD 등의 방법으로 코팅을 하며, 단일층으로 코팅할 수도 있고 적층으로 여러 층을 코팅할 수도 있다.
또한, 바람직하게는 상술한 탄소유래 물질 또는 금속성 무기 물질 중 적어도 어느 하나를 물(water)에 계면활성제와 함께 분산한 코팅용액 또는 유기 용매(solvent)에 UV 경화제와 함께 분산한 코팅용액을 상기 광변환층 상에 스프레이(spray) 코팅, 스핀(spin) 코팅, 또는 RTR(roll to roll) 슬릿 다이(slit die) 코팅을 통해 300 nm 내지 800 nm 두께로 직접 도포하여 박막의 보호층을 형성할 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 광변환 물품은, 광변환층 상에 상기 보호층을 융착된 형태로 직접 형성하므로, 상기 광변환층을 커버하는 보호층의 수를 줄여 최종 형성되는 광변환 물품의 두께를 더 슬림하게 형성할 수 있고, 제조 과정이 단순화되며 제조 비용이 더 절감된다. 나아가, 입체적 형상의 광변환층에도 용이하게 보호층을 형성할 수 있다.
본 문서에 개시된 실시예는 개시된, 기술 내용의 설명 및 이해를 위해 제시된 것이며, 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다. 따라서, 본 문서의 범위는, 본 발명의 기술적 사상에 근거한 모든 변경 또는 다양한 다른 실시예를 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
실시예
실시예 1(평판필름 형태 광변환 물품의 형성)
광변환층의 형성
PC(Polycarbonate) 열가소성 고분자 100 중량부 대비 표면처리된 CdSe+ZnS Green 양자점(QD) 0.6 중량부, 표면처리된 CdSe+ZnS Red 양자점(QD) 0.1 중량부를 압출 성형기로 컴파운딩하여 펠릿(pellet)을 만든 후, 이를 압연성형(calendaring)하여 두께 200 um의 평판필름 형태의 광변환층을 형성하였다.
보호층의 형성
상기에서 형성된 평판필름 형태의 광변환층 상에 그래핀을 계면활성제가 포함된 물(water)에 분산 후, 이를 500 nm 두께로 평판필름 형태의 광변환층 양면에 도포한 후 열경화하여 보호층을 형성하였다.
실시예 2(반원형 튜브 형태의 광변환 물품의 형성)
광변환층의 형성
PC(Polycarbonate) 열가소성 고분자 100 중량부 대비 표면처리된 CdSe+ZnS Green 양자점(QD) 0.6 중량부, 표면처리된 CdSe+ZnS Red 양자점(QD) 0.1 중량부를 압출 성형기로 컴파운딩하여 펠릿(pellet)을 만든 후, 이를 압출 성형(extrusion molding)하여 두께 350 um의 반원형 튜브 형태의 광변환층을 형성하였다.
상기 반원형 튜브 형태의 광변환층은 다음의 압출 성형기를 이용, 실린더 온도를 260℃ 내지 280℃로 설정하고 압출 성형기에 설치된 압출성형 다이(Die)를 통하여 성형하였다.
- 전동식 압출 성형기 : TEK30-L/D40-2SF-1V-AC11
- 제작사 : SM PLATEK CO., LTD
- Twin Screw Co-Rotating, Ø30 mm * L/D 40, 10 Barrels
- Gear Box Output Torque 233 Nm
보호층의 형성
상기에서 형성된 반원형 튜브 형태의 광변환층 상에 그래핀을 계면활성제가 포함된 물(water)에 분산 후, 이를 500 nm 두께로 광변환층 양면에 Spray 도포한 후 열경화하여 보호층을 형성하였다.
시험예
상기 실시예 1, 2에서 형성된 광변환 물품들을 하기와 같은 퀀텀닷 액정디스플레이(QD LCD) 장치, 항온항습기를 통하여 시험하여 기본물성, 내화학성 및 방열성을 측정하였다.
기본물성
상기 실시예 1, 2에서 제작된 광변환 물품들은 S전자㈜ 28인치 평판 (Flat) 모니터에 채택된 퀀텀닷 액정디스플레이(QD LCD) 장치를 이용하여 휘도(Lv)와 색좌표(Cx, Cy)를 측정하는 실험을 수행하였다.
실험에 사용한 퀀텀닷 액정디스플레이(QD LCD) 장치는 다음과 같다.
- 디스플레이 개요: 70.8 cm, Flat, 16:9, 해상도 3840 * 2160
- 구조 : 광원(Blue LED)+도광판(LGP)+광학시트(확산+프리즘 2매)
- 패널타입 : TN
- 모니터 밝기 및 소비전력 : 300 cd/m*M, 59W
(1) 휘도(Lv)
상기 퀀텀닷 액정디스플레이(QD LCD) 장치를 이용하여 CHROMA METER CS-200(KONICA MINOLTA사)를 사용하여 실시예 1, 2의 휘도값(Lv)을 측정 하였다. 실시예 1의 경우, 상기 퀀텀닷 액정디스플레이(QD LCD) 장치의 중앙부에 A4 크기의 필름시료를 위치시킨 후 중앙을 중심으로 3곳을 측정 하여 평균값을 구하였다. 이때 측정 각도는 액정디스플레이 법면에 수직인 90°로 측정하였다. 실시예 2의 경우, 상기 퀀텀닷 액정 디스플레이(QD LCD) 장치의 중앙부에 반원형 튜브를 액정디스플레이 법면에 수직으로 위치 시키고, 반원형 튜브 부문만 BLU 광이 노출하도록 가린 후 중앙을 중심으로 3곳을 측정하여 평균값을 구하였다.
(2) 색좌표값(Cx, Cy)
상기 퀀텀닷 액정디스플레이(QD LCD) 장치를 이용하여 CHROMA METER CS-200(KONICA MINOLTA사)를 사용하여 실시예 1, 2의 휘도(Lv) 측정과 함께 색좌표값(Cx, Cy)을 측정하였다. 실험 결과는 하기에 나타내었다.
| 구분 | 실시예 1 | 실시예 2 |
| 휘도(Lv) | 4,276 | 3,986 |
| 색좌표(C,Cy) | Cx : 0.2881 Cy : 0.2662 |
Cx : 0.2765 Cy : 0.2512 |
내화학성
실시예 1, 2에서 제조된 광변환 물품들을 온도 섭씨 85℃ 상대 습도 85% 조건에서 500시간 동안 방치한 후 에지(edge)의 열화 정도를 실험 하였다. 실험 결과는 하기에 나타내었다.
| 구분 | 에지부 열화 정도(mm) |
| 실시예 1 | 0 |
| 실시예 2 | 0 |
방열성
실시예 1, 2에서 제조된 광변환 물품들을 신뢰성 평가 환경인 온도 섭씨 85℃ 상대 습도 85% 항온, 항습기에서 500시간 방치하였다. 그 후 상기 퀀텀닷 액정디스플레이(QD LCD) 장치를 이용하여 CHROMA METER CS-200(KONICA MINOLTA사)로 휘도를 측정한 후 초기 대비 휘도 저하율을 비교 하였다. 실험 결과는 하기에 나타내었다.
| 구분 | 초기 대비 휘도 저하율(%) |
| 실시예 1 | -2% ~ +2% |
| 실시예 2 | -2% ~ +2% |
Claims (12)
- 열가소성 고분자 수지 내에 양자점을 포함하는 광변환층, 및
상기 광변환층 일면 또는 양면에 형성되는 보호층을 포함하고,
상기 보호층은 탄소유래 물질 또는 금속성 무기 물질 중 적어도 어느 하나를 포함하고,
상기 열가소성 고분자 수지는 PC(Polycarbonate)이고,
상기 양자점은 상기 열가소성 고분자 100 중량부 대비 표면처리된 CdSe+ZnS Green 양자점(QD) 0.6 중량부이고 표면처리된 CdSe+ZnS Red 양자점(QD) 0.1 중량부인 것이고,
상기 보호층은 탄소유래 물질과 금속성 무기 물질의 복합체이고 상기 탄소유래 물질과 금속성 무기 물질은 중량비로 1 : 1 내지 10인 것인, 광변환 용품.
- 삭제
- 청구항 1에 있어서,
상기 열가소성 고분자 수지는 유리섬유(Glass Fiber), 카본섬유 (Carbon Fiber), 무기 필러를 더 포함하는 것인 광변환 용품.
- 청구항 1에 있어서,
상기 열가소성 고분자 수지는 광변환층 형성 후의 광 투과도가 90% 이상인 광변환 용품.
- 청구항 1에 있어서,
상기 양자점은 Si 나노결정, II-VI족, III-V족, IV-VI족, IV족 반도체, 그래핀 양자점 및 이들의 혼합물 입자로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하고, 상기 양자점은 평균 입경(d50)이 20 nm 내지 200 nm인 광변환 용품.
- 청구항 1에 있어서,
상기 탄소유래 물질은 그래핀, 산화 그래핀, 탄소나노튜브로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것인 광변환 용품.
- 청구항 1에 있어서,
상기 금속성 무기 물질은 SiO2, Al2O3, TiO2, Ta2O5, ZrO2, HfO2, Nb2O5, Si3N4, 및 MgF2로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것인 광변환 용품.
- 양자점을 제1 열가소성 고분자 수지에 분산시키고, 양자점이 분산된 제1 열가소성 고분자 수지를 수지를 용융 및 혼합한 후 광변환층을 형성하는 단계, 및
상기 광변환층 일면 또는 양면에 보호층을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 보호층은 탄소유래 물질 또는 금속성 무기 물질 중 적어도 어느 하나를 포함하고,
상기 제1 열가소성 고분자 수지는 PC(Polycarbonate)이고,
상기 양자점은 상기 제1 열가소성 고분자 100 중량부 대비 표면처리된 CdSe+ZnS Green 양자점(QD) 0.6 중량부이고 표면처리된 CdSe+ZnS Red 양자점(QD) 0.1 중량부인 것이고,
상기 보호층은 탄소유래 물질과 금속성 무기 물질의 복합체이고 상기 탄소유래 물질과 금속성 무기 물질은 중량비로 1 : 1 내지 10인 것인, 광변환 용품의 제조방법.
- 청구항 8에 있어서,
상기 광변환층을 형성하는 단계는,
양자점이 분산된 제1 열가소성 고분자 수지를 성형기를 이용하여 펠릿(pellet)으로 성형한 후,
상기 성형기와 동일 또는 상이한 성형기를 이용하여 평면 또는 곡면 형상의 광변환층을 형성하는 것인 광변환 용품의 제조방법.
- 청구항 8에 있어서,
상기 광변환층을 형성하는 단계는,
양자점이 분산된 제1 열가소성 고분자 수지를 성형기를 이용하여 펠릿(pellet)으로 성형하고, 용융 온도 이상으로 가열된 제2 열가소성 고분자 수지 내에 상기 성형된 펠릿(pellet)을 투입하여 용융 및 혼합한 후,
상기 혼합물을 상기 성형기와 동일 또는 상이한 성형기를 이용하여 평면 또는 곡면 형상의 광변환층을 형성하는 광변환 용품의 제조방법.
- 청구항 10에 있어서,
상기 제1 열가소성 고분자 수지 및 제2 열가소성 고분자 수지는 동일 또는 상이한 것인 광변환 용품의 제조방법.
- 청구항 8에 있어서,
상기 보호층을 형성하는 단계는, 탄소유래 물질 또는 금속성 무기 물질 중 적어도 어느 하나를 상기 보호층의 일면 또는 양면에 코팅, 증착 또는 라미네이트 하는 것인 광변환 용품의 제조방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020180091517A KR102610420B1 (ko) | 2018-08-06 | 2018-08-06 | 광변환 용품 및 이의 제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020180091517A KR102610420B1 (ko) | 2018-08-06 | 2018-08-06 | 광변환 용품 및 이의 제조방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20200016142A KR20200016142A (ko) | 2020-02-14 |
| KR102610420B1 true KR102610420B1 (ko) | 2024-01-02 |
Family
ID=69514274
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020180091517A KR102610420B1 (ko) | 2018-08-06 | 2018-08-06 | 광변환 용품 및 이의 제조방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102610420B1 (ko) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112698530A (zh) * | 2021-01-04 | 2021-04-23 | 东莞市光志光电有限公司 | 一种使用寿命长的量子点膜、其制备方法及在液晶显示器中的应用 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012129195A (ja) * | 2010-12-15 | 2012-07-05 | Korea Institute Of Science And Technology | 色変換発光シート及びその製造方法 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101317756B1 (ko) * | 2011-11-07 | 2013-10-11 | 삼성전자주식회사 | 그래핀을 사용한 반도체 양자점 보호층 제조 방법 |
| KR102334395B1 (ko) * | 2014-12-05 | 2021-12-01 | 삼성전자주식회사 | 배리어 코팅 조성물, 그로부터 제조되는 복합체, 및 이를 포함하는 양자점-폴리머 복합체 물품 |
| KR20170020182A (ko) * | 2015-08-14 | 2017-02-22 | (주)이노큐디 | 양자점 광변환 소자 |
| KR101981769B1 (ko) * | 2016-12-15 | 2019-05-24 | 큐디브릭 주식회사 | 양자점 포함 차량번호판용 숫자 및 한글 기호 스티커 및 이의 제조방법 |
-
2018
- 2018-08-06 KR KR1020180091517A patent/KR102610420B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012129195A (ja) * | 2010-12-15 | 2012-07-05 | Korea Institute Of Science And Technology | 色変換発光シート及びその製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20200016142A (ko) | 2020-02-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102271144B1 (ko) | 광확산판 | |
| KR20160069393A (ko) | 광 변환 복합재의 제조방법, 광 변환 복합재, 이를 포함하는 광 변환 필름, 백라이트 유닛 및 표시장치 | |
| US20230203366A1 (en) | Quantum-dot containing resin sheet or film, method for producing the same,and wavelength conversion member | |
| KR20200030156A (ko) | 전자 장치 | |
| KR20190073531A (ko) | 디스플레이 디바이스용 백라이트 유닛 | |
| US11092850B2 (en) | Using multiple excitation wavelengths in nanostructure based display devices | |
| KR20220141230A (ko) | 양자점 함유 수지 성형체 및 이의 제조방법 | |
| US20190044034A1 (en) | Stable quantum dot extrusion film | |
| US11029559B2 (en) | Nanostructure based display devices | |
| KR102610420B1 (ko) | 광변환 용품 및 이의 제조방법 | |
| JP2010073469A (ja) | 有機エレクトロルミネッセンス発光素子、及びそれを用いたディスプレイ、照明装置 | |
| EP3658984B1 (en) | Nanostructure based display devices | |
| EP3699651A1 (en) | Resin moulded body, production method therefor, and wavelength conversion member | |
| CN112969755B (zh) | 树脂组合物、波长转换材料、波长转换膜、led元件、背光单元及图像显示装置 | |
| EP3684882B1 (en) | Glass fiber composite quantum dot film | |
| TWI766779B (zh) | 量子點複合材、應用其的光學膜及背光模組 | |
| JP7456435B2 (ja) | 量子ドット色変換層における色域性能及び効率の増大 | |
| KR102423676B1 (ko) | 양자점층 일체형 도광판 및 이를 구비한 백라이트 유닛 | |
| EP3530712A1 (en) | Phase separated quantum dot layer | |
| KR101771540B1 (ko) | 양자점 무기물 플레이트 구조물 | |
| US20220339919A1 (en) | Quantum-dot optical film and the method to make the same | |
| KR20120129686A (ko) | 광학소자, 이의 제조 장치 및 이의 제조 방법 | |
| KR101770518B1 (ko) | 광 변환 복합재의 제조방법, 광 변환 복합재, 이를 포함하는 광 변환 필름, 백라이트 유닛 및 표시장치 | |
| US20210214608A1 (en) | Stable quantum dot extrusion film | |
| WO2015198886A1 (ja) | 光変換フィルムおよびその製造方法、積層体およびその製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right |