KR20230113446A - 광변환 잉크 조성물, 이를 이용하여 제조된 광변환 적층기판, 백라이트 유닛, 광변환 화소기판 및 화상표시장치 - Google Patents

광변환 잉크 조성물, 이를 이용하여 제조된 광변환 적층기판, 백라이트 유닛, 광변환 화소기판 및 화상표시장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 발광입자, 중합성 모노머 및 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하여, 광변환 효율이 뛰어나고, 내열성, 내고온고습성 및 잉크젯 토출성이 개선된 광변환 잉크 조성물 및 이를 이용하여 제조된 광변환 적층기판에 관한 것이다.
[화학식 1]

Description

광변환 잉크 조성물, 이를 이용하여 제조된 광변환 적층기판, 백라이트 유닛, 광변환 화소기판 및 화상표시장치{A LIGHT CONVERSION COMPOSITION, A LIGHT CONVERTING LAMINATING UNIT, A BACKLIGHT UNIT, A LIGHT CONVERTING PIXEL UNIT AND AN IMAGE DISPLAY DEVICE BY USING THEREOF}
본 발명은 광변환 잉크 조성물 이를 이용하여 제조된 광변환 적층기판, 백라이트 유닛, 광변환 화소기판 및 화상표시장치에 관한 것이다.
정보화 사회가 발전함에 따라 화상을 표시하기 위한 표시장치에 대한 요구가 다양한 형태로 증가하고 있으며, 근래에는 액정표시장치(LCD: Liquid Crystal Display), 플라즈마표시장치(PDP: Plasma Display Panel), 유기전계발광표시장치(OLED: Organic Light Emitting Diode Display Device)와 같은 여러 가지 표시장치가 활용되고 있다.
색 재현율은 표시장치에서 가장 중요한 요소 중 하나이다. 최근에는 표시장치의 색 재현율을 높이기 위한 방안의 일 예로, 통상의 백색 LED를 대체하여 청색 LED를 이용하고, 별도의 광 변환수단인 발광입자 즉, 양자점(quantum dot)을 포함하는 광변환 적층기판을 구비한 표시장치가 사용되고 있다. 예를 들면, 청색의 LED칩을 사용한 백라이트 또는 화소를 포함하는 컬러필터에 발광입자가 분산된 광변환층을 포함하는 광변환 적층기판 또는 광변환 화소기판을 적용하여 광변환 효율을 높임으로써 표시장치의 색재현성을 향상하고자 한다.
한편, 광변환 화소가 적용된 컬러필터를 제조하기 위하여, 양자점과 같은 발광입자를 포함하는 조성물을 이용한 포토리소그래피 방법을 사용할 수 있다. 그러나, 이러한 방법은 컬러 필터의 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.
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.
관련하여, 대한민국 공개특허공보 제10-2020-0041937호는 나노구조체 조성물로서 나노구조체에 결합된 관능기 말단의 폴리(알킬렌옥사이드) 리간드 및 임의로 적어도 하나의 유기 수지를 포함하는 나노구조체 조성물 및 그 제조 방법을 제공하고, 대한민국 등록특허공보 제10-1983426호에서는 형광체를 포함하여 코팅성이 개선된 감광성 수지 조성물 및 상기 형광체를 포함하는 감광성 수지 조성물로 제조된 컬러 필터를 포함하는 표시장치에 대한 발명을 개시하고 있으나, 내열성, 내고온고습성 등 신뢰성이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
따라서, 광변환 효율이 뛰어나면서 내열성, 내고온내습성 및 제팅성이 개선된 광변환 잉크 조성물의 개발이 요구되고 있다.
대한민국 공개특허공보 제10-2020-0041937호 대한민국 등록특허공보 제10-1983426호
본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위하여, 광변환 효율이 뛰어나고, 내열성, 내고온고습성 및 잉크젯 토출성이 우수한 광변환 잉크 조성물을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
또한 본 발명은, 상기 광변환 잉크 조성물을 이용하여 제조된 광변환 적층기판을 제공하는 것을 발명의 목적으로 한다.
그러나, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 발광입자, 하기 화학식 1로 표시되는 화합물 및 중합성 모노머를 포함하는 것을 특징으로 하는, 광변환 잉크 조성물에 관한 것이다.
[화학식 1]
상기 화학식 1에서, R1은, 탄소수 1 내지 30의 치환 또는 비치환의 알킬기, 탄소수 1 내지 30의 치환 또는 비치환의 시클로알킬기 또는 탄소수 1 내지 30의 치환 또는 비치환의 아릴기이고, n은 1 내지 20의 정수이다.
본 발명은, 상기 화학식 1이 상기 광변환 잉크 조성물 총 중량 100 중량%에 대하여 0.1 내지 15 중량% 포함되는 것일 수 있다.
본 발명은, 상기 중합성 모노머가 하기 화학식 2로 표시되는 화합물을 포함하는 것일 수 있다.
[화학식 2]
상기 화학식 2에서, R2은, 탄소수 1 내지 20의 알킬렌기, 탄소수 1 내지 20의 페닐렌기 또는 탄소수 3 내지 10의 사이클로알킬렌기이고, R3는, 각각 독립적으로, 수소 또는 메틸기이고, m은, 1 내지 15의 정수이다.
본 발명은, 상기 중합성 모노머가 단관능 또는 3개 이상의 불포화 이중결합을 갖는 다관능 모노머를 더 포함하는 것일 수 있다.
본 발명은, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물이 1,6-헥산디올디아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜디아크릴레이트, 2-하이드록시-3-메타크릴프로필아크릴레이트, 1,9-비스아크릴로일옥시노난 및 트리프로필렌글리콜디아크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것일 수 있다.
본 발명은, 불소계 계면활성제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.
본 발명은, 소르비탄계 계면활성제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.
본 발명은, 산란입자, 광중합 개시제, 첨가제 및 용제로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 더 포함하는 것일 수 있다.
본 발명은, 상기 산란입자가 Al2O3, SiO2, ZnO, ZrO2, BaTiO3, TiO2, Ta2O5, Ti3O5, ITO, IZO, ATO, ZnO-Al, Nb2O3, SnO, MgO 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것일 수 있다.
본 발명은, 상기 첨가제가 산화방지제를 더 포함하는 것일 수 있다.
본 발명은, 상기 산화방지제가 페놀계 및 인계를 포함하는 산화방지제 또는 페놀계 및 황계를 포함하는 산화방지제 중 1종 이상을 포함하는 것일 수 있다.
본 발명은, 용제를 포함하지 않는 무용제형인 것일 수 있다.
또한 본 발명은, 상기 광변환 잉크 조성물을 이용하여 제조된 광변환 적층기판에 관한 것이다.
또한 본 발명은, 상기 광변환 적층기판을 포함하는 백라이트 유닛에 관한 것이다.
또한 본 발명은, 상기 광변환 잉크 조성물을 이용하여 제조된 광변환 화소기판에 관한 것이다.
또한 본 발명은, 상기 백라이트 유닛을 포함하는 화상표시장치에 관한 것이다.
또한 본 발명은, 상기 광변환 화소기판을 포함하는 화상표시장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 광변환 잉크 조성물을 이용하면, 광변환 적층 기판 제조시, 우수한 광변환 효율을 나타낼 수 있을 뿐만 아니라, 내열성, 내고온고습성 및 잉크젯 토출성을 개선할 수 있다. 따라서, 연속공정 진행 시 얼룩이 없는 신뢰성이 높은 우수한 품질의 광변환 잉크 조성물을 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 상기 광변환 잉크 조성물은 광변환 적층기판, 백라이트 유닛 및/또는 광변환 화소기판에 유용하게 응용될 수 있다.
본 발명은 발광입자, 중합성 모노머 및 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하여, 광변환 효율, 내열성, 내고온고습성 및 잉크젯 토출성이 우수한 광변환 잉크 조성물 및 이를 이용하여 제조된 광변환 적층기판에 관하여 상세히 설명한다.
[화학식 1]
상기 화학식 1에서, R1은, 탄소수 1 내지 30의 치환 또는 비치환의 알킬기, 탄소수 1 내지 30의 치환 또는 비치환의 시클로알킬기 또는 탄소수 1 내지 30의 치환 또는 비치환의 아릴기이고, n은 1 내지 20의 정수이다.
[화학식 2]
상기 화학식 2에서, R2은, 탄소수 1 내지 20의 알킬렌기, 탄소수 1 내지 20의 페닐렌기 또는 탄소수 3 내지 10의 사이클로알킬렌기이고, R3는, 수소 또는 메틸기이고, m은, 1 내지 15의 정수이다.
구체적으로 본 발명은, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물 즉, 비이온성 계면활성제를 포함하고, 불소계 계면활성제 또는 소르비탄계 계면활성제를 더 포함함으로써, 광변환 효율이 향상되는 특징과 더불어 내열성, 내고온고습성, 잉크젯 토출성 등 우수한 신뢰성을 갖게 되는 것을 기술적 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 광변환 잉크 조성물을 이용하여 제조된 백라이트 유닛 및/또는 광변환 화소기판을 포함하는 화상표시장치는 광변환 효율이 뛰어나고, 신뢰성 높은 광변환 적층기판을 제공할 수 있다는 장점이 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 양태를 상세히 설명하기로 한다. 그러나 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위해 예시적으로 제시한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가지는 자에게 있어서 자명할 것이다.
<광변환 잉크 조성물>
본 발명의 광변환 잉크 조성물은 발광입자, 하기 화학식 1로 표시되는 화합물 및 중합성 모노머를 포함하고, 상기 중합성 모노머는 하기 화학식 2로 표시되는 화합물을 포함하며, 산란입자, 광중합 개시제, 첨가제 및 용제로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 더 포함할 수 있다.
[화학식 1]
상기 화학식 1에서, R1은, 탄소수 1 내지 30의 치환 또는 비치환의 알킬기, 탄소수 1 내지 30의 치환 또는 비치환의 시클로알킬기 또는 탄소수 1 내지 30의 치환 또는 비치환의 아릴기이고, n은 1 내지 20의 정수이다.
발광입자
발광입자는, 예를 들면, 소정의 파장의 광을 흡수함으로써, 흡수한 파장과는 다른 파장의 광을 발할 수 있다. 발광성 나노 결정 입자는, 605 내지 665㎚의 범위에 발광 피크 파장을 갖는 광(적색광)을 발하는 적색 발광입자일 수 있고, 500 내지 600㎚의 범위에 발광 피크 파장을 갖는 광(녹색광)을 발하는 녹색 발광입자일 수 있으며, 420 내지 480㎚의 범위에 발광 피크 파장을 갖는 광(청색광)을 발하는 청색 발광입자일 수 있다. 본 발명의 광변환 잉크 조성물은, 상기 발광입자 중 적어도 1종을 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에서, 상기 발광입자는 반도체 재료를 포함하는 것으로, 예컨대, 양자점 등을 들 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 발광입자는 코어 및 상기 코어의 적어도 일부를 덮은 쉘을 포함하는 코어-쉘 구조를 가진다.
본 발명에서, 상기 코어-쉘 구조는, 코어와 제1 쉘로 이루어지는 구조, 예컨대 코어/쉘 구조일 수 있고, 코어와 제1 쉘 및 제2 쉘로 이루어지는 구조, 즉 코어/쉘/쉘 구조일 수 있다.
상기 코어는 은(Ag), 인듐(In), 갈륨(Ga) 및 황(S)의 사원소 화합물을 포함한다. 예컨대, 상기 코어는 AgInGaS이다. 이러한 코어는 단파장의 광원을 보다 효율적으로 흡수하고, 발광영역의 광흡수율은 최소화할 수 있는 이점이 있어서, 적은 함량에서도 우수한 광변환 효율을 기대할 수 있다.
상기 쉘은 In, Ga 및 S 중 적어도 2종의 원소를 포함하며, 예컨대 GaS 등을 포함할 수 있다. 이때, 쉘은 코어의 트랩에미션을 억제하여 발광파장의 반치폭을 좁게 유지할 수 있어서 색순도가 향상되는 기능을 한다.
예시적인 실시예에 따르면, 코어-쉘 구조의 양자점은 AgInGaS/GaS 등을 들 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.
일부 실시예에 있어서, 본 발명은 필요에 따라 상술한 코어-쉘 구조 외에 다른 구조의 양자점을 더 포함할 수 있다. 예를 들면, InP/ZnSe/ZnS, InP/ZnS, InGaP/ZnS, InGaP/ZnSe/ZnS등의 코어-쉘 구조의 양자점을 더 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 양자점은 습식 화학 공정(wet chemical process), 유기금속 화학증착 공정(MOCVD, metal organic chemical vapor deposition) 또는 분자선 에피텍시 공정(MBE, molecular beam epitaxy)에 의해 합성될 수 있으며 이에 한정되는 것은 아니나, 바람직하게는 습식 화학 공정(wet chemical process)에 의해 합성하는 것이 더욱 광특성이 우수한 양자점을 수득할 수 있다.
상기 습식 화학 공정이란 유기용제에 전구체 물질을 넣어 입자를 성장시키는 방법이다. 결정이 성장될 때 유기용제가 자연스럽게 양자점 결정의 표면에 배위되어 분산제 역할을 하여 결정의 성장을 조절하게 되므로, 유기금속 화학증착 공정이나 분자선 에피텍시와 같은 기상증착법보다 더 쉽고 저렴한 공정을 통하여 나노 입자의 성장을 제어할 수 있으므로, 상기 습식 화학 공정을 사용하여 상기 양자점을 제조하는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 상기 발광입자는 상기 광변환 잉크 조성물 총 중량 100 중량%에 대하여 1 내지 50 중량%, 바람직하게는 3 내지 45 중량%, 더욱 바람직하게는 3 내지 40 중량%로 포함될 수 있다. 발광입자가 상기 범위 내로 포함되는 경우 광변환 효율이 향상될 수 있다.
상기 발광입자가 상기 함량범위 미만으로 포함될 경우 광변환 효율이 저하되어 고품위의 표시장치의 구현이 어려울 수 있다. 또한 상기 함량범위를 초과할 경우 경화를 구현하는 성분들이 부족하여 도막의 경화도 부족에 의해 디스플레이 제조 후공정의 생산성 및 제품의 신뢰성을 저하시킬 수 있다.
화학식 1로 표시되는 화합물
본 발명의 일 실시형태에서, 광변환 잉크 조성물은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다.
[화학식 1]
상기 화학식 1에서,
R1은, 탄소수 1 내지 30의 치환 또는 비치환의 알킬기, 탄소수 1 내지 30의 치환 또는 비치환의 시클로알킬기 또는 탄소수 1 내지 30의 치환 또는 비치환의 아릴기이고,
n은 1 내지 20의 정수인 것일 수 있다. 상기 알킬기, 시클로알킬기 및 아릴기는 일 또는 복수의 치환기를 갖는 것일 수 있으며, 상기 치환기는, 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 탄소수 1 내지 10의 플루오로알킬기, 탄소수 1 내지 10의 퍼플루오로알킬기, 탄소수 1 내지 10의 플루오로알콕시기, 탄소수 1 내지 10의 퍼플루오로알콕시기, 탄소수 2 내지 10의 알케닐기, 탄소수 2 내지 6의 알키닐기, 탄소수 3 내지 10의 사이클로알킬기, 탄소수 3 내지 10의 헤테로사이클로알킬기, 탄소수 3 내지 10의 헤테로사이클로알킬옥시기, 탄소 수 1 내지 10의 할로알킬기, 탄소수 1 내지 6의 알콕시기, 탄소수 1 내지 10의 티오알콕시기, 아릴기, 아실기, 히드록시, 티올기, 할로겐, 아미노기, 아미노알킬기, 알콕시카르보닐기, 카르복실기, 카바모일기, 시아노기, 니트로기 등일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 화학식 1로 나타내는 화합물은, 광변환 잉크 조성물이 공정 중에 산화되는 것을 막아, 내열성 및 내고온고습성을 억제하며, 광변환 효율을 향상시킬 수 있는 것이면 특별히 제한되지 않으나, 보다 구체적으로 하기 화학식 1-1 내지 1-3으로 나타내는 화합물 중 1종 이상을 포함하는 것이 더욱 바람직하다.
[화학식1-1]
R4는 탄소수 1 내지 30의 치환 또는 비치환의 알킬기이고, n은 1 내지 20인 것일 수 있다.
[화학식 1-2]
R5는 탄소수 1 내지 30의 치환 또는 비치환의 알킬기이고, n은 1 내지 20인 것일 수 있다.
[화학식 1-3]
R6 및 R7은 탄소수 1 내지 20의 치환 또는 비치환의 알킬기, n은 1 내지 20인 것일 수 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 함량은, 본 발명의 목적을 해하지 않는 범위 내에서 선택될 수 있으며, 바람직하게는 광변환 잉크 조성물 총 중량 100 중량%에 대하여 0.1 중량% 초과 15 중량% 미만으로 포함되는 것이 바람직하다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 함량이 상기 범위를 만족하지 못하는 경우, 상기 광변환 잉크 조성물에 의해 형성된 도막의 표면 이물이 발생할 수 있으며, 광변환 잉크 조성물의 점도 및 입도의 경시에 따른 안정성이 저하될 수 있다.
중합성 모노머
본 발명의 일 실시형태에서, 광변환 잉크 조성물은 중합성 모노머를 포함한다. 상기 중합성 모노머는 하기 화학식 2로 표시되는 화합물을 포함하는 것일 수 있다.
[화학식 2]
상기 화학식 2에서, R2은, 탄소수 1 내지 20의 알킬렌기, 탄소수 1 내지 20의 페닐렌기 또는 탄소수 3 내지 10의 사이클로알킬렌기이고, R3는, 수소 또는 메틸기이고, m은, 1 내지 15의 정수일 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 탄소수 1 내지 20의 알킬렌기는 탄소수 1 내지 20개로 구성된 직쇄형 또는 분지형의 2가 탄화수소를 의미하며, 예를 들어 메틸렌, 에틸렌, n-프로필렌, 이소프로필렌, n-부틸렌, 이소부틸렌, n-펜틸렌, n-헥실렌, n-헵틸렌, n-옥틸렌, n-노닐렌 등이 포함되나 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에서 사용되는 탄소수 3 내지 10의 사이클로알킬렌기는 탄소수 3 내지 10개로 구성된 단순 또는 융합 고리형 2가 탄화수소를 의미하며, 예를 들어 사이클로프로필렌, 사이클로부틸렌, 사이클로펜틸렌, 사이클로헥실렌 등이 포함되나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 탄소수 1 내지 20의 알킬렌기, 페닐렌기 및 탄소수 3 내지 10의 사이클로알킬렌기는 한 개 또는 그 이상의 수소가 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 탄소수 2 내지 6의 알케닐기, 탄소수 2 내지 6의 알키닐기, 탄소수 3 내지 10의 사이클로알킬기, 탄소수 3 내지 10의 헤테로사이클로알킬기, 탄소수 3 내지 10의 헤테로사이클로알킬옥시기, 탄소수 1 내지 6의 할로알킬기, 탄소수 1 내지 6의 알콕시기, 탄소수 1 내지 6의 티오알콕시기, 아릴기, 아실기, 히드록시, 티오(thio), 할로겐, 아미노, 알콕시카르보닐, 카르복시, 카바모일, 시아노, 니트로 등으로 치환될 수 있다.
보다 구체적으로 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 화학식 2에서 R2는 탄소수 1 내지 20의 알킬렌기일 수 있으며, 바람직하게는 탄소수 2 내지 16의 알킬렌기일 수 있다. R2가 탄소수 1 내지 20의 알킬렌기인 경우, 본 발명의 광변환 잉크 조성물은 용제 없이도 발광입자의 분산성이 우수하여 젯팅성이 개선되고, 도막 경도 및 두께 균일도가 향상될 수 있다.
상기 m은 상술한 바와 같이 1 내지 15의 정수일 수 있고, 바람직하게는 1 내지 5의 정수일 수 있다. 상기 범위를 초과하는 경우, 점도가 높아서 분산성이 떨어질 수 있다.
상기 화학식 2로 표시되는 화합물의 구체예로는 1,6-헥산디올 디아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜디아크릴레이트, 2-하이드록시-3-메타크릴프로필아크릴레이트, 1,9-비스아크릴로일옥시노난, 트리프로필렌글리콜디아크릴레이트 등을 들 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 화학식 2로 표시되는 화합물은 발광입자의 분산성을 향상시킴으로써 용제 없이도 80cP 이하의 저점도 광변환 잉크 조성물의 구현을 가능하게 한다. 이에 따라, 본 발명에 따른 광변환 잉크 조성물은 잉크젯 인쇄 방식으로 광변환 적층기판를 제조하는데 효과적으로 사용될 수 있다.
또한, 본 발명의 광변환 잉크 조성물은 상기 화학식 2로 표시되는 중합성 모노머 외에도 본 발명의 목적을 벗어나지 않는 한도 내에서 당 분야에서 통상적으로 사용되는 중합성 화합물를 더 포함할 수 있다. 예를 들면 단관능 모노머, 2관능 모노머, 그 밖의 다관능 모노머 등을 들 수 있으며, 이들 중에서 단관능 모노머 또는 3개 이상의 불포화 이중결합을 갖는 다관능 모노머가 바람직하게 사용된다.
상기 단관능 모노머의 종류는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 노닐페닐카르비톨아크릴레이트, 2-히드록시-3-페녹시프로필아크릴레이트, 2-에틸헥실카르비톨아크릴레이트, 2-히드록시에틸아크릴레이트, N-비닐피롤리돈 등을 들 수 있다.
상기 2관능 모노머의 종류는 특별히 한정되지 않으며, 예를 1,6-헥산디올디(메타)아크릴레이트, β-메타아크릴로일에틸옥시하이드로젠숙시네이트, 에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 네오펜틸글리콜디(메타)아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 비스페놀 A의 비스(아크릴로일옥시에틸)에테르, 3-메틸펜탄디올디(메타)아크릴레이트 등을 들 수 있다.
상기 다관능 모노머의 종류는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면, 트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 에톡실레이티드트리메틸올프로판트리(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.
이때 3관능 이상, 다관능 경화성 모노머를 더 포함하는 경우, 잉크조성물의 점도를 80cP 이내로 제어하는 경우 잉크젯 특성을 얻을 수 있다.
상기 중합성 모노머는 광변환 잉크 조성물 총 중량 100 중량%에 대하여 30 중량% 초과 95 중량% 미만으로 포함될 수 있다. 바람직하게는, 광변환 잉크 조성물 총 중량에 대하여 상기 중합성 모노머가 40 중량% 초과 90 중량% 이하의 범위 내로 포함될 경우, 기존에 일반적으로 쓰이는 아크릴레이트 모노머 대비, 광변환 효율, 경화도 및 분산안정성이 개선되어, 화소부의 강도나 평활성 측면에서 바람직한 이점이 있다. 상기 중합성 모노머가 상기 범위 미만으로 포함되는 경우 잉크 제팅을 위한 유동성 확보가 어려워지며, 상기 범위를 초과하여 포함되는 경우 발광입자의 함량이 부족하여 광효율이 떨어지는 문제를 야기 할 수 있으므로 상기 범위 내로 포함되는 것이 바람직하다.
산란입자
본 발명에 따른 광변환 잉크 조성물은 산란입자를 더 포함할 수 있다.
상기 산란입자는 통상의 무기 재료를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 평균입경이 50 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, BaSO4 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것이 가능하다. 필요한 경우 아크릴레이트 등의 불포화 결합을 갖는 화합물로 표면 처리된 재질도 사용 가능하다.
본 발명에 따른 광변환 잉크 조성물이 산란입자를 포함할 경우, 상기 산란입자를 통해 발광입자에서 방출된 광의 경로를 증가시켜 광변환 코팅층에서의 전체적인 광효율을 높일 수 있어 바람직하다. 이러한 측면에서, 본 발명의 광변환 잉크 조성물은 산란입자로 TiO2, SiO2, ZnO, BaSO4 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 산란입자는 50 내지 1000nm의 평균입경을 가질 수 있으며, 바람직하기로 100 내지 500nm 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 범위내에서 적절히 조절하여 사용한다.
상기 산란입자는 광변환 잉크 조성물 총 중량 100 중량%에 대하여 0.5 내지 20 중량%, 바람직하게는 1 내지 15 중량%, 보다 바람직하게는 2 내지 10 중량%로 포함될 수 있다. 상기 산란입자가 상기 범위 내로 포함될 경우 발광 세기 증가 효과가 극대화될 수 있어 바람직하다. 상기 산란입자가 상기 범위 미만으로 포함될 경우 얻고자 하는 발광 세기의 확보가 다소 어려울 수 있고, 상기 범위를 초과할 경우 청색 조사광의 투과도가 현저히 저하되어 발광입자의 광변환이 작용하지 않는 문제가 있으므로, 상기 범위 내에서 적절하게 사용하는 것이 바람직하다.
광중합 개시제
본 발명의 일 실시예에 따른 광변환 잉크 조성물은 광중합 개시제를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 광중합 개시제는 상기 중합성 모노머를 중합시킬 수 있는 것이라면 그 종류를 특별히 제한하지 않고 사용할 수 있다. 예를 들면, 상기 광중합 개시제는 중합특성, 개시효율, 흡수파장, 입수성, 가격 등의 관점에서 아세토페논계 화합물, 벤조페논계 화합물, 트리아진계 화합물, 비이미다졸계 화합물, 옥심계 화합물, 티오크산톤계 화합물, 및 포스핀옥사이드 화합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 화합물을 사용하는 것이 바람직하다.
예를 들면, 5㎛ 이상의 후막경화를 위해서는 옥심계 화합물 또는 포스핀옥사이드 화합물을 사용하는 것이 경화막의 경화밀도 및 표면조도에 더욱 우수한 물성을 확보 할 수 있다.
상기 옥심계 화합물의 구체적인 예로는 o-에톡시카르보닐-α-옥시이미노-1-페닐프로판-1-온 등을 들 수 있으며, 시판품으로 바스프사의 Irgacure OXE 01, OXE 02가 대표적이다.
상기 포스핀옥사이드 화합물로의 구체적인 예로는 트리메틸벤조일페닐포스핀옥사이드인 바스프사 Darocur TPO, Lucirin TPO, 알드리치 사의 디페닐(2,4,6-트리메틸벤조일)포스핀옥사이드 등이 대표적이다.
상기 광중합 개시제는 광변환 잉크 조성물 총 중량 100 중량%에 대하여 0.1 내지 10 중량%, 바람직하게는 0.5 내지 8 중량%로 포함될 수 있다. 상기 광중합 개시제가 상기 범위 내로 포함되는 경우 상기 광변환 잉크 조성물이 고감도화되어 노광 시간이 단축되므로 생산성이 향상할 수 있기 때문에 바람직하다. 광중합 개시제가 상기 범위 미만으로 포함될 경우 광에 의한 경화가 부족하여 충분한 경도를 얻을 수 없으며, 상기 범위를 초과하여 포함될 경우 광중합 개시제에 의한 발광입자의 광변환 효율저하가 급격히 증가하여 얻고자 하는 발광세기를 얻을 수 없는 문제가 있으므로, 상기 범위 내에서 사용하는 것이 화소부의 강도와 상기 화소부의 표면에서의 평활성이 양호해지는 이점이 있다.
상기 광중합 개시제는 본 발명에 따른 광변환 잉크 조성물의 감도를 향상시키기 위해서, 광중합 개시 보조제를 더 포함할 수 있다. 상기 광중합 개시 보조제가 포함되는 경우 감도가 더욱 높아져 생산성이 향상되는 이점이 있다.
상기 광중합 개시 보조제는 예컨대, 아민 화합물, 카르복시산 화합물, 티올기를 가지는 유기 황화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 화합물이 바람직하게 사용될 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
상기 광중합 개시 보조제는 본 발명의 효과를 해치지 않는 범위에서 적절히 추가하여 사용할 수 있다.
첨가제
본 발명의 일 실시형태에 따른 광변환 잉크 조성물은 상기한 성분들 이외에, 도막 평탄성 또는 밀착성을 증진시키기 위해서 본 발명의 목적을 벗어나지 않는 한도 내에서 당 분야에서 통상적으로 사용되는 첨가제를 더 포함할 수 있다. 구체적으로 계면활성제, 산화방지제, 밀착증진제, 자외선 흡수제, 응집방지제 및 분산제로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 광변환 잉크 조성물은 계면활성제로서 상술한 화학식 1로 표시되는 화합물 외에 도막 평산성을 향상시키기 위해 불소계 계면활성제 또는 소르비탄계 계면활성제를 더 포함할 수 있다. 서로 상이한 입자크기 및 구조를 가지는 2종 이상의 계면활성제를 혼합하여 사용하는 경우, 잉크젯 분사시 균일하게 분사되는 이점이 있으며, 공정 중에 양자점 표면에 산소나 수분이 침투되지 못하도록 보호하는 효과를 줄 수 있는 측면에서 더욱 유리하다.
불소계 계면활성제
본 발명에 따른 광변환 잉크 조성물은 불소계 계면활성제를 더 포함할 수 있다. 예컨대 상기 불소계 계면활성제는 BM-1000, BM-1100(BM Chemie사), 프로라이드 FC-135/FC-170C/FC-430(스미토모 쓰리엠㈜), SH-28PA/-190/-8400/SZ-6032(도레 시리콘㈜), Megaface F-554/ Megaface F-559/ Megaface F-563(DIC㈜) 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 불소계 계면활성제가 광변환 잉크 조성물 총 중량 100 중량%에 대하여 0.01 내지 5 중량% 포함되는 경우, 분산성이 우수해지는 이점이 있다.
소르비탄계 계면활성제
본 발명에 따른 광변환 잉크 조성물은 상기 불소계 계면활성제 대신 소르비탄계 계면활성제를 더 포함할 수 있다. 예를 들어 TWEEN® 20, Span® 20 (sigma-Aldrich 사) 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 소르비탄계 계면활성제는 광변환 잉크 조성물 총 중량 100 중량%에 대하여 0.01 내지 15중량% 포함할 수 있고, 바람직하게는 0.5 내지 10중량% 포함할 수 있다. 상기 범위 미만으로 포함되는 경우 분산성 개선 능력이 떨어지고, 상기 범위를 초과하는 경우, 제형 형성에 바람직하지 못하다.
산화방지제
일 실시예에 있어서, 본 발명의 광변환 잉크 조성물은 산화방지제를 포함하는 것일 수 있다. 상기 산화방지제는 광변환 잉크 조성물 및 이에 의해 형성된 도막의 산화 등을 방지하여, 광변환 특성 내지 색순도를 더욱 향상시키는 것일 수 있다.
상기 산화방지제는, 광변환 잉크 조성물 및 이에 의해 형성된 도막의 산화 등을 방지하여, 광변환 특성 내지 색순도를 더욱 향상시키는 것일 수 있다. 상기 산화방지제는, 광변환 잉크 조성물의 광변환 특성 내지 색순도를 더욱 향상시킬 수 있는 것이면 특별히 제한되지 않으나, 페놀계 및 인계를 포함하는 산화방지제 또는 페놀계 및 황계를 포함하는 산화방지제 중 1종 이상을 포함하는 것이 바람직하며, SUMILIZER® GP(스미토모화학 사) 등이 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
기타 첨가제
본 발명의 광변환 잉크 조성물은 상기 첨가제 외에도 본 발명의 목적을 벗어나지 않는 한도 내에서 당 분야에서 통상적으로 사용되는 첨가제를 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 밀착증진제, 자외선 흡수제, 응집방지제 및 분산제로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 더 포함할 수 있다.
상기 밀착증진제는 기판과의 밀착성을 높이기 위하여 첨가될 수 있는 것으로서 카르복실기, 메타크릴로일기, 이소시아네이트기, 에폭시기 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 반응성 치환기를 갖는 실란 커플링제를 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
구체적으로는, 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 비닐트리스(2-메톡시에톡시)실란, N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필메틸디메톡시실란, N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란, 3-글리시독시프로필트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필메틸디메톡시실란, 2-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리메톡시실란, 3-클로로프로필메틸디메톡시실란, 3-클로로프로필트리메톡시실란, 3-메타크릴로일옥시프로필트리메톡시실란, 3-메르캅토프로필트리메톡시실란 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
이 외에도 본 발명에 따른 광변환 잉크 조성물은 본 발명의 효과를 저해하지 않는 범위에서 자외선 흡수제, 응집 방지제 또는 분산제와 같은 첨가제를 더 포함할 수도 있으며, 상기 자외선 흡수제, 응집 방지제 또는 분산제는 역시 본 발명의 효과를 저해하지 않는 범위에서 당업자가 적절히 추가하여 사용이 가능하다.
상기 첨가제는 광변환 잉크 조성물 총 중량 100 중량%에 대하여 0.01 내지 15 중량%, 구체적으로 0.02 내지 12 중량%, 더욱 구체적으로 0.10 내지 10 중량%로 사용할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 첨가제가 상기 범위 내로 포함되는 경우 상기 광변환 잉크 조성물의 코팅성, 평탄성, 밀착성 등이 향상될 수 있기 때문에 바람직하다. 첨가제가 상기 범위 미만으로 포함될 경우 기대하는 코팅성, 평탄성, 밀착성 등의 효과가 충분하지 않을 수 있으며, 상기 범위를 초과하여 포함 될 경우 발광입자 혹은 중합성 모노머의 함량이 줄어들어 발광세기의 저하 또는 경화막의 경화도 저하 등의 문제가 있으므로, 상기 범위 내에서 사용하는 것이 화소부의 강도와 상기 화소부 표면의 코팅성, 평탄성 및 밀착성이 향상되는 이점이 있다.
용제
본 발명의 일 실시예에 따른 광 변환 잉크 조성물은 용제를 더 포함할 수 있으며, 용제를 포함하지 않는 무용제형일 수 있다. 본 발명의 광변환 잉크 조성물이 용제를 포함하는 경우, 예를 들면, 광변환 잉크 조성물 전체 100 중량%에 대하여 20 중량% 이하의 양으로 용제를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 본 발명의 일 실시예에 따른 광변환 잉크 조성물은 연속 공정성 면에서 용제를 포함하지 않는 무용제형일 수 있다.
본 발명의 광변환 조성물은 용제를 포함하지 않는 무용제형인 경우라도, 상술한 중합성 모노머를 포함함에 따라 발광입자의 광특성 및 분산성이 우수하고, 저점도 구현이 가능하여 잉크의 노즐 젯팅 특성이 우수하다.
용제를 포함하는 경우, 상기 용제로는 에테르 또는 에스테르계 용제, 지방족 포화 탄화수소계 용제, 할로겐화 탄화수소계 용제, 방향족 탄화수소계 용제 등을 사용할 수 있으며, 예컨대 프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트(PGMEA), 에틸렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 에틸렌글리콜모노프로필에테르, 에틸렌글리콜모노부틸에테르 등의 에틸렌글리콜모노알킬에테르류, 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 디에틸렌글리콜디에틸에테르, 디에틸렌글리콜디프로필에테르, 디에틸렌글리콜디부틸에테르 등의 디에틸렌글리콜디알킬에테르류, 메틸셀로솔브아세테이트, 에틸셀로솔브아세테이트 등의 에틸렌글리콜알킬에테르아세테이트류, 프로필렌글리콜모노프로필에테르아세테이트, 메톡시부틸아세테이트, 메톡시펜틸아세테이트 등의 알킬렌글리콜알킬에테르아세테이트류, 벤젠, 톨루엔, 크실렌, 메시틸렌 등의 방향족 탄화수소류, 메틸에틸케톤, 아세톤, 메틸아밀케톤, 메틸이소부틸케톤, 시클로헥사논 등의 케톤류, 에탄올, 프로판올, 부탄올, 헥산올, 시클로헥산올, 에틸렌글리콜, 글리세린 등의 알코올류, 3-에톡시프로피온산에틸, 3-메톡시프로피온산메틸 등의 에스테르류, γ-부티로락톤 등의 환상 에스테르류 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
< 광변환 적층기판, 백라이트 유닛 및 화상표시장치>
본 발명의 일 실시형태는 발광 소자가 방출하는 광을 흡수하여 청색, 녹색 또는 적색으로 변환하여 방출하는 광변환 적층기판으로서, 상기 광변환 적층기판은 상술한 광변환 잉크 조성물을 이용하여 형성된다.
또한, 본 발명은 상술한 광변환 잉크 조성물을 이용하여 제조된 레드(RED), 그린(GREEN) 및 블루(BLUE)의 컬러필터 기능을 하는 광변환 화소기판을 제공할 수 있다.
상기 광변환 적층기판 및/또는 광변환 화소기판은 상술한 광변환 잉크 조성물을 잉크젯 방식으로 소정영역에 도포하고, 상기 도포된 광변환 잉크 조성물을 경화시켜 형성될 수 있다.
상기 기재로는 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 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 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. 또한, 격벽 매트릭스가 형성되어 있을 수도 있다. 상기 경화는 열경화 조건으로 수행할 수 있다.
예컨대, 상기 경화는 100 내지 250℃, 바람직하게는 150 내지 230℃에서 5 내지 60분, 바람직하게는 10 내지 60분 동안 수행할 수 있다.
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 3 내지 100pL, 바람직하게는 약 5 내지 40pL의 액적 크기를 가지는 잉크를 분사한다.
본 발명의 광변환 잉크 조성물의 점도는 약 3 내지 50cP가 적당하며, 보다 바람직하게는 7 내지 40cP의 범위에서 조절된다.
본 발명에 따른 광변환 적층기판은 청색, 녹색 및/또는 적색 광원에 적용되는 경우 뛰어난 광출력을 나타낼 수 있다.
본 발명의 일 실시형태는 상기 청색, 녹색 및/또는 적색 광원에 적용된 광변환 적층기판을 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛에 관한 것이다.
상기 백라이트 유닛은 도광판, 반사판 등의 통상적으로 포함되는 구성을 추가로 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태는 상기 백라이트 유닛 및/또는 상기 광변환 화소기판을 포함하는 화상표시장치에 관한 것이다.
본 발명의 화상표시장치는 통상의 액정 표시 장치뿐만 아니라, 전계 발광 표시 장치, 플라스마 표시 장치, 전계 방출 표시 장치 등 각종 화상표시장치를 포함한다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 구체적인 실시예 및 비교예들을 포함하는 실험예를 제시하나, 이는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 첨부된 특허청구범위를 제한하는 것이 아니며, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 실시예에 대한 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이고, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.
제조예: AgInGaS/GaS 코어-쉘 발광입자 합성 및 QD 분산액 제조
0.0625mmol의 요오드화 은(AgI, 99.999%), 1.25mmol의 갈륨아세틸아세토네이트(Ga(acac)3, 99.99%) 및 1mmol의 황(99.998%)을 1-도데칸티올(DDT≥98%) 1.5mL 및 올레일아민(OLA, 70%) 5mL와 함께 플라스크(three-neck flask)에 넣어 혼합 용액을 제조하고, 혼합 용액을 120℃로 가열해 탈기(degassing)한 후 N2 퍼징을 하며 성장 온도인 240℃까지 승온하였다. 이 온도에서 30분간 유지하여 AgS 코어 QD를 성장시켰다. 이 AgS 코어 용액에 0.01mmol의 인듐아세테이트(In(Ac)3, 99.99%)를 추가하였다. 혼합 용액을 120℃로 가열해 탈기(degassing)한 후 N2 퍼징을 하며 성장 온도인 240℃까지 승온하였다. 이 온도에서 10분간 유지하여 AIGS 코어 QD를 성장시켰다.
상기 AIGS 코어 QD를 7ml 올레일아민, 0.1mmol 갈륨 아세틸아세토네이트(Ga(acac)3, 99.99%), 0.1mmol의 1,3-dimethyl-thiourea 와 함께 혼합하고, 빠르게 230℃까지 승온하였다. 그리고 불활성 조건에서 1분당 2℃씩 증가시켜 280℃까지 승온하였다. 용액을 다시 상온으로 냉각시키고, 30분간 반응에 참여하지 않은 황화합물들을 탈기(degassing)하여 제거한다. 양자점은 에탄올에 침전 시켜 원심분리하여 정제한 후 감압건조를 실시하여 AgInGaS/GaS 양자점 파우더를 수득하였다. 수득된 양자점 파우더를 1,6-헥산디올디아크릴레이트와 1 : 1 비율로 혼합하여 AgInGaS/GaS 분산액을 제조하였다.
최대 발광 파장은 528nm였다.
실시예 1 내지 18 및 비교예 1 내지 3 : 광변환 잉크 조성물의 제조
하기 표 1 및 표 2의 조성으로 각각의 성분들을 혼합하여 광변환 잉크 조성물을 제조하였다.
(중량%) 실시예
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
QD 분산액(A) 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40
중합성
모노머		 B-1 30.5 30.5 30.5 30.5 30.5 30.5 30.5 30.5 30.5 30.5
B-2 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12
산란입자(C) 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5
광중합개시제(D) 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5
첨가제(E-1) 5
첨가제(E-2) 5
첨가제(E-3) 5
첨가제(E-4) 5
첨가제(E-5) 5
첨가제(E-6) 5
첨가제(E-7) 5
첨가제(E-8) 5
첨가제(E-9) 5
첨가제(E-10) 5
첨가제(E-11)
첨가제(E-12)
첨가제(E-13)
첨가제(E-14)
첨가제(E-15)
불소계 첨가제(F-1)
불소계 첨가제(F-2)
불소계 첨가제(F-3)
소르비탄계 첨가제(G-1)
소르비탄계 첨가제(G-2)
산화방지제(H) 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5
(중량%) 실시예 비교예
11 12 13 14 15 16 17 18 1 2 3
QD분산액(A) 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40
중합성
모노머		 B-1 30.5 30.5 30.5 30.5 30.5 30.5 30.5 30.5 35.5 30.5 30.5
B-2 12 12 12 11.9 11.9 11.9 10 10 12 12 12
산란입자(C) 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5
광중합개시제(D) 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5
첨가제(E-1) 5 5 5 5 5
첨가제(E-2)
첨가제(E-3)
첨가제(E-4)
첨가제(E-5)
첨가제(E-6)
첨가제(E-7)
첨가제(E-8)
첨가제(E-9)
첨가제(E-10)
첨가제(E-11) 5
첨가제(E-12) 5
첨가제(E-13) 5
첨가제(E-14) 5
첨가제(E-15) 5
불소계 첨가제(F-1) 0.1
불소계 첨가제(F-2) 0.1
불소계 첨가제(F-3) 0.1
소르비탄계첨가제(G-1) 2
소르비탄계첨가제(G-2) 2
산화방지제(H) 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5
-A-1: 제조예에 따른 QD 분산액
-B-1: 1,6-헥산디올디아크릴레이트(신나카무라가가쿠 사)
-B-2: 폴리에틸렌글리콜디아크릴레이트(신나카무라가가쿠 사)
-C: TiO2(훈츠만사, TR-88, 입경 220nm)
-D: Diphenyl(2,4,6-trimethylbenzoyl)phosphine oxide(알드리치 사)
-E-1: TritonTM X-45(Sigma-Aldrich 사)
-E-2: TritonTM X-114(Sigma-Aldrich 사)
-E-3: TritonTM X-100(Sigma-Aldrich 사)
-E-4: Igepal® CA-630(Sigma-Aldrich 사)
-E-5: Igepal® CA-720(Sigma-Aldrich 사)
-E-6: Igepal® CO-630(Sigma-Aldrich 사)
-E-7: Igepal® CO-520(Sigma-Aldrich 사)
-E-8: TritonTM X-100, reduced(Sigma-Aldrich 사)
-E-9: Brij® S10(Sigma-Aldrich 사)
-E-10: Brij® O20(Sigma-Aldrich 사)
-E-11: Brij® 58(Sigma-Aldrich 사)
-E-12: TERGITOL TM 15-S-9(Sigma-Aldrich 사)
-E-13: TERGITOL TM TMN-10(Sigma-Aldrich 사)
-E-14: Brij® S100(Sigma-Aldrich 사)
-E-15: TritonTM X-405, reduced(Sigma-Aldrich 사)
-F-1: MEGAFACE F-554(DIC㈜)
-F-2: MEGAFACE F-559(DIC㈜)
-F-3: MEGAFACE F-563(DIC㈜)
-G-1: TWEEN® 20(Sigma-Aldrich 사)
-G-2: SPAN® 20(Sigma-Aldrich 사)
-H: Sumilizer-GP (스미토모화학 사)
광변환 코팅층의 제조
5cmX5cm의 유리 기판 기재를 중성세제 및 물로 세정 후 건조하였다. 기재 상에 상기 실시예 및 비교예에서 제조된 감광성 수지 조성물 각각을 최종 막 두께가 10.0㎛가 되도록 도포한 다음, 질소 조건 하에서 395nm Blue LED 등을 사용하여 4000mJ/cm2로 조사 후, 질소 조건 하에서 오븐에서 180℃, 30분 동안 가열하여 광변환 코팅층을 제조하였다.
실험예
(1) 광변환 효율 평가
상기 제조된 광변환 코팅층을 청색(blue) 광원(XLamp XR-E LED, Royal blue 450, Cree 社) 상부에 위치시킨 후 휘도 측정기(CAS140CT Spectrometer, Instrument systems 社)를 이용하여 광변환 효율을 측정하였다. 그 결과는 하기 표 3에 나타내었다.
<평가 기준>
(2) 내열성 평가
상기 제조된 광변환 코팅층을 청색 광원(XLamp XR-E LED, Royal blue 450 조도 3mW/cm2, Cree 社) 상부에 위치시킨 후 휘도 측정기(CAS140CT Spectrometer, Instrument systems 社)를 이용하여 휘도를 측정하고, 동일한 광변환 시트를 각각 180℃의 가열 오븐에서 30분 동안 가열한 후 상기와 동일한 방법으로 휘도를 측정하여, 가열 후의 휘도 유지율을 하기 수학식 1로 계산하여 내열성을 평가하였다. 그 결과는 하기 표 3에 나타내었다.
[수학식 1]
휘도 유지율 = (180℃ 30분 처리 후 휘도)/(180℃ 30분 처리 전 휘도)Х100
(3) 내고온 고습성 평가
상기 제조된 광변환 코팅층을 SiOx로 증착한 후, 청색 광원(XLamp XR-E LED, Royal blue 450 조도 3mW/cm2, Cree 社) 상부에 위치시킨 후 휘도 측정기(CAS140CT Spectrometer, Instrument systems 社)를 이용하여 휘도를 측정하고, 동일한 광변환 시트를 온도 80℃, 습도 85%의 고온고습처리 장치(제이오텍사 제 TH-PE)에서 24시간 노출시킨 후 상기와 동일한 방법으로 휘도를 측정하여, 고온고습 처리 후의 휘도 유지율을 하기 수학식 2로 계산하여 내고온고습성을 평가하였다. 수치가 높을수록 내고온고습성이 우수한 것으로 판단할 수 있다. 그 결과는 하기 표 3에 나타내었다.
[수학식 2]
휘도 유지율 = (온도 80℃, 습도 85%, 24시간 처리 후 휘도)/(온도 80℃, 습도 85%, 24시간 처리 전 휘도)×100
(4) 잉크젯 토출성 평가
상기에서 제조된 광변환 잉크 조성물을 유니젯사 잉크젯 프린팅 설비에 충진 후 젯팅 헤드의 온도를 40℃로 고정한 다음 1분간 잉크토출 후 30분간 방치를 한 후, 재토출하였다. 토출성 평가는 하기의 기준에 따라 평가하였다. 그 결과는 하기 표 3에 나타내었다.
○ : 재토출 가능, 액적 직진성 양호
△ : 재토출 가능, 액적 커브 발생
X : 재토출 불가
평가결과 광변환 효율
(%)		 내열성
(%)		 내고온고습성
(%)		 잉크젯토출성
실시예 1 33 80 71 ○
2 32 78 69 ○
3 33 81 70 ○
4 33 81 70 ○
5 33 81 72 ○
6 32 81 71 ○
7 32 82 70 ○
8 33 79 71 ○
9 33 82 71 ○
10 32 81 72 ○
11 32 80 71 ○
12 32 82 70 ○
13 33 83 71 ○
14 35 90 81 ○
15 36 89 82 ○
16 36 91 80 ○
17 36 91 81 ○
18 35 92 82 ○
비교예 1 26 70 53 X
2 30 71 61 X
3 31 72 62 X
상기 표 3의 실험데이터를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 광변환 잉크 조성물을 포함하는 실시예 1 내지 18의 경우, 광변환 효율, 내열성, 내고온고습성 및 잉크젯 토출성 평가에서 모두 우수한 결과를 나타내었다. 특히, 불소계 첨가제를 더 포함하는 실시예 14 내지 16 및 소르비탄계 첨가제를 더 포함하는 실시예 17 및 18의 경우 광변환 효율, 내열성 및 내고온고습성 평가에서 상기 불소계 또는 소르비탄계 첨가제를 더 포함하지 않은 실시예 1 내지 13에 비해 광변환 효율, 내열성 및 내고온고습성 평가결과가 더 뛰어났다.
반면, 광변환 잉크 조성물의 조성이 본 발명에서 벗어나는 비교예 1 내지 3은, 광변환 효율이 31% 이하, 내열성 평가기준 72% 이하, 내고온고습성 평가기준이 62% 이하이며, 잉크젯의 재토출이 불가한, 전반적으로 실시예에 비해 저조한 평가 결과를 보였다.
따라서, 본 발명에 따른 광변환 잉크 조성물 및 이를 이용하여 제조된 광변환 적층기판은, 광변환 효율이 뛰어나고, 내열성, 내고온고습성 및 잉크젯 토출성이 우수한, 개선된 물적 특성을 가짐을 확인할 수 있다.

Claims (17)

  1. 발광입자, 하기 화학식 1로 표시되는 화합물 및 중합성 모노머를 포함하는 것을 특징으로 하는, 광변환 잉크 조성물:
    [화학식 1]

    상기 화학식 1에서,
    R1은, 탄소수 1 내지 30의 치환 또는 비치환의 알킬기, 탄소수 1 내지 30의 치환 또는 비치환의 시클로알킬기 또는 탄소수 1 내지 30의 치환 또는 비치환의 아릴기이고,
    n은 1 내지 20의 정수이다.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 화학식 1은 상기 광변환 잉크 조성물 총 중량 100 중량%에 대하여 0.1 내지 15 중량% 포함되는 것인, 광변환 잉크 조성물.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 중합성 모노머는 하기 화학식 2로 표시되는 화합물을 포함하는, 광변환 잉크 조성물:
    [화학식 2]

    상기 화학식 2에서,
    R2은, 탄소수 1 내지 20의 알킬렌기, 탄소수 1 내지 20의 페닐렌기 또는 탄소수 3 내지 10의 사이클로알킬렌기이고,
    R3는, 각각 독립적으로, 수소 또는 메틸기이고,
    m은, 1 내지 15의 정수이다.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 중합성 모노머는 단관능 또는 3개 이상의 불포화 이중결합을 갖는 다관능 모노머를 더 포함하는, 광변환 잉크 조성물.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 화학식 2로 표시되는 화합물은 1,6-헥산디올디아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜디아크릴레이트, 2-하이드록시-3-메타크릴프로필아크릴레이트, 1,9-비스아크릴로일옥시노난 및 트리프로필렌글리콜디아크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는, 광변환 잉크 조성물.
  6. 청구항 1에 있어서,
    불소계 계면활성제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 광변환 잉크 조성물.
  7. 청구항 1에 있어서,
    소르비탄계 계면활성제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 광변환 잉크 조성물.
  8. 청구항 1에 있어서,
    산란입자, 광중합 개시제, 첨가제 및 용제로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 더 포함하는, 광변환 잉크 조성물.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 산란입자는 Al2O3, SiO2, ZnO, ZrO2, BaTiO3, TiO2, Ta2O5, Ti3O5, ITO, IZO, ATO, ZnO-Al, Nb2O3, SnO, MgO 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는, 광변환 잉크 조성물.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 첨가제는 산화방지제를 포함하는, 광변환 잉크 조성물.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 산화방지제는 페놀계 및 인계를 포함하는 산화방지제 또는 페놀계 및 황계를 포함하는 산화방지제 중 1종 이상을 포함하는, 광변환 잉크 조성물.
  12. 청구항 1에 있어서,
    용제를 포함하지 않는 무용제형인, 광변환 잉크 조성물.
  13. 청구항 1 내지 12 중 어느 한 항에 따른 광변환 잉크 조성물을 이용하여 제조된, 광변환 적층기판.
  14. 청구항 13에 따른 광변환 적층기판을 포함하는, 백라이트 유닛.
  15. 청구항 1 내지 12 중 어느 한 항에 따른 광변환 잉크 조성물을 이용하여 제조된, 광변환 화소기판.
  16. 청구항 14의 백라이트 유닛을 포함하는, 화상표시장치.
  17. 청구항 15의 광변환 화소기판을 포함하는, 화상표시장치.
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KR20200041937A (ko) 2017-08-16 2020-04-22 나노시스, 인크. 분산성이 향상되고 성능이 개선된 peg계 리간드

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