KR20210089405A - 양자점 포토레지스트, 이를 포함하는 디스플레이용 컬러 필터 및 이의 제조방법 - Google Patents

양자점 포토레지스트, 이를 포함하는 디스플레이용 컬러 필터 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 양자점 포토레지스트, 이를 포함하는 디스플레이용 컬러필터 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 상세하게는 실리카 10 내지 15 중량부,광경화성 결합제 48 내지 58 중량부, 가교성 실란 화합물 5 내지 8중량부 및 아크릴아마이드 5 내지 10중량부를 포함하는 광경화성 조성물을 포함하는 양자점 포토레지스트, 이를 포함하는 디스플레이용 컬러필터 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

Description

양자점 포토레지스트, 이를 포함하는 디스플레이용 컬러 필터 및 이의 제조방법{Quantum dot photoresist, and color filter for display comprising the same, and fabrication method there of}
본 발명은 양자점 포토레지스트, 이를 포함하는 디스플레이용 컬러 필터, 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
벌크 반도체 소재에서 나타나지 않는 독특한 광 물리, 화학적 특성으로 인해 반도체 소재로 이루어진 양자점에 대한 연구가 최근 매우 활발히 활발하게 진행되고 있다.
양자점(Quantum dots, QDs)은 양자 제한 효과(quantum confinement effect)에 의해 벌크 입자들과는 상이한 특성을 나타내어 크게 주목받고 있는 핵심 소재이다. 나노 입자의 크기가 감소함에 따라 나노 입자의 밴드 갭이 커지게 되어 입자의 크기가 상대적으로 감소할수록 발광 파장은 청색 편이(blue-shift)하게 된다. 또한 입자의 크기가 극단적으로 감소하게 되면 물질 표면에 존재하는 원자나 이온의 비율이 증가하게 되며, 이로 인해 융점이 낮아지거나 결정 격자 상수가 감소하는 등 극히 작은 입자들의 크기로 인해 벌크 크기의 입자에서 볼 수 없었던 새로운 광학적, 전기적, 물리적 특성을 나타낸다.
양자점을 이용하여 포토리소그래피(photolithography)를 하기 위해 양자점의 최외각에 위치한 리간드를 광 변환물질로 처리하는 방법들이 시도되고 있다. 하지만, 이러한 방법들은 리간드에 쉘 기능을 부여하는데 국한되므로, 양자점 포토리스그래피의 궁극적인 방법으로 활용되지 못하고 있다.
이에 양자점을 용해시키고 후공정이 가능한 졸 상태를 유지할 수 있는 최적의 소재를 찾기 위한 활발한 연구가 진행되고 있다. 이와 관련된 종래의 기술로, 대한민국 등록특허 제10-1029242호에서는 유기고분자 전구체를 이용하여 양자점을 고분자체에 포함시키는 방법이 제안되었으나, 이 경우에는 고분자화 정도에 따라 양자점이 복합체 내에 존재하게 되고, 양자점들이 서로 뭉치는 회합으로 인해 자체 발광 감쇄가 불가피해 광범위한 적용이 불가능한 문제가 있다.
그 외, 양자점을 용해한 후 포토리스그래피를 진행하는 몇 가지 방법이 연구된 바 있으나, 종래의 포토리소그래피 과정에서 필수적인 베이킹 공정 후에 양자점들이 열화되어 높은 광변환 효율을 유지하지 못하거나, 고분해능 마이크로 패턴(10μm 이하)을 형성하지 못하는 문제를 가지고 있다.
대한민국 등록특허 제10-1029242호
본 발명의 목적은 후열처리 공정에서도 열화되지 않아 높은 광변환 효율을 나타낼 수 있는 양자점 포토레지스트, 이를 포함하는 컬러 필터, 양자점 발광 다이오드 및 이의 제조방법을 제공하는 데 있다.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위해,
실리카 10 내지 15 중량부;
광경화성 결합제 48 내지 58 중량부;
가교성 실란 화합물 5 내지 8 중량부 ; 및
아크릴아마이드 5 내지 10 중량부;를 포함하는,
광경화성 조성물을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예는,
광경화성 결합제 전구체인 디펜타에리트리톨 펜타아크릴레이트(DPPA) 5 내지 8 중량부 및 펜타에리트리톨 트리아크릴레이트(PETA) 40 내지 50중량부 포함하는 용액을 제 1 열처리하는 단계; 및
상기 용액에 실리카 10 내지 15 중량부, 가교성 실란 화합물 5 내지 8중량부 및 아크릴아마이드 5 내지 10중량부를 첨가한 후 제 2 열처리하는 단계;를 포함하는, 광경화성 조성물의 제조방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예는,
양자점; 및
상기 양자점에 포함된 광경화성 조성물;을 포함하며,
상기 광경화성 조성물은 실리카 10 내지 15 중량부, 광경화성 결합제 48 내지 58 중량부, 가교성 실란 화합물 5 내지 8중량부 및 아크릴아마이드 5 내지 10중량부를 포함하는, 양자점 포토레지스트를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예는,
본 발명에 의한 광경화성 조성물을 포함하는 용액을 준비하는 단계; 및
상기 광경화성 조성물을 포함하는 용액 및 양자점을 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계;를 포함하며,
상기 본 발명에 의한 광경화성 조성물은 실리카 10 내지 15 중량부, 광경화성 결합제 48 내지 58 중량부, 가교성 실란 화합물 5 내지 8 중량부 및 아크릴아마이드 5 내지 10 중량부를 포함하는 것인 양자점 포토레지스트의 제조방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예는,
기판상에 배치되며, 상기 양자점 포토레지스트를 포함하는 마이크로 패턴층;을 포함하는 디스플레이용 컬러 필터를 제공할 수 있다.
나아가, 본 발명의 또 다른 실시예는,
기판 상에 본 발명에 의한 양자점 포토레지스트를 도포하는 단계;
상기 양자점 포토레지스트에 마스크를 배치하는 단계; 및
노광 및 현상하여 패턴을 형성하는 단계;를 포함하는,
디스플레이용 컬러 필터의 제조방법을 제공할 수 있다.
더 나아가, 본 발명의 또 다른 실시예는,
발광 다이오드; 및
본 발명에 의한 컬러 필터를 포함하는 광변환층;을 포함하는, 양자점 발광 다이오드를 제공할 수 있다.
본 발명의 양자점 포토레지스트는 발광특성이 향상된 양자점 조성물을 이용하여 자외선 또는 청색광을 이용하여 전처리 과정없이 용이하고 저렴하게 포토리소그래피 공정을 수행할 수 있으며, 이를 이용하여 10 μm이하의 마이크로 패턴을 해상도 높게 형성할 수 있는 장점이 있다.
또한, 회합 현상과 열화 현상을 최소화하고 양자점의 광변환 효율이 높은 고분해능 포토리소그래피 공정을 수행할 수 있다.
또한, 본 발명의 양자점 발광 다이오드는 높은 휘도 및 색분해능을 나타낼 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 광경화성 조성물을 나타낸 모식도이고,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 광경화성 조성물을 제조하는 방법을 나타낸 순서도이고,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 양자점을 나타낸 모식도이고,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 양자점 포토레지스트를 나타낸 모식도이고,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 양자점 포토레지스트의 제조방법을 나타낸 순서도이고,
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 광경화성 조성물의 핵자기 공명 분광(NMR) 분석 그래프이고,
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 양자점 포토레지스트의 형태를 분석한 투과전자현미경(TEM) 사진이고,
도 8은 본 실시예에 따른 디스플레이용 컬러필터에서, 스핀코팅 속도와 시간에 따른 양자점 포토레지스트층의 두께변화를 측정한 그래프이고,
도 9 내지 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 포토리소그래피 공정에 의해 형성된 마이크로 패턴을 백색광을 조사하여 관찰한 사진이고,
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 포토리소그래피 공정에 의해 형성된 마이크로 패턴을 청색광을 조사하여 관찰한 사진이고,
도 13 내지 도 15는 본 발명의 실시예에 따라 제작된 두가지 디자인의 디스플레이용 컬러필터 및 본 발명기관의 로고를 RGB(적녹청) 색상이 동시에 나타나도록 포토리소그래피 한 마이크로 패턴의 발광 특성을 관찰한 사진이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 다음과 같이 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다.　또한, 본 발명의 실시 형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.　따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면 상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다. 덧붙여, 명세서 전체에서 어떤 구성요소를 "포함"한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
본 발명의 일 실시예는,
실리카 10 내지 15 중량부;
광경화성 결합제 48 내지 58 중량부;
가교성 실란 화합물 5 내지 8 중량부 ; 및
아크릴아마이드 5 내지 10 중량부;를 포함하는, 광경화성 조성물을 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 광경화성 조성물은 마이크로 패턴을 형성하기 위한 양자점 포토리소그래피용 포토레지스트 소재일 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 광경화성 조성물을 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 광경화성 조성물을 나타낸 모식도로, 도 1에 나타낸 바와 같이, 상기 광경화성 조성물(10)은 실리카(11) 및 광경화성 결합제(12)를 포함할 수 있다.
본 발명에 의한 광경화성 조성물에 있어서, 상기 실리카는 상기 광경화성 조성물의 후공정에서 양자점 분산을 향상시키는 물질로, 10 내지 15 중량부 포함될 수 있고, 바람직하게는 12 내지 13 중량부 포함될 수 있다. 상기 실리카를 10 중량부 미만 포함할 경우, 후공정 적용시 양자점의 분산을 저해하는 문제가 발생될 수 있고, 15 중량부를 초과하여 포함할 경우, 후공정 리소그래피 적용시 점도가 증가해 분해능을 저해하는 문제가 발생될 수 있다.
본 발명에 의한 광경화성 조성물에 있어서, 상기 광경화성 결합제는 광에 의한 중합 반응에 의해 고분자 결합을 형성하여 경화 피막을 형성하는 물질로, 올리고 아크릴레이트, 실록잔계 아크릴레이트, 폴리 실라잔 및 실리콘 고분자 수지 및 이들의 혼합물 중 적어도 하나일 수 있다. 상기 광경화성 결합제는 48 내지 58 중량부 포함될 수 있고, 바람직하게는 45 내지 55 중량부 포함될 수 있다.
본 발명에 의한 광경화성 조성물에 있어서, 상기 가교성 실란 화합물은, 상기 광경화성 결합제의 가교제로서, 5 내지 8 중량부 포함될 수 있고, 바람직하게는 6 내지 7 중량부 포함될 수 있다.
상기 가교성 실란 화합물은 아크릴옥시알킬 트리메톡시실란, 메타크릴옥시알킬 트리메톡시실란, (메타)아크릴옥시알킬 트리에톡시실란, (메타)아크릴옥시알킬 트리클로로실란, 페닐 트리클로로실란, 페닐 트리메톡시실란, 페닐 트리에톡시실란, 비닐 트리메톡시실란, 비닐 트리에톡시실란, 비닐 트리클로로실란, 메틸 트리메톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 프로필 트리메톡시실란, 프로필 트리에톡시실란, 글리시드옥시알킬 트리메톡시실란, 글리시드옥시알킬트리에톡시실란, 글리시드옥시알킬 트리클로로실란, 퍼플루오로알킬 트리알콕시실란, 퍼플루오로메틸 알킬 트리알콕시실란 및 퍼플루오로알킬 트리클로로실란 중에서 선택된 하나 이상 일 수 있고, 바람직하게는 3-메타크릴옥시-프로필트리메톡시실란일 수 있다.
본 발명에 의한 광경화성 조성물에 있어서, 상기 아크릴아마이드는 중합 반응에 의해 고분자 결합을 형성하기 위한 물질로, 5 내지 10 중량부 포함될 수 있고, 바람직하게는 7 내지 8 중량부;를 포함될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 광경화성 조성물은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물인 나노실리카 비닐 아크릴레이트(Nano Silica Vinyl Acrylate,NSVA)를 포함할 수 있다.
<화학식 1>
Figure pat00001
본 발명의 실시예에 따른 광경화성 조성물은 양자점의 열적특성과 분산특성을 향상시켜 양자점의 광변환 효율을 향상시키기 위한 조성물일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 광경화성 조성물은 물 또는 메탄올 등의 용매와 혼합하여 잉크용액을 형성할 수 있다. 상기 잉크용액은 실리카(11) 및 광경화성 결합제(12)를 포함하며, 양자점을 효과적으로 분산시킬 수 있고, 광 조사시 순간적인 광경화 기능을 수행할 수 있어, 열적 손상없이 양자점 표면에 상기 광경화성 조성물로 구성된 페시베이션층을 형성할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예는,
광경화성 결합제 전구체인 디펜타에리트리톨 펜타아크릴레이트(DPPA) 5 내지 8 중량부 및 펜타에리트리톨 트리아크릴레이트(PETA) 40 내지 50중량부 포함하는 용액을 제 1 열처리하는 단계; 및
상기 용액에 실리카 10 내지 15 중량부, 가교성 실란 화합물 5 내지 8중량부 및 아크릴아마이드 5 내지 10중량부를 첨가한 후 제 2 열처리하는 단계;를 포함하는, 광경화성 조성물의 제조방법을 제공할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 광경화성 조성물의 제조방법을 도면을 참조하여 각 단계별로 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 광경화성 조성물의 제조방법을 나타낸 순서도이다. 먼저, 광경화성 결합제 전구체 및 용매를 혼합하여 용액을 제조하는 단계를 수행할 수 있다.
상기 광경화성 결합제 전구체는 경화성 조성물의 경화 밀도 및 경화 속도를 조절하는 역할을 수행할 수 있다. 상기 광경화성 결합제 전구체는 하기 화학식 2로 표시되는 디펜타에리트리톨 펜타아크릴레이트(DPPA) 및 화학식 3으로 표시되는 펜타에리트리톨 트리아크릴레이트(PETA)를 포함할 수 있고, 이를 통해 후공정인 양자점 분산과 이를 적용한 포토리소그래피 적용이 우수한 광경화성 조성물을 제조할 수 있다.
<화학식 2>
Figure pat00002
<화학식 3>
Figure pat00003
이때, 상기 디펜타에리트리톨 펜타아크릴레이트(DPPA)는 5 내지 8 중량부로 포함할 수 있고, 상기 펜타에리트리톨 트리아크릴레이트(PETA)는 40 내지 50중량부로 포함할 수 있다.
또한, 상기 용액은 상기 디펜타에리트리톨 펜타아크릴레이트(DPPA) 및 상기 펜타에리트리톨 트리아크릴레이트(PETA)를 1:6 내지 1:7의 중량비로 포함할 수 있다. 상기 광경화성 결합제 전구체의 함량이 상기 범위 미만으로 포함할 경우, 경화성 조성물의 경화 중합도가 저하될 수 있고, 상기 범위를 초과하여 포함할 경우, 경화 후 경도가 증가하여 균열 등이 발생하는 문제가 발생될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 광경화성 조성물의 제조방법에 있어서, 상기 용액은 극성 유기용매를 포함할 수 있고, 바람직하게는 에테르 또는 알코올을 용매로 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 광경화성 조성물의 제조방법에 있어서, 상기 제 1 열처리는 광경화성 결합제 전구체로부터 경화성 결합제를 제조하기 위한 것으로, 45 내지 55℃의 온도에서 20 내지 60분간 수행할 수 있고, 바람직하게는 48 내지 50℃의 온도에서 30분간 수행할 수 있다.
상기 제 1 열처리를 통해 광경화성 결합제 전구체로부터 올리고 아크릴레이트, 실록잔계 아크릴레이트, 폴리 실라잔, 실리콘 고분자 수지 및 이들의 혼합물 중 적어도 하나의 광경화성 결합제를 형성할 수 있다.
이후, 상기 제 1 단계에서 형성된 광경화성 결합제에 실리카 10 내지 15 중량부, 가교성 실란 화합물 5 내지 8중량부 및 아크릴아마이드 5 내지 10중량부를 첨가한 후 제 2 열처리를 수행할 수 있다.
상기 실리카는 제조되는 광경화성 첨가 조성물에 균일한 분산 물성을 제공하기 위한 것으로, 상기 실리카를 10 중량부 미만 포함할 경우 후공정인 양자점 분산이 저하되는 문제가 발생될 수 있고, 상기 실리카를 15 중량부 초과하여 포함할 경우 후공정인 포토그래피의 분리능에 적합하지 않은 점도가 높은 문제가 발생될 수 있다.
상기 실리카는 평균 입경 10 내지 100 nm인 무기 산화물 입자일 수 있다.
또한, 상기 가교성 실란 화합물은 무기물 입자인 상기 실리카가 유기물 매트릭스에 균일하게 분포되도록 하기 위한 조성물로, 상기 가교성 실란 화합물을 5 중량부 미만 포함하거나 8 중량부 초과하여 포함할 경우 실리카가 유기물 매트릭스에 균일하게 분포되지 않는 문제가 발생될 수 있다.
상기 가교성 실란 화합물은 아크릴옥시알킬 트리메톡시실란, 메타크릴옥시알킬 트리메톡시실란, (메타)아크릴옥시알킬 트리에톡시실란, (메타)아크릴옥시알킬 트리클로로실란, 페닐 트리클로로실란, 페닐 트리메톡시실란, 페닐 트리에톡시실란, 비닐 트리메톡시실란, 비닐 트리에톡시실란, 비닐 트리클로로실란, 메틸 트리메톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 프로필 트리메톡시실란, 프로필 트리에톡시실란, 글리시드옥시알킬 트리메톡시실란, 글리시드옥시알킬트리에톡시실란, 글리시드옥시알킬 트리클로로실란, 퍼플루오로알킬 트리알콕시실란, 퍼플루오로메틸 알킬 트리알콕시실란 및 퍼플루오로알킬 트리클로로실란 중에서 선택된 하나 이상일 수 있고, 바람직하게는 3-메타크릴옥시-프로필트리메톡시실란일 수 있다.
또한, 상기 아크릴아마이드는 본 발명에 의한 광경화성 조성물의 광경화시, 실리카와 유기결합체간 상분리가 발생하지 않도록 하기 위한 것으로, 상기 아크릴아마이드를 5 중량부 미만 포함할 경우 광경화 조성물 제조시 상분리 현상이 억제되는 효과가 미비할 수 있고, 상기 아크릴아마이드를 10 중량부 초과하여 포함할 경우 불필요하게 첨가되는 문제가 발생될 수 있다.
상기 제 2 열처리는 상기 물질을 다분자 복합체로 중합하여 고분자 형태로 형성하기 위한 것으로, 45 내지 55℃의 온도에서 5 내지 20분간 수행할 수 있고, 바람직하게는 50 내지 53℃의 온도에서 10분간 수행할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 광경화성 조성물의 제조방법은, 상기 제 2 열처리하는 단계 이후 용매를 제거하는 단계를 더 수행할 수 있다.
상기 용매를 제거하는 단계는 진공 증류의 방법으로 수행될 수 있으며, 예를 들어, 100±20 mmHg의 압력으로 20 내지 60분간 진공 증류하여 상기 용액상에 포함된 용매를 제거할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 광경화성 조성물의 제조방법은 비교적 낮은 온도에서 양자점을 코팅하여 페시베이션하는 코팅물질을 제조할 수 있으며, 이를 통해 양자점의 열적특성과 분산특성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 다른 실시예는,
양자점; 및
상기 양자점에 포함된 광경화성 조성물;을 포함하며,
상기 광경화성 조성물은 실리카 10 내지 15 중량부, 광경화성 결합제 48 내지 58 중량부, 가교성 실란 화합물 5 내지 8 중량부 및 아크릴아마이드 5 내지 10 중량부를 포함하는 양자점 포토레지스트를 제공할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 양자점 포토레지스트를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 양자점(20)을 나타낸 모식도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 양자점 포토레지스트를 나타낸 모식도이다.
도 4에서 보는 바와 같이 본 발명에 의한 양자점 포토레지스트(10')는 양자점(20)이 상기 광경화성 조성물에 분산된 졸 상태의 잉크용액일 수 있다. 상기 양자점 포토레지스트는 이와 같은 방법으로 양자점을 포함함으로써, 광원에서 방출된 빛의 파장을 변환할 수 있다. 또한, 상기 양자점 포토레지스트는 자외선을 이용하여 마이크로 크기의 패턴을 형성하는 포토리소그래피 공정에서 사용될 수 있다.
상기 양자점은 발광 다이오드의 광원에서 방출되는 빛 중 일부분은 방출하고 일부분의 파장은 변환시킬 수 있다. 이에, 청색 발광 다이오드로부터 방출되고 양자점을 통과한 빛 및 청색 발광 다이오드로부터 방출되되 양자점에 의해 파장이 변환된 빛은 서로 혼합될 수 있고, 이를 통해 백색광이 방출될 수 있다.
상기 양자점은 발광 다이오드로부터 방출되는 빛을 백색광으로 변환하는 색을 발광하는 양자점일 수 있다.
일 예로, 상기 양자점은 청색의 발광 다이오드로부터 방출되는 빛이 백색광으로 변환하는 양자점으로, 황색-발광 양자점 또는 적색-발광 양자점 및 녹색-발광 양자점의 조합으로 구성된 양자점으로, 청색 발광 다이오드로부터 방출된 빛을 백색광으로 변환시킬 수 있다.
즉, 청색 발광 다이오드에서 방출된 대략 440nm에서 490nm의 파장의 청색광은 적색-발광 양자점을 통과하여 대략 630nm에서 660nm의 파장대의 적색광으로 변환될 수 있고, 녹색-발광 양자점을 통과하여 대략 520nm에서 560nm의 파장대의 녹색 빛으로 변환될 수 있다. 이에 따라 발광 다이오드로부터 방출된 청색광, 양자점을 통과하여 변환된 적색광, 녹색광이 혼합되어 백색광이 방출될 수 있다.
상기 양자점은 주기율표 상의 12-16족, 13-15족, 14-16족 및 14족 원소 중 적어도 하나의 원소를 포함하는 화합물 화합물일 수 있다. 하지만, 상기 양자점(20)은 이에 제한된 것은 아니다.
상기 양자점(20)은 주기율표 상의 12-16족 반도체 물질 및 이들의 화합물 중 어느 하나일 수 있다. 일 예로, CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, ZnO, HgS, HgSe, HgTe 및 이들의 화합물일 수 있다.
또한 상기 양자점(20)은, 13-15족 반도체 물질 및 이들의 화합물 중 어느 하나일 수 있다. 일 예로, GaN, GaP, GaAs, GaSb, AlN, AlP, AlAs, AlSb, InN, InP, InAs, InSb 및 이들의 화합물일 수 있다.
또한 상기 양자점(20)은 14-16족 반도체 물질 및 이들의 화합물 중 어느 하나일 수 있다. 일 예로, SnS, SnSe, SnTe, PbS, PbSe, PbTe 및 이들의 화합물일 수 있다.
또한, 양기 양자점(20)은 14족 반도체 물질 및 이들의 화합물 중 어느 하나일 수 있다. 일 예로, Si, Ge, SiC, SiGe 또는 이들의 조합일 수 있다.
또한 상기 양자점(20)은 단일 층의 반도체 물질일 수 잇고, 코어, 상기 코어 표면에 배치된 쉘을 포함하는, 코어-쉘 구조의 양자점일 수 있다. 또한 상기 양자점(20)은 다중 페시베이션을 포함하는 코어-쉘 구조의 양자점일 수 있다.
이때 상기 코어가 Cd 화합물로 CdS, CdSe, CdTe 및 CdTe 중 어느 하나일 수 있고, In 화합물로 InP, InN 및 InAs 중 어느하나일 수 있고, 상기 코어를 감싸는 쉘이 금속산화물일 수 있으며, 구체적으로 Zn 화합물일 수 있다.
또한 상기 양자점(20)은 코어, 상기 코어상에 배치된 쉘, 상기 쉘상에 배치된 리간드를 포함하는 코어-쉘-리간드 구조의 양자점일 수 있다. 일 예로, 상기 양자점(20)은 코어, 쉘 및 리간드가 CdSe,ZnS 및 TOP(Triotylphosphine)-S일 수 있고, CdSe,CdSe 및 TOP(Triotylphosphine)-Se일 수 있고, CdSe, ZnSe 및 TOP(Triotylphosphine)-Se일 수 있고, InP, ZnS 및 ZnS일 수 있다.
상기 양자점(20)은 평균직경이 1 내지 100nm일 수 있으며, 바람직하게는 1 내지 20nm 일 수 있고 더욱 바람직하게는 1 내지 10 nm일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 양자점 포토레지스트는 상기 양자점을 광경화성 조성물상에 분산한 양자점 잉크 형태로, 상기 광경화성 조성물에 의해 상기 양자점의 낮은 내열성 및 내화학성 물성을 개선할 수 있고, 발광효율을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 양자점 포토레지스트에 포함되는 상기 광경화성 조성물은 실리카 10 내지 15 중량부, 광경화성 결합제 48 내지 58 중량부, 가교성 실란 화합물 5 내지 8 중량부 및 아크릴아마이드 5 내지 10 중량부를 포함할 수 있다. 이때, 상기 광경화성 결합제는 올리고 아크릴레이트, 실록잔계 아크릴레이트, 폴리실라잔, 실리콘 고분자 수지 및 이들의 혼합물 중 적어도 하나일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 양자점 포토레지스트는 광산란제를 더 포함할 수 있고, 이를 통해 입사되는 빛의 경로를 변화시키고 방출되는 빛을 확산시킬 수 있다. 상기 광산란제는 금속 산화물 입자, 공기 버블, 유리 비드, 중합체 비드 및 이들의 혼합물 중 적어도 하나일 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예는,
광경화성 조성물을 포함하는 용액을 준비하는 단계; 및
상기 광경화성 조성물을 포함하는 용액 및 양자점을 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계;를 포함하며,
상기 광경화성 조성물은 본 발명에 의한 광경화성 조성물로서, 실리카 10 내지 15 중량부, 광경화성 결합제 48 내지 58 중량부, 가교성 실란 화합물 5 내지 8 중량부 및 아크릴아마이드 5 내지 10 중량부를 포함하는,
양자점 포토레지스트의 제조방법을 제공할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 양자점 포토레지스트의 제조방법을 각 단계별로, 상세히 설명한다.
본 발명의 실시예에 따른 양자점 포토레지스트의 제조방법에 있어서, 광경화성 조성물을 포함하는 용액을 준비하는 단계는, 실리카 10 내지 15 중량부, 광경화성 결합제 48 내지 58 중량부, 가교성 실란 화합물 5 내지 8 중량부 및 아크릴아마이드 5 내지 10 중량부를 포함하는 광경화성 조성물을 준비하는 단계일 수 있다.
상기 단계는, 상기 광경화성 조성물 및 용매를 혼합하여 광경화성 조성물을 포함하는 용액을 형성하는 단계로, 상기 형성된 용액을 20 내지 30℃의 온도로 20 내지 60분간 유지하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 온도로 가열된 상기 광경화성 조성물을 포함하는 용액은 상기 양자점을 효과적으로 분산시킬 수 있고, 열적 손상을 막을 수 있어, 순간적인 광경화 기능을 확보할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 양자점 포토레지스트의 제조방법에 있어서, 상기 광경화성 조성물을 포함하는 용액 및 양자점을 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계는, 상기 양자점을 상기 광경화성 조성물을 포함하는 용액상에 분산시키는 단계로, 최소의 용매를 이용하여 상기 양자점 표면을 정제하고, 추가 정제나 분리과정없이 상기 양자점을 상기 용액에 분산시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 양자점 포토레지스트의 제조방법에 있어서, 상기 혼합물은 광경화성 조성물 90 내지 99중량부 및 양자점 1 내지 10 중량부를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 양자점 포토레지스트의 제조방법에 있어서, 상기 혼합물은 광경화성 조성물 및 양자점을 99:1 내지 90:10의 비율로 포함할 수 있고, 바람직하게는 96:4의 비율로 포함할 수 있다.
또한, 상기 혼합물은 양자점 분산제, 광중합 개시제 및 무기결합제 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
상기 양자점 분산제는, 아크릴레이트일 수 있고, 메틸메타 아크릴레이트 및 아크릴 아미드 중 적어도 하나가 사용될 수 있다. 상기 양자점 분산제는, 0.1 내지 3 중량부가 사용될 수 있으며, 바람직하게는 0.5 중량부 내지 1.5 중량부가 사용될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 양자점 포토레지스트의 제조방법에 있어서, 상기 광중합 개시제는, 디메톡시페닐아세토페논(DMPA), 옥소디페닐에틸메틸벤젠설포네이트(BT, BBS), 벤조페논(BP) 및 히드록시헥실페닐메탄온 중 어느 하나 이상이 사용될 수 있다. 상기 광중합 개시제는 2 내지 5 중량부가 사용될 수 있으며, 바람직하게는 2 내지 3 중량부가 사용될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 양자점 포토레지스트의 제조방법에 있어서, 상기 무기결합제는 테트라에톡시실란(TEOS) 및 테트라이소프로폭시티타늄(TIPT) 중 적어도 하나가 사용될 있다. 상기 무기결합제는 0.01 내지 0.3 중량부가 사용될 수 있고, 바람직하게는 0.05 내지 0.15 중량부가 사용될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 양자점 포토레지스트의 제조방법에 있어서, 상기 혼합물은 광산란제를 더 포함할 수 있고, 이를 통해 입사되는 빛의 경로를 변화시키고 방출되는 빛을 확산시킬 수 있다. 이때, 상기 광산란제는 금속 산화물 입자, 공기 버블, 유리 비드, 중합체 비드 및 이들의 혼합물 중 적어도 하나일 수 있다.
상기 단계는, 상기 용액을 20 내지 30℃의 온도로 5 내지 60분간 유지하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 양자점 포토레지스트의 제조방법은, 양자점을 포함함으로써, 광원에서 방출된 빛의 파장을 변환할 수 있는 포토레지스트를 제조하는 방법일 수 있다.
상기 양자점 포토레지스트를 이용하여, 하기와 같은 방법으로 용이하게 포토리소그래피 공정을 수행할 수 있다.
즉, 기판상에 양자점 포토레지스트를 도포하는 단계;
상기 양자점 포토레지스트를 건조시켜 용매를 제거하는 단계;
상기 포토레지스트에 마스크를 배치하는 단계; 및
노광 및 현상하여 패턴을 형성하는 단계;를 포함하여, 기판상에 패턴을 형성하는 포토리소그래피 공정을 수행할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예는,
기판상에 배치되며, 상기 본 발명에 의한 양자점 포토레지스트를 포함하는 패턴층;을 포함하는 디스플레이용 컬러 필터를 제공할 수 있다.
본 발명에 의한 디스플레이용 컬러 필터는 발광 다이오드에 의해 방출된 빛을 양자점을 통과시켜 적색, 녹색 및 청색 중 적어도 하나의 파장으로 변환시킬 수 있고, 또한 양자점을 통과하지 않은 빛을 파장 변화없이 방출시킬 수 있다.
이에, 상기 디스플레이용 컬러 필터는, 청색의 발광 다이오드로부터 방출되는 빛을 백색을 포함하는 다양한 파장의 빛으로 방출시킬 수 있다.
상기 양자점 포토레지스트는 적색 양자점을 포함하는 적색 양자점 포토레지스트, 녹색 양자점을 포함하는 녹색 양자점 포토레지스트 및 청색 양자점을 포함하는 청색 양자점 포토레지스트 중 하나 이상을 포함할 수 있고, 바람직하게는 적색 양자점 포토레지스트 및 녹색 양자점 포토레지스트를 포함할 수 있고, 더욱 바람직하게는 적색 양자점 포토레지스트, 녹색 양자점 포토레지스트 및 청색 양자점 포토레지스트를 포함할 수 있다.
상기 양자점 포토레지스트에 포함된 양자점은 청색 발광 다이오드에 의해 여기되어 적색, 녹색 및 청색 중 어느 하나의 빛을 방출할 수 있다.
상기 패턴층은 적색 양자점 포토레지스트를 포함하는 적색 패턴, 녹색 양자점 포토레지스트를 포함하는 녹색 패턴 및 청색 양자점 포토레지스트를 포함하는 청색 패턴 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 패턴층은 10μm이하, 바람직하게는 1 내지 10μm, 더욱 바람직하게는 3 내지 5μm의 선폭을 갖는 마이크로 패턴을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예는,
기판 상에 상기 양자점 포토레지스트를 도포하는 단계;
상기 양자점 포토레지스트상에 마스크를 배치하는 단계; 및
노광 및 현상하여 패턴을 형성하는 단계;를 포함하는,
디스플레이용 컬러 필터의 제조방법을 제공할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이용 컬러 필터의 제조방법을 도면을 참조하여 각 단계별로 상세히 설명한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이용 컬러 필터의 제조방법을 나타낸 순서도이다.
먼저, 기판 상에 상기 양자점 포토레지스트를 도포하는 단계를 수행할 수 있다.
이때, 상기 기판은 유리, 석영, 실리콘(Si), 실리콘 산화물(SiOx) 및 고분자 기판 중 어느 하나일 수 있으나 이에 제한된 것은 아니며, 발광 다이오드일 수 있다.
상기 도포는, 잉크 상태에 적용 가능한 스크린 프린팅, 그라비아 인쇄 방법으로 수행할 수 있고, 바람직하게는, 스핀 코팅 방법으로 수행할 수 있다. 일 예로, 3000 내지 5000 rpm의 분당 회전수로 1분 내지 5분동안 스핀 코팅하여 1 내지 20 μm의 두께의 양자점 포토레지스트층을 형성할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 디스플레이용 컬러 필터의 제조방법은, 상기 도포하는 단계 이후, 용매를 제거하기 위한 건조 단계를 수행할 수 있다. 상기 건조는, 40 내지 80℃에서 가열하는 방법으로 수행할 수 있고, 바람직하게는 50 내지 70℃ 2 내지 6분간 가열하는 방법으로 수행할 수 있다. 이때, 가열을 위한 장치로, 핫 플레이트 또는 컨벡션오븐을 사용할 수 있으나 이제 제한된 것은 아니다.
상기 양자점 포토레지스트상에 크롬 마스크(금속산화물)를 배치하는 단계는, 빛을 선택적으로 차단하여 기판상에 패턴을 형성하기 위한 블랙매트릭스를 배치하는 것으로, 크롬 재질의 마스크가 사용될 수 있으나 이제 제한된 것은 아니다. 또한, 상기 도 5의 크롬 마스크(금속산화물)의 배치는 양자점 포토레지스트 도포 단계 이전에 수행될 수 있다.
상기 노광은 자외선을 조사하여 수행할 수 있고, 일 예로, 200 내지 500W의 자외선램프를 1 내지 10분간 조사하는 방법으로 수행할 수 있다.
상기 패턴 현상은 알코올 용액에 양자점 포토레지스트층이 형성된 기판을 접촉시키는 방법으로 수행할 수 있다. 이때, 상기 알코올 용액은 메탄올, 에탄올, 이소프로필알코올 및 이들의 혼합물 중 어느 하나일 수 있다.
본 발명에 의한 상기 컬러 필터의 제조방법은, 상기 과정을 반복적으로 수행하여 제조될 수 있다.
일 예로, 적색 양자점 포토레지스트를 도포한 후 제 1 마스크를 이용하여 제 1 패턴을 형성하고, 녹색 양자점 포토레지스트를 도포하고 제 2 마스크를 이용하여 제 2 패턴을 형성하여, 적색 및 녹색 패턴이 형성된 컬러 필터를 제조할 수 있다.
또는, 적색 양자점 포토레지스트를 도포한 후 제 1 마스크를 이용하여 제 1 패턴을 형성하고, 녹색 양자점 포토레지스트를 도포하고 제 2 마스크를 이용하여 제 2 패턴을 형성하고, 청색 양자점 포토레지스트를 도포한 후 제 3 마스크를 이용하여 제 3 패턴을 형성하여, 적색, 녹색 및 청색 패턴이 형성된 컬러 필터를 제조할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예는,
발광 다이오드; 및
상기 컬러 필터를 포함하는 광변환층;을 포함하는,
양자점 발광 다이오드를 제공할 수 있다.
상기 발광 다이오드는 440nm 내지 490nm 파장의 청색광을 방출하는 청색 발광 다이오드일 수 있다.
일 예로, 상기 발광 다이오드는 GaN 계열의 반도체 청색 발광 다이오드일 수 있다.
상기 광변환층은 상기 컬러 필터를 통해 상기 발광 다이오드에서 방출되는 빛의 파장을 변환시키는 층으로, 청색 발광 다이오드에서 방출되는 청색 빛을 백색광으로 변환시킬 수 있다.
상기 광변환층은 광산란제를 더 포함할 수 있다. 상기 광산란제는 금속 산화물 입자, 공기 버블, 유리 비드, 중합체 비드 및 이들의 혼합물 중 어느 하나일 수 있다.
이하, 실시예 및 실험예를 통해 본 발명을 상세하게 설명한다.
단, 하기 실시예 및 실험예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기의 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1> 광경화성 조성물 제조
단계 1: 경화성 결합제 전구체 디펜타에리트리톨 펜타아크릴레이트(DPPA) 6.5중량부 및 펜타에리트리톨 트리아크릴레이트(PETA) 45중량부를 메탄올과 혼합하여 1 L 용액을 형성한 후 약 49℃로 가열하였다.
단계 2: 상기 단계 1의 용액에 실리카 13 중량부(날코 2326, 날코 코포레이션), 가교성 실란 화합물인 3-메타크릴옥시-프로필트리메톡시실란 7.7중량부(A-174, 유니온 카바이드사), 아크릴아마이드 8 중량부를 상기에 첨가하여 혼합물을 제조하고, 상기 혼합물을 52±2 ℃에서 가열하였다.
단계 3; 상기 혼합물을 진공 증류(100±20 mmHg)하여 메탄올을 제거하였다.
<실시예 2> 적색 양자점 포토레지스트의 제조
단계 1: 상기 실시예 1에 의해 제조한 광경화성 조성물(SC1230) 100 중량부를 포함하는 1 L 용액을 약 25℃에서 30분간 가열하였다.
단계 2: 상기 용액에 적색 양자점을 2 중량부 첨가하고, 양자점 분산제로 메틸메타 아크릴레이트 1 중량부, UV 중합개시제로 디메톡시페닐아세토페논(EMPA) 2.88 중량부, 무기결합제로 테트라에톡시실란(TEOS) 0.1 중량부를 첨가한 후, 약 25℃에서 10분간 가열하여 적색 양자점 포토레지스트를 제조하였다.
<실시예 3> 녹색 양자점 포토레지스트의 제조
상기 실시예 2에서, 녹색 양자점을 사용하는 것으로 변경하는 것을 제외하고, 실시예 2와 동일한 방법을 수행하여, 녹색 양자점 포토레지스트를 제조하였다.
<실시예 4> 디스플레이용 컬러필터 제조(1)
단계 1: 유기 기판상에 상기 실시예 2에서 제조된 적색 양자점 포토레지스트를 스핀 코팅하였다. 이때 스핀코팅은 4000 rpm으로 약 3분간 수행하여 코팅막을 형성하였다.
단계 2: 이후 코팅막 내부의 용매를 제거하기 위해 70˚C에서 약 5분간 가열하였다.
단계 3: 상기 코팅막 상에 10μm 폭의 라인 패턴이 형성된 마스크를 배치하고, 300W의 자외선 램프를 이용하여 노광하였다. 이후 마스크를 제거한 뒤 상기 코팅막이 형성된 기판을 알코올 용액에 담가 라인 패턴을 현상하여 10μm 폭의 적색 라인 패턴을 갖는 컬러 필터를 제조하였다.
<실시예 5> 디스플레이용 컬러필터 제조(2)
상기 실시예 4의 단계 3에서 5μm 폭의 라인 패턴이 형성된 마스크를 이용하는 것으로 달리하는 것을 제외하고, 실시예 4와 동일한 방법을 수행하여 적색 라인 패턴을 갖는 컬러 필터를 제조하였다.
<실시예 6> 디스플레이용 컬러필터 제조(3)
상기 실시예 4의 단계 3에서 3 μm 폭의 라인 패턴이 형성된 마스크를 이용하는 것으로 달리하는 것을 제외하고, 실시예 4와 동일한 방법을 수행하여 적색 라인 패턴을 갖는 컬러 필터를 제조하였다.
<실시예 7> 디스플레이용 컬러필터 제조(3)
상기 실시예 4의 단계 3에서 8 μm 폭의 라인 패턴이 형성된 마스크를 이용하는 것으로 달리하는 것을 제외하고, 실시예 4와 동일한 방법을 수행하여 적색 라인 패턴을 갖는 컬러 필터를 제조하였다.
<실시예 8> 디스플레이용 컬러필터 제조(4)
단계 1: 실시예 4의 방법으로 적색 라인 패턴을 형성하였다.
단계 2: 상기 적색 라인 패턴상에 실시예 3의 녹색 양자점 포토레지스트를 스핀 코팅하였다. 이때 스핀코팅은 4000 rpm으로 약 3분간 수행하여 코팅막을 형성하였다.
단계 3: 코팅막 내부의 용매를 제거하기 위해 70˚C에서 약 5분간 가열하였다.
단계 4: 상기 코팅막상에 10μm 폭의 라인 패턴이 형성된 마스크를 배치하고, 300W의 자외선 램프를 이용하여 노광하였다. 이후 마스크를 제거한 뒤 상기 코팅막이 형성된 기판을 알코올 용액에 담가 라인 패턴을 현상하여, 적색 및 녹색 패턴을 갖는 컬러 필터를 제조하였다.
<실험예 1> 광경화성 조성물의 성분 분석
본 발명의 실시예에 따른 광경화성 조성물의 성분을 확인하기 위해 핵자기 공명 분광법(NMR)을 이용하여, 상기 실시예 1에서 제조한 광경화성 조성물의 성분을 분석을 수행하였으며, 그 결과를 도 6에 나타내었다.
도 6에 나타난 바와 같이, 본 발명의 실시예 1에서 제조된 광경화성 조성물은 실리카 10 내지 15 중량부, 광경화성 결합제 48 내지 58 중량부, 가교성 실란 화합물 5 내지 8 중량부 및 아크릴아마이드 5 내지 10 중량부를 포함하는 것을 알 수 있다.
<실험예 2> 양자점 포토레지스트의 형상 분석
본 발명의 실시예에 따른 양자점 포토레지스트의 형태를 확인하기 위해, 투과전자현미경(Transmission Electron Microscope, TEM)을 이용하여 관찰하였으며, 그 결과를 도 7에 나타내었다.
도 7에 나타난 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 양자점 포토레지스트는 광경화성 조성물내에 1 내지 10 nm 크기의 양자점이 혼합되어 있음을 알 수 있다.
<실험예 3> 양자점 포토레지스트층의 두께 분석
본 발명의 실시예에 따른 디스플레이용 컬러필터에서, 스핀코팅 속도에 따른 양자점 포토레지스트층의 두께변화를 확인하기 위해 이하와 같은 실험을 수행하였다.
유기 기판상에 상기 실시예 2의 양자점 포토레지스트를 스핀코팅하였다. 이때 스핀 코팅하는 시간을 2, 2.5분 및 3분으로 달리하고, 속도(rpm)를 3000, 4000 및 5000rpm으로 달리하여 코팅막을 제조하고, 제조된 코팅막의 두께를 알파스텝 또는 SEM을 이용하여 측정하였으며, 그 결과를 도 8에 나타내었다.
도 8에 나타난 바와 같이, 3000 내지 5000 rpm으로 2 내지 3분동안 스핀 코팅할 경우, 3μm미만의 두께를 갖는 코팅막이 형성됨을 알 수 있고, 스핀 코팅시간이 길어질수록, 회전 속도가 높아질수록 코팅막의 두께가 얇아지는 것을 알 수 있다.
<실험예 4> 양자점 포토레지스트를 이용한 마이크로 패턴의 선폭 분석
본 발명의 실시예에 따른 포토레지스트를 이용한 포토리소그래피 결과를 확인하기 위해 실시예 4 내지 6에 의해 제조된 마이크로 패턴을 광학현미경 및 SEM 으로 확인하였으며, 그 결과를 도 9 내지 11에 나타내었다.
도 9 내지 11에 나타난 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 포토레지스트를 사용한 결과, 3 내지 10 μm 선폭의 마이크로 패턴이 선명하게 잘 형성됨을 알 수 있다.
<실험예 5> 발광특성 분석(1)
본 발명의 실시예에 따른 마이크로 패턴의 빛 발광 특성을 확인하기 위해, 청색 발광 다이오드를 이용하여 실시예 7 에 의해 제조한 적색 라인 패턴을 갖는 컬러 필터에 빛을 방출시켰으며, 그 결과를 관찰한 사진을 도 12에 나타내었다.
도 12에 나타난 바와 같이, 컬러 필터를 통해 8 μm의 선폭으로 발광하는 적색 라인 패턴이 나타남을 알 수 있다.
<실험예 6> 발광특성 분석(2)
본 발명의 실시예에 따른 컬러필터의 빛 발광 특성을 확인하기 위해, 청색 발광 다이오드를 이용하여 실시예 8 에 의해 제작된 적색 및 녹색 패턴을 갖는 두 가지 디자인의 컬러필터를 빛에 방출시켰으며, 그 결과를 관찰한 사진을 도 13과 도 14에 나타내었다. 또한, 본 발명기관의 로고를 적색, 녹색 및 청색 파장의 빛으로 동시에 발광하도록 포토리소그래피 한 마이크로 패턴의 발광특성도 도 15에 나타내었다. 도 13 내지 15에 나타낸 바와 같이 본 발명의 소재인 양자점 포토레지스트 및 앞서 상술한 제작방법을 이용하면 적색, 녹색 및 청색으로 발광하는 디스플레이용 컬러필터 및 다양한 디자인의 마이크로패턴을 자유자재로 제작할 수 있다.
10: 광경화성 조성물
11: 실리카
12: 광경화성 결합제
20: 양자점
10' : 포토레지스트 조성물

Claims (17)

  1. 실리카 10 내지 15 중량부;
    광경화성 결합제 48 내지 58 중량부;
    가교성 실란 화합물 5 내지 8 중량부 ; 및
    아크릴아마이드 5 내지 10 중량부;를 포함하는,
    광경화성 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 광경화성 결합제는
    올리고 아크릴레이트, 실록잔계 아크릴레이트, 폴리 실라잔, 실리콘 고분자 수지 및 이들의 혼합물 중 적어도 하나 이상인,
    광경화성 조성물.
  3. 광경화성 결합제 전구체인 디펜타에리트리톨 펜타아크릴레이트(DPPA) 5 내지 8 중량부 및 펜타에리트리톨 트리아크릴레이트(PETA) 40 내지 50중량부 포함하는 용액을 제 1 열처리하는 단계; 및
    상기 용액에 실리카 10 내지 15 중량부, 가교성 실란 화합물 5 내지 8중량부 및 아크릴아마이드 5 내지 10중량부를 첨가한 후 제 2 열처리하는 단계;를 포함하는, 광경화성 조성물의 제조방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 열처리 및 제 2 열처리는 45 내지 55℃에서 수행하는,
    광경화성 조성물의 제조방법.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 2 열처리하는 단계 이후, 용매를 제거하는 단계를 더 포함하는,
    광경화성 조성물의 제조방법.
  6. 양자점; 및
    상기 양자점상에 배치된 광경화성 조성물;을 포함하며,
    상기 광경화성 조성물은 실리카 10 내지 15 중량부, 광경화성 결합제 48 내지 58 중량부, 가교성 실란 화합물 5 내지 8 중량부 및 아크릴아마이드 5 내지 10 중량부를 포함하는,
    양자점 포토레지스트.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 양자점 포토레지스트는 광산란제를 더 포함하는,
    양자점 포토레지스트.
  8. 제 1 항에 의한 광경화성 조성물을 포함하는 용액을 준비하는 단계; 및
    상기 광경화성 조성물을 포함하는 용액 및 양자점을 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계;를 포함하는,
    양자점 포토레지스트의 제조방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 광경화성 조성물을 포함하는 용액 및 양자점을 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계에서는 광경화성 조성물 및 양자점을 99 : 1 내지 90 :10의 중량비로 포함하는,
    양자점 포토레지스트의 제조방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 혼합물은 양자점 분산제, 광중합 개시제 및 무기결합제 중 적어도 하나를 더 포함하는,
    양자점 포토레지스트의 제조방법.
  11. 기판상에 배치되며, 제 6 항의 양자점 포토레지스트를 포함하는 패턴층;을 포함하는
    디스플레이용 컬러필터.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 패턴층은 적색 양자점 포토레지스트를 포함하는 적색 패턴, 녹색 양자점 포토레지스트를 포함하는 녹색 패턴 및 청색 양자점 포토레지스트를 포함하는 청색 패턴 중 하나 이상을 포함하는,
    디스플레이용 컬러필터.
  13. 기판 상에 제 6 항의 양자점 포토레지스트를 도포하는 단계;
    상기 양자점 포토레지스트상에 마스크를 배치하는 단계; 및
    노광 및 현상하여 패턴을 형성하는 단계;를 포함하는,
    디스플레이용 컬러필터의 제조방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 양자점 포토레지스트는 적색 양자점 포토레지스트, 녹색 양자점 포토레지스트 및 청색 양자점 포토레지스트 중 하나 이상인,
    디스플레이용 컬러필터의 제조방법.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 현상은 알코올 용액을 이용하여 수행하는
    디스플레이용 컬러필터의 제조방법.
  16. 발광 다이오드; 및
    제 13 항의 컬러 필터를 포함하는 광변환층;을 포함하는,
    양자점 발광 다이오드.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 광변환층은 광산란제를 더 포함하는,
    양자점 발광 다이오드.
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