KR20200016142A - Light conversion item and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 광변환 용품 및 이의 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a light conversion article and a method of manufacturing the same.
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.A quantum dot is a semiconductor material having a crystal structure of several nano-sizes, and the wavelength of emission is different depending on the size. If the quantum dot is smaller than a certain size, the electron motion characteristics in the semiconductor material in the bulk state is further restricted, which may result in a quantum confinement effect that the emission wavelength is different from the bulk state. It is known that the quantum dot can be used as a fluorescent material that emits light through an external light source or a light emitting material that electrically emits light, thereby improving characteristics of the display or utilizing the display itself. On the other hand, the quantum dots are used in combination in a small amount in the polymer photoconversion film, for example, to enter the backlight unit (BLU).
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.However, the light emitter such as the quantum dot has a problem of oxidation due to surface oxidation when exposed to moisture and oxygen in the air. As a method for compensating this, the polymer resin in which the light emitter is dispersed between two barrier films is dispersed and cured. It may be prepared by coating a polymer resin in which a light emitting material such as a quantum dot is dispersed on a barrier film or on a single barrier film, and then laminating a barrier film again. In addition, it may optionally be prepared in a multi-layer structure including a base layer and a metal deposition layer included in the bottom of the barrier film.
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.This photoconversion film is disposed on the light guide plate of the blue BLU module (on-surface method). The light conversion film may correspond to various display screen sizes from small to large.
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.On the other hand, in the conventional photoconversion film, barrier films are adhered to both surface directions of the polymer resin layer, whereby moisture and oxygen infiltrate in the surface direction can be effectively prevented. However, there have been cases where the quantum dots are damaged by deterioration due to heat generated from the light emitting body or the display panel including the quantum dots.
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.Furthermore, in the multi-layered light conversion film, since the components of each layer have different refractive indices, light distortion may occur, so that high thickness uniformity is required in order to prevent such light distortion. there was.
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.In addition, the conventional light conversion film requires a multi-step process as described above, can be manufactured only in the form of a flat film, there was a limitation that can not be used in various technical fields to which the curved shape is applied.
본 발명은 종래보다 단순한 구조이면서도, 산소 및 수분을 차단하는 내화학성 및 방열성을 확보할 수 있는 광변환 물품을 제공한다.The present invention provides a light conversion article having a simpler structure than the related art, and capable of securing chemical resistance and heat dissipation to block oxygen and moisture.
또한, 본 발명은 종래보다 간단한 공정으로 광변환 물품을 제조할 수 있는 광변환 물품의 제조방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a method for producing a light conversion article that can produce a light conversion article in a simpler process than the prior art.
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. In order to solve the above problems, the present invention includes a light conversion layer including a quantum dot in a thermoplastic polymer resin, and a protective layer formed on one or both sides of the light conversion layer, wherein the protective layer is a carbon-derived material or a metallic inorganic material It provides a light conversion article comprising at least any one.
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. In addition, the present invention is the step of dispersing the quantum dots in the first thermoplastic polymer resin, and melting and mixing the first thermoplastic polymer resin in which the quantum dots are dispersed to form a light conversion layer, and on one or both sides of the light conversion layer Forming a protective layer, wherein the protective layer comprises at least one of a carbon-derived material and a metallic inorganic material.
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.Here, the forming of the light conversion layer may be performed by molding a first thermoplastic polymer resin in which quantum dots are dispersed into pellets using a molding machine, and then forming a flat or curved shape using the same or different molding machine as the molding machine. It provides a method for producing a light conversion article to form a light conversion layer.
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.In the forming of the light conversion layer, the first thermoplastic polymer in which the quantum dots are dispersed is formed into pellets using a molding machine, and the molded pellets are formed in the second thermoplastic polymer resin heated above a melting temperature. ) Is added to melt and mix, and then the mixture is formed using a molding machine that is the same as or different from the molding machine to form a light conversion layer having a flat or curved shape.
나아가, 상기 제1 열가소성 고분자 수지 및 제2 열가소성 고분자 수지는 동일 또는 상이한 것일 수 있다.Further, the first thermoplastic polymer resin and the second thermoplastic polymer resin may be the same or different.
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.The forming of the protective layer may include coating, depositing, or laminating at least one of carbon-derived materials and metallic inorganic materials on one or both surfaces of the protective layer.
본 발명의 일 실시예에 따른 광변환 물품은 종래보다 단순한 구조를 채용하면서도, 수분 및 산소를 광변환층으로부터 차단하여 우수한 내화학성을 확보할 수 있다. The light conversion article according to the embodiment of the present invention may adopt a simpler structure than the conventional one, and may block moisture and oxygen from the light conversion layer to secure excellent chemical resistance.
또한, 열전도성이 우수한 소재를 보호층에 포함함으로써, 양자점의 열화를 방지할 수 있는 방열성을 확보할 수 있다.In addition, by including a material having excellent thermal conductivity in the protective layer, it is possible to ensure heat dissipation that can prevent deterioration of the quantum dots.
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.Furthermore, according to one embodiment of the present invention, the manufacturing process can be simplified to easily manufacture the light conversion article. In addition, since the injection molding and extrusion molding processes can be used in the manufacture of the light conversion article, it is possible to provide a light conversion article and a method of manufacturing the same that can be applied not only to planar films but also to various articles having three-dimensional or curved shapes. have.
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.1 is a view showing an example of a light conversion article according to an embodiment of the present invention.
2 is a view showing another example of the light conversion article according to an embodiment of the present invention.
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.Hereinafter, various embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. It is to be understood that the invention is not limited to specific embodiments, and that various modifications, equivalents, and / or alternatives of the embodiments of the invention are included. In connection with the description of the drawings, similar reference numerals may be used for similar components.
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.In this document, expressions such as "have", "may have", "include", or "may include" include the presence of a corresponding feature (e.g., numerical, functional, operational, or component such as a component). Does not exclude the presence of additional features.
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.In this document, expressions such as "A or B", "at least one of A or / and B", or "one or more of A or / and B" may include all possible combinations of items listed together. . For example, "A or B", "at least one of A and B", or "at least one of A or B" includes (1) at least one A, (2) at least one B, Or (3) both of cases including at least one A and at least one B.
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.Expressions such as "first," "second," "first," or "second," as used herein, may modify various components, regardless of order and / or importance, and may modify one component to another. It is used to distinguish a component and does not limit the components. For example, without departing from the scope of rights described herein, the first component may be referred to as the second component, and similarly, the second component may be referred to as the first component.
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. The expression "configured to" used in this document is, for example, "suitable for", "having the capacity to" depending on the situation. It may be used interchangeably with "designed to", "adapted to", "made to", or "capable of". The term "configured to" does not necessarily mean "specifically designed to".
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.The terminology used herein is for the purpose of describing particular example embodiments only and is not intended to be limiting of the scope of other embodiments. Singular expressions may include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. The terms used herein, including technical or scientific terms, may have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art. Among the terms used in this document, the terms defined in the general dictionary may be interpreted as having the same or similar meaning as the meaning in the context of the related art, and unless it is clearly defined in this document, in an ideal or excessively formal meaning. Not interpreted. In some cases, even if terms are defined in the specification, they may not be interpreted to exclude embodiments of the present disclosure.
1. 광변환 물품1. Light conversion article
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.Hereinafter, the Example of this invention is described in detail. The light conversion article in this embodiment can be applied to various technical fields such as a wavelength conversion member or an illumination member for display.
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. To this end, the present invention includes a light conversion layer including a quantum dot in the thermoplastic polymer resin, and a protective layer formed on one or both sides of the light conversion layer, the protective layer is at least one of a carbon-derived material or a metallic inorganic material It provides a light conversion article comprising a.
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 있다The light conversion layer includes a plurality of quantum dots emitting light of different wavelength bands, and converts and emits light emitted from a light source such as a light emitting module through a quantum dot effect. For example, when blue light is irradiated from a light source, it is converted into white light and emitted. The light conversion layer may include a plurality of quantum dots and a thermoplastic polymer resin.
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. The thermoplastic polymer resin has high density and high homogeneity of crystal structure, excellent heat stability such as thermal deformation temperature and linear expansion coefficient, and excellent mechanical properties such as tensile strength and tensile elongation at break, and high light transmittance and low light dispersion. It is excellent in optical characteristics such as light resistance of birefringence, low absorptivity, low mold shrinkage, and high workability. Such thermoplastic polymer resins include polyethylene (PE), polypropylene (PP), polyvinyl chloride (PVC), polystyrene (PS), acrylonitrile butadiene styrene (ABS), styrene acrylonitrile copolymer (SAN), polymethyl methacrylate (PMMA), and COC / Cyclic olefin copolymer / Polymer (COP), Polymethylpentene (PMP), Polyethylene terephthalate (PET), Polycarbonate (PC), Polybuthylene terephthalate (PBT), Polyamide: Nylon 6,66 (PA), Polyoxymethylene (POM), Polyphenyleneoxide (PPO) Polyphenylenesulfide (PPS), Polyphethersulfone (PES), Polyamideimide (PAI), Teflon Fluororesin (PTFE: Polytetrafluoroethylene, PCTFE: Polychlorotrifluoroethylene, PVDF: Polyvinylidenedifluoride), PEEK (Polyetheretherketone), and TPE (Thermo Plastic Elastomer), TPU It may be to include one or more selected from the group consisting of, glass fiber (Glass Fiber), carbon fiber (Carbon Fiber), may be added by mixing the inorganic filler as a reinforcing material.
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.While allowing the quantum dots to be uniformly dispersed in the light conversion layer, the thermoplastic polymer resin used as the matrix of the light conversion layer preferably has low oxygen and moisture permeability, and also preferably has high light stability and chemical stability. . Accordingly, the liquid phase refractive index of the polymer resin may be 1.40 to 1.60, and the thermoplastic polymer resin may have a light transmittance of 90% or more after forming the light conversion layer.
상기와 같은 열가소성 수지를 광변환층의 제조에 이용함으로써, 별도의 경화 공정의 필요 없이, 용융 상태에서 압출성형 또는 사출성형이 가능하여 다양한 형상의 광변환층을 생성할 수 있다.By using the thermoplastic resin as described above in the manufacture of the light conversion layer, it is possible to extrusion molding or injection molding in the molten state without the need for a separate curing process to produce a light conversion layer of various shapes.
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.The quantum dots are particles in which nano-sized II-IV semiconductor particles form a core. The fluorescence of the quantum dots is light generated when electrons are excited down from the conduction band to the valence band.
상기 양자점은 Si계 나노결정, II-VI족, III-V족, IV-VI족, IV족 반도체 및 이들의 혼합물 입자로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함한다.The quantum dot includes at least one selected from the group consisting of Si-based nanocrystals, group II-VI, group III-V, group IV-VI, group IV, and mixture particles thereof.
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. Specifically, the semiconductor, 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 , GeS, GeSe, GeTe, SnS, SnSe, SnTe, PbO, PbS, PbSe, PbTe, CuF, CuCl, CuInS2, Cu2SnS3, CuBr, CuI, Si 3 N 4 , Ge 3 N 4 , Al 2 O 3 , (Al , Ga, In) 2 (S, Se, Te) 3 , CIGS, CGS, (ZnS) y (Cu x Sn 1-x S 2 ) 1-y , or a mixture of at least two or more of these semiconductors It includes a mixed semiconductor.
상기 양자점은 코어/쉘 구조 또는 합금 구조를 가질 수 있고, 흑연(Graphite)을 원료로 하여 만든 그래핀 (Graphene) 양자점일 수도 있다.The quantum dot may have a core / shell structure or an alloy structure, and may be a graphene quantum dot made of graphite.
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. In addition, in terms of luminous efficiency of the quantum dots and ensuring dispersibility in the thermoplastic polymer resin, the semiconductor quantum dots may be surface-treated (or coated) in a specific manner and commercialized quantum dot-polymer composite (Nanocomposite) quantum dots may be used. One example of such a quantum dot may be one synthesized to have a ligand capable of hydrogen sillation.
나아가, 형광성 반도체 코어/쉘 나노결정에 티올-치환된 실리콘 리간드를 포함하는 것일 수도 있다.Furthermore, it may be one comprising a thiol-substituted silicon ligand in the fluorescent semiconductor core / shell nanocrystals.
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. In addition, the chemical resistance surface treatment of the quantum dots may be performed by performing a cation exchange reaction on the metal ions present on the surface of the quantum dots to exchange the metal ions on the surface of the quantum dots. have.
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.The average particle diameter (d50) of the core / shell type quantum dots may be 0.01 nm to 10 nm or less, and the polymer-quantum dot composite quantum dots subjected to surface treatment (or coating) may be 20 nm to 200 nm. If the average particle diameter (d50) of the quantum dot exceeds 200 nm, light is not lost in terms of luminous efficiency, and if it is less than 0.01 nm, it is not preferable in terms of dispersion degree in the thermoplastic polymer resin.
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. The light conversion layer may include quantum dots representing one or more colors selected from the group consisting of red light, green light, blue light, and yellow light. The quantum dots can absorb ultraviolet light having a wavelength between about 100 and about 400 nm and visible light having a wavelength between about 380 and 780 nm. In one embodiment of the present invention blue light may have an emission peak in the wavelength region of more than 410 nm and less than 500 nm, green light may have an emission peak in the wavelength region of more than 500 nm and less than 550 nm, yellow light is more than 550 nm The light emission peak may be in a wavelength range of less than 600 nm, and the red light may have light emission peak in a wavelength range of 600 nm or more and less than 660 nm. In the present invention, blue, green, yellow, and red are represented by four names for convenience, but the wavelength region may include various colors such as orange, indigo, and violet in addition to these colors.
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.The thickness of the light conversion layer according to an embodiment of the present invention may be 50 ㎛ to 10 mm. When the thickness of the light conversion layer is less than the above range, in order to satisfy a certain level of color conversion properties, the quantum dots should be present at a higher density than the thick light conversion layer, and in this case, the interval between the quantum dots becomes very narrow, which causes The degradation of quantum dots due to accelerated degradation or efficiency degradation may occur due to the continuous absorption of other quantum dots adjacent to absorb light emitted from the secondary light source by absorbing light from the primary light source. When the thickness of the light conversion layer exceeds the above range, the efficiency degradation caused by the high-density quantum dots may not occur or may be lowered. Economic problems such as occurrence problems, lowered winding amount per roll, failure of the final product, such as application of large diameter cores, and increased production cost.
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.Since the protective layer according to an embodiment of the present invention is integrated in a fused form with the light conversion layer, there is no need for a separate adhesive layer for attachment between the light conversion layer, thereby simplifying the manufacturing process and finally forming the light. The conversion article thickness can be made thinner.
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.The protective layer may be formed on one or both surfaces of the light conversion layer, wherein the protective layer may include at least one of a carbon-derived material and a metallic inorganic material.
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. Preferably, the protective layer is integrally formed in a fused shape on the light conversion layer, and is provided on the top and bottom surfaces of the light conversion layer, respectively, to cover the top and bottom surfaces of the light conversion layer to form an interior of the light conversion layer. Moisture can be prevented from entering, and the light conversion layer can be prevented from being oxidized in contact with air.
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.Furthermore, the protective layer includes at least one of a highly conductive carbon-derived material or a metallic inorganic material, thereby easily dissipating heat generated in the quantum dot light emission of the light conversion layer and accumulated inside the light conversion layer to the outside. Therefore, it is possible to ensure heat dissipation that can prevent deterioration of the quantum dots.
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.The carbon-derived material may include one or more selected from the group consisting of graphene, graphene oxide, and carbon nanotubes, and preferably, a barrier function having high air and moisture barrier properties and a heat dissipation function having high thermal conductivity. In terms of securing the may further include an inorganic filler such as alumina, silicon, carbonate or fillers such as organic, organic and inorganic hybrid form.
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.The metallic inorganic material may be one or more selected from the group consisting of SiO 2 , Al 2 O 3 , TiO 2 , Ta 2 O 5 , ZrO 2 , HfO 2 , Nb 2 O 5 , Si 3 N 4 , and MgF 2 . In an aspect of securing a barrier function having high air and moisture barrier properties and a high heat conductivity, the organic polymer may further include a filler such as an organic / inorganic hybrid form.
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. In addition, it may be preferably a composite of the carbon-derived material and the metallic inorganic material. In this case, the carbon-derived material and the metallic inorganic material may be 1: 1 to 10 by weight.
상기 탄소유리 물질과 금속성 무기 물질의 중량비가 상기 범위를 벗어나는 경우 광 투명성과 산란에 의한 광 왜곡 측면에서 바람직하지 않다.When the weight ratio of the carbon glass material and the metallic inorganic material is outside the above range, it is not preferable in view of light transparency due to light transparency and scattering.
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.The protective layer may be formed by a process such as coating, deposition, lamination, or the like along at least one of the top and bottom surfaces of the light conversion layer. Unlike conventional barrier layers, by using a carbon-derived material or a metallic inorganic material having chemical resistance and excellent thermal conductivity as a protective layer directly laminated on the light conversion layer, not only a planar light conversion layer, Even in the case of a curved light conversion layer, it is possible to form a stable protective layer.
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.The protective layer may have a thickness of 50 nm to 20 μm. When the thickness of the protective layer is less than the above range, it is not preferable to secure chemical resistance and heat dissipation due to the thickness too thin, and when the thickness of the protective layer exceeds the above range, the thickness of the entire photoconversion article is increased. However, since the heat inside the light conversion layer cannot be smoothly discharged, it is not preferable in terms of securing heat dissipation.
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.The light conversion article according to an embodiment of the present invention may further include a film layer made of a polymer resin as a base material in order to secure stability and reliability of the base material, and as the polymer resin, PET commonly used in the art may be used. If one more film layer is added, the thickness of the photoconversion article may be added from 10 to 100 μm.
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.As shown in FIG. 1, the photoconversion article including the photoconversion layer and the protective layer as described above is a
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.As another example, the light conversion article may have a curved shape through extrusion molding, injection molding, or vacuum / blow molding, as shown in FIG. 2. The injection molded
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. As described above, the light conversion article according to an embodiment of the present invention may be used as a light conversion film used for a display. As the light conversion extrusion molded product or injection molded product, since a three-dimensional shape such as a curved surface and a spherical shape can be implemented, the light conversion extrusion molded article or injection molded article may be directly applied to an article such as a lighting fixture.
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. For example, the lighting cover of the luminaire can be molded using the light conversion water chamber of the present invention. Here, illumination refers to the state which provides light indoors or outdoors. That is, it is also possible to shape | mold the light conversion article of this invention to bulb shape, and can also shape | mold in the shape of the surface cover type illumination cover.
2. 광변환 물품의 제조방법2. Manufacturing method of light conversion article
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.In addition, each step of the process according to the present invention is not limited to the one in a complete time series, but the invention is easily described according to the order applied to a general manufacturing process, and the process order of the invention is changed as necessary. Of course, it can be modified.
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. Specifically, the method for manufacturing a light conversion article according to an embodiment of the present invention may include forming a light conversion layer after dispersing a quantum dot in a first thermoplastic polymer resin and melting and mixing the first thermoplastic polymer in which the quantum dots are dispersed. And forming a protective layer on one or both surfaces of the light conversion layer, wherein the protective layer includes at least one of a carbon-derived material and a metallic inorganic material.
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.In the step of forming the light conversion layer, it has high density and homogeneity of crystal structure, excellent heat stability and mechanical properties, and excellent optical properties such as high light transmittance (90% or more) and light resistance, and has low absorbency and molding shrinkage and processing Nano-size quantum dots are injected into the first thermoplastic polymer resin having high formability, mixed, melted and extruded, and continuously rolled using the same rolling molding machine, extrusion molding machine, injection molding machine, and vacuum / hollow molding machine. The photoconversion article can be made by extrusion molding, injection molding or vacuum / blow molding. In this case, since the desired form of the article can be obtained immediately without producing a composite such as pellets, the process time can be shortened and the manufacturing cost can be reduced efficiently.
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.According to another embodiment of the present invention, in the manufacturing step of the light conversion layer, after melting and mixing the first thermoplastic polymer resin in which the quantum dots are dispersed may be formed into pellets through a molding machine, the master batch ( It may be manufactured in the form of a master batch and formed into pellets. Thereafter, the pellets are directly rolled, extruded, injection molded or vacuum / hollowed using a rolling molding machine, an extrusion molding machine, an injection molding machine, or a vacuum / hollow molding machine. It may be to form a light conversion layer through the molding (vacuum / blow molding).
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.According to another embodiment of the present invention, by molding the first thermoplastic polymer resin in which the quantum dots are dispersed into pellets, and injecting the molded pellets into the second thermoplastic polymer resin heated above the melting temperature After melting and mixing, the mixture is rolled, extruded, injection molded or vacuumed / molded using a roll molding machine, an extrusion molding machine, an injection molding machine, or a vacuum / hollow molding machine. It may be to form a light conversion layer through (vacuum / blow molding).
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.In this case, the pellets are added to the molten resin at a temperature higher than the melting temperature of the second thermoplastic polymer resin or solidified without a material or a special additive for a separate curing reaction to prepare a planar film, or to convert a curved optical shape. Extruded or injection molded products can be produced.
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. When the quantum dots are added to the thermoplastic polymer resin and dispersed in the light conversion layer forming step, the quantum dots may use particles in the form of a solution or powder dispersed in water or an organic solvent.
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.The first thermoplastic polymer resin and the second thermoplastic polymer resin may be the same or different, and may use the same material as the thermoplastic resin in the light conversion article as described above.
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.Here, the second thermoplastic resin is important to control the viscosity at the time of melting in order to ensure the uniformity of the thickness of the light conversion layer, in one embodiment of the present invention, the second thermoplastic polymer resin has a viscosity of 100 to 3000 at the time of melting cps, more specifically, may be 200 to 2000cps. When the viscosity of the second thermoplastic polymer resin is less than 100 cps, there may be a problem in that a product having a desired thickness level may not be made due to a liquid flow phenomenon due to a low viscosity. It may be difficult and difficult to supply resin.
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.The forming of the protective layer may include coating, depositing, or laminating at least one of carbon-derived materials and metallic inorganic materials on one or both surfaces of the protective layer.
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.The carbon-derived material may include one or more selected from the group consisting of graphene, graphene oxide, and carbon nanotubes. In the case of forming a protective layer using such a carbon-derived material, as an example, graphene is directly grown on the protective layer by plasma chemical vapor deposition (PECVD) using a hydrocarbon gas as a carbon source on the photoconversion layer to obtain a protective layer. Can be.
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.The metallic inorganic material may be one or more selected from the group consisting of SiO 2 , Al 2 O 3 , TiO 2 , Ta 2 O 5 , ZrO 2 , HfO 2 , Nb 2 O 5 , Si 3 N 4 , and MgF 2 . It may be to include. In the case of forming a protective layer as the metallic inorganic material, for example, as a thin film, it is coated by a method such as sputtering, E Beam Evaporation, PECVD, may be coated with a single layer, or may be coated with multiple layers by lamination. It may be.
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.In addition, preferably, the coating solution obtained by dispersing at least one of the above-described carbon-derived material and metallic inorganic material in water with a surfactant or a UV-curing agent in an organic solvent is coated with the optical solution. The protective layer of the thin film may be formed by directly applying a thickness of 300 nm to 800 nm through spray coating, spin coating, or roll to roll slit die coating on the conversion layer. have.
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.In the light conversion article according to the embodiment of the present invention, since the protective layer is directly formed in a fused form on the light conversion layer, the number of the protective layers covering the light conversion layer is reduced to form the final conversion of the light conversion article. The thickness can be made slimmer, the manufacturing process is simplified and manufacturing costs are further reduced. Furthermore, the protective layer can be easily formed in the three-dimensional light conversion layer.
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.The embodiments disclosed herein are presented for the purpose of explanation and understanding of the disclosed, technical details, and do not limit the scope of the invention. Accordingly, the scope of this document should be construed as including all changes or various other embodiments based on the technical idea of the present invention.
실시예Example
실시예 1(평판필름 형태 광변환 물품의 형성)Example 1 (Formation of Flat Film Type Light Conversion Article)
광변환층의 형성Formation of Light Conversion Layer
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.0.6 parts by weight of surface-treated CdSe + ZnS Green quantum dots (QD), and 0.1 parts by weight of surface-treated CdSe + ZnS Red quantum dots (QD), were compared to 100 parts by weight of polycarbonate (PC) thermoplastic polymer, and the pellets were compounded. After making, it was rolled to form a light conversion layer in the form of a flat film having a thickness of 200 um.
보호층의 형성Formation of a protective layer
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.After dispersing graphene in water containing a surfactant on the flat film-form light conversion layer formed above, it is applied to both sides of the flat film film-shaped light conversion layer with a thickness of 500 nm, and then thermally cured. Formed.
실시예 2(반원형 튜브 형태의 광변환 물품의 형성)Example 2 (Formation of Light Conversion Article in the Form of Semicircular Tube)
광변환층의 형성Formation of Light Conversion Layer
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.0.6 parts by weight of surface-treated CdSe + ZnS Green quantum dots (QD), and 0.1 parts by weight of surface-treated CdSe + ZnS Red quantum dots (QD), were compared to 100 parts by weight of polycarbonate (PC) thermoplastic polymer, and the pellets were After the production, extrusion molding was performed to form a light conversion layer in the form of a semi-circular tube having a thickness of 350 um.
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.The semi-circular tube-shaped light conversion layer was molded through an extrusion die installed in an extrusion molding machine by setting the cylinder temperature to 260 ° C. to 280 ° C. using the following extrusion machine.
- 전동식 압출 성형기 : TEK30-L/D40-2SF-1V-AC11- Electric Extrusion Machine: TEK30-L / D40-2SF-1V-AC11
- 제작사 : SM PLATEK CO., LTD - Manufacturer: SM PLATEK CO., LTD
- Twin Screw Co-Rotating, Ø30 mm * L/D 40, 10 Barrels- Twin Screw Co-Rotating, Ø30 mm * L / D 40, 10 Barrels
- Gear Box Output Torque 233 Nm- Gear Box Output Torque 233 Nm
보호층의 형성Formation of a protective layer
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.After dispersing graphene in water containing a surfactant on a semi-circular tube-shaped light conversion layer formed above, spray coating was applied to both sides of the light conversion layer to a thickness of 500 nm to form a protective layer. .
시험예Test Example
상기 실시예 1, 2에서 형성된 광변환 물품들을 하기와 같은 퀀텀닷 액정디스플레이(QD LCD) 장치, 항온항습기를 통하여 시험하여 기본물성, 내화학성 및 방열성을 측정하였다.The light conversion articles formed in Examples 1 and 2 were tested through a quantum dot liquid crystal display (QD LCD) device and a thermo-hygrostat as described below to measure basic physical properties, chemical resistance and heat dissipation.
기본물성Basic property
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.The light conversion articles manufactured in Examples 1 and 2 were used to display luminance (Lv) and color coordinates (Cx, Cy) using a quantum dot liquid crystal display (QD LCD) device adopted in 28-inch flat panel monitor of S Electronics Co., Ltd. The experiment to measure was performed.
실험에 사용한 퀀텀닷 액정디스플레이(QD LCD) 장치는 다음과 같다.The quantum dot liquid crystal display (QD LCD) device used in the experiment is as follows.
- 디스플레이 개요: 70.8 cm, Flat, 16:9, 해상도 3840 * 2160Display Overview: 70.8 cm, Flat, 16: 9, Resolution 3840 * 2160
- 구조 : 광원(Blue LED)+도광판(LGP)+광학시트(확산+프리즘 2매) -Structure: Light source (Blue LED) + LGP + Optical sheet (diffusion + 2 prism)
- 패널타입 : TN-Panel Type: TN
- 모니터 밝기 및 소비전력 : 300 cd/m*M, 59W-Monitor brightness and power consumption: 300 cd / m * M, 59W
(1) 휘도(Lv)(1) luminance (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.The luminance values Lv of Examples 1 and 2 were measured using a CHROMA METER CS-200 (KONICA MINOLTA) using the quantum dot liquid crystal display (QD LCD) device. In Example 1, an A4 size film sample was placed at the center of the quantum dot liquid crystal display (QD LCD) device, and three averages of the centers were measured to obtain an average value. The measurement angle was measured at 90 ° perpendicular to the liquid crystal display plane. In Example 2, place the semi-circular tube perpendicular to the liquid crystal display plane in the center of the quantum dot liquid crystal display (QD LCD) device, and cover only the semi-circular tube portion to expose the BLU light, and then measure three locations about the center. The average value was calculated | required.
(2) 색좌표값(Cx, Cy)(2) Color coordinate value (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. Color coordinate values (Cx, Cy) were measured together with the luminance (Lv) measurement of Examples 1 and 2 using a CHROMA METER CS-200 (KONICA MINOLTA) using the quantum dot liquid crystal display (QD LCD) device. The experimental results are shown below.
Cy : 0.2662Cx: 0.2881
Cy: 0.2662
Cy : 0.2512Cx: 0.2765
Cy: 0.2512
내화학성Chemical resistance
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. After the light conversion articles prepared in Examples 1 and 2 were left for 500 hours at 85 ° C. and 85% relative humidity, the degree of degradation of the edges was tested. The experimental results are shown below.
방열성Heat dissipation
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.The photoconversion articles prepared in Examples 1 and 2 were allowed to stand for 500 hours at a temperature of 85 ° C. and a relative humidity of 85%, a constant temperature and a humidity chamber. After that, the luminance was measured with a CHROMA METER CS-200 (KONICA MINOLTA) using the quantum dot liquid crystal display (QD LCD) device and compared with the initial decrease in luminance. The experimental results are shown below.
Claims (12)
상기 광변환층 일면 또는 양면에 형성되는 보호층을 포함하고,
상기 보호층은 탄소유래 물질 또는 금속성 무기 물질 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것인 광변환 용품.
A light conversion layer including a quantum dot in the thermoplastic polymer resin, and
A protective layer formed on one or both surfaces of the light conversion layer;
Wherein the protective layer comprises at least one of a carbon derived material or a metallic inorganic material.
상기 열가소성 고분자 수지는 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 것인 광변환 용품.
The method according to claim 1,
The thermoplastic polymer resin is polyethylene (PE), polypropylene (PP), polyvinyl chloride (PVC), polystyrene (PS), acrylonitrile butadiene styrene (ABS), styrene acrylonitrile copolymer (SAN), polymethyl methacrylate (PMMA), and COC / COP (COP). Cyclic olefin copolymer / Polymer, PMP (Polymethylpentene), PET (Polyethylene terephthalate), PC (Polycarbonate), PBT (Polybuthylene terephthalate), PA (Polyamide: Nylon 6,66), POM (Polyoxymethylene), PPO (Polyphenyleneoxide), PPS ( Polyphenylenesulfide), PES (Polyphethersulfone), PAI (Polyamideimide), Teflon Fluororesin (PTFE: Polytetrafluoroethylene, PCTFE: Polychlorotrifluoroethylene, PVDF: Polyvinylidenedifluoride), PEEK (Polyetheretherketone) and TPE (Thermo Plastic Elastomer), TPU (Thermo PlasticThermo Plastic) Light conversion article comprising at least one selected from the group.
상기 열가소성 고분자 수지는 유리섬유(Glass Fiber), 카본섬유 (Carbon Fiber), 무기 필러를 더 포함하는 것인 광변환 용품.
The method according to claim 2,
The thermoplastic polymer resin further comprises a glass fiber (Glass Fiber), carbon fiber (Carbon Fiber), an inorganic filler.
상기 열가소성 고분자 수지는 광변환층 형성 후의 광 투과도가 90% 이상인 광변환 용품.
The method according to claim 1,
The thermoplastic polymer resin has a light transmittance of 90% or more after forming the light conversion layer.
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.
The method according to claim 1,
The quantum dots include at least one selected from the group consisting of Si nanocrystals, group II-VI, group III-V, group IV-VI, group IV, graphene quantum dots, and mixture particles thereof, An optical conversion article having an average particle diameter (d50) of 20 nm to 200 nm.
상기 탄소유래 물질은 그래핀, 산화 그래핀, 탄소나노튜브로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것인 광변환 용품.
The method according to claim 1,
The carbon-derived material is a light conversion article comprising one or more selected from the group consisting of graphene, graphene oxide, carbon nanotubes.
상기 금속성 무기 물질은 SiO2, Al2O3, TiO2, Ta2O5, ZrO2, HfO2, Nb2O5, Si3N4, 및 MgF2로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것인 광변환 용품.
The method according to claim 1,
The metallic inorganic material may be one or more selected from the group consisting of SiO 2 , Al 2 O 3 , TiO 2 , Ta 2 O 5 , ZrO 2 , HfO 2 , Nb 2 O 5 , Si 3 N 4 , and MgF 2 . Light conversion article which includes.
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 제조방법.
Dispersing the quantum dots in the first thermoplastic polymer resin, melting and mixing the resin with the first thermoplastic polymer in which the quantum dots are dispersed, and forming a light conversion layer, and
Forming a protective layer on one or both surfaces of the light conversion layer;
Wherein the protective layer comprises at least one of a carbon-derived material and a metallic inorganic material.
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.
The method according to claim 8,
Forming the light conversion layer,
After molding the first thermoplastic polymer in which the quantum dots are dispersed into pellets using a molding machine,
Method for producing a light conversion article to form a flat or curved light conversion layer using the same or different molding machine than the molding machine.
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.
The method according to claim 8,
Forming the light conversion layer,
After the first thermoplastic polymer in which the quantum dots are dispersed is molded into pellets using a molding machine, the molded pellets are introduced into a second thermoplastic polymer resin heated above a melting temperature, and then melted and mixed.
And using the same or different molding machine as the mixture to form a flat or curved light conversion layer.
상기 제1 열가소성 고분자 수지 및 제2 열가소성 고분자 수지는 동일 또는 상이한 것인 광변환 용품의 제조방법.
The method according to claim 10,
Wherein the first thermoplastic polymer resin and the second thermoplastic polymer resin are the same or different.
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.The method according to claim 8,
The forming of the protective layer may include coating, depositing, or laminating at least one of a carbon-derived material and a metallic inorganic material on one or both surfaces of the protective layer.
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- 2018-08-06 KR KR1020180091517A patent/KR102610420B1/en active IP Right Grant
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