KR20190062442A - 퀀텀닷(quantum dots) 및 잉크젯 인쇄 기술을 사용하는 디스플레이 장치 - Google Patents

퀀텀닷(quantum dots) 및 잉크젯 인쇄 기술을 사용하는 디스플레이 장치 Download PDF

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엘레나 로가지나
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Abstract

본 발명은 퀀텀닷(퀀텀 도트) 포함 막(quantum dot-containing films) 형성용 잉크 조성물에 관한 것이다. 또한, 발광 층으로서 퀀텀닷 포함 막을 포함하는 광소자 및 잉크젯 인쇄를 통해 퀀텀닷 포함 막을 형성하는 방법이 제공된다. 잉크 조성물은 퀀텀닷, 디메타크릴 레이트 단량체 또는 디메타크릴 레이트와 모노메타크릴 레이트 단량체의 혼합, 그리고 하나 이상의 멀티 작용 가교 바인더를 포함한다.

Description

퀀텀닷(QUANTUM DOTS) 및 잉크젯 인쇄 기술을 사용하는 디스플레이 장치
본 출원은 2016년 10월 12일자로 출원된 미국 가출원 제62/407,449호; 2016년 10월 27일자로 출원된 미국 가출원 제62/413,910호; 및 2016년 12월 29일자로 출원된 미국 가 출원 제62/440,216호에 개시되어 있으며, 이의 전체 내용은 본 명세서에 참고로 포함된다.
액정 디스플레이(LCD) 장치 기술은 최종 사용자 경험 개선과 관련하여 지속적으로 발전한다. 최종 사용자 경험을 개선하는 한 가지 측면은 LCD 장치의 색 재현율을 확대하는 것을 목표로 삼는다.
따라서 LCD 장치의 색 재현율을 높이기 위한 퀀텀닷(QD) 기술이 연구되고 있다. 일반적으로, 이후 더 상세히 논의되는 바와 같이, 다양한 기술 솔루션은 QD가 내장된 중합체 시트 또는 로드를 포함하는 LCD 장치 어셈블리에대한 변형에 기초한다.
본 발명자들은 잉크젯 프린팅 기술이 혁신적인 QD 색 증강 색채 강화 장치(CED)를 제공하는 데 사용될 수 있으며, LCD 장치의 LCD 패널 서브 어셈블리에 통합되는 것뿐만 아니라, LCD 장치의 서브 어셈블리로의 QD의 통합을 제공하도록 사용될 수 있음을 인식하였다.
퀀텀닷 포함 막 형성용 잉크 조성물이 제공된다. 또한, 박막을 포함하는 잉크젯 인쇄 및 발광 장치를 통해 박막을 형성하는 방법이 제공 된다.
포토닉 소자(photonic device) 내에 발광 층을 형성하는 방법의 한 실시 예가: 포토닉 소자의 장치 기판상에 잉크 조성물의 층을 잉크젯 인쇄하고 잉크 조성물을 경화함을 포함한다. 잉크 조성물의 한 예는: 70중량 % 내지 96중량 % 의 디메타크릴 레이트 단량체 또는 디메타크릴 레이트 단량체와 모노메타크릴 레이트 단량체의 혼합물; 4중량 % 내지 10중량 % 의 멀티 작용메타크릴 레이트 가교 바인더; 그리고 0.1중량 % 내지 5중량 % 의 퀀텀닷을 포함하고, 상기 잉크 조성물은 2 cps 내지 30 cps의 점도를 가지며, 22℃에서의 표면 장력은 25 dyne/cm 내지 45 dyne/cm 범위이고, 22 ℃ 내지 40 ℃ 범위의 온도를 갖는다.
포토닉 소자(photonic device)의 한 실시 예는: 포토 닉 소자 기판; 그리고 포토닉 소자 기판상에 가교 결합된 폴리머 필름을 포함하고, 상기 가교 폴리머 필름은 중합체 디메타크릴 레이트 단량체 또는 중합체 디메타크릴 레이트 단량체 및 모노메타크릴 레이트 단량체의 혼합물을 포함하는 70중량 % 내지 96중량 % 중합체 체인; 상기 중합체 체인을 가교 결합시킨 4중량 % 내지 10중량 % 의 중합체 멀티 작용메타크릴 레이트 단량체; 그리고 0.1중량 % 내지 5중량 % 퀀텀닷을 포함한다.
본 발명의 개시 내용의 특징 및 이점에 대한 더 나은 이해는 본 발명을 예시하기 위한 첨부 도면을 참조하여 얻어질 것이다. 도면에서, 반드시 축척대로 그려진 것은 아니지만, 동일한 도면 부호는 상이한 도면에서 유사한 컴포넌트를 나타낼 수 있다. 다른 문자 접미사를 갖는 유사한 숫자는 유사한 컴포넌트의 상이한 실시 경우를 나타낼 수 있다.
도 1A는 LCD 디스플레이 장치의 일 실시 예에 포함될 수 있는 다양한 층들을 나타내는 개략적인 도면이다. 도 1B는 LCD 디스플레이 장치의 다른 실시 예에 포함될 수있는 다양한 층들을 나타내는 개략도이다.
도 2B는 QD 컬러 필터를 포함하는 LCD 장치의 상부 층들의 개략도이다. 도 2B는 도 2B의 LCD의 상층을 도시 한 단면도이다. 도 2B는 QD 컬러 필터의 구성을 나타낸다. 도 2C는 녹색 서브 픽셀, 적색 서브 픽셀 및 청색 서브 픽셀에 스케터링 나노 입자 (개방된 원으로 표시)를 포함하는 QD 컬러 필터의 인쇄를 도시한다. 도 2D는 도 1C의 QD 컬러 필터의 실시 예에 대한 배리어 또는 평탄화 층의 인쇄를 도시한다. 도 2E는 도 2D의 QD 컬러 필터를 이용하는 LCD 장치를 도시한다.
도 3A는 층 스택이 서브 픽셀 셀에서 로컬 컷-온 필터를 포함하지 않는 LCD 장치의 상부 층의 개략도이다. 도 3B는 도 3A에 따른 LCD 장치의 상부 층의 측면 단면도다. QD 컬러 필터 내에 청색, 녹색 및 적색 서브-픽셀을 포함한다. 도 3C는 LCD 장치의 청색 방출 파장보다 짧은 파장을 갖는 방사선을 흡수하는 글로벌 컷-온 필터 흡수 스펙트럼을 도시한다. 도 3D는 서브-픽셀 내의 QD-포함층에 인접한 로컬 광 필터층을 포함하는 QD 컬러 필터 실시 예의 측면 단면도를 도시한다.
도 3E는 적색 서브-픽셀-특유의 컷-온 필터층의 흡광도 스펙트럼; 발광 층 내의 적색-방출 QD의 흡광도 스펙트럼; 및 적색 서브-픽셀에 대한 발광 층에서 적색-방출 QD의 방출 스펙트럼을 포함한다. 도 3F는 도 3B와 유사한 LCD 장치의 상부 층들의 개략도이다. 층 스택이 글로벌 컷-온 필터층을 더 포함한다는 것을 제외하고는 도 2B와 유사하다. 도 3G는 도 3F에 따른 LCD 장치의 상부 층들의 횡단면도이며, QD 컬러 필터에서 청색, 녹색 및 적색 서브-픽셀을 포함한다. 도 3H는 글로벌 컷-온 필터층의 흡광도 스펙트럼; 적색 서브- 픽셀 - 특유의 로컬 컷-온 필터층의 흡광도 스펙트럼; 발광 층 내 적색-방출 QD의 흡광도 스펙트럼; 적색 서브-픽셀을 위한 발광 층 내의 적색-방출 QD의 방출 스펙트럼; 그리고 청색 발광 층에서의 청색 방출 QD(또는 선택적으로 청색 서브 픽셀을 통해 전송된 청색 BLU를 위한 청색 발광 스펙트럼)의 방출 스펙트럼을 포함한다.
도 4A는 QD 컬러 필터의 서브 픽셀 셀 내 로컬 광 필터층을 잉크젯 인쇄하는 프로세스를 도시한다. 도 4B는 QD 컬러 필터의 서브 픽셀 셀에서 QD 포함 발광 층을 잉크젯 인쇄하는 프로세스를 도시한다.
도 5는 컬러 향상 장치용 2개의 보호층 사이에 배치된 퀀텀닷 포함층의 측면 단면도다.
도 6은 일반적으로 LCD 장치 컴포넌트의 개략적인 분해 사시도 이다.
도 7A는 복수의 소자 기판을 잉크젯 인쇄하기 위한 기판 트레이의 측면 단면도다. 도 7B는 도 7A의 기판 트레이의 평면도이다.
도 8은 불연속 퀀텀닷 포함층을 갖는 에지 조명 CED의 일 실시 예의 평면도이다.
도 9는 도 8의 CED의 측면 단면도다.
도 10은 불연속 퀀텀닷 포함층을 갖는 에지 조명 CED의 다른 실시 예의 측면 단면도다.
도 11은 불연속 스캐터링 나노 입자 포함층 및 별도의 퀀텀닷 포함층을 갖는 에지 조명(edge lit) CED의 일 실시 예에 대한 측면 단면도다.
도 12는 퀀텀닷 포함층 내에 플라즈몬 스캐터링 나노 입자를 갖는 도 11의 CED를 도시한다.
도 13은 그 길이를 따라 가변 두께를 갖는 연속적인 스캐터링 나노 입자-포함층 및 별도의 퀀텀닷-포함층을 갖는 에지 조명 CED의 일 실시 예에 대한 측면 단면도를 도시한 도면이다.
도 14는 퀀텀닷 및 스캐터링 나노 입자 모두를 포함하고 그 길이를 따라 가변 두께를 갖는 연속 층의 에지 조명 CED 실시 예의 측면 단면도를 도시한다.
도 15는 연속적인 스캐터링 나노 입자-포함층을 가지며, 길이를 따라 균일한 두께 그리고 별도의 퀀텀닷 -포함층을 갖는 에지 조명 CED 실시 예의 측면 단면도를 도시한다.
도 16은 퀀텀닷 및 스캐터링 나노 입자 모두를 포함하고 길이를 따라 균일한 두께를 갖는 연속 층의 에지 조명 CED의 실시 예의 단면도를 도시한다.
도 17은 불연속 퀀텀닷 포함층을 갖는 백라이트(back lit) CED의 일 실시 예의 측면 단면도이다.
도 18은 불연속 스캐터링 나노 입자 포함층 및 별도의 퀀텀닷 포함층을 갖는 백라이트 CED의 일 실시 예 측면 단면도이다.
도 19는 길이를 따라 균일한 두께를 갖는 연속적인 스캐터링 나노 입자-포함층 및 별도의 퀀텀닷-포함층을 갖는 백라이트 CED의 일 실시 예 측면 단면도이다.
도 20은 퀀텀닷 및 스캐터링 나노 입자 모두를 포함하고 길이를 따라 균일한 두께의 연속 층을 갖는 백라이트 CED의 실시 예 측면 단면도이다.
도 21은 길이를 따라 두께 변조를 갖는 연속적인 스캐터링 나노 입자-포함층 및 길이를 따라 임의의 두께 변조를 갖는 별도의 퀀텀닷-포함층을 갖는 백라이트 CED의 일 실시 예 측면 단면도이다.
도 22는 퀀텀닷을 포함하는 층을 잉크젯 인쇄하고 소자 기판상에 나노 입자를 스캐터링 시키는 방법의 개략도이다.
도 23은 기판상에 밀봉 층, 또는 선택적으로 장벽 층을 형성하는 방법의 개략도이다.
도 24는 밀봉 층의 밀봉 뱅크들 사이에 CED의 하나 이상의 층을 인쇄한 다음 상기 CED 층을 밀봉하는 방법의 개략도이다.
도 25는 환형 트리메틸올프로판 포름 알데히드, 알콕시화된 테트라 히드로 푸르 푸릴 아크릴 레이트, 2-페녹시 에틸 아크릴 레이트, 1,3-부틸렌 글리콜 디 아크릴 레이트 및 2 (2-에톡시에 톡시)에틸 아크릴 레이트의 구조, 실온 점도 및 상온 표면 장력의 표를 도시한다.
도 26은 QD-포함 잉크 조성물을 제형화하는 방법의 흐름도를 도시한다.
도 27은 실시 예 1에서 기술된 두 가지 베이스 잉크 조성물에 대한 제형의 표이다.
도 28은 실시 예 1에 기술된 바와 같이, 상온 표면 장력 및 점도와 함께, 2개의 QD-포함 잉크 조성물에 대한 제형의 표를 도시한다.
도 29A는 녹색 방출 QD와 협력하여 실버 나노 입자 플라즈몬 스캐터링을 포함하는 층에 대한 그리고 실버 나노 입자 플라즈몬 스캐터링를 포함하지 않는 녹색 방출 QD 만을 포함하는 층에대한 방출스펙트럼을 도시한다.
도 29B는 적색 방출 QD와 협력하여 실버 나노 입자 플라즈몬 스캐터링을 포함하는 층에 대한 그리고 실버 나노 입자 플라즈몬 스캐터링를 포함하지 않는 녹색 방출 QD 만을 포함하는 층에대한 방출스펙트럼을 도시한다.
QD-포함 박막을 형성하기 위한 잉크 조성물이 제공된다. 또한, 잉크젯 인쇄 및 QD-포함 필름을 포함하는 포토닉 장치를 통해 QD-포함 필름을 형성하는 방법이 제공된다. QD-포함 필름은 다양한 광전자 장치에서 발광 층으로서 포함될 수 있다. 다음의 설명은 LCD 또는 유기 발광 다이오드(OLED)와 같은 장치에서 컬러 필터층 및 컬러 개선 층으로서의 QD-포함 필름의 사용을 예시하지만, QD-포함 필름은 QD-포함 발광 층을 포함한는 다른 장치에서 포함될 수 있다.
QD - 포함층을 포함하는 컬러 필터를 갖는 디스플레이 장치
도 1A는 LCD 디스플레이 장치에 포함될 수 있는 다양한 층들을 나타내는 개략도이다. 예를 들어, 다양한 LCD 장치 및 몇몇 유형의 유기 발광 다이오드(OLED) 장치에 대한 다양한 디스플레이 장치의 경우, 광선은 컬러 필터 어레이의 개별 서브 픽셀의 후면에 위치한 백색광 소스로부터 발생 된다. 상기 서브-픽셀은 적색(R) 서브-픽셀, 녹색(G) 서브-픽셀 및/또는 청색(B) 서브-픽셀 일 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. LCD 장치의 경우, 광원은 디스플레이될 이미지에 기초하여 조절될 수 있는 공통 밝기(common brightness)로 컬러 필터 어레이의 많은 서브 픽셀을 한 번에 조명하는 백라이트 광원일 수 있다. 컬러 필터 어레이의 서브-픽셀 각각을 통해 투과된 광선은 컬러 필터 어레이의 서브-픽셀 각 각과 연관된 대응하는 액정 필터에 의해 추가로 변조될 수 있다. 액정 필터는, 예를 들면, 트랜지스터 회로에 의해 제어될 수 있다. OLED 장치의 경우 컬러 필터 어레이의 서브 픽셀 각각에 공급되는 광선은 일반적으로 백색 OLED 장치로부터 나오고, 서브 픽셀 각각의 휘도는 트랜지스터 회로에 의해 변조된다. LCD 장치 또는 OLED 장치의 다양한 실시 예에서, 컬러 필터 어레이의 서브 픽셀 각각은 서브 픽셀 컬러와 관련된 소정의 전자기 파장 대역폭 내에서만 광선을 투과시키는 광 필터링 매체를 포함한다. 종래의 컬러 필터 어레이의 제조는, 예를 들어 서브 픽셀들 사이에 있는 그리고 개별적인 컬러 필터 재료 증착 순서(예를 들면, B, G 및 B에 대하여 하나씩)를 갖는 광선 차단 "블랙 매트릭스" 재료를 제조하기 위해, 예를 들어 블랭킷 코팅, 노광 및 현상의 많은 개별 시퀀스를 필요로 하는 복잡한 공정인 포토 리소그래피 기술을 사용하여 수행될 수 있다. 비록 도 1A는 인듐 주석 산화물(ITO) 층을 나타내며, 다양한 실시 예에서 액정을 향해 배치된 편광기 표면상에 코팅될 수 있으며, LCD 디스플레이 장치의 다양한 실시 예는 편광기상에 ITO 코팅을 포함하지 않는다. 이 같은 장치에는 주위 조명으로 인한 눈부심을 줄이기 위해 눈부심 방지 층을 가질 수 있다.
도 1B는 본 발명에 따른 LCD 디스플레이 장치에 포함될 수 있는 다양한 층들을 나타내는 개략도이다. 도 1B의 장치에서, 도 1A에 도시된 바의 칼라 필터는 QD를 사용하여 제작된 컬러 필터층으로 대체되었다. 상기 QD는 제1파장 또는 제1 범위의 파장을 갖는 입사 방사선을 흡수하고, 방사선의 에너지를 상이한 파장 또는 상이한 파장 범위를 갖는 광선으로 변환시키는 작은 결정 입자이며, 광 스펙트럼의 매우 좁은 부분 내에서 상기 QD로부터 방출된다. 따라서 적절한 크기 및 재료의 QD를 적절한 농도 및 비율로 발광 소자 층에 통합함으로써, 그 같은 층은 그 같은 층을 통합하는 포토닉 장치의 흡수 및/또는 방출 스펙트럼을 변경하도록 설계될 수 있다. 따라서, QD-포함 칼라 필터층은 자외선 또는 청색 광과 같은 제1파장 또는 파장 범위를 갖는 입사광 적어도 일부를 적색 및/또는 녹색 광과 같은 다른 파장 또는 파장 범위을 갖는 광선으로 변환시킴으로써 상기 제1파장 또는 파장 범위를 갖는 입사광을 "필터링" 하기 때문에 그와 같이 불린다. 도 1B에 도시된 바와 같이 QD-포함 컬러 필터의 제1 측면 상에서, 편광자 층이 있을 수 있다.
또한, LCD 장치는 QD-포함 컬러 필터(본 명세서에서는 QD 컬러 필터 라 칭함)와 함께 안티-포토 발광 층(anti-photoluminescent layers)을 이용할 수 있다. QD를 이용하는 컬러 필터 서브-픽셀은 디스플레이의 전면에 있기 때문에, 주변 광이 컬러 필터층 내의 QD에 대한 여기 소스(source of excitation)로서 작용하도록 하는 것을 피하는 것이 바람직하다. 따라서, LCD 장치의 다양한 실시 예는 안티-포토 발광 층으로서 작용하는 다양한 로컬 및 전역 필터층을 이용한다. 유사하게, 이 같은 필터층은 또한 QD 층에 의해 흡수 및 변환되지 않은 과도한 청색 광이 투과되는 것을 막도록 하여 디스플레이의 칼라 영역을 감소시키는데 이용될 수 있다. 또한, 본 명세서에서 더욱 상세히 설명되는 바와 같이, 잉크젯 인쇄는 QD 컬러 필터의 다양한 실시 예의 QD-포함층뿐만 아니라 그와 같은 디바이스를 위한 다양한 안티-포토 발광 층을 제조하는데 사용될 수 있다.
도 2B는 도 1B에 도시된 유형의 LCD 장치의 상부 층들의 개략도이다. 도 2B는 LCD 장치의 상층을 도시한 단면도이다. 도 1B에서 언급된 바와 같이, QD 컬러 필터의 QD-포함층의 제1 측면에는 편광자 층이 존재할 수 있다. 도 1B, 도 2B, 도 2B, 도 2E, 도 3A, 도 3B, 도 3F, 및 도 3G에서, 일반적으로 예시된 QD-포함 컬러 필터의 다양한 실시 예에서, ITO 필름과 같은 도전성 필름이 편광자 층 상에 코팅될 수 있는 반면, 다른 실시 예에서는 싱기 장치가 ITO 코팅을 필요로하지 않을 수 있다. 전도성 코팅이 이용되는 LCD 장치의 다양한 실시 예에서, 다른 전도성, 투명성 물질, 예를 들어, 불소 - 도핑 주석 산화물(FTO), 도핑된 아연 산화물 및 그래 핀, 이들 물질의 조합 물질이 사용될 수 있다. 도 2B에 도시된 바와 같이, QD 컬러 필터는 서브 픽셀 뱅크 (두꺼운 흑색 섹션으로 도시됨)에 의해 정해진 복수의 서브 픽셀 셀을 포함한다. 서브 픽셀 셀 내에 형성된 서브 픽셀 셀은 적색 서브 픽셀(도 2B에서 "R"로 표시), 녹색 서브 픽셀(도 2B에서 "G"로 표시) 및 청색 서브 픽셀(도 2B에서 "B"로 표시됨)을 포함한다. 적색 서브-픽셀 각각은 중합체 매트릭스 내에 분산된 적색 방출 QD를 포함하는 적색 발광 층을 포함한다. 유사하게, 녹색 서브 픽셀 각각은 중합체 매트릭스에 분산된 녹색 방출 QD를 포함하는 녹색 발광 층을 포함한다. BLU가 자외선인 LCD(액정 표시 장치)의 일부 실시 예에서, 청색 서브-픽셀 각각은 중합체 매트릭스 내에 청색 방출 QD를 포함하는 청색 발광 층을 포함한다. BLU가 청색 광인 LCD 장치의 다른 실시 예에서, QD 컬러 필터의 청색 서브-픽셀은 QD를 포함할 필요는 없지만, 선택적으로, BLU로부터의 청색 광을 적어도 부분적으로 투과시키는 폴리머 매트릭스를 포함할 수 있다. 서브-픽셀 내의 중합체 매트릭스는 가시광선 스펙트럼의 적어도 특정 부분을 가로 질러 광선을 투과시킬 수 있다. 예시 설명으로서, BLU는 하나 이상의 청색 LED로 구성될 수 있다.
도 2B의 LCD에서, 안티-포토 발광 층은 글로벌 컷-온 필터층 및 로컬 컷-온 필터층의 형태로 제공된다. 글로벌 및 로컬 컷-온 필터층(글로벌 광 필터층 및 로컬 광 필터층으로도 지칭 됨)에 대한 더 많은 정보는 도 3A, 3B, 3F, 및 3G 그리고 이들에 대한 하기 설명에서 제공된다.
QD 외에도, 서브 픽셀의 발광 층은 기하학적 스캐터링 나노 입자(GSNP), 플라즈몬 스캐터링 나노 입자(PSNP), 또는 이들의 조합 일 수 있는 스캐터링 나노 입자 (SNP)를 포함할 수 있다. 비록 PSNP 및 GSNP가 일반적으로 적어도 하나의 나노 스케일 크기, 즉 약 1000nm 이하의 적어도 하나의 크기를 가질지라도, 나노 입자는 둥근 입자 일 필요는 없다는 것을 주목해야 한다. 예를 들어, 나노 입자는 나노 와이어와 같은 길쭉한 입자 또는 불규칙한 모양의 입자 일 수 있다. 이와 같은 스캐터링 나노 입자는 또한 임의의 QD를 포함하지 않는 청색 서브 픽셀의 매트릭스 물질 내에 포함될 수 있다. GSNP에 의한 스캐터링은 입자 표면에서의 굴절에 의해 달성된다. GSNP의 예는 지르코늄 산화물(즉, 지르코니아), 티타늄 산화물(즉, 티타니아) 및 알루미늄 산화물(즉, 알루미나)의 나노 입자와 같은 금속 산화물 나노 입자를 포함한다. PSNP는 입사광이 나노 입자에서 전자 밀도 파를 여기시키는 것을 특징으로 하며, 상기 나노 입자가 나노 입자의 표면으로부터 연장되는 로컬 진동 전계를 생성한다. 입자의 스캐터링 효과 외에도 PSNP가 하나 이상의 QD에 근접하면 이 같은 전계가 QD에 결합될 수 있으며, 이에 의하여 QD 층의 흡수를 향상시킬 수 있다. PSNP의 예는 실버 나노 입자와 같은 금속 나노 입자를 포함한다.
도 2C는 기판(110)에 형성된 복수의 서브 픽셀 셀(115)로 잉크젯 인쇄를 사용하여 형성 될 수 있는 GSNP를 포함하는 QD 컬러 필터(160)의 예를 도시한다. 도 2C에 도시된 바와 같이, 녹색 QD(CFIG)를 포함하는 잉크 조성물, 청색 QD(CFIB)를 포함하는 잉크 조성물 및 적색 QD(CFIR)를 포함하는 잉크 조성물이 인쇄되어서 각각 QD 컬러 필터(160)의 녹색, 청색 및 적색 발광 층을 형성하도록 할 수 있다. 도 2C에 일반적으로 도시된 바와 같이, 다양한 QD 잉크는 녹색 서브 픽셀, 적색 서브 픽셀 및 청색 서브 픽셀에 포함될 수 있는 SNP(오픈 원으로 표시됨)를 포함할 수 있다. (도 2C에 도시된 바와 같이, 녹색 QD는 작은 솔리드 원으로 표시되고, 빨간 QD는 큰 솔리드 원으로 표시된다.) SNP는 폴리머 매트릭스 내에 광선 스캐터링 중심으로 작용함으로써 향상된 광 흡수 및 추출을 제공한다. QD와 조합하여 SNP를 포함 시키면 발광 층 내부의 광자 스캐터링 증가시켜 QD 포함 서브 픽셀의 칼라 변환 효율을 높일 수 있으므로 광자와 QD 사이에 더 많은 상호 작용, 따라서 QD에 의한 더 많은 광 흡수가 있도록 한다.
청색 서브 픽셀에 청색 방출 QD를 포함하는 QD 컬러 필터의 실시 예에서, SNP(예를 들어, GSNP)가 또한 이들 서브 픽셀에 포함될 수 있다. 그러나 QD가 없는 청색 서브-픽셀도 적색 및 녹색 서브-픽셀에 의해 제공된 등방성 적색 및 녹색 광 방출과 동등하거나 거의 동등한 청색 서브-픽셀로부터 등방성 청색 광 방출을 제공하기 위해 중합체 매트릭스에 분산된 SNP를 포함할 수 있으며, 상기 방출된 청색 광(예를 들어, 헤이즈 및 스페큘릭 방출)의 광학 외관이 방출된 적색 및 녹색 광의 광학 외관과 유사하도록 한다. 그러나 서브 픽셀에서 주변 광의 원하지 않는 스캐터링을 피하기 위해, 발광 층의 일부 실시 예는 SNP가 없다.
QD 그리고 존재하는 경우, GSNP 및/또는 PSNP는 잉크 조성물에 이들을 포함 시킴으로써, 서브 픽셀의 셀 내 한 층으로서 잉크 조성물을 잉크젯 인쇄함에 의해 이들을 증착시킴으로써, 그리고 인쇄된 잉크 조성물을 건조 및/또는 경화시키는 단계를 포함하므로써 서브 픽셀의 발광 층에 혼입될 수 있다. 일례로서, 스캐터링 타입에 따라 약 40nm 내지 약 1㎛ 범위의 유효 스캐터링 나노 입자 크기가 분출 가능한 잉크에 사용하기 위해 선택될 수 있다. GSNP는 일반적으로 PSNP보다 크며 두 가지 유형의 입자는 일반적으로 QD 보다 클 것이다. 단지 설명 예시로서, 잉크 조성물 및 이로부터 형성된 층의 다양한 구체 예에서, GSNP는 약 100nm 내지 약 1㎛ 범위의 유효 크기를 가지며, PSNP는 약 10 nm 내지 약 200nm 이다
도 2D는 일반적으로 QD 컬러 필터(160)의 다양한 실시 예에 폴리머층을 인쇄하기 위한 프로세스를 도시한다. 본 개시 내용에 따르면, 폴리머층(170)은 QD 컬러 필터의 QD-포함 발광 층의 형성 후에 프린트될 수 있다. 본 발명의 가르침에 따르면, 중합체 층(170)은 평탄화 층일 수 있다. 다양한 실시 예에서, 중합체 층(170)은 부가적으로 보호층으로서 작용할 수 있는 평탄화 층일 수 있다. QD 컬러 필터의 다양한 실시 예들에 대해, 도 1에 대해 더욱 상세하게 설명되는 바와 같이, 도 2E에서, 중합체 층(170)은 무기 장벽 층 상에 인쇄될 수 있다. 본 명세서에서 더욱 상세히 설명되는 바와 같이, 중합체 층(170)은 후속적으로 경화되거나 건조될 때 중합체 층(170)이 중합체 - 기반 잉크 조성물로부터 형성될 수 있다. 중합체 층(170)은 예를 들어 약 1㎛ (미크론) 내지 약 5㎛ (미크론)의 두께를 갖는다. 도 2D에 도시된 바와 같이, 예를 들어 서브 픽셀 셀에서 발생하는 메니스커스의 형성과 관련하여 서브 픽셀 셀 구조의 결과로서 표면 토폴로지가 발생할 수 있다. 따라서 잉크젯 인쇄가 표면 토폴로지의 변화를 보상하도록, 예를 들어, 함몰이 있는 영역에 폴리머 기반 잉크 조성물을 더 많이 인쇄하고, 함몰이 있는 영역과 비교하여 융기된 영역에는 폴리머 기반 잉크 조성물을 적게 인쇄하여, 잉크젯 인쇄가 수행될 수 있다.
도 2D의 중합체 층(170)을 형성하는데 사용될 수 있는 본 발명의 중합체 - 기반 잉크 조성물의 다양한 구체 예에서, 도 2D에 도시된 바와 같이, 다양한 형상 및 재료의 입자가 QD-포함 서브-픽셀 위에 형성된 중합체 층의 굴절률 조정을 제공하기 위해 잉크 조성물에 첨가될 수 있다. 이와 같은 중합체 - 박막 형성 잉크 조성물의 다양한 실시 예에서, 지르코늄 산화물, 알루미늄 산화물, 티타늄 산화물 및 크기가 예를 들어 약 5nm 내지 약 50nm인 하프늄 산화물과 같은 금속 산화물 나노 입자가 잉크에 추가될 수 있다. 이와 같은 중합체 - 박막 형성 잉크 조성물의 다양한 실시 예에서, 그래핀 나노 리본 및 그래핀 플레이트릿(graphene platelet)과 같은 그래핀 나노 구조는 중합체 층을 통한 수증기 투과를 실질적으로 감소시키기 위해 잉크 조성물에 첨가될 수 있다. 본 발명에 따르면, 그래핀 플레이트릿은 예를 들어, 두께가 약 0.1nm 내지 약 2nm이고, 직경이 약 100nm 내지 약 1μm(마이크론)인 크기를 가질 수 있는 반면, 그래핀 나노 리본은, 예를 들어 두께가 약 0.1nm 내지 10nm이고 길이가 약 1nm 내지 약 20nm인 크기를 갖는다. 본 발명의 잉크 조성물에 다양한 그래핀 나노 입자를 로딩하는 것은 약 0.1% 내지 1.0% 일 수 있다.
도 2E는 예를 들어 도 2B에 도시된 바와 같은 LCD 장치의 일부분을 도시한다. 도 1B를 참조하면, 편광기를 향한 QD 컬러 필터(160)의 평탄화 층(170)을 도시하며, 여기에서 전술한 바와 같은 ITO 층은 선택적 일 수 있다. QD 컬러 필터(160)의 다양한 실시 예에서, 평탄화 층은 예를 들어 폴리에틸렌 테레 프탈레이트(PET) 막, 아크릴 레이트계 폴리머 막 등일 수 있다. QD 컬러 필터(160)의 QD-포함 서브-픽셀에 내장된 QD는 수증기, 산소 및 오존과 같은 대기 가스에 노출될 때 열화되는 것으로 알려져있다. 따라서, QD 컬러 필터의 다양한 실시 예에서, 중합체 층(170)은 수증기, 산소 및/또는 오존의 진입으로부터 QD-포함층을 보호하는 무기 장벽 층에 결합 될 수 있다. 중합체 층(170) 위 또는 아래에 배치될 수 있는 무기 장벽 층은 금속 산화물, 금속 질화물, 금속 탄화물, 금속 옥시 니트라이드, 금속 옥시 보레이트 및 이들의 조합 물과 같은 무기 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 무기 장벽 층은 실리콘 질화물 물질(SiNx), 알루미늄 산화물(Al2O3), 티타늄 산화물(TiO2), 하프늄 산화물(HfO2) 또는 실리콘 옥시 니트라이드물질(SiOxNy) 또는 이들의 조합 물이다. 본 발명에 따르면, 층(170)은 본원에 기재된 바와 같은 적어도 하나의 무기 장벽 물질로 구성된 제1 장벽 층과 그 다음에 제2 중합체 층의 조합 일 수 있다. 만약 다음 층들이 존재한다면, 중합체 평탄화 층 및 장벽 층은 전자기 스펙트럼의 가시 영역에서 광을 투과시킬 수 있어야 한다. 중합체 보호층은 미국 특허 공개 2016/0024322에 예시된 바와 같이 잉크젯 인쇄를 사용하여 증착될 수 있다.
주변 광에 의한 퀀텀닷의 여기를 방지하기 위해, CED의 세 가지 실시 예가 제안된다: (1) 글로벌 컷-온 필터만을 포함하는 CED; (2) 로컬 컷-온 필터만을 포함하는 장치; 그리고 (3) 글로벌 및 로컬 컷-온 필터를 포함하는 장치. LCD 장치의 일부 실시 예는 임의의 로컬 컷-온 (cut-on) 필터가 없는 글로벌 컷-온 필터층을 포함할 것이다. 이와 같은 장치 중 하나가 도 3A 및 도 3B에 개략적으로 도시되어있다. 도 3A는 LCD 장치의 상부 층들의 개략도이다. 도 3B는 QD 컬러 필터층 내의 청색, 녹색 및 적색 서브-픽셀을 포함하는 상부 층의 측면 단면도이다. 글로벌 컷-온 필터는 유리 기판의 양면에 증착될 수 있다. 청색 방출 광선보다 짧은 파장을 갖는 주변 광선은 QD 층으로 들어가는 것이 차단되며, 따라서 적색 및 녹색 QD를 여기 시키지 않는다. 이 글로벌 컷-온 필터층은 연속적이고 패터닝되지 않을 수 있으며, QD 컬러 필터의 기판의 양면에 배치될 수 있다. 글로벌 컷-온 필터층은 가파른 컷-온 필터 특성으로 높은 광학 성능을 갖는 것이 바람직하다.
도 3D는 기판과 서브-픽셀 셀 각각에 QD-포함층의 발광 표면 사이에 배치된 로컬 광 필터층을 포함하는 QD 컬러 필터의 실시 예를 도시한 측 단면도이다. 이와 같은 로컬 광 필터층은 그렇지 않으면 QD-포함층에 들어가서 QD에의해 흡수되는 소자에 입사하여, 원치 않는 발광을 생성하고 LCD의 광학 품질을 저하 시키는, 주변 광선을 걸러내도록 한다. 동일한 메커니즘에 의해, 그와 같은 로컬 광 필터는 QD 층에 의해 흡수되지 않았으며, 디스플레이에 대한 색 포화 감소 및 색 재현율 감소를 일으킬, BLU로부터 어떠한 과잉 청색 광도 필터링할 수 있다. 도 3E에 도시된 바와 같이, 로컬 광 필터층(LF)은 서브-픽셀 - 특유의 컷-온 (cut-on) 필터로서 작용한다; QD-포함 발광 층 내의 QD의 방출 파장 미만의 파장에서 방사선을 흡수하고 QD-포함 발광 층의 방출 파장 이상에서의 파장에서 방사선을 투과시키는 단계를 포함한다. 도 3E에서, 로컬 광 필터층이 적색 서브-픽셀에 대하여 도시된다. 로컬 광 필터층은 적절한 광 흡수 특성을 갖는 광 흡수제를 포함한다. 따라서, 적색 서브-픽셀(LFR)에 대한 로컬 광 필터층은 적색-방출 서브-픽셀 내의 적색-방출 QD의 적색 발광 파장 이하의 파장에서 방사선을 흡수하고, 적색 발광 서브 픽셀의 적색 발광 QD의 적색 발광 파장 이상의 파장에서 방사선을 방출하는 광 흡수제를 갖는다. 유사하게, 녹색 서브 픽셀(LFG)에 대한 로컬 광 필터층은 녹색 방출 서브 픽셀의 녹색 발광 파장 아래의 파장에서 방사선을 흡수하고 녹색 방출 서브 픽셀의 녹색 발광 파장 이상의 파장에서 방사선을 투과시키는 광 흡수제를 포함할 것이다. 그리고 청색 QD가 사용되는 경우, 청색 서브 픽셀(LFB)에 대한 로컬 광 필터층은 청색 방출 서브-픽셀의 청색 발광 파장 이하의 파장에서 방사선을 흡수하고, 청색 발광 서브 픽셀의 청색 발광 파장 이상의 파장에서 방사선을 방출하는 광 흡수제를 포함한다. 청색 서브-픽셀에 QD가 없는 경우, 로컬 광 필터층은 생략될 수 있으며, 이 경우 청색 서브-픽셀에 대응하는 서브-픽셀 셀은 청색 광에 광학적으로 투명한 매트릭스 물질로 완전히 채워질 수 있다. 국소 필터는 예를 들어 잉크젯 인쇄를 사용하여 증착될 수 있다. QD 컬러 필터의 QD-포함 발광 층이 서브-픽셀 셀에 증착되기 전에 광 흡수 물질이 서브-픽셀 셀에 증착되고 건조/경화될 것이다. 이와 같은 방식으로, 서브 픽셀 셀 내에 2개의 별개의 층이 형성될 수 있고, 로컬 컷-온 필터층이 조립 후 장치의 외부를 향하고 있으며, 따라서 원하지 않는 여기로부터 QD 컬러 필터층을 보호할 수 있다.
도 2B에 도시된 LCD의 변형 예에서, 로컬 광 필터층은 이들 서브-픽셀 셀들 내부가 아닌, 각각의 서브-픽셀 셀들 아래에 형성될 수 있다. 이 변형 예에서, 로컬 광 필터층은 예를 들어 포토 리소그래피를 사용하여 서브-픽셀 셀 위에서 일정한 패턴으로 형성될 수 있다.
LCD 장치의 일부 실시 예에서, 글로벌 컷-온 필터층은 로컬 컷-온 필터층과 결합된다. 이와 같은 장치에서, 디스플레이 장치의 청색 발광 파장보다 짧은 파장을 갖는 주변 광선은 글로벌 컷-온 필터층에 의해 차단될 것이다. 그러나 각각의 서브-픽셀 위치에서 QD의 발광 파장보다 짧지만, 청색 발광 파장보다 긴 파장을 갖는 광선은 여전히 QD의 여기를 유발할 수 있다. 전역 컷-온 필터와 함께 광 스펙트럼의 이 같은 특정 부분만을 차단하는 로컬 컷-온 필터는 주위 광선에 의한 QD의 여기를 제거(또는 현저하게 감소)할 수 있다. 동시에, 상기 특성을 갖는 로컬 컷-온 필터는 QD 컬러 필터에 의해 흡수되지 않는 BLU로부터의 과도한 청색 광을 차단할 것이다. 이 같은 프로세스에 의해, 디스플레이의 채도 및 색 재현이 향상될 수 있다. 국지적인 컷-온 필터층 및 글로벌 컷-온 필터층을 통합하는 디스플레이 장치의 실시 예가 도 3F 및 도 3G에 도시되어 있고, 시스템의 스펙트럼 함수가 도 3H에 도시되어있다.
도 3F는 LCD 장치의 상부 층의 개략도이다. 도 3G는 QD 컬러 필터 내에 청색, 녹색 및 적색 서브-픽셀을 포함하는 상부층의 측면 단면도이다. 이 LCD 장치의 실시 예에서, QD 컬러 필터는 도 3D에 도시된 것과 동일한 구조를 가지며, 글로벌 컷-온 필터층은 모든 서브-픽셀 셀 위에 놓인다. 상기 설명한 바와 같이, 글로벌 컷-온 필터층은 주변 입사광에 대한 추가필터로서 작용하며; 장치의 가장 짧은 방출 파장 이하의 파장에서, 예를 들어, 상기 장치의 청색 발광 파장 이하에서, 방사선을 흡수한다. 도 3F, 도 3G 및 도 3H에 도시된 바와 같이, 적색 서브-픽셀은 주변 입사광을 위한 대역 통과 필터로서 작용하는 로컬 컷-온 필터층을 포함한다. 유사한 로컬 광 필터층은 녹색 및/또는 청색 서브-픽셀에 포함될 수 있다.
QD 컬러 필터 내의 QD-포함층으로부터 분리된 층으로서 로컬 필터를 제공하는 것 이외에, 또는 대안으로서, 광 흡수 물질은 QD-포함 잉크 조성물 내에 이들을 포함 시키고, 서브-픽셀 셀 내 QD-포함층으로서 잉크 조성물을 잉크젯 인쇄하며, 그리고 인쇄된 잉크 조성물을 경화시킴으로써 QD 컬러 필터층에 통합될 수 있다. 본원 명세서에서 도시되지는 않았지만, 광 흡수 물질, QD, 및 선택적으로 임의의 GSNP 및/또는 PSNP가 단일 잉크 조성물에 포함될 수 있고, 광 흡수제 및 QD가 균일하게 분포되어 있는 서브-픽셀 셀 내에서 단일 층으로서 인쇄될 수 있다는 것을 이해해야한다. 그러나 이와 같은 실시 예에서는, 광 흡수 물질 및 폴리머 매트릭스 물질을 선택하여, 청색 광의 투과를 완전하게는 방지하지 않도록 하는 것이 바람직할 수 있다. 로컬 광 필터층에 포함 시키기에 적합한 광 흡수제는 아조 염료, 무기 안료 및 이들의 조합 물과 같은 유기 염료 분자를 포함한다.
복수의 녹색, 적색 및 청색 서브-픽셀을 포함하는 QD 컬러 필터의 잉크젯 인쇄 공정이 도 2c에 개략적으로 도시되어있다. 녹색 컬러 필터 잉크 조성물, CFIG가 제1 잉크젯 인쇄 노즐을 사용하여 녹색 서브 픽셀 용 서브 픽셀 셀에 직접 인쇄되고, 청색 컬러 필터 잉크 조성물, CFIG가 제2 잉크젯 인쇄 노즐을 사용하여 청색 서브 픽셀을 위한 서브 픽셀 셀에 직접 인쇄되며, 그리고 적색 컬러 필터 잉크 조성물, CFIR가 제3 잉크젯 인쇄 노즐을 이용하여 적색 서브 픽셀을 위한 서브 픽셀 셀에 직접 인쇄된다. 선택적으로, 상이한 컬러 서브-픽셀은 동일한 잉크젯 인쇄 노즐을 사용하여 순차적으로 인쇄될 수 있다. 컬러 필터 잉크 조성물 각각은 유기 폴리머 바인더 재료, 유기용제 또는 이들의 혼합물에서 각각의 컬러 방출 QD를 포함한다. 경화 가능한 유기 중합체 바인더 물질은 경화되어 중합체 매트릭스 물질을 형성하며 하기에서 더욱 상세히 설명되는 바와 같이 다양한 유기 단량체, 올리고머 및/또는 중합체를 포함할 수 있다. 또한, 컬러 필터 잉크 조성물은 가교 바인더, 광개시제 또는 이들 모두를 포함할 수 있다.
로컬 광 필터층을 갖는 QD 컬러 필터의 잉크젯 인쇄 공정이 도 1 및 도 2에 개략적으로 도시되어 있다. 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, QD 포함 발광 층을 인쇄하기 전에 서브 픽셀 셀에 로컬 광 필터층이 인쇄된다. 도 4a에 도시된 바와 같이, 로컬 녹색 광 필터 잉크 조성물, LFIG는 제1 잉크젯 인쇄 노즐 (또는 제1 노즐 세트)을 사용하여 녹색 서브 픽셀을 위해 서브-픽셀 셀 내로 직접 인쇄되며, 로컬 청색 광 필터 잉크 조성물, LFIB은 제2 잉크젝 인쇄 노즐(또는 제2 노즐 세트)을 사용하여 청색 서브 픽셀을 위해 서브 펙셀 셀 내로 직접 인쇄되고, 그리고 로컬 적색 광 필터 잉크 조성물, LFIR는 제3 잉크젯 인쇄 노즐(또는 제3 노즐 세트)을 사용하여 적색 서브-픽셀을 위해 픽셀 셀 내로 직접 인쇄된다. 선택적으로, 상이한 컬러 서브-픽셀은 동일한 잉크젯 인쇄 노즐(노즐 세트)을 사용하여 순차적으로 인쇄될 수 있다. 국소적인 광 필터 잉크 조성물의 각각은 바인더 물질, 용매 또는 이들의 혼합물 중 각각의 광 흡수 물질을 포함한다. 경화성 바인더 물질은 경화되어 매트릭스 물질을 형성하고, 하기에서 더욱 상세히 설명되는 바와 같이 다양한 유기 단량체, 올리고머 및/또는 중합체를 포함할 수 있다. 또한, 로컬 광 필터 잉크 조성물은 가교 바인더, 광개시제(photoinitiator) 또는 이들 모두를 포함할 수 있다. 서브-픽셀-특정 로컬 광 필터층이 그들의 각각의 서브-픽셀 셀의 하부에 형성되면, QD-포함 발광 층은 도 4B에 도시된 바와 같이 경화되거나 건조된 로컬 광 필터층 위에 인쇄될 수 있다. 디스플레이의 최종 조립 후에, 컬러 필터 기판은 외부를 향하고, QD-포함층은 디스플레이의 내부를 향한다.
QD-포함 층 및 광 흡수 재료를 포함하는 층을 인쇄하기 위한 다양한 선택적인 공정에서, QD 및 광 흡수 재료의 혼합물을 포함하는 단일 잉크 조성물이 처음에 단일 층으로서 도포(예를 들어, 잉크젯 인쇄)되고 건조되며, 광 흡수 재료를 포함하는 층이 QD를 포함하는 층으로부터 분리되어서 결국 2층 구조가 되도록 한다. 예를 들어, QD가 긴 탄수화물 리간드로 캡핑(capped)되는 경우, 잉크 조성물의 잔류하는 광 흡수제-포함 부분이 건조되기 전에 적절한 용매로 이들을 상 분리시킬 수 있다. 선택적으로, 광 흡수 물질의 용해도는 그 같은 물질의 용해도 한계로 인해 그 같은 물질(또는 그 같은 물질이 용해되어있는 매트릭스)이 먼저 부숴지도록 선택 될 수 있다.
QD 포함 색채 강화 층
본 발명자들은 혁신적인 QD-포함 CED를 제공하기 위해 잉크젯 인쇄 기술이 사용될 수 있다는 것을 인식했다. 본 발명 기술의 다양한 CED는 매트릭스에 분산된 퀀텀닷을 포함한다. CED는 QD-포함 잉크젯 인쇄용 잉크 조성물을 사용하여 연속 또는 불연속 잉크젯 인쇄 층으로 형성될 수 있다. 결과적으로 CED의 조성, 형상 및 위치가 다양한 장치 응용 분야에 맞게 정확하게 조정할 수 있다. 적절한 농도 및 비율의 적절한 크기 및 재료의 QD를 CED에 통합함으로써, CED는 CED를 포함하는 광자 장치의 흡수 및/또는 방출 스펙트럼을 변경하도록 설계될 수 있다.
CED의 기본적인 실시 예의 단면도가 도 5에 개략적으로 도시되어있다. 이 CED는 폴리머 매트릭스와 같은 매트릭스(585) 내에 복수의 QD(580, 590)를 포함하는 QD-포함층(572)을 포함한다. QD-포함층(572)은 선택적으로 제1 및 제2 보호층(574A 및 574B) 사이에 각각 위치될 수 있다. 도시된 바와 같이, QD-포함층(572)은 더 큰 구(sphere)들로 도시된, 복수의 적색 발광 QD(590) 뿐 아니라 더 작은 구들로 도시된 복수의 녹색 발광 QD(580)를 갖는다. 도 5에 도시된 바와 같이, 녹색 발광 QD(580) 및 적색 발광 QD(590)는 매트릭스(585)를 통해 분산되며, 매트릭스(585)는 예를 들어 가시 스펙트럼의 광선을 투과시킬 수 있는 중합체 매트릭스 일 수 있다. 또한, 제1 및 제2 보호층(574A, 574B)은 수증기, 산소 및 오존과 같은 대기 가스에 대한 QD의 감도가 주어진다면, QD-포함층(572)에 내장된 QD를 보호한다. CED의 다양한 실시 예에서, 제1 및 제2 보호층(574A, 574B)은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 아크릴 레이트계 중합체 필름 등과 같은 중합체 필름, 또는 무기 장벽 층, 또는 이 둘의 조합 일 수 있다. QD 매트릭스(585)와 마찬가지로, 보호 필름은 가시 스펙트럼의 광선을 투과시킬 수 있어야 한다.
이들이 통합되는 장치에 따라, 본 발명 기술의 CED는 그 같은 장치에 의한 광 출력의 색 재현을 향상시킴으로써 최종 사용자의 시각 경험을 향상시킬 수 있다; 및/또는 최종 사용자에게 향상된 광학 선명도 및 밝기를 제공하기 위해 장치의 효율을 향상시킬 수 있다. 유사하게, 상기 층은 또한 상기 장치에 입사하는 방사선의 흡수 효율을 향상시킬 수 있다. 예를 들어, QD-포함층(QD-containing layer)은 셀에 입사하는 방사선의 일부가 셀의 광활성 재료에 의해 더욱 효율적으로 흡수되는 파장으로 변환되도록, 광전지 셀의 표면상에 잉크젯 인쇄 될 수 있다. 예시로서, 실리콘 태양 전지의 QD-포함층에 입사하는 청색 및/또는 자외선(UV) 광은 QD에 의해 흡수될 수 있고, 실리콘에 의해 더욱 효율적으로 흡수되는 적색 광으로서 방출될 수 있다. 광전지 셀에서, QD-포함층은 반사 방지 코팅 또는 전극과 같은 다른 컴포넌트의 표면상에 또는 광 활성 물질에 직접 인쇄될 수 있다,
LCD 장치에서, QD-포함층은 광 안내 표면 또는 리플렉터, 확산기 또는 편광기와 같은 다른 컴포넌트의 표면상에 직접 인쇄될 수 있다. 도 6은 CED가 통합될 수 있는 LCD 장치(650)의 일 실시 예의 분해 사시도를 도시한다. LCD 장치(650)는 LCD 패널(652)을 가질 수 있다. LCD 패널(652) 자체는 예를 들어, 박막 트랜지스터 (TFT) 층, 액정 층, 컬러 필터 어레이(CFA) 층 및 선형 편광자를 포함하는 많은 컴포넌트 층으로 구성된다. 추가적인 컴포넌트 층은 다른 편광판(654), 제1 및 제2 휘도 향상 필름(656A, 656B) 및 리플렉터 필름(658)을 포함할 수 있다. LCD 장치(650)는 도광판(660)을 포함하며, 도광판(660)을 통해 전파될 수 있는 광 소스로서 도광판(660) 단부에 근접하여 위치하는 복수의 LED 장치를 포함할 수 있다. 다양한 LCD 장치의 경우, 본원 명세서에서 더욱 설명되는 바와 같이, 도광판과 관련된 LED 장치는 백색 또는 청색 LED 소스 일 수 있지만, LCD 장치(650)의 경우, 복수의 LED 장치(662)는 예를 들어 445nm에서 방출선(emission line)을 갖는 청색 발광 LED 일 수 있다.
복수의 장치 층은 제 위치에 기판을 유지하고 잉크젯 인쇄 처리 동안 잉크젯 프린트헤드에 대해 이동하는, 기판 트레이를 사용하여 연속적인 인쇄 단계 사이에서 제어된 지연을 갖거나 갖지 않고 동시에 또는 신속하게 연속적으로 복수의 기판상에 잉크젯 인쇄될 수 있다. 이 같은 과정이 도 7A 및 7B에서 개략적으로 도시되며, 한 배열로 배치된 복수의 장치 기판(704)을 유지하는 기판 트레이(702)의 측면 단면도 및 평면도를 각각 도시한다. 장치 기판(702)은 예를 들어 광 가이드, 리플렉터, 확산기, 편광기, 반사 방지 재료의 층, 또는 전극 일 수 있다. 기판의 형상은 직사각형 형상으로 제한되지 않는다. 예를 들어, 반도체 산업에서 사용되는 웨이퍼도 처리할 수 있다. 기판 트레이(704)는 트레이가 움직일 때 장치 기판(704)이 기판 트레이의 표면상에서 미끄러지는 것을 방지하는 복수의 고정 특징(securing features)을 포함한다. 상기 고정 특징은 다양한 형태를 취할 수 있다. 도 7a 및 도 7b에 도시된 바와 같이, 상기 고정 특징은 기판 트레이(704)의 상부 표면(708)에 형성된 복수의 오목한 영역(706)이다. 장치 기판은 기판에 트레이를 고정하기 위한 부가적인 메커니즘을 필요로 하지 않고 각각의 오목한 영역에 배치될 수 있다. 선택적으로, 상기 고정 특징은 기판을 트레이에 고정하고 및/또는 트레이 상의 선택 위치에서 기판의 정확한 위치 설정 및 정렬을 제공하는 잠금 메카니즘을 포함할 수 있다. 예를 들어, 스프링이 장착된 핀이 기판이 오목한 영역 내에서 움직이지 않도록 장치 기판(704)과 리세스 영역(706)의 벽 사이에 배치될 수 있다.
트레이 상의 장치 기판의 정렬이 중요하고 고정 특징의 허용 오차가 충분히 높지 않은 경우, 장치 기판은 감각 피드백을 갖는 정렬 센서를 사용하여 기판 트레이 상에 정확하게 정렬될 수 있고, 다음에 잠금장치에 의해 트레이의 제자리에 고정될 수 있다. 이와 같은 센서 지원 정렬은 기판 트레이가 잉크젯 프린터로 이송된 후, QD-포함층을 잉크젯 인쇄하기 전에 또는 기판 트레이가 잉크젯 프린터로 이송되기 전에 수행될 수 있다.
QD 에 추가하여, QD-포함층은 GSNP, PSNP 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 택일적으로, GSNP 및/또는 PSNP는 CED의 하나 이상의 개별 층에 포함될 수 있다. GSNPs 및/또는 PSNPs가 QD-포함 레이어에 통합되는 때, 이들은 그 같은 층의 변환 성능을 향상시킬 수 있다. 또한, GSNP 및 PSNP는 QD-포함층의 매트릭스 및/또는 CED의 개별 층에서 광 스케터링 중심으로서 작용함으로써 향상된 광 추출을 제공 한다.
퀀텀닷과 조합하여 GSNPs 및/또는 PSNPs를 포함 시키면 퀀텀닷 층의 내부에서 광 스케터링을 증가시킴으로써 CED의 색 변환 효율을 증가시킬 수 있으므로, 광자와 스케터링 입자 사이의 상호 작용이 더욱 많아지고, 따라서 QD에 의한 더 많은 광 흡수가 있도록 한다. QD와 마찬가지로, GSNP 및 PSNP는 잉크 조성물에 이들을 포함시키고, QD 컬러 필터와 관련하여 상기 설명된 바와 같이 잉크 조성물을 한 층으로 잉크젯 인쇄하여 이들을 증착함으로써 CED 내에 통합 될 수 있다.
CED 내의 QD-포함층 및/또는 스케터링 나노 입자-포함층은 연속적이거나 불연속적일 수 있으며, 길이 및/또는 두께를 통하여 QD 및/또는 스케터링 입자의 균일한 분포 또는 불균일한 분포를 가질 수 있다. 유사하게, CED 내의 QD-포함층 및/또는 스케터링 입자 포함층은 이들의 길이를 따라 균일하거나 불균일한 두께를 가질 수 있다. 불균일 한 QD 또는 스케터링 나노 입자 분포 또는 불균일 한 층 두께의 사용은 예를 들어, 상기 층 내의 QD 여기 광의 불균일한 강도 분포를 상쇄시키기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 주어진 층에서의 QD 및/또는 스케터링 나노 입자의 농도 기울기 사용은 QD-포함층에 입사하는 광선 세기의 어떠한 불균일성도 보상함으로써 CED의 길이를 따라 더욱 균일한 발광 및/또는 색 스펙트럼을 제공할 수 있다. 이는 다음에 설명하는 실시 예에서 LCD 패널 어셈블리 내 CED의 다양한 실시 예에 대해 설명된다.
설명의 간략화를 위해, 그리고 아래에서 설명되는 도면에서 도 12를 제외하고는. 스케터링 나노 입자는 오픈 원으로 표시되고, 퀀텀닷은 채워진(검정) 원으로 표시된다. 오픈(흰) 원으로 표시되는 스케터링 나노 입자는 오직 GSNP만, 오직 PSNP만 또는 GSNP와 PSNP의 혼합물 일 수 있으며 일반적으로 SNP라고 한다. 또한 도면에서 예시된 실시 예들 중 일부는 임의의 SNP를 포함하지 않는 QD-포함층을 포함한다. 모든 도면에 나타내지는 않았지만, 모든 QD-포함층은 임의의 분리된 SNP-포함층에 대한 대안으로 또는 그에 추가하여 SNP (GSNP, PSNP 또는 둘다)를 포함 할 수 있다.
도 8은 잉크젯 인쇄를 사용하여 LCD 장치의 서브 어셈블리에 QD 재료를 통합한 CED(800)의 평면도이다. 도 6의 도광판(660)과 QD-포함층(670)의 조합과 유사하게, CED(800)은 동일한 개선을 이루기 위해 서브 어셈블리로서 사용될 수 있다. 이 실시 예에서, CED(800)는 도광판(810) 가둠 영역 내에 증착된 QD 포함 구조(822)의 패턴화된 어레이로 구성된 불균일한 QD-포함층을 갖는다. 잉크젯 인쇄는 제1표면(811) 상에 QD-포함 구조(822)을 국부적으로 증착시키는데 사용된다. 이와 같은 구조의 국소 밀도는 잉크젯 인쇄 패턴에 의해 제어된다. QD-포함 구조 당 QD의 수는 잉크 조성물 내의 QD 농도, 잉크젯 적하 체적, 및/또는 QD-포함 구조 당 잉크젯 적하 수에 의해 조절될 수 있다. 인쇄 공정 전에 제1표면(811)의 표면 처리는 표면상의 로컬 습윤성을 맞추기 위해 사용될 수 있고, 결과적으로 인쇄된 QD 포함 구조의 크기 및 형상을 제어할 수 있다. 표면 처리는 인쇄 해상도 및 구조 프로파일을 증가시키기 위해 패턴화된 방식으로 수행될 수 있다. 도광판(810)은 근단 에지(near end edge)(815)에 위치된 LED (812)에 의해 조명된다. 이 에지(근단 에지) 점등 구성에서, 도광판(810)에서의 광선 세기는 그 길이를 따라 감소한다. 결과적으로, 도광판(810)로부터 출력 결합된 광선은 불균일한 광선 세기 분포를 갖는 QD 포함 구조(822)에 진입하고, 근단 에지(815)에 가까운 QD 포함 구조로 아웃-커플링된 광선 세기는 원단 에지(816)에 가까운 구조로 아웃-커플링된 광선 세기보다 크다. 이와 같은 이유로, QD-포함 구조(822)의 로컬 밀도는 도광판(810)의 길이를 따라 경사도를 가지며, 근단 에지(near end edge)(815)에서 QD-포함 구조(822)의 밀도가 낮고, 그리고 도광판(810)의 맞은편 에지에서 QD-포함 구조(822)의 밀도가 높다. QD-포함 구조(822)의 이 같은 배열은 도광판(810)의 길이를 따라 광선 세기가 감소함을 보상할 수 있고, 그에 따라 CED의 길이를 따라 더욱 균일한 방출을 생성할 수 있다. 비록 도 8은 QD-포함 구조를 이용하는 본 발명 기술의 CED의 다양한 실시 예에 대해, 밀도 기울기 분포를 갖는 QD-포함 구조(822)의 정렬된 어레이를 도시하지만, 다양한 형상 및 종횡비 중 임의의 것을 갖는 가둠 영역의 패턴이 도광판(810)의 제1 표면(811)상에 형성될 수 있다. 또한, QD-포함 구조의 크기 및 패킹 밀도는 잉크 가둠 영역의 정의된 패턴이 제조되는 방식에 의해 결정될 수 있다. QD-포함 구조들 어레이의 다양한 실시 예들에서, 상기 어레이는 마이크로 렌즈 어레이를 제공하도록 제조된다.
도 9는 CED(800)의 개략적인 단면도이다. 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, LED(812)는 예를 들어 445nm의 방출선을 갖는(그러나 이에 한정되지는 않음) 청색 방출 LED 일 수 있다. CED의 본 실시 예에서의 QD-포함 구조(822)는 돔형이지만 임의의 형상을 가질 수 있다. 각각의 구조는 복수의 QD를 포함하며, 여기서 QD(830)로 표시된 더 작은 QD는 녹색 방출 QD이고, QD(840)로 표시된 더 큰 QD는 적색 방출 QD이다. CED는 선택적으로 도광판(810)의 제2 표면(813)에 인접한 리플렉터(880)를 포함한다. 리플렉터(880)는 광학적으로 투명한 접착제(OCA)를 사용하여 도광판(810)에 부착될 수 있다. 바람직하게는 도광판의 굴절률과 동일하거나 거의 동일한 굴절률을 갖는 것이 좋다
도 9에 도시된 바와 같이, CED(800)는 QD-포함 구조(822)의 어레이 위에 증착된 보호층(826)을 포함할 수 있다. 보호층(826)은 QD-포함층을 캡슐화하는 두꺼운 층일 수 있다. 예를 들어, 보호층(826)은 약 1㎛ 내지 약 100㎛의 두께일 수 있다. 보호층(826)은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)와 같은 두꺼운 중합체 층, 또는 아크릴레이트계 중합체 필름일 수 있다. 보호층이 중합체 일 때, 이는 미국 특허 공보 2016/0024322에 예시된 바와 같이 잉크젯 인쇄를 사용하여 증착될 수 있음을 유의해야한다.
도 10에는 근단 에지(815)를 조명하는 LED(812)를 갖는 CED의 다른 실시 예가 도시된다. 동일한 도면 부호를 사용하여 나타낸 바와 같이, 이 같은 CED의 컴포넌트는 도 10에 도시된 컴포넌트와 동일할 수 있으나, 이 실시 예에서, QD 포함 구조(822) 및 보호층(826)으로 구성된 불연속적인 QD-포함층은 도광판(810)의 제2 표면(813) 상에 인쇄되어, 제2 표면(813)을 통해 방출된 광선이 QD 포함 구조(822) 및 보호층(826)을 통과하도록 하고, 리플렉터(880)에서 반사되고, 제1 표면(811)을 통해 CED를 빠져나가기 전에 QD 포함 구조(822), 보호층(826) 및 도광판(810)을 통과하도록 한다. 유사한 기하 구조는 도광판(810)의 제2 표면(813)이 아니라 도광판(810)을 향하는 리플렉터(880)의 표면상에 QD-포함 구조(822) 및 보호층(826B)을 직접 인쇄함으로써 달성될 수 있다. 보호층이 리플렉터 상에 인쇄된 후에 상기 리플렉터는 상기 도광판의 제2면에 적층될 수 있다.
도 8, 9, 및 도 10 에 도시된 CED의 변형 예에서, QD 포함 구조는 도광판의 길이를 따라 균일하게 이격될 수 있지만, QD 포함 구조 내의 QD의 농도는 QD 포함 구조 내 QD 농도가 도광판의 근단 에지로부터의 거리의 함수로서 증가한다.
도 11은 아웃 커플 링 기능 및 색 변환 기능이 인접한 층들로 분리 될 수있는 CED를 도시한다. 이 실시 예에서, SNP(870)는 다수의 SNP 포함 구조(823)로 구성된 불연속 층에 분산되어있다. 이들 구조는 장치의 아웃 커플링 기능을 제공한다. 도 9의 QD-포함 구조(822)와 유사하게, SNP 포함 구조(823)는 임의의 형상을 가질 수 있지만, 돔 형상이고, 도광판(810)의 길이를 따라 밀도 기울기를 갖도록 분포된다. 이 같은 실시 예에서, QD(830/840)는 장치의 색 변환 기능을 제공하는 연속적인 QD-포함층(836)의 매트릭스 내에 분산되어있다. 이 실시 예 및 다른 실시 예에서의 CED의 SNP 농도 기울기 효과는 도광판(810)으로부터 QD-포함층(836)으로 아웃-커플링된 광선 세기의 균일성을 개선하고 궁극적으로는 CED에서 나가는 광선 세기의 균일성을 개선하도록 한다.
도 11에 도시된 CED의 변형 예에서, SNP-포함 구조는 도광판의 길이를 따라 균일하게 이격될 수 있다. 그러나 SNP-포함 구조 내의 SNP의 농도가 도광판의 근단 에지로부터의 거리 함수로 증가하도록 상기 SNP-포함 구조 내의 SNP의 농도는 조정될 수 있다.
설명의 단순화를 위해, 연속 QD-포함층(836)이 본 실시 예 및 다른 실시 예에서 동일한 크기를 갖는 QD를 포함하는 것으로 도시된다. 그러나 CED의 QD-포함층은 녹색 방출 QDs, 적색 방출 QDs, 청색 방출 QDs, 및 이들 중 둘 이상의 조합을 포함하는 상이한 유형의 QD를 포함하는 것으로 이해해야 한다.
도 12는 GSNP들 및 PSNP들 모두를 포함하는 CED의 일례를 명시적으로 도시하기 위해 제공된다. 따라서, 본 명세서에서 논의된 다른 도면들과는 달리, GSNP들 및 PSNP들은 다른 크기의 오픈 원으로 표현된다. 특히, 도 12에서 더 큰 오픈 원은 GSNP를 나타내기 위해 사용되고, 작은 오픈 원은 PSNP를 나타내기 위해 사용된다. 도 12에 도시된 실시 예에서, QD-포함층(836)은 매트릭스 내에 분산된 PSNP(875)를 포함하고, GSNP(823)는 별도의 불연속 층 내에 포함된다.
도 13은 연속적인 SNP 포함층(824)에 SNP(870)가 분산되고, SNP 포함층(824)을 덮는 별도의 연속 QD-포함층(837)에 QD가 분산된 CED의 일 예를 나타낸다. 스캐터링된 나노 입자 및 퀀텀닷이 분리된 층에 위치하는 CED의 실시 예에서, 도광판으로부터 아웃 커플링된 광선이 균일하지 않은 경우에도 - 단부 에지에서 광원에 의해 조명된 도광판의 경우에서 처럼-, SNP를 포함하는 층으로부터 아웃 커플링된 광선의 세기는 균일한 세기 분포를 갖는다. SNP를 포함하는 층으로부터 아웃 커플 링된 광선은 그 길이를 따라 균일한 강도를 갖기 때문에, QD-포함층은 QD 농도 기울기를 가질 필요가 없다.
도 13에 도시된 실시 예에서, 연속 SNP 포함층(824)은 도광판(810)의 제1표면(811)에 직접 인쇄되고 연속 QD-포함층(837)은 연속 SNP 포함층(824) 상에 직접 인쇄된다. 이와 같은 구성에서, 제1표면을 통해 방출된 광선은 SNP 포함층(824)을 통과하고 SNP(870)로부터 스케터링하여 QD-포함층(837)으로 광선의 아웃-커플링을 일으킨다. 광 가이드(810)의 근단 에지(815)로부터 더 높은 광선 세기를 보상하기 위해, SNP 포함층(824)의 길이를 따라 SNP(870)의 밀도에 기울기가 존재하며, 이에 의해 SNP의 밀도는 근단 에지(815)로부터의 거리 함수로 증가한다. 도광판(810)으로부터 방출된 불균일한 광선 세기를 추가로 보상하기 위해, SNP 포함층(824)은 그 길이를 따라 가변 두께를 가지며, 이에 의해 SNP 포함층의 두께는 근단 에지(815)로부터의 거리 함수로 증가한다. 한 선택적인 SNP 포함층(824)을 도광판(light guide plate)(810)의 제2표면(813) 상에 직접 인쇄하고 QD-포함층(837)을 도광판(810)의 제1표면(811) 상에 인쇄함으로써 다른 형태가 달성될 수 있다; 또는 도광판(810)과 마주하는 리플렉터(880)의 표면상에 SNP 포함층(824)을 직접 인쇄하고 도광판(810)의 제1표면(811) 상에 QD-포함층(837)을 인쇄함으로써 형성될 수 있다.
도 14는 도 13의 CED의 변형 예를 도시한다. 여기서 QD(830/840) 및 SNP(870)는 단일 층으로 결합되며, 이는 본원 명세서에서 QD/SNP-포함층(825)으로 지칭된다. 도 13의 CED에서 SNP-포함층(824)과 유사하게, QD/SNP-포함층(825)은 그 길이를 따라 가변 두께뿐만 아니라 SNP(870)의 밀도 기울기를 갖는다. 또한, 도 13의 CED의 QD-포함층(837)과 마찬가지로, QD/SNP-포함층(825)은 그의 길이를 따라 균일한 QD 농도를 갖는다. 그러나 QD/SNP-포함층(825)의 웨지-형 프로파일로 인해, QDs(830/840)의 표면 밀도 (즉, 층의 상부 표면을 통해 보았을 때 mm2 당 QD의 밀도)는 근단 에지(817)로부터 원단 에지(818)로 가면서 증가한다. 선택적인 기하 구조는 도광판(810)의 제2표면 (813) 상에 직접 QD/SNP-포함층(825)을 인쇄함으로써 달성될 수 있다; 또는 도광판(810)과 마주하는 리플렉터(880)의 표면상에 QD/SNP-포함층(825)을 직접 인쇄함으로써 형성될 수 있다. 이 같은 구조는 예를 들어, 2개의 상이한 잉크(QD를 함유하는 제1 잉크 및 SNP를 함유하는 제2 잉크)를 동시에 인쇄함으로써 달성될 수 있다. 선택적으로, 한 층은 제1잉크를 사용하여 인쇄되고, 뒤이어 제2 잉크를 사용하는 층을 사용하여 인쇄될 수 있고, 이어서 이들 인쇄 층의 상호 확산이 층(825)을 생성할 수 있다.
도 15 및 도 16은 각각 도 13 및 도 14의 CED의 변형을 도시한다. SNP 포함층(824)(도 15의 경우) 및 QD/SNP-포함층(825)(도 16의 경우)이 그 길이를 따라 균일한 두께를 갖는다.
도 9-16의 CED에서 QD 및/또는 SNP에 대한 농도 기울기가 근단 에지로부터 원단 에지까지 선형적으로 또는 실질적으로 선형적으로 증가하는 입자 농도를 도시하지만, 다른 입자 농도 패턴이 인쇄된 층의 전부 또는 일부를 통해 비 균일한 입자 농도를 제공하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 입자 농도가 층을 가로질러 지수 함수적으로 증가하거나 층 전체에서 규칙적인 또는 불 규칙적인 주기적 변화를 가질 수 있다. 더욱 설명하면, QD 및/또는 스케터링 나노 입자의 농도는 한 층의 원단 엔지로부터 상기 층의 근단 에지까지; 한 층의 상부로부터 바닥까지; 한 층의 바닥으로부터 상부까지; 또는 층의 주변부로부터 상기 층의 중심까지 증가할 수 있다.
도 17, 도 18, 도 19 및 도 20은 도 9 및 도 11, 15 및 16의 CED 각각의 변형을 도시하며, 도광판(810)은 에지 조명이 아니라 백라이트로 조명된다(이 실시 예에서는 장치 기판이 도광판을 갖는 것으로 도시되어 있지만, 확산기 또는 편광자를 포함하는 다른 장치 기판이 사용될 수도 있다.) 이들 CED 각각에서, LED(812)는 근단 에지(815)를 통하지 않고 제2 표면(813)을 통하여 도광판(810)을 조명한다. 백 라이트 장치에서, 도광판(810)으로부터 방출된 광선 세기에는 어떠한 에지-에지 기울기도 없다. 따라서, QD 포함 구조(822) 및 SNP 포함 구조(823)는 도 17 및 18의 CED에서 도광판(810)의 제1면(811)을 따라 균일하게 이격 되어있으며, SNP 포함층(824) 및 QD/SNP-포함층(825)은 도 19 및 도 20의 길이를 따라 SNP(870)의 균일 한 밀도를 갖는다. 본원 명세서에서는 도시되지는 않았지만, 에지 조명 CED의 다른 실시 예는 또한 도 9, 12, 13 및 14와 이들의 선택적인 기하학 구조로 도시된 실시 예를 포함하여, 백 라이트 CED로서 재구성될 수 있기도 하다.
도 17 내지 도 20의 백라이트 CED에서 도광판 표면으로부터 방출된 광선의 세기에는 에지-에지 기울기가 존재하지 않지만, 도광판(810)으로부터 방출된 광선 세기는 LED(812)의 배치로 인해 불균일할 수 있으며, LED 바로 위에 배치된 도광판의 부분에 더 높은 세기의 광선이 입사하고, LED들 사이에 배치된 도광판의 부분으로는 더 낮은 세기의 광선이 입사된다. 도 21은 이러한 세기 비 균일성을 보상하는 CED의 실시 예를 도시한다. 이 도면에 도시된 바와 같이, SNP 포함층(824B) 및 QD-포함층(837C)의 두께는 그 길이를 따라 변조될 수 있다.
CED 내의 입자-포함층은 3개 이상의 상이한 잉크 조성물의 순차적 또는 동시적인 잉크젯 인쇄를 통해 QD 농도 기울기, GSNP 농도 기울기, PSNP 농도 기울기, 또는 이들의 조합을 갖는 연속된 층으로서 인쇄될 수 있다. 도 8-16에 도시된 층들은, 도 8 내지 도 16에 도시된 바와 같이, 그 길이를 따라 선형 또는 실질적으로 선형 인 QD 및/또는 SNP 농도 기울기를 갖는 것으로서 도시되어 있으나, 상기 층들은 전술한 바와 같이 지수함수적 기울기를 포함하는 다른 기울기 패턴으로 인쇄될 수 있다.
QD 농도 기울기 및/또는 SNP 농도 기울기를 갖는 연속된 층을 잉크젯 인쇄하기 위한 방법의 일 실시 예는 3개의 잉크를 사용한다. 이러한 다중 잉크 인쇄 방법의 일부 실시 예에서, 제1 잉크 조성물은 QD 및 바인더를 포함한다; 제2 잉크 조성물은 SNP 및 바인더를 포함하며; 제3 잉크 조성물은 QD 또는 SNP 없이 바인더를 포함한다. 이 같은 방법을 사용하여, 주어진 표면적에 인쇄된 입자(QD 또는 SNP)의 농도는 각각의 잉크 조성물에서의 QD 및 SNP의 농도와 그와 같은 표면 영역에 인쇄된 세 가지 잉크 조성물의 부피 비에 의해 결정된다. 잉크 조성물의 부피는 면적("DPA") 당 인쇄된 잉크 조성물의 액적(drop)을 제어함으로써 제어될 수 있다. 예시적 설명으로서, (DPA)binder + (DPA)SNP + (DPA)QD 면적당 총 액적 수(number of drops)가 일정하다면, 관계식 (DPA)binder > (DPA)SNP > (DPA)QD를 만족시키는 체적으로 3가지 잉크 조성물을 인쇄함에 의해 형성된 층의 제1 부분은 관계식 (DPA)QD > (DPA)SNP > (DPA)binder를 만족시키는 체적비로 3가지 잉크 조성물을 인쇄함에 의해 형성된 박막층의 또 다른 부분보다 낮은 SNP 및 QD의 농도를 가질 것이다.
상기 3가지 잉크 조성물은 도광판, 투명 기판, 확산기 또는 리플렉터와 같은 기판의 표면상에 동시에, 순차적으로 또는 이들의 조합으로 인쇄될 수 있다. 예를 들어, 2가지 잉크 조성물을 동시에 인쇄할 수 있고 세 번째는 이후에 인쇄할 수 있다. 상이한 잉크 조성물이 인쇄된 필름에서 별개의 층을 형성하고자 하는 경우, 상기 잉크 조성물은 순차적으로 인쇄되고 후속 층의 인쇄 전에 건조 또는 경화될 수 있다. 선택적으로, 상이한 잉크 조성물이 잉크 조성물 내의 바인더 및 입자가 혼합된 단일 배합 층을 형성하고자 하는 경우, 상기 잉크 조성물은 동시에 또는 순차적으로 인쇄될 수 있다. 상이한 잉크 조성물이 순차적으로 인쇄되고 블렌드된 층이 요구되는 경우, 인쇄는 잉크 조성물이 건조되거나 필름으로 경화되기 전에 잉크 조성물이 단일 층으로 혼합되는 것을 허용하는 시간 순서로 발생해야 한다.
기판 표면상에 QD-포함층을 잉크젯 인쇄하기 위한 방법이 도 22에 개략적으로 도시된다. 이 방법은 기판 표면상에 QD 및 SNP 양자 모두를 포함하는 층을 잉크젯 인쇄하는 방법으로서 다음의 설명에서 설명될 것이며, 여기서 상기 층은 동 층의 한 에지에서 다른 에지로의 SNP 농도 기울기를 갖는다. 그러나 사용된 잉크 조성물 및 잉크 조성물이 증착되는 순서를 변화시킴으로써 QD 만 또는 SNP만을 포함하는 층을 인쇄하기 위해 동일한 장비 및 동일한 일반적인 절차가 사용될 수 있다. 또한, 다양한 층을 잉크젯 인쇄하는데 사용되는 잉크 조성물은 도 22를 참조하여 일반적으로 기술된다. CED에 하나 이상의 층을 형성하는데 사용될 수 있는 잉크 조성물에 대한 더욱 상세한 설명이 하기에 제공된다.
도 22의 패널(a)에 도시된 바와 같이, 잉크젯 인쇄 공정은 재료 층(2201)을 기판(2203)의 표면(2202) 상에 인쇄함으로써 시작될 수 있다. 앞서 논의된 바와 같이, 기판은 광 가이드, 리플렉터 또는 편광자 등과 같은 장치 기판의 다양한 형태를 취할 수 있다. 본원 명세서에 도시된 실시 예에서, 각각이 상이한 잉크 조성물(2205A, 2205B 및 2205C)의 드롭 방울을 인쇄하는 3개의 잉크젯 노즐(2204A, 2204B 및 2204C)이 사용된다. 예시적인 설명으로서, 잉크 조성물(2205A)은 QD 또는 SNP 없이 경화성 중합체 바인더를 함유할 수 있다. 이 같은 잉크 조성물은 나중에 (2201)의 인쇄 동안 다른 잉크 조성물에 대한 희석제로서 작용한다. 잉크 조성물(2205B)은 경화성 바인더 및 QD를 포함할 수 있고 잉크 조성물(2205C)은 경화성 바인더 및 SNP를 포함할 수 있다. 인쇄된 층(2201)을 형성하기 위해, 잉크 조성물(2205A, 2205B 및 2205C)의 드롭 방울이 제각기 동시에 또는 순차적으로 노즐(2204A, 2204B 및 2204C)로부터 분사 된다. 인쇄가 인쇄 층(2201)의 제1 에지(2206)에서 제2 에지(2207)로 진행함에 따라, 3개의 잉크 조성물의 상대적인 체적 비는 QD 및 SNP의 원하는 부피 밀도가 달성되도록 조정된다. 예를 들어, SNP의 밀도는 제1 에지(2206)에서 가장 낮고 제2 에지(2206)에서 더 높지만, QD의 체적 밀도는 에지-에지에서 일정하게 유지된다. 경화된 층의 매트릭스를 형성하는 중합체 바인더는 잉크 조성물 각각에 대해 동일하거나 상이할 수 있다. 잉크 조성물을 연속적으로 인쇄되고 단일 층을 형성하도록 혼합된다면, 중합체 바인더는 혼화 가능해야 한다. 일단 인쇄되면, 상기 층은 예를 들어 UV 경화, 열 경화 또는 이들의 조합에 의해 경화될 수 있다. 본원 명세서에서는 도시되지는 않았지만, QD 및 SNP가 개별 층으로 잉크젯 인쇄되는 경우, 중합체 바인더는 동일할 수 있다. 이는 바람직하게는 층들이 동일한 굴절률을 갖는 장치에 유리할 수 있다.
선택적으로, 도 22의 패널(b)에 도시된 바와 같이, 제2층(2210)은 잉크젯 노즐 (2204A, 2204B 및/또는 2204C) 중 하나 이상을 사용하여 제1 인쇄층(2201) 위에 인쇄될 수 있고, 이 같은 층은 또한 포스트(post) 증착 경화를 겪을 수 있다. 다음으로, QD 및 SNP가 없는 중합체 보호층(2211)은 보호성 경화성 중합체(패널 (c))를 포함하는 잉크 조성물(2205D)을 사용하여 제2층(2210) 위에 잉크젯 인쇄될 수 있다. 일단 경화되면, 중합체 보호층(2211)은 물, 산소 및/또는 오존과 같은 대기의 손상 효과에 노출되는 것으로부터 제1층(2201) 및 제2층(2210)을 보호하는 것을 돕고, CED가 더 큰 장치 구조로 통합되기 전에 처리될 수 있도록 한다. 또한, 인쇄된 중합체 보호층(2211)은 플라즈마 강화 화학 기상 증착(PECVD)과 같은 후속 장치 처리 단계의 손상 효과로부터 층(2201 및 2210)을 보호할 수 있다. 예를 들어, 패널(d)에 도시된 바와 같이, PECVD가 사용되어 폴리머 장벽 층(2212)을 폴리머 보호층(2211) 위에 증착할 수 있다. 무기 장벽 층은 대기로부터의 보호 수준을 향상시킨다. 다양한 실시 예에서, 장벽 층(2212)은 금속 산화물, 금속 질화물, 금속 탄화물, 금속 옥시니트라이드, 금속 옥시보라드(oxyborides) 및 이들의 조합을 포함하는 무기 물질의 부류로부터 선택된 것과 같은 무기 물질의 증착된 조밀한 층일 수 있다. 예를 들어, SSiNx, Al2O3, TiO2, HfO2, SiOxNy 또는 이들의 조합이, 비록 이들의 사용으로 제한되지는 않지만, 무기 장벽 층(2212)에 사용될 수 있다. 선택적으로, 패널(e)에 도시된 바와 같이, 폴리머 필름(2213)은 폴리머 보호층(2211) 상에 직접 적층 될 수 있다(폴리머 필름(2213)은 패널(d) 내의 무기 장벽 층(2212)으로 직접 적층될 수 있다.). 적층된 폴리머 필름(2213)은 부가적인 보호 등급을 제공하며 구조에 영구적으로 적층되어 궁극적으로 최종 장치 구조에 통합되거나, 일시적으로 부착되어 최종 장치 조립 전에 제거될 수 있다. 도 22에서의 패널(f)은 아래에 놓인 구조에 적층된 폴리머 필름(2213)의 일시적인 부탁을 설명하며, 광학적으로 투명한 접착제(2214)의 코팅은 인쇄된 폴리머 보호층(2211) 및 적층된 폴리머 필름(2213) 사이에 배치된다.
본 명세서 및 도 22에 도시된 입자 농도 기울기를 갖는 필름 층을 인쇄하는 방법은 3개의 잉크 조성물, 3개 이상의 잉크 조성물 또는 더욱 적은 잉크 조성물을 사용할 수있다. 예를 들어, 상기 인쇄 방법은 서로 다른 농도 또는 유형의 퀀텀닷을 갖는 2 이상의 상이한 QD-포함 잉크 조성물, 또는 상이한 농도 또는 유형의 스케터링 나노 입자를 갖는 2 이상의 상이한 스케터링 나노 입자 포함 잉크 조성물을 사용할 수 있다. 예를 들어, 인쇄 방법의 일부 실시 예에서, PSNP 및 바인더를 포함하는 잉크 조성물은 GSNP 및 바인더를 포함하는 별도의 잉크 조성물과 함께 사용될 수 있다. 선택적으로, 2개의 잉크 조성물만이 사용될 수 있다. 예를 들어, 단지 한 유형의 입자(예컨대, QD 만, GSNP 만, 또는 PSNP 만)를 포함하는 층이 인쇄되는 경우, 제1 잉크 조성물은 입자 및 바인더를 포함할 수 있고, 제2 잉크 조성물은 상기 입자들 없이 바인더를 포함할 수 있다. 2개의 잉크 조성물을 동시에 또는 순차적으로 인쇄하고 인쇄 공정 동안 2개의 잉크 조성물의 면적당 액적을 변화시킴으로써, 3가지 유형 - 잉크 조성물 프로토콜에 관해 상술한 바와 같이, 그 길이를 따라 입자 기울기를 갖는 층이 달성될 수 있다. 선택적으로, 이 같은 개념은 세 가지 이상의 잉크를 제공한다. 예를 들어, SNP가 상이한 입자 크기의 PSNP인 경우 바인더를 갖는 SNP용 여러 가지 잉크가 사용할 수 있다.
일부 적용 예에 있어서, CED의 주변 둘레 또는 적어도 하나 이상의 CED 층 주위에 밀봉 층을 제공하는 것이 유리할 수 있다. 이러한 밀봉 층은 다른 장치 층에 대해 밀봉되어 물 및/또는 산소 방지(proof) 가장자리 밀봉 부를 제공 할 수 있다. 밀봉 층으로 제조된 CED는 물 및/또는 산소의 측면 침입 및 CED에 대한 후속 손상 위험 없이 한 장치 크기로 절단되고 밀봉될 수 있다. 도 23 및 도 24는 밀봉 층을 갖는 CED를 형성하는 방법의 개략도이다. 이 같은 실시 예에서, 밀봉 층은 경화성 모노머, 올리고머, 폴리머 또는 이들의 혼합물과 같은 경화성 밀봉 재료, 그리고 선택적으로 SNPs(도 23, 왼쪽 패널)를 포함하는 잉크 조성물(2306)을 사용하여 기판(2304) 상에 잉크젯 인쇄되는 복수의 밀봉 뱅크 (2302)를 포함한다. 밀봉 층의 일부 실시 예에서, 밀봉 뱅크(2302)는 내부에 분산된 SNP를 갖는다. 이들 실시 예에서, SNP는 백라이트 유닛과 같은 광원으로부터의 광선을 밀봉 뱅크들(하기에서 후술 됨) 사이에 인쇄된 QD-포함 층으로 방향을 다시 정하도록 하는데 도움을 줄 수 있다. 상기 설명된 CED의 QD 및 SNP 포함 층과 마찬가지로, 밀봉 뱅크 또는 상이한 밀봉 뱅크 내의 SNP는 더욱 균일한 광 방출을 갖는 CED를 제공하기 위해 밀봉 층을 가로 질러 균일하지 않은 (예를 들어, 기울기가 있는) 밀도 분포를 가질 수 있다. 도 23의 밀봉 뱅크(2302)가 잉크젯 인쇄된 것으로 도시되어 있지만, 나노-임프린트와 같은 다른 제조 방법이 이들 뱅크를 형성하는데 사용될 수 있다.
선택적으로, 장벽 층(2308)이 밀봉 배리어(2302) 및 기판(2304)의 노출된 부분 위에 형성된다(도 23, 우측 패널). 예를 들어, SiNx, Al2O3, TiO2, HfO2, SiOxNy 또는 이들의 조합과 같은 무기 물질일 수 있는 이 같은 장벽 층은 물 및/또는 산소로부터 부가적인 보호를 제공한다.
일단 장벽 층이 형성되면, QD-포함 층 및/또는 SNP-포함층을 포함하는 CED(2310)의 하나 이상의 층이 도 24(좌측 패털)에 도시된 바와 같이 밀봉 뱅크(2302)들 사이에 형성된 오목부(2312) 내로 잉크젯 인쇄될 수 있다. 임시 또는 영구적인 막(2314)은 이후 CED 층(1910)을 덮고 보호하기 위해 밀봉 뱅크(2302)로 밀봉될 수 있다(도 24, 우측 패널).
다양한 디바이스 층의 형성은 본원 명세서에서 경화 단계를 포함하는 것으로 설명되지만, 비경 화성 조성물로 형성된 디바이스 층은 단순히 건조에 의해 형성될 수 있음을 알아야 한다.
잉크 조성물(Ink Compositions)
다음의 가르침은 일단 인쇄되고 건조 및/또는 경화되면 로컬 광 필터층, 글로벌 광 필터층, 발광 층, 광 스케터링 층 및/또는 색채 강화 층을 포함하는(그러나 이에 국한되지 않는) 얇은 중합체 층을 형성하는 잉크 조성물의 다양한 실시 예에 관한 것이다, 잉크 조성물의 다양한 실시 예는 예를 들어, 가스 인클로저에 수용될 수있는 산업 잉크젯 인쇄 시스템을 사용하여 인쇄될 수 있으며, 상기 가스 인클로저는 비활성 및 실질적으로 낮은 입자 프로세스 환경으로서 유지되는 제어된 환경을 갖는 내부를 한정한다. QD-포함 발광 층은 본원 명세서에 개시된 유형의 광 편광자 또는 로컬 광 필터 층과 같은 이전에 형성된 다양한 장치 기판상에 잉크젯 인쇄되고, 예를 들어 열 또는 자외선(UV) 경화를 사용하여 경화된다.
다양한 종류의 잉크 조성물이 가스 밀폐 시스템의 다양한 실시 예의 불활성이며, 실질적으로 낮은 입자 환경 내에서 인쇄될 수 있다는 것이 고려된다. 설명의 목적을 위해, LCD 장치의 제조 중에, LCD 서브-픽셀이 본원 명세서에 설명된 다양한 장치 층을 포함하도록 형성될 수 있다. 서브-픽셀을 위한 다양한 잉크 조성물은 흡수 색소 포함 층, 적색 서브-픽셀을 위한 QD-포함 층, 녹색 서브-픽셀 또는 청색 서브-픽셀을 위한 QD-포함 층, 스케터링 나노 입자-포함 층, 또는 청색 서브-픽셀을 위한 QD 없는 폴리머 매트릭스 층뿐만 아니라 중합체 평탄화 층의 형성을 위해 맞춤화된 잉크 조성물을 사용하여 잉크젯 인쇄될 수 있다.
잉크 조성물의 일부 실시 예는 중합체 성분, 예를 들어, 단량체 또는 여러 자리 아크릴 레이트와 같은 다양한 아크릴 레이트 단량체; 단일 또는 여러자리 메타크릴 레이트와 같은 다양한 메타크릴 레이트 단량체; 및 이들의 공중 합체 및 혼합물을 포함한다. 중합체 성분은 열처리(예를 들어 베이킹), UV 노출 및 이들의 조합을 사용하여 경화될 수 있다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 중합체 및 공중합체는 잉크로 제제화되고 기판상에 경화되어 유기층을 형성할 수 있는 임의의 형태의 중합체 성분을 포함할 수 있다. 이러한 중합체 성분은 중합체 및 공중합체뿐만 아니라 그의 전구체, 예를 들어 단량체, 올리고머 및 수지를 포함 하나 이에 한정되지 않는다. 잉크 조성물의 일부 실시 예는 중합체 성분에 분산된 광 흡수제, QD, GSNP, PSNP 및 이들의 조합을 추가로 포함한다.
잉크 조성물은 멀티 작용 가교 바인더 이외에, 하나 이상의 모노메타크릴 레이트 단량체, 하나 이상의 디메타크릴 레이트 단량체, 또는 모노메타크릴 레이트 및 디메타크릴 레이트 단량체의 조합을 포함한다. 본원 명세서에서 사용된 바와 같이, "메타크릴 레이트 단량체"라는 표현은 상기 언급된 단량체가 아크릴 레이트 또는 메타크릴 레이트일 수 있음을 나타낸다. 잉크 조성물의 일부 실시 예는 가교 결합 광 개시제를 추가로 포함한다. QD, 스케터링 입자 및/또는 광 흡수 안료 및/또는 유기 염료의 첨가 여부에 관계없이 하나 이상의 중합체 필름 층을 인쇄하는데 사용될 수 있는 이 같은 유형의 분사 가능한 잉크 조성물은 미국 특허 출원 2015년 7월 22일자로 출원된 공개 번호 제2016/0024322호 및 2016년 7월 19일자로 출원된 미국 특허 출원 공개 번호 제2017/0062762 호에 개시되어 있으며, 이의 전체 내용은 본원에 참고로 인용된다.
모노 메타크릴 레이트 및 디 메타크릴 레이트 모노머는 에테르 형성 화합물 및/또는 에스테르 화합물이며, 박막 형성 특성 및 펼쳐짐 성질을 가지므로 잉크젯 인쇄 용도에 사용하기에 적합하다. 잉크 조성물의 성분으로서, 이들 단량체는 실온을 포함하는 잉크젯 인쇄 온도 범위에서 분사 가능한 조성물을 제공할 수 있다. 일반적으로, 잉크젯 인쇄 용도에 유용한 잉크 조성물의 경우, 잉크 조성물의 표면 장력, 점도 및 습윤 특성은 조성물이 인쇄에 사용되는 온도(예를 들면, 상온, ~ 22 °C 또는 고온, 40°C)에서 노즐 상에서 건조되거나 막히지 않고 잉크젯 인쇄 노즐을 통해 분사될 수 있도록 조정된다. 일단 제제화되면, 잉크 조성물의 다양한 실시 예는 약 2 cps 내지 약 30 cps (예를 들어, 약 10 cps 내지 약 27 cps 및 약 14 cps 내지 약 25 cps를 포함함)사이 점성도, 22℃에서 약 25 dynes/cm 내지 약 45 dynes/cm의 표면 장력(예를 들어, 약 30 dynes/cm 내지 약 42 dynes/cm 및 약 28 dynes/cm 내지 약 38 dynes/cm를 포함함)을 가질 수 있다.
잉크 조성물에 사용되는 개개 모노머에 대한 적절한 점도 및 표면 장력은 주어진 잉크 조성물에 존재하는 다른 성분의 점도 및 표면 장력 및 잉크 조성물 내 각 성분의 상대 량에 의존할 것이다. 그러나 일반적으로 모노 메타크릴 레이트 모노머 및 디 메타크릴 레이트 모노머는 22 ℃에서 약 4 cps 내지 약 18 cps를 포함하여 22 ℃에서 약 4 cps 내지 약 22 cps 범위의 점도를 가지며, 22 ℃에서 약 32 dynes/cm 내지 41 dynes/cm의 범위를 포함하여 22 ℃에서 약 30 dynes/cm 내지 41 dynes/cm 범위의 표면 장력을 갖는다. 점도 및 표면 장력을 측정하는 방법은 잘 알려있으며 상업적으로 입수할 수 있는 레오 미터(예: DV-I Prime Brookfield 레오 미터) 및 장력 계(예: SITA 버블 압력 장력 계)의 사용을 포함한다.
높은 QD 및/또는 스케터링 나노 입자 로딩을 갖는 실시 예를 포함하는 잉크 조성물의 일부 실시 예에서, 잉크 조성물의 점도 및/또는 표면 장력이 유기용제가 없는 경우에 상기 일정 범위를 벗어나면, 유기용제가 첨가되어 잉크 조성물의 점도 및/또는 표면 장력을 조정할 수 있다. 적합한 유기용제로는 에스테르 및 에테르를 포함한다. 잉크 조성물에 포함될 수 있는 유기용제의 예로는 비등점이 200 ℃ 이상인 유기용제를 포함하는 고 비등점 유기용제가 포함된다. 여기에는 적어도 230°C, 적어도 250°C 또는 심지어 적어도 280° C 이상의 비등점을 갖는 유기용제가 포함된다. 프로판 디올, 펜탄 디올, 디 에틸렌 글리콜 및 트리 에틸렌 글리콜과 같은 디올 및 글리콜은 사용될 수 있는 고 비등점 유기용제의 예이다. 비등점이 적어도 240 ℃인 비양자성 용매를 포함하여 고 비등점 비양자성 용매가 또한 사용될 수 있다. 술포란, 테트라 메틸렌 술폰으로도 알려진 2,3,4,5- 테트라 히드로티오펜 -1,1- 디옥시드는 비교적 높은 비등점을 갖는 비양자성인 용매의 예이다. 다른 비 제한적인 예시적인 유기용제로는 톨루엔, 크실렌, 메시틸렌, 프로필렌 글리콜 메틸에테르, 메틸나프탈렌, 메틸 벤조 에이트, 테트라 하이드로 나프탈렌, 디메틸 포름 아미드, 테르피네올, 페녹시 에탄올 및 부티로페논을 포함 할 수 있다.
모노 메타크릴 레이트 단량체 및 디 메타크릴 레이트 단량체는 예를 들어 선형 지방족 모노 메타크릴 레이트 및 디 메타크릴 레이트 일 수 있거나 또는 고리형 및/또는 방향족 기를 포함할 수 있다. 잉크젯 인쇄 가능한 잉크 조성물의 다양한 실시 예에서, 모노 메타크릴 레이트 모노머 및/또는 다이 메타크릴 레이트 모노머는 폴리 에테르이다. 잉크젯 인쇄 가능한 잉크 조성물의 다양한 실시 예에서, 디 메타크릴 레이트 단량체는 알콕시화된 지방족 디 메타크릴 레이트 단량체이다. 이들은 네오 펜틸 글리콜 프로폭실 레이트 디 메타크릴 레이트 및 네오 펜틸 글리콜 에톡실 레이트 디 메타크릴 레이트와 같은 알콕시화 네오 펜틸 글리콜 디 아크릴 레이트를 포함하는 네오 펜틸 글리콜 기-포함 디 메타크릴 레이트를 포함한다. 네오 펜틸 글리콜 기(그룹)-포함 다이 메타크릴 레이트의 다양한 실시 예로는 약 200g/몰 내지 약 400g/몰 범위의 분자량을 갖는다. 이는 약 280g/몰 내지 약 350g/몰 범위의 분자량을 갖는 네오 펜틸 글리콜 -포함 디 메타크릴 레이트를 포함하고, 약 300g/몰 내지 약 330g/몰 범위의 분자량을 갖는 네오 펜틸 글리콜-포함 디 메타크릴 레이트를 포함한다. 다양한 네오 펜틸 글리콜 기(그룹) 포함 디 메타크릴 레이트 단량체가 시판되고 있다. 예를 들어, 네오펜틸 글리콜 프로폭실 레이트 디 아크릴 레이트는 사르 토머 코포레이션(Sartomer Corporation)으로부터 상품명 SR9003B 및 시그마 알드리치 코포레이션(Sigma Aldrich Corporation)으로부터 상품명 Aldrich-1212147(330g/몰; 24 ℃에서 점도 ~ 18cps; 24 ℃에서 표면 장력 ~ 34 dynes/cm). 네오펜틸 글리콜 디 아크릴 레이트는 Aldrich-408255(~ 212g/몰, 점도 ~ 7cps, 표면 장력 ~ 33dynes/cm)라는 상품명으로 시그마 알드리치 코포레이션(Sigma Aldrich Corporation)에서 구입할 수 있다.
다른 적합한 메타크릴 레이트 단량체로는 메틸 메타크릴 레이트 및 에틸 메타크릴 레이트와 같은 알킬 메타크릴 레이트; 환형 트리메틸올프로판 포말 메타크릴 레이트; 알콕시화 테트라 히드로 푸르 푸릴 메타크릴 레이트; 2-페녹시 에틸 메타크릴 레이트 및 페녹시 메틸 메타크릴 레이트와 같은 페녹시 알킬 메타크릴 레이트; 2 (2-에톡시에톡시) 에틸 메타크릴 레이트를 포함한다. 다른 적합한 디 메타크릴 레이트 단량체로는 1,6-헥산 디올 디 아크릴 레이트, 1,12 도데케인 디올 메타크릴 레이트; 1,3-부틸렌 글리콜 디 메타크릴 레이트; 디 (에틸렌 글리콜) 메틸에테르 메타크릴 레이트; 폴리에틸렌 글리콜 디 메타크릴 레이트 단량체, 그리고 예를 들어 약 230g/몰 내지 약 440g/몰 범위의 평균 분자량을 갖는 에틸렌 글리콜 디 메타크릴 레이트 단량체 및 폴리에틸렌 글리콜 디 메타크릴 레이트 단량체를 포함한다. 예를 들어, 잉크 조성물은 약 330g/몰의 평균 분자량을 갖는 폴리에틸렌 글리콜 200 디 메타크릴 레이트 및/또는 폴리에틸렌 글리콜 200 디 아크릴 레이트를 포함할 수 있다. 잉크 조성물의 다양한 실시 예에 포합될 수 있는 모노- 및 디 메타크릴 레이트 단량체로는, 단독 또는 조합으로, 디 사이클로 펜테닐 옥시 에틸 아크릴 레이트(DCPOEA), 이소 보닐 아크릴 레이트(ISOBA), 디 사이클로 펜 테닐 옥시 에틸 메타크릴 레이트(DCPOEMA), 이소 보닐 메타크릴 레이트(ISOBMA), N- 옥타 데실 메타크릴 레이트(OctaM) 등이 있다. 고리 상의 하나 이상의 메틸기(메틸 기)가 수소로 대체된 ISOBA 및 ISOBMA의 호몰로그(집합적으로 "ISOB (M) A" 호몰로그)가 또한 사용할 수 있다.
멀티 작용 메타크릴 레이트 가교제는 바람직하게는 3개 이상의 반응성 메타크릴 레이트 기(그룹)을 갖는다. 따라서, 멀티 작용 메타크릴 레이트 가교 결합제는 예를 들어 트리 메타크릴 레이트, 테트라 메타크릴 레이트 및/또는 더욱 높은 작용성 메타크릴 레이트 일 수 있다. 펜타 에리스리톨 테트라 아크릴 레이트 또는 펜타 에리트리톨 테트라 메타크릴 레이트, 디(트리메틸 올 프로판) 테트라 아크릴 레이트 및 디(트리메틸 올 프로판) 테트라 메타크릴 레이트는 주 가교제로서 사용될 수 있는 멀티 작용성 메타크릴 레이트의 예이다. '주(primary)'라는 용어는 잉크 조성물의 다른 성분이 또한 주요 작용 목적은 아니지만 가교 결합에 참여할 수 있음을 나타 내기 위해 사용된다.
광 개시제는 선택적으로 중합 공정을 개시하기 위한 잉크 조성물에 포함될 수 있다. 로컬 및 글로벌 광 필터층의 잉크젯 인쇄에 유용한 잉크 조성물은 중합체 성분에 분산된 광 흡수 염료 및/또는 안료를 추가로 포함할 수 있다.
QD-포함 층 및 스케터링 입자를 포함하는 층의 잉크젯 인쇄에 유용한 잉크 조성물은 중합체 성분에 분산된 QD 및/또는 스케터링 입자를 추가로 포함할 것이다. 스케터링 입자는 예를 들어 GSNP 및/또는 PSNP일 수 있다. 잉크 조성물은 하나 이상 입자 유형을 포함할 수 있다. 예를 들어, 잉크 조성물의 다양한 실시 예는 QD 및 PSNP의 혼합물을 포함한다; QDs와 GSNPs의 혼합물; 또는 QD, GSNP 및 PSNP의 혼합물을 포함할 수 있다.
QD-포함 잉크 조성물은 하나 이상 유형의 QD, 예를 들어, 청색 광을 사용하여 조명될 QD-포함 층용 잉크 조성물을 포함할 수 있고, 적색-방출 QD 및 녹색-방출 QD의 혼합물을 포함할 수 있으며; 자외선을 사용하여 조사될 QD-포함 층을 위한잉크 조성물은 청색 방출 QDs, 적색 방출 QDs 및 녹색 방출 QDs의 혼합물을 포함할 수 있다; 적색 픽셀의 발광 층을 위한 잉크 조성물은 적색-방출 QD 만을 포함할 수 있다. 녹색 픽셀의 발광 층을 위한 잉크 조성물은 단독으로 녹색 발광 QD를 포함할 수 있다. 청색 픽셀의 발광 층을 위한 잉크 조성물은 선택적으로 청색 방출 QD 만을 포함 할 수 있다.
GSNP-포함 잉크 조성물은 상이한 유형의 GSNP가 공칭 입자 크기 및/또는 형상, 입자 물질 또는 둘 모두에 의해 상이한 하나 이상 유형의 GSNP를 포함할 수 있다. 유사하게, PSNP-포함 잉크 조성물은 상이한 유형의 PSNP가 공칭 입자 크기 및/또는 형상, 입자 물질 또는 둘 모두에 의해 상이한 하나 이상 유형의 PSNP를 포함할 수 있다.
QD는 임의로 캡핑 리간드의 표면 필름을 포함한다. QD를 부동태화시키고 응집으로부터 안정화시키는데 도움을 주는 이들 캡핑 리간드는 QD의 용액 상 성장의 결과로서 흔히 존재한다. 또한, 본원에서 가교 가능한 리간드로 지칭되는 제2 유형의 리간드가 QD-포함 잉크 조성물에 포함될 수 있다. 가교 가능 리간드는 전형적으로 수소 결합 형성을 통해 QD에 부착되고, 또한 경화될 때 잉크 조성물 내의 중합체 성분에 공유 결합한다. 가교 가능 리간드는 아크릴 레이트 또는 메타크릴 레이트 기와 같은 중합 가능한 이중 결합으로 작용하는 하나 이상의 작용기 및 잉크 조성물에서 QD의 표면에 특이적으로 부착하는 작용기를 갖는 것을 특징으로 하는 모노머이다. 상기 모노머는 이들 작용기를 분리시키는 스페이서 체인을 더 포함할 수 있다. 가교 가능 리간드의 이러한 2개 작용 가능성은 경화성 잉크 조성물 중에 분산된 QD를 유지하고, 경화 공정 중에 재응집을 방지한다. 예를 들어, 카르복시기(-COOH), 아민(-NR2, R은 H 원자 또는 알킬기) 및 티올(-SH) 기를 함유하는 단량체는 II-VI 족 원소로 구성된 QD에 대해 강한 결합 친화력을 갖는다. 2- 카복시 에틸 아크릴 레이트(2CEA)는 옥타 데실 아민-캡핑된 코어-쉘 CdSe/ZnS QD와 함께 사용하기 위한 가교 가능 리간드의 예이다.
잉크 조성물의 일부 실시 예에서, 모노 메타크릴 레이트 및/또는 디 메타크릴 레이트 모노머는 중량 기준으로 잉크 조성물의 주요 성분이다. 이들 잉크 조성물의 다양한 실시 예는 약 65중량 % 내지 약 96중량 % 범위의 모노 메타크릴 레이트 및 디 메타크릴 레이트 단량체 함량을 합친 것이다. (즉, 잉크 조성물 중의 모든 모노 메타크릴 레이트 및 디 메타크릴 레이트 단량체를 합한 중량이 잉크 조성물의 약 65중량 % 내지 약 96중량 % 를 차지한다; 잉크 조성물이 모노 메타크릴 레이트 및 디 메타크릴 레이트 모노머 모두를 포함할 필요는 없다.) 이는 약 75중량 % 내지 95중량 % 의 범위에서 약 65중량 % 내지 약 96중량 % 의 범위의 모노 메타크릴 레이트 및 디 메타크릴 레이트 모노머 함량 조합을 갖는 잉크 조성물의 양태를 포함하며, 또한 약 80중량 % 내지 90중량 % 범위의 모노 메타크릴 레이트 및 디 메타크릴 레이트 단량체 함량을 갖는 잉크 조성물의 양태를 포함한다. 잉크 조성물의 일부 실시 예는 단일의 모노 메타크릴 레이트 모노머 및/또는 단일의 디 메타크릴 레이트 모노머이고, 다른 실시 예는 둘 이상의 모노 메타크릴 레이트 모노머 및/또는 디 메타크릴 레이트 모노머의 혼합물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 잉크 조성물의 다양한 실시 예는 2개의 모노 메타크릴 레이트 단량체, 2개의 디 메타크릴 레이트 단량체 또는 디 메타크릴 레이트 단량체와 조합된 모노 메타크릴 레이트 단량체를 포함한다. 두 개의 단량체의 중량비는 잉크 조성물의 점도, 표면 장력 및 박막 형성 특성을 맞추기 위해 상당히 다를 수 있다. 예시적 설명으로서, 모노 - 또는 디 메타크릴 레이트 모노머 중 2개를 포함하는 잉크 조성물의 일부 실시 예는 제1 모노 메타크릴 레이트 또는 디 메타크릴 레이트 모노머 및 제2 모노 메타크릴 레이트 또는 디 메타크릴 레이트 단량체의 중량비가 95:1 내지 1:2이고, 중량비가 12:5 내지 1:2 인것을 포함한다. 이는 제1 모노 메타크릴 레이트 또는 디 메타크릴 레이트 모노머 대 제2 모노 메타크릴 레이트 또는 디 메타크릴 레이트 모노머의 중량비가 12:5 내지 4:5의 범위인 잉크 조성물의 실시 예를 포함한다; 또한 제1 모노 메타크릴 레이트 또는 디 메타크릴 레이트 모노머 대 제2 모노 메타크릴 레이트 또는 디 메타크릴 레이트 모노머의 중량비가 5:4 내지 1:2의 범위인 잉크 조성물의 실시 예를 포함한다; 또한 제1 모노 메타크릴 레이트 또는 디 메타크릴 레이트 모노머 대 제2 모노 메타크릴 레이트 또는 디 메타크릴 레이트 모노머의 중량비가 5:1 내지 5:4의 범위인 잉크 조성물의 실시 예를 더욱 포함한다. 본 단락에 열거된 중량 백분율 및 중량비의 목적을 위해, 잉크 조성물에 존재하는 임의의 가교 결합 리간드는 모노 메타크릴 레이트 또는 디 메타크릴 레이트 모노머인 것으로 간주되지 않는다.
QD를 포함하는 잉크 조성물은 전형적으로 약 0.5중량 % 내지 약 2중량 % 범위의 QD 농도를 포함하여 약 0.1중량 % 내지 약 5중량 % 의 범위의 QD 농도를 가질 것이나 - 이들 범위의 바깥 범위 농도가 사용될 수 있기도 하다. 소량의 PSNP라도 QD-포함층의 방출 특성에 큰 차이를 만들 수 있기 때문에 PSNP의 농도는 매우 낮을 수 있다. 따라서, QD 및 PSNP 둘 모두를 포함하는 잉크 조성물에서, PSNP의 농도는 일반적으로 QD의 농도보다 상당히 낮을 것이다. 예시로서, 잉크 조성물의 다양한 실시 예는 약 0.01중량 % 내지 약 5중량 % 범위의 PSNP 농도를 포함하며, 약 0.01중량 % 내지 약 1중량 % 범위의 PSNP 농도 및 약 0.02중량 % 내지 약 0.1중량 % 범위의 PSNP 농도를 포함한다. 예시로서, 잉크 조성물의 다양한 실시 예는 약 0.01중량 % 내지 12중량 % 범위의 GSNP 농도를 포함하며, 약 1중량 % 내지 약 10중량 % 범위의 GSNP 농도를 포함한다.
하나 이상의 가교 결합 가능한 리간드가 QD-포함 잉크 조성물에 포함되는 경우, 이들은 전형적으로 잉크 조성물의 약 1중량 % 내지 약 10중량 % 를 차지하며, 약 2중량 % 내지 약 8중량 % 를 포함하는 잉크 조성물을 포함한다.
컬러 필터의 QD-포함 층을 인쇄하는데 사용하기 위한 잉크 조성물의 실시 예는 상술한 것보다 높은 QD 로딩을 가질 수 있다. 예를 들어, 컬러 필터용 QD-포함 잉크 조성물의 다양한 실시 예는 약 5중량 % 내지 약 50중량 % 의 범위의 QD 농도를 가질 수 있으며, 약 10중량 % 내지 약 35중량 % 범위의 QD 농도를 포함한다. 결과적으로, 이들 잉크 조성물의 모노 메타크릴 레이트 및 디 메타크릴 레이트 모노머 함량은 상기 논의된것보다 낮을 것이다. 예를 들어, 컬러 필터용 QD-포함 잉크 조성물의 다양한 실시 예는 약 50중량 % 내지 약 90중량 % 범위의 모노 메타크릴 레이트 및 디 메타크릴 레이트 모노머 함량을 가질 수 있다. 이는 약 60중량 % 내지 80중량 % 의 범위의 모노 메타크릴 레이트 및 디 메타크릴 레이트 모노머 함량을 갖는 잉크 조성물의 실시 태양을 포함하며, 약 65중량 % 내지 75중량 % 의 범위의 모노 메타크릴 레이트 모노머 및 디 메타크릴 레이트 단량체 함량을 갖는 잉크 조성물의 실시 예를 더욱 포함한다. 이들 잉크 조성물에 유기 용제를 첨가하여 상술한 바와 같이 잉크젯 인쇄에 적합한 점도 및/또는 표면 장력을 부여할 수 있다. 적합한 유기용제는 에스테르 및 에테르를 포함한다. 잉크 조성물에 포함될 수 있는 유기용제의 예로는 비등점이 200 ℃ 이상인 유기용제를 포함하는 고 비등점 유기 용제가 포함된다. 여기에는 적어도 230°C, 250°C 또는 심지어 280°C 이상의 비등점을 갖는 유기용제가 포함된다. 프로판 디올, 펜탄 디올, 디 에틸렌글리콜 및 트리 에틸렌글리콜과 같은 디올 및 글리콜은 사용될 수 있는 고 비등점 유기용제의 예이다. 고 비등점 비양자성 용매가 사용될 수 있으며, 240℃ 이상의 비등점을 갖는 비양자성 용매를 포함한다. 술폴란, 테트라 메틸렌 술폰으로도 알려진 2,3,4,5-테트라 하이드로 티오펜-1, 1- 디옥사이드는 비교적 높은 비등점을 가지며, 비양자성인 용매의 예이다. 다른 비 제한적인 예시적인 유기용제는 자일렌, 메시틸렌, 프로필렌 글리콜 메틸에테르, 메틸나프탈렌, 메틸 벤조 에이트, 테트라 하이드로 나프탈렌, 디메틸 포름 아미드, 테르피네올, 페녹시에탄올 및 부티로페논을 포함할 수 있다. 유기용제가 잉크 조성물에 포함되는 경우, 상기 인용된 QD 및 단량체 농도는 잉크 조성물의 고형분 함량을 기준으로 한다.
유기 박막층 잉크 조성물의 다양한 실시 예에서, 멀티 작용 메타크릴 레이트 가교 결합제는 약 4중량 % 내지 약 10 중량 % 의 잉크 조성물이다. 일반적으로, 광개시제는 약 0.1중량 % 내지 약 8중량 % 범위의 양으로 포함되며, 약 0.1중량 % 내지 약 10중량 % 범위의 양으로 포함될 수 있다. 이는 광개시제가 약 1중량 % 내지 약 6 중량 % 의 양으로 존재하는 실시 예를 포함하며, 광개시제가 약 3중량 % 내지 약 6중량 % 의 양으로 존재하는 실시예를 더욱 포함하고, 광개시제가 약 3.75중량 % 내지 약 4.25중량 % 범위의 양으로 존재하는 실시 예를 추가로 포함한다.
정해진 잉크 조성물에 사용되는 특정 광개시제는 바람직하게는 LCD 디스플레이 장치의 제조에 사용된 재료 물질과 같이, 장치의 제조에 사용된 재료 물질에 손상을주지않는 파장에서 활성화되도록 선택된다. 광개시제는 초기 중합이 전자기 스펙트럼의 UV 영역, 가시 스펙트럼의 청색 영역 또는 둘 모두의 파장에서 유도되도록 선택 될 수 있다. 예를 들어, 녹색-방출 QD 및 적색-방출 QD의 혼합물을 포함하는 QD-포함 잉크 조성물은 청색 입사 광으로 조명될 수 있는 QD-포함 층을 인쇄하는데 사용될 수 있다. 그 다음, 청색 광의 일부는 적색 및 녹색 광으로 변환되어 백색광을 생성한다. 이 같은 잉크 조성물은 전자기 스펙트럼의 청색 영역 내의 파장에서 중합을 개시시키는 광개시제를 포함할 수 있다. 청색 광은 상기 QD-포함 층의 QD에 의해 다소 감쇠되지만, 여전히 상기 박막을 관통한다. 따라서, 청색 광을 방출하는 광원을 사용하여 완전히 경화된 층을 얻을 수 있다. 예를 들어, 약 395nm의 피크 세기를 갖는 LED가 사용될 수 있다. 광개시제는 경화 동안 궁극적으로 분해(표백)될 것이고, 따라서 광개시제에 의한 청색 흡수는 무색이 될 때까지 점차 감소할 것이다. 따라서, 상기 QD-포함 층의 방출 스펙트럼은 경화 공정 중에 변할 것이지만, 최종 백색 발광 스펙트럼은 광개시제의 영향을 고려하여 제어될 수 있다.
아실 포스핀 옥사이드 광개시제가 사용될 수 있지만, 다양한 광개시제가 사용될 수 있음을 이해 해야 한다. 예를 들어, 이에 한정되는 것은 아니지만, α- 히드록시 케톤, 페닐 글리옥실 레이트, 및 α- 아미노 케톤 부류의 광개시가 고려될 수 있다. 유리 라디칼계 중합을 개시하기 위해, 다양한 부류의 광개시제는 약 200 nm 내지 약 400 nm의 흡수 프로파일을 가질 수 있다. 본 명세서에 개시된 잉크 조성물 및 인쇄 방법의 다양한 실시 예에서, 2,4,6- 트리메틸 벤조일-디 페닐 포스핀 옥사이드(TPO) 및 2,4,6- 트리메틸 벤조일-디 페닐 포스피네이트는 바람직한 특성을 갖는다. 아실 포스핀 광개시제의 예로는 상품명 Irgacure® TPO, 380 ㎚에서 흡수되며, 타입 I 용혈 개시제로 판매되는 UV 경화용 Irgacure® TPO (이전에는 상품명 Lucirin® TPO로 시판되기도 함) 개시제; 380 ㎚에서 흡수되며, Irgacure® TPO-L, 타입 I 광개시제; 그리고 380 ㎚에서 흡수되는 Irgacure® 819가 있다. 설명을 위해, 1.5 J/cm2 이하의 방사 에너지 밀도에서 350nm 내지 395nm 범위의 공칭 파장에서 방출하는 광원이 TPO 광개시제를 포함하는 잉크 조성물을 경화 시키는데 사용될수 있다. 적절한 에너지원을 사용하여 높은 수준의 경화를 달성할 수 있다. 예를 들어, 경화된 필름의 일부 실시 예는 90 % 이상의 경화도를 가지며, 푸리에 변환 적외선(FTIR) 분광법으로 측정된다.
중합의 개시가 빛에 의해 유도될 수 있다고 가정하면, 잉크 조성물은 광에 노출되는 것을 방지하기 위해 제조될 수 있다. 본 발명의 유기 박막층 잉크 조성물의 제조와 관련하여, 다양한 조성물의 안정성을 보장하기 위해, 조성물은 어둡거나 매우 희미하게 조명된 실내 또는 조명이 중합을 유도하는 파장을 배제하도록 제어되는 시설에서 제조될 수 있다. 이러한 파장은 일반적으로 약 500 nm 미만의 파장을 포함한다.
QD-포함 잉크 조성물을 제형화하는 방법에 대한 흐름도가 도 26에 제공된다. 모노 메타크릴 레이트 및/또는 디 메타크릴 레이트 모노머와 멀티 작용 메타크릴 레이트 가교 결합제의 혼합물(2601)을 광개시제(2603)와 함께 혼합하여 초기의 경화성 모노머 혼합물(2605)를 형성하도록 한다. 잉크 조성물이 가교 가능 리간드(2604)를 포함하는 경우, 이들은 또한 경화성 모노머 혼합물(2605)에 첨가될 수 있다. 그 다음, QD(2606) 및 선택적으로 GSNP(2607) 및/또는 PSNP(2608)은 경화가능 모노머 혼합물(2605)에 분산되어 분산물(2609)을 형성한다. QD 및 다른 입자들은 수성 또는 비 수성 유기용제계 분산물(2609)로부터 제거되어 제2 분산물(2610)을 형성하도록 한다. 만약 그렇다면, 물 또는 유기용제는 선택적으로 분산물(2609)으로부터 제거되어 제2 분산물(2610)을 형성 할 수 있다. 그 다음, 잉크 조성물은 사용 준비되고 광선에 노출되지 않도록 저장되어야 한다. 일단 잉크 조성물이 제조되면, 이들은 하루 또는 그 이상의 기간 동안 분자체 비드(molecular sieve beads)의 존재하에 혼합함으로써 탈수된 다음 압축 건조 공기 분위기와 같은 건조하고 불활성인 분위기하에서 저장될 수 있다.
잉크 조성물은 미국 특허 제8,714,719호에 기재된 바와 같은 인쇄 시스템을 사용하여 인쇄될 수 있으며, 상기 인쇄 시스템은 본원에 전체적으로 포함된다. 박막은 자외선을 사용하여 불활성 질소 환경에서 경화될 수 있다. 잉크 조성물은 잉크젯 인쇄에 의해 도포되도록 디자인되고, 따라서 분사 가능한 잉크 조성물은 프린트 헤드 노즐을 통해 연속적으로 분사될 때 시간에 따라 일정하거나 실질적으로 일정한 액적 속도(drop velocities), 액적 체적 및 액적 궤도를 디스플레이하는 분사가능성에 의해 특징된다. 또한, 잉크 조성물은 양호한 레이턴시 특성을 특징으로 하는 것이 바람직하며, 레이턴시는 성능이 현저히 저하되기 전에, 예를 들어 액적 속도 또는 부피의 감소 및/또는 이미지 품질에 눈에 띄게 영향을 미치는 궤적의 변화되기 전에, 노즐이 커버되지 않고 아이들 상태로 남을 수있는 시간을 의미한다.
단지 설명을 목적으로, 광 소자용 QD-포함 층을 인쇄하기 위한 QD를 포함 잉크 조성물의 다양한 실시 예가 하기 실시 예에서 기술된다. 잉크 조성물의 일 실시 예는 폴리에틸렌 글리콜 디 메타크릴 레이트 단량체, 폴리에틸렌 글리콜 디 아크릴 레이트 단량체, 또는 이들의 조합 75 내지 95 중량 % 를 포함하며, 상기 폴리에틸렌 글리콜 디 메타크릴 레이트 단량체 그리고 폴리에틸렌 글리콜 디 아크릴 레이트 단량체는 약 430g/몰 내지 약 230g/몰 범위의 평균 분자량; 1중량 % 내지 10 중량 % 의 멀티 작용성 메타크릴 레이트 가교 결합제; 그리고 0.1중량 % 내지 5 중량 % 의 퀀텀 돗을 갖는다.
잉크 조성물의 또 다른 실시 예는 70중량 % 내지 95중량 % 네오 펜틸 글리콜 포함 다이 아크릴 레이트 단량체, 네오 펜틸 글리콜 포함 다이 메타크릴 레이트 단량체 또는 이들의 조합을 포함한다; 1중량 % 내지 10 중량 % 의 멀티 작용성 메타크릴 레이트 가교 결합제; 그리고 0.1중량 % 내지 5 중량 % 의 퀀텀 돗을 포함한다.
본 잉크 조성물의 다양한 실시 예는 연속 또는 불연속인 층의 패터닝된 영역 인쇄를 사용하여 유리, 실리콘 및/또는 실리콘 니트나이트와 같은 기판상에 증착될 수 있다.
예시 잉크 조성물
실시 예1 : 이 실시 예는 QD 컬러 필터 또는 CED의 다양한 층을 잉크젯 인쇄하는데 사용될 수 있는 QD-포함 잉크 조성물을 포함하는 다양한 경화성 잉크 조성물의 제형을 설명한다.
7개의 예시적인 잉크젯 인쇄용 잉크 조성물이 제조되었다. 각각의 잉크 조성물은 1 차 중합체 성분으로서 단일 모노 또는 디 아크릴 레이트 단량체를 포함 하였다. 7개의 단량체는 시클릭 트리메틸올 프로판 포름 알콜 레이트, 프로 폭실화 네오 펜틸 글리콜 디 아크릴 레이트, 알콕시화 테트라 히드로 푸르푸릴 아크릴 레이트, 2-페녹시 에틸 아크릴 레이트, 1,6-헥산 디올 디 아크릴 레이트, 1,3-부틸렌 글리콜 디 아크릴 레이트 및 2 (2-에톡시에톡시)에틸 아크릴 레이트였다. 각각의 단량체에 대한 구조, 실온(~ 22 ℃) 표면장력 및 실온 점도는 도 25의 테이블에 제시되어있다. 잉크 조성물 각각은 89 중량 % 의 모노 또는 디 아크릴 레이트 단량체; 멀티 작용성 아크릴 레이트 가교제로서 7중량 % 펜타 에리스리톨 테트라 아크릴 레이트(PET); 및 4 중량 % 의 광개시제 2,4,6- 트리메틸 벤조일-디 페닐 포스핀 옥사이드(TPO)를 포함하였다. 잉크 조성물은 3개의 성분을 하룻밤 동안 혼합하고 0.45 ㎛ PTFE 멤브레인 필터를 통해 혼합물을 여과함으로써 제형화되었다. 다음에 잉크 조성물은 잉크젯 특성 및 UV 오존(UVO) 처리, 저온 질화 실리콘(SiNx) 기판에서의 막 형성을 위해 디메트릭스프린터로 테스트되었다. 모든 잉크 조성물은 양호한 분사 거동을 가지며, 2 ㎛ 이상의 두께를 갖는 박막을 형성할 수 있었다.
프로 폭실화된 네오 펜틸 글리콜 디 아크릴 레이트, 알콕실화된 테트라 히드로 푸르푸릴 아크릴 레이트 및 1,6-헥산 디올 디 아크릴 레이트를 포함하는 잉크를 사용하여 잉크젯 인쇄된 층은 가장 잘 제어된 박막 형성 및 최적의 에지 형성정의를 나타내었다. 따라서, 프로 폭실화 네오 펜틸 글리콜 디 아크릴 레이트를 포함하는 잉크 조성물 및 1,6-헥산 디올 디 아크릴 레이트를 포함하는 잉크 조성물이 선택되어 QD-포함 잉크 조성물의 제형을 설명 하도록 한다. 옥타 데실 아민-캡핑된 코어-쉘 CdSe/ZnS QD의 후속적 제조를위한 가교 결합 가능한 리간드로서 잉크 조성물 각각에 5 중량 % 의 2- 카복시 에틸 아크릴 레이트 (2CEA)가 첨가되었다. 2CEA의 구조는 다음과 같다:
Figure pct00001
2CEA.
초기 잉크 조성물에 첨가되기 전에, 2CEA 가교 결합 가능한 리간드가 분자 체상에서 건조되어 잔류 수분을 제거하도록 하고, 0.45 ㎛ PTFE 멤브레인 필터를 통해 여과 되었다. 2개의 2CEA-포함 잉크 조성물은 QD의 후속적인 첨가를위한 베이스 잉크 조성물로서 사용되었다. 두 가지 베이스 잉크 조성물에 대한 제형이 도 27의 테이블에 나타내었다. 이들 잉크 조성물 모두는 분사 성능 및 박막 형성에 대해 재 테스트되었고 잉크젯 인쇄 가능한 것으로 판명되었다. 두 잉크 조성물 중, 1,6-헥산 디올 디 아크릴 레이트를 포함하는 잉크 조성물이 선택되어서 잉크젯 인쇄용 잉크 조성물에 QD를 혼입하는 것을 설명하였다.
QD를 첨가하기 전에, 잉크 조성물을 30분 동안 질소로 퍼징(purged)하고, 질소 글러브 박스로 옮겨졌다. 모든 추가 제조 단계는 질소 글로브 박스에서 수행되었다. QD-포함 잉크 조성물을 제조하기 위해, 옥타 데실 아민-캡핑된 코어-쉘 CdSe/ZnS QD의 25 mg/ml 톨루엔 스톡 용액이
5 분의 초음파 처리를 통해 무수 톨루엔 내에 분산시키고, 0.45 ㎛ PTFE 멤브레인 필터를 통해 여과되었다. 톨루엔 QD 스톡 용액이 1 중량 % 의 QD 농도(톨루엔 제거 후-하기 참조)를 갖는 최종 QD-포함 잉크 조성물을 제공하기에 충분한 양으로 1,6-헥산 디올 디 아크릴 레이트 포함 베이스 잉크 조성물에 추가되었다. 혼합물을 30분동안 교반하여 잉크 조성물 내의 QD의 균일 한 분포를 보장하도록 하였다. 이 조성물을 격막 바이알 내에 밀봉하고 글로브 박스로부터 제거 하였다. 30분의 질소 배출에 의해 톨루엔을 잉크 조성물로부터 제거한 다음, 30분 동안 진공 건조하여 잔류 용매를 제거 하였다. 선택적으로, QD는 건조된 물질로서(스톡 용액 제조없이) 베이스 잉크 조성물에 직접 추가될 수 있고, 선택된 QD가 조성물의 중합체 성분 내에서 양호한 용해도를 갖는다면 균일한 QD 분산을 보장하기 위해 초음파 처리될 수 있다.
1,6-헥산 디올 디 아크릴 레이트 포함 베이스 잉크 조성물로부터 2개의 QD 포함잉크 조성물을 제조하였다. 적색 방출 QD는 제1 QD-포함 잉크 조성물에 사용되고 녹색-방출 QD는 제2 QD-포함 잉크 조성물에 사용되었다. 2개의 QD-포함 잉크 조성물에 대한 제형은 그들의 상온 표면 장력 및 점도와 함께 도 28의 테이블에 도시한 바와 같다. 이들 잉크 조성물 모두는 Dimatix 프린터를 사용하여 분사 및 박막 형성 거동에 대해 테스트하였다. 두 개의 잉크 조성물 모두는 UVO 처리된 SiNx 표면 상에 인쇄되었고 적색-방출 QD를 포함하는 잉크 조성물이 더욱 안정한 분사 특성을 갖는 것으로 밝혀졌지만 잉크젯 인쇄 가능한 것으로 밝혀졌다. 인쇄된 층은 질소 환경에서 395 nm 여기(excitation) 하에 1분 동안 경화되었다. 특히, 두 잉크 조성물 모두 베이스 잉크 조성물에 혼입되고 인쇄 및 경화된 후에 405 nm 광에 의해 조사 될때 적색 및 녹색에서 이들의 광루미네선스를 유지 하였다.
실시 예 2 : 이 실시 예는 강화된 광 출력을 갖는 발광 층을 잉크젯 인쇄하기 위한 QD- 및 PSNP-포함 잉크 조성물의 용도를 예시한다.
89중량 % 의 1,6-헥산 디올 디 아크릴 레이트; 7중량 % PET; 및 4중량 % 의 TPO를 포함하는 잉크 조성물을 제공하기에 적합한 양으로 1,6-헥산 디올 디 아크릴 레이트, PET 및 TPO를 혼합하여 초기 잉크 조성물이 제조되었다. 잉크 조성물은 3개의 성분을 밤새 혼합하고 0.45 ㎛ PTFE 멤브레인 필터를 통해 혼합물을 여과함으로써 제형화 되었다. QD를 추가하기 전에, 잉크 조성물이 30분 동안 질소로 제거(퍼징)되고, 질소 글러브 박스로 옮져겼다. 모든 추가 제조 단계는 질소 글로브 박스에서 수행되었다.
QD-포함 잉크 조성물을 제조하기 위해, 캡핑된 코어-쉘 InP/ZnS QD의 25 mg/ml 톨루엔 스톡 용액이 5 분의 초음파 처리를 통해 무수 톨루엔으로 분산되었고, 0.45 ㎛ PTFE 멤브레인 필터를 통해 여과 되었다. 톨루엔 QD 스톡 용액(저장액)이 1,6-헥산 디올 디 아크릴 레이트 포함 베이스 잉크 조성물에 1 중량 % 의 QD 농도(톨루엔 제거이후 -하기 참조)를 갖는 최종 QD-포함 잉크 조성물을 제공하기에 충분한 양으로 첨가 되었다. 혼합물이 30분동안 교반되어 잉크 조성물 내의 QD의 균일한 분포를 보장하도록 하였다. 이 조성물이 격막 바이알 내에서 밀봉되며 글로브 박스로부터 제거되었다. 30분의 질소 퍼지(purge)에 의해 톨루엔을 잉크 조성물로부터 제거한 다음, 30분 동안 진공 건조하여 잔류 용매를 제거하였다. 2개의 QD-포함 잉크 조성물을 제조 하였다. 적색 방출 QD는 제1 QD-포함 잉크 조성물에 사용되고 녹색-방출 QD는 제2 QD-포함 잉크 조성물에 사용되었다.
PSNP-포함 잉크 조성물을 제조하기 위해, 물(water)(Nanogap Inc., Richmond, CA) 내 실버 나노 입자(AgNPs - PSNPs)의 분산액이 0.05 중량 % 의 AgNP 농도를 갖는 최종 AgNP-포함 잉크 조성물을 제공하기에 충분한 양으로 1,6-헥산 디올 디 아크릴 레이트 포함 베이스 잉크 조성물로 추가되었다. AgNP는 약 50 nm 내지 약 80 nm 범위의 공칭 입자 크기를 가졌다. 베이스 잉크 조성물에 첨가되기 전에, AgNP 분산액이 2 분 동안 초음파 처리 되었다.
QD 및 AgNP를 포함하는 인쇄 층을 형성하기 위해, AgNP-포함 잉크 조성물 및 QD-포함 잉크 조성물이 공기 중 유리 기판 상에 10 ㎕의 액적(drop)을 갖는 Dimatix 프린터를 사용하여 순차적으로 잉크젯 인쇄 되었다. 이 공정에서, AgNP-포함 잉크 조성물의 제1층이 유리 기판상에 증착되고, QD-포함 잉크 조성물의 제2층이 제1층위에 증착되었다. 제1층은 제2층의 증착 이전에 경화되지 않았으며, 인쇄된 잉크 조성물이 QD 및 PSNP 양자를 포함하는 단일 혼합층을 제공하도록 섞여 질 수 있었다. 그 다음, 최종 혼합된 층이 질소 환경에서 395 nm 여기 하에 1분 동안 경화되었다.
PSNP- 함유 잉크 조성물의 잉크젯 인쇄 동안, 단위 표면적 당 인쇄 된 부피는 인쇄 된 층의 한 모서리에서 다른 모서리로 증가되었다. QD-포함 잉크 조성물의 잉크젯 인쇄 동안, 단위 표면적 당 인쇄 된 부피는 인쇄 공정을 통해 일정했다. 특히, 층의 시작 가장자리로 전달 된 PSNP- 함유 잉크 조성물의 부피는 2 ㎛의 인쇄 층 두께를 제공하기에 충분했다. 이 부피는 층의 최종 모서리에 전달 된 PSNP- 함유 잉크 조성물의 부피가 20 ㎛의 인쇄 층 두께를 제공하기에 충분할 때까지 점차 증가 하였다. 층의 길이에 걸쳐 전달 된 QD-포함 잉크 조성물의 부피는 6 ㎛의 인쇄 층 두께를 제공하기에 충분했다. 특히, 두 인쇄 된 레이어가 단일 레이어로 혼합 될 때 인쇄 된 필름의 가장자리에서 가장자리까지의 두께 편차가 어느 정도 정규화되었지만 두께 변화는 부분적으로 사후 경화로 부분적으로 유지되었다.
녹색 방출 QD와 조합하여 AgNPs 플라즈몬(Plmonon) 스케터(scatterers)를 포함하는 경화된 층의 광루미네선스 특성; 임의의 PSNP 없이 녹색 방출 QD 만을 포함하는 경화된 층; 적색 방출 QD와 조합하여 AgNP 플라즈몬 스캐터를 포함하는 경화층; 그리고 PSNP가 없는 적색 발광 QD 만을 포함하는 경화층이 측정되었다. 상기 측정은 405 nm의 여기 파장(excitation wavelength)에서 형광 측정기 (Oceanoptics Flame-S-VIS-NIR)를 사용하여 수행되었다. 광선의 세기는 100 ms 시간 프레임에 걸쳐 적분되고 그 결과 검출기 계수가 사용되어, 방출 강도를 비교하였다. 녹색 방출 QD 및 임의의 PSNP 없이 녹색 방출 QD 만을 포함하는 층과 조합된 AgNP 플라즈몬 스캐터를 포함하는 층에대한 방출 스펙트럼이 도 29A에 도시된다. 적색-방출 QD 및 임의의 PSNP가 없이 적색-방출 QD 만을 포함하는 층과 조합 된 AgNP 플라즈몬 스캐터를 포함하는 층에대한 방출 스펙트럼이 도 29B에 EHT시된다. PSNP 포함층에 대한 방출 스펙트럼이 상이한 층 두께에서 측정되었다. 도 29A 및 도 29B의 그래프에 도시된 바와 같이, QD-포함층에 대한 첨가 PSNP는 PSNP-포함층 모두에 대한 광 루미네선스 세기를 상당히 증가시켰다 - 녹색 방출 QD-포함층의 방출 강도를 4배 이상 증가시키고, QD 만을 포함하는 각각의 층에 비해 적색-방출 QD-포함층의 방출 강도를 6배 이상 증가시켰다.
본 발명의 서명은 예시적인 것으로 의도된 것이지 제한적인 것은 아니다. 요약서 내용은 독자가 기술 공개의 본질을 신속하게 확인할 수 있도록 37 C.F.R. §1.72 (b)에 따라 제공된다. 상기 요약서 내용은 청구항의 범위 또는 의미를 해석하거나 제한하는 데 사용되지 않을 것이라는 이해하에 제공된다. 또한, 상기 상세한 설명에서, 다양한 특징들이 그룹화되어 개시를 합리화할 수 있다. 따라서 요약서 내용은 청구되지 않은 공개 특징이 모든 청구항 주장에 필수적이라는 것으로 해석되지 않아야 한다. 오히려, 본원 발명 사상은 특정 개시된 실시 예의 모든 특징보다 적은 수의 특징에 의해 결정될 수 있다. 따라서, 이하의 청구 범위는 실시 예 또는 실시 예로서 상세한 설명에 포함되며, 각 청구항은 별개의 실시 예로서 독자적으로 존재하며, 그러한 실시 예는 다양한 조합 또는 순열로 서로 조합될 수 있는 것으로 고려된다. 본 발명의 범위는 청구 범위에 의해 부여되는 등가물의 전체 범위와 함께 첨부된 청구 범위를 참조하여 결정되어야 한다.

Claims (26)

  1. 포토닉 소자(photonic device)에 발광 층을 형성하는 방법으로서,
    포토닉 소자의 장치 기판상에 잉크 조성물의 층을 잉크젯 인쇄하는 단계 - 상기 경화성 잉크 조성물은:
    70중량 % 내지 96중량 % 의 디메타크릴 레이트 단량체 또는 디메타크릴 레이트 단량체와 모노메타크릴 레이트 단량체의 혼합물;
    4중량 % 내지 10 중량 % 의 멀티 작용메타크릴 레이트 가교 바인더; 그리고
    0.1중량 % 내지 5 중량 % 의 퀀텀닷을 포함하고, 상기 잉크 조성물은 2 cps 내지 30 cps의 점도를 가지며, 22℃에서의 표면 장력은 25 dyne/cm 내지 45 dyne/cm 범위이고, 22 ℃ 내지 40 ℃ 범위의 온도를 가지며; 그리고
    잉크 조성물을 경화시키는 단계를 포함하는 포토닉 소자(photonic device)에 발광 층을 형성하는 방법.
  2. 제1 항에있어서, 상기 잉크 조성물은 액정 디스플레이 장치의 컬러 필터의 서브 픽셀 셀에 잉크젯 인쇄되는 것을 특징으로 하는 포토닉 소자에 발광 층을 형성하는 방법.
  3. 제1 항에있어서, 상기 소자 기판은 도광판이고, 상기 포토닉 소자는 액정 표시 소자인 것을 특징으로 하는 포토닉 소자에 발광 층을 형성하는 방법.
  4. 제1 항에있어서, 상기 잉크 조성물은 상기 퀀텀닷(퀀텀 도트) 에 결합된 가교 결합 가능한 리간드를 더 포함하고, 상기 가교 결합 리간드는 상기 디메타크릴 레이트 단량체, 상기 모노메타크릴 레이트 단량체 또는 이들 모두와 가교 결합할 수 있는 중합성 이중 결합을 갖는 하나 이상의 작용기를 가짐을 특징으로 하는 포토닉 소자에 발광 층을 형성하는 방법.
  5. 제1 항에있어서, 디메타크릴 레이트 단량체 또는 디메타크릴 레이트 단량체와 모노메타크릴 레이트 단량체의 혼합물이 알콕시화 지방족 디메타크릴 레이트 단량체를 포함함을 특징으로 하는 포토닉 소자에 발광 층을 형성하는 방법.
  6. 제 5 항에있어서, 알콕시화 지방족 디메타크릴 레이트 단량체가 프로 폭실화 네오 펜틸 글리콜 디 아크릴 레이트 단량체를 포함함을 특징으로 하는 포토닉 소자에 발광 층을 형성하는 방법.
  7. 제1 항에있어서, 디메타크릴 레이트 모노머가 1,6-헥산 디올 디메타크릴 레이트 모노머를 포함함을 특징으로 하는 포토닉 소자에 발광 층을 형성하는 방법.
  8. 제1 항에있어서, 디메타크릴 레이트 단량체 또는 디메타크릴 레이트 단량체와 모노메타크릴 레이트 단량체의 혼합물이 1,12 도데케인디올 디메타크릴 레이트 단량체를 포함함을 특징으로 하는 포토닉 소자에 발광 층을 형성하는 방법.
  9. 제1 항에있어서, 디메타크릴 레이트 단량체 또는 디메타크릴 레이트 단량체와 모노메타크릴 레이트 단량체의 혼합물이 폴리에틸렌 글리콜 디메타크릴 레이트 단량체를 포함함을 특징으로 하는 포토닉 소자에 발광 층을 형성하는 방법.
  10. 제1 항에있어서, 멀티 작용성 가교제가 트리메타크릴 레이트 가교제, 테트라메타크릴 레이트 가교제 또는 이들의 혼합물을 포함함을 특징으로 하는 포토닉 소자에 발광 층을 형성하는 방법.
  11. 포토 닉 소자 기판; 그리고
    포토닉 소자 기판상에 가교 결합된 폴리머 필름을 포함하고, 상기 가교 폴리머 필름은 중합체 디메타크릴 레이트 단량체 또는 중합체 디메타크릴 레이트 단량체 및 모노메타크릴 레이트 단량체의 혼합물을 포함하는 70중량 % 내지 96중량 % 중합체 체인;
    상기 중합체 체인을 가교 결합시킨 4중량 % 내지 10 중량 % 의 중합체 멀티 작용메타크릴 레이트 단량체; 그리고
    0.1중량 % 내지 5중량 % 퀀텀닷을 포함하는 포토닉 소자.
  12. 제11 항에있어서, 상기 소자 기판은 도광판이고, 상기 포토닉 소자는 액정 표시 소자인 것을 특징으로하는 광자 소자.
  13. 제11 항에있어서, 상기 가교 고분자막은 컬러 필터의 서브 픽셀 셀 내에 있고, 상기 포토닉 소자는 액정 표시 소자인 것을 특징으로 하는 광자 소자.
  14. 제13 항에있어서, 상기 컬러 필터는,
    픽셀 뱅크 내에 형성된 복수의 서브 픽셀 셀; 그리고
    복수의 적색 발광 서브 픽셀, 복수의 녹색 발광 서브 픽셀 및 복수의 청색 발광 서브 픽셀을 포함하는 복수의 발광 서브 픽셀을 포함하며 - 상기 발광 서브 픽셀 각각은 상기 서브-픽셀 셀 중 하나 내에 배치됨 -;
    상기 적색 발광 서브-픽셀 각각은, 적색 발광 층 및 상기 적색 발광 층의 발광 표면상에 배치된 광 흡수제를 포함하는 로컬 광 필터층을 포함하고; 그리고
    상기 녹색 발광 서브-픽셀 각각은, 녹색 발광 층 및 상기 녹색 발광 층의 발광 표면상에 배치된 광 흡수제를 포함하는 로컬 광 필터층을 포함함을 특징으로 하는 포토닉 소자.
  15. 제11 항에있어서, 상기 가교 고분자 필름은 상기 퀀텀닷에 결합된 리간드를 더 포함하고, 상기 리간드는 상기 폴리머 사슬에 가교 결합됨을 특징으로 하는 포토닉 소자.
  16. 제11 항에있어서, 디메타크릴 레이트 단량체 중합체 또는 디메타크릴 레이트 단량체 중합체 및 모노메타크릴 레이트 단량체의 혼합물은 1,6-헥산 디올 디메타크릴 레이트 단량체 중합체를 포함함을 특징으로 하는 포토닉 소자.
  17. 제11 항에있어서, 디메타크릴 레이트 단량체 중합체 또는 디메타크릴 레이트 단량체 중합체 및 모노메타크릴 레이트 단량체의 혼합물은 프로 폭실화 네오 펜틸 글리콜 디 아크릴 레이트 단량체 중합체를 포함함을 특징으로 하는 포토닉 소자.
  18. 제11 항에있어서, 디메타크릴 레이트 단량체 중합체 또는 디메타크릴 레이트 단량체 중합체 및 모노메타크릴 레이트 단량체의 혼합물이 1,12- 도데 케인디올 디메타크릴 레이트 단량체 중합체를 포함함을 특징으로 하는 포토닉 소자.
  19. 제11 항에있어서, 디메타크릴 레이트 단량체 중합체 또는 디메타크릴 레이트 단량체 중합체와 모노메타크릴 레이트 단량체의 혼합물이 폴리에틸렌 글리콜 디메타크릴 레이트 단량체 중합체를 포함함을 특징으로 하는 포토닉 소자.
  20. 제11 항에있어서, 멀티 작용 메타크릴 레이트 단량체 중합체는 트리메타크릴 레이트 단량체 중합체, 테트라메타크릴 레이트 단량체 중합체, 또는 이들의 혼합물을 포함함을 특징으로 하는 포토닉 소자.
  21. 포토닉 소자 내에 발광 층을 형성하는 방법으로서,
    포토닉 소자의 장치 기판상에 잉크 조성물의 층을 잉크젯 인쇄하는 단계를 포함하며, 상기 경화성 잉크 조성물은:
    70중량 % 내지 96중량 % 의 디메타크릴 레이트 단량체 또는 디메타크릴 레이트 단량체와 모노메타크릴 레이트 단량체의 혼합물;
    4중량 % 내지 10 중량 % 의 멀티 작용메타크릴 레이트 가교 바인더; 그리고 0.01중량 % 내지 5 중량 % 의 플라즈몬 스캐터링 입자를 포함하고,
    상기 잉크 조성물은 2 cps 내지 30 cps의 점도를 가지며, 22℃에서의 표면 장력은 25 dyne/cm 내지 45 dyne/cm 범위이고, 22 ℃ 내지 40 ℃ 범위의 온도를 가지며; 그리고
    잉크 조성물을 경화시키는 단계를 포함하는 포토닉 소자 내에 발광 층을 형성하는 방법.
  22. 제21 항에있어서, 경화성 잉크 조성물이 0.01중량 % 내지 1 중량 % 의 플라즈몬 스케터링 입자를 포함함을 특징으로 하는 포토닉 소자 내에 발광 층을 형성하는 방법.
  23. 제 21 항에있어서, 상기 플라즈몬 스케터링 입자는 은 나노 입자를 포함함을 특징으로 하는 포토닉 소자 내에 발광 층을 형성하는 방법.
  24. 포토 닉 소자 기판; 그리고
    포토닉 소자 기판상에 가교 결합 폴리머 필름을 포함하고, 상기 가교 폴리머 필름은:
    디메타크릴 레이트 단량체 중합체 또는 디메타크릴 레이트 단량체 중합체 및 모노메타크릴 레이트 단량체의 혼합물을 포함하는 70중량 % 내지 96중량 % 중합체 사슬;
    중합체 사슬을 가교 결합시킨 4중량 % 내지 10 중량 % 의 멀티 작용 메타크릴 레이트 단량체 중합체; 그리고
    0.01중량 % 내지 5 중량 % 의 플라즈몬 스케터링 입자를 포함함을 특징으로 하는 포토닉 소자.
  25. 제 24 항에있어서, 상기 경화성 잉크 조성물은 0.01중량 % 내지 1 중량 % 의 플라즈몬 스캐터링 입자를 포함함을 특징으로 하는 포토닉 소자.
  26. 제 24 항에있어서, 상기 플라즈몬 스캐터링 입자는 은 나노 입자를 포함함을 특징으로 하는 포토닉 소자.
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