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KR-102960826-B1 - A LIGHT CONVERSION INK COMPOSITION, A LIGHT CONVERTING LAMINATING UNIT AND A LIGHT CONVERTING PIXEL UNIT MANUFACTURED BY USING THEREOF

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Abstract

본 발명은, 발광입자, 중합성 모노머, 및 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하며, 상기 발광입자는 Ag, In, Ga 및 S를 포함하는 코어; 및 In, Ga 및 S 중 적어도 2종의 원소를 포함하는 쉘을 포함하는 것인, 광변환 잉크 조성물, 상기 광변환 잉크 조성물을 이용하여 제조된 광변환 적층기판 및 이를 포함하는 백라이트 유닛, 상기 광변환 잉크 조성물을 이용하여 제조된 광변환 화소기판, 및 상기 백라이트 유닛 또는 광변환 화소기판을 포함하는 화상표시장치에 관한 것이다.

Inventors

  • 강덕기
  • 김주호
  • 김형주
  • 왕현정

Assignees

  • 동우 화인켐 주식회사

Dates

Publication Date
20260506
Application Date
20220121

Claims (18)

  1. 발광입자, 중합성 모노머 및 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하며, 하기 화학식 1로 표시되는 화합물은 광변환 잉크 조성물 총 중량에 대하여 0.5 중량% 초과 15 중량% 미만으로 포함되며, 상기 발광입자는 Ag, In, Ga 및 S를 포함하는 코어; 및 In, Ga 및 S 중 적어도 2종의 원소를 포함하는 쉘을 포함하는 것인, 광변환 잉크 조성물. [화학식 1] (상기 화학식 1에 있어서, R 1 은 수소 또는 메틸기이며; R 2 는 직접 결합 또는 탄소수 1 내지 30의 알킬렌기이며; R 3 은 탄소수 1 내지 30의 알킬렌기, 탄소수 2 내지 30의 알케닐렌기 탄소수 3 내지 30의 사이클로알킬렌기, 탄소수 3 내지 30의 헤테로사이클로알킬렌기, 탄소수 1 내지 30의 알킬렌옥시기, 탄소수 2 내지 31의 알킬렌에스터기, 탄소수 5 내지 30의 아릴렌기 또는 탄소수 6 내지 30의 아릴알킬렌기이고; n은 0 내지 100의 정수이고, n이 0일 때는 직접 결합된다.)
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서, 실란 커플링제를 더 포함하는, 광변환 잉크 조성물.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 실란 커플링제는 에폭시기, (메타)아크릴옥시기, 메르캅토기, 및 아미노기로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1 종류의 유기 관능기를 갖는 것인, 광변환 잉크 조성물.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 중합성 모노머는, 하기 화학식 2로 표시되는 화합물을 포함하는, 광변환 잉크 조성물. [화학식 2] (상기 화학식 2에 있어서, R 4 는, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 10의 시클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 20의 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 15의 헤테로아릴렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴알킬렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 헤테로아릴알킬렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 10의 알케닐렌기, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 10의 알키닐렌기이며; R 5 및 R 6 은, 각각 독립적으로, 수소 원자 또는 메틸기이며; m은, 1 내지 15의 정수이다.)
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 중합성 모노머는, 단관능 모노머, 이관능 모노머 및 다관능 모노머 중 적어도 1종 이상을 더 포함하는, 광변환 잉크 조성물.
  7. 청구항 5에 있어서, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물은, 1,6-헥산디올디아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜디아크릴레이트, 2-하이드록시-3-메타크릴프로필아크릴레이트, 1,9-비스아크릴로일옥시노난 및 트리프로필렌글리콜디아크릴레이트로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는, 광변환 잉크 조성물.
  8. 청구항 1에 있어서, 화학식 3으로 표시되는 화합물을 더 포함하는, 광변환 잉크 조성물. [화학식 3] (상기 화학식 3에 있어서, Z는, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 알키닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 10의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 알킬에스터기, 치환 또는 비치환된 탄소수 4 내지 30의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 티오에스터기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 실릴 에스터기, 티오에테르기 또는 실릴기이고; R 7 및 R 8 은, 각각 독립적으로, 직접 결합, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬렌기, -OR 9 -, -OC(=O)R 10 -, -(OCH 2 CH 2 ) p - 또는 -(OCH 2 CH 2 CH 2 ) q -이고; Q 1 및 Q 2 는 각각 독립적으로, 직접 결합, 산소 원자, 황 원자 또는 -NH-이고; D는 산소 원자, 황 원자 또는 =NH이고; R 9 는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬렌기이고; R 10 은 치환 또는 비치환된 탄소수 4 내지 30의 알킬렌기이고; p 및 q는, 각각 독립적으로, 1 내지 150의 정수이다.)
  9. 청구항 1에 있어서, 산화방지제를 더 포함하는, 광변환 잉크 조성물.
  10. 청구항 9에 있어서, 상기 산화방지제는 상기 산화방지제는 페놀계 화합물 및 인계 화합물을 포함하는 산화 방지제; 및 페놀계 화합물 및 황계 화합물을 포함하는 산화 방지제 중 적어도 1종 이상을 포함하는, 광변환 잉크 조성물.
  11. 청구항 1에 있어서, 산란입자, 광중합 개시제, 첨가제 및 용제로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 더 포함하는, 광변환 잉크 조성물.
  12. 청구항 11에 있어서, 상기 산란입자는 Al 2 O 3 , SiO 2 , ZnO, ZrO 2 , BaTiO 3 , TiO 2 , Ta 2 O 5 , Ti 3 O 5 , ITO, IZO, ATO, ZnO-Al, Nb 2 O 3 , SnO 및 MgO로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는, 광변환 잉크 조성물.
  13. 청구항 1에 있어서, 용제를 포함하지 않는 무용제형인, 광변환 잉크 조성물.
  14. 청구항 1, 및 3 내지 13 중 어느 한 항에 따른 광변환 잉크 조성물을 이용하여 제조된, 광변환 적층기판.
  15. 청구항 14에 따른 광변환 적층기판을 포함하는, 백라이트 유닛.
  16. 청구항 1, 및 3 내지 13 중 어느 한 항에 따른 광변환 잉크 조성물을 이용하여 제조된, 광변환 화소기판.
  17. 청구항 15의 백라이트 유닛을 포함하는, 화상표시장치.
  18. 청구항 16의 광변환 화소기판을 포함하는, 화상표시장치.

Description

광변환 잉크 조성물, 이를 이용하여 제조된 광변환 적층기판 및 광변환 화소기판{A LIGHT CONVERSION INK COMPOSITION, A LIGHT CONVERTING LAMINATING UNIT AND A LIGHT CONVERTING PIXEL UNIT MANUFACTURED BY USING THEREOF} 본 발명은 광변환 잉크 조성물; 상기 광변환 잉크 조성물을 이용하여 제조된 광변환 적층기판 및 이를 포함하는 백라이트 유닛; 상기 광변환 잉크 조성물을 이용하여 제조된 광변환 화소기판; 및 상기 백라이트 유닛 또는 광변환 화소기판을 포함하는 화상표시장치에 관한 것이다. 정보화 사회가 발전함에 따라 화상을 표시하기 위한 표시장치에 대한 요구가 다양한 형태로 증가하고 있으며, 근래에는 액정표시장치(LCD: Liquid Crystal Display), 플라즈마표시장치(PDP: Plasma Display Panel), 유기전계발광표시장치(OLED: Organic Light Emitting Diode Display Device)와 같은 여러 가지 표시장치가 활용되고 있다. 색 재현율은 표시장치에서 가장 중요한 요소 중 하나이다. 최근에는 표시장치의 색 재현율을 높이기 위한 방안의 일 예로, 통상의 백색 LED를 대체하여 청색 LED를 이용하고, 별도의 광 변환수단인 양자점(quantum dot)을 포함하는 광변환 적층기판을 구비한 표시장치가 사용되고 있다. 예를 들면, 청색의 LED칩을 사용한 백라이트 또는 화소를 포함하는 컬러필터에 양자점이 분산된 광변환층을 포함하는 광변환 적층기판 또는 광변환 화소기판을 적용하여 광변환 효율을 높임으로써 표시장치의 색재현성을 향상하고자 한다. 한편, 광변환 화소가 적용된 컬러필터를 제조하기 위하여, 양자점과 같은 발광입자를 포함하는 조성물을 이용한 포토리소그래피 방법을 사용할 수 있다. 그러나, 이러한 방법은 컬러 필터의 정교성과 재현성 측면에서는 우수하지만, 화소를 형성하기 위하여 각각의 색에 대하여 코팅, 노광, 현상 및 경화하는 과정이 각각 요구되어 제조 공정, 시간 및 비용이 늘어나고 공정간 제어 인자가 많아져 수율 관리에 어려움이 있다. 이러한 문제점들을 해결하기 위하여, 잉크젯(inkjet) 방법이 제시되었다. 잉크젯 방법은 잉크젯 헤드(inkjet head)를 사용하여 구획되어 있는 소정 위치에 액체 잉크를 분사하여 각각의 잉크가 착색된 이미지를 구현하는 기술로, 적색, 녹색 및 청색을 포함한 복수의 색을 한번에 착색할 수 있어서 제조 공정, 시간 및 비용이 크게 절감될 수 있다. 관련하여, 대한민국 공개특허공보 제10-2019-0119457호는, 광변환 잉크 조성물에 사용될 수 있는 양자점으로, Ag, In, Ga 및 S를 포함하는 코어와 ZnS 쉘을 포함하는 양자점을 개시하고 있다. 그러나, 상기 양자점을 포함하는 광변환 잉크 조성물은 토출 연속성이 좋지 않고, 이에 의해 제조된 도막은, 광변환 효율, 청색광 흡광도 및 도막경도가 불량하여 광특성 저하가 발생하는 문제가 있다. 따라서, 광변환 효율, 청생광 흡광도 및 도막경도가 우수한 광변환 적층기판 및 광변환 화소기판을 형성할 수 있고, 토출 연속성이 우수한 광변환 잉크 조성물의 개발이 요구되고 있다. 본 발명은, 발광입자, 중합성 모노머 및 특정 화학식으로 표시되는 화합물을 포함하며, 상기 특정 화학식으로 표시되는 화합물을 포함함으로써, 광변환 효율, 청색광 흡광도, 도막경도 및 토출 연속성이 우수한 광변환 잉크 조성물; 상기 광변환 잉크 조성물을 이용하여 제조된 광변환 적층기판 및 이를 포함하는 백라이트 유닛; 상기 광변환 잉크 조성물을 이용하여 제조된 광변환 화소기판; 및 상기 백라이트 유닛 또는 광변환 화소기판을 포함하는 화상표시장치에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명의 광변환 잉크 조성물은, 발광입자, 중합성 모노머 및 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하며, 상기 발광입자는 Ag, In, Ga 및 S를 포함하는 코어; 및 In, Ga 및 S 중 적어도 2종의 원소를 포함하는 쉘을 포함하는 것으로써, 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함함으로써, 청색 광원에 대한 흡수가 향상되어, 광변환 효율이 향상될 수 있고, 잉크젯 공정에서 토출 연속성을 개선할 수 있으며, 도막경도가 우수한 광변환 적층기판 또는 광변환 화소기판을 제조할 수 있다. [화학식 1] 상기 화학식 1에 있어서, R1은 수소 또는 메틸기이며; R2는 직접 결합 또는 탄소수 1 내지 30의 알킬렌기이며; R3은 탄소수 1 내지 30의 알킬렌기, 탄소수 2 내지 30의 알케닐렌기 탄소수 3 내지 30의 사이클로알킬렌기, 탄소수 3 내지 30의 헤테로사이클로알킬렌기, 탄소수 1 내지 30의 알킬렌옥시기, 탄소수 2 내지 31의 알킬렌에스터기, 탄소수 5 내지 30의 아릴렌기 또는 탄소수 6 내지 30의 아릴알킬렌기이고; n은 0 내지 100의 정수이고, n이 0일 때는 직접 결합된다. 이하, 본 발명을 상세히 설명하도록 한다. < 광변환 잉크 조성물 > 본 발명의 광변환 잉크 조성물은 발광입자, 중합성 모노머 및 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하며, 필요에 따라, 화학식 3으로 표시되는 화합물, 산란입자, 광중합 개시제, 첨가제 및 용제 중 1종 이상을 더 포함할 수 있다. 발광입자 발광입자는, 예를 들면, 소정의 파장의 광을 흡수함으로써, 흡수한 파장과는 다른 파장의 광을 발할 수 있다. 발광성 나노 결정 입자는, 605∼665㎚의 범위에 발광 피크 파장을 갖는 광(적색광)을 발하는 적색 발광입자 일 수 있고, 500∼600㎚의 범위에 발광 피크 파장을 갖는 광(녹색광)을 발하는 녹색 발광 입자 일 수 있으며, 420∼480㎚의 범위에 발광 피크 파장을 갖는 광(청색광)을 발하는 청색 발광 입자일 수 있다. 본 발명의 광변환 잉크 조성물은, 상기 발광 입자 중 적어도 1종을 포함하는 것이 바람직하다. 본 발명에서, 상기 발광 입자는 반도체 재료를 포함하는 것으로, 예컨데, 양자점 등을 들 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 양자점은 코어 및 상기 코어의 적어도 일부를 덮은 쉘을 포함하는 코어-쉘 구조를 가진다. 본 발명에서, 상기 코어-쉘 구조는, 코어와 제1 쉘로 이루어지는 구조, 예컨데 코어/쉘 구조일 수 있고, 코어와 제1 쉘 및 제2 쉘로 이루어지는 구조, 즉 코어/쉘/쉘 구조일 수 있다. 상기 코어는 은(Ag), 인듐(In), 갈륨(Ga) 및 황(S)의 사원소 화합물을 포함할 수 있다. 예컨데, 상기 코어는 AgInGaS 일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 이러한 코어는 단파장의 광원을 보다 효율적으로 흡수하고, 발광영역의 광흡수율은 최소화 할 수 있는 이점이 있어서, 적은 함량에서도 우수한 광변환 효율을 기대할 수 있다. 상기 쉘은 In, Ga 및 S 중 적어도 2종의 원소를 포함하며, 예컨데, GaS 등을 포함할 수 있다. 이때, 쉘은 본 발명에서 상기 쉘은 코어의 트랩에미션을 억제하여 발광파장의 반치폭을 좁게 유지할 수 있어서 색순도가 향상되는 기능을 한다. 예시적인 실시예 따르면, 코어-쉘 구조의 양자점은 AgInGaS/GaS 등을 들 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다. 일부 실시예에 있어서, 본 발명은 필요에 따라 상술한 코어-쉘 구조 외에 다른 구조의 양자점을 더 포함할 수 있다. 예를 들면, InP/ZnSe/ZnS, InP/ZnS, InGaP/ZnS, InGaP/ZnSe/ZnS 등의 코어-쉘 구조의 양자점을 더 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 양자점은 습식 화학 공정(wet chemical process), 유기금속 화학증착 공정(MOCVD, metal organic chemical vapor deposition) 또는 분자선 에피텍시 공정(MBE, molecular beam epitaxy)에 의해 합성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니나, 바람직하게는 습식 화학 공정(wet chemical process)에 의해 합성하는 것이 더욱 광특성이 우수한 양자점을 수득할 수 있다. 상기 습식 화학 공정이란 유기용제에 전구체 물질을 넣어 입자를 성장시키는 방법이다. 결정이 성장될 때 유기용제가 자연스럽게 양자점 결정의 표면에 배위되어 분산제 역할을 하여 결정의 성장을 조절하게 되므로, 유기금속 화학증착 공정이나 분자선 에피텍시와 같은 기상증착법보다 더 쉽고 저렴한 공정을 통하여 나노 입자의 성장을 제어할 수 있으므로, 상기 습식 화학 공정을 사용하여 상기 양자점을 제조하는 것이 바람직하다. 본 발명에 있어서, 상기 발광입자는 상기 광변환 잉크 조성물 중 고형분 총 중량에 대하여 3 내지 50 중량%, 바람직하게는 5 내지 45 중량%, 더욱 바람직하게는 8 내지 40 중량%로 포함될 수 있다. 발광 입자가 상기 범위 내로 포함되는 경우 광변환 효율이 향상될 수 있다. 상기 발광 입자가 상기 함량범위 미만으로 포함될 경우 광변환 효율이 저하되어 고품위의 표시장치의 구현이 어려울 수 있다. 또한 상기 함량범위를 초과할 경우 경화를 구현하는 성분들이 부족하여 도막의 경화도 부족에 의해 디스플레이 제조 후공정의 생산성 및 제품의 신뢰성을 저하시킬 수 있다. 화학식 1로 표시되는 화합물 본 발명의 일 실시형태에서, 광변환 잉크 조성물은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함한다. [화학식 1] 상기 화학식 1에 있어서, R1은 수소 또는 메틸기이며; R2는 직접 결합 또는 탄소수 1 내지 30의 알킬렌기이며; R3은 탄소수 1 내지 30의 알킬렌기, 탄소수 2 내지 30의 알케닐렌기 탄소수 3 내지 30의 사이클로알킬렌기, 탄소수 3 내지 30의 헤테로사이클로알킬렌기, 탄소수 1 내지 30의 알킬렌옥시기, 탄소수 2 내지 31의 알킬렌에스터기, 탄소수 5 내지 30의 아릴렌기 또는 탄소수 6 내지 30의 아릴알킬렌기이고; n은 0 내지 100의 정수이고, n이 0일 때는 직접 결합된다. 상기 탄소수 1 내지 30의 알킬렌기는, 탄소수 1 내지 30개로 구성된 직쇄형 또는 분지형의 2가 탄화수소를 의미한다. 예를 들어, 메틸렌기, 에틸렌기, n-프로필)기, 이소프로필렌기, n-부틸렌기, 이소부틸렌기, n-펜틸렌기, n-헥실렌기