KR20200144978A - A green nano-phosphor with high stability and ultra-narrow full-width at half-maximum for display application, and preparing method the same - Google Patents

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KR20200144978A
KR20200144978A KR1020190073281A KR20190073281A KR20200144978A KR 20200144978 A KR20200144978 A KR 20200144978A KR 1020190073281 A KR1020190073281 A KR 1020190073281A KR 20190073281 A KR20190073281 A KR 20190073281A KR 20200144978 A KR20200144978 A KR 20200144978A
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Abstract

The present invention relates to a green nano-phosphor for a display with high stability and narrow half width, and to a production method thereof and, more specifically, to a nano-phosphor for a display showing a luminous peak in a wavelength range of 510 to 550 nm and having a half width (FWHM) of 10 to 25 nm, to a production method thereof, and to a display device comprising the nano-phosphor. According to the present invention, because it is not easily decomposed by water, heat, and moisture, it is stable. In addition, compared to the conventional nano-phosphor, it has an extremely narrow half-width so that a wide color area can be realized, it is safe because cadmium, which is harmful to the human body, is not included, the luminous properties are maintained for a long time, and economical efficiency is high.

Description

안정성이 높고 반치폭이 좁은 디스플레이용 녹색 나노 형광체 및 그 제조방법 {A green nano-phosphor with high stability and ultra-narrow full-width at half-maximum for display application, and preparing method the same}A green nano-phosphor with high stability and ultra-narrow full-width at half-maximum for display application, and preparing method the same}

본 발명은 안정성이 높고 반치폭이 좁은 디스플레이용 녹색 나노 형광체 및 그 제조방법에 관한 것으로 510 내지 550 nm의 파장 범위에서 발광피크를 나타내고, 10 내지 25 nm의 반치폭(FWHM)를 갖는 디스플레이용 나노 형광체와 그 제조방법 그리고 이러한 나노 형광체를 포함하는 디스플레이 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a green nano phosphor for a display having a high stability and a narrow half width, and a method for manufacturing the same. It relates to a method of manufacturing the same, and a display device including such a nano phosphor.

종래의 가시광선 영역대에서 발광을 하는 퀀텀닷은 30 - 54 nm의 반치전폭(FWHM: Full Width at Half Maximum)을 갖는다고 알려져 있다. 이러한 퀀텀닷은 좁은 반치전폭을 통해 넓은 색 영역을 구현하는 것이 가능하며, 영화 업계에서 정의한 색영역인 DCI-P3 (Digital Cinema Initiatives P3) 색 공간의 90% 후반까지 포함이 가능하다고 보고되고 있다. 형광체의 반치전폭이 좁으면 좁을수록 BT 2020 (Rec 2020)와 같은 DCI-P3보다 더 넓은 색 영역을 구현할 수 있으며, 디스플레이 기술을 더욱 높이 평가받고 궁극적으로 현실감 있는 색상을 재현할 수 있다.It is known that a conventional quantum dot emitting light in the visible light region has a full width at half maximum (FWHM) of 30-54 nm. It is reported that such quantum dots can implement a wide color gamut through a narrow half-width, and can cover up to 90% of the DCI-P3 (Digital Cinema Initiatives P3) color space defined by the movie industry. The narrower the full width of the phosphor is, the wider the color gamut can be realized than DCI-P3 such as BT 2020 (Rec 2020), and the display technology is more highly appreciated and ultimately, realistic colors can be reproduced.

그러나 좁은 반치전폭을 통해 넓은 색 영역을 구현할 수 있는 퀀텀닷의 코어는 물, 열, 습기에 의해 쉽게 분해되고 취약하다는 문제가 있다. 이러한 문제점을 극복하기 위해 퀀텀닷쉘 기술과 같은 방식을 적용하여 퀀텀닷의 겉을 감싸는 쉘을 형성하여 퀀텀닷을 활용하고 있으나 이는 LCD보다는 높은 제조원가라는 또 다른 문제점을 수반한다.However, there is a problem that the core of the quantum dot, which can realize a wide color gamut through a narrow half-width, is easily decomposed and vulnerable by water, heat, and moisture. In order to overcome this problem, the quantum dot is used by forming a shell surrounding the surface of the quantum dot by applying the same method as the quantum dot shell technology, but this entails another problem of higher manufacturing cost than LCD.

최근에는 다양한 연구 결과를 통해 페로브스카이트(perovskite) 구조를 갖는 물질이 발광 특성이 우수할 뿐만 아니라 제조 시간 및 제조 비용 측면에서 기존 형광체보다 상대적으로 많은 장점을 가지는 것을 확인하여 국내에서도 본격적으로 연구하기 시작했다. 초기 페로브스카이트 물질의 개발 목적은 태양 전지의 광흡수층이었지만, 관련 연구가 가속화되어 레이져, 발광다이오드(LED, Light Emitting Diode), 광촉매 분야로 응용 가능성을 확대되었다.In recent years, through various research results, it was confirmed that a material having a perovskite structure not only has excellent luminescence properties, but also has relatively many advantages over conventional phosphors in terms of manufacturing time and manufacturing cost. Started doing. Initially, the purpose of the development of perovskite materials was the light absorbing layer of solar cells, but related research was accelerated, expanding the possibility of application to the fields of laser, light emitting diode (LED), and photocatalyst.

이에 따라, '대한민국 공개특허 제 10-2016-0054736호'에서는 이차원적인 구조를 갖는 유무기 하이브리드 페로브스카이트 나노결정입자 발광체, 그 제조방법 및 이를 이용한 발광소자를 제공하고 있으나, 발광체의 제조방법만 나열되어 있으며, 발광체의 발광특성이 개시되어 있지 않으며, 기존의 수분에 취약한 페로브스카이트의 안정성에 대한 내용이 개시되어 있지 않다는 문제점이 있다.Accordingly,'Korea Patent Laid-Open No. 10-2016-0054736' provides an organic-inorganic hybrid perovskite nanocrystalline particle light emitter having a two-dimensional structure, a method for manufacturing the same, and a light emitting device using the same, but a method for manufacturing a light emitter There is a problem in that only is listed, the luminous properties of the luminous body are not disclosed, and the stability of the existing perovskite vulnerable to moisture is not disclosed.

따라서, 본 발명은 상기 문제점들에 착안하여 다공성 물질인 제올라이트를 이용함으로써 수분에 안정적이고 넓은 색 영역을 구현할 수 있는 디스플레이용 나노 형광체를 발명하고자 한다.Accordingly, an object of the present invention is to invent a nano-phosphor for display that is stable in moisture and can realize a wide color gamut by using zeolite, which is a porous material, focusing on the above problems.

KR 10-2016-0054736 AKR 10-2016-0054736 A KR 10-1647764 B1KR 10-1647764 B1

상기 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 510 내지 550 nm의 파장 범위에서 발광피크를 나타내는 디스플레이용 나노 형광체를 제공하는 것을 목적으로 한다.In order to solve the above problems, an object of the present invention is to provide a nano-phosphor for a display that exhibits an emission peak in a wavelength range of 510 to 550 nm.

또한, 제올라이트-Cs6Pb(BraY1-a)4로 표시되는 디스플레이용 나노 형광체를 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, it is an object of the present invention to provide a display nanophosphor represented by zeolite-Cs 6 Pb(Br a Y 1-a ) 4 .

또한, 10 내지 25 nm의 반치폭(FWHM)를 갖는 디스플레이용 나노 형광체를 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to provide a display nanophosphor having a half width (FWHM) of 10 to 25 nm.

또한, 디스플레이용 나노 형광체의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, it is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a nano-phosphor for display.

또한, 디스플레이용 나노 형광체를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to provide a display device comprising a nano-phosphor for display.

상기 목적을 해결하기 위하여 본 발명은,In order to solve the above object, the present invention,

하기 식 1로 표시되고 510 내지 550 nm의 파장 범위에서 발광피크를 나타내는 것을 특징으로 하는 디스플레이용 나노 형광체를 제공한다:It is represented by the following Equation 1 and provides a nano-phosphor for a display, characterized in that it exhibits an emission peak in a wavelength range of 510 to 550 nm:

[식 1][Equation 1]

제올라이트-Cs6PbX4 Zeolite-Cs 6 PbX 4

상기 X는 브롬(Br), 염소(Cl), 및 아이오딘(I)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상이다.X is at least one selected from the group consisting of bromine (Br), chlorine (Cl), and iodine (I).

상기 다른 목적을 해결하기 위하여 본 발명은,In order to solve the above other object, the present invention,

하기 식 2로 표시되는 것을 특징으로 하는 디스플레이용 나노 형광체를 제공한다:It provides a nano-phosphor for a display, characterized in that represented by the following formula 2:

[식 2][Equation 2]

제올라이트-Cs6Pb(BraY1-a)4 (0.8<a≤1)Zeolite-Cs 6 Pb(Br a Y 1-a ) 4 (0.8<a≤1)

상기 Y는 염소(Cl), 및 아이오딘(I) 중에서 선택된 하나 이상이다.Y is at least one selected from chlorine (Cl) and iodine (I).

상기 또 다른 목적을 해결하기 위하여 본 발명은,In order to solve the another object, the present invention,

제올라이트 골격; 및Zeolite skeleton; And

상기 제올라이트 골격이 만드는 공간에 도입된 세슘(Cs), 납(Pb), 및 브롬(Br)을 포함하며,It contains cesium (Cs), lead (Pb), and bromine (Br) introduced into the space created by the zeolite skeleton,

10 내지 25 nm의 반치폭(FWHM)를 갖는 것을 특징으로 하는 디스플레이용 나노 형광체를 제공한다.It provides a nano-phosphor for display, characterized in that it has a half width (FWHM) of 10 to 25 nm.

상기 또 다른 목적을 해결하기 위하여 본 발명은,In order to solve the another object, the present invention,

제올라이트 분말과 세슘 수용액을 반응시켜 세슘 이온이 교환된 제올라이트를 형성하는 제 1 단계;A first step of reacting zeolite powder with an aqueous solution of cesium to form a zeolite in which cesium ions are exchanged;

상기 세슘 이온이 교환된 제올라이트를 유기용매에 첨가하고 교반하여 교반액을 형성하는 제 2 단계;A second step of adding the cesium ion-exchanged zeolite to an organic solvent and stirring to form a stirring solution;

Pb(BraY1-a)2시약이 혼합된 혼합액 내 가스를 제거하고, 질소 분위기 하에서 Pb(BraY1-a)2시약이 완전히 용해된 용액을 형성하는 제 3 단계; Pb (Br a Y 1-a ) a third step of the second reagent to remove the gas in the mixed mixture to form the solution of Pb (Br a Y 1-a ) 2, the reagents are completely dissolved under a nitrogen atmosphere;

상기 교반액에 상기 Pb(BraY1-a)2시약이 완전히 용해된 용액을 첨가하고 반응시켜 반응물을 형성하는 제 4 단계;A fourth step of adding and reacting a solution in which the Pb(Br a Y 1-a ) 2 reagent is completely dissolved in the stirred solution to form a reaction product;

상기 반응물을 세척하는 제 5 단계;를 포함하며,Including a fifth step of washing the reactant;

상기 a는 0.8 초과 1 이하이고 상기 Y는 염소(Cl), 및 아이오딘(I) 중에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 디스플레이용 나노 형광체의 제조방법을 제공한다.A is greater than 0.8 and less than or equal to 1, and Y is at least one selected from chlorine (Cl) and iodine (I).

상기 또 다른 목적을 해결하기 위하여 본 발명은,In order to solve the another object, the present invention,

나노 형광체를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치를 제공한다.It provides a display device comprising a nano-phosphor.

본 발명은 안정성이 높고 반치폭이 좁은 디스플레이용 녹색 나노 형광체 및 그 제조방법을 제공함으로써, 물, 열기, 습기에 의해 쉽게 분해되지 않아 안정적이고, 종래의 나노 형광체에 비해 극히 좁은 반치폭을 가져 넓은 색 영역을 구현할 수 있는 효과가 있으며, 인체에 유해한 카드뮴이 포함되지 않아 안전하고, 발광특성이 오래 유지되며, 경제성이 높은 효과가 있다.The present invention provides a green nano-phosphor for display with high stability and a narrow half-width, and a method for manufacturing the same, so that it is not easily decomposed by water, heat, and moisture, so it is stable, and has an extremely narrow half-value width compared to the conventional nano-phosphor. There is an effect to implement, and it does not contain cadmium harmful to the human body, so it is safe, the luminous property is maintained for a long time, and there is a high economic effect.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 나노 형광체 제조과정에 사용되는 플라스크의 모식도를 나타낸 것이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 나노 형광체 분말의 색상과 발광 파장 및 증류수 내 분산된 나노 형광체의 색상과 발광 파장을 나타낸 것이다.
도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 나노 형광체 분말의 시간에 따른 발광 파장을 나타낸 것이다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 나노 형광체 분말의 발광 파장 및 반치폭을 나타낸 그래프이다.
도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 나노 형광체의 감쇄시간 그래프이다.
도 3c는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 나노 형광체의 시분해광발광 사진이다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 나노 형광체를 수중에 분산시켰을 때의 발광 파장 및 반치폭을 나타낸 그래프이다.
도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 나노 형광체를 헥산에 분산시켰을 때의 발광 파장 및 반치폭을 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 나노 형광체 및 제올라이트의 분말 XRD 분석 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 나노 형광체 내 도입된 Cs6PbBr4 복합체의 구조를 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 나노 형광체의 구조 및 Cs, Pb, Br을 포함하는 페로브스카이트(CsPbBr3)의 구조를 비교하여 나타낸 것이다.
1 is a schematic diagram of a flask used in the manufacturing process of a nanophosphor according to an embodiment of the present invention.
2A shows the color and emission wavelength of the nanophosphor powder prepared according to an embodiment of the present invention, and the color and emission wavelength of the nanophosphor dispersed in distilled water.
2B shows the emission wavelength over time of the nanophosphor powder prepared according to an embodiment of the present invention.
3A is a graph showing the emission wavelength and half width of a nanophosphor powder prepared according to an embodiment of the present invention.
3B is a graph of attenuation time of a nano phosphor manufactured according to an embodiment of the present invention.
3C is a photograph of time-resolved light emission of a nano phosphor prepared according to an embodiment of the present invention.
4A is a graph showing the emission wavelength and half width when a nanophosphor prepared according to an embodiment of the present invention is dispersed in water.
4B is a graph showing the emission wavelength and half width when a nanophosphor prepared according to an embodiment of the present invention is dispersed in hexane.
5 is a powder XRD analysis graph of a nanophosphor and zeolite prepared according to an embodiment of the present invention.
6 is a Cs 6 PbBr 4 introduced in a nano phosphor prepared according to an embodiment of the present invention It shows the structure of the complex.
7 shows a comparison of the structure of a nano-phosphor prepared according to an embodiment of the present invention and a perovskite (CsPbBr 3 ) including Cs, Pb, and Br.

본 명세서에 있어서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 그리고 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며, 본 발명을 제한하고자 하는 것이 아니다. 본 명세서에서 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다.In the present specification, when a part "includes" a certain component, it means that other components may be further included rather than excluding other components unless otherwise stated. In addition, terms used in the present specification are for describing embodiments, and are not intended to limit the present invention. In the present specification, the singular form also includes the plural form unless specifically stated in the phrase.

본 발명은 안정성이 높고 반치폭이 좁은 디스플레이용 녹색 나노 형광체 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a green nano phosphor for a display having high stability and a narrow half width, and a method for manufacturing the same.

이하 본 발명에 대해 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

일측면에 따르면, 본 발명은 하기 식 1로 표시되고 510 내지 550 nm의 파장 범위에서 발광피크를 나타내는 것을 특징으로 하는 디스플레이용 나노 형광체를 제공한다:According to one aspect, the present invention provides a nano-phosphor for a display, characterized in that it is represented by Equation 1 below and exhibits a luminescence peak in a wavelength range of 510 to 550 nm:

[식 1][Equation 1]

제올라이트-Cs6PbX4 Zeolite-Cs 6 PbX 4

상기 X는 브롬(Br), 염소(Cl), 및 아이오딘(I)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상일 수 있다.X may be at least one selected from the group consisting of bromine (Br), chlorine (Cl), and iodine (I).

본 발명의 나노 형광체는 510 내지 550 nm의 파장 범위에서 발광피크를 나타내며, 바람직하게는 515 내지 530 nm의 파장 범위에서 발광피크를 나타낼 수 있다. 또한, 480 내지 580 nm의 발광 파장 범위를 나타낼 수 있으며, 바람직하게는 500 내지 560 nm의 발광 파장 범위를 나타낼 수 있다.The nanophosphor of the present invention may exhibit an emission peak in a wavelength range of 510 to 550 nm, and preferably may exhibit an emission peak in a wavelength range of 515 to 530 nm. In addition, it may exhibit an emission wavelength range of 480 to 580 nm, and preferably may exhibit an emission wavelength range of 500 to 560 nm.

본 발명에서 제올라이트는 제올라이트-A, 제올라이트-X, 제올라이트-Y, 및 H-제올라이트-Y 중에서 선택된 하나 이상일 수 있으며, 바람직하게는 제올라이트-X, 및 H-제올라이트-Y 일 수 있다. 구조상 제올라이트 X와 Y의 골격은 동일하지만 골격의 Si/Al 비율이 1.5 이상이면 제올라이트 Y, 1.5 미만이면 제올라이트 X라고 명명한다. 제올라이트 골격은 제올라이트가 갖는 골격이거나, 합성 제올라이트가 갖는 골격일 수 있다. 제올라이트의 물리화학적 성질은 골격의 알루미늄 함량 즉 Si/Al 몰비에 따라 크게 달라질 수 있는데, 제올라이트 골격에 Al3 +이 많으면 제올라이트 골격이 음전하를 띠게 되고 이들의 전하 밸런스를 위해 제올라이트 내 동공에 비골격 양이온이 많이 존재하게된다. 비골격 양이온들은 쉽게 다른 양이온들로 치환될 수 있으며, 이러한 양이온의 교환에 의해 제올라이트 물리화학적 성질이 변화할 수 있다.In the present invention, the zeolite may be at least one selected from zeolite-A, zeolite-X, zeolite-Y, and H-zeolite-Y, and preferably zeolite-X, and H-zeolite-Y. The skeletons of zeolite X and Y are the same structurally, but if the Si/Al ratio of the skeleton is 1.5 or more, it is called zeolite Y, and if it is less than 1.5, it is called zeolite X. The zeolite skeleton may be a skeleton of a zeolite or a skeleton of a synthetic zeolite. Physical and chemical properties of the zeolite may vary greatly depending on the aluminum content, i.e., Si / Al molar ratio of the framework, takes on the Al 3 + a large zeolite framework negative charge on the zeolite framework and non-framework cations in the zeolite within the pores for these of the charge balance There will be a lot of this. Non-skeletal cations can be easily substituted with other cations, and the physicochemical properties of zeolites can be changed by the exchange of these cations.

제올라이트는 중심원자인 실리콘과 알루미늄 원자가 산소 원자 네 개와 정사면체 형태로 배위하며 이 단위를 TO4라고 부른다. TO4는 다른 중심원자와 산소 원자를 서로 공유하면서 결합하여 다양한 구조를 형성할 수 있다. 이와 같이 Si, Al, O로 이루어진 부분을 골격이라 하며 나머지 부분을 비골격이라고 칭한다. 이에 본 발명에서는 이온 교환된 원소(이온)와 같은 기존 제올라이트 골격에 포함되지 않았던 원소(이온)를 '비골격 원소(이온)'라 할 수 있고, 제올라이트 골격을 구성하는 원소(이온)는 '골격 원소(이온)'라 할 수 있다.In zeolite, the central atoms of silicon and aluminum are coordinated with four oxygen atoms in the form of a tetrahedron, and this unit is called TO 4 . TO 4 can form various structures by sharing and bonding with other central atoms and oxygen atoms. In this way, the part made of Si, Al, and O is called the skeleton, and the rest is called the non-skeleton. Accordingly, in the present invention, an element (ion) not included in the existing zeolite skeleton, such as an ion-exchanged element (ion), can be referred to as a'non-skeleton element (ion)', and the element (ion) constituting the zeolite skeleton is'skeleton. It can be called an element (ion).

일반적으로 가공되지 않은 제올라이트는 골격 내부에 존재하는 세공들이 물분자로 채워져 있으나, 이들은 구조적으로 느슨하게 결합하고 있기 때문에 열을 가하면 수분이 쉽게 방출되며, 골격은 그대로 남아있고 세공 내부가 쉽게 비워져 제올라이트 골격 내로 다른 원소 및 미립 물질 등이 도입될 수가 있다. 이와 같이 본 발명의 [식 1]의 Cs6PbX4는 제올라이트의 골격이 형성하는 공간에 도입될 수 있으며, 이로써 형성되는 나노 형광체는 Cs6PbX4가 골격이 형성하는 내부 공간에 도입된 제올라이트를 의미할 수 있다.In general, unprocessed zeolites have pores inside the skeleton filled with water molecules, but since they are structurally loosely bonded, moisture is easily released when heat is applied, and the skeleton remains as it is, and the inside of the pores is easily emptied into the zeolite skeleton. Other elements and particulate matter may be introduced. As described above, Cs 6 PbX 4 in [Equation 1] of the present invention may be introduced into a space where a skeleton of a zeolite is formed, and the nanophosphor formed by Cs 6 PbX 4 is a zeolite introduced into an internal space formed by a skeleton. It can mean.

본 발명의 나노 형광체는 제올라이트 골격 원소인 산소와 Cs6PbX4의 세슘이 결합하고, Cs6PbX4의 X와 세슘이 결합함으로써 형성될 수 있으며, 이러한 결합관계에 의해 나노 형광체는 습기나 열기가 있는 환경에서도 안정적으로 존재할 수 있다.Nano-phosphors may be combined with the zeolite framework elements of oxygen and Cs 6 PbX 4 cesium, and formed by the X and cesium Cs 6 PbX 4 combined, the nano fluorescent material by such a coupling relationship of the present invention is a moisture and heat It can exist stably even in an environment where there is.

여기서 X는 브롬(Br), 염소(Cl), 및 아이오딘(I)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상일 수 있으며, 바람직하게는 브롬, 브롬-염소, 및 브롬-아이오딘 중에서 선택된 하나 이상일 수 있다.Here, X may be at least one selected from the group consisting of bromine (Br), chlorine (Cl), and iodine (I), and preferably at least one selected from bromine, bromine-chlorine, and bromine-iodine. .

반치폭(Full Width at Half Maximum, FWHM)은 반치전폭이라고도 하며, 파장을 나타내는 곡선의 최대값의 1/2에 대응하는 파장폭을 의미할 수 있다. 반치폭이 좁다는 것은 구현할 수 있는 색의 영역이 넓다는 것이며, 이는 보다 자연색에 가까운 색 구현이 가능하다는 것을 의미할 수 있다.The full width at half maximum (FWHM) is also referred to as the full width at half maximum, and may mean the wavelength width corresponding to 1/2 of the maximum value of the curve representing the wavelength. The narrow half-width means that the area of color that can be implemented is wide, which may mean that it is possible to implement colors closer to natural colors.

종래의 가시광선 영역대 발광물질로 알려진 퀀텀닷은 30 내지 55 nm 정도의 반치폭을 가지는 것으로 알려져 있으나, 본 발명의 나노 형광체는 10 내지 25 nm의 반치폭을 가지며, 바람직하게는 15 내지 25 nm의 반치폭을 가질 수 있다.Conventional quantum dots known as light-emitting materials in the visible region are known to have a half width of about 30 to 55 nm, but the nanophosphors of the present invention have a half width of 10 to 25 nm, and preferably have a half width of 15 to 25 nm. Can have

다른 측면에 따르면, 본 발명은 하기 식 2로 표시되는 것을 특징으로 하는 디스플레이용 나노 형광체를 제공한다:According to another aspect, the present invention provides a nano-phosphor for a display, characterized in that represented by the following formula 2:

[식 2][Equation 2]

제올라이트-Cs6Pb(BraY1-a)4 (0.8<a≤1)Zeolite-Cs 6 Pb(Br a Y 1-a ) 4 (0.8<a≤1)

상기 Y는 염소(Cl), 및 아이오딘(I) 중에서 선택된 하나 이상일 수 있다.Y may be at least one selected from chlorine (Cl) and iodine (I).

본 발명에서 제올라이트는 제올라이트-A, 제올라이트-X, 제올라이트-Y, 및 H-제올라이트-Y 중에서 선택된 하나 이상일 수 있으며, 바람직하게는 제올라이트-X, 및 H-제올라이트-Y일 수 있다.In the present invention, the zeolite may be at least one selected from zeolite-A, zeolite-X, zeolite-Y, and H-zeolite-Y, and preferably zeolite-X, and H-zeolite-Y.

일반적으로 가공되지 않은 제올라이트는 골격 내부에 존재하는 세공들이 물분자로 채워져 있으나, 이들은 구조적으로 느슨하게 결합하고 있기 때문에 열을 가하면 수분이 쉽게 방출되며, 골격은 그대로 남아있고 세공 내부가 쉽게 비워져 제올라이트 골격 내로 다른 원소 및 미립 물질 등이 도입될 수가 있다. 이와 같이 본 발명의 [식 2]의 Cs6Pb(BraY1-a)4는 제올라이트의 골격이 형성하는 공간에 도입될 수 있으며, 이로써 형성되는 나노 형광체는 Cs6Pb(BraY1-a)4가 골격이 형성하는 내부 공간에 도입된 제올라이트를 의미할 수 있다.In general, unprocessed zeolites have pores inside the skeleton filled with water molecules, but since they are structurally loosely bonded, moisture is easily released when heat is applied, and the skeleton remains as it is, and the inside of the pores is easily emptied into the zeolite skeleton. Other elements and particulate matter may be introduced. As described above, Cs 6 Pb(Br a Y 1-a ) 4 of [Equation 2] of the present invention may be introduced into a space where the skeleton of a zeolite is formed, and the nanophosphor formed thereby is Cs 6 Pb(Br a Y 1 -a ) It may mean zeolite introduced into the inner space formed by the tetravalent skeleton.

본 발명의 나노 형광체는 제올라이트 골격 원소인 산소와 Cs6Pb(BraY1-a)4의 세슘이 결합하고, Cs6Pb(BraY1-a)4의 Y와 세슘이 결합함으로써 형성될 수 있으며, 이러한 결합관계에 의해 나노 형광체는 습기나 열기가 있는 환경에서도 안정적으로 존재할 수 있다.Nano fluorescent material of the present invention is formed by the combination Y and cesium in the zeolite framework elements of oxygen and Cs 6 Pb (Br a Y 1 -a) a combination of four Cs, and Cs 6 Pb (Br a Y 1 -a) 4 The nano-phosphor can be stably present even in an environment with humidity or heat due to this coupling relationship.

이러한 나노 형광체는 녹색을 발광할 수 있으며, 480 내지 580 nm의 발광 파장 범위를 나타낼 수 있고, 510 내지 550 nm의 파장 범위에서 발광피크를 나타낼 수 있다. 바람직하게는 500 내지 560 nm의 발광 파장 범위를 나타낼 수 있으며, 515 내지 530 nm의 파장 범위에서 발광피크를 나타낼 수 있다.Such a nanophosphor may emit green light, may exhibit an emission wavelength range of 480 to 580 nm, and may exhibit an emission peak in a wavelength range of 510 to 550 nm. Preferably, it may exhibit an emission wavelength range of 500 to 560 nm, and may exhibit an emission peak in a wavelength range of 515 to 530 nm.

또한, 본 발명의 나노 형광체는 10 내지 25 nm의 반치폭을 가지며, 바람직하게는 15 내지 25 nm의 반치폭을 가질 수 있다.In addition, the nano-phosphor of the present invention may have a half width of 10 to 25 nm, and preferably may have a half width of 15 to 25 nm.

또 다른 측면에 따르면, 본 발명은 제올라이트 골격; 및 상기 제올라이트 골격이 만드는 공간에 도입된 세슘(Cs), 납(Pb), 및 브롬(Br)을 포함하며, 10 내지 25 nm의 반치폭(FWHM)를 갖는 것을 특징으로 하는 디스플레이용 나노 형광체를 제공한다.According to another aspect, the present invention provides a zeolite skeleton; And cesium (Cs), lead (Pb), and bromine (Br) introduced into the space created by the zeolite skeleton, and has a half width (FWHM) of 10 to 25 nm. do.

본 발명의 나노 형광체에서 '제올라이트 골격'은 제올라이트가 갖는 골격이거나, 합성 제올라이트가 갖는 골격일 수 있다.In the nanophosphor of the present invention, the'zeolite skeleton' may be a skeleton of a zeolite or a skeleton of a synthetic zeolite.

일반적으로 가공되지 않은 제올라이트는 골격 내부에 존재하는 세공들이 물분자로 채워져 있으나, 이들은 구조적으로 느슨하게 결합하고 있기 때문에 열을 가하면 수분이 쉽게 방출되며, 골격은 그대로 남아있고 세공 내부가 쉽게 비워져 제올라이트 골격 내로 다른 원소 및 미립 물질 등이 도입될 수가 있다.In general, unprocessed zeolites have pores inside the skeleton filled with water molecules, but since they are structurally loosely bonded, moisture is easily released when heat is applied, and the skeleton remains as it is, and the inside of the pores is easily emptied into the zeolite skeleton. Other elements and particulate matter may be introduced.

본 발명의 제올라이트 골격이 만드는 공간에 도입된 세슘(Cs), 납(Pb), 및 브롬(Br)은 복합체를 형성할 수 있다. 세슘은 제올라이트 골격 원소인 산소와 결합할 수 있고, 브롬과 결합할 수 있으며, 납과 브롬은 나노 구조체를 형성할 수 있다. 바람직하게는 세슘, 납, 브롬은 Cs6PbBr4 복합체를 형성할 수 있고, Cs6PbBr4 복합체는 제올라이트 골격이 만드는 공간에 도입될 수 있으며, 복합체의 세슘은 제올라이트 골격 원소인 산소와 결합할 수 있고 PbBr4 구조체의 브롬과 결합할 수 있다. 이러한 결합관계에 의해 Cs6PbBr4 복합체는 제올라이트 내에서 안정적으로 존재할 수 있다.Cesium (Cs), lead (Pb), and bromine (Br) introduced into the space created by the zeolite skeleton of the present invention can form a complex. Cesium can combine with oxygen, which is a zeolite skeleton element, and with bromine, and lead and bromine can form nanostructures. Preferably, cesium, lead, and bromine can form a Cs 6 PbBr 4 complex, and the Cs 6 PbBr 4 complex can be introduced into a space created by a zeolite skeleton, and the cesium of the complex can bind with oxygen, a zeolite skeleton element. And can be combined with bromine of the PbBr 4 structure. Due to this binding relationship, the Cs 6 PbBr 4 complex can stably exist in the zeolite.

본 발명의 나노 형광체는 녹색을 발광할 수 있으며, 480 내지 580 nm의 발광 파장 범위를 나타낼 수 있고, 510 내지 550 nm의 파장 범위에서 발광피크를 나타낼 수 있다. 바람직하게는 500 내지 560 nm의 발광 파장 범위를 나타낼 수 있으며, 515 내지 530 nm의 파장 범위에서 발광피크를 나타낼 수 있다.The nanophosphor of the present invention may emit green light, may exhibit an emission wavelength range of 480 to 580 nm, and may exhibit an emission peak in a wavelength range of 510 to 550 nm. Preferably, it may exhibit an emission wavelength range of 500 to 560 nm, and may exhibit an emission peak in a wavelength range of 515 to 530 nm.

또한, 본 발명의 나노 형광체는 10 내지 25 nm의 반치폭을 가지며, 바람직하게는 15 내지 25 nm의 반치폭을 가질 수 있다.In addition, the nano-phosphor of the present invention may have a half width of 10 to 25 nm, and preferably may have a half width of 15 to 25 nm.

또 다른 측면에 따르면, 본 발명은 제올라이트 분말과 세슘 수용액을 반응시켜 세슘 이온이 교환된 제올라이트를 형성하는 제 1 단계; 상기 세슘 이온이 교환된 제올라이트를 유기용매에 첨가하고 교반하여 교반액을 형성하는 제 2 단계; Pb(BraY1-a)2시약이 혼합된 혼합액 내 가스를 제거하고, 질소 분위기 하에서 Pb(BraY1-a)2시약이 완전히 용해된 용액을 형성하는 제 3 단계; 상기 교반액에 상기 Pb(BraY1-a)2시약이 완전히 용해된 용액을 첨가하고 반응시켜 반응물을 형성하는 제 4 단계; 상기 반응물을 세척하는 제 5 단계;를 포함하며, 상기 a는 0.8 초과 1 이하이고 상기 Y는 염소(Cl), 및 아이오딘(I) 중에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 디스플레이용 나노 형광체의 제조방법을 제공한다.According to another aspect, the present invention provides a first step of reacting a zeolite powder with an aqueous solution of cesium to form a zeolite in which cesium ions are exchanged; A second step of adding the cesium ion-exchanged zeolite to an organic solvent and stirring to form a stirring solution; Pb (Br a Y 1-a ) a third step of the second reagent to remove the gas in the mixed mixture to form the solution of Pb (Br a Y 1-a ) 2, the reagents are completely dissolved under a nitrogen atmosphere; A fourth step of adding and reacting a solution in which the Pb(Br a Y 1-a ) 2 reagent is completely dissolved in the stirred solution to form a reaction product; A fifth step of washing the reactant; wherein a is greater than 0.8 and 1 or less, and Y is at least one selected from chlorine (Cl) and iodine (I). Provides.

본 발명의 나노 형광체의 제조방법의 제 1 단계에서 제올라이트 분말의 나트륨 이온 또는 수소 이온은 세슘 수용액의 세슘 이온과 이온 교환될 수 있으며, 바람직하게는 제올라이트의 나트륨 이온 또는 수소 이온의 60 내지 70 %가 세슘 이온과 이온 교환될 수 있다.In the first step of the method for producing a nanophosphor of the present invention, the sodium ions or hydrogen ions of the zeolite powder may be ion-exchanged with the cesium ions of the aqueous solution of cesium, and preferably 60 to 70% of the sodium ions or hydrogen ions of the zeolite are It can be ion-exchanged with cesium ions.

이후 제 2 단계에서는 진공상태에서 교반액을 형성할 수 있으며, 이렇게 형성된 교반액은 Pb(BraY1-a)2시약과 반응시키기 전 액체 내 가스를 제거하고 질소를 투입하여 질소 분위기로 바꿀 수 있다. 또한, 제 3 단계에서 Pb(BraY1-a)2시약을 유기용매에 투입하여 혼합액을 형성할 수 있으며, 혼합액 내 가스를 제거한 후 질소 분위기 하에서 유기용매를 추가로 첨가할 수 있다.Afterwards, in the second step, a stirring liquid can be formed in a vacuum state, and the stirring liquid thus formed removes gas in the liquid before reacting with the Pb(Br a Y 1-a ) 2 reagent, and changes to a nitrogen atmosphere by introducing nitrogen. I can. In addition, in the third step, a Pb(Br a Y 1-a ) 2 reagent may be added to an organic solvent to form a mixed solution, and after removing gas in the mixed solution, an organic solvent may be additionally added under a nitrogen atmosphere.

제 2 단계 및 제 3 단계에서 사용되는 유기용매는 끓는점이 높아 반응성이 낮다면 어떤 것이든 사용할 수 있으나, 바람직하게는 300℃ 이상의 끓는점을 가지는 것일 수 있다.Any organic solvent used in the second and third steps may have a high boiling point and low reactivity, but preferably has a boiling point of 300°C or higher.

반응물을 형성하는 제 4 단계는 100 내지 200℃에서 교반액 내의 세슘 이온이 교환된 제올라이트와 Pb(BraY1-a)2를 반응시킬 수 있으며, 반응시 온도에 따라 최종적으로 제조되는 나노 형광체의 중심 파장이 변할 수 있다.The fourth step of forming the reactant is to react the zeolite in which cesium ions in the stirring solution are exchanged at 100 to 200°C and Pb(Br a Y 1-a ) 2 , and the nano phosphor is finally produced depending on the temperature during the reaction. The center wavelength of can be changed.

마지막으로 제 5 단계에서 반응물은 유기용매로 반복 세척할 수 있으며, 바람직하게는 헥산 및 알코올류 중에서 선택된 하나 이상으로 2 내지 5회 반복 세척할 수 있다.Finally, in the fifth step, the reactant may be repeatedly washed with an organic solvent, and preferably, it may be repeatedly washed 2 to 5 times with at least one selected from hexane and alcohols.

또 다른 측면에 따르면, 본 발명은 나노 형광체를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치를 제공한다. 상기 나노 형광체에 대한 설명은 본 발명의 디스플레이용 나노 형광체에 대하여 상술한 설명과 동일 또는 유사하므로, 생략하기로 한다.According to another aspect, the present invention provides a display device comprising a nano-phosphor. The description of the nano-phosphor is the same as or similar to the description of the nano-phosphor for display of the present invention, and thus will be omitted.

본 발명의 나노 형광체를 포함하는 디스플레이 장치는 데이터를 시각적으로 표시하는 장치라면 어떤 것이든 상관없으나, 바람직하게는 Back Light Unit LED 디스플레이이며, 더 바람직하게는 Quantum Dots 디스플레이일 수 있다.The display device including the nano-phosphor of the present invention may be any device that visually displays data, but is preferably a Back Light Unit LED display, and more preferably a Quantum Dots display.

이하, 본 명세서를 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 명세서에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 명세서의 범위가 아래에서 기술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지 않는다. 본 명세서의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 명세서를 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.Hereinafter, examples will be described in detail in order to describe the present specification in detail. However, the embodiments according to the present specification may be modified in various forms, and the scope of the present specification is not construed as being limited to the embodiments described below. The embodiments of the present specification are provided to more completely describe the present specification to those of ordinary skill in the art.

<< 실시예Example >>

실시예Example 1 - 나노 형광체 합성 ( 1-Synthesis of nanophosphors ( Cs,NaCs,Na -X (-X ( SiSi /Al = 1.40))/Al = 1.40))

제올라이트 X (Na-X) 분말 (< 5 m) 0.5 g을 Cs acetate 0.1 M 수용액 100 mL와 혼합하고 하루동안 교반하여 반응시킨 후 Na+ 이온을 Cs+ 이온으로 교환시킨 제올라이트 분말(Cs,Na-X 파우더)을 제조하였으며, 제조된 Cs,Na-X 파우더 0.5 g을 1-octadecene 5 mL에 넣고 진공상태에서 교반하였다.A mixture of zeolite X (Na-X) powder (<5 m) 0.5 g Cs acetate and 0.1 M aqueous solution of 100 mL, and then the reaction was stirred for one day replace the Na + ions with Cs + ions zeolite powder (Cs, Na- X powder) was prepared, and 0.5 g of the prepared Cs,Na-X powder was added to 5 mL of 1-octadecene and stirred in a vacuum state.

이 후 PbBr2 시약 0.067 g (0.188 mmol)을 1-octadecene 5 mL에 넣고 100℃의 진공상태에서 15~30분 정도 반응시켜 용액 속 가스를 제거하였으며, oleylamine 1 mL와 oleic acid 1 mL를 질소 분위기하에 첨가하여 120℃에서 PbBr2 시약이 완전히 용해될 때 까지 반응시켰다.Thereafter, 0.067 g (0.188 mmol) of PbBr 2 reagent was added to 5 mL of 1-octadecene and reacted for 15 to 30 minutes in a vacuum at 100°C to remove gas from the solution, and 1 mL of oleylamine and 1 mL of oleic acid were added to a nitrogen atmosphere. And reacted at 120° C. until the PbBr 2 reagent was completely dissolved.

앞서 교반한 Cs,Na-X 파우더 용액의 가스를 제거하고 질소를 투입하여 질소 분위기로 만든 다음, PbBr2 시약이 완전히 용해된 용액을 주사기를 이용하여 Cs,Na-X 파우더 용액에 6 mL 인젝션하여 150℃에서 30분간 반응시켰으며, 상온에서 식혀 hexane 2회, isopropyl alcohol 1회 세척을 한 후 60℃에서 건조시켜 최종적으로 Cs, Pb, Br을 제올라이트 비골격 위치에 도입한 녹색의 나노 형광체를 제조하였다. Remove the gas of the previously stirred Cs,Na-X powder solution, and add nitrogen to make a nitrogen atmosphere, and then inject 6 mL of the solution in which the PbBr 2 reagent is completely dissolved into the Cs, Na-X powder solution using a syringe. Reacted at 150℃ for 30 minutes, cooled at room temperature, washed twice with hexane and once with isopropyl alcohol, dried at 60℃, and finally introduced Cs, Pb, and Br to the non-skeleton position of the zeolite to prepare a green nanophosphor. I did.

실시예Example 2 - 나노 형광체 합성 ( 2-Synthesis of nanophosphors ( Cs,NaCs,Na -A (-A ( SiSi /Al = 1.00))/Al = 1.00))

제올라이트 A (Na-A) 분말 (< 5 m) 0.5 g을 Cs acetate 0.1 M 수용액 100 mL와 혼합하고 하루동안 교반하여 반응시킨 후 Na+ 이온을 Cs+ 이온으로 교환시킨 제올라이트 분말(Cs,Na-A 파우더)을 제조하였으며, 제조된 Cs,Na-A 파우더 0.5 g을 1-octadecene 5 mL에 넣고 진공상태에서 교반하였다.A mixture of zeolite A (Na-A) powder (<5 m) 0.5 g Cs acetate and 0.1 M aqueous solution of 100 mL, and then the reaction was stirred for one day replace the Na + ions with Cs + ions zeolite powder (Cs, Na- A powder) was prepared, and 0.5 g of the prepared Cs,Na-A powder was added to 5 mL of 1-octadecene and stirred in a vacuum state.

이 후 PbBr2 시약 0.067 g (0.188 mmol)을 1-octadecene 5 mL에 넣고 100℃의 진공상태에서 15~30분 정도 반응시켜 용액 속 가스를 제거하였으며, oleylamine 1 mL와 oleic acid 1 mL를 질소 분위기하에 첨가하여 120℃에서 PbBr2 시약이 완전히 용해될 때 까지 반응시켰다.Thereafter, 0.067 g (0.188 mmol) of PbBr 2 reagent was added to 5 mL of 1-octadecene and reacted for 15 to 30 minutes in a vacuum at 100°C to remove gas from the solution, and 1 mL of oleylamine and 1 mL of oleic acid were added to a nitrogen atmosphere. And reacted at 120° C. until the PbBr 2 reagent was completely dissolved.

앞서 교반한 Cs,Na-A 파우더 용액의 가스를 제거하고 질소를 투입하여 질소 분위기로 만든 다음, PbBr2 시약이 완전히 용해된 용액을 주사기를 이용하여 Cs,Na-A 파우더 용액에 6 mL 인젝션하여 150℃에서 30분간 반응시켰으며, 상온에서 식혀 hexane 2회, isopropyl alcohol 1회 세척을 한 후 60℃에서 건조시켜 최종적으로 Cs, Pb, Br을 제올라이트 비골격 위치에 도입한 녹색의 나노 형광체를 제조하였다. After removing the gas of the previously stirred Cs,Na-A powder solution, adding nitrogen to make a nitrogen atmosphere, and then injecting 6 mL of the solution in which the PbBr 2 reagent is completely dissolved into the Cs, Na-A powder solution using a syringe. Reacted at 150℃ for 30 minutes, cooled at room temperature, washed twice with hexane and once with isopropyl alcohol, dried at 60℃, and finally introduced Cs, Pb, and Br to the non-skeleton position of the zeolite to prepare a green nanophosphor. I did.

실시예Example 3 - 나노 형광체 합성 ( 3-Synthesis of nanophosphors ( Cs,NaCs,Na -Y (-Y ( SiSi /Al = 2.55))/Al = 2.55))

제올라이트 Y (Na-Y) 분말 (< 5 m) 0.5 g을 Cs acetate 0.1 M 수용액 100 mL와 혼합하고 하루동안 교반하여 반응시킨 후 Na+ 이온을 Cs+ 이온으로 교환시킨 제올라이트 분말(Cs,Na-Y 파우더)을 제조하였으며, 제조된 Cs,Na-Y 파우더 0.5 g을 1-octadecene 5 mL에 넣고 진공상태에서 교반하였다.Was mixed with 0.5 g zeolite Y (Na-Y) powder (<5 m) and Cs acetate 0.1 M aqueous solution of 100 mL to exchange Na + ions was reacted by stirring for one day the Cs + ion-zeolite powder (Cs, Na- Y powder) was prepared, and 0.5 g of the prepared Cs,Na-Y powder was added to 5 mL of 1-octadecene and stirred in a vacuum state.

이 후 PbBr2 시약 0.067 g (0.188 mmol)을 1-octadecene 5 mL에 넣고 100℃의 진공상태에서 15~30분 정도 반응시켜 용액 속 가스를 제거하였으며, oleylamine 1 mL와 oleic acid 1 mL를 질소 분위기하에 첨가하여 120℃에서 PbBr2 시약이 완전히 용해될 때 까지 반응시켰다.Thereafter, 0.067 g (0.188 mmol) of PbBr 2 reagent was added to 5 mL of 1-octadecene and reacted for 15 to 30 minutes in a vacuum at 100°C to remove gas from the solution, and 1 mL of oleylamine and 1 mL of oleic acid were added to a nitrogen atmosphere. And reacted at 120° C. until the PbBr 2 reagent was completely dissolved.

앞서 교반한 Cs,Na-Y 파우더 용액의 가스를 제거하고 질소를 투입하여 질소 분위기로 만든 다음, PbBr2 시약이 완전히 용해된 용액을 주사기를 이용하여 Cs,Na-Y 파우더 용액에 6 mL 인젝션하여 150℃에서 30분간 반응시켰으며, 상온에서 식혀 hexane 2회, isopropyl alcohol 1회 세척을 한 후 60℃에서 건조시켜 최종적으로 Cs, Pb, Br을 제올라이트 비골격 위치에 도입한 녹색의 나노 형광체를 제조하였다.After removing the gas of the previously stirred Cs,Na-Y powder solution, adding nitrogen to make a nitrogen atmosphere, and then injecting 6 mL of the solution in which the PbBr 2 reagent is completely dissolved into the Cs, Na-Y powder solution using a syringe. Reacted at 150℃ for 30 minutes, cooled at room temperature, washed twice with hexane and once with isopropyl alcohol, dried at 60℃, and finally introduced Cs, Pb, and Br to the non-skeleton position of the zeolite to prepare a green nanophosphor. I did.

실시예Example 4 - 나노 형광체 합성 ( 4-Synthesis of nanophosphors ( Cs,HCs,H -Y (-Y ( SiSi /Al = 2.55))/Al = 2.55))

H-제올라이트-Y (H-Y) 분말 (< 5 m) 0.5 g을 Cs acetate 0.1 M 수용액 100 mL와 혼합하고 하루동안 교반하여 반응시킨 후 H+ 이온을 Cs+ 이온으로 교환시킨 제올라이트 분말(Cs,H-Y 파우더)을 제조하였으며, 제조된 Cs,H-Y 파우더 0.5 g을 1-octadecene 5 mL에 넣고 진공상태에서 교반하였다.By mixing the zeolite H- -Y (HY) powder (<5 m) 0.5 g Cs acetate and 0.1 M aqueous solution of 100 mL, and then the reaction was stirred for one day replace the H + ion in the zeolite powder Cs + ions (Cs, HY Powder) was prepared, and 0.5 g of the prepared Cs,HY powder was added to 5 mL of 1-octadecene and stirred in a vacuum state.

이 후 PbBr2 시약 0.067 g (0.188 mmol)을 1-octadecene 5 mL에 넣고 100℃의 진공상태에서 15~30분 정도 반응시켜 용액 속 가스를 제거하였으며, oleylamine 1 mL와 oleic acid 1 mL를 질소 분위기하에 첨가하여 120℃에서 PbBr2 시약이 완전히 용해될 때 까지 반응시켰다.Thereafter, 0.067 g (0.188 mmol) of PbBr 2 reagent was added to 5 mL of 1-octadecene and reacted for 15 to 30 minutes in a vacuum at 100°C to remove gas from the solution, and 1 mL of oleylamine and 1 mL of oleic acid were added to a nitrogen atmosphere. And reacted at 120° C. until the PbBr 2 reagent was completely dissolved.

앞서 교반한 Cs,H-Y 파우더 용액의 가스를 제거하고 질소를 투입하여 질소 분위기로 만든 다음, PbBr2 시약이 완전히 용해된 용액을 주사기를 이용하여 Cs,H-Y 파우더 용액에 6 mL 인젝션하여 150℃에서 30분간 반응시켰으며, 상온에서 식혀 hexane 2회, isopropyl alcohol 1회 세척을 한 후 60℃에서 건조시켜 최종적으로 Cs, Pb, Br을 제올라이트 비골격 위치에 도입한 녹색의 나노 형광체를 제조하였다.After removing the gas of the previously stirred Cs,HY powder solution, adding nitrogen to make a nitrogen atmosphere, and then injecting 6 mL of the solution in which the PbBr 2 reagent is completely dissolved into the Cs, HY powder solution using a syringe and injecting it at 150℃ for 30 The reaction was performed for a minute, cooled at room temperature, washed twice with hexane and once with isopropyl alcohol, and then dried at 60°C to prepare a green nanophosphor in which Cs, Pb, and Br were finally introduced into the non-skeleton position of the zeolite.

실시예Example 5 - 나노 형광체 합성 ( 5-Synthesis of nanophosphors ( Cs,HCs,H -Y (-Y ( SiSi /Al = 30))/Al = 30))

H-제올라이트-Y (H-Y) 분말 (< 5 m) 0.5 g을 Cs acetate 0.1 M 수용액 100 mL와 혼합하고 하루동안 교반하여 반응시킨 후 H+ 이온을 Cs+ 이온으로 교환시킨 제올라이트 분말(Cs,H-Y 파우더)을 제조하였으며, 제조된 Cs,H-Y 파우더 0.5 g을 1-octadecene 5 mL에 넣고 진공상태에서 교반하였다.By mixing the zeolite H- -Y (HY) powder (<5 m) 0.5 g Cs acetate and 0.1 M aqueous solution of 100 mL, and then the reaction was stirred for one day replace the H + ion in the zeolite powder Cs + ions (Cs, HY Powder) was prepared, and 0.5 g of the prepared Cs,HY powder was added to 5 mL of 1-octadecene and stirred in a vacuum state.

이 후 PbBr2 시약 0.067 g (0.188 mmol)을 1-octadecene 5 mL에 넣고 100℃의 진공상태에서 15~30분 정도 반응시켜 용액 속 가스를 제거하였으며, oleylamine 1 mL와 oleic acid 1 mL를 질소 분위기하에 첨가하여 120℃에서 PbBr2 시약이 완전히 용해될 때 까지 반응시켰다.Thereafter, 0.067 g (0.188 mmol) of PbBr 2 reagent was added to 5 mL of 1-octadecene and reacted for 15 to 30 minutes in a vacuum at 100°C to remove gas from the solution, and 1 mL of oleylamine and 1 mL of oleic acid were added to a nitrogen atmosphere. And reacted at 120° C. until the PbBr 2 reagent was completely dissolved.

앞서 교반한 Cs,H-Y 파우더 용액의 가스를 제거하고 질소를 투입하여 질소 분위기로 만든 다음, PbBr2 시약이 완전히 용해된 용액을 주사기를 이용하여 Cs,H-Y 파우더 용액에 6 mL 인젝션하여 150℃에서 30분간 반응시켰으며, 상온에서 식혀 hexane 2회, isopropyl alcohol 1회 세척을 한 후 60℃에서 건조시켜 최종적으로 Cs, Pb, Br을 제올라이트 비골격 위치에 도입한 녹색의 나노 형광체를 제조하였다.After removing the gas of the previously stirred Cs,HY powder solution, adding nitrogen to make a nitrogen atmosphere, and then injecting 6 mL of the solution in which the PbBr 2 reagent is completely dissolved into the Cs, HY powder solution using a syringe and injecting it at 150℃ for 30 The reaction was performed for a minute, cooled at room temperature, washed twice with hexane and once with isopropyl alcohol, and then dried at 60°C to prepare a green nanophosphor in which Cs, Pb, and Br were finally introduced into the non-skeleton position of the zeolite.

상기 실시예 1 내지 실시예 5의 나노 형광체 제조 과정에서 PbBr2 시약 용액 제조 및 세슘 이온 교환된 제올라이트와 PbBr2 시약의 반응은 하기 도 1에 도시된 쓰리넥 플라스크를 이용하여 실시하였다.The preparation of the PbBr 2 reagent solution and the reaction between the cesium ion-exchanged zeolite and the PbBr 2 reagent in the manufacturing process of the nanophosphors of Examples 1 to 5 were performed using the three-neck flask shown in FIG. 1 below.

<< 실험예Experimental example >>

실험예Experimental example 1 - 나노 형광체의 수분 안정성 시험 1-Water stability test of nano phosphor

상기 실시예 1 내지 실시예 5에 따라 제조된 녹색의 나노 형광체 시료 0.2 g을 3차 증류수 5 mL에 넣고 365nm의 UV를 조사하여 시간에 따른 나노 형광체의 파장변화를 관찰하고 발광정도를 확인하였으며, 이를 통해 수분에 대한 안정성을 확인하였다.0.2 g of the green nano-phosphor sample prepared according to Examples 1 to 5 was added to 5 mL of tertiary distilled water and irradiated with UV at 365 nm to observe the wavelength change of the nano-phosphor over time and to check the degree of luminescence, Through this, the stability against moisture was confirmed.

실험예Experimental example 2 - 나노 형광체의 발광 특성 확인 시험 2-Test to confirm the luminescence properties of nano phosphors

상기 실시예 1에 따라 제조된 나노 형광체 분말의 발광파장과 감쇄시간을 측정하였다(F-7000, Hitachi). 또한, 나노 형광체 분말시료를 공초점 현미경 (MicroTime-200, Picoquant, Germany)에 위치시키고, 30 ps 펄스를 갖는 375 nm single-mode 다이오드 레이져로 여기시켜 200 x 200 픽셀의 시분해형광 이미지를 측정하였다.The emission wavelength and attenuation time of the nanophosphor powder prepared according to Example 1 were measured (F-7000, Hitachi). In addition, a nano-phosphor powder sample was placed on a confocal microscope (MicroTime-200, Picoquant, Germany) and excited with a 375 nm single-mode diode laser having a 30 ps pulse to measure a time-resolved fluorescence image of 200 x 200 pixels. .

실험예Experimental example 3 - 나노 형광체의 시료 상태에 따른 발광 파장 확인 시험 3-Test to confirm the emission wavelength according to the sample condition of the nano phosphor

상기 실시예 1에 따라 제조된 녹색의 나노 형광체의 분말시료를 3차 증류수와 헥산 5 mL에 각각 0.1 g씩 분산시킨 후 365 nm UV를 조사하고 ocean optics의 spectrometer를 이용하여 발광 파장을 확인하였다.After dispersing 0.1 g each of the green nanophosphor powder sample prepared according to Example 1 in tertiary distilled water and 5 mL of hexane, 365 nm UV was irradiated and the emission wavelength was confirmed using a spectrometer of ocean optics.

실험예Experimental example 4 - 나노 형광체 상 분석 시험( 4-Analytical test on nano-phosphor ( XRDXRD ))

상기 실시예 1에 따라 제조된 나노 형광체, 증류수 내 분산시킨 실시예 1의 나노 형광체, 세슘 이온이 교환된 제올라이트 분말(Cs,Na-X), 및 제올라이트 X를 XRD를 통해 분석하였다.The nanophosphors prepared according to Example 1, the nanophosphors of Example 1 dispersed in distilled water, the cesium ion-exchanged zeolite powder (Cs, Na-X), and zeolite X were analyzed through XRD.

우선 출발 물질인 제올라이트 X(Na-X)는 유니온카바이드 사에서 구입한 것으로 실제 Na-X 구조를 가지고 있는지 확인하기 위하여 JCPDS 카드의 Na-X와 비교하하였으며, Cs,Na-X 및 실시예 1에 따라 제조된 나노 형광체의 XRD 분석을 실시하였다. 또한, 나노 형광체의 물에 대한 안정성을 테스트하기 위하여 3차 증류수에 나노 형광체를 약 한달간 넣어두었다가, 다시 물을 제거하고 건조시킨 분말시료의 XRD 패턴을 분석하여 결정성을 유지하는지 확인하였다.First, zeolite X (Na-X), which is a starting material, was purchased from Union Carbide, and was compared with Na-X of JCPDS card to confirm whether it has an actual Na-X structure, and Cs, Na-X and Example 1 XRD analysis of the thus prepared nanophosphors was performed. In addition, in order to test the stability of the nano-phosphor to water, the nano-phosphor was put in tertiary distilled water for about a month, and then the water was removed and the XRD pattern of the dried powder sample was analyzed to confirm whether the crystallinity was maintained.

실험예Experimental example 5 - 나노 형광체의 구조 확인 시험 5-Structure confirmation test of nano phosphor

상기 실시예 1에 따라 제조된 나노 형광체의 단결정 시료를 준비하여 포항가속기의 X-선을 이용하여 회절 시험을 실시하였다.A single crystal sample of the nanophosphor prepared according to Example 1 was prepared and a diffraction test was performed using X-rays of a Pohang accelerator.

시험에는 포항가속기의 2D-SMC 빔라인을 이용하였으며, 이때 사용한 X-선의 파장은 0.62 Å, 시료와 검출기 사이의 거리는 62 mm로 설정하였으며, 노출시간은 1 프레임에 1초씩 총 72프레임 72초로 설정하였다. 회절 패턴은 HKL3000 프로그램을 이용하여 F23의 공간군을 선택하였으며, SheleX 2016으로 refinement를 실시하였다. 3차원 입체구조는 crystal maker 프로그램을 이용하여 그렸으며, 이를 통해 나노 형광체 및 나노 형광체 내 도입된 Cs6PbBr4 복합체의 구조를 확인하였다.For the test, a 2D-SMC beamline of Pohang accelerator was used, and the wavelength of the X-ray used at this time was set to 0.62 Å, the distance between the sample and the detector was set to 62 mm, and the exposure time was set to 72 frames for a total of 72 seconds for 1 second per frame. . For the diffraction pattern, a space group of F23 was selected using the HKL3000 program, and refinement was performed with SheleX 2016. The three-dimensional three-dimensional structure was drawn using a crystal maker program, through which Cs 6 PbBr 4 introduced into the nano phosphor and the nano phosphor. The structure of the composite was confirmed.

<평가 및 결과><Evaluation and results>

결과 1 - 나노 형광체의 발광 및 수분 안정성Results 1-Light emission and moisture stability of nanophosphors

상기 실시예 1 내지 실시예 5 및 실험예 1에 따라 각각의 나노 형광체의 발광 및 수분안정성을 확인하였으며, 이를 도 2a 내지 도 2b에 도시하였다.According to Examples 1 to 5 and Experimental Example 1, the light emission and moisture stability of each of the nano-phosphors were confirmed, which are illustrated in FIGS. 2A to 2B.

도 2a에서 (a)와 (c)는 형광등 조명에서 각각의 나노 형광체를 나타낸 것이며, (b)와 (d) 내지 (i)는 365 nm의 UV를 조사하였을 때 각각의 나노 형광체를 나타낸 것이다. 또한, (d) 내지 (i)는 증류수 내 분산된 각각의 나노 형광체의 시간에 따른 발광정도를 나타낸 것이며, 각각의 사진의 왼쪽에서부터 실시예 2, 실시예 1, 실시예 3, 실시예 4, 및 실시예 5에 따른 나노 형광체 순서로 나열되어 있다.In Figure 2a, (a) and (c) show each nano-phosphor under fluorescent lamp illumination, and (b) and (d) to (i) show each nano-phosphor when irradiated with 365 nm UV. In addition, (d) to (i) show the degree of luminescence over time of each nanophosphor dispersed in distilled water, and from the left of each photograph, Examples 2, 1, 3, 4, And the nanophosphors according to Example 5.

이를 확인한 결과, 실시예 1 내지 실시예 5에 따른 모든 나노 형광체에서 녹색을 발광하였으며, 시간이 흐름에 따라 그 발광정도가 상이한 것을 확인할 수 있었다. 각각의 나노 형광체의 분말상태에서의 발광정도를 나타낸 도 2b와 함께 비교해보면, 실시예 1의 나노 형광체와 실시예 4의 나노 형광체가 다른 실시예에 비해 보다 오랫동안 형광을 유지하였으며, 실시예 2의 나노 형광체는 곧바로 형광을 잃는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 나노 구조체가 수중 내 분산된 경우에는 실시예 1에서 월등히 뛰어난 발광을 나타내는 것을 확인할 수 있었다.As a result of confirming this, it was confirmed that green light was emitted from all of the nanophosphors according to Examples 1 to 5, and the degree of luminescence was different over time. Comparing with FIG. 2B showing the degree of luminescence of each nanophosphor in a powder state, the nanophosphor of Example 1 and the nanophosphor of Example 4 maintained fluorescence for a longer time than the other examples. It was confirmed that the nanophosphor immediately loses its fluorescence. In addition, it was confirmed that when the nanostructure was dispersed in water, it exhibited remarkably excellent light emission in Example 1.

일반적으로 구조상 제올라이트 X와 Y의 골격은 동일하지만 골격의 Si/Al 비율이 1.5 이상이면 제올라이트 Y, 1.5 미만이면 제올라이트 X라고 명명한다. 제올라이트 골격에 Al이 많으면 제올라이트 내 동공에 비골격 양이온도 많으며, Al이 적으면 비골격 양이온도 적어진다. 실시예 1에서 나노 형광체를 제조하기 위해 사용된 제올라이트 X의 경우, 제올라이트 Y보다 Al 함량이 높아 supercage 동공 내 비골격 위치에 양이온을 더 많이 포함하며 이로 인해 도입되는 나노구조체를 제올라이트 내 동공에서 더욱 안정화를 시켜주는 것으로 판단되며, 이에 따라 실시예 중에서 가장 우수한 수분 안정성을 나타낸 것으로 확인된다.In general, the skeletons of zeolite X and Y are the same structurally, but when the Si/Al ratio of the skeleton is 1.5 or more, it is called zeolite Y, and when it is less than 1.5, it is called zeolite X. When there is a lot of Al in the zeolite skeleton, there are many non-skeletal cations in the pupil of the zeolite, and when there is little Al, there are fewer non-skeletal cations. In the case of zeolite X used to prepare the nanophosphor in Example 1, since the Al content was higher than that of zeolite Y, it contained more cations in the non-skeletal position in the supercage pupil, thereby further stabilizing the introduced nanostructure in the pupil in the zeolite. It is judged to give the best moisture stability among the examples.

반면, 실시예 2에서 나노 형광체를 제조하기 위해 사용된 제올라이트 A는 제올라이트 X와 같이 Al 함량이 높으나, 동공 입구가 작아 PbBr2 용액이 통과하기 어려워 형광체가 제대로 도입되지 못하는 것으로 판단되며, 이로 인해 곧바로 형광을 잃는 것으로 확인된다.On the other hand, zeolite A used to prepare the nanophosphor in Example 2 has a high Al content like zeolite X, but it is determined that the PbBr 2 solution is difficult to pass through due to a small pupil entrance, so that the phosphor cannot be properly introduced. It is confirmed to lose fluorescence.

결과 2 - 나노 형광체의 발광 특성Results 2-Luminescent properties of nanophosphors

상기 결과 1에서 우수한 수분 안정성을 나타낸 실시예 1에 따라 제조된 나노 형광체의 발광 특성을 상기 실험예 2에 따라 확인하였으며, 그 결과를 도 3a 내지 도 3c에 도시하였다.In the result 1, the luminescence properties of the nanophosphor prepared according to Example 1 showing excellent moisture stability were confirmed according to Experimental Example 2, and the results are shown in FIGS. 3A to 3C.

그 결과, 도 3a에서 나노 형광체 분말은 524 nm의 중심 파장을 나타냈으며, 반치폭은 18nm인 것을 확인할 수 있었다.As a result, in FIG. 3A, the nanophosphor powder exhibited a central wavelength of 524 nm, and it was confirmed that the half width was 18 nm.

도 3b는 나노 형광체 분말의 감쇄시간 측정의 결과이며, 측정값을 4개의 exponential식으로 fitting을 하였다. 계산 결과 4가지의 감쇄시간을 나타내며, 감쇄시간은 각각 τ1 = 19 ns, τ2 = 445 ns, τ3 = 83 ns, τ4 = 2.9 ns인 것을 확인할 수 있었다. 이에 따라 본 발명의 나노 형광체의 감쇄시간은 현재 상용되고 있는 디스플레이용 형광체와 유사한 것으로 나타났으며, 디스플레이용으로 사용될 수 있는 조건을 충족하는 것으로 나타났다.3B is a result of measuring the decay time of the nano phosphor powder, and the measured values were fitted with four exponential equations. As a result of the calculation, four types of attenuation times are shown, and the attenuation times are τ 1 = 19 ns and τ 2 , respectively. = 445 ns, τ 3 = 83 ns, τ 4 = 2.9 ns. Accordingly, it was found that the attenuation time of the nano-phosphor of the present invention is similar to that of the currently commercially-used display-use phosphors, and satisfies the conditions that can be used for display.

도 3c는 나노 형광체 분말의 시분해형광이미지로 이를 확인한 결과, 색이 고르게 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 이는 나노 형광체 분말 시료의 감쇄시간 분포가 일정하다는 것을 의미하며, 색깔의 분포가 녹색으로 (약 250 ns) 고르게 보이는 것으로 보아 합성이 균일하게 잘 되었음을 의미한다. 만약 형광체의 일부분이 합성이 안되거나 조성이 달라지게 된다면 감쇄시간이 달라져 일정 부분만 색깔이 다르게 표시되는 결과를 나타낼 수 있다.3C is a time-resolved fluorescence image of the nano phosphor powder, as a result of confirming this, it was confirmed that the color appeared evenly. This means that the attenuation time distribution of the nanophosphor powder sample is constant, and the color distribution appears evenly in green (about 250 ns), indicating that the synthesis was uniformly well. If a part of the phosphor is not synthesized or the composition is changed, the attenuation time may be different, resulting in a result that only a certain part is displayed differently in color.

또한, 나노 형광체의 발광센터가 여러 개일수록 감쇄시간도 달라져 시분해형광이미지 상 다양한 색상이 나타날 수 있으나, 본 발명의 나노 형광체 분말시료의 시분해형광이미지에서는 전체적으로 녹색을 나타내고 있어 발광센터가 다양하지 않으며, supercage 내부의 Cs6PbBr4와 관련된 발광만이 나타나는 것을 확인할 수 있었다.In addition, the more the number of light emitting centers of the nano-phosphor is, the more different the attenuation time is, so that various colors may appear on the time-resolved fluorescence image. It could be confirmed that only light emission related to Cs 6 PbBr 4 inside the supercage appeared.

결과 3 - 나노 형광체의 상태에 따른 발광 파장 비교Results 3-Comparison of emission wavelengths according to the state of nanophosphors

상기 실시예 1에 따라 제조된 나노 형광체의 상태에 따른 발광 파장을 비교하기 위하여 실험예 3에 따라 발광 파장을 확인하였으며, 그 결과를 도 4a 내지 도 4b에 도시하였다.In order to compare the emission wavelength according to the state of the nanophosphor prepared according to Example 1, the emission wavelength was confirmed according to Experimental Example 3, and the results are shown in FIGS. 4A to 4B.

그 결과, 도 4a에서 증류수 내 분산된 나노 형광체는 520 nm의 중심 파장을 나타내었으며, 시간이 흐를수록 반치폭이 더욱 좁아져 녹색이 더욱 선명하게 구현되는 것을 확인할 수 있었다.As a result, in FIG. 4A, the nanophosphors dispersed in distilled water exhibited a central wavelength of 520 nm, and as time passed, the half width became narrower, so that green color was more clearly realized.

또한, 도 4b에서 유기용매인 헥산 내 분산된 나노 형광체는 517 nm의 중심 파장을 나타내었으며, 반치폭이 23 nm로 매우 좁은 것을 확인할 수 있었다.In addition, in FIG. 4B, the nanophosphors dispersed in hexane, which is an organic solvent, exhibited a central wavelength of 517 nm, and it was confirmed that the half width was very narrow, as 23 nm.

이는 supercage 내의 Cs6PbBr4 나노 구조체에 인한 것으로 판단되며, 실시예 1에 따른 나노 형광체가 기존의 양자점보다 더욱 좁은 반치폭을 나타낼 수 있음을 의미한다. 처음 합성 직후에는 supercage에 다양한 종류의 발광 특성을 갖는 나노 구조체가 존재할 수 있지만, 물분자가 제올라이트 동공 내로 흡착되면서 매우 안정하게 결합하고 있는 Cs6PbBr4 나노 구조체 이외의 발광체는 대부분 분해시키는 것으로 예상된다. 즉, 액상 내 존재하는 나노 형광체 내에는 Cs6PbBr4 나노 구조체만 마지막까지 남아 좁은 반치폭의 녹색 발광을 하는 것으로 판단된다.This is determined to be due to the Cs 6 PbBr 4 nanostructure in the supercage, and it means that the nanophosphor according to Example 1 may exhibit a narrower half width than the conventional quantum dots. Immediately after the initial synthesis, there may be nanostructures having various types of luminescence properties in the supercage, but it is expected that most of the luminous bodies other than the Cs 6 PbBr 4 nanostructures, which are very stably bound as water molecules are adsorbed into the zeolite pupils, are decomposed . That is, it is determined that only the Cs 6 PbBr 4 nanostructure remains in the nanophosphor existing in the liquid phase to emit green light with a narrow half width.

결과 4 - 나노 형광체 Result 4-Nano Phosphor XRDXRD 시험 exam

상기 실험예 4에 따라 상기 실시예 1의 나노 형광체, 증류수 내 분산시킨 실시예 1의 나노 형광체, 세슘 이온이 교환된 제올라이트 분말(Cs,Na-X), 및 제올라이트 X를 XRD를 통해 분석하였으며, 그 결과를 도 5에 도시하였다.According to Experimental Example 4, the nanophosphor of Example 1, the nanophosphor of Example 1 dispersed in distilled water, the cesium ion-exchanged zeolite powder (Cs, Na-X), and zeolite X were analyzed through XRD, The results are shown in FIG. 5.

그 결과, 제올라이트 X(Na-X)와 비교하여 세슘 이온이 교환된 제올라이트 분말(Cs,Na-X)과 실시예 1의 나노 형광체(세슘 이온이 교환된 제올라이트에 PbBr2를 도입했을 때) 모두 결정성이 유지되는 것으로 확인되었으며, 특히 물에 약 한달간 넣었다가 다시 건조시킨 나노 형광체(Cs,Pb,Br,Na-X) 분말시료의 XRD 분석을 통해 물을 흡착해도 결정구조가 분해되지 않는다는 것을 확인할 수 있었다.As a result, both zeolite powder (Cs, Na-X) in which cesium ions were exchanged compared to zeolite X (Na-X) and the nano-phosphor of Example 1 (when PbBr 2 was introduced into the cesium ion-exchanged zeolite) It was confirmed that the crystallinity was maintained, and in particular, through XRD analysis of the powder sample of nanophosphors (Cs, Pb, Br, Na-X) that was put in water for about a month and then dried again, it was found that the crystal structure was not decomposed even when water was adsorbed. I could confirm.

이는 본 발명의 실시예에 따른 나노 형광체가 물에서 뛰어난 안정성을 나타낸다는 것을 의미하는 결과이다.This is a result that means that the nanophosphor according to an embodiment of the present invention exhibits excellent stability in water.

결과 5 - 나노 형광체의 구조Result 5-Structure of nano phosphor

상기 실험예 5에 따라 상기 실시예 1의 나노 형광체의 구조를 확인하였으며, 그 결과를 도 6 내지 도 7에 도시하였다. 도 7의 (a)는 CsPbBr3 페로브스카이트의 구조를 나타낸 것이고, (b)는 Cs6PbBr4의 구조를 나타낸 것이다.According to Experimental Example 5, the structure of the nanophosphor of Example 1 was confirmed, and the results are shown in FIGS. 6 to 7. Figure 7 (a) shows the structure of the CsPbBr 3 perovskite, (b) shows the structure of the Cs 6 PbBr 4 .

도 6 내지 도 7을 확인한 결과, 실시예 1에 따라 제올라이트 내 도입된 Cs6PbBr4의 구조와 발광특성이 우수한 것으로 알려진 종래의 CsPbBr3 페로브스카이트의 구조가 서로 상이한 것으로 나타났다. 제올라이트 내 도입된 Cs6PbBr4는 CsPbBr3 페로브스카이트와 조성이 유사하더라도 정육면체의 ABX3의 구조를 나타내고 있지 않으므로 페로브스카이트라 볼 수 없으며, 일종의 발광특성을 나타내는 복합체, 나노 구조체라 할 수 있다.As a result of checking FIGS. 6 to 7, it was found that the structure of Cs 6 PbBr 4 introduced into the zeolite according to Example 1 and the structure of the conventional CsPbBr 3 perovskite, which are known to have excellent luminescence properties, are different from each other. Although Cs 6 PbBr 4 introduced into zeolite is similar in composition to CsPbBr 3 perovskite, it cannot be regarded as a perovskite because it does not show the structure of ABX 3 of a cube, and can be regarded as a complex or nanostructure that exhibits a kind of luminescent property. have.

또한, 실시예 1의 나노 형광체는 Cs6PbBr4가 제올라이트 내 공간에 도입된 형태로, Cs6PbBr4에서 6개의 Cs 양이온이 제올라이트 골격의 산소와 결합하고 제올라이트 supercage 내부에서 PbBr4의 Br과 결합하여 도입된 복합체를 안정화시켜주는 역할을 하고 있으며, PbBr4 구조체가 나노 형광체의 발광에 크게 기여하는 역할을 하고 있는 것을 확인할 수 있었다.In addition, the nano fluorescent material of Example 1 was combined with Cs 6 PbBr to 4 is introduced into the space within the zeolite form, Cs 6 PbBr 4 6 Cs cation is Br in combination with oxygen in the zeolite framework and PbBr 4 inside the zeolite supercage As a result, it was confirmed that the introduced complex was stabilized, and the PbBr 4 structure greatly contributed to the light emission of the nano phosphor.

이러한 나노 형광체는 다공성 물질인 제올라이트 내에 형광 특성을 나타내는 복합체를 도입한 형태이며, 복합체의 Cs 양이온이 제올라이트의 골격 산소 및 복합체와 강한 결합을 유지하고 있어 상기 결과 1에서 나타난 바와 같이 수분에 대한 안정성이 종래의 형광물질(페로브스카이트, 퀀텀닷)에 비해 매우 우수한 것으로 판단된다.These nanophosphors are in the form of introducing a complex exhibiting fluorescence properties into a porous material zeolite, and the Cs cation of the complex maintains a strong bond with the skeleton oxygen and the complex of the zeolite, so that the stability against moisture as shown in result 1 It is judged to be very superior to conventional fluorescent materials (perovskite, quantum dot).

또한, 상기 결과 2에서 나타난 바와 같이 실시예 1의 나노 형광체는 발광 파장의 반치폭이 매우 좁은 것으로 확인되는데, 이는 나노 형광체의 제올라이트 내 PbBr4 구조체가 1개만 존재하여 Br 이온이 여러 개의 Pb 이온과 연결되는 연속체를 이루고 있지 않고 독립적으로 존재하므로 발광 센터 간의 에너지 전달이 최소화 되기 때문인 것으로 판단된다. 또는, 종래의 형광물질은 Pb가 6개의 Br 음이온과 정팔면체의 결합(Oh)을 이루고 있지만 본 발명의 PbBr4 구조체에서 Pb가 4개의 Br 음이온과 정사면체 결합(Td)를 이루고 있어 d 궤도의 eg와 t2g 사이의 에너지 차이가 종래의 형광물질에 비해 더 작아졌기 때문인 것으로도 판단된다.In addition, as shown in result 2, it was confirmed that the half-width of the emission wavelength of the nanophosphor of Example 1 is very narrow, which is because there is only one PbBr 4 structure in the zeolite of the nanophosphor, so that Br ions are connected to several Pb ions. It is believed that this is because the energy transfer between the light emitting centers is minimized because it does not form a continuum that is formed and exists independently. Alternatively, in the conventional fluorescent material, Pb forms a bond (O h ) of 6 Br anions and an octahedron, but in the PbBr 4 structure of the present invention, Pb forms a tetrahedral bond (T d ) with 4 Br anions. It is also believed that this is because the energy difference between e g and t 2g is smaller than that of the conventional fluorescent material.

이로 인해 본 발명의 나노 형광체에 자외선을 조사했을 때 방출되는 발광 파장의 반치폭이 매우 좁은 것으로 판단되며, 이러한 나노 형광체는 더욱 넓은 색 영역을 구현하는 것이 가능할 것이다.For this reason, it is determined that the half-width of the emission wavelength emitted when ultraviolet rays are irradiated to the nanophosphors of the present invention is very narrow, and such nanophosphors will be able to implement a wider color gamut.

Claims (15)

하기 식 1로 표시되고 510 내지 550 nm의 파장 범위에서 발광피크를 나타내는 것을 특징으로 하는 디스플레이용 나노 형광체:
[식 1]
제올라이트-Cs6PbX4
상기 X는 브롬(Br), 염소(Cl), 및 아이오딘(I)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상이다.
Nano phosphor for display, characterized in that it is represented by Equation 1 below and exhibits an emission peak in a wavelength range of 510 to 550 nm:
[Equation 1]
Zeolite-Cs 6 PbX 4
X is at least one selected from the group consisting of bromine (Br), chlorine (Cl), and iodine (I).
제 1 항에 있어서,
상기 제올라이트는 제올라이트-A, 제올라이트-X, 제올라이트-Y, 및 H-제올라이트-Y 중에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 디스플레이용 나노 형광체.
The method of claim 1,
The zeolite is at least one selected from zeolite-A, zeolite-X, zeolite-Y, and H-zeolite-Y.
제 1 항에 있어서,
상기 Cs6PbX4는 상기 제올라이트의 골격이 형성하는 공간에 도입된 것을 특징으로 하는 디스플레이용 나노 형광체.
The method of claim 1,
The Cs 6 PbX 4 is a nano-phosphor for display, characterized in that introduced into the space formed by the skeleton of the zeolite.
제 1 항에 있어서,
상기 나노 형광체는 10 내지 25 nm의 반치폭(FWHM)를 갖는 것을 특징으로 하는 디스플레이용 나노 형광체.
The method of claim 1,
The nano-phosphor is a nano-phosphor for display, characterized in that having a half width (FWHM) of 10 to 25 nm.
하기 식 2로 표시되는 것을 특징으로 하는 디스플레이용 나노 형광체:
[식 2]
제올라이트-Cs6Pb(BraY1-a)4 (0.8<a≤1)
상기 Y는 염소(Cl), 및 아이오딘(I) 중에서 선택된 하나 이상이다.
Nano phosphor for display, characterized in that represented by the following formula 2:
[Equation 2]
Zeolite-Cs 6 Pb(Br a Y 1-a ) 4 (0.8<a≤1)
Y is at least one selected from chlorine (Cl) and iodine (I).
제 5 항에 있어서,
상기 제올라이트는 제올라이트-A, 제올라이트-X, 제올라이트-Y, 및 H-제올라이트-Y 중에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 디스플레이용 나노 형광체.
The method of claim 5,
The zeolite is at least one selected from zeolite-A, zeolite-X, zeolite-Y, and H-zeolite-Y.
제 5 항에 있어서,
상기 나노 형광체는 10 내지 25 nm의 반치폭(FWHM)를 갖는 것을 특징으로 하는 디스플레이용 나노 형광체.
The method of claim 5,
The nano-phosphor is a nano-phosphor for display, characterized in that having a half width (FWHM) of 10 to 25 nm.
제 5 항에 있어서,
상기 나노 형광체는 녹색을 발광하는 것을 특징으로 하는 디스플레이용 나노 형광체.
The method of claim 5,
The nano fluorescent substance for a display, characterized in that the green light emission.
제올라이트 골격; 및
상기 제올라이트 골격이 만드는 공간에 도입된 세슘(Cs), 납(Pb), 및 브롬(Br)을 포함하며,
10 내지 25 nm의 반치폭(FWHM)를 갖는 것을 특징으로 하는 디스플레이용 나노 형광체.
Zeolite skeleton; And
It contains cesium (Cs), lead (Pb), and bromine (Br) introduced into the space created by the zeolite skeleton,
Nano phosphor for display, characterized in that it has a half width (FWHM) of 10 to 25 nm.
제 9 항에 있어서,
상기 세슘(Cs), 납(Pb), 및 브롬(Br)은 복합체를 형성하는 것을 특징으로 하는 디스플레이용 나노 형광체.
The method of claim 9,
The cesium (Cs), lead (Pb), and bromine (Br) form a composite nano-phosphor for a display.
제 9 항에 있어서,
상기 나노 형광체는 녹색을 발광하는 것을 특징으로 하는 디스플레이용 나노 형광체.
The method of claim 9,
The nano fluorescent substance for a display, characterized in that the green light emission.
제올라이트 분말과 세슘 수용액을 반응시켜 세슘 이온이 교환된 제올라이트를 형성하는 제 1 단계;
상기 세슘 이온이 교환된 제올라이트를 유기용매에 첨가하고 교반하여 교반액을 형성하는 제 2 단계;
Pb(BraY1-a)2시약이 혼합된 혼합액 내 가스를 제거하고, 질소 분위기 하에서 Pb(BraY1-a)2시약이 완전히 용해된 용액을 형성하는 제 3 단계;
상기 교반액에 상기 Pb(BraY1-a)2시약이 완전히 용해된 용액을 첨가하고 반응시켜 반응물을 형성하는 제 4 단계;
상기 반응물을 세척하는 제 5 단계;를 포함하며,
상기 a는 0.8 초과 1 이하이고 상기 Y는 염소(Cl), 및 아이오딘(I) 중에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 디스플레이용 나노 형광체의 제조방법.
A first step of reacting zeolite powder with an aqueous solution of cesium to form a zeolite in which cesium ions are exchanged;
A second step of adding the cesium ion-exchanged zeolite to an organic solvent and stirring to form a stirring solution;
Pb (Br a Y 1-a ) a third step of the second reagent to remove the gas in the mixed mixture to form the solution of Pb (Br a Y 1-a ) 2, the reagents are completely dissolved under a nitrogen atmosphere;
A fourth step of adding and reacting a solution in which the Pb(Br a Y 1-a ) 2 reagent is completely dissolved in the stirred solution to form a reaction product;
Including; a fifth step of washing the reactant,
Wherein a is greater than 0.8 and 1 or less, and Y is at least one selected from chlorine (Cl) and iodine (I).
제 12 항에 있어서,
상기 제 2 단계는 진공상태에서 교반액을 형성하는 것을 특징으로 하는 디스플레이용 나노 형광체의 제조방법.
The method of claim 12,
The second step is a method for producing a nano-phosphor for display, characterized in that forming a stirring liquid in a vacuum state.
제 12 항에 있어서,
상기 제 4 단계는 100 내지 200℃에서 상기 교반액 내의 세슘 이온이 교환된 제올라이트와 Pb(BraY1-a)2를 반응시키는 것을 특징으로 하는 디스플레이용 나노 형광체의 제조방법.
The method of claim 12,
The fourth step is a method of producing a nano-phosphor for display, characterized in that the zeolite in which cesium ions have been exchanged in the stirring solution at 100 to 200° C. is reacted with Pb(Br a Y 1-a ) 2 .
제 1 항, 제 5 항, 및 제 9 항 중 어느 한 항에 따른 나노 형광체를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.A display device comprising the nano-phosphor according to any one of claims 1, 5, and 9.
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