WO2017065349A1 - 양자점, 고분자 수지, 양자점 시트 및 이를 포함하는 백라이트 유닛 - Google Patents

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WO2017065349A1
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light guide
dot sheet
light
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윤나래
조현석
김도억
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희성전자 주식회사
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Definitions

  • the present invention relates to a quantum dot, a polymer resin, a quantum dot sheet and a backlight unit including the same, and more particularly, a quantum dot including an inorganic ion ligand, a polymer resin having excellent blocking properties of oxygen and moisture, and an improved quantum dot It relates to a sheet and a backlight unit including the same.
  • Quantum dots are nanoscale semiconductor particles. Quantum dots are very small in size, resulting in quantum confinement effects.
  • the quantum confinement effect refers to a phenomenon in which the band gap of an object becomes larger when the object becomes smaller than nano size.
  • the quantum dots are excited by absorbing the light and falling to the ground state while emitting light of a specific wavelength.
  • the wavelength of the emitted light has a value corresponding to the band gap. Since quantum dots have different light emission characteristics due to quantum confinement effects, they are used in various light emitting devices and electronic devices by controlling them.
  • Quantum dots can be used to produce quantum dot liquid crystal displays (QD-LCDs) with excellent color reproducibility.
  • a quantum dot is used as a phosphor in a display device.
  • a sheet prepared by dispersing a quantum dot in a polymer resin hereinafter referred to as a quantum dot sheet is used.
  • Quantum dots consist of Core, Shell, and Ligand.
  • the core serves to emit light
  • the shell is formed around the core on the surface of the core to protect the core.
  • a ligand is formed to surround the shell so that the quantum dot is well dispersed in the organic solvent.
  • ligands are formed of organic materials such as trioctylphosphine (TOP), oleic acid, amines, and the like.
  • the quantum dot itself is made of a semiconductor material
  • the bound organic ligands act as an insulating barrier layer, thereby reducing the electrical conductivity of the quantum dots.
  • the organic ligand is a polymer material, and van der Waals force acts as an attractive force between adjacent organic ligands. Such attraction causes aggregation and condensation of quantum dots, thereby lowering the luminous efficiency of the quantum dot display device.
  • quantum dot sheet a plurality of quantum dots and a light scattering agent are dispersed in the polymer resin.
  • the polymer resin serves to protect the quantum dots from external shocks and the environment, and to disperse and fix the quantum dots and the light scattering agent.
  • the polymer resin functions as an important factor in determining the reliability, cost and performance of the quantum dot sheet.
  • the polymer resin is required to have high refractive index, oxygen and moisture blocking property, and excellent heat resistance.
  • the general polymer resin used for the conventional quantum dot sheet is an epoxy resin.
  • Epoxy resins are inexpensive and have excellent properties as encapsulants for optical members, but they have low oxygen and moisture barrier properties and yellowing at high temperatures, making them suitable for high-efficiency light source devices such as quantum dot liquid crystal displays (QD-LCDs). There is a limit to insufficient.
  • the quantum dot and the light source may be combined in various ways.
  • the quantum dot sheet is disposed on the light guide plate to manufacture an on-surface (BLU). The method is mainly used.
  • the conventional backlight unit has a structure in which a quantum dot sheet is stacked on the light guide plate.
  • the light emitted from the light source is diffused in the light guide plate, and the light diffused in the light guide plate is incident to the quantum dot sheet upward.
  • the incident light passes through the quantum dots dispersed in the quantum dot sheet, and the wavelength of the light is converted.
  • the quantum dot sheet has an advantage that it can be applied to a display module without changing the thickness or structure of a conventional liquid crystal display.
  • the base film of the quantum dot sheet is in contact with the upper part of the light guide plate.
  • the light guide plate has a refractive index of about 1.4 to 1.5, and the base film of the quantum dot sheet has a similar refractive index. Since the difference in refractive index between the light guide plate and the base sheet is small, light incident on the inside of the light guide plate is transmitted toward the base film without a total reflection phenomenon occurring smoothly. Therefore, the incident light does not uniformly diffuse in the light guide plate, and a problem occurs in which light is emitted intensively in the vicinity of the light incident part of the light guide plate. For this reason, the quantum dot sheet does not receive a uniform light supply from the light guide plate. Therefore, the conventional backlight unit has a limitation in that light conversion efficiency is low while utilizing quantum dots having excellent color reproducibility as phosphors.
  • the conventional backlight unit has a structure in which quantum dot sheets are simply stacked on the light guide plate.
  • the quantum dot sheet is in the form of a thin film, and is vulnerable to heat generated during light conversion in the quantum dots. Therefore, as long as the quantum dot sheet is simply laminated on the light guide plate, a problem of curl or wrinkle of the quantum dot sheet occurs as the backlight unit operates.
  • the backlight unit including the curved or wrinkled quantum dot sheet does not supply uniform light to the liquid crystal panel. Furthermore, the liquid crystal display device including the quantum dot sheet and the backlight unit has a problem that color difference defect occurs.
  • the present invention has been made to solve the above problems, the problem to be solved in the present invention is to provide a quantum dot comprising an inorganic ion ligand that exerts a repulsive force between the quantum dots. Furthermore, it is to provide a quantum dot sheet including the quantum dots, such as the aggregation phenomenon between the quantum dots is improved.
  • Another object of the present invention is to provide a polymer resin having excellent oxygen and moisture barrier properties. Furthermore, by including such a polymer resin to protect the quantum dots from the external environment, to provide a quantum dot sheet with improved lifetime and light conversion efficiency of the quantum dots.
  • Another object of the present invention is to provide a backlight unit in which total reflection of light occurs actively in the light guide plate and light can be uniformly diffused through the light guide plate. Furthermore, the quantum dot sheet is bonded to the upper part of the light guide plate to provide a backlight unit having improved light conversion efficiency and improved color difference defect.
  • a quantum dot according to an embodiment of the present invention for solving the above problems is a core containing a semiconductor material; And an inorganic ion ligand surrounding the surface of the core; It includes, the inorganic ion ligand is characterized in that it comprises a halogen (halogen) group or chalcogen (chalcogen) group elements.
  • it may further comprise a shell (shell) comprising a semiconductor material surrounding the core between the core and the inorganic ion ligand.
  • shell comprising a semiconductor material surrounding the core between the core and the inorganic ion ligand.
  • the semiconductor material may be a group II-VI, III-V, IV-VI, Group IV semiconductor and mixtures thereof.
  • Method for producing a quantum dot according to an embodiment of the present invention for solving the above problems is a predetermined volume of a quantum dot solution containing an organic ligand and a surfactant solution having a halogenated (halogen) or chalcogenated polarity Preparing a mixed solution by mixing at a ratio; And extracting a quantum dot including an inorganic ion ligand from the mixed solution. Characterized in that it comprises a.
  • the step of extracting the quantum dots the step of centrifuging the mixed solution; Separating the portion containing the quantum dots from the solution obtained in the centrifugation; And removing the organic ligand remaining around the quantum dot by mixing an organic solvent with a portion including the quantum dot. It may include.
  • the polymer resin according to an embodiment of the present invention for solving the above problems is characterized in that the acrylic resin containing an aromatic ring in the main chain.
  • the quantum dot sheet is bonded to the light guide plate such that an air layer is formed between the light guide plate and the quantum dot sheet, and the light guide plate and the quantum dot sheet are fixed to each other. It is characterized by.
  • the upper surface of the light guide plate comprises a relief pattern of a constant height
  • the air layer is formed between the light guide plate and the quantum dot sheet by the relief pattern
  • An adhesive part may be formed between the quantum dot sheets so that the light guide plate and the quantum dot sheet may be fixed to each other.
  • An adhesive part may be formed on at least one surface of an upper surface and a lower surface of the quantum dot sheet so that the light guide plate and the quantum dot sheet may be fixed to each other.
  • the quantum dots of the present invention since the inorganic ion ligand is polarized, repulsive force acts between the quantum dots, thereby improving the aggregation phenomenon between the quantum dots.
  • the quantum dot improved the aggregation phenomenon in the quantum dot sheet, it is possible to improve the color reproducibility of the light emitted through the quantum dot sheet.
  • the quantum dots can be protected from the external environment, and the polymer resin is included in the quantum dot sheet to emit light emitted through the quantum dot sheet.
  • the efficiency can be improved.
  • the backlight unit of the present invention by forming an air layer between the light guide plate and the quantum dot sheet to diffuse the light through the entire light guide plate, it is possible to supply uniform light to the quantum dot sheet bonded to the upper part of the light guide plate, the quantum dot sheet is the upper portion of the light guide plate By fixing to, the light conversion efficiency can be improved and the color difference can be improved.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a quantum dot sheet according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a quantum dot according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic flowchart illustrating a method of manufacturing a quantum dot according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a perspective view showing the flow of a method of manufacturing a quantum dot.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of a quantum dot sheet according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of a backlight unit according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is an enlarged view of a region A of FIG. 6.
  • FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of a backlight unit according to another exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is an enlarged view illustrating an enlarged area B of FIG. 8.
  • references to elements or layers "on" other elements or layers include all instances where another layer or other element is directly over or in the middle of another element.
  • first, second, etc. are used to describe various components, these components are of course not limited by these terms. These terms are only used to distinguish one component from another. Therefore, of course, the first component mentioned below may be a second component within the technical spirit of the present invention.
  • each of the features of the various embodiments of the present invention may be combined or combined with each other in part or in whole, various technically interlocking and driving as can be understood by those skilled in the art, each of the embodiments may be implemented independently of each other It may be possible to carry out together in an association.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a quantum dot sheet 1000 according to an embodiment of the present invention.
  • the quantum dot sheet 1000 includes a light conversion layer 1100 and a pair of barrier layers 1200 surrounding upper and lower portions of the light conversion layer 1100.
  • the light conversion layer 1100 includes a quantum dot 100 and converts light incident on the light conversion layer 1100 into light having a desired wavelength. For example, if the light incident on the photoconversion layer 1100 is blue light having a wavelength band between about 430 nm and about 470 nm, the photoconversion layer 1100 absorbs blue light and is between about 520 nm and about 560 nm. Blue light can be converted into green light, including the quantum dot 100G emitting green light in the wavelength band of.
  • the light conversion layer 1100 may further include a quantum dot 100R that absorbs blue light and emits red light in a wavelength band of about 630 nm to about 660 nm to convert blue light into red light.
  • the light conversion layer 1100 is formed by dispersing a plurality of quantum dots 100 and a plurality of light scattering agents 200 in the polymer resin 300.
  • the light conversion layer 1100 may be included.
  • the components and structure of the quantum dot 100, the light scattering agent 200, and the polymer resin 300 can be improved.
  • the configuration of the quantum dot 100, the light scattering agent 200 and the polymer resin 300 included in the light conversion layer 1100 of the present invention will be described in detail.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a quantum dot 100 according to an embodiment of the present invention.
  • a quantum dot 100 includes a core 10, a shell 20 surrounding the core 10, a core 10, and a shell 20 around the core 10. And an inorganic ion ligand (30).
  • Quantum dots 100 are semiconductor particles having a diameter of several nanometers. Core 10 emits light of a particular wavelength at the center of quantum dot 100.
  • the shell 20 may be formed surrounding the core 10 at the surface of the core 10 to protect the core 10.
  • Core 10 and shell 20 are formed of Group II-VI, III-V, IV-VI, Group IV semiconductor materials or compounds thereof on the periodic table.
  • the group II-VI semiconductor compound may be a binary element compound of CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, ZnO, HgS, HgSe, HgTe or a combination thereof.
  • Group III-V semiconductor compounds may be GaN, GaP, GaAs, GaSb, AlN, AlP, AlAs, AlSb, InN, InP, InAs, InSb, or a combination of two elements.
  • the group IV-VI semiconductor compound may be a binary element compound of SnS, SnSe, SnTe, PbS, PbSe, PbTe, or a combination thereof.
  • the group IV element or compound may be Si, Ge, SiC, SiGe or a combination thereof.
  • the semiconductor compound may be a ternary compound or an elemental compound including an element II-VI, III-V, IV-VI, or IV elements on the periodic table.
  • the semiconductor material or compound is not limited to the above, but may be any semiconductor material or compound known to those skilled in the art.
  • the inorganic ion ligand 30 is formed to surround the surface of the core 10 or the core 10-shell 20.
  • the inorganic ion ligand 30 includes a halogen group or chalcogen element. It may be in the form of monoatomic ions of such elements or polyatomic ions comprising these elements.
  • the inorganic ion ligand 30 is, for example, bromine ion (Br ⁇ ), chloride ion (Cl ⁇ ), fluorinated ion (F ⁇ ), iodide ion (I ⁇ ), oxide ion (O 2 ⁇ ) It may be a single atom ion such as -, sulfide ions (S 2-), tellurium ions (Te 2).
  • the inorganic ion ligand 30 may be, for example, an oxide ion (O 2 2- ), a non-acid ion (AsO 4 3 ⁇ ), a bromate ion (BrO 3 ⁇ ), a hydrogen bromate ion (BrO ⁇ ), a hydroxide ion ( OH -), chlorate ion (ClO 3 -), iodic acid ion (IO 3 -), hydrogen sulphide ions (HS -), nitrate ion (NO 3 -), phosphate ion (PO 4 3-), sulfate ion (SO 4 2- ) may be a polyatomic ion.
  • the inorganic ion ligand 30 may be formed of any one of the above-mentioned ions, or may be formed by mixing two or more of the above-described ions.
  • This inorganic ion ligand 30 has excellent electrical conductivity and charge mobility compared to the conventional organic ligand 40, and has a negative charge property.
  • the van der Waals force acts as an attractive force between the conventional organic ligands 40, whereas the electric force acts as a repulsive force between the inorganic ion ligands 30.
  • the quantum dots 100 including such an inorganic ion ligand 30 may be spaced apart from each other by a certain distance.
  • the quantum dot 100 including the inorganic ion ligand 30 the aggregation phenomenon between the quantum dots 100 is improved.
  • the inorganic ion ligand 30 becomes a structure surrounding the quantum dots 100, so that defects on the surface of the quantum dots 100 are caused. Will be reduced.
  • the quantum dot 100 is uniformly dispersed in the light conversion layer 1100, the effective collision of light incident on the quantum dot 100 and the light conversion layer 1100 increases. Therefore, the quality of light emitted from the light conversion layer 1100 may be improved.
  • FIG 3 is a schematic flowchart showing a method of manufacturing the quantum dot 100 according to an embodiment of the present invention
  • Figure 4 is a perspective view showing the flow of the manufacturing method of the quantum dot (100).
  • a method of preparing a quantum dot 100 including an inorganic ion ligand 30 includes a quantum dot solution and a halogenation or a halogenated solution including the organic ligand 40.
  • Preparing a mixed solution by mixing a surfactant solution having a chalcogenated polarity at a predetermined volume ratio (S10); And extracting the quantum dot 100 including the inorganic ion ligand 30 from the mixed solution (S20); It includes.
  • a mixed solution is prepared by mixing a quantum dot solution including an organic ligand 40 and a surfactant solution having a halogenated or chalcogenated polarity (S10).
  • the surfactant solution having a polarity may be a known surfactant solution containing a halogen or chalcogen ions.
  • the organic ligand 40 may be an organic material such as trioctylphosphine (TOP), oleic acid, amine, or an amine compound or carboxylic acid compound having an alkyl group having 6 to 30 carbon atoms.
  • TOP trioctylphosphine
  • the surfactant solution having a halogenated polarity may be Cetrimonium bromide (CTAB).
  • CTAB Cetrimonium bromide
  • the present invention is not limited thereto, and the quantum dot solution and the surfactant solution may be used without limitation as long as they can bind the halogen or chalcogen ionic ligand to the quantum dot by a substitution reaction.
  • a substitution reaction occurs in which the ligand is replaced with the inorganic ion ligand 30 in the organic ligand 40.
  • the organic ligand (Br ⁇ ) that is present in the active state in the bromide-setrimonium already binds to the quantum dot ( 40) is removed and combined with the quantum dots.
  • This substitution reaction can occur within a few seconds in the mixed solution state.
  • the quantum dot 100 including the inorganic ion ligand 30 is extracted from the mixed solution (S20).
  • This step (S20) is specifically, centrifuging (centrifuging) the mixed solution (S21); Separating a portion containing a quantum dot from the solution obtained in the step of centrifugation (S22); And removing the organic ligands 40 remaining around the quantum dots by mixing the organic solvent with the part including the quantum dots (S23). It includes.
  • the quantum dot 100 including the organic ligand 40 and the inorganic ion ligand 30 in the mixed solution is separated from each other. At this time, the layers are divided in the solution according to the density difference of the two materials.
  • the portion containing the quantum dots 100 is placed in an organic solvent such as ethanol, and the organic ligands 40 remaining around the quantum dots are removed (S23).
  • organic solvent such as ethanol
  • any organic solvent having a hydrophobic property with the organic ligand 40 can be used without limitation.
  • the quantum dot 100 including the inorganic ion ligand 30 according to an embodiment of the present invention can be obtained.
  • the light conversion layer 1100 includes a plurality of light scattering agents 200, which are particles formed to have a predetermined curvature on a surface thereof.
  • the light scattering agent 200 may be formed of metal oxide particles, air bubbles, glass beads, or polymer beads, and may be formed of a mixture thereof.
  • the light scattering agent 200 may be formed of any material known to those skilled in the art without being limited to the above-mentioned materials.
  • the light scattering agent 200 formed of such materials may have a relatively high or low refractive index with respect to the polymer resin 300 to be described later.
  • the ratio of the refractive index of the light scattering agent 200 and the polymer resin 300 may be in the range of about 0.3 to 2.0. Due to the difference in refractive index, the light scattering agent 200 may change a path of light incident on the light conversion layer 1100 and diffuse the emitted light.
  • the light scattering agent 200 may increase the area where the incident light and the quantum dot 100 meet by allowing the light to spread in various directions in the light conversion layer 1100.
  • the light scattering agents 200 included in one light conversion layer 1100 all have a uniform size.
  • the size of this light scattering agent 200 may be, for example, about 10 ⁇ m or less.
  • the light scattering agent 200 has the shape of a sphere as a whole as shown in FIG. 1, but in actual manufacture, the light scattering agent 200 may have an elliptic shape, a distorted shape, or any other unintended form. 1 illustrates that the light scattering agent 200 is a sphere, but this is merely for convenience of description.
  • the polymer resin 300 shown in FIG. 1 serves to protect the quantum dots 100 from external shocks and the environment, and to disperse and fix the quantum dots 100 and the light scattering agent 200.
  • the polymer resin 300 of the present invention is excellent in the blocking properties of oxygen and moisture, it is possible to protect the quantum dot 100 from the external environment.
  • the polymer resin 300 surrounds the quantum dot 100 and uniformly disperses the quantum dot 100 in the quantum dot sheet 1000.
  • the average distance between atoms of the polymer resin 300 of this invention is 0.2 nm-3.0 nm, and it is more preferable that it is 0.3 nm-1.0 nm.
  • the oxygen molecules and the water molecules are reduced to the quantum dot sheet 1000 by making the average distance between atoms of the polymer resin 300 smaller than that of the oxygen and water molecules. Penetration into the inside can be suppressed.
  • the polymeric resin 300 of this invention is acrylic resin which contains an aromatic ring in a principal chain.
  • the polymer resin 300 may include a repeating unit represented by Formula 1 below.
  • Ar is a C 6 -C 30 aryl group
  • B is a substituted or unsubstituted C 1 -C 1000 alkyl group.
  • B is preferably C 2 -C 20 , more preferably C 2 -C 5 , considering that B serves to reduce the average interatomic average distance of the polymer resin 300.
  • the polymer resin 300 of the present invention is a compound cured from a photocurable resin composition, and more specifically, the photocurable resin composition contains an acrylic binder, an aromatic oligomer, a polyfunctional monomer and a photoinitiator.
  • the type of the acrylic binder is not particularly limited as long as it has an acrylate functional group.
  • an acrylate monomer, an acrylate oligomer, a mixture thereof, or the like can be used.
  • the acrylate monomer or acrylate oligomer includes at least one or more acrylate functional groups capable of participating in the curing reaction.
  • acrylate oligomer urethane acrylate oligomer, epoxy acrylate oligomer, polyester acrylate, polyether acrylate or mixtures thereof and the like can be used.
  • an acrylate monomer dipentaerythritol hexaacrylate, dipentaerythritol hydroxy pentaacrylate, pentaerythritol tetraacrylate, pentaerythritol triacrylate, trimethylene propyl triacrylate, propoxylated glycerol triacryl Preference, trimethyllopropane ethoxy triacrylate, 1,6-hexanedioldiacrylate, propoxylated glycerol triacrylate, tripropylene glycol diacrylate, ethylene glycol diacrylate or mixtures thereof are preferred. It may be used, but is not limited thereto.
  • the acrylic binder may be a copolymer of two or more compounds containing an acrylate functional group.
  • the weight average molecular weight of the acrylic binder according to the present invention is preferably in the range of 5,000 to 50,000, more preferably in the range of 10,000 to 30,000.
  • weight average molecular weight of the acrylic binder is less than 5,000, physical properties such as basic heat resistance, chemical resistance, mechanical strength, and adhesion to adjacent layers that are required for the formed quantum dot sheet 1000 cannot be satisfied.
  • weight average molecular weight of an acryl-type binder exceeds 50,000, a viscosity will become high too much and it will be difficult to disperse
  • the acrylic binder may further include a functional group having a polarity capable of ion bonding with water molecules at the terminal.
  • the acrylic binder further includes a functional group having a polarity, the moisture permeation performance may be further improved due to surface adsorption of moisture.
  • the functional group having a polarity may include a hydroxyl group or an acrylic group.
  • the acrylic binder may be included in 10% by weight to 60% by weight of the photocurable resin composition. When the content of the acrylic binder is less than 10% by weight, photocuring may not occur sufficiently. When the amount of the acrylic binder is greater than 60% by weight, the processability may be lowered or the physical properties of the cured polymer resin 300 may be lowered.
  • the aromatic oligomers impart blocking properties of oxygen and moisture of the quantum dot sheet 1000 of the present invention.
  • the aromatic oligomer narrows the average distance between atoms of the photocured polymer resin 300, thereby preventing the penetration of oxygen and moisture.
  • the aromatic oligomer serves to adjust the curing phenomenon of the quantum dot sheet 1000 of the present invention, and to control the flexibility of the quantum dot sheet 1000.
  • the oligomer serves to disperse and fix the quantum dots 100 and the light scattering agent 200 included in the quantum dot sheet 1000.
  • Aromatic oligomers contain aromatic rings in the main chain.
  • the aromatic oligomer is a compound capable of photocuring with an acrylic binder or monomer, and includes a functional group including a double bond.
  • the aromatic oligomer includes a vinyl group or an acrylate group as a functional group.
  • the vinyl group or the acrylate group may be a structure directly substituted with the aromatic ring, or may be a structure substituted with an alkyl group linked to the aromatic ring.
  • the vinyl group or acrylate group included in the aromatic oligomer is condensed by reacting with a functional group of an acrylic binder or a polyfunctional monomer, thereby forming a polymer resin 300 having a chain structure.
  • the polymer resin 300 of the present invention is a resin in which a composition containing an aromatic oligomer containing an aromatic ring in the main chain is cured, and the average distance between atoms of the polymer resin 300 is reduced. Since the polymer resin 300 has an average distance between atoms smaller than the diameters of oxygen and water molecules, when used in the quantum dot sheet 1000, oxygen and water molecules penetrate into the quantum dot sheet 1000. It can be suppressed. Therefore, the quantum dot sheet 1000 including the polymer resin 300 described above may minimize luminance decrease with time and improve light emission efficiency.
  • the aromatic oligomer may include a repeating unit represented by the following formula (1).
  • Ar is a C 6 -C 30 aryl group
  • B is a substituted or unsubstituted C 1 -C 1000 alkyl group.
  • the aromatic oligomer may be included in 40 wt% to 80 wt% in the photocurable resin composition.
  • the content of the acrylic binder is less than 40% by weight, the average distance between atoms of the polymer resin 300 formed by curing the photocurable resin composition is wide, and it is difficult to prevent the penetration of oxygen molecules and water molecules, and when the content is more than 80% by weight, The resin composition may not be cured properly.
  • a polyfunctional monomer in addition to the basic purpose of imparting photopolymerization property to a photocurable resin composition, has the purpose to provide dispersion stability of the quantum dot 100 and the light scattering agent 200, and to provide appropriate viscosity.
  • the polyfunctional monomer is a compound which can be photocured together with the above-mentioned photocurable binder or aromatic oligomer, and may preferably include a compound having an acrylate group of 3 to 15 functionalities.
  • polyfunctional monomer examples include hydroxy group-containing acrylate compounds such as 2-hydroxyethyl acrylate, 2-hydroxypropyl acrylate, pentaerythritol triacrylate, or dipentaerythritol pentaacrylate; Water-soluble acrylate compounds such as polyethylene glycol diacrylate and polypropylene glycol diacrylate; Polyfunctional polyester acrylate compounds of polyhydric alcohols such as trimethylolpropane triacrylate, pentaerythritol tetraacrylate or dipentaerythritol hexaacrylate; Acrylate compounds of ethylene oxide adducts and / or propylene oxide adducts of polyfunctional alcohols such as trimethylolpropane and hydrogenated bisphenol A or polyhydric phenols such as bisphenol A and biphenol; Polyfunctional or monofunctional polyurethane acrylate which is an isocyanate modified product of the hydroxy group-containing acrylate compound; Epoxy acrylate compounds that are
  • pentaerythritol triacrylate trimethylol propane triacrylate, dipentaerythritol hexaacrylate, caprolactone modified ditrimethylol propane tetraacrylate, and the like are preferable.
  • the content of the photopolymerizable monomer may be included in an amount of 5 wt% to 30 wt% with respect to the total weight of the photocurable resin composition, and preferably, 7 wt% to 20 wt%.
  • the content of the photopolymerizable monomer is less than 5% by weight, photocuring may not be sufficient, and when the content of the photopolymerizable monomer is greater than 30% by weight, physical properties of the cured polymer resin 300 may be reduced.
  • the photocurable resin composition of this invention contains a photoinitiator so that it may be hardened by an ultraviolet-ray.
  • the photoinitiator is not limited as long as it is a commonly used UV curing initiator, for example, 1-hydroxy cyclohexylphenyl ketone, benzyl dimethyl ketal, hydroxydimethylacetophenone, benzoin, benzoin methyl ether, benzoin It may include one or more selected from the group consisting of ethyl ether, benzoin isopropyl ether and benzoin butyl ether.
  • a photoinitiator represented by trade names Daracur 1173, Irgacure 184, Irgacure 907 (Ciba) can be used.
  • the photoinitiator may be included in 0.1 wt% to 10 wt% with respect to the total photocurable resin composition, preferably 1 wt% to 5 wt%.
  • content of the photoinitiator is less than 0.1% by weight, photocuring does not occur properly, and when it exceeds 10% by weight, the transmittance of the quantum dot sheet 1000 is lowered, or the quantum dot 100 and the light scattering agent 200 are not dispersed properly. Can be.
  • one or more solvents may be included in order to impart proper solubility and viscosity.
  • organic solvents include, but are not limited to, benzene, toluene, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, acetone, ethanol, tetrahydrofurfuryl alcohol, propyl alcohol, propylene carbonate, N-methyl pyrrolidinone, N-vinyl pyrrolidinone, N-acetyl pyrrolidinone, N-hydroxy methyl pyrrolidinone, N-butyl pyrrolidinone, N-ethyl pyrrolidinone, N- (N-octyl) pyrrolidinone, N- (N-dodecyl) pyrrolidinone, 2-methoxyethyl ether, xylene, cyclohexane, 3-methyl cyclohexanone, ethyl acetate, butyl acetate, tetrahydrofuran, methanol, amyl propionate
  • the photocurable resin composition of the present invention may further include other additives capable of removing bubbles or dissipating charges of the photocurable resin composition.
  • the quantum dot sheet 1000 including the quantum dot 100, the light scattering agent 200, and the polymer resin 300 as described above has an improved light conversion efficiency compared to the conventional quantum dot sheet.
  • the quantum dot sheet 1000 may further include a barrier layer 1200.
  • the barrier layer 1200 may be formed in close contact with the top and bottom surfaces of the light conversion layer 1100.
  • the barrier layer 1200 serves to protect the quantum dot 100 vulnerable to oxygen, moisture, and the like from an external environment such as heat, oxygen, and moisture. Therefore, the barrier layer 1200 may be formed of a material having low oxygen permeability and moisture permeability and a material having excellent heat resistance. In addition, the barrier layer 1200 transmits light incident on the light conversion layer 1100 and light emitted from the light conversion layer 1100. Therefore, the barrier layer 1200 is preferably formed of a material having excellent light transmittance.
  • the material for forming the barrier layer 1200 may be an inorganic material such as silicon oxide or a metal oxide, or may be an organic material such as an acrylic or epoxy polymer resin. Furthermore, the barrier layer 1200 may have a single layer structure made of an inorganic film, or may have a multilayer structure in which an inorganic film and an organic film are stacked. In addition, the barrier layer 1200 is not particularly limited and may be formed of a material or structure known to those skilled in the art.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of a quantum dot sheet 1001 according to another embodiment of the present invention.
  • the quantum dot 100, the polymer resin 300, and the barrier layer 1200 included in the quantum dot sheet 1001 according to the present exemplary embodiment are the same as those of the quantum dot sheet 1000 according to the above-described embodiment, Description is omitted.
  • the light conversion layer 1100 includes a plurality of thickness adjusting beads 201, which are particles formed to have a predetermined curvature on the surface.
  • the thickness adjusting beads 201 may change a path of light incident on the light conversion layer 1100, as in the light scattering agent 200 described above, and diffuse the emitted light. Further, the thickness adjusting beads 201 serves to diffuse the light and at the same time serves to adjust the thickness of the quantum dot sheet 1001 according to the present embodiment.
  • the thickness adjusting beads 201 may be formed of metal oxide particles, air bubbles, glass beads, or polymer beads, and may be formed of a mixture thereof. In addition, the thickness adjusting beads 201 may be formed of any material known to those skilled in the art without being limited to the above materials.
  • the thickness adjusting beads 201 formed of such materials may have a relatively high or low refractive index with respect to the polymer resin 300 to be described later.
  • the ratio of the refractive index of the thickness adjusting beads 201 and the polymer resin 300 may be in the range of about 0.3 to 2.0.
  • the thickness adjusting beads 201 may change the path of light incident on the light conversion layer 1100 and diffuse the emitted light.
  • the thickness adjusting beads 201 may increase the area where the incident light and the quantum dot 100 meet by allowing the light to spread in various directions in the light conversion layer 1100.
  • the thickness adjusting beads 201 included in one light conversion layer 1100 all have a uniform size.
  • the thickness adjusting beads 201 may be, for example, about 50 ⁇ m to 150 ⁇ m.
  • the thickness adjusting beads 201 having such a size are about 100,000 times larger than the quantum dot 100 having a size of several nanometers in the range of about 1 nm to 10 nm.
  • Generally known light scattering agents 200 have a size of several ⁇ m, but the thickness adjusting beads 201 used in the present invention are intentionally made to have a size larger than that. The manufacture of such thickness adjusting beads 201 may use a known method.
  • the thickness adjusting bead 201 preferably has the shape of a sphere as shown in FIG. 5, but may be in the form of an ellipse, a warped shape, or any other unintended form, in actual production. 5 illustrates that the thickness adjusting beads 201 are spheres, but this is only for convenience of description.
  • the size of the thickness adjusting beads 201 means the diameter when the thickness adjusting beads 201 have a spherical shape.
  • the diameter of the sphere of the minimum size set to include all the thickness adjusting beads 201 therein may be set as the size of the thickness adjusting beads 201. have.
  • various methods may be used. Even if the size of the thickness adjusting beads 201 is intended to be uniformly produced, the size of each thickness adjusting beads 201 manufactured may not be exactly the same. For example, it may be set to an average value of the sizes of the thickness adjusting beads 201.
  • the thickness adjusting beads 201 in order to uniformly manufacture the size of the thickness adjusting beads 201, by manufacturing the thickness adjusting beads 201 under the correct conditions at the time of manufacturing, by filtering the manufactured thickness adjusting beads 201 by a sieve a predetermined range By pulling out the thickness adjusting beads 201 having the inner size.
  • this is merely an example and may be by other known methods.
  • the thickness of the light conversion layer 1100 is substantially the same as the size of the thickness adjusting beads 201.
  • the term “substantially the same” means that the size of the thickness adjusting beads 201 corresponds to the thickness of the light conversion layer 1100.
  • “corresponding” does not only mean that the length is exactly the same, but also includes the occurrence of inevitable differences of various reasons in manufacturing.
  • the size of the thickness adjusting beads 201 to correspond to the thickness of the light conversion layer 1100, the ratio of the size of the thickness adjusting beads 201 and the thickness of the light conversion layer 1100 is between 0.8 and 1.2. It may mean that it is preferably between 0.9 and 1.1, more preferably between 0.95 and 1.05.
  • the thickness adjusting beads 201 are preferably arranged to have a uniform interval. In manufacturing a conventional quantum dot sheet, both the uniformity in the thickness direction and the uniformity in the surface direction of the thickness adjusting beads 201 should be considered, but in the manufacturing of the quantum dot sheet 1001 of the present embodiment, the surface direction of the thickness adjusting beads 201 is considered. Only the uniformity of Therefore, in the present embodiment, it may be easier to increase the uniformity of the thickness adjusting beads 201. When the uniformity of the thickness adjusting beads 201 is increased, the uniformity of the quantum dots 100 also increases, and it becomes easier to prevent the aggregation phenomenon between the quantum dots 100. On the other hand, the uniform arrangement of the thickness adjusting beads 201 may be achieved by having a sufficient time of mixing in the manufacture of the light conversion layer 1100.
  • the thickness adjusting beads 201 are formed to be much larger than the quantum dots 100, and the thickness of the light conversion layer 1100 is formed to correspond to the size of the thickness adjusting beads 201. Therefore, in the present embodiment, it is possible to prevent agglomeration between the quantum dots 100 or the thickness adjusting beads 201, and thus the quantum dots 100 may be uniformly distributed in the light conversion layer 1100.
  • incident light reaches mainly only a portion of the quantum dot 100 positioned in the vertical upper portion of the light conversion layer 1100, and the life of the quantum dot 100 is unevenly shortened. It can be improved. By improving this phenomenon, the quality of light emitted from the quantum dot sheet 1001 of the present invention can be kept more uniform than the quality of light emitted from the conventional quantum dot sheet.
  • Backlight unit including quantum dot sheet
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of the backlight unit 600 according to an exemplary embodiment of the present invention
  • FIG. 7 is an enlarged view illustrating an enlarged area A of FIG. 6.
  • the backlight unit 600 according to the present embodiment is illustrated as an edge lighting type backlight unit.
  • the present invention is not limited thereto, and the quantum dot sheets 1000 and 1001 of the present invention may also be applied to a direct lighting type backlight unit.
  • the quantum dot sheets that may be included in the backlight unit 600 according to the present embodiment are the quantum dot sheets 1000 and 1001 according to the embodiment of the present invention described above.
  • the quantum dot sheet 1000 according to an exemplary embodiment will be described.
  • the quantum dot sheet 1001 according to another exemplary embodiment may be applied. Since the quantum dot sheets 1000 and 1001 have been described in detail above, redundant descriptions thereof will be omitted.
  • the backlight unit 600 includes a light source 610, a light guide plate 620, a quantum dot sheet 1000, and an adhesive part 630.
  • the backlight unit 600 of the present invention may include a quantum dot sheet in which the barrier layer 1200 or the lower base film (not shown) of the quantum dot sheet 1000 described above is omitted.
  • the light source 610 is disposed on one side of the light guide plate 620, and the quantum dot sheet 1000 is bonded on the light guide plate 620 so that the air layer 1 is formed between the light guide plate 620 and the quantum dot sheet 1000. .
  • the adhesive part 630 is formed between the light guide plate 620 and the quantum dot sheet 1000 so that the light guide plate 620 and the quantum dot sheet 1000 are fixed to each other.
  • the light source 610 irradiates light into the light guide plate 620.
  • the light source 610 is preferably a light emitting diode (LED) having low power consumption and excellent color reproducibility.
  • LED light emitting diode
  • the present invention is not limited thereto, and any light source known to those skilled in the art may be used.
  • the light guide plate 620 passes through the light emitted from the light source 610, the light guide plate 620 is preferably formed of a material having a high light transmittance.
  • a material may be polymethyl methacrylate (PMMA), or may be formed of any material known to those skilled in the art.
  • the light guide plate 620 includes embossed patterns 621a, 621b, and 621c having a constant height on an upper surface thereof.
  • a uniform air layer 1 is secured between the light guide plate 620 and the quantum dot sheet 1000 by the relief patterns 621a, 621b, and 621c.
  • the conventional backlight unit when the quantum dot sheet 1000 is bonded to the upper portion of the light guide plate 620, the air layer 1 is present in a fine manner. However, if various optical members are further stacked on the quantum dot sheet 1000, the conventional backlight unit cannot secure sufficient air layer 1 between the light guide plate 620 and the quantum dot sheet 1000.
  • the backlight unit 600 secures a constant air layer 1 between the light guide plate 620 and the quantum dot sheet 1000 even if various optical members are further stacked on the quantum dot sheet 1000. It is a structure that can be done.
  • the backlight unit 600 includes the air layer 1 so that the light can be uniformly diffused through the light guide plate 620.
  • the shapes of the patterns 621a, 621b, and 621c may be formed in a columnar shape having a square cross section, a horn shape having a triangular cross section, a hemispherical shape having a semicircular cross section, and the like, as shown in FIGS. 6A to 6C. .
  • the shape of the pattern is embossed so that the air layer 1 is formed between the light guide plate 620 and the quantum dot sheet 1000, the shape of the pattern is not limited to the above-described shape, and may be formed in any known pattern shape.
  • the shape and arrangement of the pattern 621a are preferably regular as in Fig. 6, but if the height of the pattern 621a is formed to be constant, the three-dimensional shapes of the adjacent patterns 621a are mutually different. It does not matter even if it is formed differently or repeats irregularly, and it does not matter even if the arrangement of the pattern 621a is formed in irregular space
  • the height of the pattern 621a is preferably 20 ⁇ m or less in order to implement the backlight unit 600 in a thin shape.
  • the present invention is not limited thereto, and the height and width of the pattern 621a may be comprehensively determined according to design specifications such as the thickness of the backlight unit 600.
  • an adhesive part 630 is formed on an embossed pattern 621a included in an upper surface of the light guide plate 620.
  • the adhesion part 630 fixes the quantum dot sheet 1000 on the pattern 621a of the light guide plate 620.
  • the method of forming the bonding portion 630 is not particularly limited as long as the air layer 1 is secured between the light guide plate 620 and the quantum dot sheet 1000.
  • a liquid adhesive material may be formed by applying a roller, or may be formed by attaching a solid adhesive film.
  • an adhesive part 630 may be formed on the pattern 621 a of the light guide plate 620 so that the bottom surface of the quantum dot sheet 1000 may be bonded to each other, and the adhesive part 630 may be formed on the bottom surface of the quantum dot sheet 1000 to form a light guide plate ( It may be adhered to the pattern 621a of 620.
  • the adhesive part 630 may be formed on the front surface between the light guide plate 620 and the quantum dot sheet 1000 as shown in FIG. 7A.
  • the adhesive part 630 may be formed only at the peak part of the pattern 621a in order to minimize the effect of the adhesive part 630 on the optical performance while the adhesive part 630 exhibits the adhesive performance as shown in FIG. 7B.
  • the adhesive portion 630 is formed of a liquid adhesive material, it is preferable that the adhesive portion 630 is formed only at the peak portion of the pattern 621a as shown in FIG.
  • the thickness of the adhesive portion 630 is preferably formed to 10 ⁇ m or less.
  • the curable adhesive material forming the adhesive portion 630 may be a UV curable material or a thermosetting material.
  • the adhesive material may be used any adhesive material known to those skilled in the art.
  • the adhesive force of the adhesive part 630 may be 100 to 1000 g / 25 mm so that the pattern 621a of the light guide plate 620 and the quantum dot sheet 1000 are firmly adhered to each other.
  • a guide pattern (not shown) of a specific shape may be further included on the lower surface of the light guide plate 620.
  • the guide pattern may be embossed or engraved, and may be formed in various known forms.
  • the guide pattern may be variously formed in any manner known to those skilled in the art, such that the guide pattern is formed to have a higher density toward a direction away from the light incident portion of the light guide plate 620.
  • the backlight unit 600 may further include a reflective sheet 640 on the bottom or side surface of the light guide plate 620.
  • the reflective sheet 640 may be disposed on the bottom surface of the light guide plate 620 in the form of a plate, and may be attached to the bottom surface or the side surface of the light guide plate 620.
  • FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of a backlight unit 800 according to another exemplary embodiment of the present invention
  • FIG. 9 is an enlarged view illustrating region B of FIG. 8 in an enlarged manner.
  • the backlight unit 800 includes a light source 810, a light guide plate 820, a quantum dot sheet 1000, a spacer 850, and an adhesive part 830. .
  • the light source 810 is disposed on one side of the light guide plate 820, and the quantum dot sheet 1000 is bonded onto the light guide plate 820.
  • the backlight unit 800 is formed between the light guide plate 820 and the quantum dot sheet 1000 so that the light guide plate 820 and the quantum dot sheet 1000 are fixed to each other, such that the light guide plate 820 and the quantum dot sheet ( And a plurality of spacers 850 and adhesive portions 830 between the 1000.
  • the backlight unit 800 according to the exemplary embodiment of FIGS. 8 and 9 has no configuration of embossed patterns 621a, 621b, and 621c, and has a spacer 850 configuration as compared to the backlight unit 600 of FIGS. 6 and 7. Since only the difference is included in the other components are substantially the same, duplicate description is omitted.
  • the backlight unit 800 includes a plurality of spacers 850 between the light guide plate 820 and the quantum dot sheet 1000.
  • the spacer 850 ensures a constant air layer 1 between the light guide plate 820 and the quantum dot sheet 1000.
  • the plurality of spacers 850 may be spherical having a uniform size as shown in FIG. 8. However, if the height of the spacer 850 is formed to be constant, the spacer 850 is not limited to the spherical shape may be an oval or polygonal solid. In addition, the three-dimensional shape of the adjacent spacers 850 may be different from each other, or various three-dimensional spacers 850 may be irregularly repeatedly arranged.
  • the size of the spacer 850 is preferably 2 ⁇ m or more in order to implement the backlight unit 800 in a thin form.
  • the size of the spacer 850 means the diameter when the spacer 850 has a spherical shape.
  • the diameter of the sphere of the smallest size set to include all the spacers 850 therein may be set as the size of the spacer 850.
  • various methods may be used as a method of sizing the spacer 850 of any shape.
  • the size of each spacer 850 produced may not be exactly the same, so that the size of the spacer 850 described below is, for example, the size of the spacers 850. It may also be set to an average value of magnitudes.
  • the spacer 850 in order to uniformly manufacture the size of the spacer 850, to manufacture the spacer 850 under the correct conditions at the time of manufacture, the spacer having a size within a certain range by filtering the produced spacer 850 by a sieve ( 850, etc., for example.
  • a sieve 850, etc., for example.
  • this is merely an example and may be by other known methods.
  • the thickness of the air layer 1 is substantially the same as the size of the spacer 850.
  • substantially the same means that the size of the spacer 850 corresponds to the thickness of the air layer 1.
  • the term “same” does not only mean that the lengths are exactly the same, but also includes inevitable differences in manufacturing for various reasons.
  • that the size of the spacer 850 corresponds to the thickness of the air layer 1 may mean that the ratio of the size of the spacer 850 to the thickness of the air layer 1 is between 0.8 and 1.2, preferably May mean between 0.9 and 1.1, and more preferably between 0.95 and 1.05.
  • the spacers 850 are regularly arranged in a number that covers 10 area% or less of the upper surface of the light guide plate 820 so that the backlight unit 800 It is preferable to be included in).
  • the present invention is not limited thereto, and the number and arrangement of the spacers 850 may be comprehensively determined according to design specifications such as light transmittance, thickness, and manufacturing cost of the backlight unit 800.
  • the spacer 850 may be formed of metal oxide particles, glass, or a polymer having excellent light transmittance, and may be formed of a mixture thereof. In addition, the spacer 850 may be formed of any light transmitting material known to those skilled in the art.
  • an adhesive part 830 is formed on an upper surface of the light guide plate 820 and a lower surface of the quantum dot sheet 1000.
  • the adhesive part 830 fixes the light guide plate 820 and the quantum dot sheet 1000.
  • the spacer 850 is also fixed between the light guide plate 820 and the quantum dot sheet 1000 by the adhesive part 830, thereby forming the air layer 1 between the light guide plate 820 and the quantum dot sheet 1000.

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Abstract

본 발명은 양자점, 고분자 수지, 양자점 시트 및 이를 포함하는 백라이트 유닛에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 무기 이온 리간드를 포함하는 양자점, 산소 및 수분의 차단특성이 우수한 고분자 수지 및 광변환 효율이 개선되 양자점 시트 및 이를 포함하는 백라이트 유닛에 관한 것이다. 본 발명의 양자점은 반도체 물질을 포함하는 코어 (core); 및 상기 코어의 표면을 감싸는 무기 이온 리간드; 를 포함하고, 상기 무기 이온 리간드는 할로젠 (halogen) 족 또는 칼코젠 (chalcogen) 족 원소를 포함한다. 또한, 본 발명의 고분자 수지는 주쇄에 방향족 고리를 포함하는 아크릴계 수지이다. 또한, 본 발명의 백라이트 유닛은 상기 도광판과 상기 양자점 시트 사이에 공기층이 형성되도록 상기 도광판 상에 상기 양자점 시트가 접합되고, 상기 도광판과 상기 양자점 시트는 서로 고정된다.

Description

양자점, 고분자 수지, 양자점 시트 및 이를 포함하는 백라이트 유닛
본 발명은 양자점, 고분자 수지, 양자점 시트 및 이를 포함하는 백라이트 유닛에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 무기 이온 리간드를 포함하는 양자점, 산소 및 수분의 차단특성이 우수한 고분자 수지 및 광변환 효율이 개선된 양자점 시트 및 이를 포함하는 백라이트 유닛에 관한 것이다.
양자점 (Quantum Dot ; QD) 은 나노크기의 반도체입자이다. 양자점은 크기가 매우 작기 때문에 양자 구속 (quantum confinement) 효과가 나타난다. 양자 구속 효과는 물체가 나노 크기 이하로 작아지는 경우 그 물체의 밴드 갭 (band gap) 이 커지는 현상을 말한다. 이에 따라, 양자점의 밴드 갭보다 큰 에너지를 갖는 파장의 광이 양자점에 입사되는 경우, 양자점은 그 광을 흡수하여 들뜬 상태로 되고, 특정 파장의 광을 방출하면서 바닥 상태로 떨어진다. 방출된 광의 파장은 상기 밴드 갭에 해당되는 값을 갖는다. 양자점은 크기와 조성 등에 따라 양자 구속 효과에 의한 발광 특성이 달라지므로 이를 조절하여 각종 발광 소자 및 전자 장치에 다양하게 이용되고 있다.
양자점을 이용하여 우수한 색채 재현성을 갖는 양자점 액정 디스플레이 (Quantum Dot Liquid Crystal Display ; QD-LCD) 를 생산할 수 있다. 양자점을 디스플레이 장치 내 형광체로 사용하는데, 광원과 양자점을 광학적으로 결합하기 위하여, 양자점을 고분자 수지에 분산시켜 제조한 시트 (이하, 양자점 시트) 를 활용한다.
양자점은 코어 (Core), 쉘 (Shell) 및 리간드 (Ligand) 로 이루어진다. 코어는 빛을 내는 역할을 하며, 쉘은 코어의 표면에서 코어를 감싸며 형성되어 코어를 보호하는 역할을 한다. 그리고, 양자점이 유기 용매에 잘 분산되도록 하는 리간드가 쉘을 감싸며 형성되어 있다. 일반적으로 리간드는 트리옥틸 포스핀 (Trioctylphosphine ; TOP), 올레산 (Oleic Acid), 아민 (Amine) 등의 유기 물질로 형성된다.
하지만 양자점 자체는 반도체 물질로 이루어졌음에도 불구하고 이러한 유기 리간드가 결합되는 경우에는, 결합된 유기 리간드가 절연 장벽층으로 작용하여 양자점의 전기 전도도가 떨어진다는 한계점이 있다. 또한 유기 리간드는 고분자 물질로서, 인접한 유기 리간드 사이에 반데르발스 힘 (van der Waals force) 이 인력으로 작용한다. 이러한 인력이 양자점들의 집합 (aggregation) 이나 응집 (condensation) 등을 야기시켜, 양자점 디스플레이 장치의 발광효율을 저하시키는 문제점이 있다.
양자점 시트에는 다수 개의 양자점 및 광산란제가 고분자 수지 내에 분산되어 있다.
고분자 수지는 외부의 충격과 환경 등으로부터 양자점을 보호하고, 양자점 및 광산란제를 분산시켜 고정시키는 역할을 한다. 고분자 수지는 양자점 시트의 신뢰성 (reliability), 가격 (cost) 및 성능 (performance) 을 결정하는 중요한 요소로 기능한다. 양자점의 광추출 효율 증대 및 양자점 시트의 신뢰성 확보를 위해 고분자 수지는 높은 굴절률, 산소 및 수분의 차단특성, 우수한 내열성이 요구된다.
종래 양자점 시트에 이용되는 일반적인 고분자 수지는 에폭시 수지이다. 에폭시 수지는 가격이 저렴하고 광학 부재의 봉지재로서 우수한 특성을 지니고 있으나, 산소 및 수분의 차단력이 낮고, 고온에서 황변현상이 있어 양자점 액정 디스플레이 (QD-LCD) 와 같은 고효율 광원장치에 적용하기에 미흡하다는 한계가 있다.
양자점 액정 디스플레이 (QD-LCD) 에서 양자점과 광원을 조합하는 방식은 다양하게 이루어질 수 있으나, 양자점 시트를 도광판 위에 배치하여 백라이트 유닛 (Back Light Unit ; BLU) 을 제조하는 온-서피스 (on-surface) 방식이 주로 활용된다.
종래의 백라이트 유닛은 도광판의 상부에 양자점 시트가 적층된 구조이다. 광원에서 방출된 빛이 도광판에서 확산되고, 도광판에서 확산된 빛이 상측으로 향하여 양자점 시트에 입사된다. 입사된 빛은 양자점 시트에 분산되어 있는 양자점을 통과하면서, 빛의 파장이 변환된다. 양자점 시트는 기존의 액정 디스플레이의 두께나 구조를 변화시키지 않으면서 디스플레이 모듈에 적용할 수 있다는 이점이 있다.
하지만, 종래의 백라이트 유닛에서 온-서피스 방식으로 양자점 시트가 적층될 때, 도광판의 상부에 양자점 시트의 베이스 필름이 접한다. 통상 도광판의 굴절률은 약 1.4 내지 1.5 정도이고, 양자점 시트의 베이스 필름도 이와 비슷한 범위의 굴절률을 갖는다. 도광판과 베이스 시트의 굴절률 차이가 미미하여, 도광판의 내부로 입사된 광은 전반사 현상이 원활하게 일어나지 못한 채, 베이스 필름을 향해 투광된다. 따라서, 입사된 광은 도광판 내부에서 균일하게 확산되지 못하고, 도광판의 입광부 부근에서 집중적으로 발광하는 문제가 발생한다. 이로 인하여, 양자점 시트는 도광판으로부터 균일한 광 공급을 받지 못한다. 따라서 종래의 백라이트 유닛은 우수한 색채 재현성을 갖는 양자점을 형광체로 활용하면서도, 광변환효율이 낮다는 한계점을 갖는다.
또한, 종래의 백라이트 유닛은 도광판의 상부에 양자점 시트가 단순히 적층되어 있는 구조이다. 양자점 시트는 얇은 필름 형태로서, 양자점에서의 광 변환시 발생되는 열 등에 취약하다. 따라서, 단순히 도광판의 상부에 양자점 시트를 적층하기만 한다면, 백라이트 유닛이 동작함에 따라 양자점 시트의 휨 (curl) 또는 주름짐 (wrinkle) 의 문제가 발생된다.
휘거나 주름진 양자점 시트를 포함하는 백라이트 유닛은 액정 패널에 균일한 광을 공급하지 못한다. 나아가 이러한 양자점 시트 및 백라이트 유닛을 포함하는 액정 디스플레이 장치는 색감차 불량이 발생한다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명에서 해결하고자 하는 과제는, 양자점간 척력을 작용하는 무기 이온 리간드를 포함하는 양자점을 제공하는 것이다. 나아가, 이러한 양자점을 포함하여 양자점간의 응집 현상이 개선된 양자점 시트를 제공함에 있다.
본 발명에서 해결하고자 하는 다른 과제는, 산소 및 수분의 차단특성이 우수한 고분자 수지를 제공하는 것이다. 나아가, 이러한 고분자 수지를 포함함으로써 외부의 환경으로부터 양자점을 보호하여, 양자점의 수명 및 광변환 효율이 개선된 양자점 시트를 제공함에 있다.
본 발명에서 해결하고자 하는 또 다른 과제는, 도광판 내부에서 광의 전반사가 활발하게 일어나고, 도광판 전체로 광이 균일하게 확산될 수 있는 백라이트 유닛을 제공하는 것이다. 나아가, 이러한 도광판 상부에 양자점 시트를 접합하여, 광변환 효율이 향상되고 색감차 불량이 개선된 백라이트 유닛을 제공함에 있다.
본 발명의 과제는 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 양자점은 반도체 물질을 포함하는 코어 (core); 및 상기 코어의 표면을 감싸는 무기 이온 리간드; 를 포함하고, 상기 무기 이온 리간드는 할로젠 (halogen) 족 또는 칼코젠 (chalcogen) 족 원소를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 코어와 상기 무기 이온 리간드 사이에서 상기 코어를 둘러싸고, 반도체 물질을 포함하는 쉘 (shell) 을 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 반도체 물질은 II-VI족, III-V족, IV-VI족, IV족 반도체 및 이들의 혼합물일 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 양자점의 제조방법은 유기 리간드를 포함하는 양자점 용액과 할로젠 (halogen) 화 또는 칼코젠 (chalcogen) 화 극성을 가지는 계면활성제 용액을 기설정된 부피 비율로 혼합하여 혼합용액을 제조하는 단계; 및 상기 혼합용액에서 무기 이온 리간드를 포함하는 양자점을 추출하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 양자점을 추출하는 단계는, 상기 혼합용액을 원심분리하는 단계; 상기 원심분리하는 단계에서 얻어진 용액에서 상기 양자점이 포함된 부분을 분리하는 단계; 및 상기 양자점이 포함된 부분과 유기용매를 혼합하여 상기 양자점 주위에 잔류하는 상기 유기 리간드를 제거하는 단계; 를 포함할 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 고분자 수지는 주쇄에 방향족 고리를 포함하는 아크릴계 수지인 것을 특징으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 유닛은 상기 도광판과 상기 양자점 시트 사이에 공기층이 형성되도록 상기 도광판 상에 상기 양자점 시트가 접합되고, 상기 도광판과 상기 양자점 시트는 서로 고정되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 도광판의 상면에 높이가 일정한 양각의 패턴을 포함하고, 상기 양각의 패턴에 의해 상기 도광판과 상기 양자점 시트 사이에 상기 공기층이 형성되며, 상기 양각의 패턴과 상기 양자점 시트 사이에 접착부가 형성되어, 상기 도광판과 상기 양자점 시트가 서로 고정될 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 도광판과 상기 양자점 시트 사이에 적어도 하나 이상의 스페이서 (spacer) 를 포함하고, 상기 스페이서에 의해 상기 도광판과 상기 양자점 시트 사이에 상기 공기층이 형성되며, 상기 도광판의 상면 및 상기 양자점 시트의 하면 중 적어도 어느 하나의 면에 접착부가 형성되어, 상기 도광판과 상기 양자점 시트가 서로 고정될 수 있다.
본 발명의 양자점에 따르면, 무기 이온 리간드가 극성을 띄고 있어 양자점 사이에 척력이 작용하므로 양자점간의 응집현상을 개선시킬 수 있다. 나아가, 이러한 응집현상이 개선된 양자점을 양자점 시트에 포함시켜, 양자점 시트를 통해 출사되는 광의 색재현성을 향상시킬 수 있다.
또한 본 발명의 고분자 수지에 따르면, 산소 및 수분의 차단특성이 우수한 고분자 수지를 사용함으로써 양자점을 외부 환경으로부터 보호할 수 있고, 이러한 고분자 수지를 양자점 시트에 포함시켜, 양자점 시트를 통해 출사되는 광의 발광 효율을 향상시킬 수 있다.
또한 본 발명의 백라이트 유닛에 따르면, 도광판과 양자점 시트 사이에 공기층을 형성하여 도광판 전체로 광을 확산시킴으로써, 도광판의 상부에 접합된 양자점 시트에 균일한 광을 공급할 수 있고, 양자점 시트를 도광판의 상부에 고정시킴으로써 광변환 효율을 향상시키고, 색감차 불량을 개선할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 양자점 시트의 개략적인 단면도이다.
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 양자점의 개략적인 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 양자점의 제조방법을 나타낸 개략적인 흐름도이다.
도 4는 양자점의 제조방법의 흐름을 나타낸 사시도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 양자점 시트의 개략적인 단면도이다.
도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 유닛의 개략적인 단면도이다.
도 7은 도 6의 A 영역을 확대하여 도시한 확대도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 백라이트 유닛의 개략적인 단면도이다.
도 9는 도 8의 B 영역을 확대하여 도시한 확대도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층"위(on)"로 지칭되는 것은 다른 소자 바로 위에 또는 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 도시된 것이며, 본 발명이 도시된 구성의 크기 및 두께에 반드시 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하며, 당업자가 충분히 이해할 수 있듯이 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시 가능할 수도 있다.
이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명의 일 실시예에 따른 양자점, 광산란제 및 고분자 수지를 포함하는 양자점 시트에 대해 자세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 양자점 시트 (1000) 의 개략적인 단면도이다.
도 1을 참조하면, 양자점 시트 (1000) 는 광변환층 (1100) 및 광변환층 (1100) 의 상부 및 하부를 감싸는 한 쌍의 배리어층 (1200) 을 포함한다.
광변환층 (1100) 은 양자점 (100) 을 포함하여, 광변환층 (1100) 으로 입사되는 광을 목적하는 파장의 광으로 변환하는 층이다. 예시적으로, 광변환층 (1100) 으로 입사되는 광이 약 430㎚ 내지 약 470㎚ 사이의 파장대를 가지는 청색광이라면, 광변환층 (1100) 은, 청색광을 흡수하여 약 520㎚ 내지 약 560㎚ 사이의 파장대의 녹색광을 방출하는 양자점 (100G) 을 포함하여 청색광을 녹색광으로 변환시킬 수 있다. 또한 광변환층 (1100) 은 청색광을 흡수하여 약 630㎚ 내지 약 660㎚ 사이의 파장대의 적색광을 방출하는 양자점 (100R) 을 더 포함하여 청색광을 적색광으로 변환시킬 수도 있다.
도 1과 같이, 광변환층 (1100) 은 다수 개의 양자점 (100) 들 및 다수 개의 광산란제 (200) 들이 고분자 수지 (300) 내에 분산되어서 형성된다.
광변환층 (1100) 에서 방출되는 광의 휘도 및 색재현성을 개선하고, 광변환층 (1100) 을 포함하는 양자점 시트 (1000) 의 광변환 효율을 개선하기 위하여, 광변환층 (1100) 에 포함되는 양자점 (100), 광산란제 (200) 및 고분자 수지 (300) 의 성분 및 구조를 개선할 수 있다. 이하, 본 발명의 광변환층 (1100) 에 포함되는 양자점 (100), 광산란제 (200) 및 고분자 수지 (300) 의 구성에 대해 자세히 설명하기로 한다.
양자점 (100)
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 양자점 (100) 의 개략적인 단면도이다.
도 2 를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 양자점 (100) 은 코어 (core, 10), 코어 (10) 를 둘러 싸는 쉘 (shell, 20), 코어 (10) 와 쉘 (20) 주위에 무기 이온 리간드 (inorganic ion ligand, 30) 를 포함한다.
양자점 (100) 은 수 나노미터의 직경을 갖는 반도체 입자이다. 코어 (10) 는 양자점 (100) 의 중심에서 특정 파장의 광을 방출한다. 쉘 (20) 은 코어 (10) 를 보호하기 위해 코어 (10) 의 표면에서 코어 (10) 를 감싸며 형성될 수 있다.
코어 (10) 및 쉘 (20) 은 주기율표 상의 II-VI족, III-V족, IV-VI족, IV족 반도체 물질 또는 이들의 화합물로 형성된다. 예를 들어, II-VI족 반도체 화합물은 CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, ZnO, HgS, HgSe, HgTe 또는 이들의 조합의 이원소 화합물일 수 있다. III-V족 반도체 화합물은 GaN, GaP, GaAs, GaSb, AlN, AlP, AlAs, AlSb, InN, InP, InAs, InSb 또는 이들의 조합의 이원소 화합물일 수 있다. IV-VI족 반도체 화합물은 SnS, SnSe, SnTe, PbS, PbSe, PbTe 또는 이들의 조합의 이원소 화합물일 수 있다. IV족 원소 또는 화합물은 Si, Ge, SiC, SiGe 또는 이들의 조합일 수 있다. 그 밖에도 반도체 화합물은 주기율표 상의 II-VI족, III-V족, IV-VI족, IV족 원소를 포함하는 삼원소 화합물 또는 사원소 화합물 등일 수 있다. 나아가 반도체 물질 또는 화합물은 상술한 것에 제한되지 않고, 당업자에게 공지된 임의의 반도체 물질 또는 화합물일 수 있다.
도 2와 같이, 무기 이온 리간드 (30) 는 코어 (10) 또는 코어 (10)- 쉘 (20) 의 표면을 감싸도록 형성된다.
무기 이온 리간드 (30) 는 할로젠 (halogen) 족 또는 칼코젠 (chalcogen) 족 원소를 포함한다. 이러한 원소의 단원자 이온 (monatomic ion) 또는 이러한 원소들을 포함하는 다원자 이온 (polyatomic ion) 형태 일 수 있다.
무기 이온 리간드 (30) 는 예를 들어, 브로민 이온 (Br-), 염화 이온 (Cl-), 플루오린화 이온 (F-), 아이오딘화 이온 (I-), 산화 이온 (O2-), 황화 이온 (S2-), 텔루륨 이온 (Te2 -) 등의 단원자 이온일 수 있다. 무기 이온 리간드 (30) 는 예를 들어, 산화 이온 (O2 2-), 비산 이온 (AsO4 3 -), 브로민산 이온 (BrO3 -), 브로민산수소 이온 (BrO-), 수산화 이온 (OH-), 염소산 이온 (ClO3 -), 아이오딘산 이온 (IO3 -), 황화수소 이온 (HS-), 질산 이온 (NO3 -), 인산 이온 (PO4 3-), 황산 이온 (SO4 2-) 등의 다원자 이온 일 수 있다. 나아가 무기 이온 리간드 (30) 는 상술한 이온들 중 어느 하나의 이온으로 형성될 수도 있고, 상술한 이온들 중 2종 이상이 혼합되어 형성될 수도 있다.
이러한 무기 이온 리간드 (30) 는 종래의 유기 리간드 (40) 에 비해 우수한 전기 전도도와 전하 이동도를 갖고, 음전하를 성질을 갖는다. 종래의 유기 리간드 (40) 사이에 반데르발스 힘 (van der Waals force) 이 인력으로 작용하는 것에 반해, 무기 이온 리간드 (30) 사이에는 전기력 (electric force) 이 척력으로 작용한다. 따라서, 이러한 무기 이온 리간드 (30) 를 포함하는 양자점 (100) 들은 서로 일정 거리 이격될 수 있다.
양자점 (100) 이 무기 이온 리간드 (30) 를 포함함으로써, 양자점 (100) 간의 응집현상이 개선된다. 응집현상이 개선되어 양자점 (100) 이 광변환층 (1100) 에 균일하게 분산되면, 무기 이온 리간드 (30) 가 양자점 (100) 을 둘러싸는 구조가 되므로, 양자점 (100) 표면의 결함 (defect) 이 줄어들게 된다. 또한, 양자점 (100) 이 광변환층 (1100) 에 균일하게 분산되면, 양자점 (100) 과 광변환층 (1100) 으로 입사되는 광의 유효 충돌이 증가하게 된다. 따라서, 광변환층 (1100) 에서 출사되는 광의 품질이 향상될 수 있다.
이하 도 3 및 도 4를 참조하여, 무기 이온 리간드 (30) 를 포함하는 양자점 (100) 의 제조방법에 대해 자세히 설명하기로 한다.
도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 양자점 (100) 의 제조방법을 나타낸 개략적인 흐름도이고, 도 4는 양자점 (100) 의 제조방법의 흐름을 나타낸 사시도이다.
도 3 를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 무기 이온 리간드 (30) 를 포함하는 양자점 (100) 의 제조방법은, 유기 리간드 (40) 를 포함하는 양자점 용액 및 할로젠 (halogen) 화 또는 칼코젠 (chalcogen) 화 극성을 가지는 계면활성제 용액을 기설정된 부피 비율로 혼합하여 혼합용액을 제조하는 단계 (S10); 및 상기 혼합용액에서 무기 이온 리간드 (30) 를 포함하는 양자점 (100) 을 추출하는 단계 (S20); 를 포함한다.
먼저, 유기 리간드 (40) 를 포함하는 양자점 용액 및 할로젠화 또는 칼코젠화 극성을 가지는 계면활성제 용액을 혼합하여 혼합용액을 제조한다 (S10).
본 단계 (S10) 에서 양자점 용액 공지의 유기 리간드 (40) 를 포함하는 양자점 용액일 수 있으며, 극성을 가지는 계면활성제 용액은 할로젠족 또는 칼코젠족 이온을 포함하는 공지의 계면활성제 용액일 수 있다.
예시적으로, 유기 리간드 (40) 는 트리옥틸 포스핀 (Trioctylphosphine ; TOP), 올레산 (Oleic Acid), 아민(Amine) 등의 유기 물질 또는 탄소수 6 내지 30의 알킬기를 갖는 아민계 화합물이나 카르복시산 화합물 등일 수 있고, 할로젠화 극성을 가지는 계면활성제 용액은 브로민화 세트리모늄 (Cetrimonium bromide, CTAB) 일 수 있다. 다만 이에 한정되지 않고, 양자점 용액 및 계면활성제 용액은 치환 반응에 의해 양자점에 할로젠족 또는 칼코젠족 이온 리간드를 결합시킬 수 있는 것이라면, 비제한적으로 사용될 수 있다.
도 4의 (a) 및 (b) 를 참조하면, 본 단계 (S10) 에서 리간드가 유기 리간드 (40) 에서 무기 이온 리간드 (30) 로 치환되는 치환 반응이 일어난다. 유기 리간드 (40) 를 포함하는 양자점 용액 및 브로민화 세트리모늄 용액을 혼합하게 되면, 브로민화 세트리모늄 내에 활성 상태로 존재하던 브로민 이온 (Br-) 이 이미 양자점과 결합하고 있는 유기 리간드 (40) 를 떼어내고, 양자점과 결합하게 된다. 이러한 치환 반응은 혼합용액 상태에서 수 초 이내에 일어날 수 있다.
한편, 본 단계 (S10) 에서 리간드의 치환 반응을 촉진하기 위하여 혼합용액에 촉매를 추가하거나 또는 교반기 (agitator) 등을 사용하여 혼합용액을 휘저어 섞을 수도 있다.
다음으로, 혼합용액에서 무기 이온 리간드 (30) 를 포함하는 양자점 (100) 을 추출한다 (S20).
본 단계 (S20) 는 구체적으로, 혼합용액을 원심분리 (centrifuging) 하는 단계 (S21); 원심분리하는 단계에서 얻어진 용액에서 양자점이 포함된 부분을 분리하는 단계 (S22); 및 양자점이 포함된 부분과 유기용매를 혼합하여 양자점 주위에 잔류하는 유기 리간드 (40) 를 제거하는 단계 (S23); 를 포함한다.
원심분리하는 단계 (S21) 에서 회전에 의한 원심력에 의해, 혼합용액 내의 유기 리간드 (40) 와 무기 이온 리간드 (30) 를 포함하는 양자점 (100) 이 서로 분리된다. 이때 두 물질의 밀도 차이에 따라 용액 내에서 층이 나뉜다.
이후, 원심분리하는 단계 (S21) 에서 얻어진 용액에서, 양자점 (100) 이 포함된 부분만을 분리해낸다 (S22).
도 4의 (c)와 같이, 양자점 (100) 이 포함된 부분을 에탄올 (ethanol) 과 같은 유기용매에 넣고, 양자점 주위에 남아있을 유기 리간드 (40) 를 제거한다 (S23). 본 단계 (S23) 에서는, 유기 리간드 (40) 와 친유성 (hydrophobic property) 을 가지는 유기용매라면 비제한적으로 사용될 수 있다.
이렇게 잔류하고 있을 유기 리간드 (40) 까지 제거하고 나면, 본 발명의 일 실시예에 따른 무기 이온 리간드 (30) 를 포함하는 양자점 (100) 을 얻을 수 있다.
광산란제 (200)
도 1을 참조하면, 광변환층 (1100) 은 표면이 소정의 굴곡을 갖도록 형성된 입자인, 다수 개의 광산란제 (200) 들을 포함한다.
광산란제 (200) 는 금속 산화물 입자, 에어 버블, 유리 비드 또는 중합체 비드로 형성된 것일 수 있으며, 이들이 혼합된 혼합물로 형성된 것일 수 있다. 그 밖에도, 광산란제 (200) 는 상술한 물질에 한정되지 않고 당업자에게 공지된 임의의 물질로 형성될 수 있다.
이러한 물질들로 형성된 광산란제 (200) 는 후술할 고분자 수지 (300) 에 대해서 상대적으로 높거나 낮은 굴절률을 가질 수 있다. 예를 들어, 광산란제 (200) 와 고분자 수지 (300) 의 굴절률의 비는 약 0.3 내지 2.0 범위 내 일 수 있다. 이러한 굴절률의 차이에 의해서 광산란제 (200) 는 광변환층 (1100) 에 입사되는 광의 경로를 변화시키고, 출사되는 광을 확산시킬 수 있다.
광산란제 (200) 는 광변환층 (1100) 내에서 광이 다양한 방향으로 퍼지도록 하여 입사광과 양자점 (100) 이 만나는 영역을 증가시킬 수 있다.
하나의 광변환층 (1100) 에 포함되는 광산란제 (200) 들은 모두 균일한 크기를 가진다. 이 광산란제 (200) 의 크기는 예를 들어 약 10μm 이하일 수 있다.
광산란제 (200) 는 도 1과 같이 전체적으로 구의 형태를 가지는 것이 바람직하지만, 실제 제조 시에는 구의 형태를 벗어난 타원의 형태, 일그러진 형태 또는 이외의 의도치 않은 임의의 형태를 가질 수도 있다. 도 1에서는 광산란제 (200) 가 구인 것을 예시하나, 이는 설명의 편의를 위한 것에 불과하다.
고분자 수지 (300)
도 1에 도시된 고분자 수지 (300) 는 외부의 충격과 환경 등으로부터 양자점 (100) 을 보호하고, 양자점 (100) 및 광산란제 (200) 를 분산시켜 고정시키는 역할을 한다. 구체적으로, 본 발명의 고분자 수지 (300) 는 산소 및 수분의 차단 특성이 우수하여, 양자점 (100) 을 외부 환경으로부터 보호할 수 있다. 또한, 고분자 수지 (300) 는 양자점 (100) 을 둘러싸며, 양자점 (100) 을 균일하게 양자점 시트 (1000) 내부에 분산시킨다.
이때, 본 발명의 고분자 수지 (300) 는, 원자간 평균 거리가 0.2nm 내지 3.0nm인 것이 바람직하며, 0.3nm 내지 1.0nm인 것이 더욱 바람직하다. 일반적으로 산소 분자 직경은 0.32nm이고, 물 분자의 직경은 0.33nm이므로, 고분자 수지 (300) 의 원자간 평균 거리를 산소 분자 및 물 분자 보다 작게함으로써, 산소 분자 및 물 분자가 양자점 시트 (1000) 내부로 침투하는 것을 억제할 수 있다.
본 발명의 고분자 수지 (300) 는, 주쇄에 방향족 고리를 포함하는 아크릴계 수지인 것이 바람직하다. 이때, 고분자 수지 (300) 는 하기 화학식 1로 표시된 반복단위를 포함할 수 있다.
[화학식 1]
Figure PCTKR2015013672-appb-I000001
상기 화학식 1에서, Ar은 C6-C30의 아릴기이고, B는 치환되거나 비치환된 C1-C1000의 알킬기이다.
상기 화학식 1에서, B는 고분자 수지 (300) 의 평균 원자간 평균 거리를 감소시키는 역할을 한다는 점을 고려할 때, C2-C20인 것이 바람직하고, C2-C5인 것이 더욱 바람직하다.
한편, 본 발명의 고분자 수지 (300) 는 광경화형 수지 조성물로부터 경화된 화합물이며, 보다 구체적으로 광경화형 수지 조성물은, 아크릴계 바인더, 방향족 올리고머, 다관능성 모노머 및 광개시제를 포함한다.
아크릴계 바인더는 아크릴레이트 관능기를 가지고 있으면 그 종류가 특별히 제한되는 것은 아니나, 예를 들어, 아크릴레이트 단량체, 아크릴레이트 올리고머, 또는 이들의 혼합물 등을 사용할 수 있다. 이때, 상기 아크릴레이트 단량체 또는 아크릴레이트 올리고머는 경화반응에 참가할 수 있는 아크릴레이트 관능기를 적어도 1개 이상 포함한다.
아크릴레이트 올리고머로는, 우레탄 아크릴레이트 올리고머, 에폭시 아크릴레이트 올리고머, 폴리에스터 아크릴레이트, 폴리에테르 아크릴레이트 또는 이들의 혼합물 등이 사용될 수 있다. 또한, 아크릴레이트 단량체로는, 디펜타에리스리톨 헥사아크릴레이트, 디펜타에리스리톨 하이드록시 펜타아크릴레이트, 펜타에리스리톨 테트라아크릴레이트, 펜타에리스리톨 트리아크릴레이트, 트리메틸렌 프로필 트리아크릴레이트, 프로폭시레이티드 글리세롤 트리아크릴레이트, 트리메틸로프로판 에톡시 트리아크릴레이트, 1,6-헥산디올디아크릴레이트, 프로폭시 레이티드 글리세로 트리아크릴레이트, 트리프로필렌 글리콜 디아크릴레이트, 에틸렌글리콜 디아크릴레이트 또는 이들의 혼합물 등이 바람직하게 이용될 수 있으나, 이로써, 제한되는 것은 아니다. 또한, 아크릴계 바인더는 아크릴레이트 관능기를 포함하는 2종 이상의 화합물의 공중합체일 수 있다.
본 발명에 따른 아크릴계 바인더의 중량평균 분자량은 5,000 내지 50,000의 범위가 바람직하며, 특히 10,000 내지 30,000 범위가 더욱 바람직하다. 아크릴계 바인더의 중량평균 분자량이 5,000 미만인 경우 형성된 양자점 시트 (1000) 에 요구되는 기본적인 내열성, 내화학성, 기계적 강도 및 인접하는 층과의 접착성 등의 물성을 만족할 수 없다. 또한, 아크릴계 바인더의 중량평균 분자량이 50,000을 초과하는 경우 점도가 지나치게 높아져, 양자점 (100) 및 광산란제 (200) 를 적절히 분산시키기 어려우며, 양자점 시트 (1000) 의 두께 균일성이 악화된다.
한편, 아크릴계 바인더는 말단에 물 분자와 이온결합을 할 수 있는 극성을 갖는 작용기를 더 포함할 수 있다. 아크릴계 바인더에 극성을 갖는 작용기가 더 포함되는 경우, 수분의 표면 흡착으로 인해 수분 침투 성능이 더욱 향상될 수 있다. 이로써 제한되는 것은 아니나, 극성을 갖는 작용기로는 히드록시기 또는 아크릴기가 포함될 수 있다.
아크릴계 바인더는 광경화형 수지 조성물 중 10 중량% 내지 60 중량%로 포함될 수 있다. 아크릴계 바인더의 함량이 10 중량% 미만인 경우, 광경화가 충분하게 일어나지 않을 수 있고, 60 중량% 초과인 경우, 공정성이 저하되거나, 경화된 고분자 수지 (300) 의 물성이 저하될 수 있다.
한편, 방향족 올리고머는 본 발명의 양자점 시트 (1000) 의 산소 및 수분의 차단 특성을 부여한다. 구체적으로, 방향족 올리고머는 광경화된 고분자 수지 (300) 의 원자간 평균 거리를 좁힘으로써, 산소 및 수분의 침투를 방지할 수 있도록 한다. 또한, 방향족 올리고머는 본 발명의 양자점 시트 (1000) 의 큐어링 (curing) 현상을 조절하고, 양자점 시트 (1000) 의 유연성 (flexibility) 을 조절하는 역할을 한다. 또한, 올리고머는 양자점 시트 (1000) 에 포함되는 양자점 (100) 및 광산란제 (200) 를 분산한 후 고정시키는 역할을 한다.
방향족 올리고머는 주쇄에 방향족 고리를 포함한다. 또한, 방향족 올리고머는 아크릴계 바인더 또는 모노머와 광경화될 수 있는 화합물로서, 이중 결합을 포함하는 관능기를 포함한다. 보다 구체적으로 방향족 올리고머는 비닐기 또는 아크릴레이트기를 관능기로 포함한다. 이때, 비닐기 또는 아크릴레이트기는 방향족 고리에 직접 치환되어 있는 구조일 수도 있고, 방향족 고리에 연결된 알킬기에 치환되어 있는 구조일 수도 있다. 방향족 올리고머에 포함된 비닐기 또는 아크릴레이트기는 아크릴계 바인더 또는 다관능성 모노머의 관능기와 반응하여 축합되며, 이로써 사슬 구조를 가지는 고분자 수지 (300) 가 형성된다.
본 발명의 고분자 수지 (300) 는 주쇄에 방향족 고리를 포함하는 방향족 올리고머를 포함하는 조성물이 경화된 수지로, 고분자 수지 (300) 의 원자간 평균 거리가 감소된다. 이러한 고분자 수지 (300) 는 산소 분자 및 물 분자의 직경보다 작은 원자간 평균 거리를 가지므로, 양자점 시트 (1000) 에 사용되는 경우, 산소 분자 및 물 분자가 양자점 시트 (1000) 로 침투하는 현상을 억제할 수 있다. 따라서, 상술한 고분자 수지 (300) 를 포함하는 양자점 시트 (1000) 는 시간의 흐름에 따른 휘도 감소를 최소화시키고, 광의 발광 효율을 향상시킬 수 있다.
방향족 올리고머는 하기 화학식 1로 표시되는 반복단위를 포함할 수 있다.
[화학식 1]
Figure PCTKR2015013672-appb-I000002
상기 화학식 1에서, Ar은 C6-C30의 아릴기이고, B는 치환되거나 비치환된 C1-C1000의 알킬기이다.
방향족 올리고머는 광경화형 수지 조성물 중 40 중량% 내지 80 중량%로 포함될 수 있다. 아크릴계 바인더의 함량이 40 중량% 미만인 경우, 광경화성 수지 조성물이 경화되어 형성된 고분자 수지 (300) 의 원자간 평균 거리가 넓어, 산소 분자 및 물 분자의 침투를 막기 어려우며, 80 중량% 초과인 경우, 수지 조성물이 제대로 경화되지 않을 수 있다.
한편, 다관능성 모노머는 광경화성 수지 조성물에 광중합성을 부여하는 기본적인 목적 이외에, 양자점 (100) 및 광산란제 (200) 의 분산 안전성을 부여하고, 적절한 점성을 부여하는 데에 목적이 있다.
다관능성 모노머는 상술한 광경화성 바인더 또는 방향족 올리고머와 함께 광경화될 수 있는 화합물로서, 바람직하게는 3 내지 15 관능의 아크릴레이트기를 갖는 화합물을 포함할 수 있다.
다관능성 모노머는 2-히드록시에틸아크릴레이트, 2-히드록시프로필아크릴레이트, 펜타에리트리톨트리아크릴레이트 또는 디펜타에리트리톨펜타아크릴레이트 등의 히드록시기 함유 아크릴레이트계 화합물; 폴리에틸렌글리콜디아크릴레이트 또는 폴리프로필렌글리콜디아크릴레이트 등의 수용성의 아크릴레이트계 화합물; 트리메틸올프로판트리아크릴레이트, 펜타에리트리톨테트라아크릴레이트 또는 디펜타에리트리톨헥사아크릴레이트 등의 다가 알코올의 다관능 폴리에스테르아크릴레이트계 화합물; 트리메틸올프로판, 수소 첨가 비스페놀 A 등의 다관능 알코올 또는 비스페놀 A, 비페놀 등의 다가 페놀의 에틸렌옥시드 부가물 및/또는 프로필렌옥시드 부가물의 아크릴레이트계 화합물; 상기 히드록시기 함유 아크릴레이트계 화합물의 이소시아네이트 변성물인 다관능 또는 단관능 폴리우레탄아크릴레이트; 비스페놀 A 디글리시딜에테르, 수소 첨가 비스페놀 A 디글리시딜에테르 또는 페놀 노볼락 에폭시 수지의 (메트)아크릴산 부가물인 에폭시아크릴레이트계 화합물; 카프로락톤 변성 디트리메틸올프로판테트라아크릴레이트, ε-카프로락톤 변성 디펜타에리트리톨의 아크릴레이트, 카프로락톤 변성 히드록시피발산네오펜틸글리콜에스테르디아크릴레이트 등의 카프로락톤 변성의 아크릴레이트계 화합물 화합물일 수 있으며, 이들을 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
특히, 펜타에리트리톨트리아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리아크릴레이트, 디펜타에리트리톨헥사아크릴레이트, 카프로락톤 변성 디트리메틸올프로판테트라아크릴레이트 등이 바람직하다.
광중합성 모노머의 함량은 광경화성 수지 조성물 전체 중량에 대하여 5중량 내지 30 중량%로 포함될 수 있고, 바람직하게는 7 중량% 내지 20 중량%로 포함될 수 있다. 광중합성 모노머의 함량 5 중량% 미만인 경우 광경화가 충분하지 않게 될 수 있고, 30 중량% 초과인 경우 경화된 고분자 수지 (300) 의 물성이 저하될 수 있다.
한편, 본 발명의 광경화성 수지 조성물은, 자외선에 의해 경화될 수 있도록, 광개시제를 포함한다. 광개시제는 통상적으로 사용되는 자외선 경화형 개시제이면 그 종류가 제한되지 않으나, 예를 들어, 1-히드록시 시클로헥실페닐 케톤, 벤질 디메틸 케탈, 히드록시디메틸아세토페논, 벤조인, 벤조인 메틸 에테르, 벤조인 에틸 에테르, 벤조인 이소프로필 에테르 및 벤조인 부틸 에테르로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 또한, 상품명 Daracur 1173, Irgacure 184, Irgacure 907 (Ciba社) 으로 표시되는 광개시제가 사용될 수 있다.
상기 광개시제는 전체 광경화성 수지 조성물에 대하여 0.1 중량% 내지 10 중량%로 포함될 수 있고, 바람직하게는 1 중량% 내지 5 중량%로 포함될 수 있다. 광개시제의 함량이 0.1 중량% 미만인 경우, 광경화가 제대로 일어나지 않고, 10 중량%를 초과하는 경우, 양자점 시트 (1000) 의 투과율이 저하되거나, 양자점 (100) 및 광산란제 (200) 가 제대로 분산되지 않을 수 있다.
한편, 본 발명의 광경화성 수지 조성물에는, 적절한 용해성 및 점도를 부여하기 위해 하나 이상의 용매가 포함될 수 있다.
통상적으로 사용되는 유기 용매면 그 종류가 제한되지 않으나, 벤젠, 톨루엔, 메틸 에틸 케톤, 메틸 이소부틸 케톤, 아세톤, 에탄올, 테트라하이드로퍼퓨릴 알콜, 프로필 알콜, 프로필렌 카보네이트, N-메틸 피롤리딘온, N-비닐 피롤리딘온, N-아세틸 피롤리딘온, N-하이드록시 메틸 피롤리딘온, N-부틸 피롤리딘온, N-에틸 피롤리딘온, N-(N-옥틸)피롤리딘온, N-(N-도데실)피롤리딘온, 2-메톡시에틸 에테르, 자일렌, 사이클로헥세인, 3-메틸 사이클로헥산온, 에틸 아세테이트, 부틸 아세테이트, 테트라하이드로퓨란, 메탄올, 아밀 프로피오네이트, 메틸 프로피오네이트, 프로필렌 글리콜 메틸 에테르, 디에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르, 디메틸 설폭사이드, 디메틸 폼아마이드, 에틸렌 글리콜, 헥사플루오로안티모네이트, 에틸렌 글리콜의 모노알킬 에테르 및 에틸렌 글리콜의 디알킬 에테르로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 광경화성 수지 조성물은, 광경화성 수지 조성물의 기포를 제거하거나 전하를 소산 (dissipate) 시킬 수 있는 기타 첨가제를 더 포함할 수 있다.
상술한 바와 같은 양자점 (100), 광산란제 (200) 및 고분자수지 (300) 를 포함하여 형성된 양자점 시트 (1000) 는 종래의 양자점 시트에 비해 개선된 광변환 효율을 갖는다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 고분자 수지 (300) 에 따르면, 배리어층 (1200) 을 생략할 수 있지만, 도 1과 같이 양자점 시트 (1000) 는 배리어층 (1200) 을 더 포함할 수도 있다. 배리어층 (1200) 은 광변환층 (1100) 의 상면 및 하면에 밀착되어 형성될 수 있다.
배리어층 (1200) 은 산소, 수분 등에 취약한 양자점 (100) 을 열, 산소, 수분 등의 외부 환경으로부터 보호하는 역할을 한다. 따라서, 배리어층 (1200) 은 낮은 산소 투과도 및 투습성을 가진 물질, 내열성이 우수한 물질로 형성될 수 있다. 또한 배리어층 (1200) 은 광변환층 (1100) 으로 입사되는 광 및 광변환층 (1100) 에서 방출되는 광을 투과시킨다. 따라서, 배리어층 (1200) 은 투광성이 우수한 물질로 형성되는 것이 바람직하다.
배리어층 (1200) 을 형성하는 물질은 실리콘 산화물 (silicon oxide) 또는 금속 산화물 (metal oxide) 등의 무기물일 수 있고, 아크릴계 또는 에폭시계 고분자 수지 등의 유기물일 수도 있다. 나아가 배리어층 (1200) 은 무기막으로 이루어진 단층 구조일 수도 있고, 무기막과 유기막이 적층된 다층 구조일 수도 있다. 그 밖에도 배리어층 (1200) 은 특별히 제한되지 않고, 당업자에게 공지된 물질 또는 구조로 형성될 수 있다.
두께조절용 비드 (201)
한편, 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 양자점 시트 (1001) 의 개략적인 단면도이다.
본 실시예에 따른 양자점 시트 (1001) 에 포함되는 양자점 (100), 고분자 수지 (300) 및 배리어층 (1200) 에 대해서는 상술한 실시예에 따른 양자점 시트 (1000) 의 구성과 동일하므로, 중복된 설명은 생략한다.
광변환층 (1100) 은 표면이 소정의 굴곡을 갖도록 형성된 입자인, 다수 개의 두께조절용 비드 (201) 들을 포함한다.
두께조절용 비드 (201) 는 상술한 광산란제 (200) 와 같이 광변환층 (1100) 에 입사되는 광의 경로를 변화시키고, 출사되는 광을 확산시킬 수 있다. 나아가, 두께 조절용 비드 (201) 는 광을 확산시키는 역할을 함과 동시에, 본 실시예에 따른 양자점 시트 (1001) 의 두께를 조절하는 역할을 한다.
두께조절용 비드 (201) 는 금속 산화물 입자, 에어 버블, 유리 비드 또는 중합체 비드로 형성된 것일 수 있으며, 이들이 혼합된 혼합물로 형성된 것일 수 있다. 그 밖에도, 두께조절용 비드 (201) 는 상술한 물질에 한정되지 않고 당업자에게 공지된 임의의 물질로 형성될 수 있다.
이러한 물질들로 형성된 두께조절용 비드 (201) 는 후술할 고분자 수지 (300) 에 대해서 상대적으로 높거나 낮은 굴절률을 가질 수 있다. 예를 들어, 두께조절용 비드 (201) 와 고분자 수지 (300) 의 굴절률의 비는 약 0.3 내지 2.0 범위 내 일 수 있다.
이러한 굴절률의 차이에 의해서 두께조절용 비드 (201) 는 광변환층 (1100) 에 입사되는 광의 경로를 변화시키고, 출사되는 광을 확산시킬 수 있다. 두께조절용 비드 (201) 는 광변환층 (1100) 내에서 광이 다양한 방향으로 퍼지도록 하여 입사광과 양자점 (100) 이 만나는 영역을 증가시킬 수 있다.
하나의 광변환층 (1100) 에 포함되는 두께조절용 비드 (201) 들은 모두 균일한 크기를 가진다. 이 두께조절용 비드 (201) 의 크기는 예를 들어 약 50μm 내지 150μm 일 수 있다. 참고적으로, 이러한 크기를 가지는 두께조절용 비드 (201) 는 약 1nm 내지 10nm 범위의 수나노미터 크기인 양자점 (100) 에 비하여 약 10만배 정도 큰 입자이다. 일반적으로 공지의 광산란제 (200) 는 수 μm의 크기를 가지지만, 본 발명에 사용되는 두께조절용 비드 (201) 는 그것보다 큰 크기를 가지도록 의도적으로 제조된다. 이러한 두께조절용 비드 (201) 의 제조는 공지의 방법을 이용하면 된다.
두께조절용 비드 (201) 는 도 5와 같이 전체적으로 구의 형태를 가지는 것이 바람직하지만, 실제 제조 시에는 구의 형태를 벗어난 타원의 형태, 일그러진 형태 또는 이외의 의도치 않은 임의의 형태를 가질 수도 있다. 도 5에서는 두께조절용 비드 (201) 가 구인 것을 예시하나, 이는 설명의 편의를 위한 것에 불과하다.
두께조절용 비드 (201) 의 크기는 두께조절용 비드 (201) 가 구의 형태를 가지는 경우에는 그 직경을 의미한다. 또한, 두께조절용 비드 (201) 가 구가 아닌 임의의 형태를 가지는 경우에는 두께조절용 비드 (201) 를 내부에 모두 포함하도록 설정된 최소 크기의 구의 직경을 그 두께조절용 비드 (201) 의 크기라고 설정할 수도 있다. 이러한 임의의 형태의 두께조절용 비드 (201) 의 크기를 정하는 방법은 이외에도 다양한 방법이 사용될 수도 있다. 두께조절용 비드 (201) 의 크기를 균일하게 제조하고자 의도하더라도, 제조된 각 두께조절용 비드 (201) 의 크기가 완전히 동일할 수는 없으므로, 아래에서 기술되는 두께조절용 비드 (201) 의 크기는 예를 들어 두께조절용 비드 (201) 들의 크기의 평균값으로 설정될 수도 있다.
한편, 두께조절용 비드 (201) 의 크기를 균일하게 제조하기 위해서는, 제조 시 정확한 조건에 의해 두께조절용 비드 (201) 를 제조하는 것, 제조된 두께조절용 비드 (201) 를 체에 의해 걸러냄으로써 일정 범위 내의 크기를 가진 두께조절용 비드 (201) 를 빼내는 것 등에 의해 달성될 수 있다. 그러나, 이는 예시에 불과하고, 공지의 다른 방법에 의하더라도 무방하다.
도 5를 참조하면, 광변환층 (1100) 의 두께는 두께조절용 비드 (201) 의 크기와 실질적으로 동일하다. 여기서 '실질적으로 동일하다' 라는 것은 두께조절용 비드 (201) 의 크기가 광변환층 (1100) 의 두께와 대응되는 것을 의미한다. 여기서, '대응된다'는 것은 그 길이가 정확히 일치하는 것만을 의미하는 것에 그치지 아니하고, 제조 상 여러 가지 이유의 불가피한 차이가 발생하는 것을 포함한다. 예를 들어, 두께조절용 비드 (201) 의 크기가 광변환층 (1100) 의 두께와 대응된다는 것은, 두께조절용 비드 (201) 의 크기와 광변환층 (1100) 의 두께 의 비가 0.8 내지 1.2 사이인 것을 의미할 수 있고, 바람직하게는 0.9 내지 1.1 사이인 것을 의미할 수 있고, 더욱 바람직하게는, 0.95 내지 1.05 사이인 것을 의미할 수 있다.
두께조절용 비드 (201) 는 균일한 간격을 가지도록 배치되는 것이 바람직하다. 기존의 양자점 시트의 제조에 있어서는 두께조절용 비드 (201) 의 두께 방향의 균일도 및 면 방향의 균일도를 모두 고려해야 하나, 본 실시예의 양자점 시트 (1001) 의 제조에 있어서는 두께조절용 비드 (201) 의 면 방향의 균일도만 고려하면 된다. 따라서, 본 실시예에서는 두께조절용 비드 (201) 들의 균일도를 높이는 것이 보다 용이하게 이루어질 수 있다. 이렇게 두께조절용 비드 (201) 의 균일도가 높아지면, 양자점 (100) 들의 균일도도 높아지며, 양자점 (100) 들 간의 응집 현상을 방지하기가 더욱 용이해진다. 한편, 두께조절용 비드 (201) 의 균일한 배치는 광변환층 (1100) 의 제조 시 혼합의 시간을 충분히 가지는 것에 의해 달성될 수 있을 것이다.
본 실시예의 양자점 시트 (1001) 에서는 두께조절용 비드 (201) 가 양자점 (100) 에 비해 대단히 크게 형성되고, 광변환층 (1100) 의 두께가 두께조절용 비드 (201) 의 크기와 대응되도록 형성된다. 따라서, 본 실시예에서는 양자점 (100) 또는 두께조절용 비드 (201) 간의 뭉침 현상을 방지할 수 있고, 이에 따라 양자점 (100) 들이 광변환층 (1100) 내에서 균일하게 분포될 수 있다. 또한, 본 발명의 양자점 시트 (1001) 를 사용하면 광변환층 (1100) 의 수직 상부에 위치한 일부 양자점 (100) 에만 주로 입사광이 도달하여 이 일부 양자점 (100) 의 수명이 불균일하게 단축되는 현상을 개선할 수 있다. 이러한 현상을 개선함으로써, 본 발명의 양자점 시트 (1001) 로부터 출사되는 광의 품질은 종래의 양자점 시트로부터 출사되는 광의 품질보다 균일하게 유지될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 양자점 시트 (1000, 1001) 를 포함하는 백라이트 유닛 (600, 800) 의 구성에 대해 자세히 설명하기로 한다.
양자점 시트를 포함하는 백라이트 유닛
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 유닛 (600) 의 개략적인 단면도이고, 도 7은 도 6의 A 영역을 확대하여 도시한 확대도이다.
본 실시예에 따른 백라이트 유닛 (600) 은 에지형 (edge lighting type) 백라이트 유닛으로 예시한다. 다만 이에 한정되는 것은 아니고, 직하형 (direct lighting type) 백라이트 유닛에도 본 발명의 양자점 시트 (1000, 1001) 가 적용될 수 있음은 물론이다.
본 실시예에 따른 백라이트 유닛 (600) 에 포함될 수 있는 양자점 시트는 상술한 본 발명의 실시예에 따른 양자점 시트 (1000, 1001) 이다. 이하에서는 일 실시예에 따른 양자점 시트 (1000) 로 설명을 하지만, 다른 실시예에 따른 양자점 시트 (1001) 가 적용될 수 있음은 물론이다. 양자점 시트 (1000, 1001) 에 대해서는 자세히 상술하였으므로, 중복된 설명은 생략한다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 유닛 (600) 은 광원 (610), 도광판 (620), 양자점 시트 (1000) 및 접착부 (630) 를 포함한다.
한편, 본 발명의 백라이트 유닛 (600) 에는, 상술한 양자점 시트 (1000) 의 배리어층 (1200) 또는 하부 베이스 필름 (미도시) 이 생략된 양자점 시트가 포함될 수도 있다.
광원 (610) 은 도광판 (620) 의 일 측면에 배치되고, 도광판 (620) 과 양자점 시트 (1000) 사이에 공기층 (1) 이 형성되도록 도광판 (620) 의 상에 양자점 시트 (1000) 가 접합된다. 이때, 도광판 (620) 과 양자점 시트 (1000) 가 서로 고정되도록, 도광판 (620) 과 양자점 시트 (1000) 사이에 접착부 (630) 가 형성된다.
광원 (610) 은 도광판 (620) 의 내부로 빛을 조사한다. 광원 (610) 은 전력 소모량이 적고 색 재현성이 우수한 발광 다이오드 (LED) 인 것이 바람직하다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니고, 당업자에게 공지된 임의의 광원이 사용될 수 있다.
도광판 (620) 은 광원 (610) 에서 조사된 빛이 통과하므로, 투광률이 높은 재질로 형성되는 것이 바람직하다. 이러한 재질은 폴리메틸메타크릴레이트 (Poly Methyl Methacrylate : PMMA) 일 수도 있고, 그 밖에 당업자에게 공지된 임의의 재질로 형성될 수 있다.
도 6을 참조하면, 도광판 (620) 은 상면에 높이가 일정한 양각의 패턴들 (621a, 621b, 621c) 을 포함한다. 양각의 패턴들 (621a, 621b, 621c) 에 의해 도광판 (620) 과 양자점 시트 (1000) 사이에 일정한 공기층 (1) 이 확보된다.
종래의 백라이트 유닛에서도, 도광판 (620) 의 상부에 양자점 시트 (1000) 를 접합하면 미세하게나마 공기층 (1) 이 존재한다. 하지만, 양자점 시트 (1000) 상에 다양한 광학 부재들이 더 적층되면, 종래의 백라이트 유닛은 도광판 (620) 과 양자점 시트 (1000) 사이에 충분한 공기층 (1) 을 확보할 수 없는 구조이다.
반면 도 6의 (a) 에 따른 백라이트 유닛 (600) 은 양자점 시트 (1000) 상에 다양한 광학 부재들이 더 적층된다 하더라도, 도광판 (620) 과 양자점 시트 (1000) 사이에 일정한 공기층 (1) 을 확보할 수 있는 구조이다.
공기층 (1) 은 굴절률이 약 1.0으로 도광판 (620) 에 비해 낮은 굴절률을 가지므로, 도광판 (620) 내부에서 광의 전반사가 활발하게 일어날 수 있도록 한다. 따라서 본 발명에 따른 백라이트 유닛 (600) 은 공기층 (1) 을 포함함으로써 도광판 (620) 전체로 광이 균일하게 확산될 수 있도록 한다.
패턴 (621a, 621b, 621c) 의 형상은 도 6의 (a) 내지 (c) 와 같이, 단면이 사각형인 기둥 형상, 단면이 삼각형인 뿔 형상, 단면이 반원형인 반구 형상 등으로 형성될 수 있다. 그 밖에도 패턴의 형상은 도광판 (620) 과 양자점 시트 (1000) 사이에 공기층 (1) 이 형성되도록 양각으로 형성되기만 한다면, 상술한 형상에 한정되지 않고 공지의 임의의 패턴 형상으로 형성될 수도 있다.
도 6의 (a)와 같이, 패턴 (621a) 의 형상 및 배열이 도 6과 같이 규칙적인 것이 바람직하지만, 패턴 (621a) 의 높이가 일정하도록 형성된다면, 인접한 패턴 (621a) 의 입체형상이 서로 다르게 형성되거나 불규칙적으로 반복 배열되더라도 무관하고, 패턴 (621a) 의 배열이 불규칙한 간격으로 형성되어도 무관하다.
패턴 (621a) 의 높이는 백라이트 유닛 (600) 을 박형으로 구현하기 위하여 20㎛ 이하인 것이 바람직하다. 다만 이에 한정되는 것은 아니고, 패턴 (621a) 의 높이 및 넓이는 백라이트 유닛 (600) 의 두께 등의 설계 사양에 따라 종합적으로 결정될 수 있다.
도 6의 (a) 및 도 7을 참조하면, 도광판 (620) 의 상면에 포함된 양각의 패턴 (621a) 상에 접착부 (630) 가 형성된다. 접착부 (630) 는 도광판 (620) 의 패턴 (621a) 상에 양자점 시트 (1000) 를 고정시킨다.
접착부 (630) 가 형성되는 방법은, 도광판 (620) 과 양자점 시트 (1000) 사이에 공기층 (1) 이 확보되기만 한다면 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 액상의 접착물질이 롤러로 도포되어 형성될 수도 있고, 고체상의 접착필름이 부착되어 형성될 수도 있다. 또한, 도광판 (620) 의 패턴 (621a) 상에 접착부 (630) 가 형성되어 양자점 시트 (1000) 의 하면이 접착될 수도 있고, 양자점 시트 (1000) 의 하면에 접착부 (630) 가 형성되어 도광판 (620) 의 패턴 (621a) 상에 접착될 수도 있다.
접착부 (630) 는 도 7의 (a) 와 같이 도광판 (620) 과 양자점 시트 (1000) 사이의 전면에 형성될 수 있다. 또한 접착부 (630) 는 도 7의 (b) 와 같이, 접착부 (630) 가 접착 성능을 발휘하면서도 광학 성능에 미치는 영향을 최소화하기 위해, 패턴 (621a) 의 피크부에만 형성될 수도 있다. 특히 접착부 (630) 가 액상의 접착물질로 형성된다면, 도 7의 (b) 와 같이 패턴 (621a) 의 피크부에만 형성되는 것이 바람직하다. 접착부 (630) 상에 접합되는 양자점 시트 (1000) 에 의하여 접착부 (630) 가 눌리더라도, 접착물질이 패턴 (621a) 의 입체형상 전체를 덮거나 공기층 (1) 을 침범하지 않도록 하기 위함이다. 물론, 도 7의 (a) 처럼 접착부 (630) 가 패턴 (621a) 상의 전체에 형성될 수도 있지만, 이 경우에는 접착물질이 패턴 (621a) 의 입체형상을 따라 흘러내리기 전에 급속 경화 시키는 것이 바람직하다.
백라이트 유닛 (600) 의 두께를 박형으로 형성하기 위하여, 접착부 (630) 의 두께는 10㎛ 이하로 형성되는 것이 바람직하다.
접착부 (630) 를 형성하는 경화성 접착 물질은 UV 경화 물질 또는 열경화 물질일 수 있다. 접착 물질은 당업자에게 공지된 임의의 접착 물질이 사용될 수 있다. 특별히 제한되는 것은 아니지만, 도광판 (620) 의 패턴 (621a) 과 양자점 시트 (1000) 가 강고하게 접착되도록, 접착부 (630) 의 접착력은 100~1000g/25mm 일 수 있다.
한편, 도광판 (620) 의 내부로 입사된 빛을 상면으로 집광시키기 위하여, 도광판 (620) 의 하면에 특정 모양의 가이드 패턴 (미도시) 이 더 포함될 수 있다. 가이드 패턴은 양각 또는 음각으로 형성될 수 있고, 공지의 다양한 형태로 형성될 수 있다. 가이드 패턴은 도광판 (620) 의 입광부에서 멀어지는 방향으로 갈수록 점점 밀도가 높게 형성되는 등, 당업자에게 공지된 임의의 방식으로 다양하게 형성될 수 있다.
백라이트 유닛 (600) 은 도광판 (620) 의 하면 또는 측면에 반사 시트 (640) 를 더 포함할 수 있다. 반사 시트 (640) 는 판의 형태로 도광판 (620) 의 하면에 배치될 수도 있고, 도광판 (620) 의 하면 또는 측면에 부착될 수도 있다.
이하 도 8 및 도 9를 참조하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 백라이트 유닛 (800) 에 대하여 설명하기로 한다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 백라이트 유닛 (800) 의 개략적인 단면도이고, 도 9는 도 8의 B영역을 확대하여 도시한 확대도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 유닛 (800) 은 광원 (810), 도광판 (820), 양자점 시트 (1000), 스페이서 (spacer, 850) 및 접착부 (830) 를 포함한다. 광원 (810) 은 도광판 (820) 의 일 측면에 배치되고, 도광판 (820) 상에 양자점 시트 (1000) 가 접합된다. 이때, 백라이트 유닛 (800) 은 도광판 (820) 과 양자점 시트 (1000) 사이에 공기층 (1) 이 형성되면서 도광판 (820) 과 양자점 시트 (1000) 가 서로 고정되도록, 도광판 (820) 과 양자점 시트 (1000) 사이에 복수개의 스페이서 (850) 및 접착부 (830) 를 포함한다.
도 8 및 도 9의 실시예에 따른 백라이트 유닛 (800) 은 도 6 및 도 7의 백라이트 유닛 (600) 과 비교하여, 양각의 패턴 (621a, 621b, 621c) 구성이 없고 스페이서 (850) 구성을 포함하는 것에만 차이가 있을 뿐 다른 구성요소는 실질적으로 동일하므로, 중복된 설명은 생략한다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 백라이트 유닛 (800) 은 도광판 (820) 과 양자점 시트 (1000) 사이에 복수개의 스페이서 (850) 를 포함한다. 스페이서 (850) 에 의해 도광판 (820) 과 양자점 시트 (1000) 사이에 일정한 공기층 (1) 이 확보된다.
복수개의 스페이서 (850) 는 도 8과 같이 균일한 크기를 가지는 구형인 것이 바람직하다. 다만 스페이서 (850) 의 높이가 일정하도록 형성된다면, 스페이서 (850) 는 구형의 형상에 한정되지 않고 타원형 또는 다각형의 입체형상일 수도 있다. 또한 인접한 스페이서 (850) 의 입체형상이 서로 다르게 형성되거나, 다양한 입체형상의 스페이서 (850) 가 불규칙적으로 반복 배열되더라도 무관하다.
스페이서 (850) 의 크기는 백라이트 유닛 (800) 을 박형으로 구현하기 위하여 2㎛ 이상인 것이 바람직하다. 스페이서 (850) 의 크기는 스페이서 (850) 가 구의 형태를 가지는 경우에는 그 직경을 의미한다. 또한, 스페이서 (850) 가 구가 아닌 임의의 형태를 가지는 경우에는 스페이서 (850) 를 내부에 모두 포함하도록 설정된 최소 크기의 구의 직경을 그 스페이서 (850) 의 크기라고 설정할 수도 있다. 이러한 임의의 형태의 스페이서 (850) 의 크기를 정하는 방법은 이외에도 다양한 방법이 사용될 수도 있다. 스페이서 (850) 의 크기를 균일하게 제조하고자 의도하더라도, 제조된 각 스페이서 (850) 의 크기가 완전히 동일할 수는 없으므로, 아래에서 기술되는 스페이서 (850) 의 크기는 예를 들어 스페이서 (850) 들의 크기의 평균값으로 설정될 수도 있다.
한편, 스페이서 (850) 의 크기를 균일하게 제조하기 위해서는, 제조 시 정확한 조건에 의해 스페이서 (850) 를 제조하는 것, 제조된 스페이서 (850) 를 체에 의해 걸러냄으로써 일정 범위 내의 크기를 가진 스페이서 (850) 를 빼내는 것 등에 의해 달성될 수 있다. 그러나, 이는 예시에 불과하고, 공지의 다른 방법에 의하더라도 무방하다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 공기층 (1) 의 두께는 스페이서 (850) 의 크기와 실질적으로 동일하다. 여기서 '실질적으로 동일하다' 라는 것은 스페이서 (850) 의 크기가 공기층 (1) 의 두께와 대응되는 것을 의미한다. 여기서, '동일하다'는 것은 그 길이가 정확히 일치하는 것만을 의미하는 것에 그치지 아니하고, 제조 상 여러 가지 이유의 불가피한 차이가 발생하는 것을 포함한다. 예를 들어, 스페이서 (850) 의 크기가 공기층 (1) 의 두께와 대응된다는 것은, 스페이서 (850) 의 크기와 공기층 (1) 의 두께 의 비가 0.8 내지 1.2 사이인 것을 의미할 수 있고, 바람직하게는 0.9 내지 1.1 사이인 것을 의미할 수 있고, 더욱 바람직하게는, 0.95 내지 1.05 사이인 것을 의미할 수 있다.
또한 스페이서 (850) 는 도 8과 같이, 백라이트 유닛 (800) 의 광투과율이 저하되는 것을 방지하기 위하여, 도광판 (820) 상면의 10면적% 이하를 덮는 갯수로, 규칙적으로 배열되어 백라이트 유닛 (800) 에 포함되는 것이 바람직하다. 다만 이에 한정되는 것은 아니고, 스페이서 (850) 의 개수 및 배치는 백라이트 유닛 (800) 의 광투과율, 두께 및 제조 비용 등의 설계 사양에 따라 종합적으로 결정될 수 있다.
스페이서 (850) 는 빛의 투광성이 우수한 금속 산화물 입자, 유리 또는 고분자 중합체를 포함하여 형성될 수 있고, 이들이 혼합된 혼합물로 형성될 수도 있다. 그 밖에도, 스페이서 (850) 는 당업자에게 공지된 임의의 투광성 물질로 형성될 수 있다.
도 9를 참조하면, 도광판 (820) 의 상면 및 양자점 시트 (1000) 의 하면에 접착부 (830) 가 형성된다. 접착부 (830) 는 도광판 (820) 과 양자점 시트 (1000) 를 서로 고정시키는 역할을 한다. 이때, 스페이서 (850) 도 접착부 (830) 에 의해 도광판 (820) 과 양자점 시트 (1000) 사이에 고정되면서, 도광판 (820) 과 양자점 시트 (1000) 사이에 공기층 (1) 을 형성한다.
접착부 (830) 가 형성되는 방법 및 접착부 (830) 를 형성하는 물질은 상술한 바와 동일하므로, 중복된 설명은 생략한다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (11)

  1. 반도체 물질을 포함하는 코어 (core); 및
    상기 코어의 표면을 감싸는 무기 이온 리간드; 를 포함하고,
    상기 무기 이온 리간드는 할로젠 (halogen) 족 또는 칼코젠 (chalcogen) 족 원소를 포함하는 것을 특징으로 하는, 양자점.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 코어와 상기 무기 이온 리간드 사이에서 상기 코어를 둘러싸고, 반도체 물질을 포함하는 쉘 (shell) 을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 양자점.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 반도체 물질은 II-VI족, III-V족, IV-VI족, IV족 반도체 및 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는, 양자점.
  4. 무기 이온 리간드를 포함하는 양자점의 제조방법으로서,
    유기 리간드를 포함하는 양자점 용액과 할로젠 (halogen) 화 또는 칼코젠 (chalcogen) 화 극성을 가지는 계면활성제 용액을 기설정된 부피 비율로 혼합하여 혼합용액을 제조하는 단계; 및
    상기 혼합용액에서 무기 이온 리간드를 포함하는 양자점을 추출하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는, 양자점의 제조방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 양자점을 추출하는 단계는, 상기 혼합용액을 원심분리하는 단계;
    상기 원심분리하는 단계에서 얻어진 용액에서 상기 양자점이 포함된 부분을 분리하는 단계; 및
    상기 양자점이 포함된 부분과 유기용매를 혼합하여 상기 양자점 주위에 잔류하는 상기 유기 리간드를 제거하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는, 양자점의 제조방법.
  6. 아크릴계 바인더;
    하기 화학식 1로 표시되는 반복단위를 포함하는 방향족 올리고머;
    다관능성 모노머; 및
    광개시제를 포함하는 광경화성 수지 조성물.
    [화학식 1]
    Figure PCTKR2015013672-appb-I000003
    상기 화학식 1에서, Ar은 C6-C30의 아릴기이고, B는 치환되거나 비치환된 C1-C1000의 알킬기이다.
  7. 양자점, 광산란제 및 고분자 수지를 포함하는 양자점 시트에 있어서,
    상기 고분자 수지는 하기 화학식 1로 표시되는 반복단위를 포함하는 것을 특징으로 하는 양자점 시트.
    [화학식 1]
    Figure PCTKR2015013672-appb-I000004
    상기 화학식 1에서, Ar은 C6-C30의 아릴기이고, B는 치환되거나 비치환된 C1-C1000의 알킬기이다.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 고분자 수지는 원자간 평균 거리가 0.2nm 내지 2.0nm인 것을 특징으로 하는, 양자점 시트.
  9. 도광판 및 양자점 시트를 포함하는 백라이트 유닛에 있어서,
    상기 도광판과 상기 양자점 시트 사이에 공기층이 형성되도록 상기 도광판 상에 상기 양자점 시트가 접합되고,
    상기 도광판과 상기 양자점 시트는 서로 고정되는 것을 특징으로 하는, 백라이트 유닛.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 도광판의 상면에 높이가 일정한 양각의 패턴을 포함하고,
    상기 양각의 패턴에 의해 상기 도광판과 상기 양자점 시트 사이에 상기 공기층이 형성되며,
    상기 양각의 패턴과 상기 양자점 시트 사이에 접착부가 형성되어, 상기 도광판과 상기 양자점 시트가 서로 고정되는 것을 특징으로 하는, 백라이트 유닛.
  11. 제 9항에 있어서,
    상기 도광판과 상기 양자점 시트 사이에 적어도 하나 이상의 스페이서 (spacer) 를 포함하고,
    상기 스페이서에 의해 상기 도광판과 상기 양자점 시트 사이에 상기 공기층이 형성되며,
    상기 도광판의 상면 및 상기 양자점 시트의 하면에 접착부가 형성되어, 상기 도광판과 상기 양자점 시트가 서로 고정되는 것을 특징으로 하는, 백라이트 유닛.
PCT/KR2015/013672 2015-10-15 2015-12-14 양자점, 고분자 수지, 양자점 시트 및 이를 포함하는 백라이트 유닛 WO2017065349A1 (ko)

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Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105068312B (zh) * 2015-08-06 2019-01-25 青岛海信电器股份有限公司 光转换膜及其制备方法、液晶显示模组
JP6298223B2 (ja) * 2015-08-28 2018-03-20 京セラ株式会社 光電変換装置
US20180143469A1 (en) * 2016-11-24 2018-05-24 Wuhan China Star Optoelectronics Technology Co., Ltd. Quantum dot film and backlight module
KR102439084B1 (ko) * 2017-08-29 2022-09-02 삼성디스플레이 주식회사 표시 장치의 제조 방법
KR102023607B1 (ko) * 2017-09-08 2019-09-20 주식회사 지엘비젼 백라이트유닛 및 이를 포함하는 표시장치
KR102433156B1 (ko) 2017-09-08 2022-08-17 삼성디스플레이 주식회사 광학 부재 및 이를 포함하는 표시 장치
CN117687243A (zh) * 2017-10-17 2024-03-12 科迪华公司 用于显示装置的具有高量子点浓度的油墨组合物
TWI636278B (zh) * 2017-11-10 2018-09-21 瑩耀科技股份有限公司 Brightening film structure with quantum dots and manufacturing method thereof
KR102186061B1 (ko) * 2018-08-16 2020-12-03 (주)디씨티 나노 형광체 시트
KR20200040338A (ko) * 2018-10-08 2020-04-20 삼성디스플레이 주식회사 백라이트부 및 이를 포함하는 표시 장치
CN111276510B (zh) * 2018-12-04 2022-09-09 昆山工研院新型平板显示技术中心有限公司 发光器件和显示装置
US11254863B2 (en) 2019-02-15 2022-02-22 Samsung Electronics Co., Ltd. Quantum dots and quantum dot solutions
CN109739051A (zh) * 2019-02-21 2019-05-10 深圳市华星光电技术有限公司 量子点液晶显示器
WO2020183618A1 (ja) * 2019-03-12 2020-09-17 日立化成株式会社 波長変換部材、バックライトユニット、画像表示装置及び波長変換用樹脂組成物
WO2021050641A1 (en) * 2019-09-11 2021-03-18 Nanosys, Inc. Nanostructure ink compositions for inkjet printing
US11884858B2 (en) 2020-06-18 2024-01-30 Samsung Electronics Co., Ltd. Semiconductor nanocrystal, light-emitting film, production method of the light-emitting film, light emitting device, and display device
JP2022019453A (ja) * 2020-07-17 2022-01-27 ソニーグループ株式会社 撮像装置、半導体膜、及び分散液
CN111863917B (zh) * 2020-07-29 2022-11-01 京东方科技集团股份有限公司 一种显示基板及其制作方法、显示面板
US11435620B2 (en) * 2020-12-30 2022-09-06 Nano And Advanced Materials Institute Limited Quantum dot light source liquid crystal displays

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110094996A (ko) * 2010-02-18 2011-08-24 엘지이노텍 주식회사 발광소자 패키지, 그 제조방법 및 조명시스템
KR20130042372A (ko) * 2011-10-18 2013-04-26 삼성전자주식회사 무기 리간드를 갖는 양자점 및 그의 제조방법
KR20140089549A (ko) * 2011-11-17 2014-07-15 쓰리본드 화인 케미칼 가부시키가이샤 아크릴 수지 조성물
KR20150004180A (ko) * 2013-07-02 2015-01-12 삼성디스플레이 주식회사 광원 유닛, 그것의 제조 방법, 및 그것을 포함하는 백라이트 유닛
KR20150040608A (ko) * 2013-10-07 2015-04-15 엘지디스플레이 주식회사 양자점을 이용한 백라이트 유닛을 구비한 액정표시장치

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103055954B (zh) * 2013-01-16 2015-03-04 中国科学院理化技术研究所 对量子点/棒进行表面修饰改性的方法、光合成催化剂的制备及体系与方法
US9484504B2 (en) * 2013-05-14 2016-11-01 Apple Inc. Micro LED with wavelength conversion layer
CN103408984A (zh) * 2013-08-22 2013-11-27 广东普加福光电科技有限公司 光学涂层组合物、荧光光学膜片及其制备方法
EP3116972B1 (en) * 2014-03-10 2018-07-25 3M Innovative Properties Company Composite nanoparticles including a thiol-substituted silicone
TWI661494B (zh) * 2014-07-31 2019-06-01 美商西凱渥資訊處理科技公司 多層暫態液相接合
CN104910819B (zh) * 2015-06-12 2017-10-27 张家港康得新光电材料有限公司 Uv固化粘合剂、量子点光转换膜及包含量子点光转换膜的白光发光器件

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110094996A (ko) * 2010-02-18 2011-08-24 엘지이노텍 주식회사 발광소자 패키지, 그 제조방법 및 조명시스템
KR20130042372A (ko) * 2011-10-18 2013-04-26 삼성전자주식회사 무기 리간드를 갖는 양자점 및 그의 제조방법
KR20140089549A (ko) * 2011-11-17 2014-07-15 쓰리본드 화인 케미칼 가부시키가이샤 아크릴 수지 조성물
KR20150004180A (ko) * 2013-07-02 2015-01-12 삼성디스플레이 주식회사 광원 유닛, 그것의 제조 방법, 및 그것을 포함하는 백라이트 유닛
KR20150040608A (ko) * 2013-10-07 2015-04-15 엘지디스플레이 주식회사 양자점을 이용한 백라이트 유닛을 구비한 액정표시장치

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
NAG, ANGSHUMAN ET AL.: "Metal-free Inorganic Ligands for Colloidal Nanocrystals: S2-, HS-, Se2-, HSe-, Te2-, HTe-, TeS3(2-), OH-, and NH2- as Surface Ligands", JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY, vol. 133, no. 27, 2011, pages 10612 - 10620, XP055077806 *
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