KR20180100204A - 고도로 안정한 양자점을 함유한 폴리머 필름 - Google Patents
고도로 안정한 양자점을 함유한 폴리머 필름 Download PDFInfo
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Abstract
반도체 나노입자("양자점")를 함유하는 매우 안정한 필름이, 높은 유리 전이 온도 (Tg) 및 특정 내측 상/외측 상 조합들을 갖는 고속 경화성 내측 상을 함유하는 수지로부터 제조된다. 수지는 내측 상 및 외측 상을 포함할 수 있다 (그러나 광학 현미경을 사용하여 보았을 때 동질 외관으로 인해 단일 상으로 보일 수 있다). 이 방법은 빛, 고온, 습기 및 산소에 강한 필름을 제조하기 위한 확장성이 뛰어나고 비용 효율적인 방법을 제공한다.
Description
본 발명은 일반적으로 반도체 나노입자("양자점")에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 중금속이 없는 양자점을 포함하는 폴리머 필름에 관한 것이다.
본 출원은 2016년 2월 12일자로 출원된 미국 가출원 제 62/294,783호를 우선권 주장하며, 상기 출원은 그 전문이 본 출원에 인용에 의해 포함된다.
연방 후원 연구 또는 개발에 관한 진술 : 해당 사항 없음
37 CFR 1.97 및 1.98 하의 공개된 정보를 포함한 관련 기술에 대한 설명
적절한 가스 차단 외측 상(outer phase)에 분산이 된 내측 상(inner phase)에 분산된 중금속이 없는 반도체 나노입자들 다상(multi-phase) 폴리머 필름 및 2상(two-phase) 폴리머 필름 이전에 기술되었다 - 예를 들어 미합중국 특허출원공개 제 2015/0047765호 "다상 수지를 이용한 양자점 필름" 및 제 2015/0275078호 "양자점 조성물".
그러나 빛 테스트(light test)(106/60/90)[90% 상대 습도] 뿐만 아니라 특히 어둠 테스트(dark test)(0/60/RH) [0mW/cm2 조사량/60℃/RH = 실내 습도에서 (측정되지 않음)]를 포함하는 테스트 조건 하에서는 진정으로 안정한 필름을 얻는데 많은 어려움을 겪고 있다. 특히 수지 필름 두께 50마이크로미터 이하의, 하루에 10-2 g/m2 정도의 수증기 투과율(WVTR)을 갖는 차단 필름(예: i-Components TBF1004 차단 필름, 경기도 수원시 팔달구 영통동 패밀리 타워 958-2, 701호 소재 i-Components 주식회사)과 함께 사용되는 현재 상용되는 적색-방출 양자점에 대해서 어둠 테스트는 어려움을 겪고 있다.
본 발명의 실시 예는 고도로 안정한 양자점을 함유한 폴리머 필름을 제공한다.
본 발명은 바람직하게는 특정 내측/외측 상 수지 조합들 및 유리 전이 온도 (Tg)가 높은 (바람직하게는 35℃ 이상, 보다 바람직하게는 80℃ 이상) 고속 경화성 내측 상을 함유하는 수지로부터 고 안정성 필름의 제조에 대한 것이다. 기재된 수지는 내측 상 및 외측 상으로 이루어 지지만, 일부 경우 광학 현미경을 사용하여 볼 때 동질 외관으로 인해 단일 상으로 지칭될 수 있다. 본 발명의 방법은 안정한 필름을 제조하는 매우 확장 가능하고 비용 효율적인 방법을 제공한다.
여기에서, 안정성 테스트 상태는 "(x/y/z)"로서 기록되며, 여기서 x는 mW/cm2 단위의 조사량이고; y는 ℃ 단위의 온도이고; z는 % 단위의 상대 습도이다.
하기 약어, 두문자 및 상표명이 본 명세서 전반에 걸쳐 사용된다:
IPM: 이소프로필 미리스테이트(isopropyl myristate)
YR011: Showa Denko K.K.사(도쿄 미나토구, 시바다이몬)의 아크
릴레이트 작용기화된(acrylate functionalized) 실리카 나노입자 수지
AEROSIL® R106: 흄드 실리카(fumed silica)(EVONIK DEGUSSA GMBH Rellinghauser Strasse 1-11 45128 Essen FED REP 독일)
CN104: 비스페놀 A 에폭시 디아크릴레이트 올리고머(bisphenol A epoxy diacrylate oligomer)(Sartomer사, Sartomer Technology USA, LLC Suite 202, 103 Foulk Rd., Wilmington Delaware 19803)
CN104B80: Sartomer사의 비스페놀 A 에폭시 디아크릴레이트 블렌드(bisphenol A epoxy diacrylate blend)
CN104C80: CN104와 2-히드록시에틸 아크릴레이트(HEA, 2-hydroxyethyl acrylate)의 80/20 블렌드
CN104E70C5: CN104, 2-히드록시메틸 메타크릴레이트(HEMA) 및 2-히드록시에틸 아크릴레이트(HEA)의 70/20/5 블렌드(blend)
CN146: Sartomer사의 단일 작용기성(monofunctional) 부착 촉진 아크릴 올리고머(adhesion-promoting acrylic oligomer)
SR833S: 트리시클로데칸 디메탄올 디아크릴레이트(tricyclodecane dimethanol diacrylate)(자유 라디칼에 의해 중합될 수 있는 저 점도 이 작용성 아크릴레이트 모노머)
LMA:
라우릴 메타크릴레이트(lauryl methacrylate)
TMPTMA: 트리메틸올프로판 트리메타크릴레이트(trimethylolpropane trimethacrylate)
IRG651: IRGACURE®651(2,2-디메톡시-1,2-디페닐에탄-1-원) 광-개시제((2,2-dimethoxy-1,2-diphenylethan-1-one) photo-initiator)(BASF사, BASF SE Carl-Bosch-Strasse 38 Ludwigshafen GERMANY)
IRG819: BASF사의 IRGACURE®819 (비스(2,4,6-트리메틸벤조일)-페닐포스핀옥사이드) 광-개시제((bis(2,4,6-trimethylbenzoyl)-phenylphosphineoxide) photo-initiator)
IBOA: 이소보닐 아크릴레이트(isobornyl acrylate)
YR301: Showa Denko K.K.사의 다른 아크릴레이트-작용기화된 실리카 나노입자 수지.
TMPTA: 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(trimethylolpropane triacrylate)
CITHROL DPHS: PEG 30 디폴리히드록시스테아레이트 계면 활성제(PEG 30 dipolyhydroxystearate surfactant) (Croda International Plc, Snaith, Goole, East Yorkshire DN14 9AA UK)
IPM: 이소프로필 미리스테이트(isopropyl myristate)
TCDMDA: 트리시클로데칸 디메탄올 디아크릴레이트(tricyclodecane dimethanol diacrylate)
LA: 라우릴 아크릴레이트(lauryl acrylate)
HEA: 2-히드록시에틸 아크릴레이트(2-hydroxyethyl acrylate)
HEMA: 2-히드록시에틸 메타크릴레이트(2-hydroxyethyl methacrylate)
4-히드록시-TEMPO: 유리 라디칼 억제제(4-히드록시-2,2,6,6- 테트라메틸피 페리딘 1-옥실, 또는 "TEMPOL")
도 1은 281C 수지(IBOA/(YR011/0.36 중량 % IRG819))로부터 제조된 필름에 대한 빛 안정성 테스트의 결과를 나타내는 그래프이다.
도 2는 282B 수지(IBOA/(YR301/1 중량 % IRG819))로부터 제조된 필름에 대한 빛 안정성 테스트의 결과를 나타내는 그래프이다.
도 3은 281A 수지(LMA/TMPTMA/(YR011/0.36 중량 % IRG819))로부터 제조된 필름에 대한 어둠 안정성 테스트(0/60/90)의 결과를 나타내는 그래프이다.
도 4는 281C 수지(IBOA/(YR011/0.36 중량 % IRG819))로부터 제조된 필름에 대한 어둠 안정성 테스트(0/60/90)의 결과를 나타내는 그래프이다.
도 5는 IBOA/CN104C80 수지로부터 제조된 필름(298B)에 대한 빛 안정성 테스트(106/60/90)의 결과를 나타내는 그래프이다.
도 6은 IBOA/CN104C80 수지로부터 제조된 필름(298B)에 대한 어둠 안정성 테스트(0/60/90)의 결과를 나타내는 그래프이다.
도 7은 (IBOA/TMPTA)/CN104E70C5로부터 제조된 필름(383C)에 대한 어둠 안정성 테스트(0/60/RH)의 결과를 나타내는 그래프이다.
도 8은 (IBOA/TMPTA)/CN104E70C5로부터 제조된 필름(383C)에 대한 빛 안정성 테스트(106/60/90)의 결과를 나타내는 그래프이다.
도 9는 IBOA/YR301로부터 제조된 필름(383I)에 대한 어둠 안정성 테스트(0/60/RH)의 결과를 나타내는 그래프이다.
도 10은 (IBOA/Cithrol)/YR301로부터 제조된 필름(383J)의 어둠 안정성 테스트(0/60/RH)의 결과를 나타내는 그래프이다.
도 11은 (IBOA/TMPTA)/YR301로부터 제조된 필름(383K)에 대한 어둠 안정성 테스트(0/60/RH)의 결과를 나타내는 그래프이다.
도 12는 IBOA/YR301로부터 제조된 필름(383I)에 대한 빛 안정성 테스트(106/60/90)의 결과를 나타내는 그래프이다.
도 13은 (IBOA/Cithrol)/YR301로부터 제조된 필름(383J)에 대한 빛 안정성 테스트(106/60/90)의 결과를 나타내는 그래프이다.
도 14는 IBOA/SR833S로부터 제조된 필름(383E)에 대한 어둠 안정성 테스트(0/60/RH)의 결과를 나타내는 그래프이다.
도 15는 ((IBOA/Cithrol)/SR833S)로부터 제조된 필름(383F)의 어둠 안정성 테스트(0/60/RH)의 결과를 나타내는 그래프이다.
도 16은 ((IBOA/TMPTA)/SR833S)로부터 제조된 필름(383G)에 대한 어둠 안정성 테스트(0/60/RH)의 결과를 나타내는 그래프이다.
도 17은 (IBOA/Cithrol)/SR833S로부터 제조된 필름(383F)에 대한 빛 안정성 테스트(106/60/90)의 결과를 나타내는 그래프이다.
도 18은 (IBOA/TMPTA)/SR833S로부터 제조된 필름(383G)에 대한 빛 안정성 테스트(106/60/90)의 결과를 나타내는 그래프이다.
도 2는 282B 수지(IBOA/(YR301/1 중량 % IRG819))로부터 제조된 필름에 대한 빛 안정성 테스트의 결과를 나타내는 그래프이다.
도 3은 281A 수지(LMA/TMPTMA/(YR011/0.36 중량 % IRG819))로부터 제조된 필름에 대한 어둠 안정성 테스트(0/60/90)의 결과를 나타내는 그래프이다.
도 4는 281C 수지(IBOA/(YR011/0.36 중량 % IRG819))로부터 제조된 필름에 대한 어둠 안정성 테스트(0/60/90)의 결과를 나타내는 그래프이다.
도 5는 IBOA/CN104C80 수지로부터 제조된 필름(298B)에 대한 빛 안정성 테스트(106/60/90)의 결과를 나타내는 그래프이다.
도 6은 IBOA/CN104C80 수지로부터 제조된 필름(298B)에 대한 어둠 안정성 테스트(0/60/90)의 결과를 나타내는 그래프이다.
도 7은 (IBOA/TMPTA)/CN104E70C5로부터 제조된 필름(383C)에 대한 어둠 안정성 테스트(0/60/RH)의 결과를 나타내는 그래프이다.
도 8은 (IBOA/TMPTA)/CN104E70C5로부터 제조된 필름(383C)에 대한 빛 안정성 테스트(106/60/90)의 결과를 나타내는 그래프이다.
도 9는 IBOA/YR301로부터 제조된 필름(383I)에 대한 어둠 안정성 테스트(0/60/RH)의 결과를 나타내는 그래프이다.
도 10은 (IBOA/Cithrol)/YR301로부터 제조된 필름(383J)의 어둠 안정성 테스트(0/60/RH)의 결과를 나타내는 그래프이다.
도 11은 (IBOA/TMPTA)/YR301로부터 제조된 필름(383K)에 대한 어둠 안정성 테스트(0/60/RH)의 결과를 나타내는 그래프이다.
도 12는 IBOA/YR301로부터 제조된 필름(383I)에 대한 빛 안정성 테스트(106/60/90)의 결과를 나타내는 그래프이다.
도 13은 (IBOA/Cithrol)/YR301로부터 제조된 필름(383J)에 대한 빛 안정성 테스트(106/60/90)의 결과를 나타내는 그래프이다.
도 14는 IBOA/SR833S로부터 제조된 필름(383E)에 대한 어둠 안정성 테스트(0/60/RH)의 결과를 나타내는 그래프이다.
도 15는 ((IBOA/Cithrol)/SR833S)로부터 제조된 필름(383F)의 어둠 안정성 테스트(0/60/RH)의 결과를 나타내는 그래프이다.
도 16은 ((IBOA/TMPTA)/SR833S)로부터 제조된 필름(383G)에 대한 어둠 안정성 테스트(0/60/RH)의 결과를 나타내는 그래프이다.
도 17은 (IBOA/Cithrol)/SR833S로부터 제조된 필름(383F)에 대한 빛 안정성 테스트(106/60/90)의 결과를 나타내는 그래프이다.
도 18은 (IBOA/TMPTA)/SR833S로부터 제조된 필름(383G)에 대한 빛 안정성 테스트(106/60/90)의 결과를 나타내는 그래프이다.
일련의 실험으로부터, 내측 상(inner phase) 및 외측 상(outer phase)의 상 분리(phase separation)가 높을수록, 차단성 수지(barrier resin)의 가스 차단이 양호하게 유지된다는 것을 밝혔다. 예를 들어, IPM/Aerosil R106 내측 상은 비스페놀 A 에폭시 디아크릴레이트 외측 상(Sartomer사의 CN104B80)과 함께 사용될 때 양호한 백라이트 유닛(BLU) 안정성(2.5mW/cm2)을 나타내지만, YR011(Showa Denko K.K. 사의 아크릴레이트 작용기화된 실리카 나노입자 수지) 또는 50:50 중량 %(wt.%) 아크릴 올리고머(Sartomer사의 CN146)/트리시클로데칸 디메탄올 디아크릴레이트(TCDMDA 또는 Sartomer사의 SR833S) 외측 상과 함께 사용될 때에는 차단 필름 적층 샘플로부터의 절단부에서 산소 그리고/또는 수분의 상당한 에지 진입으로 매우 불량한 안정성을 나타낸다. 이 적용에서 CN104B80의 극성은 양호한 상 분리를 제공하고 미-경화 액체에 의한 외측 상 오염을 감소하는데 매우 중요하다. 그러나 이는 제형(formulation) 에서 내측 상의 범위를 제한하고, 이들 수지의 에멀전(emulsion) 안정성을 증가시키기 위한 노력이 증가함에 따라 내측 상 및 외상 사이의 상호 작용이 증가할 것이다. 높은 점도의 (IMP/Aerosil R106)/YR011 수지(233B)에 비해서, IPM 단독/YR011 수지(233A)로부터의 필름에서 관찰된 차단 필름이 적층된 샘플에서의 더 많은 에지 진입에 의해 입증되는 바와 같이, 높은 점도의 내측 상 또는 외측 상은 내측 상으로부터 외측 상으로의 확산을 감소하는데 중요할 수 있다.
라우릴 메타크릴레이트/트리메틸올프로판 트리메타크릴레이트(LMA/TMPTMA)의 경화된 내측 상을 사용하는 경우, (IPM과 비교해) 더 높은 극성의 내측 상이 외측 상으로 더 많이 확산할 것이라는 예상에도, YR011와, 50:50 wt.%의 CN146/SR833S 블렌드에 대해 더욱 안정한 필름이 수득 되었다.
중금속이 없는(무-중금속) 반도체 나노입자 비드를 갖는 동일한 외측 상을 사용하여 수지를 제조하는 실험들에서 경화된 내측 상 수지보다 우수한 안정성을 나타냈다. 상기 비드는 LMA/TMPTMA로부터 제조되었지만 보다 높은 비율의 TMPTMA 가교 결합제(cross-linker)를 함유하였고 외측 상과 혼합되기 전에 완전히 경화되었다. 연질, 미-경화 내측 상을 외측 상으로 혼합함으로 인해 발생하는 가스 장벽 특성의 감소를 최소화하기 위해 이들 시스템에서 내측 상을 완전히 경화시키는 것이 필요하다고 결론지었다. 2 상 수지 (수은 램프 아래에서 30초)의 중합의 시간 규모(time-scale)로 인해, 메타크릴레이트 내측 상과 반대로 아크릴레이트가 보다 적합한 경화 시스템을 제공 할 수 있다.
이소보닐 아크릴레이트(IBOA) 및 IBOA/라우릴 아크릴레이트(LA)를 내측 상으로 사용하고 YN011, YR301 및 CN104C80(CN104: 2-히드록시에틸 아크릴레이트(HEA) = 80:20 wt.%)를 외측 상으로 하는 실험을 수행하였다. IBOA는 높은 Tg (Sigma Aldrich 당 94℃)로 인해 선택되었으며 LA보다 외측 상에서 연질 물질(soft material)의 양이 적을 것이다. 롤투롤(roll-to-roll) 공정에서 필요할 수 있는 필름에 더 많은 유연성을 제공하기 위해 LA와 IBOA의 조합이 사용되었다. LA는 또한 IBOA보다 중금속이 함유되지 않은 반도체 나노입자와의 호환성이 약간 더 우수하다. 수행된 실험 및 얻어진 결과의 요약을 표 1 및 표 2에 나타내었다. PLQY 측정은 Hamamatsu 기기를 사용하여 측정하였고, EQE 값은 LABSPHERE® 적분구 (LABSPHERE INC. 231 Shaker Street NORTH SUTTON NEW HAMPSHIRE 03260)를 사용하여 구했다.
비교적 높은 유리 전이 온도 (Tg) 또는 용융 온도 (Tm)를 갖는 아크릴레이트 단량체의 예로는 베헤닐 아크릴레이트(behenyl acrylate)(BEA, Tg = 54℃); tert- 부틸 아크릴레이트 (TBA, Tg = 43-107℃); 디히드로디시클로-펜타디에닐 아크릴레이트 (DCPA, Tg = 110℃); 및 스테아릴 아크릴레이트 (SA, Tm = 41 - 49℃)를 포함한다.
비교적 높은 유리 전이 온도 (Tg) 또는 용융 온도 (Tm)를 갖는 메타크릴레이트 단량체의 예는 다음을 포함한다: 베헤닐 메타크릴레이트 (BEMA, Tm = 44℃); tert-부틸 메타크릴레이트 (TBMA, Tg = 117℃); 시클로헥실 메타크릴레이트 (CHMA, Tg = 105℃); 및 메틸 메타크릴레이트 (MMA, Tg = 105℃).
| 실험 | 내측 상(20wt.%) | 외측 상(80wt.%) | 양자점 | mg/g |
| 281A | LMA/TMPTMA(9:1몰) 및 IRG819/651(13.5mg 및 4.5mg/mmol) | YR011 및 IRG819(0.36wt.% 개시제)-억제제 없음 | 녹색 414 블렌드(PL=523nm) | 10.2 |
| 281B | LA/IBOA(67wt.% LA) 및 IRG819(0.5wt.%) | YR011 및 IRG819(0.36wt.% 개시제)-억제제 없음 | 녹색 440 (PL=523nm) | 13.3 |
| 281C | IBOA 및 IRG819(0.5wt.%) | YR011 및 IRG819(0.36wt.%) -억제제 없음 | 녹색 440 (PL=523nm) | 13.3 |
| 282A | IBOA 및 IRG819(05.wt.%) | YR011 및 IRG819(0.36wt.%) -억제제 없음 | 녹색 440 (PL=523nm) | 13.3 |
| 282B | IBOA 및 IRG819(0.5wt.%) | YR301 및 IRG819(1wt.%) - 억제제 없음 | 녹색 440 (PL=523nm) | 13.3 |
| 298A 및 298B (A=15초 경화, B=30초 경화) |
IBOA 및 IRG819(0.5wt.%) | CN104C80 및 IRG819(1wt.%) -억제제와 함께 | 녹색 421 및 적색 098 | 7.58녹색/0.621적색 |
참고: 샘플 281C와 282A는 동일.
| 실험 | DAY 0 |
DAY 1 | DAY 6 |
PL(nm) | ||
| PLQY(%) | EQE/Abs(%) | EQE/Abs(%) | EQE/Abs(%) | 침투(mm) | ||
| 281A | 52 | 45/23 | 43/25 | 40/24 | ~1 | 544 |
| 281B | 60 | 52/31 | 51/32 | 49/32 | ~0.6 | 541 |
| 281C | 60 | 55/32 | 53/34 | 52/34 | ~0.3 | 541 |
| 282A | 60 | 53/32 | 53/33 | 52/32 | ~0.3 | 542 |
| 282B | 54 | 48/33 | 49/34 | 48/34 | <0.1 | 543 |
| 298A | 48 | 44/29 | - | - | - | - |
| 298B | 48 | 43/29 | - | - | - | - |
(샘플 281C 및 282A는 샘플 대 샘플 변화를 보여줌)
0.36 wt.% IRG819를 갖는 YR011 외측 상에 대하여, BLU상의 차단 필름 적층 샘플에서 관찰된 수분 및/또는 산소 열화(degradation)로 인해 IBOA만의 내측 상이 최소의 에지 침투를 나타냈음을 찾아냈다. 이전에는 YR011에서 IRG819의 농도를 1 wt.%로 증가하면 (LMA/TMPTMA)/YR011 수지의 안정성이 상당히 증가함을 찾아냈다. 이 같은 결과의 주된 이유는 외측 상으로 확산된 LMA/TMPTMA의 경화가 더 높은 개시제 농도에서 상당히 증가한 것으로 생각된다. 새로운, 덜 비싼 아크릴레이트-작용기화된 실리카 나노입자 수지 (YR301)가 또한 높은 광개시제 농도에서 282B의 IBOA 내측 상으로 테스트 되었다. 이 샘플의 에지 침입은 다른 샘플보다 훨씬 적었다. IBOA/(YR301 또는 YR011)는 LMA/TMPTMA보다 현저히 우수한 에멀전 안정성을 나타내었으며, 이는 극성이 더 높을 수록 IBOA가 외측 상으로 더 많이 확산 및 상호 작용한다는 것을 나타낸다. LA 또는 LMA 기반 내측 상과 비교 한 IBOA 샘플의 증가 된 안정성은 고속 경화, 높은 Tg 내측 상의 사용이 가스 장벽 특성을 유지하는데 중요 할 수 있음을 의미한다. 일반적으로 아크릴레이트는 활용될 수 있는 라디칼 중합 반응에 대한보다 높은 전달 속도(propogation rate) 상수 때문에 메타크릴레이트보다 바람직하다.
아크릴레이트-작용기화 된 실리카 나노입자 수지를 갖는 모든 상기 샘플은 빛 테스트(106/60/90)에서 적절한 안정성을 나타내지 않았다. 차단 필름 적층 샘플에서의 에지 침투가 1wt.% IRG819(282B)를 갖는 IBOA/YR301에 대해 120시간 후에 사실상 0이었지만, 안정성의 저하는 281C보다 더 두드러졌다. 282B에서 개시제 농도가 높을수록 빛 테스트(light test) 동안 필름의 표백을 야기할 수 있다. 도 1 및 도 2는 안정성에 있어서의 차이를 보여준다. 282B의 내측 상 및 외측 상의 혼합은 아마도 효율적이지 않을 수 있으며 (282B 수지로부터 제조된 필름의 광학 현미경에 의해 불완전한 상 분리가 관찰됨), 관찰된 안정성 저하의 원인일 수 있다(아래 설명 참조).
이들 샘플 중 2개를 90% 습도(0/60/90)에서 어둠 테스트(dark test)하고, LMA/TMPTMA 및 IBOA 내측 상 사이의 안정성 차이를 도 3 및 4에 나타내었다(다른 양자점 사용).
CN104C80 외측 상(298)에 대해, 15초 및 30초 동안 경화 간에 차이가 관찰되지 않았다. 명어둠 안정성 테스트 결과를 도 5 및 도 6에 나타내었다.
다수의 외측 상 및 내측 상을 테스트하였다. 그 예는 시스템의 안정성을 가장 잘 보여주는 3개의 외측 상과 3개의 내측 상을 포함한다. 2.40 mg/g의 농도로 적색 방출 양자점을 사용하여 두께 50μm에서 i-Components Co. 50μm 차단 필름들 사이의 필름을 제조했다
외측 상에 대한 실시 예들:
1. CN104E70C5 외측 상(69.3 wt.%의 CN104; 24.75 wt.%의 2-히드록시에틸 메타크릴레이트 (HEMA); 4.95 wt.%의 2-히드록시에틸 아크릴레이트 (HEA); 125ppm 4-히드록시-TEMPO 억제제; 1wt.% IRG 819).
2. YR301 외측 상 (99.0 wt.% YR301; 1.0 wt.% IRG819; 125ppm 4-히드록시-TEMPO 억제제).
3. SR833S 외측 층 (99.0 wt.%의 SR833S; 1.0 wt.%의 IRG819; 125ppm의 4-히드록시-TEMPO 억제제).
내측 상 제조 및 상기 외측 상과의 혼합에 대한 실시 예들:
1. 톨루엔 중의 적색 방출 중금속이 없는 반도체 나노입자 (PL = 633nm, FWHM = 57nm, QY = 78%)를 고 진공 하에서 건조 시키고 밤새 교반하면서 23.8mg/g 농도에서 IBOA에 재분산시켰다. 농축된 양자점 용액을 IBOA로 추가 희석하고, 최종 농도는 11.9mg/g을 얻기 위해, IRG819를 0.3 wt.%의 농도로 첨가하였다. 이 내측 상 (20 wt.%)을 500rpm으로 10분 동안 외측 상과 혼합하여 2.4mg/g의 적색 방출 양자점을 얻었다.
2. 톨루엔 중의 적색 방출 중금속이 없는 반도체 나노입자를 고진공하에 건조시키고 밤새 교반하여 23.8mg/g 농도로 IBOA에 재분산시켰다. 농축된 양자점 용액을 IBOA로 추가로 희석하고, 40℃에서 1시간 동안 Cithrol DPHS (내측 상에서 최종 농도 2.5 wt.%)와 혼합하였다. 냉각 후, IRG819를 0.3 wt.%의 농도로 첨가하여 최종 농도 11.9 mg/g을 얻었다. 이 내측 상 (20 wt.%)을 외측 상과 500rpm으로 10 분 동안 혼합하여 농도 2.4 mg/g의 적색 방출 양자점 을 얻었다.
3. 톨루엔 중의 적색 방출 중금속이 없는 반도체 나노입자를 고진공 하에서 건조시키고 밤새 교반하여 23.8 mg/g 농도로 IBOA에 재분산시켰다. 농축된 양자점 용액을 IBOA 및 TMPTA (내측 상 5 wt.%)로 추가 희석하고, IRG819를 0.3 wt.%의 농도로 첨가하여 최종 농도 11.9mg/g을 얻었다. 이 내측 상 (20 wt.%)을 외측 상과 500rpm으로 10분 동안 혼합하여 농도 2.4mg/g의 적색 방출 양자점을 얻었다.
CN104E70C5
기반 수지 (비스페놀 A 에폭시
디아크릴레이트
올리고머, 2-
히드록시메틸
메타크릴레이트 및 2-히드록시에틸 아크릴레이트의 블렌드)
제조된 수지는 표 3에 열거되어있다.
| 필름코드 | 내측 상 (20%) |
450nm에서 QY(%) | EQE(%) | LED Abs (%) |
적색 PL/FWHM (nm) |
CIEx | CIEy | 광속 (lumens) |
| 383A Day 0 | IBOA | 59 | 34.0 | 18 | 655/58 | 0.18 | 0.036 | 147 |
| 383A Day 5 | IBOA | 52 | 30.7 | 17 | 656/58 | |||
| 383A Day 14 | IBOA | 52 | 35.1 | 19 | 655/59 | |||
| 383A Day 0 (PB) | IBOA | 58 | 36.1 | 18 | 655/57 | |||
| 383A Day 14 (PB) |
IBOA | 59 | 37.7 | 19 | 654/57 | |||
| 383B Day 0 | IBOA/2.5% CITHROL |
61 | 36.5 | 16 | 654/57 | 0.18 | 0.036 | 156 |
| 383B Day 5 | IBOA/2.5% CITHROL |
55 | 29.3 | 14 | 653/57 | 0.175 | 0.033 | 152 |
| 383B Day 14 | IBOA/2.5% CITHROL |
46 | 25.5 | 12 | 655/57 | |||
| 383B Day 0 (PB) |
IBOA/2.5% CITHROL |
59 | 38.3 | 16 | 653/56 | |||
| 383B Day 14 (PB) |
IBOA/2.5% CITHROL |
54 | 28.1 | 11 | 653/56 | |||
| 383C Day 0 | IBOA/5MOL% TMPTA |
58 | 34.0 | 18 | 655/58 | 0.018 | 0.036 | 148 |
| 383C Day 5 | IBOA/5MOL% TMPTA |
54 | 32.5 | 18 | 655/58 | 0.179 | 0.035 | 143 |
| 383C Day 14 | IBOA/5MOL% TMPTA |
53 | 34.9 | 19 | 655/58 | |||
| 383C Day 0 (PB) |
IBOA/5MOL% TMPTA |
57 | 36.5 | 17 | 656/57 | |||
| 383C Day 14 (PB) |
IBOA/5MOL% TMPTA |
59 | 37.1 | 19 | 656/57 |
수지 (샘플 B 제외)의 가용 시간은 양호하였고, 코팅시 투명한 필름이 수득 되었다. Cithrol을 사용했을 때 적색 이동(red shift)이 최소로 관찰되었으며 이는 Cithrol이 IBOA에서 양자점 분산을 단지 약간만 향상시킨다는 것을 의미한다. 필름에 대한 현미경 이미지는 모두 외측 상에 분산된 분명한 내부 도메인을 나타냈다.
모든 샘플은 어둠 안정성 (0/60/RH)이 좋지 않고, TMPTA (383℃)를 갖는 샘플은 빛 안정성 (106/60/90)에 대해 약간 더 긴 수명을 나타냈다. 이 CN104 기반 수지 (표준 CN104/IPM 기반 수지의 경우 처럼)는 어둠 테스트에서 반도체 나노입자에 대해 덜 안정하다는 것이 분명하다. 그 성분(예: HEMA)의 높은 극성이 물이 필름으로 침투하도록 허용하는 것으로 이해된다. 수용성이 적은 성분으로 외측 상을 변경하면 안정성이 향상될 수 있다. 도 7 및 도 8은 383C의 안정성을 보여준다.
YR301-기반 수지 (
아크릴레이트
-작용기화 된 실리카 나노입자 수지)
제조된 수지를 표 4에 나타내었다.
| 필름코드 | 내측 상 (IP) |
외측 상 (OP) |
450nm에서 QY(%) | EQE(%) | LED Abs(%) |
적색 PL/FWHM (nm) |
CIEx | CIEy | 광속 (lumens) |
| 383I Day 0 | IBOA | YR301 | 60 | 35.9 | 21 | 653/58 | 0.188 | 0.04 | 150 |
| 383I Day 5 | IBOA | YR301 | 56 | 33.4 | 22 | 656/60 | 0.187 | 0.039 | 145 |
| 383I Day 14 | IBOA | YR301 | 54 | 37.3 | 22 | 656/60 | |||
| 383I Day 0 (PB) | IBOA | YR301 | 58 | 38.9 | 20 | 655/57 | |||
| 383I Day 14 (PB) |
IBOA | YR301 | 57 | 40.1 | 22 | 655/59 | |||
| 383J Day 0 | IBOA/2.5% CITHROL |
YR301 | 61 | 36.2 | 17 | 653/57 | 0.19 | 0.041 | 161 |
| 383J Day 5 | IBOA/2.5% CITHROL |
YR301 | 57 | 33.7 | 17 | 652/58 | |||
| 383J Day 14 | IBOA/2.5% CITHROL |
YR301 | 57 | 37.5 | 20 | 652/58 | |||
| 383J Day 0 (PB) |
IBOA/2.5% CITHROL |
YR301 | 55 | 36.6 | 17 | 650/57 | |||
| 383J Day 14 (PB) |
IBOA/2.5% CITHROL |
YR301 | 55 | 38.2 | 20 | 651/57 | |||
| 383K Day 0 | IBOA/5MOL% TMPTA |
YR301 | 60 | 36.0 | 21 | 654/57 | 0.189 | 0.04 | 151 |
| 383K Day 5 | IBOA/5MOL% TMPTA |
YR301 | 55 | 36 | 20 | 655/59 | |||
| 383K Day 14 | IBOA/5MOL% TMPTA |
YR301 | 54 | 37.3 | 22 | 655/59 | |||
| 383K Day 0 (PB) |
IBOA/5MOL% TMPTA |
YR301 | 58 | 37.1 | 21 | 654/58 | |||
| 383K Day 14 (PB) |
IBOA/5MOL% TMPTA |
YR301 | 58 | 40.4 | 22 | 655/59 |
수지의 가용 시간은 양호했으며 코팅시 투명 필름이 얻어졌다. 흡광도는 CN104E70C5보다 YR301에서 약간 더 높았다. 현미경 이미지에서, 상 분리가 더 이상 명확하지 않은 Cithrol DPHS를 함유한 샘플을 제외하고 분명한 내측 도메인을 볼 수 있었다.
안정성 플롯(plot) 그래프가 도 9-13에 제시되어있다. 어둠 안정성 테스트에서, 특히 처음 500시간 동안 LED의 피크 강도 플롯과 거의 일치하는 QD 피크 플롯을 나타내면서, IBOA 단독 내측 상에 대해 엄청난 안정성이 관찰되었다. Cithrol DPHS의 첨가는 초기 단계에서 두 라인(line) 간의 편차가 커지면서 부정적인 영향을 미친다. 이것은 왁스 성 비-경화 물질의 첨가가 외측 상을 연화시키는 결과를 초래하는 한 예상된다. TMPTA의 첨가는 또한 극성 TMPTA의 외측 상으로의 확산으로 인해 약간 더 큰 편차를 야기할 수 있다.
빛 안정성 플롯 그래프에 있어서, 샘플 383I 및 383J는 500시간 후에 안정했지만, Cithrol-함유 샘플은 50시간이 지난 후에 보다 안정하게 유지되었다. 383I에서의 혼합은 282B(유일한 차이점은 녹색 양자점이 사용되었고, 최종 수지가 혼합 후에 덜 유동적이라는 것임)에서의 혼합보다 우수하며, 내측 상과 외측 상이 명확하게 상 분리 되었다. 이것은 더 나은 가스 차단 수지 및 외측 층에서의 높은 개시제 농도로부터 내측 상의 더 나은 보호를 야기할 수 있으며, 따라서 훨씬 양호한 초기 안정성을 제공할 수 있다.
일반적으로, 빠른 경화, 높은 Tg 내측 상을 갖는 YR301의 사용이 어둠 안정성의 관점에서 바람직하다.
SR833S
기반 수지 (
트리시클로데칸
디메탄올
디아크릴레이트
수지)
제조된 수지를 표 5에 나타내었다.
| 필름코드 | 내측 상 (IP) |
외측 상 (OP) |
450nm에서 QY(%) | EQE(%) | LED Abs(%) |
적색 PL/FWHM (nm) |
CIEx | CIEy | 광속 (lumens) |
| 383E Day 0 | IBOA | SR833S | 53 | 30.3 | 17 | 655/58 | 0.178 | 0.035 | 148 |
| 383E Day 5 | IBOA | SR833S | 52 | 30.4 | 16 | 654/58 | 0.179 | 0.035 | 146 |
| 383E Day 14 | IBOA | SR833S | 53 | 34.2 | 17 | 655/58 | |||
| 38EI Day 0 (PB) | IBOA | SR833S | 53 | 33.2 | 17 | 653/58 | |||
| 383E Day 14 (PB) |
IBOA | SR833S | 57 | 35.6 | 17 | 655/58 | |||
| 383F Day 0 | IBOA/2.5% CITHROL |
SR833S | 60 | 33.2 | 15 | 645/59 | 0.184 | 0.039 | 179 |
| 383F Day 5 | IBOA/2.5% CITHROL |
SR833S | 56 | 31.4 | 15 | 645/61 | 0.185 | 0.03 | 180 |
| 383F Day 14 | IBOA/2.5% CITHROL |
SR833S | 57 | 35 | 15 | 642/61 | |||
| 383F Day 0 (PB) |
IBOA/2.5% CITHROL |
SR833S | 55 | 30.8 | 15 | 645/61 | |||
| 383F Day 14 (PB) |
IBOA/2.5% CITHROL |
SR833S | 57 | 33.5 | 15 | 645/61 | |||
| 383G Day 0 | IBOA/5MOL% TMPTA |
SR833S | 56 | 32.3 | 16 | 655/57 | 0.181 | 0.036 | 147 |
| 383G Day 5 | IBOA/5MOL% TMPTA |
SR833S | 53 | 30.8 | 16 | 654/59 | |||
| 383G Day 14 | IBOA/5MOL% TMPTA |
SR833S | 51 | 33.7 | 19 | 656/58 | |||
| 383G Day 0 (PB) |
IBOA/5MOL% TMPTA |
SR833S | 54 | 32.8 | 16 | 654/58 | |||
| 383G Day 14 (PB) |
IBOA/5MOL% TMPTA |
SR833S | 57 | 37.2 | 19 | 655/58 |
수지의 가용 시간은 양호하였고, 코팅시 투명한 필름이 수득 되었다. 현미경 이미지에서, 상 분리가 더 이상 명확하지 않은 Cithrol DPHS를 함유한 샘플을 제외하고는 내부 도메인을 볼 수 있었다(CN104E70C5 및 YR301보다 덜 분명 함). CN104E70C5 및 YR301의 경우와 달리, 적색 이동은 Cithrol의 사용으로 현저히 감소하는 것으로 관찰되었다.
안정성 플롯 그래프가 도 14-18에 제시되어있다. SR833S 기반 필름은 어둠 테스트에서 YR301 기반 필름보다 덜 안정적이다. 유사하게, Cithrol DPHS의 첨가는 QD와 피크 강도 라인 사이의 더 큰 편차를 나타내면서 약간의 부정적인 영향을 미쳤다. 그러나 이용 가능한 대부분의 시스템과 비교하여, 이들 샘플은 시간 경과에 따른 피크 강도의 수준(levelling)에 의해 알 수 있듯이 비교적 안정하게 유지되었다.
빛 안정성 플롯에 있어서, 샘플 383F 및 383G는 500시간 후에 안정성을 나타내었고, Cithrol DPHS를 함유하는 샘플이 특히 1000시간 후에 더 우수한 안정성을 나타내었다. 내측 상과 외측 상의 극성에서 유사한 이 수지에서 Cithrol은 외측 상에서 높은 농도의 개시제로부터 양자점을 보호하는 데 도움이 될 수 있다.
고속 경화형, 고 Tg 내측 상은 2상 수지의 안정성을 향상시킨다. 이러한 필름은 외측 상에서의 미-경화 연질 재료의 감소로 인해 양호한 어둠 테스트 안정성을 나타낼 수 있다. 내측 상 및 외측 상 사이에 양호한 상 분리가 존재할 때 (예 : IBOA/YR301) 빛 안정성이 양호한 것으로 관찰되었다. Cithrol 같은 첨가제는 내측 상 및 외측 상이 극성에서 서로 더 유사할 때 유익할 수 있다 (예를 들어, IBOA/SR833S).
본 발명의 장점은 다음을 포함한다 :
1. 상술한 수지 시스템은 상업적으로 확장 가능하다.
2. 이들 수지는 i-Components Co. 차단 필름 사이의 50마이크론 적색 방출 QD 필름에 대해 (빛 및 어둠 조건 모두에서) 매우 우수한 안정성을 나타낸다.
3. 수지의 에멀전 안정성 및 가용 수명이 양호하다.
전술한 내용은 본 발명의 원리를 구현하는 시스템의 특정 실시 예를 나타낸다. 통상의 기술자는 본원에 명시적으로 개시되지 않았더라도 그러한 원칙을 구현하고 따라서 본 발명의 범위 내에 있는 대안 및 변형을 고안할 수 있을 것이다. 본 발명의 특정 실시 예가 도시되고 기술되었지만, 이 특허의 권리범위를 제한하려는 것은 아니다. 통상의 기술자라면 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 다음의 청구 범위에 의해 문자 그대로 및 균등 적으로 보호되는 다양한 변경 및 수정이 이루어질 수 있음을 이해할 것이다.
Claims (20)
- 이소프로필 미리스테이트를 포함하는 미 경화 내측 상에 분산된 반도체 나노입자들; 그리고,
비스페놀 A 에폭시 디아크릴레이트 올리고머를 포함하는 외측 상을 포함하는,
필름. - 청구항 1에 있어서,
상기 내측 상은 흄드 실리카를 더 포함하는,
필름. - 청구항 1에 있어서,
산소-차단 필름을 더 포함하는,
필름. - 라우릴 메타크릴레이트 및 트리메틸올프로판 트리메타크릴레이트를 포함하는 경화된 내측 상에 분산된 반도체 나노입자들; 그리고,
아크릴레이트 작용기화 된 실리카 나노입자 수지를 포함하는 외측 상을 포함하는,
필름. - 청구항 4에 있어서,
산소-차단 필름을 더 포함하는,
필름. - 라우릴 메타크릴레이트 및 트리메틸올프로판 트리메타크릴레이트를 포함하는 경화된 내측 상에 분산된 반도체 나노입자들; 그리고,
단일 작용기성 부착-촉진 아크릴 올리고머 및 트리시클로데칸 디메탄올 디아크릴레이트를 포함하는 외측 상을 포함하는,
필름. - 청구항 6에 있어서,
상기 외측 상은 상기 단일 작용기성 부착-촉진 아크릴 올리고머 및 상기 트리시클로데칸 디메탄올 디아크릴레이트를 동일한 양으로 포함하는,
필름. - 청구항 6에 있어서,
산소-차단 필름을 더 포함하는,
필름. - 청구항 6에 있어서,
상기 반도체 나노입자들은 적색 방출 양자점들을 포함하는,
필름. - 청구항 6에 있어서,
상기 반도체 나노입자들은 적색 방출 양자점들 및 녹색 방출 양자점들을 포함하는,
필름. - 외측 상; 그리고,
반도체 나노입자들이 분산된 아크릴레이트를 포함하는 내측 상을 포함하는,
2상 수지 시스템. - 산소 차단층을 포함하는 제1 층;
상기 제1 층 상에 배치되고, 2상 수지 시스템을 포함하는 제2 층을 포함하는 필름으로서,
상기 2상 시스템은 외측 상; 그리고, 반도체 나노입자들이 분산된 아크릴레이트를 포함하는 내측 상을 포함하는,
필름. - 이소보닐 아크릴레이트와, 선택적으로 안정화 첨가제를 포함하는 내측 상에 분산된 반도체 나노입자들; 그리고,
상기 내측 상과 상 분리되는 수지를 포함하는 외측 상을 포함하는,
필름. - 청구항 13에 있어서,
상기 외측 상은 아크릴레이트-작용기화 된 실리카 나노입자 수지를 포함하는,
필름. - 청구항 13에 있어서,
상기 외측 상은 비스페놀 A 에폭시 디아크릴레이트 올리고머 및 2-히드록시에틸 아크릴레이트를 포함하는,
필름. - 청구항 15에 있어서,
상기 외측 상은 대략 80%의 비스페놀 A 에폭시 디아크릴레이트 올리고머와 대략 20%의 2-히드록시에틸 아크릴레이트를 포함하는,
필름. - 청구항 13에 있어서,
상기 내측 상은 라우릴 아크릴레이트를 더 포함하는,
필름. - 청구항 13에 있어서,
상기 외측 상은 아크릴레이트-작용기화 된 실리칸 나노입자 수지를 포함하고, 상기 내측 상은 이소보닐 아크릴레이트 및 반도체 나노입자들로 구성되는,
필름. - 청구항 18에 있어서,
약 1wt.%의 광-개시제를 더 포함하는,
필름. - 청구항 19에 있어서,
상기 광-개시제는 비스(2,4,6-트리메틸벤조일)-페닐포스핀옥사이드인,
필름.
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