KR20220152805A - 색변환 화소용 잉크 조성물, 색변환 화소, 컬러필터 및 표시장치 - Google Patents

색변환 화소용 잉크 조성물, 색변환 화소, 컬러필터 및 표시장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20220152805A
KR20220152805A KR1020210060200A KR20210060200A KR20220152805A KR 20220152805 A KR20220152805 A KR 20220152805A KR 1020210060200 A KR1020210060200 A KR 1020210060200A KR 20210060200 A KR20210060200 A KR 20210060200A KR 20220152805 A KR20220152805 A KR 20220152805A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
color conversion
ink composition
conversion pixel
pixel
color
Prior art date
Application number
KR1020210060200A
Other languages
English (en)
Inventor
김훈식
박슬기
윤현진
이종수
Original Assignee
동우 화인켐 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 동우 화인켐 주식회사 filed Critical 동우 화인켐 주식회사
Priority to KR1020210060200A priority Critical patent/KR20220152805A/ko
Publication of KR20220152805A publication Critical patent/KR20220152805A/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D11/00—Inks
    • C09D11/30—Inkjet printing inks
    • C09D11/32—Inkjet printing inks characterised by colouring agents
    • C09D11/322—Pigment inks
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D11/00—Inks
    • C09D11/30—Inkjet printing inks
    • C09D11/32—Inkjet printing inks characterised by colouring agents
    • C09D11/328—Inkjet printing inks characterised by colouring agents characterised by dyes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/08—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Optical Filters (AREA)

Abstract

본 발명은 착색제, 알칼리 가용성 수지, 광중합성 화합물 및 광중합 개시제를 포함하며, 상기 착색제는 적색 양자점 및 마젠타 색재를 포함하는 것을 특징으로 하는, 색변환 화소용 잉크 조성물에 관한 것이다.

Description

색변환 화소용 잉크 조성물, 색변환 화소, 컬러필터 및 표시장치{INK COMPOSITION FOR COLOR CONVERSION PIXEL, COLOR CONVERSION PIXEL, COLOR FILTER AND DISPLAY DEVICE}
본 발명은 적색 양자점 및 마젠타 색재를 포함하는 색변환 화소용 잉크 조성물, 상기 조성물로 제조된 색변환 화소, 컬러필터 및 표시장치에 관한 것이다.
최근 대두되고 있는 디스플레이 장치로는 크게 액정표시장치(LCD, Liquid Crystal Display), 유기전계발광 표시장치(OLED, Organicelectro luminescence Display device) 등이 있다. 상기 방식은 각각의 화소를 구동하는 방식에 차이를 가진다. 움직이는 화면을 보여주기 위하여 LCD는 액정이라는 재료를 사용하여 각각의 화소에서 표현하는 색상을 제어하고 OLED는 각각의 화소에 전기를 부여하여 빛을 발생시켜 화소에서 색을 구현하는 방식으로 여러 화면을 시간에 따라 구현하여 움직이는 화면을 구현한다. 또한 기존에 LCD는 광원을 CCFL(냉음극형광램프, Cold Cathode Fluorescent Lamp)를 사용하느냐 또는 LED(Light Emitting Diode)를 사용하느냐에 따라 달라질 수 있으며 OLED도 각각의 화소가 단독적으로 컬러를 발생하는 RGB OLED와 컬러필터(CF, color filter)와 조합되는 WOLED(white OLED)로 나눌 수 있다.
최근 양자점을 디스플레이로 이용하는 기술이 검토되고 있다. 양자점은 낮은 파장의 빛을 흡수하여 장파장의 빛을 발생하는 미세한 입자로서, 일반적으로 양자점 입자를 감광성 수지 조성물과 함께 사용하여 원하는 패턴에 양자점을 포함하는 구조체를 형성하는 것이 검토되었다. 예를 들어, 포토레지스트 조성물 및 이를 이용한 컬러 필터에 관한 대한민국 공개특허 제10-2018-0030353호와 같이, 청색 화소는 광원의 청색 광원이 그대로 발현되고, 녹색 양자점 화소는 청색광원을 녹색광원으로 발현되며, 적색 양자점 화소는 청색광원을 적색광원으로 발현하는 방법이 검토되고 있다.
하지만 이러한 양자점을 포함하는 감광성 수지 조성물을 이용한 포토리소그래피 방법은 코팅, 노광, 현상 및 경화를 통해 패턴을 형성하는 방법으로, 제조된 색 필터 패턴의 정교성과 재현성 측면에서는 우수하지만, 화소를 형성하기 위하여 각각의 색에 대하여 코팅, 노광, 현상 및 경화하는 과정이 각각 요구되어 제조 공정, 시간 및 비용이 늘어나고 공정간 제어 인자가 많아져 수율 관리에 어려움이 있다. 또한, 포토리소그래피 공정을 사용하여 원하는 부분을 제외한 부분을 모두 제거하여야 하기 때문에 비싼 양자점을 포함하는 감광성 수지 조성물을 사용하는 방법으로는 적합하지 않다.
이러한 문제점들을 해결하기 위하여, 잉크젯(inkjet) 방법이 제시되었다. 잉크젯 방법은 잉크젯 헤드(inkjet head)를 사용하여 구획되어 있는 소정 위치에 액체 잉크를 분사하여 각각의 잉크가 착색된 이미지를 구현하는 기술로, 적색, 녹색 및 청색을 포함한 복수의 색을 한번에 착색할 수 있어서 제조 공정, 시간 및 비용이 크게 절감될 수 있다.
구체적으로, 잉크젯 방법을 사용하기 위해서는 격벽 내지 댐이라고 하는 틀을 우선 형성하고 원하는 위치에 양자점을 포함하는 잉크를 젯팅하는 방식으로 화소를 형성한다. 이후 액상의 잉크를 고형화 하기 위하여 UV 경화를 하거나 열 경화를 통해 화소를 완성하게 된다.
최근 모니터, TV 등에서 높은 색재현률(NTSC 대비 색농도)과 높은 휘도가 요구됨에 따라 양자점 재료의 균일한 사이즈와 광변환 빛의 발광 휘도 향상이 필요하다. 이러한 발광 휘도 향상을 위해서는 양자점의 함량을 증가시키거나 화소부 도막의 막 두께를 두껍게 하는 방법이 있다. 따라서, 잉크젯 공정의 공정성을 위한 함량과 제조된 도막의 막두께에 대한 연구가 양자점을 포함하는 잉크 조성물에서 연구된다.
한편, 양자점을 이용한 색변환 화소는 인접한 화소에서 방출되는 광이 다른 화소에도 영향을 주는 문제가 있다. 예를 들어, 적색 화소에 사용되는 적색 양자점은, 앞서 언급한 것처럼 낮은 파장의 빛을 흡수하여 장파장의 빛을 발생하는 미세한 입자이기 때문에 본래 의도한 청색광뿐만 아니라 녹색광도 흡수하여 적색광을 발생시키기 때문에, 녹색을 구현하기 위해 녹색 화소만 구동시키는 경우에도, 녹색 화소에서 발현된 녹색광으로 인해 인접한 적색 화소까지 구동되어 컬러필터의 휘도 및 색순도가 저하되는 문제가 있다. 이에, 화소 구동을 위한 청색광 이외의 광에 반응하지 않는 색변환 화소용 잉크 조성물의 개발이 요구된다.
대한민국 공개특허 제10-2018-0030353호
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 개선하기 위한 것으로, 적색 양자점 및 마젠타 색재를 포함함으로써 녹색광(550nm 파장)에 대한 반응성을 낮추는 동시에 휘도가 우수하며, 잉크젯 공정성이 우수한 색변환 화소용 잉크 조성물, 상기 잉크 조성물로 제조된 색변환 화소, 컬러필터 및 표시장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
그러나, 본원이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 착색제, 알칼리 가용성 수지, 광중합성 화합물 및 광중합 개시제를 포함하며, 상기 착색제는 적색 양자점 및 마젠타 색재를 포함하는 것을 특징으로 하는, 색변환 화소용 잉크 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은, 상기 색변환 화소용 잉크 조성물의 경화물을 포함하는 색변환 화소를 제공한다.
또한, 본 발명은, 상기 색변환 화소를 포함하는 컬러필터를 제공한다.
또한, 본 발명은, 상기 컬러필터를 포함하는 표시장치를 제공한다.
본 발명의 색변환 화소용 잉크 조성물은 적색 양자점 및 마젠타 색재를 포함함으로써 녹색광(예를 들어, 약 550nm 파장)에 대한 반응성을 낮추는 동시에 휘도가 우수한 색변화 화소를 제조할 수 있다. 특히, 마젠타 색재와 적색 양자점을 포함하는 잉크 조성물은 녹색광에 대한 발광특성이 제어되고, 적색 양자점과 마젠타 색재의 함량비 조절에 의해 휘도를 극대화할 수 있다.
또한, 잉크젯 공정성이 우수하여 잉크젯 인쇄 방식으로 색변환 화소를 제조하는데 효과적으로 사용될 수 있다.
도 1은, 본 발명에 따른 색변환 화소를 포함하는 컬러필터의 구조를 나타낸 단면도이다.
도 2는, 본원 실시예에서 웨팅성 평가기준을 나타낸 것이다.
도 3은, 본원 비교예 1의 잉크 조성물에 대한 오버플로우성 평가 방법을 예시적으로 나타낸 것이다.
도 4는, 본원 실시예에서 잉크젯 공정으로 색변화 화소를 제조하는 과정을 도시한 것이다.
도 5는, 도 4에 따른 방법으로 제조된 색변환 화소의 휘도 평가 방법을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
본 발명은, 착색제, 알칼리 가용성 수지, 광중합성 화합물 및 광중합 개시제를 포함하는, 색변환 화소용 잉크 조성물에 관한 것으로서, 상기 착색제로 적색 양자점 및 마젠타 색재를 포함함으로써 550nm 파장에 대한 반응성을 낮추어 인접 화소의 빛 간섭을 최소화하고, 휘도 및 잉크젯 공정성을 향상시킬 수 있다.
< 색변환 화소용 잉크 조성물 >
본 발명의 색변환 화소용 잉크 조성물은, 착색제, 알칼리 가용성 수지, 광중합성 화합물 및 광중합 개시제를 포함할 수 있고, 필요에 따라 열중합 개시제, 분산제 및/또는 첨가제를 더 포함할 수 있다.
본 발명에서 색변환 화소는 적색 화소인 것이 바람직하다.
(A) 착색제
본 발명에서는 착색제로 양자점 및 색재를 포함하며, 필요에 따라 산란입자를 더 포함할 수 있으며, 상기 양자점은 적색 양자점이 바람직하고, 상기 색재는 마젠타 안료 또는 염료를 포함하는 마젠타 색재일 수 있고, 마젠타 안료가 더욱 바람직하다.
상기 착색제는, 상기 마젠타 색재의 중량보다 상기 적색 양자점의 중량이 큰 것이 바람직하고, 적색 양자점에 비해 마젠타 색재의 함량이 더 큰 경우, 잉크젯 조성물을 제조하는데 어려움이 있다.
구체적으로, 상기 적색 양자점 및 상기 마젠타 색재의 중량비는 1:0.1 내지 1:0.6, 바람직하게는 1:0.1 내지 1:0.55일 수 있다. 적색 양자점과 마젠타 색재를 상기 중량비로 포함할 때, 휘도가 증가하고 잉크젯 공정성이 유리한 이점이 있다.
상기 착색제의 함량은, 색변환 화소용 잉크 조성물의 총 중량에 대하여, 10 내지 60 중량%, 바람직하게는 23 내지 50 중량%로 포함될 수 있다. 착색제가 상기 함량 범위 내로 포함될 때, 색변환 화소용 잉크 조성물을 제조하기 용이하다.
(A-1) 적색 양자점
양자점은 광원에 의해 자체 발광하며 가시광선 및 적외선 영역의 광을 발생시키기 위해 사용되는 것으로서, 본 발명에서는 적색 양자점을 사용하는 것이 바람직하다. 양자점은 수 나노 크기의 결정 구조를 가진 물질로, 수백에서 수천 개 정도의 원자로 구성되는 것 일 수 있다. 원자가 분자를 이루고, 분자는 클러스터(cluster)라고 하는 작은 분자들의 집합체를 구성하여 나노 입자를 이루는데, 통상 이러한 나노 입자들이 특히 반도체의 특성을 띠고 있을 때 이를 양자점이라고 한다. 본 발명의 양자점은 이러한 개념에 부합하는 것이면 특별히 한정되지 않는다. 물체가 나노 크기 이하로 작아지는 경우 그 물체의 에너지 밴드 갭(band gap)이 커지는 현상인 양자 구속 효과(quantum confinement effect)가 나타나며, 양자점이 외부에서 에너지를 받아 들뜬 상태에 이르면, 자체적으로 에너지 밴드 갭에 해당하는 에너지를 방출하며, 자발광할 수 있다.
본 발명에서 양자점은 적색 양자점이 바람직하고, 상기 적색 양자점은 청색 광을 흡수하여 적색 광으로 전환시키는 역할을 하는 물질을 의미하는 것으로서, 일반적으로 적색 화소 제조를 위해 사용되는 양자점 물질이라면 제한없이 적용할 수 있다. 예를 들어, 상기 적색 양자점은 중심파장이 600 nm 이상일 수 있고, 600 nm 내지 700 nm인 것이 바람직하며, 약 640 nm인 것이 가장 바람직하다.
상기 양자점은 광 또는 전기에 의한 자극으로 발광할 수 있는 양자점 입자라면 특별히 한정되지 않는다. 예컨대, II-VI족 반도체 화합물; III-V족 반도체 화합물; IV-VI족 반도체 화합물; I-III-VI족 반도체 화합물; II-III-VI족 반도체 화합물; I-II-IV-VI족 반도체 화합물; IV족 원소 또는 이를 포함하는 화합물; 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택될 수 있으며, 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.예를 들면, 상기 II-VI족 반도체 화합물은 CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, ZnO, HgS, HgSe, HgTe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 이원소 화합물; CdSeS, CdSeTe, CdSTe, ZnSeS, ZnSeTe, ZnSTe, HgSeS, HgSeTe, HgSTe, CdZnS, CdZnSe, CdZnTe, CdHgS, CdHgSe, CdHgTe, HgZnS, HgZnSe, HgZnTe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 삼원소 화합물; 및 CdZnSeS, CdZnSeTe, CdZnSTe, CdHgSeS, CdHgSeTe, CdHgSTe, HgZnSeS, HgZnSeTe, HgZnSTe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 사원소 화합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 III-V족 반도체 화합물은 GaN, GaP, GaAs, GaSb, AlN, AlP, AlAs, AlSb, InN, InP, InAs, InSb 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 이원소 화합물; GaNP, GaNAs, GaNSb, GaPAs, GaPSb, AlNP, AlNAs, AlNSb, AlPAs, AlPSb, InNP, InNAs, InNSb, InPAs, InPSb, GaAlNP 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 삼원소 화합물; 및 GaAlNAs, GaAlNSb, GaAlPAs, GaAlPSb, GaInNP, GaInNAs, GaInNSb, GaInPAs, GaInPSb, InAlNP, InAlNAs, InAlNSb, InAlPAs, InAlPSb 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 사원소 화합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 IV-VI족 반도체 화합물은 SnS, SnSe, SnTe, PbS, PbSe, PbTe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 이원소 화합물; SnSeS, SnSeTe, SnSTe, PbSeS, PbSeTe, PbSTe, SnPbS, SnPbSe, SnPbTe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 삼원소 화합물; 및 SnPbSSe, SnPbSeTe, SnPbSTe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 사원소 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상일 수 있으나, 역시 이에 한정되지 않는다.
상기 I-III-VI족 반도체 화합물은 CuInS, CuInSe, CuInTe, CuGaS, CuGaSe, CuGaTe, AgInS, AgInSe, AgInTe, AgGaS, AgGaSe, AgGaTe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 삼원소 화합물; 및 CuInGaS, CuInGaSe, CuInSeS, CuGaSeS, AgInGaS 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 사원소 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 II-III-VI족 반도체 화합물은 ZnGaS, ZnAlS, ZnInS, ZnGaSe, ZnAlSe, ZnInSe, ZnGaTe, ZnAlTe, ZnInTe, ZnGaO, ZnAlO, ZnInO, HgGaS, HgAlS, HgInS, HgGaSe, HgAlSe, HgInSe, HgGaTe, HgAlTe, HgInTe, MgGaS, MgAlS, MgInS, MgGaSe, MgAlSe, MgInSe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 삼원소 화합물에서 선택되는 하나 이상일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 II-III-VI족 반도체 화합물은 ZnGaS, ZnAlS, ZnInS, ZnGaSe, ZnAlSe, ZnInSe, ZnGaTe, ZnAlTe, ZnInTe, ZnGaO, ZnAlO, ZnInO, HgGaS, HgAlS, HgInS, HgGaSe, HgAlSe, HgInSe, HgGaTe, HgAlTe, HgInTe, MgGaS, MgAlS, MgInS, MgGaSe, MgAlSe, MgInSe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 삼원소 화합물에서 선택되는 하나 이상일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 이에 한정되지는 않으나, 상기 IV족 원소 또는 이를 포함하는 화합물은 Si, Ge 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 원소; 및 SiC, SiGe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 이원소 화합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
양자점은 균질한(homogeneous) 단일 구조; 코어-쉘(core-shell) 구조 및 그래디언트(gradient) 구조 등과 같은 이중 구조; 또는 이들의 혼합 구조일 수 있으며, 본 발명에서 양자점은 광에 의한 자극으로 발광할 수 있는 것이라면 그 종류를 특별히 한정하지 않는다.
일 실시예에 따르면, 양자점은 코어-쉘 구조를 가지며, 상기 코어는 InP, InZnP, InGaP, CdSe, CdS, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, CdSeTe, CdZnS, CdSeS, PbSe, PbS, PbTe, AgInZnS, AgInGaS, HgS, HgSe, HgTe, GaN, GaP, GaAs, InGaN, InAs 및 ZnO로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 상기 코어-쉘 구조에 있어 상기 쉘은 ZnS, ZnSe, ZnTe, ZnO, CdS, CdSe, CdTe, CdO, InP, InS, GaP, GaN, GaO, GaS, InZnP, InGaP, InGaN, InZnSCdSe, PbS, TiO, SrSe 및 HgSe로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
일 실시예에 따르면, 상기 코어-쉘 구조의 양자점은 AgInGaS/GaS, InP/ZnS, InP/ZnSe, InP/GaP/ZnS, InP/ZnSe/ZnS, InP/ZnSeTe/ZnS 및 InP/MnSe/ZnS로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
일반적으로 양자점은 습식화학공정(wet chemical process), 유기 금속 화학증착 공정(MOCVD, metal organic chemical vapor deposition) 또는 분자선 에피택시 공정(MBE, molecular beam epitaxy)에 의해 제조될 수 있다.
본 발명에 따른 양자점은 습식화학공정에 의해 합성될 수 있다.
상기 습식 화학 공정은 유기 용제에 전구체 물질을 넣어 입자들을 성장시키는 방법으로, 결정이 성장할 때 유기 용제가 자연스럽게 양자점 결정의 표면에 배위되어 분산제 역할을 하여 결정의 성장을 조절하게 되므로 유기금속 화학증착이나 분자선 에피택시와 같은 기상 증착법보다 더 쉽고 저렴한 공정을 통하여 양자점 입자의 크기 성장을 제어할 수 있다.
습식 화학 공정에 의해 양자점을 제조하는 경우 양자점의 응집을 방지하고 양자점의 입자 크기를 나노 수준으로 제어하기 위하여 유기 리간드가 사용된다. 이러한 유기 리간드로는 일반적으로 올레익산이 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 양자점의 제조 과정에서 사용된 올레익산은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물에 의해 리간드 교환방법에 의해 대체된다.
상기 리간드 교환은 원래의 유기 리간드, 즉 올레익산을 갖는 양자점을 함유하는 분산액에, 교환하고자 하는 유기 리간드, 즉 화학식 1로 표시되는 화합물을 첨가하고 이를 상온 내지 200℃에서 30분 내지 3시간 동안 교반하여 화학식 1로 표시되는 화합물이 결합된 양자점을 수득함으로써 수행될 수 있다. 필요에 따라 상기 화학식 1의 화합물이 결합된 양자점을 분리하고 정제하는 과정을 추가로 수행할 수도 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 양자점은 상기한 바와 같이 상온에서 간단한 교반 처리 하에 유기 리간드 교환 방법에 의해 제조 가능하여 대량 생산이 가능한 이점이 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 양자점은 15일 이후에도 초기 양자 효율 대비 약 90% 이상의 양자 효율을 유지할 수 있어 장기간 동안 안정적으로 보관이 가능하여 다양한 용도로 상용화가 가능하다.
또한, 상기 양자점은 양자점이 균일하게 분산된 양자점 분산액을 제조하여 사용하는 것이 바람직하다. 상기 양자점 분산액은 상술한 양자점을 포함하고, 광중합성 화합물 및 용제 중 1종 이상을 포함하며, 상기 광중합성 화합물 및 용제에 관한 구체적인 사항은 후술한다.
상기 적색 양자점은 색변환 화소용 잉크 조성물의 총 중량에 대하여, 10 내지 50 중량%로 포함될 수 있으며, 바람직하게는 15 내지 40 중량%, 보다 바람직하게는 20 내지 30 중량%로 포함될 수 있다. 상기 양자점이 상기 범위 내로 포함될 경우, 발광 효율이 우수하고, 상기 색변환 화소용 잉크 조성물로 제조되는 광 변환 코팅층의 신뢰성이 우수한 이점이 있다.
(A-2) 마젠타 색재
본 발명에서 색재는 마젠타 색재가 바람직하며, 마젠타 안료가 더욱 바람직하다. 상기 마젠타 색재는 450㎚ 및 640㎚의 파장 영역에서 투과율이 50% 이상이고, 550㎚의 파장 영역에서 투과율이 10% 이하인 것이 바람직하다.
상기 마젠타 색재는 가시광선 영역에서 마젠타 색으로 인지되는 공지의 색재라면 제한없이 사용할 수 있으며, 상기 마젠타 색재는 마젠타 염료 및 마젠타 안료를 포함한다.
예를 들어, 상기 마젠타 염료는 Acid Magenta IIS (British dyestuffs corporation, BDC), Magenta S (Interessen Gemeinschaft Farbenindustrie A.G., IG) 등이 있을 수 있고, 상기 마젠타 안료는 Diamond magenta I, Magenta A pdr Magenta AB pdr (Interessen Gemeinschaft Farbenindustrie A.G., IG), Ink Jet Magenta E7B VP 3958 등이 있을 수 있다.
예를 들어, 일 구체예의 적색 화소는 마젠타 색재가 녹색광을 흡수하여 녹색 화소에서 발생하는 녹색광의 간섭을 최소화하고, 청색 및 적색 광은 투과하며, 상기 적색 양자점이 투과된 청색광을 적색광으로 전환시킴으로써 적색 화소의 색순도 및 휘도가 향상될 수 있다.
상기 마젠타 색재는, 색변환 화소용 잉크 조성물의 총 중량에 대하여, 0.5 내지 20 중량%, 바람직하게는 3 내지 15 중량%로 포함될 수 있다. 상기 색재가 상기 함량 범위 내로 포함되는 경우, 550nm 파장에 대한 반응성은 낮추면서도 휘도 저하를 방지할 수 있다.
(A-3) 산란입자
또한, 필요에 따라 산란입자를 더 포함할 수 있다.
상기 산란입자는 통상의 무기 재료를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 평균입경이 30 내지 1000nm인 금속산화물을 포함할 수 있다.
상기 금속산화물은 Li, Be, B, Na, Mg, Al, Si, K, Ca, Sc, V, Cr, Mn, Fe, Ni, Cu, Zn, Ga, Ge, Rb, Sr, Y, Mo, Cs, Ba, La, Hf, W, Tl, Pb, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Ti, Sb, Sn, Zr, Nb, Ce, Ta, In 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 1종의 금속을 포함하는 산화물일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
구체적으로 Al2O3, SiO2, ZnO, ZrO2, BaTiO3, TiO2, Ta2O5, Ti3O5, ITO, IZO, ATO, ZnO-Al, Nb2O3, SnO, MgO 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 1종이 가능하다. 필요한 경우 아크릴레이트 등의 불포화 결합을 갖는 화합물로 표면 처리된 재질도 사용 가능하다.
본 발명에 따른 색변환 화소용 잉크 조성물은 산란입자를 포함할 경우 상기 산란입자를 통해 양자점에서 자발 방출된 광의 경로를 증가시켜 컬러필터에서의 전체적인 광효율을 높일 수 있어 바람직하다.
바람직하기로, 산란입자는 30 내지 1000 nm의 평균입경을 가질 수 있으며, 바람직하기로 100 내지 500 nm 범위인 것을 사용한다. 이때 입자 크기가 너무 작으면 양자점으로부터 방출된 빛의 충분한 산란 효과를 기대할 수 없고, 이와 반대로 너무 큰 경우에는 조성물 내에 가라 앉거나 균일한 품질의 자발광층 표면을 얻을 수 없으므로, 상기 범위 내에서 적절히 조절하여 사용한다.
상기 산란입자는, 색변환 화소용 잉크 조성물의 총 중량에 대하여, 1 내지 15 중량%, 바람직하게는 3 내지 10 중량%로 포함될 수 있다. 상기 산란입자가 상기 함량 범위 내로 포함될 때, 우수한 잉크젯 공정성을 유지하면서 휘도를 더욱 향상시킬 수 있다.
(B) 알칼리 가용성 수지
상기 알칼리 가용성 수지는 아크릴계 알칼리 가용성 수지 및 카도계 알칼리 가용성 수지로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.
상기 아크릴계 알칼리 가용성 수지 또는 카도계 알칼리 가용성 수지는 광이나 열의 작용에 의한 반응성을 갖고, 양자점의 분산성을 향상시키는 작용을 한다. 본 발명의 색변환 화소용 잉크 조성물에 함유되는 아크릴계 알칼리 가용성 수지 또는 카도계 알칼리 가용성 수지는 양자점에 대한 바인더 수지로서 작용하고, 광변환 코팅층의 지지체로 사용이 가능한 수지라면 특별히 제한되지 않는다. 알칼리 가용성 수지는 색변환 화소용 잉크 조성물을 위하여 점도가 높지 않은 수지를 사용하는 것이 바람직하며, 분자량은 수평균 분자량을 기준으로 10,000g/mol 이하인 것이 적합하다.
상기 알칼리 가용성 수지의 함량은 색변환 화소용 잉크 조성물의 총 중량에 대하여, 5 내지 80 중량%, 바람직하게는 10 내 70 중량% 포함될 수 있다. 상기 알칼리 가용성 수지가 상기의 범위 내로 포함되는 경우, 화소부분의 막두께 감소가 방지될 수 있고, 양자점의 분산 특성이 양호해지므로 바람직하다.
(C) 광중합성 화합물
광중합성 화합물은 양자점의 분산성을 향상시키는 작용을 한다.
상기 광중합성 화합물은 단관능 단량체, 2관능 단량체, 그 밖의 다관능 단량체 등을 들 수 있으며, 바람직하게는 2관능 이상의 단량체를 사용할 수 있다.
상기 단관능 단량체의 종류는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 노닐페닐카르비톨아크릴레이트, 2-히드록시-3-페녹시프로필아크릴레이트, 2-에틸헥실카르비톨아크릴레이트, 2-히드록시에틸아크릴레이트 등을 들 수 있다.
상기 2관능 단량체의 종류는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면, 1,4-부탄디올디(메타)아크릴레이트, 1,6-헥산디올디(메타)아크릴레이트, 에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 네오펜틸글리콜디(메타)아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 비스페놀 A의 비스(아크릴로일옥시에틸)에테르, 3-메틸펜탄디올디(메타)아크릴레이트 등을 들 수 있다.
상기 다관능 단량체의 종류는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면, 트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 톡실레이티드트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 프로폭실레이티드트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리스리톨트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리스리톨테트라(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨트리(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨펜타(메타)아크릴레이트, 에톡실레이티드디펜타에리스리톨헥사(메타)아크릴레이트, 프로폭실레이티드디펜타에리스리톨헥사(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨헥사(메타)아크릴레이트 등을 들 수 있다.
상기 광중합성 화합물의 함량은 색변환 화소용 잉크 조성물의 총 중량에 대하여, 10 내지 80 중량%, 바람직하게는 25 내지 75 중량% 포함될 수 있다. 상기 광중합성 화합물이 상술한 범위 내로 포함될 경우, 양자점의 분산성 특성이 양호하여 코팅 또는 제팅 특성이 우수하고, 광특성 및 신뢰성이 우수하므로 바람직하다.
(D) 중합 개시제
본 발명의 색변환 화소용 잉크 조성물은 광중합 개시제를 포함하고, 필요에 따라 열중합 개시제를 더 포함할 수 있다.
(D-1) 광중합 개시제
상기 광중합 개시제는 앞서 설명한 광중합성 화합물의 중합을 개시하기 위한 화합물로 본 발명에서 특별히 한정하지는 않으나, 중합특성, 개시효율, 흡수파장, 입수성, 가격 등의 관점에서 아세토페논계 화합물, 벤조페논계 화합물, 트리아진계 화합물, 옥심계 화합물, 티오크산톤계 화합물 및 벤조인계 화합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 화합물을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 아세토페논계 화합물의 구체적인 예를 들면, 2,2'-디에톡시아세토페논, 2,2'-디부톡시아세토페논, 2-히드록시-2-메틸프로피오페논, p-t-부틸트리클로로아세토페논, p-t-부틸디클로로아세토페논, 4-클로로아세토페논, 2,2'-디클로로-4-페녹시아세토페논, 2-메틸-1-(4-(메틸티오)페닐)-2-모폴리노프로판-1-온 등을 들 수 있다.
상기 벤조페논계 화합물로는 벤조페논, 벤조일 안식향산, 벤조일 안식향산 메틸, 4-페닐 벤조페논, 히드록시 벤조페논, 아크릴화 벤조페논, 4,4'-비스(디메틸 아미노)벤조페논, 4,4'-비스(디에틸 아미노) 벤조페논, 4,4'-디메틸아미노벤조페논, 4,4'-디클로로벤조페논, 3,3'-디메틸-2-메톡시벤조페논 등을 들 수 있다.
상기 트리아진계 화합물로는 2,4,6-트리클로로-s-트리아진, 2-페닐-4,6-비스(트리클로로 메틸)-s-트리아진, 2-(3',4'-디메톡시 스티릴)-4,6-비스(트리클로로 메틸)-s-트리아진, 2-(4'-메톡시 나프틸)-4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 2-(p-메톡시 페닐)-4,6-비스(트리클로로 메틸)-s-트리아진, 2-(p-톨릴-4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 2-피페닐-4,6-비스(트리클로로 메틸)-s-트리아진, 비스(트리클로로 베틸)-6-스티릴-s-트리아진, 2-(나프토 1-일)-4,6-비스(트리클로로 메틸)-s-트리아진, 2-(4-메톡시 나프토 1-일)-4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 2-4-트리클로로 메틸(피페로닐)-6-트리아진, 2,4-트리클로로 메틸(4'-메톡시 스티릴)-6-트리아진 등을 들 수 있다.
상기 옥심계 화합물로는, 예를 들어, N-벤조일옥시-1-(4-페닐술파닐페닐)부탄-1-온-2-이민, N-벤조일옥시-1-(4-페닐술파닐페닐)옥탄-1-온-2-이민, N-벤조일옥시-1-(4-페닐술파닐페닐)-3-시클로펜틸프로판-1-온-2-이민, N-아세틸옥시-1-[9-에틸-6-(2-메틸벤조일)-9H-카르바졸-3-일]에탄-1-이민, N-아세틸옥시-1-[9-에틸-6-{2-메틸-4-(3,3-디메틸-2,4-디옥사시클로펜타닐메틸옥시)벤조일}-9H-카르바졸-3-일]에탄-1-이민, N-아세틸옥시-1-[9-에틸6-(2-메틸벤조일)-9H-카르바졸-3-일]-3-시클로펜틸프로판-1-이민, N-벤조일옥시-1-[9-에틸-6-(2-메틸벤조일)-9H-카르바졸-3-일]-3-시클로펜틸프로판-1-온-2-이민, N-아세틸옥시-1-[9-(2-에틸헥실)-6-(2,4,6-트리메틸벤조일)-9H-벤조[i]카르바졸-3-일]-3-[1-(2,2,3,3-테트라플루오로프로필옥시)페닐]메탄이민 등을 들 수 있다.
상기 티오크산톤계 화합물로는 티오크산톤, 2-크롤티오크산톤, 2-메틸티오크산톤, 이소프로필 티오크산톤, 2,4-디에틸 티오크산톤, 2,4-디이소프로필 티오크산톤, 2-클로로 티오크산톤 등을 들 수 있다.
상기 벤조인계 화합물로는 벤조인, 벤조인 메틸 에테르, 벤조인 에틸 에테르, 벤조인 이소프로필 에테르, 벤조인 이소부틸 에테르, 벤질디메틸케탈 등을 들 수 있다.
상기 예시된 것 이외에 카바졸계 화합물, 디케톤류 화합물, 설포늄 보레이트계 화합물, 디아조계, 비이미다졸계 화합물, 아실포스핀계 화합물 등도 광중합 개시제로 사용 가능하다.
상기 광중합 개시제의 함량은 색변환 화소용 잉크 조성물의 총 중량에 대하여, 0.1 내지 20 중량%, 바람직하게는 1 내지 15 중량% 포함될 수 있다. 상기 광중합 개시제가 상기의 범위 내로 포함되는 경우, 패턴 형성 공정에서 노광시 광중합이 충분히 일어나고, 광중합 후 남은 미 반응 개시제로 인한 투과율 저하를 방지할 수 있으므로 바람직하다.
(D-2) 열중합 개시제
열중합 개시제는 본 발명에서 특별히 한정하지 않으며, 대표적으로 퍼옥사이드(peroxide)계 화합물 또는 아조(azo)계 화합물 등을 들 수 있지만, 이들로 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 아조계 화합물로는 2,2′아조비스(2-메틸부티로니트릴), 2,2′아조비스(이소부티로니트릴), 2,2′아조비스(2,4-디메틸발레로니트릴) 및 2,2′아조비스(4-메톡시-2,4-디메틸발레로니트릴) 등을 사용할 수 있다.
예를 들어, 퍼옥사이드계 화합물로는 테트라메틸부틸퍼옥시 네오데카노에이트 , 비스(4-부틸시클로헥실)퍼옥시디카보네이트, 디(2-에틸헥실)퍼옥시 카보네이트, 부틸퍼옥시 네오데카노에이트, 디프로필 퍼옥시 디카보네이트, 디이소프로필 퍼옥시 디카보네이트, 디에톡시에틸 퍼옥시 디카보네이트, 디에톡시헥실퍼옥시 디카보네이트, 헥실 퍼옥시 디카보네이트, 디메톡시부틸 퍼옥시 디카보네이트, 비스(3-메톡시-3-메톡시부틸) 퍼옥시 디카보네이트, 디부틸 퍼옥시 디카보네이트, 디세틸퍼옥시 디카보네이트, 디미리스틸 퍼옥시 디카보네이트, 1,1,3,3-테트라메틸부틸 퍼옥시피발레이트, 헥실 퍼옥시 피발레이트, 부틸 퍼옥시 피발레이트, 트리메틸 헥사노일 퍼옥사이드, 디메틸 히드록시 부틸 퍼옥시 네오 데카노에이트, 아밀 퍼옥시 네오 데카노에이트, 부틸 퍼옥시 네오 데카노에이트, t-부틸퍼옥시네오헵타노에이트, 아밀퍼옥시 피발레이트, t-부틸퍼옥시 피발레이트, t-아밀 퍼옥시-2-에틸헥사노에이트,라우릴 퍼옥사이드, 디라우로일 퍼옥사이드, 디데카노일 퍼옥사이드, 벤조일 퍼옥사이드 또는 디벤조일 퍼옥사이드 등을 들 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
(E) 분산제
본 발명은 분산제로 인산계 분산제를 포함할 수 있다.
상기 인산계 분산제는 분자 내에 에스테르기를 갖는 것, 즉 인산 에스테르계 분산제를 포함할 수 있다. 상기 인산계 분산제는 인산 에스테르((HO)2PO(OR)) 또는 인산(H3PO4)에 존재하는 히드록시기 또는 히드록시기의 수소원자를 다른 작용기로 치환 또는 비치환한 형태를 포함할 수 있다.
특히, 상기 인산계 분산제는 분자 내에 에스테르기와, 폴리에테르 잔기 및/또는 폴리에스테르 잔기를 포함할 수 있다.
본 발명에서 "폴리-"란, 많은 수의 반복단위로 이루어진 화합물을 일컬을 수 있는 것으로서, 상기 "폴리에테르 잔기" 및 "폴리에스테르 잔기"는 에테르기 및 에스테르기를 각각 포함하는 반복단위가 1 내지 20으로 이루어진 잔기를 일컬을 수 있다. 바람직하게는, 본 발명에서는 반복단위가 5 내지 20, 더욱 바람직하게는 10 내지 20으로 이루어질 수 있다.
상기 인산계 분산제는 예컨대 Disperbyk-110, 111, 180, 192, 103, 106 등을 들 수 있으며, 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용하여도 무방하다.
상기 인산계 분산제는 분자량이 1,000 내지 4,000일 수 있다.
상기 인산계 분산제는 상기 색변환 화소용 잉크 조성물의 전체 100 중량%에 대하여 1 내지 5 중량%로 포함될 수 있고, 2 내지 4 중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 상기 인계 화합물이 상기 함량 범위를 만족하는 경우, 양자점 분산 안정성이 유지되는 이점이 있다.
(F) 첨가제
본 발명의 일 실시형태에 따른 색변환 화소용 잉크 조성물은 상기한 성분들 이외에, 도막 평탄성 또는 밀착성을 증진시키기 위해서 계면활성제, 밀착촉진제와 같은 첨가제를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 색변환 화소용 잉크 조성물이 상기 계면활성제를 포함하는 경우 도막 평탄성이 향상될 수 있는 이점이 있다. 예컨대 상기 계면활성제는 BM-1000, BM-1100(BM Chemie사), 프로라이드 FC-135/FC-170C/FC-430(스미토모 쓰리엠㈜), SH-28PA/-190/-8400/SZ-6032(도레 시리콘㈜) 등의 불소계 계면 활성제를 사용할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
상기 밀착촉진제는 기판과의 밀착성을 높이기 위하여 첨가될 수 있는 것으로서 카르복실기, (메타)아크릴로일기, 이소시아네이트기, 에폭시기 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 반응성 치환기를 갖는 실란 커플링제를 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 상기 실란 커플링제는 트리메톡시실릴 벤조산, γ메타크릴옥시프로필 트리메톡시 실란, 비닐트리아세톡시실란, 비닐 트리메톡시실란, γ이소시아네이트 프로필 트리에톡시실란, γ글리시독시 프로필 트리메톡시실란, β에폭시시클로헥실)에틸트리메톡시실란 등을 들 수 있으며, 이들은 단독 또는 2종 이상 조합하여 사용할 수 있다.
이 외에도 본 발명에 따른 색변환 화소용 잉크 조성물은 본 발명의 효과를 저해하지 않는 범위에서 산화 방지제, 자외선 흡수제, 응집 방지제와 같은 첨가제를 더 포함할 수도 있으며, 상기 첨가제는 역시 본 발명의 효과를 저해하지 않는 범위에서 당업자가 적절히 추가하여 사용이 가능하다.
상기 첨가제는 상기 색변환 화소용 잉크 조성물 전체 100 중량%에 대하여 0.05 내지 10 중량%, 바람직하게는 0.1 내지 10 중량%, 더욱 바람직하게는 0.1 내지 5 중량%로 사용할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
< 색변환 화소, 컬러필터 및 표시장치 >
본 발명의 일 실시형태는 상술한 색변환 화소용 잉크 조성물의 경화물을 포함하는 광변환 화소에 관한 것으로서, 본 발명의 색변환 화소는 청색광을 광원으로 하는 적색 화소가 바람직하다.
또한, 본 발명의 일 실시형태는 상기 색변환 화소를 포함하는 컬러필터, 및 상기 컬러필터를 포함하는 표시장치에 관한 것이다.
본 발명의 색변환 화소, 컬러필터 및 표시장치는 상술한 색변환 화소용 잉크 조성물에 대하여 기술된 내용을 모두 적용할 수 있으며, 중복되는 부분들에 대해서는 상세한 설명을 생략하였으나, 그 설명이 생략되었더라도 동일하게 적용될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 색변환 화소를 포함하는 컬러필터의 구조를 나타낸 단면도이다. 이하, 도면을 참고하여, 본 발명의 실시예들을 보다 구체적으로 설명하도록 한다. 다만, 본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 전술한 발명의 내용과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되는 것은 아니다. 또한, 설명 상의 편의를 위해 일부 구성요소들은 도면 상에서 과장되게 표현되거나, 축소 또는 생략되어 있을 수 있다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
본 발명에 따른 색변환 화소의 제조방법은, 기판(10) 상에 격벽(30)을 형성하는 단계; 및 상술한 색변환 화소용 잉크 조성물을 잉크젯 방식으로 소정 영역에 도포한 후 경화시켜 색변환 화소(21, 22, 23)를 제조하는 단계를 포함하여 이루어진다.
먼저, 기판(10) 상에 후술하는 색변환 화소를 구획하기 위해 개구부를 가지는 격벽 (30)을 형성한다.
상기 기판은 제한되지 않으며, 예를 들어, 유리 기판, 실리콘 기판, 폴리카보네이트 기판, 폴리에스테르 기판, 방향족 폴리아미드 기판, 폴리아미드이미드 기판, 폴리이미드 기판, Al 기판, GaAs 기판 등의 표면이 평탄한 기판을 들 수 있다. 이들 기판은 실란 커플링제 등의 약품에 의한 약품 처리, 플라스마 처리, 이온 플레이팅 처리, 스퍼터링 처리, 기상반응 처리, 진공증착 처리 등의 전처리를 실시할 수 있다. 기판으로서 실리콘 기판 등을 사용하는 경우, 실리콘 기판 등의 표면에는 전하 결합소자(CCD), 박막 트랜지스터(TFT) 등이 형성될 수 있다.
이어서, 본 발명의 색변환 화소용 잉크 조성물을 잉크젯 분사기에 주입하여 기판(10)의 소정 영역에 프린팅한 후 경화시켜 색변환 화소(21, 22, 23)를 제조한다. 이때, 상기 색변환 화소용 잉크 조성물은 상기 격벽 패턴(30)의 개구부에 주입된다.
잉크젯 분사기의 일례인 피에조 잉크젯 헤드에서 분사되어 기판 위에서 적절한 상(phase)을 형성하기 위하여, 점도, 유동성, 양자점 입자 등의 특성이 잉크젯 헤드와 균형 있게 맞춰져야 한다. 본 발명에서 사용된 피에조 잉크젯 헤드는 제한되지 않으나, 약 10 내지 100pL, 바람직하게는 약 20 내지 40pL의 액적 크기를 가지는 잉크를 분사한다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 컬러필터는 상기 패턴 형성방법에 의해 형성되는 색변환 화소(21, 22, 23)를 포함한다. 즉, 컬러필터는 기판(10) 상에 상술한 색변환 화소용 잉크 조성물을 소정의 패턴으로 도포한 후 경화시켜 형성되는 색변환 화소(21, 22, 23)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 표시장치에 포함되는 컬러필터는, 기판(10); 상기 기판(10) 상에 형성된 개구부를 가지는 격벽(30); 및 상기 격벽(30)의 개구부에 형성되며, 서로 다른 컬러 형성을 위한 제1화소(21), 제2화소(22) 및 제3화소(23)를 포함한다.
상기 제1 내지 제3화소(21, 22, 23) 중 적어도 하나는 본 발명에 따른 색변환 화소일 수 있다. 예를 들어, 외부의 광원(40)으로부터 청색광이 컬러필터에 입사되면, 제1화소(21), 제2화소(22) 및 제3화소(23) 영역에서 각각 적색광, 녹색광 및 청색광이 출사될 수 있다.
일 구현예에서, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 컬러필터는 적색화소(21), 녹색화소(22), 및 청색화소(23)가 형성된 것으로서, 적색화소(21)가 본 발명에 따른 색변환 화소인 것이 바람직하다.
일 구체예의 적색 화소(21)는, 본 발명에 따른 색변환 화소용 잉크 조성물에 포함된 색재가 녹색 광을 흡수하고, 청색 및 적색 광은 투과하며, 상기 적색 양자점이 투과된 청색 광을 적색 광으로 전환시킴으로써 적색 화소의 색순도 및 휘도가 향상될 수 있다. 예를 들어, 청색광원(40)을 도입하였을 때, 인접 화소(22)로부터 방출된 녹색광에 대한 반응성을 낮추어 광원인 청색광에 대해서만 반응하여 적색광을 출사할 수 있다.
또한, 본 발명은 상술한 컬러필터를 포함하는 표시장치를 제공한다. 본 발명에 따른 표시장치는 본 발명에 따른 컬러필터를 사용하는 것을 제외하면 종래에 공지된 구조를 모두 적용할 수 있다.
일 구현예에서, 본 발명의 표시장치는 서로 마주하는 하부 기판, 상부 기판 및 하부 기판과 상부 기판 사이에 배치된 액정층을 구비하는 액정 패널과 상기 액정 패널에 화상 형성용 광을 제공하는 백라이트 장치, 백라이트 장치로부터 출사되고 상기 액정 패널을 투과한 광의 파장을 변환시켜 컬러를 형성하는 컬러 필터를 포함한다. 또한, 상기 백라이트 장치는 청색광을 발광하는 광원을 포함하여, 액정 패널에 청색광을 제공할 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 하기의 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.
실시예 1 내지 11 및 비교예 1 내지 3: 색변환 화소용 잉크 조성물의 제조
하기 표 1에 기재된 구성 및 함량으로 색변환 화소용 잉크 조성물을 제조하였다.
[표 1]
Figure pat00001
실험예 1: 550㎚ 반응성 평가
550㎚ 파장을 방출하는 LED가 장착된 광원 패널에 실시예 및 비교예의 잉크 조성물을 사용하여 10㎛ 막 두께로 코팅하였다. 550㎚ 광원 휘도 대비 발생하는 640㎚ 파장의 휘도를 계산하여 550㎚ 파장 반응성 평가를 진행하였다.
실험예 2: 시야각 평가
시야각은 정면(0˚) 대비 각도를 변화하여 휘도를 측정하여 청색 광원의 휘도를 기준으로 50% 휘도가 측정되는 각도를 시야각으로 설정하고, 비교예 1을 기준으로 하여 평가 결과를 하기 표 2에 기입하였다.
시야각이 높다는 것은 측면에서 관찰할 때 높은 휘도가 유지된다는 의미이기 때문에 디스플레이의 특성에서 매우 중요한 평가 요소이다.
실험예 3: 웨팅(Wetting)성 평가
도 4에 나타낸 바와 같이, 기판(11) 상에 격벽 패턴(30)을 형성한 개구부에 유니젯사의 Omnijet 300 장비로 비교예 및 실시예의 잉크 조성물(20)을 사용하여 잉크 젯팅을 진행하였다.
본 실험에서는 각각 1 드롭 및 3 드롭 젯팅하여 기재에 대한 웨팅(wetting) 특성을 도 2에 나타낸 바와 같은 기준으로 평가하였다.
기재에 웨팅이 잘될수록 잉크젯 공정성의 측면에서 유리하다. 화소의 면적만큼 퍼지는 경우, 격벽을 따라 채워지는 특성을 보이고 드롭이 화소의 면적만큼 퍼지지 않는 경우, 더 넓은 형태로 드롭이 형성되는 것이 작은 형태의 드롭(drop) 보다 유리하다.
실험예 4: 오버플로우(Overflow)성 평가
도 4에 나타낸 바와 같이, 기판(11) 상에 격벽 패턴(30)을 형성한 개구부에 유니젯사의 Omnijet 300 장비로 비교예 및 실시예의 잉크 조성물(20)을 사용하여 잉크 젯팅을 진행하였다.
본 실험에서는 드롭(Drop) 횟수를 증가시켜 잉크 조성물이 격벽을 넘치는 시점의 드롭수를 기입하였다. 더 많은 수의 드롭에서 넘치지 않는 것이 잉크젯 공정성의 측면에서 유리하다. 본 실험예에서 제조된 격벽에 100% 채워지는 드롭수는 15 드롭이며, 15 드롭(drop) 이상의 숫자로 얼마나 높은 숫자의 drop까지 넘치치 않는지를 평가하여 그 결과를 하기 표 2에 기재하였다.
도 3은 비교예 1의 잉크 조성물로 각각 11, 13, 15, 23, 25 드롭한 것을 나타낸 것으로, 25 드롭에서 잉크 조성물이 넘친 것을 확인할 수 있다.
실험예 5: 휘도 평가
도 4에 나타낸 바와 같이, 제1 기판(11) 상에 격벽 패턴(30)을 형성한 후 개구부에 적색 잉크 조성물을 잉크 젯팅 공정을 통해 적색 화소(20)를 형성하고, 도 5에 나타낸 바와 같이, 제2 기판(12) 상에 청색 광원(40)을 배치하여 30mW의 소비전력으로 발광하여 휘도를 평가하였다.
광원으로 청색 광원을 주입하면 적색 양자점이 청색 광원을 흡수하여 적색으로 색을 변환하여 적색을 방출한다. 발생되는 적색의 휘도를 측정하여 표3에 기입하였다. 휘도는 Instrument system사의 CAS 140CT 장비를 사용하여 휘도값을 측정하였다. 청색 광원의 휘도를 기준으로 발광하는 적색 광원의 휘도를 비율로 계산하여 하기 표 2에 기입하였다.
구분 550㎚ 반응성 시야각 (˚) 웨팅성 오버플로우성
(드롭수)		 휘도 (%)
비교예 1 100 13 Ｘ 25 45.6
비교예 2 95 55 △ 25 53.6
비교예 3 93 57 Ｘ 25 51.5
실시예 1 5 18 ○ 27 45.5
실시예 2 4 23 ○ 29 45.9
실시예 3 1 28 ○ 31 51.3
실시예 4 ＜1 31 ◎ 31 53.1
실시예 5 ＜1 33 ◎ 31 51.2
실시예 6 ＜1 59 ◎ 31 81.3
실시예 7 ＜1 61 ◎ 31 83.6
실시예 8 ＜1 63 ○ 29 79.3
실시예 9 ＜1 65 ○ 27 72.3
실시예 10 ＜1 66 ◎ 29 78.3
실시예 11 ＜1 62 ○ 29 75.1
상기 표 2에 나타낸 바와 같이, 적색 양자점만 포함하는 비교예 1 내지 3의 잉크 조성물의 경우, 녹색광에 해당하는 550 nm 파장에 대해 현저히 높은 반응성을 나타내었고, 잉크젯 공정시 웨팅성도 좋지 않았으나, 적색 양자점과 마젠타 색재를 함께 포함하는 실시예 1 내지 11의 잉크 조성물의 경우, 550㎚ 파장에 대한 반응성이 현저히 낮아질 뿐만 아니라 웨팅성도 향상되는 것을 확인할 수 있었다.
또한, 본 발명에 따른 조성을 모두 만족하는 실시예 1 내지 11의 잉크 조성물을 사용하는 경우, 시야각, 오버플로우성 및 휘도 또한 모두 우수하였고, 특히, 산란입자를 더 포함하는 경우(실시예 6 내지 11), 시야각 특성과 휘도가 현저히 향상되었다.
10, 11, 12: 기판
20: 색변환 화소용 잉크 조성물
21: 제1(적색) 화소
22: 제2(녹색) 화소
23: 제3(청색) 화소
30: 격벽
40: 광원(청색광)

Claims (12)

  1. 착색제, 알칼리 가용성 수지, 광중합성 화합물 및 광중합 개시제를 포함하며,
    상기 착색제는 적색 양자점 및 마젠타 색재를 포함하는 것을 특징으로 하는, 색변환 화소용 잉크 조성물.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 마젠타 색재는 450㎚ 및 640㎚의 파장 영역에서 투과율이 50% 이상이고, 550㎚의 파장 영역에서 투과율이 10% 이하인 것인, 색변환 화소용 잉크 조성물.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 마젠타 색재의 중량보다 상기 적색 양자점의 중량이 큰 것을 특징으로 하는, 색변환 화소용 잉크 조성물.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 적색 양자점 및 상기 마젠타 색재의 중량비는 1:0.1 내지 1:0.6인 것을 특징으로 하는, 색변환 화소용 잉크 조성물.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 착색제는 산란입자를 더 포함하는 것인, 색변환 화소용 잉크 조성물.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 색변환 화소용 잉크 조성물은 열중합 개시제, 분산제 및 첨가제로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 더 포함하는 것인, 색변환 화소용 잉크 조성물.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 첨가제는 실란 커플링제인 것인, 색변환 화소용 잉크 조성물.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 색변환 화소용 잉크 조성물의 총 중량에 대하여,
    상기 착색제 10 내지 60 중량%;
    상기 알칼리 가용성 수지 5 내지 80 중량%;
    상기 광중합성 화합물 10 내지 80 중량%; 및
    상기 광중합 개시제 0.1 내지 20 중량%를 포함하는, 색변환 화소용 잉크 조성물.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 색변환 화소용 잉크 조성물의 경화물을 포함하는 색변환 화소.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 색변환 화소는 청색광을 광원으로 하는 적색 화소인 것을 특징으로 하는, 색변환 화소.
  11. 제10항에 따른 색변환 화소를 포함하는 컬러필터.
  12. 제11항에 따른 컬러필터를 포함하는 표시장치.
KR1020210060200A 2021-05-10 2021-05-10 색변환 화소용 잉크 조성물, 색변환 화소, 컬러필터 및 표시장치 KR20220152805A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210060200A KR20220152805A (ko) 2021-05-10 2021-05-10 색변환 화소용 잉크 조성물, 색변환 화소, 컬러필터 및 표시장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210060200A KR20220152805A (ko) 2021-05-10 2021-05-10 색변환 화소용 잉크 조성물, 색변환 화소, 컬러필터 및 표시장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20220152805A true KR20220152805A (ko) 2022-11-17

Family

ID=84233370

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210060200A KR20220152805A (ko) 2021-05-10 2021-05-10 색변환 화소용 잉크 조성물, 색변환 화소, 컬러필터 및 표시장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20220152805A (ko)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180030353A (ko) 2016-09-13 2018-03-22 삼성디스플레이 주식회사 포토레지스트 조성물 및 이를 이용한 컬러 필터

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180030353A (ko) 2016-09-13 2018-03-22 삼성디스플레이 주식회사 포토레지스트 조성물 및 이를 이용한 컬러 필터

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102571056B1 (ko) 양자점 제조 방법, 이로부터 제조된 양자점, 및 이를 포함하는 전자 소자
JP7221676B2 (ja) 積層構造物及びこれを含む電子装置並びに表示装置
KR20180043748A (ko) 양자점-폴리머 복합체 필름, 그 제조방법 및 이를 포함하는 소자
KR102153733B1 (ko) 컬러필터 및 이를 이용한 화상표시장치
CN107057173A (zh) 复合物、制备其的组合物和方法、包括其的复合膜和器件
CN110865513B (zh) 滤色器及其制造方法以及包括滤色器的图像显示装置
KR101865499B1 (ko) 컬러필터 및 화상표시장치
KR20140127676A (ko) 광학 적층체
TWI839429B (zh) 油墨組成物、光轉換層及濾色器
KR20160136696A (ko) 광학 필름, 이의 제조 방법 및 상기 광학 필름을 포함하는 백라이트 유닛 및 소자
KR20210102841A (ko) 광변환 경화성 조성물, 양자점 발광다이오드, 양자점 필름, 상기 조성물을 이용하여 형성되는 경화막 및 상기 경화막을 포함하는 화상표시장치
TW202024297A (zh) 硬化性組成物、膜、積層體及顯示裝置
CN110865482B (zh) 滤色器及包含其的图像显示装置
KR102153629B1 (ko) 광변환 잉크 조성물, 이를 이용하여 제조된 컬러필터 및 이를 포함하는 화상표시장치
KR20200073992A (ko) 양자점, 이를 포함하는 광 변환 잉크 조성물, 상기 광 변환 잉크 조성물을 이용하여 제조된 광 변환 화소, 상기 광 변환 화소를 포함하는 컬러필터 및 상기 컬러필터를 포함하는 화상표시장치
KR20220152805A (ko) 색변환 화소용 잉크 조성물, 색변환 화소, 컬러필터 및 표시장치
KR102153632B1 (ko) 광변환 잉크 조성물, 컬러필터 및 화상표시장치
KR20210113943A (ko) 양자점, 양자점 분산액, 이를 포함하는 양자점 발광다이오드, 양자점 필름, 광변환 경화성 조성물, 상기 조성물을 이용하여 형성되는 경화막 및 상기 경화막을 포함하는 화상표시장치
CN115152044A (zh) 颜色转换像素、用于颜色转换像素的组合物以及包括该颜色转换像素的显示装置
TW202024304A (zh) 硬化性組成物、膜、積層體及顯示裝置
KR20190004827A (ko) 컬러 필터 제조 방법, 이를 이용하여 제조된 컬러 필터 및 표시 장치
KR101874303B1 (ko) 디스플레이 시스템
KR102339403B1 (ko) 컬러필터용 조성물 및 그의 경화물을 포함하는 컬러필터
KR20230126981A (ko) 광변환 잉크 조성물, 이를 이용하여 제조된 광변환 적층기판, 백라이트 유닛, 광변환 화소기판 및 화상표시장치
KR20230113465A (ko) 광변환 잉크 조성물, 이를 이용하여 제조된 광변환 적층기판 및 광변환 화소기판

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination