WO2021177542A1 - 색변환 화소, 색변환 화소용 조성물 및 이를 포함하는 표시장치 - Google Patents

색변환 화소, 색변환 화소용 조성물 및 이를 포함하는 표시장치 Download PDF

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WO2021177542A1
WO2021177542A1 PCT/KR2020/015212 KR2020015212W WO2021177542A1 WO 2021177542 A1 WO2021177542 A1 WO 2021177542A1 KR 2020015212 W KR2020015212 W KR 2020015212W WO 2021177542 A1 WO2021177542 A1 WO 2021177542A1
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WO
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pixel
color
color conversion
green
red
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PCT/KR2020/015212
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Inventor
김훈식
명중재
박슬기
Original Assignee
동우 화인켐 주식회사
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/11—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers
    • H10K50/115—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers comprising active inorganic nanostructures, e.g. luminescent quantum dots
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09B—ORGANIC DYES OR CLOSELY-RELATED COMPOUNDS FOR PRODUCING DYES, e.g. PIGMENTS; MORDANTS; LAKES
    • C09B57/00—Other synthetic dyes of known constitution
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
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    • H10K59/35—Devices specially adapted for multicolour light emission comprising red-green-blue [RGB] subpixels
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    • Y10S977/773—Nanoparticle, i.e. structure having three dimensions of 100 nm or less
    • Y10S977/774—Exhibiting three-dimensional carrier confinement, e.g. quantum dots

Definitions

  • the present invention relates to a color conversion pixel including quantum dots and a color material, a composition for a color conversion pixel, and a display device including the color conversion pixel.
  • the recently emerging display devices include a liquid crystal display (LCD), an organic electroluminescence display device (OLED), and the like.
  • the method has a difference in a method of driving each pixel.
  • LCD uses a material called liquid crystal to control the color expressed by each pixel, while OLED applies electricity to each pixel to generate light to realize color in each pixel.
  • a moving screen is implemented by implementing it according to
  • the existing LCD can vary depending on whether CCFL (Cold Cathode Fluorescent Lamp) or LED (Light Emitting Diode) is used as the light source. and WOLED (white OLED) combined with CF (color filter).
  • a light source and an appropriate color filter are required, and a method of using a colorant such as a pigment or dye as a colorant is generally applied.
  • a color material used for a display uses transmission and absorption characteristics at a specific wavelength.
  • CI Pigment Red 254 a color material having a red color, has absorption characteristics in the blue region and the green region and in the red region. Because it has a transmission characteristic in the general visible light region (wavelength range: 380 to 780 nm) can be recognized as red.
  • the pigment is used alone, it is difficult to satisfy high quality requirements such as high brightness, high contrast ratio, and high definition, and when the dye is used alone, heat resistance and light resistance are poor.
  • quantum dots which are being studied a lot recently, are particles with special characteristics due to their small size of several nanometers.
  • PL characteristics which show the characteristics of receiving light and emitting it as light of a longer wavelength
  • EL characteristics that generate light by injecting electricity is also being studied. Due to the above characteristics, many studies have been conducted to utilize quantum dots as display materials.
  • a sheet containing quantum dots was developed and a structure using an existing color filter was studied by converting a blue light source into a white light source. For example, as in Korean Patent Application Laid-Open No.
  • the blue light source of the blue pixel is expressed as it is, and the green quantum dot pixel expresses the blue light source as a green light source.
  • a method of expressing a blue light source as a red light source is being studied.
  • the blue light of the backlight unit flows out to an adjacent pixel so that the blue light emitted from the red pixel comes out, or the blue light that flows out meets the red quantum dots and is converted into red light
  • Even in a blue pixel since blue light generated for a green quantum dot from a green pixel is leaked to and leaked from the adjacent blue pixel, when an existing color conversion pixel is used, there is a problem in that light is leaked to the adjacent pixel. Therefore, in order to prevent interference from such adjacent pixels, a barrier rib must be formed between each pixel to prevent color mixing due to light leakage.
  • the existing barrier ribs are required for the purpose of preventing light from leaking, it is common to have black barrier ribs, but it is not easy to manufacture the black barrier ribs in a thick pattern.
  • the barrier ribs are formed, there is a problem in that the aperture ratio of the pixel is inevitably reduced due to the area of the barrier ribs. Accordingly, in order to improve the performance of each color conversion pixel, it is necessary to develop a high-purity pixel that minimizes interference between pixels and does not cause color mixing without a barrier rib.
  • the present invention is to improve the problems of the prior art described above, a color conversion pixel exhibiting high color purity without causing color mixing without a barrier rib by minimizing light interference between pixels, and a composition for color conversion pixels for manufacturing the color conversion pixel and a display device including the color conversion pixel.
  • the present invention provides a color conversion pixel comprising a quantum dot and a color material.
  • the present invention provides a composition for color conversion pixels, comprising a quantum dot, a color material having a transmittance of 50% or more in a wavelength region of at least two or more of 450 nm, 540 nm and 640 nm, a monomer, a binder, an initiator, and an additive .
  • the present invention provides a display device including the color conversion pixel.
  • the color conversion pixel of the present invention includes quantum dots and a color material with high transmittance for a specific wavelength region, thereby minimizing light interference between each pixel, thereby increasing the purity of color without causing color mixing without a barrier between each pixel. to provide.
  • barrier ribs since the formation of barrier ribs is not required, the color filter manufacturing process is simplified, and thus the aperture ratio of the pixel can be increased. Pixels can be manufactured.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing the structure of a color conversion pixel according to the present invention.
  • FIG. 2 is a graph of transmittance according to wavelength of a color material included in a color conversion pixel of the present invention, according to an embodiment of the present invention.
  • the present invention relates to a color conversion pixel including quantum dots and a color material, a color filter including the color conversion pixel, and a display device including the color filter, wherein the color conversion pixel of the present invention includes a blue pixel and a green color filter of the color filter. It may mean a pixel or a red pixel.
  • the color conversion pixel of the present invention minimizes light interference between pixels by including quantum dots and a color material having high transmittance for a specific wavelength, so that color mixing does not occur without a barrier between each pixel, thereby increasing the purity of color.
  • the color filter including the color conversion pixel of the present invention does not require the formation of a barrier rib between each pixel, thereby simplifying the process, thereby increasing the aperture ratio of the pixel, and suppressing reflection of external light to form quantum dots by an external light source By suppressing the light emission, it is possible to manufacture a pixel that converts a color into a high-purity color, and a display device including the color conversion pixel can be manufactured.
  • the color material shows transmission and absorption characteristics at a specific wavelength.
  • the red color material has transmission characteristics in the red region (600 nm or more), so it is red in the general visible light region (wavelength range: 380 to 780 nm). Although it can be recognized, it exhibits absorption characteristics in other wavelength ranges.
  • the green color material has transmission characteristics in the green region (500 to 560 nm) and thus can be perceived as green in the visible ray region, but exhibits absorption characteristics in other wavelength regions.
  • quantum dots convert blue light into light of a specific wavelength (conversion of short-wavelength light into long-wavelength light).
  • the red quantum dot absorbs blue light from a red pixel and converts it into red light
  • a green quantum dot serves as a green pixel. It absorbs blue light and converts it into green light.
  • a general color material When a general color material is introduced to improve the color purity performance of a pixel including quantum dots, for example, when a pixel is manufactured using a red quantum dot and a red color material together, the red color material absorbs blue and green colors as described above. Therefore, the red color material absorbs and interferes with the blue light that the red quantum dot should absorb, and thus the performance of the pixel is rather deteriorated. Therefore, it is not preferable to use a color material generally used for a red or green pixel as a composition for manufacturing a color conversion pixel together with quantum dots.
  • the color conversion pixel of the present invention includes a color conversion pixel including a quantum dot and a color material, and specifically includes a color conversion pixel including a quantum dot and a color material capable of preventing inter-pixel color mixing, and more specifically , and a color conversion pixel including quantum dots and a color material having high transmittance for two specific wavelength regions. Accordingly, it is possible to improve the color purity of each pixel and to provide an effect of preventing color mixture without the barrier rib, and by using such a color conversion pixel, a display device with improved color can be provided.
  • the color conversion pixel of the present invention includes a color conversion pixel including a quantum dot and a color material, and preferably includes a quantum dot and a color material having high transmittance for a specific wavelength region of 2.
  • the color conversion pixel of the present invention includes quantum dots.
  • the quantum dot of the present invention is not particularly limited as long as it is a quantum dot particle capable of emitting light by stimulation by light or electricity.
  • a group II-VI semiconductor compound; III-V semiconductor compounds; group IV-VI semiconductor compounds; Group IV element or a compound containing the same; And may be selected from the group consisting of a combination thereof, these may be used alone or in mixture of two or more.
  • the group II-VI semiconductor compound may include a binary compound selected from the group consisting of CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, ZnO, HgS, HgSe, HgTe, and mixtures thereof; a triatomic compound selected from the group consisting of CdSeS, CdSeTe, CdSTe, ZnSeS, ZnSeTe, ZnSTe, HgSeS, HgSeTe, HgSTe, CdZnS, CdZnSe, CdZnTe, CdHgS, CdHgSe, CdHgTe, HgZnS, HgZnSe, HgZnTe and mixtures thereof; and CdZnSeS, CdZnSeTe, CdZnSTe, CdHgSeS, CdHgSeTe, CdHgSTe, Hg
  • the group III-V semiconductor compound may include a binary compound selected from the group consisting of GaN, GaP, GaAs, GaSb, AlN, AlP, AlAs, AlSb, InN, InP, InAs, InSb, and mixtures thereof; a ternary compound selected from the group consisting of GaNP, GaNAs, GaNSb, GaPAs, GaPSb, AlNP, AlNAs, AlNSb, AlPAs, AlPSb, InNP, InNAs, InNSb, InPAs, InPSb, GaAlNP, and mixtures thereof; and GaAlNAs, GaAlNSb, GaAlPAs, GaAlPSb, GaInNP, GaInNAs, GaInNSb, GaInPAs, GaInPSb, InAlNP, InAlNAs, InAlNSb, InAlPAs, InAlPSb, and mixtures thereof. It is not limited.
  • the group IV-VI semiconductor compound may include a binary compound selected from the group consisting of SnS, SnSe, SnTe, PbS, PbSe, PbTe, and mixtures thereof; a ternary compound selected from the group consisting of SnSeS, SnSeTe, SnSTe, PbSeS, PbSeTe, PbSTe, SnPbS, SnPbSe, SnPbTe, and mixtures thereof; And SnPbSSe, SnPbSeTe, SnPbSTe, and may be at least one selected from the group consisting of a quaternary compound selected from the group consisting of mixtures thereof, but is also not limited thereto.
  • the group IV element or a compound including the same may include an element selected from the group consisting of Si, Ge, and mixtures thereof; and SiC, SiGe, and mixtures thereof.
  • Quantum dots have a homogeneous single structure; dual structures such as core-shell structures and gradient structures; Or they may have a mixed structure, and in the present invention, the type of quantum dots is not particularly limited as long as they can emit light by stimulation by light.
  • the quantum dot has a core-shell structure
  • the core includes InP, InZnP, InGaP, CdSe, CdS, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, CdSeTe, CdZnS, CdSeS, PbSe, PbS, PbTe, AgInZnS, At least one selected from the group consisting of HgS, HgSe, HgTe, GaN, GaP, GaAs, InGaN, InAs and ZnO, wherein the shell is ZnS, ZnSe, ZnTe, ZnO, CdS, CdSe, CdTe, CdO, InP , InS, GaP, GaN, GaO, InZnP, InGaP, InGaN, InZnSCdSe, PbS, TiO, may include at least one selected from the group consisting of SrSe and HgS
  • quantum dots may be manufactured by a wet chemical process, a metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) process, or a molecular beam epitaxy (MBE) process.
  • MOCVD metal organic chemical vapor deposition
  • MBE molecular beam epitaxy
  • the wet chemical process is a method of growing particles by putting a precursor material in an organic solvent.
  • the organic solvent naturally coordinates on the surface of the quantum dot crystal and acts as a dispersant to control the growth of the crystal. It is possible to control the size growth of quantum dot particles through an easier and cheaper process than vapor deposition such as epitaxy.
  • Green quantum dots, red quantum dots, and blue quantum dots may be used as the quantum dots of the present invention, depending on the purpose of manufacturing a green pixel, a red pixel, and a blue pixel, respectively.
  • the quantum dot may be a green quantum dot
  • the green quantum dot refers to a material that absorbs blue light and converts it into green light.
  • any quantum dot material used for manufacturing green pixels is applied without limitation. can do.
  • the green quantum dot may have a central wavelength of 500 to 560 nm, preferably 520 nm to 550 nm, and most preferably about 540 nm.
  • the quantum dot may be a red quantum dot
  • the red quantum dot refers to a material that absorbs blue light and converts it into red light.
  • the central wavelength of the red quantum dots may be 600 nm or more, preferably 600 nm to 700 nm, and most preferably about 640 nm.
  • the quantum dot may be a blue quantum dot
  • the blue quantum dot refers to a material that emits a blue color
  • any quantum dot material generally used for manufacturing a blue pixel may be applied without limitation.
  • the blue quantum dots may have a central wavelength of 500 nm or less, preferably 400 nm to 500 nm, and most preferably about 450 nm.
  • the color conversion pixel of the present invention includes a color material.
  • the color material preferably has a transmittance of 50% or more in a wavelength region of at least two of 450 nm, 540 nm, and 640 nm, more preferably 60% or more, and most preferably 70% or more.
  • the transmittance of the color material may be 50% or less in at least one region of 450 nm, 540 nm, and 640 nm, preferably 30% or less, and most preferably 5% or less.
  • the color material of the present invention may have a transmittance of 50% or more, more preferably 60% or more, and most preferably 70% or more in two wavelength regions of 450 nm, 540 nm and 640 nm, and transmittance in one region This may be 50% or less, preferably 30% or less, and most preferably 5% or less.
  • the color material may have a transmittance of 50% or more, more preferably 60% or more, and most preferably 70% or more in a wavelength region of 450 nm and 540 nm, and a transmittance of 50% or more in a wavelength region of 450 nm and 640 nm , more preferably 60% or more, and most preferably 70% or more.
  • the transmittance according to the wavelength of the color material according to an example of the present invention is shown in FIG. 2 .
  • the color material when the quantum dot is a green quantum dot, the color material may have a transmittance of 50% or more in a wavelength region of 450 nm and 540 nm, and a transmittance of 50% or less in a wavelength region of 640 nm, preferably cyan. material, and in this case, the color conversion pixel of the present invention may be a green pixel.
  • the cyan colorant may be used without limitation as long as it is a known colorant recognized as cyan in the visible ray region, and includes a cyan pigment and a cyan dye.
  • the cyan dye is Acid Blue 90, Acid Blue G 4061 (Sinochem Tianjin Imp Exp Corp), Acid Blue GN (Jagson Colorchem Ltd), Acid Brilliant Blue G (Sinochem Ningbo Imp & Exp Corp), Acid Brilliant Blue G (Nanjing Chemicals Import and Export Corp), Acid Brilliant Blue G (Brighten Colorchem BV), etc.
  • the cyan pigment is Polar Blue G (Ciba Specialty Chemicals Inc), Polar Blue G-Ol (Ciba Specialty Chemicals Inc), Ricolan Cyanine G (Rite Industries Inc.), Sandolan Cyanine NG (Clariant GmbH), and the like.
  • the color material absorbs red light, transmits blue and green light, and converts the blue light transmitted through the green quantum dots into green light, thereby improving the color purity of the green pixel. .
  • the color material when the quantum dot is a red quantum dot, the color material may have a transmittance of 50% or more in a wavelength region of 450 nm and 640 nm, and a transmittance of 50% or less in a wavelength region of 540 nm, preferably a magenta color material.
  • the color conversion pixel of the present invention may be a red pixel.
  • the magenta color material may be used without limitation as long as it is a known color material recognized as a magenta color in a visible ray region, and the magenta color material includes a magenta dye and a magenta pigment.
  • the magenta dye may include Acid Magenta IIS (British dyestuffs corporation, BDC), Magenta S (Interessenafter Weg AG, IG), and the like, and the magenta pigment is Diamond magenta I, Magenta A pdr Magenta AB pdr ( founded approximate Weg AG, IG) and the like.
  • the color material absorbs green light, transmits blue and red light, and converts the blue light transmitted by the red quantum dot into red light, thereby improving the color purity of the red pixel. .
  • the above-described color conversion pixel of the present invention may be prepared from a composition for color conversion pixels comprising quantum dots and a color material, and the composition for color conversion pixels of the present invention includes, in addition to quantum dots and color material, monomers, binders, initiators, additives, and One or more solvents may be further included.
  • the description of the quantum dots in the color conversion pixel may be equally applied to the composition for the color conversion pixel.
  • the quantum dots may be included in an amount of 5 to 40% by weight, preferably 10 to 30% by weight, based on the solid content of the composition for color conversion pixels.
  • the description of the color material described above in the color conversion pixel may be equally applied to the composition for the color conversion pixel.
  • the color material may be included in an amount of 1 to 20% by weight, preferably 1.5 to 10% by weight, based on the solid content of the composition for color conversion pixels.
  • the color conversion pixel according to an embodiment of the present invention may further include a monomer.
  • the monomer imparts appropriate viscosity characteristics to the composition, and radicals generated by the initiator described later function to form a structure through the monomer.
  • the monomer is trimethylolpropane tri(meth)acrylate, ethoxylated trimethylolpropane tri(meth)acrylate, propoxylated trimethylolpropane tri(meth)acrylate, pentaerythritol tri(meth)acrylate , pentaerythritol tetra (meth) acrylate, ethoxylated pentaerythritol tetra (meth) acrylate, dipentaerythritol penta (meth) acrylate, dipentaerythritol hexa (meth) acrylate, ethoxylate It may include at least one selected from the group consisting of dipentaerythritol hexa (meth) acrylate, propoxylated dipentaerythritol hexa (meth) acrylate, and dipentaerythritol (poly) acrylate. and preferably dipenta
  • the monomer may be included in an amount of 20 to 60 wt%, preferably 25 to 50 wt%, based on the solid content of the composition for color conversion pixels.
  • the color conversion pixel according to an embodiment of the present invention may further include a binder.
  • the binder may include an acrylic binder resin, a cardo-based binder resin, an epoxy resin, or a combination thereof.
  • an acrylic binder resin a cardo-based binder resin, an epoxy resin, or a combination thereof.
  • p is an integer of 3 to 15, and * is a bond.
  • the binder may be included in an amount of 20 to 60 wt%, preferably 25 to 50 wt%, based on the solid content of the composition for color conversion pixels.
  • the color conversion pixel according to an embodiment of the present invention may further include an initiator.
  • the initiator may be used without particularly limiting the type as long as it can polymerize the monomer.
  • the initiator is an acetophenone-based compound, a benzophenone-based compound, a triazine-based compound, a biimidazole-based compound, an oxime-based compound, and a thioxanthone-based compound in terms of polymerization characteristics, initiation efficiency, absorption wavelength, availability, price, etc. It is preferable to use at least one compound selected from the group consisting of compounds.
  • the initiator may be included in an amount of 1 to 10 wt%, preferably 1.5 to 5 wt%, based on the total content of the composition for color conversion pixels.
  • the color conversion pixel according to an embodiment of the present invention may further include an additive.
  • the additive may include, for example, one or more selected from the group consisting of other polymer compounds, epoxy additives (curing agents), and leveling agents.
  • the other polymer compound examples include curable resins such as epoxy resins and maleimide resins; and thermoplastic resins such as polyvinyl alcohol, polyacrylic acid, polyethylene glycol monoalkyl ether, polyfluoroalkyl acrylate, polyester and polyurethane.
  • curable resins such as epoxy resins and maleimide resins
  • thermoplastic resins such as polyvinyl alcohol, polyacrylic acid, polyethylene glycol monoalkyl ether, polyfluoroalkyl acrylate, polyester and polyurethane.
  • the curing agent is used for deep curing and increasing mechanical strength, and specific examples thereof include an epoxy compound, a polyfunctional isocyanate compound, a melamine compound, and an oxetane compound.
  • the epoxy compound in the curing agent include bisphenol A-based epoxy resin, hydrogenated bisphenol A-based epoxy resin, bisphenol F-based epoxy resin, hydrogenated bisphenol F-based epoxy resin, novolak-type epoxy resin, other aromatic epoxy resins, alicyclic epoxy resins , glycidyl ester-based resins, glycidylamine-based resins, or brominated derivatives of these epoxy resins, aliphatic, alicyclic or aromatic epoxy compounds other than epoxy resins and brominated derivatives thereof, butadiene (co)polymer epoxides, isoprene ( A co)polymer epoxidized product, a glycidyl (meth)acrylate (co)polymer, triglycidyl isocyanurate, etc. are mentioned.
  • the curing agent may be used in combination with a curing auxiliary compound capable of ring-opening polymerization of the epoxy group of the epoxy compound and the oxetane skeleton of the oxetane compound together with the curing agent.
  • the curing auxiliary compound includes, for example, polyhydric carboxylic acids, polyhydric carboxylic acid anhydrides, and acid generators.
  • polyhydric carboxylic acid anhydride a commercially available epoxy resin curing agent may be used.
  • epoxy resin curing agent examples include a commercial product under a trade name (Adecahadona EH-700) (manufactured by Adeka Industrial Co., Ltd.), trade name (Rikasiddo HH) (manufactured by Shin Nippon Ewha Co., Ltd.), trade name (MH-700) ( Manufactured by New Nippon Ewha Co., Ltd.) and the like.
  • the curing agents exemplified above may be used alone or in combination of two or more.
  • a commercially available surfactant can be used to further improve the film-forming property of the black photosensitive resin composition, for example, silicone-based, fluorine-based, ester-based, cationic, anionic, non-ionic, amphoteric, etc.
  • Surfactant etc. are mentioned, These may be used individually or in combination of 2 or more type, respectively respectively.
  • the additive may be appropriately added and used by those skilled in the art in a range that does not impair the effects of the present invention.
  • the additive may be included in an amount of 0.1 to 3% by weight, preferably 0.2 to 1% by weight, based on the solid content of the composition for color conversion pixels.
  • the color conversion pixel according to an embodiment of the present invention may further include a solvent.
  • the solvent may be used by selecting one or more types from ethers, acetates, aromatic hydrocarbons, ketones, alcohols, esters, and amides as specific examples, but is not limited thereto.
  • the ether solvent is specifically, ethylene glycol monoalkyl ethers such as ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monopropyl ether, ethylene glycol monobutyl ether; propylene glycol monoalkyl ethers such as propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monopropyl ether, and propylene glycol monobutyl ether; diethylene glycol dialkyl ethers such as diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol dipropyl ether, and diethylene glycol dibutyl ether; and the like.
  • ethylene glycol monoalkyl ethers such as ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monopropyl ether, ethylene glycol monobutyl ether
  • the acetate solvent is specifically, alkylene glycol alkyl ether acetates such as methyl cellosolve acetate, ethyl cellosolve acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate, propylene glycol monopropyl ether acetate; alkoxyalkyl acetates such as methoxybutyl acetate, methoxypentyl acetate, and n-pentyl acetate; and the like.
  • alkylene glycol alkyl ether acetates such as methyl cellosolve acetate, ethyl cellosolve acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate, propylene glycol monopropyl ether acetate
  • alkoxyalkyl acetates such as methoxybutyl acetate, methoxypenty
  • aromatic hydrocarbon solvent examples include benzene, toluene, xylene, and mesitylene.
  • ketone solvent examples include methyl ethyl ketone, acetone, methyl amyl ketone, methyl isobutyl ketone, and cyclohexanone.
  • alcohol solvent examples include ethanol, propanol, butanol, hexanol, cyclohexanol, ethylene glycol, and glycerin.
  • ester solvents include cyclic esters such as ⁇ -butyrolactone; 3-ethoxy ethyl propionate, 3-methoxy methyl propionate, ethyl 3-ethoxy propionate, etc. are mentioned.
  • amide solvent examples include N,N-dimethylformamide, N,N-dimethylacetamide, and N-methylpyrrolidone.
  • propylene glycol monomethyl ether acetate it may be preferable to use propylene glycol monomethyl ether acetate as the solvent, but is not limited thereto.
  • the solvent may be included in an amount of 100 to 400 wt%, preferably 150 to 300 wt%, based on the solid content of the composition for color conversion pixels.
  • the present invention relates to a color filter including the color conversion pixel, and a display device including the color filter.
  • the display device and the color filter of the present invention can apply all the contents described with respect to the color conversion pixel described above, and detailed descriptions of overlapping parts are omitted, but the same can be applied even if the description is omitted. .
  • the color filter included in the display device of the present invention includes first, second, and third pixels 21 , 22 , and 23 for forming different colors on a substrate 10 . and at least one of the first to third pixels may be a color conversion pixel according to the present invention. For example, when light (eg, blue light) 30 from the outside is incident on the color filter, red light, green light, and blue light may be emitted from the first, second, and third pixel regions, respectively.
  • light eg, blue light
  • the color filter has a blue pixel 21 , a green pixel 22 , and a red pixel 23 formed therein, and a green pixel 22 and/or a red pixel ( 23) is a color conversion pixel according to the present invention, and it is preferable that both the green pixel 22 and the red pixel 23 are color conversion pixels according to the present invention.
  • the color filter includes a blue pixel 21 , a green pixel 22 , and a red pixel 23 , and a blue pixel 21 , a green pixel 22 and/or a red pixel 23 .
  • a blue pixel 21 , a green pixel 22 and/or a red pixel 23 Including that is a color conversion pixel according to the present invention, it is preferable that all of the blue pixel 21, the green pixel 22, and the red pixel 23 are the color conversion pixels according to the present invention.
  • the color filter of the present invention includes the color conversion pixel according to the present invention
  • the first pixel, the second pixel and the third pixel 21 , 22 , and 23 may not include a barrier rib for partitioning them.
  • the substrate 10 is preferably a transparent substrate such as glass.
  • the color filter may not include a partition wall between the blue pixel 21 , the green pixel 22 , and the red pixel 23 .
  • the present invention provides a display device including the above-described color filter.
  • the display device according to the present invention may have any conventionally known structure except for using the color filter according to the present invention.
  • the display device of the present invention includes a liquid crystal panel having a lower substrate facing each other, an upper substrate, and a liquid crystal layer disposed between the lower substrate and the upper substrate, and a backlight device providing light for image formation to the liquid crystal panel and a color filter that converts the wavelength of light emitted from the backlight device and transmitted through the liquid crystal panel to form a color.
  • the backlight device may include the light source 30 emitting blue light to provide blue light to the liquid crystal panel.
  • composition prepared according to the composition of Preparation Examples 1 to 9 was added in order of solvent, colorant, quantum dot, monomer, binder, initiator, epoxy, and additive according to the content in Table 1, and mixed by rotating at a speed of 300 rpm for 30 minutes.
  • a composition for conversion pixels was prepared.
  • a white photosensitive resin composition using TiO 2 as a scatterer (Preparation Example 1), TiO 2 as a scatterer and a blue-white photosensitive resin composition including a blue pigment ( Preparation Example 2), and a transparent organic composition of Preparation Example 3 was prepared.
  • One 2 3 4 5 6 7 8 9 color material White 5 5 blue
  • One draft 2 green 2 magenta 2 Red 2 quantum dots GQD 15 15 15 RQD 15 15 15 monomer 35 35 45
  • White pigment Pigment White 6 (TR-88 manufactured by dupont) Blue pigment: Pigment Blue 15:6, Xcolor pigment
  • Green quantum dot Nanolumi quantum dot, center wavelength 530 nm, FWHM 30 nm
  • Red quantum dot Nanolumi quantum dot, center wavelength 640 nm, FWHM 38 nm
  • Epoxy Diethylene glycol diglycidyl ether (Dicel)
  • a white solid powder of the following Chemical Formula 1-1 was placed in a 3-neck flask, and 27 g of thiophenol and 32 g of ethanol were added and stirred.
  • the surface of a glass substrate (Eagle 2000, manufactured by Corning) was sequentially washed with a neutral detergent, water and alcohol, and then, a coating device (Mikasa, Opticoat MS-A150) was used on the glass substrate as shown in Table 2 below.
  • a coating device Moikasa, Opticoat MS-A150
  • Table 2 Table 2 below.
  • coating was carried out at an rpm that can exhibit a certain thickness for each composition, and then pre-coated on a 90° C. hot-plate for 1 minute to 10 minutes. Baking was progressed, and a coating film was formed.
  • a general quantum dot pixel is a quantum dot that absorbs light generated from a blue light source to generate long-wavelength light.
  • a green pixel has a quantum dot that absorbs light generated from a blue light source to generate green-wavelength light.
  • a photosensitive resin composition was prepared by using quantum dots that absorb light generated from a blue light source to generate light of a red wavelength.
  • Green (green luminance) to red (red luminance) were driven and the spectrum of the substrate was measured using CAS 140 CT equipment on the upper part of the substrate.
  • the wavelength of a desired color was calculated as an area ratio, and the results of Comparative Examples 1 to 4 and Examples 1 to 7 were measured and shown in Table 3 according to the following classification.
  • ⁇ When the wavelength other than the desired color is greater than 1% and less than or equal to 3%
  • the green/red sharpness was evaluated by the intensity of light emitted from the adjacent red pixel after driving the green pixel, and the green/blue sharpness was evaluated by the intensity of the light emitted from the adjacent blue pixel after driving the green pixel, and the evaluation criteria are as follows. .
  • Example 1 in which cyan and magenta color materials were introduced into the green and red pixels, both color purity and sharpness were excellent even without a partition wall, and in Examples 2 to 7 in which only one of the green and red pixels was introduced with the color material. It was confirmed that color purity and sharpness were improved without barriers.

Abstract

양자점 및 색재를 포함하는 색변환 화소, 색변환 화소용 조성물 및 상기 색변환 화소를 포함하는 표시장치를 제공한다.

Description

색변환 화소, 색변환 화소용 조성물 및 이를 포함하는 표시장치
본 발명은 양자점 및 색재를 포함하는 색변환 화소, 색변환 화소용 조성물 및 상기 색변환 화소를 포함하는 표시장치에 관한 것이다.
최근 대두되고 있는 디스플레이 장치로는 크게 액정표시장치(LCD, Liquid Crystal Display), 유기전계발광 표시장치(OLED, Organicelectro luminescence Display device) 등이 있다. 상기 방식은 각각의 화소를 구동하는 방식에 차이를 가진다. 움직이는 화면을 보여주기 위하여 LCD는 액정이라는 재료를 사용하여 각각의 화소에서 표현하는 색상을 제어하고 OLED는 각각의 화소에 전기를 부여하여 빛을 발생시켜 화소에서 색을 구현하는 방식으로 여러 화면을 시간에 따라 구현하여 움직이는 화면을 구현한다. 또한 기존에 LCD는 광원을 CCFL(냉음극형광램프, Cold Cathode Fluorescent Lamp)를 사용하느냐 또는 LED(Light Emitting Diode)를 사용하느냐에 따라 달라질 수 있으며 OLED도 각각의 화소가 단독적으로 컬러를 발생하는 RGB OLED와 컬러필터(CF, color filter)와 조합되는 WOLED(white OLED)로 나눌 수 있다.
원하는 색상을 구현하기 위해서는 광원과 적절한 컬러필터가 요구되며, 현재 착색제로 안료, 염료와 같은 색재를 사용하는 방법이 일반적으로 적용되고 있다. 기존에 디스플레이에 사용되는 색재는 특정 파장에 투과와 흡수 특성을 이용하는 것으로서, 예를 들어 적색 색상을 가지는 색재인 안료 레드 254 (C.I. Pigment Red 254)은 청색 영역과 녹색 영역에서 흡수 특성을 가지고 적색 영역에서 투과 특성을 가지기 때문에 일반적인 가시광선 영역 (파장 범위: 380 내지 780 ㎚)에서 적색으로 인지할 수 있다. 그러나, 안료를 단독으로 사용하는 경우 고휘도, 고명암비, 고정세화 등의 높은 품질요구조건을 만족시키기 어렵고, 염료를 단독으로 사용하는 경우 내열성 및 내광성이 떨어지는 단점이 있다.
한편, 최근 많은 연구되고 있는 양자점은 그 크기가 수 나노미터로 작아 특별한 특성이 발현되는 입자로 빛을 받아 더 장파장의 빛으로 방출하는 특성이 나타나는 PL 특성 이외에 전기를 주입하여 빛을 발생하는 EL 특성도 연구되고 있다. 상기의 특성으로 인하여 양자점을 디스플레이 재료로 활용하는 연구도 많이 진행되고 있다. 연구 초기에는 양자점을 포함하는 시트를 개발하여 청색 광원을 백색 광원으로 변환하여 기존의 컬러필터를 사용하는 구조가 연구되었으며 최근에는 각각의 화소에서 색변환하는 특성으로 연구가 진행되고 있다. 예를 들어, 포토레지스트 조성물 및 이를 이용한 컬러 필터에 관한 대한민국 공개특허 제10-2018-0030353호와 같이, 청색 화소는 광원의 청색 광원이 그대로 발현되고, 녹색 양자점 화소는 청색광원을 녹색광원으로 발현되며, 적색 양자점 화소는 청색광원을 적색광원으로 발현하는 방법이 검토되고 있다.
그러나, 일반적으로 알려진 색변환 화소는 격벽이 없으면 백라이트유닛의 청색 광이 인접한 화소로 유출되어 적색 화소에서 유출된 청색 광이 나오거나 유출된 청색광이 적색 양자점을 만나 적색으로 변환된 광이 발생하고, 청색 화소에서도 녹색 화소에서 녹색 양자점을 위해 발생한 청색광이 인접한 청색 화소로 유출되고 화소에서 새어나오게 되므로, 기존의 색변환 화소를 사용하는 경우 인접 화소로 빛이 누출되는 문제점이 발생한다. 따라서, 이러한 인접 화소로부터 발상하는 간섭을 막기 위해 각 화소 사이에 격벽을 필수적으로 형성하여야만 빛의 누출로 인한 혼색을 방지할 수 있다. 기존에 사용되는 격벽은 광이 새어나가는 것을 방지하는 목적으로 필요하기 때문에 흑색을 가지는 것이 일반적이나 흑색 격벽을 두꺼운 패턴으로 제조하는 것은 쉬운 일이 아니다. 또한 격벽을 형성하기 때문에 격벽이 가지는 면적으로 인하여 화소의 개구율이 줄어들 수 밖에 없는 문제가 발생한다. 이에, 각각의 색변환 화소의 성능을 개선하기 위하여 격벽 없이도 화소간의 간섭을 최소화하고, 혼색이 발생하지 않는 고순도 화소의 개발이 필요하다.
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 개선하기 위한 것으로, 화소간의 빛 간섭을 최소화하여 격벽 없이도 혼색이 발생하지 않으면서 높은 색순도를 나타내는 색변환 화소, 상기 색변환 화소 제조를 위한 색변환 화소용 조성물 및 상기 색변환 화소를 포함하는 표시장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 양자점 및 색재를 포함하는 색변환 화소를 제공한다.
또한, 본 발명은, 양자점, 450 nm, 540 nm 및 640 nm 중 적어도 2 이상의 파장 영역에서 투과율이 50% 이상인 색재, 모노머, 바인더, 개시제, 및 첨가제를 포함하는, 색변환 화소용 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은, 상기 색변환 화소를 포함하는 표시장치를 제공한다.
본 발명의 색변환 화소는 양자점 및 특정 파장 영역에 대한 투과율이 높은 색재를 포함함으로써 각 화소 간의 빛 간섭을 최소화하여 각 화소 사이에 격벽 없이도 혼색이 발생하지 않으면서 색상의 순도를 높일 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 격벽 형성이 필요치 않아 컬러필터 제조 공정이 단순화되고, 이에 따라 화소의 개구율을 늘릴 수 있으며, 외광에 대한 반사를 억제하여 외부광원에 의한 양자점의 발광을 억제함으로써 고순도의 색상으로 색을 변환시키는 화소를 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 색변환 화소의 구조를 나타낸 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라, 본 발명의 색변환 화소에 포함되는 색재의 파장에 따른 투과율 그래프이다.
도 3은 일반적인 청색, 녹색, 및 적색 안료의 투과 스펙트럼을 나타낸 것이다.
본 발명은, 양자점 및 색재를 포함하는 색변환 화소, 상기 색변환 화소를 포함하는 컬러필터 및 상기 컬러필터를 포함하는 표시장치에 관한 것으로서, 본 발명의 색변환 화소는 컬러필터의 청색 화소, 녹색 화소 또는 적색 화소를 의미하는 것일 수 있다.
본 발명의 색변환 화소는 양자점 및 특정 파장에 대한 투과율이 높은 색재를 포함함으로써 화소간의 빛 간섭을 최소화하여 각 화소 사이에 격벽 없이도 혼색이 발생하지 않아 색상의 순도를 높일 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 본 발명의 색변환 화소를 포함하는 컬러필터는 각 화소 사이에 격벽 형성이 필요치 않아 공정이 단순화되고, 이에 따라 화소의 개구율을 늘릴 수 있으며, 외광에 대한 반사를 억제하여 외부광원에 의한 양자점의 발광을 억제함으로써 고순도의 색상으로 색을 변환시키는 화소를 제조할 수 있으며, 이러한 색변환 화소를 포함하는 표시장치를 제조할 수 있다.
색재는 특정 파장에서 투과 및 흡수 특성을 나타내는 것으로서, 예를 들어, 적색 색재는, 적색 영역(600 nm 이상)에서 투과 특성을 가지기 때문에 일반적인 가시광선 영역 (파장 범위: 380 내지 780 ㎚)에서 적색으로 인지할 수 있으나, 그 외의 파장 영역에서 흡수 특성을 나타낸다. 또한, 같은 맥락으로 녹색 색재는 녹색 영역(500 내지 560 nm)에서 투과 특성을 가져 가시광선 영역에서 녹색으로 인지할 수 있으나, 그 외의 파장 영역에서 흡수 특성을 나타낸다.
한편, 양자점은 청색 광을 특정 파장의 광으로 전환(단파장의 광을 장파장으로 전환)시키는 것으로서, 적색 양자점은 적색 화소에서 청색 광을 흡수하여 적색 광으로 변환시키는 역할을 하고, 녹색 양자점은 녹색 화소에서 청색 광을 흡수하여 녹색 광으로 변환시키는 역할을 한다.
양자점을 포함하는 화소의 색순도 성능을 향상시키기 위해 일반적인 색재를 도입하는 경우, 예를 들어, 적색 양자점과 적색 색재를 함께 사용하여 화소를 제조하면 적색 색재가 상술한 바와 같이 청색 및 녹색에서 흡수 특성을 가지기 때문에 적색 양자점이 흡수해야 할 청색 광을 적색 색재가 흡수하여 방해하게 되고, 이에 따라 오히려 화소의 성능이 낮아지게 된다. 따라서, 일반적으로 적색 또는 녹색 화소에 사용되는 색재를 양자점과 함께 색변환 화소 제조용 조성물로서 사용하는 것은 바람직하지 않다.
이에, 본 발명의 색변환 화소는 양자점 및 색재를 포함하는 색변환 화소 를 포함하며, 구체적으로는 화소간 혼색을 방지할 수 있는 양자점 및 색재를 포함하는 색변환 화소를 포함하며, 더욱 구체적으로는, 양자점과 2곳의 특정 파장 영역에 대한 투과율이 높은 색재를 함께 포함하는 색변환 화소를 포함한다. 이에 따라, 격벽 없이도 각 화소의 색순도 개선시키고 혼색에 대한 방지 효과를 부여할 수 있으며, 이러한 색변환 화소를 사용함으로써 색상이 개선된 표시장치를 제공할 수 있다.
< 색변환 화소 >
본 발명의 색변환 화소는, 양자점 및 색재를 포함하는 색변환 화소를 포함하며, 바람직하게는 양자점 및 2의 특정 파장 영역에 대한 투과율이 높은 색재를 포함한다.
양자점
본 발명의 색변환 화소는 양자점을 포함한다.
본 발명의 양자점은 광 또는 전기에 의한 자극으로 발광할 수 있는 양자점 입자라면 특별히 한정되지 않는다. 예컨대, II-VI족 반도체 화합물; III-V족 반도체 화합물; IV-VI족 반도체 화합물; IV족 원소 또는 이를 포함하는 화합물; 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택될 수 있으며, 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
예를 들면, 상기 II-VI족 반도체 화합물은 CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, ZnO, HgS, HgSe, HgTe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 이원소 화합물; CdSeS, CdSeTe, CdSTe, ZnSeS, ZnSeTe, ZnSTe, HgSeS, HgSeTe, HgSTe, CdZnS, CdZnSe, CdZnTe, CdHgS, CdHgSe, CdHgTe, HgZnS, HgZnSe, HgZnTe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 삼원소 화합물; 및 CdZnSeS, CdZnSeTe, CdZnSTe, CdHgSeS, CdHgSeTe, CdHgSTe, HgZnSeS, HgZnSeTe, HgZnSTe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 사원소 화합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 III-V족 반도체 화합물은 GaN, GaP, GaAs, GaSb, AlN, AlP, AlAs, AlSb, InN, InP, InAs, InSb 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 이원소 화합물; GaNP, GaNAs, GaNSb, GaPAs, GaPSb, AlNP, AlNAs, AlNSb, AlPAs, AlPSb, InNP, InNAs, InNSb, InPAs, InPSb, GaAlNP 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 삼원소 화합물; 및 GaAlNAs, GaAlNSb, GaAlPAs, GaAlPSb, GaInNP, GaInNAs, GaInNSb, GaInPAs, GaInPSb, InAlNP, InAlNAs, InAlNSb, InAlPAs, InAlPSb 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 사원소 화합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 IV-VI족 반도체 화합물은 SnS, SnSe, SnTe, PbS, PbSe, PbTe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 이원소 화합물; SnSeS, SnSeTe, SnSTe, PbSeS, PbSeTe, PbSTe, SnPbS, SnPbSe, SnPbTe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 삼원소 화합물; 및 SnPbSSe, SnPbSeTe, SnPbSTe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 사원소 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상일 수 있으나, 역시 이에 한정되지 않는다.
이에 한정되지는 않으나, 상기 IV족 원소 또는 이를 포함하는 화합물은 Si, Ge 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 원소; 및 SiC, SiGe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 이원소 화합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
양자점은 균질한(homogeneous) 단일 구조; 코어-쉘(core-shell) 구조 및 그래디언트(gradient) 구조 등과 같은 이중 구조; 또는 이들의 혼합 구조일 수 있으며, 본 발명에서 양자점은 광에 의한 자극으로 발광할 수 있는 것이라면 그 종류를 특별히 한정하지 않는다.
일 실시예에 따르면, 양자점은 코어-쉘 구조를 가지며, 상기 코어는 InP, InZnP, InGaP, CdSe, CdS, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, CdSeTe, CdZnS, CdSeS, PbSe, PbS, PbTe, AgInZnS, HgS, HgSe, HgTe, GaN, GaP, GaAs, InGaN, InAs 및 ZnO로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하고, 상기 쉘은 ZnS, ZnSe, ZnTe, ZnO, CdS, CdSe, CdTe, CdO, InP, InS, GaP, GaN, GaO, InZnP, InGaP, InGaN, InZnSCdSe, PbS, TiO, SrSe 및 HgSe로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있으며, 바람직하게는, InP/ZnS, InP/ZnSe, InP/GaP/ZnS, InP/ZnSe/ZnS, InP/ZnSeTe/ZnS 및 InP/MnSe/ZnS로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.
일반적으로 양자점은 습식화학공정(wet chemical process), 유기 금속 화학증착 공정(MOCVD, metal organic chemical vapor deposition) 또는 분자선 에피택시 공정(MBE, molecular beam epitaxy)에 의해 제조될 수 있다.
습식 화학 공정은 유기 용제에 전구체 물질을 넣어 입자들을 성장시키는 방법으로, 결정이 성장할 때 유기 용제가 자연스럽게 양자점 결정의 표면에 배위되어 분산제 역할을 하여 결정의 성장을 조절하게 되므로 유기금속 화학증착이나 분자선 에피택시와 같은 기상 증착법보다 더 쉽고 저렴한 공정을 통하여 양자점 입자의 크기 성장을 제어할 수 있다.
본 발명의 상기 양자점은 각각 녹색 화소, 적색 화소 및 청색 화소 제조 목적에 따라, 녹색 양자점, 적색 양자점 및 청색 양자점을 사용할 수 있다.
구체적으로, 상기 양자점은 녹색 양자점일 수 있고, 상기 녹색 양자점은 청색 광을 흡수하여 녹색 광으로 전환시키는 역할을 하는 물질을 의미하는 것으로서, 일반적으로 녹색 화소 제조를 위해 사용되는 양자점 물질이라면 제한없이 적용할 수 있다. 예를 들어, 상기 녹색 양자점은 중심파장이 500 내지 560 nm일 수 있고, 520 nm 내지 550 nm인 것이 바람직하며, 약 540 nm인 것이 가장 바람직하다.
또한, 상기 양자점은 적색 양자점일 수 있고, 상기 적색 양자점은 청색 광을 흡수하여 적색 광으로 전환시키는 역할을 하는 물질을 의미하는 것으로서, 일반적으로 적색 화소 제조를 위해 사용되는 양자점 물질이라면 제한없이 적용할 수 있다. 예를 들어, 상기 적색 양자점은 중심파장이 600 nm 이상일 수 있고, 600 nm 내지 700 nm인 것이 바람직하며, 약 640 nm인 것이 가장 바람직하다.
또한, 상기 양자점은 청색 양자점일 수 있고, 상기 청색 양자점은 청색으로 내보내도록 하는 물질 의미하는 것으로서, 일반적으로 청색 화소 제조를 위해 사용되는 양자점 물질이라면 제한없이 적용할 수 있다. 예를 들어, 상기 청색 양자점은 중심파장이 500 nm 이하일 수 있고, 400 nm 내지 500 nm인 것이 바람직하며, 약 450 nm인 것이 가장 바람직하다.
색재
본 발명의 색변환 화소는 색재를 포함한다.
상기 색재는 450 nm, 540 nm 및 640 nm 중 적어도 2 이상의 파장 영역에서 투과율이 50% 이상인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 60% 이상일 수 있고, 가장 바람직하게는 70% 이상일 수 있다. 또한, 상기 색재는 450 nm, 540 nm 및 640 nm 중 적어도 1 이상의 영역에서 투과율이 50% 이하일 수 있고, 바람직하게는 30% 이하일 수 있고, 가장 바람직하게는 5% 이하 일 수 있다.
본 발명의 상기 색재는 450 nm, 540 nm 및 640 nm 중 2의 파장 영역에서 투과율이 50% 이상, 더욱 바람직하게는 60% 이상, 가장 바람직하게는 70% 이상일 수 있고, 1곳의 영역에서 투과율이 50% 이하, 바람직하게는 30% 이하, 가장 바람직하게는 5% 이하 일 수 있다.
상기 색재는 450 nm 및 540 nm의 파장 영역에서 투과율이 50% 이상, 더욱 바람직하게는 60% 이상, 가장 바람직하게는 70% 이상일 수 있고, 450 nm 및 640 nm의 파장 영역에서 투과율이 50% 이상, 더욱 바람직하게는 60% 이상, 가장 바람직하게는 70% 이상일 수 있다.
본 발명의 일 예에 따른, 색재의 파장에 따른 투과율을 도 2에 도시하였다.
구체적으로, 상기 양자점이 녹색 양자점일 때, 상기 색재는 450 nm 및 540 nm의 파장 영역에서 투과율이 50% 이상일 수 있고, 640 nm의 파장 영역에서 투과율이 50% 이하일 수 있으며, 바람직하게는 시안 색재일 수 있으며, 이때 본 발명의 색변환 화소는 녹색 화소일 수 있다. 상기 시안 색재는 가시광선 영역에서 시안 색으로 인지되는 공지의 색재라면 제한없이 사용할 수 있으며, 시안 안료 및 시안 염료를 포함한다. 예를 들어, 상기 시안 염료는 Acid Blue 90, Acid Blue G 4061 (Sinochem Tianjin Imp Exp Corp), Acid Blue GN (Jagson Colorchem Ltd), Acid Brilliant Blue G (Sinochem Ningbo Imp & Exp Corp), Acid Brilliant Blue G (Nanjing Chemicals Import and Export Corp), Acid Brilliant Blue G (Brighten Colorchem BV) 등이 있을 수 있고, 상기 시안 안료는 Polar Blue G (Ciba Specialty Chemicals Inc), Polar Blue G-Ol (Ciba Specialty Chemicals Inc), Ricolan Cyanine G (Rite Industries Inc.), Sandolan Cyanine N-G (Clariant GmbH) 등이 있을 수 있다.
예를 들어, 일 구체예의 녹색 화소는 상기 색재가 적색 광을 흡수하고, 청색 및 녹색 광은 투과하며, 상기 녹색 양자점이 투과된 청색 광을 녹색 광으로 전환시킴으로써 녹색 화소의 색순도가 향상될 수 있다.
또한, 상기 양자점이 적색 양자점일 때, 상기 색재는 450 nm 및 640 nm의 파장 영역에서 투과율이 50% 이상일 수 있고, 540 nm의 파장 영역에서 투과율이 50% 이하일 수 있으며, 바람직하게는 마젠타 색재일 수 있으며, 이때 본 발명의 색변환 화소는 적색 화소일 수 있다. 상기 마젠타 색재는 가시광선 영역에서 마젠타 색으로 인지되는 공지의 색재라면 제한없이 사용할 수 있으며, 상기 마젠타 색재는 마젠타 염료 및 마젠타 안료를 포함한다. 예를 들어, 상기 마젠타 염료는 Acid Magenta IIS (British dyestuffs corporation, BDC), Magenta S (Interessen Gemeinschaft Farbenindustrie A.G., IG) 등이 있을 수 있고, 상기 마젠타 안료는 Diamond magenta I, Magenta A pdr Magenta AB pdr (Interessen Gemeinschaft Farbenindustrie A.G., IG) 등이 있을 수 있다.
예를 들어, 일 구체예의 적색 화소는 상기 색재가 녹색 광을 흡수하고, 청색 및 적색 광은 투과하며, 상기 적색 양자점이 투과된 청색 광을 적색 광으로 전환시킴으로써 적색 화소의 색순도가 향상될 수 있다.
< 색변환 화소용 조성물 >
본 발명의 상술한 색변환 화소는 양자점 및 색재를 포함하는 색변환 화소용 조성물로부터 제조된 것일 수 있으며, 본 발명의 상기 색변환 화소용 조성물은 양자점 및 색재 외에 모노머, 바인더, 개시제, 첨가제, 및 용제 중 1종 이상을 추가 포함할 수 있다.
양자점
색변환 화소에서 상술한 양자점에 대한 설명이, 색변환 화소용 조성물에서도 동일하게 적용될 수 있다.
상기 양자점은 상기 색변환 화소용 조성물의 고형분에 대하여 5 내지 40 중량%, 바람직하게는 10 내지 30 중량%로 포함될 수 있다.
색재
색변환 화소에서 상술한 색재에 대한 설명이, 색변환 화소용 조성물에서도 동일하게 적용될 수 있다.
상기 색재는 상기 색변환 화소용 조성물의 고형분에 대하여 1 내지 20 중량%로 포함될 수 있고, 바람직하게는 1.5 내지 10 중량%로 포함될 수 있다.
모노머
본 발명의 일 실시형태에 따른 색변환 화소는 모노머를 추가로 포함할 수 있다. 상기 모노머는 조성물에 적절한 점도 특성을 부여하고 후술하는 개시제에 의하여 발생한 라디칼이 모노머를 통해 구조를 형성하는 작용을 한다.
상기 모노머는 트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 에톡실레이티드 트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 프로폭실레이티드 트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리트리톨트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리트리톨테트라(메타)아크릴레이트, 에톡실레이티드 펜타에리트리톨 테트라(메타)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨펜타(메타)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨헥사(메타)아크릴레이트, 에톡실레이티드 디펜타에리트리톨헥사(메타)아크릴레이트, 프로폭실레이티드 디펜타에리트리톨헥사(메타)아크릴레이트, 및 디펜타에리트리톨(폴리)아크릴레이트로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 디펜타에리트리톨헥사아크릴레이트가 바람직하게 사용된다.
상기 모노머는 상기 색변환 화소용 조성물의 고형분에 대하여 20 내지 60 중량%로 포함될 수 있고, 바람직하게는 25 내지 50 중량%로 포함될 수 있다.
바인더
본 발명의 일 실시형태에 따른 색변환 화소는 바인더를 추가로 포함할 수 있다.
상기 바인더는 아크릴계 바인더 수지, 카도계 바인더 수지, 에폭시 수지 또는 이들의 조합을 포함하는 포함할 수 있으며, 예를 들어, 하기 화학식 1로 표시되는 구조를 포함하는 수지를 사용하는 것이 바람직하나, 이에 제한되는 것은 아니다.
[화학식 1]
Figure PCTKR2020015212-appb-I000001
상기 화학식 1에서, p는 3 내지 15의 정수이고, *는 결합손이다.
상기 바인더는 상기 색변환 화소용 조성물의 고형분에 대하여 20 내지 60 중량%로 포함될 수 있고, 바람직하게는 25 내지 50 중량%로 포함될 수 있다.
개시제
본 발명의 일 실시형태에 따른 색변환 화소는 개시제를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 개시제는 상기 모노머를 중합시킬 수 있는 것이라면 그 종류를 특별히 제한하지 않고 사용할 수 있다. 특히, 상기 개시제는 중합특성, 개시효율, 흡수파장, 입수성, 가격 등의 관점에서 아세토페논계 화합물, 벤조페논계 화합물, 트리아진계 화합물, 비이미다졸계 화합물, 옥심계 화합물 및 티오크산톤계 화합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 화합물을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 개시제는 상기 색변환 화소용 조성물 전체 함량에 대하여 1 내지 10 중량%, 바람직하게는 1.5 내지 5 중량%로 포함될 수 있다.
첨가제
본 발명의 일 실시형태에 따른 색변환 화소는 첨가제를 추가로 포함할 수 있다.
상기 첨가제는 예를 들면 다른 고분자 화합물, 에폭시 첨가제(경화제), 및 레벨링제 등으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 다른 고분자 화합물의 구체적인 예로는 에폭시 수지 및 말레이미드 수지 등의 경화성 수지; 폴리비닐알코올, 폴리아크릴산, 폴리에틸렌글리콜모노알킬에테르, 폴리플루오로알킬아크릴레이트, 폴리에스테르 및 폴리우레탄 등의 열가소성 수지 등을 들 수 있다.
상기 경화제는 심부 경화 및 기계적 강도를 높이기 위해 사용되며, 구체적인 예로는 에폭시 화합물, 다관능 이소시아네이트 화합물, 멜라민 화합물 및 옥세탄 화합물 등을 들 수 있다.
상기 경화제에서 에폭시 화합물의 구체적인 예로는 비스페놀 A계 에폭시 수지, 수소화 비스페놀 A계 에폭시 수지, 비스페놀 F계 에폭시 수지, 수소화 비스페놀 F계 에폭시 수지, 노블락형 에폭시 수지, 기타 방향족계 에폭시 수지, 지환족계 에폭시 수지, 글리시딜에스테르계 수지, 글리시딜아민계 수지, 또는 이러한 에폭시 수지의 브롬화 유도체, 에폭시 수지 및 그 브롬화 유도체 이외의 지방족, 지환족 또는 방향족 에폭시 화합물, 부타디엔 (공)중합체 에폭시화물, 이소프렌 (공)중합체 에폭시화물, 글리시딜(메타)아크릴레트 (공)중합체, 트리글리시딜이소시아눌레이트 등을 들 수 있다.
상기 경화제는, 경화제와 함께 에폭시 화합물의 에폭시기, 옥세탄 화합물의 옥세탄 골격을 개환 중합하게 할 수 있는 경화 보조 화합물을 병용할 수 있다. 상기 경화 보조 화합물은 예를 들면 다가 카르본산류, 다가 카르본산 무수물류, 산발생제 등이 있다. 상기 다가 카르본산 무수물류는 에폭시 수지 경화제로서 시판되는 것을 이용할 수 있다. 상기 에폭시 수지 경화제의 구체적인 예로는 시판품으로서 상품명(아데카하도나 EH-700)(아데카공업㈜ 제조), 상품명(리카싯도 HH)(신일본이화㈜ 제조), 상품명(MH-700)(신일본이화㈜ 제조) 등을 들 수 있다. 상기에서 예시한 경화제는 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 레벨링제로는, 흑색 감광성 수지 조성물의 피막 형성성을 보다 향상시키기 위해 시판되는 계면 활성제를 사용할 수 있고, 예를 들어 실리콘계, 불소계, 에스테르계, 양이온계, 음이온계, 비이온계, 양성 등의 계면 활성제 등을 들 수 있고, 이들은 각각 단독으로도 2 종 이상을 조합하여 사용해도 된다.
상기 첨가제는 본 발명의 효과를 저해하지 않는 범위에서 당업자가 적절히 추가하여 사용이 가능하다. 예를 들어, 상기 첨가제는 상기 색변환 화소용 조성물의 고형분에 대하여 0.1 내지 3 중량%, 바람직하게는 0.2 내지 1 중량%로 포함될 수 있다.
용제
본 발명의 일 실시형태에 따른 색변환 화소는 용제를 추가로 포함할 수 있다.
상기 용제는 색변환 화소용 조성물에 포함되는 다른 성분들을 용해시키는데 효과적인 것이면, 당해 분야에서 통상적으로 사용되는 용제를 특별히 제한하지 않고 사용할 수 있다. 상기 용제는 구체적인 예로서 에테르류, 아세테이트류, 방향족 탄화수소류, 케톤류, 알코올류, 에스테르류, 및 아미드류 등으로부터 1종 이상을 선택하여 사용할 수 있으나 이에 한정하는 것은 아니다.
상기 에테르류 용제는 구체적으로, 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 에틸렌글리콜모노프로필에테르, 에틸렌글리콜모노부틸에테르등의 에틸렌글리콜모노알킬에테르류; 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜모노에틸에테르, 프로필렌글리콜모노프로필에테르, 프로필렌글리콜모노부틸에테르등의 프로필렌글리콜모노알킬에테르류; 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 디에틸렌글리콜디에틸에테르, 디에틸렌글리콜디프로필에테르, 디에틸렌글리콜디부틸에테르 등의 디에틸렌글리콜디알킬에테르류; 등을 들 수 있다.
상기 아세테이트류 용제는 구체적으로, 메틸셀로솔브아세테이트, 에틸셀로솔브아세테이트, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노프로필에테르아세테이트 등의 알킬렌글리콜알킬에테르아세테이트류; 메톡시부틸아세테이트, 메톡시펜틸아세테이트, n-펜틸아세테이트 등의 알콕시알킬아세테이트류; 등을 들 수 있다.
상기 방향족 탄화수소류 용제는 구체적으로, 벤젠, 톨루엔, 크실렌, 메시틸렌 등을 들 수 있다.
상기 케톤류 용제는 구체적으로, 메틸에틸케톤, 아세톤, 메틸아밀케톤, 메틸이소부틸케톤, 시클로헥사논 등을 들 수 있다.
상기 알코올류 용제는 구체적으로, 에탄올, 프로판올, 부탄올, 헥사놀, 시클로헥산올, 에틸렌글리콜, 글리세린 등을 들 수 있다.
상기 에스테르류 용제는 구체적으로, γ부티로락톤 등의 환상 에스테르류; 3-에톡시프로피온산에틸, 3-메톡시프로피온산메틸, 에틸 3-에톡시프로피오네이트 등을 들 수 있다.
상기 아미드류 용제는 구체적으로, N,N-디메틸포름아미드, N,N- 디메틸아세트아미드, N-메틸피롤리돈 등을 들 수 있다.
상기 용제는 프로필렌글리콜모노메틸에터아세테이트를 사용하는 것이 바람직할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 용제는 상기 색변환 화소용 조성물의 고형분에 대하여 100 내지 400 중량%, 바람직하게는 150 내지 300 중량%로 포함될 수 있다.
< 컬러필터 및 표시장치 >
본 발명은 상기 색변환 화소를 포함하는 컬러필터, 및 상기 컬러필터를 포함하는 표시장치에 관한 것이다. 또한, 본 발명의 표시장치 및 컬러필터는 상술한 색변환 화소에 대하여 기술된 내용을 모두 적용할 수 있으며, 중복되는 부분들에 대해서는 상세한 설명을 생략하였으나, 그 설명이 생략되었더라도 동일하게 적용될 수 있다.
도 1을 참조하여 설명하면, 본 발명의 표시장치에 포함되는 컬러필터는 기판(10) 상에 서로 다른 컬러 형성을 위한 제1화소, 제2화소 및 제3화소 (21, 22, 23)를 포함하며, 상기 제1 내지 제3화소 중 적어도 하나는 본 발명에 따른 색변환 화소일 수 있다. 예를 들어, 외부로부터 광(예를 들어, 청색광) (30)이 컬러필터에 입사되면, 제1화소, 제2화소 및 제3화소 영역에서 각각 적색광, 녹색광 및 청색광이 출사될 수 있다.
일 구현예에서, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 컬러필터는 청색화소(21), 녹색화소(22), 및 적색화소(23)가 형성된 것으로서, 녹색화소(22) 및/또는 적색화소(23)가 본 발명에 따른 색변환 화소인 것을 포함하며, 녹색화소(22) 및 적색화소(23) 모두 본 발명에 따른 색변환 화소인 것이 바람직하다.
일 구현예에서, 상기 컬러필터는 청색화소(21), 녹색화소(22), 및 적색화소(23)가 형성된 것으로서, 청색화소(21), 녹색화소(22) 및/또는 적색화소(23)가 본 발명에 따른 색변환 화소인 것을 포함하며, 청색화소(21), 녹색화소(22) 및 적색화소(23) 모두 본 발명에 따른 색변환 화소인 것이 바람직하다.
본 발명의 컬러필터는 본 발명에 따른 색변환 화소를 포함함으로써 상기 제1화소, 제2화소 및 제3화소 (21, 22, 23) 사이에 이들을 구획하기 위한 격벽을 포함하지 않을 수 있으며, 상기 기판 (10)은 유리 등과 같은 투명 기판인 것이 바람직하다.
일 구현예에서, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 컬러필터는 청색화소(21), 녹색화소(22) 및 적색화소(23) 사이에 이들을 구획하기 위한 격벽을 포함하지 않을 수 있다.
또한, 본 발명은 상술한 컬러필터를 포함하는 표시장치를 제공한다. 본 발명에 따른 표시장치는 본 발명에 따른 컬러필터를 사용하는 것을 제외하면 종래에 공지된 구조를 모두 적용할 수 있다.
일 구현예에서, 본 발명의 표시장치는 서로 마주하는 하부 기판, 상부 기판 및 하부 기판과 상부 기판 사이에 배치된 액정층을 구비하는 액정 패널과 상기 액정 패널에 화상 형성용 광을 제공하는 백라이트 장치, 백라이트 장치로부터 출사되고 상기 액정 패널을 투과한 광의 파장을 변환시켜 컬러를 형성하는 컬러 필터를 포함한다. 또한, 상기 백라이트 장치는 청색광을 발광하는 광원(30)을 포함하여, 액정 패널에 청색광을 제공할 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예, 비교예 및 실험예를 제시하나, 이러한 실시예, 비교예 및 실험예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 첨부된 특허청구범위를 제한하는 것이 아니며, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 실시예, 비교예 및 실험예에 대한 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.
제조예 1 내지 9: 색변환 화소용 조성물의 제조
제조예 1 내지 9의 조성에 따라 제조된 조성물은 표 1의 함량에 따라 용제, 색재, 양자점, 모노머, 바인더, 개시제, 에폭시, 첨가제의 순으로 첨가하고 30분간 300rpm의 속도로 회전하여 혼합하여 색변환 화소용 조성물을 제조하였다.
본 제조예에서, 청색 색변환 화소용 조성물을 제조하기 위하여, 산란체로 TiO2를 사용하는 백색 감광성 수지 조성물(제조예 1), 산란체로 TiO2를 사용하고 청색 안료를 포함하는 청백색 감광성 수지 조성물(제조예 2), 및 제조예 3의 투명한 유기 조성물을 제조하였다.
(단위: 중량 g) 청색 화소용 조성물 녹색 화소용 조성물 적색 화소용 조성물
제조예 1 2 3 4 5 6 7 8 9
색재 백색 5 5
청색 1
시안 2
녹색 2
마젠타 2
적색 2
양자점 GQD 15 15 15
RQD 15 15 15
모노머 35 35 45 30 30 44 30 30 44
바인더 35 35 45 30 30 44 30 30 44
개시제 2 2 2 2 2 2 2 2 2
에폭시 5 5 5 5 5 5 5 5 5
첨가제 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
용제 200 200 200 200 200 200 200 200 200
백색 안료 : Pigment White 6 (dupont사 제품 TR-88)청색 안료 : Pigment Blue 15:6, Xcolor pigment사
시안 안료 : BCG사 제품
녹색 안료 : Pigment Green 58
마젠타 염료 : Saujanya dyestuff사
적색 안료 : Pigment Red 254
녹색 양자점(GQD) : Nanolumi사 양자점, 중심파장 530 nm, FWHM 30nm
적색 양자점(RQD) : Nanolumi사 양자점, 중심파장 640 nm, FWHM 38nm
모노머 : 디펜타에리트리톨헥사아크릴레이트(DPHA, 일본화약社)
바인더 : 하기 합성예 1의 화학식 2의 바인더
개시제 : Irgacure OXE03 (바스프사)
에폭시 : 디에틸렌글리콜디글리시딜에테르 (다이쎌)
첨가제 : 레벨링제 (F475, DIC社)
용제 : 프로필렌 글리콜 모노메틸에테르 아세테이트(PGMEA)
합성예 1: 화학식 2의 바인더 수지의 합성
하기 화학식 1-1의 흰색 고체 분말을 3-넥 플라스크에 넣고, 티오페놀(thiophenol) 27 g, 에탄올 32 g을 넣고 교반하였다.
[화학식 1-1]
Figure PCTKR2020015212-appb-I000002
반응 용액에 트리에틸아민(trimethylamine) 16.3 g을 천천히 적가하였다. 반응 완료 후, 에탄올을 감압증류하여 제거하고 유기물을 디클로로메탄(dichloromethane)에 녹인 후 물로 세척한 후 디클로로메탄을 감압증류를 통해 제거하였다. 3-Neck flask에 동량의 PGMEA 용제를 투입하여 50% 용액으로 제조한 뒤, 115℃까지 승온시켰다. 115℃에서 3,3',4,4'-Biphenyltetracarboxylic dianhydride 31.1 g을 적하한 후, 6시간 동안 118℃를 유지하면서 교반시켰다. Phthalic anhydride 7.35g를 넣고 2시간 더 교반한 후, 반응을 종료하였다. 냉각 후 중량평균 분자량 4,300 g/mol인 하기 화학식 1의 수지를 수득하였다.
[화학식 1]
Figure PCTKR2020015212-appb-I000003
실시예 및 비교예: 색변환 화소의 제조
상기 제조예에서 제조된 조성물들을 이용하여 포토리소그래피 공정을 통해서 패턴을 형성하여 하기 표 2에 나타낸 바와 같이 각각 청색 화소, 녹색 화소, 적색 화소를 포함하는 색변환 화소를 제조하였다.
포토리소그래피는 유리 기판(이글 2000, 코닝사 제)의 표면을 중성 세제, 물 및 알코올로 순차 세정한 후, 상기 유리 기판 상에 코팅기기(Mikasa社, Opticoat MS-A150)를 사용하여 하기 표 2의 실시예 1 내지 실시예 7 및 비교예 1 내지 4에서 구성된 구조에 따라 조성물마다 일정 두께를 나타낼 수 있는 rpm으로 코팅을 진행한 후, 90℃열판(hot-plate)에서 1분 내지 10분 동안 사전 굽기를 진행하여, 도막을 형성하였다.
이후, 상기 도막에 패턴을 형성하기 위한 마스크를 개재한 뒤, 노광기(Ushio社, HB-50110AA)에서 200mJ/㎠의 노광 조건(365nm 센서에 의함)으로, UV를 조사하면서, 패턴 노광을 진행하였다. 상기 노광 후, 현상액 수용액으로 불필요한 부분을 용해시켜 제거해, 노광 부분만을 잔존시켜 패턴을 형성하고, convection 오븐에서 130℃의 온도로 60분 간 열경화를 진행하여, 시편 제작을 완료하였다. 화소는 격벽을 형성하지 않고, 청색화소를 형성하고 적색화소를 형성하고 녹색화소를 형성하는 순서로 기판을 제조하였으며, 형성된 구조의 모식도는 도 1과 같다.
청색 화소 녹색 화소 적색 화소
비교예 1 제조예 1(백색안료) 제조예 4(GQD) 제조예 7(RQD)
비교예 2 제조예 3(투명) 제조예 4(GQD) 제조예 7(RQD)
비교예 3 제조예 1(백색안료) 제조예 6(GQD+녹색안료) 제조예 9(RQD+적색안료)
비교예 4 제조예 3(투명) 제조예 6(GQD+녹색안료) 제조예 9(RQD+적색안료)
실시예 1 제조예 2(백색+청색안료) 제조예 5(GQD+시안안료) 제조예 8(RQD+마젠타염료)
실시예 2 제조예 2(백색+청색안료) 제조예 4(GQD) 제조예 8(RQD+마젠타염료)
실시예 3 제조예 2(백색+청색안료) 제조예 5(GQD+시안안료) 제조예 7(RQD)
실시예 4 제조예 1(백색안료) 제조예 5(GQD+시안안료) 제조예 8(RQD+마젠타염료)
실시예 5 제조예 1(백색안료) 제조예 5(GQD+시안안료) 제조예 7(RQD)
실시예 6 제조예 1(백색안료) 제조예 4(GQD) 제조예 8(RQD+마젠타염료)
실시예 7 제조예 3(투명) 제조예 5(GQD+시안안료) 제조예 8(RQD+마젠타염료)
일반적인 양자점 화소는 청색 광원에서 발생한 광을 양자점이 흡수하여 장파장의 빛을 발생하는 것으로, 비교예 1 및 2와 같이 녹색 화소에는 청색 광원에서 발생한 광을 양자점이 흡수하여 녹색 파장의 빛을 발생하는 양자점을 사용하고, 적색 화소에는 청색 광원에서 발생한 광을 양자점이 흡수하여 적색 파장의 빛을 발생하는 양자점을 사용하여 감광성 수지 조성물을 제조한 것이다.
< 시험예 >
상기 제조된 실시예 및 비교예에 따른 색변환 화소에 대해, 성능 평가를 다음과 같이 실시하였고, 그 결과를 표 3에 나타내었다.
시험예 1: 휘도 평가
녹색(녹색 휘도) 내지 적색(적색 휘도)을 구동하고 기판의 상부에 CAS 140 CT 장비를 사용하여 기판의 스팩트럼(spectrum)을 측정하였다. 원하는 색상의 파장을 면적비로 계산하여 하기의 구분에 따라 비교예 1 내지 4 및 실시예 1 내지 7의 결과를 측정하여 표 3에 나타내었다.
◎ : 청색 대비 녹색 내지 적색의 휘도가 80% 이상인 경우
○ : 청색 대비 녹색 내지 적색의 휘도가 60% 이상인 경우
△ : 청색 대비 녹색 내지 적색의 휘도가 40% 이상인 경우
X : 청색 대비 녹색 내지 적색의 휘도가 25% 이하인 경우
시험예 2: 색순도 평가
녹색(녹색 색순도) 내지 적색(적색 색순도)을 구동하고 기판의 상부에 CAS 140 CT 장비를 사용하여 기판의 스팩트럼(spectrum)을 측정하였다. 원하는 색상의 파장 이외의 파장을 면적비로 계산하여 하기의 구분에 따라 비교예 1 내지 4 및 실시예 1 내지 7의 결과를 측정하여 표 3에 나타내었다.
◎ : 원하는 색상 이외의 파장이 0.1% 이하인 경우
○ : 원하는 색상 이외의 파장이 0.1% 초과 1% 이하인 경우
△ : 원하는 색상 이외의 파장이 1% 초과 3% 이하인 경우
X : 원하는 색상 이외의 파장이 3% 초과인 경우
시험예 3: 선명성 평가
화소간 선명성을 평가하기 위하여 특정 화소를 구동하고 인접한 화소에서 발생하는 광의 세기(intensity)로 평가하여 선명성을 평가하였고, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
녹색/적색 선명성은 녹색 화소를 구동하고 인접한 적색 화소에서 발생하는 광의 세기로 평가하였고, 녹색/청색 선명성은 녹색 화소를 구동하고 인접한 청색 화소에서 발생하는 광의 세기로 평가하였으며, 평가 기준은 하기와 같다.
◎ : 녹색의 광의 세기 대비 발생한 세기가 0.1% 이하인 경우
○ : 녹색의 광의 세기 대비 발생한 세기가 0.1% 초과 1% 이하인 경우
△ : 녹색의 광의 세기 대비 발생한 세기가 1% 초과 3% 이하인 경우
X : 녹색의 광의 세기 대비 발생한 세기가 3% 초과인 경우
녹색휘도 적색휘도 녹색색순도 적색색순도 녹색/적색선명성 녹색/청색선명성
비교예 1 ◎ ◎ X X X X
비교예 2 ◎ ◎ X X X X
비교예 3 X X ◎ ◎ ◎ ◎
비교예 4 X X ◎ ◎ ◎ ◎
실시예 1 ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎
실시예 2 ◎ ◎ ◎ ○ ◎ ◎
실시예 3 ◎ ◎ ○ ◎ ◎ ◎
실시예 4 ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎
실시예 5 ◎ ◎ △ △ △ △
실시예 6 ◎ ◎ △ △ ◎ △
실시예 7 ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ △
녹색을 구현하기 위하여 녹색 화소 후면의 청색 광원을 구동하면, 백라이트유닛(BLU)에서 청색 광원이 발생하고 녹색 화소에서 청색 광원이 녹색으로 변환되어 녹색이 보여져야 하지만, 격벽을 형성하지 않고 비교예 1 및 2와 같이 색변환 화소를 구성하는 경우, 백라이트유닛의 청색 광이 인접한 화소로 유출되어 적색 화소에서 청색 광이 나오거나 적색 양자점을 만나 적색으로 변환된 광이 발생하고, 또한, 청색 화소에서도 녹색화소에서 발생한 청색광이 인접한 청색화소로 새어나오게 되는데, 상기 표 3을 참조하면, 녹색 및 적색 화소에 양자점만 도입한 비교예 1 및 2가 상기한 바와 같은 문제점으로 인하여 색품질이 악화되고, 화소간 선명성이 낮아진 것을 확인할 수 있다.
또한, 양자점에 색재를 도입하는 경우, 비교예 3 및 비교예 4와 같이 각 화소와 동일한 색재를 도입하여 색변환 화소를 구성하는 경우, 색재가 양자점이 흡수해야 할 청색광을 흡수하기 때문에 양자점의 효율이 낮아져, 결과적으로 녹색 내지 적색 화소의 휘도가 떨어지는 결과가 발생하였다(도 3).
반면, 녹색 화소 및 적색 화소에 시안 및 마젠타 색재를 도입한 실시예 1의 경우 격벽 없이도 색순도와 선명성이 모두 우수하였고, 녹색 화소 및 적색 화소 중 하나의 화소에만 색재를 도입한 실시예 2 내지 7 또한 격벽 없이 색순도와 선명성이 향상된 것을 확인할 수 있었다.

Claims (11)

  1. 양자점 및 색재를 포함하는 색변환 화소.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 색재는 450 nm, 540 nm 및 640 nm 중 적어도 2 이상의 파장 영역에서 투과율이 50% 이상인 색변환 화소.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 색재는 450 nm, 540 nm 및 640 nm 중 2곳의 파장 영역에서 투과율이 50% 이상이고, 1곳의 영역에서 투과율이 50% 이하인, 색변환 화소.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 색재는 450 nm 및 540 nm의 파장 영역에서 투과율이 50% 이상인, 색변환 화소.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 색재는 450 nm 및 640 nm의 파장 영역에서 투과율이 50% 이상인, 색변환 화소.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 색재는 시안 안료인 것을 특징으로 하는 색변환 화소.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 색재는 마젠타 염료인 것을 특징으로 하는 색변환 화소.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 양자점은 녹색 양자점 또는 적색 양자점인, 색변환 화소.
  9. 양자점; 450 nm, 540 nm 및 640 nm 중 적어도 2 이상의 파장 영역에서 투과율이 50% 이상인 색재; 모노머; 바인더; 개시제; 및 첨가제를 포함하는, 색변환 화소용 조성물.
  10. 상기 색변환 화소용 조성물 중 고형분 총 중량에 대하여,
    상기 양자점 5 내지 40 중량%;
    상기 색재 1 내지 20 중량%;
    상기 모노머 20 내지 60 중량%;
    상기 바인더 20 내지 60 중량%;
    상기 개시제 1 내지 10 중량%; 및
    상기 첨가제 0.1 내지 3 중량%를 포함하는, 색변환 화소용 조성물.
  11. 청구항 1 내지 8 중 어느 한 항에 따른 색변환 화소를 포함하는 표시장치.
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